JP2007162656A - 多段圧縮式ロータリコンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力の圧力逆転を解消し、安定した運転を実現することができる多段圧縮式ロータリコンプレッサを提供する。
【解決手段】中間圧の領域と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の領域とを連通する連通路１００と、この連通路１００を開閉する弁装置１０７とを備え、第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧を上ベーン５０の背圧として印加すると共に、弁装置１０７は、中間圧が所定の上限値となった場合、或いは、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力と中間圧の圧力差が所定値となった場合、連通路１００を開放する。
【選択図】図６

Description

本発明は、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサに関するものである。

従来この種多段圧縮式ロータリコンプレッサ、例えば、内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吸入ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の中間圧の冷媒は第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て吐出される構成とされている。

上記各ベーンはシリンダの半径方向に設けられた案内溝内に移動自在に挿入されており、各ベーンの後側には背圧室（収納部）が構成されている。第１の回転圧縮要素の背圧室には、密閉容器内の中間圧が印加され、第２の回転圧縮要素の背圧室には第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力である高圧が印加されている。そして、第１の回転圧縮要素のベーンは、当該ベーンの後側の背圧室に設けられたスプリングと、背圧室に印加された中間圧により、ローラ側に付勢され、第２の回転圧縮要素のベーンは、当該ベーンの後側の背圧室に設けられたスプリングと、背圧室に印加された高圧によりローラ側に付勢されていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１７２２８０号公報

ところで、このような多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力が逆転する、所謂圧力逆転現象が生じる問題が発生していた。当該圧力の逆転現象は、ロータリコンプレッサの軽負荷時において、第１の回転圧縮要素における圧縮仕事のみで充分に冷媒を圧縮できる状況下に生じる恐れがある。この場合、第２の回転圧縮要素では実質的に圧縮仕事が成されないので、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒が第２の回転圧縮要素の吐出側に流れるまでの過程で、流通抵抗等により圧力低下するため、第２の回転圧縮要素の吐出側圧力が第１の回転圧縮要素の吐出側圧力より低くなる。

また、高外気温時において、冷媒の蒸発温度が上昇すると、第１の回転圧縮要素の吸入圧力が上昇するため、これにより、第１の回転圧縮要素の吐出圧力も上昇することとなる。一方、第２の回転圧縮要素の吐出圧力（高圧）は、回転数等により予め設定された圧力より上昇しないように規制されているため、このように第１の回転圧縮要素の吐出圧力である中間圧が上昇すると、中間圧と高圧との圧力が逆転する圧力逆転が生じる場合もある。

このように、第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力が逆転すると、第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力がベーンの背圧として印加されている第２の回転圧縮要素の吐出圧力より上昇するため、ベーンがローラ側に付勢される付勢力が無くなって、第２の回転圧縮要素のベーン飛びが発生すると共に、第２の回転圧縮要素の運転も不安定となる問題が生じていた。

更に、上述の如く圧力の逆転現象が無い場合であっても、第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力が略同一となると、ベーンがローラ側に付勢される付勢力が小さくなるので、運転状況（過渡時等）によりベーン飛びが発生してしまうこともあった。

本発明は係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力の圧力逆転を解消し、安定した運転を実現することができる多段圧縮式ロータリコンプレッサを提供することを目的とする。

請求項１の発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第２の回転圧縮要素は、シリンダと駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接して低圧室側と高圧室側とを区画するベーンから構成されて、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力をベーンの背圧として印加すると共に、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出するものであって、中間圧の領域と第１の回転圧縮要素の吸入圧力である低圧の領域、或いは、中間圧に達する以前の領域とを連通する連通路と、この連通路を開閉する弁装置とを備え、この弁装置は、中間圧が所定の上限値となった場合、又は、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力と中間圧の圧力差が所定値となった場合、連通路を開放することを特徴とする。

請求項２の発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第２の回転圧縮要素は、シリンダと、駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンから構成され、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力をベーンの背圧として印加すると共に、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出するものであって、第１の回転圧縮要素の吐出消音室内と当該第１の回転圧縮要素の吸入工程領域、或いは、第１の回転圧縮要素の吐出圧力に達する以前の領域とを連通する連通路と、一方の面に第１の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が印加されると共に、他方の面に第２の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が印加されて連通路を開閉する弁装置とを備え、弁装置は、一方の面に印加される第１の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が所定の上限値となった場合、連通路を開放することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第２の回転圧縮要素は、シリンダと駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接して低圧室側と高圧室側とを区画するベーンから構成されて、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力をベーンの背圧として印加すると共に、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、中間圧の領域と第１の回転圧縮要素の吸入圧力である低圧の領域、或いは、中間圧に達する以前の領域とを連通する連通路と、この連通路を開閉する弁装置とを備え、この弁装置は、中間圧が所定の上限値となった場合、連通路を開放するので、例えば、弁装置は、中間圧が第２の回転圧縮要素３４のから吐出される圧力である高圧以上となった場合、或いは、当該高圧に達する以前の所定の上限値となった場合、又は、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力と中間圧の圧力差が所定値となった場合、連通路を開放するものとすれば、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の低圧の領域に逃がすことができるようになる。

これにより、中間圧を常に第２の回転圧縮要素の吐出圧力である高圧以下、或いは、高圧より低い圧力とすることができるので、中間圧と高圧の圧力逆転を解消することができる。従って、第２の回転圧縮要素のベーン飛び及び不安定な運転状況を早期に解消、或いは、未然に回避することが可能となる。

また、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の低圧の領域に逃がすことで、その分、第１の回転圧縮要素への吸い入み冷媒量が減少するので、軽負荷時におけるパワーセーブ効果も得ることができる。

これにより、第２の回転圧縮要素が不安定な運転状況に陥る不都合を解消して、多段圧縮式ロータリコンプレッサの安定した運転を実現することができるようになる。

請求項２の発明によれば、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第２の回転圧縮要素は、シリンダと、駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンから構成され、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力をベーンの背圧として印加すると共に、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第１の回転圧縮要素の吐出消音室内と当該第１の回転圧縮要素の吸入工程領域、或いは、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力に達する以前の領域とを連通する連通路と、一方の面に第１の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が印加されると共に、他方の面に第２の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が印加されて連通路を開閉する弁装置とを備え、弁装置は、一方の面に印加される第１の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が所定の上限値となった場合、連通路を開放するので、例えば、弁装置は、一方の面に印加される第１の回転圧縮要素の吐出圧力が他方の面に印加される第２の回転圧縮要素の吐出消音室の圧力以上となった場合、或いは、当該圧力に達する以前の所定の上限値となった場合、連通路を開放するものとすれば、第１の回転圧縮要素で圧縮され吐出消音室に吐出された冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の吸入工程領域に逃がすことができるようになる。

これにより、第１の回転圧縮要素の吐出消音室に吐出された冷媒ガスを常に第２の回転圧縮要素の吐出消音室に吐出された冷媒ガスの圧力以下、或いは、当該冷媒ガスの圧力より低い圧力とすることができるので、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスと第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスの圧力逆転を解消することができる。従って、第２の回転圧縮要素のベーン飛び及び不安定な運転状況を早期に解消、或いは、未然に回避することが可能となる。

また、第１の回転圧縮要素で圧縮され吐出消音室に吐出された冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の吸入工程領域に逃がすことで、その分、第１の回転圧縮要素への吸い入み冷媒量が減少するので、軽負荷時におけるパワーセーブ効果も得ることができる。

これにより、第２の回転圧縮要素が不安定な運転状況に陥る不都合を解消して、多段圧縮式ロータリコンプレッサの安定した運転を実現することができるようになる。

本発明は、第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、高圧と中間圧の圧力逆転により、第２の回転圧縮要素のベーン飛びが生じて、騒音を引き起こしたり、第２の回転圧縮要素が不安定な運転状況に陥る不都合を解消するために成されたものである。第２の回転圧縮要素におけるベーン飛びの発生と、不安定な運転状況を解消するという目的を中間圧の領域と第１の回転圧縮要素の吸入圧力である低圧の領域、或いは、中間圧に達する以前の領域とを連通する連通路と、この連通路を開閉する弁装置とを備え、弁装置により中間圧が所定の上限値となった場合、又は、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力と中間圧の圧力差が所定値となった場合、連通路を開放することにより実現した。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式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の回転軸１６及び回転圧縮機構部１８の縦断面図（図１の断面とは異なる断面）、図３は回転圧縮機構部１８の第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０の平面図、図４は回転圧縮機構部１８の第２の回転圧縮要素３４を構成する上シリンダ３８の平面図、図５は第１の回転圧縮要素３２の下部支持部材５６の平面図をそれぞれ示している。各図において、実施例のロータリコンプレッサ１０は第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサである。当該ロータリコンプレッサ１０は、密閉容器１２内に駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４にて駆動される第１の回転圧縮要素３２及び第２の回転圧縮要素３４から成る回転圧縮機構部１８により構成されている。

密閉容器１２は底部をオイル溜めとして、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。

前記電動要素１４は、密閉容器１２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。

上記ステータ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。

また、前記回転圧縮機構部１８は、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４と、両回転圧縮要素３２、３４の間に挟持された中間仕切板３６にて構成されている。本実施例では、第１の回転圧縮要素３２は中間仕切板３６の下側に、第２の回転圧縮要素３４は中間仕切板３６の上側にそれぞれ配置されている。第１の回転圧縮要素３２は、中間仕切板３６の下面に配置された下シリンダ４０と、電動要素１４の回転軸１６に形成された偏心部４４に嵌合されて、下シリンダ４０内で偏心回転する下ローラ４８と、この下ローラ４８に当接して下シリンダ４０内を低圧室側と高圧室側とに区画する下ベーン５２と、下シリンダ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下部支持部材５６にて構成される。ここで、上記下シリンダ４０内の低圧室側とは、下ベーン５２と下ローラ４８と下シリンダ４０に囲まれた空間で、吸込ポート１６１が存在する領域であり、高圧室側とは、下ベーン５２と下ローラ４８と下シリンダ４０に囲まれた空間で、吐出ポート４１が存在する領域のことである。

そして、第２の回転圧縮要素３４は中間仕切板３６の上面に配置され、第２の回転圧縮要素３４を構成するためのシリンダとしての上シリンダ３８と、電動要素１４の回転軸１６に形成された偏心部４２に嵌合されて上シリンダ３８内で偏心回転するローラとしての上ローラ４６と、この上ローラ４６に当接して上シリンダ３８内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンとしての上ベーン５０と、上シリンダ３８の上側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する上部支持部材５４にて構成されている。また、第１の回転圧縮要素３２の偏心部４４と第２の回転圧縮要素３４の偏心部４２とは各シリンダ３８、４９内を１８０度の位相差を有して設けられている。尚、上記上シリンダ３８の低圧室側とは、上ベーン５０と上ローラ４６と上シリンダ３８に囲まれた空間で、吸込ポート１６０が存在する領域であり、高圧室側とは、上ベーン５０と上ローラ４６と上シリンダ３８に囲まれた空間で、吐出ポート３９が存在する領域のことである。

上下シリンダ３８、４０内にはベーン５０、５２を収納する案内溝７０、７２が形成されており、各案内溝７０、７２の外側、即ち、ベーン５０、５２の背面側には、バネ部材としてのスプリング７４、７６を収納する収納部７０Ａ、７２Ａ（背圧室）が形成されている。このスプリング７４、７６はベーン５０、５２の背面側端部に当接し、常時ベーン５０、５２をローラ４６、４８側に付勢する。そして、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、７２Ａに収納されたスプリング７４、７６の密閉容器１２側には図示しないプラグが設けられ、スプリング７４、７６の抜け止めの役目を果たす。また、スプリング７４のプラグの周面には当該プラグと収納部７０Ａの内面間をシールするために図示しないＯリングが取り付けられており、密閉容器１２内の圧力が当該収納部７０Ａ内に流入しないように構成されている。

また、収納部７０Ａは、図示しない連通路を介して後述する吐出消音室６２と連通されており、当該収納部７０Ａには第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧（第２の回転圧縮要素３４で圧縮され吐出消音室６２に吐出された第２の回転圧縮要素３４の吐出側圧力）が加えられる。即ち、第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５０には、背圧として第２の回転圧縮要素３４の吐出側圧力である高圧が印加されることになる。

一方、スプリング７６のプラグの周面はシールされておらず、これにより、収納部７２Ａには密閉容器１２内の中間圧（第１の回転圧縮要素３２で圧縮されて密閉容器１２内に吐出された圧力）が加えられる。即ち、第１の回転圧縮要素３２の下ベーン５２には、背圧として第１の回転圧縮要素３２の吐出側圧力である中間圧が印加されることになる。

上部支持部材５４、下部支持部材５６には、吸込ポート１６０、１６１にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する図示しない吸込通路が設けられている。また、上部支持部材５４は、上シリンダ３８と当接する面とは反対側の面（上面）の一部が凹陥されており、この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前述した吐出消音室６２が設けられている。即ち、吐出消音室６２は当該吐出消音室６２を画成する壁としての上部カバー６６にて閉塞される。

吐出消音室６２の下面には、吐出ポート３９を開閉可能に閉塞する吐出弁１２７が設けられている。この吐出弁１２７は縦長略矩形状の金属板からなる弾性部材にて構成されており、この吐出弁１２７の上側には吐出弁抑え板としての図示しないバッカーバルブが配置され、上部支持部材５４に取り付けられている。そして、吐出弁１２７の一側が吐出ポート３９に当接して密閉すると共に、他側は吐出ポート３９と所定の間隔を存して設けられた上部支持部材５４の取付孔にカシメピン１３０により固着されている。

そして、上シリンダ３８内で圧縮され、所定の圧力に達した冷媒ガスが、図２の下方から吐出ポート３９を閉じている吐出弁１２７を押し上げて吐出ポート３９を開き、吐出消音室６２へ吐出させる。このとき、吐出弁１２７は他側を上部支持部材５４に固着されているので吐出ポート３９に当接している一側が反り上がり、吐出弁１２７の開き量を規制している図示しないバッカーバルブに当接する。冷媒ガスの吐出が終了する時期になると、吐出弁１２７がバッカーバルブから離れ、吐出ポート３９を閉塞する。

一方、下部支持部材５６に、下シリンダ４０と当接する面とは反対側の面（下面）の一部が凹陥されており、この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は当該吐出消音室６４を画成する壁としての下部カバー６８にて閉塞される。

また、吐出消音室６４の上面には、吐出ポート４０を開閉可能に閉塞する吐出弁１２８が設けられている。この吐出弁１２８は縦長略矩形状の金属板からなる弾性部材にて構成されており、この吐出弁１２８の下側には吐出弁抑え板としての図示しないバッカーバルブが配置され、下部支持部材５６に取り付けられている。そして、吐出弁１２８の一側が吐出ポート４１に当接して密閉すると共に、他側は吐出ポート４１と所定の間隔を存して設けられた下部支持部材５６の取付孔にカシメピン１３１により固着されている。

そして、下シリンダ４０内で圧縮され、所定の圧力に達した冷媒ガスが、図２の上方から吐出ポート４１を閉じている吐出弁１２８を押し下げて吐出ポート４１を開き、吐出消音室６４へ吐出させる。このとき、吐出弁１２８は他側を下部支持部材５６に固着されているので吐出ポート４１に当接している一側が反り返り、吐出弁１２８の開き量を規制している図示しないバッカーバルブに当接する。冷媒ガスの吐出が終了する時期になると、吐出弁１２８がバッカーバルブから離れ、吐出ポート４１を閉塞する。

前記第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４と密閉容器１２内とは下部支持部材５６、下シリンダ４０、中間仕切板３６、上シリンダ３８、上部支持部材５４、上部カバー６６を貫通する図示しない孔にて連通されており、ここから、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。

また、密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４、下部支持部材５６の図示しない吸込通路、上部支持部材５４の吸込通路とは反対側、ロータ２４の下側（電動要素１４の直下）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。

そして、スリーブ１４１内には上シリンダ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の吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の外側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。

また、スリーブ１４２内には下シリンダ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の一端は下シリンダ４０の吸込通路と連通する。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒導入管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。

他方、ロータリコンプレッサ１０には、本発明の連通路１００が形成されている。この連通路１００は、中間圧の領域と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の領域とを連通する通路であり、本実施例の連通路１００は、第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４と第１の回転圧縮要素３２の吸入工程領域とを連通している。ここで、上記中間圧の領域とは、第１の回転圧縮要素３２の吐出弁１２８が開き始めるときの位置の下ローラ４８と下ベーン５２と下シリンダ４０で囲まれた吐出ポート４１が存在する第１の回転圧縮要素３２の吐出工程領域（即ち、このときの第１の回転圧縮要素３２の高圧室側）から、第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４を経て、第２の回転圧縮要素３４の吐出弁１２７が開き始めるときの位置の上ローラ４６と上ベーン５０と上シリンダ３８で囲まれた吸込ポート１６０が存在する第２の回転圧縮要素３４の吸入工程領域（即ち、このときの第２の回転圧縮要素３４の低圧室側）までの領域である。

また、上記低圧の領域とは、第１の回転圧縮要素３２の吐出弁１２８が開き始めるときの位置の下ローラ４８と下ベーン５２と下シリンダ４０で囲まれた吸込ポート１６１が存在する第１の回転圧縮要素３２の吸入工程領域（即ち、このときの第１の回転圧縮要素３２の低圧室側）から、それよりも冷媒上流側の領域であり、ロータリコンプレッサ１０単体で云えば、冷媒導入管９４までの領域である。

更に、本実施例において高圧は、第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力であり、従って、高圧の領域とは、第２の回転圧縮要素３４の吐出弁１２７が開き始めるときの位置の上ローラ４６と上ベーン５０と上シリンダ３８で囲まれた吐出ポート３９が存在する第２の回転圧縮要素３４の吐出工程領域（即ち、このときの第２の回転圧縮要素３４の高圧室側）から第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２を経て、それよりも冷媒下流側の領域であり、ロータリコンプレッサ１０単体で云えば、冷媒吐出管９６までの領域である。

一方、前記連通路１００は、図６乃至図７に示しように第１の連通路１０３と、この第１の連通路１０３に連通して下シリンダ４０内に形成された収納室１０２と、下シリンダ４０内に水平方向に形成され、収納室１０２内と下シリンダ４０内（即ち、下シリンダ４０の圧縮室内）吸入工程領域とを連通する第２の連通路１０５とから構成されている。第１の連通路１０３は、収納室１０２と吐出消音室６４とを連通する通路であり、下部支持部材５６の軸心方向（上下方向）に形成されている。また、収納室１０２は、下シリンダ４０内の軸心方向（上下方向）に貫通形成され、一端（下端）が第１の連通路１０３と連通し、他端が連通孔１０１と連通している。この連通孔１０１は、吐出消音室６２の圧力を収納室１０２内に収納された後述する弁装置１０７の他面（上面）に印加するための圧力通路であり、上部支持部材５４、上シリンダ３８、中間仕切板３６、下シリンダ４０を貫通して構成されている。

上記収納室１０２内には前述した弁装置１０７が上下移動自在に収納されている。当該弁装置１０７は断面コの字状を呈して、前記連通孔１０１を開閉可能に閉塞する封止部１０７Ａと、封止部１０７Ａの一方の面（下面）に当接するバネ部材１０７Ｂとにより構成されている。また、本実施例のバネ部材１０７Ｂは弱バネにより構成されている。また、第２の連通路１０５は、収納室１０２と下シリンダ４０の吸入工程領域とを連通する通路であり、本実施例では、収納室１０２と下シリンダ４０の吸込ポート１６１からローラ４８の回転方向に６８．５°回転した位置と連通している。尚、本実施例の位置に限らず、第２の連通路１０５は、下シリンダ４０の吸入工程領域、或いは、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力に達する以前の領域（即ち、第１の回転圧縮要素３２の吐出工程領域に達する前の領域）であれば下シリンダ４０内のどの位置と連通させても良く、例えば、吸込ポート１６１と連通させるものとしても構わない（図３の破線）。また、ローラ４８が下シリンダ４０内（下シリンダ４０の圧縮空間）から最も退去する上死点をローラ４８の回転方向に１８０°回転するまでの範囲内に形成しても構わない。

そして、弁装置１０７の一方の面である下面（バネ部材１０７Ｂ側）には、下部支持部材５６内の第１の連通路１０３を経て来た第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４内の中間圧（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）が印加される。また、弁装置１０７の他方の面である下面（封止部１０７Ａ側）には、連通孔１０１を介して第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の高圧（第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力）が印加される。

そして、弁装置１０７は、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力である中間圧が、所定の上限値となった場合、若しくは、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力と上記中間圧の圧力差が所定値となった場合、例えば、第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧以上となった場合、或いは、当該高圧に達する以前の所定の圧力に成った場合、連通路１００を開放するように構成されている。具体的に本実施例の弁装置１０７は、一方の面（バネ部材１０７Ｂ側）に印加される第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４内の圧力が、他方の面（封止部１０７Ａ側）に印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力以上となった場合、連通路１００を開放するものとする。

即ち、一方の面（バネ部材１０７Ｂ側）に印加される第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４内の圧力が、他方の面（封止部１０７Ａ側）に印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力以上となると、当該第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４内の圧力により、弁装置１０７が押し上げられて、弁装置１０７（封止部１０７Ａ）が収納室１０２の他端側に移動する（図６）。これにより、第１の連通路１０３と第２の連通路１０５とが連通されて、連通路１００が開放され、吐出消音室６４内に吐出された冷媒ガスが第１の連通路１０３、収納室１０２、第２の連通路１０５を介して下シリンダ４０の吸入工程領域に流入することとなる。

このように、一方の面（バネ部材１０７Ｂ側）に印加される第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４内の圧力が、他方の面（封止部１０７Ａ側）に印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力以上となった場合、連通路１００を開放することで、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、吐出消音室６４内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内の低圧の領域に逃がすことができるようになる。

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。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、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に嵌合されて上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、冷媒導入管９４及びシリンダ４０に形成された図示しない吸込通路を経由して吸込ポート１６１から下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、下ローラ４８と下ベーン５２の動作により圧縮され、中間圧に達すると、吐出ポート３９を閉じている吐出弁１２８が押されて、吐出ポート４１が開き、吐出消音室６４内に中間圧の冷媒ガスが吐出される。

吐出消音室６４内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、当該吐出消音室６４から図示しない孔を経て密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は第１の回転圧縮要素３２の吐出側圧力である中間圧となる。このとき、吐出消音室６４内に吐出された冷媒の圧力が、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２内に吐出された高圧より低い場合には、図７に示すように弁装置１０７は、吐出消音室６２に吐出された冷媒の高圧により押されて、弁装置１０７（封止部１０７Ａ）が収納室１０２の一端側に位置する。従って、第１の連通路１０３と第２の連通路１０５とが連通されず、連通路１００が閉塞された状態であるため、吐出消音室６４に吐出された冷媒は全て、前記孔を経て密閉容器１２内に吐出される。

密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て冷媒導入管９２及びシリンダ３８に形成された図示しない吸込通路を経由して吸込ポート１６０から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、上ローラ４６と上ベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなる。これにより、吐出消音室６２内に設けられた吐出弁１２７が開放され、吐出消音室６２と吐出ポート３９とが連通するため、上シリンダ３８の高圧室側から吐出ポート３９内を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に吐出される。そして、吐出消音室６２に吐出された高圧の冷媒ガスは、冷媒吐出管９６を経てロータリコンプレッサ１０の外部に吐出される。

他方、吐出消音室６４内に吐出された冷媒の圧力が、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２内に吐出された高圧以上となると、図６に示すように弁装置１０７は第１の連通路１０３を介して印加される吐出消音室６４内に吐出された第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力により押し上げられ、封止部１０７Ａが収納室１０２の他端側に移動して、第１の連通路１０３と第２の連通路１０５とが収納室１０２を介して連通される。これにより、吐出消音室６４内に吐出された冷媒が第１の連通路１０３、収納室１０２、第２の連通路１０５を介して下シリンダ４０の吸入工程領域に流入する。そのため、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、吐出消音室６４内に吐出された中間圧の冷媒ガスの一部を第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内の低圧の領域に逃がすことができる。

これにより、第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスの圧力以下となる。そして、第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスの圧力が、第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスの圧力より低下すると、弁装置１０７（封止部１０７Ａ）が図７に示すように収納室１０２の一端側に戻るので、連通路１００が閉塞される。

このように、吐出消音室６４内に吐出された冷媒の圧力が、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２内に吐出された高圧以上となると、上述の如く連通路１００が開放されて、吐出消音室６４内に吐出された冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２の吸入工程領域に逃がすことができるので、第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４に吐出された冷媒ガスが第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスの圧力以下となり、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスと第２の回転圧縮要素３４で圧縮された冷媒ガスの圧力逆転を解消することができる。

これにより、第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５０のベーン飛び及び不安定な運転状況を早期に解消することができるようになる。また、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され吐出消音室６４に吐出された冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２の吸入工程領域に逃がすことで、その分、第１の回転圧縮要素３２への吸い入み冷媒量が減少するので、軽負荷時におけるパワーセーブ効果も得ることができる。

以上により、第２の回転圧縮要素３４が不安定な運転状況に陥る不都合を解消して、多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の安定した運転を実現することができるようになる。

尚、本実施例では弁装置１０７のバネ部材１０７Ｂを弱バネにて構成し、一方の面（バネ部材１０７Ｂ側）に印加される第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４内の圧力が、他方の面（封止部１０７Ａ側）に印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力以上となった場合、連通路１００を開放するものとしたが、これに限らず、バネ部材１０７Ｂを通常のバネにて構成し、一方の面（バネ部材１０７Ｂ側）に印加される第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４内の圧力が、所定の上限値となった場合、例えば、他方の面（封止部１０７Ａ側）に印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力に達する以前の予め設定された所定の上限値になった場合に、連通路１００を連通するものとしても構わない。

この場合には、第１の回転圧縮要素３４の吐出消音室６４に吐出される冷媒ガスを第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６４に吐出される冷媒ガスの圧力より常に低い圧力とすることができるので、第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５２の背圧を確保でき、即ち、上シリンダ３８内の圧力を常時上ベーン５２の収納部７０Ａの圧力以下とすることができるので、係る収納部７０Ａに印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出側圧力である高圧と、スプリング７４の付勢力により、上ベーン５２のベーン飛びが生じる不都合を未然に回避し、第２の回転圧縮要素３４の安定した運転状況を確保することができる。

また、第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力と第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力との圧力差が所定値となった場合に、連通路１００を連通するものとしても差し支えない。

更にまた、本実施例ではロータリコンプレッサ１０として、内部中間圧型のロータリコンプレッサを使用するものとしたが、本発明はこれに限定されず、密閉容器１２内が高圧となる内部高圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサに適用した場合にも有効である。更に、実施例のロータリコンプレッサ１０では２段圧縮式のロータリコンプレッサを用いて説明したが、３段、或いは、それ以上の回転圧縮要素を備えたロータリコンプレッサに本発明を適用しても差し支えない。

本発明を適用した一実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断側面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素のシリンダの平面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素のシリンダの平面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素の下部支持部材の平面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサに設けられた連通路が開放された状態を示す一部拡大図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサに設けられた連通路が閉塞された状態を示す一部拡大図である。

符号の説明

１０ 多段圧縮式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
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３８ 上シリンダ
４０ 下シリンダ
４２、４４ 偏心部
４６ 上ローラ
４８ 下ローラ
５０ 上ベーン
５２ 下ベーン
６２、６４ 吐出消音室
７０Ａ、７２Ａ 収納部
１００ 連通路
１０１ 連通孔
１０２ 収納室
１０３ 第１の連通路
１０５ 第２の連通路
１０７ 弁装置
１０７Ａ 封止部
１０７Ｂ バネ部材

Claims (2)

1. 密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第２の回転圧縮要素は、シリンダと前記駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、該ローラに当接して低圧室側と高圧室側とを区画するベーンから構成されて、前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力を前記ベーンの背圧として印加すると共に、前記第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された中間圧の冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
   前記中間圧の領域と前記第１の回転圧縮要素の吸入圧力である低圧の領域、或いは、前記中間圧に達する以前の領域とを連通する連通路と、
   該連通路を開閉する弁装置とを備え、
   該弁装置は、前記中間圧が所定の上限値となった場合、又は、前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力と前記中間圧の圧力差が所定値となった場合、前記連通路を開放することを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
2. 密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第２の回転圧縮要素は、シリンダと、前記駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンから構成され、前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力を前記ベーンの背圧として印加すると共に、前記第１の回転圧縮要素で圧縮され、吐出された冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
   前記第１の回転圧縮要素の吐出消音室内と当該第１の回転圧縮要素の吸入工程領域、或いは、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力に達する以前の領域とを連通する連通路と、
   一方の面に前記第１の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が印加されると共に、他方の面に前記第２の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が印加されて前記連通路を開閉する弁装置とを備え、
   前記弁装置は、一方の面に印加される前記第１の回転圧縮要素の吐出消音室内の圧力が所定の上限値となった場合、前記連通路を開放することを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。

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