(57)【要約】【課題】冷媒の過熱を防止し効率の良い圧縮動作を行うとともに、冷凍サイクルの状態に応じて液圧縮の発生や電動機部や圧縮機構部の過熱を防止し信頼性を高めること。【解決手段】密閉容器２１０内に電動機部２２０と電動機部２２０により駆動される圧縮機構部３００を収納し、密閉容器２１０内空間の圧力が吸込み圧になる密閉型圧縮機２００において、冷媒を密閉容器２１０内空間を介して圧縮機構部３００に導く第１の冷媒流路１０６と、冷媒を密閉容器２１０内空間を介さずに圧縮機構部３００に導く第２の冷媒流路１０７と、第１の冷媒流路１０６と第２の冷媒流路１０７への冷媒流量を制御する第１流量調整弁１１０第２流量調整弁流路１１１を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動機部とこの電動機部により駆動される圧縮機構部を収納し、上記密閉容器内空間の圧力が低圧になる密閉型圧縮機において、
冷媒を上記密閉容器内空間を介して上記圧縮機構部に導く第１の冷媒流路と、
冷媒を上記密閉容器内空間を介さずに上記圧縮機構部に導く第２の冷媒流路と、
上記第１の冷媒流路と上記第２の冷媒流路への冷媒流量を制御する流路制御手段を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
上記流路制御手段は、運転停止時に、上記第１の冷媒流路を開き、上記第２の冷媒流路を閉じることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
上記流路制御手段は、吸込冷媒に液相の冷媒が混入して流入する時は、上記第１の冷媒流路を開き、上記第２の冷媒流路を閉じることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
上記流路制御手段は、圧縮機構部から吐出される吐出冷媒の温度が所定値以上の時、上記第１の冷媒流路を開き、上記第２の冷媒流路を閉じることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張装置と、利用側熱交換器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、空気調和機等の冷凍サイクルを構成する密閉型圧縮機及びこの密閉型圧縮機が組み込まれた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置に用いられる密閉型圧縮機において、冷凍サイクルの状態によっては過渡的に吸込冷媒に液冷媒が混ざることがある。圧縮機構部がこの冷媒を圧縮（液圧縮）すると、圧縮機構部に過大な負荷がかかり、圧縮機構部を損傷することがある。
【０００３】
このため、冷凍サイクルからの吸込冷媒を密閉容器内を経由してから圧縮室に導入する密閉容器内低圧型の密閉型圧縮機が開発されている。このような密閉型圧縮機は、寝込み起動時や除霜時等のように吸込冷媒に液冷媒を含む場合であっても、密閉容器内で液冷媒が分離され、気相の冷媒のみが圧縮室に入るため液圧縮を防止することができる。また、密閉容器内に吸込冷媒が導入されると、吸込冷媒によって電動機部及び圧縮機構部が冷却され、信頼性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２４７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した密閉型圧縮機では、常に吸込冷媒が密閉容器内を通るため、電動機部及び圧縮機構部にの熱によって吸込冷媒が過熱され性能が低下してしまう。また、冷媒を密閉容器内を経由せず直接圧縮機構部の圧縮室に吸込む方式では、吸込冷媒が過熱されず性能は良いが、寝込み起動時や除霜時に冷凍サイクルから戻ってきた液冷媒が圧縮機構部の圧縮室に入り、液圧縮することで摺動部に過大な負荷が加わる。また、圧縮機構部から吐出される吐出冷媒の温度が高くなると電動機部及び圧縮機構部の温度も上昇し、信頼性が低下するという問題があった。
【０００６】
そこで、吸込冷媒の過熱を防止し効率の良い圧縮動作を行うとともに、冷凍サイクルの状態に応じて液圧縮の発生や電動機部や圧縮機構部の過熱を防止し信頼性を高めることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
密閉容器内に電動機部とこの電動機部により駆動される圧縮機構部を収納し、上記密閉容器内空間の圧力が低圧になる密閉型圧縮機において、冷媒を上記密閉容器内空間を介して上記圧縮機構部に導く第１の冷媒流路と、冷媒を上記密閉容器内空間を介さずに上記圧縮機構部に導く第２の冷媒流路と、上記第１の冷媒流路と上記第２の冷媒流路への冷媒流量を制御する流路制御手段を備えた。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る密閉型圧縮機が組み込まれた冷凍サイクル装置を示す模式図。
【図２】同密閉型圧縮機を示す縦断面図。
【図３】同冷凍サイクル装置の寝込起動時の制御を示す説明図。
【図４】同冷凍サイクル装置の過熱時の制御を示す説明図。
【図５】同冷凍サイクル装置の除霜運転時の制御を示す説明図。
【図６】第２の実施の形態に係る密閉型圧縮機を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態１）
図１は第１の実施の形態に係る密閉型圧縮機２００が組み込まれた冷凍サイクル装置１００を示す模式図、図２は密閉型圧縮機２００を示す縦断面図、図３は冷凍サイクル装置１００の寝込起動時の制御を示す説明図、図４は冷凍サイクルの過熱時の制御を示す説明図、図５は冷凍サイクルの除霜運転時の制御を示す説明図である。
【００１０】
冷凍サイクル装置１００は例えば空気調和機であり、密閉型圧縮機２００と、四方弁１０１、熱源側熱交換器である室外熱交換器１０２と、膨張装置１０３と、利用側熱交換器である室内熱交換器１０４と、吸込管１０５をサイクル状に連通して形成される。上記冷凍サイクル装置１００において、密閉型圧縮機２００から吐出される冷媒は、冷房運転時には、四方弁１０１を介して実線矢印で示すように室外熱交換器１０２に供給され、ここで外気と熱交換して凝縮される。この凝縮された冷媒は、室外熱交換器１０２から流出して膨張装置１０３を介して室内熱交換器１０４に流され、ここで室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気を冷却する。室内熱交換器１０４から流出された冷媒は、四方弁１０１及び吸込管１０５を介して密閉型圧縮機２００内に吸い込まれる。
【００１１】
また、暖房運転時には、密閉型圧縮機２００から吐出された冷媒は、四方弁１０１を介して破線矢印で示すように、室内熱交換器１０４に供給され、ここで室内空気と熱交換して凝縮され、室内空気を加熱する。この凝縮された冷媒は室内熱交換器１０４から流出して膨張装置１０３を介して室外熱交換器１０２に流され、ここで室外空気と熱交換して蒸発する。この蒸発した冷媒は、室外熱交換器１０２から流出され、四方弁１０１及び吸込管１０５を介して密閉型圧縮機２００内に吸い込まれる。以後、順次同様に冷媒が流されて冷凍サイクルの運転が継続される。
【００１２】
図２に示すように、吸込管１０５は、途中で、第１の冷媒流路を形成する第１分岐管１０６と第２の冷媒流路を形成する第２分岐管１０７に分かれている。第１分岐管１０６は第１流量調整弁１１０を介して後述する密閉容器２１０の流入口２１１に接続されている。また、密閉容器２１０の流出口２１２に接続され、上記第１分岐管１０６とともに第１の冷媒流路を形成する戻り管１０８と、第２分岐管１０７の第２流量調整弁１１１の下流側が合流吸込管１０９に接続されている。合流吸込管１０９後述する圧縮機構部３００の仕切板３４０に形成された吸込み孔３４０ａに接続されている。
【００１３】
第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１（流路制御手段）はそれぞれ冷媒の流量が連続的に調整できる構造となっている。
【００１４】
密閉型圧縮機２００は、密閉容器２１０と、この密閉容器２１０内に収容された電動機部２２０と、この電動機部２２０のクランクシャフト２３０に連結された圧縮機構部３００とを備えている。
【００１５】
圧縮機構部３００は、クランクシャフト２３０を回転自在に支持する上軸受（第１軸受）３１０及び下軸受（第２軸受）３２０とを備えている。上軸受３１０と下軸受３２０との間には、図２中上方より、上シリンダ３３０、仕切板３４０、下シリンダ３５０が配置されている。なお、図２中３６０は上マフラ、３７０は下マフラを示している。各シリンダ３３０，３５０に設けられたシリンダ室３３１，３５１内には、クランクシャフト２３０により回転するローラ３３２，３５２が配置されている。また、上記仕切板３４０には、外周面から半径方向内側に延びる吸込み孔３４０ａが形成されており、この吸込み孔３４０ａの内端側は、上記各シリンダ室３３１，３５１に連通するように上下に分岐されている。さらに、仕切板３４０には、上記シリンダ室３３１，３５１内で圧縮され上記上マフラ及び下マフラ３７０に吐出された吐出冷媒を、密閉容器２１０外部に吐出する吐出管２１３が接続されている。
【００１６】
密閉容器２１０には、流入口２１１及び流出口２１２が取り付けられている。
【００１７】
このように構成された密閉型圧縮機２００は、次のようにして動作する。すなわち、電動機部２２０に通電されると、圧縮機構部３００が作動する。
【００１８】
クランクシャフト２３０の回転に伴い、シリンダ室３３１，３５１内でローラ３３２，３５２が偏心回転するし、第２分岐管１０７を介して導入された吸込冷媒を圧縮する。そして、上記シリンダ室３３１，３５１内で圧縮され、上記上マフラ及び下マフラ３７０に吐出された吐出冷媒は吐出管２１３から吐出され、四方弁１０１へと向かう。
【００１９】
ここで、通常運転時、運転停止時、液冷媒流入時（寝込み起動時、除霜運転時）過熱運転時、の第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１の状態を説明する。
【００２０】
・通常運転時
吸込冷媒に液冷媒が混入しておらず、圧縮機構部から吐出される吐出冷媒の温度が所定温度以下の状態である通常運転時は、第１流量調整弁１１０は閉、第２流量調整弁１１１は開となる（図５参照）。これにより、冷媒は吸込管１０５から密閉容器２１０内を介することなしに、第２の冷媒流路である第２分岐管１０７、第２流量調整弁１１１及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に直接導入される。したがって、吸込冷媒が電動機部等の熱によって過熱されことがなく、効率よく圧縮動作を行うことができる。
【００２１】
・運転停止時
密閉型圧縮機２００の運転停止時には、図３に示すように、第１流量調整弁１１０は開、第２流量調整弁１１１は閉となる。運転停止時に外気温が低いとき、室外熱交換器１０２等から吸込管１０５を介して密閉型圧縮機２００に冷媒が流入し、凝縮する。このとき、第２流量調整弁１１１が開いていると、冷媒はシリンダ室３３１，３５１内で凝縮し、起動時に液圧縮を生じて圧縮機構部３００の破損を生じる虞がある。これに対し、第１流量調整弁１１０を開いて第２流量調整弁１１１を閉じると、室外熱交換器１０２等から吸込管１０５を介して流入した冷媒は、第１の冷媒流路である第１分岐管１０６、第１流量調整弁１１０を介して密閉容器２１０内に流入して凝縮し、シリンダ室３３１，３５１内で凝縮することを防止できる。したがって、密閉型圧縮機２００の起動時の液圧縮を防止することができる。
【００２２】
・液冷媒流入時
吸込冷媒に液冷媒が混入して流入する寝込み起動時や、除霜運転時は下記のとおり第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１を切換える。
【００２３】
ａ．寝込み起動時
寝込み起動時は、図３に示すように、第１流量調整弁１１０は開、第２流量調整弁１１１は閉となる。これにより、冷媒は吸込管１０５から第１の冷媒流路である第１分岐管１０６、第１流量調整弁１１０を介して密閉容器２１０に一旦導入される。寝込み起動時は、室外熱交換器１０２で凝縮した液冷媒が吸込管１０５を介して導かれる可能性があるため、密閉容器２１０内で気相の冷媒と液相の冷媒とを分離する。そして、気相の冷媒のみ、流出口２１２、戻り管１０８及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に導入される。このため、シリンダ室３３１，３５１内に吸込まれる冷媒に液冷媒が混入することなく、液圧縮を防止できる。
【００２４】
なお、起動から約３分が経過すると吸込冷媒への液冷媒の混入が無くなることから、図３に示すように、起動から約３分経過したら、第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１を上記通常運転時の状態に切り換える。
【００２５】
ｂ．除霜運転時
除霜運転時は、図５に示すように、第１流量調整弁１１０は開、第２流量調整弁１１１は閉となる。暖房運転中に、室外熱交換器１０２に着霜が生じた場合には除霜運転を開始する。除霜運転時は、吸込管１０５を介して液相の冷媒が流入する可能性が高いため、冷媒を吸込管１０５から第１の冷媒流路である第１分岐管１０６、第１流量調整弁１１０を介して密閉容器２１０に一旦導入し、密閉容器２１０内で気相の冷媒と液相の冷媒とを分離する。そして、気相の冷媒のみ、流出口２１２、戻り管１０８及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に導入される。このため、シリンダ室３３１，３５１内に液冷媒が吸込まれることなく、液圧縮を防止できる。
【００２６】
なお、除霜運転が終了し、暖房運転に戻ったら、第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１を上記通常運転時の状態に切り換える。
【００２７】
・過熱運転時
圧縮機構部３００から吐出される吐出冷媒の温度が、所定温度以上となる過熱運転時は、図４に示すように、第１流量調整弁１１０は開、第２流量調整弁１１１は閉となる。一般に、圧縮機構部３００から吐出される吐出冷媒の温度が所定温度以上となる過熱運転時は、電動機部２２０及び圧縮機構部３００の温度も高くなり、信頼性が低下する。過熱運転か否かは温度センサにより吐出冷媒の温度を検出し、通常運転中に吐出温度が所定温度以上となった場合には過熱運転と判定する。
【００２８】
これにより、冷媒は吸込管１０５から第１の冷媒流路である第１分岐管１０６、第１流量調整弁１１０を介して密閉容器２１０に一旦導入される。密閉容器２１０に冷媒が導入されると、電動機部２２０及び圧縮機構部３００が低温の吸込冷媒により効果的に冷却され、信頼性低下を防止することができる。密閉容器２１０内の冷媒は、流出口２１２、戻り管１０８及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に導入される。
【００２９】
なお、所定温度未満まで吐出冷媒の温度が低下した場合には、通常運転時の制御に切り換える。
【００３０】
このように、本実施の形態に係る密閉型圧縮機２００は、冷凍サイクル１００の運転状態に応じて、密閉容器内空間を介して圧縮機構部に導く第１の冷媒流路と、上記密閉容器内空間を介さずに上記圧縮機構部に導く第２の冷媒流路の吸込冷媒流量を制御することができるので、効率の良い運転を実現しつつ、過熱の防止、液圧縮の防止を図ることができ、信頼性低下を防止することができる。なお、第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１は、全開及び全閉する場合のみについて説明したが、運転状態に応じて、０〜１００％の間で流量を調整するようにしてもよい。また、第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１は、全開及び全閉のみが可能な開閉弁であってもよい。
【００３１】
（実施形態２）
図６は第２の実施の形態に係る密閉型圧縮機２００Ａを示す縦断面図である。図６において、図２と同一機能部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
密閉型圧縮機２００Ａは、上述した第１流量調整弁１１０及び第２流量調整弁１１１の代わりに三方弁１２０を用いている。三方弁１２０を用いた場合であっても密閉型圧縮機２００と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
・通常運転時
通常運転時は、吸込管１０５と第２分岐管１０７を連通するように三方弁１２０の流路を設定する。これにより、冷媒は密閉容器２１０内を介することなしに、吸込管１０５から第２の冷媒流路である第２分岐管１０７及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に直接導入される。したがって、吸込冷媒が過熱されことがなく、効率よく圧縮動作を行うことができる。
【００３４】
・運転停止時
密閉型圧縮機２００の運転停止時には、吸込管１０５と第１分岐管１０６が連通するよう三方弁１２０の流路が切換えられる。したがって、室外熱交換器１０２等から吸込管１０５を介して流入する冷媒は、第１の冷媒流路を介して密閉容器２１０内に導かれ、密閉容器内で凝縮し、シリンダ室３３１，３５１内で凝縮することを防止できる。
【００３５】
・液冷媒流入時
ａ．寝込み起動時
寝込み起動時は、吸込管１０５と第１分岐管１０６が連通するよう三方弁１２０の流路が切換えられる。これにより、冷媒は吸込管１０５から第１の冷媒流路である第１分岐管１０６を介して密閉容器２１０に一旦導入され、密閉容器２１０内で気相の冷媒と液相の冷媒とに分離される。そして、気相の冷媒のみ、流出口２１２、戻り管１０８及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に導入される。このため、シリンダ室３３１，３５１内に吸込まれる冷媒に液冷媒が混入することなく、液圧縮を防止できる。
【００３６】
なお、起動から約３分経過したら、三方弁の流路を通常運転時と同一流路に切り換える。
【００３７】
ｂ．除霜運転時
除霜運転時は、吸込管１０５と第１分岐管１０６が連通するよう三方弁１２０の流路が切換えられる。これにより、冷媒は吸込管１０５から第１の冷媒流路である第１分岐管１０６を介して密閉容器２１０に一旦導入され、密閉容器２１０内で気相の冷媒と液相の冷媒とに分離される。そして、気相の冷媒のみ、流出口２１２、戻り管１０８及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に導入される。このため、シリンダ室３３１，３５１内に吸込まれる冷媒に液冷媒が混入することなく、液圧縮を防止できる。
【００３８】
なお、除霜運転が終了し、暖房運転に戻ったら、三方弁の流路を上記通常運転時と同一流路に切り換える。
【００３９】
・過熱運転時
過熱運転時は、吸込管１０５と第１分岐管１０６が連通するよう三方弁１２０の流路が切換えられる。冷媒は吸込管１０５から第１の冷媒流路である第１分岐管１０６を介して密閉容器２１０に一旦導入される。密閉容器２１０に吸込冷媒が導入されると、電動機部２２０及び圧縮機構部３００が低温の吸込冷媒により効果的に冷却され、信頼性低下を防止することができる。密閉容器２１０内の冷媒は、流出口２１２、戻り管１０８及び合流吸込管１０９を介してシリンダ室３３１，３５１に導入される。
【００４０】
なお、吐出冷媒の温度が所定温度未満まで低下した場合には、三方弁の流路を上記通常運転時と同一流路に切り換える。
【００４１】
この実施形態２によれば、実施形態１と同一の効果が得られるとともに、さらに、１個の三方弁で第１の冷媒流路と第２の冷媒流路を切換えることができるので、コストの低減、小型化、製造性の向上を図ることができる。
【００４２】
なお、この第２の実施の形態に係る密閉型圧縮機２００Ａも、上記第１の実施の形態に係る密閉型圧縮機２００と同様に、四方弁１０１と、熱源側熱交換器である室外熱交換器１０２と、膨張装置１０３と、利用側熱交換器である室内熱交換器１０４とともに冷凍サイクル装置１００を構成する。
【００４３】
これらの各実施形態によれば、冷媒の過熱を防止し効率の良い圧縮動作を行うとともに、冷凍サイクルの状態に応じて液圧縮の発生や電動機部や圧縮機構部の過熱を防止し信頼性を高めることができる密閉型圧縮機及びこの密閉型圧縮機を有する冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１００…冷凍サイクル装置、１０５…吸込管、１０６…第１分岐管、１０７…第２分岐管、１１０…第１流量調整弁、１１１…第２流量調整弁、２００，２００Ａ…密閉型圧縮機、２１０…密閉容器、２２０…電動機部、２３０…クランクシャフト、３００…圧縮機構部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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