JP2017516024A - 二段回転式コンプレッサーおよび冷却サイクル装置 - Google Patents

Abstract

冷却サイクル装置およびその二段回転式コンプレッサー（１００）であって、二段回転式コンプレッサー（１００）は、気体吐出管（１）と、ケース（２）と、二つのシリンダーと、ピストンと、スライドと、を含む。ケース（２）の外部に貯液器（３）が設けられ、ケース（２）内に気体吐出室（６５１）および二つのシリンダーが備えられ、気体吐出室（６５１）は、貯液器（３）および気体吐出管（１）に連結され、二つのシリンダーのうち一つのシリンダーは、気体吐出室（６５１）と連通され、もう一つは、貯液器（３）と連通され、且つスライド溝および圧縮室を備え、圧縮室は、気体吐出室（６５１）と連通される。ピストンは、圧縮室内に設けられる。スライド外側端部は、スライド溝と共に背圧室を区画する。背圧室は、気体吐出室（６５１）と連通される。気体吐出室（６５１）が貯液器（３）と連通される場合、スライドがスライド溝内に収容され、気体吐出室（６５１）が気体吐出管と連通される場合、スライド内側端部は、ピストンに当接する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気器具に関し、特に二段回転式コンプレッサーおよび其を有する冷却サイクル装置に関する。

関連技術で指摘されているように、例えば空調機のような冷却サイクル装置で大きく負荷がかかる場合、例えば、超低温加熱の場合、冷媒の比容が大きいため、コンプレッサーの吸気質量流量が減少し、コンプレッサーの暖房能力が大幅に下がると同時に、質量流量が低下するため、油戻しが難しくなり、冷媒が持ち去る熱量が減少し、コンプレッサーのポンプ胴体が摩損されるとともにモーターの信頼性が低下してしまい、且つシステムのエネルギー効率が低くなる。

本発明は、関連技術における技術課題の少なく一つを解決しようとする。このため、本発明の一つの目的は、各種の環境温度での性能が改善されており、且つ信頼性が高い二段回転式コンプレッサーを提案することにある。

本発明のもう一つの目的は、上記の二段回転式コンプレッサーを有する冷却サイクル装置を提案することにある。

本発明に係る第１形態の実施例の二段回転式コンプレッサーは、気体吐出管と、ケースと、二つのシリンダーと、ピストンと、スライドとを備える。前記ケースは、前記ケースの外部に貯液器が設けられ、前記ケース内に気体吐出室が備えられ、前記気体吐出室が前記貯液器および前記気体吐出管にそれぞれ連結され、前記二つのシリンダーは、いずれも前記ケース内に設けられ、且つ縦方向にお互いに離間され、前記二つのシリンダーのうち一つは、前記気体吐出室と連通され、もう一つは、前記貯液器と連通され、且つ径方向に延長したスライド溝および圧縮室を備え、前記圧縮室の排気口が前記気体吐出室と連通され、前記ピストンは、前記圧縮室内に設けられ、且つ前記圧縮室の内壁に沿ってローリング可能であり、前記スライドは、移動可能に前記スライド溝内に設けられ、且つ外側端部が前記スライド溝の内壁と共に、前記気体吐出室と連通される背圧室を区画しており、前記気体吐出室が前記貯液器に連通される場合には前記スライド溝内に収容され、前記気体吐出室が前記気体吐出管に連通される場合には内側端部が前記ピストンに当接するように構成される。

本発明に係る実施例の二段回転式コンプレッサーは、冷却サイクル装置、例えば空調機にかかる負荷が大きい場合、例えば超低温加熱の際に、二段噴気圧縮を採用することにより、気体の質量流量を効果的に増やし、冷却サイクル装置の暖房能力を向上させ、且つポンプ胴体の潤滑性を改善することができる。通常の温度の作業条件で冷却運転する場合には単段圧縮を採用することにより、冷却サイクル装置の効率およびエネルギー効率を向上させることができる。

また、本発明に係る上記の実施例の二段回転式コンプレッサーは、更に下記のような付加的な技術的特徴を有することができる。

前記二つのシリンダーのうち下の方のシリンダーの底部に、軸受が設けられ、前記軸受の底部に蓋板が設けられ、前記蓋板は、前記軸受と共に前記気体吐出室を区画することが好ましい。

又は、前記二つのシリンダーの間に、隔離装置が設けられ、前記隔離装置内には、前記気体吐出室が区画されることが好ましい。

具体的に、前記隔離装置は、頂部および／または底部が開放されている隔離体と、前記隔離体の頂部および／または底部に設けられ、且つ前記隔離体と共に前記気体吐出室を区画する隔離板と、を含んでいてもよい。

前記気体吐出室は、三方弁を介して前記貯液器および前記気体吐出管に連結されることが好ましい。

また、前記気体吐出室は、前記三方弁に連結される吸気口を備え、前記背圧室は、前記吸気口と連通されていてもよい。

前記二つのシリンダーのうち一つのシリンダーの排出容積をＶ１とし、もう一つのシリンダーの排出容積をＶ２として、Ｖ１/Ｖ２＝０.４５〜０.９５であることが好ましい。

前記二つのシリンダーのうち一つのシリンダーの高さはもう一つのシリンダーの高さより低く、前記ケース内にクランクシャフトが設けられ、前記クランクシャフトには軸方向に沿って離間される二つの偏心部が設けられ、前記クランクシャフトの下端は、前記二つのシリンダー内に伸びており、且つ前記二つの偏心部は、前記二つのシリンダー内にそれぞれ位置され、前記一つのシリンダー内の前記偏心部の偏心量は、前記もう一つのシリンダーの前記偏心部の偏心量以上であることが好ましい。

本発明に係る第２形態の実施例の冷却サイクル装置は、蒸発器と、前記蒸発器に連結される凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との間に設けられる絞り装置と、前記絞り装置と前記凝縮器との間に設けられるフラッシュ蒸発器と、請求項１〜８のいずれか一項に記載の二段回転式コンプレッサーとを備え、前記二段回転式コンプレッサーは気体戻り口および気体出口を備え、前記蒸発器と前記凝縮器とは、四方弁を介して、それぞれ前記気体戻り口と前記気体出口とに連通され、前記フラッシュ蒸発器が前記気体吐出管に連結される。

本発明に係る実施例の冷却サイクル装置は、上記の第１形態の実施例の二段回転式コンプレッサーを設けることにより、負荷が小さい場合には単段運転を選び、負荷が大きい場合には二段運転を採用することにより、冷却サイクル装置の全般的な性能と、信頼性と、エネルギー効率とを効果的に向上させる。

また、前記凝縮器と前記フラッシュ蒸発器との間に、制御弁が設けられ、前記バイパス弁は、前記制御弁および前記フラッシュ蒸発器に並列接続されていてもよい。

また、前記冷却サイクル装置は、第１絞り装置および第１制御弁を更に含み、前記第１絞り装置および前記第１制御弁は、それぞれ前記制御弁と前記フラッシュ蒸発器との間、及び前記フラッシュ蒸発器と前記絞り装置との間に設けられ、前記制御弁と、前記第１絞り装置と前記フラッシュ蒸発器は、前記バイパス弁に並列接続されていてもよい。

前記絞り装置は、毛細管または膨張弁であることが好ましい。

また、前記気体戻り口と前記気体吐出管の間に第２制御弁が設けられていてもよい。

前記冷却サイクル装置は、空調機であってもよい。

また、前記冷却サイクル装置は、前記蒸発器と熱交換するように、前記蒸発器に連結される貯水タンクを更に含んでいてもよい。

その場合には前記冷却サイクル装置は、ヒートポンプ給湯機であることが好ましい。

本発明に係る実施例の二段回転式コンプレッサーの概略図である。 図１に示される二段回転式コンプレッサーの圧縮装置の概略図である。 図２に示される圧縮装置の平面図である。 図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１に示される圧縮装置の側面図である。 図５におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明に係るもう一つの実施例の圧縮装置の概略図である。 本発明に係る実施例の冷却サイクル装置が冷却する場合の概略図である。 図８に示される冷却サイクル装置が暖房する場合の概略図である。 図８に示される冷却サイクル装置の霜取りをする場合の概略図である。 本発明に係るもう一つの実施例の冷却サイクル装置の霜取りをする場合の概略図である。

１００ 二段回転式コンプレッサー
１ 気体吐出管
２ ケース
２１ 気体出口
３ 貯液器
３１ 低圧吸気管
３２ 第１吸気管
３３ 気体戻り口
４ モーター
４１ 固定子
４２ 回転子
５ 三方弁
６ 圧縮装置
６１ 主軸受
６２ 第１シリンダー
６２１ 第１圧縮室
６２２ 第１ピストン
６２３ 第１スライド
６２４ ばね
６３ 隔板
６３１ 隔離体
６３２ 隔離板
６４ 第２シリンダー
６４１ 第２圧縮室
６４２ 第２ピストン
６４３ 第２スライド
６４４ 背圧室
６５ 副軸受
６５１ 気体吐出室
６５２ 吸気口
６５３ 第２吸気管
６５４１ 第１通路
６５４２ 第２通路
６５４３ 第３通路
６６ 蓋板
６７ クランクシャフト
６７１ 第１偏心部
６７２ 第２偏心部
２００ 冷却サイクル装置
２０１ 蒸発器
２０２ 凝縮器
２０３ 絞り装置
２０４ フラッシュ蒸発器
２０４１ 第２制御弁
２０５ バイパス弁
２０６ 四方弁
２０７ 制御弁
２０８ 第１絞り装置
２０９ 第１制御弁

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。当該実施例の例示が図面において示されるが、その中で、一貫して同じまたは類似の符号は、同じまたは類似の部品、或いは、同じまたは類似の機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しつつ説明される実施例は例示するだけのものであり、本発明を解釈するために用いられるにすぎず、本発明の内容を制限するものとして理解されてはならない。

本発明に係る第１形態の実施例の二段回転式コンプレッサー１００は、例えば、空調機のような冷却サイクル装置内に用いられることができる。本発明の下記の説明では、二段回転式コンプレッサー１００が空調機内に用いられる場合を例として、説明する。勿論、当業者は、本発明に係る二段回転式コンプレッサー１００がヒートポンプの給湯機内等にも用いられることを理解するべきである。

図１〜図４に示すように、本発明に係る第１形態の実施例の二段回転式コンプレッサー１００は、気体吐出管１と、ケース２と、二つのシリンダーと、ピストンと、スライドと、を含む。

ケース２の外部には貯液器３が設けられ、ケース２内には気体吐出室６５１を有する。例えば、図１の例示において、貯液器３は、ケース２の側壁に固定されることができ、ケース２内に収容室が区画され、収容室の上部にモーター４が備えられる。モーター４は、リング状の固定子４１と回転子４２とを含み、固定子４１は、ケース２の内壁に固定され、回転子４２は、回転可能に固定子４１内に設けられる。収容室の下部には圧縮装置６が備えられ、モーター４は、気体を圧縮するように圧縮装置６を駆動し、圧縮装置６内に気体吐出室６５１が区画され、気体吐出室６５１は、それぞれ気体吐出室６５１内に圧力の異なる気体を通過させるように、それぞれ貯液器３および気体吐出管１に連結される。

圧縮装置６は、二つのシリンダーと、二つのピストンと、二つのスライドと、二つの軸受と、隔板６３と、クランクシャフト６７と、を含む。説明の便利のために、本発明の下記の説明において、二つのシリンダーと、二つのピストンと、二つのスライドと、および二つの軸受とを、第１シリンダー６２と、第２シリンダー６４と、第１ピストン６２２と、第２ピストン６４２と、第１スライド６２３と、第２スライド６４３と、主軸受６１と、および副軸受６５とに、それぞれ区別して示す。

その中で、第１シリンダー６２および第２シリンダー６４は、頂部および底部がいずれも開放された筒形状であり、第１シリンダー６２と第２シリンダー６４は、上下方向においてお互いに離間され、第１シリンダー６２は、第２シリンダー６４の上方に位置され、第１シリンダー６２および第２シリンダー６４に、径方向に延長した第１スライド溝と第２スライド溝とがそれぞれ形成される。第１スライド６２３および第２スライド６４３は、第１スライド溝および第２スライド溝内にそれぞれ収容され、且つ内外方向に移動可能である。第１スライド６２３の外側端部に、ばねが接続され、ばねの弾性力の作用で、第１スライド６２３の内側端部が常に第１ピストン６２２の外周壁と接触するように維持させる。隔板６３は、第１シリンダー６２と第２シリンダー６４との間に設けられ、主軸受６１は、第１シリンダー６２の頂部に設けられ、副軸受６５は、第２シリンダー６４の底部に設けられる。従って、主軸受６１と、第１シリンダー６２と、隔板６３とより、第１圧縮室６２１が区画される。隔板６３と、第２シリンダー６４と、副軸受６５と共により、第２圧縮室６４１が区画される。クランクシャフト６７の上端は、モーター４の回転子４２に連結され、且つ回転子４２により駆動されて回動し、クランクシャフト６７の下端は、順番に主軸受６１と隔板６３とを貫き、且つ第１圧縮室６２１と第２圧縮室６４１との内部に入り込む。クランクシャフト６７に、その軸方向に沿って離間される第１偏心部６７１および第２偏心部６７２が設けられる。第１ピストン６２２および第２ピストン６４２は、それぞれ第１偏心部６７１および第２偏心部６７２に嵌めて設けられ、且つ第１圧縮室６２１および第２圧縮室６４１の内壁に沿って移動可能である。ここで、説明すべきことは、方向である「内」は、第１シリンダー６２または第２シリンダー６４中心を向いた方向と理解されることができ、その逆方向は、「外」と定義され、即ち第１シリンダー６２または第２シリンダー６４の中心から遠く離れた方向である。

二つのシリンダー（即ち、第１シリンダー６２および第２シリンダー６４）は、いずれもケース２内に設けられ、且つ縦方向（例えば、図１における上下方向）でお互いに離間され、二つのシリンダーのうち一つ（例えば、図１における第１シリンダー６２）は、気体吐出室６５１に連通される。具体的には、気体吐出室６５１は、第１シリンダー６２の第１圧縮室６２１の空気入り口に連通される。従って、気体吐出室６５１内の気体を第１圧縮室６２１内に通過させて圧縮する。

二つのシリンダーにおけるもう一つ（例えば、図１における第２シリンダー６４）は、貯液器３と連通される。具体的には、第２シリンダー６４の第２圧縮室６４１は、第１吸気管３２を介して貯液器３の底部に連通されて、圧縮すべき気体を第２圧縮室６４１内に通過させて圧縮する。また、上記のもう一つのシリンダー（例えば、図１における第２シリンダー６４）は、径方向に延長したスライド溝（即ち、第２スライド溝）および圧縮室（即ち第２圧縮室６４１）が備えられる。圧縮室（即ち第２圧縮室６４１）の排気口は、気体吐出室６５１と連通される。ピストン（即ち第２ピストン６４２）は、圧縮室（即ち第２圧縮室６４１）内に設けられ、且つ圧縮室（即ち第２圧縮室６４１）の内壁に沿って移動可能である。第２シリンダー６４が圧縮作業する場合、第２圧縮室６４１内にて圧縮された後の気体は、排気口を通じて気体吐出室６５１に入ることができ、気体吐出室６５１は、その内部の気体を第１圧縮室６２１内に通過させて再び圧縮する。

スライド（例えば、図１および図４における第２スライド６４３）は、移動可能にスライド溝（即ち、第２スライド溝）内に設けられる。また、スライド（即ち第２スライド６４３）の外側端部とスライド溝（即ち第２スライド溝）の内壁とは、共に背圧室６４４を区画し、背圧室６４４は、気体吐出室６５１と連通される。其の中で、スライド（即ち第２スライド６４３）は、気体吐出室６５１が貯液器３と連通される場合、スライド溝（即ち第２スライド溝）内に収容されるように構成される。例えば、空調機が冷却工程である作業条件で、このような場合、気体吐出室６５１および第２シリンダー６４に入った気体は、全部低圧気体であり、第２スライド６４３の内外両端の圧力が同等である。即ち、第２圧縮室６４１および背圧室６４４内の圧力が同等である。第２スライド６４３の内側端部は、第２ピストン６４２に当接しないため、第２シリンダー６４は、アンローディングされ、第１シリンダー６２は、気体吐出室６５１からの低圧気体を吸気し、単段圧縮する。

気体吐出室６５１が気体吐出管１と連通される場合、第２スライド６４３の内側端部は、ピストン（即ち第２ピストン６４２）に当接する。例えば、空調機が低温工程にある作業条件の場合、第２シリンダー６４は、空調機の蒸発器２０１出口から低圧気体を吸入し、気体吐出室６５１は、空調機のフラッシュ蒸発器２０４から中間圧気体を吸入する。このような場合、第２スライド６４３の内外両端の圧力が異なる。即ち、第２圧縮室６４１内は、圧力の低い低圧気体であり、背圧室６４４内は、圧力の高い中間圧気体であり、第２スライド６４３は、差圧の作用で内側端部が第２ピストン６４２に当接し、第２シリンダー６４は、ローディングされる。第２シリンダー６４が圧縮された後、気体吐出室６５１の気体は、第２シリンダー６４により圧縮された気体とフラッシュ蒸発器２０４からの中間圧気体の混合気体である。第１シリンダー６２は、中間圧気体を吸入した後、２次圧縮を行い、気体を高圧に圧縮させた後、ケース２の収容空間に排出することにより、二段圧縮を実現する。

従って、気体吐出室６５１の気圧で第２スライド６４３を制御する。単段運転の場合、気体吐出室６５１内の気圧は、低圧であり、第２シリンダー６４内の圧力と同等である。即ち、第２スライド６４３に対して減圧し、第２スライド６４３は、動作しない。従って、二段回転式コンプレッサー１００の摩耗を減らし、二段回転式コンプレッサー１００のエネルギー効率を向上させることができる。二段運転の場合、気体吐出室６５１内の気圧は、中間圧であり、従って背圧室６４４内の気圧は、中間圧であり、ケース２内の圧縮装置６外の高圧に比べ、第２スライド６４３の内外両端の差圧が減る。従って、第２スライド６４３の摩損を減らし、第２スライド６４３を効果的に保護し、更には、二段回転式コンプレッサー１００の摩耗を減らし、二段回転式コンプレッサー１００の使用寿命を伸ばす。

本発明に係る実施例の二段回転式コンプレッサー１００は、例えば空調機のような冷却サイクル装置２００の負荷が大きい場合、例えば超低温暖房の場合、二段噴気圧縮を採用することにより、気体質量流量を効果的に増やし、冷却サイクル装置２００の暖房能力およびエネルギー効率を向上させ、ポンプ胴体の潤滑を改善する。通常の温度の作業条件で冷凍運転する場合、単段圧縮を採用することにより、冷却サイクル装置２００の効率およびエネルギー効率を向上させることができる。

本発明の一つの実施例において、図１および図２が示すように、二つのシリンダーのうち下の方のシリンダー（例えば、図１および図２における第２シリンダー６４）の底部に、軸受（例えば、図１および図２における副軸受６５）が設けられる。軸受（即ち、副軸受６５）の底部に蓋板６６が設けられる。蓋板６６と軸受（即ち副軸受６５）とにより、気体吐出室６５１が区画される。従って、取り付けが便利になり、組み立ての効率が高く、コストが低くなる。

勿論、本発明はこれに限定されるものではない。本発明のいくつかの実施例において、図７を参照すると、二つのシリンダーの間に隔離装置が設けられ、隔離装置内に気体吐出室６５１が区画される。具体的には、隔離装置は、隔離体６３１と隔離板６３２とを含む。隔離体６３１の頂部および／または底部は開放される。隔離板６３２は、隔離体６３１の頂部および／または底部に設けられ、且つ隔離体６３１と共に気体吐出室６５１を区画する。

例えば、図７の例示において、隔離装置は、第１シリンダー６２と第２シリンダー６４とを離間させる。隔離装置は、一つの隔離体６３１と、一つの隔離板６３２とを含み、隔離体６３１の底部は、開放される。隔離板６３２は、隔離体６３１の底部に設けられ、且つ隔離体６３１と共に気体吐出室６５１を区画する。このような場合、隔離体６３１の上面は、第１シリンダー６２の下面と接触し、隔離板６３２の下面は、第２シリンダー６４の上面と接触する。勿論、本発明的もう一つの例示において、隔離板６３２は、隔離体６３１と共に気体吐出室６５１を区画するように、隔離体６３１の頂部に設けられても良い。その中で、隔離体６３１の頂部は、開放される（図示せず）。本発明のいくつかの例示において、隔離体６３１の頂部および底部は、いずれも開放され、隔離体６３１の頂部および底部には、一つの隔離板６３２がそれぞれ設けられることができ、二つの隔離板６３２は、隔離体６３１と共に気体吐出室６５１を区画する（図示せず）。

本発明の一つの実施例において、気体吐出室６５１は、三方弁５を介して貯液器３および気体吐出管１に連結される。図１に示すように、ケース２の外部に第２吸気管６５３が設けられ、第２吸気管６５３は、常に気体吐出室６５１との連通を維持する。第２吸気管６５３は、三方弁５を介して貯液器３底部の低圧吸気管３１と、気体吐出管１とに連結される。空調機が冷凍作業する場合、三方弁５は、低圧吸気管３１と第２吸気管６５３とが連通されるように制御される。空調機が暖房作業する場合、三方弁５は、気体吐出管１と第２吸気管６５３とが連通されるように制御する。従って、三方弁５を設けることにより、作業条件に応じて、上記気体吐出室６５１に流れ込む冷媒を自動的に切り換えることができ、当該冷媒は、フラッシュ蒸発器２０４から流れ出した冷媒であるか、又は蒸発器２０１から流れ出した冷媒である。空調機が低負荷で運転される場合、三方弁５は、気体吐出室６５１が蒸発器２０１から流れ出した冷媒を吸入するように制御し、上記の二段回転式コンプレッサー１００の第２シリンダー６４をアンローディングさせ、第１シリンダー６２が気体を圧縮するようにする。空調機が暖房条件で運転される場合、三方弁５は、気体吐出室６５１がフラッシュ蒸発器２０４から流れ出した冷媒を吸入するように制御し、上記の二段回転式コンプレッサー１００が二段運転をするようにする。

更に、気体吐出室６５１には、三方弁５に連結された吸気口６５２が備えられ、背圧室６４４は吸気口６５２と連通される。図５および図６を参照すると、吸気口６５２は、第２吸気管６５３に対応され、第２吸気管６５３の一端は、吸気口６５２内に伸びており、且つ気体吐出室６５１の内部と連通される。背圧室６４４は、図５および図６が示す気流通路を介して吸気口６５２と連通される。具体的には、気流通路は、第１通路６５４１と、第２通路６５４２と、第３通路６５４３とを含む。第１通路６５４１は、鉛直方向に沿って延長し、また第１通路６５４１の下端は、吸気口６５２と連通され、第２通路６５４２は、水平方向に沿って延長し、第２通路６５４２の一端は、第１通路６５４１の上端と連通される。第２通路６５４２は、副軸受６５の上端面から下に凹んで形成される。第３通路６５４３は、鉛直方向に沿って延長し、また、第３通路６５４３の下端は、第２通路６５４２のもう一端と連通され、第３通路６５４３の上端は、背圧室６４４と連通されることになっても良い。第１シリンダー６２の吸気は、気体吐出室６５１の圧力波動になる可能性があるため、二段圧縮の場合、第２スライド６４３の背圧不足になる可能性がある。背圧室６４４が吸気口６５２と直接に連通されるように設けることにより、第２スライド６４３の背圧を安定させるのに有利であり、第２スライド６４３の動作を保証する。

そのうちの一つのシリンダー（例えば、図１における第１シリンダー６２）の排出容積をＶ１とし、もう一つのシリンダー（例えば、図１における第２シリンダー６４）の排出容積はをＶ２とすると、Ｖ１/Ｖ２＝０.４５〜０.９５であることが好ましい。ここで、説明すべきことは、「排出容積」とは、第１シリンダー６２または第２シリンダー６４における排気口から排出された圧縮気体の容積と理解されることができる。異なる地域および使用条件に対して、Ｖ１/Ｖ２比例の差異は、異なるエネルギー効率に繋がり、蒸発と凝縮との温度差が大きい（例えば、ヒートポンプ作業の条件）場合、Ｖ１/Ｖ２は、小さい値を取ることができる。上記両者の温度差が小さい場合、大きい値を取ることができる。このように、異なる地域および異なる使用条件に対して、二段回転式コンプレッサー１００のエネルギー効率を向上させることができる。

そのうちの一つのシリンダー（例えば、図１における第１シリンダー６２）の高さが、もう一つのシリンダー（例えば、図１における第２シリンダー６４）の高さより低い。ケース２にクランクシャフト６７が設けられ、クランクシャフト６７に軸方向に沿って離間される二つの偏心部（即ち、第１偏心部６７１および第２偏心部６７２）が設けられる。クランクシャフト６７の下端は、二つのシリンダー内に伸びており、また二つの偏心部は、二つのシリンダー（即ち第１シリンダー６２および第２シリンダー６４）内にそれぞれ位置される。そのうちの一つのシリンダー（例えば、図１における第１シリンダー６２）内の偏心部の偏心量は、もう一つのシリンダー（例えば、図１における第２シリンダー６４）の偏心部の偏心量と同等するか、あるいは大きいことが好ましい。現在使用されるＲ２２、Ｒ４１０Ａ等の冷媒は、その運転の圧力範囲により、その低圧レベルの差圧が小さく、高圧レベルの差圧が大きいことを決定する。第１シリンダー６２を更に平坦化することは、二段回転式コンプレッサー１００のエネルギー効率を向上させることができる。また、二段回転式コンプレッサー１００の構造がよりコンパクトになり、信頼性が向上され、特に軸受と軸との信頼性が向上される。

図８〜図１１が示すように、本発明に係る第２の方面の実施例の冷却サイクル装置２００は、蒸発器２０１と、凝縮器２０２と、絞り装置２０３と、フラッシュ蒸発器２０４と、本発明に係る上記の第１形態の実施例の二段回転式コンプレッサー１００と、を含む。

凝縮器２０２は、蒸発器２０１に連結される。絞り装置２０３は、蒸発器２０１と凝縮器２０２との間に設けられる。フラッシュ蒸発器２０４は、絞り装置２０３と凝縮器２０２との間に設けられる。二段回転式コンプレッサー１００に、気体戻り口３３および気体出口２１が備えられる。蒸発器２０１と、凝縮器２０２とは、四方弁２０６を介して、気体戻り口３３と、気体出口２１とにそれぞれ連通される。フラッシュ蒸発器２０４は、気体吐出管１に連結される。尚、凝縮器２０２とフラッシュ蒸発器２０４の間に、制御弁２０７が設けられてもよい。冷却サイクル装置２００は、制御弁２０７とフラッシュ蒸発器２０４とに並列接続されるバイパス弁２０５を更に含む。その中で、冷却サイクル装置２００が、例えば空調機が低負荷で運転される場合、バイパス弁２０５は、使上記の凝縮器２０２から流れ出した気体がフラッシュ蒸発器２０４を流れず、且つ絞り装置２０３までバイパスされるようにする。図１と、図８〜図１１とが示すように、気体戻り口３３は、貯液器３の頂部に設けられ、気体出口２１は、ケース２の頂部に設けられることが好ましい。

冷却サイクル装置２００が空調機である場合、空調機が冷凍作業する場合、図８が示すように、制御弁２０７をオフし、バイパス弁２０５をオンし、ケース２の気体出口２１を通じて流れ出した高温高圧の冷媒が、凝縮器２０２に入る。高温高圧の冷媒は、凝縮器２０２の凝縮プロセスを経た後、液体状態の冷媒になり、液体状態冷媒が、バイパス弁２０５を流れた後、絞り装置２０３を通過して減圧され、低圧液体状態の冷媒になる。絞られた冷媒は、蒸発器２０１に入り、冷媒は、蒸発器２０１にて蒸発および熱交換を行って気体になり、気体冷媒は、気体戻り口３３を通じてケース２内に入る。

空調機が暖房運転する場合、図９が示すように、制御弁２０７をオンし、バイパス弁２０５をオフし、ケース２の排気口を通じて流れ出した高温高圧の冷媒は、蒸発器２０１に入って、蒸発器２０１の凝縮プロセス後、過冷却された高圧の液体冷媒になり、液体冷媒は、絞り装置２０３を通過して減圧され、低圧液体状態の冷媒になる。絞り装置２０３は、毛細管または膨張弁であることが好ましい。絞られた冷媒は、フラッシュ蒸発器２０４に入って気液分離する。気体状態の冷媒は、直接に気体戻り口３３に流れ込み、純液体状態の冷媒は、凝縮器２０２に入り込む。冷媒は、凝縮器２０２にて蒸発プロセスを行った後、気体戻り口３３を通じてケース２内に入る。

本発明に係る実施例の冷却サイクル装置２００は、例えば空調機は、上記の第１形態の実施例の二段回転式コンプレッサー１００を設けることにより、負荷が小さい場合、単段運転を選び、負荷が大きい場合、二段運転を採用することにより、冷却サイクル装置２００全体の性能と、信頼性と、エネルギー効率とを効果的に向上させる。

本発明の一つの実施例において、図８〜図１１を参照すると、冷却サイクル装置２００は、第１絞り装置２０８と、第１制御弁２０９とを更に含む。第１絞り装置２０８および第１制御弁２０９は、それぞれ、制御弁２０７とフラッシュ蒸発器２０４との間、フラッシュ蒸発器２０４と絞り装置２０３との間に設けられる。制御弁２０７と、第１絞り装置２０８と、フラッシュ蒸発器２０４とは、バイパス弁２０５に並列接続される。

図８に示すように、制御弁２０７および第１制御弁２０９を、オフし（第１制御弁２０９をオフしなくても良い）、バイパス弁２０５をオンし、二段回転式コンプレッサー１００を通過して圧縮された後の高圧冷媒は、四方弁２０６を通過して凝縮器２０２に流れ込み、再びバイパス弁２０５を通過して絞り装置２０３に流れ込み、絞られ且つ膨張された後の冷媒は、蒸発器２０１に流れ込み、蒸発器２０１により熱吸収された後、二段回転式コンプレッサー１００に戻る。このような場合、三方弁５は、低圧吸気管３１が気体吐出室６５１に連通するように制御し、第２シリンダー６４の吸気圧力は、気体吐出室６５１の吸気圧力と一致し、背圧室に流れ込んだものは低圧であり、第２スライド６４３は、動作しない。第１シリンダー６２は、低圧冷媒を吸入して圧縮することにより、単段圧縮を実現する。冷却サイクルの場合、該回路を採用することにより、冷媒が流れる配管および部品を減らし、システム流動の抵抗損を低下させ、システムエネルギー効率を向上させる。

図９に示すように、バイパス弁２０５をオフし、制御弁２０７および第１制御弁２０９をオンし、二段回転式コンプレッサー１００を通過して圧縮された後の高圧冷媒は、四方弁２０６を通過して蒸発器２０１に流れ込む。蒸発器２０１から流れ出した冷媒は、絞り装置２０３を通過して絞られ且つ膨張された後、フラッシュ蒸発器２０４に流れ込み、フラッシュ蒸発器２０４にてフラッシュ蒸発された気液二相の冷媒は、二つに分かれる。主通路の冷媒液体は、第１絞り装置２０８を通過して絞り・膨張された後、凝縮器２０２に入り込み、凝縮器２０２にて熱交換を行った後、冷媒気体になり、二段回転式コンプレッサー１００に流れ込んで圧縮される。補助回路の冷媒気体は、フラッシュ蒸発器２０４から流れ出し、噴気回路に入ることにより、二段回転式コンプレッサー１００に流れ込む。このような場合、三方弁５は、気体吐出管１と気体吐出室６５１とが連通されるように制御する。フラッシュ蒸発器２０４から流れ出した中間圧気体は、気体吐出室６５１に入り、第２シリンダー６４の排気圧力は、中間圧気体圧力であり、二段回転式コンプレッサー１００は、二段圧縮サイクルする。

また、冷却サイクル装置２００は、蒸発器２０１との熱交換するように、蒸発器２０１に連結される水タンク（図示せず）を更に含む。冷却サイクル装置２００は、ヒートポンプ給湯機であることが好ましい。冷却サイクル装置２００がヒートポンプ給湯機である場合、蒸発器２０１は、水タンクとの熱交換を行い、システムサイクルは、上記の冷却、暖房のプロセスと一致する。暖房の場合、差圧が大きく、特に低温暖房およびヒートポンプの作業条件で、二段圧縮サイクルを採用することにより、システム暖房量を効果的に向上させ、システムエネルギー効率を高める。

図１０に示すように、霜取りの場合、バイパス弁２０５と第１制御弁２０９をオフし、二段回転式コンプレッサー１００により圧縮された後の高圧冷媒は、四方弁２０６を通過して凝縮器２０２に流れ込み、凝縮器２０２から流れ出した冷媒は、第１絞り装置２０８を通過し、膨張された後の低圧冷媒は、フラッシュ蒸発器２０４に流れ込み、フラッシュ蒸発器２０４から流れ出した冷媒は、気体補充回路を通じて二段回転式コンプレッサー１００に入る。このような場合、三方弁５は、気体吐出管１と気体吐出室６５１とが連通されように制御する。

尚、気体戻り口３３と気体吐出管１との間に、第２制御弁２０４１が設けられる。具体的には、気体吐出管１と低圧吸気管３１とを連通させ、且つその間に第２制御弁２０４１を設ける。第２制御弁２０４１は、霜取りモードで運転される場合のみにオンにし、他のモードで運転する場合には、オフにする。霜取りの場合、低温冷媒は、気体吐出回路を通過して二段回転式コンプレッサー１００の気体吐出室６５１と第２シリンダー６４とに入り込む。霜取り運転の場合、第２シリンダー６４で吸気負圧の場合が発生する可能性を、効果的に避けられる。霜取りの場合、高低圧の差圧が小さく、圧力比が小さいので、若し二段圧縮を採用する場合、過圧縮してしまい、電力消費が大きくなる一方、当該回路を採用すれば、このような場合の発生を効果的に避けることができる。

本発明に対する説明において、用語である「中心」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」等が指す方位または位置関係は、図面が示す方位または位置関係に基づくものであり、本発明を便利にまたは簡単に説明するためだけに用いられるものであり、指し示す装置または部品が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構造および操作されると指し示すあるいは暗示するものではないため、本発明に対する限定と理解すべきものではない。

また、用語である「第１」、「第２」、「第３」は説明のためだけに用いられるものであり、比較的な重要性を指示又は暗示するとか、或いは指示された技術特徴の数を含蓄的に指し示すと理解されてはいけない。従って、「第１」、「第２」、「第３」と限定された特徴は、少なくとも一つの該特徴を明白に或いは含蓄的に含むことができる。本発明の説明において、別途の説明がない限り、「複数」の意味は少なくとも二つまたは二つ以上である。

本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、用語である「取り付け」、「連結」、「接続」、「固定」の意味は広く理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、あるいは一体的な接続でも可能である。機械的な接続や電気接続でも可能である。直接的に接続することや、中間媒体を介して間接的に接続することや、二つの部品の内部が連通することや、または二つの部品の相互作用関係であっても可能である。当業者であれば、具体的な状況に応じて、本発明における上記用語の具体的な意味を理解することができる。

本発明において、別途明確に規定および限定をしない限り、第１特徴が第２特徴の「上」または「下」にあるとは、第１特徴と第２特徴とが直接的に接触していてもよいし、または第１特徴と第２特徴とが中間媒体を介して間接的に接触していてもよい。

本明細書の説明において、参照用語である「一つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例示」、「具体的な例示」、または「いくつかの例示」などの説明は、当該実施例や例示を結合しつつ説明する具体的な特徴、構造、材料、または特点が本発明の少なくとも一つの実施例や例示に含まれることを意味する。本明細書において、上記の用語に対する概要の表現は必ず同じ実施例または例示を指すものではない。また、説明された具体的な特徴、構造、材料または特徴は、任意の一つまたは複数の実施例または例示にて適当な方式で結合されることができる。また、相互に矛盾しない限り、当業者は、本明細書で説明される異なる実施例または例示の特徴と、別の実施例または例示の特徴とを結合または組み合わせることができる。

本発明の実施例を示して説明したが、上記の実施例は、例示性のものであり、本発明を限定するものと理解されてはいけない。当業者は、本発明の範囲内で、上記実施例に対して、変更したり、修正したり、置換したり、変形したりすることができる。

Claims (16)

1. 気体吐出管と、ケースと、二つのシリンダーと、ピストンと、スライドとを備え、
   前記ケースは、前記ケースの外部に貯液器が設けられ、前記ケース内に気体吐出室が備えられ、前記気体吐出室が前記貯液器および前記気体吐出管にそれぞれ連結され、
   前記二つのシリンダーは、いずれも前記ケース内に設けられ、且つ縦方向にお互いに離間され、前記二つのシリンダーのうち一つは、前記気体吐出室と連通され、もう一つは、前記貯液器と連通され、且つ径方向に延長したスライド溝および圧縮室を備え、前記圧縮室の排気口が前記気体吐出室と連通され、
   前記ピストンは、前記圧縮室内に設けられ、且つ前記圧縮室の内壁に沿ってローリング可能であり、
   前記スライドは、移動可能に前記スライド溝内に設けられ、且つ外側端部が前記スライド溝の内壁と共に、前記気体吐出室と連通される背圧室を区画しており、前記気体吐出室が前記貯液器に連通される場合には前記スライド溝内に収容され、前記気体吐出室が前記気体吐出管に連通される場合には内側端部が前記ピストンに当接するように構成されることを特徴とする二段回転式コンプレッサー。
2. 前記二つのシリンダーのうち下の方のシリンダーの底部には軸受が設けられ、
   前記軸受の底部には蓋板が設けられ、
   前記蓋板は前記軸受と共に前記気体吐出室を区画することを特徴とする請求項１に記載の二段回転式コンプレッサー。
3. 前記二つのシリンダーの間には隔離装置が設けられ、
   前記隔離装置内には前記気体吐出室が区画されることを特徴とする請求項１に記載の二段回転式コンプレッサー。
4. 前記隔離装置は、
   頂部および／または底部が開放されている隔離体と、
   前記隔離体の頂部および／または底部に設けられ、且つ前記隔離体と共に前記気体吐出室を区画する隔離板と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の二段回転式コンプレッサー。
5. 前記気体吐出室は、三方弁を介して、前記貯液器および前記気体吐出管に連結されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の二段回転式コンプレッサー。
6. 前記気体吐出室は前記三方弁に連結される吸気口を備え、
   前記背圧室は前記吸気口と連通されることを特徴とする請求項５に記載の二段回転式コンプレッサー。
7. 前記二つのシリンダーのうち前記一つのシリンダーの排出容積をＶ１とし、前記もう一つのシリンダーの排出容積をＶ２として、
   Ｖ１/Ｖ２＝０.４５〜０.９５であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の二段回転式コンプレッサー。
8. 前記二つのシリンダーのうち前記一つのシリンダーの高さは前記もう一つのシリンダーの高さより低く、
   前記ケース内にクランクシャフトが設けられ、前記クランクシャフトには軸方向に沿って離間される二つの偏心部が設けられ、
   前記クランクシャフトの下端は前記二つのシリンダー内に伸びており、
   前記二つの偏心部は前記二つのシリンダー内にそれぞれ位置され、
   前記一つのシリンダー内の前記偏心部の偏心量は前記もう一つのシリンダーの前記偏心部の偏心量以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の二段回転式コンプレッサー。
9. 冷却サイクル装置であって、
   蒸発器と、
   前記蒸発器に連結される凝縮器と、
   前記蒸発器と前記凝縮器との間に設けられる絞り装置と、
   前記絞り装置と前記凝縮器との間に設けられるフラッシュ蒸発器と、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の二段回転式コンプレッサーとを備え、
   前記二段回転式コンプレッサーは気体戻り口および気体出口を備え、
   前記蒸発器と前記凝縮器とは、四方弁を介して、それぞれ前記気体戻り口と前記気体出口とに連通され、前記フラッシュ蒸発器が前記気体吐出管に連結されることを特徴とする冷却サイクル装置。
10. 前記凝縮器と前記フラッシュ蒸発器との間に、制御弁が設けられ、
    前記冷却サイクル装置は、前記制御弁および前記フラッシュ蒸発器に並列接続されるバイパス弁を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の冷却サイクル装置。
11. 第１絞り装置および第１制御弁を更に含み、
    前記第１絞り装置および前記第１制御弁は、それぞれ前記制御弁と前記フラッシュ蒸発器との間、及び前記フラッシュ蒸発器と前記絞り装置との間に設けられ、
    前記制御弁と、前記第１絞り装置と、前記フラッシュ蒸発器とは、前記バイパス弁に並列接続されることを特徴とする請求項１０に記載の冷却サイクル装置。
12. 前記絞り装置は毛細管または膨張弁であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の冷却サイクル装置。
13. 前記気体戻り口と前記気体吐出管との間に第２制御弁が設けられることを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の冷却サイクル装置。
14. 前記冷却サイクル装置は空調機であることを特徴とする請求項９から１３のいずれかの一項に記載の冷却サイクル装置。
15. 前記蒸発器と熱交換するように、前記蒸発器に連結される水タンクを更に含むことを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載の冷却サイクル装置。
16. 前記冷却サイクル装置はヒートポンプ給湯機であることを特徴とする請求項１５に記載の冷却サイクル装置。

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