(57)【要約】【課題】構成を単純にし、圧縮機の圧縮能力を容易に可変させ、製造を容易にした可変容量形回転圧縮機を提供する。【解決手段】内部に円筒形圧縮室を有するハウジングと、前記ハウジングの前記圧縮室内で回転する偏心部を有する回転軸と、前記圧縮室の内面と接触したままで前記回転軸の前記偏心部の外面に回転可能に嵌合されるリングピストンと、前記ハウジング内に装着され、前記リングピストンの回転によって前記圧縮室の半径方向に進退するベーンと、前記ベーンに連結され、冷媒吸入側と冷媒吐出側の圧力によって進退して前記ベーンの進退範囲を調節する調節部とを含んでなる。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に円筒形圧縮室を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記圧縮室内で回転する偏心部を有する回転軸と、
前記圧縮室の内面と接触したままで前記回転軸の前記偏心部の外面に回転可能に嵌合されるリングピストンと、
前記ハウジング内に装着され、前記リングピストンの回転によって前記圧縮室の半径方向に進退するベーンと、
前記ベーンに連結され、冷媒吸入側と冷媒吐出側の圧力によって進退して前記ベーンの進退範囲を調節する調節部とを含んでなることを特徴とする可変容量形回転圧縮機。
【請求項２】
前記調節部は、
前記ハウジングの外側に装着され、前記ベーンの動作方向と同一方向に進退する調節シリンダを内部に備えた調節シリンダと、
前記調節ピストンの動作によって前記ベーンを押すか引き寄せるように、前記ベーンを前記調節ピストンに連結させる連結部材と、
前記調節シリンダの内部に連通する第１調節流路と、
前記第１調節流路を前記圧縮機の冷媒吐出側に連通させる第２調節流路と、
前記第１調節流路を前記圧縮機の冷媒吸入側に連通させる第３調節流路と、
前記第１調節流路、前記第２調節流路及び前記第３調節流路の合流点に設置される流量調節バルブとを含むことを特徴とする請求項１に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項３】
前記流路調節バルブは前記第１調節流路を前記第２調節流路と前記第３調節流路のいずれか一つに選択的に連通させる３方バルブであることを特徴とする請求項１に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項４】
前記第１調節流路が前記第２調節流路に連通して前記圧縮機の冷媒吐出側の圧力が前記調節ピストンに作用すると、前記ベーンの端部は、前記リングピストンの回転半径が最大となるリングピストンの外面部と接触し、前記第１調節流路が前記第３調節流路に連通して前記圧縮機の冷媒吸入側の圧力が前記調節ピストンに作用すると、前記ベーンは前記リングピストンの回転半径が最小となる前記リングピストンの外面部から離隔されることを特徴とする請求項３に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項５】
前記調節部は、前記ベーンを前記リングピストン側に加圧する第１スプリングと、前記第１スプリングが前記ベーンを加圧する方向の反対方向に前記リングピストンを加圧する第２スプリングとをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項６】
前記第２スプリングの弾性は前記第１スプリングの弾性より高いことを特徴とする請求項５に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮機は密閉容器をさらに含み、前記ハウジングは前記密閉容器内に設けられ、前記調節ピストンは前記密閉容器の外面に装着された前記調節シリンダ内に設けられ、前記連結部材は前記ベーンを前記調節ピストンに連結するために前記密閉容器を貫通することを特徴とする請求項２に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項８】
前記ベーンは前記圧縮室の半径方向に動作して、前記圧縮室を、前記冷媒吸入側に連通する可変吸入室と前記冷媒吐出側に連通する可変吐出室とに区画することを特徴とする請求項１に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項９】
前記可変吸入室及び前記可変吐出室の容積は、前記リングピストンが回転するとともに前記ベーンが往復運動することにより、反復的に変化することを特徴とする請求項８に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１０】
前記調節部は、前記圧縮機の冷媒圧縮容量を調節するため、前記冷媒吸入側と前記冷媒吐出側間の圧力差によって前記ベーンの進退範囲を調節することを特徴とする請求項１に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１１】
前記リングピストンは、前記リングピストンが前記回転軸の偏心部とともに前記圧縮室内で偏心状態で回転するにつれて、前記冷媒吸入側に与えられた冷媒を吸入して圧縮し、圧縮された冷媒を前記冷媒吐出側に吐き出すことを特徴とする請求項１に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１２】
前記調節部は、前記圧縮機の冷媒圧縮容量を調節するため、前記冷媒吸入側と前記冷媒吐出側間の冷媒圧力差によって、前記ベーンの進退範囲を調節することを特徴とする請求項１１に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１３】
前記圧縮機は、
前記回転軸に連結され回転力を発生させる駆動部と、
前記ハウジングを収容する密閉容器と、
前記ハウジングの開放上部及び下部を開閉し、前記回転軸を回転可能に支持するため、前記ハウジングの両端部に装着されるフランジと、
前記フランジのいずれか一つに設けられ、前記圧縮室を前記密閉容器の内部に選択的に連通させる吐出口と、
前記冷媒吐出側に連結され、前記圧縮機の圧縮冷媒を前記密閉容器の外部に案内する冷媒吐出管と、
前記圧縮機の外部から冷媒を前記冷媒吸入側に案内する吸入流路とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１４】
前記リングピストンは、前記リングピストンが前記回転軸の偏心部とともに前記圧縮室内で偏心状態で回転するにつれて、冷媒を吸入して圧縮し、圧縮された冷媒を前記吐出口を通して前記密閉容器の内部に吐き出すことを特徴とする請求項１３に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１５】
前記圧縮機の冷媒圧縮容量は、前記第１調節流路が前記第２調節流路に連通するにつれて増加することを特徴とする請求項２に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１６】
前記圧縮機の冷媒圧縮容量は、前記第１調節流路が前記第３調節流路に連通するにつれて減少することを特徴とする請求項２に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１７】
前記圧縮機の冷媒圧縮容量は、前記第１調節流路が前記第２調節流路に連通するにつれて増加し、前記第１調節流路が前記第３調節流路に連通するにつれて減少することを特徴とする請求項４に記載の可変容量形回転圧縮機。
【請求項１８】
内部に円筒形圧縮室を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記圧縮室内で回転する偏心部を有する回転軸と、
前記圧縮室の内面と接触したままで前記回転軸の前記偏心部の外面に回転可能に嵌合されるリングピストンと、
前記ハウジング内に装着され、前記リングピストンの回転によって前記圧縮室の半径方向に進退するベーンと、
前記圧縮機の冷媒圧縮容量を可変させるため、冷媒吸入側と冷媒吐出側の圧力によって前記ベーンの進退範囲を調節する調節部とを含んでなることを特徴とする可変容量形回転圧縮機。
【請求項１９】
内部に円筒形圧縮室を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記圧縮室内で回転する偏心部を有する回転軸と、
前記圧縮室の内面と接触したままで前記回転軸の前記偏心部の外面に回転可能に嵌合されるリングピストンと、
前記ハウジング内に装着され、前記リングピストンの回転によって前記圧縮室の半径方向に進退するベーンと、
前記ベーンの進退範囲を変化させ前記圧縮機の冷媒圧縮容量を調節するため、前記圧縮機の冷媒吸入側と冷媒吐出側のいずれか一つに選択的に連通する調節部とを含んでなることを特徴とする可変容量形回転圧縮機。
【請求項２０】
内部に円筒形圧縮室を有するハウジングと、前記ハウジングの前記圧縮室内で回転する偏心部を有する回転軸と、前記圧縮室の内面と接触したままで前記回転軸の前記偏心部の外面に回転可能に嵌合されるリングピストンと、前記ハウジング内に装着され、前記リングピストンの回転によって前記圧縮室の半径方向に進退するベーンと、冷媒圧縮容量を可変させるため、冷媒吸入側と冷媒吐出側の圧力によって前記ベーンの進退範囲を調節する調節部とを含む可変容量形圧縮機と、
前記冷媒吸入側に冷媒をガイドする蒸発器と、
前記冷媒吐出側から圧縮冷媒を受ける凝縮器とを含んでなることを特徴とする冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転圧縮機に係り、より詳しくは可変圧縮能力を有する可変容量形回転圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の空気調和機や冷蔵庫に適用される冷却装置は、冷却能力を可変させて要求条件に符合する最適の冷却を行うとともに、エネルギー節減を図るため、冷媒圧縮能力を可変させ得る可変容量形回転圧縮機を採用している。
【０００３】
かかるものとして、特許文献１に開示された可変容量形回転圧縮機は、図１に示すように、内部に円筒形の圧縮室２が設けられた円筒形のハウジング１と、ハウジング１の圧縮室２内で偏心状態で回転するように設けられるリングピストン３とを備えている。また、ハウジング１にはリングピストン３の外面に接したままで半径方向に進退する複数の外側ベーン４が設けられ、ハウジング１の内部は複数の外側ベーン４により複数の圧縮空間２ａ、２ｂに区画される。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５，８７１，３４２号　図１
【０００５】
外側ベーン４に隣接するハウジング１には、外側ベーン４の動作を拘束するか又は解除するための複数の拘束装置５が設けられる。この拘束装置５は、外側ベーン４が後退した状態で、ソレノイド駆動部５ａにより進退する拘束ピン５ｂが外側ベーン４に形成された拘束溝４ａにかかるようにして、機能を喪失させることにより可変容量形回転圧縮機の圧縮能力を可変させるようになっている。
しかし、かかる従来の可変容量形回転圧縮機は、外側ベーン４の動作を拘束するための拘束装置５が、ハウジング１に装着されたソレノイド駆動部５ａにより拘束ピン５ｂが進退しながら外側ベーン４を拘束する構造であるため、拘束装置５の構成が複雑であらため製造が難しいだけでなく、製造費用が高い欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明はこのような問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、従来に比べ構成を単純にしながらも圧縮機の圧縮能力を容易に可変させることができるとともに製造が容易である可変容量形回転圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明は、内部に円筒形圧縮室を有するハウジングと、前記ハウジングの前記圧縮室内で回転する偏心部を有する回転軸と、前記圧縮室の内面と接触したままで前記回転軸の前記偏心部の外面に回転可能に嵌合されるリングピストンと、前記ハウジング内に装着され、前記リングピストンの回転によって前記圧縮室の半径方向に進退するベーンと、前記ベーンに連結され、冷媒吸入側と冷媒吐出側の圧力によって進退して前記ベーンの進退範囲を調節する調節部とを含んでなる可変容量形回転圧縮機を提供する。
【０００８】
前記調節部は、前記ハウジングの外側に装着され、前記ベーンの動作方向と同一方向に進退する調節シリンダを内部に備えた調節シリンダと、前記調節ピストンの動作によって前記ベーンを押すか引き寄せるように、前記ベーンを前記調節ピストンに連結させる連結部材と、前記調節シリンダの内部に連通する第１調節流路と、前記第１調節流路を前記圧縮機の冷媒吐出側に連通させる第２調節流路と、前記第１調節流路を前記圧縮機の冷媒吸入側に連通させる第３調節流路と、前記第１調節流路、前記第２調節流路及び前記第３調節流路の合流点に設置される流量調節バルブとを含むことができる。
【０００９】
前記流路調節バルブは前記第１調節流路を前記第２調節流路と前記第３調節流路のいずれか一つに選択的に連通させる３方バルブであり得る。
【００１０】
前記第１調節流路が前記第２調節流路に連通して前記圧縮機の冷媒吐出側の圧力が前記調節ピストンに作用すると、前記ベーンの端部は、前記リングピストンの回転半径が最大となるリングピストンの外面部と接触し、前記第１調節流路が前記第３調節流路に連通して前記圧縮機の冷媒吸入側の圧力が前記調節ピストンに作用すると、前記ベーンは前記リングピストンの回転半径が最小となる前記リングピストンの外面部から離隔されることが好ましい。
【００１１】
前記調節部は、前記ベーンを前記リングピストン側に加圧する第１スプリングと、前記第１スプリングが前記ベーンを加圧する方向の反対方向に前記リングピストンを加圧する第２スプリングとをさらに含むことができる。
【００１２】
前記圧縮機は密閉容器をさらに含み、前記ハウジングは前記密閉容器内に設けられ、前記調節ピストンは前記密閉容器の外面に装着された前記調節シリンダ内に設けられ、前記連結部材は前記ベーンを前記調節ピストンに連結するために前記密閉容器を貫通することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本発明による可変容量形回転圧縮機は、図２ないし図４に示すように、密閉容器１０の内部に設置されるもので、回転力を発生させる駆動部２０と、該駆動部２０に回転軸２１を介して連結される圧縮機部３０とを備えている。
【００１４】
駆動部２０は、密閉容器１０の内面に固定される円筒形の固定子２２と、該固定子２２の内部に回転可能に設けられ、その中心部の回転軸２１に結合される回転子２３とからなる。そして、圧縮機部３０は、中央に円筒形の圧縮室３２に形成され、外面が密閉容器１０の内面に固定される円筒形のハウジング３１と、圧縮室３２の開放上部及び下部を閉鎖するとともに回転軸２１を回転可能に支持するようにハウジング３１の上部及び下部にそれぞれ結合され、軸結合部３３ａ、３４ａを有する二つのフランジ３３、３４とを含む。
【００１５】
圧縮室３２の内部の回転軸２１には偏心部３５が設けられ、該偏心部３５の外面には円筒形のリングピストン３６が回転可能に結合される。ここで、偏心状態で回転するリングピストン３６は、その外面が圧縮室３２の内面に接したままで回転するように構成される。
【００１６】
また、ハウジング３１の一側には、内部の圧縮室３２に連通する吸入口３７が設けられ、該吸入口３７には、通常の冷却装置の蒸発器側の低温、低圧の冷媒が吸入口３７に流入されるように案内する冷媒吸入管１１が連結される。符号１３は冷媒吸入管１１の中間に設置されるアキュムレータである。
上側フランジ３３には、圧縮室３２が密閉容器１０の内部に連通するようにする吐出口３８が設けられ、該吐出口３８の出口側には吐出バルブ３９が設けられる。そして、密閉容器１０の上部には、密閉容器１０内の圧縮冷媒が通常の冷却装置の凝縮器側に吐き出されるように案内する冷媒吐出管１２が設けられる。
【００１７】
図３に示すように、本発明による可変容量形回転圧縮機は、リングピストン３６が回転するとき、圧縮室３２の半径方向に進退しながら、圧縮室３２の内部を吸入口３７に連通する吸入空間３２ａと吐出口３８に連通する圧縮空間３２ｂに区画するようにスライド可能に装着されるベーン４０を備えている。ハウジング３１には、このベーン４０を進退可能に支持するベーン結合溝４１が形成される。
かかる構成により、回転軸２１の偏心部３５が回転するとき、リングピストン３６が圧縮室３２内で偏心状態で回転しながら吸入口３７側の冷媒を吸入して吐出口３８側に加圧して吐き出すことになる。
【００１８】
また、本発明は、吸入口３７側の圧力と吐出口３８側の圧力の差を用いてベーン４０の進退範囲を可変させることにより、冷媒圧縮能力を調節し得るようにする調節手段５０を備えている。
【００１９】
この調節手段５０は、ベーン４０が設けられた側の密閉容器１０の外面に結合される円筒形の調節シリンダ５１と、該調節シリンダ５１の内部に進退可能に設置される調節ピストン５２と、該調節ピストン５２が進退するとき、ベーン４０を押すか引き寄せるように密閉容器１０を貫通して調節ピストン５２とベーン４０間を連結する連結部材５３とを含む。また、密閉容器１０の内側には、ベーン４０をリングピストン３６側に加圧するためのもので、所定の弾性を有する第１スプリング５４が設けられ、密閉容器１０の外側の調節シリンダ５１内には、第１スプリング５４がベーン４０を加圧する方向の反対方向に調節ピストン５２を加圧する第２スプリング５５が設けられる。
【００２０】
また、調節部５０は、調節シリンダ５１の内部に連通する第１調節流路６１ａをなすもので、調節シリンダ５１に結合される第１調節管６１と、圧縮機の吐出側と第１調節流路６１ａを連通する第２調節流路６２ａをなすもので、冷媒吐出管１２（図２参照）から分岐され第１調節管６１に連結される第２調節管６２と、圧縮機の吸入側と第１調節流路６１ａを連通する第３調節流路６３ａをなすもので、冷媒吸入管１１から分岐され、第１調節管６１と第２調節管２が連結される地点に連結される第３調節管６３とを備えている。そして、第１調節管６１、第２調節管６２、及び第３調節管６３が合流される地点には、第１調節流路６１ａが第２調節流路６２ａと第３調節流路６３ａのいずれか一つに選択的に連通するようにする流路調節バルブ７０が設けられる。この際、流路調節バルブ７０は、例えば、電気的制御信号に応じて動作する通常の３方バルブから構成できる。かかる構成は、流路調節バルブ７０の動作により第１調節流路６１ａと第２調節流路６２ａが連通して調節ピストン５２に冷媒吐出管１２側の圧力が作用するとき、調節ピストン５２が吐出側の高圧力によりベーン４０側に移動しながらベーン４０をリングピストン３６側に押すようにしたものである。そして、流路調節バルブ７０の動作により第１調節流路６１ａと第２調節流路６２ａが連通し、調節ピストン５２に冷媒吸入管１１側の圧力が作用するときは、調節ピストン５２が吸入側の低圧力により前記場合の反対方向に移動しながらベーン４０をリングピストン３６の最小半径に相当する外面から所定間隔で離隔させることにより、所定区間でリングピストン３６が空回転するようにしたものである。この動作のためには、第２スプリング５５の弾性が第１スプリング５４の弾性より高くなるようにすることが好ましい。
【００２１】
図２ないし図４に示す可変容量形回転圧縮機の動作を説明する。
圧縮能力を高めようとする場合には、図３に示すように、流路調節バルブ７０の動作により、第２調節流路６２ａが第１調節流路６１ａに連通される。この状態で、圧縮機が駆動するにつれて回転軸２１が回転し、回転軸２１の偏心部３５の回転によりリングピストン３６が圧縮室３２内で偏心状態で回転する。したがって、ベーン４０が半径方向に進退し、圧縮室３２の内部は回転するリングピストン３６とベーン４０の動作により吸入空間３２ａの容積と吐出空間３２ｂの容積が相反に変化する現象が繰り返されることにより、吸入口３７を通じて吸入される低圧冷媒が吐出口３８側に加圧されて吐き出される。
【００２２】
この際、冷媒吐出管１２を通じて吐き出される高圧冷媒が第２調節流路６２ａを通じて調節シリンダ５１の内部に流入して調節ピストン５２を加圧し、調節ピストン５２が連結部材５３を介してベーン４０を加圧するので、リングピストン３６側のベーン４０の端部がリングピストン３６の外面に接した状態ままで進退して最大圧縮能力を発揮する。
【００２３】
圧縮能力を低めようとする場合には、図４に示すように、流路調節バルブ７０の動作により第３調節流路６３ａが第１調節流路６１ａに連通される。この際、第２調節流路６２ａが遮断され、調節シリンダ５１の内部が第３調節流路６３ａを介して低圧の吸入側に連通するとともに第２スプリング５５の弾性が作用するため、調節ピストン５２が前述した場合の反対方向に移動する。したがって、連結部材５３がベーン４０を引き寄せることて、ベーン４０の端部がリングピストン３６の最小回転半径に相当する外面から所定間隔で離隔されるようにするため、所定区間でリングピストン３６が空回転して圧縮能力が低下する。
この際、ベーン４０は、リングピストン３６の最小回転半径に相当する側の外面とは離隔し、リングピストン３６の最大回転半径に相当する外面とは所定区間で接触する範囲に位置し、ベーン４０とリングピストン３３６が接触しているうちにだけ進退運動する。したがって、リングピストン３６が１回転するうちに、ベーン４０とリングピストン３６が離隔する区間でリングピストン３６が空回転して圧縮が行われなく、ベーン４０とリングピストン３６が接触する区間でだけ圧縮が行われるので、圧縮能力が減少する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による可変容量形回転圧縮機は、吐出側と吸入側の圧力により進退する調節ピストンによりベーンの進退範囲を可変させる構造であるため、従来に比べ構成が単純化しながらも圧縮機の冷媒圧縮能力を容易に可変させることができる効果がある。
【００２５】
また、本発明はベーンの進退範囲を調節する調節部が従来のベーン駆動装置より単純な構成であるため、製造が容易であるだけでなく、低廉な費用で製造することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の可変容量形回転圧縮機の構成を示す横断面図である。
【図２】本発明による可変容量形回転圧縮機の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す可変容量形回転圧縮機の圧縮能力を高めた状態を示す横断面図である。
【図４】図２に示す可変容量形回転圧縮機の圧縮能力を低めた状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０　密閉容器
１１　冷媒吸入管
１２　冷媒吐出管
２０　駆動部
２１　回転軸
２２　固定子
２３　回転子
３０　圧縮機部
３１　ハウジング
３２　圧縮室
３３、３４　フランジ
３５　偏心部
３８　吐出口
４０　ベーン
５０　調節部
５１　調節シリンダ
５２　調節ピストン
５３　連結部材
５４　第１スプリング
５５　第２スプリング
６１　第１調節管
６２　第２調節管
６３　第３調節管
７０　流路調節バルブ
【図１】
2004044571.tif 000003
【図２】
2004044571.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004044571.tif 000006