JP5423538B2 - 回転式圧縮機 - Google Patents

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本発明は、固定部材と可動部材によって圧縮室を形成し、可動部材が偏心回転することによって圧縮室内へ流体を吸入して圧縮する回転式圧縮機に関するものである。
従来より、固定部材と可動部材のそれぞれが鏡板部を備える回転式圧縮機が知られている。例えば、特許文献1には、円環状のシリンダ室が同じく円環状のピストン本体によって仕切られ、ピストンの内側と外側に圧縮室が一つずつ形成された回転式圧縮機が開示されている。
特許文献1の回転式圧縮機は、二つの圧縮機構を備えている。各圧縮機構には、シリンダ室を形成するシリンダと、ピストン本体を有するピストンとが一つずつ設けられている。そして、この回転式圧縮機では、第1圧縮機構が吸入して圧縮した冷媒を、第2圧縮機構が吸入して更に圧縮する。
この種の回転式圧縮機では、固定部材の鏡板部と可動部材の鏡板部の間に圧縮室が形成される。このため、流体が圧縮されて圧縮室の内圧が上昇すると、可動部材には、可動部材を固定部材から引き離す方向の力が作用する。そして、その力によって可動部材が移動して固定部材と可動部材の間隔が広がると、圧縮室の気密性が低下して圧縮機の効率が低下する。
そこで、この種の回転式圧縮機では、通常、可動部材の鏡板部の背面側に背圧空間が形成され、背圧空間の内圧によって可動部材が固定部材に押し付けられる。例えば、特許文献1に記載された回転式圧縮機の低段圧縮機構では、その背圧空間に低段圧縮機構の吐出圧力(即ち、高段圧縮機構の吸入圧力)を導入することで、可動部材を固定部材側に押し付けている。
特開2009−209927号公報
ところが、特許文献1の回転式圧縮機のように低段圧縮機構の背圧空間に低段圧縮機構の吐出圧力を導入する場合には、低段圧縮機構の可動部材をその固定部材側に押し付ける力の大きさが不足し、低段圧縮機構の圧縮室の気密性を充分に確保できないおそれがある。特に、回転式圧縮機の吸入圧力と吐出圧力の差(即ち、低段圧縮機構の吸入圧力と高段圧縮機構の吐出圧力の差)が小さくなる低圧縮比状態では、この問題が顕著となり得る。
この問題の解決策としては、低段圧縮機構の背圧空間に高段圧縮機構の吐出圧力を導入し、低段圧縮機構の可動部材をその固定部材側に押し付ける力の大きさを確保することが考えられる。ところが、高段圧縮機構の吐出圧力は、高段圧縮機構の吸入圧力(即ち、低段圧縮機構の吐出圧力)だけによって決まるわけではない。例えば回転式圧縮機が空調機の冷媒回路に設けられている場合、高段圧縮機構の吐出圧力は、冷媒回路の凝縮器において冷媒と熱交換する空気等の温度の影響も受ける。このため、低段圧縮機構の背圧空間に高段圧縮機構の吐出圧力を導入する場合、低段圧縮機構では、その運転状態と関連性の低い要因によって可動部材に作用する押付け力の大きさが決まってしまうため、可動部材に作用する押付け力の大きさを適切に設定できないおそれがあった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低段圧縮機構と高段圧縮機構を備えて二段圧縮を行う回転式圧縮機において、低段圧縮機構の可動部材に作用させる押付け力の大きさを、低段圧縮機構の運転状態に応じて適切に設定することにある。
第1の発明は、流体を吸入して圧縮する低段圧縮機構(30)と、該低段圧縮機構(30)が圧縮した流体を吸入して更に圧縮する高段圧縮機構(40)と、上記低段圧縮機構(30)及び上記高段圧縮機構(40)を駆動する駆動軸(23)とを備える一方、上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれが固定部材(31,41)及び可動部材(32,42)を備え、上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれにおいて、上記固定部材(31,41)と上記可動部材(32,42)は、それぞれが鏡板部(31a,32a,41a,42a)と該鏡板部(31a,32a,41a,42a)の前面に立設された壁部(31b,31c,32b,41b,41c,42b)とを備え、それぞれの鏡板部(31a,32a,41a,42a)の前面が互いに向かい合う姿勢で配置されて圧縮室(S11,S12,S21,S22)を形成しており、上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれでは、上記可動部材(32,42)が上記駆動軸(23)に駆動されて偏心回転することによって流体が上記圧縮室(S11,S12,S21,S22)へ吸入されて圧縮される回転式圧縮機を対象とする。そして、上記低段圧縮機構(30)には、該低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面に面する低段側背圧空間が形成される一方、上記高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を上記低段側背圧空間に連通させるための圧力導入路(80)を備えるものである。
第1の発明では、低段圧縮機構(30)と高段圧縮機構(40)のそれぞれに、固定部材(31,41)と可動部材(32,42)とが設けられる。低段圧縮機構(30)では、固定部材(31)の鏡板部(31a)と可動部材(32)の鏡板部(32a)の間に圧縮室(S11,S12)が形成され、可動部材(32)が偏心回転すると圧縮室(S11,S12)へ流体が吸入されて圧縮される。また、高段圧縮機構(40)では、固定部材(41)の鏡板部(41a)と可動部材(42)の鏡板部(42a)の間に圧縮室(S21,S22)が形成され、可動部材(42)が偏心回転すると圧縮室(S21,S22)へ流体が吸入されて圧縮される。この高段圧縮機構(40)は、低段圧縮機構(30)から吐出された流体を吸入して圧縮する。
第1の発明において、低段圧縮機構(30)には低段側背圧空間が形成される。低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面には、低段側背圧空間の内圧が作用する。また、この発明の回転式圧縮機(10)には、圧力導入路(80)が設けられる。低段側背圧空間には、高段圧縮機構(40)における圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が、圧力導入路(80)によって導入される。従って、低段側背圧空間の内圧は、低段圧縮機構(30)から吐出される流体の圧力(吐出圧力)よりも高くなる。このため、低段圧縮機構(30)では、可動部材(32)が固定部材(31)側へ押し付けられる。
第2の発明は、上記第1の発明において、平板状に形成されて上記低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面と向かい合う姿勢で配置される背面側平板部(51b)を備え、上記低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面と上記背面側平板部(51b)の隙間が上記低段側背圧空間となり、上記高段圧縮機構(40)では、該高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の外周側に該可動部材(42)を偏心回転可能とするための高段外周側空間(47)が形成され、上記圧力導入路(80)は、上記高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を上記高段外周側空間(47)に連通させるための高段側圧力導入路(60,70)と、上記高段外周側空間(47)を上記低段側背圧空間に連通させるための低段側圧力導入路(55)とを備えるものである。
第2の発明の低段圧縮機構(30)では、可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面と背面側平板部(51b)の隙間が低段側背圧空間となる。従って、低段側背圧空間は、非常に容積の小さな空間となる。一方、この発明の高段圧縮機構(40)には、可動部材(42)が他の部材と衝突せずに偏心回転できるように、可動部材(42)の外周側に高段外周側空間(47)が形成される。この高段外周側空間(47)は、可動部材(42)の外周側を囲むように形成された比較的容積の大きな空間である。
第2の発明の圧縮機では、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)が高段側圧力導入路(60,70)を介して高段外周側空間(47)に連通し、高段外周側空間(47)が低段側圧力導入路(55)を介して低段側背圧空間と連通する。このため、駆動軸(23)の回転に伴って変動する高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧は、高段外周側空間(47)と低段側背圧空間の両方へ導入される。
第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれには、シリンダ部材(31,41)及びピストン部材(32,42)の一方が上記固定部材として、他方が上記可動部材としてそれぞれ設けられ、上記シリンダ部材(31,41)では、内側壁部(31c,41c)と外側壁部(31b,41b)とが鏡板部(31a,41a)の前面に立設され、該内側壁部(31c,41c)と該外側壁部(31b,41b)の間に円環状のシリンダ室が形成され、上記ピストン部材(32,42)では、上記シリンダ室に配置されて該シリンダ室を上記外側壁部(31b,41b)寄りの外側圧縮室(S11,S21)と上記内側壁部(31c,41c)寄りの内側圧縮室(S12,S22)とに区画するピストン本体(32b,42b)が、壁部として鏡板部(32a,42a)の前面に立設されるものである。
第4の発明は、上記第2の発明において、上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれには、シリンダ部材(31,41)及びピストン部材(32,42)の一方が上記固定部材として、他方が上記可動部材としてそれぞれ設けられ、上記シリンダ部材(31,41)では、内側壁部(31c,41c)と外側壁部(31b,41b)とが鏡板部(31a,41a)の前面に立設され、該内側壁部(31c,41c)と該外側壁部(31b,41b)の間に円環状のシリンダ室が形成され、上記ピストン部材(32,42)では、上記シリンダ室に配置されて該シリンダ室を上記外側壁部(31b,41b)寄りの外側圧縮室(S11,S21)と上記内側壁部(31c,41c)寄りの内側圧縮室(S12,S22)とに区画するピストン本体(32b,42b)が、壁部として鏡板部(32a,42a)の前面に立設される一方、上記高段側圧力導入路は、上記高段圧縮機構(40)の上記外側圧縮室(S21)での圧縮行程の一部の期間に該外側圧縮室(S21)だけを上記高段外周側空間(47)に連通させる第1圧力導入路(60)と、上記高段圧縮機構(40)の上記内側圧縮室(S22)での圧縮行程の一部の期間に該内側圧縮室(S22)だけを上記高段外周側空間(47)に連通させる第2圧力導入路(70)とを備えるものである。
第3,第4の各発明では、低段圧縮機構(30)と高段圧縮機構(40)のそれぞれにおいて、シリンダ部材(31,41)とピストン部材(32,42)の一方が固定され、他方が駆動軸(23)によって駆動されて偏心回転する。各圧縮機構(30,40)のシリンダ部材(31,41)では、鏡板部(31a,41a)の前面に外側壁部(31b,41b)と内側壁部(31c,41c)とが立設される。また、各圧縮機構(30,40)のピストン部材(32,42)では、鏡板部(32a,42a)の前面にピストン本体(32b,42b)が立設される。そして、各圧縮機構(30,40)では、シリンダ部材(31,41)の鏡板部(31a,41a)及び外側壁部(31b,41b)とピストン部材(32,42)の鏡板部(32a,42a)及びピストン本体(32b,42b)とで囲まれた空間が外側圧縮室(S11,S21)になり、シリンダ部材(31,41)の鏡板部(31a,41a)及び内側壁部(31c,41c)とピストン部材(32,42)の鏡板部(32a,42a)及びピストン本体(32b,42b)とで囲まれた空間が内側圧縮室(S12,S22)になる。
また、第4の発明では、高段側圧力導入路が第1圧力導入路(60)と第2圧力導入路(70)とを備える。駆動軸(23)が一回転する間において、高段圧縮機構(40)では、所定の一部の期間には圧縮途中の外側圧縮室(S21)だけが第1圧力導入路(60)を介して高段外周側空間(47)に連通し、別の一部の期間には圧縮途中の内側圧縮室(S22)だけが第2圧力導入路(70)を介して高段外周側空間(47)に連通する。
第5の発明は、上記第2又は第4の発明において、上記低段圧縮機構(30)は、互いに直径の異なるリング状に形成されて該低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)と上記背面側平板部(51b)の間に設けられる小径シールリング(52)及び大径シールリング(53)を備え、上記低段側背圧空間は、上記小径シールリング(52)の内側の低段内側背圧空間(S1)と、上記小径シールリング(52)と上記大径シールリング(53)の間の低段中間背圧空間(S2)と、上記大径シールリング(53)の外側の低段外側背圧空間(S3)とに区画され、上記低段中間背圧空間(S2)が上記低段側圧力導入路(55)を介して上記高段外周側空間(47)と連通しているものである。
第5の発明では、低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)と背面側平板部(51b)の間に、小径シールリング(52)と大径シールリング(53)とが設けられる。可動部材(32)の鏡板部(32a)と背面側平板部(51b)の間に形成された容積の小さな低段側背圧空間は、小径シールリング(52)及び大径シールリング(53)によって三つの空間に区画される。この発明において、低段側圧力導入路(55)は、小径シールリング(52)と大径シールリング(53)の間の低段中間背圧空間(S2)を高段外周側空間(47)と連通させる。従って、この発明の回転式圧縮機(10)では、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が、低段中間背圧空間(S2)へ導入される。
第6の発明は、上記第5の発明において、上記背面側平板部(51b)は、上記低段圧縮機構(30)の可動部材(32)とは逆側の面が上記高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の鏡板部(42a)の背面と向かい合う姿勢で配置され、上記高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の鏡板部(42a)と上記背面側平板部(51b)の隙間が高段側背圧空間となり、上記高段圧縮機構(40)は、該高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の鏡板部(42a)と上記背面側平板部(51b)の間に設けられる高段側シールリング(54)を備え、上記高段側背圧空間は、上記高段側シールリング(54)の内側の高段内側背圧空間(S6)と、該高段側シールリング(54)の外側の高段外側背圧空間(S7)とに区画され、上記高段外側背圧空間(S7)は、上記高段外周側空間(47)に連通しており、上記低段側圧力導入路(55)は、上記低段中間背圧空間(S2)を上記高段外側背圧空間(S7)に連通させているものである。
第6の発明では、高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の鏡板部(42a)と背面側平板部(51b)の間に、高段側背圧空間が形成される。この高段側背圧空間は、高段側シールリング(54)によって、高段内側背圧空間(S6)と高段外側背圧空間(S7)とに区画される。この発明では、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が、高段側圧力導入路(60,70)を介して、高段外周側空間(47)と高段外側背圧空間(S7)の両方へ導入される。このため、高段外側背圧空間(S7)の内圧は、高段圧縮機構(40)の吸入圧力よりも高くなる。そして、高段圧縮機構(40)では、高段外側背圧空間(S7)の内圧によって、可動部材(42)が固定部材(41)側に押し付けられる。
また、この第6の発明では、低段中間背圧空間(S2)が高段外側背圧空間(S7)に連通すると共に、高段外側背圧空間(S7)が高段外周側空間(47)に連通する。このため、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧は、高段外周側空間(47)と低段中間背圧空間(S2)の両方へ導入される。
第7の発明は、上記第3又は第4の発明において、上記低段圧縮機構(30)には、上記シリンダ部材(31)が固定部材として、上記ピストン部材(32)が可動部材としてそれぞれ設けられ、上記低段圧縮機構(30)は、互いに直径の異なるリング状に形成されて該低段圧縮機構(30)のピストン部材(32)の鏡板部(32a)と上記背面側平板部(51b)の間に設けられる小径シールリング(52)及び大径シールリング(53)を備え、上記低段側背圧空間は、上記小径シールリング(52)の内側の低段内側背圧空間(S1)と、上記小径シールリング(52)と上記大径シールリング(53)の間の低段中間背圧空間(S2)と、上記大径シールリング(53)の外側の低段外側背圧空間(S3)とに区画され、上記低段中間背圧空間(S2)が上記低段側圧力導入路(55)を介して上記高段外周側空間(47)と連通し、上記低段圧縮機構(30)では、該低段圧縮機構(30)のシリンダ部材(31)の内側壁部(31c)の内側が低段内周側空間(38)となり、該低段内周側空間(38)及び上記低段内側背圧空間(S1)の内圧が上記高段圧縮機構(40)から吐出された流体の圧力と等しくなっており、上記小径シールリング(52)の外径が、上記低段圧縮機構(30)のシリンダ部材(31)の内側壁部(31c)の内径以上で且つ該内側壁部(31c)の外径以下となっているものである。
第7の発明の低段圧縮機構(30)では、シリンダ部材(31)が固定され、ピストン部材(32)が駆動軸(23)によって駆動されて偏心回転する。この発明の低段圧縮機構(30)では、シリンダ部材(31)の内側壁部(31c)の内側が低段内周側空間(38)となり、この低段内周側空間(38)の内圧が高段圧縮機構(40)の吐出圧力と等しくなっている。このため、低段圧縮機構(30)のピストン部材(32)には、低段内周側空間(38)の内圧によってピストン部材(32)をシリンダ部材(31)から引き離す方向の力が作用する。
また、第7の発明の低段圧縮機構(30)では、可動部材(32)の鏡板部(32a)と背面側平板部(51b)の間に、小径シールリング(52)と大径シールリング(53)とが設けられる。可動部材(32)の鏡板部(32a)と背面側平板部(51b)の間に形成された低段側背圧空間は、小径シールリング(52)及び大径シールリング(53)によって三つの空間に区画される。小径シールリング(52)の内側に位置する低段内側背圧空間(S1)は、高段圧縮機構(40)の吐出圧力と等しくなっている。このため、低段圧縮機構(30)のピストン部材(32)には、低段内側背圧空間(S1)の内圧によってピストン部材(32)をシリンダ部材(31)側へ押し付ける方向の力が作用する。
また、第7の発明では、小径シールリング(52)の外径が、低段圧縮機構(30)のシリンダ部材(31)の内側壁部(31c)の内径以上で且つ内側壁部(31c)の外径以下となっている。このため、低段内周側空間(38)の内圧によって生じるピストン部材(32)をシリンダ部材(31)から引き離す方向の力の大きさは、低段内側背圧空間(S1)の内圧によってピストン部材(32)をシリンダ部材(31)側へ押し付ける方向の力の大きさとほぼ同程度となる。
更に、第7の発明では、低段圧縮機構(30)の低段中間背圧空間(S2)に、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が導入される。つまり、低段中間背圧空間(S2)の内圧は、低段圧縮機構(30)の吐出圧力よりも高くなっている。従って、この発明の低段圧縮機構(30)では、ピストン部材(32)がシリンダ部材(31)側へ押し付けられ、圧縮室(S11,S12)の気密性が確保される。
本発明の回転式圧縮機(10)では、高段圧縮機構(40)における圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が、圧力導入路(80)によって低段側背圧空間へ導入される。そして、低段圧縮機構(30)では、その可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面に低段側背圧空間の内圧が作用し、その可動部材(32)がその固定部材(31)側へ押し付けられる。
ここで、高段圧縮機構(40)における圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧は、高段圧縮機構(40)へ吸入される流体の圧力(吸入圧力)に連動して増減する。一方、高段圧縮機構(40)の吸入圧力は、低段圧縮機構(30)から吐出される流体の圧力(吐出圧力)と実質的に等しくなる。そして、低段圧縮機構(30)の吐出圧力は低段圧縮機構(30)の運転状態によって決まるため、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧も、低段圧縮機構(30)の運転状態に応じて決まることとなる。
このように、本発明の回転式圧縮機(10)では、低段圧縮機構(30)の運転状態に応じて決まる高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧を、低段圧縮機構(30)の低段側背圧空間へ導入している。このため、低段側背圧空間の内圧を低段圧縮機構(30)の吐出圧力よりも高い値とすることができ、しかも低段側背圧空間の内圧を低段圧縮機構(30)の運転状態に応じて増減させることができる。従って、本発明によれば、低段圧縮機構(30)と高段圧縮機構(40)を備えて二段圧縮を行う回転式圧縮機(10)において、低段圧縮機構(30)の可動部材(32)に作用させる押付け力の大きさを、低段圧縮機構(30)の運転状態に応じて適切に設定することが可能となる。
ここで、高段圧縮機構(40)における圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧は、駆動軸(23)が回転して圧縮行程が進行するにつれて次第に上昇する。このため、例えば細い通路などによって低段側背圧空間を高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)に連通させると、低段側背圧空間の内圧が高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)の内圧に連動して変動し、低段圧縮機構(30)の可動部材(32)に作用する押付け力の大きさも変動してしまう。
一方、上記第2の発明では、駆動軸(23)の回転に伴って変動する高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が、比較的容積の大きな高段外周側空間(47)と、非常に容積の小さな低段側背圧空間との両方へ導入される。このため、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧の変動に起因する低段側背圧空間の圧力変化は、圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧を低段側背圧空間だけに導入する場合に比べて小さくなる。従って、この発明によれば、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧の変動に伴う低段側背圧空間の圧力変化を抑制でき、低段圧縮機構(30)の可動部材(32)に作用する押付け力の変動を低減できる。
上記第3,第4の各発明では、各圧縮機構(30,40)にシリンダ部材(31,41)とピストン部材(32,42)が設けられ、シリンダ部材(31,41)とピストン部材(32,42)の一方が固定されて他方が偏心回転する。特に、上記第4の発明では、高段圧縮機構(40)の外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のそれぞれから高段外周側空間(47)へ、駆動軸(23)が一回転する間に一回ずつ圧力を導入することができる。このため高段外周側空間(47)の内圧を高段圧縮機構(40)の吸入圧力よりも高く且つその吐出圧力よりも低い値に確実に保つことができる。従って、第4の発明によれば、高段外周側空間(47)に連通する低段側背圧空間の内圧を、高段圧縮機構(40)の吸入圧力よりも高く且つその吐出圧力よりも低い値に確実に保つことができ、低段圧縮機構(30)の可動部材(32)に作用する押付け力の大きさを充分に確保することができる。
上記第5の発明では、非常に容積の小さい低段側背圧空間が小径シールリング(52)及び大径シールリング(53)によって区画されており、その低段側背圧空間の一部分が低段中間背圧空間(S2)となっている。このため、例えば細い通路などによって低段中間背圧空間(S2)を高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)に連通させると、非常に容積の小さい低段中間背圧空間(S2)の内圧は、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)の内圧と殆ど同程度の幅で変動してしまう。
それに対し、この第5の発明では、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が、比較的容積の大きな高段外周側空間(47)と、非常に容積の小さい低段中間背圧空間(S2)の両方に導入される。従って、この発明によれば、非常に容積の小さい低段中間背圧空間(S2)へ高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧を導入する場合であっても、低段中間背圧空間(S2)の内圧の変動幅を減少させることができる。
上記第6の発明では、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧が高段外側背圧空間(S7)へ導入されて可動部材(42)に押付け力が作用すると共に、高段外側背圧空間(S7)の内圧が低段側圧力導入路(55)によって低段中間背圧空間(S2)へ導入される。従って、この発明によれば、高段圧縮機構(40)の可動部材(42)に押付け力を作用させるために形成された高段外側背圧空間(S7)を、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧を低段中間背圧空間(S2)へ導入するための通路としても利用することができ、回転式圧縮機(10)の構造の複雑化を抑制することができる。
上記第7の発明では、小径シールリング(52)の外径が、低段圧縮機構(30)のシリンダ部材(31)の内側壁部(31c)の内径以上で且つ内側壁部(31c)の外径以下となっている。このため、この発明の低段圧縮機構(30)では、低段内周側空間(38)の内圧によって生じるピストン部材(32)をシリンダ部材(31)から引き離す方向の力と、低段内側背圧空間(S1)の内圧によって生じるピストン部材(32)をシリンダ部材(31)側へ押し付ける方向の力とが互いに打ち消し合う。その結果、この発明の低段圧縮機構(30)では、ピストン部材(32)をシリンダ部材(31)側へ押し付ける力の大きさが、主として低段中間背圧空間(S2)の内圧によって決まることとなる。
つまり、この第7の発明の低段圧縮機構(30)では、ピストン部材(32)をシリンダ部材(31)側へ押し付ける力の大きさが、高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の流体圧(即ち、低段圧縮機構(30)の運転状態に応じて決まる圧力)に応じて決まることとなる。従って、この発明によれば、低段圧縮機構(30)のピストン部材(32)をシリンダ部材(31)側へ押し付ける力の大きさを、低段圧縮機構(30)の運転状態に応じた適切な値に確実に設定することが可能となる。
実施形態の圧縮機の縦断面図である。 実施形態の圧縮機部を拡大して示す縦断面図である。 第1圧縮機構の要部を示す横断面図である。 第1圧縮機構の要部を示す横断面図である。 第2圧縮機構の要部を示す横断面図である。 第2圧縮機構の要部を示す横断面図であって、駆動軸の回転角度が45°変化する毎の状態を示すものである。 駆動軸の回転角度が0°のときの第2圧縮機構の要部を示す横断面図である。 駆動軸の回転角度が90°のときの第2圧縮機構の要部を示す横断面図である。 駆動軸の回転角度が180°のときの第2圧縮機構の要部を示す横断面図である。 駆動軸の回転角度が270°ときの第2圧縮機構の要部を示す横断面図である。 第2圧縮機構の外側圧縮室と内側圧縮室における冷媒の圧力変化を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態の圧縮機(10)は、本発明に係る回転式圧縮機である。この圧縮機(10)は、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられ、冷媒回路内を循環する冷媒を吸入して圧縮する。
〈圧縮機の全体構成〉
図1に示すように、圧縮機(10)は、密閉容器状のケーシング(11)を備えている。ケーシング(11)は、縦長の円筒状に形成された胴部(12)と、椀状に形成された一対の端板部(13)とを備えている。ケーシング(11)では、端板部(13)が胴部(12)の各端部に一つずつ配置され、胴部(12)の端部が端板部(13)によって閉塞される。ケーシング(11)の内部には、電動機(20)と、圧縮機部(50)とが収納されている。圧縮機部(50)は、電動機(20)の下方に配置されている。圧縮機部(50)は、低段圧縮機構である第1圧縮機構(30)と、高段圧縮機構である第2圧縮機構(40)とを備えている。
ケーシング(11)の胴部(12)には、第1圧縮機構(30)に接続される第1吸入管(14)及び第1吐出管(15)が、胴部(12)を厚み方向に貫通するように設けられている。また、胴部(12)には、第2圧縮機構(40)に接続される第2吸入管(16)が、胴部(12)を貫通するように設けられている。更に、上側の端板部(13)には、第2吐出管(17)が端板部(13)を貫通するように設けられている。この第2吐出管(17)は、ケーシング(11)の内部空間(S10)と連通している。
なお、図示を省略するが、第1吐出管(15)と第2吸入管(16)とは、配管を介して接続されている。また、第1吐出管(15)と第2吸入管(16)を接続する配管には、中間圧の冷媒を第2圧縮機構(40)へ供給するためのインジェクション用配管が接続されている。
本実施形態の圧縮機(10)は、高段側の第2圧縮機構(40)において圧縮された冷媒がケーシング(11)の内部空間(S10)に吐出され、第2吐出管(17)を介してケーシング(11)の外部へ排出されるように構成されている。つまり、この圧縮機(10)は、ケーシング(11)の内部空間(S10)が高圧圧力状態となる高圧ドーム型の圧縮機となっている。
ケーシング(11)の内部には、駆動軸(23)が胴部(12)の軸方向に沿って設けられている。この駆動軸(23)は、電動機(20)と圧縮機部(50)を連結している。なお、密閉容器状のケーシング(11)の底部には、圧縮機部(50)の各摺動部に供給するための潤滑油(冷凍機油)が貯留されている。
駆動軸(23)は、主軸部(24)と二つの偏心部(25,26)とを備えている。二つの偏心部(25,26)は、主軸部(24)の軸方向に並んで配置され、上側に位置するものが上側偏心部(25)となり、下側に位置するものが下側偏心部(26)となっている。また、これら二つの偏心部(25,26)は、それぞれが主軸部(24)よりも大径の円柱状に形成され、それぞれの軸心が主軸部(24)の軸心に対して偏心している。また、上側偏心部(25)の偏心方向と下側偏心部(26)の偏心方向は、主軸部(24)の軸心を中心として互いに180°ずれている。
駆動軸(23)の下端には、油吸込管(28)が突設されている。油吸込管(28)の下端は、ケーシング(11)の底部に貯留された潤滑油に浸かっている。また、図示しないが、駆動軸(23)の内部には、油吸込管(28)に接続する給油通路が形成されている。遠心ポンプ作用によって油吸込管(28)へ吸い込まれた潤滑油は、給油通路を通って各圧縮機構(30,40)の摺動箇所へ供給される。
電動機(20)は、ステータ(21)とロータ(22)とを備えている。ステータ(21)は、ケーシング(11)の胴部(12)に固定されている。一方、ロータ(22)は、ステータ(21)の内側に配置され、駆動軸(23)の主軸部(24)に連結されている。
〈圧縮機部の構成〉
上述したように、圧縮機部(50)は、第1圧縮機構(30)と、第2圧縮機構(40)とを備えている。また、圧縮機部(50)では、両圧縮機構(30,40)の間にミドルプレート(51)が挟み込まれている。
第1圧縮機構(30)の構造について説明する。
図2及び図3に示すように、第1圧縮機構(30)は、シリンダ部材である第1シリンダ(31)と、ピストン部材である第1ピストン(32)と、第1ブレード(33)とを備えている。第1シリンダ(31)は、固定部材として第1圧縮機構(30)に設けられている。第1ピストン(32)は、可動部材として第1圧縮機構(30)に設けられている。
第1シリンダ(31)は、環状の第1シリンダ室(S11,S12)を形成する。第1ピストン(32)は、ピストン本体(32b)を有している。このピストン本体(32b)は、第1シリンダ室(S11,S12)内に配置され、第1シリンダ室(S11,S12)を外側圧縮室(S11)と内側圧縮室(S12)とに区画する。第1ブレード(33)は、外側圧縮室(S11)と内側圧縮室(S12)のそれぞれを高圧室(S11H,S12H)と低圧室(S11L,S12L)とに区画する。第1シリンダ(31)と第1ピストン(32)とは、相対的に偏心回転運動をするように構成されている。
第1シリンダ(31)は、中央に軸受部が形成された平板状のシリンダ側鏡板部(31a)と、シリンダ側鏡板部(31a)の前面(図2における上面)から上方に突出するように形成された外側シリンダ部(31b)及び内側シリンダ部(31c)とを備えている。内側シリンダ部(31c)は、断面が矩形の円環状に形成され、その外周面が円筒面となっている。外側シリンダ部(31b)は、内側シリンダ部(31c)の周囲を囲むように形成され、その内周面が円筒面となっている。内側シリンダ部(31c)の外周面と、外側シリンダ部(31b)の内周面とは、それぞれの中心軸が一致している。外側シリンダ部(31b)と内側シリンダ部(31c)のそれぞれは、シリンダ側鏡板部(31a)と一体に形成され、壁部を構成している。また、外側シリンダ部(31b)は外側壁部を構成し、内側シリンダ部(31c)は内側壁部を構成している。
第1シリンダ(31)は、シリンダ側鏡板部(31a)及び外側シリンダ部(31b)がケーシング(11)の胴部(12)の内面に溶接されることにより固定されている。また、シリンダ側鏡板部(31a)の軸受部には、駆動軸(23)の主軸部(24)が挿通されている。このシリンダ側鏡板部(31a)の軸受部は、主軸部(24)を回転自在に支持する滑り軸受を構成している。
第1シリンダ(31)のシリンダ側鏡板部(31a)には、外周面から径方向の内側向きに延びる第1吸入通路(14a)が形成されている。第1吸入通路(14a)の一端は、シリンダ側鏡板部(31a)の前面に開口し、外側圧縮室(S11)及び内側圧縮室(S12)に連通している。第1吸入通路(14a)の他端には、第1吸入管(14)が接続されている。
また、第1シリンダ(31)のシリンダ側鏡板部(31a)には、外周面から径方向の内側向きに延びる第1吐出通路(15a)が形成されている。シリンダ側鏡板部(31a)の外周面における第1吐出通路(15a)の開口端には、第1吐出管(15)が接続されている。第1吐出通路(15a)は、吐出口(35)を介して外側圧縮室(S11)に連通し、吐出口(36)を介して内側圧縮室(S12)に連通している(図3を参照)。各吐出口(35,36)は、シリンダ側鏡板部(31a)の前面に開口している。
図示しないが、シリンダ側鏡板部(31a)には、吐出口(35,36)を開閉するための吐出弁が設けられている。具体的には、図2における第1吐出空間(15a)の上壁面に吐出弁が取り付けられている。この吐出弁は、いわゆるリード弁であって、高圧室(S11H,S12H)内の冷媒圧力が第1吐出通路(15a)内の冷媒圧力よりも若干高くなると、開状態となる。
第1ピストン(32)は、平板状のピストン側鏡板部(32a)と、ピストン側鏡板部(32a)の前面(図2における下面)に突設されたピストン本体(32b)と、ピストン本体(32b)の内側に形成された筒状の軸受部(32c)とを備えている。ピストン本体(32b)は、一部分が分断された円環状あるいはC字状に形成されている(図3を参照)。軸受部(32c)には、駆動軸(23)の下側偏心部(26)が挿通されている。第1ピストン(32)において、ピストン本体(32b)及び軸受部(32c)は、ピストン側鏡板部(32a)と一体に形成されている。また、ピストン本体(32b)は、壁部を構成している。
上述したように、外側シリンダ部(31b)の内周面と内側シリンダ部(31c)の外周面とは、互いに同軸に配置された円筒面となっている。そして、第1ピストン(32)のピストン本体(32b)の外周面と外側シリンダ部(31b)の内周面との間には、外側圧縮室(S11)が形成される。また、第1ピストン(32)のピストン本体(32b)の内周面と内側シリンダ部(31c)の外周面との間には、内側圧縮室(S12)が形成される。
第1圧縮機構(30)において、第1シリンダ(31)と第1ピストン(32)は、シリンダ側鏡板部(31a)の前面とピストン側鏡板部(32a)の前面が互いに向かい合う姿勢で配置されている。また、第1圧縮機構(30)では、ピストン本体(32b)の突端面(図2における下面)がシリンダ側鏡板部(31a)の前面と摺接し、内側シリンダ部(31c)の突端面(同図における上面)がピストン側鏡板部(32a)の前面と摺接する。更に、第1圧縮機構(30)では、ピストン側鏡板部(32a)の前面のうちピストン本体(32b)の外側に位置する部分が、外周側摺動面(32d)となっている。この外周側摺動面(32d)は、第1シリンダ(31)の外側シリンダ部(31b)の突端面(図2における上面)と摺接する。
なお、第1圧縮機構(30)において、ピストン本体(32b)の突端面とシリンダ側鏡板部(31a)の前面のクリアランス、内側シリンダ部(31c)の突端面とピストン側鏡板部(32a)の前面のクリアランス、及び外側シリンダ部(31b)の突端面と外周側摺動面(32d)のクリアランスのそれぞれは、圧縮室(S11,S12)の気密性が保たれるように非常に小さくなっている。一方、第1ピストン(32)の軸受部(32c)の突端面とシリンダ側鏡板部(31a)の前面のクリアランスは、ピストン本体(32b)の突端面とシリンダ側鏡板部(31a)の前面のクリアランス、内側シリンダ部(31c)の突端面とピストン側鏡板部(32a)の前面のクリアランス、及び外側シリンダ部(31b)の突端面と外周側摺動面(32d)のクリアランスのそれぞれに比べて充分に大きくなっている。
第1圧縮機構(30)では、第1シリンダ(31)の外側シリンダ部(31b)と、ミドルプレート(51)と、第1ピストン(32)のピストン側鏡板部(32a)とによって囲まれた第1外周側空間(37)が形成される。この第1外周側空間(37)が形成されているため、第1ピストン(32)は、そのピストン側鏡板部(32a)がミドルプレート(51)と衝突せずに偏心回転できる。また、第1圧縮機構(30)では、内側シリンダ部(31c)の内側に第1内周側空間(38)が形成される。第1内周側空間(38)は、低段内周側空間を構成している。
図3に示すように、第1ブレード(33)は、第1シリンダ室(S11,S12)の径方向に延びる平板状の部材であって、外側シリンダ部(31b)の内周面から内側シリンダ部(31c)の外周面に亘って形成されている。この第1ブレード(33)は、外側シリンダ部(31b)、内側シリンダ部(31c)、及びシリンダ側鏡板部(31a)と一体に形成されている。第1ブレード(33)は、ピストン本体(32b)の分断箇所に挿通されている。この第1ブレード(33)は、外側圧縮室(S11)と内側圧縮室(S12)のそれぞれを、第1吸入通路(14a)に連通する低圧室(S11L,S12L)と、吐出口(35,36)に連通する高圧室(S11H,S12H)とに区画している。
第1圧縮機構(30)は、一対の第1揺動ブッシュ(34)を備えている。第1揺動ブッシュ(34)は、図3における第1ブレード(33)の右側と左側に一つずつ設けられている。各第1揺動ブッシュ(34)には、第1ブレード(33)と摺接する平坦面と、平坦面の反対側に位置する円弧面とが形成されている。第1揺動ブッシュ(34)の円弧面は、ピストン本体(32b)の分断箇所の端面と摺接する。
第1圧縮機構(30)では、ピストン本体(32b)の外周面と外側シリンダ部(31b)の内周面が互いの周方向における一箇所で摺接し、ピストン本体(32b)の内周面と内側シリンダ部(31c)の外周面が互いの周方向における一箇所で摺接する。ピストン本体(32b)の外周面と外側シリンダ部(31b)の内周面の摺接箇所と、ピストン本体(32b)の内周面と内側シリンダ部(31c)の外周面の摺接箇所は、主軸部(24)の軸心を挟んで反対側に位置している。そして、第1圧縮機構(30)では、第1シリンダ(31)が固定される一方、第1ピストン(32)が偏心回転運動を行う。
第2圧縮機構(40)の構造について説明する。
図2及び図5に示すように、第2圧縮機構(40)は、シリンダ部材である第2シリンダ(41)と、ピストン部材である第2ピストン(42)と、第2ブレード(43)とを備えている。第2シリンダ(41)は、固定部材として第2圧縮機構(40)に設けられている。第2ピストン(42)は、可動部材として第2圧縮機構(40)に設けられている。
第2シリンダ(41)は、環状の第2シリンダ室(S21,S22)を形成する。第2ピストン(42)は、ピストン本体(42b)を有している。このピストン本体(42b)は、第2シリンダ室(S21,S22)内に配置され、第2シリンダ室(S21,S22)を外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)とに区画する。第2ブレード(43)は、外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のそれぞれを高圧室(S21H,S22H)と低圧室(S21L,S22L)とに区画する。第2シリンダ(41)と第2ピストン(42)とは、相対的に偏心回転運動をするように構成されている。
第2シリンダ(41)は、中央に軸受部が形成された平板状のシリンダ側鏡板部(41a)と、シリンダ側鏡板部(41a)の前面(図2における下面)から下方に突出するように形成されたの外側シリンダ部(41b)及び内側シリンダ部(41c)とを備えている。内側シリンダ部(41c)は、断面が矩形の円環状に形成され、その外周面が円筒面となっている。外側シリンダ部(41b)は、内側シリンダ部(41c)の周囲を囲むように形成され、その内周面が円筒面となっている。内側シリンダ部(41c)の外周面と、外側シリンダ部(41b)の内周面とは、それぞれの中心軸が一致している。外側シリンダ部(41b)と内側シリンダ部(41c)のそれぞれは、シリンダ側鏡板部(41a)と一体に形成され、壁部を構成している。また、外側シリンダ部(41b)は外側壁部を構成し、内側シリンダ部(41c)は内側壁部を構成している。
第2シリンダ(41)は、シリンダ側鏡板部(41a)及び外側シリンダ部(41b)がケーシング(11)の胴部(12)の内面に溶接されることにより固定されている。また、シリンダ側鏡板部(41a)の軸受部には、駆動軸(23)の主軸部(24)が挿通されている。このシリンダ側鏡板部(41a)の軸受部は、主軸部(24)を回転自在に支持する滑り軸受を構成している。
第2シリンダ(41)のシリンダ側鏡板部(41a)には、外周面から径方向の内側向きに延びる第2吸入通路(16a)が形成されている。第2吸入通路(16a)の一端は、シリンダ側鏡板部(41a)の前面に開口し、外側圧縮室(S21)及び内側圧縮室(S22)に連通している。第2吸入通路(16a)の他端には、第2吸入管(16)が接続されている。
また、第2シリンダ(41)のシリンダ側鏡板部(41a)には、その背面(図2における上面)に開口する吐出用凹部(17a)が形成されている。図示しないが、吐出用凹部(17a)の底部には、吐出口(45,46)が開口している。各吐出口(45,46)は、シリンダ側鏡板部(41a)の前面に開口している。そして、吐出用凹部(17a)は、吐出口(45)を介して外側圧縮室(S21)に連通し、吐出口(46)を介して内側圧縮室(S22)に連通している(図5を参照)。
図示しないが、シリンダ側鏡板部(41a)には、吐出口(45,46)を開閉するための吐出弁が設けられている。具体的には、吐出用凹部(17a)の底壁面に吐出弁が取り付けられている。この吐出弁は、いわゆるリード弁であって、高圧室(S21H,S22H)内の冷媒圧力が吐出用凹部(17a)内の冷媒圧力(即ち、ケーシング(11)内の冷媒圧力)よりも若干高くなると、開状態となる。
第2ピストン(42)は、平板状のピストン側鏡板部(42a)と、ピストン側鏡板部(42a)の前面(図2における上面)に突設されたピストン本体(42b)と、ピストン本体(42b)の内側に形成された筒状の軸受部(42c)とを備えている。ピストン本体(42b)は、一部分が分断された円環状あるいはC字状に形成されている(図5を参照)。軸受部(42c)には、駆動軸(23)の上側偏心部(25)が挿通されている。第2ピストン(42)において、ピストン本体(42b)及び軸受部(42c)は、ピストン側鏡板部(42a)と一体に形成されている。また、ピストン本体(42b)は、壁部を構成している。
上述したように、外側シリンダ部(41b)の内周面と内側シリンダ部(41c)の外周面とは、互いに同軸に配置された円筒面となっている。そして、第2ピストン(42)のピストン本体(42b)の外周面と外側シリンダ部(41b)の内周面との間には、外側圧縮室(S21)が形成される。また、第2ピストン(42)のピストン本体(42b)の内周面と内側シリンダ部(41c)の外周面との間には、内側圧縮室(S22)が形成される。
第2圧縮機構(40)において、第2シリンダ(41)と第2ピストン(42)は、シリンダ側鏡板部(41a)の前面とピストン側鏡板部(42a)の前面が互いに向かい合う姿勢で配置されている。また、第2圧縮機構(40)では、ピストン本体(42b)の突端面(図2における上面)がシリンダ側鏡板部(41a)の前面と摺接し、内側シリンダ部(41c)の突端面(同図における下面)がピストン側鏡板部(42a)の前面と摺接する。更に、第1圧縮機構(30)では、ピストン側鏡板部(42a)の前面のうちピストン本体(42b)の外側に位置する部分が、外周側摺動面(42d)となっている。この外周側摺動面(42d)は、第2シリンダ(41)の外側シリンダ部(41b)の突端面(図2における下面)と摺接する。
なお、第2圧縮機構(40)において、ピストン本体(42b)の突端面とシリンダ側鏡板部(41a)の前面のクリアランス、内側シリンダ部(41c)の突端面とピストン側鏡板部(42a)の前面のクリアランス、及び外側シリンダ部(41b)の突端面と外周側摺動面(42d)のクリアランスのそれぞれは、圧縮室(S21,S22)の気密性が保たれるように非常に小さくなっている。一方、第2ピストン(42)の軸受部(42c)の突端面とシリンダ側鏡板部(41a)の前面のクリアランスは、ピストン本体(42b)の突端面とシリンダ側鏡板部(41a)の前面のクリアランス、内側シリンダ部(41c)の突端面とピストン側鏡板部(42a)の前面のクリアランス、及び外側シリンダ部(41b)の突端面と外周側摺動面(42d)のクリアランスのそれぞれに比べて充分に大きくなっている。
第2圧縮機構(40)では、第2シリンダ(41)の外側シリンダ部(41b)と、ミドルプレート(51)と、第2ピストン(42)のピストン側鏡板部(42a)とによって囲まれた第2外周側空間(47)が形成される。第2外周側空間(47)は、高段外周側空間を構成する。この第2外周側空間(47)が形成されているため、第2ピストン(42)は、そのピストン側鏡板部(42a)がミドルプレート(51)と衝突せずに偏心回転できる。また、第2圧縮機構(40)では、内側シリンダ部(41c)の内側に第2内周側空間(48)が形成される。
図5に示すように、第2ブレード(43)は、第2シリンダ室(S21,S22)の径方向に延びる平板状の部材であって、外側シリンダ部(41b)の内周面から内側シリンダ部(41c)の外周面に亘って形成されている。この第2ブレード(43)は、外側シリンダ部(41b)、内側シリンダ部(41c)、及びピストン側鏡板部(42a)と一体に形成されている。第2ブレード(43)は、ピストン本体(42b)の分断箇所に挿通されている。この第2ブレード(43)は、外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のそれぞれを、第2吸入通路(16a)に連通する低圧室(S21L,S22L)と、吐出口(45,46)に連通する高圧室(S21H,S22H)とに区画している。
第2圧縮機構(40)は、一対の第2揺動ブッシュ(44)を備えている。第2揺動ブッシュ(44)は、図5における第2ブレード(43)の右側と左側に一つずつ設けられている。各第2揺動ブッシュ(44)には、第2ブレード(43)と摺接する平坦面と、平坦面の反対側に位置する円弧面とが形成されている。第2揺動ブッシュ(44)の円弧面は、ピストン本体(42b)の分断箇所の端面と摺接する。
第2圧縮機構(40)では、ピストン本体(42b)の外周面と外側シリンダ部(41b)の内周面が互いの周方向における一箇所で摺接し、ピストン本体(42b)の内周面と内側シリンダ部(41c)の外周面が互いの周方向における一箇所で摺接する。ピストン本体(42b)の外周面と外側シリンダ部(41b)の内周面の摺接箇所と、ピストン本体(42b)の内周面と内側シリンダ部(41c)の外周面の摺接箇所は、主軸部(24)の軸心を挟んで反対側に位置している。そして、第2圧縮機構(40)では、第2シリンダ(41)が固定される一方、第2ピストン(42)が偏心回転運動を行う。
上述したように、圧縮機部(50)には、ミドルプレート(51)が設けられている。図2に示すように、ミドルプレート(51)は、円板状の平板部(51b)と、平板部(51b)の周囲を囲むように形成された筒状の筒部(51a)とを備えている。この平板部(51b)は、背面側平板部を構成している。ミドルプレート(51)は、第1シリンダ(31)や第1ピストン(32)などと共に第1圧縮機構(30)を構成している。また、ミドルプレート(51)は、第2シリンダ(41)や第2ピストン(42)などと共に第2圧縮機構(40)を構成している。つまり、第1圧縮機構(30)と第2圧縮機構(40)は、ミドルプレート(51)を共有している。
ミドルプレート(51)の筒部(51a)は、第1シリンダ(31)と第2シリンダ(41)の間に挟み込まれている。一方、ミドルプレート(51)の平板部(51b)は、第1ピストン(32)のピストン側鏡板部(32a)と第2ピストン(42)のピストン側鏡板部(42a)の間に挟み込まれている。
図2における平板部(51b)の下面は、第1ピストン(32)のピストン側鏡板部(32a)の背面と向かい合っている。同図における平板部(51b)の下面とピストン側鏡板部(32a)の背面との間には微小な隙間が形成されており、この隙間が低段側背圧空間(S1〜S3)となっている。また、図2における平板部(51b)の上面は、第2ピストン(42)のピストン側鏡板部(42a)の背面と向かい合っている。同図における平板部(51b)の下面とピストン側鏡板部(42a)の背面との間には微小な隙間が形成されており、この隙間が高段側背圧空間(S6,S7)となっている。
ミドルプレート(51)の平板部(51b)には、小径シールリングである内側シールリング(52)と、大径シールリングである外側シールリング(53)とが設けられている。内側シールリング(52)及び外側シールリング(53)は、第1圧縮機構(30)を構成する部材である。
図3にも示すように、内側シールリング(52)の直径は、外側シールリング(53)の直径よりも小さくなっている。内側シールリング(52)と外側シールリング(53)は、駆動軸(23)の周囲を囲うように配置され、図2における平板部(51b)の下面(即ち、第1ピストン(32)側の面)に形成された環状溝に嵌め込まれている。また、外側シールリング(53)は、内側シールリング(52)の周囲を囲むように配置されている。
図2における内側シールリング(52)の下面と外側シールリング(53)の下面とは、第1ピストン(32)のピストン側鏡板部(32a)の背面と摺接する。このため、ミドルプレート(51)の平板部(51b)と第1ピストン(32)のピストン側鏡板部(32a)の間に形成された低段側背圧空間(S1〜S3)は、内側シールリング(52)及び外側シールリング(53)によって三つの空間に仕切られる。つまり、この低段側背圧空間は、内側シールリング(52)の内側の第1内側背圧空間(S1)と、内側シールリング(52)と外側シールリング(53)の間の第1中間背圧空間(S2)と、外側シールリング(53)の外側の第1外側背圧空間(S3)とに仕切られる。第1内側背圧空間(S1)は低段内側背圧空間を構成し、第1中間背圧空間(S2)は低段中間背圧空間を構成し、第1外側背圧空間(S3)は低段外側背圧空間を構成する。
図3に示すように、内側シールリング(52)と外側シールリング(53)は、それぞれの中心が一致するように配置されている。また、内側シールリング(52)及び外側シールリング(53)の中心Or1は、第1シリンダ(31)の中心Oc(即ち、外側シリンダ部(31b)の内周面と内側シリンダ部(31c)の外周面の曲率中心)よりも吐出口(35,36)寄り(即ち、同図における左側)に位置している。なお、第1シリンダ(31)の中心Ocは、駆動軸(23)の主軸部(24)の軸心上の点である。また、図4に示すように、内側シールリング(52)の外径Dsrは、第1シリンダ(31)の内側シリンダ部(31c)の内径Diwi以上となり、この内側シリンダ部(31c)の外径Diwo以下となっている(Diwi≦Dsr≦Diwo)。
また、ミドルプレート(51)の平板部(51b)には、高段側シールリング(54)が設けられている。高段側シールリング(54)は、第2圧縮機構(40)を構成する部材である。
高段側シールリング(54)は、駆動軸(23)の周囲を囲うように配置され、図2における平板部(51b)の上面(即ち、第2ピストン(42)側の面)に形成された環状溝に嵌め込まれている。
図2における高段側シールリング(54)の上面は、第2ピストン(42)のピストン側鏡板部(42a)の背面と摺接する。このため、ミドルプレート(51)の平板部(51b)と第2ピストン(42)のピストン側鏡板部(42a)の間に形成された高段側背圧空間(S6,S7)は、高段側シールリング(54)によって二つの空間に仕切られる。つまり、この高段側背圧空間は、高段側シールリング(54)の内側の第2内側背圧空間(S5)と、高段側シールリング(54)の外側の第2外側背圧空間(S7)とに仕切られる。第2内側背圧空間(S5)は高段内側背圧空間を構成し、第2外側背圧空間(S7)は高段外側背圧空間を構成する。
図5に示すように、高段側シールリング(54)の中心Or2は、第2シリンダ(41)の中心Oc(即ち、外側シリンダ部(41b)の内周面と内側シリンダ部(41c)の外周面の曲率中心)よりも吐出口(45,46)寄り(即ち、同図における左側)に位置している。なお、第2シリンダ(41)の中心Ocは、駆動軸(23)の主軸部(24)の軸心上の点である。
図2,図5に示すように、第2圧縮機構(40)には、第1圧力導入路(60)と第2圧力導入路(70)とが形成されている。第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)は、高段側圧力導入路を構成している。第1圧力導入路(60)は、第1凹部(61)と第1連通孔(62)とによって構成されている。一方、第2圧力導入路(70)は、第2凹部(71)と第2連通孔(72)とによって構成されている。
第1凹部(61)及び第2凹部(71)は、第2シリンダ(41)のシリンダ側鏡板部(41a)に形成されている。図2に示すように、第1凹部(61)及び第2凹部(71)は、シリンダ側鏡板部(41a)の前面のうち内側シリンダ部(41c)と外側シリンダ部(41b)の間の部分に形成された窪みである。また、図5に示すように、第1凹部(61)及び第2凹部(71)は、外側シリンダ部(41b)の内周面および内側シリンダ部(41c)の外周面の直径(即ち、第2シリンダ(41)の中心Ocを通る直線)に沿って延びる凹溝状に形成されている。
第1凹部(61)は、外側シリンダ部(41b)寄りに形成されている。シリンダ側鏡板部(41a)の前面において、第1凹部(61)は、外側圧縮室(S21)には露出し得るが内側圧縮室(S22)には露出しない位置に形成されている。一方、第2凹部(71)は、内側シリンダ部(41c)寄りに形成されている。シリンダ側鏡板部(41a)の前面において、第2凹部(71)は、内側圧縮室(S22)には露出し得るが外側圧縮室(S21)には露出しない位置に形成されている。
第1連通孔(62)及び第2連通孔(72)は、第2ピストン(42)に形成されている。図2に示すように、第1連通孔(62)及び第2連通孔(72)は、それぞれの一端がピストン本体(42b)の突端面(即ち、シリンダ側鏡板部(41a)と摺動する面)に開口し、それぞれの他端がピストン側鏡板部(42a)の背面に開口している。また、第1連通孔(62)と第2連通孔(72)のそれぞれは、ピストン本体(42b)の突端面付近の部分が、残りの部分よりも細径となっている。
ピストン本体(42b)の突端面において、第1連通孔(62)の一端(図2における上端)は、第1凹部(61)には連通し得るが第2凹部(71)には連通しない位置に開口している。一方、ピストン本体(42b)の突端面において、第2連通孔(72)の一端(図2における上端)は、第2凹部(71)には連通し得るが第1凹部(61)には連通しない位置に開口している。また、第1連通孔(62)及び第2連通孔(72)のそれぞれの他端(図2における下端)は、何れも第2外側背圧空間(S7)に連通している。
ミドルプレート(51)の平板部(51b)には、圧力導入孔(55)が形成されている。この圧力導入孔(55)は、平板部(51b)をその厚さ方向に貫通する貫通孔であって、低段側圧力導入路を構成している。圧力導入孔(55)の一端は、図2における平板部(51b)の上面のうち高段側シールリング(54)の外側の部分に開口している。一方、圧力導入孔(55)の他端は、図2における平板部(51b)の下面のうち内側シールリング(52)と外側シールリング(53)の間の部分に開口している。この圧力導入孔(55)は、第2圧縮機構(40)の第2外側背圧空間(S7)と、第1圧縮機構(30)の第1中間背圧空間(S2)とを連通させている。また、第2圧縮機構(40)では、第2外側背圧空間(S7)が第2外周側空間(47)と連通している。
第1シリンダ(31)には、低圧導入孔(39)が形成されている。この低圧導入孔(39)は、その一端が外側シリンダ部(31b)の突端面に開口し、第1外周側空間(37)と連通している。また、低圧導入孔(39)の他端は、第1吸入通路(14a)に連通している。また、第1圧縮機構(30)では、第1外側背圧空間(S3)が第1外周側空間(37)と連通している。
上述したように、本実施形態の圧縮機部(50)には、高段側圧力導入路を構成する第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)と、低段側圧力導入路を構成する圧力導入孔(55)とが形成されている。第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)は、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を、第2外側背圧空間(S7)を介して第2外周側空間(47)と間欠的に連通させる。また、圧力導入孔(55)は、第1中間背圧空間(S2)を、第2外側背圧空間(S7)を介して第2外周側空間(47)と連通させる。そして、本実施形態の圧縮機部(50)では、第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)と、圧力導入孔(55)とが、圧力導入路(80)を構成している。
−運転動作−
圧縮機(10)の運転動作について説明する。
〈圧縮機全体の動作〉
圧縮機(10)全体の運転動作について、図1,図2を参照しながら説明する。電動機(20)に通電すると、駆動軸(23)が回転し、圧縮機構(30,40)のピストン(32,42)が駆動軸(23)によって駆動される。そして、圧縮機部(50)では、第1圧縮機構(30)へ吸入されて圧縮された冷媒が、第2圧縮機構(40)へ吸入されて更に圧縮される。
圧縮機(10)の第1吸入管(14)には、冷媒回路の蒸発器で蒸発した冷媒が吸入される。第1吸入管(14)へ流入した低圧冷媒は、第1圧縮機構(30)の外側圧縮室(S11)及び内側圧縮室(S12)へ吸い込まれて圧縮される。各圧縮室(S11,S12)内で圧縮された冷媒は、吐出口(35,36)を通って第1吐出通路(15a)へ吐出される。第1圧縮機構(30)から吐出された冷媒は、第1吐出管(15)を通って一旦ケーシング(11)の外部へ流出し、図外のインジェクション用配管から供給された中間圧冷媒と混合された後に、第2吸入管(16)を通って第2吸入通路(16a)へ流入する。
第2吸入通路(16a)へ流入した冷媒は、第2圧縮機構(40)の外側圧縮室(S21)及び内側圧縮室(S22)へ吸い込まれて更に圧縮される。各圧縮室(S21,S22)内で圧縮された冷媒は、吐出口(45,46)を通ってケーシング(11)の内部空間(S10)へ吐出され、その後に第2吐出管(17)を通っての外部へ流出してゆく。
駆動軸(23)が回転すると、ケーシング(11)の底部に貯留されている潤滑油が油吸込管(28)へ吸い込まれ、駆動軸(23)の内部に形成された給油通路を通って圧縮機部(50)の摺動箇所へ供給される。圧縮機部(50)へ供給された潤滑油は、主に、主軸部(24)と第1シリンダ(31)の摺動面、下側偏心部(26)と第1ピストン(32)の軸受部(32c)の摺動面、主軸部(24)と第2シリンダ(41)の摺動面、及び上側偏心部(25)と第2ピストン(42)の軸受部(42c)の摺動面へ供給される。また、圧縮機部(50)へ供給された潤滑油の一部は、第1圧縮機構(30)の圧縮室(S11,S12)や第2圧縮機構(40)の圧縮室(S21,S22)にも流入する。
圧縮機部(50)において、第1圧縮機構(30)の第1内周側空間(38)と、第2圧縮機構(40)の第2内周側空間(48)とは、何れも給油通路から圧縮機部(50)へ供給された潤滑油によって満たされている。また、圧縮機部(50)において、第1ピストン(32)とミドルプレート(51)の間に形成された第1内側背圧空間(S1)と、第2ピストン(42)とミドルプレート(51)の間に形成された第2内側背圧空間(S6)とは、何れも給油通路から圧縮機部(50)へ供給された潤滑油によって満たされている。
〈圧縮機部の動作〉
次に、圧縮機部(50)の運転動作について、図6を参照しながら説明する。ここでは、第2圧縮機構(40)の運転動作について説明する。第1圧縮機構(30)の運転動作は、基本的には第2圧縮機構(40)と同じである。なお、図6に示す回転角度は、第2圧縮機構(40)において第2揺動ブッシュ(44)が最も外側シリンダ部(41b)寄りに位置する時点を0°とし、その状態から駆動軸(23)が図6における時計方向へ回転した角度を示している。
第2圧縮機構(40)では、第2ピストン(42)のピストン本体(42b)が第2ブレード(43)に沿って往復動作(進退動作)を行うと共に揺動動作を行う。そして、第2圧縮機構(40)では、ピストン本体(42b)が外側シリンダ部(41b)及び内側シリンダ部(41c)に対して揺動しながら公転し、圧縮室(S21,S22)へ冷媒が吸入されて圧縮される。
外側圧縮室(S21)での吸入行程、圧縮行程、及び吐出行程について説明する。
図6(A)の状態から駆動軸(23)が同図における時計方向へ回転し、ピストン本体(42b)の外周面と外側シリンダ部(41b)の内周面の接触位置が第2吸入通路(16a)を通過すると、第2吸入通路(16a)から外側圧縮室(S21)の低圧室(S21L)へ冷媒が吸入され始める。その後、駆動軸(23)が回転すると、低圧室(S21L)の容積が増大してゆき(図6(B),(C),…を参照)、図6(A)の状態に戻ると低圧室(S21L)の容積が最大になる。低圧室(S21L)の容積が増加している間は、第2吸入通路(16a)から低圧室(S21L)へ低圧冷媒が吸入され続ける。この行程が、外側圧縮室(S21)における吸入行程である。
一方、図6(A)の状態から駆動軸(23)が同図における時計方向へ回転し、ピストン本体(42b)の外周面と外側シリンダ部(41b)の内周面の接触位置が第2吸入通路(16a)を通過すると、外側圧縮室(S21)の高圧室(S21H)が第2吸入通路(16a)から遮断された閉空間となる。その後、駆動軸(23)が回転すると、高圧室(S21H)の容積が減少してゆき(図6(B),(C),…を参照)、高圧室(S21H)内の冷媒が圧縮され、高圧室(S21H)内の冷媒圧力が上昇してゆく。この行程が、外側圧縮室(S21)における圧縮行程である。
高圧室(S21H)内の冷媒圧力が吐出用凹部(17a)の圧力よりも幾分高くなると、リード弁である吐出弁が開き、高圧室(S21H)内の冷媒が吐出口(35)を通ってケーシング(11)の内部空間(S10)へ流出してゆく。例えば図6(F)の状態で吐出弁が開いたとすると、その後は高圧室(S21H)内の冷媒がピストン本体(42b)によって内部空間(S10)へ押し出されてゆく。そして、図6(A)の状態に戻ると、高圧室(S21H)からの冷媒の吐出が完了する。この行程が、外側圧縮室(S21)における吐出行程である。
また、図6(E)の状態から駆動軸(23)が同図における時計方向へ回転し、ピストン本体(42b)の内周面と内側シリンダ部(41c)の外周面の接触位置が第2吸入通路(16a)を通過すると、第2吸入通路(16a)から内側圧縮室(S22)の低圧室(S22L)へ冷媒が吸入され始める。その後、駆動軸(23)が回転すると、低圧室(S22L)の容積が増大してゆき(図6(F),(G),…を参照)、図6(E)の状態に戻ると低圧室(S22L)の容積が最大になる。低圧室(S22L)の容積が増加している間は、第2吸入通路(16a)から低圧室(S22L)へ低圧冷媒が吸入され続ける。この行程が、内側圧縮室(S22)における吸入行程である。
内側圧縮室(S22)での吸入行程、圧縮行程、及び吐出行程について説明する。
図6(E)の状態から駆動軸(23)が同図における時計方向へ回転し、ピストン本体(42b)の内周面と内側シリンダ部(41c)の外周面の接触位置が第2吸入通路(16a)を通過すると、内側圧縮室(S22)の高圧室(S22H)が第2吸入通路(16a)から遮断された閉空間となる。その後、駆動軸(23)が回転すると、高圧室(S22H)の容積が減少してゆき(図6(F),(G),…を参照)、高圧室(S22H)内の冷媒が圧縮され、高圧室(S22H)内の冷媒圧力が上昇してゆく。この行程が、内側圧縮室(S22)における圧縮行程である。
高圧室(S22H)内の冷媒圧力が吐出用凹部(17a)の圧力よりも幾分高くなると、リード弁からなる吐出弁が開き、高圧室(S22H)内の冷媒が吐出口(36)を通ってケーシング(11)の内部空間(S10)へ流出してゆく。例えば図6(B)の状態で吐出弁が開いたとすると、その後は高圧室(S22H)内の冷媒がピストン本体(42b)によって内部空間(S10)へ押し出されてゆく。そして、図6(E)の状態に戻ると、高圧室(S22H)からの冷媒の吐出が完了する。この行程が、内側圧縮室(S22)における吐出行程である。
上述したように、第1圧縮機構(30)の運転動作は、第2圧縮機構(40)と基本的に同じである。ただし、駆動軸(23)の上側偏心部(25)と下側偏心部(26)は、それぞれの偏心方向が互いに逆向きとなっている。そのため、第1圧縮機構(30)における第1ピストン(32)の回転運動と、第2圧縮機構(40)における第2ピストン(42)の回転運動とは、それぞれの位相が互いに180°ずれている。従って、第2圧縮機構(40)の第2ピストン(42)の位置が図6(A)に示す位置となる時点では、第1圧縮機構(30)の第1ピストン(32)の位置が図6(E)に示す位置となる。そして、第1圧縮機構(30)は、第1吸入通路(14a)へ流入した低圧冷媒を圧縮室(S11,S12)へ吸入して圧縮し、圧縮室(S11,S12)内で圧縮された冷媒を吐出口(35,36)から第1吐出通路(15a)へ吐出する。
−ピストンをシリンダ側に押し付ける作用−
ところで、圧縮機部(50)の各圧縮機構(30,40)では、外側圧縮室(S11,S21)内の冷媒圧力や、内側圧縮室(S12,S22)内の冷媒圧力が、シリンダ側鏡板部(31a,41a)とピストン側鏡板部(32a,42a)に作用する。このため、高圧室(S11H,S12H,S21H,S22H)内の冷媒圧力が上昇すると、ピストン(32,42)には、ピストン(32,42)をシリンダ(31,41)から引き離す方向の力が作用する。
また、圧縮機部(50)の各圧縮機構(30,40)では、内周側空間(38,48)が、ケーシング(11)の底部から駆動軸(23)の給油通路を通って流入した潤滑油で満たされている。ケーシング(11)内に貯留されている潤滑油の圧力は、第2圧縮機構(40)から吐出された高圧冷媒の圧力と実質的に等しくなっている。このため、第1内周側空間(38)の内圧と、第2内周側空間(48)の内圧とは、第2圧縮機構(40)から吐出された高圧冷媒の圧力と同程度となる。従って、各圧縮機構(30,40)のピストン(32,42)には、内周側空間(38,48)を満たす潤滑油の圧力が、ピストン(32,42)をシリンダ(31,41)から引き離す方向に作用する。
このように、各圧縮機構(30,40)のピストン(32,42)には、ピストン(32,42)をシリンダ(31,41)から遠ざける向きの力が作用する。このため、何の対策も講じなければ、ピストン(32,42)がシリンダ(31,41)から離れる方向へ移動する。その結果、ピストン本体(32b,42b)とシリンダ側鏡板部(31a,41a)の隙間や、外側シリンダ部(31b,41b)及び内側シリンダ部(31c,41c)とピストン側鏡板部(32a,42a)の隙間が拡大し、外側圧縮室(S11,S21)や内側圧縮室(S12,S22)の気密性が低下してしまう。
そこで、本実施形態の圧縮機部(50)では、第1圧縮機構(30)の背圧空間(S1,S2,S3)へ適当な圧力を導入し、第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)側へ押し付けることによって圧縮室(S11,S12)の気密性を確保している。また、この圧縮機部(50)では、第2圧縮機構(40)の背圧空間(S6,S7)へ適当な圧力を導入し、第2ピストン(42)を第2シリンダ(41)へ押し付けることによって圧縮室(S21,S22)の気密性を確保している。
〈第2圧縮機構における押付け作用〉
先ず、第2圧縮機構(40)において第2ピストン(42)が第2シリンダ(41)側へ押し付けられる作用について、図2を参照しながら説明する。
詳しくは後述するが、第2圧縮機構(40)では、第1圧力導入路(60)が圧縮行程中の外側圧縮室(S21)を第2外側背圧空間(S7)に連通させ、第2圧力導入路(70)が圧縮行程中の内側圧縮室(S22)を第2外側背圧空間(S7)に連通させる。このため、第2圧縮機構(40)では、第1連通孔(62)と第2連通孔(72)に連通する第2外側背圧空間(S7)へ、圧縮途中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力が導入される。また、第2圧縮機構(40)では、第2外周側空間(47)が第2外側背圧空間(S7)と連通している。従って、第2圧縮機構(40)では、第2外側背圧空間(S7)及び第2外周側空間(47)の内圧が、第2圧縮機構(40)へ吸入される冷媒の圧力よりも高く、第2圧縮機構(40)から吐出される冷媒の圧力よりも低くなる。
一方、上述したように、第2圧縮機構(40)の第2内側背圧空間(S6)は、ケーシング(11)の底部から駆動軸(23)の給油通路を通って流入した潤滑油で満たされている。ケーシング(11)内に貯留されている潤滑油の圧力は、第2圧縮機構(40)から吐出された高圧冷媒の圧力と実質的に等しくなっている。このため、第2内側背圧空間(S6)の内圧は、第2圧縮機構(40)から吐出された高圧冷媒の圧力と同程度となっている。
第2圧縮機構(40)において、ピストン側鏡板部(42a)の背面のうち第2内側背圧空間(S6)に面する部分の面積は、ピストン側鏡板部(42a)のうち第2内周側空間(48)に面する部分(即ち、ピストン側鏡板部(42a)の前面のうち第2内周側空間(48)に面する部分と軸受部(42c)の突端面)の面積よりも大きくなっている。また、第2外側背圧空間(S7)の内圧は、第2圧縮機構(40)へ吸入される冷媒の圧力よりも高くなっている。従って、第2圧縮機構(40)では、“第2ピストン(42)を第2シリンダ(41)へ押し付ける力”が“第2ピストン(42)を第2シリンダ(41)から遠ざける力”よりも大きくなり、第2ピストン(42)が第2シリンダ(41)に押し付けられた状態となる。その結果、第2圧縮機構(40)では、圧縮室(S21,S22)の気密性が確保される。
また、図5に示すように、第2圧縮機構(40)では、高段側シールリング(54)の中心Or2が第2シリンダ(41)の中心Ocよりも吐出口(45,46)寄りとなっている。このため、第2圧縮機構(40)では、第2ピストン(42)の傾きが抑えられる。
この点について説明する。第2圧縮機構(40)では、吐出口(45,46)寄りに形成される高圧室(S21H,S22H)の内圧が、第2吸入通路(16a)寄りに形成される低圧室(S21L,S22L)の内圧よりも高くなる。このため、第2ピストン(42)には、第2ピストン(42)の軸心を上側偏心部(25)の軸心に対して傾ける向きのモーメントが作用する。
一方、この第2圧縮機構(40)では、高段側シールリング(54)が吐出口(45,46)寄りに配置されている。このため、第2内側背圧空間(S6)の内圧によって第2ピストン(42)に作用する力の作用点は、第2シリンダ(41)の中心Ocよりも吐出口(45,46)寄りとなる。このため、第2内側背圧空間(S6)の内圧によって生じるモーメントの向きは、圧縮室(S21,S22)の内圧によって生じるモーメントを打ち消す向きとなる。従って、第2圧縮機構(40)では、第2ピストン(42)の傾きが抑えられ、第2ピストン(42)の傾きに起因する圧縮室(S21,S22)の気密性の低下が抑制される。
〈第1圧縮機構における押付け作用〉
次に、第1圧縮機構(30)において第1ピストン(32)が第1シリンダ(31)側へ押し付けられる作用について、図2を参照しながら説明する。
第1圧縮機構(30)では、第1外周側空間(37)が低圧導入孔(39)を介して第1吸入通路(14a)と連通している。従って、第1圧縮機構(30)では、第1外周側空間(37)の内圧と、第1外周側空間(37)に連通する第1外側背圧空間(S3)の内圧とが、第1吸入通路(14a)を通って圧縮室(S11,S12)へ吸入される低圧冷媒の圧力と実質的に等しくなる。
また、第1圧縮機構(30)では、第1中間背圧空間(S2)がミドルプレート(51)の圧力導入孔(55)を介して第2圧縮機構(40)の第2外側背圧空間(S7)に連通している。上述したように、第2外側背圧空間(S7)は、第2外周側空間(47)に連通している。また、第2外周側空間(47)には、第2圧縮機構(40)の圧縮途中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力が導入されている。従って、第1中間背圧空間(S2)にも、第2圧縮機構(40)の圧縮途中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力が導入される。
一方、上述したように、第1圧縮機構(30)の第1内側背圧空間(S1)は、ケーシング(11)の底部から駆動軸(23)の給油通路を通って流入した潤滑油で満たされている。ケーシング(11)内に貯留されている潤滑油の圧力は、第2圧縮機構(40)から吐出された高圧冷媒の圧力と実質的に等しくなっている。このため、第1内側背圧空間(S1)の内圧は、第2圧縮機構(40)から吐出された高圧冷媒の圧力と同程度となっている。
第1圧縮機構(30)において、内側シールリング(52)の外径Dsrは、第1シリンダ(31)の内側シリンダ部(31c)の内径Diwi以上であり、この内側シリンダ部(31c)の外径Diwo以下である(図4を参照)。このため、ピストン側鏡板部(32a)の背面のうち第1内側背圧空間(S1)に面する部分の面積は、ピストン側鏡板部(32a)のうち第1内周側空間(38)に面する部分(即ち、ピストン側鏡板部(32a)の前面のうち第1内周側空間(38)に面する部分と軸受部(32c)の突端面)の面積と同じか、あるいはそれよりも僅かに大きい程度となっている。このため、第1圧縮機構(30)では、第1内周側空間(38)の内圧によって生じる第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)から引き離す向きの力は、第1内側背圧空間(S1)の内圧によって生じる第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)へ押し付ける力によって相殺される。
また、第1中間背圧空間(S2)には、第2圧縮機構(40)の圧縮途中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力が導入されている。このため、第1中間背圧空間(S2)の内圧は、第1圧縮機構(30)から吐出される冷媒の圧力よりも高くなっている。従って、第1圧縮機構(30)では、“第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)へ押し付ける力”が“第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)から遠ざける力”よりも大きくなり、第1ピストン(32)が第1シリンダ(31)に押し付けられた状態となる。その結果、第1圧縮機構(30)では、圧縮室(S11,S12)の気密性が確保される。
また、図3に示すように、第1圧縮機構(30)では、内側シールリング(52)及び外側シールリング(53)の中心Or1が第1シリンダ(31)の中心Ocよりも吐出口(35,36)寄りとなっている。このため、第1圧縮機構(30)では、第1ピストン(32)の傾きが抑えられる。
この点について説明する。第1圧縮機構(30)では、吐出口(35,36)寄りに形成される高圧室(S11H,S12H)の内圧が、第1吸入通路(14a)寄りに形成される低圧室(S11L,S12L)の内圧よりも高くなる。このため、第1ピストン(32)には、第1ピストン(32)の軸心を下側偏心部(26)の軸心に対して傾ける向きのモーメントが作用する。
一方、この第1圧縮機構(30)では、内側シールリング(52)及び外側シールリング(53)が吐出口(35,36)寄りに配置されている。このため、第1内側背圧空間(S1)及び第1中間背圧空間(S2)の内圧によって第1ピストン(32)に作用する力の作用点は、第1シリンダ(31)の中心Ocよりも吐出口(35,36)寄りとなる。このため、第1内側背圧空間(S1)及び第1中間背圧空間(S2)の内圧によって生じるモーメントの向きは、圧縮室(S11,S12)の内圧によって生じるモーメントを打ち消す向きとなる。従って、第1圧縮機構(30)では、第1ピストン(32)の傾きが抑えられ、第1ピストン(32)の傾きに起因する圧縮室(S11,S12)の気密性の低下が抑制される。
〈第1圧力導入路と第2圧力導入路の動作〉
上述したように、第2圧縮機構(40)では、第1圧力導入路(60)が圧縮行程中の外側圧縮室(S21)を第2外側背圧空間(S7)に連通させ、第2圧力導入路(70)が圧縮行程中の内側圧縮室(S22)を第2外側背圧空間(S7)に連通させる。ここでは、第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)の動作について、図7〜10を参照しながら説明する。
図7は、駆動軸(23)の回転角度が0°のときの第2圧縮機構(40)を示している。この状態では、第1凹部(61)が外側圧縮室(S21)に連通し、第2凹部(71)の全体がピストン本体(42b)の突端面に覆われている。また、この状態では、ピストン本体(42b)の突端面における第1連通孔(62)の開口端が第1凹部(61)とオーバーラップせず、ピストン本体(42b)の突端面における第2連通孔(72)の開口端が第2凹部(71)とオーバーラップしない。つまり、この状態において、第2外側背圧空間(S7)は、外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のどちらとも連通しない。
図7の状態から駆動軸(23)が僅かに回転すると、外側圧縮室(S21)での圧縮行程が開始され、高圧室(S21H)内の冷媒の圧力が次第に上昇してゆく。そして、駆動軸(23)の回転角度が70°になると、ピストン本体(42b)の突端面における第1連通孔(62)の開口端が第1凹部(61)とオーバーラップし始める。ただし、その時点において、ピストン本体(42b)の突端面における第2連通孔(72)の開口端は、依然として第2凹部(71)とオーバーラップしない。
このように、駆動軸(23)の回転角度が70°になると、第1連通孔(62)が第1凹部(61)と連通し始める。従って、この時点では、圧縮行程中の外側圧縮室(S21)の高圧室(S21H)が第2外側背圧空間(S7)と連通し始める。そして、駆動軸(23)の回転角度が110°になるまでの間は、第2外側背圧空間(S7)が第1凹部(61)及び第1連通孔(62)を介して外側圧縮室(S21)の高圧室(S21H)と連通し続ける。なお、図8は、駆動軸(23)の回転角度が90°に達した時点の第2圧縮機構(40)を示している。同図に示すように、駆動軸(23)の回転角度が70°を超えて110°になるまでの間は、外側圧縮室(S21)の高圧室(S21H)だけが第2外側背圧空間(S7)に連通する。
駆動軸(23)の回転角度が110°になると、ピストン本体(42b)の突端面における第1連通孔(62)の開口端が第1凹部(61)とオーバーラップしない状態となる。そして、その後は、第2外側背圧空間(S7)が外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のどちらとも連通しない状態が続く。
図9は、駆動軸(23)の回転角度が180°に達した時点の第2圧縮機構(40)を示している。この時点においても、ピストン本体(42b)の突端面における第1連通孔(62)の開口端が第1凹部(61)とオーバーラップせず、ピストン本体(42b)の突端面における第2連通孔(72)の開口端が第2凹部(71)とオーバーラップしない。つまり、この時点においても、第2外側背圧空間(S7)が、外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のどちらとも連通しない状態が続いている。
図9の状態から駆動軸(23)が僅かに回転すると、内側圧縮室(S22)での圧縮行程が開始され、高圧室(S22H)内の冷媒の圧力が次第に上昇してゆく。そして、駆動軸(23)の回転角度が250°になると、ピストン本体(42b)の突端面における第2連通孔(72)の開口端が第2凹部(71)とオーバーラップし始める。ただし、その時点において、ピストン本体(42b)の突端面における第1連通孔(62)の開口端は、依然として第1凹部(61)とオーバーラップしない。
このように、駆動軸(23)の回転角度が250°になると、第2連通孔(72)が第2凹部(71)と連通し始める。従って、この時点では、圧縮行程中の内側圧縮室(S22)の高圧室(S22H)が第2外側背圧空間(S7)と連通し始める。そして、駆動軸(23)の回転角度が290°になるまでの間は、第2外側背圧空間(S7)が第2凹部(71)及び第2連通孔(72)を介して内側圧縮室(S22)の高圧室(S22H)と連通し続ける。なお、図10は、駆動軸(23)の回転角度が270°に達した時点の第2圧縮機構(40)を示している。同図に示すように、駆動軸(23)の回転角度が250°を超えて290°になるまでの間は、内側圧縮室(S22)の高圧室(S22H)だけが第2外側背圧空間(S7)に連通する。
駆動軸(23)の回転角度が290°になると、ピストン本体(42b)の突端面における第2連通孔(72)の開口端が第2凹部(71)とオーバーラップしない状態となる。そして、その後は、第2外側背圧空間(S7)が外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のどちらとも連通しない状態が続き、図7に示す状態に戻る。
なお、図2に示すように、第2外側背圧空間(S7)と、そこに連通する第2外周側空間(47)、圧力導入孔(55)、及び第1中間背圧空間(S2)とは、一つの連続した空間となっており、この空間は実質的な閉空間となっている。このため、第2外側背圧空間(S7)が外側圧縮室(S21)と内側圧縮室(S22)のどちらとも連通しない状態において、第2外側背圧空間(S7)の圧力は、第2外側背圧空間(S7)が外側圧縮室(S21)又は内側圧縮室(S22)から遮断される直前の値とほぼ同じに保たれる。
〈第1中間背圧空間および第2外側背圧空間の内圧の変動〉
上述したように、本実施形態の圧縮機部(50)では、第2圧縮機構(40)における圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)が、第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)を介して第2圧縮機構(40)の第2外側背圧空間(S7)と間欠的に連通する。また、この圧縮機部(50)では、第2外側背圧空間(S7)が、圧力導入孔(55)を介して第1圧縮機構(30)の第1中間背圧空間(S2)と常に連通する。このため、第1中間背圧空間(S2)及び第2外側背圧空間(S7)の内圧は、第2圧縮機構(40)の吸入圧力よりも高くて吐出圧力よりも低い値に保たれる。
ところで、第1中間背圧空間(S2)の内圧を第2圧縮機構(40)の吸入圧力と吐出圧力の間の値にするための構造としては、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を第1中間背圧空間(S2)だけに直接に接続する構造が考えられる。
ところが、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)の冷媒圧力は、駆動軸(23)の回転に伴って変動する(図11を参照)。また、第1中間背圧空間(S2)は、ピストン側鏡板部(32a)と平板部(51b)の間に形成された狭い隙間の一部分であって、その容積は非常に小さい。
このため、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を第1中間背圧空間(S2)だけに接続した場合、第1中間背圧空間(S2)の内圧は、圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力に連動して変動してしまう。つまり、この場合、第1中間背圧空間(S2)の内圧の変動幅は、圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)の内圧の変動幅と実質的に同じになる。従って、この場合には、第1中間背圧空間(S2)の内圧によって第1ピストン(32)に作用する押付け力の大きさが変動し、第1圧縮機構(30)の圧縮室(S11,S12)の気密性を確保できなくなるおそれがある。
これに対し、本実施形態の圧縮機部(50)では、第1中間背圧空間(S2)が圧力導入孔(55)と第2外側背圧空間(S7)と第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)とを介して圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)に連通すると共に、第2外側背圧空間(S7)が第2外周側空間(47)と連通している。つまり、この圧縮機部(50)では、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)が、第1中間背圧空間(S2)と第2外周側空間(47)の両方と連通する。このため、本実施形態の圧縮機部(50)では、圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を第1中間背圧空間(S2)だけに連通させる場合に比べ、第1中間背圧空間(S2)の内圧の変動が抑制される。以下では、この点について説明する。
先ず、第2外周側空間(47)は、第2ピストン(42)を筒部(51a)と衝突させずに偏心回転させるための空間であって、第2ピストン(42)のピストン側鏡板部(42a)の周囲を囲むように形成されている。このため、第2外周側空間(47)の容積は、第1中間背圧空間(S2)の容積に比べて非常に大きくなる。
一方、第2外側背圧空間(S7)が第1圧力導入路(60)を介して外側圧縮室(S21)に連通する状態(図8の状態)と、第2外側背圧空間(S7)が第2圧力導入路(70)を介して内側圧縮室(S22)に連通する状態(図10の状態)とでは、第2外側背圧空間(S7)と圧縮室(S21,S22)の間で流体(即ち、冷媒や潤滑油)が移動する。例えば、第2外側背圧空間(S7)が圧縮室(S21,S22)よりも低圧であれば、圧縮室(S21,S22)内の冷媒の一部が第2外側背圧空間(S7)へ向かって流れ出す。
第2外側背圧空間(S7)は、第1中間背圧空間(S2)だけでなく、第1中間背圧空間(S2)よりも容積が非常に大きい第2外周側空間(47)にも連通している。そして、第2外側背圧空間(S7)と、そこに連通する第2外周側空間(47)、圧力導入孔(55)、及び第1中間背圧空間(S2)とが一つの連続した空間を形成しており、この空間の容積は、第2外側背圧空間(S7)と圧縮室(S21,S22)の間を移動する流体の容積に比べて充分に大きくなる。このため、第2外側背圧空間(S7)、第2外周側空間(47)、圧力導入孔(55)、及び第1中間背圧空間(S2)で形成された空間の圧力は、その空間の容積に比べて充分に小さい体積の流体が第2外側背圧空間(S7)と圧縮室(S21,S22)の間で移動しても、それ程大きくは変化しない。従って、上述したように、本実施形態の圧縮機部(50)では、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を第1中間背圧空間(S2)と第2外周側空間(47)の両方に連通させているため、第1中間背圧空間(S2)の内圧の変動が抑制される。
−実施形態の効果−
本実施形態の圧縮機(10)では、第2圧縮機構(40)における圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力が、第1圧力導入路(60)及び第2圧力導入路(70)や圧力導入孔(55)を介して第1中間背圧空間(S2)へ導入される。そして、第1圧縮機構(30)では、第1ピストン(32)のピストン側鏡板部(32a)の背面に第1中間背圧空間(S2)の内圧が作用し、第1ピストン(32)が第1シリンダ(31)側へ押し付けられる。
ここで、第2圧縮機構(40)における圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力は、第2圧縮機構(40)へ吸入される流体の圧力(吸入圧力)に連動して増減する。一方、第2圧縮機構(40)の吸入圧力は、第1圧縮機構(30)から吐出される流体の圧力(吐出圧力)と実質的に等しくなる。そして、第1圧縮機構(30)の吐出圧力は第1圧縮機構(30)の運転状態によって決まるため、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力も、第1圧縮機構(30)の運転状態に応じて決まることとなる。
このように、本実施形態の圧縮機(10)では、第1圧縮機構(30)の運転状態に応じて決まる第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力を、第1圧縮機構(30)の第1中間背圧空間(S2)へ導入している。このため、第1中間背圧空間(S2)の内圧を第1圧縮機構(30)の吐出圧力よりも高い値とすることができ、しかも第1中間背圧空間(S2)の内圧を第1圧縮機構(30)の運転状態に応じて増減させることができる。従って、本実施形態によれば、第1圧縮機構(30)と第2圧縮機構(40)を備えて二段圧縮を行う圧縮機(10)において、第1圧縮機構(30)の第1ピストン(32)に作用させる押付け力の大きさを、第1圧縮機構(30)の運転状態に応じて適切に設定することが可能となる。
また、本実施形態の圧縮機(10)では、駆動軸(23)の回転に伴って変動する第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力が、比較的容積の大きな第2外周側空間(47)と、非常に容積の小さな第1中間背圧空間(S2)との両方へ導入される。このため、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力の変動に起因する第1中間背圧空間(S2)の圧力変化は、圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力を第1中間背圧空間(S2)だけに導入する場合に比べて小さくなる。従って、本実施形態によれば、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力の変動に伴う第1中間背圧空間(S2)の圧力変化を抑制でき、第1圧縮機構(30)の第1ピストン(32)に作用する押付け力の変動を低減できる。
また、本実施形態の圧縮機(10)では、内側シールリング(52)の外径が、第1圧縮機構(30)の第1シリンダ(31)の内側壁部(31c)の内径以上で且つ内側壁部(31c)の外径以下となっている。このため、本実施形態の第1圧縮機構(30)では、第1内周側空間(38)の内圧によって生じる第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)から引き離す方向の力と、第1内側背圧空間(S1)の内圧によって生じる第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)側へ押し付ける方向の力とが互いに打ち消し合う。その結果、本実施形態の第1圧縮機構(30)では、第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)側へ押し付ける力の大きさが、主として第1中間背圧空間(S2)の内圧によって決まることとなる。
つまり、本実施形態の第1圧縮機構(30)では、第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)側へ押し付ける力の大きさが、第2圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力(即ち、第1圧縮機構(30)の運転状態に応じて決まる圧力)に応じて決まることとなる。従って、本実施形態によれば、第1圧縮機構(30)の第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)側へ押し付ける力の大きさを、第1圧縮機構(30)の運転状態に応じた適切な値に確実に設定することが可能となる。
本実施形態の圧縮機部(50)では、駆動軸(23)が一回転する毎に、圧縮途中の外側圧縮室(S21)の内圧と、圧縮途中の内側圧縮室(S22)の内圧とが、第2外側背圧空間(S7)へ一回ずつ互いに異なる時期に導入される。また、この圧縮機部(50)では、第1中間背圧空間(S2)が低段側圧力導入路(55)を介して第2外側背圧空間(S7)と常に連通する。
従って、本実施形態によれば、駆動軸(23)が一回転する間における第2外側背圧空間(S7)の内圧の変動を抑制することができ、第2ピストン(42)を第2シリンダ(41)側に押し付ける力の大きさの変動を抑制することが可能となる。その結果、第2圧縮機構(40)の外側圧縮室(S21)及び内側圧縮室(S22)の気密性を高く保つことができ、これら圧縮室(S21,S22)から漏れ出す冷媒の量を低く抑えて第2圧縮機構(40)の運転効率を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、駆動軸(23)が一回転する間における第1中間背圧空間(S2)の内圧の変動を抑制することができ、第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)側に押し付ける力の大きさの変動を抑制することが可能となる。その結果、第1圧縮機構(30)の外側圧縮室(S11)及び内側圧縮室(S12)の気密性を高く保つことができ、これら圧縮室(S11,S12)から漏れ出す冷媒の量を低く抑えて第1圧縮機構(30)の運転効率を向上させることができる。
ここで、本実施形態の第2圧縮機構(40)では、理論上、駆動軸(23)の回転角度が0°の時点で外側圧縮室(S21)の圧縮行程が開始され、駆動軸の回転角度が180°の時点で内側圧縮室(S22)の圧縮行程が開始される。
図11に実線で示すように、圧力Psの状態で外側圧縮室(S21)へ吸入された冷媒の圧力は、駆動軸(23)が回転するにつれて次第に上昇し、駆動軸(23)の回転角度が150°前後となった時点で圧力Pdに達する。そして、この時点で吐出口(45)に設けられた吐出弁が開くと、その時点から駆動軸(23)の回転角度が360°に達するまでの間は、外側圧縮室(S21)から圧力Pdの冷媒が吐出される吐出行程が行われる。
また、図11に破線で示すように、圧力Psの状態で内側圧縮室(S22)へ吸入された冷媒の圧力は、駆動軸(23)が回転するにつれて次第に上昇し、駆動軸(23)の回転角度が330°前後となった時点で圧力Pdに達する。そして、この時点で吐出口(46)に設けられた吐出弁が開くと、その時点から駆動軸(23)の回転角度が540°(180°)になるまでの間は、内側圧縮室(S22)から圧力Pdの冷媒が吐出される吐出行程が行われる。
一方、本実施形態の第2圧縮機構(40)において、駆動軸(23)の回転角度が70°を超えてから110°になるまでの期間は、第1凹部(61)及び第1連通孔(62)を介して外側圧縮室(S21)の高圧室(S21H)が第2外側背圧空間(S7)に連通し、圧縮されて圧力Pc1から圧力Pc2まで昇圧しつつある冷媒の圧力が第2外側背圧空間(S7)へ導入される。また、この第2圧縮機構(40)において、駆動軸(23)の回転角度が250°を超えてから290°になるまでの期間は、第2凹部(71)及び第2連通孔(72)を介して内側圧縮室(S22)の高圧室(S22H)が第2外側背圧空間(S7)に連通し、圧縮されて圧力Pc1から圧力Pc2まで昇圧しつつある冷媒の圧力が第2外側背圧空間(S7)へ導入される。
このように、本実施形態の第2圧縮機構(40)では、各圧縮室(S21,S22)での圧縮行程が開始された時点からの駆動軸(23)が70°に達した直後から圧縮室(S21,S22)が第2外側背圧空間(S7)に連通し始め、その時点からの駆動軸(23)の回転角度が40°になるまでの間に亘って圧縮室(S21,S22)が第2外側背圧空間(S7)及び第1中間背圧空間(S2)に連通し続ける。このため、本実施形態によれば、Pc1以上Pc2以下という限られた範囲の冷媒圧力を、駆動軸(23)が一回転する間に二回も第2外側背圧空間(S7)及び第1中間背圧空間(S2)へ導入することができる。
その結果、第2外側背圧空間(S7)の内圧の変化を抑えることができ、第2ピストン(42)を第2シリンダ(41)側に押し付ける力の大きさの変動幅を、充分に縮小することができる。また、第1中間背圧空間(S2)の内圧の変化を抑えることができ、第1ピストン(32)を第1シリンダ(31)側に押し付ける力の大きさの変動幅を、充分に縮小することができる。
更に、本実施形態の第2圧縮機構(40)では、駆動軸(23)が180°回転する毎に圧縮行程途中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力が第2外側背圧空間(S7)及び第1中間背圧空間(S2)へ導入され始める。従って、本実施形態によれば、このことによっても第2外側背圧空間(S7)及び第1中間背圧空間(S2)の内圧の変化を抑えることができる。そして、その結果、第1ピストン(43)を第1シリンダ(31)側に押し付ける力の大きさの変動幅と、第2ピストン(42)を第2シリンダ(41)側に押し付ける力の大きさの変動幅とを、充分に縮小することができる。
−実施形態の変形例1−
上記実施形態の圧縮機部(50)には、シリンダ(31,41)が固定部材として設けられてピストン(32,42)が可動部材として設けられているが、これとは逆に、ピストン(32,42)が固定部材として設けられてシリンダ(31,41)が可動部材として設けられていてもよい。この場合、圧縮機部(50)の各圧縮機構(30,40)では、ピストン(32,42)がケーシング(11)に固定される一方、シリンダ(31,41)が駆動軸(23)によって駆動されて偏心回転する。
−実施形態の変形例2−
上記実施形態の第2圧縮機構(40)は、圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)が第2外周側空間(47)と直接に連通するように構成されていてもよい。この場合、第2ピストン(42)では、第1連通孔(62)及び第2連通孔(72)が、図2に示す形状とは異なる形状となる。つまり、本変形例の第2ピストン(42)において、第1連通孔(62)及び第2連通孔(72)は、それぞれの一端がピストン本体(42b)の突端面に開口し、それぞれの他端がピストン側鏡板部(42a)の外周側面に開口する。そして、本変形例の圧縮機部(50)において、圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)内の冷媒圧力は、第2外周側空間(47)を介して第2外側背圧空間(S7)へ導入され、更には圧力導入孔(55)を介して第1中間背圧空間(S2)へ導入される。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、本発明は、固定部材と可動部材を備えて可動部材を偏心回転させることによって流体を圧縮する回転式圧縮機について有用である。
10 圧縮機(回転式圧縮機)
30 第1圧縮機構(低段圧縮機構)
31 第1シリンダ(固定部材、シリンダ部材)
31a シリンダ側鏡板部(鏡板部)
31b 外側シリンダ部(外側壁部)
31c 内側シリンダ部(内側壁部)
32 第1ピストン(可動部材、ピストン部材)
32a ピストン側鏡板部(鏡板部)
32b ピストン本体(壁部)
38 第1内周側空間(低段内周側空間)
40 第2圧縮機構(高段圧縮機構)
41 第2シリンダ(固定部材、シリンダ部材)
41a シリンダ側鏡板部(鏡板部)
41b 外側シリンダ部(外側壁部)
41c 内側シリンダ部(内側壁部)
42 第2ピストン(可動部材、ピストン部材)
42a ピストン側鏡板部(鏡板部)
42b ピストン本体(壁部)
47 第2外周側空間(高段外周側空間)
51b 平板部(背面側平板部)
52 内側シールリング(小径シールリング)
53 外側シールリング(大径シールリング)
54 高段側シールリング
55 圧力導入孔(低段側圧力導入路)
60 第1圧力導入路(高段側圧力導入路)
70 第2圧力導入路(高段側圧力導入路)
80 圧力導入路
S1 第1内側背圧空間(低段内側背圧空間)
S2 第1中間背圧空間(低段中間背圧空間)
S3 第1外側背圧空間(低段外側背圧空間)
S6 第2内側背圧空間(高段内側背圧空間)
S7 第2外側背圧空間(高段外側背圧空間)
S11 外側圧縮室
S12 内側圧縮室
S21 外側圧縮室
S22 内側圧縮室

Claims (7)

  1. 流体を吸入して圧縮する低段圧縮機構(30)と、該低段圧縮機構(30)が圧縮した流体を吸入して更に圧縮する高段圧縮機構(40)と、上記低段圧縮機構(30)及び上記高段圧縮機構(40)を駆動する駆動軸(23)とを備える一方、
    上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれが固定部材(31,41)及び可動部材(32,42)を備え、
    上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれにおいて、上記固定部材(31,41)と上記可動部材(32,42)は、それぞれが鏡板部(31a,32a,41a,42a)と該鏡板部(31a,32a,41a,42a)の前面に立設された壁部(31b,31c,32b,41b,41c,42b)とを備え、それぞれの鏡板部(31a,32a,41a,42a)の前面が互いに向かい合う姿勢で配置されて圧縮室(S11,S12,S21,S22)を形成しており、
    上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれでは、上記可動部材(32,42)が上記駆動軸(23)に駆動されて偏心回転することによって流体が上記圧縮室(S11,S12,S21,S22)へ吸入されて圧縮される回転式圧縮機であって、
    上記低段圧縮機構(30)には、該低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面に面する低段側背圧空間が形成される一方、
    上記高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を上記低段側背圧空間に連通させるための圧力導入路(80)を備えている
    ことを特徴とする回転式圧縮機。
  2. 請求項1において、
    平板状に形成されて上記低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面と向かい合う姿勢で配置される背面側平板部(51b)を備え、
    上記低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)の背面と上記背面側平板部(51b)の隙間が上記低段側背圧空間となり、
    上記高段圧縮機構(40)では、該高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の外周側に該可動部材(42)を偏心回転可能とするための高段外周側空間(47)が形成され、
    上記圧力導入路(80)は、
    上記高段圧縮機構(40)の圧縮行程中の圧縮室(S21,S22)を上記高段外周側空間(47)に連通させるための高段側圧力導入路(60,70)と、
    上記高段外周側空間(47)を上記低段側背圧空間に連通させるための低段側圧力導入路(55)とを備えている
    ことを特徴とする回転式圧縮機。
  3. 請求項1又は2において、
    上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれには、シリンダ部材(31,41)及びピストン部材(32,42)の一方が上記固定部材として、他方が上記可動部材としてそれぞれ設けられ、
    上記シリンダ部材(31,41)では、内側壁部(31c,41c)と外側壁部(31b,41b)とが鏡板部(31a,41a)の前面に立設され、該内側壁部(31c,41c)と該外側壁部(31b,41b)の間に円環状のシリンダ室が形成され、
    上記ピストン部材(32,42)では、上記シリンダ室に配置されて該シリンダ室を上記外側壁部(31b,41b)寄りの外側圧縮室(S11,S21)と上記内側壁部(31c,41c)寄りの内側圧縮室(S12,S22)とに区画するピストン本体(32b,42b)が、壁部として鏡板部(32a,42a)の前面に立設されている
    ことを特徴とする回転式圧縮機。
  4. 請求項2において、
    上記低段圧縮機構(30)と上記高段圧縮機構(40)のそれぞれには、シリンダ部材(31,41)及びピストン部材(32,42)の一方が上記固定部材として、他方が上記可動部材としてそれぞれ設けられ、
    上記シリンダ部材(31,41)では、内側壁部(31c,41c)と外側壁部(31b,41b)とが鏡板部(31a,41a)の前面に立設され、該内側壁部(31c,41c)と該外側壁部(31b,41b)の間に円環状のシリンダ室が形成され、
    上記ピストン部材(32,42)では、上記シリンダ室に配置されて該シリンダ室を上記外側壁部(31b,41b)寄りの外側圧縮室(S11,S21)と上記内側壁部(31c,41c)寄りの内側圧縮室(S12,S22)とに区画するピストン本体(32b,42b)が、壁部として鏡板部(32a,42a)の前面に立設される一方、
    上記高段側圧力導入路は、
    上記高段圧縮機構(40)の上記外側圧縮室(S21)での圧縮行程の一部の期間に該外側圧縮室(S21)だけを上記高段外周側空間(47)に連通させる第1圧力導入路(60)と、
    上記高段圧縮機構(40)の上記内側圧縮室(S22)での圧縮行程の一部の期間に該内側圧縮室(S22)だけを上記高段外周側空間(47)に連通させる第2圧力導入路(70)とを備えている
    ことを特徴とする回転式圧縮機。
  5. 請求項2又は4において、
    上記低段圧縮機構(30)は、互いに直径の異なるリング状に形成されて該低段圧縮機構(30)の可動部材(32)の鏡板部(32a)と上記背面側平板部(51b)の間に設けられる小径シールリング(52)及び大径シールリング(53)を備え、
    上記低段側背圧空間は、上記小径シールリング(52)の内側の低段内側背圧空間(S1)と、上記小径シールリング(52)と上記大径シールリング(53)の間の低段中間背圧空間(S2)と、上記大径シールリング(53)の外側の低段外側背圧空間(S3)とに区画され、
    上記低段中間背圧空間(S2)が上記低段側圧力導入路(55)を介して上記高段外周側空間(47)と連通している
    ことを特徴とする回転式圧縮機。
  6. 請求項5において、
    上記背面側平板部(51b)は、上記低段圧縮機構(30)の可動部材(32)とは逆側の面が上記高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の鏡板部(42a)の背面と向かい合う姿勢で配置され、
    上記高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の鏡板部(42a)と上記背面側平板部(51b)の隙間が高段側背圧空間となり、
    上記高段圧縮機構(40)は、該高段圧縮機構(40)の可動部材(42)の鏡板部(42a)と上記背面側平板部(51b)の間に設けられる高段側シールリング(54)を備え、
    上記高段側背圧空間は、上記高段側シールリング(54)の内側の高段内側背圧空間(S6)と、該高段側シールリング(54)の外側の高段外側背圧空間(S7)とに区画され、
    上記高段外側背圧空間(S7)は、上記高段外周側空間(47)に連通しており、
    上記低段側圧力導入路(55)は、上記低段中間背圧空間(S2)を上記高段外側背圧空間(S7)に連通させている
    ことを特徴とする回転式圧縮機。
  7. 請求項3又は4において、
    上記低段圧縮機構(30)には、上記シリンダ部材(31)が固定部材として、上記ピストン部材(32)が可動部材としてそれぞれ設けられ、
    上記低段圧縮機構(30)は、互いに直径の異なるリング状に形成されて該低段圧縮機構(30)のピストン部材(32)の鏡板部(32a)と上記背面側平板部(51b)の間に設けられる小径シールリング(52)及び大径シールリング(53)を備え、
    上記低段側背圧空間は、上記小径シールリング(52)の内側の低段内側背圧空間(S1)と、上記小径シールリング(52)と上記大径シールリング(53)の間の低段中間背圧空間(S2)と、上記大径シールリング(53)の外側の低段外側背圧空間(S3)とに区画され、
    上記低段中間背圧空間(S2)が上記低段側圧力導入路(55)を介して上記高段外周側空間(47)と連通し、
    上記低段圧縮機構(30)では、該低段圧縮機構(30)のシリンダ部材(31)の内側壁部(31c)の内側が低段内周側空間(38)となり、該低段内周側空間(38)及び上記低段内側背圧空間(S1)の内圧が上記高段圧縮機構(40)から吐出された流体の圧力と等しくなっており、
    上記小径シールリング(52)の外径が、上記低段圧縮機構(30)のシリンダ部材(31)の内側壁部(31c)の内径以上で且つ該内側壁部(31c)の外径以下となっている
    ことを特徴とする回転式圧縮機。
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