JP2014066472A - 空気調和装置及びそれに用いられる圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷時にモータの冷却効率を高めつつ、低負荷時に圧縮機の圧縮効率の低下を抑制して、空気調和装置の空調能力をより高める。
【解決手段】圧縮部２１０およびモータ２２０を内蔵する密閉容器２３０に、第一の冷媒導入管２４１と第二の冷媒導入管２４２を接続し、第一の冷媒導入管２４１を、圧縮部配置室Ｒ１とモータ配置室Ｒ２との間の連通路２３７に対応する位置に連通し、第二の冷媒導入管２４２を、モータ２２０と下部閉止板２３１との間に連通する。第二の冷媒導入管２４２に冷媒を供給する分岐経路６ｃに開閉弁２５０を設け、モータ２２０に積極的に供給する冷媒量を変化させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷媒の圧縮部および駆動モータを密閉容器に内蔵した圧縮機を冷凍サイクルに備えた空気調和装置に関し、特に、圧縮機が内部低圧型である空気調和装置に関する。

空気調和装置の冷凍サイクルに用いられる圧縮機は、圧縮部とモータとが一体となって密閉容器に内蔵された密閉型の圧縮機として構成されるのが一般的である。

このような密閉型の圧縮機は、冷凍サイクルを循環して低圧となって戻ってきた冷媒を密閉容器内に導入し、その密閉容器に導入した冷媒を圧縮部に供給して圧縮するようになっている。このとき、密閉容器に導入する低圧冷媒の一部を密閉容器内で分流してモータの冷却用として用い、モータを冷却した後に圧縮部に供給するようにした内部低圧型の圧縮機が存在する。

ところが、このように分流した冷媒の一部でモータを冷却する場合、冷却の際に冷媒がモータから吸熱するため冷媒密度が低下する。すると、モータを冷却して密度が低下した冷媒が圧縮部に供給されるため、圧縮機の圧縮効率が低下し、ひいては、冷暖房能力が低下してしまう。

また、外気温度が高い条件下では圧縮機が高負荷状態となり、モータの発熱も大きくなる。しかし、モータを冷却する冷媒の量は通常時と変わらないため、モータを十分に冷却できなくなってモータ効率が低下してしまう。

これに対して、従来では、戻ってきた冷媒を密閉容器に導入する吸入管を２つに分岐し、一方の吸入管を、この吸入管から流入する冷媒がモータの配置室に導入される位置に連通するようにし、もう一方は直接圧縮部へ導入される位置に連通するようにした圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、モータの配置室に一部の冷媒を直接導入することができるため、モータを積極的に冷却できるようになり、高負荷時におけるモータ効率の低下を抑制することができる。

特開平９−２３６０９２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された圧縮機では、分岐管からモータの配置室に導入される冷媒量は、モータの発熱量が最も大きい時にモータを十分に冷却する量を確保する必要がある。従って、圧縮機が低負荷状態でモータの冷却があまり必要の無い状態であっても、分岐管から必要量以上の冷媒がモータの配置室に導入されることになる。

このため、モータの配置室に導入された必要量以上の冷媒がモータから吸熱することになり、圧縮部に供給される冷媒の密度が低下するため、低負荷時に圧縮機の圧縮効率が低下してしまう。

また、前記分岐管からモータの配置室に冷媒を導入した場合、この冷媒はモータの配置室を経由して圧縮部に至ることになる。このため、圧縮部の吸入口までの流入経路が長くなって低負荷時における圧損が増大し、これによっても冷媒の密度が更に低下されて圧縮機の圧縮効率が低下してしまう。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、高負荷時にモータの冷却効率を高めつつ、低負荷時に圧縮機の圧縮効率の低下を抑制して、空調能力をより高めることができる空気調和装置及びそれに用いられる圧縮機を提供するものである。

本発明の請求項１に記載の空気調和装置は、冷媒の圧縮部および前記圧縮部を駆動するモータを密閉容器に内蔵した内部低圧型の圧縮機を有する冷凍サイクルを備えた空気調和装置であって、前記圧縮機には、冷媒を吐出する吐出管と、冷媒を吸入する第一の冷媒導入管と第二の冷媒導入管とが設けられており、前記吐出管は、前記密閉容器の一端に接続され、前記第二の冷媒導入管は、前記密閉容器の他端に接続され、前記密閉容器内には、前記第二の冷媒導入管から前記吐出管にかけてモータ、圧縮部が順に配置されており、前記第一の冷媒導入管は、前記密閉容器の前記モータの上方から前記圧縮部までの間の位置に接続され、前記第一の冷媒導入管と前記第二の冷媒導入管は、前記第二の冷媒導入管に供給する冷媒量を調整する流量調整手段を介して接続されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の空気調和装置は、請求項１に記載の空気調和装置において、
前記空気調和装置は、運転を制御する制御手段と、前記圧縮機の負荷を検知する負荷検知手段とを備え、前記制御手段は、前記負荷検知手段で高負荷状態を検知した時に、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を増大させる方向に前記流量調整手段を制御し、かつ、前記負荷検知手段で低負荷状態を検知した時に、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を減少させる方向に前記流量調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の空気調和装置は、請求項２に記載の空気調和装置において、前記負荷検知手段は、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段であり、前記制御手段は、前記吐出温度検出手段の検出値が所定温度以上の場合、前記高負荷状態と判断し、所定温度以下の場合、前記低負荷状態と判断することを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の空気調和装置は、請求項１ないし３に記載の空気調和装置において、前記流量調整手段は、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を段階的に制御する流量制御弁であることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の圧縮機は、冷媒の圧縮部および前記圧縮部を駆動するモータを密閉容器に内蔵した内部低圧型の圧縮機であって、前記密閉容器には、冷媒を吐出する吐出管と、冷媒を吸入する第一の冷媒導入管と第二の冷媒導入管とが設けられており、前記吐出管は、前記密閉容器の一端に接続され、前記第二の冷媒導入管は、前記密閉容器の他端に接続され、前記密閉容器内には、前記第二の冷媒導入管から前記吐出管にかけて前記モータ、前記圧縮部が順に配置されており、前記第一の冷媒導入管は、前記密閉容器の前記モータの上方から前記圧縮部までの間の位置に接続され、前記第一の冷媒導入管と前記第二の冷媒導入管は、前記第二の冷媒導入管に供給する冷媒量を調整する流量調整手段を介して接続されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の空気調和装置によれば、第一の冷媒導入管から導入された冷媒の大部分は圧縮部で圧縮され、また、第二の冷媒導入管から導入された冷媒は、必ずモータを通過するのでモータを積極的に冷却することができる。このとき、前記第一の冷媒導入管と前記第二の冷媒導入管は、前記第二の冷媒導入管に供給する冷媒量を調整する流量調整手段を介して接続されているので、前記流量調整手段によって前記モータを通過する冷媒量を変化させることができる。従って、前記圧縮機の負荷状態に応じて前記流量調整手段を動作させることにより、高負荷時に前記モータの冷却効率を高めつつ、低負荷時に前記圧縮機の圧縮効率の低下を抑制して、空気調和装置の空調能力を高めることができる。

本発明の請求項２及び３に記載の空気調和装置によれば、請求項１に記載の空気調和装置の効果に加えて、制御手段は、負荷検知手段によって検知した前記圧縮機の負荷状態に応じて前記流量調整手段を制御し、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を制御するようになっている。つまり、前記流量調整手段を制御する前記制御手段は、高負荷時に前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を増大する方向に制御し、かつ、低負荷時に前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を減少する方向に制御することができる。

従って、前記圧縮機の高負荷状態で前記モータが過熱状態の場合は、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量が増大されることにより、前記モータの冷却効率を高めることができる。一方、前記圧縮機の低負荷状態で前記モータを積極的に冷却する必要の無い場合は、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を減少させることにより、前記モータから吸熱して密度低下する冷媒量を減少させ、かつ、前記圧縮部までの長い経路を通過する冷媒量を減少させて圧損を低減することができる。これにより、低負荷時に、密度が低下した状態で前記圧縮部に至る冷媒量および冷媒の圧損を減少して、前記圧縮機の圧縮効率が低下するのを抑制できる。

本発明の請求項４に記載の空気調和装置によれば、請求項１ないし３に記載の空気調和装置の効果に加えて、前記流量調整手段を流量制御弁とし、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を段階的に制御できるようにしたので、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量をより緻密に制御できるようになる。これにより、前記圧縮機の負荷状態に応じて前記モータを通過する冷媒量を緻密に調整できるので、前記空気調和装置の空調能力をより高めることができる。

本発明の請求項５に記載の圧縮機によれば、請求項１と同様の効果を得ることができる。

図１は、本発明の空気調和装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図２は、図１に示す空気調和装置に用いられる圧縮機の拡大断面図である。 図３は、圧縮機の第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を制御するフローチャートである。 図４は、他の実施例において、吐出温度と流量制御弁の開度との関係を示す表である。

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の空気調和装置１は、圧縮機２、室外熱交換器３、減圧手段４および室内熱交換器５を有する冷凍サイクル６を備えている。減圧手段４としては、一般に膨張弁やキャピラリチューブが用いられている。また、空気調和装置１は、通常、冷房および暖房が可能となっており、冷凍サイクル６には、冷房と暖房を切り換えるための四方弁７が圧縮機２の吐出側に設けられている。

そして、空気調和装置１で室内を冷房する際には、図中の四方弁７内の実線に沿って冷媒流路を形成し、圧縮機２の吐出冷媒を室外熱交換器３へと供給して、冷媒は図中ａ方向に循環する。一方、室内を暖房する際には、図中の四方弁７内の破線に沿って冷媒流路を形成し、圧縮機２の吐出冷媒を室内熱交換器５へと供給して、冷媒は図中ｂ方向に循環する。

従って、空気調和装置１で室内を冷房する際には、圧縮機２から吐出された高温高圧の気相冷媒を室外熱交換器３で冷却して高圧の液相冷媒とし、この冷媒を減圧手段４で断熱膨張させて圧力と温度を下げた後、室内熱交換器５で気化させ、その後、圧縮機２に戻すようになっている。この場合、室外熱交換器３は凝縮器として機能し、室内熱交換器５は蒸発器として機能する。これによって、室内熱交換器５で低温低圧の冷媒が室内空気と熱交換を行い、冷房運転を行う。

一方、空気調和装置１で室内を暖房する際には、冷房の時とは逆に、圧縮機２から吐出された高温高圧の気相冷媒を室内熱交換器５で冷却して高圧の液相冷媒とし、この冷媒を減圧手段４で断熱膨張させて圧力と温度を下げた後、室外熱交換器５で気化させて気相冷媒とし、圧縮機２に戻すようになっている。この場合、室外熱交換器３は蒸発器として機能し、室内熱交換器５は凝縮器として機能する。これによって、室内熱交換器５で高温高圧の冷媒が室内空気と熱交換を行い、暖房運転を行う。

本実施形態の圧縮機２は、図２に示すように、上下端が上部閉止板２３１、下部閉止板２３２によって閉塞される円筒状をなしている密閉容器２３０に、冷媒を圧縮する圧縮部２１０と、この圧縮部２１０を駆動するモータ２２０とが内蔵されている。以下、圧縮機２は図２における上方を上方、下方を下方として証明するものとする。

圧縮機２は、図１にも示すように、密閉容器２３０の一端、すなわち、上端部に冷媒吐出管２４０が接続される。そして、冷媒吐出管２４０は、吐出経路６ａを介して四方弁７に接続され、圧縮機２で圧縮した冷媒を冷凍サイクル６に循環させるようになっている。

また、本実施形態では、密閉容器２３０の側面に第一の冷媒導入管２４１および第二の冷媒導入管２４２が接続されている。第一の冷媒導入管２４１は、図１に示すように、戻り経路６ｂを介して四方弁７に接続され、かつ、第一の冷媒導入管２４１は、分岐経路６ｃを介して第二の冷媒導入管２４２に接続されている。ここで、分岐経路６ｃは銅パイプなどの冷媒配管が用いられ、通過させる冷媒流量に合わせて配管の径を選択することができる。また、この分岐経路６ｃには、詳細に後述するように流量調整手段としての開閉弁２５０が設けられる。

第二の冷媒導入管２４２は、図２にも示すように、密閉容器２３０の側方下部に接続されている。本実施形態では、モータ２２０と下部閉止板２３１との間に接続されている。

密閉容器２３０の内部は、密閉容器２３０内に部屋を区画する隔成壁２３３が設けられており、第二の冷媒導入管２４２から冷媒吐出管２４０にかけて、モータ２２０、隔成壁２３３、圧縮部２１０が順に配置されている。すなわち、隔成壁２３３を境にして、上方に圧縮部２１０が配置され、下方に圧縮部２１０を駆動するモータ２２０が配置される。このとき、隔成壁２３３を境にして圧縮部２１０を配置した内部が圧縮部配置室Ｒ１となり、かつ、モータ２２０を配置した内部がモータ配置室Ｒ２となっている。

圧縮部２１０は、本実施形態ではスクロール圧縮機の圧縮部として構成されている。このスクロール圧縮機は、一対の同一形状の渦巻き体２１１、２１２を有し、それぞれの渦巻き体２１１、２１２を対向させて、それぞれを部分的に密接させるようにして圧縮部２１０を構成しているものである。

圧縮部２１０の外周側から吸い込まれた冷媒は、圧縮部２１０内で圧縮されつつ中心方向へと案内される。その後圧縮部上方へ流出した高温高圧の冷媒は冷媒吐出管２４１へ導出される。

また、隔成壁２３３は、これの外周縁部の一部が切り欠かれて、モータ配置室Ｒ２と圧縮部配置室Ｒ１とを連通する連通路２３３となっている。尚、図１中には圧縮機２内の冷媒の流れを矢印で示してある。

モータ２２０は、密閉容器２３０の内周に圧入固定される環状のステータ２２１と、このステータ２２１の内周に僅かな隙間δを設けて回転自在に配置されるロータ２２２とを備えている。

ステータ２２１には、モータ巻線２２３が巻回されており、かつ、ロータ２２２は、外周にＮ極とＳ極が交互に等間隔をもって複数着磁された永久磁石が配置されている。そして、モータ巻線２２３に、制御手段８によって制御された電流が印加されることにより、ロータ２２２が回転されるようになっている。

ロータ２２２の回転中心には、このロータ２２２と一体となって回転するように回転出力軸２２４が貫通している。この回転出力軸２２４の上端部は、隔成壁２３３に設けた軸受部Ｂ１に回転自在に支持される。この回転出力軸２２４の回転で渦巻き体２１２が偏心回転運動をするようになっており、これによって圧縮部２１０が冷媒の圧縮を行う。

第一の冷媒導入管２４１は、密閉容器２３０のモータ２３０より上方から圧縮部２１０までの間の位置、すなわち、圧縮部配置室Ｒ１とモータ配置室Ｒ２との間の連通路２３７に対応する位置に接続されている。このとき、第一の冷媒導入管２４１が密閉容器２３０内に接続する先端開口部２４１ａに対向する位置に、ガイド板２４３が設けられている。

ガイド板２４３は、第一の冷媒導入管２４１から密閉容器２３０内に導入される冷媒を、圧縮部配置室Ｒ１とモータ配置室Ｒ２とに分流する。ガイド板２４３による冷媒の分流割合は、ガイド板２４３の圧縮部配置室Ｒ１側端部よりモータ配置室Ｒ２側端部が密閉容器２３０の内壁に近接するように傾斜させることにより、第一の冷媒導入管２４１から導入される冷媒の多くを圧縮部配置室Ｒ１側に案内し、残りの必要かつ最少量の冷媒をモータ配置室Ｒ２側に案内するようになっている。

従って、本実施形態の圧縮機２では、第一の冷媒導入管２４１から圧縮部配置室Ｒ１とモータ配置室Ｒ２との間に導入されて、ガイド板２４３によって圧縮部配置室Ｒ１に案内された冷媒のうちの大部分は、圧縮部２１０に直接取り込まれて圧縮される。

一方、第二の冷媒導入管２４２からモータ２２０と下部閉止板２３１との間に導入された冷媒は、モータ２２０の上述した上下に連通する隙間を通過してモータ２２０を冷却する。また、上述したように、第一の冷媒導入管２４１から導入されてガイド板２４３によってモータ配置室Ｒ２側に案内された必要かつ最少量の冷媒によってもモータ２２０の冷却が行われる。そして、モータ２２０を冷却した後の全ての冷媒は、連通路２３７を通って圧縮部配置室Ｒ１へと流入して圧縮部２１０に取り込まれる。

ところで、第一の冷媒導入管２４１および第二の冷媒導入管２４２から密閉容器２３０内に導入される冷媒は、冷凍サイクル６を循環した戻り冷媒であり低圧となっている。このため、本実施形態の圧縮機２は、モータ配置室Ｒ２内が低圧の気相冷媒で充満されるため内部低圧型となっている。

また、本実施形態では、第二の冷媒導入管２４２へ冷媒を供給する分岐経路６ｃに流量調整手段としての開閉弁２５０を設け、この開閉弁２５０の開閉により第二の冷媒導入管２４２を通過する冷媒量を調整できるようになっている。従って、開閉弁２５０を開弁した時には、第二の冷媒導入管２４２からモータ２２０と下部閉止板２３１との間に冷媒の一部が供給されて、モータ２２０を積極的に冷却できるようになっている。一方、開閉弁２５０を閉弁した時には、第二の冷媒導入管２４２からモータ２２０に冷媒が供給されるのが停止されるようになっている。

ここで、図１に示すように、空気調和装置１は、運転を制御するための制御手段８が設けられており、この制御手段８は、負荷検知手段としての吐出温度センサＫ１の温度情報を取り込んで、圧縮機２の負荷状態を検知するようになっている。そして、制御手段８は、検知した負荷状態に応じて開閉弁２５０に開閉駆動信号を出力するようになっている。

すなわち、制御手段８は、吐出温度センサＫ１からの信号によって高負荷状態を検知した時に、開閉弁２５０に開弁信号を出力して、第二の冷媒導入管２４２を通過する冷媒量を増大させる方向に制御する。また、低負荷状態を検知した時に、開閉弁２５０に閉弁信号を出力して、第二の冷媒導入管２４２を通過する冷媒量を減少させる方向に制御する。尚、本実施形態では、低負荷状態は通常負荷状態を含むものとする。

本実施形態では、図３のフローチャートに示すように、吐出温度が、例えば１００゜Ｃ以上で圧縮機２が高負荷状態にあると判断し、吐出温度が、例えば９０゜Ｃ以下で圧縮機２が低負荷状態にあると判断するようになっている。

すなわち、上記フローチャートでは、空気調和装置１がオンされて制御がスタートすると、まず、吐出温度が１００゜Ｃ以上かどうかを判断し（ステップＳ１）、１００゜Ｃ以上である場合は開閉弁２５０を開弁する（ステップＳ２）。そして、この開弁状態で運転した後、吐出温度が９０゜Ｃ以下になったかどうかを判断し（ステップＳ３）、９０゜Ｃ以下になった場合は開閉弁２５０を閉弁する（ステップＳ４）。尚、高負荷状態や低負荷状態を判断する吐出温度は、圧縮機２の容量やモータ２２０の種類あるいは冷媒の種類等によって異なるため、上述した１００゜Ｃや９０゜Ｃに限定されるものでは無い。

ところで、本実施形態では、吐出温度センサＫ１を負荷検知手段として用い、圧縮機２の吐出温度情報で負荷状態を判断するようにしたが、これ以外の情報であっても圧縮機２の負荷状態を判断することができる。

例えば、図１に示すように、圧縮機２の回転数センサＫ２の回転数情報であってもよい。また、これ以外にも室外熱交換器３の温度センサＫ３、室内熱交換器５の温度センサＫ４、圧縮機２の吸入温度センサＫ５、外気温センサＫ６等の各種温度情報であってもよい。更に、圧縮機２の吸入圧力センサＫ７、室外熱交換器３の圧力センサＫ８、室内熱交換器５の圧力センサＫ９の各種圧力情報であってもよい。この場合、それぞれのセンサＫ２〜Ｋ９を負荷検知手段として用いることができる。なお、これらの情報は、数値が高いと高負荷とし、数値が低いと低負荷とする。

勿論、負荷状態は、各センサＫ１〜Ｋ９のうちの１つの
情報に限ることなく、それらの複数の検知情報のうち少なくとも２つ以上の検知情報を組み合わせて負荷状態を判断してもよく、この場合は、負荷状態をより精度良く判断できる。また、各種のセンサＫ１〜Ｋ９で検知される情報以外であっても、負荷状態を検知できる情報であればそれを用いることもできる。

次に、本実施形態の空気調和装置１の機能を述べると、圧縮機２の始動初期は低負荷状態であるため開閉弁２５０は閉弁しており、この状態では冷凍サイクル６を循環する冷媒は第一の冷媒導入管２４１のみから密閉容器２３０内に導入される。

第一の冷媒導入管２４１から密閉容器２３０内に導入された冷媒は、連通路２３７に対応する位置に導入されるので、導入された冷媒のうち大部分はモータ２２０を通過することなく圧縮部２１０に供給される。本実施例ではさらに、圧縮部配置室Ｒ１とモータ配置室Ｒ２とに適切に分流されるようにガイド板２４３が設けられている。これによって、第一の冷媒導入管２４１から密閉容器２３０内に導入された冷媒は、ガイド板２４３で分流されて大部分の冷媒が圧縮部配置室Ｒ１に案内されて、吸込口２１６から圧縮部２１０内に吸い込まれて圧縮される。この圧縮された冷媒は、圧縮部の上方から冷媒吐出管２４０を介して吐出経路６ａへと吐出されて冷凍サイクル６を循環する。

一方、ガイド板２４３で分流された残りの冷媒は、モータ配置室Ｒ２に案内されてモータ２２０を冷却し、そして、モータ２２０を冷却した後の冷媒は、隔成壁２３３の連通路２３７を通って圧縮部２１０内に吸い込まれる。

そして、空気調和装置１の稼働によって圧縮機２が高負荷状態になった場合、開閉弁２５０が開弁して冷媒は第一の冷媒導入管２４１と第二の冷媒導入管２４２の両方から密閉容器２３０内に導入される。

この場合、第一の冷媒導入管２４１から密閉容器２３０内に導入された冷媒は、上述したようにガイド板２４３で分流されて圧縮部配置室Ｒ１とモータ配置室Ｒ２に案内され、上述したように機能する。

一方、第二の冷媒導入管２４２から密閉容器２３０内に導入された冷媒は、モータ２２０と下部閉止板２３１との間に流入した後、モータ２２０を積極的に冷却した後に連通路２３７を通って圧縮部２１０内に吸い込まれる。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１によれば、圧縮部２１０およびモータ２２０を内蔵する密閉容器２３０に、冷媒吐出管２４０と、第一の冷媒導入管２４１と第二の冷媒導入管２４２の二つの導入管を接続してある。そして、冷媒吐出管２４０は密閉容器２３０の一端に接続され、第二の冷媒導入管２４２は、密閉容器２３０の他端に接続され、密閉容器２３０内には、第二の冷媒導入管２４２から吐出管２４０にかけてモータ２２０、圧縮部２１０が順に配置されており、第一の冷媒導入管２４１は密閉容器２３０のモータ２２０の上方から圧縮部２１０までの間の位置に接続されている。従って、第二の冷媒導入管２４２から導入された冷媒はモータ２２０を通過するため、このモータ２２０を積極的に冷却することができる。

このとき、第二の冷媒導入管２４２に冷媒を供給する分岐経路６ｃに開閉弁２５０を設けてあるので、開閉弁２５０の開閉によって第二の冷媒導入管２４２に供給する冷媒量、つまり、モータ２２０を通過する冷媒量を変化させることができる。従って、圧縮機２の負荷状態に応じて開閉弁２５０を開閉することにより、高負荷時にモータ２２０の冷却効率を高めつつ、低負荷時に圧縮機２の圧縮効率の低下を抑制して、空気調和装置１の空調能力を高めることができる。

また、本実施形態によれば、開閉弁２５０は、吐出温度センサＫ１で検出した圧縮機２の吐出温度によって圧縮機２の負荷状態を検知し、この負荷状態に応じて開閉弁２５０を開閉し、第二の冷媒導入管２４２を通過する冷媒量を制御するようになっている。すなわち、開閉弁２５０は制御手段８によって開閉駆動され、高負荷時に開閉弁２５０を開弁して第二の冷媒導入管２４２に冷媒を通過させ、かつ、低負荷時に開閉弁２５０を閉弁して第二の冷媒導入管２４２を冷媒が通過するのを遮断させることができる。

従って、圧縮機２の高負荷状態でモータ２２０が過熱状態の場合は、第二の冷媒導入管２４２を冷媒が通過して、多量の冷媒をモータ２２０に積極的に供給できるため、モータ２２０の冷却効率を高めることができる。

一方、圧縮機２の低負荷状態でモータ２２０を積極的に冷却する必要の無い場合は、開閉弁２５０が第二の冷媒導入管２４２を冷媒が通過するのを遮断して、モータ２２０に多量の冷媒が供給されるのを防止できる。これにより、モータ２２０から吸熱して密度が低下する冷媒量を減少し、さらに、圧縮部２１０までの長い経路を通過する冷媒量をも減少して圧損を低減できる。従って、圧縮機２の圧縮効率が低下することを抑制でき、このことによっても、空気調和装置１の空調能力を高めることができる。

尚、この低負荷状態では、第一の冷媒導入管２４１のみから密閉容器２３０内に冷媒が導入されて、ガイド板２４３で分流された必要かつ最少量の冷媒でモータ２２０が冷却される状態となる。

ところで、本実施形態では、第二の冷媒導入管２４２の流量調整手段として開閉弁２５０を用いた場合を述べたが、この開閉弁２５０に代えて分岐経路６ｃを通過する冷媒量を段階的に制御する流量制御弁を用いることができる。この流量制御弁としては、分岐経路６ｃの開度を無段階に変化させる開閉制御弁であってもよく、また、分岐経路６ｃをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により開閉するデューティソレノイドバルブであってもよい。

図４は、圧縮機２の負荷状態と流量制御弁の開度との関係を示す表である。表の横軸が圧縮機２の吐出温度（負荷状態）となっており、縦軸が流量制御弁の開度となっている。本実施例では吐出温度に温度ａと、温度ａより高い温度ｂと、温度ｂより高い温度ｃと、温度ｃより高い温度ｄとの４つの閾値を設定し、流量制御弁の開度をＡ（全閉）、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ（全開）の五段階に設定している。

図４に示すとおり、吐出温度が温度ａを超えた場合、流量制御弁をＡ（全閉）からＢへ開度制御する。同様に、吐出温度が温度ｂを超えた場合、流量制御弁をＢからＣへ開度制御し、吐出温度が温度ｃを超えた場合、流量制御弁をＣからＤへ開度制御し、吐出温度が温度ｄを超えた場合、流量制御弁をＤからＥ（全開）へ開度制御する。

また、吐出温度が温度ｄを下回った場合、流量制御弁をＥ（全開）からＤへ開度制御する。同様に、吐出温度が温度ｃを下回った場合、流量制御弁をＤからＣへ開度制御し、吐出温度が温度ｂを下回った場合、流量制御弁をＣからＢへ開度制御し、吐出温度が温度ａを下回った場合、流量制御弁をＢからＡ（全閉）へ開度制御する。

このように、流量調整手段として流量制御弁を用いることにより、第二の冷媒導入管２４２を通過する冷媒量を段階的に制御できるので、圧縮機２の負荷状態に応じてモータ２２０に供給する冷媒量をより緻密に制御できる。これにより、空気調和装置１の空調能力をより高めることができる。

なお、本実施例では吐出温度で負荷状態を判断しているが、負荷状態を判断する情報はこの限りでなく、段落００５５に記載された各種情報であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、圧縮部２１０としてスクロール圧縮機を示したが、これ以外の内部低圧型の圧縮機、例えば、ロータリ圧縮機等を用いた圧縮機２であっても本発明を適用することができる。

１ 空気調和装置
２ 圧縮機
６ 冷凍サイクル
６ｃ 分岐経路
８ 制御手段
２１０ 圧縮部
２２０ モータ２２０
２４１ 第一の冷媒導入管
２４２ 第二の冷媒導入管
２５０ 開閉弁（流量調整手段）
Ｋ１ 吐出温度センサ（負荷検知手段）

Claims (5)

1. 冷媒の圧縮部および前記圧縮部を駆動するモータを密閉容器に内蔵した内部低圧型の圧縮機を有する冷凍サイクルを備えた空気調和装置であって、
   前記圧縮機には、冷媒を吐出する吐出管と、冷媒を吸入する第一の冷媒導入管と第二の冷媒導入管とが設けられており、
   前記吐出管は、前記密閉容器の一端に接続され、
   前記第二の冷媒導入管は、前記密閉容器の他端に接続され、
   前記密閉容器内には、前記第二の冷媒導入管から前記吐出管にかけて前記モータ、前記圧縮部が順に配置されており、
   前記第一の冷媒導入管は、前記密閉容器の前記モータの上方から前記圧縮部までの間の位置に接続され、
   前記第一の冷媒導入管と前記第二の冷媒導入管は、前記第二の冷媒導入管に供給する冷媒量を調整する流量調整手段を介して接続されていることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記空気調和装置は、運転を制御する制御手段と、前記圧縮機の負荷を検知する負荷検知手段とを備え、
   前記制御手段は、前記負荷検知手段で高負荷状態を検知した時に、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を増大させる方向に前記流量調整手段を制御し、かつ、前記負荷検知手段で低負荷状態を検知した時に、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を減少させる方向に前記流量調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
3. 前記負荷検知手段は、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段であり、
   前記制御手段は、前記吐出温度検出手段の検出値が所定温度以上の場合、前記高負荷状態と判断し、所定温度以下の場合、前記低負荷状態と判断することを特徴とする。
4. 前記流量調整手段は、前記第二の冷媒導入管を通過する冷媒量を段階的に制御する流量制御弁であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
5. 冷媒の圧縮部および前記圧縮部を駆動するモータを密閉容器に内蔵した内部低圧型の圧縮機であって、
   前記密閉容器には、冷媒を吐出する吐出管と、冷媒を吸入する第一の冷媒導入管と第二の冷媒導入管とが設けられており、
   前記吐出管は、前記密閉容器の一端に接続され、
   前記第二の冷媒導入管は、前記密閉容器の他端に接続され、
   前記密閉容器内には、前記第二の冷媒導入管から前記吐出管にかけて前記モータ、前記圧縮部が順に配置されており、
   前記第一の冷媒導入管は、前記密閉容器の前記モータの上方から前記圧縮部までの間の位置に接続され、
   前記第一の冷媒導入管と前記第二の冷媒導入管は、前記第二の冷媒導入管に供給する冷媒量を調整する流量調整手段を介して接続されていることを特徴とする空気調和装置。

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