JP3983115B2 - Refrigerant circuit using CO2 refrigerant - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される回転圧縮要素を備え、当該回転圧縮要素でCO2冷媒ガスを圧縮して吐出するロータリコンプレッサを備えて構成された冷媒回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より例えば自動車の車室内を空調するカーエアコンは、ロータリコンプレッサなどの圧縮機、ガスクーラ、減圧装置(膨張弁等)及びエバポレータ(蒸発器)等を順次環状に配管接続して冷媒回路が構成されている。そして、ロータリコンプレッサの回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て冷媒回路を構成するガスクーラに流入して放熱し、減圧装置で絞られてエバポレータ(蒸発器)に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮して車室内を空調するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、近年では地球環境問題に対処するため、この種のカーエアコン等の冷媒回路においても、従来のフロンを用いずに自然冷媒であるCO2(二酸化炭素)を冷媒として用いることが試みられているが、CO2冷媒は高低圧差の大きい冷媒であり、例えば2段圧縮の場合には、低圧側と高圧側で100KPaG程の差圧が生じる。また、ガス密度が高く、膨張弁などの絞り部があると通路抵抗を生じやすい。そのため、従来の冷媒を使用した場合より、コンプレッサが停止してから冷媒回路内の高低圧差が平衡するまでに長い時間を要するようになる。
【0004】
この圧力平衡までの時間が長くなると、ロータリコンプレッサの低圧側から冷媒回路内に流出するオイルが多くなり、起動時に液圧縮を生じて信頼性が低下する問題がある。
【0005】
また、この高低圧の圧力差が平衡しないうちに起動すると、ロータリコンプレッサに過大な負荷がかかって信頼性が低下してしまうため、通常はこの圧力平衡までの時間ロータリコンプレッサの起動を禁止する措置がとられるが、この時間中コンプレッサは停止するため、快適性が損なわれる結果となる。
【0006】
更に、特にカーエアコンの場合は運転中の誤操作が多く、ロータリコンプレッサが頻繁に起動・停止操作され、それによって一層信頼性に悪影響が生じる問題もある。
【0007】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、CO2ガスを冷媒として用いた冷媒回路において、信頼性と快適性の双方を改善することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項1の発明は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第1及び第2の回転圧縮要素を備え、第1の回転圧縮要素で圧縮された中間圧のCO2冷媒ガスを第2の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のロータリコンプレッサを備えて構成された冷媒回路であって、ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスするバイパス配管と、このバイパス配管の流路を開閉する弁装置とを備え、弁装置は、ロータリコンプレッサの運転中は閉じており、停止した場合にバイパス配管の流路を開放するものとしたので、ロータリコンプレッサが停止した場合、その第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側はバイパス配管によって連通されることになる。
【0009】
これにより、ロータリコンプレッサが停止してから第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側である高圧と冷媒吸込側である中間圧とが平衡圧に達するまでの時間を短縮することができるようになり、所謂多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保しつつ、信頼性の低下を回避することができるようになる。
【0010】
請求項2の発明は密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第1及び第2の回転圧縮要素を備え、第1の回転圧縮要素で圧縮された中間圧のCO2冷媒ガスを第2の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のロータリコンプレッサを備えて構成された冷媒回路であって、ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスする第1のバイパス配管と、ロータリコンプレッサの第1の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスする第2のバイパス配管と、ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側とをバイパスする第3のバイパス配管と、各バイパス配管の流路をそれぞれ開閉する弁装置とを備え、弁装置は、ロータリコンプレッサの運転中は第1、第2及び第3のバイパス配管の流路を閉じており、停止した場合に先ず第2のバイパス配管の流路を開放し、次に第1のバイパス配管、第3のバイパス配管の順で流路を開放するものとしたので、ロータリコンプレッサが停止した場合、先ず第1の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側が第2のバイパス配管によって連通されることになる。
【0011】
これにより、ロータリコンプレッサが停止してから第1の回転圧縮要素の冷媒吐出側である中間圧と冷媒吸込側である低圧とが平衡圧に達するまでの時間を短縮することができるようになり、所謂多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保できるようになる。特に、第1の回転圧縮要素から冷媒回路内に流出するオイル量も削減できるので、再起動時の液圧縮の発生も解消し、信頼性の向上を図ることができるようになる。
【0012】
次に、第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側がバイパス配管によって連通されることになるので、ロータリコンプレッサが停止してから第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側である高圧と冷媒吸込側である中間圧とが平衡圧に達するまでの時間を短縮することができるようになり、これによっても多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保しつつ、信頼性の低下を回避することができるようになる。
【0013】
そして、次に第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側が最終的に第3のバイパス配管によって連通されることになるので、ロータリコンプレッサが停止してから第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側である高圧と第2の回転圧縮要素の冷媒吸込側である中間圧と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側である低圧の全てが連通され、迅速に平衡圧に達することができるようになり、総じて多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保できるようになる。また、同様に第1の回転圧縮要素から冷媒回路内に流出するオイル量も削減できるので、これによっても再起動時の液圧縮の発生も解消し、信頼性の向上を図ることができるようになる。
【0014】
特に請求項3の如く車室内を空調する場合に、運転中誤って頻繁な運転・停止操作が成された場合にも、快適性と信頼性の双方を向上させることが可能となるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明の冷媒回路に使用するロータリコンプレッサの実施例として、第1及び第2の回転圧縮要素を備えた内部中間圧型多段(2段)圧縮式ロータリコンプレッサ10の縦断側面図である。
【0016】
この図において、10は二酸化炭素(CO2)を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、この多段圧縮式ロータリコンプレッサ10は鋼板からなる円筒状の密閉容器12と、この密閉容器12の内部空間の上側に配置収納された電動要素14及びこの電動要素14の下側に配置され、電動要素14の回転軸16により駆動される第1の回転圧縮要素32(1段目)及び第2の回転圧縮要素34(2段目)からなる回転圧縮機構部18にて構成されている。密閉容器12は底部をオイル溜めとし、電動要素14と回転圧縮機構部18を収納する容器本体12Aと、この容器本体12Aの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ(蓋体)12Bとで構成され、且つ、このエンドキャップ12Bの上面中心には円形の取付孔12Dが形成されており、この取付孔12Dには電動要素14に電力を供給するためのターミナル(配線を省略)20が取り付けられている。
【0017】
電動要素14は、密閉容器12の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ22と、このステータ22の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ24とからなる。このロータ24は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸16に固定されている。
【0018】
ステータ22は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体26と、この積層体26の歯部に直巻き(集中巻き)方式により巻装されたステータコイル28を有している。また、ロータ24ステータ22と同様に電磁鋼板の積層体30で形成され、この積層体30内に永久磁石MGを挿入して形成されている。
【0019】
前記第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要素34との間には中間仕切板36が狭持されている。即ち、第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要素34は、中間仕切板36と、この中間仕切板36の上下に配置された上シリンダ38、下シリンダ40と、この上下シリンダ38、40内を180度の位相差を有して回転軸16に設けた上下偏心部42、44にて偏心回転する上下ローラ46、48と、この上下ローラ46、48に当接して上下シリンダ38、40内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン50、52と、上シリンダ38の上側の開口面及び下シリンダ40の下側の開口面を閉塞して回転軸16の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材54及び下部支持部材56にて構成されている。
【0020】
一方、上部支持部材54及び下部支持部材56には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ38、40の内部とそれぞれ連通する吸込通路60(上側の吸込通路は図示せず)と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー66、下カバー68にて閉塞することにより形成される吐出消音室62、64とが設けられている。
【0021】
尚、吐出消音室64と密閉容器12内とは、上下シリンダ38、40や中間仕切板36を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間吐出管121が立設され、この中間吐出管121から第1の回転圧縮要素32で圧縮された中間圧の冷媒が密閉容器12内に吐出される。
【0022】
また、第2の回転圧縮要素34の上シリンダ38内部と連通する吐出消音室62の上面開口部を閉塞する上部カバー66は、密閉容器12内を吐出消音室62と電動要素14側とに仕切る。
【0023】
そして、この場合冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素(CO2)を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、PAG(ポリアルキルグリコール)等該存のオイルが使用される。
【0024】
密閉容器12の容器本体12Aの側面には、上部支持部材54と下部支持部材56の吸込通路60(上側は図示せず)、吐出消音室62、上部カバー66の上側(電動要素14の下端に略対応する位置)に対応する位置に、スリーブ141、142、143及び144がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ141と142は上下に隣接すると共に、スリーブ143はスリーブ141の略対角線上にある。また、スリーブ144はスリーブ141と略90度ずれた位置にある。
【0025】
そして、スリーブ141内には上シリンダ38に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管92の一端が挿入接続され、この冷媒導入管92の一端は上シリンダ38の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管92は密閉容器12の上側を通過してスリーブ144に至り、他端はスリーブ144内に挿入接続されて密閉容器12内に連通する。
【0026】
また、スリーブ142内には下シリンダ40に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管94の一端が挿入接続され、この冷媒導入管94の一端は下シリンダ40の吸込通路60と連通する。この冷媒導入管94の他端はアキュムレータ158の下側に接続されている。また、スリーブ143内には冷媒吐出管96が挿入接続され、この冷媒導入管96の一端は吐出消音室62と連通する。
【0027】
前記アキュムレータ158は吸込冷媒の気液分離を行うタンクであり、密閉容器12の容器本体12Aの上部側面に溶接固定された密閉容器12側のブラケット147に図2に示すアキュムレータ158側のブラケットを介して取り付けられている。
【0028】
次に、図2は本発明をカーエアコン(空気調和機)に適用した場合の冷媒回路を示しており、上述した多段圧縮式ロータリコンプレッサ10は図2に示すカーエアコンの冷媒回路の一部を構成する。即ち、多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の冷媒吐出管96はガスクーラ154の入口に接続される。このガスクーラ154を出た配管は内部熱交換器160を介して減圧装置としての膨張弁156を経て、エバポレータ(蒸発器)157の入口に至り、エバポレータ157の出口は内部熱交換器160、前記アキュムレータ158を介して冷媒導入管94に接続される。
【0029】
また、密閉容器12内の冷媒を第2の回転圧縮要素34に導入するための冷媒導入管(冷媒通路)92の途中には第2の回転圧縮要素34の冷媒吸込側と冷媒吐出側を連通する第1のバイパス配管170の一端が接続されており、このバイパス配管170の他端は冷媒吐出管96に接続されている。そして、バイパス配管170にはこのバイパス配管170の流路を開閉する第1の弁装置(電磁弁)171が設けられている。
【0030】
一方、第1の回転圧縮要素32の冷媒導入管94には第1の回転圧縮要素32の冷媒吸込側と冷媒吐出側とを連通する第2のバイパス配管172の一端が接続されており、このバイパス配管172の他端は冷媒導入管92の途中に接続されている。そして、このバイパス配管172にはこのバイパス配管172の流路を開閉する第2の弁装置(電磁弁)173が設けられている。
【0031】
更に、弁装置171の冷媒吐出管96側のバイパス配管170には第3のバイパス配管174の一端が接続され、このバイパス配管174の他端は弁装置173の冷媒導入管94側のバイパス配管172に接続されている。このバイパス配管174は第2回転圧縮要素34の冷媒吐出側と第1の回転圧縮要素32の冷媒吸込側と連通するもので、このバイパス配管174には当該バイパス配管174の流路を開閉する第3の弁装置(電磁弁)175が設けられている。
【0032】
これらバイパス配管170、172及び174の各々に設けられている弁装置171、173及び175は図示しない制御装置により開閉制御される。即ち、多段圧縮式ロータリコンプレッサ10が運転されているときは、これら弁装置171、173及び175は閉じられており、ロータリコンプレッサ10が停止すると、弁装置173、171、175の順で開放される。これにより、冷媒ガスはこれらバイパス配管172、170及び174を自由に移動することができるようになり、多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の第1の回転圧縮要素32の冷媒吐出側と冷媒吸込側、第2の回転圧縮要素34の冷媒吐出側と冷媒吸込側、第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側との間に生じた冷媒回路内の圧力差を短時間で平衡させることができるようになる。
【0033】
これにより、ロータリコンプレッサ10の運転禁止期間を短縮しながら、圧力差がある状態で起動することによる過負荷の発生を解消し、信頼性を向上させることができるようになる。特に、最初に弁装置173を開放して第1の回転圧縮要素32の冷媒吐出側と冷媒吸込側とを連通させているので、第1の回転圧縮要素32から冷媒回路のアキュムレータ158側へオイルが多量に流出し、再起動時に液圧縮が生じる不都合を効果的に解消するようにしている。
【0034】
尚、また、コンプレッサを起動する際には、図示しない制御装置によりこれら弁装置171、173及び175は閉じられ、通常の運転が行われるようになる。
【0035】
以上の構成で次に動作を説明する。尚、前記制御装置により多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の起動時には弁装置171、173及び175は前述の如く閉じられている。ターミナル20及び図示されない配線を介して電動要素14のステータコイル28に通電されると、電動要素14が起動してロータ24が回転する。この回転により回転軸16と一体に設けた上下偏心部42、44に嵌合された上下ローラ46、48が上下シリンダ38、40内を偏心回転する。
【0036】
これにより、冷媒導入管94及び下部支持部材56に形成された吸込通路60を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ40の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、ローラ48とベーン52の動作により圧縮されて中間圧となり下シリンダ40の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管121から密閉容器12内に吐出される。これによって、密閉容器12内は中間圧となる。
【0037】
そして、密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスは、スリ−ブ144から出て冷媒導入管92及び上部支持部材54に形成された図示しない吸込通路を経由して図示しない吸込ポートから上シリンダ38の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ46とベーン50の動作により2段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材54に形成された吐出消音室62、冷媒吐出管96を経由してガスクーラ154で放熱された後、内部熱交換器160を通過し、膨張弁156で減圧され、エバポレータ157内に流入する。
【0038】
そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮して車内が冷房される。その後、内部熱交換器160、アキュムレータ158を経て冷媒導入管94から第1の回転圧縮要素32内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【0039】
車室内温度が設定温度に低下すると、制御装置は多段圧縮式ロータリコンプレッサ10を停止し、前述の如く先ず弁装置173を開放する。これにより第1の回転圧縮要素32の冷媒吐出側と冷媒吸込側とが連通されて圧力平衡がとられるため、第1の回転圧縮要素32の冷媒導入管94からアキュムレータ158側にオイルが逆流してしまう不都合を回避することができる。次に、弁装置171、弁装置175の順で開放される。これにより、第2の回転圧縮要素34の冷媒吐出側と冷媒吸込側、そして、最終的に第1の回転圧縮要素32の冷媒吸込側と冷媒吐出側も連通されるので、多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の低圧、中間圧、高圧の全てが連通され、迅速に圧力平衡がとられることになる。
【0040】
これにより、運転中の誤操作で多段圧縮式ロータリコンプレッサ10が頻繁に運転・停止操作された場合にも、再起動にかかる時間を短縮して車室内空調の快適性を向上させながら、ロータリコンプレッサ10が液圧縮を引き起こす不都合を防ぐことができるようになると共に、そのローラ46、48及びピン部等に過大な負荷がかかることにより、損傷を生じる不都合も未然に回避することができるようになる。
【0041】
尚、実施例ではバイパス配管170と弁装置171、バイパス配管172と弁装置173、及び、バイパス配管174と弁装置175を設けたが、それに限らず、それらバイパス配管と弁装置の組み合わせの何れかのみであってもよく、バイパス配管170と弁装置171、及び、バイパス配管172と弁装置173のみ、バイパス配管172と弁装置173、及び、バイパス配管174と弁装置175のみ、バイパス配管170と弁装置171、及び、バイパス配管174と弁装置175のみの組み合わせであっても効果を奏する。
【0042】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項1の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第1及び第2の回転圧縮要素を備え、第1の回転圧縮要素で圧縮された中間圧のCO2冷媒ガスを第2の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のロータリコンプレッサを備えて構成された冷媒回路であって、ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスするバイパス配管と、このバイパス配管の流路を開閉する弁装置とを備え、弁装置は、ロータリコンプレッサの運転中は閉じており、停止した場合にバイパス配管の流路を開放するものとしたので、ロータリコンプレッサが停止した場合、その第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側はバイパス配管によって連通されることになる。
【0043】
これにより、ロータリコンプレッサが停止してから第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側である高圧と冷媒吸込側である中間圧とが平衡圧に達するまでの時間を短縮することができるようになり、所謂多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保しつつ、信頼性の低下を回避することができるようになる。
【0044】
請求項2の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第1及び第2の回転圧縮要素を備え、第1の回転圧縮要素で圧縮された中間圧のCO2冷媒ガスを第2の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のロータリコンプレッサを備えて構成された冷媒回路であって、ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスする第1のバイパス配管と、ロータリコンプレッサの第1の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスする第2のバイパス配管と、ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側とをバイパスする第3のバイパス配管と、各バイパス配管の流路をそれぞれ開閉する弁装置とを備え、弁装置は、ロータリコンプレッサの運転中は第1、第2及び第3のバイパス配管の流路を閉じており、停止した場合に先ず第2のバイパス配管の流路を開放し、次に第1のバイパス配管、第3のバイパス配管の順で流路を開放するものとしたので、ロータリコンプレッサが停止した場合、先ず第1の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側が第2のバイパス配管によって連通されることになる。
【0045】
これにより、ロータリコンプレッサが停止してから第1の回転圧縮要素の冷媒吐出側である中間圧と冷媒吸込側である低圧とが平衡圧に達するまでの時間を短縮することができるようになり、所謂多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保できるようになる。特に、第1の回転圧縮要素から冷媒回路内に流出するオイル量も削減できるので、再起動時の液圧縮の発生も解消し、信頼性の向上を図ることができるようになる。
【0046】
次に、第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側がバイパス配管によって連通されることになるので、ロータリコンプレッサが停止してから第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側である高圧と冷媒吸込側である中間圧とが平衡圧に達するまでの時間を短縮することができるようになり、これによっても多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保しつつ、信頼性の低下を回避することができるようになる。
【0047】
そして、次に第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側が最終的に第3のバイパス配管によって連通されることになるので、ロータリコンプレッサが停止してから第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側である高圧と第2の回転圧縮要素の冷媒吸込側である中間圧と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側である低圧の全てが連通され、迅速に平衡圧に達することができるようになり、総じて多段圧縮式のロータリコンプレッサが再起動可能となるまでの時間を短縮して快適性を担保できるようになる。また、同様に第1の回転圧縮要素から冷媒回路内に流出するオイル量も削減できるので、これによっても再起動時の液圧縮の発生も解消し、信頼性の向上を図ることができるようになる。
【0048】
特に請求項3の如く車室内を空調する場合に、運転中誤って頻繁な運転・停止操作が成された場合にも、快適性と信頼性の双方を向上させることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の冷媒回路を構成する多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図2】 本発明の実施例のカーエアコンの冷媒回路図である。
【符号の説明】
10 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
32 第1の回転圧縮要素
34 第2の回転圧縮要素
92、94 冷媒導入管
96 冷媒吐出管
154 ガスクーラ
156 膨張弁
157 エバポレータ
158 アキュムレータ
160 内部熱交換器
170、172、174 バイパス配管
171、173、175 弁装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes an electric element and a rotary compression element that is driven by the electric element in a sealed container, and a refrigerant that includes a rotary compressor that compresses and discharges CO 2 refrigerant gas by the rotary compression element. It relates to the circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a car air conditioner that air-conditions the interior of a car has a refrigerant circuit in which a compressor such as a rotary compressor, a gas cooler, a decompression device (expansion valve, etc.), an evaporator (evaporator), etc. ing. Then, the refrigerant gas is sucked into the low pressure chamber side of the cylinder from the suction port of the rotary compression element of the rotary compressor, and is compressed by the operation of the roller and the vane to become a high temperature and high pressure refrigerant gas. After passing through the sound deadening chamber, it flows into the gas cooler constituting the refrigerant circuit to dissipate heat, is throttled by the decompression device, and is supplied to the evaporator (evaporator). Therefore, the refrigerant evaporates, and at that time, heat is absorbed from the surroundings to exert a cooling action to air-condition the passenger compartment.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in recent years, in order to cope with global environmental problems, it is attempted to use CO 2 (carbon dioxide), which is a natural refrigerant, as a refrigerant in a refrigerant circuit such as this type of car air conditioner without using conventional chlorofluorocarbon. However, the CO 2 refrigerant is a refrigerant having a large high-low pressure difference. For example, in the case of two-stage compression, a differential pressure of about 100 KPaG is generated between the low-pressure side and the high-pressure side. Moreover, if the gas density is high and there is a throttle part such as an expansion valve, passage resistance is likely to occur. Therefore, it takes a longer time for the high-low pressure difference in the refrigerant circuit to equilibrate after the compressor is stopped than when a conventional refrigerant is used.
[0004]
If the time until this pressure equilibrium becomes long, there is a problem that the amount of oil flowing out from the low pressure side of the rotary compressor into the refrigerant circuit increases, causing liquid compression at the time of start-up and lowering reliability.
[0005]
Also, if the pressure difference between the high and low pressures starts up before it is balanced, the rotary compressor will be overloaded and reliability will be reduced. However, the compressor stops during this time, resulting in a loss of comfort.
[0006]
Furthermore, especially in the case of a car air conditioner, there are many misoperations during operation, and the rotary compressor is frequently started and stopped, which causes a further adverse effect on reliability.
[0007]
The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and an object of the present invention is to improve both reliability and comfort in a refrigerant circuit using CO 2 gas as a refrigerant.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the invention of claim 1 comprises an electric element in a hermetically sealed container and first and second rotary compression elements driven by the electric element, and an intermediate pressure compressed by the first rotary compression element. A refrigerant circuit comprising a multi-stage compression rotary compressor that sucks CO 2 refrigerant gas into a second rotary compression element, compresses and discharges the refrigerant, and discharges the refrigerant from the second rotary compression element of the rotary compressor A bypass pipe that bypasses the refrigerant side and the refrigerant suction side, and a valve device that opens and closes the flow path of the bypass pipe. The valve device is closed during the operation of the rotary compressor. Since the passage is opened, when the rotary compressor stops, the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the second rotary compression element are communicated with each other by a bypass pipe.
[0009]
Thereby, it becomes possible to shorten the time from when the rotary compressor stops until the high pressure on the refrigerant discharge side of the second rotary compression element and the intermediate pressure on the refrigerant suction side reach the equilibrium pressure, The time until the so-called multi-stage compression rotary compressor can be restarted is shortened to ensure comfort and avoid deterioration in reliability.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, an intermediate pressure CO 2 refrigerant compressed in the first rotary compression element is provided with the electric element in the hermetic container and the first and second rotary compression elements driven by the electric element. A refrigerant circuit comprising a multi-stage compression rotary compressor that sucks gas into a second rotary compression element, compresses and discharges the refrigerant, and the refrigerant discharge side and refrigerant of the second rotary compression element of the rotary compressor A first bypass pipe that bypasses the suction side, a second bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the first rotary compression element of the rotary compressor, and a second rotary compression element of the rotary compressor A third bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the first rotary compression element, and a valve device that opens and closes the flow path of each bypass pipe. During the operation of the presser, the flow paths of the first, second and third bypass pipes are closed. When the presser is stopped, the flow path of the second bypass pipe is first opened, and then the first bypass pipe, Since the flow path is opened in the order of the bypass pipe 3, the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the first rotary compression element are first communicated by the second bypass pipe when the rotary compressor stops. Become.
[0011]
Thereby, it becomes possible to shorten the time from when the rotary compressor stops until the intermediate pressure on the refrigerant discharge side of the first rotary compression element and the low pressure on the refrigerant suction side reach the equilibrium pressure, The so-called multi-stage compression rotary compressor can reduce the time until it can be restarted, thereby ensuring comfort. In particular, since the amount of oil flowing out from the first rotary compression element into the refrigerant circuit can be reduced, the occurrence of liquid compression at the time of restart can be eliminated, and the reliability can be improved.
[0012]
Next, since the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the second rotary compression element are communicated by the bypass pipe, the high pressure and refrigerant on the refrigerant discharge side of the second rotary compression element after the rotary compressor stops The time until the intermediate pressure on the suction side reaches the equilibrium pressure can be shortened, and this also shortens the time until the multi-stage compression rotary compressor can be restarted, improving comfort. While guaranteeing, it becomes possible to avoid a decrease in reliability.
[0013]
Then, since the refrigerant discharge side of the second rotary compression element and the refrigerant suction side of the first rotary compression element are finally communicated by the third bypass pipe, the second compressor is stopped after the rotary compressor is stopped. The high pressure on the refrigerant discharge side of the second rotary compression element, the intermediate pressure on the refrigerant suction side of the second rotary compression element, and the low pressure on the refrigerant suction side of the first rotary compression element are all communicated and quickly balanced. As a result, the time until the multi-stage compression rotary compressor can be restarted can be shortened to ensure comfort. Similarly, since the amount of oil flowing out from the first rotary compression element into the refrigerant circuit can be reduced, the occurrence of liquid compression at the time of restart can also be eliminated, thereby improving reliability. Become.
[0014]
In particular, when the vehicle interior is air-conditioned as in claim 3, it is possible to improve both comfort and reliability even if frequent driving / stopping operations are mistakenly performed during driving. .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal side view of an internal intermediate pressure type multi-stage (two-stage) compression
[0016]
In this figure,
[0017]
The electric element 14 includes a
[0018]
The
[0019]
An
[0020]
On the other hand, the upper support member 54 and the
[0021]
The
[0022]
An upper cover 66 that closes the upper opening of the discharge silencing chamber 62 that communicates with the inside of the
[0023]
In this case, the above-mentioned carbon dioxide (CO 2 ), which is a natural refrigerant in consideration of flammability and toxicity, is used as the refrigerant, and the oil as the lubricating oil is, for example, mineral oil (mineral oil) ), Alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, PAG (polyalkylglycol) and the like.
[0024]
On the side surface of the container
[0025]
One end of a
[0026]
In addition, one end of a
[0027]
The
[0028]
Next, FIG. 2 shows a refrigerant circuit when the present invention is applied to a car air conditioner (air conditioner). The multistage
[0029]
Further, the refrigerant suction side and the refrigerant discharge side of the second
[0030]
On the other hand, one end of a
[0031]
Further, one end of a
[0032]
The
[0033]
Thereby, while shortening the operation prohibition period of the
[0034]
In addition, when starting the compressor, these
[0035]
Next, the operation of the above configuration will be described. Incidentally, when the multistage
[0036]
Thus, the low-pressure refrigerant sucked into the low-pressure chamber side of the cylinder 40 from the suction port (not shown) via the
[0037]
Then, the intermediate-pressure refrigerant gas in the sealed container 12 exits from the sleeve 144 and passes through a suction passage (not shown) formed in the
[0038]
Then, the refrigerant evaporates, and at that time, the inside of the vehicle is cooled by exhibiting a cooling action by absorbing heat from the surroundings. Thereafter, the cycle of being sucked from the
[0039]
When the vehicle interior temperature falls to the set temperature, the control device stops the multi-stage
[0040]
Thus, even when the multistage
[0041]
In the embodiment, the
[0042]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the sealed container includes the electric element and the first and second rotary compression elements driven by the electric element. A refrigerant circuit comprising a multi-stage compression rotary compressor that sucks compressed intermediate-pressure CO 2 refrigerant gas into a second rotary compression element and compresses and discharges the compressed gas. A bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the rotary compression element and a valve device that opens and closes the flow path of the bypass pipe are provided. The valve device is closed during operation of the rotary compressor and stopped. In this case, when the rotary compressor stops, the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the second rotary compression element are communicated by the bypass pipe. That.
[0043]
Thereby, it becomes possible to shorten the time from when the rotary compressor stops until the high pressure on the refrigerant discharge side of the second rotary compression element and the intermediate pressure on the refrigerant suction side reach the equilibrium pressure, The time until the so-called multi-stage compression rotary compressor can be restarted is shortened to ensure comfort and avoid deterioration in reliability.
[0044]
According to the invention of claim 2, the intermediate pressure compressed by the first rotary compression element is provided with the electric element and the first and second rotary compression elements driven by the electric element in the hermetic container. A refrigerant circuit comprising a multi-stage compression rotary compressor that sucks CO 2 refrigerant gas into a second rotary compression element, compresses and discharges the refrigerant, and discharges the refrigerant from the second rotary compression element of the rotary compressor A first bypass pipe that bypasses the refrigerant suction side and the refrigerant suction side, a second bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the first rotary compression element of the rotary compressor, and a second compressor of the rotary compressor A third bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side of the rotary compression element and the refrigerant suction side of the first rotary compression element; and a valve device that opens and closes the flow path of each bypass pipe. During operation of the compressor, the flow paths of the first, second and third bypass pipes are closed, and when stopped, the flow path of the second bypass pipe is first opened, and then the first bypass pipe, Since the flow path is opened in the order of the third bypass pipe, when the rotary compressor stops, the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the first rotary compression element are first communicated with each other by the second bypass pipe. become.
[0045]
Thereby, it becomes possible to shorten the time from when the rotary compressor stops until the intermediate pressure on the refrigerant discharge side of the first rotary compression element and the low pressure on the refrigerant suction side reach the equilibrium pressure, The so-called multi-stage compression rotary compressor can reduce the time until it can be restarted, thereby ensuring comfort. In particular, since the amount of oil flowing out from the first rotary compression element into the refrigerant circuit can be reduced, the occurrence of liquid compression at the time of restart can be eliminated, and the reliability can be improved.
[0046]
Next, since the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the second rotary compression element are communicated by the bypass pipe, the high pressure and refrigerant on the refrigerant discharge side of the second rotary compression element after the rotary compressor stops The time until the intermediate pressure on the suction side reaches the equilibrium pressure can be shortened, and this also shortens the time until the multi-stage compression rotary compressor can be restarted, improving comfort. While guaranteeing, it becomes possible to avoid a decrease in reliability.
[0047]
Then, since the refrigerant discharge side of the second rotary compression element and the refrigerant suction side of the first rotary compression element are finally communicated by the third bypass pipe, the second compressor is stopped after the rotary compressor is stopped. The high pressure on the refrigerant discharge side of the second rotary compression element, the intermediate pressure on the refrigerant suction side of the second rotary compression element, and the low pressure on the refrigerant suction side of the first rotary compression element are all communicated and quickly balanced. As a result, the time until the multi-stage compression rotary compressor can be restarted can be shortened to ensure comfort. Similarly, since the amount of oil flowing out from the first rotary compression element into the refrigerant circuit can be reduced, the occurrence of liquid compression at the time of restart can also be eliminated, thereby improving reliability. Become.
[0048]
In particular, when the vehicle interior is air-conditioned as in claim 3, it is possible to improve both comfort and reliability even if frequent driving / stopping operations are mistakenly performed during driving. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a multistage compression rotary compressor constituting a refrigerant circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of the car air conditioner according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスするバイパス配管と、該バイパス配管の流路を開閉する弁装置とを備え、
前記弁装置は、前記ロータリコンプレッサの運転中は閉じており、停止した場合に前記バイパス配管の流路を開放することを特徴とするCO2冷媒を用いた冷媒回路。An electric element and first and second rotary compression elements driven by the electric element are provided in the hermetic container, and the intermediate pressure CO 2 refrigerant gas compressed by the first rotary compression element is supplied to the second container. In the refrigerant circuit configured to include a multi-stage compression rotary compressor that sucks, compresses and discharges the rotary compression element
A bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the second rotary compression element of the rotary compressor, and a valve device that opens and closes the flow path of the bypass pipe;
The valve device is closed during operation of the rotary compressor, and opens the flow path of the bypass pipe when the rotary compressor is stopped. A refrigerant circuit using a CO 2 refrigerant.
前記ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスする第1のバイパス配管と、A first bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the second rotary compression element of the rotary compressor;
前記ロータリコンプレッサの第1の回転圧縮要素の冷媒吐出側と冷媒吸込側とをバイパスする第2のバイパス配管と、A second bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side and the refrigerant suction side of the first rotary compression element of the rotary compressor;
前記ロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第1の回転圧縮要素の冷媒吸込側とをバイパスする第3のバイパス配管と、A third bypass pipe that bypasses the refrigerant discharge side of the second rotary compression element of the rotary compressor and the refrigerant suction side of the first rotary compression element;
前記各バイパス配管の流路をそれぞれ開閉する弁装置とを備え、A valve device for opening and closing each flow path of each bypass pipe,
前記弁装置は、前記ロータリコンプレッサの運転中は前記第1、第2及び第3のバイパス配管の流路を閉じており、停止した場合に先ず前記第2のバイパス配管の流路を開放し、次に前記第1のバイパス配管、前記第3のバイパス配管の順で流路を開放することを特徴とするCOThe valve device closes the flow paths of the first, second and third bypass pipes during operation of the rotary compressor, and first opens the flow path of the second bypass pipes when stopped. Next, the flow path is opened in the order of the first bypass pipe and the third bypass pipe. 22 冷媒を用いた冷媒回路。Refrigerant circuit using refrigerant.
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