JP2015135214A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の設計変更を極力小さく抑えて、種々の冷媒に対応可能な空気調和装置を提案する。【解決手段】空気調和装置は、微燃性または可燃性の冷媒を圧縮する圧縮機４１を有する冷凍サイクルを備えている。圧縮機４１は、内容積を調整する内容積調整部８５を備えている。【選択図】図３

Description

本発明に係る実施形態は、空気調和装置に関する。

二元サイクル式であって、第一のサイクルに可燃性の冷媒を利用し、第二のサイクルに不燃性の冷媒を利用する空気調和装置が知られている。

特開２００９−１５０６２０号公報

冷凍サイクルに用いられる冷媒は、効率、地球温暖化係数、オゾン破壊係数などの性質を比較考量して選択される。他方、冷凍サイクルに必要となる冷媒の量は、冷媒の効率によって変化する。この冷媒量の変化は、圧縮機の容器を拡大したり縮小したりして内容積を変化させることによって調整できる。

したがって、空気調和装置であっても冷凍サイクルに利用する冷媒を変更すれば、圧縮機の好適な内容積は変化する。

これら圧縮機の内容積は、圧縮機の外殻、つまり容器の寸法を変更することで対応できるが、都度の設計変更を要することになり費用面で好ましくない。

そこで、本発明は、圧縮機の設計変更を極力小さく抑えて、種々の冷媒に対応可能な空気調和装置を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る空気調和装置は、微燃性または可燃性の冷媒を圧縮する圧縮機を有する冷凍サイクルを備える空気調和装置において、前記圧縮機は、内容積を調整する内容積調整部を備えている。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の一例を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る空気調和装置の他の例を示すブロック図。 本実施形態に係る空気調和装置の圧縮機の一例を示す概略的な縦断面図。 本実施形態に係る空気調和装置の圧縮機の他の例を示す概略的な縦断面図。

本発明に係る空気調和装置の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係る空気調和装置１は、室内機２と、室外機３と、を備えている。

室内機２は、上下ルーバ５と、上下ルーバ用モータ６と、左右ルーバ７と、左右ルーバ用モータ８と、受光部１１と、発光部１２と、室内ファン１３と、室内ファン用モータ１４と、利用側熱交換器としての室内熱交換器１５と、室内温度センサ１６と、室内ファン駆動部１８と、上下ルーバ駆動部１９と、左右ルーバ駆動部２１と、ＥＥＰＲＯＭ２２と、ＲＯＭ２３と、ＲＡＭ２５と、音声発生部２６と、スピーカ２７と、室内制御部３１と、を備えている。

室外機３は、圧縮機４１と、四方弁４２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器４３と、膨張弁４５と、室外ファン４６と、室外制御部４７と、を備えている。

冷房時には、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機４１から吐出される冷媒は、四方弁４２を経て室外熱交換器４３へ案内される。室外熱交換器４３から流出する冷媒は、膨張弁４５、室内熱交換器１５を通って、再び四方弁４２を経て圧縮機４１へ吸い込まれる。この冷媒の実線矢印の流路（以下、単に「冷房流路」という。）によって、室外熱交換器４３が凝縮器、室内熱交換器１５が蒸発器として機能する。

一方、暖房時には、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機４１から吐出される冷媒は、四方弁４２を経て室内熱交換器１５へ案内される。室内熱交換器１５から流出する冷媒は、膨張弁４５、室外熱交換器４３を通って、再び四方弁４２を経て圧縮機４１へ吸い込まれる。この冷媒の破線矢印の流路（以下、単に「暖房流路」という。）によって、室内熱交換器１５が凝縮器、室外熱交換器４３が蒸発器として機能する。

そして、冷媒は、プロパン、イソブタン、プロピレン、アンモニア等を全部または一部に含み、微燃性または可燃性を有する。

室外ファン４６は、室外熱交換器４３の下流側に配置されている。室外ファン４６は、運転によって室外熱交換器４３側から室外の空気を室外機３内に吸い込んで、室外熱交換器４３で熱交換後の空気を室外機３外へ吹き出す。室内ファン１３は、室内熱交換器１５の下流側に配置され、室内ファン用モータ１４の運転によって被空調室Ｒ内の空気を室内機２内に吸い込んで、室内熱交換器１５で被空調室Ｒ内の空気と熱交換を行い、熱交換後の空気を被空調室Ｒ内に吹き出す。

室内温度センサ１６は、室内熱交換器１５の吸い込み側に設けられて、室内機２に吸い込まれる空気の温度を検知する。室内制御部３１は、室内温度センサ１６の検知結果を読み取る。

受光部１１は、リモートコントローラ５１（以下、単に「リモコン５１」という。）から送られる赤外線信号を受光する。発光部１２は、室内制御部３１からリモコン５１へ送られる赤外線信号を発する。

室内ファン駆動部１８は、室内制御部３１からの運転信号に従って室内ファン用モータ１４を駆動させる。室内ファン用モータ１４の駆動により室内ファン１３が回転して送風を行う。上下ルーバ駆動部１９は、室内制御部３１からの運転信号に従って上下ルーバ用モータ６を駆動させる。上下ルーバ用モータ６の駆動により上下ルーバ５が回転して所定の角度に設定されることでして、上下方向の風向を制御する。左右ルーバ駆動部２１は、室内制御部３１からの運転信号に従って左右ルーバ用モータ８を駆動させる。左右ルーバ用モータ８の駆動により左右ルーバ７が回転して所定の角度に設定されることで左右方向の風向を制御する。

ＲＯＭ２３は、書き換え不可能な記憶媒体であって、制御プログラムを記憶している。ＥＥＰＲＯＭ２２は、書き換え可能な記憶媒体であって、運転条件を記憶している。ＲＡＭ２５は、各種情報を一時的に記憶する。

音声発生部２６は、室内制御部３１から送られる各種案内情報を実際の音声信号に変換し、スピーカ２７から被空調室Ｒに音声を発する。

室内制御部３１は、受光部１１からリモコン５１の操作を読み取り運転条件の設定を受け付け、室外制御部４７と協働して、設定された運転条件に応じる空調運転を実行する。室外制御部４７と室内制御部３１とは、信号線５２によって相互に接続されている。

室内制御部３１が受け付け可能な運転条件は複数あり、例えば、通常モード、静音モード、就寝モード、およびパワフルモードの４つの設定であって、予めＥＥＰＲＯＭ２２に記憶されている。通常モードは、通常のエアコン運転であり、基準となる運転条件である。静音モードは、通常モードよりも室内ファン１３の回転数、室外ファン４６の回転数、圧縮機４１の回転数を抑えた運転条件である。就寝モードは、静音モードに加えて空調運転を停止させる、例えば２時間のタイマー制御と、表示ランプ類の消灯を付加した運転条件である。パワフルモードは、通常モードよりも室内ファン１３の回転数、室外ファン４６の回転数、圧縮機４１の回転数を高めた運転条件である。室内制御部３１は、リモコン５１から受け取った所定の運転条件に対する空調運転の情報をＥＥＰＲＯＭ２２から読み込んで空調運転を実行する。

図２は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の他の例を示すブロック図である。

図２に示すように、本実施形態に係る空気調和装置６１は、微燃性または可燃性の冷媒を循環させる熱源側のサイクル（一次側のサイクル）と、水や不凍液を不燃性の冷媒として循環させる利用側のサイクル（二次側のサイクル）と、を備える二元サイクル式である。空気調和装置６１は、被空調室Ｒの外に設置される室外機６２と、被空調室に設置される室内機６３と、を備えている。

室外機６２は、圧縮機４１、四方弁４２、室外空気との熱交換を行う熱源側熱交換器としての室外側熱交換器６５、膨張弁４５、一次側サイクルを循環する微燃性または可燃性の冷媒と二次側サイクルを循環する不燃性の冷媒との熱交換を行う利用側熱交換器としての中間側熱交換器６６、室外ファン４６、および室外制御部４７を備えている。圧縮機４１、四方弁４２、室外側熱交換器６５、膨張弁４５、および中間側熱交換器６６は、配管で接続されて一次側のサイクルを構成している。

室外機６２の一次側サイクルの動作について概説する。

一次側サイクルは、冷房時には、図２中に実線矢印で示すように、圧縮機４１の運転により、圧縮機４１から吐出される冷媒は、四方弁４２を経て室外側熱交換器６５へ案内される。室外側熱交換器６５から流出する冷媒は、膨張弁４５、中間側熱交換器６６を通って、再び四方弁４２を経て圧縮機４１へ吸い込まれる。この冷媒の実線矢印の流路（以下、単に「冷房流路」という。）によって、室外側熱交換器６５は凝縮器として機能し、中間側熱交換器６６は蒸発器として機能する。

一方、暖房時には、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機４１の運転により、圧縮機４１から吐出される冷媒は、四方弁４２を経て中間側熱交換器６６へ案内される。中間側熱交換器６６から流出する冷媒は、膨張弁４５、室外側熱交換器６５を通って、再び四方弁４２を経て圧縮機４１へ吸い込まれる。この冷媒の破線矢印の流路（以下、単に「暖房流路」という。）によって、中間側熱交換器６６は凝縮器として機能し、室外側熱交換器６５は蒸発器として機能する。

室外ファン４６は、室外側熱交換器６５の下流側に配置されている。室外ファン４６は、運転によって室外側熱交換器６５側から室外の空気を室外機６２内に吸い込んで、室外側熱交換器６５で熱交換後の室外空気を室外機６２外へ吹き出す。

二次側のサイクルは、二次側サイクルを循環する冷媒を循環させるためのポンプ６７と、一次側サイクルの冷媒と熱交換を行う中間側熱交換器６６と、一次側サイクルの冷媒と熱交換を行なった二次側の冷媒を通過させて室内の空気と熱交換を行う室内熱交換器６８と、を備えている。

さらに、二次側サイクルは、室内熱交換器６８の上流側配管と下流側配管に配管接続弁６９、６９を備え、この配管接続弁６９、６９で室内機６３と室外機６２との二次側サイクルの配管の接続、分離を行うことが出来る。

なお、二次側サイクルは、ポンプ６７と一次側サイクルの冷媒と熱交換を行う中間側熱交換器６６が室外機６２に配置され、被空調室Ｒ内の空気と熱交換を行う室内熱交換器６８が室内機６３に配置されている。

また、室内機６３は、上下ルーバ５、上下ルーバ用モータ６、左右ルーバ７、左右ルーバ用モータ８、受光部１１、発光部１２、室内ファン１３、室内ファン用モータ１４、室内温度センサ１６、室内ファン駆動部１８、上下ルーバ駆動部１９、左右ルーバ駆動部２１、ＥＥＰＲＯＭ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２５、音声発生部２６、スピーカ２７、および室内制御部３１を備えている。

次に、空気調和装置１、６１に用いられる圧縮機４１について詳しく説明する。

図３は、本実施形態に係る空気調和装置の圧縮機の一例を示す概略的な縦断面図である。

図３に示すように、本実施形態に係る空気調和装置１、６１の圧縮機４１は、縦長円筒状の容器７１と、容器７１の内部上方に配置される電動機部７２と、容器７１の内部下方に配置される圧縮機構部７３と、を備えている。電動機部７２と圧縮機構部７３とは、回転動力を伝達する回転軸７５で連結されている。容器７１の底部には、潤滑油が貯留されている。この潤滑油は、圧縮機構部７３の摺動部分を潤滑する。

電動機部７２は、容器７１の内部壁面に固定される固定子７６と、固定子７６の内側に間隙を隔てて配置され、かつ回転軸７５の上端側に固定される回転子７７と、を備えている。固定子７６は集中巻き固定子であり、回転子７７は永久磁石を備えている。電動機部７２は、電源コード（図示省略）を介して外部電源（図示省略）に接続される。

圧縮機構部７３は、電動機部７２によって駆動される。圧縮機構部７３は、回転軸７５の下端側に設けられる偏心部（図示省略）と、偏心部に回転自在に嵌め合わされるローラ（図示省略）と、ローラを収めるシリンダ室を区画するシリンダ８１と、を備えている。

偏心部およびローラは、回転軸７５の回転にともなってシリンダ室内で偏心回転する。

シリンダ８１の外周部は、容器７１内壁面に固定されている。

シリンダ８１の上端面には回転軸７５を回転自在に支持する主軸受（図示省略）が重ねられ、シリンダ８１の下端面には回転軸７５を回転自在に支持する副軸受（図示省略）が重ねられている。

また、空気調和装置１、６１は、圧縮機４１の内容積を調整する内容積調整部８５を備えている。

内容積調整部８５は、圧縮機４１内に設けられている。具体的には、内容積調整部８５は、圧縮機構部７３に併設されて容器７１内の内容積を減少させる。内容積調整部８５は、電動機部７２に併設されていても良い。

内容積調整部８５は、中空部８６を有する部材であっても良いし、中実な部材であっても良い。内容積調整部８５は、圧縮機構部７３、電動機部７２、および容器７１から独立した別部材であって、圧縮機構部７３のシリンダ８１に固定されている。内容積調整部８５は、圧縮機構部７３のシリンダ８１以外にも電動機部７２の固定子７６、容器７１の内部壁面など非回転部分に固定されていれば良い。

図４は、本実施形態に係る空気調和装置の圧縮機の他の例を示す概略的な縦断面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る空気調和装置１、６１の内容積調整部８５Ａは、電動機部７２または圧縮機構部７３に一体に設けられている。具体的には、内容積調整部８５Ａは、圧縮機構部７３のシリンダ８１に一体に設けられている。なお、内容積調整部８５Ａは、圧縮機構部７３のシリンダ８１以外にも電動機部７２の固定子７６、容器７１の内部壁面など非回転部分に設けられていれば良い。内容積調整部８５Ａは、中空部８６を有していても良いし、中実であっても良い。

本実施形態に係る空気調和装置１、６１は、内容積調整部８５、８５Ａによって、冷媒の性質に応じて圧縮機４１の内容積を変更し、調整することができる。つまり、空気調和装置１、６１は、圧縮機４１の設計変更、例えば容器７１の寸法を変更することなく、例えばフロンのような不燃性の冷媒や、微燃性または可燃性の冷媒など、多種多様な冷媒に応じてサイクルに循環させる冷媒量を内容積調整部８５、８５Ａによって調整することができる。

したがって、本実施形態に係る空気調和装置１、６１によれば、圧縮機４１の設計変更を極力小さく抑えて、種々の冷媒に対応できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、６１ 空気調和装置
２、６３ 室内機
３、６２ 室外機
５ 上下ルーバ
６ 上下ルーバ用モータ
７ 左右ルーバ
８ 左右ルーバ用モータ
１１ 受光部
１２ 発光部
１３ 室内ファン
１４ 室内ファン用モータ
１５ 室内熱交換器（利用側熱交換器）
１６ 室内温度センサ
１８ 室内ファン駆動部
１９ 上下ルーバ駆動部
２１ 左右ルーバ駆動部
２２ ＥＥＰＲＯＭ
２３ ＲＯＭ
２５ ＲＡＭ
２６ 音声発生部
２７ スピーカ
３１ 室内制御部
４１ 圧縮機
４２ 四方弁
４３ 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
４５ 膨張弁
４６ 室外ファン
４７ 室外制御部
５１ リモートコントローラ（リモコン）
５２ 信号線
６５ 室外側熱交換器（熱源側熱交換器）
６６ 中間側熱交換器（利用側熱交換器）
６７ ポンプ
６８ 室内熱交換器
６９ 配管接続弁
７１ 容器
７２ 電動機部
７３ 圧縮機構部
７５ 回転軸
７６ 固定子
７７ 回転子
８１ シリンダ
８５、８５Ａ 内容積調整部
８６ 中空部

Claims (6)

1. 微燃性または可燃性の冷媒を圧縮する圧縮機を有する冷凍サイクルを備える空気調和装置において、
   前記圧縮機は、内容積を調整する内容積調整部を備える空気調和装置。
2. 前記内容積調整部は、前記圧縮機内に設けられている請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機は、円筒形状の容器、前記容器内に設けられる電動機部、および前記電動機部によって駆動される圧縮機構部を備え、
   前記内容積調整部は、前記電動機部または前記圧縮機構部に一体に設けられている請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記内容積調整部は、中空部を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記冷凍サイクルは、室外空気との間で熱交換を行う熱源側熱交換器と、室内の空気との間で熱交換する利用側熱交換器を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記冷凍サイクルは、室外空気との間で熱交換を行う熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と、を有して一次側サイクルとして利用され、
   前記一次側サイクルを流れる前記冷媒との間で不燃性の冷媒との熱交換を行う前記利用側熱交換器と、前記不燃性の冷媒によって室内の空気との間で熱交換する室内熱交換器と、を有して二次側サイクルとして利用される二元サイクルを備える請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。

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