專利名稱：容積型膨脹機(jī)以及使用該容積型膨脹機(jī)的冷凍循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠?qū)ε蛎涍^程的流體能量進(jìn)行動(dòng)力回收的容積型膨脹機(jī)以及使用該容積型膨脹機(jī)的冷凍循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
以往，已知下述的冷凍循環(huán)裝置，即，其具備壓縮機(jī)，其具有由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來壓縮制冷劑的擺動(dòng)渦卷盤；散熱器，其用于使由所述壓縮機(jī)壓縮的所述制冷劑的熱量散發(fā)出去；膨脹機(jī)，其具有對(duì)通過了所述散熱器的所述制冷劑進(jìn)行減壓的擺動(dòng)活塞；以及蒸發(fā)器，其用于使由所述膨脹機(jī)減壓了的所述制冷劑蒸發(fā)，其中，該冷凍循環(huán)裝置設(shè)有連通路，所述連通路用于將膨脹室的膨脹過程中間位置(由擺動(dòng)活塞在膨脹室內(nèi)分隔出的腔室之一)與流出位置(流出口側(cè))連通，在膨脹室的壓力過度降低了的情況下，使流出側(cè)的流體回到膨脹室，從而防止過度膨脹，抑制動(dòng)力回收效率的降低(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
而且，已知下述的冷凍空調(diào)裝置，其中，該冷凍空調(diào)裝置設(shè)有渦卷盤式的膨脹機(jī)，其用于對(duì)由散熱器冷卻了的制冷劑進(jìn)行膨脹減壓并且回收動(dòng)力；以及渦卷盤式的輔助壓縮機(jī)，其通過由所述膨脹機(jī)回收的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而輔助地壓縮制冷劑，通過用輔助壓縮機(jī)輔助地壓縮制冷劑，減輕了主壓縮機(jī)承受的負(fù)荷，使主壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)所需的電力減少，提高了冷凍循環(huán)裝置的效率(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2004-190559號(hào)公報(bào)(圖4、圖15)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-109158號(hào)公報(bào)(第I圖)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題如專利文獻(xiàn)2那樣，在膨脹機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸并未與馬達(dá)或發(fā)電機(jī)連接、而是僅用制冷劑的流體能量使膨脹機(jī)起動(dòng)的情況下，根據(jù)構(gòu)成膨脹機(jī)的擺動(dòng)渦卷盤的停止位置，存在著當(dāng)使冷凍循環(huán)裝置再次起動(dòng)時(shí)無法得到充分的驅(qū)動(dòng)力、從而引起膨脹機(jī)的起動(dòng)不良的可能性。為了使膨脹機(jī)的擺動(dòng)渦卷盤(或者擺動(dòng)活塞)停止在規(guī)定位置，可以通過確定使膨脹室內(nèi)的制冷劑在低壓下釋放的位置，從而能夠進(jìn)行控制。由此，需要在膨脹室的中途使制冷劑向低壓側(cè)旁通的連通路。另外，作為從膨脹室的中途使制冷劑向低壓側(cè)旁通的連通路，考慮采用專利文獻(xiàn)I的用于將膨脹室中的膨脹過程中間位置(由擺動(dòng)活塞在膨脹室內(nèi)分隔出的腔室之一)與流出位置(流出口側(cè))連通的連通路，從而能夠?qū)⒗缗蛎浭业闹评鋭┫蛄鞒鰝?cè)排出。但是，若將如此與低壓側(cè)連通的連通路與膨脹室中的由擺動(dòng)渦卷盤(或者擺動(dòng)活塞)分隔出的腔室之一連接而使膨脹室的制冷劑流出的話，對(duì)于利用在對(duì)制冷劑進(jìn)行減壓時(shí)所產(chǎn)生的流體能量驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力回收型的膨脹機(jī)來說，存在下述的危險(xiǎn)其擺動(dòng)活塞或擺動(dòng)渦卷盤在膨脹過程中間位置停止，在再次起動(dòng)冷凍循環(huán)裝置時(shí)膨脹機(jī)無法得到充分的驅(qū)動(dòng)力。本發(fā)明的技術(shù)課題在于，能夠控制膨脹機(jī)的擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞的停止位置，在再起動(dòng)時(shí)膨脹機(jī)能夠得到充分的驅(qū)動(dòng)力。用于解決課題的方案本發(fā)明涉及的容積型膨脹機(jī)是具備膨脹機(jī)構(gòu)的容積型膨脹機(jī)，所述膨脹機(jī)構(gòu)通過被供給到由擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞分隔出的多個(gè)膨脹室的高壓流體膨脹并減壓時(shí)的流體能量來產(chǎn)生動(dòng)力，該容積型膨脹機(jī)具備將各膨脹室和膨脹機(jī)排出側(cè)分別連通的連通路，在連通路設(shè)置開閉裝置，在高壓流體的供給停止時(shí)，開閉裝置在各膨脹室與膨脹機(jī)排出側(cè)之間的高壓和低壓達(dá)成均壓為止的期間打開，使擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞停止于規(guī)定位置。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明涉及的容積型膨脹機(jī)，在高壓流體的供給停止時(shí)，能夠控制擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞的停止位置以容易再次起動(dòng)膨脹機(jī)，因此能夠防止在再起動(dòng)時(shí)擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞不擺動(dòng)這樣的起動(dòng)不良的發(fā)生。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的使用容積型膨脹機(jī)的冷凍循環(huán)裝置的制冷劑回路圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的容積型膨脹機(jī)的縱剖視圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的容積型膨脹機(jī)的渦卷齒部分的示意橫剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的容積型膨脹機(jī)的動(dòng)作的渦卷齒部分的示意橫剖視圖。圖5是示出容積型膨脹機(jī)的比較例中的渦卷齒部分的停止位置的一例的示意橫首1J視圖。圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的容積型膨脹機(jī)的渦卷齒部分的停止位置的一例的示意橫剖視圖。圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的容積型膨脹機(jī)的主要部分即開閉裝置打開的狀態(tài)的示意縱剖視圖。圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的容積型膨脹機(jī)的主要部分即開閉裝置關(guān)閉的狀態(tài)的示意縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式I圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的使用容積型膨脹機(jī)的冷凍循環(huán)裝置、例如空調(diào)機(jī)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑回路圖。本實(shí)施方式的空調(diào)機(jī)如圖I所示具備主壓縮機(jī)1，其由電動(dòng)馬達(dá)(未圖示)驅(qū)動(dòng)而將吸入的制冷劑壓縮并排出；以及室外熱交換器4，其在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為用于使內(nèi)部的制冷劑散發(fā)熱量的散熱器，而在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為用于使內(nèi)部的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器。而且，所述空調(diào)機(jī)具備膨脹機(jī)8，其用于對(duì)通過內(nèi)部的制冷劑進(jìn)行減壓；以及室內(nèi)熱交換器32，其在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為用于使內(nèi)部的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，而在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為用于使內(nèi)部的制冷劑散發(fā)熱量的散熱器。并且，所述空調(diào)機(jī)具備驅(qū)動(dòng)軸52，其用于對(duì)在利用膨脹機(jī)8使制冷劑減壓時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)力進(jìn)行回收；以及渦卷盤式的輔助壓縮機(jī)2，其通過驅(qū)動(dòng)軸52與膨脹機(jī)8連接，通過由驅(qū)動(dòng)軸52回收的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)來輔助地壓縮制冷劑。本空調(diào)機(jī)采用二氧化碳作為制冷劑。與現(xiàn)有的氟利昂類的制冷劑相比，二氧化碳的臭氧層破壞系數(shù)為零，地球暖化系數(shù)較小。在本實(shí)施方式中，將主壓縮機(jī)I、輔助壓縮機(jī)2、作為制冷劑流路切換裝置的第一四通閥3、第二四通閥6、室外熱交換器4、旁通閥5、預(yù)膨脹閥7、膨脹機(jī)8以及蓄能器9收納在室外機(jī)101。膨脹閥31和室內(nèi)熱交換器32收納在室內(nèi)機(jī)102。統(tǒng)一管理空調(diào)機(jī)整體的控制的控制裝置103收納在室外機(jī)101。另外，在本實(shí)施方式中，室內(nèi)機(jī)102 (室內(nèi)熱交換器32)的臺(tái)數(shù)為I臺(tái)，但室內(nèi)機(jī)102 (室內(nèi)熱交換器32)的臺(tái)數(shù)是任意的。而且，室外機(jī)101和室內(nèi)機(jī)102由液管27、氣管28連接起來。 對(duì)此更為詳細(xì)地?cái)⑹?，輔助壓縮機(jī)2和膨脹機(jī)8收納在容器51。輔助壓縮機(jī)2經(jīng)驅(qū)動(dòng)軸52與膨脹機(jī)8連接，由膨脹機(jī)8產(chǎn)生的動(dòng)力通過驅(qū)動(dòng)軸52回收并傳遞至輔助壓縮機(jī)2。由此，輔助壓縮機(jī)2將從主壓縮機(jī)I排出的制冷劑吸入并進(jìn)一步進(jìn)行壓縮。輔助壓縮機(jī)2與室外熱交換器4之間的制冷劑的流路以及室內(nèi)熱交換器32與蓄能器9之間的制冷劑的流路，與作為制冷劑流路切換裝置的第一四通閥3連接在一起。而且，室外熱交換器4與膨脹機(jī)8之間的制冷劑的流路以及膨脹機(jī)8與膨脹閥31之間的制冷劑的流路，與第二四通閥6連接在一起。四通閥3和四通閥6基于控制裝置103的指令，進(jìn)行與制冷制熱相關(guān)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式所對(duì)應(yīng)的流路的切換，從而切換制冷劑的路徑。在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制冷劑從輔助壓縮機(jī)2向室外熱交換器4流動(dòng)，并且制冷劑從室內(nèi)熱交換器32向蓄能器9流動(dòng)。而且，制冷劑從室外熱交換器4通過膨脹機(jī)8向室內(nèi)熱交換器32流動(dòng)。在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制冷劑從輔助壓縮機(jī)2向室內(nèi)熱交換器32流動(dòng)，并且制冷劑從室外熱交換器4向蓄能器9流動(dòng)。而且，制冷劑從室內(nèi)熱交換器32通過膨脹機(jī)8向室外熱交換器4流動(dòng)。借助第一四通閥3和第二四通閥6，通過膨脹機(jī)8和輔助壓縮機(jī)2的制冷劑的方向?yàn)橥环较?，而與制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)和制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無關(guān)。室外熱交換器4例如具有供制冷劑通過的導(dǎo)熱管和用于增大流過所述導(dǎo)熱管的制冷劑與外部氣體之間的導(dǎo)熱面積的散熱片(未圖示)，從而進(jìn)行制冷劑與空氣(外部氣體)的熱交換。例如，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用，使制冷劑蒸發(fā)而氣(氣體)化。另一方面，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為冷凝器或氣體冷卻器(以下作為冷凝器)發(fā)揮作用。根據(jù)情況，有時(shí)還并非完全地氣化、液化，而是形成為液體與氣體的兩相混合(氣液二相制冷劑)的狀態(tài)。蓄能器9具有下述作用儲(chǔ)存冷凍循環(huán)回路中過剩的制冷劑，防止大量的制冷劑液體回到主壓縮機(jī)I而造成主壓縮機(jī)I破損。在第二四通閥6與膨脹機(jī)8的入口之間的制冷劑的流路23設(shè)有預(yù)膨脹閥7，所述預(yù)膨脹閥7用于調(diào)整通過膨脹機(jī)8的制冷劑的流量。在室外熱交換器4與室內(nèi)熱交換器32之間的制冷劑的流路設(shè)有旁通回路25，其用于將第二四通閥6、預(yù)膨脹閥7、膨脹機(jī)8旁通；以及旁通閥5，其用于對(duì)通過該旁通回路25的制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整。通過調(diào)整旁通閥5和預(yù)膨脹閥7，從而對(duì)通過膨脹閥8的制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整來調(diào)整高壓側(cè)的壓力，能夠?qū)⒗鋬鲅h(huán)確保在高效率的狀態(tài)。另外，并不限于調(diào)節(jié)旁通閥5和預(yù)膨脹閥7，也可以通過其他方法調(diào)整高壓側(cè)的壓力。在膨脹機(jī)8的入口設(shè)有壓力傳感器11，所述壓力傳感器11用于對(duì)進(jìn)入膨脹機(jī)8的制冷劑的壓力進(jìn)行檢測。而且，在膨脹機(jī)8的出口設(shè)有壓力傳感器12，所述壓力傳感器12用于對(duì)從膨脹機(jī)8排出的制冷劑的壓力進(jìn)行檢測。另外，壓力傳感器11和壓力傳感器12的設(shè)置位置不限于所述位置，只要是能夠分別對(duì)進(jìn)入膨脹機(jī)8的制冷劑的壓力和從膨脹機(jī)8排出的制冷劑的壓力進(jìn)行檢測的位置即可。而且，如果能夠推測出壓力，則壓力傳感器11和壓力傳感器12也可以是用于檢測制冷劑的溫度的溫度傳感器。室內(nèi)熱交換器32例如具有供制冷劑通過的導(dǎo)熱管和用于增大流過所述導(dǎo)熱管的制冷劑與空氣之間的導(dǎo)熱面積的散熱片(未圖示)，從而進(jìn)行制冷劑與室內(nèi)空氣的熱交換。例如，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用，使制冷劑蒸發(fā)而氣(氣體)化。另一方面，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為冷凝器或氣體冷卻器(以下作為冷凝器)發(fā)揮作用。在室內(nèi)熱交換器32連接有膨脹閥31。膨脹機(jī)31對(duì)流入室內(nèi)熱交換器32的制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整。在未由膨脹機(jī)8對(duì)制冷劑充分減壓時(shí)，利用膨脹閥31調(diào)整高低壓。<空調(diào)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作>接著，用圖I的制冷劑回路圖對(duì)本實(shí)施方式的冷凍循環(huán)裝置即空調(diào)機(jī)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。在此，冷凍循環(huán)回路等中的壓力的高低并不是由與作為基準(zhǔn)的壓力的關(guān)系來確定的，而是作為通過主壓縮機(jī)I和輔助壓縮機(jī)2的壓縮、旁通閥5或膨脹機(jī)8的減壓等實(shí)現(xiàn)的相對(duì)壓力來表示為高壓、低壓。而且，對(duì)于溫度的高低也是同樣的。在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先，吸入到主壓縮機(jī)I的低壓的制冷劑被壓縮而成為高溫中壓，然后從主壓縮機(jī)I排出。從主壓縮機(jī)I排出的制冷劑被吸入輔助壓縮機(jī)2并進(jìn)一步壓縮而成為高溫高壓，然后從輔助壓縮機(jī)2排出。從輔助壓縮機(jī)2排出的制冷劑通過第一四通閥3并進(jìn)入室外熱交換器4，散發(fā)熱量而將熱量傳遞至室外空氣，從而成為低溫高壓。從室外熱交換器4排出的制冷劑分支到朝向第二四通閥6的路徑和朝向旁通閥5的路徑。通過第二四通閥6的制冷劑通過預(yù)膨脹閥7并進(jìn)入膨脹機(jī)8，通過減壓而成為低壓，成為干燥度低的狀態(tài)。此時(shí)，在膨脹機(jī)8中，隨著制冷劑的減壓而產(chǎn)生動(dòng)力。該動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)軸52回收并傳遞至輔助壓縮機(jī)2，并用于依靠輔助壓縮機(jī)2進(jìn)行的制冷劑的壓縮。從膨脹機(jī)8排出的制冷劑在通過第二四通閥6后與通過了旁通閥5的來自旁通回路25的制冷劑匯合，從室外機(jī)101排出，通過液管27，進(jìn)入室內(nèi)機(jī)102，流向膨脹閥31，并在膨脹閥31被進(jìn)一步減壓。從膨脹閥31排出的制冷劑在室內(nèi)熱交換器32從室內(nèi)空氣吸熱而蒸發(fā)，在保持低壓的狀態(tài)下，成為干燥度高的狀態(tài)。由此，將室內(nèi)空氣冷卻。從室內(nèi)熱交換器32排出的制冷劑從室內(nèi)機(jī)102排出，通過氣管28，進(jìn)入室外機(jī)101，通過第一四通閥3，進(jìn)入蓄能器9，并再次被吸入主壓縮機(jī)I。通過重復(fù)以上的動(dòng)作，將室內(nèi)的空氣的熱量傳遞到室外的空氣，從而對(duì)室內(nèi)進(jìn)行、制冷。接著，對(duì)本實(shí)施方式的冷凍循環(huán)裝置即空調(diào)機(jī)的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先，吸入到主壓縮機(jī)I的低壓的制冷劑被壓縮而成為高溫中壓，然后從主壓縮機(jī)I排出。從主壓縮機(jī)I排出的制冷劑被吸入輔助壓縮機(jī)2并進(jìn)一步壓縮而成為高溫高壓，然后從輔助壓縮機(jī)2排出。從輔助壓縮機(jī)2排出的制冷劑通過第一四通閥3并從室外機(jī)101排出。從室外機(jī)101排出的制冷劑通過氣管28，進(jìn)入室內(nèi)機(jī)102，流向室內(nèi)熱交換器32，并在室內(nèi)熱交換器32散發(fā)熱量而將熱量傳遞至室內(nèi)空氣，從而成為低溫高壓。從室內(nèi)熱交換器32排出的制冷劑由膨脹閥31減壓并從膨脹閥31排出。從膨脹閥31排出的制冷劑從室內(nèi)機(jī)102排出，通過液管27，進(jìn)入室外機(jī)101，并分支到朝向第二四通閥6的路徑和朝向旁通閥5的路徑。通過第二四通閥6的制冷劑通過預(yù)膨脹閥7并進(jìn)入膨脹機(jī)8，通過減壓而達(dá)到低壓，成為干燥度低的狀態(tài)。此時(shí)，在膨脹機(jī)8中，隨著制冷劑的 減壓而產(chǎn)生動(dòng)力。該動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)軸52回收并傳遞至輔助壓縮機(jī)2，用于依靠輔助壓縮機(jī)2進(jìn)行的制冷劑的壓縮。從膨脹閥8排出的制冷劑在通過第二四通閥6后，與通過了旁通閥5的來自旁通回路25的制冷劑匯合，然后進(jìn)入室外熱交換器4。在室外熱交換器4中，制冷劑從室外空氣吸熱而蒸發(fā)，在保持低壓的狀態(tài)下，成為干燥度高的狀態(tài)。從室外熱交換器4排出的制冷劑通過第一四通閥3，進(jìn)入蓄能器9，并再次被吸入主壓縮機(jī)I。通過重復(fù)以上的動(dòng)作，將室外的空氣的熱量傳遞到室內(nèi)的空氣，從而對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制熱。接著，作為輔助壓縮機(jī)2和膨脹機(jī)8的一例，對(duì)渦卷盤型的膨脹機(jī)8和渦卷盤型的輔助壓縮機(jī)2的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作進(jìn)行說明。另外，輔助壓縮機(jī)2和膨脹機(jī)8并不限于渦卷盤式，也可以是其他的容積式，例如擺動(dòng)活塞式。圖2是示出與輔助壓縮機(jī)2 —體的渦卷盤型的膨脹機(jī)8的剖視圖。用于使制冷劑膨脹來回收動(dòng)力的膨脹機(jī)8由膨脹機(jī)固定渦卷盤59的渦卷齒67和擺動(dòng)渦卷盤57的下表面的渦卷齒65構(gòu)成。而且，用于利用由膨脹機(jī)8回收的動(dòng)力來壓縮制冷劑的輔助壓縮機(jī)2由壓縮機(jī)固定渦卷盤58的渦卷齒66和擺動(dòng)渦卷盤57的上表面的渦卷齒64構(gòu)成。S卩，膨脹機(jī)8的渦卷齒65和輔助壓縮機(jī)2的渦卷齒64以背面相對(duì)的方式在擺動(dòng)渦卷盤57中一體地形成在共同的基板的兩面上。由此，當(dāng)擺動(dòng)渦卷盤57擺動(dòng)時(shí)，一方能夠壓縮，而一方能夠膨脹。從主壓縮機(jī)I排出的高溫中壓的制冷劑被從輔助壓縮機(jī)2的吸入管53吸入，并導(dǎo)入輔助壓縮機(jī)2的外周側(cè)，輔助壓縮機(jī)2由壓縮機(jī)固定渦卷盤58的渦卷齒66和擺動(dòng)渦卷盤57的渦卷齒64形成。接著，通過擺動(dòng)渦卷盤57的擺動(dòng)，制冷劑在輔助壓縮機(jī)2中逐漸向內(nèi)周側(cè)移動(dòng)而被壓縮成高溫高壓。被壓縮了的制冷劑從輔助壓縮機(jī)2的排出管54排出。另一方面，在室外熱交換器4或室內(nèi)熱交換器32冷卻了的高壓的制冷劑被從膨脹機(jī)8的吸入管55吸入并導(dǎo)入膨脹機(jī)8的內(nèi)周側(cè)，膨脹機(jī)8由膨脹機(jī)固定渦卷盤59的渦卷齒67和擺動(dòng)渦卷盤57的渦卷齒65形成。接著，通過擺動(dòng)渦卷盤57的擺動(dòng)，制冷劑在膨脹機(jī)8中逐漸向外周側(cè)移動(dòng)而膨脹成低壓。膨脹了的制冷劑從膨脹機(jī)8的排出管56排出。制冷劑通過膨脹機(jī)8而膨脹產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸52進(jìn)行回收，并傳遞至輔助壓縮機(jī)2作為壓縮動(dòng)力。構(gòu)成輔助壓縮機(jī)2和膨脹機(jī)8的所述結(jié)構(gòu)收納在容器51。并且，作為本發(fā)明的特征，在膨脹機(jī)8如圖3所示地設(shè)有連通管71，其用于將膨脹過程的膨脹室與膨脹機(jī)8的排出管56連通；以及電磁閥72，其作為開閉裝置設(shè)于連通管71。連通管71使膨脹室82a與膨脹室81a連通，所述膨脹室82a從渦卷齒67的渦卷終點(diǎn)73向渦卷起點(diǎn)方向旋轉(zhuǎn)大約90°，所述膨脹室81a從渦卷終點(diǎn)73向渦卷起點(diǎn)方向旋轉(zhuǎn)大約 270。。<膨脹機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作>接著，使用圖4對(duì)膨脹機(jī)8的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行說明。膨脹機(jī)8由被膨脹機(jī)固定渦卷盤59的渦卷齒67的外側(cè)面與擺動(dòng)渦卷盤57的渦卷齒65的內(nèi)側(cè)面所夾的空間，構(gòu)成膨脹室81a。而且，由被膨脹機(jī)固定渦卷盤59的渦卷齒67的內(nèi)側(cè)面與擺動(dòng)渦卷盤57的渦卷齒65的外側(cè)面所夾的空間，構(gòu)成膨脹室82a。在使渦卷齒67的渦卷起點(diǎn)側(cè)端部與渦卷齒65的內(nèi)側(cè)面相接的狀態(tài)下，將驅(qū)動(dòng)軸52的曲軸角度設(shè)為0°。當(dāng)曲軸角度為0°時(shí)，制冷劑被隔開到膨脹室81a與膨脹室82a。高壓冷卻劑向膨脹室81a、膨脹室82a的流入持續(xù)直至曲軸角度將要達(dá)到360°之前為止。通過成為封閉狀態(tài)的膨脹室81a和膨脹室82a的制冷劑膨脹，從而驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)渦卷盤57。在曲軸角度從270°到360° (0° )的過程中，膨脹室81a和膨脹室82a的膨脹過程結(jié)束并將制冷劑向膨脹機(jī)排出空間85排出。在圖4的360°的位置處，將向膨脹機(jī)排出空間85敞開了的膨脹室81a和膨脹室82a表示成膨脹室81b和膨脹室82b。所排出的制冷劑通過排出管56排出到低壓側(cè)。<使擺動(dòng)渦卷盤停止的動(dòng)作>接著，使用圖I至圖4對(duì)使本實(shí)施方式的冷凍循環(huán)裝置即空調(diào)機(jī)停止時(shí)的膨脹機(jī)8的動(dòng)作進(jìn)行說明?？照{(diào)機(jī)的停止意味著使主壓縮機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)停止。在將主壓縮機(jī)I停止而使高壓和低壓達(dá)成均壓為止，擺動(dòng)渦卷盤57 —邊逐漸降低旋轉(zhuǎn)速度一邊繼續(xù)擺動(dòng)。并且，當(dāng)膨脹機(jī)8的驅(qū)動(dòng)力變得小于擺動(dòng)渦卷盤57與壓縮機(jī)固定渦卷盤58或膨脹機(jī)固定渦卷盤59的摩擦力時(shí)，擺動(dòng)渦卷盤57完全停止。在此，在本實(shí)施方式中，在主壓縮機(jī)I停止后，在高壓和低壓達(dá)成均壓的期間，將電磁閥72打開。這樣的話，在高壓和低壓達(dá)成均壓的期間擺動(dòng)渦卷盤57擺動(dòng)著的過程中，在渦卷齒67的外側(cè)面與渦卷齒65的內(nèi)側(cè)面的切點(diǎn)91b剛通過連通管71后，膨脹室81a與排出管56連通。即，膨脹室81a達(dá)到低壓。同樣地，在渦卷齒65的外側(cè)面與渦卷齒67的內(nèi)側(cè)面的切點(diǎn)92b剛通過連通管71后，膨脹室82a與排出管56連通。S卩，膨脹室82a達(dá)到低壓。如上所述，當(dāng)膨脹室81a和膨脹室82a達(dá)到低壓后，由于膨脹室81a及膨脹室82a與膨脹機(jī)排出空間85的壓力差消失，因此擺動(dòng)渦卷盤57失去驅(qū)動(dòng)力，從而容易停止。即， 擺動(dòng)渦卷盤57在切點(diǎn)91b、切點(diǎn)92b剛通過連通管71后停止。即，連通管71在擺動(dòng)渦卷盤57的擺動(dòng)時(shí)(公轉(zhuǎn)時(shí))的切點(diǎn)91b和切點(diǎn)92b的軌跡上與膨脹室81a和膨脹室82a連接。當(dāng)主壓縮機(jī)I和膨脹機(jī)8完全停止后，關(guān)閉電磁閥71。膨脹機(jī)8的完全停止意味著擺動(dòng)渦卷盤57的擺動(dòng)(公轉(zhuǎn))停止，在壓力傳感器11檢測到的壓力與壓力傳感器12檢測到的壓力達(dá)到大致均等后的I 2分鐘之后可以判斷為膨脹機(jī)8停止了。<依靠擺動(dòng)渦卷盤停止位置實(shí)現(xiàn)的起動(dòng)性提高效果>對(duì)如本實(shí)施方式那樣控制擺動(dòng)渦卷盤57的停止位置的情況下的起動(dòng)性提高效果進(jìn)行說明。圖5是如以往那樣在膨脹室81b和膨脹室82b向膨脹機(jī)排出空間85敞開后停止的情況下的圖，示出的是曲軸角度為0° (360° )時(shí)的擺動(dòng)渦卷盤57的位置。實(shí)際上，擺動(dòng)渦卷盤57在曲軸角度為從270°到360°之間停止。圖6是在本實(shí)施方式中控制擺動(dòng)渦卷盤57的停止位置的情況下的圖，示出的是曲軸角度為270°時(shí)的擺動(dòng)渦卷盤57的位置。實(shí)際上，擺動(dòng)渦卷盤57在曲軸角度為從180° 到270°之間停止。在主壓縮機(jī)I和膨脹機(jī)8完全停止后，由于空調(diào)機(jī)的高壓和低壓達(dá)成均壓，因此回路內(nèi)部的壓力大致達(dá)到均等。在膨脹機(jī)8中，膨脹室81a和膨脹室82a、膨脹機(jī)排出空間85的壓力也達(dá)到均等。在從該停止的狀態(tài)起再次使主壓縮機(jī)I起動(dòng)的話，則從排出管56逐漸排出制冷劑，膨脹機(jī)排出空間85的壓力降低。另一方面，膨脹室81a由渦卷齒65和渦卷齒67分隔開而未向膨脹機(jī)排出空間85敞開，因此保持達(dá)成均壓時(shí)的壓力不變。因而，在膨脹室81a的壓力與膨脹機(jī)排出空間85產(chǎn)生壓力差。承受該壓力差的承壓部95a或承壓部95b是渦卷齒65的從切點(diǎn)92b到切點(diǎn)91b之間的部分。當(dāng)由承壓部95a或承壓部95b承受的壓力差產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力超過擺動(dòng)渦卷盤57或擺動(dòng)軸承部63等各種滑動(dòng)部受到的靜摩擦力時(shí)，處于停止?fàn)顟B(tài)的擺動(dòng)渦卷盤57開始擺動(dòng)。在此，對(duì)如本實(shí)施方式那樣控制擺動(dòng)渦卷盤57的停止位置而使其停止的情況下(圖6)的承壓部95b與圖5的通過現(xiàn)有方法使擺動(dòng)渦卷盤57停止的情況下的承壓部95a進(jìn)行比較。在圖5中，在膨脹室81b和膨脹室82b向膨脹機(jī)排出空間85敞開后，擺動(dòng)渦卷盤57停止。另一方面，在圖6中，由于在膨脹室81a和膨脹室82a向膨脹機(jī)排出空間85敞開之前擺動(dòng)渦卷盤57就已經(jīng)停止，因此能夠使圖6的承壓部95b的受壓面積比圖5的承壓部95a的受壓面積大。如上所述，在本實(shí)施方式中，由于能夠使承受達(dá)成均壓后的壓力與空調(diào)機(jī)起動(dòng)時(shí)的低壓的壓力差的承壓部95b更大，因此能夠使擺動(dòng)渦卷盤57從停止的狀態(tài)起欲進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)方向的力更大。而且，在本實(shí)施方式中，將與連通管71的連接部設(shè)置得比膨脹室81a和膨脹室82a向膨脹室排出空間85敞開的曲軸角度靠前了 90°的曲軸角度，因此能夠增大再次起動(dòng)空調(diào)機(jī)時(shí)的承壓部95b。另外，設(shè)置與連通管71的連接部的角度位置并不限定于所述位置，只要能夠增大承壓部95b，可以設(shè)在任意位置，不過設(shè)在從膨脹室81a和膨脹室82a向膨脹機(jī)排出空間85敞開的位置到向前90°位置之間是有效的。而且，在本實(shí)施方式中，在兩個(gè)部位設(shè)有連通管71，不過為了改善加工性也可以在一個(gè)部位設(shè)置連通管71。而且，在本實(shí)施方式中，當(dāng)空調(diào)機(jī)的起動(dòng)時(shí)能夠使擺動(dòng)渦卷盤57的驅(qū)動(dòng)力比擺動(dòng)渦卷盤57或擺動(dòng)軸承部63等各種滑動(dòng)部所承受的靜摩擦力小，可減少擺動(dòng)渦卷盤57不擺動(dòng)這樣的起動(dòng)不良，因此能夠進(jìn)一步提聞空調(diào)機(jī)的可罪性。而且，在本實(shí)施方式中，列舉將本發(fā)明應(yīng)用于渦卷盤式的膨脹機(jī)的情況為例進(jìn)行了說明，然而不限于渦卷盤式，例如使用擺動(dòng)活塞的旋轉(zhuǎn)式的膨脹機(jī)也能夠應(yīng)用本發(fā)明。S卩，在旋轉(zhuǎn)式的膨脹機(jī)的情況下，根據(jù)擺動(dòng)活塞的停止位置，承壓面積不同，存在著當(dāng)使空調(diào)機(jī)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)活塞的旋轉(zhuǎn)不良這樣的可能性。因此，通過將由擺動(dòng)活塞隔成的各腔室用連通管71與排出管(低壓側(cè))連通，能夠控制擺動(dòng)活塞的停止位置，由此增大承壓面積,能夠使起動(dòng)不良不易發(fā)生。而且，在本實(shí)施方式中，在使膨脹機(jī)8起動(dòng)時(shí)，無需將例如回收動(dòng)力的發(fā)電機(jī)作為馬達(dá)使用等強(qiáng)制性地使擺動(dòng)渦卷盤57擺動(dòng)的手段，能夠僅以利用膨脹機(jī)對(duì)制冷劑進(jìn)行減壓時(shí)的流體能量使擺動(dòng)渦卷盤57擺動(dòng)，因此能夠使膨脹機(jī)8的結(jié)構(gòu)變得簡單。而且，在本實(shí)施方式中，連通路71的開閉裝置為電磁閥72，不過當(dāng)然也可以是其他的開閉裝置。 實(shí)施方式2在所述實(shí)施方式I中，將連通管71和電磁閥72設(shè)于容器51之外，不過接下來對(duì)將連通管71和閥內(nèi)置于容器51的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。圖7是該種情況下的閥打開時(shí)的圖，圖8是閥關(guān)閉時(shí)的圖。在圖7中，通過對(duì)線圈111通電，利用電磁力使閥112成為向下下降的狀態(tài)(開閥狀態(tài))。此時(shí)，利用連通路114將膨脹室82與膨脹機(jī)排出空間85連通，因此膨脹室82的制冷劑排出到膨脹機(jī)排出空間85。在所述實(shí)施方式I中說明的空調(diào)機(jī)的停止動(dòng)作時(shí)，成為該狀態(tài)。另一方面，在圖8中，停止對(duì)線圈111的通電，通過彈簧113的彈力將閥112推起，因此膨脹室82與膨脹機(jī)排出空間85不連通。當(dāng)空調(diào)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)中時(shí)以及膨脹機(jī)8完全停止后，成為該狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，通過線圈111、閥112、彈簧113而具有與所述電磁閥72相同的功能，并內(nèi)置于容器51，因此能夠使空調(diào)機(jī)小型化。另外，在此，為了說明方便，對(duì)于線圈111、閥112、彈簧113和連通路114僅圖示出一個(gè)并進(jìn)行說明，不過還以連通膨脹室81和膨脹機(jī)排出空間85的方式設(shè)有另外一個(gè)線圈111、閥112、彈簧113和連通路114。而且，這些部件也可以僅以一個(gè)構(gòu)成。附圖標(biāo)記說明I :主壓縮機(jī)；2:輔助壓縮機(jī)；3 :第一四通閥；4 :室外熱交換器；5 :旁通閥；6 :第二四通閥；7 :預(yù)膨脹閥；8 :膨脹機(jī)；9 :蓄能器；11、12:壓力傳感器；
21 :主壓縮機(jī)I的排出配管；22 :室外熱交換器的入口或出口配管；23 :膨脹機(jī)8的吸入配管；24:膨脹機(jī)8的排出配管；25 :旁通配管；26 :配管；
27:液管;28:氣管;29 :蓄能器9的入口配管；31:膨脹閥;32:室內(nèi)熱交換器；51:容器；52 :驅(qū)動(dòng)軸；53 :輔助壓縮機(jī)2的吸入管；54 :輔助壓縮機(jī)2的排出管；55:膨脹機(jī)8的吸入管；56:膨脹機(jī)8的排出管；57:擺動(dòng)渦卷盤；58:壓縮機(jī)固定渦卷盤；59:膨脹機(jī)固定渦卷盤；60 :十字滑環(huán)；61 :滑塊;62 :軸嵌入孔；63 :擺動(dòng)軸承部；64 :擺動(dòng)渦卷盤57上表面的渦卷齒；65 :擺動(dòng)渦卷盤57下表面的渦卷齒；66 :壓縮機(jī)固定渦卷盤58的渦卷齒；67 :膨脹機(jī)固定渦卷盤59的渦卷齒；68:油泵；69 :潤滑油；70 :平衡器；71 :連通管；72:電磁閥；73:渦卷齒67的渦卷終點(diǎn)；81a,81b :膨脹室；82a,82b :膨脹室；85:膨脹機(jī)排出空間；91a、91b :渦卷齒67的外側(cè)面與渦卷齒65的內(nèi)側(cè)面的切點(diǎn)；92a、92b :渦卷齒65的外側(cè)面與渦卷齒67的內(nèi)側(cè)面的切點(diǎn)；
95a、95b :承壓部；111 :線圈；112:閥;113:彈 簧；114:連通路。
權(quán)利要求
1.一種容積型膨脹機(jī)，該容積型膨脹機(jī)具備膨脹機(jī)構(gòu)，所述膨脹機(jī)構(gòu)用于利用被供給到多個(gè)膨脹室的高壓流體膨脹而減壓時(shí)的流體能量來產(chǎn)生動(dòng)力，該多個(gè)膨脹室由擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞分隔形成，其特征在于， 該容積型膨脹機(jī)具備連通路，所述連通路將各所述膨脹室與膨脹機(jī)排出側(cè)分別連通， 在所述連通路設(shè)有開閉裝置， 所述開閉裝置在停止供給所述高壓流體時(shí)，在各所述膨脹室與所述膨脹機(jī)排出側(cè)之間的高壓和低壓達(dá)成均壓為止的期間打開，使所述擺動(dòng)渦卷盤或所述擺動(dòng)活塞停止在規(guī)定位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的容積型膨脹機(jī)，其特征在于，所述擺動(dòng)渦卷盤或所述擺動(dòng)活塞的停止位置，是在向所述膨脹室開始供給高壓流體時(shí)、施加于所述擺動(dòng)渦卷盤或所述擺動(dòng)活塞的驅(qū)動(dòng)力比施加于膨脹機(jī)內(nèi)部的滑動(dòng)部的靜摩擦力大的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的容積型膨脹機(jī)，其特征在于，所述擺動(dòng)渦卷盤或所述擺動(dòng)活塞的停止位置，是所述膨脹室的空間達(dá)到最大的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求3中的任意一項(xiàng)所述的容積型膨脹機(jī)，其特征在于，所述開閉裝置為電磁閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求4中的任意一項(xiàng)所述的容積型膨脹機(jī)，其特征在于，所述連通路分別設(shè)置在從各所述膨脹室向排出側(cè)敞開的位置到向與所述擺動(dòng)渦卷盤或所述擺動(dòng)活塞公轉(zhuǎn)的方向相反的方向返回90°的位置之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的容積型膨脹機(jī)，其特征在于，所述制冷劑為~■氧化碳。
7.—種冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，膨脹機(jī)是根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求6中的任意一項(xiàng)所述的容積型膨脹機(jī)。
全文摘要
一種容積型膨脹機(jī)，其具備膨脹機(jī)構(gòu)，所述膨脹機(jī)構(gòu)用于利用在被供給到由擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞分隔出的多個(gè)膨脹室(81a、82a)中的高壓流體膨脹減壓時(shí)的流體能量來產(chǎn)生動(dòng)力，該容積型膨脹機(jī)具備連通路(71)，所述連通路(71)用于將各膨脹室(81a、82a)和膨脹機(jī)排出側(cè)分別連通，在連通路(71)設(shè)有開閉裝置(72)，開閉裝置(72)在高壓流體的供給停止時(shí)在各膨脹室(81a、82a)與膨脹機(jī)排出側(cè)之間的高壓和低壓達(dá)成均壓的期間打開，使擺動(dòng)渦卷盤或擺動(dòng)活塞停止在規(guī)定位置，由此，在再起動(dòng)時(shí)膨脹機(jī)(8)能夠得到充分的驅(qū)動(dòng)力。
文檔編號(hào)F01C20/06GK102713156SQ20108006181
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者島津裕輔, 永田英彰, 角田昌之, 高山啟輔, 鳩村杰 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社