JPH09145188A

JPH09145188A - 冷凍サイクル及びその冷凍サイクルを備えた空気調和機

Info

Publication number: JPH09145188A
Application number: JP30766895A
Authority: JP
Inventors: Atsuyumi Ishikawa; 敦弓石川; Hideaki Mukoda; 英明向田; Takeo Goto; 剛伯後藤; Yoshinori Enya; 義徳遠谷; Masahiro Kobayashi; 雅博小林; Takashi Kawanabe; 隆川鍋; Yoshitaka Hara; 嘉孝原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】冷凍運転のみならず加熱運転においても高い
運転効率が得られるとともに簡易な構成の多段圧縮型の
冷凍サイクル及びその冷凍サイクルを備えた空気調和機
を提供する。【解決手段】複数の圧縮部１及び２を備える冷媒回路
において流路切換手段４の切換により圧縮部１及び２を
直列又は並列に配置する構成である。従って、冷却運転
時には、複数の圧縮部を直列に接続して多段圧縮をおこ
なうので、冷媒温度を低くでき、圧縮効率も高まるので
高い運転効率を得ることができ、加熱運転時には、複数
の圧縮部は並列に接続されてるので、１つの圧縮部が所
定の圧力まで冷媒を圧縮し、冷媒温度を高くできる。従
って、暖房運転時には、高い効率の運転を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、
減圧装置、蒸発器等を有する冷媒回路を備える冷凍サイ
クルに関し、特に、複数の圧縮機を備えて、冷媒を多段
圧縮する冷凍サイクル及びその冷凍サイクルを備える空
気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷凍サイクル中に冷媒を−３０
℃以下の低い温度で蒸発させる場合には、蒸発圧力が低
くなるので、相対的に圧縮機の圧縮比が増大し圧縮効率
が小さくなって、この冷凍サイクルの成績係数が低くな
る。また、圧縮後の吐出ガス温度も高くなり、潤滑油の
劣化が進む。このため、低い蒸発温度を必要とする場合
は、例えば２台の圧縮機を用いて２段圧縮を行い夫々の
圧縮機の圧縮比を小さく押さえ成績係数の低下を抑圧し
ていた。

【０００３】即ち、２回に分割して圧縮すれば、１回の
圧縮における圧縮比が小さくなって圧縮効率の低下を妨
げ、更に低段で圧縮後の吐出ガスを冷却して再度圧縮す
れば、２段めの圧縮後の吐出ガス温度を低く押さえるこ
とができることになる。

【０００４】この種の従来の多段型冷凍サイクルとし
て、図１２及び図１３に示す２段圧縮１段膨脹式と、２
段圧縮２段膨脹式との冷凍サイクルが公知である。

【０００５】図１２に示す２段圧縮１段膨脹式の冷凍サ
イクルでは、圧縮機１１Ａ、油分離器１２Ａ、中間冷却
器１３Ａ、高段圧縮機１４Ａ、油分離機１５Ａ、凝縮器
１６Ａ、受液器１７Ａ、中間冷却器１３Ａ、減圧弁１８
Ａ、蒸発器１９Ａ、低段圧縮機１１Ａの順序で冷媒が循
環され、受液器１７Ａからは冷媒の一部が中間冷却用減
圧弁２０Ａを介して中間冷却器１３Ａに導入され、中間
冷却器１３Ａを冷却する。

【０００６】この図１２における冷凍サイクルの冷媒状
態を、図１０に示すＰ−ｈ線図において破線で示すこと
とする。この図１２に示す冷凍サイクル上の各点１ｆ〜
８ｆに対応するＰーｈ線図の箇所には、同様に１ｆ〜８
ｆの符号で示す。

【０００７】また、図１３に示す２段圧縮２段膨脹式の
冷凍サイクルでは、圧縮機１１Ａ、油分離器１２Ａ、中
間冷却器１３Ｂ、高段圧縮機１４Ａ、油分離機１５Ａ、
凝縮器１６Ａ、受液器１７Ａ、第１減圧弁２０Ｂ、中間
冷却器１３Ｂ、減圧弁１８Ａ、蒸発器１９Ａ、低段圧縮
機１１Ａの順序で循環され、受液器１７Ａからは冷媒が
減圧弁２０Ｂを介して中間冷却器１３Ｂに導入される。

【０００８】この図１３における冷凍サイクルの冷媒状
態を、図１１に示すＰ−ｈ線図（カルノーサイクル）に
おいて破線で示すこととする。図１３に示す冷凍サイク
ル上の各点１ｆ〜８ｆに対応する箇所には、同様に１ｆ
〜８ｆの符号で示す。

【０００９】このような従来の２段圧縮型冷凍サイクル
は冷房運転時には、図１０及び図１１の破線上の点４ｆ
で示すように一台の圧縮機で圧縮する場合（４ＦＦ）に
比べ、ガス温度を低くしつつ蒸発器での冷凍効果を増す
ことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
及び図１１の破線で示すサイクルから明らかなように、
熱交換器が凝縮器として作用する場合には、エンタルピ
ー（ｈ）は図に示す４ｆ〜５ｆ又は７ｆの範囲に限られ
大きく取れないために、高い暖房効率が得られない。即
ち、従来の２段圧縮型の冷凍サイクルでは、利用側熱交
換器を蒸発器として作用させる場合には高い運転効率を
得ることができるが、暖房運転時に冷媒の流れを変えて
利用側熱交換器を凝縮器として利用する場合には高い運
転効率を得ることができないという問題点がある。

【００１１】このため、２段圧縮型の冷凍サイクルは、
冷凍運転のみに用いられており、可逆運転による冷却及
び加熱運転を可能にしたものは採用されていない。

【００１２】即ち、従来の２段圧縮型の冷凍サイクルで
は、利用側熱交換器を蒸発器として作用させる場合には
高い運転効率を得ることができるが、そのまま冷媒の流
れを変えて利用側熱交換器を凝縮器として利用する場合
には高い運転効率を得ることができない。

【００１３】また、２段圧縮（多段圧縮）をする場合に
は、２台（複数台）の圧縮機を使用するので、装置が複
雑になるという問題がある。

【００１４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、冷凍運転のみならず加熱運転において
も高い運転効率が得られるとともに簡易な構成の多段圧
縮型の冷凍サイクル及びその冷凍サイクルを備えた空気
調和機を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の圧縮部、流路切換手段、熱源側熱交換器、減
圧装置及び利用側熱交換器を有する冷媒回路中に循環さ
せるように構成した冷凍サイクルにおいて、前記複数の
圧縮部は、単一の密閉容器内に配置された圧縮機であ
り、前記流路切換手段は、利用側熱交換器を蒸発器とし
て作用させる冷却運転時には、前記複数の圧縮部を直列
に接続して、複数の圧縮部、熱源側熱交換器、減圧装
置、利用側熱交換器の順序で冷媒を循環する回路を形成
し、利用側熱交換器を凝縮器として作用させる加熱運転
時には、前記複数の圧縮部を並列に接続して複数の圧縮
部、利用側熱交換器、減圧装置、熱源側熱交換器の順序
で冷媒を循環する回路を形成するものである。

【００１６】この請求項１に記載の発明によれば、冷却
運転時には、流路切換手段を切換えて複数の圧縮部を直
列に接続して多段圧縮をおこなう。従って、冷却運転時
において利用側熱交換器が蒸発器として作用する場合に
は、冷媒温度を低くでき、圧縮効率も高まるので高い運
転効率を得ることができる。

【００１７】一方、加熱運転時には、流路切換手段を切
換えて複数の圧縮部は並列に接続されて圧縮をおこな
う。従って、加熱運転時において冷媒の圧縮は各の圧縮
部が所定の圧力まで冷媒を圧縮することになる。このた
め、利用側熱交換器が凝縮器として作用する場合には、
冷却運転時とは反対に冷媒温度を高くでき、高い効率の
運転を得ることができる。

【００１８】また、一つの圧縮機が複数の圧縮部を有す
る構成であるから、圧縮機の数を少なくでき、構成が簡
易になる。

【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記複数の部は、一つの回転軸に２つ
のロータを備え、前記圧縮部では、各ロータが各シリン
ダ内を移動して冷媒を圧縮するツインタイプの圧縮機と
するものである。

【００２０】この請求項２に記載の発明によれば、請求
項１に記載の発明において、複数の圧縮部を有する圧縮
機として、ツインタイプの圧縮機を用いているので、一
般に使用されている既存の圧縮機を利用することができ
る。

【００２１】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
のいずれか一つに記載の冷凍サイクルにおいて、前記熱
源側熱交換器は室外に配置されて室外空気と熱交換し、
前記利用側熱交換器は室内に配置され室内空気と熱交換
するものである。

【００２２】請求項３に記載の発明では、上述の冷凍サ
イクルを空気調和機の冷凍サイクルに用いることによっ
て、暖房運転及び冷房運転において、効率的な運転を図
ることがきる。

【００２３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を添付図面
に基づいて説明する。

【００２４】図１は、一般的な家庭用の空気調和機を示
す斜視図である。この種の空気調和機は、室内に配置さ
れる利用側ユニットＡと、室外に配置される熱源側ユニ
ットＢとからなり、両者は冷媒管３００によりつながれ
ている。

【００２５】図２及び図３は、図１に示す空気調和機の
冷媒回路（冷凍サイクル）を示す冷媒回路図であり、図
２は冷房運転時（冷却運転）における冷媒回路、図３は
暖房運転時（加熱運転）における冷媒回路を示したもの
であり、それぞれ実線矢印に示すように冷媒が循環され
る。

【００２６】この図２及び図３に示す冷媒回路は、第１
圧縮部１、第２圧縮部２、流路切換手段４、室内熱交換
器５、減圧機器としてのキャピラリチューブ６、室外熱
交換器７とを備えている。また、キャピラリチューブ６
と室外熱交換器７との間には開閉弁８が接続されてお
り、キャピラリチューブ９を介して中間熱交換器（中間
冷却器）１０により第２圧縮部２に流入される冷媒を冷
却する構成となっている。

【００２７】そして、冷房運転時には、図２に示すよう
に流路切換手段４が切換えられて、第１圧縮部１から吐
出される冷媒は、中間熱交換器１０、第２圧縮部２、室
外熱交換器７、キャピラリチューブ６、室内熱交換器
５、第１圧縮部１の順序で循環される。即ち、第１圧縮
部１と第２圧縮部２とは直列に接続される。

【００２８】一方、暖房運転時には、図３に示すよう
に、切換手段４が切換られて、第１圧縮部１及び第２圧
縮部２からそれぞれ吐出された冷媒は、室内熱交換器
５、キャピラリチューブ６、室外熱交換器７を通過し、
流路切換手段４により二つに分離されて、それぞれ第１
圧縮部１と第２圧縮部２と並列に流れて循環する。即
ち、第１圧縮部１と第２圧縮部２とは並列に接続され
る。

【００２９】本実施の形態による冷凍回路は、第１圧縮
部１と第２圧縮部２との２つの圧縮部を備えており、冷
房運転時には冷媒を多段に圧縮する構成となっている。
このように冷房運転時に多段圧縮すると圧縮効率が大き
く、成績係数も大きくできる。

【００３０】一方、暖房運転時には、第１圧縮部１と第
２圧縮部２とを並列に接続する構成とすることよって、
室内熱交換器（利用側熱交換器）５を凝縮器として使用
するときにも高い運転効率を得ることができる。

【００３１】一方、暖房運転時には第１圧縮部１と第２
圧縮部２とを並列に接続する構成とすることよって、室
内熱交換器（利用側熱交換器）５を凝縮器として使用す
るときにも高い運転効率を得ることができる。

【００３２】本実施の形態においては、２つの圧縮部を
備えるツインロータタイプの圧縮機３が用いられてい
る。このような、ツインロータタイプの圧縮機３を用い
ることにより構成が簡単になり且つ冷凍サイクルの小型
化を図ることができる。しかも、汎用されている圧縮機
を利用することができる。

【００３３】ツインロータタイプの圧縮機３は、図４に
示すように、密閉容器１０１の内部の上側に電動機部
（ブラシレスＤＣモータ）１０３が設けられており、下
側にこの電動機部１０３で回転駆動されて冷媒を圧縮す
る圧縮部である第１圧縮部１及び第２圧縮部２が電動軸
の回転軸に設けられている。密閉容器１０１は予め２分
割されたものに電動機部１０３及び第１圧縮部１及び第
２圧縮部２を収納した後、高周波溶着などによって密閉
されている。

【００３４】電動機部１０３は、密閉容器１０１の内壁
に固定された固定子１０４と、この固定子１０４の内側
に回転軸１０５を中心にして回転自在に支持された回転
子１０６とから構成されている。そして、固定子１０４
は回転子１０６に回転磁界を与える固定子巻線１０７を
備えている。

【００３５】第１圧縮部１及び第２圧縮部２は、中間仕
切板１０８で仕切られており、それぞれ、第１圧縮部１
は第１のロータリー用シリンダ１０９及び第２のロータ
リー用シリンダ１１０を備えている。第１ロータリー用
シリンダ１０９及び第２ロータリー用シリンダ１１０に
は回転軸６で回転駆動される偏心部１１１及び１１２が
取り付けらえており、これらの偏心部１１１及び１１２
は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。

【００３６】第１ロータリー用シリンダ１０９及び第２
ロータリー用シリンダ１１０には、それぞれのシリンダ
内を回転する第１ローラ１１３及び第２ローラ１１４が
設けられており、それぞれ偏心部１１１及び１１２の回
転でシリンダ内を回る。１１５及び１１６はそれぞれ第
１枠体及び第２枠体であり、第１枠体１１５は仕切板１
０８との間にシリンダ１０９の閉じた圧縮空間を形成さ
せ、第２枠体１１６は同様に仕切板８との間にシリンダ
１１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１
枠体１１５、第２枠体１１６はそれぞれ回転軸１０６の
下部を回転自在に軸支する軸受部１１７及び１１８を備
えている。

【００３７】１１９及び１２０は吐出マフラーであり、
それぞれ第１枠体１１５、第２枠体１１６を覆うように
取り付けられている。尚、第１ロータリー用シリンダ１
０９と吐出マフラー１１９は第１枠体１１５に設けられ
た図示しない吐出孔にて連通されており、第２ロータリ
ー用シリンダ１１０と吐出マフラー１２０も第２枠体１
１６に設けられた図示しない吐出孔にて連通されてい
る。

【００３８】次に、冷媒が流入出される各接続口につい
て説明する。

【００３９】接続口Ｅは第１ロータリー用シリンダ１０
９につながる冷媒の吸入管であり、接続口Ｂは第２ロー
タリー用シリンダ１１０へつながる吸入管である。

【００４０】密閉容器の上に設けられた接続口Ｆは第１
ロータリー用シリンダ１０９で圧縮された冷媒を吐出す
る吐出管であり、密閉容器の下方に設けられた接続口Ｃ
は第２ロータリ用シリンダ１１０で圧縮された冷媒を吐
出する吐出管である。

【００４１】このような圧縮機３の構成により、接続口
（吸入口）Ｅから吸入された冷媒は、第１圧縮部１にお
いて第１ロータリ用シリンダ１０９で圧縮され、接続口
（吐出口）Ｆから吐出される。一方、接続口（吸入口）
Ｂから吸入された冷媒は、第２圧縮部２において第２ロ
ータリ用シリンダ１１０で圧縮され、接続口（吐出口）
Ｃから吐出される。

【００４２】流路切換手段４は、図２に示すように、冷
房／暖房運転時の冷媒の流れを切り替えるために流路を
切換えるものである。この流路切換手段４は、本実施の
形態では６方弁を用いているが、８方弁を用いてもよ
く、また、３方弁や２方弁を組み合わせて用いるもので
あってもよい。尚、流路切換手段４では、接続口Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの６個の接続口をそれぞれ後述
する組み合わせとなるように切換えできるようになって
いる。

【００４３】接続口Ａは、冷房運転時における室内熱交
換器５の流入側の接続口であり、接続口Ｂは冷房運転時
における第１圧縮部１の流入側の接続口、接続口Ｃは第
１圧縮部１の吐出側の接続口、接続口Ｄは冷房運転時に
おける室外熱交換器７の流入側の接続口、接続口Ｅは第
２圧縮部２の流入側の接続口、接続口Ｆは第２圧縮部２
の吐出側の接続口である。

【００４４】次に、冷媒について説明する。

【００４５】本実施の形態においては、単一冷媒、混合
冷媒のいずれの冷媒をも使用することもでき、例えば、
Ｒ−４１０ＡやＲ−４１０Ｂが用いられる。Ｒ−４１０
Ａは、２成分系の混合冷媒であり、Ｒ−３２を５０Ｗt
％、Ｒ−１２５を５０Ｗt ％の構成であり、沸点は−５
２．２℃、露点は−５２．２℃である。Ｒ−４１０Ｂ
は、Ｒ−３２を４５Ｗt ％、Ｒ−１２５を５５Ｗt ％の
構成である。

【００４６】このような２成分混合冷媒では、Ｒ−２２
の従来の単一冷媒と比較した場合、所定の条件におけ
る、コンプレッサの吐出温度がＲ−２２では６６．０℃
に対してＲ−４１０Ａでは７３．６℃であり、凝縮圧力
がＲ−２２では１７．３５ｂａｒであるのに対してＲ−
４１０Ａでは２７．３０ｂａｒであり、蒸発圧力がＲ−
２２では６．７９ｂａｒであるのに対してＲ−４１０Ａ
では１０．８６ｂａｒという特性を有し、冷媒回路全体
として、従来のＲ−２２の単一冷媒を使用する場合より
高い温度であり且つ高い圧力となる。従って、混合冷媒
を使用する場合には冷媒温度が特に高くなりやすいの
で、２段圧縮をおこなうことによって、冷房運転時には
圧縮効率を増加でき、また成績係数を大きくできる。

【００４７】また、Ｒ−４１０Ａ及びＲ−４１０Ｂ等の
混合冷媒を用いた場合には、各成分の冷媒の沸点が近似
しているために、冷媒組成に変化が生じにくく、冷媒組
成の変化によって生じる温度グライド等の問題を考慮す
る必要がない。このために運転中における制御がしやす
くなる。

【００４８】図５は、空気調和機の制御回路図である。
図５の中央の一点鎖線を境にして、左側は、利用側ユニ
ットＡの制御回路を示し、右側は、熱源側ユニットＢの
制御回路を示している。両方の制御回路は、動力線１０
０と制御線２００とを介してつながれている。

【００４９】利用側ユニットＡには、整流回路１１と、
モータ用の電源供給回路１２と、制御用の電源供給回路
１３と、モータ駆動回路１５と、スイッチ基板１７と、
受信回路１８ａと、表示基板１８と、フラップモータ１
９とが設けられる。

【００５０】整流回路１１はプラグ１０ａを介して供給
される１００Ｖの交流電力を整流し夫々の電源供給回路
１２、１３へ直流電力を供給する。モータ用の電源供給
回路１２はＤＣファンモータ１６に供給される直流電圧
を１０〜３６Ｖの電圧に調整する。この電源供給回路１
２はマイクロコンピュータ１４から送られてくる信号に
応じて直流電圧を１０〜３６Ｖの範囲で可変し、ＤＣフ
ァンモータ１６の回転数を変えさせてこのモータで駆動
されるファンによって利用側熱交換器７で調和された調
和空気の被調和室への吹き出し量を制御するためのもの
である。

【００５１】制御用の電源供給回路１３は、マイクロコ
ンピュータ１４に供給される５Ｖの直流電圧を発生す
る。モータ駆動回路１５は、ＤＣファンモータ１６の回
転位置情報に基づくマイクロコンピュータ１４からの信
号に応答して、ＤＣファンモータ１６のステータ巻線へ
の通電切換えタイミングを制御する。スイッチ基板１７
は利用側ユニットＡの操作パネルに固定され、このスイ
ッチ基板１７にはオン／オフスイッチ、試運転スイッ
チ、などが設けられている。これらのスイッチの状態は
マイクロコンピュータ１４がキースキャンして取込む。
受信回路１８ａは、ワイヤレスリモートコントローラ６
０からの遠隔操作信号（例えば、オン／オフ信号、冷房
／暖房切り替え信号、或いは室温設定信号など）を受信
し、復調した後マイクロコンピュータ１４に転送する。
表示基板１８は、マイクロコンピュータ１４からの信号
に基づいてＬＥＤをダイナミック点灯させて空気調和機
の運転状態を表示する。フラップモータ１９は、利用側
熱交換器７で調和され、かつファンによって吹き出され
る調和空気の吹き出し方向を変更するフラップを動かす
ように機能する。

【００５２】さらに、この制御回路には、室温を測定す
るための室温センサ２０と、利用側熱交換器７の温度を
測定するための熱交換器温度センサ２１と、部屋の湿度
を測定するための湿度センサ２２とが設けられる。これ
らセンサによって検出された測定値はマイクロコンピュ
ータ１４でＡ／Ｄ変換されて取り込まれる。マイクロコ
ンピュータ１４はこれらの入力情報（取り込み情報）を
基に演算し、四方切換弁、圧縮機３の運転能力を定める
ための信号等をシリアル回路２３と端子板Ｔ3とを通じ
て、熱源側ユニットＢに送る。また、トライアック２６
とヒータリレー２７とは、ドライバー２４を通じてマイ
クロコンピュータ１４により制御される。これによって
除湿運転（冷房運転時に用いる冷凍サイクルの状態）に
用いられる再加熱ヒータ２５に供給する電力を段階的に
制御する。

【００５３】符号３０は、空気調和機の型と特性を示す
特定データを保存した外部ＲＯＭである。これらの特定
データは、プラグ１０ａがコンセントに接続され電力が
供給されてマイクロコンピュータ１４が立上がった後
に、すぐに外部ＲＯＭから取り出される。マイクロコン
ピュータ１４は外部ＲＯＭ３０からの特定データの取り
出しが完了するまで、ワイヤレスリモートコントローラ
６０からの命令の入力、あるいはＯＮ／ＯＦＦスイッチ
又は試運転スイッチ（操作は後述する）の状態の検知は
なさない。

【００５４】次に、熱源側ユニットＢのコントロールサ
ーキットについて説明する。

【００５５】熱源側ユニットＢにおいて、端子板Ｔ´1
、Ｔ´2 、Ｔ´3 は、それぞれ利用側ユニットＡに配
置された端子板Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 に接続されている。符
号３１は、端子板Ｔ´1 とＴ´2 に平行に接続されたバ
リスタであり、３２はノイズフィルタ、３４はリアク
タ、３５は倍電圧整流回路、３６はノイズフィルタであ
る。

【００５６】符号３９は、端子板Ｔ´3 を介して利用側
ユニットＡから供給された制御信号を動力線から分散す
るシリアルサーキットであり、その分散された信号はマ
イクロコンピュータ４１へ伝達される。４０は電流検出
器であり、熱源側ユニットＢに供給された電流を変流
（Ｃ．Ｔ．）で検出しマイクロコンピュータ４１用の信
号に変換する。４２はマイクロコンピュータ４１の動作
用電力を発生させるための定電回路、４３は、冷凍サイ
クルの圧縮機３を運転するためのモータ部であり、４４
は圧縮機３からの咄出される冷媒の温度を検知する咄出
側温度センサーである。４５はファンモータであり、速
度が３段階に制御され、熱源側熱交換器に空気をおくれ
るように配置されている。更に、熱源側ユニットＢに
は、室外温度を検出する室外温度センサ４８がファンモ
ータ４５の空気取り入れ口に近接取付けられ、熱源側熱
交換器の温度を検知する熱交換器温度センサ４９が熱源
側熱交換器に取付けられている。これらの温度センサ４
８、４９によって得られた検出値はマイクロコンピュー
タ４１でＡ／Ｄ変換されて取込まれる。

【００５７】符号５０は利用側ユニットＡの外部ＲＯＭ
３０と同様な機能を有する外部ＲＯＭである。熱源側ユ
ニットＢについての特有のデータは、外部ＲＯＭ３０で
説明したものと同様のものであるが、ＲＯＭ５０に収納
されている。

【００５８】熱源側ユニットＢと利用側ユニットＡの各
制御回路における記号Ｆは、ヒューズである。

【００５９】マイクロコンピュータ（制御装置）１４と
４１のそれぞれは、予めプログラムを収納したＲＯＭ、
参照データを収納したＲＡＭ、そしてプログラムを演算
するＣＰＵを、同一の容器に収納したものである（イン
テルコーポレーション販売の８７Ｃ１９６ＭＣ（ＭＣ
Ｓ−９６シリーズ）等を用いることができる）。

【００６０】一方、マイクロコンピュータ４１は、本実
施の形態では、冷房運転または暖房運転の運転制御信号
を受けると、それぞれの運転に応じて、流路切換手段４
である６方弁を２つの位置に切り換える。そして、冷房
運転の場合には、図２に示すように、接続口Ａと接続口
Ｂ、接続口Ｃと接続口Ｅ、接続口Ｄと接続口Ｆとを接続
する。暖房運転の場合には、図３に示すように、接続口
Ａと接続口Ｃ、接続口Ｄと接続口Ｂ、接続口Ｄと接続口
Ｆ、接続口Ａと接続口Ｇとを接続する。

【００６１】次に、本実施の形態における作用を説明す
る。

【００６２】冷房運転時には、流路切換手段４は所定の
位置に位置し、図２に示すように、各接続口Ａ〜Ｅを接
続する。即ち、流路切換手段４である６方弁は、接続口
Ａ及び接続口Ｂ、接続口Ｃ及び接続口Ｅ、接続口Ｄ及び
接続口Ｆを接続する。

【００６３】そして、第１圧縮部１から吐出された冷媒
は、第２図中に矢印で示すように、第１圧縮部１、中間
熱交換器１０、第２圧縮部２、室外熱交換器７、キャピ
ラリチューブ６、室内熱交換器５、第１圧縮部１の順序
で循環される。この冷媒回路では、第１圧縮部１と第２
圧縮部２とは直列に接続されることになり、第１圧縮部
１では、例えば容積比で２．５圧縮し、更に第２圧縮部
２では容積比で１．５圧縮する。このように２段圧縮す
ることにより、圧縮効率の向上と吐出ガスの高温度化を
防止できる。尚、冷房運転時には、室外熱交換器７は、
凝縮器として作用し、室内熱交換器５が蒸発器として機
能する。

【００６４】一方、室外熱交換器７で凝縮された冷媒の
一部は、開閉弁８を流れるバイパス回路を通り、キャピ
ラリチューブ９を介して中間熱交換器１０で蒸発し、第
２圧縮部２へ戻される。この中間熱交換器１０では、第
１圧縮部１から第２圧縮部２に流れる冷媒を冷却して冷
媒の温度を下げ、第２圧縮部２から吐出される冷媒が高
温になるのを防止する。

【００６５】尚、中間冷却器１０で冷却用に利用された
冷媒は、利用しきれないまま（蒸発したまま）第１圧縮
部と第２圧縮部との間に戻して、冷媒を混合させて冷却
に直接寄与させるものであってもよい。この場合には、
更に、中間熱交換器１０を用いずに減圧された冷媒を第
１圧縮器と第２圧縮部との間の冷媒に直接戻して混合さ
せれば、冷媒を直接冷却することができ、一層効果的な
冷却効果を得ることができる。

【００６６】この冷房運転時におけるＰーｈ線図を図１
０に実線で示す。この図１０では、前述した従来技術を
破線で示しており、本実施の形態のものと比較するもの
である。尚、図１０におけるＰーｈ線図において各点の
符号符号１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ、４Ｆ、５Ｆ、６Ｆ、７Ｆ、
８Ｆは、それぞれ図２に示す冷媒回路の各測定点の符号
に対応している。即ち、図１０の１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ、４
Ｆは第１圧縮部１及び第２圧縮部２による２段圧縮を示
しており、４Ｆ、５Ｆは凝縮器として作用する室外熱交
換器の入口と出口であり、７Ｆと８Ｆとの間はキャピラ
リチューブ６、８Ｆと１Ｆとの間は蒸発器として作用す
る室内熱交換器５の入口と出口である。

【００６７】この図１０から明らかなように、冷房運転
時には、冷媒は直列に配置した第１圧縮部１及び第２圧
縮部２で圧縮しているから、直接１台の圧縮機で冷媒の
圧縮比を大きくする（４ＦＦ）よりも吐出ガスの温度を
低くできる。しかも、２つの圧縮部１及び２で圧縮する
ものであるから、圧縮効率に優れる。

【００６８】特に、冷媒として混合冷媒を用いており、
冷媒回路における冷媒の温度が高くなりやすい場合に
は、本実施の形態におけるような２段圧縮を採用するこ
とにより冷媒の異常な高温を防止できる。

【００６９】暖房運転時には、図３に示すように、流路
切換手段４は所定の位置に位置して各接続口Ａ〜Ｅを接
続する。即ち、流路切換手段４は、接続口Ａ及び接続口
Ｃ、接続口Ａ及び接続口Ｆ、接続口Ｂ及び接続口Ｄ、接
続口Ｅ及び接続口Ｄを接続する。これにより、冷媒回路
では、第１圧縮部１及び第２圧縮部２は並列に接続され
る。

【００７０】そして、第１圧縮部１及び第２圧縮部２か
ら吐出された冷媒は、第３図中に矢印で示すように、凝
縮器として作用する室内熱交換器５、キャピラリチュー
ブ６、室外熱交換器７、接続口Ｄ及び接続口Ｂに２分さ
れて第１圧縮部１及び第２圧縮部２に分割されてそれぞ
れに導入される。尚、中間熱交換器１０に冷媒を導入す
る開閉弁８は閉じられる。

【００７１】この場合、凝縮器として作用する室内熱交
換器５では、冷媒は２段圧縮でなく各圧縮部が所定の圧
力まで圧縮するものである。従って、凝縮器における冷
媒温度を高めることができ、凝縮器における熱交換効率
を高くできる。即ち、図１０に示すように、圧縮工程に
おいては破線で示すように、暖房運転時に凝縮器の入り
口で４ＦＦから７Ｆまでエンタルピーをとることができ
るので、熱交換効率を向上させることができる。

【００７２】従って、本実施形態にかかる空気調和機に
おいては、冷房運転（冷却運転）時のみならず、暖房運
転（加熱運転）時においても、高い運転効率を得ること
ができる。

【００７３】次に、図６乃至図９を参照して、本発明の
第２及び第３の実施の形態について説明する。

【００７４】尚、以下に説明する実施の形態において
は、上述した実施の形態と同一の部分には、同一の符号
を付することによって、その部分の詳細な説明を省略す
る。また、複数の圧縮部を有する圧縮機には上述の実施
の形態において使用したもの（図４に示すもの）と同一
のものが使用されるものとする。

【００７５】図６及び図７に示す第２の実施形態では、
上述の実施形態における中間熱交換器及び冷媒回路の冷
媒の一部をこの中間熱交換器に戻す回路を備えていない
点で、上述の第１実施例と異なる。更に、室外熱交換器
２は２つの部分に二分されており、これらの二分された
熱交換器を通過するように、流路切換手段４は８つの接
続口Ａ乃至Ｈを接続する構成となっている。

【００７６】そして、冷房運転時には、流路切換手段４
は所定の位置に位置し、図６に示すように、各接続口Ａ
〜Ｈを接続する。即ち、流路切換手段４である８方弁
は、接続口Ａ及び接続口Ｂ、接続口Ｃ及び接続口Ｄ、接
続口Ｅ及び接続口Ｇ、接続口Ｆ及び接続口Ｈを接続す
る。

【００７７】従って、冷房運転時には第１圧縮部１から
吐出された冷媒は、第７図中に矢印で示すように、第１
圧縮部１、室外熱交換器７の一部７Ｂ、中間熱交換器１
０、第２圧縮部２、室外熱交換器７の他部７Ａ、キャピ
ラリチューブ６、室内熱交換器５、第１圧縮部１の順序
で循環される。この冷媒回路では、第１圧縮部１と第２
圧縮部２とは直列に接続されることになり、第１圧縮部
１では、上述の実施例と同様に容積比で２．５圧縮し、
更に第２圧縮部２では容積比で１．５圧縮する。このよ
うに２段圧縮することにより、圧縮効率の向上と吐出ガ
スの高温度化を防止できる。尚、冷房運転の場合には、
室外熱交換器７は、凝縮器として作用し、室内熱交換器
５が蒸発器として機能する。

【００７８】この第２の実施形態においても、上述の第
１の実施形態と同様に、冷房運転時には、冷媒は直列に
配置した圧縮部１及び圧縮部２で２段圧縮することによ
り、圧縮効率の向上と吐出ガスの高温度化を防止でき
る。

【００７９】暖房運転時には、流路切換手段４が切り換
えられ、図７に示すように各接続口Ａ〜Ｈを接続する。
即ち、流路切換手段４である８方弁は、接続口Ａ及び接
続口Ｃ、接続口Ａ及び接続口Ｆ、接続口Ｂ及び接続口
Ｄ、接続口Ｅ及び接続口Ｈ、接続口Ｈ及び接続口Ｇを接
続する。そして、接続口Ａは接続口Ｃ及びＦの２カ所か
ら合流するように接続され、接続口Ｈは接続口Ｅ及び接
続口Ｇに分岐するように接続される。

【００８０】この第２の実施形態における暖房運転時に
は、第１圧縮部１及び第２圧縮部２のそれぞれから吐出
された冷媒は、それぞれ接続口Ｃ及びＦを経て接続口Ａ
で合流し、凝縮器として作用する室内熱交換器５、キャ
ピラリチューブ６、室外熱交換器７の一部７Ａを通過し
接続口Ｈで２分されて接続口Ｅ及び接続口Ｇへ流され、
接続口Ｅからは第２圧縮部２へ導入される。一方、接続
口Ｇからは室外熱交換器７の残りの部分７Ｂを通過した
後接続口Ｄ、接続口Ｂを経て第１圧縮部１に導入され
る。

【００８１】この第２の実施形態における暖房運転時に
は、冷媒は２段圧縮でなく各圧縮部１及び２が並列に作
用するものであり、それぞれの圧縮部が所定の圧力まで
冷媒を圧縮する。従って、凝縮器として作用する室内熱
交換器５における冷媒温度を高めることができ、凝縮器
における熱交換効率を高くできる。即ち、この第２の実
施形態においても、図１０に示すように、圧縮工程にお
いては破線で示すように、凝縮器の入り口で４ＦＦから
７Ｆまでエンタルピーをとることができるので、熱交換
効率を向上させることができる。

【００８２】従って、第２の実施形態にかかる空気調和
機においても、冷房運転（冷却運転）時のみならず、暖
房運転（加熱運転）時においても、高い運転効率を得る
ことができる。

【００８３】次に、第３の実施形態について説明する。

【００８４】図８及び図９に示す第３の実施形態では、
流路切換手段４が四方切換弁４ａと開閉弁４ｂ、４ｃと
の組み合わせにより構成されている点で上述の第１の実
施形態と異なる。

【００８５】そして、冷房運転時には、四方切換弁４ａ
は、図８に示すように、接続口Ａ及び接続口Ｂ、接続口
Ｃ及び接続口Ｄを接続し、開閉弁４ｂ及び４ｃを閉じ
る。

【００８６】これにより、冷房運転時には第１圧縮部１
から吐出された冷媒は、図８中に矢印で示すように、第
１圧縮部１、中間熱交換器１０、第２圧縮部２、四方切
換弁４ａの接続口Ｄ及び接続口Ｃを経て、室外熱交換器
７、キャピラリチューブ６、室内熱交換器５、第１圧縮
部１の順序で循環される。一方、室外熱交換器７で凝縮
された冷媒の一部は、開閉弁８を流れるバイパス回路を
通り、キャピラリチューブ９を介して中間熱交換器１０
を通過し、第２圧縮部２へ戻される。この中間熱交換器
１０では、第１圧縮部１から第２圧縮部２に流れる冷媒
を冷却して冷媒の温度を下げ、高温になるのを防止す
る。

【００８７】この冷房運転時におけるＰーｈ線図は、第
１の実施例と同様に図１０に実線で示される。

【００８８】即ち、この冷媒回路では、第１圧縮部１と
第２圧縮部２とは直列に接続されることになり、第１圧
縮部１では、上述の第１の実施の形態と同様に、例えば
容積比で２．５圧縮し、更に第２圧縮部２では容積比で
１．５圧縮する。このように２段圧縮することにより、
圧縮効率の向上と吐出ガスの高温度化を防止できる。

【００８９】この第２の実施形態においても、上述の第
１の実施形態と同様に、冷房運転時には、冷媒は直列に
配置した第１圧縮部１及び第２圧縮部２で２段圧縮する
ことにより、圧縮効率の向上と吐出ガスの高温度化を防
止できるほか、更に、一般に使用されている四方切換弁
４ａと開閉弁４ｂ、４ｃとの組み合わせにより容易に冷
媒回路を構成することができる。

【００９０】暖房運転時には、図９に示すように、四方
切換弁４ａを切換えて接続口Ａ及び接続口Ｄ、接続口Ｂ
及び接続口Ｃを接続し、開閉弁４ｂ及び４ｃを開き、開
閉弁８を閉じる。

【００９１】この第２の実施形態における暖房運転時に
は、第１圧縮部１から吐出された冷媒は開閉弁４ｂを通
過して第２圧縮部２から吐出された冷媒と合流し、接続
口Ｄ及び接続口Ａ、凝縮器として作用する室内熱交換器
５、キャピラリチューブ６、室外熱交換器７を通過し、
接続口Ｃ及び接続口Ｂを通って第１圧縮部１に戻され
る。一方、第１圧縮部１の手前では開閉弁４ｃを通過し
て循環冷媒の一部は第２圧縮部２に戻される。

【００９２】この第３の実施形態における暖房運転時に
は、上述した実施例と同様に、冷媒は２段圧縮でなく各
圧縮部１及び２が並列に作用するものであり、それぞれ
の圧縮部が所定の圧力まで圧縮することになる。従っ
て、凝縮器として作用する室内熱交換器５における冷媒
温度を高めることができ、凝縮器における熱交換効率を
高くできる。即ち、この第３の実施形態においても、図
１０に示すように、圧縮工程においては破線で示すよう
に、凝縮器の入り口で４ＦＦから７Ｆまでエンタルピー
をとることができるので、熱交換効率を向上させること
ができる。

【００９３】従って、第３の実施形態にかかる空気調和
機においても、冷房運転（冷却運転）時のみならず、暖
房運転（加熱運転）時においても、高い運転効率を得る
ことができる。

【００９４】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。

【００９５】例えば、流路切換手段は、上述した実施例
では８方弁、６方弁、４方弁及びこれらと開閉弁（２方
弁）との組み合わせを例に用いて説明したが、これに限
らず、開閉弁（２方弁）のみの組み合わせであっても同
様な効果を経ることができる。

【００９６】更に、上述した実施の形態では、空気調和
機を例に用いて説明したが、これに限らず、冷凍サイク
ルを有するものであれば、例えば、冷蔵庫や自動販売機
等にも用いることができる。

【００９７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、単一の
密閉容器内に配置された圧縮機が複数の圧縮部を備える
冷媒回路において流路切換手段の切換により圧縮部を直
列又は並列に配置する構成であるから、冷却運転時に
は、複数の圧縮部を直列に接続して多段圧縮をおこなう
ので、冷媒温度を低くでき、圧縮効率も高まるので高い
運転効率を得ることができ、加熱運転時には、複数の圧
縮部は並列に接続されてるので、各圧縮部が所定の圧力
まで冷媒を圧縮し、冷媒温度を高くできる。従って、暖
房運転時には、高い効率の運転を得ることができる。

【００９８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、複数の圧縮部を有する圧縮機と
して、ツインタイプの圧縮機を用いているので、一般に
使用されている既存の圧縮機を利用することができる。

【００９９】請求項３に記載の発明によれば、上述の冷
凍サイクルを空気調和機の冷凍サイクルに用いることに
よって、暖房運転及び冷房運転において、効率的な運転
を図ることがきる。

【０１００】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に適用される空気調和機の
斜視図である。

【図２】図１に示す空気調和機における冷房運転時の冷
媒回路図である。

【図３】図１に示す空気調和機における暖房運転時の冷
媒回路図である。

【図４】本発明の実施の形態に適用される圧縮機の断面
図である。

【図５】図１に示す空気調和機の制御回路図である。

【図６】第２実施例による冷房運転時の冷媒回路図であ
る。

【図７】第２実施例による暖房運転時の冷媒回路図であ
る。

【図８】第３実施例による冷房運転時の冷媒回路図であ
る。

【図９】第３実施例による暖房運転時の冷媒回路図であ
る。

【図１０】二段圧縮一段膨脹における冷凍サイクルのＰ
ーＨ線図である。

【図１１】二段圧縮二段膨脹における冷凍サイクルのＰ
ーＨ線図である。

【図１２】従来の冷凍回路における冷房運転時の冷媒回
路図である。

【図１３】他の従来の冷凍回路における冷房運転時の冷
媒回路図である。

【符号の説明】

１圧縮部２圧縮部４、４ａ、４ｂ、４ｃ流路切換手段５室内熱交換器（利用側熱交換器）６キャピラリチューブ（減圧装置）７室外熱交換器（熱源側熱交換器）１０中間熱交換器（中間冷却器）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠谷義徳大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者小林雅博大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者川鍋隆大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者原嘉孝大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の圧縮部、流路切換手段、熱源側熱
交換器、減圧装置及び利用側熱交換器を有する冷媒回路
中に循環させるように構成した冷凍サイクルにおいて、前記複数の圧縮部は、単一の密閉容器内に配置された圧
縮機であり、前記流路切換手段は、利用側熱交換器を蒸
発器として作用させる冷却運転時には、前記複数の圧縮
部を直列に接続して、複数の圧縮部、熱源側熱交換器、
減圧装置、利用側熱交換器の順序で冷媒を循環する回路
を形成し、利用側熱交換器を凝縮器として作用させる加
熱運転時には、前記複数の圧縮部を並列に接続して複数
の圧縮部、利用側熱交換器、減圧装置、熱源側熱交換器
の順序で冷媒を循環する回路を形成することを特徴とす
る冷凍サイクル。
【請求項２】前記複数の部は、一つの回転軸に２つのロ
ータを備え、前記圧縮部では、各ロータが各シリンダ内
を移動して冷媒を圧縮するツインタイプの圧縮機である
ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項３】請求項１又は２のいずれか一つに記載の
冷凍サイクルにおいて、前記熱源側熱交換器は室外に配
置されて室外空気と熱交換し、前記利用側熱交換器は室
内に配置され室内空気と熱交換することを特徴とする空
気調和機。