KR101006601B1 - 냉동장치 - Google Patents

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사또시 이시까와
마사히로 야마다
가즈히로 후루쇼오
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

압축기(20)에는 4개의 압축실(61, 62, 63, 64)을 갖는 압축기구(61, 62)가 형성된다. 압축실(20)에서는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 180°어긋나며, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 180°어긋난다. 압축 일시정지동작에서는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 냉매가 각각 1단 압축됨과 동시에, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 압축동작이 일시 정지된다. 2단 압축동작에서는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 각각 1단 압축된 냉매가 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 다시 압축된다.
유체기계, 구동축, 위상, 1단 압축, 압축 일시정지동작, 냉동장치

Description

냉동장치{FREEZING DEVICE}
본 발명은, 복수의 압축실을 갖는 압축기를 구비하며, 냉동주기를 행하는 냉동장치에 관한 것이다.
종래, 냉매가 순환하여 냉동주기를 실행하는 냉매회로를 구비한 냉동장치는 공조기 등에 널리 이용된다.
예를 들어 특허문헌 1(일본 특허공개 소화 64-10066호 공보)에는 2실린더형 압축기를 갖는 공조기가 개시되어 있다. 이 공조기의 냉매회로에는, 압축기, 실내열교환기, 팽창밸브, 및 실외열교환기 등이 설치된다. 상기 압축기는 구동모터와, 이 구동모터에 의해 구동되는 구동축과, 이 구동축에 연결되는 제 1 및 제 2 압축기구를 구비한다. 여기서 2개의 압축기구는, 실린더 내 실린더실을 피스톤이 편심 회전하는, 이른바 회전형 압축기구로 구성된다. 즉, 각 압축기구는 실린더실에 형성되는 냉매 압축실의 용적이 주기적으로 변화하는 용적형 유체기계를 구성한다.
이 공조기에서는, 운전조건에 따라 냉매의 유로가 전환됨으로써 상기 압축기에서의 압축동작 전환이 가능하다. 구체적으로, 이 공조기의 압축기에서는 병렬 압축동작과, 압축 일시정지동작과, 2단 압축동작이 전환 가능하게 구성된다.
상기 병렬 압축동작에서는, 냉매가 제 1 압축기구와 제 2 압축기구로 나뉘어 흐르며, 각 압축기구에서 냉매가 각각 1단 압축된다. 또 상기 압축 일시정지동작에서는, 제 1 압축기구에서만 냉매가 압축되는 한편, 제 2 압축기구에서는 냉매가 압축되지 않는다. 또한 상기 2단 압축동작에서는, 우선 제 1 압축기구에서 냉매가 압축되고, 이 냉매가 다시 제 2 압축기구에서 압축된다. 즉, 이 2단 압축동작에서는, 제 1 압축기구를 저단측으로 하며 제 2 압축기구를 고단측으로 하여 냉매가 2단 압축된다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데, 전술한 바와 같은 용적형 유체기계로 이루어지는 압축기구에서는, 압축실의 용적이 주기적으로 변화함으로써 냉매의 압축동작이 행해진다. 구체적으로 이 압축동작에서는, 피스톤의 회전에 따라 압축실의 용적이 확대함으로써 냉매가 압축실 내로 흡입되며, 그 후 압축실의 용적이 축소함에 따라 냉매압력이 서서히 상승해간다. 그리고 이 냉매압력이 최대압력이 되면, 압축실 내를 폐쇄했던 토출밸브가 개방되어 압축실로부터 냉매가 토출된다. 이상과 같이 압축기구에서는 구동축이 일회전할 때마다 압축실의 용적이 주기적으로 변화하며, 이와 같은 압축실 용적의 주기변동에 따라 압축실의 냉매압력도 주기적으로 변화한다. 그리고 이와 같은 압축실 내 냉매압력의 변화에 따라 구동축의 토크(압축토크)도 변동하게 된다.
한편, 특허문헌 1과 같은 2실린더형 압축기에서는, 특히 전술한 바와 같은 압축 일시정지동작 시나 2단 압축동작 시에 구동축의 압축토크가 변동하기 쉽다.
구체적으로, 전술한 바와 같은 압축 일시정지동작에서는 제 2 압축기구에서 냉매가 압축되지 않고 제 1 압축기구에서만 냉매압축동작이 행해진다. 때문에 구동축의 압축토크는 제 1 압축기구의 압축실 내 냉매압력에만 영향을 받게 된다. 따라서 제 1 압축기구의 압축실 내 냉매압력 변동이 커지면, 구동축의 압축토크도 크게 변동해버리게 된다.
또 전술한 2단 압축동작은, 저단측인 제 1 압축기구가 고단측 제 2 압축기구보다 냉매의 압축비가 큰 것이 일반적이다. 때문에 구동축의 압축토크는, 압축비가 큰 제 1 압축기구의 냉매 압축동작에 영향을 받기 쉽다. 따라서 이 2단 압축동작에서도, 제 1 압축기구의 압축실 내 냉매압력 변동이 커지면, 구동축의 압축토크도 변동하기 쉽다.
이상과 같이 종래의 2실린더형 압축기에서는, 압축 일시정지동작이나 2단 압축동작에서 압축토크가 변동하기 쉽다. 그리고 이와 같이 압축토크가 크게 변동하면, 압축기의 진동이나 소음 증대를 초래해버린다
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 복수의 압축실을 갖는 압축기를 구비한 냉동장치에 있어서, 압축 일시정지동작이나 2단 압축동작 시의 구동축 압축토크 변동을 효과적으로 억제하도록 하는 데 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명의 냉동장치는, 복수의 압축실(61, 62, 63, 64)을 갖는 용적형 유체기계를 구성함과 더불어, 각 압축실(61, 62, 63, 64)의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부(30), 및 이 압축기 본체부(30)를 구동시키는 구동축(23)을 갖는 압축기(20)와, 이 압축기(20)가 접속되며 냉동주기를 행하는 냉매회로(10)를 구비하고, 상기 압축기 본체부(30)는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고, 상기 압축기(20)는, 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64) 내에서 냉매를 각각 1단 압축하는 병렬 압축동작과, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서 냉매를 각각 1단 압축함과 동시에, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서의 냉매 압축을 일시 정지시키는 압축 일시정지동작을 전환하여 행하는 것을 특징으로 하는 것이다. 여기서, "압축실의 용적 변동주기"란, 구동축이 일회전하여 피스톤 등이 공전할 때 주기적으로 변화하는 압축실의 용적 변동주기를 나타내며, 바꾸어 말하면 압축실 용적의 변동에 따라 변화하는 압축실 내 냉매압력의 변동주기를 의미하는 것이다.
제 1 발명에서는, 종래의 2실린더형 압축기와는 달리, 압축기(20)의 압축기 본체부(30)에 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64)이 형성된다. 이 압축기(20)에서는 각 압축실(61, 62, 63, 64)의 용적을 주기적으로 변화시킴으로써 냉매의 압축동작이 이루어진다. 또 이 냉동장치에서는 압축기(20)에서 다음과 같은 병렬 압축동작 및 압축 일시정지동작이 가능하게 구성된다.
병렬 압축동작에서는, 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64)에서 냉매가 각각 1단 압축된다. 여기서, 압축기(20)에서는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180도 어긋나며, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 서로 180도 어긋난다. 즉, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서는 냉매압력의 변동주기 위상이 서로 180도 어긋나며, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서도 냉매압력 변동주기 위상이 서로 180도 어긋나게 된다. 이에 따라, 구동축(23)이 일회전할 때, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 냉매압력이 최대로 되는 위상도 180도 어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 냉매압력이 최대로 되는 위상도 180도 어긋나게 된다. 그 결과, 이 병렬 압축동작 시에 있어서 구동축(23)의 압축토크 변동이 작아진다.
한편, 상기 압축 일시정지동작에서는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서 냉매의 압축동작이 행해지지 않으며, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서 냉매의 압축동작이 행해진다. 여기서, 이 압축 일시정지동작에서도 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상이 서로 180도 어긋나므로, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 냉매압력이 최대로 되는 위상도 180도 어긋나게 된다. 그 결과, 압축 일시정지동작 시에 있어서 구동축(23)의 압축토크 변동이 효과적으로 작아진다.
제 2 발명의 냉동장치는, 복수의 압축실(61, 62, 63, 64)을 갖는 용적형 유체기계를 구성함과 더불어, 각 압축실(61, 62, 63, 64)의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부(30), 및 이 압축기 본체부(30)를 구동시키는 구동축(23)을 갖는 압축기(20)와, 이 압축기(20)가 접속되며 냉동주기를 행하는 냉매회로(10)를 구비하고, 상기 압축기 본체부(30)는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고, 상기 압축기(20)는, 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64) 내에서 냉매를 각각 1단 압축하는 병렬 압축동작과, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서 각각 1단 압축한 냉매를 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서 다시 압축하는 2단 압축동작을 전환하여 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 2 발명에서는, 압축기(20)가, 전술한 병렬 압축동작과, 2단 압축동작을 전환하여 행한다. 따라서 병렬 압축동작에서는 제 1 발명과 마찬가지로 하여 압축토크의 변동이 억제된다.
한편, 본 발명의 2단 압축동작에서는, 우선 냉매가 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 각각 1단 압축된다. 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 압축된 냉매는, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 다시 압축된다. 즉, 본 발명의 2단 압축동작에서는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)이 저단측이 되며, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)이 고단측이 되어, 냉매가 2단 압축된다.
여기서, 본 발명에서는 비교적 압축비가 크며 냉매의 압력이 변화하기 쉬운 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상을 180도 어긋나게 한다. 그 결과, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 냉매압력이 최대로 되는 위상도 180도 어긋나게 되어, 2단 압축동작 시의 압축토크 변동이 효과적으로 작아진다.
제 3 발명의 냉동장치는, 복수의 압축실(61, 62, 63, 64)을 갖는 용적형 유체기계를 구성함과 더불어, 각 압축실(61, 62, 63, 64)의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부(30), 및 이 압축기 본체부(30)를 구동시키는 구동축(23)을 갖는 압축기(20)와, 이 압축기(20)가 접속되며 냉동주기를 행하는 냉매회로(10)를 구비하고, 상기 압축기 본체부(30)는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고, 상기 압축기(20)는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서 각각 1단 압축한 냉매를 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서 다시 압축하는 2단 압축동작과, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서 냉매를 각각 1단 압축함과 동시에, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서의 냉매 압축을 일시 정지시키는 압축 일시정지동작을 전환하여 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 3 발명에서는, 압축기(20)가, 전술한 2단 압축동작 및 압축 일시정지동작을 전환하여 실행한다. 따라서 2단 압축동작에서는, 제 2 발명과 마찬가지로 하여 압축토크의 변동이 작아진다. 또 병렬 압축동작에서는, 제 1 발명과 마찬가지로 하여 압축토크의 변동이 작아진다.
제 4 발명의 냉동장치는, 복수의 압축실(61, 62, 63, 64)을 갖는 용적형 유체기계를 구성함과 더불어, 각 압축실(61, 62, 63, 64)의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부(30), 및 이 압축기 본체부(30)를 구동시키는 구동축(23)을 갖는 압축기(20)와, 이 압축기(20)가 접속되며 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하고, 상기 압축기 본체부(30)는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고, 상기 압축기(20)는, 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64) 내에서 냉매를 각각 1단 압축하는 병렬 압축동작과, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서 각각 1단 압축함과 동시에, 제 1 압축실(62) 및 제 2 압축실(62) 내에서의 냉매압축을 일시 정지시키는 압축 일시정지동작과, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서 각각 1단 압축한 냉매를 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서 다시 압축하는 2단 압축동작을 전환하여 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 4 발명에서는, 압축기(20)가, 전술한 병렬 압축동작, 압축 일시정지동작, 및 2단 압축동작을 전환하여 행한다. 따라서, 병렬 압축동작 및 압축 일시정지동작에서는 제 1 발명과 마찬가지로 하여 압축토크의 변동이 억제된다. 또 2단 압축동작에서는 제 2 발명과 마찬가지로 하여 압축토크의 변동이 억제된다.
제 5 발명은, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 압축기(20)의 압축기 본체부(30)는 제 1 압축기구(24) 및 제 2 압축기구(25)를 구비하며, 이 각 압축기구(24, 25)는, 고리형 실린더실(54, 58)을 형성하는 실린더(52, 56)와, 이 실린더실(54, 58) 내에 배치되고 이 실린더실(54, 58)을 안팎으로 2개의 공간으로 구획하는 고리형 피스톤(53, 57)을 각각 구비하며, 상기 구동축(23)의 회전에 따라 실린더(52, 56) 및 피스톤(53, 57)이 상대적으로 편심회전운동을 하도록 각각 구성되고, 상기 제 1 압축기구(24)의 실린더실(54) 내 외측공간이 상기 제 1 압축실(61)을 구성하며, 내측공간이 상기 제 3 압축실(63)을 구성하는 한편, 상기 제 2 압축기구(25)의 실린더실(58) 내 외측공간이 상기 제 2 압축실(62)을 구성하며, 내측공간이 상기 제 4 압축실(64)을 구성하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 5 발명에서는, 압축기(20)에 제 1 압축기구(24)와 제 2 압축기구(25)가 형성된다. 각 압축기구(24, 25)에서는 고리형 실린더실(54, 58) 내에 고리형 피스톤(53, 57)이 배치된다. 그 결과, 실린더실(54, 58)은 피스톤(53, 57)의 외측공간과 내측공간으로 각각 구획되며, 이들 공간이 압축실을 구성한다. 그리고 제 1 압축기구(24)에서는, 구동축(23)의 회전에 따라 실린더(52)와 피스톤(53)이 상대적으로 편심회전운동을 하면, 피스톤(53) 바깥쪽에 형성되는 제 1 압축실(61)과, 피스톤(53) 안쪽에 형성되는 제 3 압축실(63)의 용적이 변화한다. 한편, 제 2 압축기구(25)에서는, 구동축(23)의 회전에 따라 실린더(56)와 피스톤(57)이 상대적으로 편심회전운동을 하면, 피스톤(57) 바깥쪽에 형성되는 제 2 압축실(62)과, 피스톤(57) 안쪽에 형성되는 제 4 압축실(64)의 용적이 변화한다.
이상과 같은 2개의 압축기구(24, 25)는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180도 어긋남과 더불어, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 서로 180도 어긋나도록 구동축(23)에 연결된다. 따라서, 이 압축기(20)에서, 전술한 바와 같은 병렬 압축동작, 압축 일시정지동작, 및 2단 압축동작을 할 때, 압축토크의 변동이 작아진다.
제 6 발명은, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 압축기(20)의 압축기 본체부(30)가, 상기 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64)에 대응하도록 각 압축실(61, 62, 63, 64)을 각각 형성하는 제 1에서 제 4까지의 회전식 압축기구(24, 25, 26, 27)를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 6 발명에서는, 전술한 제 5 발명와는 달리, 압축기(20)에 제 1에서 제 4까지의 압축기구(24, 25, 26, 27)가 형성된다. 이들 각 압축기구(24, 25, 26, 27)는 실린더실 내에 피스톤이 수납되는 회전식 압축기구로 각각 구성되며, 각 압축기구(24, 25, 26, 27)에는 각각 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64)이 형성된다.
이상과 같은 4개의 압축기구(24, 25, 26, 27)는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180 어긋남과 더불어, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 서로 180 어긋나도록 구동축(23)에 연결된다. 따라서 이 압축기에서, 전술한 바와 같은 병렬 압축동작, 실린더 실시정지동작, 및 2단 압축동작을 행할 때, 압축토크의 변동이 작아진다.
제 7 발명은 제 6 발명에 있어서, 상기 제 1 압축실의 용적 변동주기 위상이, 상기 제 3 압축실(63) 및 상기 제 4 압축실(64) 중 어느 한쪽의 용적 변동주기 위상과 180°어긋나는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 7 발명에서는 4개의 회전식 압축기구(24, 25, 26, 27)에 대하여, 피스톤의 편심회전에 따른 원심력을 상쇄시킬 수 있도록, 각 압축실(61, 62, 63, 64)의 용적 변동주기 위상이 설정된다. 즉, 본 발명에서는 제 1 압축실(61) 및 제 3 압축실(63)의 용적 변동주기 위상을 180도 어긋나게 함과 동시에, 제 2 압축실(62) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상을 180도 어긋나게 하거나, 또는 제 1 압축실(61) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상을 180도 어긋나게 함과 동시에, 제 2 압축실(62) 및 제 3 압축실(63)의 용적 변동주기 위상을 180도 어긋나게 한다. 그 결과, 이 압축기(20)에서는 4개의 압축기구(24, 25, 26, 27) 중 2개의 피스톤이 구동축(23)을 중심으로 180도 어긋난 관계가 되며, 나머지 2개의 피스톤도 구동축(23)을 중심으로 180도 어긋난 관계가 된다. 따라서 이 압축기(20)에서는, 한 쌍이 되어 편심회전 하는 피스톤의 원심력이 서로 상쇄되므로, 구동축(23)의 토크변동이 작아진다.
[발명의 효과]
본 발명에서는, 압축기(20)의 압축기 본체부(30)에 4개의 압축실(61, 62, 63, 64)을 형성하도록 하며, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상을 서로 180도 어긋나게 함과 더불어, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 서로 180도 어긋나게 한다. 이로써, 전술한 압축 일시정지동작에서는 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내의 냉매 압력변동 주기가 180도 어긋나므로, 압축 일시정지동작 시의 압축토크 변동이 작아진다. 따라서 압축 일시정지동작 시에 있어서 압축기(20)의 저 진동화, 저 소음화를 도모할 수 있다.
또 상기 2단 압축동작에서도, 비교적 압축비가 큰 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내의 냉매 압력변동 주기가 180도 어긋나므로, 2단 압축동작 시의 압축토크를 효과적으로 저감할 수 있다. 그리고 상기 병렬 압축동작에서도, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내의 냉매 압력변동 주기가 180도 어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내의 냉매 압력변동 주기도 180도 어긋나게 된다. 따라서 이 병렬 압축동작 시의 압축토크를 저감할 수 있다.
또한 제 5 발명에 의하면, 2개의 압축기구(24, 25) 내에 2개의 압축실을 각각 형성하는 형식의 압축기(20)에 대하여, 전술한 바와 같은 각 압축동작에서의 압축토크를 저감할 수 있다.
또 제 5 발명에서는, 실린더실(54, 58) 내에서의 피스톤(53, 57) 외측공간을 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)로 한다. 여기서 피스톤(53, 57)의 외측공간은, 피스톤(53, 57)의 내측공간과 비교하면, 곡률반경이 큰 만큼 용적이 커진다. 따라서 2단 압축동작 시에 저단측이 되는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 배제용적(Displacement)을 크게 할 수 있어, 냉매를 효과적으로 2단 압축할 수 있다.
또한 제 6 발명에 의하면, 4개의 압축기구(24, 25, 26, 27) 내에 1개의 압축실을 각각 형성하는 형식의 압축기(20)에 대하여, 전술한 바와 같은 각 압축동작에서의 압축토크를 저감할 수 있다.
특히 제 7 발명에 의하면, 4개 압축기구(24, 25, 26, 27)에 있어서 피스톤 2개씩의 원심력을 서로 상쇄시킴으로써, 구동축(23)의 기계적인 토크변동을 저감할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 압축기(20)의 진동이나 소음을 한층 효과적으로 저감할 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태에 관한 공조기의 냉매회로 배관계통도이다.
도 2는, 압축기의 종단면도이다.
도 3은, 제 1 압축기구(제 2 압축기구)의 횡단면도이다.
도 4는, 난방운전 시의 병렬 압축동작을 설명하는 배관계통도이다.
도 5는, 난방운전 시의 압축 일시정지동작을 설명하는 배관계통도이다.
도 6은, 난방운전 시의 2단 압축동작을 설명하는 배관계통도이다.
도 7은, 냉방운전 시의 병렬 압축동작을 설명하는 배관계통도이다.
도 8은, 압축토크와, 구동축 회전각도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 제 2 실시형태에 관한 공조기의 냉매회로 배관계통도이다.
도 10은, 제 1 압축기구의 횡단면도이다.
도 11은, 난방운전 시의 병렬 압축동작을 설명하는 배관계통도이다.
도 12는, 난방운전 시의 2단 압축동작을 설명하는 배관계통도이다.
도 13은, 난방운전 시의 2단 압축동작을 설명하는 배관계통도이다.
[부호의 설명]
1 : 공조기 10 : 냉매회로
20 : 압축기 23 : 구동축
24 : 제 1 압축기구 25 : 제 2 압축기구
26 : 제 3 압축기구 27 : 제 4 압축기구
30 : 압축기 본체부 52 : 제 1 실린더
53 : 제 1 피스톤 54 : 제 1 실린더실
56 : 제 2 실린더 57 : 제 2 피스톤
58 : 제 2 실린더실 61 : 제 1 압축실
62 : 제 2 압축실 63 : 제 3 압축실
64 : 제 4 압축실
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<<제 1 실시형태>>
본 발명의 실시형태에 관한 냉동장치는 실내의 난방과 냉방을 전환하여 실행하는 공조기(1)를 구성한다. 이 공조기(1)는 냉매가 순환하여 냉동주기를 행하는 냉매회로(10)를 구비하며, 이른바 열펌프식 공조기를 구성한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 냉매회로(10)에는 주된 구성기기로서, 압축기(20), 실내열교환기(11), 팽창밸브(12), 및 실외열교환기(13)가 설치된다.
상기 실내열교환기(11)는 실내기에 설치된다. 이 실내열교환기(11)는 실내 팬이 송출하는 실내공기와 냉매와 열교환 시킨다. 상기 실외열교환기(13)는 실외기에 설치된다. 이 실외열교환기(13)는 실외 팬이 송출하는 실외공기와 냉매를 열교환 시킨다. 상기 팽창밸브(12)는 냉매회로(10)의 실내열교환기(11)와 실외열교환기(13) 사이에 설치된다. 이 팽창밸브(12)는 개방도 조절이 가능한 전자팽창밸브로 구성된다.
냉매회로(10)에는 사방밸브(14), 내부열교환기(15), 감압밸브(16), 및 수액기(17)도 설치된다.
상기 사방밸브(14)는 제 1에서 제 4까지 포트를 구비한다. 사방밸브(14)는 제 1 포트가 압축기(20)의 토출측과 접속되며, 제 2 포트가 실내열교환기(11)와 접속되고, 제 3 포트가 상기 수액기(17)를 개재하고 압축기(20)의 흡입측과 접속되며, 제 4 포트가 실외열교환기(13)와 접속된다. 이 사방밸브(14)는, 제 1 포트와 제 2 포트가 연통함과 동시에 제 3 포트와 제 4 포트가 연통하는 상태와, 제 1 포트와 제 4 포트가 연통함과 동시에 제 2 포트와 제 3 포트가 연통하는 상태로 전환 가능하게 구성된다.
상기 내부열교환기(15)는, 제 1 열교환용 유로(15a)와 제 2 열교환용 유로(15b)를 갖는 이중관 열교환기를 구성한다. 제 1 열교환용 유로(15a)는, 실내열교환기(11)와 팽창밸브(12) 사이의 냉매배관에 걸쳐지도록 배치된다. 제 2 열교환용 유로(15b)는, 내부열교환기(15)와 팽창밸브(12) 사이로부터 분기하는 중간 주입배관(18)에 결쳐지도록 배치된다. 중간 주입배관(18)에는 내부열교환기(15) 상류측에 상기 감압밸브(16)가 설치된다. 그리고 내부열교환기(15)에서는 제 1 열교환용 유로(15a)를 흐르는 고압 액냉매와, 제 2 열교환용 유로(15b)를 흐르는 중간압 냉매가 열교환 가능하게 구성된다.
냉매회로(10)에는, 제 1에서 제 4까지의 바이패스관(36, 37, 38, 39)과, 3개의 포트를 갖는 삼방밸브(41)가 설치된다.
상기 제 1 바이패스관(36)은, 일단이 압축기(20)의 제 1 흡입관(32a) 및 제 2 흡입관(32b)과 접속되며, 타단이 삼방밸브(41)의 제 1 포트와 접속된다. 상기 제 2 바이패스관(37)은, 일단이 삼방밸브(41)의 제 2 포트와 접속되며, 타단이 압축기(20)의 제 1 흡입연결관(34a) 및 제 2 흡입연결관(34b)과 접속된다. 또 삼방밸브(41)의 제 3 포트에는, 전술한 바와 같이 중간 주입배관(18)의 유출단이 접속된다. 이 삼방밸브(41)는, 제 1 포트와 제 2 포트를 연통시킴과 동시에 제 3 포트를 폐쇄하는 상태와, 제 2 포트와 제 3 포트를 연통시킴과 동시에 제 1 포트를 폐 쇄하는 상태로 전환 가능하게 구성된다.
상기 제 3 바이패스관(38)은, 일단이 압축기(20)의 제 1 토출연결관(33a) 및 제 2 토출연결관(33b)과 접속되며, 타단이 압축기(20)의 제 1 흡입연결관(34a) 및 제 2 흡입연결관(34b)과 접속된다. 또, 제 3 바이패스관(38)에는, 냉매의 유로를 개폐하기 위한 전자(電磁) 개폐밸브(42)가 설치된다.
상기 제 4 바이패스관(39)은, 일단이 압축기(20)의 제 1 토출연결관(33a) 및 제 2 토출연결관(33b)과 접속되며, 타단이 압축기(20)의 분기연결관(35)과 접속된다. 또, 제 4 바이패스관(39)에는, 분기연결관(35) 쪽에서 토출연결관(33a, 33b) 쪽으로 흐르는 냉매의 흐름을 금지하며, 그 역방향 흐름을 허용하는 체크밸브(43)가 설치된다.
도 2에 나타내는 바와 같이 압축기(20)는, 밀폐형의 케이싱 내에 전동기(22), 구동축(23), 및 2개의 압축기구(24, 25)를 갖는 압축기 본체부(30)가 수납된다. 이 압축기(20)는, 케이싱(21) 내가 고압냉매로 가득 차이는, 이른바 고압 돔식의 압축기로 구성된다.
상기 전동기(22)는 케이싱(21) 상부에 배치된다. 이 전동기(22)의 내부에는 상기 구동축(23)이 상하로 관통된다. 구동축(23)은, 전동기(22)에 의해 구동되며 회전 가능하게 구성된다. 또 구동축(23)에는 그 하부 쪽에 위치하는 제 1 편심부(23a)와, 그 중앙부 쪽에 위치하는 제 2 편심부(23b)가 형성된다. 제 1 편심부(23a)와 제 2 편심부(23b)는 각각 구동축(23)의 축심에서 편심된다. 또한 제 1 편심부(23a)와 제 2 편심부(23b)는 구동축의 축심을 중심으로 서로 180도 위상이 어긋난다.
압축기 본체부(30)는 구동축(23) 하측에 배치된다. 이 압축기 본체부(30)는, 케이싱(21) 바닥부 쪽의 제 1 압축기구(24)와, 전동기(22) 쪽의 제 2 압축기구(25)를 구비한다. 여기서 상기 구동축(23)의 회전속도는 인버터제어에 의해 변경 가능하다. 즉 양 압축기구(24, 25)는 용량변경이 가능한 인버터식 압축기구를 구성한다.
제 1 압축기구(24)는, 케이싱(21)에 고정되는 제 1 하우징(51)과, 이 제 1 하우징(51) 내에 수납되는 제 1 실린더(52)를 구비한다. 제 1 하우징(51) 내측에는, 상방으로 돌출하는 고리형의 제 1 피스톤(53)이 배치된다.
제 1 실린더(52)는, 원판형의 경판부(52a)와, 이 경판부(52a)의 내주 단부로부터 하방으로 돌출하는 고리형의 내측 실린더부(52b)와, 이 경판부(52a)의 외주 단부로부터 하방으로 돌출하는 고리형의 외측 실린더부(52c)를 구비한다. 제 1 실린더(52)의 내측 실린더부(52b)에는 상기 제 1 편심부(23a)가 끼워진다. 그리고 제 1 실린더(52)는 구동축(23)의 회전에 따라 제 1 편심부(23a)의 축심을 중심으로 편심 회전하도록 구성된다.
또 제 1 실린더(52)에는, 내측 실린더부(52b)의 외주면과 외측 실린더부(52c) 내주면과의 사이에 고리형의 제 1 실린더실(54)이 형성된다. 그리고 제 1 실린더실(54) 내에는 상기 제 1 피스톤(53)이 배치된다. 그 결과, 제 1 실린더실(54)은 제 1 피스톤(53) 외주면과 제 1 실린더실(54) 외측 내벽과의 사이에 형성되는 제 1 압축실(61)과, 제 1 피스톤(53) 내주면과 제 1 실린더실(54) 내측 내벽 과의 사이에 형성되는 제 3 압축실(63)로 구획된다. 또 제 1 실린더(52)의 외측 실린더부(52c)에는, 제 1 실린더(52)의 외측공간과, 상기 제 1 압축실(61)을 연통시키는 제 1 연통로(59)가 형성된다.
도 3에 나타내는 바와 같이 제 1 실린더(52)에는, 외측 실린더부(52c)의 내주면에서부터 내측 실린더부(52b)의 외주면에 걸쳐 블레이드(45)가 연장된다. 이 블레이드(45)는, 상기 제 1 압축실(61) 및 제 3 압축실(63)을, 흡입측이 되는 저압실과 토출측이 되는 고압실로 구획한다. 한편 상기 제 1 피스톤(53)은 고리형의 일부가 분단된 C자형상을 이루며, 이 분단부분에 상기 블레이드(45)가 삽입 통과된다. 또 피스톤(53)의 분단부분에는, 블레이드(45)를 개재하도록 반원형상의 부시(46, 46)가 끼워진다. 이 부시(46, 46)는 피스톤(53) 단부에서 요동 자유롭게 구성된다. 이상의 구성에 의해 실린더(52)는 블레이드(45)의 연장방향으로 진퇴 가능해지며, 또 부시(46, 46)와 함께 요동 가능해진다. 구동축(23)이 회전하면 실린더(52)는 도 3의 (A)부터 (D)의 차례로 편심 회전하며, 제 1 압축실(61) 및 제 3 압축실(63)에서 냉매가 압축된다. 이때, 제 1 압축실(61)과 제 3 압축실(63)은 구동축(23)의 축심을 중심으로 서로 180도 위상이 달라지도록 변위한다.
제 2 압축기구(25)는, 상기 제 1 압축기구(24)와 상하 반전되도록 하여 이 제 1 압축기구(24)와 동일 기계요소로 구성된다. 구체적으로 제 2 압축기구(25)는, 케이싱(21)에 고정되는 제 2 하우징(55)과, 이 제 2 하우징(55) 내에 수납되는 제 2 실린더(56)를 구비한다. 제 2 하우징(55) 내측에는, 하방으로 돌출하는 고리형의 제 2 피스톤(57)이 설치된다. 제 2 실린더(56)는 원판형의 경판부(56a)와, 이 경판부(56a)의 내주 단부에서 상방으로 돌출하는 고리형의 내측 실린더부(56b)와, 이 경판부(56a)의 외주 단부에서 상방으로 돌출하는 고리형의 외측 실린더부(56c)를 구비한다. 그리고 제 2 실린더(56)는, 구동축(23)의 회전에 따라 제 2 편심부(23b)의 축심을 중심으로 편심 회전하도록 구성된다.
또 제 2 실린더(56)에는, 그 내측 실린더부(56b)의 외주면과 외측 실린더부(56c) 내주면과의 사이에 고리형의 제 2 실린더실(58)이 형성된다. 그리고 제 2 실린더실(58) 내에는 상기 제 2 피스톤(57)이 배치된다. 그 결과 제 2 실린더실(58)은, 제 2 피스톤(57)의 외주면과 제 2 실린더실(58) 외측 내벽과의 사이에 형성되는 제 2 압축실과, 제 2 피스톤(57)의 내주면과 제 2 실린더실(58) 내측 내벽과의 사이에 형성되는 제 4 압축실로 구획된다. 또 제 2 실린더(56)의 외측 실린더부(56c)에는, 제 2 실린더(56)의 외측공간과 상기 제 3 압축실(63)을 연통시키는 제 2 연통로(60)가 형성된다.
제 2 압축기구(25)는 구동축(23)이 회전하면, 제 1 압축기구(24)와 마찬가지로, 도 3에 나타낸 바와 같이 하여 제 2 실린더(56)가 편심 회전한다. 그 결과, 제 2 압축실(62) 및 제 4 압축실(64)에서 냉매가 압축된다. 그리고 제 2 압축실(62)과 제 4 압축실(64)은 구동축(23)의 축심을 중심으로 서로 180도 위상이 달라지도록 변위한다.
상기 제 1 압축기구(24)에는, 전술한 바와 같이 제 1 흡입관(32a), 제 1 토출연결관(33a), 및 제 1 흡입연결관(34a)이 접속된다. 제 1 흡입관(32a)은 상기 제 1 연통로(59)를 개재하고 제 1 압축실(61)의 흡입측과 이어진다. 제 1 토출연 결관(33a)은 제 1 압축실(61)의 토출측과 이어진다. 또 제 1 토출연결관(33a)에는 제 1 토출밸브(65)가 설치된다. 이 제 1 토출밸브(65)는, 제 1 압축실(61)의 토출측 냉매압력과 제 1 토출연결관(33a) 쪽 압력과의 차압이 소정압력 이상이 되면 개방하도록 구성된다. 또한 제 1 압축기구(24)에는, 제 3 압축실(63)의 토출측과 케이싱(21) 내부공간을 연통시키는 토출포트(66)가 형성된다. 이 토출포트(66)에는 제 2 토출밸브(67)가 설치된다. 이 제 2 토출밸브(67)는, 제 3 압축실(63)의 토출측 냉매압력과 케이싱(21) 내부압력과의 차압이 소정압력 이상이 되면 개방하도록 구성된다.
상기 제 2 압축기구(25)에는, 전술한 바와 같이 제 2 흡입관(32b), 제 2 토출연결관(33b), 및 제 2 흡입연결관(34b)이 접속된다. 제 2 흡입관(32b)은, 상기 제 2 연통로(60)를 통하여 제 2 압축실(62)의 흡입측과 이어진다. 제 2 토출연결관(33b)은 제 2 압축실(62)의 토출측과 이어진다. 또 제 2 토출연결관(33b)에는 제 3 토출밸브(68)가 설치된다. 이 제 3 토출밸브(68)는, 제 2 압축실(62)의 토출측 냉매압력과 제 2 토출연결관(33b) 쪽 압력과의 차압이 소정압력 이상이 되면 개방하도록 구성된다. 또한 제 2 압축기구(25)에는, 제 4 압축실(64)의 토출측과 케이싱(21) 내부공간을 연통시키는 토출포트(69)가 형성된다. 이 토출포트(69)에는 제 4 토출밸브(70)가 설치된다. 이 제 4 토출밸브(70)는, 제 4 압축실(64)의 토출측 냉매압력과 케이싱(21) 내부압력과의 차압이 소정압력 이상이 되면 개방하도록 구성된다.
압축기(20)의 케이싱(21)에는, 정상부에 토출관(31)이 접속되며, 몸체부에 분기연결관(35)이 접속된다. 토출관(31) 및 분기연결관(35)은, 그 일단이 케이싱(21)의 내부공간에 각각 임한다.
이상과 같은 구성의 압축기(20)에서는, 구동축(23)의 회전에 따라 각 압축기구(24, 25)의 각 실린더(52, 56)가 각 피스톤에 대하여 상대적으로 편심 회전운동을 한다. 그 결과, 제 1 압축기구(24)의 각 압축실(61, 63) 용적이 주기적으로 변화하는 동시에, 제 2 압축기구(25)의 각 압축실(62, 64) 용적도 주기적으로 변화한다.
제 1 압축기구(24)에서는, 구동축(23)이 일회전할 때, 제 1 압축실(61)로부터 냉매가 토출하는 회전각도와, 제 3 압축실(63)로부터 냉매가 토출하는 회전각도가 180도 다르다. 즉 제 1 압축기구(24)에서는, 제 1 압축실(61)의 용적 변동주기와, 제 3 압축실(63)의 용적 변동주기 위상이 180도 어긋난다.
제 2 압축기구(25)에서는, 구동축(23)이 일회전할 때, 제 2 압축실(62)로부터 냉매가 토출하는 회전각도와, 제 4 압축실(64)로부터 냉매가 토출하는 회전각도가 180도 다르다. 즉 제 2 압축기구(25)에서는, 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기와, 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상이 180도 어긋난다.
그리고 본 실시형태의 압축기(20)에서는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 서로 180도 어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 서로 180도 어긋난다.
-운전동작-
다음에, 제 1 실시형태에 관한 공조기(1)의 운전동작에 대하여 설명한다. 이 공조기(1)에서는, 이하에 서술하는 난방운전이나 냉방운전 등이 전환 가능하게 구성된다.
(난방운전)
공조기(1)의 난방운전에서는 사방밸브(14)가 도 4∼도 6에 나타내는 상태로 설정됨과 더불어, 팽창밸브(12)의 개방도가 적절하게 조절된다. 또 이 난방운전에서는, 삼방밸브(41) 및 전자개폐밸브(42)의 설정이 전환됨으로써, 압축기(20)에 의한 병렬 압축동작과, 압축 일시정지동작과, 2단 압축동작이 전환 가능하게 구성된다.
<<병렬 압축동작>>
난방운전에서, 실내의 난방부하가 비교적 높으며, 난방능력이 부족한 경우, 압축기(20)가 병렬 압축동작을 한다. 이 병렬 압축동작에서는 삼방밸브(41)가 도 4에 나타내는 상태로 되며, 제 3 바이패스관(38)의 전자개폐밸브(42)가 폐쇄상태로 된다. 또 병렬 압축동작에서는 감압밸브(16)의 개방도가 폐쇄상태로 된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 압축기(20)의 토출관(31)으로부터 토출된 냉매는 사방밸브(14)를 지나 실내열교환기(11)를 흐른다. 실내열교환기(11)에서는 냉매가 실내공기에 방열하여 응축한다. 그 결과, 실내의 난방이 이루어진다.
실내열교환기(11)에서 응축한 냉매는 내부열교환기(15)의 제 1 열교환용 유로(15a)를 그대로 흐르고 팽창밸브(12)에서 저압까지 감압된 후, 실외열교환기(13)를 흐른다. 실외열교환기(13)에서는 냉매가 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 실외열교환기(13)에서 증발한 냉매는 수액기(17)를 지나 압축기(20)의 흡입측으로 송출된다.
압축기(20)의 흡입측으로 송출된 냉매는, 제 1 흡입관(32a), 제 2 흡입관(32b), 및 제 1 바이패스관(36)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입관(32a)을 흐르는 냉매는 제 1 압축기구(24)의 제 1 압축실(61) 내에서 압축된 후, 제 1 토출연결관(33a)으로부터 제 1 압축실(61) 외부로 토출된다. 이 냉매는 제 4 바이패스관(39)을 지나 케이싱(21)의 내부공간으로 송출된다. 제 2 흡입관(32b)을 흐르는 냉매는 제 2 압축기구(25)의 제 2 압축실(62) 내에서 압축된 후, 제 2 토출연결관(33b)으로부터 제 2 압축실(62) 외부로 토출된다. 이 냉매는 제 4 바이패스관(39)을 지나 케이싱(21)의 내부공간으로 송출된다. 또, 제 1 바이패스관(36)을 흐르는 냉매는 제 2 바이패스관(37)을 지나 제 1 흡입연결관(34a)과 제 2 흡입연결관(34b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입연결관(34a)을 흐르는 냉매는 제 3 압축실(63) 내에서 압축된 후, 토출포트(66)로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다. 제 2 흡입연결관(34b)을 흐르는 냉매는 제 4 압축실(64) 내에서 압축된 후, 토출포트(69)로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다.
이상과 같이 이 병렬 압축동작에서는, 제 1에서 제 4까지의 압축실(61, 62, 63, 64)에서 저압냉매가 각각 1단 압축되어 고압냉매가 된다. 이 고압냉매는 상기 토출관(31)으로부터 다시 케이싱(21) 외부로 토출된다.
<<압축 일시정지동작>>
난방운전에서, 실외 공기온도가 비교적 높으며, 실내 난방부하도 작은 경우에는 압축기(20)가 압축 일시정지동작을 한다. 이 압축 일시정지동작에서는 삼방 밸브(41)가 도 5에 나타내는 상태로 되며, 제 3 바이패스관(38)의 전자개폐밸브(42)가 개방상태로 된다. 또, 이 압축 일시정지동작에서는 감압밸브(16)가 폐쇄상태로 된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 압축기(20)의 토출관(31)으로부터 토출된 냉매는 사방밸브(14)를 지나 실내열교환기(11)를 흐른다. 실내열교환기(11)에서는 냉매가 실내공기에 방열하여 응축한다. 그 결과, 실내의 난방이 이루어진다.
실내열교환기(11)에서 응축한 냉매는 내부열교환기(15)의 제 1 열교환용 유로(15a)를 그대로 흐르고 팽창밸브(12)에서 저압까지 감압된 후, 실외열교환기(13)를 흐른다. 실외열교환기(13)에서는 냉매가 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 실외열교환기(13)에서 증발한 냉매는 수액기(17)를 지나 압축기(20)의 흡입측으로 송출된다.
압축기(20)의 흡입측으로 송출된 냉매는, 제 1 흡입관(32a), 제 2 흡입관(32b), 및 제 1 바이패스관(36)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입관(32a)을 흐르는 냉매는 제 1 압축기구(24)의 제 1 압축실(61) 내로 흡입되는 한편, 제 2 흡입관(32b)을 흐르는 냉매는 제 2 압축기구(25)의 제 2 압축실(62) 내로 흡입된다. 여기서, 이 압축 일시정지동작에서는, 제 1 압축실(61)의 흡입측과 토출측이 제 1 바이패스관(36), 제 2 바이패스관(37), 제 3 바이패스관(38), 및 제 1 토출연결관(33a)을 개재하고 연통된다. 또 제 2 압축실(62)의 흡입측과 토출측이 제 1 바이패스관(36), 제 2 바이패스관(37), 제 3 바이패스관(38), 및 제 2 토출연결관(33b)을 개재하고 연통된다. 즉, 압축 일시정지동작에서는, 제 1 압축실(61)의 흡입측 압력과 토출측 압력이 균등하며, 제 2 압축실(62)의 흡입측 압력과 토출측 압력도 균등하다. 이로써, 제 1 압축실(61)에서는 토출측 압력이 작으므로 제 1 토출밸브(65)가 항상 개방상태로 되며, 제 2 압축실(62)에서는 토출측 압력이 작으므로 제 3 토출밸브(68)가 항상 개방상태로 된다. 따라서 제 1 압축실(61)에서는, 냉매가 압축되지 않는 채 개방상태의 제 1 토출밸브(65)를 통과하여 제 1 토출연결관(33a)으로 유출된다. 또 제 2 압축실(62)에서는, 냉매가 압축되지 않는 채 개방상태의 제 3 토출밸브(68)를 통과하여 제 2 토출연결관(33b)으로 유출된다. 즉, 압축 일시정지동작 시의 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서는 냉매 압축이 행해지지 않으며, 냉매는 각 압축실(61, 63)을 그대로의 상태로 통과하게 된다.
제 1 토출연결관(33a) 및 제 2 토출연결관(33b)으로부터 흘러나온 냉매는, 제 3 바이패스관(38)을 흐른 후 제 1 흡입연결관(34a) 및 제 2 흡입연결관(34b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입연결관(34a)을 흐르는 냉매는 제 3 압축실(63) 내에서 압축된 후 토출포트(66)로부터 케이싱(21) 내부공간으로 토출된다. 제 2 흡입연결관(34b)을 흐르는 냉매는 제 4 압축실(64) 내에서 압축된 후 토출포트(69)로부터 케이싱(21) 내부공간으로 토출된다.
이상과 같이 이 압축 일시정지동작에서는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서의 냉매 압축동작이 일시정지됨과 동시에, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 저압냉매가 각각 1단 압축되어 고압냉매가 된다. 이 고압냉매는 상기 토출관(31)으로부터 다시 케이싱(21) 외부로 토출된다.
<<2단 압축동작>>
난방운전에서, 실외공기온도가 매우 낮은 경우에는 압축기(20)가 2단 압축동작을 한다. 이 2단 압축동작에서는 삼방밸브(41)가 도 6에 나타내는 상태로 되며, 제 3 바이패스관(38)의 전자개폐밸브(42)가 개방상태로 된다. 또 2단 압축동작에서는 감압밸브(16)의 개방도가 적절하게 조절된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 압축기(20)의 토출관(31)으로부터 토출된 냉매는 사방밸브(14)를 지나 실내열교환기(11)를 흐른다. 실내열교환기(11)에서는 냉매가 실내공기에 방열하여 응축한다. 그 결과, 실내의 난방이 이루어진다.
실내열교환기(11)에서 응축한 냉매는 내부열교환기(15)의 제 1 열교환용 유로(15a)를 흐른다. 한편, 내부열교환기(15)에서는, 중간주입배관(18)으로 나뉘어 흐르며, 감압밸브(16)에서 중간압까지 감압된 냉매가 제 2 열교환용 유로(15b)를 흐르는 상태로 된다. 즉, 내부열교환기(15)에서는 고압냉매가 제 1 열교환용 유로(15a)를 유통하며, 중간압 냉매가 제 2 열교환용 유로(15b)를 유통한다. 따라서 내부열교환기(15)에서는, 제 1 열교환용 유로(15a) 쪽 냉매의 열이 제 2 열교환용 유로(15b) 쪽 냉매에 부여되어, 이 제 2 열교환용 유로(15b) 쪽 냉매가 증발한다.
한편, 중간주입배관(18) 쪽으로 나뉘어지지 않는 나머지 냉매는 팽창밸브(12)에서 저압까지 감압된 후 실외열교환기(13)를 흐른다. 실외열교환기(13)에서는 냉매가 실외공기로부터 흡열하여 증발한다. 실외열교환기(13)에서 증발한 냉매는 수액기(17)를 지나 압축기(20)의 흡입측으로 송출된다.
압축기(20)의 흡입측으로 송출된 냉매는, 제 1 흡입관(32a) 및 제 2 흡입관(32b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입관(32a)을 흐르는 냉매는 제 1 압축기 구(24)의 제 1 압축실(61) 내에서 압축된 후, 제 1 토출연결관(33a)으로부터 제 1 압축실(61) 외부로 토출된다. 제 2 흡입관(32b)을 흐르는 냉매는 제 2 압축기구(25)의 제 2 압축실(62) 내에서 압축된 후, 제 2 토출연결관(33b)으로부터 제 2 압축실(62) 외부로 토출된다. 각 토출연결관(33a, 33b)으로부터 토출된 냉매는 제 3 바이패스관(38)에서 합류한다.
한편, 전술한 바와 같이 중간주입배관(18)으로는, 내부열교환기(15)에서 증발한 냉매가 흐른다. 따라서 이 냉매는, 삼방밸브(41) 및 제 2 바이패스관(37)을 흐른 후 제 3 바이패스관(38)을 흐르는 냉매와 합류한다. 이상과 같이 이 2단 압축동작에서는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 압축한 후 냉매에, 중간주입배관(18)을 통하여 중간압 냉매를 혼합시킴으로써, 제 1 압축기구(24)의 토출냉매온도를 저하시키도록 한다.
합류 후의 냉매는 제 1 흡입연결관(34a)과 제 2 흡입연결관(34b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입연결관(34a)을 흐르는 냉매는 제 3 압축실(63) 내에서 다시 압축된 후 토출포트(66)로부터 케이싱(21) 내부공간으로 토출된다. 제 2 흡입연결관(34b)을 흐르는 냉매는 제 4 압축실(64) 내에서 다시 압축된 후 토출포트(69)로부터 케이싱(21) 내부공간으로 토출된다.
이상과 같이 이 2단 압축동작에서는, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 중간압까지 압축된 냉매가, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 다시 압축된 고압냉매가 된다. 이 고압냉매는 상기 토출관(31)으로부터 다시 케이싱(21) 외부로 토출된다.
(냉방운전)
공조기(1)의 냉방운전에서는, 사방밸브(14)가 도 7에 나타내는 상태로 됨과 더불어, 팽창밸브(12)의 개방도가 적절하게 조절된다. 또 이 냉방운전에서는 삼방밸브(41) 및 전자개폐밸브(42)의 설정이 전환됨으로써, 전술한 바와 같은 병렬 압축동작과 압축 일시정지동작이 전환 가능하게 구성된다. 여기서는 냉방운전에서의 병렬 압축동작에 대해서만 설명한다.
압축기(20)의 토출관(31)으로부터 토출된 고압냉매는 사방밸브(14)를 지나 실외열교환기(13)를 흐른다. 실외열교환기(13)에서는 냉매가 실외공기에 방열하여 응축한다. 실외열교환기(13)에서 응축한 냉매는 팽창밸브(12)에서 감압된 후 실내열교환기(11)를 흐른다. 실내열교환기(11)에서는 냉매가 실내공기로부터 흡열하여 증발한다. 그 결과, 실내의 냉방이 이루어진다. 실내열교환기(11)에서 증발한 냉매는 수액기(17)를 지나 압축기(20)의 흡입측으로 송출된다.
압축기(20)에서는 전술한 바와 마찬가지로 병렬 압축동작이 이루어진다. 즉 압축기(20)로 흡입된 냉매는 각 압축실(61, 62, 63, 64)에서 각각 1단 압축된다. 각 압축실(61, 62, 63, 64)에서 압축된 냉매는, 케이싱(21)의 내부공간으로부터 토출관(31)으로 다시 토출된다.
<압축토크의 평가>
그런데, 종래의 2 실린더형 압축기에서는, 전술한 바와 같은 병렬 압축동작, 압축 일시정지동작, 및 2단 압축동작을 행하면, 각 압축실에서의 냉매압축동작에 기인하여 구동축의 압축토크가 변동하기 쉬워진다. 구체적으로, 종래의 2 실린더 형 압축기에서 한쪽 압축실에서의 냉매압축동작을 일시 정지시켜 압축 일시정지동작을 행할 경우, 구동축이 일회전할 때, 다른 쪽 압축실의 냉매압력이 크게 변동하므로, 압축토크의 변동도 현저해지기 쉽다(예를 들어 도 8의 점선 참조). 또 이와 같은 2 실린더형 압축기에서 2단 압축동작을 행할 경우에도, 비교적 압축비가 높은 저단측 압축실에서는 냉매압력이 변동하기 쉬워, 압축토크의 증대를 초래하기 쉽다. 따라서 종래의 2 실린더형 압축기에서는, 압축 일시정지동작이나 2단 압축동작에서, 압축토크의 변동에 따라 진동이나 소음이 커져버린다는 문제가 발생한다. 또 이와 같은 2단 압축동작이나 압축 일시정지동작은 구동축의 회전속도를 저속으로 하여 실행하는 경우가 많은데, 이와 같이 압축기를 저속운전할 경우, 일반적으로 진동이나 소음이 커지기 쉽다는 것이 알려져 있다. 따라서 구동축의 회전속도가 저속으로 되기 쉬운 2단 압축동작이나 압축 일시정지동작에서는, 특히 압축토크의 변동을 억제할 필요가 있다. 이를 위하여 본 실시형태의 압축기(20)에서는, 2단 압축동작이나 압축 일시정지동작에서의 압축토크 변동을 저감시키기 위하여, 서로 용적 변동주기의 위상이 다른 한 쌍의 압축실을 2 조 형성하도록 한다.
구체적으로 본 실시형태의 압축기(20)에서는, 압축 일시정지동작에서 서로 용적 변동주기의 위상이 180도 어긋나는 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 냉매를 압축하도록 한다. 이로써 본 실시형태의 압축기(20)에서는, 제 3 압축실(63) 내에서 냉매압력이 최대로 되는 위상과, 제 4 압축실(64) 내에서 냉매압력이 최대로 되는 위상이 180도 어긋나게 된다. 그 결과, 도 8의 실선으로 나타내는 바와 같이, 구동축(23)이 일회전할 때의 압축토크 변동폭이 평활화 된다. 따라서 압축 일시정지동작 시의 압축토크는 2 실린더형 압축기에 비해 작아진다.
또 본 실시형태 압축기(20)의 2단 압축동작에서도, 저단측이 되는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180도 어긋나므로, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 냉매압력이 최대로 되는 위상도 180도 어긋나게 된다. 따라서 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서의 냉매압축동작에 기인하는 압축토크의 동작은, 도 5의 압축 일시정지동작과 마찬가지의 동작이 된다. 그 결과, 이 2단 압축동작 시의 압축토크 변동은 2실린더형 압축기에 비해 작아진다.
또한 본 실시형태 압축기(20)의 병렬 압축동작에서는, 서로 용적 변동주기의 위상이 180도 다른 2 조의 압축실(61, 62, 63, 64)에서 냉매가 각각 압축된다. 이로써, 구동축(23)이 일회전할 때, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 냉매압력이 최대로 되는 위상이 180도 어긋나며, 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 냉매압력이 최대로 되는 위상도 180도 어긋나게 된다. 그 결과, 구동축(23)의 압축토크가 평활화되며, 이 병렬 압축동작 시의 압축토크 변동은 2 실린더형 압축기에 비해 작아진다.
-제 1 실시형태의 효과-
이상과 같이 상기 제 1 실시형태에서는, 2 개의 압축실(61, 63)을 갖는 제 1 압축기구(24)와, 2 개의 압축실(62, 64)을 갖는 제 2 압축기구(25)를 구비한 압축기(20)에 있어서, 제 1 압축실(61)과 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상을 서로 180도 어긋나게 함과 더불어, 제 3 압축실(63)과 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 서로 180도 어긋나게 한다.
이로써, 압축 일시정지동작에서는 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64) 내에서의 냉매압력 변동주기 위상을 서로 180도 어긋나게 할 수 있으며, 압축 일시정지동작 시의 압축토크 변동을 저감할 수 있다. 따라서 비교적 진동이나 소음의 증대를 초래하기 쉬운 압축 일시정지동작에서 압축토크를 효과적으로 저감할 수 있어, 압축기(20)의 저진동화, 저소음화를 도모할 수 있다.
또, 상기 제 1 실시형태의 2단 압축동작에서도, 저단측이 되는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62) 내에서의 냉매압력 변동주기 위상을 서로 180도 어긋나게 할 수 있으며, 2단 압축동작 시의 압축토크를 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시형태에서는 구동축(23)에 의해 구동되는 제 1 실린더(52) 및 제 2 실린더(56)의 위상을 구동축(23)을 중심으로 하여 180도 어긋나게 한다. 따라서 이 압축기(20)의 운전 시에, 양 실린더(52, 56)에 작용하는 원심력을 서로 상쇄시킬 수 있으므로, 이 압축기(20)의 소음 및 진동을 한층 효과적으로 저감할 수 있다.
그리고 상기 제 1 실시형태의 2 개의 압축기구(24, 25)는, 고리형 실린더실(54, 58)을 갖는 각 실린더(52, 56)가, 고리형 각 피스톤(53, 57)에 대하여 상대적으로 편심회전운동을 하는 것이다. 그러나, 예를 들어 고리형 각 피스톤(53, 57)을 경판 등을 개재하고 구동축(23)에 연결시키는 한편, 각 실린더(52, 56)를 하우징 등에 고정시켜, 각 피스톤(53, 57)을 각 실린더(52, 56)에 대하여 편심회전 시키도록 해도 된다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는 피스톤(53, 57)의 외측공간을 제 1 압축 실(61) 및 제 2 압축실(62)로 하며, 피스톤(53, 57)의 내측공간을 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)로 한다. 그러나 이와 반대로, 피스톤(53, 57)의 내측공간을 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)로 하며, 피스톤(53, 57)의 외측공간을 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)로 하도록 해도 된다.
<<제 2 실시형태>>
제 2 실시형태의 공조기(1)는 상기 제 1 실시형태와 압축기(20)의 구성이 다른 것이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태 압축기(20)의 압축기 본체부(30)는 제 1에서 제 4까지의 압축기구(24, 25, 26, 27)를 구비한다.
상기 구동축(23)에는, 그 하단측부터 상측을 향해 차례로, 제 1 압축기구(24), 제 3 압축기구(26), 제 2 압축기구(25), 및 제 4 압축기구(27)가 형성된다. 각 압축기구(24, 25, 26, 27)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 각각 요동피스톤형의 회전식 압축기구를 구성한다.
제 1 압축기구(24)에는 실린더실 내에 제 1 피스톤(71)이 수납된다. 이 제 1 압축기구(24)에는, 제 1 피스톤(71)의 편심회전에 의해 용적이 주기적으로 변화하는 제 1 압축실(61)이 형성된다. 제 2 압축기구(25)에는 실린더실 내에 제 2 피스톤(72)이 수납된다. 이 제 2 압축기구(25)에는, 제 2 피스톤(72)의 편심회전에 의해 용적이 주기적으로 변화하는 제 2 압축실(62)이 형성된다. 제 3 압축기구(26)에는 실린더실 내에 제 3 피스톤(73)이 수납된다. 이 제 3 압축기구(26)에는, 제 3 피스톤(73)의 편심회전에 의해 용적이 주기적으로 변화하는 제 3 압축실(63)이 형성된다. 제 4 압축기구(27)에는 실린더실 내에 제 4 피스톤(74)이 수 납된다. 이 제 4 압축기구(27)에는, 제 4 피스톤(74)의 편심회전에 의해 용적이 주기적으로 변화하는 제 4 압축실(64)이 형성된다.
제 1 압축실(61)의 흡입측에는 제 1 흡입관(32a)이, 제 2 압축실(62)의 흡입측에는 제 2 흡입관(32b)이 각각 접속된다. 또 제 1 압축실(61)의 토출측에는 제 1 토출연결관(33a)이, 제 2 압축실(62)의 토출측에는 제 2 토출연결관(33b)이 각각 접속된다. 제 1 토출연결관(33a) 및 제 2 토출연결관(33b)에는, 도시하지 않는 토출밸브가 각각 설치된다.
제 3 압축실(63)의 흡입측에는 제 1 흡입연결관(34a)이, 제 4 압축실(64)의 흡입측에는 제 2 흡입연결관(34b)이 각각 접속된다. 또 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 토출측에는, 각각 케이싱(21)의 내부공간과 이어지는 토출포트와, 각 토출포트를 개폐하는 토출밸브가 설치된다(도시 생략).
제 2 실시형태의 압축기(20)에서는, 제 1 피스톤(71)과 제 2 피스톤(72)의 위상이 구동축(23)을 중심으로 하여 서로 180도 어긋나며, 제 3 피스톤(73)과 제 4 피스톤(74)의 위상이 구동축(23)을 중심으로 하여 서로 180도 어긋난다. 즉, 압축기(20)에서는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상이 180도 어긋나며, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상이 180도 어긋난다.
또 이 압축기(20)에서는, 제 1 피스톤(71)과 제 3 피스톤(73)의 위상이 구동축(23)을 중심으로 하여 서로 180도 어긋나며, 제 2 피스톤(72)과 제 4 피스톤(74)의 위상이 구동축(23)을 중심으로 하여 서로 180도 어긋난다. 즉 압축기(20)에서 는, 제 1 압축실(61) 및 제 3 압축실(63)의 용적 변동주기 위상도 180도 어긋나며, 제 2 압축실(62) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 180도 어긋난다.
-운전동작-
다음으로, 제 2 실시형태에 관한 공조기(1)의 운전동작에 대하여 설명한다. 이 공조기(1)에서는 제 1 실시형태와 마찬가지로 난방운전이나 냉방운전 등이 전환 가능하게 구성되나, 이하에는 공조기(1)의 난방운전 시에 대해서만 설명하기로 한다.
공조기(1)의 난방운전에서는, 사방밸브(14)가 도 11∼도 13에 나타내는 상태로 설정됨과 더불어, 팽창밸브(12)의 개방도가 적절하게 조절된다. 또 제 2 실시형태의 공조기(1)의 난방운전에서도, 삼방밸브(41) 및 전자개폐밸브(42)의 설정이 전환됨으로써, 압축기(20)에 의한 병렬 압축동작과, 압축 일시정지동작, 및 2단 압축동작이 전환 가능하게 구성된다.
<<병렬 압축동작>>
병렬 압축동작에서는 삼방밸브(41)가 도 11에 나타내는 상태로 되며, 제 3 바이패스관(38)의 전자개폐밸브(42)가 폐쇄상태로 된다. 또 병렬 압축동작에서는 감압밸브(16)의 개방도가 폐쇄상태로 된다. 압축기(20)의 토출냉매는 제 1 실시형태의 병렬 압축동작과 마찬가지로 하여 실내열교환기(11) 및 실외열교환기(13)를 흐르고 압축기(20)의 흡입측으로 공급된다.
압축기(20)의 흡입측으로 흐른 냉매는, 제 1 흡입관(32a), 제 2 흡입관(32b), 및 제 1 바이패스관(36)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입관(32a)을 흐르는 냉매는 제 1 압축기구(24)의 제 1 압축실(61) 내에서 압축된 후 제 1 토출연결관(33a)으로부터 제 1 압축실(61) 외부로 토출된다. 이 냉매는 제 4 바이패스관(39)을 지나 케이싱(21)의 내부공간으로 송출된다. 제 2 흡입관(32b)을 흐르는 냉매는 제 2 압축기구(25)의 제 2 압축실(62) 내에서 압축된 후 제 2 토출연결관(33b)으로부터 제 2 압축실(62) 외부로 토출된다. 이 냉매는 제 4 바이패스관(39)을 지나 케이싱(21)의 내부공간으로 송출된다. 또 제 1 바이패스관(36)을 흐르는 냉매는, 제 2 바이패스관(37)을 지나 제 1 흡입연결관(34a)과 제 2 흡입연결관(34b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입연결관(34a)을 흐르는 냉매는, 제 3 압축기구(26)의 제 3 압축실(63) 내에서 압축된 후 토출포트로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다. 제 2 흡입연결관(34b)을 흐르는 냉매는 제 4 압축기구(27)의 제 4 압축실(64) 내에서 압축된 후 토출포트로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다.
<<압축 일시정지동작>>
압축 일시정지동작에서는 삼방밸브(41)가 도 12에 나타내는 상태로 되며, 제 3 바이패스관(38)의 전자개폐밸브(42)가 개방상태로 된다. 또, 이 압축 일시정지동작에서는 감압밸브(16)가 폐쇄상태로 된다. 압축기(20)의 토출냉매는, 제 1 실시형태의 압축 일시정지동작과 마찬가지로 하여, 실내열교환기(11) 및 실외열교환기(13)를 흐르고 압축기(20)의 흡입측으로 공급된다.
압축기(20)의 흡입측으로 흐른 냉매는, 제 1 흡입관(32a), 제 2 흡입관(32b), 및 제 1 바이패스관(36)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입관(32a)을 흐르는 냉매는 제 1 압축기구(24)의 제 1 압축실(61) 내로 흡입되는 한편, 제 2 흡입관(32b)을 흐르는 냉매는 제 2 압축기구(25)의 제 2 압축실(62) 내로 흡입된다. 여기서, 이 압축 일시정지동작에서는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 1 압축실(61)의 흡입측과 토출측, 및 제 2 압축실(62)의 흡입측과 토출측이 연통하는 상태로 된다. 따라서 제 1 토출연결관(33a) 및 제 2 토출연결관(33b)에 설치된 토출밸브는 각각 항상 개방상태로 되며, 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서는 냉매압축동작이 행해지지 않는다.
제 1 토출연결관(33a) 및 제 2 토출연결관(33b)으로부터 유출한 냉매는 제 3 바이패스관(38)을 흐른 후 제 1 흡입연결관(34a) 및 제 2 흡입연결관(34b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입연결관(34a)을 흐르는 냉매는, 제 3 압축기구(26)의 제 3 압축실(63) 내에서 압축된 후 토출포트로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다. 제 2 흡입연결관(34b)을 흐르는 냉매는 제 4 압축기구(27)의 제 4 압축실(64) 내에서 압축된 후 토출포트로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다.
<<2단 압축동작>>
2단 압축동작에서는 삼방밸브(41)가 도 13에 나타내는 상태로 되며, 제 3 바이패스관(38)의 전자개폐밸브(42)가 개방상태로 된다. 또, 2단 압축동작에서는 감압밸브(16)의 개방도가 적절하게 조절된다. 압축기(20)의 토출냉매는, 제 1 실시형태의 2단 압축동작과 마찬가지로 하여 실내열교환기(11) 및 실외열교환기(13)를 흐르고 압축기(20)의 흡입측으로 송출된다.
압축기(20)의 흡입측으로 송출된 냉매는, 제 1 흡입관(32a) 및 제 2흡입 관(32b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입관(32a)을 흐르는 냉매는 제 1 압축기구(24)의 제 1 압축실(61) 내에서 압축된 후 제 1 토출연결관(33a)으로부터 제 1 압축실(61) 외부로 토출된다. 제 2 흡입관(32b)을 흐르는 냉매는 제 2 압축기구(25)의 제 2 압축실(62) 내에서 압축된 후 제 2 토출연결관(33b)으로부터 제 2 압축실(62) 외부로 토출된다. 각 토출연결관(33a, 33b)으로부터 토출된 냉매는 제 3 바이패스관(38)에서 합류한다. 그리고 이 냉매에는 중간주입배관(18)으로부터의 중간압 냉매가 혼합된다.
합류 후의 냉매는 제 1 흡입연결관(34a) 및 제 2 흡입연결관(34b)으로 나뉘어 흐른다. 제 1 흡입연결관(34a)을 흐르는 냉매는 제 3 압축기구(26)의 제 3 압축실(63) 내에서 다해 압축된 후, 토출포트로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다. 제 2 흡입연결관(34b)을 흐르는 냉매는 제 4 압축기구(27)의 제 4 압축실(64) 내에서 다시 압축된 후, 토출포트로부터 케이싱(21)의 내부공간으로 토출된다.
-제 2 실시형태의 효과-
이상과 같이 상기 제 2 실시형태에서는, 각각이 1개의 압축실(61, 62, 63, 64)을 갖는 제 1에서 제 4까지의 압축기구(24, 25, 26, 27)를 구비한 압축기(20)에서, 제 1 압축실(61)과 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상을 서로 180도 어긋나게 함과 더불어, 제 3 압축실(63)과 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상도 서로 180도 어긋나게 한다.
이로써, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 압축 일시정지동작에서는 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)에서 냉매가 최대압력이 되는 위상을 180도 어긋나게 하여, 압축 일시정지동작 시의 압축토크를 저감할 수 있다. 또 제 2 실시형태의 2단 압축동작에서도, 저단측이 되는 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)에서 냉매가 최대압력이 되는 위상을 180도 어긋나게 하여, 2단 압축동작 시의 압축토크를 효과적으로 저감할 수 있다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는 제 1 피스톤(71)과 제 3 피스톤(73)의 위상을 구동축(23)을 중심으로 하여 180도 어긋나게 함과 더불어, 제 2 피스톤(72)과 제 4 피스톤(74)의 위상을 구동축(23)을 중심으로 하여 180도 어긋나게 한다. 따라서 제 1 피스톤(71) 및 제 3 피스톤(73)의 원심력과, 제 2 피스톤(72) 및 제 4 피스톤(74)의 원심력을 각각 서로 상쇄시킬 수 있다. 이로써, 구동축(23)의 토크를 더욱 저감시켜, 압축기(20)의 저소음화, 저진동화를 도모할 수 있다.
또한 제 1 피스톤(71)과 제 4 피스톤(74)의 위상을 180도 어긋나게 함과 더불어, 제 2 피스톤(72)과 제 3 피스톤(73)의 위상을 180도 어긋나게 함으로써, 각 피스톤(71, 72, 73, 74)의 원심력을 상쇄시키도록 해도 된다. 이 경우에도 제 1 압축실(61) 및 제 2 압축실(62)의 용적 변동주기 위상을 180도 어긋나게 함과 더불어, 제 3 압축실(63) 및 제 4 압축실(64)의 용적 변동주기 위상을 180도 어긋나게 함으로써, 각 압축동작에 대한 압축토크를 저감할 수 있다.
<<그 밖의 실시형태>>
전술한 각 실시형태에 대해서는 다음과 같은 구성으로 해도 된다.
상기 각 실시형태의 압축기(20)에서는, 병렬 압축동작, 압축 일시정지동작, 및 2단 압축동작이 전환 가능하게 구성된다. 그러나 이들 세 가지 동작 중 어느 두 가지 동작을 서로 전환하도록 냉동장치를 구성해도 된다.
또, 상기 각 실시형태에서는 압축기(20)의 압축기구를 고리형 피스톤이 편심회전하는 압축기구나, 요동피스톤형 회전식 압축기구로 구성하였다. 그러나 이들 압축기구 대신 회전피스톤형의 것이나, 그 외 구성의 압축기구를 이용하도록 해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태의 냉동장치는 공기와 냉매를 열교환 시키는 공조기(1)에 적용된다. 그러나 예를 들어 물 등의 열매체와 냉매를 열교환 시켜 냉수나 온수를 얻는 냉온수 칠러나 급탕기 등에 본 발명의 냉동장치를 적용하도록 해도 된다.
그리고 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 복수의 압축실을 갖는 압축기를 구비하며, 냉동주기를 행하는 냉동장치에 대하여 유용하다.

Claims (7)

  1. 복수의 압축실과, 각 압축실의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부, 및 이 압축기 본체부를 구동시키는 구동축을 갖는 압축기와,
    상기 압축기가 접속되어 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하고,
    상기 압축기 본체부는, 제 1 압축실 및 제 2 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실 및 제 4 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고,
    상기 압축기는, 제 1에서 제 4까지의 압축실 내에서 냉매를 각각 1단 압축하는 병렬 압축동작과, 제 3 압축실 및 제 4 압축실 내에서 냉매를 각각 1단 압축함과 동시에, 제 1 압축실 및 제 2 압축실 내에서의 냉매압축을 일시 정지시키는 압축 일시정지동작을 전환하여 실행하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  2. 복수의 압축실과, 각 압축실의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부, 및 이 압축기 본체부를 구동시키는 구동축을 갖는 압축기와,
    상기 압축기가 접속되어 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하고,
    상기 압축기 본체부는, 제 1 압축실 및 제 2 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실 및 제 4 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고,
    상기 압축기는, 제 1에서 제 4까지의 압축실 내에서 냉매를 각각 1단 압축하는 병렬 압축동작과, 제 1 압축실 및 제 2 압축실 내에서 각각 1단 압축한 냉매를 제 3 압축실 및 제 4 압축실 내에서 다시 압축하는 2단 압축동작을 전환하여 실행하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  3. 복수의 압축실과, 각 압축실의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부, 및 이 압축기 본체부를 구동시키는 구동축을 갖는 압축기와,
    상기 압축기가 접속되어 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하고,
    상기 압축기 본체부는, 제 1 압축실 및 제 2 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실 및 제 4 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고,
    상기 압축기는, 제 1 압축실 및 제 2 압축실 내에서 각각 1단 압축한 냉매를 제 3 압축실 및 제 4 압축실 내에서 다시 압축하는 2단 압축동작과, 제 3 압축실 및 제 4 압축실 내에서 냉매를 각각 1단 압축함과 동시에, 제 1 압축실 및 제 2 압축실 내에서의 냉매 압축을 일시 정지시키는 압축 일시정지동작을 전환하여 실행하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  4. 복수의 압축실과, 각 압축실의 용적을 주기적으로 변화시키는 압축기 본체부, 및 이 압축기 본체부를 구동시키는 구동축을 갖는 압축기와,
    상기 압축기가 접속되며 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하고,
    상기 압축기 본체부는, 제 1 압축실 및 제 2 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나며, 또 제 3 압축실 및 제 4 압축실의 용적 변동주기 위상이 서로 180°어긋나도록 구성되고,
    상기 압축기는, 제 1에서 제 4까지의 압축실 내에서 냉매를 각각 1단 압축하는 병렬 압축동작과, 제 3 압축실 및 제 4 압축실 내에서 냉매를 각각 1단 압축함과 동시에, 제 1 압축실 및 제 2 압축실 내에서의 냉매압축을 일시 정지시키는 압축 일시정지동작과, 제 1 압축실 및 제 2 압축실 내에서 각각 1단 압축한 냉매를 제 3 압축실 및 제 4 압축실 내에서 다시 압축하는 2단 압축동작을 전환하여 실행하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기의 압축기 본체부는 제 1 압축기구 및 제 2 압축기구를 구비하며,
    상기 각 압축기구는, 고리형 실린더실을 형성하는 실린더와, 이 실린더실 내에 배치되고 이 실린더실을 안팎으로 2개의 공간으로 구획하는 고리형 피스톤을 각각 구비하며, 상기 구동축의 회전에 따라 실린더 및 피스톤이 상대적으로 편심회전운동을 행하도록 각각 구성되고,
    상기 제 1 압축기구 실린더실 내의 외측공간이 상기 제 1 압축실을 구성하며, 내측공간이 상기 제 3 압축실을 구성하는 한편,
    상기 제 2 압축기구 실린더실 내의 외측공간이 상기 제 2 압축실을 구성하고, 내측공간이 상기 제 4 압축실을 구성하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기의 압축기 본체부는, 상기 제 1에서 제 4까지의 압축실에 대응하도록 각 압축실을 각각 형성하는 제 1에서 제 4까지의 회전식 압축기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 압축실의 용적 변동주기 위상이, 상기 제 3 압축실 및 상기 제 4 압축실 중 어느 한쪽의 용적 변동주기 위상과 180°어긋나는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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