JP2010043754A - Vapor compression type refrigeration cycle - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルに関する。 The present invention relates to a vapor compression refrigeration cycle.
従来、例えば特許文献1に開示されているように、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機機構部と、圧縮機機構部を駆動する電動モータと、電動モータを作動制御するインバータとを有し、吸入冷媒を用いてインバータを冷却する電動圧縮機が知られている。電動圧縮機に流入する低圧冷媒は、インバータケース内の冷却空間を経由し、インバータを冷却した後に圧縮機機構部に吸入されるようになっている。
ところで、電動圧縮機、ガスクーラ、膨張弁及び蒸発器が順次環状に接続された蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、ガスクーラよりも下流側で膨張弁よりも上流側の高圧冷媒と、蒸発器よりも下流側で電動圧縮機よりも上流側の低圧冷媒との熱交換を行う内部熱交換器が設けられる場合がある。内部熱交換器を設けることによって、蒸発器入口出口間でのエンタルピー差を増大させることができるため、冷凍サイクルの冷凍能力を向上できる。 By the way, in a vapor compression refrigeration cycle in which an electric compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner, a high-pressure refrigerant that is downstream of the gas cooler and upstream of the expansion valve, and downstream of the evaporator In some cases, an internal heat exchanger that performs heat exchange with the low-pressure refrigerant upstream of the electric compressor may be provided. By providing the internal heat exchanger, the enthalpy difference between the evaporator inlet and outlet can be increased, so that the refrigeration capacity of the refrigeration cycle can be improved.
しかしながら、上記のような電動圧縮機を用いた冷凍サイクルに内部熱交換器を設けると、電動圧縮機に流入する低圧冷媒の温度が上昇してしまうためインバータを十分に冷却できず、電動圧縮機が機能停止してしまう場合がある。 However, if the internal heat exchanger is provided in the refrigeration cycle using the electric compressor as described above, the temperature of the low-pressure refrigerant flowing into the electric compressor rises, so that the inverter cannot be sufficiently cooled, and the electric compressor May stop functioning.
本発明の目的は、吸入冷媒を用いてインバータを十分に冷却することができる蒸気圧縮式冷凍サイクルを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vapor compression refrigeration cycle capable of sufficiently cooling an inverter using an intake refrigerant.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮部(11)、圧縮部(11)を駆動する電動モータ(12)、及び電動モータ(12)を作動制御するとともに吸入冷媒を用いて冷却されるインバータ(13)を備えた電動圧縮機(10)と、電動圧縮機(10)で圧縮された冷媒を冷却するガスクーラ(30)と、ガスクーラ(30)で冷却された冷媒を減圧させる減圧手段(40)と、減圧手段(40)で減圧された冷媒を蒸発させて電動圧縮機(10)に戻す蒸発器(50)と、ガスクーラ(30)よりも下流側で減圧手段(40)よりも上流側に位置する高温側流路(71)と、蒸発器(50)よりも下流側で電動圧縮機(10)よりも上流側に位置する低温側流路(72)とを備え、高温側流路(71)を流れる冷媒と低温側流路(72)を流れる冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器(70)と、電動圧縮機(10)、ガスクーラ(30)、高温側流路(71)、減圧手段(40)、蒸発器(50)及び低温側流路(72)を環状に接続し、冷媒を循環させる主冷媒回路(20)と、蒸発器(50)よりも下流側で主冷媒回路(20)から分岐し、低温側流路(72)を迂回して冷媒を流すバイパス回路(80)と、主冷媒回路(20)とバイパス回路(80)との間で冷媒流路を切り替える流路切替手段(90)と、インバータ(13)の温度(Tinv)を検出する温度検出手段(110)と、温度(Tinv)に基づいて流路切替手段(90)を制御する制御手段(100)とを有することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍サイクルである。 The invention according to claim 1 controls the operation of the compressor (11) for sucking in and compressing the refrigerant, the electric motor (12) for driving the compressor (11), and the electric motor (12), and the sucked refrigerant. An electric compressor (10) having an inverter (13) to be cooled using, a gas cooler (30) for cooling the refrigerant compressed by the electric compressor (10), and a refrigerant cooled by the gas cooler (30) A decompression means (40) for decompressing, an evaporator (50) for evaporating the refrigerant decompressed by the decompression means (40) and returning it to the electric compressor (10), and a decompression means (on the downstream side of the gas cooler (30)) 40) a high temperature side flow path (71) located upstream from the evaporator, and a low temperature side flow path (72) located downstream from the evaporator (50) and upstream from the electric compressor (10). A refrigerant flowing through the high temperature side channel (71) and a low temperature An internal heat exchanger (70) for exchanging heat with the refrigerant flowing in the flow path (72), an electric compressor (10), a gas cooler (30), a high temperature side flow path (71), and a pressure reducing means (40). The evaporator (50) and the low-temperature side flow path (72) are connected in a ring shape, and the main refrigerant circuit (20) for circulating the refrigerant is branched from the main refrigerant circuit (20) on the downstream side of the evaporator (50). The bypass circuit (80) for flowing the refrigerant bypassing the low temperature side flow path (72), and the flow path switching means (90) for switching the refrigerant flow path between the main refrigerant circuit (20) and the bypass circuit (80). ), Temperature detection means (110) for detecting the temperature (Tinv) of the inverter (13), and control means (100) for controlling the flow path switching means (90) based on the temperature (Tinv). It is a featured vapor compression refrigeration cycle.
これにより、インバータ(13)の温度(Tinv)に基づいてバイパス回路(80)と主冷媒回路(20)との間で冷媒流路を切り替え、内部熱交換器(70)の低温側流路(72)を迂回させることができるため、電動圧縮機(10)に吸入される冷媒の温度を比較的低温に維持することができる。したがって、吸入冷媒を用いてインバータ(13)を十分に冷却することができる。 Thus, the refrigerant flow path is switched between the bypass circuit (80) and the main refrigerant circuit (20) based on the temperature (Tinv) of the inverter (13), and the low temperature side flow path ( 72) can be bypassed, the temperature of the refrigerant sucked into the electric compressor (10) can be maintained at a relatively low temperature. Therefore, the inverter (13) can be sufficiently cooled using the suction refrigerant.
請求項2に記載の発明は、バイパス回路(80)は、電動圧縮機(10)よりも上流側で主冷媒回路(20)に合流していることを特徴としている。 The invention according to claim 2 is characterized in that the bypass circuit (80) is joined to the main refrigerant circuit (20) on the upstream side of the electric compressor (10).
これにより、電動圧縮機(10)の吸入側に接続される冷媒配管を1本にできるため、冷媒吸入口を1つのみ備える電動圧縮機(10)をそのまま用いることができる。 Thereby, since the refrigerant | coolant piping connected to the suction side of an electric compressor (10) can be made into one, the electric compressor (10) provided with only one refrigerant | coolant inlet can be used as it is.
請求項3に記載の発明は、電動圧縮機(15)は、吸入した冷媒を流通させてインバータ(13)を冷却する第1通路(16)と、吸入した冷媒を第1通路(16)を経由せずに圧縮部(11)に送る第2通路(17)とを有し、主冷媒回路(21)は第2通路(17)に接続されており、バイパス回路(82)は第1通路(16)に接続されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, the electric compressor (15) includes a first passage (16) for circulating the sucked refrigerant to cool the inverter (13), and a first passage (16) for the sucked refrigerant. A second passage (17) that is sent to the compression section (11) without passing through, the main refrigerant circuit (21) is connected to the second passage (17), and the bypass circuit (82) is the first passage. It is connected to (16).
これにより、バイパス回路(82)を流れる冷媒は、低温側流路(72)を流れて加熱された冷媒と混合されることなく、低温のまま電動圧縮機(15)に吸入されて第1通路(16)を流通するため、インバータ(13)の冷却効率を向上できる。 Thereby, the refrigerant flowing through the bypass circuit (82) is sucked into the electric compressor (15) at a low temperature without being mixed with the refrigerant heated through the low-temperature side flow path (72), and is then passed through the first passage. Since (16) is distributed, the cooling efficiency of the inverter (13) can be improved.
請求項4に記載の発明は、制御手段(100)は、温度(Tinv)が所定温度(T0)未満の場合には、バイパス回路(80)側を閉とし主冷媒回路(20)側を開とするように流路切替手段(90)を制御し、温度(Tinv)が所定温度(T0)以上の場合には、バイパス回路(80)側を開とし主冷媒回路(20)側を閉とするように流路切替手段(90)を制御することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, when the temperature (Tinv) is lower than the predetermined temperature (T0), the control means (100) closes the bypass circuit (80) side and opens the main refrigerant circuit (20) side. The flow path switching means (90) is controlled so that when the temperature (Tinv) is equal to or higher than the predetermined temperature (T0), the bypass circuit (80) side is opened and the main refrigerant circuit (20) side is closed. Thus, the flow path switching means (90) is controlled.
これにより、制御手段(100)による流路切替手段(90)の制御を比較的単純な二位置制御とすることができる。 Thereby, the control of the flow path switching means (90) by the control means (100) can be a relatively simple two-position control.
請求項5に記載の発明は、流路切替手段(90)は、低温側流路(72)を流れる冷媒と、バイパス回路(80)を流れる冷媒との流量比を調節可能であり、制御手段(100)は、温度(Tinv)が高いほどバイパス回路(80)側を流れる冷媒の流量比が高くなるように流路切替手段(90)を制御することを特徴としている。 According to the fifth aspect of the present invention, the flow path switching means (90) is capable of adjusting a flow rate ratio between the refrigerant flowing through the low temperature side flow path (72) and the refrigerant flowing through the bypass circuit (80). (100) is characterized in that the flow path switching means (90) is controlled such that the flow rate ratio of the refrigerant flowing through the bypass circuit (80) increases as the temperature (Tinv) increases.
これにより、インバータ(13)の温度(Tinv)が高いほど電動圧縮機(10)の吸入冷媒の温度を低くすることができるため、インバータ(13)を十分に冷却することができる。また、インバータ(13)の温度(Tinv)が低いほど低温側流路(72)を流れる冷媒の流量比を高くすることができるため、内部熱交換器(70)において高圧冷媒との熱交換を行うことができ、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷凍能力を向上できる。 Thereby, since the temperature of the suction | inhalation refrigerant | coolant of an electric compressor (10) can be made low, so that the temperature (Tinv) of an inverter (13) is high, an inverter (13) can fully be cooled. Moreover, since the flow rate ratio of the refrigerant | coolant which flows through a low temperature side flow path (72) can be made so high that the temperature (Tinv) of an inverter (13) is low, heat exchange with a high voltage | pressure refrigerant | coolant is carried out in an internal heat exchanger (70). And the refrigeration capacity of the vapor compression refrigeration cycle can be improved.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means has shown an example of the corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1乃至図3を用いて説明する。図1は、本実施形態における蒸気圧縮式冷凍サイクルの構成を示す概略図である。本実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクルは、例えば車両に搭載される車両用空調装置を構成しており、内部を循環する冷媒としてCO2冷媒が用いられている。図1に示すように、電動圧縮機10、ガスクーラ30、膨張弁40、蒸発器50及びアキュムレータ60が冷媒配管を介して環状に接続された主冷媒回路20を有している。また蒸気圧縮式冷凍サイクルには、主冷媒回路20においてガスクーラ30と膨張弁40との間を流れる高圧冷媒と、蒸発器50と電動圧縮機10との間を流れる低圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器70が設けられている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a vapor compression refrigeration cycle in the present embodiment. The vapor compression refrigeration cycle of the present embodiment constitutes, for example, a vehicle air conditioner mounted on a vehicle, and CO 2 refrigerant is used as a refrigerant circulating inside. As shown in FIG. 1, the
電動圧縮機10は、吸入した低圧冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する例えばスクロール式の圧縮部11と、圧縮部11を回転駆動する電動モータ12と、電動モータ12に電力を供給して作動制御するインバータ13とを有している。インバータ13は、多数の半導体素子を有しており、制御装置100からの制御信号に基づいて電動モータ12への供給電力を制御する。これにより電動圧縮機10は、制御装置100の制御により熱負荷に応じた可変の回転数で駆動するようになっている。
The
電動圧縮機10はエンジンルーム等に配置されるため、インバータ13は、自身の発熱やエンジンルーム内の雰囲気温度により高温となる。温度上昇による動作不良を防ぐため、インバータ13は、電動圧縮機10に吸入される低圧冷媒を用いて冷却されるようになっている。すなわち電動圧縮機10内には、吸入した冷媒をインバータ13の周囲を通過させた後に圧縮部11側に送るインバータ13冷却用の冷媒通路が形成されている。またインバータ13の例えば回路基板上には、インバータ温度Tinvを検出して制御装置100に検出信号を出力する温度センサ(温度検出手段)110が設けられている。
Since the
電動圧縮機10の冷媒流れ下流側には、ガスクーラ30が設けられている。ガスクーラ30は、図示しない送風機により強制的に送風される車室外空気との熱交換により、電動圧縮機10から吐出された高圧冷媒を放熱させて冷却する熱交換器である。ガスクーラ30の冷媒流れ下流側には、内部熱交換器70の高温側流路71が設けられている。
A
高温側流路71の冷媒流れ下流側には、膨張弁40が設けられている。膨張弁40は、ガスクーラ30で冷却された高圧冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。例えば膨張弁40には、ガスクーラ30出口側における冷媒過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨張弁が用いられている。減圧手段としては、膨張弁40に代えて、固定式オリフィスチューブやキャピラリ等の固定絞りを用いることもできる。
An
膨張弁40の冷媒流れ下流側には、蒸発器50が設けられている。蒸発器50は、内部を流通する冷媒を空気との熱交換により蒸発させる熱交換器(吸熱器)である。蒸発器50は、例えば車両用空調装置の空調ケース内に配置されており、強制的に送風される空調空気から吸熱するようになっている。
An
蒸発器50の冷媒流れ下流側には、アキュムレータ60が設けられている。アキュムレータ60は、蒸発器50から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を流出させる気液分離器である。主冷媒回路20におけるアキュムレータ60の下流側には、内部熱交換器70の低温側流路72が設けられている。
An
またアキュムレータ60の冷媒流れ下流側には、主冷媒回路20から分岐して低温側流路72を迂回するバイパス回路80が設けられている。バイパス回路80は、低温側流路72よりも下流側で電動圧縮機10よりも上流側の合流部81で主冷媒回路20に合流している。
Further, a
主冷媒回路20とバイパス回路80との分岐点には、制御装置100により作動制御されて冷媒流路を切り替える流路切替弁(流路切替手段)90が設けられている。本実施形態では、流路切替弁90として三方弁構造の電磁弁が用いられている。例えば流路切替弁90は、非通電時には主冷媒回路20(低温側流路72)側が開となり、バイパス回路80側が閉となる。制御装置100から流路切替弁90に通電されると流路が切り替わり、低温側流路72側が閉となり、バイパス回路80側が開となる。
At a branch point between the main refrigerant circuit 20 and the
制御装置(制御手段)100は、CPU、ROM及びRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置100には、操作パネル(図示せず)からの各種操作信号や、温度センサ110を含む各種センサ群からの検出信号等が入力されるようになっている。制御装置100は、これらの入力信号に基づいて電動圧縮機10や流路切替弁90等の各種機器の作動を制御する。
The control device (control means) 100 includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. Various control signals from an operation panel (not shown), detection signals from various sensor groups including the
ここで、制御装置100における流路切替弁90の制御手順について説明する。図2は、制御装置100により実行される流路切替弁90の制御手順の一例を示すフローチャートである。図2に示すように、まず制御装置100は、温度センサ110から入力される検出信号に基づき、インバータ温度Tinvを取得する(ステップS1)。
Here, the control procedure of the flow
次に制御装置100は、予め設定された設定温度T0をROMから読出し、取得したインバータ温度Tinvと設定温度T0とを比較する(ステップS2)。インバータ温度Tinvが設定温度T0より低いと判断したら(Tinv<T0)、ステップS3に進む。ステップS3では、流路切替弁90が非通電状態であればその状態を維持し、通電状態であれば通電を停止する。これにより、流路切替弁90はバイパス回路80側が閉となり、低温側流路72側が開となる。したがって、アキュムレータ60から流出する気相冷媒の全量は、低温側流路72を通過して高圧冷媒との熱交換により加熱され、電動圧縮機10に吸入される。
Next, the
一方、ステップS2においてインバータ温度Tinvが設定温度T0以上であると判断したら(Tinv≧T0)、ステップS4に進む。ステップS4では、流路切替弁90が非通電状態であれば通電を開始し、通電状態であればその状態を維持する。これにより、流路切替弁90はバイパス回路80側が開となり、低温側流路72側が閉となる。したがって、アキュムレータ60から流出する気相冷媒の全量は、低温側流路72を迂回してバイパス回路80を通過し、高圧冷媒との熱交換により加熱されることなく、電動圧縮機10に吸入される。
On the other hand, if it is determined in step S2 that the inverter temperature Tinv is equal to or higher than the set temperature T0 (Tinv ≧ T0), the process proceeds to step S4. In step S4, energization is started if the flow
以上のステップS1〜S4は、冷凍サイクルの運転が終了するまで、所定時間毎に繰り返される(ステップS5)。 The above steps S1 to S4 are repeated every predetermined time until the operation of the refrigeration cycle is completed (step S5).
図3は、本実施形態におけるインバータ温度Tinvと流路切替弁90の動作との関係の一例を示すグラフである。グラフの横軸はインバータ温度Tinvを表し、縦軸は流路切替弁90のバイパス回路80側の開閉状態を表している。図3に示すように、インバータ温度Tinvが設定温度T0よりも低い場合には、流路切替弁90のバイパス回路80側は閉状態にあり、低温側流路72側が開状態にある。インバータ温度Tinvが設定温度T0以上の場合には、流路切替弁90のバイパス回路80側が開状態になり、低温側流路72側が閉状態になる。
FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the inverter temperature Tinv and the operation of the flow
次に、本実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクルの作動について説明する。 Next, the operation of the vapor compression refrigeration cycle of this embodiment will be described.
乗員の操作により空調作動信号及び設定温度信号等が制御装置100に入力されると、制御装置100は、電動圧縮機10のインバータ13に起動信号を出力する。これにより、電動モータ12にはインバータ13を介し電力が供給され、圧縮部11は所定回転数での回転駆動を開始する。圧縮部11は気相冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧冷媒を所定の吐出容量で吐出する。
When an air conditioning operation signal, a set temperature signal, or the like is input to the
電動圧縮機10から吐出された高温高圧冷媒は、冷媒配管を介してガスクーラ30に流入する。ガスクーラ30に流入した高温高圧冷媒は、車室外空気との熱交換により冷却される。ガスクーラ30から流出した高圧冷媒は、内部熱交換器70の高温側流路71を通過し、低温側流路72を通過する低圧冷媒との熱交換によりさらに冷却される。高温側流路71を流出した高圧冷媒は、膨張弁40に流入する。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
膨張弁40に流入した高圧冷媒は、膨張弁40内の絞り通路を通過し、絞り膨張されて気液二相の低圧冷媒となる。膨張弁40から流出した低圧冷媒は、蒸発器50に流入する。蒸発器50に流入した低圧冷媒は、送風ファンにより送風される空調空気から吸熱する。
The high-pressure refrigerant that has flowed into the
蒸発器50から流出した低圧冷媒は、アキュムレータ60に流入して気液分離され、気相冷媒だけがアキュムレータ60から流出する。気相冷媒は、流路切替弁90によって選択された流路を通り、電動圧縮機10に吸入される。すなわち、インバータ温度Tinvが設定温度T0よりも低いときには、流路切替弁90の低温側流路72側が開状態にあるため、気相冷媒は低温側流路72を流通する。これにより気相冷媒は、内部熱交換器70において高温側流路71を流通する高圧冷媒との熱交換により加熱され、比較的高温となって電動圧縮機10に吸入される。電動圧縮機10に流入した気相冷媒は、インバータ13を冷却した後に圧縮部11により再び圧縮吐出される。
The low-pressure refrigerant that has flowed out of the
自身の発熱やエンジンルーム内の雰囲気温度によってインバータ温度Tinvが上昇して設定温度T0以上になると、制御装置100の制御により流路が切り替えられ、流路切替弁90のバイパス回路80側が開状態になる。これにより、アキュムレータ60から流出した気相冷媒は、低温側流路72を迂回してバイパス回路80を流通し、高圧冷媒との熱交換により加熱されることなく、低温のまま電動圧縮機10に吸入される。電動圧縮機10に流入した低温の気相冷媒は、インバータ13を冷却した後に圧縮部11により再び圧縮吐出される。
When the inverter temperature Tinv rises due to its own heat generation or the ambient temperature in the engine room and exceeds the set temperature T0, the flow path is switched under the control of the
低温の吸入冷媒によってインバータ13が冷却され、インバータ温度Tinvが設定温度T0を下回ると、制御装置100の制御により再び流路が切り替えられ、流路切替弁90の低温側流路72側が開状態になる。これにより、内部熱交換器70での高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換が再開される。
When the
以上のように本実施形態によれば、インバータ温度Tinvに基づいて流路切替弁90を制御することにより、バイパス回路80と主冷媒回路20との間で冷媒流路を切り替えることができるため、インバータ温度Tinvが高いときには低圧冷媒を内部熱交換器70の低温側流路72を迂回させてバイパス回路80側に流すことができる。バイパス回路80を流れる低圧冷媒は、高圧冷媒との熱交換により加熱されることなく、低温のまま電動圧縮機10に吸入される。したがって、吸入冷媒を用いてインバータ13を十分に冷却することができる。これにより、インバータ13の温度上昇による電動圧縮機10の機能停止を回避できる。
As described above, according to the present embodiment, the refrigerant flow path can be switched between the
一方、インバータ温度Tinvが低いときには、低圧冷媒を低温側流路72に流すことができるため、内部熱交換器70において高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換を行うことができる。したがって、蒸発器50出入口間のエンタルピー差を増大させることができるため、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷凍能力を向上できる。
On the other hand, when the inverter temperature Tinv is low, the low-pressure refrigerant can flow through the low-temperature
また本実施形態では、バイパス回路80は電動圧縮機10よりも上流側で主冷媒回路20に合流しているため、電動圧縮機10の吸入側に接続される冷媒配管を1本にすることができる。したがって、冷媒吸入口を1つのみ備える従来構造の電動圧縮機10をそのまま用いることができる。
In the present embodiment, the
さらに本実施形態では、流路切替弁90の制御を比較的単純な二位置制御としているため、蒸気圧縮式冷凍サイクルのコスト増加を抑えることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the control of the flow
ここで、本実施形態では、インバータ13の温度が上昇して冷媒流路がバイパス回路80側に切り替えられたときに、内部熱交換器70での高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換が行われなくなるため、電動圧縮機10の冷凍能力が一時的に低下してしまう場合がある。しかしながら、本実施形態ではこの期間においても電動圧縮機10の運転が継続されるため、インバータ13の温度が低下するまで電動圧縮機10を機能停止させるのに比較すると影響は少ない。
Here, in this embodiment, when the temperature of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図4を用いて説明する。本実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクルは、流路切替弁90として比例制御の可能な電動三方弁が用いられていることを除き、図1に示した蒸気圧縮式冷凍サイクルと同様の構成を有している。流路切替弁90は、低温側流路72側に流れる冷媒とバイパス回路80側に流れる冷媒との流量比を例えば0:10から10:0まで多段又は無段階で調節可能になっている。制御装置100は、インバータ温度Tinvと予め設定された第1及び第2の設定温度T1、T2(T1<T2)とに基づいて流路切替弁90を以下のように制御し、冷媒の流量比を制御するようになっている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The vapor compression refrigeration cycle of the present embodiment has the same configuration as the vapor compression refrigeration cycle shown in FIG. 1 except that an electric three-way valve capable of proportional control is used as the flow
図4は、本実施形態におけるインバータ温度Tinvと流路切替弁90の動作との関係の一例を示すグラフである。グラフの横軸はインバータ温度Tinvを表し、縦軸は流路切替弁90のバイパス回路80側の開度を表している。図4に示すように、インバータ温度Tinvが第1の設定温度T1よりも低い場合には(Tinv<T1)、流路切替弁90のバイパス回路80側の開度は、制御装置100により0%に設定される。これにより、低圧冷媒の全量は、内部熱交換器70の低温側流路72を流通し、高圧冷媒との熱交換により加熱されて電動圧縮機10に吸入される。
FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the inverter temperature Tinv and the operation of the flow
インバータ温度Tinvが第1の設定温度T1以上で第2の設定温度T2未満の場合には(T1≦Tinv<T2)、流路切替弁90のバイパス回路80側の開度は、インバータ温度Tinvの上昇に伴って0%から100%までほぼ直線的に増加するように設定される。これにより、低圧冷媒は、インバータ温度Tinvが低いほど低温側流路72を高い流量比で流れ、インバータ温度Tinvが高いほどバイパス回路80を高い流量比で流れる。低温側流路72を流れる低圧冷媒は、高圧冷媒との熱交換により加熱されて合流部81に向かう。バイパス回路80を流れる低圧冷媒は、低温のまま合流部81に向かう。合流部81では、低温側流路72を流れて加熱された冷媒とバイパス回路80を流れた低温の冷媒とが所定の流量比で混合され、電動圧縮機10に吸入される。電動圧縮機10に吸入される冷媒の温度は、インバータ温度Tinvが低いほど高く、インバータ温度Tinvが高いほど低くなる。
When the inverter temperature Tinv is equal to or higher than the first set temperature T1 and lower than the second set temperature T2 (T1 ≦ Tinv <T2), the opening degree of the flow
インバータ温度Tinvが第2の設定温度T2以上の場合には(Tinv≧T2)、流路切替弁90のバイパス回路80側の開度は100%に設定される。これにより、低圧冷媒の全量は、バイパス回路80を流通し、低温のまま電動圧縮機10に吸入される。
When the inverter temperature Tinv is equal to or higher than the second set temperature T2 (Tinv ≧ T2), the opening degree of the flow
本実施形態によれば、インバータ温度Tinvに基づいて電動圧縮機10の吸入冷媒の温度が調節され、インバータ温度Tinvが高いほど当該吸入冷媒の温度を低くすることができるため、インバータ13を十分に冷却することができる。
According to this embodiment, the temperature of the suction refrigerant of the
また、インバータ温度Tinvが低いほど低温側流路72を流れる冷媒の流量比を高くすることができるため、インバータ13の冷却が可能な範囲内でできるだけ多量の冷媒を低温側流路72に流すことができる。これにより、内部熱交換器70において高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換を行うことができる。したがって、蒸発器50出入口間のエンタルピー差を増大させることができるため、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷凍能力を向上できる。
Moreover, since the flow rate ratio of the refrigerant flowing through the low temperature
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図5を用いて説明する。図5は、本実施形態における蒸気圧縮式冷凍サイクルの構成を示している。図5に示すように、本実施形態では、電動圧縮機15が、2つの冷媒吸入口18、19と、一方の冷媒吸入口18から吸入した冷媒を流通させてインバータ13を冷却する第1通路16と、他方の冷媒吸入口19から吸入した冷媒を第1通路16を経由せずに圧縮部11に送る第2通路17とを有している。第1通路16は下流側で第2通路17に合流しており、第1通路16を流れた冷媒は、第2通路17を介して圧縮部11に送られるようになっている。冷媒吸入口18から吸入された冷媒は、第1通路16を流れてインバータ13の冷却に直接的に寄与するのに対し、冷媒吸入口19から吸入された冷媒は、第1通路16を流れないためインバータ13の冷却には直接的には寄与しないようになっている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the configuration of the vapor compression refrigeration cycle in the present embodiment. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the
また本実施形態では、主冷媒回路21は冷媒吸入口19に接続されており、主冷媒回路21から分岐して低温側流路72を迂回するバイパス回路82は、主冷媒回路21には合流せず、電動圧縮機15の冷媒吸入口18に直接接続されている。
In the present embodiment, the main
主冷媒回路21とバイパス回路82との分岐部には、流路切替弁90として比例制御の可能な電動三方弁が設けられている。流路切替弁90は、制御装置100によって、例えば図4に示した関係に基づきインバータ温度Tinvに応じて制御される。
An electric three-way valve capable of proportional control is provided as a flow
本実施形態では、バイパス回路82の下流端が電動圧縮機15に直接接続されている。このため、流路切替弁90が中間開度に制御されて、バイパス回路82及び低温側流路72の双方に冷媒が流れる場合に、バイパス回路82を通過した冷媒は、低温側流路72を流れて加熱された冷媒と混合されることなく、低温のまま電動圧縮機15の第1通路16に流入する。したがって、第1通路16を流れる吸入冷媒とインバータ13との温度差を大きくできるため、インバータ13の冷却効率を向上できる。
In the present embodiment, the downstream end of the
(その他の実施形態)
上記実施形態では、インバータ13が一体化された電動圧縮機10、15を例に挙げたが、インバータは電動圧縮機本体とは別体であってもよい。
(Other embodiments)
In the said embodiment, although the
また上記実施形態では、CO2冷媒を例に挙げたが、フロン系冷媒、HC系冷媒等の他の冷媒を用いることもできる。 In the above embodiment, although exemplified the CO 2 refrigerant as an example, it is also possible to use fluorocarbon refrigerant, other refrigerants such as HC refrigerants.
さらに上記第1及び第2実施形態では、主冷媒回路20とバイパス回路80との分岐部に流路切替弁90が設けられた例を挙げたが、流路切替弁は合流部81に設けることもできる。
Further, in the first and second embodiments, the example in which the flow
また上記実施形態では、流路切替手段として三方弁構造の流路切替弁90を例に挙げたが、主冷媒回路20とバイパス回路80、82との間で流路を切り替えることができれば他の構成を用いることができる。例えば、主冷媒回路20(バイパス回路80、82との分岐部よりも下流側)及びバイパス回路80、82にそれぞれ二方弁構造の流量調節弁(又は遮断弁)を設けてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the flow-
さらに上記実施形態では、温度センサ110がインバータ13の回路基板上に設けられた例を挙げたが、温度センサ110は、インバータ13近傍の温度を検出可能な位置に設けられていればよい。
Furthermore, although the example which provided the
また上記第1実施形態では、インバータ温度Tinvの閾値を設定温度T0のみに設定しているが、流路切替弁90のハンチング動作を防止するために、インバータ温度Tinvが上昇したときの閾値温度をインバータ温度Tinvが低下したときの閾値温度よりも高く設定してもよい。
In the first embodiment, the threshold value of the inverter temperature Tinv is set to only the set temperature T0. However, in order to prevent the hunting operation of the flow
10、15 電動圧縮機
11 圧縮部
12 電動モータ
13 インバータ
16 第1通路
17 第2通路
20、21 主冷媒回路
30 ガスクーラ
40 膨張弁(減圧手段)
50 蒸発器
70 内部熱交換器
71 高温側流路
72 低温側流路
80、82 バイパス回路
90 流路切替弁(流路切替手段)
100 制御装置(制御手段)
110 温度センサ(温度検出手段)
DESCRIPTION OF
50
100 Control device (control means)
110 Temperature sensor (temperature detection means)
Claims (5)
前記電動圧縮機(10)で圧縮された冷媒を冷却するガスクーラ(30)と、
前記ガスクーラ(30)で冷却された冷媒を減圧させる減圧手段(40)と、
前記減圧手段(40)で減圧された冷媒を蒸発させて前記電動圧縮機(10)に戻す蒸発器(50)と、
前記ガスクーラ(30)よりも下流側で前記減圧手段(40)よりも上流側に位置する高温側流路(71)と、前記蒸発器(50)よりも下流側で前記電動圧縮機(10)よりも上流側に位置する低温側流路(72)とを備え、前記高温側流路(71)を流れる冷媒と前記低温側流路(72)を流れる冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器(70)と、
前記電動圧縮機(10)、前記ガスクーラ(30)、前記高温側流路(71)、前記減圧手段(40)、前記蒸発器(50)及び前記低温側流路(72)を環状に接続し、冷媒を循環させる主冷媒回路(20)と、
前記蒸発器(50)よりも下流側で前記主冷媒回路(20)から分岐し、前記低温側流路(72)を迂回して冷媒を流すバイパス回路(80)と、
前記主冷媒回路(20)と前記バイパス回路(80)との間で冷媒流路を切り替える流路切替手段(90)と、
前記インバータ(13)の温度(Tinv)を検出する温度検出手段(110)と、
前記温度(Tinv)に基づいて前記流路切替手段(90)を制御する制御手段(100)とを有することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍サイクル。 A compressor (11) that sucks and compresses the refrigerant, an electric motor (12) that drives the compressor (11), and an inverter that controls the operation of the electric motor (12) and is cooled using the sucked refrigerant ( 13) an electric compressor (10) provided with;
A gas cooler (30) for cooling the refrigerant compressed by the electric compressor (10);
Decompression means (40) for decompressing the refrigerant cooled by the gas cooler (30);
An evaporator (50) for evaporating the refrigerant decompressed by the decompression means (40) and returning it to the electric compressor (10);
A high-temperature channel (71) positioned downstream of the gas cooler (30) and upstream of the decompression means (40), and the electric compressor (10) downstream of the evaporator (50) And a low-temperature channel (72) positioned upstream from the inside, and performs heat exchange between the refrigerant flowing through the high-temperature channel (71) and the refrigerant flowing through the low-temperature channel (72). A heat exchanger (70);
The electric compressor (10), the gas cooler (30), the high temperature side flow path (71), the pressure reducing means (40), the evaporator (50) and the low temperature side flow path (72) are connected in an annular shape. A main refrigerant circuit (20) for circulating the refrigerant;
A bypass circuit (80) that branches from the main refrigerant circuit (20) downstream of the evaporator (50) and flows the refrigerant bypassing the low-temperature side flow path (72);
Flow path switching means (90) for switching a refrigerant flow path between the main refrigerant circuit (20) and the bypass circuit (80);
Temperature detecting means (110) for detecting the temperature (Tinv) of the inverter (13);
A vapor compression refrigeration cycle comprising control means (100) for controlling the flow path switching means (90) based on the temperature (Tinv).
前記主冷媒回路(21)は前記第2通路(17)に接続されており、
前記バイパス回路(82)は前記第1通路(16)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。 The electric compressor (15) includes a first passage (16) for circulating the sucked refrigerant to cool the inverter (13), and the compression of the sucked refrigerant without passing through the first passage (16). A second passage (17) for sending to the part (11),
The main refrigerant circuit (21) is connected to the second passage (17),
The vapor compression refrigeration cycle according to claim 1, wherein the bypass circuit (82) is connected to the first passage (16).
前記温度(Tinv)が所定温度(T0)未満の場合には、前記バイパス回路(80)側を閉とし前記主冷媒回路(20)側を開とするように前記流路切替手段(90)を制御し、
前記温度(Tinv)が前記所定温度(T0)以上の場合には、前記バイパス回路(80)側を開とし前記主冷媒回路(20)側を閉とするように前記流路切替手段(90)を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。 The control means (100)
When the temperature (Tinv) is lower than a predetermined temperature (T0), the flow path switching means (90) is set so that the bypass circuit (80) side is closed and the main refrigerant circuit (20) side is opened. Control
When the temperature (Tinv) is equal to or higher than the predetermined temperature (T0), the flow path switching means (90) is configured such that the bypass circuit (80) side is opened and the main refrigerant circuit (20) side is closed. The vapor compression refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 3, wherein the refrigeration cycle is controlled.
前記制御手段(100)は、前記温度(Tinv)が高いほど前記バイパス回路(80)側を流れる冷媒の流量比が高くなるように前記流路切替手段(90)を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蒸気圧縮式冷凍サイクル。 The flow path switching means (90) is capable of adjusting a flow rate ratio between the refrigerant flowing through the low temperature side flow path (72) and the refrigerant flowing through the bypass circuit (80).
The control means (100) controls the flow path switching means (90) so that the flow rate ratio of the refrigerant flowing through the bypass circuit (80) increases as the temperature (Tinv) increases. The vapor compression refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 3.
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