JP2019500536A - 可変容積シリンダのスライディングベーン制御構造、可変容積シリンダおよび可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

可変容積シリンダのスライディングベーン制御構造は、スライディングベーン（１１）の下側に設けられ、スライディングベーン（１１）を係止可能な第１位置とスライディングベーン（１１）から分離可能な第２位置を有するピン（１１３，２１３）を備え、ピン（１１３，２１３）の下方に低圧通路（１１５，２１５）が設けられ、ピン（１１３，２１３）と低圧通路（１１５，２１５）との間に面シール構造が設けられ、ピン（１１３，２１３）が第２位置にある場合、ピン（１１３，２１３）の下端にて面シールが形成される。該スライディングベーン制御構造は、面シール構造が設けられており、面シールによるシール効果が隙間シールよりも遥かに優れ、冷媒の漏れ量を大幅に低減し、そのうえ、可変容積シリンダが運転モードにある場合の圧縮機の効率を向上させ、圧縮機の性能を最適化する。該スライディングベーン制御構造が設けられた可変容積シリンダおよび可変容量圧縮機をさらに含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機の技術分野に関し、具体的には、可変容積シリンダのスライディングベーン制御構造及びこのようなスライディングベーン制御構造が設けられた可変容積シリンダ並びに可変容量圧縮機に関するものである。
本願は、２０１５年１２月１８日にて中国特許庁へ出願した、出願番号が２０１５１０９６５０１８．Ｘで、発明の名称が「可変容積シリンダのスライディングベーン制御構造、可変容積シリンダおよび可変容量圧縮機」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容を全て参照により本願に組み込むものとする。

圧縮機本体が主シリンダと可変容積シリンダを備えるのは、従来の可変容量圧縮機の一般的な構造であり、可変容積シリンダは運転しても運転しなくてもよく、これにより運転容量を変化させ、冷却システムの異なる負荷要求に応え、省エネの目的を達成する。従来の可変容積シリンダは、通常、いわゆるピン−スライディングベーン切り替え方式を採用し、つまり、スライディングベーン、シリンダ、及びシリンダの両端に覆われた軸受と仕切り板等でスライディングベーンの尾部にて密閉空洞が形成され、該密閉空洞は、高圧／低圧ガスが選択的に導入されることができ、スライディングベーンの側辺にピンロック／ロック解除装置が設けられ、該装置は、ピン孔、ピン、ばね等からなり、ピンの頭部が上記密閉空洞に繋がり、ピンの尾部に低圧通路を介して低圧が導入され、そして、物理装置（例えば、ばね、磁石等）によって、ピンはスライディングベーンに近づくプレテンションを有する。上述した方式は、可変容量シリンダの正常運転が必要となる場合、密閉空洞内に高圧冷媒ガスを導入しなければならず、高圧冷媒ガスによって、密閉空洞内の冷凍機油が排出され、一方、ピンがピン孔内を上下摺動することを確保するために、ピンとピン孔との間に一定の隙間が保たれるため、潤滑油の隙間シールを実現することができず、さらに、冷媒の粘度が潤滑油よりも遥かに小さいため、隙間における漏れ速度が速くなるとの欠陥がある。このため、従来の構成は、ピンの側面の隙間を介して密閉空洞から可変容積シリンダの吸入口に漏れる冷媒が顕著に増加し、可変容量シリンダの容積効率の低下や性能の低下を招き、また、大量生産時に異なる圧縮機の隙間の大きさを完全に一致させることが不可能であるため、圧縮機の冷房／暖房能力が激しき変化し、圧縮機及び空調機製品の品質制御安定性に不利であるとの悪影響がある。

これに鑑みて、本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するために、シール効果を確保できる可変容積シリンダのスライディングベーン制御構造及びこのようなスライディングベーン制御構造が設けられた可変容積シリンダ並びに可変容量圧縮機を提供する。

本発明の第１態様によれば、可変容積シリンダのスライディングベーン制御構造を提供し、前記スライディングベーン制御構造は、前記スライディングベーンの下側に設けられ、前記スライディングベーンを係止可能な第１位置と前記スライディングベーンから分離可能な第２位置を有するピンを備え、前記ピンの下方に低圧通路が設けられ、前記ピンと低圧通路との間に面シール構造が設けられ、前記ピンが第２位置にある場合、前記ピンの下端にて面シールが形成される。

前記ピンがピン孔内に設けられ、前記ピン孔は階段状孔であり、前記ピン孔は、下端寄りの部分の内径が上側の部分の内径よりも小さく形成されることで、前記ピン孔の下端寄りの部分にて径方向内側に延びる段差面が形成されることが好ましい。

前記段差面にシールガスケットが設けられ、前記ピンの下端は、前記シールガスケットの上面に強く圧着可能であり、前記ピンの下端と前記シールガスケットの上面との間に前記面シールが形成されていることが好ましい。

前記シールガスケットの中央に貫通孔が形成されていることが好ましい。

前記ピンの下側にシール用仕切り板が設けられ、前記ピンの下端は、前記シール用仕切り板の上面に当接可能であり、前記ピンの下端と前記シール用仕切り板の上面との間に前記面シールが形成されていることが好ましい。

前記ピンの下部に凹溝が設けられ、前記シール用仕切り板の前記凹溝に対応する位置にて第１貫通孔が設けられていることが好ましい。

前記第１貫通孔の水平面における最大サイズが、前記ピンの最大外径よりも小さく形成されることが好ましい。

前記第１貫通孔の水平面における最大サイズが、前記凹溝の水平面における最大サイズよりも小さく形成されることが好ましい。

前記シール用仕切り板に第２貫通孔が設けられ、前記第２貫通孔によって、前記低圧通路が前記可変容積シリンダの吸入孔に連通可能であることが好ましい。

本発明の第２態様によれば、本願におけるスライディングベーン制御構造が設けられている可変容積シリンダを提供する。

本発明の第３態様によれば、本願における可変容積シリンダが設けられている可変容量圧縮機を提供する。

本願では、ピンと低圧通路との間に面シール構造が設けられており、面シールによるシール効果が隙間シールよりも遥かに優れ、冷媒の漏れ量を大幅に低減し、そのうえ、可変容積シリンダが運転モードにある場合の圧縮機の効率を向上させ、圧縮機の性能を最適化する。そして、本願では、上述した面シール構造が設けられ、シール効果が優れているため、ピン孔の加工精度要求を下げ、ピン孔の加工コスト及び組立費用を低減し、圧縮機の生産品質の安定化を図る。

従来技術による可変容量圧縮機における可変容量シリンダが正常運転モードにある場合の構造模式図である。 従来技術による可変容量圧縮機における可変容量シリンダが取り外しモードにある場合の構造模式図である。 図１におけるＡ−Ａ断面の部分拡大図である。 本発明の１つの好適な実施例の構造模式図である（図３に示す部分に対応）。 本発明の他の好適な実施例の構造模式図である（図３に示す部分に対応）。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明することで、本発明の上述した及び他の目的、特徴や利点がより明瞭になる。

以下、図面を参照して本発明の様々な実施例をより詳しく説明する。各図面において、同じ部材に対して同一又は類似した符号を付する。分かりやすくするために、図面における各部分を一定の縮尺で描いていない。

なお、本文に使用される「上」、「下」、「前」、「後ろ」、「左」、「右」の用語及び類似した表現は、説明のためのものに過ぎず、本発明の構造を制限することは意図していない。

図１〜３に示すように、可変容量圧縮機のポンプアセンブリは、クランクシャフト１、クランクシャフト１に連結される上部軸受４、下部軸受５、カバープレート７、および上部軸受４と下部軸受５との間に介在する第１シリンダ２及び第２シリンダ３を備える。前記第１シリンダ２と第２シリンダ３とは仕切り板６により離間され、第２シリンダ３は可変容積シリンダである。前記上部軸受４、第１シリンダ２、仕切り板６、第２シリンダ３、下部軸受５及びカバープレート７は、圧縮機のクランクシャフト１の軸方向に沿って順に取り付けられている。前記第１シリンダ２内には第１スライディングベーン溝が設けられており、第１スライディングベーン１０は第１スライディングベーン溝内に設けられ、第１スライディングベーン１０は、その背部に設けられたばねの弾力の作用により第１ローリングピストン８に押し付けられ、第１スライディングベーン１０と第１ローリングピストン８の外面が接触することで、第１シリンダ２の内部キャビティを吸入室と圧縮室に分割する。第２シリンダ３内には第２スライディングベーン溝が設けられており、前記第２スライディングベーンは第２スライディングベーン溝内に設けられ、前記第２スライディングベーン１１の背部（図１において、第２スライディングベーン１１の右側）に密閉空洞１８が形成され、該密閉空洞１８には圧力切替管１２が設けられ、該圧力切替管１２は、外部空気源（未図示）に連結されることができ、前記外部空気源は、該圧縮機の吐出口／吸入口からの高圧／低圧ガスであることが好ましい。該圧力切替管１２は、制御弁を介して外部空気源に連結されることができ、該制御弁は、例えば、電磁弁又は三方弁などを用いることが好ましく、圧力切替管１２内に高圧又は低圧ガスを導入することができるように、圧力切替管１２内に導入された高／低圧ガスの切り替えを制御する。前記圧力切替管１２内に高圧ガスが導入される場合、前記第２スライディングベーン１１は、通入されたガス圧力の作用により第２ローリングピストン９に押し付けられ、第２スライディングベーン１１と第２ローリングピストン９の外面が接触することで、第２シリンダ３の内部キャビティを吸入室と圧縮室に分割する。第１ローリングピストン８及び第２ローリングピストン９が圧縮機のクランクシャフト１の偏心部に固設され、圧縮機のクランクシャフト１に動かされてシリンダ内を偏心回転することで、シリンダの内部キャビティに入った冷媒ガスを圧縮する。

下部軸受５内にはピン孔１７が設けられており、該ピン孔１７の軸線が圧縮機のクランクシャフト１の軸線に平行であることが好ましく、前記ピン孔１７の上端が前記密閉空洞１８に連通する。前記ピン孔１７の下方には前記第２シリンダの吸入孔１６に連通する低圧通路１５（図３を参照）が設けられており、前記低圧通路１５の一部は、前記カバープレート７に設けられることが好ましい。前記ピン孔１７内にはピン１３が設けられ、前記ピン１３は、ピン孔１７内を上下移動することができる。前記ピン１３の下側に付勢部材１４が設けられ、前記付勢部材は、ばね等の物理装置であることができ、該付勢部材１４は、前記ピン１３に対して上向きの付勢力を付与する。前記ピン１３の下側に凹溝１３１が設けられ、前記付勢部材１４が前記凹溝の天壁とピン１３の下方にあるカバープレート７との間に設けられることが好ましい。前記第２スライディングベーン１１の下面には、前記ピン１３の上端に嵌合可能なピン溝１１１（図１を参照）が対応して設けられ、ピン１３が上向きに移動しながら端部が下部軸受５に突出する場合、ピン１３の上端部が第２スライディングベーン１１の前記ピン溝１１１内に延びることができ、これにより、前記第２スライディングベーン１１を係止位置（この場合、前記ピン１３が第１位置にある）にロックする。

圧力切替管１２内に高圧ガスが導入される場合、前記ピン１３は、高圧ガスの作用により、付勢部材１４のプレテンション及び低圧通路のガス圧力に抵抗し、これにより、ピン１３が下向きに移動しながら前記第２スライディングベーン１１上のピン溝１１１から離れるため、ピン１３が、第２スライディングベーン１１を制限しないロック解除位置にあり（この場合、前記ピン１３が第２位置にある）、前記第２スライディングベーン１１は、その背部の高圧ガスの作用により第２ローリングピストン９に押し付けられ、第２スライディングベーン１１の頭部が第２ローリングピストン９の外面と接触し、これにより、第２シリンダ３（可変容積シリンダ）の正常な圧縮過程を実現する。

圧力切替管１２内に低圧が導入される場合、前記ピン１３の頭部（上端）と尾部（下端）は圧力バランスされており、前記ピン１３は、前記付勢部材１４のプレテンションの作用により、前記第２スライディングベーン１１に近づくように上向きに移動し、前記第２スライディングベーン１１が前記ピン溝１１１のピン１３の頭部に対向する位置に運転する場合、前記ピン１３の頭部が第２スライディングベーン１１のピン溝１１１内に挿入されることで、前記第２スライディングベーン１１を係止し、この場合、前記第２スライディングベーン１１は前記第２ローリングピストン９から分離されるため、前記第２シリンダ３が正常に運転することができなくなり、第２シリンダ３（可変容積シリンダ）の取り外しを実現する。

図１〜３に示す従来構造は、圧力切替管１２内に高圧ガスが導入される場合、図３に示すように、密閉空洞１８内の高圧冷媒ガスによって密閉空洞１８内の冷凍機油が排出される欠陥がある。ピン１３がピン孔１７内を上下摺動することを確保するために、ピン１３とピン孔１７との間に必ず一定の隙間が保たれ、冷凍機油が排出された場合、潤滑油の隙間シールを実現できないため、高圧冷媒ガスがピン１３の外壁とピン孔１７の内壁との間の隙間に沿って、図３の矢印で示される方向に外へ漏れる。高圧冷媒ガスは、ピン１３の外壁とピン孔１７の内壁との間の隙間及びピン１３より下方の低圧通路１５を介して、第２シリンダ３の吸入孔１６に入り、高圧冷媒ガスの膨張で、第２シリンダ３が実際にガス循環を行う量が減少し、漏れたガスの圧縮が繰り返され、冷却能力が低下するとともに、余分な電力消費が発生するため、従来の可変容量圧縮機が２シリンダで運転する際の運転性能が低下してしまう。

本発明は、上述した従来技術に説明された可変容量圧縮機に対して、本発明における可変容量圧縮機のスライディングベーン制御構造を設けるように改良したものであり、つまり、本発明のスライディングベーン制御構造は、上述した構造及び部材を備えた可変容量圧縮機に適用される。以下、本発明における可変容量圧縮機のスライディングベーン制御構造を詳しく説明するが、重複を回避するために、上述の構造と同一の部分についてその説明を省略する。

図４に示すように、本発明の１つの好適な実施例において、可変容量圧縮機の第２シリンダ１０３が下部軸受１０５より上方に設けられ、下部軸受１０５の下方にはカバープレート１０７が設けられている。下部軸受１０５には、階段状となるピン孔１１７が設けられており、前記ピン孔１１７は、下端寄りの部分の内径が上側の部分の内径よりも小さく形成されることで、前記ピン孔１１７の下端寄りの部分にて径方向内側に延びる段差面が形成され、該段差面にシールガスケット１０９が設けられ、該シールガスケット１０９は、金属製シールガスケット又はゴム製シールガスケットであることが好ましいが、これに限られない。該シールガスケット１０９は環状のシールガスケットであり、かつ中心に貫通孔が設けられている。下側に凹溝１１３１が設けられているピン１１３は、前記ピン孔１７内に設けられ、前記ピン１１３の下端面は、前記段差面におけるシールガスケット１０９の上面に当接可能である。前記ピン１１３の凹溝１１３１内には、前記シールガスケット１０９上の貫通孔を貫通してカバープレート１０７と接触する付勢部材１１４が設けられており、前記付勢部材１１４は、ばねであることが好ましく、前記ピン１１３に対して上向きの付勢力を付与する。前記ピン１１３の下端は、カバープレート１０７における低圧通路１１５に連通し、さらに第２シリンダ１０３の吸入孔１１６に連通する。前記シールガスケット１０９は、金属製又はゴム製である。

本発明の上述した実施例における可変容量圧縮機の第２シリンダ１０３が正常に運転する場合、前記ピン１１３より上方の密閉空洞（未図示）内に高圧冷媒ガスが導入され、高圧冷媒ガスの作用により、ピン１１３は、付勢部材１１４のプレテンション及び低圧通路におけるガス圧力の作用に抵抗し、前記ピン１１３は、ピン孔１１７内で第２位置に下向きに移動することで、ピン１１３が前記第２シリンダ１０３のスライディングベーンから分離すると同時に、前記ピン１１３の下端が前記シールガスケット１０９の上面に強く圧着され、前記ピン１１３の下端にて面シールが形成される。この場合、第２シリンダ１０３は正常な圧縮動作を行う。該高圧冷媒ガスがピン１１３とピン孔１１７との間の隙間に沿って下向きに流れるが、ピン１１３の下端がシールガスケット１０９に強く圧着されているため、ピン１１３とピン孔１７の段差面にて面シール構造が形成され、さらに、ピン１１３とピン孔１１７との間の隙間と、ピン１１３の下側の低圧通路１１５との間に面シールが形成される。該面シール構造のシール性能は、ピン１１３とピン孔１１７との間の隙間シールよりも遥かに優れているため、冷媒の漏れ量を大幅に低減し、そのうえ、圧縮機の性能を効果的に向上させる。

図５に示すように、本発明の他の好適な実施例において、可変容量圧縮機の第２シリンダ２０３が下部軸受２０５より上方に設けられ、下部軸受２０５の下方にはシール用仕切り板２１８及びカバープレート２０７が順に設けられている。下部軸受２０５にピン孔２１７が設けられ、ピン孔２１７内に凹溝２１３１付きのピン２１３が設けられている。ピン２１３の凹溝２１３１の天壁とピン２１３より下方のシール用仕切り板２１８との間には、プレテンションを発生可能な付勢部材２１４、例えば、ばねが設けられている。前記シール用仕切り板２１８における前記ピン孔１７上の凹溝２１３１に対応する位置にて第１貫通孔２１９が設けられている。ピン２１３の下端をシール用仕切り板２１８の上面に当接させることができるように、前記貫通孔２１９の水平面における最大サイズがピン２１３の外径よりも小さく形成されることが好ましい。前記付勢部材２１４の底部をシール用仕切り板２１８の上面に当接させることができるように、前記貫通孔２１９の水平面における最大サイズが前記凹溝２１３１の水平面における最大サイズよりも小さく形成されることがより好ましい。前記貫通孔２１９が丸孔である場合、その直径が最大サイズとなる。前記カバープレート２０７には、第２シリンダの吸入孔２１６に連通する低圧通路２１５が設けられており、前記低圧通路２１５が前記第２シリンダ２０３の吸入孔２１６に連通することができるように、前記シール用仕切り板２１８に第２貫通孔２２０が設けられることが好ましい。前記低圧通路２１５及び第１貫通孔２１９、第２貫通孔２２０は、唯一な方式で設置されるのではなく、様々な構造形式が可能であり、前記ピン２１３の下側が前記第２シリンダ２０３の吸入孔２１６に連通するようにすればよい。前記シール用仕切り板２１８は、機械加工されたものであるかプレス加工されたものであることが好ましい。

本発明の上述した実施例における可変容量圧縮機の第２シリンダ２０３が正常に運転する場合、前記ピン２１３より上方の密閉空洞（未図示）内に高圧冷媒ガスが導入される。高圧冷媒ガスの作用により、前記ピン２１３は、付勢部材のプレテンション及び低圧通路におけるガス圧力の作用に抵抗し、ピン２１３は、ピン孔１７内で第２位置に下向きに移動することで、ピン２１３が前記第２シリンダ２０３のスライディングベーンから分離し、この場合、第２シリンダ２０３は正常な圧縮動作を行う。該高圧冷媒ガスは、ピン２１３とピン孔２１７との間の隙間に沿って下向きに流れるが、ピン２１３の底部端面とシール用仕切り板２１８との間に面接触が形成され、前記ピン２１３の下端にて面シールが形成され、両端の圧力差の作用によりピン２１３の下端がシール用仕切り板２１８の上端面に強く圧着されているため、ピン２１３の下端とシール用仕切り板２１８の上端面との間に面シールが形成され、該面シール構造のシール性能は、ピン２１３とピン孔２１７との間の隙間シールよりも遥かに優れているため、冷媒の漏れ量を大幅に低減し、そのうえ、圧縮機の性能を向上させる。

本願では、ピンと低圧通路との間に面シール構造が設けられており、面シールによるシール効果が隙間シールよりも遥かに優れ、冷媒の漏れ量を大幅に低減し、そのうえ、可変容積シリンダが運転モードにある場合の圧縮機の効率を向上させ、圧縮機の性能を最適化する。そして、本願では、上述した面シール構造が設けられ、シール効果が優れているため、ピン孔の加工精度要求を下げ、ピン孔の加工コスト及び組立費用を低減し、圧縮機の生産品質の安定化を図る。

特に定義されていない限り、本文に使用される技術用語及び科学用語は、当業者が通常に理解したものと意味が同じである。本文に使用される用語は、具体的な実施目的を説明するためのものに過ぎず、本発明を制限することは意図していない。本文に記載された「部件」等の用語は、単一の部品を表してもよいし、複数の部品の組み合わせを表してもよい。また、本文に記載された「取り付ける」、「設置」等の用語は、１つの部材が他の部材に直接接続されることを意味してもよいし、１つの部材が中間部材を介して他の部材に接続されることを意味してもよい。本文では、１つの実施形態に説明された特徴は、他の実施形態に適用されない場合又は特に説明された場合を除き、単独で又は他の特徴と組み合わせて他の実施形態に適用されることができる。

本発明を上述した実施形態によって説明したが、上述した実施形態は、列挙及び説明用に過ぎず、本発明を説明された実施形態の範囲内に制限することは意図していないのは、理解されるべきである。本発明の教唆に基づいて、他に様々な変形や修正が可能であり、これらの変形や修正はすべて本発明の権利範囲内にあるのは、当業者が理解することができる。

Claims (11)

1. スライディングベーン（１１）の下側に設けられ、前記スライディングベーン（１１）を係止可能な第１位置と前記スライディングベーン（１１）から分離可能な第２位置を有するピン（１１３，２１３）を備え、
   前記ピンの下方に低圧通路（１１５，２１５）が設けられている可変容積シリンダのスライディングベーン制御構造であって、
   前記ピン（１１３，２１３）と低圧通路（１１５，２１５）との間に面シール構造が設けられ、前記ピン（１１３，２１３）が第２位置にある場合、前記ピン（１１３，２１３）の下端にて面シールが形成される、ことを特徴とするスライディングベーン制御構造。
2. 前記ピン（１１３）がピン孔（１１７）内に設けられ、前記ピン孔（１１７）は階段状孔であり、前記ピン孔（１１７）は、下端寄りの部分の内径が上側の部分の内径よりも小さく形成されることで、前記ピン孔（１１７）の下端寄りの部分にて径方向内側に延びる段差面が形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスライディングベーン制御構造。
3. 前記段差面にシールガスケット（１０９）が設けられ、前記ピン（１１３）の下端は、前記シールガスケット（１０９）の上面に強く圧着可能であり、前記ピン（１１３）の下端と前記シールガスケット（１０９）の上面との間に前記面シールが形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のスライディングベーン制御構造。
4. 前記シールガスケット（１０９）の中央に貫通孔が形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のスライディングベーン制御構造。
5. 前記ピン（１１３）の下側にシール用仕切り板（２１８）が設けられ、前記ピン（２１３）の下端は、前記シール用仕切り板（２１８）の上面に当接可能であり、前記ピン（２１３）の下端と前記シール用仕切り板（２１８）の上面との間に前記面シールが形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスライディングベーン制御構造。
6. 前記ピン（２１３）の下部に凹溝（２１３１）が設けられ、前記シール用仕切り板（２１８）の前記凹溝（２１３１）に対応する位置にて第１貫通孔（２１９）が設けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のスライディングベーン制御構造。
7. 前記第１貫通孔（２１９）の水平面における最大サイズが、前記ピン（２１３）の最大外径よりも小さく形成される、
   ことを特徴とする請求項６に記載のスライディングベーン制御構造。
8. 前記第１貫通孔（２１９）の水平面における最大サイズが、前記凹溝（２１３１）の水平面における最大サイズよりも小さく形成される、
   ことを特徴とする請求項６に記載のスライディングベーン制御構造。
9. 前記シール用仕切り板（２１８）に第２貫通孔（２２０）が設けられ、前記第２貫通孔（２２０）によって、前記低圧通路（２１５）が前記可変容積シリンダ（２０３）の吸入孔（２１６）に連通可能である、
   ことを特徴とする請求項６に記載のスライディングベーン制御構造。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のスライディングベーン制御構造が設けられている、ことを特徴とする可変容積シリンダ。
11. 請求項１０に記載の可変容積シリンダが設けられている、ことを特徴とする可変容量圧縮機。

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