变容量旋转式压缩机 |
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| 申请号 | CN200780048281.6 | 申请日 | 2007-12-24 | 公开(公告)号 | CN101568729B | 公开(公告)日 | 2011-09-14 |
| 申请人 | LG电子株式会社; | 发明人 | 卞想明; 韩定旻; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种变容量旋转式 压缩机 ，其具有利用朝着与滑片运动方向垂直的方向施加的压 力 来限制滑片的通道。所述通道的截面积与面对所述通道且接受施加于其上的限制压力的滑片的滑片面积之间的比率范围为1.5％～16.4％，因此在压缩机的正常驱动模式下，滑片可平稳地执行往复运动，而且，在压缩机的节能驱动模式下，滑片可快速地受到限制。因此，滑片的快速且稳定的限制可防 止滑片 振动，以减小压缩机产生的噪声。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种变容量旋转式压缩机，包括： |
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| 说明书全文 | 变容量旋转式压缩机技术领域背景技术[0002] 通常，旋转式压缩机采用这样的方法，即使用在气缸的压缩空间内偏心旋转的滚动活塞和与滚动活塞相接触以便将气缸的压缩空间分成吸入腔和排放腔的滑片来压缩制冷剂。近来，已经提出了能够根据载荷的变化改变压缩机的冷却能力的变容量旋转式压缩机。为了改变压缩机的冷却能力，采用变频电机的技术和通过部分地将压缩后的制冷剂疏通出气缸来改变压缩机的容量等技术已经被广泛研究。然而，在将变频电机应用于压缩机时，由于压缩机的变频电机价格高，从而导致制造成本增加。此外，在疏通制冷剂时，管道系统变得复杂，这就增加了制冷剂的流动阻力，从而降低了压缩机的效率。 [0003] 因此，已经提出了一种方法，该方法能够不使用变频电机而简化管道系统，还可以改变压缩机的容量。例如，一旦处于压缩机的正常驱动模式(电力驱动模式)，滚动活塞与滑片保持彼此接触，从而可以将吸入腔与排放腔分开。另一方面，一旦处于压缩机的节能驱动模式，滚动活塞与滑片彼此间隔开，从而吸入腔与排放腔可以彼此连接。为了这个目的，滑片的线性往复运动应当受到限制，或者其受限制的线性运动应当根据压缩机的驱动模式而被解除。 [0004] 然而，在相关技术中已知的滑片限制方案在转换压缩机模式切换时不能完全限制滑片一段特定时间，从而降低了压缩机的性能。另外，当滑片振动时，滑片的不完全限制产生严重的噪声，这增大了压缩机的噪声。特别是如图2所示，当压缩机的驱动模式由正常驱动模式转换成节能驱动模式时，在一段特定时间内产生强烈的噪声。 发明内容[0005] 技术问题 [0006] 因此，本发明的目的是提供一种变容量旋转式压缩机，所述压缩机通过在转换压缩机的驱动模式时快速限制滑片，而能够显著降低在由于滑片振动而导致滑片与滚动活塞碰撞时产生的压缩机的噪声。 [0007] 技术方案 [0008] 为了实现这些目的，本发明提供一种变容量旋转式压缩机，包括：机壳；安装在所述机壳内部且具有压缩空间的气缸组件；在所述气缸组件的所述压缩空间中偏心旋转的滚动活塞；滑片，所述滑片与所述滚动活塞相接触，以沿径向方向进行线性往复运动，因而将所述气缸组件的所述压缩空间分成吸入腔和排放腔；通过在所述滑片的侧面上施加压力来限制所述滑片的滑片限制装置，其中，限制压力通过通道施加到所述滑片的所述侧面，所述通道的截面积A形成为不大于所述滑片的滑片面积B，其中所述限制压力通过所述通道施加给所述滑片。 [0009] 更具体地，本发明提供一种变容量旋转式压缩机，其中，所述通道的截面积A与滑片面积B之间的比率A/B的范围为1.5％～16.4％。 [0010] 有益效果 [0011] 根据本发明的变容量旋转式压缩机，允许使得滑片限制通道的截面积不大于限制压力施加到其上的滑片的滑片面积，其中压力通过所述滑片限制通道被施加给滑片的一侧或两侧，更具体地，使得截面积与滑片面积之间的比率的范围为1.5％～16.4％。因此，压缩机可平稳地执行正常驱动模式。而且，在从正常驱动模式切换为节能驱动模式时，能够预先防止滑片振动，从而能够有效地减小压缩机的噪声。附图说明 [0012] 图1为水平截面图，示出了根据本发明一个实施方式的双缸型变容量旋转式压缩机； [0013] 图2为沿着图1中线[I-I]的截面图，该图为平面图，示出了图1的双缸型变容量旋转式压缩机的第二压缩部； [0014] 图3为图2的滑片限制装置的放大图； [0015] 图4和5为平面图，分别示出了处于正常驱动模式和节能驱动模式的图1的双缸型变容量旋转式压缩机。 [0016] 图6和7为图表，每个图表示出了通过在图1的双缸型变容量旋转式压缩机中采用限制通道的截面积与滑片的滑片面积之间的不同比率而测量得到的噪声。 [0017] 图8为平面图，示出了根据本发明的双缸型变容量旋转式压缩机的另一个实施方式。 具体实施方式[0018] 典型地，根据气缸的数量，旋转式压缩机可分成单缸型旋转式压缩机和双缸型旋转式压缩机。例如，对于单缸型旋转式压缩机，使用从电机部传递来的旋转力来形成一个压缩腔。对于双缸型旋转式压缩机，使用从电机部传递来的旋转力竖向地形成彼此之间具有180°相位差的多个压缩腔。下文中，将对双缸型变容量旋转式压缩机进行解释说明，在该双缸型变容量旋转式压缩机中，竖向地形成有多个压缩腔，多个压缩腔中的至少一个具有可变容量。然而，本发明也可应用于单缸型变容量旋转式压缩机。 [0019] 下文中，根据附图中图示的一个实施方式，将对双缸型变容量旋转式压缩机进行详细说明。 [0020] 如图1所示，根据本发明的双缸型变容量旋转式压缩机可包括：具有密封空间的机壳100，安装在机壳100上部的电机部200，设置在机壳100下部、用以通过产生自电机部100的旋转力来压缩制冷剂的第一压缩部300和第二压缩部400，以及用于切换驱动模式从而使第二压缩部400可执行正常驱动模式(电力驱动模式)或节能驱动模式的模式切换单元500。 [0021] 机壳100的密封空间可通过从第一压缩部300和第二压缩部400排放出来的制冷剂而保持在排放压力环境。第一吸气管SP1和第二吸气管SP2可分别连接于机壳100的下圆周表面，以便允许制冷剂被吸入第一压缩部300和第二压缩部400。排气管DP可连接于机壳100的上端，从而从第一压缩部300和第二压缩部400排放到密封空间的制冷剂可被朝着制冷系统传递。 [0022] 电机部200可包括固定于机壳100内侧并从外部接收电力的定子210，设置在定子210内侧并与其间隔一定气隙并通过与定子210相互作用而旋转的转子220，耦接于转子210以便将旋转力传递给第一压缩部300和第二压缩部400的旋转轴230。 [0023] 旋转轴230可包括耦接于转子220的轴部231，偏心地设置在轴部231下方左侧和右侧的第一偏心部231和第二偏心部233。第一偏心部232和第二偏心部233可对称地设置，使得它们之间的相位差约为180°。因此，第一偏心部232和第二偏心部233可以以可旋转的方式分别耦接于第一滚动活塞340和第二滚动活塞430，这将在下文中解释。 [0024] 第一压缩部300可包括：具有环形形状且安装在机壳100中的第一气缸310；上支承板320(下文称为‘上支承’)和中间支承板330(下文称为‘中间支承’)，它们覆盖第一气缸310的上侧和下侧从而形成第一压缩空间V1，用于沿径向方向支撑旋转轴230；第一滚动活塞340，其以可旋转的方式耦接于旋转轴230的上偏心部，并通过在第一气缸310的第一压缩空间V1中绕轨道旋转而压缩制冷剂；第一滑片350，其耦接于第一气缸310以能够沿径向方向移动，以便与第一滚动活塞340的外圆周表面接触，用于将第一气缸310的第一压缩空间V1分隔成第一吸入腔和第一排放腔。第一压缩部300可进一步包括：由压缩弹簧形成的滑片支撑弹簧360，用于弹性地支撑第一滑片350的后侧；第一排放阀370，其以可打开的方式耦接于设置在上支承320中间的第一排放口321的端部，以控制从第一压缩空间V1的排放腔排出制冷剂的排放；以及耦接于上支承320且具有用以容纳第一排放阀370的内部容积的第一消声器380。 [0025] 第一气缸310可包括：形成在其构成第一压缩空间V1的内圆周表面的一侧的第一滑片槽311，用于第一滑片350沿径向方向往复运动；第一入口(未示出)，其沿径向方向形成在第一滑片槽311的一侧，以便将制冷剂导入第二压缩空间V2；第一排放导引槽(未示出)，其沿轴向方向以可倾斜的方式安装在第一滑片槽311的另一侧，以便将制冷剂排放到机壳100中。 [0026] 上支承320和中间支承330之一可具有比第一气缸310的直径短的直径，从而第一滑片350的外端(或者，下文等同使用的后端)可恰好由填充在机壳100的密封空间中的制冷剂排放压力支撑。 [0027] 如图1和2所示，第二压缩部400可包括：具有环形形状且安装在机壳100内第一气缸310下部的第二气缸410；中间支承330和下支承420，它们覆盖第二气缸410的上侧和下侧，从而形成第二压缩空间V2，用于沿径向方向和沿轴向方向支承旋转轴230；第二滚动活塞430，其以可旋转的方式耦接于旋转轴230的下偏心部，以便通过在第二气缸410的第二压缩空间V2中绕轨道旋转而压缩制冷剂；第二滑片440，其耦接于第二气缸410以能够沿径向方向移动，从而与第二滚动活塞430的外圆周表面接触或分离，用于将第二气缸410的第二压缩空间V2分成第二吸入腔和第二排放腔或者用于使第二吸入腔与第二排放腔彼此连接。第二压缩部400可进一步包括：第二排放阀450，其以可打开的方式耦接于设置在下支承420的中间的第二排放口421的端部，以便控制从第二压缩腔排放的制冷剂气体；以及耦接于下支承420且具有一定的内部容积以便容纳第二排放阀450的第二消声器460。 [0028] 第二气缸410可实施成使得压缩空间V2可具有与第一气缸310的压缩空间V1相同的容量或不同的容量。例如，在两个气缸310和410具有相同容量的情况下，如果第二气缸410执行节能驱动模式，则压缩机可以以与另一个气缸(例如，第一气缸310)的容量相对应的容量被驱动，这样，压缩机的功能可改变高达50％。另一方面，在两个气缸310和410具有不同容量的情况下，压缩机的功能可改变到与执行正常驱动模式的气缸的容量相对应的比率。 [0029] 第二气缸410可包括：形成在其构成第二压缩空间V2的内圆周表面的一侧的第二滑片槽411，用于第二滑片440沿径向方向往复运动；第二入口412(未示出)，其形成在第二滑片槽411的一侧用以将制冷剂导入第二压缩空间V2；以及第二排放导引槽(未示出)，其沿轴向方向以可倾斜的方式形成在第二滑片槽411的另一侧，以便将制冷剂排放到机壳100中。 [0030] 如图2和3所示，滑片腔413可以密封地形成在第二滑片槽411的后部，且可连接到下文将作解释说明的模式切换单元500的公共侧连接管530。滑片腔413也可与机壳100的密封空间隔离，以便将第二滑片440的后部保持在吸入压力环境或排放压力环境。而且，在第二气缸410中可形成高压侧滑片限制通道414(下文称为“第一通道”)，该第一通道414沿相对于第二滑片440的运动方向的垂直方向或倾斜方向将机壳100的内部连接到第二滑片槽411，从而通过机壳100内部的排放压力限制第二滑片440。在第一通道414的相对侧可形成低压侧滑片限制通道(下文称为“第二通道”)，该第二通道将第二滑片槽411连接到第二入口412，以产生与第一通道414的压力差，以便快速限制第二滑片440。 [0031] 连接到公共侧连接管530(下文将作解释说明)的滑片腔413具有一定的内部容积。因此，即使第二滑片440已经完全向后移动而被接收在第二滑片槽411内，第二滑片440的后表面可由于通过公共侧连接管530提供的压力而具有压力面。 [0032] 第一通道414可基于第二滑片440安置在第二气缸410的排放导引槽(未示出)上，且可以从第二气缸410的外圆周表面朝着第二滑片槽411的中心贯穿地形成。第一通道414可通过使用双台阶钻孔而形成为具有朝着第二滑片槽411狭窄形成的双台阶。第一通道414的出口可形成在第二滑片槽411沿着纵向方向的近似中间部分处，以使第二滑片440能够进行稳定的线性往复运动。而且，第一通道414可形成在一个位置，在该位置，当压缩机被以正常驱动模式驱动时，第一通道414可经由第二滑片440与第二滑片槽411之间的间隙连接到滑片腔413。因此，排放压力可被引入到滑片腔413中，以因而增加第二滑片 440的后表面处的压力。然而，当第二滑片440在压缩机的节能驱动模式下受到限制时，如果第一通道414连接到滑片腔413，那么压力在滑片腔413中增大，从而第二滑片440退回，以因此可能发生振动。因此，可能优选的是，将第一通道414形成为位于第二滑片440的往复运动范围内。 [0033] 优选的是，第一通道414的截面积等于或窄于作用在第二滑片440的后表面上的压力面(即第二滑片槽411的截面积)，从而防止第二滑片440受到过度限制。例如，当用第一通道414的截面积A除以第二滑片440的滑片面积B(即，限制压力施加到其上的第二滑片440的侧表面的滑片面积B)时，第一通道414的截面积A与滑片440的滑片面积B之间的比率(A/B)可以在1.5％到16.4％的范围内。因此，可以使模式切换过程中产生的噪声最小化。 [0034] 虽然在附图中未示出，但是高压侧滑片限制通道414(即，第一通道)可形成为在第二气缸410的两个侧表面上凹进一定深度，或者可以在每一个均耦接到第二气缸410的两个侧表面的下支承420或中间支承330上凹进一定深度，或者穿过下支承420或中间支承330形成。这里，如果第一通道414形成为在下支承420或中间支承330的上表面上凹进，则第一通道414可以在第二气缸410或每个支承420和430进行烧结处理的同时形成，从而降低制造成本。 [0035] 同时，第二通道415可以设置为与第一通道414位于同一条直线上，如果可能，排放压力和吸入压力之间的压力差可以在第二滑片440的两个侧表面处产生，从而允许第二滑片440与第二滑片槽411相接触。在某些情况下，第二通道415还可以形成在与第一通道414平行的直线上，或者至少在一定角度内以便与第一通道414相交叉。 [0036] 第二通道415可定位成当压缩机以节能驱动模式被驱动时经由第二滑片440与第二滑片槽411之间的间隙连接到滑片腔413。然而，在压缩机处于正常驱动模式时如果第二滑片440向前移动，那么当第二通道415连接到滑片腔413时，充满在滑片腔413中的排放压力Pd可能泄露到第二入口412，具有吸入压力Ps的制冷剂被引入到第二入口412中。因此，第二滑片440可能不能令人满意地受到支撑。因此，第二通道415可形成为位于第二滑片440的往复运动范围内。 [0037] 当用第二通道414的截面积A除以第二滑片440的滑片面积B(即，限制压力施加到其上的第二滑片440的侧表面的滑片面积B)时，第二通道415的截面积A可以在相对于滑片440的滑片面积B的1.5％到16.4％的范围内。因此，能够使驱动模式切换过程中产生的噪声最小化。 [0038] 虽然在附图中未示出，但是第一通道414和第二通道415可沿着第二滑片440的高度方向形成为多个。而且，第一通道414与第二通道415的截面积可以相同或者不同。 [0039] 模式切换单元500可包括：从第二吸气管SP2分出的低压侧连接管510；连接到机壳100的内部空间的高压侧连接管520；公共侧连接管530，其连接到第二气缸410的滑片腔413，并交替地连接到低压侧连接管510和高压侧连接管520；第一模式切换阀540，其经由公共侧连接管530连接到第二气缸410的滑片腔413；以及第二模式切换阀550，其连接到第一模式切换阀540，以便控制第一模式切换阀540的切换。 [0040] 低压侧连接管510可连接在第二气缸410的吸入侧与储液器110的入口侧吸气管之间，或者连接在第二气缸410的吸入侧与出口侧吸气管(第二吸气管SP2)之间。 [0041] 高压侧连接管520可连接到机壳100的下部，即，连接到低于第二压缩部400的部分。然而，在此状态下，机壳100中的油被过量地引入滑片腔413中。因此，在转换压缩机的驱动模式时，滑片腔413的压力变化可能延迟，从而由于滑片产生的振动而导致噪声增大。另外，第二滑片槽411与第二滑片440之间的粘度指数可能增大，这可能防碍滑片的平稳操作。因此，优选的是，高压侧连接管520可安装在没有浸没在油中的较高的部分处，即，高压侧连接管520可连接在电机部200的下端与第一压缩部300的上端之间，如图1所示。因此，填充在机壳100的内部空间中的具有排放压力的制冷剂可朝着第一模式切换阀540流动。而且，这里，一定量的油应当供入滑片腔413中，以便在第二滑片槽411与第二滑片440之间进行润滑。因此，可在下支承420上形成微小的油供给孔(未示出)，以便在第二滑片 440执行往复运动时供给油。 [0042] 下文将对根据本发明的双缸型变容量旋转式压缩机的操作效果进行说明。 [0043] 也就是说，当对电机部200的定子210供电，转子220发生旋转时，旋转轴230与转子220一起旋转。从而，电机部200的旋转力被传递给第一压缩部300和第二压缩部400。根据空调机的容量，第一压缩部300和第二压缩部400通常一起被驱动(即，处于电力驱动模式)，以便产生大容量的冷却能力。或者，第一压缩部300执行正常驱动，第二压缩部400执行节能驱动，以便产生小容量的冷却能力。 [0044] 这里，在压缩机或具有该压缩机的空调机处于电力驱动模式的情况下，电力被提供给第二模式切换阀550。因此，如图4所示，低压侧连接管510被阻挡，而高压侧连接管520连接到公共侧连接管530。因而，机壳10内的高压气体或高压油可经由高压侧连接管 520供入第二气缸410的滑片腔413中，从而第二滑片440可以在滑片腔413的压力下退回。结果是，第二滑片440可以保持在与第二滚动活塞430相接触的状态下，且正常地压缩被引入到第二压缩空间V2中的制冷剂，然后将压缩后的制冷剂气体排放出去。 [0045] 此时，处于高压的制冷剂气体或油被供入形成在第二气缸410或支承430或420中的第一通道414中，以从而对第二滑片440的一个侧表面施加压力。然而，由于第一通道414的截面积小于第二滑片槽411的截面积，因此滑片腔413沿侧向方向的压力可小于滑片腔413沿前后方向的压力。结果是，第二滑片440可不受限制。因此，第一滑片350和第二滑片440分别与滚动活塞340和440相接触，以从而将第一压缩空间V1和第二压缩空间V2分成吸入腔和压缩腔。因为第一滑片310和第二滑片440对吸入每个吸入腔中的制冷剂进行压缩，然后将压缩后的制冷剂排放出去，因此压缩机或具有该压缩机的空调机可执行 100％的驱动。 [0046] 相反，当压缩机或具有该压缩机的空调机处于节能驱动模式亦如初始驱动时，第二模式切换阀550变为断开状态，因此以与正常(电力)驱动相反的方式操作，如图5所示，以从而将低压侧连接管510连接到公共侧连接管530。结果是，被吸入第二气缸410中的低压制冷剂气体可被部分地导入滑片腔413中。因此，第二滑片440可通过第二压缩空间V2的压力而退回以被接收在第二滑片槽411内，从而，第二压缩空间V2的吸入腔和压缩腔可彼此连接。吸入到第二压缩空间V2中的制冷剂可不被压缩。 [0047] 这里，在由形成在第二气缸410或支承430或420中的第一通道414施加在第二滑片440的一个侧表面上的压力与由形成在第二气缸410或支承430或420中的第二通道415施加在第二滑片440的另一侧表面上的压力之间产生很大的压力差。因此，经由第一通道414施加的压力可理想地朝着第二通道415移动，从而第二滑片440可快速有效地受到限制，而不会发生振动。另外，当滑片腔413的压力从排放压力转换为吸入压力时，滑片腔 413中残留的排放压力可变为一种中间压力Pm。然而，由于滑片腔413的中间压力Pm在小于中间压力Pm的压力下通过第二通道415泄露，所以滑片腔413的压力可快速地转换为吸入压力Ps。因此，可以更有效地防止第二滑片440发生振动，从而使第二滑片440受到快速且有效的限制。因此，当第二气缸410的吸入腔和压缩腔彼此连接时，吸入第二气缸410的吸入腔中的制冷剂可不被压缩，而是沿着滚动活塞430的轨迹被吸回到吸入腔中。结果是，第二压缩部400可不压缩制冷剂，从而压缩机或具有该压缩机的空调机以仅与第一压缩部 300的容量相对应的容量执行驱动。 [0048] 这里，当第一通道414或第二通道415的截面积A与滑片的一侧滑片面积B之间的比率处于1.5％～16.4％的范围内时，相对于第二滑片440的限制力可增大，从而允许第二滑片440快速受到限制。所述合适的比率可等同地适用于第一通道414与第二通道415的截面积之和与将滑片440的两个侧表面的滑片面积相加而获得的面积之间的比率。 [0049] 试验结果在图6和7中示出。即，从图6可注意到，当通道的截面积A对应于滑片的滑片面积B的1.5％时，模式切换噪声产生约0.24秒，因此，相比于现有技术，噪声减少了约1/10。而且从图7可注意到，当通道的截面积A对应于滑片的滑片面积B的16.4％时，不产生模式切换噪声。 [0050] 发明的方式 [0051] 同时，前述实施方式已经示出了具有高压侧滑片限制通道和低压侧滑片限制通道的情况，然而，如图8所示，她们可应用于仅具有高压侧滑片限制通道的情况。 [0052] 也就是说，在高压侧滑片限制通道(下文称为“第一通道”)形成于第二气缸410的第二滑片槽411处的情况下，如果第一通道414的截面积A形成为在相对于第二滑片440的滑片面积B的1.5％～16.4％的范围内，如前述实施方式所示出的，那么第二滑片440可通过从第一通道414施加的压力而快速且稳定地受到限制。因此，在压缩机的驱动模式从正常驱动模式转换为节能驱动模式时所产生的噪声可显著降低。详细说明及其操作效果与前述实施方式相同或类似，因此不再赘述。 [0053] 工业实用性 [0054] 根据本发明的变容量旋转式压缩机可应用于单缸型旋转式压缩机以及双缸型旋转式压缩机，而且也可应用于双缸型旋转式压缩机中的每个压缩部。 |
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