JP4902188B2 - 多段圧縮式ロータリコンプレッサ - Google Patents

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、圧縮して吐出する内部中間圧型の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側に吸入され、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側より吐出ポート、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側に吸入され、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、高圧室側より吐出ポート、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（収納部）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と第２の回転圧縮要素の吐出圧力が逆転する、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、係る圧力逆転が生じることとなる。

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定規されているため、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すると共に、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、上述した圧力逆転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。

また、一度ベーン飛びが発生すると当該ベーンがローラに追従する、即ち、ベーン飛びが解消するまでに時間がかかるという不都合も生じていた。

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２の回転圧縮要素のベーン飛びの発生を未然に回避して、安定した運転を実現することができる内部中間圧型の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側と高圧室側とに区画するベーンから構成されて、第２の回転圧縮要素の吐出圧力である高圧をベーンの背圧として印加すると共に、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及び第２の回転圧縮要素にそれぞれ冷媒を導入するための第１及び第２の冷媒導入管と、上下に隣接して密閉容器に設けられ、第１及び第２の冷媒導入管がそれぞれ接続される第１及び第２のスリーブと、第１の冷媒導入管と第２の冷媒導入管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備え、弁装置は、中間圧と低圧の圧力差が、中間圧が高圧に達する以前の所定の上限値まで拡大した場合、連通路を開放す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側と高圧室側とに区画するベーンから構成されて、第２の回転圧縮要素の吐出圧力である高圧をベーンの背圧として印加すると共に、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及び第２の回転圧縮要素にそれぞれ冷媒を導入するための第１及び第２の冷媒導入管と、上下に隣接して密閉容器に設けられ、第１及び第２の冷媒導入管がそれぞれ接続される第１及び第２のスリーブと、第１の冷媒導入管と第２の冷媒導入管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備え、弁装置は、中間圧と低圧の圧力差が、中間圧が高圧に達する以前の所定の上限値まで拡大した場合、連通路を開放するので、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の吸入圧力である低圧の領域に逃がすことができるようになる。

これにより、中間圧を常に第２の回転圧縮要素の吐出圧力である高圧より低い圧力とすることができるので、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が発生する不都合を未然に回避することができる。従って、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。

また、第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の低圧の領域に逃がすことで、その分、第１の回転圧縮要素への吸い入み冷媒量が減少するので、軽負荷時におけるパワーセーブ効果も得ることができる。

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、圧縮して吐出する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素の吐出圧力である高圧と第２の回転圧縮要素の吸入圧力である中間圧とが圧力逆転する、或いは、略同圧となることにより、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未然に回避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未然に回避するという目的を中間圧の領域と第１の回転圧縮要素の吸入圧力である低圧の領域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備え、当該弁装置により、中間圧と低圧の圧力差が、中間圧が高圧に達する以前の所定の上限値まで拡大した場合、連通路を開放することにより実現した。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参考例として、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は第１の回転圧縮要素３２の下部支持部材５６の底面図、図３は第２の回転圧縮要素３４の上部支持部材５４の平面図（上部カバーが取り付けられた状態）、図４は第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０の底面図、図５は第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の平面図をそれぞれ示している。図１において、参考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。本参考例では、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内を低圧室側と高圧室側とに区画する下ベーン５２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内の低圧室側とは、下ベーン５２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、高圧室側とは、下ベーン５２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４１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内を低圧室側と高圧室側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の低圧室側とは、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１６０が存在する領域であり、高圧室側とは、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３９が存在する領域のことである。

上下シリンダ３８、４０内にはベーン５０、５２を収納する案内溝７０、７２が形成されており、各案内溝７０、７２の外側、即ち、ベーン５０、５２の背面側には、バネ部材としてのスプリング７４、７６を収納する収納部７０Ａ、７２Ａ（背圧室）が形成されている。このスプリング７４、７６はベーン５０、５２の背面側端部に当接し、常時ベーン５０、５２をローラ４６、４８側に付勢する。そして、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、７２Ａに収納されたスプリング７４、７６の密閉容器１２側には図示しないプラグが設けられ、スプリング７４、７６の抜け止めの役目を果たす。また、スプリング７４のプラグの周面には当該プラグと収納部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内の圧力が当該収納部７０Ａ内に流入しないように構成されている。

また、収納部７０Ａは、図示しない連通路を介して後述する吐出消音室６２と連通されており、当該収納部７０Ａには第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧（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）が加えられる。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の吐出圧力である高圧が印加されることになる。

一方、スプリング７６のプラグの周面はシールされておらず、これにより、収納部７２Ａには密閉容器１２内の中間圧（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）が加えられる。即ち、第１の回転圧縮要素３２の下ベーン５２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ことになる。

上下支持部材５４、５６には、吸込ポート１６０、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５８、６０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前述した吐出消音室６２が設けられている。即ち、吐出消音室６２は当該吐出消音室６２を画成する壁としての上部カバー６６にて閉塞される。

吐出消音室６２の下面には、吐出ポート３９を開閉可能に閉塞する吐出弁１２７が設けられている。この吐出弁１２７は縦長略矩形状の金属板からなる弾性部材にて構成されており、この吐出弁１２７の上側には吐出弁抑え板としての図示しないバッカーバルブが配置され、上部支持部材５４に取り付けられている。そして、吐出弁１２７の一側が吐出ポート３９に当接して密閉すると共に、他側は吐出ポート３９と所定の間隔を存して設けられた上部支持部材５４の取付孔にカシメピン等により固着されている。

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３９を閉じている吐出弁１２７を押し上げて吐出ポート３９を開き、吐出消音室６２へ吐出させる。このとき、吐出弁１２７は他側を上部支持部材５４に固着されているので吐出ポート３９に当接している一側が反り上がり、吐出弁１２７の開き量を規制している図示しないバッカーバルブに当接する。冷媒ガスの吐出が終了する時期になると、吐出弁１２７がバッカーバルブから離れ、吐出ポート３９を閉塞する。

一方、下部支持部材５６に、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は当該吐出消音室６４を画成する壁としての下部カバー６８にて閉塞される。

また、吐出消音室６４の上面には、吐出ポート４０を開閉可能に閉塞する吐出弁１２８が設けられている。この吐出弁１２８は縦長略矩形状の金属板からなる弾性部材にて構成されており、この吐出弁１２８の下側には吐出弁抑え板としての図示しないバッカーバルブが配置され、下部支持部材５６に取り付けられている。そして、吐出弁１２８の一側が吐出ポート４１に当接して密閉すると共に、他側は吐出ポート４１と所定の間隔を存して設けられた下部支持部材５６の取付孔にカシメピン等により固着されている。

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４１を閉じている吐出弁１２８を押し下げて吐出ポート４１を開き、吐出消音室６４へ吐出させる。このとき、吐出弁１２８は他側を下部支持部材５６に固着されているので吐出ポート４１に当接している一側が反り返り、吐出弁１２８の開き量を規制している図示しないバッカーバルブに当接する。冷媒ガスの吐出が終了する時期になると、吐出弁１２８がバッカーバルブから離れ、吐出ポート４１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、上下支持部材５４、５６の吸込通路５８、６０、上部支持部材５４の吸込通路５８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は上下に隣接すると共に、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の一端は上部支持部材５４の吸込通路５８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の一端は下部支持部材５６の吸込通路６０と連通する。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。

他方、ロータリコンプレッサ１０には、連通路１００が形成されている。この連通路１００は、中間圧の領域と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の領域とを連通する通路である。本参考例の連通路１００は、第１の回転圧縮要素３２の吸込ポート１６１と第２の回転圧縮要素３４の吸込ポート１６０とを連通している。ここで、上記中間圧の領域とは、第１の回転圧縮要素３２の吐出弁１２８が開き始めるときの位置の下ローラ４８と下ベーン５２と下シリンダ４０で囲まれた吐出ポート４１が存在する第１の回転圧縮要素３２の吐出工程領域（即ち、このときの第１の回転圧縮要素３２の高圧室側）から、第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４を経て、第２の回転圧縮要素３４の吐出弁１２７が開き始めるときの位置の上ローラ４６と上ベーン５０と上シリンダ３８で囲まれた吸込ポート１６０が存在する第２の回転圧縮要素３４の吸入工程領域（即ち、このときの第２の回転圧縮要素３４の低圧室側）までの領域である。

また、上記低圧の領域とは、第１の回転圧縮要素３２の吐出弁１２８が開き始めるときの位置の下ローラ４８と下ベーン５２と下シリンダ４０で囲まれた吸込ポート１６１が存在する第１の回転圧縮要素３２の吸入工程領域（即ち、このときの第１の回転圧縮要素３２の低圧室側）から、それよりも冷媒上流側の領域であり、ロータリコンプレッサ１０単体で云えば、冷媒導入管９４までの領域である。

更に、本参考例において高圧は、第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力であり、従って、高圧の領域とは、第２の回転圧縮要素３４の吐出弁１２７が開き始めるときの位置の上ローラ４６と上ベーン５０と上シリンダ３８で囲まれた吐出ポート３９が存在する第２の回転圧縮要素３４の吐出工程領域（即ち、このときの第２の回転圧縮要素３４の高圧室側）から第２の回転圧縮要素３４の吐出消音室６２を経て、それよりも冷媒下流側の領域であり、ロータリコンプレッサ１０単体で云えば、冷媒吐出管９６までの領域である。

一方、前記連通路１００は、図６に示すように、上シリンダ３８及び中間仕切板３６の軸心方向（上下方向）に形成された第１の通路１１０と、この第１の通路１１０に連通して下シリンダ４０内に形成された収納室１１２と、下シリンダ４０内の軸心方向（上下方向）に形成された第２の通路１１４とから構成されている。第１の通路１１０は第２の回転圧縮要素３４の吸入側である吸込ポート１６０と収納室１１２とを連通する通路であり、一端が吸込ポート１６０と連通し、他端が収納室１１２の一方の面（上面）と連通している。また、第２の通路１１４は第１の回転圧縮要素３２の吸入側である吸込ポート１６１と収納室１１２とを連通する通路であり、一端が収納室１１２の他方の面（下面）と連通し、他端が吸込ポート１６１と連通している。

上記収納室１１２は、下シリンダ４０内に軸心方向（上下方向）に形成さた円筒状の空間であり、当該収納室１１２内には連通路１００を開閉する弁装置１１７が当該空間内を上下移動自在に収納されている。弁装置１１７は、断面コの字状を呈した封止部１１７Ａと当該封止部１１７の内部に一端が取り付けられたバネ部材１１７Ｂとから構成されている。封止部１１７Ａは縦長円筒状を呈し、内部にはバネ部材１１７Ｂを収納可能な空間が形成されている。また、封止部１１７Ａのバネ部材１１７Ｂが取り付けられる側とは反対側（上側）が平坦面とされ、この面が収納室１１２内に収納されたとき、当該収納室１１２の一方の面側（上面側）に位置し、当該収納室１１２と第１の通路１１０とを開閉可能に閉塞する。また、下部開口の先端となる縁部１１７Ｃは、図７乃至図８に示すように径方向に溝１１８が形成されている。当該溝１１８により、封止部１１７Ａが収納室１１２内の他端側である他方の面（下面）に位置した状態、即ち、縁部１１７が下面に当接した状態で、第２の通路１１４と収納室１１２とが連通されることとなる。

また、封止部１１７Ａの水平方向（径方向）の寸法ＬＡは、収納室１１２の水平方向（径方向）の寸法ＬＢ（図７に示す）より小さく構成されている。従って、封止部１１７Ａが収納室１１２内に収納された状態で、当該封止部１１７Ａと収納室１１２との間には水平方向（径方向）に所定のクリアランスが構成される。

前記バネ部材１１７Ｂは第２の通路１１４側から第１の通路１１０側の方向（図６では上方向）に所定のスプリング力を有するバネ部材であり、封止部１１７Ａを常時、第１の通路１１０方向（上方）に付勢している。当該バネ部材１１７Ｂのスプリング力は、弁装置１１７の上側から印加される中間圧と下側から印加される低圧の圧力差が所定の圧力差より低い場合（所定の上限値より低い場合）には、当該中間圧の下側への付勢力より低圧とバネ部材との和である上側への付勢力の方が大きくなり、弁装置１１７の上側から印加される中間圧と下側から印加される低圧の圧力差が所定の圧力差以上になると（圧力差が所定の上限値に拡大すると）、中間圧の下側への付勢力の方が低圧とバネ部材との和である上側への付勢力より大きくなるように設定されている。尚、上記所定の上限値は、３．５ＭＰａ乃至６．０ＭＰａの範囲内で、当該ロータリコンプレッサ１０の使用用途や種類等により適宜設定されるものとする。例えば、ロータリコンプレッサ１０を給湯器として使用する場合には、上記中間圧と低圧の圧力差が５．０ＭＰａに上昇すると第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力である中間圧と第２の回転圧縮要素３２の吐出圧力である高圧の圧力逆転、或いは、両圧力が略同一となり、第２の回転圧縮要素３４の上ベーン５０のベーン飛びが生じる恐れがあるため、上限値を５．０ＭＰａより低い圧力（例えば、上限値を４．５ＭＰａ）とする。

そして、弁装置１１７の一方の面である上面（封止部１１７Ａ側）には、第１の通路１１０を経て来た吸込ポート１６０内の中間圧（第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力であり、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力である）が印加される。また、弁装置１１７の他方の面である下面（バネ部材１１７Ｂ側）には、第２の通路１１４を介して吸込ポート１６１内の低圧（第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力）が印加される。

そして、弁装置１１７は、中間圧と低圧の圧力差が、中間圧が高圧に達する以前の所定の上限値まで拡大した場合に連通路１００を開放するように構成されている。具体的に、本参考例の弁装置１１７は、一方の面（封止部１１７Ａ側）に印加される第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）と、他方の面（バネ部材１１７Ｂ側）に印加される第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力の圧力差が所定の上限値以上となると、連通路１００が開放するように構成されている。尚、上記所定の上限値は、中間圧が高圧に達する以前の圧力となるように予め設定するものとする。

即ち、一方の面（封止部１１７Ａ側）に印加される吸込ポート１６０からの中間圧と、他方の面（バネ部材１１７Ｂ側）に印加される吸込ポート１６１からの低圧との圧力差が予め設定された上記所定の上限値に拡大すると、吸込ポート１６０からの中間圧により、バネ部材１１７Ｂが圧縮されるため、弁装置１１７が収納室１１２の他端側に移動する。このとき、前述の溝１１８により第２の通路１１４と収納室１１２とは閉塞されないので、当該収納室１１２を介して第１の通路１１０と第２の通路１１４とが連通され、連通路１００が開放される。これにより、吸込ポート１６０から第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）である中間圧の冷媒ガスが、第１の通路１１０、収納室１１２、第２の通路１１４を介して吸込ポート１６１に流入することとなる。

このように、弁装置１１７の一方の面（封止部１１７Ａ側）に印加される吸込ポート１６０からの中間圧と、他方の面（バネ部材１１７Ｂ側）に印加される吸込ポート１６１からの低圧との圧力差が所定の上限値まで拡大した場合、連通路１００が開放されるので、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の領域に逃がすことができる。

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及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して吸込ポート１６１から下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、下ローラ４８と下ベーン５２の動作により圧縮され、中間圧に達すると、吐出ポート３９を閉じている吐出弁１２８が押されて、吐出ポート４１が開き、吐出消音室６４内に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の吐出側圧力である中間圧となる。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及び上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して吸込ポート１６０から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。

このとき、第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）である中間圧と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の圧力差が所定の上限値より低い場合には、バネ部材１１７Ｂの付勢力と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧により、弁装置１１７（封止部１１７Ａ）が上側に押されて、収納室１１２の一端側（下側）に位置する。従って、当該弁装置１１７の封止部１１７Ａにより収納室１１２の上面が塞がれるので、第１の通路１１０と第２の通路１１４とが連通されず、即ち、連通路１００が閉塞された状態であるため、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及び上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して吸込ポート１６０から全て上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。

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３９とが連通するため、上シリンダ３８の高圧室側から吐出ポート３９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。そして、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、第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）である中間圧と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の圧力差が所定の上限値まで拡大した場合には、弁装置１１７を一方（上方）に押すバネ部材１１７Ｂの付勢力と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力を合わせた付勢力より、弁装置１１７を他方（下方）に押す第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）の付勢力の方が大きくなるため、バネ部材１１７Ｂが圧縮されて、弁装置１１７が収納室１１２の他端側（下側）に移動し、第１の通路１１０と第２の通路１１４とが収納室１１２を介して連通される。

これにより、吸込ポート１６０から第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）である中間圧の冷媒ガスが、第１の通路１１０、収納室１１２、第２の通路１１４を介して吸込ポート１６１に流入する。このため、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、第２の回転圧縮要素３４に吸い込まれる中間圧の冷媒ガスの一部を第１の回転圧縮要素３２の吸込ポート１６１（低圧の領域）に逃がすことができる。

これにより、第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（中間圧）が低下し、上記中間圧と低圧の圧力差が所定の上限値より小さくなると、弁装置１１７（封止部１１７Ａ）が収納室１１２の一端側（上側）に戻るので、当該封止部１１７の一面（上面）により、第１の通路１１０が塞がれて、連通路１００が閉塞される。

このように、弁装置１１７の一方の面（封止部１１７Ａ側）に印加される吸込ポート１６０からの中間圧と、他方の面（バネ部材１１７Ｂ側）に印加される吸込ポート１６１からの低圧との圧力差が所定の上限値まで拡大した場合、連通路１００を開放することにより、中間圧が第２の回転圧縮要素３２の吐出圧力である高圧に達する以前に連通路１００が開放され、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素の吸入圧力である低圧の領域の吸込ポート１６１に逃がすことができるので、第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）である中間圧を常に第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧より低い圧力とすることができる。

これにより、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内の圧力が上ベーン５０の背圧として印加されている第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力より上昇することが無くなり、上シリンダ３８内の圧力を常時上ベーン５２の収納部７０Ａの圧力以下とすることができるので、係る収納部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。

また、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを低圧の領域である第１の回転圧縮要素３２の吸込ポート１６１に逃がすことで、その分、第１の回転圧縮要素３２への吸い入み冷媒量が減少するので、軽負荷時におけるパワーセーブ効果も得ることができる。

総じて、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未然に回避して、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。

図９及び図１０は、密閉容器１２の外部に形成された連通路により中間圧の領域と低圧の領域とを連通する場合の一例を示す図である。尚、図９及び図１０において図１乃至図８と同一の符号が付されたものは同一、或いは、類似の効果を奏するものとして説明を省略する。

この場合、連通路２００は冷媒導入管９２と冷媒導入管９４とを弁装置１１７により、開閉可能に連通するように構成されている。連通路２００は、上記参考例と同様に中間圧の領域と第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の領域とを連通する通路である。当該連通路２００は、図９に示すように、冷媒導入管９４と冷媒導入管９２とを連通する配管２２０内に形成され、冷媒導入管９２と一端（上端）が連通する第１の通路２１０と、この第１の通路２１０の他端（下端）に一面（上面）が連通する収納室２１２と、収納室２１２の他面（下面）と一端とが連通し、他端が冷媒導入管９４と連通する第２の通路２１４とから構成されている。そして、収納室２１２には弁装置１１７が上下移動自在に収納されている。尚、弁装置１１７の構造は前記参考例と同様であるため、説明を省略する。

そして、弁装置１１７の一方の面である上面（封止部１１７Ａ側）には、第１の通路２１０を経て来た冷媒導入管９２内の中間圧（第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力であり、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力である）が印加される。また、弁装置１１７の他方の面である下面（バネ部材１１７Ｂ側）には、第２の通路２１４を介して冷媒導入管９４内の低圧（第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力）が印加される。

そして、弁装置１１７は、中間圧と低圧の圧力差が、中間圧が高圧に達する以前の所定の上限値まで拡大した場合に連通路２００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１１７は、一方の面（封止部１１７Ａ側）に印加される第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）と、他方の面（バネ部材１１７Ｂ側）に印加される第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力の圧力差が所定の上限値以上となると、連通路２００が開放するように構成されている。

即ち、一方の面（封止部１１７Ａ側）に印加される冷媒導入管９２からの中間圧と、他方の面（バネ部材１１７Ｂ側）に印加される冷媒導入管９４からの低圧との圧力差が予め設定された、中間圧が高圧に達する以前の圧力となると、冷媒導入管９２からの中間圧により、弁装置１１７が収納室２１２の他端側（下側）に移動する。このとき、前述の溝１１８により第２の通路２１４と収納室２１２とは閉塞されないので、当該収納室２１２を介して第１の通路２１０と第２の通路２１４とが連通され、連通路２００が開放される。これにより、冷媒導入管９２から第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）である中間圧の冷媒ガスが、第１の通路２１０、収納室２１２、第２の通路２１４を介して連通路２００に流入することとなる。

このように、弁装置１１７の一方の面（封止部１１７Ａ側）に印加される冷媒導入管９２からの中間圧と、他方の面（バネ部材１１７Ｂ側）に印加される冷媒導入管９４からの低圧との圧力差が所定の上限値まで拡大した場合、連通路２００を開放するので、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２の吸入圧力である低圧の領域に逃がすことができる。

これにより、上記参考例と同様に第２の回転圧縮要素３４の吸入圧力（第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力）である中間圧を常に第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力である高圧より低い圧力とすることができる。

従って、第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内の圧力が上ベーン５０の背圧として印加されている第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力より上昇することが無く、上シリンダ３８内の圧力を常時上ベーン５２の収納部７０Ａの圧力以下とすることができるので、係る収納部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。

また、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを低圧の領域である冷媒導入管９４に逃がすことで、その分、第１の回転圧縮要素３２への吸い入み冷媒量が減少するので、軽負荷時におけるパワーセーブ効果も得ることができる。

尚、上記実施例に使用される弁装置は上記参考例の構造に限らず、中間圧と低圧の圧力差が、中間圧が高圧に達する以前の所定の上限値まで拡大した場合に連通路を開放するものであればどのような形状であっても構わない。

また、本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内部中間圧型の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。

参考例の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断側面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの下部支持部材の底面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの上部カバーが取り付けられた状態の上部支持部材の平面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素のシリンダの底面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素のシリンダの平面図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの一部拡大図である。 図１の多段圧縮式ロータリコンプレッサの連通路の弁装置の封止部の縦断側面図である。 図７の弁装置の封止部の底面図である。 本発明を適用した実施例の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断側面図である。 図９の多段圧縮式ロータリコンプレッサの一部拡大図である。

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
５２ 下ベーン
６２、６４ 吐出消音室
７０Ａ、７２Ａ 収納部
１００、２００ 連通路
１１０、２１０ 第１の通路
１１２、２１２ 収納室
１１４、２１４ 第２の通路
１１７ 弁装置
１１７Ａ 封止部
１１７Ｂ バネ部材
１１７Ｃ 縁部
１１８ 溝

Claims (1)

1. 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側と高圧室側とに区画するベーンから構成されて、前記第２の回転圧縮要素の吐出圧力である高圧を前記ベーンの背圧として印加すると共に、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及び第２の回転圧縮要素にそれぞれ冷媒を導入するための第１及び第２の冷媒導入管と、
   上下に隣接して前記密閉容器に設けられ、前記第１及び第２の冷媒導入管がそれぞれ接続される第１及び第２のスリーブと、
   前記第１の冷媒導入管と前記第２の冷媒導入管とを連通する連通路と、
   該連通路を開閉する弁装置とを備え、
   該弁装置は、前記中間圧と低圧の圧力差が、前記中間圧が前記高圧に達する以前の所定の上限値まで拡大した場合、前記連通路を開放することを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。

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