CN1904369A - 多段旋转式压缩机及适用该压缩机的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多段旋转式压缩机及适用该压缩机的空调器，包括：壳体；驱动元件；多个压缩元件；连接多个压缩元件，将冷媒引导到各个压缩元件的引导元件；安装于引导元件，使多个压缩元件各自进行压缩行程，或者通过将从任意一侧压缩元件中压缩后排出的冷媒引导到多个压缩元件或切断上述冷媒流动，对相关压缩元件的叶片制动或解除制动，从而使相关的压缩元件进行空转或正常运行的控制元件。由于上述构成，不但可以通过减少用于调节冷媒流动的阀门的使用个数，降低生产费用，而且，还可以使由于过多使用阀门而导致的错误驱动的可能性达到最小化，从而可以提高压缩机和适用该压缩机的空调器的信赖性。

Description

多段旋转式压缩机及适用该压缩机的空调器

技术领域

本发明涉及多段旋转式压缩机，特别是涉及：利用叶片的前后压力差，对叶片制动或解除制动，从而转换压缩机的运行模式的多段旋转式压缩机及适用该压缩机的空调器。

背景技术

一般而言，压缩机是：利用从电机等动力发生装置中传递的动力，对空气或冷媒或其他的特殊气体施加压力，将其压缩为工作气体，从而提高压力的装置。压缩机广泛应用于各个领域。在这里，压缩机根据进行压缩的方式分为容积式压缩机和涡轮式压缩机。容积式压缩机(positive displacementcompressor)是通过体积的减小增加压力的方式。涡轮式压缩机(turbocompressor)是通过将气态的运动能转换为压力能进行压缩的方式。容积式压缩机中的旋转式压缩机主要适用于空调器。由于最近空调器的功能日益多样化，因此对旋转式压缩机也提出了容量可变的要求。

在旋转式压缩机中，作为使容量可变的技术，广泛被人们所熟悉的主要是采用反相电机控制压缩机的旋转数的所谓的反相方式。但是，这项技术中，由于反相电机本身的价格偏高，因此使成本负担过高。并且，还存在如下问题：大部分的空调器一般都作为冷房机器使用，但是在空调器用压缩机中，在冷房操作条件下提高冷冻能力反倒比在暖房操作条件下提高冷冻能力要难。

因此，最近代替反相方式提出了将在气缸中压缩的冷媒气体的一部分分支(bypass)到气缸的外部，从而使压缩室的容积可变的所谓“根据排除容积切换的冷冻能力可变技术”(以下，简称为排除容积切换技术)。

作为上述排除容积切换技术的一例，具备内部容积相同或相异的多个压缩元件，利用配管相互连接上述多个压缩元件，并且在上述配管的适当位置设置阀门，使冷媒的流路可变，从而使压缩机的容量可变。在这种情况下，如果不能适当调节阀门的个数，不但会产生过多的费用，而且会使驱动变得复杂。并且在任意一个阀门错误驱动的情况下，将不能顺利的实现压缩机的容量可变。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而提出的。因此，本发明的目的是提供：尽量将设置于配管的中间的阀门的个数最少化，以此节省费用，使驱动变得简便，并且可以使压缩机的容量可变顺利实现的多段旋转式压缩机及适用该压缩机的空调器。

为了实现上述目的，本发明的多段旋转式压缩机包含以下几个部分构成：

内部形成密闭空间的壳体；设置于壳体内侧，产生驱动力的驱动元件；连接于驱动元件，并设置于壳体内部，由于通过上述驱动元件传递的驱动力旋转的各个旋转活塞与进行直线运动的各个叶片压接(press welding)，而独立的压缩冷媒的多个压缩元件；连接多个压缩元件，将冷媒引导到各个压缩元件，并将任意一侧压缩元件中排出的冷媒选择性的引导到多个压缩元件的引导元件；安装于引导元件，使多个压缩元件各自进行压缩行程，或者通过将从任意一侧压缩元件中压缩后排出的冷媒引导到多个压缩元件或切断上述冷媒流动，对相关压缩元件的叶片制动或解除制动，从而使相关的压缩元件进行空转或正常运行的控制元件。

另外，本发明提供了具备有上述多段旋转式压缩机的空调器。在这里，上述多段旋转式压缩机的特征是：具备有多个压缩元件，将从任意一侧压缩元件中压缩的冷媒供给到任意一侧的压缩元件的压缩室的情况下，相关的叶片将由于前后两端间的压力差而受到制动，进而空转。相反，在切断从任意一侧压缩元件中压缩的冷媒供给到任意一侧的压缩元件的压缩室的情况下，则进行正常运行。

如上所述，依据本发明的多段旋转式压缩机及适用该压缩机的空调器具有如下效果：用于实现容量可变的各个压缩元件连接有吸入管。在上述各个吸入管各自设置有用于防止冷媒逆流的止回阀。然后，将其他的压缩元件的排出侧各自利用分支管连接于止回阀的后流侧吸入管，与此同时，在上述分支管的中间分别设置有用于控制冷媒的流动的开闭阀，利用高压的冷媒对容量可变的压缩元件的叶片制动或解除制动，从而可以使压缩机的容量可变。由于上述构成，不但可以通过减少用于调节冷媒流动的阀门的使用个数，降低生产费用，而且，可以使由于过多使用阀门而发生的错误驱动的可能性达到最小化，从而可以提高压缩机和适用该压缩机的空调器的信赖性。

附图说明

图1是显示本发明的复式旋转式压缩机的一例的纵剖面图。

图2是显示本发明的复式旋转式压缩机中功率模式运行状态的纵剖面图。

图3是显示图2的I-I线剖面图。

图4是显示本发明的复式旋转式压缩机中第1压缩元件的节省模式运行状态的纵剖面图。

图5是显示图4的II-II线剖面图。

图6是显示本发明的复式旋转式压缩机中第2压缩元件的节省模式运行状态的纵剖面图。

图7是显示图6的III-III线剖面图。

图8及图9是显示本发明的复式旋转式压缩机的变形例的纵剖面图。

主要部件附图标记说明

10：壳体                     20：驱动元件

23：旋转轴                   30：第1压缩元件

31：第1气缸                  32：上部轴承

33：中间轴承                 34：第1旋转活塞

35：第1叶片(vane)            36：叶片弹簧

37：第1排出阀                38：第1消音器

40：第2压缩元件              41：第2气缸

42：下部轴承                 43：第2旋转活塞

44：第2叶片                  45：叶片弹簧

46：第2排出阀                47：第2消音器

50：引导元件                 51：第1吸入管

52：第2吸入管                53：第1分支管

54：第2分支管                60：控制元件

61a、61b：第1控制阀(止回阀)  62a、62b：第2控制阀(2方阀)

63：第2控制阀(3方、4方阀)

具体实施方式

下面，将参照附图，对依据本发明的多段旋转式压缩机及适用该压缩机的空调器进行详细的说明。

图1是显示本发明的复式旋转式压缩机的一例的纵剖面图。图2是显示本发明的复式旋转式压缩机中功率模式运行状态的纵剖面图。图3是显示图2的I-I线剖面图。图4是显示本发明的复式旋转式压缩机中第1压缩元件的节省模式运行状态的纵剖面图。图5是显示图4的II-II线剖面图。图6是显示本发明的复式旋转式压缩机中第2压缩元件的节省模式运行状态的纵剖面图。图7是显示图6的II-II线剖面图。

如图所示，依据本发明的多段旋转式压缩机包含以下几个部分构成：内部形成密闭空间的壳体10；设置于壳体10内部，产生驱动力的驱动元件20；连接于驱动元件20，压缩冷媒的第1压缩元件30及第2压缩元件40；连接冷冻循环的蒸发器出口和各压缩元件之间，引导冷媒流动的引导元件50；安装于引导元件50，根据压缩机的运行模式，分别控制冷媒的流动的控制元件60。

壳体10的冷冻循环的蒸发器出口连接设置有可以使各个压缩元件30、40连通的多个吸入管51、52。并且，冷冻循环的凝缩机入口贯通设置有能够与壳体10的密闭空间连通的一个排出管DP。

上述驱动元件20是由以下几个部分构成：固定于壳体10的内部，从外部提供电源的定子21；在定子21的内部，间隔一定空隙设置，在与上述定子21的相互作用时旋转的转子22；与转子22一体结合，为了将驱动力传递到压缩元件30、40而具备多个偏心部的旋转轴23。在这里，驱动元件20由定速电机构成，相对于适用具有控制驱动器的反相电机，价格低廉，因此比较理想。但是，根据情况的不同，也可以由反相电机构成。

第1压缩元件30是由以下几个部分构成：形成为环形，设置于壳体10的内部的第1气缸31；覆盖第1气缸31的上下两侧，一同构成第1内部空间V1，并向半径方向支撑旋转轴23的上部轴承32及中间轴承33；插入于旋转轴23的上侧偏心部，通过在第1气缸31的第1内部空间V1旋转时压缩冷媒的第1旋转活塞34；为了能够压接于第1旋转活塞34的外周面，而可向半径方向移动的结合于第1气缸31，将上述第1气缸31的第1内部空间V1各自分隔为第1吸入室和第1压缩室的第1叶片35；弹性支撑第1叶片35的后方端的第1叶片弹簧36；可开闭的结合于形成于上述上部轴承32的第1压缩室连通形成的第1排出孔32a，调节从第1压缩室排出的冷媒的排出的第1排出阀37；收容第1排出阀37，设置于上部轴承32的第1消音器38。

上述上部轴承32的外周面的直径与壳体10的内周面的直径相同，并且焊接固定于上述壳体10。而中间轴承33的特征是：为了使第1叶片35能够受到壳体10内部压力的影响，第1气缸31的第1叶片槽31a后方侧(更为准确的说是第1叶片的后方端)应该形成为露出到上述壳体10的内部空间。

第2压缩元件40是由以下几个部分构成：形成为环形，设置于上述第1气缸31的下侧，与上述中间轴承33接触的第2气缸41；结合于第2气缸41的上面，一同构成第2内部空间V2，并向半径方向及轴方向支撑旋转轴23的下部轴承42；可旋转结合于旋转轴23的下侧偏心部，位于上述第2气缸41的第2内部空间V2，进行压缩的第2旋转活塞43；为了能够压接于第2旋转活塞43的外周面，而可向半径方向移动的结合于第2气缸41，并将上述第2气缸41的第2内部空间V2各自分隔为第2吸入室和第2压缩室的第2叶片44；弹性支撑第2叶片44，为了使上述第2叶片44压接于第2旋转活塞43，而由压缩弹簧构成的第2叶片弹簧45；可开闭的结合于形成于上述下部轴承42的与第2压缩室连通的第2排出孔42a，调节从第2压缩室排出的冷媒的排出的第2排出阀46；收容第2排出阀46，设置于下部轴承42的第2消音器47。

在这里，上述第1气缸31和第2气缸41的一侧各自形成有第1叶片槽31a和第2叶片槽41a。第1叶片槽31a和第2叶片槽41a的一侧形成有能够与上述第1吸入管和第2吸入管连接的第1吸入口31b和第2吸入口41b。而第1叶片槽31a和第2叶片槽41a的另一侧则形成有能够与上述第1排出孔32a和第2排出孔42a连通的第1气体引导槽31c和第2气体引导槽(图中没有提示)。

另外，第1气缸31的第1内部空间V1的体积和第2气缸41的第2内部空间V2的体积可以相同，但是为了更为精密的容量变化，最好是使两个空间的体积形成为不同的大小。

引导元件50是由以下几个部分构成：各自连接储液罐A和各压缩元件30、40的气缸31、41的第1吸入管51及第2吸入管52；将第2压缩元件40的第2消音器(或箱chamber)47连接于上述第1吸入管51或第2吸入管52的中间的第1分支管53及第2分支管54。

控制元件60是由以下几个部分构成：分别设置于第1吸入管51和第2吸入管52的中间，即，第1吸入管51和第1分支管53接触的位置以及第2吸入管52和第2分支管54接触的位置的上流侧，为了防止从蒸发器吸入的冷媒通过第1吸入管51和第2吸入管52重新逆流到蒸发器，而切断冷媒流动的由止回阀构成的多个第1控制阀61a、61b；设置于各分支管53、54的中间，可以根据压缩机的运行模式开闭的由2方阀构成的多个第2控制阀62a、62b。

如上所述构成的本发明的复式旋转式压缩机的作用效果如下。

即，一旦向驱动元件20的定子21提供电压，使转子22旋转。则旋转轴23将和转子22一同旋转，从而将驱动元件20的旋转力传递到第1压缩元件30和第2压缩元件40。然后，根据空调器的必要容量适当的调节多个第2控制阀62a、62b，从而在功率模式时产生大容量的制冷力或在实施节省模式时产生小容量的制冷力。

例如，在以功率模式运行的情况下，如图2及图3所示，将多个第2控制阀62a、62b全部切换为关闭(OFF)状态，使在第1压缩元件30和第2压缩元件40中压缩的冷媒全部排出到壳体10的内部空间。在这里，随着上述第2控制阀62a、62b全部关闭，储液罐A的冷媒将在通过多个第1控制阀61a、61b后，通过第1吸入管51和第2吸入管52被吸入到第1压缩元件30和第2压缩元件40的各个气缸31、41。这时，壳体10的内部空间的冷媒的压力Pb将维持高压状态。相反，被吸入到第1气缸31和第2气缸41的冷媒的压力Ps将维持低压状态。因此，第1叶片35和第2叶片44将被对后方侧加压的高压冷媒所支撑，从而可以维持压接于第1旋转活塞34和第2旋转活塞43的状态，产生100％的制冷力。

相反，在将第1压缩元件以节省模式运行的情况下，如图4及图5所示，将安装于第1分支管53的第2控制阀62a切换为开启(ON)状态，使从第2压缩元件40中排出的冷媒的一部分通过上述第2控制阀62a和第1分支管53流入第1吸入管51。流入上述第1吸入管51的冷媒将重新充满于第1压缩元件30的气缸31的内部空间。这时，充满于第1气缸31的内部空间的冷媒的压力Pb1将成为第2消音器47的压力，即超高压状态，因此上述压力将相对高于壳体10的内部压力Pb，从而将第1叶片35推到外侧制动。因此，可以使第1叶片35和第1旋转活塞34维持离隔的状态，从而使第1压缩元件30空转(idling)，其结果，可以产生相当于第2压缩元件40的容量程度的制冷力。

相反，在将第2压缩元件以节省模式运行的情况下，如图6及图7所示，将安装于第2分支管54的第2控制阀62b切换为开启(ON)状态，使从第1压缩元件30中排出的冷媒的一部分通过上述第2控制阀62b和第2分支管54流入第2吸入管52。流入上述第2吸入管52的冷媒将重新充满于第2压缩元件40的气缸41的内部空间，使第2叶片44和第2旋转活塞43维持离隔的状态，从而使第2压缩元件40空转(idling)，其结果，将产生相当于第1压缩元件30的容量程度的制冷力。这时，充满于第2气缸41的内部空间的冷媒的压力Pb1将成为第1消音器38的压力，即超高压状态，因此上述压力将相对高于壳体10的内部压力Pb，从而将第2叶片44推到外侧制动。

另外，如图8所示，可以在两个分支管53、54分支的支点仅设置一个第2控制阀63。在这种情况下，上述第2控制阀63最好是由3方阀或4方阀构成。另外，第1分支管和第2分支管可以各自独立的连接于不同的压缩元件的排出侧。即，如图9所示，将第1分支管53连接于第2压缩元件40的第2消音器47，而将第2分支管54连接于第1压缩元件30的第1消音器38，从而可以更加简化配管。

在这里，在上述的两个情况下的根据压缩机的运行模式的各个引导元件和控制元件的驱动顺序与前述的一例相同，因此省略对压缩机的具体说明。

将依据本发明的复式旋转式压缩机适用于空调器时，在用于连接蒸发器和压缩机的第1吸入管51和第2吸入管52分别设置作为止回阀的第1控制阀61a、61b。然后，将各压缩元件30、40分别连接于第1吸入管51和第2吸入管52，与此同时，在各分支管53、54的中间，设置有作为控制冷媒的流动方向的开闭阀的第2控制阀62a、62b，从而可以使压缩机的容量可变。由于上述结构，不但可以减小用于压缩机的容量可变的配管，扩大空调器内部的有效空间，而且可以减少阀门的使用个数，节省生产成本。另外，可以使空调器运行时的控制程序简单化，因此可以防止错误驱动而引起的空调器的信赖性下降的问题。

Claims (14)

1、一种多段旋转式压缩机，其特征在于，包括：

内部形成密闭空间的壳体；

设置于壳体内侧，产生驱动力的驱动元件；

连接于驱动元件，并设置于壳体内部，由于通过上述驱动元件传递的驱动力旋转的各个旋转活塞与进行直线运动的各个叶片压接，而独立的压缩冷媒的多个压缩元件；

连接多个压缩元件，将冷媒引导到各个压缩元件，并将任意一侧压缩元件中排出的冷媒选择性的引导到多个压缩元件的引导元件；

安装于引导元件，使多个压缩元件各自进行压缩行程，或者通过将从任意一侧压缩元件中压缩后排出的冷媒引导到多个压缩元件或切断上述冷媒流动，对相关压缩元件的叶片制动或解除制动，从而使相关的压缩元件进行空转或正常运行的控制元件。

2、根据权利要求1所述的多段旋转式压缩机，其特征在于，压缩元件包括：

连接蒸发器的出口和各压缩元件的气缸入口，将冷媒引导到各压缩元件的多个吸入管；

并联连接任意一侧压缩元件的排出侧和各压缩元件的吸入侧，将从一侧压缩元件中压缩后排出的冷媒引导到各压缩元件的气缸入口的多个分支管。

3、根据权利要求1所述的多段旋转式压缩机，其特征在于，压缩元件包括：

连接蒸发器的出口和各压缩元件的气缸入口，将冷媒引导到各压缩元件的多个吸入管；

各自连接任意一侧压缩元件的排出侧和另外的压缩元件的吸入侧，将从一侧压缩元件中压缩后排出的冷媒引导到另外的压缩元件的气缸入口的多个分支管。

4、根据权利要求2或3所述的多段旋转式压缩机，其特征在于，控制元件包括：

分别设置于两侧吸入管，控制冷媒的流动的多个第1控制阀；

独立设置于各分支管，控制冷媒的流动的至少一个以上的第2控制阀。

5、根据权利要求4所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

分支管用于将一侧压缩元件的排出侧连接于第1控制阀的后流侧吸入管。

6、根据权利要求5所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

第1控制阀为止回阀，第2控制阀为2方阀。

7、根据权利要求2所述的多段旋转式压缩机，其特征在于，控制元件包括：

分别设置于两侧吸入管，控制冷媒的流动的多个第1控制阀；

设置于各分支管分支的支点，控制冷媒的流动的第2控制阀。

8、根据权利要求7所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

分支管用于将一侧压缩元件的排出侧连接于第1控制阀的后流侧吸入管。

9、根据权利要求8所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

第1控制阀为止回阀，第2控制阀为3方阀或4方阀。

10、根据权利要求1所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

使压缩元件的叶片的后方端被壳体的密闭空间内的压力所支撑，因此上述叶片根据相关压缩元件的压缩室和壳体的密闭空间内的压力差压接于相关旋转活塞或者与相关旋转活塞离隔。

11、根据权利要求10所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

压缩元件的叶片还应该具备有能够弹力支撑其后方端的由压缩弹簧构成的叶片弹簧。

12、根据权利要求1所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

多个压缩元件的用于吸入并压缩冷媒的内部空间的容积互不相同。

13、根据权利要求1所述的多段旋转式压缩机，其特征在于：

驱动元件是由定速电机或反相电机构成。

14、一种具备权利要求1所述的多段旋转式压缩机的空调器，上述多段式旋转式压缩机的特征是：

具备有多个压缩元件，将在任意一侧压缩元件中压缩的冷媒供给到任意一侧的压缩元件的压缩室的情况下，相关的叶片将由于前后两端间的压力差而受到制动，从而空转；相反，在切断从任意一侧压缩元件中压缩的冷媒供给到任意一侧的压缩元件的压缩室的情况下，则进行正常运行。

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