JP2005098208A - Scroll compressor and air conditioner - Google Patents

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優 相見
Sukenari Tate
祐成 舘
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scroll compressor and an air conditioner capable of driving a gas engine for driving the scroll compressor in a high efficiency region at an appropriate torque. <P>SOLUTION: The air conditioner 1 has a scroll compressor 12 having a fixed scroll and a turning scroll. By turning of the turning scroll, a compression body is taken in into a compression chamber between the fixed scroll and the turning scroll from a suction port 21 on the outer edge, the compression chamber is transferred from the outer side to the inner side, and the compression body is compressed. The scroll compressor 12 is provided with a suction amount adjusting port 23 provided in a position communicable with the suction port 21 by the same compression chamber, capable of switching from being opened and closed by an opening/closing valve 17. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は,冷媒を循環させて室内の空調を行う空調装置及びその空調装置に使用されるスクロールコンプレッサに関する。さらに詳細には,ガスエンジンにより駆動されるスクロールコンプレッサ及び空調設備に関するものである。   The present invention relates to an air conditioner that circulates a refrigerant to perform indoor air conditioning and a scroll compressor used in the air conditioner. More specifically, the present invention relates to a scroll compressor driven by a gas engine and air conditioning equipment.

従来より,室内と室外とにそれぞれ熱交換器を備え,それらの間に冷媒を相変化させつつ循環させることによって室内空調を行う空調装置がある。このような空調装置では,低圧ガス状態の冷媒を圧縮して高圧ガス状態とするための圧縮機が利用される。この圧縮機としてガスエンジン駆動のスクロールコンプレッサを利用したものがある。スクロールコンプレッサは,渦巻き状の固定スクロールの間に配置された渦巻き状の旋回スクロールが旋回され,その内部の圧縮室の容積を小さくしていく。このコンプレッサでは,吸入口と吐出口とのガスの圧力差やガス吐出量によって必要とされるエンジントルクの大きさが決まる。そのため,空調装置の設定温度あるいは外気温との温度差等によって必要とされるエンジントルクはかなり変化する。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been an air conditioner that performs indoor air conditioning by providing heat exchangers both indoors and outdoors and circulating refrigerant while changing the phase between them. In such an air conditioner, a compressor for compressing a refrigerant in a low-pressure gas state into a high-pressure gas state is used. Some compressors use a gas engine driven scroll compressor. In the scroll compressor, a spiral orbiting scroll disposed between spiral fixed scrolls is swirled to reduce the volume of the compression chamber inside. In this compressor, the required engine torque is determined by the gas pressure difference between the suction port and the discharge port and the gas discharge amount. Therefore, the required engine torque varies considerably depending on the temperature difference from the set temperature of the air conditioner or the outside air temperature.

また,このスクロールコンプレッサを駆動するガスエンジンでは,一般に,負荷に応じてその回転数を変化させ,エンジンの軸トルクはほぼ一定となるように制御している。しかし,ガスエンジンは可変速度範囲(稼働できる回転数の範囲)には限度がある。そのため,大きく変化するような負荷,特に負荷がごく小さくなった場合に十分対応できなかった。そこで,コンプレッサの中間圧部分に開口部を設けた空調装置が提案されている(例えば,特許文献1参照。)。この空調装置では,負荷が小さいとき,コンプレッサの開口部から低圧流路へ冷媒ガスを流出させる。これにより,空調負荷が小さい場合の制御性を向上させている。
特開平10−115292号公報
In general, in a gas engine that drives the scroll compressor, the rotational speed is changed according to the load, and the shaft torque of the engine is controlled to be substantially constant. However, gas engines have a limited variable speed range (range of operating speeds). For this reason, it was not possible to adequately cope with loads that varied greatly, especially when the load became very small. Therefore, an air conditioner in which an opening is provided in the intermediate pressure portion of the compressor has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this air conditioner, when the load is small, the refrigerant gas flows out from the opening of the compressor to the low pressure flow path. This improves controllability when the air conditioning load is small.
JP-A-10-115292

しかしながら,一般にガスエンジンでは,同じ仕事量であれば高トルク領域ほど効率の高い運転領域となっているので,低トルクの仕事は効率の低い運転領域となる。前記した従来の空調装置のように,空調負荷が小さいときにコンプレッサの負荷を減少させ,コンプレッサ駆動用のエンジンにかかるトルクも減少させた場合,同時にエンジンの運転効率も低下するという問題点があった。   However, in general, in a gas engine, if the work is the same, the higher torque region is a more efficient operation region, so low torque work is a less efficient operation region. As in the conventional air conditioner described above, when the compressor load is reduced when the air conditioning load is small and the torque applied to the compressor driving engine is also reduced, the engine operating efficiency is also lowered at the same time. It was.

ここで,図8に一般的なガスエンジンの最大トルク曲線の例を示す。図8に示すように,ガスエンジンの最大トルクはその回転数によって異なり,回転数がその変化域の中央付近においてピークを示し,それより高い回転数では徐々に低下する。また,使用するエンジンの規格は,空調負荷が最大となった時にもストールしないことを基準に選択され,制御値とされるエンジンの軸トルクは,最大負荷時でもエンジンの規格値(最大トルク)までには多少の余裕があるように設定されている。すなわち,エンジンの規格を選定する際の基準となるのは,高負荷時(例えば,約2000rpmの高回転領域)であり,このときの最大トルクはピークより1〜2割程度低くなっている。そして,制御値となる軸トルクはその最大負荷時に対して所定の余裕を持って,例えば図8に一点鎖線で示したように決定されるので,1000〜1600rpm程度の中速回転領域での駆動時には最大トルクよりかなり小さい値となっている。そこで,エンジンにとってより高効率領域である高トルク領域での駆動ができるスクロールコンプレッサ及び空調装置が望まれていた。   Here, FIG. 8 shows an example of a maximum torque curve of a general gas engine. As shown in FIG. 8, the maximum torque of the gas engine varies depending on its rotational speed, and the rotational speed shows a peak near the center of the change range, and gradually decreases at higher rotational speeds. The standard of the engine to be used is selected based on the fact that it does not stall even when the air conditioning load becomes maximum, and the engine shaft torque that is the control value is the engine standard value (maximum torque) even at the maximum load. It is set so that there is some margin. That is, the standard for selecting the engine standard is when the load is high (for example, a high rotation region of about 2000 rpm), and the maximum torque at this time is about 10 to 20% lower than the peak. The shaft torque as the control value has a predetermined margin with respect to the maximum load and is determined, for example, as shown by a one-dot chain line in FIG. 8, so that it is driven in a medium speed rotation region of about 1000 to 1600 rpm. Sometimes it is much smaller than the maximum torque. Therefore, a scroll compressor and an air conditioner that can be driven in a high torque region, which is a higher efficiency region for the engine, have been desired.

本発明は,前記した従来のスクロールコンプレッサ及び空調装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,スクロールコンプレッサを駆動するガスエンジンを,適正トルクの高効率領域で駆動させることのできるスクロールコンプレッサ及び空調装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the problems of the conventional scroll compressor and air conditioner described above. That is, an object of the present invention is to provide a scroll compressor and an air conditioner that can drive a gas engine that drives the scroll compressor in a high efficiency region with appropriate torque.

この課題の解決を目的としてなされた本発明のスクロールコンプレッサは,固定スクロールと旋回スクロールとを有し,旋回スクロールの旋回により,固定スクロールと旋回スクロールとの間の圧縮室に外端の吸入口から被圧縮体を取り込み,圧縮室を外側から内側に移動させて被圧縮体を圧縮するスクロールコンプレッサであって,同一の圧縮室により吸入口と連通しうる位置に設けられるとともに,開閉の切換が可能な吸入量調整口を有するものである。   The scroll compressor of the present invention, which has been made for the purpose of solving this problem, has a fixed scroll and an orbiting scroll, and the orbiting scroll is swung, so that the compression chamber between the fixed scroll and the orbiting scroll is passed through the suction port at the outer end. A scroll compressor that takes in the object to be compressed and moves the compression chamber from the outside to the inside to compress the object to be compressed, and is provided at a position where it can communicate with the suction port by the same compression chamber, and can be switched between open and closed It has an inhalation amount adjusting port.

本発明のスクロールコンプレッサによれば,開閉の切り換えが可能な吸入量調整口を有し,その吸入量調整口は,被圧縮体を取り込む吸入口と同一の圧縮室により連通しうる位置に設けられる。すなわち,吸入量調整口が開状態であれば,吸入量調整口を含む位置にある圧縮室は吸入口と連通されるので,内部の被圧縮体は圧縮されない。圧縮室が吸入量調整口より内側に移動されて初めて圧縮が進行する。従って,吸入口と吐出口との圧力差が小さく低負荷であるため,エンジンにとっては低トルクでの運転となる。それに対して,吸入量調整口が閉状態であれば,初めから圧縮が進行し高負荷であるため,エンジンにとっては高トルクでの運転となる。すなわち,このスクロールコンプレッサでは必要とされる負荷の異なる運転が可能であり,それらを空調負荷の大きさに応じて選択することによって,スクロールコンプレッサを駆動するガスエンジンを,適正トルクの高効率領域で駆動させることができる。   According to the scroll compressor of the present invention, the suction amount adjustment port that can be switched between open and close is provided, and the suction amount adjustment port is provided at a position that can be communicated with the same compression chamber as the suction port that takes in the object to be compressed. . That is, when the suction amount adjusting port is in the open state, the compression chamber located at the position including the suction amount adjusting port is communicated with the suction port, so that the internal compression target is not compressed. The compression does not proceed until the compression chamber is moved inward from the suction amount adjusting port. Therefore, since the pressure difference between the suction port and the discharge port is small and the load is low, the engine operates at a low torque. On the other hand, if the intake amount adjusting port is in the closed state, the compression proceeds from the beginning and the load is high, so the engine operates at a high torque. In other words, this scroll compressor can be operated with different required loads, and by selecting them according to the size of the air conditioning load, the gas engine that drives the scroll compressor can be operated in a high-efficiency range with appropriate torque. It can be driven.

また,本発明の空調装置は,冷媒流路と,冷媒流路に冷媒を循環させるコンプレッサと,コンプレッサを駆動する原動機とを有し,コンプレッサは,固定スクロールと旋回スクロールとを有し,旋回スクロールの旋回により,固定スクロールと旋回スクロールとの間の圧縮室に外端の吸入口から被圧縮体を取り込み,圧縮室を外側から内側に移動させて被圧縮体を圧縮するスクロールコンプレッサであり,同一の圧縮室により吸入口と連通しうる位置に設けられるとともに,開閉の切換が可能な吸入量調整口を有しているものである。   The air conditioner of the present invention includes a refrigerant flow path, a compressor that circulates the refrigerant in the refrigerant flow path, and a prime mover that drives the compressor. The compressor includes a fixed scroll and a turning scroll, and the turning scroll. This is a scroll compressor that takes in the object to be compressed from the suction port at the outer end into the compression chamber between the fixed scroll and the orbiting scroll, and compresses the object to be compressed by moving the compression chamber from the outside to the inside. The compression chamber is provided at a position where it can communicate with the suction port, and has a suction amount adjustment port that can be switched between open and closed.

本発明の空調装置によれば,スクロールコンプレッサが開閉の切換が可能な吸入量調整口を有していることから,負荷を切り換えることができる。従って,エンジンは高トルクと低トルクの2種類の運転モードから選択できる。そこで,空調負荷の大きさに応じて選択することにより,効率のよい領域を選んで運転させることができる。   According to the air conditioner of the present invention, the load can be switched because the scroll compressor has the suction amount adjusting port that can be switched between open and closed. Therefore, the engine can be selected from two types of operation modes, high torque and low torque. Therefore, by selecting according to the size of the air conditioning load, it is possible to select and operate an efficient region.

さらに,本発明の空調装置では,運転モードとして,スクロールコンプレッサの吸入量調整口が開かれるとともに,原動機が低トルク運転される低トルク運転モードと,スクロールコンプレッサの吸入量調整口が閉じられるとともに,原動機が高トルク運転される高効率運転モードとを有することが望ましい。
このようにすれば,空調負荷が大きく,高回転数で駆動される場合には,トルクに余裕がないので低トルク運転モードで運転される。その一方,空調負荷が中程度であり,中程度の回転数で駆動される場合には,エンジンの最大トルクが大きいので高トルク運転をすることができる。高トルク運転は高効率運転であるので,この運転モードは高効率運転モードであるといえる。
Further, in the air conditioner of the present invention, as the operation mode, the scroll compressor intake amount adjustment port is opened, the prime mover is operated at low torque, the scroll compressor intake amount adjustment port is closed, It is desirable to have a high efficiency operation mode in which the prime mover is operated at high torque.
In this way, when the air-conditioning load is large and the engine is driven at a high rotational speed, there is no allowance for torque, so the operation is performed in the low torque operation mode. On the other hand, when the air conditioning load is medium and the engine is driven at a medium speed, the maximum torque of the engine is large, so that high torque operation can be performed. Since high torque operation is high efficiency operation, this operation mode can be said to be a high efficiency operation mode.

本発明のスクロールコンプレッサ及び空調装置によれば,スクロールコンプレッサを駆動するガスエンジンを,適正トルクの高効率領域で駆動させることができる。   According to the scroll compressor and the air conditioner of the present invention, the gas engine that drives the scroll compressor can be driven in a high-efficiency region with appropriate torque.

以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は,冷媒を循環させて室内空調を行う空調装置及びそれに用いられるスクロールコンプレッサに本発明を適用したものである。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to an air conditioner that circulates a refrigerant and performs indoor air conditioning and a scroll compressor used in the air conditioner.

本実施の形態の空調装置1は,その概略構成を図1に示すように,ガスエンジン11,スクロールコンプレッサ12,2つの熱交換器(凝縮器13と蒸発器14),膨張弁15を有している。これらの構成が冷媒流路16によって互いに接続され,冷媒流路16を冷媒が循環される。スクロールコンプレッサ12には,吸入口21,吐出口22,吸入量調整口23が設けられ,吸入量調整口23と冷媒流路16との間には開閉弁17が設けられている。   As shown in FIG. 1, the air conditioner 1 of the present embodiment has a gas engine 11, a scroll compressor 12, two heat exchangers (condenser 13 and evaporator 14), and an expansion valve 15. ing. These components are connected to each other by the refrigerant flow path 16, and the refrigerant is circulated through the refrigerant flow path 16. The scroll compressor 12 is provided with a suction port 21, a discharge port 22, and a suction amount adjustment port 23, and an opening / closing valve 17 is provided between the suction amount adjustment port 23 and the refrigerant flow path 16.

ガスエンジン11は,都市ガス等のガスを燃料として回転軸を回転させ,スクロールコンプレッサ12を駆動する。凝縮器13は,熱を放出して冷媒を凝縮(液化)させる。蒸発器14は,熱を吸収して冷媒を蒸発(気化)させる。膨張弁15は,液体冷媒を減圧する。これらの構成は,従来の空調装置と同様のものである。スクロールコンプレッサ12については,後述する。また,空調装置1としては,この構成以外にさらに,各種の弁やアキュミュレータ等が必要とされるが,これらは一般的なものであるので,ここでは説明を省略する。   The gas engine 11 drives the scroll compressor 12 by rotating a rotating shaft using gas such as city gas as fuel. The condenser 13 releases heat and condenses (liquefies) the refrigerant. The evaporator 14 absorbs heat and evaporates (vaporizes) the refrigerant. The expansion valve 15 depressurizes the liquid refrigerant. These configurations are the same as those of a conventional air conditioner. The scroll compressor 12 will be described later. In addition to this configuration, the air conditioner 1 further requires various valves, an accumulator, and the like.

この空調装置1に矢印のように冷媒を循環させると,次のように状態が変化する。高圧ガス状態でスクロールコンプレッサ12の吐出口22から吐出された冷媒が凝縮器13で液化される。このとき,凝縮器13からは熱が放出される。そして,高圧液状態となった冷媒は膨張弁15で減圧され,低圧液状態となる。さらに,蒸発器14で気化されて低圧ガス状態となる。このとき,蒸発器14に熱が吸収される。その後,冷媒は吸入口21から再びスクロールコンプレッサ12に入り,圧縮されて高圧ガス状態となって吐出される。従って,冷房時は蒸発器14を室内機,凝縮器13を室外機とする。暖房時には蒸発器14を室外機,凝縮器13を室内機とする。   When the refrigerant is circulated through the air conditioner 1 as shown by the arrows, the state changes as follows. The refrigerant discharged from the discharge port 22 of the scroll compressor 12 in the high pressure gas state is liquefied by the condenser 13. At this time, heat is released from the condenser 13. And the refrigerant | coolant which became the high pressure liquid state is pressure-reduced by the expansion valve 15, and will be in a low pressure liquid state. Further, it is vaporized by the evaporator 14 to be in a low pressure gas state. At this time, heat is absorbed by the evaporator 14. Thereafter, the refrigerant enters the scroll compressor 12 again from the suction port 21 and is compressed and discharged in a high-pressure gas state. Therefore, during cooling, the evaporator 14 is an indoor unit and the condenser 13 is an outdoor unit. During heating, the evaporator 14 is an outdoor unit, and the condenser 13 is an indoor unit.

次に,スクロールコンプレッサ12について説明する。スクロールコンプレッサ12の内部では,図2に模式的に示すように,渦巻き状の固定スクロール24の間を渦巻き状の旋回スクロール25が旋回する。各図の下に示したのは,左上の状態を0度としたときの旋回角である。旋回角360度では旋回スクロール25の配置は,旋回角0度の時と同じ状態に戻る。また,スクロールコンプレッサ12には,図2に示すように,2つの吸入口21,1つの吐出口22,2つの吸入量調整口23が設けられている。吸入口21は,固定スクロール24の端部と旋回スクロール25との間,及び旋回スクロール25の端部と固定スクロール24との間にそれぞれ連通している。吐出口22は,中央の圧縮室に連通している。また,吸入量調整口23は,固定スクロール24の端部から135度程度内側の位置とその点対称位置の圧縮室に連通して設けられている。   Next, the scroll compressor 12 will be described. Inside the scroll compressor 12, as schematically shown in FIG. 2, a spiral orbiting scroll 25 orbits between the spiral fixed scrolls 24. The lower part of each figure shows the turning angle when the upper left state is 0 degree. At the turning angle of 360 degrees, the arrangement of the turning scroll 25 returns to the same state as at the turning angle of 0 degree. As shown in FIG. 2, the scroll compressor 12 is provided with two suction ports 21, one discharge port 22, and two suction amount adjustment ports 23. The suction port 21 communicates between the end of the fixed scroll 24 and the orbiting scroll 25 and between the end of the orbiting scroll 25 and the fixed scroll 24. The discharge port 22 communicates with the central compression chamber. Further, the suction amount adjusting port 23 is provided so as to communicate with the compression chamber at a position inside about 135 degrees from the end of the fixed scroll 24 and its point-symmetrical position.

開閉弁17を閉状態として,2つの吸入量調整口23が閉止されている場合の圧縮室は,旋回スクロール25の旋回とともに,図2に示したように変化する。すなわち,このスクロールコンプレッサ12の固定スクロール24と旋回スクロール25とで囲まれた圧縮室は,旋回スクロール25の旋回により位置を変えながら容積が減少される。旋回角に対する圧縮室の容積変化の割合を,図3のグラフに示すように,ほぼ一定であると仮定した場合,旋回角0度で容積100%の圧縮室は,旋回角720度では45%程度となる。このスクロールコンプレッサ12では最大で旋回角1080度(3周)程度まで圧縮でき,その場合には容積20%程度まで圧縮される。   The compression chamber when the on-off valve 17 is closed and the two intake amount adjusting ports 23 are closed changes as the orbiting scroll 25 turns as shown in FIG. That is, the volume of the compression chamber surrounded by the fixed scroll 24 and the orbiting scroll 25 of the scroll compressor 12 is reduced while the position is changed by the orbiting of the orbiting scroll 25. Assuming that the ratio of the volume change of the compression chamber to the swirl angle is almost constant as shown in the graph of FIG. 3, the compression chamber having a swivel angle of 0 ° and a volume of 100% is 45% at the swirl angle of 720 °. It will be about. The scroll compressor 12 can compress up to a turning angle of about 1080 degrees (three rounds), and in that case, the volume is compressed to about 20%.

次に,開閉弁17を開状態とすると,図1に示すように,吸入口21と吸入量調整口23とが互いに連通した状態となる。すなわち,蒸発器14で気化された低圧ガス冷媒は,吸入口21と吸入量調整口23とに流入する。この状態では,図2中で点ハッチングした圧縮室は,旋回角0度から90度の間は吸入量調整口23と連通しているので,吸入口21とも連通していることとなり冷媒が流入出し,圧縮は進行しない。旋回角135度以上となって初めて圧縮が行われる。これは,図3のグラフから,圧縮室の容積が90%程度となってから圧縮が始まることを意味する。従って,スクロールコンプレッサ12の吸い込み量が90%程度に減少するので,吐出口22の冷媒吐出量は開閉弁17を閉状態とした場合に比較して少なく,圧縮に必要なトルクも小さい。このことから,このスクロールコンプレッサ12では,開閉弁17の開閉によりその負荷の大きさを2種類に変化させることができるといえる。   Next, when the on-off valve 17 is opened, the suction port 21 and the suction amount adjustment port 23 are in communication with each other as shown in FIG. That is, the low-pressure gas refrigerant vaporized by the evaporator 14 flows into the suction port 21 and the suction amount adjustment port 23. In this state, the compression chamber that is point-hatched in FIG. 2 communicates with the suction amount adjusting port 23 between the swivel angles of 0 ° and 90 °, so that it also communicates with the suction port 21 and refrigerant flows into the compression chamber. And compression does not proceed. Compression is performed only when the turning angle is 135 degrees or more. This means that the compression starts after the volume of the compression chamber reaches about 90% from the graph of FIG. Therefore, since the suction amount of the scroll compressor 12 is reduced to about 90%, the refrigerant discharge amount of the discharge port 22 is smaller than that when the on-off valve 17 is closed, and the torque required for compression is also small. From this, it can be said that in the scroll compressor 12, the magnitude of the load can be changed to two types by opening and closing the on-off valve 17.

ところで,図2では,吸入調整口23を固定スクロール24の端部から135度程度内側の位置とそのほぼ点対称位置に設けている。この固定スクロール24の端部から135度程度内側の位置とは,図4(A)に示すように,破線で示した角度(135度)の固定スクロール24に接した内側のことである。ここで,この角度位置は135度に限るものではない。同一の圧縮室によって吸入口21と連通しうる位置であればよく,その位置範囲は図4(A)で点ハッチングで示した範囲であり,これは,図4(B)に示すように,固定スクロール24の端部から360度未満の内側の位置(範囲31)に相当する。すなわち,吸入調整口23の1つは,範囲31の線上の1箇所に設けられる。そして,他の1箇所は,そのほぼ点対称位置に設けられ,その位置範囲は図4(B)に示した範囲32である。なお,この図4(B)では旋回スクロール25を省略し,固定スクロール24と吸入調整口23の配置可能範囲のみを示している。   By the way, in FIG. 2, the suction adjusting port 23 is provided at a position inside about 135 degrees from the end of the fixed scroll 24 and at a substantially point-symmetrical position thereof. The position about 135 degrees inside from the end of the fixed scroll 24 is the inside in contact with the fixed scroll 24 at an angle (135 degrees) indicated by a broken line, as shown in FIG. Here, this angular position is not limited to 135 degrees. Any position can be used as long as it can communicate with the suction port 21 through the same compression chamber, and the position range thereof is a range indicated by dot hatching in FIG. 4 (A), as shown in FIG. 4 (B). This corresponds to an inner position (range 31) of less than 360 degrees from the end of the fixed scroll 24. That is, one of the suction adjustment ports 23 is provided at one place on the line of the range 31. The other one is provided at a substantially point-symmetrical position, and the position range is a range 32 shown in FIG. In FIG. 4B, the orbiting scroll 25 is omitted, and only the arrangement range of the fixed scroll 24 and the suction adjustment port 23 is shown.

さらに,吸入調整口23の位置(端部からの角度)によって,スクロールコンプレッサ12の吸い込み量の変化割合が異なるので,希望の吸い込み量となるようにその位置を選択する。例えば,その容積減少率が図3のグラフで表されるスクロールコンプレッサ12の場合,その吸い込み量を70%程度にするには端部から350度付近に,吸い込み量を95%程度とするには端部から45度付近に吸入調整口23を設ければよい。なお,図2では,分かりやすさのために吸入調整口23をかなり大きく表しているが,実際にはごく小径または細長い孔であり,旋回スクロール25の厚みによって塞がれる大きさに形成される。   Furthermore, since the rate of change in the suction amount of the scroll compressor 12 varies depending on the position of the suction adjustment port 23 (angle from the end), the position is selected so that the desired suction amount is obtained. For example, in the case of the scroll compressor 12 whose volume reduction rate is represented by the graph of FIG. 3, in order to make the suction amount about 70%, to make the suction amount around 350 degrees from the end, and to make the suction amount about 95%. What is necessary is just to provide the suction | inhalation adjustment port 23 in 45 degree vicinity from an edge part. In FIG. 2, the suction adjustment port 23 is shown to be quite large for the sake of clarity. However, in actuality, the suction adjustment port 23 is a very small diameter or elongated hole, and is formed in a size that is blocked by the thickness of the orbiting scroll 25. .

次に,この空調装置1の制御方法について説明する。ガスエンジン11の最大トルク曲線は,図7に示すように,従来と同様の山形に変化する。ここで,開閉弁17を開状態としてスクロールコンプレッサ12を低負荷とし,エンジンにとって低トルクとした場合のエンジン軸トルクをt1(Nm)とする。また,開閉弁17を閉状態としてスクロールコンプレッサ12を高負荷とし,エンジンにとって高トルクとした場合のエンジン軸トルクをt2(Nm)とする。またここでは,開閉弁17を開状態としたとき,従来の空調装置におけるコンプレッサと同等の大きさまたは圧縮率となるように,スクロールコンプレッサ12を選定する。   Next, a control method of the air conditioner 1 will be described. As shown in FIG. 7, the maximum torque curve of the gas engine 11 changes to a mountain shape similar to the conventional one. Here, it is assumed that the engine shaft torque is t1 (Nm) when the on-off valve 17 is opened and the scroll compressor 12 has a low load and the engine has a low torque. Further, the engine shaft torque is t2 (Nm) when the on-off valve 17 is closed and the scroll compressor 12 has a high load and the engine has a high torque. Here, the scroll compressor 12 is selected so that when the on-off valve 17 is in the open state, the size or the compression rate is the same as that of the compressor in the conventional air conditioner.

外気温と設定温度の差が大きく空調負荷が大きい場合には,ガスエンジン11の回転数の大きい領域で使用する。図7で,エンジン回転数がr4(rpm)より大となる領域での運転である。この領域では,ガスエンジン11の最大トルクまでの余裕が少ない。そこで,図5に示すように,開閉弁17を開状態とし,ガスエンジン11をエンジン軸トルクt1(Nm)で低トルク運転する。このモードが低トルク運転モードである。これは,従来の運転と同じ領域での運転である。   When the difference between the outside air temperature and the set temperature is large and the air conditioning load is large, the gas engine 11 is used in a region where the rotational speed is large. In FIG. 7, the operation is performed in a region where the engine speed is larger than r4 (rpm). In this region, there is little room for the maximum torque of the gas engine 11. Therefore, as shown in FIG. 5, the on-off valve 17 is opened, and the gas engine 11 is operated at a low torque with the engine shaft torque t1 (Nm). This mode is the low torque operation mode. This is an operation in the same area as the conventional operation.

一方,空調負荷がやや小さく,低トルク運転モードではエンジン回転数がr4(rpm)以下となる場合には,ガスエンジン11の運転モードを変更する。この領域では最大トルクまでの余裕が大きくなるので,高トルク運転とするのである。すなわち,図6に示すように,開閉弁17を閉状態とし,ガスエンジン11をエンジン軸トルクt2(Nm)で運転制御する。これは,高トルク低回転数での駆動制御である。ガスエンジン11では一般に,同じ仕事量であれば高トルク領域が高効率領域であるので,効率の高い領域での運転である。従って,このモードが高効率運転モードである。   On the other hand, when the air conditioning load is slightly small and the engine speed is r4 (rpm) or less in the low torque operation mode, the operation mode of the gas engine 11 is changed. In this region, the margin to the maximum torque is increased, so high torque operation is performed. That is, as shown in FIG. 6, the on-off valve 17 is closed and the gas engine 11 is controlled to operate with the engine shaft torque t2 (Nm). This is drive control at high torque and low rotational speed. In general, the gas engine 11 is operated in a high efficiency region because the high torque region is a high efficiency region for the same work amount. Therefore, this mode is a high efficiency operation mode.

これらのモードの変わり目では,図7に示すように,仕事量が等しくなるように回転数r2,r3(rpm)が選択される。なお,ガスエンジン11では最低回転数以下で回転させることは望ましくない。そこで,空調負荷がさらに小さく,高トルク運転ではエンジン回転数が最低回転数となる場合には,開閉弁17を開状態として,低トルク運転モードで低トルク低回転運転とする。   At the change of these modes, as shown in FIG. 7, the rotational speeds r2 and r3 (rpm) are selected so that the work amounts are equal. Note that it is not desirable to rotate the gas engine 11 below the minimum rotational speed. Therefore, when the air-conditioning load is further reduced and the engine speed is the minimum in high torque operation, the on-off valve 17 is opened and the low torque operation mode is set to low torque and low speed operation.

以上詳細に説明したように,本実施の形態の空調装置1によれば,冷媒流路16と,冷媒流路16に冷媒を循環させるスクロールコンプレッサ12と,スクロールコンプレッサ12を駆動するガスエンジン11とを有し,低トルク運転モードまたは高効率運転モードで運転される。すなわち,空調負荷がある程度小さい場合には,エンジンの最大トルクまでに余裕があるので,開閉弁17を閉状態として高トルクでの運転を行う。ガスエンジン11は,一般に高トルク領域で高効率であるので,これは高効率運転モードでの運転である。従って,この空調装置1ではスクロールコンプレッサ12を駆動するガスエンジン11を,適正トルクの高効率領域で駆動させることができる。あるいは,空調負荷が大きい場合には,開閉弁17を開状態として低トルク運転モードでの運転を行う。   As described above in detail, according to the air conditioner 1 of the present embodiment, the refrigerant flow path 16, the scroll compressor 12 that circulates the refrigerant in the refrigerant flow path 16, the gas engine 11 that drives the scroll compressor 12, It is operated in the low torque operation mode or the high efficiency operation mode. In other words, when the air conditioning load is small to some extent, there is a margin to the maximum torque of the engine, so the on-off valve 17 is closed and the operation is performed at a high torque. Since the gas engine 11 is generally highly efficient in a high torque region, this is an operation in a high efficiency operation mode. Therefore, in this air conditioner 1, the gas engine 11 that drives the scroll compressor 12 can be driven in a high efficiency region with appropriate torque. Alternatively, when the air conditioning load is large, the on-off valve 17 is opened and the operation in the low torque operation mode is performed.

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,上記の実施の形態では,高回転領域では低トルク運転モードで運転するとしたが,高回転領域でもできる限り高トルクで運転させることもできる。ただしこの場合には,トルク余裕が小さくなるため,常時トルク変化を監視してトルク不足となったときには開閉弁17を開状態とする。これにより,瞬時に低トルク運転モードに切り換えることができるので,スクロールコンプレッサ12をエンジンストールを防ぐ手段として利用できる。
また例えば,スクロールコンプレッサ12にさらに中間圧口を設けて,そこから冷媒ガスを流出させることで,スクロールコンプレッサ12の負荷を調整するようにしてもよい。
Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof.
For example, in the above-described embodiment, the operation is performed in the low torque operation mode in the high rotation region, but the operation can be performed with the highest possible torque even in the high rotation region. However, in this case, since the torque margin becomes small, the on-off valve 17 is opened when the torque change is constantly monitored and the torque becomes insufficient. As a result, the mode can be instantaneously switched to the low torque operation mode, so that the scroll compressor 12 can be used as a means for preventing engine stall.
Further, for example, an intermediate pressure port may be further provided in the scroll compressor 12, and the refrigerant gas may be flowed out therefrom to adjust the load of the scroll compressor 12.

本実施の形態に係る空調装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the air conditioning apparatus which concerns on this Embodiment. スクロールコンプレッサの圧縮室の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the compression chamber of a scroll compressor. スクロールコンプレッサの圧縮室の容積変化を示すグラフである。It is a graph which shows the volume change of the compression chamber of a scroll compressor. スクロールコンプレッサの圧縮室の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the compression chamber of a scroll compressor. 空調装置を低トルク運転モードでの運転の様子を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the mode of driving | running of an air conditioner in low torque operation mode. 空調装置を高効率運転モードでの運転の様子を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the mode of operation | movement in a highly efficient operation mode of an air conditioner. ガスエンジンの最大トルク曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum torque curve of a gas engine. ガスエンジンの最大トルク曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum torque curve of a gas engine.

符号の説明Explanation of symbols

1 空調装置
11 ガスエンジン(原動機)
12 スクロールコンプレッサ
16 冷媒流路
17 開閉弁
21 吸入口
23 吸入量調整口
1 Air conditioner 11 Gas engine (motor)
12 Scroll compressor 16 Refrigerant flow path 17 On-off valve 21 Suction port 23 Suction amount adjustment port

Claims (3)

固定スクロールと旋回スクロールとを有し,前記旋回スクロールの旋回により,前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間の圧縮室に外端の吸入口から被圧縮体を取り込み,圧縮室を外側から内側に移動させて被圧縮体を圧縮するスクロールコンプレッサにおいて,
同一の圧縮室により吸入口と連通しうる位置に設けられるとともに,開閉の切換が可能な吸入量調整口を有することを特徴とするスクロールコンプレッサ。
A fixed scroll and an orbiting scroll, and by the orbiting of the orbiting scroll, the object to be compressed is taken into the compression chamber between the fixed scroll and the orbiting scroll from the suction port at the outer end, and the compression chamber is moved from the outside to the inside. In a scroll compressor that moves and compresses the object to be compressed,
A scroll compressor characterized in that it is provided at a position where it can communicate with a suction port by the same compression chamber, and has a suction amount adjusting port which can be switched between open and closed.
冷媒流路と,前記冷媒流路に冷媒を循環させるコンプレッサと,前記コンプレッサを駆動する原動機とを有し,
前記コンプレッサは,
固定スクロールと旋回スクロールとを有し,前記旋回スクロールの旋回により,前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間の圧縮室に外端の吸入口から被圧縮体を取り込み,圧縮室を外側から内側に移動させて被圧縮体を圧縮するスクロールコンプレッサであり,
同一の圧縮室により吸入口と連通しうる位置に設けられるとともに,開閉の切換が可能な吸入量調整口を有していることを特徴とする空調装置。
A refrigerant flow path, a compressor that circulates the refrigerant in the refrigerant flow path, and a prime mover that drives the compressor,
The compressor is
A fixed scroll and an orbiting scroll, and by the orbiting of the orbiting scroll, the object to be compressed is taken into the compression chamber between the fixed scroll and the orbiting scroll from the suction port at the outer end, and the compression chamber is moved from the outside to the inside. It is a scroll compressor that moves and compresses the object to be compressed.
An air conditioner provided with a suction amount adjusting port which is provided at a position where it can communicate with the suction port by the same compression chamber and which can be switched between open and closed.
請求項2に記載する空調装置において,
運転モードとして,
前記スクロールコンプレッサの吸入量調整口が開かれるとともに,前記原動機が低トルク運転される低トルク運転モードと,
前記スクロールコンプレッサの吸入量調整口が閉じられるとともに,前記原動機が高トルク運転される高効率運転モードとを有することを特徴とする空調装置。
In the air conditioner according to claim 2,
As operation mode,
A low-torque operation mode in which the suction amount adjustment port of the scroll compressor is opened and the prime mover is operated at a low torque;
An air-conditioning apparatus comprising: a high-efficiency operation mode in which the suction amount adjusting port of the scroll compressor is closed and the prime mover is operated at a high torque.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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