JP2006169979A - 圧縮システム及びそれを用いた冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実質的に第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされた多気筒回転圧縮要素を備えた圧縮システムにおいて、第２の回転圧縮要素における圧縮効率を改善して、性能の向上を図ると共に、第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え時における第２のベーンの衝突音を低減する。
【解決手段】 第１の運転モードにおいて、第２のベーン５２の背圧室７２Ａに密閉容器１２内のオイル溜１３のオイルを供給すると共に、第２の運転モードにおいては、第２のベーン５２の背圧室７２Ａに、第１の回転圧縮要素３２の吸込側圧力を印加する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、多気筒回転圧縮機を備えた圧縮システムとそれを用いた冷凍装置に関するものである。

従来この種圧縮システムは多気筒回転圧縮機と当該多気筒回転圧縮機の運転を制御する制御装置等により構成されている。この多気筒回転圧縮機、例えば、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた２気筒回転圧縮機は、密閉容器内に駆動要素とこの駆動要素の回転軸にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を収納して成る。この第１及び第２の回転圧縮要素は、第１及び第２のシリンダと、回転軸に形成された偏心部に嵌合されて各シリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、この第１及び第２のローラに当接して各シリンダ内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーンから構成されている。また、第１及び第２のベーンはバネ部材によりそれぞれ第１及び第２のローラに常時付勢されている。

そして、前記制御装置により駆動要素が駆動されると、吸込通路から第１及び第２の回転圧縮要素の各シリンダの低圧室側に低圧の冷媒ガスが吸入され、各ローラと各ベーンの動作によりそれぞれ圧縮され高温高圧の冷媒ガスとなり、各シリンダの高圧室側より吐出ポートを介して吐出消音室に吐出された後、密閉容器内に吐出され、外部に吐出される構成とされていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−９９１７２号公報

このような多気筒回転圧縮機を備えた圧縮システムでは、軽負荷時や低速回転時などの小能力域において、第１及び第２の両シリンダにて圧縮運転をした場合、両シリンダの排除容積分の冷媒ガスを吸い込んで圧縮しなければならないので、その分、制御装置により駆動要素の回転数が下げられて運転されていた。しかしながら、回転数が下がりすぎると、駆動要素の運転効率が低下すると共に、漏れ損失が増大して圧縮効率も低下するという問題が生じていた。

このため、係る問題に鑑みて能力に応じて１シリンダ運転と２シリンダ運転を切り換え可能とした圧縮システムが開発されている。即ち、多気筒回転圧縮機の第１及び第２のベーンを第１及び第２のローラに付勢しているバネ部材のうちどちらか一方のバネ部材、例えば、第２のベーンを第２のローラに付勢しているバネ部材を削除し、制御装置により２シリンダ運転時では、第２のベーンの背圧として両回転圧縮要素の吐出側の冷媒圧力を印加するものとする。これにより、第２のベーンは第２のローラ側に付勢されて圧縮仕事が成される。

一方、前記小能力域では制御装置は第２のベーンの背圧として両回転圧縮要素の吸込側の冷媒圧力を印加するものとする。この吸込圧力は低圧であるため、第２のベーンを第２のローラ側に付勢することができない。このため、第２の回転圧縮要素では実質的に圧縮仕事が行われず、第１の回転圧縮要素のみで冷媒の圧縮仕事が行われるようになる。

このように、小能力域で１シリンダ運転とすることにより、圧縮される冷媒ガスの量を減らすことができるので、その分、回転数を上昇させることができるようになる。これにより、駆動要素の運転効率を改善し、且つ、漏れ損失も低減することができるようになる。

しかしながら、上述の如く２シリンダ運転の際にバネ部材を設けない第２の回転圧縮要素において、第２のベーンの隙間から第２のシリンダ内の冷媒ガスがリークしてしまうという問題が生じていた。特に、低速回転時にはリーク量が増大して、圧縮効率の著しい低下を招いていた。

他方、２シリンダ運転時には、第２のベーンの背圧として吐出側圧力が印加されるため、２シリンダ運転から１シリンダ運転に切り換える際に第２のベーンが第２のシリンダ内からなかなか引っ込まず、その間に第２のローラに衝突して、衝突音が発生する不都合も生じていた。

本発明は、係る従来の技術的問題を解決するために成されたものであり、第１のベーンのみをバネ部材により第１のローラに付勢し、両回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされた多気筒回転圧縮要素を備えた圧縮システムにおいて、第２の回転圧縮要素における圧縮効率を改善して、性能の向上を図ると共に、第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え時における第２のベーンの衝突音を低減することを目的とする。

本発明の圧縮システムは、密閉容器内に駆動要素とこの駆動要素の回転軸にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を収納し、この第１及び第２の回転圧縮要素を、第１及び第２のシリンダと、回転軸に形成された偏心部に嵌合されて各シリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、この第１及び第２のローラに当接して各シリンダ内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーンとから構成すると共に、第１のベーンのみをバネ部材により第１のローラに付勢し、両回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされた多気筒回転圧縮機を備えたものであって、第１の運転モードにおいて、第２のベーンの背圧室に密閉容器内のオイル溜のオイルを供給すると共に、第２の運転モードにおいては、第２のベーンの背圧室に、第１の回転圧縮要素の吸込側圧力を印加するものである。

請求項２の発明の圧縮システムは、上記発明において第１及び第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を密閉容器内に吐出するものである。

請求項３の発明の冷凍装置は、上記各発明の圧縮システムを用いて冷媒回路が構成されるものである。

請求項１の発明によれば、第１の運転モードにおいて、第２のベーンの背圧室に密閉容器内のオイル溜のオイルを供給するので、第２のベーンの隙間からの冷媒ガスのリークを低減することができるようになる。

また、第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え時には、背圧室のオイルにより、第２のベーンの衝突音を低減することができるようになる。

また、請求項２の如く第１及び第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を密閉容器内に吐出するものとすれば、圧力差により背圧室にオイルを容易に供給することができるようになる。

更にまた、背圧室に供給されたオイルが第２のシリンダ内に漏れ出た場合であっても、第２のシリンダ内の冷媒ガスを密閉容器内に吐出させることで、混入したオイルと分離することができるので、多気筒回転圧縮機外部へのオイル吐出を低減することができるようになる。

そして、以上により第１及び第２の回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とする多気筒回転圧縮機の性能及び信頼性を向上させ、圧縮システムとして著しい性能の向上を図ることができるようになる。

また、請求項３の如く冷凍装置の冷媒回路を上記各発明の圧縮システムを用いて構成することで、冷凍装置全体の運転効率及び性能の改善も図ることができるようになる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明の圧縮システムＣＳの多気筒回転圧縮機の実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた内部高圧型のロータリコンプレッサ１０の縦断側面図、図２は図１のロータリコンプレッサ１０の縦断側面図（図１と異なる断面を示す）をそれぞれ示している。尚、本実施例の圧縮システムＣＳは、室内を空調する冷凍装置としての空気調和機の冷媒回路の一部を構成するものである。

各図において、実施例のロータリコンプレッサ１０は内部高圧型のロータリコンプレッサで、鋼板からなる縦型円筒状の密閉容器１２内に、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置された駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４から成る回転圧縮機構部１８を収納している。

密閉容器１２は底部をオイル溜１３とし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されており、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面には円形の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。

また、エンドキャップ１２Ｂには冷媒吐出管９６が取り付けられ、この冷媒導入管９６の一端は密閉容器１２内と連通している。そして、密閉容器１２の底部には取付用台座１１０が設けられている。

電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に溶接固定されたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とから構成されており、このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定される。

前記ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成されている。

前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された第１及び第２のシリンダ３８、４０と、この第１及び第２のシリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて各シリンダ３８、４０内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラ４６、４８と、この第１及び第２ローラ４６、４８に当接して各シリンダ３８、４０内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーン５０、５２と、第１のシリンダ３８の上側の開口面及び第２のシリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。

前記第１及び第２のシリンダ３８、４０には、当該第１及び第２のシリンダ３８、４０内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０が設けられており、当該吸込通路５８、６０には後述する冷媒導入管９２、９４がそれぞれ連通接続されている。

また、上部支持部材５４の上側には吐出消音室６２が設けられており、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスが当該吐出消音室６２に吐出される。この吐出消音室６２は、中心に回転軸１６及び回転軸１６の軸受けを兼用する上部支持部材５４が貫通するための孔を有して上部支持部材５４の電動要素１４側（上側）を覆う略椀状のカップ部材６３内に形成されている。そして、カップ部材６３の上方には、カップ部材６３と所定間隔を存して、電動要素１４が設けられている。

下部支持部材５６には当該下部支持部材５６の下側に形成された凹陥部を壁としてのカバーによって閉塞することにより形成された吐出消音室６４が設けられている。即ち、吐出消音室６４は吐出消音室６４を画成する下部カバー６８にて閉塞される。

上記第１のシリンダ３８には、前述した第１のベーン５０を収納する案内溝７０が形成されており、この案内溝７０の外側、即ち、第１のベーン５０の背面側には、バネ部材としてのスプリング７４を収納する収納部７０Ａが形成されている。このスプリング７４は第１のベーン５０の背面側端部に当接し、常時第１のベーン５０を第１のローラ４６側に付勢する。また、収納部７０Ａには例えば密閉容器１２内の後述する吐出側圧力（高圧）も導入され、第１のベーン５０の背圧として印加される。そして、この収納部７０Ａは案内溝７０側と密閉容器１２（容器本体１２Ａ）側に開口しており、収納部７０Ａに収納されたスプリング７４の密閉容器１２側には金属製のプラグ１３７が設けられ、スプリング７４の抜け止めの役目を果たす。

また、前記第２のシリンダ４０には、第２のベーン５２を収納する案内溝７２が形成されており、この案内溝７２の外側、即ち、第２のベーン５２の背面側には背圧室７２Ａが形成されている。この背圧室７２Ａは案内溝７２側と密閉容器１２側に開口しており、当該密閉容器１２側の開口には後述する配管７５が連通接続され、密閉容器１２内とシールされている。

密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、第１のシリンダ３８と第２のシリンダ４０の吸込通路５８、６０に対応する位置に、スリーブ１４１及び１４２がそれぞれ溶接固定されている。

そして、スリーブ１４１内には第１のシリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８と連通する。この冷媒導入管９２の他端はアキュムレータ１４６内にて開口している。

スリーブ１４２内には第２のシリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は第２のシリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端は前記冷媒導入管９２と同様にアキュムレータ１４６内にて開口している。

上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気液分離を行うタンクであり、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上部側面にブラケット１４７を介して取り付けられている。そして、アキュムレータ１４６には冷媒導入管９２及び冷媒導入管９４が底部から挿入され、当該アキュムレータ１４６内の上方に他端の開口がそれぞれ位置している。アキュムレータ１４６内底部には連通管１４８が連通接続されており、当該連通管１４８を介してアキュムレータ１４６に溜まったオイルが密閉容器１２内下部のオイル溜１３に戻される。また、アキュムレータ１４６内の上部には冷媒配管１００の一端が挿入されている。

一方、吐出消音室６４と吐出消音室６２とは、上下支持部材５４、５６や第１及び第２のシリンダ３８、４０、中間仕切板３６を軸心方向（上下方向）に貫通する連通路１２０を介して連通されている。そして、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６４に吐出された高温高圧の冷媒ガスは当該連通路１２０を介して吐出消音室６２に吐出され、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された高温高圧の冷媒ガスと合流する。

また、吐出消音室６２と密閉容器１２内とはカップ部材６３を貫通する図示しない孔にて連通されており、この孔から第１の回転圧縮要素３２及び第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２に吐出された高温高圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。

一方、前記アキュムレータ１４６の上部に一端が挿入された冷媒配管１００の途中部には冷媒配管１０１が連通接続されており、当該配管は四方切換弁１０７に接続されている。また、密閉容器１２内の底部のオイル溜１３にも配管１０２の一端が連通接続されている。当該配管１０２は上述の如くオイル溜１３に一端が接続され、そこから上方に起立し、他端は、冷媒配管１０１と同様に四方切換弁１０７に接続されている。また、四方切換弁１０７は前記配管７５に接続されている。そして、コントローラ２１０は、本発明の圧縮システムＣＳの一部を構成する制御装置であり、ロータリコンプレッサ１０の電動要素１４の回転数を制御している。また上記四方切換弁１０７の切り換えを制御している。

四方切換弁１０７はソレノイドコイル１０８により切り換え可能とされている。即ち、電源がＯＦＦの場合、四方切換弁１０７は前記オイルの配管１０２と配管７５とが連通された状態となる。そして、前記コントローラ２１０からのＯＮ信号に基づき、四方切換弁１０７の電源がＯＮされると、ソレノイドコイル１０８に磁界が発生する。これにより、四方切換弁１０７が切り換えられて、冷媒配管１０１と配管７５とが連通される。また、コントローラ２１０からＯＦＦ信号が入力されると、四方切換弁１０７の電源がＯＦＦされ、四方切換弁１０７により前述の如く配管１０２と配管７５とが連通される。

次に、図３は圧縮システムＣＳを用いて構成された前記空気調和機の冷媒回路図を示している。即ち、実施例の圧縮システムＣＳは図３に示す空気調和機の冷媒回路の一部を構成しており、上述したロータリコンプレッサ１０とコントローラ２１０等から構成されている。ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６は室外側熱交換器１５２の入口に接続されている。前記コントローラ２１０やロータリコンプレッサ１０、室外側熱交換器１５２は空気調和機の図示しない室外機に設けられている。この室外側熱交換器１５２の出口に接続された配管は減圧手段としての膨張弁１５４に接続され、膨張弁１５４を出た配管は室内側熱交換器１５６に接続されている。これら膨張弁１５４や室内側熱交換器１５６は空気調和機の図示しない室内機に設けられている。また、室内側熱交換器１５６の出口側にはロータリコンプレッサ１０の前記冷媒配管１００が接続されている。

尚、冷媒としてはＨＦＣやＨＣ系の冷媒を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等既存のオイルが使用される。

以上の構成で次にロータリコンプレッサ１０の動作を説明する。

（１）第１の運転モード（通常負荷時或いは高負荷時の運転）
先ず、両回転圧縮要素３２、３４が圧縮仕事をする第１の運転モードについて説明する。前述した室内機に設けられた図示しない室内機側のコントローラの運転指令入力に基づき、コントローラ２１０はロータリコンプレッサ１０の電動要素１４の回転数を制御すると共に、室内が通常負荷或いは高負荷状態である場合、コントローラ２１０は第１の運転モードを実行する。また、前記四方切換弁１０７はＯＦＦの状態のままである。即ち、四方切換弁１０７により配管１０２と配管７５とが連通されている（図４）。

そして、ターミナル２０及び図示しない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電すると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて第１及び第２のローラ４６、４８が第１及び第２のシリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、低圧冷媒がロータリコンプレッサ１０の冷媒配管１００から、アキュムレータ１４６内に流入する。上述の如く四方切換弁１０７により、冷媒配管１０１は配管７５と連通されていないので、冷媒配管１００を通過する冷媒は、配管７５に流入すること無く、全てアキュムレータ１４６内に流入する。

そして、アキュムレータ１４６内に流入した低圧冷媒は、そこで気液分離された後、冷媒ガスのみが当該アキュムレータ１４６内に開口した各冷媒吐出管９２、９４内に入る。冷媒導入管９２に入った低圧の冷媒ガスは吸込通路５８を経て、第１の回転圧縮要素３２の第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入される。

第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、第１のローラ４６と第１のベーン５０の動作により圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、第１のシリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り吐出消音室６２に吐出される。

一方、冷媒導入管９４に入った低圧の冷媒ガスは吸込通路６０を経て、第２の回転圧縮要素３４の第２のシリンダ４０の低圧室側に吸入される。第２のシリンダ４０の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、第２のローラ４８と第２のベーン５２の動作により圧縮される。

このとき、前述の如く四方切換弁１０７により、配管１０２と配管７５が連通されているので、オイル溜１３のオイルが、配管１０２、四方切換弁１０７、配管７５を介して背圧室７２Ａに供給される。当該オイルは密閉容器１２内の圧力と同様高圧であるため、係る高圧のオイル（油圧）が第２のベーン５２の背圧として印加される。これにより、バネ部材を用いることなく、第２のベーン５２を第２のローラ４８に充分に付勢することができるようになる。

従来では図５に示すように第２のベーン５２の背圧として両回転圧縮要素３２、３４の吐出側となる高圧の冷媒ガスを印加していたが、この場合、吐出側圧力は脈動が大きいく、しかもバネ部材が無いので、この脈動により第２のベーン５２の追従性が悪化し、第２のシリンダ４０内の冷媒ガスが第２のベーン５２の隙間から漏れ出るという問題が生じていた。特に、低速回転時においては、第２のローラ４８の回転が遅くなるため、その分リーク量が増大して、圧縮効率が著しく低下する問題が生じていた。

しかしながら、本発明では第２のベーン５２の背圧室７２Ａに密閉容器１２内のオイル溜１３のオイルを供給することで、オイルと冷媒ガスの流体の差（オイルの方が冷媒ガスより粘性が高い）により第２のシリンダ４０内の冷媒ガスが漏れ難くなるため、冷媒ガスのリークを著しく低減することができるようになる。これにより、第２の回転圧縮要素３４における圧縮効率を改善することができるようになる。

尚、 第２のローラ４８と第２のベーン５２の動作により圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは、第２のシリンダ４０の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り吐出消音室６４に吐出される。吐出消音室６４に吐出された冷媒ガスは、前記連通路１２０を経由して、吐出消音室６２に吐出され、前記第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスと合流する。そして、合流した冷媒ガスは、カップ部材６３を貫通する図示しない孔より密閉容器１２内に吐出される。このように第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４で圧縮された冷媒を密閉容器１２に吐出させることで、密閉容器１２内を高圧とすることができるようになり、配管１０２を介して、当該密閉容器１２内底部のオイル溜１３のオイルを圧力差を利用して、背圧室７２Ａに容易に供給することができるようになる。

また、前記背圧室７２Ａに供給されたオイルが第２のベーン５２の隙間から第２のシリンダ４０内に漏れ出た場合であっても、密閉容器１２内を通過する過程で、高圧の冷媒ガス中に混入したオイルを分離することができるようになり、ロータリコンプレッサ１０の外部に吐出されるオイル量を低減することができるようになる。

密閉容器１２内に吐出された冷媒は、密閉容器１２のエンドキャップ１２Ｂに形成された冷媒吐出管９６から外部に吐出され、室外側熱交換器１５２に流入する。そこで冷媒ガスは放熱して、膨張弁１５４で減圧された後、室内側熱交換器１５６に流入する。当該室内側熱交換器１５６にて冷媒が蒸発し、室内に循環される空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して室内を冷房する。そして、冷媒は室内側熱交換器１５６から出てロータリコンプレッサ１０に吸入されるサイクルを繰り返す。

尚、本実施例では第１の運転モードにおいて、背圧室７２Ａに高圧のオイルを供給するものとしたが、これに限らず、例えば、配管７５に図２に破線で示す如く弁装置としての電磁弁１０５を設けて、当該電磁弁１０５を閉じて、背圧室７２Ａ内を中間圧とするものとしても構わない。即ち、上述の如く背圧室７２Ａ内にオイルを供給した後、コントローラ２１０により、電磁弁１０５を閉じ、背圧室７２Ａへのオイル流入を阻止する。このとき、背圧室７２Ａ内には、背圧室７２Ａに供給されたオイルが残溜している。

また、コントローラ２１０により四方切換弁１０７にＯＮ信号が送信され、四方切換弁１０７の電源がＯＮされる。これにより、ソレノイドコイル１０８の磁界が発生し、四方切換弁１０７が切り換えられて、冷媒配管１０１と配管７５とが連通される。このとき、配管７５内に残留した高圧のオイルは、圧力差により、四方切換弁１０７を介して、冷媒配管１０１内に入り、そこから冷媒配管１００内の低圧冷媒ガスと共にアキュムレータ１４６内に入り、当該アキュムレータ１４６内に一旦貯溜された後、連通管１４８から密閉容器１２内のオイル溜１３に戻される。

尚、この場合、電磁弁１０５が閉じられているため、冷媒配管１００を流れる吸込側冷媒は背圧室７２Ａ内に流入すること無く、前述のように全てアキュムレータ１４６内に流入する。一方、背圧室７２Ａには第２のベーン５２の隙間から第２のシリンダ４０内の高圧室側と低圧室側の両方から少なからず流れ込むため、第２のベーン５２の背圧室７２Ａ内の圧力は、両回転圧縮要素３２、３４の吸込側圧力と吐出側圧力との間の中間圧力となる。

このように、配管７５に電磁弁１０５を設け、当該電磁弁１０５を閉じて、配管７５からの高圧のオイル供給を阻止し、背圧室７２Ａ内を中間圧力とすることで、前述同様にバネ部材を用いることなく、第２のベーン５２を第２のローラ４８に充分に付勢することができるようになる。

更に、密閉容器１２内の高圧オイルを供給した場合より、背圧室７２Ａ内のオイルと中間圧力の効果により圧力脈動を低減することができるようになり、第２のベーン５２の追従性をより一層向上させることができるようになる。

（２）第２の運転モード（軽負荷時の運転）
次に、コントローラ２１０は室内が上述する通常負荷或いは高負荷状態から軽負荷状態となると、第１の運転モードから第２の運転モードに移行する。この第２の運転モードは、実質的に第１の回転圧縮要素３２のみが圧縮仕事をするモードであり、室内が軽負荷となって前記第１の運転モードでは電動要素１４が低速回転となってしまう場合に行われる運転モードである。圧縮システムＣＳの小能力域において、実質的に第１の回転圧縮要素３２のみに圧縮仕事をさせることで、第１及び第２の両シリンダ３８、４０で圧縮仕事をする場合より、圧縮する冷媒ガスの量を減らすことができるため、その分、軽負荷時にも電動要素１４の回転数を上昇させ、電動要素１４の運転効率を改善し、且つ、冷媒の漏れ損失も低減することが可能となるからである。尚、モード切り換え時には、コントローラ２１０は電動要素１４を低速にて回転し、例えば、回転数を４０Ｈｚ以下として、圧縮比が３．０以下となるように制御するものとする。

先ず、コントローラ２１０により、四方切換弁１０７にＯＮ信号が入力され、四方切換弁１０７の電源がＯＮされる。これにより、ソレノイドコイル１０８の磁界が発生し、四方切換弁１０７が切り換えられて、冷媒配管１０１と配管７５とが連通され、背圧室７２Ａに第１の回転圧縮要素３２の吸込側冷媒が流入し、第２のベーン５２の背圧として第１の回転圧縮要素３２の吸込側圧力が印加されるようになる。

一方、コントローラ２１０は前述の如くターミナル２０及び図示しない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電し、電動要素１４のロータ２４を回転させる。この回転により回転軸１６と一体に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて第１及び第２のローラ４６、４８が第１及び第２のシリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、低圧冷媒がロータリコンプレッサ１０の冷媒配管１００から、アキュムレータ１４６内に流入する。このとき、上述の如く四方切換弁１０７により、冷媒配管１０１と配管７５とが連通されているので、冷媒配管１００を通過する第１の回転圧縮要素３２の吸込側の冷媒の一部は、冷媒配管１０１から配管７５を経て背圧室７２Ａに流入する。これにより、背圧室７２Ａは第１の回転圧縮要素３２の吸込側圧力となり、第２のベーン５２の背圧として、当該第１の回転圧縮要素３２の吸込側圧力が印加されることとなる。

このように、第２のベーン５２の背圧として第１の回転圧縮要素３２の吸込側圧力を印加することで、第２のシリンダ４０内に吸い込まれる冷媒圧力と、第２のベーン５２の背圧が同じ低圧となるため、第２のベーン５２を第２のローラ４８に追従させることができなくなる。これにより、第２のベーン５２は第２のシリンダ４０から引っ込み、第２の回転圧縮要素３４で冷媒を圧縮することができないので、第１の回転圧縮要素３２のみで冷媒の圧縮が行われるようになる。

尚、従来では第１の運転モードから第２の運転モードに切り換え時において、第２のシリンダ４０内と第２のベーン５２の背圧室７２Ａとが同じ圧力となることで、第２のベーン５２が不安定となり、第２のシリンダ４０の案内溝７２の壁面等に衝突して、衝突音が発生する問題が生じていた。

しかしながら、本発明の如く第１の運転モードにおいて背圧室７２Ａにオイルを供給した場合、第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え直後は、背圧室７２Ａ内にオイルが残っているので、当該オイルが緩衝材の如く作用して、衝突音を低減することができるようになる。

尚、第１の運転モード時に背圧室７２Ａに供給されたオイル（高圧）は、吸込側冷媒との圧力差により、徐々に背圧室７２Ａ内から流出し、配管７５、四方切換弁１０７を介して、冷媒配管１０１内に入り、そこから冷媒配管１００内の低圧冷媒ガスと共にアキュムレータ１４６内に入り、当該アキュムレータ１４６内に一旦貯溜された後、連通管１４８から密閉容器１２内のオイル溜１３に戻される。

一方、アキュムレータ１４６内に流入した低圧冷媒は、そこで気液分離された後、冷媒ガスのみが当該アキュムレータ１４６内に開口した冷媒吐出管９２内に入る。冷媒導入管９２に入った低圧の冷媒ガスは吸込通路５８を経て、第１の回転圧縮要素３２の第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入される。

第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、第１のローラ４６と第１のベーン５０の動作により圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、第１のシリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り吐出消音室６２に吐出される。このとき、当該第２の運転モードでは吐出消音室６２が膨張型の消音室として機能し、吐出消音室６４が共鳴型の消音室として機能するため、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒の圧力脈動をより低減することができる。これにより、実質的に第１の回転圧縮要素３２のみで圧縮仕事をする第２の運転モードにおいて消音効果をより向上させることができるようになる。

吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスは、カップ部材６３を貫通する図示しない孔より密閉容器１２内に吐出される。その後、密閉容器１２内の冷媒は、密閉容器１２のエンドキャップ１２Ｂに形成された冷媒吐出管９６から外部に吐出され、室外側熱交換器１５２に流入する。そこで冷媒ガスは放熱して、膨張弁１５４で減圧された後、室内側熱交換器１５６に流入する。当該室内側熱交換器１５６にて冷媒が蒸発し、室内に循環される空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して室内を冷房する。そして、冷媒は室内側熱交換器１５６から出てロータリコンプレッサ１０に吸入されるサイクルを繰り返す。

以上詳述した如く、本発明により第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に第１の回転圧縮要素３２のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とするロータリコンプレッサ１０を備えた圧縮システムＣＳの性能及び信頼性の向上を図ることができるようになる。

これにより、係る圧縮システムＣＳを用いて空気調和機の冷媒回路を構成することで、当該空気調和機の運転効率及び性能が向上し、消費電力の低減も図ることが可能となる。

尚、上記実施例において、四方切換弁１０７は、電源がＯＦＦの場合、前記オイルの配管１０２と配管７５とが連通された状態となり、コントローラ２１０からのＯＮ信号に基づき、四方切換弁１０７の電源がＯＮされると、冷媒配管１０１と配管７５とが連通されるものとしたが、電源がＯＦＦの場合に冷媒配管１０１と配管７５とが連通された状態となり、コントローラ２１０からのＯＮ信号に基づき、四方切換弁１０７の電源がＯＮされると、オイルの配管１０２と配管７５とが連通されるものとしても構わない。

この場合、第１の運転モードにおいて、背圧室７２Ａ内を中間圧とし、当該中間圧により第２のベーン５２を第２のローラ４８に付勢する動作を説明する。上述の如く背圧室７２Ａ内にオイルを供給した後（このとき、四方切換弁１０７の電源がＯＮされ、配管１０２と配管７５とが連通した状態）、コントローラ２１０は電磁弁１０５（図２に破線で示す）を閉じ、背圧室７２Ａへのオイル流入を阻止する。次に、コントローラ２１０は四方切換弁１０７にＯＦＦ信号を送信し、これにより、四方切換弁１０７の電源がＯＦＦ信号され、四方切換弁１０７が切り換えられて、冷媒配管１０１と配管７５とが連通される。このとき、配管７５内に残留した高圧のオイルは、圧力差により、四方切換弁１０７を介して、冷媒配管１０１内に入り、そこから冷媒配管１００内の低圧冷媒ガスと共にアキュムレータ１４６内に入り、当該アキュムレータ１４６内に一旦貯溜された後、連通管１４８から密閉容器１２内のオイル溜１３に戻される。

尚、この場合、電磁弁１０５が閉じられているため、冷媒配管１００を流れる吸込側冷媒は背圧室７２Ａ内に流入すること無く、前述のように全てアキュムレータ１４６内に流入する。一方、背圧室７２Ａには第２のベーン５２の隙間から第２のシリンダ４０内の高圧室側と低圧室側の両方から少なからず流れ込むため、第２のベーン５２の背圧室７２Ａ内の圧力は、両回転圧縮要素３２、３４の吸込側圧力と吐出側圧力との間の中間圧力となる。

このように、配管７５に電磁弁１０５を設け、当該電磁弁１０５を閉じて、配管７５からの高圧のオイル供給を阻止し、背圧室７２Ａ内を中間圧力とすることで、前述同様にバネ部材を用いることなく、第２のベーン５２を第２のローラ４８に充分に付勢することができるようになると共に、背圧室７２Ａ内のオイルと中間圧力の効果により圧力脈動を低減することができるようになり、第２のベーン５２の追従性をより一層向上させることができるようになる。

上記各実施例では冷媒としてＨＦＣやＨＣ系の冷媒を使用するものとしたが、二酸化炭素などの高低圧差の大きい冷媒、例えば、冷媒として二酸化炭素とＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）を組み合わせたものを使用するものとしても構わない。この場合には、各回転圧縮要素３２、３４で圧縮された冷媒は非常に高圧となるため、上記各実施例の如く吐出消音室６２を上部支持部材５４の上側をカップ部材６３により覆う形状とすると、係る高圧によりカップ部材６３が破損する恐れがある。

このため、両回転圧縮要素３２、３４にて圧縮された冷媒が合流する上部支持部材５４の上側の吐出消音室の形状を上部支持部材５４の上側に凹陥部を形成し、凹陥部を所定の厚みを有するカバーにて閉塞することにより構成することで、二酸化炭素のように高低圧差の大きい冷媒を含有した場合であっても、本発明が適用可能となる。

尚、上記各実施例では回転軸１６を縦置型としたロータリコンプレッサを用いて説明したが、この発明は回転軸を横置型としたロータリコンプレッサを用いた場合にも適応できることは云うまでもない。

更に、上記各実施例では二気筒のロータリコンプレッサを用いたが、三気筒、或いはそれ以上の回転圧縮要素を備えた多気筒ロータリコンプレッサを備えた圧縮システムに適応しても差し支えない。

本発明の実施例１の圧縮システムの多気筒回転圧縮機の縦断側面図である。 図１の多気筒回転圧縮機の縦断側面図である。 本発明の実施例の圧縮システムを用いた空気調和機の冷媒回路図である。 図１の多気筒回転圧縮機の第１の運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。 従来の多気筒回転圧縮機の２シリンダ運転時における冷媒の流れを示す図である。

符号の説明

ＣＳ 圧縮システム
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構部
２０ ターミナル
２２ ステータ
２４ ロータ
２６ 積層体
２８ ステータコイル
３０ 積層体
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
３８ 第１のシリンダ
４０ 第２のシリンダ
４２、４４ 偏心部
４６ 第１のローラ
４８ 第２のローラ
５０ 第１のベーン
５２ 第２のベーン
５８、６０ 吸込通路
６２ 吐出消音室
６３ カップ部材
６８ 下部カバー
７０、７２ 案内溝
７０Ａ 収納部
７２Ａ 背圧室
７４ スプリング
７５、１０２ 配管
９２、９４ 冷媒導入管
９６ 冷媒吐出管
１００、１０１ 冷媒配管
１０５ 電磁弁
１０７ 四方切換弁
１５２ 室外側熱交換器
１５４ 膨張弁
１５６ 室内側熱交換器
２１０ コントローラ

Claims (3)

1. 密閉容器内に駆動要素と該駆動要素の回転軸にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を収納し、該第１及び第２の回転圧縮要素を、第１及び第２のシリンダと、前記回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記各シリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、該第１及び第２のローラに当接して前記各シリンダ内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーンとから構成すると共に、前記第１のベーンのみをバネ部材により前記第１のローラに付勢し、前記両回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に前記第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされた多気筒回転圧縮機を備えた圧縮システムにおいて、
   前記第１の運転モードにおいて、前記第２のベーンの背圧室に前記密閉容器内のオイル溜のオイルを供給すると共に、
   前記第２の運転モードにおいては、前記第２のベーンの背圧室に、前記第１の回転圧縮要素の吸込側圧力を印加することを特徴とする圧縮システム。
2. 前記第１及び第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記密閉容器内に吐出することを特徴とする請求項１の圧縮システム。
3. 請求項１又は請求項２の圧縮システムを用いて冷媒回路が構成されていることを特徴とする冷凍装置。

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