JP6890254B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮室内部に連通するインジェクション孔を備え、ピストンの回転によりインジェクション孔が開閉する機構を有するロータリ圧縮機を搭載し、冷房運転と暖房運転との切替えが可能な冷凍サイクル装置に関するものである。

従来から、シリンダの内部に連通するインジェクション孔を備え、ピストンの回転によりインジェクション孔が開閉する機構を有するロータリ圧縮機が提案され、空調用途に用いられている（特許文献１参照）。
図６に特許文献１に記載のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図を示す。ロータリ圧縮機においてシリンダ１１の内部に連通するインジェクション孔１２を備え、ピストン１３の回転によりピストン１３の端面によってインジェクション孔１２が開閉するように構成されている。

これにより、インジェクション孔１２がシリンダ１１の内部と連通する間に、インジェクション孔１２から中間圧のインジェクション冷媒を圧縮室１４に供給することが可能となる。

また、中間圧となる冷媒配管部に気液分離器およびインジェクション配管が設置され、インジェクション配管はインジェクション孔に連通し、ガスバイパス配管によって気液分離器とインジェクション配管とを接続したインジェクション回路が提案されている（特許文献２参照）。

図７に特許文献２に記載の冷凍サイクルの構成図を示す。冷凍サイクルの構成において、絞り装置２７ａおよび絞り装置２７ｂと絞り装置２６とによって中間圧となる冷媒配管部を形成し、インジェクション配管２９と、インジェクション配管２９を流れる冷媒流量を調整する流量調整装置３０と、中間圧となる冷媒配管部に配置された気液分離器３１と、インジェクション配管２９と気液分離器３１とを接続するガスバイパス配管３２と、ガスバイパス配管３２を流れる冷媒流量を調整する開閉弁３３を備え、圧縮機２３を運転する時に流量調整装置３０と開閉弁３３とを開とするように構成されている。

これにより、圧縮機２３として、特許文献１に記載のロータリ圧縮機を用い、部分負荷運転で圧縮比が小さくなる時に、インジェクション孔１２がシリンダ１１の内部と連通している状態で、圧縮室１４の冷媒の圧力がインジェクション配管２９を流れる中間圧のインジェクション冷媒の圧力に到達し、圧縮室１４から過熱ガス状態の冷媒がインジェクション孔１２を通じて冷凍サイクルに逆流する場合にも、圧縮機１４から逆流した過熱ガス状態の冷媒はインジェクション配管２９からガスバイパス配管３２を経て気液分離器３１に流入する。

特開平１１−０９３８７４号公報 特開２０１１−５２８８３号公報

従来技術に記載の構成において、圧縮比の小さい部分負荷運転をする時に、インジェク
ション孔１２がシリンダ１１の内部と連通している状態で、圧縮室１４の冷媒圧力が中間圧のインジェクション冷媒の圧力に到達し、圧縮室１４から過熱ガス状態の冷媒がインジェクション孔１２を通じてインジェクション配管２９に逆流することがある。このとき、例えば暖房運転時で冷凍サイクル内の余剰冷媒が気液分離器３１に液冷媒として蓄えられ、気液分離器３１が液冷媒で満たされた状態だと、逆流した過熱ガス状態の冷媒の大部分は流量調整装置３０を通過し絞り装置２７ａおよび絞り装置２７ｂと気液分離器３１とを接続する冷媒配管に放出される。

したがって、圧縮機に吸入される冷媒の圧力からインジェクション冷媒の圧力まで圧縮した過熱ガス状態の冷媒が、絞り装置２７ａおよび絞り装置２７ｂと気液分離器３１とを接続する冷媒配管に放出されて、絞り装置２７ａおよび絞り装置２７ｂに流入する冷媒の乾き度が高くなりフラッシュガスが発生するため、絞り装置２７ａおよび絞り装置２７ｂを流れる冷媒流量を適切に制御できず、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が低下し、所定の暖房能力が得られないという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するものであり、圧縮室１４の冷媒がインジェクション孔１２を通じて逆流しても、絞り装置２７ａおよび絞り装置２７ｂと気液分離器３１とを接続する冷媒配管に放出されるのを防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と吐出管と室外熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室内熱交換器とインジェクション配管とを備え、圧縮機と吐出管と室外熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室内熱交換器が順に接続される。

ここで、圧縮機はロータリ圧縮機である。

また、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置との間に緩衝用レシーバタンクを備え、インジェクション配管の一端は、第１圧力調整装置と緩衝用レシーバタンクとを接続する冷媒配管に配置された第１分岐部に接続され、インジェクション配管の他端は前記圧縮機のインジェクション孔に接続され、インジェクション配管は流量調整装置と逃がし管とを備え、逃がし管は一端が流量調整装置と圧縮機との間に接続され、他端は緩衝用レシーバタンクに接続され、逃がし管と吐出管とを接続する冷媒調整管を備え、前記冷媒調整管は前記
圧縮機から吐出された冷媒が前記吐出管から前記逃がし管に向けて流れる冷媒配管であり、冷媒調整管は冷媒調整管を流れる冷媒の流量を調整する冷媒調整弁を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置である。

インジェクション孔は、暖房定格条件や暖房極低温条件のように圧縮機に吸入される冷媒の圧力と圧縮機から吐出される冷媒の圧力との圧縮比が比較的大きく、吐出温度が高くなる場合にインジェクション冷媒が圧縮室に十分に供給可能な位置に配置するのが一般的である。したがって、部分負荷運転時において、圧縮機に吸入される冷媒の圧力と圧縮機から吐出される冷媒の圧力との圧縮比は、暖房定格条件や暖房極低温条件での運転時の圧縮比と比較して小さく、圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達するまでのピストン回転角が小さくなるため、インジェクション孔が開の状態で圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達する。そのため、圧縮室から過熱ガス状態の冷媒が冷凍サイクル側に逆流し、インジェクション配管側に流出することがある。

本構成においては、逃がし管と吐出管とを接続する冷媒調整管を備え、冷媒調整管は冷媒調整管を流れる冷媒の流量を調整する冷媒調整弁を備えているため、冷媒調整弁の開閉により緩衝用レシーバタンクが液冷媒で満たされないように液冷媒量を調整することで、部分負荷運転時にインジェクション孔が開の状態で圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達しても、圧縮室からインジェクション配管側に逆流する過熱ガス状態の冷媒の略全量は、逃がし管を通過し緩衝用レシーバタンク内の気相冷媒空間に流入し、緩衝用レシーバタンクの気相冷媒空間部と接する比較的低温の内表面において液化する。

本発明の冷凍サイクル装置では、暖房運転で部分負荷運転時に、インジェクション孔が開の状態で、圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達し、圧縮室の過熱ガス状態の冷媒がインジェクション配管側に逆流する場合においても、過熱ガス状態の冷媒は緩衝用レシーバタンク内の気相冷媒空間に流入するため、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管を流れる冷媒の乾き度は高くならない。

したがって、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管を流れる冷媒の乾き度が高くならずフラッシュガスが発生しないので、第１圧力調整装置を流れる冷媒流量が急激に低下するのを抑制し、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が低下することで生じる暖房能力の低下を抑制する。

本発明の実施の形態１における冷凍サイクルの構成図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の縦断面図 本発明の実施の形態１における液冷媒の液面検知手段を有する冷凍サイクルの構成図 本発明の実施の形態１における液冷媒の流通検知回路を有する冷凍サイクルの構成図 特許文献１に記載のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図 特許文献２に記載の冷凍サイクルの構成図

第１の発明は、圧縮機と室外熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室内熱交換器とインジェクション配管とを備え、圧縮機と室外熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室内熱交換器が順に接続され、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管に配置された第１分岐部を備え、第１分岐部と圧縮機とがインジェクション配管で接続されている冷凍サイクル装置において、圧縮機は、シリンダと、シリンダの軸方向両端面に設けられた軸受部材と、シリンダに対して偏芯する偏芯部を有するシャフトと、シャフトの偏芯部に外嵌合するピストンとを備え、シャフトの回転によりピストンがシャフトの軸心回りに公転することで冷媒を圧縮するロータリ圧縮機であり、軸受部材の端面にインジェクション孔を備え、インジェクション孔は、ピストンの公転によりピストンの端面により開閉する機構を有し、軸受部材の内部に設けられたインジェクション流路を経て、インジェクション配管と連通するインジェクション孔である冷凍サイクル装置で、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管に緩衝用レシーバタンクを備え、インジェクション配管は流量調整装置と逃がし管とを備え、逃がし管は一端が流量調整装置と圧縮機との間に接続され、他端は緩衝用レシーバタンクに接続され、逃がし管と吐出管とを接続する冷媒調整管を備え、冷媒調整管は冷媒調整管を流れる冷媒の流量を調整する冷媒調整弁を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置である。

部分負荷運転時は、圧縮機に吸入される冷媒の圧力と圧縮機から吐出される冷媒の圧力との圧縮比は、定格負荷運転時の圧縮比と比較して小さく、圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達するまでのピストン回転角が小さくなるため、インジェクション孔が開の状態で圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達する。そのため、圧縮室から過熱ガス状態の冷媒が冷凍サイクル側に逆流し、インジェクション配管側に流出することがある。

本構成においては、逃がし管と吐出管とを接続する冷媒調整管を備え、冷媒調整管は冷媒調整管を流れる冷媒の流量を調整する冷媒調整弁を備えているため、室外熱交換器または室内熱交換器の冷媒量が不足していると判断した場合に、冷媒調整弁を開とし、緩衝用レシーバタンクが液冷媒で満たされないように液冷媒量を調整可能である。

暖房運転で緩衝用レシーバタンクに液冷媒が溜まり、室外熱交換器または室内熱交換器を流れる冷媒が不足しやすい状態で運転する場合で、部分負荷運転時にインジェクション孔が開の状態で圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達し、吸入圧力からインジェクション圧力まで圧縮した過熱ガス状態の冷媒が圧縮室からインジェクション配管側に逆流する場合に、逆流した過熱ガス状態の冷媒の略全量は、逃がし管を通過し緩衝用レシーバタンク内の気相冷媒空間に流入し、緩衝用レシーバタンクの気相冷媒空間と接する比較的低温の内表面で液化する。

そのため、本発明の冷凍サイクル装置では、暖房運転で緩衝用レシーバタンクに液冷媒が溜まり、室外熱交換器または室内熱交換器を流れる冷媒が不足しやすい状態で運転する場合で、部分負荷運転時に、インジェクション孔が開の状態で、圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達し、圧縮室の過熱ガス状態の冷媒がインジェクション配管側に逆流する場合においても、過熱ガス状態の冷媒は緩衝用レシーバタンク内の気相冷媒空間に流入するため、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管を流れる冷媒の乾き度は高くならない。

したがって、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管を流れる冷媒の乾き度が高くなりフラッシュガスが発生するのを抑制するので、第１圧力調整装置を流れる冷媒流量が急激に低下するのを抑制し、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が低下することで生じる暖房能力の低下を抑制する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって、本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における冷凍サイクルの構成図を示す。図１の冷凍サイクルの構成は、室外空調ユニット１台に対し、室内空調ユニットが１台接続した構成となっている。なお、冷凍サイクルの構成に関しては、図１に示したものに限定されない。例えば、室外空調ユニットは２台以上、室内空調ユニットも２台以上、並列に接続可能である。

室外空調ユニット１０１において、ロータリ圧縮機１１１は冷媒を圧縮する圧縮機で、ロータリ圧縮機１１１で圧縮された冷媒は吐出管１１２に吐出される。四方弁１１３は吐出管１１２と接続され、冷房運転時と暖房運転時の冷媒流れ方向を切り替える弁である。暖房運転時は四方弁１１３の実線に沿って冷媒が流れ、冷房運転時は四方弁１１３の破線に沿って冷媒が流れる。圧力調整弁１１７は冷凍サイクルの圧力を調整する弁である。室外熱交換器１１８は周囲の空気と空調用冷媒とが熱交換する熱交換器で、一般的には、フィン＆チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が利用される。

室外空調ユニット１０１において、インジェクション配管１１９は冷凍サイクルから冷媒の一部をロータリ圧縮機１１１にインジェクションする際に冷媒が流通する配管であり、流量調整弁１２０によりインジェクション配管１１９を流れる冷媒の流量を調整する。中間圧冷媒配管１１６は中間圧の冷媒が流れる配管であり、第１分岐部１２１でインジェクション配管１１９と中間圧冷媒配管１１６とが分岐する。 緩衝用レシーバタンク１２２は液冷媒およびガス冷媒を溜める耐圧容器であり、中間圧冷媒配管１１６に接続される。

逃がし管１２３はインジェクション配管１１９と緩衝用レシーバタンク１２２とを接続する配管である。冷媒調整管１２４は吐出管１１２と逃がし管１２３とを接続する配管であり、冷媒調整弁１２５により冷媒調整管１２４を流れる冷媒流量を調整する。図１で第１分岐部１２１は第１圧力調整装置１１７と緩衝用レシーバタンク１２２との間に配置されているが、第２圧力調整装置１１５と緩衝用レシーバタンク１２２との間に配置されても良い。

室内空調ユニット１０２において、室内熱交換器１１４は周囲の空気と冷凍サイクルを循環する冷媒とが熱交換する熱交換器であり、室内流量調整弁１１５により室内熱交換器１１４を流れる冷媒流量を調整する。室内熱交換器１１４として、一般的には、フィン＆チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が利用される。

図２に本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図を示す。図２において、シャフト１３２が回転することでシャフト１３２の偏芯部１３２ａによってピストン１３３がシリンダ１３１の内壁面１３１ａに沿って回転するように構成されている。また、ベーン１３４はピストン１３３の回転に伴ってピストン１３３の外周面１３３ａに接するようにシリンダ１３１の溝１３１ｂで往復運動する。吸入ポート１３５は冷媒をシリンダ１３１の内部に供給するポートであり、吐出ポート１３６は冷媒をシリンダ１３１の外部に吐き出すポートである。

また、インジェクション孔１３７はインジェクション流路１３８に設置され、シリンダ１３１の内部とインジェクション配管１１９とを連通する。シェル１４０はロータリ圧縮機１１１を構成する耐圧容器である。

図３に本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の縦断面図を示す。上軸受部材１４１はシリンダ１３１の上部に設置され、シャフト１３２を支える軸受として機能している。下軸受部材１４２はシリンダ１３１の下部に設置され、シャフト１３２を支える軸受として機能している。吐出バルブ１４３は吐出ポート１３６から吐出する冷媒流路に設置され、圧縮室１３９の冷媒の圧力がシェル１４０の内部の圧力より高い圧力となったときに開く。

次に、本実施の形態におけるロータリ圧縮機１１１の動作を説明する。
まず、シリンダ１３２の内部において、シリンダ１３２、ピストン１３３、ベーン１３４、上軸受部材１４１、下軸受部材１４２とで囲まれ、吸入ポート１３５と接する空間に、吸入ポート１３５から低圧の吸入冷媒が供給される。次に、シリンダ１３２の内部において、１３９はシリンダ１３２、ピストン１３３、ベーン１３４、上軸受部材１４１、下軸受部材１４２とで囲まれ、吐出ポート１３６と接する圧縮室であり、圧縮室１３９の冷媒はピストン１３３が回転することで圧縮され、圧縮室１３９の冷媒の圧力がシェル１４０の内部の圧力より高くなると、吐出バルブ１４３が開き高圧に圧縮された冷媒が吐出ポート１４６から吐出される。

ピストン１３３が回転する過程において、ピストン下端面１３３ｂの移動によって、イ
ンジェクション孔１３７は開いたり閉じたりする。インジェクション孔１３７が開いているときは、インジェクション冷媒がインジェクション配管１１９およびインジェクション流路１３８を通ってインジェクション孔１３７から圧縮室１３９に供給されて圧縮室１３９の冷媒と合流する。一方、インジェクション孔１３７が閉じているときは、インジェクション孔１３７から圧縮室１３９にインジェクション冷媒が供給されない。

次に、本実施の形態における冷凍サイクルの動作を説明する。図１において、暖房運転時は、四方弁１１３における冷媒の流れが実線に沿うように四方弁１１３の流路を設定する。したがって、ロータリ圧縮機１１１で圧縮されて高圧になった冷媒はロータリ圧縮機１１１から吐出され、吐出管１１２および四方弁１１３を経て室外空調ユニット１０１から出た後、室内空調ユニット１０２に入る。室内空調ユニット１０２に入った冷媒は室内熱交換器１１４で周囲の空気に熱を放出して凝縮し、高圧の過冷却液状態となった後、流量調整弁１１５で中間圧力まで膨張し、室内空調ユニット１０２から出た後、室外空調ユニット１０１に戻る。室外空調ユニット１０１に戻った冷媒は緩衝用レシーバタンク１２２に流入する。緩衝用レシーバタンク１２２に流入した冷媒の一部は逃がし管１２３に流入し、残りの冷媒は中間圧冷媒配管１１６に流入する。

また、中間圧冷媒配管１１６に流入した冷媒は第１分岐部１２１で分岐し、一部はインジェクション配管１１９に流入し、残りの冷媒は圧力調整弁１１７に流入する。圧力調整弁１１７に流れた冷媒は、圧力調整弁１１７で減圧された後、室外熱交換器１１８で周囲の空気から熱を奪われて蒸発し、低圧の過熱ガス状態となって四方弁１１３を経てロータリ圧縮機１１１に吸入される。暖房運転時は流量調整弁１２０を開とするため、インジェクション配管１１９に流入した冷媒は、開状態の開閉弁１２０を通過した後、インジェクション流路１３８を通って、インジェクション孔１３７から圧縮室１３９に供給される。

また、緩衝用レシーバタンク１２２が液冷媒で満たされていると判断すると、冷媒調整弁１２５が開となり、吐出管１１２を流れる過熱ガス状態の冷媒の一部が冷媒調整管１２４を流れ、開状態の冷媒調整弁１２５を通過した後、逃がし管１２３を経て緩衝用レシーバタンク１２２に流入する。過熱ガス状態の冷媒が緩衝用レシーバタンク１２２に流入し、緩衝用レシーバタンク１２２に気相冷媒空間が形成されたことを確認した後、冷媒調整弁１２５は閉となり、吐出管１１２から過熱ガス状態の冷媒は閉状態の冷媒調整弁１２５を通過しなくなり、逃がし管１２３および緩衝用レシーバタンクに供給されなくなる。

一方、冷房運転時は四方弁１１３における冷媒の流れが破線に沿うように四方弁１１３の流路を設定する。したがって、ロータリ圧縮機１１１で圧縮されて高圧になった冷媒はロータリ圧縮機１１１から吐出され、吐出管１１２および四方弁１１３を経て室外熱交換器１１５で周囲の空気に熱を放出して凝縮し、高圧の過冷却液状態となって室外熱交換器１１８から出た後、圧力調整弁１１７で減圧されて中間圧となる。圧力調整弁１１７から出た中間圧の冷媒は第１分岐部１２１で分岐し、一部はインジェクション配管１１９に流入し、残りの冷媒は緩衝用レシーバタンク１２２に流入する。緩衝用レシーバタンク１２２に流入した冷媒の一部は逃がし管１２３に流入し、残りの冷媒は室外空調ユニット１０１から出た後、室内空調ユニット１０２に入る。

室内空調ユニット１０２に入った冷媒は室内流量調整弁１１５に流入する。室内流量調整弁１１５に流れた冷媒は、室内流量調整弁１１５で減圧された後、室内熱交換器１１４で周囲の空気から熱を奪って蒸発し、低圧の過熱ガス状態となって室内空調ユニット１０２から出た後、室外空調ユニット１０１に戻る。室外空調ユニット１０１に戻った冷媒は四方弁１１３を経てロータリ圧縮機１１１に吸入される。冷房運転時は開閉弁１２０を開とするため、インジェクション配管１１９に流入した冷媒は、開状態の開閉弁１２０を通過した後、インジェクション流路１３８を通って、インジェクション孔１３７から圧縮室
１３９には供給される。

また、緩衝用レシーバタンク１２２が液冷媒で満たされていると判断すると、冷媒調整弁１２５が開となり、吐出管１１２を流れる過熱ガス状態の冷媒の一部が冷媒調整管１２４を流れ、開状態の冷媒調整弁１２５を通過した後、逃がし管１２３を経て緩衝用レシーバタンク１２２に流入する。過熱ガス状態の冷媒が緩衝用レシーバタンク１２２に流入し、緩衝用レシーバタンク１２２に気相冷媒空間が形成されたことを確認した後、冷媒調整弁１２５は閉となり、吐出管１１２から過熱ガス状態の冷媒は閉状態の冷媒調整弁１２５を通過しなくなり、逃がし管１２３および緩衝用レシーバタンクに供給されなくなる。

以上の記述から明らかなように、本発明の冷凍サイクル装置に搭載のロータリ圧縮機１１１は、定格負荷運転時と比較して圧縮比が小さくなる部分負荷運転時に、圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達するまでのピストン回転角が小さくなるため、インジェクション孔が開の状態で圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達する。そのため、圧縮室から過熱ガス状態の冷媒が冷凍サイクル側に逆流し、インジェクション配管側に流出することがある。

本発明の冷凍サイクル装置においては、逃がし管１２３と吐出管１１２とを接続する冷媒調整管１２４を備え、冷媒調整管１２４は冷媒調整管１２４を流れる冷媒の流量を調整する冷媒調整弁１２５を備え、冷媒調整弁１２５の開閉により緩衝用レシーバタンク１２２が液冷媒で満たされないように液冷媒量を調整しているため、部分負荷運転時にインジェクション孔が開の状態で圧縮室の圧力がインジェクション圧力に到達し、圧縮室１３９からインジェクション流路１３８を通ってインジェクション配管１１９に逆流した過熱ガス状態の冷媒の略全量は、逃がし管１２３を通過し緩衝用レシーバタンク１２２の気相冷媒空間に流入する。

そのため、本発明の冷凍サイクル装置では、暖房運転で緩衝用レシーバタンク１２２に液冷媒が溜まり、室外熱交換器１１８または室内熱交換器１１４の冷媒量が不足しやすい状態で運転する場合で、部分負荷運転時にインジェクション孔１３７が開の状態で、圧縮室１３９の圧力がインジェクション圧力に到達し、圧縮室１３９の過熱ガス状態の冷媒がインジェクション配管１１９側に逆流する場合においても、過熱ガス状態の冷媒は緩衝用レシーバタンク１２２内の気相冷媒空間に流入するため、流量調整弁１２０を通って中間圧冷媒配管１１６には流入しない。

したがって、吸入圧力からインジェクション圧力まで圧縮した過熱ガス状態の冷媒が中間圧冷媒配管１１６に流入することで生じる冷凍サイクルを循環する冷媒流量の低下を抑制し、暖房能力の低下を抑制する。

なお、緩衝用レシーバタンク１２２は体積容器であるため、冷媒流入時に急拡大による圧力損失により、冷媒圧力の低下が生じるが、冷房運転時に緩衝用レシーバタンク１２２より上流側にインジェクション配管１１９の分岐部を配置することで、インジェクション冷媒の圧力を高くできる。

したがって、冷房運転時で、暖房運転時と比較して圧縮比が小さく、インジェクション冷媒が逆流する時の第１分岐部１２１と圧縮室１３９との差圧が大きくなりやすい場合においても、逆流時に、インジェクション配管１１９の第１分岐部１２１と圧縮室１３９との差圧を抑制することができ、吸入圧力からインジェクション圧力まで圧縮した冷媒が第１圧力調整装置１１７と第２圧力調整装置１１５とを接続する中間圧冷媒配管１１６に放出されるのを抑制するので、中間圧冷媒配管１１６を流れる冷媒の乾き度が高くなりフラッシュガスが発生するのを抑制し、第１圧力調整装置１１７を流れる冷媒の流量が急激に
低下するのを抑制するので、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が低下することで生じる暖房能力の低下を抑制する。

なお、緩衝用レシーバタンク１２２に液冷媒が溜まっていることを判断する手段として、液面を検知する手段を設置してもよい。図４に本実施の形態１における液冷媒の液面検知手段を有する冷凍サイクルの構成図を示す。１２６は緩衝用レシーバタンク１２２に溜まっている液冷媒の量を検知する液冷媒検知手段である。液冷媒検知手段１２６が緩衝用レシーバタンク１２２に溜まっている液冷媒の量が所定値以上であることを検知した場合に、冷媒調整弁１２５を開とすることを特徴とする冷凍サイクル装置である。

このとき、液冷媒検知手段１２６として、フロートセンサーを用いて緩衝用レシーバタンク１２２に溜まっている冷媒の液面の変化に伴ってフロートスイッチが作動するようにしてもよい。

なお、緩衝用レシーバタンク１２２に溜まっている液冷媒の量が所定値以上であることを検知する手段として液冷媒の流通を検知する冷凍回路を設置するのもよい。図５に本発明の実施の形態１における液冷媒の流通検知回路を有する冷凍サイクルの構成図を示す。図５において、１２７は液冷媒検知管であり、緩衝用レシーバタンク１２２と比較的圧力の低い冷媒が流れる冷媒配管とを接続する。液冷媒検知管１２７は緩衝用レシーバタンク１２２に接続されている逃がし管１２３よりも鉛直方向略同一または鉛直方向下側に設置されている。１２８は減圧機構であり、液冷媒検知管１２７に設置されている。減圧機構１２８はキャピラリーチューブなどである。１２９は温度検知手段であり、減圧機構１２８と圧力の低い冷媒が流れる冷媒配管との間に設置されている。

これにより、緩衝用レシーバタンク１２２に溜まっている冷媒の液面高さが、液冷媒検知管１２７が接続されている高さより低い場合には気相冷媒が液冷媒検知管１２７を流通し、減圧機構１２８によって低圧の過熱ガス状態となる。

一方で緩衝用レシーバタンク１２２に溜まっている冷媒の液面高さが、液冷媒検知管１２７が接続されている高さより高い場合には液相冷媒が液冷媒検知管１２７を流通し、減圧機構１２８によって低圧の気液二相状態となる。同じ圧力まで減圧されるとき、気液二相状態の冷媒は過熱ガス状態の冷媒と比較して過熱度が取れていない分、温度が低くなる。したがって、温度検知手段１２９で測定される温度によって、緩衝用レシーバタンク１２２に溜まっている冷媒の液面高さを検知することが可能となる。また、液冷媒検知管１２７は逃がし管１２３に接続しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上のことから、緩衝用レシーバタンク１２２に所定値以上の液冷媒が溜まると、冷媒調整弁１２５が開となることで、圧縮機１１１から吐出される過熱ガス状態の冷媒が冷媒調整管１２４を流れて緩衝用レシーバタンク１２２に流入するので、緩衝用レシーバタンク１２２内が満液になる前に、液冷媒量が多くなると、吐出ガスが逃がし管１２３を経て緩衝用レシーバタンク１２２に流入するので、緩衝用レシーバタンク１２２に気相冷媒の空間が維持される。

したがって、室外熱交換器１１８および室内熱交換器１１４の冷媒量が不足していない運転状態において、余剰冷媒が緩衝用レシーバタンク１２２に液冷媒として溜まるような暖房低温での部分負荷運転状態においても、緩衝用レシーバタンク１２２が液冷媒で満たされることはなく、圧縮室１３９からインジェクション配管１１９側に逆流した過熱ガス状態の冷媒は緩衝用レシーバタンク１２２内の気相冷媒空間に流入するので、吸入圧力からインジェクション圧力まで圧縮した冷媒が第１圧力調整装置１１７と第２圧力調整装置１１５とを接続する中間圧冷媒配管１１６に放出されるのを抑制するので、中間圧冷媒配
管１１６を流れる冷媒の乾き度が高くなりフラッシュガスが発生するのを抑制し、第１圧力調整装置１１７を流れる冷媒の流量が急激に低下するのを抑制するので、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が低下することで生じる暖房能力の低下を抑制する。

本発明は、冷房運転および暖房運転を切替可能な空調機において、圧縮機としてロータリ圧縮機１１１を用い、ピストン１３３の回転によってインジェクション孔１３７を開閉する機構において圧縮過程で冷媒をインジェクションする場合に、定格負荷運転時と比較して圧縮比が小さくなる部分負荷運転時に、圧縮室１３９の冷媒の圧力がインジェクション圧力に到達するまでのピストン回転角が小さくなり、また、インジェクション冷媒の圧力が低圧となるため、インジェクション孔１３７が開の状態で圧縮室１３９の冷媒の圧力がインジェクション冷媒の圧力に到達する場合において、圧縮室１３９の冷媒がインジェクション孔１３７を通じて冷凍サイクルに逆流しても、中間圧冷媒配管１１６に流入しない。

したがって、吸入圧力からインジェクション圧力まで圧縮した過熱ガス状態の冷媒が中間圧冷媒配管１１６に流入することで生じる中間圧冷媒配管１１６を流れる冷媒の乾き度の上昇を抑制しフラッシュガスが発生するのを抑制するので、第１圧力調整装置１１７を流れる冷媒の流量が急激に低下するのを抑制し、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が低下することで生じる暖房能力の低下を抑制するできるものとして好適に利用することができる。

１０１ 室外空調ユニット
１０２ 室内空調ユニット
１１１ ロータリ圧縮機
１１２ 吐出管
１１３ 四方弁
１１４ 室内熱交換器
１１５ 室内流量調整弁
１１６ 中間圧冷媒配管
１１７ 圧力調整弁
１１８ 室外熱交換器
１１９ インジェクション配管
１２０ 流量調整弁
１２１ 第１分岐部
１２２ 緩衝用レシーバタンク
１２３ 逃がし管
１２４ 冷媒調整管
１２５ 冷媒調整弁
１２６ 液冷媒検知手段
１２７ 液冷媒検知管
１２８ 減圧機構
１２９ 温度検知手段
１３１ シリンダ
１３１ａ 内壁面
１３１ｂ 溝
１３２ シャフト
１３２ａ 偏芯部
１３３ ピストン
１３３ａ 外周面
１３３ｂ ピストン下端面
１３４ ベーン
１３５ 吸入ポート
１３６ 吐出ポート
１３７ インジェクション孔
１３８ インジェクション流路
１３９ 圧縮室
１４０ 圧縮機シェル
１４１ 上軸受部材
１４２ 下軸受部材
１４３ 吐出バルブ

Claims (1)

1. 圧縮機と吐出管と室外熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室内熱交換器とインジェクション配管とを備え、
   前記圧縮機と前記吐出管と前記室外熱交換器と前記第１圧力調整装置と前記第２圧力調整
   装置と前記室内熱交換器が順に接続される冷凍サイクル装置において、
   前記圧縮機はロータリ圧縮機であり、
   前記第１圧力調整装置と前記第２圧力調整装置との間に緩衝用レシーバタンクを備え、
   前記インジェクション配管の一端は、前記第１圧力調整装置と前記緩衝用レシーバタンクとを接続する冷媒配管に配置された第１分岐部に接続され、前記インジェクション配管の他端は前記圧縮機のインジェクション孔に接続され、
   前記インジェクション配管は流量調整装置と逃がし管とを備え、
   前記逃がし管は一端が前記流量調整装置と前記圧縮機との間に接続され、他端は前記緩衝用レシーバタンクに接続され、
   前記逃がし管と前記吐出管とを接続する冷媒調整管を備え、前記冷媒調整管は前記圧縮機から吐出された冷媒が前記吐出管から前記逃がし管に向けて流れる冷媒配管であり、前記冷媒調整管は前記冷媒調整管を流れる冷媒の流量を調整する冷媒調整弁を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
   

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