(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部にオイル溜めを有する密閉容器と、この密閉容器内の上部空間に配置される電動機と、前記密閉容器内の下部空間に配置され前記電動機に連結されるクランク軸により駆動される回転圧縮部とを備え、前記回転圧縮部は中間仕切板を介して配置される低段側圧縮部と高段側圧縮部、これら各圧縮部の開口面を閉塞する前記クランク軸の軸受部を兼用する上部支持部材と下部支持部材、及び前記低段側圧縮部の吐出室から密閉容器内部に抜ける連通路が設けられた二段圧縮式コンプレッサにおいて、前記低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方に吐出容積又は吸気容積を制御する機構をそれぞれ有し、低段側圧縮部と高段側圧縮部の容積比を変更することで前記密閉容器内圧力を制御することを特徴とする二段圧縮式コンプレッサ。
【請求項２】
前記吐出容積又は吸気容積を制御する機構は、低段側圧縮部の吸気通路又は吐出通路 に第１のバイパス管を設けると共に、高段側圧縮部の吸気通路又は吐出通路に第２のバ イパス管を設け、この第１及び第２のバイパス管はシリンダ部内の吸気室に連通して接 続され、前記第１及び第２のバイパス管には開閉弁をそれぞれ設けた構成である請求項  １記載の二段圧縮式コンプレッサ。
【請求項３】
前記吐出容積又は吸気容積を制御する機構は、低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方の吸気室に通じる連絡管をそれぞれ設けると共に、この連絡管にバルブをそれぞれ設け、更にこの連絡管を分岐させて一方の分岐管は吸気通路に、他方の分岐管は吐出通路にそれぞれ連通させて連結し、これら一方の分岐管及び他方の分岐管に開閉弁をそれぞれ設けた構成である請求項１記載の二段圧縮式コンプレッサ。
【請求項４】
前記一方の分岐管及び他方の分岐管にそれぞれ設ける開閉弁に替えて、連絡管の分岐点に三方弁を設けた請求項３記載の二段圧縮式コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍・空調機器用の二段圧縮式コンプレッサの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷媒を低段側と高段側の二段に分けて圧縮する方式の二段圧縮式コンプレッサが開発され、冷凍・空調機器用として実用化されている。この二段圧縮式コンプレッサは、例えば図４に示すように底部にオイル溜めを有する密閉容器１と、この密閉容器１内の上部空間に配置される電動機２と、密閉容器１内の下部空間に配置され電動機２に連結されるクランク軸３により駆動される回転圧縮部４とを備え、この回転圧縮部４は中間仕切板５を介して配置される低段側圧縮部６と高段側圧縮部７とに分かれ、これら各圧縮部の開口面を閉塞するクランク軸３の軸受部を兼用する上部支持部材８と下部支持部材９が設けられ、更に低段側圧縮部６の吐出室から密閉容器１内部に抜ける連通路１０が設けられた構成になっている。
【０００３】
このように構成された二段圧縮式コンプレッサにおいて、冷媒は図５に示すように先ず低段側吸気通路１１から低段側圧縮部６に吸い込まれて圧縮（１段目）され、この圧縮冷媒は低段側吐出通路１２から吐出されると共に、一部は前記連通路１０を経て密閉容器１内に吐出される。次いで、低段側吐出通路１２に吐出された冷媒と、密閉容器１内に吐出されると共に分岐路１３を介して低段側吐出通路１２に送り込まれる冷媒とが合流し、高段側吸気通路１４から高段側圧縮部７に吸い込まれて圧縮（２段目）され、この圧縮冷媒は高段側吐出通路１５から吐出され、図示を省略した冷凍サイクル回路に送り込まれる。冷凍サイクル回路で使用された冷媒は、前記低段側吸気通路１１を介して二段圧縮式コンプレッサに戻され、このような一連の動作が繰り返して行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記二段圧縮式コンプレッサがカーエアコン用として用いられた場合、温度範囲が広い状況下で作動することになる。冬の寒冷地では外気が−２０℃以下になるところもあり、夏に閉めきった車内温度は６０℃位になることもあり、このような状況下でカーエアコンを作動させても暖房や冷房が直ちに効かない事態が生じる。又、カーエアコンにおける冷凍サイクル回路中のエバポレータの蒸発温度や圧力も広範囲となるため、二段圧縮式コンプレッサの中間圧も広範囲となり、中間圧が異常に高まると密閉容器１の信頼性に問題が生じる。
【０００５】
従来の内部中間圧二段圧縮式コンプレッサは一定の容積比（低段側圧縮部と高段側圧縮部の排除容積割合）であり、低段側により圧縮比は一定となる。このため、所定の低圧力により密閉容器の内圧（中間圧）が決定してしまう。又、高圧力はガスクーラの条件で決定するため中間圧との関連はなく、中間圧の変動により１段目（低段側）と２段目（高段側）の圧縮部における仕事量にバラツキが生じ、圧縮率の効率低下を引き起こす。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされ、１段目と２段目の容積比を変更することで中間圧を制御できるようにした二段圧縮式コンプレッサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、底部にオイル溜めを有する密閉容器と、この密閉容器内の上部空間に配置される電動機と、前記密閉容器内の下部空間に配置され前記電動機に連結されるクランク軸により駆動される回転圧縮部とを備え、前記回転圧縮部は中間仕切板を介して配置される低段側圧縮部と高段側圧縮部、これら各圧縮部の開口面を閉塞する前記クランク軸の軸受部を兼用する上部支持部材と下部支持部材、及び前記低段側圧縮部の吐出室から密閉容器内部に抜ける連通路が設けられた二段圧縮式コンプレッサにおいて、前記低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方に吐出容積又は吸気容積を制御する機構を有し、低段側圧縮部と高段側圧縮部の容積比を変更することで前記密閉容器内圧力を制御するようにした二段圧縮式コンプレッサを要旨とする。
又、前記吐出容積又は吸気容積を制御する機構は、低段側圧縮部の吸気通路又は吐出通路に第１のバイパス管を設けると共に、高段側圧縮部の吸気通路又は吐出通路に第２のバイパス管を設け、この第１及び第２のバイパス管はシリンダ部内の吸気室に連通して接続され、前記第１及び第２のバイパス管には開閉弁をそれぞれ設けた構成であること、
前記吐出容積又は吸気容積を制御する機構は、低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方の吸気室に通じる連絡管を設けると共に、この連絡通路にバルブを設け、更にこの連絡通路を分岐させて一方の分岐管は吸気通路に、他方の分岐管は吐出通路にそれぞれ連通させて連結し、これら一方の分岐管及び他方の分岐管に開閉弁をそれぞれ設けた構成であること、
前記一方の分岐管及び他方の分岐管にそれぞれ設ける開閉弁に替えて、連絡管の分岐点に三方弁を設けた構成であること、を特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、二段圧縮式コンプレッサにおいて、低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方に吐出容積又は吸気容積を制御する機構を有しているため、低段側圧縮部と高段側圧縮部の容積比を変更することができ、これにより密閉容器の内圧（中間圧）を制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る二段圧縮式コンプレッサの実施形態について添付図面を参照しながら説明する。ここで、二段圧縮式コンプレッサの基本的構成は、従来のもの（図４）と同じであるから図示は省略する。又、従来と同一部材は同じ符号で説明する。
【００１０】
図１は、二段圧縮式コンプレッサの低段側圧縮部６の概略横断面図を示し、シリンダ部１６の空間内にローラ１７が偏心回転可能に配設されている。ローラ１７は前記クランク軸３の偏心部３ａの周囲に環状に取り付け固定されており、前記電動機２によりクランク軸３が軸回転されると、偏心部３ａを介してシリンダ部１６内をその内周面に沿って当接しながら偏心回転する。
【００１１】
１８はベーンであり、シリンダ部１６にスプリング１９を介して径方向に移動可能に取り付けられ、その先端部はシリンダ部１６の空間内に突出しスプリング１９の押圧力で前記ローラ１７の側面に常時接触している。このベーン１８により、シリンダ部１６の空間内は吸気室Ａと吐出室Ｂとに仕切られている。
【００１２】
前記クランク軸３の軸回転によりローラ１７が偏心回転すると、吸気室Ａ内に吸い込まれた冷媒ガスを吐出室Ｂ側に移動させることで圧縮し、且つ圧縮した冷媒ガスを前記低段側吐出通路１２に吐出する。この吐出された圧縮冷媒ガスの一部は前記のように連通路１０を介して密閉容器１内に吐出され、これが内圧つまり中間圧となる。
【００１３】
吸気室Ａには前記低段側吸気通路１１を介して冷媒ガスが吸い込まれるが、本発明では低段側吸気通路１１にバイパス管２０が設けられており、そのバイパス管２０は低段側吸気通路１１から分岐して吸気室Ａ内に連通して接続され、その途中に開閉弁２１が設けられている。
【００１４】
開閉弁２１が閉の時はバイパス管２０は不通状態であるが、開閉弁２１が開の時はバイパス管２０は可通状態となり、低段側吸気通路１１を通過する冷媒ガスの一部が分流してバイパス管２０を通り吸気室Ａに吸い込まれる。従って、開閉弁２１の開閉操作及び開き度を調整することで、吸気室Ａに吸い込まれる冷媒ガスの吸気量（吸気容積）を制御することができる。
【００１５】
一方、高段側圧縮部７においても同様に、図１に括弧で示すように高段側吸気通路１４にバイパス管２０Ｈを設けると共に、このバイパス管２０Ｈに開閉弁２１Ｈを設けた構成にする。これにより、開閉弁２１Ｈの開閉操作及び開き度を調整することで、吸気室ＡＨに吸い込まれる冷媒ガスの吸気量（吸気容積）を制御することができる。
【００１６】
高段側圧縮部７でも低段側圧縮部６と同様に、前記クランク軸３の軸回転によりローラ１７Ｈが偏心回転すると、吸気室ＡＨ内に吸い込まれた冷媒ガスを吐出室ＢＨ側に移動させることで圧縮し、且つ圧縮した冷媒を高段側吐出通路１５に吐出する。吐出された高圧冷媒ガスは前記のように冷凍サイクルに送り込まれる。
【００１７】
ところで、圧縮部でのリークと温度変化を除けば、低段側圧縮部６で圧縮された吐出ガス容積と高段側圧縮部７の吸気ガス容積は同一であり、低段側圧縮部６と高段側圧縮部の排除容積の割合で前記中間圧は決定される。
【００１８】
この中間圧と低段側圧縮部６、高段側圧縮部７の排除容積割合（容積比）の関係は図２に示すごとくである。容積比とは（高段側圧縮部排除容積）÷（低段側圧縮部排除容積）を百分率で示したものであり、計算値は吸気ガス温度３５℃、等エントロピー圧縮として算出した値である。本実施例では、容積比５５％、６５％であるが計算結果とほぼ一致しており、容積比で中間圧を制御できることが分かった。
【００１９】
図３は本発明の他の実施形態を示すもので、低段側圧縮部６の吸気室Ａに通じる連絡管２２を設けると共に、この連絡管２２にバルブ２３を設け、更にこの連絡管２２を分岐させて一方の第１分岐管２４は低段側吸気通路１１に、他方の第２分岐管２５は低段側吐出通路１２にそれぞれ連通させて連結し、これら分岐管２４，２５に開閉弁２６，２７をそれぞれ設けた構成である。
【００２０】
この場合、バルブ２３が閉の時は連絡管２２が不通状態であるが、バルブ２３が開の時は連絡管２２が可通状態となる。バルブ２３を開いて連絡管２２を可通状態にし、且つ第１分岐管２４の開閉弁２６を開、第２分岐管２５の開閉弁２７を閉にすると、低段側吸気通路１１を通過する冷媒ガスの一部が第１分岐管２４に流れ込むと共に連絡管２２を通って吸気室Ａに吸い込まれる。従って、開閉弁２６の開閉操作及び開き度を調整することで、吸気室Ａに吸い込まれる冷媒ガスの吸気量（吸気容積）を制御することができる。
【００２１】
前記バルブ２３を開いて連絡管２２を可通状態にし、且つ第１分岐管２４の開閉弁２６を閉、第２分岐管２５の開閉弁２７を開にすると、吐出室Ｂから低段側吐出通路１２に吐出された圧縮冷媒ガスの一部が第２分岐管２５に流れ込むと共に連絡管２２を通って吸気室Ａに戻される。従って、開閉弁２７の開閉操作及び開き度を調整することで、吐出室Ｂから吐出される冷媒ガスの吐出量（吐出容積）を制御することができる。
【００２２】
高段側圧縮部７においても同様に、図３に括弧で示すように吸気室ＡＨに通じる連絡管２２Ｈを設けると共に、この連絡管２２Ｈにバルブ２３Ｈを設け、更にこの連絡管２２Ｈを分岐させて第１分岐管２４Ｈは高段側吸気通路１４に、第２分岐管２５Ｈは高段側吐出通路１５にそれぞれ連通させて連結し、これら分岐管２４Ｈ，２５Ｈに開閉弁２６Ｈ，２７Ｈをそれぞれ設けた構成にする。これにより、バルブ２３Ｈの開閉と開閉弁２６Ｈ、２７Ｈの開閉操作及び開き度を調整することで、吸気室ＡＨへの吸気容積又は吐出室ＢＨからの吐出容積を制御することができる。
【００２３】
尚、前記バルブと２つの開閉弁の替わりに、三方弁（図略）を連絡管の分岐点に設けるようにしてもよい。
【００２４】
このようにして、低段側（１段目）と高段側（２段目）の容積比を変更することにより二段圧縮式コンプレッサの中間圧を制御し、密閉容器の安全を確保してコンプレッサの信頼性を向上させることができる。特に、動作圧の高いＣＯ２冷媒を用いた二段圧縮式コンプレッサに適用すると極めて有効である。又、カーエアコン用として使用した場合に、ほぼ−２０℃〜６０℃の温度領域において、１段目と２段目の圧縮能力を替えることで、冷房又は暖房を短時間にて効率良く働かせることが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二段圧縮式コンプレッサの低段側圧縮部と高段側圧縮部の双方に吐出容積又は吸気容積を制御する機構を設けるのみで、低段側（１段目）と高段側（２段目）と容積比を変更し、密閉容器の内圧（中間圧）を制御することができる。これにより、密閉容器の信頼性を向上させると共に、カーエアコンに用いた場合には広範囲の温度変化に対応させて効率良く作動させることができる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る二段圧縮式コンプレッサの実施形態を示す要部の概略断面図
【図２】容積比と中間圧の関係を示すグラフ
【図３】本発明に係る二段圧縮式コンプレッサの他の実施形態を示す要部の概略断面図
【図４】従来の二段圧縮式コンプレッサの構成を示す概略断面図
【図５】二段圧縮式コンプレッサの冷媒ガスの流れを示す模式的説明図
【符号の説明】
１…密閉容器
２…電動機
３…クランク軸
４…回転圧縮部
５…中間仕切板
６…低段側圧縮部
７…高段側圧縮部
８…上部支持材
９…下部支持材
１０…連通路
１１…低段側吸気通路
１２…低段側吐出通路
１３…分岐路
１４…高段側吸気通路
１５…高段側吐出通路
１６…シリンダ部
１７…ローラ
１８…ベーン
１９…スプリング
２０…バイパス管
２１…開閉弁
２２…連絡管
２３…バルブ
２４…第１分岐管
２５…第２分岐管
２６、２７…開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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