JP2013040583A - ２段圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードをアンロード用ピストンと連結しなくても、ロータ表面から確実に離脱させることができるとともに、ベーン自体の構成を簡素にし、その材料選択の自由度を確保することができる２段圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】密閉ハウジング１０内に第１圧縮機構２と第２圧縮機構３が設けられ、第１圧縮機構２で圧縮した中間圧ガスを密閉ハウジング１０内に吐出し、該中間圧ガスを第２圧縮機構３により高圧に２段圧縮する２段圧縮機１において、第１圧縮機構２が、ロータリ圧縮機構とされ、該ロータリ圧縮機構２が、圧縮室を区画するベーン２６をフルロード位置とアンロード位置とに可動して圧縮能力を制御する能力制御機構４０を備え、該能力制御機構４０によるアンロード制御時、密閉ハウジング１０内を低圧に切換える圧力切換え手段４９，５０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉ハウジング内に第１圧縮機構および第２圧縮機構が設けられている２段圧縮機に関するものである。

密閉ハウジング内に２つの圧縮機構、すなわち低段側圧縮機構（ロータリ圧縮機）と高段側圧縮機構（スクロール圧縮機構）とを設け、低段側ロータリ圧縮機構により圧縮された中間圧ガスを密閉ハウジング内に吐き出し、その中間圧ガスを高段側スクロール圧縮機構により高圧に２段圧縮するようにしている２段圧縮機が、例えば特許文献１等に示されている。このような２段圧縮機において、より広範囲な運転条件に対応するため、能力制御機構の採用が求められている。

圧縮機の能力制御機構については、様々なものが提案されている。その中でロータリ圧縮機の能力制御機構として、例えば特許文献２−４に示されているように、圧縮室を区画しているベーンをフルロード位置とアンロード位置とに切換え機構を介して可動可能とすることによって、圧縮能力を制御可能とした能力制御機構が知られている。

特開２００８−１７５３４０号公報 特開２００４−４４５７１号公報 特許第４２２０５１４号公報 特許第４５０４６６８号公報

上記特許文献１に示されている２段圧縮機の低段側ロータリ圧縮機構に対して、特許文献２−４に示されている能力制御機構を適用することにより、能力制御機構付きの２段圧縮機を構成することができ、広範囲な運転条件にも対応することが可能となる。しかしながら、特許文献２，３に示されるものでは、アンロード制御時に、ベーンを確実にアンロード位置に移動させるため、ベーンとアンロード用のピストンとを一体に連結するとともに、ベーンの先端側に密閉ハウジング内の圧力を負荷する機構（特許文献２）あるいはベーン離脱用のスプリング（特許文献３）を設けている。

その結果、ベーンの構成が複雑化するとともに、ピストンとの一体化によって重量が重くなり、往復動時の慣性力が増大してベーンジャンプや衝突音が発生し易くなる等の弊害をもたらすという課題があった。一方、特許文献４に示されるものは、磁石の磁力を利用してベーンをアンロード位置に移動させるものであるが、かかる構成の場合、当然ながらベーンを磁性体で構成する必要があり、ベーンの構成材料が制約されることから、材料選択の自由度が失われ、カーボン製や樹脂製のベーンを採用することが難しくなる等の課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ベーンをアンロード用ピストンと連結しなくても、ロータ表面から確実に離脱させることができるとともに、ベーン自体の構成を簡素にし、その材料選択の自由度を確保することができる２段圧縮機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の２段圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる２段圧縮機は、密閉ハウジング内に第１圧縮機構と第２圧縮機構とが設けられ、前記第１圧縮機構で圧縮した中間圧ガスを前記密閉ハウジング内に吐出し、該中間圧ガスを前記第２圧縮機構により高圧に２段圧縮する２段圧縮機において、前記第１圧縮機構が、ロータリ圧縮機構とされ、該ロータリ圧縮機構が、圧縮室を区画するベーンをフルロード位置とアンロード位置とに可動して圧縮能力を制御する能力制御機構を備え、該能力制御機構によるアンロード制御時、前記密閉ハウジング内を低圧に切換える圧力切換え手段が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、２段圧縮機の第１圧縮機構が、ロータリ圧縮機構とされ、該ロータリ圧縮機構が、圧縮室を区画するベーンをフルロード位置とアンロード位置とに可動して圧縮能力を制御する能力制御機構を備え、該能力制御機構によるアンロード制御時、密閉ハウジング内を低圧に切換える圧力切換え手段が設けられているため、能力制御機構を作動して圧縮能力をアンロード制御する際、密閉ハウジング内の圧力を圧力切換え手段を介して低圧に切換え、ベーンの後端面に付加されている密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換えることにより、能力制御機構によりベーンをフルロード位置からアンロード位置へと可動するとき、ベーンを確実にロータ表面から離脱させてアンロード位置に可動させることができる。従って、能力制御機構の応答性を確保してその信頼性を高めることができるとともに、能力制御機構を採用するに当り、ベーン自体の構成を特に変更することなく、設計の自由度を確保しながら、その構成の簡素化、材料の最適化等を図ることができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上記の２段圧縮機において、前記圧力切換え手段は、アンロード制御時、前記能力制御機構が作動される以前に切換え可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、圧力切換え手段が、アンロード制御時、能力制御機構が作動される以前に切換え可能とされているため、アンロード制御時、密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換えた後、能力制御機構を作動させることができる。従って、能力制御機構が作動される際、既にベーンの後端面に負荷されている圧力が中間圧から低圧に切換えられているので、ベーンを確実にロータ表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上述のいずれかの２段圧縮機において、前記能力制御機構は、一端側に負荷される圧力が高圧または低圧のいずれかに切換え可能とされたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に収容されるとともに、前記ベーンをロータ側に押圧するベーン押圧バネの固定端側と結合され、前記高圧または低圧の切換えによってフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストンと、アンロード制御時、前記ピストンをアンロード位置に移動させて、前記ベーンを前記ロータ表面から離脱可能となすベーン離脱手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、能力制御機構が、一端側に負荷される圧力が高圧または低圧のいずれかに切換え可能とされたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に収容されるとともに、ベーンをロータ側に押圧するベーン押圧バネの固定端側と結合され、高圧または低圧の切換えによってフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストンと、アンロード制御時、ピストンをアンロード位置に移動させて、ベーンをロータ表面から離脱可能となすベーン離脱手段とを備えているため、アンロード制御時、圧力切換え手段によって密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換え、ベーンの後端面に負荷されている圧力を低圧に切換えるとともに、シリンダの一端側に導入され、ピストンに負荷されていた高圧を低圧に切換え、ピストンをベーン押圧バネと共にベーン離脱手段を介してアンロード位置に移動させることによって、ベーンの後端面に負荷されている押圧力を解放し、ベーンをロータ表面から離脱させることができる。従って、ベーンとピストンを連結構造にしなくても、ベーンを確実にロータ表面から離脱させ、アンロード状態に切換えることができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上記の２段圧縮機において、前記ベーン離脱手段は、前記ピストンをアンロード位置側へと付勢するバネにより構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ベーン離脱手段が、ピストンをアンロード位置側へと付勢するバネにより構成されているため、シリンダの一端側に負荷されていた圧力を高圧から低圧に切換えることにより、ピストンをアンロード位置側に付勢しているバネの力を介して、速やかにピストンをアンロード位置へと移動させ、ベーンの後端面に負荷されている押圧力を解放してベーンをロータ表面から離脱させることができる。従って、シンプルなバネ力の利用によりベーンを確実にロータ表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上述のいずれかの２段圧縮機において、前記ベーン離脱手段用のバネは、前記シリンダ内にあって前記ピストン周りに前記ベーン押圧バネと同心状に配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、ベーン離脱手段用のバネが、シリンダ内にあってピストン周りにベーン押圧バネと同心状に配設されているため、ベーン離脱手段用のバネを、ピストンを収容しているシリンダ内にコンパクトに収容設置することができる。従って、ベーン離脱手段の追加によらず能力制御機構を小型コンパクト化することができ、ひいては２段圧縮機の小型コンパクト化を維持し、その搭載性を確保することができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上述のいずれかの２段圧縮機において、前記ベーン押圧バネのベーン側端部は、前記ベーンの後端部に対して当接状態とされていることを特徴とする。

本発明によれば、ベーン押圧バネのベーン側端部が、ベーンの後端部に対して当接状態とされているため、ベーン自体をピストンやベーン押圧バネ等から切り離した単体構造とすることができる。従って、ベーンに対して、重量の増大や材料の制約等の課題を回避しながら最適な設計を行うことで、ベーンジャンプや衝突音の発生等を抑制することができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上述のいずれかの２段圧縮機において、前記ピストンは、フッ素系樹脂材により構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ピストンが、フッ素系樹脂材により構成されているため、ピストンを軽量化することができるとともに、フルロード位置とアンロード位置間を可動する際の摺動性、耐摩耗性等を確保することができる。従って、能力制御機構の品質と信頼性の向上並びに衝突音の低減等を図ることができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上述のいずれかの２段圧縮機において、前記圧力切換え手段は、前記密閉ハウジングと圧縮機へのガス吸入配管との間を接続する電磁弁付きバイパス配管により構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、圧力切換え手段が、密閉ハウジングと圧縮機へのガス吸入配管との間を接続する電磁弁付きバイパス配管により構成されているため、アンロード制御時に密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換える際、バイパス配管の電磁弁を開くだけでよく、簡単に密閉ハウジング内の圧力を切換えることができる。従って、シンプルで信頼性の高い能力制御機構を構成することができる。

さらに、本発明の２段圧縮機は、上述のいずれかの２段圧縮機において、前記ロータリ圧縮機構は、２気筒ロータリ圧縮機構とされ、その少なくともいずれか１気筒が前記能力制御機構付きとされていることを特徴とする。

本発明によれば、ロータリ圧縮機構が、２気筒ロータリ圧縮機構とされ、その少なくともいずれか１気筒が能力制御機構付きとされているため、ロータリ圧縮機構を２気筒ロータリ圧縮機構とすることにより、２段圧縮機の容量を簡易に大容量化することができると同時に、その少なくともいずれか１気筒を能力制御機構付きとすることにより、運転可能範囲を更に拡大することができる。従って、より広範な運転条件に対応できる２段圧縮機を提供することができる。

本発明によると、能力制御機構を作動して圧縮能力をアンロード制御する際、密閉ハウジング内の圧力を圧力切換え手段を介して低圧に切換え、ベーンの後端面に付加されている密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換えることにより、能力制御機構によりベーンをフルロード位置からアンロード位置へと可動するとき、ベーンを確実にロータ表面から離脱させてアンロード位置に可動させることができるため、能力制御機構の応答性を確保してその信頼性を高めることができるとともに、能力制御機構を採用するに当り、ベーン自体の構成を特に変更することなく、設計の自由度を確保しながら、その構成の簡素化、材料の最適化等を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る２段圧縮機の一部を破断した外観図である。 図１の２段圧縮機のロータリ圧縮機構のフルロード時の状態を示すＡ−Ａ断面相当図である。 図２のＢ−Ｂ断面相当図である。 図１の２段圧縮機のロータリ圧縮機構のアンロード時の状態を示すＡ−Ａ断面相当図である。 図４のＣ−Ｃ断面相当図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る２段圧縮機の一部を破断した外観図が示され、図２には、そのＡ−Ａ断面相当図が示され、図３には、図２のＢ−Ｂ断面相当図が示されている。なお、本実施形態においては、便宜的に、密閉ハウジング内に第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とが設けられており、その第１圧縮機構２がロータリ圧縮機構、第２圧縮機構３がスクロール圧縮機構とされている２段圧縮機について説明するが、第２圧縮機構３については、スクロール圧縮機構に限らず、他形式の圧縮機構を用いてもよいことはもちろんである。

本実施形態の２段圧縮機１は、密閉ハウジング１０を備えている。密閉ハウジング１０内の略中央部には、電動モータ４が固定設置され、そのロータには、クランク軸５が一体に結合されている。クランク軸５の一端部側である電動モータ４の下方位置には、第１圧縮機構であるロータリ圧縮機構２が設けられている。このロータリ圧縮機構２は、低段側圧縮機構として機能するものである。

低段側のロータリ圧縮機構２は、圧縮室２０を備え、密閉ハウジング１０に複数箇所で栓溶接等により固定設置されたシリンダ本体２１と、シリンダ本体２１の上下に固定設置され、圧縮室２０の上部および下部を密閉する上部軸受２２および下部軸受２３と、クランク軸５のクランク部５Ａに嵌合され、圧縮室２０の内周を回動するロータ２４と、シリンダ本体２１に設けられている半径方向のベーン溝２５内に摺動自在に嵌合され、圧縮室２０内を吸入側と吐出側とに区画するベーン２６と、該ベーン２６をロータ２４側に押圧するベーン押圧バネ２７等を備えている。

このロータリ圧縮機構２自体は、公知のものでよく、吸入配管２８を介して圧縮室２０内に低圧の冷媒ガス（作動ガス）を吸入し、該冷媒ガスをロータ２４の回動によって中間圧まで圧縮した後、吐出チャンバ２９内に吐き出し、吐出チャンバ２９から密閉ハウジング１０内に吐出するように構成されている。この中間圧冷媒ガスは、電動モータ４の内部または周囲を流通して電動モータ４の上方空間に流動し、そこから第２圧縮機構３であるスクロール圧縮機構に吸入され、２段圧縮されるようになっている。

第２圧縮機構３であるスクロール圧縮機構は、クランク軸５の他端部側であって電動モータ４の上方位置に設けられており、クランク軸７を支持する図示省略の支持部材上に組み込まれるようになっている。このスクロール圧縮機構３は、高段側圧縮機構として機能するもので、一対の固定スクロール３０および旋回スクロール３１によって形成される圧縮室３２内に中間圧の冷媒ガスを吸込み、高圧状態に圧縮した後、固定スクロール３０に設けられている吐出ポート３３から吐出チャンバ３４内に吐き出し、吐出配管３５を介して外部、すなわち冷凍サイクル側へと吐出するものである。このスクロール圧縮機構３自体は、公知のものでよい。

上記の２段圧縮機において、低段側のロータリ圧縮機構２に対して、以下のように構成される能力制御機構４０が組み込まれている。
能力制御機構４０は、図２および図３に示されるように、シリンダ本体２１に設けられているベーン２６およびベーン押圧バネ２７が組み込まれたベーン溝２５の外周端側に結合され、その外端部側が密閉ハウジング１０から外部に突出されている円筒状のシリンダ４１と、該シリンダ４１内に摺動可能に収容されるとともに、ベーン２６をロータ２４側に押圧するベーン押圧バネ２７の固定端側と結合され、高・低圧の切換えによりフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストン４２と、アンロード制御時、ピストン４２をアンロード位置に移動させて、ベーン２６をロータ２４の表面から離脱可能となすベーン離脱手段としてのバネ（コイルバネ）４３とを備えている。

シリンダ４１は、それぞれ一端側が開口されているシリンダ（Ａ）４１Ａおよびシリンダ（Ｂ）４１Ｂを互いのフランジ部をネジ４４で締結して一体化し、その内部にピストン４２を摺動可能に収容するものである。また、ピストン４２は、軽量化と摺動性および耐摩耗性を確保するため、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂材により構成されている。このピストン４２の内端側には、ベーン押圧バネ２７の固定端側が係止され、一体に結合されている。更に、バネ（ベーン離脱手段）４３は、ピストン４２の内端側の外周部を部分的に縮径し、その縮径部とシリンダ４１の内端側との間のピストン４２周りに、ベーン押圧バネ２７と同心状に配設され、ピストン４２をシリンダ４１の外端側、すなわちアンロード位置に向って付勢するものである。

また、シリンダ４１の密閉ハウジング１０の外部に突出されている外端部には、ピストン４２の外端側に負荷する制御圧を高圧または低圧のいずれかに切換え導入するための圧力導入管４５が接続されている。この圧力導入管４５には、制御圧切換え手段としての三方弁４６が設けられ、２段圧縮機１からの吐出配管３５の途中に接続されている高圧管４７および２段圧縮機１への吸入配管２８の途中に接続されている低圧管４８が接続されている。なお、２段圧縮機１への吸入配管２８（図１中では、２段圧縮機１への接続部が省略されている。）中には、比較的小容量の吸入アキュームレータ１１が設けられ、ブラケット１２を介して２段圧縮機１の密閉ハウジング１０に一体に組み付けられている。低圧管４８は、吸入アキュームレータ１１の上流側に接続されている。

さらに、通常の運転時（フルロード運転時）、中間圧とされている２段圧縮機１の密閉ハウジング１０内と吸入アキュームレータ１１上流の吸入配管２８との間には、能力制御機構４０によるアンロード制御時、密閉ハウジング１０内の圧力を中間圧から低圧に切換えるための圧力切換え手段、すなわち電磁弁４９付きバイパス配管（圧力切換え手段）５０が接続されている。このバイパス配管５０中の電磁弁４９（圧力切換え手段）は、アンロード制御時、三方弁４６による高圧から低圧への制御圧の切換えに先立って開放され、密閉ハウジング１０内を中間圧から低圧に切換えられるように構成されている。

以上に説明の構成により、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
吸入配管２８を介して吸入アキュームレータ１１より低段側のロータリ圧縮機構２の圧縮室２０に吸入された低圧の冷媒ガスは、ロータ２４の回動により中間圧まで圧縮された後、吐出チャンバ２８に吐き出される。この中間圧冷媒ガスは、吐出チャンバ２８から密閉ハウジング１０内の電動モータ４の下部空間に吐き出された後、電動モータ４の内部および周囲等を流通して電動モータ４の上部空間に流動される。

電動モータ４の上部空間に流動された中間圧冷媒ガスは、高段側のスクロール圧縮機構３の圧縮室３２に吸込まれ、固定スクロール３１周りに対する旋回スクロール３１の公転旋回運動によって高圧に２段圧縮された後、吐出ポート３３を介して吐出チャンバ３４内に吐き出される。この高圧冷媒ガスは、吐出配管３５を介して２段圧縮機１の外部、すなわち冷凍サイクル側へと送り出される。

上記の如くロータリ圧縮機構２およびスクロール圧縮機構３で冷媒ガスを２段圧縮するフルロード運転時、密閉ハウジング１０内は、中間圧とされ、能力制御機構４０は、図２および図３に示されるように、フルロード状態とされる。つまり、バイパス配管５０中の電磁弁（圧力切換え手段）４８が閉成されるとともに、三方弁（制御圧切換え手段）４６が高圧管４７と圧力導入管４５とを接続し、シリンダ４１の外端側に吐出配管３５からの高圧を導入することにより、ピストン４２はフルロード位置、すなわちシリンダ４１の内端側に可動押圧された状態とされる。これによって、ベーン２６の先端は、ベーン押圧バネ２７を介してロータ２４の表面（外周面）に押圧され、圧縮室２０内を吸入側と吐出側とに区画し、ロータリ圧縮機構２をロード状態に維持する。

一方、低負荷運転になると、２段圧縮機１の能力を低下させるため、アンロード制御に入る。この際、まずバイパス配管５０中の電磁弁（圧力切換え手段）４９が開かれ、密閉ハウジング１０内が吸入配管２８に連通されることから、密閉ハウジング１０内の圧力が中間圧から低圧に切換えられる。これにより、密閉ハウジング１０内と連通されているベーン溝２５内も低圧とされ、ベーン２６の後端面側に負荷されていた中間圧も低圧に切換えられる。その後、三方弁（制御圧切換え手段）４６が切換えられ、圧力導入管４５が吸入配管２８に連通されている低圧管４８側に接続される。

このため、シリンダ４１の後端側に負荷されていた高圧が低圧に切換えられ、ピストン４２の高圧による押圧力が解放されることから、ピストン４２は、図４，図５に示されるように、ベーン押圧バネ２７と共にシリンダ４１の後端側、すなわちアンロード位置に移動される。これによって、ベーン２６の後端面に負荷されていたベーン押圧バネ２７による押圧力および密閉ハウジング１０内の圧力（中間圧）が解放されることから、ベーン２６は、圧縮室２０内との圧力差もあって、ベーン溝２５内を半径方向外側に移動され、ロータ２４の表面との間に、図４，図５に示される如く、隙間Ｇが形成される。

その結果、低段側のロータリ圧縮機構２は、アンロード状態とされ、圧縮作用を行うことなく空転されることになる。ロータリ圧縮機構２で圧縮されずに密閉ハウジング１０内に排出された冷媒は、そのままスクロール圧縮機構３に吸込まれ、スクロール圧縮機構３側の圧縮比に対応した圧力に圧縮されることによって、冷凍サイクル側に吐出される。従って、２段圧縮機１の能力が負荷見合で低減されることになる。

然るに、本実施形態によると、能力制御機構４０を作動して圧縮能力をアンロード制御する際、密閉ハウジング１０内の圧力が電磁弁（圧力切換え手段）４９により低圧に切換えられ、ベーン２６の後端面に付加されている密閉ハウジング１０内の圧力が中間圧から低圧に切換えられるようになっているため、能力制御機構４０によりベーン２６をフルロード位置からアンロード位置へと可動するとき、ベーン２６を確実にロータ２４の表面から離脱させてアンロード位置に可動させることができる。

従って、能力制御機構４０の応答性を確保して、その信頼性を高めることができるとともに、能力制御機構４０を採用するに当り、ベーン２６自体の構成を特に変更することなく、設計の自由度を確保しながら、その構成の簡素化あるいは材料の最適化等を図ることができる。

また、圧力切換え手段である電磁弁４９は、アンロード制御時に能力制御機構４０が作動される前に切換えられるようになっている。このため、アンロード制御時、密閉ハウジング１０内の圧力を中間圧から低圧に切換えた後、能力制御機構４０を作動させることができる。従って、能力制御機構４０を作動する際、既にベーン２６の後端面に負荷されている圧力が中間圧から低圧に切換えられていることから、ベーン２６を確実にロータ２４の表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。

また、能力制御機構４０は、一端側に負荷される圧力が高圧または低圧のいずれかに切換え可能とされたシリンダ４１と、シリンダ４１内に摺動可能に収容されるとともに、ベーン２６をロータ２４側に押圧するベーン押圧バネ２７の固定端側と結合され、高圧または低圧の切換えによりフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストン４２と、アンロード制御時、ピストン４２をアンロード位置に移動させて、ベーン２６をロータ２４表面から離脱可能となすバネ（ベーン離脱手段）４３とを備えた構成とされている。

このため、アンロード制御時、電磁弁（圧力切換え手段）４９で密閉ハウジング１０内の圧力を中間圧から低圧に切換え、ベーン２６の後端面に負荷されている圧力を低圧に切換えるとともに、シリンダ４１の一端側に導入され、ピストン４２に負荷されていた高圧を低圧に切換え、ピストン４２をベーン押圧バネ２７と共にバネ４３を介してアンロード位置に移動させることにより、ベーン２６の後端面に負荷されている押圧力を解放し、ベーン２６をロータ２４の表面から離脱させることができる。従って、ベーン２６とピストン４２を連結構造にしなくても、ベーン２６を確実にロータ２４の表面から離脱させ、アンロード状態に切換えることができる。

また、本実施形態によると、ベーン２６をロータ２４の表面から離脱させるための手段が、ピストン４２をアンロード位置側に付勢するバネ４３により構成されている。このため、シリンダ４１の一端側に負荷されていた圧力を高圧から低圧に切換えたとき、ピストン４２をアンロード位置側に付勢しているバネ４３の力を介して、速やかにピストン４２をアンロード位置へと移動させ、ベーン２６の後端面に負荷されている押圧力を解放してベーン２６をロータ２４の表面から離脱させることができる。従って、シンプルなバネ力の利用によりベーン２６を確実にロータ表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。

さらに、ベーン押圧バネ２７のベーン側端部は、ベーン２６の後端部に対して当接状態とされている。このため、ベーン２６自体をピストン４２やベーン押圧バネ２７等から切り離した単体構造とすることができる。従って、ベーン２６に対して、重量の増大や材料の制約等の課題を回避しながら最適な設計を行うことで、ベーンジャンプや衝突音の発生等を抑制することができる。

また、ピストン４２をテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂材により構成している。このため、ピストン４２を軽量化することができるとともに、フルロード位置とアンロード位置間を可動する際の摺動性、耐摩耗性等を確保することができ、これによって、能力制御機構４０の品質と信頼性の向上並びに衝突音の低減等を図ることができる。

加えて、密閉ハウジング１０内の圧力を切換える手段が、密閉ハウジング１０と２段圧縮機１へのガス吸入配管２８との間を接続する電磁弁４９付きのバイパス配管５０により構成されているため、アンロード制御時に密閉ハウジング１０内の圧力を中間圧から低圧に切換える際、バイパス配管５０中の電磁弁４９を開くだけでよく、簡単に密閉ハウジング１０内の圧力を切換えることができ、これによって、シンプルで信頼性の高い能力制御機構４０を構成することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、低段側のロータリ圧縮機構２を２気筒ロータリ圧縮機構としている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態において、２気筒ロータリ圧縮機構は、第１実施形態において説明したロータリ圧縮機構２を上下２段に配設することによって構成することができる。

つまり、クランク軸５の下端部に設けられているクランク部５Ａを上下２箇所に、例えば１８０°位相をずらして対向配置し、各々のクランク部５Ａに対して、上記したロータリ圧縮機構２と同構成のロータリ圧縮機構をその間に仕切り板等を介在させて設置すればよい。なお、この場合、シリンダ本体２１や上部軸受２２、下部軸受２３等を共用してもよいことはもちろんである。そして、その２気筒ロータリ圧縮機構のいずれか一方もしくは双方の気筒に対して、第１実施形態と同様の能力制御機構４０を組み込んだ構成とすればよい。

上記の如く、低段側のロータリ圧縮機構２を２気筒ロータリ圧縮機構とし、その少なくともいずれか１気筒を能力制御機構４０付きとした構成とすることにより、２段圧縮機１の容量を簡易に大容量化することができる。同時に、そのいずれか一方もしくは双方の気筒を能力制御機構４０付きとすることにより、多段の能力制御も可能となるため、運転可能範囲を更に拡大することができる。従って、より広範な運転条件に対応できる２段圧縮機１を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、能力制御機構４０を密閉ハウジング１０の外側に突出させて設けた実施形態について説明したが、能力制御機構４０を密閉ハウジング１０の内部に設けてもよいことはもちろんである。
また、能力制御機構４０のシリンダ４１の一端側に負荷する圧力を高圧または低圧のいずれかに切換える制御圧切換え手段を三方弁４６としているが、２個の電磁弁により代替してもよい。

さらに、上記実施形態では、ベーン２６を押圧するベーン押圧バネ２７の先端をベーン２６の後端部に対して当接状態にしている例について説明したが、本発明は、これら限定されるものではなく、該ベーン押圧バネ２７の先端をベーン２６の後端部に係止しているものにも適用でき、この場合も、ベーン２６をロータ２４の表面から確実に離脱させることに関し、同様の効果を得ることができる。

１ ２段圧縮機
２ ロータリ圧縮機構（第１圧縮機構）
３ スクロール圧縮機構（第２圧縮機構）
１０ 密閉ハウジング
２０ 圧縮室
２４ ロータ
２６ ベーン
２７ ベーン押圧バネ
４０ 能力制御機構
４１ シリンダ
４２ ピストン
４３ バネ（ベーン離脱手段）
４９ 電磁弁（圧力切換え手段）
５０ バイパス配管（圧力切換え手段）

Claims (9)

1. 密閉ハウジング内に第１圧縮機構と第２圧縮機構とが設けられ、前記第１圧縮機構で圧縮した中間圧ガスを前記密閉ハウジング内に吐出し、該中間圧ガスを前記第２圧縮機構により高圧に２段圧縮する２段圧縮機において、
   前記第１圧縮機構が、ロータリ圧縮機構とされ、
   該ロータリ圧縮機構が、圧縮室を区画するベーンをフルロード位置とアンロード位置とに可動して圧縮能力を制御する能力制御機構を備え、
   該能力制御機構によるアンロード制御時、前記密閉ハウジング内を低圧に切換える圧力切換え手段が設けられていることを特徴とする２段圧縮機。
2. 前記圧力切換え手段は、アンロード制御時、前記能力制御機構が作動される以前に切換え可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の２段圧縮機。
3. 前記能力制御機構は、一端側に負荷される圧力が高圧または低圧のいずれかに切換え可能とされたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に収容されるとともに、前記ベーンをロータ側に押圧するベーン押圧バネの固定端側と結合され、前記高圧または低圧の切換えによってフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストンと、アンロード制御時、前記ピストンをアンロード位置に移動させて、前記ベーンを前記ロータ表面から離脱可能となすベーン離脱手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の２段圧縮機。
4. 前記ベーン離脱手段は、前記ピストンをアンロード位置側へと付勢するバネにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の２段圧縮機。
5. 前記ベーン離脱手段用のバネは、前記シリンダ内にあって前記ピストン周りに前記ベーン押圧バネと同心状に配設されていることを特徴とする請求項３または４に記載の２段圧縮機。
6. 前記ベーン押圧バネのベーン側端部は、前記ベーンの後端部に対して当接状態とされていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の２段圧縮機。
7. 前記ピストンは、フッ素系樹脂材により構成されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の２段圧縮機。
8. 前記圧力切換え手段は、前記密閉ハウジングと圧縮機へのガス吸入配管との間を接続する電磁弁付きバイパス配管により構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の２段圧縮機。
9. 前記ロータリ圧縮機構は、２気筒ロータリ圧縮機構とされ、その少なくともいずれか１気筒が前記能力制御機構付きとされていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の２段圧縮機。
   

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