JP2010024868A - 密閉型ロータリ圧縮機および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機運転状態から、室温制御等で、圧縮機を停止した場合、シリンダから密閉容器内部へ吐出された高圧冷媒ガスは、弁で仕切られているシリンダへは逆流しないため、吸入低圧ガスと、吐出高圧ガスとの間に圧力差が残存する。この状態から、圧縮機の運転を再開する場合、圧力差が残存していると、電動機の始動トルクが不足し、圧縮機の起動ができないため、圧力差が緩和されるまでの間、一定時間を経過させる必要がある。空気調和機に搭載した場合、停止から再始動までの時間を一定以上に確保する必要があり、安定した室温制御に制限がある。
【解決手段】円筒形の密閉容器内部の、電動機部とクランク軸とを電磁クラッチまたは遠心クラッチを介し接合させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍空調機器などに使用される密閉型ロータリ圧縮機に関するものである。

図３は、ロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、この圧縮機構部１０１は、シリンダ１０２と、クランク軸１０３の偏心軸１０４に回転自在に嵌合され、前記シリンダ１０２内部を回転運動するピストン１０５と、このピストン１０５の外周に接して前記シリンダ１０２に設けられたベーン溝１０６を往復運動するベーン１０７と、このベーン１０７を前記ピストン１０５に押接させるためのベーンバネ１０８とで構成されている。また、前記シリンダ１０２は、前記ベーン１０７によって吸入孔１０９側の気室と、吐出切欠き１１０側の気室とに仕切られている。

前記圧縮機構部１０１は、前記シリンダ１０２の外径とほぼ同じ内径を有する円筒形の密閉容器（図示せず）内に、電動機（図示せず）とともに設置されており、この電動機の回転力が前記クランク軸１０３によって、この圧縮機構部１０１へ伝達される。

上記構成により、前記圧縮機構部１０１に設けられた前記吸入孔１０９から吸入された低圧冷媒ガスは、圧縮された後、前記吐出切欠き１１０を経て高圧冷媒ガスとなって、一旦、前記密閉容器内部へ吐出された後、密閉容器外部へ吐出される。前記シリンダ１０２と、前記密閉容器内部とは弁（図示せず）で仕切られており、一旦前記密閉容器内部へと吐出された高圧冷媒ガスは、前記シリンダ１０２へは逆流しない。
特開平８−０２１３８７号公報

しかしながら、従来の技術では、次のような課題が発生していた。

圧縮機を搭載した空気調和機において、圧縮機運転状態から、室温制御等で、圧縮機を停止した場合、シリンダから密閉容器内部へ吐出された高圧冷媒ガスは、弁で仕切られているシリンダへは逆流しないため、吸入低圧ガスと、吐出高圧ガスとの間に圧力差が残存する。この状態から、圧縮機の運転を再開する場合、圧力差が残存していると、電動機の始動トルクが不足し、圧縮機の起動ができないため、圧力差が緩和されるまでの間、一定時間を経過させる必要があった。

本発明にかかる密閉型ロータリ圧縮機は、円筒形の密閉容器内部の、電動機部とクランク軸とをクラッチを介し接合させたものである。

また本発明の密閉型ロータリ圧縮機は円筒形の密閉容器内部の、電動機部とクランク軸とを接合させるクラッチとして、電磁クラッチを用いたものである。

また本発明の密閉型ロータリ圧縮機は円筒形の密閉容器内部の、電動機部とクランク軸とを接合させるクラッチとして、遠心クラッチを用いたものである。

また本発明は、前記密閉型ロータリ圧縮機を空気調和機に搭載するものである。

本発明の密閉型ロータリ圧縮機によって、圧縮機運転状態から、圧縮機を停止した場合に、シリンダから密閉容器内部へ吐出された高圧冷媒ガスが、弁で仕切られているシリンダへは逆流せず、吸入低圧ガスと、吐出高圧ガスとの間に圧力差が残存していても、クラッチを開放した状態で電動機を始動した後、クラッチを接続させることで、残存圧力差による負荷トルクが電動機の始動トルクを上回っていても、圧縮機の運転を再開することが可能となる。

また本発明によって、クラッチの断続を任意の時間に制御可能となる。

また本発明によって、電動機の回転数と、電動機の回転数上昇に伴い増大する電動機駆動トルクの相関から、必要な駆動トルクを得られる回転数でのクラッチ接続が可能となる。

また本発明により、圧縮機停止から再起動までの時間を任意に行うことが可能となり、より安定した室温制御を行う空気調和機が提供できる。

第１の発明は、円筒形の密閉容器内部に、電動機部と、この電動機部によってクランク軸を介して駆動される圧縮機構部とを設置し、前記圧縮機構部を、円筒形のシリンダと、前記クランク軸の偏心軸に回転自在に嵌合され前記シリンダ内部を回転運動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンからなる空間を仕切るベーンで構成された密閉型ロータリ圧縮機において、前記電動機部と前記クランク軸とをクラッチを介し接合させるものである。

第２の発明は前記電動機部と前記クランク軸とを電磁クラッチで接続するものである。

第３の発明は前記電動機部と前記クランク軸とを遠心クラッチで接続するものである。

第４の発明は前記第１の発明、または前記第２の発明、または前記第３の発明の密閉型ロータリ圧縮機を、空気調和機に搭載するものである。

（実施の形態１）
図１は第１の発明を示す実施の形態１における密閉型ロータリ圧縮機の縦断面図である。図１において、圧縮機構部１は、シリンダ２と、クランク軸３の偏心軸４に回転自在に嵌合され、前記シリンダ２内部を回転運動するピストン５と、このピストン５の外周に接してシリンダ２に設けられたベーン溝６を往復運動するベーン７と、このベーン７をピストン５に押接させるためのベーンバネ８とで構成されている。また、シリンダ２は、ベーン７によって吸入孔９側の気室と、吐出切欠き１０側の気室とに仕切られている。

圧縮機構部１は、シリンダ２の外径とほぼ同じ内径を有する円筒形の密閉容器１１内に、電動機１２とともに設置されており、この電動機１２の回転力がクランク軸３によって、圧縮機構部１へ伝達される。

上記構成により、圧縮機構部１に設けられた吸入孔９から吸入された低圧冷媒ガスは、圧縮された後、吐出切欠き１０を経て高圧冷媒ガスとなって、一旦、密閉容器１１内部へ吐出された後、密閉容器１１外部へ吐出される。シリンダ２と、密閉容器１１内部とは弁（図示せず）で仕切られており、一旦密閉容器１１内部へと吐出された高圧冷媒ガスは、シリンダ２へは逆流しない。

クランク軸３は電動機部軸３ａと、機構部軸３ｂとに分割され、電動機部軸３ａと、機
構部軸３ｂとはクラッチ１３によりその回転が断続可能となっている。

図２は電動機１２の回転数（Ｓ：Ｓｐｅｅｄ）と駆動トルク（Ｔ：Ｔｏｒｑｕｅ）との関係を示したＳ−Ｔ線図である。図２において、Ａ点は圧縮機運転時の回転数と駆動トルクを示し、このときの駆動トルクがすなわち吸入低圧ガスと、吐出高圧ガスとの間に生じる圧力差による負荷と等しい。

圧縮機運転状態から、室温制御等で、圧縮機を停止した場合、シリンダ２から密閉容器１１内部へ吐出された高圧冷媒ガスは、弁で仕切られているシリンダ２へは逆流しないため、吸入低圧ガスと、吐出高圧ガスとの間に圧力差が残存する。この状態から、圧縮機の運転を再開する場合、圧力差による負荷が電動機１２の始動トルク１４相当以下にならないと、電動機は始動できない。

このとき、クラッチ１３を開放し、電動機部軸３ａと、機構部軸３ｂとの回転同期を解除すると、電動機１２への負荷は無くなり、たとえ吸入低圧ガスと、吐出高圧ガスとの間に圧力差が残存していても、電動機１２は始動できる。電動機１２の回転数が上昇すると、電動機１２はＡ点以上の駆動トルクを発生することができるので、一旦電動機１２のみを始動させた後、クラッチ１３を継続し、電動機部軸３ａと、機構部軸３ｂとの回転を同期させることで、圧縮機の圧縮運転を再開させる。

これにより、圧縮機運転状態から停止した後、圧縮機の運転を再開する場合、圧力差の緩和を待つ必要がなくなり、圧力差が残存していても任意の時間で圧縮機の運転を再開できる。

第２の発明は、クラッチ１３を電磁クラッチで構成したもので、クラッチ１３の断続を任意に制御可能となる。

第３の発明は、クラッチ１３を遠心クラッチで構成したもので、電動機１２の回転数と、電動機１２の回転数上昇に伴い増大する電動機駆動トルクの相関から、必要な駆動トルクを得られる回転数でのクラッチ１３接続が可能となる。

第４の発明は、本発明の圧縮機を空気調和機に搭載したもので、圧縮機停止から再起動までの時間を任意に行うことが可能となり、より安定した室温制御を提供できる。

以上のように、本発明にかかる密閉型ロータリ圧縮機は、空気調和機用や、冷蔵庫、除湿機等、類似の冷凍サイクル装置に、応用展開が可能である。

本発明の実施の形態１における密閉型ロータリ圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における密閉型ロータリ圧縮機のＳ−Ｔ線図 従来の密閉型ロータリ圧縮機の圧縮機構部横断面図

符号の説明

１ 圧縮機構部
２ シリンダ
３ クランク軸３
４ 偏心軸４
５ ピストン
７ ベーン
１１ 密閉容器
１２ 電動機
１３ クラッチ
１４ 始動トルク

Claims (4)

1. 円筒形の密閉容器内部に、電動機部と、この電動機部によってクランク軸を介して駆動される圧縮機構部とを設置し、前記圧縮機構部を、円筒形のシリンダと、前記クランク軸の偏心軸に回転自在に嵌合され前記シリンダ内部を回転運動するピストンと、前記シリンダと前記ピストンからなる空間を仕切るベーンで構成された密閉型ロータリ圧縮機において、前記電動機部と前記クランク軸とをクラッチを介し接合させたことを特徴とする密閉型ロータリ圧縮機。
2. 前記電動機部と前記クランク軸とを接合させるクラッチが、電磁クラッチであることを特徴とする請求項１記載の密閉型ロータリ圧縮機。
3. 前記電動機部と前記クランク軸とを接合させるクラッチが、遠心クラッチであることを特徴とする請求項１記載の密閉型ロータリ圧縮機。
4. 請求項１から３のいずれか1項に記載の密閉型ロータリ圧縮機を搭載した空気調和機。