JP6228304B2 - 膨張圧縮機装置及びそれを備えるエアコン - Google Patents

Description

本発明は、エアコン技術分野に関し、具体的に、膨張圧縮機装置及びそれを備えるエアコンに関する。

現在、エアコン中の膨張機と圧縮機は軸を介して接続されて、膨張機中の膨張された気体から回収した動力を用いて圧縮機を駆動させる。

既存技術において、流体機械は、膨張機と、圧縮機とを含み、ここで、膨張機は膨張機吸込孔と膨張機排出孔とを有し、圧縮機は圧縮機吸込孔と圧縮機排出孔とを有する。冷房循環装置が起動された時、作動流体の圧力のみによっても、駆動装置を具備しない流体機械が確実に自己起動できる。流体機械が動作状態である場合、膨張機吸込孔及び圧縮機吸込孔は軸の回転につれて閉鎖される。具体的に、圧縮機吸込孔の閉鎖期間において、膨張機吸込孔は開放状態であって、膨張機吸込孔の閉鎖期間において、圧縮機吸込孔は開放状態であって、圧縮機排出孔と連通しない状態である。

膨張機吸込孔が下軸受けの底部に位置し、該底部に高圧の流体が投入された後、高圧流体がクランクシャフトの扇形ガムに上向きの衝撃力を与え、クランクシャフトの軸方向の移動を増加し、さらに膨張圧縮機の運行が不安定になる。膨張機の気体吸い込みの制御方式にこのような信頼性に欠けている問題が存在し、運行時間が増加するにつれて、気体吸い込み制御方式のガムの磨耗を増やし、ガムの上端面と膨張シリンダの下端面との間隔が増加されて、密封が失効し、気体の吸い込みを制御することができなくなる。膨張機の構造も比較的に複雑であって、加工も困難である。

本発明は、既存技術における高圧流体が扇形ガムに対し軸方向の衝撃力を与える問題を解決できる膨張圧縮機装置及びそれを備えるエアコンを提供することをその目的とする。

上記目的を実現するため、本発明の一態様によると、膨張シリンダと、圧縮シリンダと、膨張シリンダと圧縮シリンダを接続する接続軸と、を含み、膨張シリンダには膨張シリンダの吸込室と連通する膨張シリンダ吸込通路が設けられていて、膨張シリンダ吸込通路は膨張シリンダの径方向に沿って配置され、膨張圧縮機装置は、接続軸が挿入される制御シリンダを更に含み、制御シリンダは制御シリンダ吸込通路と制御シリンダ排気通路とを有し、制御シリンダ吸込通路と制御シリンダ排気通路はいずれも制御シリンダの径方向に沿って配置され、制御シリンダ排気通路と膨張シリンダ吸込通路との間に連通通路が設けられていて、接続軸における制御シリンダに対応する位置に連通溝が設けられ、制御シリンダ吸込通路と制御シリンダ排気通路が連通又は分離するように、連通溝は接続軸に連動して回転する膨張圧縮機装置を提供する。

さらに、膨張シリンダは、接続軸の膨張偏心部にカバーされる膨張ローラをさらに含み、膨張シリンダは第１の内孔を有し、膨張ローラは第１の内孔において偏心回転し、膨張シリンダには膨張シリンダの排気室に連通される膨張シリンダ排気通路が設けられていて、膨張シリンダ排気通路は膨張シリンダの径方向に沿って配置され、膨張シリンダ吸込通路と膨張シリンダ排気通路との間に膨張シリンダの径方向に沿って延長するスライド溝が設けられていて、スライド溝内に膨張スライドシートが設けられ、膨張スライドシートは膨張ローラに当接し、第１の内孔で膨張ローラとの間で膨張シリンダの吸込室と膨張シリンダの排気室とを形成する。

さらに、膨張シリンダ吸込通路のその幅方向に沿った一側と膨張スライドシートの長さ方向との間の角を膨張シリンダに気体を吸込みする前の限界角βとし、膨張シリンダ吸込通路のその幅方向に沿った他側と膨張スライドシートの長さ方向との間の角を膨張シリンダに気体を吸い込みした後の限界角αとし、膨張シリンダ排気通路のその幅方向に沿った一側と膨張スライドシートの長さ方向との間の角を膨張シリンダが排気する前の限界角Φとし、膨張シリンダ排気通路のその幅方向に沿った他側と膨張スライドシートの長さ方向との間の角を膨張シリンダが排気した後の限界角γとし、制御シリンダ吸込通路の時計回りに沿って制御シリンダ排気通路から離れる一側と膨張偏心部中央線との間の角をδとし、ここで、膨張シリンダに気体を吸込みする前の限界角βと、膨張シリンダに気体を吸い込みした後の限界角αと、膨張シリンダが排気する前の限界角Φと、膨張シリンダが排気した後の限界角γと、角δとは、β＞α、γ＞Φ、−９０°≦δ≦９０°の中の少なくとも一つの関係式を満たす。

さらに、制御シリンダは、同心ピストンを更に含み、同心ピストンは接続軸と同軸に設けられ、制御シリンダは第２の内孔を有し、同心ピストンは回転可能に第２の内孔に設けられ、連通溝は同心ピストンに形成される。

さらに、同心ピストンの外径と制御シリンダの第２の内孔の内径との間の間隔が０〜０．１ｍｍの範囲内である。

さらに、同心ピストンと制御シリンダの第２の内孔との間の間隔が油膜によって密封される。

さらに、膨張シリンダが圧縮シリンダと制御シリンダとの間に設けられる。

さらに、連通溝は、接続軸の周方向に沿って延長する弧状の溝である。

さらに、弧状の溝が形成するラジアン角度をθとし、θの範囲は０°〜３６０°−γである。

本発明の他の態様によると、上述した膨張圧縮機装置を備えるエアコンを提供する。

本発明の技術案を応用すると、高圧気体が制御シリンダ吸込通路に進入され、連通溝が接続軸に連動して回転し、制御シリンダ吸込通路と制御シリンダ排気通路が連通溝を介して連通される時、膨張シリンダが吸い込みを開始する。具体的に、高圧気体が制御シリンダ吸込通路、連通溝、制御シリンダ排気通路を順に通過した後、膨張シリンダ吸込通路に進入し、膨張シリンダが吸い込みを開始し、即ち、膨張シリンダによる吸い込みプロセスを開始する。制御シリンダ吸込通路と制御シリンダ排気通路がいずれも制御シリンダの径方向に沿って配置されるので、高圧気体が制御シリンダに進入した時、高圧気体が膨張偏心部に軸方向の衝撃を与えることがなく、膨張圧縮機装置の運行が一層安定されて、膨張圧縮機装置の吸い込み制御方式の信頼性を向上させる。

本願の一部を構成する図面は本発明を一層理解させるためのものであって、本発明に示す実施例及びその説明は本発明を解釈するもので、本発明を限定するものではない。
本発明に係る膨張圧縮機装置の実施例の分離構造を示す図である。 図１の膨張圧縮機装置の縦方向断面を示す図である。 図２の膨張圧縮機装置のＡ−Ａ線断面を示す図である。 図２の膨張圧縮機装置のＢ−Ｂ線断面を示す図である。 図２の膨張圧縮機装置の部分構造を示す図である。

尚、衝突しない限り、本願の実施例及び実施例中の特徴を互いに組み合わせすることができる。以下、図面を参照しつつ実施例を結合して本発明を詳しく説明する。
図１乃至図４に示すように、本実施例の膨張圧縮機装置は、膨張シリンダ１０と、圧縮シリンダ２０と、接続軸３０と、制御シリンダ４０と、を含む。接続軸３０は膨張シリンダ１０と圧縮シリンダ２０を接続し、膨張シリンダ１０には膨張シリンダ１０の吸込室に連通する膨張シリンダ吸込通路１１が設けられていて、膨張シリンダ吸込通路１１は膨張シリンダ１０の径方向に沿って配置され、接続軸３０は制御シリンダ４０内に挿入され、制御シリンダ４０は制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２とを有し、制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２はいずれも制御シリンダ４０の径方向に沿って配置され、制御シリンダ排気通路４２と膨張シリンダ吸込通路１１との間に連通通路が設けられ、接続軸３０は制御シリンダ４０を挿入し、接続軸３０の制御シリンダ４０に対応する位置に連通溝が設けられ、制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２が連通又は分離するように、連通溝は接続軸３０に連動して回転する。

本実施例の膨張圧縮機装置を応用すると、高圧気体が制御シリンダ吸込通路４１に進入され、連通溝が接続軸３０に連動して回転し、制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２が連通溝を介して連通される時、膨張シリンダ１０が吸い込みを開始する。具体的に、高圧気体が制御シリンダ吸込通路４１、連通溝、制御シリンダ排気通路４２を順に通過した後、膨張シリンダ吸込通路１１に進入し、膨張シリンダ１０が吸い込みを開始、即ち、膨張シリンダ１０による吸い込みプロセスを開始する。制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２がいずれも制御シリンダ４０の径方向に沿って配置されるので、高圧気体が制御シリンダ４０に進入した時、高圧気体が膨張偏心部３２に軸方向の衝撃を与えることなく、膨張圧縮機装置の運行が一層安定になれ、膨張圧縮機装置の吸い込み制御方式の信頼性を向上させる。

本実施例において、膨張シリンダ１０は、膨張ローラ１２を更に含み、膨張ローラ１２は接続軸３０の膨張偏心部３２にカバーされ、膨張シリンダ１０は第１の内孔を有し、膨張ローラ１２は第１の内孔で偏心回転し、膨張シリンダ１０には膨張シリンダ１０の排気室に連通する膨張シリンダ排気通路１３が設けられていて、膨張シリンダ排気通路１３は膨張シリンダ１０の径方向に沿って配置され、膨張シリンダ吸込通路１１と膨張シリンダ排気通路１３との間に膨張シリンダ１０の径方向に沿って延長するスライド溝１４が設けられていて、スライド溝１４内に膨張スライドシート１５が設けられ、膨張スライドシート１５は膨張ローラ１２に当接し、第１の内孔で膨張ローラ１２との間に膨張シリンダ１０の吸込室と膨張シリンダ１０の排気室を形成する。図５に示すように、膨張偏心部３２の同心ピストン４３に対する膨張偏心量はeである。

膨張シリンダ１０の動作プロセスは以下のとおりである：
高圧気体が制御シリンダ吸込通路４１に進入され、連通溝が接続軸３０に連動して回転し、制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２が連通される時、膨張ローラ１２が膨張シリンダに気体を吸込みする前の限界角βを過ぎた後、高圧気体は制御シリンダ吸込通路４１、連通溝、制御シリンダ排気通路４２を順に通過し、その後、高圧気体は膨張シリンダ吸込通路１１に進入し、膨張シリンダ１０が吸い込みを開始し、即ち、膨張シリンダ１０による吸い込みプロセスを開始する。連通溝が接続軸３０に連動して回転してまず到達する制御シリンダ吸込通路４１の一端を開始端とし、連通溝の終了端が制御シリンダ吸込通路４１から離れる時、膨張シリンダ１０による吸い込みプロセスを終了し、この時、膨張シリンダ１０が膨張し始める。膨張ローラ１２が膨張シリンダが排気した後の限界角γを超えた時、膨張シリンダ１０による膨張が終了し、膨張シリンダ排気通路１３を介して排気し始める。膨張ローラ１２が７２０°−γを回転した時、膨張シリンダ１０による排気が終了する。

本実施例において、膨張シリンダ吸込通路１１のその幅方向に沿った一側と膨張スライドシート１５の長さ方向との間の角を膨張シリンダに気体を吸込みする前の限界角βとし、膨張シリンダ吸込通路１１のその幅方向に沿った他側と膨張スライドシート１５の長さ方向との間の角を膨張シリンダに吸い込みした後の限界角αとし、膨張シリンダ排気通路１３のその幅方向に沿った一側と膨張スライドシート１５の長さ方向との間の角を膨張シリンダが排気する前の限界角Φとし、膨張シリンダ排気通路１３のその幅方向に沿った他側と膨張スライドシート１５の長さ方向との間の角を膨張シリンダが排気した後の限界角γとし、制御シリンダ吸込通路４１が時計回りに沿って制御シリンダ排気通路４２から離れる一側と膨張偏心部３２の中央線との間の角をδとし、ここで、膨張シリンダに気体を吸込みする前の限界角β、膨張シリンダに吸い込みした後の限界角α、膨張シリンダが排気する前の限界角Φ、膨張シリンダが排気した後の限界角γ、角δは、β＞α、γ＞Φ、−９０°≦δ≦９０°の中の少なくとも一つの関係式を満たす。膨張不足を防止し、膨張シリンダ１０の吸い込み容積を確保する、即ち膨張シリンダ１０の膨張比を確保するため、δは−９０°以上９０°以下にすべきである。

本実施例において、制御シリンダ４０は同心ピストン４３を更に含み、同心ピストン４３は接続軸３０と同軸に設けられ、制御シリンダ４０は第２の内孔を有し、同心ピストン４３は回転可能に前記第２の内孔に設けられ、同心ピストン４３の外径と制御シリンダ４０の第２の内孔の内径との間の間隔は０〜０．１ｍｍの範囲内である。本実施例において、同心ピストン４３の外径と制御シリンダ４０の第２の内孔との間の間隔は油膜によって密封される。油膜によって密封すると、同心ピストン４３の外側の高圧気体がそれぞれ、制御シリンダ吸込通路４１、制御シリンダ排気通路４２に対して出入りを防止し、即ち熱の移動を防止する。同心ピストン４３の外径と制御シリンダ４０の第２の内孔との間の間隔は０．０１５ｍｍで、膨張圧縮機装置が運行する時、間隔に冷凍オイルが充填されて良好な密封作用を実現する。

本実施例において、膨張シリンダ１０は、圧縮シリンダ２０と制御シリンダ４０との間に設けられている。構造が簡単で、容易に装着できる。
本実施例において、圧縮シリンダ２０は圧縮ローラ２１と圧縮スライドシート２２とを含み、圧縮ローラ２１は接続軸３０に挿入され、圧縮シリンダ２０は圧縮ローラ２１と係り合う第３の内孔を有し、圧縮シリンダ２０は圧縮スライドシート２２を収容し圧縮シリンダ２０の径方向に沿って貫通する第２の径方向孔を有し、圧縮スライドシート２２は圧縮ローラ２１に当接し、圧縮シリンダ２０の第３の内孔と圧縮ローラ２１の間で圧縮シリンダ吸込室と圧縮シリンダ吸込室を形成する。

本実施例において、膨張圧縮機装置は仕切れ板５０と、上フランジ部６０と、下フランジ部７０と、端部蓋板８０と、を更に含み、仕切れ板５０は圧縮シリンダ２０と膨張シリンダ１０との間に設けられ、上フランジ部６０は膨張シリンダ１０から離れる圧縮シリンダ２０の一側に設けられ、下フランジ部７０は圧縮シリンダ２０から離れる制御シリンダ４０の一側に設けられ、端部蓋板８０は膨張シリンダ１０から離れる下フランジ部７０の一側に設けられる。本実施例において、接続軸３０は接続軸３０の軸方向に沿って貫通する貫通孔を有する。

本実施例において、連通溝は接続軸３０の周方向に沿って延長する弧状の溝３１である。連通溝が他の形状の溝であることもできることは言うまでもない。本実施例において、弧状の溝３１が形成するラジアン角度をθとし、θの範囲は０°〜３６０°−γである。θを調節することで、膨張シリンダ１０の吸い込みの開始時間と終了時間を調節することができ、さらに、膨張シリンダ１０の吸い込み容積を調節することができ、即ち、膨張シリンダ１０の膨張比を調節することができる。θが１２０°で、δが４３°であることが好ましい。

本願は、エアコンをさらに提供し、本実施例のエアコンの実施例（未図示）は上述した膨張圧縮機装置を有する。高圧気体が制御シリンダ吸込通路４１に進入され、連通溝が接続軸３０に連動して回転し、制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２が連通溝を介して連通される時、膨張シリンダ１０が吸い込みを開始する。具体的に、高圧気体が制御シリンダ吸込通路４１、連通溝、制御シリンダ排気通路４２を順に通過した後、膨張シリンダ吸込通路１１に進入し、膨張シリンダ１０が吸い込みを開始し、即ち、膨張シリンダ１０による吸い込みプロセスを開始する。制御シリンダ吸込通路４１と制御シリンダ排気通路４２がいずれも制御シリンダ４０の径方向に沿って配置されるので、高圧気体が制御シリンダ４０に進入した時、高圧気体が膨張偏心部３２に軸方向の衝撃を与えることがなく、膨張圧縮機装置が一層安定になり、膨張圧縮機装置の吸い込み制御方式の信頼性を向上させる。

以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば本発明に様々な修正や変形が可能である。本発明の精神や原則内での全ての修正、置換、改良などは本発明の保護範囲内に含まれる。

１０、膨張シリンダ；１１、膨張シリンダ吸込通路；１２、膨張ローラ；１３、膨張シリンダ排気通路；１４、スライド溝；１５、膨張スライドシート；２０、圧縮シリンダ；２１、圧縮ローラ；２２、圧縮スライドシート；３０、接続軸；３１、弧状溝；３２、膨張偏心部；４０、制御シリンダ；４１、制御シリンダ吸込通路；４２、制御シリンダ排気通路；４３、同心ピストン；５０、仕切れ板；６０、上フランジ部；７０、下フランジ部；８０、端部蓋板

Claims (10)

1. 膨張シリンダ（１０）と、圧縮シリンダ（２０）と、前記膨張シリンダ（１０）と前記圧縮シリンダ（２０）を接続する接続軸（３０）と、を有する膨張圧縮機装置において、
   前記膨張シリンダ（１０）には前記膨張シリンダ（１０）の吸込室に連通する膨張シリンダ吸込通路（１１）が設けられていて、前記膨張シリンダ吸込通路（１１）は前記膨張シリンダ（１０）の径方向に沿って配置され、
   制御シリンダ（４０）を更に有し、
   前記接続軸（３０）は前記制御シリンダ（４０）内に挿入され、前記制御シリンダ（４０）は制御シリンダ吸込通路（４１）と制御シリンダ排気通路（４２）を有し、前記制御シリンダ吸込通路（４１）と前記制御シリンダ排気通路（４２）はいずれも前記制御シリンダ（４０）の径方向に沿って配置され、前記制御シリンダ排気通路（４２）と前記膨張シリンダ吸込通路（１１）の間に連通通路が設けられていて、
   前記接続軸（３０）における前記制御シリンダ（４０）に対応する位置に連通溝が設けられていて、前記制御シリンダ吸込通路（４１）と前記制御シリンダ排気通路（４２）が連通又は分離するように、前記連通溝が前記接続軸（３０）に連動して回転することを特徴とする膨張圧縮機装置。
2. 前記膨張シリンダ（１０）が、前記接続軸（３０）の膨張偏心部（３２）にカバーされる膨張ローラ（１２）を更に含み、前記膨張シリンダ（１０）は第１の内孔を有し、前記膨張ローラ（１２）は前記第１の内孔で偏心回転し、前記膨張シリンダ（１０）には前記膨張シリンダ（１０）の排気室に連通する膨張シリンダ排気通路（１３）が設けられていて、前記膨張シリンダ排気通路（１３）は前記膨張シリンダ（１０）の径方向に沿って配置され、前記膨張シリンダ吸込通路（１１）と前記膨張シリンダ排気通路（１３）との間に前記膨張シリンダ（１０）の径方向に沿って延長するスライド溝（１４）が設けられていて、前記スライド溝（１４）内に膨張スライドシート（１５）が設けられ、前記膨張スライドシート（１５）は前記膨張ローラ（１２）に当接し、前記第１の内孔で前記膨張ローラ（１２）との間に前記膨張シリンダ（１０）の吸込室と前記膨張シリンダ（１０）の排気室を形成することを特徴とする請求項１に記載の膨張圧縮機装置。
3. 前記膨張シリンダ吸込通路（１１）のその幅方向に沿った一側と前記膨張スライドシート（１５）の長さ方向との間の角を膨張シリンダに気体を吸込みする前の限界角βとし、前記膨張シリンダ吸込通路（１１）のその幅方向に沿った他側と前記膨張スライドシート（１５）の長さ方向との間の角を膨張シリンダに気体を吸い込みした後の限界角αとし、
   前記膨張シリンダ排気通路（１３）のその幅方向に沿った一側と前記膨張スライドシート（１５）の長さ方向との間の角を膨張シリンダが排気する前の限界角Φとし、前記膨張シリンダ排気通路（１３）のその幅方向に沿った他側と前記膨張スライドシート（１５）の長さ方向との間の角を膨張シリンダが排気した後の限界角γとし、
   前記制御シリンダ吸込通路（４１）の時計回りに沿って前記制御シリンダ排気通路（４２）から離れる一側と前記膨張偏心部（３２）の中央線との間の角をδとし、
   前記膨張シリンダに気体を吸込みする前の限界角βと、前記膨張シリンダに気体を吸い込みした後の限界角αと、前記膨張シリンダが排気する前の限界角Φと、前記膨張シリンダが排気した後の限界角γと、前記角δとが、
   β＞α、
   γ＞Φ、
   −９０°≦δ≦９０°の中の少なくとも一つの関係式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の膨張圧縮機装置。
4. 前記制御シリンダ（４０）が前記接続軸（３０）と同軸に設けられる同心ピストン（４３）を更に含み、前記制御シリンダ（４０）は第２の内孔を有し、前記同心ピストン（４３）は回転可能に前記第２の内孔に設けられ、前記連通溝が前記同心ピストン（４３）に形成されることを特徴とする請求項１に記載の膨張圧縮機装置。
5. 前記同心ピストン（４３）の外径と前記制御シリンダ（４０）の第２の内孔の内径との間の間隔が０〜０．１ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の膨張圧縮機装置。
6. 前記同心ピストン（４３）と前記制御シリンダ（４０）の第２の内孔との間の間隔が油膜によって密封されることを特徴とする請求項５に記載の膨張圧縮機装置。
7. 前記膨張シリンダ（１０）が前記圧縮シリンダ（２０）と前記制御シリンダ（４０）との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の膨張圧縮機装置。
8. 前記連通溝が前記接続軸（３０）の周方向に沿って延長する弧状の溝（３１）であることを特徴とする請求項３に記載の膨張圧縮機装置。
9. 前記弧状の溝（３１）が形成するラジアン角度をθとし、θの範囲が０°〜３６０°−γであることを特徴とする請求項８に記載の膨張圧縮機装置。
10. 請求項１乃至９の中のいずれかに記載の膨張圧縮機装置を具備することを特徴とするエアコン。

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