JPH0345863A - 冷暖房切換装置内蔵圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ヒートポンプ式の冷暖房装置において、冷房
と暖房とを切換える冷暖房切換装置を内蔵した圧縮機に
関する。

（従来の技術） ヒートポンプ式の冷暖房装置では、例えば実開昭５０−
１２９９２６号公報に記載されているように、冷房と暖
房の切換えに四方弁が用いられている。

このような四方弁を用いた冷暖房装置は、第１０図に示
すように、モータ１によって駆動される圧縮機２の吐出
側および吸入側が四方弁３にそれぞれ連通されるととも
に、この四方弁３に凝縮器または蒸発器として構成され
る熱交換器４．５が連通され、そして、圧縮機２で圧縮
された冷媒が四方弁３を通じて一方の例えば熱交換器４
へ送られ、この熱交換器４で冷媒が凝縮されて液化され
、ついで、キャピラリチューブ６を通じて他方の熱交換
器５へ送られ、この熱交換器５で冷媒が蒸発してガス化
され、ついで、四方弁３を通じて圧縮機２に戻るような
冷房サイクルまたは暖房サイクルが構成されている。

そして、冷暖房切換装置としてのパイロット弁７によっ
て四方弁３の冷媒の流動方向を切換えることにより、圧
縮機２からの冷媒の流れを熱交換器４から熱交換器５へ
の経路または熱交換器５から熱交換器４への経路に切換
え、冷房と暖房とを切換えるようにしている。

前記パイロット弁７としては、三方弁が用いられ、高圧
低圧の圧力差を利用してピストンの力により四方弁３の
内部の弁体を切換移動させていた。ところで、このよう
に圧力差を利用して切換えるようにしたのは、例えばモ
ータを用いると、四方弁の外部から四方弁の内部の弁体
を切換移動させなければならないので、冷媒の漏れが問
題となるためである。

（発明が解決しようとする課題） 前記のような従来の構造では、パイロット弁７、四方弁
３の弁体を動かすピストン、これらのパイロット弁７、
四方弁３および圧縮機２とを連結する複数の配管等の多
くの部品を必要とし、構造が非常に複雑になり、また、
配管の溶接、ロー付は等の部分が多く、それらの連結部
分からの冷媒の微小漏れが発生しやすく、冷暖房能力が
早期に低下しやすい問題があった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、四方
弁やこの切換装置を圧縮機と一体構造とすることによっ
て構成を簡単にし、かつ、四方弁の接続部分等からの冷
媒の微小漏れによる冷暖房能力の低下を防止し、しかも
、切換装置の構造が聞単で切換動作を確実に行なえる冷
暖房切換装置内蔵圧縮機を提供することを目的とするも
のである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、圧縮機１１と、この圧縮機１１の吐出側また
は吸入側と凝縮器または蒸発器としての一対の熱交換器
１７．１８とを切換接続する四方弁１３と、この四方弁
１３の接続方向の切換えをモータ１２の駆動力を利用し
て行なう冷暖房切換装置１４と、前記圧縮機１１．四方
弁１３および冷暖房切換装置１４を収容し圧縮機１１の
吸入側と四方弁１３とを内部空間１９を通じて連通させ
る密閉ケース１５とを備えており、その冷暖房切換装置
１４には、前記モータ１２によって正逆回転される駆動
軸２０およびこの駆動軸２０と同軸に配設される前記圧
縮機１１の回転軸２４の両外側に跨がって軸方向スライ
ド自在に嵌合する円筒状の連結体４６を有し、この連結
体４６を駆動軸２０および回転軸２４の一方とは回転方
向に固定するとともに、駆動軸２０および回転軸２４の
他方とはその外側に突設された突起２１が連結体４６の
外周に設けた有端状の螺旋溝４８内を嵌合移動する範囲
内で回動可能に連結し、駆動軸２０の回転方向に対応し
て軸方向にスライドする連結体４６のスライド方向によ
り四方弁１３の接続方向を切換えるものである。

（作用） 本発明では、冷媒が封入された密閉ケース１５の内部空
間１９を通じて圧縮機１１の吸入側と四方弁１３とが連
通しており、この密閉ケース１５内の冷媒を圧縮機１１
で吸入して四方弁１３を介して熱交換器１７、１８に送
り込むとともに、熱交換器１７．１８から四方弁１３を
介して密閉ケース１５内に戻す冷房または暖房回路が構
成される。そして、この四方弁１３等からの冷媒の漏れ
は密閉ケース１５内に回収される。

そして、密閉ケース１５内の冷暖房切換装置Ｉ４により
、モータ１２の駆動力を利用して四方弁１３の接続方向
つまり冷房と暖房の切換えが行なわれるとともに、この
モータ１２の駆動力が圧縮機１１に伝達される。すなわ
ち、モータ１２によって駆動軸２゜が正転または逆転駆
動されると、例えば駆動軸２゜に設けた突起２１が連結
体４６の螺旋溝４８に沿って移動しながら、連結体４６
内′を駆動軸２０が空回りするように回転し、それに伴
って連結体４６が軸方向の一端方向または他端方向にス
ライドし、この連結体４６のスライド方向により四方弁
１３の接続方向が切換えられ、また、駆動軸２０の突起
２１が連結体４Ｇの螺旋溝４８の一端部または他端部に
当接した時点で、連結体４６が駆動軸２０と一体的に回
転するとともに、この連結体４６を介して圧縮機１１の
回転軸２４が駆動軸２０と一体的に回転し、モータ１２
の駆動力が圧縮機１１に伝達される。

（実施例） 以下、本発明の構成を第１図ないし第９図を参照して説
明する。

まず、第２図にヒートポンプ回路の構成図を示し、圧縮
機１１、この圧縮機Ｉ！を駆動するモータ１２、圧縮機
１１の吐出側および吸入側がそれぞれ接続された四方弁
１３、この四方弁１３の接続方向を切換える冷暖房切換
装置１４　（第３図に示し、四方弁１３の内部に設けら
れている）とが密閉ケース１５内に収容され、また、密
閉ケース１５の外に、キャピラリチューブ１Ｇによって
接続され凝縮機または蒸発器として構成される一対の熱
交換器１７．１８が四方弁１３と接続配置されている。

前記密閉ケース１５は、第１図に示すように、箱枠状に
形成され、内部空間１９に前記圧縮機１１、モータ１２
、四方弁１３（冷暖房切換装置１４を内蔵）を収容して
気密に閉塞されている。

前記モータ１２は、例えば三相モータが用いられ、この
相の入替えによって正逆回転するようになっており、そ
して、前記密閉ケース１５の上板の裏面に固定され、下
面に駆動軸２０が突出され、第５図ないし第８図のよう
に、この駆動軸２Ｇの下端外側部に薄板状の突起２１が
突設されている。なお、単相モータを用いる場合には、
起動方向の切換えで正逆回転させることができる。

前記圧縮機１１は、密閉ケース１５の底板上に固定され
たシリンダ２２とこのシリンダ２２内を往復移動するピ
ストン２３とを備えたレシプロ式圧縮機であり、モータ
１２の駆動軸２０と同軸に配設されて後述する連結体を
介して連結される回転軸２４を有するクランク２５にピ
ストンロッド２６を介してピストン２３が連結され、モ
ータ１２の正逆回転によりクランク２５を介してピスト
ン２３が往復移動する。このピストン２３には、密閉ケ
ース１５の内部空間１９からシリンダ２２内への流入の
みを許容する逆止弁２７が設けられ、また、シリンダ２
２には、シリンダ２２内からの流出のみを許容する逆止
弁２８が設けられている。そして、この圧縮機１１の吸
入口２９は密閉ケース１５の内部空間に連通し、吐出口
３０はパイプ３１を介して四方弁１３に連通ずる。なお
、回転軸２４の駆動軸２０と連結される上端部には、第
９図に示すように、矩形状のブロック３２が設けられて
おり、このブロック３２の横方向の一辺の長さはモータ
１２の駆動軸２０の直径とほぼ同一に形成されている。

前記四方弁１３は、円筒状の弁本体３３内に弁室３４を
形成しており、弁本体３３の一側に圧縮機１１の吐出口
３０にパイプ３１を介して連通する導入口３５が形成さ
れ、弁本体３３の他側に密閉ケース１５の内部空間１９
に開口する導出口３６が形成されているとともにこの導
出口３６の上下部に各熱交換器１７．１８にパイプ３７
．３８を介して連通ずる第１および第２の導通口３９．
４Ｇが形成されている。

そして、この四方弁１３の弁室３４には、弁本体３３の
上部からモータ１２の駆動軸２０が気密状態で回転自在
に挿入配置されるとともに、弁本体３３の下部から圧縮
機１１の回転軸２４が気密状態で回転自在に挿入配置さ
れ、この駆動軸２０と回転軸２４とは同軸に配置されて
先端部が突き合わせられている。

また、四方弁１３の弁室３４内には、第１または第２の
導通口３９．４０の一方を導出口３６に連通させるとと
もに他方を弁室３４内を通じて導入口３５に連通させる
弁体４１が、弁室３４内に配設された冷暖房切換装置１
４にて上下軸方向のみにスライド可能に配設されている
。この弁体４１は、弁室３４の内面形状に合わせて円筒
面状に形成された弁座面４２に導出０３６と第１または
第２の導通口３９．４０の一方を連通させる連通溝４３
が設けられ、弁座面４２と反対側の上下部には駆動軸２
０および回転軸２４の外側にそれぞれ回転自在に嵌合す
る嵌合溝４４を有するほぼＵ字状の支持片４５がそれぞ
れ突設されている。

前記冷暖房切換装置１４は、第３図のように、弁体４１
の上下の支持片４５間に嵌合されて一体的に上下軸方向
に移動可能とし、モータ１２の駆動軸２０およびこの駆
動軸２０と同軸に配設される圧縮機１１の回転軸２４の
両外側に跨がって軸方向スライド自在に嵌合する円筒状
の連結体４６を有している。この連結体４６は、内側部
に断面矩形状の嵌合孔４７が上下に貫通形成され、この
嵌合孔４７が駆動軸２０に対して第８図のように４箇所
で接触して回転自在および軸方向スライド自在に嵌合し
、かつ、回転軸２４のブロック３２に対して回転方向に
は固定で軸方向のみにスライド自在に嵌合しており、上
部側外周に有端状の螺旋溝４８が形成され、この螺着溝
４８に駆動軸２０の突起２１が摺動移動自在に嵌合して
いる。

次に、本実施例の作用を説明する。

ここでは、例えば一方の熱交換器１７を室内器とし、も
う一方の熱交換器１８を室外器として使用するものとす
る。

まず、暖房運転時において、第６図のように、モータ１
２によって駆動軸２０が矢印方向に回転駆動されると、
駆動軸２０の突起２１が連結体４６の螺旋溝４８に沿っ
て移動しながら、連結体４５内を駆動軸２０が空回りす
るように回転し、それに伴って連結体４Ｇおよび弁体４
１が一体的に下方に移行する。そして、第７図および第
８図のように、駆動軸２ｏの突起２１が連結体４６の螺
旋溝４８の上端部に当接した時点で、連結体４６が駆動
軸２０と一体的に矢印方向に回転するとともに、この連
結体４６を介して回転軸２４が駆動軸２０と一体的に矢
印方向に回転する。このとき、下方に移行した弁体４１
により、弁体４１の連通溝４３を通じて導出口３６と第
２の連通口４０とが連通ずるとともに、開口された第１
の連通口３９と導入口３５とが弁室３４内を通じて連通
ずる。

そして、モータ１２の回転が回転軸２４を通じて圧縮機
１１のクランク２５に伝達されると、ピストン２３がシ
リンダ２２内を往復移動し、密閉ケース１５内に封入さ
れているガス状態の冷媒が吸入されて四方弁１３へ送り
込まれる。

この圧縮機１１から四方弁１３の導入口３５を通じて弁
室３４へ送り込まれる冷媒は、第１の連通口３９から室
内器の熱交換器！７に送り込まれ、ここで凝縮されて液
化され、ついで、キャピラリチューブ１６を通じて室外
器の熱交換器１８に送り込まれ、ここで蒸発されてガス
化され、ついで、四方弁１３の第２の連通口４０に送り
込まれ、弁体４１の連通溝４３および導出口３６を通じ
て密閉ケース１５の内部空間に戻る。

そして、室内器である熱交換器１７で冷媒が凝縮される
ことにより熱が発生し、この熱により室内の暖房が行な
われる。

一方、暖房運転から冷房運転に切換えるには、モータ１
２が前記暖房運転時とは逆方向に回転される。すなわち
、第５図のように、モータ１２によって駆動軸２０が矢
印方向に回転駆動されると、駆動軸２０の突起２１が連
結体４６の螺旋溝４８に沿って移動しながら、連結体４
６内を駆動軸２０が空回りするように回転し、それに伴
って連結体４６および弁体４１が一体的に上方に移行す
る。そして、駆動軸２０の突起２１が連結体４６の螺旋
溝４８の下端部に当接した時点で、連結体４６が駆動軸
２Ｑと一体的に矢印方向に回転するとともに、この連結
体４６を介して回転輪２４が駆動軸２０と一体的に矢印
方向に回転する。

このとき、第３図のように、上方に移行した弁体４１に
より、弁体４１の連通溝４３を通じて導出口３６と第１
の連通口３９とが連通ずるとともに、開口された第２の
連通口４０と導入口３５とが弁室３４内を通じて連通す
る。

そして、モータ１２の回転が回転軸２４を通じて圧縮機
１１のクランク２５に伝達されると、ピストン２３がシ
リンダ２２内を往復移動し、密閉ケース１５内に封入さ
れているガス状態の冷媒が吸入されて四方弁１３へ送り
込まれる。

この圧縮機１１から四方弁１３の導入口３５を通じて弁
室３４へ送り込まれる冷媒は、第２の連通口４゜から室
外器の熱交換器１８に送り込まれ、ここで凝縮されて液
化され、ついで、キャピラリチューブ１６を通じて室内
器の熱交換器１７に送り込まれ、ここで蒸発されてガス
化され、ついで、四方弁１３の第１の連通口３９に送り
込まれ、弁体４１の連通溝４３および導出口３６を通じ
て密閉ケース１５の内部空間に戻る。

そして、室内器である熱交換器１７で冷媒が蒸発する際
に熱が吸収されることにより、室内の冷房が行なわれる
。

以上のように、モータ１２の駆動力を利用して四方弁１
３の切換えを行なうため、従来のように、四方弁１３を
切換えるためのパイロット弁や、このパイロット弁と四
方弁とを接続する配管を削減でき、構造を閤単にできる
。しかも、四方弁１３等から冷媒が漏れたとしても、密
閉ケース１５内に回収されることになるため、冷暖房能
力の低下を防止することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、圧縮機や四方弁等を密閉ケース内に収
容し、圧縮機の吸入側と四方弁とを密閉ケースの内部空
間を通じて連通させることにより、密閉ケース内の冷暖
房切換装置によってモータの駆動力を利用して四方弁の
接続方向の切換えを行なうことができるため、従来のよ
うにパイロット弁等を用いる必要がなく、構造を簡単に
でき、かつ、四方弁等からの冷媒の漏れを密閉ケース内
で回収できるため、冷媒の漏れによる冷暖房能力の低下
を防止でき、また、冷暖房切換装置は連結体を用いただ
けの簡単な構造であり、切換動作も確実に行なえ、信頼
性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷暖房切換装置内蔵圧縮機の構成図、
第２図はヒートポンプ回路の構成図、第３図は冷暖房切
換装置の側面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ断面図、
第５図および第６図は連結体部分の断面図、第７図はそ
の側面図、第８図はその平面図、第９図は圧縮機の回転
軸の斜視図、第１０図は従来のヒートポンプ回路の構成
図である。 １１・・圧縮機、１２・・モータ、１３・・四方弁、１
４・・冷暖房切換装置、１７．１８・・熱交換器、１９
・・内部空間、２０・・駆動軸、２１・・突起、２４・
・回転軸、４６・・連結体、４８・・螺旋溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機と、この圧縮機の吐出側または吸入側と凝
   縮器または蒸発器としての一対の熱交換器とを切換接続
   する四方弁と、この四方弁の接続方向の切換えをモータ
   の駆動力を利用して行なう冷暖房切換装置と、前記圧縮
   機、四方弁および冷暖房切換装置を収容し圧縮機の吸入
   側と四方弁とを内部空間を通じて連通させる密閉ケース
   とを備え、 前記冷暖房切換装置は、前記モータによって正逆回転さ
   れる駆動輪およびこの駆動輪と同軸に配設される前記圧
   縮機の回転軸の両外側に跨がって軸方向スライド自在に
   嵌合する円筒状の連結体を有し、この連結体を駆動輪お
   よび回転軸の一方とは回転方向に固定するとともに、駆
   動軸および回転軸の他方とはその外側に突設された突起
   が連結体の外周に設けた有端状の螺旋溝内を嵌合移動す
   る範囲内で回動可能に連結し、駆動軸の回転方向に対応
   して軸方向にスライドする連結体のスライド方向により
   四方弁の接続方向を切換えることを特徴とする冷暖房切
   換装置内蔵圧縮機。