JPH0395357A

JPH0395357A - 空気調和機用圧縮機

Info

Publication number: JPH0395357A
Application number: JP1232076A
Authority: JP
Inventors: Kenji Umetsu; 健児梅津
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1991-04-19

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】ｃ発１！Ｉ１の目的〕（産業上の利用分野）本発明は空気調和機用圧縮機に係り、特に玲暖房能力を
快適に制御できるようにしたようにした空気調和機用圧
縮機に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）一般に
、空気調和機の冷暖房能力の快適な制御を行うには圧縮
機を室内温度によりｏｎ−ｏｆｆ制御して空気調和ホ１
ｊ御が行われている。この制縄は簡１１１てはあるか冷
房あるいは暖房が設定温度を基準として２段階の制御で
あるため温度変化が大きく快適な空気調和制御ができな
い。そこで冷凍サイクルを流れる冷媒流量を連続的に制
御する方法として、可変周波数を発生するインバータ電
源を用いた可変速インバータ圧縮機か採用され、冷暖房
能力を制御するようになってきた。

ところが、このインバータ圧縮機は、冷媒流星を増大す
るために電動機の速度を上げると圧縮機の運転騒音が増
大し、また、冷媒流量を減少するために電動機の速度を
下げると圧縮機の振動か大きくなる。そのため、このイ
ンバータ圧縮機で冷媒流量を制御するには電動機の速度
を所定の速度範囲に抑えなければなす冷８！流量の制御
もある決められな範囲に限られるという問題かあった。

また、池の冷媒流量の制御方法として、圧縮機によって
圧縮されている中間の冷媒の一部を低圧の吸込側に戻す
レリース方式もあるか、この方式は圧縮された冷媒の一
部を利用しないものであるため冷媒流の損失をまねき効
率の低下すなわち能力を低下させるという問題等があっ
た。

本発明は上記問題を解決するために複数のシリンダを有
する圧縮機を使用し、その圧縮機の複数のシリンダに戻
す冷媒を制御することにより冷暖房能力を可変にするよ
うにした空気調和機用圧縮機を得ることを目的とするも
のである。

〔発四の構成〕

（課題を解訣するための手段）本発明は、複数のシリンダにより冷媒を吸込圧縮する空
気調和機用圧縮機において、前記複数のシリンダにそれ
ぞれ連結された吸込管と、これ″．ｌｌｉ吸込管の少な
くとも１つに設けられ吸込冷媒量を制御する制御弁と、
この制御弁を空気，７７，］　＋ｎ機の負ｆ’１：ｘに
応じて制御する制御装置とを備えたちのである。

また、前記制御装置には、室内温度検出器、空気調和機
の負ｆ：ｆ電流検出器等により険出される室内温度また
は電流により制御するようにしたちのである。

（作　用）圧縮機か運転されると冷媒が複数のシリンダ例えば２つ
のシリンダにより圧縮され、この圧縮冶媒か室外都交換
器、紋り機構、紋り弁、室内熱交換器、吸込管雰を介し
て前警己２つのシリンダに戻される。この冷媒の循環作
用により荊記室Ｈ，’；Ｉ　Ｑ交換器で室内空気との熱
交換か行なわれ室山の暖戻あるいは袷房が行われる。

このような冷媒作用により室内の暖房を行う場合、室内
温度か高くなり過ぎると制副装置により制御弁が閉めら
れ、２つのシリンダのうち１つのシリンダにより冷媒の
圧縮が行われる。そのため、この冷凍サイクルでは、循
環冷媒エが半減され暖房能力が低減させられる。また、
室内ｌＢ度か代くなると制御弁か開かれ、循環冷媒足か
通′１＋ｉｊ，−の収態に戻され暖房能力が通常状態に
させられる。

このような冷媒制御は圧縮機の速度を支えることなく行
われるから、圧縮機に騒音を発生さけたり振動を伴うこ
とがない。

前記制御弁の制御は、空気調和機の負ＧＩ電流によって
も行うことができる。

（実施例）以下本発明空気調和機用圧縮機の一実施例を添附図面に
ついて説明する。

第１図は、本発明空気調和機用圧縮機の一実胤例である
２つのシリンダを有するロータリー圧縮機１０の断面図
である。このロータリー圧縮機１０には、密閉の金属容
器１１の内部に、因定子１２および回転子１３を有する
７じ動機１４と、この電動機１４の回転子１３に取付け
たクランク引１＋１５より駆動される圧縮機構１６とか
収納されている。この圧縮機構１６には、２つのシリン
ダ１７ａ　　１７ｂが設けられ、このシリンダ１．　７
　ａ１７ｂの内部にはクランク軸１５により同転させら
れる１８０°の位相の”Ａｆｔるローラ１．　８　ａ１
８ｂが設けられている。２つのシリンダ１７ａ１７ｂに
は冷凍サイクルの互いに分岐された吸込管１９ａ，１９
ｂが接続され、ローラ１８ａ１８ｂの回転により冷凍サ
イクルからの冷媒が吸込まれるようになっている。また
、シリンダ１７ａ，１７ｂには弁（図示せず）が取付け
られ、ローラ１８ａ，１８ｂの回転により圧縮された冷
媒が１８０’の位相間隔で密閉容器１１に吐出される。

このような圧縮機１０において一方の吸込管１９ａには
吸込管路を開閉する電磁弁のような制御弁２０か取付け
られ、室内温度、空気調和機の負荷電流等により開閉制
御される。

なお、２１は、密閉容器１１の上部に取付けられ、冷凍
サイクルの熱交換器に冷媒を吐出させる吐出管であり、
２２は、電動機１４の固定子巻線２３に電力を供給する
端子であり、２４、２５は、前言己クランク軸１５の中
山受（ナである。

第２図は、第１図のロータリー圧縮機１０を何する冷凍
サイクルを示すものである。

この冶凍サイクルは、前記ロータリー圧縮機１０により
圧縮された冷媒を四方弁３０、室外熱交換器３１、キャ
ビラリチューブ等の絞り機横３２、キャピラリチューブ
３４を備えた絞り弁３５、室内熱交換器３６、前記四方
弁３０，吸入管１９ａ，１９ｂを介して前記ロータリー
圧縮機１０に循環させるようになっている。

このような冷凍サイクルのロータリー圧縮機１０および
制御弁２０は第３図に示すようにお互いに並列に接続さ
れ、その並列回路が流電源４０こ接続され、上記並列回
路にそれぞれ設けられた開閉器４２ａ．４２ｂがマイク
ロコンピュータ４１からなる制御装置により開閉制御さ
れるようにしてある。前記マイクロコンピュータ４１に
は室内温度を設定する温度設定器４３，室内温度を検出
する温度検出器４４、空気調和機の負荷電流を検出する
電流検出器（図示せず）および空気調和機を運転する運
転スイッチ４５等が接統されている。これ等の温度設定
器４３の設定信号、室温検出器４４の検出信号等により
マイクロコンピュータ４１が作動され、この制御出力信
号により開閉器４２ａ．４２ｂを開閉し前記ロータリー
圧縮機１０、制御弁２０が制御される。

このマイクロコンビ二−タ４１によるロータリー圧縮機
１０、制御弁２０の制御動作は第４図のフローチャート
に従って行われる。

このフローチャートを参照しながら空気調和機を暖房機
として使用する場合について説明する。

空気調和機を運転するには運転スイッチ４５が投入され
る（Ｓ１）。この運転スイッチ４５か投入されていない
と空気調和機は待機状態であり、運転スイッチ４５が投
入されているとマイクロコンピュータ４１が作動しタイ
マ装置の初期化が行われ（Ｓ２）、吸込管１９ａの制御
弁２１が開かれる（Ｓ３）。

マイクロコンビュータ４１の始動により、マイクロコン
ピュータ４１は室温険出器４４が検出する室内温度Ｔａ
（！：温度設定器４３の設定温度Ｔｓが読み込まれる（
Ｓ４）。この読み取りにより暖房しようとする室内温度
Ｔａか設定温度Ｔｓより低いか否かが判断される（Ｓ５
）。室（ハ）温度Ｔａか設定温度Ｔｓより低いとロータ
リー圧縮機１０が運転され（Ｓ６）、冷凍サイクルすな
わち空気調和機が暖房運転される。

この場合、室内温度Ｔａが設定温度Ｔｓより高いとロー
タリー圧縮機１０は運転されず室内の暖房運転は行われ
ない（Ｓ７）。

口−タリー圧縮機１０が運転されると、この口−タリー
圧縮機１０を含む空気調和機の総合負｛ＥＪ電流工が読
み込まれる（Ｓ８）。すなわち、一般家庭用の空気調和
機では室内温度が高くなると、空気調和機の総合負荷電
流Ｉが増大し、室内温度が低くなると、総合負荷電流■
が減少する。この総合負荷電流Ｉは例えば１５Ａ以上に
なると、室内ｌＭ度が高くなる反面ロータリー圧縮機１
０が過負荀になる。

そこで、総合負荷電流Ｉは、まず、１３Ａ以内であるか
否かが判断され（Ｓ９）、ついで１５Ａ以内であるか否
かが判断される（Ｓ　１　０）。この判断で１３Ａ以下
であれば、室内温度Ｔａと設定温度Ｔｓによる温度制御
が行われる。１３Ａを越え１５Ａ以内では室内温度の低
下とロータリーｊ王縮機１０の過負荷を防止するため、
ロータリー圧縮機１０は１つのシリンダ１９ｂで冷媒圧
縮を行うように制御弁２０が閉じられる（Ｓ　１　１）
。制御弁２０が閉じるとマイクロコンピュータ４１が作
動し、タイマ装置の初期化が行われ（Ｓ　１　２）前記
シーケンスが繰り返えされる。

また、１５Ａ以上になるとロータリー圧縮機１０が過負
荷状態になり、１６Ａ以上になると、ロータリー圧縮機
１０が過負荷深状態が維持できなくなるから、これを判
別し（５１３）、ロータリー圧縮機１０が停止される（
Ｓｌ４）。

このように空気調和機の負荷電流工から制御弁２０を制
御し、冷凍サイクルを流れる冷媒を制御し室内温度が快
適に制御される（第５図（ｂ）電流特性参照）。

つぎに、負荷電流Ｉが１３Ａ以下であると、空気調和機
すなわちロータリー圧縮機１０が頻繁に運転と停止され
ないようにタイマ制御が行われる。

このタイマ制御には例えば３分間の継続時間帯Ｔｍが設
けられ、ロータリー圧縮機１０がこの継続時間帯Ｔｍを
経過したか否かが判断される（Ｓ　１　５）。この時間
Ｔｍが経過していない場合には制御弁２０が開かれたま
ま保持され（Ｓ１６）、ロータリー圧縮機１０は２つの
シリンダで運転され、空気調和機の暖房運転が行われる
。この制御弁２０の開き操作により、前記シーケンスの
室内温度Ｔａ等の読み込み操作が行われ操作が繰返され
る。

所定時間Ｔｍを経過すると、室内温度Ｔａか設定温度Ｔ
ｓ例えば２４℃より２℃低いＴｓ−２℃の２２℃と比較
判断される（Ｓ　１　７）。このようこ設定温度Ｔｓに
対して低い温度Ｔｓ−２℃で比較するのはロータリー圧
縮機１０か停止しないで、冷媒の循環量を制御するため
てある。

すなわち、温度がＴｓ−２℃以下であると制却弁２０が
開かれたままで（Ｓ１８）、ロータリー圧１１ａ１０は
２つのシリンダにより冷媒の圧縮か行われる。そのため
、室内は最大の暖房能力により暖房される。この運転に
よりマイクロコンピュータ４１が作動しタイマ装置の初
期化が行われ（Ｓ１９）、シーケンスが繰返される。

温度がＴｓ−２℃以上になると（Ｓ　１　７）制御弁２
０が閉められ（Ｓ２０）、ロータリー圧縮機１０は１つ
のシリンダにより冷媒の圧縮が行われ、暖房能力か半減
される。そのため、暖房が緩やかに行われ、室内温度は
次第に設定温度Ｔｓに近すくようになる。

このような温度制御を行うと、ロータリー厘縮機１０を
止めないで室内温度か制御されるから炊適な暖房制御を
行うことができる。

制御弁２０が閉められと（Ｓ２０）、マイクロコンピュ
ータ４１が作動しタイマ装置がｊＨ１され（Ｓ２１）、
次の操作が繰返される（第５図（ａ）特性図参照）。こ
のシーケンスの繰返により設定温度Ｔｓに順次近ずける
恨適な暖房制御が行われる。

前記空気調和機は暖房機として使用したものについて説
明したが、これを冷房機として運転する場合にも同様に
行うことができる。

さらにまた、制御弁としては電磁弁のような吸込管を開
閉制御するものを用いたが、室内温度、電流により、連
続的に絞られる形式の制御弁を用いると、その制御特性
を微細に制御するのでさらに快適な温度制御を行うこと
ができる。

例えば、この種の制御弁５０としては昂６図に示すよう
なもがある。すなわち、弁ケーシング５１には吸込管５
４ａと５４ｂとの冷媒通路の開度を制御する作動弁５５
が軸方向のみ可動に設けられており、上記弁ケーシング
５１の上部に設けられた電動機５２の駆動輔５３か上記
作動弁５５に螺合されている。しかして、電動磯５２の
ｌ！”Ｉ　’Ｆｌ：により作動弁５５が上下動させられ
、吸込菅５４ａから吸込管５４ｂに流れる冷媒の通路か
順次増大あるいは減少制御される。このような制御弁５
０を用いると冷媒が連続的に制御され、十ｋ適な空気調
和制御が行われる。

また、制御弁を制副する場合に、冷凍サイクルの絞り機
購に並列に設けた絞り弁を同時に制御すると、制御弁の
切替え操作するときに、ハンチング現象が生じないから
冷媒の制御を円滑に行うことができる。

なお、上記丈施例では２つのシリンダを有するロータリ
ー圧縮機を用いたが、製品として許されればシリンダは
３つ、４つと増加させ、これ等のシリンダをそれぞれ制
御するようにしてもよい。

さらに、上記実施例ではロータリー圧縮機について適用
したが、多気筒のレシプロ形圧縮１幾についてもほぼ同
様に採用することができる。

〔発明の効果〕本発明空気調和機用圧縮機は、複数のシリンダこそれぞ
れ連結される吸込管を設け、この吸込管の少なくとも１
つの吸込管に温度、空気調和機の負荷電流あるいは冷媒
流量等により制御される制御弁を設けたから、空気調和
機を負荷に応じて怯適に制御することができる。

また、温度、空気調和機の負荷電流あるいは冷媒流ｍ等
はマイクロコンピュータ笠の制御装置により制御される
から、室内設定温度に近い温度に設定させることができ
る。

その他、本発明空気調和機用圧縮磯は、インバータ圧縮
機と累なり、速度が一定であるから冷媒を制御するとき
に騒音や振動が生ずることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明空気調和機用圧縮機の一実施例として
示すロータリー圧縮機の断面図、第２図は、第１図に示
すロータリー圧縮機を含む一般的な冷凍サイクル、第３
図は、第１図に示すロータリー江縮機の制御を行う電気
的制御回路図、第４図は、本発明空気調和機用圧縮機の
作動を示すフローチャート、第５図（ａ）（ｂ）は、制
御弁を温度、電流により制御する場合の制御特性四線図
、第６図は、第１図に示すロータリー圧縮機に用いられ
る電動式制御弁の断面図である。１０・・・ロータリー圧縮機、１１・・・容器、１２・
・・固定子、１３・・・回転子、１４・・・電動機、１
５・・・クランク軸、１６・・・圧縮機構、１７ａ．１
７ｂ・・・シリンダ、１８ａ，１８ｂ−ｏ−ラ、１．９
ａ，１９ｂ・・・吸込管、２０・・・制御弁、２１・・
・吐出管、２２・・・端子、２３・・・固定子巻線、２
４、２５・・軸受、３０・・・四方弁、３１・・・室外
熱交換器、３２・・絞り機構、３３・・・絞り弁、３４
・室内熱交換器、４０・・・交流電源、４１・・・マイ
クロコンビュータ、４２ａ，４２ｂ・・・接点、４３・
・・温度設定器、４４・・・室温検出器、４５・・・運
転スイッチ、５０・・・制御弁、５１・・・弁ケーシン
グ、５２・・・電動機、５３・・・駆動輔、５４ａ，５
４ｂ・・・吸込管、５５・・・作動弁。出よ知人代理人　　佐　　藤　　一　　雄第２図第３閃（α）（ｂ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】１、複数のシリンダにより冷媒を吸込圧縮する空気調和
機用圧縮機において、前記複数のシリンダにそれぞれ連
結された吸込管と、これ等吸込管の少なくとも１つに設
けられ吸込冷媒量を制御する制御弁と、この制御弁を空
気調和機の負荷に応じて制御する制御装置とを備えた空
気調和機用圧縮機。２、前記制御装置には室内温度検出器が接続され、上記
制御弁が室内温度により制御されるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の空気調和機用圧縮機。３、前記制御装置には空気調和機の負荷電流を検出する
電流検出器が接続され、上記制御弁が負荷電流により制
御されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の空
気調和機用圧縮機。４、前記制御弁には冷凍サイクルの冷媒流量制御に連動
されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の空気
調和機用圧縮機。