JP2005077039A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、２シリンダ圧縮運転から１シリンダ圧縮運転への移行を円滑にして、低能力運転時における信頼性の向上を得られる空気調和機を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル回路Ｇに、２つのシリンダ室１４ａ，１４ｂを備えた圧縮機構部２と電動機部から構成される２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒを備え、電動機部にインバータ回路３０から駆動電源を供給し、四方切換え弁６０により負荷に応じて両方のシリンダ室に蒸発器２１から冷媒を流入して圧縮運転を行う２シリンダ圧縮運転モードと一方のシリンダ室に高圧冷媒を流入させてそのシリンダ室における圧縮運転を休止させ他方のシリンダ室のみで圧縮運転を行う１シリンダ圧縮運転モードとに切換え、制御部は２シリンダ圧縮運転モードから１シリンダ圧縮運転モードの切換え移行時に圧縮機を所定の回転数で所定時間運転する移行運転を行ったあと切換えるように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２シリンダ形ロータリ密閉形圧縮機を備えた空気調和機に係り、特に２シリンダ圧縮運転から１シリンダ圧縮運転への切換え時における運転制御に関する。

近年、シリンダを上下に２セット備えた、２シリンダタイプのロータリ式密閉形圧縮機が標準化されつつある。そして、このような圧縮機において、常時圧縮作用をなすシリンダと、必要に応じて圧縮−停止の切換えを可能としたシリンダを備えることができれば、仕様が拡大されて有利となる。

たとえば、［特許文献１］には、圧縮機にシリンダ室を２室備え、必要に応じていずれか一方のシリンダ室のベーンをローラから強制的に離間保持するとともに、そのシリンダ室を高圧化して圧縮作用を中断させる高圧導入手段を備えたことを特徴とする技術が開示されている。
特開平１−２４７７８６号公報

しかしながら、この種の２シリンダ形ロータリ式圧縮機においては、低能力運転を行うべく回転数を低下させても、２つのシリンダ室での圧縮運転は継続状態となっていて、実質的に低能力運転が困難であった。

また、通常の１シリンダ形ロータリ式圧縮機において低回転数運転を行うと、圧縮機の振動が悪化し易く運転を継続することが困難であり、低能力でしかも低振動の運転を行うのは事実上不可能であった。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備えて、２シリンダ圧縮運転から１シリンダ圧縮運転への移行を円滑にして、低能力運転時における信頼性の向上を得られる空気調和機を提供しようとするものである。

上記目的を満足するため、本発明の空気調和機は、冷凍サイクル回路に、２つのシリンダ室を有する圧縮機構部と電動機部とから構成される２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備え、この圧縮機の電動機部にインバータ回路から駆動電源を供給し、切換え手段により負荷に応じて、２シリンダ形ロータリ式圧縮機の両方のシリンダ室に蒸発器から冷媒を導入して圧縮運転を行う２シリンダ圧縮運転モードと、一方のシリンダ室に冷凍サイクルの高圧冷媒を導入してそのシリンダ室における圧縮運転を休止させ他方のシリンダ室のみで圧縮運転を行う１シリンダ圧縮運転モードとに切換え、この切換え手段による２シリンダ圧縮運転モードから１シリンダ圧縮運転モードの切換え移行時に２シリンダ形ロータリ式圧縮機を所定の回転数で所定時間運転する移行運転を行ったあと切換えるように制御する制御手段を具備する。

本発明によれば、２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備えて、２シリンダ圧縮運転から１シリンダ圧縮運転への移行を円滑にして、低能力運転での信頼性の向上を得られる空気調和機を提供できる。

[実施例１]
以下、本発明の実施例１の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１は、２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの一部を断面にし、かつこの圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクル回路Ｇの構成を示す図である。
はじめに、２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒから説明すると、１は密閉ケースであって、この密閉ケース１内の下部には後述する圧縮機構部２が設けられ、上部には図示しない電動機部が設けられる。この電動機部と上記圧縮機構部２とは、回転軸４を介して連結される。

上記電動機部は、密閉ケース１に嵌合固着されるステータと、このステータの内周面に狭小の間隙を存して配置されるローターとから構成される。そして上記電動機部には、運転周波数を可変するインバータ３０が接続され、このインバータ３０を介して制御部（制御手段）４０と電気的に接続される。

上記圧縮機構部２は、回転軸４の下部に、中間仕切り板７を介して上下に配設される第１のシリンダ８Ａと、第２のシリンダ８Ｂを備えている。これら第１、第２のシリンダ８Ａ，８Ｂは、互いに外形形状寸法が相違し、かつ内径寸法が同一となるように設定される。第１のシリンダ８Ａの外径寸法は密閉ケース１の内径寸法よりも僅かに大に形成され、密閉ケース１内周面に圧入されたうえに、密閉ケース１外部からの溶接加工によって位置決め固定される。

第１のシリンダ８Ａの上面部には主軸受９が取付固定される。第２のシリンダ８Ｂの下面部には副軸受１１が取付固定される。上記中間仕切板７および副軸受１１の外径寸法は第２のシリンダ８Ｂの内径寸法よりもある程度大であり、しかもこのシリンダ８Ｂの内径位置がシリンダ中心からずれている。そのため、第２のシリンダ８Ｂの外周一部は中間仕切板７および副軸受け１１の外径よりも径方向に突出している。

上記回転軸４は、中途部と下端部が上記主軸受９と上記副軸受１１に回転自在に枢支される。さらに回転軸４は各シリンダ８Ａ，８Ｂ内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される２つの偏心部４ａ，４ｂを一体に備えている。各偏心部４ａ，４ｂは互いに同一直径をなし、各シリンダ８Ａ，８Ｂ内径部に位置するよう組み立てられる。各偏心部４ａ，４ｂの周面には、互いに同一直径をなす偏心ローラ１３ａ，１３ｂが嵌合される。

上記第１のシリンダ８Ａと第２のシリンダ８Ｂは、上記中間仕切り板７と主軸受９および副軸受１１で上下面が区画され、それぞれの内部にシリンダ室１４ａ，１４ｂが形成される。各シリンダ室１４ａ，１４ｂは互いに同一直径および高さ寸法に形成され、各シリンダ室１４ａ，１４ｂに上記偏心ローラ１３ａ，１３ｂがそれぞれ偏心回転自在に収容される。

各偏心ローラ１３ａ，１３ｂの高さ寸法は、各シリンダ室１４ａ，１４ｂの高さ寸法と同一に形成される。したがって、偏心ローラ１３ａ，１３ｂは互いに１８０°の位相差があるが、シリンダ室１４ａ，１４ｂで偏心回転することにより、シリンダ室において同一の排除容積に設定される。各シリンダ８Ａ，８Ｂには、シリンダ室１４ａ，１４ｂと連通するベーン室２２ａ，２２ｂが設けられている。各ベーン室２２ａ，２２ｂには、ベーン１５ａ，１５ｂがシリンダ室１４ａ，１４ｂに対して突没自在に収容される。

図２は、第１のシリンダ８Ａと第２のシリンダ８Ｂを分解して示す斜視図である。
上記ベーン室２２ａ，２２ｂは、ベーン１５ａ，１５ｂの両側面が摺動自在に移動できるベーン収納溝２３ａ，２３ｂと、各ベーン収納溝２３ａ，２３ｂ端部に一体に連設されベーン１５ａ，１５ｂの後端部が収容される縦孔部２４ａ，２４ｂとからなる。上記第１のシリンダ８Ａには、外周面とベーン室２２ａとを連通する横孔２５が設けられ、ばね部材２６が収容される。ばね部材２６は、ベーン１５ａの背面側端面と密閉ケース１内周面との間に介在され、ベーン１５ａに弾性力（背圧）を付与して、この先端縁を偏心ローラ１３ａに接触させる圧縮ばねである。

上記第２のシリンダ８Ｂ側のベーン室２２bにはベーン１５ｂ以外に何らの部材も収容されていないが、後述するようにベーン室２２bの設定環境と、後述する圧力切換え機構（切換え手段）Ｋの作用に応じて、ベーン１５ｂの先端縁を上記偏心ローラ１３ｂに接触させるようになっている。各ベーン１５ａ，１５ｂの先端縁は平面視で半円状に形成されており、平面視で円形状の偏心ローラ１３ａ，１３ｂ周壁に偏心ローラ１３ａの回転角度にかかわらず線接触できる。

そして、上記偏心ローラ１３ａ，１３ｂがシリンダ室１４ａ，１４ｂの内周壁に沿って偏心回転したとき、ベーン１５ａ，１５ｂはベーン収納溝２３ａ，２３ｂに沿って往復運動し、かつベーン後端部が縦孔部２４ａ，２４ｂから進退自在となる作用ができる。上述したように、上記第２のシリンダ８Ｂの外形寸法形状と、上記中間仕切板７および副軸受１１の外径寸法との関係から、第２のシリンダ８Ｂの外形一部は密閉ケース１内に露出する。

この第２のシリンダ８Ｂにおける密閉ケース１への露出部分が上記ベーン室２２ｂに相当するように設計されており、したがってベーン室２２ｂおよびベーン１５ｂ後端部はケース内圧力を直接的に受けることになる。特に、第２のシリンダ８Ｂおよびベーン室２２ｂは構造物であるからケース内圧力を受けても何らの影響もないが、ベーン１５ｂはベーン室２２ｂに摺動自在に収容され、かつ後端部がベーン室２２ｂの縦孔部２４ｂに位置するので、ケース内圧力を直接的に受ける。

上記ベーン１５ｂの先端部は第２のシリンダ室１４ｂに対向しており、ベーン先端部はシリンダ室１４ｂ内の圧力を受ける。結局、上記ベーン１５ｂは先端部と後端部が受ける互いの圧力の大小に応じて、圧力の大きい方から圧力の小さい方向へ移動するよう構成されている。各シリンダ８Ａ，８Ｂには上記取付けボルト１０，１２が挿通するもしくは螺挿される取付け用孔もしくはねじ孔が設けられ、第１のシリンダ８Ａのみ円弧状のガス通し用孔部２７が設けられている。

再び図１に示すように、密閉ケース１の上端部には、吐出管１８が接続される。この吐出管１８は、圧縮機Ｒとともに冷凍サイクル回路Ｇを構成する凝縮器１９と、電子膨張弁２０および蒸発器２１を介してアキュームレータ１７に接続される。このアキュームレータ１７底部には、第１の吸込み管１６ａと、第２の吸込み管１６ｂが接続される。第１の吸込み管１６ａは密閉ケース１と第１のシリンダ８Ａ側部を貫通し、第１のシリンダ室１４ａ内に直接連通する。第２の吸込み管１６ｂは、四方切換え弁６０のポートＳに連通する。四方切換え弁６０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを備えた空気調和機において、冷房運転と暖房運転の切換えをなす通常構成の四方切換え弁をそのまま用いている。

上記四方切換え弁６０は４つのポートを備えていて、先に説明したＳポートの他に、密閉ケース１と第２のシリンダ８Ｂ側部を貫通し第２のシリンダ室１４ｂ内に直接連通する第３の吸込み管１６ｃが接続するポートＣと、上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの吐出管１８中途部から分岐する分岐管Ｐが接続するポートＤと、先端が図示しない栓体にて完全閉塞される閉塞管Ｘが接続されるポートＥを備えている。これら分岐管Ｐと第１〜第３の吸込み管１６ａ〜１６ｃおよび四方切換え弁６０とで圧力切換え機構（切換え手段）Ｋが構成される。

図３および図４は、同じ四方切換え弁６０の内部構造を示す断面図であり、互いに異なる状態を示している。上記四方切換え弁６０（特開平１１−２８７３５２号公報の図１にも示されている）は、主弁と副弁（パイロット弁とも呼ばれる）とから構成されていて、ここでは四方切換え弁６０として主弁のみを図示している。

主弁としての上記四方切換え弁６０は、両端が閉塞される筒状の弁箱６３を有している。弁箱６３内には弁体６４が弁箱６３の軸方向に沿って移動自在に収容されていて、この弁体６４の両側部には連結棒６５を介してピストン６６ａ，６６ｂが接続される。それぞれのピストン６６ａ，６６ｂは弁箱６３内壁に摺接可能に収容され、弁箱６３の軸方向に沿って摺動自在である。各ピストン６６ａ，６６ｂには図示しない細孔が設けられていて、ピストンの両側部において気体の流通が可能である。

上記弁体６４は、弁箱６３に設けられる弁座６７に沿って移動でき、かつ弁座６７には上記ポートＣと、ポートＳおよびポートＥが設けられる。したがって、弁体６４は、その位置に応じてポートＣとポートＳに対向して第３の吸込み管１６ｃと第２の吸込み管１６ｂ相互を連通し、あるいはポートＳとポートＥに対向して第２の吸込み管１６ｂと閉塞管Ｘとを連通するようになっている。さらに弁箱６７には、上記弁座６７と対向する位置に分岐管Ｐが嵌め込まれる上記ポートＤが設けられる。

弁箱６３の両側端部には細管６８，６９が設けられ、上記第２の吸込み管１６ｂの中途部に低圧細管７０が接続される。これら一対の細管６８，６９および低圧細管７０とも上記副弁から延出されていて、副弁での切換え作用に応じて低圧細管７０から左右の細管６８，６９のいずれか一方へ低圧ガスが導かれるようになっている。

上記副弁は、弁体によって互いに開閉切換えがなされる一対の弁座と、上記弁体を電磁的に駆動するソレノイドおよび弁体の位置を磁気的に保持する永久磁石を備えている。ソレノイドに通電して、＋（プラス）もしくは−（マイナス）の一方の極性を与えると、弁体が駆動されて一方の弁座を開放して上記低圧細管７０と左側の細管６８とを連通させ、他方の弁座を閉じ右側の細管６９を閉成する。そのあと、ソレノイドを非通電状態に変えるが、弁体の位置を永久磁石が磁気的に保持する。

図３は、このときの四方切換え弁６０の内部状態を示していて、分岐管Ｐから弁箱６３内に高圧ガスが導入され、弁箱６３内に高圧ガスが充満する。高圧ガスは、左右一対のピストン６６ａ，６６ｂに設けられる細孔を介してピストン６６ａ，６６ｂと弁箱６３端面との間に形成される空間室Ｒａ，Ｒｂ内に導入される。副弁では一方の弁座が閉じられているので、一方（右側）の空間室Ｒｂに充満する高圧ガスが行き場がなくなり、その空間室Ｒｂが高圧雰囲気となる。

一方、副弁の他方の弁座は開放されて低圧細管７０と細管６８が連通し、他方（左側）の空間室Ｒａが連通され、低圧雰囲気となる。すなわち、両側の空間室Ｒａ，Ｒｂにおいて圧力差が生じ、ピストン６６ａ，６６ｂとともに弁体６４が左方向に移動する。弁体６４を介して第２の吸込み管１６ｂと第３の吸込み管１６ｃとが連通状態となり、弁箱６３を介して分岐管Ｐと閉塞管Ｘとが連通するようになっている。

図３の状態から副弁のソレノイドに通電して逆の極性を付与すると、図４に示す状態に変る。副弁における弁体が移動し一方の弁座が閉じて他方の弁座が開き、低圧細管７０と右側の細管６９とが連通される。このあとソレノイドを非通電状態とするが、弁体の位置を永久磁石が磁気的に保持する。

これにより、一方（右側）の空間室Ｒｂが低圧雰囲気となり、他方（左側）の空間室Ｒａが高圧雰囲気となる。両側の空間室Ｒａ，Ｒｂにおいて圧力差が生じ、ピストン６６ａ，６６ｂとともに弁体６４が右方向に移動する。したがって、弁体６４を介して第２の吸込み管１６ｂと閉塞管Ｘが連通状態となり、弁箱６３を介して分岐管Ｄと第３の吸込み管１６ｃとが連通するようになっている。

つぎに、上述の２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒを備えた冷凍サイクルの作用について説明する。

（１） ２シリンダ圧縮運転（全能力運転）を選択した場合：
上記制御部４０は、四方切換え弁６０を構成する副弁のソレノイドに一旦通電して一方の極性を付与し、かつインバータ３０を介して電動機部に運転信号を送る。回転軸４が回転駆動され、偏心ローラ１３ａ，１３ｂは各シリンダ室１４ａ，１４ｂ内で偏心回転を行う。副弁の弁体の位置は永久磁石が保持する。

第１のシリンダ８Ａにおいては、ベーン１５ａがばね部材２６によって常に弾性的に押圧付勢されるところから、ベーン１５ａの先端縁が偏心ローラ１３ａ周壁に摺接して第１のシリンダ室１４ａ内を吸込み室と圧縮室に二分する。偏心ローラ１３ａのシリンダ室１４ａ内周面転接位置とベーン収納溝２３ａが一致し、ベーン１５ａが最も後退した状態で、このシリンダ室１４ａの空間容量が最大となる。冷媒ガスはアキュームレータ１７から第１の吸込管１６ａを介して上部シリンダ室１４ａに吸込まれ充満する。

偏心ローラ１３ａの偏心回転にともなって、偏心ローラの第１のシリンダ室１４ａ内周面に対する転接位置が移動しシリンダ室１４ａの区画された圧縮室の容積が減少して、先にシリンダ室１４ａに導かれたガスが徐々に圧縮される。回転軸４が継続して回転され、第１のシリンダ室１４ａの圧縮室の容量がさらに減少してガスが圧縮され、所定圧まで上昇したところで図示しない吐出弁が開放する。高圧ガスはバルブカバーａを介して密閉ケース１内に吐出され充満し、密閉ケース上部の吐出管１８から吐出される。

一方、先に説明したような副弁の作用によって、上記蒸発器２１で蒸発しアキュームレータ１７で気液分離された低圧の蒸発冷媒が第２の吸込み管１６ｂから四方切換え弁６０と第３の吸込み管６０ｃを介して第２のシリンダ室１４ｂに導かれ、第２のシリンダ室１４ｂに吐出圧（高圧）が導かれることはない。第２のシリンダ室１４ｂは吸込み圧（低圧）雰囲気となる一方で、ベーン室２２ｂが密閉ケース１内に露出して吐出圧（高圧）下にある。上記ベーン１５ｂにおいては、その先端部が低圧条件となり、かつ後端部が高圧条件となって、前後端部で差圧が存在する。

この差圧の影響で、ベーン１５ｂの先端部が偏心ローラ１３ｂに摺接するように押圧付勢される。すなわち、第１のシリンダ室１４ａ側のベーン１５ａがばね部材２６により押圧付勢され圧縮作用が行われるのと全く同様の圧縮作用が、第２のシリンダ室１４ｂにおいても行われる。結局、２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒにおいては、第１のシリンダ室１４ａと、第２のシリンダ室１４ｂとの両方での２シリンダ圧縮作用がなされる、全能力運転が行われる。

密閉ケース１から吐出管１８を介して吐出される高圧ガスは、凝縮器１９に導かれて凝縮液化し、電子膨張弁２０で断熱膨張し、蒸発器２１で熱交換空気から蒸発潜熱を奪って冷房作用をなす。そして、蒸発したあとの冷媒はアキュームレータ１７に導かれて気液分離され、再び第１〜第３の吸込み管１６ａ〜１６ｃから圧縮機Ｒの圧縮機構部２に吸込まれて上述の経路を循環する。

（２） １シリンダ圧縮運転（能力半減運転）を選択した場合：
１シリンダ圧縮運転（圧縮能力を半減する運転）を選択すると、制御部４０は副弁のソレノイドに一旦通電して逆極性を付与して四方切換え弁６０を切換え設定する。第１のシリンダ室１４ａにおいては上述したように通常の圧縮作用がなされ、密閉ケース１内に吐出された高圧ガスが充満してケース内高圧となる。吐出管１８から吐出される高圧ガスの一部が分岐管Ｐに分流されて四方切換え弁６０に導かれる。四方切換え弁６０においては、分岐管Ｐと第３の吸込み管１６ｃとを連通させる状態に変り、分流された高圧ガスはこれらを介して第２のシリンダ室１４ｂ内に導入される。

上記第２のシリンダ室１４ｂが吐出圧（高圧）雰囲気にある一方で、ベーン室２２ｂはケース内高圧と同一の状況下にあることには変りがない。そのため、ベーン１５ｂは前後端部とも高圧の影響を受けていて、前後端部において差圧が存在しない。ベーン１５ｂはローラ１３ｂ外周面から離間した位置で移動することなく停止状態を保持し、第２のシリンダ室１４ｂでの圧縮作用は行われない。結局、第１のシリンダ室１４ａのみでの１シリンダ圧縮が行われて、能力を半減した運転がなされることになる。

なお、上述した２シリンダ圧縮運転（全能力運転）と、１シリンダ圧縮運転（能力半減運転）との選択切換え操作は、負荷の大小に応じて自動的にもしくは手動で行われることになる。そして、２シリンダ圧縮運転中に１シリンダ圧縮運転への切換え信号が出た場合に、四方切換え弁６０を構成する副弁のソレノイドに通電しても、四方切換え弁６０自体は高圧側圧力と低圧側圧力との圧力差により動作するものであるから、直ちに円滑な切換えができない虞れがある。あるいは、１シリンダ圧縮運転中に２シリンダ圧縮運転への切換え信号が出る場合もあり、このときも四方切換え弁６０の円滑な切換えをなす必要がある。

そこで、制御部４０は以下に述べるような制御をなす。
（Ａ） ２シリンダ圧縮運転モードから１シリンダ圧縮運転モードへの切換え
制御方法：１
図５に示すように、２シリンダ圧縮運転中に１シリンダ圧縮運転への切換え信号が出たら、制御部４０は２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒを所定の回転数Ａ［Ｈｚ］で、かつ所定時間運転する移行運転を行うよう制御し、そのあと１シリンダ圧縮運転への切換え制御をなす。

そして、制御部４０は移行運転中における圧縮機Ｒの回転数を、それまで行っていた２シリンダ圧縮運転時における圧縮機Ｒの回転数よりも大きくするよう制御する。１シリンダ圧縮運転に切換ったら、制御部４０は圧縮機Ｒの回転数を２シリンダ圧縮運転時のα倍した回転数で運転を行うよう制御する。（なお、四方切換え弁６０と電子膨張弁２０に対する制御は後述する。）
このことにより、１シリンダ圧縮運転への切換え前後における２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの能力差が低減して、極めて円滑な切換えをなし快適性を保持できる。そして、移行運転時に圧縮機Ｒの回転数が２シリンダ圧縮運転時よりも大となるので、高圧側と低圧側との圧力差がより大となる。移行運転が終了して、副弁のソレノイドに切換え信号を送ると、適度な圧力差が得られた状態となって四方切換え弁６０における弁体６４が速やかに移動し、確実に１シリンダ圧縮運転状態に切換る。

１シリンダ圧縮運転に切換ったあとの回転数は、２シリンダ圧縮運転時のα倍の回転数となすよう制御されるので、第１、第２のシリンダ室１４ａ，１４ｂの排除容積が互いに同一で、かつαが２であった場合は、理論上切換え前後での能力の差は０（ゼロ）となり、快適性が保持される。また、運転切換え時における急激な回転数変化により圧縮機Ｒの制御が追従できない場合の回避策として上記αを適当な値に調整することで、信頼性を保持した状態で円滑な切換えができる。

制御方法：２
２シリンダ圧縮運転中に後述する移行条件のいずれか１つが満足されているか否かを判断し、満足されている場合に限って制御方法：１で述べた移行運転を行い、そして１シリンダ圧縮運転へ切換える。

移行条件（ａ）として、２シリンダ圧縮運転時に２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの回転数が所定回転数以下になっているか否かを判断する。すなわち、２シリンダ圧縮運転時に圧縮機Ｒの回転数が高い状態で１シリンダ圧縮運転への切換えを行うと、一時的に負荷の変動が大きくなり圧縮機Ｒの制御が困難となってしまう。これを回避するため圧縮機Ｒの回転数を所定回転数以下にする必要がある。

移行条件（ｂ）として、室外温度が所定の温度範囲にあるか否かを判断する。これにより、２シリンダ圧縮運転から１シリンダ圧縮運転に切換えたときに生じる急激な回転数の変動などによる２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの振動を抑制できる。

移行条件（ｃ）として、２シリンダ圧縮運転時に室外温度と室内温度との温度差が所定の値になっているか否かを判断する。このような室外温度と室内温度との温度差から負荷を推定することが可能であり、２シリンダ圧縮運転から１シリンダ圧縮運転に切換えたときに生じる急激な回転数の変動などによる２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの振動を抑制できる。

特に、移行条件（ｃ）の場合は、室外温度と室内温度を検知するための専用の温度センサを必要とし、かつ専用の制御回路を必要とする。そこで、室外温度の代用として冷媒の凝縮温度を充て、室内温度の代用として冷媒の蒸発温度を充てるようにしてもよい。常に、凝縮器に付設される温度センサが冷媒の凝縮温度を検知し、蒸発器に付設される温度センサが冷媒の蒸発温度を検知しているので、新たな温度センサを必要とせず、コストへの影響が少なくてすむ。

以上述べた移行条件（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の少なくともいずれか１つを制御条件として選択し、その条件を満足していることが判明したら、移行運転に移る。なお、当然ながら、複数の条件を組み合わせて選択してもよい。たとえば、移行条件（ａ）と（ｂ）を所定時間継続して満足することを判明できたら、移行条件（ｃ）を確認し、満足していれば移行運転に移る。移行条件（ｃ）では、室外温度に代って冷媒凝縮温度、室内温度に代って冷媒蒸発温度としてもよいことは、言うまでもない。以上は冷房運転時の説明であり、暖房運転時では、移行条件（ｂ）が外気温≧所定温度となる。

制御方法：３
図５に示すように制御部４０は、圧縮機Ｒの移行運転から１シリンダ圧縮運転に切換えたあと、所定時間（ｔ６）の間に四方切換え弁６０に対して同一の切換え信号を送る。具体的には、四方切換え弁６０を構成する副弁のソレノイドに切換え信号と同一極性の切換え信号を、所定間隔（Ｔ５）を存して所定時間（Ｔ３）だけ、繰り返して送る。これにより、確実に１シリンダ圧縮運転への切換えが完了して、より信頼性の向上を図れる。

そして、図５に示すように制御部４０は、移行運転中は電子膨張弁２０に対して２シリンダ圧縮運転時における開度以下の開度をなすよう制御し、高圧側と低圧側の圧力差を大にして四方切換え弁６０の動作を確実にし、１シリンダ圧縮運転時にはその切換え直前の開度を保持するよう制御する。

すなわち、電子膨張弁２０の２シリンダ圧縮運転時の開度を記憶し、１シリンダ圧縮運転への切換え直後に記憶値の開度を保持することにより、この切換え前後での冷媒流量を均一に保つことができる。結果として、運転切換えにより空気調和機の快適性が損なわれるのを防止できる。そして、１シリンダ圧縮運転前後での電子膨張弁２０の開度を同一とすることにより、冷媒流量を同程度とし、冷凍能力の上下動の抑制化を得られる。

（Ｂ） ２シリンダ圧縮運転モードから１シリンダ圧縮運転モードへの切換え
制御方法：１
図６に示すように、１シリンダ圧縮運転中に２シリンダ圧縮運転への切換え信号が出たら、制御部４０は２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒの回転数を１シリンダ圧縮運転時の回転数Ｂ［Ｈｚ］をβ倍した回転数で、かつ所定時間（ｔ７秒）間、運転する移行運転を行ったあと、２シリンダ圧縮運転へ切換える。（なお、四方切換え弁６０と電子膨張弁２０に対する制御は後述する。）
制御方法：２
図６に示すように制御部４０は、移行運転から２シリンダ圧縮運転に切換えたあと、所定時間（Ｔ６）の間に四方切換え弁６０に対して同一の切換え信号を送る。具体的には、四方切換え弁６０を構成する副弁のソレノイドに切換え信号と同一極性の切換え信号を、所定間隔（ｔ５）を存して所定時間（Ｔ３）だけ、繰り返して送る。これにより、確実に１シリンダ圧縮運転への切換えが完了して、より信頼性の向上を図れる。

そして、図６に示すように制御部４０は、移行運転中は電子膨張弁２０に対して１シリンダ圧縮運転時における開度以下の開度をなすよう制御し、２シリンダ圧縮運転時にはその切換え直前の開度を保持するよう制御する。

すなわち、制御部４０は電子膨張弁２０の１シリンダ圧縮運転時の開度を記憶し、２シリンダ圧縮運転への切換え直後に記憶値の開度を保持することにより、この切換え前後での冷媒流量を均一に保つことができる。結果として、運転切換えにより空気調和機の快適性が損なわれるのを防止できる。そして、２シリンダ圧縮運転前後での電子膨張弁２０の開度を同一とすることにより、冷媒流量を同程度とし、冷凍能力の上下動の抑制化を得られる。

なお、制御部４０は、２シリンダ圧縮運転モードでの圧縮機Ｒの最低回転数を、１シリンダ圧縮運転モードでの最低回転数よりも大きくなるよう制御する。２シリンダ圧縮運転時の圧縮機Ｒの最低回転数を１シリンダ圧縮運転時と同じくすると、圧縮機Ｒの振動値が大きくなる虞れがあるので、上述のように制御することによりこれを回避できる。

（Ｃ） その他の制御
制御方法：１
操作手段を用いて、２シリンダ圧縮運転モードと、１シリンダ圧縮運転モードの少なくともいずれか一方を強制的に選択する。上記操作手段として、たとえばリモートコントローラ等の遠隔操作盤が用いられる。

１シリンダ圧縮運転モードに対応する操作ボタンを押した場合や、制御基板上ないしは制御基板から接続された配線に付したスイッチを押したとき、あるいは制御基板の特定回路の短絡開放を行ったときには、即時に２シリンダ形ロータリ式圧縮機Ｒにおいて１シリンダ圧縮運転が開始される。

顧客が低能力の省エネルギー運転を求めた場合など、簡単に１シリンダ圧縮運転への切換えが可能となる。あるいは、サービスマンが故障時の判定をすばやく行うことができ、サービス性の向上を図れる。

なお、以上説明した圧力切換え機構Ｋとして四方切換え弁６０を備えることとしたが、これに限定されるものではなく、たとえば三方切換え弁を充ててもよく、あるいは開閉弁と逆止弁との組み合わせ、あるいは開閉弁２個の組合せであってもよく、種々の変形実施例の全てが含まれる。

また、以上説明した冷凍サイクルを、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する空気調和機に用いることもでき、冷房運転と暖房運転に対する制御は先に説明した制御方法をそのまま適用できる。さらに本発明の要旨を越えない範囲内で種々変形実施可能であることは勿論である。

本発明の実施例に係る、２シリンダ形ロータリ式圧縮機の縦断面図と、冷凍サイクル構成図。 同実施例に係る、第１のシリンダと第２のシリンダを分解した斜視図。 同実施例に係る、四方切換え弁の断面図。 同実施例に係る、図３とは異なる状態の四方切換え弁の断面図。 同実施例に係る、２シリンダ圧縮運転モードから１シリンダ圧縮運転モードへの切換え制御方法を説明する図。 同実施例に係る、１シリンダ圧縮運転モードから２シリンダ圧縮運転モードへの切換え制御方法を説明する図。

符号の説明

１４ａ…第１のシリンダ室、１４ｂ…第２のシリンダ室、２…圧縮機構部、Ｒ…２シリンダ形ロータリ式圧縮機、３０…インバータ回路、Ｇ…冷凍サイクル回路、２１…蒸発器、Ｋ…圧力切換え機構（切換え手段）、６０…四方切換え弁、４０…制御部（制御手段）。

Claims (9)

1. ２つのシリンダ室を有する圧縮機構部および電動機部から構成される２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備えた冷凍サイクル回路と、
   この冷凍サイクル回路における２シリンダ形ロータリ式圧縮機の上記電動機部に駆動電源を供給するインバータ回路と、
   負荷に応じて、上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機の両方のシリンダ室に冷凍サイクルを構成する蒸発器から冷媒を導入して圧縮運転を行う２シリンダ圧縮運転モードと、一方のシリンダ室に冷凍サイクルの高圧冷媒を導入してそのシリンダ室における圧縮運転を休止させ他方のシリンダ室のみで圧縮運転を行う１シリンダ圧縮運転モードとに切換える切換え手段と、
   この切換え手段による２シリンダ圧縮運転モードから１シリンダ圧縮運転モードの切換え移行時に、上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機を所定の回転数で所定時間運転する移行運転を行ったあと、１シリンダ圧縮運転モードに切換えるように制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする空気調和機。
2. 上記制御手段は、２シリンダ圧縮運転モードから移行運転への切換え時に、
   ａ． 圧縮機の回転数が所定回転数以下になったとき、
   ｂ． 室外温度が所定の温度になったとき、
   ｃ． 室外温度と室内温度との差が所定の値になったとき、
   の少なくともいずれか１つの条件を選択し、その条件が満足されたことを確認したうえで移行運転に切換え制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 上記制御手段は、冷媒の凝縮温度の検知値から上記室外温度を換算し、冷媒の蒸発温度の検知値から上記室内温度を換算することを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
4. 上記制御手段は、上記移行運転時に冷凍サイクルを構成する電子膨張弁の開度を一定値以下に制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
5. 上記制御手段は、上記電子膨張弁の開度を、上記移行運転の前後において同一になるように制御することを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
6. 上記制御手段は、１シリンダ圧縮運転モードから２シリンダ圧縮運転モードへの切換え時にも移行運転を行うとともに、この移行運転中は２シリンダ形ロータリ式圧縮機を所定の回転数で所定時間、１シリンダ圧縮運転をなすように制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
7. 上記制御手段は、運転モードの切換え時に、上記切換え手段への通電を所定間隔で複数回行うよう制御することを特徴とする請求項６記載の空気調和機。
8. ２つのシリンダ室を有する圧縮機構部および電動機部から構成される２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備えた冷凍サイクル回路と、
   この２シリンダ形ロータリ式圧縮機の上記電動機部に駆動電源を供給するインバータ回路と、
   負荷に応じて、上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機の両方のシリンダ室に冷凍サイクルを構成する蒸発器から冷媒を導入して圧縮運転を行う２シリンダ圧縮運転モードと、一方のシリンダ室に冷凍サイクルの高圧冷媒を導入してそのシリンダ室における圧縮運転を休止させ、他方のシリンダ室のみで圧縮運転を行う１シリンダ圧縮運転モードとに切換える切換え手段と、
   この切換え手段による２シリンダ圧縮運転モードでの２シリンダ形ロータリ式圧縮機の最低回転数を、１シリンダ圧縮運転モードでの２シリンダ形ロータリ式圧縮機の最低回転数よりも大きくした制御をなす制御手段と
   を具備することを特徴とする空気調和機。
9. ２つのシリンダ室を備えた圧縮機構部および電動機部から構成される２シリンダ形ロータリ式圧縮機を備えた冷凍サイクル回路と、
   この２シリンダ形ロータリ式圧縮機の上記電動機部に駆動電源を供給するインバータ回路と、
   負荷に応じて、上記２シリンダ形ロータリ式圧縮機の両方のシリンダ室に冷凍サイクルを構成する蒸発器から冷媒を導入して圧縮運転を行う２シリンダ圧縮運転モードと、一方のシリンダ室に冷凍サイクルの高圧冷媒を導入してそのシリンダ室における圧縮運転を休止させ、他方のシリンダ室のみで圧縮運転を行う１シリンダ圧縮運転モードとに切換える切換え手段と、
   ２シリンダ圧縮運転モードおよび１シリンダ圧縮運転モードの、少なくともいずれか一方を強制的に操作する操作手段と
   を具備することを特徴とする空気調和機。

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