JP2015175258A - 回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３つの圧縮要素を有し、３つの圧縮要素を圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と２つの圧縮要素を圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替可能な回転式圧縮機において、２気筒圧縮運転状態に切替えた場合のトルク変動を低減する。【解決手段】３つの圧縮要素を圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と、１つの圧縮要素の圧縮運転を休止して２つの圧縮要素を圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替える切替機構を有し、２気筒圧縮運転状態の場合に圧縮運転される２つの圧縮要素における偏心部２２ａ，２２ｃの偏心方向の角度差θが、１２０?≰θ≰１５５?であることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。

従来、ガス冷媒等の作動流体を圧縮する回転式圧縮機として、複数の圧縮要素を回転軸の軸方向に沿って配置したものが知られており、例えば、下記特許文献１に記載されたように、３つの圧縮要素を配置したものが知られている。なお、各圧縮要素は、回転駆動される回転軸に設けられた偏心部と、各偏心部に嵌合されてシリンダ室内で偏心回転するローラ等により構成されている。

特許第４５９４３０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された回転式圧縮機においては、３つの圧縮要素を圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と、１つの圧縮要素の圧縮運転を休止して２つの圧縮要素を圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替える点については言及されていない。さらに、特許文献１には、２気筒圧縮運転状態の場合に圧縮運転される２つの圧縮要素における偏心部の偏心方向の角度差については言及されていない。

本発明の実施形態の目的は、３つの圧縮要素を有し、３つの圧縮要素を圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と２つの圧縮要素を圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替可能な回転式圧縮機において、２気筒圧縮運転状態に切替えた場合のトルク変動を低減し、広い能力範囲において低振動・低騒音の回転式圧縮機及びこの回転式圧縮機を含む冷凍サイクル装置を提供することである。

実施形態の回転式圧縮機は、密閉ケース内に、軸心回りに回転可能な回転軸と、この回転軸の一端側に連結された電動機部と他端側に連結された圧縮機構部とを有し、圧縮機構部は、回転軸の軸方向に配列されて作動流体を圧縮する３つの圧縮要素を有し、圧縮要素は、シリンダと、このシリンダの回転軸の軸方向に沿った両端を閉塞することにより内部にシリンダ室を形成する閉塞部材と、回転軸に設けられてシリンダ室内に位置する偏心部と、偏心部に嵌合されてシリンダ室内で偏心回転するローラとを有し、３つの圧縮要素を圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と、１つの圧縮要素の圧縮運転を休止して２つの圧縮要素を圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替える切替機構を有し、２気筒圧縮運転状態の場合に圧縮運転される２つの圧縮要素における偏心部の偏心方向の角度差θが、１２０°≦θ≦１５５°であることを特徴とする。

第１の実施形態における断面で示した回転式圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。 圧縮運転されている場合の圧縮要素を示す断面図である。 圧縮運転を休止されている場合の圧縮要素を示す断面図である。 ２気筒圧縮運転状態において圧縮運転されている圧縮要素の偏心部の偏心方向の角度差θを説明する断面図である。 ３気筒圧縮運転時と２気筒圧縮運転時とにおける、圧縮運転される２つの圧縮要素の偏心部の角度差θとトルク変動率との関係を説明するグラフである。 第２の実施形態における断面で示した回転式圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。 第２の実施形態における仕切板の構造を示す断面図である。 仕切板の変形例を示す断面図である。 第３の実施形態における断面で示した回転式圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について、図１ないし図５に基づいて説明する。図１は冷凍サイクル装置１の全体構成を示しており、この冷凍サイクル装置１は、圧縮機本体２とアキュムレータ３とを有して作動流体であるガス冷媒を圧縮する回転式圧縮機４と、圧縮機本体２に接続されて圧縮機本体２から吐出された高圧のガス冷媒を凝縮して液冷媒にする凝縮器５と、凝縮器５に接続されて液冷媒を減圧する膨張装置６と、膨張装置６とアキュムレータ３との間に接続されて液冷媒を蒸発させる蒸発器７とを有している。アキュムレータ３と圧縮機本体２とは、低圧のガス冷媒が流れる２本の吸込管８ａ，８ｂにより接続されている。上側に位置する一方の吸込管８ａは後述する第１圧縮要素のシリンダ室内にガス冷媒を供給し、下側に位置する他方の吸込管８ｂは後述する第２・第３圧縮要素のシリンダ室内にガス冷媒を供給するようになっている。

圧縮機本体２は、円筒状に形成された密閉ケース９を有し、密閉ケース９内には、軸心回りに回転可能な回転軸１０と、回転軸１０の一端側に連結された電動機部１１と、回転軸１０の他端側に連結された圧縮機構部１２とが収容されている。

電動機部１１は、圧縮機構部１２を駆動する部分であり、回転軸１０に固定された回転子１３と、密閉ケース９に固定されて回転子１３を囲む位置に配置された固定子１４とを有している。回転子１３には永久磁石（図示せず）が設けられ、固定子１４には通電用のコイル（図示せず）が巻かれている。

圧縮機構部１２は、ガス冷媒を圧縮する部分であり、回転軸１０の軸方向に沿って配列された３つの圧縮要素（第１圧縮要素１５ａ、第２圧縮要素１５ｂ、第３圧縮要素１５ｃ）と、隣り合う２つの圧縮要素１５ａ〜１５ｃの間に配置されてそれらの圧縮要素１５ａ〜１５ｃの間を仕切る２つの仕切板(第１圧縮要素１５ａと第２圧縮要素１５ｂとの間に配置された第１仕切板１６、第２圧縮要素１５ｂと第３圧縮要素１５ｃとの間に配置された第２仕切板１７)と、回転軸１０の軸方向に沿った圧縮機構部１２の両端側で回転軸１０を支持する主軸受１８と副軸受１９とを有している。なお、仕切板１６、１７と主軸受１８と副軸受１９とは、後述するように各圧縮要素１５ａ〜１５ｃにおけるシリンダの両端を閉塞してシリンダ室を形成するための閉塞部材としても機能する。

第１圧縮要素１５ａは、筒状の第１シリンダ２０ａを有し、この第１シリンダ２０ａの上端側が閉塞部材である主軸受１８により閉塞され、第１シリンダ２０ａの下端側が閉塞部材である第１仕切板１６により閉塞されている。第１シリンダ２０ａ内には、第１シリンダ２０ａの上下両端が主軸受１８と第１仕切板１６とにより閉塞されて第１シリンダ室２１ａが形成されている。第１シリンダ室２１ａ及び後述する第２、第３シリンダ室には回転軸１０が貫通されており、回転軸１０における第１シリンダ室２１ａ内に位置する部分に第１偏心部２２ａが形成され、第１偏心部２２ａには第１ローラ２３ａが嵌合されている。第１ローラ２３ａは、回転軸１０の回転時にその外周面を第１シリンダ２０ａの内周面に油膜を介して線接触させながら偏心回転するように配置されている。さらに、第１シリンダ２０ａ内には、先端部を第１ローラ２３ａの外周面に当接させ、この第１ローラ２３ａの偏心回転に伴って第１シリンダ室２１ａ内を容積と圧力とが変化する２つの空間（後述する吸込室と圧縮室）に仕切る第１ブレード２４ａが設けられている。また、第１シリンダ２０ａ内には、第１ブレード２４ａの後端側を収容するとともに、密閉ケース９内の高圧のガス冷媒が流入する第１ブレード背室２５ａが形成されている。この第１ブレード背室２５ａと第１シリンダ室２１ａとはスリット状のブレード溝を介して連通され、第１ブレード２４ａはこのブレード溝内にスライド可能に収容されている。第１圧縮要素１５ａは、これらの第１シリンダ２０ａ、閉塞部材である主軸受１８と第１仕切板１６、第１偏心部２２ａ、第１ローラ２３ａ、第１ブレード２４ａ等により構成されている。

主軸受１８のフランジ部１８ａには、第１圧縮要素１５ａで圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔２６が形成されている。さらに、このフランジ部１８ａには、吐出孔２６を開閉するリード弁２７と、リード弁２７の最大開度を規制する弁押え２８とが固定されている。主軸受１８には、吐出孔２６から吐出されたガス冷媒が流入するマフラ２９が取付けられている。マフラ２９と主軸受１８との間には、マフラ２９内に流入したガス冷媒を密閉ケース９内に流出させる流出孔３０が設けられている。

第２圧縮要素１５ｂは、第１圧縮要素１５ａと第３圧縮要素１５ｃとの間に配置されている。この第２圧縮要素１５ｂの基本的構成は上述した第１圧縮要素１５ａと同じであり、筒状の第２シリンダ２０ｂを有し、第２シリンダ２０ｂの両端が第１仕切板１６と第２仕切板１７とにより閉塞され、第２シリンダ２０ｂ内に第２シリンダ室２１ｂが形成されている。回転軸１０における第２シリンダ室２１ｂ内に位置する部分に第２偏心部２２ｂが形成され、第２偏心部２２ｂには第２ローラ２３ｂが嵌合されている。第２ローラ２３ｂは、回転軸１０の回転時にその外周面を第２シリンダ２０ｂの内周面に油膜を介して線接触させながら偏心回転するように配置されている。さらに、第２シリンダ２０ｂ内には、先端部を第２ローラ２３ｂの外周面に当接させ、この第２ローラ２３ｂの偏心回転に伴って第２シリンダ室２１ｂ内を容積と圧力とが変化する２つの空間（吸込室と圧縮室）に仕切る第２ブレード２４ｂが設けられている。第２圧縮要素１５ｂは、これらの第２シリンダ２０ｂ、閉塞部材である第１・第２仕切板１６，１７、第２偏心部２２ｂ、第２ローラ２３ｂ、第２ブレード２４ｂ等により構成されている。

第１仕切板１６は、回転軸 １０の軸方向に重ね合わされた第１分割仕切板１６ａと第２分割仕切板１６ｂの二つを連結することにより形成されている。第１・第２分割仕切板１６ａ，１６ｂにはそれぞれ凹状の掘り込み部が形成され、第１・第２分割仕切板１６ａ，１６ｂを連結して第１仕切板１６を形成した場合に、掘り込み部が合わされることにより第１仕切板１６内に仕切板内空間３１が形成されている。

第２分割仕切板１６ｂには、第２圧縮要素１５ｂで圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔３２が形成されている。さらに、この第２分割仕切板１６ｂには、吐出孔３２を開閉するリード弁３３と、リード弁３３の最大開度を規制する弁押え３４とが固定されている。仕切板内空間３１とマフラ２９内とは、連通流路３５により連通されている。連通流路３５は、第１分割仕切板１６ａと第１シリンダ２０ａと主軸受１８のフランジ部１８ａとを貫通して形成されている。

また、第２シリンダ２０ｂ内には、第２ブレード２４ｂの後端側を収容するとともに、低圧又は高圧のガス冷媒が供給される第２ブレード背室２５ｂが形成されている。この第２ブレード背室２５ｂは、第２シリンダ２０ｂに回転軸１０の軸方向に沿った両端が開口された空間部を形成し、この空間部の回転軸１０の軸方向に沿った両端を第１仕切板１６と第２仕切板１７とによって閉塞することにより形成されている。第２ブレード背室２５ｂには圧力制御管３６が接続され、この圧力制御管３６には、一端が密閉ケース９に接続された吐出分岐管３７の他端と、一端が吸込管８ａに接続された吸込分岐管３８の他端とが、三方弁３９を介して選択的に接続されている。そして、これらの圧力制御管３６と吐出分岐管３７と吸込分岐管３８と三方弁３９とにより、第２圧縮要素１５ｂを圧縮運転状態と圧縮運転を休止した状態とに切替える切替機構４０が構成されている。回転式圧縮機４は、この切替機構４０を切替えることにより、３つの圧縮要素１５ａ〜１５ｃを圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と、１つの圧縮要素１５ｂの圧縮運転を休止して２つの圧縮要素１５ａ、１５ｃを圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替え可能とされている。

また、第２圧縮要素１５ｂの第２シリンダ室２１ｂの容積は、第１圧縮要素１５ａの第１シリンダ室２１ａの容積、及び、第３圧縮要素１５ｃの後述する第３シリンダ室の容積より大きく設定されている。

第３圧縮要素１５ｃの基本的構成は上述した第１圧縮要素１５ａと同じであり、筒状の第３シリンダ２０ｃを有し、第３シリンダ２０ｃの両端が第２仕切板１７と閉塞部材である副軸受１９とにより閉塞され、第３シリンダ２０ｃ内に第３シリンダ室２１ｃが形成されている。回転軸１０における第３シリンダ室２１ｃ内に位置する部分に第３偏心部２２ｃが形成され、第３偏心部２２ｃには第３ローラ２３ｃが嵌合されている。第３ローラ２３ｃは、回転軸１０の回転時にその外周面を第３シリンダ２０ｃの内周面に油膜を介して線接触させながら偏心回転するように配置されている。さらに、第３シリンダ２０ｃ内には、先端部を第３ローラ２３ｃの外周面に当接させこの第３ローラ２３ｃの偏心回転に伴って第３シリンダ室２１ｃ内を容積と圧力とが変化する２つの空間（吸込室と圧縮室）に仕切る第３ブレード２４ｃが設けられている。また、第３シリンダ２０ｃ内には、第３ブレード２４ｃの後端側を収容するとともに、密閉ケース９内の高圧のガス冷媒が流入する第３ブレード背室２５ｃが形成されている。第３圧縮要素１５ｃは、これらの第２シリンダ２０ｃ、閉塞部材である第２仕切板１７と副軸受１９、第３偏心部２２ｃ、第３ローラ２３ｃ、第３ブレード２４ｃ等により構成されている。

副軸受１９のフランジ部１９ａには、第３圧縮要素１５ｃで圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔４１が形成されている。さらに、このフランジ部１９ａには、吐出孔４１を開閉するリード弁４２と、リード弁４２の最大開度を規制する弁押え４３とが固定されている。副軸受１９には、吐出孔４１から吐出されたガス冷媒が流入するマフラ４４が取付けられている。マフラ４４内と仕切板内空間３１とは、図示しない連通流路により連通されている。この連通流路は、副軸受１９と第３シリンダ２０ｃと第２仕切板１７と第２分割仕切板１６ｂとを貫通して形成されている。

第２仕切板１７には、吸込管８ｂの先端部が接続されるＹ字型の吸込流路（図示せず）が形成され、この吸込流路の先端部は第２シリンダ室２１ｂと第３シリンダ室２１ｃとに連通されている。さらに、第２仕切板１７には、第２圧縮要素１５ｂの吸込室と第３圧縮要素１５ｃの吸込室とを連通する吸込連通路４５が形成されている。

図２は、圧縮運転されている場合の第２圧縮要素１５ｂを示す断面図である。この図２に示すように、第２シリンダ２０ｂには、先端部を第２ローラ２３ｂの外周面に当接させ、第２ローラ２３ｂの偏心回転に伴って第２シリンダ室２１ｂ内を容積と圧力とが変化する二つの空間である吸込室４６と圧縮室４７とに仕切る第２ブレード２４ｂが設けられている。吸込室４６には、吸込管８ｂと第２仕切板１７に形成されたＹ字型の吸込流路とを通って低圧のガス冷媒が吸込まれるようになっている。

第２ブレード背室２５ｂには、第２ブレード２４ｂが第２シリンダ室２１ｂから後退したときにその後端側が収容可能とされており、第２ブレード背室２５ｂの奥部には磁石４８が固定されている。また、第２ブレード背室２５ｂには、圧力制御管３６が接続されている。第２圧縮要素１５ｂが圧縮運転を行う場合には、圧力制御管３６を介して第２ブレード背室２５ｂに高圧（吐出圧力）のガス冷媒が供給され、第２ブレード２４ｂに対しその先端部を第２ローラ２３ｂの外周面に当接させる向きに付勢する力が作用し、図２に示すように、第２ブレード２４ｂの先端部が第２ローラ２３ｂの外周面に当接した状態に維持される。

図３は、圧縮運転を休止している場合の第２圧縮要素を示す断面図である。圧縮運転を休止する場合には、圧力制御管３６を介して第２ブレード背室２５ｂに低圧（吸込圧力）のガス冷媒が供給され、第２ブレード２４ｂに対しその先端部を第２ローラ２３ｂの外周面に当接させる向きに付勢する力が作用しなくなり、第２ブレード２４ｂは第２ローラ２３ｂの偏心回転に伴って第２ブレード背室２５ｂの奥側に押されたタイミングで磁石４８により吸着される。そして、図３に示すように、第２ブレード２４ｂは先端部を第２ローラ２３ｂの外周面から離反した状態に維持される。

図４は、３つの圧縮要素１５ａ〜１５ｃにおける各偏心部２２ａ〜２２ｃの配置状態、及び２気筒圧縮運転状態において圧縮運転されている第１・第３圧縮要素１５ａ，１５ｃの第１・第３偏心部２２ａ，２２ｃの偏心方向の角度差θを説明する断面図である。

図４に示すように、３つの圧縮要素１５ａ〜１５ｃにおける各偏心部２２ａ〜２２ｃの偏心方向は角度差をもって配置されている。そして、１つの圧縮要素１５ｂの圧縮運転を休止して２つの圧縮要素１５ａ、１５ｃを圧縮運転する２気筒圧縮運転状態において、圧縮運転される圧縮要素１５ａ，１５ｃの偏心部２２ａ，２２ｃの偏心方向の角度差θが、１２０°≦θ≦１５５°とされている。なお、第１圧縮要素１５ａの偏心部２２ａの偏心方向と第２圧縮要素１５ｂの偏心部２２ｂの偏心方向の角度差、及び第３圧縮要素１５ｃの偏心部２２ｃの偏心方向と第２圧縮要素１５ｂの偏心部２２ｂの偏心方向の角度差は、それぞれ、（３６０°−θ）／２であることがトルク変動を小さくするうえで望ましい。

図５は、３気筒圧縮運転時と２気筒圧縮運転時とにおける、圧縮運転される２つの圧縮要素の偏心部の偏心方向の角度差θとトルク変動率との関係を説明するグラフである。トルク変動率とは、“（トルク変動最大値−トルク変動最小値）／トルク変動平均値”を意味する。

この図５のグラフは、２気筒圧縮運転時には、２つの圧縮要素の偏心部の偏心方向の角度差θが１８０°の場合にトルク変動率が最少となることを表している。また、３気筒圧縮運転時には、２つの圧縮要素の偏心部の偏心方向の角度差θが１２０°の場合にトルク変動率が最少となり、θが１６０°前後より大きくなると、２気筒圧縮運転時のトルク変動率の最小値より大きくなることを表している。

このような構成において、この回転式圧縮機４では、切替機構４０による切替を行うことにより、３つの圧縮要素１５ａ〜１５ｃを圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と、第２圧縮要素１５ｂの圧縮運転を休止して２つの圧縮要素１５ａ，１５ｃを圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替えることができる。

３気筒圧縮運転を行う場合には、切替機構４０の三方弁３９を切替え、吐出分岐管３７と圧力制御管３６とを連通させる。これにより、密閉ケース９内の高圧のガス冷媒が吐出分岐管３７内と圧力制御管３６内とを通ってブレード背室２５ｂに供給され、第２ブレード２４ｂに対してその先端部を第２ローラ２３ｂの外周面に当接させる向きに付勢する力が作用する。そして、図２に示すように、第２ブレード２４ｂの先端部が第２ローラ２３ｂの外周面に当接した状態に維持され、第２圧縮要素１５ｂは圧縮運転状態となる。一方、第１・第３圧縮要素１５ａ，１５ｃにおいては、ブレード背室２５ａ，２５ｃに密閉ケース９内の高圧のガス冷媒の圧力が作用し、第１・第３ブレード２４ａ，２４ｃの先端部が第１・第３ローラ２３ａ，２３ｃの外周面に当接した状態に維持され、第１・第３圧縮要素１５ａ，１５ｃは圧縮運転状態となる。

２気筒圧縮運転を行う場合には、切替機構４０の三方弁３９を切替え、吸込分岐管３８と圧力制御管３６とを連通させる。これにより、吸込管８ａ内を流れる低圧のガス冷媒が吸込分岐管３８内と圧力制御管３６内とを通ってブレード背室２５ｂに供給され、第２ブレード２４ｂに対してその先端部を第２ローラ２３ｂの外周面に当接させる向きに付勢する力が作用しなくなる。そして、図３に示すように、第２ブレード２４ｂの先端部が第２ローラ２３ｂの外周面から離反した状態に維持され、第２圧縮要素１５ｂは圧縮運転を休止した状態となる。一方、第１・第３圧縮要素１５ａ，１５ｃにおいては、ブレード背室２５ａ，２５ｃに密閉ケース９内の高圧のガス冷媒の圧力が作用し、第１・第３ブレード２４ａ，２４ｃの先端部が第１・第３ローラ２３ａ，２３ｃの外周面に当接した状態に維持され、第１・第３圧縮要素１５ａ，１５ｃは圧縮運転状態となる。

ここで、３気筒圧縮運転時においては、θが１２０°の場合にトルク変動率が最も小さくなる。一方、θが１６０°前後より大きくなると２気筒圧縮運転時のトルク変動率の最小値より大きくなり、３気筒圧縮運転することによるトルク変動率低減のメリットが失われる。このことから、圧縮運転される２つの圧縮要素１５ａ，１５ｃの偏心部２２ａ，２２ｃの偏心方向の角度差θを、１２０°≦θ≦１５５°とすることにより、３気筒圧縮運転によるトルク変動率低減のメリットを確保しつつ、２気筒圧縮運転時のトルク変動率の低減を図ることができ、広い吐出能力の範囲において低振動・低騒音の回転式圧縮機４を提供することができる。

また、この回転式圧縮機４では、圧縮運転状態と圧縮運転を休止した状態とに切替えられる第２圧縮要素１５ｂが、２気筒圧縮運転時に圧縮運転される第１・第３圧縮要素１５ａ，１５ｃの間に位置している。このため、２気筒圧縮運転時において圧縮機構部１２の両側に位置する主軸受１８と副軸受１９とに作用する負荷を均等にすることができ、主軸受１８や副軸受１９に作用する負荷ピークを抑えることができる。そして、２気筒圧縮運転は主に微小能力圧縮運転を目的に使用されるため、圧縮運転回転数が低く、軸摺動面において油膜が形成されにくいが、主軸受１８や副軸受１９に作用する負荷ピークを抑えることができるため、軸信頼性の向上を図ることができる。

また、この回転式圧縮機４では、圧縮運転状態と圧縮運転を休止した状態とに切替可能な第２圧縮要素１５ｂの第２シリンダ室２１ｂの容積は、他の二つの第１・第３圧縮要素１５ａ，１５ｃの第１・第３シリンダ室２１ａ，２１ｃの容積より大きく設定されている。このため、２気筒圧縮運転時と３気筒圧縮運転時との吐出能力の差を大きくすることができ、回転式圧縮機４の出力性能を高めることができる。さらに、２気筒圧縮運転時においては１回転当たりの吐出能力が少なくなるため、同一の吐出能力においては圧縮運転回転数をアップすることができ、圧縮運転回転数をアップすることにより軸摺動面における油膜形成を容易に行うことができ、軸信頼性の向上を図ることができる。

また、この回転式圧縮機４では、第２ブレード背室２５ｂは、回転軸１０の軸方向に沿った両端を第１仕切板１６と第２仕切板１７とにより閉塞されて形成されている。これらの第１・第２仕切板１６，１７は高い加工精度を要しない部材であるため、回転式圧縮機４の製造性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

また、この回転式圧縮機４には、第２圧縮要素１５ｂの吸込室と第３圧縮要素１５ｃの吸込室とを連通する吸込連通路４５が形成されている。第２圧縮要素１５ｂが圧縮運転を休止した２気筒圧縮運転状態の場合には、密閉ケース９内の潤滑油が第２ローラ２３ｂの外周面を伝わって低圧の第２シリンダ室２１ｂ内に流入しやすくなっている。しかし、第２シリンダ室２１ａ内に流入した潤滑油は、吸込連通路４５を通って第３圧縮要素１５ｃの吸込室に流れ落ち、第２圧縮要素１５ｃの吸込室に流れ落ちた潤滑油は、第３圧縮要素１５ｃで圧縮されたガス冷媒と共に密閉ケース９内に吐出される。このため、多量の潤滑油が圧縮運転を休止した状態の第２圧縮要素１５ｂの第２シリンダ室２１ｂ内に溜まって密閉ケース９内で潤滑油が不足することを防止できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図６ないし図８に基づいて説明する。なお、第１の実施形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する（以下の実施形態においても同様）。

図６は、第２の実施形態の冷凍サイクル装置１の全体構成を示している。この第２の実施形態の基本的構成は第１の実施形態と同じであり、異なる点は、第１圧縮要素１５ａと第２圧縮要素１５ｂとの間に設けられている第１仕切板５１の構造である。第１仕切板５１は、回転軸１０の軸方向に重ね合わされた第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂの二つを連結することにより形成されている。第１分割仕切板５１ａは平板状に形成され、第２分割仕切板５１ｂは凹状の掘り込み部５２が形成されている。第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとを連結して第１仕切板５１を形成した場合、掘り込み部５２が第１分割仕切板５１ａで覆われることにより第１分割仕切板５１ａ内に仕切板内空間５３が形成されている。

第２分割仕切板５１ｂには、第２圧縮要素１５ｂで圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔５４が形成されている。さらに、この第２分割仕切板５１ｂには、吐出孔５４を開閉するリード弁５５と、リード弁５５の最大開度を規制する弁押え５６とが固定されている。仕切板内空間５３とマフラ２９内とは、連通流路３５により連通されている。

第１仕切板５１において、第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとの回転軸１０の軸方向に沿った厚み寸法は、第２分割仕切板５１ｂが第１分割仕切板５１ａより大きく形成されている。

第２圧縮要素１５ｂの第２ブレード背室２５ｂに対して高圧又は低圧のガス冷媒を供給する圧力制御管３６は、第２分割仕切板５１ｂの外周側に形成された形成された凹部５７に接続され、この凹部５７と第２ブレード背室２５ｂとが連通されている。

第１分割仕切板５１ａには、位置決めピン５８が圧入固定されている。この位置決めピン５８の両端は第１分割仕切板５１ａから突出しており、突出した位置決めピン５８の一端が係合される係合穴６０が第２分割仕切板５１ｂに形成され、突出した位置決めピン５８の他端が係合される係合穴５９が第１シリンダ２０ａに形成されている。そして、位置決めピン５８の一端を係合穴６０に係合させることにより第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとが連結され、位置決めピン５８の他端を係合穴５９に係合させることにより第１シリンダ２０ａに対して第１仕切板５１が位置決めされている。

図７は、第１仕切板５１の一部を拡大して示す断面図であり、第２分割仕切板５１ｂの回転軸１０の軸方向に沿った厚み寸法Ｈは、第１分割仕切板５１ａの回転軸１０の軸方向に沿った厚み寸法ｈより大きく形成されている。また、第１分割仕切板５１ａにおける第２分割仕切板５１ｂ側を向いた面には凹部６１が形成されている。この凹部６１は、凹部６１の底部側に向かうにつれて断面積が小さくなるように形成されている。凹部６１には、弁押え５６の先端部が入り込んでいる。

このような構成において、第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとを連結して形成された第１仕切板５１では、吐出孔５４が形成された第２分割仕切板５１ｂの厚み寸法Ｈが第１分割仕切板５１ａの厚み寸法ｈより大きく形成されている。これにより、第２分割仕切板５１ｂの剛性を高めることができ、第２分割仕切板５１ｂに吐出孔５４の形成や、リード弁５５や弁押え５６を固定するための加工を行っても、第２分割仕切板５１ｂの変形を防止することができ、回転式圧縮機４の信頼性を向上させることができる。

また、第１分割仕切板５１ａに凹部６１を形成し、この凹部６１内に弁押え５６の先端部を入り込ませることにより、第１仕切板５１の厚み寸法を小さくすることができる。これにより、主軸受１８と副軸受１９との間の軸受間距離を小さくすることができ、圧縮運転時における回転軸１０の撓みを抑えることができ、回転式圧縮機４の信頼性を向上させることができる。

圧力制御管３６は、厚み寸法を大きくして剛性を高くした第２分割仕切板５１ｂに接続されているため、圧力制御管３６の接続に起因する第２分割仕切板５１ｂの変形を抑えることができるとともに、圧力制御管３６の断面積を確保することができる。

図８は、図７に示した第１仕切板５１の変形例である第１仕切板５１Ａを示す断面図である。この第１仕切板５１Ａは、図７に示した第１仕切板５１と同様に、厚み寸法が大きい第２分割仕切板５１ｂと厚み寸法が小さい第１分割仕切板５１ａとを連結することにより形成されている。第１仕切板５１と比較すると、第１分割仕切板５１ａに凹部６１が形成されていない点が異なる。このため、この第１仕切板５１Ａは構造が簡単になっている。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について、図９に基づいて説明する。第３の実施形態は、回転式圧縮機４Ａが３気筒圧縮運転状態と２気筒圧縮運転状態との切替機構を有さず、常に３気筒圧縮運転される構成であり、他の構成は第２の実施形態と同じである。

図９は冷凍サイクル装置１Ａの全体構成を示しており、この冷凍サイクル装置１Ａは、圧縮機本体２とアキュムレータ３とを有して作動流体であるガス冷媒を圧縮する回転式圧縮機４Ａと、圧縮機本体２に接続されて圧縮機本体２から吐出された高圧のガス冷媒を凝縮して液冷媒にする凝縮器５と、凝縮器５に接続されて液冷媒を減圧する膨張装置６と、膨張装置６とアキュムレータ３との間に接続されて液冷媒を蒸発させる蒸発器７とを有している。アキュムレータ３と圧縮機本体２とは、低圧のガス冷媒が流れる２本の吸込管８ａ，８ｂにより接続されている。

圧縮機本体２は、円筒状に形成された密閉ケース９を有し、密閉ケース９内には、軸心回りに回転可能な回転軸１０と、回転軸１０の一端側に連結された電動機部１１と、回転軸１０の他端側に連結された圧縮機構部１２とが収容されている。

圧縮機構部１２は、ガス冷媒を圧縮する部分であり、回転軸１０の軸方向に配列された３つの圧縮要素（第１圧縮要素１５ａ、第２圧縮要素１５ｂ、第３圧縮要素１５ｃ）と、隣り合う２つの圧縮要素１５ａ〜１５ｃの間に配置されてそれらの圧縮要素１５ａ〜１５ｃの間を仕切る２つの仕切板(第１圧縮要素１５ａと第２圧縮要素１５ｂとの間に配置された第１仕切板５１、第２圧縮要素１５ｂと第３圧縮要素１５ｃとの間に配置された第２仕切板１７)と、回転軸１０の軸方向に沿った圧縮機構部１２の両端側で回転軸１０を支持する主軸受１８と副軸受１９とを有している。なお、仕切板５１、１７と主軸受１８と副軸受１９とは、各圧縮要素１５ａ〜１５ｃにおけるシリンダの両端を閉塞してシリンダ室を形成するための閉塞部材としても機能する。

第１圧縮要素１５ａは、第１の実施形態で説明したように、第１シリンダ２０ａ、閉塞部材である主軸受１８と第１仕切板５１、第１偏心部２２ａ、第１ローラ２３ａ、第１ブレード２４ａ等により構成されている。

第２圧縮要素１５ｂは、第１の実施形態で説明したように、第２シリンダ２０ｂ、閉塞部材である第１・第２仕切板５１，１７、第２偏心部２２ｂ、第２ローラ２３ｂ、第２ブレード２４ｂ等により構成されている。

第３圧縮要素１５ｃは、第１の実施形態で説明したように、第２シリンダ２０ｃ、閉塞部材である第２仕切板１７と副軸受１９、第３偏心部２２ｃ、第３ローラ２３ｃ、第３ブレード２４ｃ等により構成されている。

第１仕切板５１は、第２の実施形態で説明したように、回転軸１０の軸方向に重ね合わされた第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂの二つを連結することにより形成されている。第１分割仕切板５１ａは平板状に形成され、第２分割仕切板５１ｂは凹状の掘り込み部５２が形成されている。第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとを連結して第１仕切板５１を形成した場合、掘り込み部５２が第１分割仕切板５１ａで覆われることにより第１仕切板５１内に仕切板内空間５３が形成されている。

第２分割仕切板５１ｂには、第２圧縮要素１５ｂで圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔５４が形成されている。さらに、この第２分割仕切板５１ｂには、吐出孔５４を開閉するリード弁５５と、リード弁５５の最大開度を規制する弁押え５６とが固定されている。仕切板内空間５３とマフラ２９内とは、連通流路３５により連通されている。

第１仕切板５１において、第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとの回転軸１０の軸方向に沿った厚み寸法は、第２分割仕切板５１ｂが第１分割仕切板５１ａより大きく形成されている。また、第１分割仕切板５１ａにおける第２分割仕切板５１ｂ側を向いた面には凹部６１が形成されている。この凹部６１は、凹部６１の底部側に向かうにつれて断面積が小さくなるように形成されている。凹部６１には、弁押え５６の先端部が入り込んでいる。

第１分割仕切板５１ａには、位置決めピン５８が圧入固定されている。この位置決めピン５８の両端は第１分割仕切板５１ａから突出しており、突出した位置決めピン５８の一端が係合される係合穴６０が第２分割仕切板５１ｂに形成され、突出した位置決めピン５８の他端が係合される係合穴５９が第１シリンダ２０ａに形成されている。そして、位置決めピン５８の一端を係合穴６０に係合させることにより第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとが連結され、位置決めピン５８の他端を係合穴５９に係合させることにより第１シリンダ２０ａに対して第１仕切板５１が位置決めされている。

第１〜第３シリンダ２０ａ〜２０ｃにはそれぞれ、第１〜第３ブレード２４ａ〜２４ｃの後端側を収容するとともに、密閉ケース９内の高圧のガス冷媒が流入するブレード背室２５ａ，２５ｂ，２５ｃが形成されている。

このような構成において、隣り合って位置する圧縮要素の間に位置する仕切板を２つの分割仕切板を連結して形成し、仕切板の内部に圧縮されたガス冷媒が吐出される仕切板内空間を形成した場合、吐出孔を形成する一方の分割仕切板の剛性が低下し、回転式圧縮機の圧縮運転時に変形し、回転式圧縮機の信頼性を低下させる場合がある。

この実施形態は、２つの分割仕切板を連結して内部に仕切板内空間を有する仕切板を形成する場合、その仕切板の剛性を高めて回転式圧縮機の信頼性を向上させるものである。

第１分割仕切板５１ａと第２分割仕切板５１ｂとを連結して形成された第１仕切板５１では、吐出孔５４が形成された第２分割仕切板５１ｂの厚み寸法が第１分割仕切板５１ａの厚み寸法より大きく形成されている。これにより、第２分割仕切板５１ｂの剛性を高めることができ、第２分割仕切板５１ｂに吐出孔５４を形成したりリード弁５５や弁押え５６を固定する加工を行っても、第２分割仕切板５１ｂの変形を防止することができ、回転式圧縮機４の信頼性を向上させることができる。

また、第１分割仕切板５１ａに凹部６１を形成し、この凹部６１内に弁押え５６の先端部を入り込ませたことにより、第１仕切板５１の厚み寸法を小さくすることができる。これにより、主軸受１８と副軸受１９との間の軸受間距離を小さくすることができ、圧縮運転時における回転軸１０の撓みを抑えることができ、回転式圧縮機４の信頼性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、３つの圧縮要素１５ａ〜１５ｂを備えて３気筒圧縮運転される回転式圧縮機４Ａに仕切板５１を用いた場合を例に挙げて説明したが、２つの圧縮要素を備えて２気筒圧縮運転される回転式圧縮機においてこの仕切板５１を用いてもよい。

さらに、第１実施形態乃至第３実施形態において、常時圧縮運転される圧縮要素においては、ローラとブレードとを一体的に形成したものを用いても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…冷凍サイクル装置、４…回転式圧縮機、５…凝縮器、６…膨張装置、７…蒸発器、９…密閉ケース、１０…回転軸、１１…電動機部、１２…圧縮機構部、１５ａ〜１５ｃ…圧縮要素、１６，１７…仕切板（閉塞部材）、１８…主軸受（閉塞部材）、１９…副軸受（閉塞部材）、２０ａ〜２０ｃ…シリンダ、２１ａ〜２１ｃ…シリンダ室、２２ａ〜２２ｃ…偏心部、２３ａ〜２３ｃ…ローラ、２４ａ〜２４ｃ…ブレード、４０…切替機構、４６吸込室、４７…圧縮室、５１ａ，５１ｂ…分割仕切板、５３…仕切板内空間、５４…吐出孔

Claims (6)

1. 密閉ケース内に、軸心回りに回転可能な回転軸と、この回転軸の一端側に連結された電動機部と他端側に連結された圧縮機構部とを有し、
   前記圧縮機構部は、前記回転軸の軸方向に配列されて作動流体を圧縮する３つの圧縮要素を有し、
   前記圧縮要素は、シリンダと、このシリンダの回転軸の軸方向に沿った両端を閉塞することにより内部にシリンダ室を形成する閉塞部材と、前記回転軸に設けられて前記シリンダ室内に位置する偏心部と、前記偏心部に嵌合されて前記シリンダ室内で偏心回転するローラを有し、
   ３つの前記圧縮要素を圧縮運転する３気筒圧縮運転状態と、１つの前記圧縮要素の圧縮運転を休止して２つの前記圧縮要素を圧縮運転する２気筒圧縮運転状態とに切替える切替機構を有し、
   ２気筒圧縮運転状態の場合に圧縮運転される２つの前記圧縮要素における前記偏心部の偏心方向の角度差θが、１２０°≦θ≦１５５°であることを特徴とする回転式圧縮機。
2. 圧縮運転状態と圧縮運転を休止した状態とに切替可能な前記圧縮要素は、２気筒圧縮運転状態の場合に圧縮運転される２つの前記圧縮要素の間に位置することを特徴とする請求項１記載の回転式圧縮機。
3. 圧縮運転状態と圧縮運転を休止した状態とに切替可能な前記圧縮要素の前記シリンダ室の容積は、他の二つの前記圧縮要素の前記シリンダ室の容積より大きいことを特徴とする請求項２記載の回転式圧縮機。
4. 圧縮運転状態と圧縮運転を休止した状態とに切替可能な前記圧縮要素の前記シリンダの両端を閉塞する前記閉塞部材として設けられた板状の部材である仕切板と、
   先端部を前記ローラの外周面に当接させこのローラの偏心回転に伴って前記シリンダ室内を容積と圧力とが変化する吸込室と圧縮室との２つの空間に仕切るブレードと、
   圧縮運転状態と圧縮運転を休止した状態とに切替可能な前記圧縮要素の前記シリンダに設けられ、前記ブレードの後端側を収容し、低圧又は高圧の作動流体が供給されるとともに高圧の作動流体が供給された場合に前記ブレードの先端部が前記ローラの外周面に当接するように前記ブレードが付勢されるブレード背室と、
   を有し、
   前記ブレード背室の前記回転軸の軸方向に沿った両端が前記仕切板により閉塞されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の回転式圧縮機。
5. 少なくとも一方の前記仕切板は、前記回転軸の軸方向に重ね合わされた二つの分割仕切板を連結することにより形成され、この仕切板の内部に圧縮された前記作動流体が吐出される仕切板内空間が形成されるとともに一方の前記分割仕切板に圧縮された作動流体が吐出される吐出孔が形成され、
   前記吐出孔が形成された一方の前記分割仕切板は他方の前記分割仕切板より厚み寸法が大きいことを特徴とする請求項４記載の回転式圧縮機。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の回転式圧縮機と、前記回転式圧縮機に接続される凝縮器と、前記凝縮器に接続される膨張装置と、前記膨張装置と前記回転式圧縮機との間に接続される蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
   

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