JP2008082214A - Hermetic scroll compressor and refrigeration cycle equipped with the same - Google Patents
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Abstract
【課題】
冷凍サイクルにおいて、圧縮室間の冷媒ガスの漏洩を防止するとともに、フルパワー運転時の再膨張ロスの発生を防止する。
【解決手段】
冷凍サイクル用の密閉型スクロール圧縮機30は、台板にラップが形成された固定スクロール6と、この固定スクロールのラップに係合するラップが台板に形成された旋回スクロール7とを有する。固定スクロールと旋回スクロールとを密閉容器1内に保持する。固定スクロール内部に形成される圧縮室を密閉型スクロール圧縮機の吸込み部に連通させる容量制御部48を設ける。容量制御部は、固定スクロールの外周側から固定スクロール内部に形成される圧縮室に貫通する連通穴14,15に保持した弁体13を有する。
【選択図】図1【Task】
In the refrigeration cycle, leakage of refrigerant gas between the compression chambers is prevented, and re-expansion loss during full power operation is prevented.
[Solution]
The hermetic scroll compressor 30 for the refrigeration cycle includes a fixed scroll 6 in which a wrap is formed on a base plate, and a turning scroll 7 in which a wrap that engages with the wrap of the fixed scroll is formed on the base plate. The fixed scroll and the orbiting scroll are held in the sealed container 1. A capacity control unit 48 is provided for communicating a compression chamber formed inside the fixed scroll with a suction unit of the hermetic scroll compressor. The capacity control unit has a valve body 13 held in communication holes 14 and 15 penetrating from the outer peripheral side of the fixed scroll to a compression chamber formed inside the fixed scroll.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、密閉型スクロール圧縮機に係り、特に、ヒートポンプ給湯機や空気調和機,冷気応用製品等の冷凍サイクルを有する製品に好適な密閉形スクロール圧縮機に関する。 The present invention relates to a hermetic scroll compressor, and more particularly, to a hermetic scroll compressor suitable for a product having a refrigeration cycle such as a heat pump water heater, an air conditioner, and a cold air application product.
従来から、冷凍機器、特に空調機器では、総合効率を改善するために、機器の起ち上がり運転時には機器をフルパワーで運転し、設定温度に達したらその状態を維持する、いわゆるパワーセーブ運転を実行している。パワーセーブ運転の方法は種々あり、例えば圧縮機の容量を変化させる方法や圧縮機の回転速度を変化させる方法等が挙げられる。圧縮機の容量を変化させる方法は、主に電動機を一定速で運転するような場合に用いられる。 Conventionally, in refrigeration equipment, especially air conditioning equipment, in order to improve overall efficiency, so-called power save operation is performed in which the equipment is operated at full power when the equipment is started up and maintained at the set temperature. is doing. There are various power saving operation methods, such as a method of changing the capacity of the compressor and a method of changing the rotational speed of the compressor. The method of changing the capacity of the compressor is mainly used when the electric motor is operated at a constant speed.
従来の容量制御に用いる圧縮機の例が、特許文献1,2に記載されている。特許文献1に記載のスクロール圧縮機では、固定スクロールの台板に、ラップ間の寸法程度の直径を有する円形のガス抜き穴を穿設している。そして、パワーセーブ運転するときは、圧縮途中の冷媒ガスを吸込み室に還流している。
Examples of compressors used for conventional capacity control are described in
一方、特許文献2に記載のスクロールでは、固定スクロール台板に直立して設けたラップの側面付近に、ラップの板厚より幅の狭い溝状のガス抜き穴を穿設している。そして、パワーセーブ運転するときには、圧縮途中の冷媒ガスを吸込み室に還流している。
On the other hand, in the scroll described in
しかしながら特許文献1に記載の従来のスクロール圧縮機では、機器の起ち上がり時にフルパワー運転するために、バイパス流路をバイパス弁で閉塞させている。ところで、バイパス弁を用いて閉塞させるときに、バイパス弁を固定スクロール台板から突き出させると、旋回スクロールのラップ先端と干渉する。そのため、バイパス弁は固定スクロールの台板から突き出ないようにする必要がある。そこで、バイパス弁の先端と固定スクロール台板の表面との間に僅かな隙間が形成されるのが実状である。隙間があると、この隙間を通して圧縮室間の冷媒ガスが漏洩し、圧縮機の性能が低下するという不具合を生じる。
However, in the conventional scroll compressor described in
特許文献2に記載のスクロール圧縮機では、上記特許文献1が有する隙間形成による圧縮ガスの漏洩という不具合を解消するために、固定スクロール台板のラップ側面近くにラップの板厚より幅の狭い溝状の冷媒ガス抜き穴を穿設している。しかしながら、この溝を形成することにより加工時間が長くなる。また、バイパス弁部に圧縮に寄与しないデッドボリューム域が形成されるので、フルパワー運転時に再膨張ロスが発生する。
In the scroll compressor described in
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は圧縮室間の冷媒ガスの漏洩を防止するとともに、フルパワー運転時の再膨張ロスの発生を防止することにある。本発明の他の目的は、簡単な構成で、上記目的を達成することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to prevent leakage of refrigerant gas between compression chambers and to prevent occurrence of reexpansion loss during full power operation. Another object of the present invention is to achieve the above object with a simple configuration.
上記目的を達成する本発明の特徴は、台板にラップが形成された固定スクロールと、この固定スクロールのラップに係合するラップが台板に形成された旋回スクロールとを有し、これら固定スクロールと旋回スクロールとを密閉容器内に保持した冷凍サイクル用の密閉型スクロール圧縮機において、固定スクロール内部に形成される圧縮室をこの密閉型スクロール圧縮機の吸込み部に連通させる容量制御部を設け、この容量制御部では、固定スクロールの外周側から固定スクロール内部に形成される圧縮室に貫通する連通穴が固定スクロールのラップの側面部に形成されており、この連通穴に弁体を保持したことにある。 A feature of the present invention that achieves the above object is that it has a fixed scroll in which a wrap is formed on a base plate, and a turning scroll in which a wrap that engages with the wrap of the fixed scroll is formed on the base plate. In the sealed scroll compressor for the refrigeration cycle in which the orbiting scroll is held in the sealed container, a capacity control unit is provided for communicating the compression chamber formed in the fixed scroll with the suction portion of the sealed scroll compressor, In this capacity control unit, a communication hole penetrating from the outer peripheral side of the fixed scroll to the compression chamber formed inside the fixed scroll is formed in the side surface portion of the wrap of the fixed scroll, and the valve body is held in this communication hole. It is in.
そしてこの特徴において、容量制御部は固定スクロールに取り付けたパイプを有し、このパイプに密閉形スクロール圧縮機の吐出ガスおよび吸込みガスを選択的に供給する手段を設けるのがよい。また、旋回スクロールの旋回の際に、旋回スクロールの最外周部の外周面と固定スクロールの最外周部の内周面とが形成する圧縮室から圧縮が開始されるよう旋回スクロールと固定スクロールを形成するのがよい。さらにまた、弁体を電気的に駆動する駆動手段を設けてもよく、作動ガスがHFC系冷媒あるいはR744冷媒であってもよい。流量制御部に、このスクロール圧縮機の吸込み室に連通する周方向に延在した溝を形成し、この溝を横切って弁体が移動可能としてもよい。 In this feature, the capacity control unit has a pipe attached to the fixed scroll, and it is preferable to provide means for selectively supplying the discharge gas and the suction gas of the hermetic scroll compressor to the pipe. Further, when the orbiting scroll is turned, the orbiting scroll and the fixed scroll are formed so that the compression is started from the compression chamber formed by the outer peripheral surface of the outermost peripheral portion of the orbiting scroll and the inner peripheral surface of the outermost peripheral portion of the fixed scroll. It is good to do. Furthermore, a driving means for electrically driving the valve body may be provided, and the working gas may be an HFC refrigerant or an R744 refrigerant. A groove extending in the circumferential direction communicating with the suction chamber of the scroll compressor may be formed in the flow rate control unit, and the valve body may be movable across the groove.
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、上記密閉形スクロール圧縮機のいずれかを搭載し、この密閉形スクロール圧縮機について容量制御および回転数制御の双方の制御を可能とする制御手段を冷凍サイクルが有することにある。 Another feature of the present invention that achieves the above object is to provide a control means that is equipped with any of the above-mentioned hermetic scroll compressors and enables both capacity control and rotational speed control for this hermetic scroll compressor. The refrigeration cycle has.
本発明によれば、容量制御運転可能な圧縮機において、圧縮途中の冷媒ガスを固定スクロール内壁面に設けたバイパス通路から吸込み空間に戻すので、旋回スクロールのラップで仕切られた圧縮室間の冷媒ガスの漏洩を防止できる。また、冷媒ガス流路の面積を十分確保できる。さらに、開閉可能な弁体を収納する1個の連通穴を形成して吸込み空間に連通させたので、加工工数を少なくできる。また、フルパワー運転時に、弁体の先端部に生ずる圧縮に寄与しないデッドボリュームを低減でき、これら圧縮機に寄与しない部分のガスが再膨張するロスを抑制できる。 According to the present invention, in the compressor capable of capacity control operation, the refrigerant gas being compressed is returned to the suction space from the bypass passage provided on the inner wall surface of the fixed scroll, so that the refrigerant between the compression chambers partitioned by the wrap of the orbiting scroll Gas leakage can be prevented. In addition, a sufficient area of the refrigerant gas channel can be secured. Furthermore, since one communication hole for accommodating the valve body that can be opened and closed is formed and communicated with the suction space, the number of processing steps can be reduced. Moreover, the dead volume which does not contribute to the compression which arises at the front-end | tip part of a valve body at the time of full power operation can be reduced, and the loss which the gas of the part which does not contribute to these compressors re-expands can be suppressed.
圧縮機を容量制御して用いることは、主として空調機器においてエネルギー効率を向上させる観点から利用されている。その理由は、一定速の電動機であれば、起動時に速やかにフルパワーを出力できるからである。しかも、起動後の過渡運転から安定運転に移行したら、容量制御運転であるパワーセーブ運転とすることが可能であり、その場合にはフルパワーで断続運転させるよりも高効率が得られる。また、暖房運転では冷房運転よりも大きな冷凍能力が必要なので、容量制御はその点でも都合がよい。つまり、暖房運転時にはフルパワー運転し、冷房運転時にはパワーセーブ運転とすればよいからである。 The use of compressors with capacity control is mainly used from the viewpoint of improving energy efficiency in air conditioning equipment. The reason for this is that a constant speed electric motor can output full power promptly at startup. In addition, when the transition from the transient operation to the stable operation is shifted to the stable operation, it is possible to perform the power saving operation that is the capacity control operation, and in that case, higher efficiency is obtained than when the intermittent operation is performed at full power. In addition, since the heating operation requires a larger refrigeration capacity than the cooling operation, the capacity control is also convenient in this respect. That is, full power operation may be performed during heating operation, and power save operation may be performed during cooling operation.
一方、空調機器の圧縮機を駆動する電動機を直流モータとし、回転数制御可能とした空調機器が近年使用されている。これは、可変速モータを比較的安価に利用できるようになったことによる。ところで、空調機器に使用される容積形圧縮機では、所定回転速度範囲でないと、効率が著しく低下する。省エネに対する要求の高まりから、この所定回転数範囲は広がりつつあり、特に小能力運転範囲側で拡大している。 On the other hand, in recent years, an air conditioner that uses a DC motor as an electric motor that drives a compressor of the air conditioner and can control the rotation speed has been used. This is because variable speed motors can be used relatively inexpensively. By the way, in the positive displacement compressor used for the air conditioner, the efficiency is remarkably lowered unless it is within a predetermined rotational speed range. Due to the increasing demand for energy saving, this predetermined rotational speed range is expanding, especially on the small capacity operation range side.
圧縮機の回転速度範囲を低回転速度側に広げると、例えば電動機の回転速度が500
min-1 程度まで低下すると、モータ効率の低下が著しくなる。それとともに圧縮機の漏れ損失の割合が増大し、圧縮機効率が大幅に低下する。その結果、冷媒循環量を低下させて冷凍サイクルの効率を向上させても、モータ効率および圧縮機効率の低下で効率向上分が相殺され、空調機器を省エネできなくなる。そこで、圧縮機のポンプ容量を制御し、例えば押除け量を50%にして電動機の回転数を1000min-1 すれば、全体の効率向上が可能になる。
When the rotational speed range of the compressor is expanded to the low rotational speed side, for example, the rotational speed of the electric motor is 500.
When it is reduced to about min −1 , the motor efficiency is significantly reduced. At the same time, the ratio of the leakage loss of the compressor increases, and the compressor efficiency is greatly reduced. As a result, even if the refrigerant circulation rate is reduced to improve the efficiency of the refrigeration cycle, the efficiency improvement is offset by the reduction in motor efficiency and compressor efficiency, and the air conditioning equipment cannot be saved. Therefore, the overall efficiency can be improved by controlling the pump capacity of the compressor, for example, by setting the amount of seizure to 50% and the number of revolutions of the motor to 1000 min −1 .
空調機器以外の冷凍サイクルを有する機器、例えば、R744(CO2 )冷媒を使用するヒートポンプ給湯機器では、瞬間式の場合の給湯能力は20kW以上にもなる。しかしながら、この給湯機器を床暖房として温水を循環させる運転では、2kW程度の給湯で充分である。この床暖房等のような低能力しか要しない運転時でも、圧縮機を容量制御運転し、押除け量を減らして電動機の回転速度を所定回転速度以上に維持すれば、機器全体として省エネ効果が得られる。 In a device having a refrigeration cycle other than an air conditioner, for example, a heat pump hot water supply device using an R744 (CO 2 ) refrigerant, the hot water supply capacity in the case of the instantaneous type is 20 kW or more. However, in an operation in which hot water is circulated using this hot water supply apparatus as floor heating, a hot water supply of about 2 kW is sufficient. Even during operations such as floor heating that require only a low capacity, if the compressor is capacity-controlled and the amount of seizure is reduced to maintain the motor rotation speed at a predetermined rotation speed or higher, the overall equipment can save energy. can get.
このように、圧縮機の回転速度を所定回転速度以上とし、圧縮機の容量を制御した冷凍サイクルを有する機器の例を、以下図面を用いて説明する。図1は、本発明に係る冷凍サイクル50の一実施例の図であり、圧縮機30としてスクロール圧縮機を用いた例である。この図1では、スクロール圧縮機30を縦断面図で示す。なお図1における矢印は、冷凍サイクル50内の冷媒ガスの流れを表す。また、冷媒には、HFC系冷媒を用いている。
An example of a device having a refrigeration cycle in which the rotation speed of the compressor is set to a predetermined rotation speed or more and the capacity of the compressor is controlled will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram of an embodiment of a
スクロール圧縮機30は縦軸に形成された容量制御圧縮機であり、金属製の密閉容器1内の上部に圧縮機構部が、下部に電動機部が収納されている。圧縮機構部は、台板に渦巻状のラップ6aが立設された固定スクロール6と、この固定スクロール6のラップ6aとともに圧縮室を形成するラップ7aが台板に立設された旋回スクロール7とを有する。固定スクロール6を保持するように、フレーム5が配置されている。旋回スクロール7は、オルダムリング16を介してクランク軸4により駆動される。密閉容器1には、圧縮機外に連通する吸込みパイプ9と吐出パイプ10が密封接続されている。これらは、圧縮機部を構成する。
The
フレーム5の外周部は密閉容器1に固定されており、クランク軸4を回転支持する軸受がフレーム5に保持されている。フレーム5には、固定スクロール6がボルト8で締結されている。クランク軸4の偏心部には、旋回スクロール7が回転自在に取り付けられている。フレーム5に形成した溝と旋回スクロール7の反ラップ側に形成した溝には、オルダムリング16に形成した図示しない突起が摺動自在に配設されている。オルダムリング
16により、旋回スクロール7は自転することなく公転する。
An outer peripheral portion of the
固定スクロール6のほぼ中央部には、圧縮室で圧縮された冷媒を、圧縮室から密閉容器1内に導くための吐出穴22が形成されている。固定スクロール6の外周面から、固定スクロール6のラップと旋回スクロール7のラップとで形成される圧縮室の内周面まで、詳細を後述する連通穴14,15が形成されている。連通穴14,15は、吸込み部21から吸込み室45までに形成された溝23を貫通する。外周側に形成した連通穴14には、内周側に形成した連通穴15を開閉する弁体13が挿入されている。連通穴14には、ストッパ12も圧入されており、ストッパ12には圧縮機30外から冷媒を導くパイプ11が圧入されている。
A
電動機部は、密閉容器1内に焼き嵌め等により保持されたステータ2と、このステータ2の内周側にステータ2と半径方向に僅かな隙間をおいて配置したロータ3とを有する。ロータ3は、圧縮機部のクランク軸4に、圧入などにより固定されている。クランク軸4はロータ3を貫通して下方に延びており、最下端部は密閉容器1に形成した油たまり部まで達している。
The electric motor unit includes a
このように構成したスクロール圧縮機30には、三方弁20および蒸発器19,減圧弁18,凝縮器17が順次配管接続され、冷凍サイクル50を構成する。この冷凍サイクル50の冷媒ガスの流れを、以下に説明する。吸込みパイプ9から吸込まれた冷媒ガスは、圧縮機30の圧縮室で圧縮され、固定スクロール6に形成した吐出穴22から密閉容器1内に排出される。そして、吐出パイプ10を経て、圧縮機30の外に導かれる。圧縮機
30外に導かれた冷媒ガスは、凝縮器(ヒートポンプ式給湯機では水冷媒熱交換器)17で放熱して液化し、その後、減圧弁18で減圧される。低温低圧となった冷媒は、蒸発器19で蒸発し吸熱する。蒸発した冷媒ガスは、再び吸込みパイプ9から圧縮機30に吸込まれる。以後冷媒は、この閉サイクルである冷凍サイクル50を循環する。
The
上記冷凍サイクル50において、蒸発器19から圧縮機30にいたる配管25aは、途中で分岐している。分岐配管25bには、三方弁20を介して、圧縮機30のパイプ11に連通する配管25dと凝縮器17に連通する配管25cとが接続されている。パイプ
11に吸込み圧または吐出圧を印加できるように、三方弁20を図示しない制御装置が制御する。
In the
図2および図3に示したスクロール圧縮機30の容量制御部の縦断面図を用いて、容量制御時の弁体13の動作を説明する。図2は、パイプ11に吸込み圧が印加された状態を示している。固定スクロール6の外周側に形成した連通穴14は、段つき穴であり、大径部は弁体13が図2で左右方向に移動するためのガイドとして作用する。連通穴14の小径部は、弁体13とともに封止部を形成する。
The operation of the
パイプ11はその先端部が密閉容器1の内部に突き出ており、その突き出た部分にストッパ12が固定されている。ストッパ12は、固定スクロール6の連通穴14の端部に固定して保持される。弁体13は、2段の段つき部材であり、大径部側にはパイプ11先端との干渉を避けるために凹部が形成されている。ストッパ12の大径部の周囲面は、ストッパ12の移動面であり、中径部は溝23の封止部である。ストッパ12の小径部は溝
23と固定スクロール6の内周側に形成される圧縮室とを封止する封止部である。内部側の連通穴15も段つき形状であり、段つき部は弁体13のストッパとして作用する。
The pipe 11 has a tip projecting into the sealed
三方弁20を切り換えて、パイプ11に吸込み圧が作用すると、弁体13は大径部をガイドとしてストッパ12側(図で左側)に移動し、ストッパ12でその動きを制限されて停止する。その結果、連通穴14は弁体13の中径部で封止されるものの、連通穴15は開放されて溝23に連通する。この状態では、圧縮室の最外周側の室の冷媒ガスは、連通穴14,15が形成された位置とほぼ同じ半径位置で位相の異なる位置に形成された吸込み部21にバイパスされ(図4参照)、圧縮されない。これが、パワーセーブ運転である。
When the suction pressure acts on the pipe 11 by switching the three-
一方、三方弁20を切り換え、このスクロール圧縮機30から吐出された冷媒をパイプ11に印加する。この状態を、図3に示す。圧縮機30の吐出圧が弁体13に作用すると、弁体13はその大径部をガイドとして連通穴15側(図で右側)に移動する。そして、固定スクロール6に形成した連通穴15の段つき部をストッパとして、静止する。この状態では、連通穴14,15の双方が、弁体13により封止される。連通穴15と溝23とは、遮断される。これは、通常の圧縮工程と同じ状況であり、フルパワー運転である。
On the other hand, the three-
図4に、スクロール圧縮機30をパワーセーブ運転した時の旋回スクロール7と固定スクロール6の位置関係を、横断面図で示す。固定スクロール6の母材をミル等で加工して、固定スクロール6には吸込み部21近傍を始点または終点とした渦巻状のラップ6aが形成されている。さらに、吸込み部21の近傍には、円周方向に長い溝状の吸込み室45が形成されている。吸込み室45は切削深さが吸込み部21に近くなるほど深く形成されており、吸込み部21から導かれたガスが流れ方向に急激に変化するのを緩和する。吸込み室45に連続して、上述した溝23が容量制御部48を超えて円周方向に延びている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the orbiting
溝23の端部であって、吸込み室45とは反対端側に、連通穴14,15を形成する。図4では、連通穴14,15が形成された容量制御部48を、一部断面で示している。固定スクロール6のラップ部の外周側には円周溝46が形成されており、円周溝46のさらに外周部には固定スクロール6をフレーム5に固定するためのボルト穴47が周方向に間隔をおいて複数形成されている。図4に示した固定スクロール6では、溝が形成された部分以外の部分は、図2の面43に対応する。
The communication holes 14 and 15 are formed at the end of the
一方、旋回スクロール7は固定スクロール6に対して、自転することなく偏心回転する。旋回スクロール7の偏心回転の様子を、同図(a)〜同図(c)に示す。同図(a)は、旋回スクロール7がq方向に最も固定スクロール6に近づいた場合であり、旋回の開始点とする。それから旋回をほぼ180°進めて、旋回スクロール7がq方向に最も固定スクロールから離れた場合が同図(b)である。さらに旋回スクロール7の旋回を進め、p方向に最も固定スクロールに近づいた場合が同図(c)である。なお、この図4は、いわゆる非対称スクロールの場合である。
On the other hand, the
非対称スクロールでは異なる大きさの2つの圧縮室44a,44bが、旋回スクロール7のラップ7aの内外に形成される。旋回の開始点(図4(a)の状態)において、吸込み室45側には、将来圧縮室44cとなる空間45aが形成されており、吸込み室45を一端側として、旋回スクロール7のラップ7aの最外終端から内周面に延びている。この状態では空間45aは、吸込み室45側で開放状態になっている。
In the asymmetric scroll, two compression chambers 44 a and 44 b having different sizes are formed inside and outside the
一方の圧縮室44aは、旋回の開始点では、吸込み室45に連通する空間がちょうど旋回スクロール7の最外周端部のラップ7aにより閉じ込められて圧縮室を形成したばかりの状態である。この圧縮室44aは、旋回スクロール7のラップ7aの最外終端付近の外周部から、ラップ7aの1周分弱まで周方向に延在し、終端は容量制御部48にまで達している。他方の圧縮室44bは、旋回スクロール7の内部のラップ7aにより形成され、閉じた空間として圧縮を継続している。
One compression chamber 44a is in a state where the space communicating with the
圧縮室44aが形成されたばかりの状態では、圧縮室44a内のガスは、殆ど圧縮工程が進んでいないので、ほぼ吸込み部21から吸込まれた圧力程度である。一方、圧縮室
44b内のガスは、ある程度の圧縮が進んでいるので、吸込み部21から吸込まれたときよりも高圧のガスになっている。旋回スクロール7の旋回が進行すると、連通穴15に圧縮室44a側から作用する圧力は、吸込み部21圧力より高くなり、パイプ11に吸込み部21と同じ蒸発器19からのガスが導かれておれば、弁体13にはこれら2つの圧力差が作用するから、弁体13はパイプ11側に移動する。そして、圧縮室44aと吸込み部21に連通する溝23とが連通する。その結果、圧縮室44aの圧力が低下し、パワーセイブ運転となる。図4(a)では、圧縮室44aが溝23に連通し始めた状態を示す。
In the state where the compression chamber 44a has just been formed, the gas in the compression chamber 44a is almost at the pressure sucked from the
図4(b)は、圧縮室44aが回転に伴い圧縮工程を進めるとともに、まだ溝23との連通が継続している状態を示している。この場合、圧縮室44aの圧力は、ほぼ吸込み圧となる。一方、空間45aは、開放状態から閉じられた新たな圧縮室44cに変化している。さらに回転が進んだ図4(c)では、圧縮室44aは、もはや溝23とは連通せず、密閉空間となって圧縮工程が進行している。圧縮室44cは、依然密閉空間のまま圧縮工程を進め、図4(a)における圧縮室44bの役割を果たす。旋回スクロール7の最外周ラップ7aの外側には、将来圧縮室44aとなる空間45bが形成されている。以下図4(a)〜(c)の工程を繰り返す。
FIG. 4B shows a state in which the compression chamber 44a advances the compression process as it rotates and the communication with the
ここでパワーセイブ運転するために、図4(b)に示すように、圧縮室44cは吸込み側と容量制御部48により、連通している。圧縮室44aと圧縮室44cとでは、圧縮室44aの方が圧縮開始時の容積で、30%程度大きい。つまり、2個の圧縮室44a,
44cの合計容量は、圧縮室44cの大きさを1とすると、圧縮室44aの大きさが1.3であるから、2.3となり、その1.3の容量が吸込み圧に変化すれば、全体の容量制御率は、1.3/2.3=0.56 となり、最大で約60%も容量制御可能になる。なお、容量制御部48の周方向位置を変化させて、固定スクロール6のラップ6aに対する相対位置を変化させれば、容量制御率を変化させることができる。すなわち、吸込み部21との連通開始位置を変化させれば、容量制御率も変化する。
Here, in order to perform the power save operation, the compression chamber 44 c communicates with the suction side by the
If the size of the compression chamber 44c is 1, the total capacity of 44c is 2.3 because the size of the compression chamber 44a is 1.3. If the capacity of 1.3 changes to the suction pressure, The capacity control rate is 1.3 / 2.3 = 0.56, and the capacity can be controlled as much as about 60%. Note that the capacity control rate can be changed by changing the circumferential position of the
図5に、同じ容積の圧縮室44d,44eを180度位相をずらして形成した、いわゆる対称スクロールの例を示す。図4の実施例と同様に、容量制御部48を吸込み部21の吸込み室25とは反対側に設けている。図5(a)は、図4(b)に対応する図であり、パワーセーブ運転による吸込み側との連通開始時の状態である。図5(b)は図4(c)に対応する図であり、吸込み側との連通終了時である。圧縮室44dは、非対称スクロールと同一の形状であり、容量制御部48の固定スクロールラップ6aとの相対位置関係も同じである。
FIG. 5 shows an example of a so-called symmetrical scroll in which the
したがって、同一径,同一ラップ高さのスクロール圧縮機であれば、容量制御部が制御する容量は、図4に示した実施例と同じになる。一方、圧縮室44dは、圧縮室44eの容量に合わせて吸込み室45と反対端側で容量を増大させている。図5(a)から図5
(b)に至るまでには、旋回スクロール7は120度程度旋回している。この120°程度の旋回間に制御できる量は、圧縮室44dの1/3の容量程度になる。したがって、この場合の最大の容量制御率は、(1/3)/(1+1)=16.7% 程度になる。本実施例においても、容量制御部48の周方向位置を変化させて固定スクロールラップ6aに対する相対位置を変化させれば、容量制御率を変化させることができる。
Therefore, if the scroll compressor has the same diameter and the same wrap height, the capacity controlled by the capacity control unit is the same as that of the embodiment shown in FIG. On the other hand, the capacity of the
Before reaching (b), the
上記実施例に示した冷凍サイクルを用いた床暖房可能な瞬間式ヒートポンプ給湯機の例を、図6に示す。ヒートポンプ給湯機80の冷凍サイクル50は、冷媒として二酸化炭素(R744)を使用しているので、凝縮器17の代わりに、水冷媒熱交換器32,35を使用する。圧縮機30の吐出側には、三方弁31が設けられており、給湯用の水冷媒熱交換器32と床暖房用の水冷媒熱交換器35との使用を切り換える。給湯用の水冷媒熱交換器32は複数の水側配管を含み、その一つはタンク42の給湯に、他の一つは風呂41の給湯に使用される。
An example of an instantaneous heat pump water heater capable of floor heating using the refrigeration cycle shown in the above embodiment is shown in FIG. Since the
以下、床暖房の場合について、詳述する。圧縮機30で圧縮された冷媒は、三方弁31を通って、水冷媒熱交換器35に導かれる。水冷媒熱交換器35で熱交換して温度が低下した冷媒は、逆止弁36,減圧弁18を経て、蒸発器19に導かれる。蒸発器19には、大気との熱交換を促進する室外送風ファン19bが設けられている。なお、蒸発器19が着霜した場合に、除霜用のホットガスを蒸発器19に流すために、ホットガスバイパス回路が圧縮機の吐出側から分岐して設けられており、このホットガスバイパス回路には二方弁38が設けられている。
Hereinafter, the case of floor heating will be described in detail. The refrigerant compressed by the
水冷媒熱交換器35の水配管にはポンプ37が設けられており、床暖房パネル34に水冷媒熱交換器35で熱交換した温水を供給する。床暖房パネル34には、床暖房用リモコン33が備えられており、このリモコン33の指令はサイクル制御装置39に入力される。サイクル制御装置39は、圧縮機30等を制御する。
A pump 37 is provided in the water piping of the water refrigerant heat exchanger 35, and hot water that has been heat exchanged by the water refrigerant heat exchanger 35 is supplied to the
ここで、圧縮機30の吸込み側および吐出側から分岐した配管が三方弁20に接続されている。三方弁20は、スクロール圧縮機30の容量制御部48に接続されている。一般にヒートポンプ給湯機80では、タンク給湯や風呂給湯時に必要な熱量に比べて、床暖房に必要な熱量は極端に少ない。例えば、風呂給湯時に必要な熱量は20kW程度であるのに対して、床暖房では2kW程度である。
Here, a pipe branched from the suction side and the discharge side of the
このように必要熱量が1/10にもなると、圧縮機を回転数制御するだけでは、圧縮機および電動機の効率の低下が著しく省エネを達成できず、いわゆる環境にやさしい機器とはならない。本実施例によれば、圧縮機をパワーセーブ運転することが可能なので、圧縮機や電動機の効率低下を極力抑制でき、経済的でもある。 Thus, when the required heat quantity becomes 1/10, the efficiency of the compressor and the motor cannot be significantly reduced by simply controlling the rotation speed of the compressor, so that it does not become a so-called environmentally friendly device. According to the present embodiment, since the compressor can be operated in a power saving manner, the efficiency reduction of the compressor and the electric motor can be suppressed as much as possible, and it is economical.
なお、上記各実施例では弁体13を冷媒ガスの圧力で開閉しているが、三方弁20と同期して電気的に開閉するようにしてもよい。この場合、より確実に弁体13を開閉できる。また、上記圧縮機を搭載した冷凍サイクルにおいて、運転条件に応じて圧縮機の容量と回転数の双方を制御すれば、各種損失、例えば流体損失や機械損失,モータ損失等を低減でき、冷凍サイクルの総合効率を向上させることができる。
In the above embodiments, the
1 密閉容器
2 ステータ
3 ロータ
4 クランク軸
5 フレーム
6,6a 固定スクロール
7 旋回スクロール
8 ボルト
9 吸込みパイプ
10 吐出パイプ
11 パイプ
12 ストッパ
13 弁体
14,15 連通穴
16 オルダムリング
17 凝縮器
18 減圧弁
19 蒸発器
20 三方弁
21 吸込み部
22 吐出穴
23 溝
30 スクロール圧縮機
44a〜44e 圧縮室
45 吸込み室
45a,45b 空間
48 容量制御部
50 冷凍サイクル
80 ヒートポンプ給湯機
DESCRIPTION OF
Claims (7)
A hermetic scroll compressor according to any one of claims 1 to 5 is mounted, and a control means that enables both capacity control and rotational speed control is provided for the hermetic scroll compressor. A refrigeration cycle characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006261649A JP2008082214A (en) | 2006-09-27 | 2006-09-27 | Hermetic scroll compressor and refrigeration cycle equipped with the same |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2008082214A true JP2008082214A (en) | 2008-04-10 |
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ID=39353335
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| JP (1) | JP2008082214A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103216442A (en) * | 2012-01-23 | 2013-07-24 | 日立空调·家用电器株式会社 | A scroll compressor |
-
2006
- 2006-09-27 JP JP2006261649A patent/JP2008082214A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103216442A (en) * | 2012-01-23 | 2013-07-24 | 日立空调·家用电器株式会社 | A scroll compressor |
| JP2013148047A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Hitachi Appliances Inc | Scroll compressor |
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