(57)【要約】【課題】負荷に応じてその１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機を備えた室外機の低外気温条件下で使用時、使用するシリンダ数の切換えに使用するシリンダ数切換え弁内に残留した冷凍機油の固化あるいは粘度上昇による切換え不良をなくすことが可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】２個のシリンダを備え、負荷に応じてその１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機と、シリンダの吸込側に連通し、シリンダの１個使用あるいは２個使用に切換えるシリンダ数切換え弁とを備え、シリンダ数切換え弁は、密閉型圧縮機の高さと略同等もしくは若干低い位置で、かつ密閉型圧縮機に近接して設けられる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機の機械室に、２個のシリンダを備え負荷に応じて１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機を収容した冷凍サイクル装置において、
上記密閉型圧縮機の周辺に、冷凍サイクルの低圧側配管と、前記密閉型圧縮機の吐出側と連通する高圧側配管と、前記密閉型圧縮機のシリンダ数切換え弁と、前記低圧側配管と常時連通して前記密閉型圧縮機の第１のシリンダへ接続される第１の吸込み側配管と、バッファーマフラーを介在し前記密閉型圧縮機の第２のシリンダへ接続される第２の吸込み側配管とを備え、前記シリンダ数切換え弁は、前記高圧側配管と前記第２の吸込み側配管が連通する流路、または前記低圧側配管と前記第２の吸込み側配管が連通する流路に選択的に切換え可能に接続されると共に、密閉型圧縮機の高さと略同等もしくは若干低い位置で、かつ密閉型圧縮機に近接して配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記シリンダ数切換え弁は、水平方向に弁が作動する構成で、上面より上方に向けて突出する高圧側配管、下面に下方に向けて前記低圧側配管と前記第２の吸込み側配管とがそれぞれ接続し、前記第２の吸込み側配管に設けられたバッファーマフラーが垂直方向に設けられ、前記バッファーマフラーの上端部から前記シリンダ数切換え弁までの高さを、前記バッファーマフラーの全長以下にすることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記シリンダ数切換え弁は、断熱、防音のために前記密閉型圧縮機の周囲を覆うカバー内に収容されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２個のシリンダを備え負荷に応じて１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機を収容した冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機のような冷凍サイクル装置には、密閉型圧縮機が搭載されている。
【０００３】
室外機の機械室には、２個のシリンダを備えた回転圧縮方式の密閉型圧縮機が設けられ、この密閉型圧縮機は、負荷に応じてその１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能にするシリンダ数切換え弁が介在し、また、一方のシリンダの吸込側にアキュムレータを介して直接吸込み配管が連通され、他方のシリンダの吸込側にバファーマフラーを介した吸込み配管が接続され、アキュムレータを介して低圧側配管が連通されるか、吐出管からの高圧側配管が連通されるように切換えられる。
【０００４】
２個のシリンダを用いた通常運転では、蒸発器、四方弁、アキュムレータを介して戻ったガス冷媒は、アキュムレータで２分され、一方の冷媒ガスは直接一方のシリンダに吸い込まれ、他方の冷媒ガスはシリンダ数切換え弁を介して他方のシリンダに吸い込まれる。双方のシリンダに吸い込まれた冷媒ガスは圧縮され、密閉容器を介して、四方弁、凝縮器へと送られる。
【０００５】
一方、省エネルギー運転では、シリンダ数切換え弁の作用で、他方のシリンダは密閉型圧縮機の吐出管からの高圧側配管を介して他方のシリンダの吸込側に連通され、シリンダの吸込側は高圧になるので、シリンダの圧縮室内の圧力差によりローリングピストンへと押し付けられ、追従していたベーンは離れ、フリーとなる。この状態で、ベーン背面側に埋め込んだ小磁石によりベーンを吸着、保持する。シリンダではベーンによる仕切りがないため、空運転状態となり、この結果、１個のシリンダのみの運転になる。従って、密閉型圧縮機の運転を停動することなく、小入力で連続運転が可能となり、省エネルギーとなる。
【０００６】
図１０に示すように、上記のような室外機の機械室において、従来のシリンダ数切換え弁１１Ａは、配管の引き回しおよび溶接の容易性から、高圧側配管３１Ａａに逆Ｕ字形状のものが採用され、密閉型圧縮機８の上部から離れた位置に設置していた。
【０００７】
このため、バッファーマフラー１０自身が密閉型圧縮機８に対して高い位置に設けられ、さらに、シリンダ数切換え弁１１Ａの高さ位置も、密閉型圧縮機８に対して高い位置にある。また、バッファーマフラー１０の上端からシリンダ数切換え弁１１Ａまでの高さＨ３は、バッファーマフラー１０の高さＨ２よりも高い（長い）ため、シリンダ数切換え弁１１Ａは、密閉型圧縮機８に対して高い位置にある。
【０００８】
高圧側配管３１Ａａが逆Ｕ字形状のため、設置スペースが限られており、密閉型圧縮機８の上部に配置するしかなく、配管の長が伸びて、圧力損失が大きくなり、性能の低下となっていた。
【０００９】
また、従来のシリンダ切換え弁１１Ａでは、特に外気温度が低い条件（空調負荷大）で２個のシリンダを使用した状態で密閉型圧縮機８を起動し、室内温度が安定域に達した（要求空調負荷が低）後、１個のシリンダへ切換えを実施しようとした際、極まれに前段の運転条件、環境条件によっては、サイクル中の冷凍機油がシリンダ切換え弁１１Ａ内に残留、これが固化、粘度上昇を起こしており、弁切換え動作が上手くいかない場合が生じるため、弁切換えに制約条件を持たせる場合が存在した。
【００１０】
なお、前記消音マフラーが、冷凍サイクルの四方弁より低い位置に配置された冷凍サイクル装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１８０８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、負荷に応じてその１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機を備えた室外機の低外気温条件下で使用時、使用するシリンダ数の切換えに使用するシリンダ数切換え弁内に残留した冷凍機油の固化あるいは粘度上昇による切換え不良の生じない冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するため、本発明に係る冷凍サイクル装置は、室外機の機械室に、２個のシリンダを備え負荷に応じて１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機を収容した冷凍サイクル装置において、上記密閉型圧縮機の周辺に、冷凍サイクルの低圧側配管と、前記密閉型圧縮機の吐出側と連通する高圧側配管と、前記密閉型圧縮機のシリンダ数切換え弁と、前記低圧側配管と常時連通して前記密閉型圧縮機の第１のシリンダへ接続される第１の吸込み側配管と、バッファーマフラーを介在し前記密閉型圧縮機の第２のシリンダへ接続される第２の吸込み側配管とを備え、前記シリンダ数切換え弁は、前記高圧側配管と前記第２の吸込み側配管が連通する流路、または前記低圧側配管と前記第２の吸込み側配管が連通する流路に選択的に切換え可能に接続されると共に、密閉型圧縮機の高さと略同等もしくは若干低い位置で、かつ密閉型圧縮機に近接して配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、負荷に応じてその１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機を備えた室外機の低外気温条件下で使用時、使用するシリンダ数の切換えに使用するシリンダ数切換え弁内に残留した冷凍機油の固化あるいは粘度上昇による切換え不良を生じない冷凍サイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る冷凍サイクル装置の一実施例である空気調和機の室外機の斜視図であり、図２は本発明に係る冷凍サイクルの概念図であり、図３は本室外機に収容される密閉型圧縮機とシリンダ数切換え手段を備えた冷凍サイクル装置の縦断面図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、冷凍サイクル装置の一実施例である空気調和機１は、室外機２と室内機３に分離される。
【００１７】
この室外機２は、筐体４内を熱交換器室（図示せず）と機械室５（図６）とに仕切板（図示せず）で左右に分割され、前記熱交換器室収容される室外ファン６および室外熱交換器７と、機械室５内に収容される密閉型圧縮機８、四方弁９、バッファーマフラー１０、シリンダ数切換え弁１１、電子制御弁１２を備え、室内機３には室内ファン１４を備えた室内熱交換器１３を備え、室外機２と室内機３は連通管１５、１６、室外機２に設けられたパックドバルブ１７、１８を介して順次連通して冷凍サイクルが構成される。
【００１８】
図３に示すように、密閉型圧縮機８は密閉容器２２を備え、この密閉容器２２内の下部には圧縮機構部２３が、上部には電動機部２４がそれぞれ設けられ、これら圧縮機構部２３と電動機部２４は、回転軸２５を介して連結される。
【００１９】
圧縮機構部２３は、２個のシリンダを備えるツインタイプ形で、第１の圧縮機構部を構成する第１のシリンダ２３Ａと第２の圧縮機構部を構成する第２のシリンダ２３Ｂとから構成される。
【００２０】
第１のシリンダ２３Ａは上部側に設けられ、第１のローリングピストン２３ａ１が偏心回転自在に収容され、第２のシリンダ２３Ｂは第１のシリンダ２３Ａの下部に中間仕切り板２６で離間されて設けられ、第２のローリングピストン２３ｂ１が偏心回転自在に収容される。
【００２１】
シリンダ数切換え弁１１は上面に第１の接続口、下面に第２および第３の接続口を備えた３方弁として機能する弁で構成し、第１の接続口と第３の接続口が連通、または第２の接続口と第３の接続口が連通するよう切り替えられる構成とする。なお、この弁は、このために設計された３方弁を使用しても良いが、水平方向に弁が作動する構成でなり、通常冷凍サイクルの流路切換え用として使用され量産されている四方切換弁を１箇所の接続口を閉塞して使用しても良い。
【００２２】
前記第１のシリンダ２３Ａは、吸込側に第１の吸込み側配管２７ａが接続し、一方、第２のシリンダ２３Ｂは、吸込側に第２の吸込み側配管２７ｂが接続し、この第２の吸込み側配管２７ｂには冷媒のマフラー効果を得るバッファーマフラー１０が介設している。
【００２３】
冷凍サイクルの密閉型圧縮機の吸込側に冷媒を戻すための低圧側配管２９には、蒸発器でガス化しきれなかった冷媒が液状のまま密閉型圧縮機８に吸入されるのを防ぐ役割を持つ筒状構造をしたアキュムレータ２８が介在されている。
【００２４】
このアキュムレータ２８は、上部に冷媒流入用の低圧側配管２９が上方から挿入され、下部に冷媒流出用の２本の配管が下方に延出し、その一方は前記第１の吸込み側配管２７ａとして密閉型圧縮機の第１のシリンダ２３Ａに常時連通するよう配管される。また、もう一方は、低圧側連通管２９ａによりシリンダ数切換え弁１１の第２の接続口に接続している。
【００２５】
さらに密閉型圧縮機８の吐出管３０と連通する高圧側配管３１がシリンダ数切換え弁１１の第１の接続口に接続し、バッファーマフラー１０が介設している第２の吸込み側配管２７ｂがシリンダ数切換え弁１１の第３の接続口に接続されている。
【００２６】
また、密閉容器２２の内底部には潤滑油を集溜する油溜り部３２が設けられ、第２のシリンダ２３Ｂの全部と、第１のシリンダ２３Ａのほとんど大部分が油溜り部３２の潤滑油中に浸漬されている。
【００２７】
回転軸２５の最下端面は第２の軸受２５ａから露出していて、ここに図示しない給油ポンプが設けられる。この給油ポンプには給油通路が連通していて、回転軸２５の回転にともなって給油ポンプが油溜り部３２の潤滑油を吸い上げ、給油通路に導くようになっている。
【００２８】
従って、図４に示すように、密閉型圧縮機８の２個のシリンダを用いた通常の運転では、シリンダ数切換え弁１１が、第２の接続口と第３の接続口が連通する状態に保持される。アキュムレータ２８に戻ったガス冷媒は、アキュムレータ２８で２分され、一方の冷媒ガスは、直接第１のシリンダ２３Ａに吸い込まれ、他方の冷媒ガスはシリンダ数切換え弁１１を介して第２のシリンダ２３Ｂに吸込まれ、第１のシリンダと第２のシリンダ双方で圧縮作用が行われ、密閉容器２２を介して、高圧ガスが吐出管３０より吐出される。
【００２９】
これに対して、図５に示すように、密閉型圧縮機８の１個のシリンダを用いた省エネルギー運転では、シリンダ数切換え弁１１が、第１の接続口と第３の接続口が連通する状態に保持される。第２のシリンダ２３Ｂは、高圧側配管３１、シリンダ数切換え弁１１およびバッファーマフラー１０、第２の吸込み側配管２７ｂを介して吐出管３０に連通するので、第２シリンダ２３Ｂの吸込側は高圧になり、第２のシリンダ２３Ｂの圧縮室内の圧力差により第２のローリングピストン２３ｂ１へと押し付けられ、追従していたベーン２３ｂ２は離れ、フリーとなる。この状態で、ベーン背面側に埋め込んだ小磁石２３ｂ３によりベーンを吸着、保持する。シリンダではベーンによる仕切りがないため、空運転状態となり、第２のシリンダ２３Ｂでの圧縮作用は停止状態となる。このためアキュムレータ２８に戻ったガス冷媒は、一方の、第１の吸込み側配管２７ａを介して第１のシリンダ２３Ａのみに吸い込まれる。この結果、１個のシリンダのみの運転になる。
【００３０】
以上のように構成する、シリンダの１個使用あるいは２個使用に切換えるシリンダ数切換え弁１１は、図６および図７に示すように、密閉型圧縮機８、四方弁９、アキュムレータ２８およびバッファーマフラー１０などと共に機械室５に収容される。
【００３１】
図７および図８に示すように、シリンダ数切換え弁１１は密閉型圧縮機８の高さと略同等か若干低い位置に、かつ密閉型圧縮機８に近接して設けられる。
【００３２】
ここで、近接とはシリンダ数切換え弁１１が密閉型圧縮機８からの放熱の影響を受ける距離を意味する。
【００３３】
また、シリンダ数切換え弁１１は、バッファーマフラー１０の上端１０ａからの高さＨ１を、バッファーマフラーの全長Ｈ２以下にする。
【００３４】
また、三方弁で構成するシリンダ数切換え弁１１の上面に接続する高圧側配管３１の上方への突出部は直管であり、密閉型圧縮機８と干渉しないため、密閉型圧縮機８の密閉容器２２の側面に配置が可能になり、高圧配管３１の長さが短縮される。
【００３５】
さらに、図９に示すように、シリンダ数切換え弁１１は、断熱、防音のために密閉型圧縮機８の周囲を覆うカバー３３内に収容されるのが好ましい。
【００３６】
次に本実施形態の冷凍サイクル装置の動作について説明する。
【００３７】
冬季など外気が低温時、暖房運転が行われる。
【００３８】
運転当初はシリンダを２個使用する通常運転が行われる。
【００３９】
図４に示すように、通常運転では、第２のシリンダ２３Ｂは、低圧側連通管２９ａ、シリンダ数切換え弁１１、バッファーマフラー１０を介在する第２の吸込み側配管２７ｂと連通する。このとき、シリンダ数切換え弁１１は定常状態にあり、動作はしない。
【００４０】
この状態で、アキュムレータ２８に戻ったガス冷媒は、アキュムレータ２８で２分され、一方の冷媒ガスは、直接第１のシリンダ２３Ａに吸い込まれ、他方の冷媒ガスは、シリンダ数切換え弁１１を介して第２のシリンダ２３Ｂに吸込まれ、第１のシリンダ２３Ａと第２のシリンダ２３Ｂの双方で圧縮される。
【００４１】
一方、通常運転が継続され、室内温度が所定温度になると、省エネルギー運転が行われる。
【００４２】
前段の通常運転が継続され、密閉型圧縮機８が発熱して温度上昇すると、シリンダ数切換え弁１１は密閉型圧縮機８の高さと略同等か若干低い位置に、かつ密閉型圧縮機８に近接して設けられているので、密閉型圧縮機８からの放熱の影響でシリンダ数切換え弁１１が効果的に加熱される。これにより、シリンダ切換え弁１１内のサイクル中の冷凍機油の温度が上昇し、粘度が低下して軟化し、シリンダ数切換え弁１１内の残留がなくなり、シリンダ数切換え弁１１が動作しすい状態になる。
【００４３】
なお、密閉圧縮機８の周囲は、筐体４で覆われているため、ある程度の断熱、遮音効果を有しているが、密閉圧縮機８の周囲をさらにカバー３３で覆う構成とすれば、さらに高い効果が得られる。
【００４４】
このように、先行する通常運転によりシリンダ数切換え弁１１が動作しすい状態になっているので、図５に示すように、省エネルギー運転では、シリンダ数切換え弁１１の動作を確実に行える。
【００４５】
シリンダ数切換え弁１１の切換え動作により、第２のシリンダ２３Ｂは、吐出管３０、高圧側配管３１、シリンダ数切換え弁１１およびバッファーマフラー１０を介在する第２の吸込み側配管２７ｂと連通する。従って、第２シリンダ２３Ｂの吸込側は高圧になり、第２のシリンダ２３Ｂの圧縮室内の圧力差により第２のローリングピストン２３ｂ１へと押し付けられ、追従していたベーンは離れ、フリーとなり、第２のシリンダ２３Ｂではベーンによる仕切りがないため、空運転状態となり、第２シリンダ２３Ｂでの圧縮作用は停止する。このため、密閉型圧縮機８は第１のシリンダ２３Ａのみでの運転になり、低圧縮容量での省エネルギー運転となる。
【００４６】
上記のように、本実施形態の冷凍サイクル装置では、シリンダ数切換え弁１１は密閉型圧縮機８の高さと略同等もしくは若干低い位置で、かつ密閉型圧縮機８に近接して設けられているので、低外気温条件下で使用時、密閉型圧縮機８の起動後速やか（通常運転を短時間）にシリンダ数切換え弁１１の環境温度を一定温度以上に維持することが可能となり、シリンダ数切換え弁１１内に残留した冷凍機油の固化あるいは粘度上昇による切換え不良をなくすことが可能になり、シリンダ数切換え弁１１の動作を確実に行うことができる。
【００４７】
しかも、弁切換えに制約条件を持たせる必要がない。
【００４８】
また、シリンダ数切換え弁１１のバッファーマフラー１０の上端からの高さを、バッファーマフラー１０の全長以下にするので、接続配管長さの短縮化（圧力損失低減）を図ることができ、性能が向上する。さらに、シリンダ数切換え弁１１はカバー３３内に収容されるので、シリンダ数切換え弁１１が加熱され、動作しやすい状態になる。
【００４９】
本実施形態の冷凍サイクル装置によれば、負荷に応じてその１個ないし２個を選択的に切換えて使用可能な密閉型圧縮機を備えた室外機の低外気温条件下で使用時、使用するシリンダ数の切換えに使用するシリンダ数切換え弁内に残留した冷凍機油の固化あるいは粘度上昇による切換え不良をなくすことが可能な冷凍サイクル装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の冷凍サイクル装置の一実施例の空気調和機の室外機の斜視図。
【図２】本発明の冷凍サイクル装置の一実施例を示す冷凍サイクルの概念図。
【図３】本発明の室外機に収容される密閉型圧縮機とシリンダ数切換え手段を備えた冷凍サイクル装置の縦断面図。
【図４】本発明の密閉型圧縮機とシリンダ数切換え手段を備えた冷凍サイクル装置の通常運転時の概念図。
【図５】本発明の密閉型圧縮機とシリンダ数切換え手段を備えた冷凍サイクル装置の省エネルギー運転時の概念図。
【図６】本発明の室外機の機械室内の構造を示す冷凍サイクル装置の側面図。
【図７】本発明の室外機の機械室内の構造を示す冷凍サイクル装置の斜視図。
【図８】本発明の密閉型圧縮機とシリンダ数切換え手段を備えた冷凍サイクル装置の側面図。
【図９】本発明の密閉型圧縮機にカバーを設けた状態を示す密閉型圧縮機とシリンダ数切換え手段を備えた冷凍サイクル装置の概念図。
【図１０】従来の密閉型圧縮機とシリンダ数切換え手段を備えた冷凍サイクル装置の側面図。
【符号の説明】
【００５１】
１…空気調和機、２…室外機、３…室内機、４…筐体、５…機械室、６…室外ファン、７…室外熱交換器、８…密閉型圧縮機、９…四方弁、１０…バッファーマフラー、１１…シリンダ数切換え弁、１２…電子制御弁、１３…室内熱交換器、１４…室内ファン、１５、１６…連通管、１７、１８…パックドバルブ、２２…密閉容器、２３…圧縮機構部、２３Ａ…第１の圧縮機構部を構成する第１のシリンダ、２３Ｂ…第２の圧縮機構部を構成する第２のシリンダ、２３ａ１…第１のローリングピストン、２３ｂ１…第２のローリングピストン、２３ｂ２…ベーン、２３ｂ３…小磁石、２４…電動機部、２５…回転軸、２５ａ…第２の軸受、２６…中間仕切り板、２７ａ…第１の吸込み側配管、２７ｂ…第２の吸込み側配管、２８…アキュムレータ、２９…低圧側配管、２９ａ…低圧側連通管、３０…吐出管、３１…高圧側配管、３２…油溜り部、３３…カバー、Ｈ１…高さ、Ｈ２…全長。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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