JP2001272139A - 冷凍空調機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒の膨張力を充分に回収すると共に機械ロ
スの小さい膨張機を有し，冷凍効率の高い冷凍空調機及
びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 二酸化炭素からなる冷媒８を圧縮する圧
縮機１１と，圧縮された冷媒８を冷却する放熱器１２
と，冷媒８を膨張させる膨張機２と，膨張した冷媒８を
蒸発させる蒸発器１３と，これらの間に冷媒８を循環さ
せる冷媒配管１４とを有する冷凍空調機１。膨張機２
は，冷媒８を導入するシリンダ５１と，シリンダ５１内
を往復可能に配設したピストン５２と，冷媒８の導入及
び排出を制御するためのロータリーバルブ３と，これを
回転可能に挿入保持するための内部空間４１を有するハ
ウジング４とからなる。ロータリーバルブ３の外側面３
６とハウジング４の内面４６の少なくとも一方には，固
体潤滑材層３７を形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，冷媒の給排気をロータリーバル
ブによって制御する膨張機を有し，二酸化炭素を冷媒と
して用いる蒸気圧縮型の冷凍空調機及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来より，環境保護の観点から，オゾン層
を破壊せず地球温暖化係数の極めて小さい二酸化炭素を
冷媒として用いた冷凍空調機が開発されている（特公平
７−１８６０２号公報等）。上記冷凍空調機は，二酸化
炭素の特性上，フロンを冷媒とした冷凍空調機に比べ冷
凍効率（ＣＯＰ）が不充分なため，冷凍効率を向上させ
る必要がある。

【０００３】そこで，図８に示すごとく，冷媒８の膨張
行程を等エントロピーに近い膨張とする膨張機９３を用
いることにより，冷凍効率を向上させた冷凍空調機９が
ある（特開平１０−１９４０１号公報，特開平１０−２
６６９８３号公報）。該冷凍空調機９は，図８に示すご
とく，冷媒８を圧縮するための圧縮機９２と，圧縮され
た冷媒８を冷却するための放熱器９６と，該放熱器９６
を通過した冷媒８を膨張させるための膨張機９１と，膨
張した冷媒８を蒸発させるための蒸発器９７とを有す
る。

【０００４】上記膨張機９１は，図８に示すごとく，シ
リンダ９５１と該シリンダ９５１内を往復可能に配設し
たピストン９５２とを有する。更に，上記膨張機９１
は，ハウジング９４の内部空間９４１にロータリーバル
ブ９３を回転可能に配設してなる。また，上記ハウジン
グ９４には，上記シリンダ９５１と上記内部空間９４１
とを連結する給排気穴９４２と，冷媒８を導入する吸込
口９４３とを有する。そして，上記ロータリーバルブ９
３によって上記シリンダ９５１内への冷媒８の導入及び
上記シリンダ９５１内からの冷媒８の排出を制御してい
る。

【０００５】即ち，上記ロータリーバルブ９３は，図８
に示すごとく，上記吸込口９４３と連通する吸入用溝９
３１をその全周に有する。また，上記ロータリーバルブ
９３は，上記吸入用溝９３１と上記給排気穴９４２とを
連通させる連通溝９３２をその外周の一部に有する。

【０００６】また，図８に示すごとく，上記ロータリー
バルブ９３の軸中心部には，冷媒８を排出するための吐
出口９３５に連通するバルブ内通路９３３が設けてあ
る。更に，上記ロータリーバルブ３は，上記バルブ内通
路９３３と上記給排気穴９４２とを連通する吐出用開口
部９３４を有する。

【０００７】そして，上記連通溝９３２によって，上記
給排気穴９４２を上記吸入溝９３１と連結することによ
り，高圧の冷媒８をシリンダ９５１内へ導入する。ま
た，上記吐出用開口部９３４によって，上記給排気穴９
４２を上記バルブ内通路９３３と連通させることによ
り，膨張後の冷媒８をシリンダ９５１から排出する。こ
れ以外のときは，上記シリンダ９５１を密閉した状態に
している。

【０００８】しかしながら，上記従来の冷凍空調機９に
は，以下の問題がある。即ち，上記冷凍空調機９は，冷
媒８として高圧の二酸化炭素を用いる。そして，上記膨
張機９１における膨張前と膨張後の圧力差が大きい。例
えば，膨張前圧力は１０ＭＰａ，膨張後圧力は４ＭＰａ
であり，圧力差が６ＭＰａにもなる。

【０００９】そのため，上記ロータリーバルブ９３を閉
じた状態にあっても，図９に示すごとく，上記ロータリ
ーバルブ９３の外側面９３６と上記ハウジング９４の内
面９４６との間におけるクリアランス９４７からも冷媒
８の漏れが発生することがある。これにより，上記吸込
口９４３から導入した高圧の冷媒８の一部は，上記シリ
ンダ９５１における膨張工程を経ることなく，直接上記
吐出用開口部９３４等へ達し，上記蒸発器９７へ排出さ
れる。それ故，上記シリンダ９５１内に導入される冷媒
８の量が減少し，上記ピストン９５２を介して回収する
ことができる冷媒８の膨張力が減少する。

【００１０】そこで，上記クリアランス９４７を小さく
することにより上記冷媒８の漏れを防ぐ手段も考えられ
るが，この場合には，上記ロータリーバルブ９３とハウ
ジング９４との間の摩擦が大きくなってしまう。つま
り，クリアランス９４７を小さくすると，上記ロータリ
ーバルブ９３の外側面９３６やハウジング９４の内面９
４６の微小な凹凸での接触が発生し易くなり，摩擦が増
大する。

【００１１】特に，上記冷凍空調機９においては，上記
のごとく膨張機９１の前後における冷媒８の圧力差が大
きいため，上記ロータリーバルブ９３の各部にかかる力
が大きく偏り，該ロータリーバルブ９３と上記ハウジン
グ９４との間の摩擦が一層大きくなる。これにより，機
械ロスが増大して膨張機９１の効率が低下し，ひいては
冷凍空調機９の効率が低下することとなる。また，上記
ロータリーバルブ９３やハウジング９４の加工精度にも
限界があるため，上記双方の問題を解消するような上記
クリアランス９４７を実現することは極めて困難であ
る。

【００１２】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，冷媒の膨張力を充分に回収すると共に機
械ロスの小さい膨張機を有し，冷凍効率の高い冷凍空調
機及びその製造方法を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，二酸化炭
素からなる冷媒を圧縮するための圧縮機と，該圧縮機に
より圧縮された冷媒を冷却するための放熱器と，該放熱
器を通過した冷媒を膨張させるための膨張機と，該膨張
機により膨張した冷媒を蒸発させるための蒸発器と，こ
れらの間に冷媒を循環させる冷媒配管とを有する冷凍空
調機において，上記膨張機は，冷媒を導入するシリンダ
と，該シリンダ内を往復可能に配設したピストンと，上
記シリンダ内への冷媒の導入及び上記シリンダ内からの
冷媒の排出を制御するためのロータリーバルブと，該ロ
ータリーバルブを回転可能に挿入保持するための内部空
間を有するハウジングとからなり，かつ，上記ロータリ
ーバルブの外側面とこれに面する上記ハウジングの内面
の少なくとも一方には，固体潤滑材層を形成してなるこ
とを特徴とする冷凍空調機にある。

【００１４】本発明において最も注目すべきことは，上
記ロータリーバルブの外側面とこれに面する上記ハウジ
ングの内面の少なくとも一方には，固体潤滑材層を形成
してあることである。該固体潤滑材層は，上記ロータリ
ーバルブの外側面に形成してあってもよいし，上記ハウ
ジングの内面に形成してあってもよいし，また，双方に
形成してあってもよい。

【００１５】上記ロータリーバルブの外側面とは，略円
筒形状の上記ロータリーバルブにおいて回転中心軸から
最も離れた外側の側面であり，上記ハウジングに接触し
て摺動する面である。従って，上記ロータリーバルブに
形成された溝部等には，固体潤滑材層を形成する必要は
ない（図３（Ｂ），（Ｃ）参照）。また，上記膨張機及
び圧縮機としては，例えばレシプロタイプがある。

【００１６】次に，本発明の作用効果につき説明する。
上記膨張機においては，上記ロータリーバルブの外側面
とこれに面する上記ハウジングの内面の少なくとも一方
には，固体潤滑材層を形成してある。そのため，上記ロ
ータリーバルブと上記ハウジングの内面との間における
クリアランスを小さくして高圧の冷媒の漏れを防ぐこと
ができる。それ故，膨張機に導入された冷媒は，確実に
上記シリンダ内に導入される。これにより，冷媒の膨張
力を充分に回収することができる。

【００１７】また，上記固体潤滑材層が形成されている
ことにより，上記ロータリーバルブの外側面と上記ハウ
ジングの内面との間の摩擦，即ち両者の摺動抵抗を小さ
くすることができる。これにより，機械ロスによる膨張
機の効率低下を防ぐことができ，ひいては冷凍効率の高
い冷凍空調機を得ることができる。

【００１８】以上，本発明によれば，冷媒の膨張力を充
分に回収すると共に機械ロスの小さい膨張機を有し，冷
凍効率の高い冷凍空調機を提供することができる。

【００１９】次に，請求項２に記載の発明のように，上
記固体潤滑材層は，柔軟性を有することが好ましい。こ
の場合には，上記固体潤滑材層は，上記ロータリーバル
ブの外側面とハウジングの内面に追従し易く，上記ロー
タリーバルブと上記ハウジングとの間のクリアランスを
一層小さくすることができる。そのため，ロータリーバ
ルブにおける冷媒の漏れを一層確実に防ぐことができ，
膨張機の効率を一層確実に向上させることができる。ま
た，上記柔軟性を有するとは，例えば，上記ロータリー
バルブ，ハウジングの材質よりも柔らかいことをいう。

【００２０】次に，請求項３に記載の発明のように，上
記固体潤滑材層は，二硫化モリブデン，リューブライト
のいずれかからなることが好ましい。この場合には，上
記固体潤滑材層は，充分な柔軟性を有すると共に，ロー
タリーバルブとハウジングとの摩擦を一層小さくするこ
とができる。それ故，膨張機の効率を一層向上させるこ
とができる。

【００２１】また，上記固体潤滑材層の厚みは，上記ロ
ータリーバルブの外側面或いはハウジングの内面の面粗
度以上であることが好ましい（図３参照）。これによ
り，一層確実に膨張機の効率を向上させることができ
る。上記厚みが上記面粗度未満の場合には，冷媒の漏れ
の防止と摩擦の防止を両立させることが困難となる。上
記固体潤滑材層の厚みとしては，例えば５μｍ程度とす
ることができる。

【００２２】また，上記固体潤滑材層を含めた上記ロー
タリーバルブの直径は，上記ハウジングの内部空間の直
径よりも５〜１５μｍ小さいことが好ましい（図３参
照）。これにより，一層確実に膨張機の効率を向上させ
ることができる。なお，上記直径の差の好ましい範囲
は，上記ロータリーバルブ及びハウジングの内部空間の
直径，ロータリーバルブの回転速度等の諸条件によって
変動する。

【００２３】次に，請求項４に記載の発明のように，二
酸化炭素からなる冷媒を圧縮するための圧縮機と，該圧
縮機により圧縮された冷媒を冷却するための放熱器と，
該放熱器を通過した冷媒を膨張させるための膨張機と，
該膨張機により膨張した冷媒を蒸発させるための蒸発器
と，これらの間に冷媒を循環させる冷媒配管とを有し，
上記膨張機は，冷媒を導入するシリンダと，該シリンダ
内を往復可能に配設したピストンと，上記シリンダ内へ
の冷媒の導入及び上記シリンダ内からの冷媒の排出を制
御するためのロータリーバルブと，該ロータリーバルブ
を回転可能に挿入保持するための内部空間を有するハウ
ジングとからなる冷凍空調機を製造する方法において，
上記ロータリーバルブを上記ハウジングの内部空間に挿
入配置するに当っては，まず，上記ロータリーバルブの
外側面と上記ハウジングの内面の少なくとも一方に，上
記ロータリーバルブと上記ハウジングとの間のクリアラ
ンスよりも厚く固体潤滑材をコーティングし，次いで，
上記ロータリーバルブを上記ハウジングの内部空間に挿
入し，両者を擦り合わせることにより上記固体潤滑材層
を形成することを特徴とする冷凍空調機の製造方法があ
る。

【００２４】本製造方法においては，上記のごとく固体
潤滑材層を形成するため，冷媒の膨張力を充分に回収す
ると共に機械ロスの小さい膨張機を有し，冷凍効率の高
い冷凍空調機を容易に製造することができる。

【００２５】即ち，上記固体潤滑材層を形成するに当っ
ては，予め上記固体潤滑材を上記クリアランスよりも厚
めにコーティングしておき，ロータリーバルブをハウジ
ングの内部空間に挿入し両者を擦り合わせる。これによ
り，余分の上記固体潤滑材が除去されると共に，上記ロ
ータリーバルブの外側面やハウジングの内面に馴染むよ
うにして固体潤滑材層が形成される。

【００２６】ここで，「上記クリアランスよりも厚め
に」とは，上記固体潤滑材をロータリーバルブとハウジ
ングのいずれか一方にコーティングする場合にはその厚
みを，また，上記固体潤滑材をロータリーバルブとハウ
ジングの両方にコーティングする場合にはその合計厚み
を上記クリアランスよりも厚くすることを意味する。こ
れにより，冷媒の漏れを確実に防ぐと共に摩擦を小さく
することができる固体潤滑材層を，容易に形成すること
ができる。

【００２７】また，上記製造方法において，予めコーテ
ィングしておく固体潤滑材は，上記クリアランスよりも
約５μｍ厚いことが好ましい（図５参照）。これによ
り，冷媒の漏れを確実に防止でき，ロータリーバルブと
ハウジングとの間の摩擦を一層小さくすることができる
固体潤滑材層を容易に得ることができる。

【００２８】次に，請求項５に記載の発明のように，上
記固体潤滑材は，柔軟性を有することが好ましい。これ
により，ロータリーバルブにおける冷媒の漏れを一層確
実に防ぐことができる固体潤滑材層を得ることができ
る。

【００２９】次に，請求項６に記載の発明のように，上
記固体潤滑材は，二硫化モリブデン，リューブライトの
いずれかであることが好ましい。これにより，動摩擦係
数が一層小さく，充分な柔軟性を有する固体潤滑材層を
得ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる冷凍空調機につき，図１〜
図５を用いて説明する。本例の冷凍空調機１は，冷媒８
として二酸化炭素を用いる。図１に示すごとく，上記冷
凍空調機１は，冷媒８を圧縮するための圧縮機１１と，
該圧縮機１１により圧縮された冷媒８を冷却するための
放熱器１２と，該放熱器１２を通過した冷媒８を膨張さ
せるための膨張機２と，該膨張機２により膨張した冷媒
８を蒸発させるための蒸発器１３とを有する。上記圧縮
機１１，放熱器１２，膨張機２，蒸発器１３の間には，
これらの間に冷媒８を循環させる冷媒配管１４が設けら
れている。

【００３１】図１に示すごとく，上記膨張機２は，冷媒
８を導入するシリンダ５１と，該シリンダ５１内を往復
可能に配設したピストン５２とを有する。また，上記膨
張機２は，上記シリンダ５１内への冷媒８の導入及び上
記シリンダ５１内からの冷媒８の排出を制御するための
ロータリーバルブ３と，該ロータリーバルブ３を回転可
能に挿入保持するための内部空間４１をもつハウジング
４とを有する。そして，図１〜図４に示すごとく，上記
ロータリーバルブ３の外側面３６には，固体潤滑材層３
７が形成してある。

【００３２】上記ロータリーバルブ３の外側面３７と
は，略円筒形状の上記ロータリーバルブ３において回転
中心軸から最も離れた外側の側面であり，上記ハウジン
グ４の内面４６に接触する面である。従って，図３
（Ｂ）に示すごとく，固体潤滑材層３７は，後述する吸
入溝３１，連通溝３２，吐出用開口部３４の部分には形
成されていない。

【００３３】また，上記固体潤滑材層３７は，二硫化モ
リブデンからなり，柔軟性を有する。即ち，該固体潤滑
材層３７は，上記ロータリーバルブ３，ハウジング４の
材質よりも柔かい。なお，上記固体潤滑材層３７には，
リューブライトを用いることもできる。また，図３
（Ｂ）に示すごとく，上記固体潤滑材層３７の厚みＥは
約５μｍであり，固体潤滑材層３７を含めた上記ロータ
リーバルブ３の直径Ｆは，ハウジング４の内部空間４１
の直径Ｈよりも約５μｍ小さい。

【００３４】また，図１に示すごとく，上記膨張機３及
び圧縮機１１としては，レシプロタイプを用いている。
図１に示すごとく，上記ハウジング４は，上記シリンダ
５１と上記内部空間４１とを連通する給排気穴４２と，
上記内部空間４１へ冷媒８を導入するための吸込口４３
とを有する。一方，上記ロータリーバルブ３は，図１〜
図３に示すごとく，上記吸込口４３と連通する吸入用溝
３１をその全周に有する。また，上記ロータリーバルブ
３は，図１，図３（Ａ）に示すごとく，上記吸入用溝３
１と上記給排気穴４２とを連通させる連通溝３２をその
外周の一部に有する。

【００３５】また，図１，図３（Ｂ），（Ｃ）に示すご
とく，上記ロータリーバルブ３の軸中心部には，冷媒８
を排出するための吐出口３５に連通するバルブ内通路３
３が設けてある。更に，上記ロータリーバルブ３は，図
１，図３（Ｂ），（Ｃ）に示すごとく，上記バルブ内通
路３３と上記給排気穴４２とを連通する吐出用開口部３
４を有する。また，上記膨張機２には，上記シリンダ５
１，上記ピストン５１，上記給排気穴４２が，それぞれ
４個設けられている。

【００３６】また，図１に示すごとく，上記膨張機２
は，回転シャフト５４に斜めに固定された円盤状の斜板
５３を有する。該斜板５３の周端部５３１は，上記各ピ
ストン５２の側部に設けられた凹部５２１に摺動可能に
係合してある。これにより，上記各シリンダ５１に順次
高圧の冷媒８が導入され，その膨張力によって上記各ピ
ストン５２を順次下死点へ向かって押すことにより，上
記斜板５３及び上記回転シャフト５４が回転する。

【００３７】該回転シャフト５４は，連結キー５５によ
ってロータリーバルブ３と連結している。これにより，
上記ロータリーバルブ３は，上記回転シャフト５４，斜
板５３と共に回転し，上記ピストン５２が一往復する間
に一回転する。また，上記回転シャフト５４は，上記ロ
ータリーバルブ３とは反対側の端部に，発電機１５を接
続している。該発電機１５は，上記膨張機２に負荷をか
けて冷媒８の膨張を等エントロピー変化に制御すると共
に，上記冷媒８の膨張力を回収する。

【００３８】上記膨張機２を製造する際，上記ロータリ
ーバルブ３を上記ハウジング４の内部空間４１に挿入配
置するに当っては，次のようにして固体潤滑材層３７を
形成する。即ち，図５に示すごとく，まず，上記ロータ
リーバルブ３の外側面３６に，その厚みＧが上記ロータ
リーバルブ３と上記ハウジング４との間のクリアランス
Ｊよりも約５μｍほど厚くなるよう固体潤滑材３７０を
コーティングしておく。

【００３９】次いで，図５の矢印Ｄに示すごとく，上記
ロータリーバルブ３を上記ハウジング４の内部空間４１
に挿入し，両者を擦り合わせる。これにより，余分の上
記固体潤滑材３７０が除去されると共に，上記ロータリ
ーバルブ３の外側面３６やハウジング４の内面４６に馴
染むようにして固体潤滑材層３７が形成される。

【００４０】次に，上記膨張機２の作動につき，図１，
図３（Ｃ）を用いて説明する。上記ハウジング４の内部
空間４１において上記ロータリーバルブ３が回転するこ
とにより（図３の矢印Ｒ），上記連通溝３２及び上記吐
出用開口部３４が順次上記給排気穴４２と一定時間ずつ
連通する。このとき，上記斜板５３もロータリーバルブ
３と共に回転する。

【００４１】まず，上記連通溝３２が上記給排気穴４２
と連通することにより，上記吸込口４３から上記吸入溝
３１に導入された高圧の冷媒８が，上記シリンダ５１内
に導入される。このとき，上記ピストン５２が下死点か
ら上死点へ向かって，所定距離移動する。これにより，
一定量の冷媒８がシリンダ５１内に導入される。上記上
死点とは，ピストン５２とシリンダ５１とによって形成
される膨張室の容積が最も小さくなるときのピストン５
２の位置をいう。逆に，上記膨張室の容積が最も大きく
なるときのピストン５２の位置を下死点という。

【００４２】次いで，上記ロータリーバルブ３が更に回
転すると，上記連通溝３２が上記給排気穴４２と連通し
なくなり，シリンダ５１が密閉状態となる。この状態
で，シリンダ５１内の高圧の冷媒８が膨張し，ピストン
５２を下死点へ向かって押す。これにより，上記冷媒８
の膨張力がピストン５２の動力に変換され，斜板５３，
回転シャフト５４を介して上記発電機１５に回収され
る。

【００４３】次に，上記ロータリーバルブ３が更に回転
することにより，上記吐出用開口部３４が上記給排気穴
４２と連通する。これにより，上記シリンダ５１内の膨
張後の冷媒８は，上記吐出用開口部３４，バルブ内通路
３３を通り，吐出口３５から蒸発器１３へ排出される。
上記膨張機２においては，このような冷媒８の導入，膨
張，排気を繰り返している。

【００４４】次に，本例の作用効果につき説明する。上
記膨張機２においては，上記ロータリーバルブ３の外側
面３６には，固体潤滑材層３７を形成してある。そのた
め，上記ロータリーバルブ３と上記ハウジング４の内面
４６との間におけるクリアランスを小さくして高圧の冷
媒８の漏れを防ぐことができる。それ故，膨張機２に導
入された冷媒８は，確実に上記シリンダ５１内に導入さ
れる。これにより，冷媒８の膨張力を充分に回収するこ
とができる。

【００４５】また，上記固体潤滑材層３７が形成されて
いることにより，上記ロータリーバルブ３の外側面３６
と上記ハウジング４の内面４６との間の摩擦を小さくす
ることができる。これにより，機械ロスによる膨張機２
の効率低下を防ぐことができ，ひいては冷凍効率の高い
冷凍空調機１を得ることができる。

【００４６】また，上記固体潤滑材層３７は，二硫化モ
リブデンからなり，柔軟性を有する。それ故，上記ロー
タリーバルブ３と上記ハウジング４との間のクリアラン
スを一層小さくすることができる。そのため，ロータリ
ーバルブ３における冷媒８の漏れを一層確実に防ぐこと
ができ，膨張機２の効率を一層確実に向上させることが
できる。また，上記ロータリーバルブ３とハウジング４
との間の摩擦を一層小さくすることができる。

【００４７】また，上記固体潤滑材層３７の厚みＥは約
５μｍであり，固体潤滑材層３７を含めた上記ロータリ
ーバルブ３の直径Ｆは，ハウジング４の内部空間４１の
直径Ｈとの差が約５μｍである。これにより，ロータリ
ーバルブ３における冷媒８の漏れを確実に防ぐと共に，
ロータリーバルブ３とハウジング４との間の摩擦を小さ
くすることができ，一層確実に膨張機２の効率を向上さ
せることができる。

【００４８】また，上記固体潤滑材層３７を形成するに
当っては，予め上記固体潤滑材３７０を上記クリアラン
スよりも厚めにコーティングしておき，ロータリーバル
ブ３をハウジング４の内部空間４１に挿入し両者を擦り
合わせる。これにより，冷媒８の漏れを確実に防ぐと共
に摩擦を小さくすることができる固体潤滑材層３７を，
容易に形成することができる。

【００４９】また，上記製造方法において，予めコーテ
ィングしておく固体潤滑材３７０の厚みＧは，上記ロー
タリーバルブ３とハウジング４との間のクリアランスＪ
よりも約５μｍ厚い。これにより，冷媒８の漏れを確実
に防止でき，ロータリーバルブ３とハウジング４との間
の摩擦を一層小さくすることができる固体潤滑材層３７
を容易に得ることができる。

【００５０】以上のごとく，本例によれば，冷媒の膨張
力を充分に回収すると共に機械ロスの小さい膨張機を有
し，冷凍効率の高い冷凍空調機を提供することができ
る。

【００５１】実施形態例２ 本例は，図６に示すごとく，固体潤滑材層３７をハウジ
ング４の内面４６に形成した例である。即ち，図６に示
すごとく，上記ハウジング４における内部空間４１に面
する内面４６に，固体潤滑材層３７を形成する。本例に
おいては，ロータリーバルブ３の外側面３６には，固体
潤滑材層３７を形成していない。その他は，実施形態例
１と同様である。本例の場合にも，実施形態例１と同様
の作用効果を有する。

【００５２】実施形態例３ 本例は，固体潤滑材層３７をロータリーバルブ３の外側
面３６とハウジング４の内面４６の双方に形成した例で
ある（図３，図６参照）。その他は，実施形態例１と同
様である。本例の場合にも，実施形態例１と同様の作用
効果を有する。

【００５３】実施形態例４ 本例は，図７に示すごとく，冷媒８からロータリーバル
ブ３が受ける圧力のバランスを調整するためのバランス
調整部３８を，上記ロータリーバルブ３に形成した例で
ある。

【００５４】本発明の冷凍空調機１（図１参照）におい
ては，高圧の冷媒８を用い，例えば膨張前の圧力が１０
ＭＰａ，膨張後の圧力が４ＭＰａと，その圧力差が大き
い。そして，膨張前の高圧の冷媒８は，上記ロータリー
バルブ３の吸入溝３１と連通溝３２とに導入され，ロー
タリーバルブ３を押圧している。

【００５５】上記連通溝３２が形成されているのは上記
ロータリーバルブ３の外周の一部である。また，上記吸
入溝３１と連通溝３２はロータリーバルブ３の長さ方向
の中央に形成してあるわけではない。そのため，上記バ
ランス調整部３８を形成しない場合には，上記冷媒８か
らロータリーバルブ３が受ける押圧力は特定方向に偏
る。それ故，ロータリーバルブ３とハウジング４との間
の摩擦が大きくなると共に，ロータリーバルブ３とハウ
ジング４との間のクリアランスが部分的に大きくなるお
それがある。

【００５６】そこで，上記冷媒８のロータリーバルブ３
に対する押圧力の偏りを解消すべく，図７に示すごと
く，膨張前の高圧の冷媒８を導入するバランス調整部３
８を，上記ロータリーバルブ３に形成した。即ち，上記
バランス調整部３８は，上記吸入溝３１と直接或いは導
入路３８１を介して連結されている。

【００５７】そして，上記ロータリーバルブ３の外側面
３６には，実施形態例１と同様に固体潤滑材層３７を形
成してある。該固体潤滑材層３７は，上記バランス調整
部３８には形成していない。その他は，実施形態例１と
同様である。

【００５８】この場合には，上記バランス調整部３８と
固体潤滑材層３７との双方により，上記ロータリーバル
ブ３とハウジング４との間の摩擦を抑制すると共に，冷
媒の漏れの発生を防ぐことができる。それ故，一層確実
に上記摩擦の防止と冷媒８の漏れの防止を行うことがで
き，膨張機２の効率を向上させることができる。その
他，実施形態例１と同様の作用効果を有する。

【００５９】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，冷媒の
膨張力を充分に回収すると共に機械ロスの小さい膨張機
を有し，冷凍効率の高い冷凍空調機及びその製造方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，冷凍空調機及び膨張機
の説明図。

【図２】実施形態例１における，ロータリーバルブの斜
視図。

【図３】実施形態例１における，（Ａ）図２のＡ視図，
（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図，（Ｃ）（Ｂ）のＣ
−Ｃ線矢視断面図。

【図４】実施形態例１における，固体潤滑材層の説明
図。

【図５】実施形態例１における，固体潤滑材層の形成方
法の説明図。

【図６】実施形態例２における，ハウジングの断面図。

【図７】実施形態例４における，ロータリーバルブの断
面図。

【図８】従来例における，冷凍空調機及び膨張機の説明
図。

【図９】従来例における，ロータリーバルブとハウジン
グとの間からの冷媒の漏れの説明図。

【符号の説明】

１．．．冷凍空調機， １１．．．圧縮機， １２．．．放熱器， １３．．．蒸発器， １４．．．冷媒配管， ２．．．膨張機， ３．．．ロータリーバルブ， ３６．．．外側面， ３７．．．固体潤滑材層， ３７０．．．固体潤滑材， ４．．．ハウジング， ４１．．．内部空間， ４６．．．内面， ５１．．．シリンダ， ５２．．．ピストン， ８．．．冷媒，

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二酸化炭素からなる冷媒を圧縮するため
   の圧縮機と，該圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する
   ための放熱器と，該放熱器を通過した冷媒を膨張させる
   ための膨張機と，該膨張機により膨張した冷媒を蒸発さ
   せるための蒸発器と，これらの間に冷媒を循環させる冷
   媒配管とを有する冷凍空調機において，上記膨張機は，
   冷媒を導入するシリンダと，該シリンダ内を往復可能に
   配設したピストンと，上記シリンダ内への冷媒の導入及
   び上記シリンダ内からの冷媒の排出を制御するためのロ
   ータリーバルブと，該ロータリーバルブを回転可能に挿
   入保持するための内部空間を有するハウジングとからな
   り，かつ，上記ロータリーバルブの外側面とこれに面す
   る上記ハウジングの内面の少なくとも一方には，固体潤
   滑材層を形成してなることを特徴とする冷凍空調機。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記固体潤滑材層
   は，柔軟性を有することを特徴とする冷凍空調機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記固体潤滑
   材層は，二硫化モリブデン，リューブライトのいずれか
   からなることを特徴とする冷凍空調機。
4. 【請求項４】 二酸化炭素からなる冷媒を圧縮するため
   の圧縮機と，該圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する
   ための放熱器と，該放熱器を通過した冷媒を膨張させる
   ための膨張機と，該膨張機により膨張した冷媒を蒸発さ
   せるための蒸発器と，これらの間に冷媒を循環させる冷
   媒配管とを有し，上記膨張機は，冷媒を導入するシリン
   ダと，該シリンダ内を往復可能に配設したピストンと，
   上記シリンダ内への冷媒の導入及び上記シリンダ内から
   の冷媒の排出を制御するためのロータリーバルブと，該
   ロータリーバルブを回転可能に挿入保持するための内部
   空間を有するハウジングとからなる冷凍空調機を製造す
   る方法において，上記ロータリーバルブを上記ハウジン
   グの内部空間に挿入配置するに当っては，まず，上記ロ
   ータリーバルブの外側面と上記ハウジングの内面の少な
   くとも一方に，上記ロータリーバルブと上記ハウジング
   との間のクリアランスよりも厚く固体潤滑材をコーティ
   ングし，次いで，上記ロータリーバルブを上記ハウジン
   グの内部空間に挿入し，両者を擦り合わせることにより
   上記固体潤滑材層を形成することを特徴とする冷凍空調
   機の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４において，上記固体潤滑材は，
   柔軟性を有することを特徴とする冷凍空調機。
6. 【請求項６】 請求項４又は５において，上記固体潤滑
   材は，二硫化モリブデン，リューブライトのいずれかで
   あることを特徴とする冷凍空調機。