JP2013053579A - Rotary compressor - Google Patents

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Masaru Shiotani
優 塩谷
Yuji Ogata
雄司 尾形
Naoyoshi Shoyama
直芳 庄山
Kentaro Shii
健太郎 椎
Masanobu Wada
賢宣 和田
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Panasonic Corp
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Panasonic Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration in reliability due to an increase in slide loss that is caused by a pressure difference between both sides of a vane at the largest projection of the vane in an operation state of low compression ratio.SOLUTION: A rotary compressor 100 includes a compression mechanism 3, a motor 2, an induction path 14, a return path 16, a shaft 4, a piston 8, the vane 9, an inverter 42 and a control unit 44. The return path 16 returns a working fluid to the induction path 14 from a working chamber 25. A variable capacity mechanism 30 provided in the return path 16 relatively reduces and relatively increases an induction capacity of the compression mechanism 3. The variable capacity mechanism 30 and the inverter 42 are controlled so that a reduction in the induction capacity is compensated with an increase in rotation number of the motor 2. An opening of the return path 16 to the working chamber 25 is disposed within an angle range of 90-360 degrees relative to the vane 9 in a rotation direction of the shaft 4.

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。   The present invention relates to a rotary compressor.

圧縮機のモータは、通常、インバータとマイクロコンピュータとで制御されている。モータの回転数を下げれば、圧縮機が用いられた冷凍サイクル装置を定格よりも十分に低い能力で運転できる。特許文献1は、さらに、インバータ制御で実現できないような低い能力で冷凍サイクル装置を運転するための一つの技術を提供する。   The motor of the compressor is usually controlled by an inverter and a microcomputer. If the number of rotations of the motor is lowered, the refrigeration cycle apparatus using the compressor can be operated with a sufficiently lower capacity than the rating. Patent Document 1 further provides one technique for operating the refrigeration cycle apparatus with such a low capacity that cannot be realized by inverter control.

図10は、特許文献1に記載された空気調和装置の構成図である。圧縮機715、四方弁717、室内側熱交換器718、減圧装置719及び室外側熱交換器720によって冷凍サイクルが構成されている。圧縮機715のシリンダには、圧縮行程の開始から途中まで開口する中間吐出口が設けられている。中間吐出口は、バイパス路723によって、圧縮機715の吸入路に接続されている。バイパス路723には、流量制御装置721及び電磁開閉弁722が設けられている。低い設定周波数の運転時にのみ、電磁開閉弁722を開く。これにより、より低い能力での運転が可能となる。   FIG. 10 is a configuration diagram of the air conditioner described in Patent Document 1. The compressor 715, the four-way valve 717, the indoor heat exchanger 718, the pressure reducing device 719, and the outdoor heat exchanger 720 constitute a refrigeration cycle. The cylinder of the compressor 715 is provided with an intermediate discharge port that opens from the start to the middle of the compression stroke. The intermediate discharge port is connected to the suction path of the compressor 715 by a bypass path 723. The bypass 723 is provided with a flow control device 721 and an electromagnetic on-off valve 722. The electromagnetic on-off valve 722 is opened only during operation at a low set frequency. Thereby, the driving | running with a lower capability is attained.

特開昭61−184365号公報JP-A 61-184365

ところで、冷凍サイクル装置の効率を上げるための近道は、圧縮機の効率を上げることである。圧縮機の効率は、使用されたモータの効率に大きく依存する。多くのモータは、定格回転数(例えば60Hz)の近傍の回転数で最も高い効率を発揮するように設計されている。そのため、極端に低い回転数でモータを駆動したのでは、圧縮機の効率の向上は期待できない。   By the way, a shortcut for increasing the efficiency of the refrigeration cycle apparatus is to increase the efficiency of the compressor. The efficiency of the compressor is highly dependent on the efficiency of the motor used. Many motors are designed to exhibit the highest efficiency at a rotational speed in the vicinity of a rated rotational speed (for example, 60 Hz). Therefore, if the motor is driven at an extremely low number of revolutions, improvement in the efficiency of the compressor cannot be expected.

こうした事情に鑑み、本発明は、低い能力が必要なとき(負荷が小さいとき)にも高い効率を発揮しうるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a rotary compressor that can exhibit high efficiency even when low capacity is required (when the load is small).

上記の目的を達成するために、本出願に先行する特願2010−222935(出願日平成22年9月30日)において、
シリンダと、自身の外周面と前記シリンダの内周面との間に作動室が形成されるように前記シリンダの内部に配置されたピストンと、前記作動室を吸入室と圧縮−吐出室とに仕切るベーンとを有する圧縮機構と、
前記ピストンに嵌合する偏心部を有するシャフトと、
前記シャフトを回転させるモータと、
圧縮するべき作動流体を前記吸入室に導く吸入経路と、
前記作動室から前記吸入経路へと作動流体を戻す帰還経路と、
前記帰還経路に設けられ、前記圧縮機構の吸入容積を相対的に小さくすべきときには前記帰還経路を通じて前記作動室から前記吸入経路へと作動流体が戻ることを許容し、前記吸入容積を相対的に大きくすべきときには前記帰還経路を通じて前記作動室から前記吸入経路へと作動流体が戻ることを禁止する可変容積機構と、
前記モータを駆動するインバータと、
前記吸入容積の減少を前記モータの回転数の増加で補償するように前記可変容積機構及び前記インバータを制御する制御部と、
を備えた、ロータリ圧縮機が開示された。
In order to achieve the above object, in Japanese Patent Application No. 2010-222935 (filing date: September 30, 2010) preceding this application,
A cylinder, a piston arranged inside the cylinder such that a working chamber is formed between an outer peripheral surface of the cylinder and an inner peripheral surface of the cylinder, and the working chamber into a suction chamber and a compression-discharge chamber. A compression mechanism having a partition vane;
A shaft having an eccentric portion fitted to the piston;
A motor for rotating the shaft;
A suction path for leading the working fluid to be compressed to the suction chamber;
A return path for returning the working fluid from the working chamber to the suction path;
When the suction volume of the compression mechanism, which is provided in the return path, should be relatively small, the working fluid is allowed to return from the working chamber to the suction path through the return path, and the suction volume is relatively set. A variable volume mechanism that inhibits working fluid from returning from the working chamber to the suction path through the return path when it should be increased;
An inverter for driving the motor;
A control unit that controls the variable volume mechanism and the inverter so as to compensate for a decrease in the suction volume by an increase in the rotation speed of the motor;
A rotary compressor is disclosed.

上記構成によれば、帰還経路を使用して作動室から吸入経路へと作動流体を戻すことにより、相対的に小さい吸入容積でロータリ圧縮機を運転できる。ただし、作動室に対する帰還経路の開口位置によっては、次のような現象が生じる。   According to the above configuration, the rotary compressor can be operated with a relatively small suction volume by returning the working fluid from the working chamber to the suction path using the return path. However, depending on the opening position of the return path with respect to the working chamber, the following phenomenon occurs.

上記構成のロータリ圧縮機は、可変容積機構により作動流体が吸入経路へと戻される場合には、ピストンが帰還経路の開口を通過した時点から圧縮工程を開始する。そのため、帰還経路の開口位置が吸入経路の開口に近い場合、圧縮工程の開始が早期に始まり、ピストンが下死点(ベーンの最大突出位置)に到達する前に圧縮室内は吐出圧力に達することになる。その後、ピストンが下死点に到達したときには、ベーンはピストンの公転運動1周期のうち最も作動室側へ突き出た状態となり、シリンダに設けられたベーン溝に保持された長さも小さいため、ベーンがベーン溝との隙間の範囲で傾き、引っかかりやすい状態となる。また、ベーンが作動室に露出している面積も最も大きくなるため、ベーンの両側面に作用する圧力差によってベーンがシリンダに強く押し付けられる。さらにベーンの移動速度すなわちピストンの公転速度が小さい場合にはベーン側面の油膜が切れやすくなることも加わり、結果としてベーン側面が摺動する際の抵抗が強くなり、摩擦損失の増大やベーンの突出遅れによる異音が発生する。そこで、本発明者らは、ベーン最大突出時の圧力差によるベーン摺動抵抗を低減するための構成を提案する。   When the working fluid is returned to the suction path by the variable displacement mechanism, the rotary compressor having the above configuration starts the compression process from the time when the piston passes through the opening of the return path. Therefore, when the opening position of the return path is close to the opening of the suction path, the compression process starts early, and the compression chamber reaches the discharge pressure before the piston reaches the bottom dead center (maximum protruding position of the vane). become. After that, when the piston reaches the bottom dead center, the vane protrudes to the working chamber side most in one cycle of the revolving motion of the piston, and the length held in the vane groove provided in the cylinder is also small. It will be inclined and caught in the range of the gap with the vane groove. Further, since the area where the vane is exposed to the working chamber is the largest, the vane is strongly pressed against the cylinder by the pressure difference acting on both side surfaces of the vane. In addition, when the moving speed of the vane, that is, the revolution speed of the piston is low, the oil film on the side surface of the vane is more likely to be cut. An abnormal noise occurs due to the delay. Therefore, the present inventors propose a configuration for reducing the vane sliding resistance due to the pressure difference at the time of maximum vane protrusion.

すなわち、本発明は、上記基本構成を備え、前記帰還経路の前記作動室への開口である帰還ポートは、前記シャフトの回転方向において前記ベーンに対して90度〜360度の角度範囲内に配置されていることを特徴とする、ロータリ圧縮機を提供する。   That is, the present invention has the above basic configuration, and a return port that is an opening to the working chamber of the return path is disposed within an angle range of 90 to 360 degrees with respect to the vane in the rotation direction of the shaft. A rotary compressor is provided.

本発明のロータリ圧縮機によれば、通常の吸入容積でロータリ圧縮機を運転したりそれよりも小さな吸入容積でロータリ圧縮機を運転したりすることができる。また、小さな吸入容積で運転する場合、吸入容積の減少をモータの回転数の増加で補償するように可変容積機構及びインバータが制御される。このため、負荷が小さいときにも高い効率を発揮することができる。   According to the rotary compressor of the present invention, the rotary compressor can be operated with a normal suction volume, or the rotary compressor can be operated with a smaller suction volume. Further, when operating with a small suction volume, the variable volume mechanism and the inverter are controlled so that the decrease in the suction volume is compensated by the increase in the rotation speed of the motor. For this reason, high efficiency can be exhibited even when the load is small.

さらに、作動流体が帰還経路を経由して吸入経路に戻される場合、圧縮工程の開始を公転運動するピストンが作動室内における吸入経路の開口を通過してから帰還経路の開口を通過するまで、つまり90度以上遅らせることができる。すなわち、ピストンの公転運動に対して作動室内の圧力上昇が始まるタイミングを遅らせることが可能となり、それに伴って作動流体の圧力が吐出圧力に達するタイミングも遅れることになる。これにより、ベーンが最大突出状態となるピストン下死点位置(180度)においても、作動室内は吐出圧力とはならない。よって、ベーン両側面に作用する作動流体の圧力差を緩和し、ベーンとシリンダの摺動抵抗を低減することができるので、ロータリ圧縮機の信頼性が向上する。   Furthermore, when the working fluid is returned to the suction path via the return path, the piston that revolves at the start of the compression process passes through the opening of the suction path in the working chamber until it passes the opening of the return path, that is, It can be delayed by 90 degrees or more. That is, it is possible to delay the timing at which the pressure rise in the working chamber starts with respect to the revolution movement of the piston, and accordingly, the timing at which the pressure of the working fluid reaches the discharge pressure is also delayed. As a result, even in the piston bottom dead center position (180 degrees) where the vane is in the maximum projecting state, the discharge pressure does not become in the working chamber. Therefore, since the pressure difference between the working fluids acting on both side surfaces of the vane can be reduced and the sliding resistance between the vane and the cylinder can be reduced, the reliability of the rotary compressor is improved.

本発明の第1実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the rotary compressor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示すロータリ圧縮機のI−I線に沿った横断面図1 is a cross-sectional view taken along line II of the rotary compressor shown in FIG. 図1に示すロータリ圧縮機の動作原理図Operational principle diagram of the rotary compressor shown in FIG. シャフトの回転角度に対する圧縮−吐出室の容積の関係を示すグラフGraph showing the relationship of compression-discharge chamber volume to shaft rotation angle シャフトの回転角度に対する作動流体の圧縮比の関係を示すグラフGraph showing the relationship of working fluid compression ratio to shaft rotation angle 可変容積機構(開閉弁)及びインバータの制御フローチャートControl flow chart of variable displacement mechanism (open / close valve) and inverter 本発明の第2実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図A longitudinal sectional view of a rotary compressor according to a second embodiment of the present invention. 図7に示すロータリ圧縮機のII−II線に沿った横断面図Cross section along line II-II of the rotary compressor shown in FIG. 本実施形態のロータリ圧縮機を用いた冷凍サイクル装置の構成図Configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus using the rotary compressor of the present embodiment 従来の空気調和装置の構成図Configuration diagram of conventional air conditioner

(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態のロータリ圧縮機100は、圧縮機本体40、アキュームレータ12、吐出経路11、吸入経路14、帰還経路16、可変容積機構30、インバータ42及び制御部44を備えている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the rotary compressor 100 of this embodiment includes a compressor body 40, an accumulator 12, a discharge path 11, a suction path 14, a return path 16, a variable volume mechanism 30, an inverter 42, and a control unit 44. ing.

圧縮機本体40は、密閉容器1、モータ2、圧縮機構3及びシャフト4を備えている。圧縮機構3は、密閉容器1内の下方に配置されている。モータ2は、密閉容器1内において、圧縮機構3の上方に配置されている。シャフト4によって、圧縮機構3とモータ2とが連結されている。密閉容器1の上部には、モータ2に電力を供給するための端子21が設けられている。密閉容器1の底部には、潤滑油を保持するためのオイル溜り22が形成されている。圧縮機本体40は、いわゆる密閉型圧縮機の構造を有する。   The compressor main body 40 includes a sealed container 1, a motor 2, a compression mechanism 3, and a shaft 4. The compression mechanism 3 is disposed below the sealed container 1. The motor 2 is disposed above the compression mechanism 3 in the sealed container 1. The compression mechanism 3 and the motor 2 are connected by the shaft 4. A terminal 21 for supplying electric power to the motor 2 is provided on the top of the sealed container 1. An oil reservoir 22 for holding lubricating oil is formed at the bottom of the sealed container 1. The compressor body 40 has a so-called hermetic compressor structure.

吐出経路11及び吸入経路14は、それぞれ、冷媒管で構成されている。吐出経路11は、密閉容器1の上部を貫通しているとともに、密閉容器1の内部で開口している。吐出経路11は、圧縮された作動流体(典型的には冷媒)を圧縮機本体40の外部に導く役割を担う。吸入経路14は、圧縮機構3に接続された一端と、アキュームレータ12に接続された他端とを有し、密閉容器1の胴部を貫通している。吸入経路14は、圧縮するべき冷媒をアキュームレータ12から圧縮機構3の作動室25に導く役割を担う。帰還経路16は、主として冷媒管で構成されている。帰還経路16を構成する冷媒管は、吸入経路14とは異なる位置で圧縮機構3に接続された一端と、アキュームレータ12に接続された他端とを有し、密閉容器1の胴部を貫通している。帰還経路16は、圧縮機構3の作動室25に一旦吸入された冷媒を圧縮前に吸入経路14へと戻す役割を担う。   The discharge path 11 and the suction path 14 are each composed of a refrigerant pipe. The discharge path 11 penetrates the upper part of the sealed container 1 and is open inside the sealed container 1. The discharge path 11 plays a role of guiding a compressed working fluid (typically a refrigerant) to the outside of the compressor body 40. The suction path 14 has one end connected to the compression mechanism 3 and the other end connected to the accumulator 12, and penetrates the trunk of the sealed container 1. The suction path 14 plays a role of guiding the refrigerant to be compressed from the accumulator 12 to the working chamber 25 of the compression mechanism 3. The return path 16 is mainly composed of a refrigerant pipe. The refrigerant pipe constituting the return path 16 has one end connected to the compression mechanism 3 at a position different from the suction path 14 and the other end connected to the accumulator 12, and penetrates the trunk of the sealed container 1. ing. The return path 16 plays a role of returning the refrigerant once sucked into the working chamber 25 of the compression mechanism 3 to the suction path 14 before compression.

圧縮機構3は、容積式の流体機構であり、冷媒を圧縮するようにモータ2によって動かされる。図1及び図2に示すように、圧縮機構3は、シリンダ5、ピストン8、ベーン9、バネ10、第1閉塞部材6及び第1閉塞部材7で構成されている。シリンダ5の内部には、自身の外周面とシリンダ5の内周面との間に作動室25が形成されるように、シャフト4の偏心部4aに嵌合されたピストン8が配置されている。シリンダ5には、ベーン溝24が形成されている。ベーン溝24には、ピストン8の外周面に接する先端を有するベーン9が収納されている。バネ10は、ベーン9をピストン8に向かって押すようにベーン溝24に配置されている。第1閉塞部材6及び第2閉塞部材7は、シリンダ5の両側から作動室25を閉塞するようにシリンダ5の上側及び下側にそれぞれ配置されている。また、第1閉塞部材6及び第2閉塞部材7は、シャフト4を回転可能に支持する軸受の役割を果たす。シリンダ5とピストン8との間の作動室25はベーン9によって仕切られ、これにより、吸入室25a及び圧縮−吐出室25bが形成されている。圧縮するべき冷媒は、吸入経路14及びシリンダ5に設けられた吸入ポート27を通じて作動室25(吸入室25a)に導かれる。圧縮された冷媒が作動室25(圧縮−吐出室25b)から密閉容器1の内部空間28に導かれるように、第1閉塞部材6に吐出ポート29が形成されている。吐出ポート29には、図示しない吐出弁が設けられている。なお、ベーン9は、ピストン8に一体化されていてもよい。すなわち、ピストン8及びベーン9がいわゆるスイングピストンで構成されていてもよい。   The compression mechanism 3 is a positive displacement fluid mechanism and is moved by the motor 2 so as to compress the refrigerant. As shown in FIGS. 1 and 2, the compression mechanism 3 includes a cylinder 5, a piston 8, a vane 9, a spring 10, a first closing member 6, and a first closing member 7. Inside the cylinder 5, a piston 8 fitted to the eccentric portion 4 a of the shaft 4 is disposed so that a working chamber 25 is formed between the outer peripheral surface of the cylinder 5 and the inner peripheral surface of the cylinder 5. . A vane groove 24 is formed in the cylinder 5. The vane groove 24 accommodates a vane 9 having a tip that contacts the outer peripheral surface of the piston 8. The spring 10 is disposed in the vane groove 24 so as to push the vane 9 toward the piston 8. The first closing member 6 and the second closing member 7 are respectively arranged on the upper side and the lower side of the cylinder 5 so as to close the working chamber 25 from both sides of the cylinder 5. Moreover, the 1st closure member 6 and the 2nd closure member 7 play the role of the bearing which supports the shaft 4 rotatably. The working chamber 25 between the cylinder 5 and the piston 8 is partitioned by the vane 9, thereby forming a suction chamber 25a and a compression-discharge chamber 25b. The refrigerant to be compressed is guided to the working chamber 25 (suction chamber 25a) through the suction path 14 and the suction port 27 provided in the cylinder 5. A discharge port 29 is formed in the first closing member 6 so that the compressed refrigerant is guided from the working chamber 25 (compression-discharge chamber 25b) to the internal space 28 of the sealed container 1. The discharge port 29 is provided with a discharge valve (not shown). The vane 9 may be integrated with the piston 8. That is, the piston 8 and the vane 9 may be configured as a so-called swing piston.

モータ2は、ステータ17及びロータ18で構成されている。ステータ17は、密閉容器1の内周面に固定されている。ロータ18は、シャフト4に固定されており、かつシャフト4とともに回転する。モータ2により、シャフト4が回転させられて、シリンダ5の内部でピストン8が動かされる。モータ2として、IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)及びSPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)等の回転数を変更可能なモータを使用できる。   The motor 2 includes a stator 17 and a rotor 18. The stator 17 is fixed to the inner peripheral surface of the sealed container 1. The rotor 18 is fixed to the shaft 4 and rotates together with the shaft 4. The shaft 4 is rotated by the motor 2 and the piston 8 is moved inside the cylinder 5. As the motor 2, a motor capable of changing the rotational speed, such as IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) and SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) can be used.

制御部44は、インバータ42を制御してモータ2の回転数、すなわち、ロータリ圧縮機100の回転数を調節する。制御部44として、A/D変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置等を含むDSP(Digital Signal Processor)を使用できる。   The control unit 44 controls the inverter 42 to adjust the rotational speed of the motor 2, that is, the rotational speed of the rotary compressor 100. As the control unit 44, a DSP (Digital Signal Processor) including an A / D conversion circuit, an input / output circuit, an arithmetic circuit, a storage device, and the like can be used.

アキュームレータ12は、蓄積容器12a及び導入管12bで構成されている。蓄積容器12aは、液冷媒及びガス冷媒を保持できる内部空間を有する。導入管12bは、蓄積容器12aの上部を貫通しており、かつ蓄積容器12aの内部空間に向かって開口している。蓄積容器12aの底部を貫通する形で、吸入経路14及び帰還経路16がアキュームレータ12にそれぞれ接続されている。吸入経路14及び帰還経路16は、蓄積容器12aの底部から上方に延びており、一定の高さで蓄積容器12aの内部空間に向かって開口している。すなわち、アキュームレータ12の内部空間を介して、帰還経路16が吸入経路14に接続されている。なお、導入管12bから吸入経路14に液冷媒が直接進むことを確実に防ぐために、バッフル等の他の部材が蓄積容器12aの内部に設けられていてもよい。   The accumulator 12 includes a storage container 12a and an introduction pipe 12b. The storage container 12a has an internal space that can hold a liquid refrigerant and a gas refrigerant. The introduction pipe 12b passes through the upper part of the storage container 12a and opens toward the internal space of the storage container 12a. The suction path 14 and the return path 16 are connected to the accumulator 12 so as to penetrate the bottom of the storage container 12a. The suction path 14 and the return path 16 extend upward from the bottom of the storage container 12a and open toward the internal space of the storage container 12a at a certain height. That is, the return path 16 is connected to the suction path 14 via the internal space of the accumulator 12. It should be noted that another member such as a baffle may be provided inside the storage container 12a in order to reliably prevent the liquid refrigerant from proceeding directly from the introduction pipe 12b to the suction path 14.

可変容積機構30は帰還経路16に設けられている。本実施形態では、可変容積機構30が開閉弁32及び逆止弁35で構成されている。すなわち、本実施形態では、可変容積機構30が冷媒を減圧する能力を有していない。また、吸入室25aに吸入された冷媒が圧縮−吐出室25bで実質的に圧縮されることなく、帰還経路16を通じて吸入経路14へと戻される。従って、圧力損失による効率の低下が極めて小さい。ただし、ロータリ圧縮機100の効率に大きな影響を及ぼさない範囲であれば、可変容積機構30が冷媒を減圧する能力を有していてもよい。   The variable volume mechanism 30 is provided in the return path 16. In the present embodiment, the variable volume mechanism 30 includes an on-off valve 32 and a check valve 35. That is, in this embodiment, the variable volume mechanism 30 does not have the ability to depressurize the refrigerant. Further, the refrigerant sucked into the suction chamber 25a is returned to the suction path 14 through the return path 16 without being substantially compressed in the compression-discharge chamber 25b. Therefore, the decrease in efficiency due to pressure loss is extremely small. However, as long as the efficiency of the rotary compressor 100 is not significantly affected, the variable volume mechanism 30 may have the ability to depressurize the refrigerant.

開閉弁32は、圧縮機本体40の外部において、帰還経路16に設けられている。他方、逆止弁35は、圧縮機本体40の内部に設けられている。図1及び図2に示すように、帰還経路16は、作動室25への開口である帰還ポート16pと、帰還ポート16pを通じて作動室25と連通する中継室16hとを含む。中継室16hは、シリンダ5の内部に形成されており、逆止弁35は、中継室16hに配置されている。逆止弁35は、中継室16hから作動室25への冷媒の逆流が阻止されるように帰還ポート16pを開閉する。逆止弁35によれば、電気的な制御に頼ることなく、比較的簡素な構造で帰還経路16から作動室25への冷媒の流れを阻止できる。   The on-off valve 32 is provided in the return path 16 outside the compressor body 40. On the other hand, the check valve 35 is provided inside the compressor body 40. As shown in FIGS. 1 and 2, the return path 16 includes a return port 16p that is an opening to the working chamber 25, and a relay chamber 16h that communicates with the working chamber 25 through the return port 16p. The relay chamber 16h is formed inside the cylinder 5, and the check valve 35 is disposed in the relay chamber 16h. The check valve 35 opens and closes the return port 16p so that the reverse flow of the refrigerant from the relay chamber 16h to the working chamber 25 is prevented. According to the check valve 35, the flow of the refrigerant from the return path 16 to the working chamber 25 can be prevented with a relatively simple structure without relying on electrical control.

図2に示すように、逆止弁35は、弁体36、ガイド37及びバネ38で構成されている。弁体36は、2つの面を有する薄い金属板でできており、帰還ポート16pに接する第1位置と、帰還ポート16pから離間する第2位置との間を往復できるように、ガイド37の内側に配置されている。弁体36の一方の面は帰還ポート16pに向かい合っており、他方の面はバネ38に向かい合っている。バネ38は、弁体36を第1位置に維持するように帰還ポート16pに向けて付勢している。弁体36とガイド37との間には適切な広さの隙間が形成されている。ガイド37は、第2位置に移動した弁体36を支える。弁体36が帰還ポート16pを開いたとき、言い換えれば、弁体36が第2位置を占有したとき、作動室25が帰還経路16の中継室16hに連通する。弁体36が帰還ポート16pを閉じたとき、言い換えれば、弁体36が第1位置を占有したとき、作動室25は帰還経路16の中継室16hから隔離される。   As shown in FIG. 2, the check valve 35 includes a valve body 36, a guide 37 and a spring 38. The valve body 36 is made of a thin metal plate having two surfaces, and the inside of the guide 37 so as to reciprocate between a first position contacting the return port 16p and a second position spaced apart from the return port 16p. Is arranged. One surface of the valve body 36 faces the return port 16p, and the other surface faces the spring 38. The spring 38 is biased toward the return port 16p so as to maintain the valve body 36 in the first position. A gap having an appropriate width is formed between the valve body 36 and the guide 37. The guide 37 supports the valve body 36 that has moved to the second position. When the valve body 36 opens the return port 16p, in other words, when the valve body 36 occupies the second position, the working chamber 25 communicates with the relay chamber 16h of the return path 16. When the valve body 36 closes the return port 16p, in other words, when the valve body 36 occupies the first position, the working chamber 25 is isolated from the relay chamber 16h of the return path 16.

逆止弁35をこのような簡素な構成とすることで、コストを低減することが可能になる。また、帰還経路16へ流出する作動流体への圧力損失を抑えることができるため、膨張・再圧縮によるエネルギーロスを抑えることができる。   By making the check valve 35 have such a simple configuration, the cost can be reduced. Moreover, since the pressure loss to the working fluid flowing out to the return path 16 can be suppressed, energy loss due to expansion / recompression can be suppressed.

可変容積機構30は、ロータリ圧縮機100の吸入容積(閉じ込め容積)を変更する役割を担う。ロータリ圧縮機100の吸入容積を相対的に小さくすべきときには帰還経路16を通じて作動室25(詳細には圧縮−吐出室25b)から吸入経路14へと圧縮前の冷媒が戻ることを許容する。具体的には、開閉弁32を開く。他方、吸入容積を相対的に大きくすべきときには帰還経路16を通じて作動室25から吸入経路14へと圧縮前の冷媒が戻ることを禁止する。具体的には、開閉弁32を閉じる。開閉弁32が開いているとき、ロータリ圧縮機100は低容積モードで運転される。開閉弁32が閉じているとき、ロータリ圧縮機100は高容積モードで運転される。   The variable volume mechanism 30 plays a role of changing the suction volume (confinement volume) of the rotary compressor 100. When the suction volume of the rotary compressor 100 is to be relatively small, the refrigerant before compression is allowed to return from the working chamber 25 (specifically, the compression-discharge chamber 25b) to the suction passage 14 through the return passage 16. Specifically, the on-off valve 32 is opened. On the other hand, when the suction volume should be relatively increased, the refrigerant before compression is prohibited from returning from the working chamber 25 to the suction path 14 through the return path 16. Specifically, the on-off valve 32 is closed. When the on-off valve 32 is open, the rotary compressor 100 is operated in the low volume mode. When the on-off valve 32 is closed, the rotary compressor 100 is operated in the high volume mode.

可変容積機構30を制御してロータリ圧縮機100の運転モードが高容積モードから低容積モードへと切り替わったとき、吸入容積の減少をモータ2の回転数の増加で補償するようにインバータ42が制御される。これにより、低い能力が必要なとき(負荷が小さいとき)にもモータ2の回転数を極端に下げずに済む。すなわち、低い能力が必要なときにも高い効率を発揮しうる回転数でモータ2を駆動できる。従って、ロータリ圧縮機100の効率も向上する。   When the operation mode of the rotary compressor 100 is switched from the high volume mode to the low volume mode by controlling the variable volume mechanism 30, the inverter 42 is controlled so as to compensate for the decrease in the suction volume by the increase in the rotation speed of the motor 2. Is done. As a result, even when low capacity is required (when the load is small), the rotational speed of the motor 2 does not have to be extremely reduced. That is, the motor 2 can be driven at a rotational speed that can exhibit high efficiency even when low capacity is required. Therefore, the efficiency of the rotary compressor 100 is also improved.

図2に示すように、帰還経路16の中継室16h及び帰還ポート16pは、シャフト4の回転方向においてベーン9に対して90度の位置に形成されている。本実施形態では、帰還ポート16pがシリンダ5に設けられていて、作動室25に対し水平方向に開口している。なお、本明細書では、ベーン9及びベーン溝24の位置をシャフト4の回転方向に沿った「0度」の基準位置と定義する。言い換えれば、ベーン9がピストン8によってベーン溝24に最大限押し込まれた瞬間におけるシャフト4の回転角度を「0度」と定義する。   As shown in FIG. 2, the relay chamber 16 h and the return port 16 p of the return path 16 are formed at a position of 90 degrees with respect to the vane 9 in the rotation direction of the shaft 4. In the present embodiment, the return port 16 p is provided in the cylinder 5 and opens in the horizontal direction with respect to the working chamber 25. In this specification, the positions of the vanes 9 and the vane grooves 24 are defined as “0 degree” reference positions along the rotation direction of the shaft 4. In other words, the rotation angle of the shaft 4 at the moment when the vane 9 is pushed into the vane groove 24 by the piston 8 to the maximum is defined as “0 degree”.

高容積モードでは、圧縮−吐出室25bに閉じ込められた冷媒を圧縮する行程(圧縮行程)が0度の回転角度から始まる。他方、低容積モードでは、圧縮−吐出室25bに閉じ込めた冷媒を帰還ポート16pから吐出する行程が0〜90度の期間において行われ、圧縮行程が90度の回転角度から始まる。高容積モードでの吸入容積をVとすると、本実施形態における低容積モードでの吸入容積は0.85Vとなる。なお、変化させるべき吸入容積の比率に応じて、帰還ポート16pの位置はベーン9に対して90度〜360度の角度範囲内で変更が可能である。   In the high volume mode, the process of compressing the refrigerant confined in the compression-discharge chamber 25b (compression process) starts from a rotation angle of 0 degrees. On the other hand, in the low volume mode, the stroke of discharging the refrigerant confined in the compression-discharge chamber 25b from the feedback port 16p is performed in a period of 0 to 90 degrees, and the compression stroke starts from a rotation angle of 90 degrees. When the suction volume in the high volume mode is V, the suction volume in the low volume mode in the present embodiment is 0.85V. Note that the position of the return port 16p can be changed within an angle range of 90 degrees to 360 degrees with respect to the vane 9 in accordance with the ratio of the suction volume to be changed.

次に、図3を参照して圧縮機構3の動きについて説明する。   Next, the movement of the compression mechanism 3 will be described with reference to FIG.

図3は、シャフト4及びピストン8が反時計回りに回転する様子を表している。シャフト4の回転に伴って吸入室25aの容積は増加し作動流体を吸入する。図3の左上図に示すように、シャフト4が一回転すると吸入室25aの容積は最大となり、吸入工程を終了する。その後、吸入室25aは圧縮−吐出室25bへと変化する。シャフト4の回転に伴って圧縮−吐出室25bの容積は減少する。このとき、開閉弁32が閉じていると、圧縮機構3は高容積モードでの運転となり、作動流体は圧縮−吐出室25bの容積減少に伴って圧縮され、昇圧されていく。これに対し開閉弁32が開いていると、圧縮機構3は低容積モードでの運転となり、ピストン8が帰還ポート16pを通過するまでの間、作動流体は圧縮されることなく帰還経路16を通って吸入経路14へと戻る。ピストン8が帰還ポート16pを通過すると圧縮−吐出室25bは帰還ポート16pと隔離されるので、圧縮−吐出室25b内の作動冷媒は容積減少とともに圧縮され、昇圧される。高容積モード、低容積モードどちらの場合であっても、冷媒はその運転状態における圧縮比に達するまで昇圧され、その後圧縮−吐出室25bの容積減少に伴って吐出ポート29から密閉容器1内へと吐出される。シャフト4の回転角度が360度(0度)に達するまで、吐出行程が行われる。図3の左下図及び左上図に示すように、シャフト4が1回転すると圧縮−吐出室25bの容積はゼロになる。   FIG. 3 shows how the shaft 4 and the piston 8 rotate counterclockwise. As the shaft 4 rotates, the volume of the suction chamber 25a increases and sucks the working fluid. As shown in the upper left diagram of FIG. 3, when the shaft 4 makes one rotation, the volume of the suction chamber 25a becomes maximum, and the suction process is completed. Thereafter, the suction chamber 25a changes to the compression-discharge chamber 25b. As the shaft 4 rotates, the volume of the compression-discharge chamber 25b decreases. At this time, if the on-off valve 32 is closed, the compression mechanism 3 is operated in the high volume mode, and the working fluid is compressed and pressurized as the volume of the compression-discharge chamber 25b decreases. On the other hand, when the on-off valve 32 is open, the compression mechanism 3 operates in the low volume mode, and the working fluid passes through the return path 16 without being compressed until the piston 8 passes through the return port 16p. To return to the suction path 14. When the piston 8 passes through the return port 16p, the compression-discharge chamber 25b is isolated from the return port 16p, so that the working refrigerant in the compression-discharge chamber 25b is compressed and increased in pressure as the volume decreases. In either the high volume mode or the low volume mode, the refrigerant is pressurized until reaching the compression ratio in the operating state, and then into the sealed container 1 from the discharge port 29 as the volume of the compression-discharge chamber 25b decreases. And discharged. The discharge stroke is performed until the rotation angle of the shaft 4 reaches 360 degrees (0 degrees). As shown in the lower left diagram and the upper left diagram in FIG. 3, when the shaft 4 rotates once, the volume of the compression-discharge chamber 25 b becomes zero.

続いて、本実施形態における高容積モードと低容積モードが、実際の運転において作動室25及びベーン9の摺動状態に与える影響を説明する。図4は、シャフト4の回転角度に対する圧縮−吐出室25bの容積変化を示しており、図5は高容積モード及び低容積モードそれぞれについての、圧縮−吐出室25b内の冷媒の圧縮比変化を示している。   Subsequently, the influence of the high volume mode and the low volume mode in the present embodiment on the sliding state of the working chamber 25 and the vane 9 in actual operation will be described. FIG. 4 shows changes in the volume of the compression-discharge chamber 25b with respect to the rotation angle of the shaft 4, and FIG. 5 shows changes in the compression ratio of the refrigerant in the compression-discharge chamber 25b for each of the high volume mode and the low volume mode. Show.

圧縮−吐出室25bの容積はシャフト4の回転角度が0度から大きくなるにつれて減少する。容積の変化速度はロータリ機構の設計パラメータにより若干異なるが、概ねサインカーブに似た曲線を描きながら減少していく。シャフト4の回転角度=0度のときが最大容積であり、その時点での容積をVとすると、回転角度が90度、180度、270度、360度と変化していくにつれて、容積は、0.85V、0.5V、0.15V、0と変化していく。   The volume of the compression-discharge chamber 25b decreases as the rotation angle of the shaft 4 increases from 0 degree. The volume change speed varies slightly depending on the design parameters of the rotary mechanism, but decreases while drawing a curve that is generally similar to a sine curve. When the rotation angle of the shaft 4 = 0 degree is the maximum volume, and the volume at that time is V, as the rotation angle changes to 90 degrees, 180 degrees, 270 degrees, 360 degrees, It changes to 0.85V, 0.5V, 0.15V, 0.

図5からわかるように、高容積モードでの運転時、圧縮−吐出室25b内の冷媒は、シャフト4の回転角度が0度の時点から圧縮され始め、180度になったときには圧縮比はV÷0.5V=2に達している。これに対し、低容積モードでの運転時は、圧縮−吐出室25b内の冷媒は、シャフト4の回転角度が90度に達するまでは圧縮されず吸入経路へと戻され、90度の時点から圧縮が始まる。90度のときの容積は0.85Vなので、180度になったときの圧縮比は0.85V÷0.5V=1.7となる。   As can be seen from FIG. 5, during the operation in the high volume mode, the refrigerant in the compression-discharge chamber 25b starts to be compressed from the time when the rotation angle of the shaft 4 is 0 degree, and when the rotation angle reaches 180 degrees, the compression ratio is V ÷ 0.5V = 2 has been reached. On the other hand, during operation in the low volume mode, the refrigerant in the compression-discharge chamber 25b is not compressed until the rotation angle of the shaft 4 reaches 90 degrees, and is returned to the suction path. Compression starts. Since the volume at 90 degrees is 0.85 V, the compression ratio at 180 degrees is 0.85 V ÷ 0.5 V = 1.7.

冷媒としてR410Aを用いたルームエアコンでは、暖房能力をほとんど必要としない中間期に、最小暖房能力条件と呼ばれる圧縮比が小さくかつ低速で圧縮機が運転する条件が出現する。この最小暖房能力条件の圧縮比は1.75であり、上記高容積モードで運転した場合のシャフト4の回転角度180度の時点での圧縮比2よりも小さい。言い換えると、圧縮比が小さいために、ベーン9の最大突出位置となる下死点で圧縮−吐出室25b内の圧力が吐出圧に到達している。このとき、圧縮−吐出室25b内の吐出圧(高圧)と吸入室25a内の吸入圧(低圧)がそれぞれベーン9の両側面に作用し、ベーン9はその圧力差によってベーン溝24の吸入室25a側の壁面に押し付けられ、摺動抵抗が強くなる。   In the room air conditioner using R410A as the refrigerant, a condition where the compression ratio is small and the compressor operates at a low speed appears in an intermediate period in which almost no heating capacity is required. The compression ratio under the minimum heating capacity condition is 1.75, which is smaller than the compression ratio 2 at the time when the rotation angle of the shaft 4 is 180 degrees when operated in the high volume mode. In other words, since the compression ratio is small, the pressure in the compression-discharge chamber 25b reaches the discharge pressure at the bottom dead center at which the vane 9 is maximum projected. At this time, the discharge pressure (high pressure) in the compression-discharge chamber 25b and the suction pressure (low pressure) in the suction chamber 25a act on both side surfaces of the vane 9, respectively. Pressed against the wall surface on the 25a side, the sliding resistance becomes stronger.

しかし、上記低容積モードで運転を行った場合には、シャフト4の回転角度が180度のときの圧縮比は1.7となり、最小暖房能力条件の圧縮比1.75よりも小さくなる。つまり、ベーン9の最も突出する状態においても圧縮−吐出室25b内の冷媒圧力は吐出圧力には到達しない。よって、ベーン側面に作用する圧力の差が小さくなるので、ベーン9がベーン溝24に押し付けられる力が低減され、ベーン9の摺動損失及び摩耗を低減してロータリ圧縮機100の信頼性を向上させることができる。   However, when the operation is performed in the low volume mode, the compression ratio when the rotation angle of the shaft 4 is 180 degrees is 1.7, which is smaller than the compression ratio 1.75 of the minimum heating capacity condition. That is, the refrigerant pressure in the compression-discharge chamber 25b does not reach the discharge pressure even in the state where the vane 9 protrudes most. Accordingly, since the difference in pressure acting on the side surface of the vane is reduced, the force with which the vane 9 is pressed against the vane groove 24 is reduced, and the sliding loss and wear of the vane 9 are reduced to improve the reliability of the rotary compressor 100. Can be made.

なお、上記ではR410Aのルームエアコンを例に説明したが、本実施形態の構成は、他の冷媒及び冷凍サイクル装置においても幅広い運転範囲でロータリ圧縮機の信頼性を向上させる効果を発揮する。   Although the R410A room air conditioner has been described above as an example, the configuration of the present embodiment exhibits the effect of improving the reliability of the rotary compressor in a wide operating range even in other refrigerants and refrigeration cycle apparatuses.

次に、図6を参照して、制御部44による可変容積機構30(開閉弁32)及びインバータ42の制御手順を説明する。   Next, the control procedure of the variable volume mechanism 30 (open / close valve 32) and the inverter 42 by the control unit 44 will be described with reference to FIG.

ステップS1において、要求された能力に応じてモータ2の回転数を調節する。具体的には、必要な冷媒流量が得られるようにモータ2の回転数を調節する。次に、ステップS2及びステップS6において、モータ2の回転数を下げたのか又は上げたのかを判断する。ステップS1で回転数を下げた処理を行っている場合には、ステップS3に進み、現在の回転数が30Hz以下かどうかを判断する。現在の回転数が30Hz以下であれば、ステップS4において、開閉弁32が閉じているかどうかを判断する。開閉弁32が閉じている場合、ステップS5において、開閉弁32を開く処理と、モータ2の回転数を現在の回転数の2倍の回転数に上げる処理とを実行する。ステップS5における各処理の順序は特に限定されないが、開閉弁32を開くのと概ね同時にモータ2の回転数を上げることができる。   In step S1, the number of rotations of the motor 2 is adjusted according to the requested capacity. Specifically, the rotation speed of the motor 2 is adjusted so that a necessary refrigerant flow rate is obtained. Next, in step S2 and step S6, it is determined whether the rotational speed of the motor 2 has been reduced or increased. If the process of reducing the rotational speed is being performed in step S1, the process proceeds to step S3 to determine whether the current rotational speed is 30 Hz or less. If the current rotational speed is 30 Hz or less, it is determined in step S4 whether the on-off valve 32 is closed. When the on-off valve 32 is closed, in step S5, a process of opening the on-off valve 32 and a process of increasing the rotational speed of the motor 2 to twice the current rotational speed are executed. The order of the processes in step S5 is not particularly limited, but the rotational speed of the motor 2 can be increased almost simultaneously with opening the on-off valve 32.

他方、ステップS1で回転数を上げる処理を行っている場合には、ステップS7に進み、現在の回転数が70Hz以上かどうかを判断する。現在の回転数が70Hz以上であれば、ステップS8において、開閉弁32が開いているかどうかを判断する。開閉弁32が開いている場合、ステップS9において、開閉弁32を閉じる処理と、モータ2の回転数を現在の回転数の1/2倍の回転数まで下げる処理とを実行する。ステップS9における各処理の順序は特に限定されないが、開閉弁32を閉じるのと概ね同時にモータ2の回転数を下げることができる。   On the other hand, when the process for increasing the rotational speed is performed in step S1, the process proceeds to step S7 to determine whether the current rotational speed is 70 Hz or higher. If the current rotational speed is 70 Hz or higher, it is determined in step S8 whether the on-off valve 32 is open. If the on-off valve 32 is open, a process of closing the on-off valve 32 and a process of reducing the rotational speed of the motor 2 to 1/2 the current rotational speed are executed in step S9. The order of the processes in step S9 is not particularly limited, but the rotational speed of the motor 2 can be reduced almost simultaneously with closing the on-off valve 32.

本実施形態のベーン9には、ベーン溝24と摺動する面に、潤滑性を向上したり摩擦力を低減したりするコーティングや表面処理がなされているとなお良い。例えば、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)や窒化クロム(CrN)などのコーティングや、ディンプル加工、窒化などの処理が好適である。   The vane 9 of the present embodiment is preferably provided with a coating or surface treatment for improving lubricity or reducing frictional force on the surface sliding with the vane groove 24. For example, a coating such as diamond-like carbon (DLC) or chromium nitride (CrN), a dimple process, or a nitriding process is suitable.

(第2実施形態)
図7は第2実施形態のロータリ圧縮機200の縦断面図、図8はその横断面図である。なお、本実施形態では、第1実施形態と同様の部品には同じ符号を付す。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a rotary compressor 200 of the second embodiment, and FIG. 8 is a transverse sectional view thereof. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

本実施形態では、中継室16h及び帰還ポート16pがシリンダ5の下方に位置する第2閉塞部材7に設けられており、第2閉塞部材7とシリンダ5に跨って、中継室16hと帰還経路16を構成する冷媒管とを連通する連絡路16cが設けられている。また、第2閉塞部材7のピストン8と接する上端面には、帰還ポート16pを作動室25に沿って拡張するようにザグリ71が設けられている。ザグリ71は、帰還ポート16pからシャフト4の回転方向に延びている、また、ザグリ71の縁の一部71aは、ピストン8の外径と略等しい円弧に成形されていて、ピストン8がザグリ71を覆うときにピストン8の輪郭と合致する。   In the present embodiment, the relay chamber 16 h and the return port 16 p are provided in the second closing member 7 positioned below the cylinder 5, and the relay chamber 16 h and the return path 16 extend across the second closing member 7 and the cylinder 5. There is provided a communication path 16c that communicates with the refrigerant pipe constituting the. Further, a counterbore 71 is provided on the upper end surface of the second closing member 7 in contact with the piston 8 so as to expand the return port 16 p along the working chamber 25. The counterbore 71 extends from the return port 16p in the rotation direction of the shaft 4, and a part 71a of the edge of the counterbore 71 is formed in an arc substantially equal to the outer diameter of the piston 8, and the piston 8 is formed in the counterbore 71. Coincides with the contour of the piston 8.

また、本実施形態では、中継室16hに、リード弁51及び弁ストップ52で構成された逆止弁50が配置されている。逆止弁50は、開閉弁32と共に可変容積機構30を構成しており、作動室25から帰還ポート16pを経由して帰還経路16へと流出する流れを許容し、帰還経路16から作動室25へと流入する流れを阻止する。リード弁51は、弾性変形可能であり、帰還ポート16pを開閉する。弁ストップ52は、リード弁51の変形を規制する。   In the present embodiment, a check valve 50 including a reed valve 51 and a valve stop 52 is disposed in the relay chamber 16h. The check valve 50 constitutes the variable volume mechanism 30 together with the on-off valve 32, and allows the flow out from the working chamber 25 to the return path 16 via the return port 16p, and from the return path 16 to the working chamber 25. Block the flow into the water. The reed valve 51 is elastically deformable and opens and closes the return port 16p. The valve stop 52 regulates deformation of the reed valve 51.

帰還ポート16pを第2閉塞部材7の端面に設けることにより、軸方向への削り加工で帰還ポート16pを成形することができるため、加工精度の向上と低コスト化を図ることができる。   By providing the return port 16p on the end face of the second closing member 7, the return port 16p can be formed by machining in the axial direction, so that the machining accuracy can be improved and the cost can be reduced.

帰還ポート16pはピストン8によって開閉されるが、帰還ポート16pの形状とピストン8の形状が異なるため、帰還ポート16pが閉塞される直前には、帰還ポート16pが徐々に閉じられていくことになる。そのため、低容積モードでの運転の際には、帰還ポート16pが中途半端に閉じられた状態で作動流体が帰還経路16へと流出する状態が続くため、作動流体の流れが悪くなり、設計上期待されるタイミングよりも早く閉じこんだ状態となる。そのため、作動流体の圧縮行程が始まるタイミングも早まってしまうので、圧縮比の上昇も早まりかねない。これに対し、本実施形態では、ザグリ71の縁71aはピストン8の外径と略等しい円弧に形成されているため、閉じこむ直前までは作動流体の流路を大きくとり、閉じこむ瞬間には急激に流路を閉じることができる。よって圧縮比上昇のタイミングが早まることもなく本構成の目的を達成することができる。   The return port 16p is opened and closed by the piston 8. However, since the shape of the return port 16p and the shape of the piston 8 are different, the return port 16p is gradually closed immediately before the return port 16p is closed. . For this reason, during operation in the low volume mode, the working fluid continues to flow out to the return path 16 with the return port 16p closed halfway. It will be in a state of being closed earlier than expected. For this reason, the timing at which the compression stroke of the working fluid starts is also advanced, so that the increase in the compression ratio may be accelerated. On the other hand, in this embodiment, the edge 71a of the counterbore 71 is formed in an arc that is substantially equal to the outer diameter of the piston 8, so that the working fluid flow path is made large until immediately before closing, and at the moment of closing, The flow path can be closed rapidly. Therefore, the object of this configuration can be achieved without advancing the timing of increasing the compression ratio.

また、帰還ポート16pは、中継室16hから作動室25に向かって鉛直方向上向きに開口するよう配置されている。こうすることによって、高容積モードでの運転中、帰還ポート16pとリード弁51とによって形成される空間に潤滑油が溜まり、死容積を減少させることができる。よって死容積による体積効率の低下や圧縮損失を低減することができるので、ロータリ圧縮機の高効率化が可能となる。なお、リード弁51は、高容積モード運転中、作動室25内が吐出圧に達する瞬間、圧力オーバーシュートによってわずかに開くことがあるが、本構成のロータリ圧縮機によれば、作動室内25が吐出圧に達する前に帰還ポート16pが圧縮−吐出室25bから隔離されるので、リード弁51が開くことなく潤滑油を保持することができる。   The return port 16p is arranged to open upward in the vertical direction from the relay chamber 16h toward the working chamber 25. By doing so, during operation in the high volume mode, the lubricating oil is accumulated in the space formed by the return port 16p and the reed valve 51, and the dead volume can be reduced. Therefore, the volumetric efficiency can be reduced and the compression loss due to the dead volume can be reduced, so that the high efficiency of the rotary compressor can be achieved. The reed valve 51 may open slightly due to pressure overshoot at the moment when the inside of the working chamber 25 reaches the discharge pressure during the high volume mode operation, but according to the rotary compressor of this configuration, the working chamber 25 Since the return port 16p is isolated from the compression-discharge chamber 25b before the discharge pressure is reached, the lubricating oil can be held without the reed valve 51 being opened.

さらに、帰還ポート16pは、当該帰還ポート16pをシリンダ5の内周面が横切るように配置されている。このようにすることでシリンダ5と帰還ポート16pとリード弁51とで横向きの空間が形成され、この空間に潤滑油が保持されることによって死容積を減少させることができる。よってロータリ圧縮機の高容積モードでの性能が向上する。   Further, the return port 16p is arranged so that the inner peripheral surface of the cylinder 5 crosses the return port 16p. By doing so, a lateral space is formed by the cylinder 5, the return port 16p, and the reed valve 51, and the dead volume can be reduced by holding the lubricating oil in this space. Therefore, the performance in the high volume mode of the rotary compressor is improved.

また、帰還経路16に設けられる逆止弁50をリード弁51と弁ストップ52で構成することにより、比較的簡素な構成で可変容積機構30を実現することができる。さらに、リード弁と弁ストップによる逆止弁の構成は、一般的なロータリ圧縮機の吐出機構にも採用されているため、既存部品の流用が可能となり、コストの低減となる。信頼性の確立されている部品を用いることで、ロータリ圧縮機200の高信頼化にもつながる。   Further, by configuring the check valve 50 provided in the return path 16 with the reed valve 51 and the valve stop 52, the variable volume mechanism 30 can be realized with a relatively simple configuration. Furthermore, since the configuration of the check valve by the reed valve and the valve stop is also adopted in the discharge mechanism of a general rotary compressor, it is possible to divert existing parts and reduce costs. Use of components with established reliability leads to high reliability of the rotary compressor 200.

なお、中継室16h、帰還ポート16p及びザグリ71は、シリンダ5の上方に位置する第1閉塞部材6に設けられていてもよい。   The relay chamber 16h, the return port 16p, and the counterbore 71 may be provided in the first closing member 6 positioned above the cylinder 5.

(応用実施形態)
図9に示すように、ロータリ圧縮機100を使用して冷凍サイクル装置600を構築できる。冷凍サイクル装置600は、ロータリ圧縮機100、放熱器602、膨張機構604及び蒸発器606を備えている。これらの機器は、冷媒回路を形成するように冷媒管によって上記の順番で接続されている。放熱器602は、例えば空気−冷媒熱交換器で構成されており、ロータリ圧縮機100で圧縮された冷媒を冷却する。膨張機構604は、例えば膨張弁で構成されており、放熱器602で冷却された冷媒を膨張させる。蒸発器606は、例えば空気−冷媒熱交換器で構成されており、膨張機構604で膨張した冷媒を加熱する。第1実施形態のロータリ圧縮機100に代えて、第2実施形態のロータリ圧縮機200を使用してもよい。
(Application embodiment)
As shown in FIG. 9, a refrigeration cycle apparatus 600 can be constructed using the rotary compressor 100. The refrigeration cycle apparatus 600 includes a rotary compressor 100, a radiator 602, an expansion mechanism 604, and an evaporator 606. These devices are connected in the above order by refrigerant pipes so as to form a refrigerant circuit. The radiator 602 is configured by, for example, an air-refrigerant heat exchanger, and cools the refrigerant compressed by the rotary compressor 100. The expansion mechanism 604 is composed of, for example, an expansion valve, and expands the refrigerant cooled by the radiator 602. The evaporator 606 is composed of, for example, an air-refrigerant heat exchanger, and heats the refrigerant expanded by the expansion mechanism 604. Instead of the rotary compressor 100 of the first embodiment, the rotary compressor 200 of the second embodiment may be used.

なお、前記第1および第2実施形態では、シャフト4が鉛直方向に延びる縦型のロータリ圧縮機100,200を説明したが、本発明のロータリ圧縮機はシャフト4が水平方向に延びる横型のものであってもよい。   In the first and second embodiments, the vertical rotary compressors 100 and 200 in which the shaft 4 extends in the vertical direction have been described. However, the rotary compressor of the present invention has a horizontal type in which the shaft 4 extends in the horizontal direction. It may be.

また、本発明のロータリ圧縮機は、帰還経路16の一端が接続された圧縮機構3に、吸入容積が一定の圧縮機構が組み合わされた2段型のものであってもよい。   The rotary compressor of the present invention may be of a two-stage type in which a compression mechanism having a constant suction volume is combined with the compression mechanism 3 to which one end of the return path 16 is connected.

さらに、可変容積機構30は、必ずしも逆止弁を含む必要はなく、開閉弁32のみで構成されていてもよい。   Furthermore, the variable volume mechanism 30 does not necessarily need to include a check valve, and may be configured only by the on-off valve 32.

本発明は、給湯機、温水暖房装置及び空気調和装置等に利用できる冷凍サイクル装置の圧縮機に有用である。本発明は、特に、幅広い能力が要求される空気調和装置の圧縮機に有用である。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful for the compressor of the refrigerating-cycle apparatus which can be utilized for a water heater, a warm water heating apparatus, an air conditioning apparatus etc. The present invention is particularly useful for a compressor of an air conditioner that requires a wide range of capabilities.

1 密閉容器
2 モータ
3 圧縮機構
4 シャフト
5 シリンダ
6 第1閉塞部材
7 第2閉塞部材
8 ピストン
9 ベーン
12 アキュームレータ
14 吸入経路
16 帰還経路
16p 帰還ポート
16h 中継室
25 作動室
25a 吸入室
25b 圧縮−吐出室
30 可変容積機構
32 開閉弁
35,50 逆止弁
40 圧縮機本体
42 インバータ
44 制御部
71 ザグリ
100,200 ロータリ圧縮機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Motor 3 Compression mechanism 4 Shaft 5 Cylinder 6 1st obstruction | occlusion member 7 2nd obstruction | occlusion member 8 Piston 9 Vane 12 Accumulator 14 Suction path 16 Return path 16p Return port 16h Relay room 25 Actuation room 25a Suction room 25b Compression-discharge Chamber 30 Variable volume mechanism 32 On-off valve 35, 50 Check valve 40 Compressor body 42 Inverter 44 Control unit 71 Counterbore 100, 200 Rotary compressor

Claims (8)

シリンダと、自身の外周面と前記シリンダの内周面との間に作動室が形成されるように前記シリンダの内部に配置されたピストンと、前記作動室を吸入室と圧縮−吐出室とに仕切るベーンとを有する圧縮機構と、
前記ピストンに嵌合する偏心部を有するシャフトと、
前記シャフトを回転させるモータと、
圧縮するべき作動流体を前記吸入室に導く吸入経路と、
前記作動室から前記吸入経路へと作動流体を戻す帰還経路と、
前記帰還経路に設けられ、前記圧縮機構の吸入容積を相対的に小さくすべきときには前記帰還経路を通じて前記作動室から前記吸入経路へと作動流体が戻ることを許容し、前記吸入容積を相対的に大きくすべきときには前記帰還経路を通じて前記作動室から前記吸入経路へと作動流体が戻ることを禁止する可変容積機構と、
前記モータを駆動するインバータと、
前記吸入容積の減少を前記モータの回転数の増加で補償するように前記可変容積機構及び前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記帰還経路の前記作動室への開口である帰還ポートは、前記シャフトの回転方向において前記ベーンに対して90度〜360度の角度範囲内に配置されている、ロータリ圧縮機。
A cylinder, a piston arranged inside the cylinder such that a working chamber is formed between an outer peripheral surface of the cylinder and an inner peripheral surface of the cylinder, and the working chamber into a suction chamber and a compression-discharge chamber. A compression mechanism having a partition vane;
A shaft having an eccentric portion fitted to the piston;
A motor for rotating the shaft;
A suction path for leading the working fluid to be compressed to the suction chamber;
A return path for returning the working fluid from the working chamber to the suction path;
When the suction volume of the compression mechanism, which is provided in the return path, should be relatively small, the working fluid is allowed to return from the working chamber to the suction path through the return path, and the suction volume is relatively set. A variable volume mechanism that inhibits working fluid from returning from the working chamber to the suction path through the return path when it should be increased;
An inverter for driving the motor;
A control unit that controls the variable volume mechanism and the inverter so as to compensate for a decrease in the suction volume with an increase in the rotation speed of the motor,
A rotary port, wherein a return port, which is an opening to the working chamber of the return path, is disposed within an angle range of 90 degrees to 360 degrees with respect to the vane in the rotation direction of the shaft.
前記シリンダの両側から前記作動室を閉塞する第1閉塞部材及び第2閉塞部材をさらに備え、
前記帰還ポートは、前記第1閉塞部材または前記第2閉塞部材に設けられている、請求項1に記載のロータリ圧縮機。
A first closing member and a second closing member for closing the working chamber from both sides of the cylinder;
The rotary compressor according to claim 1, wherein the return port is provided in the first closing member or the second closing member.
前記第1閉塞部材または前記第2閉塞部材には、前記帰還ポートを前記作動室に沿って拡張するようにザグリが設けられており、このザグリは、前記ピストンが当該ザグリを覆うときに前記ピストンの輪郭と合致する縁を有する、請求項2に記載のロータリ圧縮機。   The first closing member or the second closing member is provided with a counterbore so as to expand the return port along the working chamber, and the counterbore is formed when the piston covers the counterbore. The rotary compressor according to claim 2, wherein the rotary compressor has an edge that conforms to the contour of the rotary compressor. 前記帰還ポートは、当該帰還ポートを前記シリンダの内周面が横切るように配置されている、請求項2または3に記載のロータリ圧縮機。   The rotary compressor according to claim 2 or 3, wherein the return port is disposed so that the inner peripheral surface of the cylinder crosses the return port. 前記帰還ポートは、前記作動室に対して鉛直方向上向きに開口している、請求項1〜4のいずれかに記載のロータリ圧縮機。   The rotary compressor according to claim 1, wherein the return port opens upward in the vertical direction with respect to the working chamber. 前記帰還経路は、前記帰還ポートを通じて前記作動室と連通する中継室を含み、
前記可変容積機構は、前記中継室に配置された、前記帰還ポートを開閉する逆止弁を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
The return path includes a relay chamber that communicates with the working chamber through the return port;
6. The rotary compressor according to claim 1, wherein the variable volume mechanism includes a check valve disposed in the relay chamber to open and close the return port.
前記逆止弁は、前記帰還ポートに接する第1位置と前記帰還ポートから離間する第2位置との間で移動する弁体と、前記弁体を前記第1位置に維持するように付勢するバネと、前記第2位置に移動した前記弁体を支えるガイドと、で構成されている、請求項6に記載のロータリ圧縮機。   The check valve biases the valve body to move between a first position in contact with the return port and a second position spaced from the return port, and to maintain the valve body in the first position. The rotary compressor according to claim 6, comprising a spring and a guide that supports the valve body moved to the second position. 前記逆止弁は、弾性変形可能なリード弁と、前記リード弁の変形を規制する弁ストップと、で構成されている、請求項6に記載のロータリ圧縮機。   The rotary compressor according to claim 6, wherein the check valve includes a reed valve that can be elastically deformed and a valve stop that restricts deformation of the reed valve.
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