JP2513700B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルで冷暖房す
る空気調和装置に関する。

（従来の技術） エアコン（空気調和装置）では、従来より、第６図に
も示されるように１シリンダタイプの密閉形圧縮機ａに
四方弁b,室内側熱交換器c,減圧装置ｄ（膨張弁e,キャピ
ラリーチューブｆなどからなる），室外側熱交換器ｇを
順次連結した構造が用いられ、四方弁ｂによる冷暖切換
えにて暖房サイクル，冷房サイクルなどを構成するよう
にしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、こうした冷凍サイクル構造は、１つのシリ
ンダ内で冷媒を圧縮する構造のため、圧縮比を高くする
には限度が有り、暖房時、温度の高い温風を吹き出すに
必要な高圧縮比運転には限界があった。しかも、インバ
ータ回路を使って圧縮機の回転数を可変できるようにな
った昨今でも、能力の可変範囲には限度があった。

そのうえ、こうした冷凍サイクルでもって、暖房運転
を継続しながら室外側熱交換器に付いた霜を取除く（除
霜）ためには（逆サイクルでは暖房運転が中断してしま
う）、コスト的に高価な蓄熱手段（例えば蓄熱槽，吸熱
用熱交換器，その周辺機器など）を設けなければならな
い難点をもっている。

この発明はこのような問題点に直目してなされたもの
で、その目的とするところは、高圧縮比運転ならびに広
範囲な能力可変ができ、かつ安価な構造で暖房除霜運転
を行なうことができる空気調和装置提供することにあ
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用） この空気調和装置は、１つの駆動源に２つの圧縮機部
を連結してなる圧縮機に、四方弁，室内側熱交換器，減
圧装置，並列な２系統の室外側熱交換器を順次連結して
構成されるヒートポンプ式冷凍サイクルを設けるととも
に、圧縮機を２段圧縮，単独圧縮あるいは並列吐出に切
換える手段を設け、かつヒートポンプ式冷凍サイクル
に、前記圧縮機の一方の圧縮機部と前記室外側熱交換器
の一方とを循環する暖房サイクルを構成し、同時に他方
の圧縮機部からの冷媒を前記室外側熱交換器の他方へ導
いて循環させる流路切換手段を設けることにより、２段
圧縮，単独圧縮，並列吐出を使って高圧縮比を得ると同
時に能力可変を拡大し、また一方の並列サイクルによる
暖房サイクルの継続と他方の並列サイクルによる除霜サ
イクルの構成とで暖房を中断せずに室外側熱交換器に付
いた霜を溶かす。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第５図に示す一実施例
にもとづいて説明する。第１図はこの発明を適用した空
気調和装置を示し、１は例えば２段式のロータリコンプ
レッサーである。

ロータリコンプレッサー１は、密閉ケース２内に、イ
ンバータ回路（周波数制御で電動機の回転数を可変制御
するもの）と接ながる電動機部３（駆動源に相当）を、
ロータリ式の第１の圧縮機部４および第２の圧縮機部５
と共に設けた構造となっている。具体的には、電動機部
３はステータ６とロータ７とを組合わせてなる。また第
１の圧縮機部４および第２の圧縮機部５には、シリンダ
８を挟むようにしてメインベアリング９およびサブベア
リング10を設けると共に、シリンダ８ならびベアリング
9,10で囲まれるシリンダ室にローラ11を偏心回転自在に
配した構造が用いられる。そして、これら圧縮機部4,5
がロータ７と同軸をなしてシャフト12で連結され、電動
機部３の励磁により各圧縮機部4,5を駆動できる構造と
なっている。なお、各圧縮機部4,5の吸込管4a,5aはそれ
ぞれ独立して密閉ケース２の外部に突出し、各吐出管4
b,5bは同様に外部に突出している。但し、第２の圧縮機
部５の吐出管5bは密閉ケース２内に開口する管部と併せ
て機能を発揮するものである。

こうしたロータリコンプレッサー１の各吸込管4a,4b
がアキュームレータ13（液吸込防止と脈動防止の役割を
もつ）を介し並列に接続され、また各吐出管5a,5bも並
列に接続されて、それぞれ四方弁14に接続される。そし
て、第１の圧縮機部４のアキュームレータ13の入口側か
ら分岐して、第２の圧縮機部５のアキュームレータ13に
向かう吸込配管15ならびに、各吐出管5a,5bを接ぐ吐出
配置16上に電磁二方弁17,18が介装されている。この
他、吸込配管14と第２の圧縮機部５のアキュームレータ
13との間には電磁二方弁19を介装したバイパス管20が連
通接続され、各電磁二方弁17〜19の開閉動作（切換え）
で２段圧縮，単独圧縮あるいは並列吐出を行なえる構造
となっている。

そして、ロータリコンプレッサー１が接続された四方
弁14に、並列に接続してなる２系統の室外側熱交換器21
a,21b、膨張弁22とキャピラリーチューブ23とを並列に
接続してなる減圧回路24（減圧装置に相当）、室内側熱
交換器25が順次接続され、冷暖房運転可能なヒートポン
プ式冷凍サイクルを構成している。

一方、26は除霜用のバイパス管である。このバイパス
管26は、第１の圧縮機部４の吐出管4aと接ながる吐出配
管部分と、並列な室外側熱交換器21a,21bの四方弁14側
の配管部分21cとの間に連通接続される。そして、この
バイパス管26上に電磁二方弁27が介装される他、配管部
分21c上に両室外側熱交換器21a,21b間の流通を規制する
ための電磁二方弁28が介装されており、当該電磁二方弁
27,28、さらには先の電磁二方弁17,18,19の開閉動作を
用いることにより、冷媒が圧縮機部４および室外側熱交
換器21aを循環する暖房サイクルを構成すると同時に、
その際、第１の圧縮機部４から吐出した冷媒を残る室外
側交換器21bに導いて室外側熱交換器21aへ循環させるこ
とができるようにしている。つまり、バイパス管26を含
め各電磁二方弁17〜19,27,28を使った流路の切換えで、
暖房除霜運転を行なうことができる構造となっている。
なお、29は各電磁二方弁17〜19,27,28の開閉動作を所要
に制御するための制御回路である。

つぎに、このように構成された空気調和装置の作用に
ついて、「表１」に示された弁動作状態にもとづき説明
する。

暖房通常運転は、四方弁14を暖房側に切換え（破線で
示す側）、また「表１」に示されるように各電磁二方弁
17〜19,27,28を動作させた後、電動機３を励磁して各第
１および第２の圧縮機部4,5を駆動する。これにより、
第２図に示されるように第１の圧縮機部４から吐出した
冷媒は、電磁二方弁18,四方弁14,室内側熱交換器25,減
圧回路24および室外側熱交換器21a,21bを経て第１の圧
縮機部４の吸込側に戻っていく。また第２の圧縮機部５
から吐出した冷媒は、密閉ケース１内を経て吐出管5bか
ら、先の第１の圧縮機部４からの冷媒と合流していき、
２シリンダ並列運転による暖房サイクルを構成してい
く。なお、第１および第２の圧縮機部4,5のロータ位置
は180°位相しているので、運転は低振動，低騒音運転
である。

またこの能力を少なくしたい場合は、「表１」の低能
力運転時で示される如く各電磁二方弁17〜19,27,28を動
作させて、第１の圧縮機部４のみの運転にすれば、第４
図に示されるように第１の圧縮機部４からの冷媒が循環
する暖房サイクルとなっていく。つまり、ロータリコン
プレッサー１を除く冷凍サイクル自身で暖房能力が変っ
ていく。

しかるに、能力可変範囲を拡大することができる。む
ろん、本実施例ではロータリコンプレッサー１の回転数
の可変による能力可変が加わることもあって、より広範
囲な能力制御が実現されていく。

また、高温吹出しを行なうときは、「表１」で示すよ
うに各電磁二方弁17〜19,27,28を動作させれば、第３図
に示すように第１の圧縮機部４で圧縮された冷媒が電磁
二方弁19を通じて第２の圧縮機部５に吸込まれる、いわ
ゆる２段圧縮運転がなされることになる。つまり、１段
圧縮に比べて遥かに高い圧縮比の運転がなされ、その
分、高い温度の温風を室内側熱交換器25から吹出すこと
ができることとなる。

そして、こうした暖房運転中、室外側熱交換器21,21
に着霜が発生したときは、「表１」で示すように各電磁
二方弁17〜19,27,28を動作させて、暖房除霜運転を行な
えばよい。

すなわち、第５図に示されるように第１の圧縮機部５
で圧縮された高温の冷媒は、電磁二方弁27およびバイパ
ス管26を通じて室内側熱交換器21bに流れ込み、室外側
熱交換器21bに付着した霜，ならびにその室外側熱交換
器21bと対向して設置した室外側熱交換器21aの霜を溶か
していく（除霜）。そして、それと同時に第２の圧縮機
部５で圧縮された冷媒が、四方弁14,室内側熱交換器25,
減圧回路24および室外側熱交換器21aを順に流れ、暖房
サイクルを構成していく。むろん、室外側熱交換器21a
から流出した冷媒は減圧回路25を出る冷媒と合流して循
環していく。

つまり、暖房運転を中断することなしに除霜を行なう
ことができる。こうしたに運転は流路を切換える構造で
よいから、コスト的にも安価である。

但し、冷房運転時については、四方弁14を冷房側（実
線で示す側）に切換えれば、上述した暖房運転と同様な
運転モードとなるものであるから、その説明を省略し
た。

なお、上述した一実施例ではロータリコンプレッサー
を適用した例を挙げたが、これに限らず、２シリンダタ
イプの圧縮機であれば、レシプロタイプ，スクロールタ
イプ，スクリュータイプ等のものでもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、２段圧縮によ
り高圧縮比を得ることができ、また並列吐出および単独
圧縮により能力が可変できるようになる。しかも、並列
サイクルの一方で暖房サイクルを継続しながら、残るサ
イクルで除霜できるようになる。

これ故、高い温度をもたらす高温吹出し運転ができ、
また能力可変範囲を広くすることができる。しかも、暖
房を中断しなくてすむ暖房除霜運転は流路を切換えれば
よいので、コスト的にも安価ですむ。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の一実施例を示し、第１
図は空気調和装置の構成図、第２図ないし第５図は流路
に切換えによりなる暖房運転の各種モードを示す構成
図、第６図は従来のヒートポンプ式冷凍サイクルを用い
た空気調和装置を示す構成図である。 １……ロータリコンプレッサー、３……電動機部（駆動
源）、4,5……第１の圧縮機部、第２の圧縮機部（圧縮
機部）、17,18,19……電磁二方弁（２段圧縮，単独圧縮
あるいは並列吐出に切換える手段）、21a,21b……室外
側熱交換器、24……減圧回路、25……室内側熱交換器、
26,27,28……バイパス管，電磁二方弁（流路切換手
段）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの駆動源に２つの圧縮機部を連結して
   なる圧縮機に、四方弁，室内側熱交換器，減圧装置，並
   列な２系統の室外側熱交換器を順次連結して構成される
   ヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記圧縮機を２段圧
   縮，単独圧縮あるいは並列吐出に切換える手段と、前記
   圧縮機の一方の圧縮機部と前記室外側熱交換器の一方と
   の間で暖房サイクルを構成するとともに、圧縮機の他方
   の圧縮機部からの冷媒を前記室外側熱交換器の他方へ導
   く流路切換手段とを具備したことを特徴とする空気調和
   装置。
2. 【請求項２】圧縮機は、回転数が可変可能であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の空気調和装
   置。