WO2018139315A1 - 冷凍装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle.
- a refrigeration apparatus having a refrigerant circuit connected to a compressor and performing a refrigeration cycle is known and widely used in air conditioners and the like.
- Patent Document 1 discloses a refrigerant using 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) as a refrigerant charged in the refrigerant circuit. Since this refrigerant is easily decomposed by OH radicals in the atmosphere, it has the characteristics of being less affected by the ozone layer and global warming and having excellent cycle performance.
- HFO-1123 1,1,2-trifluoroethylene
- Fluorinated hydrocarbons such as the above-mentioned HFO-1123 have the property of easily causing a disproportionation reaction.
- the disproportionation reaction is a chemical reaction in which the same kind of molecules react with each other to give different products.
- the disproportionation reaction may occur because the temperature of the high-pressure refrigerant compressed by the compressor becomes higher than a predetermined temperature. There was sex.
- the temperature of the refrigerant flowing through the discharge pipe is controlled to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts at which disproportionation reaction can occur, the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism exceeds the predetermined temperature Ts, and the refrigerant May cause disproportionation reaction.
- the present invention has been made paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can reliably prevent the disproportionation reaction of the high-pressure refrigerant in the refrigerant circuit.
- the 1st invention is a refrigeration apparatus provided with the refrigerant circuit (11) to which the compressor (30) which compresses a refrigerant
- coolant has the property which raise
- the compressor (30) includes a casing (31), an electric motor (32) accommodated in the casing (31), and the compressed refrigerant that is driven and compressed by the electric motor (32).
- a refrigerant temperature detecting section (61, 62, 91) for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the refrigerant or the temperature of the refrigerant immediately after being discharged, and the refrigerant temperature detecting section (61, 62, 91).
- the compressor (30) of the first invention when the refrigerant is compressed by the compression mechanism (40), the compressed refrigerant is discharged from the compression mechanism (40) to the internal space (S).
- the refrigerant that has flowed into the internal space (S) flows through the discharge pipe (22) and is then used in the refrigeration cycle of the refrigerant circuit (11).
- the refrigerant temperature detection section (61, 62, 91) of the present invention is discharged from the compression mechanism (40) or from the compression mechanism (40), not from the refrigerant temperature in the discharge pipe (22).
- the temperature of the refrigerant immediately after the discharge is detected. “Detecting the temperature” here means not only directly measuring the temperature with a sensor or the like but also estimating the temperature based on some parameter.
- the discharge refrigerant temperature tends to be higher than the temperature of the refrigerant flowing through the discharge pipe, which has a large influence of heat radiation to the surroundings. Therefore, by controlling the discharge refrigerant temperature to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts by the control unit (93), the temperature of the high-pressure refrigerant can be reliably suppressed to be equal to or lower than the temperature at which the disproportionation reaction occurs.
- the refrigerant temperature detection unit is a refrigerant temperature estimation unit (91) that estimates the discharge refrigerant temperature based on an operating state of the refrigerant circuit (11).
- the refrigerant temperature estimation unit (91) estimates the discharged refrigerant temperature based on the operating state of the refrigerant circuit (11). For this reason, it is possible to control the discharged refrigerant temperature to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts without arranging a sensor or the like inside the compressor (30).
- the refrigerant temperature detection unit is a discharge port side temperature sensor (61) provided in the discharge port (47) of the compression mechanism (40). Device.
- the discharge port side temperature sensor (61) which is a refrigerant temperature detector, is provided in the discharge port (47).
- the discharge port side temperature sensor (61) detects the temperature of the refrigerant flowing through the discharge port (47). Thereby, the temperature of the refrigerant
- a fourth invention includes a muffler (48) through which the refrigerant immediately after being discharged from the compression mechanism (40) passes, according to any one of the first to third inventions, It is a muffler side temperature sensor (62) provided inside the muffler (48).
- the refrigerant immediately after being discharged from the compression mechanism (40) flows inside the muffler (48). Thereby, the noise of the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) is reduced.
- a muffler side temperature sensor (62) that is a refrigerant temperature detection unit is provided inside the muffler (48). That is, the noise reduction space of the muffler (48) is used as an installation space for the muffler side temperature sensor (62).
- the muffler side temperature sensor (62) detects the temperature of the refrigerant inside the muffler (48). Thereby, the temperature of the refrigerant
- the electric motor (32) is disposed in the internal space (S) of the casing (31), and a coil of the electric motor (32) is provided.
- a coil temperature detection unit (70, 92) for detecting temperature is provided, and the control unit (93) controls the discharge refrigerant temperature to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts when the discharge refrigerant temperature is higher than the coil temperature.
- the coil temperature is controlled to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts under the condition that the coil temperature is higher than the discharge refrigerant temperature.
- the electric motor (32) is arranged in the internal space (S) of the casing (31). For this reason, there is a possibility that the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) receives heat from the coil (33a) of the electric motor (32) and rises in temperature. Therefore, in the present invention, the coil temperature detector (70, 92) detects the coil temperature of the electric motor (32).
- the control unit (93) controls the discharged refrigerant temperature to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts.
- the control unit (93) controls the coil temperature to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts. Thereby, the temperature of a high pressure refrigerant
- coolant can be reliably suppressed below to the temperature which a disproportionation reaction produces.
- a sixth invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to fifth inventions, wherein the refrigerant is a refrigerant containing HFO-1123.
- a refrigerant containing HFO-1123 is used as the refrigerant. Since HFO-1123 is easily decomposed by OH radicals in the atmosphere, it has little influence on the ozone layer or global warming. Further, by using a refrigerant containing HFO-1123, the performance of the refrigeration cycle of the refrigeration apparatus is also improved.
- control is performed to suppress the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) or the refrigerant immediately after being discharged to a predetermined temperature or lower. For this reason, compared with control using the discharge pipe temperature, it is possible to reliably prevent the discharge refrigerant temperature of the compression mechanism (40) from exceeding the temperature causing the disproportionation reaction. As a result, it is possible to reliably prevent the high-pressure refrigerant from causing a disproportionation reaction.
- the fifth invention it is possible to prevent the high-pressure refrigerant from causing a disproportionation reaction due to heat input of the coil (33a) of the electric motor (32).
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a refrigeration apparatus according to an embodiment.
- FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the compressor according to the embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing the inside of the compression mechanism according to the embodiment.
- FIG. 4 is a PH diagram for explaining the refrigerant temperature estimation method of the refrigeration apparatus according to the embodiment.
- FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a main part of the compressor according to the first modification.
- FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part of a compressor according to the second modification.
- FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a compressor according to the third modification.
- the refrigeration apparatus is an air conditioner (10) that performs indoor cooling and heating.
- the air conditioner (10) includes a refrigerant circuit (11) filled with a refrigerant.
- the refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle.
- a refrigerant containing a fluorinated hydrocarbon having a property of causing a disproportionation reaction is used (details will be described later).
- the air conditioner (10) includes an outdoor unit (12) and an indoor unit (13). There may be two or more indoor units (13) instead of one.
- the refrigerant circuit (11) includes a compressor (30), an outdoor heat exchanger (16) (heat source heat exchanger), an expansion valve (17), and an indoor heat exchanger (18) (utilizing heat exchanger). And a four-way selector valve (19).
- the compressor (30), the outdoor heat exchanger (16), and the four-way switching valve (19) are accommodated in the outdoor unit (12).
- the indoor heat exchanger (18) and the expansion valve (17) are accommodated in the indoor unit (13).
- an outdoor fan (20) is installed in the vicinity of the outdoor heat exchanger (16). In the outdoor heat exchanger (16), the outdoor air conveyed by the outdoor fan (20) and the refrigerant exchange heat.
- an indoor fan (21) is installed in the vicinity of the indoor heat exchanger (18). In the indoor heat exchanger (18), the indoor air conveyed by the indoor fan (21) and the refrigerant exchange heat.
- the four-way selector valve (19) has first to fourth ports (P1 to P4).
- the first port (P1) is connected to the discharge pipe (22) of the compressor (30)
- the second port (P2) is connected to the suction pipe (23) of the compressor (30)
- the third port (P3) is outdoor. It connects with the gas end of the heat exchanger (16)
- the fourth port (P4) connects with the gas end of the indoor heat exchanger (18).
- the four-way selector valve (19) switches between a first state (state indicated by a solid line in FIG. 1) and a second state (state indicated by a broken line in FIG. 1). In the first state, the first port (P1) and the fourth port (P4) communicate with each other, and the second port (P2) and the third port (P3) communicate with each other.
- the indoor heat exchanger (18) becomes a condenser (heat radiator), and the outdoor heat exchanger (16) A refrigeration cycle (heating cycle) serving as an evaporator is performed.
- the first port (P1) and the third port (P3) communicate with each other
- the second port (P2) and the fourth port (P4) communicate with each other. Therefore, when the compressor (30) is operated when the four-way switching valve (19) is in the second state, the outdoor heat exchanger (16) becomes a condenser (radiator) and the indoor heat exchanger (18) A refrigeration cycle (cooling cycle) serving as an evaporator is performed.
- the compressor (30) includes a vertically long cylindrical sealed casing (31).
- a suction pipe (23) is fixed through the lower portion of the casing (31).
- a discharge pipe (22) passes through and is fixed to the top (upper end plate) of the casing (31).
- Oil (refrigeration machine oil) for lubricating each sliding part of the compressor (30) is stored at the bottom of the casing (31).
- an internal space (S) filled with the refrigerant (discharged refrigerant or high-pressure refrigerant) discharged from the compression mechanism (40) is formed inside the casing (31). That is, the compressor (30) of the present embodiment is configured as a so-called high-pressure dome type in which the internal pressure of the internal space (S) of the casing (31) is substantially equal to the pressure of the high-pressure refrigerant.
- an electric motor (32), a drive shaft (35), and a compression mechanism (40) are provided in order from top to bottom.
- the electric motor (32) has a stator (33) and a rotor (34).
- the stator (33) is fixed to the inner peripheral surface of the body portion of the casing (31).
- the rotor (34) penetrates the interior of the stator (33) in the vertical direction.
- a coil (33a) is wound around the teeth (not shown) of the stator (33).
- a drive shaft (35) is fixed inside the shaft center of the rotor (34). When the electric motor (32) is energized, the drive shaft (35) is rotationally driven together with the rotor (34).
- the drive shaft (35) is located on the axial center of the trunk of the casing (31).
- the drive shaft (35) is rotatably supported by each bearing of the compression mechanism (40).
- the drive shaft (35) has a main shaft (36) coaxial with the electric motor (32), and a crank shaft (37) eccentric from the main shaft (36).
- the outer diameter of the crankshaft (37) is larger than the outer diameter of the main shaft (36).
- An oil pump (38) that pumps up oil accumulated at the bottom of the casing (31) is provided below the drive shaft (35). The oil pumped up by the oil pump (38) is supplied to each sliding portion of the bearing and the compression mechanism (40) through a flow path (not shown) inside the drive shaft (35).
- the compression mechanism (40) is arranged below the electric motor (32).
- the compression mechanism (40) has a front head (41), a cylinder (42), a rear head (43), and a piston (44).
- the cylinder (42) is formed in a flat cylindrical shape. The opening at the upper end of the cylinder (42) is closed by the front head (41), and the opening at the lower end of the cylinder (42) is closed by the rear head (43). Thereby, a cylindrical cylinder chamber (45) is defined inside the cylinder (42).
- An annular piston (44) is accommodated in the cylinder chamber (45).
- the piston (44) is fitted into the crankshaft (37). Therefore, when the drive shaft (35) is rotationally driven by the electric motor (32), the piston (44) rotates eccentrically in the cylinder chamber (45).
- a suction pipe (23) is connected to the suction port (46).
- the front head (41) is formed with a discharge port (47) communicating with the cylinder chamber (strictly speaking, the high pressure chamber (H)).
- the discharge port (47) is provided with a discharge valve (not shown) such as a reed valve.
- a muffler (48) covering the front head (41) is attached to the upper part of the compression mechanism (40).
- a muffler space (49) communicating with the discharge port (47) is formed inside the muffler (48). In the muffler space (49), noise caused by refrigerant discharge pulsation is reduced.
- the air conditioner (10) includes a controller (90) for controlling each component device. Details of the controller (90) will be described later.
- the compression mechanism (40) is configured as a swinging piston type having a blade (51) and a bush (52).
- the cylinder (42) is formed with a bush groove (53) and a back pressure chamber (54).
- the bush groove (53) is formed at a position adjacent to the cylinder chamber (45) and communicates with the cylinder chamber (45).
- the bush groove (53) forms a cylindrical space having a substantially circular cross section.
- the back pressure chamber (54) is located radially outward of the bush groove (53) in the cylinder (42).
- the back pressure chamber (54) forms a columnar space having a substantially circular cross section.
- the back pressure chamber (54) has an end on the cylinder chamber (45) side communicating with the bush groove (53).
- the back pressure chamber (54) is an atmosphere of a high pressure corresponding to the pressure of the internal space (S) of the casing (31) (that is, the pressure of the refrigerant discharged from the compression mechanism (40)).
- the oil pumped up by the oil pump (38) is supplied to the back pressure chamber (54).
- the oil in the back pressure chamber (54) is used to lubricate the sliding part between the inner peripheral surface of the bush groove (53) and the bush (52) and the sliding part of the bush (52) and blade (51). Is done.
- the pair of bushes (52) has a substantially cross-sectional or semicircular cross section.
- the pair of bushes (52) is swingably held inside the bush groove (53).
- the pair of bushes (52) includes an arc portion (52a) facing the bush groove (53) and a flat portion (52b) facing the blade (51).
- the pair of bushes (52) swings so that the arc portion (52a) is in sliding contact with the bush groove (53) with the center of the bush groove (53) as an axis.
- the pair of bushes (52) are arranged in the bush grooves (53) so that the flat portions (52b) face each other. Thereby, a blade groove (55) is formed between the flat portions (52b) of the pair of bushes (52).
- the blade groove (55) has a substantially rectangular cross section, and the blade (51) is held therein so as to be able to advance and retreat in the radial direction.
- the blade (51) is formed in a rectangular parallelepiped shape or a plate shape extending radially outward.
- the base end (radially inner end) of the blade (51) is integrally connected to the outer peripheral surface of the piston (44).
- the piston (44) and the blade (51) may be integrally molded with the same member, or another member may be fixed integrally.
- the tip (radially outer end) of the blade (51) is located in the back pressure chamber (54).
- the blade (51) partitions the cylinder chamber (45) into a low pressure chamber (L) and a high pressure chamber (H).
- the low pressure chamber (L) is a space on the right side of the blade (51) in FIG. 2 and communicates with the suction port (46).
- the high pressure chamber (H) is a space on the left side of the blade (51) in FIG. 2 and communicates with the discharge port (47).
- the outer peripheral surface of the piston (44) is in line contact with the inner peripheral surface of the cylinder chamber (45) through the oil film to form a seal portion.
- the seal portion between the piston (44) and the cylinder (42) is displaced along the inner peripheral surface of the cylinder chamber (45), and the low pressure chamber (L)
- the volume of the high pressure chamber (H) changes.
- the blade (51) advances and retreats in the blade groove (55) according to the rotation angle of the piston (44).
- the pair of bushes (52) swings with the blade (51) about the axis of the bush groove (53).
- the “rotation angle” here refers to the rotation direction of the drive shaft (35) (the timepiece of FIG. 3) with the position where the piston (44) is closest to the bush groove (53) (so-called top dead center) as the reference 0 °.
- the angle is expressed in the direction of rotation).
- the low pressure refrigerant is sucked into the low pressure chamber (L) through the suction pipe (23) and the suction port (46). .
- the blocked space constitutes the high pressure chamber (H).
- the internal pressure of the high pressure chamber (H) increases.
- the discharge stroke is performed.
- the discharge valve of the discharge port (47) is opened, and the refrigerant in the high pressure chamber (H) flows out of the compression mechanism (40) through the discharge port (47).
- the refrigerant discharged from the discharge port (47) flows out to the internal space (S) through the muffler space (49).
- the refrigerant in the internal space (S) flows around the electric motor (32), then flows out of the discharge pipe (22), and is sent to the refrigerant circuit (11).
- the refrigerant charged in the refrigerant circuit (11) includes a single refrigerant composed of a fluorinated hydrocarbon having the property of causing a disproportionation reaction, or a fluorinated hydrocarbon having a property of causing a disproportionation reaction, and the others.
- a mixed refrigerant comprising at least one kind of refrigerant can be used.
- Fluorohydrocarbons having the property of causing a disproportionation reaction include hydrofluoroolefins that have a carbon-carbon double bond that has little impact on the ozone layer and global warming and is easily decomposed by OH radicals ( HFO) can be used.
- HFO OH radicals
- HFO refrigerants other than HFO-1123 3,3,3-trifluoropropene (HFO-1243zf), 1,3,3,3-tetrafluoro described in JP-A No.
- HFO-1234ze Propene (HFO-1234ze), 2-fluoropropene (HFO-1261yf), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), 1,1,2-trifluoropropene (HFO-1243yc), special 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye), trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (E) described in Table 2006-512426 )), Cis-1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze (Z)), As long as it has a property of causing disproportionation reaction it is applicable to the present invention. Further, as the fluorinated hydrocarbon having the property of causing a disproportionation reaction, an acetylene-based fluorinated hydrocarbon having a carbon-carbon triple bond may be used.
- HFO-1123 is included.
- a mixed refrigerant composed of HFO-1123 and HFC-32 can be used.
- a mixed refrigerant composed of HFO-1123, HFC-32, and HFO-1234yf can also be used.
- AMOLEA X series registered trademark: manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- AMOLEA Y series registered trademark: manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- HFO-1123 hydrocarbon (HC), hydrofluorocarbon (HFC), hydrochlorofluoroolefin (HCFO), chlorofluoroolefin (CFO), etc.
- HFO-1123 hydrocarbon
- HFC hydrofluorocarbon
- HCFO hydrochlorofluoroolefin
- CFO chlorofluoroolefin
- HFC is a component that improves performance and has little impact on the ozone layer and global warming. It is preferable to use HFC having 5 or less carbon atoms.
- difluoromethane HFC-32
- difluoroethane HFC-152a
- trifluoroethane HFC-143
- tetrafluoroethane HFC-134
- pentafluoroethane HFC-125
- Pentafluoropropane HFC-245ca
- HFC-236fa heptafluoropropane
- HFC-227ea pentafluorobutane
- HFCP heptafluorocyclopentane
- HFC-32 difluoromethane
- HFC-152a 1,1-difluoroethane
- 1,1,2,2-tetrafluoroethane are less affected by both the ozone layer and global warming.
- HFC-134 1,1,1,2-tetrafluoroethane
- HFC-125 pentafluoroethane
- HCFO is a compound that has a carbon-carbon double bond, has a high proportion of halogen in the molecule, and has reduced combustibility.
- HCFO includes 1-chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene (HCFO-1224yd), 1-chloro-2,2-difluoroethylene (HCFO-1122), 1,2-dichlorofluoroethylene (HCFO). -1121), 1-chloro-2-fluoroethylene (HCFO-1131), 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf) and 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd) can be used.
- HCFO-1224yd having particularly excellent performance is preferable, and HCFO-1233zd is preferable because it has excellent high critical temperature, durability, and coefficient of performance.
- HCFOs other than HCFO-1224yd may be used alone or in combination of two or more.
- the controller (90) shown in FIG. 1 includes a printed circuit board on which a central processing unit (CPU) and a memory are mounted. Based on the operation switching command and the detection signal of each sensor, the controller (90) is connected to the compressor (30), the expansion valve (17), the four-way switching valve (19), the outdoor fan (20), and the indoor fan (21 ) Etc.
- CPU central processing unit
- the controller (90) is connected to the compressor (30), the expansion valve (17), the four-way switching valve (19), the outdoor fan (20), and the indoor fan (21 ) Etc.
- the controller (90) of the present embodiment includes a refrigerant temperature estimation unit (91), a coil temperature estimation unit (92), and a high pressure control unit (93) (control unit).
- the refrigerant temperature estimation unit (91) constitutes a refrigerant temperature detection unit that detects the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) or immediately after being discharged (hereinafter referred to as discharge refrigerant temperature Td).
- the refrigerant temperature estimation unit (91) of the present embodiment calculates the discharge refrigerant temperature Td based on a database (map, approximate expression, data table, etc.) stored in advance and the operating state of the air conditioner (10). .
- This database is determined according to the type of refrigerant, operating conditions, and the like.
- the coil temperature estimation unit (92) constitutes a coil temperature detection unit that detects the surface temperature (coil temperature Tm) of the coil (33a) of the electric motor (32).
- the coil temperature estimation unit (92) of the present embodiment estimates the coil temperature Tm based on the resistance value of the coil (33a) of the electric motor (32).
- the high-pressure control unit (93) first compares the discharge refrigerant temperature Td estimated by the refrigerant temperature estimation unit (91) with the coil temperature Tm estimated by the coil temperature estimation unit (92). When the discharge refrigerant temperature Td is higher than the coil temperature Tm, the discharge refrigerant temperature Td is controlled, and the discharge refrigerant temperature Td is controlled to be equal to or lower than a predetermined temperature (upper limit temperature Ts). When the coil temperature Tm is higher than the discharge refrigerant temperature Td, the coil temperature Tm is controlled, and the coil temperature Tm is controlled to be equal to or lower than the upper limit temperature Ts.
- controller (90) of the present embodiment performs the following control so that the temperature of the refrigerant on the high pressure side of the refrigerant circuit (11) does not exceed the temperature causing the disproportionation reaction.
- the parameters indicating the operating state of the air conditioner (10) include the evaporation temperature Te, the condensation temperature Tc, the suction superheat K, the compressor (30) of the refrigerant circuit (11).
- the rotation speed N is detected. These parameters are appropriately measured by a known detection method.
- the refrigerant temperature estimation unit (91) obtains the discharge refrigerant temperature (the temperature of the refrigerant at point b in FIG. 4) using these parameters and, for example, a map shown in FIG. 4 or an approximate expression.
- the pressure Ps, enthalpy Ha, and entropy Sa of the refrigerant (point a in FIG. 4) sucked into the compression mechanism (40) are obtained.
- the pressure Ps is a saturation pressure corresponding to the evaporation temperature Te.
- the enthalpy Ha and entropy Sa of the refrigerant at point a are obtained from the evaporation temperature Te, the superheat K, and the pressure Ps.
- Pd and enthalpy Hb ′ are determined.
- the pressure Pd is a saturation pressure corresponding to the condensation temperature Tc.
- the enthalpy Hb ' is obtained based on the pressure Pd and the entropy Sa.
- the enthalpy difference ⁇ H_comp ′ corresponding to the compression power when the compressor efficiency is 100% is the difference (Hb′ ⁇ Ha) between the enthalpy Hb ′ at the b ′ point and the enthalpy Ha at the a point.
- the enthalpy difference ⁇ H_comp corresponding to the actual compression power can be obtained by ⁇ H_comp ′ / ⁇ in consideration of the compressor efficiency ⁇ .
- the compressor efficiency ⁇ can be approximately obtained based on the evaporation temperature Te, the condensation temperature Tc, and the rotational speed N of the compressor (30).
- the enthalpy Hb of the refrigerant at point b can be obtained as Ha + ⁇ H_comp, and the discharge refrigerant temperature Td at that time is obtained based on the pressure Pd and the enthalpy Hb.
- the compressor efficiency ⁇ may be obtained in consideration of the superheat degree K in addition to the evaporation temperature Te, the condensation temperature Tc, and the rotation speed N of the compressor (30).
- the superheat degree K does not change greatly by the known superheat degree control, even if the superheat degree K is ignored and the compressor efficiency ⁇ is obtained, the detection accuracy of the discharged refrigerant temperature Td is greatly reduced. There is no.
- the coil temperature estimation unit (92) appropriately determines the coil temperature Tm of the electric motor (32).
- the coil temperature Tm is calculated based on, for example, the following equations (1) and (2).
- Tm T 0 + ⁇ T (1)
- ⁇ T ((R / R 0 ) ⁇ 1) ⁇ ( ⁇ + T 0 ) (2)
- T 0 is the coil temperature of the motor at the time of stop
- ⁇ T is the increase in the coil temperature accompanying the operation
- R 0 is the resistance value of the coil of the motor at the time of stop
- R is the resistance value of the coil at the time of operation
- It is the temperature coefficient of the coil.
- the resistance value R of the coil (33a) of the electric motor (32) can be estimated using the operating state (for example, current value, voltage value, etc.) of the electric motor (32).
- an error may occur in the calculation result due to the influence of the ambient temperature of the compressor (30), the structure of the electric motor (32), the shape of the electric motor (32), and the like.
- the correlation between the resistance value R and the coil temperature Tm corresponding to such an error factor may be stored in a database such as a map in advance. By appropriately referring to this database, the estimation accuracy of the coil temperature Tm can be improved.
- the high-pressure control unit (93) first compares the discharge refrigerant temperature Td estimated by the refrigerant temperature estimation unit (91) with the coil temperature Tm estimated by the coil temperature estimation unit (92). Here, it is assumed that the discharged refrigerant temperature Td is higher than the coil temperature Tm. In this case, even if the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) shown in FIG. 2 passes around the electric motor (32), the refrigerant does not receive heat from the coil (33a) of the electric motor (32), and the discharge pipe To (22). Therefore, it can be said that the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) or the refrigerant immediately after being discharged becomes the highest inside the compressor (30).
- the high pressure control unit (93) reduces the high pressure of the refrigerant circuit (11) so that the discharged refrigerant temperature Td is equal to or lower than the upper limit temperature Ts. Control.
- the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) which can be said to be the highest temperature inside the compressor (30) can be suppressed to the upper limit temperature Ts or less. As a result, it is possible to prevent the refrigerant from causing a disproportionation reaction inside the compressor (30).
- the coil temperature Tm estimated by the coil temperature estimation unit (92) is higher than the discharge refrigerant temperature Td.
- the high pressure control unit (93) controls the high pressure of the refrigerant circuit (11) so that the coil temperature Tm is equal to or lower than the upper limit temperature Ts.
- coolant around the electric motor (32) which can be said to be the highest temperature inside a compressor (30) can be suppressed below to upper limit temperature Ts.
- Ts upper limit temperature
- control is performed so that the refrigerant discharged from the compression mechanism (40) or the discharged refrigerant temperature Td, which is the temperature of the refrigerant immediately after being discharged, is equal to or lower than the predetermined temperature Ts.
- the discharge refrigerant temperature Td tends to be higher than the temperature of the refrigerant flowing through the discharge pipe (22), for example. Therefore, by controlling the discharge refrigerant temperature Td to be equal to or lower than the predetermined temperature Ts, it is possible to reliably prevent the refrigerant temperature inside the compressor (30) from exceeding the temperature causing the disproportionation reaction.
- the coil temperature Tm is kept below a predetermined temperature Ts.
- the temperature of the refrigerant around the electric motor (32) is highest due to heat input from the coil (33a) of the electric motor (32)
- the temperature of the refrigerant causes a disproportionation reaction. It is possible to reliably prevent the temperature from being exceeded.
- the compressor (30) of the above embodiment may be configured as the following modifications.
- the air conditioner (10) of Modification 1 is different from the above embodiment in the configuration of the refrigerant temperature detector.
- the refrigerant temperature detection unit includes a temperature sensor (discharge port side temperature sensor (61)).
- the discharge port side temperature sensor (61) is disposed inside the discharge port (47), and directly detects the temperature of the refrigerant flowing through the discharge port (47) (discharge refrigerant temperature Td).
- the temperature of the refrigerant inside the discharge port (47), which has the highest temperature among the inside of the compressor (30), can be suppressed to a predetermined temperature Ts or less. Therefore, it is possible to reliably prevent the disproportionation reaction of the high-pressure refrigerant.
- Other functions and effects are the same as in the above embodiment.
- the refrigerant temperature detection unit includes a temperature sensor (muffler side temperature sensor (62)).
- the muffler side temperature sensor (62) is disposed in the muffler space (49) in the muffler (48), and directly detects the temperature of the refrigerant flowing through the muffler space (49) (discharged refrigerant temperature Td). That is, the muffler side temperature sensor (62) detects the temperature of the refrigerant immediately after being discharged from the compression mechanism (40).
- the muffler space (49) inside the muffler (48) can be used as an installation space for the muffler side temperature sensor (62).
- Other functions and effects are the same as in the above embodiment.
- the muffler (48) may be attached to the rear head (43) side, and the muffler side temperature sensor (62) may be arranged in the muffler space (49) of the muffler (48).
- a coil temperature detection part is comprised with a coil temperature sensor (70).
- a coil temperature sensor (70) is provided in the location which contacts the coil (33a) of an electric motor (32).
- a coil temperature sensor (70) is arrange
- the coil temperature sensor (70) may be arranged in the upstream portion of the refrigerant flow in the electric motor (32), or may be arranged in the middle portion of the refrigerant flow in the electric motor (32).
- the discharge refrigerant temperature Td and the coil temperature Tm are used to limit the temperature of the high-pressure refrigerant, but only the discharge refrigerant temperature Td may be used. That is, the high pressure controller (93) may always perform control so that the discharged refrigerant temperature Td is equal to or lower than the predetermined temperature Ts.
- the refrigeration apparatus of the above embodiment is an air conditioner (10) that performs indoor cooling and heating.
- the refrigeration apparatus may be any apparatus as long as it has a refrigerant circuit and performs a refrigeration cycle.
- the compressor (30) of the above embodiment is a swinging piston type, but the present invention can be applied to various types of compressors such as a rotary type, a scroll type, and a screw type.
- a temperature sensor is disposed in the refrigerant flow path from the fixed scroll to the discharge pipe or the chamber chamber, and the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism or the temperature of the refrigerant immediately after being discharged is determined. Can be detected.
- the compression mechanism (40) may be a so-called two-cylinder type in which the refrigerant is compressed by a plurality of compression units, or a multi-stage type in which a plurality of compression units are connected in series to compress the refrigerant in multiple stages.
- the present invention is useful for a refrigeration apparatus.
- Air conditioning equipment (refrigeration equipment) DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Refrigerant circuit 22 Discharge pipe 30 Compressor 31 Casing 32 Electric motor 40 Compression mechanism 47 Discharge port 48 Muffler 61 Discharge port side temperature sensor (refrigerant temperature detection part) 62 Muffler side temperature sensor (refrigerant temperature detector) 70 Coil temperature sensor (coil temperature detector) 91 Refrigerant temperature estimation unit (refrigerant temperature detection unit) 92 Coil temperature estimation unit (coil temperature detection unit) 93 High-pressure control unit (control unit)
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Abstract
冷媒として、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒が用いられる。冷凍装置には、圧縮機構(40)から吐出される冷媒の温度、又は吐出された直後の冷媒の温度である吐出冷媒温度を検知する冷媒温度検知部(61,62,91)と、冷媒温度検知部(61,62,91)で検知した温度を所定温度Ts以下に制御する制御部(93)とが設けられる。
Description
本発明は、冷凍サイクルを行う冷凍装置に関する。
従来より、圧縮機が接続され、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られており、空気調和装置等に広く利用されている。
特許文献1には、冷媒回路に充填される冷媒として、1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)を用いたものが開示されている。この冷媒は、大気中のOHラジカルによって分解され易いため、オゾン層の影響や、地球温暖化の影響が少なく、サイクル性能にも優れるという特性を有している。
上記のHFO-1123のようなフッ化炭化水素は、不均化反応を起こしやすい性質を有する。ここで、不均化反応とは、同一種類の分子が互いに反応し、異なる生成物を与える化学反応である。
このような不均化反応を起こしやすい性質を有する冷媒を用いて冷凍サイクルを行う場合、圧縮機で圧縮された高圧冷媒の温度が所定温度よりも高くなることで、不均化反応が起こる可能性があった。
一方、高圧冷媒の温度上昇を抑制する技術としては、圧縮機と接続する吐出管に温度センサを設け、吐出管を流れる冷媒の温度を所定温度以下に制御するものがある。しかし、吐出管は室外等に設置されているため、吐出管を流れる冷媒は、その周囲の空気へ放熱し易い。このため、吐出管を流れる冷媒は、圧縮機構から吐出される冷媒の温度と比較すると、いくらか低い温度になる傾向にある。従って、吐出管を流れる冷媒の温度を不均化反応が生じうる所定温度Ts以下に制御したとしても、圧縮機構から吐出された冷媒の温度が、この所定温度Tsを越えてしまい、この冷媒が不均化反応を起こしてしまうおそれがある。
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的は、冷媒回路の高圧冷媒の不均化反応を確実に防止できる冷凍装置を提供することである。
第1の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機(30)が接続される冷媒回路(11)を備えた冷凍装置であって、上記冷媒は、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒であり、上記圧縮機(30)は、ケーシング(31)と、該ケーシング(31)に収容される電動機(32)と、該電動機(32)に駆動され、圧縮した冷媒を該ケーシング(31)の内部空間(S)へ吐出する圧縮機構(40)と、上記内部空間(S)の冷媒を上記冷媒回路(11)へ送る吐出管(22)とを有し、上記圧縮機構(40)から吐出される冷媒の温度、又は吐出された直後の冷媒の温度である吐出冷媒温度を検知する冷媒温度検知部(61,62,91)と、該冷媒温度検知部(61,62,91)で検知した温度を所定温度Ts以下に制御する制御部(93)とを備えていることを特徴とする。
第1の発明の圧縮機(30)では、圧縮機構(40)で冷媒が圧縮されると、圧縮後の冷媒が圧縮機構(40)から内部空間(S)へ吐出される。内部空間(S)に流出した冷媒は、吐出管(22)を流れた後、冷媒回路(11)の冷凍サイクルに利用される。
本発明の冷媒温度検知部(61,62,91)は、吐出管(22)の冷媒の温度ではなく、圧縮機構(40)から吐出される冷媒の温度、又は圧縮機構(40)から吐出された直後の冷媒の温度(吐出冷媒温度)を検知する。ここでいう「温度を検知する」とは、センサ等で直接的に温度を計測するだけでなく、何らかのパラメータに基づきこの温度を推定することも含む意味である。
ここで、吐出冷媒温度は、周囲への放熱の影響が大きい吐出管を流れる冷媒の温度と比較すると高い傾向にある。従って、制御部(93)により、吐出冷媒温度を所定温度Ts以下に制御することで、高圧冷媒の温度を不均化反応が生じる温度以下に確実に抑えることができる。
第2の発明は、第1の発明において、上記冷媒温度検知部は、上記冷媒回路(11)の運転状態に基づいて上記吐出冷媒温度を推定する冷媒温度推定部(91)であることを特徴とする。
第2の発明では、冷媒温度推定部(91)が、冷媒回路(11)の運転状態に基づき、吐出冷媒温度を推定する。このため、圧縮機(30)の内部にセンサ等を配置せずとも、吐出冷媒温度を所定温度Ts以下に制御できる。
第3の発明は、第1の発明において、上記冷媒温度検知部は、上記圧縮機構(40)の吐出ポート(47)に設けられる吐出ポート側温度センサ(61)であることを特徴とする冷凍装置である。
第3の発明では、冷媒温度検知部である吐出ポート側温度センサ(61)が吐出ポート(47)に設けられる。吐出ポート側温度センサ(61)は、吐出ポート(47)を流れる冷媒の温度を検知する。これにより、圧縮機構(40)から吐出される冷媒の温度を直接的に求めることができる。
第4の発明は、第1乃至3の発明のいずれか1つにおいて、上記圧縮機構(40)から吐出された直後の冷媒が通過するマフラ(48)を備え、上記冷媒温度検知部は、上記マフラ(48)の内部に設けられるマフラ側温度センサ(62)であることを特徴とする。
第4の発明では、圧縮機構(40)から吐出された直後の冷媒がマフラ(48)の内部を流れる。これにより、圧縮機構(40)から吐出される冷媒の騒音が低減される。冷媒温度検知部であるマフラ側温度センサ(62)は、マフラ(48)の内部に設けられる。つまり、マフラ(48)の消音空間が、マフラ側温度センサ(62)の設置スペースとして利用される。マフラ側温度センサ(62)は、マフラ(48)の内部において冷媒の温度を検知する。これにより、圧縮機構(40)から吐出された直後の冷媒の温度を直接的に求めることができる。
第5の発明は、第1乃至4の発明のいずれか1つにおいて、上記ケーシング(31)の上記内部空間(S)には、上記電動機(32)が配置され、該電動機(32)のコイル温度を検知するコイル温度検知部(70,92)を備え、上記制御部(93)は、上記吐出冷媒温度が上記コイル温度よりも高い条件では、該吐出冷媒温度を上記所定温度Ts以下に制御し、上記コイル温度が上記吐出冷媒温度よりも高い条件では、該コイル温度を上記所定温度Ts以下に制御することを特徴とする。
第5の発明では、ケーシング(31)の内部空間(S)に電動機(32)が配置される。このたため、圧縮機構(40)から吐出された冷媒は、電動機(32)のコイル(33a)から入熱して昇温する可能性がある。そこで、本発明では、コイル温度検知部(70,92)が、電動機(32)のコイル温度を検知する。
冷媒温度検知部(61,62,91)で検知した吐出冷媒温度が、コイル温度検知部(70,92)で検知したコイル温度よりも高い条件では、圧縮機構(40)から吐出された冷媒が、コイル(33a)から入熱することがない。このため、この条件が成立する場合、制御部(93)は、吐出冷媒温度を所定温度Ts以下に制御する。これにより、高圧冷媒の温度を不均化反応が生じる温度以下に確実に抑えることができる。
コイル温度検知部(70,92)で検知したコイル温度が、冷媒温度検知部(61,62,91)で検知した吐出冷媒温度よりも高い条件では、圧縮機構(40)から吐出された冷媒が、コイル(33a)から入熱する可能性がある。このため、この条件が成立する場合、制御部(93)は、コイル温度を所定温度Ts以下に制御する。これにより、高圧冷媒の温度を不均化反応が生じる温度以下に確実に抑えることができる。
第6の発明は、第1乃至5の発明のいずれか1つにおいて、上記冷媒は、HFO-1123を含む冷媒であることを特徴とする冷凍装置である。
第6の発明では、冷媒として、HFO-1123を含む冷媒が用いられる。HFO-1123は、大気中のOHラジカルによって分解され易いため、オゾン層への影響や地球温暖化の影響も小さい。また、HFO-1123を含む冷媒を用いることで、冷凍装置の冷凍サイクルの性能も向上する。
本発明によれば、圧縮機構(40)から吐出される冷媒、又は吐出された直後の冷媒の温度を所定温度以下に抑える制御を行う。このため、吐出管温度を用いる制御と比べると、圧縮機構(40)の吐出冷媒温度が不均化反応を起こす温度を越えることを確実に防止できる。この結果、高圧冷媒が不均化反応を起こしてしまうことを確実に防止できる。
特に第5の発明では、電動機(32)のコイル(33a)の入熱に起因して、高圧冷媒が不均化反応を起こすことを防止できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
〈冷凍装置の全体構成〉
実施形態に係る冷凍装置は、室内の冷房と暖房とを行う空気調和装置(10)である。図1に示すように、空気調和装置(10)は、冷媒が充填される冷媒回路(11)を備える。冷媒回路(11)では、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。この冷媒としては、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒が用いられる(詳細は後述する)。
実施形態に係る冷凍装置は、室内の冷房と暖房とを行う空気調和装置(10)である。図1に示すように、空気調和装置(10)は、冷媒が充填される冷媒回路(11)を備える。冷媒回路(11)では、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。この冷媒としては、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒が用いられる(詳細は後述する)。
空気調和装置(10)は、室外ユニット(12)と室内ユニット(13)とを備える。室内ユニット(13)は1台でなく、2台以上であってもよい。
冷媒回路(11)には、圧縮機(30)と、室外熱交換器(16)(熱源熱交換器)と、膨張弁(17)と、室内熱交換器(18)(利用熱交換器)と、四方切換弁(19)とが接続される。圧縮機(30)、室外熱交換器(16)、四方切換弁(19)は、室外ユニット(12)に収容される。室内熱交換器(18)及び膨張弁(17)は、室内ユニット(13)に収容される。
室外ユニット(12)では、室外熱交換器(16)の近傍に室外ファン(20)が設置される。室外熱交換器(16)では、室外ファン(20)が搬送する室外空気と冷媒とが熱交換する。室内ユニット(13)では、室内熱交換器(18)の近傍に室内ファン(21)が設置される。室内熱交換器(18)では、室内ファン(21)が搬送する室内空気と冷媒とが熱交換する。
四方切換弁(19)は、第1~第4までのポート(P1~P4)を有している。第1ポート(P1)は圧縮機(30)の吐出管(22)と繋がり、第2ポート(P2)は圧縮機(30)の吸入管(23)と繋がり、第3ポート(P3)は室外熱交換器(16)のガス端部と繋がり、第4ポート(P4)は室内熱交換器(18)のガス端部と繋がる。四方切換弁(19)は、第1状態(図1の実線で示す状態)と第2状態(図1の破線で示す状態)とに切り換わる。第1状態では、第1ポート(P1)と第4ポート(P4)が連通し、第2ポート(P2)と第3ポート(P3)が連通する。従って、四方切換弁(19)が第1状態のときに圧縮機(30)が運転されると、室内熱交換器(18)が凝縮器(放熱器)となり、室外熱交換器(16)が蒸発器となる冷凍サイクル(暖房サイクル)が行われる。第2状態では、第1ポート(P1)と第3ポート(P3)が連通し、第2ポート(P2)と第4ポート(P4)とが連通する。従って、四方切換弁(19)が第2状態のときに圧縮機(30)が運転されると、室外熱交換器(16)が凝縮器(放熱器)となり、室内熱交換器(18)が蒸発器となる冷凍サイクル(冷房サイクル)が行われる。
〈圧縮機の全体構成〉
図2に示すように、圧縮機(30)は、縦長の円筒密閉型のケーシング(31)を備えている。ケーシング(31)の下部には、吸入管(23)が貫通して固定されている。ケーシング(31)の頂部(上部鏡板)には、吐出管(22)が貫通して固定されている。ケーシング(31)の底部には、圧縮機(30)の各摺動部を潤滑するための油(冷凍機油)が貯留される。ケーシング(31)の内部には、圧縮機構(40)から吐出された冷媒(吐出冷媒ないし高圧冷媒)で満たされる内部空間(S)が形成される。つまり、本実施形態の圧縮機(30)は、ケーシング(31)の内部空間(S)の内圧が高圧冷媒の圧力と実質的に等しい、いわゆる高圧ドーム型に構成されている。
図2に示すように、圧縮機(30)は、縦長の円筒密閉型のケーシング(31)を備えている。ケーシング(31)の下部には、吸入管(23)が貫通して固定されている。ケーシング(31)の頂部(上部鏡板)には、吐出管(22)が貫通して固定されている。ケーシング(31)の底部には、圧縮機(30)の各摺動部を潤滑するための油(冷凍機油)が貯留される。ケーシング(31)の内部には、圧縮機構(40)から吐出された冷媒(吐出冷媒ないし高圧冷媒)で満たされる内部空間(S)が形成される。つまり、本実施形態の圧縮機(30)は、ケーシング(31)の内部空間(S)の内圧が高圧冷媒の圧力と実質的に等しい、いわゆる高圧ドーム型に構成されている。
ケーシング(31)の内部空間(S)には、上から下に向かって順に、電動機(32)、駆動軸(35)、及び圧縮機構(40)が設けられる。
電動機(32)は、固定子(33)と回転子(34)とを有している。固定子(33)は、ケーシング(31)の胴部の内周面に固定されている。回転子(34)は、固定子(33)の内部を上下方向に貫通している。固定子(33)には、そのティース部分(図示省略)にコイル(33a)が巻回されている。回転子(34)の軸心内部には、駆動軸(35)が固定される。電動機(32)が通電されると、回転子(34)とともに駆動軸(35)が回転駆動される。
駆動軸(35)は、ケーシング(31)の胴部の軸心上に位置している。駆動軸(35)は、圧縮機構(40)の各軸受に回転可能に支持されている。駆動軸(35)は、電動機(32)と同軸の主軸(36)と、主軸(36)から偏心したクランク軸(37)とを有している。クランク軸(37)の外径は主軸(36)の外径よりも大きい。駆動軸(35)の下部には、ケーシング(31)の底部に溜まった油を汲み上げる油ポンプ(38)が設けられる。油ポンプ(38)で汲み上げた油は、駆動軸(35)の内部の流路(図示省略)を通じて、軸受けや圧縮機構(40)の各摺動部へ供給される。
圧縮機構(40)は、電動機(32)の下側に配置されている。圧縮機構(40)は、フロントヘッド(41)、シリンダ(42)、リアヘッド(43)、及びピストン(44)を有している。シリンダ(42)は、扁平な筒状に形成される。シリンダ(42)の上端の開口はフロントヘッド(41)に閉塞され、シリンダ(42)の下端の開口はリアヘッド(43)に閉塞される。これにより、シリンダ(42)の内部には、円柱状のシリンダ室(45)が区画される。
シリンダ室(45)には、円環状のピストン(44)が収容される。ピストン(44)は、クランク軸(37)に内嵌する。従って、電動機(32)によって駆動軸(35)が回転駆動されると、シリンダ室(45)内をピストン(44)が偏心回転する。
シリンダ(42)には、シリンダ室(45)(厳密には低圧室(L))と連通する吸入ポート(46)が径方向に貫通している。吸入ポート(46)には、吸入管(23)が接続される。フロントヘッド(41)には、シリンダ室(厳密には、高圧室(H))と連通する吐出ポート(47)が形成される。吐出ポート(47)には、リード弁等の吐出弁(図示省略)が設けられる。
圧縮機構(40)の上部には、フロントヘッド(41)を覆うマフラ(48)が取り付けられる。マフラ(48)の内部には、吐出ポート(47)と連通するマフラ空間(49)が形成される。マフラ空間(49)では、冷媒の吐出脈動に起因する騒音が低減される。
空気調和装置(10)は、各構成機器を制御するためのコントローラ(90)を備えている。コントローラ(90)の詳細は後述する。
〈圧縮機構の内部構造〉
圧縮機構(40)は、ブレード(51)及びブッシュ(52)を有する揺動ピストン型に構成される。図2及び図3に示すように、シリンダ(42)には、ブッシュ溝(53)と背圧室(54)とが形成される。ブッシュ溝(53)は、シリンダ室(45)と隣接する位置に形成され、シリンダ室(45)と連通している。ブッシュ溝(53)は、横断面が略円形の円柱状の空間を構成している。背圧室(54)は、シリンダ(42)において、ブッシュ溝(53)よりも径方向外方に位置している。背圧室(54)は、横断面が略円形の円柱状の空間を構成している。
圧縮機構(40)は、ブレード(51)及びブッシュ(52)を有する揺動ピストン型に構成される。図2及び図3に示すように、シリンダ(42)には、ブッシュ溝(53)と背圧室(54)とが形成される。ブッシュ溝(53)は、シリンダ室(45)と隣接する位置に形成され、シリンダ室(45)と連通している。ブッシュ溝(53)は、横断面が略円形の円柱状の空間を構成している。背圧室(54)は、シリンダ(42)において、ブッシュ溝(53)よりも径方向外方に位置している。背圧室(54)は、横断面が略円形の円柱状の空間を構成している。
背圧室(54)は、シリンダ室(45)側の端部がブッシュ溝(53)と連通している。背圧室(54)は、ケーシング(31)の内部空間(S)の圧力(即ち、圧縮機構(40)の吐出冷媒の圧力)に相当する高圧圧力の雰囲気となっている。背圧室(54)には、油ポンプ(38)によって汲み上げられた油が供給される。背圧室(54)の油は、ブッシュ溝(53)の内周面とブッシュ(52)との間の摺動部、及びブッシュ(52)とブレード(51)の摺動部の潤滑に利用される。
一対のブッシュ(52)は、横断面が略弓形状ないし半円形状に形成されている。一対のブッシュ(52)は、ブッシュ溝(53)の内部に揺動可能に保持される。一対のブッシュ(52)は、ブッシュ溝(53)に対向する円弧部(52a)と、ブレード(51)に対向する平坦部(52b)とを有している。一対のブッシュ(52)は、ブッシュ溝(53)の中心を軸心として円弧部(52a)がブッシュ溝(53)と摺接するように揺動運動を行う。
一対のブッシュ(52)は、各平坦部(52b)が互いに対向するようにブッシュ溝(53)に配置される。これにより、一対のブッシュ(52)の各平坦部(52b)の間には、ブレード溝(55)が形成される。ブレード溝(55)は、横断面が略矩形状に形成され、その内部にブレード(51)が径方向に進退可能に保持される。
ブレード(51)は、径方向外方に延びる直方体状ないし板状に形成される。ブレード(51)の基端(径方向内方端部)は、ピストン(44)の外周面に一体に連結している。ここで、ピストン(44)とブレード(51)とは同じ部材で一体成型されていてもよいし、別部材を一体的に固定してもよい。ブレード(51)の先端(径方向外方端部)は、背圧室(54)に位置している。ブレード(51)は、シリンダ室(45)を低圧室(L)と高圧室(H)とに仕切っている。低圧室(L)は、図2におけるブレード(51)の右側の空間であり、吸入ポート(46)と連通している。高圧室(H)は、図2におけるブレード(51)の左側の空間であり、吐出ポート(47)と連通している。
-圧縮機の運転動作-
電動機(32)が通電状態となり、駆動軸(35)が回転駆動されると、ピストン(44)がシリンダ室(45)で偏心運動(厳密には、揺動運動)を行う。
電動機(32)が通電状態となり、駆動軸(35)が回転駆動されると、ピストン(44)がシリンダ室(45)で偏心運動(厳密には、揺動運動)を行う。
図3に示すように、圧縮機構(40)では、ピストン(44)の外周面が、シリンダ室(45)の内周面と油膜を介して線接触し、シール部を形成する。ピストン(44)が揺動運動を行うと、ピストン(44)とシリンダ(42)との間のシール部が、シリンダ室(45)の内周面に沿って変位し、低圧室(L)と高圧室(H)の容積が変化する。この際、ブレード(51)は、ピストン(44)の回転角に応じてブレード溝(55)の内部を進退する。同時に、一対のブッシュ(52)は、ブッシュ溝(53)の軸心を中心としてブレード(51)とともに揺動する。なお、ここでいう「回転角」は、ピストン(44)がブッシュ溝(53)に最も近づく位置(いわゆる上死点)を基準0°とし、駆動軸(35)の回転方向(図3の時計回り方向)に角度を表したものである。
ピストン(44)の揺動運動に伴い低圧室(L)の容積が徐々に大きくなると、低圧の冷媒が、吸入管(23)及び吸入ポート(46)を通じて低圧室(L)へ吸入されていく。次いで、この低圧室(L)が吸入ポート(46)から遮断されると、遮断された空間が高圧室(H)を構成する。次いで、この高圧室(H)の容積が徐々に小さくなると、高圧室(H)の内圧が上昇していく。高圧室(H)の内圧が内部空間(S)の圧力より大きくなると、吐出行程が行われる。つまり、吐出行程では、吐出ポート(47)の吐出弁が開放され、高圧室(H)の冷媒が吐出ポート(47)を通じて、圧縮機構(40)の外部へ流出する。吐出ポート(47)から吐出された冷媒は、マフラ空間(49)を介して内部空間(S)へ流出する。内部空間(S)の冷媒は、電動機(32)の周囲を流れた後、吐出管(22)を流出し、冷媒回路(11)へ送られる。
-冷媒について-
冷媒回路(11)に充填される冷媒としては、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素から成る単一冷媒、または不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素と、これ以外の少なくとも1種の冷媒から成る混合冷媒を用いることができる。
冷媒回路(11)に充填される冷媒としては、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素から成る単一冷媒、または不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素と、これ以外の少なくとも1種の冷媒から成る混合冷媒を用いることができる。
不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素としては、オゾン層への影響、地球温暖化への影響がともに少なく、OHラジカルによって分解されやすい炭素-炭素二重結合を有するヒドロフルオロオレフィン(HFO)を用いることができる。具体的に、このようなHFO冷媒としては、特開2015-7257号公報および特開2016-28119号公報に記載された、優れた性能を有するトリフルオロエチレン(HFO-1123)を用いるのが好ましい。また、HFO-1123以外のHFO冷媒としては、特開平04-110388号公報に記載されている、3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze)、2-フルオロプロペン(HFO-1261yf)、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、1,1,2-トリフルオロプロペン(HFO-1243yc)、特表2006-512426号公報に記載されている、1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225ye)、トランス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze(E))、シス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze(Z))のうち、不均化反応を起こす性質を有するものであれば本発明に適用可能である。また、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素として、炭素-炭素三重結合を有するアセチレン系フッ化炭化水素を用いてもよい。
また、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む混合冷媒を用いる場合、上述したHFO-1123を含んでいるのが好ましい。例えば、HFO-1123とHFC-32とから成る混合冷媒を用いることができる。この混合冷媒の組成比は、例えば、HFO-1123:HFC-32=40:60(単位:重量%)であるのが好ましい。また、HFO-1123とHFC-32とHFO-1234yfとから成る混合冷媒を用いることもできる。この混合冷媒の組成比は、例えば、HFO-1123:HFC-32:HFO-1234yf=40:44:16(単位:重量%)であるのが好ましい。さらに、混合冷媒として、AMOLEA Xシリーズ(登録商標:旭硝子社製)やAMOLEA Yシリーズ(登録商標:旭硝子社製)を用いることもできる。
また、混合冷媒に含まれる他の冷媒として、適宜、炭化水素(HC)、ハイドロフルオロカーボン(HFC)、ヒドロクロロフルオロオレフィン(HCFO)、クロロフルオロオレフィン(CFO)などの、HFO-1123とともに気化、液化する他の物質を用いてもよい。
HFCは、性能を向上させる成分であり、オゾン層への影響、地球温暖化への影響がともに少ない。HFCは、炭素数が5以下であるものを用いるのが好ましい。具体的に、HFCとしては、ジフルオロメタン(HFC-32)、ジフルオロエタン(HFC-152a)、トリフルオロエタン(HFC-143)、テトラフルオロエタン(HFC-134)、ペンタフルオロエタン(HFC-125)、ペンタフルオロプロパン(HFC-245ca)、ヘキサフルオロプロパン(HFC-236fa)、ヘプタフルオロプロパン(HFC-227ea)、ペンタフルオロブタン(HFC-365)、ヘプタフルオロシクロペンタン(HFCP)などを用いることができる。中でも、オゾン層への影響、地球温暖化への影響がともに少ない点から、ジフルオロメタン(HFC-32)、1,1-ジフルオロエタン(HFC-152a)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(HFC-134)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(HFC-134a)およびペンタフルオロエタン(HFC-125)を用いるのが特に好ましい。これらのHFCを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
HCFOは、炭素-炭素二重結合を有し、分子中のハロゲンの割合が多く、燃焼性が抑えられた化合物である。HCFOとしては、1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HCFO-1224yd)、1-クロロ-2,2-ジフルオロエチレン(HCFO-1122)、1,2-ジクロロフルオロエチレン(HCFO-1121)、1-クロロ-2-フルオロエチレン(HCFO-1131)、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233xf)および1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd)を用いることができる。中でも、特に優れた性能を有するHCFO-1224ydが好ましく、他には、高い臨界温度、耐久性、成績係数が優れることから、HCFO-1233zdが好ましい。HCFO-1224yd以外のHCFOは、単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
-コントローラ-
図1に示すコントローラ(90)は、中央演算処理装置(CPU)及びメモリが搭載されたプリント基板を含む。コントローラ(90)は、運転の切換指令や各センサの検出信号に基づいて、圧縮機(30)、膨張弁(17)、四方切換弁(19)、室外ファン(20)、及び室内ファン(21)等を制御する。
図1に示すコントローラ(90)は、中央演算処理装置(CPU)及びメモリが搭載されたプリント基板を含む。コントローラ(90)は、運転の切換指令や各センサの検出信号に基づいて、圧縮機(30)、膨張弁(17)、四方切換弁(19)、室外ファン(20)、及び室内ファン(21)等を制御する。
本実施形態のコントローラ(90)は、冷媒温度推定部(91)と、コイル温度推定部(92)と、高圧制御部(93)(制御部)とを有している。
冷媒温度推定部(91)は、圧縮機構(40)から吐出される、あるいは吐出された直後の冷媒の温度(以下、吐出冷媒温度Tdという)を検知する冷媒温度検知部を構成している。本実施形態の冷媒温度推定部(91)は、予め記憶されたデータベース(マップ、近似式、データテーブル等)と、空気調和装置(10)の運転状態に基づいて、吐出冷媒温度Tdを算出する。このデータベースは、冷媒の種類や運転条件等に応じて決定される。
コイル温度推定部(92)は、電動機(32)のコイル(33a)の表面温度(コイル温度Tm)を検知するコイル温度検知部を構成している。本実施形態のコイル温度推定部(92)は、電動機(32)のコイル(33a)の抵抗値に基づいてコイル温度Tmを推定する。
高圧制御部(93)は、まず、冷媒温度推定部(91)で推定した吐出冷媒温度Td、コイル温度推定部(92)で推定したコイル温度Tmとの大小比較を行う。そして、吐出冷媒温度Tdがコイル温度Tmよりも高い条件である場合、吐出冷媒温度Tdを制御対象とし、該吐出冷媒温度Tdを所定温度(上限温度Ts)以下とする制御を行う。また、コイル温度Tmが吐出冷媒温度Tdよりも高い条件である場合、コイル温度Tmを制御対象とし、該コイル温度Tmを上限温度Ts以下とする制御を行う。
-不均化反応を防止するための制御-
より詳細には、本実施形態のコントローラ(90)は、冷媒回路(11)の高圧側の冷媒の温度が不均化反応を起こす温度を越えないように、次のような制御を行う。
より詳細には、本実施形態のコントローラ(90)は、冷媒回路(11)の高圧側の冷媒の温度が不均化反応を起こす温度を越えないように、次のような制御を行う。
空気調和装置(10)の運転時には、該空気調和装置(10)の運転状態を示すパラメータとして、冷媒回路(11)の蒸発温度Te、凝縮温度Tc、吸入過熱度K、圧縮機(30)の回転数Nが検出される。これらのパラメータは、公知の検出方法によって適宜計測される。冷媒温度推定部(91)は、これらのパラメータと、例えば図4に示すマップ、ないし近似式を用いて吐出冷媒温度(図4のb点の冷媒の温度)を求める。
具体的には、まず、圧縮機構(40)に吸入される冷媒(図4のa点)の圧力Ps、エンタルピHa、及びエントロピSaを求める。ここで、圧力Psは、蒸発温度Teに相当する飽和圧力である。a点の冷媒のエンタルピHa及びエントロピSaは、蒸発温度Te、過熱度K、及び圧力Psにより求められる。
次いで、圧縮機構(40)で断熱圧縮が行われた場合(即ち、圧縮機効率が100%である場合)において、圧縮機構(40)から吐出される冷媒(図4のb’点)の圧力Pd及びエンタルピHb’が求められる。ここで、圧力Pdは、凝縮温度Tcに相当する飽和圧力である。エンタルピHb’は、圧力Pd及びエントロピSaに基づいて求められる。
圧縮機効率が100%の場合の圧縮動力分に相当するエンタルピ差ΔH_comp’は、b’点のエンタルピHb’とa点のエンタルピHaとの差分(Hb’-Ha)となる。一方、実際の圧縮動力分に相当するエンタルピ差ΔH_compは、圧縮機効率ηを考慮すると、ΔH_comp’/ηで求めることができる。ここで、圧縮機効率ηは、蒸発温度Te、凝縮温度Tc、及び圧縮機(30)の回転数Nに基づいて近似的に求めることができる。b点の冷媒のエンタルピHbは、Ha+ΔH_compとして求めることができ、その時の吐出冷媒温度Tdは、圧力Pd及びエンタルピHbに基づいて求められる。
なお、上記圧縮機効率ηは、蒸発温度Te、凝縮温度Tc、及び圧縮機(30)の回転数Nに加え、過熱度Kを考慮して求めるようにしてもよい。ただし、過熱度Kは、公知の過熱度制御により大きく変化することはないため、過熱度Kを無視して圧縮機効率ηを求めたとしても、吐出冷媒温度Tdの検知精度が大きく低下することはない。
空気調和装置(10)の運転時には、コイル温度推定部(92)により、電動機(32)のコイル温度Tmが適宜求められる。コイル温度Tmは、例えば次の(1)及び(2)式に基づいて算出される。
Tm=T0+ΔT・・・(1)
ΔT=((R/R0)-1)×(α+T0)・・・(2)
ここで、T0は停止時の電動機のコイル温度、ΔTは運転に伴うコイル温度の上昇分、R0は停止時の電動機のコイルの抵抗値、Rは運転時のコイルの抵抗値、αはコイルの温度係数である。
ΔT=((R/R0)-1)×(α+T0)・・・(2)
ここで、T0は停止時の電動機のコイル温度、ΔTは運転に伴うコイル温度の上昇分、R0は停止時の電動機のコイルの抵抗値、Rは運転時のコイルの抵抗値、αはコイルの温度係数である。
なお、電動機(32)のコイル(33a)の抵抗値Rは、電動機(32)の運転状態(例えば電流値、電圧値等)を用いて推定することができる。また、圧縮機(30)の周囲温度や、電動機(32)の構造、電動機(32)の形状などの影響により、上記の算出結果に誤差が生じる可能性がある。このため、予めこのような誤差因子に応じた、抵抗値Rとコイル温度Tmとの相関関係をマップ等のデータベースに記憶させておくとよい。このデータベースを適宜参照することで、コイル温度Tmの推定精度を向上できる。
高圧制御部(93)は、まず、冷媒温度推定部(91)で推定した吐出冷媒温度Tdと、コイル温度推定部(92)で推定したコイル温度Tmとの大小比較を行う。ここで、吐出冷媒温度Tdがコイル温度Tmより高いとする。この場合、図2に示す圧縮機構(40)から吐出された冷媒が電動機(32)の周囲を通過しても、この冷媒は電動機(32)のコイル(33a)から入熱せずに、吐出管(22)へ流出する。従って、圧縮機(30)の内部では、圧縮機構(40)から吐出される冷媒、ないし吐出された直後の冷媒の温度が最も高くなるといえる。そこで、吐出冷媒温度Tdがコイル温度Tmよりも高い条件が成立する場合、高圧制御部(93)は、吐出冷媒温度Tdが上限温度Ts以下となるように、冷媒回路(11)の高圧圧力を制御する。これにより、圧縮機(30)の内部では、最も温度が高いといえる、圧縮機構(40)の吐出冷媒の温度を上限温度Ts以下に抑えることができる。この結果、圧縮機(30)の内部において、冷媒が不均化反応を起こすことを回避できる。
また、コイル温度推定部(92)で推定したコイル温度Tmが吐出冷媒温度Tdよりも高いとする。この場合、図2に示す圧縮機構(40)から吐出された冷媒が電動機(32)の周囲を通過する際、冷媒がコイル(33a)から吸熱する。従って、圧縮機(30)の内部では、電動機(32)の周囲の冷媒の温度が最も高くなるといえる。そこで、コイル温度Tmが吐出冷媒温度Tdよりも高い条件が成立する場合、高圧制御部(93)は、コイル温度Tmが上限温度Ts以下となるように、冷媒回路(11)の高圧圧力を制御する。これにより、圧縮機(30)の内部では、最も温度が高いといえる、電動機(32)の周囲の冷媒の温度を上限温度Ts以下に抑えることができる。この結果、圧縮機(30)の内部において、冷媒が不均化反応を起こすことを回避できる。
なお、高圧制御部(93)により、冷媒回路(11)の高圧圧力を制御する方法としては、1)圧縮機(30)の回転数を低下させる。2)室外ファン(20)と室内ファン(21)のうち凝縮器(放熱器)に対応する凝縮器ファンの回転数を増大させる。3)室外ファン(20)と室内ファン(21)のうち蒸発器に対応する蒸発器ファンの回転数を低下させる。4)膨張弁(17)の開度を大きくする等の方法を採用することができる。
-実施形態の効果-
上記実施形態では、HFO-1123等の冷媒を用いることで、オゾン層への影響や地球温暖化の影響を抑制できる。一方、このような不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒を用いる場合、冷媒回路(11)の高圧冷媒の温度が不均化反応を起こす温度を越えてしまう可能性がある。
上記実施形態では、HFO-1123等の冷媒を用いることで、オゾン層への影響や地球温暖化の影響を抑制できる。一方、このような不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒を用いる場合、冷媒回路(11)の高圧冷媒の温度が不均化反応を起こす温度を越えてしまう可能性がある。
これに対し、本実施形態では、圧縮機構(40)から吐出される冷媒、又は吐出された直後の冷媒の温度である吐出冷媒温度Tdを所定温度Ts以下とする制御を行うようにしている。ここで、吐出冷媒温度Tdは、例えば吐出管(22)を流れる冷媒の温度よりも高い傾向にある。このため、吐出冷媒温度Tdを所定温度Ts以下に制御することで、圧縮機(30)の内部の冷媒の温度が不均化反応を起こす温度を越えてしまうことを確実に防止できる。
加えて、コイル温度Tmが吐出冷媒温度Tdよりも高い条件では、コイル温度Tmを所定温度Ts以下に抑えるようにしている。これにより、例えば電動機(32)のコイル(33a)からの入熱に起因して電動機(32)の周囲の冷媒の温度が最も高くなる条件下では、この冷媒の温度が不均化反応を起こす温度を越えてしまうことを確実に防止できる。
-実施形態の変形例-
上記実施形態の圧縮機(30)を以下の変形例の構成としてもよい。
上記実施形態の圧縮機(30)を以下の変形例の構成としてもよい。
〈変形例1〉
変形例1の空気調和装置(10)は、上記実施形態と冷媒温度検出部の構成が異なる。変形例1では、図5に示すように、冷媒温度検出部が温度センサ(吐出ポート側温度センサ(61))で構成される。吐出ポート側温度センサ(61)は、吐出ポート(47)の内部に配置され、吐出ポート(47)を流れる冷媒の温度(吐出冷媒温度Td)を直接的に検出する。
変形例1の空気調和装置(10)は、上記実施形態と冷媒温度検出部の構成が異なる。変形例1では、図5に示すように、冷媒温度検出部が温度センサ(吐出ポート側温度センサ(61))で構成される。吐出ポート側温度センサ(61)は、吐出ポート(47)の内部に配置され、吐出ポート(47)を流れる冷媒の温度(吐出冷媒温度Td)を直接的に検出する。
変形例1では、圧縮機(30)の内部のうち最も温度が高い傾向にある、吐出ポート(47)の内部の冷媒の温度を所定温度Ts以下に抑えることができる。従って、高圧冷媒の不均化反応を確実に防止できる。それ以外の作用効果は上記実施形態と同様である。
〈変形例2〉
変形例2の空気調和装置(10)は、上記実施形態と冷媒温度検出部の構成が異なる。変形例2では、図6に示すように、冷媒温度検出部が温度センサ(マフラ側温度センサ(62))で構成される。マフラ側温度センサ(62)は、マフラ(48)内のマフラ空間(49)に配置され、マフラ空間(49)を流れる冷媒の温度(吐出冷媒温度Td)を直接的に検出する。つまり、マフラ側温度センサ(62)は、圧縮機構(40)から吐出された直後の冷媒の温度を検出する。
変形例2の空気調和装置(10)は、上記実施形態と冷媒温度検出部の構成が異なる。変形例2では、図6に示すように、冷媒温度検出部が温度センサ(マフラ側温度センサ(62))で構成される。マフラ側温度センサ(62)は、マフラ(48)内のマフラ空間(49)に配置され、マフラ空間(49)を流れる冷媒の温度(吐出冷媒温度Td)を直接的に検出する。つまり、マフラ側温度センサ(62)は、圧縮機構(40)から吐出された直後の冷媒の温度を検出する。
変形例2では、マフラ(48)の内部のマフラ空間(49)をマフラ側温度センサ(62)の設置スペースとして利用できる。それ以外の作用効果は上記実施形態と同様である。
なお、例えばマフラ(48)をリアヘッド(43)側に取り付け、このマフラ(48)のマフラ空間(49)にマフラ側温度センサ(62)を配置してもよい。
〈変形例3〉
変形例3の空気調和装置(10)は、上記実施形態とコイル温度検出部の構成が異なる。変形例3では、図7に示すように、コイル温度検出部がコイル温度センサ(70)で構成される。コイル温度センサ(70)は、電動機(32)のコイル(33a)と接触する箇所に設けられる。コイル温度センサ(70)は、電動機(32)のうち冷媒の流れの下流部に配置される(例えば図7参照)。なお、コイル温度センサ(70)を電動機(32)のうち冷媒の流れの上流部に配置してもよいし、電動機(32)のうち冷媒の流れの中間部に配置してもよい。
変形例3の空気調和装置(10)は、上記実施形態とコイル温度検出部の構成が異なる。変形例3では、図7に示すように、コイル温度検出部がコイル温度センサ(70)で構成される。コイル温度センサ(70)は、電動機(32)のコイル(33a)と接触する箇所に設けられる。コイル温度センサ(70)は、電動機(32)のうち冷媒の流れの下流部に配置される(例えば図7参照)。なお、コイル温度センサ(70)を電動機(32)のうち冷媒の流れの上流部に配置してもよいし、電動機(32)のうち冷媒の流れの中間部に配置してもよい。
変形例3では、コイル温度センサ(70)によりコイル温度Tmを直接的に検出するため、コイル温度Tmの検出精度を向上できる。それ以外の作用効果は上記実施形態と同様である。
《その他の実施形態》
上記実施形態や各変形例については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態や各変形例については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態では、吐出冷媒温度Tdとコイル温度Tmとを用いて、高圧冷媒の温度を制限しているが、吐出冷媒温度Tdのみを用いてもよい。つまり、高圧制御部(93)は、常に吐出冷媒温度Tdを所定温度Ts以下とする制御を行ってもよい。
上記実施形態の冷凍装置は、室内の冷房や暖房を行う空気調和装置(10)である。しかし、冷凍装置は、冷媒回路を備え冷凍サイクルを行うものであれば、如何なるものであってもよい。例えば、庫内を冷却する冷蔵・冷凍庫用の冷凍装置や、チラーユニット、給湯器等に本発明の冷凍装置を採用してもよい。
上記実施形態の圧縮機(30)は、揺動ピストン式であるが、ロータリ式、スクロール式、スクリュー式などの各種の圧縮機に本発明を採用できる。例えばスクロール式であれば、固定スクロールから吐出管までに至る冷媒の流路や、チャンバー室に温度センサを配置し、圧縮機構から吐出される冷媒の温度、又は吐出された直後の冷媒の温度を検出することができる。
また、圧縮機構(40)は、複数の圧縮部で冷媒をそれぞれ圧縮する、いわゆる2シリンダ式や、複数の圧縮部が直列に接続され冷媒を多段階に圧縮する多段式であってもよい。
上記実施形態及び各変形例等で述べた各構成を適宜組み合わせるようにしてもよい。
以上説明したように、本発明は冷凍装置について有用である。
10 空気調和装置(冷凍装置)
11 冷媒回路
22 吐出管
30 圧縮機
31 ケーシング
32 電動機
40 圧縮機構
47 吐出ポート
48 マフラ
61 吐出ポート側温度センサ(冷媒温度検知部)
62 マフラ側温度センサ(冷媒温度検知部)
70 コイル温度センサ(コイル温度検知部)
91 冷媒温度推定部(冷媒温度検知部)
92 コイル温度推定部(コイル温度検知部)
93 高圧制御部(制御部)
11 冷媒回路
22 吐出管
30 圧縮機
31 ケーシング
32 電動機
40 圧縮機構
47 吐出ポート
48 マフラ
61 吐出ポート側温度センサ(冷媒温度検知部)
62 マフラ側温度センサ(冷媒温度検知部)
70 コイル温度センサ(コイル温度検知部)
91 冷媒温度推定部(冷媒温度検知部)
92 コイル温度推定部(コイル温度検知部)
93 高圧制御部(制御部)
Claims (6)
- 冷媒を圧縮する圧縮機(30)が接続される冷媒回路(11)を備えた冷凍装置であって、
上記冷媒は、不均化反応を起こす性質を有するフッ化炭化水素を含む冷媒であり、
上記圧縮機(30)は、ケーシング(31)と、該ケーシング(31)に収容される電動機(32)と、該電動機(32)に駆動され、圧縮した冷媒を該ケーシング(31)の内部空間(S)へ吐出する圧縮機構(40)と、上記内部空間(S)の冷媒を上記冷媒回路(11)へ送る吐出管(22)とを有し、
上記圧縮機構(40)から吐出される冷媒の温度、又は吐出された直後の冷媒の温度である吐出冷媒温度を検知する冷媒温度検知部(61,62,91)と、
上記冷媒温度検知部(61,62,91)で検知した温度を所定温度Ts以下に制御する制御部(93)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記冷媒温度検知部は、上記冷媒回路(11)の運転状態に基づいて上記吐出冷媒温度を推定する冷媒温度推定部(91)であることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記冷媒温度検知部は、上記圧縮機構(40)の吐出ポート(47)に設けられる吐出ポート側温度センサ(61)であることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1つにおいて、
上記圧縮機構(40)から吐出された直後の冷媒が通過するマフラ(48)を備え、
上記冷媒温度検知部は、上記マフラ(48)の内部に設けられるマフラ側温度センサ(62)であることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1つにおいて、
上記ケーシング(31)の上記内部空間(S)には、上記電動機(32)が配置され、
上記電動機(32)のコイル温度を検知するコイル温度検知部(70,92)を備え、
上記制御部(93)は、
上記吐出冷媒温度が上記コイル温度よりも高い条件では、該吐出冷媒温度を上記所定温度Ts以下に制御し、
上記コイル温度が上記吐出冷媒温度よりも高い条件では、該コイル温度を上記所定温度Ts以下に制御することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1つにおいて、
上記冷媒は、HFO-1123を含む冷媒であることを特徴とする冷凍装置。
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