JP2004293896A

JP2004293896A - Air conditioner

Info

Publication number: JP2004293896A
Application number: JP2003085755A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Watanabe; 義実渡邉
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Also published as: KR100543852B1; KR20040084792A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioner such as an engine-driven air conditioner wherein both of an injection function for increasing the flow rate of a refrigerant of the compressor and a reduction function for reducing the the flow rate of the refrigerant of the compressor can be achieved in one compressor. <P>SOLUTION: This air conditioner comprises an injection passage 5 performing the injecting operation for increasing the flow rate of the refrigerant to a compression chamber of the compressor 13, when the air conditioning requested-load is high, a reduction passage performing the reducing operation for reducing the flow rate of the refrigerant discharged from the compressor 13, when the air conditioning requested-load is low, and control valves 4, 8 for switching an ordinary operation mode for closing the injection passage 5 and the reduction passage 3, a mode for performing the refrigerant flow rate increasing operation by opening the injection passage 5, and a mode performing the refrigerant flow rate reducing operation by opening the reduction passage 3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷媒圧縮用のコンプレッサを作動させる空調装置に関する。本発明は、例えば、ガスエンジンなどのエンジンでコンプレッサを作動させるエンジン駆動式空調装置に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン駆動式空調装置を例にとって従来技術を説明する。エンジン駆動式空調装置は、特許文献１等に開示されているように、冷媒を吐出する吐出ポートと冷媒を吸い込む吸込ポートと圧縮室とを有するコンプレッサと、コンプレッサを作動させるエンジンと、コンプレッサの吐出ポートから吐出された冷媒が流れその冷媒を吸込ポートに帰還させる冷媒循環通路と、冷媒循環通路に設けられ暖房及び冷房を行う熱交換器とを備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２０８８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したエンジン駆動式空調装置によれば、駆動源としてエンジンを用いているため、空調能力の制御範囲の幅を大きく取れないという性質がある。
【０００５】
そこで空調要求負荷が高いときには、コンプレッサの圧縮室の冷媒流量を増加することが考えられる。更に空調要求負荷が低いときには、コンプレッサの圧縮室の冷媒流量を低減させ、コンプレッサの負荷を低減させることが考えられる。このように冷媒流量の増加、冷媒流量の低減という機能により、通常の能力制御範囲を超えた能力範囲で良好な空調が可能になる。
【０００６】
しかし従来のエンジン駆動式空調装置によれば、１台のコンプレッサで、コンプレッサの圧縮室の冷媒流量を増加する機能と、コンプレッサの圧縮室の冷媒流量を低減させる機能とを兼ねた構造および回路構成とはなっていない。
【０００７】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、１台のコンプレッサで、コンプレッサの圧縮室の冷媒流量を増加するインジェクション機能と、コンプレッサの圧縮室の冷媒流量を低減させるリデュース機能とを兼備したエンジン駆動式空調装置等の空調装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空調装置は、冷媒を吐出する吐出ポートと、冷媒を吸い込む吸込ポートと、前記吐出ポート及び前記吸込ポートに連通する圧縮室とを有するコンプレッサと、
前記コンプレッサの前記吐出ポートから吐出された冷媒が流れ、その冷媒を前記吸込ポートに帰還させる冷媒循環通路と、
前記冷媒循環通路に設けられ暖房及び冷房のうちの少なくとも一方を行う熱交換器とを具備する空調装置において、
空調要求負荷が高いときに前記コンプレッサの圧縮室への冷媒流量を増加させるインジェクション操作を行うインジェクション通路と、
空調要求負荷が低いときに前記コンプレッサの前記吐出ポートからの冷媒流量を低減させるリデュース操作を行うリデュース通路と、
前記インジェクション通路及び前記リデュース通路を閉鎖する通常運転形態と、前記インジェクション通路を開放して前記インジェクション通路による冷媒流量増加操作を行う形態と、前記リデュース通路を開放して前記リデュース通路による冷媒流量低減操作を行う形態とを切り替える制御弁とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る空調装置によれば、空調要求負荷が通常であるときには、インジェクション通路及びリデュース通路を閉鎖する通常運転形態が制御弁により実行される。
【００１０】
また、空調要求負荷が高いときには、インジェクション通路を開放してインジェクション通路による冷媒流量増加操作を行う形態が制御弁により実行され、コンプレッサの圧縮室に供給される冷媒流量が増加される。
【００１１】
また、空調要求負荷が低いときには、リデュース通路を開放してリデュース通路による冷媒流量低減操作を行う形態が制御弁により実行され、コンプレッサの圧縮室の吐出ポートから吐出される冷媒流量が低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、制御弁は、インジェクション通路を開閉するインジェクション用の第１制御弁と、リデュース通路を開閉するリデュース用の第２制御弁とで形成されている構成を例示できる。第１制御弁が開放してインジェクション通路が開放すると、インジェクション通路による冷媒流量増加操作が実行される。
【００１３】
また第２制御弁が開放してリデュース通路が開放すると、リデュース通路による冷媒流量低減操作を行う形態が実行される。また、通常運転形態においては冷媒流量増加操作及び冷媒流量低減操作が実行されず、このため一般的には、第１制御弁及び第２制御弁は閉鎖される。
【００１４】
また本発明によれば、コンプレッサは、圧縮室に連通すると共にインジェクション通路及びリデュース通路に連通すると共に冷媒流量増加操作及び冷媒流量低減操作に共通して使用される共通ポートを有している構成を例示できる。この場合、コンプレッサに形成するポートの数を低減させるのに有利である。更に、インジェクション通路及びリデュース通路の双方に連通すると共にコンプレッサの共通ポートに連通する共通通路が設けられている構成を例示できる。この場合、通路の数を低減させるのに有利である。
【００１５】
ところで、空調運転時には、コンプレッサは圧縮工程を冷媒に対して行う。コンプレッサの共通ポートは、コンプレッサの圧縮室に連通または連通可能であり、圧縮工程及び再膨張工程による圧力変動の影響を受ける。従って、コンプレッサの共通ポートに連通する共通通路が設けられているときには、共通通路内に存在している冷媒は、共通ポートを介して、コンプレッサの圧縮工程及び膨張工程の影響を繰り返して受け易い。よって、制御弁が閉弁して共通通路内の冷媒の流れが止められているときに、共通通路内に存在している冷媒は、コンプレッサの圧縮工程及び膨張工程の影響を繰り返して受け、次第に加熱されるおそれがある。
【００１６】
共通通路に逆止弁を設ければ、上記した影響を軽減できるが、共通通路をインジェクション通路及びリデュース通路の双方に連通させることができなくなり、冷媒増加及び冷媒低減の双方をコンプレッサの圧縮室に対して行う共通通路本来の共通機能を果たすことができなくなる。上記したように共通通路内の冷媒の温度が上昇すると、共通通路に繋がるインジェクション通路内の冷媒、リデュース通路内の冷媒の温度も上昇するおそれがある。
【００１７】
この点について本発明によれば、制御弁の開放度が小さいときまたは閉弁時において、インジェクション通路、リデュース通路、共通通路のうちの少なくとも一方に冷媒（ガス状冷媒でも、液状冷媒でも良い）を送給し、当該少なくとも一方における冷媒の加熱を抑える加熱抑制手段が設けられている構成を例示できる。加熱抑制手段は、インジェクション通路、リデュース通路、共通通路のうちの少なくとも一方に少量の冷媒を送給して当該少なくとも一方における冷媒の加熱を抑える。
【００１８】
本発明によれば、制御弁は、開放度を連続的に切り替え得る弁とすることができる。この場合、制御弁は開放度を微量に設定することができる。このように開放度が微量に設定された制御弁は、インジェクション通路、リデュース通路、共通通路のうちの少なくとも一方に少量の冷媒を送給でき、これにより前記した加熱抑制手段を構成することができる。
【００１９】
本発明によれば、コンプレッサの共通ポートに連通すると共に制御弁に並列に配設された並列通路が設けられている構成を例示できる。更に、冷媒の流れに対して抵抗となる冷媒抵抗体が並列通路に設けられており、冷媒抵抗体は加熱抑制手段を構成している形態を例示できる。冷媒抵抗体は、冷媒の流れに対して抵抗となるため、インジェクション通路、リデュース通路、共通通路のうちの少なくとも一方に冷媒を少量ずつ送給して、当該少なくとも一方における冷媒の加熱を抑える加熱抑制手段として機能できる。冷媒抵抗体としてはキャピラリ、オリフィス、流量絞り弁が例示される。
【００２０】
【実施例】
（第１実施例）
以下、本発明の実施例について図１〜図４を参照しつつ説明する。本実施例に係る空調装置はガスエンジン駆動式空調装置である。まず、図１を参照してガスエンジン駆動式空調装置に係る冷媒循環通路１について説明する。冷媒循環通路１は室内の冷房または暖房を行うものであり、室外機１０と室内機１６とを有する。室外機１０は、燃料ガスの燃焼により駆動される駆動部としてのガスエンジン（エンジン）１１と、ガス状の冷媒と液状の冷媒とを分離した状態で冷媒を収容するアキュームレータ１２と、ガスエンジン１１で駆動され駆動に伴いアキュムレータ１２のガス状の冷媒を吸入して圧縮するコンプレッサ１３と、空調のために冷媒の熱交換を行う熱交換器としての室外熱交換器１４と、空調のために冷媒の熱交換を行う熱交換器としての室内熱交換器１７とを基本要素として有する。
【００２１】
冷媒循環通路１の室内機１６は、空調のために冷媒の熱交換を行う熱交換器としての室内熱交換器１７と、冷媒を膨張させる膨張弁１８とを基本要素として有する。
【００２２】
コンプレッサ１３はスクロール回転式の可変容量式のコンプレッサであり、ガスエンジン１１によりタイミングベルト等の動力伝達部材を介して連動される。故にガスエンジン１１はコンプレッサ１３の駆動源として機能する。コンプレッサ１３は、アキュムレータ１２の冷媒を圧縮室に吸い込む吸込ポート１５と、圧縮室で圧縮された高圧の冷媒を吐出させる吐出ポート２０と、後述するインジェクション操作及びリデュース操作で共通して使用される共通ポート１９とを有する。共通ポート１９から、本実施例を特徴づける要素である共通通路９が延設されている。共通通路９は、後述するインジェクション操作及びリデュース操作で共通して使用される通路である。
【００２３】
次に、室内を冷房するときにおける冷媒循環通路１の基本的経路について説明する。燃料ガスによりガスエンジン１１が駆動すると、コンプレッサ１３が駆動し、アキュムレータ１２のガス状の冷媒がアキュムレータ１２の吸入ポート１２ａから通路１ｘを経て吸入され、コンプレッサ１３の圧縮室で圧縮される。圧縮されて高温高圧となったガス状の冷媒は、コンプレッサ１３の吐出ポート２０から吐出され、通路１ａ、オイルセパレータ６１に至る。オイルセパレータ６１において冷媒からオイルが分離される。そしてオイルが分離された冷媒は、流路切替弁としての四方弁６２の第１ポート６２ａ、通路１ｂを通り、室外熱交換器１４に至る。そして高温高圧の冷媒は、室外熱交換器１４で冷却されて熱交換され、液化する。液化が進行した冷媒は、通路１ｃ、制御弁１００、レシーバタンク１０１に至る。制御弁１００は、開放度が連続的に可変にできる電子膨張弁で構成されている。レシーバタンク１０１は、ガス状の冷媒と液状の冷媒とを分離した状態で冷媒を収容する。
【００２４】
レシーバタンク１０１に到達した液状の冷媒は、更に、フィルタドライヤ６３、ボールバルブ６５Ａ、通路１ｄ、ストレーナ１７ｎを経て膨張弁１８に至り、膨張弁１８において膨張されて低温となる。
【００２５】
低温となった冷媒は、ストレーナ１７ｍを経て室内熱交換器１７に至り、室内熱交換器１７で熱交換されて室内を冷却し、更に、通路１ｅ、ボールバルブ６５Ｂ、通路１ｆ、四方弁６２の第３ポート６２ｃ、四方弁６２の第２ポート６２ｂ、二重管熱交換器６７、通路１ｈを経て、アキュムレータ１２の帰還ポート１２ｃに帰還する。アキュムレータ１２に帰還した冷媒は、アキュムレータ１２で液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収容される。
【００２６】
次に、室内を暖房するときにおける冷媒循環通路１の基本的経路について説明する。燃料ガスによりガスエンジン１１が駆動すると、コンプレッサ１３が駆動し、アキュムレータ１２のガス状の冷媒がアキュムレータ１２の吸入ポート１２ａから通路１ｘを経て吸入され、コンプレッサ１３の圧縮室で圧縮される。圧縮されて高温高圧となった冷媒は、コンプレッサ１３の吐出ポート２０から吐出され、通路１ａ、オイルセパレータ６１に至る。前述したようにオイルセパレータ６１において冷媒からオイルが分離される。そしてオイルが分離された冷媒は、四方弁６２の第３ポート６２ｃを通り、通路１ｆ、ボールバルブ６５Ｂ、通路１ｅを経て、室内熱交換器１７に至り、室内熱交換器１７で熱交換されて室内に熱を放出して室内を加熱する。
【００２７】
そして、室内側熱交換器１７を経た冷媒は、ストレーナ１７ｍを経て膨張弁１８に至り、膨張弁１８で膨張され、ストレーナ１７ｎを経て通路１ｄ、ボールバルブ６５Ａ、フィルタドライヤ６３’、レシーバタンク１０１、通路１ｃを経て、室外熱交換器１４に至り、更に四方弁６２の第１ポート６２ａ、第２ポート６２ｂ、二重管熱交換器６７、通路１ｈを経て、アキュムレータ１２の帰還ポート１２ｃに帰還する。帰還した冷媒は、アキュムレータ１２で液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収容される。上記したように室内の冷房及び暖房が行われる。
【００２８】
更に本実施例の要部構成について説明を加える。図１に示すように、インジェクション通路５が設けられている。インジェクション通路５は、空調要求負荷が高いときにコンプレッサ１３の圧縮室の冷媒流量を増加するためのものである。インジェクション通路５は冷媒循環通路１に並列状態に配置されている。
【００２９】
図１に示すように、インジェクション通路５は、冷媒循環通路１の通路１ｃのレシーバタンク１０１のガス室１０１ａから延設されており、熱交換器１０２、気液分離用の第２アキュムレータ１０３、インジェクション用の第１制御弁８、逆止弁１０５を経て共通通路９に繋がれている。第２アキュムレータ１０３は、液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収容する。インジェクション用の第１制御弁８は、オンオフ方式であり開放度０％と１００％とで２段階で切り替えられる弁、あるいは、開放度が連続的に可変にできる電子膨張弁で構成されている。第１制御弁８は、インジェクション通路５を開閉するインジェクション弁として機能するものである。
【００３０】
上記したようにインジェクション通路５が冷媒循環通路１の通路１ｃのレシーバタンク１０１のガス室１０１ａから延設されているのは、なるべくガス状冷媒をコンプレッサ１３の圧縮室にインジェクションしたいためである。液状冷媒は、コンプレッサ１３における圧縮に不向きである。更にコンプレッサ１３の内部おける潤滑性能の確保のためにも、ガス状冷媒が好ましい。
【００３１】
冷媒循環通路１の空調要求負荷（冷房負荷または暖房負荷）に応じて、ガスエンジン１１の回転数が制御され、ひいてはコンプレッサ１３の回転数が図略の制御系により制御される。
【００３２】
更に冷媒循環通路１の空調要求負荷（冷房負荷または暖房負荷）に応じて、インジェクション通路５の第１制御弁８の開閉が制御系により制御される。このため空調要求負荷（冷房負荷または暖房負荷）が高いときには、インジェクション操作を行うべく、インジェクション用の第１制御弁８が開放し、第２アキュムレータ１０３に溜まっている冷媒を、インジェクション通路５、逆止弁１０５、共通通路９を経て、コンプレッサ１３の共通ポート１９を介してコンプレッサ１３の圧縮室に供給させる、これにより空調要求負荷が高いとき、冷媒循環通路１に供給する単位時間当たりの冷媒流量を増加させる。この結果、空調要求負荷の増加に対処することができる。このようにインジェクション操作が実行されるときには、インジェクション用の第１制御弁８は開放するが、後述するリデュース用の第２制御弁４は閉鎖されている。
【００３３】
更に本実施例によれば、図１に示すように、リデュース通路３が設けられている。リデュース通路３は、空調要求負荷が低いときに、可変容量式のコンプレッサ１３の負荷を軽減すべく、コンプレッサ１３の圧縮室の余剰の冷媒をアキュムレータ１２に戻すリデュース操作を行うためのものである。
【００３４】
図１に示すように、リデュース通路３は、可変容量式のコンプレッサ１３の共通ポート１９とアキュムレータ１２のリデュースポート１２ｂとの間に設けられており、共通通路９を介してアキュムレータ１２のリデュースポート１２ｂに繋ぐように設けられている。なおリデュース通路３は冷媒循環通路１に並列状態に配置されている。
【００３５】
リデュース通路３を開閉する第２制御弁４は、図１に示すように、コンプレッサ１３の共通ポート１９とアキュムレータ１２のリデュースポート１２ｂとの間に設けられている。第２制御弁４は、開放度が連続的に可変にできる容量制御弁として機能できる電子膨張弁で構成されており、リデュース通路３を開閉するリデュース弁として機能する。
【００３６】
冷媒循環通路１の空調要求負荷（冷房負荷または暖房負荷）に応じて、リデュース通路３の第２制御弁４の開閉が制御系により制御される。このため空調要求負荷が低いときには、リデュース操作を行うべく、可変容量式のコンプレッサ１３の圧縮室の余剰の冷媒を冷媒循環通路１に供給せずに、コンプレッサ１３の共通ポート１９、共通通路９及びリデュース通路３を経て、アキュムレータ１２のリデュースポート１２ｂに帰還させる。これにより冷媒循環通路１に供給する単位時間当たりの冷媒流量を低減させ、コンプレッサ１３の負荷を低減させる。
【００３７】
このようにリデュース操作を行なうときには、リデュース用の第２制御弁４は開放されているものの、インジェクション用の第１制御弁４は閉鎖されている。
【００３８】
なお、空調要求負荷が通常領域である通常運転形態時には、第１制御弁８及び第２制御弁４は閉鎖されており、ひいてはインジェクション通路５及びリデュース通路３は閉鎖されており、コンプレッサ１３に対してインジェクション操作及びリデュース操作は実行されない。
【００３９】
図２は、スクロール式のコンプレッサ１３の内部の要部を模式化して示す。コンプレッサ１３は、渦巻き状をなす旋回式の第１スクロール１３１と、渦巻き状をなす固定式の第２スクロール１３２と、第１スクロール１３１及び第２スクロール１３２で形成された渦巻き状をなす容積可変の第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４とを有する。
【００４０】
図２に示すように、吐出ポート２０は、第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４に連通可能とされており、第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４で圧縮されたガス状の冷媒を吐出する。
【００４１】
共通ポート１９は、共通通路９を介してインジェクション通路５及びリデュース通路３に連通する。本実施例によれば、共通ポート１９は、冷媒流量増加操作（インジェクション操作）及び冷媒流量低減操作（リデュース操作）に共通して使用されるものである。図２に示すように、共通ポート１９は、一方の第１圧縮室１３３と共通通路９とを連通させる第１共通ポート１９ａと、他方の第２圧縮室１３４と共通通路９とを連通させる第２共通ポート１９ｂとで形成されている。
【００４２】
以上説明したように本実施例によれば、インジェクション通路５とリデュース通路３とが設けられている。そして空調要求負荷が高いときには、リデュース用の第２制御弁４を閉鎖してリデュース通路３を閉鎖しつつ、インジェクション用の第１制御弁８を開放してインジェクション通路５を開放する。これによりインジェクション通路５から第２アキュムレータ１０３内のガス状の冷媒が共通通路９及び第１共通ポート１９ａを経て第１圧縮室１３３に送給され、共通通路９及び第２共通ポート１９ｂを経て第２圧縮室１３４に送給される。ひいては第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４への冷媒流量が増量される。つまり、インジェクション通路５による冷媒流量増加操作が実行され、コンプレッサ１３から吐出される冷媒流量が増加される。
【００４３】
また空調要求負荷が低いときには、インジェクション用の第１制御弁８を閉鎖してインジェクション通路５を閉鎖しつつ、リデュース用の第２制御弁４を開放してリデュース通路３を開放するため、第１圧縮室１３３のガス状の冷媒が第１共通ポート１９ａ、共通通路９を経てリデュース通路３に送られると共に、第２圧縮室１３４のガス状の冷媒が第２共通ポート１９ｂ、共通通路９を経てリデュース通路３に送られる。つまり、第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４の冷媒流量を低減させる操作がリデュース通路３により実行され、ひいてはコンプレッサ１３の第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４から吐出される冷媒流量が低減される。
【００４４】
この結果、本実施例によれば、図４に示すように、空調要求負荷が高いときにも、空調要求負荷が低いときにも容易に対処することができ、ガスエンジン駆動式空調装置における制御能力幅を増加させることができる。
【００４５】
なお、通常運転形態時には、第１制御弁８及び第２制御弁４の双方は閉鎖されており、従ってインジェクション通路５及びリデュース通路３は共に閉鎖されており、冷媒流量増加操作（インジェクション操作）及び冷媒流量低減操作（リデュース操作）が実行されない。
【００４６】
上記したように本実施例によれば、１台のコンプレッサ１３で、コンプレッサ１３の圧縮室へ供給される冷媒流量を増加するインジェクション機能と、コンプレッサ１３の圧縮室から吐出される冷媒流量を低減させるリデュース機能とを兼備したエンジン駆動式空調装置を提供することができる。
【００４７】
また本実施例によれば、前述したように、コンプレッサ１３は、圧縮室１３３，１３４に連通すると共にインジェクション通路５及びリデュース通路３に連通すると共に冷媒流量増加操作及び冷媒流量低減操作に共通される共通ポート１９（１９ａ，１９ｂ）を有する。この場合、コンプレッサ１３に形成するポートの数を低減させるのに有利である。更に、インジェクション通路５及びリデュース通路３の双方に連通すると共にコンプレッサ１３の共通ポート１９（１９ａ，１９ｂ）に連通する共通通路９が設けられている。この場合、冷媒が流れる通路の数を低減させるのに有利である。
【００４８】
ところで、空調運転時には、コンプレッサ１３は圧縮工程を冷媒に対して繰り返して行う。コンプレッサ１３の共通ポート１９（１９ａ，１９ｂ）は、第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４に連通しているため、圧縮工程及び膨張工程による影響を受ける。ひいては、共通通路９はコンプレッサ１３の共通ポート１９（１９ａ，１９ｂ）に連通しているため、共通通路９内に存在している冷媒は、共通ポート１９（１９ａ，１９ｂ）を介してコンプレッサ１３の圧縮工程及び膨張工程による影響を受け、再圧縮、再膨張を受けることになる。
【００４９】
従って、冷房運転または暖房運転時において、第１制御弁８及び第２制御弁４が閉弁して共通通路９内の冷媒の流れが止められているときに、共通通路９内に存在している冷媒は、再圧縮、再膨張の影響を繰り返して受け、次第に加熱されて高温化するおそれがあり、共通通路９等の配管が高温化されるおそれがある。
【００５０】
ここで、共通通路９に逆止弁を設ければ、上記した影響を軽減できる。しかしこの場合には、共通通路９をインジェクション通路５及びリデュース通路３の双方に連通させることができなくなり、冷媒増加及び冷媒低減の双方を行う共通通路９の本来の機能を果たすことができなくなる。上記したように共通通路９内の冷媒の温度が上昇すると、共通通路９に繋がるインジェクション通路５内の冷媒、リデュース通路３内の冷媒の温度も上昇するおそれがある。この場合、共通通路９の配管の温度，インジェクション通路５の配管の温度が上昇するため、好まくない。
【００５１】
この点について本実施例によれば、図３に模式的に示すように、インジェクション通路５において、インジェクション用の第１制御弁８に対して並列にパイパス通路として配設された並列通路５２が設けられている。並列通路５２は、コンプレッサ１３の共通ポート１９（１９ａ，１９ｂ）に共通通路９を介して連通すると共に、第２アキュムレータ１０３側に連通する。更に図３に示すように、並列通路５２にはキャピラリ５３が設けられている。
【００５２】
キャピラリ５３は、流路径が小さくかつ長さが長い中空管であり、設置スペースを小さくすべくスパイラル状に曲成されている。このためキャピラリ５３は、第２アキュムレータ１０３側から共通通路９に向かう冷媒の流れに対して抵抗となり、冷媒抵抗体として機能できる。このため、通常運転形態時においてインジェクション用の第１制御弁８が閉弁されているときであっても、第２アキュムレータ１０３側から冷媒を少量ずつキャピラリ５３を介してインジェクション通路５の合流部５ｘに送給し、ひいては共通通路９に送給し、インジェクション通路５における冷媒の加熱、ひいては共通通路９における冷媒の加熱を抑えることができる。これにより共通通路９の配管の加熱を抑制することができる。
【００５３】
故に、前記したキャピラリ５３は、共通通路９における冷媒の加熱を抑制する加熱抑制手段として機能することができる。この結果、共通通路９内を冷媒が流れないときであっても、共通通路９内に存在している冷媒が高温に加熱されることを抑えることができる。
【００５４】
もしキャピラリ５３が設けられていないときには、キャピラリ５３による流量抵抗がなくなるため、インジェクション用の第１制御弁８が閉弁されているにもかかわらず、第２アキュムレータ１０３側からインジェクション通路５に送給される冷媒が増加しすぎ、インジェクションしたのと同等の働きをしてしまうため、適正な制御に支障をきたすおそれがある。
【００５５】
上記は、インジェクション用の第１制御弁８及びリデュース用の第２制御弁４の双方が閉弁されており、インジェクション操作もリデュース操作も行わない通常運転形態時において、第２アキュムレータ１０３側から冷媒を少量ずつ、インジェクション用の第１制御弁８に対して並列配置されたキャピラリ５３を介してインジェクション通路５に送給することについて説明した。更に、リデュース用の第２制御弁４が開放されているリデュース操作時においても、インジェクション用の第１制御弁８が閉弁されているため、第２アキュムレータ１０３側から冷媒を少量ずつキャピラリ５３を介してインジェクション通路５の合流部５ｘに送給し、インジェクション通路５の先端部の配管における加熱を抑制することができる。
【００５６】
なおキャピラリ５３に代えて、あるいは、キャピラリ５３と共に、冷媒の流量を絞る機能を有するオリフィス、流量絞り弁等を設けても良い。
【００５７】
更に本実施例によれば、図１に示すように、インジェクション通路５のうち共通通路９側に逆止弁１０５が設けられている。この逆止弁１０５は、インジェクション通路５から共通通路９への冷媒流入を許容するものの、共通通路９からインジェクション通路５への冷媒流入を抑止する機能を有する。この結果、前述したように共通通路９内に残留する冷媒が再圧縮、再膨張するときにおいても、共通通路９内に残留する冷媒がインジェクション通路５側に進入することは抑止されている。このため再圧縮、再圧縮により加熱される冷媒流量を低減させるのに有利となる。
【００５８】
ところで、コンプレッサ１３はガス状冷媒を高温高圧に圧縮させるものである。液状冷媒は圧縮には好ましくない。更に、コンプレッサ１３の潤滑の面においても、液状冷媒よりもガス状冷媒をコンプレッサ１３にインジェクション操作させることが好ましい。従って、コンプレッサ１３にインジェクションされる冷媒は、液状冷媒よりもガス状冷媒の方が好ましい。
【００５９】
（第２実施例）
図５は第２実施例を示す。第２実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。共通する部位には共通の符号を付する。
【００６０】
以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、インジェクション通路５において、インジェクション用の第１制御弁８Ｂに対して並列に配設された並列通路は設けられていない。但し、インジェクション第１制御弁８Ｂは微小量開放可能されている。このためインジェクション操作及びリデュース操作の双方を行わない通常運転形態時において、インジェクション用の第１制御弁８Ｂは、微小量開放しており、第２アキュムレータ１０３側からガス状の冷媒を少量ずつ、第１制御弁８Ｂを介してインジェクション通路５に送給し、ひいては共通通路９に送給することにしている。これによりインジェクション通路５における冷媒の加熱、ひいては共通通路９における冷媒の加熱を抑えることにしている。微小量開放されているインジェクション用の第１制御弁８Ｂは、共通通路９内に存在する冷媒の加熱を抑制する加熱抑制手段として機能することができる。この結果、共通通路９内に存在している冷媒が高温に加熱されることを抑えることができ、ひいては共通通路９の配管が高温に加熱されることを抑えることができる。
【００６１】
（第３実施例）
図６は第３実施例を示す。第３実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を有する。共通する部位には共通の符号を付する。
【００６２】
以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例に係るコンプレッサ１３Ｃは、第１実施例と異なり、インジェクション操作及びリデュース操作に共通される共通ポートを有していない。
【００６３】
図６はコンプレッサ１３Ｃの内部の要部を模式化して示す。図６に示すように、コンプレッサ１３Ｃは、渦巻き状をなす第１スクロール１３１と、渦巻き状をなす第２スクロール１３２と、第１スクロール１３１及び第２スクロール１３２で形成された渦巻き状をなす容積可変の第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４と、第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４で圧縮された冷媒を吐出可能な吐出ポート２０と、インジェクション通路５及びインジェクション用の第１制御弁８に連通するインジェクションポート２４と、リデュース通路３及びリデュース用の第２制御弁４に連通するリデュースポート２５とを有する。
【００６４】
本実施例によれば、インジェクションポート２４はインジェクション操作専用であり、第１インジェクションポート２４ａ及び第２インジェクションポート２４ｂで形成されている。リデュースポート２５はリデュース操作専用であり、第１リデュースポート２５ａ及び第２リデュースポート２５ｂで形成されている。
【００６５】
図６に示すように、インジェクション通路５から第１インジェクションポート２４ａ及び第２インジェクションポート２４ｂへ冷媒が流れることを許容する逆止弁１０６，１０７が設けられている。この逆止弁１０６，１０７は逆流防止機能をもち、第１インジェクションポート２４ａ及び第２インジェクションポート２４ｂからインジェクション通路５への冷媒の流れを抑える。
【００６６】
また図６に示すように、第１リデュース２５ａ及び第２リデュースポート２５ｂからリデュース通路３へ冷媒が流れることを許容する逆止弁１０８，１０９が設けられている。この逆止弁１０８，１０９は逆流防止機能をもち、リデュース通路３から第１リデュース２５ａ及び第２リデュースポート２５ｂへの冷媒の流れを抑える。
【００６７】
本実施例においても、図６から理解できるように、インジェクション操作時において、リデュース用の第２制御弁４を閉鎖しつつ、インジェクション用の第１制御弁８が開放してインジェクション通路５が開放されると、第２アキュムレータ１０３の冷媒が、インジェクション通路５、逆止弁１０６，１０７、第１インジェクションポート２４ａ、第２インジェクションポート２４ｂを介して第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４に流れ、第１圧縮室１３３及び第２圧縮室１３４へ供給される冷媒流量が増加される。
【００６８】
またリデュース操作時において、図６から理解できるように、インジェクション用の第１制御弁８を閉鎖させつつ、リデュース用の第２制御弁４が開放してリデュース通路３が開放されると、第１圧縮室１３３の冷媒及び第２圧縮室１３４の冷媒は、第１リデュースポート２５ａ及び第２リデュースポート２５ｂ、逆止弁１０８，１０９、更にはリデュース用の第２制御弁４及びリデュース通路３を介してアキュムレータ１２に流入するので、コンプレッサ１３Ｃから吐出される冷媒流量が低減される。
【００６９】
なお、上記したインジェクション操作（冷媒流量増加操作）及びリデュース操作（冷媒流量低減操作）が実行されないときには、即ち、通常運転形態時には、第１制御弁８及び第２制御弁４の双方は閉弁されており、インジェクション通路５及びリデュース通路３の双方は閉鎖されている。
【００７０】
本実施例においても、１台のコンプレッサ１３Ｃで、コンプレッサ１３Ｃの圧縮室１３３，１３４に供給される冷媒流量を増加するインジェクション機能と、コンプレッサ１３Ｃの圧縮室１３３，１３４から吐出される冷媒流量を低減させるリデュース機能とを兼備したエンジン駆動式空調装置等の空調装置を提供することができる。従って空調要求負荷の高低に良好に対処することができる。
【００７１】
（その他）
図１に示す第１実施例によれば、インジェクション通路５において、第１制御弁８に対して並列にパイパス通路として配設された並列通路５２が設けられており、並列通路５２にキャピラリ５３が設けられている。これに限らず、リデュース通路３において、第２制御弁４に対して並列させた並列通路がパイパス通路として設けられており、その並列通路にキャピラリやオリフィス等の冷媒抵抗体を設けることにしても良い。コンプレッサはスクロールタイプに限定されるものではなく、他のタイプでも良い。
【００７２】
図１に示す第１実施例によれば、第１制御弁８の開放度が小さいときまたは閉弁時において、インジェクション通路５、ひいては共通通路９に冷媒を送給して冷媒の加熱を抑えるキャピラリ５３（加熱抑制手段）が設けられているが、これに限らず、第２制御弁４の開放度が小さいときまたは閉弁時において、リデュース通路３、ひいては共通通路９に冷媒を送給して冷媒の加熱を抑えるキャピラリ（加熱抑制手段）が設けられていても良い。その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更して実施できるものである。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１台のコンプレッサで、コンプレッサの圧縮室への冷媒流量を増加させるインジェクション機能と、コンプレッサの圧縮室の吐出ポートから吐出される冷媒流量を低減させるリデュース機能とを兼備したエンジン駆動式空調装置等の空調装置を提供することができる。従って空調要求負荷の高低に良好に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係り、ガスエンジン駆動式空調装置を模式的に示す概念図である。
【図２】第１実施例に係り、ガスエンジン駆動式空調装置のコンプレッサの内部を模式的に示す概念図である。
【図３】第１実施例に係り、ガスエンジン駆動式空調装置におけるインジェクション通路に設けられた第１制御弁及びキャピラリ付近を示す構成図である。
【図４】ガスエンジン駆動式空調装置における空調要求負荷と制御能力幅との関係を示すグラフである。
【図５】第２実施例に係り、ガスエンジン駆動式空調装置を模式的に示す概念図である。
【図６】第３実施例に係り、ガスエンジン駆動式空調装置のコンプレッサの内部を模式的に示す概念図である。
【符号の説明】
図中、１は冷媒循環回路、１４は室外熱交換器（熱交換器）、１７は室内熱交換器（熱交換器）、１３はコンプレッサ、１９は共通ポート、２０は吐出ポート、３はリデュース通路、４は第２制御弁、５はインジェクション通路、８は第１制御弁、９は共通通路、５２は並列通路、５３はキャピラリ（冷媒抵抗体、加熱抑制手段）を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner that operates a compressor for compressing a refrigerant. INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the engine drive type air conditioner which operates a compressor by an engine, such as a gas engine, for example.
[0002]
[Prior art]
The prior art will be described using an engine driven air conditioner as an example. As disclosed in Patent Document 1 and the like, an engine-driven air conditioner includes a compressor having a discharge port for discharging a refrigerant, a suction port for sucking the refrigerant, and a compression chamber, an engine for operating the compressor, and discharge of the compressor. The system includes a refrigerant circulation passage through which refrigerant discharged from the port flows and returns the refrigerant to the suction port, and a heat exchanger provided in the refrigerant circulation passage for heating and cooling.
[0003]
[Patent Document 1] JP-A-10-220886
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described engine-driven air conditioner, since the engine is used as a drive source, there is a characteristic that the width of the control range of the air conditioning capacity cannot be made large.
[0005]
Therefore, when the load required for air conditioning is high, it is conceivable to increase the refrigerant flow rate in the compression chamber of the compressor. Furthermore, when the load required for air conditioning is low, it is conceivable that the flow rate of the refrigerant in the compression chamber of the compressor is reduced to reduce the load on the compressor. As described above, the functions of increasing the flow rate of the refrigerant and decreasing the flow rate of the refrigerant enable good air conditioning in a capacity range beyond the normal capacity control range.
[0006]
However, according to the conventional engine-driven air conditioner, the structure and circuit configuration combine the function of increasing the flow rate of refrigerant in the compression chamber of the compressor and the function of reducing the flow rate of refrigerant in the compression chamber of the compressor with one compressor. It is not.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and combines a single compressor with an injection function for increasing a refrigerant flow rate in a compression chamber of a compressor and a reduce function for reducing a refrigerant flow rate in a compression chamber of the compressor. It is an object to provide an air conditioner such as an engine driven air conditioner.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An air conditioner according to the present invention is a compressor having a discharge port for discharging refrigerant, a suction port for sucking refrigerant, and a compression chamber communicating with the discharge port and the suction port,
Refrigerant discharged from the discharge port of the compressor flows, a refrigerant circulation passage for returning the refrigerant to the suction port,
In an air conditioner including a heat exchanger provided in the refrigerant circulation passage and performing at least one of heating and cooling,
An injection passage for performing an injection operation to increase the refrigerant flow rate to the compression chamber of the compressor when the air conditioning request load is high,
A reduce passage that performs a reduce operation to reduce the flow rate of the refrigerant from the discharge port of the compressor when the air conditioning request load is low,
A normal operation mode in which the injection path and the reduce path are closed; a mode in which the injection path is opened to perform a refrigerant flow increasing operation by the injection path; and a state in which the reduce path is opened to reduce the refrigerant flow rate by the reduce path. And a control valve for switching between the first and second modes.
[0009]
According to the air conditioner of the present invention, when the required air conditioning load is normal, the normal operation mode in which the injection passage and the reduce passage are closed is executed by the control valve.
[0010]
When the load required for air conditioning is high, a mode in which the injection passage is opened and the refrigerant flow is increased by the injection passage is executed by the control valve, and the refrigerant flow supplied to the compression chamber of the compressor is increased.
[0011]
When the required air-conditioning load is low, a mode in which the reduce passage is opened and the refrigerant flow is reduced by the reduce passage is executed by the control valve, and the flow of the refrigerant discharged from the discharge port of the compression chamber of the compressor is reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, a configuration in which the control valve includes a first injection control valve that opens and closes an injection passage and a second reduction control valve that opens and closes a reduce passage can be exemplified. When the first control valve is opened and the injection passage is opened, the refrigerant flow is increased by the injection passage.
[0013]
Further, when the second control valve is opened and the reduce passage is opened, a mode of performing the refrigerant flow reduction operation by the reduce passage is executed. Further, in the normal operation mode, the refrigerant flow increasing operation and the refrigerant flow decreasing operation are not executed, and therefore, the first control valve and the second control valve are generally closed.
[0014]
Further, according to the present invention, the compressor has a configuration in which the compressor has a common port that communicates with the compression chamber, communicates with the injection passage and the reduce passage, and is commonly used for the refrigerant flow increasing operation and the refrigerant flow decreasing operation. Can be illustrated. In this case, it is advantageous to reduce the number of ports formed in the compressor. Furthermore, a configuration in which a common passage communicating with both the injection passage and the reduce passage and communicating with a common port of the compressor can be exemplified. In this case, it is advantageous to reduce the number of passages.
[0015]
By the way, during the air conditioning operation, the compressor performs a compression process on the refrigerant. The common port of the compressor can communicate with or can communicate with the compression chamber of the compressor and is affected by pressure fluctuations caused by the compression and re-expansion steps. Therefore, when the common passage communicating with the common port of the compressor is provided, the refrigerant existing in the common passage is easily affected by the compression step and the expansion step of the compressor repeatedly through the common port. Therefore, when the control valve is closed and the flow of the refrigerant in the common passage is stopped, the refrigerant present in the common passage is repeatedly affected by the compression process and the expansion process of the compressor, and gradually becomes It may be heated.
[0016]
If a check valve is provided in the common passage, the above-described effect can be reduced.However, the common passage cannot be connected to both the injection passage and the reduce passage, and both the increase and the decrease of the refrigerant are provided to the compression chamber of the compressor. The common function inherent to the common path performed for the common path cannot be performed. When the temperature of the refrigerant in the common passage increases as described above, the temperature of the refrigerant in the injection passage connected to the common passage and the temperature of the refrigerant in the reduce passage may also increase.
[0017]
In this regard, according to the present invention, when the degree of opening of the control valve is small or when the valve is closed, a refrigerant (either a gaseous refrigerant or a liquid refrigerant) may be supplied to at least one of the injection passage, the reduce passage, and the common passage. A configuration in which a heating suppression unit that feeds and suppresses heating of the refrigerant in at least one of the units is provided can be exemplified. The heating suppressing unit supplies a small amount of refrigerant to at least one of the injection passage, the reduce passage, and the common passage to suppress heating of the refrigerant in at least one of the injection passage, the reduce passage, and the common passage.
[0018]
According to the present invention, the control valve can be a valve that can continuously switch the degree of opening. In this case, the control valve can set the degree of opening to a very small amount. The control valve whose opening degree is set to a small amount in this manner can supply a small amount of refrigerant to at least one of the injection passage, the reduce passage, and the common passage, and thereby can constitute the above-described heating suppression unit. .
[0019]
According to the present invention, it is possible to exemplify a configuration in which a parallel passage communicating with the common port of the compressor and disposed in parallel with the control valve is provided. Further, a refrigerant resistor that is resistant to the flow of the refrigerant is provided in the parallel passage, and the refrigerant resistor can constitute a mode that constitutes a heating suppression unit. Since the refrigerant resistor becomes a resistance to the flow of the refrigerant, the refrigerant is supplied little by little to at least one of the injection passage, the reduce passage, and the common passage, and the heating suppression that suppresses the heating of the refrigerant in at least one of the refrigerant passage is performed. It can function as a means. Examples of the refrigerant resistor include a capillary, an orifice, and a flow restrictor.
[0020]
【Example】
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The air conditioner according to the present embodiment is a gas engine driven air conditioner. First, a refrigerant circulation passage 1 according to a gas engine driven air conditioner will be described with reference to FIG. The refrigerant circulation passage 1 cools or heats the room, and has an outdoor unit 10 and an indoor unit 16. The outdoor unit 10 includes a gas engine (engine) 11 serving as a drive unit driven by combustion of fuel gas, an accumulator 12 for storing a refrigerant in a state where a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant are separated, and a gas engine 11. A compressor 13 that sucks and compresses a gaseous refrigerant in the accumulator 12 with driving, an outdoor heat exchanger 14 as a heat exchanger that exchanges heat of the refrigerant for air conditioning, and a refrigerant for air conditioning. And an indoor heat exchanger 17 as a heat exchanger for performing heat exchange of the above.
[0021]
The indoor unit 16 of the refrigerant circulation passage 1 has, as basic elements, an indoor heat exchanger 17 as a heat exchanger for exchanging heat of the refrigerant for air conditioning, and an expansion valve 18 for expanding the refrigerant.
[0022]
The compressor 13 is a scroll rotary type variable displacement compressor, and is linked by the gas engine 11 via a power transmission member such as a timing belt. Therefore, the gas engine 11 functions as a drive source of the compressor 13. The compressor 13 has a suction port 15 for drawing the refrigerant of the accumulator 12 into the compression chamber, a discharge port 20 for discharging the high-pressure refrigerant compressed in the compression chamber, and a common port commonly used in an injection operation and a reduction operation described later. And a port 19. A common passage 9 which is an element characterizing the present embodiment extends from the common port 19. The common passage 9 is a passage commonly used in an injection operation and a reduce operation described later.
[0023]
Next, a basic route of the refrigerant circulation passage 1 when cooling the room will be described. When the gas engine 11 is driven by the fuel gas, the compressor 13 is driven, and the gaseous refrigerant in the accumulator 12 is sucked from the suction port 12a of the accumulator 12 via the passage 1x and is compressed in the compression chamber of the compressor 13. The gaseous refrigerant that has been compressed to a high temperature and a high pressure is discharged from the discharge port 20 of the compressor 13 and reaches the passage 1 a and the oil separator 61. Oil is separated from the refrigerant in the oil separator 61. The refrigerant from which the oil has been separated passes through the first port 62a of the four-way valve 62 as a flow path switching valve and the passage 1b, and reaches the outdoor heat exchanger 14. Then, the high-temperature and high-pressure refrigerant is cooled by the outdoor heat exchanger 14 and exchanges heat to liquefy. The liquefied refrigerant reaches the passage 1c, the control valve 100, and the receiver tank 101. The control valve 100 is constituted by an electronic expansion valve whose opening degree can be continuously varied. The receiver tank 101 stores the refrigerant in a state where the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant are separated.
[0024]
The liquid refrigerant that has reached the receiver tank 101 further reaches the expansion valve 18 via the filter dryer 63, the ball valve 65A, the passage 1d, and the strainer 17n, and is expanded at the expansion valve 18 to have a low temperature.
[0025]
The low-temperature refrigerant reaches the indoor heat exchanger 17 via the strainer 17m, is heat-exchanged by the indoor heat exchanger 17, cools the room, and further cools the passage 1e, the ball valve 65B, the passage 1f, and the four-way valve 62. It returns to the return port 12c of the accumulator 12 via the third port 62c, the second port 62b of the four-way valve 62, the double pipe heat exchanger 67, and the passage 1h. The refrigerant returned to the accumulator 12 is stored in the accumulator 12 in a state of being separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant.
[0026]
Next, a basic route of the refrigerant circulation passage 1 when heating the room will be described. When the gas engine 11 is driven by the fuel gas, the compressor 13 is driven, and the gaseous refrigerant in the accumulator 12 is sucked from the suction port 12a of the accumulator 12 via the passage 1x and is compressed in the compression chamber of the compressor 13. The refrigerant that has been compressed to a high temperature and a high pressure is discharged from the discharge port 20 of the compressor 13 and reaches the passage 1 a and the oil separator 61. As described above, the oil is separated from the refrigerant in the oil separator 61. The refrigerant from which the oil has been separated passes through the third port 62c of the four-way valve 62, passes through the passage 1f, the ball valve 65B, and the passage 1e, reaches the indoor heat exchanger 17, where the heat is exchanged by the indoor heat exchanger 17. Heat is released by releasing heat into the room.
[0027]
The refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 17 reaches the expansion valve 18 via the strainer 17m, is expanded by the expansion valve 18, passes through the strainer 17n, passes through the passage 1d, the ball valve 65A, the filter dryer 63 ', the receiver tank 101, The path reaches the outdoor heat exchanger 14 via the passage 1c, and further returns to the return port 12c of the accumulator 12 via the first port 62a, the second port 62b of the four-way valve 62, the double pipe heat exchanger 67, and the passage 1h. . The returned refrigerant is stored in the accumulator 12 while being separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant. Cooling and heating of the room are performed as described above.
[0028]
Further, the configuration of the main part of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, an injection passage 5 is provided. The injection passage 5 is for increasing the flow rate of the refrigerant in the compression chamber of the compressor 13 when the required air conditioning load is high. The injection passage 5 is arranged in parallel with the refrigerant circulation passage 1.
[0029]
As shown in FIG. 1, the injection passage 5 extends from the gas chamber 101a of the receiver tank 101 in the passage 1c of the refrigerant circulation passage 1, and includes a heat exchanger 102, a second accumulator 103 for gas-liquid separation, and an injection. Through a first control valve 8 and a check valve 105. The second accumulator 103 stores the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant in a separated state. The first control valve 8 for injection is an on / off type, and is configured as a valve that can be switched in two stages between 0% and 100% opening degree, or an electronic expansion valve that can continuously vary the opening degree. The first control valve 8 functions as an injection valve that opens and closes the injection passage 5.
[0030]
The reason why the injection passage 5 extends from the gas chamber 101a of the receiver tank 101 in the passage 1c of the refrigerant circulation passage 1 as described above is to inject the gaseous refrigerant into the compression chamber of the compressor 13 as much as possible. The liquid refrigerant is not suitable for compression in the compressor 13. Further, a gaseous refrigerant is preferable for ensuring lubrication performance inside the compressor 13.
[0031]
The rotation speed of the gas engine 11 is controlled in accordance with the required air-conditioning load (cooling load or heating load) of the refrigerant circulation passage 1, and the rotation speed of the compressor 13 is controlled by a control system (not shown).
[0032]
Further, the opening and closing of the first control valve 8 of the injection passage 5 is controlled by the control system in accordance with the required air conditioning load (cooling load or heating load) of the refrigerant circulation passage 1. For this reason, when the required air-conditioning load (cooling load or heating load) is high, the first control valve 8 for injection is opened to perform the injection operation, and the refrigerant accumulated in the second accumulator 103 is discharged through the injection passage 5 and the reverse. The refrigerant is supplied to the compression chamber of the compressor 13 through the stop valve 105 and the common passage 9 through the common port 19 of the compressor 13. When the load required for air conditioning is high, the refrigerant flow per unit time supplied to the refrigerant circulation passage 1 Increase. As a result, it is possible to cope with an increase in the load required for air conditioning. When the injection operation is performed as described above, the first control valve 8 for injection is opened, but the second control valve 4 for reduction described later is closed.
[0033]
Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a reduce passage 3 is provided. The reduce passage 3 is for performing a reduce operation for returning excess refrigerant in the compression chamber of the compressor 13 to the accumulator 12 in order to reduce the load on the variable capacity compressor 13 when the load required for air conditioning is low.
[0034]
As shown in FIG. 1, the reduce passage 3 is provided between the common port 19 of the variable displacement compressor 13 and the reduce port 12 b of the accumulator 12, and is provided through the common passage 9. It is provided to connect to. Note that the reduce passage 3 is arranged in parallel with the refrigerant circulation passage 1.
[0035]
The second control valve 4 that opens and closes the reduce passage 3 is provided between a common port 19 of the compressor 13 and a reduce port 12b of the accumulator 12, as shown in FIG. The second control valve 4 is configured by an electronic expansion valve that can function as a capacity control valve whose degree of opening can be continuously varied, and functions as a reduce valve that opens and closes the reduce passage 3.
[0036]
The opening and closing of the second control valve 4 of the reduce passage 3 is controlled by the control system according to the required air conditioning load (cooling load or heating load) of the refrigerant circulation passage 1. For this reason, when the load required for air conditioning is low, the excess refrigerant in the compression chamber of the variable capacity compressor 13 is not supplied to the refrigerant circulation passage 1 to perform the reduce operation, and the common port 19, the common passage 9 and the After returning to the reducer port 12 b of the accumulator 12 through the reduce passage 3. Thereby, the flow rate of the refrigerant per unit time supplied to the refrigerant circulation passage 1 is reduced, and the load on the compressor 13 is reduced.
[0037]
When the reduce operation is performed in this manner, the first control valve 4 for injection is closed while the second control valve 4 for reduce is open.
[0038]
In the normal operation mode in which the required air conditioning load is in the normal range, the first control valve 8 and the second control valve 4 are closed, and the injection passage 5 and the reduce passage 3 are closed. Therefore, the injection operation and the reduce operation are not executed.
[0039]
FIG. 2 schematically shows a main part inside the scroll compressor 13. The compressor 13 includes a spiral first scroll 131 having a spiral shape, a fixed second scroll 132 having a spiral shape, and a spiral variable volume formed by the first scroll 131 and the second scroll 132. It has a first compression chamber 133 and a second compression chamber 134.
[0040]
As shown in FIG. 2, the discharge port 20 can communicate with the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134, and the gaseous refrigerant compressed in the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134. Is discharged.
[0041]
The common port 19 communicates with the injection passage 5 and the reduce passage 3 via the common passage 9. According to this embodiment, the common port 19 is commonly used for the refrigerant flow increasing operation (injection operation) and the refrigerant flow decreasing operation (reduce operation). As shown in FIG. 2, the common port 19 has a first common port 19 a for communicating one of the first compression chambers 133 with the common passage 9 and a second common port 19 for communicating the other second compression chamber 134 with the common passage 9. And two common ports 19b.
[0042]
As described above, according to the present embodiment, the injection passage 5 and the reduce passage 3 are provided. When the load required for air conditioning is high, the first control valve 8 for injection is opened to open the injection passage 5 while the second control valve 4 for reduction is closed to close the reduce passage 3. Thereby, the gaseous refrigerant in the second accumulator 103 is supplied from the injection passage 5 to the first compression chamber 133 via the common passage 9 and the first common port 19a, and is supplied to the first compression chamber 133 via the common passage 9 and the second common port 19b. It is sent to the second compression chamber 134. Eventually, the flow rate of the refrigerant to the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134 is increased. That is, the operation of increasing the refrigerant flow rate by the injection passage 5 is performed, and the flow rate of the refrigerant discharged from the compressor 13 is increased.
[0043]
When the load required for air conditioning is low, the first control valve 8 for injection is closed to close the injection passage 5, and the second control valve 4 for reduction is opened to open the reduce passage 3. The gaseous refrigerant in the compression chamber 133 is sent to the reduce passage 3 through the first common port 19a and the common passage 9, and the gaseous refrigerant in the second compression chamber 134 is sent through the second common port 19b and the common passage 9. It is sent to the reduce passage 3. That is, the operation of reducing the flow rate of the refrigerant in the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134 is performed by the reduce passage 3, and thus the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134 of the compressor 13 is reduced. Reduced.
[0044]
As a result, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, it is possible to easily cope with both a high air conditioning demand load and a low air conditioning demand load. Ability range can be increased.
[0045]
In the normal operation mode, both the first control valve 8 and the second control valve 4 are closed, so that the injection passage 5 and the reduce passage 3 are both closed, and the refrigerant flow increasing operation (injection operation) and The refrigerant flow reduction operation (reduce operation) is not executed.
[0046]
As described above, according to the present embodiment, with one compressor 13, the injection function of increasing the flow rate of the refrigerant supplied to the compression chamber of the compressor 13 and the flow rate of the refrigerant discharged from the compression chamber of the compressor 13 are reduced. It is possible to provide an engine-driven air conditioner that also has a reduce function.
[0047]
According to the present embodiment, as described above, the compressor 13 communicates with the compression chambers 133 and 134, communicates with the injection passage 5 and the reduce passage 3, and is common to the refrigerant flow increasing operation and the refrigerant flow decreasing operation. It has a common port 19 (19a, 19b). In this case, it is advantageous to reduce the number of ports formed in the compressor 13. Further, a common passage 9 communicating with both the injection passage 5 and the reduce passage 3 and communicating with the common ports 19 (19a, 19b) of the compressor 13 is provided. In this case, it is advantageous to reduce the number of passages through which the refrigerant flows.
[0048]
By the way, during the air conditioning operation, the compressor 13 repeatedly performs the compression process on the refrigerant. Since the common ports 19 (19a, 19b) of the compressor 13 communicate with the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134, they are affected by the compression step and the expansion step. Further, since the common passage 9 communicates with the common port 19 (19a, 19b) of the compressor 13, the refrigerant existing in the common passage 9 is supplied to the compressor 13 via the common port 19 (19a, 19b). It is affected by the compression step and the expansion step, and undergoes recompression and reexpansion.
[0049]
Therefore, during the cooling operation or the heating operation, when the first control valve 8 and the second control valve 4 are closed and the flow of the refrigerant in the common passage 9 is stopped, the refrigerant exists in the common passage 9. The refrigerant that has been subjected to the effects of re-compression and re-expansion repeatedly may be gradually heated to a high temperature, and the piping such as the common passage 9 may be heated to a high temperature.
[0050]
Here, if a check valve is provided in the common passage 9, the above-described influence can be reduced. However, in this case, the common passage 9 cannot be communicated with both the injection passage 5 and the reduce passage 3, so that the common function of the common passage 9 that increases and decreases the refrigerant cannot be achieved. When the temperature of the refrigerant in the common passage 9 rises as described above, the temperature of the refrigerant in the injection passage 5 and the refrigerant in the reduce passage 3 connected to the common passage 9 may also rise. In this case, the temperature of the pipe of the common passage 9 and the temperature of the pipe of the injection passage 5 increase, which is not preferable.
[0051]
In this regard, according to the present embodiment, as shown schematically in FIG. 3, a parallel passage 52 is provided in the injection passage 5 as a bypass passage in parallel with the first control valve 8 for injection. Have been. The parallel passage 52 communicates with the common port 19 (19a, 19b) of the compressor 13 via the common passage 9 and also communicates with the second accumulator 103 side. Further, as shown in FIG. 3, a capillary 53 is provided in the parallel passage 52.
[0052]
The capillary 53 is a hollow tube having a small flow path diameter and a long length, and is spirally bent in order to reduce the installation space. For this reason, the capillary 53 becomes a resistance to the flow of the refrigerant from the second accumulator 103 toward the common passage 9 and can function as a refrigerant resistor. Therefore, even in the normal operation mode, even when the first control valve 8 for injection is closed, the refrigerant is gradually supplied from the second accumulator 103 through the capillary 53 via the capillary 53 at the junction 5x of the injection passage 5. To the common passage 9, thereby suppressing the heating of the refrigerant in the injection passage 5 and the heating of the refrigerant in the common passage 9. Thereby, heating of the piping of the common passage 9 can be suppressed.
[0053]
Therefore, the above-described capillary 53 can function as a heating suppression unit that suppresses heating of the refrigerant in the common passage 9. As a result, even when the refrigerant does not flow in the common passage 9, it is possible to suppress the refrigerant existing in the common passage 9 from being heated to a high temperature.
[0054]
If the capillary 53 is not provided, the flow resistance of the capillary 53 is eliminated, so that the supply from the second accumulator 103 to the injection passage 5 is performed even though the first control valve 8 for injection is closed. Since the amount of the refrigerant to be injected is excessively increased and performs the same operation as that of the injection, there is a possibility that proper control may be hindered.
[0055]
In the above, when both the first control valve 8 for injection and the second control valve 4 for reduce are closed and the normal operation mode in which neither the injection operation nor the reduction operation is performed, the refrigerant is supplied from the second accumulator 103 side. Has been described in small quantities to the injection passage 5 via the capillaries 53 arranged in parallel with the first control valve 8 for injection. Furthermore, even during the reduction operation in which the second control valve 4 for reduction is open, the first control valve 8 for injection is closed, so that the capillary 53 is supplied little by little from the second accumulator 103 to the refrigerant. The fuel is supplied to the junction 5x of the injection passage 5 through the passage, so that the heating of the pipe at the end of the injection passage 5 can be suppressed.
[0056]
Instead of the capillary 53 or together with the capillary 53, an orifice having a function of reducing the flow rate of the refrigerant, a flow restrictor, or the like may be provided.
[0057]
Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the check valve 105 is provided on the common passage 9 side of the injection passage 5. The check valve 105 allows the refrigerant to flow from the injection passage 5 to the common passage 9, but has a function of suppressing the refrigerant from flowing from the common passage 9 to the injection passage 5. As a result, even when the refrigerant remaining in the common passage 9 is recompressed and re-expanded as described above, the refrigerant remaining in the common passage 9 is prevented from entering the injection passage 5 side. This is advantageous for reducing the flow rate of the refrigerant heated by the recompression and the recompression.
[0058]
Incidentally, the compressor 13 compresses the gaseous refrigerant to a high temperature and a high pressure. Liquid refrigerants are not preferred for compression. Further, in terms of lubrication of the compressor 13, it is preferable that the compressor 13 be operated to inject a gaseous refrigerant rather than a liquid refrigerant. Therefore, the refrigerant injected into the compressor 13 is preferably a gaseous refrigerant rather than a liquid refrigerant.
[0059]
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a second embodiment. The second embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and has the same operation and effect. Common parts are denoted by common symbols.
[0060]
Hereinafter, the description will be made focusing on the different parts. According to the present embodiment, the injection passage 5 is not provided with the parallel passage disposed in parallel with the first control valve 8B for injection. However, the injection first control valve 8B can be opened by a small amount. For this reason, in the normal operation mode in which both the injection operation and the reduce operation are not performed, the first control valve 8B for the injection is opened by a very small amount, and the gaseous refrigerant is gradually removed from the second accumulator 103 side by a small amount. The fuel is supplied to the injection passage 5 via the one control valve 8B, and is eventually supplied to the common passage 9. Thereby, the heating of the refrigerant in the injection passage 5 and, consequently, the heating of the refrigerant in the common passage 9 are suppressed. The first control valve 8B for injection, which is opened by a minute amount, can function as a heating suppression unit that suppresses heating of the refrigerant existing in the common passage 9. As a result, it is possible to prevent the refrigerant existing in the common passage 9 from being heated to a high temperature, and to prevent the piping of the common passage 9 from being heated to a high temperature.
[0061]
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a third embodiment. The third embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and has the same operation and effect. Common parts are denoted by common symbols.
[0062]
Hereinafter, the description will be made focusing on the different parts. The compressor 13C according to the present embodiment does not have a common port common to the injection operation and the reduce operation, unlike the first embodiment.
[0063]
FIG. 6 schematically shows a main part inside the compressor 13C. As shown in FIG. 6, the compressor 13 </ b> C has a spiral first scroll 131, a spiral second scroll 132, and a spiral volume variable formed by the first scroll 131 and the second scroll 132. A first compression chamber 133 and a second compression chamber 134, a discharge port 20 capable of discharging the refrigerant compressed in the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134, an injection passage 5, and a first control valve for injection. And a reduction port 25 communicating with the reduction passage 3 and the second control valve 4 for reduction.
[0064]
According to the present embodiment, the injection port 24 is dedicated to the injection operation, and is formed by the first injection port 24a and the second injection port 24b. The reduce port 25 is dedicated to the reduce operation, and is formed by a first reduce port 25a and a second reduce port 25b.
[0065]
As shown in FIG. 6, check valves 106 and 107 are provided to allow the refrigerant to flow from the injection passage 5 to the first injection port 24a and the second injection port 24b. The check valves 106 and 107 have a backflow prevention function, and suppress the flow of refrigerant from the first injection port 24a and the second injection port 24b to the injection passage 5.
[0066]
As shown in FIG. 6, check valves 108 and 109 are provided to allow the refrigerant to flow from the first reducer 25a and the second reducer port 25b to the reducer passage 3. The check valves 108 and 109 have a backflow preventing function, and suppress the flow of the refrigerant from the reduce passage 3 to the first reduce 25a and the second reduce port 25b.
[0067]
Also in this embodiment, as can be understood from FIG. 6, during the injection operation, the first control valve 8 for injection is opened and the injection passage 5 is opened while the second control valve 4 for reduction is closed. Then, the refrigerant of the second accumulator 103 flows to the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134 via the injection passage 5, the check valves 106 and 107, the first injection port 24a, and the second injection port 24b. The flow rate of the refrigerant supplied to the first compression chamber 133 and the second compression chamber 134 is increased.
[0068]
Also, at the time of the reduce operation, as can be understood from FIG. 6, when the first control valve 8 for injection is closed and the second control valve 4 for reduce is opened and the reduce passage 3 is opened, the first The refrigerant in the compression chamber 133 and the refrigerant in the second compression chamber 134 pass through the first reduction port 25a and the second reduction port 25b, the check valves 108 and 109, the second control valve 4 for reduction, and the reduction passage 3. Therefore, the flow rate of the refrigerant discharged from the compressor 13C is reduced.
[0069]
When the above-described injection operation (refrigerant flow rate increasing operation) and reduce operation (refrigerant flow rate decreasing operation) are not executed, that is, in the normal operation mode, both the first control valve 8 and the second control valve 4 are closed. As a result, both the injection passage 5 and the reduce passage 3 are closed.
[0070]
Also in the present embodiment, the injection function of increasing the flow rate of the refrigerant supplied to the compression chambers 133 and 134 of the compressor 13C and reducing the flow rate of the refrigerant discharged from the compression chambers 133 and 134 of the compressor 13C with one compressor 13C. It is possible to provide an air conditioner such as an engine-driven air conditioner that also has a reduce function to perform the reduction. Therefore, it is possible to satisfactorily cope with the level of the load required for air conditioning.
[0071]
(Other)
According to the first embodiment shown in FIG. 1, a parallel passage 52 is provided in the injection passage 5 as a bypass passage in parallel with the first control valve 8, and a capillary 53 is provided in the parallel passage 52. Is provided. The present invention is not limited to this. In the reduce passage 3, a parallel passage parallel to the second control valve 4 is provided as a bypass passage, and a refrigerant resistor such as a capillary or an orifice may be provided in the parallel passage. good. The compressor is not limited to the scroll type, but may be another type.
[0072]
According to the first embodiment shown in FIG. 1, when the degree of opening of the first control valve 8 is small or when the first control valve 8 is closed, the capillary is supplied to the injection passage 5, and thus the common passage 9 to suppress heating of the refrigerant. 53 (heating suppression means) is provided, but the invention is not limited to this. When the degree of opening of the second control valve 4 is small or when the second control valve 4 is closed, the refrigerant is supplied to the reduce passage 3 and thus the common passage 9. A capillary (heating suppression means) for suppressing the heating of the refrigerant may be provided. In addition, the present invention is not limited to only the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, with one compressor, an injection function for increasing the flow rate of refrigerant to the compression chamber of the compressor and a reduce function for reducing the flow rate of refrigerant discharged from the discharge port of the compression chamber of the compressor It is possible to provide an air conditioner such as an engine driven air conditioner which also has the above. Therefore, it is possible to satisfactorily cope with the level of the load required for air conditioning.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a gas engine driven air conditioner according to a first embodiment.
FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing the inside of a compressor of a gas engine driven air conditioner according to the first embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a vicinity of a first control valve and a capillary provided in an injection passage in a gas engine driven air conditioner according to the first embodiment.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a required air conditioning load and a control capacity width in the gas engine driven air conditioning system.
FIG. 5 is a conceptual diagram schematically showing a gas engine driven air conditioner according to a second embodiment.
FIG. 6 is a conceptual diagram schematically showing the inside of a compressor of a gas engine driven air conditioner according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
In the figure, 1 is a refrigerant circulation circuit, 14 is an outdoor heat exchanger (heat exchanger), 17 is an indoor heat exchanger (heat exchanger), 13 is a compressor, 19 is a common port, 20 is a discharge port, and 3 is a reducer. The passage 4, 4 is a second control valve, 5 is an injection passage, 8 is a first control valve, 9 is a common passage, 52 is a parallel passage, and 53 is a capillary (refrigerant resistor, heating suppression means).

Claims

A compressor having a discharge port for discharging the refrigerant, a suction port for sucking the refrigerant, and a compression chamber communicating with the discharge port and the suction port;
Refrigerant discharged from the discharge port of the compressor flows, a refrigerant circulation passage for returning the refrigerant to the suction port,
In an air conditioner including a heat exchanger provided in the refrigerant circulation passage and performing at least one of heating and cooling,
An injection passage for performing an injection operation to increase the refrigerant flow rate to the compression chamber of the compressor when the air conditioning request load is high,
A reduce passage that performs a reduce operation to reduce the flow rate of the refrigerant from the discharge port of the compressor when the air conditioning request load is low,
A normal operation mode in which the injection path and the reduce path are closed; a mode in which the injection path is opened to perform a refrigerant flow increasing operation by the injection path; and a state in which the reduce path is opened to reduce the refrigerant flow rate by the reduce path. An air conditioner comprising: a control valve that switches between a mode in which air conditioning is performed.

2. The air conditioning system according to claim 1, wherein the control valve includes an injection first control valve that opens and closes the injection passage, and a reduce second control valve that opens and closes the reduce passage. 3. apparatus.

In claim 1, the compressor has a common port that communicates with the compression chamber, communicates with the injection passage and the reduce passage, and is commonly used for a refrigerant flow increasing operation and a refrigerant flow decreasing operation. ,
An air conditioner comprising a common passage communicating with both the injection passage and the reduce passage and communicating with the common port of the compressor.

2. The method according to claim 1, wherein when the degree of opening of the control valve is small or when the valve is closed, a refrigerant is supplied to at least one of the injection passage, the reduce passage, and the common passage to heat the refrigerant in at least one of the injection passage, the reduce passage, and the common passage. An air conditioner characterized by being provided with a heating suppression means for suppressing the temperature.

5. The air conditioner according to claim 4, wherein the control valve is a valve that can continuously switch an opening degree, and the control valve whose opening degree is set to a small amount constitutes the heating suppression unit. .

The refrigerant resistor according to claim 4, wherein a parallel passage is provided which is directly or indirectly communicated with the common port of the compressor and is disposed in parallel with the control valve, and which has resistance to the flow of the refrigerant. Is provided in the parallel passage, and the refrigerant resistor constitutes the heating suppressing means.

The air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the compressor is driven by a gas engine.