JP3634472B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機に係り、特に制御ポートに高圧、又は低圧のいずれかの圧力を与えて能力を可変にした圧縮機を備える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にすることが行なわれている。この種のものでは、冷媒を圧縮するシリンダに制御ポートを設け、この制御ポートに高圧、又は低圧のいずれかの圧力を与えて圧縮能力を少なくとも二段階に亘って可変にした、いわゆるパワーコントロール式の圧縮機（以下、「Ｐ／Ｃ圧縮機」という。）を用いるものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した圧縮機では、制御ポートに対して高圧、又は低圧のいずれかの圧力を選択的に与えなければならないという問題がある。
また、前述したＰ／Ｃ圧縮機に、例えばロータリー式のＰ／Ｃ圧縮機を用いる場合には、このＰ／Ｃ圧縮機を一旦停止させた後、再起動する時に、高圧側の圧力を低圧側に逃がし、圧力バランスさせなければならず、そのため、従来では、高圧側の圧力を低圧側に逃がすための手段を別途に設けなければならないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成によって、制御ポートに対して高圧、又は低圧のいずれかの圧力を選択的に与えることができ、また、Ｐ／Ｃ圧縮機を一旦停止させた後に、再起動する時には、高圧側の圧力を低圧側に簡単に逃がして圧力バランスを行う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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、冷媒を圧縮するシリンダに制御ポートを設け、この制御ポートに高圧、又は低圧のいずれかの圧力を与えて圧縮能力を二段階に亘って可変にした圧縮機を備え、この圧縮機の吐出側には逆止弁を有し、前記制御ポートに高圧を与える高圧ラインを前記圧縮機と前記逆止弁との間から導くと共に、低圧を与える低圧ラインを前記圧縮機の吸込側から導き、これら高圧ライン及び低圧ラインを連通し、前記高圧ラインには高圧制御弁を設け、前記低圧ラインには低圧制御弁を設け、前記高圧制御弁、及び前記低圧制御弁を同時に開放した場合に、前記高圧ライン及び前記低圧ラインを介して前記圧縮機の吐出側と吸込側とが連通するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明によれば、いわゆるパワーコントロール機構を備えた圧縮機を有するものにおいて、制御ポートに高圧を与える高圧ラインには高圧制御弁を設け、低圧を与える低圧ラインには低圧制御弁を設けているので、高圧、又は低圧のいずれの圧力を選択した場合でも、その切り替えを瞬時に行うことができる。コストの面からすれば、高圧制御弁の代わりにキャピラリチューブを用いてもよいが、そうすると高圧を選択する場合に切り替わりが遅くなり、十分な能力制御を行うことができなくなる。この点を考えると、各ラインには制御弁を介装するのが最適である。
【０００８】
また、請求項１の発明によれば、圧縮機を停止した場合に、高圧制御弁、及び低圧制御弁を同時に開放することにより、圧縮機の高圧側は瞬時に低圧開放される。したがって圧縮機の再起動は容易になる。
【０００９】
【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。
【００１０】
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１００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２００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１１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１２，１３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、能力制御するに際して、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、ピストン１２，１３に低圧圧力を加える。この場合には、低圧圧力よりもコイルバネ１４のバネ力が勝り、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。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に示すように、制御ポート１８に高圧を与えるための高圧ライン２５はＰ／Ｃ圧縮機２と逆止弁２９との間から導出され、この高圧ライン２５には高圧制御弁２６が設けられ、制御ポート１８に低圧を与えるための低圧ライン２７はＰ／Ｃ圧縮機２の吸込側から導出され、この低圧ライン２７には低圧制御弁２８が設けられる。
【００１７】
この実施の形態の動作を説明すると、高圧制御弁２６を開き、低圧制御弁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、高圧ライン２５を通じて高圧が導かれる。これでＰ／Ｃ圧縮機２はフルパワーで運転する。つぎに、高圧制御弁２６を閉じ、低圧制御弁２８を開く。この状態ではＰ／Ｃ圧縮機２の制御ポート１８には低圧ライン２７を通じて低圧が導かれる。これでＰ／Ｃ圧縮機２はハーフパワーで運転する。
【００１８】
この実施の形態によれば、高圧制御弁２６及び低圧制御弁２８は、電動式であるので、その切り替わりは瞬時に行われるので、Ｐ／Ｃ圧縮機２の上述したピストン１２，１３がチャタリングを起こすことは少なく、その寿命を向上させることができる。また、仮に低圧、高圧の圧力差が少なくとも、Ｐ／Ｃ圧縮機２の能力制御を正確に、且つ迅速に行うことができる。
【００１９】
また、この実施の形態によれば、制御ポート１８に高圧を与えるための高圧ライン２５を、Ｐ／Ｃ圧縮機２と逆止弁２９の間から導出しているので、Ｐ／Ｃ圧縮機２を停止した場合、高圧制御弁２６、及び低圧制御弁２８を一度に開放することにより、Ｐ／Ｃ圧縮機２の高圧側を瞬時に低圧開放することができる。これによれば、従来のように余分な高圧開放ラインを設けることなく、Ｐ／Ｃ圧縮機２の再起動をきわめて容易に行うことができる。
【００２０】
更に、図１を参照して、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。尚、３７はオイルの戻しラインである。
【００２１】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
【００２２】
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２００を循環してアキュムレータ１９に送られる。四方弁２１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。
【００２３】
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）高圧ライン２５の高圧制御弁２６及び低圧ライン２７の低圧制御弁２８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。
【００２４】
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、高圧ライン２５の高圧制御弁２６はＯＮになり、Ｐ／Ｃ圧縮機２の制御ポート１８には、高圧が加えられる。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。
【００２５】
要求馬力が８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ＯＦＦの状態のまま、高圧制御弁２６をＯＦＦにして低圧制御弁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、高圧制御弁２６をＯＦＦにして低圧制御弁２８をＯＮにする。この場合には、パワーコントロール機構の作用により、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。
【００２６】
以下同様に、図４に示すように、高圧制御弁２６、低圧制御弁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。
【００２７】
要するに、この実施の形態によれば、Ｐ／Ｃ圧縮機２の能力制御用に、高圧制御弁２６、及び低圧制御弁２８が用いられているので、能力の切替がスムーズに行われるし、Ｐ／Ｃ圧縮機２を停止させた場合に、高圧制御弁２６、及び低圧制御弁２８を一度に開放することにより、高圧を瞬時に低圧開放でき、圧力バランスが行なわれるので、Ｐ／Ｃ圧縮機２の再起動が容易になるなどの効果を奏する。
【００２８】
【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、いわゆるパワーコントロール機構を備えた圧縮機の能力制御用に、高圧制御弁、及び低圧制御弁を用いているので、能力の切替をスムーズに行なうことができる。また、当該圧縮機を停止させた場合には、高圧制御弁、及び低圧制御弁を一度に開放することにより、高圧を瞬時に低圧開放できるので、圧力バランスがスムーズに行なわれて圧縮機の再起動が容易になる。
【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
２２ 室外熱交換器
２３ 外部コントロール回路
２４ 戻し弁
２５ 高圧ライン
２６ 高圧制御弁
２７ 低圧ライン
２８ 低圧制御弁

Claims (1)

1. 冷媒を圧縮するシリンダに制御ポートを設け、この制御ポートに高圧、又は低圧のいずれかの圧力を与えて圧縮能力を二段階に亘って可変にした圧縮機を備え、この圧縮機の吐出側には逆止弁を有し、
   前記制御ポートに高圧を与える高圧ラインを前記圧縮機と前記逆止弁との間から導くと共に、低圧を与える低圧ラインを前記圧縮機の吸込側から導き、これら高圧ライン及び低圧ラインを連通し、
   前記高圧ラインには高圧制御弁を設け、前記低圧ラインには低圧制御弁を設け、
   前記高圧制御弁、及び前記低圧制御弁を同時に開放した場合に、前記高圧ライン及び前記低圧ラインを介して前記圧縮機の吐出側と吸込側とが連通するようにした
   ことを特徴とする空気調和機。

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