[发明专利]冷冻循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备能够控制容量的容量控制压缩机的冷冻循环装置。另外，本发明适用于环保（环境对应）效果明显的面向新一代住房的空调热水供应系统等冷冻循环装置，并且特别适用于具备能够进行宽范围的运转且即便在超小容量运转模式下也能够高效地进行容量控制的涡旋式压缩机的冷冻循环装置。背景技术

近年来，从削减普通住宅所消耗的能源即由空调机消耗的能源、由热水供应机消耗的能源的观点出发，对建筑物的绝热材料使用高绝热材料来减轻热负载的趋势加强。另外，也存在通过装备太阳能发电、太阳能热水器来实现一年的累计消耗电力为零的不消耗化石燃料的住宅的构想。

在这样的构想中，对于空调机、热水供应机等冷冻循环装置所使用的例如涡旋式压缩机而言，要求能够用一台涡旋式压缩机在宽范围内进行容量控制。即、在空调机的制冷运转中，通常在开始运转时室内的温度较高，故需要迅速地运转。在这样的情况下，在启动时以大容量进行高速运转（高速旋转），但若在室内冷却至一定程度而转移至稳定运转状态，则以小容量进行低速运转（低速旋转）。假定在该稳定运转状态下的低速运转时，特别是实施了最近的节能化，并在设置于配备了高绝热材料的建筑物的空调机中使用的情况下，则会以非常低的旋转速度进行运转。

然而，若在涡旋式压缩机中过度地进行低速旋转，则在构造上容易在滑动轴承产生油膜破裂而导致轴承损伤，另外，由于是低速旋转，所以不能平稳地进行用于使曲轴旋转的马达驱动等而很难进行稳定的运转动作。因此，通常在小容量运转时，在某种程度上维持旋转速度来进行容量控制，例如反复运行在将室内冷却到某种程度后使涡旋式压缩机停止、在室内的温度上升的情况下再次启动的运转模式。

然而，在这样的小容量运转时反复进行停止、启动的运转模式不仅低效，而且无法实施舒适的空气调节，因此提出了设法进行容量控制的技术。通常，在通过涡旋式压缩机进行容量控制的情况下，对基于马达驱动的旋转速度进行控制，或者改进局部的构造并进行使旋转速度恒定而使排出量可变的控制，也采用同时进行上述两种控制的方法。例如，作为使排出量可变的技术，公知有具备形成为在曲轴的轴向上解除密封（Seal）而不压缩的构造的容量调整机构的涡旋式机器（参照专利文献1），另外，公知有搭载有涡旋式压缩机的空调机，该涡旋式压缩机具备将压缩中途的制冷剂气体排出到吸入侧而推迟压缩的开始的容量控制机构（参照专利文献2）。

在专利文献1中，利用配管将形成于设置在压缩机的一端侧的外壳结合金属零件与同非旋转涡旋部件连接的活塞之间的高压室、排出室、低压的吸入管分别以夹设有电磁阀的方式结合，在对电磁阀进行脉冲宽度调整（PWM）控制而使其接通（打开）时，从高压室朝向低压的吸入管的管内连通，非旋转涡旋部件向外壳结合金属零件侧移动，曲轴在轴向上的密封被解除而不再压缩。另外，在使电磁阀切断（关闭）时，从高压室朝向排出室的管内连通，非旋转涡旋部件向与外壳结合金属零件相反的一侧的曲轴侧移动，曲轴在轴向的密封正常，进行通常的压缩动作。

根据专利文献1的涡旋式机器，在进行通常的容量控制时使电磁阀切断（关闭）地运转，在进行小容量控制时使电磁阀接通（打开）而使制冷剂气体返回低压侧的吸入管，由此调整制冷剂气体的排出量，能够进行0％～100％的宽范围的容量控制。其结果是，能够在与由上述滑动轴承的油膜破裂、扭矩变化的问题导致实际上无法实施的马达旋转速度的下限设定值（马达的驱动信号为频率5Hz左右，在实际的设计中设定为高于5Hz的15Hz～20Hz左右）以下的超低速运转的情况相当的小容量控制（超小容量运转模式）下进行压缩动作，并将该压缩后的制冷剂气体经由排出管导向冷冻循环，由此能够使制冷剂气体缓慢地循环。

在专利文献2中，空调机具备：设置有旁通口的涡旋式压缩机、使旁通口在吸入压力气氛下开口的流路、开闭流路的控制阀、以及通过基于根据空调机的运转负载设定的短周期的时间分配的多个控制模式来开闭控制阀的控制机构。

根据专利文献2的搭载有涡旋式压缩机的空调机，将压缩中途的制冷剂气体排出到吸入室，缩小完成吸入时的封闭容积，由此能够进行60％的容量控制，并且，通过基于短循环的时间分配的多个模式来开闭用于将压缩中途的制冷剂气体排出到吸入室的控制阀，从而阶段性地实现了60％～100％的容量控制运转。

发明内容

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平8-334094号公报

专利文献2:日本特开平11-324951号公报

发明要解决的课题