KR100716850B1 - 로터리식 밀폐형 압축기와 냉동 사이클 장치 - Google Patents

로터리식 밀폐형 압축기와 냉동 사이클 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로터리식 밀폐형 압축기와 냉동 사이클 장치에 관한 것으로서, 로터리식 밀폐형 압축기는 케이스내를 고압으로 하고, 각각 편심 롤러(13a, 13b)가 수용되는 실린더실(14a, 14b)을 구비한 제 1 실린더(8A) 및 제 2 실린더(8B), 실린더실을 이분하는 베인(15a, 15b) 및 베인의 배면측 단부를 수용하는 베인실(22a, 22b)을 구비하고, 제 1 실린더측의 베인은 베인실에 배치되는 스프링 부재(26)에 의해 가압되고, 제 2 실린더측의 베인은 베인실로 유도되는 케이스내 압력과 실린더실로 유도되는 흡입압 또는 토출압과의 압력차에 따라서 눌려져 힘이 가해지는 것을 특징으로 한다.

Description

로터리식 밀폐형 압축기와 냉동 사이클 장치{ROTARY SEALED COMPRESSOR AND REFRIGERATION CYCLE APPARATUS}
본 발명은 예를 들면 공기조화기의 냉동 사이클을 구성하는 로터리식 밀폐형 압축기와, 상기 로터리식 밀폐형 압축기를 이용하여 냉동 사이클을 구성하는 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.
일반적인 로터리식 밀폐형 압축기의 구성은 밀폐 케이스 내에 전동기부 및 이 전동기부와 연결되는 압축 기구부를 수용하고, 압축 기구부에서 압축한 가스를 일단 밀폐 케이스 내에 토출하는 케이스내 고압형으로 되어 있다. 상기 압축 기구부는 실린더에 설치되는 실린더실에 편심 롤러가 수용된다. 또한, 실린더에는 베인실이 설치되어 있고, 여기에 베인이 슬라이딩 자유롭게 수납된다. 상기 베인의 선단 테두리는 항상 실린더실측으로 돌출되어 편심 롤러의 둘레면에 탄성적으로 접촉하도록 압축 스프링에 의해 가압된다.
따라서, 실린더실은 베인에 의해 편심 롤러의 회전 방향을 따라서 2 실로 구분된다. 1실측에 흡입부가 연통되고, 타실측에 토출부가 연통된다. 흡입부에는 흡입관이 접속되고, 토출부는 밀폐 케이스내로 개구된다.
그런데, 최근 상기 실린더를 상하에 2 세트 구비한, 2 실린더 타입의 로터리 식 밀폐형 압축기가 표준화되고 있다. 그리고, 이와 같은 압축기에서 항상 압축 작용을 하는 실린더와, 필요에 따라서 압축-정지의 전환을 가능하게 한 실린더를 구비할 수 있으면 사양이 확대되어 유리해진다.
예를 들면, 실린더실을 2 실 구비하고, 필요에 따라서 어느 한쪽의 실린더실의 베인 롤러로부터 강제적으로 이격 유지하고, 또한 그 실린더실을 고압화하여 압축 작용을 중단시키는 고압 도입 수단을 구비한 압축기가 알려져 있다.
이 종류의 압축기는 기능적으로 매우 우수하지만, 고압 도입 수단을 구성하기 때문에, 한쪽의 실린더실과 밀폐 케이스내를 연통하는 고압 도입 구멍을 설치하고, 냉동 사이클에 2 단 교축 기구를 설치하고, 상기 교축 기구의 중간부로부터 분기하여 한쪽측의 베인실에 연통하고, 중도부에 전자 개폐 밸브를 구비한 바이패스 냉매관을 설치하여 이루어진다.
즉, 압축기에 대해 고압 도입 수단을 만들기 위한 구멍뚫기 가공이 필요하고, 또한 냉동 사이클상의 교축 장치를 2 단 교축 기구로 하지 않으면 안되고, 또한 이 2 단 교축 기구와 실린더실과의 사이에 바이패스 냉매관을 접속하는 등, 구성이 복잡화하여 비용에 악영향이 있다.
따라서, 본 발명이 목적은 제 1 실린더와 제 2 실린더를 구비하는 것을 전제로 하며, 한쪽의 실린더의 베인에 대한 가압 구조를 생략화하고, 부품수와 가공시의 수고 경감을 도모하며, 신뢰성의 향상을 도모하는 로터리식 밀폐형 압축기 및 이 로터리식 밀폐형 압축기를 구비한 냉동 사이클 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 로터리식 밀폐형 압축기는 밀폐 케이스내에 전동기부 및 로터리식 압축 기구부를 수용하고, 압축 기구부에서 압축한 가스를 일단 밀폐 케이스내로 토출하여 케이스내 고압으로 하고, 상기 압축 기구부는 각각 편심 롤러가 편심 회전 자유롭게 수용되는 실린더실을 구비한 제 1 실린더 및 제 2 실린더와, 상기 제 1 실린더와 제 2 실린더에 설치되어 선단 테두리가 편심 롤러의 둘레면에 접촉하도록 가압되어져 편심 롤러의 회전 방향을 따라서 실린더실을 이분하는 베인과, 베인의 배면측 단부를 수용하는 베인실을 구비하고, 상기 제 1 실린더에 설치되는 베인은 베인실에 구비되는 스프링 부재에 의해 눌려 힘이 가해지고, 제 2 실린더에 설치되는 베인은 베인실로 유도되는 케이스내 압력과 실린더실로 유도되는 흡입압 또는 토출압과의 압력차에 의해 가압되어진다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 로터리식 밀폐형 압축기의 종단면도와 냉동 사이클 구성도,
도 2는 상기 실시예 1에 따른 제 1 실린더와 제 2 실린더를 분해한 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 로터리식 밀폐형 압축기의 종단면도와 냉동 사이클의 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 로터리식 밀폐형 압축기의 종단면도 및 냉동 사이클 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 로터리식 밀폐형 압축기의 종단면도 및 냉동 사이클 구성도,
도 6은 상기 실시예에 따른 사방향 전환 밸브의 구성과 냉동 사이클 구성도,
도 7은 상기 실시예에 따른 도 6과는 다른 상태의 사방향 전환 밸브의 구성과 냉동 사이클 구성도,
도 8은 본 발명의 실시예 5에 따른 사방향 전환 밸브의 구성과 냉동 사이클 구성도,
도 9는 본 발명의 실시예 6에 따른 사방향 전환 밸브의 구성과 냉동 사이클 구성도,
도 10A 및 도 10B는 본 발명의 실시예 7에 따른 서로 다른 유지 기구를 설명하는 제 2 실린더의 횡단평면도 및
도 11은 본 발명의 실시예 8에 따른 히트펌프식 냉동 사이클 구성도이다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예 1의 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 로터리식 밀폐형 압축기(R)의 단면 구조와 상기 로터리식 밀폐형 압축기(R)를 구비한 냉동 사이클의 구성을 도시한 도면이다.
우선 로터리식 밀폐형 압축기(R)부터 설명하면, 도면 부호 “1”은 밀폐 케이스로서, 상기 밀폐 케이스(1) 내의 하부에는 후술하는 압축 기구부(2)가 설치되고, 상부에는 전동기부(3)가 설치된다. 상기 전동기부(3)와 압축 기구부(2)는 회전축(4)을 통해 연결된다.
상기 전동기부(3)는 밀폐 케이스(1)의 내면에 고정되는 스테이터(5)와, 상기 스테이터(5)의 내측에 소정의 간극을 두고 배치되고 상기 회전축(4)이 삽입되는 로터(6)로 구성된다. 상기 전동기부(3)는 운전 주파수를 가변하는 인버터(30)에 접속되고, 또한 인버터(30)를 통해 상기 인버터(30)를 제어하는 제어부(40)에 전기적으로 접속된다.
상기 압축 기구부(2)는 회전축(4) 하부에 중간 간막이판(7)을 통해 상하에 배치되는 제 1 실린더(8A)와 제 2 실린더(8B)를 구비하고 있다. 상기 제 1, 제 2 실린더(8A, 8B)는 서로 외형 형상 크기가 상위하고, 또한 내부 직경 크기가 동일하도록 설정되어 있다. 제 1 실린더(8A)의 외부 직경 크기는 밀폐 케이스(1)의 내부직경 크기 보다도 약간 크게 형성되고, 밀폐 케이스(1) 내둘레면에 압입되고 나서 밀폐 케이스(1) 외부로부터의 용접 가공에 의해 위치가 결정되어 고정된다.
제 1 실린더(8A)의 상면부에는 주 베어링(9)이 겹쳐지고, 밸브 커버(100a)와 함께 장착 볼트(10)를 통해 실린더(8A)에 장착 고정된다. 제 2 실린더(8B)의 하면부에는 부 베어링(11)이 겹쳐지고, 밸브 커버(100b)와 함께 장착 볼트(12)를 통해 제 1 실린더(8A)에 장착 고정된다. 상기 중간 간막이판(7) 및 부 베어링(11)의 외부 직경 크기는 제 2 실린더(8B)의 내부직경 크기보다 어느 정도 크고, 또한 상기 실린더의 내부 직경의 중심에 대해 외부둘레의 중심이 어긋나 있다. 이 때문에 제 2 실린더(8B)의 외부둘레 일부는 중간 간막이판(7) 및 부 베어링(11)의 외부직경 보다도 직경 방향으로 돌출해 있다.
한편, 상기 회전축(4)은 중도부와 하단부가 상기 주 베어링(9)과 상기 부 베어링(11)에 회전 자유롭게 지지된다. 또한, 회전축(4)은 각 실린더(8A, 8B) 내부 를 관통하고, 또한 대략 180°의 위상차로 형성되는 2개의 편심부(4a, 4b)를 일체로 구비하고 있다. 각 편심부(4a, 4b)는 서로 동일 직경을 이루고, 각 실린더(8A, 8B) 내부 직경부에 위치하도록 조립된다. 각 편심부(4a, 4b)의 둘레면에는 서로 동일한 직경을 이루는 편심 롤러(13a, 13b)가 끼워 맞춰진다.
상기 제 1 실린더(8A)와 제 2 실린더(8B)는 상기 중간 간막이판(7)과 주 베어링(9) 및 부 베어링(11)으로 상하면이 구획되고, 각각의 내부에 실린더실(14a, 14b)이 형성된다. 각 실린더실(14a, 14b)은 서로 동일 직경 및 높이로 형성되고, 각 실린더실(14a, 14b)에 상기 편심 롤러(13a, 13b)가 각각 편심 회전 자유롭게 수용된다.
각 편심 롤러(13a, 13b)의 높이는 각 실린더실(14a, 14b)의 높이와 대략 동일하게 형성된다. 따라서, 편심 롤러(13a, 13b)는 서로 180°의 위상차가 있지만, 실린더실(14a, 14b)에서 편심 회전함으로써 실린더실에서 동일한 배제 용적으로 설정된다. 각 실린더(8A, 8B)에는 실린더실(14a, 14b)과 연통되는 베인실(22a, 22b)이 설치되어 있다. 각 베인실(22a, 22b)에는 베인(15a, 15b)이 실린더실(14a, 14b)에 대해 돌출과 함몰이 자유롭게 수용된다.
도 2는 제 1 실린더(8A)와 제 2 실린더(8B)를 분해하여 도시한 사시도이다.
상기 베인실(22a, 22b)은 베인(15a, 15b)의 양 측면이 슬라이딩 자유롭게 이동할 수 있는 베인 수납 홈(23a, 23b)과 각 베인 수납 홈(23a, 23b) 단부에 일체로 연이어 설치된 베인(15a, 15b)의 후단부가 수용되는 세로 구멍부(24a, 24b)로 이루어진다. 상기 제 1 실린더(8A)에는 외둘레면과 베인실(22a)을 연통하는 가로 구멍 (25)이 설치되고, 스프링 부재(26)가 수용된다. 스프링 부재(26)는 베인(15a)의 배면측 단면과 밀폐 케이스(1) 내둘레면과의 사이에 개재되고, 베인(15a)에 탄성력(배압(背壓))을 부여하여, 그의 선단 테두리를 편심 롤러(13a)에 접촉시키는 압축 스프링이다.
상기 제 2 실린더(8B)측의 베인실(22b)에는 베인(15b) 이외에 어떤 부재도 수용되어 있지 않지만, 후술하는 바와 같이 베인실(22b)의 설정 환경과 후술하는 압력 전환 기구(수단)(K)의 작용에 따라서 베인(15b)의 선단 테두리를 상기 편심 롤러(13b)에 접촉시키도록 되어 있다. 각 베인(15a, 15b)의 선단 테두리는 평면에서 봐서 반원 형상으로 형성되어 있고, 평면으로 봐서 원형 형상의 편심 롤러(13a, 13b)의 둘레벽에 편심 롤러(13a)의 회전 각도에 관계없이 선 접촉할 수 있다.
그리고, 상기 편심 롤러(13a, 13b)가 실린더실(14a, 14b)의 내주벽을 따라서 편심 회전하였을 때, 베인(15a, 15b)은 베인 수납 홈(23a, 23b)을 따라서 왕복 운동하고, 또한 베인 후단부가 세로 구멍부(24a, 24)로부터 전진과 후퇴가 자유로워지는 작용이 가능하다. 상기한 바와 같이, 상기 제 2 실린더(8B)의 외형 크기 형상과 상기 중간 간막이판(7) 및 부 베어링(11)의 외부 직경 크기와의 관계 때문에, 제 2 실린더(8B)의 외형 일부는 밀폐 케이스(1)내에 노출된다.
상기 밀폐 케이스(1)로의 노출 부분이 상기 베인실(22b)에 상당하도록 설계되어 있고, 따라서 베인실(22b) 및 베인(15b) 후단부는 케이스내 압력을 직접적으로 받게 된다. 특히, 제 2 실린더(8B) 및 베인실(22b)은 구조물이므로 케이스내 압력을 받아도 어떤 영향도 없지만, 베인(15b)은 베인실(22b)에 슬라이딩 자유롭게 수용되고, 또한 후단부가 베인실(22b)의 세로 구멍부(24b)에 위치하므로, 케이스내 압력을 직접적으로 받는다.
그리고, 또한 상기 베인(15b)의 선단부가 제 2 실린더실(14b)에 대향하고, 베인 선단부는 실린더실(14b)내의 압력을 받는다. 결국, 상기 베인(15b)은 선단부와 후단부가 받는 서로의 압력의 대소에 따라서 압력이 큰 쪽에서 압력이 작은 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 각 실린더(8A, 8B)에는 상기 장착 볼트(10, 12)가 삽입 통과하거나, 또는 나사가 삽입되는 장착용 구멍, 또는 나사 구멍이 설치되고, 제 1 실린더(8A)에만 원호 형상의 가스 통과용 구멍부(27)가 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 밀폐 케이스(1)의 상단부에는 토출관(18)이 접속된다. 상기 토출관(18)은 응축기(19), 팽창 기구(20) 및 증발기(21)를 통해 어큐뮬레이터(17)에 접속된다. 상기 어큐뮬레이터(17) 바닥부에는 압축기(R)에 대한 흡입관(16a, 16b)이 접속된다. 한쪽 흡입관(16a)은 밀폐 케이스(1)와 제 1 실린더(8A)측부를 관통하고, 제 1 실린더실(14a)내로 직접 연통한다. 다른쪽 흡입관(16b)은 밀폐 케이스(1)를 통해 제 2 실린더(8B)측부를 관통하고, 제 2 실린더실(14b)내로 직접 연통한다.
또한, 압축기(R)와 응축기(19)를 연통하는 상기 토출관(18)의 중도부에서 분기하여 상기 제 2 실린더실(14b)에 접속되는 흡입관(16b)의 중도부에 합류하는 분기관(P)이 설치된다. 상기 분기관(P)의 중도부에는 제 1 개폐 밸브(28)가 설치된다. 상기 흡입관(16b)에서 분기관(P)의 분기부보다도 상류측에는 제 2 개폐밸브 (29)가 설치된다. 상기 제 1 개폐밸브(28)와 제 2 개폐밸브(29)는 각각 전자밸브로서, 상기 제어부(40)로부터의 전기 신호에 따라서 개폐 제어되도록 되어 있다.
이와 같이 하여 제 2 실린더실(14b)에 접속되는 흡입관(16b), 분기관(P), 제 1 개폐 밸브(28) 및 제 2 개폐 밸브(29)로 압력 전환 기구(K)가 구성된다. 그리고, 압력 전환 기구(K)의 전환 작동에 따라서 제 2 실린더(8B)의 실린더실(14b)에 흡입압 또는 토출압이 유도되도록 되어 있다.
계속해서, 상기 로터리식 밀폐형 압축기(R)를 구비한 냉동 사이클 장치의 작용에 대해 설명한다.
(1) 통상 운전(전체 능력 운전)을 선택한 경우:
제어부(40)는 압력 전환 기구(K)의 제 1 개폐 밸브(28)를 닫고, 제 2 개폐 밸브(29)를 개방하도록 제어한다. 그리고, 제어부(40)는 인버터(30)를 통해 전동기부(3)에 운전 신호를 보낸다. 회전축(4)이 회전 구동되고, 편심 롤러(13a, 13b)는 각 실린더실(14a, 14b)내에서 편심 회전을 실시한다.
제 1 실린더(8A)에서는 베인(15a)이 스프링 부재(26)에 의해 항상 탄성적으로 눌려져 힘이 가해지므로 베인(15a)의 선단 테두리가 편심 롤러(13a) 둘레벽에 슬라이딩 접속하여 제 1 실린더실(14a)내를 흡입실과 압축실로 이분한다. 편심 롤러(13a)의 실린더실(14a) 내둘레면 전접(轉接) 위치와 베인 수납 홈(23a)이 일치하고, 베인(15a)이 가장 후퇴한 상태에서 상기 실린더실(14a)의 공간 용량이 최대가 된다. 냉매 가스는 어큐뮬레이터(17)로부터 흡입관(16a)을 통해 상부 실린더실(14a)로 흡입되어 가득 채워진다.
편심 롤러(13a)의 편심 회전에 수반하여 편심 롤러의 제 1 실린더실(14a) 내둘레면에 대한 전접 위치가 이동하고, 실린더실(14a)의 구획된 압축실의 용적이 감소한다. 즉, 먼저 실리더실(14a)로 유도된 가스가 서서히 압축된다. 회전축(4)이 계속해서 회전되고, 제 1 실린더실(14a)의 압축실의 용량이 더 감소하여 가스가 압축되고, 소정압까지 상승한 곳에서 도시하지 않은 토출 밸브가 개방한다. 고압 가스는 밸브 커버(100a)를 통해 밀폐 케이스(1) 내에 토출되어 가득 채워진다. 그리고, 밀폐 케이스 상부의 토출관(18)으로부터 토출된다.
한편, 압력 전환 기구(K)를 구성하는 제 1 개폐 밸브(28)가 닫혀져 있으므로 제 2 실린더실(14b)에 토출압(고압)이 유도되는 일은 없다. 제 2 개폐 밸브(29)가 개방되어 있으므로 상기 증발기(21)에서 증발하여 어큐뮬레이터(17)에서 기액 분리된 저압의 증발 냉매가 제 2 실린더실(14b)로 유도된다. 제 2 실린더실(14b)은 흡입압(저압) 분위기가 되는 한편, 베인실(22b)이 밀폐 케이스(1) 내에 노출되어 토출압(고압)하에 있다. 상기 베인(15b)에서는 그 선단부가 저압 조건이 되고, 또한 후단부가 고압 조건이 되어 전후단부에서 압력차가 존재한다.
이 압력차의 영향으로 베인(15b)의 선단부가 편심 롤러(13b)에 슬라이딩 접속하도록 눌려 힘이 가해진다. 즉, 제 1 실린더실(14a)측의 베인(15a)이 스프링 부재(56)에 의해 가압되어져 압축 작용이 실시되는 것과 완전히 동일한 압축 작용이 제 2 실린더실(14b)에서도 실시된다. 결국, 로터리식 밀폐형 압축기(R)에서는 제 1 실린더실(14a)과 제 2 실린더실(14b)의 양쪽에서 압축 작용이 이루어지고, 전체 능력 운전이 실시되게 된다.
밀폐 케이스(1)로부터 토출관(18)을 통해 토출되는 고압 가스는 응축기(19)로 유도되어 응축 액화되고, 팽창 기구(20)에서 단열 팽창되고, 증발기(21)에서 열교환 공기로부터 증발 잠열을 빼앗아 냉방 작용을 한다. 그리고, 증발한 후의 냉매는 어큐뮬레이터(17)로 유도되어 기액 분리되고, 다시 각 흡입관(16a, 16b)으로부터 압축기(R)의 압축 기구부(2)로 흡입되어 상술한 경로를 순환한다.
(2) 특별 운전(능력 반감 운전)을 선택한 경우:
특별 운전(압축 능력을 반감하는 운전)을 선택하면, 제어부(40)는 압력 전환 기구(K)의 제 1 개폐 밸브(28)를 개방하고, 제 2 개폐 밸브(29)를 닫도록 전환 설정한다. 제 1 실린더실(14a)에서는 상술한 바와 같이 통상의 압축 작용이 이루어지고, 밀폐 케이스(1) 내에 토출된 고압 가스가 가득 채워져 케이스 내부는 고압이 된다. 토출관(18)으로부터 토출되는 고압 가스의 일부가 분기관(P)으로 분류되고, 개방한 제 1 개폐 밸브(28)와 흡입관(16b)을 통해 제 2 실린더실(14b)내로 도입된다.
상기 제 2 실린더실(14b)이 토출압(고압) 분위기에 있는 한편, 베인실(22b)은 케이스내 고압과 동일한 상황하에 있는 것은 변함이 없다. 이 때문에 베인(15b)은 전후 단부 모두 고압의 영향을 받고, 전후단부에서 압력차가 존재하지 않는다. 베인(15b)은 롤러(13b) 외둘레면으로부터 이격된 위치에서 이동하지 않고 정지 상태를 유지하고, 제 2 실린더실(14b)에서의 압축 작용은 실시되지 않는다. 결국, 제 1 실린더실(14a)에서의 압축 작용만이 유효하고, 능력을 반감한 운전이 이루어지게 된다.
제 2 실린더실(14b)의 내부는 고압으로 되어 있으므로 밀폐 케이스(1) 내로부터 제 2 실린더실(14b)내로의 압축 가스의 누설은 발생하지 않고, 이에 의한 손실도 발생하지 않는다. 따라서, 압축 효율의 저하없이 능력을 반으로 한 운전이 가능해진다. 종래와 같이, 압축기내에 베인을 상사점에서 고정하는 복잡한 기구도 불필요하고, 압축기내에서는 베인에 힘을 가하는 스프링 부재를 생략할 만큼의 단순 구조로 용량 가변이 가능해지고, 비용적으로 유리하며, 제조성이 우수하고, 또한 고효율의 용량 가변형 2 실린더 로터리식 밀폐형 압축기를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제 2 실린더실(14b)에 대해 흡입압과 토출압을 전환하는 압력 전환 기구(K)의 구성은 이전에 설명한 것에 한정되지 않고, 이하에 설명하는 변형의 실시예를 생각할 수 있다.
(실시예 2)
도 3은 실시예 2의 압력 전환 기구(Ka)의 구성을 설명하는 도면이다. 로터리식 밀폐형 압축기(R) 및 냉동 사이클의 구성은 이전에 설명한 것과 동일하며, 동일한 번호를 붙이고 새로운 설명을 생략한다. 상기 압력 전환 기구(Ka)는 제 1 개폐 밸브(28)를 설치한 분기관(P)이 소정 부위에 접속되는 것은 변함이 없다. 상기 제 2 개폐 밸브를 대신하여 역지 밸브(29A)를 구비한 것을 특징으로 한다. 상기 역지 밸브(29A)는 어큐뮬레이터(17)측으로부터 제 2 실린더실(14b)측으로의 냉매의 유통을 허용하고, 역방향의 흐름을 저지한다.
전체 능력 운전을 선택하면 제 1 개폐 밸브(28)가 닫혀진다. 흡입관(16b)으로 유도되는 저압 가스가 역지 밸브(29A)를 통해 제 2 실린더실(14b)로 도입된다. 제 2 실린더실(14b)이 흡입압(저압)이 되고, 베인실(22b)이 케이스내 고압이 되어 베인(15b)의 전후단부에서 압력차가 생긴다. 상기 베인(15b)은 항상 제 2 실린더실(14b)로 돌출하도록 배압을 걸고, 편심 롤러(13b)에 접촉하여 압축 작용이 실시된다. 당연히 제 1 실린더실(14a)에서도 압축 작용이 실시되므로 전체 능력 운전을 한다.
능력 반감 운전을 선택하면 제 1 개폐 밸브(28)가 개방된다. 토출관(18)으로부터 분기관(P)으로 유도되는 고압 가스의 일부가 제 1 개폐 밸브(28)를 통해 제 2 실린더실(14b)로 도입된다. 제 2 실린더실(14b)이 고압이 되는 한편 베인실(22b)이 고압이므로 베인(15b)의 전후단부에서 압력차가 존재하지 않는다. 베인(15b) 위치가 변하지 않고, 따라서 제 2 실린더실(14b)에서는 압축 작용이 실시되지 않는다. 결국, 제 1 실린더실(14a)만의 능력 반감 운전을 한다.
(실시예 3)
도 4는 실시예 3의 압력 전환 기구(Kb)의 구성을 설명하는 도면이다. 로터리식 밀폐형 압축기(R) 및 냉동 사이클의 구성은 이전에 설명한 것과 완전히 동일하고, 동일한 번호를 붙이고 새로운 설명을 생략한다. 상기 압력 전환 기구(Kb)는 토출관(18)으로부터 분기되는 분기관(P), 어큐뮬레이터(17)로부터 증발된 저압 가스를 도출 안내하는 안내관(16) 및 제 2 실린더실(14b)의 흡입부에 연통하는 흡입관(16b)의 각각 단부가 접속되는 포트를 구비한 삼방향 전환 밸브(35)로 이루어진다.
전체 능력 운전을 선택하면 삼방향 전환 밸브(35)는 흡입관(16)과 제 2 실 린더실(14b)을 연통한다. 따라서, 제 2 실린더실(14b)이 저압이 되고, 고압의 베인실(22b)과의 사이에서 압력차가 생긴다. 베인(15b)은 배압을 받아 편심 롤러(13b)에 접촉하고, 왕복 운동하여 압축 작용이 실시된다.
능력 반감 운전을 선택하면 삼방향 전환 밸브(35)는 분기관(P)과 제 2 실린더실(14b)을 연통한다. 제 2 실린더실(14b)이 고압이 되고, 고압의 베인실(22b)과 동일하게 되어, 베인(15b)은 그 위치를 이동하지 않는다. 제 1 실린더실(14a)만의 능력 반감 운전이 실시되게 된다.
(실시예 4)
도 5는 실시예 4의 압력 전환 기구(Kb1)의 구성을 설명하는 도면이다. 로터리식 밀폐형 압축기(R) 및 냉동 사이클의 구성은 이전에 설명한 것과 완전히 동일하며, 동일한 번호를 붙이고 새로운 설명을 생략한다. 상기 압력 전환 기구(Kb1)는 압력 전환 기구(Kb)를 구성하는 삼방향 전환 밸브(35)를 대신한 사방향 전환 밸브(60)를 구비하고 있다. 상기 사방향 전환 밸브(60)는 예를 들면 히트펌프식 냉동 사이클 장치에 냉방 운전과 난방 운전과의 전환에 이용되는 사방향 전환 밸브를 그대로 채용할 수 있다.
상기 사방향 전환 밸브(60)에는 냉동 사이클의 고압측에서 분기되는 분기관(P)에 접속되는 고압관(D), 어큐뮬레이터(17)를 통해 증발한 저압 가스를 도출하는 안내관(16)에 접속되는 저압관(S), 상기 제 2 실린더실(14b)과 연통하는 흡입관(16b)에 접속되는 제 1 도관(S) 및 선단 개구부에 하우징(Z)이 삽입되어 완전히 폐쇄되는 제 2 도관(E)이 접속된다.
또한, 상기 사방향 전환 밸브(60)의 구체적인 구성에 대해서 상술한다. 도 6 및 도 7은 사방향 전환밸브(60)의 구성과 서로 다른 작용 상태를 설명하는 도면으로서, 냉동 사이클 자체의 구성은 이전에 설명한 것(도 1 내지 도 3)과는 표시 방법이 다르지만, 내용적으로는 완전히 동일하다.
상기 사방향 전환 밸브(60)는 주 밸브(61)와 부 밸브(파일럿 밸브라고 함)(62)로 구성된다. 이전에 설명한 도 5에서는 사방향 전환밸브(60) 중 주 밸브(61)만을 도시하고 있다. 상기 주 밸브(61)는 양 단부가 닫혀진 통 형상의 밸브 상자(63)를 구비하고, 상기 밸브 상자(63)의 중간부에 상기 고압관(D)이 접속되고, 고압관(D)과는 대략 대향하는 부위에 저압관(S)이 접속된다. 저압관(S)의 양측에는 동일한 소정 간격을 두고 상기 한쌍의 도관(C, E)이 접속된다. 여기서는 좌측 도관을 제 1 도관(C)이라고 부르고, 우측 도관을 제 2 도관(D)이라고 부른다.
상기 밸브 상자(63)내에는 밸브 본체(64)가 밸브 상자(63)의 축방향을 따라서 이동 자유롭게 수용되어 있고, 이 밸브 본체(64)의 양측부에는 연결봉(65)을 통해 피스톤(66a, 66b)이 접속된다. 각각의 피스톤(66a, 66b)은 밸브 상자(63) 내벽에 슬라이딩 접속 가능하게 수용되고, 밸브 상자(63)의 축방향을 따라서 슬라이딩 자유롭다. 각 피스톤(66a, 66b)에는 도시하지 않은 미세 구멍이 설치되어 있어, 피스톤의 양측부에서 기체의 유통이 가능하다.
상기 밸브 본체(64)는 밸브 상자(63)에 설치되는 밸브 자리(67)를 따라서 이동할 수 있고, 또한 밸브 자리(67)에는 상기 제 1 도관(C), 저압관(S) 및 제 2 도관(E)의 개구 단부가 삽입되어 있다. 밸브 본체(64)는 그 위치에 따라서 제 1 도 관(C)과 저압관(S) 상호를 연통하거나 또는 저압관(S)과 제 2 도관(E)을 연통할 수 있도록 되어 있다.
상기 부 밸브(62)는 원통 형상의 부 밸브 본체(68)를 구비하고, 상기 저압관(S)의 중도부에 연통되는 저압 세관(細管)(69)이 접속되고, 상기 저압 세관(69)을 중심으로 하여 부 밸브 본체(68)의 폭 방향의 양측에는 한쌍의 부 밸브 세관(70, 71)이 접속된다. 각각의 세관(70, 71)은 상기 주 밸브(61)의 양 단부에 설치되는 주 밸브 세관(72, 73)에 각각 접속된다.
상기 부 밸브 본체(68) 내에는 저압 세관(69) 및 좌우의 부 밸브 세관(70, 71)을 연통하는 밸브 자리(75, 76)가 형성되어 있다. 부 밸브 본체(68)의 일단에는 밸브자리(75, 76)를 개폐하는 니들 밸브(77)가 축 방향을 따라서 이동 가능하게 설치되어 있고, 또한 니들 밸브(77)를 밸브 자리(75, 76)로 향해 힘을 가하는 스프링(78)이 설치되어 있다. 그리고, 부 밸브 본체(68)의 타단에는 고정 철심(80), 가동 철심(81), 스프링(82) 및 전자 코일(83) 등으로 이루어진 솔레노이드(84)가 설치되어 있다.
도 6은 상기 솔레노이드(84)에 대한 비통전 상태를 나타내고, 스프링(82)의 미는 힘으로 눌려져 가동 철심(81) 및 니들 밸브(77)가 좌측 방향으로 이동하고, 한쪽(좌측)의 밸브 자리(75)가 열림과 동시에 다른쪽(우측)의 밸브 자리(76)가 닫히고, 좌측의 부 밸브 세관(70)과 저압 세관(69)이 연통된다. 이 때, 주 밸브(61)에서는 고압관(D)으로부터 주 밸브의 밸브 상자(63) 내에 고압 가스가 도입되어, 밸브 상자(63) 내에 고압 가스가 가득 채워진다.
고압 가스는 좌우 한쌍의 피스톤(66a, 66b)에 설치되는 미세 구멍을 통해 피스톤(66a, 66b)과 밸브 상자(63) 단면과의 사이에 형성되는 공간실(Ra, Rb)내로 도입된다. 부 밸브(62)에서는 한쪽(우측)의 밸브 자리(76)가 니들 밸브(77)에 의해 닫혀져 있으므로 주 밸브(61)의 한쪽(우측)의 공간실(Rb)에 가득 채워지는 고압 가스가 갈곳이 없어 이 공간실(Rb)이 고압 분위기가 된다.
한편, 부 밸브(62)에서는 니들 밸브(77)에 의해 개방되는 밸브 자리(75)측은 저압 세관(69)과 부 밸브 세관(70)이 연통하는 것으로 상기 부 밸브 세관(70)에 접속되는 주 밸브 세관(72)과 주 밸브(61)내의 다른쪽(좌측)의 공간실(Ra)이 연통되어 저압 분위기가 된다. 주 밸브(61)의 양측의 공간실(Ra, Rb)에서 압력차가 생기고, 피스톤(66a, 66b)과 함께 밸브 본체(64)가 좌측 방향으로 이동한다. 밸브 본체(64)를 통해 저압관(S)과 제 1 도관(C)이 연통 상태가 되고, 밸브 상자(63)를 통해 고압관(D)과 제 2 도관(E)이 연통하도록 되어 있다.
도 6의 상태에서 부 밸브(62)의 솔레노이드(84)에 통전하면 도 7에 도시한 상태로 바뀐다. 솔레노이드(84)를 구성하는 가동 철심(81)이 고정 철심(80)으로 흡인되어 우측 방향으로 이동하고, 한쪽 밸브 자리(75)가 닫히고 다른쪽 밸브 자리(76)가 열려 저압 세관(69)과 세관(71)이 연통된다. 이에 의해 주 밸브(61)에서는 한쪽(우측) 공간실(Rb)이 저압 분위기가 되고, 니들 밸브(77)에 의해 닫혀진 부 밸브 세관(70)과 연통하는 주 밸브(61)내의 다른쪽(좌측) 공간실(Ra)이 고압 분위기가 된다. 주 밸브(61)의 양측의 공간실(Ra, Rb)에 압력차가 생기고, 피스톤(66a, 66b)과 함께 밸브 본체(64)가 우측 방향으로 이동한다. 따라서, 밸브 본체(64)를 통해 저압관(S)과 제 2 도관(E)이 연통 상태가 되고, 밸브 상자(63)를 통해 고압관(D)과 제 1 도관(C)이 연통하도록 되어 있다.
이와 같은 압력 전환 기구(Kb1)를 구성하는 사방향 전환 밸브(60)를 구비한 냉동 사이클 장치에서 전체 능력 운전을 선택하면 부 밸브(62)의 솔레노이드(84)가 비통전 상태가 된다. 도 6에 도시한 바와 같이 부 밸브(62)는 저압관(S)과 제 1 도관(C)이 연통하도록 주 밸브(61)의 밸브 본체(64)를 제어한다. 따라서, 저압관(S)은 흡입관(16)을 통해 어큐뮬레이터(17)와 연통하고, 제 1 도관(C)은 흡입관(16b)을 통해 제 2 실린더실(14b)과 연통한다.
제 2 실린더실(14b)에 저압 가스가 유도되고, 고압 베인실(22b)과의 사이에서 압력차가 생긴다. 베인(15b)은 배압을 받아 편심 롤러(13b)에 접촉하고, 왕복 운동하여 압축 작용이 실시된다. 당연히 제 1 실린더실(14a)도 압축 운전이 실시되므로 2 실린더에 의한 전체 능력 운전을 한다.
또한, 이 때 사방향 전환 밸브(60)를 구성하는 주 밸브(61)에서는 밸브 상자(63)를 통해 냉동 사이클의 고압측에서 분기되는 분기관(P)과 밸브 상자(63)에 접속되는 제 2 도관(E)이 연통 상태에 있고, 밸브 상자(63)에 가득 채워진 고압 가스가 제 2 도관(E)으로 유도된다. 그러나, 제 2 도관(E)에는 하우징(Z)이 삽입되어 폐쇄되어 있으므로 고압 가스는 도관(E)으로 먼저 유도되지는 않는다
능력 반감 운전을 선택하면 부 밸브(62)의 솔레노이드(84)가 통전 상태가 된다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 부 밸브(62)는 주 밸브(61)의 밸브 본체(64)를 저압관(S)과 제 2 도관(E)이 연통하도록 제어한다. 저압관(S)은 흡입관(16)을 통 해 어큐뮬레이터(17)에 연통하지만, 제 2 도관(E)은 항상 폐쇄되어 있으므로 저압 가스가 사방향 전환 밸브(60)로 먼저 유도되는 일은 없다.
한편, 밸브 본체(64)의 이동에 의해 밸브 상자(63)를 통해 고압관(D)과 제 1 도관(C)이 연통 상태가 된다. 제 1 도관(C)으로부터 흡입관(16b)에 고압 가스가 유도되고, 제 2 실린더실(14b)이 고압이 된다. 베인실(22b)도 고압 조건하에 있으므로 베인(15b)은 그 위치를 이동하지 않고, 제 1 실린더실(14a)만의 능력 반감 운전이 실시된다.
이와 같이, 예를 들면 히트펌프식 냉동 사이클 장치에서 냉방 운전과 난방 운전의 전환에 이용되는 사방향 전환 밸브를 그대로 압력 전환 기구(Kb1)의 구성 부품으로서 채용할 수 있고, 비용으로의 영향을 억제하고, 신뢰성의 확보가 도모된다. 또한, 사방향 전환 밸브(60)의 폐쇄관(E)은 그 선단 개구에 하우징(Z)을 삽입하여 폐쇄하도록 하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 단지 선단 개구를 압궤(壓潰) 가공하여 폐쇄하여도 좋고, 또는 다른 적절한 수단에 의해 폐쇄할 수도 있다.
(실시예 5)
도 8은 실시예 5의 압력 전환 기구(Kb2)의 구성을 설명하는 도면이다. 로터리식 밀폐형 압축기(R) 및 냉동 사이클의 구성은 이전에 설명한 것과 완전히 동일하며, 동일한 번호를 붙이고 새로운 설명을 생략한다. 상기 압력 전환 기구(Kb2)는 기본적으로 실시예 4에서 설명한 것과 후술하는 부위를 제외하고 완전히 동일한 사방향 전환 밸브이며, 동일한 구성 부품에는 동일한 부호를 붙이고 새로운 설명을 생략한다.
여기서는 사방향 전환밸브(60A)를 구성하는 부 밸브(62)에 영구자석(85)을 장착한 것을 특징으로 하고 있다. 상기 영구자석(85)의 위치는 부 밸브 본체(68)와 솔레노이드(84)를 구성하는 전자 코일(83)과의 사이이며, 소정의 자기 흡인력을 구비하여 가동 철심(81)에 대해 영향을 미치고 있다. 구체적으로 가동 철심(81)에 대한 영구자석(85)의 자기 흡인력은 솔레노이드(84)의 가동 철심(81)에 대한 전자 흡착력에는 떨어지지만, 스프링(82)의 가동 철심(81)에 대한 탄성력 보다는 우수하도록 설정되어 있다.
상기 도면은 전체 능력 운전이 선택된 상태를 도시하고, 부 밸브(62)의 솔레노이드(84)에 일단 통전하고, +(플러스) 극성, 또는 -(마이너스) 극성을 부여하고, 가동 철심(81) 및 니들 밸브(77)를 좌측 방향으로 이동시킨 후, 솔레노이드(84)를 단전한다. 이 상태에서 영구자석(85)의 자기 흡인력이 가동 철심(81)에 작용하여, 가동 철심(81) 및 니들 밸브(77)의 위치를 유지한다. 개방된 밸브 자리(75)에 유통하는 저압 가스에 압력 변동이 있어도 영구 자석(85)이 가동 철심(81) 및 니들 밸브(77)의 위치를 유지하고, 니들 밸브(77)의 위치 변동을 저지한다.
도시하고 있지 않지만, 능력 반감 운전이 선택된 경우는 일단 솔레노이드(84)에 통전하여 도 6과는 역극성을 부여한다. 솔레노이드(84)의 작용에 의해 스프링(82)의 탄성력 및 영구자석(85)의 자기 흡인력에 저항하여 가동 철심(81)을 이동시킨다. 먼저 도 7에서 설명한 바와 같이, 니들 밸브(77)는 한쪽 밸브 자리(76)를 열고, 다른쪽 밸브 자리(75)를 닫는다. 니들 밸브(77)의 위치가 정해지면 솔레노이드(84)를 비통전 상태로 바꾼다. 다시 스프링(82)의 탄성력이 가동 철심(81) 에 작용하지만, 영구자석(85)의 자기 흡인력이 우수하여 가동 철심(81)은 그 위치를 유지한다. 따라서, 능력 반감 운전은 지장없이 실시된다.
이와 같이 하여 부 밸브(62)의 소정 부위에 영구자석(85)을 구비하고, 전체 능력 운전 또는 능력 반감 운전이 선택될 때마다 솔레노이드(84)를 일시적으로 통전 상태로 하지만, 그 후 다시 비통전 상태로 바꿔 영구자석(85)의 자기 흡인력에 영향을 미치므로 런닝비용에 미치는 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.
(실시예 6)
도 9는 실시예 6의 압력 전환 기구(Kb3)의 구성을 설명하는 도면이다. 로터리식 밀폐형 압축기(R) 및 냉동 사이클의 구성은 이전에 설명한 것과 완전히 동일하며, 동일한 번호를 붙이고 새로운 설명을 생략한다. 상기 압력 전환 기구(Kb3)는 기본적으로 실시예 5에서 설명한 사방향 전환 밸브(60A)와 후술하는 부위를 제외하고 동일 구성의 삼방향 전환 밸브(60B)를 구비하고, 동일 구성 부품에는 동일한 번호를 붙이고 새로운 설명을 생략한다. 또한, 실시예 4에서 설명한 사방향 전환 밸브(60)의 구성을 충당하는 것도 가능하다.
여기서, 삼방향 전환 밸브(60B)는 사방향 전환 밸브(60)를 구성하는 주 밸브(61)로부터 제 2 도관(E)을 제거한 것을 특징으로 하고 있다. 이전에 설명한 제 2 도관(E)은 그 일단이 밸브자리(67)에 접속되어 있지만, 타단의 개구단에 하우징(Z)을 삽입하여 폐쇄하고 있으므로 유로(流路) 구성으로서는 완전히 불필요한 것이다. 통상 이용되는 시판 사방향 전환 밸브를 그대로 유용하고 있기 때문에 불가피한 처치가 된다. 여기서, 상기 사방향 전환 밸브(60A)를 구성하는 밸브 상자(63)의 제 조시에 제 2 도관(E)과의 접속에 필요한 구멍부의 가공을 생략하여 구성한 것이다.
(실시예 7)
상기 어떤 압력 전환 기구(K, Ka, Kb, Kb1, Kb2, Kb3)를 구비한 로터리식 밀폐형 압축기(R)에서도 능력 반감 운전시에 제 2 실린더(8B)측의 베인(15b)의 위치를 유지하면 좋다.
도 10A 및 도 10B는 실시예 7의 서로 다른 유지 기구(45, 46)를 구비한 제 2 실린더(8B)의 횡단 평면도이다. 즉, 각 유지 기구(45, 46)는 상기 제 2 실린더(8B)측의 실린더실(14b)에 가해지는 압력과 베인실(22b)에 가해지는 압력과의 압력차 보다도 작은 힘으로 상기 베인(15b)을 편심 롤러(13b)로부터 떨어진 방향으로 힘이 가해져 유지된다.
도 10A에 도시한 유지 기구(45)는 베인(15b)의 배면측 단면에 설치되는 영구자석이다. 상기 영구자석(45)을 구비함으로써 항상 소정의 힘으로 베인(15b)을 자기 흡인한다. 또는 영구자석을 대신하여 전자석을 구비하고, 필요에 따라서 자기 흡인하도록 해도 좋다.
도 10B에 도시한 유지기구(46)는 탄성체인 인장 스프링으로 한다. 상기 인장 스프링(46)의 한 단부를 베인(15b)의 배면 단부에 걸어 고정하고, 항상 소정의 탄성력으로 인장하여 힘이 가하도록 해도 좋다. 상기 유지 기구(45, 46)는 설정된 자기 흡인력 또는 인장 탄성력으로 베인(15b)에 대해 편심 롤러(13b)로부터 떨어진 방향으로 힘을 가한다. 이 때문에 전체 능력 운전시에 유지 기구(45, 46)가 베인(15b)의 왕복 운동에 대해 악영향을 미치는 일이 없다.
능력 반감 운전시에 있어서, 상기 유지 기구(45, 46)는 베인(15b)의 선단부가 실린더실(14b) 둘레벽으로 몰입하는 상사점 부근 위치에 유지하도록 힘을 가한다. 즉, 상기 베인(15b)은 편심 롤러(13b)로부터 떨어진 방향으로 유지되게 된다. 이 능력 반감 운전시에도 제 2 실린더실(14b)에서 편심 롤러(13b)가 편심 회전하는 것에는 변화가 없고, 공운전이 실시된다. 편심 롤러(13b)의 둘레벽이 베인(15b) 선단부와 대향하는 베인(15b)의 상사점 위치에 이르러도 베인(15b)은 유지 기구(45, 46)에 유지되어 있으므로 그 선단부는 편심 롤러(13b)와 접촉하지 않는다.
예를 들면, 상기 유지 기구(45, 46)를 구비하지 않고, 베인(15b)을 완전한 자유 상태로 하면 능력 반감 운전시에 있어서 베인(15b) 선단부가 편심 롤러(13b)에 접촉을 반복하여 베인실(22b)에서 요동한다. 따라서, 유지기구(45, 46)를 구비하지 않으면 베인(15b)의 편심 롤러(13b) 접촉에 의한 이상음의 발생이나 베인(15b)의 파손에 이를 우려가 있지만, 상기 유지 기구(45, 46)를 구비한 것으로 상기 문제점을 제거할 수 있다.
또한, 상기 제 1 실린더실(14a)과 제 2 실린더실(14b)은 서로 동일한 직경 크기로 동일한 배제 용적으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 서로 배제 용적을 다르게 하도록 해도 좋다. 이 경우, 제 1 실린더실(14a)의 배제 용적을 제 2 실린더실(14b)의 배제 용적 보다도 크게 하거나, 반대로 제 2 실린더실(14b)의 배제 용적을 제 1 실린더실(14a)의 배제 용적 보다도 크게 해도 좋다. 그리고, 각종 크기 설정을 이루는 것에 의해 반드시 상술한 전체 능력 운전과 능력 반감 운전의 전환뿐만 아니라 임의의 능력으로의 전환 운전이 가능해진다.
또한, 이상 설명한 분기관(P)은 밀폐 케이스(1)에 접속되는 토출관(18)의 중도부로부터 분기되어 있다고 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 도 1에만 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 밀폐 케이스(1)에 접속되는 분기관(P)이라도 좋다. 또한, 분기관(P)은 냉동 사이클의 고압측과 접속하면 좋고, 실제로는 밀폐 케이스(1)와 팽창 기구(20)를 연통하는 토출관(18)의 중도부로부터 분기하도록 해도 좋다.
(실시예 8)
이상 설명한 로터리식 밀폐형 압축기를 도 1에 도시한 냉동 사이클을 구성하도록 이용되는 것은 당연하지만, 히트펌프식 냉동 사이클을 구성하는 공기조화기를 이용하여, 난방운전시 및 냉방운전시의 각 운전시에 각각 전체 능력 운전과 능력 반감 운전의 전환 운전을 실시하도록 할 수도 있다.
또한, 히트펌프식 냉동 사이클을 구성하는 공기조화기에서는 후술하는 바와 같이 전환 운전을 실시하도록 할 수도 있다.
도 11은 실시예 8로서 로터리식 밀폐형 압축기(R)를 구비한 히트펌프식 냉동 사이클의 구성도이다. 로터리식 밀폐형 압축기(R)는 이전에 설명한 것 전부를 이용할 수 있다. 이 압축기(R)에 접속되는 토출관(18)에는 사방향 전환 밸브(50), 실내 열교환기(51), 팽창 기구(52) 및 실외 열교환기(53)가 차례로 설치되어, 히트펌프식 냉동 사이클이 구성된다.
그리고, 사방향 전환 밸브(50)를 통해 압축기(R)에서의 제 1 실린더(8A)의 실린더실(14a)에 직접 접속되는 회로(Pa)가 설치된다. 또한, 실외 열교환기(53)와 사방향 전환 밸브(50)를 연통하는 냉매관의 중도부에서 분기되고, 제 2 실린더(8B)의 실린더실(14b)에 직접 접속되는 회로(Pb)를 구비하고 있다.
일반적으로 난방 운전시가 냉방 운전시에 비교하여 큰 능력을 필요로 한다. 따라서, 난방 운전시에는 도면 중 실선 화살표로 나타내는 방향으로 냉매를 유도하고, 냉방 운전시는 도면중 파선 화살표로 나타내는 방향으로 냉매를 유도하도록 사방향 전환 밸브(50)를 전환 조작한다. 난방 운전시와 냉방 운전시 모두, 즉 사방향 전환 밸브(50)의 전환 방향에 관계없이 상기 제 1 실린더(8A)의 실린더실(14a)에는 항상 흡입압이 유도되고, 이전에 설명한 스프링부재(26)의 탄성력에 의해 압축 작용이 계속된다.
난방 운전시에 제 2 실린더(8B)의 실린더실(14b)에는 사방향 전환 밸브(50)의 전환 동작에 의해 실외 열교환기(53)로부터 도출되는 저압의 증발 냉매가 유도되고, 고압의 상기 베인실(22b)에서 압력차가 생긴다. 따라서, 제 2 실린더(8B)측의 베인(15b)이 왕복 운동하여 압축 작용이 실시된다. 당연히 제 1 실린더실(8A)에서도 압축 작용이 실시되고 있으므로 전체 능력 운전이 이루어지게 된다.
냉방 운전시는 사방향 전환 밸브(50)의 전환 동작에 따라서 토출관(18)으로부터 유도되는 고압 가스가 실외 열교환기(53)와 함께 제 2 실린더실(14b)로 분류 안내된다. 따라서, 제 2 실린더실(14b)이 고압이 되고, 상기 베인실(22b)이 고압이므로 베인(15b)의 전후 단부에서 압력차가 생기지 않고, 압축 작용이 실시되지 않는다. 결국, 제 1 실린더실(14a)에서만 압축 작용이 실시되어, 능력 반감 운전이 된다.
또한, 로터리식 밀폐형 압축기와 상기 압축기를 구비한 냉동 사이클 장치는 이상 설명한 구성에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지 변형 실시 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 의하면 제 1 실린더와 제 2 실린더를 구비하는 것을 전제로 하여 한쪽 실린더의 베인에 대한 가압 구조를 생략화하고, 부품수와 가공의 수고의 경감을 도모하며, 신뢰성의 향상이 도모되는 로터리식 밀폐형 압축기와 상기 로터리식 밀폐형 압축기를 구비한 냉동 사이클 장치를 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. 밀폐 케이스내에 전동기부 및 상기 전동기부와 연결되는 로터리식 압축 기구부를 수용하고, 상기 압축 기구부에서 압축한 가스를 일단 밀폐 케이스내에 토출하여 케이스내를 고압으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기에 있어서,
    상기 압축 기구부는
    각각 편심 롤러가 편심 회전 자유롭게 수용되는 실린더실을 구비한 제 1 실린더와 제 2 실린더,
    상기 제 1 실린더와 제 2 실린더에 설치되고, 그 선단 테두리가 상기 편심 롤러의 둘레면에 접촉하도록 가압되어지고, 편심 롤러의 회전 방향을 따라서 실린더실을 이분하는 베인 및
    각각의 상기 베인의 배면측 단부를 수용하는 베인실을 구비하고,
    상기 제 1 실린더에 설치되는 베인은 상기 베인실에 구비되는 스프링 부재에 의해 가압되고,
    상기 제 2 실린더에 설치되는 베인은 상기 베인실로 유도되는 케이스내 압력과 상기 실린더실로 유도되는 흡입압 또는 토출압과의 압력차에 따라서 가압되어지는 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 실린더의 실린더실에 흡입압 또는 토출압을 유도하는 수단으로서,
    냉동 사이클의 고압측과 제 2 실리더실에 연통하는 흡입관에 접속되고, 그 중도부에 제 1 개폐 밸브를 구비한 분기관과
    상기 흡입관에서 상기 분기관의 접속부 보다도 상류측에 설치되는 제 2 개폐 밸브 또는 역지 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 실린더의 실린더실에 흡입압 또는 토출압을 유도하는 수단으로서,
    냉동 사이클의 고압측에 접속되는 분기관, 증발한 저압 가스를 도출 안내하는 안내관 및 제 2 실린더실과 연통하는 흡입관이 각각 접속되는 포트를 구비한 삼방향 전환 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 삼방향 전환 밸브는 사방향 전환밸브 중 하나의 통로를 폐쇄한 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사방향 전환밸브는,
    통 형상의 밸브 상자, 상기 밸브 상자의 중간부에 접속되는 고압관과 저압관 및 한쌍의 도관, 밸브 상자내에 밸브 상자의 축방향을 따라서 슬라이딩 가능하게 수용되는 한쌍의 피스톤, 상기 피스톤의 이동에 대응하여 상기 고압관을 한쌍의 도관 중 한쪽 도관 또는 다른쪽 도관에 연통시키고, 또한 상기 저압관을 한쌍의 도관 중 다른쪽 도관 또는 한쪽 도관에 연통시키는 밸브 본체를 수용하는 주 밸브 및 상기 밸브에 수용되는 상기 한쌍의 피스톤의 슬라이딩을 제어하는 부 밸브를 구비하고,
    상기 고압관은 상기 분기관에 접속되고, 상기 저압관은 상기 안내관에 접속되며, 상기 한쌍의 도관 중 한쪽 도관은 상기 흡입관에 접속되고, 상기 한쌍의 도관 중 다른쪽 도관은 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 삼방향 전환밸브는,
    통 형상의 밸브 상자, 상기 밸브 상자의 중간부에 접속되는 고압관과 저압관 및 도관, 밸브 상자내에 밸브 상자의 축방향을 따라서 슬라이딩 가능하게 수용되는 한쌍의 피스톤, 상기 피스톤의 이동에 대응하여 상기 고압관 또는 상기 저압관을 상기 도관에 연통시키는 밸브 본체를 수용하는 주 밸브 및 상기 주 밸브에 수용되는 상기 한쌍의 피스톤의 슬라이딩을 제어하는 부 밸브를 구비하고,
    상기 고압관은 상기 분기관에 접속되고, 상기 저압관은 상기 안내관에 접속되며, 상기 도관은 상기 흡입관에 접속되는 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 실리더측의 베인실에 실린더실 압력과 베인실 압력과의 압력차 보다도 작은 힘으로 베인을 편심 롤러로부터 떨어지는 방향으로 힘을 가하는 유지 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유지기구는 영구자석, 전자석 또는 탄성체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 실린더실과 제 2 실린더실은 서로 배제 용적을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 로터리식 밀폐형 압축기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 로터리식 밀폐형 압축기, 응축기, 팽창 기구 및 증발기로 냉동 사이클을 구성하는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 장치.
  11. 제 1 항에 기재된 로터리식 밀폐형 압축기, 사방향 전환 밸브, 실내 열교환기, 팽창기구 및 실외 열교환기로 히트펌프식 냉동 사이클을 구성하고,
    상기 제 1 실린더의 실린더실은 상기 사방향 전환 밸브의 전환 동작에 관계없이 항상 흡입압이 유도되고,
    상기 제 2 실린더의 실린더실은 상기 사방향 전환 밸브의 전환 동작에 따라서 흡입압 또는 토출압이 유도되도록 배관되는 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 장치.
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