JP2008128231A - 容量可変型ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機がパワー運転からセーブ運転に切り替えられるとき、ベーンの拘束力が弱いために振動現象が発生することを防止し、これにより圧縮機の設置条件による騒音増加を防止して快適性を向上させる。
【解決手段】容量可変型ロータリ圧縮機は、密閉されたシリンダ組立体の内部空間でローリングピストンが偏心回転運動し、ローリングピストンに接触するベーンが半径方向に直線運動して内部空間を圧縮室と吸入室とに区画し、ベーンがセーブ運転時にベーンに加えられる圧力差により拘束される。
【選択図】図１

Description

本発明は、容量可変型ロータリ圧縮機に関する。

一般に、容量可変型ロータリ圧縮機は、入力に対する効率を極大化できるように、周囲条件によって圧縮機の冷凍容量を加減できるように構成される。最近、圧縮機の冷凍容量を加減するための方法の１つとして、インバータモータを適用する方式が知られている。しかし、インバータモータを適用する場合は、そのインバータモータの価格が非常に高いため、圧縮機の生産コストが上昇することにより、価格競争力が低下するという問題がある。また、インバータ方式の代わりに、圧縮機のシリンダで圧縮される冷媒の一部をシリンダの外部にバイパスさせて圧縮室の容積を変化させる技術も紹介されている。しかし、この技術は、冷媒をシリンダの外部にバイパスさせる配管システムが複雑であるため、冷媒の流動抵抗が増加することにより、効率が低下するという問題がある。

そこで、インバータモータを使用しないことにより配管システムを簡素化しながらも、圧縮機容量を可変できる方式が提案されている。

第１の方式は、シリンダの内部空間の圧力が吸入圧又は吐出圧に可変できるように構成されることにより、パワー運転時には、シリンダの内部空間に吸入圧が供給されてベーンが正常に摺動運動して圧縮室が形成され、セーブ運転時には、シリンダの内部空間に吐出圧が供給されてベーンが後退して圧縮室が形成されない方式である（以下、“第１容量可変方式”という）。

第２の方式は、吸入口からは吸入圧の冷媒のみが供給され、ベーンの後方側には吸入圧と吐出圧が選択的に供給できるように構成されることにより、パワー運転時には、ベーンが正常に摺動運動して圧縮室が形成され、セーブ運転時には、ベーンが後退して圧縮室が形成されない方式である（以下、“第２容量可変方式”という）。

しかしながら、前述した２つの方式は、特に、セーブ運転モードで、ベーンが持続的に拘束される場合にシステムが安定するので、ベーンを拘束するための別途のベーン拘束装置を備える必要がある。

例えば、第１容量可変方式では、図８に示すように、シリンダ１のベーンスロット２に備えられたベーン３の後方側に磁石４を備えるか、又は、図９に示すように、ベーン３の後方側に吸入圧を供給できる背圧切替バルブ５を備えることにより、ベーン３の後退した状態が維持される。ここで、符号６はローリングピストンであり、符号７はモード切替バルブであり、符号８は吸入口である。

また、第２容量可変方式では、図１０に示すように、ベーン３の側面から吐出圧を供給することによりベーン３が拘束されるように、シリンダ１に側圧流路９を備える。符号１０はベーンチャンバであり、符号１１は背圧切替バルブである。

しかしながら、前述したような従来のベーン拘束装置は、圧縮機の運転モード切替と同時にベーン３を拘束することができないため、圧縮機の性能が低下するだけでなく、ベーン３の振動音が大きいので圧縮機の騒音がさらに大きくなるという問題があった。例えば、図８に提示された方式では、圧縮機のモード切替を円滑にするために磁石４の磁力を大きくすることに限界があるため、セーブ運転時に磁石４がベーン３を迅速に拘束できないことにより、ベーンジャンピングによる騒音が発生する。また、図９に提示された方式は、パワー運転時にベーン３の後方側の圧力が吐出圧から吸入圧に迅速に可変できないので、ベーンが圧縮機のモード切替と同時に拘束できないことにより、ローリングピストン６とベーン３の衝突による騒音が発生する。さらに、図１０に提示された方式は、側圧流路９を介してベーン３に伝達される側力Ｆ２がベーンチャンバ１０の圧力による力Ｆ１より十分に大きくなく、また、ベーン３の後方側の圧力が吐出圧から吸入圧に迅速に可変できないため、ベーン３が圧縮機のモード切替と同時に拘束できないことにより、ベーン３がローリングピストン６と衝突して騒音が発生するという問題があった。特に、図１１に示すように、圧縮機の特定運転条件では、圧縮機がパワーモードからセーブモードに切り替えられるとき、所定時間（ｔ）の間大きな騒音が発生するという問題があった。

本発明は、前述したような問題を解決するために提案されたものであり、本発明の目的は、圧縮機のモード切替時にベーンが迅速に拘束されるようにすることにより、ベーンとローリングピストンの衝突による騒音を大幅に低減できる容量可変型ロータリ圧縮機を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機は、密閉されたシリンダ組立体の内部空間でローリングピストンが偏心回転運動し、ローリングピストンに接触するベーンが半径方向に直線運動して内部空間を圧縮室と吸入室とに区画し、ベーンがセーブ運転時にベーンに加えられる圧力差により拘束される。

また、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機は、冷媒が吸入されて圧縮される圧縮空間、圧縮空間に連通する吸入口、及び吸入口の一側に形成されるベーンスロットを有し、密閉されたケーシングの内部空間に設置されるシリンダ組立体と、シリンダ組立体の圧縮空間で偏心回転運動して冷媒を移動させるローリングピストンと、シリンダ組立体のベーンスロットにスライド挿入され、内側先端がローリングピストンに接触して圧縮空間を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、ベーンを圧縮機の運転モードによってローリングピストンと接触又は離隔させるモード切替手段と、を含み、ベーンの一側面には吸入圧が加えられ、他側面には吐出圧が加えられることにより、セーブ運転時にベーンがベーンスロットの内部で密着して拘束される。

本発明による容量可変型ロータリ圧縮機は、セーブ運転時にベーンの両側面に圧力差を誘発し、その圧力差によりベーンを拘束すると同時に、ベーンチャンバの吐出圧が低圧流路から吸入口に漏れてベーンチャンバの圧力が迅速に低下し、ベーンの側面から加えられる加圧力が後面から加えられる支持力より相対的に大きくなるようにしてベーンを迅速かつ安定的に拘束することにより、圧縮機がパワー運転からセーブ運転に切り替えられるとき、ベーンの拘束力が弱いために振動現象が発生することを防止し、これにより圧縮機の設置条件による騒音増加を防止して快適性を向上させる。

通常、ロータリ圧縮機は、シリンダの数によってシングルタイプとツインタイプに区分される。例えば、シングルタイプの場合は、電動機構部から伝達される回転力を利用して１つの圧縮室を形成するが、ツインタイプの場合は、電動機構部から伝達される回転力を利用して１８０゜の位相差を有する複数の圧縮室を上下両側に形成する。以下、複数の圧縮室が上下に形成され、そのうち少なくとも１つの圧縮室の容量が可変する容量可変型ツインロータリ圧縮機を中心に説明する。

以下、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機を添付図面に示す一実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機の一実施形態を示す縦断面図であり、図２は、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機のパワーモード時のベーンの解除状態を示す横断面図であり、図３は、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機のセーブモード時のベーンの拘束状態を示す横断面図であり、図４は、図３のベーンが拘束される過程を詳細に示す拡大図であり、図５は、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機のモード切替時の騒音特性を示すグラフである。

図１に示すように、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機は、密閉空間を有するケーシング１００と、ケーシング１００の上側に設置されて定速回転力又はインバータ回転力を発生する電動機構部２００と、ケーシング１００の下側に設置されて電動機構部２００から発生した回転力により冷媒を圧縮する第１圧縮機構部３００及び第２圧縮機構部４００と、第２圧縮機構部４００がパワー運転又はセーブ運転するように運転モードを切り替えるモード切替手段５００とから構成される。

ケーシング１００の密閉空間は、第１圧縮機構部３００及び第２圧縮機構部４００から吐出される冷媒により吐出圧雰囲気を維持し、ケーシング１００の下半部周面には第１圧縮機構部３００と第２圧縮機構部４００に冷媒を吸入させる第１ガス吸入管ＳＰ１と第２ガス吸入管ＳＰ２がそれぞれ連結され、ケーシング１００の上端には第１圧縮機構部３００と第２圧縮機構部４００から密閉空間に吐出された冷媒を冷凍システムに伝達する１つのガス吐出管ＤＰが連結される。

電動駆動部２００は、ケーシング１００の内部に固定されて外部から電力が供給される固定子２１０と、固定子２１０の内部に所定空隙を置いて配置されて固定子２１０と相互作用して回転する回転子２２０と、回転子２２０に結合されて回転力を圧縮機構部に伝達する回転軸２３０とから構成される。

回転軸２３０は、回転子２２０に結合される軸部２３１と、軸部２３１の下部に左右両側に偏心するように形成される第１偏心部２３２及び第２偏心部２３３とから構成される。第１偏心部２３２及び第２偏心部２３３は、約１８０゜の位相差を有して対称に形成され、後述する第１ローリングピストン３４０及び第２ローリングピストン４３０にそれぞれ回転可能に結合される。

第１圧縮機構部３００は、ケーシング１００の下部の上側に配置され、第２圧縮機構部４００は、容量が可変するように構成され、ケーシング１００の下部の下側に配置される。

第１圧縮機構部３００は、環状に形成され、ケーシング１００の内部に設置される第１シリンダ３１０と、第１シリンダ３１０の上下両側を覆蓋して第１圧縮空間Ｖ１を形成し、回転軸２３０を半径方向に支持する上部ベアリングプレート（以下、上部ベアリング）３２０及び中間ベアリングプレート（以下、中間ベアリング）３３０と、回転軸２３０の上側偏心部に回転可能に結合され、第１シリンダ３１０の第１圧縮空間Ｖ１で旋回して冷媒を圧縮する第１ローリングピストン３４０と、第１ローリングピストン３４０の外周面に圧接するように第１シリンダ３１０に半径方向に移動可能に結合され、第１シリンダ３１０の第１圧縮空間Ｖ１を第１吸入室と第１圧縮室に区画する第１ベーン３５０と、第１ベーン３５０の後方側を付勢するように圧縮スプリングで形成されたベーン支持スプリング３６０と、上部ベアリング３２０の中央付近に備えられた第１吐出口３２１の先端に開閉可能に結合されて第１圧縮空間Ｖ１の圧縮室から吐出される冷媒ガスの吐出を調節する第１吐出バルブ３７０と、第１吐出バルブ３７０を収納するように内部体積を備え、上部ベアリング３２０に結合される第１マフラ３８０とから構成される。

第１シリンダ３１０は、図１に示すように、第１圧縮空間Ｖ１の内周面の一側に形成されて第１ベーン３５０を半径方向に往復運動可能にする第１ベーンスロット３１１と、第１ベーンスロット３１１の一側に半径方向に形成されて冷媒を第１圧縮空間Ｖ１に案内する第１吸入口（図示せず）と、第１ベーンスロット３１１の他側に軸方向に傾斜して形成されて冷媒をケーシング１００の内部に吐出する第１吐出案内溝（図示せず）とを備える。

第１ベーン３５０の外側先端（“後方端”ともいう）がケーシング１００の密閉空間に充填される冷媒の吐出圧によっても支持できるように、上部ベアリング３２０と中間ベアリング３３０のいずれか一方の直径は第１シリンダ３１０の直径より小さく形成される。

第２圧縮機構部４００は、環状に形成され、ケーシング１００の内部の第１シリンダ３１０の下側に設置される第２シリンダ４１０と、第２シリンダ４１０の上下両側を覆蓋して第２圧縮空間Ｖ２を形成し、回転軸２３０を半径方向及び軸方向に支持する中間ベアリング３３０及び下部ベアリング４２０と、回転軸２３０の下側偏心部に回転可能に結合され、第２シリンダ４１０の第２圧縮空間Ｖ２で旋回して冷媒を圧縮する第２ローリングピストン４３０と、第２ローリングピストン４３０の外周面に圧接するか、離隔するように第２シリンダ４１０に半径方向に移動可能に結合され、第２シリンダ４１０の第２圧縮空間Ｖ２を第２吸入室と第２圧縮室とに区画するか、又は第２吸入室と第２圧縮室とを連通する第２ベーン４４０と、下部ベアリング４２０の中央付近に備えられた第２吐出口４２１の先端に開閉可能に結合され、第２圧縮室から吐出される冷媒ガスの吐出を調節する第２吐出バルブ４５０と、第２吐出バルブ４５０が収納されるように所定の内部体積を備え、下部ベアリング４２０に結合する第２マフラ４６０とから構成される。

第２シリンダ４１０は、必要に応じて、圧縮空間Ｖ２の容積を第１シリンダ３１０の圧縮空間Ｖ１の容積と同一の容積にすることもでき、異なる容積にすることもできる。例えば、２つのシリンダ３１０、４１０の容積が同一である場合、第２シリンダ４１０がセーブ運転すると、圧縮機は、他のシリンダの容積だけ圧縮するので、圧縮機の性能は５０％に可変するが、２つのシリンダ３１０、４１０の容積が異なる場合は、パワー運転をするシリンダの容積の比率に圧縮機の性能が可変する。

第２シリンダ４１０は、図１〜図３に示すように、第２圧縮空間Ｖ２を形成する内周面の一側に形成されて第２ベーン４４０が半径方向に往復運動するようにする第２ベーンスロット４１１と、第２ベーンスロット４１１の一側に半径方向に形成されて冷媒を第２圧縮空間Ｖ２に案内する第２吸入口４１２と、第２ベーンスロット４１１の他側に軸方向に傾斜して形成されて冷媒をケーシング１００の内部に吐出する第２吐出案内溝（図示せず）とを備える。さらに、第２シリンダ４１０は、第２ベーンスロット４１１の放射状後方側に形成され、後述するモード切替ユニット５００の共用側連結管５３０に連結され、第２ベーン４４０の後方側の吸入圧又は吐出圧雰囲気を形成するようにケーシング１００の密閉空間から分離されるベーンチャンバ４１３と、第２ベーン４４０の運動方向に対して直交するか、又は所定の交差角を有する方向にケーシング１００の内部と第２ベーンスロット４１１を連通してケーシング１００の内部空間の吐出圧により第２ベーン４４０が拘束されるようにする高圧流路４１４と、高圧流路４１４の対向側に形成され、第２ベーンスロット４１１と第２吸入口４１２が連通して高圧流路４１４と圧力差が誘発されると第２ベーン４４０が迅速に拘束されるようにする低圧流路４１５とを備える。

ベーンチャンバ４１３は、後述する共用側連結管５３０と連通し、第２ベーン４４０が完全に後退して第２ベーンスロット４１１の内側に収納されてもその第２ベーン４４０の背面が共用側連結管５３０を介して供給される圧力に対して圧力面となるように所定の内部体積を有する。

高圧流路４１４は、図１及び図２に示すように、第２ベーン４４０を中心に第２シリンダ４１０の吐出案内溝（図示せず）側に位置して第２シリンダ４１０の外周面から第２ベーンスロット４１１の中心に貫通形成される。

高圧流路４１４は、２段ドリルを利用して第２ベーンスロット４１１側が狭い２段の段差を有して形成され、第２ベーン４４０の直線運動が安定して行われるように、その出口端が第２ベーンスロット４１１の長手方向の略中間に形成される。

高圧流路４１４は、その断面積がベーンチャンバ４１３を介して第２ベーン４４０の背面に加える圧力面、すなわち、第２ベーンスロット４１１の断面積と同一であるか、又は、第２ベーンスロット４１１の断面積より小さく形成されることにより、第２ベーン４４０が過度に拘束されることを防止できる。

また、高圧流路４１４は、第２シリンダ４１０の上下両側面に所定の深さを有して凹状に形成することもでき、第２シリンダ４１０の両側面に結合される下部ベアリング４２０や中間ベアリング３３０に所定の深さを有して凹状に又は貫通して形成することもできる。ここで、高圧流路４１４を下部ベアリング４２０の上面又は中間ベアリング３３０の下面に凹状に形成する場合は、第２シリンダ４１０や各ベアリング４２０、３３０を焼結加工するときに共に形成すると、生産コストが低減できる。

低圧流路４１５は、第２ベーン４４０の両側面に吐出圧と吸入圧の圧力差を誘発し、その圧力差により第２ベーン４４０が第２ベーンスロット４１１に密着できるように、できるだけ高圧流路４１４と同一直線上に配置されることが好ましいが、場合によっては、平行線上又は少なくとも交差できる角度内で形成することができる。

低圧流路４１５は、図４に示すように、圧縮機のセーブ運転時に第２ベーン４４０と第２ベーンスロット４１１との間の隙間によりベーンチャンバ４１３と連通できる位置に形成されることが好ましいが、圧縮機のパワー運転時に第２ベーン４４０が前進運動する場合、低圧流路４１５がベーンチャンバ４１３と連通すると、そのベーンチャンバ４１３に充填される吐出圧Ｐｄが、吸入圧Ｐｓの冷媒が流入される第２吸入口４１２に漏れて第２ベーン４４０を十分に支持できなくなる可能性があるので、低圧流路４１５は、第２ベーン４４０の往復範囲内に位置するように形成されることが好ましい。

さらに、高圧流路４１４及び低圧流路４１５は、第２ベーン４４０の高さ方向に沿って複数形成することもでき、それぞれ同一の断面積を有するように、又は、異なる断面積を有するように形成することもできる。

モード切替手段５００は、第２ガス吸入管ＳＰ２から分岐される低圧側連結管５１０と、ケーシング１００の内部空間に連結される高圧側連結管５２０と、第２シリンダ４１０のベーンチャンバ４１３に連結されて低圧側連結管５１０と高圧側連結管５２０に選択的に連通する共用側連結管５３０と、共用側連結管５３０を介して第２シリンダ４１０のベーンチャンバ４１３に連結される第１モード切替バルブ５４０と、第１モード切替バルブ５４０に連結されてそのモード切替バルブ５４０の開閉動作を制御する第２モード切替バルブ５５０とから構成される。

低圧側連結管５１０は、第２シリンダ４１０の吸入側とアキュムレータ１１０の入口側ガス吸入管又は出口側ガス吸入管（第２ガス吸入管）ＳＰ２との間に連結される。

高圧側連結管５２０は、ケーシング１００の下半部に連通してそのケーシング１００の内部のオイルがベーンチャンバ４１３に直接流入するようにすることができるが、場合によっては、ガス吐出管ＤＰの中間から分岐して連結することもできる。この場合、ベーンチャンバ４１３が密封されることにより、オイルが第２ベーン４４０と第２ベーンスロット４１１との間に供給されないため、摩擦損失が発生する恐れがあるので、下部ベアリング４２０にオイル供給孔（図示せず）を形成することにより、第２ベーン４４０が往復運動するとき、オイルが供給できるようにすることもできる。

以下、前述したような本発明の容量可変型ツインロータリ圧縮機の作用効果について説明する。

すなわち、電動機構部２００の固定子２１０に電力を供給して回転子２２０が回転すると、回転軸２３０が回転子２２０とともに回転して電動機構部２００の回転力を第１圧縮機構部３００と第２圧縮機構部４００に伝達し、エアコンでの必要容量によって、第１圧縮機構部３００と第２圧縮機構部４００が共にパワー運転して大容量の冷却能力を発生するか、第１圧縮機構部３００のみがパワー運転し、第２圧縮機構部４００はセーブ運転を行って所容量の冷却能力を発生する。

ここで、圧縮機又はこれを適用したエアコンがパワー運転をする場合は、図２に示すように、第２モード切替バルブ５５０に電力が供給されると、低圧側連結管５１０は遮断されるが、高圧側連結管５２０は共用側連結管５３０と連結される。これにより、ケーシング１００の内部の高圧ガス又は高圧のオイルが高圧側連結管５２０を介して第２シリンダ４１０のベーンチャンバ４１３に供給されることにより、第２ベーン４４０がベーンチャンバ４１３の圧力により押されて第２ローリングピストン４３０に圧接された状態を維持するとともに、第２圧縮空間Ｖ２に流入する冷媒ガスを正常に圧縮して吐出させる。

ここで、第２シリンダ４１０又はベアリング３３０、４２０に備えられた高圧流路４１４に高圧の冷媒ガス又はオイルが供給されて第２ベーン４４０の一側面を加圧するが、この高圧流路４１４の断面積が第２ベーンスロット４１１の断面積より小さいため、側面からの加圧力がベーンチャンバ４１３からの前後方向の加圧力より小さいので、第２ベーン４４０を拘束できなくなる。

このように、第１ベーン３５０と第２ベーン４４０がそれぞれのローリングピストンに圧接されて第１圧縮空間と第２圧縮空間を吸入室と圧縮室とに区画してそれぞれの吸入室に吸入される冷媒全体を圧縮して吐出することにより、圧縮機又はこれを適用したエアコンは１００％運転する。

それに対して、圧縮機又はこれを適用したエアコンが起動するときのように、セーブ運転する場合は、図３に示すように、第２モード切替バルブ５５０に電源がオフとなり、パワー運転時とは反対に、低圧側連結管５１０と共用側連結管５３０が連通し、第２シリンダ４１０に吸入される低圧の冷媒ガスの一部がベーンチャンバ４１３に流入する。これにより、第２ベーン４４０が第２圧縮空間Ｖ２の圧力により押されることにより第２ベーンスロット４１１の内側に収納されて第２圧縮空間Ｖ２の吸入室と圧縮室が連通し、第２圧縮空間Ｖ２に吸入される冷媒ガスは圧縮されない。

ここで、第２シリンダ４１０又はベアリング３３０、４２０に備えられる高圧流路４１４及び低圧流路４１５により第２ベーン４４０の両側面に加圧される圧力差が増加して第２ベーン４４０が迅速かつ効果的に拘束される。例えば、図３及び図４に示すように、高圧流路４１４に高圧のオイル又は冷媒ガスが流入すると同時に、ベーンチャンバ４１３に残留する一部の吐出圧の冷媒又はオイルが第２ベーン４４０とベーンスロット４１１との間の隙間と低圧流路４１５を介して第２吸入口４１２に漏れて、圧縮機の運転モードの切替時に、第２ベーン４４０がより迅速かつ安定的に拘束される。特に、圧縮機の運転モードがパワー運転からセーブ運転に切り替えられるとき、ベーンチャンバ４１３に充填されていた吐出圧Ｐｄが迅速に吐出されない場合、高圧流路４１４を介して第２ベーン４４０に伝達される拘束力Ｆ２が、その高圧流路４１４の断面積が小さいため、相対的に加圧面積が大きいベーンチャンバ４１３から第２ベーン４４０に伝達される支持力Ｆ１より非常に小さくなることにより、第２ベーン４４０の動きが不安定になる可能性があるが、本発明のように、高圧流路４１４の反対側に第２吸入口４１２と連通する低圧流路４１５が形成される場合、ベーンチャンバ４１３に残っている吐出圧Ｐｄが中間圧Ｐｍとなって低圧流路４１５を介して迅速に漏れることにより、ベーンチャンバ４１３での支持力Ｆ１が急激に低くなり、第２ベーン４４０を迅速に拘束できるようになる。

図５は、以上に関する実験結果を示す。すなわち、従来の図１１ではパワー運転からセーブ運転にモード切替するときに約２．５秒間発生していたピーク音が、図５では全く発生しないことが分かる。

このように、第２シリンダの圧縮室と吸入室が連通することにより、第２シリンダの吸入室に吸入される冷媒全体が圧縮されずにローリングピストンの軌跡に沿って再び吸入室に移動して第２圧縮機構部が圧縮しないので、結局、圧縮機又はこれを適用したエアコンは、第１圧縮機構部の容量だけ運転する。

一方、本発明によるベーン拘束方式を他の容量可変型ロータリ圧縮機にも適用できる。

すなわち、前述した一実施形態は、運転モードに関係なく、吸入口４１２に常に吸入圧Ｐｓの冷媒が供給される場合、ベーンチャンバ４１３と吸入口４１２を連通させてパワーモードからセーブモードへの切替時にベーンチャンバ４１３の吐出圧Ｐｄが吸入口４１２側に迅速に漏れるようにするが、本実施形態は、図６及び図７に示すように、吸入口４１２に連結されるガス吸入管（図示せず）に冷媒切替バルブ６００をさらに備えて、運転モードによって、吸入口４１２に吸入圧Ｐｓと吐出圧Ｐｄの冷媒を選択的に供給できるように構成し、セーブモード時に吐出圧Ｐｄの冷媒が吸入口４１２からシリンダ４１０の圧縮空間Ｖ２に流入して第２ベーン４４０が後退して拘束されるようにする。

この場合、第２ベーン４４０の後方側には、図６に示すように、吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓを圧縮機の運転モードによって選択的に供給するように構成することもでき、図７に示すように、常に吐出圧Ｐｄが供給できるように構成することもできる。

例えば、図６の場合は、第２ベーン４４０の後方側にケーシング１００の密閉空間と分離されるベーンチャンバ４１３が形成され、ベーンチャンバ４１３に圧縮機の運転モードによって吸入圧又は吐出圧を選択的に供給できる背圧切替バルブ７００が連結される。また、図７の場合は、第２ベーンスロット４１１の外郭側のケーシング１００の密閉空間と連通し、そのベーンスロットの外郭側内周面に磁石又は引張スプリングのようなベーン拘束ユニット８００が設置される。

以上のような場合も、第２ベーンスロット４１１の両側にそれぞれ高圧流路４１４と低圧流路４１５を連通するようにして、セーブモード時に第２ベーン４４０が高圧流路４１４と低圧流路４１５との間の圧力差によってより効果的に拘束できる。

ただし、この場合、セーブモード時に、第２吸入口４１２から吐出圧Ｐｄの冷媒が流入するので、前述した一実施形態とは異なり、高圧流路４１４は、第２吸入口４１２と第２ベーンスロット４１１との間に形成されるが、低圧流路４１５は、高圧流路４１４の反対側からケーシング１１０の外郭に備えられた吸入圧側連結管（図示せず）に連通するように形成されることが好ましい。

また、前述した一実施形態ではツインロータリ圧縮機を例に説明したが、シングルロータリ圧縮機にも同様に適用でき、さらに、ツインロータリ圧縮機における全ての圧縮機構部にも同様に適用できる。これに関する具体的な構成と作用効果は、前述した実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

本発明による容量可変型ロータリ圧縮機の一実施形態を示す縦断面図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機においてパワーモード時のベーンの解除状態を示す横断面図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機においてセーブモード時のベーンの拘束状態を示す横断面図である。 図３においてベーンが拘束される過程を詳細に示す拡大図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機におけるモード切替時の騒音特性を示すグラフである。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機の他の実施形態を示す横断面図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機の他の実施形態を示す横断面図である。 従来の容量可変型ロータリ圧縮機の一例を示す横断面図である。 従来の容量可変型ロータリ圧縮機の他の例を示す横断面図である。 従来の容量可変型ロータリ圧縮機の他の例を示す横断面図である。 図１０の容量可変型ロータリ圧縮機におけるモード切替時の騒音特性を示すグラフである。

符号の説明

１００ ケーシング
１１０ アキュムレータ
２００ 電動機構部
２１０ 固定子
２２０ 回転子
２３０ 回転軸
２３１ 軸部
２３２ 第１偏心部
２３３ 第２偏心部
３００ 第１圧縮機構部
３１０ 第１シリンダ
３１１ 第１ベーンスロット
３２０ 上部ベアリング
３２１ 第１吐出口
３３０ 中間ベアリング
３４０ 第１ローリングピストン
３５０ 第１ベーン
３６０ ベーン支持スプリング
３７０ 第１吐出バルブ
３８０ 第１マフラ
４００ 第２圧縮機構部
４１０ 第２シリンダ
４１１ 第２ベーンスロット
４１２ 第２吸入口
４１３ ベーンチャンバ
４１４ 高圧流路
４１５ 低圧流路
４２０ 下部ベアリング
４２１ 第２吐出口
４３０ 第２ローリングピストン
４４０ 第２ベーン
４５０ 第２吐出バルブ
４６０ 第２マフラ
５００ モード切替手段
５１０ 低圧側連結管
５２０ 高圧側連結管
５３０ 共用側連結管
ＳＰ１ 第１ガス吸入管
ＳＰ２ 第２ガス吸入管
ＤＰ ガス吐出管
Ｖ１ 第１圧縮空間
Ｖ２ 第２圧縮空間

Claims (21)

1. 密閉されたシリンダ組立体の内部空間でローリングピストンが偏心回転運動し、該ローリングピストンに接触するベーンが半径方向に直線運動して前記内部空間を圧縮室と吸入室とに区画し、前記ベーンがセーブ運転時に該ベーンに加えられる圧力差により拘束されることを特徴とする、
   容量可変型ロータリ圧縮機。
2. 前記ベーンは、該ベーンの運動方向に対して交差する方向に吸入圧と吐出圧が加えられて拘束されることを特徴とする、請求項１に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
3. 前記ベーンの運動方向の後方側に、運転モードによって吸入圧と吐出圧が選択的に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
4. 前記ベーンの後方側圧力と交差する方向の圧力が連通するように、連通流路が形成されることを特徴とする、請求項３に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
5. 前記シリンダ組立体の内部空間には、運転モードによって吸入圧と吐出圧が選択的に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
6. 前記ベーンは、セーブ運転時にシリンダ組立体の内部空間に供給される吐出圧が前記ベーンの運動方向に交差する方向に加えられ、その反対方向に吸入圧が加えられることを特徴とする、請求項５に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
7. 冷媒が吸入されて圧縮される圧縮空間、該圧縮空間に連通する吸入口、及び該吸入口の一側に形成されるベーンスロットを有し、密閉されたケーシングの内部空間に設置されるシリンダ組立体と、前記シリンダ組立体の圧縮空間で偏心回転運動して冷媒を移動させるローリングピストンと、前記シリンダ組立体のベーンスロットにスライド挿入され、内側先端が前記ローリングピストンに接触して前記圧縮空間を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、該ベーンを圧縮機の運転モードによって前記ローリングピストンと接触又は離隔させるモード切替手段と、を含み、
   前記ベーンの一側面には吸入圧が加えられ、他側面には吐出圧が加えられることにより、セーブ運転時に前記ベーンがベーンスロットの内部で密着して拘束されることを特徴とする、
   容量可変型ロータリ圧縮機。
8. 前記吸入口には、常に吸入圧の冷媒が供給されるようにガス吸入管が連結されることを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
9. 前記シリンダ組立体は、ケーシングの内部とベーンスロットを連通する高圧流路と、前記ベーンスロットと吸入口を連通する低圧流路と、を有することを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
10. 前記高圧流路及び前記低圧流路は、前記ベーンの往復範囲内に位置するように形成されることを特徴とする、請求項９に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
11. 前記シリンダ組立体は、環状に形成されるシリンダと、該シリンダの上下両側に配置されて共に密閉された内部空間を形成する複数のベアリングとから構成され、
    前記シリンダは、ベーンスロットと吸入口間に形成される低圧流路と、該低圧流路の対向側に前記ベーンスロットと連通するように形成される高圧流路と、を有することを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
12. 前記シリンダ組立体は、環状に形成されるシリンダと、該シリンダの上下両側に配置されて共に密閉された内部空間を形成する複数のベアリングと、から構成され、
    前記シリンダは、ベーンスロットと吸入口間に形成される低圧流路を有し、前記ベアリングは、前記ベーンスロットと連通するように形成される高圧流路を有することを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
13. 前記高圧流路の断面積が前記低圧流路の断面積より大きいか、前記低圧流路の断面積と同一であることを特徴とする、請求項９に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
14. 前記吸入口は、圧縮機の運転モードによって吸入圧又は吐出圧の冷媒が選択的に供給されるように圧縮空間に連結されることを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
15. 前記シリンダ組立体は、吸入圧がベーンの一側面に加えられる低圧流路と、前記ベーンスロットと吸入口が連通して吐出圧が前記ベーンの他側面に加えられる高圧流路と、を有することを特徴とする、請求項１４に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
16. 前記低圧流路及び前記高圧流路は、前記ベーンの往復範囲内に位置するように形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
17. 前記シリンダ組立体は、環状に形成されるシリンダと、該シリンダの上下両側に配置されて共に密閉された内部空間を形成する複数のベアリングとから構成され、
    前記シリンダは、ベーンスロットと吸入口間に形成される高圧流路と、該高圧流路の対向側に前記ベーンスロットと連通するように形成される低圧流路と、を有することを特徴とする、請求項１５に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
18. 前記シリンダ組立体は、環状に形成されるシリンダと、該シリンダの上下両側に配置されて共に密閉された内部空間を形成する複数のベアリングとから構成され、
    前記シリンダは、ベーンスロットと吸入口との間に形成される高圧流路を有し、前記ベアリングは、前記ベーンスロットと連通するように形成される低圧流路を有することを特徴とする、請求項１５に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
19. 前記モード切替手段は、ベーンスロットの外側先端に連通し、前記ケーシングの密閉空間と分離されるベーンチャンバと、該ベーンチャンバに連結されて圧縮機の運転モードによって前記ベーンチャンバに吸入圧又は吐出圧を選択的に供給する背圧切替ユニットと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
20. 前記モード切替手段は、前記シリンダ組立体の吸入口に連結されて圧縮機の運転モードによって前記シリンダ組立体の圧縮空間に吸入圧又は吐出圧の冷媒を選択的に供給する冷媒切替ユニットと、前記ベーンスロットの外側先端に連通し、前記ケーシングの密閉空間と分離されるベーンチャンバと、該ベーンチャンバに連結されて圧縮機の運転モードによって前記ベーンチャンバに吸入圧又は吐出圧を選択的に供給する背圧切替ユニットと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
21. 前記モード切替手段は、前記シリンダ組立体の吸入口に連結されて圧縮機の運転モードによって前記シリンダ組立体の圧縮空間に吸入圧又は吐出圧の冷媒を選択的に供給する冷媒切替ユニットと、前記ケーシングの密閉空間と連通するベーンスロットの外側先端に設置されて前記ベーンを拘束するベーン拘束ユニットと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。

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