JPH027409Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、全負荷運転と部分負荷運転との切換
えが可能な、いわゆる能力可変形圧縮機を備えた
空気調和機に係り、特に能力可変構造の改良に関
する。

〔考案の技術的背景とその問題点〕 たとえば暖房作用時は圧縮機を全負荷運転さ
せ、冷房作用時は部分負荷運転をして冷凍能力を
落し、冷暖房それぞれに最適な効率を得る能力可
変形圧縮機を備えた空気調和機が作用される。こ
の種能力可変形圧縮機は従来第１図に示すような
構造である。

すなわち１はシリンダ、２はシリンダ１内のシ
リンダ室１ａに往復動自在に収容されるピスト
ン、３はシリンダ１端面に設けられる弁座板、４
は弁座板３に開口する吐出ポート、５はこの吐出
ポート４を開閉する図示しない吐出弁を取付けた
吐出弁押え、６は吐出弁押え５をカバーするバル
ブカバー、７は上記弁座板３とシリンダ１端面と
の間に介在され弁座板３に放射状に設けられた図
示しない吸込ポートを開閉する吸込弁である。能
力可変形圧縮機には特に能力可変制御部８が設け
られる。これは、シリンダ１の周壁一部に穿設さ
れるバイパス孔９と、このバイパス孔９に連通す
るようシリンダ１の外周壁に取付けられた筒体１
０と、この筒体１０内に収容されスプリング１１
によつて上記バイパス孔９から抜け出るよう弾性
的に付勢される制御弁１２と、上記筒体１０の端
面を閉塞するとともに上記スプリング１１の一端
部を固定し、かつ高圧液冷媒を筒体１０内へ案内
する圧力制御管１３が接続される蓋体１４とから
なる。なお上記筒体１０の周壁一部には上記吸込
ポートと連通する図示しない案内孔が穿設され
る。

しかして、全負荷運転を行う場合は、圧力制御
管１３に設けられた図示しない開閉弁を開放して
高圧液冷媒を筒体１０内に導入する。制御弁１２
にはスプリング１１に抗して大きな背圧がかか
り、バイパス孔９を閉成することになる。ピスト
ン２の往復動にともなつてシリンダ室１ａに導び
かれる冷媒ガスは、圧縮されて吐出ポート４から
図示しない吐出管へ導びかれる。すなわちシリン
ダ室１ａに導入され圧縮された冷媒ガスは全量を
吐出されるので全負荷運転がなされることとな
る。また部分負荷運転を行う場合は、上記開閉弁
を閉成して筒体１０内への高圧液冷媒の導入を阻
止する。ピストン２を往復動させると、シリンダ
室１ａに導入され圧縮された冷媒ガスが吐出ポー
ト４から吐出されるが、制御弁１２に大きな背圧
がかかつていないので、その一部は開放されたバ
イパス孔９から導出する。このバイパス孔９から
導出された冷媒ガスはそれまで背圧となつていた
液冷媒とともに圧縮機の吸引側へバイパスされ
る。すなわちシリンダ室１ａに導入され圧縮され
た冷媒ガスは一部が再び吸込側へバイパスされ、
全量が吐出されないので、部分負荷運転がなされ
ることとなる。

ところで、全負荷運転の場合、負荷条件によつ
ては制御弁１２にかける高圧液冷媒の圧力がシリ
ンダ室１ａの圧縮圧力よりも低くなることが多
い。第２図に示すようなシリンダ内過圧縮現象
（ΔP）によつて制御弁１２が１サイクルに１回逆
作動する。制御弁１２の逆作動は揺動となり、こ
の弁座の損傷や圧縮冷媒洩れによる冷凍能力の低
下をきたす不具合となつて現れる。

なお第３図に示すように、制御弁１２に背圧を
与える筒体１０内圧力（≒凝縮圧力）をPpr、制
御弁１２の背圧受圧面積をApr、スプリング１１
の弾性力をFs、シリンダ室１ａの圧力をPcy、バ
イパス孔９の面積をAcyとすると、これらの作用
力関係は Ppr×Apr＞Fs＋Pcy×Acy で表される。したがつて上式の左辺が常に大でな
いと、制御弁１２は逆作動し、バイパス孔９が開
放されてしまう。このような作動を防止するた
め、スプリング１１の弾性力の弱いものを選択し
たり、あるいはAprをAcyに対して大とする等の
対策がなされている。しかし、スプリング１１の
弾性力を弱くし過ぎると、部分負荷運転の場合に
制御弁１２が筒体１０の壁面との摩擦によつて摺
動変位することがなく、目的に沿わない運転とな
る。またAprをAcyに対して大とすると、バイパ
ス孔９が小さく、能力可変幅が少い圧縮機の場合
に適するが、わずかでも能力可変幅を大きくした
い場合はバイパス孔９も大きな直径とする必要が
ある。上記の効果を得るためには、制御弁１２の
直径がバイパス孔９の直径の約２倍程度は必要と
なり、能力制御部８の大形化は避けられない。

〔考案の目的〕

本考案は上記事情に着目してなされたものであ
り、その目的とするところは、全負荷運転時にシ
リンダ内過圧縮現象が発生しても制御弁の揺動を
確実に阻止して、安定した圧縮効率を得る能力可
変形圧縮機を備えた空気調和機を提供しようとす
るものである。

〔考案の概要〕

本考案は、制御弁に高圧液冷媒の背圧を与える
第１の開閉弁および補助逆止弁を有する高圧液冷
媒管と、第２の開閉弁を有する吸込バイパス管と
から能力可変回路を構成し、第１の開閉弁のみ開
放して全負荷運転時に制御弁と補助逆止弁との間
に高圧液冷媒を封じ込めて、シリンダ内圧力が過
圧縮等によつて異常上昇しても制御弁に液圧縮を
行わせて制御弁の逆戻りをなし、第２の開閉弁の
み開放して封じ込めていた高圧液冷媒および圧縮
された冷媒ガスの一部を圧縮機吸込側にバイパス
して部分負荷運転をなすようにしたものである。

〔考案の実施例〕

以下本考案の一実施例を図面にもとづいて説明
する。第４図中２０は圧縮機であり、これは上述
の往復動式密閉圧縮機そのままであるので、第１
図構造を適用し説明を省略する。２１は四方弁、
２２は室外側熱交換器、２３は逆止弁２４と暖房
用膨張弁２５との並列回路、２６はリキツドタン
ク、２７は主毛細管、２８は室内側熱効換器であ
り、これらは冷媒管Ｐを介してヒートポンプ式の
冷凍サイクルを構成するよう連通する。上記リキ
ツドタンク２６には逆止弁２４と暖房用膨張弁２
５および主毛細管２７に一端部を接続する冷媒管
Ｐの他端部が挿入される。さらにリキツドタンク
２６には後述する能力可変回路３０を構成する高
圧液冷媒管３０Ｐの一端部が挿入される。この高
圧液冷媒管３０Ｐの他端部は上記圧力制御管１３
に連通するとともに中途部には補助毛細管３１、
第１の電磁開閉弁３２およびこの第１の電磁開閉
弁３２と圧力制御管１３接続部との間に補助逆止
弁３３が設けられる。補助逆止弁３３は、第１の
電磁開閉弁３２側から圧力制御管１３方向への冷
媒の流れの阻害とならず、逆方向への流れを阻止
するようになつている。また高圧液冷媒管３０Ｐ
と圧力制御管１３との接続部には吸込バイパス管
３４が連通していて、この他端部は上記圧縮機２
０の吸込側冷媒管Ｐに接続されてなる。吸込バイ
パス管３４の中途部には第２の電磁開閉弁３５が
設けられる。

しかして、圧縮機２０の駆動と四方弁２１の切
換方向とによつて冷媒が所定の方向へ導びかれて
周知の冷凍サイクルを構成し、冷房作用と暖房作
用とが必要に応じて得られる。

また、たとえば暖房運転時など全負荷運転を行
う場合は、第１の電磁開閉弁３２を開放し、第２
の電磁開閉弁３５を閉成する。リキツドタンク２
６から高圧の液冷媒が能力可変回路３０へ導びか
れる。すなわち高圧液冷媒は補助毛細管３１で流
量を制御され、第１の電磁開閉弁３２、補助逆止
弁３３および圧力制御管１３を介して第１図に示
す上記能力可変制御部８へ導出される。この液冷
媒は筒体１０内で制御弁１２に大きな背圧をか
け、スプリング１１の弾性力に抗してバイパス孔
９を閉塞するよう付勢する。したがつてピストン
２の圧縮行程中にシリンダ室１ａから逃げる被圧
縮ガスがなく、吸込まれたガス全てが圧縮されて
吐出される。なおピストン２が圧縮作用を行うと
き、負荷条件その他の理由により過圧縮状態とな
ることがある。その影響はバイパス孔９を閉塞す
る制御弁１２に対し、背圧以上の圧力となつて現
れ、バイパス孔９を開放するよう作用する。しか
しながら高圧液冷媒管３０Ｐには補助逆止弁３３
があつて第１の電磁開閉弁３２側への液冷媒の逆
流を阻止する。また第２の電磁開閉弁３５が閉成
しているところから、吸込バイパス孔管３４の液
冷媒は勿論、筒体１０内の制御弁１２に対して背
圧となつている液冷媒は筒体１０内に充満したま
ま動かない。上記過圧縮現象が発生しても、制御
弁１２は液圧縮をするため、ほとんど逆作用せず
バイパス孔９を開放せずにすむ。このため全負荷
運転を損わず、かつ制御弁１２の揺動現象はな
い。このようにすれば、第３図に示すAprとAcy
の大小関係の影響が小さく、互いに略同等とすれ
ば充分その機能を発揮する。また、たとえば冷房
運転など部分負荷運転をなすには、第１の電磁開
閉弁３２を閉成して筒体１０内への高圧液冷媒の
導入を阻止するとともに、第２の電磁開閉弁３５
を開放する。そして上記ピストン２を往復動させ
ると、シリンダ室１ａに導入され圧縮された冷媒
ガスが吐出ポート４から吐出されるが、制御弁１
２に大きな背圧がかかつていないので、その一部
は開放されたバイパス孔９から導出し、それまで
制御弁１２に対する背圧となつていた液冷媒とと
もに吸込バイパス管３４を介して圧縮機２０の吸
込側にバイパスされる。すなわち、圧縮機２０の
吐出側から圧縮された冷媒ガスの全量が吐出され
ないので、部分負荷運転がなされることとなる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、能力可変
回路の高圧液冷媒管に第１の開閉弁および補助逆
止弁を介設し、吸込バイパス管に第２の開閉弁を
介設したから、第１の開閉弁を開放し第２の開閉
弁を閉成する全負荷運転時に制御弁と補助逆止弁
との間に高圧液冷媒を封じ込めておくことがで
き、たとえシリンダ内が過圧縮状態となつても、
制御弁は高圧液冷媒を液圧縮するだけで逆戻りし
ない。したがつて全負荷運転時における冷凍能力
の低下はない、安定した圧縮効率を得るとともに
制御弁とその弁座の損傷を防止して耐久性の向上
化を図れ、能力可変制御部の小形化を得る。ま
た、第１の開閉弁を閉成し第２の開閉弁を開放す
る部分負荷運転時には、全負荷運転時に制御弁に
背圧をかけていた高圧液冷媒を円滑に圧縮機の吸
込側に導入して、全負荷運転からの運転の切換が
支障なくできるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧縮機の要部縦断面図、第２図はシリ
ンダ内の圧縮状態説明図、第３図は能力可変制御
部にかかる作用力の関係を示す図、第４図は本考
案の一実施例を示す空気調和機の冷凍サイクル構
成図である。 ２０……圧縮機、１……シリンダ、９……バイ
パス孔、１２……制御弁、３０……能力可変回
路、３３……補助逆止弁、３２……第１の（電
磁）開閉弁、３０Ｐ……高圧液冷媒管、３５……
第２の（電磁）開閉弁、３４……吸込バイパス
管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷凍サイクルの一部を構成する圧縮機と、この
   圧縮機のシリンダに設けられたバイパス孔と、こ
   のバイパス孔を背圧の大小に応じて開閉する制御
   弁と、上記圧縮機の冷凍能力指示に応じて高圧液
   冷媒を導き制御弁に対して背圧を与えバイパス孔
   を閉成することにより全負荷運転をなし、かつ制
   御弁に背圧をかけていた高圧液冷媒を圧縮機吸込
   側に導いてバイパス孔を開放するとともに圧縮機
   の圧縮冷媒ガスの一部を圧縮機吸込側にバイパス
   して部分負荷運転をなす能力可変回路とを具備
   し、この能力可変回路は、全負荷運転の際に開放
   して高圧液冷媒を導通する第１の開閉弁およびこ
   の第１の開閉弁の開放時に高圧液冷媒を制御弁背
   圧側に充満させて逆戻りを阻止する補助逆止弁を
   備えた高圧液冷媒管と、部分負荷運転の際に開放
   する第２の開閉弁を備え上記制御弁に背圧をかけ
   ていた高圧液冷媒および圧縮した冷媒ガスの一部
   を圧縮機吸込側に導通する吸込バイパス管とから
   なることを特徴とする空気調和機。