(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油溜り（２）を有する密閉ケーシング（５０）と、
前記密閉ケーシング（５０）の外部から取入れた冷媒ガスを圧縮するシリンダ室（４）と、
前記シリンダ室（４）で圧縮された冷媒ガスを密閉ケーシング内の空間（１４）へ吐出する圧縮冷媒ガス吐出部（１７ａ）と、
前記シリンダ室（４）を貫通する回転駆動軸（３）と、
前記油溜り（２）の油を回転摺動部に供給するために、前記回転駆動軸（３）内に設けられた油通路（３ａ，３ｂ，３ｃ）と、
前記油通路（３ａ，３ｂ，３ｃ）内のガスを排出するために、前記油通路（３ａ，３ｂ，３ｃ）から前記密閉ケーシング内の空間（１４）へ連通するように、前記回転駆動軸（３）に設けられたガス抜き穴（３ｄ）とを備え、
前記回転駆動軸（３）を横断面でみたとき、前記圧縮冷媒ガス吐出部（１７ａ）から冷媒ガスが吐出されている吐出タイミングの間に、前記圧縮冷媒ガス吐出部（１７ａ）側に向く回転駆動軸外周領域（Ａ）以外の回転駆動軸外周領域（Ｂ）に前記ガス抜き穴（３ｄ）の出口が設けられた、ロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記圧縮冷媒ガス吐出部（１７ａ）側に向く回転駆動軸外周領域（Ａ）の両端から、前記回転駆動軸（３）周りに少なくとも１５度以上の回転角だけ離れた前記回転駆動軸外周領域（Ｂ）に、前記ガス抜き穴（３ｄ）の出口が設けられた、請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記シリンダ室（４）で圧縮された冷媒ガスをシリンダ室（４）の外部に吐出する吐出ポート（１１ａ）と、
前記吐出ポート（１１ａ）から吐出された冷媒ガス（１００）を受け入れ、マフラー開口部（１７ａ）からこの冷媒ガス（１００）を前記ケーシング内の空間（１４）に導くマフラー（１７）とを備え、
前記圧縮冷媒ガス吐出部（１７ａ）が、前記マフラー開口部である、請求項１または２に記載のロータリ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷房や空調に用いられるロータリ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷媒ガスを圧縮する回転圧縮要素を備えるロータリ圧縮機が用いられている。まず、従来から用いられているロータリ圧縮機の構造および動作を図１０を用いて説明する。図１０に示すように、このロータリ圧縮機１は、密閉ケーシング５０を備え、密閉ケーシング５０内にモータ６７、クランク軸３、および、回転圧縮要素４９が組み込まれている。
【０００３】
クランク軸３は、モータ６７の回転子６に圧入され、回転圧縮要素４９を駆動する。回転圧縮要素４９は、フロントヘッド１１、シリンダ５、リアヘッド１２、回転ピストン１６および偏芯部１５を含む。シリンダ５の内側にはシリンダ室４が設けられ、このシリンダ室４内で冷媒ガスが圧縮される。
【０００４】
また、密閉ケーシング５０の下部には油溜り２が設けられ、油溜り２にクランク軸３の下端が導入されている。クランク軸３の内部には、クランク軸３の下端から上方に向かって油通路３ａが延び、油通路３ａの所定の位置から油通路３ｂ，３ｃが分岐している。油通路３ａの頂部には、油通路３ａ内に溜まったガスを排出するためのガス抜き穴３ｄが設けられている。
【０００５】
上記のような構造のロータリ圧縮機１においては、吸入管１８からシリンダ室４内へ矢印３００で示す方向に冷媒ガスが送り込まれ、シリンダ室４内で回転ピストン１６により冷媒ガスが圧縮される。圧縮後の冷媒ガスは、シリンダ室４に面するようにフロントヘッド１１に設けられた吐出ポート１１ａを通過し、マフラー１７内へ送り込まれる。マフラー１７内へ送り込まれた圧縮後の冷媒ガスは、矢印１００で示す方向にマフラー１７に設けられたマフラー開口部１７ａから１次空間１４へ吐出される。
【０００６】
また、上記のロータリ圧縮機１においては、クランク軸３の回転により油溜り２から矢印２０で示す方向に徐々に油が吸い上げられる。この吸上げられた油は、矢印２０ｂ，２０ｃで方向を示すように、油通路３ｂ，３ｃからシリンダ室４内および軸受部に潤滑油として供給され、回転摺動部の回転を円滑にする。潤滑油として供給された後、油通路３ａ内を頂部まで上昇した油は、矢印２０ｄで方向を示すように、ガス抜き穴３ｄから１次空間１４へ余剰油として排出され、油溜り２へ還流される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなロータリ圧縮機１においては、マフラー開口部１７ａから１次空間１４へ矢印１００で示す方向に冷媒ガスが吐出されている間に、冷媒ガスが流れている領域に交差するように、ガス抜き穴３ｄから矢印２０ｄで示す方向に余剰油が排出される場合がある。このような場合には、ガス抜き穴３ｄから排出された余剰油がマフラー開口部１７ａから吐出された冷媒ガスに巻き込まれ、矢印２００で示す方向に、冷媒ガスとともにエアギャップ８を通過し、２次空間９を経て吐出管１０まで上昇する。それにより、油溜り２の油が減少し、給油阻害が生じる。また、吐出管１０から凝縮器へ送られる圧縮された冷媒ガスの純度が低下するため、ロータリ圧縮機の冷媒供給能力が劣化する。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、給油阻害を抑制でき、また、純度が高い冷媒ガスを吐出管から吐出するロータリ圧縮機を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のロータリ圧縮機は、油溜りを有する密閉ケーシングと、密閉ケーシングの外部から取入れた冷媒ガスを圧縮するシリンダ室と、シリンダ室で圧縮された冷媒ガスを密閉ケーシング内の空間へ吐出する圧縮冷媒ガス吐出部と、シリンダ室を貫通する回転駆動軸と、油溜りの油を回転摺動部に供給するために、回転駆動軸内に設けられた油通路と、油通路内のガスを排出するために、油通路から密閉ケーシング内の空間へ連通するように、回転駆動軸に設けられたガス抜き穴とを備え、回転駆動軸を横断面でみたとき、圧縮冷媒ガス吐出部から冷媒ガスが吐出されている吐出タイミングの間に、圧縮冷媒ガス吐出部側に向く回転駆動軸外周領域以外の回転駆動軸外周領域にガス抜き穴の出口が設けられている。
【００１３】
上記のような構造にすることにより、圧縮冷媒ガス吐出部から冷媒ガスが吐出されている間において、ガス抜き穴から余剰油が排出されても、余剰油は冷媒ガスが吐出されている領域に向かって排出されるおそれが低減される。そのため、ガス抜き穴から排出された油は、吐出されている冷媒ガスに巻き込まれ上昇することが抑制される。その結果、油溜りに油が還流されないために生じる給油阻害のおそれが低減される。
【００１４】
また、冷媒ガスとともに、ロータリ圧縮機から凝縮器に冷媒ガスを吐出する吐出管がある方向に、余剰油が上昇する恐れが低減される。その結果、吐出管から吐出される冷媒ガスの純度が高まる。
【００１５】
請求項２に記載のロータリ圧縮機は、請求項１に記載のロータリ圧縮機において、回転駆動軸外周領域の両端から、回転駆動軸周りに少なくとも１５度以上の回転角だけ離れた回転駆動軸外周領域に、ガス抜き穴の出口が設けられている。
【００１６】
上記のような構造にすることにより、ガス抜き穴から排出された余剰油は、冷媒ガスが吐出されている領域に向かって排出されるおそれがより低減される。その結果、ガス抜き穴から排出された油は、吐出されている冷媒ガスに巻き込まれ上昇するおそれがさらに抑制される。
【００１７】
請求項３に記載のロータリ圧縮機は、請求項１または２に記載のロータリ圧縮機において、シリンダ室で圧縮された冷媒ガスをシリンダ室の外部に吐出する吐出ポートと、吐出ポートから吐出された冷媒ガスを受け入れ、マフラー開口部からこの冷媒ガスをケーシング内の空間に導くマフラーとを備え、圧縮冷媒ガス吐出部が、マフラー開口部である。
【００１８】
上記のような構造にすることにより、マフラー開口部の位置を変更することによって、吐出ポートとマフラー開口部との相対的位置関係を適宜選択することができる。それにより、回転駆動軸に設けるガス抜き穴の位置を変更せずに冷媒ガス吐出部、すなわち、マフラー開口部と吐出ポートとの相対的位置を変更することによって、冷媒ガス吐出部から排出される圧縮後の冷媒ガスとガス抜き穴から排出される余剰油との干渉を抑制することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のロータリ圧縮機を図１〜図９を用いて説明する。本実施の形態のロータリ圧縮機１は、図１に示すように、固定子７および回転子６を有するモータ６７を備えている。また、ロータリ圧縮機１は、フロントヘッド１１、リアヘッド１２およびフロントヘッド１１とリアヘッド１２とに挟まれたシリンダ５により形成された、冷媒を圧縮するシリンダ室４を有する回転圧縮要素４９を備えている。モータ６７を駆動させると回転子６の回転とともに、回転子６に嵌込されたクランク軸３が回転する。クランク軸３の回転に伴ってシリンダ室４内では、クランク軸３に偏心して設けられている偏芯部１５が回転する。
【００２０】
偏芯部１５の回転により、内周面が偏芯部１５の外周面に接しながらピストン１６が公転する。このとき、図２および図３に示すように、シリンダ５に埋め込まれた一対の半円形のブッシュ２０の回動、および、シリンダ室４を圧縮室４ａと吸入室４ｂとに仕切るブレード１６ａのブッシュ２０の間での往復運動によって、ピストン１６は公転する。また、ピストン１６の公転により、冷媒ガス吸入管１８から吸入口１８ａを通過し、シリンダ５の内側に吸入された矢印３００で方向を示す冷媒ガスが、シリンダ室４で圧縮される。
【００２１】
シリンダ室４内で冷媒ガスが圧縮されると、図１において矢印１００で流れる方向を示す圧縮された冷媒ガスは、所定の圧力に達しフロントヘッド１１に設けられた吐出弁２１を押し上げて、吐出ポート１１ａを開き、シリンダ室４の外部のマフラー１７で囲まれた空間へ吐出される。この後、矢印１００で流れる方向を示す冷媒ガスは、本発明の圧縮冷媒ガス吐出部としてのマフラー開口部１７ａから、密閉ケーシング５０内の１次空間１４へ吐出される。
【００２２】
また、クランク軸３の回転により、密閉ケーシング５０の下部に設けらた油溜り２から、クランク軸３の内部に設けられた油通路３ａ内に矢印２０で示す方向に油が吸い上げられる。その後、油は、油通路３ａ内を上昇し、分岐した油通路３ｂ，３ｃからシリンダ室４内および軸受部等の回転摺動部に、矢印２０ｂ，２０ｃで示す方向に供給される。さらに、油は油通路３ｂ，３ｃよりも上昇し、ガス抜き穴３ｄから矢印２０ｄで示す方向に余剰油として排出される。
【００２３】
次に、本実施の形態のロータリ圧縮機のシリンダ室４内部の構造を図２および図３を用いて説明する。図２は、シリンダ室４内で最もブレード１６ａがシリンダ５側に送り込まれた状態、すなわち、ピストン１６が上死点の位置にある状態である。このとき、ピストン１６に内接する偏芯部１５の中心がクランク軸３の中心からずれた方向、すなわち、矢印１５ａで示す偏心方向を基準方向として、時計周りの回転角を設定する。図３は、偏芯部１５の矢印１５ａで示す偏心方向が、矢印３０で示す基準方向から回転角θだけ時計周りに回転した状態を示している。
【００２４】
図４は、吸入工程、圧縮工程および吐出工程のそれぞれにおける、ガス抜き穴３ｄが対向する方向の、上記矢印３０で示す基準方向に対する回転角を示している。ここで、吐出工程とは、吐出ポート１１ａを開閉する弁が開いた状態をいう。圧縮工程とは、冷媒ガスの吸入終了後、冷媒ガスを圧縮している状態で、吐出ポート１１ａが閉鎖されている状態をいう。吸入工程とは、吐出工程終了時から圧縮工程開始までの間の、冷媒ガスの吸入のみを行なっている工程をいう。
【００２５】
本実施の形態においては、冷媒ガスの吐出工程において、平面的に見て、ガス抜き穴３ｄと対向する方向にマフラー開口部１７ａがなければよい。すなわち、冷媒ガスを吐出しないタイミング、いいかえれば、吸入工程または圧縮工程、すなわち、図４の９０度〜２７０の度の方向にマフラー開口部１７ａがあればよい。このような位置関係を設定することにより、ガス抜き穴３ｄから排出される矢印２０ｄで示す余剰油は、マフラー開口部１７ａから吐出される冷媒ガスに巻き込まれることがない。
【００２６】
また、別の観点から見ると、次のような考えができる。図５に示すように、クランク軸３を横断面でみたとき、圧縮冷媒ガス吐出部１７ａから冷媒ガスが吐出されている吐出タイミングの間、すなわち、冷媒ガスが吐出開始したときのクランク軸３が冷媒ガス吐出部１７ａ側に向き始めるクランク軸外周上の点を点ａとし、冷媒ガスの吐出が終了するときのクランク軸３が冷媒ガス吐出部１７ａ側に対面するクランク軸外周上の点を点ｂとする。この場合に、点ｂが点ａの位置まで矢印ｃで示す方向に回転すると、クランク軸外周領域Ａが圧縮冷媒ガス吐出部１７ａ側に対面する。したがって、クランク軸外周領域Ａ以外のクランク軸外周領域Ｂにガス抜き穴３ｄの出口が設けられていればよい。
【００２７】
また、図１において矢印１００で方向を示す冷媒ガスと矢印２０ｄで方向を示す余剰油との干渉をより確実に防止するためには、クランク軸外周領域Ｂの両端、すなわち、点ａおよび点ｂのそれぞれからｘ＝１５度以内の回転角分だけ内側の領域にガス抜き穴３ｄを設ければよい。
【００２８】
そのため、本実施の形態では、図６に示すように、ピストン１６の内側を回転する偏芯部１５の矢印１５ａで示す偏心方向に対して、矢印２０ｄで示す方向の位相が９０度進んだ位置にガス抜き穴３ｄを設ける構造にする。それにより、矢印１５ａで示す偏心方向に対して９０度進んだ位置でガス抜き穴３ｄから矢印２０ｄで示す方向に余剰油が排出される。
【００２９】
上記のような偏芯部１５とクランク軸３との位置関係で、ロータリ圧縮機を作動させた場合において、冷媒ガス吐出工程の開始から終了までのシリンダ室４内の状態を図７〜図９を用いて説明する。図７〜図９はそれぞれ吐出工程開始、吐出工程途中および吐出工程終了時のシリンダ室４内の状態を模式的に示している。また、図７〜図９においては、クランク軸３が自転するとともに、シリンダ室４の内周に接しながらピストン１６が矢印１５ｃで示す方向に公転し、冷媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒ガスの圧力により、図７〜図９に示す吐出工程の開始から終了までの間、吐出ポート１１ａは開いた状態となる。このとき、吐出ポート１１ａが開くと同時に、吐出ポート１１ａに対してクランク軸３の裏側に位置するマフラー開口部１７ａから冷媒ガスが吐出される。
【００３０】
次に、各工程における状態を具体的に説明する。圧縮工程が終了し、吐出ポート１１ａが開き始めた吐出工程開始直後の図７の状態においては、矢印１５ａで示す偏心方向は、上記矢印３０で示す基準方向から略１８０度回転した方向にあり、ガス抜き穴３ｄから余剰油が排出される方向は、矢印２０ｄで方向を示すように、基準方向から２７０度回転した方向にある。
【００３１】
また、吐出工程途中の図８の状態においては、矢印１５ａで示す偏心方向は矢印３０で示す基準方向から略２７０度回転した方向にあり、ガス抜き穴３ｄから余剰油が排出される方向は、矢印２０ｄで方向を示すように、基準方向と一致する。
【００３２】
吐出工程終了直後の図９の状態においては、矢印１５ａで示す偏心方向は基準方向と一致し、ガス抜き穴３ｄから余剰油が排出される方向は、矢印２０ｄで方向を示すように、基準方向から９０度回転した方向にある。
【００３３】
上記図７〜図９に示す吐出工程において、平面的に見て、マフラー開口部１７ａに対面するクランク軸外周領域Ａ以外のガス抜き穴３ｄが設けられたクランク軸外周領域Ｂは、マフラー開口部１７ａに対面しない。そのため、平面的に見て、油通路３ａ内の余剰油がガス抜き穴３ｄから排出される矢印２０ｄで示す方向は、マフラー開口部１７ａの位置と交差しない。それにより、矢印２０で示す方向に排出される余剰油は、マフラー開口部１７ａから吐出される冷媒ガスに巻き込まれにくい。そのため、図１において、ガス抜き穴３ｄから排出される矢印２０ｄで方向を示した余剰油が、矢印１００で流れる方向を示した冷媒ガスとともにエアギャップ８を通過し、吐出管方向に上昇することが抑制される。それにより、油溜り２の油の減少に起因する給油阻害の発生、および、油が冷媒ガスに混入することによる吐出管から吐出される圧縮された冷媒ガスの純度低下のおそれが低減される。
【００３４】
なお、上記実施の形態に記載の構造は、単なる例示にすぎないものであって、本発明はこれらの構造に限られるものではない。たとえば、本実施の形態では、本発明における圧縮冷媒ガス吐出部を、マフラー開口部１７ａとしたが、シリンダ室４内で圧縮された冷媒を流出する開口であれば、吐出口１７ａそのものが圧縮冷媒ガス吐出部になっているようなものであってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のロータリ圧縮機によれば、油溜りに油が還流されないために生じる給油阻害のおそれが低減され、また、吐出管から吐出される冷媒ガスの純度が高まる。
【００３６】
請求項２に記載のロータリ圧縮機によれば、ガス抜き穴から排出された油は、吐出されている冷媒ガスに巻き込まれ上昇するおそれがさらに抑制される。
【００３７】
請求項３に記載のロータリ圧縮機によれば、クランク軸に設けるガス抜き穴の位置を変更せずに冷媒ガス吐出部とガス抜き穴との相対的位置を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の回転圧縮要素部分を拡大して示す断面図である。
【図２】  本実施の形態のロータリ圧縮機の回転圧縮要素のうち、回転ピストンが上死点の状態にあるときの、シリンダ、回転ピストン、クランク軸およびクランク軸に偏心して設けられた偏芯部を示す、図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施の形態のロータリ圧縮機の回転圧縮要素のうち、吐出工程途中の、シリンダ、回転ピストン、クランク軸およびクランク軸に偏心して設けられた偏芯部を示す、図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】  本実施の形態のロータリ圧縮機において、回転ピストンが上死点にある状態での偏心方向を基準とした場合の、ガス抜き穴の回転角と、吸入、圧縮および吐出工程との関係を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の、マフラー開口部に向くクランク軸外周領域を示すための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の、回転ピストン、偏芯部およびクランク軸のガス抜き穴の状態を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機のシリンダ内における、吐出工程開始直後の、マフラー開口部と余剰油の排出方向との関係を模式的に示した図である。
【図８】  本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機のシリンダ内における、吐出工程途中の、マフラー開口部と余剰油の排出方向との関係を模式的に示した図である。
【図９】  本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機のシリンダ内における、吐出工程終了直後の、マフラー開口部と余剰油の排出方向との関係を模式的に示した図である。
【図１０】  従来のロータリ圧縮機の全体構造を示す断面図である。
【符号の説明】
３  クランク軸
３ａ，３ｂ，３ｃ  油通路
３ｄ  ガス抜き穴
４  シリンダ室
１４  １次空間
１７ａ  マフラー開口部
２０ｄ  余剰油が排出される方向
１００  冷媒ガスが吐出される方向
【図１】
0003958459.tif 000002
【図２】
0003958459.tif 000003
【図３】
0003958459.tif 000004
【図４】
0003958459.tif 000005
【図５】
0003958459.tif 000006
【図６】
0003958459.tif 000007
【図７】
0003958459.tif 000008
【図８】
0003958459.tif 000009
【図９】
0003958459.tif 000010
【図１０】
0003958459.tif 000011