JP4766872B2

JP4766872B2 - 多気筒回転圧縮機

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Publication number: JP4766872B2
Application number: JP2004360061A
Authority: JP
Inventors: 弘丞小笠原; 剛弘西川; 正之原; 浩之吉田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2024-12-13
Also published as: JP2006169978A; CN1789718A; CN100543309C

Description

本発明は、第１及び第２の回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされた多気筒回転圧縮機に関するものである。

従来の多気筒回転圧縮機、例えば、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた二気筒回転圧縮機は、密閉容器内に駆動要素とこの駆動要素の回転軸にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を収納して成る。この第１及び第２の回転圧縮要素は、第１及び第２のシリンダと、回転軸に形成された偏心部に嵌合されて各シリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、この第１及び第２のローラに当接して各シリンダ内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーンから構成されている。また、第１及び第２のベーンはバネ部材によりそれぞれ第１及び第２のローラに常時付勢されている。

そして、駆動要素が駆動されると、吸込ポートを介して第１及び第２の回転圧縮要素の各シリンダの低圧室側に低圧の冷媒ガスが吸入され、各ローラと各ベーンの動作によりそれぞれ圧縮され高温高圧の冷媒ガスとなり、各シリンダの高圧室側より吐出ポートを介して吐出消音室に吐出された後、密閉容器内を経て、外部に吐出される構成とされていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−９９１７２号公報

このような多気筒回転圧縮機では、軽負荷時や低速回転時などの小能力域において、両シリンダにて圧縮運転をした場合、両シリンダの排除容積分の冷媒ガスを吸い込んで圧縮しなければならないので、その分、駆動要素の回転数が下げられて運転されていた。しかしながら、回転数が下がりすぎると、駆動要素の効率が低下すると共に、漏れ損失が増大して運転効率が著しく低下するという問題が生じていた。

このため、係る問題に鑑みて能力に応じて１シリンダ運転と２シリンダ運転を切り換え可能とした多気筒回転圧縮機が開発されている。即ち、多気筒回転圧縮機の第１及び第２のベーンを第１及び第２のローラに付勢しているバネ部材のうちどちらか一方のバネ部材、例えば、第２のベーンを第２のローラに付勢しているバネ部材を削除し、２シリンダ運転時には、第２のベーンの背圧として両回転圧縮要素の吐出側の冷媒圧力を印加するものとする。これにより、第２のベーンは第２のローラ側に付勢されて圧縮仕事が成される。

一方、上記２シリンダ運転から１シリンダ運転に切り換える際には、第２のベーンの背圧として、両回転圧縮要素の吸込側の冷媒圧力を印加するものとする。この吸込側の冷媒圧力は低圧であるため、第２のベーンを第２のローラ側に付勢することができない。このため、第２の回転圧縮要素では実質的に圧縮仕事が行われず、第１の回転圧縮要素のみで冷媒の圧縮仕事が行われるようになる。

このように、小能力域で１シリンダ運転とすることにより、圧縮される冷媒ガスの量を減らすことができるので、その分、回転数を上昇させることができるようになる。これにより、駆動要素の運転効率を改善し、且つ、漏れ損失も低減することができるようになる。

しかしながら、このような構成とした場合、２シリンダ運転から１シリンダ運転に切り換える際に、２シリンダ運転時に第２のベーンの背圧として印加されていた両回転圧縮要素の吐出側の冷媒圧力（高圧）が第２のベーンの背圧室に残留して、第２のベーンの背圧室内が低圧に切り換わるまでに時間がかかってしまう。このため、第２のベーンが第２のシリンダ内からなかなか引っ込まず、その間に第２のベーンと第２のローラとが衝突して、衝突音が発生する不都合が生じていた。

本発明は、係る従来技術の問題を解決するために成されたものであり、第１及び第２の回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされた多気筒回転圧縮機において、第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え時における第２のベーンと第２のローラとの衝突による衝突音の発生を低減することを目的とする。

本発明の多気筒回転圧縮機は、密閉容器内に駆動要素とこの駆動要素の回転軸にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を収納し、この第１及び第２の回転圧縮要素を、第１及び第２のシリンダと、回転軸に形成された偏心部に嵌合されて各シリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、この第１及び第２のローラに当接して各シリンダ内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーンとから構成すると共に、第１のベーンのみをバネ部材により第１のローラに付勢し、第２のベーンの背圧室に印加する圧力を切り換えることにより、両回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされたものであって、第１及び第２の回転圧縮要素に挟持された中間仕切板と、この中間仕切板に形成され、第２のシリンダ内の低圧室側と第２のベーンの背圧室とを連通する連通路とを備え、第１の運転モードから第２の運転モードに切り換える際、第２のベーンの背圧室内の圧力を、連通路を介して第２のシリンダ内の低圧室側に吐出させるものである。

請求項２の発明の多気筒回転圧縮機では、上記発明において連通路の第２のシリンダ側の開口は、第２のベーン、若しくは、第２のローラにより開閉可能に閉塞され、連通路は、第２のローラの所定の回転範囲でのみ連通されるものである。

本発明の多気筒回転圧縮機によれば、第１の運転モードから第２の運転モードに切り換える際、第２のベーンの背圧室内の圧力を、連通路を介して第２のシリンダ内の低圧室側に吐出させるので、第２のベーンの背圧室内の圧力を第２のシリンダ内の低圧室側に逃がすことができるようになる。これにより、第２のベーンの背圧室内の圧力を迅速に低下させることができるので、第２のベーンを第２のシリンダから早期に引っ込ませることができるようになり、第２のベーンと第２のローラとの衝突の発生を低減することができるようになる。従って、第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え時の騒音を低減し、多気筒回転圧縮機の信頼性の向上を図ることができるようになる。

特に、第２のシリンダ内の低圧室側と第２のベーンの背圧室とを連通する連通路を中間仕切板に形成しているので、構造も簡単なものとなり、製造コストの増大も極力回避することが可能となる。

また、請求項２の発明の如く連通路の第２のシリンダ側の開口は、第２のベーン、若しくは、第２のローラにより開閉可能に閉塞されるようにし、連通路が、第２のローラの所定の回転範囲でのみ連通されるようにすれば、第１の運転モードにおける第２の回転圧縮要素の体積効率の低下も抑制することができるようになるものである。

次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の多気筒回転圧縮機の実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた内部高圧型のロータリコンプレッサ１０の縦断側面図、図２は図１のロータリコンプレッサ１０の縦断側面図（図１と異なる断面を示す）、図３は第２の回転圧縮要素３４の第２のシリンダ４０の平断面図をそれぞれ示している。尚、本実施例のロータリコンプレッサ１０は、室内を空調する冷凍装置としての空気調和機の冷媒回路の一部を構成するものである。

各図において、実施例のロータリコンプレッサ１０は内部高圧型のロータリコンプレッサで、鋼板からなる縦型円筒状の密閉容器１２内に、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置された駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４から成る回転圧縮機構部１８を収納している。

密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されており、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面には円形の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。

また、エンドキャップ１２Ｂには後述する冷媒吐出管９６が取り付けられ、この冷媒導入管９６の一端は密閉容器１２内と連通している。そして、密閉容器１２の底部には取付用台座１１０が設けられている。

電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に溶接固定されたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とから構成されており、このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定される。

前記ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成されている。

前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された第１及び第２のシリンダ３８、４０と、この第１及び第２シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて各シリンダ３８、４０内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラ４６、４８と、この第１及び第２ローラ４６、４８に先端部が当接して各シリンダ３８、４０内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーン５０、５２と、第１のシリンダ３８の上側の開口面及び第２のシリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。

前記第１及び第２のシリンダ３８、４０には、吸込ポート１６１（第１の回転圧縮要素３２の吸込ポートは図示せず）を介して当該第１及び第２のシリンダ３８、４０内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０が設けられており、当該吸込通路５８、６０には後述する冷媒導入管９２、９４がそれぞれ連通接続されている。

また、上部支持部材５４の上側には吐出消音室６２が設けられており、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスが当該吐出消音室６２に吐出される。この吐出消音室６２は、中心に回転軸１６及び回転軸１６の軸受けを兼用する上部支持部材５４が貫通するための孔を有して上部支持部材５４の電動要素１４側（上側）を覆う略椀状のカップ部材６３内に形成されている。そして、カップ部材６３の上方には、カップ部材６３と所定間隔を存して、電動要素１４が設けられている。

下部支持部材５６には当該下部支持部材５６の下側に形成された凹陥部を壁としてのカバーによって閉塞することにより形成された吐出消音室６４が設けられている。即ち、吐出消音室６４は吐出消音室６４を画成する下部カバー６８にて閉塞される。尚、各シリンダ３８、４０の高圧室側と各吐出消音室６２、６４とは吐出ポート４９（第１の回転圧縮要素３２の吐出ポートは図示せず）を介して連通されている。

一方、上記第１のシリンダ３８には、前述した第１のベーン５０を収納する案内溝７０が形成されており、この案内溝７０の外側、即ち、第１のベーン５０の背面側には、バネ部材としてのスプリング７４を収納する収納部７０Ａが形成されている。このスプリング７４は第１のベーン５０の背面側端部に当接し、常時第１のベーン５０を第１のローラ４６側に付勢する。また、収納部７０Ａには例えば密閉容器１２内の後述する吐出側圧力（高圧）も導入され、第１のベーン５０の背圧として印加される。そして、この収納部７０Ａは案内溝７０側と密閉容器１２（容器本体１２Ａ）側に開口しており、収納部７０Ａに収納されたスプリング７４の密閉容器１２側には金属製のプラグ１３７が設けられ、スプリング７４の抜け止めの役目を果たす。

また、前記第２のシリンダ４０には、第２のベーン５２を収納する案内溝７２が形成されており、この案内溝７２の外側、即ち、第２のベーン５２の背面側には背圧室７２Ａが形成されている。この背圧室７２Ａは案内溝７２側と密閉容器１２側に開口しており、当該密閉容器１２側の開口には後述する配管７５が連通接続され、密閉容器１２内とシールされている。

密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、第１のシリンダ３８と第２のシリンダ４０の吸込通路５８、６０に対応する位置にスリーブ１４１、１４２がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ１４１内には第１のシリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８と連通する。この冷媒導入管９２の他端はアキュムレータ１４６内にて開口している。

スリーブ１４２内には第２のシリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は第２のシリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端は前記冷媒導入管９２と同様にアキュムレータ１４６内にて開口している。

上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気液分離を行うタンクであり、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上部側面にブラケット１４７を介して取り付けられている。そして、アキュムレータ１４６には冷媒導入管９２及び冷媒導入管９４が底部から挿入され、当該アキュムレータ１４６内の上方に他端の開口がそれぞれ位置している。また、アキュムレータ１４６内の上部には冷媒配管１００の一端が挿入されている。

尚、吐出消音室６４と吐出消音室６２とは、第１及び第２のシリンダ３８、４０や中間仕切板３６を軸心方向（上下方向）に貫通する連通路１２０を介して連通されている。そして、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６４に吐出された高温高圧の冷媒ガスが当該連通路１２０を介して吐出消音室６２に吐出され、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された高温高圧の冷媒ガスと合流する。

また、吐出消音室６２と密閉容器１２内とはカップ部材６３を貫通する図示しない孔にて連通されており、この孔から第１の回転圧縮要素３２及び第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２に吐出された高温高圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。

他方、前記中間仕切板３６には連通路１３０が形成されている。ここで、連通路１３０について図２乃至図８を用いて説明する。図３乃至図６は第２のシリンダ４０（第２の回転圧縮要素３４の第２のベーン５２及び第２のローラ４８の動作を示す）の平断面図をそれぞれ示している。この連通路１３０は、前記第２のシリンダ４０内の低圧室側と第２のベーン５２の背圧室７２Ａとを連通するための通路であり、当該連通路１３０は、中間仕切板３６内に軸心方向（上下方向）に形成され、背圧室７２Ａ内と当該背圧室７２Ａの上面にて連通する通路１３１と、通路１３１と同様に中間仕切板３６内に軸心方向に形成され、第２のシリンダ４０内の低圧室側と当該第２のシリンダ４０の上面にて連通する通路１３２と、中間仕切板３６内に水平方向に形成され、通路１３１及び通路１３２とを連通する通路１３３とから構成されている。実施例の通路１３１及び通路１３３は直径１．５ｍｍとされ、第２のシリンダ４０内の低圧室側と連通する通路１３２の直径は上記各通路１３１、１３２より小さい０．７ｍｍとされている。また、通路１３２は第２のベーン５２の第２のローラ４８に当接する先端部からシリンダ４０内の中心とを直線で結んだ場合、当該直線より低圧室側（第３乃至図８では右側）で、且つ、第２のベーン５２により閉塞可能な位置に設けられている。

当該連通路１３１の開口１３１Ａは、第２のベーン５２により開閉可能に閉塞されている。即ち、第２のベーン５２の第２のローラ４８への前後方向の付勢動作により、第２のローラ４８が図３に示すように上死点に位置する場合、若しくは、上死点付近に位置する場合には（本実施例では第２のローラ４８が上死点から３０°回転するまでの範囲に位置する場合）、第２のベーン５２の一部が開口１３１Ａの直下に位置するため、当該第２のベーン５２にて開口１３１Ａが塞がれた状態となる。また、第２のローラ４８が上死点付近から離れると（本実施例では上死点から３０°以上回転すると）第２のベーン５２が開口１３１Ａから離れるため、当該開口１３１Ａが開放される。

一方、通路１３２の開口１３２Ａは、第２のベーン５２、若しくは、第２のローラ４８により開閉可能に閉塞されている。即ち、第２のローラ４８が図３に示すように上死点に位置する場合、若しくは、上死点付近に位置する場合には（本実施例では、第２のローラ４８が上死点から６０°回転するまでの範囲に位置する場合）、第２のローラ４８の一部が開口１３２Ａの直下に位置するため、当該開口１３２Ａが塞がれた状態となる。また、上死点付近から離れると（本実施例では、上死点から７０°以上回転すると）第２のベーン５２の一部が開口１３２Ａの直下に位置するため、当該開口１３２Ａが塞がれた状態となる。そして、第２のローラ５２が所定の回転範囲でのみ（本実施例では、第２のローラ４８が上死点を０°とする回転角度において、回転方向に６０°以上７０°未満の範囲でのみ）前記開口１３２Ａと開口１３１Ａとが開放され、連通路１３０が連通される。

本実施例では、第２のローラ４８が上死点から回転方向に３０°回転すると、第２のベーン５２により開口１３１Ａが開放される。そして、第２のローラ４８が上死点から回転方向に６０°回転すると（図４）、第２のローラ４８により開口１３２Ａが開放される。従って、第２のローラ４８が上死点から６０°回転すると、図７に示すように両開口１３１Ａ、１３２Ａが開放されるため、連通路１３０が連通される。尚、図７は第２のローラ４８が上死点から６０°回転した場合の中間仕切板３６に形成された通路１３１の開口１３１Ａ及び通路１３１の開口１３２Ａと第２のローラ４８と第２のベーン５２の位置関係を示す図である。

そして、図５及び図８に示すように第２のローラ４８が上死点から７０°回転すると、通路１３２の開口１３２Ａが第２のベーン５２にて塞がれた状態となり、連通路１３０は閉塞される。尚、図８は第２のローラ４８が上死点から７０°回転した場合の中間仕切板３６に形成された通路１３１の開口１３１Ａ及び通路１３１の開口１３２Ａと第２のローラ４８と第２のベーン５２の位置関係を示す図である。

他方、前記冷媒配管１００の途中部には冷媒配管１０１が連通接続されており、当該配管は電磁弁１０５を介して前述した配管７５に接続されている。また、前述した冷媒吐出管９６の途中部にも冷媒配管１０２が連通接続されており、上記冷媒配管１０１と同様に電磁弁１０６を介して前記配管７５に接続されている。また、これら電磁弁１０５、１０６はそれぞれ後述するコントローラ２１０にて開閉が制御されている。即ち、コントローラ２１０により電磁弁１０５が開かれ、電磁弁１０６が閉じられると、冷媒配管１０１と配管７５とが連通される。これにより、冷媒配管１００を流れ、アキュムレータ１４６に流入する両回転圧縮要素３２、３４（若しくは、第１の回転圧縮要素３２）の吸込側冷媒の一部が冷媒配管１０１に入り、配管７５から背圧室７２Ａに流入する。これにより、第２のベーン５２の背圧として、両回転圧縮要素３２、３４（又は、第１の回転圧縮要素３２）の吸込側圧力が印加されるようになる。

また、コントローラ２１０により電磁弁１０５が閉じられ、電磁弁１０６が開かれると、冷媒吐出管９６と配管７５とが連通される。これにより、密閉容器１２から吐出され、冷媒吐出管９６を通過する両回転圧縮要素３２、３４の吐出側冷媒の一部が冷媒配管１０２を経て、配管７５から背圧室７２Ａに流入する。これにより、第２のベーン５２の背圧として、両回転圧縮要素３２、３４の吐出側圧力が印加されるようになる。

前述したコントローラ２１０は、ロータリコンプレッサ１０の電動要素１４の回転数を制御している。また、上述の如く前記冷媒配管１０１の電磁弁１０５及び冷媒配管１０６の電磁弁１０６の開閉も制御している。

次に、図９はロータリコンプレッサ１０を用いて構成された前記空気調和機の冷媒回路図を示している。即ち、実施例のロータリコンプレッサ１０は図９に示す空気調和機の冷媒回路の一部を構成している。ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６は室外側熱交換器１５２の入口に接続されている。前記コントローラ２１０やロータリコンプレッサ１０、室外側熱交換器１５２は空気調和機の図示しない室外機に設けられている。この室外側熱交換器１５２の出口に接続された配管は減圧手段としての膨張弁１５４に接続され、膨張弁１５４を出た配管は室内側熱交換器１５６に接続されている。これら膨張弁１５４や室内側熱交換器１５６は空気調和機の図示しない室内機に設けられている。また、室内側熱交換器１５７の出口側にはロータリコンプレッサ１０の前記冷媒配管１００が接続されている。

尚、冷媒としてはＨＦＣやＨＣ系の冷媒を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等該存のオイルが使用される。

以上の構成で次にロータリコンプレッサ１０の動作を説明する。

（１）第１の運転モード（通常負荷或いは高負荷時）
先ず、両回転圧縮要素３２、３４が圧縮仕事をする第１の運転モードについて説明する。前述した室内機に設けられた図示しない室内機側のコントローラの運転指令入力に基づき、コントローラ２１０はロータリコンプレッサ１０の電動要素１４の回転数を制御すると共に、室内が通常負荷或いは高負荷状態である場合、コントローラ２１０は第１の運転モードを実行する。この第１の運転モードでコントローラ２１０は、冷媒配管１０１の電磁弁１０５を閉じて、冷媒配管１０２の電磁弁１０６を開く。これにより、冷媒配管１０２と配管７５とが連通され、背圧室７２Ａに両回転圧縮要素３２、３４の吐出側冷媒が流入し、第２のベーン５２の背圧として両回転圧縮要素３２、３４の吐出側圧力が印加されるようになる。

そして、ターミナル２０及び図示しない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電すると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて第１及び第２のローラ４６、４８が第１及び第２のシリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、低圧冷媒がロータリコンプレッサ１０の冷媒配管１００から、アキュムレータ１４６内に流入する。上述の如く冷媒配管１００の電磁弁１０５は閉じられているので、冷媒配管１００を通過する冷媒は、配管７５に流入すること無く、全てアキュムレータ１４６内に流入する。

そして、アキュムレータ１４６内に流入した低圧冷媒は、そこで気液分離された後、冷媒ガスのみが当該アキュムレータ１４６内に開口した各冷媒吐出管９２、９４内に入る。冷媒導入管９２に入った低圧の冷媒ガスは吸込通路５８、図示しない吸込ポートを経て、第１の回転圧縮要素３２の第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入される。

第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、第１のローラ４６と第１のベーン５０の動作により圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、第１のシリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り吐出消音室６２に吐出される。

一方、冷媒導入管９４に入った低圧の冷媒ガスは吸込通路６０、吸込ポート１６１を経て、第２の回転圧縮要素３４の第２のシリンダ４０の低圧室側に吸入される。第２のシリンダ４０の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、第２のローラ４８と第２のベーン５２の動作により圧縮される。

このとき、第２のベーン５２には、前述の如く両回転圧縮要素３２、３４の吐出側圧力が背圧として印加されているので、第２のベーン５２を第２のローラ４８に充分に追従させることができる。

ここで、図３乃至図８を用いて、第２の回転圧縮要素３４の第２のシリンダ４０における圧縮動作を説明する。先ず、図３の如く上死点から第２のローラ４８が回転（図３乃至図６では第２のローラ４８は右回転する）して、吸込ポート１６１を通過すると、第２のシリンダ４０内の低圧室側への低圧冷媒の吸入が終了する。そして、第２のローラ４８が上死点から３０°回転すると前述の如く第２のベーン５２にて塞がれていた通路１３１の開口１３１Ａが開放される。尚、この時点では第２のシリンダ４０内の低圧室側と連通する通路１３２の開口１３２Ａが第２のローラ４８により塞がれているため、連通路１３０はまだ連通されていない状態である。

そして、図４及び図７に示しように第２のローラ４８が上死点から６０°回転すると、第２のローラ４８にて塞がれていた通路１３２の開口１３２Ａが開放され、連通路１３０が連通される。これにより、背圧室７２Ａ内の高圧の冷媒ガスが連通路１３０を介して第２のシリンダ４０内の低圧室側に吐出される。

そして、図５及び図８の如く第２のローラ４８が上死点から７０°回転すると、第２のベーン５２により通路１３２の開口１３２Ａが塞がれるため、連通路１３０が閉塞され、第２のシリンダ４０内への高圧の吐出が停止される。尚、図６の如く第２のローラ４８が上死点から９０°回転した時点では上述の如く第２のベーン５２にて通路１３２Ａの開口が塞がれているため、連通路１３０は閉塞され、第２のシリンダ４０内への高圧ガスの吐出は停止された状態である。

そして、第２のローラ４８と第２のベーン５２の動作により冷媒が圧縮され、下死点（上死点から１８０°回転）を超えると、シリンダ４０内の高圧室側の圧力が所定の圧力となり、吐出ポート４９から吐出される。

その後、第２のローラ４８が上死点から３３０°回転すると、前記背圧室７２Ａ内の通路１３１の開口１３１Ａが第２のベーン５２により塞がれる。尚、シリンダ４０内の高圧の冷媒ガスの吐出は、第２のローラ４８が吐出ポート４９を通過するまで行われ、第２のローラ４８が吐出ポート４９を通過すると、冷媒ガスの吐出が終了する。

他方、第２のシリンダ４０の高圧室側から吐出ポート４９内を通り吐出消音室６４に吐出された冷媒ガスは、前記連通路１２０を経由して、吐出消音室６２に吐出され、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒と合流する。合流した冷媒は、カップ部材６３を貫通する図示しない孔より密閉容器１２内に吐出される。

その後、密閉容器１２内の冷媒は、密閉容器１２のエンドキャップ１２Ｂに形成された冷媒吐出管９６から外部に吐出され、室外側熱交換器１５２に流入する。ここで、前述の如く配管１０２の電磁弁１０６は開かれているので、冷媒吐出管９６を通過する両回転圧縮要素３２、２４の吐出側冷媒の一部は、冷媒配管１０２から配管７５に入り、第２のベーン５２の背圧として印加される。

他方、室外熱交換器１５２に流入した冷媒ガスは、そこで放熱して、膨張弁１５４で減圧された後、室内側熱交換器１５６に流入する。当該室内側熱交換器１５６において冷媒は蒸発し、室内に循環される空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して室内を冷房する。そして、冷媒は室内側熱交換器１５６から出てロータリコンプレッサ１０に吸入されるサイクルを繰り返す。

（２）第１の運転モードから第２の運転モード（軽負荷時の運転）への切り換え
次に、コントローラ２１０は室内が上述する通常負荷或いは高負荷状態から軽負荷状態となると、第１の運転モードから第２の運転モードに移行する。この第２の運転モードは、実質的に第１の回転圧縮要素３２のみが圧縮仕事をするモードであり、室内が軽負荷となって前記第１の運転モードでは電動要素１４が低速回転となってしまう場合に行われる運転モードである。ロータリコンプレッサ１０の小能力域において、実質的に第１の回転圧縮要素３２のみに圧縮仕事をさせることで、第１及び第２の両シリンダ３８、４０で圧縮仕事をする場合より、圧縮する冷媒ガスの量を減らすことができるため、その分、軽負荷時にも電動要素１４の回転数を上昇させ、電動要素１４の運転効率を改善し、且つ、冷媒の漏れ損失も低減することが可能となるからである。

この場合、コントローラ２１０は冷媒配管１０１の電磁弁１０５を開き、冷媒配管１０２の電磁弁１０６を閉じる。これにより、冷媒配管１０１と配管７５とが連通され、背圧室７２Ａに第１の回転圧縮要素３２の吸込側の低圧冷媒が流入する。

このとき、前記第１の運転モード時に第２のベーン５２の背圧室７２Ａに印加されていた吐出側の高圧冷媒が当該背圧室７２Ａに残留するため、従来では、第２のベーン５２の背圧室７２Ａ内が低圧に切り換わるまでに時間がかかっていた。即ち、背圧室７２Ａ内の残留した高圧ガスに押されて、第２のベーン５２が第２のシリンダ４０内に出てきてしまう。これにより、第２のベーン５２と第２のローラ４８とが衝突して、衝突音が発生する問題が生じていた。

しかしながら、本発明の如く第２のローラ４８の所定の回転範囲（本実施例では前述の如く回転角度６０°以上７０°未満）に連通路１３０を連通させて、背圧室７２Ａ内の高圧を第２のシリンダ４０の低圧室側に吐出させることで、背圧室７２Ａ内の高圧を第２のシリンダ４０内の低圧室側に逃がすことができるようになる。

これにより、第２のベーン５２の背圧室７２Ａ内の圧力を迅速に低下させて、第２のベーン５２の背圧として、第１の回転圧縮要素３２の吸込側の圧力である低圧が印加されるようになる。従って、第２のベーン５２を第２のシリンダ４０から早期に引っ込ませることができるようになり、第２のベーン５２と第２のローラ４８との衝突の発生を低減することができるようになる。

尚、本実施例では上述の如く回転方向に６０°回転すると連通路１３０が連通され、背圧室７２Ａ内の圧力を第２のシリンダ４０内の低圧室側に吐出させて、そこから１０°回転すると（第２のローラ４８が上死点から回転方向に７０°回転すると）、連通路１３０が閉塞されて、第２のシリンダ４０内の低圧室側への圧力吐出が停止されるものとした。ここで、係る構造の場合、第２のローラ４８の背圧室７２Ａの圧力が第２のシリンダ４０内の低圧室側より高いときは常に、第２のローラ４８が回転方向に６０°回転すると背圧室７２Ａ内の圧力が第２のシリンダ４０内に吐出されることとなる。

即ち、第２のシリンダ４０内の低圧室側への背圧室７２Ａ内の圧力吐出量が増加すると、第１の運転モードにおいて第２のシリンダ４０内の低圧室側への低圧冷媒の吸入量が低減して、第２の回転圧縮要素３４の体積効率が著しく低下してしまう。従って、本実施例の如く第２のローラ４８のある程度限られた回転範囲でのみ連通路１３０が連通されるような位置に通路１３２の開口１３２Ａを設けることで、第２の回転圧縮要素３４の体積効率の低下を抑えて、第１のモードから第２の運転モードへの切り換え時の騒音を低減することができるようになる。

また、中間仕切板３６に連通路１３０を設けるという簡単な構造で係る騒音を低減できるので製造コストの増大も極力回避することが可能となる。これらにより、低コストで第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え時の騒音を低減し、ロータリコンプレッサ１０の信頼性の向上を図ることができるようになる。

（３）第２の運転モード
次に、第２の運転モードにおけるロータリコンプレッサ１０の動作を説明する。低圧冷媒がロータリコンプレッサ１０の冷媒配管１００から、アキュムレータ１４６内に流入する。このとき、前述の如く冷媒配管１０１の電磁弁１０５が開かれているので、冷媒配管１００を通過する第１の回転圧縮要素３２の吸込側の冷媒の一部は、冷媒配管１０１から配管７５を経て背圧室７２Ａに流入する。これにより、上述の如く背圧室７２Ａは第１の回転圧縮要素３２の吸込側圧力となり、第２のベーン５２の背圧として、当該第１の回転圧縮要素３２の吸込側圧力が印加されることとなる。

そして、アキュムレータ１４６内に流入した低圧冷媒は、そこで気液分離された後、冷媒ガスのみが当該アキュムレータ１４６内に開口した冷媒吐出管９２内に入る。冷媒導入管９２に入った低圧の冷媒ガスは吸込通路５８、図示しない吸込ポートを経て、第１の回転圧縮要素３２の第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入される。

第１のシリンダ３８の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、第１のローラ４６と第１のベーン５０の動作により圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、第１のシリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り吐出消音室６２に吐出される。吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスは、カップ部材６３を貫通する図示しない孔により密閉容器１２内に吐出される。

その後、密閉容器１２内の冷媒は、密閉容器１２のエンドキャップ１２Ｂに形成された冷媒吐出管９６から外部に吐出され、室外側熱交換器１５２に流入する。室外熱交換器１５２に流入した冷媒ガスは、そこで放熱して、膨張弁１５４で減圧された後、室内側熱交換器１５６に流入する。当該室内側熱交換器１５６において冷媒は蒸発し、室内に循環される空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して室内を冷房する。そして、冷媒は室内側熱交換器１５６から出てロータリコンプレッサ１０に吸入されるサイクルを繰り返す。

尚、本実施例では第２のローラ４８が上死点から回転方向に６０°回転すると連通路１３０が連通されて、背圧室７２Ａ内の圧力を第２のシリンダ４０内の低圧室側に吐出させて、そこから１０°回転すると（第２のローラ４８が上死点から回転方向に７０°回転すると）、連通路１３０が閉塞されて、第２のシリンダ４０内の低圧室側への圧力吐出が停止されるものとしたが、第２のローラ４８が所定の回転範囲でのみ、例えば、第２のローラ４８が上死点から２０°乃至１２０°回転する間の何れかの間に連通路１３０が連通され、背圧室７２Ａの圧力が第２のシリンダ４０内の低圧室側に吐出されて、その後、第２のシリンダ４０内の低圧室側への圧力吐出が停止するものであれば、連通路１３０の位置は本実施例に限定されるものではない。

また、連通路１３０に連通路を開閉する開閉弁等を設けて、当該開閉弁を制御して第１の運転モードから第２の運転モードに切り換える際のみに開閉弁を開放して、連通路を連通させるものとしても構わない。この場合には、第１の運転モードにおいて、背圧室７２Ａ内の圧力が第２のシリンダ４０の低圧室側に吐出されないので、第２の回転圧縮要素３４の体積効率の低下を回避することができるようになる。

更にまた、本実施例では第１の運転モードにおいて、第２のベーン５２の背圧として、両回転圧縮要素３２、３４の吐出側の冷媒圧力である高圧を印加するものとしたが、例えば、吐出側の冷媒圧力と吸込側冷媒圧力の間の圧力（中間圧）を第２のベーン５２の背圧として印加するものとしても構わない。この場合、例えば、配管７５の途中部に弁装置を設けて、当該弁装置を閉じ、背圧室７２Ａ内への冷媒流入を阻止する。これにより、背圧室７２Ａ内には第２のベーン５２の隙間から第２のシリンダ４０内の高圧室側と低圧室側の両方から僅かに冷媒が流れこむのみとなり、背圧室７２Ａ内は両回転圧縮要素３２、３４の吸込側圧力と吐出側圧力の間の中間圧力となる。

このように、配管７５に弁装置を設け、当該弁装置を閉じて配管７５から背圧室７２Ａへの高圧冷媒の流入を阻止し、背圧室７２Ａ内を中間圧力とした場合であってもバネ部材を用いることなく、第２のベーン５２を第２のローラ４８に充分に付勢させることができるようになる。また、第１の運転モードから第２の運転モードへの切り換え時には、本発明により、第２のベーン５２を第２のシリンダ４０から早期に引っ込ませることができるようになり、第２のベーン５２と第２のローラ４８との衝突の発生を低減することができるようになる。

また、上記実施例では回転軸１６を縦置型としたロータリコンプレッサを用いて説明したが、この発明は回転軸を横置型としたロータリコンプレッサにも適応することは言うまでもない。更に、３気筒、或いは、それ以上の回転圧縮要素を備えた多気筒ロータリコンプレッサに適応しても差し支えない。

本発明の多気筒回転圧縮機の縦断側面図である。図１の多気筒回転圧縮機のもう一つの縦断側面図である。図１の多気筒回転圧縮機の第２の回転圧縮要素の第２のローラが上死点に位置する場合の第２のシリンダの平断面図である。図１の多気筒回転圧縮機の第２の回転圧縮要素の第２のローラが上死点から回転方向に６０°回転した場合の第２のシリンダの平断面図である。図１の多気筒回転圧縮機の第２の回転圧縮要素の第２のローラが上死点から回転方向に７０°回転した場合の第２のシリンダの平断面図である。図１の多気筒回転圧縮機の第２の回転圧縮要素の第２のローラが上死点から回転方向に９０°回転した場合の第２のシリンダの平断面図である。第２のローラが上死点から６０°回転した場合の各通路の開口と第２のローラ及び第２のベーンの位置関係を示す図である。第２のローラが上死点から７０°回転した場合の各通路の開口と第２のローラ及び第２のベーンの位置関係を示す図である。図１の多気筒回転圧縮機を用いた空気調和機の冷媒回路図である。

１０ロータリコンプレッサ
１２密閉容器
１４電動要素
１６回転軸
１８回転圧縮機構部
２０ターミナル
２２ステータ
２４ロータ
２６積層体
２８ステータコイル
３０積層体
３２第１の回転圧縮要素
３４第２の回転圧縮要素
３６中間仕切板
３８第１のシリンダ
４０第２のシリンダ
４２、４４偏心部
４６第１のローラ
４８第２のローラ
４９吐出ポート
５０第１のベーン
５２第２のベーン
５４上部支持部材
５６下部支持部材
５８、６０吸込通路
６２、６４吐出消音室
６３カップ部材
６８下部カバー
７０、７２案内溝
７０Ａ収納部
７２Ａ背圧室
７４スプリング
７５配管
９２、９４冷媒導入管
９６冷媒吐出管
１００、１０１、１０２冷媒配管
１３０連通路
１３１、１３２、１３３通路
１３１Ａ、１３２Ａ開口
１５２室外側熱交換器
１５４膨張弁
１５６室内側熱交換器
２１０コントローラ

Claims

密閉容器内に駆動要素と該駆動要素の回転軸にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を収納し、該第１及び第２の回転圧縮要素を、第１及び第２のシリンダと、前記回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記各シリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、該第１及び第２のローラに当接して前記各シリンダ内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する第１及び第２のベーンとから構成すると共に、前記第１のベーンのみをバネ部材により前記第１のローラに付勢し、前記第２のベーンの背圧室に印加する圧力を切り換えることにより、前記両回転圧縮要素が圧縮仕事をする第１の運転モードと、実質的に前記第１の回転圧縮要素のみが圧縮仕事をする第２の運転モードとを切り換えて使用可能とされた多気筒回転圧縮機において、
前記第１及び第２の回転圧縮要素に挟持された中間仕切板と、
該中間仕切板に形成され、前記第２のシリンダ内の低圧室側と前記第２のベーンの背圧室とを連通する連通路とを備え、
前記第１の運転モードから前記第２の運転モードに切り換える際、前記第２のベーンの背圧室内の圧力を、前記連通路を介して前記第２のシリンダ内の低圧室側に吐出させることを特徴とする多気筒回転圧縮機。
前記連通路の前記第２のシリンダ側の開口は、前記第２のベーン、若しくは、第２のローラにより開閉可能に閉塞され、前記連通路は、前記第２のローラの所定の回転範囲でのみ連通されることを特徴とする請求項１の多気筒回転圧縮機。