(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、
一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段を備えたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、
前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段を備えたことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、
一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段と、
前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段と
を備えたことを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、能力可変型の圧縮機とその圧縮機を備えた空気調和機に係り、消費エネルギーの低減を図りながら、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】
近年の空気調和機では、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流の周波数を変換し、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、望ましくない電磁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定速圧縮機を用いながら、パワーセーブ機構や冷媒戻し回路により能力制御を行う能力可変型定速圧縮機が提案されている。パワーセーブ機構は、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。また、冷媒戻し回路は、例えば、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回路を設け、このバイパス回路に介装された弁装置を開放することにより、圧縮後の冷媒の一部を吸込側冷媒回路に環流させる。
【０００４】
能力可変型定速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、パワーセーブ機構や冷媒戻し回路を用いることにより、多段階の能力制御が可能となる。例えば、能力可変型定速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、パワーセーブ機構による能力可変型定速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）に能力が切換えられる。
【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、圧縮後の冷媒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、インバータ装置と同等あるいはそれ以上のエネルギーロスが発生し、能力可変型定速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、パワーセーブ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、被空調空間におけるユーザーの快適性を損なう虞があった。
【０００６】
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等を図りながら、多段階での能力制御を実現した圧縮機とこの圧縮機を備えた空気調和機とを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明では、シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段を備えたものを提案する。
【０００８】
この発明によれば、パワーセイブ手段の遮断弁が閉鎖されると、各圧縮要素において全ての圧縮仕事が行われ、圧縮機は定格能力をもって運転される。また、遮断弁が開放されると、連通路に設けられた逆止弁の作用により、一方の圧縮要素の圧縮空間から他方の圧縮要素の吸込空間にのみ流体が流出し、圧縮機はパワーセーブされた状態で運転される。
【０００９】
また、請求項２の発明では、シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段を備えたものを提案する。
【００１０】
この発明によれば、圧縮停止手段が作動しないときには、各圧縮要素において全ての圧縮仕事が行われ、圧縮機は定格能力をもって運転される。また、ある圧縮要素に設けられた圧縮停止手段が作動すると、その圧縮要素では圧縮仕事が全く行われなくなり、圧縮機は当該圧縮要素の排除容積に応じた能力をセーブされた状態で運転される。
【００１１】
また、請求項３の発明では、シリンダ内で偏心回転するロータと、このロータの外周面に摺接して吸入空間と圧縮空間とを画成するベーンとからなる圧縮要素を複数有し、当該複数の圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型の圧縮機であって、一の圧縮要素における圧縮空間と他の圧縮要素における吸入空間とを所定の位相で連通させる連通路と、当該連通路内での流体の流通を遮断する遮断弁と、当該連通路に設けられ、流体を一方向のみに通過させる逆止弁とからなるパワーセイブ手段と、前記圧縮要素の少なくとも一つに設けられ、その圧縮要素の吸入空間と圧縮空間とを連通させる圧縮停止手段とを備えたものを提案する。
【００１２】
この発明によれば、パワーセイブ手段と圧縮停止手段の作動状態とにより、圧縮機は、定格能力をもって運転される他、能力を複数の段階をもってセーブされた状態でも運転される。
【００１３】
また、請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機を備えた空気調和機を提案する。
【００１４】
この発明では、例えば、室外ユニット内に二つの圧縮要素を有する定速圧縮機を配設し、この定速圧縮機に両圧縮要素間で冷媒を移動させるパワーセーブ手段を設ける他、各圧縮要素毎に圧縮停止手段を設ける。これにより、両定速圧縮機の駆動制御とパワーセーブ手段および圧縮停止手段の駆動制御とを行うことで、エネルギーロスの要因となる冷媒戻し回路を設けることなく、多段階の能力制御が実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一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３とからなる空気調和機の概略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示し、一点鎖線で電気回路を示してある。
【００１６】
室外ユニット１側には、圧縮機５、電磁式の四方弁９、室外熱交換器１１、電動ファン１３、アキュムレータ１５、オイルセパレータ１７等が設置されている。また、室内ユニット３側には、電動膨張弁２１、室内熱交換器２３、電動ファン２５等が設置されている。冷媒回路を構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配管３１〜４８により接続されている。図中、２７は常閉形の電磁開閉弁（以下、第１電磁弁と記す）、２９は３位置３ポート型の電磁切換弁（以下、第２電磁弁と記す）であり、共に後述するパワーセーブ機構の駆動に供される。
【００１７】
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５，７や四方弁９、電動ファン１３、第１および第２電磁弁２７，２９を駆動制御する。
【００１８】
一方、室内ユニット３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）５２が設置されている。室内側ＥＣＵ５２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および各種センサ等からの入力信号に基づき、電動膨張弁２１や電動ファン２５の駆動制御を行うと共に、室外側ＥＣＵ５１との間で相互に信号の授受を行う。
【００１９】
本実施形態の場合、圧縮機５は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、その定格出力は４馬力に設定されている。また、圧縮機５には、図２に示すパワーセーブ機構と図４に示す圧縮停止機構とが設けられており、それらの作動により圧縮機５の圧縮仕事が８段階に切り換えられる。
【００２０】
以下、本実施形態におけるパワーセーブ機構の構造および作用を説明する。
【００２１】
圧縮機５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７３，７５と、両シリンダ室７３，７５の内周面に沿い相互に１８０゜の位相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。
【００２２】
本実施形態の場合、両ロータ７７，７９は同一の径を有しているが、上方ロータ７７の全高と下方ロータ７９の全高との比は１：３に設定されている。したがって、上方シリンダ室７３と下方シリンダ室７５とにおける両ロータ７７，７９の排除容積の比も１：３となり、上方の回転圧縮要素は１馬力の定格出力を有し、下方の回転圧縮要素は３馬力の定格出力を有することになる。図中、８０は圧縮機ケーシングである。
【００２３】
パワーセーブ機構８１は、両シリンダ室７３，７５を所定の連通部位（後述するベーンと１８０゜位相のずれた部位）で連通させるもので、両シリンダ６９，７０および中間プレート７１の外周部に上下方向に沿って穿孔された連通孔８３と、上方シリンダ室７３と連通孔８３とを連通する第１バルブ孔８５と、下方シリンダ室７５と連通孔８３とを連通する第２，３バルブ孔８７，８９とを連通路としている。
【００２４】
各バルブ孔８５，８７，８９には、図３（図２中のＡ−Ａ断面図）に示すように、スプールバルブ孔９１が水平方向に交差するかたちでそれぞれ穿孔されており、これらスプールバルブ孔９１内にスプールバルブ９２とバルブスプリング（圧縮コイルスプリング）９３とが収納されている。そして、スプールバルブ孔９１の右端には冷媒ガス導入孔９４が穿孔されており、この冷媒ガス導入孔９４を介して各スプールバルブ孔９１内に第１〜第３パワーセーブ配管４４，４６，４７からの冷媒ガスが導入される。
【００２５】
本実施形態の場合、冷媒ガス導入孔９４から低圧の冷媒ガスが導入された状態では、スプールバルブ９２の大径部９５によりバルブ孔８５，８７，８９が閉鎖されている。そして、冷媒ガス導入孔９４から所定値以上の高圧（例えば、圧縮機５の最大吐出圧の１０％）の冷媒ガスが導入されると、図３に示したように、バルブスプリング９３が圧縮してスプールバルブ９２が左方に移動し、スプールバルブ９２の小径部９６を介してバルブ孔８５，８７，８９が開放される。図中、９７はねじプラグである。
【００２６】
第２バルブ孔８７と第３バルブ孔８９とには、それぞれリードバルブ型の逆止弁９８，９９が配設されており、第２バルブ孔８７内の逆止弁９８は下方シリンダ室７５から連通孔８３へのみガス冷媒を流通させ、第３バルブ孔８９内の逆止弁９９は連通孔８３から下方シリンダ室７５へのみガス冷媒を流通させる。
【００２７】
前述した第１電磁弁２７は、圧縮機５の吐出側冷媒配管３１と吸入側冷媒配管４１とを連通する第１，第２バイパス配管４２，４３の間に介装されている。そして、第１バルブ孔８５側の冷媒ガス導入孔９４に連通する第１パワーセーブ配管４４は、第１バイパス配管４２に接続しており、その接続部位の上流にはガス冷媒の流量を絞るためのキャピラリチューブ４９が配設されている。
【００２８】
一方、第２電磁弁２９は、前述したように３位置３ポート切換電磁弁であり、第１位置で第１〜第３ポートを相互に連通させ、第２位置で第１ポートと第２ポートとを連通させ、第３位置で第１ポートと第３ポートとを連通させる構造となっている。そして、第２電磁弁２９の第１ポートには第１パワーセーブ配管４４から分岐した冷媒配管４５が接続し、第２ポートには第２パワーセーブ配管４６が接続し，第３ポートには第３パワーセーブ配管４７が接続している。
【００２９】
本実施形態では、パワーセーブ機構８１を作動させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を閉鎖して第１バイパス配管４５と第２バイパス配管４６との連通を遮断する。すると、第１バイパス配管４２および第１パワーセーブ配管４４を介して、吐出側冷媒配管３１からの高圧冷媒ガスが第１バルブ孔８５側のスプールバルブ孔９１に導入され、前述したように、スプールバルブ９２が作動して第１バルブ孔８５が開放される。
【００３０】
第１電磁弁２７の閉鎖と同時に、室外側ＥＣＵ５１は、第２電磁弁２９を第１〜第３位置のいずれかに切り換える。例えば、第２電磁弁２９を第１位置に切り換えた場合、第１パワーセーブ配管４４に導入されている高圧冷媒ガスが、第２，第３パワーセーブ配管４６，４７を介して、第２，第３バルブ孔８７，８９側のスプールバルブ孔９１に導入され、第２，第３バルブ孔８７，８９が開放される。この状態では、上方シリンダ室７３と下方シリンダ室７５とが各バルブ孔８５，８７，８９および連通孔８３を介して連通され、一方のシリンダ室７３（７５）の圧縮空間から他方のシリンダ室７５（７３）の吸入空間にガス冷媒が流出し、両シリンダ室７３，７５における圧縮仕事の半分（すなわち、圧縮機構６１全体としては５０％＝２馬力）がセーブされる。
【００３１】
また、室外側ＥＣＵ５１が、第２電磁弁２９を第２位置に切り換えた場合、第１パワーセーブ配管４４に導入されている高圧冷媒ガスが、第２パワーセーブ配管４６を介して、第２バルブ孔８７側のスプールバルブ孔９１に導入され、第２バルブ孔８７が開放される。この状態では、上方シリンダ室７３と下方シリンダ室７５とが第１，第２バルブ孔８５，８７および連通孔８３を介して連通され、逆止弁９８の作用により下方シリンダ室７５の圧縮空間から上方シリンダ室７３の吸入空間にのみガス冷媒が流出し、下方シリンダ室７５における圧縮仕事の半分（すなわち、圧縮機構６１全体としては３７．５％＝１．５馬力）がセーブされる。
【００３２】
更に、室外側ＥＣＵ５１が、第２電磁弁２９を第３位置に切り換えた場合、第１パワーセーブ配管４４に導入されている高圧冷媒ガスが、第３パワーセーブ配管４７を介して、第３バルブ孔８９側のスプールバルブ孔９１に導入され、第３バルブ孔８７が開放される。この状態では、上方シリンダ室７３と下方シリンダ室７５とが第１，第３バルブ孔８５，８９および連通孔８３を介して連通され、逆止弁９９の作用により上方シリンダ室７３の圧縮空間から下方シリンダ室７５の吸入空間にのみガス冷媒が流出し、上方シリンダ室７３における圧縮仕事の半分（すなわち、圧縮機構６１全体としては１２．５％＝０．５馬力）がセーブされる。
【００３３】
一方、パワーセーブ機構８１を停止させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を開放すると共に、第２電磁弁２９を第１位置に切り換える。すると、各スプールバルブ孔９１は、第１〜第３パワーセーブ配管４４，４６，４７および第２バイパス配管４３を介して、吸入側冷媒配管４３に連通することになる。そして、第１バイパス配管４２からの高圧冷媒ガスの供給がキャピラリチューブ４９の作用によりごく少量であることから、各スプールバルブ孔９１内の高圧ガス冷媒が吸入側冷媒配管４３に流出し、スプールバルブ９２が元位置に復帰して、第１〜第３バルブ孔８５，８７，８９が閉鎖される。
【００３４】
これにより、両シリンダ室７３，７５における圧縮仕事が全て行われ、圧縮機５が定格出力（本実施形態では、４馬力）を発生することになる。尚、キャピラリチューブ４９には、第１，第２バイパス配管４２，４３を介して連通された際において、吐出側冷媒配管３１から吸入側冷媒配管４１に流出する高圧冷媒ガスの量をごく少なくする作用もある。
【００３５】
次に、本実施形態における圧縮停止機構の構造および作用を説明する。
【００３６】
圧縮機５の両シリンダ６９，７０には、図４にその半裁横断面を示すように、圧縮停止機構１０１が組み込まれている。圧縮停止機構１０１は、両シリンダ６９，７０にそれぞれ埋設された電磁ストッパ１０３と、ベーン１０５に形成された係止凹部１０７とからなっている。電磁ストッパ１０３は、ソレノイド式のアクチュエータ（図示せず）を内蔵しており、その作動時にはロックピン１０９が図４中で左方に突出する。
【００３７】
通常運転時においては、図４に示したように、電磁ストッパ１０３のロックピン１０９とベーン１０５の係止凹部１０７とが離間しており、ベーン１０５は図示しないベーンスプリングによりロータ７７（ロータ７９）の外周面に押し付けられる。これにより、上方シリンダ室７３（下方シリンダ室７５）が吸入空間１２１と圧縮空間１２３に画成され、ロータ７７（ロータ７９）の回転に伴って圧縮仕事がなされる。
【００３８】
ところが、室外側ＥＣＵ５１からの駆動電流により電磁ストッパ１０３が駆動（ソレノイドが励磁）されると、図５に示したように、ロックピン１０９が図中左方に突出し、その先端がベーン１０５の係止凹部１０７に嵌入する。これにより、ベーン１０５は上方シリンダ６９（下方シリンダ室７５）の内周面から突出しなくなり、上方シリンダ室７３（下方シリンダ室７５）では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなる。
【００３９】
これにより、本実施形態の圧縮機５では、上方シリンダ６９側の圧縮停止機構１０１が作動すると１馬力の圧縮仕事がセーブされ、下方シリンダ７０側の圧縮停止機構１０１が作動すると３馬力の圧縮仕事がセーブされることになる。尚、電磁ストッパ１０３の作動時には、ロックピン１０９が瞬時に左方に突出するが、その先端が係止凹部１０７に嵌入するタイミングは、ベーン１０５がロータ７７により上方シリンダ６９（下方シリンダ７０）内に押し込まれた瞬間となる。
【００４０】
次に、冷房運転時における冷媒の流れを説明する。
【００４１】
アキュムレータ１５から冷媒配管４１を経由して圧縮機５に吸引されたガス冷媒は、断熱圧縮されることにより高温の高圧ガス冷媒となって圧縮機５から吐出される。吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒配管３１、オイルセパレータ１７、冷媒配管３２を経由し、四方弁９により進路を制御された後、冷媒配管３３を経由して室外熱交換器１１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１１内を通過する間に外気により冷却され、凝縮することによって液冷媒となった後、冷媒配管３４〜３６を経由して各室内ユニット３の電動膨張弁２１に流入する。
【００４２】
液冷媒は、電動膨張弁２１で流量を制御された後、室内熱交換器２３に流入し、室内熱交換器２３内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱により電動ファン２５が送風した室内空気を冷却する。この際、室内側ＥＣＵ５２は、設定温度と室温との偏差に基づき電動ファン７の回転数を制御すると共に、室内熱交換器２３の入口側冷媒温度と出口側冷媒温度との偏差が所定値（例えば、０〜１℃）となるように電動膨張弁２１の開弁量（弁体駆動用ステップモータのステップ数）を制御する。
【００４３】
室内熱交換器２３で気化したガス冷媒は、冷媒配管３７〜３９、四方弁９、冷媒配管４０を経由してアキュムレータ１５に流入し、冷媒配管４１から再び圧縮機５に吸引される。
【００４４】
一方、暖房運転時には、四方弁９が破線で示すように切り換えられ、破線の矢印で示すように、冷媒の流れも冷房運転時とは逆になる。すなわち、圧縮機５から吐出された高温の高圧ガス冷媒は、室内熱交換器２３に導入された後、室内熱交換器２３内を通過する間に凝縮して液冷媒となり、凝縮潜熱により電動ファン２５が送風した室内空気を加熱する。次に、液冷媒は、室外熱交換器１１に流入し、室外熱交換器１１内を通過する間に外気により加熱され、気化することによってガス冷媒となった後、アキュムレータ１５から圧縮機５に再び吸入される。
【００４５】
以下、図６〜図１３の模式図を用い、本実施形態における能力制御の手順を説明する。尚、模式図においては、説明の便宜上、上方シリンダ６９および下方シリンダ７０を上下に配置し、更に、容積の相違を平面化して示してある。さて、空気調和機の運転が開始されると、室外側ＥＣＵ５１は、各室内側ＥＣＵ５２からの入力信号に基づき目標圧縮仕事を決定し、圧縮機５を起動する（起動用マグネットスイッチをＯＮにする）と共に、パワーセーブ制御および圧縮停止制御を行う。
【００４６】
すなわち、図１４に示すように、目標圧縮仕事が４馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を開放すると共に、電磁ストッパ１０３をＯＦＦにする。すると、パワーセーブ機構８１と圧縮停止機構１０１とが共に作動しないため、図６の模式図に示したように、圧縮機５の両シリンダ室７３，７５内では規定の圧縮仕事が行われ、室外ユニット１としては４馬力の圧縮仕事がなされる。
【００４７】
目標圧縮仕事が３．５馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を遮断すると共に、第２電磁弁２９を第３位置に切り換える。すると、パワーセーブ機構８１により、図７の模式図に示したように、上方シリンダ室７３の圧縮空間１２３から下方シリンダ室７５の吸入空間１２１にガス冷媒が流出し、前述したように０．５馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット１全体としては、４馬力から０．５馬力が減じられて、３．５馬力の圧縮仕事がなされる。
【００４８】
目標圧縮仕事が３馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を開放すると共に、上方シリンダ６９側の電磁ストッパ１０３を駆動する。すると、圧縮停止機構１０１により、図８の模式図に示したように、上方シリンダ室７３では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、前述したように１馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット１全体としては、４馬力から１馬力が減じられて、３馬力の圧縮仕事がなされる。
【００４９】
目標圧縮仕事が２．５馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を遮断すると共に、第２電磁弁２９を第２位置に切り換える。すると、パワーセーブ機構８１により、図９の模式図に示したように、下方シリンダ室７５の圧縮空間１２３から上方シリンダ室７３の吸入空間１２１にガス冷媒が流出し、前述したように１．５馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット１全体としては、４馬力から１．５馬力が減じられて、２．５馬力の圧縮仕事がなされる。
【００５０】
目標圧縮仕事が２馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を遮断すると共に、第２電磁弁２９を第１位置に切り換える。すると、パワーセーブ機構８１により、図１０の模式図に示したように、上方シリンダ室７３の圧縮空間１２３から下方シリンダ室７５の吸入空間１２１にガス冷媒が流出する一方で、下方シリンダ室７５の圧縮空間１２３から上方シリンダ室７３の吸入空間１２１にガス冷媒が流出し、前述したように２馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット１全体としては、４馬力から２馬力が減じられて、２馬力の圧縮仕事がなされる。
【００５１】
目標圧縮仕事が１．５馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を閉鎖し、第２電磁弁２９を第２位置に切り換えると共に、上方シリンダ６９側の電磁ストッパ１０３を駆動する。すると、パワーセーブ機構８１と圧縮停止機構１０１により、図１１の模式図に示したように、下方シリンダ室７５の圧縮空間１２３から上方シリンダ室７３にガス冷媒が流出すると共に、上方シリンダ室７３では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、２．５馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット１全体としては、４馬力から２．５馬力が減じられて、１．５馬力の圧縮仕事がなされる。
【００５２】
目標圧縮仕事が１馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を開放すると共に、下方シリンダ７０側の電磁ストッパ１０３を駆動する。すると、圧縮停止機構１０１により、図１２の模式図に示したように、下方シリンダ室７５では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、前述したように３馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット１全体としては、４馬力から３馬力が減じられて、１馬力の圧縮仕事がなされる。
【００５３】
目標圧縮仕事が０．５馬力の場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を閉鎖し、第２電磁弁２９を第３位置に切り換えると共に、下方シリンダ７０側の電磁ストッパ１０３を駆動する。すると、パワーセーブ機構８１と圧縮停止機構１０１により、図１３の模式図に示したように、上方シリンダ室７３の圧縮空間１２３から下方シリンダ室７５にガス冷媒が流出すると共に、下方シリンダ室７５では冷媒の吸入および圧縮が全く行われなくなり、３．５馬力がセーブされる。その結果、室外ユニット１全体としては、４馬力から３．５馬力が減じられて、０．５馬力の圧縮仕事がなされる。
【００５４】
このように、本実施形態では、図１４に示したように、パワーセーブ機構８１と圧縮停止機構１０１とを駆動制御することにより、０．５〜４馬力まで０．５馬力毎の能力制御を実現できた。そして、この能力制御にあたっては、圧縮仕事を廃棄する冷媒戻し制御を行わないことにより、エネルギ効率を向上させることができた。
【００５５】
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、上記実施形態では１台の定速圧縮機にパワーセーブ機構と圧縮停止機構とを設けるようにしたが、複数台の定速圧縮機のうち１台にパワーセーブ機構と圧縮停止機構とを設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、パワーセーブ機構や圧縮停止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、トリプルロータ以上の圧縮機構を備えた定速圧縮機に設けるようにしてもよい。また、パワーセーブ機構については、例えば、圧縮機ケーシングの外部に連通回路と電磁弁とを設ける等、種々の構造が考えられるし、そのセーブ量についても自由に設定可能である。また、圧縮停止機構の駆動源として、高圧冷媒ガスを用いるようにしてもよい。その他、冷媒回路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、適宜変更可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各圧縮要素の排除容積が互いに異なる複ロータ型定速圧縮機にパワーセーブ機構や圧縮停止機構を設けるようにしたため、圧縮仕事を廃棄する冷媒戻し制御を行うことなく多段階の能力制御が可能になり、エネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の一実施形態を示す冷媒および電気回路図である。
【図２】パワーセーブ機構の構造を示す半裁縦断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ断面図である。
【図４】圧縮停止機構の不作動状態を示す半裁横断面図である。
【図５】圧縮停止機構の作動状態を示す半裁横断面図である。
【図６】実施形態の作用を示す模式図である。
【図７】実施形態の作用を示す模式図である。
【図８】実施形態の作用を示す模式図である。
【図９】実施形態の作用を示す模式図である。
【図１０】実施形態の作用を示す模式図である。
【図１１】実施形態の作用を示す模式図である。
【図１２】実施形態の作用を示す模式図である。
【図１３】実施形態の作用を示す模式図である。
【図１４】目標圧縮仕事と各機構の作動との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  室外ユニット
３  室内ユニット
５  圧縮機
２７  第１電磁弁
２９  第２電磁弁
５１  室外側ＥＣＵ
６９  上方シリンダ
７０  下方シリンダ
７７，７９  ロータ
８１  パワーセーブ機構
１０１  圧縮停止機構
１０３  電磁ストッパ
１０５  ベーン
１２１  吸入空間
１２３  圧縮空間
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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