JP5863326B2 - 2-stage compressor - Google Patents
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Description
本発明は、密閉ハウジング内に第1圧縮機構および第2圧縮機構が設けられている2段圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a two-stage compressor in which a first compression mechanism and a second compression mechanism are provided in a sealed housing.
密閉ハウジング内に2つの圧縮機構、すなわち低段側圧縮機構(ロータリ圧縮機)と高段側圧縮機構(スクロール圧縮機構)とを設け、低段側ロータリ圧縮機構により圧縮された中間圧ガスを密閉ハウジング内に吐き出し、その中間圧ガスを高段側スクロール圧縮機構により高圧に2段圧縮するようにしている2段圧縮機が、例えば特許文献1等に示されている。このような2段圧縮機において、より広範囲な運転条件に対応するため、能力制御機構の採用が求められている。 Two compression mechanisms, that is, a low-stage compression mechanism (rotary compressor) and a high-stage compression mechanism (scroll compression mechanism) are provided in the hermetic housing to seal the intermediate pressure gas compressed by the low-stage rotary compression mechanism. A two-stage compressor that discharges into the housing and compresses the intermediate pressure gas to a high pressure by a high-stage scroll compression mechanism is disclosed in, for example, Patent Document 1. In such a two-stage compressor, in order to cope with a wider range of operating conditions, it is required to employ a capacity control mechanism.
圧縮機の能力制御機構については、様々なものが提案されている。その中でロータリ圧縮機の能力制御機構として、例えば特許文献2−4に示されているように、圧縮室を区画しているベーンをフルロード位置とアンロード位置とに切換え機構を介して可動可能とすることによって、圧縮能力を制御可能とした能力制御機構が知られている。 Various compressor capacity control mechanisms have been proposed. Among them, as a capability control mechanism of a rotary compressor, for example, as shown in Patent Document 2-4, a vane partitioning a compression chamber can be moved between a full load position and an unload position via a switching mechanism. A capability control mechanism that enables control of the compression capability by making it possible is known.
上記特許文献1に示されている2段圧縮機の低段側ロータリ圧縮機構に対して、特許文献2−4に示されている能力制御機構を適用することにより、能力制御機構付きの2段圧縮機を構成することができ、広範囲な運転条件にも対応することが可能となる。しかしながら、特許文献2,3に示されるものでは、アンロード制御時に、ベーンを確実にアンロード位置に移動させるため、ベーンとアンロード用のピストンとを一体に連結するとともに、ベーンの先端側に密閉ハウジング内の圧力を負荷する機構(特許文献2)あるいはベーン離脱用のスプリング(特許文献3)を設けている。
By applying the capability control mechanism shown in Patent Literature 2-4 to the low-stage rotary compression mechanism of the two-stage compressor shown in Patent Literature 1, a two-stage with a capability control mechanism is provided. A compressor can be comprised and it becomes possible to respond to a wide range of operating conditions. However, in the ones disclosed in
その結果、ベーンの構成が複雑化するとともに、ピストンとの一体化によって重量が重くなり、往復動時の慣性力が増大してベーンジャンプや衝突音が発生し易くなる等の弊害をもたらすという課題があった。一方、特許文献4に示されるものは、磁石の磁力を利用してベーンをアンロード位置に移動させるものであるが、かかる構成の場合、当然ながらベーンを磁性体で構成する必要があり、ベーンの構成材料が制約されることから、材料選択の自由度が失われ、カーボン製や樹脂製のベーンを採用することが難しくなる等の課題があった。
As a result, the configuration of the vane is complicated, and the weight is increased by integration with the piston, and the inertial force during the reciprocating motion is increased, which causes problems such as vane jumping and collision noise easily occurring. was there. On the other hand, what is shown in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ベーンをアンロード用ピストンと連結しなくても、ロータ表面から確実に離脱させることができるとともに、ベーン自体の構成を簡素にし、その材料選択の自由度を確保することができる2段圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. The vane can be reliably detached from the rotor surface without being connected to the unloading piston, and the configuration of the vane itself can be simplified. An object of the present invention is to provide a two-stage compressor capable of ensuring the degree of freedom of material selection.
上記した課題を解決するために、本発明の2段圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる2段圧縮機は、密閉ハウジング内に第1圧縮機構と第2圧縮機構とが設けられ、前記第1圧縮機構で圧縮した中間圧ガスを前記密閉ハウジング内に吐出し、該中間圧ガスを前記第2圧縮機構により高圧に2段圧縮する2段圧縮機において、前記第1圧縮機構が、ロータリ圧縮機構とされ、該ロータリ圧縮機構が、圧縮室を区画するベーンをフルロード位置とアンロード位置とに可動して圧縮能力を制御する能力制御機構を備え、該能力制御機構によるアンロード制御時、前記密閉ハウジング内を低圧に切換え、前記ベーンの後端面に負荷されている圧力を低圧に切換える圧力切換え手段が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the two-stage compressor of the present invention employs the following means.
That is, in the two-stage compressor according to the present invention, the first compression mechanism and the second compression mechanism are provided in the sealed housing, and the intermediate pressure gas compressed by the first compression mechanism is discharged into the sealed housing. In the two-stage compressor that compresses the intermediate pressure gas to a high pressure by the second compression mechanism, the first compression mechanism is a rotary compression mechanism, and the rotary compression mechanism fills the vane that partitions the compression chamber. A capacity control mechanism that controls the compression capacity by moving to a load position and an unload position is provided. During unload control by the capacity control mechanism, the inside of the hermetic housing is switched to a low pressure and is loaded on the rear end face of the vane. It is characterized in that pressure switching means for switching the pressure being applied to low pressure is provided.
本発明によれば、2段圧縮機の第1圧縮機構が、ロータリ圧縮機構とされ、該ロータリ圧縮機構が、圧縮室を区画するベーンをフルロード位置とアンロード位置とに可動して圧縮能力を制御する能力制御機構を備え、該能力制御機構によるアンロード制御時、密閉ハウジング内を低圧に切換え、ベーンの後端面に負荷されている圧力を低圧に切換える圧力切換え手段が設けられているため、能力制御機構を作動して圧縮能力をアンロード制御する際、密閉ハウジング内の圧力を圧力切換え手段を介して低圧に切換え、ベーンの後端面に負荷されている密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換えることにより、能力制御機構によりベーンをフルロード位置からアンロード位置へと可動するとき、ベーンを確実にロータ表面から離脱させてアンロード位置に可動させることができる。従って、能力制御機構の応答性を確保してその信頼性を高めることができるとともに、能力制御機構を採用するに当たり、ベーン自体の構成を特に変更することなく、設計の自由度を確保しながら、その構成の簡素化、材料の最適化等を図ることができる。 According to the present invention, the first compression mechanism of the two-stage compressor is a rotary compression mechanism, and the rotary compression mechanism moves the vane that partitions the compression chamber to the full load position and the unload position to compress the compression capacity. The pressure control means is provided for switching the pressure inside the sealed housing to a low pressure and switching the pressure applied to the rear end face of the vane to a low pressure during unload control by the capability control mechanism. When the capacity control mechanism is activated to control the unloading of the compression capacity, the pressure in the sealed housing is switched to low pressure via the pressure switching means, and the pressure in the sealed housing loaded on the rear end face of the vane is set to the intermediate pressure. By switching from low to low pressure, when the vane is moved from the full load position to the unload position by the capacity control mechanism, the vane is surely detached from the rotor surface. They can be moved in the unload position. Therefore, while ensuring the responsiveness of the capacity control mechanism and improving its reliability, in adopting the capacity control mechanism, without changing the configuration of the vane itself, while ensuring the freedom of design, Simplification of the configuration, optimization of materials, and the like can be achieved.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上記の2段圧縮機において、前記圧力切換え手段は、アンロード制御時、前記能力制御機構が作動される以前に切換え可能とされていることを特徴とする。 Furthermore, the two-stage compressor according to the present invention is characterized in that, in the above-described two-stage compressor, the pressure switching means can be switched before the capacity control mechanism is activated during unload control. To do.
本発明によれば、圧力切換え手段が、アンロード制御時、能力制御機構が作動される以前に切換え可能とされているため、アンロード制御時、密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換えた後、能力制御機構を作動させることができる。従って、能力制御機構が作動される際、既にベーンの後端面に負荷されている圧力が中間圧から低圧に切換えられているので、ベーンを確実にロータ表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。 According to the present invention, since the pressure switching means can be switched before the capacity control mechanism is activated during the unload control, the pressure in the sealed housing is switched from the intermediate pressure to the low pressure during the unload control. After that, the capacity control mechanism can be activated. Therefore, when the capacity control mechanism is activated, the pressure already applied to the rear end face of the vane is switched from the intermediate pressure to the low pressure, so that the vane is surely detached from the rotor surface and unloaded smoothly and reliably. It can be switched to the state.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上述のいずれかの2段圧縮機において、前記能力制御機構は、一端側に負荷される圧力が高圧または低圧のいずれかに切換え可能とされたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に収容されるとともに、前記ベーンをロータ側に押圧するベーン押圧バネの固定端側と結合され、前記高圧または低圧の切換えによってフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストンと、アンロード制御時、前記ピストンをアンロード位置に移動させて、前記ベーンを前記ロータ表面から離脱可能となすベーン離脱手段とを備えていることを特徴とする。 Furthermore, in the two-stage compressor according to the present invention, in any one of the above-described two-stage compressors, the capacity control mechanism includes a cylinder in which the pressure applied to one end side can be switched to either high pressure or low pressure. , Slidably accommodated in the cylinder, coupled to a fixed end side of a vane pressing spring that presses the vane toward the rotor, and is movable between a full load position and an unload position by switching between the high pressure and the low pressure. And a vane detachment means that moves the piston to an unload position during unload control so that the vane can be detached from the rotor surface.
本発明によれば、能力制御機構が、一端側に負荷される圧力が高圧または低圧のいずれかに切換え可能とされたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に収容されるとともに、ベーンをロータ側に押圧するベーン押圧バネの固定端側と結合され、高圧または低圧の切換えによってフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストンと、アンロード制御時、ピストンをアンロード位置に移動させて、ベーンをロータ表面から離脱可能となすベーン離脱手段とを備えているため、アンロード制御時、圧力切換え手段によって密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換え、ベーンの後端面に負荷されている圧力を低圧に切換えるとともに、シリンダの一端側に導入され、ピストンに負荷されていた高圧を低圧に切換え、ピストンをベーン押圧バネと共にベーン離脱手段を介してアンロード位置に移動させることによって、ベーンの後端面に負荷されている押圧力を解放し、ベーンをロータ表面から離脱させることができる。従って、ベーンとピストンを連結構造にしなくても、ベーンを確実にロータ表面から離脱させ、アンロード状態に切換えることができる。 According to the present invention, the capacity control mechanism includes a cylinder in which the pressure applied to the one end side can be switched to either high pressure or low pressure, and is slidably accommodated in the cylinder, and the vane is disposed in the rotor. The piston is connected to the fixed end side of the vane pressing spring that presses to the side, and can be moved to the full load position and the unload position by switching between high pressure and low pressure, and during unload control, the piston is moved to the unload position. Since the vane detachment means that enables the vane to be detached from the rotor surface is provided, the pressure in the hermetic housing is switched from the intermediate pressure to the low pressure by the pressure switching means during unload control, and the rear end face of the vane is loaded. Is switched to low pressure, and is introduced to one end of the cylinder. The high pressure applied to the piston is switched to low pressure, and the piston is vaned. By moving to the unloading position via the vane detachment means with pressure spring, to release the pressing force is loaded on the rear end surface of the vane can be disengaged vane from the rotor surface. Therefore, even if the vane and the piston are not connected, the vane can be reliably detached from the rotor surface and switched to the unloaded state.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上記の2段圧縮機において、前記ベーン離脱手段は、前記ピストンをアンロード位置側へと付勢するバネにより構成されていることを特徴とする。 Furthermore, the two-stage compressor according to the present invention is characterized in that, in the above-described two-stage compressor, the vane disengaging means is configured by a spring that urges the piston toward the unload position.
本発明によれば、ベーン離脱手段が、ピストンをアンロード位置側へと付勢するバネにより構成されているため、シリンダの一端側に負荷されていた圧力を高圧から低圧に切換えることにより、ピストンをアンロード位置側に付勢しているバネの力を介して、速やかにピストンをアンロード位置へと移動させ、ベーンの後端面に負荷されている押圧力を解放してベーンをロータ表面から離脱させることができる。従って、シンプルなバネ力の利用によりベーンを確実にロータ表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。 According to the present invention, since the vane detachment means is constituted by the spring that urges the piston toward the unload position, the piston is switched by switching the pressure applied to one end side of the cylinder from high pressure to low pressure. The piston is quickly moved to the unload position via the force of the spring urging the unload position side, releasing the pressing force applied to the rear end surface of the vane and removing the vane from the rotor surface. Can be withdrawn. Therefore, the vane can be reliably detached from the rotor surface by using a simple spring force, and can be switched smoothly and reliably to the unload state.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上述のいずれかの2段圧縮機において、前記ベーン離脱手段用のバネは、前記シリンダ内にあって前記ピストン周りに前記ベーン押圧バネと同心状に配設されていることを特徴とする。 Furthermore, in the two-stage compressor according to the present invention, in any one of the above-described two-stage compressors, the spring for the vane releasing means is disposed in the cylinder and is concentrically arranged around the piston with the vane pressing spring. It is provided.
本発明によれば、ベーン離脱手段用のバネが、シリンダ内にあってピストン周りにベーン押圧バネと同心状に配設されているため、ベーン離脱手段用のバネを、ピストンを収容しているシリンダ内にコンパクトに収容設置することができる。従って、ベーン離脱手段の追加によらず能力制御機構を小型コンパクト化することができ、ひいては2段圧縮機の小型コンパクト化を維持し、その搭載性を確保することができる。 According to the present invention, since the spring for the vane detaching means is disposed in the cylinder and concentrically with the vane pressing spring around the piston, the spring for the vane detaching means accommodates the piston. It can be accommodated and installed compactly in the cylinder. Therefore, the capacity control mechanism can be reduced in size and size regardless of the addition of the vane detaching means, and the downsizing and downsizing of the two-stage compressor can be maintained, and the mountability can be ensured.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上述のいずれかの2段圧縮機において、前記ベーン押圧バネのベーン側端部は、前記ベーンの後端部に対して当接状態とされていることを特徴とする。 Further, in the two-stage compressor according to the present invention, in any one of the two-stage compressors described above, the vane side end portion of the vane pressing spring is in contact with the rear end portion of the vane. It is characterized by.
本発明によれば、ベーン押圧バネのベーン側端部が、ベーンの後端部に対して当接状態とされているため、ベーン自体をピストンやベーン押圧バネ等から切り離した単体構造とすることができる。従って、ベーンに対して、重量の増大や材料の制約等の課題を回避しながら最適な設計を行うことで、ベーンジャンプや衝突音の発生等を抑制することができる。 According to the present invention, since the vane side end portion of the vane pressing spring is in contact with the rear end portion of the vane, the vane itself is separated from the piston, the vane pressing spring, and the like. Can do. Therefore, the vane jump, the generation of a collision sound, and the like can be suppressed by performing an optimal design for the vane while avoiding problems such as an increase in weight and material restrictions.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上述のいずれかの2段圧縮機において、前記ピストンは、フッ素系樹脂材により構成されていることを特徴とする。 Furthermore, the two-stage compressor according to the present invention is characterized in that in any one of the two-stage compressors described above, the piston is made of a fluorine-based resin material.
本発明によれば、ピストンが、フッ素系樹脂材により構成されているため、ピストンを軽量化することができるとともに、フルロード位置とアンロード位置間を可動する際の摺動性、耐摩耗性等を確保することができる。従って、能力制御機構の品質と信頼性の向上並びに衝突音の低減等を図ることができる。 According to the present invention, since the piston is made of a fluorine-based resin material, the piston can be reduced in weight, and slidability and wear resistance when moving between the full load position and the unload position can be achieved. Etc. can be secured. Therefore, it is possible to improve the quality and reliability of the capacity control mechanism and reduce the collision noise.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上述のいずれかの2段圧縮機において、前記圧力切換え手段は、前記密閉ハウジングと圧縮機へのガス吸入配管との間を接続する電磁弁付きバイパス配管により構成されていることを特徴とする。 Furthermore, the two-stage compressor of the present invention is the above-described two-stage compressor, wherein the pressure switching means is a bypass pipe with an electromagnetic valve that connects between the hermetic housing and a gas suction pipe to the compressor. It is characterized by comprising.
本発明によれば、圧力切換え手段が、密閉ハウジングと圧縮機へのガス吸入配管との間を接続する電磁弁付きバイパス配管により構成されているため、アンロード制御時に密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換える際、バイパス配管の電磁弁を開くだけでよく、簡単に密閉ハウジング内の圧力を切換えることができる。従って、シンプルで信頼性の高い能力制御機構を構成することができる。 According to the present invention, since the pressure switching means is constituted by the bypass pipe with a solenoid valve that connects between the hermetic housing and the gas suction pipe to the compressor, the pressure in the hermetic housing is intermediate during unload control. When switching from pressure to low pressure, it is only necessary to open the solenoid valve of the bypass pipe, and the pressure in the sealed housing can be easily switched. Therefore, a simple and highly reliable capability control mechanism can be configured.
さらに、本発明の2段圧縮機は、上述のいずれかの2段圧縮機において、前記ロータリ圧縮機構は、2気筒ロータリ圧縮機構とされ、その少なくともいずれか1気筒が前記能力制御機構付きとされていることを特徴とする。 Furthermore, in the two-stage compressor according to the present invention, in any one of the above-described two-stage compressors, the rotary compression mechanism is a two-cylinder rotary compression mechanism, and at least one of the cylinders is provided with the capacity control mechanism. It is characterized by.
本発明によれば、ロータリ圧縮機構が、2気筒ロータリ圧縮機構とされ、その少なくともいずれか1気筒が能力制御機構付きとされているため、ロータリ圧縮機構を2気筒ロータリ圧縮機構とすることにより、2段圧縮機の容量を簡易に大容量化することができると同時に、その少なくともいずれか1気筒を能力制御機構付きとすることにより、運転可能範囲を更に拡大することができる。従って、より広範な運転条件に対応できる2段圧縮機を提供することができる。 According to the present invention, since the rotary compression mechanism is a two-cylinder rotary compression mechanism, and at least one of the cylinders is equipped with a capacity control mechanism, the rotary compression mechanism is a two-cylinder rotary compression mechanism. The capacity of the two-stage compressor can be easily increased, and at the same time, by providing at least one of the cylinders with a capacity control mechanism, the operable range can be further expanded. Therefore, it is possible to provide a two-stage compressor that can cope with a wider range of operating conditions.
本発明によると、能力制御機構を作動して圧縮能力をアンロード制御する際、密閉ハウジング内の圧力を圧力切換え手段を介して低圧に切換え、ベーンの後端面に負荷されている密閉ハウジング内の圧力を中間圧から低圧に切換えることにより、能力制御機構によりベーンをフルロード位置からアンロード位置へと可動するとき、ベーンを確実にロータ表面から離脱させてアンロード位置に可動させることができるため、能力制御機構の応答性を確保してその信頼性を高めることができるとともに、能力制御機構を採用するに当り、ベーン自体の構成を特に変更することなく、設計の自由度を確保しながら、その構成の簡素化、材料の最適化等を図ることができる。 According to the present invention, when the capacity control mechanism is operated to control the unloading of the compression capacity, the pressure in the sealed housing is switched to the low pressure via the pressure switching means, and the pressure in the sealed housing loaded on the rear end face of the vane is changed. By switching the pressure from the intermediate pressure to the low pressure, when the vane is moved from the full load position to the unload position by the capacity control mechanism, the vane can be surely detached from the rotor surface and moved to the unload position. In addition to ensuring the responsiveness of the capacity control mechanism and increasing its reliability, in adopting the capacity control mechanism, without changing the configuration of the vane itself, while ensuring the freedom of design, Simplification of the configuration, optimization of materials, and the like can be achieved.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図5を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態に係る2段圧縮機の一部を破断した外観図が示され、図2には、そのA−A断面相当図が示され、図3には、図2のB−B断面相当図が示されている。なお、本実施形態においては、便宜的に、密閉ハウジング内に第1圧縮機構2と第2圧縮機構3とが設けられており、その第1圧縮機構2がロータリ圧縮機構、第2圧縮機構3がスクロール圧縮機構とされている2段圧縮機について説明するが、第2圧縮機構3については、スクロール圧縮機構に限らず、他形式の圧縮機構を用いてもよいことはもちろんである。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 shows an external view in which a part of the two-stage compressor according to the first embodiment of the present invention is broken, FIG. 2 shows an AA cross-sectional view, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to the line BB in FIG. In the present embodiment, for convenience, the
本実施形態の2段圧縮機1は、密閉ハウジング10を備えている。密閉ハウジング10内の略中央部には、電動モータ4が固定設置され、そのロータには、クランク軸5が一体に結合されている。クランク軸5の一端部側である電動モータ4の下方位置には、第1圧縮機構であるロータリ圧縮機構2が設けられている。このロータリ圧縮機構2は、低段側圧縮機構として機能するものである。
The two-stage compressor 1 of this embodiment includes a hermetically sealed
低段側のロータリ圧縮機構2は、圧縮室20を備え、密閉ハウジング10に複数箇所で栓溶接等により固定設置されたシリンダ本体21と、シリンダ本体21の上下に固定設置され、圧縮室20の上部および下部を密閉する上部軸受22および下部軸受23と、クランク軸5のクランク部5Aに嵌合され、圧縮室20の内周を回動するロータ24と、シリンダ本体21に設けられている半径方向のベーン溝25内に摺動自在に嵌合され、圧縮室20内を吸入側と吐出側とに区画するベーン26と、該ベーン26をロータ24側に押圧するベーン押圧バネ27等を備えている。
The low-stage
このロータリ圧縮機構2自体は、公知のものでよく、吸入配管28を介して圧縮室20内に低圧の冷媒ガス(作動ガス)を吸入し、該冷媒ガスをロータ24の回動によって中間圧まで圧縮した後、吐出チャンバ29内に吐き出し、吐出チャンバ29から密閉ハウジング10内に吐出するように構成されている。この中間圧冷媒ガスは、電動モータ4の内部または周囲を流通して電動モータ4の上方空間に流動し、そこから第2圧縮機構3であるスクロール圧縮機構に吸入され、2段圧縮されるようになっている。
The
第2圧縮機構3であるスクロール圧縮機構は、クランク軸5の他端部側であって電動モータ4の上方位置に設けられており、クランク軸7を支持する図示省略の支持部材上に組み込まれるようになっている。このスクロール圧縮機構3は、高段側圧縮機構として機能するもので、一対の固定スクロール30および旋回スクロール31によって形成される圧縮室32内に中間圧の冷媒ガスを吸込み、高圧状態に圧縮した後、固定スクロール30に設けられている吐出ポート33から吐出チャンバ34内に吐き出し、吐出配管35を介して外部、すなわち冷凍サイクル側へと吐出するものである。このスクロール圧縮機構3自体は、公知のものでよい。
The scroll compression mechanism, which is the
上記の2段圧縮機において、低段側のロータリ圧縮機構2に対して、以下のように構成される能力制御機構40が組み込まれている。
能力制御機構40は、図2および図3に示されるように、シリンダ本体21に設けられているベーン26およびベーン押圧バネ27が組み込まれたベーン溝25の外周端側に結合され、その外端部側が密閉ハウジング10から外部に突出されている円筒状のシリンダ41と、該シリンダ41内に摺動可能に収容されるとともに、ベーン26をロータ24側に押圧するベーン押圧バネ27の固定端側と結合され、高・低圧の切換えによりフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストン42と、アンロード制御時、ピストン42をアンロード位置に移動させて、ベーン26をロータ24の表面から離脱可能となすベーン離脱手段としてのバネ(コイルバネ)43とを備えている。
In the above-described two-stage compressor, a
As shown in FIGS. 2 and 3, the
シリンダ41は、それぞれ一端側が開口されているシリンダ(A)41Aおよびシリンダ(B)41Bを互いのフランジ部をネジ44で締結して一体化し、その内部にピストン42を摺動可能に収容するものである。また、ピストン42は、軽量化と摺動性および耐摩耗性を確保するため、テトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂材により構成されている。このピストン42の内端側には、ベーン押圧バネ27の固定端側が係止され、一体に結合されている。更に、バネ(ベーン離脱手段)43は、ピストン42の内端側の外周部を部分的に縮径し、その縮径部とシリンダ41の内端側との間のピストン42周りに、ベーン押圧バネ27と同心状に配設され、ピストン42をシリンダ41の外端側、すなわちアンロード位置に向って付勢するものである。
The
また、シリンダ41の密閉ハウジング10の外部に突出されている外端部には、ピストン42の外端側に負荷する制御圧を高圧または低圧のいずれかに切換え導入するための圧力導入管45が接続されている。この圧力導入管45には、制御圧切換え手段としての三方弁46が設けられ、2段圧縮機1からの吐出配管35の途中に接続されている高圧管47および2段圧縮機1への吸入配管28の途中に接続されている低圧管48が接続されている。なお、2段圧縮機1への吸入配管28(図1中では、2段圧縮機1への接続部が省略されている。)中には、比較的小容量の吸入アキュームレータ11が設けられ、ブラケット12を介して2段圧縮機1の密閉ハウジング10に一体に組み付けられている。低圧管48は、吸入アキュームレータ11の上流側に接続されている。
In addition, a
さらに、通常の運転時(フルロード運転時)、中間圧とされている2段圧縮機1の密閉ハウジング10内と吸入アキュームレータ11上流の吸入配管28との間には、能力制御機構40によるアンロード制御時、密閉ハウジング10内の圧力を中間圧から低圧に切換えるための圧力切換え手段、すなわち電磁弁49付きバイパス配管(圧力切換え手段)50が接続されている。このバイパス配管50中の電磁弁49(圧力切換え手段)は、アンロード制御時、三方弁46による高圧から低圧への制御圧の切換えに先立って開放され、密閉ハウジング10内を中間圧から低圧に切換えられるように構成されている。
Further, during normal operation (full load operation), the
以上に説明の構成により、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
吸入配管28を介して吸入アキュームレータ11より低段側のロータリ圧縮機構2の圧縮室20に吸入された低圧の冷媒ガスは、ロータ24の回動により中間圧まで圧縮された後、吐出チャンバ28に吐き出される。この中間圧冷媒ガスは、吐出チャンバ28から密閉ハウジング10内の電動モータ4の下部空間に吐き出された後、電動モータ4の内部および周囲等を流通して電動モータ4の上部空間に流動される。
With the configuration described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
The low-pressure refrigerant gas sucked into the
電動モータ4の上部空間に流動された中間圧冷媒ガスは、高段側のスクロール圧縮機構3の圧縮室32に吸込まれ、固定スクロール31周りに対する旋回スクロール31の公転旋回運動によって高圧に2段圧縮された後、吐出ポート33を介して吐出チャンバ34内に吐き出される。この高圧冷媒ガスは、吐出配管35を介して2段圧縮機1の外部、すなわち冷凍サイクル側へと送り出される。
The intermediate pressure refrigerant gas that has flowed into the upper space of the
上記の如くロータリ圧縮機構2およびスクロール圧縮機構3で冷媒ガスを2段圧縮するフルロード運転時、密閉ハウジング10内は、中間圧とされ、能力制御機構40は、図2および図3に示されるように、フルロード状態とされる。つまり、バイパス配管50中の電磁弁(圧力切換え手段)48が閉成されるとともに、三方弁(制御圧切換え手段)46が高圧管47と圧力導入管45とを接続し、シリンダ41の外端側に吐出配管35からの高圧を導入することにより、ピストン42はフルロード位置、すなわちシリンダ41の内端側に可動押圧された状態とされる。これによって、ベーン26の先端は、ベーン押圧バネ27を介してロータ24の表面(外周面)に押圧され、圧縮室20内を吸入側と吐出側とに区画し、ロータリ圧縮機構2をロード状態に維持する。
As described above, during the full load operation in which the refrigerant gas is compressed in two stages by the
一方、低負荷運転になると、2段圧縮機1の能力を低下させるため、アンロード制御に入る。この際、まずバイパス配管50中の電磁弁(圧力切換え手段)49が開かれ、密閉ハウジング10内が吸入配管28に連通されることから、密閉ハウジング10内の圧力が中間圧から低圧に切換えられる。これにより、密閉ハウジング10内と連通されているベーン溝25内も低圧とされ、ベーン26の後端面側に負荷されていた中間圧も低圧に切換えられる。その後、三方弁(制御圧切換え手段)46が切換えられ、圧力導入管45が吸入配管28に連通されている低圧管48側に接続される。
On the other hand, when the operation is low, unload control is entered to reduce the capacity of the two-stage compressor 1. At this time, first, the solenoid valve (pressure switching means) 49 in the
このため、シリンダ41の後端側に負荷されていた高圧が低圧に切換えられ、ピストン42の高圧による押圧力が解放されることから、ピストン42は、図4,図5に示されるように、ベーン押圧バネ27と共にシリンダ41の後端側、すなわちアンロード位置に移動される。これによって、ベーン26の後端面に負荷されていたベーン押圧バネ27による押圧力および密閉ハウジング10内の圧力(中間圧)が解放されることから、ベーン26は、圧縮室20内との圧力差もあって、ベーン溝25内を半径方向外側に移動され、ロータ24の表面との間に、図4,図5に示される如く、隙間Gが形成される。
For this reason, the high pressure loaded on the rear end side of the
その結果、低段側のロータリ圧縮機構2は、アンロード状態とされ、圧縮作用を行うことなく空転されることになる。ロータリ圧縮機構2で圧縮されずに密閉ハウジング10内に排出された冷媒は、そのままスクロール圧縮機構3に吸込まれ、スクロール圧縮機構3側の圧縮比に対応した圧力に圧縮されることによって、冷凍サイクル側に吐出される。従って、2段圧縮機1の能力が負荷見合で低減されることになる。
As a result, the low-stage
然るに、本実施形態によると、能力制御機構40を作動して圧縮能力をアンロード制御する際、密閉ハウジング10内の圧力が電磁弁(圧力切換え手段)49により低圧に切換えられ、ベーン26の後端面に負荷されている密閉ハウジング10内の圧力が中間圧から低圧に切換えられるようになっているため、能力制御機構40によりベーン26をフルロード位置からアンロード位置へと可動するとき、ベーン26を確実にロータ24の表面から離脱させてアンロード位置に可動させることができる。
However, according to the present embodiment, when the
従って、能力制御機構40の応答性を確保して、その信頼性を高めることができるとともに、能力制御機構40を採用するに当り、ベーン26自体の構成を特に変更することなく、設計の自由度を確保しながら、その構成の簡素化あるいは材料の最適化等を図ることができる。
Therefore, the responsiveness of the
また、圧力切換え手段である電磁弁49は、アンロード制御時に能力制御機構40が作動される前に切換えられるようになっている。このため、アンロード制御時、密閉ハウジング10内の圧力を中間圧から低圧に切換えた後、能力制御機構40を作動させることができる。従って、能力制御機構40を作動する際、既にベーン26の後端面に負荷されている圧力が中間圧から低圧に切換えられていることから、ベーン26を確実にロータ24の表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。
The
また、能力制御機構40は、一端側に負荷される圧力が高圧または低圧のいずれかに切換え可能とされたシリンダ41と、シリンダ41内に摺動可能に収容されるとともに、ベーン26をロータ24側に押圧するベーン押圧バネ27の固定端側と結合され、高圧または低圧の切換えによりフルロード位置とアンロード位置とに可動可能なピストン42と、アンロード制御時、ピストン42をアンロード位置に移動させて、ベーン26をロータ24表面から離脱可能となすバネ(ベーン離脱手段)43とを備えた構成とされている。
Further, the
このため、アンロード制御時、電磁弁(圧力切換え手段)49で密閉ハウジング10内の圧力を中間圧から低圧に切換え、ベーン26の後端面に負荷されている圧力を低圧に切換えるとともに、シリンダ41の一端側に導入され、ピストン42に負荷されていた高圧を低圧に切換え、ピストン42をベーン押圧バネ27と共にバネ43を介してアンロード位置に移動させることにより、ベーン26の後端面に負荷されている押圧力を解放し、ベーン26をロータ24の表面から離脱させることができる。従って、ベーン26とピストン42を連結構造にしなくても、ベーン26を確実にロータ24の表面から離脱させ、アンロード状態に切換えることができる。
For this reason, at the time of unload control, the pressure in the sealed
また、本実施形態によると、ベーン26をロータ24の表面から離脱させるための手段が、ピストン42をアンロード位置側に付勢するバネ43により構成されている。このため、シリンダ41の一端側に負荷されていた圧力を高圧から低圧に切換えたとき、ピストン42をアンロード位置側に付勢しているバネ43の力を介して、速やかにピストン42をアンロード位置へと移動させ、ベーン26の後端面に負荷されている押圧力を解放してベーン26をロータ24の表面から離脱させることができる。従って、シンプルなバネ力の利用によりベーン26を確実にロータ表面から離脱させ、円滑かつ確実にアンロード状態に切換えることができる。
Further, according to the present embodiment, the means for detaching the
さらに、ベーン押圧バネ27のベーン側端部は、ベーン26の後端部に対して当接状態とされている。このため、ベーン26自体をピストン42やベーン押圧バネ27等から切り離した単体構造とすることができる。従って、ベーン26に対して、重量の増大や材料の制約等の課題を回避しながら最適な設計を行うことで、ベーンジャンプや衝突音の発生等を抑制することができる。
Furthermore, the vane side end portion of the
また、ピストン42をテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂材により構成している。このため、ピストン42を軽量化することができるとともに、フルロード位置とアンロード位置間を可動する際の摺動性、耐摩耗性等を確保することができ、これによって、能力制御機構40の品質と信頼性の向上並びに衝突音の低減等を図ることができる。
The
加えて、密閉ハウジング10内の圧力を切換える手段が、密閉ハウジング10と2段圧縮機1へのガス吸入配管28との間を接続する電磁弁49付きのバイパス配管50により構成されているため、アンロード制御時に密閉ハウジング10内の圧力を中間圧から低圧に切換える際、バイパス配管50中の電磁弁49を開くだけでよく、簡単に密閉ハウジング10内の圧力を切換えることができ、これによって、シンプルで信頼性の高い能力制御機構40を構成することができる。
In addition, the means for switching the pressure in the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、低段側のロータリ圧縮機構2を2気筒ロータリ圧縮機構としている点が異なる。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態において、2気筒ロータリ圧縮機構は、第1実施形態において説明したロータリ圧縮機構2を上下2段に配設することによって構成することができる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The present embodiment differs from the first embodiment described above in that the low-stage
In the present embodiment, the two-cylinder rotary compression mechanism can be configured by arranging the
つまり、クランク軸5の下端部に設けられているクランク部5Aを上下2箇所に、例えば180°位相をずらして対向配置し、各々のクランク部5Aに対して、上記したロータリ圧縮機構2と同構成のロータリ圧縮機構をその間に仕切り板等を介在させて設置すればよい。なお、この場合、シリンダ本体21や上部軸受22、下部軸受23等を共用してもよいことはもちろんである。そして、その2気筒ロータリ圧縮機構のいずれか一方もしくは双方の気筒に対して、第1実施形態と同様の能力制御機構40を組み込んだ構成とすればよい。
In other words, the
上記の如く、低段側のロータリ圧縮機構2を2気筒ロータリ圧縮機構とし、その少なくともいずれか1気筒を能力制御機構40付きとした構成とすることにより、2段圧縮機1の容量を簡易に大容量化することができる。同時に、そのいずれか一方もしくは双方の気筒を能力制御機構40付きとすることにより、多段の能力制御も可能となるため、運転可能範囲を更に拡大することができる。従って、より広範な運転条件に対応できる2段圧縮機1を提供することができる。
As described above, the low-stage
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、能力制御機構40を密閉ハウジング10の外側に突出させて設けた実施形態について説明したが、能力制御機構40を密閉ハウジング10の内部に設けてもよいことはもちろんである。
また、能力制御機構40のシリンダ41の一端側に負荷する圧力を高圧または低圧のいずれかに切換える制御圧切換え手段を三方弁46としているが、2個の電磁弁により代替してもよい。
In addition, this invention is not limited to the invention concerning the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. For example, in the above-described embodiment, the embodiment in which the
Further, although the control pressure switching means for switching the pressure applied to one end of the
さらに、上記実施形態では、ベーン26を押圧するベーン押圧バネ27の先端をベーン26の後端部に対して当接状態にしている例について説明したが、本発明は、これら限定されるものではなく、該ベーン押圧バネ27の先端をベーン26の後端部に係止しているものにも適用でき、この場合も、ベーン26をロータ24の表面から確実に離脱させることに関し、同様の効果を得ることができる。
Furthermore, although the said embodiment demonstrated the example which made the front-end | tip of the
1 2段圧縮機
2 ロータリ圧縮機構(第1圧縮機構)
3 スクロール圧縮機構(第2圧縮機構)
10 密閉ハウジング
20 圧縮室
24 ロータ
26 ベーン
27 ベーン押圧バネ
40 能力制御機構
41 シリンダ
42 ピストン
43 バネ(ベーン離脱手段)
49 電磁弁(圧力切換え手段)
50 バイパス配管(圧力切換え手段)
1 Two-
3 Scroll compression mechanism (second compression mechanism)
10
49 Solenoid valve (pressure switching means)
50 Bypass piping (pressure switching means)
Claims (9)
前記第1圧縮機構が、ロータリ圧縮機構とされ、
該ロータリ圧縮機構が、圧縮室を区画するベーンをフルロード位置とアンロード位置とに可動して圧縮能力を制御する能力制御機構を備え、
該能力制御機構によるアンロード制御時、前記密閉ハウジング内を低圧に切換え、前記ベーンの後端面に負荷されている圧力を低圧に切換える圧力切換え手段が設けられていることを特徴とする2段圧縮機。 A first compression mechanism and a second compression mechanism are provided in the hermetic housing, the intermediate pressure gas compressed by the first compression mechanism is discharged into the hermetic housing, and the intermediate pressure gas is increased in pressure by the second compression mechanism. In a two-stage compressor that compresses into two stages,
The first compression mechanism is a rotary compression mechanism;
The rotary compression mechanism includes a capacity control mechanism that controls a compression capacity by moving a vane that defines a compression chamber to a full load position and an unload position,
Two-stage compression, characterized in that, during unload control by the capacity control mechanism , a pressure switching means is provided for switching the inside of the sealed housing to a low pressure and switching the pressure applied to the rear end face of the vane to a low pressure. Machine.
The two-stage compressor according to any one of claims 1 to 8, wherein the rotary compression mechanism is a two-cylinder rotary compression mechanism, and at least one of the cylinders is provided with the capacity control mechanism. .
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