JP3625803B2 - Refrigerant circuit using CO2 refrigerant - Google Patents
Refrigerant circuit using CO2 refrigerant Download PDFInfo
- Publication number
- JP3625803B2 JP3625803B2 JP2002044949A JP2002044949A JP3625803B2 JP 3625803 B2 JP3625803 B2 JP 3625803B2 JP 2002044949 A JP2002044949 A JP 2002044949A JP 2002044949 A JP2002044949 A JP 2002044949A JP 3625803 B2 JP3625803 B2 JP 3625803B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- gas cooler
- heat exchanger
- heat
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機とガスクーラを備えて構成され、CO2冷媒を用いた冷媒回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より例えば自動車の車室内を空調するカーエアコンは、ロータリコンプレッサなどの圧縮機、ガスクーラ、減圧装置及び蒸発器等を順次環状に配管接続して冷媒回路が構成されている。そして、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒をガスクーラにて放熱させ、減圧装置にて減圧した後、蒸発器に流入させて蒸発させ、この蒸発器において発生する吸熱作用により車室内を空調するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記ガスクーラは通常冷媒配管とそれに交熱的に取り付けられた放熱フィンとから構成されたフィンアンドチューブ方式或いはマイクロチューブ方式の熱交換器にて構成されるが、通常放熱フィンはガスクーラ中の冷媒の流れにおける上流から下流まで連続したものが使用されている。
【0004】
一方、近年では地球環境問題に対処するため、この種カーエアコン等の冷媒回路においても、従来のフロン冷媒を用いずに自然冷媒であるCO2(二酸化炭素)を冷媒として用いることが試みられているが、CO2冷媒を用いる場合臨界点で使用されるため、ガスクーラ中での温度変化が著しくなる。
【0005】
即ち、通常の冷媒の場合にはガスクーラに入った直後から温度が急速に低下し、凝縮温度となって以後は殆ど変化しなくなるが、CO2冷媒の場合にはガスクーラ中における冷媒の流れの上流から下流に渡る全範囲で温度が低下していくようになる。
【0006】
このような状況から、CO2冷媒を用いた冷媒回路において従来の如くガスクーラの放熱フィンが冷媒の流れの上流から下流に渡って連続していると、上流側に位置する部分の熱が下流側に位置する部分に伝達され、下流側で温度が低下した冷媒に、放熱フィンを伝って来た熱が作用してガスクーラにおける放熱効率が低下してしまうと云う問題が生じていた。
【0007】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、CO2冷媒を用いた冷媒回路のガスクーラにおける放熱効率を改善することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の冷媒回路は、圧縮機とガスクーラを備え、圧縮機から吐出されたCO2冷媒をガスクーラにて放熱させるものであって、ガスクーラを、それぞれ冷媒配管とこの冷媒配管に交熱的に取り付けられた放熱フィンから成る複数の熱交換器から構成し、各熱交換器を冷媒の流れに対して直列に接続すると共に、相隣接する各熱交換器の放熱フィンが相互に離間するよう配設したことを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、圧縮機とガスクーラを備え、圧縮機から吐出されたCO2冷媒をガスクーラにて放熱させる冷媒回路において、ガスクーラを、それぞれ冷媒配管とこの冷媒配管に交熱的に取り付けられた放熱フィンから成る複数の熱交換器から構成し、各熱交換器を冷媒の流れに対して直列に接続すると共に、相隣接する各熱交換器の放熱フィンが相互に離間するよう配設したので、ガスクーラ中の冷媒の流れにおいて上流側に位置する熱交換器の放熱フィンの熱が、下流側に位置する熱交換器の放熱フィンに伝達される不都合を防止、若しくは、抑制することが可能となる。
【0010】
これにより、下流側に位置する熱交換器内を流れる温度が低下したCO2冷媒が、上流側に位置する熱交換器の熱で温度上昇する不都合を解消、若しくは、抑制し、CO2冷媒を用いた冷媒回路のガスクーラにおける放熱効率を著しく向上させることができるようになるものである。
【0011】
また本発明のCO2冷媒を用いた冷媒回路は、上記において冷媒の流れの上流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔を、冷媒の流れの下流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔よりも大きくしたことを特徴とする。
【0012】
これにより、上記に加えて冷媒の流れの上流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔を、冷媒の流れの下流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔よりも大きくしたので、各熱交換器の放熱フィン間に間隔を設けることで生じるガスクーラ全体の寸法拡大を最小限に抑えつつ、上流側の熱交換器から下流側の熱交換器への熱伝導を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となるものである。
【0013】
請求項2の発明のCO2冷媒を用いた冷媒回路は、上記各発明においてガスクーラ中の冷媒の流れにおいて上流側となる熱交換器を、ガスクーラに通風される空気の流れの下流側に配置し、ガスクーラ中の冷媒の流れにおいて下流側となる熱交換器を、ガスクーラに通風される空気の流れの上流側に配置したことを特徴とする。
【0014】
請求項2の発明によれば、上記各発明に加えてガスクーラ中の冷媒の流れにおいて上流側となる熱交換器を、ガスクーラに通風される空気の流れの下流側に配置し、ガスクーラ中の冷媒の流れにおいて下流側となる熱交換器を、ガスクーラに通風される空気の流れの上流側に配置したので、ガスクーラ中の冷媒の流れとガスクーラ中に通風される空気の流れとを所謂対向流とすることができるようになる。
【0015】
これにより、ガスクーラ中に通風される空気は、より温度が低い熱交換器を経た後、温度上昇しながら、より温度の高い熱交換器に通風されるようになるので、ガスクーラ全体における通風による冷却効果が改善され、ガスクーラにおける放熱効率をより一層向上させることができるようになるものである。
【0016】
請求項3の発明は上記CO2冷媒を用いた冷媒回路が車室内を空調するために用いられることを特徴とする。
【0017】
請求項3の発明によれば、上記CO2冷媒を用いた冷媒回路により車室内を空調することができるので、兎角冷媒の漏洩が危惧される所謂カーエアコンにおいて、環境と使用者にとっての安全性を著しく改善することができるようになるものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明の冷媒回路を構成する圧縮機の実施例として、第1及び第2の回転圧縮要素32、34を備えた内部中間圧型多段(2段)圧縮式ロータリコンプレッサ10の縦断面図、図2は多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の正面図、図3は多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の側面図、図4は本発明の冷媒回路をそれぞれ示している。
【0019】
各図において、10はCO2(二酸化炭素)を冷媒とする内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、この多段圧縮式ロータリコンプレッサ10は鋼板からなる円筒状の密閉容器12と、この密閉容器12の内部空間の上側に配置収納された電動要素14及びこの電動要素14の下側に配置され、電動要素14の回転軸16により駆動される第1の回転圧縮要素32(1段目)及び第2の回転圧縮要素34(2段目)からなる回転圧縮機構部18にて構成されている。密閉容器12は底部をオイル溜めとし、電動要素14の回転圧縮機構部18を収納する容器本体12Aと、この容器本体12Aの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ(蓋体)12Bとで構成され、且つ、このエンドキャップ12Bの上面中心には円形の取付孔12Dが形成されており、この取付孔12Dには電動要素14に電力を供給するためのターミナル(配線を省略)20が取り付けられている。
【0020】
電動要素14は、密閉容器12の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ22と、このステータ22の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ24とからなる。このロータ24は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸16に固定されている。
【0021】
ステータ22は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体26と、この積層体26の歯部に直巻き(集中巻き)方式により巻装されたステータコイル28を有している。また、ロータ24もステータ22と同様に電磁鋼板の積層体30で形成され、この積層体30内に永久磁石MGを挿入して形成されている。
【0022】
前記第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要素34との間には中間仕切板36が挟持されている。即ち、第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要素34は、中間仕切板36と、この中間仕切板36の上下に配置された上シリンダ38、下シリンダ40と、この上下シリンダ38、40内を180度の位相差を有して回転軸16に設けた上下偏心部42、44にて偏心回転する上下ローラ46、48と、この上下ローラ46、48に当接して上下シリンダ38、40内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン50、52と、上シリンダ38の上側の開口面及び下シリンダ40の下側の開口面を閉塞して回転軸16の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材54及び下部支持部材56にて構成される。
【0023】
一方、上部支持部材54及び下部支持部材56には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ38、40の内部とそれぞれ連通する吸込通路60(上側の吸込通路は図示せず)と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー66、下カバー68にて閉塞することにより形成される吐出消音室62、64とが設けられている。
【0024】
尚、吐出消音室64と密閉容器12内とは、上下シリンダ38、40や中間仕切板36を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間突出管121が立設され、この中間吐出管121から第1の回転圧縮要素32で圧縮された中間圧の冷媒が密閉容器12内に吐出される。
【0025】
また、第2の回転圧縮要素34の上シリンダ38内部と連通する吐出消音室62の上面開口部を閉塞する上部カバー66は、密閉容器12内を吐出消音室62と電動要素14側とに仕切る。
【0026】
そして、この場合冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素(CO2)を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、PAG(ポリアルキルグリコール)等既存のオイルが使用される。
【0027】
密閉容器12の容器本体12Aの側面には、上部支持部材54と下部支持部材56の吸込通路60(上側は図示せず)、吐出消音室62、上部カバー66の上側(電動要素14の下端に略対応する位置)に対応する位置に、スリーブ141、142、143及び144がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ141と142は上下に隣接すると共に、スリーブ143はスリーブ141の略対角線上にある。また、スリーブ144はスリーブ141と略90度ずれた位置にある。
【0028】
そして、スリーブ141内には上シリンダ38に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管92の一端が挿入接続され、この冷媒導入管92の一端は上シリンダ38の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管92は密閉容器12の上側を通過してスリーブ144に至り、他端はスリーブ144内に挿入接続されて密閉容器12内に連通する。
【0029】
また、スリーブ142内には下シリンダ40に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管94の一端が挿入接続され、この冷媒導入管94の一端は下シリンダ40の吸込通路60と連通する。この冷媒導入管94の他端はアキュムレータ146の下端に接続されている。また、スリーブ143内には冷媒吐出管96が挿入接続され、この冷媒導入管96の一端は吐出消音室62と連通する。
【0030】
上記アキュムレータ146は吸込冷媒の気液分離を行うタンクであり、密閉容器12の容器本体12Aの上部側面に溶接固定された密閉容器側のブラケット147にアキュムレータ側のブラケット148を介して取り付けられている(図2)。
【0031】
そして、図4は本発明を適用した実施例としてのカーエアコン153の冷媒回路を示している。この図において、154はガスクーラ、156は減圧装置としての膨張弁、157は蒸発器であり、前記多段圧縮式ロータリコンプレッサ10は図示しない自動車のエンジンルームに配置され、その冷媒吐出管96は上記ガスクーラ154の入口に接続される。
【0032】
このガスクーラ154は、何れも冷媒配管151とこの冷媒配管151に交熱的に取り付けられた複数枚の放熱フィン(肉薄のアルミ板などから成る)152とから成る複数(実施例では三つ)の熱交換器159A、159B、159Cから構成されており、各熱交換器159A、159B及び159Cは冷媒の流れに対して直列に接続されている。即ち、冷媒の流れの最も上流側に熱交換器159Aが設けられ、この熱交換器159Aの冷媒配管151の入口に冷媒吐出管96が接続されることになる。そして、この熱交換器159Aの冷媒配管151の出口に熱交換器159Bの冷媒配管151の入口が接続され、この熱交換器159Bの冷媒配管151の出口に熱交換器159Cの冷媒配管151の入口が接続され、この熱交換器159Cの冷媒配管151の出口が膨張弁156に接続されることになる。
【0033】
ここで、熱交換器159Aの冷媒配管151の入口は熱交換器159Aの一側にあり、出口は他側にある。熱交換器159Bの冷媒配管151の入口は熱交換器159Bの他側にあり、出口は一側にある。また、熱交換器159Cの冷媒配管151の入口は熱交換器159Cの一側にあり、出口は他側にある。これにより、相互の冷媒配管151は最短距離で接続できるよう、各熱交換器159A〜159Cは前記自動車のエンジンルームのグリル内側などに並設される。
【0034】
また、相互に隣接する熱交換器159Aの放熱フィン152と熱交換器159Bの放熱フィン152、及び、熱交換器159Bの放熱フィン152と熱交換器159Cの放熱フィン152とは所定の間隔を存して離間している。特にこの場合、冷媒の最上流側となる熱交換器159Aの一側とそれに隣接してその下流側にある熱交換器159Bの一側における放熱フィン152、152間の間隔(図4における隙間A)と、熱交換器159Bの一側とそれに隣接してその下流側にある最下流の熱交換器159Cの一側における放熱フィン152、152間の間隔(図4における隙間B)との関係は、隙間A>隙間Bとされている。即ち、冷媒の流れの上流側において相隣接する熱交換器159A、159Bの放熱フィン152、152の間隔は、冷媒の流れの下流側において相隣接する熱交換器159B、159Cの放熱フィン152、152の間隔よりも大きくなるように配置されている。
【0035】
更にまた、ガスクーラ154に通風される空気は、先ず冷媒の最下流となる熱交換器159Cに入り、そこを通過した後、次にその冷媒上流側の熱交換器159Bに入り、そこを通過した後、最後に冷媒の最上流となる熱交換器159Aに流れるように各熱交換器159A〜159Cは配置されている。即ち、ガスクーラ154中の冷媒の流れにおいて上流側となる熱交換器159Aを、ガスクーラ154に通風される空気の流れの下流側に配置し、ガスクーラ154中の冷媒の流れにおいて下流側となる熱交換器159B、159Cを、ガスクーラ154に通風される空気の流れの上流側に配置している。
【0036】
このようなガスクーラ154の出口(熱交換器159Cの冷媒配管151の出口)は膨張弁156に配管接続される。そして、この膨張弁156を出た配管は蒸発器157の入口に至り、蒸発器157の出口はアキュムレータ146を経て冷媒導入管94に接続される。上記蒸発器157は自動車の車室内を空調するための通風路に取り付けられる。尚、158はガスクーラ154を出た冷媒と蒸発器157を出た冷媒とを熱交換させるための中間熱交換器である。
【0037】
以下の構成で次に動作を説明する。自動車の図示しないバッテリーからターミナル20及び図示されない配線を介して多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の電動要素14を構成するステータコイル28に通電されると、電動要素14が起動してロータ24が回転する。この回転により回転軸16と一体に設けられた上下偏心部42、44に嵌合されて上下ローラ46、48が上下シリンダ38、40内を偏心回転する。
【0038】
これにより、冷媒導入管94及び下部支持部材56に形成された吸込通路60を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ40の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、ローラ48とベーン52の動作により圧縮されて中間圧となり下シリンダ40の高圧室側より図示しない吐出ポート、下部支持部材56に形成された吐出消音室64から図示しない連通路を経て中間吐出管121から密閉容器12内に吐出される。これによって、密閉容器12内は中間圧となる。
【0039】
そして、密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ144から出て冷媒導入管92及び上部支持部材54に形成された図示しない吸込通路を経由して図示しない吸込ポートから上シリンダ38の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ46とベーン50の動作により2段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材54に形成された吐出消音室62、冷媒吐出管96を経由してガスクーラ154内に流入する。
【0040】
ガスクーラ154の熱交換器159Aに流入した冷媒の温度は略+100℃に達しているが、臨界点で使用されるCO2冷媒は熱交換器159A内から順次熱交換器159B、159Cへと流れる過程でそこに通風される空気により冷却され、ガスクーラ154の全範囲において温度が降下していく。これにより、熱交換器159Bを出る時点でその温度は略+50℃まで下がり、熱交換器159Cを出た時点では+30℃〜+35℃まで低下する。
【0041】
この熱交換器159C(ガスクーラ154)を出た冷媒は膨張弁156で減圧された後、蒸発器157に流入して蒸発し、周囲から吸熱する。この吸熱作用により車室内は冷却され、空調される。蒸発器157を出た冷媒はアキュムレータ146を経て冷媒導入管94から第1の回転圧縮要素32内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【0042】
ここで、ガスクーラ154を構成する各熱交換器159A〜159Cの放熱フィン152は、上述の如く相互に離間するように配置されているので、ガスクーラ154中の冷媒の流れにおいて上流側に位置する熱交換器159Aの放熱フィン152の熱が、下流側に位置する熱交換器159Bの放熱フィン152、そして、熱交換器159Cの放熱フィン152へと直接伝達される不都合を防止することができる。また、輻射熱による熱伝導も抑制される。
【0043】
これにより、下流側に位置する熱交換器159B、更には、熱交換器159C内を流れる温度が低下したCO2冷媒が、上流側に位置する熱交換器159A、更には、熱交換器159Bの熱で温度上昇する不都合を解消、若しくは、抑制し、CO2冷媒を用いた場合のガスクーラ154における放熱効率を著しく向上させることができるようになる。
【0044】
また、冷媒の流れの上流側において相隣接する各熱交換器159A、159Bの放熱フィン152、152の間隔を、冷媒の流れの下流側において相隣接する各熱交換器159B、159Cの放熱フィン152、152の間隔よりも大きくしているので、各熱交換器159A〜159Cの放熱フィン152間に間隔を設けることで生じるガスクーラ154全体の寸法拡大を最小限に抑えながら、上流側の熱交換器159Aから下流側の熱交換器159B、更には159Cへ伝わる熱伝導を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。
【0045】
更に、前述の如くガスクーラ154中の冷媒の流れにおいて上流側となる熱交換器159A、159Bを、ガスクーラ154に通風される空気の流れの下流側に配置し、ガスクーラ154中の冷媒の流れにおいて下流側となる熱交換器159Cを、ガスクーラ154に通風される空気の流れの上流側に配置しているので、ガスクーラ154中の冷媒の流れとガスクーラ154中に通風される空気の流れとは所謂対向流となる。
【0046】
これにより、ガスクーラ154中に通風される低温の空気は、最も温度が低い熱交換器159Cを経た後、温度上昇しながら、より温度の高い熱交換器159B、159Aに通風されるようになり、図5に示すようにガスクーラ154の全域において、CO2冷媒の温度とそこに通風される空気の温度の差を略一定とすることができるようになる。これにより、ガスクーラ154全体における通風による冷却効果が改善され、ガスクーラ154における放熱効率をより一層向上させることができるようになる。
【0047】
特に、実施例の如く自動車の車室内を空調するようにすれば、兎角冷媒の漏洩が危惧される所謂カーエアコンにおいて、環境と使用者にとっての安全性を著しく改善することができるようになるメリットもある。
【0048】
尚、実施例では3つの熱交換器にてガスクーラを構成したが、それに限らず、二つ若しくは四つ以上の熱交換器で構成してもよい。
【0049】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、圧縮機とガスクーラを備え、圧縮機から吐出されたCO2冷媒をガスクーラにて放熱させる冷媒回路において、ガスクーラを、それぞれ冷媒配管とこの冷媒配管に交熱的に取り付けられた放熱フィンから成る複数の熱交換器から構成し、各熱交換器を冷媒の流れに対して直列に接続すると共に、相隣接する各熱交換器の放熱フィンが相互に離間するよう配設したので、ガスクーラ中の冷媒の流れにおいて上流側に位置する熱交換器の放熱フィンの熱が、下流側に位置する熱交換器の放熱フィンに伝達される不都合を防止、若しくは、抑制することが可能となる。
【0050】
これにより、下流側に位置する熱交換器内を流れる温度が低下したCO2冷媒が、上流側に位置する熱交換器の熱で温度上昇する不都合を解消、若しくは、抑制し、CO2冷媒を用いた冷媒回路のガスクーラにおける放熱効率を著しく向上させることができるようになるものである。
【0051】
また本発明によれば、上記に加えて冷媒の流れの上流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔を、冷媒の流れの下流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔よりも大きくしたので、各熱交換器の放熱フィン間に間隔を設けることで生じるガスクーラ全体の寸法拡大を最小限に抑えつつ、上流側の熱交換器から下流側の熱交換器への熱伝導を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となるものである。
【0052】
請求項2の発明によれば、上記各発明に加えてガスクーラ中の冷媒の流れにおいて上流側となる熱交換器を、ガスクーラに通風される空気の流れの下流側に配置し、ガスクーラ中の冷媒の流れにおいて下流側となる熱交換器を、ガスクーラに通風される空気の流れの上流側に配置したので、ガスクーラ中の冷媒の流れとガスクーラ中に通風される空気の流れとを所謂対向流とすることができるようになる。
【0053】
これにより、ガスクーラ中に通風される空気は、より温度が低い熱交換器を経た後、温度上昇しながら、より温度の高い熱交換器に通風されるようになるので、ガスクーラ全体における通風による冷却効果が改善され、ガスクーラにおける放熱効率をより一層向上させることができるようになるものである。
【0054】
請求項3の発明によれば、上記CO2冷媒を用いた冷媒回路により車室内を空調することができるので、兎角冷媒の漏洩が危惧される所謂カーエアコンにおいて、環境と使用者にとっての安全性を著しく改善することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用する圧縮機の実施例としての多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図2】図1のロータリコンプレッサの正面図である。
【図3】図1のロータリコンプレッサの側面図である。
【図4】本発明を適用したカーエアコンの冷媒回路図である。
【図5】図4におけるガスクーラ中のCO2冷媒の温度とそれに通風される空気の温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
10 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
12 密閉容器
14 電動要素
16 回転軸
18 回転圧縮機構部
32 第1の回転圧縮要素
34 第2の回転圧縮要素
151 冷媒配管
152 放熱フィン
154 ガスクーラ
159A〜159C 熱交換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigerant circuit including a compressor and a gas cooler and using a CO 2 refrigerant.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a car air conditioner that air-conditions a passenger compartment of a car has a refrigerant circuit in which a compressor such as a rotary compressor, a gas cooler, a pressure reducing device, an evaporator, and the like are sequentially connected in an annular manner. Then, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor is radiated by a gas cooler, depressurized by a decompression device, and then flows into the evaporator to evaporate. The vehicle interior is air-conditioned by the endothermic action generated in the evaporator. It was a thing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Here, the gas cooler is composed of a fin-and-tube or microtube heat exchanger composed of a normal refrigerant pipe and a heat radiation fin attached to the heat exchanger. A continuous refrigerant stream is used from upstream to downstream.
[0004]
On the other hand, in recent years, in order to cope with the global environmental problem, it has been attempted to use CO 2 (carbon dioxide), which is a natural refrigerant, as a refrigerant in a refrigerant circuit such as this type of car air conditioner without using a conventional chlorofluorocarbon refrigerant. However, since the CO2 refrigerant is used at the critical point, the temperature change in the gas cooler becomes remarkable.
[0005]
That is, in the case of a normal refrigerant, the temperature rapidly decreases immediately after entering the gas cooler and becomes a condensing temperature and hardly changes thereafter. However, in the case of a CO 2 refrigerant, upstream of the refrigerant flow in the gas cooler. The temperature begins to decrease over the entire range from the downstream to the downstream.
[0006]
From this situation, if the heat dissipating fins of the gas cooler are continuous from the upstream to the downstream of the refrigerant flow in the refrigerant circuit using the CO2 refrigerant, the heat of the portion located on the upstream side will flow to the downstream side. There has been a problem in that the heat that has been transmitted to the portion located and the temperature of the refrigerant has been lowered on the downstream side is affected by the heat that has traveled through the heat dissipating fins, resulting in a decrease in the heat dissipating efficiency of the gas cooler.
[0007]
The present invention has been made to solve the conventional technical problem, and an object thereof is to improve the heat radiation efficiency in the gas cooler of the refrigerant circuit using the CO2 refrigerant.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the refrigerant circuit of the present invention includes a compressor and a gas cooler, and dissipates the CO 2 refrigerant discharged from the compressor with the gas cooler, and the gas cooler is exchanged heat with the refrigerant pipe and the refrigerant pipe, respectively. The heat exchanger is composed of a plurality of heat exchangers attached to the heat exchanger, and each heat exchanger is connected in series with the refrigerant flow so that the heat dissipating fins of the adjacent heat exchangers are separated from each other. It is characterized by being arranged.
[0009]
According to the present invention, in a refrigerant circuit that includes a compressor and a gas cooler and dissipates the CO 2 refrigerant discharged from the compressor with the gas cooler, the gas cooler is attached to the refrigerant pipe and the refrigerant pipe in a heat exchange manner. Since it is composed of a plurality of heat exchangers composed of heat radiation fins, each heat exchanger is connected in series with the flow of the refrigerant, and the heat radiation fins of the adjacent heat exchangers are arranged so as to be separated from each other. In the flow of the refrigerant in the gas cooler, it is possible to prevent or suppress the disadvantage that the heat of the radiating fin of the heat exchanger located on the upstream side is transmitted to the radiating fin of the heat exchanger located on the downstream side Become.
[0010]
Accordingly, CO 2 refrigerant temperature flowing through the heat exchanger located on the downstream side is reduced, eliminate a disadvantage that the temperature rise by the heat of the heat exchanger located on the upstream side, or suppressing, the CO 2 refrigerant The heat radiation efficiency in the gas cooler of the refrigerant circuit used can be remarkably improved.
[0011]
In the refrigerant circuit using the CO 2 refrigerant of the present invention, the interval between the heat dissipating fins of the heat exchangers adjacent to each other on the upstream side of the refrigerant flow is set so that the heat exchange adjacent to each other on the downstream side of the refrigerant flow is performed. It is characterized by being larger than the interval between the heat dissipating fins of the vessel.
[0012]
Thereby, in addition to the above, the interval between the heat dissipating fins of the heat exchangers adjacent to each other on the upstream side of the refrigerant flow is larger than the interval between the heat dissipating fins of the heat exchangers adjacent to each other on the downstream side of the refrigerant flow. Therefore, heat conduction from the upstream heat exchanger to the downstream heat exchanger is effective while minimizing the expansion of the overall size of the gas cooler caused by providing a space between the heat radiation fins of each heat exchanger. It can be prevented or suppressed.
[0013]
In the refrigerant circuit using the CO 2 refrigerant according to the second aspect of the present invention, the heat exchanger on the upstream side in the flow of the refrigerant in the gas cooler in each of the above inventions is disposed on the downstream side of the air flow ventilated in the gas cooler. The heat exchanger on the downstream side in the refrigerant flow in the gas cooler is arranged on the upstream side of the air flow ventilated in the gas cooler.
[0014]
According to the invention of claim 2 , in addition to each of the above inventions, a heat exchanger on the upstream side in the flow of refrigerant in the gas cooler is disposed on the downstream side of the air flow ventilated in the gas cooler, and the refrigerant in the gas cooler The heat exchanger on the downstream side in the flow of the gas is disposed upstream of the air flow ventilated in the gas cooler, so that the refrigerant flow in the gas cooler and the air flow vented in the gas cooler are referred to as a so-called counterflow. Will be able to.
[0015]
As a result, the air that is ventilated in the gas cooler passes through the heat exchanger having a lower temperature and then is ventilated to the heat exchanger having a higher temperature while the temperature is rising. The effect is improved, and the heat dissipation efficiency in the gas cooler can be further improved.
[0016]
The invention of
[0017]
According to the invention of
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an internal intermediate pressure type multi-stage (two-stage) compression
[0019]
In each figure, 10 is an internal intermediate pressure type multi-stage compression rotary compressor using CO 2 (carbon dioxide) as a refrigerant. This multi-stage
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
An
[0023]
On the other hand, the upper support member 54 and the
[0024]
The
[0025]
An upper cover 66 that closes the upper opening of the discharge silencing chamber 62 that communicates with the inside of the
[0026]
In this case, the refrigerant is environmentally friendly and uses the carbon dioxide (CO 2 ), which is a natural refrigerant in consideration of flammability and toxicity, and the oil as the lubricating oil is, for example, mineral oil (mineral oil) Existing oils such as alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkyl glycol) are used.
[0027]
On the side surface of the container
[0028]
One end of a
[0029]
In addition, one end of a
[0030]
The
[0031]
FIG. 4 shows a refrigerant circuit of a
[0032]
Each of the
[0033]
Here, the inlet of the
[0034]
Further, the
[0035]
Furthermore, the air that is ventilated to the
[0036]
The outlet of such a gas cooler 154 (the outlet of the
[0037]
Next, the operation will be described with the following configuration. When the
[0038]
Thus, the low-pressure refrigerant sucked into the low-pressure chamber side of the
[0039]
The intermediate-pressure refrigerant gas in the sealed
[0040]
The temperature of the refrigerant flowing into the
[0041]
The refrigerant exiting the heat exchanger 159C (gas cooler 154) is decompressed by the
[0042]
Here, radiation fins 15 2 of each
[0043]
As a result, the heat exchanger 159B located on the downstream side, and further, the CO 2 refrigerant whose temperature flowing in the heat exchanger 159C has decreased, are converted into the
[0044]
Further, the heat radiation fins 15 2 and 15 2 of the
[0045]
Further, as described above, the
[0046]
As a result, the low-temperature air that is ventilated in the gas cooler 154 passes through the heat exchanger 159C having the lowest temperature and is then ventilated to the
[0047]
In particular, if the interior of an automobile is air-conditioned as in the embodiment, the so-called car air conditioner in which the leakage of the depression coolant is a concern, the safety and safety for the user can be remarkably improved. is there.
[0048]
In the embodiment, the gas cooler is configured with three heat exchangers, but is not limited thereto, and may be configured with two or four or more heat exchangers.
[0049]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the refrigerant circuit that includes the compressor and the gas cooler and dissipates the CO 2 refrigerant discharged from the compressor by the gas cooler, the gas cooler exchanges heat with the refrigerant pipe and the refrigerant pipe, respectively. Each heat exchanger is connected in series with the flow of the refrigerant, and the heat dissipating fins of the adjacent heat exchangers are separated from each other. Therefore, it is possible to prevent or suppress the inconvenience that the heat of the radiating fin of the heat exchanger located upstream in the flow of the refrigerant in the gas cooler is transmitted to the radiating fin of the heat exchanger located downstream. It becomes possible to do.
[0050]
Accordingly, CO 2 refrigerant temperature flowing through the heat exchanger located on the downstream side is reduced, eliminate a disadvantage that the temperature rise by the heat of the heat exchanger located on the upstream side, or suppressing, the CO 2 refrigerant The heat radiation efficiency in the gas cooler of the refrigerant circuit used can be remarkably improved.
[0051]
Further , according to the present invention, in addition to the above, the interval between the heat dissipating fins of the heat exchangers adjacent to each other on the upstream side of the refrigerant flow is set so that the heat dissipating fins of the heat exchangers adjacent to each other on the downstream side of the refrigerant flow. Since it is larger than the interval, the heat from the upstream heat exchanger to the downstream heat exchanger is minimized while minimizing the overall size expansion of the gas cooler caused by providing an interval between the radiating fins of each heat exchanger. Conduction can be effectively prevented or suppressed.
[0052]
According to the invention of claim 2 , in addition to each of the above inventions, a heat exchanger on the upstream side in the flow of refrigerant in the gas cooler is disposed on the downstream side of the air flow ventilated in the gas cooler, and the refrigerant in the gas cooler The heat exchanger on the downstream side in the flow of the gas is disposed upstream of the air flow ventilated in the gas cooler, so that the refrigerant flow in the gas cooler and the air flow vented in the gas cooler are referred to as a so-called counterflow. Will be able to.
[0053]
As a result, the air that is ventilated in the gas cooler passes through the heat exchanger having a lower temperature and then is ventilated to the heat exchanger having a higher temperature while the temperature is rising. The effect is improved, and the heat dissipation efficiency in the gas cooler can be further improved.
[0054]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a multi-stage compression rotary compressor as an embodiment of a compressor used in the present invention.
2 is a front view of the rotary compressor of FIG. 1. FIG.
3 is a side view of the rotary compressor of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram of a car air conditioner to which the present invention is applied.
5 is a graph showing the relationship between the temperature of the CO 2 refrigerant in the gas cooler in FIG. 4 and the temperature of the air ventilated through it.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ガスクーラを、それぞれ冷媒配管と該冷媒配管に交熱的に取り付けられた放熱フィンから成る複数の熱交換器から構成し、
各熱交換器を冷媒の流れに対して直列に接続すると共に、
相隣接する各熱交換器の放熱フィンが相互に離間するよう配設し且つ冷媒の流れの上流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔を、冷媒の流れの下流側において相隣接する各熱交換器の放熱フィンの間隔よりも大きくしたことを特徴とするCO2冷媒を用いた冷媒回路。In a refrigerant circuit comprising a compressor and a gas cooler, and dissipating the CO 2 refrigerant discharged from the compressor with the gas cooler,
The gas cooler is composed of a plurality of heat exchangers each composed of a refrigerant pipe and a heat radiation fin attached to the refrigerant pipe in a heat exchange manner,
While connecting each heat exchanger in series with the refrigerant flow,
The heat dissipating fins of the adjacent heat exchangers are arranged so as to be separated from each other and the distance between the heat dissipating fins of the adjacent heat exchangers on the upstream side of the refrigerant flow is set to be adjacent to each other on the downstream side of the refrigerant flow. A refrigerant circuit using a CO 2 refrigerant characterized in that it is larger than the interval between the radiation fins of each heat exchanger .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002044949A JP3625803B2 (en) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | Refrigerant circuit using CO2 refrigerant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002044949A JP3625803B2 (en) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | Refrigerant circuit using CO2 refrigerant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003240389A JP2003240389A (en) | 2003-08-27 |
JP3625803B2 true JP3625803B2 (en) | 2005-03-02 |
Family
ID=27784120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002044949A Expired - Fee Related JP3625803B2 (en) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | Refrigerant circuit using CO2 refrigerant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3625803B2 (en) |
-
2002
- 2002-02-21 JP JP2002044949A patent/JP3625803B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003240389A (en) | 2003-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4208620B2 (en) | Refrigerant cycle equipment | |
JP4219198B2 (en) | Refrigerant cycle equipment | |
WO2001022009A1 (en) | Multi-stage compression refrigerating device | |
JP2005146987A (en) | Heat exchanger integral type horizontal compressor with built-in accumulator | |
JP2004101107A (en) | Transition critical refrigerant cycle apparatus | |
EP1426710B1 (en) | Refrigerant cycling device | |
JP4115296B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
JP2004011959A (en) | Supercritical refrigerant cycle equipment | |
JP2004317073A (en) | Refrigerant cycling device | |
KR20030062872A (en) | Accumulator/receiver assembly for air conditioner | |
JP3625803B2 (en) | Refrigerant circuit using CO2 refrigerant | |
JP2004308968A (en) | Heat exchanger | |
JP3986338B2 (en) | Refrigerant circuit using inverter-controlled compressor | |
JP2005127215A (en) | Transition critical refrigerant cycle device | |
US20020110463A1 (en) | Horizontal closed type compressor for vehicle use and cooling system of electric compressor for vehicle use | |
JP2004028485A (en) | Co2 cooling medium cycle device | |
CN218151418U (en) | Compressor and air conditioner | |
JP2005226913A (en) | Transient critical refrigerant cycle device | |
JP4036772B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
JPWO2007123041A1 (en) | Internal heat exchanger | |
JP2004270517A (en) | Compressor and refrigerant cycle device | |
JP2004170043A (en) | Cooling device | |
JP2002242836A (en) | Cooling system for on-vehicle electric compressor | |
JP2004226042A (en) | Heat exchanger and method for manufacturing the same | |
JP2004011958A (en) | Supercritical refrigerant cycle equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040811 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040823 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041130 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081210 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081210 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091210 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101210 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101210 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111210 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121210 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |