JPS623196A - 可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、可逆冷凍サイクルである、たとえば冷暖房運
転の切換えが可能なヒートポンプ式空気調和機に用いら
れる回転式圧縮機の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

冷暖房運転の切換えが可能なヒートポンプ式空気調和機
においては従来、第１６図に示すような可逆冷凍サイク
ルが構成される。すなわち、図中１は圧縮機、２は四方
切換弁、３は室外側熱交換器、４は減圧装置である膨張
弁、５は室内側熱交換器であり、これらは冷媒管Ｐを介
して連通する。

上記圧縮機１は、特に一般家庭用など小容量のものでは
回転効率が良く小型な回転式（ロータリ一式）のものが
多用される。

上記圧縮機１を回転駆動することにより冷媒は圧縮され
、冷媒管Ｐに吐出する。冷房運転時には図中実線矢印方
向に冷媒が導かれ、暖房運転時には破線矢印方向に冷媒
が導かれて周知の冷凍サイクルが行われる。

ところで、このようにして冷暖房運転を切換えても、圧
縮ｔ１１の図示しない回転軸の回転方向は常に同一であ
るから、これに接続される一方の冷媒管Ｐは冷媒ガスの
吐出側であり、他方の冷媒管Ｐは吸込側であることは変
らない。冷暖房運転の切換えは、上記四方切換弁２の冷
媒導通方向を切換えることにより可能であること周知で
ある。

一般的な四方切換弁２は、弁本体内に弁機構と、パイロ
ット弁およびこれを動作させるソレノイドコイル部を収
容してなるが、複雑な構成になっていて故障率が大であ
り、信頼性が低くコスト的に問題があった。また、上記
弁本体には４本の冷媒管の端部を接続しなければな・ら
ないとともにソレノイドコイル部に対する電気配線をな
す必要があり、配管スペースおよび工数が大になること
は避けられない。さらに、切換動作時においては、弁機
構の動作音および冷媒音が大であり、かつソレノイドコ
イル部の電気消費があって運転コストに影響する。この
ことから、冷媒の導通方向の切換えにあたって四方切換
弁２に代る簡単な構成で、信頼性が高く、かつコスト的
に有利なものの採用が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、そ
の目的とするところは、小型で故障率が少なく信頼性の
向上を図れるとともに配管および配線の工数がかからず
低コストですみ、サイクル切換時の騒音の発生を抑制し
た可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機を提供しようとす
るものである。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、密閉容器内に制御手段により正逆回
転自在に駆動される電動機部およびこの電動機部に連結
される圧縮機部を収容し、上記密閉容器に冷凍サイクル
構成機器に連通する第１゜第２の冷媒管を接続し、上記
圧縮機部に上記電動機部の正逆回転の切換えにともなっ
て冷媒ガスをいずれか一方の冷媒管から導き他方の冷媒
管から吐出するよう切換える弁機構を設けたことを特徴
とする可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図はいわゆるヒートポンプ式と呼ばれる可逆冷凍サ
イクルを示し、図中１０は回転式圧縮機（以下、単に圧
縮機と称する）であり、以下、従来のものと全く同様な
室外側熱交換器３、減圧装置である膨張弁４、室内側熱
交換器５が冷媒管Ｐを介して連通されてなる。説明の便
宜上、圧縮機１０と室内側熱交換器５とを連通するのを
第１の冷媒管Ｐａ、圧縮機１０と室外側熱交換器３とを
連通するのを第２の冷媒管Ｐｂと呼ぶ。

上記圧縮機１０は、圧縮した冷媒ガスを後述するように
して図中実線矢印に示す方向に吐出して冷房運転をなし
、破線矢印に示す方向に吐出して暖房運転をなす。

第２図にも示すように、圧縮機１０に接続される第１の
冷媒管ｐａが冷媒ガスの吸入側で、第２の冷媒管Ｐｂが
吐出側になるときは冷房運転をなし、逆に第２の冷媒管
ｐｂが冷媒ガスの吸入側で、第１の冷媒管ｐａが吐出側
になるときは暖房運転となる。

第３図に示すように、上記圧縮機１０は構成される。す
なわち、密閉容器６内に回転軸７を介して電動機部８を
上部に、かつ圧縮機部９を下部に連結してなる電動圧縮
機本体１１が収容される。

上記電動機部８は、上記回転軸７に嵌着されるロータ１
２と、このロータ１２の外周面と狭少の間隙を存し密閉
容器６に嵌着されるステータ１３とからなる。上記ロー
タ１２は回転軸７を正逆転可能なように制御されていて
、その制御手段としでは通常の交流もしくは直流モータ
を採用すればよく、特に３φもしくは２φの直流モータ
を用いると、その制御が容易である。

上記圧縮機部９は、回転軸７に所定間隔を存して嵌着さ
れこれを回転自在に枢支する主軸受１４、副軸受１５と
、これらの間に介設されるシリンダ１６と、このシリン
ダ１６内で偏心回転するローラ１７および後述する弁機
構１８などからなる。

弁機構１８を除く構成は、従来より用いられる周知の回
転式圧縮機と全く同一である。

上記弁機構１８は主軸受１４のフランジ部に設けられて
いて、たとえば第１の冷媒管Ｐａから吸込まれた冷媒ガ
スは、弁機構１８を経て主軸受１４のフランジ部および
シリンダ１６に設けられる　　　　　□吸入路である第
１の吸入孔１９ａからシリンダ１６内に吸入され、圧縮
される。圧縮された冷媒ガスは副軸受１５のフランジ部
に設けられる第１の吐出孔２０ａから副軸受１５下部に
設けられる吐出マフラ２１内に導かれ、副軸受１５、シ
リンダ１６および主軸受１４に一体に穿設される導出孔
２２を介して密閉容器６内に放出される。すなわち、従
来の圧縮機と全く同様、密閉容器６内が高圧となり、潤
滑油を含んだ吐出ガスは容器６内で分離される。さらに
分離された吐出ガスは主軸受１４に設けられた第１のガ
ス孔２３ａから再び弁機構１８に導かれ、第２の冷媒管
Ｐｂから吐出される。上記第１のガス孔２３ａから潤滑
油が弁機構１８にリークする危険性があれば、この開孔
部にパイプなどを接続してステータ１３の上部で開口す
るか、又は主軸受１４のフランジ部に分離板を設けてリ
ークを防止すればよい。なお、回転軸７は正逆回転自在
であるから、ここに設けられる油溝７ａは回転軸７がど
の方向に回ってもｒａ８１油を吸い上げられるように設
けたり、かつ回転軸７のスラスト受を圧縮機部９の上下
に設けるとよい。

第４図は、圧縮機部９を平面的に示し、上記ローラ１７
の周壁にはブレード２４の端縁が弾性的に摺接する。た
とえばロー５１７が反時計回り方向に偏心回転するとき
、図においてブレード２４より上部側のシリンダ１６内
が吸込側であるチャンバし、下部側が吐出側であるチャ
ンバＨとなる。

このブレード２４の両側で、かつシリンダ１６内　　　
　　′に対向する位置の主軸受１４には、上記弁機構１
８を構成する第１の圧力取出孔２５ａと第２の圧力取出
孔２５ｂとが穿設される。なお、上記ブレード２４の両
側には、上記第１の吸入孔１９ａと　　　　　１、第２
の吸入孔１９ｂが穿設されるとともに上記第１のガス孔
２３ａと第２のガス孔２３ｂとが位置するよう設けられ
る。

第５図に、上記弁機構１８を具体的に示す。２６は両端
面が閉塞される円筒体からなる弁本体であり、上記主軸
受１４のフランジ部周端に一体的に設けられる。上記第
１．第２の圧力取出孔２５ａ、２５ｂは、弁本体２６の
それぞれ端部に第１゜第２の導通路２７ａ、２７ｂを介
して連通ずる。

また、上記第１の冷媒管Ｐａおよび第２の冷媒管　　　
　　７、ｐｂは弁本体２６の周壁に接続され、内部と連
通　　　　　″する。上記第１．第２の吸入孔１９ａ、
１９ｂは、それぞれ弁本体２６を介して第１．第２の冷
媒管Ｐａ、Ｐｂと相対向した位置に設けられ、上記第１
、第２のガス孔２３ａ、２３ｂはこれらより略９０°位
置をずらして設けられる。弁本体２６内には軸方向に沿
ってスライダ２７が変位自在に収容される。

第６図（Ａ）、（Ｂ）にスライダ２７を示す。

これは円筒体からなり、その両端部には突起２８ａ、２
８ｂが一体に設けられる。軸方向に沿う周壁一部に回り
止め溝２９が設けられていて、上記弁本体２６に設けら
れるビン３０が挿入しスライダ２７の周方向への回動を
規制する。軸方向と直交する方向には、第１、第２の導
通孔３１ａ、３１ｂが互いに所定間隔を存し貫通して設
けられる。

さらにこれらの導通孔３１ａ、３１ｂの両側には第１．
第２のスリット３２ａ、３２ｂが設けられる。これらは
、上記第１、第２の導通孔３１ａ。

３１ｂの一方の開口側で、かつこれらの穿設方向とは直
交する方向に沿って設けられるものである。

このようにして、弁機構１８には多数の孔部からなる流
通路が設けられる。

そして、再び第５図に示すように、第２の圧力取出孔２
５ｂが第１の圧力取出孔２５ａよりも高い圧力を取出し
たときには、弁本体２６内に圧力差が生じスライダ２７
は図において左側に移動する。第１の冷媒管Ｐａと第１
の導通孔３１ａおよび第１の吸入孔１９ａは互いに連通
し、同時に、第２のガス孔２３ｂと第２のスリット３２
ｂおよび第２の冷媒管Ｐｂは互いに連通ずる。なお、第
１のガス孔２３ａと第２の吸入孔１９ｂはスライダ２７
により閉成される。

このことから、第４図で示したように回転軸７が図中反
時計回り方向に回転すると、第１図に実線矢印に示すよ
うに第１の冷媒管ｐａから冷媒ガスが吸込まれ、圧縮さ
れてから第２の冷媒管ｐｂより吐出される冷凍サイクル
運転である、冷房運転がなされることになる。

逆に、回転軸７が時計回り方向に回転したとき、第４図
に示すチャンバＬの圧力はチャンバＨの圧力よりも大に
なり、第５図に示すスライダ２７は図中右側にスライド
する。すると、第２の冷媒管Ｐｂは第２の導通孔３１ｂ
および第２の吸入孔１９ｂと連通し、冷媒ガスをシリン
ダ１６内に導入して圧縮作用がなされる。同時に、第１
のガス孔２３ａは第１のスリット３２ａおよび第１の冷
媒管Ｐａと連通し、圧縮された冷媒ガスが吐出される。

すなわち、第１図に示す破線矢印方向に冷媒が導かれる
ことになり、暖房運転がなされる。

第７図は、上記副軸受１５を示し、３３ａ、３３　ｂ　
Ｇｔ上記第１．第２の吐出孔２０ａ、２０ｂをそれぞれ
開閉する第１．第２の吐出弁である。回転軸７が正逆い
ずれの方向に回転しても別個に作用をなし、圧縮された
冷媒ガスは吐出マフラ２１に吐出されること言う迄もな
い。

第８図は、上記第１．第２°の圧力取出孔２５ａ。

２５ｂの配置を示す。これは上述のようにシリンダ１６
内に連通していて、各チャンバＬ、Ｈの圧力を取出すだ
けでよいから、本来、シリンダ１６の内壁面に設けても
よい。ただし、設ける場所によっては極く短時間である
が、チャンバＬ、Ｈの圧力ＰＬ、ＰＨが吸込圧力ＰＳと
等しくなる瞬間が発生する。この場合には上記スライダ
２７が激しく揺動（バタッキ）する恐れがある。このよ
うな不具合を防止するために、各圧力取出孔２５ａ。

２５ｂを主軸受１４のシリンダ１６と対向する面で、か
つブレード２４の両側に位置して設ける。

同図に示すように、第１の圧力取出孔２５ａはローラ１
７が図中時計回り方向に回転する場合にθ１の位置で開
孔し、θｌ〜θ２までは開放しているが、θ２を越えθ
１までの間は閉成している。

また、θ１は既に吸入孔１．９ａを過ぎた位置であるか
ら、少なくとも第１の圧力取出孔２５ａの圧力（チャン
バＬの圧力ＰＬ）はかなり高く、必ず吸込圧力ＰＳより
も高くなる。一方、第２の圧力取出孔２５ｂ（チャンバ
Ｈの圧力ＰＨ）は全く圧縮の影響を受けない位置に設け
られているから、はとんど吸込圧力ＰＳに等しい。した
がって、ＰＬ＞ＰＨ→となり、先に挙げた問題は容易に
解決することとなる。

このように、上記回転軸７を正逆回転自在とするととも
に上記弁機構１８を設けることにより、従来のような四
方切換弁および複雑な配管接続が不要で可逆冷凍サイク
ルが可能となり、しかも簡単な構成ですむからガスリー
クや配管の共振、折れ等の発生を防止して信頼性が高く
、コストの低減に役立つ。弁機構１８は密閉容器６内に
収容されているから、冷暖房切換時に６ける切換音や冷
媒音がほとんど外部に漏れない。なお、電動機部８を正
逆回転自在に制御する手段については、現在、マイコン
付空気調和機が多用されているところから、これを利用
すればよい。したがって、制御コストはほとんど不要と
なる。

以下、変形例を示す。なお、上記実施例と同様箇所は同
番号を付して新たな説明は省略する。

第９図に示すように、副軸受１５の７ランジ部に設けら
れ、上記第１．第２の吐出孔２０８．２０ｂを開閉する
第１．第２の吐出弁４０ａ、４０ｂは一体のものとして
構成してもよい。この場合、弁の取付けおよび位置調整
が容易となる。

第１０図に示すような弁機構１８Ａであってもよい。弁
本体４１の略中央部に１つのガス孔４２が設けられる。

スライダ４３は弁本体４１の軸方向に沿って摺動自在に
嵌合することは同一であるが、その両端部に周方向に沿
った第１．第２の凹部４４ａ、４４ｂが設けられる。ス
ライダ４３の上記ガス孔４２側の周壁には第１．第２の
凹部４４ａ、４４ｂを連通する第１のガイド溝４５ａが
設けられ、かつこれと反対側の第１．第２の凹部４４ａ
、４４ｂとノ間ニ第２のカイト？ｌＩ４５　ｂが設けら
れる。第１の冷媒管Ｐａと第２の冷媒管Ｐｂは弁本体４
１に所定間隔を存して連通することは同一であるが、こ
れらの間に接続される吸込路４６は先端部で二股に分れ
、上記第１の吸込孔１９ａと第２の吸込孔１９ｂに連通
する。

第１１図は、上記弁機構１８Ａを圧縮機部９Ａに設けた
状態を示す。吸込路４６がら導出された冷媒ガスは吸込
カバー４６ａに流れ、ここから第１、第２の吸込孔１９
ａ、１９ｂに流入する。さらにシリンダ１６の吸入孔４
７に流れるが、この吸入孔４７には吸込弁４８が設けら
れ、第２の吸入孔１９ｂのみ開放される。吐出側の吸込
弁はこの場合逆止弁になるから、吐出ガスが第１の吸込
孔１９ａに逆流することはない。上記吸入弁４８はガス
が通過するときに持上がってローラ１７と接触すること
もあるが、ロー５１７はバルブストッパの役目をするの
で、あえて吸入弁４８のバルブストッパは必要としない
。また、吸入カバー４６ａは気液分離の効果を有するの
で、アキュームレータの代用をなす。

第１２図は、この場合の圧縮機部９Ａのうちの第１．第
２の吸入孔１９ａ、１９ｂの位置を示す。

上記ブレード２４の両側の主軸受１４のフランジ部に設
けられること上記実施例と同様である。

第１３図は、さらに異なる弁機構１８Ｂを示す。

弁本体４１内に収容するスライダ４３は上記実施例のも
のと同一でよい。また弁本体４１に連通ずるガス孔４７
と吸入孔４８はそれぞれ１つずつあればよい。ただし、
第１の冷媒管Ｐａと第２の冷媒管Ｐｂとは互いに逆の位
置に接続する。冷媒ガスは図示するようにして導かれ、
作用的には上記実施例のものと実質的に同一である。

第１４図は、第１の冷媒管Ｐａと第２の冷媒管Ｐｂとに
それぞれアキュームレータ５０ａ、５０ｂを設けた例を
示す。これらを設けたことにより、冷凍サイクルからの
過度の液パツクがシリンダ内に直接吸入することを防止
できる。

第１５図に示すように、吸入孔４６もしくは４８から吐
出されたガスを一度外部に設けたアキュームレータ５１
に導いて気液分離し、しかる後分離したガスをシリンダ
１６内に導くようにしてもよい。この場合は１つの７キ
ユームレータですむ。

なお、上記各実施例における弁機構１８．１８Ａ、１８
Ｂは全て主軸受１４の７ランジ部に設けたが、これに限
定されるものではな（、たとえばシリンダ１６内もしく
は副軸受１５に設けてもよく、場合によっては圧縮機１
ｏの外部に圧縮機部９と連通ずるよう設けてもよい。

この他、本発明の要旨を越えない範囲内で種々変形実施
可能なこと、言う迄もない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、冷凍サイクルが単
純化してコストの低減を図れるとともに小型化および騒
音低減を得られるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の一実施例を示し、第１図
は冷凍サイクル回路の構成図、第２図は回転式圧縮機の
概略正面図、第３図はその要部の縦断面図、第４図は圧
縮機部の横断平面図、第５図は弁機構の構成図、第６因
（Ａ）はスライダの平面図、同図（Ｂ）はその正面図、
第７図は副軸受の上面図、第８図は圧縮機部の横断平面
図、第９図ないし第１５図は本発明の他の実施例を示し
、第９図は副軸受の上面図、第１０図は弁！ｌ構の構成
図、第１１図は圧縮機部の縦断面図、第１２図はその平
面図、第１３図はさらに異なる弁機構の構成図、第１４
図はアキュームレータの接続状態を示す回転式圧縮機の
正面図、第１５図はさらに異なるアキュームレータの接
続状態を示す回転式圧縮機の正面図、第１６図は本発明
の従来例を示す冷凍サイクル回路の構成図である。 ６・・・密閉容器、８・・・電動機部、７・・・回転軸
、９・・・圧縮機部、ｐａ・・・第１の冷媒管、ｐｂ・
・・第２の冷媒管、１日・・・弁機構。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 遁 、／９！ユ 第３図 第５図 遡 第６図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図　　　第１５図 第１６図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉容器内に収容される電動機部およびこの電動
   機部に回転軸を介して一体に連結される圧縮機部と、上
   記電動機部を正逆回転自在に駆動する制御手段と、上記
   密閉容器に接続され冷凍サイクル構成機器に連通する第
   １の冷媒管および第２の冷媒管と、上記圧縮機部に設け
   られ上記電動機部の正逆回転駆動の切換えにともなって
   冷媒ガスをいずれか一方の冷媒管から吸込み他方の冷媒
   管から吐出するよう切換える弁機構とを具備したことを
   特徴とする可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機。
2. （２）上記弁機構は、上記圧縮機部のシリンダ内の圧力
   変化をそのまま取出す弁本体と、この弁本体内にスライ
   ド自在に収容され上記電動機部の正逆回転駆動に起応し
   て動作するスライダと、このスライダおよび上記弁本体
   に穿設されスライダの位置に応じて第１の冷媒管もしく
   は第２の冷媒管とシリンダとを連通して冷媒ガスをシリ
   ンダ内に導き、かつ密閉容器内に放出された圧縮ガスを
   いずれかの冷媒管から吐出するよう案内する流通路とを
   具備したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機。
3. （３）上記弁本体内は、上記シリンダに開孔する第１、
   第２の圧力取出孔から第１、第２の導通路を介して連通
   し、上記第１、第２の圧力取出孔に圧力差が生じること
   により上記スライダをスライド動作させて流通路の冷媒
   ガス流通方向を設定することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機。
4. （４）上記弁機構は、正逆いずれの回転においてもシリ
   ンダ内での冷媒ガスの圧縮、吐出作用が可能となるよう
   ２組の吐出弁を備えたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機。
5. （５）上記弁機構は、正逆いずれの回転においてもシリ
   ンダ内での冷媒ガスの圧縮、吐出作用が可能となるよう
   ２組の吸入弁を備えたことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機。
6. （６）上記圧縮機部は、第１の冷媒管もしくは第２の冷
   媒管から導入した冷媒ガスを気液分離するアキュームレ
   ータもしくは吸入カバーを備え、分離したガス冷媒をシ
   リンダ内に導入することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮機。
7. （７）上記電動機部に対する制御手段は、相を入替える
   ことにより正逆回転駆動させることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の可逆冷凍サイクル用の回転式圧縮
   機。