JP4473310B2 - 容量可変型ツインロータリ圧縮機及びその運転方法、並びにそれを備えたエアコン及びその運転方法 - Google Patents
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Description
ロータリ圧縮機は、主にエアコンなどの空気調和機に適用するもので、近年、エアコンの機能の多様化によって、容量を変化させることのできるロータリ圧縮機が要求されている。このために、圧縮機の回転数を制御して圧縮機の容量を変化させる方式が主に知られているが、これは、複雑な制御器を備えなければならないため製品コストが上昇する。従って、安価で安定性のある容量可変装置を提供する必要があった。本発明はこれに関するものである。
これらの図を参照すると、従来のツインロータリ圧縮機は、図1に示すように、ガス吸入管(SP)及びガス吐出管(DP)が連通して設置されるケーシング1と、固定子2aと回転子2bとからなり、ケーシング1の上側に設置されて回転力を発生する電動機構部2と、ケーシング1の下側に上下に設置され、電動機構部2から発生した回転力が回転軸3を介して伝達されることによって冷媒をそれぞれ圧縮する第1圧縮機構部10及び第2圧縮機構部20とから構成される。
また、アキュムレータ4の出口は、後述する第1シリンダ11の吸入口11aと冷媒切替バルブ5の吸入側入口5aに連結され、ガス吐出管(DP)の中間には、バイパス管32が分岐して冷媒切替バルブ5の吐出側入口5bに連結され、冷媒切替バルブ5の吸入側出口5cは、第2圧縮機構部20の吸入側に連結されている。
すなわち、電動機構部2の固定子2aに電源が供給されて回転子2bが回転すると、回転子2bと共に回転軸3が回転して電動機構部2の回転力を第1圧縮機構部10と第2圧縮機構部20に伝達し、エアコンにおける必要容量によって、第1圧縮機構部10と第2圧縮機構部20が共にパワー運転を行って大容量の冷却能力を発生するか、又は第1圧縮機構部10のみパワー運転を行い、第2圧縮機構部はセーブ運転を行って小容量の冷却能力を発生する。
まず、図3に示すように、起動状態の場合は、冷媒切替バルブ5の吸入側入口5aと吸入側出口5cが連通して平衡圧状態の冷媒ガスが第2吸入口21bから第2シリンダ21の第2内部空間(V2)に吸入されるが、ケーシング1の内部圧力がまだ平衡圧(Pb)状態を維持することによって、第2ベーン24の後方端を押す冷媒ガスの圧力(Pb)と第2内部空間(V2)の圧縮室圧力(Pb)とがほぼ平衡状態を維持する。
これにより、第2ベーン24の後方側圧力が前方側圧力に比べて非常に高くなり、第2ベーン24が永久磁石26から離隔して第2ローリングピストン23の外周面に圧接するため、冷媒ガスの圧縮が行われる。
図7は本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機を示す縦断面図であり、図8〜図11は本発明の一実施形態による容量可変型ツインロータリ圧縮機において各運転状態によるベーンの変化を示す平面図である。
また、アキュムレータ130の第1出口131は、後述するシリンダ111の吸入口111bに連結され、アキュムレータ130の第2出口132は、後述する冷媒切替バルブ140の吸入側入口141に第3冷媒案内管153を介して連結される。
一方、第1ベーン115は、図には示していないが、第1ベーンスプリングの他に、同じ極性を有する永久磁石により支持することもできる。
図中の符号2aは固定子、2bは回転子、160はガス吐出管とバイパス管間を連結又は遮断する吐出側開閉バルブである。
以下、本発明による容量可変型ツインロータリ圧縮機の他の実施形態について詳細に説明する。
図中の符号2aは固定子、2bは回転子、271はガス吐出管と第1バイパス管間を連結又は遮断する吐出側開閉バルブ、272はガス吐出管と第2バイパス管間を連結又は遮断する吐出側開閉バルブである。
すなわち、電動機構部2の固定子2aに電源が供給されて回転子2bが回転すると、回転子2bと共に回転軸3が回転して電動機構部2の回転力を第1圧縮機構部210と第2圧縮機構部220に伝達し、エアコンにおける必要容量によって、第1圧縮機構部210と第2圧縮機構部220が共にパワー運転を行って大容量の冷却能力を発生するか、又は第1圧縮機構部210もしくは第2圧縮機構部220の一方の圧縮機構部はパワー運転を行い、他方の圧縮機構部はセーブ運転を行って段階的に小容量の冷却能力を発生する。
すなわち、図17に示すように、エアコンの室内側熱交換器などに装着した温度センサを利用して室内温度を検出してその室内温度が[希望温度+0.5℃]に達すると、マイコンのリレー(図示せず)をオフにして圧縮機をパワー運転モードに切り替える。
このようにして、容量可変型ツインロータリ圧縮機において、特にベーンの挙動が不安定になる起動状態と運転切替状態でベーンがローリングピストンに迅速かつ安定的に接触できるように構成することにより、容量変化時にベーンによる異常騒音を未然に防止して圧縮機の騒音を大幅に低減することができ、パワーモードでもベーンジャンピングによる騒音を発生させずに起動することができ、エアコンへの適用時に室内温度を迅速に快適な温度にすることができる。
Claims (18)
- 所定の内部空間が備えられ、その内部空間に連通するようにガス吐出管が連結されるケーシングと、
前記ケーシングの内部空間に区画されて固定設置され、各ベーンスリットを中心に円周方向の両側に、ガス吸入管が直接連結される吸入口及び前記ガス吐出管に連通する吐出ポートがそれぞれ備えられ、前記いずれか一方のベーンスリットの外径側に、前記ケーシングの内部空間と分離されるように拡張溝が形成される第1シリンダ及び第2シリンダと、
前記各シリンダのベーンスリットに半径方向にそれぞれスライド挿入される第1ベーン及び第2ベーンと、
前記各ベーンにそれぞれ圧接するように回転軸の各偏心部に挿入されて前記シリンダの内部でそれぞれ旋回することにより冷媒を圧縮する第1ローリングピストン及び第2ローリングピストンと、
前記ケーシングの内部空間と分離された前記拡張溝に直接連結され、必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、前記ベーンを該当ローリングピストンに圧接させてパワー運転を行うか、又は該当ローリングピストンから離隔させてセーブ運転を行うようにするベーン側圧力可変手段と、
前記ベーン側圧力可変手段を備えるガス吸入管の中間に設置され、該当シリンダに必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、前記ベーン側圧力可変手段と共に、前記ベーンを該当ローリングピストンに圧接させるか、又は該当ローリングピストンから離隔させるシリンダ側圧力可変手段と、
前記ベーン側圧力可変手段が連結される前記シリンダの拡張溝に設置されて該当ベーンの後方面を前記ローリングピストンの方向に支持するベーン支持手段とを含み、
前記ベーン支持手段は、前記ベーンの後方端とこれに対向する前記ベーンスリットに同じ極性が対向するように磁性体を備えて、前記ベーンを前記シリンダの半径方向に支持することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機。 - 所定の内部空間が備えられ、その内部空間に連通するようにガス吐出管が連結されるケーシングと、
前記ケーシングの内部空間に区画されて固定設置され、各ベーンスリットを中心に円周方向の両側に、ガス吸入管が直接連結される吸入口及び前記ガス吐出管に連通する吐出ポートがそれぞれ備えられ、前記両方のベーンスリットの外径側に、前記ケーシングの内部空間と分離される拡張溝がそれぞれ形成される第1シリンダ及び第2シリンダと、
前記各シリンダのベーンスリットに半径方向にそれぞれスライド挿入される第1ベーン及び第2ベーンと、
前記各ベーンにそれぞれ圧接するように回転軸の各偏心部に挿入されて前記シリンダの内部でそれぞれ旋回することにより冷媒を圧縮する第1ローリングピストン及び第2ローリングピストンと、
前記ケーシングの内部空間と分離された前記拡張溝に直接連結され、必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、前記ベーンを該当ローリングピストンに圧接させてパワー運転を行うか、又は該当ローリングピストンから離隔させてセーブ運転を行うようにする第1ベーン側圧力可変手段及び第2ベーン側圧力可変手段と、
前記各ガス吸入管の中間に設置され、前記各シリンダに必要に応じて吸入圧又は吐出圧の冷媒を交互に供給することにより、前記各ベーン側圧力可変手段と共に、前記各ベーンを該当ローリングピストンに圧接させるか、又は該当ローリングピストンから離隔させる第1シリンダ側圧力可変手段及び第2シリンダ側圧力可変手段と、
前記ベーン側圧力可変手段が連結される前記各シリンダの拡張溝にそれぞれ設置されて該当ベーンの後方面を前記各ローリングピストンの方向に支持する第1ベーン支持手段及び第2ベーン支持手段と
を含むことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機。 - 前記ベーン側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、及び前記シリンダの拡張溝に連結されるベーン側出口を有する複数の冷媒切替バルブに複数の管路を介してそれぞれ連結されることを特徴とする請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 前記シリンダ側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、及び前記シリンダの吸入口に連結されるシリンダ側出口を有する複数の冷媒切替バルブに複数の管路を介してそれぞれ連結されることを特徴とする請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 前記ベーン側圧力可変手段及び前記シリンダ側圧力可変手段が、前記ガス吐出管に連結される吐出側入口、前記ガス吸入管に連結される吸入側入口、前記シリンダの吸入口に連結されるシリンダ側出口、及び前記シリンダの拡張溝に連結されるベーン側出口を有する複数の冷媒切替バルブに複数の管路を介してそれぞれ連結されることを特徴とする請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 前記ベーン支持手段が、前記ベーンを弾性力により前記シリンダの半径方向に支持する圧縮スプリングであることを特徴とする請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 前記ベーンの後方側に、前記圧縮スプリングが密着巻きになるまで圧縮されることを防止して前記ベーンの後退距離を制限するように、ストッパが備えられることを特徴とする請求項6に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 前記ベーン支持手段は、前記ベーンの後方端とこれに対向する前記ベーンスリットに同じ極性が対向するように磁性体を備えて、前記ベーンを前記シリンダの半径方向に支持することを特徴とする請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 前記第1シリンダの容量と前記第2シリンダの容量とが同一であることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 前記第1シリンダの容量と前記第2シリンダの容量とが異なることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機。
- 請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダの起動運転時には、前記シリンダの吸入口と拡張溝に同一圧力の冷媒を供給して、該当ベーンがベーン支持手段によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
- 請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのパワー運転時には、前記シリンダの吸入口には吸入圧の冷媒を、前記シリンダの拡張溝には吐出圧の冷媒を供給して、該当ベーンが前記シリンダの内部圧力と前記拡張溝内の圧力との差圧及び該当ベーン支持手段の反発力によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
- 請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのセーブ運転時には、前記シリンダの吸入口には吐出圧の冷媒を、前記シリンダの拡張溝には吸入圧の冷媒を供給して、該当ベーンが前記シリンダの内部圧力により前記拡張溝内の圧力とベーン支持手段の反発力に打ち勝って後方側に押されてローリングピストンの外周面から離隔して冷媒が圧縮室から吸入室に漏洩するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
- 請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転中に、ケーシングの内部空間と分離された拡張溝を有するシリンダのセーブ運転からパワー運転への切替時には、前記シリンダの内部空間には吐出圧より徐々に小さくなる第1中間圧の冷媒を、前記シリンダの拡張溝には吸入圧より徐々に大きくなる第2中間圧の冷媒を供給して、該当ベーンが前記第2中間圧と前記第1中間圧との差圧及び該当ベーン支持手段の反発力によりローリングピストンの外周面に常に接触して冷媒を圧縮するように、該当シリンダ側圧力可変手段とベーン側圧力可変手段を調節することを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機の運転方法。
- 請求項2に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコン。
- 請求項15に記載のエアコンの室内側熱交換器に装着された温度センサにより室内温度を検出して、その室内温度が前記圧縮機に内蔵されたマイコンに保存された[希望温度+A℃]に達すると、前記マイコンにより前記圧縮機がパワー運転モードに切り替えられる段階と、
前記温度センサにより検出された室内温度が前記希望温度に達すると、前記マイコンにより前記圧縮機がセーブ運転モードに切り替えられる段階と、
前記温度センサにより検出された室内温度が再び上昇して連続して2分以上前記[希望温度+A℃]を維持すると、前記マイコンにより前記圧縮機が再びパワー運転モードに切り替えられ、前記温度センサにより検出された室内温度が下降して[希望温度−B℃]に達すると、前記マイコンにより前記圧縮機が停止する段階と
を行うことを特徴とする容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法。 - 前記マイコンにより前記圧縮機がセーブ運転モードに切り替えられてセーブ運転を行った後、室温の低下による前記圧縮機の停止が所定回数連続発生すると、前記マイコンにより前記圧縮機が連続セーブ運転モードに切り替えられる段階を行うことを特徴とする請求項16に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法。
- 運転中に前記圧縮機のセーブ運転モード時間が所定時間を超過する場合が発生すると、前記マイコンにより前記圧縮機が直ちにパワー運転モードに切り替えられた後に再び初期に戻る段階を行うことを特徴とする請求項16又は17に記載の容量可変型ツインロータリ圧縮機を備えたエアコンの運転方法。
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