JP2705734B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒の凝縮熱を室内の
暖房に利用する暖房設備に使用されるものであり、マグ
ネットローラとステータとを有するモータ部で圧縮部を
駆動して冷媒を圧送する圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷媒の凝縮熱を利用して室内を
暖房する空調設備は、図５に示す暖房システムで構成さ
れる場合が多く、室内側に位置された室内側熱交換器５
０と室外側に位置された室外側熱交換器５２とを冷媒が
充填されたパイプ５３で接続し、パイプ５３内の冷媒を
矢符方向に循環させ、膨張弁５４を通過時の蒸発熱等で
低温化した冷媒を室外側熱交換器５２で熱交換して昇温
させる一方、凝縮熱で高温化した冷媒の熱量を室内側熱
交換器５０で取り出すようになっている。

【０００３】この際、上記の冷媒の循環には、通常、回
転式の圧縮機５１が使用されるようになっている。この
圧縮機５１は、従来、図４に示すように、冷媒を圧送す
る圧縮部５６と、この圧縮部５６を駆動させる例えばブ
ラシレスＤＣモータ等のモータ部５５とからなってお
り、モータ部５５は、ヨーク５９とマグネット片５８と
からなるマグネットロータを金属製の隔壁５７の内部側
に備えている一方、マグネットロータに対向して配置さ
れた電磁コイル６０を隔壁５７の外部側に備えている。
そして、上記のモータ部５５のマグネットロータの回転
は、クランクシャフト６１を介して圧縮部５６に伝達さ
れ、圧縮部５６を駆動させることで冷媒を圧送させるよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧縮機では、モータ部５５を作動させた際の電磁誘
導加熱による隔壁５７に生じた熱が暖房システムに全く
利用されていないため、暖房システムの暖房効率が不充
分なものになっていると共に、暖房設備に下記の問題を
生じさせている。

【０００５】即ち、室外側熱交換器５２は、室内側熱交
換器５０での熱交換や蒸発等により温度が低下した冷媒
を昇温させるため、冷媒を室外の温度で熱交換するよう
になっている。ところが、低温化した冷媒が室外側熱交
換器５２に霜を生じさせた場合には、熱交換の効率が低
下することで、冷媒の昇温が不充分となり、ひいては暖
房能力を低下させることになる。従って、霜が生じた場
合には、室内側熱交換器５０での熱交換量を低下させた
り、或いは膨張弁５４を全開にして圧力差を減少させる
ことで、室外側熱交換器５２に流入する冷媒の温度を所
定の温度以上にして除霜するようになっているが、この
方法では、除霜に長時間を要すると共に、除霜中に暖房
能力が低下するという問題がある。

【０００６】従って、本発明においては、モータ部５５
を作動させた際の電磁誘導加熱による隔壁５７等に生じ
た熱を暖房システムに利用することで、暖房効率を向上
させると共に、上記の問題を解決することができる圧縮
機を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮機は、上記
課題を解決するために、圧送時の凝縮熱で高温化された
冷媒を熱交換して室内暖房する室内側熱交換器と、低温
化された冷媒を熱交換して昇温させる室外側熱交換器と
を有する暖房装置に備えられ、上記冷媒を圧送する圧縮
部と、回転によりこの圧縮部を駆動するマグネットロー
タと、上記圧縮部とマグネットロータとを覆い一体化す
る金属製の隔壁と、上記隔壁の内周側に近接して位置す
るように上記マグネットロータに設けられたマグネット
片と、該マグネット片に対して上記隔壁を介して対向す
る該隔壁の外周壁に位置し、上記マグネットロータを回
転させるステータとを有する圧縮機であって、上記隔壁
の外周側に、上記マグネットロータの回転に伴う上記マ
グネット片の回転により電磁誘導加熱された該隔壁の熱
を蓄熱する蓄熱材を含み、該蓄熱材によって、室内側熱
交換器からの冷媒を加熱して室外側熱交換器に流出可能
とする冷媒加熱手段が設けられていることを特徴として
いる。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、暖房設備に使用される冷
媒は、室内側熱交換器と室外側熱交換器とを圧送される
ようになっており、この冷媒の圧送は、圧縮機のマグネ
ットロータを回転させ、圧縮部を駆動させることで行わ
れるようになっている。

【０００９】この際、上記金属製の隔壁は、冷媒圧縮に
より圧縮部に発生した圧縮熱によって加熱されるととも
に、マグネットロータの回転に伴うマグネットの回転に
より電磁誘導加熱されて昇温されており、この昇温した
隔壁の温度は、隔壁に設けられた蓄熱材を含む冷媒加熱
手段に伝達されている。従って、上記の冷媒加熱手段
は、室内側熱交換器からの冷媒を加熱した後、室外側熱
交換器に流出させることが可能になっている。

【００１０】これにより、本発明の圧縮機を備えた暖房
設備は、上記隔壁を媒体として、圧縮部の圧縮熱による
加熱と上記電磁誘導加熱とによる温度上昇を冷媒の加熱
に利用することができる。このため、暖房システム全体
の効率が向上したものになっていると共に、たとえ室外
側熱交換器に霜を生じた場合でも、除霜時に暖房能力を
低下させることなく短時間で除霜することが可能になっ
ている。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図３に基づい
て説明すれば、以下の通りである。

【００１２】本実施例に係る圧縮機は、図３の暖房シス
テムで構成された暖房設備に使用されるようになってい
る。この暖房設備は、例えばフロン−１２やアンモニア
等の液化し易い冷媒を圧送し、気体状の冷媒を液化させ
た際の凝縮熱を室内側に取り出すことで暖房を行うよう
になっており、上記の凝縮熱の取り出しには、室内側に
配設された室内側熱交換器１７と室内側ファン１８とが
用いられるようになっている。即ち、上記の室内側ファ
ン１８は、室内の空気を取り入れて室内側熱交換器１７
を通過させ、再び室内に送り出すようになっており、室
内側熱交換器１７は、圧縮による凝縮熱で高温化された
冷媒を室内側ファン１８による強制的な空気の流動によ
り熱交換するようになっている。

【００１３】上記の室内側熱交換器１７には、冷媒が充
填されたパイプ２７が冷媒の流入側および流出側に接続
されており、流出側のパイプ２７は、Ａ点で分岐された
後、膨張弁１９とキャピラリチューブ２２とに接続され
ている。上記の膨張弁１９およびキャピラリチューブ２
２は、冷媒の流量を調整することで流入側と流出側とに
所定の圧力差を生じさせるようになっており、膨張弁１
９の流出側のパイプ２７は、Ｂ点を介して室外側熱交換
器２０に接続されている。

【００１４】一方、キャピラリチューブ２２の流出側の
パイプ２７は、後述の圧縮機１を介して冷媒の逆流を防
止する逆止弁２３に接続されており、この逆止弁２３の
流出側のパイプ２７は、検出信号により開栓状態と閉栓
状態とを切り換え可能な電磁弁２４に接続されている。
そして、上記の電磁弁２４の流出側のパイプ２７は、上
述の膨張弁１９の流出側のパイプ２７とＢ点で接続され
た後、室外側熱交換器２０に接続されている。尚、上記
の膨張弁１９が開栓状態にされた場合には、膨張弁１９
の開栓量がキャピラリチューブ２２の流量分低減される
ようになっている。

【００１５】上記の室外側熱交換器２０は、室外側ファ
ン２１と共に室外側に配設されている。この室外側熱交
換器２０は、室内側熱交換器１７での熱交換や蒸発熱に
より低温化された冷媒を外気と熱交換することで昇温さ
せるようになっており、上記の外気は、室外側ファン２
１で強制的に室外側熱交換器２０内を流動されるように
なっている。また、上記の室外側熱交換器２０には、図
示しない霜検出センサが設けられており、この霜検出セ
ンサは、室外側熱交換器２０に霜が生じた際に検出信号
を出力して電磁弁２４を開栓状態にさせるようになって
いる。そして、この室外側熱交換器２０の流出側のパイ
プ２７は、圧縮機１を介して室内側熱交換器１７に接続
されており、圧縮機１は、室外側熱交換器２０からの冷
媒を室内側熱交換器１７へ圧送するようになっている。

【００１６】上記の冷媒を圧送する圧縮機１は、図１に
示すように、金属製の隔壁１３で一体化されており、モ
ータ部２と電磁誘導加熱部４と圧縮部３とからなってい
る。

【００１７】上記の隔壁１３は、圧縮部３に位置する容
器状の下側隔壁１３ｂと、この下側隔壁１３ｂの上縁部
に嵌合された上側隔壁１３ａとからなっており、上側隔
壁１３ａは、電磁誘導加熱部４とモータ部２とに位置す
るようになっている。

【００１８】上記のモータ部２は、ホール素子等を利用
したセンサ方式や逆起電力を利用したセンサレス方式の
ブラシレスＤＣモータで構成されており、上側隔壁１３
ａの内周側には、ヨーク５が配設されている。このヨー
ク５は、上側隔壁１３ａの上面から下面にかけて配設さ
れており、上面側と下面側との側周面には、複数の嵌合
部５ａ…・５ｂ…が形成されている。そして、これらの
嵌合部５ａ…・５ｂ…には、ヨーク５の側周面と面一状
にされたマグネット片８…・９…が嵌合されている。

【００１９】上記のヨーク５と上面側の嵌合部５ａに設
けられたマグネット片８…とは、モータ部２のマグネッ
トロータを構成しており、このマグネットロータの外周
方向には、電磁コイルを電機子鉄心に巻回したステータ
７が配設されている。このステータ７は、上側隔壁１３
ａの外周壁に固設されており、マグネット片８とヨーク
５とからなるマグネットロータは、ステータ７への通電
で回転されるようになっている。

【００２０】一方、下面側の嵌合部５ｂ…に設けられた
マグネット片９…は、図２にも示すように、電磁誘導加
熱部４を構成しており、これらのマグネット片９…の外
周方向には、冷媒加熱手段である蓄熱器２６が上側隔壁
１３ａの外周壁に固設して配設されている。この蓄熱器
２６は、非磁性で導電率の低いアルミ箔板や銅板等の金
属部材１０を有しており、この金属部材１０は、上側隔
壁１３ａの外周壁に当接して巻回されている。そして、
この金属部材１０は、マグネットロータの回転による電
磁誘導加熱で昇温するようになっていると共に、上側隔
壁１３ａの渦電流制動を軽減させるようになっている。

【００２１】また、上記の蓄熱器２６は、電磁誘導加熱
で加熱された上側隔壁１３ａの熱を蓄積する蓄熱材１１
も有しており、この蓄熱材１１は、縦断面がコ字形状の
収容部材３０と上述の金属部材１０とで形成された空間
部に充填されている。また、上記の収容部材３０と金属
部材１０とで形成された空間部中には、上記の蓄熱材１
１と共に、上述のパイプ２７に接続された加熱配管１２
も配設されており、この加熱配管１２は、図３のＡ点を
分岐したパイプ２７から流入された冷媒を加熱するよう
になっている。尚、上記の蓄熱材１１は、マグネットロ
ータからの交番磁束が金属部材１０を効率良く通過して
電磁誘導加熱を促進させるように磁性体で形成されてい
ることが望ましい。

【００２２】上記の電磁誘導加熱部４およびモータ部２
を構成するヨーク５の中心部には、ヨーク５の回転軸に
軸心を一致させたクランクシャフト６が固設されてお
り、このクランクシャフト６は、モータ部２から圧縮部
３にかけて配設されている。上記のクランクシャフト６
は、下部が圧縮部３のロータ２８に固設されており、ロ
ータ２８は、クランクシャフト６の回転で偏心して回転
するようになっている。

【００２３】そして、このロータ２８を有した圧縮部３
は、ケーシング２９の内周壁と偏心して回転するロータ
２８とで、パイプ２７から流入する気体状の冷媒を圧縮
して圧送するようになっている。

【００２４】上記の構成において、暖房設備に設けられ
た圧縮機１の動作について説明する。

【００２５】図３の室外側熱交換器２０に霜が生じてい
ない場合には、電磁弁２４が閉栓状態にされることにな
り、圧縮機１で圧送される冷媒は、実線で示す矢符方向
に流動することになる。この際、圧縮機１で圧送された
冷媒は、膨張弁１９による流量の制限で所定の圧力に加
圧され、気体状から凝縮されて液状にされることにな
る。従って、冷媒は、上記の液化により発生する凝縮熱
で加熱され、高温化することになる。

【００２６】上記の高温化した冷媒は、室内側熱交換器
１７に到達すると、室内側ファン１８による強制的な空
気の流動で熱交換されることになり、室内の空気を昇温
させることになる。この後、熱交換により低温化した冷
媒は、パイプ２７を介して膨張弁１９に流動し、膨張弁
１９から流出した際に減圧されて気体状にされることに
なる。そして、この気化して低温化した冷媒は、室外側
熱交換器２０へ流動され、この室外側熱交換器２０で室
外の空気と熱交換されて昇温された後、再び圧縮機１で
室内側熱交換器１７へ圧送されることになる。

【００２７】次に、上記の暖房設備の運転で室外側熱交
換器２０に霜が生じた場合には、室外側熱交換器２０に
設けられた図示しない霜検出センサから検出信号が出力
されることになり、この検出信号は、電磁弁２４を開栓
状態にすることで、冷媒を破線の矢符方向へ流動させる
ことになる。以下に、電磁弁２４を開栓状態にした際の
動作について説明する。

【００２８】先ず、圧縮機１から圧送された冷媒は、凝
縮熱で高温化された後、室内側熱交換器１７で熱交換さ
れ、室内の空気を昇温させる一方、低温化されることに
なる。そして、この室内側熱交換器１７から流出された
冷媒は、Ａ点でキャピラリチューブ２２方向と膨張弁１
９方向とに分流されることになり、膨張弁１９へ流動し
た冷媒は、膨張弁１９から流出した際に減圧されて気体
状にされることになる。また、上記の減圧による気化
は、キャピラリチューブ２２へ流動した冷媒にも生じて
おり、冷媒は、キャピラリチューブ２２から流出する際
に減圧されて気体状にされることになる。そして、この
キャピラリチューブ２２で気体状にされた冷媒は、圧縮
機１の加熱配管１２に流入することになる。

【００２９】ところで、上記の加熱配管１２は、図１に
示すように、圧縮機１の電磁誘導加熱部４に設けられて
いる。この電磁誘導加熱部４は、モータ部２のヨーク５
とマグネット片８とからなるマグネットロータが回転し
た際に、ヨーク５の回転と共に移動するマグネット片９
を有しており、このマグネット片９の交番磁束は、上側
隔壁１３ａおよび金属部材１０を電磁誘導加熱してい
る。そして、この電磁誘導加熱された上側隔壁１３ａお
よび金属部材１０が有する熱量は、金属部材１０を介し
て蓄熱材１１で蓄積され、この蓄熱材１１内に配設され
た加熱配管１２を昇温させることになる。

【００３０】従って、上記の加熱配管１２に流入された
冷媒は、図３に示すように、加熱配管１２で加熱されて
流出されることになり、この加熱された冷媒は、逆止弁
２３および電磁弁２４を介してＢ点に流動され、このＢ
点で膨張弁１９から流出された冷媒と混合されることに
なる。これにより、膨張弁１９から流出された冷媒は、
Ｂ点で混合された圧縮機１の加熱配管１２からの冷媒で
加熱されることになり、室外側熱交換器２０は、Ｂ点で
昇温された冷媒が流入することで除霜されることにな
る。

【００３１】このように、本実施例の圧縮機１は、電磁
誘導加熱で上側隔壁１３ａに生じた熱を蓄熱材１１に蓄
熱しておき、室外側熱交換器２０の除霜時に、蓄熱した
熱で冷媒を加熱し、室外側熱交換器２０に流入する冷媒
の温度を昇温させるようになっている。従って、この圧
縮機１を備えた暖房設備は、従来利用されていなかった
圧縮機１の電磁誘導加熱による熱量を冷媒の加熱に利用
することで、暖房システム全体の効率が向上したものに
なっていると共に、除霜時に暖房能力を低下させること
なく短時間で除霜することが可能になっている。

【００３２】

【発明の効果】本発明の圧縮機は、以上のように、圧送
時の凝縮熱で高温化された冷媒を熱交換して室内暖房す
る室内側熱交換器と、低温化された冷媒を熱交換して昇
温させる室外側熱交換器とを有する暖房装置に備えら
れ、上記冷媒を圧送する圧縮部と、回転によりこの圧縮
部を駆動するマグネットロータと、上記圧縮部とマグネ
ットロータとを覆い一体化する金属製の隔壁と、上記隔
壁の内周側に近接して位置するように上記マグネットロ
ータに設けられたマグネット片と、該マグネット片に対
して上記隔壁を介して対向する該隔壁の外周壁に位置
し、上記マグネットロータを回転させるステータとを有
する圧縮機であって、上記隔壁の外周側に、上記マグネ
ットロータの回転に伴う上記マグネット片の回転により
電磁誘導加熱された該隔壁の熱を蓄熱する蓄熱材を含
み、該蓄熱材によって、室内側熱交換器からの冷媒を加
熱して室外側熱交換器に流出可能とする冷媒加熱手段が
設けられている構成である。

【００３３】これにより、上記金属製の隔壁は、冷媒圧
縮により圧縮部に発生した圧縮熱による加熱とともに、
マグネットロータの隔壁への電磁誘導加熱で発生した熱
によっても加熱され、これら加熱による熱量が、冷媒加
熱手段で冷媒の加熱に利用されることから、暖房設備の
暖房システム全体の効率を向上させることが可能になる
と共に、たとえ室外側熱交換器に霜を生じた場合でも、
除霜時に暖房能力を低下させることなく短時間で除霜す
ることが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮機の縦断面図である。

【図２】図１における圧縮機のＡ−Ａ線矢視断面図であ
る。

【図３】暖房設備の暖房システムを示す系統図である。

【図４】圧縮機の縦断面図である。

【図５】暖房設備の暖房システムを示す系統図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ モータ部 ３ 圧縮部 ４ 電磁誘導加熱部 ５ ヨーク ６ クランクシャフト ７ ステータ ８ マグネット片 ９ マグネット片 １０ 金属部材（冷媒加熱手段） １１ 蓄熱材（冷媒加熱手段） １２ 加熱配管（冷媒加熱手段） １３ 隔壁 １７ 室内側熱交換器 １８ 室内側ファン １９ 膨張弁 ２０ 室外側熱交換器 ２１ 室外側ファン ２２ キャピラリチューブ ２３ 逆止弁 ２４ 電磁弁 ２６ 蓄熱器（冷媒加熱手段） ２７ パイプ ２８ ロータ ２９ ケーシング ３０ 収容部材（冷媒加熱手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧送時の凝縮熱で高温化された冷媒を熱交
   換して室内暖房する室内側熱交換器と、低温化された冷
   媒を熱交換して昇温させる室外側熱交換器とを有する暖
   房装置に備えられ、上記冷媒を圧送する圧縮部と、回転
   によりこの圧縮部を駆動するマグネットロータと、上記
   圧縮部とマグネットロータとを覆い一体化する金属製の
   隔壁と、上記隔壁の内周側に近接して位置するように上
   記マグネットロータに設けられたマグネット片と、該マ
   グネット片に対して上記隔壁を介して対向する該隔壁の
   外周壁に位置し、上記マグネットロータを回転させるス
   テータとを有する圧縮機であって、 上記隔壁の外周側に、上記マグネットロータの回転に伴
   う上記マグネット片の回転により電磁誘導加熱された該
   隔壁の熱を蓄熱する蓄熱材を含み、該蓄熱材によって、
   室内側熱交換器からの冷媒を加熱して室外側熱交換器に
   流出可能とする冷媒加熱手段が設けられていることを特
   徴とする圧縮機。