JPS6325343Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、負荷の変化に応じて圧縮機の容量制
御を行なうようにした空気調和装置における容量
制御装置に関する。

（従来の技術） 従来此種装置は、圧縮機における中間吐出口に
中間吐出弁を設け、高負荷状態においては、吐出
ガスの一部を中間吐出弁の背面に導きガス吐出弁
に高圧圧力の背圧を与えて中間吐出口を閉じるこ
とにより高容量運転を行なうべく成すと共に、低
負荷状態においては、中間吐出弁に与えられた背
圧を吸入口に開放して低圧圧力となし中間吐出口
を開き、中間圧のガス冷媒の一部をこの中間吐出
口から吸入口に導いて低容量運転を行なうように
成しているのである。

（考案が解決しようとする問題点） しかして、上記の如き従来装置における問題点
として、先ず第一に、負荷の増加に対応して前記
した如く圧縮機の容量制御を行ない高容量運転状
態とする毎に、中間吐出弁には第５図に示す如く
高圧（Ph）の吐出ガスが直接背圧として加わり、
該中間吐出弁に対する圧縮機シリンダ内の圧縮途
中の内方からの圧力（Pm）との間の差圧（Ph−
Pm）が非常に大きい値となるので、該高圧のガ
ス冷媒の一部が中間吐出弁と中間吐出口との隙間
部分から圧縮機内に漏洩することとなり、そのた
め第５図に示すモリエル線図の如くこの中間吐出
口部分から吐出口に亘るガス冷媒は漏洩量が零の
時のガス冷媒のエンタルピー値i₁→i₂にくらべて
必要以上に大きなエンタルピー値i₅→i₆を有する
状態で加圧され、エネルギー損失が増大すると共
に吐出ガス温度が上昇し該温度の上昇によるモー
タの絶縁破壊やコイル焼損の原因となる問題があ
つた。

又第二に、中間吐出弁に高圧の吐出ガスの圧力
が直接背圧として加えられ、中間吐出弁の特に中
間吐出口を被覆する部分の撓み量が大きくなり、
しかも中間吐出弁には負荷の変動に応じて圧縮機
の容量制御を行なう毎に以上のような高圧が繰り
返し印加するので、中間吐出弁の耐久性が低下す
ることとなる問題があつた。

本考案は以上の問題に鑑み考案したもので、目
的とする所は、圧縮機における中間吐出弁部分か
ら機内への冷媒の漏洩を防止して、冷媒が不必要
に加熱されることを防止しうると共に圧縮機モー
タの絶縁破壊、モータコイルの焼損などの事故を
なくすることができ、しかも中間吐出弁の疲労度
が少なく、耐久性を大幅に向上させることのでき
る構造簡単かつ安価な冷凍装置を提供する点にあ
る。

（問題点を解決するための手段） そこで、本考案はシリンダ１４と、シリンダ内
室１６の内周面と接触して前記シリンダ内室１６
を圧縮側と吸入側とに区画し、冷媒を加圧して吐
出する回転部材１５、ならびに前記シリンダ内室
１６に開口する吸入口１、中間吐出口２及び吐出
口３を備えた圧縮機４に、凝縮作用をする熱交換
器５、膨張機構６、蒸発作用をする熱交換器７を
冷媒配管８により接続して冷凍サイクルを形成す
ると共に、前記中間吐出口２にリード弁から成る
中間吐出弁９を設け、又、前記膨張機構６を第１
膨張部６１と第２膨張部６２とで構成して、これ
ら第１及び第２膨張部６１，６２との間を、前記
冷凍サイクルにおける高圧圧力（Ph）と低圧圧
力（Pl）との中間圧力であつて、前記回転部材１
５のシリンダ内室１６への接触部位が前記中間吐
出口２を通過する直前における前記シリンダ内室
１６の圧縮側圧力（Pm）よりやゝ高く、かつ、
前記中間吐出弁９が閉じ得る圧力（Pc）とし、
前記中間吐出弁９の弁室１０と、前記膨張機構６
における第１及び第２膨張部６１，６２の間と
を、導管２３を介して連通させ、かつ、この導管
２３に開閉弁２４を設ける一方、前記弁室１０と
前記冷凍サイクルにおける低圧圧力（Pl）をもつ
低圧部分とを、連通管１２を介して連通させ、か
つ、該連通管１２に開閉弁１３を設けたことを特
徴とするものである。

（作用） しかして、高負荷時、前記中間吐出弁９の弁室
１０に加えられる圧力を、冷凍サイクルにおける
高圧圧力（Ph）と低圧圧力（Pl）との中間圧力
であつて、前記回転部材１５のシリンダ内室１６
への接触部位が前記中間吐出口２を通過する直前
における前記シリンダ内室１６の圧縮側圧力
（Pm）よりやゝ高く、かつ、前記中間吐出弁９
が閉じ得る圧力（Pc）としたから、換言すると
従来の如く高圧圧力（Ph）を加えるものでなく、
前記中間吐出弁９がシリンダ内室１６側から受け
ることゝなる最大の圧力（Pm）に抗して該中間
吐出弁９を閉じるに必要な小さな圧力（Pc）を
加えるに過ぎないものであるから、前記中間吐出
弁９の部分からシリンダ１４内への冷媒の漏洩を
少なくできて、冷媒を不必要に加熱することなく
所定のエンタルピー値の状態で所定の圧力値迄加
圧、圧縮機モータの絶縁破壊、該モータコイルの
焼損などの事故をなくすることができると共に、
前記中間吐出弁９の耐久性を大幅に向上させるこ
とができるのである。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳記す
る。

先ず第１図に示したものは、吸入口１、中間吐
出口２及び吐出口３を備えた圧縮機４に、凝縮作
用をする熱交換器５、キヤピラリチユーブから成
る膨張機構６、蒸発作用をなす熱交換器７を、冷
媒配管８により接続して冷凍サイクルを形成する
ものであり、前記圧縮機４の吐出口３から吐出さ
れ、第５図に示すモリエル線図における高圧圧力
値（Ph）をもつ高圧ガス冷媒を、前記熱交換器
５で凝縮液化せしめて高圧液冷媒と成し、続いて
前記膨張機構６で前記高圧液冷媒を膨張せしめて
低圧圧力値（Pl）をもつ低圧液冷媒と成し、更
に、前記熱交換器７で前記低圧液冷媒をガス化せ
しめて同低圧のガス冷媒と成して、前記圧縮機４
の吸入口１に返流せしめるようになつている。

前記圧縮機４は、第２図に示す如く、シリンダ
１４の内部に円孔状のシリンダ内室１６を設け
て、該シリンダ内室１６に、前記吸入口１、中間
吐出口２、吐出口３を開口し、前記中間吐出口２
にリード弁から成る中間吐出弁９及び該弁９を覆
う如くカバー１９を設けて弁室１０を形成すると
共に、前記シリンダ内室１６に、該シリンダ内室
１６の内周面に頭部を接触する２つの進退自由な
ベーン１７，１８を備える回転部材１５を、前記
シリンダ内室１６の中心に対し偏心した軸心周り
に回転可能に配設して、前記回転部材１５の占有
容積以外に残される三日月状の前記シリンダ内室
１６を、前記吸入口１に連通する吸入側の吸入室
２０と、前記吐出口２に連通する圧縮側の圧縮室
２１とに区画し、これら２室２０，２１で、前記
回転部材１５の回転により、該回転部材１５にお
ける前記ベーン１７，１８のシリンダ内室１６の
内周面への摺接移動を伴つて、それぞれ吸入と圧
縮とを交互に繰り返し、前記吸入口１から吸入さ
れる前記低圧圧力（Pl）をもつ低圧ガス冷媒を、
前記高圧圧力（Ph）迄加圧して吐出口３から吐
出する如くしているのである。尚、２２は前記中
間吐出弁９の押え板である。

また、この圧縮機４は、詳しくは後記するが、
前記中間吐出弁９に背圧を与えて前記中間吐出口
２を閉じることにより、吸入口１から吸入されて
圧縮される冷媒の全量を吐出口３から吐出させ、
高容量運転を行なうのであり、又一方、前記中間
吐出弁９に与えた背圧を低圧圧力まで低下せしめ
ることにより、前記シリンダ内室１６の圧力によ
り前記中間吐出弁９を開き、中間圧に圧縮された
ガス冷媒の一部を前記中間吐出口２から冷凍サイ
クルにおける低圧部分となる吸入口１に吸入させ
て吐出口３から吐出される冷媒量を減少させ、低
容量運転を行うのである。

しかして、第１図に示す如く、前記膨張機構６
を第１膨張部６１と第２膨張部６２とで構成し
て、これら第１及び第２膨張部６１，６２との間
を、第４，５図に示す如く前記冷凍サイクルにお
ける高圧圧力（Ph）と低圧圧力（Pl）との中間
圧力であつて、前記回転部材１５のシリンダ内室
１６への接触部位が前記中間吐出口２を通過する
直前における前記シリンダ内室１６の圧縮側圧力
（Pm）よりやゝ高く、かつ、前記中間吐出弁９
が閉じ得る圧力（Pc）とし、前記中間吐出弁９
の弁室１０と、前記膨張機構６における第１及び
第２膨張部６１，６２の間とを、導管２３を介し
て連通させ、かつ、この導管２３に開閉弁２４を
設ける一方、前記弁室１０と前記冷凍サイクルに
おける前記低圧圧力（Pl）をもつ低圧部分とを連
通管１２を介して連通させ、かつ、この連通管１
２に開閉弁１３を設けるのである。

前記圧力（Pm）は、前記中間吐出口２におい
て、シリンダ内室１６側から前記中間吐出弁９を
開こうとする方向に作用する最も大きな圧力であ
つて、前記回転部材１５の回転に伴い、該回転部
材１５に備えるベーン１８又は１７が前記中間吐
出口２を通過する直前における圧縮室２１又は２
０の圧力である。

即ち、第２図において、今、中間吐出口２は、
吐出口３側に位置している圧縮室２１に連通して
いるが、回転部材１５が同図中反時計方向に回転
していくと、ベーン１８がシリンダ内室１６の内
周面に接触しながら移動し、前記圧縮室２１の空
間容積を縮小していつて該圧縮室２１の圧力を高
めていくことゝなる。前記ベーン１８が前記中間
吐出口２を通過してしまうと、該中間吐出口２
は、今度は、吸入口１側に位置される吸入室２０
と連通することゝなり、該中間吐出口２における
シリンダ内室１６側の圧力は、吸入圧力つまりは
低圧圧力（Pl）となる。従つて、前記中間吐出口
２におけるシリンダ内室１６側からの圧力は、回
転部材１５のシリンダ内室１６への接触部位つま
りは前記ベーン１８が前記中間吐出口２を通過す
る直前における圧縮室２１側の圧力が最も大きな
値となるのであつて、この圧力（Pm）に対し弁
室１０に導入する中間圧力（Pc）は、中間吐出
弁９を確実に閉じることができる必要にしてか
つ、十分なる圧力値、即ち、第４図に示す如く小
さな所定圧力(a)だけ前記圧力値（Pm）より大き
な圧力値（Pm＋ａ）とするのである。

そして、前記膨張機構６における第１及び第２
膨張部６１，６２の間を、前記圧縮機４の高容量
運転時前記熱交換器５で凝縮した高圧Phの液冷
媒が中間吐出弁９に対する最適な背圧値となる圧
力、即ち前記中間圧力値（Pc＝Pm＋ａ）迄減圧
されている位置とするのであつて、この第１及び
第２膨張部６１，６２の間と、前記弁室１０との
間とを、前記導管２３で接続するのである。

尚、膨張機構６において中間の減圧値（Pc＝
Pm＋ａ）が得られる位置を定めるには、第１膨
張部６１と第２膨張部６２との減圧比を適宜設定
すれば足りるのである。

又前記導管２３に設ける開閉弁２４は、高負荷
時開き低負荷時閉じる如く作動させるのであり、
又前記連通管１２に設ける開閉弁１３は、高負荷
時閉じ低負荷時開く如く作動させるのである。

以上の如く構成した空気調和装置における容量
制御装置の動作の態様について説明すると、先ず
高負荷時においては開閉弁２４を開き、開閉弁１
３を閉じるのであり、圧縮機４の弁室１０には前
記膨張機構６の中間箇所より、前記高圧圧力値
（Ph）から圧力値（Pm＋ａ）迄減圧された圧力
（Pc）をもつ冷媒が導管２３を介して導びかれ、
中間吐出弁９に対する背圧として作用し、該中間
吐出弁９は適度な圧力で中間吐出口２を確実に閉
じるのである。

即ち中間吐出弁９にはシリンダ内室１６側から
の圧力（Pm）に抗して適度な大きさの差圧値(a)
だけ大きな背圧（Pc＝Pm＋ａ）が加えられるに
過ぎないのでこの中間吐出弁９からシリンダ内室
１６へ漏洩する冷媒量を極めて小さくできるので
ある。即ち第５図のモリエル線図で説明すると、
高負荷時中間吐出口２からシリンダ内室１６内へ
漏洩する冷媒は非常に小さいので、エンタルピー
値の増加分も非常に小さい値（i₃−i₄）となるに
すぎず、以下所定の高圧圧力（Ph）に加圧され
るまでの間エンタルピー値は、漏洩冷媒量が零の
時におけるエンタルピー値の変化曲線i₁→i₂に比
べて、ごくわずかだけ大きい変化曲線i₃→i₄の如
く変化するのである。

従つて冷媒の不必要な加熱を少なくしてエネル
ギー損失を低減できると共に吐出ガス温度を標準
値に維持でき、圧縮機４モータの絶縁破壊、該モ
ータコイルの焼損などの事故を確実に防止できる
のである。

又前記中間吐出弁９における中間吐出口２を被
覆する部分には、前記した如くシリンダ内室１６
側から圧力値（Pm）、又背面側から圧力値（Pc）
の各圧力が加えられるが、これらの圧力（Pm）
（Pc）は従来の場合の背圧側からの圧力値（Ph）
に比べると大幅に小さい値であると共にこれらの
圧力（Pm）（Pc）の差圧（Pc−Pm＝ａ）は従来
における差圧（Ph−Pm）に比べて極めて小さい
値であるので、中間吐出弁９における中間吐出口
２を被覆する部分に対する荷重は大幅に小さくな
り、該部分の撓み量を大幅に小さくできるのであ
る。

又前記中間吐出弁９には負荷変動に応じて圧縮
機４の容量制御を行なう毎に、従来では差圧
（Ph−Pm）が繰り返し加えられることゝなるが、
差圧（Pc−Pm）が極めて小さいので中間吐出弁
９各部の疲労度を十分少なくでき、中間吐出弁９
の耐久性を向上させることができるのである。斯
くして高負荷時においては圧縮機４の吸入口１に
吸入した冷媒の全量が所定の圧力（Ph）に圧縮
され、吐出口３から吐出されて凝縮作用をなす熱
交換器５、膨脹機構６、蒸発作用をなす熱交換器
７などの各冷凍機器を順に通り圧縮機４に返戻す
る冷凍サイクルを繰り返し、圧縮機４は高負荷に
応じた安定な高容量運転を行なうのである。

次に低負荷時について説明すると、開閉弁２４
を閉じて導管２３を閉鎖すると共に開閉弁１３を
開いて、中間吐出弁９への背圧を圧縮機４への吸
入圧力迄低下させて中間吐出口２を開き、そして
圧縮機４に吸入される全冷媒の内余剰量の冷媒を
この中間吐出口２から吐出させて連通管１２を介
し吸入口１に吸入させるように成すのである。従
つて前記低負荷に見合う、全冷媒量から前記余剰
量の冷媒を減じた所要量の冷媒が所定の高圧
（Ph）まで圧縮され吐出口３から吐出されて、前
記各冷媒機器を順に通つて前記連通管１２から流
出する冷媒と共に吸入口１に吸入される冷凍サイ
クルを繰返し、圧縮機４は低負荷に応じた低容量
運転を行なうのである。

しかして以上の実施例は、冷房又は暖房専用の
冷媒装置の場合であつたが、本考案は第３図の如
くヒートポンプ式空気調和装置の場合でも適用で
きる。

第３図に示したものは、圧縮機４、四路切換弁
２５、室外側熱交換器２６、暖房用膨張機構２
７、該膨張機構を側路するバイパス管２８に設け
た逆止弁２９、冷房用膨張機構３０、該膨張機構
３０を側路するバイパス管３１に設けた逆止弁３
２、室内側熱交換器３３を冷媒配管３４により接
続して、可逆式の冷凍サイクルを形成するもので
ある。

そして、暖房運転時には、図中点線矢印の如く
冷媒が循環し、前記室内側熱交換器３３は凝縮作
用をする熱交換器５となり、前記室外側熱交換器
２６は蒸発作用をする熱交換器７となるのであ
り、一方冷房運転時には、図中実線矢印の如く冷
媒が循環し、前記室外側熱交換器２６が凝縮作用
をする熱交換器５となり、前記室内側熱交換器３
３が蒸発作用をする熱交換器７となるのである。
更に前記暖房用及び冷房用膨張機構２７，３０
は、それぞれ暖房運転時及び冷房運転時において
のみ、それぞれ、膨張機構６を構成するものであ
る。

しかして、第３図に示したものでは、暖房運転
時のみ容量制御可能としているのであり、前記暖
房用膨張機構２７を、第１膨張部６１と第２膨張
部６２とで構成して、これら膨張部６１，６２の
間を、上記同様の中間圧力値（Pc＝Pm＋ａ）と
し、これら膨張部６１，６２の間と、弁室１０と
の間とを、開閉弁２４をもつ導管２３で接続して
いるのである。

また、前記弁室１０を前記冷凍サイクルにおけ
る低圧部分とは、開閉弁１３をもつ連通管１２を
介して連通させている。

以上の如く構成したヒートポンプ式空気調和装
置における容量制御装置の動作について説明する
と、暖房運転時であつて、高負荷時には、前記開
閉弁２４を開放すると共に、前記開閉弁１３を閉
鎖して、前記暖房用膨張機構２７における第１及
び第２膨張部６１，６２の間より、前記圧縮機４
の中間吐出口２内方からの圧力よりも前記圧力ａ
だけ大きい圧力迄減圧された圧力（Pc＝Pm＋
ａ）を前記弁室１０に導き、中間吐出弁９に適度
な背圧を与えて前記中間吐出口２を閉じるのであ
る。斯くして前記圧縮機４の吸入口１に吸入され
る冷媒の全量が所定圧力に圧縮されて吐出口３か
ら吐出し、暖房時における高負荷に応じた高容量
運転が行なえるのである。

そして低負荷になると前記開閉弁２４を閉じる
と共に開閉弁１３を開いて、前記中間吐出弁９に
与えていた背圧を圧縮機４への吸入圧力迄低下さ
せ、前記中間吐出口２を開くのであり、前記圧縮
機４に吸入される全冷媒の内余剰量の冷媒が前記
中間吐出口２から前記連通管１２を介し吸入口１
に吸入し、暖房時における低負荷に応じた低容量
運転が行なえるのである。

即ち暖房運転時であつて、高負荷時には、中間
吐出弁９に加えられるシリンダ内室１６からの圧
力と背面側からの背圧との差が極めて小さいの
で、中間吐出弁９部分からのシリンダ内室１６へ
の冷媒の漏洩を防止でき冷媒を不必要に加熱する
ことなく確実に所定の圧力値迄加圧でき圧縮機モ
ータの絶縁破壊、該モータコイルの焼損などの事
故をなくすることができると共に、中間吐出弁９
の耐久性を大幅に向上させることができるのであ
る。

尚、図示していないが、前記冷房用の膨張機構
３０の中間位置と、弁室１０とを開閉弁をもつ導
管で連通させて、冷房運転時においても、上記暖
房運転時と同様に前記圧縮機４の容量制御をして
その冷房負荷に応じた能力の運転が行なえるよう
にしてもよい。

（考案の効果） 本考案は以上の如く、シリンダ１４と、シリン
ダ内室１６の内周面と接触して前記シリンダ内室
１６を圧縮側と吸入側とに区画し、冷媒を加圧し
て吐出する回転部材１５、ならびに前記シリンダ
内室１６に開口する吸入口１、中間吐出口２及び
吐出口３を備えた圧縮機４に、凝縮作用をする熱
交換器５、膨張機構６、蒸発作用をする熱交換器
７を冷媒配管８により接続して冷凍サイクルを形
成すると共に、前記中間吐出口２にリード弁から
成る中間吐出弁９を設け、又、前記膨張機構６を
第１膨張部６１と第２膨張部６２とで構成して、
これら第１及び第２膨張部６１，６２との間を、
前記冷凍サイクルにおける高圧圧力（Ph）と低
圧圧力（Pl）との中間圧力であつて、前記回転部
材１５のシリンダ内室１６への接触部位が前記中
間吐出口２を通過する直前における前記シリンダ
内室１６の圧縮側圧力（Pm）よりやゝ高く、か
つ、前記中間吐出弁９が閉じ得る圧力（Pc）と
し、前記中間吐出弁９の弁室１０と、前記膨張機
構６における第１及び第２膨張部６１，６２の間
とを、導管２３を介して連通させ、かつ、この導
管２３に開閉弁２４を設ける一方、前記弁室１０
と前記冷凍サイクルにおける低圧圧力（Pl）をも
つ低圧部分とを、連通管１２を介して連通させ、
かつ、該連通管１２に開閉弁１３を設けたことを
特徴とするものであるから、高負荷時、前記中間
吐出弁９に加えられる中間吐出口２からの圧力
（Pm）と背圧側からの圧力（Pc）との差が小さ
くなり、従つて中間吐出弁９部分から中間吐出口
２への冷媒の漏洩を防止でき、冷媒のエンタルピ
ー値を増加させないで確実に所定の圧力値迄加圧
でき、圧縮機モータの絶縁破壊、該モータコイル
の焼損などの事故をなくすることができると共
に、前記中間吐出弁９の耐久性を大幅に向上させ
ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
冷媒配管系統図、第２図は圧縮機の断面説明図、
第３図はヒートポンプ式の場合に冷媒配管系統
図、第４図は圧縮機回転角度−圧力特性曲線、第
５図はモリエル線図である。 １……吸入口、２……中間吐出口、３……吐出
口、４……圧縮機、５，７……熱交換器、６……
膨張機構、６１……第１膨張部、６２……第２膨
張部、８……冷媒配管、９……中間吐出弁、１０
……弁室、１２……連通管、１３……開閉弁、１
４……シリンダ、１５……回転部材、１６……シ
リンダ内室、２３……導管、２４……開閉弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ１４と、シリンダ内室１６の内周面と
   接触して前記シリンダ内室１６を圧縮側と吸入側
   とに区画し、冷媒を加圧して吐出する回転部材１
   ５、ならびに前記シリンダ内室１６に開口する吸
   入口１、中間吐出口２及び吐出口３を備えた圧縮
   機４に、凝縮作用をする熱交換器５、膨張機構
   ６、蒸発作用をする熱交換器７を冷媒配管８によ
   り接続して冷凍サイクルを形成すると共に、前記
   中間吐出口２にリード弁から成る中間吐出弁９を
   設け、又、前記膨張機構６を第１膨張部６１と第
   ２膨張部６２とで構成して、これら第１及び第２
   膨張部６１，６２との間を、前記冷凍サイクルに
   おける高圧圧力（Ph）と低圧圧力（Pl）との中
   間圧力であつて、前記回転部材１５のシリンダ内
   室１６への接触部位が前記中間吐出口２を通過す
   る直前における前記シリンダ内室１６の圧縮側圧
   力（Pm）よりやゝ高く、かつ、前記中間吐出弁
   ９が閉じ得る圧力（Pc）とし、前記中間吐出弁
   ９の弁室１０と、前記膨張機構６における第１及
   び第２膨張部６１，６２の間とを、導管２３を介
   して連通させ、かつ、この導管２３に開閉弁２４
   を設ける一方、前記弁室１０と前記冷凍サイクル
   における低圧圧力（Pl）をもつ低圧部分とを、連
   通管１２を介して連通させ、かつ、該連通管１２
   に開閉弁１３を設けたことを特徴とする空気調和
   装置における容量制御装置。