JP4902187B2

JP4902187B2 - 多段圧縮式ロータリコンプレッサ

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Publication number: JP4902187B2
Application number: JP2005363646A
Authority: JP
Inventors: 兼三松本; 裕之松森; 隆泰斎藤; 孝佐藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2007162658A

Description

本発明は、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサに関するものである。

従来この種多段圧縮式ロータリコンプレッサ、特に内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吸入ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の中間圧の冷媒は第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室より吐出ポート、吐出消音室を経て吐出される構成とされている。

上記各ベーンはシリンダの半径方向に設けられた案内溝内に移動自在に挿入されており、各ベーンの後側には背圧室が構成されている。第１の回転圧縮要素の背圧室には、密閉容器内の中間圧が印加され、第２の回転圧縮要素の背圧室には第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力である高圧が印加されている。そして、第１の回転圧縮要素のベーンは、当該ベーンの後側の背圧室に設けられたスプリングと、背圧室に印加された中間圧により、ローラ側に付勢され、第２の回転圧縮要素のベーンは、当該ベーンの後側の背圧室に設けられたスプリングと、背圧室に印加された高圧によりローラ側に付勢されていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１７２２８０号公報

ところで、このような多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吐出圧力（中間圧）と第２の回転圧縮要素の吐出圧力（高圧）とが逆転する、所謂圧力逆転現象が生じる問題が発生していた。当該圧力の逆転現象は、ロータリコンプレッサの軽負荷時において、第１の回転圧縮要素における圧縮仕事のみで充分に冷媒を圧縮できる状況下に生じる恐れがある。この場合、第２の回転圧縮要素では実質的に圧縮仕事が成されないので、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒が第２の回転圧縮要素の吐出側に流れるまでの過程で、流通抵抗等により圧力低下するため、第２の回転圧縮要素の吐出側圧力が第１の回転圧縮要素の吐出側圧力より低くなる。

また、高外気温時において、冷媒の蒸発温度が上昇すると、第１の回転圧縮要素の吸入圧力が上昇するため、これにより、第１の回転圧縮要素の吐出圧力も上昇することとなる。一方、第２の回転圧縮要素の吐出圧力（高圧）は、回転数等により予め設定された圧力より上昇しないように規制されているため、このように第１の回転圧縮要素の吐出圧力である中間圧が上昇すると、中間圧と高圧との圧力が逆転する圧力逆転が生じる場合もある。

このように、第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力が逆転すると、第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力（第２の回転圧縮要素に吸入される冷媒の圧力（中間圧））がベーンの背圧として印加されている第２の回転圧縮要素の吐出圧力（高圧）より上昇するため、ベーンがローラ側に付勢される付勢力が無くなって、第２の回転圧縮要素のベーン飛びが発生し、騒音を生じると共に、第２の回転圧縮要素の運転も不安定となる問題が生じていた。

更に、上述の如く圧力の逆転現象が無い場合であっても、第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力が略同一となると、ベーンがローラ側に付勢される付勢力が小さくなるので、運転状況（過渡時等）によりベーン飛びが発生してしまうこともあった。

本発明は係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、第１の回転圧縮要素の吐出圧力と第２の回転圧縮要素の吐出圧力の圧力逆転を解消し、安定した運転を実現することができる多段圧縮式ロータリコンプレッサを提供することを目的とする。

本発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１及び第２の回転圧縮要素は、シリンダと駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、各シリンダの開口面を閉塞して回転軸の軸受けを兼用する支持部材とからそれぞれ構成されて、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が当該第２の回転圧縮要素のベーンの背圧として印加されると共に、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出するものであって、第１の回転圧縮要素のシリンダ内に形成され、密閉容器内に開口した弁収納室と、この弁収納室内に移動自在に収納され、一方の面に密閉容器内の空間の圧力が印加される弁装置と、弁収納室に対応して第１の回転圧縮要素のシリンダに貫通形成された第１の連通孔と、この第１の連通孔に対応して第１の回転圧縮要素の支持部材に形成され、当該第１の回転圧縮要素の吸込通路と前記連通孔とを連通する連通溝と、第２の回転圧縮要素のベーン背圧室と弁収納室とを連通し、弁装置の他方の面にベーンの背圧を印加する第２の連通孔とを備え、弁装置は、一方の面に印加される密閉容器内の空間の圧力が所定の上限値となった場合、弁収納室、第１の連通孔及び連通溝を介して第１の回転圧縮要素の吸込通路と密閉容器内とを連通すると共に、背圧室、弁収納室及び吸込通路は、回転軸の方向で並ぶように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１及び第２の回転圧縮要素は、シリンダと駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、このローラに当接してシリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、各シリンダの開口面を閉塞して回転軸の軸受けを兼用する支持部材とからそれぞれ構成されて、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が当該第２の回転圧縮要素のベーンの背圧として印加されると共に、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第１の回転圧縮要素のシリンダ内に形成され、密閉容器内に開口した弁収納室と、この弁収納室内に移動自在に収納され、一方の面に密閉容器内の空間の圧力が印加される弁装置と、弁収納室に対応して第１の回転圧縮要素のシリンダに貫通形成された第１の連通孔と、この第１の連通孔に対応して第１の回転圧縮要素の支持部材に形成され、当該第１の回転圧縮要素の吸込通路と前記連通孔とを連通する連通溝と、第２の回転圧縮要素のベーン背圧室と弁収納室とを連通し、弁装置の他方の面にベーンの背圧を印加する第２の連通孔とを備え、弁装置は、一方の面に印加される密閉容器内の空間の圧力が所定の上限値となった場合、弁収納室、第１の連通孔及び連通溝を介して第１の回転圧縮要素の吸込通路と密閉容器内とを連通するようにしたので、例えば、ベーン背圧である第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力を上限値とし、この上限値以上に弁装置の一方の面に印加される密閉容器内の空間の圧力、即ち、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が上昇した場合、或いは、当該ベーン背圧に達する以前の圧力を上限値としてこの上限値に上昇した場合、第１の回転圧縮要素の吸込通路と密閉容器内とを連通するものとすれば、密閉容器内の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の冷媒吸込側に逃がすことができるようになる。

これにより、密閉容器内の冷媒ガスの圧力、即ち、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力を常に第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力以下、或いは、当該圧力より低い圧力とすることができるようになるので、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスと第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスの圧力逆転を解消することができる。従って、第２の回転圧縮要素のベーン飛び、及び、不安定な運転状況を早期に解消し、或いは、未然に回避することが可能となる。

従って、第２の回転圧縮要素が不安定な運転状況に陥る不都合を解消して、多段圧縮式ロータリコンプレッサの安定した運転を実現することができるようになると共に、騒音の低減も実現することができるようになる。特に、ベーン飛びの要因となるベーン背圧と密閉容器内の圧力で弁装置を動作させるので、第１の回転圧縮要素の吸込通路と密閉容器内との連通制御をより的確に行うことができるようになる。この場合、背圧室、弁収納室及び吸込通路は、回転軸の方向で並ぶように配置されているので、最短距離で背圧室と弁収納室、弁収納室と吸込通路とをそれぞれ連通させることができるようになり、構造の簡素化も図ることが可能となるものである。

本発明は、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、高圧と中間圧の圧力逆転により、第２の回転圧縮要素のベーン飛びが生じて、騒音を引き起こしたり、第２の回転圧縮要素が不安定な運転状況に陥る不都合を解消するために成されたものである。第２の回転圧縮要素におけるベーン飛びの発生と、不安定な運転状況を解消するという目的を、密閉容器内の空間と第１の回転圧縮要素の冷媒吸込側とを連通する連通路と、この連通路を開閉する弁装置とを設け、密閉容器内の中間圧が所定の上限値となった場合、弁装置によって連通路を開放することにより実現したものである。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサ１０の縦断側面図、図２及び図３は図１のロータリコンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５０部分の拡大縦断側面図である。

各図において、実施例のロータリコンプレッサ１０は第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素３４に吸引し、圧縮して吐出する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサである。当該ロータリコンプレッサ１０は、密閉容器１２内に駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４にて駆動される第１の回転圧縮要素３２及び第２の回転圧縮要素３４から成る回転圧縮機構部１８により構成されている。

密閉容器１２は底部をオイル溜めとして、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。

前記電動要素１４は、密閉容器１２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。

上記ステータ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。

また、前記回転圧縮機構部１８は、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４と、両回転圧縮要素３２、３４の間に挟持された中間仕切板３６にて構成されている。本実施例では、第１の回転圧縮要素３２は中間仕切板３６の下側に、第２の回転圧縮要素３４は中間仕切板３６の上側にそれぞれ配置されている。第１の回転圧縮要素３２は、中間仕切板３６の下面に配置された下シリンダ４０と、電動要素１４の回転軸１６に形成された偏心部４４に嵌合されて、下シリンダ４０内で偏心回転する下ローラ４８と、この下ローラ４８に当接して下シリンダ４０内を低圧室と高圧室とに区画する下ベーン（図示せず）と、下シリンダ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下部支持部材５６にて構成される。ここで、上記下シリンダ４０内の低圧室とは、下ベーンと下ローラ４８と下シリンダ４０に囲まれた空間で、吸込ポート１６１が存在する領域であり、高圧室とは、下ベーンと下ローラ４８と下シリンダ４０に囲まれた空間で、吐出ポート（図示せず）が存在する領域のことである。

そして、第２の回転圧縮要素３４は中間仕切板３６の上面に配置され、第２の回転圧縮要素３４を構成するためのシリンダとしての上シリンダ３８と、電動要素１４の回転軸１６に形成された偏心部４２に嵌合されて上シリンダ３８内で偏心回転するローラとしての上ローラ４６と、この上ローラ４６に当接して上シリンダ３８内を低圧室と高圧室とに区画するベーンとしての上ベーン５０と、上シリンダ３８の上側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する上部支持部材５４にて構成されている。また、第１の回転圧縮要素３２の偏心部４４と第２の回転圧縮要素３４の偏心部４２とは各シリンダ３８、４９内を１８０度の位相差を有して設けられている。尚、上記上シリンダ３８の低圧室とは、上ベーン５０と上ローラ４６と上シリンダ３８に囲まれた空間で、吸込ポート（図示せず）が存在する領域であり、高圧室とは、上ベーン５０と上ローラ４６と上シリンダ３８に囲まれた空間で、吐出ポート（図示せず）が存在する領域のことである。

上下シリンダ３８、４０内には上ベーン５０、下ベーンをそれぞれ収納する案内溝７０（上ベーン５０の案内溝のみ示す）が形成されており、案内溝７０の外側、即ち、上ベーン５０の背面側には、バネ部材としてのスプリング７４を収納する収納部としての背圧室７０Ａが形成されている。このスプリング７４はベーン５０の背面側端部に当接し、常時ベーン５０をローラ４６側に付勢する。そして、背圧室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、背圧室７０Ａに収納されたスプリング７４の密閉容器１２側にはプラグ７５が設けられ、スプリング７４の抜け止めの役目を果たす（ここまで下ベーンも同様）。また、スプリング７４のプラグ７５の周面には当該プラグ７５と背圧室７０Ａの内面間をシールするために図示しないＯリングが取り付けられており、密閉容器１２内の圧力が当該背圧室７０Ａ内に流入しないように構成されている。

また、背圧室７０Ａは、上部支持部材５４内に形成された圧力通路１００を介して後述する吐出消音室６２と連通されており、当該背圧室７０Ａには第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧ＰＨ（第２の回転圧縮要素３４で圧縮され吐出消音室６２に吐出された第２の回転圧縮要素３４の吐出側圧力）が供給される。即ち、第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５０には、背圧として第２の回転圧縮要素３４の吐出側圧力である高圧が印加されることになる。

尚、下ベーンのスプリングのプラグの周面はシールされておらず、これにより、下ベーンの背圧室には密閉容器１２内の中間圧ＰＭ（第１の回転圧縮要素３２で圧縮されて密閉容器１２内に吐出された圧力）が供給される。即ち、第１の回転圧縮要素３２の下ベーンには、背圧として第１の回転圧縮要素３２の吐出側圧力である中間圧が印加される。

上部支持部材５４、下部支持部材５６には、上下シリンダ３８、４０に形成された吸込ポート１６１にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路１６２（下部支持部材５６、下シリンダ４０についてのみ示す）が設けられている。また、上部支持部材５４は、上シリンダ３８と当接する面とは反対側の面（上面）の一部が凹陥されており、この凹陥部を上部カバー６６によって閉塞することにより形成された前述した吐出消音室６２が設けられている。

吐出消音室６２の下面には、上シリンダ３８吐出ポートを開閉可能に閉塞する吐出弁１２７（後述する参考例で説明する図４に示す）が設けられている。そして、上シリンダ３８内で圧縮され、所定の圧力に達した冷媒ガスが、図１の下方から吐出ポートを閉じている吐出弁１２７を押し上げて吐出ポートを開き、吐出消音室６２へ吐出させる。冷媒ガスの吐出が終了する時期になると、吐出弁１２７が吐出ポートを閉塞する。

一方、下部支持部材５６は、下シリンダ４０と当接する面とは反対側の面（下面）の一部が凹陥されており、この凹陥部を下部カバー６８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。この吐出消音室６４の上面にも吐出消音室６２の場合と同様の吐出弁が設けられ、下シリンダ４０の吐出ポートを開閉可能に閉塞している。そして、下シリンダ４０内で圧縮され、所定の圧力に達した冷媒ガスが、図１の上方から吐出ポートを閉じている吐出弁を押し下げて吐出ポートを開き、吐出消音室６４へ吐出させる。冷媒ガスの吐出が終了する時期になると、吐出弁が吐出ポートを閉塞する。

前記第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４と密閉容器１２内とは下部支持部材５６、下シリンダ４０、中間仕切板３６、上シリンダ３８、上部支持部材５４、上部カバー６６を貫通する図示しない孔にて連通されており、ここから、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内の空間（電動要素１４や回転圧縮機構部１８以外の密閉容器１２内の空間）に吐出される。

また、密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４、下部支持部材５４の吸込通路１６２（下部支持部材のみ示す）、上部支持部材５４の吸込通路とは反対側、ロータ２４の下側（電動要素１４の直下）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は左右に少許ずれて上下で隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。

そして、スリーブ１４１内には上シリンダ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の吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の外側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。

また、スリーブ１４２内には下シリンダ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の一端は下シリンダ４０の吸込通路１６２と連通する。この冷媒導入管９４から吸込通路１６２を経て吸込ポート１６１に至る経路が第１の回転圧縮要素３２の冷媒吸込側となる。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒導入管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。

次に、図２を参照して本発明の連通路１０１と弁装置１０２について説明する。上シリンダ３８の背圧室７０Ａ下方に対応する位置の下シリンダ４０内には、弁収納室１０３が形成されており、この弁収納室１０３の内側端は吸込ポート１６１の手前で閉塞され、外側端は密閉容器１２内に開口している。そして、この弁収納室１０３内には弁装置１０２が移動自在（下シリンダ４０の半径方向に移動自在）に収納されており、密閉容器１２内に面するこの弁装置１０２の一方の面（外側面）と密閉容器１２の容器本体１２Ａ間にはバネ部材１０４（弱バネ）が介設されている。尚、このバネ部材１０４は常時弁装置１０２が弁収納室１０３の奥方向（下シリンダ４０の内側方向）に移動するように比較的弱い力で付勢するので、これにより、弁装置１０２の一方の面には密閉容器１２内の中間圧とバネ部材１０４の付勢力が印加されることになる。

弁収納室１０３の底面には、下シリンダ４０の下面まで貫通する第１の連通孔１０６が形成されており、この連通孔１０６に対応する位置の下部支持部材５６の上面には連通溝１０７が形成されている。この連通溝１０７は連通孔１０６の下端開口と吸込通路１６２（第１の回転圧縮要素３２の冷媒吸込側）とを連通する。また、連通孔１０６の上端開口は弁装置１０２の移動によって当該弁装置１０２により開閉されるよう構成されている。そして、これら弁収納室１０３、連通孔１０６及び連通溝１０７とにより、連通路１０１が構成される。

他方、上シリンダ３８の背圧室７０Ａに対応する位置の中間仕切板３６には第２の連通孔１０８が貫通形成されており、更に、この連通孔１０８の下端開口に対応する位置の下シリンダ４０には第３の連通孔１０９が形成され、弁収納室１０３内の奥端部に至る。これら連通孔１０８、１０９により、背圧室７０Ａ内は弁収納室１０３の奥端部に連通され、背圧室７０Ａに印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出側圧力である高圧が弁装置１０２の他方の面（内側面）に印加さることになる。

そして、弁装置１０２は密閉容器１２内の中間圧（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）が、所定の上限値となった場合、例えば、第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧以上となった場合、或いは、当該高圧に達する以前の所定の圧力になった場合、連通路１００を開放するように構成されている。具体的に本実施例の弁装置１０２は、一方の面（バネ部材１０４側）に印加される密閉容器１２内の圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力である中間圧ＰＭ）が、他方の面（奥側の面）に印加される背圧室７０Ａ内の圧力（上ベーン５０の背圧）である第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力（高圧ＰＨ）以上となった場合、連通路１０１を開放するものとする。

即ち、一方の面（バネ部材１０４側）に印加される密閉容器１２内の中間圧ＰＭが、他方の面（奥側）に印加される背圧室７０Ａ内の高圧ＰＨ以上となると、当該密閉容器１２内の圧力により、弁装置１０２が内方（奥方）に押し込められて、弁装置１０２の外側端が連通孔１０６の上端開口よりも弁収納室１０３の奥側に移動する（図３）。これにより、連通路１０１（弁収納室１０３、連通孔１０６、連通溝１０７）を介して密閉容器１２内の空間と吸込通路１６２とが連通され、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスが第１の回転圧縮要素３２の吸込通路１６２（冷媒吸込側）に流入することになる。

このように、一方の面（バネ部材１０４側）に印加される密閉容器１２内の中間圧ＰＭ（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）が、他方の面（奥側）に印加される背圧室７０Ａ内の高圧ＰＨ（第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力）以上となった場合、連通路１０１を開放することで、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０の吸込通路１６２から吸込ポート１６１に逃がすことができるようになる。

ここで、上下シリンダ３８、４０の上ベーン５０と下ベーン（図示せず）は上から見て上ベーン５０が左側、下ベーンが右側にずれて配置されている。また、吐出ポートと吸込ポートはこれらベーンの両側にそれぞれ隣接して形成されるが、本発明では上シリンダ３８については上から見てベーン５０の右側に吸込ポート、左側に吐出ポートが形成され、下シリンダ４０では上から見て下ベーンの左側に吸込ポート１６１、右側に吐出ポートが形成されている。

そして、上シリンダ３８の背圧室７０Ａと、下シリンダ４０の弁収納室１０３、下部支持部材５６の吸込通路１６２は、上下（回転軸１６の軸方向）で並ぶように配置されている（図２）。そして、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吸込側として吸込通路１６２に連通孔１０６と連通溝１０７により弁収納室１０３を連通させているので、各連通孔１０８、１０９、１０６及び連通溝１０７は、最短距離で背圧室７０Ａと弁収納室１０３、弁収納室１０３と吸込通路１６２とをそれぞれ連通させることができるようになる。また、弁収納室１０３の外側端を密閉容器１２内に開口させることで連通路１０１が構成されることになるので、これらにより回転圧縮機構部１８内における連通路１０１や、背圧室７０Ａと弁収納室１０３とを連通するための構造が極めて簡素化される。従って、第１の回転圧縮要素３２冷媒吐出側の圧力（中間圧）を冷媒吸込側（低圧）に逃がす構造をとるための生産コストを最低限に抑えることができるようになる。

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。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、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に嵌合されて上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、冷媒導入管９４及び吸込通路１６２を経由して吸込ポート１６１から下シリンダ４０の低圧室に吸入された低圧の冷媒は、下ローラ４８と下ベーンの動作により圧縮され、中間圧に達すると、吐出ポートを閉じている吐出弁が押されて吐出ポートが開き、吐出消音室６４内にこの中間圧の冷媒ガスが吐出される。

吐出消音室６４内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、当該吐出消音室６４から図示しない孔を経て密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側圧力である中間圧（ＰＭ）となる。このとき、密閉容器１２の中間圧ＰＭが、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２内を経て背圧室７０Ａに供給された高圧ＰＨより低い場合には、図２に示すように弁装置１０２は、背圧室７０Ａ内の冷媒の高圧により押されて、連通孔１０６上に位置する。従って、連通孔１０６の上端開口は弁装置１０２により閉じられ、連通路１０１が閉塞された状態であるため、密閉容器１２内の冷媒ガスは吸込通路１６２には流入しない。

この密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て冷媒導入管９２及びシリンダ３８に形成された図示しない吸込通路を経由して吸込ポートから上シリンダ３８の低圧室に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、上ローラ４６と上ベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなる。これにより、吐出消音室６２内に設けられた吐出弁１２７が開放され、吐出消音室６２と吐出ポートとが連通するため、上シリンダ３８の高圧室から吐出ポート内を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に吐出される。吐出消音室６２に吐出された高圧の冷媒ガスは、冷媒吐出管９６を経てロータリコンプレッサ１０の外部に吐出される。

他方、密閉容器１２内に吐出された冷媒の圧力（中間圧ＰＭ）が、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２を経て収納室７０Ａ内に供給された高圧ＰＨ以上となると、図３に示すように弁装置１０２は一方の面に印加される密閉容器１２内の圧力により押し込められ、その外側端が連通孔１０６より弁収納室１０３の内方（奥側）に移動する。これによって、連通孔１０６の上端開口が開放されるので、連通路１０１が開放され、密閉容器１２内と吸込通路１６２とが連通される。これにより、密閉容器１２内の冷媒ガスは弁収納室１０３、連通孔１０６、連通溝１０７を介して下シリンダ４０の吸込通路１６２（冷媒吸込側）に流入する。即ち、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスの一部を第１の回転圧縮要素３２の吸込通路１６２を経て下シリンダ４０内の吸込工程の領域に逃がすことができる。

これにより、第１の回転圧縮要素３２で圧縮されて第２の回転圧縮要素３４に吸引される中間圧の冷媒ガスは、第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２に吐出されて背圧室７０Ａに上ベーン５０の背圧として供給される冷媒ガスの圧力以下となる。従って、上ベーン５０の内側端（上シリンダ３８内）と外側端（背圧）との圧力逆転は解消される。尚、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスの圧力が、背圧室７０Ａの冷媒ガスの圧力より低下すると、弁装置１０２が図２に示すように外側に移動して連通孔１０６の上端開口を塞ぐので、連通路１０１が閉塞される。

このように、密閉容器１２内に吐出された冷媒の圧力が、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２内を経て背圧室７０Ａに供給された高圧以上となると、上述の如く連通路１０１が開放されて、密閉容器１２内の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２の吸込通路１６２に逃がすことができるので、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力（中間圧ＰＭ）が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力（高圧ＰＨ）より低くなり、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスの圧力（上ベーン５０の内側端の圧力）と第２の回転圧縮要素３４で圧縮された冷媒ガスの圧力（上ベーン５０の背圧）の逆転を解消することができる。

これにより、第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５０のベーン飛び及び不安定な運転状況を早期に解消することができるようになる。また、回転圧縮機構部１８の構造の複雑化も最小限に抑えられるので、生産コストの高騰も低く抑えられる。即ち、係る圧力逆転防止構造を簡素化し、生産コストの低減を図ることができるようになる。

以上により、第２の回転圧縮要素３４が不安定な運転状況に陥る不都合を解消して、多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の安定した運転を実現することができるようになる。

尚、ロータリコンプレッサ１０が停止すると、バネ部材１０４により弁装置１０２は速やかに図３のように弁収納部１０３の奥側に押し込められるので、連通路１０１は開放される。これにより、ロータリコンプレッサ１０の停止後、早急に冷媒回路全体の圧力逆転が回復されることになる。従って、次回の起動時に圧力逆転は生じていなくなるので、起動当初から上ベーン５０の飛びを回避することができるようになる。

また、上述した実施例では弁装置１０２のバネ部材１０４を弱バネにて構成し、一方の面（バネ部材１０４側）に印加される密閉容器１２内の圧力が、他方の面（弁収納室１０３の奥側）に印加される背圧室７０Ａ内の圧力（第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２内の圧力）以上となった場合、連通路１０１を開放するものとしたが、これに限らず、バネ部材１０４を通常のバネにて構成し、一方の面に印加される密閉容器１２内の圧力が、所定の上限値となった場合、例えば、他方の面に印加される背圧室７０Ａ内の圧力に達する以前の予め設定された所定の上限値（例えば、高圧ＰＨになる直前の圧力）になった場合に、連通路１０１を連通するものとしても構わない。

その場合には、密閉容器１２内の冷媒ガスの圧力を第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６４を経て背圧室７０Ａに供給される冷媒ガスの圧力より常に低い圧力とすることができるので、第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５２の背圧を確保でき、即ち、上シリンダ３８内の圧力を常時上ベーン５２の背圧室７０Ａの圧力以下とすることができるので、係る背圧室７０Ａに印加される第２の回転圧縮要素３４の吐出側圧力である高圧ＰＨと、スプリング７４の付勢力により、上ベーン５２のベーン飛びが生じる不都合を未然に回避し、第２の回転圧縮要素３４の安定した運転状況を確保することができる。

次に、図４乃至図９を参照して参考例を説明する。尚、各図において図１乃至図３と同一符号で示すものは同様の機能を奏するものであり、各図に示されていない部分は図１乃至図３と同様であるものとする。図４はこの場合の回転圧縮機構部１８の平面図、図５は図４の回転圧縮機構部１８の弁収納室１０３部分の拡大図、図６は図４の弁収納室１０３部分の拡大縦断側面図、図７は図４のＡ−Ａ線断面図、図８は図４のＢ−Ｂ線断面図、図９は図４の回転圧縮機構部１８の斜視図である。

各図において、１１１は上部支持部材５４に形成された第２の回転圧縮要素３４の吸込通路であり、この参考例では上下のベーンが上下に対応して設けられ、それらの上から見て右側に吸込ポートと吸込通路１１１、１６２が回転軸１６の軸方向である上下に並んで構成されている。

この場合、弁収納室１０３は圧力通路１００の吸込通路１１１側に隣接して上部支持部材５４内に形成されており、その奥側隅部は圧力通路１００と背圧室７０Ａの連通部分に連通している。弁装置１０２は同様に弁収納室１０３内に移動自在（上部支持部材５４の半径方向に移動自在）に収納されている。弁収納室１０３の外側端は同様に密閉容器１２内の空間に開口すると共に、外側端開口の内側には弁座１１２が取り付けられている。また、バネ部材１０４はこの弁座１１２と弁装置１０２の一方の面（弁座１１２側の面）間に介設されている。このバネ部材１０４は常時弁装置１０２を奥側に、即ち、弁座１１２から離間するように付勢する。

このような構成で、弁装置１０２の一方の面には密閉容器１２内の圧力（中間圧ＰＭ）が印加され、他方の面（圧力通路１００側の面）には背圧室７０Ａ内の圧力（高圧ＰＨ）が印加されることになる。

また、上部支持部材５４には連通孔１１３が上下に形成され、この連通孔１１３の上端は弁座１１２近傍の弁収納室１０３内に開口している。また、上シリンダ３８、中間仕切板３６、下シリンダ４０にはそれぞれを上下に貫通する連通孔１１４、１１６、１１７がそれぞれ形成されており、連通孔１１４の上端は連通孔１１３の下端に対応して連通し、連通孔１１６の上端は連通孔１１４の下端に対応して連通し、連通孔１１７の上端は連通孔１１６の下端に対応して連通している。そして、下部支持部材５６の吸込通路１６２の近傍（下ベーン側）にも連通孔１１８が形成され、その下端は吸込通路１６２に連通し、上端は連通孔１１７の下端に対応して連通している。これら弁収納室１０３、連通孔１１３、１１４、１１６、１１７、１１８によってこの場合の連通路１０１が構成される。

以上の構成で、密閉容器１２の中間圧ＰＭが、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２、圧力通路１００を経て背圧室７０Ａに供給された高圧ＰＨより低い場合には、図６、図７に示すように弁装置１０２は、背圧室７０Ａ内の冷媒の高圧により押されて、弁座１１２に押し付けられ、連通路１１３の上端開口を閉じている。従って、連通路１０１が閉塞された状態となるため、密閉容器１２内の冷媒ガスは吸込通路１６２には流入しない。

他方、密閉容器１２内に吐出された冷媒の圧力（中間圧ＰＭ）が、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出消音室６２、圧力通路１００を経て収納室７０Ａ内に供給される高圧ＰＨ以上となると、弁装置１０２は一方の面に印加される密閉容器１２内の圧力により弁座１１２から離間して奥側（圧力通路１００側）に押し込められ、その外側端が連通孔１１３の上端開口より弁収納室１０３の内方（奥側）に移動する。これによって、連通孔１１３の上端開口が開放されるので、連通路１０１が開放され、密閉容器１２内と吸込通路１６２とが連通される。これにより、密閉容器１２内の冷媒ガスは弁収納室１０３、連通孔１１３、１１４、１１６、１１７、１１８を介して下シリンダ４０の吸込通路１６２（冷媒吸込側）に流入する。即ち、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスの一部が第１の回転圧縮要素３２の吸込通路１６２を経て下シリンダ４０内の吸込工程の領域に逃げることになる。

これにより、前述した実施例と同様に圧力逆転現象を解消し、上ベーン５０の飛びの発生を回避することができるようになる。特に、この場合にはシリンダに弁装置１０２を収納するものでは無く、上部支持部材５４内に収納する構成をとっているので、加工精度上の制約が緩和される。更に、背圧室７０Ａと密閉容器１２内の双方に極めて近い位置で圧力を弁装置１０２の両面に印加することができるので、連通路１０１の開閉制御の精度が良好となる効果がある。

尚、上記実施例ではロータリコンプレッサ１０として２段圧縮式のロータリコンプレッサを用いて説明したが、３段、或いは、それ以上の回転圧縮要素を備えたロータリコンプレッサに本発明を適用しても差し支えない。

本発明を適用した一実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断側面図である（実施例１）。図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素の上ベーン部分の拡大縦断側面図である。同じく図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素の上ベーン部分の拡大縦断側面図である。本発明を適用したもう一つの実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサの回転圧縮機構部の平面図である（参考例）。図４の回転圧縮機構部の弁収納室部分の拡大図である。図４の弁収納室部分の拡大縦断側面図である。図４のＡ−Ａ線断面図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である。図４の回転圧縮機構部の斜視図である。

１０多段圧縮式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
３２第１の回転圧縮要素
３４第２の回転圧縮要素
３８上シリンダ
４０下シリンダ
４２、４４偏心部
４６上ローラ
４８下ローラ
５０上ベーン
６２、６４吐出消音室
７０Ａ背圧室
１００圧力通路
１０１連通路
１０２弁装置
１０４バネ部材
１０６、１０８、１０９、１１３、１１４、１１６、１１７、１１８連通孔
１０７連通溝
１６２吸込通路

Claims

密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１及び第２の回転圧縮要素は、シリンダと前記駆動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、各シリンダの開口面を閉塞して前記回転軸の軸受けを兼用する支持部材とからそれぞれ構成されて、前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が当該第２の回転圧縮要素のベーンの背圧として印加されると共に、前記第１の回転圧縮要素で圧縮され、前記密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記第１の回転圧縮要素のシリンダ内に形成され、前記密閉容器内に開口した弁収納室と、
該弁収納室内に移動自在に収納され、一方の面に前記密閉容器内の空間の圧力が印加される弁装置と、
前記弁収納室に対応して前記第１の回転圧縮要素のシリンダに貫通形成された第１の連通孔と、
該第１の連通孔に対応して前記第１の回転圧縮要素の支持部材に形成され、当該第１の回転圧縮要素の吸込通路と前記連通孔とを連通する連通溝と、
前記第２の回転圧縮要素のベーン背圧室と前記弁収納室とを連通し、前記弁装置の他方の面に前記ベーンの背圧を印加する第２の連通孔とを備え、
前記弁装置は、一方の面に印加される前記密閉容器内の空間の圧力が所定の上限値となった場合、前記弁収納室、第１の連通孔及び連通溝を介して前記第１の回転圧縮要素の吸込通路と前記密閉容器内とを連通すると共に、
前記背圧室、前記弁収納室及び前記吸込通路は、前記回転軸の方向で並ぶように配置されていることを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。