JP4634191B2 - 密閉形圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば空気調和機に備えられるロータリ式の密閉形圧縮機と、この密閉形圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置に関する。

たとえば空気調和機であるエアコン等では、始動時の負荷と運転安定時における負荷とでは大きな差がある。商用電源周波数で運転される圧縮機を搭載したエアコンは、従来、運転をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより負荷の変動に対応していた。
しかしながら、このようなＯＮ−ＯＦＦ制御では、設定温度に対する温度変動が大きく、快適性（冷凍冷蔵庫では冷凍庫内の温度安定性）が損なわれてしまう。また、圧縮機をインバータ制御することである程度の快適性を得られるが、インバータ制御装置のコストが高く、しかも複雑な電子回路を必要とするために製品としてシステム設計難易度が高くなる等の不具合がある。

そこで、本出願人は、たとえば［特許文献１］において、２つの圧縮機構部を備えたロータリ式密閉形圧縮機で、一方の圧縮機構部では常時圧縮作用をなし、他方の圧縮機構部では必要に応じて圧縮運転−非圧縮運転（運転停止）の切換えを可能とした技術を開示している。
上記圧縮機は、起動時など負荷が大なる場合は両方の圧縮機構部で圧縮運転をなし、運転が安定して負荷が小になった場合は一方の圧縮機構部を非圧縮運転とする。
特開２００４−３０１１１４号公報

この種の圧縮機は、インバータ制御することなく全能力運転と能力半減運転との切換えが可能であり、機能的に極めて優れている。
しかしながら、特に、起動時においては問題を残している。すなわち、圧縮運転と非圧縮運転との切換えをなす圧縮機構部において、圧縮運転時はブレードの先端側であるシリンダ室を低圧とし、後端側であるブレード収納室を高圧とすることで、ブレードの先端と後端に差圧を生じさせている。この差圧により、ブレードの先端縁がローラの周壁に押付けられ、ローラの偏心回転に追従して往復動し、シリンダ室を二分する。

本来ならば、シリンダ室において冷媒ガスの圧縮作用がなされるが、特に起動直後は密閉ケース内が所定の圧力条件（高圧）にならない。そのため、ブレードの先端と後端とで充分な差圧が得られず、ブレード先端縁がローラ周壁に接触と離間を繰り返して、動作が安定しないことがある。この状態では、ブレードがローラを叩いて異常音の発生に至る。さらには、打撃の繰り返しがブレードとローラの表面粗さを増加させ、信頼性の低下を招く虞れがある。

また、上記圧縮機構部を非圧縮運転とするには、シリンダ室に高圧を導入してブレードの先端を後端と同一の圧力とし、差圧のない状態とする。このとき、ブレード先端がローラ周壁から確実に離間するよう、ブレード後端と対向するブレード収納室の周壁部位にマグネットを埋設して、ブレード後端を磁気吸着している。
上記マグネットの磁気力は圧縮運転時には影響がなく、非圧縮運転時にのみ確実に作用させなければならず、厳密に設定する。そのため、シリンダの製造時において、特にシリンダを加熱する工程ではマグネットが減磁しないように特別な配慮が必要であり、製造作業性に影響を及ぼしている。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、複数の圧縮機構部を備え、いずれか一方の圧縮機構部において圧縮運転と非圧縮運転との切換えを可能とすることを前提とし、この圧縮機構部において起動直後から確実に圧縮運転が行えて信頼性の向上を図るとともに、製造作業性の向上を得られる密閉形圧縮機と、この密閉形圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明の密閉形圧縮機は、密閉ケース内に、電動機部および電動機部と回転軸を介して連結される複数の圧縮機構部を収容してなり、上記圧縮機構部は、ローラを偏心回転自在に収容するシリンダ室を備えたシリンダと、このシリンダに設けられ先端縁がローラの周壁に当接するよう押圧付勢されローラの回転方向に沿ってシリンダ室を二分するブレードと、このブレードをローラに向かって押圧付勢するブレードスプリングと、いずれか一方の圧縮機構部におけるブレードスプリングの押圧力を可変させ負荷の大小に応じてブレードをローラに押付けて圧縮させる圧縮運転と、ローラをブレードから離間させて圧縮させない非圧縮運転とを切換える押圧力可変手段とを具備し、
上記押圧力可変手段は、
上記回転軸を介して反ブレード側に設けられた筒状の収納室と、
この収納室内に摺動自在に設けられ、収納室内をブレード側室と、反ブレード側室に区画するとともに、ブレードスプリングの端部が係合されるスライダと、
このスライダを反ブレード側に押圧付勢する弾性部材と、
上記収納室に開口される圧力導入口と、
冷凍サイクルの高圧側に接続される高圧ポート、冷凍サイクルの低圧側に接続される低圧ポート、圧力導入口に接続される第１の案内ポート、一方の圧縮機構部のシリンダ室に接続される第２の案内ポートを有し、一方の圧縮機構部の圧縮運転時に、高圧ポートと第１の案内ポート、低圧ポートと第２の案内ポートを連通することによりブレード側室に冷凍サイクルの高圧圧力を導き、一方の圧縮機構部の非圧縮運転時に、高圧ポートと第２の案内ポート、低圧ポートと第１の案内ポートを連通することによりブレード側室に冷凍サイクルの低圧圧力を導く四方切換え弁を備えた。

上記目的を満足するため、本発明の冷凍サイクル装置は、上述の密閉形圧縮機と、凝縮器、減圧装置と、蒸発器で冷凍サイクルを構成する。

本発明によれば、起動直後から確実に圧縮運転が行えて信頼性の向上を図るとともに、製造作業性の向上を得られるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１および図２は、第１の実施の形態での密閉形圧縮機Ｒの断面構造と、この密閉形圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクルの構成を示す図であり、図１は第１、第２の圧縮機構部２Ａ，２Ｂで圧縮運転をなす状態での冷媒の流れを説明し、図２は第１の圧縮機構部２Ａで圧縮運転をなし、第２の圧縮機構部２Ｂで非圧縮運転をなす状態での冷媒の流れを説明している。

はじめに密閉形圧縮機Ｒから説明すると、１は密閉ケースであって、この密閉ケース１内の下部には後述する第１の圧縮機構部２Ａおよび第２の圧縮機構部２Ｂが設けられる。上部には電動機部３が設けられ、これら電動機部３と第１、第２の圧縮機構部２Ａ，２Ｂは回転軸４を介して連結される。

上記電動機部３は、密閉ケース１の内面に固定されるステータ５と、このステータ５の内側に所定の間隙を存して配置され、かつ上記回転軸４が介挿されるロータ６とから構成される。
上記第１、第２の圧縮機構部２Ａ，２Ｂは、中間仕切り板７を介して上下に配設される第１のシリンダ８Ａと、第２のシリンダ８Ｂを備えている。これら第１、第２のシリンダ８Ａ，８Ｂは、互いに外形形状寸法および内径寸法が同一となるよう設定されていて、外形周壁は密閉ケース１の内径寸法よりも僅かに大に形成される。そして、密閉ケース１内周壁に圧入され、かつ密閉ケース１外部からの溶接加工によって位置決め固定される。

第１のシリンダ８Ａの上面部には主軸受９が重ね合わされ、バルブカバーａとともに取付けボルトｂを介してシリンダ８Ａに取付け固定される。第２のシリンダ８Ｂの下面部には副軸受１０が重ね合わされ、バルブカバーｃおよび中間仕切り板７とともに取付けボルトｄを介して第１のシリンダ８Ａに取付け固定される。
上記回転軸４は、中途部と下端部が主軸受９と副軸受１０に回転自在に枢支される。さらに、回転軸４は各シリンダ８Ａ，８Ｂ内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される２つの偏心部ｅ，ｆを一体に備えている。各偏心部ｅ，ｆは互いに同一直径をなし、各シリンダ８Ａ，８Ｂ内径部に位置するよう組み立てられる。各偏心部ｅ，ｆの周壁には、互いに同一直径をなす偏心ローラ１１ａ，１１ｂが嵌合される。

上記第１のシリンダ８Ａと第２のシリンダ８Ｂは、上記中間仕切り板７と主軸受９および副軸受１０で上下面が区画され、内部に第１のシリンダ室１２ａと、第２のシリンダ室１２ｂが形成される。各シリンダ室１２ａ，１２ｂは互いに同一直径および高さ寸法であり、各シリンダ室１２ａ，１２ｂに上記偏心ローラ１１ａ，１１ｂがそれぞれ偏心回転自在に収容される。
各偏心ローラ１１ａ，１１ｂの高さ寸法は、各シリンダ室１２ａ，１２ｂの高さ寸法と同一に形成される。したがって、偏心ローラ１１ａ，１１ｂは互いに１８０°の位相差があるが、シリンダ室１２ａ，１２ｂで偏心回転することにより、シリンダ室１２ａ，１２ｂにおいて同一の排除容積に設定される。

各シリンダ８Ａ，８Ｂは、シリンダ室１２ａ，１２ｂに対して突没自在なブレード１３ａ，１３ｂを備えている。
図３および図４は第２の圧縮機構部２Ｂの横断平面図であり、図３は圧縮運転時の状態を示し、図４は非圧縮運転の状態を示している。
なお、第２の圧縮機構部２Ｂを構成する第２のシリンダ８Ｂにおいて、第２のシリンダ室１２ｂとブレードの１３ｂ構成は第１の圧縮機構部２Ａにても同一であるので、同図を適用して第１、第２の圧縮機構部２Ａ，２Ｂにおけるブレード１３ａ，１３ｂ回りの説明をなす。

各シリンダ８Ａ，８Ｂには、シリンダ室１２ａ，１２ｂと連通するブレード室１５ａ，１５ｂが設けられていて、それぞれのブレード室１５ａ，１５ｂにブレード１３ａ，１３ｂが収容される。各ブレード室１５ａ，１５ｂは、ブレード１３ａ，１３ｂの両側面が摺動自在に移動できるブレード収納溝ｇと、ブレード１３ａ，１３ｂの後端部を収容する縦孔部ｈとからなる。

各ブレード室１５ａ，１５ｂの縦孔部ｈと各シリンダ８Ａ，８Ｂの外周壁との間に亘って横孔ｊが設けられていて、再び図１に示すように、特に第１のシリンダ８Ａにおける横孔ｊには、圧縮ばねであるコイルスプリング１６が収容される。第２のシリンダ８Ｂの横孔ｊには、何らの構成部材も収容されていない。
第１のシリンダ８Ａにおける上記コイルスプリング１６は、ブレード１３ａの後端面と密閉ケース１内周壁との間に介在される。したがって、コイルスプリング１６はブレード１３ａに弾性力（背圧）を付与し、この先端縁を常に第１のシリンダ室１２ａ内へ突出させて偏心ローラ１１ａ周壁に弾性的に接触させるブレードスプリングとして機能する。

なお、上記第２のシリンダ８Ｂ側のブレード室１５ｂに収容されるブレード１３ｂは、後述する押圧力可変機構（押圧力可変手段）Ｋの作用にもとづいて偏心ローラ１１ｂ周壁に接触し、もしくは離間するようになっている。
再び図３および図４に示すように、各ブレード１３ａ，１３ｂの先端は平面視で半円状に形成されており、背圧を受けている限り、偏心ローラ１１ａ，１１ｂ周壁に、この回転角度にかかわらず線接触できる。

そして、偏心ローラ１１ａ，１１ｂがシリンダ室１２ａ，１２ｂの内周壁に沿って偏心回転すれば、ブレード１３ａ，１３ｂはブレード室１５ａ，１５ｂのブレード収納溝ｇに沿って往復運動し、かつブレード１３ａ，１３ｂ後端が縦孔部ｈにおいて進退自在となる。
各シリンダ８Ａ，８Ｂには、ブレード１３ａ，１３ｂが収容されるブレード収納溝ｇとは所定の間隔を存した一側部に吸込み孔１７が設けられている。この吸込み孔１７は、それぞれのシリンダ８Ａ，８Ｂの外周壁から内周壁を貫通して設けられていて、一端はシリンダ室１２ａ，１２ｂにおけるブレード収納溝ｇの近傍部位に開口される。吸込み孔１７の他端は、上記密閉ケース１を貫通して設けられる吸込み管１８ａ，１８ｂと連通される。

各シリンダ室１２ａ，１２ｂにおいて、ブレード収納溝ｇを介して吸込み孔１７が設けられる部位と反対側の部位に吐出孔１８が設けられる。この吐出孔１８は、シリンダ室１２ａ，１２ｂの周壁に、かつ軸方向に沿って設けられる半円状の切欠き部であって、先に図１および図２で説明した主軸受９および副軸受１０に設けられる吐出通路（図示しない）と連通される。なお、上記吐出通路は断面円形をなしていて、主軸受９および副軸受１０それぞれに設けられ上記バルブカバーａ，ｃでカバーされる図示しない吐出弁機構を備えている。

つぎに、第２の圧縮機構部２Ｂに設けられる押圧力可変機構Ｋについて説明する。
この押圧力可変機構Ｋは、図１ないし図４に示すように、第２のシリンダ８Ｂに設けられる収納室２０と、この収納室２０に摺動自在に設けられるスライダ２１と、このスライダ２１を押圧付勢する弾性部材であるバックアップスプリング２２と、上記収納室２０に開口され第２の圧縮機構部２Ｂの圧縮運転と非圧縮運転との切換えに応じて冷凍サイクルの高圧圧力もしくは低圧圧力を導く圧力導入口（圧力導入部）２３とを備えている。

一方、スライダ２１と、第２のシリンダ８Ｂにおけるブレード１３ｂとの間に亘ってブレードスプリング２５が設けられていて、上記押圧力可変機構Ｋは、ブレードスプリング２５に対する押圧力の作用方向を可変する。なお説明すれば、押圧力可変機構Ｋはブレードスプリング２５を介してブレード１３ｂを変位させ、ブレード１３ｂの先端縁ｍを偏心ローラ１１ｂの周壁に押圧付勢する、もしくは偏心ローラ１１ｂから離間させることができる。

図５および図６は押圧力可変機構Ｋを構成する収納室２０と周辺部分の断面図であり、図５は第２の圧縮機構部２Ｂにおける圧縮運転時の状態を示し、図６は非圧縮運転時の状態を示している。図７は第２のシリンダ８Ｂに設けられるブレード１３ｂと周辺部分の断面図であり、第２の圧縮機構部２Ｂにおける非圧縮運転の状態を示している。

以下、図１ないし図４とともに、図５ないし図７にもとづき上記押圧力可変機構Ｋについて説明する。
押圧力可変機構Ｋを構成する収納室２０は、上記ブレード１３ｂ位置から回転軸４を介して反対側の位置である、反ブレード側に設けられていて、第２のシリンダ８Ｂの外周壁から径方向へ所定長さの筒状をなす。上記スライダ２１は、この収納室２０内をブレード側室ｎと、反ブレード側室ｐに区画するとともに、上面部に上記ブレードスプリング２５の一端部と係合する係合凹部２６ａが設けられる。また、上記ブレード１３ｂの上面部には上記ブレードスプリング２５の他端部と係合する係合凹部２６ｂが設けられる。

第２のシリンダ８Ｂにはブレードスプリング２５が挿通し、この移動に支障のない余裕をもった長さ寸法の挿通用孔２７が設けられる。上記挿通用孔２７の側部には連通孔２８が設けられ、スライダ２１の移動位置によってはスライダ２１によって閉成され、もしくは密閉ケース１内部と収納室２０の反ブレード側室ｐとを連通する。
上記バックアップスプリング２２は、スライダ２１と収納室２０端面との間に介在され、スライダ２１を密閉ケース１周壁側である反ブレード側室ｐ方向へ弾性的に押圧付勢する。上記圧力導入口２３は、スライダ２１が移動してバックアップスプリング２２が最も収縮した状態でも、なおスライダ２１によって閉成されない位置および径を選択し、収納室２０の側面に開口される。

上記圧力導入口２３は、特に図３および図４に示すように、第２のシリンダ８Ｂの肉厚方向に沿って設けられていて、この開口端部には密閉ケース１を貫通して設けられる圧力導入管２９が接続される。
上記ブレードスプリング２５は、上述した通り一端部がブレード１３ｂに係止され、他端部がスライダ２１に係止されていて、これらの間は回転軸４および副軸受１０に当接しないよう迂回し、副軸受１０と密閉ケース１との間に介在して、平面視で略逆Ｃ字状に形成される。

なお、図５ないし図７は実際と相違して上下逆にして描かれている。すなわち、実際にはブレードスプリング２５が第２のシリンダ８Ｂの下面側にくる。当然、この状態でもブレードスプリング２５のスライダ２１およびブレード１３ｂの係合凹部２６ａ，２６ｂに係止される端部が、これらスライダ２１およびブレード１３ｂから脱落しないような構造となっている。

さらに、上記押圧力可変機構Ｋは、冷凍サイクルに接続される四方切換え弁３０と付属配管類とを備えている。
はじめに、冷凍サイクルから説明すると、図１および図２に示すように、密閉ケース１の上端部に吐出管Ｐａが接続される。この吐出管Ｐａには、凝縮器３１と、膨張機構（減圧装置）３２と、蒸発器３３および気液分離器３４が順次直列に設けられる。気液分離器３４底部から２本の配管１８ａ，３５が延出されていて、一方の配管１８ａは上記吸込み管として密閉形圧縮機Ｒの密閉ケース１を貫通し、第１の圧縮機構部２Ａにおける第１のシリンダ８Ａの上記吸込み孔１７に接続される。他方の配管３５は低圧管として後述する四方切換え弁３０に接続される。

上記押圧力可変機構Ｋを構成する四方切換え弁３０は、一側部に高圧ポートｔが設けられ、他側部の中央に低圧ポートｕが設けられ、この左右両側に第１の案内ポートｖおよび第２の案内ポートｗが設けられる。上記高圧ポートｔには、密閉形圧縮機Ｒの密閉ケース１上端と凝縮器３１とを連通する吐出管Ｐａの中途部から分岐された、高圧管Ｐｂが接続される。上記低圧ポートｕには、上記気液分離器３４から延出される上記低圧管３５が接続される。

第１の案内ポートｖには案内管である圧力導入管２９が接続されていて、この圧力導入管２９は先に説明したように、上記押圧力可変機構Ｋを構成する圧力導入口２３に連通する。上記第２の案内ポートｗには案内管である吸込み管１８ｂが接続されていて、この吸込み管１８ｂは第２のシリンダ室１２ｂに開口する吸込み孔１７に接続される。
上記四方切換え弁３０内に設けられる図示しない弁体は、その移動位置に応じて高圧ポートｔと第１の案内ポートｖとを連通し、低圧ポートｕと第２の案内ポートｗとを連通する。もしくは、高圧ポートｔと第２の案内ポートｗとを連通し、低圧ポートｕと第１の案内ポートｖとを連通する。

このことから、四方切換え弁３０は弁体の位置に応じて、高圧管Ｐｂと圧力導入管２９とを連通し、低圧管３５と吸込み管１８ｂとを連通する。もしくは、高圧管Ｐｂと吸込み管１８ｂとを連通し、低圧管３５と圧力導入管２９とを連通する。
つぎに、上述の密閉形圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクル装置の作用について説明する。
（１） 通常運転（全能力運転）を選択した場合：
図１に示すように、四方切換え弁３０は高圧ポートｔと第１の案内ポートｖとを連通し、低圧ポートｕと第２の案内ポートｗを連通するよう切換えられる。そして、密閉形圧縮機Ｒを構成する電動機部３に運転開始信号が送られて回転軸４が回転駆動され、偏心ローラ１１ａ，１１ｂは各シリンダ室１２ａ，１２ｂ内で偏心回転を行う。

第１の圧縮機構部２Ａを構成する第１のシリンダ８Ａにおいては、ブレード１３ａがコイルスプリング１６によって常に弾性的に押圧付勢されるところから、ブレード１３ａの先端縁が偏心ローラ１１ａ周壁に摺接して第１のシリンダ室１２ａ内を吸込み孔１７側である吸込み室と、吐出孔１８側である圧縮室に二分する。偏心ローラ１１ａのシリンダ室１２ａ内周壁転接位置とブレード収納溝ｇが一致し、ブレード１３ａが最も後退した状態で、第１のシリンダ室１２ａの空間容量が最大となる。冷媒ガスは気液分離器３４から吸込み管１８ａを介して第１のシリンダ室１２ａに吸込まれ充満する。

偏心ローラ１１ａの偏心回転にともなって、偏心ローラ１１ａの第１のシリンダ室１２ａ内周壁に対する転接位置が移動し、シリンダ室１２ａのブレード１３ａによって区画された圧縮室の容積が減少する。すなわち、先にシリンダ室１２ａに導かれたガスが徐々に圧縮される。回転軸４が継続して回転され、第１のシリンダ室１２ａにおける圧縮室の容量がさらに減少してガスが圧縮され、所定圧まで上昇したところで吐出弁機構が開放する。高圧ガスはバルブカバーａを介して密閉ケース１内に吐出され充満する。

高圧ガスは密閉ケース１上部の吐出管Ｐａから吐出され、一部は凝縮器３１に導かれ、一部は高圧管Ｐｂに分流して押圧力可変機構Ｋを構成する四方切換え弁３０に導かれる。四方切換え弁３０においては、高圧ポートｔと第１の案内ポートｖとが連通するところから、高圧管Ｐｂに分流される高圧ガスが圧力導入管２９に導かれる。そして、圧力導入管２９から圧力導入口２３を介して収納室２０内に案内され、収納室２０のブレード側室ｎを急速に高圧化する。

図５に示すように、収納室２０のブレード側室ｎと反ブレード側室ｐとの圧力差がなくなり、スライダ２１は、収納室２０に備えたバックアップスプリング２２の付勢力により、図中矢印で示す方向である反ブレード側へ移動する。このスライダ２１の移動にともない、ブレードスプリング２５も移動し、図３に示すようにブレードスプリング２５を介してブレード１３ｂが移動する。

このとき、偏心ローラ１１ｂは第２のシリンダ室１２ｂにおいて偏心回転をなしていて、偏心ローラ１１ｂがどの位置にあってもブレード１３ｂの先端縁ｍが偏心ローラ１１ｂ周壁に摺接するよう、スライダ２１とブレードスプリング２５およびバックアップスプリング２２がブレード１３ｂに対して押圧力を付勢する。

以上のごとき押圧力可変機構Ｋの作用によって、たとえ密閉形圧縮機Ｒの起動直後の状態、すなわち、密閉ケース１内が充分に高圧化しない状態であっても、第２の圧縮機構部２Ｂにおけるブレード１３ｂの先端縁ｍは確実に偏心ローラ１１ｂ周壁に摺接して、通常の圧縮運転が行われる。

密閉ケース１から吐出管Ｐａを介して吐出される高圧ガスは、凝縮器３１に導かれて凝縮液化し、膨張機構３２で断熱膨張し、蒸発器３３で熱交換空気から蒸発潜熱を奪って冷房（冷凍）作用をなす。そして、蒸発したあとの冷媒は気液分離器３４に導かれて気液分離され、再び吸込み管１８ａ，１８ｂから密閉形圧縮機Ｒの第１、第２の圧縮機構部２Ａ，２Ｂに吸込まれて上述の経路を循環する。結局、密閉形圧縮機Ｒにおいては、第１の圧縮機構部２Ａと、第２の圧縮機構部２Ｂとの両方で圧縮運転をなす、全能力運転が行われる。

（２） 特別運転（能力半減運転）を選択した場合：
通常運転（全能力運転）から特別運転（能力半減運転）への切換えは、室温が設定温度に到達して空気調和機（密閉形圧縮機Ｒ）が一旦停止したとき、もしくは設定温度と室温との差が小さくなったとき、もしくは冷房運転時において単位時間あたりの温度降下量が一定値を下回ったとき、もしくは暖房運転時において単位時間あたりの温度上昇量が一定値を上回ったとき、などである。

特別運転を選択すると、四方切換え弁３０は図２に示すように、高圧ポートｔと第２の案内ポートｗが連通し、低圧ポートｕと第１の案内ポートｖとが連通するよう切換る。第１の圧縮機構部２Ａにおいては、ブレード１３ａがコイルスプリング１６によって偏心ローラ１１ａの周壁に摺接するよう弾性的に押圧付勢されることには変りがなく、したがって、上述したように第１のシリンダ室１２ａにおいて圧縮運転がなされて高圧ガスが密閉ケース内に充満し、吐出管Ｐａから吐出される。

吐出管Ｐａに導かれる高圧ガスは、凝縮器３１で凝縮液化し、膨張機構３２で断熱膨張し、蒸発器３３で熱交換空気から蒸発潜熱を奪って冷房（冷凍）作用をなし、気液分離器３４で気液分離され、再び吸込み管１８ａから第１の圧縮機構部２Ａに吸込まれて上述の経路を循環する。

吐出管Ｐａに導かれる一部の高圧ガスは高圧管Ｐｂに分流され、四方切換え弁３０の高圧ポートｔと第２の案内ポートｗを介して吸込み管１８ｂに導かれる。そして、吸込み管１８ｂから第２のシリンダ８Ｂに設けられた吸込み孔１７を介して第２のシリンダ室１２ｂに導入され、第２のシリンダ室１２ｂを高圧とする。

また、気液分離器３４で気液分離された低圧冷媒の一部は低圧管３５に導かれ、四方切換え弁３０の低圧ポートｕから第１の案内ポートｖを介して圧力導入管２９に導かれる。この低圧冷媒は、圧力導入管２９から圧力導入口２３を介して収納室２０のブレード側室ｎに導入される。

その一方で、第１の圧縮機構部２Ａにおける圧縮作用により密閉ケース１内が高圧雰囲気にあり、密閉ケース１内に充満する高圧ガスの一部は連通孔２８を介して収納室２０の反ブレード側室ｐに導入される。収納室２０はバックアップスプリング２２を備えてスライダ２１に背圧を付与しているが、ブレード側室ｎの圧力（低圧）と反ブレード側室ｐの圧力（高圧）との圧力差により、スライダ２１は図６に実線矢印で示すように、バックアップスプリング２２の弾性力に抗してブレード側室ｎの容積を縮小する方向に移動する。

スライダ２１の移動によりバックアップスプリング２２は最大限縮小化されるとともに、ブレードスプリング２５全体がブレード１３ｂ側へ移動する。図４および図７に示すように、ブレードスプリング２５の移動にともないブレード１３ｂが移動して、ブレード１３ｂの先端縁ｍが偏心ローラ１１ｂ周壁から離間する。

ブレード１３ｂが第２のシリンダ室１２ｂ内を二分しないので、第２のシリンダ室１２ｂでの圧縮作用は行われず、非圧縮運転となる。結局、第１の圧縮機構部２Ａにおいての圧縮作用のみが有効であり、能力を半減した運転がなされることになる。
第２のシリンダ室１２ｂ内は高圧となっていて、密閉ケース１内から第２のシリンダ室１２ｂ内への圧縮ガスの漏れは発生せず、それによる損失も発生しない。したがって、圧縮効率の低下なしに能力を半分にした運転が可能となる。
なお、能力半減運転から再び全能力運転に戻る際の条件として、室温が設定温度に到達することなく空気調和機の運転が所定時間以上、継続したときが挙げられる。

この密閉形圧縮機Ｒを採用すれば、第１、第２のシリンダ室１２ａ，１２ｂの排除容積が同一のとき、通常運転（全能力運転）を１００％とすると、特別運転（能力半減運転）は５０％に低減できる。また第１のシリンダ室１２ａと、第２のシリンダ室１２ｂとの排除容積を、たとえば第２のシリンダ室１２ｂ側を７０％（対全能力）、第１のシリンダ室１２ａ側を３０％（対全能力）とし、起動時には１００％運転をなし、運転が安定した段階で第１のシリンダ室１２ａ側のみの圧縮運転で３０％運転を行うような構成も可能である。

全能力運転時の必要能力は、用途などによって種々異なるが、第１、第２のシリンダ室１２ａ，１２ｂの排除容積を任意に設定することにより調整できる。第１のシリンダ室１２ａと第２のシリンダ室１２ｂの排除容積を変えるには、第１、第２のシリンダ８Ａ，８Ｂの内径と、高さ（厚さ）と、回転軸４に設けられる偏心部ｅ，ｆの偏心量のいずれかを変えればよく、併用してもよい。

このように密閉形圧縮機Ｒにおいて、ブレードスプリング２５を作用する押圧力可変機構Ｋを備えたから、通常運転（全能力運転）と特別運転（能力半減運転）との切換え設定に応じて第２の圧縮機構部２Ｂを圧縮運転と非圧縮運転とに確実に切換えられる。したがって、従来のようなインバータ制御を構成する複雑な電子回路が不要となって、廉価で故障が少なく、可変幅を大きく設定した能力可変が可能となる。

特に、商用電源周波数で運転される上記密閉形圧縮機Ｒを搭載したエアコンにおいては、電源投入とともに圧縮機Ｒが高速運転される。その一方で、密閉ケース１内は充分に高圧雰囲気になっていないが、第２の圧縮機構部２Ｂに備えられるブレード１３ｂのパタツキ（ブレードジャンピング、とも呼ばれる）を確実に防止し、異常音の発生を無くしている。同時に、偏心ローラ１１ｂとブレード１３ｂとの表面粗さの増加を抑制して、信頼性の向上を図れる。

図８（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施の形態における押圧力可変機構Ｋａを備えた密閉形圧縮機Ｒａの断面図と冷凍サイクル構成図である。
先に図１ないし図７で説明した第１の実施の形態における押圧力可変機構Ｋと相違するのは、四方切換え弁３０から圧縮機Ｒａおよび冷凍サイクルと連通する配管構成のみであり、他の構成においては全く同一でよいので、同構成部品に対しては同番号を付して新たな説明は省略する。

四方切換え弁３０の高圧ポートｔに接続される高圧管Ｐｂは、密閉形圧縮機Ｒａの上部に接続される吐出管Ｐａの中途部に分岐して設けられる。低圧ポートｕに接続される低圧管３５は、上記冷凍サイクルの蒸発器３３と気液分離器３４とを連通する吐出管Ｐａの中途部に分岐して接続される。第１の案内ポートｖに接続される圧力導入管２９は、第２のシリンダ８Ｂに設けられる圧力導入口２３と連通する。第２の案内ポートｗに設けられる吸込み管１８ｂは、上記気液分離器３４から第２の圧縮機構部２Ｂにおける第２のシリンダ室１２ｂと連通する吸込み管１８ｂの中途部に接続される。なお、この吸込み管１８ｂに逆止弁４０が設けられるが、逆止弁４０に代って開閉弁を備えてもよい。

図８（Ａ）は、全能力運転を選択した条件での冷媒の流れを示している。すなわち、第１の圧縮機構部２Ａでは通常の圧縮運転が行われて、圧縮した高温高圧の冷媒ガスを密閉ケース１内に吐出する。密閉ケース１内に充満する冷媒ガスは凝縮器３１と、膨張機構３２と、蒸発器３３および気液分離器３４の順に導かれて冷凍サイクル作用をなす。そして、気液分離器３４から第１の圧縮機構部２Ａに吸込まれて上述の経路を循環する。

また、密閉ケース１から吐出される高圧冷媒の一部は高圧管Ｐｂから四方切換え弁３０を介して圧力導入管２９に導かれ、さらに第２の圧縮機構部２Ｂの圧力導入口２３から収納室２０に導かれて充満する。先に、図３および図５で示したようにスライダ２１が移動し、ブレードスプリング２５を介してブレード１３ｂの先端縁ｍを偏心ローラ１１ｂ周壁に摺接させる。

一方、気液分離器３４から導出される低圧の冷媒は、逆止弁４０を介して第２の圧縮機構部２Ｂの吸込み管１８ｂからシリンダ室１２ｂに吸込まれ圧縮される。また、蒸発器３３から導出される冷媒の一部は、低圧管３５から四方切換え弁３０を介して吸込み管１８ｂに導かれる冷媒と混合し、第２のシリンダ室１２ｂに導かれて圧縮される。したがって、第１の圧縮機構部２Ａとともに第２の圧縮機構部２Ｂにおいても圧縮運転が行われ、全能力運転となる。

特別運転（能力半減運転）を選択すると、図８（Ｂ）に示すように四方切換え弁３０が切換る。第１の圧縮機構部２Ａにおいては、先に説明したような通常の圧縮作用が行われる。そして、密閉ケース１内に充満する高圧ガスの一部は高圧管Ｐｂから四方切換え弁３０と吸込み管１８ｂを介して第２のシリンダ室１２ｂに導かれる。
蒸発器３３で蒸発した低圧冷媒は低圧管３５から四方切換え弁３０と圧力導入管２９を介して圧力導入口２３から収納室２０に導かれる。収納室２０のブレード側室が低圧状態になり、先に図３、図５および図７に示すようにスライダ２１とブレードスプリング２５およびブレード１３ｂが移動する。

ブレード１３ｂの先端縁ｍが偏心ローラ１１ｂの周壁から離間する位置に保持され、第２のシリンダ室１２ｂにおける圧縮作用はない。第２の圧縮機構部２Ｂでは非圧縮運転となり、第１の圧縮機構部２Ａにおいてのみの圧縮運転が行われて能力半減運転がなされる。
このように、第２の実施の形態で説明した押圧力可変機構Ｋａを備えても、通常運転（全能力運転）と特別運転（能力半減運転）との切換え設定に応じて、第２の圧縮機構部２Ｂを圧縮運転と非圧縮運転とに確実に切換えられる。従来のようなインバータ制御を構成する複雑な電子回路が不要となって、廉価で故障が少なく、可変幅を大きく設定した能力可変が可能となる。

特に、商用電源周波数で運転される上記密閉形圧縮機Ｒ，Ｒａを搭載したエアコンにおいて、第２の圧縮機構部２Ｂに備えられるブレード１３ｂのパタツキ（ブレードジャンピング、とも呼ばれる）を確実に防止して、異常音の発生を無くしている。同時に、偏心ローラ１１ｂとブレード１３ｂとの表面粗さの増加を抑制して、信頼性の向上を図れる。
さらに、上述の第１、第２の実施の形態においては、第１の圧縮機構部２Ａで常時圧縮作用を行わせ、第２の圧縮機構部２Ｂに押圧力可変機構Ｋ，Ｋａを設けて圧縮運転と非圧縮運転との切換えを可能としたが、これに限定されるものではなく、第２の圧縮機構部２Ｂで常時圧縮作用を行わせ、第１の圧縮機構部２Ａに押圧力可変機構Ｋ，Ｋａを設けて圧縮運転と非圧縮運転との切換えを可能とするようにしてもよい。

さらに、ここでは第１の圧縮機構部２Ａと第２の圧縮機構部２Ｂを備えた密閉形圧縮機Ｒ，Ｒａとしたがこれに限定されるものではなく、より多くの圧縮機構部を備えた密閉形圧縮機にも適用できる。要は、押圧力可変機構Ｋ、Ｋａが、複数の圧縮機構部のうちの、いずれか一方の圧縮機構部におけるブレードスプリング２５の押圧力を可変させ、負荷の大小に応じてブレード１３ｂを偏心ローラ１１ｂに押付けて圧縮させる圧縮運転と、偏心ローラ１１ｂをブレード１３ｂから離間させて圧縮しない非圧縮運転とを切換え可能とできればよい。
また、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

本発明における第１の実施の形態に係る、ロータリ式密閉形圧縮機の縦断面図と、冷凍サイクル構成図。 同第１の実施の形態に係る、図１とは冷媒の流れ方向が異なる図。 同第１の実施の形態に係る、第２の圧縮機構部の横断平面図。 同第１の実施の形態に係る、図３とは異なる作用を示す図。 同第１の実施の形態に係る、押圧力可変機構の一部断面図。 同第１の実施の形態に係る、図５とは異なる作用を示す図。 同第１の実施の形態に係る、第２の圧縮機構部におけるブレードと周辺部の断面図。 本発明における第２の実施の形態に係る、ロータリ式密閉形圧縮機の縦断面図と、冷凍サイクル構成図であり、互いに冷媒の流れが異なる図。

符号の説明

１…密閉ケース、３…電動機部、４…回転軸、２Ａ…第１の圧縮機構部、２Ｂ…第２の圧縮機構部、Ｒ、Ｒａ…密閉形圧縮機、１１ａ，１１ｂ…偏心ローラ、１２ａ…第１のシリンダ室、１２ｂ…第２のシリンダ室、１３ａ，１３ｂ…ブレード、２５…ブレードスプリング、Ｋ，Ｋａ…押圧力可変機構（押圧力可変手段）、２０…収納室、ｎ…ブレード側室、ｐ…反ブレード側室、２１…スライダ、２２…バックアップスプリング（弾性部材）、２３…圧力導入口（圧力導入部）、ｔ…高圧ポート、ｕ…低圧ポート、ｖ…第１の案内ポート、ｗ…第２の案内ポート、３０…四方切換え弁。

Claims (2)

1. 密閉ケース内に、電動機部および、この電動機部と回転軸を介して連結される複数の圧縮機構部を収容してなり、
   上記圧縮機構部は、
   ローラを偏心回転自在に収容するシリンダ室を備えたシリンダと、
   このシリンダに設けられ、先端縁が上記ローラの周壁に当接するよう押圧付勢されて、ローラの回転方向に沿ってシリンダ室を二分するブレードと、
   このブレードをローラに向かって押圧付勢するブレードスプリングと、
   上記複数の圧縮機構部のうちの、いずれか一方の圧縮機構部における上記ブレードスプリングの押圧力を可変させ、負荷の大小に応じてブレードをローラに押付けて圧縮させる圧縮運転と、ローラをブレードから離間させて圧縮させない非圧縮運転とを切換える押圧力可変手段と、を具備する密閉形圧縮機において、
   上記押圧力可変手段は、
   上記回転軸を介して反ブレード側に設けられた筒状の収納室と、
   この収納室内に摺動自在に設けられ、収納室内をブレード側室と、反ブレード側室に区画するとともに、上記ブレードスプリングの端部が係合されるスライダと、
   このスライダを反ブレード側に押圧付勢する弾性部材と、
   上記収納室に開口される圧力導入口と、
   冷凍サイクルの高圧側に接続される高圧ポート、冷凍サイクルの低圧側に接続される低圧ポート、上記圧力導入口に接続される第１の案内ポート、上記一方の圧縮機構部のシリンダ室に接続される第２の案内ポートを有し、
   上記一方の圧縮機構部の圧縮運転時に、高圧ポートと第１の案内ポート、低圧ポートと第２の案内ポートを連通することにより、上記ブレード側室に冷凍サイクルの高圧圧力を導き、
   一方の圧縮機構部の非圧縮運転時に、高圧ポートと第２の案内ポート、低圧ポートと第１の案内ポートを連通することにより、上記ブレード側室に冷凍サイクルの低圧圧力を導く、四方切換え弁と、
   を備えたことを特徴とする密閉形圧縮機。
2. 上記請求項１記載の密閉形圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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