JP3338256B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機に係り、
特にパワーコントロール機構を有する圧縮機を備えた空
気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、圧縮機、四方弁、凝縮器、減圧
器、蒸発器を順次接続して冷媒回路を構成した空気調和
機は知られている。このような空気調和機においては、
空調の負荷が変動する時には、その負荷の変動に合せて
圧縮機の能力を可変することが行なわれている。この圧
縮機の能力を可変する手段として、従来、駆動電力周波
数を変化させてその能力を変えるいわゆるインバータ圧
縮機が用いられている。しかしながら、このインバータ
圧縮機を用いると、製品コストが上昇するという問題が
あり、また、インバータ圧縮機のインバータの動作に伴
って高調波が出現するので、周辺機器(例えばコンピュ
ータ等)にノイズを与えたり、コンデンサ(電気部品)
をパンクさせたりする等の問題がある。
【0003】そのために、本出願人は、能力を可変する
圧縮機として、パワーコントロール機構を備えた圧縮機
を提案している。この圧縮機は、冷媒回路の高圧側圧力
を制御ポートに加えることにより、2つのシリンダを独
立させて各シリンダの冷媒の移動を阻止するとともに、
冷媒回路の低圧側圧力を制御ポートに加えることによ
り、2つのシリンダを連通させて一方のシリンダ内で圧
縮工程中にあるガスを吸入工程にある他方のシリンダ内
へ流すことにより、例えば、約50%の出力をコントロ
ールすることができるようにしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人の既に提案したものでは、圧縮機の内部にピストンを
収容し、このピストンを移動させることによりパワーコ
ントロールを行なうので、このピストン部分のシールが
完全でないと、パワーコントロール効率が低下してしま
うおそれがあるという問題を有している。
【0005】本発明は前記した点に鑑みてなされたもの
であり、圧縮機のパワーコントロール機構部分のシール
を完全にし、パワーコントロール効率を高めることので
きる空気調和機を提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、冷媒が圧縮されるシリンダを密閉容器に複数個内蔵
させ、これらシリンダを連通させる孔にはこの孔に連通
する制御ポートに与える圧力に応じて動作するピストン
を設けたパワーコントロール機構を有する圧縮機を冷媒
回路に備える空気調和機において、前記冷媒回路内のオ
イルを、前記制御ポートに導くための内部コントロール
回路を設け、前記圧縮機の運転時にはこの内部コントロ
ール回路を介して前記パワーコントロール機構に前記オ
イルを供給するものである。
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のものにおいて、内部コントロール回路は、前記オイル
を、前記制御ポートに直接導く高圧回路と、前記圧縮機
の吸込管より、前記制御ポートに低圧側圧力を導く低圧
回路とを有し、前記高圧回路には高圧開放弁を設けると
ともに、前記低圧回路には低圧開放弁を設け、前記圧縮
機の運転時にはこの内部コントロール回路を介して前記
パワーコントロール機構に前記オイルを供給するもので
ある。
【0008】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
のものにおいて、内部コントロール回路は、前記オイル
を、前記制御ポートに直接導く高圧回路と、前記圧縮機
の吸込管より、前記制御ポートに低圧側圧力を導く低圧
回路とを有し、前記高圧回路には高圧開放弁を設けると
ともに、前記低圧回路には低圧開放弁を設け、前記高圧
開放弁及び前記低圧開放弁は前記オイルセパレータより
も高い位置に設け、前記圧縮機の運転時にはこの内部コ
ントロール回路を介して前記パワーコントロール機構に
前記オイルを供給するものである。
【0009】本発明によれば、パワーコントロール機構
を備えた圧縮機の制御ポートに加わるのは、オイルセパ
レータにより分離されたオイルであるので、このオイル
により潤滑されるので、圧縮機のパワーコントロール機
構のシール効果を著しく高めることができる。また、高
圧開放弁及び低圧開放弁を設けているので、制御が容易
になる。更に、高圧開放弁及び低圧開放弁をオイルセパ
レータより高い位置に設置するようにしているので、高
圧開放弁及び低圧開放弁に通電しない場合に、各弁を構
成するプランジャケースのプランジャ上部空間へのオイ
ル溜まりを防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1乃
至図4を参照して説明する。図1において、100は空
気調和機の室外ユニットを示し、この室外ユニット10
0には複数の室内ユニット200がつながれている。
【0011】室外ユニット100には定格圧縮機1と、
パワーコントロール機構が内蔵された圧縮機(以下、単
に「P/C圧縮機」という。)2とが収納され、定格圧
縮機1は、例えば6馬力の出力を有し、P/C圧縮機2
は、4馬力の最大出力を有し、出力2馬力にダウン可能
になっている。圧縮機1,2は、オイルセパレータ20
につながり、四方弁21、室外熱交換器22につながれ
ている。
【0012】この室外熱交換器22は、室内ユニット2
00の室内膨張弁30を介して、室内熱交換器31につ
ながり、更に、四方弁21、アキユームレータ19を介
して、圧縮機1,2の吸込管につながれている。
【0013】上述のP/C圧縮機2の機構について簡単
に説明すると、図2及び図3に示すように、P/C圧縮
機2の密閉容器3内に回転圧縮要素が収納され、この回
転圧縮要素は、中間仕切板4と、この中間仕切板4の両
側にそれぞれ設けられた一対のシリンダ5,6とを備え
ている。両シリンダ5,6の内側壁に設けられた第1孔
7,8と、この第1孔7,8と連通するように両シリン
ダ5,6に設けられた第2孔9,10と、この第2孔
9,10を連通する中間仕切板4に設けられた第3孔1
1とが形成されている。
【0014】両シリンダ5,6の第2孔9,10には、
ピストン12,13が収納されており、両ピストン1
2,13に跨がってコイルバネ(弾性体であれば板ばね
やベローズでもよい)14が配設されている。シリンダ
5,6に形成された凹所15により両シリンダ5,6の
第2孔9,10と連通する第4孔16,17と、この第
4孔16,17と外部冷媒回路の低圧側または高圧側と
を選択的に連通させる制御ポート18が形成されてい
る。
【0015】前述の構成のP/C圧縮機2においては、
冷媒回路の低圧側と制御ポート18とを連通させて、第
4孔16,17、凹所15を介して第2孔9,10に低
圧側圧力を加えることにより、図2に示すように、ピス
トン12,13を離間方向に移動させ、第1孔7,8を
開放することにより、一方のシリンダ5内で圧縮工程中
にあるガスを第1孔7、第2孔9、第3孔11、第2孔
10、第1孔8を介して吸入工程にある他方のシリンダ
6内へ流すようにし、これによりP/C圧縮機2はハー
フパワー(2馬力)で運転される。一方、通常運転時に
は、図3に示すように、冷媒回路の高圧側と制御ポート
18とを連通させて、第4孔16,17、凹所15を介
して、第2孔9,10に高圧側圧力を加えることによ
り、ピストン12,13を接近方向に移動させ、両方の
第1孔7,8を閉鎖することにより、両シリンダ5,6
間での冷媒の移動を阻止し、これによりP/C圧縮機2
はフルパワー(4馬力)で運転される。
【0016】この実施の形態によれば、図1を参照し
て、まず高圧開放弁26を開き、低圧開放弁28を閉じ
る。この状態ではP/C圧縮機2の制御ポート18に
は、前記オイルセパレータ20で分離したオイルが、第
一の内部コントロール回路25を通じて導かれる。この
第一の内部コントロール回路25には、高圧開放弁26
が設けられ、この高圧開放弁26が開かれると、制御ポ
ート18にはオイルセパレータ20で分離したオイルと
高圧が負荷される。これによれば、制御ポート18には
常にオイルが流入するので、内部のピストン12,13
などは常に潤滑されるので、パワーコントロール機構の
シール効果は高められる。これで、P/C圧縮機2はフ
ルパワーで運転する。
【0017】次に、高圧開放弁26を閉じ、低圧開放弁
28を開く。この状態ではP/C圧縮機2はハーフパワ
ーで運転する。すなわちパワーコントロール機構は、図
2の状態でありオイルシールは必要ない。
【0018】また、この実施の形態によれば、高圧開放
弁26及び低圧開放弁28は、オイルセパレータ20よ
り高い位置に設置される。このようにすることにより高
圧開放弁26及び低圧開放弁28に通電しない時、弁2
6,28を構成するプランジャケースのプランジャ上部
空間(図示せず)へのオイル溜まりを防止することがで
き、弁26,28の作動不良は防止される。
【0019】前記オイルセパレータ20の冷媒流出側と
アキュムレータ19の冷媒吸込側との間には、外部コン
トロール回路23が設けられ、この外部コントロール回
路には、戻し弁24、及びキャピラリーチューブ38が
設けられる。戻し弁24を開くと、P/C圧縮機2から
の吐出冷媒の一部が、アキュムレータ19に戻されるの
で、これにより1馬力の出力が減ぜられる。この外部コ
ントロール回路23は、空気調和機の能力制御に使用さ
れる。
【0020】次に、この実施の形態の作用について説明
する。
【0021】冷房運転の場合は、各圧縮機1,2からの
吐出冷媒は、オイルセパレータ20及び四方弁21を介
して室外熱交換器22へ送られた後、室内ユニット20
0を循環してアキュムレータ19に送られる。四方弁2
1を切換えて冷媒の流れを変えれば、暖房運転が行なわ
れる。
【0022】室内の空調負荷(馬力)が変動する時に
は、(1)各圧縮機1,2のON、OFF、(2)外部
コントロール回路23の戻し弁24のON、OFF、
(3)第一の内部コントロール回路25の高圧開放弁2
6及び第二の内部コントロール回路7の低圧開放弁2
8のON、OFFにより、図4に示すように、能力(馬
力)を1馬力毎に制御する。
【0023】例えば、要求馬力が10馬力の場合には、
2台の圧縮機1,2をONにする。この場合に、内部コ
ントロール回路25の高圧開放弁26はONになり、P
/C圧縮機2の制御ポート18には、高圧のオイルが加
えられる。P/C圧縮機2は図3の状態になる。要求馬
力が9馬力の場合には、2台の圧縮機1,2をONにす
るとともに、戻し弁24をONにすることにより、外部
コントロール回路23により1馬力分の吐出量がアキュ
ムレータ19に戻され、9馬力での運転が行なわれる。
要求馬力が8馬力の場合には、2台の圧縮機1,2をO
Nにするとともに、戻し弁24をOFFの状態のまま、
高圧開放弁26をOFFにして低圧開放弁28をONに
する。この場合には、図2に示すように、パワーコント
ロール機構13の作用により、P/C圧縮機2の馬力は
2馬力(ハーフパワー)となり、他方の定格圧縮機1の
馬力は6馬力であるから、合計8馬力となる。要求馬力
が7馬力の場合には、2台の圧縮機1,2をONにする
とともに、戻し弁24をONにし、高圧開放弁26をO
FFにして低圧開放弁28をONにする。この場合に
は、パワーコントロール機構13の作用により、P/C
圧縮機2は2馬力となり、外部コントロール回路23に
より1馬力分の吐出量がアキュムレータ19に戻される
ので、合計7馬力になる。
【0024】以下同様に、図4に示すように、高圧開放
弁26、低圧開放弁28及び戻し弁24のON、OFF
を組み合わせることにより、1馬力から10馬力まで1
馬力ずつの細かな制御が可能となる。
【0025】要するに、この実施の形態によれば、P/
C圧縮機2の制御ポート18にオイルを加えることによ
り、P/C圧縮機2の能力を制御するので、このオイル
により、P/C圧縮機2の内部で動作されるピストン1
2,13のシール効果を著しく高めることができる。高
圧開放弁26及び低圧開放弁28をオイルセパレータ2
0より高い位置に設置するので、各弁26,28を構成
するプランジャケースのプランジャ上部空間へのオイル
溜まりを防止することができる、などの種々の効果を得
ることができる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る空気調和
機は、パワーコントロール機構を備えた圧縮機の制御ポ
ートに、オイルセパレータにより分離されたオイルを加
えるので、このオイルにより、パワーコントロール機構
のシール効果を著しく高めることができる。また、高圧
開放弁及び低圧開放弁をオイルセパレータより高い位置
に設置するので、各弁を構成するプランジャケースのプ
ランジャ上部空間へのオイル溜まりを防止することがで
き、各弁の作動不良の発生を抑制することができる等の
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和機の一実施の形態を示す
回路図である。
【図2】P/C圧縮機に内蔵されたパワーコントロール
機構の低圧付与状態を示す断面図である。
【図3】P/C圧縮機に内蔵されたパワーコントロール
機構の高圧付与状態を示す断面図である。
【図4】本発明に係る空気調和機の能力可変制御を示す
図である。
【符号の説明】
1 定格圧縮機 2 P/C圧縮機 19 アキュムレータ 20 オイルセパレータ 22 室外熱交換器 23 外部コントロール回路 24 戻し弁 25 第一の内部コントロール回路 26 高圧開放弁 28 低圧開放弁 37 第二の内部コントロール回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 1/00 F25B 13/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒が圧縮されるシリンダを密閉容器に
    複数個内蔵させ、これらシリンダを連通させる孔にはこ
    の孔に連通する制御ポートに与える圧力に応じて動作す
    るピストンを設けたパワーコントロール機構を有する圧
    縮機を冷媒回路に備える空気調和機において、前記冷媒
    回路内のオイルを、前記制御ポートに導くための内部コ
    ントロール回路を設け、前記圧縮機の運転時にはこの内
    部コントロール回路を介して前記パワーコントロール機
    構に前記オイルを供給することを特徴とする空気調和
    機。
  2. 【請求項2】 冷媒が圧縮されるシリンダを密閉容器に
    複数個内蔵させ、これらシリンダを連通させる孔にはこ
    の孔に連通する制御ポートに与える圧力に応じて動作す
    るピストンを設けたパワーコントロール機構を有する圧
    縮機を冷媒回路に備える空気調和機において、前記冷媒
    回路内のオイルを、前記制御ポートに導くための内部コ
    ントロール回路を設け、この内部コントロール回路は、
    前記オイルを、前記制御ポートに直接導く高圧回路と、
    前記圧縮機の吸込管より、前記制御ポートに低圧側圧力
    を導く低圧回路とを有し、前記高圧回路には高圧開放弁
    を設けるとともに、前記低圧回路には低圧開放弁を設
    、前記圧縮機の運転時にはこの内部コントロール回路
    を介して前記パワーコントロール機構に前記オイルを供
    給することを特徴とする空気調和機。
  3. 【請求項3】 冷媒が圧縮されるシリンダを密閉容器に
    複数個内蔵させ、これらシリンダを連通させる孔にはこ
    の孔に連通する制御ポートに与える圧力に応じて動作す
    るピストンを設けたパワーコントロール機構を有する圧
    縮機を冷媒回路に備える空気調和機において、前記冷媒
    回路内のオイルを、前記制御ポートに導くための内部コ
    ントロール回路を設け、この内部コントロール回路は、
    前記オイルを、前記制御ポートに直接導く高圧回路と、
    前記圧縮機の吸込管より、前記制御ポートに低圧側圧力
    を導く低圧回路とを有し、前記高圧回路には高圧開放弁
    を設けるとともに、前記低圧回路には低圧開放弁を設
    け、前記高圧開放弁及び前記低圧開放弁は前記オイルセ
    パレータよりも高い位置に設け、前記圧縮機の運転時に
    はこの内部コントロール回路を介して前記パワーコント
    ロール機構に前記オイルを供給することを特徴とする空
    気調和機。
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