JPS5848754B2

JPS5848754B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JPS5848754B2
Application number: JP4957377A
Authority: JP
Inventors: 毅相沢; 宏唐土; 通真堀; 二郎柚田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1983-10-31
Also published as: JPS5316904A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は空気調和機や冷蔵庫等の冷凍装置に用いる圧縮
機に関する。

従来、回転数を段階的に変化させる圧縮機として、極数
変換圧縮機が考えられていたが、回転数を変化させた場
合にも一定方向のみ回転させた場合、圧縮機の回転軸に
直結して回転する潤滑油ポンプを設けたものは高速回転
時には油ポンプの能力が太きすぎ圧縮機のピストンとシ
リンダとの間より油が圧縮機の吐出冷媒中に侵入し潤滑
油が冷媒サイクル中を循環し、冷媒の通路抵抗を増大さ
せると共に、冷媒の熱伝達率を低下させたり、冷媒の蒸
発圧力を低下せしめたりする欠点があると共に、低速回
転時には潤滑油ポンプの能力が低下して潤滑油が圧縮機
の摺動部に供給される量が減少し焼き付き等の事故が生
じる恐れがある。

また、潤滑油ポンプの能力を圧縮機の回転数により制御
しようとすれば回転数を検知する機構やその他の構造が
非常に複雑となりまた非常に高価なものとならざるを得
なかった。

また、常に一定方向にのみ回転する従来の圧縮機におい
てはその摺動部の一部にのみ荷重がかかり、摺動部の摩
耗に片よりかできる欠点があった。

また前記のように極数変換圧縮機の極数切換時には極数
変換電動機の巻線を切換えねばならず、この切換時に上
記巻線への通電が停止し、圧縮機も一時停止してしまう
。

この停止時の圧縮機のシリンダの位置は常に圧縮行程で
あり、再起動時の起動負荷トルクは大きなものとならざ
るを得なかった。

特に、圧縮機の回転数を高速と低速に切換えて能力制御
を行なうものにおいて、能力切換えによる圧縮機の停止
時間はできるだけ短くする必要があり、この再起動の起
動トルクが大きくなり起動不良が発生する恐れが多かっ
た。

本発明は圧縮機の回転数を変化させてその能力を制御す
るものにおいて、圧縮機摺動部の摩耗を平均化すると共
に、極数切換後の圧縮機の再起動を容易にさせることを
目的とするものである。

この目的を達或させるための構或として、本発明は、正
回転と逆回転で圧縮可能な容積型圧縮要素とこの圧縮要
素を駆動する電動機を備え、この電動機の回転方向を高
速回転時と低速回転時で逆転させる制御装置を設けたも
のである。

以下に本発明をその一実施例を示す図面を参考に説明す
る。

第１図は圧縮機の要部を示しており、基本的な構成は従
来のように、下部に圧縮機構を、上部に電動機を設けて
圧縮機構のクランク軸と電動機のロータを直結した密閉
型圧縮機で、密閉容器は図に記載されていない。

図において、１は極数変換可能な電動機のステータであ
り、そのロータ（図示せず）はクランク軸２に直結され
ている。

３は圧縮機構の基礎構造体であり、この構造体３にはシ
リンダ（図示せず）が形或されている。

また上記シリンダにはピストン（図示せず）が設けられ
上記クランク軸２により駆動される。

このように、一ピストンがシリンダ内の容積を変化させ
る容積型圧縮機を構成している。

４は上記シリンダへの冷媒の吸入口および吐出口を開閉
する吸入弁および、吐出弁（図示せず）を設けた弁板で
あり、シリンダヘッド５、シリンダへソドカバー６と共
にボルト７により上記構造体３に取付けられている。

８，９はシリンダヘッド５に連結した冷媒の吐出管およ
び吸入管であり、冷媒は吸入管９よりシリンダヘッド５
へ吸入されシリンダヘソドカバー６を通り再びシリンダ
に吸入され、ここで圧縮され、弁板４の吐出弁を通り、
シリンダヘッド５より吐出管８に導かれる。

圧縮機の下部にはクランク軸２０軸受１０が設けられ、
この軸受１０は３本のボルト１１にて上記構造体３に取
付げられている。

また、軸受１０には凹部１２が設けられクランク軸２に
より駆動される油ポンプの羽根１３が挿入できるように
なっている。

ポンプ板１４、ガイド板１５、フィルタ板１６は順次サ
ンドインチ状になって２本のボルト１７により上記軸受
１０に下方より取付けられている。

すなわち、軸受１０とポンプ板１４によって形或された
上記凹部１２に羽根１３がおさまり、この羽根１３が回
転することにより、油に遠心力を生じさせポンプ作用が
生じる。

すなわち圧縮機の油中にあるフィルタ板１６のフィルタ
１８を通して潤滑油は吸上げられ、フィルタ板１６、ガ
イド板１５、ポンプ板１４にそれぞれ設げられた孔１９
，２０，２１を順次通って上記凹部１２に入り羽根１３
により遠心力が与えられ、潤滑油の油圧が上昇しポンプ
板１４に設けられた４個のポンプ孔２２を通して凹部１
２より吐出されガイド板１５に設げられた案内みぞ２３
により、この案内みぞ２３のほぼ中心２４に潤滑油は集
められ、ポンプ板１４の中心に設けられた中心孔２５を
通りクランク軸２０軸心に設けられた潤滑油孔２６に導
かれ、この潤滑油孔２６は圧縮機の摺動部へと連通され
ており、この摺動部への潤滑油の供給は円滑に行なわれ
る。

なお、第２図は重合したポンプ板１４とガイド板１５の
平面図であり、ガイド板１５の孔２０とポンプ板１４の
孔２１とは同心状に設けられており、圧縮機の油溜めよ
り潤滑油は順次上記孔２０，２１を通って羽根１３に吸
上げられ、この羽根１３の遠心力により、潤滑油は上記
孔２０，２１より半径方向に対してより遠い位置にある
４個のポンプ孔２２へ送られる。

いま、前記極数変換可能な電動機が多極巻線にて回転し
ている時、すなわち低速回転をしている場合を説明する
。

この時の油ポンプの羽根１３０回転方向は第２図の矢印
Ｍ方向である。

ポンプ板１４に設げられたポンプ孔２２は概略翼形の形
状をし、上記回転方向に対し漸次、上記羽根１３０回転
中心よりの距離が遠くなるに従って幅が広くなる様な形
状をしており、さらに矢印Ｍ方向にいくにしたがいポン
プ孔２２が拡大し、最犬の拡大部でほぼ円形状の孔があ
いておりこの円形状の孔とガイト゛板１５の案内溝２３
が一致するように配置されている。

このポンプ孔２２を羽根１３が通過する時の油の現象を
以下に説明する。

油が流動している状態では前記羽根１３０回転方向の前
面においては油圧は高く逆に背面は低圧となり前記凹部
１２から案内みぞ２３への油の吐出と逆流が生じる。

羽根１３が矢印Ｍ方向に回転する場合、■ 羽根１３が
ポンプ孔２２の翼形孔の先端にさしかかった時には、ポ
ンプ板１４に設げられたこの翼形孔によりポンプ孔２２
から案内みぞ２３への油の流通抵抗が減少し油吐出量が
多くなる。

さらに■羽根１３が回転し翼形孔の部分にさしかかった
状態ではポンプ孔２２は通常の円孔があげられているの
と同様の態様をなしポンプ孔２２より多量の油が案内み
ぞ２３へ吐出される。

さらに■ 羽根１３が上記円形状の孔に達した時には羽
根１３が案内みぞ２３を閉じる状態となり、上記案内み
ぞ２３とポンプ板１４の板厚分のみ上記羽根１３の背面
が連通ずる状態で、羽根１３の背面に生じる低圧の領域
へ案内みぞ２３かも油が逆流する量を減少させる。

さらに■ 羽根１３が円形状の孔を通過した時には羽根
１３の背面へ案内みぞ２３よりの油の逆流が最大となる
。

さらに■ 羽根１３が円形状の孔より遠ざかる。

すなわちポンプ孔より遠ざかれば上記の逆流はな《なり
、さらに羽根１３が回転すれば上記■の状態にもどる。

これらのから■が連続的にくり返され凹部１２の油はポ
ンプ孔２２、案内みぞ２３を通りクランク軸２の潤滑油
孔へと圧送される。

次に羽根１３が逆転した場合、すなわち矢印Ｍ方向と反
対の方向に回転した説の油の流れを説明する。

まず■ 羽根１３がポンプ孔に近づいてくると、羽根１
３によって油に生じた遠心力により油はポンプ孔２２の
前記円形状の孔に流入しようとするが、このポンプ孔２
２に翼形の孔がしかもその先端が羽根１３０回転中心に
近づくように配設されているために、この翼形孔の先端
の低圧領域に油は流れ案内みぞ２３へ吐出する油量は減
少する。

さらに■ 羽根１３が回転し前記ポンプ孔２２の円形状
の孔に接する状態に達した時は案内みぞ２３へ吐出され
る油量は最大となるが■と同様に一部は翼形の孔より逃
げるために油量は減少する。

さらに■ 羽根１３が円形状の孔に達した状態ではこの
羽根１３により案内みぞ２３への孔がふさがれる状態と
なり、油は翼形の孔のポンプ板１４の板厚のみの通路を
通じて案内みぞ２３へ流れるようになり通路抵抗の大き
な状態となる。

次に■ 羽根１３が翼形の孔に達した場合は羽根１３の
背面がポンプ孔２２の円形状の孔に位置し案内みぞ２３
からの逆流は最大となる。

さらに［相］羽根１３が回転し翼形孔の先端を通過す
る状態では、この羽根１３が翼形の孔の油を油の粘性が
高いゆえに吸引するような状態となり、この結果案内み
ぞ２３の油がさらに四部１２へ逆流するようになる。

これら■から［相］の現象は羽根１３とポンプ孔２２の
円形状の孔の相対的な位置関係からみれば羽根１３が矢
印Ｍ方向に回転している時の■から■のそれぞれの位置
関係に対応している。

これら■から■の現象と■から［相］の現象を比較する
と明らかに■から■の現象すなわち矢印Ｍ方向に回転し
ている方が■から［相］の現象すなわち矢印Ｍ方向と反
対の方向に逆転しているよりも油の吐出量が多《なる。

この結果、矢印Ｍ方向とは逆の方向に回転する時に電動
機が小極巻線すなわち高速回転するように制御する。

遠心ポンプは一般に同＝形状のものにおいては流量は回
転数に比例し、揚程は回転数の２乗に比例するが、上記
のように高速回転時にポンプの性能を低下させて、高速
回転による油ポンプの能力の増大をおさえ高速回転時に
おいても低速回転時の油ポンプの性能に近いものに設計
することができる。

第３図は本発明の一実施例の極数変換電動機の電気回路
の一部であり、極数を変えると同時に回転方向も逆転さ
せるものである。

４４は三和の電動機で基本的には６個の巻線、すなわち
２７（ｕ１−ｕ２）、２８（ｕ２Ｘ）、２９（Ｖ１
−Ｗ２）、３０（Ｗ２−Ｙ）、３１（Ｗ２−ｖ２）、３
２（Ｖ２−Ｚ）よりなり、Ｘ，Ｙ，Ｚは共に開閉器
３３の接点３４と連絡している。

この開閉器３３は上記電動機４４の回転方向を高速回転
時と低速回転時で逆転させる制御装置である。

接点３４と対となる接点３４′（以下対となる接点には
数字記号にダッシュをつげる）は開閉器３３により開閉
される。

接点３４′は接点３５’，３６’，３７’と
連絡し、また、接点３５は接点３８と連絡すると共に巻
線２７のｕ１に連絡し、接点３６は接点３９と連絡す
ると共に、巻線２９のＶ１に、接点３７は接点４０
と巻線３１のＷ１に、接点４１は巻線２７および２８
のｕ２に、接点４２は巻線３１および３２のＶ２に、
接点４３は巻線２９および３０のＷ２に連絡し、また接
点３８′は電源のＲ相と接点４１′に、接点３９′は電
源のＳ相と接点４２′に、接点４０′は電源のＴ相と接
点４３′に連絡している。

なお接点３Ｂ（３Ｂ’），３９（３９’），４０（４０
’）は常閉接点でありその他は常間接点である。

いま、常閉接点３８（３８’），３９（３
９’），４０（４０’）が閉じている時、電動機４４を
４極の巻線を形成し低速回転する。

すなわち冷媒は吸入管９よりシリンダヘッド５を介して
シリンダ内に吸入され、ピストンで圧縮され高圧となり
再びシリンダヘソド５を通って吐出管８より吐出され低
能力運転する。

次に開閉器３３を切換え、常閉接点３８（３８’），３
９（３９’），４０（４０’）を開放し、常開接点３４
（３４’），３５（３５’），３６（３６’），３７（
３７’），４１（４１’），４２（４２’），４３（４
３’）を閉或すれば２極巻線へと切換わるが、上記常閉
接点３８（３８’），３９（３９’），４０（４０’）
を開放にした時、電動機４４への通電は停止する。

一般に圧縮機の負荷トルクは大きく逆に慣性は小さいた
めに瞬時に停止する。

この停止する位置は一般に圧縮機の負荷トルクが増大す
る点であり、圧縮行程で停止する。

次に上記常開接点３４（３４’），３５（３５’），３
６（３６’），３７（３７’），４１（４１’），４
２（４２’），４３（４３’）を閉或すれば再び電動機
４４に通電される。

この時上記開閉器３３により電動機４４の巻線２７，２
８，２９，３０，３１，３２の結線が切換わり、２極
運転時に４極運転時とは逆方向に回転する。

すなわち、圧縮機は容積型で可逆転であることにより圧
縮行程で停止した圧縮機は再起動時には吸入行程より回
転が始まり、起動負荷トルクの低い状態で再起動するこ
とができ、起動不良を生じる恐れはない。

このようにして圧縮機は逆回転し、巻線は２極となって
電動機４４は高速回転し、高能力運転する。

圧縮機の能力が負荷より太き《なれば開閉器３３は再び
切換わり、４極運転となり再び逆回転する。

以上の実施例は極数変換の電動機を使用し、２極時およ
び４極時共にＹ結線を行なったが、接点３４．３４’を
取り除いて、２極運転時に接点３５，３５’，３６，３
６’，３７，３７’にて巻線２７のｕｌ、巻線２９の
ｖ１、巻線３１のＷ１を短絡するようにして２極運転
時にてＹ結線としてもよく、また、２極、４極の巻線の
接続を△結線、２Ｙ結線あるいは２Ｙ結線、△結線と切
換えてもよく、要するに極数の切換えに応じて逆回転さ
せるものならば良い。

また上記の実施例では極数変換の電動機を使用したもの
にて説明したが、その制御装置はその他、位相制御、ま
たは周波数変換等の圧縮機の回転数を変化させるもので
もよく、また段階制御ではなく、回転数を比例的に変化
させるような圧縮機においても、適当な回転数を境いに
して回転数を変えるようにしたものでもよいことは明ら
かである。

以上のように、本発明によれば、従来のように一定回転
方向のみに回転していた圧縮機のように、摺動部の一方
向にのみ荷重がかかり摩耗が片よりすることがなく、回
転数を変えるごとに逆回転させ、摩耗が平均化され、圧
縮機の寿命が長くなると共に前記のように圧縮機の高速
回転時に潤滑油ポンプが低速回転とは逆方向に回転する
ようにし、非常に簡単な機構により油ポンプの能力を平
均化させることができる。

さらにこの電動機の回転数切換時に巻線への通電を停止
し、圧縮機が圧縮行程で停止した場合において、再起動
時には逆回転し逆に吸入行程より起動するため、起動負
荷トルクが低く、再起動が容易となり、起動不良を防止
することができる。

また、圧縮機が能力制御する場合、回転数の切換えに必
要な圧縮機の停止時間はできるだけ短くする必要があり
、本発明のように逆転させることにより、圧縮機の停止
時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す圧縮機の要部分解斜視
図、第２図は同圧縮機のポンプ板とガイド板の重合状態
を示す平面図、第３図は同圧縮機を駆動する極数変換電
動機の電気回路数である。１・・・・・・電動機のステータ、２・・・・・・クラ
ンク軸、３・・・・・・圧縮機構の基礎構造体、１３・
・・・・・羽根、１４・・・・・・ポンプ板、１５・・
・・・・ガイド板、１６・・・・・・フィルタ板、１９
，２０，２１・・・・・・孔、２２・・・・・・ポンプ
孔、２３・・・・・・案内みぞ、３３・・・・・・開閉
器（制御装置）、４４・・・・・・電動機。

Claims

【特許請求の範囲】

１正回転と逆回転で圧縮可能な容積型圧縮要素とこの
圧縮要素を駆動する電動機を備え、この電動機の回転方
向を高速回転時と低速回転時で逆転させる制御装置を設
けた圧縮機。