JP2005256815A - 多気筒回転圧縮機 - Google Patents

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正純 坂庭
Akira Hashimoto
彰 橋本
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正之 原
Takehiro Nishikawa
剛弘 西川
Kosuke Ogasawara
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Abstract

【課題】インバータ式の電動要素を用いた多気筒回転圧縮機であって、低回転時におけるＣＯＰの低下を抑えるようにした多気筒回転圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１内にインバータ式の電動要素２と、回転圧縮要素３とを上下に位置させて配設する。回転圧縮要素３は、第１の回転圧縮要素４と、その上に位置する第２の回転圧縮要素とが仕切板６で仕切られる。一端が密閉容器１内に開口し、他端が第１の回転圧縮要素４におけるベーン４ｃの背圧部に開口する連通管１５と、この連通管１５の途中に設けた分岐管１６と、この分岐管１６の分岐点に取り付けた三方弁１７とから構成される冷媒ガス切替手段１４を設け、更に第１の回転圧縮要素５における通孔４ｄをシール部材１３で塞ぐ。高回転時には前記連通管１５により密閉容器内の高圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素４におけるバネの設けられていないベーン４ｃの背圧部４ｅに供給して作動状態にし、低回転時には分岐管１６により高圧の冷媒ガスを逃がし、第１の回転圧縮要素４におけるベーン４ｃの背圧部４ｅに供給せずに非作動状態にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インバータ式の電動要素により駆動する多気筒回転圧縮機に係わるもので、特に高回転時には２つの回転圧縮要素を作動させ、低回転時には１つの回転圧縮要素のみ作動させるようにした多気筒回転圧縮機に関する。
従来、空気調和装置や冷蔵庫等に用いられる冷媒ガス圧縮用の圧縮機であって、２つの回転圧縮要素を上下に配置した構造の回転圧縮機が知られている。２つの回転圧縮要素で冷媒ガスを同時に圧縮し、この圧縮した冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、密閉容器に設けた吐出管から圧縮冷媒ガスを取り出すようにしたもの（以下、二気筒回転圧縮機と称す）がある。又、密閉容器内に配設されている電動要素がインバータ式であり、電動要素のロータを介して回転する回転軸の回転数を、出力に応じて可変できるようにしたものがある（例えば、特許文献１）。
上記従来の二気筒回転圧縮機について概略説明すると、例えば図３に示すように密閉容器Ａ内に電動要素Ｂと、回転圧縮要素Ｃとが上下に位置して配設され、回転圧縮要素Ｃは第１の回転圧縮要素Ｃ１と第２の回転圧縮要素Ｃ２とを備えている。そして、第１の回転圧縮要素Ｃ１における圧縮室内を偏心回転するローラＤ１にはベーンＥ１がバネＦ１により付勢されて当接し、これにより圧縮室内を低圧室と高圧室とに区画している。同様に第２の回転圧縮要素Ｃ２における圧縮室内を偏心回転するローラＤ２にはベーンＥ２がバネＦ２により付勢されて当接し、これにより圧縮室内を低圧室と高圧室とに区画している。第１の回転圧縮要素Ｃ１の圧縮室及び第２の回転圧縮要素Ｃ２の圧縮室で圧縮した冷媒ガスは、密閉容器Ａ内に吐出される。
前記第１の回転圧縮要素Ｃ１には通孔Ｇ１が設けられ、密閉容器Ａ内に吐出された高圧冷媒ガスの一部を通過させることにより前記ベーンＥ１に背圧をかけ、この背圧をバネＦ１の付勢力に付加することでベーンＥ１をローラＤ１に密着させるようにしてある。同様に第２の回転圧縮要素Ｃ２にも通孔Ｇ２が設けられ、密閉容器Ａ内に吐出された高圧冷媒ガスの一部を通過させることにより前記ベーンＥ２に背圧をかけ、この背圧をバネＦ２の付勢力に付加することでベーンＥ２をローラＤ２に密着させるようにしてある。
特開平６−２２８３６号公報
上記従来の二気筒回転圧縮機において、電動要素Ｂをインバータ式とし回転軸Ｈの回転数を制御すれば、低回転から高回転までの広範囲にわたる運転が可能となる。このため、通常幅広い運転範囲での特性を確保するように設計すると、低回転時におけるモータ効率、ポンプ効率のダウンにより、低い冷凍能力が必要な運転時のＣＯＰ（成績係数）が低下してしまう。
本発明は、このような従来技術における問題点を解決するためになされたもので、インバータ式の電動要素を用いた多気筒回転圧縮機であって、低回転時におけるＣＯＰの低下を抑えるようにした多気筒回転圧縮機を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、密閉容器内に回転圧縮要素が配設され、この回転圧縮要素は少なくとも２つの回転圧縮要素を備えた多気筒回転圧縮機であって、高回転時には前記双方の回転圧縮要素を作動させ、低回転時にはいずれか一方の回転圧縮要素のみ作動させて他方の回転圧縮要素を非作動状態にすることを特徴とする。
本発明の請求項２は、請求項１に記載の多気筒回転圧縮機において、前記密閉容器に冷媒ガス切替手段を設け、この冷媒ガス切替手段により高回転時には前記双方の回転圧縮要素を作動させ、低回転時にはいずれか一方の回転圧縮要素のみ作動させ、他方の回転圧縮要素を非作動状態にすることを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項２に記載の多気筒回転圧縮機において、前記冷媒ガス切替手段は、一端が前記密閉容器内に開口し、他端が前記２つの回転圧縮要素のうちいずれか一方の回転圧縮要素におけるバネの設けられていないベーンの背圧部に開口するようにして密閉容器の外側に取り付けられた連通管と、この連通管の途中に設けられた開閉弁とから構成されていることを特徴とする。
本発明の請求項４は、密閉容器内に回転圧縮要素が配設され、前記回転圧縮要素は第１の回転圧縮要素と第２の回転圧縮要素とを備えた多気筒回転圧縮機であって、一端が前記密閉容器内に開口し、他端が前記第１の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に開口する連通管を設け、この連通管の途中に分岐管を設けてその分岐点に三方弁を取り付け、高回転時には前記三方弁を切り替えて連通管により密閉容器内の高圧冷媒ガスを前記第１の回転圧縮要素におけるバネの設けられていないベーンの背圧部に導入して当該ベーンをローラに押し付けて第１の回転圧縮要素を作動させ、低回転時には前記三方弁を切り替えて前記連通管により密閉容器内の高圧冷媒ガスを前記分岐管に逃がして前記第１の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に導入するのを遮断し、当該ベーンをローラに押し付けないで第１の回転圧縮要素を非作動状態にし、前記第２の回転圧縮要素のみ作動させることを特徴とする。
本発明の請求項５は、請求項４に記載の多気筒回転圧縮機において、前記第１の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に通じる通孔がシール部材により塞がれていることを特徴とする。
本発明の請求項６は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の多気筒回転圧縮機において、前記低回転時に、前記回転軸の回転数を約２倍に増やすことを特徴とする。
上記請求項１の発明によれば、密閉容器内に少なくとも２つの回転圧縮要素を備えた多気筒回転圧縮機（例えば、二気筒回転圧縮機）において、低回転時にはいずれか一方の回転圧縮要素のみを回転させるため低回転時でのＣＯＰの低下を抑えることができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の多気筒回転圧縮機において、密閉容器に設けた冷媒ガス切替手段により低回転時にはいずれか一方の回転圧縮要素のみ作動させて他方の回転圧縮要素を非作動状態にすることができる。これにより、低回転時でのＣＯＰの低下を抑えることができる。
請求項３の発明によれば、請求項２に記載の多気筒回転圧縮機において、前記冷媒ガス切替手段を連通管と、この連通管の途中に設けられた開閉弁とから構成することができ、高回転時には開閉弁を開いて密閉容器内の高圧冷媒ガスを一方の回転圧縮要素におけるバネの設けられていないベーンの背圧部に送り込んで作動状態にし、低回転時には開閉弁を閉じて密閉容器内の高圧冷媒ガスを一方の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に送りこむのを遮断し、非作動状態にすることができる。これにより、低回転時でのＣＯＰの低下を抑えることができる。
請求項４の発明によれば、密閉容器内に少なくとも２つの回転圧縮要素を備えた多気筒回転圧縮機（例えば、二気筒回転圧縮機）において、密閉容器に連通管を取り付けると共に、この連通管に分岐管を設けて三方弁を取り付けることにより冷媒ガス切替手段とし、高回転時には三方弁を切り替えて密閉容器内の高圧冷媒ガスを一方の回転圧縮要素におけるバネの設けられていないベーンの背圧部に送り込んで作動状態にし、低回転時には三方弁を切り替えて密閉容器内の高圧冷媒ガスを分岐管に逃がし、一方の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に送り込むのを遮断し、非作動状態にすることができる。これにより、低回転時でのＣＯＰの低下を抑えることができる。
請求項５の発明によれば、請求項４に記載の多気筒回転圧縮機において、前記第１の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に通じる通孔がシール部材により塞がれているため、低回転時に密閉容器内の高圧の冷媒ガスが通孔を介して第１の回転圧縮要素におけるバネの設けられていないベーンの背圧部に作用することがない。これにより、低回転時での第１の回転圧縮要素の非作動状態を保持することができる。
請求項６の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の多気筒回転圧縮機において、前記低回転時に、前記回転軸の回転数を約２倍に増やすため、一方の回転圧縮要素の作動のみにより密閉容器から取り出す高圧の冷媒ガス量を増やすことができる。
次に、本発明に係る多気筒回転圧縮機の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明を二気筒回転圧縮機に適用した実施形態を示す概略縦断面図である。図２は図１の二気筒回転圧縮機における回転圧縮要素の一部概略横断面図である。
図１において、１は金属製の密閉容器であり、内部にインバータ式の電動要素２と、この電動要素２により駆動される回転圧縮要素３とが上下に位置して配設されている。電動要素２は密閉容器１の内面に固定されているほぼ円環状のステータ２ａと、このステータ２ａ内を回転するロータ２ｂとから構成され、このロータ２ｂは回転軸９の上端部に軸着されている。回転圧縮要素３は第１の回転圧縮要素４と、その上に位置する第２の回転圧縮要素５とを備え、これらは仕切板６により仕切られており、第１の回転圧縮要素４の下には下部軸受け部材７が取り付けられ、第２の回転圧縮要素５の上には上部軸受け部材８が取り付けられて前記回転軸９を軸受けしている。
密閉容器１の上端部にはターミナル１０が取り付けられ、このターミナル１０を貫通している複数の接続端子１０ａは、図示を省略した内部リード線を介して前記電動要素２のステータ２ａに接続すると共に、外部リード線を介して外部電源に接続する。このターミナル１０を介してステータ２ａに通電するとロータ２ｂが回転し、その回転によって回転軸９を回転させる。又、密閉容器１の上端部には吐出管１１が取り付けられている。
上記回転軸９には第１の偏心部９ａと、第２の偏心部９ｂとが１８０°位相をずらして設けられ、第１の偏心部９ａには前記第１の回転圧縮要素４におけるローラ４ａが嵌合し、第２の偏心部９ｂには前記第２の回転圧縮要素５におけるローラ５ａが嵌合し、ローラ４ａは第１の回転圧縮要素４における圧縮室４ｂ内を偏心回転し、ローラ５ａは第２の回転圧縮要素５における圧縮室５ｂ内を偏心回転する。
第２の回転圧縮要素５においては、ベーン５ｃがバネ１２により付勢されて前記ローラ５ａに常時圧接され、図示はされていないが前記圧縮室５ｂが低圧室と高圧室とに区画されている。又、第２の回転圧縮要素５には通孔５ｄが設けられ、この通孔５ｄはベーン５ｃの背圧部に連通しており、密閉容器１内の高圧の冷媒ガスが通孔５ｃを通ることでベーン５ｃの背圧部に背圧を掛けるようにしてある。
第１の回転圧縮要素４においては、ベーン４ｃを付勢するバネは設けられておらず、後記する冷媒ガス切替手段１４を介してベーン４ｃの背圧部に高圧の冷媒ガスが供給された時に、ベーン４ｃが押圧されて前記ローラ４ａに圧接する。このローラ４ａの圧接時に、図示はされていないが前記圧縮室４ｂが低圧室と高圧室とに区画される。これにより、第１の回転圧縮要素４は圧縮可能な作動状態となる。ベーン４ｃの背圧部に高圧の冷媒ガスが供給されない時はベーン４ｃが押圧されないのでローラ４ａに圧接しない。このため、圧縮室４ｂが低圧室と高圧室とに区画されず、第１の回転圧縮要素４は圧縮不能な非作動状態となる。又、第１の回転圧縮要素４における通孔４ｄはシール部材１３により閉塞され、密閉容器１内の高圧の冷媒ガスが通孔４ｃを通らないように遮断し、ベーン４ｃに背圧を掛けないようにしてある。
上記シール部材１３は、例えば前記仕切板６の外周端部を一部外側に張り出して形成し、この張出部６ａで通孔４ｄの上端を閉塞し、下部軸受け部材７の外周端部を一部張り出して形成し、この張出部７ａで通孔４ｄの下端を閉塞することで実施できる（図２参照）。シール部材１３としては、これに限定されることなく要するに通孔４ｄを閉塞できる物であればよい。予め第１の回転圧縮要素４に通孔４ｄを設けない場合にはシール部材１３は不要となる。
前記冷媒ガス切替手段１４の一例としては、例えば図１に示すように一端が密閉容器１
内に開口し、他端が第１の回転圧縮要素４におけるベーン４ｃの背圧部４ｅに開口するよ
うにして密閉容器１の外側に取り付けられた連通管１５と、この連通管１５の中間部に分
岐して設けられている分岐管１６と、その分岐管１６の分岐点に取り付けられている三方
弁１７とから構成されている。この他、冷媒ガス切替手段１４としては、図示は省略したが
一端が密閉容器１内に開口し、他端が第１の回転圧縮要素４におけるベーン４ｃの背圧部
４ｅに開口するようにして密閉容器１の外側に取り付けられ連通管と、この連通管の途中
に取り付けられる開閉弁とから構成することも可能である。
上記のように構成されている二気筒回転圧縮機の作用に付いて説明する。回転圧縮要素３の第１の回転圧縮要素４と第２の回転圧縮要素５とに、図示を省略した導入管から低圧の冷媒ガスがそれぞれ供給され、前記インバータ式の電動要素２のステータ２ａにターミナル１０を介して通電すると、ロータ２ｂが回転して回転軸９を回転させ、回転圧縮要素３が作動して冷媒ガスを圧縮する。
回転圧縮要素３における第１の回転圧縮要素４と、第２の回転圧縮要素５とで圧縮された高圧冷媒ガスは密閉容器１内に吐出される。この密閉容器１内に吐出された高圧冷媒ガスは、前記吐出管１１から密閉容器１外に取り出し、エアコン等の冷凍サイクルに供給される。そして、冷凍サイクルを回った冷媒ガスは、アキュームレータ（図略）から圧縮機に戻される。
前記電動要素２は、インバータ式であるため周波数を調整することで、回転軸９の回転数を制御することができる。高回転時においては、前記冷媒ガス切替手段１４の三方弁１７が切り替えられて、密閉容器１内の高圧冷媒ガスの一部が連通管１５を通って第１の回転圧縮要素４におけるベーン４ｃの背圧部４ｅに供給される。このため、ベーン４ｃは背圧部４ｅに供給される高圧の冷媒ガスによって押圧され、前記ローラ４ａに圧接することで圧縮室４ｂを低圧室と高圧室とに区画し、第１の回転圧縮要素４を作動状態に保持する。これにより、高回転時には第１の回転圧縮要素４と第２の回転圧縮要素５との双方が作動することになる。尚、第２の回転圧縮要素５におけるベーン５ｃは前記バネ１２により付勢されてローラ５ａに圧接している。
第１の回転圧縮要素４と第２の回転圧縮要素５とにおける冷媒ガスの圧縮動作は同じであるから、第１の回転圧縮要素４を例にあげて説明すると、前記導入管（図略）から導入された冷媒ガスは、吸入ポート（図略）から前記圧縮室４ｂの低圧室に吸入され、ローラ４ａの偏心回転によって圧縮され、高圧室から吐出ポート（図略）を経て密閉容器１内に吐出する。
低回転時においては、前記冷媒ガス切替手段１４の三方弁１７が切り替えられて、密閉容器１内の高圧冷媒ガスの一部が分岐管１６に逃がされ、連通管１５を通って第１の回転圧縮要素４におけるベーン４ｃの背圧部４ｅに供給されない。このため、ベーン４ｃは高圧冷媒ガスによって押圧されず、前記ローラ４ａに圧接しない。又、第１の回転圧縮要素４における通孔４ｄがシール部材１３により閉塞されているため、密閉容器１内の高圧の冷媒ガスがシール部材１３により遮断されて通孔４ｄ内に入らない。このため、密閉容器１内の高圧冷媒ガスによってもベーン４ｃは押圧されず、ローラ４ａに圧接しない状態が保持される。ベーン４ｃがローラ４ａに圧接しないと、圧縮室４ｂを低圧室と高圧室とに区画することはできず、第１の回転圧縮要素４を非作動状態にする。これにより、低回転時には第２の回転圧縮要素５のみが作動することになる。尚、低回転時に分岐管１６に逃がす一部の高圧冷媒ガスは、分岐管１６の端部を吐出管１１の出口付近に接続して吐出冷媒ガスに合流させるか、又は分岐管１６の端部を密閉容器１に接続して密閉容器１内に戻すようにすると、無駄が省けて好ましい。
又、低回転時には、第２の回転圧縮要素５のみが作動し、第１の回転圧縮要素４は非作動状態になるため、密閉容器１内に吐出される高圧冷媒ガス量が減少する。この時、例えば回転軸９の回転数を約２倍に増やせば、ポンプ効率及びモータ効率の良い運転ができ、少能力時のＣＯＰを改善することができる。この二気筒回転圧縮機をエアコンに組み込んだ場合には、エアコンの能力可変幅が広がることになる。
本発明は、二気筒回転圧縮機に適用することができ、冷媒ガス切替手段に適宜変形を加えることで、三気筒以上の回転圧縮機に適用することも可能である。又、本発明に係る二気筒回転圧縮機は、エアコンに限らず冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等に組み込んで使用することができる。
本発明を二気筒回転圧縮機に適用した実施形態を示す概略縦断面図である。 図１の二気筒回転圧縮機における回転圧縮要素の一部概略横断面図である。 従来の二気筒回転圧縮機の一例を示す概略縦断面図である。
符号の説明
１ 密閉容器
２ インバータ式電動要素
３ 回転圧縮要素
４ 第１の回転圧縮要素
４ａ ローラ
４ｂ 圧縮室
４ｃ ベーン
４ｄ 通孔
４ｅ 背圧部
５ 第２の回転圧縮要素
６ 仕切板
７ 下部軸受け部材
８ 上部軸受け部材
９ 回転軸
１０ ターミナル
１１ 吐出管
１２ バネ
１３ シール部材
１４ 冷媒ガス切替手段
１５ 連通管
１６ 分岐管
１７ 三方弁

Claims (6)

  1. 密閉容器内に回転圧縮要素が配設され、この回転圧縮要素は少なくとも２つの回転圧縮要素を備えた多気筒回転圧縮機であって、高回転時には前記双方の回転圧縮要素を作動させ、低回転時にはいずれか一方の回転圧縮要素のみ作動させて他方の回転圧縮要素を非作動状態にすることを特徴とする多気筒回転圧縮機。
  2. 前記密閉容器に冷媒ガス切替手段を設け、この冷媒ガス切替手段により高回転時には前記双方の回転圧縮要素を作動させ、低回転時にはいずれか一方の回転圧縮要素のみ作動させ、他方の回転圧縮要素を非作動状態にすることを特徴とする請求項１に記載の多気筒回転圧縮機。
  3. 前記冷媒ガス切替手段は、一端が前記密閉容器内に開口し、他端が前記２つの回転圧縮要素のうちいずれか一方の回転圧縮要素におけるバネの設けられていないベーンの背圧部に開口するようにして密閉容器の外側に取り付けられた連通管と、この連通管の途中に設けられた開閉弁とから構成されていることを特徴とする請求項２に記載の多気筒回転圧縮機。
  4. 密閉容器内に回転圧縮要素が配設され、この回転圧縮要素は第１の回転圧縮要素と第２の回転圧縮要素とを備えた多気筒回転圧縮機であって、一端が前記密閉容器内に開口し、他端が前記第１の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に開口する連通管を設け、この連通管の途中に分岐管を設けてその分岐点に三方弁を取り付け、高回転時には前記三方弁を切り替えて連通管により密閉容器内の高圧冷媒ガスを前記第１の回転圧縮要素におけるバネの設けられていないベーンの背圧部に導入して当該ベーンをローラに押し付けて第１の回転圧縮要素を作動させ、低回転時には前記三方弁を切り替えて前記連通管により密閉容器内の高圧冷媒ガスを前記分岐管に逃がして前記第１の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に導入するのを遮断し、当該ベーンをローラに押し付けないで第１の回転圧縮要素を非作動状態にし、前記第２の回転圧縮要素のみ作動させることを特徴とする多気筒回転圧縮機。
  5. 前記第１の回転圧縮要素におけるベーンの背圧部に通じる通孔がシール部材により塞がれていることを特徴とする請求項４に記載の多気筒回転圧縮機。
  6. 前記低回転時に、前記回転軸の回転数を約２倍に増やすことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の多気筒回転圧縮機。
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