JP2001272118A - 開放形圧縮機を有する空気調和機およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンス時における冷媒回収量が少な
く、低コストおよび省エネルギに適した開放形圧縮機を
有する空調機およびその制御方法を提供する。 【解決手段】 本発明の開放形圧縮機２０を有する空調
機およびその制御方法では、暖房運転時に、室内機用熱
交換器１３の冷媒流出側に位置する閉鎖弁１５が閉鎖さ
れる。そして開放形圧縮機２０により室内機用熱交換器
１３側へ冷媒を吐出して溜めた後に、室内機用熱交換器
１３の冷媒流入側であって開放形圧縮機２０の冷媒吐出
側に位置する閉鎖弁１６が閉鎖される。そして開放形圧
縮機２０の圧縮動作を停止した後、少なくとも開放形圧
縮機２０内の冷媒が回収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開放形圧縮機を有
する空気調和機（以下、空調機と略す）およびその制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来の開放形圧縮機について説明
する。

【０００３】図４は、従来の開放形圧縮機の構成を概略
的に示す断面図である。図４を参照して、開放形圧縮機
２０は、圧縮機２０の外部にあるエンジンなどの駆動源
から駆動力を与えられて冷媒の圧縮動作を行なうもので
ある。このため、開放形圧縮機２０は、ケーシング１１
内にモータなどの駆動源を有していない。このケーシン
グ１１内には、冷媒を圧縮するための圧縮要素ＣＦと、
圧縮機２０の内部を外部に対してシールするためのメカ
ニカルシールＭＳとが主に備えられている。

【０００４】圧縮要素ＣＦは、可動スクロール５と固定
スクロール６とを有している。可動スクロール５は、鏡
板５ａと、鏡板５ａの前面に突出した渦巻状歯部５ｂと
を有している。この可動スクロール５は、外部からの駆
動力によって回転するクランク軸４から回転力を受け
て、相対的にその姿勢を保ちながら公転するように支持
されている。固定スクロール６は、鏡板６ａと、その鏡
板６ａの前面に突出した渦巻状歯部６ｂと、圧縮された
冷媒を吐出するための吐出口６ｃとを有している。この
渦巻状歯部６ｂは、可動スクロール５の渦巻状歯部５ｂ
と互いに噛み合い圧縮室を構成している。固定スクロー
ル６は、ハウジングなどを介してケーシング１１に固定
されている。

【０００５】クランク軸４は、外部駆動源からの駆動力
を受けるため、ケーシング１１外へ延びている。この場
合、ケーシング１１内部を外部に対してシールするため
のメカニカルシールＭＳが必要となる。

【０００６】メカニカルシールＭＳは、押圧部材（従動
リング）８と、ばね９と、ゴム部材１０とを主に有して
いる。ゴム部材１０と押圧部材８とは、軸の外周と取り
巻く環形状を有しており、ばね９により図中右側へ付勢
されている。これにより押圧部材８が固定部（シートリ
ング）に押圧されてその接触面がシール面となり、ケー
シング１１の内部のシールを保つことができる。

【０００７】ケーシング１１には、ケーシング１１内へ
冷媒を吸入するための吸入管３と、圧縮要素ＣＦにより
圧縮された冷媒をケーシング１１外へ吐出するための吐
出管２とが取付けられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、開放
形圧縮機２０では、クランク軸４をケーシング１１外へ
延ばす必要があるため、ケーシング１１の内部を外部に
対してシールするためのメカニカルシールＭＳが必要と
なる。このメカニカルシールＭＳの押圧部材８はクラン
ク軸４とともに回転しながら固定部を押圧する。このた
め、押圧部材８は、固定部との摺動面において摩耗しや
すく、それゆえメカニカルシールＭＳの寿命は空調機の
耐用年数よりも一般に短くなる。したがって、メカニカ
ルシールＭＳの定期的なメンテナンスを行なう必要があ
る。

【０００９】しかし、メカニカルシールＭＳのメンテナ
ンス時には、ケーシング１１内から冷媒が外部へ漏れる
可能性があり、地球環境を破壊するおそれがある。この
ため、メンテナンス前には予め圧縮機２０内の冷媒を抜
き、地球環境保護のため回収する必要がある。

【００１０】従来、空調機内では、圧縮機２０と熱交換
器などの機器はろう付けなどにより直接配管接続されて
いる。このため、圧縮機２０の冷媒を抜くには、空調機
内のすべての冷媒を抜き取る必要がある。よって、メカ
ニカルシールＭＳのメンテナンス時に大量の冷媒を回収
しなければならず、回収に要する時間が長くなり、回収
容器の容量も大きくなり、回収後の冷媒の運搬時の重量
も大きくなり、冷媒の再生や破壊によるコストや必要な
エネルギの増大などといった問題が生じる。

【００１１】それゆえ、本発明の目的は、メカニカルシ
ールのメンテナンス時における冷媒回収量が少なく、低
コストおよび省エネルギに適した開放形圧縮機を有する
空調機およびその制御方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の開放形
圧縮機を有する空調機は、外部からの駆動力により冷媒
の圧縮動作を行なう開放形圧縮機を有する空調機であっ
て、暖房運転時に室内機用熱交換器の冷媒流出側におけ
る冷媒経路を閉鎖し、開放形圧縮機により室内機用熱交
換器側へ冷媒を吐出して溜めた後に室内機用熱交換器の
冷媒流入側であって開放形圧縮機の冷媒吐出側における
冷媒経路を閉鎖し、開放形圧縮機の圧縮動作を停止した
後、少なくとも開放形圧縮機内の冷媒を回収するもので
ある。

【００１３】請求項２に記載の開放形圧縮機を有する空
調機の制御方法は、外部からの駆動力により冷媒の圧縮
動作を行なう開放形圧縮機を有する空調機の制御方法で
あって、以下の工程を備えている。

【００１４】まず暖房運転時に、室内機用熱交換器の冷
媒流出側における冷媒経路が閉鎖される。そして開放形
圧縮機により室内機用熱交換器側へ冷媒を吐出して溜め
た後に、室内機用熱交換器の冷媒流入側であって開放形
圧縮機の冷媒吐出側における冷媒経路が閉鎖される。そ
して開放形圧縮機の圧縮動作を停止した後、少なくとも
開放形圧縮機内の冷媒が回収される。

【００１５】請求項１および２に記載の発明によれば、
暖房運転時に室内機用熱交換器の冷媒流出側における冷
媒経路を閉鎖することで、室内機用熱交換器内に冷媒を
溜めることができる。そして、室内機用熱交換器内に相
当量の冷媒が溜まった時点で室内機用熱交換器内の冷媒
流入側における冷媒経路を閉鎖することで、空調機内の
冷媒の大部分を、室内機用熱交換器内に閉じ込めること
ができる。この状態で、開放形圧縮機内の冷媒を回収す
ることにより、冷凍装置全体の冷媒を回収する場合より
も大幅に冷媒の回収量を低減することが可能となる。し
たがって、低コストおよび省エネルギに適し、かつ地球
環境に対応した開放形圧縮機を有する空調機およびその
制御方法を得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施の形態における開
放形圧縮機を有する空調機の構成を示す模式図である。
図１を参照して、本実施の形態の空調機は、開放形圧縮
機２０と、室外機用熱交換器１１と、膨張弁１２と、室
内機用熱交換器１３と、四方弁１４と、閉鎖弁１５、１
６とを主に有している。

【００１８】開放形圧縮機２０はたとえば図４に示す構
成を有しており、その吸入管３および吐出管２は四方弁
１４に接続されている。この四方弁１４を介して開放形
圧縮機２０は、室外機用熱交換器１１、膨張弁１２およ
び室内機用熱交換器１３に接続されている。

【００１９】この開放形圧縮機２０、四方弁１４、室外
機用熱交換器１１および膨張弁１２は室外機２０Ａに含
まれており、室内機用熱交換器１３は室内機２０Ｂに含
まれている。そして閉鎖弁１５、１６は、たとえば室外
機２０Ａ、室内機２０Ｂとをつなぐ渡り配管部分に設け
られている。

【００２０】次に本実施の形態におけるメカニカルシー
ルＭＳのメンテナンス時の空調機の制御方法について説
明する。

【００２１】図２は、本発明の一実施の形態の空調機に
おけるメンテナンス時の制御方法を示す図である。図１
および図２を参照して、本実施の形態におけるメカニカ
ルシールＭＳのメンテナンス時には、まずメンテナンス
モードの起動スイッチが押される。これにより、四方弁
１４が暖房モードとされ（ステップＳ１）、室内暖房サ
イクルの状態とされる。この暖房モードでは、圧縮機２
０の吸入管３は室外機用熱交換器１１側に接続され、吐
出管２は室内機用熱交換器１３側に接続される。この状
態で圧縮機２０の圧縮動作が開始される（ステップＳ
２）。これにより、圧縮機２０の吐出管２から吐出され
た圧縮冷媒は、図中矢印で示すように、室内機用熱交換
器１３、膨張弁１２および室外機用熱交換器１１を通っ
て圧縮機２０の吸入管３に吸入される。

【００２２】この室内暖房サイクルにおいて、ポンプダ
ウン運転が行なわれる。つまり、室内機用熱交換器１３
の冷媒流出側に位置する弁（膨張弁１２または閉鎖弁１
５）が閉鎖される（ステップＳ３）。これにより、室外
機用熱交換器１１側への冷媒の流入は遮断されるととも
に、圧縮機２０の吐出管２より冷媒が次々に吐出されて
室内機用熱交換器１３側に集中する。空調機内の低圧側
が所定圧力となった後、あるいは所定時間が経過した後
に、室内機用熱交換器１３の冷媒流入側に位置する閉鎖
弁１６が閉鎖されて圧縮機２０の圧縮動作が停止される
（ステップＳ４）。これにより、空調機内の大部分の冷
媒を室内機２０Ｂ内に閉じ込めることができ、室外機２
０Ａ内に残存する冷媒量を少なくすることができる。こ
の状態で、弁１８を開くことにより、サービスポート１
７に接続された外部の冷媒回収機により、室内機２０Ａ
内の冷媒がサービスポート１７から回収される（ステッ
プＳ５）。

【００２３】これにより、圧縮機２０内の冷媒が回収さ
れた状態でメカニカルシールＭＳのメンテナンスが行な
われる。

【００２４】本実施の形態では、上述したように室内機
２０Ｂ側に冷媒を集めて閉じ込めた状態で、室外機２０
Ａ側の冷媒が回収されるため、空調機全体の冷媒を回収
する場合よりも大幅に冷媒の回収量を低減することが可
能となる。したがって、低コストおよび省エネルギに適
し、かつ地球環境に対応した開放形圧縮機を有する冷凍
装置を得ることができる。

【００２５】また、本実施の形態では、室内機２０Ｂの
交換も容易に行なうことができる。以下、そのことにつ
いて説明する。

【００２６】図３は、本発明の一実施の形態の空調機に
おける室内冷房サイクルを示す図である。図３を参照し
て、室内冷房サイクルにおいては、圧縮機２０の吸入管
３は室内機用熱交換器１３側に接続され、吐出管２は室
外機用熱交換器１１側に接続される。このため、圧縮機
２０の吐出管２から吐出された圧縮冷媒は、図中矢印で
示すように、室外機用熱交換器１１、膨張弁１２、室内
機用熱交換器１３を通って圧縮機２０の吸入管３に吸入
される。

【００２７】この室内冷房サイクルにおいて室内機用熱
交換器１３の冷媒流入側に位置する閉鎖弁１５が閉鎖さ
れる。これにより、室内機２０Ｂへの冷媒の供給は遮断
されるとともに室内機２０Ｂ内の冷媒が次々と圧縮機２
０側へ吸入されていく。この状態で室内機用熱交換器１
３の冷媒流出側に位置する閉鎖弁１６が閉鎖され、圧縮
機２０の圧縮動作が停止される。これにより、冷媒を室
外機２０Ａ側に集め、室内機２０Ｂ内の残存する冷媒量
を少なくすることができる。このため、室内機２０Ｂの
交換を容易に行なうことが可能となる。

【００２８】また、圧縮機２０の吐出部に逆止弁などを
設けることで、吐出配管中に油分離器やマフラなどの機
器がある場合にもその容積分の冷媒をシステム側に閉じ
込めることができるため、圧縮機２０側に残存する冷媒
をさらに低減することができる。

【００２９】なお、本実施の形態においては、図１およ
び図３に示すように室外機２０Ａと室内機２０Ｂとの間
の渡り配管部分に閉鎖弁１５、１６を設けた構成につい
て説明したが、本発明における弁の配置位置はこの位置
に限定されず、圧縮機２０の吐出側と吸入側との任意の
位置に各弁が設けられていればよい。

【００３０】また、本発明の空調機に用いられる開放形
圧縮機２０の構成は、図４に示す構成のものに限られ
ず、外部駆動源からの駆動力により圧縮動作を行なうも
のであれば、いかなるものも適用することができる。

【００３１】また本発明の空調機の構成は、図１および
図３に示す構成のものに限られず、たとえば圧縮機２０
が複数個搭載されたものや、室内機２０Ｂが複数個搭載
されたもの（室内機マルチ）であってもよい。

【００３２】また室外機用熱交換器１１および室内機用
熱交換器１３の各々には、適宜ファンなどが設けられて
いてもよい。

【００３３】このように本発明の構成は、上述した実施
の形態の構成に限定されず、特許請求の範囲と均等の意
味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

【００３４】

【発明の効果】請求項１および２に記載の発明によれ
ば、暖房運転時に室内機用熱交換器の冷媒流出側におけ
る冷媒経路を閉鎖することで、室内機用熱交換器内に冷
媒を溜めることができる。そして、室内機用熱交換器内
に相当量の冷媒が溜まった時点で室内機用熱交換器の冷
媒流入側における冷媒経路を閉鎖することで、空調機内
の冷媒の大部分を、室内機用熱交換器内に閉じ込めるこ
とができる。この状態で、開放形圧縮機内の冷媒を回収
することにより、冷凍装置全体の冷媒を回収する場合よ
りも大幅に冷媒の回収量を低減することが可能となる。
したがって、低コストおよび省エネルギに適し、かつ地
球環境に対応した開放形圧縮機を有する冷凍装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態における空調機の室内
暖房サイクルを示す図である。

【図２】 本発明の一実施の形態における空調機の制御
方法を示す図である。

【図３】 本発明の一実施の形態における空調機の室内
冷房サイクルを示す図である。

【図４】 従来の開放形圧縮機の構成を概略的に示す断
面図である。

【符号の説明】

２ 吐出管、３ 吸入管、１１ 室外機用熱交換器、１
２ 膨張弁、１３ 室内機用熱交換器、１４ 四方弁、
１５，１６ 閉鎖弁、２０ 開放形圧縮機、２０Ａ 室
外機、２０Ｂ 室内機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒岩 弘之 大阪府堺市築港新町３丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 CC01 CC16 EE02 EE09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの駆動力により冷媒の圧縮動作
   を行なう開放形圧縮機（２０）を有する空気調和機であ
   って、 暖房運転時に室内機用熱交換器（１３）の冷媒流出側に
   おける冷媒経路を閉鎖し、前記開放形圧縮機（２０）に
   より前記室内機用熱交換器（１３）側へ冷媒を吐出して
   溜めた後に前記室内機用熱交換器（１３）の冷媒流入側
   であって前記開放形圧縮機（２０）の冷媒吐出側におけ
   る冷媒経路を閉鎖し、前記開放形圧縮機（２０）の圧縮
   動作を停止した後、少なくとも前記開放形圧縮機（２
   ０）内の冷媒を回収する、開放形圧縮機（２０）を有す
   る空気調和機。
2. 【請求項２】 外部からの駆動力により冷媒の圧縮動作
   を行なう開放形圧縮機（２０）を有する空気調和機の制
   御方法であって、 暖房運転時に、室内機用熱交換器（１３）の冷媒流出側
   における冷媒経路を閉鎖する工程と、 前記開放形圧縮機（２０）により前記室内機用熱交換器
   （１３）側へ冷媒を吐出して溜めた後に、前記室内機用
   熱交換器（１３）の冷媒流入側であって前記開放形圧縮
   機（２０）の冷媒吐出側における冷媒経路を閉鎖する工
   程と、 前記開放形圧縮機（２０）の圧縮動作を停止した後、少
   なくとも前記開放形圧縮機（２０）内の冷媒を回収する
   工程とを備えた、開放形圧縮機（２０）を有する空気調
   和機の制御方法。