JP4220514B2 - 容量可変回転圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は容量可変回転圧縮機に係り、より詳細には、ベーンの進退動作制御を通じて圧縮容量を変化させることができる容量可変回転圧縮機に関する。

従来、円筒形の圧縮室が形成されたハウジング、ハウジングの圧縮室内で偏心回転するローラー、及びローラーの半径方向に進退するベーンを備え、このベーンを制御して冷媒の圧縮容量を変化させる容量可変回転圧縮機が提案されたことがある(例えば、特許文献１参照)。ここで、ベーンは、相互分離された上部の第１ベーンと下部の第２ベーンとからなり、第１ベーン側には、必要によって第１ベーンをローラーの外面から離隔させるように第１ベーンを拘束する拘束手段が設置されている。この回転圧縮機は、拘束手段により第１ベーンが拘束されている状態では空回転をし、拘束手段により第１ベーンが拘束されていない拘束解除状態では圧縮動作を行う。したがって、必要に応じて第１ベーンを拘束または拘束解除することによって圧縮容量を可変とすることができる。
大韓民国公開特許公報第2004-021140号

しかしながら、上記容量可変回転圧縮機は、第１ベーンの拘束により圧縮室で空回転がなされる際に、密閉容器内部の圧力よりも圧縮室内部の圧力が低くなるため、密閉容器の下部に満たされているオイルが圧縮室内に流入することがあった。このように圧縮室内へオイルが流入すると、ローラーの回転抵抗が大きくなり、圧縮機の効率低下につながる。

本発明は上記問題を解決するためのもので、その目的は、空回転の際に圧縮室内部の圧力と密閉容器内部の圧力とを等しくすることによって圧縮室内へオイルが流入する現象を防止し、ベーンの前端と後端に働く圧力を等しくして回転抵抗を最小限に抑えられる容量可変回転圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る容量可変回転圧縮機は、密閉容器と、該密閉容器内に設置される駆動モーター及び圧縮機構とを備え、前記圧縮機構は、圧縮室が形成されたハウジングと、前記圧縮室内で回転するローラーと、前記ローラーの半径方向に進退しながら前記圧縮室を区画し、相互スライド自在に支持された第１ベーン及び第２ベーンと、圧縮容量制御のために前記第１ベーンを拘束したり拘束解除したりするベーン制御装置とを備え、前記第１ベーンが後退して拘束される際に、前記密閉容器内部と前記圧縮室が連通するように前記第１ベーンの移動経路に形成された連通穴を有することを特徴とする。

また、前記ハウジングは、中央に前記圧縮室が形成されたボディーと、前記圧縮室の上部及び下部を閉鎖するように、前記ボディーの上部と下部にそれぞれ結合された上部及び下部フランジとを備え、前記連通穴は、前記第１ベーンの移動経路側の前記上部フランジに形成されたことを特徴とする。

また、前記ベーン制御装置は、前記第１ベーン側の前記ハウジングに設置されたシリンダと、前記シリンダ内に進退可能に設置され、前記第１ベーンと連結されたピストンと、前記シリンダ内部と連通する第１流路と、前記圧縮機の吐出側と前記第１流路とを連結する第２流路と、前記圧縮機の吸入側と前記第１流路とを連結する第３流路と、前記第１、第２及び第３流路が出会う地点に設置された流路可変弁と、を備えることを特徴とする。

また、前記ベーン制御装置は、前記ピストンを前記ローラー側に加圧するように前記シリンダ内に設置されたスプリングをさらに備えることを特徴とする。

本発明による容量可変回転圧縮機は、第１ベーンが後退し空回転がなされる際に、圧縮室内部と密閉容器内部が連通穴を介して連通するため、圧縮室の内部圧力と密閉容器の内部圧力が等しくなり、各ベーンの先端と後端に作用する圧力も等しくなる。その結果、空回転時に圧縮室内へオイルが流入する現象が防止され、回転抵抗が最小限に抑えられる効果が得られる。

以下、本発明に係る好適な実施の形態を、添付の図面に基づき詳細に説明する。

本発明による容量可変回転圧縮機は、図１に示すように、密閉容器１０の内側上部に設置された駆動モーター２０と、密閉容器１０の内側下部に設置され、駆動モーター２０と回転軸２１を介して連結された圧縮機構３０と、を備える。

駆動モーター２０は、密閉容器１０の内面に固定される円筒形の固定子２２と、固定子２２の内部に回転自在に設置され、中心部が回転軸２１と結合された回転子２３と、を備える。このような駆動モーター２０は、回転軸２１を回転させることによって圧縮機構３０を駆動させる。

圧縮機構３０は、図１及び図３に示すように、圧縮室３２を形成するハウジングと、圧縮室３２内に設置された圧縮装置４０と、を備える。

ハウジングは、円筒形の圧縮室３２が形成されたボディー３１、及び圧縮室３２の上側開口と下側開口を閉鎖すると同時に回転軸２１を支持するように、ボディー３１の上部と下部にそれぞれ装着された第１及び第２フランジ３３,３４を備える。回転軸２１は、圧縮室３２内部の圧縮装置４０を動作させるように圧縮室３２の中心を貫通して設置される。

圧縮装置４０は、圧縮室３２の回転軸２１の外面に取り付けられた偏心部４１と、圧縮室３２の内面と接しながら回転するように偏心部４１の外面に回転自在に結合されたローラー４２と、を備える。また、圧縮装置４０は、ローラー４２の回転によって圧縮室３２の半径方向に進退しながら圧縮室３２を区画し、相接する面がスライド自在に支持された第１ベーン４３及び第２ベーン４４をさらに備える。したがって、圧縮室３２は、相対的に幅の小さい上部の第１ベーン４３と、相対的に幅の大きい下部の第２ベーン４４によって区画される。また、第２ベーン４４は、ローラー４２の回転に応じて進退できるように後端がベーンスプリング４５により支持される。そして、第１ベーン４３は、第１ベーン４３を拘束したり拘束解除したりすることによって圧縮容量を可変させるベーン制御装置６０と連結される。

ベーン制御装置６０は、図１及び図３に示すように、第１ベーン４３の後端側に設置されたシリンダ６１と、第１ベーン４３の進退方向に沿って進退するようにシリンダ６１内に設置され、第１ベーン４３の後端と連結されたピストン６２と、普段はピストン６２をローラー４２側に付勢するようにシリンダ６１内に設置されたスプリング６３と、を備える。このスプリング６３は、ピストン６２を付勢することによって、第１ベーン４３の先端をローラー４２の外面に接触させるもので、ベーンスプリング４５よりは弱い弾性を有する。

また、ベーン制御装置６０は、シリンダ６１の内部と連通する第１流路６４を形成するように、シリンダ６１の後端に連結された第１圧力調節管６４ａと、圧縮機の吐出側と第１流路６４とを連通させる第２流路６５を形成するように、吐出配管１２から分岐して第１圧力調節管６４ａに連結された第２圧力調節管６５ａと、圧縮機の吸入側と第１流路６４とを連通させる第３流路６６を形成するように、冷媒吸入配管１４から分岐して第１圧力調節管６４ａに連結された第３圧力調節管６６ａと、第１、第２及び第３圧力調節管６４ａ,６５ａ,６６ａが出会う地点に設置された流路可変弁６７と、を備える。流路可変弁６７は、電気的な制御信号により動作する通常の三方弁からなると良い。

したがって、図１に示すように、流路可変弁６７の動作によりシリンダ６１内部が圧縮機の吐出側と連通すると、ピストン６２が吐出圧力により加圧されることによって第１ベーン４３はローラー４２の外面と接した状態で進退するようになり、よって、圧縮室３２では圧縮動作がなされる。一方、図２に示すように、流路可変弁６７の動作によりシリンダ６１内部が圧縮機の吸入側と連通すると、ピストン６２が吸入圧力により後退することによって第１ベーン４３はローラー４２の外面から離れた状態で拘束され、よって、圧縮室３２では空回転がなされる。

また、ボディー３１には、図３に示すように、圧縮室３２内にガスが流入する吸入口５１が形成され、この吸入口５１には、アキュムレータ１３から延在する冷媒吸入配管１４が連結される。そして、上部の第１フランジ３３には、圧縮室３２で加圧されたガスの吐出のために吐出口５２が形成され、吐出口５２上側にはリード型の吐出弁５３が設置される(図４参照)。したがって、圧縮機の稼働時に、密閉容器１０内部は、吐出口５２から排出される圧縮ガスにより高圧に維持され、密閉容器１０中の圧縮ガスは、密閉容器１０上部に設けられた吐出配管１２に沿って外部に案内される。

また、本発明は、図２に示すように、ベーン制御装置６０の動作により第１ベーン４３が後退した状態で拘束される際に、圧縮機構３０外側の密閉容器１０の内部圧力と圧縮室３２の圧力が等しくなるようにする連通穴５４を備える。この連通穴５４は、図２及び図４に示すように、第１ベーン４３の移動経路上において上部フランジ３３に形成され、第１ベーン４３が後退する時に密閉容器１０内部と圧縮室３２とを連通させる。すなわち、図１に示すように、第１ベーン４３の拘束が解除されると、連通穴５４が第１ベーン４３により閉じ、図２に示すように、第１ベーン４３が拘束されると、第１ベーン４３の先端が連通穴５４の位置よりも後方に後退するので、連通穴５４が開く。

これは、第１ベーン４３の拘束により空回転がなされる時に、圧縮室３２内部と圧縮機構３０外側の密閉容器１０内部とが連通穴５４を介して連通することによって、圧縮室３２と密閉容器１０の圧力を等しくするためである。したがって、本発明は、空回転をする間は圧縮室３２の内部圧力と密閉容器１０の内部圧力とが等しいので、圧縮室３２内部へオイルが流入せず、ベーン４３,４４の先端と後端に作用する圧力も等しくなる。その結果、空回転時に回転抵抗が小さくなる。

次に、上記のように構成される容量可変回転圧縮機の全般的な動作について説明する。

図１に示すように、流路可変弁６７の動作により第２流路６５が第１流路６４と連通した状態で圧縮機が動作すると、ベーン制御装置６０のシリンダ６１内に吐出側の圧力が働くので、ピストン６２が第１ベーン４３を加圧する。したがって、第１ベーン４３は、ローラー４２の回転に応じてローラー４２の外面と接した状態で進退する。一方、第２ベーン４４は、ベーンスプリング４５により付勢されるので、第１ベーン４３と共に進退しながら圧縮室３２を区画する。したがって、このときには圧縮動作がなされる。

このような圧縮動作の初期には、吐出圧力が発生していない状態であるので、ピストン６２がシリンダ６１内のスプリング６３により付勢されることによって第１ベーン４３がローラー４２の外面に接することになる。以降、数回動作して吐出圧力が発生すると、ピストン６２は吐出圧力により加圧される。

図２に示すように、流路可変弁６７の動作により第３流路６６が第１流路６４と連通した状態で圧縮機が動作すると、ベーン制御装置６０のシリンダ６１内に吸入側の圧力が働くので、ピストン６２はスプリング６３の弾撥力に打ち勝って後退し、ピストン６２の後退により第１ベーン４３の先端がローラー４２の外面から離れた状態を維持する。したがって、このときには空回転がなされる。

なお、空回転時には、図２に示すように、連通穴５４を介して密閉容器１０の内部と圧縮室３２が連通するので、圧縮室３２の内部圧力と密閉容器１０の内部圧力が等しくなる。したがって、圧縮室３２の内部へオイルが流入しないだけでなく、ベーン４３,４４の先端と後端に作用する圧力も等しいので、回転軸２１は回転抵抗を伴わずに容易に回転する。その結果、圧縮機の効率が向上する。

なお、本発明は、ベーン制御装置６０の動作サイクルを制御することによって圧縮容量を多様に変化させることができる。すなわち、ベーン制御装置６０の動作により圧縮動作と空回転動作が反復されるようにすることによって圧縮容量を可変とすることができる。

本発明による容量可変回転圧縮機の構成を示す断面図であり、圧縮動作が行われている状態を示す。 本発明による容量可変回転圧縮機の構成を示す断面図であり、空回転動作がなされている状態を示す。 図２のIII-III’線での断面図である。 本発明による容量可変回転圧縮機の上部フランジの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 密閉容器
２０ 駆動モーター
２１ 回転軸
３０ 圧縮機構
３２ 圧縮室
４０ 圧縮装置
４１ 偏心部
４２ ローラー
４３ 第１ベーン
４４ 第２ベーン
４５ ベーンスプリング
５１ 吸入口
５２ 吐出口
５４ 連通穴
６０ ベーン制御装置
６１ シリンダ
６２ ピストン
６３ スプリング
６７ 流路可変弁

Claims (4)

1. 密閉容器と、該密閉容器内に設置される駆動モーター及び圧縮機構とを備え、
   前記圧縮機構は、圧縮室が形成されたハウジングと、前記圧縮室内で回転するローラーと、前記ローラーの半径方向に進退しながら前記圧縮室を区画し、相互スライド自在に前記圧縮室の高さ方向に互いに隣接状態で支持された第１ベーン及び第２ベーンと、圧縮容量制御のために前記第１ベーンを拘束したり拘束解除したりするベーン制御装置とを備え、
   前記第１ベーンが後退して拘束される際に、前記密閉容器内部と前記圧縮室が連通するように前記第１ベーンの移動経路に形成された連通穴を有する容量可変回転圧縮機。
2. 前記ハウジングは、中央に前記圧縮室が形成されたボディーと、前記圧縮室の上部及び下部を閉鎖するように、前記ボディーの上部と下部にそれぞれ結合された上部及び下部フランジとを備え、
   前記連通穴は、前記第１ベーンの移動経路側の前記上部フランジに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
3. 前記ベーン制御装置は、
   前記第１ベーン側の前記ハウジングに設置されたシリンダと、
   前記シリンダ内に進退可能に設置され、前記第１ベーンと連結されたピストンと、
   前記シリンダ内部と連通する第１流路と、
   前記圧縮機の吐出側と前記第１流路とを連結する第２流路と、
   前記圧縮機の吸入側と前記第１流路とを連結する第３流路と、
   前記第１、第２及び第３流路が出会う地点に設置された流路可変弁と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
4. 前記ベーン制御装置は、前記ピストンを前記ローラー側に加圧するように前記シリンダ内に設置されたスプリングをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の容量可変回転圧縮機。

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