以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〈発明の実施形態1〉
図1に示すように、本実施形態の圧縮機(1)は、流体を圧縮する回転式圧縮機であり、全密閉型に構成されている。上記圧縮機(1)のケーシング(10)内には、第1圧縮機構部(20)と第2圧縮機構部(30)とが駆動軸(53)の軸方向に積み重ねられてなる圧縮機構(40)と、駆動機構である電動機(50)とが収納されている。上記圧縮機(1)は、例えば、空気調和装置の冷媒回路に設けられ、蒸発器から吸入した冷媒(流体)を圧縮して凝縮器へ吐出するために用いられる。
上記ケーシング(10)は、円筒状の胴部(11)と、該胴部(11)の両端部に固定された上部鏡板(12)および下部鏡板(13)とを備えている。
上記電動機(50)は、上記圧縮機構(40)よりも上方に配置され、ステータ(51)とロータ(52)とを備えている。該ステータ(51)は、ケーシング(10)の胴部(11)に固定されている。上記ロータ(52)には、駆動軸(53)が一体に連結されている。上記駆動軸(53)は、ロータ(52)の下方に延び、下部には、第1偏心部(53a)および第2偏心部(53b)が形成されている。該両第1偏心部(53a,53b)は、上記駆動軸(53)の主軸部分よりも大径に形成され、上記駆動軸(53)の軸心から所定量だけ偏心している。上記第1偏心部(53a)と上記第2偏心部(53b)とは、偏心方向が駆動軸(53)の軸心を中心として互いに180°ずれている。
上記第1圧縮機構部(20)および第2圧縮機構部(30)は上下二段に重ねられ、ケーシング(10)に固定されたフロントヘッド(16)からリアヘッド(17)までの間に構成されている。第1圧縮機構部(20)が電動機(50)側(図1の上側)に配置され、第2圧縮機構部(30)がケーシング(10)の底部側(図1の下側)に配置されている。上記フロントヘッド(16)およびリアヘッド(17)は、本体部(16a,17a)と蓋部(16b,17b)とによって構成され、フロントヘッド(16)とリアヘッド(17)の間には、ミドルプレート(19)が設けられている。
上記ミドルプレート(19)は、第1圧縮機構部(20)側の本体部(19a)と、該本体部(19a)の下方に重ね合わされた蓋部(19b)とを備えている。上記ミドルプレート(19)の中心部には、駆動軸(53)が貫通する貫通孔(19c)が形成されている。
図2から図5に示すように、上記第1圧縮機構部(20)は、ケーシング(10)に固定された第1シリンダ(21)と、駆動軸(53)の第1偏心部(53a)に取り付けられて第1シリンダ(21)の内部で偏心回転をする第1ピストン(22)と、上記第1シリンダ(21)と第1ピストン(22)との間に形成される4つの圧縮室(23a,23b,23c,23d)を高圧室(23aH,23bH,23cH,23dH)と低圧室(23aL,23bL,23cL,23dL)とに区画する第1ブレード(24)とを備えている。
上記第2圧縮機構部(30)は、上記第1圧縮機構部(20)とは上下に反転した状態で設けられている。上記第2圧縮機構部(30)は、ケーシング(10)の胴部(11)に固定された第2シリンダ(31)と、駆動軸(53)の第2偏心部(53b)に取り付けられて第2シリンダ(31)の内部で偏心回転をする第2ピストン(32)と、上記第2シリンダ(31)と第2ピストン(32)との間に形成される4つの圧縮室(33a,33b,33c,33d)を高圧室(33aH,33bH,33cH,33dH)と低圧室(33aL,33bL,33cL,33dL)とに区画する第2ブレード(34)とを備えている。
そして、上記第1シリンダ(21)および第2シリンダ(31)が固定側であり、上記第1ピストン(22)および第2ピストン(32)が可動側である。
上記第1シリンダ(21)は、駆動軸(53)と同心上に位置して環状空間を形成する内側シリンダ部(21a)および外側シリンダ部(21b)と、該外側シリンダ部(21b)の外周部から下方に延びる最外周シリンダ部(21c)と、内側シリンダ部(21a)および外側シリンダ部(21b)の上端部を連接し且つ上記フロントヘッド(16)の本体部(16a)で形成されるシリンダ側鏡板部(21d)とを備えている。内側シリンダ部(21a)は、円環の一部分が分断されたC型形状に形成され(図3(A)参照)、該内側シリンダ部(21a)の分断箇所は、スライド溝(21g)に構成されている。
上記第2シリンダ(31)は、駆動軸(53)と同心上に位置して環状空間を形成する内側シリンダ部(31a)および外側シリンダ部(31b)と、該外側シリンダ部(31b)の外周部から上方に延伸する最外周シリンダ部(31c)と、内側シリンダ部(31a)および外側シリンダ部(31b)の下端部を連接し且つ上記リアヘッド(17)の本体部(17a)で形成されるシリンダ側鏡板部(31d)とを備えている。内側シリンダ部(21a)は円環の一部分が分断されたC型形状に形成され(図3(A)参照)、該内側シリンダ部(31a)の分断箇所は、スライド溝(31g)に構成されている。
上記第1ピストン(22)は、第1偏心部(53a)に嵌合して該第1偏心部(53a)と同心上に位置する内側ピストン部(22a)と、該内側ピストン部(22a)の外周側の環状空間内で該内側ピストン部(22a)と同心上に位置する外側ピストン部(22b)と、該2つのピストン部(22a,22b)の下端部を連結するとともに外周面が内側ピストン部(22a)および外側ピストン部(22b)と同心上に位置するピストン側鏡板部(22c)とを有している。
上記内側ピストン部(22a)は、外周面に円弧状の凹部(n1)が形成され、外側ピストン部(22b)は円環の一部分が分断されたC型形状に形成されている(図3(A)参照)。また、上記ピストン側鏡板部(22c)の外周部には円弧状の凹部(n2)が形成されている(図3(B)参照)。
上記第2ピストン(32)は、第2偏心部(53b)に嵌合して該第2偏心部(53b)と同心上に位置する内側ピストン部(32a)と、該内側ピストン部(32a)の外周側の環状空間内で該内側ピストン部(32a)と同心上に位置する外側ピストン部(32b)と、該2つのピストン部(32a,32b)の上端部を連結するとともに外周面が内側ピストン部(32a)および外側ピストン部(32b)と同心上に位置するピストン側鏡板部(32c)とを有している。
上記内側ピストン部(32a)は、外周面に円弧状の凹部(n1)が形成され、外側ピストン部(32b)は円環の一部分が分断されたC型形状に形成されている(図3(A)参照)。また、上記ピストン側鏡板部(32c)の外周部には円弧状の凹部(n2)が形成されている(図3(B)参照)。
上記フロントヘッド(16)の本体部(16a)と上記リアヘッド(17)の本体部(17a)とには、上記駆動軸(53)を支持するための軸受部(21e,31e)が形成されている。上記駆動軸(53)は、上記第1圧縮機構部(20)および上記第2圧縮機構部(30)を上下方向に貫通している。
次に、上記第1、第2圧縮機構部(20,30)の内部構造について説明する。上記第1、第2圧縮機構部(20,30)は、外側ピストン部(22,32)の軸方向長さ寸法とそれに対応するシリンダ(21,31)の軸方向長さ寸法が異なる他は実質的に同一の構成である。したがって、第1圧縮機構部(20)を代表例として説明する。
上記第1ブレード(24)は、厚みを有する板状の長尺部(24a)および短尺部(24b)と、断面形状が略半円形状の一対の揺動ブッシュ部(24c)とを有している。
上記第1ブレード(24)は、上記外側ピストン部(22b)に揺動可能に連結される揺動ブッシュ部(24c)と、該揺動ブッシュ部(24c)から圧縮機構(40)の径方向内側に位置して後述する最内周圧縮室(23a)と内側圧縮室(23b)を吸入側と吐出側に区画する内側ブレード部(B1)と、上記揺動ブッシュ部(24c)から圧縮機構(40)の径方向外側に位置して後述する外側圧縮室(23c)を吸入側と吐出側に区画する外側第1ブレード部(B2)と、該外側第1ブレード部(B2)の下方に位置して後述する最外周圧縮室(23d)を吸入側と吐出側に区画する外側第2ブレード部(B3)とを備えている。そして、上記長尺部(24a)は、揺動ブッシュ部(24c)と内側ブレード部(B1)と外側第1ブレード部(B2)とから構成され、上記短尺部(24b)は、外側第2ブレード部(B3)により構成されている。上記内側ブレード部(B1)の先端は、内側ピストン部(22a)の外周面に対向し、上記外側第2ブレード部(B3)の先端は、ピストン側鏡板部(22c)の外周面に対向している。
上記長尺部(24a)は、シリンダ側鏡板部(21d)とピストン側鏡板部(22c)との間において径方向に長く延び、外端部が、外側シリンダ部(21b)に形成されたスライド溝(21f)に径方向(ブレードの面方向)へ摺動自在に収容されている。上記内側ブレード部(B1)は、内側シリンダ部(21a)の分断箇所に形成されているスライド溝(21g)に摺動可能に挿入され、内端は内側ピストン部(22a)の凹部(n1)に対向している。
上記短尺部(24b)は、長尺部(24a)とミドルプレート(19)との間において径方向に延び、最外周シリンダ部(21c)に形成されたスライド溝(21f)に径方向に摺動自在に収容されている。上記短尺部(24b)の内端は、ピストン側鏡板部(22c)の凹部(n2)に対向している。
上記一対の揺動ブッシュ部(24c)は、長尺部(24a)の径方向中央部付近において、長尺部(24a)の両側に膨出するように形成されている。そして、一対の揺動ブッシュ部(24c)は、外側ピストン部(22b)の分断箇所に揺動自在に収容され、外側ピストン部(22b)が第1ブレード(24)に対して揺動するように構成されている。
上記第1ピストン(22)は、第1偏心部(53a)の偏心回転に伴って、第1ブレード(24)に対して一対の揺動ブッシュ部(24c)の中心点を揺動中心として揺動すると共に、上記スライド溝(21f)および上記内側シリンダ部(21a)のスライド溝(21g)に沿って進退する。
上記内側ピストン部(22a)は、内側シリンダ部(21a)の内側に配置され、外側ピストン部(22b)は、内側シリンダ部(21a)と外側シリンダ部(21b)の間に配置されている。
そして、上記内側ピストン部(22a)と上記内側シリンダ部(21a)とは、該内側ピストン部(22a)と上記内側シリンダ部(21a)との間に第1の圧縮室である最内周圧縮室(23a)が形成されて第1の圧縮部(C1)を構成している。
また、上記内側シリンダ部(21a)と外側ピストン部(22b)とは、該内側シリンダ部(21a)の外周面と外側ピストン部(22b)の内周面との間に第2の圧縮室である内側圧縮室(23b)が形成されて第2の圧縮部(C2)を構成し、上記外側ピストン部(22b)の外周面と外側シリンダ部(21b)の内周面との間に第3の圧縮室である外側圧縮室(23c)が形成されて第3の圧縮部(C3)を構成している。
さらに、上記ピストン側鏡板部(22c)と最外周シリンダ部(21c)とは、該ピストン側鏡板部(22c)の外周面と最外周シリンダ部(21c)との間に第4の圧縮室である最外周圧縮室(23d)が形成されて第4の圧縮部(C4)を構成している。
上記第1圧縮機構部(20)と第2圧縮機構部(30)は、内側ピストン部(22a,32a)と内側シリンダ部(21a,31a)は、内側ピストン部(22a,32a)の外周面と内側シリンダ部(21a,31a)の内周面とが1点(第1接点)で接し、第1接点と位相が180°異なる位置で、内側シリンダ部(21a,31a)の外周面と外側ピストン部(22b,32b)の内周面とが1点(第2接点)で接し、第2接点と位相が180°異なる位置(第1接点と位相が同じ位置)で、外側ピストン部(22b,32b)の外周面と外側シリンダ部(21b,31b)の内周面とが1点(第3接点)で接すると共に、ピストン側鏡板部(22c,32c)の外周面と最外周シリンダ部(21c,31c)の内周面とが1点(第4接点)で接するようになっている。
上記第1ピストン(22)と第1シリンダ(21)の各接点(第1接点〜第4接点)は、それぞれ図8(A)〜(D)、図9(A)〜(D)へ順に移動する。一方、第2ピストン(32)と第2シリンダ(31)の各接点(第1接点〜第4接点)は、第1ピストン(22)と第1シリンダ(21)の対応する接点に対して駆動軸(53)の軸心回りに180°ずれている。つまり、駆動軸(53)の上側から見て、第1圧縮機構部(20)の動作状態が図8(A)および図9(A)のとき、第2圧縮機構部(30)の動作状態は図8(C)および図9(C)となる。
また、上記圧縮機構(40)は、8つの圧縮室(23a,…,23d,33a,…,33d)において冷媒を4段階に圧縮する4段圧縮機構に構成されている。
具体的には、第1圧縮機構部(20)および第2圧縮機構部(30)の最外周圧縮室(23d,33d)によって第1段圧縮機構の圧縮室が形成されている。また、第1圧縮機構部(20)の外側圧縮室(23c)と内側圧縮室(23b)とによって第2段圧縮機構の圧縮室が形成され、第2圧縮機構部(30)の外側圧縮室(33c)と内側圧縮室(33b)とによって第3段圧縮機構の圧縮室が形成されている。さらに、第1圧縮機構部(20)および第2圧縮機構部(30)の最内周圧縮室(23a,33a)によって第4段圧縮機構の圧縮室が形成されている。なお、冷媒は、第1段圧縮機構と第2段圧縮機構の間、第2段圧縮機構と第3段圧縮機構の間、そして第3段圧縮機構と第4段圧縮機構の間において、それぞれ冷却機構によって冷却される。
また、上記ミドルプレート(19)には、上記第1圧縮機構部(20)及び第2圧縮機構部(30)の最外周圧縮室(23d,33d)の吸入ポート(P1)及び吐出ポート(P14)がそれぞれ形成されている。上記最外周圧縮室(23d,33d)の吐出ポート(P14)は、上記第4の圧縮部(C4)における第4の吐出ポート(P14)である。
上記フロントヘッド(16)には、第1圧縮機構部(20)の外側圧縮室(23c)および内側圧縮室(23b)が共用する吸入ポート(P2)と、第1圧縮機構部(20)の最内周圧縮室(23a)の吸入ポート(P3)とが形成されている。吸入ポート(P2)は、第1圧縮機構部(20)の外側圧縮室(23c)および内側圧縮室(23b)に別々に設けてもよい。また、フロントヘッド(16)には、第1圧縮機構部(20)の外側圧縮室(23c)の吐出ポート(P13)と、第1圧縮機構部(20)の内側圧縮室(23b)の吐出ポート(P12)と、第1圧縮機構部(20)の最内周圧縮室(23a)の吐出ポート(P11)とが形成されている。
上記外側圧縮室(23c)の吐出ポート(P13)が上記第3の圧縮部(C3)における第3の吐出ポート(P13)であり、上記内側圧縮室(23b)の吐出ポート(P12)が上記第2の圧縮部(C2)における第2の吐出ポート(P12)であり、上記最内周圧縮室(23a)の吐出ポート(P11)が上記第1の圧縮部(C1)における第1の吐出ポート(P11)である。
上記リアヘッド(17)には、第2圧縮機構部(30)の外側圧縮室(33c)および内側圧縮室(33b)が共用する吸入ポート(P2)と、第2圧縮機構部(30)の最内周圧縮室(33a)の吸入ポート(P3)とが形成されている。吸入ポート(P2)は、第2圧縮機構部(30)の外側圧縮室(33c)および内側圧縮室(33b)に別々に設けてもよい。また、リアヘッド(17)には、第2圧縮機構部(30)の外側圧縮室(33c)の吐出ポート(P13)と、第2圧縮機構部(30)の内側圧縮室(33b)の吐出ポート(P12)と、第2圧縮機構部(30)の最内周圧縮室(33a)の吐出ポート(P11)とが形成されている。
上記外側圧縮室(33c)の吐出ポート(P13)が上記第3の圧縮部(C3)における第3の吐出ポート(P13)であり、上記内側圧縮室(33b)の吐出ポート(P12)が上記第2の圧縮部(C2)における第2の吐出ポート(P12)であり、上記最内周圧縮室(33a)の吐出ポート(P11)が上記第1の圧縮部(C1)における第1の吐出ポート(P11)である。
また、上記ミドルプレート(19)には、第1圧縮機構部(20)および第2圧縮機構部(30)の最外周圧縮室(23d,33d)の吸入ポート(P1,P1)に連通する吸入通路(71)が形成されている。
上記フロントヘッド(16)には、第1圧縮機構部(20)の外側圧縮室(23c)および内側圧縮室(23b)の共用の吸入ポート(P2)に連通する吸入通路(72)と、第1圧縮機構部(20)の最内周圧縮室(23a)の吸入ポート(P3)に連通する吸入通路(73)とが形成されている。
上記リアヘッド(17)には、第2圧縮機構部(30)の外側圧縮室(33c)および内側圧縮室(33b)の共用の吸入ポート(P2)に連通する吸入通路(74)と、第2圧縮機構部(30)の最内周圧縮室(33a)の吸入ポート(P3)に冷媒を導く吸入通路(75)とが形成されている。
上記各吸入通路(71,…,75)には、ケーシング(10)の外部から内部に冷媒を導く吸入管(60,…,64)がそれぞれ接続されている。
また、上記ミドルプレート(19)には、第1圧縮機構部(20)および第2圧縮機構部(30)の最外周圧縮室(23d,33d)の吐出ポート(P14,P14)に連通する吐出空間(81)が形成されている。
上記フロントヘッド(16)には、第1圧縮機構部(20)の外側圧縮室(23c)および内側圧縮室(23b)の吐出ポート(P12,P13)に連通する吐出空間(82)と、第1圧縮機構部(20)の最内周圧縮室(23a)の吐出ポート(P11)に連通する吐出空間(83)とが形成されている。吐出空間(82)は、各吐出ポート(P12,P13)に別々に設けてもよい。
上記リアヘッド(17)には、第2圧縮機構部(30)の外側圧縮室(33c)と内側圧縮室(33b)から冷媒が吐出される吐出空間(84)と、上記第2圧縮機構部(30)の最内周圧縮室(33a)から冷媒が吐出される吐出空間(85)とが形成されている。吐出空間(84)は、各吐出ポート(P12,P13)に別々に設けてもよい。
上記各吐出空間(81,…,85)は、脈動を抑制するマフラー空間部(81a,…,85a)と、該マフラー空間部(81a,…,85a)に連通する通路部(81b,…,85b)とによって形成されている。
上記各吐出空間(81,…,85)のマフラー空間部(81a,…,85a)には、各吐出ポート(P11,…,P14)を開閉する吐出弁(88)がそれぞれ設けられている。一方、上記各吐出空間(81,…,85)の通路部(81b,…,85b)には、吐出冷媒をケーシング(10)の外部へ導く吐出管(65,…,69)がそれぞれ接続されている。
次に、上記第1圧縮機構部(20)と第2圧縮機構部(30)との吐出部構造について説明する。この吐出部構造は、第1圧縮機構部(20)と第2圧縮機構部(30)とにおいて同一の構成である。したがって、第1圧縮機構部(20)を代表例として説明する。
上記第2の圧縮部(C2)における第2の吐出ポート(P12)と上記第3の圧縮部(C3)における第3の吐出ポート(P13)と上記第4の圧縮部(C4)における第4の吐出ポート(P14)とは、図6に示すように、平面視上において、直線上に配置されて1つのポート列(90)を形成している。該ポート列(90)は、第1ブレード(24)と平行な直線状に形成されている。
一方、上記第1の圧縮部(C1)における第1の吐出ポート(P11)は、第1ブレード(24)からポート列(90)より離れた箇所に位置し、つまり、最内周圧縮室(23a)の容積が最小となる上死点に対してポート列(90)より離れた箇所に位置する変位ポートに構成されている。なお、図1および図2の断面図において、第1の吐出ポート(P11)は本来図示されないが、理解の便宜のため図示している。
また、上述したように、上記第1の吐出ポート(P11)〜第3の吐出ポート(P13)は第1ピストン(22)の正面側に同一平面上に位置するが、第4の吐出ポート(P14)は、第1ピストン(22)の背面側に位置している。
そこで、上記第1の吐出ポート(P11)をポート列(90)より離れた変位ポートとした理由について説明する。
上記各吐出ポート(P11,…)は、本来、上死点に近い位置、つまり、第1ブレード(24)に近い位置に設けることが望ましい。しかしながら、第1圧縮機構部(20)が4つの圧縮室(23a,…)を有する場合、4つの吐出ポート(P11,…)を全て第1ブレード(24)に近い位置に設けることができない。すなわち、上記圧縮機構部(20)には、上述したように、各吐出ポート(P11,…)に対応して吐出弁(88)を設ける必要があると共に、吐出空間(81,…)を形成する必要がある。したがって、上記吐出弁(88)の干渉等を回避するためには、4つの吐出ポート(P11,…)を全て第1ブレード(24)と平行な直線上に配置することができない。特に、上記第2の吐出ポート(P12)〜第3の吐出ポート(P13)は同一平面上に配置し、且つ内周側に位置しているので、吐出弁(88)等の配置スペースが制限されることになる。
そこで、本実施形態では、第1の吐出ポート(P11)を図6のA位置から反回転方向に変位させ、ポート列(90)より離れた変位ポート(P11)としている。
一方、上記第1の吐出ポート(P11)をポート列(90)より離すと、他の吐出ポート(P12,…)に比して、上死点から離れることとなる。この結果、上記第1ピストン(22)が第1の吐出ポート(P11)を閉じ切った後に第1ブレード(24)との間に小容積の圧縮室(23a)が形成されることになる。この小容積の圧縮室(23a)は、例えば、第2の吐出ポート(P12)の位置に比して大きくなる。そして、この圧縮室(23a)は、圧縮に寄与しない無効空間であり、且つ過圧縮を生起することになる。
そこで、上記第1の圧縮部(C1)には、第1の吐出ポート(P11)を閉じ切った後の圧縮室(23a)と第1の吐出ポート(P11)とを連通する連通部(91)が形成されている。該連通部(91)は、図7に示すように、第1ピストン(22)の内周部の隅角部を切り欠いた断面矩形の切欠部で構成されている。つまり、上記連通部(91)は、第1の圧縮機構部(20)においては、第1ピストン(22)の上部隅角部に形成され、第2の圧縮機構部(30)においては、第1ピストン(22)の下部隅角部に形成されている。
さらに、上記連通部(91)は、第1ピストン(22)の内周面に沿って円弧状に形成され、第1ピストン(22)が第1の吐出ポート(P11)を閉じ切る閉切位置から上死点に向かって延び、凹部(n1)の近傍まで形成されている。つまり、上記連通部(91)は、第1ピストン(22)が第1の吐出ポート(P11)を閉じ切る閉切位置から上死点に移動するまでの間において、第1の吐出ポート(P11)と第1の吐出ポート(P11)の閉じ切り後の圧縮室(23a)とを連通するように構成されている。
なお、上記第1ピストン(22)が上死点に移動する点とは、厳密には、第1ピストン(22)と第1シリンダ(21)との接点が第1ブレード(24)の中心線に移動した点である。しかしながら、本実施形態では、実質的に無効空間が生じない点であればよいので、上記連通部(91)における第1ピストン(22)が上死点に移動する点とは、第1ピストン(22)と第1シリンダ(21)との接点が第1ブレード(24)の中心線のやや手前に移動した点も含む。
−運転動作−
次に、上記圧縮機(1)の運転動作について説明する。ここで、第1および第2圧縮機構部(20,30)の動作は、位相が互いに180°異なる状態で行われる。
電動機(50)を起動すると、第1圧縮機構部(20)の第1ピストン(22)は、揺動ブッシュ部(24c)の中心点を揺動中心として揺動すると共に、第1ブレード(24)と共に該第1ブレード(24)の長手方向へ進退する。これにより、第1ピストン(22)は、第1シリンダ(21)に対して自転することなく揺動しながら公転し、第1圧縮機構部(20)の4つの圧縮室(23a,23b,23c,23d)において所定の圧縮動作が行われる。
つまり、最内周圧縮室(23a)および外側圧縮室(23c)では、図8(A)の状態から駆動軸(53)が図の右回りに回転して図8(B)〜図8(D)の状態へ変化するのに伴い、低圧室(23aL,23cL)の容積が増大し、冷媒が吸入ポート(P3,P2)から低圧室(23aL,23cL)にそれぞれ吸入される。また、駆動軸(53)が一回転して再び図8(A)の状態になると、上記低圧室(23aL,23cL)への冷媒の吸入が完了する。そして、上記低圧室(23aL,23cL)は冷媒が圧縮される高圧室(23aH,23cH)となり、第1ブレード(24)を隔てて新たな低圧室(23aL,23cL)が形成される。駆動軸(53)がさらに回転すると、上記低圧室(23aL,23cL)において冷媒の吸入が繰り返される一方、高圧室(23aH,23cH)の容積が減少し、該高圧室(23aH,23cH)で冷媒が圧縮される。高圧室(23aH,23cH)の圧力が所定値となって吐出空間(83,82)との差圧が設定値に達すると、該高圧室(23aH,23cH)の冷媒の圧力によって吐出弁(88,88)が開き、冷媒が吐出空間(83,82)から吐出管(65,66)を通ってケーシング(10)から流出する。
また、最外周圧縮室(23d)では、図9(A)の状態から駆動軸(53)が図の右回りに回転して図9(B)〜図9(D)の状態へ変化するのに伴い、低圧室(23dL)の容積が増大し、冷媒が吸入ポート(P1)から低圧室(23dL)にそれぞれ吸入される。また、駆動軸(53)が一回転して再び図9(A)の状態になると、上記低圧室(23dL)への冷媒の吸入が完了する。そして、上記低圧室(23dL)は冷媒が圧縮される高圧室(23dH)となり、第1ブレード(24)を隔てて新たな低圧室(23dL)が形成される。駆動軸(53)がさらに回転すると、上記低圧室(23dL)において冷媒の吸入が繰り返される一方、高圧室(23dH)の容積が減少し、該高圧室(23dH)で冷媒が圧縮される。高圧室(23dH)の圧力が所定値となって吐出空間(81)との差圧が設定値に達すると、該高圧室(23dH)の冷媒の圧力によって吐出弁(88)が開き、冷媒が吐出空間(81)から吐出管(67)を通ってケーシング(10)から流出する。
一方、内側圧縮室(23b)では、図8(C)の状態から駆動軸(53)が図の右回りに回転して図8(D)〜図8(B)の状態へ変化するのに伴い、低圧室(23bL)の容積が増大し、冷媒が吸入ポート(P2)から低圧室(23bL)にそれぞれ吸入される。また、駆動軸(53)が一回転して再び図8(C)の状態になると、上記低圧室(23bL)への冷媒の吸入が完了する。そして、上記低圧室(23bL)は冷媒が圧縮される高圧室(23bH)となり、第1ブレード(24)を隔てて新たな低圧室(23bL)が形成される。駆動軸(53)がさらに回転すると、上記低圧室(23bL)において冷媒の吸入が繰り返される一方、高圧室(23bH)の容積が減少し、該高圧室(23bH)で冷媒が圧縮される。高圧室(23bH)の圧力が所定値となって吐出空間(82)との差圧が設定値に達すると、該高圧室(23bH)の冷媒の圧力によって吐出弁(88)が開き、冷媒が吐出空間(82)から吐出管(66)を通ってケーシング(10)から流出する。
なお、外側圧縮室(23c)と内側圧縮室(23b)とでは、冷媒の吸入開始のタイミングおよび吐出開始のタイミングがほぼ180°異なる。このことにより、吐出脈動が小さくなり、振動や騒音が低減される。
一方、第2圧縮機構部(30)では、ロータ(52)の回転が駆動軸(53)の第2偏心部(53b)を介して第2ピストン(32)に伝達され、該第2ピストン(32)は、揺動ブッシュ部(34c)の中心点を揺動中心として揺動すると共に、第2ブレード(34)と共に該第2ブレード(34)の長手方向へ進退する。これにより、第2ピストン(32)が第2シリンダ(31)に対して揺動しながら公転し、第2圧縮機構部(30)の4つの圧縮室(33a,33b,33c,33d)において所定の圧縮動作が行われる。
上記第2圧縮機構部(30)における圧縮動作は、実質的に第1圧縮機構部(20)の圧縮動作と同じであり、冷媒が各圧縮室(33a,33b,33c,33d)内で圧縮される。各圧縮室(33a,33b,33c,33d)において、高圧室(33aH,33bH,33cH,33dH)の圧力が所定値となって各吐出空間(85,84,84,81)との差圧が設定値に達すると、該高圧室(33aH,33bH,33cH,33dH)の冷媒の圧力によって吐出弁(88,88,88,88)が開き、冷媒が各吐出空間(85,84,84,81)から吐出管(69,68,68,67)を通ってケーシング(10)から流出する。
圧縮機構(40)の動作中に、冷媒は、吸入管(62)から第1段圧縮機構の圧縮室である第1圧縮機構部(20)の最外周圧縮室(23d)と第2圧縮機構部(30)の最外周圧縮室(33d)に吸入されて圧縮され、第1段圧縮機構の圧縮室から吐出管(67)を通って吐出される。第1段圧縮機構の圧縮室から吐出された冷媒は、冷却された後、吸入管(61)から第2段圧縮機構の圧縮室である第1圧縮機構部(20)の外側圧縮室(23c)と内側圧縮室(23b)に吸入されてさらに圧縮され、第2段圧縮機構の圧縮室から吐出管(66)を通って吐出される。第2段圧縮機構の圧縮室から吐出された冷媒は、冷却された後、吸入管(63)から第3段圧縮機構の圧縮室である第2圧縮機構部(30)の外側圧縮室(33c)と内側圧縮室(33b)に吸入されてさらに圧縮され、第3段圧縮機構の圧縮室から吐出管(68)を通って吐出される。第3段圧縮機構の圧縮室から吐出された冷媒は、冷却された後、吸入管(60,64)から第4段圧縮機構の圧縮室である第1圧縮機構部(20)の最内周圧縮室(23a)と第2圧縮機構部(30)の最内周圧縮室(33a)に吸入されてさらに圧縮され、第4段圧縮機構の圧縮室から吐出管(65,69)を通って吐出される。
第4段圧縮機構の圧縮室から吐出された冷媒は、図示していない冷媒回路の放熱器、膨張機構、蒸発器を順に流れ、再度圧縮機(1)に吸入される。そして、圧縮機(1)における圧縮行程、放熱器における放熱工程、膨張機構における膨張行程、蒸発器における蒸発行程を順に繰り返すことにより、冷凍サイクルが行われる。
−実施形態1の効果−
以上のように、本実施形態によれば、第1の吐出ポート(P11)を第1ブレード(24)および第2ブレード(34)からポート列(90)より離れた箇所に配置した変位ポート(P11)に構成したので、吐出弁(88)等の干渉を確実に防止することができる。
また、上記第1圧縮機構部(20)および第2圧縮機構部(30)の第1の圧縮部(C1)は、第1ピストン(22)および第2ピストン(32)が変位ポート(P11)を閉じ切った後に形成される圧縮室(23a,33a)と上記第1の吐出ポート(P11)とを連通させる連通部(91)を備えているので、圧縮室(23a,33a)における冷媒の再圧縮を確実に防止することができる。この結果、無効動力の発生を確実に防止することができると共に、冷媒の過圧縮を確実に防することができる。
また、上記連通部(91)を第1ブレード(24)および第2ブレード(34)に向かって延びる切欠部で構成しているので、簡単な構成でもって連通部(91)を形成することができる。
また、上記連通部(91)は、上記第1ピストン(22)および第2ピストン(32)が少なくとも変位ポート(P11)の閉切位置から圧縮室(23a,33a)の容量が最小となる上死点まで移動する間において、上記変位ポート(P11)と上記圧縮室(23a,33a)とを連通させるようにしたので、無効動力の発生および冷媒の過圧縮をほぼ皆無にすることができる。
また、上記連通部(91)を第1ピストン(22)および第2ピストン(32)に形成すると、第1ピストン(22)および第2ピストン(32)が自転しないという機能を有効に利用することができる。
また、最内周の第1の圧縮部(C1)における第1の吐出ポート(P11)を変位ポート(P11)にしているので、吐出弁(88)の設置スペース等の条件を緩和することができ、吐出弁(88)等の干渉を確実に防止することができる。
〈発明の実施形態2〉
次に、本発明の実施形態2を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態は、図10に示すように、実施形態1が連通部(91)を第1ピストン(22)および第2ピストン(32)に形成したのに代えて、連通部(91)を第1シリンダ(21)および第2シリンダ(31)に形成したものである。
具体的に、図10に示すように、上記第1圧縮機構部(20)および第2圧縮機構部(30)において、上記第1の圧縮部(C1)には、第1の吐出ポート(P11)を閉じ切った後の圧縮室(23a,33a)と第1の吐出ポート(P11)とを連通する連通部(91)が形成されている。該連通部(91)は、第1シリンダ(21)および第2シリンダ(31)の内周部の隅角部を切り欠いた断面矩形の切欠部で構成されている。つまり、上記連通部(91)は、第1の圧縮機構部(20)においては、第1シリンダ(21)の上部隅角部に形成され、第2の圧縮機構部(30)においては、第2シリンダ(31)の下部隅角部に形成されている。
上記連通部(91)は、第1シリンダ(21)および第2シリンダ(31)の内周面に沿って円弧状に形成され、第1ピストン(22)および第2ピストン(32)が第1の吐出ポート(P11)を閉じ切る閉切位置から上死点に向かって延び、凹部(n1)に対応する位置の近傍まで形成されている。つまり、上記連通部(91)は、第1ピストン(22)および第2ピストン(32)が第1の吐出ポート(P11)を閉じ切る閉切位置から上死点に移動するまでの間において、第1の吐出ポート(P11)と第1の吐出ポート(P11)の閉じ切り後の圧縮室(23a,33a)とを連通するように構成されている。
その他の構成、作用および効果は、実施形態1と同様である。
〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態1について、以下のような構成としてもよい。
上記連通部(91)において、第1ブレード(24)および第2ブレード(34)側の終端は、凹部(n1)の近傍まで形成したが、ポート列(90)の線の近傍までもよい。この連通部(91)によって、他の第2の吐出ポート(P12)等と同じ効果を奏する。
また、上記連通部(91)は、ピストン(22)とシリンダ(21)との双方に形成してもよい。上記連通部(91)をピストン(22)とシリンダ(21)とに形成すると、連通面積を大きくすることができるので、無効動力の発生をより確実に防止することができると共に、冷媒の過圧縮をより確実に防することができる。
また、上記圧縮機(1)は、第1圧縮機構部(20)と第2圧縮機構部(30)の何れか一方のみを備えているものであってもよい。
また、上記圧縮機(1)は、第1の吐出ポート(P11)を変位ポートに構成したが、上記圧縮機(1)は、第2の吐出ポート(P12)を変位ポートに構成し、上記第2の圧縮部(C2)に連通部(91)を形成してもよい。
また、上記圧縮機(1)は、3つの圧縮室(23a,…)を備えたものでもよく、つまり、第1の圧縮部(C1)と第2の圧縮部(C2)と第3の圧縮部(C3)を備えたものであってもよい。
また、上記圧縮機(1)は、第4の吐出ポート(P14)をミドルプレート(19)側に設けたが、フロントヘッド(16)およびリアヘッド(17)に設けてもよい。
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。