(57)【要約】  【課題】  圧縮部にレリース孔とレリース弁を配置し、レリース弁の背面に高圧を導入してレリース孔を閉塞し、レリース孔と圧縮部の吸入側とを連通してレリース孔を開放し、レリース弁背面の圧力よりシリンダ内の圧力大きくなってもレリース弁をシリンダ側に確実に押付け、フルロード運転ができる能力可変形圧縮機のロータリ圧縮機を提供する。  【解決手段】  冷媒を圧縮する圧縮部３に、圧縮冷媒をバイパスさせて圧縮能力を可変するレリース孔11と、同レリース孔を開閉するレリース弁12とを配置してなるロータリ圧縮機において、レリース弁を円筒形に形成し、レリース孔側の端面より背面を大きくして、圧縮部に設けられた弁室に移動可能に収納し、弁室と圧縮部の吸入側とを連通してレリース通路とし、レリース孔を前記レリース弁により閉塞したフルロード運転と、開放したレリース運転とに圧縮能力を可変してなる構成とする。  【選択図】図１
2008144670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮部と吸入圧力部とを連通するレリース通路と、前記レリース通路を開閉するレリース弁とを備え、前記レリース弁の開閉により冷媒循環量を可変するロータリ圧縮機において、
前記圧縮部と前記レリース通路との間に前記レリース弁を収納する弁室を配置し、前記圧縮部と前記弁室とを連通するレリース孔を設け、前記レリース弁は前記弁室内を軸方向に移動可能とし、前記レリース孔を閉塞する第一のシール面と、前記弁室の内周面をシールする第二のシール面とを備え、前記第二のシール面で形成される面の径は、前記第一のシール面の径より大きく構成し、前記弁室の前記第一のシール面との接触面を第一の端面とし、その反対側を第二の端面とし、前記第一のシール面と前記第二のシール面との間の空間と、前記吸入圧力部を連通して前記レリース通路を形成し、前記第二のシール面と前記第二の端面との間の空間と、密閉容器内の吐出圧力部とを開閉弁を介して連通してなることを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記レリース弁は、前記弁室の前記レリース通路の接続部と前記高圧導入路の接続部とを弁室側面との微小隙間によって圧力的に区画して前記第二のシール面とすることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記レリース弁は、前記開閉弁を開き高圧冷媒を導入して前記レリース孔を閉塞し、前記開閉弁を閉じ高圧冷媒を遮断して前記レリース孔を開放してなることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記レリース弁の前記第二のシール面と前記第二の端面との間の空間に密閉ケース底面の潤滑油を導入し、前記レリース孔を閉塞してなることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項５】
前記レリース通路を前記圧縮部を構成する下軸受または前記レリース弁の移動を規制する弁ホルダの何れか一方もしくは両方に設けてなることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項６】
前記レリース孔の径を前記圧縮部の吸入孔の径の６０％以上としてなることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項７】
前記レリース孔の一部を冷媒を圧縮するシリンダの内周面より外側に設け、前記シリンダの前記レリース孔が被る部分を切欠いてなることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項８】
前記レリース孔および前記レリース弁で構成されるレリース部を複数箇所設けてなることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空調機や冷凍機等に用いられるロータリ圧縮機に係わり、詳しくは、モータの回転数を変えずに圧縮能力を可変することができる能力可変形圧縮機の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロータリ圧縮機において、圧縮能力を可変する能力可変形（容量可変形または容量制御形とも言う）の圧縮機として、例えば図１２（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、下部軸受５０にシリンダ５５の内部と連通するレリース孔５１を設け、同レリース孔５１を開閉する円板状のレリース弁５２と、同レリース弁５２の移動を規制する弁押え５３と、前記レリース弁５２を開閉するため、レリース弁５２の背面側の圧力を高圧または低圧状態にするためのバイパス管５４とから構成されている。
【０００４】
上記構成において、図１２（Ａ）に示すようにフルロード運転する時、即ちレリース孔５１を閉状態とする場合、前記バイパス管５４を高圧側と接続し、レリース弁５２の背面側を高圧としてレリース弁５２をシリンダ５５側に押付け、円板の一方の端面が環状のシール面となり、シリンダ５５の内部とレリース弁５２の背面側をシールしている。
【０００５】
また、図１２（Ｂ）に示すようにレリース運転（パートロード運転またはアンロード運転とも言う）する時、即ちレリース孔５１を開状態とする場合、前記バイパス管５４を低圧側と接続し、レリース弁５２の背面を低圧としてシリンダ５５内の圧力により、レリース弁５２をシリンダ５５側から離れるようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記の場合、圧力比（吸入圧力と吐出圧力の比）が小さい運転条件では、図１２（Ｃ）に示すように、レリース孔５１が配置されているシリンダ５５内が吐出圧力に達してしまい、シリンダ５５内の圧力はレリース弁５２の背面に導入する高圧より流路抵抗の分だけ高い高圧となる。
【０００７】
このため、レリース弁５２の背面を高圧としてレリース弁５２をシリンダ５５側に押付けるようにしても、シリンダ５５内の圧力の方が大きくなり、レリース弁５２が開いてしまいフルロード運転ができないという問題があった。
【特許文献１】三菱重工技報Ｖｏｌ．２０  Ｎｏ．３（１９８３−５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑み、圧縮部にレリース孔およびレリース弁を軸方向に配置し、レリース弁の背面に高圧冷媒を導入してレリース孔を閉塞し、レリース弁背面の高圧冷媒を遮断しレリース孔を開放し、レリース弁背面の圧力よりシリンダ内の圧力の方が大きくなった場合でもレリース弁をシリンダ側に確実に押付け、フルロード運転ができる能力可変形のロータリ圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するため、冷媒を圧縮する圧縮部と吸入圧力部とを連通するレリース通路と、前記レリース通路を開閉するレリース弁とを備え、前記レリース弁の開閉により冷媒循環量を可変するロータリ圧縮機において、
前記圧縮部と前記レリース通路との間に前記レリース弁を収納する弁室を配置し、前記圧縮部と前記弁室とを連通するレリース孔を設け、前記レリース弁は前記弁室内を軸方向に移動可能とし、前記レリース孔を閉塞する第一のシール面と、前記弁室の内周面をシールする第二のシール面とを備え、前記第二のシール面で形成される面の径は、前記第一のシール面の径より大きく構成し、前記弁室の内径を前記レリース孔の径より大きく形成し、前記第一のシール面との接触面を第一の端面とし、その反対側を第二の端面とし、前記第一のシール面と前記第二のシール面との間の空間と、前記吸入圧力部を連通して前記レリース通路を形成し、前記第二のシール面と前記第二の端面との間の空間と、密閉容器内の吐出圧力部とを開閉弁を介して連通してなる構成となっている。
【００１０】
また、前記レリース弁は、前記弁室の前記第一の端面と接し前記レリース孔を閉塞してなる構成となっている。
【００１１】
また、前記レリース弁は、前記弁室の前記レリース通路の接続部と前記高圧導入路の接続部とを弁室側面との微小隙間によって圧力的に区画して前記第二のシール面としてなる構成となっている。
【００１２】
前記レリース弁は、前記開閉弁を開き高圧冷媒を導入して前記レリース孔を閉塞し、前記開閉弁を閉じ高圧冷媒を遮断して前記レリース孔を開放してなる構成となっている。
【００１３】
また、前記レリース弁の前記第二のシール面と前記第二の端面との間の空間に密閉ケース底面の潤滑油を導入し、前記レリース孔を閉塞してなる構成となっている。
【００１４】
また、前記レリース通路を前記圧縮部を構成する下軸受または前記レリース弁の移動を規制する弁ホルダの何れか一方もしくは両方に設けてなる構成となっている。
【００１５】
また、前記レリース孔の径を前記圧縮部の吸入孔の径の６０％以上としてなる構成となっている。
【００１６】
また、前記レリース孔の一部を冷媒を圧縮するシリンダの内周面より外側に設け、前記シリンダの前記レリース孔が被る部分を切欠いてなる構成となっている。
【００１７】
また、前記レリース孔および前記レリース弁で構成されるレリース部を複数箇所設けてなる構成となっている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、下軸受および弁ホルダに、レリース孔およびレリース弁を軸方向に配置し、レリース弁に高圧冷媒を導入してレリース孔を閉塞し、レリース弁背面の高圧冷媒を遮断しレリース孔を開放し、レリース孔と圧縮部の吸入側（低圧側）とを連通状態とし、レリース孔を閉塞したフルロード運転と、開放したレリース運転とすることにより、圧縮能力を可変することができるロータリ圧縮機となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のロータリ圧縮機の実施の形態を実施例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明におけるレリース孔およびレリース弁を軸方向に設けた場合のロータリ圧縮機の側断面図、図２は本発明のレリース弁の断面図および上面図、図３は本発明のレリース弁の動作状態を説明する図で、（Ａ）はフルロード運転時（能力最大）、（Ｂ）はレリース運転時（能力ダウン）の状態である。
【実施例１】
【００２０】
図１において、１は密閉容器であって、この密閉容器１内の上部に、固定子２ａと回転子２ｂとからなる電動機２が配置され、下部にこの電動機２によって駆動される圧縮部３が配置されている。前記圧縮部３は、前記電動機２の回転力をこの圧縮部３に伝達するための偏心軸部５を備えたシャフト４と、図示しないが円筒内面に吸入口および吐出口を有するシリンダ７と、同シリンダ７の軸方向の両側に配置され、前記シャフト４を回転自在に支持する上軸受８および下軸受９と、前記シリンダ７の円筒内面に沿って移動し、内周部が前記偏心軸部５に回転可能に嵌合された環状のローラ６とにより構成されている。
【００２１】
上記構成において、アキュムレータ（図示せず）から吸入された低圧冷媒は、前記ローラ６の外周面と前記シリンダ７の円筒内面とで形成された圧縮室１０で圧縮され高圧冷媒となる。この圧縮された高圧冷媒は、吐出口（図示せず）から吐出ガス孔（図示せず）を経由して、密閉容器１内に流れ、吐出管Ｔより冷凍サイクル中へ送出される。
【００２２】
前記下軸受９の下部には後述するレリース弁の下方への移動を規制する弁ホルダＨが設けられ、前記下軸受９および前記弁ホルダＨに、前記圧縮室１０の圧縮冷媒をバイパスさせて圧縮能力を可変するレリース孔１１およびレリース弁１２が軸方向に向けて配置され、前記レリース弁１２により前記レリース孔１１を開閉するようにし、後述する前記レリース孔１１を閉塞したフルロード運転と、開放したレリース運転とに圧縮能力を可変してなる構成となっている。
【００２３】
前記レリース弁１２は図２に示すように、円筒状に形成され、フルロード運転時に前記レリース孔１１に嵌入され、デッドボリュームを低減する凸部１２ａと、前記レリース孔１１シールする環状の第一のシール面１２ｂと、後述する前記レリース弁１２を収納する弁室の内周面をシールする第二のシール面１２ｃとから構成され、前記第二のシール面１２ｃの径は、前記第一のシール面１２ｂの径より大きく形成されている。
【００２４】
図３は前記レリース弁１２の開閉状態を示すもので、（Ａ）はフルロード運転時で、（Ｂ）はレリース運転時を示す。前記レリース弁１２は前記下軸受９と前記弁ホルダＨとの間に設けられた弁室１３内に軸方向に移動可能に収納されている。この時、前記第二のシール面１２ｃの外周面が前記弁室１３の内周面に沿って円滑に移動するよう前記第二のシール面１２ｃの高さを所定の高さに確保されている。そして、前記弁室１３と図示しない前記圧縮部３の吸入側（低圧側）とを連通してレリース通路１４が形成されている。
【００２５】
前記レリース弁１２は図３（Ａ）に示すように、前記レリース弁１２の端面に形成された環状の第一のシール面１２ｂにより、前記レリース孔１１をシールし、前記第２弁体１２ｂの外周面（側面）からなる第二のシール面１２ｃにより、前記弁室１３の内周面をシールするようにしている。
【００２６】
また、図１に示すように、前記密閉容器１の外壁に、圧縮（高圧）冷媒を一旦密閉容器１外へ吐出する第１バイパス管１５と、再度密閉容器１へ導入する第２バイパス管１６を設け、前記第１バイパス管１５の一端、もしくは、前記吐出管Ｔと前記第２バイパス管１６の一端を開閉弁１７を介して密閉容器１の外で接続し、前記第２バイパス管１６の他端をバイパス路１８を介して前記弁室１３の後述する第二の端面１３ｂに接続して、制御部１９からの制御信号により前記開閉弁１７を開き、高圧冷媒を前記レリース弁１２に導入し、前記レリース孔１１を閉塞し、フルロード運転を行う構成となっている。
【００２７】
図４及び図５は本発明における全体の構成を示す模式図で、図４はフルロード運転時で、図５はレリース運転時を示す。
【００２８】
冷媒を圧縮する圧縮部３と吸入圧力部Ｎとを連通するレリース通路１４と、前記レリース通路１４を開閉するためのレリース弁１２とを備え、前記レリース弁１２の開閉により冷媒循環量を可変する。
【００２９】
前記圧縮部３と前記レリース通路１４との間に前記レリース弁１２を収納する弁室１３を配置し、前記弁室１３は第一の端面１３ａが前記弁室１３の内径より小径のレリース孔１１を介して前記圧縮部３に連通し、前記第一の端面１３ａと反対側の第二の端面１３ｂが高圧導入路１５ａ，１６ａを介して密閉容器１内の吐出圧力部１ａに連通する。即ち、前記レリース弁１２の第二のシール面１２ｃと前記第二の端面１３ｂとの間の空間に吐出圧力部１ａからの高圧を導入する。また、前記レリース弁１２の第一のシール面１２ｂと前記第二のシール面１２ｃとの間の前記弁室１３の空間が前記レリース通路１４を介して前記吸入圧力部Ｎに連通している。そして、前記レリース弁１２は、前記弁室１３内を軸方向に移動可能であり、一方向に移動したときに前記弁室１３の第一の端面１３ａと接し前記レリース孔１１を閉塞する第一のシール面１２ｂを備え、さらに前記レリース弁１２は、前記弁室１３のレリース通路１４の接続部と高圧導入路１６ａの接続部とを弁室１３の側面との微小隙間によって圧力的に区画する第二のシール面１２ｃを備え、前記第二のシール面１２ｃの径は、前記第一のシール面１２ｂの径より大きく構成し、前記弁室１３と前記密閉容器１内の吐出圧力部１ａとを連通する前記高圧導入路１５ａ，１６ａを開閉する開閉弁１７を備えた構成となっている。
【００３０】
上記構成において、図３（Ａ）に示すように、フルロード運転時にレリース弁１２の背面に高圧冷媒を導入した場合、前記レリース弁１２の前記第二のシール面１２ｃの径が前記第一のシール面１２ｂの径より大きいため、前記シリンダ７内の圧力が、前記密閉容器１内または前記吐出管Ｔから導かれる高圧よりやや大きくなっても、筒部の径と圧力の積の差により確実にレリース弁１２をシリンダ７側に押付け、レリース孔１１を閉めることが可能となる。
【００３１】
よって、圧力比が小さい運転条件でも、従来例のようにレリース弁１２の背面の高圧よりシリンダ７内の圧力が大きくなってもレリース弁１２が開いてしまうということがなくフルロード運転を行うことができる。
【００３２】
また、図３（Ｂ）に示すように、レリース運転時には、制御部１９（図１参照）からの制御信号により前記開閉弁１７を閉じ、前記レリース弁１２の第二のシール面１２ｃへの高圧導入を遮断することによって、第二のシール面１２ｃからの微小リークにより、レリース弁１２の背面は低圧となり、レリース弁１２が開放され、前記レリース孔１１と低圧の吸入側が前記レリース通路１４を介して連通されてレリース状態となる。尚、微小リークを利用するため高圧導入を遮断したあとレリース弁１２の開放には時間差が生じるが、これは３０秒程度あるいはそれ以下なので運転には支障はない。
【００３３】
なお、上記構成に限定せず、別の構成として、レリース弁１２の背面への高圧導入を遮断し圧縮部３と吸入圧力部Ｎとをレリース通路１４で連通する方法の代りに、前記開閉弁１７を前記吐出圧力部１ａと前記吸入圧力部Ｎとを切替える切替弁とし、レリース弁１２の背面を高圧と低圧とに切替え、フルロード運転とレリース運転を交互に行うように構成してもよい。これによれば、時間差をほとんどなくすことが可能となり、より細かいタイミングで切替えができる。
【００３４】
図６はレリース孔１１Ａおよびレリース弁１２Ａを径方向に設けた場合のロータリ圧縮機の側断面図で、シリンダ側に前記レリース孔１１Ａおよびレリース弁１２Ａを設け、下軸受９Ａ側はレリース通路１４Ａのみで構成し、前記下軸受９Ａの底面に前記レリース通路１４Ａを塞ぐ下軸受カバー９Ｂを設けたもので、運転動作については上記の軸方向の構成と同じであり省略する。
【実施例２】
【００３５】
図７は本発明における実施例２を示したもので、図１におけるレリース孔１１およびレリース弁１２を軸方向に設けた場合において、前記レリース弁１２のの背面に、前記密閉容器１の底面に貯留されている潤滑油をバイパス管１５Ａから開閉弁１７を介して導いてなる構成となっている。これによって、前記開閉弁１７を開にすることで、前記密閉容器１の高圧圧力により前記レリース弁１２の背面に潤滑油が導入され、レリース弁１２のシール性および押付け力が確保され、前記レリース孔１１を確実に閉塞し、フルロード運転時の性能を満足することができる。また、前記開閉弁１７を閉じることによりレリース弁１２の背面の圧力が下がり、前記シリンダ７内の圧力に押されてレリース弁１２が開放されレリース運転状態となる。この時、レリース弁１２の背面の潤滑油は、前記第２シール面１２ｂからリークして前記レリース通路１４を経由して前記シリンダ７内へ流れる。
【００３６】
図７、図８、図９（Ａ）および（Ｂ）は本発明における実施例３を示したもので、図９（Ａ）は図７のａ−ａ矢視図で、図９（Ｂ）は図８のｂ−ｂ矢視図である。前記レリース孔１１と前記圧縮部３の吸入側Ｎとを連通する前記レリース通路１４を、前記下軸受９（図７及び図９Ａ参照）または前記弁ホルダＨ（図９Ｂ参照）または両方（図８参照）に設けてなる構成となっている。これによって、レリース抵抗が低減され、圧縮効率を向上することができる。
【００３７】
図１０（Ａ）は本発明における実施例４を示したもので、前記レリース孔１１の径Ｄｒを前記吸入側の吸入孔径Ｄｓの６０％以上とし、運転周波数５０Ｈｚ，レリース率３０％のパートロード運転を行った場合、例えば、図１１の実験データで示すように、容量制御率を７０％まで拡げることができる。
【００３８】
図１０（Ｂ）は本発明における実施例５を示したもので、前記レリース孔１１の一部を前記圧縮部３のシリンダ７の内周面７ａより外側に設け、前記シリンダ７の前記レリース孔１１が被る部分に切欠き１１ａを設けてなる構成となっている。これによって、レリース抵抗が更に低減され、圧縮効率の低下を防ぐことができる。
【００３９】
図１０（Ｃ）は本発明における実施例６を示したもので、前記レリース孔１１および前記レリース弁１２で構成されるレリース部２０を複数箇所設けてなる構成となっている。これによって、２段階以上の圧縮能力の可変を制御することができる。
【００４０】
以上説明したように、前記下軸受９および前記弁ホルダＨに、レリース孔１１およびレリース弁１２を軸方向に配置し、レリース弁１２に高圧冷媒を導入して前記リース孔１１を閉塞した状態と、前記レリース孔１１と前記圧縮部３の吸入側（低圧側）とを連通して前記レリース孔１１を開放した状態とし、前記レリース孔１１を閉塞したフルロード運転と、開放したレリース運転とすることにより、圧縮能力を可変することができるロータリ圧縮機となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１におけるロータリ圧縮機の側断面図である。
【図２】本発明におけるレリース弁の断面図および上面図である。
【図３】本発明におけるレリース弁の動作状態を説明する図で、（Ａ）はフルロード運転時（能力最大）、（Ｂ）はレリース運転時（能力ダウン）の状態である。
【図４】本発明におけるフルロード運転時の全体の構成を示す模式図である。
【図５】本発明におけるレリース運転時の全体の構成を示す模式図である。
【図６】本発明におけるレリース孔およびレリース弁を径方向に設けた場合の側断面図である。
【図７】本発明の実施例２におけるロータリ圧縮機の側断面図である。
【図８】本発明の実施例３におけるロータリ圧縮機の側断面図である。
【図９】本発明の実施例３における詳細説明図で、（Ａ）は図７のａ−ａ矢視図で、レリース通路を下軸受に設けたもので、（Ｂ）は図８のｂ−ｂ矢視図で、レリース通路を弁ホルダに設けたものである。
【図１０】（Ａ）は本発明における実施例４を示すレリース孔の配置図である。（Ｂ）は本発明における実施例５を示すレリース孔の配置図である。（Ｃ）は本発明における実施例６を示すレリース孔の配置図である。
【図１１】本発明における実施例４の実験データである。
【図１２】従来例におけるロータリ圧縮機の要部拡大断面図で、（Ａ）はフルロード運転する時、（Ｂ）はレリース運転する時、（Ｃ）はレリース孔の位置を示す配置図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    密閉容器
１ａ  吐出圧力部
２    電動機
３    圧縮部
４    シャフト
５    偏心軸部
６    ロータ
７    シリンダ
８    上軸受
９    下軸受
１０  圧縮室
１１  レリース孔
１１ａ  切欠き
１２  レリース弁
１２ａ  凸部
１２ｂ  第一のシール面
１２ｃ  第二のシール面
１３  弁室
１４、１４Ａ  レリース通路
１５  第１バイパス管
１６  第２バイパス管
１５ａ，１６ａ  高圧導入路
１７  開閉弁
１８  バイパス路
１９  制御部
２０  レリース部
Ｈ    弁ホルダ
Ｎ    吸入圧力部
Ｔ    吐出管
【図１】
2008144670.tif 000003
【図２】
2008144670.tif 000004
【図３】
2008144670.tif 000005
【図４】
2008144670.tif 000006
【図５】
2008144670.tif 000007
【図６】
2008144670.tif 000008
【図７】
2008144670.tif 000009
【図８】
2008144670.tif 000010
【図９】
2008144670.tif 000011
【図１０】
2008144670.tif 000012
【図１１】
2008144670.tif 000013
【図１２】
2008144670.tif 000014