JP2005171897A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、負荷の大小に応じて圧縮運転と非圧縮運転をなす２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備え、圧縮運転から非圧縮運転への切換え、もしくはその逆の切換えにあたって動作特性の向上を図り、信頼性の向上を得る冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒは、密閉ケース１内に電動機部３および第１の圧縮機構部５と、ベーン１５ｂにケース内圧力の背圧を与える第２の圧縮機構部６を収容し、圧力切換え機構Ｋは第２のシリンダ室１４ｂに低圧冷媒を導入する通常の圧縮運転と、シリンダ室に高圧冷媒を導入して圧縮停止である非圧縮運転をなすように切換え、圧力切換え機構は、高圧側の吐出管１８と吸込み管とを連通し中途部に第１の開閉弁２８を有する分岐管Ｐと、吸込み管の分岐管との接続部ｃよりも上流側に設けられ、開口部６２を有する筒状の弁ガイド６１と、この弁ガイド内に移動自在に設けられ開口部を開閉する弁体６５とからなる逆止弁２９を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２シリンダ形ロータリ式圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置に関する。

近年、圧縮機構部を構成するシリンダを上下に２セット備えた、２シリンダタイプのロータリ式圧縮機が標準化されつつある。このような２シリンダ形ロータリ式圧縮機において、常時圧縮作用をなすシリンダ室と、負荷の大小に応じて圧縮運転と運転停止である非圧縮運転の切換えを可能とするシリンダ室を備えることができれば、仕様が拡大されて有利となる。
たとえば、［特許文献１］には、シリンダ室を２室備え、必要に応じていずれか一方のシリンダ室のベーン（ブレード）をローラから強制的に離間保持するとともに、そのシリンダ室を高圧化して圧縮作用を中断させる高圧導入手段を備えたことを特徴とする２シリンダ型ロータリ式圧縮機が開示されている。
特開平１−２４７７８６号公報

上記圧縮機は、能力半減運転をなすにあたって高圧導入手段を作動する。すなわち、電磁開閉弁を開放し、バイパス管を介してベーン室に冷媒を導入する。ここに導入される冷媒は２段型絞り機構の第１の絞り機構を導通した冷媒の一部であって、完全に減圧していない中間圧である。
一方のシリンダ室では圧縮作用が継続していて高圧となっている。これらの圧力差によってベーンは強制的にベーン室に押し込まれ、主軸受に設けられる高圧導入孔が開口する。この高圧導入孔を介して一方のシリンダ室と密閉容器内とが連通し、そのシリンダ室が高圧化して密閉容器内と圧力差がなくなる。ベーンはローラから離間したままとなり、カラ運転がなされて圧縮仕事が半減する。

このようにして、通常運転から能力半減運転に切換えるのに、中間圧の冷媒をベーン室に導き充満させる作用と、主軸受に設けられる高圧導入孔を介して容器内の高圧をシリンダ室に導入し充満させる作用との、二段構えの作用となる。しかも、ベーンは薄板状をなし、この板厚の範囲内の大きさで高圧導入孔を設けなければならない。
そのため、高圧導入孔は直径の極く小さい小孔になってしまい、ここを通過する冷媒ガスの量が抑制され一方のシリンダ室に充満するのに時間がかかる。結果として、通常運転から能力半減運転に切換える、いわゆる動作特性が劣っているという不具合がある。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、負荷の大小に応じて冷凍サイクルの低圧側と高圧側に接続を切換え、圧縮運転もしくは非圧縮運転をなす２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備え、動作切換えにあたって動作特性の向上を図り、信頼性の向上を得る冷凍サイクル装置を提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明の冷凍サイクル装置は、２シリンダ形ロータリ式圧縮機として密閉ケース内に電動機部と第１の圧縮機構部およびベーンを収容するベーン室が密閉ケース内に露出されケース内圧力をもってベーンに背圧を与える構成の第２の圧縮機構部を収容し、吸込み通路は第２の圧縮機構部のシリンダ室に連通し、切換え手段は吸込み通路に設けられシリンダ室に低圧冷媒を導入して通常の圧縮運転を行わせもしくはシリンダ室に高圧冷媒を導入して圧縮停止である非圧縮運転をなすように切換え、切換え手段として、冷凍サイクルの高圧側と吸込み通路とを連通し中途部に第１の開閉弁を有する分岐管と、吸込み通路における分岐管の接続部よりも上流側に設けられ開口部を有する筒状の弁ガイドと、この弁ガイド内に移動自在に設けられ開口部を開閉する弁体とからなる逆止弁を備えた。

本発明によれば、負荷の大小に応じて一方のシリンダ室で圧縮運転もしくは非圧縮運転をなす２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備え、圧縮運転から非圧縮運転への切換え、もしくはその逆の切換えにあたって動作特性の向上を図り、信頼性の向上を得るという効果を奏する。

以下、本発明における実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの断面構造およびロータリ式圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクルの構成図、図２は圧縮機構体２の一部を分解した斜視図である。
はじめに、図１から２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒについて説明すると、１は密閉ケースであって、この密閉ケース１内の下部には後述する圧縮機構体２が設けられ、上部には電動機部３が設けられる。これら電動機部３と圧縮機構体２とは回転軸４を介して連結される。上記電動機部３は、運転周波数を可変するインバータ３０に接続されるとともに、インバータ３０を介して、このインバータ３０を制御する制御部（制御手段）４０に電気的に接続される。

上記圧縮機構体２は、回転軸４の下部に中間仕切り板７を介して上下に配設される第１の圧縮機構部５と、第２の圧縮機構部６とから構成される。各圧縮機構部５，６は、第１のシリンダ８Ａと、第２のシリンダ８Ｂを備えている。
第１のシリンダ８Ａの上面部には主軸受け９が重ね合わされ、バルブカバーａとともに取付けボルトを介してシリンダ８Ａに取付け固定される。第２のシリンダ８Ｂの下面部には副軸受け１１が重ね合わされ、バルブカバーｂとともに取付けボルトを介して第２のシリンダ８Ｂに取付け固定される。

上記回転軸４は、各シリンダ８Ａ，８Ｂ内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される２つの偏心部４ａ，４ｂを一体に備えている。各偏心部４ａ，４ｂは互いに同一直径をなし、各シリンダ８Ａ，８Ｂ内径部に位置するように組立てられる。各偏心部４ａ，４ｂの周面には、互いに同一直径をなす偏心ローラ１３ａ，１３ｂが嵌合される。
上記第１のシリンダ８Ａと第２のシリンダ８Ｂは、上記中間仕切り板７と主軸受け９および副軸受け１１で上下面が区画され、それぞれの内部にシリンダ室１４ａ，１４ｂが形成される。各シリンダ室１４ａ，１４ｂは互いに同一直径および高さ寸法に形成され、各シリンダ室１４ａ，１４ｂに上記偏心ローラ１３ａ，１３ｂがそれぞれ偏心回転自在に収容される。

図２に示すように、各シリンダ８Ａ，８Ｂには、シリンダ室１４ａ，１４ｂと連通するベーン室２２ａ，２２ｂが設けられている。各ベーン室２２ａ，２２ｂには、ベーン１５ａ，１５ｂがシリンダ室１４ａ，１４ｂに対して突没自在に収容される。
上記ベーン室２２ａ，２２ｂは、ベーン１５ａ，１５ｂの両側面が摺動自在に移動できるベーン収納溝２３ａ，２３ｂと、各ベーン収納溝２３ａ，２３ｂ端部に一体に連設されベーン１５ａ，１５ｂの後端部が収容される縦孔部２４ａ，２４ｂとからなる。上記第１のシリンダ８Ａには、外周面とベーン室２２ａとを連通する横孔２５が設けられ、ばね部材２６が収容される。このばね部材２６は、ベーン１５ａの背面側端面と密閉ケース１内周面との間に介在され、ベーン１５ａに弾性力（背圧）を付与して先端縁を偏心ローラ１３ａに接触させる圧縮ばねである。

上記第２のシリンダ８Ｂ側のベーン室２２bにはベーン１５ｂ以外に何らの部材も収容されていないが、後述するようにベーン室２２bの設定環境および圧力切換え機構（切換え手段）Ｋの作用に応じて、ベーン１５ｂの先端縁を偏心ローラ１３ｂに接触させるようになっている。各ベーン１５ａ，１５ｂの先端縁は平面視で半円状に形成されており、平面視で円形状の偏心ローラ１３ａ，１３ｂ周壁に偏心ローラ１３ａの回転角度にかかわらず線接触できる。
上記偏心ローラ１３ａ，１３ｂがシリンダ室１４ａ，１４ｂの内周壁に沿って偏心回転したとき、ベーン１５ａ，１５ｂはベーン収納溝２３ａ，２３ｂに沿って往復運動し、かつベーン後端部が縦孔部２４ａ，２４ｂから進退自在となる作用ができる。上述したように、第２のシリンダ８Ｂの外形寸法形状と、中間仕切板７および副軸受け１１の外径寸法との関係から、第２のシリンダ８Ｂの外形一部は密閉ケース１内に露出する。

第２のシリンダ８Ｂにおける密閉ケース１への露出部分がベーン室２２ｂに相当するように設計され、ベーン室２２ｂおよびベーン１５ｂ後端部はケース内圧力を直接的に受ける。第２のシリンダ８Ｂおよびベーン室２２ｂは構造物であるからケース内圧力を受けても何らの影響もないが、ベーン１５ｂはベーン室２２ｂに摺動自在に収容され後端部がベーン室２２ｂの縦孔部２４ｂに位置するので、ケース内圧力を直接的に受ける。
上記ベーン１５ｂの先端部は第２のシリンダ室１４ｂに対向しており、ベーン先端部はシリンダ室１４ｂ内の圧力を受ける。結局、ベーン１５ｂは先端部と後端部が受ける互いの圧力の大小に応じて、圧力の大きい方から圧力の小さい方向へ移動するように構成されている。

再び図１に示すように、密閉ケース１の上端部には吐出管１８が接続される。この吐出管１８は、凝縮器１９と、膨張機構である電子膨張弁２０および蒸発器２１を介してアキュームレータ１７に接続される。上記アキュームレータ１７底部には、圧縮機Ｒに対する吸込み通路を構成する吸込み管１６ａ，１６ｂが接続される。
一方の吸込み管１６ａは密閉ケース１と第１のシリンダ８Ａ側部を貫通し、第１のシリンダ室１４ａ内に直接連通する。他方の吸込み管１６ｂは密閉ケース１を介して第２のシリンダ８Ｂ側部を貫通し、第２のシリンダ室１４ｂ内に直接連通する。

また、圧縮機Ｒと凝縮器１９とを連通する上記吐出管１８の中途部から分岐して、上記第２のシリンダ室１４ｂに接続される吸込み管１６ｂの中途部に合流する分岐管Ｐが設けられる。分岐管Ｐの中途部には電磁弁からなる第１の開閉弁２８が設けられ、上記制御部４０からの電気信号に応じて開閉制御される。上記第２のシリンダ室１４ｂに接続される吸込み管１６ｂにおいて、上記分岐管Ｐとの接続部ｃよりも上流側には逆止弁２９が設けられる。なお、上記第１の開閉弁２８と逆止弁２９については後述する。
このようにして、第２のシリンダ室１４ｂに接続される吸込み管１６ｂ、分岐管Ｐ、第１の開閉弁２８および逆止弁２９とで圧力切換え機構Ｋが構成される。そして、圧力切換え機構Ｋを構成する第1の開閉弁２８に対する切換え制御に応じて、第２のシリンダ８Ｂのシリンダ室１４ｂに吸込み圧（低圧）もしくは吐出圧（高圧）が導かれるようになっている。

つぎに、上述の２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクル装置の作用について説明する。
（１） 通常運転（全能力運転）を選択した場合：
上記制御部４０は、圧力切換え機構Ｋの第１の開閉弁２８を閉成し、第２の開閉弁２９を開放するよう制御する。そして、制御部４０はインバータ３０を介して電動機部３に運転信号を送る。回転軸４が回転駆動され、偏心ローラ１３ａ，１３ｂは各シリンダ室１４ａ，１４ｂ内で偏心回転を行う。

第１のシリンダ８Ａにおいてベーン１５ａがばね部材２６によって常に弾性的に押圧付勢され、ベーン１５ａの先端縁が偏心ローラ１３ａ周壁に摺接して第１のシリンダ室１４ａ内を吸込み室と圧縮室に二分する。冷媒ガスはアキュームレータ１７から吸込管１６ａを介して第１のシリンダ室１４ａに吸込まれて充満する。
上記偏心ローラ１３ａの偏心回転にともなってシリンダ室１４ａの区画された容積が減少し、吸込まれたガスが徐々に圧縮される。回転軸４が継続して回転駆動され、ガスが圧縮されて所定圧まで上昇すると、図示しない吐出弁が開放する。高圧ガスはバルブカバーａを介して密閉ケース１内に吐出され、ついには密閉ケース上部の吐出管１８から吐出される。

一方、圧力切換え機構Ｋを構成する第１の開閉弁２８が閉成されているので、第２のシリンダ室１４ｂに吐出圧（高圧）が導かれることはない。アキュームレータ１７から低圧の蒸発冷媒が逆止弁２９を介して第２のシリンダ室１４ｂに導かれる。第２のシリンダ室１４ｂは吸込み圧（低圧）雰囲気となる一方で、ベーン室２２ｂが密閉ケース１内に露出して吐出圧（高圧）雰囲気下にある。ベーン１５ｂ先端部が低圧条件となり、後端部が高圧条件となって、前後端部で差圧が存在する。
この差圧の影響で、ベーン１５ｂの先端部が偏心ローラ１３ｂに摺接するように押圧付勢され、第１のシリンダ室１４ａと全く同様の圧縮作用が第２のシリンダ室１４ｂでも行われる。結局、第１のシリンダ室１４ａおよび第２のシリンダ室１４ｂとの両方で圧縮作用がなされる、全能力運転が行われる。
密閉ケース１から吐出管１８を介して吐出される高圧ガスは、凝縮器１９に導かれて凝縮液化し、膨張機構２０で断熱膨張し、蒸発器２１で熱交換空気から蒸発潜熱を奪って冷房作用をなす。蒸発したあとの冷媒はアキュームレータ１７で気液分離され、再び各吸込み管１６ａ，１６ｂから圧縮機Ｒの第１，第２のシリンダ室１４ａ，１４ｂに吸込まれて上述の経路を循環する。

（２） 特別運転（能力半減運転）を選択した場合：
特別運転（圧縮能力を半減する運転）を選択すると、制御部４０は第１の開閉弁２８を開放する切換え制御をなす。第１のシリンダ室１４ａでは上述した通常の圧縮作用がなされ、密閉ケース１内に吐出した高圧ガスが充満する。吐出管１８から吐出される高圧ガスの一部が分岐管Ｐに分流し、第１の開閉弁２８と吸込み管１６ｂを介して第２のシリンダ室１４ｂ内に導入され、シリンダ室１４ｂ内が高圧となる。

第２のシリンダ室１４ｂが吐出圧（高圧）雰囲気にある一方で、ベーン室２２ｂはケース内高圧と同一の状況にあることには変りがない。そのため、ベーン１５ｂは前後端部とも高圧の影響を受け、前後端部において差圧が存在しない。ベーン１５ｂはローラ１３ｂの外周面から離間した位置で停止状態を保持し、第２のシリンダ室１４ｂでの圧縮作用は行われない。
結局、第１のシリンダ室１４ａでの圧縮作用のみが有効であり、能力を半減した運転がなされる。第２のシリンダ室１４ｂの内部は高圧となっているので、密閉ケース１内から第２のシリンダ室１４ｂ内への圧縮ガスの漏れは発生せず、それによる損失も発生しない。したがって、効率低下せずに能力を半分にした運転が可能となる。

ここで重要なのは、通常運転（全能力運転）から特別運転（能力半減運転）への切換え特性であり、あるいは逆に、特別運転から通常運転への切換えをなす切換え特性も含まれる。
たとえば、通常運転から特別運転への切換え指令信号を受けた制御部４０は、第１の開閉弁２８を閉成から開放に切換える。第１の開閉弁２８は電磁弁であるから、本来、切換え指令信号を受ければ瞬時に電磁コイルの極性が変って弁体を進退駆動し、弁体は弁座の口径部を開放もしくは閉成して切換えが円滑になされるはずである。

しかしながら実際には、圧力切換え機構Ｋには第１の開閉弁２８とともに逆止弁２９が用いられているので、通常運転（全能力運転）から特別運転（能力半減運転）へ第１の開閉弁２８への切換えにともなう逆止弁２９の、いわゆる逆止弁機能の良否が切換え動作性に多大に影響する。
ここでは、図３に示す逆止弁２９を備え、この逆止弁２９に対応する構成の第１の開閉弁２８を図４に示すようにして、これら逆止弁２９と第１の開閉弁２８を備えて異なる条件での実験結果から、図５に示すような逆止弁２９の切換え動作性能が得られることが判明した。

はじめに、上記逆止弁２９構造から説明する。図３（Ａ）（Ｂ）は逆止弁２９の断面図であり、互いに異なる状態を示している。
上記逆止弁２９は、吸込み管１６ｂに嵌め込まれ所定口径の導通路６０ａを備えた弁本体６０に、略逆ハット状に形成される弁ガイド６１が取付けられる。この弁ガイド６１の底面は開口部６２を備えた弁座６３となっている。また、弁ガイド６１の周面にも開口部６４が設けられている。

上記弁ガイド６１内には略板状の弁体６５が収容され、その位置に応じて弁座６３に設けられる開口部６２と、弁本体６０の導通路６０ａを開閉自在としている。上記弁体６５として、たとえば軽量で可動性の高いフリー弁を用いるとよい。そして、弁体６５の形態は略板状に限定されるものではなく、外周面が弁ガイド６１内周面に摺接するカップ状であってもよく、あるいはボール状や、その他種々の形態が考えられる。
つぎに、上記第１の開閉弁２８について説明する。図４は、第１の開閉弁２８の断面図である。
第１の開閉弁２８を構成する弁本体５０は、側面部と下面部とに接続ポート５１，５２を備えていて、それぞれの接続ポート５１，５２に上記分岐管Ｐが接続される。特に、下面部の接続ポート５２は弁本体５０内に突出する弁座５３となっていて、この弁座５３に弁体５４が対向し、弁体５４は弁座５３に設けられる口径部５３ａを開閉自在となす。なお、弁座５３の口径部５３ａ直径をφＤ２ｗとする。

弁本体５０内には、圧縮ばね５５を支持する固定の支持座５６が設けられていて、この支持座５６に設けられる孔部および圧縮ばね５５内径に上記弁体５４が挿通される。弁体５４の上端部には補助部５７が一体に連結され、圧縮ばね５５によって弁体５４および補助部５７が弾性的に支持されている。この補助部５７内には電磁石５８が嵌め込まれ、さらに電磁石５８の上端部には図示しない電磁コイル部が設けられてなる。

このようにして構成される逆止弁２９と第１の開閉弁２８であって、通常運転（全能力運転）時は以下に述べるように作用する。
すなわち、上記逆止弁２９においては図３（Ａ）に示すように、図の上部側であるアキュームレータ１７から低圧の冷媒が弁本体６０の導通路６０ａを介して弁ガイド６１内に導入され、それによって弁体６５が弁座６３に押付けられる。弁体６５は弁座６３の開口部６２を閉成するが、弁ガイド６１周面に設けられる開口部６４は何らの遮蔽物もなく開放状態にある。
導通路６０ａから弁ガイド６１に導かれる低圧冷媒は、弁ガイド６１周面の開口部６４を介して弁本体６０下部に接続される吸込み管１６ｂに導かれる。ここでは図示していないが、下部側の吸込み管１６ｂは２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの第２のシリンダ室１４ｂに接続されているので、低圧冷媒は第２のシリンダ室１４ｂに導かれ圧縮される。

一方、上記第１の開閉弁２８においては、運転開始指示を受けた制御部４０から電磁コイル部に通電される。電磁石５８の磁極が変って補助部５７および弁体５４を磁気的に反発させ、図の状態から圧縮ばね５５の弾性力に抗して補助部５７と弁体５４を強制的に下降移動させる。弁体５４の先端部は弁座５３の口径部５３ａを閉塞し、その状態が保持される。
側面部ポート５１に接続される分岐管Ｐは、圧縮機Ｒの密閉ケース１に接続される吐出管１８に連通しているところから高圧ガスが導かれる。下面部ポート５２に接続される分岐管Ｐは吸込み管１６ｂに連通しているので、低圧ガスが導かれる。側面部ポート５１が高圧で、下面部ポート５２は低圧であるから、弁座５３の口径部５３ａを閉塞する弁体５４を境にして圧力差が存在する。

弁体５４はこのような圧力差によって弁座５３の口径部５３ａを閉塞する状態を保持する。すなわち、制御部４０から切換え信号を受けたあとの僅かな時間だけ第１の開閉弁２８に対する通電をなせば閉成状態が保持され、そのあと通電を停止しても第１の開閉弁２８の閉成状態に変化がない。第１の開閉弁２８に対する実質的な通電時間はごく僅かですむ通常運転（全能力運転）が可能である。
以上の通常運転（全能力運転）から特別運転（能力半減運転）に切換えるには、制御部４０は第１の開閉弁２８を開放する切換えをなす。すなわち、制御部４０は圧縮機Ｒの運転を一旦停止して、第１の開閉弁２８の側面部ポート５１と下面部ポート５２との圧力差を解消させる。すると、弁体５４を弁座５３に押付けている力が除去され、今度は圧縮ばね５５の弾性力が作用して補助部５７とともに弁体５４を押上げ、弁座５３の口径部５３ａが開放される。

タイミングをとって圧縮機Ｒの運転を再開する。圧縮された高圧ガスの一部が吐出管１８から分岐管Ｐに導かれ、さらに第１の開閉弁２８の側面部ポート５１から開放された口径部５３ａを介して下面部ポート５２に接続される分岐管Ｐに導かれる。
図３（Ｂ）は、このときの逆止弁２９内の状態を示している。同図では、逆止弁２９の下方部位に上記分岐管Ｐとの接続部ｃがあるところから、分岐管Ｐから接続部ｃを介して吸込み管１６ｂに導かれる高圧ガスが逆止弁２９の下部側から上方へ導かれる。

逆止弁２９において、高圧ガスは弁座６３の開口部６２を通過してフェザー弁である弁体６５を押上げる。弁ガイド６１周面の開口部６４にも高圧ガスが流通し、押上げられた弁体６５に対してさらに押上げ力を付与する。弁体６５は完全に弁本体６０の導通路６０ａを閉塞して、その状態を保持する。弁体６５によって高圧ガスの流通が阻止される、いわゆる逆止弁機能を得る。
このようにして、通常運転から特別運転に切換える際に圧縮機Ｒの運転を停止し、第１の開閉弁２８における圧力差を無くすことで開放でき、高圧ガスを逆止弁２９に導く。逆止弁２９では、高圧を受けた弁体６５が反応よく動作する。

そして、第２のシリンダ室１４ｂに高圧ガスが早急に導かれて高圧化するので、ベーン１５ｂは速やかに後退保持して偏心ローラ１３ｂから離間する。ベーン１５ｂが偏心ローラ１３ｂに接触を繰り返す、いわゆるジャンピングの発生がない。
図５は、上述した構成の上記逆止弁２９および第１の開閉弁２８を備えた圧力切換え機構Ｋによる切換え動作特性の結果を示している。図４で示したように、圧縮機Ｒに接続される吐出管１８の内径をφＤｄとし、分岐管Ｐの内径をφＤｂｐとし、第１の開閉弁２８の口径部５３ａ直径をφＤ２ｗとする。

そして、図５の横軸に口径部直径φＤ２ｗに対する吐出管内径φＤｄの割合（φＤ２ｗ／φＤｄ）をとり、縦軸に分岐管内径φＤｂｐに対する吐出管内径φＤｄの割合（φＤｂｐ／φＤｄ）をとって、特に吐出管１８の内径を基準として種々の条件に対応する実験を行った。
横軸を基準として、横軸が０．２以下のときは、縦軸のすべての部位（数値）においてプロット表記が×印であるＮＧとなっている。横軸が０．２以上のときは、縦軸が０．２以下であれば×印であるＮＧであるが、縦軸が０．２以上の全ての部位（数値）においてプロット表記が○印であるＯＫをなしている。

今度は、縦軸を基準として、縦軸が０．２以下のときは、横軸のすべての部位（数値）においてプロット表記が×印であるＮＧとなっている。縦軸が０．２以上のときは、横軸が０．２以下であれば×印であるＮＧであるが、横軸が０．２以上の全ての部位（数値）においてプロット表記が○印であるＯＫをなしている。
なお、ＮＧとは、高圧ガスの流量が少ないため、高圧ガスが弁体６５の周囲を通って導通路６０ａに流れ込み、弁体６５が導通路６０ａを閉塞できない、または閉塞するまでに時間がかかる現象である。ＯＫとは、弁体６５が導通路６０ａを完全に閉塞する状態を言う。
以上の実験結果から、上記逆止弁２９を備えた圧力切換え機構Ｋにおいて、第１の開閉弁２８の口径部５３ａ直径φＤ２ｗと、分岐管内径φＤｂｐおよび吐出管内径φＤｄの最適値を実験的に求め、ほぼ能力ランク毎に決定される吐出管１８の内径を基準として範囲選定したことで、圧力切換え機構Ｋとして充分に円滑な切換え動作特性を保持できる。

なお、第１の開閉弁２８における弁座５３の口径部５３ａ直径をφＤ２ｗとしたが、これに限定されるものではなく、分岐管Ｐの直径が口径部５３ａよりも小さい断面積をなす場合には、その径をもってφＤ２ｗとする。
以上の条件から、上記吐出管１８の内径をＤとし、上記分岐管Ｐの内径および上記第１の開閉弁２８における弁座口径のうちで小さい方の径をｄとしたとき、以下の（１）式を満足するように設定する。
Ｄ ≧ ｄ ≧ ０．２Ｄ ……（１）
このことにより、圧力切換え機構Ｋにおける逆止弁２９の切換え動作特性が向上して、切換え動作性能の向上化を得る。同時に、特別運転に切換えた際には上記（１）式を満足するように設定することにより、第２のシリンダ室１４ｂが極めて早急に高圧化してベーン１５ｂの先端が偏心ローラ１３ｂに接触を繰り返す、いわゆるジャンピングの発生防止を図れて信頼性の向上を得られる。
上記第１の開閉弁２８においては、通常運転信号が入ったときに一時的に通電されるだけで、他の状況では通電は不要である。換言すれば、差圧を利用した自己保持形の開閉弁を差圧方式による自己保持構造としたので、常時の通電が不要となって省電力化を図ることができる。また、マグネット方式を採用しても自己保持形の開閉弁を提供することができる。当然、自己保持構造のものに限定されるものではなく、通常の、上記通電構造の開閉弁を用いても支障はない。

なお、上記逆止弁２９では後述するような振動抑制手段を備えて、特に逆止弁２９内を低圧冷媒が流通する際のバタツキの抑制化を図る。図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は互いに異なる構成の振動抑制手段７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを備えた逆止弁２９の断面図である。
図６（Ａ）から説明すると、弁体６５の上に振動抑制手段を構成するばね部材７０Ａが載置され、弁本体６０との間に介設される。上記ばね部材７０Ａは圧縮ばねであって、固定の弁本体６０に対して変位自在な弁体６５を弁座６３に弾性的に押付けている。ばね部材７０Ａの弾性力は特別運転時に弁体６５にかかる高圧よりも小さい圧力となるように設定されている。

したがって、図のように弁本体６０の導通路６０ａに低圧冷媒が導かれている状態で、ばね部材７０Ａが弁体６５を弾性的に押圧して、弁体６５の姿勢と位置を保持する。弁座６３の開口部６２は完全閉成され、冷媒ガスの流通が完全に遮断される。弁ガイド６１の開口部６４のみに冷媒ガスが導通し、第２のシリンダ室１４ｂには常に一定の量の冷媒ガスが導かれて圧縮性能に変動をきたすことがない。
先に図３（Ｂ）で説明したように、図の下部側から高圧ガスが導かれると、ばね部材７０Ａの弾性力に抗して弁体６５を押上げ、弁座６３の開口部６２を開放させる。高圧ガスは弁体６５をさらに押上げ、先に図３（Ａ）で示したように弁体６５で弁本体６０の導通路６０ａを閉成させる。このとき、弁体６５と弁本体６０下端部との間にばね部材７０Ａが介在するが、それでも弁体６５が導通路６０ａを完全閉成するように設計的に解決するには何らの支障もない。

図６（Ｂ）に示す振動抑制手段は環状のマグネット７０Ｂであり、弁座６３の下面に貼着などの手段で取付け固定される。環状マグネット７０Ｂの内径は弁座６３に設けられる開口部６２と略同一とし、この開口部６２を流通する冷媒ガスの流通量を保持する。弁体６５のみ磁性体からなり、逆止弁２９を構成する他の構成部材は非磁性材料からなる。環状マグネット７０Ｂの磁性力は弁体６５を磁気的に吸引するのに充分であるとともに、特別運転時に弁体６５にかかる高圧よりも小さい圧力となるように設定されている。
逆止弁２９の弁本体６０側から低圧がかかっている状態で、環状マグネット７０Ｂは磁性体からなる弁体６５を磁気的に吸引して弁座６３に密着させ、開口部６２を閉成させる。環状マグネット７０Ｂにより弁体６５は姿勢と位置が保持される。上記開口部６２は完全閉成され、流通する冷媒ガスはない。弁ガイド６１の開口部６４のみに冷媒ガスが導通され、第２のシリンダ室１４ｂには常に一定の量の冷媒ガスが導かれて、圧縮性能に変動をきたすことがない。

下部側から高圧がかかれば、環状マグネット７０Ｂの磁性力に抗して弁体６５を押上げ、ついには図３（Ｂ）で示したように弁体６５で弁本体６０の導通路６０ａを閉成させる。上述したばね部材７０Ａと相違して、弁体６５と弁本体６０との間には何らの介在物もないから設計的には容易である。
図６（Ｃ）に示す振動抑制手段は吸込み管１６ｂの外周面に嵌着される筒状もしくは所定曲面に曲成された電磁石部材７０Ｃである。先のものと同様に、弁体６５のみ磁性体からなり、逆止弁２９Ａを構成する他の構成部材は非磁性材料からなる。上記電磁石部材７０Ｃは制御部４０により上記第１の開閉弁２８と同期して通電制御されるようになっている。吸込み管１６ｂの外周面に取付けられているが、弁体６５を下方に磁気的に吸引するのに必要な磁気力を備えている。ただし、特別運転時に弁体６５にかかる高圧よりも小さい圧力であることは言うまでもない。

図のように逆止弁２９の弁本体６０側から低圧がかかっている状態で、電磁石部材７０Ｃは磁性体からなる弁体６５を磁気的に吸引して弁座６３に密着させ、開口部６２を閉成させる。開口部６２は完全閉成され、ここを流通する冷媒ガスはない。弁ガイド６１の開口部６４のみに冷媒ガスが導通し、第２のシリンダ室１４ｂには常に一定の量の冷媒ガスが導かれて圧縮性能に変動をきたすことがない。
制御部４０が第１の開閉弁２８を開放制御すると、分岐管Ｐを介して高圧ガスが吸込み管１６ｂに導かれ、逆止弁２９には下部側から高圧がかかる。制御部４０は同期して電磁石部材７０Ｃに通電し、弁体６５に対して反発する方向に磁極を切換える。弁体６５に高圧がかかっているので、電磁石部材７０Ｃを断電しても図３（Ｂ）で示したように弁体６５は高圧により押上げられて弁本体６０の導通路６０ａを閉成する。上述したばね部材７０Ａと相違して、弁体６５と弁本体６０との間には何らの介在物もないから設計的には容易である。
なお、本発明におけるロータリ式密閉形圧縮機Ｒと、この圧縮機を備えた冷凍サイクル装置は以上説明した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を越えない範囲内で種々変形実施可能であることは勿論である。

本発明における第１の実施の形態に係る、２シリンダ形ロータリ式圧縮機の縦断面図と、冷凍サイクル構成図。 同実施の形態に係る、圧縮機構一部の分解した斜視図。 同実施の形態に係る、逆止弁の互いに異なる状態の断面図。 同実施の形態に係る、第１の開閉弁の断面図。 同実施の形態に係る、切換え動作の特性図。 同実施の形態に係る、逆止弁に互いに異なる構成の振動抑制手段を備えた図。

符号の説明

１…密閉ケース、３…電動機部、５…第１の圧縮機構部、１５ｂ…ベーン、２２ｂ…ベーン室、６…第２の圧縮機構部、Ｒ…２シリンダ形ロータリ式圧縮機、１４ｂ…第２のシリンダ室、１６ｂ…吸込み管（吸込み通路）、Ｋ…圧力切換え機構（切換え手段）、１８…吐出管、２８…第１の開閉弁、Ｐ…分岐管、６２…開口部、６１…弁ガイド、６５…弁体、２９…逆止弁、７０Ａ…ばね部材（振動抑制手段）、７０Ｂ…環状マグネット（振動抑制手段）、７０Ｃ…電磁石部材（振動抑制手段）。

Claims (4)

1. 密閉ケース内に、電動機部と、この電動機部と連結される第１の圧縮機構部および、ベーンを収容するベーン室が密閉ケース内に露出されケース内圧力をもってベーンに背圧を与える構成の第２の圧縮機構部を収容してなる２シリンダ形ロータリ式圧縮機と、
   この２シリンダ形ロータリ式圧縮機における第２の圧縮機構部のシリンダ室に連通する吸込み通路と、
   この吸込み通路に設けられ、上記シリンダ室に対する接続を冷凍サイクルの低圧側もしくは高圧側に切換え、上記シリンダ室に低圧冷媒を導入して通常の圧縮運転を行わせ、もしくは上記シリンダ室に高圧冷媒を導入して圧縮停止である非圧縮運転をなすように切換える切換え手段とを具備し、
   上記切換え手段は、
   冷凍サイクルの高圧側と上記吸込み通路とを連通し、その中途部に第１の開閉弁を有する分岐管と、
   上記吸込み通路における上記分岐管との接続部よりも上流側に設けられ、開口部を有する筒状の弁ガイドおよび、この弁ガイド内に移動自在に設けられ上記開口部を開閉する弁体からなる逆止弁と
   を具備することを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 上記冷凍サイクルの高圧側に接続される吐出管の内径をＤとし、上記分岐管の内径および上記第１の開閉弁における弁座口径のうちのいずれか小さい方の径をｄとしたとき、以下の（１）式を満足するように設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
   Ｄ ≧ ｄ ≧ ０．２Ｄ ……（１）
3. 上記逆止弁は、上記弁体が開口部を開放したときに、弁体の振動を抑制する振動抑制手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
4. 上記振動抑制手段は、上記吸込み通路が低圧側に接続された状態で、上記弁体を上記弁ガイドに押付ける力を付勢する電磁石であり、上記第１の開閉弁と同期して通電制御されることを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。

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