JP2016513766A - ロータリ圧縮機及びその圧縮装置、エアコン - Google Patents

Abstract

ロータリ圧縮機の圧縮装置は、シリンダ（３１）、当該シリンダ（３１）とともにキャビティを限定する上軸受（４）及び下軸受（５）、キャビティの内壁と作動空間が限定されるピストン（７１）、作動空間を第１作動室と第２作動室に分ける第１ベーン（８１）及び第２ベーン（８２）、作動空間とそれぞれ連通する、第１吸気口（１０１）及び第２吸気口（１０２）、作動空間とそれぞれ連通する、第１排気口（９１）及び第２排気口（９２）を備え、第１吸気口及び第２吸気口は、以下の条件を満たす。式中、Ｖ１は第１作動室の最大容積、Ｖ２は、第２作動室の最大容積、Ｓ１は、第１吸気口の開口面積、Ｓ２は、第２吸気口の開口面積である。【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、冷凍機器分野に関し、特にロータリ圧縮機の圧縮装置及びそれを備えたロータリ圧縮機、並びに当該ロータリ圧縮機を備えたエアコンに関する。

既存の１段式のロータリ圧縮機は、図１に示すように、加工が簡単で、性能が良好である利点を有するため、部屋のエアコンに広く応用される。しかし、圧縮機が作動する時に、圧縮機の振動幅は、トルク変動の大きさを基本的に依存する。圧縮機の振動が大きくなると、圧縮機及びエアコンの信頼性に多大に影響するだけでなく、大きな騒音という問題となる。

１段式の偏心圧縮技術が採用されるため、１段式のロータリ圧縮機の使用中において、気体を圧縮するトルク変化は比較的大きい（図４の「トルクＡ」に示す）。しかも、圧縮機の振動は圧縮機の排気量の増大に従って増大し、エアコンの騒音もそれに従って増大して、使用に影響を与える。

１段式の圧縮機と比べて、同じ排気量の２段式のロータリ圧縮機は、上下二つのシリンダを有し、クランクの二つの偏心部が１８０°で配置され、気体を圧縮するトルク変化がよりも小さい（図４の「トルクＢ」に示す）ため、良好な振動性能が得られる。しかし、１段式の圧縮機と比べて、２段式のロータリ圧縮機は、部品の数が多いことと、製造コストが大幅に増加することという欠点があり、また、一個の圧縮組立体が増加されるため、摩擦副が増加し、摩擦損失が増加する。

本発明は、先行技術における少なくとも一つの技術的課題を解決するものである。そのため、本発明は騒音を低減できるロータリ圧縮機の圧縮装置を提供することを１つの目的とする。

本発明は、上述の圧縮装置を備えたロータリ圧縮機を提供することを別の目的とする。

本発明は上述のロータリ圧縮機を備えたエアコンを提供することをもう１つの目的とする。

本発明の第１方面の実施例によるロータリ圧縮機の圧縮装置は、中空であり、且つ頂部及び底部が開口し、且つ第１ベーン溝及び第２ベーン溝が形成されたシリンダ、前記シリンダの頂部及び底部にそれぞれ設けられ、前記シリンダと共にキャビティを限定する上軸受及び下軸受、クランクにより駆動され、前記キャビティ内に偏心的に設けられ、且つ前記キャビティの内壁に沿って回転可能であり、前記キャビティの内壁との間に作動空間が限定されるピストン、前記第１ベーン溝及び前記第２ベーン溝内にそれぞれ移動可能に設けられ、且つ第１端が前記ピストンに当接するように前記キャビティ内にそれぞれ延在し、前記作動空間を第１作動室と第２作動室に分ける第１ベーン及び第２ベーン、前記作動空間とそれぞれ連通する、前記第１ベーン溝に近接して設けられた第１吸気口及び前記第２ベーン溝に近接して設けられた第２吸気口、及び、前記作動空間とそれぞれ連通する、前記第２ベーン溝に近接して設けられた第１排気口及び前記第１ベーン溝に近接して設けられた第２排気口を備え、前記第１吸気口及び前記第２吸気口は、以下の条件を満たす。

式中、Ｖ_１は前記第１作動室の最大容積、Ｖ_２は、前記第２作動室の最大容積、Ｓ_１は、前記第１吸気口の開口面積、Ｓ_２は、前記第２吸気口の開口面積である。

本発明実施例の圧縮装置によれば、第１吸気口及び第２吸気口と、第１作動室及び第２作動室との容積の関係を設けることによって、ロータリ圧縮機のトルク変動を改善し、ロータリ圧縮機の振動を効果的に低減し、騒音を下げるとともに、コストの増加を減少した。

本発明の一実施例によれば、前記クランクの回転方向に、前記ベーンと前記第２ベーンとの間の角度θは、３０°≦θ≦３３０°を満たす。

任意選択で、前記角度θは、１８０°である。

本発明の一実施例によれば、前記第１排気口は前記クランクの回転方向に、前記第２ベーン溝の上流に位置し、前記第２排気口は前記クランクの回転方向に、前記第１ベーン溝の上流に位置する。

本発明の一実施例によれば、前記第１吸気口には第１吸気弁が設けられる。

本発明の一実施例によれば、前記第２吸気口には第２吸気弁が設けられる。これによって、圧縮機の排気量の増大を効果的に実現して、圧縮機の性能を高めた。

任意選択で、前記第１ベーンと前記ピストンとが一体的に成型される。これによって、第１ベーンとピストンとの間の漏れ損失及び摩擦損失を効果的に低減乃至除去した。

本発明の一実施例によれば、前記第１吸気口及び前記第２吸気口は、それぞれ、前記シリンダ、前記上軸受及び前記下軸受のいずれか一つに設けられる。

任意選択で、前記第１排気口及び前記第２排気口は、それぞれ、前記シリンダ、前記上軸受及び前記下軸受のいずれか一つに設けられる。

本発明の実施例による圧縮装置が１段式の圧縮機に応用された場合には、部品については、一つのベーンだけが増加され、既存の２段式のロータリ圧縮機におけるシリンダ及びピストンが２倍に増加されることを省略し、それと既存の１段式のロータリ圧縮機とのコストはほぼ同様であるが、２段式のロータリ圧縮機のトルク曲線と類似する効果が得られて、圧縮機のトルク変動が改善される。また、本発明の圧縮装置によれば、各吸気口には吸気弁が設けられるため、圧縮装置の実際の排気量を大幅に向上することができて、圧縮装置の性能を高める。

本発明の一実施例によれば、前記圧縮装置は、前記シリンダの底部に同軸に設けられ、第３ベーン溝が形成されたサブシリンダ、前記キャビティを上キャビティと下キャビティに分けるように前記シリンダと前記サブシリンダとの間に設けられ、前記ピストンが前記上キャビティ内に設けられ、且つ前記上キャビティの内壁との間に前記作動空間が限定される中間仕切り板、前記クランクにより駆動され、前記下キャビティ内に偏心的に設けられ、且つ前記下キャビティの内壁に沿って回転可能であり、前記下キャビティの内壁との間に作動サブ空間が限定されるサブピストン、前記第３ベーン溝内に移動可能に設けられ、且つ第１端が前記サブピストンに当接するように前記下キャビティ内に延在する第３ベーン、前記第３ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第３吸気口、及び、前記第３ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第３排気口を更に備える。

本発明の一実施例によれば、前記第１吸気口、前記第２吸気口及び前記第３吸気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられ、前記第１排気口、前記第２排気口及び前記第３排気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられる。

本発明の一実施例によれば、前記第３吸気口は、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに形成され、前記第３排気口は、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに形成される。

任意選択で、前記第３吸気口は、前記中間仕切り板に設けられ、且つ前記第３排気口は、前記サブシリンダに設けられる。

本発明の一実施例によれば、前記第３吸気口には第３吸気弁が備えられる。

本発明の一実施例によれば、前記第３ベーンと前記サブピストンとが一体的に成型される。

本発明の一実施例によれば、前記サブシリンダには、第４ベーン溝が形成され、前記第４ベーン溝内に移動可能に設けられ、且つ第１端が前記サブピストンに当接するように前記下キャビティ内に延在する第４ベーン、前記第４ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第４吸気口、及び、前記第４ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第４排気口を更に備える。

本発明の一実施例によれば、前記第１吸気口、前記第２吸気口、前記第３吸気口及び前記第４吸気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられ、前記第１排気口、前記第２排気口、前記第３排気口及び前記第４排気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられる。

任意選択で、前記第１吸気口、前記第２吸気口、前記第３吸気口及び前記第４吸気口は、いずれも前記中間仕切り板に設けられ、前記第３排気口及び前記第４排気口は、前記サブシリンダに設けられる。

本発明の一実施例によれば、前記第３吸気口及び前記第４吸気口は、それぞれ、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに設けられ、前記第３排気口及び前記第４排気口は、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに設けられる。

任意選択で、前記第４吸気口には第４吸気弁が設けられる。

本発明の一実施例によれば、前記クランクは、前記ピストンが套設された第１偏心部及び前記サブピストンが套設された第２偏心部を備え、前記クランクの回転方向に、前記第１偏心部の突出方向と前記第２偏心部の突出方向との挟み角βは、９０°≦β≦２７０°を満たす。

任意選択で、前記挟み角βは、１８０°である。

本発明の実施例による圧縮装置は、前述した実施例における１段式のロータリ圧縮機及び既存の２段式のロータリ圧縮機の長所を統合するため、圧縮機のトルク変動が更に大幅に改善される。

本発明の第２方面の実施例によるロータリ圧縮機は、本発明の第１方面の実施例に記載のロータリ圧縮機の圧縮装置を備える。

本発明の第３方面の実施例によるエアコンは、本発明の第２方面の実施例に記載のロータリ圧縮機を備える。

本発明の付加的方面及びメリットは、以下の説明において部分的に述べられ、この説明から一部は明らかになるか、または、本発明の実施により理解され得る。

本発明の上述又／或いは付加的方面とメリットは、下記の図面を結合した実施例に対する説明において、明らかになり、理解することが容易になる。その中で、
先行技術の１段式のロータリ圧縮機のポンプ本体構造及び圧縮過程の模式図である。 先行技術の１段式のロータリ圧縮機のポンプ本体構造及び圧縮過程の模式図である。 本発明に係るロータリ圧縮機のポンプ本体構造及び圧縮過程の模式図である。 本発明に係るロータリ圧縮機のポンプ本体構造及び圧縮過程の模式図である。 本発明に係るロータリ圧縮機の作動過程の模式図である。ピストンの回転がスタートに位置する時の模式図である。 本発明に係るロータリ圧縮機の作動過程の模式図である。ピストンの回転が９０°に位置する時の模式図である。 本発明に係るロータリ圧縮機の作動過程の模式図である。ピストンの回転が１８０°に位置する時の模式図である。 本発明に係るロータリ圧縮機の作動過程の模式図である。ピストンの回転が２７０°に位置する時の模式図である。 本発明のロータリ圧縮機と、先行技術の１段式のロータリ圧縮機及び２段式のロータリ圧縮機とのトルクの比較図である。 本発明の一実施例に係る圧力損失の比較模式図である。 本発明の一実施例に係るロータリ圧縮機の構造模式図である。 本発明の一実施例に係る２段式のロータリ圧縮機の構造模式図である。 図７に示されたロータリ圧縮機の第２圧縮部の構造模式図である。 図７に示されたロータリ圧縮機の中間仕切り板の構造模式図である。 本発明の一実施例に係る２段式のロータリ圧縮機の構造模式図である。 図１０に示されたロータリ圧縮機の第２圧縮部の構造模式図である。 図１０に示されたロータリ圧縮機の中間仕切り板の構造模式図である。 本発明の別の実施例に係るエアコンの模式図である。

以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。前記実施例は図面において示されるが、一貫して同一または類似する符号は、同一又は類似の部品、或いは、同一又は類似の機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しながら説明される実施例が例示性のものであり、本発明を解釈するためだけに用いられるものであって、本発明を制限するように解釈されてはならない。

本発明に対する説明において、「中心」、「上」、「下」、「前」、「後」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語で表れる方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本発明を便利にまたは簡単に説明するために使用されるものであり、指定された装置又は部品が特定の方位にあり、特定の方位において構造され、操作されると指示又は暗示するものではなく、本発明に対して限定するかいしゃくをしてはならない。なお、「第一」、「第二」という用語は説明のためだけに用いられるものであり、比較による重要性を指示又は暗示するか、或いは示された技術特徴の数を黙示すると理解してはならない。つまり、「第一」、「第二」によって示される特徴は、一つ又はそれより多く当該特徴を含むものが存在することを明示又は暗示するものである。本発明の説明において、明確且つ具体的な限定がない限り、「複数」とは、二つ又は二つ以上のことを意味する。

本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、用語である「取り付け」、「互いに接続」、「接続」の意味は広く解釈されるべきである。例えば、固定接続、着脱可能な接続、または一体的な接続でも可能である。機械的な接続、電気接続、または互いの通信による接続、としての解釈も可能である。直接的に接続することや、中間媒体を介して間接的に接続することや、二つの部品の内部が連通することも可能である。当業者は、具体的な状況に応じて本発明中における上記用語の具体的な意味を解釈することができる。

以下、図２ａ及び図２ｂを参照しながら、本発明の実施例によるロータリ圧縮機の圧縮装置を説明する。そのうち、当該ロータリ圧縮機は、ハウジング１及びドライバ２を更に備える。ハウジング１内には、収納空間が限定され、ドライバが収納空間の上部に設けられる。任意選択で、ドライバはモーターであり、ステータ２１及びロータ２２により構成される。

本発明の実施例によるロータリ圧縮機の圧縮装置は、シリンダ３１、上軸受４及び下軸受５、ピストン７１、第１ベーン８１及び第２ベーン８２、第１吸気口１０１及び第２吸気口１０２、及び、第１排気口９１及び第２吸気口９２を備える。

図２ａ及び図２ｂに示すように、シリンダ３１は、中空であり、且つ頂部及び底部が開口し、収納空間の下部に設けられるとともに、ドライバの下方に位置する。シリンダ３１は、頂部及び底部がいずれも開口した円筒形状に形成されることができる。シリンダ３１には第１ベーン溝３１１及び第２ベーン溝３１２が形成される。具体的には、第１ベーン溝３１及び第２ベーン溝３２は、シリンダ３１の側壁に、径方向に沿って延在するとともに、互いに間隔をあけて設けられる。上軸受４及び下軸受５は、シリンダ３１の頂部及び底部にそれぞれ設けられ、シリンダ３１と共にキャビティ４０を限定する。ピストン７１は、クランク６により駆動され、キャビティ４０内に偏心的に設けられ、且つキャビティ４０の内壁に沿って回転可能である。ピストン７１とキャビティ４０の内壁との間に作動空間が限定される。

そのうち、クランク６は、ドライバにより駆動されるとともに、上軸受４及び下軸受５によって支持される。クランク６には、ピストン７１が偏心的に套設される。図２ａ及び図２ｂを参照して、クランク６は、上下方向に沿って延在するとともに、上軸受４、シリンダ３１及び下軸受５を順序に貫通する。クランク６には、偏心部６１が設けられる。任意選択で、偏心部６１とクランク６とが一体的に成型され、ピストン７１が偏心部６１の外部に套設される。ロータリ圧縮機１００が作動する場合には、例えばモーターのようなドライバは、クランク６に設けられた偏心部６１を駆動して偏心的に回転することによって、ピストン７１にシリンダ３１の内壁に沿って運動させる。

第１ベーン８１及び第２ベーン８２は、第１ベーン溝３１１及び第２ベーン溝３１２内にそれぞれ移動可能に設けられる。即ち、第１ベーン８１は第１ベーン溝３１１内に移動可能に設けられ、第２ベーン８２は第２ベーン溝３１２内に移動可能に設けられる。いくつかの好ましい例示において、クランク６の回転方向には、ベーン８１及び第２ベーン８２の間の角度θは、３０°≦θ≦３３０°を満たす。好ましくは、角度θは、１８０°である。

第１ベーン８１及び第２ベーン８２の第１端は、ピストン７１に当接するようにキャビティ４０内にそれぞれ延在し、作動空間を第１作動室Ｍ１と第２作動室Ｍ２に分ける。具体的には、図２ａ、図２ｂ及び図３に示すように、シリンダ３１とピストン７１との間の作動空間は、左右二つのキャビティ４０に分けられ、それぞれが第１作動室Ｍ１及び第２作動室Ｍ２である。ピストン７１とシリンダ３１との接点は、それが位置する作動室を吸気室Ｎ１及び圧縮室Ｎ２という二つの部分に分ける。他の完全な作動室は中間室Ｎ３と呼ばれる。

第１吸気口１０１及び第２吸気口１０２は作動空間とそれぞれ連通する。第１吸気口１０１は第１ベーン溝３１１に近接して設けられ、第２吸気口１０２は第２ベーン溝３１２に近接して設けられる。第１排気口９１及び第２排気口９２は作動空間とそれぞれ連通し、第１排気口９１は第２ベーン溝３１２に近接して設けられ、第２排気口９２は第１ベーン溝３１１に近接して設けられる。そのうち、第１吸気口１０１は、第１作動室Ｍ１により圧縮されるべき作動流体を第１作動室Ｍ１内に導くことができ、第２吸気口１０２は、第２作動室Ｍ２により圧縮されるべき作動流体を第２作動室Ｍ２内に導くことができる。第１排気口９１は第１作動室Ｍ１により圧縮された作動流体を第１作動室Ｍ１外に導くことができ、第２排気口９２は第２作動室Ｍ２により圧縮された作動流体を第２作動室Ｍ２外に導くことができる。

そのうち、第１吸気口１０１及び第２吸気口１０２は、以下の条件を満たす。

式中、Ｖ_１は第１作動室Ｍ１の最大容積、Ｖ_２は、第２作動室Ｍ２の最大容積、Ｓ_１は、第１吸気口１０１の開口面積、Ｓ_２は、第２吸気口１０２の開口面積である。

以下に、図３ａ〜図３ｂを参照して、本発明の実施例による圧縮装置がロータリ圧縮機に用いられる場合の作動原理及び冷媒の流れ方式を説明し、角度θが１８０°であることを、例を挙げて説明する。

図３ａ〜図３ｄを参照して、第１ベーン８１及び第２ベーン８２は、シリンダ３１とピストン７１との間の作動空間を、第１作動室Ｍ１及び第２作動室Ｍ２に分ける。ピストン７１とシリンダ３１の内壁との間の接点は、それが位置する作動室を吸気室Ｎ１及び圧縮室Ｎ２に分ける。他の完全な作動室は中間室Ｎ３と呼ばれる。

０°〜９０°の範囲内では、第１作動室Ｍ１における圧縮室Ｎ２は、容積が漸次的に減少し、圧力が漸次的に増大し、第１作動室Ｍ１における吸気室Ｎ１及び第２作動室Ｍ２（即ち、中間室Ｎ３）の容積は漸次的に増大する。

９０°〜１８０°の範囲内では、第１作動室Ｍ１における圧縮室Ｎ２は、容積が更に減少し、圧力が引き続き増大し、一定の圧力に達する時に、作動流体が第１排気口９１から、第１作動室Ｍ１に排出される。第１作動室Ｍ１における吸気室Ｎ１の容積は引き続き増大するが、第２作動室Ｍ２（即ち、中間室Ｎ３）の容積は漸次的に減少する。

１８０°〜２７０°の範囲内では、吸気室Ｎ１及び圧縮室Ｎ２は、第２作動室Ｍ２内に位置し、中間室Ｎ３は、第１作動室Ｍ１である。圧縮室Ｎ２は、容積が漸次的に減少し、圧力が漸次的に増大し、吸気室Ｎ１及び中間室Ｎ３（即ち、第１作動室Ｍ１）の容積は漸次的に増大する。

２７０°〜３６０°の範囲内では、第２作動室Ｍ２内に位置する圧縮室Ｎ２は、容積が更に減少し、圧力が引き続き増大し、一定の圧力に達する時に、作動流体が第２排気口９２から、第２作動室Ｍ２に排出される。第２作動室Ｍ２における吸気室Ｎ１の容積は引き続き増大するが、第１作動室Ｍ１（即ち、中間室Ｎ３）の容積は漸次的に減少する。

第１排気口９１及び第２排気口９２から排出された作動流体は、上に向かって流れ、例えばモーターのようなドライバのステータ２１とロータ２２との間の隙間を通過してハウジング１の頂部の排気管１１から排出されてから、室外熱交換器２０１から、スロットル装置２０２を経由して、室内熱交換器２０３において低圧気体になってから、アキュームレータ１４を経由して、それぞれ第１吸気口１０１及び第２吸気口１０２を通過し、第１作動室Ｍ１及び第２作動室Ｍ２に吸い込まれる。

クランク６が１回転する過程において、吸気室Ｎ１及び圧縮室Ｎ２が二つの作動室（第１作動室Ｍ１及び第２作動室Ｍ２）に交互に位置し、三つの作動キャビティが同時に作動し、それらの容積が周期的に変化し、これによって、圧縮機の作動サイクル全体が完了され、クランク６が１回転する毎に、二回排気される（図３ａ〜図３ｄに示す）。

この作動原理のため、作動過程中において、本発明のロータリ圧縮機は既存の１段式のロータリ圧縮機よりトルク変動が小さくなって、圧縮機の振動を大幅に減少させ、既存の２段式のロータリ圧縮機のレベルに近い（図４に示す）。

図３ａ〜図３ｂからわかるように、０°〜１８０°の範囲内では、中間室Ｎ３が第２作動室Ｍ２であり、第２吸気口１０２と連通し、その容積が増大してから減少し、９０°である場合には、最大値に達する。第２吸気口１０２内には吸気弁が設けられない場合には、クランク６が９０°回転した後に、中間室Ｎ３の作動流体は、第２吸気口１０２を通過して第２作動室Ｍ２外に逆流する。従って、９０°である場合には、第２作動室Ｍ２は最大容積Ｖ_２を有する。

図３ｃ〜図３ｄからわかるように、１８０°〜３６０°の範囲内では、中間室Ｎ３が第１作動室Ｍ１であり、第１吸気口１０１と連通し、その容積が増大してから減少し、２７０°である場合には、最大値に達する。第１吸気口１０１には吸気弁が設けられない場合には、クランク６が２７０°回転した後に、中間室Ｎ３の作動流体は、第１吸気口１０１を通過して第１作動室Ｍ１外に逆流する。従って、２７０°である場合には、第１作動室Ｍ１は最大容積Ｖ_２を有する。

吸気流通面積の吸気圧力損失への影響は比較的大きいので、ここで、管路圧力損失として処理を簡略化する。

式中、（Ｐ_２−Ｐ_１）は圧力損失、ρは作動流体の密度、λは作動流体と管路との間の摩擦係数、ｌは管路の長さ、Ｄ_ｈは管路の水力直径、ｕは、作動流体の流速である。

一般的に、管路の流通面積が大きいほど、管路の水力直径が大きくなることを意味する。同じ流量である場合には、管路に流れる流速が小さいほど、管路圧力損失が小さくなる（図５に示す）。

第１吸気口１０１及び第２吸気口１０２を流れる作動流体の流速の差が比較的大きい場合には、両者の吸気圧力損失の相違が顕著になり、作動流体の分布が不均一になり、第１作動室Ｍ１及び第２作動室Ｍ２に最終的に流れる流体の質量を変化させるので、吸気不足となり、有効な吸気量を低減させる。

上述の問題の発生を回避するために、第１吸気口１０１の開口面積Ｓ_１及び第２吸気口１０２の開口面積Ｓ_２を合理的に設けるべきである。本発明は、第１吸気口及び第２吸気口が以下の条件を満たすようにする。

これにより、上述の問題を効果的に解決することができる。

上述したように、本発明実施例の圧縮装置によれば、第１吸気口及び第２吸気口と、第１作動室及び第２作動室との容積の関係を設けることによって、ロータリ圧縮機のトルク変動を改善し、ロータリ圧縮機の振動を効果的に低減し、騒音を下げるとともに、コストの増加を減少した。

本発明の一つの例示によれば、図２ｂに示すように、第１排気口９１がクランク６の回転方向に、第２ベーン溝３１２の上流に位置し、第２排気口９２がクランク６の回転方向に、第１ベーン溝３１１の上流に位置する。そのうち、「上流」とは、キャビティ４０における冷媒の流れ方向の上流であると理解することができる。

また、中間室Ｎ３の容積が最大に達する場合には、吸入口から吸い込まれた作動流体が中間室Ｎ３から逆流しないことを確保するために、吸気口に吸気弁を設ける必要がある。本発明の一つの好ましい例示によれば、第１吸気口１０１には第１吸気弁１３１が設けられる。さらに、第２吸気口１０２には第２吸気弁１３２が設けられる（図２ａ〜図２ｂに示す）。これによって、圧縮機の排気量の増大を効果的に実現して、圧縮機の性能を高めた。

本発明の一つの例示において、第１ベーン８１とピストン７とが一体的に設計されるため、第１ベーン８１とピストン７との間の漏れ損失及び摩擦損失を効果的に低減または除去した。図６に示す例示において、第１ベーン８１とピストン７とが、固定的に接続されて一体となり、即ち、一体的に成型される。具体的には、第１ベーン８１とピストン７とが一体加工して製造され、この場合には、第１ベーン８１は、ピストン７の一部分であり、これによって、加工が簡単となり、コストが下がる。もちろん、本発明はこれに限らず、第１ベーン８１とピストン７とがヒンジなどの方式によって一体的に設計されることによっても実現することができる。

本発明のいくつかの実施例によれば、第１吸気口１０１及び第２吸気口１０２は、それぞれ、シリンダ３１、上軸受４及び下軸受５のいずれか一つに設けられる。任意選択で、第１吸気口１０１、第２吸気口１０２、第１排気口９１及び第２排気口９２は、いずれもシリンダ３１に設けられる。同様に、本発明のいくつかの実施例によれば、第１排気口９１及び第２排気口９２は、それぞれ、シリンダ３１、上軸受４及び下軸受５のいずれか一つに設けられる。

これによって、本発明の実施例による圧縮装置は、伝統的な１段式のロータリ圧縮機のポンプ本体内に対して改善し、即ち、一つのベーンが増加されるとともに、一つの吸気口及び一つの排気口が相応に増加され、二つのベーンにより、シリンダとピストンとの間の空間が二つの独立的な作動室に分けられる。クランクが１回転する毎に、二回排気されるため、圧縮機のトルク変動が改善される（図４の「トルクＣ」に示す）。

上述したように、本発明の実施例による圧縮装置が１段式の圧縮機に応用された場合には、部品については、一つのベーンだけが増加され、既存の２段式のロータリ圧縮機におけるシリンダ及びピストンが２倍に増加されることはない。これにより、既存の１段式のロータリ圧縮機とコストはほぼ同様であるが、２段式のロータリ圧縮機のトルク曲線と類似する効果が得られ、圧縮機のトルク変動が改善される。また、本発明の実施例による圧縮装置は、各吸気口には吸気弁が設けられるため、圧縮装置の実際の排気量を大幅に向上することができて、圧縮装置の性能を高めることができる。

上記に述べた各実施例は、いずれも一つのシリングを備えるロータリ圧縮機の圧縮装置であるが、本発明実施例による圧縮装置が二つのシリングの方式で実現することもできる。即ち、上述の圧縮装置に基づいて、サブシリンダ３２などの部品が増加された構造である（図７及び図８を参照）。以下に、当該構造を詳細に説明する。

本発明の別の実施例によれば、圧縮装置は、サブシリンダ３２、中間仕切り板１２、サブピストン７２、第３ベーン８３、第３吸気口１０３及び第３排気口９３を更に備える。この場合には、クランク６は、ピストン７１が套設された第１偏心部及びサブピストン７２が套設された第２偏心部を備え、クランク６の回転方向に、第１偏心部の突出方向と第２偏心部の突出方向との挟み角βは、９０°≦β≦２７０°を満たす。好ましくは、挟み角βは、１８０°である。

図７〜９に示すように、サブシリンダ３２はシリンダ３１の底部に同軸に設けられ、サブシリンダ３２には、第３ベーン溝３２１が形成される。中間仕切り板１２は、シリンダ３１とサブシリンダ３２との間に設けられ、且つキャビティ４０を上キャビティ４０１と下キャビティ４０２に分け、そのうち、ピストン７１が上キャビティ４０１内に設けられ、且つ上キャビティ４０１の内壁との間に作動空間が限定される。サブピストン７２は、クランク６により駆動され、下キャビティ４０２内に偏心的に設けられ、且つ下キャビティ４０２の内壁に沿って回転可能であり、下キャビティ４０２の内壁との間に作動サブ空間が限定される。

第３ベーン８３は、第３ベーン溝３２１内に移動可能に設けられ、且つ第１端がサブピストン７２に当接するように下キャビティ４０２内に延在する。第３吸気口１０３は、第３ベーン溝３２１に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。第３吸気口１０３は、第３ベーン溝３２１に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。サブシリンダ３２のそれぞれの作動室の作動原理は、シリンダ３１に類似するため、ここで再度詳細に説明しない。

いくつかの選択可能な例示によれば、第１吸気口１０１、第２吸気口１０２及び第３吸気口１０３の少なくとも一つは中間仕切り板１２に設けられ、第１排気口９１、第２排気口９２及び第３排気口９３の少なくとも一つは中間仕切り板１２に設けられる。

別のいくつかの選択可能な例示によれば、第３吸気口１０３は、サブシリンダ３２、下軸受５及び中間仕切り板１２のいずれか一つに形成され、第３排気口９３は、サブシリンダ３２、下軸受５及び中間仕切り板１２のいずれか一つに形成され、例えば、第３吸気口１０３は中間仕切り板１２に設けられ、且つ第３排気口９３はサブシリンダ３２に設けられる（図７〜９に示す）。

同様に、第３吸気口から吸い込まれた作動流体が中間室Ｎ３から逆流しないことを回避するために、第３吸気口１０３には第３吸気弁１３３が設けられる。また、上述の第１ベーン８１及びピストン７１に類似し、第３ベーン８３とサブピストン７２とが一体的に成型されることもできる。

本発明のもう一つの実施例によれば、上述の実施例に基づいて、第４ベーンが増加されることもできる。具体的には、図１０〜図１１に示すように、サブシリンダに３２には、第４ベーン溝３２２が形成されることもでき、且つ圧縮装置は、第４ベーン８４、第４吸気口１０４及び第４排気口９４を更に備える。第４ベーン８４は、第４ベーン溝３２２内に移動可能に設けられ、且つ第１端がサブピストン７２に当接するように下キャビティ４０２内に延在する。第４吸気口１０４は、第４ベーン溝３２２に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。第４吸気口１０４は、第４ベーン溝３２２に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。

いくつかの選択可能な例示において、第１吸気口１０１、第２吸気口１０２、第３吸気口１０３及び第４吸気口１０４の少なくとも一つは中間仕切り板１２に設けられ、第１排気口９１、第２排気口９２、第３排気口９３及び第４排気口９４の少なくとも一つは中間仕切り板１２に設けられる。例えば、第１吸気口１０１、第２吸気口１０２、第３吸気口１０３及び第４吸気口１０４は、いずれも中間仕切り板１２に設けられ（図１２に示す）、第３排気口９３及び第４排気口９４は、サブシリンダ３２に設けられる。

別のいくつかの選択可能な例示において、第３吸気口１０３及び第４吸気口１０４は、それぞれ、サブシリンダ３２、下軸受５及び中間仕切り板１２のいずれか一つに設けられ、第３排気口９３及び第４排気口９４は、サブシリンダ３２、下軸受５及び中間仕切り板１２のいずれか一つに設けられる。

第４ベーン８４が増加されたサブシリンダ３２の各作動室の作動原理もシリンダ３１に類似するため、ここで再度詳細に説明しない。そのうち、中間室Ｎ３の容積が最大に達する場合には、吸入口から吸い込まれた作動流体が中間室Ｎ３から逆流しないことを確保するために、第４吸気口１０４には第４吸気弁１３４が設けられる（図１０〜１１に示す）。

本発明の実施例による圧縮装置は、前述した実施例における１段式のロータリ圧縮機及び既存の２段式のロータリ圧縮機の長所を統合するため、圧縮機のトルク変動が更に大幅に改善される。

本発明の第２方面の実施例によるロータリ圧縮機は、本発明の前述した実施例によるロータリ圧縮機の圧縮装置を備える。本発明の実施例による圧縮装置の他の構成及び操作は、当業者にとって既知であるため、ここで再度詳細に説明しない。

図１３に示すように、本発明の第３方面の実施例によるエアコンは、本発明の第２方面の実施例に記載のロータリ圧縮機を備える。図１３に示す例示において、エアコン２００は、冷暖房エアコンであり、室外熱交換器２０１と、室内熱交換器２０３と、スロットル装置２０２と、四方弁２０４とを更に備える。スロットル装置２０２は室外熱交換器２０１と室内熱交換器２０３との間に設けられ、四方弁２０４は四つの弁を有し、ロータリ圧縮機１００の排気管１１及びアキュームレータ９の進気管９１がそれぞれ当該四方弁２０４の二つの弁と互いに接続され、他の二つの弁がそれぞれ室外熱交換器２０１及び室内熱交換器２０３と互いに接続される。

本発明の実施例によるエアコン２００の他の構成及び操作は、当業者にとって既知であるため、ここで再度詳細に説明しない。

本発明の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「示例」、「具体示例」或いは「一部の示例」など用語を参考した説明とは、該実施例或いは示例に結合して説明された具体的特徴、構成、材料或いは特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは示例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語に対する例示的な表述は、必ずしも同じ実施例或いは示例を示すことではない。又、説明された具体的特徴、構成、材料或いは特徴は、いずれかの一つ或いは複数の実施例又は示例において適切に組み合わせることができる。

本発明の実施例を示して説明したが、当業者は、本発明の原理及び主旨から逸脱しない限りこれらの実施例に対して種々の変化、修正、切り替え及び変形を行うことができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその相当物により限定される。

１００：ロータリ圧縮機、
１：ハウジング、１１：排気管、２１：ステータ、２２：ロータ、
３１：シリンダ、３１１：第１ベーン溝、３１２：第２ベーン溝、
３２：サブシリンダ、３２１：第３ベーン溝、３２２：第４ベーン溝、
４：上軸受、５：下軸受、
４０：キャビティ、４０１：上キャビティ、４０２：下キャビティ、
６：クランク、６１：第１偏心部、６２：第２偏心部、
７１：第１ピストン、７２：サブピストン、
８１：第１ベーン、８２：第２ベーン、８３：第３ベーン、８４：第４ベーン、
９１：第１排気口、９２：第２排気口、９３：第３排気口、９４：第４排気口、
１０１：第１吸気口、１０２：第２吸気、１０３：第３吸気口、１０４：第４吸気口、
１２：中間仕切り板、
１３１：第１吸気弁、１３２：第２吸気弁、１３３：第３吸気弁、１３４：第４吸気弁、
１４：アキュームレータ、
２００：エアコン、
２０１：室外熱交換器、２０２：スロットル装置、
２０３：室内熱交換器、２０４：四方弁
Ｍ１：第１作動室、Ｍ２：第２作動室、
Ｎ１：吸気室、Ｎ２：圧縮室、Ｎ３：中間室

本発明の一実施例によれば、前記クランクの回転方向に、前記第１ベーンと前記第２ベーンとの間の角度θは、３０°≦θ≦３３０°を満たす。

第１ベーン８１及び第２ベーン８２は、第１ベーン溝３１１及び第２ベーン溝３１２内にそれぞれ移動可能に設けられる。即ち、第１ベーン８１は第１ベーン溝３１１内に移動可能に設けられ、第２ベーン８２は第２ベーン溝３１２内に移動可能に設けられる。いくつかの好ましい例示において、クランク６の回転方向には、第１ベーン８１及び第２ベーン８２の間の角度θは、３０°≦θ≦３３０°を満たす。好ましくは、角度θは、１８０°である。

第３ベーン８３は、第３ベーン溝３２１内に移動可能に設けられ、且つ第１端がサブピストン７２に当接するように下キャビティ４０２内に延在する。第３吸気口１０３は、第３ベーン溝３２１に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。第３排気口９３は、第３ベーン溝３２１に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。サブシリンダ３２のそれぞれの作動室の作動原理は、シリンダ３１に類似するため、ここで再度詳細に説明しない。

本発明のもう一つの実施例によれば、上述の実施例に基づいて、第４ベーンが増加されることもできる。具体的には、図１０〜図１１に示すように、サブシリンダに３２には、第４ベーン溝３２２が形成されることもでき、且つ圧縮装置は、第４ベーン８４、第４吸気口１０４及び第４排気口９４を更に備える。第４ベーン８４は、第４ベーン溝３２２内に移動可能に設けられ、且つ第１端がサブピストン７２に当接するように下キャビティ４０２内に延在する。第４吸気口１０４は、第４ベーン溝３２２に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。第４排気口９４は、第４ベーン溝３２２に近接して設けられ、且つ作動サブ空間と連通する。

図１３に示すように、本発明の第３方面の実施例によるエアコンは、本発明の第２方面の実施例に記載のロータリ圧縮機を備える。図１３に示す例示において、エアコン２００は、冷暖房エアコンであり、室外熱交換器２０１と、室内熱交換器２０３と、スロットル装置２０２と、四方弁２０４とを更に備える。スロットル装置２０２は室外熱交換器２０１と室内熱交換器２０３との間に設けられ、四方弁２０４は四つの弁を有し、ロータリ圧縮機１００の排気管１１及びアキュームレータ１４の進気管１４１がそれぞれ当該四方弁２０４の二つの弁と互いに接続され、他の二つの弁がそれぞれ室外熱交換器２０１及び室内熱交換器２０３と互いに接続される。

Claims (24)

1. 頂部及び底部が開口する中空の構造を有し、且つ第１ベーン溝及び第２ベーン溝が形成されたシリンダ、
   前記シリンダの頂部及び底部にそれぞれ設けられ、前記シリンダと共にキャビティを限定する上軸受及び下軸受、
   クランクにより駆動され、前記キャビティ内に偏心的に設けられ、且つ前記キャビティの内壁に沿って回転可能であり、前記キャビティの内壁との間に作動空間が限定されるピストン、
   前記第１ベーン溝及び前記第２ベーン溝内にそれぞれ移動可能に設けられ、且つ第１端が前記ピストンに当接するように前記キャビティ内にそれぞれ延在し、前記作動空間を第１作動室と第２作動室に分ける第１ベーン及び第２ベーン、
   前記作動空間とそれぞれ連通する、前記第１ベーン溝に近接して設けられた第１吸気口及び前記第２ベーン溝に近接して設けられた第２吸気口、及び、
   前記作動空間とそれぞれ連通する、前記第２ベーン溝に近接して設けられた第１排気口及び前記第１ベーン溝に近接して設けられた第２排気口を備え、
   前記第１吸気口及び前記第２吸気口は、
   （式中、Ｖ_１は前記第１作動室の最大容積、Ｖ_２は、前記第２作動室の最大容積、Ｓ_１は、前記第１吸気口の開口面積、Ｓ_２は、前記第２吸気口の開口面積である。）
   の条件式を満たすことを特徴とするロータリ圧縮機の圧縮装置。
2. 前記クランクの回転方向に、前記ベーンと前記第２ベーンとの間の角度θは、３０°≦θ≦３３０°を満たすことを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
3. 前記角度θは、１８０°であることを特徴とする請求項２に記載の圧縮装置。
4. 前記第１排気口は前記クランクの回転方向に、前記第２ベーン溝の上流に位置し、前記第２排気口は前記クランクの回転方向に、前記第１ベーン溝の上流に位置することを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
5. 前記第１吸気口には第１吸気弁が設けられることを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
6. 前記第２吸気口には第２吸気弁が設けられることを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
7. 前記第１ベーンと前記ピストンとが一体的に成型されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
8. 前記第１吸気口及び前記第２吸気口は、それぞれ、前記シリンダ、前記上軸受及び前記下軸受のいずれか一つに設けられることを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
9. 前記第１排気口及び前記第２排気口は、それぞれ、前記シリンダ、前記上軸受及び前記下軸受のいずれか一つに設けられることを特徴とする請求項８に記載の圧縮装置。
10. 前記シリンダの底部に同軸に設けられ、第３ベーン溝が形成されたサブシリンダ、
    前記キャビティを上キャビティと下キャビティに分けるように前記シリンダと前記サブシリンダとの間に設けられ、前記ピストンが前記上キャビティ内に位置させて前記上キャビティの内壁との間に前記作動空間が限定される中間仕切り板、
    前記クランクにより駆動され、前記下キャビティ内に偏心的に設けられ、且つ前記下キャビティの内壁に沿って回転可能であり、前記下キャビティの内壁との間に作動サブ空間が限定されるサブピストン、
    前記第３ベーン溝内に移動可能に設けられ、且つ第１端が前記サブピストンに当接するように前記下キャビティ内に延在する第３ベーン、
    前記第３ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第３吸気口、及び、
    前記第３ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第３排気口を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧縮装置。
11. 前記第１吸気口、前記第２吸気口及び前記第３吸気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられ、前記第１排気口、前記第２排気口及び前記第３排気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられることを特徴とする請求項１０に記載の圧縮装置。
12. 前記第３吸気口は、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに形成され、前記第３排気口は、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに形成されることを特徴とする請求項１０に記載の圧縮装置。
13. 前記第３吸気口は、前記中間仕切り板に設けられ、且つ前記第３排気口は、前記サブシリンダに設けられることを特徴とする請求項１２に記載の圧縮装置。
14. 前記第３吸気口には第３吸気弁が備えられることを特徴とする請求項１０に記載の圧縮装置。
15. 前記第３ベーンと前記サブピストンとが一体的に成型されることを特徴とする請求項１０に記載の圧縮装置。
16. 前記サブシリンダには、第４ベーン溝が形成され、
    前記第４ベーン溝内に移動可能に設けられ、且つ第１端が前記サブピストンに当接するように前記下キャビティ内に延在する第４ベーン、
    前記第４ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第４吸気口、及び、
    前記第４ベーン溝に近接して設けられ、且つ前記作動サブ空間と連通する第４排気口を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の圧縮装置。
17. 前記第１吸気口、前記第２吸気口、前記第３吸気口及び前記第４吸気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられ、前記第１排気口、前記第２排気口、前記第３排気口及び前記第４排気口の少なくとも一つは前記中間仕切り板に設けられることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮装置。
18. 前記第１吸気口、前記第２吸気口、前記第３吸気口及び前記第４吸気口は、いずれも前記中間仕切り板に設けられ、前記第３排気口及び前記第４排気口は、前記サブシリンダに設けられることを特徴とする請求項１７に記載の圧縮装置。
19. 前記第３吸気口及び前記第４吸気口は、それぞれ、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに設けられ、前記第３排気口及び前記第４排気口は、前記サブシリンダ、前記下軸受及び前記中間仕切り板のいずれか一つに設けられることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮装置。
20. 前記第４吸気口には第４吸気弁が設けられることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮装置。
21. 前記クランクは、前記ピストンが套設された第１偏心部及び前記サブピストンが套設された第２偏心部を備え、
    前記クランクの回転方向に、前記第１偏心部の突出方向と前記第２偏心部の突出方向との挟み角βは、９０°≦β≦２７０°を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の圧縮装置。
22. 前記挟み角βは、１８０°であることを特徴とする請求項２１に記載の圧縮装置。
23. 請求項１〜２２のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機の圧縮装置を備えることを特徴とするロータリ圧縮機。
24. 請求項２３に記載のロータリ圧縮機を備えることを特徴とするエアコン。