(57)【要約】  容量可変型ツインロータリ圧縮機及びその運転方法、並びにそれを備えたエアコン及びその運転方法を開示する。起動時又は運転切替時にもベーン（１２４）が迅速かつ安定的にローリングピストン（１２４）との接触状態を維持することにより、容量変化時にベーン（１２４）による異常騒音を防止して圧縮機の騒音を大幅に低減することができる。各圧縮機（１１０，１２０）を交互に運転し、圧縮機の容量を２段階以上に変化できるようにすることによって、エアコンなどの組立製品の多様な要求に対応することができ、不要な電力消費を減らしてエネルギー効率を向上させることができる。
2008509342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の内部空間が備えられ、その内部空間に連通するようにガス吐出管が連結されるケーシングと、
前記ケーシングの内部空間に区画されて固定設置され、各ベーンスリットを中心に円周方向の両側に、ガス吸入管が直接連結される吸入口及び前記ガス吐出管に連通する吐出ポートがそれぞれ備えられ、前記いずれか一方のベーンスリットの外径側に、前記ケーシングの内部空間と分離されるように拡張溝が形成される第１シリンダ及び第２シリンダと、
前記各シリンダのベーンスリットに半径方向にそれぞれスライド挿入される第１ベーン及び第２ベーンと、
前記各ベーンにそれぞれ圧接するように回転軸の各偏心部に挿入されて前記シリンダの内部でそれぞれ旋回することにより冷媒を圧縮する第１ローリングピストン及び第２ローリングピストンと、
前記ケーシングの内部空間と分離された前記拡張溝に直接連結され、必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、前記ベーンを該当ローリングピストンに圧接させてパワー運転を行うか、又は該当ローリングピストンから離隔させてセーブ運転を行うようにするベーン側圧力可変手段と、
前記ベーン側圧力可変手段を備えるガス吸入管の中間に設置され、該当シリンダに必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、前記ベーン側圧力可変手段と共に、前記ベーンを該当ローリングピストンに圧接させるか、又は該当ローリングピストンから離隔させるシリンダ側圧力可変手段と、
前記ベーン側圧力可変手段が連結される前記シリンダの拡張溝に設置されて該当ベーンの後方面を前記ローリングピストンの方向に支持するベーン支持手段と
を含むことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記第１シリンダ及び前記第２シリンダは、前記それぞれのベーンスリット、吸入口、及び吐出ポートが同一軸線上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記第１ベーンと前記第１ローリングピストンの接線が、前記第２ベーンと前記第２ローリングピストンの接線と同一軸線上に存在することを特徴とする請求項２に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記ベーン側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、及び前記シリンダの拡張溝に連結されるベーン側出口を有する１つの冷媒切替バルブに複数の管路を介して連結されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項５】
前記シリンダ側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、及び前記シリンダの吸入口に連結されるシリンダ側出口を有する１つの冷媒切替バルブに複数の管路を介して連結されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項６】
前記ベーン側圧力可変手段及び前記シリンダ側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、前記シリンダの吸入口に連結されるシリンダ側出口、及び前記シリンダの拡張溝に連結されるベーン側出口を有する１つの冷媒切替バルブに複数の管路を介して連結されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項７】
前記ベーン支持手段が、前記ベーンを弾性力により前記シリンダの半径方向に支持する圧縮スプリングであることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項８】
前記ベーンの後方側に、前記圧縮スプリングが密着巻きになるまで圧縮されることを防止して前記ベーンの後退距離を制限するように、ストッパが備えられることを特徴とする請求項７に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項９】
前記ベーン支持手段は、前記ベーンの後方端とこれに対向する前記ベーンスリットに同じ極性が対向するように磁性体を備えて、前記ベーンを前記シリンダの半径方向に支持することを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１０】
所定の内部空間が備えられ、その内部空間に連通するようにガス吐出管が連結されるケーシングと、前記ケーシングの内部空間に区画されて固定設置され、各ベーンスリットを中心に円周方向の両側に、ガス吸入管が直接連結される吸入口及び前記ガス吐出管に連通する吐出ポートがそれぞれ備えられ、前記両方のベーンスリットの外径側に、前記ケーシングの内部空間と分離される拡張溝がそれぞれ形成される第１シリンダ及び第２シリンダと、
前記各シリンダのベーンスリットに半径方向にそれぞれスライド挿入される第１ベーン及び第２ベーンと、
前記各ベーンにそれぞれ圧接するように回転軸の各偏心部に挿入されて前記シリンダの内部でそれぞれ旋回することにより冷媒を圧縮する第１ローリングピストン及び第２ローリングピストンと、
前記ケーシングの内部空間と分離された前記拡張溝に直接連結され、必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、前記ベーンを該当ローリングピストンに圧接させてパワー運転を行うか、又は該当ローリングピストンから離隔させてセーブ運転を行うようにする第１ベーン側圧力可変手段及び第２ベーン側圧力可変手段と、
前記ベーン側圧力可変手段が連結される前記各シリンダの拡張溝にそれぞれ設置されて該当ベーンの後方面を前記各ローリングピストンの方向に支持する第１シリンダ側圧力可変手段及び第２シリンダ側圧力可変手段と
を含むことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１１】
前記第１シリンダ及び前記第２シリンダは、前記それぞれのベーンスリット、吸入口、及び吐出ポートが同一軸線上に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１２】
前記第１ベーンと前記第１ローリングピストンの接線が、前記第２ベーンと前記第２ローリングピストンの接線と同一軸線上に存在することを特徴とする請求項１１に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１３】
前記ベーン側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、及び前記シリンダの拡張溝に連結されるベーン側出口を有する複数の冷媒切替バルブに複数の管路を介してそれぞれ連結されることを特徴とする請求項１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１４】
前記シリンダ側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、及び前記シリンダの吸入口に連結されるシリンダ側出口を有する複数の冷媒切替バルブに複数の管路を介してそれぞれ連結されることを特徴とする請求項１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１５】
前記ベーン側圧力可変手段及び前記シリンダ側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、前記シリンダの吸入口に連結されるシリンダ側出口、及び前記シリンダの拡張溝に連結されるベーン側出口を有する複数の冷媒切替バルブに複数の管路を介してそれぞれ連結されることを特徴とする請求項１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１６】
前記ベーン支持手段が、前記ベーンを弾性力により前記シリンダの半径方向に支持する圧縮スプリングであることを特徴とする請求項１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１７】
前記ベーンの後方側に、前記圧縮スプリングが密着巻きになるまで圧縮されることを防止して前記ベーンの後退距離を制限するように、ストッパが備えられることを特徴とする請求項１６に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１８】
前記ベーン支持手段は、前記ベーンの後方端とこれに対向する前記ベーンスリットに同じ極性が対向するように磁性体を備えて、前記ベーンを前記シリンダの半径方向に支持することを特徴とする請求項１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項１９】
前記第１シリンダの容量と前記第２シリンダの容量とが同一であることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項２０】
前記第１シリンダの容量と前記第２シリンダの容量とが異なることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
【請求項２１】
請求項１又は１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダの起動運転時には、前記シリンダの吸入口と拡張溝に同一圧力の冷媒を供給して、該当ベーンがベーン支持手段によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
【請求項２２】
請求項１又は１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのパワー運転時には、前記シリンダの吸入口には吸入圧の冷媒を、前記シリンダの拡張溝には吐出圧の冷媒を供給して、該当ベーンが前記シリンダの内部圧力と前記拡張溝内の圧力との差圧及び該当ベーン支持手段の反発力によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
【請求項２３】
請求項１又は１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのセーブ運転時には、前記シリンダの吸入口には吐出圧の冷媒を、前記シリンダの拡張溝には吸入圧の冷媒を供給して、該当ベーンが前記シリンダの内部圧力により前記拡張溝内の圧力とベーン支持手段の反発力に打ち勝って後方側に押されてローリングピストンの外周面から離隔して冷媒が圧縮室から吸入室に漏洩するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
【請求項２４】
請求項１又は１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのセーブ運転からパワー運転への切替時には、前記シリンダの内部空間には吐出圧より徐々に小さくなる第１中間圧の冷媒を、前記シリンダの拡張溝には吸入圧より徐々に大きくなる第２中間圧の冷媒を供給して、該当ベーンが前記第２中間圧と前記第１中間圧との差圧及び該当ベーン支持手段の反発力によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
【請求項２５】
請求項１又は１０に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコン。
【請求項２６】
請求項２５に記載のエアコンの室内温度を検出してその室内温度が[希望温度＋Ａ℃]に達すると、圧縮機をパワー運転モードに切り替える段階と、
室内温度が希望温度に達すると、前記圧縮機をセーブ運転モードに切り替える段階と、
室内温度が再び上昇して連続して２分以上[希望温度＋Ａ℃]であると、再びパワー運転モードに切り替え、室内温度が下降して[希望温度−Ｂ℃]に達すると、前記圧縮機を停止する段階と
を行うことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法。
【請求項２７】
前記圧縮機をセーブ運転モードに切り替えてセーブ運転を行った後、室温の低下による前記圧縮機の停止が所定回数連続発生すると、連続セーブ運転モードに切り替える段階を行うことを特徴とする請求項２６に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法。
【請求項２８】
運転中に前記圧縮機のセーブ運転モード時間が所定時間を超過する場合が発生すると、直ちにパワー運転モードに切り替えた後に再び初期に戻る段階を行うことを特徴とする請求項２６又は２７に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は容量可変型ツインロータリ圧縮機に関し、特に、容量変化時に発生し得るベーンジャンピング現象を防止し、容量可変運転を多様に行える容量可変型ツインロータリ圧縮機及びその運転方法、並びにそれを備えたエアコン及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧縮機は、機械的エネルギーを圧縮性流体の圧縮エネルギーに変換するもので、通常、往復動式、スクロール式、遠心式、及びベーン式に分けられる。
ロータリ圧縮機は、主にエアコンなどの空気調和機に適用するもので、近年、エアコンの機能の多様化によって、容量を変化させることのできるロータリ圧縮機が要求されている。このために、圧縮機の回転数を制御して圧縮機の容量を変化させる方式が主に知られているが、これは、複雑な制御器を備えなければならないため製品コストが上昇する。従って、安価で安定性のある容量可変装置を提供する必要があった。本発明はこれに関するものである。
【０００３】
図１は従来のツインロータリ圧縮機を示す図であり、図２は従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機において容量を変化させるためのブロック図であり、図３〜図６は従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機において各運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
これらの図を参照すると、従来のツインロータリ圧縮機は、図１に示すように、ガス吸入管（ＳＰ）及びガス吐出管（ＤＰ）が連通して設置されるケーシング１と、固定子２ａと回転子２ｂとからなり、ケーシング１の上側に設置されて回転力を発生する電動機構部２と、ケーシング１の下側に上下に設置され、電動機構部２から発生した回転力が回転軸３を介して伝達されることによって冷媒をそれぞれ圧縮する第１圧縮機構部１０及び第２圧縮機構部２０とから構成される。
【０００４】
また、図２に示すように、ガス吸入管（ＳＰ）と圧縮機構部１０、２０との間には、吸入冷媒から液冷媒を分離する１つのアキュムレータ４が設置され、アキュムレータ４の出口とガス吐出管（ＤＰ）との間には、冷媒を切り替えて第２圧縮機構部に供給するように、三方弁からなる冷媒切替バルブ５が設置される。
また、アキュムレータ４の出口は、後述する第１シリンダ１１の吸入口１１ａと冷媒切替バルブ５の吸入側入口５ａに連結され、ガス吐出管（ＤＰ）の中間には、バイパス管３２が分岐して冷媒切替バルブ５の吐出側入口５ｂに連結され、冷媒切替バルブ５の吸入側出口５ｃは、第２圧縮機構部２０の吸入側に連結されている。
【０００５】
第１圧縮機構部１０は、図１及び図２に示すように、環状に形成されてケーシング１の内部に設置される第１シリンダ１１と、第１シリンダ１１の上下両側を覆蓋して共に第１内部空間（Ｖ１）を形成し、回転軸３を半径方向に支持するメインベアリング１２及びミドルベアリング１３と、回転軸３の上側偏心部に回転可能に結合され、第１シリンダ１１の第１内部空間（Ｖ１）で旋回することにより冷媒を圧縮する第１ローリングピストン１４と、第１ローリングピストン１４の外周面に圧接するように第１シリンダ１１に半径方向に移動可能に結合され、第１シリンダ１１の第１内部空間（Ｖ１）を第１吸入室と第１圧縮室に区画する第１ベーン（図示せず）と、メインベアリング１２の中央付近に備えられた第１吐出ポート１２ａの先端に開閉可能に結合され、第１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１５とを含む。
【０００６】
第１シリンダ１１は、第１内部空間（Ｖ１）を形成する内周面の一側に、第１ベーン（図示せず）が挿入されて半径方向に往復運動を行う第１ベーンスリット（図示せず）が形成され、第１ベーンスリットの一側には、アキュムレータ４の出口に連通して吸入冷媒を案内する第１吸入口１１ａが形成され、第１ベーンスリットの他側には、第１圧縮室から吐出される冷媒をケーシング１の内部に吐出する第１吐出溝１１ｂが形成されている。
【０００７】
第２圧縮機構部２０は、図１〜図３に示すように、環状に形成されてケーシング１内部の第１シリンダ１１の下側に設置される第２シリンダ２１と、第２シリンダ２１の上下両側を覆蓋して共に第２内部空間（Ｖ２）を形成し、回転軸３を半径方向及び軸方向に支持するミドルベアリング１３及びサブベアリング２２と、回転軸３の下側偏心部に回転可能に結合され、第２シリンダ２１の第２内部空間（Ｖ２）で旋回することにより冷媒を圧縮する第２ローリングピストン２３と、第２ローリングピストン２３の外周面に圧接するように第２シリンダ２１に半径方向に移動可能に結合され、第２シリンダ２１の第２内部空間（Ｖ２）を第２吸入室と第２圧縮室に区画する第２ベーン（図３に示す）２４と、サブベアリング２２の中央付近に備えられた第２吐出ポート２２ａ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２５とを含む。
【０００８】
第２シリンダ２１は、第２内部空間（Ｖ２）を形成する内周面の一側に、第２ベーン２４が半径方向に往復運動を行うように第２ベーンスリット２１ａが形成され、第２ベーンスリット２１ａの一側には、冷媒切替バルブ５の吸入側出口５ｃに第２冷媒案内管３３を介して連結されて吸入冷媒又は吐出冷媒が流入するように第２吸入口２１ｂが形成され、第２ベーンスリット２１ａの他側には、第２圧縮室から吐出される冷媒をケーシング１の内部に吐出する第２吐出溝２１ｃが形成されている。
【０００９】
第２ベーンスリット２１ａの後方端には、ケーシング１の内部に連通して第２ベーン２４の後方側がケーシング１の内部圧力の影響を受けるように拡張溝２１ｄが形成され、拡張溝２１ｄには、第２ベーン２４を引っ張るように永久磁石２６が設置されている。図中の符号３１は第１冷媒案内管である。
【００１０】
以下、このような従来のツインロータリ圧縮機の動作を説明する。
すなわち、電動機構部２の固定子２ａに電源が供給されて回転子２ｂが回転すると、回転子２ｂと共に回転軸３が回転して電動機構部２の回転力を第１圧縮機構部１０と第２圧縮機構部２０に伝達し、エアコンにおける必要容量によって、第１圧縮機構部１０と第２圧縮機構部２０が共にパワー運転を行って大容量の冷却能力を発生するか、又は第１圧縮機構部１０のみパワー運転を行い、第２圧縮機構部はセーブ運転を行って小容量の冷却能力を発生する。
【００１１】
以下、ツインロータリ圧縮機の第２圧縮機構部に関する各運転状態をより詳細に説明する。
まず、図３に示すように、起動状態の場合は、冷媒切替バルブ５の吸入側入口５ａと吸入側出口５ｃが連通して平衡圧状態の冷媒ガスが第２吸入口２１ｂから第２シリンダ２１の第２内部空間（Ｖ２）に吸入されるが、ケーシング１の内部圧力がまだ平衡圧（Ｐｂ）状態を維持することによって、第２ベーン２４の後方端を押す冷媒ガスの圧力（Ｐｂ）と第２内部空間（Ｖ２）の圧縮室圧力（Ｐｂ）とがほぼ平衡状態を維持する。
【００１２】
これにより、第２ベーン２４は、永久磁石２６の磁力に引かれて第２ベーンスリット２１ａの外側に移動することによって第２ローリングピストン２３から離隔し、圧縮が行われなくなる。この状態で、ケーシング１の内部圧力が上昇して、第２ベーン２４が永久磁石２６から離れて第２ローリングピストン２３に接触し、磁力により再び永久磁石２６に付く、いわゆる、ベーンジャンピング現象が繰り返し発生する。
【００１３】
次に、図４に示すように、パワー状態の場合は、前述した起動状態で運転を持続することによって、ケーシング１の内部圧力が急激に吐出圧（Ｐｄ）に上昇する反面、第２内部空間（Ｖ２）に吸入される冷媒ガスの圧力は吸入圧（Ｐｓ）に低下する。
これにより、第２ベーン２４の後方側圧力が前方側圧力に比べて非常に高くなり、第２ベーン２４が永久磁石２６から離隔して第２ローリングピストン２３の外周面に圧接するため、冷媒ガスの圧縮が行われる。
【００１４】
次に、図５に示すように、セーブ状態の場合は、冷媒切替バルブ５が作動して吐出側入口５ｂと吸入側出口５ｃが連通することによって、吐出圧（Ｐｄ）の冷媒ガスの一部が第２シリンダ２１の第２内部空間（Ｖ２）に流入する。このとき、ケーシング１の内部圧力が依然として吐出圧（Ｐｄ）状態を維持することによって、結局、第２ベーン２４の後方側圧力と前方側圧力が平衡状態となり、磁力により第２ベーン２４が永久磁石２６のある後方側に移動して第２ローリングピストン２３から離隔するため、第２シリンダ２１では圧縮が行われなくなる。
【００１５】
一方、運転状態が切り替えられる場合、例えば、図５に示すように、第２圧縮機構部２０がセーブ状態からパワー状態に切り替えられる場合は、第２吸入口２１ｂに流入する冷媒ガスの圧力が吐出圧（Ｐｄ）から吸入圧（Ｐｓ）に変わる瞬間、第２ベーン２４と第２ローリングピストン２３間の接触が不安定になり、前述したベーンジャンピング現象が再び発生する。すなわち、冷媒切替バルブ５で吸入側入口５ａと吸入側出口５ｃが連通する瞬間の圧力は吐出圧（Ｐｄ）より若干減少して中間圧（Ｐｄ−ａ）になるのに対し、ケーシング１の内部圧力は依然として吐出圧（Ｐｄ）を維持することによって、差圧による力が永久磁石２６の磁力による力よりも大きくなり、第２ベーン２４は、磁力に打ち勝って第２ローリングピストン２３に接触して第２内部空間（Ｖ２）が圧縮室と吸入室に分離され、第２シリンダ２１の内部空間（Ｖ２）で圧縮が行われる。しかし、第２内部空間（Ｖ２）の圧縮室圧力が再び吐出圧（Ｐｄ）に達する瞬間、磁力による力が差圧による力よりも大きくなり、第２ベーン２４は、永久磁石に２６により後退して第２ローリングピストン２３から離隔し、これにより、圧縮が行われなくなってパワー状態に切り替えられる。
【００１６】
しかし、前述した従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機は、圧縮機の起動時又は運転切替時に、差圧と磁力の不均衡により第２ベーン２４が第２ローリングピストン２３から着脱する、いわゆる、ベーンジャンピング現象が発生することによって圧縮機の異常騒音が増加し、また、これを考慮して起動時の圧縮機騒音を低減するためには、第２ベーン２４が第２ローリングピストン２３から完全に分離された状態、すなわち、セーブモードのみで起動しなければならないという問題があった。
【００１７】
さらに、従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機は、第２圧縮機構部２０が可変運転を行い、第１圧縮機構部１０が常に正常運転を行う、２段の容量可変運転を行うように構成されており、エアコン機能の多様な調節には限界があるだけでなく、必要以上の冷却能力を発生して不要な消費電力を増加させることによってエネルギー効率が低下するという問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、このような従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機が有する問題を解決するためになされたもので、圧縮機の起動時又は運転切替時にベーンジャンピング現象をなくして圧縮機の異常騒音を低減することができ、これにより、圧縮機をセーブモードの他にパワーモードでも起動することのできる容量可変型ツインロータリ圧縮機及びその運転方法、並びにそれを備えたエアコン及びその運転方法を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、圧縮機の容量可変範囲を細分化してエアコンの多様な機能を可能にすると共に、電力消費を減らしてエネルギー効率を向上させることのできる容量可変型ツインロータリ圧縮機及びその運転方法、並びにそれを備えたエアコン及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明は、所定の内部空間が備えられ、その内部空間に連通するようにガス吐出管が連結されるケーシングと、ケーシングの内部空間に区画されて固定設置され、各ベーンスリットを中心に円周方向の両側に、ガス吸入管が直接連結される吸入口及びガス吐出管に連通する吐出ポートがそれぞれ備えられ、いずれか一方のベーンスリットの外径側に、ケーシングの内部空間と分離されるように拡張溝が形成される第１シリンダ及び第２シリンダと、各シリンダのベーンスリットに半径方向にそれぞれスライド挿入される第１ベーン及び第２ベーンと、各ベーンにそれぞれ圧接するように回転軸の各偏心部に挿入されてシリンダの内部でそれぞれ旋回することにより冷媒を圧縮する第１ローリングピストン及び第２ローリングピストンと、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝に直接連結され、必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、ベーンを該当ローリングピストンに圧接させてパワー運転を行うか、又は該当ローリングピストンから離隔させてセーブ運転を行うようにするベーン側圧力可変手段と、ベーン側圧力可変手段を備えるガス吸入管の中間に設置され、該当シリンダに必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、ベーン側圧力可変手段と共に、ベーンを該当ローリングピストンに圧接させるか、又は該当ローリングピストンから離隔させるシリンダ側圧力可変手段と、ベーン側圧力可変手段が連結されるシリンダの拡張溝に設置されて該当ベーンの後方面をローリングピストンの方向に支持するベーン支持手段とを含むことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機を提供する。
【００２１】
上記の目的を達成するために、本発明は、所定の内部空間が備えられ、その内部空間に連通するようにガス吐出管が連結されるケーシングと、ケーシングの内部空間に区画されて固定設置され、各ベーンスリットを中心に円周方向の両側に、ガス吸入管が直接連結される吸入口及びガス吐出管に連通する吐出ポートがそれぞれ備えられ、両方のベーンスリットの外径側に、ケーシングの内部空間と分離される拡張溝がそれぞれ形成される第１シリンダ及び第２シリンダと、各シリンダのベーンスリットに半径方向にそれぞれスライド挿入される第１ベーン及び第２ベーンと、各ベーンにそれぞれ圧接するように回転軸の各偏心部に挿入されてシリンダの内部でそれぞれ旋回することにより冷媒を圧縮する第１ローリングピストン及び第２ローリングピストンと、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝に直接連結され、必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、ベーンを該当ローリングピストンに圧接させてパワー運転を行うか、又は該当ローリングピストンから離隔させてセーブ運転を行うようにする第１ベーン側圧力可変手段及び第２ベーン側圧力可変手段と、ベーン側圧力可変手段が連結される各シリンダの拡張溝にそれぞれ設置されて該当ベーンの後方面を各ローリングピストンの方向に支持する第１シリンダ側圧力可変手段及び第２シリンダ側圧力可変手段とを含むことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機を提供する。
【００２２】
上記の目的を達成するために、本発明は、容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダの起動運転時には、シリンダの吸入口と拡張溝に同一圧力の冷媒を供給して、該当ベーンがベーン支持手段によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法を提供する。
【００２３】
上記の目的を達成するために、本発明は、容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのパワー運転時には、シリンダの吸入口には吸入圧の冷媒を、シリンダの拡張溝には吐出圧の冷媒を供給して、該当ベーンがシリンダの内部圧力と拡張溝内の圧力との差圧及び該当ベーン支持手段の反発力によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法を提供する。
【００２４】
上記の目的を達成するために、本発明は、容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのセーブ運転時には、シリンダの吸入口には吐出圧の冷媒を、シリンダの拡張溝には吸入圧の冷媒を供給して、該当ベーンがシリンダの内部圧力により拡張溝内の圧力とベーン支持手段の反発力に打ち勝って後方側に押されてローリングピストンの外周面から離隔して冷媒が圧縮室から吸入室に漏洩するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法を提供する。
【００２５】
上記の目的を達成するために、本発明は、容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのセーブ運転からパワー運転への切替時には、シリンダの内部空間には吐出圧より徐々に小さくなる第１中間圧の冷媒を、シリンダの拡張溝には吸入圧より徐々に大きくなる第２中間圧の冷媒を供給して、該当ベーンが第２中間圧と第１中間圧との差圧及び該当ベーン支持手段の反発力によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法を提供する。
【００２６】
上記の目的を達成するために、本発明は、容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンを提供する。
【００２７】
上記の目的を達成するために、本発明は、室内温度を検出してその室内温度が[希望温度＋Ａ℃]に達すると、圧縮機をパワー運転モードに切り替える段階と、室内温度が希望温度に達すると、圧縮機をセーブ運転モードに切り替える段階と、室内温度が再び上昇して連続して２分以上[希望温度＋Ａ℃]であると、再びパワー運転モードに切り替え、室内温度が下降して[希望温度−Ｂ℃]に達すると、圧縮機を停止する段階とを行うことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法を提供する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機及びその運転方法、並びにそれを備えたエアコン及びその運転方法は、起動時又は運転切替時にもベーンが迅速かつ安定的にローリングピストンとの接触状態を維持することにより、容量変化時にベーンによる異常騒音を防止して圧縮機の騒音を大幅に低減することができ、パワーモードでも起動することができて高い負荷に迅速に対応することができる。
【００２９】
また、各圧縮機構部を交互に運転できるように構成することにより、圧縮機の容量変化を細分化してエアコンなどの組立製品の多様な要求に対応することができ、不要な電力消費を減らしてエネルギー効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機及びその運転方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
図７は本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機を示す縦断面図であり、図８〜図１１は本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において各運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【００３１】
これらに示すように、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機は、ガス吸入管（ＳＰ）及びガス吐出管（ＤＰ）が連通して設置されるケーシング１と、ケーシング１の上側に設置されて回転力を発生する電動機構部２と、ケーシング１の下側に上下に設置され、電動機構部２から発生した回転力が回転軸３を介して伝達されることによって冷媒をそれぞれ圧縮する第１圧縮機構部１１０及び第２圧縮機構部１２０とを含む。
【００３２】
また、ガス吸入管（ＳＰ）と圧縮機構部１１０、１２０との間には、吸入冷媒から液冷媒を分離する１つのアキュムレータ１３０が設置され、アキュムレータ１３０の出口とガス吐出管（ＤＰ）との間には、冷媒を切り替えて第２圧縮機構部１２０に供給するように、四方弁からなる冷媒切替バルブ１４０が設置される。
また、アキュムレータ１３０の第１出口１３１は、後述するシリンダ１１１の吸入口１１１ｂに連結され、アキュムレータ１３０の第２出口１３２は、後述する冷媒切替バルブ１４０の吸入側入口１４１に第３冷媒案内管１５３を介して連結される。
【００３３】
第１圧縮機構部１１０は、環状に形成されてケーシング１の内部に設置される第１シリンダ１１１と、第１シリンダ１１１の上下両側を覆蓋して共に第１内部空間（Ｖ１）を形成し、回転軸３を半径方向に支持するメインベアリング１１２及びミドルベアリング１１３と、回転軸３の上側偏心部に回転可能に結合され、第１シリンダ１１１の第１内部空間（Ｖ１）で旋回することにより冷媒を圧縮する第１ローリングピストン１１４と、第１ローリングピストン１１４の外周面に圧接するように第１シリンダ１１１に半径方向に移動可能に結合され、第１シリンダ１１１の第１内部空間（Ｖ１）を第１吸入室と第１圧縮室に区画する第１ベーン１１５と、第１ベーン１１５の後方側を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第１ベーンスプリング１１６と、メインベアリング１１２の中央付近に備えられた第１吐出ポート（図１に示す）１２ａの先端に開閉可能に結合され、第１内部空間（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（図１に示す）１５とを含む。
【００３４】
第１シリンダ１１１は、第１内部空間（Ｖ１）を形成する内周面の一側に、第１ベーン１１５が半径方向に往復運動を行うように第１ベーンスリット１１１ａが形成され、第１ベーンスリット１１１ａを中心に円周方向の一側には、冷媒を第１内部空間（Ｖ１）に案内する第１吸入口１１１ｂが半径方向に形成され、第１ベーンスリット１１１ａを中心に円周方向の他側には、冷媒をケーシング１の内部に吐出する第１吐出溝１１１ｃが軸方向に形成される。
【００３５】
第１ベーンスリット１１１ａは、その内部に第１ベーン１１５が半径方向にスライド挿入されて設置され、その後方端には第１拡張溝１１１ｄが形成され、その後方側、すなわち、第１拡張溝１１１ｄには、第１ベーン１１５を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第１ベーンスプリング１１６が設置される。
【００３６】
第１吸入口１１１ｂは、第１シリンダ１１１の外周面から内周面に貫通するように半径方向に形成され、その入口端がアキュムレータ１３０の第１出口１３１に直接連通する。また、第１吸入口１１１ｂ及び第１吐出溝１１１ｃは、後述する第２吸入口１２１ｂ及び第２吐出溝１２１ｃとそれぞれ異なる軸線上に形成することもできるが、圧縮機を精密に制御するためには同一軸線上に形成することが好ましい。
一方、第１ベーン１１５は、図には示していないが、第１ベーンスプリングの他に、同じ極性を有する永久磁石により支持することもできる。
【００３７】
第２圧縮機構部１２０は、環状に形成されてケーシング１内部の第１シリンダ１１１の下側に設置される第２シリンダ１２１と、第２シリンダ１２１の上下両側を覆蓋して共に第２内部空間（Ｖ２）を形成し、回転軸３を半径方向及び軸方向に支持するミドルベアリング１１３及びサブベアリング１２２と、回転軸３の下側偏心部に回転可能に結合され、第２シリンダ１２１の第２内部空間（Ｖ２）で旋回することにより冷媒を圧縮する第２ローリングピストン１２３と、第２ローリングピストン１２３の外周面に圧接するように第２シリンダ１２１に半径方向に移動可能に結合され、第２シリンダ１２１の第２内部空間（Ｖ２）を第２吸入室と第２圧縮室に区画する第２ベーン（図３に示す）１２４と、第２ベーン１２４の後方側を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第２ベーンスプリング１２５と、サブベアリング１２２の中央付近に備えられた第２吐出ポート２２ａ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（図１に示す）２５とを含む。
【００３８】
第２シリンダ１２１は、第２内部空間（Ｖ２）を形成する内周面の一側に、第２ベーン１２４が半径方向に往復運動を行うように第２ベーンスリット１２１ａが形成され、第２ベーンスリット１２１ａを中心に円周方向の一側には、冷媒を第２内部空間（Ｖ２）に案内する第２吸入口１２１ｂが半径方向に形成され、第２ベーンスリット１２１ａを中心に円周方向の他側には、冷媒をケーシング１の内部に吐出する第２吐出溝１２１ｃが軸方向に形成される。
【００３９】
第２ベーンスリット１２１ａは、その内部に第２ベーン１２４が半径方向にスライド挿入されて設置され、ケーシング１の内部空間と分離されるように第２拡張溝１２１ｄが形成される。また、第２拡張溝１２１ｄには、第２ベーン１２４を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第２ベーンスプリング１２５が設置され、その入口端、すなわち、第２拡張溝１２１ｄは、後述する冷媒切替バルブ１４０のベーン側出口１４３に第２冷媒案内管１５２を介して連結される。
【００４０】
また、第２ベーンスリット１２１ａには、第２ベーンスプリング１２５が密着巻きになるまで圧縮されることを防止するように、第２ベーン１２４の後退距離を制限する第２ストッパ（図示せず）を備えることが好ましい。
【００４１】
第２吸入口１２１ｂは、第２シリンダ１２１の外周面から内周面に貫通するように半径方向に形成され、その入口端が後述する冷媒切替バルブ１４０のシリンダ側出口１４２に第１冷媒案内管１５１を介して連結される。
【００４２】
第２ベーン１１５は、図には示していないが、第２ベーンスプリングの他に、同じ極性が対向するように配置される永久磁石（図示せず）により支持することもできる。
【００４３】
一方、冷媒切替バルブ１４０は、吸入側入口１４１が形成されてアキュムレータ１３０の第１出口１３１に連結され、シリンダ側出口１４２が形成されて第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂに連結され、ベーン側出口１４３が形成されて第２シリンダ１２１のベーンスリット１２１ａに連結され、吐出側入口１４４が形成されてガス吐出管（ＤＰ）の中間から分岐したバイパス管１５４に連結される。
【００４４】
図中、従来と同一の部分には同一の符号を付した。
図中の符号２ａは固定子、２ｂは回転子、１６０はガス吐出管とバイパス管間を連結又は遮断する吐出側開閉バルブである。
【００４５】
前述した本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機は次のような作用効果を有する。
【００４６】
すなわち、電動機構部２の固定子２ａに電源が供給されて回転子２ｂが回転すると、回転子２ｂと共に回転軸３が回転して電動機構部２の回転力を第１圧縮機構部１１０と第２圧縮機構部１２０に伝達し、エアコンにおける必要容量によって、第２圧縮機構部１２０がパワー運転を行って大容量の冷却能力を発生するか、又はセーブ運転を行って小容量の冷却能力を発生する。
【００４７】
以下、第１圧縮機構部１１０は正常なパワー運転を行い、第２圧縮機構部１２０はエアコンの必要容量によって可変運転を繰り返す場合を例に挙げて、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転をより詳細に説明する。
【００４８】
例えば、第１圧縮機構部１１０は、第１シリンダ１１１の吸入口１１１ｂには常に平衡圧（Ｐｂ）の冷媒が供給されるように調節し、第１ベーン１１５は、第１ベーンスプリング１１６により第１ローリングピストン１１４の外周面に常に接触することにより、第１内部空間（Ｖ１）が圧縮室と吸入室に分離されて正常に圧縮が行われるようにする。
【００４９】
このように、図７及び図８に示すように、第２圧縮機構部１２０が起動状態の場合は、冷媒切替バルブ１４０の吸入側入口１４１とシリンダ側出口１４２を連通させて、第３冷媒案内管１５３を介してアキュムレータ１３０を第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂに連結することにより、徐々に低くなる平衡圧（Ｐｂ）状態の冷媒ガスを第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂから第２内部空間（Ｖ２）に吸入させ、冷媒切替バルブ１４０の吐出側入口１４４とベーン側出口１４３を連通させて、バイパス管１５４を介してガス吐出管（ＤＰ）と第２拡張溝１１１ｄを連結することにより、徐々に高くなる平衡圧（Ｐｂ）状態の冷媒ガスを第２シリンダ１２１のベーンスリット１２１ａの外径側、すなわち、第２拡張溝１２１ｄに吸入させるが、ケーシング１の内部圧力が依然として平衡圧（Ｐｂ）状態を維持することによって、ガス吐出管（ＤＰ）、冷媒切替バルブ１４０のベーン側出口１４３、及び第２冷媒案内管１５２を介して第２拡張溝１２１ｄに流入して第２ベーン１２４の後方端を押す圧力（Ｐｂ）と第２内部空間（Ｖ２）の圧縮室圧力（Ｐｂ）とがほぼ平衡状態を維持する。これにより、第２ベーン１２４は、圧縮スプリング又は磁性体からなるベーン支持手段１２５の反発力（Ｆ）に押されて、軸中心側に移動することによって第２ローリングピストン１２３の外周面に圧着され、第２ベーン１２４と第２ローリングピストン１２３とが連続して着脱する、いわゆる、ベーンジャンピング現象を未然に防止して正常圧縮が行われる。
【００５０】
次に、図７及び図９に示すように、第２圧縮機構部１２０がパワー状態の場合は、冷媒切替バルブ１４０が前述した起動状態と同様の状態を維持して、第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂには常に吸入圧（Ｐｓ）の冷媒が供給されるように調節し、ベーンスリット１２１ａの外径側、すなわち、第２拡張溝１２１ｄには常に吐出圧（Ｐｄ）の冷媒が供給されるように調節する。これにより、第２ベーン１２４は、ベーンスリット１２１ａの外径側である第２拡張溝１２１ｄと吸入室との差圧と、圧縮スプリング又は磁性体からなる第２ベーン支持手段１２５の反発力（Ｆ）に押されて、第２ローリングピストン１２３の外周面に圧着された状態を維持し、正常な圧縮が持続する。
【００５１】
次に、図７及び図１０に示すように、第２圧縮機構部１２０がセーブ状態の場合は、冷媒切替バルブ１４０の吐出側入口１４４とシリンダ側出口１４２を連通させて、バイパス管１５４を介してガス吐出管（ＤＰ）と第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂを連結することにより、吐出圧（Ｐｄ）状態の冷媒ガスを第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂから第２内部空間（Ｖ２）に吸入させ、冷媒切替バルブ１４０の吸入側入口１４１とベーン側出口１４３を連通させて、第３冷媒案内管１５３を介してアキュムレータ１３０と第２拡張溝１２１ｄを連結することにより、吸入圧（Ｐｓ）状態の冷媒ガスを第２冷媒案内管１５２を介して第２シリンダ１２１の第２拡張溝１２１ｄに吸入させる。ここで、第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂから吸入される冷媒ガスの圧力が、第２拡張溝１２１ｄに吸入される冷媒ガスの圧力と第２ベーン支持手段１２５の反発力とを合わせた力よりも大きいため、第２ベーン１２４が後方側に後退して第２ローリングピストン１２４から離隔するので、第２シリンダ１２１では圧縮が行われなくなる。
【００５２】
次に、図７及び図１１に示すように、第２圧縮機構部１２０の運転状態がセーブ状態からパワー状態に切り替えられる場合は、冷媒切替バルブ１４０の吐出側入口１４４をシリンダ側出口１４２からベーン側出口１４３に切り替えて連通させて、バイパス管１５４を介してガス吐出管（ＤＰ）を第２拡張溝２２１ｄに連結することにより、徐々に吐出圧（Ｐｄ）になる第１中間圧（Ｐｓ＋ｂ）状態の冷媒ガスを第２冷媒案内管１５２を介して第２シリンダ１２１の第２拡張溝１２１ｄに吸入させ、冷媒切替バルブ１４０の吸入側入口１４１をベーン側出口１４３からシリンダ側出口１４２に切り替えて連通させて、第３冷媒案内管１５３を介してアキュムレータ１３０を第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂに連結することにより、徐々に吸入圧（Ｐｓ）になる第２中間圧（Ｐｄ−ａ）状態の冷媒ガスを第１冷媒案内管１５１と第２シリンダ１２１の吸入口１２１ｂから第２内部空間（Ｖ２）に吸入させる。ここで、運転が切り替えられるとき、所定の圧力区間で第２中間圧（Ｐｄ−ａ）が第１中間圧（Ｐｓ＋ｂ）よりも高かったり逆転したりする不安定な状態が持続して、第２ベーン１２４が第２ローリングピストン１２３の外周面に着脱するベーンジャンピング現象が発生することがある。
【００５３】
しかし、第２ベーン１２４を支持する第２ベーン支持手段１２５の反発力（Ｆ）が第２中間圧（Ｐｄ−ａ）と第１中間圧（Ｐｓ＋ｂ）との差圧よりも大きいため、第２ベーン１２４が常に第２ローリングピストン１２３の外周面に接触した状態を維持する。
【００５４】
従って、ベーンジャンピングによる異常騒音を未然に防止することができる。
以下、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機の他の実施形態について詳細に説明する。
【００５５】
すなわち、前述した一実施形態は、第１圧縮機構部又は第２圧縮機構部のいずれか一方の圧縮機構部（図においては第２圧縮機構部）にのみシリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を装着して、その圧縮機構部の運転状態を変化させることにより圧縮機の容量を加減するものであるが、本実施形態は、第１圧縮機構部と第２圧縮機構部の両方にシリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段をそれぞれ装着して、両方の圧縮機構部の運転状態を独立して制御することにより圧縮機の容量をさらに細かく加減するものである。
【００５６】
図１２は本発明の他の実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において容量を変化させるためのブロック図であり、図１３〜図１６は本発明の他の実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において各運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【００５７】
これらに示すように、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機は、ガス吸入管（ＳＰ）及びガス吐出管（ＤＰ）が連通して設置されるケーシング１と、ケーシング１の上側に設置されて回転力を発生する電動機構部２と、ケーシング１の下側に上下に設置され、電動機構部２から発生した回転力が回転軸３を介して伝達されることによって冷媒をそれぞれ圧縮する第１圧縮機構部２１０及び第２圧縮機構部２２０とを含む。
【００５８】
また、ガス吸入管（ＳＰ）と圧縮機構部２１０、２２０との間には、吸入冷媒から液冷媒を分離する１つのアキュムレータ２３０が設置され、アキュムレータ２３０の出口とガス吐出管（ＤＰ）との間には、冷媒を切り替えて第１圧縮機構部２１０及び第２圧縮機構部２２０に供給するように、四方弁からなる第１冷媒切替バルブ２４０及び第２冷媒切替バルブ２５０が設置される。
【００５９】
また、アキュムレータ２３０の第１出口２３１は、後述する第１冷媒切替バルブ２４０の吸入側入口２４１に第３冷媒案内管２６３を介して連結され、アキュムレータ２３０の第２出口２３２は、後述する第２冷媒切替バルブ２５０の吸入側入口２５１に第７冷媒案内管２６７を介して連結される。
【００６０】
第１圧縮機構部２１０は、環状に形成されてケーシング１の内部に設置される第１シリンダ２１１と、第１シリンダ２１１の上下両側を覆蓋して共に第１内部空間（Ｖ１）を形成し、回転軸３を半径方向に支持するメインベアリング２１２及びミドルベアリング２１３と、回転軸３の上側偏心部に回転可能に結合され、第１シリンダ２１１の第１内部空間（Ｖ１）で旋回することにより冷媒を圧縮する第１ローリングピストン２１４と、第１ローリングピストン２１４の外周面に圧接するように第１シリンダ２１１に半径方向に移動可能に結合され、第１シリンダ２１１の第１内部空間（Ｖ１）を第１吸入室と第１圧縮室に区画する第１ベーン２１５と、第１ベーン２１５の後方側を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第１ベーンスプリング２１６と、メインベアリング２１２の中央付近に備えられた第１吐出ポート（図１に示す）１２ａの先端に開閉可能に結合され、第１内部空間（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（図１に示す）１５とを含む。
【００６１】
第１シリンダ２１１は、第１内部空間（Ｖ１）を形成する内周面の一側に、第１ベーン２１５が半径方向に往復運動を行うように第１ベーンスリット２１１ａが形成され、第１ベーンスリット２１１ａの一側には、冷媒を第１内部空間（Ｖ１）に案内する第１吸入口２１１ｂが半径方向に形成され、第１ベーンスリット２１１ａの他側には、冷媒をケーシング１の内部に吐出する第１吐出溝２１１ｃが軸方向に形成される。
【００６２】
第１ベーンスリット２１１ａは、その内部に第１ベーン２１５が半径方向にスライド挿入されて設置され、その外径側にはケーシング１の内部空間と分離されるように第１拡張溝２１１ｄが形成される。
【００６３】
また、第１ベーンスリット２１１ａの後方側、すなわち、第１拡張溝２１１ｄには、第１ベーン２１５を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第１ベーンスプリング２１６が設置され、その入口端、すなわち、第１拡張溝２１１ｄは、後述する第１冷媒切替バルブ２４０のベーン側出口２４３に第２冷媒案内管２６２を介して連結される。また、第１ベーンスリット２１１ａは、後述する第２ベーンスリット２２１ａと異なる軸線上に形成することもできるが、圧縮機を精密に制御するためには同一軸線上に形成することが好ましい。また、第１ベーンスリット２１１ａには、第１ベーンスプリング２１６が密着巻きになるまで圧縮されることを防止するように、第１ベーン２１５の後退距離を制限する第１ストッパ（図示せず）を備えることが好ましい。
【００６４】
第１吸入口２１１ｂは、第１シリンダ２１１の外周面から内周面に貫通するように半径方向に形成され、その入口端が後述する第１冷媒切替バルブ２４０のシリンダ側出口２４２に第１冷媒案内管２６１を介して連結される。
【００６５】
また、第１吸入口２１１ｂ及び第１吐出溝２１１ｃは、後述する第２吸入口２２１ｂ及び第２吐出溝２２１ｃとそれぞれ異なる軸線上に形成することもできるが、圧縮機を精密に制御するためには同一軸線上に形成することが好ましい。
【００６６】
一方、第１ベーン２１５は、図には示していないが、第１ベーンスプリングの他に、同じ極性が対向するように配置される永久磁石（図示せず）により支持することもできる。
【００６７】
第２圧縮機構部２２０は、環状に形成されてケーシング１内部の第１シリンダ２１１の下側に設置される第２シリンダ２２１と、第２シリンダ２２１の上下両側を覆蓋して共に第２内部空間（Ｖ２）を形成し、回転軸３を半径方向及び軸方向に支持するミドルベアリング２１３及びサブベアリング２２２と、回転軸３の下側偏心部に回転可能に結合され、第２シリンダ２２１の第２内部空間（Ｖ２）で旋回することにより冷媒を圧縮する第２ローリングピストン２２３と、第２ローリングピストン２２３の外周面に圧接するように第２シリンダ２２１に半径方向に移動可能に結合され、第２シリンダ２２１の第２内部空間（Ｖ２）を第２吸入室と第２圧縮室に区画する第２ベーン（図３に示す）２２４と、第２ベーン２２４の後方側を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第２ベーンスプリング２２５と、サブベアリング２２２の中央付近に備えられた第２吐出ポート２２ａ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（図１に示す）２５とを含む。
【００６８】
第２シリンダ２２１は、第２内部空間（Ｖ２）を形成する内周面の一側に、第２ベーン２２４が半径方向に往復運動を行うように第２ベーンスリット２２１ａが形成され、第２ベーンスリット２２１ａの一側には、冷媒を第２内部空間（Ｖ２）に案内する第２吸入口２２１ｂが半径方向に形成され、第２ベーンスリット２２１ａの他側には、冷媒をケーシング１の内部に吐出する第２吐出溝２２１ｃが軸方向に形成される。
【００６９】
第２ベーンスリット２２１ａは、その内部に第２ベーン２２４が半径方向にスライド挿入されて設置され、その外径側には、ケーシング１と分離されるように第２拡張溝２２１ｄが形成される。また、第２ベーンスリット２２１ａの後方側、第２拡張溝２２１ｄには、第２ベーン２２４を弾性支持するように圧縮スプリングからなる第２ベーンスプリング２２５が設置され、その入口端は、後述する第２冷媒切替バルブ２５０のベーン側出口２５３に第５冷媒案内管２６６を介して連結される。
【００７０】
また、第２ベーンスリット２２１ａには、第２ベーンスプリング２２５が密着巻きになるまで圧縮されることを防止するように、第２ベーン２２４の後退距離を制限する第２ストッパ（図示せず）を備えることが好ましい。
【００７１】
第２吸入口２２１ｂは、第２シリンダ２２１の外周面から内周面に貫通するように半径方向に形成され、その入口端が後述する第２冷媒切替バルブ２５０のシリンダ側出口２５２に第４冷媒案内管２６５を介して連結される。
【００７２】
第２ベーン２１５は、図には示していないが、第２ベーンスプリングの他に、同じ極性が対向するように配置される永久磁石（図示せず）により支持することもできる。
【００７３】
一方、第１冷媒切替バルブ２４０は、第１吸入側入口２４１が形成されてアキュムレータ２３０の第１出口２３１に連結され、第１シリンダ側出口２４２が形成されて第１シリンダ２１１の吸入口２１１ｂに連結され、第１ベーン側出口２４３が形成されて第１シリンダ２１１の第２拡張溝２１１ｄに連結され、第１吐出側入口２４４が形成されてガス吐出管（ＤＰ）の中間から分岐した第１バイパス管２６４に連結される。
【００７４】
また、第２冷媒切替バルブ２５０は、第２吸入側入口２５１が形成されてアキュムレータ２３０の第２出口２３２に連結され、第２シリンダ側出口２５２が形成されて第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂに連結され、第２ベーン側出口２５３が形成されて第２シリンダ２２１の第２拡張溝２２１ｄに連結され、第２吐出側入口２５４が形成されてガス吐出管（ＤＰ）の中間から分岐した第２バイパス管２６８に連結される。
【００７５】
図中、従来と同一の部分には同一の符号を付した。
図中の符号２ａは固定子、２ｂは回転子、２７１はガス吐出管と第１バイパス管間を連結又は遮断する吐出側開閉バルブ、２７２はガス吐出管と第２バイパス管間を連結又は遮断する吐出側開閉バルブである。
【００７６】
前述した本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機は次のような作用効果を有する。
すなわち、電動機構部２の固定子２ａに電源が供給されて回転子２ｂが回転すると、回転子２ｂと共に回転軸３が回転して電動機構部２の回転力を第１圧縮機構部２１０と第２圧縮機構部２２０に伝達し、エアコンにおける必要容量によって、第１圧縮機構部２１０と第２圧縮機構部２２０が共にパワー運転を行って大容量の冷却能力を発生するか、又は第１圧縮機構部２１０もしくは第２圧縮機構部２２０の一方の圧縮機構部はパワー運転を行い、他方の圧縮機構部はセーブ運転を行って段階的に小容量の冷却能力を発生する。
【００７７】
以下、第１圧縮機構部２１０は正常なパワー運転を行い、第２圧縮機構部２２０はエアコンの必要容量によって可変運転を繰り返す場合を例に挙げて、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転をより詳細に説明する。
【００７８】
第１圧縮機構部もしくは第２圧縮機構部のいずれか一方が可変運転を行うことができるが、図１３〜図１６は第２圧縮機構部が可変運転を行う場合を示す。
【００７９】
すなわち、第１圧縮機構部２１０は、第１冷媒切替バルブ２４０の第１吐出側入口２４４と第１シリンダ側出口２４２を連通させ、第１吸入側入口２４１と第１ベーン側出口２４３を連通させて、第１シリンダ２１１の吸入口２１１ｂには常に吐出圧（Ｐｄ）の冷媒が供給されるように調節し、第１シリンダ２１１の第２拡張溝２１１ｄには常に吸入圧（Ｐｓ）の冷媒が供給されるように調節して、第１ベーン２１５を第１ローリングピストン２１４の外周面に常に接触させることにより、第１内部空間（Ｖ１）が圧縮室と吸入室に分離されて正常に圧縮が行われるようにする。
【００８０】
さらに、図１２及び図１３に示すように、第２圧縮機構部２２０が起動状態の場合は、第２冷媒切替バルブ２５０の吸入側入口２５１とシリンダ側出口２５２を連通させて、第６冷媒案内管２６７を介してアキュムレータ２３０を第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂに連結することにより、徐々に低くなる平衡圧（Ｐｂ）状態の冷媒ガスを第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂから第２内部空間（Ｖ２）に吸入させ、第２冷媒切替バルブ２５０の吐出側入口２５４とベーン側出口２５３を連通させて、第２バイパス管２６８を介してガス吐出管（ＤＰ）を第２拡張溝２２１ｄに連結することにより、徐々に高くなる平衡圧（Ｐｂ）状態の冷媒ガスを第２シリンダ２２１の第２拡張溝２２１ｄに吸入させる。ここで、ケーシング１の内部圧力が徐々に上昇することによって、これに連結された第２拡張溝２２１ｄにも徐々により高い圧力の冷媒が供給される。
【００８１】
これにより、第２ベーン２２４は、その背面に加えられる圧力と圧縮スプリング又は磁性体からなる第２ベーン支持手段２２５の反発力により、軸中心側に押されることによって第２ローリングピストン２２３の外周面に圧着され、第２ベーン２２４と第２ローリングピストン２２３とが連続して着脱する、いわゆる、ベーンジャンピング現象を未然に防止して正常圧縮が行われる。
【００８２】
次に、図１２及び図１４に示すように、第２圧縮機構部２２０がパワー状態の場合は、第２冷媒切替バルブ２５０が前述した起動状態と同様の状態を維持して、第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂには常に吸入圧（Ｐｓ）の冷媒が供給されるように調節し、第２拡張溝２２１ｄには常に吐出圧（Ｐｄ）の冷媒が供給されるように調節する。これにより、第２ベーン２２４は、第２拡張溝２２１ｄと吸入室との差圧と、圧縮スプリング又は磁性体からなる第２ベーン支持手段２２５の反発力（Ｆ）に押されて、第２ローリングピストン２２３の外周面に圧着された状態を維持し、正常な圧縮が持続する。
【００８３】
次に、図１２及び図１５に示すように、第２圧縮機構部２２０がセーブ状態の場合は、第２冷媒切替バルブ２５０の吐出側入口２５４とシリンダ側出口２５２を連通させて、吐出圧（Ｐｄ）状態の冷媒ガスを、ガス吐出管（ＤＰ）、第２バイパス管２６８、第２冷媒切替バルブ２５０のシリンダ側出口２５２、及び第４冷媒案内管２６５を介して第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂに案内し、その冷媒を第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂから第２内部空間（Ｖ２）に吸入させ、第２冷媒切替バルブ２５０の吸入側入口２５１とベーン側出口２５３を連通させて、第６冷媒案内管２６７を介してアキュムレータ２３０と第２シリンダ２２１の第２拡張溝２２１ｄを連結することにより、吸入圧（Ｐｓ）状態の冷媒ガスを第２ベーン２４４の背面側、すなわち、第２シリンダ２２１の第２拡張溝２２１ｄに吸入させる。ここで、第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂから吸入される冷媒ガスの圧力が、第２拡張溝２２１ｄに吸入される冷媒ガスの圧力と第２ベーン支持手段２２５の反発力（Ｆ）とを合わせた力よりも大きいため、第２ベーン２２４が後方側に後退して第２ローリングピストン２２４から離隔するので、第２シリンダ２２１では圧縮が行われなくなる。
【００８４】
次に、図１２及び図１６に示すように、第２圧縮機構部２２０の運転状態がセーブ状態からパワー状態に切り替えられる場合は、第２冷媒切替バルブ２５０の吐出側入口２５４をシリンダ側出口２５２からベーン側出口２５３に切り替えて連通させて、第２バイパス管２６８を介してガス吐出管（ＤＰ）と第２拡張溝２２１ｄを連結することにより、徐々に吐出圧（Ｐｄ）になる第１中間圧（Ｐｓ＋ｂ）状態の冷媒ガスを第２シリンダ２２１の第２拡張溝２２１ｄに吸入させ、第２冷媒切替バルブ２５０の吸入側入口２５１をベーン側出口２５３からシリンダ側出口２５２に切り替えて連通させて、第６冷媒案内管２６７を介してアキュムレータ２３０と第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂを連結することにより、徐々に吸入圧（Ｐｓ）になる第２中間圧（Ｐｄ−ａ）状態の冷媒ガスを第２シリンダ２２１の吸入口２２１ｂから第２内部空間（Ｖ２）に吸入させる。ここで、運転が切り替えられるとき、所定の圧力区間で第２中間圧（Ｐｄ−ａ）が第１中間圧（Ｐｓ＋ｂ）よりも高かったり逆転したりする不安定な状態が持続して、第２ベーン２２４が第２ローリングピストン２２３の外周面に着脱するベーンジャンピング現象が発生することがある。しかし、第２ベーン２２４を支持する第２ベーン支持手段２２５の反発力（Ｆ）が第２中間圧（Ｐｄ−ａ）と第１中間圧（Ｐｓ＋ｂ）との差圧よりも大きいため、第２ベーン２２４が常に第２ローリングピストン２２３の外周面に接触した状態を維持するので、ベーンジャンピングによる異常騒音を未然に防止することができる。
【００８５】
一方、前述したように、必要に応じては、第２圧縮機構部２２０は正常なパワー運転を行い、第１圧縮機構部２１０は可変運転を行って圧縮機の容量を変化させることもできるが、この場合、第２冷媒切替バルブ２５０を一実施形態の第１冷媒切替バルブ２４０と同様に操作した状態で、第１冷媒切替バルブ２４０を一実施形態の第２冷媒切替バルブ２５０と同様に操作して、それぞれ起動、パワー、セーブ、運転切替状態を行うことができる。
【００８６】
これにより、圧縮機の容量を３段階に細分化して調節できる。例えば、圧縮機の全体容量のうち、第１圧縮機構部２１０は６０％、第２圧縮機構部２２０は４０％に設定した場合、２つの圧縮機構部２１０、２２０を全て正常運転させると、圧縮機の全体容量である１００％の冷却能力を得ることができ、第１圧縮機構部２１０は正常状態で運転させ、第２圧縮機構部２２０はセーブ状態で運転させると、４０％の冷却能力を得ることができ、第１圧縮機構部２１０はセーブ状態で運転させ、第２圧縮機構部２２０は正常状態で運転させると、６０％の冷却能力を得ることができる。
【００８７】
以下、このような圧縮機をエアコンに適用して運転する場合を説明する。
すなわち、図１７に示すように、エアコンの室内側熱交換器などに装着した温度センサを利用して室内温度を検出してその室内温度が[希望温度＋０．５℃]に達すると、マイコンのリレー（図示せず）をオフにして圧縮機をパワー運転モードに切り替える。
【００８８】
次に、室内温度が再び上昇して連続して２分以上[希望温度＋０．５℃]であると、再びパワー運転モードに切り替え、室内温度が下降して[希望温度−１．０℃]に達すると、圧縮機を停止する。
【００８９】
ここで、圧縮機をセーブ運転モードに切り替えてセーブ運転を行った後、室温の低下による圧縮機の停止が２回連続発生すると、連続セーブ運転モードに切り替え、運転中に圧縮機のセーブ運転モード時間が所定時間を超過する場合が発生すると、直ちにパワー運転モードに切り替えた後に再び初期に戻ることが好ましい。
【００９０】
なお、図１８は前述したエアコンの運転方法の一例を時間毎に示す展開図である。
このようにして、容量可変型ツインロータリ圧縮機において、特にベーンの挙動が不安定になる起動状態と運転切替状態でベーンがローリングピストンに迅速かつ安定的に接触できるように構成することにより、容量変化時にベーンによる異常騒音を未然に防止して圧縮機の騒音を大幅に低減することができ、パワーモードでもベーンジャンピングによる騒音を発生させずに起動することができ、エアコンへの適用時に室内温度を迅速に快適な温度にすることができる。
【００９１】
また、第１圧縮機構部と第２圧縮機構部の運転状態を全て制御できるように構成することにより、各圧縮機構部の容量が異なる場合、圧縮機の容量を細かく変化させることができ、これにより、エアコンなどの組立製品の多様な要求に対応することができ、不要な電力消費を減らしてエネルギー効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、異常騒音を防止して圧縮機の騒音を大幅に低減することができ、圧縮機の容量変化を細分化してエアコンなどの組立製品の多様な要求に対応することができ、不要な電力消費を減らしてエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【図２】従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機において容量を変化させるためのブロック図である。
【図３】従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図４】従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図５】従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図６】従来の容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において容量を変化させるためのブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において容量を変化させるためのブロック図である。
【図１３】本発明の他の実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
【図１７】本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法を示すフローチャートである。
【図１８】前述したエアコンの運転方法の一例を時間毎に示す展開図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2008509342.tif 000022
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