WO2014175429A1 - 多気筒回転圧縮機及びこの多気筒回転圧縮機を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置 - Google Patents

多気筒回転圧縮機及びこの多気筒回転圧縮機を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置 Download PDF

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哲英 横山
岩崎 俊明
太郎 加藤
英明 前山
高橋 真一
幹一朗 杉浦
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三菱電機株式会社
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Abstract

 多気筒回転圧縮機100は複数の圧縮機構部(第1圧縮機構部10,第2圧縮機構部20)を備えている。上記複数個の圧縮機構部のうち、少なくとも1個の圧縮機構部のベーンを駆動軸径方向外側に引上げ力を作用させて、他の圧縮機構部に比べ前記ピストン側に前記ベーンを押し付ける押付力が小さくしており、常時は、吸入圧と吐出圧のガス圧力差による押付力が上記引上げ力よりも大きく、ベーン先端は回転ピストン外周壁に押付状態となって圧縮運転を行うが、上記引上げ力が上記押付力よりも大きくなるとき、密閉容器からベーン背面に油を導入する連通空間を吐出圧状態に、ベーン先端を吸入圧状態にそれぞれ保ったまま、自動的にベーン先端を前記ピストン外周壁から離間させ、一定距離以上回転ピストンから離間すると、上記引上げ力の上記押付力に対する差異がステップ関数的に大きく変化し、ベーンを離間した位置で安定して保持する保持機構を備え、非圧縮状態にする。

Description

多気筒回転圧縮機及びこの多気筒回転圧縮機を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置
 本発明は、ヒートポンプ機器に使用される多気筒回転圧縮機及びこの多気筒回転圧縮機を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置に関し、特に実負荷に近い運転条件での省エネ性能を改善する多気筒回転圧縮機及びこの多気筒回転圧縮機を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置に関するものである。
 従来から、空調機や給湯機等のヒートポンプ機器では、多気筒回転圧縮機を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置を用いるのが一般的である。つまり、ヒートポンプ機器は、多気筒回転圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器を配管で接続して形成された冷凍サイクルが搭載され、用途(例えば、空調用途や給湯用途等)に応じた運転を実行できるようになっている。
 ところで、近年、空調機器の省エネ規制が各国で強化され、実負荷に近い運転基準に変更されつつある。日本国内では、従来は冷暖平均COPでの効率改善の表示であったのに対し、2011年からAPF(通年エネルギー消費効率)表示に変更となった。また、空調機や給湯機の省エネ性規格は、さらに実負荷に近い新規格へ変更されると予測される。例えば、空調機の立ち上げ時に必要な定格暖房能力を100%とすると、常時必要な暖房能力は10%から50%程度であり、この低負荷領域での効率のほうが定格能力より実質APFに与える影響が大きい。
 このため、冷暖房能力を調整する手段として古くからON-OFF制御が用いられていた。しかしながら、このON-OFF制御では、温調変動幅や振動騒音が大きくなるという問題点や、省エネ性が損なわれる等の問題点があった。そこで、近年では、省エネ性の改善等を目的として、多気筒回転圧縮機を駆動する電動機の回転数を可変にするインバータ制御が普及してきた。
 ここで、近年、空調機は、立ち上げ時間短縮の要求やより厳しい環境(低温または高温)での運転要求がされるようになってきたため、一定以上の定格能力が必要になっている。一方、高断熱住宅化が進んで常時必要な能力は小さくなり、運転時の能力範囲が広がっている。このため、インバータによる多気筒回転圧縮機の回転数可変範囲が広がり、多気筒回転圧縮機の高効率が要求される回転数範囲が広がる傾向にある。このため、従来の空調機は、低負荷能力条件下において、回転数を下げて多気筒回転圧縮機を連続運転しつつ多気筒回転圧縮機の高効率を維持することが難しくなっている。
 そこで、機械的に排除容積を変更できる手段(機械式容量制御手段)を用いた多気筒回転圧縮機が再び注目されている。例えば、特許文献1には、「多気筒回転式圧縮機Aにおける第2の圧縮機構部2Bは、第2のブレード15bの先端部端縁をローラ13b周面から離間させて第2のシリンダ室14bにおける圧縮運転の休止を可能とする休筒機構Kを備え、この休筒機構は、ブレードの後端部を収容するとともに閉空間を形成するブレード背室16bと、このブレード背室16bに吐出圧力を導入する吐出圧力導入通路20と、この吐出圧力導入通路20の連通を開閉する開閉弁21と、ブレード先端部端縁をローラ周面から引き離す方向に付勢し保持する付勢保持体18とからなる。」というピストン式多気筒回転圧縮機が提案されている。この特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機は、低負荷時に開閉弁21を閉じることによってブレード背室16bを閉空間にし、ブレード15b(ベーン)の先端面と後端面との圧力差を無くす。そして、ピストンによりブレード15b(ベーン)を押し退け、さらにブレード背室16bに設けた磁石でブレード15b(ベーン)を吸着して、ブレード15b(ベーン)をピストンから離間させている。つまり、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機は、低負荷時に一方の圧縮機構部を非圧縮状態にして冷媒循環流量を半減させることで、電動機の回転数を落とさずに運転できるので、圧縮機効率を向上させることができる。
 また、特許文献2には、多気筒回転圧縮機の起動時の負荷を低減することを目的として、「内部高圧の密閉容器内に電動要素と、この電動要素により駆動される複数個の回転圧縮要素とを収納した多気筒回転圧縮機において、前記複数個の回転圧縮要素の中、少なくとも1個の回転圧縮要素のベーンの背面側に、このベーンを外方に引張るバネを設け、かつ、他の回転圧縮要素のベーンの背面側に、このベーンを内方に押圧するバネを設けたことを特徴とする多気筒回転圧縮機」というものが提案されている。つまり、この特許文献2に記載の多気筒回転圧縮機は、ベーンの先端面と後端面との間に圧力差が生じていないときにベーン先端がピストン外周壁から離間し、ベーンの先端面と後端面との間に圧力が生じるとベーン先端がピストンに押し付けられる構成となっている。
特開2010-163926号公報(要約、図1,2) 実開昭61-159691号公報(実用新案登録請求の範囲、第1図)
 特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機は、低負荷条件での効率低下を改善するため、休筒運転方式による機械式容量制御手段が用いられている。つまり、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機は、ベーンの後端部に作用する圧力を切換えるために開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段が必要となる。このため、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機は、多気筒回転圧縮機が大型化及び高コスト化するという問題点があった。
 また、特許文献2に記載の多気筒回転圧縮機は、ベーン先端がピストン外周壁から離間した際にベーンを保持する機構を有していないため、ベーンの先端面と後端面との間の圧力差が変動することにより、ベーンがベーン溝内を往復運動することとなる。このため、特許文献2に記載の多気筒回転圧縮機は、ベーンの位置が不安定となるため、ベーン先端とピストンとの接触を繰り返すことによって騒音が増大するという問題点があった。
 本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、大型化及び高コスト化を防止でき、かつ、ベーン先端がピストン外周壁から離間した際にベーンの位置を安定に保つことができる多気筒回転圧縮機及びこの多気筒回転圧縮機を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
 本発明に係る多気筒回転圧縮機は、複数の偏心ピン軸部を有する駆動軸と、該駆動軸を回転駆動する電動機と、複数の圧縮機構と、前記電動機及び前記圧縮機構を収容し、底部に潤滑油を貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮機構のそれぞれは、吸入圧空間から低圧の冷媒を吸入し圧縮した高圧の冷媒を吐出圧空間に排出するシリンダ室が形成されたシリンダと、前記駆動軸の前記偏心ピン軸部に摺動自在に取り付けられ、前記シリンダ室内で偏心回転運動するリング形状のピストンと、前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられた状態で前記シリンダ室を2つの空間に分割するベーンと、前記ベーンを往復動自在に収容し、前記シリンダ室に開口するベーン溝と、前記ベーンの後端部を収容し、前記シリンダ室に連通するベーン背室とを備えた多気筒回転圧縮機において、前記シリンダ室は前記吸入圧空間に常時連通し、前記ベーン背室は前記吐出圧空間に常時連通し、駆動状態においては、各前記ベーンには、前記先端部と前記後端部とにそれぞれ作用する圧力の圧力差によって、各前記ベーンを前記ピストンに近づける方向に作用する第1力が作用し、複数の前記圧縮機構のうちの一部である第2圧縮機構部は、前記ベーン背室に配置された永久磁石を有し、前記ベーンを前記ピストンから離間する方向に作用する第2力を付与することにより前記第1力と前記第2力とを前記ベーンに作用させ、前記第1力と前記第2力の大小関係によって、前記ベーンが前記ピストンに当接した圧縮状態と、前記ベーンが前記ピストンから離間し吸着保持された非圧縮状態とに切り替える機構を備え、前記ベーンの先端が前記ピストンに当接した状態よりも吸着保持された前記非圧縮状態で前記第2力が増大する前記永久磁石の特性を利用して、前記圧縮状態から前記非圧縮状態へ切換わるときの前記圧力差よりも、前記非圧縮状態から前記圧縮状態へ切換わるときの前記圧力差の方が大きい構成である。
 本発明に係る多気筒回転圧縮機においては、第2圧縮機構部は、該第2圧縮機構部以外の圧縮機構部である第1圧縮機構部に比べ、ピストン側にベーンを押し付ける押付力が小さくなっている。換言すると、第2圧縮機構部は、第1圧縮機構部に比べ、ピストンから離間させる方向(ベーンを後端部側に移動させる方向)にベーンに作用する引上げ力が大きい構成となっている。このため、後端部に作用する圧力が所定値よりも小さくなった場合、第2圧縮機構部のベーンはピストンから離間し、第2圧縮機構部は休筒状態となる。このため、本発明に係る多気筒回転圧縮機は、第2圧縮機構部を非圧縮状態にして冷媒循環流量を半減させることで、電動機の回転数を落とさずに運転できるので、圧縮機効率を向上させることができる。このとき、本発明に係る多気筒回転圧縮機は、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要としないので、多気筒回転圧縮機の大型化及び高コスト化を防止できる。
 また、本発明に係る多気筒回転圧縮機は、第2圧縮機構部に、ベーンがピストンから離れた状態になったときに該ベーンと接触し、該ベーンを保持する機構を備えている。このため、本発明に係る多気筒回転圧縮機は、ベーン先端がピストン外周壁から離間した際にベーンの位置を安定に保つこともできる。
本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の構造を示す概略縦断面図である。 本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の構造を示す概略横断面図であり、(a)が第1圧縮機構部10の概略横断面図を示しており、(b)が第2圧縮機構部20の概略横断面図を示している。 本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100における、第2ベーン24の位置と当該第2ベーン24に作用する圧力によって発生する押付力との関係を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の第2ベーン24に作用する押付力と引上げ力との関係を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態3に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態3に係る多気筒回転圧縮機100における、磁石54-第2ベーン24間の距離と第2ベーン24に作用する磁力との関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態4に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態5に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の構造を示す概略横断面図であり、(a)が圧縮状態となっている第2圧縮機構部20を示しており、(b)が非圧縮状態(休筒状態)となっている第2圧縮機構部20を示している。 本発明の実施の形態6に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態6に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態7に係る多気筒回転圧縮機100の第2ベーン24の一例を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態7に係る多気筒回転圧縮機100の第2ベーン24の別の一例を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態9に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す横断面図である。 本発明の実施の形態10に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20を示す横断面図である。 本発明の実施の形態11に係る蒸気圧縮式冷凍サイクル装置500を示す構成図である。 本発明の実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100の構造を示す概略縦断面図である。 本発明の実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20を示す概略横断面図である。 本発明の実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態12に係る第2圧縮機構部20における、第2ベーン24の先端部24aと後端部24bとに作用する圧力の圧力差ΔPと、運転状態との関係を示す図である。 本発明の実施の形態12に係る第2圧縮機構部20における常時圧縮運転領域からヒステリシス領域になったときの運転状態を説明する図である。 本発明の実施の形態12に係る第2圧縮機構部20における常時休筒運転領域からヒステリシス領域になったときの運転状態を説明する図である。 本発明の実施の形態12に係る低圧導入機構110のシール材112の動作を説明するための縦断面図である。 本発明の実施の形態13に係る多気筒回転圧縮機100の低圧導入機構110近傍を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態13に係る多気筒回転圧縮機100における、磁石54-第2ベーン24間の距離と第2ベーン24に作用する磁力との関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態13に係る多気筒回転圧縮機100の低圧導入機構110の別の一例を示す縦断面図である。
 以下、図面に基づいて、本発明に係る多気筒回転圧縮機の一例について説明する。なお、以下に示す図面では、各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、縦断面図と横断面図で、吐出口18,28及びシリンダ吸入流路17,27の3次元的な位置関係は、必ずしも一致していない。
実施の形態1.
[多気筒回転圧縮機100の構成]
 図1は、本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の構造を示す概略縦断面図である。また、図2は、本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の構造を示す概略横断面図であり、(a)が第1圧縮機構部10の概略横断面図を示しており、(b)が第2圧縮機構部20の概略横断面図を示している。なお、図1及び図2は、第1圧縮機構部10が圧縮状態となり、第2圧縮機構部20が非圧縮状態(休筒状態)となっている多気筒回転圧縮機100を示している。
 多気筒回転圧縮機100は、例えば空調機や給湯機等のヒートポンプ機器に採用される冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。また、多気筒回転圧縮機100は、ガス状の流体を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態として吐出させる機能を有している。
 この本実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100は、密閉容器3の内部空間7に、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20で構成された圧縮機構99と、これら第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20を駆動軸5を介して駆動する電動機8と、を備えている。
 密閉容器3は、上端部及び下端部が閉塞された例えば円筒形状の密閉容器である。密閉容器3の底部には、圧縮機構99を潤滑する潤滑油が貯蔵される潤滑油貯蔵部3aが設けられている。また、密閉容器3の上部には、圧縮機吐出管2が密閉容器3の内部空間7と連通するように設けられている。
 電動機8は、インバータ制御等によって例えば回転数可変なものであり、固定子8bと回転子8aとを備えている。固定子8bは、略円筒形状に形成されており、外周部が密閉容器3に例えば焼き嵌め等により固定されている。この固定子8bには、外部電源から電力供給されるコイルが巻回されている。回転子8aは、略円筒形状をしており、固定子8bの内周面と所定の間隔を介して、固定子8bの内周部に配置されている。この回転子8aには駆動軸5が固定されており、電動機8と圧縮機構99とは、駆動軸5を介して接続された構成となっている。つまり、電動機8が回転することにより、圧縮機構99には、駆動軸5を介して回転動力が伝達されることとなる。
 駆動軸5は、該駆動軸5の上部を構成する長軸部5aと、該駆動軸の下部を構成する短軸部5bと、これら長軸部5aと短軸部5bとの間に形成された偏心ピン軸部5c,5d及び中間軸部5eと、で構成されている。ここで、偏心ピン軸部5cは、その中心軸が長軸部5a及び短軸部5bの中心軸から所定距離だけ偏心しており、後述する第1圧縮機構部10の第1シリンダ室12内に配置される。また、偏心ピン軸部5dは、その中心軸が長軸部5a及び短軸部5bの中心軸から所定距離だけ偏心しており、後述する第2圧縮機構部20の第2シリンダ室22内に配置されるものである。また、偏心ピン軸部5cと偏心ピン軸部5dとは、位相が180度ずれて設けられている。これら偏心ピン軸部5cと偏心ピン軸部5dは、中間軸部5eによって接続されている。なお、中間軸部5eは、後述する中間仕切板4の貫通孔内に配置される。このように構成された駆動軸5は、長軸部5aが第1支持部材60の軸受部60aで回転自在に支持され、短軸部5bが第2支持部材70の軸受部70aで回転自在に支持されている。
 つまり、駆動軸5は、第1シリンダ室12及び第2シリンダ室22内において、偏心ピン軸部5c,5dが偏心回転運動する構成となっている。
 圧縮機構99は上部に設けられたロータリ型の第1圧縮機構部10と下部に設けられたロータリ型の第2圧縮機構部20とで構成されており、これら第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20は電動機8の下方に配置されている。この圧縮機構99は、上側から下側に向かって、第1支持部材60、第1圧縮機構部10を構成する第1シリンダ11、中間仕切板4、第2圧縮機構部20を構成する第2シリンダ21、及び、第2支持部材70が順次に積層されて構成されている。
 第1圧縮機構部10は、第1シリンダ11、第1ピストン13及び第1ベーン14等で構成される。第1シリンダ11は、駆動軸5(より詳しくは、長軸部5a及び短軸部5b)と略同心となる略円筒状の貫通孔が上下方向に貫通形成された平板部材である。この貫通孔は、一方の端部(図1では上側端部)が第1支持部材60のフランジ部60bにより閉塞され、他方の端部(図1では下側端部)が中間仕切板4によって閉塞され、第1シリンダ室12となっている。
 上記第1シリンダ11の第1シリンダ室12内には、第1ピストン13が設けられている。この第1ピストン13は、リング状に形成されており、駆動軸5の偏心ピン軸部5cに摺動自在に設けられている。また、第1シリンダ11には、第1シリンダ室12に連通し(開口し)、第1シリンダ室12の半径方向に延びるベーン溝19が形成されている。そして、このベーン溝19には、摺動自在に第1ベーン14が設けられている。換言すると、ベーン溝19は、往復動自在に第1ベーン14を収容している。第1ベーン14の先端部14aが第1ピストン13の外周部に当接することにより、第1シリンダ室12は、吸入室12aと圧縮室12bとに分割される。
 また、第1シリンダ11には、ベーン溝19の後方、つまり第1ベーン14の後方に、第1ベーン14の後端部14bを収容し、ベーン溝19を介して第1シリンダ室12と連通するベーン背室15が形成されている。このベーン背室15は第1シリンダ11を上下方向に貫通するように設けられている。また、ベーン背室15の上部開口部は密閉容器3の内部空間7に一部開放されており、潤滑油貯蔵部3aに貯留されている潤滑油がベーン背室15に流入できる構成となっている。ベーン背室15に流入した潤滑油は、ベーン溝19と第1ベーン14との間に流れ込み、両者の間の摺動抵抗を低減させる。後述のように、本実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100は、圧縮機構99で圧縮された冷媒が密閉容器3の内部空間7に吐出される構成となっている。このため、ベーン背室15は、密閉容器3の内部空間7と同じ高圧雰囲気となる。
 第2圧縮機構部20は、第2シリンダ21、第2ピストン23及び第2ベーン24等で構成される。第2シリンダ21は、駆動軸5(より詳しくは、長軸部5a及び短軸部5b)と略同心となる略円筒状の貫通孔が上下方向に貫通形成された平板部材である。この貫通孔は、一方の端部(図1では上側端部)が中間仕切板4により閉塞され、他方の端部(図1では下側端部)が第2支持部材70のフランジ部70bによって閉塞され、第2シリンダ室22となっている。
 上記第2シリンダ21の第2シリンダ室22内には、第2ピストン23が設けられている。この第2ピストン23は、リング状に形成されており、駆動軸5の偏心ピン軸部5dに摺動自在に設けられている。また、第2シリンダ21には、第2シリンダ室22に連通し(開口し)、第2シリンダ室22の半径方向に延びるベーン溝29が形成されている。そして、このベーン溝29には、摺動自在に第2ベーン24が設けられている。換言すると、ベーン溝29は、往復動自在に第2ベーン24を収容している。第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周部に当接することにより、第2シリンダ室22は、第1シリンダ室12と同様に、吸入室と圧縮室とに分割される。
 また、第2シリンダ21には、ベーン溝29の後方、つまり第2ベーン24の後方に、第2ベーン24の後端部24bを収容し、ベーン溝29を介して第2シリンダ室22と連通するベーン背室25が形成されている。このベーン背室25は第2シリンダ21を上下方向に貫通するように設けられている。また、ベーン背室25の上下開口部は中間仕切板4及び第2支持部材70のフランジ部70bで閉塞されており、第2シリンダ21の外周面からベーン背室25に連通する流路30によって、ベーン背室25と密閉容器3の内部空間7が連通している。つまり、流路30を介して、潤滑油貯蔵部3aに貯留されている潤滑油がベーン背室25に流入できる構成となっている。このため、ベーン背室25は、密閉容器3の内部空間7と同じ高圧雰囲気となる。また、ベーン背室25に流入した潤滑油は、ベーン溝29と第2ベーン24との間に流れ込み、両者の間の摺動抵抗を低減させる。
 なお、ベーン背室25の少なくとも一方の開口部を密閉容器3の内部空間7に開放し、当該開口部からも潤滑油貯蔵部3aに貯留されている潤滑油がベーン背室25に流入できる構成としてもよい。
 これら第1シリンダ11及び第2シリンダ21には、ガス状冷媒を第1シリンダ室12及び第2シリンダ室22に流入させるための吸入マフラ6が接続されている。詳しくは、吸入マフラ6は、容器6b、蒸発器から容器6bに低圧冷媒を導く流入管6a、容器6bに貯留された冷媒のうちのガス状冷媒を第1シリンダ11の第1シリンダ室12に導く流出管6cと、容器6bに貯留された冷媒のうちのガス状冷媒を第2シリンダ21の第2シリンダ室22に導く流出管6dと、を備えている。そして、吸入マフラ6の流出管6cは、第1シリンダ11のシリンダ吸入流路17(第1シリンダ室12に連通する流路)に接続され、吸入マフラ6の流出管6dは、第2シリンダ21のシリンダ吸入流路27(第2シリンダ室22に連通する流路)に接続されている。
 また、第1シリンダ11には、第1シリンダ室12内で圧縮されたガス状冷媒を吐出する吐出口18が形成されている。この吐出口18は第1支持部材60のフランジ部60bに形成された貫通孔と連通しており、当該貫通孔には、第1シリンダ室12内が所定の圧力以上となった際に開く開閉弁18aが設けられている。また、第1支持部材60には、開閉弁18a(つまり貫通孔)を覆うように、吐出マフラ63が取り付けられている。同様に、第2シリンダ21には、第2シリンダ室22内で圧縮されたガス状冷媒を吐出する吐出口28が形成されている。この吐出口28は第2支持部材70のフランジ部70bに形成された貫通孔と連通しており、当該貫通孔には、第2シリンダ室22内が所定の圧力以上となった際に開く開閉弁28aが設けられている。また、第2支持部材70には、開閉弁28a(つまり貫通孔)を覆うように、吐出マフラ73が取り付けられている。
[圧縮機構99の特徴的な構成]
 上記のように、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20の基本的な構成は同様な構成となっているが、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20の詳細な構成においては、下記の構成が両者の間において異なっている。
(1)第1ベーン14及び第2ベーン24に作用する押付力
 第1ベーン14及び第2ベーン24は、双方とも、先端部14a,24a側に中間圧(第1シリンダ室12及び第2シリンダ室22に吸入された低圧冷媒の圧力から吐出圧力までの圧力)が作用し、後端部14b,24b側には吐出圧(密閉容器3の内部空間7の圧力、つまり、圧縮機構99で圧縮された高圧冷媒の圧力)が作用する。このため、第1ベーン14及び第2ベーン24の双方には、先端部14a,24a及び後端部14b,24bに作用する圧力の差に応じて、第1ベーン14及び第2ベーン24を第1ピストン13及び第2ピストン23側へ押し付ける方向の押付力が作用する。
 この押付力に加えて、第1ベーン14には、圧縮バネ40によって、第1ベーン14を第1ピストン13側へ押し付ける押付力が付与されている。このため、第1ベーン14は、常に第1ピストン13に押し付けられ、第1シリンダ室12を吸入室12aと圧縮室12bとに仕切る状態となる。つまり、第1ベーン14を備えた第1圧縮機構部10は、常に第1シリンダ室12に流入した冷媒を圧縮する。
 一方、第2ベーン24は、引張りバネ50によって後端部24bが引っ張られている。つまり、第2ベーン24には、引張りバネ50の反力(弾性力)により、第2ベーン24を第2ピストン23の外周壁から離間させる方向(第2ベーン24を後端部24b側に移動させる方向)に作用する引上げ力が作用する。このため、第2圧縮機構部20の第2ベーン24は、第1圧縮機構部10の第1ベーン14に比べ、第2ピストン23側にベーンを押し付ける押付力が小さくなっている。換言すると、第2圧縮機構部20の第2ベーン24は、第1圧縮機構部10の第1ベーン14に比べ、第2ベーン24を第2ピストン23の外周壁から離間させる方向に作用する引上げ力が大きい構成となっている。このため、第2圧縮機構部20は、第2ベーン24の先端部24a及び後端部24bに作用する圧力の差が所定値以上の場合には、つまり、当該圧力差によって第2ベーン24に作用する押付力(第2ベーン24を第2ピストン23側へ移動させる力)が引張りバネ50による引上げ力よりも大きい場合には、第1圧縮機構部10と同様に、第2シリンダ室22が圧縮室と吸入室とに仕切られ、第2シリンダ室22に流入した冷媒を圧縮する。しかしながら、第2圧縮機構部20は、第2ベーン24の先端部24a及び後端部24bに作用する圧力の差が所定値より小さい場合には、つまり、引張りバネ50による引上げ力が当該圧力差によって第2ベーン24に作用する押付力を上回る場合には、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23から離間し、第2シリンダ室22内の冷媒を圧縮しない休筒状態となる。
(2)第2ベーン24の保持機構
 さらに、上記引張りバネ50を備えた第2圧縮機構部20には、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に第2ベーン24を保持する保持機構を備えている。本実施の形態1に係る保持機構は、第2ベーン24の後端部24b側に設けられた接触部52と、第2ベーン24に形成された連通穴51aと、第2シリンダ21に形成された連通穴51bと、で構成されている。
 接触部52は、流路30とベーン背室25とを仕切るように設けられている。この接触部52には、流路30とベーン背室25とを連通する連通穴53が形成されている。つまり、連通穴53は、第2ベーン24の後端部24b側に形成された空間と密閉容器3の内部空間7とを連通している。なお、接触部52の第2ベーン24側は平面部となっており、当該平面部と第2ベーン24の後端部24bとが所定の平行度を保つように、接触部52は設けられている。
 第2ベーン24に形成された連通穴51aは、一方の開口部が後端部24b(より詳しくは、接触部52の連通穴53以外の部分と対向する位置)に開口している。また、連通穴51aの他方の開口部は、第2ベーン24の側面部に開口している。
 第2シリンダ21に形成された連通穴51bは、一方の開口部がベーン溝29に開口している。より詳しくは、当該開口部は、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間して後端部24bが接触部52と接触する状態において、連通穴51aと連通する位置(連通穴51aの開口部と連通穴51bの開口部が対向する位置)に開口している。また、連通穴51bの他方の開口部は、シリンダ吸入流路27に開口している。
 なお、連通穴51a,51bは、第2ベーン24の後端部24b側とシリンダ吸入流路27とを連通する構成であれば、上記の構成に限定されるものではない。例えば、連通穴51aの他方の開口部(図2において第2ベーン24の側面部に開口している開口部)を、第2ベーン24の上面部に開口させてもよい。この場合、当該開口部とシリンダ吸入流路27とを連通する連通穴51bは、当該開口部に連通する中間仕切板4に形成された流路と、該流路とシリンダ吸入流路27とを連通する第2シリンダ21に形成された流路と、で構成される。
 また例えば、連通穴51aの他方の開口部(図2において第2ベーン24の側面部に開口している開口部)を、第2ベーン24の底面部に開口させてもよい。この場合、当該開口部とシリンダ吸入流路27とを連通する連通穴51bは、当該開口部に連通する第2支持部材70のフランジ部70bに形成された流路と、該流路とシリンダ吸入流路27とを連通する第2シリンダ21に形成された流路と、で構成される。
[多気筒回転圧縮機100の動作説明]
 続いて、上記のように構成された多気筒回転圧縮機100を運転する際の動作説明を行う。
[第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20で冷媒を圧縮する際の動作]
 まず、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20の双方で冷媒を圧縮する際の動作について説明する。当該動作は、圧縮機構部が休筒状態にならない通常の多気筒回転圧縮機と同様の動作である。詳しくは、下記のような動作となる。
 電動機8に電力供給すると、電動機8によって駆動軸5が真上から見て反時計周りに回転(図2に示すようにベーン位置を基準に回転位相θ)する。駆動軸5が回転することにより、第1シリンダ室12内では偏心ピン軸部5cが偏心回転運動し、第2シリンダ室22内では偏心ピン軸部5dが偏心回転運動する。なお、偏心ピン軸部5c及び偏心ピン軸部5dは、互いに位相が180度ずれるように偏心回転運動する。
 偏心ピン軸部5cの偏心回転運動に伴い、第1シリンダ室12内では第1ピストン13が偏心回転運動し、吸入マフラ6の流出管6cからシリンダ吸入流路17を経由して第1シリンダ室12内に吸入された低圧のガス状冷媒が圧縮される。同様に、偏心ピン軸部5dの偏心回転運動に伴い、第2シリンダ室22内では第2ピストン23が偏心回転運動し、吸入マフラ6の流出管6dからシリンダ吸入流路27を経由して第2シリンダ室22内に吸入された低圧のガス状冷媒が圧縮される。
 第1シリンダ室12内で圧縮されたガス状冷媒は、所定の圧力になると吐出口18から吐出マフラ63内に吐出され、その後に吐出マフラ63の吐出口から密閉容器3の内部空間7に吐出される。また、第2シリンダ室22内で圧縮されたガス状冷媒は、所定の圧力になると吐出口28から吐出マフラ73内に吐出され、その後に吐出マフラ73の吐出口から密閉容器3の内部空間7に吐出される。そして、密閉容器3の内部空間7に吐出された高圧のガス状冷媒は、圧縮機吐出管2から密閉容器3の外部へ吐出される。
 第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20で冷媒を圧縮する際には、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20での上記の冷媒吸入動作及び圧縮動作が繰り返される。
[第2圧縮機構部20が休筒状態となる際の動作]
 図3及び図4は、本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。なお、図3は、第2圧縮機構部20が冷媒圧縮動作を行っている状態における第2ベーン24近傍を示す図であり、(a)が第2ベーン24近傍の横断面図を示し、(b)が第2ベーン24近傍の縦断面図を示している。また、図4は、休筒状態(冷媒圧縮動作を行っていない状態)となっている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す図であり、(a)が第2ベーン24近傍の横断面図を示し、(b)が第2ベーン24近傍の縦断面図を示している。
 以下、図1~図4を用いて、第2圧縮機構部20が休筒状態となる際の動作について説明する。なお、当該動作中においても、第1圧縮機構部10は、圧縮バネ40で押圧されている第1ベーン14が常に第1ピストン13と接しており、上記と同様の冷媒圧縮動作を行う。このため、以下では、第2圧縮機構部20が休筒状態となる際の第2圧縮機構部20の動作について説明する。
 第2圧縮機構部20が冷媒を圧縮している上記の状態においては、潤滑油を介して、吐出圧が第2ベーン24の後端部24b全体に作用する。このため、第2ベーン24の先端部24a及び後端部24bに作用する圧力の差によって生じる押付力が引張りバネ50による引上げ力を上回っており、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられる。したがって、第2圧縮機構部20では、駆動軸5の回転に伴って、冷媒が圧縮される。
 この状態では、図3に示すように、第2ベーン24に形成された連通穴51aと第2シリンダ21に形成された連通穴51bとの位置が一致しない。このため、第2ベーン24に形成された連通穴51aはベーン溝29の側壁によって塞がれ、第2シリンダ21に形成された連通穴51bは第2ベーン24の側面部によって塞がれている。したがって、第2ベーン24に形成された連通穴51aの内部は吐出圧となっている。
 一方、多気筒回転圧縮機100の運転開始直後や、多気筒回転圧縮機100が低負荷となっている状態においては、密閉容器3の内部空間7の圧力が低い。このため、引張りバネ50による引上げ力が、第2ベーン24の先端部24a及び後端部24bに作用する圧力の差によって生じる押付力を上回ることとなる。これにより、第2ベーン24の後端部24b全体に吐出圧が作用し、第2ベーン24の先端部24a全体に吸入圧が作用した状態で、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間し、第2圧縮機構部20が休筒状態となる。
 そして、第2ベーン24がさらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動すると、図4に示すように、第2ベーン24に形成された連通穴51aの開口部と第2シリンダ21に形成された連通穴51bの開口部とが重なり始める。つまり、第2ベーン24に形成された連通穴51aが吸入圧となっているシリンダ吸入流路27と連通することとなるため、連通穴51a及び連通穴51bを介して、連通穴51aの後端部24b側の開口部近傍の潤滑油がシリンダ吸入流路27に流れ込み、第2ベーン24の後端部24bに作用する押付力が低下する。これにより、第2ベーン24がさらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動し、第2ベーン24の後端部24bが接触部52に接触する。
 第2ベーン24の後端部24bが接触部52に接触した状態では、第2ベーン24の後端部24bには、接触部52の連通穴53と対向する範囲にのみ吐出圧が作用する。このため、第2ベーン24に作用する押付力がさらに低下し、引上げ力と押付力の差が明確となって、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間した状態で安定的に保持される。
[第2圧縮機構部20の休筒状態を解除する動作]
 次に、第2圧縮機構部20の休筒状態を解除する動作について説明する。第2ベーン24を安定保持した状態で密閉容器3の内部空間7の圧力(つまり吐出圧)が大きくなっていくと、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24bにおける接触部52の連通穴53と対向する範囲に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力が、引張りバネ50による引上げ力を上回るようになる。この状態になると、第2ベーン24は接触部52から離れ、第2ベーン24の保持が解除されることとなる。
 一旦、第2ベーン24が接触部52から切り離されると、第2ベーン24に形成された連通穴51aと第2シリンダ21に形成された連通穴51bとの位置が不一致となり、吸入圧が導入されなくなる。また、第2ベーン24の後端部24b全体に潤滑油が供給され、第2ベーン24の後端部24b全体に吐出圧が作用し、第2ベーン24に作用する押付力が大きくなる。これにより、第2ベーン24に作用する押付力と引上げ力との差が明確となり、第2ベーン24が第2ピストン23側にさらに移動し、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられ、第2圧縮機構部20は冷媒の圧縮動作を開始する。
 なお、第2ベーン24を安定保持した状態においては、第2ベーン24の後端部24bにおける接触部52の連通穴53と対向する範囲に作用する圧力を所定の圧力値より低く維持することにより、つまり、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24bにおける接触部52の連通穴53と対向する範囲に作用する吐出圧」との圧力差を所定値以下に抑えることにより、第2圧縮機構部20の休筒状態を維持できる。また、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられた状態においては、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差を所定値以上に維持することにより、第2圧縮機構部20の冷媒圧縮状態を維持することができる。
[第2ベーン24に作用する圧力と第2ベーン24の動作との関係]
 図5は、本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100における、第2ベーン24の位置と当該第2ベーン24に作用する圧力によって発生する押付力との関係を示す図である。また、図6は、本発明の実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100の第2ベーン24に作用する押付力と引上げ力との関係を説明するための説明図である。なお、図6(a)は、第2ベーン24と接触部52とが接触していない状態を示す側面図であり、図6(b)は、第2ベーン24と接触部52とが接触している状態を示す側面図である。
 第2ベーン24には、先端部24aに吸入圧Psが作用し、後端部24bに吐出圧Pdが作用する。また、第2ベーン24には、引張りバネ50による引上げ力Fも作用する。そして、第2ベーン24に作用するこれらPs,Pd,Fの関係によって、第2ベーン24の状態が決定する。
 まず、第2ベーン24と接触部52とが接触していない状態について説明する。
 第2ベーン24における当該第2ベーン24の移動方向と垂直な断面の面積(先端部24a及び後端部24bの表面積に近似)をAとすると、第2ベーン24と接触部52とが接触していない状態においては、吸入圧Ps及び吐出圧Pdによって第2ベーン24に作用する押付力は、(Pd-Ps)Aとなる。このため、第2ベーン24が第2ピストン23に押し付けられている冷媒圧縮状態においては、F-(Pd-Ps)A<0の関係が成立する。また、第2ベーン24が第2ピストン23から離間している非圧縮状態においては、F-(Pd-Ps)A>0の関係が成立する。
 次に、第2ベーン24と接触部52とが接触している状態について説明する。
 第2ベーン24が接触部52と接触すると、第2ベーン24に吐出圧Pdが作用する面積(受圧面積)は、接触部52に形成された連通穴53の断面積Bに減少する。この受圧面積の減少による押付力の変化ΔFは、ΔF=(Pd-Ps)×(A-B)で表され、この分だけ引上げ力が加えられたと考えることができる(後に説明するその他の実施の形態で与える磁力や摩擦力等と同様に扱える)。つまり、ΔFは、「第2ベーン24が接触部52と接触している状態(保持機構が第2ベーン24を保持している状態)における引上げ力と押付力との差」と「第2ベーン24が第2ピストン23から離間しており、且つ第2ベーン24が接触部52と接触していない状態(保持機構が第2ベーン24を保持していない状態)における前記引上げ力と前記押付力との差」との差ということができる。したがって、第2ベーン24と接触部52とが接触している状態において第2ベーン24に作用するPs,Pd,Fの関係によって、第2ベーン24は次のように動作する。すなわち、第2ベーン24が安定保持されている状態においては、F+ΔF-(Pd-Ps)A>0の関係が成立する。また、第2ベーン24の保持が解除される状態のとき、F+ΔF-(Pd-Ps)A<0の関係が成立する。
 以上、本実施の形態1のように構成された多気筒回転圧縮機100においては、第2圧縮機構部20は、第1圧縮機構部10に比べ、第2ピストン23側に第2ベーン24を押し付ける押付力が小さくなっている。このため、第2ベーン24の後端部24bに作用する圧力所定値よりも小さくなった場合、第2圧縮機構部20の第2ベーン24は第2ピストン23から離間し、第2圧縮機構部20は休筒状態となる。このため、本実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100は、低負荷条件において圧縮機損失を低減し、圧縮機効率改善及び能力範囲拡大が可能となり、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。このとき、本実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100は、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要としないので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止できる。
 また、本実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100は、第2圧縮機構部20に、第2ベーン24が第2ピストン23から離れた状態になったときに第2ベーン24と接触し、第2ベーン24を保持する保持機構を備えている。このため、本実施の形態1に係る多気筒回転圧縮機100は、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
 なお、本実施の形態1では、休筒状態となる第2圧縮機構部20を第1圧縮機構部10の下方に配置した例を説明したが、休筒状態となる第2圧縮機構部20を第1圧縮機構部10の上方に配置しても勿論よい。
 また、本実施の形態1では高圧密閉シェル形式の多気筒回転圧縮機100について説明したが、その他のシェル形式の多気筒回転圧縮機に本実施の形態1で示した第2圧縮機構部20を採用することにより、本実施の形態1で説明した効果と同様の効果を得ることができる。例えば、反密閉式の多気筒回転圧縮機及び中間シェル形式の多気筒回転圧縮機に本実施の形態1で示した第2圧縮機構部20を採用することにより、本実施の形態1で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
 また、本実施の形態1では、圧縮機構部を2つ備えた多気筒回転圧縮機100について説明したが、多気筒回転圧縮機100に3つ以上の圧縮機構部を備えてもよい。このうちの一部を第2圧縮機構部20と同様の構成とすることにより、本実施の形態1で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
実施の形態2.
 実施の形態1では、第2ベーン24の後端部24b側に設けられた接触部52と、第2ベーン24に形成された連通穴51aと、第2シリンダ21に形成された連通穴51bと、で保持機構を構成した。しかしながら、連通穴51a,51bを設けなくとも、以下のように保持機構を構成することができる。なお、本実施の形態2で特に記述しない構成については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図7及び図8は、本発明の実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。なお、図7は、第2圧縮機構部20が冷媒圧縮動作を行っている状態における第2ベーン24近傍を示す図であり、(a)が第2ベーン24近傍の横断面図を示し、(b)が第2ベーン24近傍の縦断面図を示している。また、図8は、休筒状態となっている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す図であり、(a)が第2ベーン24近傍の横断面図を示し、(b)が第2ベーン24近傍の縦断面図を示している。
 本実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20は、ベーン背室25の上部開口部が中間仕切板4で閉塞されており、ベーン背室25の下部開口部が第2支持部材70のフランジ部70bで閉塞されている。このため、ベーン背室25と密閉容器3の内部空間7とを連通する流路は、接触部52に形成された連通穴53のみとなっている。なお、実施の形態1と同様に、接触部52の第2ベーン24側は平面部となっており、当該平面部と第2ベーン24の後端部24bとが所定の平行度を保つように、接触部52は設けられている。
 本実施の形態2のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1と同様に、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力が、引張りバネ50による引上げ力を上回っている場合、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられ、第2圧縮機構部20は冷媒の圧縮動作を行う。
 一方、密閉容器3の内部空間7の圧力(吐出圧)が低くなると、引張りバネ50による引上げ力が、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力を上回り、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間し、第2圧縮機構部20が休筒状態となる。そして、第2ベーン24がさらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動すると、第2ベーン24の後端部24bが接触部52に接触する。
 第2ベーン24の後端部24bが接触部52に接触した状態では、第2ベーン24の後端部24bには、接触部52の連通穴53と対向する範囲にのみ吐出圧が作用する。このため、実施の形態1と同様に、第2ベーン24に作用する押付力がさらに低下し、引上げ力と押付力の差が明確となって、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間した状態で安定的に保持される。
 以上、本実施の形態2のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1と同様に、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要とすることなく第2圧縮機構部20を休筒状態にできるので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。また、本実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1と同様に、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
 なお、本実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100は、ベーン背室25と密閉容器3の内部空間7とを連通する流路が接触部52に形成された連通穴53のみとなっている。このため、第2ピストン23から離間した第2ベーン24が接触部52に接触するためには、ベーン背室25内の潤滑油が第2ベーン24とベーン溝29との間を通って第2シリンダ室22内へ流れ込む必要がある。このため、本実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1と比べ、第2ベーン24が安定保持状態(接触部52に接触した状態)となるまでに時間がかかる。しかしながら、本実施の形態2に係る多気筒回転圧縮機100は、第2ベーン24や第2シリンダ21等に連通穴51a,51bを形成する必要がないので、多気筒回転圧縮機100をさらに安価にすることができる。
実施の形態3.
 実施の形態1及び実施の形態2では、接触部52の材質について特に言及しなかったが、例えば接触部52を磁石で形成してもよい(以下、磁石で形成された接触部52を磁石54と称する)。なお、本実施の形態3で特に記述しない構成については、実施の形態1又は実施の形態2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図9は、本発明の実施の形態3に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す縦断面図である。なお、図9は、第2ベーン24が接触部52である磁石54に接した状態(安定的に保持された状態)を示している。
 また、図10は、本発明の実施の形態3に係る多気筒回転圧縮機100における、磁石54-第2ベーン24間の距離と第2ベーン24に作用する磁力との関係を説明するための図である。
 図10に示すように、第2ベーン24に作用する磁石54の磁力は、第2ベーン24が磁石54に接するときに最大値となり、第2ベーン24が磁石54から離れるにつれて減衰し、一定距離以上離れると磁力は無視できる程度の大きさになる。つまり、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられて第2圧縮機構部20が冷媒の圧縮動作を行っている状態においては、第2ベーン24と磁石54との間の距離が一定距離以上離れている。このため、第2ベーン24には、引張りバネ50の引上げ力、及び、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力のみが作用する。
 一方、密閉容器3の内部空間7の圧力(吐出圧)が低くなると、引張りバネ50による引上げ力が、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力を上回り、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間し、第2圧縮機構部20が休筒状態となる。そして、第2ベーン24がさらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動すると、第2ベーン24には、引張りバネ50の引上げ力に加えて、磁石54の磁力による引上げ力も作用する。このため、第2ベーン24に作用する押付力と引上げ力の差が明確となって、第2ベーン24は、さらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動し、磁石54に接触する。
 第2ベーン24の後端部24bが磁石54に接触した状態では、第2ベーン24の後端部24bには、磁石54の連通穴53と対向する範囲にのみ吐出圧が作用する。このため、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、第2ベーン24に作用する押付力がさらに低下し、引上げ力と押付力の差が明確となって、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間した状態で安定的に保持される。
 以上、本実施の形態3のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要とすることなく第2圧縮機構部20を休筒状態にできるので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。また、本実施の形態3に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
 なお、本実施の形態3に係る多気筒回転圧縮機100は、磁石54を用いているため、磁石54の磁力管理が必要となる。しかしながら、本実施の形態3のように多気筒回転圧縮機100を構成することにより、磁石54の磁力によって、第2ピストン23から離間した第2ベーン24をより安定して保持することができる。
実施の形態4.
 保持機構の構成は、実施の形態1~実施の形態3で示した構成に限らず、以下のような構成にすることも可能である。なお、本実施の形態4で特に記述しない構成については、実施の形態1~実施の形態3のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図11は、本発明の実施の形態4に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。なお、図11(a)が第2ベーン24近傍の横断面図を示し、図11(b)が第2ベーン24近傍の縦断面図を示している。また、図11は、第2ベーン24が安定的に保持された状態を示している。
 図11に示すように、本実施の形態4に係る多気筒回転圧縮機100は、保持機構の接触部52として摩擦材56を備えている。摩擦材56は、ベーン背室25に設けられている。この摩擦材56は、ベーン溝29の側面部に対して傾斜している傾斜面56aを有している。
 本実施の形態4のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力が、引張りバネ50による引上げ力を上回っている場合、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられ、第2圧縮機構部20は冷媒の圧縮動作を行う。
 一方、密閉容器3の内部空間7の圧力(吐出圧)が低くなると、引張りバネ50による引上げ力が、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力を上回り、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間し、第2圧縮機構部20が休筒状態となる。そして、第2ベーン24がさらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動すると、第2ベーン24の後端部24b近傍の側面部が摩擦材56に接触する。この状態になると、第2ベーン24が第2ピストン23側へ移動しようとした際、第2ベーン24と摩擦材56との間に摩擦力が発生し、押付力の差が明確となって、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間した状態で安定的に保持される。
 以上、本実施の形態4のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1~実施の形態3と同様に、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要とすることなく第2圧縮機構部20を休筒状態にできるので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。また、本実施の形態4に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1~実施の形態3と同様に、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
 なお、本実施の形態4のように構成された多気筒回転圧縮機100は、使用状況に応じて摩擦材56の表面状態や潤滑状態が変化し、それに伴って摩擦力も変化する。このため、本実施の形態4のように構成された多気筒回転圧縮機100は、第2ベーン24を保持できる圧力差(第2ベーン24の先端部24a及び後端部24bに作用する圧力の差)の条件が変化することが課題である。
実施の形態5.
 実施の形態1~実施の形態4で示した多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20には、第2ベーン24に引上げ力を作用させる引張りバネ50が設けられていた。しかしながら、「第2ベーン24の先端部24aに作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24bに作用する吐出圧」との圧力差のみによっても、第2ベーン24はベーン溝29を移動することができる。このため、実施の形態1~実施の形態4で示した多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20に引張りバネ50を設けない構成としても、本発明を実施することができる。なお、本実施の形態5で特に記述しない構成については、実施の形態1~実施の形態4のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、以下では、実施の形態3で示した多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20から引張りバネ50を取り除いた構成を例に、本実施の形態5に係る多気筒回転圧縮機100を説明する。
 図12は、本発明の実施の形態5に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の構造を示す概略横断面図であり、(a)が圧縮状態となっている第2圧縮機構部20を示しており、(b)が非圧縮状態(休筒状態)となっている第2圧縮機構部20を示している。
 図12に示すように、本実施の形態5に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態3で示した多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20から引張りバネ50を取り除いた構成となっている。
 第1圧縮機構部10では、冷媒を圧縮する際、第1ベーン14は、その先端部14aが第1ピストン13の外周壁に押し付けられた状態で、第1ピストン13の偏心回転運動に追従してベーン溝19内を移動する。同様に、第2圧縮機構部20では、冷媒を圧縮する際、第2ベーン24は、その先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられた状態で、第2ピストン23の偏心回転運動に追従してベーン溝29内を移動する。つまり、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20で冷媒圧縮を行う際、第1ピストン13及び第2ピストン23の偏心回転運動に伴って、第1ベーン14及び第2ベーン24には、引上げ力となる慣性力が作用する。
 このため、本実施の形態5のように構成された多気筒回転圧縮機100においては、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力が、慣性力による引上げ力を上回っている場合、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられ、第2圧縮機構部20は冷媒の圧縮動作を行う。
 一方、密閉容器3の内部空間7の圧力(吐出圧)が低くなると、慣性力による引上げ力が、「第2ベーン24の先端部24a全体に作用する吸入圧」と「第2ベーン24の後端部24b全体に作用する吐出圧」との圧力差によって生じる押付力を上回り、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間し、第2圧縮機構部20が休筒状態となる。そして、第2ベーン24がさらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動すると、第2ベーン24の後端部24bが磁石54に接触し、安定的に保持される。
 以上、本実施の形態5のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1~実施の形態4と同様に、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要とすることなく第2圧縮機構部20を休筒状態にできるので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。また、本実施の形態5に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1~実施の形態4と同様に、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
実施の形態6.
 保持機構が接触部52を備える場合、接触部52を以下のように構成してもよい。なお、本実施の形態6で特に記述しない構成については、実施の形態1~実施の形態5のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図13及び図14は、本発明の実施の形態6に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図である。なお、図13は、第2圧縮機構部20が冷媒圧縮動作を行っている状態における第2ベーン24近傍を示す図であり、(a)が第2ベーン24近傍の横断面図を示し、(b)が第2ベーン24近傍の縦断面図を示している。また、図14は、休筒状態となっている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す図であり、(a)が第2ベーン24近傍の横断面図を示し、(b)が第2ベーン24近傍の縦断面図を示している。
 図13及び図14に示すように、本実施の形態6に係る接触部52には、第2ベーン24の後端部24bと対向する平面部に、ゴム及びシリコン等の弾性体52a(クッション材)を備えている。
 本実施の形態6のように接触部52を構成することにより、弾性体52aを備えていない接触部52を用いた場合と比べ、接触部52と第2ベーン24の後端部24bとの間の平行度のずれの許容度を大きくできる。このため、本実施の形態6のように接触部52を構成することにより、多気筒回転圧縮機100の組立が容易となる。
実施の形態7.
 保持機構が連通穴53の形成された接触部52を備える場合、第2ベーン24の後端部24bの形状を以下のように形成してもよい。なお、本実施の形態7で特に記述しない構成については、実施の形態1~実施の形態6のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図15は、本発明の実施の形態7に係る多気筒回転圧縮機100の第2ベーン24の一例を示す要部拡大図である。なお、図15(a)は、休筒状態となっている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す横断面図である。図15(b)は、休筒状態となっている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す縦断面図である。図15(c)は、冷媒圧縮動作を行っている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す縦断面図である。
 また、図16は、本発明の実施の形態7に係る多気筒回転圧縮機100の第2ベーン24の別の一例を示す要部拡大図である。なお、図16(a)は、休筒状態となっている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す横断面図である。図16(b)は、休筒状態となっている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す縦断面図である。図16(c)は、冷媒圧縮動作を行っている第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す縦断面図である。
 例えば図15及び図16に示すように、本実施の形態7に係る多気筒回転圧縮機100の第2ベーン24は、その後端部24bに、円筒形状、円錐形状、角柱形状又は角錐形状等の突起部55(本発明の凸部に相当)が形成されている。また、接触部52の連通穴53(本発明の凹部に相当)は、第2ベーン24の突起部55と対応する形状に形成されている。そして、接触部52の連通穴53と第2ベーン24の突起部55とが嵌り合う(接触する)と、両者の接触面でシールされる関係となっている。
 なお、本実施の形態7では、ベーン背室25の上下開口部は、中間仕切板4及び第2支持部材70のフランジ部70bで閉塞されている。
 以上、本実施の形態7のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1~実施の形態6と同様に、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要とすることなく第2圧縮機構部20を休筒状態にできるので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。また、本実施の形態7に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1~実施の形態6と同様に、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
 また、本実施の形態7に係る多気筒回転圧縮機100においては、接触部52の連通穴53に第2ベーン24の突起部55が嵌り込む際、連通穴53の出入口で大きな圧損が生じる。このため、第2ベーン24の後端部24bに吐出圧が作用する面積を減少させることができ、第2ベーン24を接触部52により接触させやすくなる(より安定保持できる)。
実施の形態8.
 接触部52が磁石で構成されている場合(磁石54の場合)、磁石54を電磁石としてもよい。
 このように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1~実施の形態7と同様に、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要とすることなく第2圧縮機構部20を休筒状態にできるので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。また、本実施の形態8に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1~実施の形態7と同様に、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
 また、本実施の形態8に係る多気筒回転圧縮機100は、磁石54を電磁石で構成しているので電気配線を新たに設ける必要があるが、磁石に電力供給することによって必要なときのみに磁力を発生することができるので、第2圧縮機構部20の休筒状態への切り換えを自在に行うことができる。
実施の形態9.
 第2ベーン24にバネによって引上げ力を作用させる場合、引張りバネ50を用いずに、以下のような構成で第2ベーン24に引上げ力を作用させてもよい。なお、本実施の形態9で特に記述しない構成については、実施の形態1~4,6~8のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図17は、本発明の実施の形態9に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す横断面図である。
 図17に示すように、本実施の形態9に係る第2ベーン24の側面部には、ベーン背室25内に配置される位置に、一対のベーン側面板57が設けられている。また、ベーン側面板57よりも第2シリンダ室22の径方向内側となる位置(第2ピストン23側)に、一対の圧縮バネ58が設けられている。そして、本実施の形態9に係る多気筒回転圧縮機100は、一対のベーン側面板57が第2シリンダ室22の径方向外側(第2ベーン24が第2ピストン23から離間する方向)に、一対の圧縮バネ58で押圧されている。つまり、第2ベーン24には、一対の圧縮バネ58による引上げ力が作用している。
 以上、本実施の形態9のように構成された多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1~4,6~8と同様に、特許文献1に記載の多気筒回転圧縮機が必要とした開閉弁、切換弁及び配管等で構成された機械式容量制御手段を必要とすることなく第2圧縮機構部20を休筒状態にできるので、多気筒回転圧縮機100の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。また、本実施の形態9に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態1~4,6~8と同様に、第2ベーン24が第2ピストン23の外周壁から離間した際に、第2ベーン24の位置を安定に保つこともできる。
実施の形態10.
 接触部52として磁石54を用いる場合、磁石54を以下のような形状に形成してもよい。なお、本実施の形態10で特に記述しない構成については、実施の形態1~実施の形態9のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図18は、本発明の実施の形態10に係る多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20を示す横断面図である。
 図18に示すように、本実施の形態10に係る多気筒回転圧縮機100の磁石54には、第2ベーン24側に突出する一対の凸部54aが形成されている。これら凸部54aの対向面は平面部となっており、これら平面部はベーン溝29の側面部と略同位置になっている。換言すると、一対の凸部54aの対向面は、ベーン溝29の側面部にもなっている。つまり、第2ベーン24が第2ピストン23から離間した際、一対の凸部54aの間に第2ベーン24が入り込むように、一対の凸部54aは配置されている。
 図10で前述したように、第2ベーン24に作用する磁石54の磁力は、第2ベーン24が磁石54に接するときに最大値となり、第2ベーン24が磁石54から離れるにつれて減衰し、一定距離以上離れると磁力は無視できる程度の大きさになる。つまり、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23の外周壁に押し付けられて第2圧縮機構部20が冷媒の圧縮動作を行っている状態においては、第2ベーン24と磁石54との間の距離が一定距離以上離れている。このため、第2ベーン24には、磁石54の磁力がほとんど作用しない。
 一方、密閉容器3の内部空間7の圧力(吐出圧)が低くなると、第2ベーン24は第2ピストン23の外周壁から離間し、第2圧縮機構部20が休筒状態となる。そして、第2ベーン24がさらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動すると、第2ベーン24には、磁石54の磁力による引上げ力が作用する。このため、第2ベーン24に作用する押付力と引上げ力の差が明確となって、第2ベーン24は、さらに第2ピストン23の外周壁から離間する方向へ移動し、磁石54に接触する。
 このとき、本実施の形態10に係る磁石54は、第2ベーン24側に突出する一対の凸部54aが形成されているので、凸部54aが形成されていない場合と比べ、第2ベーン24と磁石54との距離がより遠い段階で、第2ベーン24に磁石54の磁力を作用させることができる。また、第2ベーン24と磁石54との対向面積(磁力の作用面積)が増加するため、より大きな磁力を第2ベーン24に作用させることもできる。このため、本実施の形態10に係る多気筒回転圧縮機100は、凸部54aが形成されていない磁石54を用いる場合と比べ、第2ベーン24をより磁石54に接触させやすくなるため、第2ベーン24をより安定して保持することができる。
実施の形態11.
 実施の形態1~実施の形態10で示した多気筒回転圧縮機100は、例えば以下に示すような蒸気圧縮式冷凍サイクル装置に用いられる。
 図19は、本発明の実施の形態11に係る蒸気圧縮式冷凍サイクル装置500を示す構成図である。
 本実施の形態11に係る蒸気圧縮式冷凍サイクル装置500は、実施の形態1~実施の形態10のいずれかで示した多気筒回転圧縮機100と、該多気筒回転圧縮機100で圧縮された冷媒から放熱させる放熱器300と、該放熱器300から流出した冷媒を膨張させる膨張機構200と、該膨張機構200から流出した冷媒に吸熱させる蒸発器400と、を備えている。
 本実施の形態11に係る蒸気圧縮式冷凍サイクル装置500のように、実施の形態1~実施の形態10のいずれかで示した多気筒回転圧縮機100を備えることにより、蒸気圧縮式冷凍サイクル装置500の大型化及び高コスト化を防止しつつ、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。
実施の形態12.
 接触部52が永久磁石である磁石54で構成されている場合、多気筒回転圧縮機100を次のように構成してもよい。なお、本実施の形態12で特に記述しない構成については、実施の形態1~実施の形態10のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図20は、本発明の実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100の構造を示す概略縦断面図である。図21は、この多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20を示す概略横断面図である。また、図22は、この多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20の第2ベーン24近傍を示す要部拡大図(縦断面図)である。
[基本構成]
 本実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100の基本構成は、実施の形態1~実施の形態10で示した多気筒回転圧縮機100の基本構成と同様である。つまり、本実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100は、偏心ピン軸部5c,5dを有する駆動軸5と、該駆動軸5を回転駆動する電動機8と、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20(2つの圧縮機構)と、電動機8、第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20を収容し、底部に潤滑油を貯留する密閉容器3とを備えている。
 また、第1圧縮機構部10は、吸入圧空間(吸入マフラ6及びシリンダ吸入流路17)から低圧の冷媒を吸入し圧縮した高圧の冷媒を吐出圧空間(密閉容器3の内部)に排出する第1シリンダ室12が形成された第1シリンダ11と、駆動軸5の偏心ピン軸部5cに摺動自在に取り付けられ、第1シリンダ11内で偏心回転運動するリング形状の第1ピストン13と、第1ピストン13の外周面に先端部14aが押し付けられた状態で第1シリンダ室12を2つの空間に分割する第1ベーン14と、第1ベーン14を往復動自在に収容し、第1シリンダ11に開口するベーン溝19と、第1ベーン14の後端部14bを収容し、第1シリンダ室12に連通するベーン背室15とを備えている。同様に、第2圧縮機構部20は、吸入圧空間(吸入マフラ6及びシリンダ吸入流路27)から低圧の冷媒を吸入し圧縮した高圧の冷媒を吐出圧空間(密閉容器3の内部)に排出する第2シリンダ室22が形成された第2シリンダ21と、駆動軸5の偏心ピン軸部5dに摺動自在に取り付けられ、第2シリンダ21内で偏心回転運動するリング形状の第2ピストン23と、第2ピストン23の外周面に先端部24aが押し付けられた状態で第2シリンダ室22を2つの空間に分割する第2ベーン24と、第2ベーン24を往復動自在に収容し、第2シリンダ21に開口するベーン溝29と、第2ベーン24の後端部24bを収容し、第2シリンダ室22に連通するベーン背室25とを備えている。
 そして、第1シリンダ室12及び第2シリンダ室22は前記吸入圧空間に常時連通し、ベーン背室15,25は前記吐出圧空間に常時連通し、第1ベーン14及び第2ベーン24には、先端部14a,24aと後端部14b,24bにそれぞれ吸入圧と吐出圧が作用する。先端部14a,24aと後端部14b,24bとに作用する圧力の差によって、第1ベーン14及び第2ベーン24には、第1ピストン13及び第2ピストン23に当接する方向に力が作用する。なお、以下では、この当接する方向の力を第1力と定義する。
 また、第1圧縮機構部10のベーン背室15には、圧縮バネ40が配され、第1ベーン14が第1ピストン13に当接する方向に力が付与され、上記圧力差が生じないときでも第1力が付与される。
[実施の形態12の特徴的な構成]
 ここで、本実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100の特徴的な構成は、以下の構成である。
 第2圧縮機構部20のベーン背室25には、接触部52として永久磁石である磁石54が設けられている。また、本実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100には、第2ベーン24が第2ピストン23から離間した状態(詳しくは、第2ベーン24を磁石54が吸着したとき)で第2ベーン24の後端部24b側の例えば一部に吸入圧空間から低圧の冷媒を導入する低圧導入機構110を備えている。この低圧導入機構110は、吸入圧空間(より詳しくはシリンダ吸入流路27)と第2ベーン24の後端部24b側とを連通する流路111と、流路111を開閉するシール材112とを備えている。また、シール材112は、流路111における第2ベーン24の後端部24b側の入口に設けられており、流路111を閉じる方向に付勢されている。そして、第2ベーン24がシール材112(より詳しくは、第2ベーン24側に突出した突部112a)に接触したとき、シール材112は流路111を開き、第2ベーン24の後端部24b側の例えば一部に吸入圧空間から低圧の冷媒を導入する構成となっている。これら流路111及びシール材112は、永久磁石である磁石54と共に、非磁性保持部品113に設けられている。
 第2ベーン24には、永久磁石である磁石54により第2ピストン23から離間させる方向に吸引磁力が作用する。この吸引磁力は、図10に示すように、磁石54に近づくほど増大する特性を有する。なお、以下では、第2ベーン24を第2ピストン23から離間させる方向に作用する力を第2力と定義する。
 つまり、第2ベーン24には、第1力と第2力が常時作用し、第1力及び第2力の大小関係によって、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23に当接した圧縮状態と、第2ベーン24の先端部24aが第2ピストン23から離間した休筒状態(非圧縮状態)とが自律的に切換わる。すなわち、第1力が第2力よりも大きい場合、圧縮状態となり、第2力が第1力よりも大きい場合、第2ベーン24は第2ピストン23から離間することで、第2シリンダ室22は圧縮室が形成されない休筒状態となる。そして、一旦、第2ベーン24が第2ピストン23から離間すると、第2ベーン24は磁石54に近づき、図10に記載した永久磁石の特性によって、第2ベーン24に作用する第2力が増大する。
 再度、圧縮状態に切換わるには、第1力が第2力よりも大きい必要があり、磁石54と第2ベーン24とが吸着しているときの第2力は、第2ベーン24が第2ピストン23から離間したときの第2力よりも大きいため、非圧縮状態から圧縮状態になるときの第1力は、圧縮状態から休筒状態へ切換わったときの第1力よりも大きい力である。
[第2圧縮機構部の動作の説明]
 図23は、本発明の実施の形態12に係る第2圧縮機構部20における、第2ベーン24の先端部24aと後端部24bとに作用する圧力の圧力差ΔPと、運転状態との関係を示す図である。なお、図23は、縦軸が上記の圧力差ΔPを示し、横軸が多気筒回転圧縮機100の負荷を示している。
 第2圧縮機構部20が圧縮状態から休筒状態に切換わるときの圧力差ΔP1以下の領域では、常に第1力<第2力の関係があって、第2ベーン24は第2ピストン23から常時離間する休筒状態である。以下では、この領域を常時休筒運転領域と称する。
 また、休筒状態から圧縮状態に切換わるときの圧力差ΔP2以上の領域では、常に第1力>第2力の関係があって、第2圧縮機構部20は圧縮状態である。以下では、この領域を常時圧縮運転領域と称する。
 これら2つ領域の間の領域は、圧縮状態及び休筒状態のいずれの運転状態も可能な領域であり、以下では、この領域をヒステリシス領域と称する。
 図24は、本発明の実施の形態12に係る第2圧縮機構部20における常時圧縮運転領域からヒステリシス領域になったときの運転状態を説明する図である。
 一旦、常時圧縮運転領域まで圧力差ΔPを大きくすることで、第2ベーン24を第2ピストン23に当接させ、その後、ヒステリシス領域まで圧力差ΔPを小さくすることで、第2圧縮機構部20はヒステリシス領域で圧縮状態となる(圧縮運転することが可能となる)。
 図25は、本発明の実施の形態12に係る第2圧縮機構部20における常時休筒運転領域からヒステリシス領域になったときの運転状態を説明する図である。
 一旦、常時休筒運転領域まで圧力差ΔPを小さくし、第2ベーン24を第2ピストン23から離間させ、その後、ヒステリシス領まで圧力差ΔPを大きくすることによって、第2圧縮機構部20はヒステリシス領域で休筒状態となる。
 上述のヒステリシス領域の動作は、永久磁石の特性だけでも成立する。しかしながら、図10のように吸引磁力は永久磁石に近づくと急激に増加する特性があるため、第2ベーン24と永久磁石である磁石54の接触面の加工精度・組立精度によって、第2ベーン24に作用する吸引磁力がばらつくことが課題であった。
[低圧導入機構部の動作の説明]
 図26は、本発明の実施の形態12に係る低圧導入機構110のシール材112の動作を説明するための縦断面図である。なお、図26(a)は、第2圧縮機構部20が圧縮状態のときのシール材112近傍を示している。また、図26(b)は、第2圧縮機構部20が休筒状態のときのシール材112近傍を示している。
 第2ベーン24を永久磁石である磁石54が吸着するとき、第2ベーン24の後端部24bによってシール材112の突部112aが押され、シール材112が傾く。シール材112が傾くことで、シール材112で閉じられていた流路111が開き、第2ベーン24の後端部24b側の例えば一部に吸入圧空間から低圧の冷媒が供給される。第2ベーン24の後端部24b側に低圧が供給されると、第2ベーン24の後端部24bに吐出圧が作用する面積が減少し、第2ベーン24に作用する圧力差ΔPによる第1力は低下する。
 したがって、図6のように永久磁石である磁石54に第2ベーン24が吸着される前後で第1力に差が生じ、第2ベーン24は安定した状態で保持される。
 すなわち、第2ベーン24の後端部24b側に低圧を導入することで、第1力を小さくでき、当該第1力とつり合う吸着磁力も小さくできる。吸着磁力を小さくすると、吸着磁力の変化が緩やかな領域でも十分な吸着磁力を得られるため、永久磁石を大きくすること無く、切換動作のばらつきを小さくできる。
[効果]
 実施の形態1~実施の形態10で示した多気筒回転圧縮機100の第2圧縮機構部20は、第1力又は第2力のいずれかを第2ベーン24の吸着前後でヒステリシスとする構成であり、いずれの形態においてもヒステリシスの効果を用いて自律的に圧縮状態と、非圧縮状態(休筒状態)とを切換えることができるが、切換えるときの圧力差ΔPがばらつく課題があった。しかしながら、本実施の形態12のように多気筒回転圧縮機100を構成することにより、第1力及び第2力にヒステリシスを持たせた構成であり、第1力又は第2力のいずれかをヒステリシスとした場合よりも必要な第2力が小さくなり、第2力の勾配が緩やかな範囲で使用可能であって、圧縮状態と非圧縮状態(休筒状態)とを自律的に切換えるときの圧力差ΔPのばらつきが小さく安定して動作できる点が優れる。
 なお、実施の形態1等で示した連通穴51a,51bも、第2ベーン24が第2ピストン23から離間した状態(詳しくは、第2ベーン24を磁石54が吸着したとき)で第2ベーン24の後端部24b側の例えば一部に吸入圧空間から低圧の冷媒を導入するものである。このため、流路111に替えて、あるいは流路111と共に連通穴51a,51bを低圧導入機構110の構成として設けてもよい。この場合、連通穴51bが本発明の第1流路に相当し、連通穴51aが本発明の第2流路に相当する。
 また、本実施の形態12に係る多気筒回転圧縮機100においても、実施の形態1等で示したように、第2ベーン24の後端部24bに引張りバネを配してもよい。つまり、第2ベーン24の質量をm[kg]、第2シリンダ21の内半径(つまり第2シリンダ室22の半径)をr[m]及び電動機8の角速度をω[rad/sec]とした場合、第2ベーン24に作用する慣性力F1をF1=mrω[N]と定義できるが、第2圧縮機構部20が圧縮状態から非圧縮状態に切換わるときの第2力を慣性力F1よりも大きくなるように構成してもよい。これにより、第2圧縮機構部20における圧縮状態と非圧縮状態との切換えのタイミングの調整が容易となる。
実施の形態13.
 実施の形態12で示した低圧導入機構110を以下のように構成してもよい。なお、本実施の形態13で特に記述しない構成については、実施の形態12と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
 図27は、本発明の実施の形態13に係る多気筒回転圧縮機100の低圧導入機構110近傍を示す縦断面図である。
 本実施の形態13に係る多気筒回転圧縮機100は、実施の形態12と比較して、磁石54と第2ベーン24の後端部24bとの間に非磁性材料からなるスペーサ120が設けられている。これにより、第2ベーン24が磁石54に吸着された際、両者の間に空間を形成でき、磁石54と第2ベーン24の後端部24bとを直接接触させない構成にできる。
 図28は、本発明の実施の形態13に係る多気筒回転圧縮機100における、磁石54-第2ベーン24間の距離と第2ベーン24に作用する磁力との関係を説明するための図である。
 磁石54と第2ベーン24の後端部24bとの間に空間を設けた場合の吸着磁力は、直接吸着させた場合よりも小さく、また、スペーサ120の厚みによって吸着磁力を制御できる。吸着磁力を制御することで、非圧縮状態から圧縮状態に切換わるときの圧力差ΔPの設計変更が容易になる。図29のように非磁性保持部品113に接触部113aを設けることでも同様の効果を得られる。
 なお、実施の形態12,13に係る多気筒回転圧縮機100を実施の形態11で示した蒸気圧縮式冷凍サイクル装置500に使用しても勿論よい。実施の形態11で示した効果を得ることができる。
 2 圧縮機吐出管、3 密閉容器、3a 潤滑油貯蔵部、4 中間仕切板、5 駆動軸、5a 長軸部、5b 短軸部、5c 偏心ピン軸部、5d 偏心ピン軸部、5e 中間軸部、6 吸入マフラ、6a 流入管、6b 容器、6c,6d 流出管、7 内部空間、8 電動機、8a 回転子、8b 固定子、10 第1圧縮機構部(上側)、11 第1シリンダ、12 第1シリンダ室、12a 吸入室、12b 圧縮室、13 第1ピストン、14 第1ベーン、14a 先端部、14b 後端部、15 ベーン背室、17 シリンダ吸入流路、18 吐出口、18a 開閉弁、19 ベーン溝、20 第2圧縮機構部(下側)、21 第2シリンダ、22 第2シリンダ室、23 第2ピストン、24 第2ベーン、24a 先端部、24b 後端部、25 ベーン背室、27 シリンダ吸入流路、28 吐出口、28a 開閉弁、29 ベーン溝、30 流路、40 圧縮バネ、50 引張りバネ、51a 連通穴、51b 連通穴、52 接触部、52a 弾性体(クッション材)、53 連通穴、54 磁石、54a 凸部、55 突起部、56 摩擦材、56a 傾斜面、57 ベーン側面板、58 圧縮バネ、60 第1支持部材、60a 軸受部、60b フランジ部、63 吐出マフラ、70 第2支持部材、70a 軸受部、70b フランジ部、73 吐出マフラ、99 圧縮機構、100 多気筒回転圧縮機、110 低圧導入機構、111 流路、112 シール材、112a 突部、113 非磁性保持部品、113a 接触部、120 スペーサ、200 膨張機構、300 放熱器、400 蒸発器、500 蒸気圧縮式冷凍サイクル装置。

Claims (9)

  1.  複数の偏心ピン軸部を有する駆動軸と、
     該駆動軸を回転駆動する電動機と、
     複数の圧縮機構と、
     前記電動機及び前記圧縮機構を収容し、底部に潤滑油を貯留する密閉容器とを備え、
     前記圧縮機構のそれぞれは、
     吸入圧空間から低圧の冷媒を吸入し圧縮した高圧の冷媒を吐出圧空間に排出するシリンダ室が形成されたシリンダと、
     前記駆動軸の前記偏心ピン軸部に摺動自在に取り付けられ、前記シリンダ室内で偏心回転運動するリング形状のピストンと、
     前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられた状態で前記シリンダ室を2つの空間に分割するベーンと、
     前記ベーンを往復動自在に収容し、前記シリンダ室に開口するベーン溝と、
     前記ベーンの後端部を収容し、前記シリンダ室に連通するベーン背室とを備えた多気筒回転圧縮機において、
     前記シリンダ室は前記吸入圧空間に常時連通し、前記ベーン背室は前記吐出圧空間に常時連通し、
     駆動状態においては、各前記ベーンには、前記先端部と前記後端部とにそれぞれ作用する圧力の圧力差によって、各前記ベーンを前記ピストンに近づける方向に作用する第1力が作用し、
     複数の前記圧縮機構のうちの一部である第2圧縮機構部は、
     前記ベーン背室に配置された永久磁石を有し、前記ベーンを前記ピストンから離間する方向に作用する第2力を付与することにより前記第1力と前記第2力とを前記ベーンに作用させ、前記第1力と前記第2力の大小関係によって、前記ベーンが前記ピストンに当接した圧縮状態と、前記ベーンが前記ピストンから離間し吸着保持された非圧縮状態とに切り替える機構を備え、
     前記ベーンの先端が前記ピストンに当接した状態よりも吸着保持された前記非圧縮状態で前記第2力が増大する前記永久磁石の特性を利用して、前記圧縮状態から前記非圧縮状態へ切換わるときの前記圧力差よりも、前記非圧縮状態から前記圧縮状態へ切換わるときの前記圧力差の方が大きい構成である多気筒回転圧縮機。
  2.  前記第2圧縮機構部は、
     前記ベーンの前記先端部と前記後端部とにそれぞれ作用する圧力の前記圧力差をΔP、前記圧縮状態から前記非圧縮状態へ切換わるときの前記圧力差をΔP1、前記非圧縮状態から前記圧縮状態に切換わるときの前記圧力差をΔP2と定義したとき、
     ΔP2>ΔP1の関係があって、
     前記圧縮状態においては、ΔP>ΔP1の関係のとき圧縮運転しつづけ、ΔP≦ΔP1の関係のとき前記非圧縮状態となり、
    前記非圧縮状態においては、ΔP<ΔP2の関係のとき前記非圧縮状態を維持し、ΔP≧ΔP2の関係のとき前記圧縮状態となり、
     さらに、ΔP1<ΔP<ΔP2の範囲において、前記圧縮状態と前記非圧縮状態のいずれにも切換え可能な領域を有する構成である請求項1に記載の多気筒回転圧縮機。
  3.  前記第2圧縮機構部は、
     前記ベーンの質量をm[kg]、前記シリンダの内半径をr[m]、前記電動機の角速度をω[rad/sec]、前記ベーンに作用する慣性力をF1=mrω[N]と定義したとき、
     前記圧縮状態から前記非圧縮状態に切換わるときの前記第2力が、前記慣性力よりも大きい構成である請求項1に記載の多気筒回転圧縮機。
  4.  前記第2圧縮機構部は、
     前記ベーンが前記ピストンから離間した状態で、前記ベーンの後端部側に前記低圧の冷媒を導入する低圧導入機構を有する請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の多気筒回転圧縮機。
  5.  前記低圧導入機構は、
     前記ベーンの前記後端部の一部と前記吸入圧空間とを連通する流路と、前記流路を開閉するシール材とを備え、
     前記圧縮状態においては、前記流路は前記シール材によって閉じられ、前記ベーンの後端部側には前記吐出圧空間の圧力のみが作用し、
     前記非圧縮状態においては、前記ベーンの前記後端部に前記低圧の冷媒を導入する構成である請求項4に記載の多気筒回転圧縮機。
  6.  前記流路は、前記シリンダの吸入口と前記ベーンの後端部側を連通するように形成され、
     前記シール材は、前記流路における前記ベーンの後端部側の入口に設けられ、前記ベーンの接触時に前記流路を開き、非接触時には前記流路を閉じる構成である請求項5に記載の多気筒回転圧縮機。
  7.  前記流路は、前記シリンダの吸入口と前記ベーンの側面を連通するように前記シリンダ内に形成された第1流路と、前記ベーンの側面と前記後端部とを連通するように形成された第2流路とを備えた請求項5に記載の多気筒回転圧縮機。
  8.  前記ベーンの前記後端部に引張りバネを配した請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の多気筒回転圧縮機。
  9.  請求項1~請求項8のいずれかに記載の多気筒回転圧縮機と、
     該多気筒回転圧縮機で圧縮された前記冷媒から放熱させる放熱器と、
     該放熱器から流出した前記冷媒を膨張させる膨張機構と、
     該膨張機構から流出した前記冷媒に吸熱させる蒸発器と、
     を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置。
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