WO2005061901A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Inventor
Izumi Onoda
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Toshiba Carrier Corporation
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0854—Vane tracking; control therefor by fluid means
    • F01C21/0863—Vane tracking; control therefor by fluid means the fluid being the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008—Hermetic pumps
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/56—Number of pump/machine units in operation

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration cycle device including a two-cylinder rotary compressor, and relates to a refrigeration cycle device that performs a low-capacity operation by causing one of the compression sections to perform a non-compression operation at a low load.
  • Patent Document 1 discloses that when performing non-compression operation, the cylinder chamber is set to a high pressure and the back pressure chamber at the back of the blade is set to an intermediate pressure. Describes that the blade is separated from the roller by a pressure difference between the high pressure and the intermediate pressure to perform the non-compression operation.
  • Patent Document 2 a discharge pressure chamber is provided on one side surface of a blade, and when a non-compression operation is performed, the pressure in the back pressure chamber on the back of the blade is reduced. As a result, the blade is pressed against the discharge pressure chamber side by the high pressure of the discharge pressure chamber, and the blade is separated from the roller by the pressure difference between the low pressure of the back pressure chamber and the pressure during compression in the cylinder chamber, and is not compressed. It is described that driving is performed.
  • Patent Document 1 since the pressure difference between the cylinder chamber during non-compression operation and the back pressure chamber at the back of the blade is small, the blade described in Patent Document 1 separates the blade from the roller force during non-compression operation. It is necessary to reduce the spring constant of the panel member for pressing the blade against the roller during normal operation. Therefore, during normal operation, the blade jumps (instantaneously separates from the roller), generating noise or causing a noise. Was damaged.
  • the high pressure in the discharge pressure chamber gradually leaks to the back pressure chamber during the non-compression operation, and the pressure in the cylinder chamber also gradually decreases. And the non-compression operation could not be continued.
  • the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and generates noise and damages a blade. It is an object of the present invention to provide a refrigeration cycle apparatus that does not have any operation and can continue non-compression operation. Disclosure of the invention
  • a closed case a motor unit provided in the closed case, and a compression mechanism unit provided in the closed case and connected to the motor unit.
  • a refrigeration cycle device comprising a rotary compressor containing: a first compression mechanism and a second compression section, wherein each of the first and second compression sections has a roller capable of eccentric rotation.
  • a first cylinder and a second cylinder having a cylinder chamber to be housed therein; and a first cylinder and a second cylinder provided in the first cylinder and the second cylinder, and a front edge is pressed and urged by a panel member so that a leading edge thereof comes into contact with a curved surface of the roller.
  • a capacity adjustment mechanism provided with a switching member that switches the pressure in the cylinder chamber to a high pressure when the pressure is switched to a low pressure.
  • the rear side of the blade of one of the compression sections is switched to a high pressure to perform a normal operation.
  • a refrigeration cycle device is provided, in which the pressure on the back side of the blade in one of the compression sections is switched to low pressure, and the pressure in the cylinder chamber is increased so that the blade is separated from the rollers to perform non-compression operation. It is achieved by doing.
  • the one compression unit having the capacity adjustment mechanism unit includes a back pressure chamber opened and closed by a valve body on the back side of the blade, and communicates with the back pressure chamber to reduce the low pressure.
  • a pressure inlet is provided to guide the valve. The valve element closes when low pressure is introduced into the back pressure chamber to seal the back pressure chamber, and opens when high pressure is introduced to connect the back pressure chamber with the space inside the sealed case. It is passed through.
  • the apparatus further comprises a variable capacity four-way switching valve, wherein the variable capacity four-way switching valve is connected to a high pressure port connected to a high pressure side of the refrigeration cycle, and connected to a low pressure side of the refrigeration cycle.
  • Low pressure port a first guide port connected to the back side of the blade of one compression mechanism, and a second guide port connected to the cylinder chamber of one compression mechanism.
  • the high-pressure port communicates with the first guide port and the low-pressure port communicates with the second guide port.
  • the high-pressure port communicates with the second guide port and the low-pressure port communicates with the first guide port. May be communicated with each other.
  • the motor unit is a single-phase motor driven at a commercial power frequency, and is normally operated.
  • the capacity of the operation capacitor may be switched between the time and the non-compression operation.
  • the capacity of the compressor can be varied by providing the capacity adjusting mechanism and operating the slider of the four-way valve for pressure adjustment in the capacity adjusting mechanism.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a refrigeration cycle device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a two-cylinder rotor compressor used at the rear of the compressor of the refrigeration cycle device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a back pressure chamber portion (at full capacity operation) of a capacity adjusting mechanism used at the rear of the compressor of the refrigeration cycle device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the position of the back pressure chamber (at the time of the capacity adjustment operation) of the capacity adjustment mechanism used in the refrigeration cycle device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a power supply circuit diagram used for the refrigeration cycle apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a correlation diagram between the efficiency of a single-phase induction motor used in the power supply circuit diagram of the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, the load, and the capacity of the capacitor.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a capacity adjustment state of the refrigeration cycle device according to the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a capacity adjustment state of another embodiment of the refrigeration cycle apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is another power supply circuit diagram used for the refrigeration cycle apparatus according to the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a refrigeration cycle device according to the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a two-cylinder one-port compressor used for the refrigeration cycle device.
  • a refrigeration cycle apparatus 1 includes a vertical two-cylinder one-port compressor 2, a four-way valve 3 for cooling / cooling switching, an indoor heat exchanger 4, an expansion device. It is configured by sequentially connecting a capillary tube 5, an outdoor heat exchanger 6, and an accumulator 7.
  • the compressor 2 is connected via a high-pressure sealed case 11, a compression mechanism 14 housed in the sealed case 11, which includes a first compression unit 12 and a second compression unit 13, and a crankshaft 15. It has a motor section (motor mechanism section) 16 for operating the compression mechanism section 14.
  • the compression mechanism 14 is a shaft of a crankshaft 15 on which a first cylinder 12 c constituting the first compression section 12 and a second cylinder 13 c constituting the second compression section 13 are erected.
  • the cylinder chambers of the first cylinder 12 c at the upper stage and the second cylinder 13 c at the lower stage are partitioned by an intermediate partition plate 17 along the direction.
  • the cylinder chambers of the first cylinder 12c and the second cylinder 13c have the same height and inner diameter and the same capacity, and the crankshaft 15 has a main bearing 18 and an auxiliary bearing 1
  • the eccentric portions 15 x and 15 y which are 180 ° out of phase with each other, are rotatably supported by the first and second cylinders 12 c and 13 c. It is provided.
  • the first roller 12r fitted to the eccentric part 15X of the crankshaft 15 is accommodated in the cylinder chamber of the first cylinder 12c, and the eccentric part 1 is accommodated in the cylinder chamber of the second cylinder 13c.
  • the second roller 13 r fitted to y is rotatably housed, and the cylinder chambers of the first cylinder 12 c and the second cylinder 13 c have the first blade 1 2 b and the second blade 1 3 b separates the chamber into a low-pressure chamber and a high-pressure chamber, and a part of the outer peripheral wall of the first roller 12 r and the second roller 13 r is eccentrically rotated through an oil film seal on each cylinder chamber peripheral wall. It comes into contact.
  • the second cylinder 13 c of the second compression section 13 has a capacity adjusting mechanism 20 for idling the second roller 13 r. Is provided. As shown in FIGS. 3 and 4, the capacity adjusting mechanism 20 is provided with a back pressure chamber formed on the back side of the blade 13 b of the blade 13 m of the blade 13 m formed in the second cylinder 13 c.
  • valve 23 When the high pressure in the sealed case 11 and the high pressure in the back pressure chamber 13 s are applied to both pressure acting surfaces of the valve 23, the valve 23 is set to be normally open. It may be a reed valve, free valve, or other valve.
  • the pressure regulating four-way valve 24 is a slide type and communicates with the high pressure side of the refrigeration cycle including the hermetically closed case 11 through the high pressure side communication pipe 25.
  • High pressure port 24 H, low pressure port 24 L connected to the low pressure side of the refrigeration cycle, i.e., accumulator 7 via low pressure side communication pipe 26, pressure in back pressure chamber 13 s of second cylinder 13 c
  • a second guide port 24 b connected to the first guide port 24 a communicated via the inlet pipe 21 and the cylinder chamber of the second cylinder 13 c via the suction pipe 27. have.
  • the high pressure port 24H is communicated with the first guide port 24a to connect the back pressure chamber 13s to the refrigeration cycle via the pressure introduction pipe 21 and the high pressure side communication pipe 25.
  • the cylinder chamber of the second cylinder 13c and the accumulator are communicated with the high pressure side and the low pressure port 24L and the second guide port 24b through the suction pipe 27 and the low pressure side communication pipe 26. Make 7 communicate.
  • the high-pressure port 24 H and the second guide port 24 b are connected to connect the suction pipe 27 and the high-pressure side.
  • the cylinder chamber of the second cylinder 13c communicates with the high-pressure side of the refrigeration cycle via the pipe 25, and the first guide port 24a communicates with the low-pressure port 24L to connect the back pressure chamber 1
  • the 3 s and the accumulator 7 are connected.
  • a four-way valve for pressure adjustment may be provided as described above and the pressure may be positively guided from the pressure introduction pipe.
  • the motor section 16 is a single-phase induction motor driven at the frequency of the commercial power supply, and switches the capacity of the operation capacitor between normal operation and non-compression operation.
  • an auxiliary winding 16b is connected in parallel with a main winding 16a connected to the commercial power supply P, and a capacitor R1 is connected in series with the auxiliary winding 16b.
  • a capacitor R2 and a capacitor switch SW1 which are connected in series, are connected in parallel with the capacitor R1.
  • the capacitor R1 and the capacitor R2 may be connected in series, and the capacitor switch SW1 may be connected in parallel with the capacitor R2. Is R 1 ⁇ R 2 / (R 1 + R 2).
  • the capacitor switch SW1 is opened and closed by a switch coil 16c.
  • the switch coil 16c is connected in parallel with a four-way valve switching coil 24c for operating a slider 24s shown in FIG. , And is connected to the commercial power supply P via a pressure adjustment four-way valve switching switch SW'2.
  • the maximum efficiency point for the load is one point, and its characteristics vary depending on the capacitance of the connected capacitor. Therefore, during full capacity operation, capacitor switch SW1 in Fig. 5 is closed to place capacitors R1 and R2 in parallel, increasing their capacity, and during capacity adjustment operation, capacitor switch SW1 is opened. As shown in Fig. 6, the motor unit 16 is operated at the maximum efficiency point during both the full capacity operation and the capacity adjustment operation as shown in Fig. 6. Thereby, the refrigeration cycle apparatus 1 can be operated with high efficiency.
  • the first compression section 12 having no capacity adjustment mechanism performs normal compression operation
  • the second compression section 1 having the capacity adjustment mechanism 20 provided. 3 also performs normal compression operation. That is, as shown in FIG. 3, in the normal compression operation of the second compression section 13, the back pressure chamber 13 s and the high pressure side of the refrigeration cycle are connected via the four-way valve 24 for pressure adjustment in FIG. A high pressure is introduced into the back pressure chamber 13 s of the second blade 13 b in communication with the cylinder chamber of the second cylinder 13 c and the accumulator 7, and the second blade 13 b is connected to the spring 13 p and The cylinder chamber of the second cylinder 13c is partitioned by the high pressure and the second blade 13b and the second opening 13r.
  • valve element 23 is opened, and the internal space of the high-pressure sealed case 11 and the back pressure chamber 13 s are communicated via the communication port 22.
  • the second blade 13b follows the second roller 13r and sucks low-pressure refrigerant into the cylinder chamber of the second cylinder 13c from the accumulation roller 7 to perform compression work.
  • the lubricating oil in the back pressure chamber 13 s of the two blades 13 b moves in and out of the back pressure chamber 13 s with the movement of the second blade 13 b.
  • a valve element 23 is provided near the communication port 22 also serving as a vertical hole for broaching with a blade groove of 13 m, and the valve element 23 and the communication port 22 are installed with an arbitrary distance. As a result, the inflow and outflow of lubricating oil are not impeded. As a result, there is no compression work on the lubricating oil, and energy saving can be achieved at full capacity operation.
  • the back pressure chamber 13 s and the accumulator are connected via the pressure adjustment four-way valve 24.
  • the suction pressure is introduced to the back of the second blade 13b, and the cylinder chamber of the second cylinder 13 is connected to the high pressure side of the refrigeration cycle.
  • the valve 23 closes the communication port 22 due to the pressure difference between the low-pressure back pressure chamber 13 s and the high-pressure closed case 1 1 internal space, and the high-pressure closed case 1 1 Room 13 s is completely shut off.
  • the back pressure chamber 13 s becomes low pressure
  • suction pressure acts on the back of the second blade 13 b
  • the cylinder chamber of the second cylinder 13 c is placed on the tip side of the second blade 13 b.
  • High pressure inside works.
  • the second blade 13 b reliably retreats to the back pressure chamber 13 s due to the large pressure difference between the tip side and the back side, and rotates eccentrically Without contact with the second roller 13r
  • the cylinder chamber of the second cylinder 13c is not partitioned into a low-pressure chamber and a high-pressure chamber
  • the second roller 13r runs idle
  • the second compression section 13 performs compression operation.
  • the compressor 2 performs a compression operation of 50% of the total compression capacity.
  • the panel constant of the spring 13p that presses the second blade 13b against the second roller 13r in order to separate the second blade 13b from the second roller 13r due to a large pressure difference during non-compression operation In normal operation, the second blade 13 b of the back pressure chamber 13 s is pressed with a spring 13 p and high pressure, so that the second blade 13 b jumps, It will not cause or damage. In addition, during the non-compressing operation, the second blade 13b is reliably retracted and held in the second blade groove 13m, so that the second blade 13b does not jump.
  • the compression capacity can be adjusted by changing the volume ratio between the second cylinder 13c and the first cylinder 12c. For example, if the ratio is 7: 3, as shown in FIG.
  • the capacity during the capacity adjustment operation is 30%.
  • a capacity adjusting mechanism is provided without using a complicated electronic circuit such as an impeller, and the capacity adjusting mechanism is provided with a slider of a four-way valve for pressure adjustment. When activated, the capacity of the compressor can be varied. In addition, there is no performance degradation due to the provision of such an inexpensive variable capacity mechanism with few failures.
  • the blade is pressed with a spring and high pressure, so that it does not generate noise or damage due to jumping.Also, during performance adjustment operation, the blade is securely held in the cylinder blade groove. As a result, abnormal noise such as blade jumping can be prevented even in commercial compressors that operate at 50 to 60 rps immediately upon startup. Furthermore, it is possible to operate the capacity adjustment mechanism during driving, which ensures comfort and energy saving. Also, the valve element can shut off the inside of the sealed case and the back pressure chamber, and the high pressure refrigerant in the sealed case does not leak to the suction side. Can be. Industrial applicability
  • a capacity adjusting mechanism is provided in one of the two-cylinder rotary compression mechanisms to perform low-capacity operation by performing non-compression operation at a low load, so that noise generation is suppressed and blade damage is also reduced. Therefore, non-compression operation can be continued. Therefore, the provision of a refrigeration cycle device having such a compression mechanism has great industrial applicability.

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Abstract

　本冷凍サイクル装置は、２シリンダ形ロータリ圧縮機を有し、その一方の圧縮機構部はブレードの背面側を低圧または高圧に切換えるとともに低圧に切換えられたときシリンダ室内を高圧にする切換機構を有し、負荷が大きいときには一方の圧縮機構部のブレードの背面側を高圧に切換えて通常運転を行い、負荷が小さいときには一方の圧縮機構部のブレードの背面側を低圧に切換えるとともにシリンダ室内を高圧にしてブレードをローラから離間させて非圧縮運転を行う。上記構成によれば、騒音の発生、ブレードの損傷がなく、非圧縮運転の継続が可能な冷凍サイクル装置が提供される。

Description

明 細 書 冷凍サイクル装置 技術分野
本発明は 2シリンダ形ロータリ圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に係わり、 低負 荷時に一方の圧縮部を非圧縮運転させて低能力運転を行う冷凍サイクル装置に関す る。 背景技術
従来、 2シリンダ形口一タリ圧縮機において、 低負荷時に一方の圧縮機構部を非 圧縮運転させて低能力運転を行うことにより、 運転効率を向上させることが知られ ている。
例えば、 特開平 1一 2 4 7 7 8 6号公報 （特許文献 1 ) には、 非圧縮運転させる ときに、 シリンダ室内を高圧にするとともに、 ブレード背面の背圧室を中間圧にす ることにより、 高圧と中間圧との圧力差によりブレードをローラから離間させて非 圧縮運転を行うようにしたものが記載されている。
また、 特開平 6— 5 8 2 8 0号公報 （特許文献 2 ) には、 ブレードの一側面に吐 出圧力室を設け、 非圧縮運転させるときに、 ブレード背面の背圧室を低圧にするこ とにより、 吐出圧力室の高圧によりブレードを反吐出圧力室側に押付けるとともに、 背圧室の低圧とシリンダ室内の圧縮中の圧力との圧力差によりブレードをローラか ら離間させて非圧縮運転を行うようにしたものが記載されている。
しかしながら、 特許文献 1に記載のものは、 非圧縮運転時のシリンダ室内とブレ ―ド背面の背圧室との圧力差が小さいために、 非圧縮運転時にブレードをローラ力 ら離間させるために、 通常運転時にブレードをローラに押付けるためのパネ部材の バネ定数を小さくする必要があり、 したがって、 通常運転時にブレードがジヤンピ ング （瞬間的にローラから離間） して、 騒音を発生したり、 ブレードを損傷する不 具合があった。 また、 特許文献 2に記載のものは、 非圧縮運転時に吐出圧力室の高 圧が徐々に背圧室に漏れるとともに、 シリンダ室内の圧力も次第に低圧になり、 ブ レ一ドを後退状態で確実に保持できなくなり、 非圧縮運転を継続することができな い不具合があった。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、 騒音の発生、 ブレードの損傷 がなく、 非圧縮運転の継続が可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明の 1態様によれば、 上記の目的は、 密閉ケースと、 前記密閉ケース内に設 けられた電動機部と、 前記密閉ケース内に設けられこの電動機部と連結される圧縮 機構部、 とを収容したロータリ圧縮機を備えた冷凍サイクル装置であって、 前記圧 縮機構部は、 第 1および第 2圧縮部を備え、前記第 1および第 2圧縮部は、 それぞれ ローラが偏心回転自在に収容されるシリンダ室を備えた第 1シリンダおよび第 2シ リンダと、 これら第 1シリンダ及び第 2シリンダに設けられ、 先端縁が前記ローラ の曲面に当接するようにパネ部材によって押圧付勢され、 かつローラの回転方向に 沿ってシリンダ室を二分するブレードとを具備し、 前記第 1および第 2圧縮部の内 の一方の圧縮部は、 ブレードの背面側を低圧または高圧に切換えるとともに、 低圧 に切換えられたときシリンダ室内を高圧にする切換部材を備えた、 能力調整機構部 を有し、 負荷が大きいときには一方の圧縮部のブレードの背面側を高圧に切換えて 通常運転を行い、 負荷が小さいときには一方の圧縮部のブレードの背面側を低圧に 切換えるとともにシリンダ室内を高圧にしてブレードをローラから離間させて非圧 縮運転を行うようにしたことを特徴とする冷凍サイクル装置を提供する事により達 成される。
また、 上記態様における好適な実施例では、前記能力調整機構部を有する一方の圧 縮部は、 ブレードの背面側に弁体によって開閉される背圧室備え、 この背圧室に連 通し低圧を導く圧力導入口を設け、 弁体は背圧室に低圧が導かれたときに閉じて背 圧室を密閉し、 高圧が導かれたときに開いて背圧室と密閉ケース内空間とを連通す るようにしている。
また、 上記態様における好適な実施例では、 さらに能力可変用四方切換弁を備え、 前記能力可変用四方切換弁は、 冷凍サイクルの高圧側に接続される高圧ポート、 冷 凍サイクルの低圧側に接続される低圧ポート、 一方の圧縮機構部のブレードの背面 側に接続される第 1の案内ポート及び一方の圧縮機構部のシリンダ室に接続される 第 2の案内ポートを有し、 通常運転時は前記高圧ポートと第 1の案内ポートを連通 させるとともに低圧ポートと第 2の案内ポー卜を連通させ、 非圧縮運転時は高圧ポ 一トと第 2の案内ポートを連通させるとともに低圧ポートと第 1の案内ポートを連 通させるようにしてもよい。
また、 前記電動機部は商用電源周波数で駆動される単相モータであり、 通常運転 時と非圧縮運転時とで運転コンデンサの容量を切換える様にしても良い。
上記のような冷凍サイクル装置によれば、 能力調整機構を設け、 この能力調整機 構を圧力調整用四方弁のスライダを作動させることで、 コンプレッサの能力を可変 にすることができる。
また、 このような能力可変機構を設けることによる性能低下もない。 さらに、 ス プリングのパネ定数を小さくする必要がないので、 通常運転時には、 ブレードをス プリング及び高圧で押圧し、 ブレードがジヤンビングして、 騒音を発生したり、 損 傷することがなく、 また、 能力調整運転時には、 ブレード先端側と背面側との大き な圧力差により確実にブレードをシリンダブレード溝内に保持できるために、 ブレ —ドジャンビングなどの異常音の発生を防止できる。 さらにまた、 運転中にも能力 調整機構を作動させることが可能となり、 快適性や省エネルギ性が確保できる。 ま た、 密閉ケース内の高圧冷媒が吸込側にリークすることがないので能力調整機構部 で漏れ損失をゼロとすることができる。 このように、 非圧縮運転の継続が可能とな る。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置の概念図である。
第 2図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置の圧縮機後部に用いられる 2シリンダ ロータコンプレッサの縦断面図である。
第 3図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置の圧縮機後部に用いられる能力調整機 構の背圧室部位 （全能力運転時） を示す断面図である。
第 4図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置に用いられる能力調整機構の背圧室部 位 （能力調整運転時） を示す断面図である。
第 5図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置に用いられる電源回路図である。
第 6図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置の電源回路図に用いられる単相誘導電 動機の効率と負荷とコンデンサの容量の相関図である。
第 7図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置の能力調整状態を示す説明図である。 第 8図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置の他の実施形態の能力調整状態を示す 説明図である。
第 9図は、 本発明に係る冷凍サイクル装置に用いられる他の電源回路図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係る冷凍サイクル装置の一実施形態について添付図面を参照して 説明する。
第 1図は本発明に係る冷凍サイクル装置の概念図、 第 2図はこれに用いられる 2 シリンダ口一タコンプレッサの縦断面図である。
第 1図及び第 2図に示すように、 本発明に係る冷凍サイクル装置 1は、 縦型 2シ リンダ口一タコンプレッサ 2と、 冷暧切替用四方弁 3、 室内熱交換器 4、 膨張装置 としてのキヤビラリチューブ 5、 室外熱交換器 6、 アキュムレータ 7を順次接続し て構成されている。
コンプレッサ 2は、 高圧の密閉ケース 1 1と、 この密閉ケース 1 1内に収容され 第 1圧縮部 1 2と第 2圧縮部 1 3からなる圧縮機構部 1 4と、 クランク軸 1 5を介し て圧縮機構部 1 4を作動させる電動機部（モータ機構部） 1 6を有している。
圧縮機構部 1 4は、 第 1圧縮部 1 2を構成する第 1シリンダ 1 2 cと、 第 2圧縮部 1 3を構成する第 2シリンダ 1 3 cが立設されたクランク軸 1 5の軸方向に沿って 上下 2段に配置され、 上段の第 1シリンダ 1 2 cと下段の第 2シリンダ 1 3 cの各 シリンダ室は中間仕切板 1 7によって仕切られている。
第 1シリンダ 1 2 c及び第 2シリンダ 1 3 cの各シリンダ室は、 その高さ、 内径 寸法が同一で同一容量に設定してあり、 クランク軸 1 5は、 主軸受 1 8と副軸受 1 9とによって回転自在に軸支されて、 第 1シリンダ 1 2 c及び第 2シリンダ 1 3 c に対応する部分には、 互いに 1 8 0 ° 位相をずらした偏心部 1 5 x、 1 5 yが設け られている。
第 1シリンダ 1 2 cのシリンダ室にはクランク軸 1 5の偏心部 1 5 Xに嵌合され た第 1ローラ 1 2 rが収容され、 第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室には偏心部 1 5 yに嵌合された第 2ローラ 1 3 rが回転可能に収容され、 かつ第 1シリンダ 1 2 c、 第 2シリンダ 1 3 cの各シリンダ室は第 1ブレード 1 2 b、 第 2ブレード 1 3 bに よって低圧室と高圧室に仕切られ、 さらに、 第 1ローラ 1 2 r、 第 2ローラ 1 3 r の外周壁の一部は、 偏心回転にともなって各シリンダ室周壁に油膜シールを介して 当接するようになつている。
また、 第 1圧縮部 1 2、 第 2圧縮部 1 3のうち、 第 2圧縮部 1 3の第 2シリンダ 1 3 cにのみに、 第 2ローラ 1 3 rを空転させる能力調整機構 2 0が設けられている。 第 3図及び第 4図に示すように、 能力調整機構 2 0は、 第 2シリンダ 1 3 cに形 成されたプレード溝 1 3 mのブレード 1 3 bの背面側に形成される背圧室 1 3 sに 収納され第 2ブレード 1 3 bの背面を押圧するスプリング 1 3 pと、 密閉ケース 1 1を貫通し背圧室 1 3 sに設けられた圧力導入口 1 3 c 1に一端が連通する圧力導 入管 2 1と、 第 2シリンダ 1 3 cに設けられ背圧室 1 3 sと高圧の密閉ケース 1 1 内空間を適宜連通する一対の連通口 2 2と、 この連通口 2 2を適宜開閉する弁体 2 3と、 圧力導入管 2 1の他端が連通する圧力調整用四方弁 2 4を有している。
上記圧力導入管 2 1の圧力導入口 1 3 c 1への取り付けは、 鉄鋼製の密閉ケース 1 1に銅パイプ製ガイドパイプ 1 1 pを組立て、 ガイドパイプ 1 1 pとシリンダ 1 3 cに形成されたテ一パロ 1 3 c 2に圧入されたテ一パ付き圧力導入管 2 1間を口 —付けすることで行われる。
なお、 弁体 2 3 の両圧力作用面に密閉ケース 1 1内の高圧と背圧室 1 3 sの 高圧がかかる場合、 常開になるように設定されており、 また、 弁体 2 3はリード弁、 フリー弁、 もしくはその他の弁であってもよい。
第 1図及び第 2図に示すように、 圧力調整用四方弁 2 4はスライドタイプで、 密 閉ケース 1 1内空間を含む冷凍サイクルの高圧側に、 高圧側連通管 2 5を介して連 通される高圧ポート 2 4 H、 冷凍サイクルの低圧側すなわちアキュムレータ 7に低圧 側連通管 2 6を介して連通される低圧ポート 2 4 L、 第 2シリンダ 1 3 cの背圧室 1 3 sに圧力導入管 2 1を介して連通される第 1の案内ポート 2 4 a及び第 2シリン ダ 1 3 cのシリンダ室に吸込管 2 7を介して連通される第 2の案内ポ一ト 2 4 bを 有している。 そして、 通常運転時は高圧ポート 2 4 Hと第 1の案内ポート 2 4 aを連 通させて圧力導入管 2 1、 高圧側連通管 2 5を介して背圧室 1 3 sと冷凍サイクル の高圧側とを連通させるとともに低圧ポート 2 4 Lと第 2の案内ポート 2 4 bを連通 させて吸込管 2 7、 低圧側連通管 2 6を介して第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室と アキュムレータ 7を連通させる。 また、 非圧縮 （能力調整） 運転時はスライダ 2 4 sを作動させることで、 高圧ポ一ト 2 4 Hと第 2の案内ポート 2 4 bを連通させて吸 込管 2 7、 高圧側連通管 2 5を介して第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室と冷凍サイ クルの高圧側とを連通させるとともに、 第 1の案内ポート 2 4 aと低圧ポート 2 4 L を連通させて背圧室 1 3 sとアキュムレータ 7を連通させるようになつている。 な お、 背圧室に高圧を導く構造は、 上記のように圧力調整用四方弁を設け圧力導入管 から積極的に導いてもよいが、 圧力調整用四方弁を設けずに、 低圧圧力導入管のみ を設け、 非圧縮運転から通常運転への切換時に、 低圧圧力導入管を閉じて、 弁体 2 3と連通口 2 2の弁座間の隙間、 ブレード溝とブレードの隙間から高圧冷媒を背圧 室に流入させ、 徐々に高圧にするようにしてもよい。 上記電動機部 1 6は、 商用電源周波数で駆動される単相誘導電動機であり、 通常 運転時と非圧縮運転時とで運転コンデンサの容量を切換えるようになっている。 例 えば、 第 5図に示すように、 商用電源 Pに接続された主卷線 1 6 aに並列に補助巻 線 1 6 bが接続され、 この補助卷線 1 6 bに直列にコンデンサ R 1が接続され、 さ らに、 このコンデンサ R 1と並列に、 直列に接続されたコンデンサ R 2とコンデン サスィツチ S W 1が接続されている。 S W 1が閉じたときのコンデンサ容量は R 1 + R 2になり、 S W 1が開いたときのコンデンサ容量は R 1になる。
なお、 第 9図に示すように、 コンデンサ R 1とコンデンサ R 2を直列に接続し、 さらに、 コンデンサ R 2と並列にコンデンサスィッチ S W 1を接続するようにして もよく、 S W 1が閉じたときのコンデンサ容量は R 1 · R 2 / ( R 1 + R 2 ) にな る。
また、 コンデンサスィッチ S W 1はスィッチ用コイル 1 6 cにより開閉され、 こ のスィッチ用コイル 1 6 cは、 第 2図に示すスライダ 2 4 sを作動させる四方弁切 換コイル 2 4 cと並列で、 かつ圧力調整用四方弁切替スィツチ S W'2を介して商用 電源 Pに接続されている。
単相誘導電動機において、 負荷に対する最大効率点は 1点であり、 その特性は接 続されるコンデンサの容量によって変化する。 従って、 全能力運転時には第 5図の コンデンサスィッチ S W 1を閉状態にしてコンデンサ R 1とコンデンサ R 2を並列 状態にし、 その容量を増加させ、 能力調整運転時には、 コンデンサスィッチ S W 1 を開放状態にしてコンデンサ R 1の容量のみとし、 第 6図に示すように、 全能力運 転時と能力調整運転時でともに、 最大効率点で電動機部 1 6を運転する。 これによ り、 冷凍サイクル装置 1は高効率で運転が可能になる。
次に本第 1実施形態の冷凍サイクル装置の動作を説明する。
全能力運転時 （両圧縮部運転時） には、 能力調整機構が設けられていない第 1圧縮 部 1 2は通常の圧縮運転を行い、 能力調整機構 2 0が設けられた第 2圧縮部 1 3も 通常の圧縮運転を行う。 すなわち、 第 3図に示すように、 第 2圧縮部 1 3の通常圧 縮運転は、 第 2図の圧力調整用四方弁 2 4を介して背圧室 1 3 sと冷凍サイクルの 高圧側を連通して第 2ブレード 1 3 bの背圧室 1 3 sに高圧を導入するとともに第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室とアキュムレータ 7を連通し、 第 2ブレード 1 3 b をスプリング 1 3 p及び高圧で押圧し、 第 2ブレード 1 3 bと第 2口一ラ 1 3 rに より第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室を仕切る。 また、 このとき、 弁体 2 3は開放 され連通口 2 2を介して高圧の密閉ケース 1 1内空間と背圧室 1 3 sは連通される。 また、 この通常運転時には第 2ブレード 1 3 bが第 2ローラ 1 3 rに追従しアキ ュムレー夕 7から第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室内に低圧冷媒を吸込んで圧縮仕 事を行うが、 第 2ブレード 1 3 bの背圧室 1 3 sの潤滑油は、 第 2プレード 1 3 b の動きに伴い、 背圧室 1 3 sの内外を行き来する。 上記のようにブレード溝 1 3 m のブローチ加工用縦穴を兼ねた連通口 2 2の近傍に弁体 2 3を設け、 弁体 2 3と連 通口 2 2とは任意な距離を持って組み込まれているため、 潤滑油の流入、 流出が阻 害されない。 このため潤滑油に対する圧縮仕事がなく、 全能力運転での省エネルギ を達成できる。
これに対して、 能力調整運転時 （単圧縮部運転時） には、 第 1図及び第 4図に示 すように、 圧力調整用四方弁 2 4を介して背圧室 1 3 sとアキュムレータ 7を連通 し、 第 2ブレード 1 3 bの背面に吸込圧を導入するとともに第 2シリンダ 1 3 じの シリンダ室と冷凍サイクルの高圧側を連通する。 このとき、 低圧の背圧室 1 3 sと 高圧の密閉ケース 1 1内空間との圧力差により弁体 2 3が連通口 2 2を閉塞し、 高 圧の密閉ケース 1 1内空間と背圧室 1 3 sを完全に遮断する。
この状態で背圧室 1 3 sは低圧になり第 2ブレード 1 3 bの背面には吸込圧が作 用するとともに第 2ブレード 1 3 bの先端側には第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室 内の高圧が作用する。 この結果、 スプリング 1 3 pが設けられているにもかかわら ず、 第 2ブレード 1 3 bは先端側と背面との大きな圧力差により背圧室 1 3 s側に 確実に後退し、 偏心回転する第 2ローラ 1 3 rに当接することなく、 第 2シリンダ 1 3 cのシリンダ室内は低圧室と高圧室に仕切られず、 第 2ローラ 1 3 rは空転し、 第 2圧縮部 1 3では圧縮運転が行われず、 第 7図に示すように、 コンプレッサ 2は 全圧縮能力の 5 0 %の圧縮運転を行う。
非圧縮運転時に第 2ブレード 1 3 bを大きな圧力差により第 2ローラ 1 3 rから 離間させるために、 第 2ブレード 1 3 bを第 2ローラ 1 3 rに押付けるスプリング 1 3 pのパネ定数を小さくする必要がなく、 通常運転時において、 背圧室 1 3 sの 第 2ブレード 1 3 bをスプリング 1 3 p及ぴ高圧で押圧するので、 第 2ブレード 1 3 bがジヤンビングして、 騒 を発生したり、 損傷することがない。 また、 非圧縮 運転時において、 第 2プレード 1 3 bは第 2ブレード溝 1 3 m内に確実に後退、 保 持されるので、 第 2ブレード 1 3 bがジヤンビングすることがない。
なお、 第 2シリンダ 1 3 cと第 1シリンダ 1 2 cの容積比を変えることにより、 圧縮能力調整することができ、 例えばその比を 7 ： 3にすれば、 第 8図に示すよう に、 能力調整運転時の能力は 3 0 %になる。 上記のように本実施形態の冷凍サイクル装置によれば、 ィンパ一夕等の複雑な電 子回路を使わなくても、 能力調整機構を設け、 この能力調整機構を圧力調整用四方 弁のスライダを作動させることで、 コンプレッサの能力を可変とすることができる。 また、 このような安価で故障が少ない能力可変機構を設けることによる性能低下 もない。 さらに、 通常運転時には、 ブレードをスプリング及ぴ高圧で押圧するので、 ジヤンビングして、 騒音を発生したり、 損傷することがなく、 また、 能力調整運転 時には、 確実にブレードをシリンダブレード溝内に保持できるために、 始動時直ぐ に 5 0〜6 0 r p sで運転される商用コンプレッサにおいても、 ブレードジャンピ ングなどの異常音の発生を防止できる。 さらにまた、 運転中にも能力調整機構を作 ftさせることが可能となり、 快適性や省エネルギ性が確保できる。 また、 弁体によ り、 密閉ケース内と背圧室の遮断ができ、 密閉ケース内の高圧冷媒が吸込側にリ一 クすることがないので能力調整機構部で漏れ損失をゼロとすることができる。 産業上の利用可能性
本発明では、 2シリンダ形ロータリ圧縮機構の一方に、 低負荷時に非圧縮運転さ せて低能力運転を行うようにした能力調整機構をもうけたので、 騒音の発生が抑え られ、ブレードの損傷もなく、 非圧縮運転の継続が可能となる。 従って、 そのような 圧縮機構を備えた冷凍サイクル装置の提供は産業上利用可能性大なるものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 密閉ケースと、 前記密閉ケース内に設けられた電動機部と、 前記密閉ケース内 に設けられこの電動機部と連結される圧縮機構部、 とを収容したロータリ圧縮機 を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機構部は、 第 1および第 2圧縮部を備え、前記第 1および第 2圧縮部は、 それぞれローラが偏心回転自在に収容されるシリンダ室を備えた第 1シリンダぉ よび第 2シリンダと、 これら第 1シリンダ及び第 2シリンダに設けられ、 先端縁 が前記ローラの曲面に当接するようにパネ部材によって押圧付勢され、 かつ口一 ラの回転方向に沿ってシリンダ室を二分するブレードとを具備し、 前記第 1およ び第 2圧縮部の内の一方の圧縮部は、 ブレードの背面側を低圧または高圧に切換 えるとともに、 低圧に切換えられたときシリンダ室内を高圧にする切換部材を備 えた、 能力調整機構部を有し、 負荷が大きいときには一方の圧縮部のブレードの 背面側を高圧に切換えて通常運転を行い、 負荷が小さいときには一方の圧縮部の ブレードの背面側を低圧に切換えるとともにシリンダ室内を高圧にしてブレード をローラから離間させて非圧縮運転を行うようにしたことを特徴とする冷凍サイ クル装置。
2 . 前記能力調整機構部を有する一方の圧縮部は、 ブレードの背面側に弁体によつ て開閉される背圧室を備え、 この背圧室に連通し低圧を導く圧力導入口を設け、 弁体は背圧室に低圧が導かれたときに閉じて背圧室を密閉し、 高圧が導かれたと きに開いて背圧室と密閉ケース内空間とを連通するようにしたことを特徴とする 請求の範囲第 1項記載の冷凍サイクル装置。
3 . さらに能力可変用四方切換弁を備え、 前記能力可変用四方切換弁は、 冷凍サイ クルの高圧側に接続される高圧ポート、 冷凍サイクルの低圧側に接続される低圧 ポート、 一方の圧縮機構部のブレードの背面側に接続される第 1の案内ポート及 ぴ一方の圧縮機構部のシリンダ室に接続される第 2の案内ポートを有し、 通常運 転時は前記高圧ポ一トと第 1の案内ポ一トを連通させるとともに低圧ポ一トと第 2の案内ポ一トを連通させ、 非圧縮運転時は高圧ポートと第 2の案内ポートを連 通させるとともに低圧ポートと第 1の案内ポートを連通させるようにした請求の 範囲第 1項記載の冷凍サイクル装置。
. 前記電動機部は商用電源周波数で駆動される単相モータであり、 通常運転時と 非圧縮運転時とで運転コンデンサの容量を切換えることを特徴とする請求の範囲 第 1項記載の冷凍サイクル装置。
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