(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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高圧側遮断弁とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
【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。
【請求項５】
請求項２記載の圧力供給配管は、前記各パワーコントロール機構に対応する本数だけ分岐され、前記高圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路との連通を行なう連通配管となり、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２記載の空気調和装置。
【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ＰＣ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複数の高圧側遮断弁と、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、圧力供給配管は、前記各パワーコントロール機構に対応する本数だけ分岐され、前記高圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路との連通を行なう連通配管となり、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３２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、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、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７３，７５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８５，８６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／ＯＦＦ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（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４２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ＥＣＵ５１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１１２，１１３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１０２〜１０４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１０４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。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。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（ＯＦＦ作動）させて、第１〜第３低圧側遮断弁１０２〜１０４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。
【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１０１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２００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２０１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
【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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