JP2003148365A - 二段圧縮式コンプレッサ - Google Patents

二段圧縮式コンプレッサ

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JP2003148365A JP2001344857A JP2001344857A JP2003148365A JP 2003148365 A JP2003148365 A JP 2003148365A JP 2001344857 A JP2001344857 A JP 2001344857A JP 2001344857 A JP2001344857 A JP 2001344857A JP 2003148365 A JP2003148365 A JP 2003148365A
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晴久 山崎
Satoru Imai
悟 今井
Masaya Tadano
昌也 只野
Atsushi Oda
淳志 小田
Kazuya Sato
里　　和哉
Masaru Matsuura
大 松浦
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二段圧縮式コンプレッサにおいて、低段側
（１段目）と高段側（２段目）の容積比を変更すること
で密閉容器内の内圧（中間圧）を制御する。 【解決手段】 密閉容器内に低段側圧縮部と高段側圧縮
部とを備えた二段圧縮式コンプレッサであって、低段側
圧縮部６のシリンダ部１６の空間内に偏心回転するロー
ラ１７が配設されると共に、このローラ１７にスプリン
グ１９を介して接触するベーン１８が設けられる。吸気
室Ａに通じる低段側吸気通路１１にバイパス管２０を設
け、このバイパス管２０に開閉弁２１を取り付ける。こ
の開閉弁２１の開閉操作及び開き度を調整することで、
吸気室Ａに吸い込まれる冷媒ガスの吸気量（吸気容積）
を制御することができる。高段側圧縮部７にもバイパス
管２０Ｈと開閉弁２１Ｈを設けて吸気容積を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍・空調機器
用の二段圧縮式コンプレッサの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、冷媒を低段側と高段側の二段に分
けて圧縮する方式の二段圧縮式コンプレッサが開発さ
れ、冷凍・空調機器用として実用化されている。この二
段圧縮式コンプレッサは、例えば図４に示すように底部
にオイル溜めを有する密閉容器１と、この密閉容器１内
の上部空間に配置される電動機２と、密閉容器１内の下
部空間に配置され電動機２に連結されるクランク軸３に
より駆動される回転圧縮部４とを備え、この回転圧縮部
４は中間仕切板５を介して配置される低段側圧縮部６と
高段側圧縮部７とに分かれ、これら各圧縮部の開口面を
閉塞するクランク軸３の軸受部を兼用する上部支持部材
８と下部支持部材９が設けられ、更に低段側圧縮部６の
吐出室から密閉容器１内部に抜ける連通路１０が設けら
れた構成になっている。
【０００３】このように構成された二段圧縮式コンプレ
ッサにおいて、冷媒は図５に示すように先ず低段側吸気
通路１１から低段側圧縮部６に吸い込まれて圧縮（１段
目）され、この圧縮冷媒は低段側吐出通路１２から吐出
されると共に、一部は前記連通路１０を経て密閉容器１
内に吐出される。次いで、低段側吐出通路１２に吐出さ
れた冷媒と、密閉容器１内に吐出されると共に分岐路１
３を介して低段側吐出通路１２に送り込まれる冷媒とが
合流し、高段側吸気通路１４から高段側圧縮部７に吸い
込まれて圧縮（２段目）され、この圧縮冷媒は高段側吐
出通路１５から吐出され、図示を省略した冷凍サイクル
回路に送り込まれる。冷凍サイクル回路で使用された冷
媒は、前記低段側吸気通路１１を介して二段圧縮式コン
プレッサに戻され、このような一連の動作が繰り返して
行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記二段圧縮式コンプ
レッサがカーエアコン用として用いられた場合、温度範
囲が広い状況下で作動することになる。冬の寒冷地では
外気が−２０℃以下になるところもあり、夏に閉めきっ
た車内温度は６０℃位になることもあり、このような状
況下でカーエアコンを作動させても暖房や冷房が直ちに
効かない事態が生じる。又、カーエアコンにおける冷凍
サイクル回路中のエバポレータの蒸発温度や圧力も広範
囲となるため、二段圧縮式コンプレッサの中間圧も広範
囲となり、中間圧が異常に高まると密閉容器１の信頼性
に問題が生じる。
【０００５】従来の内部中間圧二段圧縮式コンプレッサ
は一定の容積比（低段側圧縮部と高段側圧縮部の排除容
積割合）であり、低段側により圧縮比は一定となる。こ
のため、所定の低圧力により密閉容器の内圧（中間圧）
が決定してしまう。又、高圧力はガスクーラの条件で決
定するため中間圧との関連はなく、中間圧の変動により
１段目（低段側）と２段目（高段側）の圧縮部における
仕事量にバラツキが生じ、圧縮率の効率低下を引き起こ
す。
【０００６】そこで、本発明は上記の問題を解決するた
めになされ、１段目と２段目の容積比を変更することで
中間圧を制御できるようにした二段圧縮式コンプレッサ
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、底部にオイル溜めを有する密閉容
器と、この密閉容器内の上部空間に配置される電動機
と、前記密閉容器内の下部空間に配置され前記電動機に
連結されるクランク軸により駆動される回転圧縮部とを
備え、前記回転圧縮部は中間仕切板を介して配置される
低段側圧縮部と高段側圧縮部、これら各圧縮部の開口面
を閉塞する前記クランク軸の軸受部を兼用する上部支持
部材と下部支持部材、及び前記低段側圧縮部の吐出室か
ら密閉容器内部に抜ける連通路が設けられた二段圧縮式
コンプレッサにおいて、前記低段側圧縮部と高段側圧縮
部の双方に吐出容積又は吸気容積を制御する機構を有
し、低段側圧縮部と高段側圧縮部の容積比を変更するこ
とで前記密閉容器内圧力を制御するようにした二段圧縮
式コンプレッサを要旨とする。又、前記吐出容積又は吸
気容積を制御する機構は、低段側圧縮部と高段側圧縮部
の双方の吸気通路にバイパス管を設け、このバイパス管
に開閉弁を設けた構成であること、前記吐出容積又は吸
気容積を制御する機構は、低段側圧縮部と高段側圧縮部
の双方の吸気室に通じる連絡管を設けると共に、この連
絡通路にバルブを設け、更にこの連絡通路を分岐させて
一方の分岐管は吸気通路に、他方の分岐管は吐出通路に
それぞれ連通させて連結し、これら一方の分岐管及び他
方の分岐管に開閉弁をそれぞれ設けた構成であること、
前記一方の分岐管及び他方の分岐管にそれぞれ設ける開
閉弁に替えて、連絡管の分岐点に三方弁を設けた構成で
あること、を特徴とするものである。
【０００８】本発明では、二段圧縮式コンプレッサにお
いて、低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方に吐出容積又
は吸気容積を制御する機構を有しているため、低段側圧
縮部と高段側圧縮部の容積比を変更することができ、こ
れにより密閉容器の内圧（中間圧）を制御することがで
きる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る二段圧縮式コ
ンプレッサの実施形態について添付図面を参照しながら
説明する。ここで、二段圧縮式コンプレッサの基本的構
成は、従来のもの（図４）と同じであるから図示は省略
する。又、従来と同一部材は同じ符号で説明する。
【００１０】図１は、二段圧縮式コンプレッサの低段側
圧縮部６の概略横断面図を示し、シリンダ部１６の空間
内にローラ１７が偏心回転可能に配設されている。ロー
ラ１７は前記クランク軸３の偏心部３ａの周囲に環状に
取り付け固定されており、前記電動機２によりクランク
軸３が軸回転されると、偏心部３ａを介してシリンダ部
１６内をその内周面に沿って当接しながら偏心回転す
る。
【００１１】１８はベーンであり、シリンダ部１６にス
プリング１９を介して径方向に移動可能に取り付けら
れ、その先端部はシリンダ部１６の空間内に突出しスプ
リング１９の押圧力で前記ローラ１７の側面に常時接触
している。このベーン１８により、シリンダ部１６の空
間内は吸気室Ａと吐出室Ｂとに仕切られている。
【００１２】前記クランク軸３の軸回転によりローラ１
７が偏心回転すると、吸気室Ａ内に吸い込まれた冷媒ガ
スを吐出室Ｂ側に移動させることで圧縮し、且つ圧縮し
た冷媒ガスを前記低段側吐出通路１２に吐出する。この
吐出された圧縮冷媒ガスの一部は前記のように連通路１
０を介して密閉容器１内に吐出され、これが内圧つまり
中間圧となる。
【００１３】吸気室Ａには前記低段側吸気通路１１を介
して冷媒ガスが吸い込まれるが、本発明では低段側吸気
通路１１にバイパス管２０が設けられており、そのバイ
パス管２０は低段側吸気通路１１から分岐して吸気室Ａ
内に連通して接続され、その途中に開閉弁２１が設けら
れている。
【００１４】開閉弁２１が閉の時はバイパス管２０は不
通状態であるが、開閉弁２１が開の時はバイパス管２０
は可通状態となり、低段側吸気通路１１を通過する冷媒
ガスの一部が分流してバイパス管２０を通り吸気室Ａに
吸い込まれる。従って、開閉弁２１の開閉操作及び開き
度を調整することで、吸気室Ａに吸い込まれる冷媒ガス
の吸気量（吸気容積）を制御することができる。
【００１５】一方、高段側圧縮部７においても同様に、
図１に括弧で示すように高段側吸気通路１４にバイパス
管２０Ｈを設けると共に、このバイパス管２０Ｈに開閉
弁２１Ｈを設けた構成にする。これにより、開閉弁２１
Ｈの開閉操作及び開き度を調整することで、吸気室ＡＨ
に吸い込まれる冷媒ガスの吸気量（吸気容積）を制御す
ることができる。
【００１６】高段側圧縮部７でも低段側圧縮部６と同様
に、前記クランク軸３の軸回転によりローラ１７Ｈが偏
心回転すると、吸気室ＡＨ内に吸い込まれた冷媒ガスを
吐出室ＢＨ側に移動させることで圧縮し、且つ圧縮した
冷媒を高段側吐出通路１５に吐出する。吐出された高圧
冷媒ガスは前記のように冷凍サイクルに送り込まれる。
【００１７】ところで、圧縮部でのリークと温度変化を
除けば、低段側圧縮部６で圧縮された吐出ガス容積と高
段側圧縮部７の吸気ガス容積は同一であり、低段側圧縮
部６と高段側圧縮部の排除容積の割合で前記中間圧は決
定される。
【００１８】この中間圧と低段側圧縮部６、高段側圧縮
部７の排除容積割合（容積比）の関係は図２に示すごと
くである。容積比とは（高段側圧縮部排除容積）÷（低
段側圧縮部排除容積）を百分率で示したものであり、計
算値は吸気ガス温度３５℃、等エントロピー圧縮として
算出した値である。本実施例では、容積比５５％、６５
％であるが計算結果とほぼ一致しており、容積比で中間
圧を制御できることが分かった。
【００１９】図３は本発明の他の実施形態を示すもの
で、低段側圧縮部６の吸気室Ａに通じる連絡管２２を設
けると共に、この連絡管２２にバルブ２３を設け、更に
この連絡管２２を分岐させて一方の第１分岐管２４は低
段側吸気通路１１に、他方の第２分岐管２５は低段側吐
出通路１２にそれぞれ連通させて連結し、これら分岐管
２４，２５に開閉弁２６，２７をそれぞれ設けた構成で
ある。
【００２０】この場合、バルブ２３が閉の時は連絡管２
２が不通状態であるが、バルブ２３が開の時は連絡管２
２が可通状態となる。バルブ２３を開いて連絡管２２を
可通状態にし、且つ第１分岐管２４の開閉弁２６を開、
第２分岐管２５の開閉弁２７を閉にすると、低段側吸気
通路１１を通過する冷媒ガスの一部が第１分岐管２４に
流れ込むと共に連絡管２２を通って吸気室Ａに吸い込ま
れる。従って、開閉弁２６の開閉操作及び開き度を調整
することで、吸気室Ａに吸い込まれる冷媒ガスの吸気量
（吸気容積）を制御することができる。
【００２１】前記バルブ２３を開いて連絡管２２を可通
状態にし、且つ第１分岐管２４の開閉弁２６を閉、第２
分岐管２５の開閉弁２７を開にすると、吐出室Ｂから低
段側吐出通路１２に吐出された圧縮冷媒ガスの一部が第
２分岐管２５に流れ込むと共に連絡管２２を通って吸気
室Ａに戻される。従って、開閉弁２７の開閉操作及び開
き度を調整することで、吐出室Ｂから吐出される冷媒ガ
スの吐出量（吐出容積）を制御することができる。
【００２２】高段側圧縮部７においても同様に、図３に
括弧で示すように吸気室ＡＨに通じる連絡管２２Ｈを設
けると共に、この連絡管２２Ｈにバルブ２３Ｈを設け、
更にこの連絡管２２Ｈを分岐させて第１分岐管２４Ｈは
高段側吸気通路１４に、第２分岐管２５Ｈは高段側吐出
通路１５にそれぞれ連通させて連結し、これら分岐管２
４Ｈ，２５Ｈに開閉弁２６Ｈ，２７Ｈをそれぞれ設けた
構成にする。これにより、バルブ２３Ｈの開閉と開閉弁
２６Ｈ、２７Ｈの開閉操作及び開き度を調整すること
で、吸気室ＡＨへの吸気容積又は吐出室ＢＨからの吐出
容積を制御することができる。
【００２３】尚、前記バルブと２つの開閉弁の替わり
に、三方弁（図略）を連絡管の分岐点に設けるようにし
てもよい。
【００２４】このようにして、低段側（１段目）と高段
側（２段目）の容積比を変更することにより二段圧縮式
コンプレッサの中間圧を制御し、密閉容器の安全を確保
してコンプレッサの信頼性を向上させることができる。
特に、動作圧の高いＣＯ２冷媒を用いた二段圧縮式コン
プレッサに適用すると極めて有効である。又、カーエア
コン用として使用した場合に、ほぼ−２０℃〜６０℃の
温度領域において、１段目と２段目の圧縮能力を替える
ことで、冷房又は暖房を短時間にて効率良く働かせるこ
とが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二段圧縮式コンプレッサの低段側圧縮部と高段側圧縮部
の双方に吐出容積又は吸気容積を制御する機構を設ける
のみで、低段側（１段目）と高段側（２段目）と容積比
を変更し、密閉容器の内圧（中間圧）を制御することが
できる。これにより、密閉容器の信頼性を向上させると
共に、カーエアコンに用いた場合には広範囲の温度変化
に対応させて効率良く作動させることができる等の優れ
た効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る二段圧縮式コンプレッサの実施形
態を示す要部の概略断面図
【図２】容積比と中間圧の関係を示すグラフ
【図３】本発明に係る二段圧縮式コンプレッサの他の実
施形態を示す要部の概略断面図
【図４】従来の二段圧縮式コンプレッサの構成を示す概
略断面図
【図５】二段圧縮式コンプレッサの冷媒ガスの流れを示
す模式的説明図
【符号の説明】
１…密閉容器 ２…電動機 ３…クランク軸 ４…回転圧縮部 ５…中間仕切板 ６…低段側圧縮部 ７…高段側圧縮部 ８…上部支持材 ９…下部支持材 １０…連通路 １１…低段側吸気通路 １２…低段側吐出通路 １３…分岐路 １４…高段側吸気通路 １５…高段側吐出通路 １６…シリンダ部 １７…ローラ １８…ベーン １９…スプリング ２０…バイパス管 ２１…開閉弁 ２２…連絡管 ２３…バルブ ２４…第１分岐管 ２５…第２分岐管 ２６、２７…開閉弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 悟 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 只野 昌也 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小田 淳志 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 里 和哉 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 松浦 大 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H029 AA04 AA11 AA12 AA13 AB03 BB42 BB43 BB52 CC03 CC04 CC09 CC13 CC15 CC25 CC52 CC54 CC87

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】底部にオイル溜めを有する密閉容器と、こ
    の密閉容器内の上部空間に配置される電動機と、前記密
    閉容器内の下部空間に配置され前記電動機に連結される
    クランク軸により駆動される回転圧縮部とを備え、前記
    回転圧縮部は中間仕切板を介して配置される低段側圧縮
    部と高段側圧縮部、これら各圧縮部の開口面を閉塞する
    前記クランク軸の軸受部を兼用する上部支持部材と下部
    支持部材、及び前記低段側圧縮部の吐出室から密閉容器
    内部に抜ける連通路が設けられた二段圧縮式コンプレッ
    サにおいて、前記低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方に
    吐出容積又は吸気容積を制御する機構をそれぞれ有し、
    低段側圧縮部と高段側圧縮部の容積比を変更することで
    前記密閉容器内圧力を制御することを特徴とする二段圧
    縮式コンプレッサ。
  2. 【請求項２】前記吐出容積又は吸気容積を制御する機構
    は、低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方の吸気通路にバ
    イパス管をそれぞれ設け、このバイパス管に開閉弁をそ
    れぞれ設けた構成である請求項１記載の二段圧縮式コン
    プレッサ。
  3. 【請求項３】前記吐出容積又は吸気容積を制御する機構
    は、低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方の吸気室に通じ
    る連絡管をそれぞれ設けると共に、この連絡管にバルブ
    をそれぞれ設け、更にこの連絡管を分岐させて一方の分
    岐管は吸気通路に、他方の分岐管は吐出通路にそれぞれ
    連通させて連結し、これら一方の分岐管及び他方の分岐
    管に開閉弁をそれぞれ設けた構成である請求項１記載の
    二段圧縮式コンプレッサ。
  4. 【請求項４】前記一方の分岐管及び他方の分岐管にそれ
    ぞれ設ける開閉弁に替えて、連絡管の分岐点に三方弁を
    設けた請求項３記載の二段圧縮式コンプレッサ。
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