JP4504668B2

JP4504668B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP4504668B2
Application number: JP2003411832A
Authority: JP
Inventors: 哲永渡辺; 一彦三浦; 元嗣菊川
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: JP2005171848A

Description

本発明は、２シリンダ形ロータリ式圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置に関する。

近年、圧縮機構部を構成するシリンダを上下に２セット備えた、２シリンダタイプのロータリ式圧縮機が標準化されつつある。このような２シリンダ形ロータリ式圧縮機において、常時圧縮作用をなすシリンダ室と、負荷の大小に応じて圧縮運転と運転停止である非圧縮運転の切換えを可能とするシリンダ室を備えることができれば、仕様が拡大されて有利となる。
たとえば、［特許文献１］には、シリンダ室を２室備え、必要に応じていずれか一方のシリンダ室のベーンをローラから強制的に離間保持するとともに、そのシリンダ室を高圧化して圧縮作用を中断させる高圧導入手段を備えたことを特徴とする２シリンダ型ロータリ式圧縮機が開示されている。
特開平１−２４７７８６号公報

この種の圧縮機は機能的に極めて優れるが、上記高圧導入手段を構成するために、一方のシリンダ室と密閉ケース内とを連通する高圧導入孔を設け、冷凍サイクルに二段絞り機構を設け、この絞り機構の中間部から分岐して一方側のベーン室に連通し、中途部に電磁開閉弁を備えたバイパス冷媒管を設けてなる。
すなわち、圧縮機に対して高圧導入手段をなすための孔明け加工が必要であるとともに、冷凍サイクル上の絞り装置を二段絞り機構としなければならず、さらにこの二段絞り機構とシリンダ室との間にバイパス冷媒管を接続するなど、構成が複雑化してコストに悪影響がある。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、負荷の大小に応じて冷凍サイクルの低圧側と高圧側に接続を切換え、圧縮運転もしくは非圧縮運転をなす２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備え、部品数と加工手間の軽減を図り、信頼性の向上を図れる冷凍サイクル装置を提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明の冷凍サイクル装置は、２シリンダ形ロータリ式圧縮機として密閉ケース内に電動機部と第１の圧縮機構部、ベーンを収容するベーン室が密閉ケース内に露出されケース内圧力をもってベーンに背圧を与える構成の第２の圧縮機構部を収容して、密閉ケース内を第１の圧縮機構部および第２の圧縮機構部による吐出圧で高圧雰囲気下とし、切換え手段は第２の圧縮機構部のシリンダ室に連通する吸込み通路の接続を冷凍サイクルの低圧側もしくは高圧側に切換えシリンダ室に低圧冷媒を導入して通常の圧縮運転を行わせもしくはシリンダ室に高圧冷媒を導入して圧縮停止である非圧縮運転をなすように切換え、第２の圧縮機構部は、ベーンを永久磁石に磁気吸引される素材から構成し、非圧縮運転時であるベーンの前後端部で差圧が生じない状態であるとともに、ベーンが最も後退した位置においてベーンを偏心回転するローラから離間する方向に磁気的に吸引保持する磁力を有する永久磁石を備え、さらにベーンが永久磁石に吸引保持された状態でベーン背面と永久磁石との間に所定の隙間が形成され、永久磁石と密閉ケースとの間にスペーサもしくは永久磁石を密閉ケース内壁から離間保持する固定用ブッシュを設けた。

本発明によれば、負荷の大小に応じて一方のシリンダ室で圧縮運転もしくは非圧縮運転をなす２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備え、部品数と加工手間の軽減を図り、信頼性の向上を得るという効果を奏する。

以下、本発明における実施の形態を、図１〜図３にもとづいて説明する。
図１は２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの断面構造と、このロータリ式圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクル装置一部の構成図、図２は圧縮機構体２一部を分解した斜視図、図３は圧縮機構体２一部の断面図である。
はじめに、図１から２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒについて説明すると、１は密閉ケースであって、この密閉ケース１内の下部には後述する圧縮機構体２が設けられ、上部には電動機部３が設けられる。これら電動機部３と圧縮機構体２とは回転軸４を介して連結される。上記電動機部３は、運転周波数を可変するインバータ３０に接続されるとともに、インバータ３０を介して、このインバータ３０を制御する制御部（制御手段）４０に電気的に接続される。

上記圧縮機構体２は、回転軸４の下部に中間仕切り板７を介して上下に配設される第１の圧縮機構部５と、第２の圧縮機構部６とから構成される。各圧縮機構部５，６は、第１のシリンダ８Ａと、第２のシリンダ８Ｂを備えている。
第１のシリンダ８Ａの上面部には主軸受け９が重ね合わされ、バルブカバーａとともに取付けボルトを介してシリンダ８Ａに取付け固定される。第２のシリンダ８Ｂの下面部には副軸受け１１が重ね合わされ、バルブカバーｂとともに取付けボルトを介して第２のシリンダ８Ｂに取付け固定される。

上記回転軸４は、各シリンダ８Ａ，８Ｂ内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される２つの偏心部４ａ，４ｂを一体に備えている。各偏心部４ａ，４ｂは互いに同一直径をなし、各シリンダ８Ａ，８Ｂ内径部に位置するように組立てられる。各偏心部４ａ，４ｂの周面には、互いに同一直径をなす偏心ローラ１３ａ，１３ｂが嵌合される。
上記第１のシリンダ８Ａと第２のシリンダ８Ｂは、上記中間仕切り板７と主軸受け９および副軸受け１１で上下面が区画され、それぞれの内部にシリンダ室１４ａ，１４ｂが形成される。各シリンダ室１４ａ，１４ｂは互いに同一直径および高さ寸法に形成され、各シリンダ室１４ａ，１４ｂに上記偏心ローラ１３ａ，１３ｂがそれぞれ偏心回転自在に収容される。

図２に示すように、各シリンダ８Ａ，８Ｂには、シリンダ室１４ａ，１４ｂと連通するベーン室２２ａ，２２ｂが設けられている。各ベーン室２２ａ，２２ｂには、ベーン１５ａ，１５ｂがシリンダ室１４ａ，１４ｂに対して突没自在に収容される。
上記ベーン室２２ａ，２２ｂは、ベーン１５ａ，１５ｂの両側面が摺動自在に移動できるベーン収納溝２３ａ，２３ｂと、各ベーン収納溝２３ａ，２３ｂ端部に一体に連設されベーン１５ａ，１５ｂの後端部が収容される縦孔部２４ａ，２４ｂとからなる。上記第１のシリンダ８Ａには、外周面とベーン室２２ａとを連通する横孔２５が設けられ、ばね部材２６が収容される。このばね部材２６は、ベーン１５ａの背面側端面と密閉ケース１内周面との間に介在され、ベーン１５ａに弾性力（背圧）を付与して先端縁を偏心ローラ１３ａに接触させる圧縮ばねである。

上記第２のシリンダ８Ｂ側のベーン室２２bにはベーン１５ｂ以外に何らの部材も収容されていないが、後述するようにベーン室２２bの設定環境および圧力切換え機構（切換え手段）Ｋの作用に応じて、ベーン１５ｂの先端縁を偏心ローラ１３ｂに接触させるようになっている。各ベーン１５ａ，１５ｂの先端縁は平面視で半円状に形成されており、平面視で円形状の偏心ローラ１３ａ，１３ｂ周壁に偏心ローラ１３ａの回転角度にかかわらず線接触できる。
上記偏心ローラ１３ａ，１３ｂがシリンダ室１４ａ，１４ｂの内周壁に沿って偏心回転したとき、ベーン１５ａ，１５ｂはベーン収納溝２３ａ，２３ｂに沿って往復運動し、かつベーン後端部が縦孔部２４ａ，２４ｂから進退自在となる作用ができる。上述したように、第２のシリンダ８Ｂの外形寸法形状と、中間仕切板７および副軸受け１１の外径寸法との関係から、第２のシリンダ８Ｂの外形一部は密閉ケース１内に露出する。

第２のシリンダ８Ｂにおける密閉ケース１への露出部分がベーン室２２ｂに相当するように設計され、ベーン室２２ｂおよびベーン１５ｂ後端部はケース内圧力を直接的に受ける。第２のシリンダ８Ｂおよびベーン室２２ｂは構造物であるからケース内圧力を受けても何らの影響もないが、ベーン１５ｂはベーン室２２ｂに摺動自在に収容され後端部がベーン室２２ｂの縦孔部２４ｂに位置するので、ケース内圧力を直接的に受ける。
上記ベーン１５ｂの先端部は第２のシリンダ室１４ｂに対向しており、ベーン先端部はシリンダ室１４ｂ内の圧力を受ける。結局、ベーン１５ｂは先端部と後端部が受ける互いの圧力の大小に応じて、圧力の大きい方から圧力の小さい方向へ移動するように構成されている。

特に、第２のシリンダ８Ｂにおけるベーン室２３ｂの背面側である、縦孔部２４ｂの周面一部から第２のシリンダ８Ｂの外周面に亘って切欠加工され、ここに永久磁石１０が嵌め込まれている。
具体的には、図３に示すようになっている。すなわち、第２のシリンダ８Ｂの外周面から縦孔部２４ｂの近傍部位まで永久磁石１０が圧入嵌着される取付け用孔２７が設けられ、さらにこの取付け用孔２７と縦孔部２４ｂとを連通する吸引用孔２８が設けられる。したがって、取付け用孔２７にある永久磁石１０は吸引用孔２８を介して縦孔部２４ｂにあるベーン１５ｂに臨ませられ、磁気的な影響をベーン１５ｂに及ぼすことができる。

たとえば、上記永久磁石１０が断面円形状であって、その直径をφＤとしたとき、上記吸引用孔２８は直径φｄの円形状をなす。多くの設計的条件を変えた実験結果から以下の（１）式を満足したとき、永久磁石１０の磁力線が上記ベーン１５ｂに対して真状に放出され、極めて効率よくベーン１５ｂを磁気的に吸引保持できることが判明した。
Ｄ／ｄ ≦ １．６ ……（１）
そして、磁気的に吸引されるベーン１５ｂが永久磁石１０に密着することのないよう、ベーン１５ｂ背面と永久磁石１０との間には所定寸法の隙間を保持しなければならない。この隙間寸法が大き過ぎるとベーン１５ｂに対する永久磁石１０の磁気的影響が及ばず、ゼロになるとベーン１５ｂ背面と永久磁石１０が接触して干渉する悪影響を及ぼす。

ここでも多くの設計的条件を変えた実験結果から、ベーン１５ｂが縦孔部２４ｂの周面に当接する位置まで移動した状態で、ベーン１５ｂ背面と永久磁石１０との間に所定隙間Ｕとして３ｍｍ以下を設定しなければならない。換言すれば、上記吸引用孔２８の長さ寸法が３ｍｍ以下となる。
再び図１に示すように、密閉ケース１の上端部には吐出管１８が接続される。この吐出管１８は、図示しない凝縮器と、膨張機構および蒸発器を介してアキュームレータ１７に接続される。上記アキュームレータ１７底部には、圧縮機Ｒに対する吸込み通路を構成する吸込み管１６ａ，１６ｂが接続される。一方の吸込み管１６ａは密閉ケース１と第１のシリンダ８Ａ側部を貫通し、第１のシリンダ室１４ａ内に直接連通する。他方の吸込み管１６ｂは後述する三方切換え弁２０の一方のポートｄに接続される。

一方、圧縮機Ｒ上端部に接続される吐出管１８の中途部から分岐して分岐管Ｐが設けられ、この分岐管Ｐの一端部は上記三方切換え弁２０の他方のポートｅに接続される。三方切換え弁２０の残りのポートｆには吸込み管１６ｃが接続されていて、この吸込み管１６ｃは密閉ケース１と第２のシリンダ８Ｂ側部を貫通し、第２のシリンダ室１４ｂ内に直接連通する。なお、吸込み管１６ｃの中途部には、吸込み管１６ｃの管径よりも大なる管径の冷媒溜め部１９が一体に設けられる。
上記三方切換え弁２０は、上記制御部４０からの電気信号に応じて切換え制御されるようになっている。すなわち、第２のシリンダ室１４ｂと連通する吸込み管１６ｃに接続するポートｆを基準として、後述する条件に応じて分岐管Ｐと接続するポートｅもしくは、吸込み管１６ｂと接続するポートｄとに切換る。

このようにして、三方切換え弁２０と、この三方切換え弁２０に接続される吸込み管１６ｂ、吸込み管１６ｃおよび分岐管Ｐとで、圧力切換え機構Ｋが構成される。圧力切換え機構Ｋの切換え作動に応じて、第２のシリンダ８Ｂのシリンダ室１４ｂに吸込み圧（低圧）もしくは吐出圧（高圧）が導かれるようになっている。
つぎに、上述の２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクル装置の作用について説明する。

（１）通常運転（全能力運転）を選択した場合：
制御部４０は、圧力切換え機構Ｋの三方切換え弁２０に対して、ポートｆからポートｄが連通するよう切換え制御する。制御部４０はインバータ３０を介して電動機部３に運転信号を送る。回転軸４が回転駆動され、偏心ローラ１３ａ，１３ｂは各シリンダ室１４ａ，１４ｂ内で偏心回転を行う。
第１のシリンダ８Ａにおいてベーン１５ａがばね部材２６によって常に弾性的に押圧付勢され、ベーン１５ａの先端縁が偏心ローラ１３ａ周壁に摺接して第１のシリンダ室１４ａ内を吸込み室と圧縮室に二分する。冷媒ガスはアキュームレータ１７から吸込管１６ａを介して第１のシリンダ室１４ａに吸込まれて充満する。

偏心ローラ１３ａの偏心回転にともなってシリンダ室１４ａの区画された容積が減少し、吸込まれたガスが徐々に圧縮される。回転軸４が継続して回転しガスが圧縮されて所定圧まで上昇すると、図示しない吐出弁が開放する。高圧ガスはバルブカバーａを介して密閉ケース１内に吐出され、ついには密閉ケース上部の吐出管１８から吐出される。
一方、圧力切換え機構Ｋを構成する三方切換え弁２０において分岐管Ｐに接続するポートｅは閉鎖状態にあるので、第２のシリンダ室１４ｂに吐出圧（高圧）が導かれることはない。三方切換え弁２０ではポートｆとポートｄが連通し、アキュームレータ１７から低圧の蒸発冷媒が吸込み管１６ｂから三方切換え弁２０と吸込み管１６ｃを介して第２のシリンダ室１４ｂに導かれる。

第２のシリンダ室１４ｂは吸込み圧（低圧）雰囲気となる一方で、ベーン室２２ｂが密閉ケース１内に露出して吐出圧（高圧）雰囲気下にある。したがって、ベーン１５ｂの先端部が低圧条件となり、かつ後端部が高圧条件となって、前後端部で差圧が存在する。ベーン１５ｂの背面側に永久磁石１０が設けられ、ベーン１５ｂを磁気的に吸引する作用をなしているが、その磁気力を上回る大きな差圧がベーン１５ｂに付与される。
この差圧の影響で、ベーン１５ｂの先端部が偏心ローラ１３ｂに摺接するように押圧付勢され、第１のシリンダ室１４ａと全く同様の圧縮作用が第２のシリンダ室１４ｂでも行われる。結局、第１のシリンダ室１４ａおよび第２のシリンダ室１４ｂとの両方で圧縮作用がなされる、全能力運転が行われる。
密閉ケース１から吐出管１８を介して吐出される高圧ガスは、凝縮器に導かれて凝縮液化し、膨張機構で断熱膨張し、蒸発器で熱交換空気から蒸発潜熱を奪って冷房作用をなす。蒸発したあとの冷媒はアキュームレータ１７で気液分離され、再び各吸込み管１６ａと、吸込み管１６ｂ，１６ｃから圧縮機Ｒの第１、第２のシリンダ室１４ａ，１４ｂに吸込まれて上述の経路を循環する。

（２）特別運転（能力半減運転）を選択した場合：
特別運転（圧縮能力を半減する運転）を選択すると、制御部４０は三方切換え弁２０に対して切換え信号を送る。これにより三方切換え弁２０ではポートｆとポートｅとが連通するように切換る。第１のシリンダ室１４ａでは上述した通常の圧縮作用がなされ、密閉ケース１内に吐出した高圧ガスが充満する。吐出管１８から吐出される高圧ガスの一部が分岐管Ｐに分流し、三方切換え弁２０から吸込み管１６ｃを介して第２のシリンダ室１４ｂ内に導入され、シリンダ室１４ｂが高圧となる。
第２のシリンダ室１４ｂが吐出圧（高圧）雰囲気となる一方で、ベーン室２２ｂはケース内高圧と同一の状況にあることには変りがない。そのため、ベーン１５ｂは前後端部とも高圧の影響を受け、前後端部において差圧が存在しない。ベーン１５ｂはローラ１３ｂの偏心運動に押されて後退し、先に図３で示した状態のように最も後退した位置で永久磁石１０の磁力の影響を受け、磁気的に吸引保持される。

第２のシリンダ室１４ｂにおけるベーン１５ｂの位置が変化せず、第２のシリンダ室１４ｂでは圧縮作用が行われない。結局、第１のシリンダ室１４ａにおける圧縮作用のみが有効であり、能力を半減した運転がなされる。第２のシリンダ室１４ｂ内は高圧となっているので、密閉ケース１内から第２のシリンダ室１４ｂ内への圧縮ガスの漏れは発生せず、それによる損失も発生しない。したがって、効率低下することなく能力を半分にした運転が可能となる。
たとえば、上記永久磁石１０を備えておらず、ベーン１５ｂを全くの自由状態とすると、偏心ローラ１３ｂの高速回転の影響でベーン１５ｂに慣性力が作用して、ベーン１５ｂの先端部が偏心ローラ１３ｂに接触を繰り返すなどベーン室２２ｂで踊り易く、異常音の発生やベーン１５ｂの破損に至る虞れがある。

ここでは、第２の圧縮機構部６において永久磁石１０を備えているうえに、（１）式であるＤ／ｄ≦１．６を満足し、かつベーン１５ｂ背面と永久磁石１０との間に所定隙間Ｕとして、３ｍｍ以下が設定されている。したがって上述の不具合を完全に除去でき、ベーン１５ｂが永久磁石１０に密着することがなく、特別運転（能力半減運転）が確実に行われ信頼性の向上を得られる。
なお、図３に示すように第２の圧縮機構部６で用いられるベーン１５ｂの背面側には、第１の圧縮機構部５で用いられるベーン１５ａと同様、ばね部材２６を掛止するための溝部ｇを備えている。この場合、互いのベーン１５ａ，１５ｂは同一構成であるから、部品製造が簡素化されて、部品管理と部品組立ての作業性がよい。

一方、ベーン１５ｂの背面側に永久磁石１０の磁気力が作用する構成となっているので、ベーン背面に溝部ｇが設けられていることにより悪影響を受け易い。そこで、図４に示すようなベーン１５ｂ１を採用するとよい。図４は、変形例での圧縮機構体２一部の断面図であり、上記実施の形態と同一部品については同番号を付して新たな説明は省略する。（以下、同じ）
上記ベーン１５ｂ１は、背面側のみ先に説明したベーン１５ｂと相違する。すなわち、背面側は何らの凹凸もなく全くの平面状をなす。このことから、ベーン１５ｂ１は永久磁石１０の磁気的な影響を完全に受けることになり、作用の確実性が向上する。

また、上記永久磁石１０は第２のシリンダ８Ｂに設けられる取付け用孔２７に挿入嵌着されることは先に説明したとおりであり、第２のシリンダ８Ｂの取付け用孔２７が設けられる部位の外周面は密閉ケース１の内周面に密着し、もしくは極く接近した状態で組立てられる。
これに対して２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒは密閉ケース１の下カップ内に電動機部３と圧縮機構体２を焼嵌め加工により組立てられる。さらにその後、上記吸込み管１６ａ，１６ｂがロー付け加工により取付けられるなどの熱的影響で、密閉ケース１は部分的に変形することがある。

そのため、密閉ケース１からの外的熱負荷の影響を受けて永久磁石１０に高熱が伝達され、永久磁石１０のベーン１５ｂに対する磁気力が低減する。いわゆる高温減磁現象が生じて、ベーン１５ｂを確実に吸引保持できなくなる虞れがある。
そこで、図５〜図７に示すような構成を採用するとよい。図５（Ａ）は第２の圧縮機構部６一部の断面図、図５（Ｂ）はスペーサ５０Ｂの正面図と断面図、図５（Ｃ）は第２の圧縮機構部６一部の断面図、図６は永久磁石１０に取付けられるスペーサ５０Ｃの断面図、図７（Ａ）は一般的な永久磁石１０Ｚの作用を説明する図、図７（Ｂ）は永久磁石１０Ｚの斜視図、図８（Ａ）は本実施の形態での永久磁石１０の作用を説明する図、図８（Ｂ）は永久磁石１０の斜視図である。

図５（Ａ）に示すように、第２のシリンダ８Ｂに永久磁石１０の取付け用孔２７を設けることの他に、この取付け用孔２７の密閉ケース１側にスペーサ用孔２９を設けてスペーサ５０を挿入する。スペーサ５０の一側面は永久磁石１０に当接し、他側面は密閉ケース１の内周壁に密着状態となるような寸法設定をなす。
永久磁石１０と密閉ケース１との間にスペーサ５０を介在させたことになり、永久磁石１０が密閉ケース１に直接、密着することはない。永久磁石１０はスペーサ５０の存在によって密閉ケース１からの外的熱負荷の影響を受け難くなり、高温減磁することなくベーン１５ｂに対する磁気吸引保持を確実に行う。
あるいは、図５（Ｂ）に示すように、図５（Ａ）で示したような中実状のスペーサ５０ではなく、所定の肉厚を備えたスペーサ５０Ａであっても略同一の作用効果が得られる。このスペーサ５０Ａと、図５（Ａ）で説明したスペーサ５０ともども、周面に複数の突起部（または切起し）５１が設けられていて、スペーサ５０，５０Ａの抜け止めをなす。

あるいは、図５（Ｃ）に示すように、永久磁石１０の軸方向長さよりも長い取付け用孔２７Ａを設けて、永久磁石１０と密閉ケース１との間にスペーサとしての圧縮ばね５０Ｂを介在させてもよい。密閉ケース１組立て時等の熱的影響が永久磁石１０に到達し難くなることは勿論のこと、たとえ密閉ケース１がある程度の熱変形があって取付け用孔２７Ａの軸方向長さが変化しても、圧縮ばね５０Ｂが永久磁石１０を弾性的に押圧しているので、永久磁石１０とベーン１５ｂ背面側との寸法は適正な値に保持される。
あるいは、図６に示すように永久磁石１０に対して磁性体で成形されるスペーサであるキャップ５０Ｃを被せることでもよい。この場合、永久磁石１０の軸方向長さＬに対して１／２以内の接触長さになるようにキャップ５０Ｃの長さｌを設定する。すると、キャップ５０Ｃにより上述の作用効果を得るとともに、永久磁石１０単体の場合よりも磁気吸引力が３倍程度の増加が期待できる。

なお、一般的には図７（Ａ）（Ｂ）に示すように軸方向の一端をＮ極・他端をＳ極とする永久磁石１０Ｚは円板状をなしている。この永久磁石１０Ｚを第２のシリンダ８Ｂの取付け用孔２７Ａに装着すると、磁性材で形成される第２のシリンダ８ＢがＮ極とＳ極を短絡する磁気回路を形成してしまう。したがって、ベーン１５ｂを磁気的に吸引保持するために利用される磁力線は、言わば漏れの磁力線ということになる。このような漏れの磁力線でベーン１５ｂを確実に磁気吸引するには、厚く直径の大なる永久磁石を用いなければならず、第２のシリンダ８Ｂ自体の設計変更が求められてしまう。
そこで、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように取付け用孔２７の直径と長さを変更することなく、Ｎ極とＳ極が同心円状に形成される円板状の永久磁石１０を採用する。Ｎ極が中心側でＳ極が外周側であってもよく、逆にＳ極が中心側でＮ極が外周側であってもよい。
いずれにしても、永久磁石１０の磁力線はベーン１５ｂの背面を主たる磁路として作用するので、同量の磁石でもより強力な吸引力を発揮しもしくは同等の吸引力を得るために必要な磁石量の低減ができる。永久磁石１０自体を高価な希土類磁石で成形する必要はなく、磁束密度の低い低廉な材料（たとえば、フェライト磁石）の使用が可能である。

このような永久磁石１０の保持のために、図９および図１０で示す保持手段としての固定用ブッシュを用いる。図９（Ａ）は永久磁石１０の断面図、図９（Ｂ）は永久磁石１０の正面図、図９（Ｃ）は保持手段である固定用ブッシュ６０の断面図、図１０（Ａ）は変形の固定用ブッシュ６０Ａの断面図と正面図、図１０（Ｂ）はさらに変形の固定用ブッシュ６０Ｂの正面図と断面図である。
永久磁石１０と密閉ケース１との間に、図９（Ｃ）で示す保持手段としての固定用ブッシュ６０を介在する。この固定用ブッシュ６０は、永久磁石１０の背面側においてＮ極とＳ極を短絡させない厚みと形状とする。

図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、永久磁石１０における外周側磁極の直径をＲａとし、中心側磁極の直径をＲｂとしたとき、固定用ブッシュ６０は永久磁石１０と同じ外径Ｒａで中心軸に沿って直径Ｒｃの孔部６１が設けられる。そして、Ｒｃ＞Ｒｂの関係を設定すれば、永久磁石１０を構成するＮ・Ｓ極の分極部を跨がないように固定用ブッシュ６０の内径Ｒｃを設定することになり、永久磁石１０は効率のよい磁力作用をなす。
同心円状に着磁した永久磁石１０を固定するために備えた固定用ブッシュ６０の形態が、永久磁石１０の径方向のＮ極とＳ極を短絡させない限りにおいて磁気回路の吸引力に影響はない。固定用ブッシュ６０として素材に磁性体を用いることができるが、非磁性材であっても支障がない。成形性、保持性に優れた、たとえばばね鋼などの安価な材料を用いられ、コストに影響を及ぼすことなく確実な作用が得られる。

図１０（Ａ）はたとえば板ばね材で成形され、所定板厚で直径Ｒｃの孔部を有する、いわゆるスプリングワッシャ状の固定用ブッシュ６０Ａである。周端部に沿って放射状に設けられる鍔部が交互に前後方向に斜めに折り曲げられていて、上記取付け用孔に挿入された状態でスプリング効果を発揮する。図１０（Ｂ）は薄板をキャップ状に折曲げ形成される固定用ブッシュ６０Ｂであって、取付け用孔２７に嵌着される。中心部には直径Ｒｃの孔部６１が設けられることは変りがない。
なお、通常運転（全能力運転）時は三方切換え弁２０のポートｆとポートｄとが連通し、分岐管Ｐに冷媒が導通しない。そのため、外気温が極めて低い条件下で暖房運転をなしたときなど、分岐管Ｐおよび三方切換え弁２０内に、いわゆる冷媒の寝込み現象が生じる虞れがある。

この状態のまま特別運転（能力半減運転）で起動すると、上記三方切換え弁２０のポートｆとポートｅとが連通するように切換り、分岐管Ｐと三方切換え弁２０に寝込んでいた液冷媒が、吸込み管１６ｃを介して第２のシリンダ室１４ｂに吸込まれる。当然、液圧縮が行われてしまい、異常音と振動が発生するとともに圧縮機Ｒとしての信頼性に悪影響を及ぼす。
そこで、三方切換え弁２０は電磁コイルを備えて弁体を電気的に駆動する電磁弁であることを利用し、一定条件下で電磁コイルを抵抗体とみなして、弁体を駆動できない程度の微弱電流を電磁コイルに流して発熱させる。また、三方切換え弁２０に電気ヒータ等の加熱体を付設し、一定条件下で加熱体を発熱させて三方切換え弁２０の温度上昇を図るようにしてもよい。このことにより三方切換え弁２０は加温され、内部に寝込んでいる液冷媒を蒸発させて、寝込み冷媒量をゼロにできる。

三方切換え弁２０を加温する条件は、制御部４０が図１１および図１２に示すようにして対応する。図１１はフローチャート図、図１２（Ａ）は運転時間に対する運転切換えおよび液冷媒の寝込み量との関係を表す特性図、図１２（Ｂ）は分岐管Ｐの温度に対する運転切換えおよび液冷媒の寝込み量との関係を表す特性図である。
はじめに図１１から説明すると、制御部４０はステップＳ１で停止前モードを問う。すなわち、今回、運転を開始するにあたって、その運転の停止前には暖房運転および冷房運転のいずれかの運転モードが選択されていたかを調べる。冷房運転であれば、冷房運転が行われる場合は外気温がある程度高いので、分岐管Ｐや三方切換え弁２０に液冷媒が寝込むことはあり得ない。そこで、ステップＳ５に移って三方切換え弁２０に対する通電は行われない。

ステップＳ１で暖房運転がなされていることが判ると、ステップＳ２に移って停止時間が調べられる。実際には、前回の暖房運転が終了してから今回運転を開始するまでの時間のカウント値と、予め制御部４０に記憶されている設定時間との比較がなされる。カウント値が設定時間よりも少なく、設定値未満である場合には冷媒の寝込み現象がないものと判断されて、ステップＳ５に移り三方切換え弁２０に対する通電は行われない。
設定時間以上であることの結果が得られると、ステップＳ３に移って外気温度を計測するセンサからの信号を受ける。そして、予め制御部４０に記憶されている設定温度との比較がなされ、外気温度が設定温度以上であれば分岐管Ｐおよび三方切換え弁２０において冷媒の寝込み現象がないものと判断されて、ステップＳ５に移り三方切換え弁２０に対する通電は行われない。

外気温度が設定温度未満であることが判明したら、ステップＳ４に移って三方切換え弁２０に通電する。この場合、明らかに分岐管Ｐと三方切換え弁２０内に液冷媒の寝込みがあるものとみなされて三方切換え弁２０を加温し、寝込んでいる冷媒を速やかに蒸発させる。したがって圧縮機Ｒの運転を再開しても、液圧縮の虞れはない。
図１２（Ａ）は別の手段で液圧縮を回避している。運転を開始するのにあたって種々の条件は一切関知せず、起動後の所定時間は２サイクル運転である第１、第２の圧縮機構部５，６を作動させる通常運転（全能力運転）を行う。第２のシリンダ室１４ｂには低圧の冷媒が導かれ、ケース内圧力が高圧であるのでベーン１５ｂの先端部と背面側端部とで圧力差が生じ、ベーン１５ｂは偏心ローラ１３ｂの偏心回転に追従して往復動する。

分岐管Ｐと三方切換え弁２０に液冷媒が寝込んでいても、２サイクル運転を継続することにより徐々に蒸発して寝込み量が低減する。制御部４０には分岐管Ｐと三方切換え弁２０に寝込んでいる液冷媒が完全に蒸発してゼロとなる時間ｔ１が記憶されていて、運転開始してから設定時間ｔ１に到達するまでの所定時間は第２のシリンダ室１４ｂに低圧冷媒を導入する通常運転を必ず行う。
設定時間ｔ１を経過したら、１サイクル運転である特別運転（能力半減運転）に移行する。このとき、分岐管Ｐと三方切換え弁２０を介して高圧冷媒が第２のシリンダ室１４ｂに吸込まれるが、既に寝込んでいた液冷媒は完全に蒸発した後であるので、液圧縮の虞れはない。

あるいは、図１２（Ｂ）に示すように起動時は２サイクル運転をなすことは同様であるが、ここでは分岐管Ｐの温度を検知するセンサから制御部４０は検知信号を受け、分岐管Ｐの温度が設定値を上回るようになったら液冷媒の寝込み量がゼロになったことと判断して１サイクル運転に移行する。
なお、本発明におけるロータリ式密閉形圧縮機Ｒと、この圧縮機を備えた冷凍サイクル装置は以上説明した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を越えない範囲内で種々変形実施可能であることは勿論である。

本発明における実施の形態に係る、２シリンダ形ロータリ式圧縮機の縦断面図と、冷凍サイクル構成図。同実施の形態に係る、圧縮機構一部の分解した斜視図。同実施の形態に係る、圧縮機構部一部の断面図。同実施の形態の変形例である、圧縮機構部一部の断面図。同実施の形態における他の変形例である、互いに異なるスペーサを説明する断面図。同実施の形態における他の変形例である、さらに異なるスペーサを説明する断面図。通常の永久磁石の形態と、その作用を説明する図。同実施の形態における永久磁石と、その作用を説明する図。同実施の形態における永久磁石と、保持手段の断面図。同実施の形態に係る、互いに異なる永久磁石保持手段の断面図と正面図。同実施の形態に係る、寝込み防止の手段を説明するフローチャート図。同実施の形態に係る、互いに異なる変形例の寝込み防止の手段を説明する特性図。

符号の説明

１…密閉ケース、３…電動機部、５…第１の圧縮機構部、１５ｂ…ベーン、２２ｂ…ベーン室、６…第２の圧縮機構部、Ｒ…２シリンダ形ロータリ式圧縮機、１４ｂ…第２のシリンダ室、Ｋ…圧力切換え機構（切換え手段）、１０…永久磁石、５０…スペーサ、６０…固定用ブッシュ（保持手段）、２７…取付け用孔、１６ｂ，１６ｃ…吸込み管（吸込み通路）、４０…制御部（制御手段）。

Claims

密閉ケース内に、電動機部と、この電動機部と連結される第１の圧縮機構部および、ベーンを収容するベーン室が密閉ケース内に露出されケース内圧力をもってベーンに背圧を与える構成の第２の圧縮機構部を収容してなり、上記密閉ケース内を第１の圧縮機構部および第２の圧縮機構部による吐出圧で高圧雰囲気下とした２シリンダ形ロータリ式圧縮機と、
この２シリンダ形ロータリ式圧縮機における第２の圧縮機構部のシリンダ室に連通する吸込み通路と、
この吸込み通路に設けられ、上記シリンダ室に対する接続を冷凍サイクルの低圧側もしくは高圧側に切換え、上記シリンダ室に低圧冷媒を導入して通常の圧縮運転を行わせ、もしくは上記シリンダ室に高圧冷媒を導入して圧縮停止である非圧縮運転をなすように切換える切換え手段とを具備し、
上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機における第２の圧縮機構部は、上記ベーンを永久磁石に磁気吸引される素材から構成し、非圧縮運転時である上記ベーンの前後端部で差圧が生じない状態であるとともに、ベーンが最も後退した位置においてベーンを偏心回転するローラから離間する方向に磁気的に吸引保持する磁力を有する永久磁石を備え、
ベーンが上記永久磁石に磁気的に吸引保持された状態で、ベーン背面と永久磁石との間に所定の隙間が形成され、かつ永久磁石と密閉ケースとの間にスペーサを介設したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
密閉ケース内に、電動機部と、この電動機部と連結される第１の圧縮機構部および、ベーンを収容するベーン室が密閉ケース内に露出されケース内圧力をもってベーンに背圧を与える構成の第２の圧縮機構部を収容してなり、上記密閉ケース内を第１の圧縮機構部および第２の圧縮機構部による吐出圧で高圧雰囲気下とした２シリンダ形ロータリ式圧縮機と、
この２シリンダ形ロータリ式圧縮機における第２の圧縮機構部のシリンダ室に連通する吸込み通路と、
この吸込み通路に設けられ、上記シリンダ室に対する接続を冷凍サイクルの低圧側もしくは高圧側に切換え、上記シリンダ室に低圧冷媒を導入して通常の圧縮運転を行わせ、もしくは上記シリンダ室に高圧冷媒を導入して圧縮停止である非圧縮運転をなすように切換える切換え手段とを具備し、
上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機における第２の圧縮機構部は、上記ベーンを永久磁石に磁気吸引される素材から構成し、非圧縮運転時である上記ベーンの前後端部で差圧が生じない状態であるとともに、ベーンが最も後退した位置においてベーンを偏心回転するローラから離間する方向に磁気的に吸引保持する磁力を有する永久磁石を備え、
ベーンが上記永久磁石に磁気的に吸引保持された状態で、ベーン背面と永久磁石との間に所定の隙間が形成され、かつ永久磁石と密閉ケースとの間に、永久磁石を密閉ケース内壁から離間保持する固定用ブッシュを設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
上記第２の圧縮機構部に備えられる上記ベーンは、背面側が平面状をなすことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
上記永久磁石は、ベーン背面側のシリンダ部位に設けられる取付け用孔に収容保持され、Ｎ極とＳ極が同心円状になるように構成されることを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機の起動後、所定時間内は、第２の圧縮機構部のシリンダ室に連通する上記吸込み通路を冷凍サイクルの低圧側に接続するよう上記切換え手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。