(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底蓋板(１０)、下フランジ(９)、上部仕切り板(４)および中部仕切り板(５)と、前記底蓋板（１０）と前記下フランジ（９）によって形成された第１中間チャンバーと、上部仕切り板と中部仕切り板によって形成された第２中間チャンバーと、を含み、総中間チャンバー容積は、前記第１中間チャンバーの容積および前記第２中間チャンバーの容積の和であり、前記総中間チャンバー容積又は前記第２中間チャンバー容積と容積比を乗算した積と、２段目シリンダの排気量の２乗との比率は、所定の比率範囲内にあり、容積比は、２段目の吸気量と１段目の吸気量との比であって、
多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機は、上部シリンダと、中部シリンダと、下部シリンダとを含み、前記圧縮機が２シリンダである場合、前記下部シリンダを取り外し、前記上部シリンダと、前記中部シリンダとが動作し、前記中部シリンダが１段目シリンダになり、前記上部シリンダが２段目シリンダになっており、前記圧縮機が３シリンダである場合、前記上部シリンダと、前記中部シリンダと、前記下部シリンダとがいずれも動作し、前記中部シリンダ及び前記下部シリンダが１段目シリンダになり、前記上部シリンダが２段目シリンダになっており、
前記総中間チャンバー容積は、第１中間チャンバーの容積Ｖ中１および第２中間チャンバーの容積Ｖ中２の２つの中間チャンバーの容積を含み、総中間チャンバー容積は、Ｖ中＝Ｖ中１＋Ｖ中２になり、
前記圧縮機が２シリンダである場合、Ｖ中２＊Ｋ１は、Ｖ２の０．０５〜０．２０倍であり、ただし、Ｖは、２段目シリンダの排気量であり、Ｋ１は、２シリンダの容積比であって、
前記圧縮機が３シリンダである場合、Ｖ中＊Ｋ２は、Ｖ２の０．１〜０．３倍であり、ただし、Ｖは、２段目シリンダの排気量であり、Ｋ２は、３シリンダの容積比であることを特徴とする多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機。
【請求項２】
前記下フランジにはピン孔が設けられ、前記ピン孔の内部にピンがさらに設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機。
【請求項３】
前記底蓋板には、一端が前記ピン孔に位置する第１連通孔が設けられ、前記下フランジには、前記第１連通孔の他端に連通する第２連通孔が設けられ、前記第２連通孔の他端が前記圧縮機の低圧吸気口に連通する、ことを特徴とする請求項２に記載の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を備える、ことを特徴とする空気調和装置又はヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を制御調整する、ことを特徴とする多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の制御方法。
【請求項６】
圧縮機がピン、下スライディングベーンおよび下部シリンダを含む場合、(１)圧縮機が軽負荷の定格状況において運転すれば、ピンによって下スライディングベーンをロックし、下部シリンダを取り外すことにより、２シリンダモードでの運転を実現し、(２)圧縮機が重負荷の低温状況において運転すれば、ピンによるロックを解除し、下部シリンダが動作することにより、３シリンダモードでの運転を実現する、ことを特徴とする請求項５に記載の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１５年１１月２３日にて中国特許庁へ出願した、出願番号が２０１５１０８１９６０５．８で、発明の名称が「多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機および空気調和装置、ヒートポンプ給湯機ならびに制御方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容を全て参照により本願に組み込むものとする。
【０００２】
本発明は、エアコンの技術分野に属し、具体的には、多シリンダ２段式ＥＶＩ（enhanced vapor injection、高められた蒸気注入）圧縮機およびそれを備えた空気調和装置、ヒートポンプ給湯機ならびに該圧縮機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
科学技術の発展に伴い、２段式ＥＶＩ圧縮機は、低温状況においても高効率化を保つ特性を有するため、エアコン、給湯機、冷凍冷蔵などの分野においてますます重要な地位を占めているが、従来の２段式ＥＶＩ圧縮機は、２シリンダ式がほとんどであり、低温状況など、高い冷房能力が要求される場合に、排気量が制限されてしまう。このため、多シリンダ２段式ＥＶＩ可変容量圧縮機を使用するのは、必然性がある。多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の低圧側に２つ以上の圧縮機構を備え、少なくとも１つのシリンダは、切り替え構造によって取り付け運転又は取り外し運転を実現することができ、これにより、２つの高低圧容積比の切り替え運転を実現し、定格暖房能力のエネルギー効率を最適化し、エネルギー効率を保証する前提において低温暖房による暖房能力を向上させる目的を達成する。
【０００４】
多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機にとって、中間チャンバーは、１段圧縮後に排気ガスと補給ガスが混合するチャンバーである。ロータリングローター型圧縮機の吸排気が周期的に行われ、かつシリンダ同士の動作位相角が異なり、中間チャンバーが小さすぎると、ポンプ内部の冷媒に過度的な圧力変動が発生するため、圧縮機の性能、ノイズ等に悪影響を与える。一方、中間チャンバーが大きすぎると、設計やプロセスがある程度困難になるため、中間チャンバーの容積を適切に設計しなければならない。
【０００５】
従来技術における多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機は、内部冷媒に過度的な圧力変動が発生することによって、圧縮機の性能、ノイズ等に悪影響を与え、設計やプロセスが困難である課題を有するため、本発明は、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機およびそれを備えた空気調和装置、ヒートポンプ給湯機ならびに該圧縮機の制御方法を研究し開発した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、従来技術の２段式圧縮機に存在する、シリンダ内部の冷媒に過度的な圧力変動が発生することによって、圧縮機の性能、ノイズ等に悪影響を与える欠点を解消することにあり、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機およびそれを備えた空気調和装置、ヒートポンプ給湯機ならびに該圧縮機の制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、底蓋板、下フランジ、上部仕切り板および中部仕切り板と、上述した２つの部材同士で形成される少なくとも１つの中間チャンバーの容積と、を含み、総中間チャンバー容積は、すべての中間チャンバーの容積の和であり、いずれかの前記中間チャンバーの容積又は前記総中間チャンバー容積のうちの１つと容積比を乗算した積と、２段目シリンダの排気量の２乗との比率は、所定の比率範囲内にあり、容積比は、２段目の吸気量と１段目の吸気量との比である、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を提供する。
【０００８】
前記圧縮機が２シリンダである場合、前記所定の比率範囲は０．０５〜０．２０であることが好ましい。
【０００９】
前記圧縮機が３シリンダである場合、前記所定の比率範囲は０．１〜０．３であることが好ましい。
【００１０】
前記底蓋板と下フランジによって第１中間チャンバーが形成され、上部仕切り板と中部仕切り板によって第２中間チャンバーが形成され、総中間チャンバー容積は、前記第１中間チャンバーの容積と前記第２中間チャンバーの容積との和であることが好ましい。
【００１１】
前記総中間チャンバー容積は、第１中間チャンバーの容積Ｖ中１および第２中間チャンバーの容積Ｖ中２という２つの中間チャンバーの容積を含み、総中間チャンバー容積は、Ｖ中＝Ｖ中１＋Ｖ中２になることが好ましい。
【００１２】
前記圧縮機が２シリンダである場合、Ｖ中２＊Ｋ１は、Ｖ２の０．０５〜０．２０倍であり、ただし、Ｖは、２段目シリンダの排気量であり、Ｋ１は、２シリンダの容積比であることが好ましい。
【００１３】
前記圧縮機が３シリンダである場合、Ｖ中＊Ｋ２は、Ｖ２の０．１〜０．３倍であり、ただし、Ｖは、２段目シリンダの排気量であり、Ｋ２は、３シリンダの容積比であることが好ましい。
【００１４】
前記下フランジにはピン孔が設けられ、前記ピン孔の内部にピンがさらに設けられていることが好ましい。
【００１５】
前記底蓋板には、一端が前記ピン孔に位置する第１連通孔が設けられ、前記下フランジには、前記第１連通孔の他端に連通する第２連通孔が設けられ、前記第２連通孔の他端が前記圧縮機の低圧吸気口に連通することが好ましい。
【００１６】
本発明は、上述した多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を備える空気調和装置又はヒートポンプ給湯機をさらに提供する。
【００１７】
本発明は、上述した多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を制御調整する多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の制御方法をさらに提供する。
【００１８】
圧縮機がピン、下スライディングベーンおよび下部シリンダを含む場合、(１)圧縮機が軽負荷の定格状況において運転すれば、ピンによって下スライディングベーンをロックし、下部シリンダを取り外すことにより、２シリンダモードでの運転を実現し、(２)圧縮機が重負荷の低温状況において運転すれば、ピンによるロックを解除し、下部シリンダが動作することにより、３シリンダモードでの運転を実現することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に提供される多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機、空気調和装置、給湯機および制御方法は、以下の有益な効果を有する。
１．中間チャンバーの容積を適切に設計することで、２シリンダ、３シリンダモードにおける２段目シリンダの吸気を安定にすることができ、１段目シリンダの排気の円滑化に寄与し、２段式圧縮機のシリンダ内部の冷媒に過度的な圧力変動が発生する課題を効果的に改善することができるため、圧縮機の運転性能の安定化や圧縮機のノイズ低減を図る。
２．そのうえ、圧縮機の容積効率を向上させ、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の高効率化や省エネルギー化を最大限にする。
３．さらに、中間チャンバーの容積を適切に設計することで、中間チャンバーが大きすぎることに起因する設計やプロセス上の困難を効果的に回避することができる。
４．ピンと下スライディングベーンの組み合わせによって、該圧縮機の２シリンダモード及び３シリンダモードを簡易かつ迅速に切り替えるよう効果的に制御することができ、操作が簡便である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の構造模式図である。
【図２】本発明の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機が２シリンダモードで運転する場合の性能変化規則曲線図である。
【図３】本発明の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機が３シリンダモードで運転する場合の性能変化規則曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明は、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を提供し、底蓋板、下フランジ、上部仕切り板および中部仕切り板と、上述した２つの部材同士で形成される少なくとも１つの中間チャンバーの容積と、を含み、総中間チャンバー容積はすべての中間チャンバーの容積の和であり、前記総中間チャンバー容積又は前記総中間チャンバー容積のうちの１つ(即ち、いずれか１つの中間チャンバー容積および総中間チャンバー容積からいずれか１つを選ぶ)と容積比とを乗算した積と、２段目(即ち、前に述べた「２段式」)シリンダの排気量の２乗との比率は所定の比率範囲内にあり、容積比は、２段目の吸気量と１段目の吸気量との比である。
【００２２】
上述したいくつかのパラメータについて上述のような関係を設定することで、中間チャンバーの容積を適切に設計することができ、これにより、２シリンダ、３シリンダモードにおける２段目シリンダの吸気が安定し、１段目シリンダの排気の円滑化に寄与し(図２〜３を参照し、該所定の比率範囲内にある圧縮機の性能が安定になる)、２段式圧縮機のシリンダ内部の冷媒に過度的な圧力変動が発生する課題を効果的に改善することができるため、圧縮機の運転性能の安定化や圧縮機のノイズ低減を効果的に図る。そのうえ、圧縮機の容積効率を向上させることができ、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の高効率化や省エネルギー化を最大限にする。さらに、中間チャンバーの容積を上述のように適切に設計することで、中間チャンバーが大きすぎることに起因する設計やプロセス上の困難を効果的に回避することができる。
【００２３】
前記圧縮機が２シリンダである場合、前記所定の比率範囲は０．０５〜０．２０であることが好ましい。これにより、圧縮機が２シリンダ運転モードにあり、該圧縮機の２段目シリンダの吸気が安定し、１段目シリンダの排気の円滑化に寄与し、圧縮機は安定して運転することができ、ノイズを効果的に低減する。上述した取りうる値の範囲は、大量の実験及びシミュレーションを重ねて得た好適なものであり、より優れた技術効果を達成した。
【００２４】
前記圧縮機が３シリンダである場合、前記所定の比率範囲は０．１〜０．３であることが好ましい。これにより、圧縮機が３シリンダ運転モードにあり、該圧縮機の２段目シリンダの吸気が安定し、１段目シリンダの排気の円滑化に寄与し、圧縮機は安定して運転することができ、ノイズを効果的に低減する。上述取りうる値の範囲は、大量の実験及びシミュレーションを重ねて得た好適なものであり、より優れた技術効果を達成した。
【００２５】
前記底蓋板と下フランジによって第１中間チャンバーが形成され、上部仕切り板と中部仕切り板によって第２中間チャンバーが形成され、総中間チャンバー容積は、前記第１中間チャンバーの容積と前記第２中間チャンバーの容積との和であることが好ましい。上述の構造によって、第１中間チャンバーと第２中間チャンバーの位置関係を具体的に限定し、２段目シリンダの吸気の安定化、１段目シリンダの排気の円滑化、および圧縮機の安定した運転の前提条件となる。
【００２６】
前記総中間チャンバー容積は、第１中間チャンバーの容積Ｖ中１および第２中間チャンバーの容積Ｖ中２という２つの中間チャンバーの容積を含み、総中間チャンバー容積は、Ｖ中＝Ｖ中１＋Ｖ中２になることが好ましい。これは１つの好適な実施形態であり、２段目シリンダの吸気の安定化、１段目シリンダの排気の円滑化、および圧縮機の安定した運転の前提条件となる。
【００２７】
前記圧縮機が２シリンダである場合、Ｖ中２＊Ｋ１は、Ｖ２の０．０５〜０．２０倍であり、ただし、Ｖは、２段目シリンダの排気量であり、Ｋ１は、２シリンダの容積比であることが好ましい。この割合関係および数値範囲によって、２シリンダモードにおける第２中間チャンバーの容積と２段目シリンダの排気量および２シリンダの容積比との関係を限定することで、中間チャンバーの容積を適切に設計し、これにより、圧縮機の運転性能の安定化や圧縮機のノイズ低減を図る。そのうえ、圧縮機の容積効率を効果的に向上させることができ、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の高効率化や省エネルギー化を最大限にする。
【００２８】
前記圧縮機が３シリンダである場合、Ｖ中＊Ｋ２は、Ｖ２の０．１〜０．３倍であり、ただし、Ｖは、２段目シリンダの排気量であり、Ｋ２は、３シリンダの容積比であることが好ましい。この割合関係および数値範囲によって、３シリンダモードにおける総中間チャンバー容積と２段目シリンダの排気量および３シリンダの容積比との関係を限定することで、中間チャンバーの容積を適切に設計し、これにより、圧縮機の運転性能の安定化や圧縮機のノイズ低減を図る。そのうえ、圧縮機の容積効率を効果的に向上させることができ、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の高効率化や省エネルギー化を最大限にする。なお、ここで、３シリンダの場合、総中間チャンバー容積を使用し、２シリンダの場合、第２中間チャンバーの容積を使用する理由は、第１、第２中間チャンバーの容積がそれぞれ下部シリンダおよび中部シリンダ(双方とも低圧シリンダである)に対応することにある。２シリンダ運転の場合、下部シリンダが取り外されているため、実際に動作するのは中部シリンダのみである。第１、第２中間チャンバーが流通孔を介して連通するものの、流通孔が実際に絞り作用(その直径がとても小さい)を果たすことを考慮し、第１中間チャンバーによる中部シリンダの圧力脈動低減作用は非常に小さいため、２シリンダの場合、第２中間チャンバーの容積に検討の重点を置く。一方、３シリンダの場合、下部シリンダおよび中部シリンダがともに動作し、第１中間チャンバーおよび第２中間チャンバーによる中部シリンダおよび下部シリンダの圧力脈動低減作用をそれぞれ考慮しなければならないため、３シリンダの場合、総中間チャンバー容積を検討すべきである。
【００２９】
前記下フランジにはピン孔(未図示)が設けられ、前記ピン孔の内部にピン(未図示)がさらに設けられていることが好ましい。ピンによって、下部シリンダの下スライディングベーンをロックしたりロック解除したりすることができ、さらに、下部シリンダを取り外すか、動作を開始させる作用を担う。
【００３０】
前記底蓋板には、一端が前記ピン孔に位置する第１連通孔が設けられ、前記下フランジには、前記第１連通孔の他端に連通する第２連通孔が設けられ、前記第２連通孔の他端が前記圧縮機の低圧吸気口に連通することが好ましい。上述のような第１連通孔および第２連通孔を設けることで、ピン孔から漏れ出るガスを圧縮機の低圧吸気口に効果的に導入することができ、これにより、圧縮機内部の冷媒漏れを効果的に防止し、安定した圧力を維持する。
【００３１】
本発明は、上述の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を備える空気調和装置又はヒートポンプ給湯機をさらに提供する。上述の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を備えた空気調和装置又はヒートポンプ給湯機によれば、上述したいくつかのパラメータについて上述のような関係を設定することで、圧縮機の中間チャンバーの容積を適切に設計することができ、これにより、２シリンダ、３シリンダモードにおける２段目シリンダの吸気が安定し、１段目シリンダの排気の円滑化に寄与し(図２〜３を参照し、該所定の比率範囲内にある圧縮機の性能が安定になる)、２段式圧縮機のシリンダ内部の冷媒に過度的な圧力変動が発生する課題を効果的に改善することができるため、圧縮機の運転性能の安定化や圧縮機のノイズ低減を効果的に図る。そのうえ、圧縮機の容積効率を向上させることができ、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の高効率化や省エネルギー化を最大限にする。さらに、中間チャンバーの容積を上述のように適切に設計することで、中間チャンバーが大きすぎることに起因する設計やプロセス上の困難を効果的に回避することができる。これにより、空気調和装置及びヒートポンプ給湯機の運転性能を向上させる。
【００３２】
本発明は、上述の多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機を制御調整する多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の制御方法をさらに提供する。これにより、２シリンダ、３シリンダモードにおける２段目シリンダの吸気を安定にすることができ、１段目シリンダの排気の円滑化に寄与し(図２〜３を参照し、該所定の比率範囲内にある圧縮機の性能が安定になる)、２段式圧縮機のシリンダ内部の冷媒に過度的な圧力変動が発生する課題を効果的に改善することができるため、圧縮機の運転性能の安定化や圧縮機のノイズ低減を効果的に図る。そのうえ、圧縮機の容積効率を向上させることができ、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の高効率化や省エネルギー化を最大限にする。さらに、中間チャンバーの容積を上述のように適切に設計することで、中間チャンバーが大きすぎることに起因する設計やプロセス上の困難を効果的に回避することができる。
【００３３】
好ましくは、圧縮機がピン、下スライディングベーンおよび下部シリンダを含む場合、(１)圧縮機が軽負荷の定格状況において運転すれば、ピンによって下スライディングベーンをロックし、下部シリンダを取り外すことにより、２シリンダモードでの運転を実現し、(２)圧縮機が重負荷の低温状況において運転すれば、ピンによるロックを解除し、下部シリンダが動作することにより、３シリンダモードでの運転を実現する。ピンと下スライディングベーンの組み合わせによって、該圧縮機の２シリンダモード及び３シリンダモードを簡易かつ迅速に切り替えるよう効果的に制御することができ、操作が簡便である。
【００３４】
次に、本発明の好適な実施例を説明する。
【００３５】
図１に示すように、本発明による多シリンダ２段式ＥＶＩ可変容量圧縮機では、中間チャンバーは、合わせて２つあり、それぞれ、底蓋板１０および下フランジ９からなる第１中間チャンバーと、上部仕切り板４および中部仕切り板５からなる第２中間チャンバーである。両者は中間流路を介して連通する。多シリンダ２段式ＥＶＩ可変容量圧縮機の具体的な動作原理は、以下の通りである。
【００３６】
軽負荷の定格状況において運転すれば、２シリンダモードを採用し、この場合、ピンによって下スライディングベーンをロックし、下部シリンダを取り外し、中部シリンダから排出される１段目の中圧ガスと補給ガスは、中間チャンバー及び中間流路内に混合した後、２段目シリンダ(上部シリンダ)に入る。重負荷の低温状況において運転すれば、３シリンダモードを採用し、この場合、ピンによるロックを解除し、下部シリンダが動作し、中、下部シリンダから排出される１段目の中圧ガスと補給ガスは、中間チャンバー及び中間流路内に混合した後、２段目シリンダ(上部シリンダ)に入る。さらに、２シリンダモードに比べ、３シリンダモードの場合、１段目シリンダにおける圧縮ガスの流量がより大きく、中間チャンバー及び中間流路の容積が一定である場合、３シリンダモードにおける圧力変動がより激しいはずである。
【００３７】
本技術案は、多シリンダ２段式ＥＶＩ可変容量圧縮機を提供し、第１中間チャンバーの容積および第２中間チャンバーの容積と２段目シリンダの排気量、容積比(２段目の吸気量と１段目の吸気量との比)の比率範囲が限定されている。第１中間チャンバーの容積をＶ中１、第２中間チャンバーの容積をＶ中２、中間チャンバーの容積をＶ中＝Ｖ中１＋Ｖ中２、２段目シリンダの排気量をＶ、２シリンダの容積比をＫ１、３シリンダの容積比をＫ２とそれぞれ定義し、Ｖ中２＊Ｋ１はＶ２の０．０５〜０．２０倍(図２に示す)であり、Ｖ中＊Ｋ２はＶ２の０．１〜０．３倍(図３に示す)であると設定することで、２シリンダ、３シリンダモードにおける２段目シリンダの吸気の安定化を保証することができ、１段目シリンダの排気の円滑化に寄与し、これにより、圧縮機の容積効率を向上させ、多シリンダ２段式ＥＶＩ圧縮機の高効率化や省エネルギー化を最大限にする。
【００３８】
衝突しない限り、上記各有利な方式を自由に組み合わせたり、重畳したりすることができるのは、当業者が容易に理解される。
【００３９】
以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定することは意図していない。本発明の思想や原則内の如何なる修正、均等の置き換え、改良なども、本発明の権利範囲内に含まれるべきである。以上、本発明の好適な実施形態のみについて説明したが、当業者であれば、本発明の原則から逸脱しない前提において若干の改善や変形が可能であることは指摘されるべきである。これら改善や変形も、本発明の権利範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００４０】
１…クランクシャフト、２…上フランジ、３…上部シリンダ、４…上部仕切り板、５…中部仕切り板、６…中部シリンダ、７…下部仕切り板、８…下部シリンダ、９…下フランジ、１０…底蓋板。
【図１】
0006987754.tif 000002
【図２】
0006987754.tif 000003
【図３】
0006987754.tif 000004