JPS611888A

JPS611888A - 冷媒圧縮機

Info

Publication number: JPS611888A
Application number: JP12240584A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Abe; 良一阿部; Teruo Maruyama; 照雄丸山; Tadayuki Onoda; 斧田　忠幸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1986-01-07

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】産業上の利用分野本発明１／ｉ、空調機器に使用される冷媒圧縮機の容量
制御に関するものである。

従来例の構成とその問題点近年、空調機器に使用される冷媒圧縮機は、熱負荷に応
じて吐出容量を制御し、省エネルギー化、快適性の向上
を図ることが強く要請されている。

この吐出容量を制御する方法としては、圧縮状態の冷媒
ガスの一部を吸入側に帰還させるバイパス方式、冷媒ガ
スのシリンダ内への供給を停止する体筒方式、圧縮室を
構成するベーンを浮上、保持することにより、冷媒ガス
を圧縮しないベーン浮上方式等が知られている。これら
の方式のうち、バイパス方式と体筒方式については、容
量制御時に損失が生じ、効率の低下をもたらす。すなわ
ち、バイパス方式では、圧縮途中の冷媒ガスを再ひ吸入
側へ戻すことになシ、さらに、吸入側への帰還通路も長
くなり、効率が低下する。壕だ、体筒方式は、冷媒ガス
の供給がないま捷、圧縮室内の容積が変化することから
、その拡大、縮少に伴なう損失が生じる。一方、ベーン
浮上方式は圧縮室内を低圧側と高圧側を仕切るベーンを
浮上させ、保持することによって、圧縮室内は常に吸入
側とつながることになる。このとき、圧縮室内の容積は
一定で、変化しないため、冷媒ガスは圧縮されず圧縮室
内は常時低圧のま捷で、容量制御時の損失はない。した
がって、吐出容量の制御方式としてベーン浮」一方式は
最も効率の良い方式といえる。

このベーン浮上方式は、内部が真円のシリンダと真円の
ロータ、及び１枚のベーンを組み合わせだ、いわゆる、
ローリングピストン式の冷媒圧縮機に適用されている。

第１図は、従来の冷媒圧縮機のベーン浮上方式による吐
出容量の制御方法を説明するだめのものであり、第１図
ａは、通常の圧縮動作状態を示す要部断面図、第１図す
は、ベーンをロータから浮ｌさせ、保持することによっ
て、吐出容量を制御した状態を示す要部断面図である。

第１図において、従来の冷媒圧縮機は内部に真円の空間
を有するシリンダ１と、前記シリンダ１内を回転する真
円のロータ２と、前記ロータ２にシリンダ１と前記ロー
タ２の内部空間を低圧側２０と高圧側２１に仕切り、前
記ロータ２当接しながら、前記ベーン溝４を上下方向に
往復運動するベーン６と、前記シリンダ１の両側面に固
定され、その内部空間を密閉する側板（図示せず）と、
前記ベーン５保持するソレノイド１３とから構成される
。なお、６は前記べ一゛ン５の側面に設けられた溝、７
は前記ベーン６の後端に力を負荷し、その先端を前記ロ
ータ２に押しつけるベーンバネ、８は前記シリンダ１に
形成された吸入孔、９は前記シリンダ１に形成された吐
出孔、１０は前記吐出孔９に設けられた吐出弁、１１は
吐出弁脚え板、１２はシェルである。

前記ソレノイド１３は、ケース１４内にコイル１６、固
定鉄芯１６、可動鉄芯１７が収納されており、可動鉄芯
１７の先端にはベーン５を保持するピン１８が取り付け
られている。まだ、１９は可動鉄芯１７を固定鉄芯１６
から引き離すバイアスバネである。

上記のように構成した従来の冷媒ｒモ縮機において、通
常の圧縮動作時は第１図ａに示すように、ベーン５の先
端はベーンバネ７によってロータ２に押されており、シ
リンダ１とロータ２によって形成される内部空間を低圧
側２Ｑと高圧側２１に仕切っている。シャフト３によっ
てロータ２が矢印の方向にシリンダ１の内壁に沿って回
転すると、ベーン５はその先端がロータ２に接している
ため、ベーン溝４を−に下方向を摺動することになる。

このとき、低圧側２０の容積は太きくなり、吸入孔８か
ら冷媒ガスを吸入し、一方、高圧側２１は容積が小さく
なるため、その中の冷媒ガスは圧縮され、回転に伴なっ
て吐出圧力以上になると、吐出弁１ｏが押し上けられて
開き、冷媒ガスは吐出孔９から吐出される。以上のよう
に、ロータ２がシリンダ１内を１回転すると、１回の吸
入、圧縮、吐出が行なわれる。

次に、吐出容量を制御する場合、第１図すに示すように
、ベーン６を保持した状態で運転する。

すなわち、ソレノイド１３のコイル１６に通電すること
によって、可動鉄芯１７は固定鉄芯１６に吸引され可動
鉄芯１７の先端に取り付けられているピン１８が右方向
へ移動し、ベーン６に設けられている溝６に入る。この
ようになると、ベーン５はピン１８によって保持され、
ベーン、ＸＩネ７に押されても、下方向へ戻らず、ロー
タ２から浮上した状態に々る。したがって、シリンダ１
とロータ２の内部空間２２は１つになり、常に吸入孔８
とつながっており、また、ロータ２が回転しても、内部
空間２２の容積は一定で変化しないため、冷媒ガスあ圧
縮は行なわれず、常に低圧状態となる。

そして、ここで、コイル１６への通電を切ると、可動鉄
芯１７は固定鉄芯１６への吸引が解除され、バイアスバ
ネ１９によって右方向−１移動し、ピン１Ｂは溝６から
はずれることになり、ベーン５はベーンバネ７によって
下方向へ押され、ロータ２に当接して、第１図ａに示す
状態に戻り、圧縮動作が可能となる。

以上のように、ベーン５をロータ２から浮上を保持、あ
るいは解除することにより、冷媒ガスの圧縮、非圧縮を
繰り返し、冷媒圧縮機の吐出容量の制御を行なうことが
でき、負荷に応じた効率的な運転で、所要動力が低減し
、省エネルギー化を図ることができる。

しかしながら、上述した従来の構成では、圧縮動作時の
１００％の能力に対して、容量制御時の能力は０％とな
る。これは、能力について見れば、冷媒圧縮機を０Ｎ−
ＯＦＦ制御した場合と同じことがいえる。すなわち、冷
媒圧縮機を運転したときは１００％の能力があり、停止
させたとき、能力が出ないことから、その能力差が大き
く、負荷に対する変動が大きくなる。

したがって、従来の構成では、圧縮動作時と容量制御時
の能力差が大きいため、室内の温度変動が大きくなり、
快適性の面で問題があった。−発明の目的本発明は上記従来の欠点を解消するものであり、簡単な
構成で負荷に対して能力差の少ない容量制御を行なうこ
とにより、省エネルギー化、快適性を向上させた冷媒圧
縮機を提供するものである。

発明の構成本発明は、内部に真円を有する円筒状のシリンダと、前
記シリンダ内に収納される非真円のロータと、前記ロー
タに回転を与えるシャフトと、前記シリンダの内部を低
圧側と高圧側に仕切り、前記ロータと当接しながら往復
運動する複数のベーンと、前記／リンダに設けられた前
記ベーンが摺動可能な複数のベーン溝と、前記ベーン溝
の両側に形成された複数の吸入孔及び吐出孔と前記シリ
ンダの両側面に固定され、前記シリンダ、前記ロータ、
前記ベーンで形成される空間をその側面において密閉す
る側板と、前記ベーンを前記ロータから浮上させ、保持
する構成とから成り、吐出容量を変化させることができ
、さらに、負荷に対して能力差の少ない容量制御が行な
えるととから、効率の良い運転で、省エネルギー化、快
適性の向上が図れるという特有の効果を有する。

実施例の説明以下本発明の一実施例について、第２，３図にもとづい
て説明する。第２図は本発明の一実施例における要部断
面図である。図において、２３は内部に真円を有するシ
リンダ、２４は前記シリンダ２３の中心位置に配置され
た長楕円形状のロータ、２６は前記ロータ２４に回転を
与えるシャフト、２６−ａ、２６−ｂは前記シリンダ２
３に設けられた２ケ所のベーン溝、２７−ａ、２７−ｂ
は前記ベーン溝２６−ａ、２６−ｂに係合され、前記ロ
ータ２４に当接しながら上下方向に往復運動スる２枚の
ベーン、２８は前記ベー７２７−ａの側面に設けられた
溝、２９−ａ、２９−ｂは前記ベーン２７−ａ、２７−
ｂの後端に取シ付けられたベーンバネ、３０−ａ、３０
−ｂは吸入孔、３１−ａ、３１−ｂは吐出孔、３２−ａ
、３２−ｂは吐出弁、３３−８，３３−ｂは吐出弁脚え
板、３４はシェル、３５はソレノイドで従来例と同様に
、３６はケース、３７はコイル、３８は固定鉄芯、３９
は可動鉄芯、４０は可動鉄芯３９の先端に取り付けられ
たピン、４１はバイアスバネである。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その
動作を説明する。

通常の圧縮動作時は第２図に示すように、ソレノイド３
５のコイル３７には通電されておらず、バイアスバネ４
１によってピン４０は右方向にあり、ベーン２７−ａの
溝２８からはずれた状態にある。このとき、ベーン２７
−ａ、２７−ｂはベーンバネ２９−ａ、２９−ｂによっ
て、その先端がロータ２４に当接した状態でベーン溝２
６−　ａ　。

２６−ｂを上下運動することになり、ロータ２４が１回
転すると、４回の吸入、圧縮、吐出を繰り返し、１００
％運転となる。

次に、容量制御時はソレノイド３６のコイル３アに通電
することにより、可動鉄芯３９は固定鉄芯３８に吸引さ
れ左方向に移動し、その先端に取り付けられたピン４０
はベーン２７−ａの溝２８に入る。よって、ベーン２７
−ｄはロータ２４から浮上し、保持された状態になる。

しかし５、もう−上下方向に往復運動を繰り返す０容量
制御時の動作を第３図を用いて詳しく説明する。

第３図ａはロータ２４の長軸がベーンのある位置にきた
場合を示す。このとき、シリンダ２３の内部空間である
シリンダ室は４２．４３の２ケ所形成されるが、両シリ
ンダ室とも吸入孔３０−　ａ　。

３０−ｂと通じており、低圧の冷媒ガスで満たされるこ
とになり、吐出弁３２−ａ、３２−ｂは閉じている。こ
の状態から矢印の方向にロータ２４が９０度回転した状
態を第３図すに示す。このとき、ベー７２７−ｄはソレ
ノイド３５のピン４゜によってロータ２４から浮上した
状態で保持されており、一方、ベーン２７−ｂはロータ
２４に当接した状態で、シリンダ２３の内部空間を仕切
っている。すなわち、シリンダ２３の内部空間はシリン
ダ室４２．４３に加えて４４の３ケ所形成される。シリ
ンダ室４３はロータ２４の回転に伴ない容積が減少する
ため、冷媒ガスは圧縮され、高圧になる。また、シリン
ダ室４４は容積が増大し、吸入孔３０−ｂから冷媒ガス
が吸入される。しかし、シリンダ室４２はロータ２４が
回転しても、ベーン２７−ａがロータ２４から浮上して
いるため、吸入孔３Ｏ−−ａに通じており、また、容積
変化がないため、圧縮作用は行なわれず、低圧の冷媒ガ
スのままである。さらに、ロータ２４が回転した状態を
第３図Ｃに示す。シリンダ室４３は容積の減少に伴ない
冷媒ガスが圧縮され、吐出圧力以上になった段階で吐出
弁３２−ａが開き、冷媒ガスは吐出孔３１−ａから流出
する。また、シリンダ室４４では容積の増大に応じて冷
媒ガスが吸入孔３０−ｂから流入しており、シリンダ４
２は容積変化はなく、低圧の冷媒ガスの状態にあり、吐
出弁３２−ｂは閉じたままである。そして、ロータ２４
が１８０度回転すると、第３図ａの状態に戻シ、再び、
上述した動作を繰り返すことになる。

したがって、ベー７２７−　ａ　ヲロータ２４がら浮上
させた場合、浮上させたべ一７２７−ａ側のシリンダ室
４２は容積変化がなく、冷媒ガスの圧縮作用は行なわれ
ない。一方、ロータ２４が１回転すると、吐出弁３２−
ａは２回の開閉動作を行ない、吐出孔３１−ａから高圧
の冷媒ガスが２回吐出される。すなわち、通常の圧縮動
作時の１００チ運転に対して、５０チの容量制御が可能
となる。

このことは、負荷に対して能力差の少ない容量制御がで
きることから、室内温度の変動幅が小さく、平衡に達す
る時間も短かくなり、快適性の向上が図れる。

また、容量制御を行なうシリンダ室の容積変化がないこ
とから、容量制御に伴なう損失がほとんどなく、０Ｎ−
ＯＦＦ制御時にあるような大きな起動トルクもないこと
から、効率の良い冷媒圧縮機が得られる。

これらの特徴は、回転数が変化し、その能力に大きな差
がある。例えば、カーエアコン用の冷媒圧縮機には特に
有効である。

以上のように本実施例によれば、真円のシリンダに、長
楕円形状のロータを組み合わせ、ベーンをロータから浮
上させるという簡単な構成で、負荷に応じて吐出容量を
５０％に制御することができ、また、容量制御に伴なう
損失もなく、所要動力を低減できるため、省エネルギー
化、快適性の向上を図ることができる。

なお、本実施例では真円のシリンダに長楕円形状のロー
タを備えた２ベーンの冷媒圧縮機について、その一方の
ベー／をソレノイドによって制御することを述べたが、
真円のシリンダに非真円のロータを組み合わせ、複数の
ベーンを備えた構成の冷媒圧縮機においても同様の効果
が得られる。

また、制御するベーンを浮上させる手段は、ソレノイド
以外の方法によっても同様のことはいうまでもない。

発明の効果以上のように本発明は、内部に真円を有するシリンダと
非真円のロータに複数のベーンを組み合わせ、ベーンを
ロータから浮上させるという簡単な構成で、負荷に対し
て能力差の少ない容量制御を行なうことができ、効率が
良く、省エネルギー化、快適性の向上が図れる冷媒圧縮
機が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは従来の冷媒圧縮機の容量制御動作を説明
するだめの要部正面断面図、第２図は本発明の一実施例
における冷媒圧縮機の正面断面図、第３図ａ、ｂ、ｃは
同冷媒圧縮機の容量制御動作を説明するだめの要部正面
断面図である。２３・・・・・・シリンダ、２４・・・・・・ロータ、
２７−ａ。２７−ｂ・・・・・ベーン、２８・・・・・・溝、２９
−　ａ　、２９−ｂ・・・・・ベーンバネ、３０−ａ、
３０−ｂ・・・・・・吸入孔、３１−　ａ　、　３１−
ｂ・・・・・吐出孔、３２＝−ａ。３２−ｂ・・・・・吐出弁、３５・・・・・・ソレノイ
ド、３７・　・コイル、３８・・・・・固定鉄芯、３９
・・・・・可動鉄芯、４０・・・・ビン、４１・・・・
・バイアスバネ、（２。４３．４４・・・・・・シリンダ室。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図

Claims

【特許請求の範囲】

　内部に真円を有する円筒状のシリンダと、前記シリン
ダ内に収納される非真円のロータと、前記ロータに回転
を与えるシャフトと、前記シリンダの内部を低圧側と高
圧側に仕切り、前記ロータと当接しながら往復運動する
複数のベーンと、前記シリンダに設けられた前記ベーン
が摺動可能な複数のベーン溝と、前記ベーン溝の両側に
形成された複数の吸入孔及び吐出孔と、前記シリンダの
両側面に固定され、前記シリンダ、前記ロータ、前記ベ
ーンで形成される空間をその側面において密閉する側板
と、前記ベーンを前記ロータから浮上させ、保持する手
段とを備えた冷媒圧縮機。