JPH04251160A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２シリンダ型のロー
タリコンプレッサを備えた冷凍サイクル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機においては、電動機部と２つ
の圧縮機部を有する２シリンダ型のロータリコンプレッ
サを備え、このロータリコンプレッサに凝縮器，減圧器
，および蒸発器を接続して冷凍サイクルを構成したもの
がある。一例を図５および図６に示す。

【０００３】１は２シリンダ型のロータリコンプレッサ
で、密閉ケース２内の上方部に電動機部（ブラシレス直
流モータ）３が設けられ、下方部にロータリ式の２つの
圧縮機部４，５が上下に並べて設けられている。電動機
部３は、ステータ６とロータ７から成る。

【０００４】圧縮機部４は、シリンダ８を挟むようにし
てメインベアリング９および中間仕切板１０を設け、そ
のシリンダ８，メインベアリング９，中間仕切板１０で
囲まれる空間に偏心回転自在なローラ１１をブレード１
２と共に配している。

【０００５】圧縮機部５は、上記中間仕切板１０に重ね
て、上記圧縮機部４と同じシリンダ１３を設け、このシ
リンダ１３を挟むようにしてサブベアリング１４を設け
、そのシリンダ１３，サブベアリング１４，中間仕切板
１０で囲まれる空間に偏心回転自在なローラ１５をブレ
ード１６と共に配している。

【０００６】これら圧縮機部４，５のシリンダ排除容積
は、１つの圧縮機部を有する１シリンダ型ロータリコン
プレッサの場合のシリンダ排除容積の５０％（１／２）
にそれぞれ設定してある。

【０００７】圧縮機部４，５のローラ１１，１５にシャ
フト１７を介して電動機部３のロータ７を連結し、電動
機部３の動作により圧縮機部４，５を同時に駆動し得る
構成としている。圧縮機部４，５は吸入ポート４ａ，５
ａを有しており、この吸入ポート４ａ，５ａに吸入管２
１，２２を接続している。

【０００８】また、圧縮機部４，５は吐出ポート４ｂ，
５ｂを有している。これら吐出ポート４ｂ，５ｂは、密
閉ケース２内で開口し、密閉ケース２の上部の吐出管２
３に連通している。

【０００９】このようなロータリコンプレッサ１を備え
た冷凍サイクル装置では、図示していないが、インバー
タ回路を設け、そのインバータ回路の出力を駆動電力と
してロータリコンプレッサ１の電動機部３に供給するよ
うにしている。そして、インバータ回路の出力周波数を
空調負荷に応じて制御するようにしている。

【００１０】さらに、インバータ回路の出力周波数制御
に伴い、高負荷側でロータリコンプレッサ１の圧縮機部
４，５の並列運転を実行し、低負荷側で圧縮機部４の単
独運転を実行するようにしている。

【００１１】これは、図７に示すように、Ｑ１　を境と
する高能力側では並列運転をした方がロータリコンプレ
ッサ１の運転効率ＣＯＰ（％）が高くなり、Ｑ１　以下
の低能力側では単独運転をした方がロータリコンプレッ
サ１のＣＯＰが高くなるという特性を考慮したもので、
結果として空気調和機のＥＥＲ（エネルギ消費効率）の
向上を図っている。

【００１２】なお、図７は、ロータリコンプレッサ１の
能力Ｑとそのロータリコンプレッサ１への入力（インバ
ータ回路への入力電力）との関係を示し、同時に能力Ｑ
とロータリコンプレッサ１のＣＯＰとの関係を示してい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の冷凍
サイクル装置では低負荷時に能力Ｑが約５００Ｋｃａｌ
／ｈ以下（図７に二点鎖線で囲む部分）に下がる状況に
おいて、図８に拡大して示すようにＣＯＰの低下が著し
くなり、ＥＥＲの十分な向上が図れない。

【００１４】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、２シリンダ型のロータリコン
プレッサをその運転効率ＣＯＰが常に最良となる状態で
運転することができ、ＥＥＲの大幅な向上を可能とする
冷凍サイクル装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】電動機部および互いに容
量の異なる２つの圧縮機部を有する２シリンダ型のロー
タリコンプレッサと、このロータリコンプレッサに凝縮
器，減圧器，および蒸発器を接続した冷凍サイクルと、
前記ロータリコンプレッサの電動機部に対する駆動電力
を出力するインバータ回路と、このインバータ回路の出
力周波数を負荷に応じて制御する手段と、前記ロータリ
コンプレッサの各圧縮機部のそれぞれの単独運転および
並列運転を負荷に応じて選択する手段とを備える。

【００１６】

【作用】ロータリコンプレッサの各圧縮機部のそれぞれ
の単独運転と並列運転が負荷に応じて選択される。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。なお、図面において図５および図６と
同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００１８】図１および図２において、１は２シリンダ
型のロータリコンプレッサで、密閉ケース２内の上方部
に電動機部３を設け、下方部にロータリ式の２つの圧縮
機部３０，４０を上下に並べて設けている。電動機部３
は、ステータ６とロータ７から成る。

【００１９】圧縮機部３０は、シリンダ３１を挟むよう
にしてメインベアリング３２および中間仕切板３３を設
け、そのシリンダ３１，メインベアリング３２，中間仕
切板３３で囲まれる空間に偏心回転自在なローラ３４を
ブレード３５と共に配している。

【００２０】この圧縮機部３０のシリンダ排除容積は、
１つの圧縮機部を有する１シリンダ型ロータリコンプレ
ッサの場合のシリンダ排除容積の７５％（３／４）に設
定してある。

【００２１】圧縮機部４０は、上記中間仕切板３３に連
接してシリンダ４１を設け、このシリンダ４１を中間仕
切板３３とで挟むようにサブベアリング４２を設け、そ
のシリンダ４１，サブベアリング４２，中間仕切板３３
で囲まれる空間に偏心回転自在なローラ４３をブレード
４４と共に配している。

【００２２】この圧縮機部４０のシリンダ排除容積は、
１つの圧縮機部を有する１シリンダ型ロータリコンプレ
ッサの場合のシリンダ排除容積の２５％（１／４）に設
定してある。つまり、従来の圧縮機部４，５の容量比が
１：１であるのに対し、この実施例の圧縮機部３０，４
０は容量比が３：１となっている。圧縮機部３０，４０
は吸入ポート３０ａ，４０ａを有しており、これら吸入
ポート３０ａ，４０ａに吸入管２１，２２を接続してい
る。

【００２３】また、圧縮機部３０，４０は吐出ポート３
０ｂ，４０ｂを有している。これら吐出ポート３０ｂ，
４０ｂは、密閉ケース２内で開口し、密閉ケース２の上
部の吐出管２３に連通している。

【００２４】圧縮機部３０，４０のローラ３４，４４に
シャフト１７を介して電動機部３のロータ７を連結し、
電動機部３の動作により圧縮機部３０，４０を同時に駆
動し得る構成としている。

【００２５】なお、圧縮機部３０はソレノイド３０ｃを
有している。このソレノイド３０ｃは付勢時にブレード
３５をブレード収容室に引き込み且つその状態を保持す
るためのもので、その引き込みおよび保持によってブレ
ード３５がローラ３４から離間したままとなり、ローラ
３４の回転は継続するものの、圧縮作用はなく、いわゆ
るカラ運転が行なわれる。

【００２６】圧縮機部４０はソレノイド４０ｃを有して
いる。このソレノイド４０ｃは付勢時にブレード４５を
ブレード収容室に引き込み且つその状態を保持するため
のもので、その引き込みおよび保持によってブレード４
５がローラ４４から離間したままとなり、ローラ４４の
回転は継続するものの、圧縮作用はなく、いわゆるカラ
運転が行なわれる。

【００２７】そして、吸入管２１に電磁式の二方弁５１
を設け、吸入管２２に電磁式の二方弁５２を設けている
。この二方弁５１，５２は、圧縮機部３０の単独運転、
圧縮機部４０の単独運転、および圧縮機部３０，４０の
並列運転のいずれかを選択するためのものである。

【００２８】一方、上記吐出管２３に四方弁６１を介し
て室外熱交換器６２を接続し、その室外熱交換器６２に
減圧器たとえばキャピラリチューブ６３を介して室内熱
交換器６４を接続している。さらに、室内熱交換器６４
を上記四方弁６１を介して吸入管２１，２２に接続し、
これによりヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している
。制御回路を図３に示す。７０は商用交流電源で、その
電源７０にインバータ回路７１および制御部７２を接続
する。

【００２９】インバータ回路７１は、電源７０の電圧を
整流し、その整流電圧を制御部７２の指令に応じた所定
周波数の電圧に変換し、出力するものである。この出力
を電動機部３に駆動電力として供給する。

【００３０】制御部７２は、マイクロコンピュータおよ
びその周辺回路からなり、冷凍サイクル装置の全般の制
御を行なうものである。この制御部７２に、室内温度セ
ンサ７３、操作部７４、ソレノイド３０ｃ，４０ｃ、室
外ファンモータ７５Ｍ、室内ファンモータ７６Ｍ、四方
弁６１、および二方弁５１，５２を接続する。上記操作
部７４は、運転の開始／停止を指示するための運転スイ
ッチを有するとともに、各種の運転条件を設定するため
の操作釦を有している。そして、制御部７２は、次の機
能手段を備えている。 （１）ロータリコンプレッサ１の運転、室外ファン７５
の運転、および室内ファン７６の運転を設定し、冷房運
転を実行する手段。 （２）ロータリコンプレッサ１の運転、四方弁７１の切
換作動、室外ファン７５の運転、室内ファン７６の運転
を設定し、暖房運転を実行する手段。 （３）室内温度センサ７３の検知温度と操作部７４での
設定温度との差を空調負荷として検出する手段。

【００３１】（４）検出した空調負荷に応じて二方弁５
１，５２の開閉およびソレノイド３０ｃ，４０ｃの付勢
を制御し、ロータリコンプレッサ１の圧縮機部３０，４
０のそれぞれの単独運転および並列運転を選択する手段
。 （５）検出した空調負荷に応じてインバータ回路７１の
出力周波数を制御する手段。 つぎに、上記の構成において作用を説明する。操作部７
４で冷房運転モードおよび所望の室内温度を設定し、か
つ運転スイッチをオンする。

【００３２】このとき、室内温度センサ７３の検知温度
が上記設定室内温度よりも高くなっていれば、インバー
タ回路７１が駆動され、その出力によってロータリコン
プレッサ１の運転が開始される。ロータリコンプレッサ
１の吐出冷媒は図示実線矢印で示すように四方弁７１を
通って室外熱交換器６２に入り、ここで室外空気に熱を
放出して凝縮する。

【００３３】室外熱交換器６２を経た冷媒はキャピラリ
チューブ６３で減圧され、室内熱交換器６４に入る。こ
の室内熱交換器６４では冷媒が室内空気から熱を奪って
蒸発する。室内熱交換器６４を経た冷媒は四方弁６１を
通り、ロータリコンプレッサ１に吸い込まれる。こうし
て、室外熱交換器６２が凝縮器、室内熱交換器６４が蒸
発器として働くことにより、冷房運転が実行される。ま
た、操作部７４で暖房運転モードおよび所望の室内温度
を設定し、かつ運転スイッチをオンする。

【００３４】このとき、室内温度センサ７３の検知温度
が上記設定室内温度よりも低くなっていれば、インバー
タ回路７１が駆動され、その出力によってロータリコン
プレッサ１の運転が開始される。ロータリコンプレッサ
１の吐出冷媒は図示破線矢印で示すように四方弁７１を
通って室内熱交換器６４に入り、ここで室内空気に熱を
放出して凝縮する。

【００３５】室内熱交換器６４を経た冷媒はキャピラリ
チューブ６３で減圧され、室外熱交換器６２に入る。こ
の室外熱交換器６２では冷媒が室外空気から熱を汲み上
げて蒸発する。室外熱交換器６２を経た冷媒は四方弁６
１を通り、ロータリコンプレッサ１に吸い込まれる。こ
うして、室内熱交換器６４が凝縮器、室外熱交換器６２
が蒸発器として働くことにより、暖房運転が実行される
。

【００３６】ところで、運転中は室内温度センサ７３の
検知温度と上記設定室内温度との差が空調負荷として検
出され、その空調負荷に応じてインバータ回路７１の出
力周波数が制御される。すなわち、高負荷時はインバー
タ回路７１の出力周波数が高く設定され、空調負荷が小
さくなるに従いインバータ回路７１の出力周波数が低く
設定される。同時に、検出した空調負荷に応じて二方弁
５１，５２の開閉およびソレノイド３０ｃ，４０ｃの付
勢が制御される。

【００３７】すなわち、高負荷時は二方弁５１，５２が
共に開かれ、四方弁６１を経た冷媒が吸入管２１，２２
を通って圧縮機部３０，４０に吸い込まれる。こうして
、圧縮機部３０，４０の並列運転（圧縮機部３０，４０
の両方による圧縮）が実行される。

【００３８】中負荷時は、二方弁５１が開かれて二方弁
５２が閉じられ、かつ圧縮機部４０のソレノイド４０ｃ
が付勢される。すると、四方弁６１を経た冷媒が吸入管
２１を通って圧縮機部３０だけに吸い込まれ、同時に圧
縮機部４０のブレード４５がローラ４４から離間する。 こうして、容量の大きい方の圧縮機部３０の単独運転（
圧縮機部３０のみによる圧縮）が実行される。

【００３９】低負荷時は、二方弁５１が閉じられて二方
弁５２が開かれ、かつ圧縮機部３０のソレノイド３０ｃ
が付勢される。すると、四方弁６１を経た冷媒が吸入管
２２を通って圧縮機部４０だけに吸い込まれ、同時に圧
縮機部３０のブレード３５がローラ３４から離間する。 こうして、容量の小さい方の圧縮機部４０の単独運転（
圧縮機部４０のみによる圧縮）が実行される。

【００４０】ここで、図４は、ロータリコンプレッサ１
の能力Ｑと運転効率ＣＯＰとの関係を圧縮機部３０，４
０の並列運転，圧縮機部３０の単独運転，圧縮機部４０
の単独運転のそれぞれについて実験により確かめたもの
である。

【００４１】すなわち、圧縮機部３０，４０の並列運転
は能力Ｑが高くなる高負荷時に最も運転効率ＣＯＰが高
く、圧縮機部３０の単独運転は能力Ｑが中程度の中負荷
時に最も運転効率ＣＯＰが高く、圧縮機部４０の単独運
転は能力Ｑが低くなる低能力時に最も運転効率ＣＯＰが
高くなる。

【００４２】したがって、ロータリコンプレッサ１をそ
の運転効率ＣＯＰが常に最良となる状態で運転すること
ができ、空気調和機としてのＥＥＲの大幅な向上を図る
ことができる。

【００４３】なお、上記実施例では、圧縮機部３０，４
０の容量比を３：１としたが、その容量比に限定はなく
、適宜に設定可能である。その他、この発明は上記実施
例に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種
々変形実施可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、電
動機部および互いに容量の異なる２つの圧縮機部を有す
る２シリンダ型のロータリコンプレッサと、このロータ
リコンプレッサに凝縮器，減圧器，および蒸発器を接続
した冷凍サイクルと、前記ロータリコンプレッサの電動
機部に対する駆動電力を出力するインバータ回路と、こ
のインバータ回路の出力周波数を負荷に応じて制御する
手段と、前記ロータリコンプレッサの各圧縮機部のそれ
ぞれの単独運転および並列運転を負荷に応じて選択する
手段とを備えたので、２シリンダ型のロータリコンプレ
ッサをその運転効率ＣＯＰが常に最良となる状態で運転
することができ、ＥＥＲの大幅な向上が図れる冷凍サイ
クル装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例におけるロータリコンプレ
ッサの各圧縮機部の構成と冷凍サイクルの構成を示す図
。

【図２】同実施例におけるロータリコンプレッサの内部
の構成を断面して示す図。

【図３】同実施例における制御回路の構成を示すブロッ
ク図。

【図４】同実施例における各圧縮機部の単独運転および
並列運転のそれぞれについての運転効率ＣＯＰを示すグ
ラフ。

【図５】従来のロータリコンプレッサの内部の構成を断
面して示す図。

【図６】従来のロータリコンプレッサの各圧縮機部の構
成を示す図。

【図７】従来のロータリコンプレッサの能力Ｑとそのロ
ータリコンプレッサへの入力との関係、および能力Ｑと
ロータリコンプレッサの運転効率ＣＯＰとの関係を示す
グラフ。

【図８】図７の要部を拡大して示す図。

【符号の説明】

１…２シリンダ型のロータリコンプレッサ、３…電動機
部、３０，４０…圧縮機部、６２…室外熱交換器、６４
…室内熱交換器、７１…インバータ回路、７２…制御部
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電動機部および互いに容量の異なる２
   つの圧縮機部を有する２シリンダ型のロータリコンプレ
   ッサと、このロータリコンプレッサに凝縮器，減圧器，
   および蒸発器を接続した冷凍サイクルと、前記ロータリ
   コンプレッサの各圧縮機部のそれぞれの単独運転および
   並列運転を負荷に応じて選択する手段と、前記ロータリ
   コンプレッサの電動機部に対する駆動電力を出力するイ
   ンバータ回路と、このインバータ回路の出力周波数を負
   荷に応じて制御する手段とを具備したことを特徴とする
   冷凍サイクル装置。