JP4516120B2 - 容量可変型ロータリ圧縮機及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は容量可変型ロータリ圧縮機に関し、特に、圧縮室の冷媒ガスを必要に応じて排気して冷却能力を調節できるようにする容量可変型ロータリ圧縮機及びその運転方法に関する。

一般に、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、最近、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。

ロータリ圧縮機の容量を変化させる技術としては、インバータモータを採用して圧縮機の回転数を制御する、いわゆるインバータ方式がよく知られている。しかし、この技術は、インバータモータ自体が高価であるためコスト負担が大きいだけでなく、大部分のエアコンが冷房機として使用されるにもかかわらず、冷房条件での冷却能力を向上させることが暖房条件での冷却能力を向上させることに比べて難しいという問題があった。

このような理由により、近年、インバータ方式に代えて、シリンダで圧縮された冷媒ガスの一部をシリンダの外部にバイパスして圧縮室の容積を変化させる、いわゆる「排除容積切替による冷却能力可変技術」（以下、排除容積切替技術という）が広く知られている。

このような排除容積切替技術として、圧縮機の運転中に圧縮を一時的に止めて冷却能力をゼロにするセーブ運転（以下、「モード０運転」という）機能を付加することにより、通常運転の１００％であるパワー運転（以下、「モード１運転」という）と組み合わせて冷却能力を制御する、いわゆるデジタル圧縮技術が紹介されている。

例えば、モード１運転を７秒、モード０運転を３秒間行う場合、合計１０秒間の運転による冷却能力は７０％である。このように、モード１運転とモード０運転の時間調節により冷却能力を制御する圧縮機を通称して「デジタル圧縮機」というが、このようなデジタル圧縮機の特徴は、インバータを必要としないためコストが安価であるということに加えて、効率と信頼性においても優れているという利点がある。

しかし、今まで知られている大部分のデジタル圧縮技術は、スクロール圧縮機の分野では実用化されているのに対し、ロータリ圧縮機の分野では、まだその具体的な駆動メカニズムに適用されていない実情である。

本発明は、現在のデジタル圧縮技術をロータリ圧縮機にも実用可能なメカニズムを備えた容量可変型ロータリ圧縮機及びその運転方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、蒸発器に連通するガス吸入管及び凝縮器に連通するガス吐出管を備えるケーシングと、ローリングピストンが旋回運動して冷媒を圧縮するようにその中央に内部空間が形成され、内部空間にガス吸入管が連通するように半径方向に貫通する吸入口が形成され、ローリングピストンに半径方向に接して内部空間を圧縮室と吸入室に区画するベーンを支持するように半径方向にベーンスリットが形成され、周面には冷媒ガスを吐出するように第１吐出口が形成されて、ケーシングの内部に固定設置されるシリンダと、シリンダの上下両側を覆蓋して共に内部空間を形成し、一方のベアリングプレートには、シリンダの第１吐出口を吸入口に連通するように貫通して第１吐出口から吐出された冷媒を吸入口に案内するバイパス孔が形成され、バイパス孔の中間には圧縮ガスをケーシングの内部に吐出するように第２吐出口が形成される複数のベアリングプレートと、第１吐出口及び第２吐出口をそれぞれ開閉するようにこれらそれぞれの吐出口の先端面に設置される第１吐出バルブ及び第２吐出バルブと、ベアリングプレートのバイパス孔を選択的に開閉して圧縮冷媒の一部を前記吸入口に導入するように前記ベアリングプレートに結合される容積可変ユニットと、容積可変ユニットが圧縮機の運転モードに応じてバイパス孔を開閉するように容積可変ユニットに背圧を供給する背圧切替ユニットとを含む、ことを特徴とする容量可変型ロータリ圧縮機を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明は、蒸発器に連通するガス吸入管及び凝縮器に連通するガス吐出管を備えるケーシングと、ローリングピストンが旋回運動して冷媒を圧縮するようにその中央に内部空間が形成され、内部空間に前記ガス吸入管が連通するように半径方向に貫通する吸入口が形成され、ローリングピストンに半径方向に接して内部空間を圧縮室と吸入室に区画するベーンを支持するように半径方向にベーンスリットが形成され、周面には冷媒ガスを吐出するように第１吐出口が形成されて、ケーシングの内部に固定設置されるシリンダと、シリンダの上下両側を覆蓋して共に内部空間を形成し、一方のベアリングプレートには、シリンダの第１吐出口から吐出される圧縮ガスをケーシングの内部に吐出するように第２吐出口が形成される複数のベアリングプレートと、前記第１吐出口及び第２吐出口をそれぞれ開閉するようにこれらそれぞれの吐出口の先端面に設置される第１吐出バルブ及び第２吐出バルブと、シリンダの第１吐出口とベアリングプレートの第２吐出口との間の冷媒管をシリンダの吸入口に連結されるアキュムレータの入口に連通させるバイパス管と、ベアリングプレートのバイパス管を選択的に開閉して圧縮冷媒の一部を吸入口に導入するようにバイパス管の中間に設置される容積可変ユニットとを含む、ことを特徴とする容量可変型ロータリ圧縮機を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明は、圧縮機の起動時、容積可変ユニットがバイパス孔又はバイパス管を閉鎖した状態で運転して最大冷却能力を発揮するパワー運転モードと、パワー運転モード中に適正冷却能力を算出して冷却能力を下げる必要があるとき、容積可変ユニットがバイパス孔又はバイパス管を開放した状態に切り替えて、シリンダの圧縮冷媒全体をシリンダの吸入室に排出するセーブ運転モードとを連続して行う、ことを特徴とする容量可変型ロータリ圧縮機の運転方法を提供する。

本発明による容量可変型ロータリ圧縮機及びその運転方法は、シリンダに第１吐出口を形成し、その第１吐出口に連通して圧縮ガスをケーシングに吐出するように、メインベアリングに第２吐出口を形成し、圧縮された冷媒ガスを吸入口に戻せるように、メインベアリングには、第１吐出口と第２吐出口との間にバイパスバルブを備えたバイパス孔を形成することにより、圧縮機の容積排除運転時の冷却能力低下率を大きくするだけでなく、容積排除運転を長時間継続することができ、エアコンを多様に調節できるようにし、圧縮機とこれを採用したエアコンの不要な電力消費を減らすことができる。

また、本発明は、安価で信頼性の高いパイロットバルブを利用してスライドバルブの背面圧力が迅速かつ正確に切り替えられるように構成することにより、冷却能力の調節を頻繁に行う圧縮機又はエアコンに広く適用することができるだけでなく、これを採用した圧縮機又はエアコン全体の効率低下を未然に防止することができる。

さらに、本発明は、バイパスバルブを圧縮機のケーシングの外部に設置することにより、背圧切替ユニットを除去して全体システムを簡素化することができる。

以下、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機及びその運転方法の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明による容量可変型ロータリ圧縮機を備えたエアコンの配管図であり、図２は本発明による容量可変型ロータリ圧縮機の一例を示す、図３のIII −III 線断面図であり、図３は図２のＩ−Ｉ線断面図であり、図４は図２のII−II線断面図であり、図５及び図６は本発明による容量可変型ロータリ圧縮機におけるパワー運転及びセーブ運転をそれぞれ示す断面図である。

これらに示すように、本発明によるロータリ圧縮機は、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、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と、ケーシング１の下側に設置されて電動機構部から発生した回転力で冷媒を圧縮する圧縮機構部とから構成される。

電動駆動部は、ケーシング１の内部に固定されて外部から電源が供給される固定子（Ｍｓ）と、固定子（Ｍｓ）の内部に所定の孔隙をおいて配置されて固定子（Ｍｓ）との相互作用により回転する回転子（Ｍｒ）とから成る。

圧縮機構部は、図示のように環状に形成されてケーシング１の内部に設置されるシリンダ１０と、シリンダ１０の上下両側を覆蓋して共に内部空間（Ｖ）を形成するメインベアリングプレート（メインベアリング）２０及びサブベアリングプレート（サブベアリング）３０と、回転子（Ｍｒ）に圧入されてメインベアリング２０及びサブベアリング３０に支持されて回転力を伝える回転軸４０と、回転軸４０の偏心部４１に回転可能に結合されてシリンダ１０の内部空間で旋回することにより冷媒を圧縮するローリングピストン５０と、ローリングピストン５０の外周面に圧接するようにシリンダ１０に半径方向に移動可能に結合されて、シリンダ１０の内部空間（Ｖ）を吸入室と圧縮室に区画するベーン６０と、メインベアリング２０に備えられた吐出口２１の先端に開閉可能に結合される第２吐出バルブ７０とを含む。

また、圧縮機構部は、メインベアリング２０の一側に備えられて圧縮室の容量を変化させる容積可変ユニット８０と、容積可変ユニット８０に連結され、圧縮機の運転モードによる圧力差によって容積可変ユニット８０を動作させる背圧切替ユニット９０とをさらに含む。

シリンダ１０は、ローリングピストン５０が相対運動できるように環状に形成され、その一側には、ベーン６０が半径方向に直線運動できるようにベーンスリット１１が線状に形成され、ベーンスリット１１の一側には、ガス吸入管（ＳＰ）に連通する吸入口１２が半径方向に貫通形成され、ベーンスリット１１を基準に吸入口１２の反対側には、軸方向に後述するメインベアリング２０の第２吐出口２３に一致するように、第１連通孔１３が平面投影時に四角形状に貫通形成され、第１連通孔１３の一側には、シリンダ１０の内部空間（Ｖ）に半径方向に貫通して後述する第１吐出バルブ７１により開閉される第１吐出口１４が形成され、吸入口１２と直交する部位には、後述するバイパス孔２２を介して第１連通孔１３と吸入口１２とを連通させる第２連通孔１５が形成されて構成される。

メインベアリング２０は、その中央に回転軸４０を半径方向に支持するように形成されるベアリング孔２１と、シリンダ１０の第１連通孔１３と第２連通孔１５とを連通させるようにメインベアリング２０の内部に形成されるバイパス孔２２と、圧縮冷媒をケーシング１に吐出するようにバイパス孔２２の中間に第２吐出バルブ７２を備えて、シリンダ１０のベーンスリット１１の一側に形成される第２吐出口２３と、後述する容積可変ユニット８０のスライドバルブ８１をスライド挿入するように、第２吐出口２３と第２連通孔１５との間のバイパス孔２２の中間にベーンスリット１１と直交する方向に形成されるバルブ孔２４とから成る。

第２吐出口２３は、最大圧力角度である、ベーンスリット１１からローリングピストン５０の回転方向に約３４５゜の地点に第１吐出口１４と同一の直径を有するように形成し、バイパス孔２２は、第１連通孔１３又は第２連通孔１５とほぼ同一の直径を有するように形成することが好ましい。

バルブ孔２４は、メインベアリング２０の一側外周面に所定の深さを有するように形成され、その側面は後述するバルブスプリング８２の一端を支持するか、スライドバルブ８１の第１圧力部８１ａの背面を支持するように壁面で形成され、他端は開口しており、後述するスライドバルブ８１の第２圧力部８１ｂの背面を支持するようにバルブストッパ８３が圧入固定される。

ここで、バルブ孔２４の壁面中央とバルブストッパ８３の中央には、後述する背圧切替ユニット９０の第１連結管９２と第２連結管９３をそれぞれ連結してスライドバルブ８１に高圧又は低圧雰囲気を供給するための第１背圧通孔２４ａと第２背圧通孔８３ａがそれぞれ形成される。

容積可変ユニット８０は、図３〜図６に示すように、バルブ孔２４にスライド挿入されて、背圧切替ユニット９０による圧力差によってバルブ孔２４で移動してバイパス孔２２を開閉するスライドバルブ８１と、スライドバルブ８１の移動方向を弾性支持して両端の圧力が同一であるとき、スライドバルブ８１を閉位置に移動させる少なくとも１つのバルブスプリング８２と、スライドバルブ８１の離脱を防止するようにバルブ孔２４を遮蔽するバルブストッパ８３とから成る。

スライドバルブ８１は、バルブ孔２４の内周面に滑り接触するように形成され、バルブ孔２４の壁面側に位置して背圧切替ユニット９０から伝えられた圧力によりバイパス孔２２を開閉する第１圧力部８１ａと、バルブ孔２４の内周面に滑り接触するように形成され、バルブストッパ８３側に位置して背圧切替ユニット９０から圧力が伝えられる第２圧力部８１ｂと、これら第１圧力部８１ａと第２圧力部８１ｂとを連結し、バイパス孔２２に連通するように、その外周面とバルブ孔２４との間にガス通路が形成される連通部８１ｃとから成る。

第１圧力部８１ａは、バイパス孔２２の直径よりも長く形成され、バルブスプリング８２を挿入して固定できるように第１圧力部８１ａの後方端から内側にスプリング固定溝８１ｄを形成することが、バルブ長の最小化に好ましい。

背圧切替ユニット９０は、ガス吸入管（ＳＰ）とガス吐出管（ＤＰ）にそれぞれ連通し、これらガス吸入管（ＳＰ）とガス吐出管（ＤＰ）が容積可変ユニット８０の両側に交差して連結されるように形成される圧力切替バルブ組立体９１と、圧力切替バルブ組立体９１の高圧側入口９６ａをガス吐出管（ＤＰ）に連結する高圧連結管９２と、圧力切替バルブ組立体９１の低圧側入口９６ｂをガス吸入管（ＳＰ）に連結する低圧連結管９３と、圧力切替バルブ組立体９１の第１出口９６ｃを容積可変ユニット８０の第１圧力部８１ａ側に連結する第１連結管９４と、圧力切替バルブ組立体９１の第２出口９６ｄを容積可変ユニット８０の第２圧力部８１ｂ側に連結する第２連結管９５とから成る。

圧力切替バルブ組立体９１は、ガス吐出管（ＤＰ）を連結する高圧側入口９６ａ、ガス吸入管（ＳＰ）を連結する低圧側入口９６ｂ、第１連結管９４を連結する第１出口９６ｃ、及び第２連結管９５を連結する第２出口９６ｄが形成される切替バルブハウジング９６と、切替バルブハウジング９６の内部にスライド結合されて、低圧側入口９６ｂと第１出口９６ｃ及び高圧側入口９６ａと第２出口９６ｄ、又は低圧側入口９６ｂと第２出口９６ｄ及び高圧側入口９６ａと第１出口９６ｃを選択的に連結する切替バルブ９７と、切替バルブハウジング９６の一側に設置されて電源の供給により切替バルブ９７を移動させる電磁石９８と、電磁石９８に供給されていた電源の遮断時に切替バルブ９７を復元させるように圧縮スプリングで形成される切替バルブスプリング９９とから成る。

電磁石９８は、できるだけ小型で消費電力が約１５Ｗａｔｔ／Ｈｏｕｒ以下と少ないことが、信頼性を高め、コストを下げ、電気消費を減らすことができて好ましい。

図中、符号２は凝縮器、３は膨張機構、４は蒸発器、５はアキュムレータ、６は凝縮器送風ファン、７は蒸発器送風ファン、３１はベアリング孔、７３は第１吐出バルブストッパであり、７４は第２吐出バルブストッパである。

前述した本発明による容量可変型ロータリ圧縮機は次のような作用効果を有する。
すなわち、電動機構部に電源が供給されると、回転軸４０が回転し、ローリングピストン５０がシリンダ１０の内部空間（Ｖ）で旋回運動することによりベーン６０との間に容積を形成して冷媒を吸入・圧縮した後にケーシング１の内部に吐出し、この冷媒ガスは、ガス吐出管（ＤＰ）を介して冷凍サイクル装置の凝縮器２に噴出されて膨張機構３と蒸発器４を順次経た後、ガス吸入管（ＳＰ）を介して再びシリンダ１０の内部空間（Ｖ）に吸入される一連の過程を繰り返す。

ここで、容量可変型ロータリ圧縮機は、これを採用したエアコンの運転状態によってモード０運転（セーブ運転）又はモード１運転（パワー運転）を行うが、これを詳細に説明すると次のとおりである。

まず、圧縮機が停止状態にあり、システムの圧力が平衡しているときは、スライドバルブ８１の両端に作用する圧力が同一であるため、スライドバルブ８１は、バルブスプリング８２に押されて図５に示すように図の左側に移動して停止する。バイパス孔２２は、スライドバルブ８１の第１圧力部８１ａにより閉鎖される。

この状態で圧縮機が起動すると、シリンダ１０の吸入口１２から吸入された冷媒がローリングピストン５０により圧縮されて高圧となり、第１吐出口１４と第１連通孔１３を介してバイパス孔２２に流入し、この冷媒ガスは、スライドバルブ８１がバイパス孔２２を閉鎖することによって、第２吐出バルブ７２を克服して第２吐出口２３からケーシング１の内部に吐出されて、システムの凝縮器２、膨張機構３、及び蒸発器４を循環して１００％の冷却能力を発揮する圧縮運転を行う。これをモード１運転という。

この状態で運転を継続すると、システムは、圧縮機から膨張機構３までは高圧となり、膨張機構３からガス吸入管（ＳＰ）までは低圧となり、圧力差が発生する。このような圧力差は通常１分で十分に発生する。このとき、背圧切替ユニット９０の電磁石９８への電源が遮断されると、第１連結管９４は高圧側入口９６ａに連通し、第２連結管９５は低圧側入口９６ｂに連通して、図５に示すように、スライドバルブ８１の第１圧力部８１ａがバイパス孔２２を閉鎖した状態（モード１運転）を維持する。

これに対し、図６に示すように、パイロッドバルブである背圧切替ユニット９０の電磁石９８に電源が供給されると、切替バルブ９７が切替バルブスプリング９９の弾性力を克服して移動し、高圧側入口９６ａと第２連結管９５とを連通させ、低圧側入口９６ｂと第１連結管９４とを連通させる。これにより、ガス吐出管（ＤＰ）の高圧の冷媒ガスが第２連結管９５を介してスライドバルブ８１の第２圧力部８１ｂ側に流入し、スライドバルブ８１は、第２圧力部８１ｂの圧力面に高圧雰囲気が形成されることによって、バルブスプリング８２の弾性力を克服して図の右側に移動し、スライドバルブ８１の連通部８１ｃがバイパス孔２２の中間に位置してバイパス孔２２を開放させる。このようにして、シリンダ１０の第１吐出口１４からバイパス孔２２に流入した冷媒ガスは、相対的に高圧状態を維持するケーシング１の内部圧力により第２吐出口２３に吐出されず、バイパス孔２２と第２連通孔１５を経てシリンダ１０の吸入口１２に逆流することにより、圧縮機は一種のセーブ運転、すなわち、運転は行うが冷却能力がゼロである非圧縮運転を行う。これをモード０運転という。

一方、圧縮機を停止させる場合は、モード１運転で停止させる方法とモード０運転で停止させる方法の２つの方法がある。モード１運転は圧縮運転であり、モード０運転は非圧縮運転であるので、モード０運転で停止させる方法が圧縮機の振動を大幅に減らすことができて好ましい。ただし、圧縮機の停止後に長時間経過した場合、例えば、３分以上経過した場合は、モード０運転を継続できるだけの圧力差がなくなるため、モード１運転で起動させなければならない。

ここで、モード０運転をどの程度の時間継続しなければならないか、圧縮機を停止させた後にモード０運転で起動が可能であるかなどは、モード０運転を維持する圧力差が存在するか否かによって決定される。この圧力差は、差圧センサを利用して判断するか、圧縮機がモード１運転からモード０運転に切り替えられて運転を継続した時間、もしくは圧縮機が停止している時間を検出して判断するか、又は凝縮器２と蒸発器４の温度を検出して予め設定された温度範囲であると有効な圧力差と判断する方法などがあるが、特に、凝縮器２と蒸発器４の温度を検出して判断する方法が経済的に最も有利である。

以下、本発明による容量可変型ロータリ圧縮機の冷却能力を制御する過程についてより詳細に説明する。

まず、圧縮機を起動させると、システムは、異常冷凍サイクルから正常冷凍サイクルになってモード１運転で正常運転を継続する。室内温度が予め設定された温度に近づくと、モード１運転では冷却能力が大きすぎるため、徐々に冷却能力を低下させて予め設定された温度にする必要がある。例えば、冷却能力（Ｑｍ）を８０％に低下させる場合は、モード１運転とモード０運転との運転時間比率（ｍ）を４：１にすればよい。

すなわち、ｍ＝モード１／（モード１＋モード０）＝０．８
冷却能力（Ｑｍ）＝０．８×１００％＝８０％となる。
そして、冷却能力（Ｑｍ）を例えば２０％に低下させる場合は、ｍ＝０．２にしなければならない。これはモード１運転とモード０運転との運転時間比率（ｍ）を１：４にすればよい。

ここで、モードＳ（停止）が使用される場合は、モード０運転をモードＳに置換すればよい。モード０で圧縮機の冷却能力を制御する場合は、無負荷運転においても部品損失、モータ損失に加えてガス抵抗損失があり、モード１運転の消費電力の少なくとも１０％以上の消費電力が必要となる。これに対して、モードＳでは圧縮機が停止するため損失はゼロである。

以下、本発明による容量可変型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。

すなわち、前述した一実施形態は、図７に示すように、容積可変ユニットを圧縮機のケーシングの内部に設置するものであるが、本実施形態は、図８に示すように、容積可変ユニットを圧縮機のケーシングの外部に設置するものである。

このために、図２においてシリンダ１０の第１吐出口１４とメインベアリング２０の第２吐出口２３との間に形成された第１連通孔１３からバイパス管１００をケーシング１の外部に延長して連結し、そのバイパス管１００の他端はガス吸入管（ＳＰ）、より詳しくは、アキュムレータ５の入口端に連結し、バイパス管１００の中間にはそのバイパス管１００を開閉できるマグネットバルブ１１０を設置する。

前述した本発明による容量可変型ロータリ圧縮機は、マグネットバルブ１１０が閉鎖された場合は、圧縮機が１００％の冷却能力を発揮する圧縮運転（モード１運転）を行い、マグネットバルブ１１０が開放された場合は、シリンダ１０の第１吐出口１４から吐出された冷媒ガスをアキュムレータ５などのシステムの低圧側にバイパスして、圧縮機の冷却能力が０％である非圧縮運転（モード０運転）を行う。

これは、前述した一実施形態において容積可変ユニット８０を駆動させるための背圧切替ユニット９０を除去できるだけでなく、圧縮機のケーシング１の内部に容積可変ユニット８０を設置する必要がないため、前述した一実施形態に比べて構造が簡単である。

このようにして、家庭用空調機に最も多く適用されるロータリ圧縮機のコストを下げることができるだけでなく、制御が容易であり、圧縮機の信頼性を高めることができる。

また、本発明は、モード１運転とモード０運転を頻繁に切り替えて冷却能力を制御すると共に、モード１運転とモード０運転の運転時間を制御することにより冷却能力を１００％から２０％の範囲で任意に制御することができるので、インバータロータリ圧縮機に比べてコストを下げることができるだけでなく、効率が高くて信頼性に優れている。

さらに、本発明は、安価で信頼性の高い背圧切替ユニットを利用して冷媒をバイパスすることにより、モードの切替に必要な消費電力を下げることができ、信頼性を高めることができる。

さらに、シリンダの周面に吐出口を形成することによりデッドボリュームの増加を防止して、圧縮機の効率低下を未然に防止することができる。

さらに、本発明は、圧縮機の停止中にバイパス孔を閉鎖して、圧縮機の起動と共に直ちに圧縮を開始することにより、圧縮機の性能を向上させる。

本発明による容量可変型ロータリ圧縮機及びその運転方法は、家電機器を構成する冷凍サイクル装置に適用され、特に、冷凍サイクル装置が備えられたエアコンに利用されて、そのエアコンの効率を向上させるだけでなく、消費電力を下げる。

本発明による容量可変型ロータリ圧縮機を備えたエアコンの配管図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機の一例を示す、図３のIII −III 線断面図である。 図２のＩ−Ｉ線断面図である。 図２のII−II線断面図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機におけるパワー運転を示す断面図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機におけるセーブ運転を示す断面図である。 本発明による容量可変型ロータリ圧縮機を備えたエアコンにおける冷媒流れを示す配管図である。 本発明の他の実施形態による容量可変型ロータリ圧縮機を備えたエアコンにおける冷媒流れを示す配管図である。

Claims (18)

1. 蒸発器に連通するガス吸入管及び凝縮器に連通するガス吐出管を備えるケーシングと、
   ローリングピストンが旋回運動して冷媒を圧縮するようにその中央に内部空間が形成され、前記内部空間に前記ガス吸入管が連通するように半径方向に貫通する吸入口が形成され、前記ローリングピストンに半径方向に接して前記内部空間を圧縮室と吸入室に区画するベーンを支持するように半径方向にベーンスリットが形成され、周面には冷媒ガスを吐出するように第１吐出口が形成されて、前記ケーシングの内部に固定設置されるシリンダと、
   前記シリンダの上下両側を覆蓋して共に内部空間を形成し、一方のベアリングプレートには、前記シリンダの第１吐出口を前記吸入口に連通するように貫通して前記第１吐出口から吐出された冷媒を前記吸入口に案内するバイパス孔が形成され、前記バイパス孔の中間には圧縮ガスを前記ケーシングの内部に吐出するように第２吐出口が形成される複数のベアリングプレートと、
   前記第１吐出口及び第２吐出口をそれぞれ開閉するようにこれらそれぞれの吐出口の先端面に設置される第１吐出バルブ及び第２吐出バルブと、
   前記ベアリングプレートのバイパス孔を選択的に開閉して圧縮冷媒の一部を前記吸入口に導入するように前記ベアリングプレートに結合される容積可変ユニットと、
   前記容積可変ユニットが圧縮機の運転モードに応じて前記バイパス孔を開閉するように前記容積可変ユニットに背圧を供給する背圧切替ユニットと、
   を含む、ことを特徴とする容量可変型ロータリ圧縮機。
2. 蒸発器に連通するガス吸入管及び凝縮器に連通するガス吐出管を備えるケーシングと、
   ローリングピストンが旋回運動して冷媒を圧縮するようにその中央に内部空間が形成され、前記内部空間に前記ガス吸入管が連通するように半径方向に貫通する吸入口が形成され、前記ローリングピストンに半径方向に接して前記内部空間を圧縮室と吸入室に区画するベーンを支持するように半径方向にベーンスリットが形成され、周面には冷媒ガスを吐出するように第１吐出口が形成されて、前記ケーシングの内部に固定設置されるシリンダと、
   前記シリンダの上下両側を覆蓋して共に内部空間を形成し、一方のベアリングプレートには、前記シリンダの第１吐出口から吐出される圧縮ガスを前記ケーシングの内部に吐出するように第２吐出口が形成される複数のベアリングプレートと、
   前記第１吐出口及び第２吐出口をそれぞれ開閉するようにこれらそれぞれの吐出口の先端面に設置される第１吐出バルブ及び第２吐出バルブと、
   前記シリンダの第１吐出口と前記ベアリングプレートの第２吐出口との間の冷媒管を前記シリンダの吸入口に連結されるアキュムレータの入口に連通させるバイパス管と、
   前記ベアリングプレートのバイパス管を選択的に開閉して圧縮冷媒の一部を前記吸入口に導入するように前記バイパス管の中間に設置される容積可変ユニットと、
   を含む、ことを特徴とする容量可変型ロータリ圧縮機。
3. 前記第１吐出バルブ及び第２吐出口が同一の直径を有するように形成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
4. 前記ベアリングプレートは、その内部に前記バイパス孔に直交するようにバルブ孔が形成され、前記バルブ孔に前記容積可変ユニットが設置される、ことを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
5. 前記容積可変ユニットは、
   前記バルブ孔にスライド挿入されて、前記背圧切替ユニットによる圧力差によって前記バルブ孔で移動して前記バイパス孔を開閉するスライドバルブと、
   前記スライドバルブの移動方向を弾性支持して両端の圧力が同一であるとき、前記スライドバルブを閉位置に移動させる少なくとも１つのバルブスプリングと、
   前記スライドバルブの離脱を防止するように前記バルブ孔を遮蔽するバルブストッパと、
   から成る、ことを特徴とする請求項４に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
6. 前記スライドバルブは、
   前記バイパス孔の両側に位置して前記バルブ孔の内周面に滑り接触するように形成され、前記背圧切替ユニットから伝えられた圧力により移動して少なくとも１つが前記バイパス孔を開閉できるように形成される複数の圧力部と、
   前記複数の圧力部間を連結し、その外周面と前記バルブ孔との間にガス通路が形成される連通部と、
   から成る、ことを特徴とする請求項５に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
7. 前記バルブスプリングは、前記スライドバルブの両端の圧力が同一の場合、一方の圧力部が前記バイパス孔を閉鎖するように設置される、ことを特徴とする請求項６に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
8. 前記スライドバルブの圧力部には、前記バルブスプリングを挿入して固定できるように、スプリング固定溝が形成される、ことを特徴とする請求項７に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
9. 前記バルブ孔は、その両側面に前記背圧切替ユニットの出口にそれぞれ連通する第１背圧通孔及び第２背圧通孔が軸方向に形成される、ことを特徴とする請求項４に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
10. 前記背圧切替ユニットは、
    前記ガス吸入管と前記ガス吐出管にそれぞれ連通し、これらガス吸入管とガス吐出管を前記容積可変ユニットの両側に連結する圧力切替バルブ組立体と、
    前記圧力切替バルブ組立体の第１出口を前記容積可変ユニットの一側に連結する第１連結管と、
    前記圧力切替バルブ組立体の第２出口を前記容積可変ユニットの他側に連結する第２連結管と、
    から成る、ことを特徴とする請求項１に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
11. 前記圧力切替バルブ組立体は、
    前記ガス吸入管を連結する低圧側入口、前記ガス吐出管を連結する高圧側入口、前記第１連結管を連結する第１出口、及び前記第２連結管を連結する第２出口が形成される切替バルブハウジングと、
    前記切替バルブハウジングの内部にスライド結合されて、前記低圧側入口と前記第１出口及び前記高圧側入口と前記第２出口、又は前記低圧側入口と前記第２出口及び前記高圧側入口と前記第１出口を選択的に連結する切替バルブと、
    前記切替バルブハウジングの一側に設置されて電源の供給により前記切替バルブを移動させる電磁石と、
    前記電磁石に供給されていた電源の遮断時に前記切替バルブを復元させる弾性部材と、
    から成る、ことを特徴とする請求項１０に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
12. 前記容積可変ユニットが、電源の供給により前記バイパス管を開閉するソレノイドバルブである、ことを特徴とする請求項２に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
13. 前記ソレノイドバルブが、前記ケーシングの外郭に設置される、ことを特徴とする請求項１２に記載の容量可変型ロータリ圧縮機。
14. 請求項１又は２に記載の容量可変型ロータリ圧縮機の運転方法であって、
    圧縮機の起動時、容積可変ユニットがバイパス孔又はバイパス管を閉鎖した状態で運転して最大冷却能力を発揮するパワー運転モードと、
    前記パワー運転モード中に適正冷却能力を算出して冷却能力を下げる必要があるとき、前記容積可変ユニットが前記バイパス孔又は前記バイパス管を開放した状態に切り替えて、シリンダの圧縮冷媒全体を前記シリンダの吸入室に導入するセーブ運転モードと、
    を連続して行う、ことを特徴とする容量可変型ロータリ圧縮機の運転方法。
15. 前記セーブ運転モードは、高圧側と低圧側との圧力差を検出して継続して行うか否かを決定する、ことを特徴とする請求項１４に記載の容量可変型ロータリ圧縮機の運転方法。
16. 凝縮器と蒸発器の温度を検出して、これらの温度が設定された温度範囲であると、前記高圧側と低圧側との圧力差が有効な圧力差であると判断して前記セーブ運転を延長する、ことを特徴とする請求項１５に記載の容量可変型ロータリ圧縮機の運転方法。
17. 前記圧縮機の起動時、前記パワー運転モードを行う前に前記セーブ運転モードを行って起動する、ことを特徴とする請求項１４に記載の容量可変型ロータリ圧縮機の運転方法。
18. 前記圧縮機の適正冷却能力を算出して冷却能力をゼロに下げる必要があるとき、電源を遮断して前記圧縮機を停止させる停止モードをさらに行う、ことを特徴とする請求項１４に記載の容量可変型ロータリ圧縮機の運転方法。

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