專利名稱：空氣調(diào)節(jié)器及其所使用的旋轉(zhuǎn)壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有冷凍循環(huán)的空氣調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
以往，作為冷凍循環(huán)中所使用的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機，已知有例如特開昭60-128990號公報(以下稱為專利文獻1)中所公布的構(gòu)造。該以往技術(shù)的壓縮機，在密閉容器的內(nèi)部，在上部具有由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電動機。與電動機連接的旋轉(zhuǎn)軸具有2個偏心部。作為與這些偏心部對應的壓縮機構(gòu)，從電動機側(cè)開始，依次在密閉容器的內(nèi)部設(shè)有高壓用壓縮元件和低壓用壓縮元件。
各壓縮元件利用旋轉(zhuǎn)軸的偏心部的偏心旋轉(zhuǎn)使?jié)L筒進行公轉(zhuǎn)運動。這些偏心部的相位相差180°，各壓縮元件的壓縮工序的相位差為180°。即，2個壓縮元件的壓縮工序相位相反。
作為動作流體的氣體制冷劑在低壓Ps下被吸入低壓用壓縮元件內(nèi)，被壓縮而升高為中間壓Pm。在中間壓Pm被噴出的氣體制冷劑被向中間流路噴出。然后，中間壓Pm的氣體制冷劑經(jīng)過中間流路而被吸入高壓用壓縮元件內(nèi)，被壓縮至高壓Pd。
從壓縮機噴出的高壓Pd的氣體制冷劑在被冷凝器冷凝后，被膨脹機構(gòu)減壓至低壓。其后，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，成為氣體制冷劑而被吸入低壓用壓縮元件內(nèi)。
專利文獻1特開昭60-128990號公報(第5頁、第1圖)如以往技術(shù)中所述的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機，由于與單級的壓縮機相比，各個壓縮元件的壓力比(＝噴出壓力/吸入壓力)變小，因此制冷劑的泄漏損失等降低。由此降低壓縮機的輸入電能，空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)COP(coefficient of performance)提高。這里，所謂性能系數(shù)COP是指，用輸入電能除空氣調(diào)節(jié)器的制冷或制暖能力的值。
但是，以往的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機中，高壓用壓縮元件和低壓用壓縮元件之間的壓力，即從低壓用壓縮元件噴出而被吸入高壓用壓縮元件中的制冷劑氣體的壓力會發(fā)生變動。低壓用壓縮元件的壓縮室的壓力P1伴隨著偏心部離開翼片(vane)的偏心方向的角度(以下稱為曲柄轉(zhuǎn)角)的變化，從低壓Ps被壓縮至中間壓Pm。連接低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件的空間的壓力(以下稱為中間空間壓力P3)，由于2個壓縮元件的偏心旋轉(zhuǎn)的相位差為180°，因此低壓側(cè)壓縮元件的噴出閥關(guān)閉的情況下(低壓用壓縮元件的壓縮工序)，由于高壓用壓縮元件的吸入，氣體制冷劑不足，低于中間壓Pm。相反，低壓用壓縮元件的噴出閥打開的情況下，由于低壓側(cè)壓縮元件的噴出，氣體制冷劑過多，中間空間壓力P3高于中間壓Pm。所以，從低壓用壓縮元件中噴出后不久的制冷劑氣體的中間空間壓力P3相對于曲柄轉(zhuǎn)角成波狀變動。
另外，從低壓用壓縮元件中噴出后不久的中間壓Pm由于通過中間空間，因此在高壓用壓縮元件的吸入前不久，相位慢Δτ。即使將各壓縮元件的相位差設(shè)定為180°，由于用一個旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動2個壓縮元件而2階段地進行壓縮的壓縮機的轉(zhuǎn)速，在高壓用壓縮元件中，也會產(chǎn)生吸入前不久的中間空間壓力P3的上升時序和壓縮室的吸入開始時序的一致。此時，由于高壓用壓縮元件的壓縮開始壓力高，因此壓縮機的輸入劇增，導致壓縮效率的降低，繼而導致了使用旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機的空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)COP的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決所述的問題，實現(xiàn)在其運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)可以獲得高性能系數(shù)COP的空氣調(diào)節(jié)器。另外，本發(fā)明的另外的目的在于，實現(xiàn)可以防止高壓用壓縮元件中的性能降低的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機。
另外，為了達成本發(fā)明的目的，本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器具備將旋轉(zhuǎn)壓縮機、冷凝從該旋轉(zhuǎn)壓縮機噴出的高壓的氣體制冷劑的冷凝器、使被冷凝的制冷劑膨脹至低壓的膨脹機構(gòu)、和使膨脹了的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器依次連接的冷凍循環(huán)，以及控制所述壓縮機的轉(zhuǎn)速的控制部；由該控制部在規(guī)定的轉(zhuǎn)速區(qū)域的前后對所述壓縮機進行運轉(zhuǎn)控制，其中上述旋轉(zhuǎn)壓縮機在密閉容器內(nèi)具備電動機、被該電動機驅(qū)動并具有2個偏心部的旋轉(zhuǎn)軸、將分別在壓縮室中具有利用所述偏心部的偏心旋轉(zhuǎn)進行公轉(zhuǎn)運動的滾筒的低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件夾隔分隔板設(shè)置的旋轉(zhuǎn)壓縮元件、與所述低壓用壓縮元件的壓縮室和高壓用壓縮元件的壓縮室連接并與所述密閉容器的內(nèi)部空間隔開的中間空間，并且所述低壓用壓縮元件和所述高壓用壓縮元件的壓縮工序的相位差大約為180°。
另外，為了達成所述目的，本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器具備將旋轉(zhuǎn)壓縮機、冷凝從該旋轉(zhuǎn)壓縮機噴出的高壓的氣體制冷劑的冷凝器、使被冷凝的制冷劑膨脹至低壓的膨脹機構(gòu)、和使膨脹了的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器依次連接的冷凍循環(huán)，以及控制所述壓縮機的轉(zhuǎn)速的控制部；該控制部具有儲存所述壓縮機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速的存儲部，從所述壓縮機的最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速中，以避開使該空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)(COP)為極小的所述壓縮機的轉(zhuǎn)速(Ns)的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，其中上述旋轉(zhuǎn)壓縮機在密閉容器內(nèi)具備電動機、被該電動機驅(qū)動并具有2個偏心部的旋轉(zhuǎn)軸、將分別在壓縮室中具有利用所述偏心部的偏心旋轉(zhuǎn)進行公轉(zhuǎn)運動的滾筒的低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件夾隔分隔板設(shè)置的旋轉(zhuǎn)壓縮元件、與所述低壓用壓縮元件的壓縮室和高壓用壓縮元件的壓縮室連接并與所述密閉容器的內(nèi)部空間隔開的中間空間，并且所述低壓用壓縮元件和所述高壓用壓縮元件的壓縮工序的相位差大約為180°。
另外，旋轉(zhuǎn)壓縮機的所述低壓用壓縮元件的行程容積V1和所述中間空間的容積Vm的比V1/Vm，在將所述旋轉(zhuǎn)壓縮機的最小運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)為Nmin[1/秒]和將最大運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)為Nmax[1/秒]時，最好為(V1/Vm)≤1.4×10-5Nmin2及2.6×10-5Nmax2≤(V1/Vm)。
另外，本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器中，所述膨脹機構(gòu)由將被所述冷凝器冷凝的制冷劑減壓至中間壓力而膨脹的第一膨脹機構(gòu)、使被該第一膨脹機構(gòu)膨脹的中間壓力的制冷劑膨脹而向所述蒸發(fā)器供給的第二膨脹機構(gòu)構(gòu)成，具備與所述第一膨脹機構(gòu)和所述第二膨脹機構(gòu)連接而將氣體制冷劑和液體制冷劑分離的氣液分離器、連通該氣液分離器和所述中間空間并主要使氣體制冷劑分流的噴射流路，該噴射流路的流路截面積小于所述中間空間的最小流路截面積即可。
為了達成本發(fā)明的另外的目的，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機在密閉容器內(nèi)設(shè)有電動機、被該電動機驅(qū)動并具有2個偏心部的旋轉(zhuǎn)軸、將分別在壓縮室中具有利用所述偏心部的偏心旋轉(zhuǎn)進行公轉(zhuǎn)運動的滾筒的低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件夾隔分隔板設(shè)置的旋轉(zhuǎn)壓縮元件、和與所述低壓用壓縮元件的壓縮室和高壓用壓縮元件的壓縮室連接并與所述密閉容器的內(nèi)部空間隔開的中間空間，所述低壓用壓縮元件和所述高壓用壓縮元件的壓縮工序的相位差大約為180°的旋轉(zhuǎn)壓縮機，利用該壓縮機的最小運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nmin[1/秒]和最大運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Nmax[1/秒]，所述中間空間的容積Vm和低壓用壓縮元件的行程容積V1的比V1/Vm設(shè)為(V1/Vm)≤1.4×10-5Nmin2及2.6×10-5Nmax2≤(V1/Vm)。各壓縮元件的壓縮工序的相位差也可以采用以180°為中心，從150°到210°的范圍。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得使用能夠防止高壓用壓縮元件中的性能降低的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機而可以在全部的動作范圍內(nèi)實現(xiàn)高性能系數(shù)COP的空氣調(diào)節(jié)器。


圖1是本發(fā)明的一個實施方式的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機的縱剖面圖。
圖2是使用了本發(fā)明的一個實施方式的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機的空氣調(diào)節(jié)器的構(gòu)成圖。
圖3是說明2級壓縮機的各壓縮室和中間空間的壓力變動的圖。
圖4是表示轉(zhuǎn)速N和性能系數(shù)COP的關(guān)系的圖。
圖5是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓縮機的(V1/Vm)和轉(zhuǎn)速Ns的關(guān)系的圖。
圖6是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓縮機的轉(zhuǎn)速N和性能系數(shù)COP的關(guān)系的圖。
圖7是表示本發(fā)明的一個實施方式的空氣調(diào)節(jié)器的控制電路的方框圖。
圖8是表示本發(fā)明的一個實施方式的空氣調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速N和性能系數(shù)COP的關(guān)系的圖。
圖9是本發(fā)明的其他的實施方式的空氣調(diào)節(jié)器的構(gòu)成圖。
圖中1-壓縮機，2-旋轉(zhuǎn)軸，5-偏心部，10-缸，11-滾筒，14-電動機，20-壓縮元件，23-壓縮室，25-吸入口，32-中間空間。
具體實施例方式
使用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。首先，圖1中，壓縮機1具有由底部21、蓋部12和筒部22構(gòu)成的密閉容器13。在密閉容器13內(nèi)部的上方，設(shè)有具有定子7和轉(zhuǎn)子8的電動機14。與電動機14連接的旋轉(zhuǎn)軸2具有2個偏心部5，被主軸承9和副軸承19支撐。在該旋轉(zhuǎn)軸2上，從電動機14側(cè)開始，依次層疊具有端板部9a的主軸承9、高壓用壓縮元件20b、中間分隔板15、低壓用壓縮元件20a及具有端板部19a的副軸承19，由螺栓等連接元件(未圖示)一體化。
端板部9a通過焊接被固定在筒部22的內(nèi)壁上，支撐主軸承9。端板部19a被副軸承19支撐。而且，本實施方式雖然用螺栓等固定端板部19a，但是也可以利用焊接固定在筒部22上。
各壓縮元件20a和20b如下構(gòu)成。低壓用壓縮元件20a以副軸承19、圓筒狀的缸10a、嵌合在偏心部5a的外周的圓筒狀的滾筒11、中間分隔板15構(gòu)成壓縮室23a。另外，高壓用壓縮元件20b以主軸承9、圓筒狀的缸10b、嵌合在偏心部5b的外周的圓筒狀的滾筒11、中間分隔板15構(gòu)成壓縮室23b。這些壓縮室23a、23b通過與螺旋彈簧之類的彈力施加機構(gòu)連接的平板狀的翼片18一邊接觸與偏心部5a、5b的偏心運動配合而旋轉(zhuǎn)的滾筒11a、11b的外周上一邊進行進退運動，將壓縮室23a、23b分割為壓縮空間和吸入空間。
壓縮元件20通過偏心部5進行偏心旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動滾筒11。如圖1所示，偏心部5a和偏心部5b的相位相差180°，壓縮元件20a、20b的壓縮工序的相位差為180°。即，2個壓縮元件的壓縮工序相位相反。
將作為動作流體的氣體制冷劑的流動用圖1的箭頭表示。穿過配管31而供給的低壓Ps的氣體制冷劑從與配管31連接的吸入口25a被吸入低壓用壓縮元件20a內(nèi)，通過滾筒11a進行偏心旋轉(zhuǎn)，被壓縮至中間壓Pm。當壓縮室23a內(nèi)的壓力達到預先設(shè)定的壓力時就會開口的噴出閥28a在中間壓Pm下開口后，達到中間壓Pm的氣體制冷劑就會向與噴出口26a連通的噴出空間33噴出。該噴出空間33是通過副軸承19和外罩35而與密閉容器13內(nèi)的密閉空間29隔離的空間，其內(nèi)部壓力基本上達到中間壓Pm。中間流路30是將噴出空間33和吸入口25b連通的流路。由噴出空間33和中間流路30及吸入口25b構(gòu)成的一個連通的空間是與密閉容器13隔開而內(nèi)部壓力為中間壓Pm的中間空間32(圖1中被虛線包圍的部分)。所以，從噴出閥28a開口的噴出口26a噴出的壓力Pm的氣體制冷劑在被向噴出空間33噴出后，經(jīng)過中間流路30，達到與高壓壓力元件20b的壓力室23b連通的吸入口25b。
然后，經(jīng)過中間流路30從吸入口25b被吸入高壓用壓縮元件20b內(nèi)的中間壓Pm的氣體制冷劑由于滾筒11b進行公轉(zhuǎn)而被壓縮至高壓Pd。當壓縮室23b內(nèi)的壓力達到預先設(shè)定的壓力時就會開口的噴出閥28b在高壓Pd下開口后，氣體制冷劑就會從噴出口26b向作為密閉容器13的內(nèi)部空間的密閉空間29噴出。被向該密閉空間29b噴出的氣體制冷劑通過電動機14的空隙而由噴出管27噴出。
將使用了圖1中說明的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機的冷凍循環(huán)的構(gòu)成表示在圖2中。從壓縮機1中噴出的高壓Pd的氣體制冷劑在被冷凝器3冷凝后，被膨脹機構(gòu)4減壓至低壓Ps。其后，在蒸發(fā)器16中蒸發(fā)，成為氣體制冷劑，被從吸入口25a吸入低壓用壓縮元件20a內(nèi)。壓縮機1的氣體制冷劑在各壓縮室23中移動的過程如使用圖1所說明的那樣。下面將使用圖2，說明各壓縮室23a、23b的關(guān)系。
旋轉(zhuǎn)式壓縮機，隨著偏心部5a的曲柄轉(zhuǎn)角以翼片18的位置為基準變化，而變化壓縮室23的容積，進行制冷劑的壓縮。該圖2中，低壓用壓縮元件20a位于曲柄轉(zhuǎn)角180°的位置。被翼片18所分隔，在壓縮室23a中存在2個空間，即壓縮空間及吸入空間。另一方面，高壓壓縮元件20b的曲柄轉(zhuǎn)角為0°(360°)，與低壓壓縮元件20a錯開180°的相位。該高壓壓縮元件20b的狀態(tài)是在低壓壓縮元件20a中存在的兩個空間當中壓縮空間的容積基本上達到最小的狀態(tài)，是吸入空間的容積基本上達到最大的狀態(tài)。即，是高壓壓縮元件20b與作為中間空間32的一部分的吸入口25b瞬間地斷開連接，而與下一個吸入空間連通之前不久的狀態(tài)。
下面將對旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機1的各壓縮元件20的連續(xù)的壓力變化進行說明。圖3中，下段的壓力P1和中間空間壓力P3分別表示低壓用壓縮元件20a的壓力的變化和中間空間32的壓力的變化。圖3的中段的壓力P3’表示中間空間32的中央部的壓力變化。此外，壓力P3”和壓力P2分別表示中間空間32的吸入口25b的壓力變化和高壓用壓縮元件20b的壓縮室23b內(nèi)的壓力變化。
如圖3的下段所示，低壓用壓縮元件20a的壓縮室23a的壓力P1伴隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化，從低壓Ps變化到中間壓Pm。被低壓用壓縮元件20a壓縮的中間空間壓力P3由于各壓縮元件20的相位差為180°，因此當?shù)蛪河脡嚎s元件20a的噴出閥28a關(guān)閉時(低壓用壓縮元件20a的壓縮工序)，由于高壓用壓縮元件20b的吸入，氣體制冷劑不足而降低(參照圖3的下段、壓力P3)。相反，當噴出閥28a打開時(低壓用壓縮元件20a的噴出工序)，低于中間壓Pm的中間空間壓力P3上升至中間壓Pm后，由于低壓用壓縮元件20a的噴出，氣體制冷劑過多，因而中間空間壓力P3從中間壓Pm開始上升。所以，壓縮室23a的噴出后不久的中間壓Pm相對于曲柄轉(zhuǎn)角成波狀變動。這里，圖3的虛線是中間壓Pm，是中間空間壓力P3的平均值。
另外，壓縮室23a的噴出后不久的中間壓Pm由于通過中間空間32，因此在壓縮室23b的吸入前不久，相位慢Δτ。所以，即使將各壓縮元件20的相位差設(shè)定為180°，由于壓縮機1的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，在高壓用壓縮元件20b中有時也會產(chǎn)生吸入前不久的中間空間壓力P3的上升和壓縮室23b的吸入開始的一致。此時，由于壓縮室23b的壓縮開始壓力P3較高，因此壓縮機的輸入劇增，導致壓縮效率的降低。另外，以帶來此種狀態(tài)的轉(zhuǎn)速使壓縮機運轉(zhuǎn)時，還會導致使用該壓縮機的冷凍裝置的性能系數(shù)COP的降低。
該高壓用壓縮元件20b中的中間空間壓力P3的上升間隔和氣體制冷劑的吸入間隔的相位的干涉取決于制冷劑的循環(huán)流量和中間空間32的容積Vm(以下稱為中間容積)以及壓縮機的轉(zhuǎn)速N。由于制冷劑的循環(huán)流量與低壓用壓縮元件20a的行程容積V1和轉(zhuǎn)速N大致成比例，因此由干涉造成的性能降低與中間容積Vm、低壓用壓縮元件的行程容積V1、轉(zhuǎn)速N有關(guān)，形成圖4的特性。
圖4的橫軸為轉(zhuǎn)速N，縱軸為空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)COP。將使用了旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機1的空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)COP用C2表示。圖4中，將單級壓縮機的性能系數(shù)COP也以C1同時表示。
單級壓縮機的性能系數(shù)COP伴隨著轉(zhuǎn)速N的增大而具有極大值，其后緩慢地降低。2級壓縮機1中，性能系數(shù)COP對于轉(zhuǎn)速N的依賴性就極大值而言大致相同。整體上，2級壓縮機1的性能系數(shù)COP增大。但是，相對于特定的低壓用壓縮元件的行程容積和中間容積的比(V1/Vm)，將先前所述的高壓用壓縮元件20b中的相位的干涉放大的特定的轉(zhuǎn)速Ns，表示出性能系數(shù)COP達到極小值的特性。該性能的降低大約有3到8％左右，使空氣調(diào)節(jié)器的性能大幅度降低。性能降低的范圍根據(jù)與單級的壓縮機的性能系數(shù)COP的比較，作為轉(zhuǎn)速N，以特定轉(zhuǎn)速Ns為中心從0.85Ns到1.15Ns的范圍。
如圖4的虛線所示，當改變特定容積比(V1/Vm)時，特定轉(zhuǎn)速Ns發(fā)生變化。這是因為，由于當特定容積比(V1/Vm)變化時，相位延遲Δτ即發(fā)生變化，因此中間空間壓力P3的變動和壓縮室23b的吸入開始間隔的干涉狀態(tài)發(fā)生變化。這里，特定轉(zhuǎn)速Ns如圖4中所示，特定容積比(V1/Vm)為支配參數(shù)，可以忽略壓力條件的影響。
所以，適用本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器不在至少包括特定的轉(zhuǎn)速Ns的前后的轉(zhuǎn)速的、性能系數(shù)COP比單級壓縮機的性能系數(shù)COP還低的轉(zhuǎn)速區(qū)域中進行運轉(zhuǎn)。具體來說，提高2級壓縮機的轉(zhuǎn)速，超越性能系數(shù)COP的極大值后，以實質(zhì)上很短的時間越過特定的轉(zhuǎn)速區(qū)域，使之增速至超過該轉(zhuǎn)速區(qū)域的轉(zhuǎn)速。當從以超過該轉(zhuǎn)速區(qū)域的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)開始，以比該轉(zhuǎn)速區(qū)域更低的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，同樣按照以比其它區(qū)域短的時間越過該轉(zhuǎn)速區(qū)域的方式來改變轉(zhuǎn)速。通過像這樣進行2級壓縮機的轉(zhuǎn)速控制，就可以極大地減少在性能系數(shù)COP降低的轉(zhuǎn)速區(qū)域中的運轉(zhuǎn)時間，從而可以提高空氣調(diào)節(jié)器的性能。
下面使用附圖對本發(fā)明的一個實施方式進行更具體地說明。例如在旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機1中，使用制冷劑R410A作為動作流體，并將其作為空氣調(diào)節(jié)器中使用的壓縮機。此時，壓縮機1的轉(zhuǎn)速N由變頻器控制，動作的最大轉(zhuǎn)速Nmax、最小轉(zhuǎn)速Nmin的比在1.4以上。
本實施方式的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機1的基本的構(gòu)成如圖1所示。通過相對于運轉(zhuǎn)該壓縮機1的最小轉(zhuǎn)速Nmin[1/秒]及最大轉(zhuǎn)速Nmax[1/秒]，將中間容積Vm和低壓用壓縮元件20a的行程容積V1的特定容積比(V1/Vm)設(shè)為(V1/Vm)≤1.4×10-5Nmin2、2.6×10-5Nmax2≤(V1/Vm)，則可以在將壓縮機1搭載于空氣調(diào)節(jié)器上時，在全部的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速中，使性能系數(shù)COP提高。這里，對于制冷劑R410A的情況，雖然需要轉(zhuǎn)速的比(Nmax/Nmin)＞1.4的條件，但是該條件在用變頻器控制壓縮機的轉(zhuǎn)速的空氣調(diào)節(jié)器中是一般性的條件。本實施方式的壓縮機1中，具體來說，采用(Nmax/Nmin)＝6，(V1/Vm)＝2.6×10-5Nmax2。
對于所述的特定容積比(V1/Vm)和最小及最大壓縮機轉(zhuǎn)速的關(guān)系進行說明。首先，如圖4所示，在旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機的特定容積比(V1/Vm)和使性能系數(shù)COP為極小的特定轉(zhuǎn)速Ns中成立相關(guān)關(guān)系。圖5中，表示特定容積比(V1/Vm)和特定轉(zhuǎn)速Ns的關(guān)系。如圖5所示，兩者的關(guān)系可以用Ns＝230(V1/Vm)0.5來近似，特定轉(zhuǎn)速Ns對應于特定容積比(V1/Vm)而發(fā)生變化。另外，如圖4所示，由于在從0.85Ns到1.15Ns的范圍中，性能降低，因此壓縮機1的特定容積比(V1/Vm)的上限值采用與Ns＝1.18Nmax(Nmax＝0.85Ns)相當?shù)?.6×10-5Nmax2，以使在Nmax以下性能不降低。
相反，壓縮機1的特定容積比(V1/Vm)的下限值為與Ns＝0.87Nmin(Nmin＝1.15Ns)相當?shù)?.4×10-5Nmin2，以在Nmin以上性能不降低。當將它們的關(guān)系用特定容積比(V1/Vm)表示時，則為(V1/Vm)≤1.4×10-5Nmin2、2.6×10-5Nmax2≤(V1/Vm)。
圖6中，表示本實施方式的壓縮機1的轉(zhuǎn)速N和搭載了該壓縮機1的空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)COP的關(guān)系。壓縮機1由于將特定容積比(V1/Vm)設(shè)為2.6×10-5Nmax2，因此使性能系數(shù)COP為極小的轉(zhuǎn)速Ns就變?yōu)?.18Nmax(Nmax＝0.85Ns)。直至所使用的最大轉(zhuǎn)速Nmax為止，壓縮室23b中的相位的干涉被抑制，從而可以在全部的動作范圍中使壓縮機1高效率地動作。
在該圖6中，將作為本實施方式的應用例的特定容積比(V1/Vm)＝1.4×10-5Nmin2的特性用虛線表示。此時，相反地，使性能系數(shù)COP達到極小的轉(zhuǎn)速Ns變?yōu)?.87Nmin(Nmin＝1.15Ns)。從該應用例中可以看到，在所使用的最小轉(zhuǎn)速Nmin以上的全部動作范圍中，可以使壓縮機1高效率地動作。
下面使用圖7和圖8進行說明。本發(fā)明的一個實施方式的空氣調(diào)節(jié)器是在從壓縮機的最小轉(zhuǎn)速到最大轉(zhuǎn)速控制運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)低壓用壓縮元件的行程容積(V1)、低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件之間的中間空間的容積(Vm)的關(guān)系對考慮了空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)COP的壓縮機的轉(zhuǎn)速Ns進行了研究，使規(guī)定的(V1/Vm)的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機1以最小轉(zhuǎn)速Nmin≤Ns≤最大轉(zhuǎn)速Nmax動作，從而提高了設(shè)計的通用性的裝置。即，目的在于，即使在空氣調(diào)節(jié)器的最大能力、最小能力不同的情況下，也可以使用相同的旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機1提高性能系數(shù)COP。
本實施方式的空氣調(diào)節(jié)器的構(gòu)成雖然與圖1相同，但是在壓縮機1和其轉(zhuǎn)速N的控制上有特征。
將壓縮機1的轉(zhuǎn)速N的控制電路表示在圖7中?？諝庹{(diào)節(jié)器的使用者從遙控器或輸入終端等指示裝置(未圖示)輸入室內(nèi)的溫度或濕度或風量的設(shè)定值?？刂齐娐返男盘柦邮詹?01接收該輸入信號。在信號接收部201變換所接收的輸入信號，成為膨脹機構(gòu)的減壓量或鼓風機轉(zhuǎn)速的控制信號和對壓縮機1的控制信號而發(fā)送。
對壓縮機1的控制信號具體來說是室內(nèi)溫度的指令值T*，與來自設(shè)置在室內(nèi)機(未圖示)上的溫度檢測器202的測定值的差ΔT被向下游傳遞。其后，按照大致與ΔT成比例的方式，用轉(zhuǎn)速變換部203進行轉(zhuǎn)速變換，傳遞轉(zhuǎn)速信號ΔN。ΔN與來自轉(zhuǎn)速檢測器204的測定值N的和成為轉(zhuǎn)速信號N*。
在第1判斷部205中，根據(jù)儲存在未圖示的存儲部中的壓縮機1的最小運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和最大運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)速信號N*在0.85Ns以上并且在1.15Ns以下時，在第2判斷部206中進行對ΔN的判斷。具體來說，在ΔN在0以上，即增加轉(zhuǎn)速N的情況下，采用N*＝1.15Ns以上的1.17Ns，在ΔN在0以下，即減小轉(zhuǎn)速N的情況下，采用比N*＝0.85Ns更小的0.83Ns，來變換信號。在第1判斷部205中，當轉(zhuǎn)速信號N*小于0.85Ns或大于1.15Ns時，不進行轉(zhuǎn)速信號N*的變換。具有本控制電路的本實施方式的空氣調(diào)節(jié)器中，使壓縮機1以這些轉(zhuǎn)速信號N*動作。這里，N*＝1.17Ns、N*＝0.83Ns分別是考慮到溫度或轉(zhuǎn)速的檢測誤差或轉(zhuǎn)速的控制靈敏度而對1.15Ns、0.85Ns進行了增減的值。
像這樣控制的本實施方式的空氣調(diào)節(jié)器中，如圖8所示，動作范圍就會小于0.85Ns(動作A)或大于1.15Ns(動作B)，在使性能降低的極小值Ns(0.85Ns≤轉(zhuǎn)速N≤1.15Ns)以外使壓縮機1動作。所以，本發(fā)明的一個實施方式的空氣調(diào)節(jié)器由于可以高效率地使用旋轉(zhuǎn)2級式壓縮機1，因此能夠?qū)崿F(xiàn)全部運轉(zhuǎn)范圍中的高性能化。
下面對適用本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器的其他的實施方式進行說明。該空氣調(diào)節(jié)器使用噴射循環(huán)。如圖9所示，從作為本發(fā)明的一個實施方式的旋轉(zhuǎn)2級式壓縮機1中噴出的高壓Pd的制冷劑氣體在冷凝器3中冷凝后，在第一膨脹機構(gòu)4中膨脹，壓力被減壓至中間壓Pm。該被減壓后的制冷劑氣體在氣液分離器6中被分離為氣體和液體。被分離的液體制冷劑在被位于氣液分離器6的下游的第2膨脹機構(gòu)4中進一步被減壓至低壓Ps后，在蒸發(fā)器16中蒸發(fā)，成為氣體制冷劑。低壓Ps的氣體制冷劑被從吸入口25a吸入低壓用壓縮元件20a內(nèi)，嵌合在偏心部5a上的滾筒11a進行公轉(zhuǎn)，從而被壓縮至中間壓Pm，向中間空間32噴出。
中間空間32的氣體制冷劑與從和氣液分離器6與中間流路30連通的噴射流路17導入的中間壓Pm的氣體制冷劑混合。其后，通過嵌合在偏心部5b上的滾筒11b進行公轉(zhuǎn)，從吸入口25b被吸入高壓用壓縮元件20b內(nèi)的中間壓Pm的氣體制冷劑被壓縮至高壓力Pd，從噴出管27噴出。
此種噴射循環(huán)由于在蒸發(fā)器16中將傳熱性能低的氣體制冷劑分流，因此減少了向低壓側(cè)壓縮元件20a的多余的循環(huán)流量，從而減少了壓縮工作，提高了空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)COP。另外，也可以采用如下的可以切換的構(gòu)成，即，在噴射循環(huán)流路17的途中，設(shè)置開閉流路17的雙向閥34，當打開雙向閥34時，就成為噴射循環(huán)，當關(guān)閉雙向閥34時，就成為圖2所示的通常的冷凍循環(huán)。
本實施方式的空氣調(diào)節(jié)器中，使噴射流路17的流路截面積小于中間空間32的最小流路截面積。中間空間32的最小流路截面積是中間流路32和吸入口25b的流路截面積(參照圖1)。利用本實施方式，可以限制過多的氣體制冷劑從噴射流路17向中間空間32的流入流出。另外，可以極大地抑制由噴射流路17的內(nèi)容積造成的中間空間32的變化。所以，可以不使圖3所示的中間壓Pm的相位延遲Δτ變化地進行噴射。因此，就可以充分利用壓縮機1的特性，獲得噴射循環(huán)的效果。
權(quán)利要求
1.一種空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，具備將旋轉(zhuǎn)壓縮機、冷凝從該旋轉(zhuǎn)壓縮機噴出的高壓的氣體制冷劑的冷凝器、使被冷凝的制冷劑膨脹至低壓的膨脹機構(gòu)、和使膨脹了的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器依次連接的冷凍循環(huán)，以及控制所述壓縮機的轉(zhuǎn)速的控制部；由該控制部在規(guī)定的轉(zhuǎn)速區(qū)域的前后對所述壓縮機進行運轉(zhuǎn)控制，其中上述旋轉(zhuǎn)壓縮機在密閉容器內(nèi)具備電動機、被該電動機驅(qū)動并具有2個偏心部的旋轉(zhuǎn)軸、將分別在壓縮室中具有利用所述偏心部的偏心旋轉(zhuǎn)進行公轉(zhuǎn)運動的滾筒的低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件夾隔分隔板設(shè)置的旋轉(zhuǎn)壓縮元件、與所述低壓用壓縮元件的壓縮室和高壓用壓縮元件的壓縮室連接并與所述密閉容器的內(nèi)部空間隔開的中間空間，并且所述低壓用壓縮元件和所述高壓用壓縮元件的壓縮工序的相位差大約為180°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，所述控制部將所述壓縮機控制為除去所述轉(zhuǎn)速區(qū)域的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)壓縮機的所述低壓用壓縮元件的行程容積(V1)和所述中間空間的容積(Vm)的比(V1/Vm)，在將所述旋轉(zhuǎn)壓縮機的最小運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)為Nmin[1/秒]、將最大運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)為Nmax[1/秒]時，為(V1/Vm)≤1.4×10-5Nmin2及2.6×10-5Nmax2≤(V1/Vm)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中任意一項所述的空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，所述膨脹機構(gòu)由將被所述冷凝器冷凝的制冷劑減壓膨脹至中間壓力的第一膨脹機構(gòu)、將由該第一膨脹機構(gòu)膨脹的中間壓力的制冷劑膨脹而向所述蒸發(fā)器供給的第二膨脹機構(gòu)構(gòu)成，具備與所述第一膨脹機構(gòu)和所述第二膨脹機構(gòu)連接并將氣體制冷劑和液體制冷劑分離的氣液分離器、將該氣液分離器的氣體制冷劑區(qū)域和所述中間空間連通的噴射流路，該噴射流路的流路截面積小于所述中間空間的最小流路截面積。
5.一種空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，具備將旋轉(zhuǎn)壓縮機、冷凝從該旋轉(zhuǎn)壓縮機噴出的高壓的氣體制冷劑的冷凝器、使被冷凝的制冷劑膨脹至低壓的膨脹機構(gòu)、和使膨脹了的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器依次連接的冷凍循環(huán)，以及控制所述壓縮機的轉(zhuǎn)速的控制部；該控制部具有儲存所述壓縮機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速的存儲部，從所述壓縮機的最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速中，以避開使該空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)(COP)為極小的所述壓縮機的轉(zhuǎn)速(Ns)的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，其中上述旋轉(zhuǎn)壓縮機在密閉容器內(nèi)具備電動機、被該電動機驅(qū)動并具有2個偏心部的旋轉(zhuǎn)軸、將分別在壓縮室中具有利用所述偏心部的偏心旋轉(zhuǎn)進行公轉(zhuǎn)運動的滾筒的低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件夾隔分隔板設(shè)置的旋轉(zhuǎn)壓縮元件、與所述低壓用壓縮元件的壓縮室和高壓用壓縮元件的壓縮室連接并與所述密閉容器的內(nèi)部空間隔開的中間空間，并且所述低壓用壓縮元件和所述高壓用壓縮元件的壓縮工序的相位差大約為180°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，所述控制部根據(jù)所述壓縮機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速及所述旋轉(zhuǎn)壓縮機的中間空間的容積(Vm)和低壓用壓縮元件的行程容積(V1)的比的關(guān)系，求得使該空氣調(diào)節(jié)器的性能系數(shù)(COP)為極小的所述壓縮機的轉(zhuǎn)速(Ns)，以避開該轉(zhuǎn)速Ns的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)壓縮機的所述低壓用壓縮元件的行程容積(V1)和所述中間空間的容積(Vm)的比(V1/Vm)，在將所述旋轉(zhuǎn)壓縮機的最小運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)為Nmin[1/秒]、將最大運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)為Nmax[1/秒]時，為(V1/Vm)≤1.4×10-5Nmin2及2.6×10-5Nmax2≤(V1/Vm)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7中任意一項所述的空氣調(diào)節(jié)器，其特征是，所述膨脹機構(gòu)由將被所述冷凝器冷凝的制冷劑減壓膨脹至中間壓力的第一膨脹機構(gòu)、將由該第一膨脹機構(gòu)膨脹的中間壓力的制冷劑膨脹而向所述蒸發(fā)器供給的第二膨脹機構(gòu)構(gòu)成，具備與所述第一膨脹機構(gòu)和所述第二膨脹機構(gòu)連接并將氣體制冷劑和液體制冷劑分離的氣液分離器、將該氣液分離器的氣體制冷劑區(qū)域和所述中間空間連通的噴射流路，該噴射流路的流路截面積小于所述中間空間的最小流路截面積。
9.一種旋轉(zhuǎn)壓縮機，在密閉容器內(nèi)具備電動機、被該電動機驅(qū)動并具有2個偏心部的旋轉(zhuǎn)軸、將分別在壓縮室中具有利用所述偏心部的偏心旋轉(zhuǎn)進行公轉(zhuǎn)運動的滾筒的低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件夾隔分隔板設(shè)置的旋轉(zhuǎn)壓縮元件、與所述低壓用壓縮元件的壓縮室和所述高壓用壓縮元件的壓縮室連接并與所述密閉容器的內(nèi)部空間隔開的中間空間，并且所述低壓用壓縮元件和所述高壓用壓縮元件的壓縮工序的相位差大約為180°，其特征是，當該壓縮機的最小運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為Nmin[1/秒]、最大運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為Nmax[1/秒]時，低壓用壓縮元件的行程容積(V1)和所述中間空間的容積(Vm)的比(V1/Vm)為(V1/Vm)≤1.4×10-5Nmin2及2.6×10-5Nmax2≤(V1/Vm)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種空氣調(diào)節(jié)器，具備具有旋轉(zhuǎn)壓縮機的冷凍循環(huán)、控制壓縮機的旋轉(zhuǎn)的控制部，其中旋轉(zhuǎn)壓縮機具備兼有低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件的旋轉(zhuǎn)壓縮元件、與所述低壓用壓縮元件和高壓用壓縮元件連接的中間空間，并且低壓用壓縮元件和所述高壓用壓縮元件的壓縮工序的相位差為180°。通過使中間空間的容積(Vm)和低壓用壓縮元件的行程容積(V1)的比相對于壓縮機所使用的最小轉(zhuǎn)速(Nmin)、壓縮機所使用的最大轉(zhuǎn)速(Nmax)而處于特定的范圍內(nèi)，在搭載該旋轉(zhuǎn)式2級壓縮機的空氣調(diào)節(jié)器的全部的動作范圍中提高了性能系數(shù)(COP)。由此，可在其運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)獲得高性能系數(shù)(COP)。
文檔編號F25B1/10GK1721786SQ200410011978
公開日2006年1月18日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者久保田淳, 岸康弘, 津久井和則 申請人:日立家用電器公司