JP2502756B2

JP2502756B2 - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2502756B2
Application number: JP1185530A
Authority: JP
Inventors: 秀夫平野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH0350454A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は冷凍サイクルによって冷暖房を行なう空気調
和装置に関するものである。

従来の技術従来、この種の空気調和装置に使われている冷凍サイ
クルは、特公昭63−60304号公報に記載され、第５図、
第６図に示すように構成されている。第５図は冷凍サイ
クルの構成図、第６図は冷凍サイクルに備えられた圧縮
機の要部断面図である。以下、図面を参照しながら説明
する。第６図において、圧縮機１は吐出バルブ３の周囲
を密封させるべくシリンダ２に取り付けられた吐出サイ
レンサ４と、この吐出サイレンサ４と導通し圧縮機１の
密封容器の外部と連通せる第１の吐出パルプ５と、圧縮
機容器の内部空間に開放状態で接続された第２の吸込パ
ルプ10と第２の吐出パルプ12及び第１の吸込パルプ９の
４ヶの通路を配設している。一方、冷凍サイクル（第５
図）は前記第１の吐出パルプ５と連通せる凝縮器６と、
第１の吸込パルプ９と連通せる蒸発器８を具備してい
る。上記第２の吸込パルプ10は第２のキャピラリチュー
ブ11の一端と接続され、この第２のキャピラリチューブ
11の他端は凝縮器６の出口側に接続されている。第２の
吐出パイプ12は第１のキャピラリチューブ７の中間部分
（圧縮機の容器内の圧力とほぼ同等の圧力部分）に接続
して構成する。上記の如く構成された冷凍サイクルに接
続された密閉型圧縮機において、圧縮機内で生成された
高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機内部に滞留することなく
第１の吐出パルプ５によって直接圧縮機外の凝縮器６に
排出され、凝縮器６からの冷媒ガスは第２のキャピラリ
チューブ11により減圧、冷却されて圧縮機容器内に第２
の吸込パイプ10を介して流入される。容器内に流入した
冷媒ガスは第２の吐出パイプ12を介して第１のキャピラ
リチューブ７の中間圧力部分に接続されているので、圧
縮機の容器内部は適切な中間圧力状態に保持される。し
たがって、容器内に高圧の冷媒ガスが滞留した場合と、
逆に低温の冷媒ガスが滞留した場合のシリンダ外からシ
リンダ内へ叉はシリンダ内からシリンダ外へ洩れる冷媒
ガスの量は極めて少なくなる。このことから、圧縮機内
部ではベーン背面にかかる圧力は減少し、ベーンとロー
ラ間の摩擦損失が低減される。しかもシリンダ内の低圧
室へ冷媒ガスが浸入する量を低減することができるとと
もに、吸込ガスの加熱温度低下による容積効率の向上
と、潤滑油内への冷媒の溶解量を減少させることがで
き、潤滑特性の改善を図ることが出来る。それによっ
て、冷却速度を速くすることができる冷凍サイクルとな
る。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記のような構成では、凝縮器出口の液
冷媒の一部がモータの冷却に使われるため、蒸発器にお
ける吸熱量が大きく減少し、冷凍能力が不足したり、潤
滑油の温度の低下により潤滑油の粘度が大きくなり、逆
に、消費電力が増大したりして、圧縮機の効率が低下す
るなどの問題点を有している。本発明は上記問題点を鑑
み、効率の高い空気調和装置を提供するものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明の空気調和装置は、
電動機とこの電動機に駆動される圧縮機構を内蔵する密
閉容器と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、圧縮機構
を順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記圧縮機構
は、複数のシリンダと、シリンダに内接するとともに等
位相差で偏心回転するピストンと、シリンダのベーン溝
に収納されピストンに常時当接するベーンと、ベーンの
背部に形成された密閉空間であるベーン背圧室とより成
り、前記各ベーン背圧室を相互に連通するとともに前記
減圧装置の中間部に接続する圧力導入路を設けたもので
ある。

作用本発明は上記構成によって、ベーンの背圧を中間圧力
に保持し、各摺動部の摺動状態を改善して消費電力を減
少するとともに、圧縮機構の内部漏れを減らして冷凍能
力を増加するものである。すなわち、圧縮機の効率を向
上して、効率の高い空気調和装置を実現するものであ
る。

実施例以下、本発明の一実施例の空気調和装置について、図
面を参照しながら説明する。第１図は本発明の第１の実
施例における空気調和装置の冷凍サイクルの構成と圧縮
機の縦断面を示す図である、第２図は圧縮機の横断面を
示す図である。第１図において、13は圧縮機であり、密
閉容器14の内部に電動機15と圧縮機構16を内蔵してい
る。17は凝縮器であり、18は減圧装置であるキャピラリ
チューブであり、19は蒸発器である。そして、密閉容器
14、凝縮器17、キャピラリチューブ18、蒸発器19、圧縮
機構16を順次接続して冷凍サイクルを構成している。一
方、圧縮機構16は軸20により電動機15に接続されてい
る。そして、シリンダ21,22の２つのシリンダを有して
いる。シリンダ21の上端面には、軸20を軸支する主軸受
23を有する第１の端板24が固定され、シリンダ22の下端
面には、軸20を軸支する副軸受25を有する第２の端板26
が固定されている。そして、シリンダ21、22の間に仕切
り板27が設けられ、圧縮機構16に２つのシリンダ室を形
成している。軸20は２つのクランク28、29を有し、各々
のクランクは互いに位相が180度ずれている。そして、
クランク28、29にはピストン30、31が嵌合されている。
ピストン30、31はシリンダに内接して、偏心回転する。
また、ピストン30、31に常時当接しシリンダ室を吸入室
と圧縮室に分離するベーン32、33がシリンダのベーン溝
34、35に収納されている。そして、ベーン32、33の背部
の空間は、仕切り板27のポート36により連通され、密閉
された背圧室37を形成している。その背圧室37は圧力導
入路38により冷凍サイクルを構成しているキャピラリチ
ューブ18の中間点に接続されている。また、圧縮機構16
の周りには潤滑油39がある。そして、ベーン32、33の潤
滑のための潤滑油供給経路40が、減圧装置である絞り41
を有する第２の端板26に於ける経路42と、シリンダ21、
22のベーン溝34、35に切られた油溝43、44と、仕切り板
に開けられた、ベーン32、33の厚さより大きいポート45
と、第１の端板23に開けられたポート46とより構成され
た圧縮機構16に設けられている。以上のように、構成さ
れた空気調和装置について、以下第１図と第２図を用い
て動作を説明する。圧縮機構16は電動機15に駆動され、
ガス冷媒を吸入・圧縮し、密閉容器14内に高温高圧のガ
ス冷媒を吐出する。そして、ガス冷媒は密閉容器14より
流出し凝縮器17にて液化する。その後、液冷媒はキャピ
ラリチューブ18に流入して減圧され、二層状態で流出し
蒸発器19に至る。ここでガス化され、再び圧縮機構16に
吸入される。一方、圧縮機構16においては、クランク2
8、29の位相が180度ずれているため、軸20の回転に伴っ
てするベーン32、33の往復運動も位相が180度ずれて各
々が逆方向に動く。その結果、軸20の回転に関係なく、
常にベーン背圧室37の容積は一定に保たれる。すなわ
ち、ベーン背圧室37の圧力も同様に一定に保たれる。そ
して、ベーン背圧室37には導入路38によってキャピラリ
チューブ18の中間点から中間圧力を導いているので、べ
ーン背圧室37の圧力は中間圧力となっている。従って、
ベーン32、33をピストン30、31に押しつける付勢力は小
さくなり、ベーン32、33先端におけるピストン30、31と
の摩擦力は減少する。すなわち、ベーン先端の損失動力
は減少する。また、ピストン30、31においては、軸20の
回転速度の影響が大きく現れ、ピストン30、31の自転速
度が大きくなりクランク28、29に対するピストン30、31
の相対速度は小さくなる。その結果、ピストン30、31の
滑りによるクランク28、29における損失能力も減少す
る。更に、主軸受け23と副軸受け25の軸受け負荷も小さ
くなり、ここでの損失動力も減少する。以上述べたよう
に機械効率を向上して消費電力を減少する他に、ピスト
ン30、31の自転速度が速くなるため、ピストン30、31の
内径側から外径側への潤滑油の漏れが減少して圧縮機の
堆積効率が向上し、冷凍能力が増加する。従って、圧縮
機の効率を大幅に向上でき、効率の高い空気調和装置を
実現できる。また、ベーン32、33が密閉空間に収納され
ているため、密閉空間14の下部にある潤滑油40を直接攪
拌することがなく、始動時の潤滑油40のフォーミングを
防止できる。その結果、始動時の潤滑油不足や潤滑不良
を回避出来るので、圧縮機の高速始動が可能となり、室
温上昇の速い空気調和装置を実現できる。なお、ベーン
32、33の潤滑は、絞り40により設定された流量で、潤滑
油供給経路41より各ベーンに供給される潤滑油により行
なわれている。次に、本発明の第２の実施例について説
明する。第３図は本発明の第２の実施例における空気調
和装置の冷凍サイクルと圧縮機の縦断面を示す図であ
り、第４図は圧縮機の横断面を示す図である。ここで、
第１の実施例と同じものについては、同一の符号を付し
て説明を省略する。第３図において、冷凍サイクルの減
圧装置は、第１のキャピラリチューブ18aと第２のキャ
ピラリチューブ18bの２つより成り、間に気液分離器47
が設けられている。一方、圧縮機構16のベーン背圧室37
は仕切り板27にある通路48とポート49によりシリンダ2
1、22の圧縮室に連通されている。また、第４図ではシ
リンダ21についてのみ示したが、ベーン32によってシリ
ンダ室は吸入室50と圧縮室51に分離され、仕切り板37に
開けられたポート49は、ピストン30の回転に従って圧縮
室51に開閉し、通路48を介してベーン背圧室37とシリン
ダ21の圧縮室を部分的に連通する。シリンダ22について
も同様である。そして、ベーン背圧室37は導入路38によ
って冷凍サイクルの中間圧力点にある気液分離器47に接
続されている。また、ベーン32、33の潤滑のために、副
軸受け25の上端に入口を有する潤滑油供給経路40aが設
けられている。上記構成において、密閉空間であるベー
ン背圧室37は中間圧力点にある気液分離器47に接続され
ているため、ベーン背圧室37は中間圧力に設定されるの
で、第１の実施例と同様の作用、効果が得られる。ま
た、気液分離器47で冷媒はガスと液に分離され、ガス冷
媒は導入路37を通ってベーン背圧室37に導かれ、液冷媒
は第２のキャピラリチューブ18bを通って蒸発器19に導
かれるため下記の作用、効果が得られる。まず始めに、
ペーン背圧室37に導かれたガス冷媒は仕切り板27に設け
られた通路48、ポート49を通って圧縮室に至る。ここ
で、ガス冷媒は、ピストン30、31によって交互に開閉さ
れるポート49に応じてシリンダ21、シリンダ22に注入さ
れる。そこで、蒸発器19より吸入したガス冷媒に加えら
れて吐出する冷媒量が増し、凝縮器の放熱量、すなわち
暖房能力が増加する。一方、第２のキャピラリチューブ
19aに導かれた液冷媒は、ガスを含まない分、エンタル
ピーは小さく、その結果、蒸発器19の冷凍効果が増し、
蒸発器19の吸熱量は増える。以上述べたように、凝縮器
17の冷媒循環量の増加と蒸発器19の吸熱量の増加によっ
て、大幅に暖房能力を増すことができ、高暖房能力の空
気調和装置を実現できる。また、圧縮機構16が比較的温
度の低いガス冷媒の注入によって冷却（吸熱）されるた
め、圧縮機の熱ロスが減り、効果が向上する。そのう
え、潤滑油の温度が下がり、高負荷になっても潤滑油の
粘度を適正に保持できるため、圧縮機すなわち空気調和
装置の信頼性を十分維持できる等の効果を有する。更
に、除霜運転においては、凝縮器側の冷媒循環量が多い
ため、除霜時間を短縮できて、除霜運転に入っても室温
変動の少ない、快適性のよい空気調和装置を実現でき
る。なお、ベーン32、33の潤滑は、高圧である潤滑油供
給経路40aより各ベーンに供給される潤滑油により行な
われている。ここで、潤滑油流量は油溝43、44の位置と
ベーン32、33とベーン溝34、35の隙間により調整されて
いる。以上、２つのシリンダを有する圧縮機構の場合に
ついて説明してきたが、３つ以上のシリンダについても
同様の作用、効果が得られる。

発明の効果以上のように本発明は、電動機とこの電動機に駆動さ
れる圧縮機構を内蔵する密閉容器と、凝縮器と、減圧装
置と、蒸発器と、圧縮機構を順次接続して冷凍サイクル
を構成し、前記圧縮機構は、複数のシリンダと、シリン
ダに内接するとともに等位相差で偏心回転するピストン
と、シリンダのベーン溝に収納されピストンに常時当接
するベーンと、ベーンの背部に形成された密閉空間であ
るベーン背圧室とより成り、前記各ベーン背圧室を相互
に連通するとともに前記減圧装置の中間部に接続する圧
力導入路を設けて成るものであるので、ベーン背圧室の
圧力は一定に保たれるとともに減圧装置の中間圧力と同
一の圧力となる。このため、ベーンをピストンに押しつ
ける付勢力は小さくなり、ベーン先端におけるピストン
との摩擦力は減少する。よって効率が高いだけでなく、
信頼性も高くて快適性のよい空気調和装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の第１の実施例における空気調和装置の
冷凍サイクルの構成と圧縮機構の縦断面を示す図、第２
図は第１の実施例における空気調和装置の圧縮機の横断
面を示す図、第３図は本発明の第２の実施例における空
気調和装置の冷凍サイクルの構成と圧縮機の縦断面を示
す図、第４図は第２の実施例における空気調和装置の圧
縮機の横断面を示す図、第５図は従来の空気調和装置の
冷凍サイクル構成図、第６図は従来の空気調和装置の冷
凍サイクルに備えられた圧縮機の要部断面図である。 14……密閉容器、15……電動機、16……圧縮機構、17…
…凝縮器、18……減圧装置、19……蒸発器、21、22……
シリンダ、30、31……ピストン、32、33……ベーン、3
4、35……ベーン溝、37……ベーン背圧室、38……圧力
導入路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機とこの電動機に駆動される圧縮機構
を内蔵する密閉容器と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器
と、圧縮機構を順次接続して冷凍サイクルを構成し、前
記圧縮機構は、複数のシリンダと、各シリンダに内接す
るとともに等位相差で偏心回転するピストンと、シリン
ダのベーン溝に収納されピストンに常時当接するベーン
と、ベーンの背部に形成された密閉空間であるベーン背
圧室とより成り、前記各ベーン背圧室を相互に連通する
とともに前記減圧装置の中間部に接続する圧力導入路を
設けた空気調和装置。
【請求項２】電動機と電動機に駆動される圧縮機構を内
蔵する密閉容器と、凝縮器と、第１の減圧装置と、気液
分離器と、第２の減圧装置と、蒸発器と、圧縮機構とを
順次接続して冷凍サイクルを構成し、圧縮機構は、複数
のシリンダと、各シリンダに内接するとともに等位相差
で偏心回転するピストンと、シリンダのベーン溝に収納
されピストンに常時当接しシリンダの内部空間を吸入室
と圧縮室に分離するベーンと、ベーンの背部に形成され
た密閉空間であるベーン背圧室とより成り、ベーン背圧
室と圧縮室を部分的に連通する通路と、各ベーン背圧室
を相互に連通するとともに気液分離器と接続する導入路
を設けた空気調和装置。