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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasverdichter, der
in einem Luftkonditionierungssystem (Klimaanlage) verwendet wird,
und insbesondere auf einen Gasverdichter, der die Kühlungseffizienz
im Luftkonditionierungssystem verbessern kann und einen durch Ölmangel
hervorgerufenen Schmierungsmangel verhindern kann.
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Wie
in 8 gezeigt ist, sind
herkömmlicherweise
in einer solchen Art von Gasverdichter ein Verdichterkörper 4,
ein Ölabscheider 5 und
dergleichen in einem Gehäuse 3 aufgenommen,
das ein an einem Ende offenes Gehäuse 1 und einen am
offenen Ende montierten vorderen Kopf 2 umfasst. Ein Raum,
der zwischen dem Inneren des Gehäuses 3 und
dem vorderen Abschnitt des Verdichterkörpers 4 gebildet wird,
ist als Ansaugkammer 6 ausgebildet, während ein Raum, der zwischen
dem Inneren des Gehäuses 3 und
dem hinteren Abschnitt des Verdichterkörpers 4 gebildet wird,
als Ausstoßkammer 7 ausgebildet
ist.
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Wenn
ein Rotor 4b zusammen mit einer Rotorwelle 4a gedreht
wird, saugt der Verdichterkörper 4 Niederdruck-Kältemittelgas
von der Ansaugkammer 6 durch einen Vorderseitenblock 4c in
einen Zylinder 4d, verdichtet das Niederdruck-Kältemittelgas zusammen
mit Schmieröl
und stößt es aus
einem Rückseitenblock 4e in
Richtung zur Ausstoßkammer 7 aus.
Ferner ist der Ölabscheider 5 am
Rückseitenblock 4e des
Verdichterkörpers 4 montiert,
um Hochdruck-Kältemittelgas,
das vom Verdichterkörper 4 in Richtung
zur Ausstoßkammer 7 ausgestoßen wird,
in eine Gaskomponente und eine Ölkomponente
zu trennen. Die so abgeschiedene Gaskomponente gelangt von der Ausstoßkammer 7 durch
eine Ausstoßöffnung 7a des
Gehäuses 1, einen
Kondensator 9 eines Luftkonditionierungssystems 8,
wie in 9 gezeigt ist,
ein Expansionsventil 10, einen Verdampfer 11 und
dergleichen und wird anschließend
von einer Ansaugöffnung 6a zur
Ansaugkammer 6 zurückgeführt, um
erneut mit dem Öl
als Kältemittelgas
verdichtet zu werden. Andererseits wird die Ölkomponente vorübergehend
in einem Ölbehälter 7b am
unteren Abschnitt der Ausstoßkammer 7 gesammelt und
erneut zusammen mit dem Kältemittelgas
verdichtet.
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Obwohl
in einem solchen herkömmlichen Gasverdichter
das Hochdruck-Kältemittelgas,
das vom Verdichterkörper 4 ausgestoßen wird,
in den Ölabscheider 5 geleitet
wird, ist es jedoch schwierig, das Hochdruck-Kältemittelgas
mittels des Ölabscheiders
vollständig
in die Gaskomponente und die Ölkomponente
zu trennen. Als Ergebnis wird die Ölkomponente, die nicht vollständig abgeschieden
werden konnte (im Folgenden auch als "nicht abgeschiedene Ölkomponente" bezeichnet), veranlasst, als Ölnebel zum
Kondensator 9 des Luftkonditionierungssystems 8,
zum Verdampfer 11 und dergleichen zu strömen, so
dass das Ölkreislaufverhältnis (im
Folgenden auch mit OCR bezeichnet) des Luftkonditionierungssystems 8 hoch
ist und eine große Ölmenge, die
eigentlich mit der Kühlung
nichts zu tun hat, innerhalb des Luftkonditionierungssystems 10 umläuft, wodurch
die Kühlungseffizienz
herabgesetzt wird. Wenn ferner die Ölkomponente veranlasst wird,
in Richtung zum Kondensator 9 des Luftkonditionierungssystems 8 zu
strömen,
wird die Ölmenge
innerhalb des Gasverdichters reduziert, wodurch das Problem hervorgerufen
wird, dass auf Grund Ölmangels ein
Schmierungsmangel des Gasverdichters auftreten kann. Um die Gaskomponente
und die Ölkomponente
des Kältemittelgases
mit einem höheren
Verhältnis
abzuscheiden, ist es möglich,
die Verwendung einer Kombination zu betrachten, in der das Kältemittelgas
und das Öl
kaum miteinander vermischt sind. Das Öl, das vom Gasverdichter ausgestoßen worden
ist, wird jedoch innerhalb des Verdampfers 11 und dergleichen
gekühlt,
wobei die Viskosität
des Öls
so erhöht
wird, dass das Öl
nicht zum Gasverdichter zurückkehrt.
Somit ergibt sich das Problem, dass ein Schmierungsmangel des Gasverdichters
auf Grund eines Ölmangels
auftreten kann.
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US 4478054 beschreibt einen
Schraubenverdichter, in welchem das Öl und ein kondensiertes Kältemittel
zu einer Ölpumpe
geleitet werden, welche das 1,5-fache des Volumens des zum Schmieren
des Verdichters benötigten Öls umfasst.
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EP
0538973A beschreibt einen Luftverdichter, der ein Gehäuse mit
einem Haubenabschnitt enthält,
welcher ein Filterelement aufnimmt, das verwendet wird, um das Öl in der
verdichteten Luft, die einen Druckluftauslass erreicht, zu minimieren.
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US 5733107 offenbart eine
Schmierölabscheideeinrichtung
für einen
Verdichter, in welcher Kältemittelgas,
das einen Schmierölnebel
enthält, veranlasst
wird, um einen Öltrennzylinder
zu zirkulieren. Der Ölnebel
wird durch die Zentrifugalwirkung vom Kältemittelgas getrennt und fällt unter
der Schwerkraft zum Boden der Verdichterausstoßkammer.
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EP
0201672A beschreibt einen Schraubentyp-Verdichter mit einer Verdichtereinheit,
die in einem vertikal angeordneten Gehäuse montiert ist. Die Gehäusedeckelplatte
unterstützt
zwei Ölabscheider, um
jegliches Öl
in der Verdichterluftauslasszuführung für die Rückführung zu
einer Ölpumpe
abzuscheiden.
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JP
59099079A offenbart eine Gas/Flüssigkeit-Abscheidevorrichtung
für einen
Kühlungsverdichter.
Die Vorrichtung enthält
eine Abscheidekammer mit einer Eintrittsöffnung, die mit der Ausstoßöffnung des
Hauptverdichters in Verbindung steht. Die Abscheidekammer besitzt
eine flache Platte, wobei der Ölnebel
im ausgestoßenen
verdichteten Gas an der Platte haftet und anschließend unter
Schwerkraftwirkung zu einem Ölvorrat
zurückfällt.
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US 5211031 beschreibt einen
Verdichter mit einem Paar Rolltyp-Verdichtereinheiten, die in einem hermetischen
Gehäuse
angeordnet sind. Öl,
das mit dem verdichteten Gas durch eine Ausstoßöffnung ausgestoßen wird,
wird innerhalb des Gehäuses
abgeschieden und zu einem Ölvorrat
zurückgeführt.
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JP
04109090A beschreibt einen Verdichter des geschlossenen Typs mit
zwei Verdichterhauptkörpern,
die nebeneinander in einem einzigen Gehäuse aufgenommen sind.
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US 5542266 beschreibt einen
Kühlungsverdichter,
der einen Ölabscheidungshilfsdurchlass
zu einer Hauptausstoßkammer
enthält.
Das verdichtete Kältemittelgas,
das Schmieröl
enthält,
wird durch den Abscheidungsdurchlass geleitet, um das Schmieröl abzuscheiden,
von wo es anschließend
zu einem Ölsumpf
zurückgeführt wird.
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EP
0738539A offenbart einen Kühlungsverdichter,
in welchem ein Schmieröl
ausgewählt
ist, das im Kältemittel
unlöslich
ist und ein geringeres spezifisches Gewicht als dieses aufweist.
Das Öl/Kältemittel-Gemisch
wird durch einen Akkumulator geleitet, der ein Ölrückführungsloch aufweist, das in
einer Seitenwand einer Ansaugleitung ausgebildet ist. Das im Kältemittel
unlösliche Öl wird auf
der Oberfläche
des Kältemittels
zurückgehalten
und somit abgeschieden, wenn das Gemisch durch das Loch strömt, und wird
anschließend
zum Sumpf zurückgeführt.
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Um
die obenerwähnten
Mängel
zu beseitigen, die dem Stand der Technik zugeordnet sind, ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gasverdichter zu
schaffen, der zur Verbesserung der Kühlungseffizienz eines Luftkonditionierungssystems geeignet
ist und einen Schmierungsmangel auf Grund eines Ölmangels verhindern kann.
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Um
die obigen Aufgaben zu lösen,
wird gemäß der Erfindung
ein Gasverdichter geschaffen, der umfasst:
- einen Verdichterkörper zum
Ansaugen von Kältemittelgas
und Verdichten des Kältemittelgases
zusammen mit Öl
für die
Schmierung, und zum Ausstoßen des
verdichteten Kältemittelgases
und des Öls;
und
- einen Ölabscheider
zum Trennen des Kältemittelgases
nach der Verdichtung und dem Ausstoßen aus dem Verdichterkörper in
eine Gaskomponente und eine Ölkomponente,
dadurch gekennzeichnet, dass er ferner umfasst:
- ein einteiliges oder monolithisches Gehäuse, das den Verdichterkörper und
den Ölabscheider
aufnimmt, wobei das Gehäuse
einen Trommelabschnitt mit einem ersten Durchmesser aufweist, der
eine Umfangsoberfläche
des Verdichterkörpers
hermetisch umgibt und berührt
und eine Stirnfläche
eines vorderen Kopfes, der ein Ende des Verdichterkörpers abdeckt,
hermetisch zugewandt ist und berührt,
- dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse umfasst:
- einen vergrößerten Gehäuseabschnitt
mit einem zweiten Durchmesser, der größer ist als der erste Durchmesser,
welcher sich ausgehend vom Trommelabschnitt erstreckt, wobei der
vergrößerte Gehäuseabschnitt
eine Ausstoßkammer,
um die Gaskomponente und die Ölkomponente,
die vom Ölabscheider
getrennt worden sind, vorübergehend
zu halten, eine Ausstoßöffnung zum
Ausstoßen
der Gaskomponente in ein Luftkonditionierungssystem und einen Ölbehälter zum
Aufnehmen der Ölkomponente
an einem Boden mit einem Raumvolumen, das so bemessen ist, dass
ein Ölumlaufverhältnis des Luftkonditionierungssystems
verringert wird, und zum Halten einer ausreichenden Menge von Öl innerhalb
des Gasverdichterkörpers,
aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Gehäuse
zum Aufnehmen des Verdichterkörpers
und des Ölabscheiders
vorgesehen. Ein Raum, der zwischen dem Inneren des Gehäuses und
dem Vorderabschnitt des Verdichterkörpers definiert wird, ist zu einer
Ansaugkammer geformt, während
ein Raum, der zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem hinteren Abschnitt
des Verdichterkörpers
definiert ist, zu einer Ausstoßkammer
geformt wird. Das Raumvolumen der obenbeschriebenen Ausstoßkammer
wird vergrößert, indem
das Innere des Gehäuses
nach außen
ragt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Gasverdichter geschaffen, der mehrere Verdichterkörper und
eine einzige Ausstoßkammer
umfasst.
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Der
Gasverdichter gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstoßkammer ein Raumvolumen aufweist,
das um das Zweifache bis Zehnfache größer ist als eine Ansauggasverdrängung bei
einer Umdrehung der Verdichterkörper.
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Der
Gasverdichter gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Ausstoßkammer
ein Raumvolumen aufweist, das um das Zehnfache bis Dreißigfache
größer ist
als eine Ansauggasverdrängung
bei einer Umdrehung der mehreren Verdichterkörper.
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Der
Gasverdichter gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination aus dem Öl und dem
Kältemittelgas
aus einer Gruppe ausgewählt
ist, die im Wesentlichen ein PAG-Systemöl und R22-Kältemittel, ein PAG-Systemöl und R407C-Kältemittel,
ein Ether-Systemöl
und R407C-Kältemittel,
ein Karbonat-Systemöl
und R407C-Kältemittel,
ein Karbonat-Systemöl und R410a-Kältemittel,
ein Ester-Systemöl
und R410a-Kältemittel,
und ein PAG-Systemöl
und R134a-Kältemittel
umfasst.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung das Raumvolumen der Ausstoßkammer groß ist, wie oben beschrieben
worden ist, steht das Hochdruck-Kältemittelgas,
das die Ölkomponente
(nicht abgeschiedene Ölkomponente),
die vom Ölabscheider
nicht abgeschieden werden konnte, enthält, in der Ausstoßkammer
für eine
lange Zeitspanne still. Der Anteil der nicht abgeschiedenen Ölkomponente, die
durch ihre Schwerkraft zum Ölbehälter am
Boden der Ausstoßkammer
heruntertropft, nimmt somit zu, um somit die Eintrittsmenge der
nicht abgeschiedenen Ölkomponente
in den Kondensator, den Verdampfer und dergleichen des Luftkonditionierungssystems
deutlich zu reduzieren.
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Es
ist zu beachten, dass in der vorliegenden Erfindung das Ölzirkulationsverhältnis oder
das OCR das Verhältnis
der Ölkomponentenmenge
relativ zur Gesamtmenge des Gemisches aus Kältemittelgaskomponente und
der Ölkomponente
an einer beliebigen gewünschten
Position innerhalb des Luftkonditionierungssystems mit Ausnahme
des Verdichters bezeichnet, wenn ein Teil des in den Verdichter
gefüllten Öls durch
den Betrieb des Verdichters in das Luftkonditionierungssystem ausgestoßen wird.
Ferner bezeichnet das Ansauggasverdrängungsvolumen pro einer Umdrehung
des Verdichters in der Struktur, in der das Kältemittelgas vom Verdichterkörper auf
Grund der Rotation des Rotors verdichtet wird, ein theoretisches
Volumen des angesaugten Gases, das während einer Umdrehung des Rotors ausgestoßen wird,
was entsprechend den Abmessungen und der Struktur des Verdichterkörpers berechnet
werden kann. Der Ausdruck PAG ist eine Abkürzung für Polyalkylen-Glykol.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft und mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine Längsschnittansicht ist, die
einen Gasverdichter gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung (einzelner Verdichter) zeigt;
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2 eine Querschnittsansicht
längs der
Linie A der 1 ist;
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3 eine teilweise aufgebrochene
Ansicht eines Gasverdichters gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung von oben betrachtet ist (Mehrfachverdichter);
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4 eine Querschnittsansicht
längs der
Linie A–A
der 3 ist;
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5 ein Graph ist, der eine
Beziehung zwischen einem OCR und einem Verhältnis eines Ausstoßkammerraumvolumens
relativ zu einem Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des in 1 gezeigten
einzelnen Verdichters zeigt;
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6 ein Graph ist, der eine
Beziehung zwischen einem OCR und einem Verhältnis eines Ausstoßkammerraumvolumens
relativ zu einem Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des in 3 gezeigten
Mehrfachverdichters zeigt;
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7 ein Graph ist, der eine
Beziehung zwischen der Temperatur und dem Druck auf Grund von Differenzen
in der Kombination des Kältemittelgases und
des Öls
zeigt, wenn das Kältemittelgas
zu 10 % im Öl
gelöst
ist;
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8 eine Querschnittsansicht
ist, die einen herkömmlichen
Gasverdichter zeigt; und
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9 eine Darstellung eines
Luftkonditionierungssystems ist.
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Ein
Gasverdichter gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren
genauer beschrieben.
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Im Übrigen ist
die Grundstruktur des Gasverdichters im Wesentlichen die gleiche
wie diejenige des herkömmlichen
Gasverdichters. Das heißt,
der Gasverdichter weist den Verdichterkörper 4, den Ölabscheider 5 und
dergleichen auf. Der Verdichterkörper 4 verdichtet
das Kältemittelgas
der Ansaugkammer 6 zusammen mit dem Schmieröl und stößt es in die
Ausstoßkammer 7 aus.
Ferner trennt der Ölabscheider 5 das
Hochdruck-Kältemittelgas,
das vom Verdichterkörper 4 ausgestoßen wird,
in die Gaskomponente und die Ölkomponente.
Dementsprechend werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche
Komponenten zu bezeichnen, wobei eine genaue Beschreibung hierfür weggelassen
wird.
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Bei
dem in 1 gezeigten Gasverdichter
ist ein Raumvolumen der Ausstoßkammer
im Vergleich zum herkömmlichen
Gasverdichter (siehe 8)
erhöht.
Der Gasverdichter bietet eine großvolumige Ausstoßkammer 7.
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Genauer
weist der in 1 gezeigte
Gasverdichter ein Gehäuse 3 zum
Aufnehmen eines Verdichterkörpers 4 und
eines Ölabscheiders 5 auf.
Der Raum, der zwischen dem Inneren des Gehäuses 3 und dem vorderen
Abschnitt des Verdichterkörpers 4 definiert
ist, ist zur Ansaugkammer 6 geformt, wobei der Raum, der
zwischen dem Inneren des Gehäuses 3 und
dem hinteren Abschnitt des Verdichterkörpers 4 definiert
ist, zur Ausstoßkammer 7 geformt
ist, wie beim herkömmlichen
Verdichter. Um jedoch bei dem in 1 gezeigten
Gasverdichter das Raumvolumen der Ausstoßkammer 7 im Vergleich
zum herkömmlichen
Gasverdichter zu erhöhen,
ist eine Innenseite (eine Innenwandoberfläche am Rückseitenabschnitt des Gehäusekörpers 1),
die die Innenwand der Ausstoßkammer 7 bildet,
nach außen
erweitert, um das Volumen zu vergrößern. Dies ist anders als bei
der Struktur des herkömmlichen
Verdichters. Das heißt, bei
dem in 1 gezeigten Gasverdichter
weist der hintere Abschnitt des Gehäuses 3 ein äußeres Erscheinungsbild
auf, derart, dass der hintere Abschnitt des Gehäuses 3 von einem Trommelabschnitt 3a (ein Wulstabschnitt,
der Außenumfang
des Verdichterkörpers
umgibt) stark aufgebläht
ist. Das Innere des Abschnitts, der als aufgebläht erscheint, ist die großvolumige
Ausstoßkammer 7.
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Da
das Raumvolumen der Ausstoßkammer 7 vergrößert ist,
braucht das Hochdruck-Kältemittelgas,
das die nicht abgeschiedene Ölkomponente
(Ölkomponente,
die vom Ölabscheider 5 nicht
abgeschieden werden konnte) enthält,
eine ausreichende Zeitspanne, um die Ausstoßkammer 7 zu durch laufen
und die Ausstoßöffnung 7a zu
erreichen. Da die Durchgangszeit des Hochdruck-Kältemittelgases durch die Ausstoßkammer
somit verlängert
ist, wird die Menge der nicht abgeschiedenen Ölkomponente, die im Hochdruck-Kältemittelgas enthalten ist
und durch ihre Schwerkraft zum Ölbehälter 7b am
Bodenabschnitt der Ausstoßkammer
abtropft, im Vergleich zum herkömmlichen
Fall erhöht.
Es ist daher möglich,
die Eintrittsmenge der nicht abgeschiedenen Ölkomponente in den Kondensator 9 (siehe 9) des Luftkonditionierungssystems 8 deutlich
zu verringern und eine ausreichende Menge an Öl innerhalb des Gasverdichters
zu halten. Das Volumen der Ausstoßkammer 7 ist im Vergleich
zum herkömmlichen
Fall erhöht,
so dass das Volumen auf ein Volumen vergrößert ist, das groß genug
ist, um eine ausreichende Ölmenge
zu halten und das Ölumlaufverhältnis innerhalb
des Luftkonditionierungssystems 8 zu reduzieren.
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf 1 die Funktion
des so konstruierten Gasverdichters beschrieben.
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Im Übrigen ist
die folgende Funktion die gleiche wie im herkömmlichen Fall. Das heißt, wenn
der Betrieb des Gasverdichters gestartet wird, wird Kältemittelgas
von der Aussaugkammer 6 in den Verdichterkörper 4 gesaugt,
wobei das angesaugte Kältemittelgas
zusammen mit dem Öl
innerhalb des Verdichterkörpers 4 verdichtet
wird und anschließend
in Richtung zur Ausstoßkammer 7 als
Hochdruck-Kältemittelgas
ausgestoßen
wird. Ferner wird das Hochdruck-Kältemittelgas, das vom Verdichterkörper 4 in Richtung
zur Ausstoßkammer 7 ausgestoßen wird, vom Ölabscheider 5 in
eine Gaskomponente und eine Ölkomponente
getrennt. Die Gaskomponente strömt
von der Ausstoßkammer 7 durch
die Ausstoßöffnung 7a des
Gehäuses 1,
dem Kondensator 9 oder dergleichen des Luftkonditionierungssystems 8, und
wird anschließend
von der Ansaugöffnung 6a in die
Ansaugkammer 6 zurückgeführt, um
erneut zusammen mit dem Öl
als Kältemittelgas
verdichtet zu werden. Andererseits wird die Ölkomponente vorübergehend
im Ölbehälter 7b am
unteren Abschnitt der Ausstoßkammer 7 aufbewahrt
und erneut zusammen mit dem Kältemittelgas
verdichtet. Diese Operation ist im Wesentlichen die gleiche wie
diejenige im herkömmlichen
Fall.
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Auch
bei diesem Gasverdichter ist es schwierig, das Hochdruck-Kältemittel gas,
das vom Verdichterkörper 4 ausgestoßen wird,
vollständig
in die Gaskomponente und die Ölkomponente
mittels des Ölabscheiders 4 zu
trennen. Die Ölkomponente (nicht
abgeschiedene Ölkomponente),
die nicht vollständig
abgeschieden worden ist, ist im Zustand von Nebelöl im Hochdruck-Kältemittelgas
der Ausstoßkammer 7 enthalten.
Eine Ölmenge
von einer solchen nicht abgeschiedenen Ölkomponente jedoch, die in
Richtung zum Kondensator 9 (siehe 9) des Luftkonditionierungssystems herausströmt, ist
sehr klein, wobei eine große
Menge des nicht abgeschiedenen Öls
in Richtung zum Ölbehälter 7 des
Bodens der Ausschlusskammer 7 abtropft.
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Das
heißt,
da bei den in 1 gezeigten Gasverdichter
das Raumvolumen der Ausstoßkammer
im Vergleich zum herkömmlichen
Fall erhöht
ist, ist die Stillstandszeit des Hochdruck-Kältemittelgases, das die nicht
abgeschiedene Ölkomponente
enthält,
in der Ausschlusskammer im Vergleich zum herkömmlich aufgebauten Gasverdichter
verlängert,
bei dem diese zeitlich kürzer
gehalten ist. Als Ergebnis tropft eine große Menge der nicht abgeschiedenen Ölkomponente
zum Ölbehälter 7b am
Boden der Ausstoßkammer 7 mittels
Schwerkraft ab. Aus diesem Grund ist die Ausströmmenge der nicht abgeschiedenen
Komponente zum Kondensator 9 des Luftkonditionierungssystems 8 stark
reduziert, wobei das Ölumlaufverhältnis des
Luftkonditionierungssystems 8 verringert ist. Dementsprechend
wird verhindert, dass eine große
Menge des Öls,
das inhärent nichts
mit der Kühlung
zu tun hat, durch das Luftkonditionierungssystem 8 zirkuliert,
weshalb es möglich ist,
das Ölumlaufverhältnis des
Luftkonditionierungssystems 8 auf ein niedrigeres Niveau
zu drücken,
um die Kühlungseffizienz
zu verbessern. Ferner kann eine ausreichende Menge an Öl im Gasverdichter
gehalten werden, um somit einen Schmierungsmangel des Gasverdichters
auf Grund von Ölmangel
zu verhindern.
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Im Übrigen steht
in der vorangehenden Ausführungsform
das Innere des Gehäuses 3 vom
Trommelabschnitt 3a des Gehäuses 3 stark hervor,
so dass das Raumvolumen der Ausstoßkammer 7 vergrößert ist.
In einem weiteren Verfahren zum Vergrößern des Volumens der Ausstoßkammer 7 ist
es jedoch möglich,
die relative Vergrößerung des
Raumvolumens der Ausstoßkammer 7 zu
erreichen, indem z. B. der Verdichterkörper 4 innerhalb des
Inneren des Gehäuses 3 verkleinert
wird, oder dergleichen.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform des
Gasverdichters gemäß der Erfindung.
Der in 3 gezeigte Gasverdichter
ist ein Mehrfachverdichter Typ, der zwei Verdichterkörper 4 und 4, Ölabscheider 5 und 5,
die für
die jeweiligen Verdichterkörper 4 und 4 vorgesehen
sind, und eine einzige Ausstoßkammer 7,
die für
die Verdichterkörper 4 und 4 gemeinsam
verwendet wird, innerhalb des Gehäusekörpers 1 aufweist.
Da die Grundstruktur jedes Verdichterkörpers 4, 4 im
Wesentlichen die gleiche ist wie diejenige des Verdichterkörpers 4 (siehe 1) in dem in 8 gezeigten Gasverdichter
(im Folgenden als Einzelverdichter bezeichnet), werden die gleichen
Bezugszeichen verwendet, um gleiche Komponenten zu bezeichnen, wobei
eine genaue Beschreibung hierfür
weggelassen wird. Im Übrigen entspricht
das Raumvolumen der Ausstoßkammer 7 in
dem in 3 gezeigten Mehrfachverdichter
zwei Ausstoßkammern 7 für den Einzelverdichter.
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Bei
dem in 3 gezeigten Mehrfachverdichter
wird das Kältemittelgas
der Ansaugkammer jeder der Verdichter 4 und 4 zusammen
mit dem Öl verdichtet.
Anschließend
wird das verdichtete Hochdruck-Kältemittelgas
in Richtung zu der einzelnen gemeinsamen Ausstoßkammer 7 ausgestoßen, nachdem
es durch die Ölabscheider 5 und 5 in
die Gaskomponente und die Ölkomponente
getrennt worden ist.
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Das
heißt,
in dem in 3 gezeigten
Mehrfachverdichter nutzen die zwei Verdichterkörper 4 und 4 die
einzelne Ausstoßkammer 7 gemeinsam
als ein Objekt, in die das Hochdruck-Kältemittelgas ausgestoßen wird.
In dieser Ausführungsform
wird das Raumvolumen einer solchen Ausstoßkammer 7 (im Folgenden
als gemeinsame Ausstoßkammer
bezeichnet) groß genug,
um eine ausreichende Menge an Öl
innerhalb des Gasverdichters zu halten, während das Ölumlaufverhältnis des Luftkonditionierungssystems
reduziert wird.
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Im Übrigen strömt die Gaskomponente,
die in dem zur gemeinsamen Ausstoßkammer 7 ausgestoßenen Kältemittelgas
enthalten ist, durch den Kondensator 10 oder dergleichen
des Luftkonditionierungssystems 8 und die einzelne Ausstoßöffnung 7a des
Gehäuses 1,
die mit der gemeinsamen Ausstoßkammer 7 in
Verbindung steht, und kehrt zur Ansaugkammer 6 durch die
Ansaugöffnung 6a zurück, um erneut
zusammen mit dem Öl
als Kältemittelgas verdichtet
zu werden. Ferner wird die Ölkomponente, die
in dem in die gemeinsame Ausschlusskammer 7 ausgestoßenen Kältemittelgas
enthalten ist, vorübergehend
im Ölbehälter 7b am
Boden der gemeinsamen Ausstoßkammer 7 aufbewahrt
und erneut zusammen mit dem Kältemittelgas
verdichtet.
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Wenn
außerdem
die Struktur, in der zwei einzelne Verdichter gegenüberstehen,
wie in 8 gezeigt ist,
mit dem einzelnen Mehrfachverdichter, wie in 3 gezeigt, verglichen wird, wie aus den 2 und 3 deutlich wird, kann die Ausstoßöffnung 7a des Gehäuses 1 weiter
weg vom Ölabscheider 5 in
dem in 3 gezeigten Mehrfachverdichter
angeordnet sein. Es ist somit möglich,
dass das Hochdruck-Kältemittelgas
innerhalb des Gehäuses 1 eine
längere Stillstandszeit
annimmt. Die Menge der nicht abgeschiedenen Ölkomponente, die im Hochdruck-Kältemittelgas
enthalten ist und durch die Schwerkraft abtropft, wird erhöht. Dementsprechend
ist die Abscheidefähigkeit
für das Öl in dem
Mehrfachverdichter höher.
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Wenn
ferner in dem in 3 gezeigten
einzelnen Mehrfachverdichter der Fall, bei dem einer der zwei Verdichterkörper 4 und 4 betrieben
wird (einseitiger Antrieb), mit dem Fall verglichen wird, indem
die zwei einzelnen Verdichter, die jeweils in 8 gezeigt sind, gegenüberstehen und nur einer derselben betrieben
wird, ist die Abtrennfähigkeit
für das Öl im ersten
Fall besser. Dies liegt daran, dass das Raumvolumen des Innenraums
des Gehäuses 1 im
Mehrfachverdichter größer ist;
d. h., die gemeinsame Ausstoßkammer 7 des
Mehrfachverdichters entspricht den zwei Ausstoßkammern 7 der einzelnen
Verdichter, so dass die Stillstandszeit des Hochdruck-Kältemittelgases
innerhalb des Gehäusekörpers 1 im Mehrfachverdichter
länger
ist als im einzelnen Verdichter.
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Ferner
ist in dem Fall, in dem das Raumvolumen der gemeinsamen Ausstoßkammer 7 des
Mehrfachverdichters gemäß dieser
Ausführungsform
vergrößert ist,
die Stillstandszeit des Hochdruck-Kältemittelgases, das die nicht
abgeschiedene Ölkomponente
enthält,
in der gemeinsamen Ausstoßkammer 7 weiter
verlängert,
so dass es vorübergehend
gehalten wird. Dementsprechend ist die Menge der nicht abgeschiedenen Ölkomponente, die
im Hochdruck-Kältemittelgas
enthalten ist und durch die Schwerkraft zum Ölbehälter 7b am Boden der
gemeinsamen Ausstoßkammer 7 abtropft,
erhöht.
Als Ergebnis wird die Eintrittsmenge der nicht abgeschiedenen Ölkomponente
in Richtung zum Kondensator des Luftkonditionierungssystems deutlich
reduziert, so dass das Öl,
das inhärent
nichts mit der Kühlung zu
tun hat, an einem Umlaufen durch das Luftkonditionierungssystem
gehindert wird. Es ist somit möglich,
das Ölumlaufverhältnis des
Luftkonditionierungssystems auf ein niedriges Niveau zu drücken und
somit die Kühlungseffizienz
zu verbessern. Ferner ist es möglich,
eine ausreichende Menge an Öl innerhalb
des Gasverdichters zu halten, wobei es möglich ist, einen Schmierungsmangel
des Gasverdichters auf Grund eines Ölmangels zu verhindern.
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5 zeigt im Fall des einzelnen
Verdichters eine Beziehung zwischen dem OCR (Ölumlaufverhältnis) und einem Verhältnis des
Ausstoßkammerraumvolumens
zum Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters (Ausstoßkammerraumvolumen / Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters). 6 zeigt
im Fall des Mehrfachverdichters eine Beziehung des OCR und ein Verhältnis des
Verdrängungskammerraumvolumens
zum Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters. Die Kombination aus dem Öl und dem
Kältemittelgas
ist sowohl in 5 als
auch in 6 ein PAG-Systemöl und ein
R22-Kältemittel.
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Hierbei
ist zu beachten, dass mit Bezug auf 1 das
Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters ein theoretisches Volumen des
Niederdruck-Kältemittelgases
bezeichnet, das von der Ansaugkammer 6 während einer Umdrehung
des Rotors 4b zum Verdichterkörper 4 angesaugt wird,
was entsprechend einer Abmessung und einer Struktur des Verdichterkörpers 4 berechnet werden
kann. Wie oben beschrieben worden ist, bezeichnet ferner OCR das
Verhältnis
der Ölkomponentenmenge
relativ zur Gesamtmenge des Gemisches aus der Kältemittelgaskomponente und
der Ölkomponente
an einer beliebigen gewünschten
Position innerhalb des Luftkonditionierungssystems mit Ausnahme
des Verdichters, wenn ein Teil des in den Verdichter gefüllten Öls durch
den Betrieb des Verdichters zum Luftkonditionierungssystem ausgestoßen wird.
Im Allgemeinen wird das OCR an einem Abschnitt gemessen, der in
einem Hochdruck-Flüssigkeitszustand
des Kältemittelgases
zwischen dem Kondensator und dem Expansionsventil gehalten wird.
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Außerdem ist
es wünschenswert,
dass das OCR gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Das heißt,
im Verdampfer des Luftkonditionierungssystems wird z. B. der Wärmeaustausch
durchgeführt,
indem das verflüssigte
Kältemittel,
das im Kondensator von der Seite des Gasverdichters kondensiert
und durch das Expansionsventil expandiert (Druckreduktion) worden
ist, veranlasst wird, durch das Rohr zu strömen. In dem Fall jedoch, in
dem das OCR zu groß ist,
wird angenommen, dass der Wärmeübergang
zwischen dem verflüssigten
Kältemittel und
der Wand des Rohres durch einen dicken Ölfilm behindert wird, der an
einer Innenwand des Rohres des Verdampfers auf Grund des übermäßigen Gemischs
der Ölmenge
behindert wird und die Wärmeaustauscheffzienz
reduziert wird.
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Hinsichtlich
der obenbeschriebenen Beziehung zwischen der Größe des OCR und der Wärmeaustauscheffizienz
des Luftkonditionierungssystems wurde in Experimenten festgestellt,
dass ein OCR im Bereich von 4 % oder weniger angemessen ist, d.
h. es lässt
die Wärmeaustauscheffizienz
des Luftkonditionierungssystems am höchsten sein. Da außerdem der
Mehrfachverdichter in einem Luftkonditionierungssystem verwendet
wird, in welchem eine Kältemittelmenge
gekapselt ist„ die
um ein Mehrtaches bis Zigfaches größer ist als diejenige des einzelnen
Verdichters, wurde hinsichtlich der Kosten für das gekapselte Öl und der Ölmenge,
die im Luftkonditionierungssystem in einem aktuellen Entwurf gekapselt sein
kann, festgestellt, dass das OCR in angemessener Weise gleich 1
% oder weniger beträgt.
Obwohl ferner das OCR entsprechend einer Drehzahl des Gasverdichters
verändert
wird, da die normale Drehzahl des Gasverdichters etwa 3.000 min–1 beträgt, ist es
wichtig, dass das OCR für
etwa diese Drehzahl geeignet ist.
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Wie
aus 5 deutlich wird,
wird hinsichtlich des obenerwähnten
im einzelnen Verdichter in dem Fall, in dem die Drehzahl bei 3.000
min–1 liegt,
das OCR geeignet gleich 4 % oder weniger, wenn das Raumvolumen der
Ausstoßkammer 7 zwei
Mal größer ist
als das Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters oder mehr. Wie ferner aus
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6 deutlich wird, wird im
Mehrfachverdichter in dem Fall, in dem die Drehzahl bei 3.000 min–1 liegt,
das OCR in geeigneter Weise gleich einem Prozent oder weniger, wenn
das Raumvolumen der Ausstoßkammer 7 zehn
Mal größer ist
als das Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters oder mehr. Das heißt, um das OCR
geeignet zu machen, wird mit zunehmender Größe des Raumvolumens der Ausstoßkammer 7 das
Ergebnis besser. Wenn jedoch das Ausstoßkammervolumen oder das OCR
zu groß ist,
werden die Herstellungskosten erhöht oder die Handhabung wird
bei der Herstellung des Verdichters und der Montage desselben im
Luftkonditionierungssystems unbequem. Hinsichtlich dieser Faktoren
ist beim einzelnen Verdichter das Raumvolumen der Ausstoßkammer 7 vorzugsweise
zwei Mal bis zehn Mal größer als
das Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters, und im Mehrfachverdichter das
Raumvolumen der Ausstoßkammer 7 zehn
Mal bis dreißig
Mal größer als
das Ansauggasverdrängungsvolumen
pro einer Umdrehung des Verdichters.
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Ferner
wird das OCR entsprechend der Löslichkeit
zwischen dem Öl
und dem Kältemittelgas
verändert.
Das heißt,
in dem Fall, in dem das Kältemittelgas
leicht im Öl
löslich
ist, ist es schwierig, die Gaskomponente und die Ölkomponente
selbst mit dem Ölabscheider 5,
der im Gasverdichter vorgesehen ist, zu trennen, wobei das OCR innerhalb
des Luftkonditionierungssystems tendenziell hoch ist. Wenn im Gegensatz
hierzu das Kältemittelgas
kaum im Öl
löslich
ist, ist es leicht, die Gaskomponente und die Ölkomponente mit dem Ölabscheider 5,
der im Gasverdichter vorgesehen ist, abzuscheiden, wobei das OCR
innerhalb des Luftkonditionierungssystems wahrscheinlich niedrig
ist. Um dementsprechend das OCR zu verringern, wird angenommen,
dass das Öl, in
dem das Kältemittelgas
kaum gelöst
wird, entsprechend dem zu verwendenden Kältemittelgas ausgewählt wird.
In dem Fall jedoch, in dem das Kältemittelgas
kaum im Öl
löslich
ist, obwohl die Menge der Ölkomponente,
die vom Gasverdichter in das Luftkonditionierungssystem 8 ausgestoßen werden
soll, pro Zeiteinheit klein ist, ist der Zustand bei niedrigem Druck
und niedriger Temperatur vom Auslass des Expansionsventils 10 zum
Inneren des Verdampfers 11 so, dass die Viskosität des Öls, das
nicht im Kältemittelgas
gelöst
worden ist, erhöht
ist und das Öl
kaum zum Gasverdichter zurückkehrt,
was ungünstig
ist. Solange nicht das Öl
zum Gasverdichter zurückgeführt wird,
wird die Ölmenge
im Ölbehälter 7b für die Schmierung
des Verdichterkörpers 4 entsprechend dem
Verstreichen der Betriebszeit verringert, was zu einem Schmierungsmangel
für den
Verdichterkörper 4 führt.
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Um
dementsprechend ein optimales OCR ohne irgendeinen Schmierungsmangel
des Verdichterkörpers 4 zu
erhalten, ist es wichtig, die Kältemittelgaskomponente
und die Ölkomponente
innerhalb des Gasverdichters möglichst
weit zu trennen und gleichzeitig die Beziehung einzurichten, dass
das Kältemittelgas
und das Öl
miteinander löslich
sind. Hierbei zeigt 7 eine
Beziehung zwischen der Temperatur und dem Druck auf Grund der Differenz der
Kombination des Kältemittelgases
und des Öls, wenn
das Kältemittelgas
zu 10 % im Öl
gelöst
ist. In 7 repräsentiert
eine mit Go bezeichnete Linie eine Grenze, an der es für das Öl leicht
oder schwierig ist, zum Gasverdichter zurückzukehren, in dem Fall, in
dem das Kältemittelgas
zu 10 % im Öl
gelöst ist,
und zeigt eine Beziehung zwischen der Temperatur und dem Druck,
auf deren Grundlage die Entscheidung für die Verwendung der Kombination
des Kältemittelgases
und des Öls
getroffen wird. Das heißt,
in der Kombination des Kältemittelgases
und des Öls,
in dem das Kältemittelgas
zu 10 % im Öl
in dem Bereich der den Referenzwert Go (der linke obere Bereich
der durch Go bezeichneten Linie) überschreitet, gelöst ist,
sind insbesondere der Druck und die Temperatur im Niederdruck- und
Niedertemperaturabschnitt des Verdampfers oder dergleichen des Luftkonditionierungssystems
im rechten unteren Bereich der mit Go bezeichneten Linie gezeichnet.
Als Ergebnis wird das Kältemittelgas
nur zu weniger als 10 % im Öl
gelöst.
Dies zeigt, dass die Viskosität
des Öls
erhöht
ist und es für
das Öl
schwierig ist, zum Gasverdichter zurückzukehren. Im Gegensatz hierzu wird
in der Kombination des Kältemittelgases
und des Öls,
bei der das Kältemittelgas
in dem Bereich gleich oder kleiner als der Referenzwert Go (der rechte
untere Bereich der durch Go gezeigten Linie) zu 10 % im Öl gelöst ist,
das Kältemittelgas
zu 10 % oder mehr im Öl
gelöst,
auch im Niederdruck-Niedertemperaturabschnitt
des Verdampfers oder dergleichen. Dies zeigt, dass es für das Kältemittelgas
einfach ist, gelöst
zu werden, und dass es für
das Öl
einfach ist, zum Gasverdichter zurückzukehren.
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Es
kann eine Vielzahl von Kombinationen von Öl und Kältemittelgas vorge schlagen
werden. Wie z. B. in 7 gezeigt
ist, sind leicht lösbare Kombinationen
gleich oder kleiner als der Referenzwert Go, der in 7 gezeigt ist: (1) PAG-(Polyalkylen-Glykol)-1-Öl, das ein
PAG-Systemöl
ist, und R22-Kältemittel,
(2) PAG-2-Öl,
das ein PAG-Systemöl
ist, und R407-Kältemittel,
(3) Ether-Öl
1, das Ether-Systemöl
ist, und R407C-Kältemittel,
(4) Karbonat-1-Öl,
das Karbonat-Systemöl
ist, und R407C-Kältemittel,
(5) Karbonat-2-Öl, das Karbonat-Systemöl ist, und
R410a-Kältemittel,
(6) Ester-Öl 1,
das Ester-Systemöl
ist, und R407C-Kältemittel,
(7) Ester-2-Öl,
das Ester-Systemöl ist, und
R410a-Kältemittel,
(8) PAG-2-Öl,
das PAG-Systemöl
ist, und R134a-Kältemittel,
(9) PAG-3-Öl,
das PAG-Systemöl ist,
und R134a-Kältemittel,
und(10) PAG-4-Öl,
das PAG-Systemöl
ist, und R134a-Kältemittel.
Wie aus 7 deutlich wird,
ist klar, dass insbesondere die Kombinationen (1) und (8) die am
leichtesten lösbaren
Kombinationen unter diesen Kombinationen sind. Obwohl in 7 nicht gezeigt, können im Übrigen die Kombinationen
eines Paraffin-Systemöls
und eines R22-Kältemittels,
eines Naphthen-Systemöls
und eines R134a-Kältemittels,
und eines Alkylbenzen-Systemsöls
und eines R407C-Kältemittels
als Kombinationen aufgezählt
werden, die zwischen dem Öl
und dem Kältemittelgas
schwierig zu lösen
sind und den Referenzwert Go überschreiten.
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Im Übrigen wurde
in der vorangehenden Ausführungsform
der Mehrfachverdichter beschrieben, der mit zwei Verdichterkörpern versehen
ist, jedoch ist klar, dass die vorliegende Erfindung auch auf einen
Mehrfachverdichter mit zwei oder mehr Verdichterkörpern angewendet
werden kann.
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Im
Gasverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie oben beschrieben worden ist, ist das Raumvolumen der Ausstoßkammer
auf ein großes Volumen
erhöht,
das groß genug
ist, um eine ausreichende Ölmenge
innerhalb des Gasverdichters zu halten und das Ölumlaufverhältnis des Luftkonditionierungssystems
zu verringern. Aus diesem Grund wird die Stillstandszeit des Kältemittelgases,
das die Ölkomponente
enthält,
die vom Ölabscheider
nicht abgeschieden werden konnte (nicht abgeschiedene Ölkomponente),
in der Ausstoßkammer
verlängert. Dementsprechend
wird das Verhältnis
der nicht abgeschiedenen Ölmenge,
die durch die Schwerkraft zum Ölbehälter am
Boden der Ausstoßkammer
abtropft, erhöht
und die Eintrittsmenge des nicht abgeschiedenen Öls in Richtung zum Kondensator des Luftkonditionierungssystems
deutlich reduziert. Als Ergebnis läuft eine große Menge
des Öls,
das inhärent
mit der Kühlung
nichts zu tun hat, nicht innerhalb des Luftkonditionierungssystems
um, wodurch die Kühlungseffizienz
verbessert wird. Selbst mit der Kombination, in der das Kältemittelgas
leicht im Öl
zu lösen
und schwierig vom Öl
abzuscheiden ist, ist es ferner möglich, das Ölumlaufverhältnis innerhalb des Luftkonditionierungssystems
zu verringern und eine ausreichende Ölmenge innerhalb des Gasverdichters
zu halten, um somit einen Schmierungsmangel des Gasverdichters auf
Grund eines Ölmangels
zu verhindern.
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Die
vorangehende Beschreibung ist lediglich beispielhaft, wobei für Fachleute
klar ist, dass Modifikationen vorgenommen werden können, ohne
vom Umfang der vorliegenden Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, abzuweichen.