JPS61129495A - ロ−タリ−式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は能力可変式のロータリー式圧縮機の改良に関
する。

（発明の技術的背景とその問題点） 従来から例えば空気調和機の冷凍サイクル内に能力可変
式のロータリー式圧縮機を連結させた構成のものが開発
されている。この種のロータリー式圧縮機はロータリー
式圧縮機本体内に形成されたシリンダ室内にクランクシ
ャフトの偏心部に嵌着されたローラーが配設され、この
クランクシャツ］〜の回転動作にともないシリンダ室の
＠壁面に沿ってローラーが偏心状態で回転駆動されるよ
うになっている。さらに、シリンダ室の周壁−面にはシ
リンダ室内に突没可能に装着されたブレード（仕切板）
が配設されている。このブレードはばね等の付勢部材に
よって常にローラーの外周面に圧接された状態で保持さ
れており、このブレードによってローラーとシリンダ室
との間の内部空間が２室に仕切られている。また、シリ
ンダ室の周壁面には冷凍サイクルの主回路の冷媒流入通
路に連結された吸込みポートおよび前記主回路の冷媒流
出通路に連結された吐出ポートがそれぞれ形成されてい
る。この場合、吸込みポートはブレードによって仕切ら
れたローラーとシリンダ室との間の一方の室内空間側、
吐出ポートは他方の室内空間側にそれぞれ連結されてい
る。さらに、シリンダ室の周壁面にはシリンダ内の冷媒
の一部を吸込みポート側に流出させるレリースポートが
形成されている。このレリースポートはレリース弁によ
って開閉操作されるようになっている。そして、レリー
スポートを閉状態で保持することにより、ロータリー式
圧縮機本体の能力を１００％発揮させるとともに、レリ
ースポートを開操作することにより、シリンダ室内の冷
媒の一部を吸込みポート側に流出させてロータリー式圧
縮機本体の能力を低減させるようになっている。

ところで、レリースポートによるロータリー式圧縮機本
体の能力減少率（レリース率）は第４図に示すようにブ
レードの配設位置とレリースポートの設置位置との間の
角度（θ）に応じて変化することが知られている。なお
、第４図中で、点線は理論レリース率、実線は実際のレ
リース率をそれぞれ示すもので、この第４図からも明ら
かな′ように実際のレリース率は冷媒の流動摩擦および
慣性力等によって、理論レリース率よりも減少すること
がわかる。したがって、例えばブレードの配設位置とレ
リースポートの設置位置との間の角度θが約１５０度の
場合のように低圧側にレリースポートを設置した場合に
はロータリー式圧縮機本体の能力減少率は２０〜３０％
程度となり、ロータリー式圧縮機本体の能力は７０〜８
０％と１００％との間の比較的狭い範囲の可変幅しか得
られない問題があった。また、例えばブレードの配設位
置とレリースポートの設置位置との間の角度θが約２１
０度の場合のように高圧側にレリースポートを設置した
場合にはロータリー式圧縮機本体の能力減少率は６０〜
７０％程度となり、ロータリー式圧縮機本体の能力は３
０〜４０％と１００％との間の比較的広い範囲の可変幅
を得ることができるが、この場合にはレリース冷媒量が
過大になり、レリース冷媒の流出抵抗が大きくなるので
、損失が層大する。そのため、レリース運転時のエネル
ギー効率が低下するので、消費電力の低減が不十分なも
のとなる問題があった。

（発明の目的） この発明はロータリー式圧縮機本体の能力の可変幅を比
較的広くすることができるとともに、レリース運転時の
エネルギー効率を上昇させることができ、消費電力を低
減させて経済的なレリース運転を行なうことができるロ
ータリー式圧縮機を提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の概要〕

この発明は冷凍サイクルの主回路の冷媒流出通路に連結
された吐出ポートおよび前記主回路の冷媒流入通路に連
結された吸込みポートとともに、前記吸込みポートと吐
出ポートとの間のシリンダ壁面に形成され、このシリン
ダの内部の冷媒の一部を前記吸込みポート側に流出させ
る複数のレリースポートを備えたロータリー式圧縮機本
体を設け、これらの各レリースポートを選択的に開閉操
作して前記ロータリー式圧縮礪本体の能力を可変するよ
うにしたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第１図乃至第３図はこの発明の一実施例を示すものであ
る。第１図はロータリー式圧縮機の要部の概略構成を示
すもので、１はロータリー式圧縮機の本体、２はこの本
体１内に形成されたシリンダ室、３はシリンダ室２内に
配設されたローラーである。このローラー３はクランク
シャフト４の偏心部に装着されており、このクランクシ
ャフト４の回転動作にともないシリンダ室２の履壁面に
沿って偏心状、態で回転駆動されるようになっている。

ざらに、シリンダ室２の周壁面にはシ”リング至２内に
突没可能に装着されたブレード（仕切板）５が配設され
ている。このブレード５はばね６等の付勢部材によって
常にローラー３の外周面に圧接された状態で保持されて
おり、このブレード５によってローラー３とシリンダ室
２との間の内部空間が２室に仕切られている。また、シ
リンダ室２の周壁面にはブレード５によって仕切られた
一方の室内空間７側に連結させた状態で吸込みポート８
が形成されているとともに、ブレード５によって仕切ら
れた他方の室内空間９側に連結させた状態で吐出ポート
１０が形成されている。この吸込みポート８は第２図に
示すヒートポンプ式の冷凍サイクルの主回路１１の冷媒
流入通路１２に連結されているとともに、吐出ポート１
０は前記主回路１１の冷媒流出通路１３に連結されてい
る。

さらに、シリンダ室２の周壁面には低圧レリースポート
１４および高圧レリースポート１５からなる複数のレリ
ースポートが形成されている。この場合、低圧レリース
ポート１４は例えばブレード５の配設位置との間の角度
θが約１５０度となる低圧側に設置されているとともに
、高圧レリースポート１５は例えばブレード５の配設位
置との間の角度θが約２１０度となる高圧側に設置され
ている。また、シリンダ室２の周壁１６の内部にはレリ
ース通路１７が形成されている。このレリース通路１７
はシリンダ室２の内周面に沿って形成されている。さら
に、このレリース通路１７の一端は高圧レリースポート
１５、他端は吸込みポート８にそれぞれ連結されている
とともに、このレリース通路１７の中間部は低圧レリー
スポート１４に連結されている。また、シリンダ室２の
周壁１６の内部にはレリース通路１７の外側に第１゜第
２のレリースポート開閉操作１１ｉ１１８，１９の駆動
シリンダ２０．２１がそれぞれ形成されている。これら
の駆動シリンダ２０．２１は低圧レリースポート１４お
よび高圧レリースポート１５とそれぞれ対応する位置に
形成されている。さらに、これらの駆動シリンダ２０．
２１の内部には駆動ピストン２２．２３がそれぞれ装着
されており、一方の駆動ピストン２２には低圧レリース
ポート１４を開閉操作する低圧側レリース弁２４．他方
の駆動ピストン２３には高圧レリースポート１５を開閉
操作する高圧側レリース弁２５がそれぞれ連結されてい
る。なお、駆動シリンダ２０．２１の内部には低圧側レ
リース弁２４および高圧側レリース弁２５の復帰ばね２
４ａ、２５ａがそれぞれ配設されており、これらの復帰
はね２４ａ、２５ａによって低圧側レリース弁２４およ
び高圧側レリース弁２５は常に低圧レリースポート１４
および高圧レリースポート１５を開く方向に付勢された
状態で保持されている。

また、駆動シリンダ２０．２１には吐出ポート１０から
吐出された高圧冷媒を導入する高圧冷媒導入路２６．２
’７がそれぞれ連結されている。この場合、一方の高圧
冷媒導入路２６は第１の圧力制御回路２８に連結されて
いるとともに、他方の高圧冷媒導入路２７は第２の圧力
制御回路２９に連結されている。さらに、これらの第１
．第２の圧力制御回路２８．２９は一端が吐出ポート１
０側の冷媒流出通路１３に連結され、他端が吸込みポー
ト８側の冷媒流入通路１２にＭ結された冷媒通路３０に
それぞれ並列に接続されている。また、第１の圧力制（
社）回路２８には高圧冷媒導入路２６と吐出ポート１０
側（高圧側）との間に低圧側電磁弁３１．高圧冷媒導入
路２６と吸込みポート８側（低圧側）との間に減圧用の
キャビラリイチューブ３２がそれぞれ介設されていると
ともに、第２の圧力制罪回路２９にも同様に高圧冷媒導
入路２７と吐出ポート１０側（高圧側）との間に高圧側
Ｉ！磁弁３３．高圧冷媒導入路２７と吸込みポート８側
（低圧側）との間に減圧用のキャビラリイチューブ３４
がそれぞれ介設されている。したがって、低圧側電磁弁
３１が開状態で保持されている場合には高圧冷媒導入路
２６を介して駆動シリンダ２０内に高圧冷媒が導入され
、この冷媒圧力によって駆動ピストン２２が押し込み操
作されて低圧側レリース弁２４によって低圧レリースポ
ート１４が閉塞される閉塞状態で保持されるようになっ
ている。また、低圧側電磁弁３１が閉操作された場合に
は高圧冷媒導入路２６から駆動シリンダ２０内への高圧
冷媒の導入が停止され、復帰ばね２４ａのばね力および
シリンダ室２側の冷媒圧力によって駆動ピストン２２が
シリンダ室２側から離れる方向に押圧されて低圧側レリ
ース弁２４が低圧レリースポート１４を開放する開位置
まで移動されるので、シリンダ室２内の冷媒の一部が低
圧レリースポート１４を介してレリース通路１７内に流
出されるようになっている。さらに、高圧側電磁弁３３
が開状態で保持されている場合には高圧冷媒導入路２７
を介して駆動シリンダ２１内に高圧冷媒が導入され、同
様にこの冷媒圧力によって駆動ピストン２３が押し込み
操作されて高圧側レリース弁２５によって高圧レリース
ポート１５が閉塞される閉塞状態で保持されるとともに
、高圧側電磁弁３３が閉操作された場合には高圧冷媒導
入路２７から駆動シリンダ２１内への高圧冷媒の導入が
停止され、復帰ばね２５ａのばね力およびシリンダ室２
内の冷媒圧力によって駆動ピストン２３がシリンダ室２
側から離れる方向に押圧されて高圧側レリース弁２５が
高圧レリースポート１５を開放する開位置まで移動され
るので、シリンダ室２内の冷媒の一部が高圧レリースポ
ート１５を介してレリース通路１７内に流出されるよう
になっている。そして、これらの低圧レリースポート１
４および高圧レリースポート１５を選択的に開閉操作す
ることによりロータリー式圧縮機本体１の能力を可変す
ることができるようになっており、例えば両レリースポ
ート１４．１５を開いた第１の状態、前記高圧レリース
ポート１５のみを開いた第２の状態、前記低圧レリース
ポート１４のみを開いた第３の状態、前記両レリースボ
ーｌ−１４，１５を閉じた第４の状態の順で航記両レリ
ースパート１４．１５を開閉操作してロータリー式圧縮
機本体１の能力可変率を順次変化させることができるよ
うになっている。

なお、前記冷凍サイクルの主回路１１には四方切換え弁
３５．ｖ外側熱交換器３６．膨張弁３７および室内側熱
交換器３８が順次連結されており、ロータリー式圧縮ｄ
本体１の吐出ポート１０から導出された高圧の冷媒ガス
は前記主回路１１の冷媒流出通路１３から四方切換え弁
３５を介して各冷凍サイクル構成機器に循環され、各冷
凍サイクル構成礪器に循環されたのち四方切換え弁３５
および主回路１１の冷媒流入通路１２を介してロータリ
ー式圧縮機本体１の吸込みポート８に導入されるように
なっている。

次に、上記構成の作用について冷凍サイクルが暖房運転
される場合を例にとって説明する。例えば、暖房運転起
動時の室内温度が低い場合には低圧側電磁弁３１および
高圧側電磁弁３３をそれぞれ開状態で保持して高圧冷媒
導入路２６．２７を介して駆動シリンダ２０．２１内に
高圧冷媒を導入し、この冷媒圧力によって駆動ピストン
２３を押し込み操作して低圧側レリース弁２４および高
圧側レリース弁２５によって低圧レリースポート１４お
よび高圧レリースポート１５をそれぞれ閉塞させた第４
の状態で保持する。そして、室内温度が若干暖まってく
ると低圧側電磁弁３１のみを閉操作する。低圧側電磁弁
３１が閉操作されると高圧冷媒導入路２６から駆動シリ
ンダ２０内への高圧冷媒の導入が停止され、復帰ばね２
４ａのばね力およびシリンダ室２内の冷媒圧力によって
駆動ピストン２２がシリンダ室２側から離れる方向に押
圧されて低圧側レリース弁２４が低圧レリースポート１
４を開放する開位置まで移動されるので、シリンダ室２
内の冷媒の一部が低圧レリースポート１４を介してレリ
ース通路１７内に流出される第３の状態で保持されるよ
うになっている。

このようにシリンダ室２内の冷媒の一部が低圧レリース
ポート１４を介してレリース通路１７内に流出されると
、ロータリー式圧縮機本体１の能力が２０〜３０％程度
低減する。

また、至内温度がざらに上昇すると高圧側１磁弁３３を
閉操作して高圧レリースポート１５を開いたのち低圧側
電磁弁３１を開操作して低圧レリースポート１４を閉じ
る。この場合にはシリンダ室２内の冷媒の一部が高圧レ
リースポート１５を介してレリース通路１７内に流出さ
れる第２の状態で保持されるようになっている。このよ
うにシリンダ室２内の冷媒の一部が高圧レリースポート
ゴ５を介してレリース通路１７内に流出されると、ロー
タリー式圧縮機本体１の能力が５０％程度低減する。

さらに、至内温度が設定温度に近い温度まで上昇すると
低圧側電磁弁３１とともに高圧側電磁弁３３を開操作し
、低圧レリースポート１４Ｆ３よび高圧レリースポート
１５をそれぞれ開いた第１の状態に切換えられた状態で
保持される。この場合にはシリンダ室２内の冷媒が低圧
レリースポート１４および高圧レリースポート１５をそ
れぞれ介してレリース通路１７内に流出されるので、ロ
ータリー式圧縮機本体１の能力が６０〜７０％程度低減
する。したがって、このようにロータリー式圧縮機本体
１の能力が最も低下された場合にはシリンダ′ｔ７！２
内の冷媒が低圧レリースポート１４および高圧レリース
ポート１５の複数のレリースポートから同時にレリース
通路１７側に流出されるので、従来に比べてレリース冷
媒の流出抵抗を低減することができ、圧縮負荷を軽減す
ることができる。ざらに、レリース通路１７はシリンダ
室２の周壁１６の内部に形成されているので、レリース
通路１７の長さを比較的短くすることができ、レリース
冷媒の流通抵抗を一層低減することができる。そのため
、レリース運転時のエネルギー効率の向上を図ることが
でき、消費電力を低減させて経済的なレリース運転を行
なうことができる。

また、低圧レリースポート１４および高圧レリースポー
ト１５を開いた第１の状態、前記高圧レリースポート１
５のみを開いた第２の状態、前記低圧レリースポート１
４のみを開いた第３の状態前記間レリースポート１４．
１５を閉じた第４の状態の順で前記両レリースポート１
４．１５を開閉操作してロータリー式圧縮機本体１の能
力可変率を順次変化させることができるので、負荷に応
じて効率良くロータリー式圧縮機本体１をＤ乍させるこ
とができる。この場合、ロータリー式圧縮機本体１の能
力の低下にともないロータリー式圧縮機本体１の吸込み
圧が上昇、吐出圧が低下するので、圧縮比を順次軽減す
ることができる。したがって、第３図に示すようにレリ
ース率を高めるにしたがってエネルギー効率を上昇させ
て経済運転を行なうことができる。さらに、低圧レリー
スポート１４および高圧レリースポート１５をそれぞれ
開閉操作する場合には相互に時間差を存して動作させる
ようにしたので、冷媒の流路が急激に変化することを防
止することができ、ロータリー式圧縮機本体１の能力可
変操作を円滑に行なうことができる。また、吐出ポート
１０側の吐出冷媒圧力と吸込みボルト８側の吸込み冷媒
圧力との圧力差によって動作する駆動ピストン２２．２
３を設け、この駆動ピストン２２．２３に低圧側レリー
ス弁２４および高圧側レリース弁２５を連結させて低圧
レリースポート１４および高圧レリースポート１５をそ
れぞれ開閉操作する第１．第２のレリースポート開閉操
作機構１８．１９を設けたので、ロータリー式圧縮機本
体１の能力切換え操作を安定に行なうことができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、ロータリー式圧縮機本体は起動時には複数の
レリースポートのうちの少なくとも１つのレリースポー
トを開いた状態で作動させるようにしたものであっても
よく、この場合にはロータリー式圧縮機本体の起動動作
を一層円滑に行なうことができる。また、ロータリー式
圧縮機本体は必ずしも低圧レリースポート１４および高
圧レリースポート１５を開いた第１の状態、高圧レリー
スポート１５のみを開いた第２の状態、低圧レリースポ
ート１４のみを開いた第３の状態。

両レリースポート１４．１５を閉じた第４の状態の順で
前記両レリースポートを開閉操作する必要はなく、必要
に応じて第１〜第４の各状態に選択的に変化させて能力
可変率を適宜変化させるようにしてもよい。さらに、そ
の他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施で
きることは勿論である。

〔発明の効果〕

この発明によれば冷凍、サイクルの主回路の冷媒流出通
路に連結された吐出ポートおよび前記主回路の冷媒流入
通路に連結された吸込みポートとともに、前記吸込みポ
ートと吐出ポートとの間のシリンダ壁面に形成され、こ
のシリンダの内部の冷媒の一部を前記吸込みポート側に
流出させる複数のレリースポートを備えたロータリー式
圧縮機本体を設け、これらの各レリースポートを選択的
に開閉操作して前記ロータリー式圧縮機本体の能力を可
変するようにしたので、ロータリー式圧縮機本体の能力
の可変幅を比較的広くすることができるとともに、レリ
ース運転時のエネルギー効率を上昇させることができ、
消費電力を低減させて経済的なレリース運転を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図はロータリー式圧縮機の要部の概略構成を示す横
断面図、第２図はロータリー式圧縮機を連結させた冷凍
サイクルを示す概略構成図、第３図はロータリー式圧縮
機の能力とエネルギー効率との関係を示す特性図、第４
図はレリースポートの位置とロータリー式圧縮機の能力
減少率との関係を示す特性図である。 １・・・ロータリー式圧縮機本体、８・・・吸込みポー
ト、１０・・・吐出ポート、１１・・・冷凍サイクルの
主回路、１２・・・冷媒流入通路、１３・・・冷媒流出
通路、１４・・・低圧レリースポート、１５・・・高圧
レリースポート。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 舅　１　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷凍サイクルの主回路の冷媒流出通路に連結され
   た吐出ポートおよび前記主回路の冷媒流入通路に連結さ
   れた吸込みポートとともに、前記吸込みポートと吐出ポ
   ートとの間のシリンダ壁面に形成され、このシリンダの
   内部の冷媒の一部を前記吸込みポート側に流出させる複
   数のレリースポートを備えたロータリー式圧縮機本体を
   設け、これらの各レリースポートを選択的に開閉操作し
   て前記ロータリー式圧縮機本体の能力を可変するように
   したことを特徴とするロータリー式圧縮機。
2. （２）ロータリー式圧縮機本体はシリンダ内のローラー
   の回転方向に沿つて吸込みポート側に形成された低圧レ
   リースポートと吐出ポート側に形成された高圧レリース
   ポートとを備え、前記両レリースポートを開いた第１の
   状態，前記高圧レリースポートのみを開いた第２の状態
   ，前記低圧レリースポートのみを開いた第３の状態，前
   記両レリースポートを閉じた第４の状態の各状態に前記
   両レリースポートを開閉操作して能力可変率を適宜変化
   させるようにしたものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載のロータリー式圧縮機。
3. （３）ロータリー式圧縮機本体は複数のレリースポート
   が相互に時間差を存して開閉操作されるものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のロータリ
   ー式圧縮機。
4. （４）ロータリー式圧縮機本体は起動時には複数のレリ
   ースポートのうちの少なくとも１つのレリースポートを
   開いた状態で作動させるようにしたものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のロータリー式
   圧縮機。
5. （５）ロータリー式圧縮機本体は吐出ポート側の吐出冷
   媒圧力と吸込みポート側の吸込み冷媒圧力との圧力差に
   よつて動作する駆動ピストンおよびこの駆動ピストンに
   連結されレリースポートを開閉操作するレリース弁によ
   って形成されたレリースポート開閉操作機構を備えたも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載のロータリー式圧縮機。