具体实施方式
下面,根据附图详细说明本发明实施方式。
(实施例1)
图1为作为本发明多气缸旋转式压缩机的实施例的、具有第1旋转压缩部件和第2旋转压缩部件的内部高压型的旋转式压缩机10的纵剖侧视图,图2为图1的旋转式压缩机10的纵剖侧视图(示出与图1不同的剖面),图3分别示出第2旋转压缩部件34的第2气缸40的水平剖面图。另外,本实施例的旋转式压缩机10构成作为对室内进行空气调节的制冷装置的空调机的制冷剂回路的一部分。
在各图中,实施例的旋转式压缩机10为内部高压型的旋转式压缩机,在由钢板构成的立式圆筒状的密闭容器12内,收容电动部件14和旋转式压缩机构部18;该电动部件14作为驱动部件配置于该密闭容器12的内部空间的上侧;该旋转式压缩机构部18由配置于该电动部件14下侧的、由电动部件14的旋转轴16驱动的第1旋转压缩部件32和第2旋转压缩部件34构成。
密闭容器12由容器主体12A和大致碗状的端盖(盖体)12B构成,该容器主体12A收容电动部件14和旋转压缩机构部18,并以底部为储油槽,该端盖12B封闭该容器主体12A的上部开口;而且,在该端盖12B的上面上形成圆形的安装孔12D,在该安装孔12D中安装有用于向电动部件14供电的接线柱(省略配线)20。
另外,在端盖12B上安装后述的制冷剂排出管96,该制冷剂排出管96的一端与密闭容器12内连通。并且,在密闭容器12的底部设有安装用底座110。
电动部件14由沿密闭容器12的上部空间的内周面以环状焊接固定的定子22和隔开一些间隔地插入配置于该定子22内侧的转子24构成。该转子24固定于通过中心朝铅直方向延伸的旋转轴16上。
所述定子22具有层叠环状的电磁钢板的叠层体26和按串绕(集中绕组)方式卷装于该叠层体26的齿部的定子线圈28。另外,转子24也与定子22同样地由电磁钢板的叠层体30形成。
在所述第1旋转压缩部件32与第2旋转压缩部件34之间夹持有中间分隔板36。即,第1旋转压缩部件32和第2旋转压缩部件34由中间分隔板36、第1气缸38和第2气缸40、第1滚筒46和第2滚筒48、第1叶片50和第2叶片52、及上部支承构件54和下部支承构件56构成;该第1气缸38和第2气缸40配置于该中间分隔板36的上下;该第1滚筒46和第2滚筒48与在该第1气缸48和第2气缸40内具有180度的相位差地设于旋转轴16的上下偏心部42、44配合,分别在各气缸38、40内进行偏心旋转;该第1叶片50和第2叶片52的前端部抵接于该第1滚筒46和第2滚筒48,将各气缸38、40内分别划分成低压室侧和高压室侧;该上部支承构件54和下部支承构件56封闭第1气缸38的上侧的开口面和第2气缸40的下侧的开口面,并作为兼用作旋转轴16的轴承的支持构件。
在所述第1气缸38和第2气缸40上设有通过吸入口161(第1旋转压缩部件32的吸入口在图中未示出)分别与该第1气缸38和第2气缸40的内部连通的吸入通道58、60,在该吸入通道58、60上分别相连通地连接后述的制冷剂导入管92、94。
另外,在上部支承构件54上侧设有排出消声室62,由第1旋转压缩部件32压缩后的制冷剂气体被排出到该排出消声室62。该排出消声室62形成于覆盖上部支承构件54的电动部件14侧(上侧)的大致碗状的杯形构件63内,该杯形构件63在中心具有用于穿过旋转轴16和兼用作旋转轴16的轴承的上部支承构件54的孔。并且在杯形构件63的上方,与杯形构件63隔开规定间隔地设置电动部件14。
在下部支承构件56设有排出消声室64,该排出消声室64通过由作为壁的盖闭塞形成于该下部支承构件56下侧的凹陷部而形成。即,排出消声室64由围成排出消声室64的下部盖68闭塞。另外,各气缸38、40的高压室侧与排出消声室62、64通过排出口49(第1旋转压缩部件32的排出口未示出)被连通。
另一方面,在上述第1气缸38上形成有收容所述第1叶片50的导向槽70,在该导向槽70的外侧即第1叶片50的背面侧,形成收容作为弹簧构件的弹簧74的收容部70A。该弹簧74抵接于第1叶片50的背面侧端部,总是朝第1滚筒46侧对第1叶片50施加力。另外,将例如密闭容器12内的后述的排出侧压力(高压)也导入至收容部70A,作为第1叶片50的背压施加。并且,该收容部70A在导向槽70侧和密闭容器12(容器主体12A)侧开口,在收容于收容部70A的弹簧74的密闭容器12侧设置金属制的插塞137,起到防止弹簧74脱出的作用。
另外,在所述第2气缸40上形成有收容第2叶片52的导向槽72,在该导向槽72的外侧,即第2叶片52的背面侧形成背压室72A。该背压室72A在导向槽72侧和密闭容器12侧开口,在该密闭容器12侧的开口与其相连通地连接后述的配管75,与密闭容器12内密封。
在密闭容器12的容器主体12A的侧面上,将套筒141、142分别焊接固定到与第1气缸38和第2气缸40的吸入通道58、60对应的位置。并且,在套筒141内插入连接用于向第1气缸38导入制冷剂气体的制冷剂导入管92的一端,该制冷剂导入管92的一端与上气缸38的吸入通道58连通。该制冷剂导入管92的另一端在储液器146内开口。
在套筒142内插入并连接用于向第2气缸40导入制冷剂气体的制冷剂导入管94的一端,该制冷剂导向入管94的一端与第2气缸40的吸入通道60连通。该制冷剂导入管94的另一端与所述制冷剂导入管92同样地在储液器146内开口。
上述储液器146是进行吸入制冷剂的气液分离的罐,通过托架147安装于密闭容器12的容器主体12A的上部侧面上。并且在储液器146从底部插入制冷剂导入管92和制冷剂导入管94,其导入管另一端的开口分别位于该储液器146内的上方。另外,在储液器146内的上部插入制冷剂配管100的一端。
另外,排出消声室64与排出消声室62通过沿轴心方向(上下方向)上贯通第1气缸38和第2气缸40和中间分隔板36的连通路120而连通。并且,由第2旋转压缩部件34压缩、被排出到排出消声室64的高温高压的制冷剂气体通过该连通路120被排出到排出消声室62,与由第1旋转压缩部件32压缩的高温高压的制冷剂气体合流。
另外,排出消声室62与密闭容器12内由贯通杯形构件63的图中未示出的孔连通,从该孔将由第1旋转压缩部件32和第2旋转压缩部件34压缩、排出到排出消声室62中的高温高压的制冷剂气体排出到密闭容器12内。
另一方面,在所述中间分隔板36形成连通路130。在此,根据图2~图8对连通路130进行说明。图3~图6分别示出第2气缸40(示出第2旋转压缩部件34的第2叶片52和第2滚筒48的动作)的水平剖面图。该连通路130是用于连通所述第2气缸40内的低压室侧与第2叶片52的背压室72A的通道,该连通路130由通道131、通道132、及通道133构成;该通道131在中间分隔板36内沿轴心方向(上下方向)形成,在该背压室72A的上表面与背压室72A内连通;该通道132与通道131同样,在中间分隔板36内沿轴心方向形成,在该第2气缸40的上表面与第2气缸40内的低压室侧连通;该通道133在中间分隔板36内沿水平方向形成,连通通道131和通道132。实施例中的通道131和通道133形成为直径1.5mm,与第2气缸40内的低压室侧连通的通道132的直径形成为比上述各通道131、132小的0.7mm。另外,通道132在以直线从第2叶片52的抵接于第2滚筒48的前端部连接到气缸40内的中心的场合,在该直线的低压室侧(在图3~图8中为右侧),而且设于可由第2叶片52闭塞的位置。
该连通路131的开口131A由第2叶片52可开闭地闭塞。即,通过由第2叶片52的朝第2滚筒48的前后方向的施力动作使第2滚筒48如图3所示那样位于上止点时,或位于上止点附近时(在本实施例中,第2滚筒48位于从上止点旋转30°为止的范围时),由于第2叶片52的一部分位于开口131A正下方,所以,成为由该第2叶片52闭塞开口131A的状态。另外,当第2滚筒48从上止点附近离开时(在本实施例中,当从上止点旋转30°或30°以上时),由于第2叶片52从开口131A离开,所以,该开口131A被打开。
另一方面,通道132的开口132A可由第2叶片52或第2滚筒48可开闭地闭塞。即,在第2滚筒48如图3所示那样位于上止点时,或者位于上止点附近时(在本实施例中,第2滚筒48位于从上止点到旋转60°的范围的场合),由于第2滚筒48的一部分位于开口132A的正下方,所以,该开口132A成为闭塞状态。另外,当从上止点附近离开时(在本实施例中,当从上止点旋转70°或70°以上时),由于第2叶片52的一部分位于开口132A的正下方,所以,该开口132A成为闭塞状态。另外,第2叶片52仅在规定的旋转范围(在本实施例中,在第2滚筒48以上止点为0°的旋转角度下,仅在旋转方向上大于等于60°、不到70°的范围)中打开上述开口132A和开口131A,连通连通路130。
在本实施例中,当第2滚筒48从上止点在旋转方向旋转30°时,由第2叶片52打开开口131A。并且当第2滚筒48从上止点在旋转方向旋转60°时(图4),由第2滚筒48打开开口132A。因此,当第2滚筒48从上止点旋转60°时,如图7所示那样,两开口131A、132A被打开,所以,将连通路130连通。另外,图7为示出第2滚筒48从上止点旋转60°后的场合的形成于中间分隔板36上的通道131的开口131A和通道132的开口132A、第2滚筒48、及第2叶片52的位置关系的图。
如图5和图8所示那样,当第2滚筒48从上止点旋转70°时,成为通道132的开口132A由第2叶片52闭塞的状态,连通路130被闭塞。图8为示出第2滚筒48从上止点旋转70°后的场合形成于中间分隔板36上的通道131的开口131A和通道132的开口132A、与第2滚筒48、及第2叶片52的位置关系的图。
另一方面,在上述制冷剂配管100的中途部与其相连通地连接有制冷剂配管101,该配管通过电磁阀105连接于上述配管75。另外,在上述制冷剂排出管96的中途部也与其相连通地连接有制冷剂配管102,与上述制冷剂配管101同样,通过电磁阀106连接于上述配管75。另外,这些电磁阀105、106分别由后述的控制器210控制开闭。即,当由控制器210打开电磁阀105、关闭电磁阀106时,制冷剂配管101与配管75连通。由此,在制冷剂配管100内流动的、流入到储液器146中的两旋转压缩部件32、34(或第1旋转压缩部件32)的吸入侧制冷剂的一部分进入到制冷剂配管101,从配管75流入到背压室72A。由此,作为第2叶片52的背压,施加两旋转压缩部件32、34(或第1旋转压缩部件32)的吸入侧压力。
另外,由控制器210关闭电磁阀105、打开电磁阀106时,制冷剂排出管96与配管75连通。由此,从密闭容器12排出、通过制冷剂排出管96的两旋转压缩部件32、34的排出侧制冷剂的一部分经过制冷剂102从配管75流入到背压室72A。由此,作为第2叶片52的背压,施加两旋转压缩部件32、34的排出侧压力。
上述控制器210控制旋转式压缩机10的电动部件14的转速。另外,如上所述,还控制所述制冷剂配管101的电磁阀105和制冷剂配管106的电磁阀106的开闭。
图9示出使用旋转式压缩机10构成的所述空调机的制冷剂回路。即,实施例的旋转式压缩机10构成图9所示空调机的制冷剂回路的一部分。旋转式压缩机10的制冷剂排出管96连接于室外侧换热器152的入口。所述控制器210和旋转式压缩机10、室外侧换热器152设于空调机的图中未示出的室外机。连接于该室外侧换热器152的出口的配管连接于作为减压单元的膨胀阀154,从膨胀阀154出来的配管连接于室内侧换热器156。这些膨胀阀154和室内侧换热器156设于空调机的图中未示出的室内机。另外,在室内侧换热器157的出口侧连接有旋转式压缩机10的所述制冷剂配管100。
另外,作为制冷剂,使用HFC或HC系的制冷剂,作为润滑油的油,可使用例如矿物油(矿物油)、烷基苯油、醚油、酯油等油。
按以上的构成说明旋转式压缩机10的动作。
(1)第1运转模式(正常负荷或高负荷时)
首先,对两旋转压缩部件32、34做压缩功的第1运转模式进行说明。根据设于上述室内机的图中未示出的室内机侧的控制器的运转指令输入,控制器210控制旋转式压缩机10的电动部件14的转速,并且,在室内为正常负荷或高负荷状态的情况下,控制器210实施第1运转模式。在该第1运转模式下,控制器210关闭制冷剂配管101的电磁阀105,打开制冷剂配管102的电磁阀106。因此,制冷剂配管102与配管75连通,两旋转压缩部件32、34的排出侧制冷剂流入到背压室72A,作为第2叶片52的背压,施加两旋转压缩部件32、34的排出侧压力。
并且,当通过接线柱20和图中未示出的配线对电动部件14的定子线圈28通电时,电动部件14起动,转子24旋转。通过该旋转使与一体设于旋转轴16的上偏心部42配合的第1滚筒46在第1气缸38内进行偏心旋转,与一体设于旋转轴16的下偏心部44配合的第2滚筒48在第2气缸40内进行偏心旋转。
由此,低压制冷剂从旋转式压缩机10的制冷剂配管100流入到储液器146内。由于如上述那样制冷剂配管100的电磁阀105被关闭,所以,通过制冷剂配管100的制冷剂不流入到配管75,全部流入到储液器146内。
并且,流入到储液器146内的低压制冷剂在该处进行气液分离后,仅制冷剂气体流入到在该储液器146内开口的各制冷剂导入管92、94内。进入到制冷剂导入管92的低压的制冷剂气体经过吸入通道58、图中未示出的吸入口,被吸入到第1旋转压缩部件32的第1气缸38的低压室侧。
吸入到第1气缸38的低压室侧的制冷剂气体由第1滚筒46和第1叶片50的动作而被压缩,成为高温高压的制冷剂气体,从第1气缸38的高压室侧通过图中未示出的排出口内排出到排出消声室62。
另一方面,进入到制冷剂导入管94的低压的制冷剂气体经过吸入通道60、吸入口161,被吸入到第2旋转压缩部件34的第2气缸40的低压室侧。吸入到第2气缸40的低压室侧的制冷剂气体由第2滚筒48和第2叶片52的动作而被压缩。
此时,在第2叶片52上,如上述那样两旋转压缩部件32、34的排出侧压力作为背压被施加,所以,可使第2叶片52充分地跟随第2滚筒48。
下面,根据图3~图8说明第2旋转压缩部件34的第2气缸40的压缩动作。首先,如图3所示那样,第2滚筒48从上止点旋转(在图3~图6中,第2滚筒48进行右向旋转),当通过吸入口161时,向第2气缸40内的低压室侧的低压制冷剂的吸入结束。然后,当第2滚筒48从上止点旋转30°时,如上述那样,由第2叶片52闭塞的通道131的开口131A开放。另外,在该时刻,由于与第2气缸40内的低压室侧连通的通道132的开口132A由第2滚筒48闭塞,所以,连通路130是还未连通的状态。
然后,如图4和图7所示,当第2滚筒48从上止点旋转60°时,由第2滚筒48闭塞的通道132的开口132A被打开,连通路130被连通。由此,背压室72A内的高压的制冷剂气体通过连通路130被排出到第2气缸40内的低压室侧。
然后,如图5和图8所示,当第2滚筒48从上止点旋转70°时,由于由第2叶片52闭塞通道132的开口132A,所以,连通路130被闭塞,停止向第2气缸40内排出高压气体。另外,如图6所示那样在第2滚筒48从上止点旋转了90°的时刻,如上述那样,由第2叶片52闭塞通道132A的开口,所以,连通路130被闭塞,为高压气体向第2气缸40内的排出停止的状态。
然后,由第2滚筒48和第2叶片52的动作压缩制冷剂,当超过下止点(从上止点旋转180°)时,气缸40内的高压室侧的压力成为规定的压力,从排出口49排出。
此后,当第2滚筒48从上止点旋转330°时,所述背压室72A内的通道131的开口131A被第2叶片52闭塞。另外,气缸40内的高压的制冷剂气体的排出进行到第2滚筒48通过排出口49为止,当第2滚筒48通过排出口49时,制冷剂气体的排出结束。
另一方面,从第2气缸40的高压室侧通过排出口49内被排出到排出消声室64的制冷剂气体,经由所述连通路120,被排出到排出消声室62,与用第1旋转压缩部件32压缩后的制冷剂合流。合流后的制冷剂从贯通杯形构件63的图中未示出的孔排出到密闭容器12内。
此后,密闭容器12内的制冷剂从形成于密闭容器12的端盖12B的制冷剂排出管96排出到外部,流入到室外侧换热器152。在此,由于如上述那样配管102的电磁阀106被打开,所以,通过制冷剂排出管96的两旋转压缩部件32、34的排出侧制冷剂的一部分从制冷剂配管102进入到配管75,作为第2叶片52的背压来施加。
另一方面,流入到室外侧换热器152的制冷剂气体在该处散热,由膨胀阀154减压后,流入到室内侧换热器156。在该室内侧换热器156中,制冷剂蒸发,通过从循环于室内的空气吸热,从而发挥冷却作用,对室内进行制冷。然后,制冷剂从室内侧换热器156被吸入到旋转式压缩机10中,该循环反复进行。
(2)从第1运转模式向第2运转模式(轻负荷时的运转)的切换
然后,控制器210使室内从上述正常负荷或高负荷状态成为轻负荷状态时,从第1运转模式转移到第2运转模式。该第2运转模式是实质上仅由第1旋转压缩部件32做压缩功的模式,是在室内为轻负荷、按上述第1运转模式运转时电动部件14为低速旋转的情况下进行的运转模式。在旋转式压缩机10的小能力区域中,通过实质上仅使第1旋转压缩部件32做压缩功,从而与由第1气缸38和第2气缸40做功的情况相比,可减小压缩的制冷剂气体的量,所以,相应地在轻负荷时,也可使电动部件14的转速上升,改善电动部件14的运转效率,而且,制冷剂的泄漏损失也可减小。
在该情况下,控制器210打开制冷剂配管101的电磁阀105,关闭制冷剂配管102的电磁阀106。由此,制冷剂配管101与配管75相连通,第1旋转压缩部件32的吸入侧的低压制冷剂流入到背压室72A。
此时,由于在所述第1运转模式时,施加于第2叶片52的背压室72A的排出侧的高压制冷剂残留于该背压室72A,所以,在以往第2叶片52的背压室72A内切换成低压之前很费时间。即,第2叶片52被背压室72A内的残留的高压气体推压,出来到第2气缸40内。由此,第2叶片52与第2滚筒48冲撞,出现产生冲撞声的问题。
然而,如本发明那样,通过在第2滚筒48的规定的旋转范围(在本实施例中如上述那样,大于等于旋转角度60°、不到70°),使连通路130连通,使背压室72A内的高压排出到第2气缸40的低压室侧,从而可使背压室72A内的高压放出到第2气缸40内的低压室侧。
由此,可迅速地使第2叶片52的背压室72A内的压力下降,作为第2叶片52的背压,施加作为第1旋转压缩部件32的吸入侧的压力的低压。因此,可使第2叶片52从第2气缸40提前退去,减少第2叶片52与第2滚筒48的冲撞的发生。
另外,在本实施例中,如上述那样,当在旋转方向旋转60°时,连通路130被连通,使背压室72A内的压力排出到第2气缸40内的低压室侧,此后旋转10°时(当第2滚筒48从上止点在旋转方向旋转70°时),连通路130被闭塞,停止向第2气缸40内的低压室侧的压力排出。在此,在该构造的情况下,当第2滚筒48的背压室72A的压力比第2气缸40内的低压室侧高时,如第2滚筒48总是朝旋转方向旋转60°时,则背压室72A内的压力被排出到第2气缸40内。
即,当背压室72A内的向第2气缸40内的低压室侧的压力排出量增加时,在第1运转模式中,向第2气缸40内的低压室侧的低压制冷剂吸入量减少,第2旋转压缩部件34的容积效率显著下降。因此,如本实施例所示那样,通过仅在第2滚筒48的某种程度受到限制的旋转范围将连通路130连通那样的位置设置通道132的开口132A,从而可抑制第2旋转压缩部件34的容积效率的下降,可减少从第1模式向第2运转模式的切换时的噪声。
另外,由在中间分隔板36设置连通路130这样的简单的构造可降低上述噪声,所以,可极力避免制造成本的增大。由此,可在低成本下降低从第1运转模式向第2运转模式的切换时的噪声,可谋求提高旋转式压缩机10的可靠性。
(3)第2运转模式
下面,说明第2运转模式的旋转式压缩机10的动作。低压制冷剂从旋转式压缩机10的制冷剂配管100流入到储液器146内。此时,由于如上述那样制冷剂配管101的电磁阀105被打开,所以,通过制冷剂配管100的第1旋转压缩部件32的吸入侧的制冷剂的一部分,从制冷剂配管101经过配管75流入到背压室72A。由此,如上述那样,背压室72A中为第1旋转压缩部件32的吸入侧压力,作为第2叶片52的背压,施加该第1旋转压缩部件32的吸入侧压力。
然后,流入到储液器146内的低压制冷剂在该处进行气液分离后,仅制冷剂气体进入到在该储液器146内开口的制冷剂导入管92内。进入到制冷剂导入管92的低压的制冷剂气体经过吸入通道58、图中未示出的吸入口,被吸入到第1旋转压缩部件32的第1气缸38的低压室侧。
吸入到第1气缸38的低压室侧的制冷剂气体由第1滚筒46和第1叶片50的动作压缩,成为高温高压的制冷剂气体,从第1气缸38的高压室侧通过图中未示出的排出口内而被排出到排出消声室62。排出到排出消声室62的制冷剂气体由贯通杯形构件63的图中未示出的孔排出到密闭容器12内。
此后,密闭容器12内的制冷剂从形成于密闭容器12的端盖12B上的制冷剂排出管96排出到外部,流入到室外侧换热器152。流入到室外侧换热器152中的制冷剂气体在该处散热,在由膨胀阀154减压后,流入到室内侧换热器156。在该室内侧换热器156中,制冷剂蒸发,通过从循环于室内的空气吸热,从而发挥冷却作用,对室内进行制冷。然后,制冷剂从室内侧换热器156出来,被吸入到旋转式压缩机10中,反复进行该循环。
而且,在本实施例中,当第2滚筒48从上止点朝旋转方向旋转60°时,连通路130被连通,使背压室72A内的压力排出到第2气缸40内的低压室侧,从该处旋转10°时(第2滚筒48从上止点朝旋转方向旋转70°时),连通路130被闭塞,虽然向第2气缸40内的低压室侧的压力排出被停止,但只要第2滚筒48仅在规定的旋转范围,例如第2滚筒48从上止点旋转20°~120°期间的任一期间将连通路130连通,背压室72A的压力排出到第2气缸40内的低压室侧,此后,向第2气缸40内的低压室侧的压力排出停止,则连通路130的位置不限于本实施例。
另外,也可在连通路130设置对连通路进行开闭的开闭阀等,控制该开闭阀,可以仅在从第1运转模式切换到第2运转模式时将开闭阀开放,使连通路连通。在该情况下,在第1运转模式下,由于背压室72A内的压力不排出到第2气缸40的低压室侧,所以,可避免第2旋转压缩部件34的容积效率的降低。
另外,在本实施例中,在第1运转模式下,作为第2叶片52的背压,施加作为两旋转压缩部件32、34的排出侧的制冷剂压力的高压,但例如也可将排出侧的制冷剂压力与吸入侧制冷剂压力间的压力(中间压力)作为第2叶片52的背压而施加。在该情况下,例如在配管75的中途部设置阀装置,关闭该阀装置,阻止制冷剂向背压室72A内的流入。由此,仅是很少量的制冷剂经过第2叶片52的间隙从第2气缸40内的高压室侧和低压室侧的双方,流入到背压室72A内,背压室72A内成为两旋转压缩部件32、34的吸入侧压力与排出侧压力间的中间压力。
这样,在配管75设置阀装置,关闭该阀装置,阻止高压制冷剂从配管75流入到背压室72A,即使是使背压室72A内为中间压力的情况,也不使用弹簧构件,可充分地使第2叶片52朝第2滚筒48施加力。另外,当从第1运转模式向第2运转模式切换时,根据本发明,可使第2叶片52提前从第2气缸40退去,可减少第2叶片52与第2滚筒48的冲撞的发生。
(实施例2)
下面,说明本发明的另一实施例。图10是作为本发明的压缩系统CS的多气缸旋转式压缩机的实施例的、具有第1旋转压缩部件和第2旋转压缩部件的内部高压型的旋转式压缩机10的纵剖侧视图,图11是图10的旋转式压缩机10的纵剖侧视图(表示与图10不同的剖面),图12是使用压缩系统CS构成的空调机的制冷剂回路图。本实施例的压缩系统CS与上述实施例同样,构成作为对室内进行空气调节的制冷装置的空调机的制冷剂回路的一部分。另外,在图10和图12中,标注与图1~图9相同的附图标记的部分是具有同样或类似的效果的部分,省略其说明。
在图10中,13为形成于密闭容器12底部的储油槽,148为与储液器146内底部连通地连接的连通管,通过该连通管148将积存于储液器146的油返回到密闭容器12内下部的储油槽13。
另一方面,在一端插入到上述储液器146的上部的制冷剂配管100的中途部连通地连接制冷剂配管101,该配管连接于四通换向阀107。另外,在密闭容器12内的底部的储油槽13也与其连通地连接配管102的一端。该配管102如上述那样,在储油槽13连接一端,从该处朝上方立起,另一端与制冷剂配管101同样地连接于四通换向阀107。另外,四通换向阀107连接于上述配管75。并且,控制器210为构成本发明压缩系统CS的一部分的控制装置,控制旋转式压缩机10的电动部件14的转速。另外,控制上述四通换向阀107的切换。
四通换向阀107可由螺线管108切换。即,当切断电源时,四通换向阀107成为连通上述油的配管102与配管75的状态。然后,当根据来自控制器210的通电信号接通四通换向阀107的电源时,在螺线管108产生磁场。由此,切换四通换向阀107,连通制冷剂配管101与配管75。另外,当从控制器210输入断电信号时,四通换向阀107的电源被切断,由四通换向阀107如上述那样连通配管102与配管75。
下面由以上构成对本实施例的旋转式压缩机10的动作进行说明。
(1)第1运转模式(正常负荷或高负荷时)
首先,说明两旋转压缩部件32、34做压缩功的第1运转模式。根据设于上述室内机的图中未示出的室内机侧的控制器的运转指令输入,控制器210控制旋转式压缩机10的电动部件14的转速,并且在室内为正常负荷或高负荷状态的情况下,控制器210实施第1运转模式。另外,上述四通换向阀107继续为断电状态。即,由四通换向阀107连通配管102与配管75(图13)。
当通过接线柱20和图中未示出的配线对电动部件14的定子线圈28通电时,电动部件14起动,转子24旋转。通过该旋转,使与一体设于旋转轴16的上偏心部42配合的第1滚筒46在第1气缸38内进行偏心旋转,与一体设于旋转轴16的下偏心部44配合的第2滚筒48在第2气缸40内进行偏心旋转。
由此,低压制冷剂从旋转式压缩机10的制冷剂配管100流入到储液器146内。如上述那样,四通换向阀107不将制冷剂配管101与配管75连通,所以,通过制冷剂配管100的制冷剂不流入到配管75,全部流入到储液器146内。
然后,流入到储液器146内的低压制冷剂在该处进行气液分离后,仅制冷剂气体进入到在该储液器146内开口的各制冷剂导入管92、94内。进入到制冷剂导入管92的低压的制冷剂气体经过吸入通道58,被吸入到第1旋转压缩部件32的第1气缸38的低压室侧。
被吸入到第1气缸38的低压室侧的制冷剂气体由第1滚筒46和第1叶片50的动作压缩,成为高温高压的制冷剂气体,从第1气缸38的高压室侧通过图中未示出的排出口内排出到排出消声室62。
另一方面,进入到制冷剂导入管94的低压的制冷剂气体经过吸入通道60,被吸入到第2旋转压缩部件34的第2气缸40的低压室侧。吸入到第2气缸40的低压室侧的制冷剂气体由第2滚筒48和第2叶片52的动作压缩。
此时,如上述那样,由于由四通换向阀107将配管102与配管75连通,所以,储油槽13的油通过配管102、四通换向阀107、配管75供给到背压室72A。由于该油与密闭容器12内的压力同样为高压,所以,该高压的油(油压)作为第2叶片52的背压施加。由此,不使用弹簧构件,可对第2叶片52朝第2滚筒48侧充分地施加作用力。
在以往,如图14所示那样,作为第2叶片52的背压,施加成为两旋转压缩部件32、34的排出侧的高压的制冷剂气体,但在该情况下,排出侧压力的脉动大,而且没有弹簧构件,所以,由该脉动使第2叶片52的跟随性恶化,出现第2气缸40内的制冷剂气体从第2叶片52的间隙漏出的问题。特别是在低速旋转时,由于第2滚筒48的旋转慢,所以,泄漏量相应增大,出现压缩效率显著下降的问题。
然而,在本发明中,通过将密闭容器12内的储油槽13的油供给到第2叶片52的背压室72A,从而利用油与制冷剂气体的流体的差(油的粘性比制冷剂气体大),使得第2气缸40内的制冷剂气体难以泄漏,所以,可显著地减少制冷剂气体的泄漏。由此,可改善第2旋转压缩部件34的压缩效率。
而且,由第2滚筒48与第2叶片52的动作进行压缩而成为高温高压的制冷剂气体从第2气缸40的高压室侧通过图中未示出的排出口内排出到排出消声室64。排出到排出消声室64中的制冷剂气体经由上述连通路120,排出到排出消声室62,与由第1旋转压缩部件32压缩后的制冷剂合流。然后,合流后的制冷剂从贯通杯形构件63的图中未示出的孔排出到密闭容器12内。这样,通过使由第1旋转压缩部件32、第2旋转压缩部件34压缩后的制冷剂排出到密闭容器12,从而可使密闭容器12内为高压,通过配管102,利用压力差容易将该密闭容器12内底部的储油槽13的油供给到背压室72A。
另外,即使在供给到上述背压室72A的油从第2叶片52的间隙漏出到第2气缸40内的情况,也可在通过密闭容器12内的过程中分离混入到高压的制冷剂气体中的油,可减少排出到旋转式压缩机10的外部的油量。
排出到密闭容器12内的制冷剂从形成于密闭容器12的端盖12B上的制冷剂排出管96排出到外部,流入到室外侧换热器152。在该处,制冷剂气体散热,由膨胀阀154减压后,流入到室内侧换热器156。在该室内侧换热器156中制冷剂蒸发,通过从在室内循环的空气吸热,从而发挥冷却作用,对室内进行制冷。然后,制冷剂从室内侧换热器156出来并被吸入到旋转式压缩机10,该循环反复进行。
另外,在本实施例中,第1运转模式中虽然是将高压的油供给到背压室72A,但不限于此,例如也可在配管75如图11中虚线示出的那样设置作为阀装置的电磁阀105,关闭该电磁阀105,使背压室72A内为中间压力。即,如上述那样,将油供给到背压室72A内后,由控制器210关闭电磁阀105,阻止油流入到背压室72A。此时,在背压室72A内残留有供给到背压室72A的油。
另外,由控制器210将通电信号发送到四通换向阀107,接通四通换向阀107的电源。由此,螺线管108产生磁场,切换四通换向阀107,连通制冷剂配管101与配管75。此时,残留于配管75内的高压的油借助压力差通过四通换向阀107进入到制冷剂配管101内,从该处与制冷剂配管100内的低压制冷剂气体一起进入到储液器146内,暂时存留于该储液器146内,然后,从连通管148返回到密闭容器12内的储油槽13。
另外,在该情况下,由于电磁阀105关闭,所以,在制冷剂配管100中流动的吸入侧制冷剂不流入到背压室72A内,如上述那样,全部流入到储液器146内。另一方面,由于经第2叶片52的间隙从第2气缸40内的高压室侧和低压室侧双方少量地流入背压室72A,所以,第2叶片52的背压室72A内的压力成为两旋转压缩部件32、34的吸入侧压力与排出侧压力间的中间压力。
这样,在配管75设置电磁阀105,关闭该电磁阀105,阻止从配管75供给高压油,使背压室72A内成为中间压力,从而如上述一样,不使用弹簧构件,也可充分地对第2叶片52朝第2滚筒48侧施加作用力。
另外,在供给了密闭容器12内的高压油的情况下,可通过背压室72A内的油与中间压力的效果减轻压力脉动,进一步提高第2叶片52的跟随性。
(2)第2运转模式(轻负荷时的运转)
然后,控制器210使室内从上述正常负荷或高负荷状态成为轻负荷状态时,从第1运转模式转移到第2运转模式。该第2运转模式是实质上仅由第1旋转压缩部件32做压缩功的模式,是在室内成为轻负荷、当按上述第1运转模式时电动部件14成为低速旋转的场合进行的。在压缩系统CS的小能力区域中,通过实质上仅使第1旋转压缩部件32做压缩功,从而比由第1气缸38、第2气缸40做压缩功的场合更可减小压缩的制冷剂气体的量,所以,相应地在轻负荷时使电动部件14的转速上升,改善电动部件14的运转效率,而且,也可减小制冷剂的泄漏损失。另外,在切换模式时,控制器210以低速使电动部件14旋转,例如,设转速小于等于40Hz,使压缩比小于等于3.0地进行控制。
首先,由控制器210将通电信号输入到四通换向阀107,接通四通换向阀107的电源。由此,螺线管108产生磁场,切换四通换向阀107,制冷剂配管101与配管75被连通,第1旋转压缩部件32的吸入侧制冷剂流入到背压室72A,作为第2叶片52的背压施加第1旋转压缩部件32的吸入侧压力。
另一方面,控制器210如上述那样通过接线柱20和图中未示出的配线对电动部件14的定子线圈28通电,使电动部件14的转子24旋转。通过该旋转,使与一体设于旋转轴16的上偏心部42配合的第1滚筒46在第1气缸38内进行偏心旋转,与一体设于旋转轴16的下偏心部44配合的第2滚筒48在第2气缸40内进行偏心旋转。
由此,低压制冷剂从旋转式压缩机10的制冷剂配管100流入储液器146内。此时,如上述那样,由于由四通换向阀107将制冷剂配管101与配管75连通,所以,通过制冷剂配管100的第1旋转压缩部件32的吸入侧的制冷剂的一部分从制冷剂配管101经过配管75流入背压室72A。由此,背压室72A成为第1旋转压缩部件32的吸入侧压力,作为第2叶片52的背压,施加该第1旋转压缩部件32的吸入侧压力。
由此,通过施加第1旋转压缩部件32的吸入侧压力作为第2叶片52的背压,从而使吸入到第2气缸40内的制冷剂压力与第2叶片52的背压成为相同的低压,不能使第2叶片52跟随第2滚筒48。由此,第2叶片52从第2气缸40退去,不能用第2旋转压缩部件34压缩制冷剂,所以,仅由第1旋转压缩部件32进行制冷剂的压缩。
另外,在以往,作为第2旋转压缩部件34的背压,如上述那样施加脉动大的成为两旋转压缩部件32、34的排出侧的高压的制冷剂气体,在该情况下,由于在进行第1运转模式时施加于第2叶片52的背压室72A的排出侧的高压制冷剂残留于该背压室72A,所以,第2叶片52的背压室72A内切换成低压之前很费时间。即,第2叶片52被背压室72A内的残留的高压气体推压,排出到第2气缸40内,不能使第2叶片52提前从第2气缸40退去。
然而,如本发明那样,在第1运转模式中,在向背压室72A供给了油的情况下,通过减轻上述的脉动,可使第2叶片52提前从第2气缸40退去,可减轻第2叶片52与第2滚筒48的冲撞的发生。
另外,第1运转模式时供给到背压室72A的油(高压),借助其与吸入侧制冷剂的压力差从背压室72A内流出,通过配管75、四通换向阀107进入制冷剂配管101内,从该处与制冷剂配管100内的低压制冷剂气体一起进入到储液器146内,暂时积存于该储液器146内后,从连通管148返回到密闭容器12内的储油槽13。
另一方面,流入到储液器146内的低压制冷剂在该处进行气液分离后,仅制冷剂气体进入到在储液器146内开口的制冷剂导入管92内。进入到制冷剂导入管92的低压的制冷剂气体经过吸入通道58,被吸入到第1旋转压缩部件32的第1气缸38的低压室侧。
被吸入第1气缸38的低压室侧的制冷剂气体由第1滚筒46和第1叶片50的动作压缩,成为高温高压的制冷剂气体,从第1气缸38的高压室侧通过图中未示出的排出口内排出到排出消声室62。此时,在该第2运转模式下,排出消声室62起到膨胀型的消声室的作用,排出消声室64起到共鸣型的消声室的作用,所以,可进一步减轻由第1旋转压缩部件32压缩的制冷剂的压力脉动。由此,在实质上仅由第1旋转压缩部件32做压缩功的第2运转模式下,可进一步提高消声效果。
排出到排出消声室62的制冷剂气体从贯通杯形构件63的图中未示出的孔排出到密闭容器12内。此后,密闭容器12内的制冷剂从形成于密闭容器12的端盖12B的制冷剂排出管96排出到外部,流入室外侧换热器152。在该处,制冷剂气体散热,由膨胀阀154减压后,流入室内侧换热器156。在该室内侧换热器156制冷剂蒸发,通过从循环于室内的空气吸热,从而发挥冷却作用,对室内进行制冷。然后,制冷剂从室内侧换热器156出来并被吸入到旋转式压缩机10,该循环反复进行。
如以上详细说明的那样,按照本发明可谋求提高具有旋转式压缩机10的压缩系统CS的性能和可靠性,该旋转式压缩机10可切换使用第1运转模式和第2运转模式,该第1运转模式由第1旋转压缩部件32和第2旋转压缩部件34做压缩功,该第2运转模式实质上仅由第1旋转压缩部件32做压缩功,。
由此,通过使用该压缩系统CS构成空调机的制冷剂回路,从而可提高该空调机的运转效率和性能,也可谋求消耗电力的减小。
(实施例3)
另外,在上述实施例中,当切断电源时,四通换向阀107成为连通上述油的配管102与配管75的状态,根据来自控制器210的通电信号,四通换向阀107的电源被接通时,连通制冷剂配管101与配管75,但也可这样构成,即,在断电的场合,成为制冷剂配管101与配管75连通的状态,根据来自控制器210的通电信号,接通四通换向阀107的电源时,使制冷剂配管102与配管75连通。
在该情况下,在第1运转模式下,使背压室72A内为中间压力,说明了由该中间压力对第2叶片52朝第2滚筒48侧施加作用力的动作。如上述那样,将油供给到背压室72A内后(此时,四通换向阀107的电源接通,配管106与配管75连通的状态),控制器210关闭电磁阀105(图11中用虚线示出),阻止油流入背压室72A。然后,控制器210将断电信号发到四通换向阀107,这样,四通换向阀107的电源被切断,切换四通换向阀107,制冷剂配管101与配管75连通。此时,残留于配管75内的高压的油借助压力差通过四通换向阀107进入制冷剂配管101内,从该处与制冷剂配管100内的低压制冷剂气体一起进入到储液器146内,暂时积存于该储液器146内后,从连通管148返回到密闭容器12内的储油槽13。
另外,在该情况下,由于电磁阀105被关闭,所以,在制冷剂配管100中流动的吸入侧制冷剂不会流入到背压室72A内,如上述那样,全部流入储液器146内。另一方面,由于经第2叶片52的间隙从第2气缸40内的高压室侧与低压室侧双方少量地流入背压室72A,所以,第2叶片52的背压室72A内的压力成为两旋转压缩部件32、34的吸入侧压力与排出侧压力间的中间压力。
这样,在配管75上设置电磁阀105,关闭该电磁阀105,阻止从配管75供给高压的油,通过使背压室72A内为中间压力,从而与上述同样地不使用弹簧构件,可充分地对第2叶片52朝第2滚筒48侧施加作用力,并且可由背压室72A内的油和中间压力的效果减轻压力脉动,可进一步提高第2叶片52的跟随性。
(实施例4)
在上述各实施例中,作为制冷剂虽然是使用HFC或HC系的制冷剂,但也可使用二氧化碳等高低压差大的制冷剂,例如作为制冷剂使用组合二氧化碳与PAG(聚二醇)获得的制冷剂。在该情况下,由各旋转压缩部件32、34压缩后的制冷剂成为非常高的压力,所以,如上述各实施例那样,当使排出消声室62成为由杯形构件63覆盖上部支承构件54的上侧的形状时,该高压可能使杯形构件63破损。
为此,通过这样构成用于由两旋转压缩部件32、34压缩后的制冷剂合流的、上部支承构件54的上侧的排出消声室的形状,即,在上部支承构件54的上侧形成凹陷部,由具有规定厚度的罩闭塞凹陷部,从而即使在如二氧化碳那样包含高低压差大的制冷剂的场合,本发明也可适用。
另外,在上述各实施例中,虽然使用立置式的旋转轴16的旋转式压缩机进行了说明,但本发明当然也适用于横置式的旋转轴的旋转式压缩机。
另外,在上述各实施例中,虽然使用了2气缸的旋转式压缩机,但也可适用于具有3气缸或3气缸以上的旋转压缩部件的多气缸旋转式压缩机的压缩系统。