JP2000283600A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクケースヒータ等の外部熱源を用いる
ことなく冷媒の寝込みを防止し、経済性および信頼性を
向上した圧縮機を提供する。 【解決手段】 第１の圧縮機１ａと第２圧縮機１ｂは、
２枚の熱伝導板３１ａ、３１ｂで挟持し、合体固定す
る。ここで、圧縮機１ｂをＯＦＦ優先の圧縮機として能
力制御により停止した場合。圧縮機１ａと圧縮機１ｂを
結合する熱伝導板３１ａ、３１ｂを介して運転中の圧縮
機１ａの熱を停止中の停止優先圧縮機１ｂへと伝達し、
圧縮機１ｂの温度を圧縮機１ａの温度とほぼ同じに保持
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、1つの冷凍サイク
ルに複数の圧縮機を並列に接続してなる冷凍サイクルを
用いた空気調和装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気調和装置やショーケース等の
冷凍サイクル装置に用いられる圧縮機は、１つの冷凍サ
イクル中に大容量のものが１つ設けられ、インバータ駆
動により能力制御が行われていた。

【０００３】近年では、省エネ、きめ細やかな能力制御
による快適性の向上、またシステムコストダウン等を目
的に、１つの冷凍サイクル中に２つ以上の小容量の圧縮
機を並列に接続して用いるシステム開発が行われてい
る。

【０００４】このようなシステムでは、運転中に空調負
荷が低下した場合、能力制御により１台の圧縮機を停止
させると、停止された圧縮機は周辺の空気により自然冷
却され、その内部や周辺配管内の温度が下がる。同一圧
力下において冷媒は、より温度の低いところで凝縮する
性質があるため、運転中の圧縮機により加熱されたガス
冷媒は、温度の低い停止中の圧縮機内やその圧縮機の吸
込側冷媒配管内に触れると容易に凝縮してしまい、液冷
媒となってその内部に溜まることがあった。このような
状態で停止していた圧縮機を再起動すると、大量の液冷
媒が圧縮部に流入し、液圧縮により圧縮部が損傷するこ
とがあった。また、冷媒は潤滑油中に溶け込みながら寝
込むため、潤滑油が冷媒回路中に放出されて潤滑不足が
生じ、摺動部が損傷することがあった。更に、圧縮機内
で冷媒の寝込み量が多くなると、液冷媒に侵されるた
め、電動モータの絶縁不良の原因となることもあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この冷媒の寝込みを防
止するために、吐出側冷媒配管の圧縮機の吐出管付近に
逆止弁を設けたり、圧縮機にクランクケースヒータを設
けるなどの施策が行われている。

【０００６】しかしながら、逆止弁を設けても逆止弁か
らの冷媒の漏れがあり、また、吸込側冷媒配管側からの
液冷媒の流入もあるため、冷媒の寝込み（液状態での貯
溜）を防止することはできなかった。また、クランクケ
ースヒータを用いる場合は、消費電力が増加し省エネを
阻害してしまうという問題があった。

【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、消費電力を増加させることなく寝込みを防止し、
エネルギー効率、経済性および信頼性を向上した空気調
和装置を提供することを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に請求項１の発明は、各々が独立してＯＮ−ＯＦＦ制御
される複数の圧縮機と、この複数の圧縮機を一つの冷凍
サイクル内で並列に接続して能力制御を行う冷凍サイク
ルと、からなる空気調和装置装置において、一方の圧縮
機の熱源の一部を、他方の圧縮機に伝達する熱伝達手段
を有することを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、熱伝達手段は、複数の圧縮機を熱伝導体により狭持
する構造とすることを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、熱伝達手段は、それぞれの圧縮機を
載置する底板を熱伝導体を介して連結する構造とするこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項４の発明は、請求項２または３の発
明において、熱伝導体は熱伝導板であることを特徴とす
る。

【００１２】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、熱伝導板に、それぞれの圧縮機ケースの形状に対応
した凹部を形成したことを特徴とする。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、圧縮機の吐出管から吐出される冷媒を他の圧縮機の
潤滑油内に通過させる冷媒配管からなる熱伝導回路とす
ることを特徴とする。

【００１４】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、複数の圧縮機のうちでＯＦＦ優先の圧縮機を定め、
このＯＦＦ優先の圧縮機内に前記ＯＦＦ優先の圧縮機に
定められていない他方の圧縮機に接続された熱伝導回路
の冷媒配管を通した構造とすることを特徴とする。

【００１５】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、複数の圧縮機の吐出管に接続され、他の圧縮機の潤
滑油近傍の圧縮機ケース表面を前記冷媒配管で囲う熱伝
導回路とすることを特徴とする。

【００１６】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、複数の圧縮機のうちでＯＦＦ優先の圧縮機を定め、
このＯＦＦ優先の圧縮機の潤滑油近傍の圧縮機ケース表
面をＯＦＦ優先の圧縮機に定められていない他方の圧縮
機に接続された熱伝導回路の冷媒配管で囲う構造とする
ことを特徴とする。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項１〜９いずれ
かの発明において、複数の圧縮機と熱伝導手段の間隙、
あるいは熱伝導手段の相互の間隙に熱伝導材を充填する
ことを特徴とする。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項１〜１０いず
れかの発明において、複数の圧縮機の周辺を断熱防音材
で囲うことを特徴とする。

【００１９】上述した構成により、請求項１〜４の発明
によれば、熱伝達手段を介して運転中の圧縮機で発生し
た熱を、停止側の圧縮機に伝熱することにより停止側の
圧縮機内の冷媒が加熱されるのでクランクケースヒータ
などの外部熱源を用いなくても停止側の圧縮機内で冷媒
が液状態で寝込まなくなり、冷媒の寝込みに起因する圧
縮機の圧縮部の損傷、摺動部の焼付、電動モータの絶縁
不良等を防止できる。

【００２０】請求項５の発明によれば、請求項４の発明
に加えて、伝熱板に形成された凹部に より、伝熱板と
圧縮機の接触面積が増えるので、熱伝達が促進され、寝
込み防止の効果が大きくなる。

【００２１】請求項６および７の発明によれば、運転中
の圧縮機から吐出された高温度の吐出ガスが、停止中の
圧縮機の潤滑油中を通ることで潤滑油が温められ、冷媒
が潤滑油中に溶け込むことを防止できる。

【００２２】請求項８および９の発明によれば、運転中
の圧縮機から吐出された高温度の吐出ガスが、停止中の
圧縮機の潤滑油近傍の圧縮機ケースを温めることで圧縮
機内の潤滑油が温められ、冷媒の潤滑油中への溶け込み
を防止できる。

【００２３】請求項１０の発明によれば、請求項１〜９
の発明に加えて、圧縮機と熱伝導体の間の間隙や熱伝導
体相互間の間隙にシリコン等の熱伝導材が充填されるこ
とで熱伝達が促進され、冷媒の寝込み防止の効果が大き
くなる。

【００２４】請求項１１の発明によれば、請求項１〜１
０の発明に加えて、断熱防音材が圧縮機の周辺を囲うこ
とにより、周囲空気の影響を受けにくくなるので、熱伝
達が促進され、寝込み防止の効果が大きくなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例につき、図
面を参照して詳細に説明する。まず、本発明に係る圧縮
機の第１の実施形態について説明する。

【００２６】図１に示すように、本発明に係る空気調和
装置は、圧縮機１ａ、１ｂからなる圧縮装置１、凝縮器
２、キャピラリチューブあるいは電子膨張弁からなる減
圧器３、蒸発器４を順次、冷媒配管５で接続してなる冷
凍サイクルを備え、この冷凍サイクルは１つの冷凍サイ
クルの循環経路中に複数の圧縮機を並列に接続して構成
されている。

【００２７】図２に示すように、圧縮装置１は、第１の
圧縮機１ａと第２の圧縮機１ｂを２台並列に接続した構
成とし、圧縮機１ａ、１ｂの吐出管２１ａ、２１ｂにそ
れぞれ吐出側冷媒配管２２ａ、２２ｂを接続し、これら
を凝縮器側接続配管２４に集合し凝縮器２に接続してい
る。また、吐出管２２のうち、圧縮機１ｂに接続した吐
出側冷媒配管２２ｂに吐出方向とは反対方向への冷媒の
逆流を防止する逆止弁２３を設けている。

【００２８】吸込側は、蒸発器４から配管接続された蒸
発器側接続配管２５に２本の吸込側冷媒配管２６ａ、２
６ｂを並列接続し、これらを圧縮機１ａ、１ｂの吸込管
２８ａ、２８ｂにそれぞれアキュームレータ２７ａ、２
７ｂを介して接続している。

【００２９】そして、このように接続される圧縮装置１
は空気調和装置の室外ユニットの底板２９に載置し、第
１の圧縮機１ａと第２の圧縮機１ｂは、熱伝達手段であ
る熱伝導体３１で挟持し、合体固定されている。

【００３０】図３に示すように、熱伝導体３１は２枚の
板状の熱伝導板３１ａおよび３１ｂからなり、圧縮機１
ａの円筒状の圧縮機ケースの外形に対応した円弧状の凹
部３２ａと、圧縮機１ｂに対応した凹部３２ｂを各々に
形成している。

【００３１】圧縮機を挟持する際は、熱伝導板３１ａお
よび３１ｂに形成された凹部３２ａと圧縮機１ａの圧縮
機ケース外周面が面接触をするように配置する。また、
圧縮機１ｂに対応する凹部３２ｂを圧縮機１ｂの圧縮機
ケースに同様に配置する。

【００３２】次に本構成における作用を説明する。

【００３３】空気調和装置が運転中に空調負荷が低下し
た場合、片側の圧縮機を停止することにより空調能力が
小さくなるように制御される。ここで、一方の圧縮機１
ｂが停止されたとすると、図１中の圧縮装置１の内、他
方の圧縮機１ａの１台のみの運転となり、圧縮機１ｂ内
部および周辺の配管内部の冷媒は自然冷却され温度が下
がる。この温度低下した冷媒に圧縮機１ａにより加熱さ
れて飽和温度の高くなったガス冷媒が触れると容易に凝
縮し、凝縮した冷媒は液冷媒として圧縮機１ｂおよび周
辺配管の内部に溜まり寝込むことになる。

【００３４】本実施の形態では、圧縮機１ａと圧縮機１
ｂを結合する熱伝導板３１ａ、３１ｂを介して運転中の
圧縮機１ａの熱が停止中の圧縮機１ｂへと伝達され圧縮
機１ｂは圧縮機１ａの温度とほぼ同じ温度を保持するこ
とができる。これにより、停止中の圧縮機１ｂ内部およ
び周辺配管の内部で冷媒が凝縮しなくなるので、冷媒の
寝込みが少なくなり、停止中の圧縮機１ｂを再び起動し
た時、液圧縮や液冷媒による摺動部の潤滑不良等に起因
する圧縮機の損傷を防止することができる。

【００３５】また、２台の圧縮機を結合する熱伝導板に
圧縮機ケースの外形に対応した凹部を形成したことによ
り、熱伝導板と圧縮機との接触面積が増すので、熱伝導
性の向上と同時に構造体としての強度が向上し、圧縮機
運転時の振動や共振を低減することができる。

【００３６】ここで、圧縮装置１（１ａ、１ｂ）と熱伝
導体３１（３１ａ、３１ｂ）の間隙、あるいは熱伝導板
３１ａ、３１ｂの相互間に充填可能な熱伝導材としてシ
リコン等（図示しない）を充填する構成としてもよい。

【００３７】また、図４に示すように、並列に接続され
た圧縮機の周辺を断熱防音材４１で囲う構成としてもよ
い。

【００３８】このような構成にすることによって、熱伝
達が促進されるので、冷媒の寝込み防止の効果が大きく
なる。

【００３９】なお、熱伝導板は圧縮機相互間で熱交換す
るものなので、第一の実施の形態のように、熱伝導板で
圧縮機を挟持する構成に限られず、図５に示すように、
それぞれの圧縮機を載置する底板５２ａ、５２ｂを熱伝
導板５１を介して連結する構造としてもよい。

【００４０】次に本発明に係る圧縮機の第２の実施の形
態について説明する。

【００４１】図６に示すように、第１の圧縮機１′ａと
第２の圧縮機１′ｂとは、１つの冷凍サイクルに並列し
て構成されている。圧縮機１′ａ、圧縮機１′ｂのそれ
ぞれの吐出管６１ａ、６１ｂに吐出側冷媒配管６２ａ、
６２ｂをそれぞれ接続する。吐出側冷媒配管６２ａ、６
２ｂは凝縮器側接続配管６６に集合し凝縮器に接続す
る。圧縮機１′ａに接続される吐出側冷媒配管６２ａ
は、配管６６に接続される途中で、吐出管から排出され
る高温度の冷媒をもう一方の圧縮機１′ｂ内部の潤滑油
溜り部６４に通過させる熱伝導回路を形成している。同
様に圧縮機１′ｂに接続される吐出側冷媒配管６２ｂ
は、圧縮機１′ａ内部の潤滑油溜り部６３を通る構造と
している。また、両圧縮機の吐出側冷媒配管６６に逆止
弁６５ａ、６５ｂをそれぞれ設けている。

【００４２】また、上記圧縮機の吸込側は、図１中の蒸
発器４から配管接続された蒸発器側接続配管６７に吸込
側冷媒配管６８ａ、６８ｂを接続し、これを圧縮機１′
ａ、１′ｂの吸込管６１０ａ、６１０ｂにそれぞれ接続
している。また、吸込側冷媒配管６８ａ、６８ｂにアキ
ュームレータ６９ａ、６９ｂをそれぞれ設けている。

【００４３】次に本構成における作用を説明する。

【００４４】圧縮機１′ａにより圧縮された冷媒は高温
高圧のガスに変化し吐出管６１ａより吐出される。吐出
ガスは接続配管６６を通って凝縮器２に導かれる途中、
圧縮機１′ｂ内部の潤滑油溜り部６４を通過することに
より高温度の吐出ガスと潤滑油とが互いに熱交換され
る。

【００４５】同様に、圧縮機１′ｂより吐出された吐出
ガスは圧縮機１′ａ内部の潤滑油溜り部６３を通過する
ことにより潤滑油と熱交換される。

【００４６】空調機運転中に空調負荷が低下した場合、
片側の圧縮機は停止されて能力制御される。圧縮機１′
ｂが停止されたとすると、図１中の圧縮装置１は圧縮機
１′ａの１台のみの運転となり、圧縮機１′ｂ内部およ
び周辺の配管内部の冷媒は自然冷却され温度が下がる。

【００４７】この温度低下した冷媒に運転中の圧縮機
１′ａにより加熱されて飽和温度の高くなったガス冷媒
が触れると、ガス冷媒は容易に凝縮し、凝縮した液冷媒
として圧縮機１′ｂおよび周辺配管の内部に溜まること
になる。また、潤滑油と冷媒は相溶性が良く、凝縮した
冷媒は潤滑油中に溶け込みながら寝込むことになる。

【００４８】本実施の形態では、停止した圧縮機１′ｂ
内部の潤滑油中を、圧縮機１′ａより吐出された高温度
の吐出ガスが通過することにより吐出ガスと潤滑油とが
互いに熱交換される。

【００４９】よって、圧縮機１′ｂ内部の潤滑油は、圧
縮機１′ａの吐出ガスの温度とほぼ同じ温度を保持する
ことができる。

【００５０】これにより、冷媒の寝込みおよび潤滑油中
への溶け込みが少なくなり、停止させた圧縮機１′ｂを
再び起動した時、液圧縮や液冷媒による摺動部の潤滑不
良等に起因する圧縮機の損傷を抑えられる。基本的に
は、停止した圧縮機内部および周辺の配管内部の温度を
凝縮器の熱交中間温度以上とすることで冷媒の寝込み現
象を防止することが可能である。

【００５１】従って、従来のクランクケースヒータに通
電して得られる効果と同等の効果をヒータ電気入力なし
に得ることができる。

【００５２】また、両方の圧縮機が運転中の場合、既に
潤滑油は潤滑油中を通過する吐出ガスと近い温度まで上
昇しており、吐出ガスと潤滑油の間で熱交換はほどんど
なく運転の障害とはならない。

【００５３】また、圧縮機１′ａに小容量の圧縮機、圧
縮機１′ｂに大容量の圧縮機を用いて能力制御を行う場
合、圧縮機１′ａのみの運転、圧縮機１′ｂのみの
運転、圧縮機１′ａと圧縮機１′ｂを同時に運転、の
３通りの運転方法が考えられる。本実施の形態において
は、両方の圧縮機で互いに熱交換が可能なので上記の
、の運転方法に対して、冷媒の寝込みを防止するこ
とができる。

【００５４】さらに、第２の実施の形態において、２台
の圧縮機のうちでＯＦＦ優先の圧縮機を定めた場合に
は、ＯＦＦ優先の圧縮機のみの潤滑油と熱交換する構成
としてもよい。このときの構成を図７に示す。なお、図
６と同等部については同等の符号を付し、その詳細な説
明を省略する。

【００５５】図７に示すように、圧縮機１′ｂをＯＦＦ
優先の圧縮機とした場合、圧縮機内部で潤滑油と吐出ガ
スを熱交換させるための熱伝導回路を構成する吐出管６
２は、圧縮機１′ａから排出される吐出ガスを圧縮機
１′ｂ内部を通して接続配管６６へ接続する吐出側冷媒
配管６２ａのみとし、熱交換は圧縮機１′ｂ内部の潤滑
油溜り部６４のみで行う構成とする。また、逆止弁は圧
縮機１′ｂの吐出管６１ｂ側にのみ設けている。

【００５６】本実施の形態では、停止した圧縮機１′ｂ
内部の潤滑油中を、圧縮機１′ａより吐出された高温度
の吐出ガスが通過することにより吐出ガスと潤滑油とが
互いに熱交換される。

【００５７】よって、圧縮機１′ｂ内部の潤滑油は、圧
縮機１′ａの吐出ガスの温度とほぼ同じ温度を保持する
ことができる。これにより、冷媒の寝込みおよび潤滑油
中への溶け込みが少なくなり、ＯＦＦ優先の圧縮機１′
ｂを再び起動した時、液圧縮や液冷媒による摺動部の潤
滑不良等に起因する圧縮機の損傷を抑えられる。

【００５８】また、上記の構成により、第二の実施の形
態にくらべ構造が簡単となり、部品コスト、製造コスト
を低減することができる。

【００５９】なお、第二の実施の形態は、高温度の吐出
ガスと潤滑油とを熱交換させることで目的を達成するも
のであり、図８に示すように、吐出側冷媒配管を潤滑油
溜り近傍の圧縮機ケース表面に巻き付けて熱交換させる
構成としても同等の効果が得られる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
停止中の圧縮機に運転中の圧縮機の熱を伝熱手段により
熱伝達することにより、クランクケースヒータなどの外
部熱源を用いずに、停止中の圧縮機およびその周辺の配
管を加熱し、冷媒の寝込みを防止することで、停止した
圧縮機を再起動した場合、冷媒の寝込みに起因する、圧
縮部の損傷、摺動部の焼付、電動モータの絶縁不良等の
不具合を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷凍サイクルを示す概略図。

【図２】本発明に係る空気調和装置の第１の実施の形態
を示す図。

【図３】図２の上面図。

【図４】本発明に係る空気調和装置の第１の実施の形態
の変形実施例を示す図。

【図５】本発明に係る空気調和装置の第１の実施の形態
の変形実施例を示す図。

【図６】本発明に係る空気調和装置の第２の実施の形態
を示す図。

【図７】本発明に係る空気調和装置の第２の実施の形態
の変形実施例を示す図。

【図８】本発明に係る空気調和装置の第２の実施の形態
の変形実施例を示す図。

【符号の説明】

１…圧縮装置 １ａ…第一の圧縮機 １ｂ…第二の圧縮機 ２２、６２…吐出側冷媒配管 ２３…逆止弁 ２９、５２…圧縮機を載置する底板 ３１ａ、３１ｂ、５１…熱伝導板 ３２ａ、３２ｂ…凹部 ４１…断熱防音材 ６３…圧縮機１′ａ内部の潤滑油溜り部 ６４…圧縮機１′ｂ内部の潤滑油溜り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 和男 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 Ｆターム(参考） 3H003 AA01 AB02 AC03 BD02 BF01 BG08 CD05 CE03 CF01 CF04 3H076 AA03 AA39 BB16 CC07 CC76 CC99

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各々が独立してＯＮ−ＯＦＦ制御される複
   数の圧縮機を有し、前記複数の圧縮機を一つの冷凍サイ
   クル内で並列に接続して能力制御を行う冷凍サイクルを
   備えた空気調和装置において、一方の圧縮機の熱源の一
   部を他方の圧縮機に伝達する熱伝達手段を有することを
   特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】前記熱伝達手段は、前記複数の圧縮機を熱
   伝導体により狭持する構造とすることを特徴とする請求
   項１に記載の空気調和装置。
3. 【請求項３】前記熱伝達手段は、それぞれの圧縮機を載
   置する底板を熱伝導体を介して連結する構造とすること
   を特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 【請求項４】前記熱伝導体は、熱伝導板であることを特
   徴とする請求項２または３のいずれかに記載の空気調和
   装置。
5. 【請求項５】前記熱伝導板に、それぞれの圧縮機ケース
   の形状に対応した凹部を形成したことを特徴とする請求
   項４に記載の空気調和装置。
6. 【請求項６】前記熱伝達手段は、圧縮機の吐出管から吐
   出される冷媒を他の圧縮機の潤滑油内に通過させる冷媒
   配管からなる熱伝導回路とすることを特徴とする請求項
   １に記載の空気調和装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載の空気調和装置において、
   前記複数の圧縮機のうちでＯＦＦ優先の圧縮機を定め、
   このＯＦＦ優先の圧縮機内に他方の圧縮機に接続された
   熱伝導回路の冷媒配管を通した構造とすることを特徴と
   する空気調和装置。
8. 【請求項８】前記熱伝達手段は、前記複数の圧縮機の吐
   出管に接続され、他の圧縮機の潤滑油近傍の圧縮機ケー
   ス表面を前記冷媒配管で囲う熱伝導回路とすることを特
   徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
9. 【請求項９】請求項８に記載の空気調和装置において、
   前記複数の圧縮機のうちでＯＦＦ優先の圧縮機を定め、
   このＯＦＦ優先の圧縮機の潤滑油近傍の圧縮機ケース表
   面を他方の圧縮機に接続された熱伝導回路の冷媒配管で
   囲う構造とすることを特徴とする空気調和装置。
10. 【請求項１０】前記複数の圧縮機と前記熱伝導手段の間
    隙、あるいは前記熱伝導手段の相互の間隙に熱伝導材を
    充填することを特徴とする請求項１〜９いずれかに記載
    の空気調和装置。
11. 【請求項１１】前記複数の圧縮機の周辺を断熱防音材で
    囲う構造とすることを特徴とする請求項１〜１０いずれ
    かに記載の空気調和装置。