JPH1183214A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費エネルギーの低減や構成部品点数の削減
を図りながら、多段階での能力制御を実現した空気調和
装置を提供する。 【解決手段】 冷媒配管２３（高圧回路）と冷媒配管３
２（低圧回路）とが供給配管４１により連通されてお
り、更に、供給配管４１からは冷媒配管２３側から順に
第１〜第３導入配管４２〜４４が分岐している。第１〜
第３導入配管４２〜４４は、パワーコントロール機構の
駆動源として、いずれも第１圧縮機３に接続されてい
る。また、供給配管４１には、第１〜第３導入配管４２
〜４４の各分岐位置より冷媒配管２３よりに常閉型の第
１〜第３高圧側遮断弁４５〜４７が介装され、第３導入
配管４４の分岐位置より冷媒配管３２よりにこれも常閉
型の低圧側遮断弁４８が介装されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、能力可変型圧縮機
と定能力型圧縮機とを熱源側に備えた空気調和装置に係
り、消費エネルギーの低減や構成部品点数の削減を図り
ながら、多段階での能力制御を実現する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の空気調和装置では、冷暖房時にお
ける室温のオーバシュートやハンチングを防止するた
め、利用側（室内熱交換器）の能力要求に応じて、熱源
側（圧縮機）で能力制御を行うものが主流となってい
る。圧縮機の能力制御方法としては、インバータ装置を
用いて交流電力の周波数を変換し、これにより圧縮機の
駆動回転数をリニアに制御するものが多い。この方法に
よれば、圧縮機の能力を０〜定格点まで任意に変動させ
ることができるため、略完全な空気調和制御が実現可能
となる。ところが、インバータ装置には、周波数変換に
伴うエネルギーロスが避けられない他、望ましくない高
調波を環境に放出したり、大型のものでは装置コストが
高くなる等、種々の問題がある。

【０００３】そこで、特開平８−２４７５６０号等で
は、一定速度で駆動される圧縮機構が内装された２台の
定速圧縮機を用いながら、一方の定速圧縮機をパワーコ
ントロール機構が組み込まれた可変能力型圧縮機（以
下、ＰＣ圧縮機と記す）とし、更に冷媒戻し回路を設け
たものが提案されている。パワーコントロール機構は、
圧縮機構のシリンダ側壁等に弁装置を付設したもので、
この弁装置を開放することにより、例えば、圧縮行程前
半における圧縮仕事が行われなくなる。パワーコントロ
ール機構には、駆動源として高圧圧力および低圧圧力が
用いられており、高圧回路と低圧回路とを連通する圧力
供給配管や、圧力供給配管から分岐してパワーコントロ
ール機構に圧力を供給する導入配管等が装置内に配設さ
れる。そして、圧力供給配管には、高圧回路側には高圧
側遮断弁が介装される一方、低圧回路側には低圧側遮断
弁が介装され、これら遮断弁が制御装置により開閉制御
される。また、冷媒戻し回路は、例えば、両圧縮機の吐
出側冷媒回路と吸込側冷媒回路との間にバイパス配管を
設け、このバイパス配管に介装された遮断弁を開放する
ことにより、圧縮後の高圧冷媒ガスの一部を吸込側冷媒
回路に環流させる。

【０００４】ＰＣ圧縮機と通常の定速圧縮機とを組み合
わせた場合、両圧縮機を個別に運転あるいは停止させた
り、パワーコントロール機構や冷媒戻し回路を駆動する
ことにより、多段階の能力制御が可能となる。例えば、
ＰＣ圧縮機の定格能力を４馬力、定速圧縮機の定格能力
を６馬力とし、パワーコントロール機構によるＰＣ圧縮
機の能力低減量を２馬力、冷媒戻し回路による能力低減
量を１馬力とすると、１〜１０馬力の範囲で１馬力毎
（すなわち、１０段階）に能力を切換えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した冷
媒戻し回路を開放させると、圧縮後の高圧冷媒ガスの一
部が吸込側冷媒回路に環流するため、圧縮機は無駄な圧
縮仕事を行うことになる。例えば、９馬力の能力で運転
が行われる際には、冷媒戻し回路により１馬力の圧縮仕
事が廃棄されるが、エネルギー消費は１０馬力の能力で
運転が行われるときと略同等となる。これにより、イン
バータ装置を用いた場合と同様あるいはそれ以上のエネ
ルギーロスが発生し、ＰＣ圧縮機の採用を難しくさせる
要因となっていた。尚、冷媒戻し回路を設けず、パワー
コントロール機構のみによる能力制御を行うことも考慮
されたが、その場合には、上述した圧縮機構成では能力
切換えが２馬力毎（すなわち、５段階）となってしま
う。そのため、空気調和機においては、利用側の能力要
求が小さい（例えば、１〜３馬力程度）場合等には、室
温のオーバシュートやハンチングが起こりやすくなり、
被空調空間におけるユーザーの快適性を損なう虞があ
る。

【０００６】そこで、本発明者等は、圧縮機本体で４段
階の能力制御を行えるＰＣ圧縮機を開発し、これと通常
の定速圧縮機（定能力圧縮機）とを組み合わせること
で、多段階の能力制御を行いつつ、冷媒戻し回路の使用
頻度を低減させた空気調和装置を実現した。すなわち、
１〜４馬力の範囲で１馬力毎に能力を切り換えられるＰ
Ｃ圧縮機を製作し、これと６馬力の能力を有する定速圧
縮機とを組み合わせることで、上述した従来装置と同様
に１０段階の能力制御を行いながら、冷媒戻し回路の使
用を５馬力運転時のみとすることができた。これによ
り、圧縮仕事の廃棄頻度が減少してエネルギー消費は当
然に少なくなったが、今度は、パワーコントロール機構
用の圧力供給系統が煩雑かつ高コストになる問題が生じ
た。

【０００７】すなわち、ＰＣ圧縮機に４段階の能力制御
を行わせるには、３つのパワーコントロール機構が必要
となると共に、これらパワーコントロール機構を個別に
駆動制御しなければならない。したがって、従来装置と
同様の方法を採った場合、装置内に前述した圧力供給配
管や導入配管が各３本ずつ設けられる他、各３個ずつの
高圧側遮断弁と低圧側遮断弁とが各圧力供給配管毎に配
設される。これにより、装置内の配管および機器のレイ
アウトが非常に煩雑となる他、組立や保守に要する工数
の増大や製品コストの上昇を余儀なくされるのである。

【０００８】本発明は上記状況に鑑みなされたものであ
り、消費エネルギーの低減や構成部品点数の削減を図り
ながら、多段階での能力制御を実現した空気調和装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、複
数個のパワーコントロール機構により３段階以上に能力
制御される可変能力型圧縮機を熱源側に有すると共に、
当該各パワーコントロール機構が高圧回路から供給され
る高圧圧力と低圧回路から供給される低圧圧力とにより
駆動される空気調和装置であって、前記高圧回路に接続
して前記各パワーコントロール機構への高圧圧力の供給
に供される単一の圧力供給配管と、この圧力供給配管に
介装された複数の遮断弁とを備えたものを提案する。

【００１０】この発明においては、例えば、パワーコン
トロール機構が低圧冷媒ガスの供給によって圧縮機の能
力を低減させるものである場合、圧縮機を所定能力以上
で運転させるときには、遮断弁を開放して各パワーコン
トロール機構への高圧冷媒ガス等の高圧圧力の供給を可
能とし、圧縮機を最小能力で運転させるときには、遮断
弁を閉鎖して全パワーコントロール機構への高圧圧力の
供給を停止させる。

【００１１】また、本発明の空気調和装置は、前記圧力
供給配管は前記低圧回路に接続し、互いに異なる位置で
前記圧力供給配管から分岐して、前記各パワーコントロ
ール機構にそれぞれ高圧圧力を供給する複数の導入配管
と、これら導入配管の各々に対応して設けられ、各導入
配管の分岐位置より前記高圧回路側で前記圧力供給配管
に介装された高圧側遮断弁と、前記導入配管のうちで前
記低圧回路に最も近いものに対応して設けられ、当該導
入配管の分岐位置より当該低圧回路側で前記圧力供給配
管に介装された低圧側遮断弁とを前記圧力供給配管に備
える。

【００１２】例えば、圧縮機にパワーコントロール機構
が３個備えられたものでは、圧縮機を最大能力で運転さ
せるときには、各高圧側遮断弁を開放する一方で低圧側
遮断弁を閉鎖して、全てのパワーコントロール機構に高
圧冷媒ガス等の高圧圧力を供給させる。また、圧縮機を
最小能力で運転させるときには、最も高圧回路よりの高
圧側遮断弁を閉鎖する一方で他の高圧側遮断弁と低圧側
遮断弁とを開放して、全てのパワーコントロール機構に
低圧冷媒ガス等の低圧圧力を供給させる。そして、圧縮
機を中間能力で運転させるときには、最も高圧回路より
の高圧側遮断弁と低圧側遮断弁とを開放する一方で他の
高圧側遮断弁を適宜開閉し、１または２個のパワーコン
トロール機構に低圧圧力を供給させる。

【００１３】さらに、本発明では、前記冷媒ガス供給配
管に介装された高圧側遮断弁と、前記各パワーコントロ
ール機構に対応する本数だけ設けられ、前記冷媒ガス供
給配管に接続して前記高圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路
との連通を行う連通配管と、これら連通配管から各１本
ずつ分岐し、対応するパワーコントロール機構に冷媒ガ
スを導く導入配管と、これら導入配管の分岐位置より前
記低圧冷媒回路側で前記各連通配管に介装された低圧側
遮断弁とを備えたものを提案する。

【００１４】この発明においては、例えば、圧縮機にパ
ワーコントロール機構が３個備えられたものでは、圧縮
機を最大能力で運転させるときには、高圧側遮断弁を開
放する一方で各低圧側遮断弁を閉鎖して、全てのパワー
コントロール機構に高圧冷媒ガスを供給させる。また、
圧縮機を最小能力で運転させるときには、高圧側遮断弁
を閉鎖する一方で各低圧側遮断弁とを開放して、全ての
パワーコントロール機構に低圧冷媒ガスを供給させる。
そして、圧縮機を中間能力で運転させるときには、高圧
側遮断弁を開放する一方で各低圧側遮断弁を適宜開放
し、１または２個のパワーコントロール機構に低圧冷媒
ガスを供給させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の二つの実施形態を
図面に基づき詳細に説明する。図１は、１台の室外ユニ
ット１と複数台の室内ユニット２とからなる第１実施形
態に係る空気調和システムの概略構成図であり、同図中
には実線で冷凍サイクルを示し、一点鎖線で制御・信号
系統を示してある。

【００１６】室外ユニット１側には、第１，第２圧縮機
３，４、電磁式の四方弁５、室外熱交換器６、電動ファ
ン７、アキュムレータ８、オイルセパレータ９等が設置
されている。また、各室内ユニット２側には、電動膨張
弁１１、室内熱交換器１２、電動ファン１３等が設置さ
れている。そして、これら機器のうちで冷凍サイクルを
構成するものは、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供さ
れる冷媒配管２１〜３６により接続されている。図中、
１５，１６は、両圧縮機３，４への冷媒の逆流を防止す
る逆止弁であり、それぞれ冷媒配管２１，２２に介装さ
れている。

【００１７】第１実施形態の場合、高圧冷媒回路を構成
する冷媒配管２３と低圧冷媒回路を構成する冷媒配管３
２とが冷媒ガス（圧力）供給配管（以下、供給配管と略
称する）４１により連通されており、更に、供給配管４
１からは冷媒配管２３側から順に第１〜第３導入配管４
２〜４４が分岐している。第１〜第３導入配管４２〜４
４は、後述するパワーコントロール機構の駆動源とし
て、いずれも第１圧縮機３に接続されている。また、供
給配管４１には、第１〜第３導入配管４２〜４４の各分
岐位置より冷媒配管２３よりに常閉型の第１〜第３高圧
側遮断弁４５〜４７が介装され、第３導入配管４４の分
岐位置より冷媒配管３２よりにこれも常閉型の低圧側遮
断弁４８が介装されている。図中、４９はキャピラリチ
ューブであり、供給配管４１における低圧側遮断弁４８
と冷媒配管３２との間に介装されている。

【００１８】室外ユニット１内には、ＣＰＵを始め、入
出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され
た、室外側コントロールユニット（以下、室外側ＥＣＵ
と記す）５１が設置されている。室外側ＥＣＵ５１は、
内蔵した制御プログラムや図示しない各種センサ等から
の入力情報に基づき、両圧縮機３，４や四方弁５、電動
ファン７、各遮断弁４５〜４８を駆動制御する。

【００１９】一方、各室内ユニット２内には、ＣＰＵを
始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構
成された、室内側コントロールユニット（以下、室内側
ＥＣＵと記す）５３が設置されている。室内側ＥＣＵ５
２は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコ
ントローラ、各種センサ等からの入力信号に基づき、電
動膨張弁１１や電動ファン１３の駆動制御を行うと共
に、バスライン５５を介して室外側ＥＣＵ５１との間で
相互に信号の授受を行う。

【００２０】第１実施形態の場合、第１，第２圧縮機
３，４は共に上下一対の回転圧縮要素を有する電動ツイ
ンロータ型の定速圧縮機であり、第１圧縮機３側の定格
出力が４馬力、第２圧縮機４側の定格出力が６馬力とな
っている。第１圧縮機３は、パワーコントロール機構を
備えたＰＣ圧縮機であり、１〜４馬力の間で１馬力毎に
出力切換ができる。

【００２１】以下、第１実施形態におけるパワーコント
ロール機構の構造を説明する。

【００２２】第１圧縮機３の圧縮機構６１は、図２にそ
の半裁縦断面を示すように、メインフレーム６５とベア
リングプレート６７とに挟持された上下一対のシリンダ
６９，７０と、両シリンダ６９，７０および中間プレー
ト７１により画成された上下一対のシリンダ室７３，７
５と、両シリンダ室７３，７５の内周面に摺接しながら
相互に１８０゜の位相差をもって偏心回転する上下一対
のロータ７７，７９とからなっている。図中、８０は圧
縮機ケーシングである。

【００２３】パワーコントロール機構８１は、両シリン
ダ室７３，７５を３カ所の連通部位（後述するベーンに
対して９０゜および１８０゜位相のずれた部位）で連通
させるもので、シリンダ６９，７０および中間プレート
７１の外周部を上下方向に貫通するバルブ孔８３と、こ
のバルブ孔８３に摺動自在に保持された上下一対のピス
トンバルブ８５，８６と、これらピストンバルブ８５，
８６を互いに離間する方向に付勢するバルブスプリング
（圧縮コイルスプリング）８７とを主要構成部材として
いる。尚、中間プレート７１の部分では、ピストンバル
ブ８５，８６に対するストッパを形成するべく、バルブ
孔８３の内径がピストンバルブ８５，８６の外径より小
径となっている。また、バルブスプリング８７は、両ピ
ストンバルブ８５，８６の受圧面に所定値以上の高圧
（例えば、第１圧縮機３の最大吐出圧の２０％）が作用
したときに、完全に圧縮するように設定されている。

【００２４】バルブ孔８３は、中間プレート７１の近傍
に穿孔された一対の連通孔８８，８９を介して、両シリ
ンダ室７３，７５と連通されている。また、両シリンダ
６９，７０および中間プレート７１には、バルブ孔８３
に平行する冷媒導入孔９１が貫通しており、この冷媒導
入孔９１に導入配管４２（４３，４４）からのガス冷媒
が導入される。更に、メインフレーム６５とベアリング
プレート６７とには、それぞれ、バルブ孔８３と冷媒導
入孔９１とを連通させる連通凹部９３，９４が形成され
ている。

【００２５】冷媒導入孔９１に低圧冷媒ガスが導入され
た場合、両ピストンバルブ８５，８６は、バルブスプリ
ング８７のばね力により、図２に示したように、メイン
フレーム６５またはベアリングプレート６７の端面に押
し付けられる。その結果、両シリンダ室７３，７５は、
連通孔８８，８９、バルブ孔８３、逆止弁９０を介して
連通され、一方のシリンダ室７５（７３）の圧縮空間か
ら他方のシリンダ室７３（７５）の吸入空間にガス冷媒
が流出する。一方、冷媒導入孔９１に高圧冷媒ガスが導
入された場合、両ピストンバルブ８５，８６の受圧面に
高圧が作用してバルブスプリング８７が圧縮され、両ピ
ストンバルブ８５，８６が互いに接近して中間プレート
７１に当接する。その結果、両ピストンバルブ８５，８
６の外周面により連通孔８８，８９が閉鎖され、両シリ
ンダ室７３，７５間が連通されなくなる。

【００２６】図４は圧縮機構６１に対するパワーコント
ロール機構８１の配置を示す模式図であり、図５は各パ
ワーコントロール機構８１用の冷媒ガス回路および制御
系統を示す模式図である。前述したように、パワーコン
トロール機構８１は、ベーン９５に対して９０゜および
１８０゜位相のずれた部位にそれぞれ配置されており、
吐出ポート９７側のパワーコントロール機構８１には第
１導入配管４２が接続し、ベーン９５に対向するパワー
コントロール機構８１には第２導入配管４３が接続し、
吸入ポート９８側のパワーコントロール機構８１には第
３導入配管４４が接続している。

【００２７】以下、室外ユニット１の能力と、第１，第
２圧縮機３，４および各遮断弁４５〜４８のＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態との関係を示す図６のテーブルを参照しながら、
第１実施形態の作用を説明する。

【００２８】第１実施形態では、パワーコントロール機
構８１を作動させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１〜
第３高圧側遮断弁４５〜４７と低圧側遮断弁４８とを適
宜駆動制御する。例えば、第１〜第３高圧側遮断弁４５
〜４７を開放（ＯＮ作動）させて、低圧側遮断弁４８を
閉鎖（ＯＦＦ作動）させれば、図５中に実線の矢印で示
すように、冷媒配管２３内の高圧冷媒ガスが第１〜第３
導入配管４２〜４４を介して各パワーコントロール機構
８１に導入され、これにより、両シリンダ室７３，７５
間の連通が全て遮断されて、第１圧縮機３はその運転時
に４馬力の圧縮仕事を行うことになる。また、この状態
から低圧側遮断弁４８を開放（ＯＮ作動）させれば、冷
媒配管３２内の低圧冷媒ガスが第３導入配管４４を介し
て吸入ポート９８側のパワーコントロール機構８１に導
入され、これにより、両シリンダ室７３，７５間の連通
は３／４が遮断されて、第１圧縮機３はその運転時に３
馬力の圧縮仕事を行うことになる。

【００２９】また、この状態から更に第３高圧側遮断弁
４７を開放（ＯＮ作動）させれば、冷媒配管３２内の低
圧冷媒ガスが第２導入配管４３を介してベーン９５に対
向するパワーコントロール機構８１にも導入され、これ
により、両シリンダ室７３，７５間の連通は１／２が遮
断されて、第１圧縮機３はその運転時に２馬力の圧縮仕
事を行うことになる。そして、この状態から更に第２高
圧側遮断弁４７を開放（ＯＮ作動）させれば、冷媒配管
３２内の低圧冷媒ガスが第１〜第３導入配管４２〜４４
を介して各パワーコントロール機構８１に導入され、こ
れにより、両シリンダ室７３，７５間の連通が１／４が
遮断されて、第１圧縮機３はその運転時に１馬力の圧縮
仕事を行うことになる。

【００３０】室外側ＥＣＵ５１は、室外ユニット１に１
〜１０馬力の能力を発生させる際に、第１，第２圧縮機
３，４の運転制御とパワーコントロール機構８１の駆動
制御とを次のように行う。すわなち、第１圧縮機３のみ
を運転させながら、第１〜第３高圧側遮断弁４５〜４７
と低圧側遮断弁４８とを上述した手順で駆動制御すれ
ば、１〜４馬力の間で１馬力毎の能力を得ることができ
る。また、第２圧縮機４のみを運転させれば、当然のこ
とながら、６馬力の能力を得ることができる。そして、
第１，第２圧縮機３，４を同時に運転させながら、第１
〜第３高圧側遮断弁４５〜４７と低圧側遮断弁４８とを
駆動制御すれば、７〜１０馬力の間で１馬力毎の能力を
得ることができる。

【００３１】第１実施形態では、室外ユニット１に５馬
力の能力を発生させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、第２
圧縮機４のみを運転させると同時に、第１〜第３高圧側
遮断弁４５〜４７と低圧側遮断弁４８とを全て開放（Ｏ
Ｎ作動）させる。すると、冷媒配管２３と冷媒配管３２
とが供給配管４１により連通され、図５中に破線の矢印
で示すように、冷媒配管２３内を流通する高圧冷媒ガス
が冷媒配管３２側に流出して、第２圧縮機４でなされた
圧縮仕事の一部が廃棄されることになる。つまり、供給
配管４１は、第１〜第３高圧側遮断弁４５〜４７と低圧
側遮断弁４８とが全て開放された場合において、従来装
置における冷媒戻し回路と同等の作用をもつことになる
のである。尚、供給配管４１に介装されたキャピラリチ
ューブ４９は、第２圧縮機４のみが運転されたときに１
馬力分の高圧ガス冷媒を流通させるように設定されてい
る。

【００３２】次に、本発明の第２実施形態を説明する
が、第２実施形態は、空気調和装置の全体構成を始め、
第１圧縮機３やパワーコントロール機構８１の構造も第
１実施形態と同一である。図７は、第２実施形態におけ
る、各パワーコントロール機構８１用の冷媒ガス回路お
よび制御系統を示す模式図である。第２実施形態の場
合、図７に示すように、冷媒配管２３（高圧冷媒回路）
と冷媒配管３２（低圧冷媒回路）とは、常閉型の高圧側
遮断弁１０１が介装された供給配管４１とこれに接続す
る第１〜第３連通配管１０５〜１０７とにより連通され
ている。

【００３３】第１連通配管１０５からは第１導入配管４
２が分岐しており、その分岐位置より冷媒配管２３側に
は第１キャピラリチューブ１１１が介装され、その分岐
位置より冷媒配管３２側には常閉型の第１低圧側遮断弁
１０２が介装されている。また、第２連通配管１０６か
らは第２導入配管４３が分岐しており、その分岐位置よ
り冷媒配管２３側には第２キャピラリチューブ１１２が
介装され、その分岐位置より冷媒配管３２側には常閉型
の第２低圧側遮断弁１０３が介装されている。そして、
第３連通配管１０７からは第３導入配管４４が分岐して
おり、その分岐位置より冷媒配管２３側には第３キャピ
ラリチューブ１１３が介装され、その分岐位置より冷媒
配管３２側には常閉型の第３低圧側遮断弁１０４が介装
されている。尚、高圧側遮断弁１０１と第１〜第３低圧
側遮断弁１０２〜１０４とは、いずれも室外側ＥＣＵ５
１によって駆動制御される。尚、本実施形態の場合、第
１キャピラリチューブ１１１の流通抵抗は比較的小さく
設定され、第２，第３キャピラリチューブ１１２，１１
３の流通抵抗は比較的大きく設定されている。

【００３４】以下、室外ユニット１の能力と、第１，第
２圧縮機３，４および各遮断弁１０１〜１０４のＯＮ／
ＯＦＦ状態との関係を示す図８のテーブルを参照しなが
ら、第２実施形態の作用を説明する。

【００３５】第２実施形態では、パワーコントロール機
構８１を作動させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、高圧側
遮断弁１０１と第１〜第３低圧側遮断弁１０２〜１０４
とを適宜駆動制御する。例えば、高圧側遮断弁１０１を
開放（ＯＮ作動）させて、第１〜第３低圧側遮断弁１０
２〜１０４を閉鎖（ＯＦＦ作動）させれば、図７中に実
線の矢印で示すように、冷媒配管２３内の高圧冷媒ガス
が第１〜第３導入配管４２〜４４を介して各パワーコン
トロール機構８１に導入され、これにより、両シリンダ
室７３，７５間の連通が全て遮断されて、第１圧縮機３
はその運転時に４馬力の圧縮仕事を行うことになる。

【００３６】また、この状態から第３低圧側遮断弁１０
４を開放（ＯＮ作動）させれば、冷媒配管３２内の低圧
冷媒ガスが第３連通配管１０７および第３導入配管４４
を介して吸入ポート９８側のパワーコントロール機構８
１に導入され、これにより、両シリンダ室７３，７５間
の連通は３／４が遮断されて、第１圧縮機３はその運転
時に３馬力の圧縮仕事を行うことになる。この際、冷媒
配管２３と冷媒配管３２とは、供給配管４１と第３連通
配管１０７とを介して連通されることになるが、第３キ
ャピラリチューブ１１３の流通抵抗が大きいため、冷媒
配管２３内の高圧冷媒ガスが冷媒配管３２側へ流出する
量は無視し得る程度である。

【００３７】また、この状態から更に第２低圧側遮断弁
１０３を開放（ＯＮ作動）させれば、冷媒配管３２内の
低圧冷媒ガスが第２連通配管１０６および第２導入配管
４３を介してベーン９５に対向するパワーコントロール
機構８１にも導入され、これにより、両シリンダ室７
３，７５間の連通は１／２が遮断されて、第１圧縮機３
はその運転時に２馬力の圧縮仕事を行うことになる。こ
の際にも、冷媒配管２３と冷媒配管３２とは、供給配管
４１と第２連通配管１０６とを介して連通されることに
なるが、第２キャピラリチューブ１１２の流通抵抗が大
きいため、やはり冷媒配管２３内の高圧冷媒ガスが冷媒
配管３２側へ流出する量は無視し得る程度である。

【００３８】そして、高圧側遮断弁１０１を閉鎖（ＯＦ
Ｆ作動）させて、第１〜第３低圧側遮断弁１０２〜１０
４を開放（ＯＮ作動）させれば、冷媒配管３２内の低圧
冷媒ガスが第１〜第３連通配管１０５〜１０７および第
１〜第３導入配管４２〜４４を介して各パワーコントロ
ール機構８１に導入され、これにより、両シリンダ室７
３，７５間の連通が１／４が遮断されて、第１圧縮機３
はその運転時に１馬力の圧縮仕事を行うことになる。

【００３９】室外側ＥＣＵ５１は、室外ユニット１に１
〜１０馬力の能力を発生させる際に、第１，第２圧縮機
３，４の運転制御とパワーコントロール機構８１の駆動
制御とを次のように行う。すわなち、第１圧縮機３のみ
を運転させながら、第１〜第３高圧側遮断弁４５〜４７
と低圧側遮断弁４８とを上述した手順で駆動制御すれ
ば、１〜４馬力の間で１馬力毎の能力を得ることができ
る。また、第２圧縮機４のみを運転させれば、当然のこ
とながら、６馬力の能力を得ることができる。そして、
第１，第２圧縮機３，４を同時に運転させながら、第１
〜第３高圧側遮断弁４５〜４７と低圧側遮断弁４８とを
駆動制御すれば、７〜１０馬力の間で１馬力毎の能力を
得ることができる。

【００４０】第２実施形態では、室外ユニット１に５馬
力の能力を発生させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、第２
圧縮機４のみを運転させると同時に、高圧側遮断弁１０
１と第１低圧側遮断弁１０２とを開放（ＯＮ作動）させ
る。すると、冷媒配管２３と冷媒配管３２とが供給配管
４１および第１連通配管１０５により連通され、第１キ
ャピラリチューブ１１１の流通抵抗が小さいことから、
図７中に破線の矢印で示すように、冷媒配管２３内を流
通する高圧冷媒ガスが冷媒配管３２側に流出して、第２
圧縮機４でなされた圧縮仕事の一部が廃棄されることに
なる。つまり、供給配管４１および第１連通配管１０５
は、高圧側遮断弁１０１と第１低圧側遮断弁１０２とが
全て開放された場合において、従来装置における冷媒戻
し回路と同等の作用をもつことになるのである。尚、第
１キャピラリチューブ１１１は、第２圧縮機４のみが運
転されたときに１馬力分の高圧ガス冷媒を流通させるよ
うに設定されている。

【００４１】このように、上記両実施形態の空気調和シ
ステムでは、可変能力型圧縮機における４段階での能力
制御を４個の遮断弁により可能とし、かつ、パワーコン
トロール機構制御用の配管も比較的少なくすることがで
きた。また、供給配管や遮断弁等に冷媒戻し回路の機能
を兼ねさせるようにしたため、冷媒戻し回路に専用のバ
イパス配管や遮断弁等を設ける必要がなくなり、機器構
成の更なる簡素化やコストダウンも実現できた。

【００４２】次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図９は第３実施形態に係る空気調和システムの概略構成
図であり、第１実施形態で説明した図１の構成と同一部
分には同一の符号を付してその説明を省略する。図１と
異なる点は、供給配管４１にキャピラリーチューブを有
していないことと、常閉型の冷媒戻し遮断弁２０１とキ
ャピラリーチューブ２０２が介装されたバイパス配管２
００を冷媒配管２４と冷媒配管３２との間に設けたこ
と、及び第２圧縮機４’の定格出力が４馬力となってい
ることである。

【００４３】パイバス配管２００は、冷媒戻し遮断弁２
０１を開放することにより圧縮後の高圧冷媒ガスの一部
を低圧冷媒回路３２〜３５経て圧縮機３，４’へ還流さ
せる冷媒戻し回路を構成している。本実施形態において
は冷媒戻し回路により０．５馬力能力低減するようキャ
ピラリーチューブ２０２の流通抵抗等を設定している。

【００４４】以下、室外ユニット１の能力と、第１，第
２圧縮機３，４’および各遮断弁４５〜４８，２０１の
ＯＮ／ＯＦＦ状態との関係を示す図１０のテーブルを参
照しながら、第３実施形態の作用を説明する。

【００４５】第３実施形態では、第１圧縮機３のパワー
コントロール機構は第１実施形態における１〜４馬力の
場合と同様に作動する。冷媒戻し回路を作動させる場
合、室外側ＥＣＵ５１は冷媒戻し遮断弁２０１を開放
（ＯＮ作動）させて、高圧冷媒ガスの一部を吸込側冷媒
回路３２〜３５経て圧縮機３，４’へ還流し、０．５馬
力の圧縮仕事が廃棄される。冷媒戻し回路を作動させる
とその分圧縮仕事が無駄になるが、従来に比してその仕
事量を半減している。

【００４６】室外側ＥＣＵ５１は、室外ユニット１に
０．５〜８馬力の能力を発生させる際に、第１，第２圧
縮機３，４’の運転制御とパワーコントロール機構８１
及び冷媒戻し回路の駆動制御とを次のように行う。すわ
なち、第１圧縮機３のみを運転させながら、第１〜第３
高圧側遮断弁４５〜４７と低圧側遮断弁４８とを第１実
施形態と同様の手順で駆動制御すると共に冷媒戻し遮断
弁２０１を駆動制御することにより、０．５〜４馬力の
間で０．５馬力毎の能力を得ることができる。また、第
１，第２圧縮機３，４’を同時に運転させながら、第１
〜第３高圧側遮断弁４５〜４７、低圧側遮断弁４８及び
冷媒戻し遮断弁２０１とを駆動制御すれば、４．５〜８
馬力の間で０．５馬力毎の能力を得ることができる。

【００４７】第３実施形態の空気調和システムでは、第
１，第２圧縮機の運転制御及びパワーコントロール機構
と冷媒戻し回路の作動により、能力制御が０．５〜８馬
力の範囲で０．５馬力毎に１６段階切り換えることがで
き、きめ細かな制御を行うことができるので、被空調空
間におけるユーザーの快適性が向上する。

【００４８】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態は各１台の可変能力型圧縮機と定
能力型圧縮機とを備えた空気調和システムに本発明を適
用したものであるが、定能力型圧縮機を複数台備えたも
のに適用してもよいし、可変能力型圧縮機のみを備えた
ものに適用してもよい。また、上記実施形態では、４段
階制御のパワーコントロール機構をツインロータ型の定
速圧縮機に設けるようにしたが、パワーコントロール機
構による能力制御を３段階以下あるいは５段階以上とし
てもよいし、圧縮機としてトリプルロータ以上の圧縮機
構を備えたものを用いてもよい。また、パワーコントロ
ール機構の構造については、例えば、圧縮機ケーシング
の外部に連通路や遮断弁等を設けたり、圧縮機ケーシン
グの下部またはオイルセパレータの高圧回路側に圧力供
給配管の一端を接続し油圧で作動させるように構成する
等、種々の構造が考えられるし、冷凍サイクルにおける
他の具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲であれば適宜変更可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、複数個のパワーコントロール機構により３段階
以上に能力制御される可変能力型圧縮機を熱源側に有す
ると共に、当該各パワーコントロール機構が高圧回路か
ら供給される高圧圧力と低圧回路内から供給される低圧
圧力とにより駆動される空気調和装置であって、前記高
圧回路に接続して前記各パワーコントロール機構への高
圧圧力の供給に供される単一の圧力供給配管と、この圧
力供給配管に介装された複数の遮断弁とを備えるように
したため、パワーコントロール機構用の配管本数と遮断
弁個数とを削減することができ、装置構成の簡素化や製
造コストの低減等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気調和システムの第１実施形態
を示す概略構成図である。

【図２】パワーコントロール機構の構造および作用を示
す半裁縦断面図である。

【図３】パワーコントロール機構の構造および作用を示
す半裁縦断面図である。

【図４】 圧縮機構に対するパワーコントロール機構の
配置を示す模式図である。

【図５】 第１実施形態における、パワーコントロール
機構用の冷媒ガス回路および制御系統を示す模式図であ
る。

【図６】第１実施形態における、室外ユニットの能力
と、第１，第２圧縮機および各遮断弁のＯＮ／ＯＦＦ状
態との関係を示すテーブルである。

【図７】 第２実施形態における、パワーコントロール
機構用の冷媒ガス回路および制御系統を示す模式図であ
る。

【図８】第２実施形態における、室外ユニットの能力
と、第１，第２圧縮機および各遮断弁のＯＮ／ＯＦＦ状
態との関係を示すテーブルである。

【図９】本発明に係る空気調和システムの第３実施形態
を示す概略構成図である。

【図１０】第３実施形態における、室外ユニットの能力
と、第１，第２圧縮機および各遮断弁のＯＮ／ＯＦＦ状
態との関係を示すテーブルである。

【符号の説明】

１ 室外ユニット ２ 室内ユニット ３ 第１圧縮機（可変能力型圧縮機） ４ 第２圧縮機（定能力型圧縮機） ４’ 第２圧縮機（定能力型圧縮機） ２３ 冷媒配管（高圧回路） ３２ 冷媒配管（低圧回路） ４１ 冷媒ガス（圧力）供給配管 ４２ 第１導入配管 ４３ 第２導入配管 ４４ 第３導入配管 ４５ 第１高圧側遮断弁 ４６ 第２高圧側遮断弁 ４７ 第３高圧側遮断弁 ４８ 低圧側遮断弁 ４９ キャピラリチューブ ５１ 室外側ＥＣＵ １０１ 高圧側遮断弁 １０２ 第１低圧側遮断弁 １０３ 第２低圧側遮断弁 １０４ 第３低圧側遮断弁 １０６ 第１連通配管 １０７ 第１連通配管 １１１ 第１キャピラリチューブ １１２ 第２キャピラリチューブ １１３ 第３キャピラリチューブ ２０１ 冷媒戻し遮断弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のパワーコントロール機構により
   ３段階以上に能力制御される可変能力型圧縮機を熱源側
   に有すると共に、当該各パワーコントロール機構が高圧
   回路から供給される高圧圧力と低圧回路から供給される
   低圧圧力とにより駆動される空気調和装置であって、 前記高圧回路に接続して前記各パワーコントロール機構
   への高圧圧力の供給に供される単一の圧力供給配管と、 この圧力供給配管に介装された複数の遮断弁とを備えた
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記圧力供給配管は、前記低圧回路に接
   続し、 互いに異なる位置で前記圧力供給配管から分岐して、前
   記各パワーコントロール機構にそれぞれ高圧圧力を供給
   する複数の導入配管と、 これら導入配管の各々に対応して設けられ、各導入配管
   の分岐位置より前記高圧回路側で前記圧力供給配管に介
   装された高圧側遮断弁と、 前記導入配管のうちで前記低圧回路に最も近いものに対
   応して設けられ、当該導入配管の分岐位置より当該低圧
   回路側で前記圧力供給配管に介装された低圧側遮断弁と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の空気調和装
   置。
3. 【請求項３】 複数個のパワーコントロール機構により
   ３段階以上に能力制御される可変能力型圧縮機を熱源側
   に有すると共に、当該各パワーコントロール機構が高圧
   冷媒回路内を流通する高圧冷媒ガスと低圧冷媒回路内を
   流通する低圧冷媒ガスとにより駆動される空気調和装置
   であって、 前記高圧冷媒回路に接続して前記各パワーコントロール
   機構への高圧冷媒ガスの供給に供される単一の冷媒ガス
   供給配管と、 この冷媒ガス供給配管に介装された複数の遮断弁とを備
   えたことを特徴とする空気調和装置。
4. 【請求項４】 前記冷媒ガス供給配管は、前記高圧冷媒
   回路と前記低圧冷媒回路とを連通するべく、当該低圧冷
   媒回路に接続し、 互いに異なる位置で前記冷媒ガス供給配管から分岐し
   て、前記各パワーコントロール機構にそれぞれ冷媒ガス
   を導く複数の導入配管と、 これら導入配管の各々に対応して設けられ、各導入配管
   の分岐位置より前記高圧冷媒回路側で前記冷媒ガス供給
   配管に介装された高圧側遮断弁と、 前記導入配管のうちで前記低圧冷媒回路に最も近いもの
   に対応して設けられ、当該導入配管の分岐位置より当該
   低圧冷媒回路側で前記冷媒ガス供給配管に介装された低
   圧側遮断弁とを備えたことを特徴とする請求項３記載の
   空気調和装置。
5. 【請求項５】 前記冷媒ガス供給配管に介装された高圧
   側遮断弁と、 前記各パワーコントロール機構に対応する本数だけ設け
   られ、前記冷媒ガス供給配管に接続して前記高圧冷媒回
   路と前記低圧冷媒回路との連通を行う連通配管と、 これら連通配管から各１本ずつ分岐し、対応するパワー
   コントロール機構に冷媒ガスを導く導入配管と、 これら導入配管の分岐位置より前記低圧冷媒回路側で前
   記各連通配管に介装された低圧側遮断弁とを備えたこと
   を特徴とする請求項３記載の空気調和装置。