(57)【要約】  本発明は、ロータリ式圧縮機及び冷凍サイクル装置を開示する。ロータリ式圧縮機（１００）は、密閉式ハウジング（２）内に内蔵して封入された潤滑油（７）、ハウジング（２）内に備えられた電動式モーター（３）及びロータリ式圧縮機構（４）を具備し、ハウジング（２）の内圧は、圧縮機構（４）の吸気圧力に相当する。ロータリ式圧縮機構（４）は、主軸受（２５）、副軸受（３０）、主軸受（２５）及び副軸受（３０）の少なくとも一方に備えられた排気マフラーを含む。排気マフラーの冷媒は、ベーン室（１２）を通過して、圧縮機構（４）内に備えられた排気管（６）から排出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉式のハウジング内に内蔵して封入された潤滑油、前記ハウジング内に備えられた電動式モーター及びロータリ式の圧縮機構を具備し、
前記ハウジングの内圧は、前記圧縮機構の吸気圧力に相当し、
前記圧縮機構は、
圧縮室を備えるシリンダ、前記圧縮室内に設けられたピストン、前記ピストンを公転させるクランク、前記シリンダ内に備えられたベーン室において前記ピストンと同期して往復運動をするベーン、前記クランクをスライド可能に支持するとともに前記ベーン室と接続された主軸受及び副軸受、及び、前記主軸受及び前記副軸受の少なくとも一方に備えられた排気マフラーを含み、
前記排気マフラーの冷媒は、前記ベーン室を通過して、前記圧縮機構内に備えられた排気管から排出されることを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項２】
密閉式のハウジング内に内蔵して封入された潤滑油、前記ハウジング内に備えられた電動式モーター及びロータリ式の圧縮機構を具備し、
前記ハウジングの内圧は、前記圧縮機構の吸気圧力に相当し、
前記圧縮機構は、
圧縮室Ａを備えるシリンダＡ、圧縮室Ｂを備えるシリンダＢ、前記シリンダＡと前記シリンダＢとの間に設けられた中間仕切り板、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれに備えられたピストン、これらのピストンを公転させるクランク、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれ備えられたベーン室Ａ及びベーン室Ｂにおいて前記ピストンとそれぞれ同期して往復運動をするベーン、前記クランクをスライド可能に支持するとともに前記ベーン室Ａと接続された主軸受及び前記ベーン室Ｂと接続された副軸受、及び、前記主軸受及び前記副軸受にそれぞれ備えられた主軸受排気マフラー及び副軸受排気マフラーを含み、
前記主軸受排気マフラーから排出された冷媒は、前記ベーン室Ａを通過し、
前記副軸受排気マフラーから排出された冷媒は、前記ベーン室Ｂを通過し、
これらの冷媒は、前記中間仕切り板内に備えられた排気管から排出されることを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項３】
密閉式のハウジング内に内蔵して封入された潤滑油、前記ハウジング内に備えられた電動式モーター及びロータリ式の圧縮機構を具備し、
前記ハウジングの内圧は前記圧縮機構の吸気圧力に相当し、
前記圧縮機構は、
圧縮室Ａを備えるシリンダＡ、圧縮室Ｂを備えるシリンダＢ、前記シリンダＡと前記シリンダＢとの間に設けられた中間仕切り板、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれに備えられたピストン、これらのピストンを公転させるクランク、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれ備えられたベーン室Ａ及びベーン室Ｂにおいて前記ピストンとそれぞれ同期して往復運動をするベーン、前記クランクをスライド可能に支持するとともに前記ベーン室Ａと接続された主軸受及び前記ベーン室Ｂと接続された副軸受、及び、前記主軸受及び前記副軸受にそれぞれ備えられた主軸受排気マフラー及び副軸受排気マフラーを含み、
前記主軸受排気マフラーまたは前記副軸受排気マフラーの一方から排出された冷媒は、前記ベーン室Ａ及び前記ベーン室Ｂを通過してから、他方の排気マフラーの冷媒と合流し、前記圧縮機構内に備えられた排気管から排出されることを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項４】
前記排気管の一端は、前記主軸受排気マフラー内に延長されていることを特徴とする請求項３に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項５】
前記排気管の一端は、前記副軸受排気マフラー内に延長されていることを特徴とする請求項３に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータリ式圧縮機、前記ロータリ式圧縮機の排気管と接続された油分離器、前記ロータリ式圧縮機と接続された凝縮器、前記ロータリ式圧縮機と接続された蒸発器、及び前記凝縮器と前記蒸発器との間に接続する膨張弁を具備することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記油分離器は、前記ロータリ式圧縮機内に備えられた圧縮室に対して開口する注油孔と連通し、
前記注油孔は、圧縮室内に備えられたピストンの公転によって開閉されることを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記油分離器は、前記ロータリ式圧縮機内に備えられた中間仕切り板を介して、前記ロータリ式圧縮機内に備えられた二つの圧縮室に対して開口する注油孔と連通し、
前記注油孔は、それぞれ前記各圧縮室内に備えられたピストンの公転によって開閉されることを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記ロータリ式圧縮機内の冷媒の主な成分は炭酸ガスまたは炭酸水素ガスであり、且つ、前記ロータリ式圧縮機内の潤滑油の主な成分はポリアルキレングリコールであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリ式圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリ式圧縮機を搭載した装置は世界に普及されている。しかし、これらのロータリ式圧縮機のほとんど全部は、ハウジング内が高圧である。なぜなら、高圧型のロータリ式圧縮機のエネルギー効率、コスト、小型化及び油の制御などの面で有利となるからである。一方、地球環境を保護する観点から、ＣＯ２やＨＣなどの自然冷媒の利用も大きな注目が集まる。また、ロータリ式圧縮機においてＨＣ冷媒の利用計画も推進されている。
【０００３】
しかし、ＣＯ２の動作圧力が非常に高く、ハウジング内が高圧であるロータリ式圧縮機のハウジング耐圧は１０Ｍｐａ以上にする必要があり、鉄ハウジングの壁厚は少なくとも７ｍｍである必要があるため、製造性及びコストが大きな課題となる。また、Ｒ２９０などのＨＣ系冷媒は強い可燃性を有するため、冷凍システムの封入量を制限する必要がある。このような背景のため、ハウジング内が高圧のロータリ式圧縮機に対して、ハウジングの壁厚が薄く冷媒封入量が少ない、ハウジング内が低圧のロータリ式圧縮機の開発への期待が高まっている。さらに、前記ＣＯ２（炭酸ガス）やＨＣ（炭酸水素）などの低圧型のロータリ式圧縮機を利用する場合、潤滑油及び冷媒の相溶性（溶解）が非常に大きいため、油の粘度がさらに顕著に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第２９８８２６７号明細書
【特許文献２】特開平１０−２５９７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、先行技術における少なくとも一つの技術的課題を解決するものである。そのため、本発明はロータリ式圧縮機を提供することを１つの目的とする。
【０００６】
本発明は上述のロータリ式圧縮機を具備する冷凍サイクル装置を提供することをもう１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例によるロータリ式圧縮機は、密閉式のハウジング内に内蔵して封入された潤滑油、前記ハウジング内に備えられた電動式モーター及びロータリ式の圧縮機構を具備し、前記ハウジングの内圧は、前記圧縮機構の吸気圧力に相当し、前記圧縮機構は、圧縮室を備えるシリンダ、前記圧縮室内に設けられたピストン、前記ピストンを公転させるクランク、前記シリンダ内に備えられたベーン室において前記ピストンと同期して往復運動をするベーン、前記クランクをスライド可能に支持するとともに前記ベーン室と接続された主軸受及び副軸受、及び、前記主軸受及び前記副軸受の少なくとも一方に備えられた排気マフラーを含み、前記排気マフラーの冷媒は、前記ベーン室を通過して、前記圧縮機構内に備えられた排気管から排出される。
【０００８】
本発明の実施例によるロータリ式圧縮機は、ベーンのスライド面を効果的に潤滑し、圧縮機全体の油を制御することができる。その結果、ベーンの信頼性を確保することができるとともに、潤滑問題による圧縮機の効率を低減させることを防止することができる。
【０００９】
本発明の実施例によるロータリ式圧縮機は、密閉式のハウジング内に内蔵して封入された潤滑油、前記ハウジング内に備えられた電動式モーター及びロータリ式の圧縮機構を具備し、前記ハウジングの内圧は、前記圧縮機構の吸気圧力に相当し、前記圧縮機構は、圧縮室Ａを備えるシリンダＡ、圧縮室Ｂを備えるシリンダＢ、前記シリンダＡと前記シリンダＢと間に設けられた中間仕切り板、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれに備えられたピストン、これらのピストンを公転させるクランク、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれ備えられたベーン室Ａ及びベーン室Ｂにおいて前記ピストンとそれぞれ同期して往復運動をするベーン、前記クランクをスライド可能に支持するとともに前記ベーン室Ａと接続された主軸受及び前記ベーン室Ｂと接続された副軸受、及び、前記主軸受及び前記副軸受にそれぞれ備えられた主軸受排気マフラー及び副軸受排気マフラーを含み、前記主軸受排気マフラーから排出された冷媒は、前記ベーン室Ａを通過し、前記副軸受排気マフラーから排出された冷媒は、前記ベーン室Ｂを通過し、それらの冷媒は、前記中間仕切り板内に備えられた排気管から排出される。
【００１０】
本発明の実施例によるロータリ式圧縮機は、ベーンのスライド面を効果的に潤滑し、圧縮機全体の油を制御することができる。その結果、ベーンの信頼性を確保することができるとともに、潤滑問題による圧縮機の効率を低減させることを防止することができる。
【００１１】
本発明の実施例によるロータリ式圧縮機は、密閉式のハウジング内に内蔵して封入された潤滑油、前記ハウジング内に備えられた電動式モーター及びロータリ式の圧縮機構を具備し、前記ハウジングの内圧は、前記圧縮機構の吸気圧力に相当し、前記圧縮機構は、圧縮室Ａを備えるシリンダＡ、圧縮室Ｂを備えるシリンダＢ、前記シリンダＡと前記シリンダＢとの間に設けられた中間仕切り板、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれに備えられたピストン、これらのピストンを公転させるクランク、前記圧縮室Ａ及び前記圧縮室Ｂ内にそれぞれ備えられたベーン室Ａ及びベーン室Ｂにおいて前記ピストンとそれぞれ同期して往復運動をするベーン、前記クランクをスライド可能に支持するとともに前記ベーン室Ａと接続された主軸受及び前記ベーン室Ｂと接続された副軸受、及び、前記主軸受及び前記副軸受にそれぞれ備えられた主軸受排気マフラー及び副軸受排気マフラーを含み、前記主軸受排気マフラーまたは前記副軸受排気マフラーの一方から排出された冷媒は、前記二つのベーン室を通過してから、他方の排気マフラーの冷媒と合流し、前記圧縮機構内に備えられた排気管から排出される。
【００１２】
本発明の実施例によるロータリ式圧縮機は、ベーンのスライド面を効果的に潤滑し、圧縮機全体の油を制御することができる。その結果、ベーンの信頼性を確保することができるとともに、潤滑問題による圧縮機の効率を低減させることを防止することができる。
【００１３】
本発明のいくつかの例において、前記排気管の一端は、前記主軸受排気マフラー内に延長されている。
【００１４】
本発明のいくつかの例において、前記排気管の一端は、前記副軸受排気マフラー内に延長されている。
【００１５】
本発明の実施例による冷凍サイクル装置は、本発明の上述した実施例によるロータリ式圧縮機、前記ロータリ式圧縮機の排気管と接続された油分離器、前記ロータリ式圧縮機と接続された凝縮器、前記ロータリ式圧縮機と接続された蒸発器、及び前記凝縮器と前記蒸発器との間に接続する膨張弁を具備する。
【００１６】
本発明のいくつかの例において、前記油分離器は、前記ロータリ式圧縮機内に備えられた圧縮室に対して開口する注油孔と連通し、前記注油孔は、圧縮室内に備えられたピストンの公転によって開閉される。
【００１７】
本発明のいくつかの例において、前記油分離器は、前記ロータリ式圧縮機内に備えられた中間仕切り板を介して、前記ロータリ式圧縮機内に備えられた二つの圧縮室に対して開口する注油孔と連通し、前記注油孔は、それぞれ前記各圧縮室内に備えられたピストンの公転によって開閉される。
【００１８】
本発明のいくつかの例によれば、前記ロータリ式圧縮機内の冷媒の主な成分は炭酸ガスまたは炭酸水素ガスであり、且つ、前記ロータリ式圧縮機内の潤滑油の主な成分はポリアルキレングリコールである。
【００１９】
本発明の付加的方面及びメリットは、以下の説明において部分的に述べられ、この説明から一部は明らかになるか、または、本発明の実施により理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の上述した付加的方式とメリットは、下記の図面と結合した実施例に対する説明において、明らかになり、理解が容易になる。その中で、
【図１】本発明の実施例１に係るロータリ式圧縮機の内部を示す縦断面図及び冷凍サイクル図である。
【図２】実施例１に係る圧縮機構の詳細な構造を示す縦断面図である。
【図３】実施例１に係る圧縮機構の構造を示す平面断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る圧縮機構の詳細な構造を示す縦断面図である。
【図５】実施例２に係る圧縮機構の詳細な構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る圧縮機構の詳細な構造を示す縦断面図である。
【図７】実施例３に係る圧縮機構の詳細な構造を示す縦断面図である。
【図８】実施例３に係る圧縮機構の詳細な構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。前記実施例は図面において示されるが、一貫して同一または類似する符号は、同一又は類似の部品、或いは、同一又は類似の機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しながら説明される実施例が例示性のものであり、本発明を解釈するためだけに用いられるものであって、本発明を制限するように解釈されてはならない。
【００２２】
本発明に対する説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語で表される方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本発明を便利にまたは簡単に説明するために使用されるものであり、指定された装置又は部品が特定の方位にあり、特定の方位において構成され、操作されることを指示又は暗示するものではなく、本発明に対して限定する解釈をしてはならない。なお、「第一」、「第二」という用語は説明のためだけに用いられるものであり、比較による重要性を指示又は暗示するか、または示された技術特徴の数を黙示すると解釈してはならない。つまり、「第一」、「第二」によって示される特徴は、一つ又はそれより多く当該特徴を含むものが存在することを明示又は暗示するのである。本発明の説明において、明確且つ具体的な限定がない限り、「複数」とは、二つ又は二つ以上のことを意味する。
【００２３】
なお、本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、「取り付け」、「互いに接続」、「接続」という用語の意味は広く解釈されるべきである。例えば、固定接続、着脱可能な接続、または一体的な接続、としての解釈も可能である。機械的な接続、電気接続、または互いの通信による接続、としての解釈も可能である。直接的に接続すること、中間媒体を介して間接的に接続すること、二つの部品の内部が連通すること、としての解釈も可能である。当業者は、具体的な状況に応じて本発明中における上記用語の具体的な意味を解釈することができる。
【００２４】
以下、図１〜図８を参照しながら、本発明の実施例によるロータリ式圧縮機について説明する。
【００２５】
ハウジング内が高圧であるロータリ式圧縮機において、ハウジング内に貯蔵された油は、ハウジング（高圧側）と圧縮機（低圧〜高圧）との差圧のため、スライド部品のスライド隙間から、冷凍サイクルの冷媒循環比が５〜７％程度である油量で圧縮機に給油される。また、排出された油と冷媒との混合物は、ハウジング内で分離され、冷凍システムに対する吐油量は、１％以下に減少することができる。
【００２６】
一方、ハウジング内が低背圧であるロータリ式圧縮機の中において、ハウジング内圧が低圧であるため、油は差圧の作用では圧縮機内に供給されない。従って、シリンダの吸気孔の圧力の低下による小さな圧力降下を利用して、ハウジング内に貯蔵された油を圧縮機内に供給する。その給油量と高圧型のロータリ式圧縮機の給油量とはほぼ同じである。しかし、冷凍サイクルの性能劣化を防ぐために、冷凍サイクルに対する吐油量は１％以下とするべきである。従って、分離効率の比較的高い油分離器によって油を回収して圧縮機またはハウジング内に油を戻す必要がある。
【００２７】
油を圧縮機内に戻す場合には、油を再利用することができる。油分離器が分離できない油量、つまり、吐油量に相当する油量（通常、冷媒循環量の１％以下である）を、圧縮室内に追加給油すればよい。油を圧縮機のハウジング内に回収する方法において、油を圧縮機のハウジング内に回収することは比較的容易に実現するが、圧縮室内において油を再利用することができない。このため、圧縮室に対しての追加給油量が増加する。また、ハウジング内に戻した油に含まれる冷媒の再膨張損失のため、圧縮機の容積効率が低下する問題もある。
【００２８】
従って、油を圧縮機内に戻す方法を利用するのは有利であるが、当該方法であっても、低圧型のロータリ式圧縮機において、ベーン背部を収納するベーン室は、高圧の封入室内にあるため、ベーンのスライド隙間に対する潤滑が足りずに、摩耗が発生して故障することがある。このように、低圧型のロータリ式圧縮機を実現するために、圧縮機内の油の制御は最も重要な課題となる。
【００２９】
本発明の実施例では、ベーンの潤滑方法を検討し、更に、上述の油循環利用の方式を採用する。具体的には、副軸受３０内に備えられた排気マフラー（Ｂ）３２に排出された、約５％の油を含む混合冷媒は、気体通路（Ｂ）３３からベーン室１２を通過して、主軸受フランジ２５ａと接続された排気管６から油分離器Ｓ内に排出される。混合冷媒は、ベーン室１２（高圧側）を通過する場合には、ベーン室１３（低圧〜高圧）との差圧により、ベーン２０のベーン隙間内に給油され、ベーン２０が潤滑される。油分離器Ｓ内に確保された油７は、圧縮室１３に対して開口する注油孔６２から吐油されて、ベーン２４及びベーン２０の先端を潤滑する。
【００３０】
本発明の実施例によるロータリ式圧縮機は、ベーンのスライド面を効果的に潤滑し、圧縮機全体の油を制御することができる。その結果、ベーンの信頼性を確保することができるとともに、潤滑問題により圧縮機の効率が低減することを防止することができる。
【００３１】
実施例１
本発明の実施例１のロータリ式圧縮機１００及び冷凍サイクルは図１で示される。ロータリ式圧縮機１００は、密閉式ハウジング２の内径内に取り付けられた圧縮機構４と、その上部に配置された電動式モーターにより構成される。圧縮機構４は、シリンダ１０、ハウジング２の内径内に固定された主軸受２５及び副軸受３０などにより構成され、これらの部品がねじで組み立てられる。主軸受２５の外周と接続された排気管６及び注油管６１は、油分離器Ｓと接続される。圧縮室に対する給油量を調整するために、注油管６１と油分離器Ｓとの間にキャピラリチューブＴが配置される。また、ハウジング２の上端には、吸気管５が配置され、油溜８内に油７が封入される。また、吸気管５はモーター３と圧縮機構４との間に配置されることもできる。
【００３２】
吸気管５からハウジング２に流入した低圧冷媒は、モーター３を冷却した後に、吸気蓋６５の内部を通過して、シリンダ１０内に吸い込まれる。シリンダ１０内で圧縮された高圧冷媒は、以下に詳しく説明するように、圧縮機構４の内部を通過して、排気管６から油分離器Ｓに排出される。排出の高圧冷媒に含まれた油は油分離器Ｓ内で分離される。分離後の油は油分離器Ｓの底部にあり、油が分離された冷媒は分離器の排気管５１から凝縮器Ｃに排出される。
【００３３】
凝縮器Ｃ内で凝縮された高圧冷媒は、膨張弁Ｖから蒸発器Ｅに流れて低圧冷媒になって、吸気管５からハウジング２内に吸い込まれる。その結果、冷媒サイクルの冷凍サイクルシステムになる。しかも、油分離器Ｓ内で分離された油は、以下に説明するように、注油管６１からシリンダ１０内で構成された圧縮室１３内に戻す。図１において、符号Ｐｓは低圧冷媒の圧力であり、符号Ｐｄは高圧冷媒の圧力を示す。
【００３４】
図２は圧縮機構４の詳細な断面図を示す。シリンダ１０の中間部に備えられた円柱形圧縮室１３は主軸受フランジ２５ａ及び副軸受フランジ３０ａによって密閉される。クランク１６は主軸受２５及び副軸受３０によってスライド可能に支持され、圧縮室１３内に配置されたピストン２４は、クランク１６のクランク部１６ｂによって公転される。ベーン２０は、ピストン２４の公転と共に往復運動し、且つ、ベーン２０は、シリンダ１０内で備えられたベーン溝１５内（図３に示す）でスライドする。
【００３５】
主軸受フランジ２５ａ及び副軸受フランジ３０ａと接続されるとともに、ベーン２０の背部にあるベーン室１２は、往復運動するベーン２０を収容する。また、ベーン室１２も、ベーン２０の背部に固定されたベーンバネ２１が伸縮できる室である。ベーン２０は、その背面及び先端の差圧によってピストン２４に従って往復運動するため、ベーン室１２は、一般的には、高圧側であるべきである。従って、ベーン室１２と排気マフラー（Ｂ）３２とが連通する室は、一般的には、高圧室である。これによって、ベーンバネ２１を収容するための加工孔は密封板２３によって密封される。
【００３６】
副軸受３０の底面は、平板（Ｂ）３４によって密封されるため、副軸受３０内に排気マフラー（Ｂ）３２が形成される。排気マフラー（Ｂ）３２内には、圧縮室１３に対して開口する排気孔１４が備えられる。円板状の排気弁４０は、排気孔１４を開閉する。ロータリ式圧縮機の排気弁は、一般的にはダックビル弁が利用される。これに対し、本実施例１では、排気マフラー（Ｂ）３２の内容積を小さくするために、高効率の円形弁が利用される。
【００３７】
実施例１の特徴として、副軸受フランジ３０ａ及び主軸受フランジ２５ａにそれぞれ備えられた気体通路（Ｂ）３３及び気体通路（Ａ）２７がベーン室１２の開口端に対して開口する。さらに、気体通路（Ａ）２７は、排気管６に接続される。排気管６の先端側は、油分離器Ｓの内部に構成された分離筒５３に接続されるとともに、その内部に対して開口する。
【００３８】
主軸受フランジ２５ａの上部にはプレス加工の吸気蓋６５が固定される。主軸受フランジ２５ａ内には、シリンダ１０の中で加工されたシリンダ吸気孔１７に接続される主軸受吸入孔２９がある。従って、ハウジング２の低圧冷媒は、蓋板孔６５ａから吸気蓋６５内に流入し、主軸受吸入孔２９、シリンダ吸入孔１３ａの順序で流れて、圧縮室１３内に吸い込まれる。
【００３９】
圧縮室１３に吸い込まれた低圧冷媒は、高圧冷媒に圧縮されてから、排気孔１４から排気マフラー（Ｂ）３２に排出されて、気体通路（Ｂ）３３からベーン室１２を通過して、排気管６から油分離器Ｓの分離筒５３内に排出される。ここで、シリンダ吸入孔１３ａに対して開孔する給油管６３は、シリンダ吸入孔１３ａの中で引き起された圧力低下を利用して、油溜８内の油７を吸引して圧縮室１３に対して少量の油を供給する。
【００４０】
圧縮室１３により供給された油は、ピストン２４の上下平面であるスライド面、ピストン外周及びベーンの先端のスライド面を潤滑するために用いられるだけでなく、差圧によるスライド隙間及びピストン外径からの気体漏れを防止することができる。しかし、当該圧縮室のみに給油する場合には、ベーン溝１５内に隠れたベーン２０のスライド面を潤滑するのは不可能である。
【００４１】
次に、圧縮室１３のピストン２４及びベーン２０の先端を潤滑し、冷媒を効果的に圧縮するために、必要な給油量（Ｇ）が冷凍サイクルシステムを循環する冷媒量（Ｑ）の５％（Ｇ／Ｑ＝０．０５）となるようにする。また、圧縮室１３に必要な給油量（Ｇ）が５％である根拠は、本発明に関する圧縮機の性能測定において、Ｇを徐々に増加させ、５〜７％の範囲内で圧縮機の冷凍能力ＣＯＰが最も大きくなった実験データーによって得られる。
【００４２】
圧縮室１３内で圧縮された高圧冷媒は、冷媒及び５％の霧状の油を含む油冷媒混合物（以下混合冷媒と呼ばれる）であり、排気孔１４から排気マフラー（Ｂ）３２を通過して、気体通路（Ｂ）３３からベーン室１２を通過して、気体通路（Ａ）２７において連続する排気管６から分離筒５３に達し、更に、分離筒５３内に備えられた複数の細孔５５を通過して分離器ハウジング５０内に流れ込む。ここで、細孔５５によって分離された油は分離器ハウジング５０内に落ちて貯蔵される。また、分離筒５３内で分離された油は、分離筒５３内に落ちて底孔５６を通過して分離器ハウジング５０の油７と合流する。
【００４３】
前記混合冷媒が流れる途中において、高圧側のベーン室１２と圧縮室１３（低圧〜高圧）との間の差圧の作用により、ベーン室１２から、一部分の混合冷媒は、ベーン２０とベーン溝１５との間に形成されたスライド隙間内に流入する。スライド隙間内に流入した混合冷媒は、全部で４つの平面によって構成されたベーン２０のスライド面を潤滑するとともに、隙間から圧縮室１３への冷媒漏れを防止する。従って、ベーン２０の激しいスライドによる摩耗を防止するだけでなく、高圧冷媒の漏れによる圧縮機の容積効率の低下を防止する。更に、ベーン２０の潤滑を終了した後の油は、圧縮室１３に流出する。
【００４４】
ここで、ベーン室１２からスライド隙間を通過して圧縮室１３に流出する油量（ｇ）は、多い場合でも、冷媒量（Ｑ）の約１％であると推測する。当該流出油量（ｇ）が１％である場合には、排気管６から油分離器Ｓ内に流出する油量はＧ−ｇは４％である。しかも、油分離器Ｓの油分離効率が７５％である場合には、分離器の排気管５１から冷凍サイクル中に流出する吐油量は１％であり、分離器ハウジング５０内に確保された油量は３％である。
【００４５】
明細書の冒頭に述べたように、実施例の方法は、分離器ハウジング５０内に確保された油量を圧縮室１３内に戻すものである。図３は図２のＸ−Ｘ断面図であり、主軸受フランジ２５ａと接続された注油管６１によって、分離器ハウジング５０の油７を、圧縮室１３に対して開孔する注油孔６２から圧縮室１３内に戻す。
【００４６】
注油孔６２には、公転のピストン２４の平面スライド面によって開閉するピストン回転角度が予め設けられているため、高圧冷媒は圧縮室１３から注油管６１内に逆流しない。また、当該設計において高圧の油は、圧縮室１３の低圧側に漏れない。従って、分離器ハウジング５０から、圧縮室１３に３％の油を効果的に戻すことができる。また、引用文献１及び引用文献２には、ピストンの回転角度及び注油孔の開孔によって、油を圧縮室内に注入する方法及びその効果が詳しく記載されている。
【００４７】
注油管６１によって油分離器Ｓから圧縮室１３に３％の油を戻す場合には、上述のベーン室１２から圧縮室１３に流出する油量（ｇ）は１％である。従って、供油管６３からの給油量が１％である場合に、圧縮室１３の給油量は５％であり、必要な給油量（Ｇ）を確保することができる。即ち、圧縮機全体に対しての油の制御を確立することができる。また、本発明では、給油管６３から流出した所要の注油量は、一般的に、冷凍サイクルに対しての吐油量（ＯＣＲ）に等しい。
【００４８】
ここで、キャピラリチューブＴは、分離器ハウジング５０内に確保された油を、圧縮室１３内に適量戻すための調整手段である。すなわち、キャピラリチューブＴの抵抗が大きすぎると、圧縮室に対しての注油量が減少し、分離器ハウジング５０内に貯蔵された油が増加するため、冷凍サイクル対しての吐油量が増加する。逆に、キャピラリチューブＴの抵抗が小さすぎると、離器ハウジング５０内の油がなくなって、高圧冷媒が圧縮室１３内に注入して、圧縮機の容積効率が低下する。
【００４９】
また、図３に示すように、主軸受フランジ２５ａの部位において、排気管６をベーン室１２の上部に組み立てることが難しい場合に、ベーン室１２の上部に設けられた気体通路（Ａ）２７と連通する回路２５ｂ及び排気溝２５ｃを主軸受フランジ２５ａ上に追加すれば、排気管６の取り付けが容易になり、更に、排気管６及び注油管６１の距離が減少するため、油分離器Ｓの配置も容易になる。
【００５０】
上述したように、実施例１は、５％の油を含む混合冷媒によって圧縮室１３を潤滑するとともに、混合冷媒をベーン室内１２内に導入することでベーン２０のスライド面を潤滑するという課題を解決することができる。また、油分離器Ｓにより回収された油７は、注油管６１によって圧縮室１３内に自動的に戻す。これにより、圧縮機の油サイクルシステムが確立される。
【００５１】
実施例２
図４に示すように、実施例２は、副軸受３０及び主軸受２５の両側に排気マフラーが配置される設計である。従って、副軸受３０の排気マフラー（Ｂ）３２以外、主軸受２５も排気マフラー（Ａ）２６が必要である。排気管６は、いずれか一方の側の排気マフラー内に配置されてもよい。図４では、排気管６は、排気マフラー（Ｂ）３２に配置され、図４には、排気管６は、排気マフラー（Ａ）２６に配置される。
【００５２】
主軸受２５において、圧縮室１３に対して開口する排気孔１４から排気マフラー（Ａ）２６に排出された混合冷媒は、ベーン室１２を通過して排気マフラー（Ｂ）３２の高圧冷媒と合流して、排気管６から油分離器Ｓに流出する。その後に、実施例１と同じラインに従って油を分離して冷媒を冷凍サイクル中に排出する。また、油分離器Ｓ内で分離された油は、注入管６１から圧縮室１３内に戻す。さらに、図５におけるベーン室１２を通過した冷媒の流れ方向と、図４におけるベーン室１２を通過した冷媒の流れ方向とが反対であるが、図４と図５とはいずれも同じ効果を得ることができる。
【００５３】
実施例３
図６に示す実施例３は、実施例１のベーンの潤滑方法、油の制御方法が低圧式の２段シリンダ式のロータリ圧縮機にも応用できることを示す。
【００５４】
２段シリンダ式のロータリ圧縮機２００の圧縮機構４は、圧縮室１３ａを備えるシリンダ（Ａ）１０ａ、圧縮室１３ｂを備えるシリンダ（Ｂ）１０ｂ、それらの間に配置された中間仕切り板３６、各シリンダ内にそれぞれに備えられたピストン２４ａ及びピストン２４ｂ、ベーン２０ａ及びベーン２０ｂ、当該二つのピストンを公転させるクランク１６、クランク１６をスライド可能に支持するとともに前記二つのシリンダの平面とそれぞれ接続された主軸受２５及び副軸受３０、などにより構成される。
【００５５】
主軸受２５及び副軸受３０は、圧縮室１３ａ及び圧縮室１３ｂにそれぞれ開口する排気孔１４を備える。主軸受２５及び副軸受３０は、それぞれ、排気マフラー（Ａ）２６及び排気マフラー（Ｂ）３２を備える。即ち、排気マフラー（Ａ）２６は、主軸受の排気マフラーであり、排気マフラー（Ｂ）３２は、副軸受の排気マフラーである。また、シリンダ吸入孔（Ａ）１１ａ内に給油管６３が接続される。さらに、引用文献２に記載されているように、ベーン２０ｂは、ベーンバネを省略する。
【００５６】
主軸受吸入孔２９から流入する低圧冷媒は、シリンダ吸入孔（Ａ）１１ａから圧縮室１３ａ及び中間仕切り板３６を通過して、シリンダ吸入孔（Ｂ）１１ｂから圧縮室１３ｂ内に吸入される。圧縮室でそれぞれ圧縮された、油を含む混合冷媒は、排気マフラー（Ａ）２６及び排気マフラー（Ｂ）３２に排出される。排気マフラー（Ａ）２６の混合冷媒は、気体通路（Ａ）２７を通過してベーン室（Ａ）１２ａに流入する。排気マフラー（Ｂ）３２の混合冷媒は、気体通路（Ｂ）３３を通過してベーン室（Ｂ）１２ｂに流入する。これらの混合冷媒は、中間仕切り板気孔３７と接続された排気管６内に合流して油分離器Ｓ内に排出される。
【００５７】
混合冷媒は、それぞれベーン室（Ａ）１２ａ及びベーン室（Ｂ）１２ｂを通過するため、実施例１と同様に、ベーン２０ａ及びベーン２０ｂを潤滑することができる。また、通路面積が大きい二つのベーン室は、冷媒通路として利用されて排気抵抗を著しく低下させる。更に、中間仕切り板３６を排気管６内に配置することによって排気通路を短縮することができるため、排気抵抗を更に低下させる。これらの効果によって、圧縮機の圧縮損失が低減され、圧縮機の効率を改善することができる。
【００５８】
図７は、図６の代替技術であり、即ち、排気管６を排気マフラー（Ａ）２６内に配置するものである。排気マフラー（Ｂ）３２の混合冷媒は、気体通路（Ｂ）３３から、ベーン２０ｂ、ベーン２０ａの順に通過して排気マフラー（Ａ）２６の混合冷媒と合流する。合流した混合冷媒は、排気管６から油分離器Ｓ内に排出される。当該代替技術も図６の設計と同様に、ベーン２０ａ及びベーン２０ｂに対して給油及び潤滑をする。また、図７において、排気管６は、排気マフラー（Ｂ）３２内に配置されてもよい。
【００５９】
低圧型の２段シリンダ式のロータリ圧縮機において、圧縮室１３ａ及び圧縮室１３ｂの両方は、いずれも給油される必要があるため、実施例１の設計と比べて、圧縮室に対する総給油量が増加する。二つのシリンダの総排気量が一つのシリンダの排気量と同じであっても、スライド部品のスライド総面積は１．５倍以上になる。
【００６０】
例えば、一つのシリンダの圧縮室の所要の必要な給油量（Ｇ）が５％である場合には、二つのシリンダにおいて二つの圧縮室の所要の必要な給油量（Ｇ）は全部で８〜１０％に増加する。さらに、油分離器Ｓ内で分離された油は、圧縮室１３ａ及び圧縮室１３ｂの両方に均一に戻す必要がある。このような背景により、低圧型の２段シリンダ式のロータリ圧縮機では、それぞれの圧縮室に対する給油方法として、誤差の少ない方法が必要である。
【００６１】
図８は、当該課題を解決する対策としての、油分離器Ｓからベーン室１３ａ及びベーン室１３ｂに給油する方法を示す。中間仕切り板３６において注油管６１の先端部と接続されるとともに、圧縮室１３ａ及び圧縮室１３ｂに対して貫通する注油孔６２を、例えば、実施例１に記載されたように、各圧縮室のピストン２４によって開閉するようにすれば、所要の油を正確に各圧縮室内に供給することができる。つまり、二つの注油孔６２が、一つの貫通孔であるため、これらの開口位置及び孔径には誤差が生じない。また、注油管６１及びキャピラリチューブを含む回路が一つであるため、二つの圧縮室に対する給油量に差が生じないことが特徴である。
【００６２】
また、各圧縮室の必要な給油量（Ｇ）が４％であり、各ベーン室からスライド隙間を通過して各圧縮室に給油する給油量（ｇ）がそれぞれ０．５％である場合には、排気管６から油分離器Ｓへの総吐油量は７％（２Ｇ―２ｇ）である。さらに、油分離器Ｓから冷凍サイクルに排出された吐油量が１％である場合には、給油管６３から流出した必要な給油量は１％である。このように、実施例３において、本発明は低圧型の２段シリンダ式のロータリ圧縮機に応用することも可能である。
【００６３】
本発明が開示する技術は、ハウジングの内圧が低圧側である１段シリンダ式のロータリ圧縮機において利用できるだけでなく、２段シリンダ式のロータリ圧縮機及びスイング型のロータリ式圧縮機においても利用できる。エアコン、冷凍装置、給湯器などにおいて、用いる冷媒がＣＯ２、ＨＣなどの自然冷媒である場合には、本発明が開示する技術を活用して、効率及び信頼性の高い低圧型のロータリ式圧縮機を実現することができる。また、現在の量産設備を利用することで製造性の点でも優れる。
【００６４】
本発明の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「示例」、「具体示例」或いは「一部の示例」などの用語を伴う説明では、該実施例或いは示例と結合して説明された具体的特徴、構成、材料或いは特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは示例に含まれていることを意味する。本明細書において、上記用語に対する例示的な表述は、必ずしも同じ実施例或いは示例を示すことではない。又、説明された具体的特徴、構成、材料或いは特徴は、いずれかの一つ或いは複数の実施例又は示例において適切に組み合わせることができる。
【００６５】
本発明の実施例を示して説明したが、当業者は、本発明の原理及び主旨から逸脱しない限りこれらの実施例に対して種々の変更、修正、切り替え及び変形を行うことができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその相当物により限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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