JP3954875B2 - 冷媒回路装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサを使用した冷媒回路装置に関するものである。
【０００２】
従来のこの種冷媒回路装置、特に内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサを用いた冷媒回路装置では、多段圧縮式ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て冷媒回路装置を構成するガスクーラなどの放熱器に流入し、放熱して加熱作用を発揮した後、膨張弁（減圧装置）で絞られて蒸発器に入り、そこで吸熱して蒸発し、その後、第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
係る多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として用いた場合、高圧となる第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側で１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧとなり、これが密閉容器内の中間圧となる。尚、第１の回転圧縮要素の吸込圧力（低圧）は４ＭＰａＧ程度である。
【０００４】
このような多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、外気温が高くなって冷媒の蒸発温度が高くなると、第１の回転圧縮要素の吸込圧力も上昇してくる。そのため、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力（１段目吐出圧力）も高くなってしまい、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力（２段目吐出圧力）より上昇して、中間圧と高圧との圧力逆転が生じる危険性がある。このような状況となると、第２の回転圧縮要素のベーン飛びが発生し、第２の回転圧縮要素の運転が不安定となる問題が生じる。また、密閉容器内の圧力も高くなるため、密閉容器の許容限界を超えてしまうと云う問題もあった。
【０００５】
本発明は、係る技術的課題を解決するために成されたものであり、多段圧縮式ロータリコンプレッサを使用する冷媒回路装置において、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力の異常上昇を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサと、この多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素から吐出された冷媒が流入するガスクーラと、このガスクーラの出口側に接続された減圧装置と、この減圧装置の出口側に接続された蒸発器とを備えて構成され、この蒸発器から出た冷媒を第１の回転圧縮要素にて圧縮する冷媒回路装置であって、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒を蒸発器に供給するためのバイパス回路と、このバイパス回路を流れる冷媒の流量を制御可能な流量制御弁と、この流量制御弁及び減圧装置を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、常には流量制御弁を閉じており、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて、当該流量制御弁により前記バイパス回路を流れる冷媒流量を増大させるようにしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が上昇した場合には、流量制御弁により第１の回転圧縮要素の吐出冷媒をバイパス回路を介して蒸発器に逃がすことが可能となる。これにより、例えば高外気温時などに第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が異常に上昇してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
【０００７】
また、請求項２の発明では上記に加えて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスは密閉容器内に吐出され、第２の回転圧縮要素はこの密閉容器内の冷媒ガスを吸引すると共に、制御手段は、密閉容器内の圧力が所定圧力になった場合に、流量制御弁を開放するので、例えば密閉容器内の圧力が当該密閉容器の許容圧力に近づいた場合に流量制御弁を開放するものとすれば、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇により、密閉容器内の圧力が密閉容器の圧力の許容限界を超えてしまう不都合も未然に回避することができるようになるものである。
【０００８】
更に、請求項３の発明では請求項１の発明に加えて、制御手段は、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より高くなった場合、若しくは第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に、流量制御弁を開放するものとしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転を回避し、第２の回転圧縮要素が動作不安定に陥る不都合を未然に回避することができるようになるものである。
【０００９】
特に、請求項４の発明では上記に加えて制御手段は、蒸発器の除霜時に減圧装置と流量制御弁を全開とするようにしたので、蒸発器に生じた着霜を第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスと、第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスの双方で除霜することができるようになり、蒸発器に成長した着霜をより効果的に除霜しながら、除霜中における第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転も回避することができるようになるものである。
【００１０】
【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は本発明に使用する多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素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の縦断面図を示している。
【００１１】
この図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型の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）、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。
【００１２】
密閉容器１２は、底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されている。更に、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形状の取付孔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が溶接固定されている。
【００１３】
前記電動要素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の内側に若干の隙間を設けて挿入配置されたロータ２４とからなり、このロータ２４には中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６が固定されている。
【００１４】
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とにより構成されている。また、ロータ２４は電磁鋼板の積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。
【００１５】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が狭持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、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に嵌合され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上下ベーン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。
【００１６】
また、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、上部支持部材５４及び下部支持部材５６の凹陥部を壁としてのカバーによって閉塞することにより形成された吐出消音室６２、６４とが設けられている。即ち、吐出消音室６２は吐出消音室６２を画成する壁としての上部カバー６６、吐出消音室６４は吐出消音室６４を画成する壁としての下部カバー６８にて閉塞される。そして、上部カバー６６の上方には、上部カバー６６と所定間隔を存して、電動要素１４が設けられている。
【００１７】
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を貫通する図示しない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ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００１８】
ここで、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。
【００１９】
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（上側の吸込通路は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上方（電動要素１４の下方に略対応する位置）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。
【００２０】
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通路としての冷媒導入管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の上方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内と連通する。
【００２１】
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の他端は図示しないアキュムレータ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。
【００２２】
前記アキュムレータ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ブラケット１４７に図示しないアキュムレータ側のブラケットを介して取り付けられている。
【００２３】
次に、図２は本発明を適用した冷媒回路装置の実施例としての給湯装置１５３の冷媒回路図を示している。上述した多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は図２に示す給湯装置１５３の冷媒回路の一部を構成する。
【００２４】
即ち、多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６はガスクーラ１５４の入口に接続しており、このガスクーラ１５４は水を加熱して温水を生成するため、給湯装置１５３の図示しない貯湯タンクに設けられている。ガスクーラ１５４を出た配管は減圧装置としての膨張弁（第１の電子式膨張弁）１５６を経て蒸発器１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は前記アキュムレータ（図２では示さない）を介して冷媒導入管９４に接続される。
【００２５】
また、密閉容器１２内の冷媒を第２の回転圧縮要素３４に導入するための冷媒導入管（冷媒通路）９２の途中からは、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスを蒸発器１５７に供給するためのバイパス回路としてのバイパス配管１５８が分岐して設けられている。そして、このバイパス配管１５８は、流量制御弁（第２の電子式膨張弁）１５９を介し、膨張弁１５６と蒸発器１５７の間の配管に接続されている。
【００２６】
尚、前記流量制御弁１５９は、バイパス配管１５８を通って蒸発器１５７に供給される冷媒の流量を制御するために設けられたものであり、この流量制御弁１５９の開度は全閉から全開の間で制御手段としての制御装置１６０により制御される。また、前述した膨張弁１５６の開度も全開を含めて前記制御装置１６０により制御される。
【００２７】
ここで、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力は外気温による影響を受けて変化する。特に、第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力は外気温が高くなると上昇するため、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力も外気温の上昇に伴って高くなり、最終的には第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を越えてしまう場合もある。
【００２８】
制御装置１６０は、例えば図示しない外気温度センサー等により外気温を検出する機能を備えると共に、このような外気温と、第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力（低圧）、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力（中間圧）、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力（高圧）との相関関係を予め保有しており、外気温に基づいて第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力（中間圧）及び第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を推定することにより、流量制御弁１５９の開度を制御する。
【００２９】
即ち、外気温度センサーの検出により外気温が上昇して第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に達し、若しくは、近づいたと判断した場合、制御装置１６０により流量制御弁１５９は全閉状態から開放し始めると共に、当該外気温から予測された第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて徐々に開度を増大させる。
【００３０】
流量制御弁１５９が開放されると、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内に吐出された冷媒ガスの一部は、冷媒導入管９２からバイパス配管１５８を通って、蒸発器１５７に供給されるようになる。また、前記外気温から推定された第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて制御装置１６０により流量制御弁１５９は更に開放されるため、バイパス配管１５８を通って蒸発器１５７に供給される冷媒の流量は増大する。即ち、外気温の上昇に伴い制御装置１６０により流量制御弁１５９を介して蒸発器１５７に供給する冷媒の流量を増大させることができるようになる。
【００３１】
これにより、高外気温時に異常上昇した中間圧の冷媒ガスを蒸発器１５７に逃がすことで、中間圧の冷媒ガスの圧力を下げることができるようになり、中間圧と高圧の圧力逆転を防ぐことができるようになる。それにより第２の回転圧縮要素３４のベーン飛びが生じて動作が不安定となったり、ベーン５０の異常摩耗や騒音が発生する不都合を未然に回避することができるようになり、コンプレッサの信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００３２】
また、除霜運転時になると制御装置１６０により流量制御弁１５９及び膨張弁１５６が全開とされる。これにより、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、ガスクーラ１５４を通過し、制御装置１６０により全開とされた膨張弁１５６を通って供給される高圧の冷媒ガスに加えて、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスも蒸発器１５７に供給することができるようになるので、蒸発器１５７に発生した着霜を、より効果的に除霜することことができるようになる。また、除霜中における第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側と第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側との間の圧力逆転も防止されるようになる。
【００３３】
以上の構成で次に動作を説明する。尚、通常の加熱運転時において流量制御弁１５９は制御装置１６０により閉じられており、膨張弁１５６は制御装置１６０により減圧作用を発揮できるように開閉制御される。
【００３４】
そして、ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００３５】
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下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、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。
【００３６】
ここで、外気温が低く第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力も低い状況では、前述の如く制御装置１６０により流量制御弁１５９は閉じられているので、中間圧の冷媒ガスはスリーブ１４４の冷媒導入管９２から出て、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由し、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。
【００３７】
一方、外気温が上昇して制御装置１６０により第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に達し、若しくは近づいたと推定されると、流量制御弁１５９が前述の如く徐々に開かれるので、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の冷媒ガスの一部がスリーブ１４４の冷媒導入管９２からバイパス配管１５８通り、流量制御弁１５９を介し、蒸発器１５７に供給される。また、外気温が更に上昇した場合には、制御装置１６０により流量制御弁１５９が更に開放されて、バイパス配管１５８を通過する冷媒ガスの流量が増加する。これにより、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスの圧力は低下するので、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４それぞれの冷媒吐出側の圧力における逆転現象は回避される。
【００３８】
一方、外気温が例えば所定温度に低下すると、制御装置１６０により流量制御弁１５９が閉じられ、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは全てスリーブ１４４の冷媒導入管９２から出て、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８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ようになる。
【００３９】
第２の回転圧縮要素３４に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に構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。このときの冷媒温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスはガスクーラ１５４から放熱し、貯湯タンク内の水を加熱して約＋９０℃の温水を生成する。
【００４０】
このガスクーラ１５４において冷媒自体は冷却され、ガスクーラ１５４を出る。そして、膨張弁１５６で減圧された後、蒸発器１５７に流入して蒸発し（このときに周囲から吸熱する）、図示しないアキュムレータを経て冷媒導入管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。
【００４１】
また、このような加熱運転で蒸発器１５７に着霜が生成すると、制御装置１６０は定期的に或いは任意の指示操作に基づいて膨張弁１５６及び流量制御弁１５９を全開として蒸発器１５７の除霜運転を実行する。これにより、第２の回転圧縮要素３４から吐出された高温高圧の冷媒ガスは冷媒導入管９６、ガスクーラ１５４、膨張弁１５６（全開状態）を経て流れるものと、第１の回転圧縮要素３２から吐出された密閉容器１２内の冷媒ガスは冷媒導入管９２、バイパス配管１５８、流量制御弁１５９（全開状態）を経て、膨張弁１５６の下流側に流れるものとの両方の流れにより、何れも減圧されること無く直接蒸発器１５７に流入する。係る高温冷媒ガスの流入によって蒸発器１５７は加熱され、着霜は融解除去されていく。
【００４２】
係る除霜運転は、例えば蒸発器１５７の所定の除霜終了温度、時間などにより終了する。制御装置１６０は除霜が終了すると、流量制御弁１５９を閉じると共に、膨張弁１５６も通常の減圧作用が発揮できるように制御し、通常の加熱運転に復帰することになる。
【００４３】
このように、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒を蒸発器１５７に供給するためのバイパス配管１５８と、このバイパス配管１５８を流れる冷媒の流量を制御可能な流量制御弁１５９と、この流量制御弁１５９及び減圧装置としての膨張弁１５６を制御する制御装置１６０とを備え、この制御装置１６０は、常には流量制御弁１５９を閉じており、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて、当該流量制御弁１５９によりバイパス配管１５８を流れる冷媒流量を増大させるようにしたので、中間圧と高圧の圧力逆転を回避することができるようになり、第２の回転圧縮要素３４の不安定な運転状況を回避することができるようになるため、コンプレッサの信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００４４】
即ち、制御装置１６０は、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に、流量制御弁１５９を開放するものとしたので、中間圧と高圧の圧力逆転をより確実に回避することができるようになるものである。
【００４５】
特に、制御装置１６０は、蒸発器１５７の除霜時に膨張弁１５６と流量制御弁１５９を全開とするようにしたので、蒸発器１５７に生じた着霜を中間圧の冷媒ガスと第２の回転圧縮要素３４で圧縮された冷媒ガスとの両方で除霜することができるようになり、蒸発器１５７に発生した着霜をより効果的に除霜することができるようになると共に、第２の回転圧縮要素３４における吸込と吐出の間で圧力逆転が発生する不都合も回避できるようになる。
【００４６】
尚、実施例で制御装置１６０が図示しない外気温度センサーにより外気温を検出することによって第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力及び第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を推定したが、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吸入側に圧力センサーを設けて、当該圧力センサーにより第１の回転圧縮要素３２の冷媒吸入側の圧力を検出して第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力及び第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を推定するものであっても差し支えない。また、各圧縮要素３２、３４の冷媒吐出側の圧力を直接検出して制御するものであってもよい。
【００４７】
また、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に達した場合、若しくは、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に流量制御弁１５９の開閉を制御するものとしたが、それに限らず、制御装置１６０が所定圧力になった場合、例えば密閉容器１２内の圧力が当該密閉容器１２の許容圧力に達した場合、若しくは、当該許容圧力に近づいた場合に、流量制御弁１５９を開放するようにしてもよい。係る場合には、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇により、密閉容器１２内の圧力が密閉容器１２の圧力の許容限界を超えてしまう不都合も未然に回避することができるようになるので、中間圧の上昇により密閉容器１２の破壊やガスリークが発生する不都合を回避可能となる。
【００４８】
尚、実施例では冷媒として二酸化炭素を使用したが、これに限らず二酸化炭素のような高低圧差の大きい冷媒を用いても本発明は有効である。
【００４９】
更に、実施例では多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０を給湯装置１５３の冷媒回路装置に用いたが、これに限らず、室内の暖房用などに用いても本発明は有効である。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサと、この多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素から吐出された冷媒が流入するガスクーラと、このガスクーラの出口側に接続された減圧装置と、この減圧装置の出口側に接続された蒸発器とを備えて構成され、この蒸発器から出た冷媒を第１の回転圧縮要素にて圧縮する冷媒回路装置において、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒を蒸発器に供給するためのバイパス回路と、このバイパス回路を流れる冷媒の流量を制御可能な流量制御弁と、この流量制御弁及び減圧装置を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、常には流量制御弁を閉じており、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて、当該流量制御弁により前記バイパス回路を流れる冷媒流量を増大させるようにしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が上昇した場合には、流量制御弁により第１の回転圧縮要素の吐出冷媒をバイパス回路を介して蒸発器に逃がすことが可能となる。これにより、例えば高外気温時などに第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が異常に上昇してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
【００５１】
また、請求項２の発明によれば上記に加えて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスは密閉容器内に吐出され、第２の回転圧縮要素はこの密閉容器内の冷媒ガスを吸引すると共に、制御手段は、密閉容器内の圧力が所定圧力になった場合に、流量制御弁を開放するので、例えば密閉容器内の圧力が当該密閉容器の許容圧力に近づいた場合に流量制御弁を開放するものとすれば、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇により、密閉容器内の圧力が密閉容器の圧力の許容限界を超えてしまう不都合も未然に回避することができるようになるものである。
【００５２】
更に、請求項３の発明によれば請求項１の発明に加えて、制御手段は、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より高くなった場合、若しくは第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に、流量制御弁を開放するものとしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転を回避し、第２の回転圧縮要素が動作不安定に陥る不都合を未然に回避することができるようになるものである。
【００５３】
特に、請求項４の発明によれば上記に加えて制御手段は、蒸発器の除霜時に減圧装置と流量制御弁を全開とするようにしたので、蒸発器に生じた着霜を第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスと、第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスの双方で除霜することができるようになり、蒸発器に成長した着霜をより効果的に除霜しながら、除霜中における第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転も回避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】本発明に適応する実施例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】本発明を適応した冷媒回路装置の実施例としての給湯装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１０ 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
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
９２ 冷媒導入管
９４ 冷媒導入管
９６ 冷媒吐出管
１５３ 給湯装置（冷媒回路装置）
１５４ ガスクーラ
１５６ 膨張弁
１５７ 蒸発器
１５８ バイパス配管（バイパス回路）
１５９ 流量制御弁
１６０ 制御装置（制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサを使用した冷媒回路装置に関するものである。
【０００２】
従来のこの種冷媒回路装置、特に内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサを用いた冷媒回路装置では、多段圧縮式ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て冷媒回路装置を構成するガスクーラなどの放熱器に流入し、放熱して加熱作用を発揮した後、膨張弁（減圧装置）で絞られて蒸発器に入り、そこで吸熱して蒸発し、その後、第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
係る多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として用いた場合、高圧となる第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側で１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧとなり、これが密閉容器内の中間圧となる。尚、第１の回転圧縮要素の吸込圧力（低圧）は４ＭＰａＧ程度である。
【０００４】
このような多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、外気温が高くなって冷媒の蒸発温度が高くなると、第１の回転圧縮要素の吸込圧力も上昇してくる。そのため、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力（１段目吐出圧力）も高くなってしまい、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力（２段目吐出圧力）より上昇して、中間圧と高圧との圧力逆転が生じる危険性がある。このような状況となると、第２の回転圧縮要素のベーン飛びが発生し、第２の回転圧縮要素の運転が不安定となる問題が生じる。また、密閉容器内の圧力も高くなるため、密閉容器の許容限界を超えてしまうと云う問題もあった。
【０００５】
本発明は、係る技術的課題を解決するために成されたものであり、多段圧縮式ロータリコンプレッサを使用する冷媒回路装置において、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力の異常上昇を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサと、この多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素から吐出された冷媒が流入するガスクーラと、このガスクーラの出口側に接続された減圧装置と、この減圧装置の出口側に接続された蒸発器とを備えて構成され、この蒸発器から出た冷媒を第１の回転圧縮要素にて圧縮する冷媒回路装置であって、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒を蒸発器に供給するためのバイパス回路と、このバイパス回路を流れる冷媒の流量を制御可能な流量制御弁と、この流量制御弁及び減圧装置を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、常には流量制御弁を閉じており、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて、当該流量制御弁により前記バイパス回路を流れる冷媒流量を増大させるようにしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が上昇した場合には、流量制御弁により第１の回転圧縮要素の吐出冷媒をバイパス回路を介して蒸発器に逃がすことが可能となる。これにより、例えば高外気温時などに第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が異常に上昇してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
【０００７】
また、請求項２の発明では上記に加えて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスは密閉容器内に吐出され、第２の回転圧縮要素はこの密閉容器内の冷媒ガスを吸引すると共に、制御手段は、密閉容器内の圧力が所定圧力になった場合に、流量制御弁を開放するので、例えば密閉容器内の圧力が当該密閉容器の許容圧力に近づいた場合に流量制御弁を開放するものとすれば、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇により、密閉容器内の圧力が密閉容器の圧力の許容限界を超えてしまう不都合も未然に回避することができるようになるものである。
【０００８】
更に、請求項３の発明では請求項１の発明に加えて、制御手段は、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より高くなった場合、若しくは第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に、流量制御弁を開放するものとしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転を回避し、第２の回転圧縮要素が動作不安定に陥る不都合を未然に回避することができるようになるものである。
【０００９】
特に、請求項４の発明では上記に加えて制御手段は、蒸発器の除霜時に減圧装置と流量制御弁を全開とするようにしたので、蒸発器に生じた着霜を第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスと、第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスの双方で除霜することができるようになり、蒸発器に成長した着霜をより効果的に除霜しながら、除霜中における第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転も回避することができるようになるものである。
【００１０】
【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は本発明に使用する多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素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の縦断面図を示している。
【００１１】
この図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型の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）、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。
【００１２】
密閉容器１２は、底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されている。更に、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形状の取付孔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が溶接固定されている。
【００１３】
前記電動要素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の内側に若干の隙間を設けて挿入配置されたロータ２４とからなり、このロータ２４には中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６が固定されている。
【００１４】
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とにより構成されている。また、ロータ２４は電磁鋼板の積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。
【００１５】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が狭持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、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に嵌合され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上下ベーン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。
【００１６】
また、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、上部支持部材５４及び下部支持部材５６の凹陥部を壁としてのカバーによって閉塞することにより形成された吐出消音室６２、６４とが設けられている。即ち、吐出消音室６２は吐出消音室６２を画成する壁としての上部カバー６６、吐出消音室６４は吐出消音室６４を画成する壁としての下部カバー６８にて閉塞される。そして、上部カバー６６の上方には、上部カバー６６と所定間隔を存して、電動要素１４が設けられている。
【００１７】
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を貫通する図示しない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ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００１８】
ここで、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。
【００１９】
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（上側の吸込通路は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上方（電動要素１４の下方に略対応する位置）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。
【００２０】
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通路としての冷媒導入管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の上方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内と連通する。
【００２１】
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の他端は図示しないアキュムレータ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。
【００２２】
前記アキュムレータ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ブラケット１４７に図示しないアキュムレータ側のブラケットを介して取り付けられている。
【００２３】
次に、図２は本発明を適用した冷媒回路装置の実施例としての給湯装置１５３の冷媒回路図を示している。上述した多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は図２に示す給湯装置１５３の冷媒回路の一部を構成する。
【００２４】
即ち、多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６はガスクーラ１５４の入口に接続しており、このガスクーラ１５４は水を加熱して温水を生成するため、給湯装置１５３の図示しない貯湯タンクに設けられている。ガスクーラ１５４を出た配管は減圧装置としての膨張弁（第１の電子式膨張弁）１５６を経て蒸発器１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は前記アキュムレータ（図２では示さない）を介して冷媒導入管９４に接続される。
【００２５】
また、密閉容器１２内の冷媒を第２の回転圧縮要素３４に導入するための冷媒導入管（冷媒通路）９２の途中からは、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスを蒸発器１５７に供給するためのバイパス回路としてのバイパス配管１５８が分岐して設けられている。そして、このバイパス配管１５８は、流量制御弁（第２の電子式膨張弁）１５９を介し、膨張弁１５６と蒸発器１５７の間の配管に接続されている。
【００２６】
尚、前記流量制御弁１５９は、バイパス配管１５８を通って蒸発器１５７に供給される冷媒の流量を制御するために設けられたものであり、この流量制御弁１５９の開度は全閉から全開の間で制御手段としての制御装置１６０により制御される。また、前述した膨張弁１５６の開度も全開を含めて前記制御装置１６０により制御される。
【００２７】
ここで、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力は外気温による影響を受けて変化する。特に、第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力は外気温が高くなると上昇するため、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力も外気温の上昇に伴って高くなり、最終的には第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を越えてしまう場合もある。
【００２８】
制御装置１６０は、例えば図示しない外気温度センサー等により外気温を検出する機能を備えると共に、このような外気温と、第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力（低圧）、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力（中間圧）、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力（高圧）との相関関係を予め保有しており、外気温に基づいて第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力（中間圧）及び第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を推定することにより、流量制御弁１５９の開度を制御する。
【００２９】
即ち、外気温度センサーの検出により外気温が上昇して第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に達し、若しくは、近づいたと判断した場合、制御装置１６０により流量制御弁１５９は全閉状態から開放し始めると共に、当該外気温から予測された第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて徐々に開度を増大させる。
【００３０】
流量制御弁１５９が開放されると、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内に吐出された冷媒ガスの一部は、冷媒導入管９２からバイパス配管１５８を通って、蒸発器１５７に供給されるようになる。また、前記外気温から推定された第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて制御装置１６０により流量制御弁１５９は更に開放されるため、バイパス配管１５８を通って蒸発器１５７に供給される冷媒の流量は増大する。即ち、外気温の上昇に伴い制御装置１６０により流量制御弁１５９を介して蒸発器１５７に供給する冷媒の流量を増大させることができるようになる。
【００３１】
これにより、高外気温時に異常上昇した中間圧の冷媒ガスを蒸発器１５７に逃がすことで、中間圧の冷媒ガスの圧力を下げることができるようになり、中間圧と高圧の圧力逆転を防ぐことができるようになる。それにより第２の回転圧縮要素３４のベーン飛びが生じて動作が不安定となったり、ベーン５０の異常摩耗や騒音が発生する不都合を未然に回避することができるようになり、コンプレッサの信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００３２】
また、除霜運転時になると制御装置１６０により流量制御弁１５９及び膨張弁１５６が全開とされる。これにより、第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、ガスクーラ１５４を通過し、制御装置１６０により全開とされた膨張弁１５６を通って供給される高圧の冷媒ガスに加えて、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスも蒸発器１５７に供給することができるようになるので、蒸発器１５７に発生した着霜を、より効果的に除霜することことができるようになる。また、除霜中における第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側と第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側との間の圧力逆転も防止されるようになる。
【００３３】
以上の構成で次に動作を説明する。尚、通常の加熱運転時において流量制御弁１５９は制御装置１６０により閉じられており、膨張弁１５６は制御装置１６０により減圧作用を発揮できるように開閉制御される。
【００３４】
そして、ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００３５】
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下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、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。
【００３６】
ここで、外気温が低く第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力も低い状況では、前述の如く制御装置１６０により流量制御弁１５９は閉じられているので、中間圧の冷媒ガスはスリーブ１４４の冷媒導入管９２から出て、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由し、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。
【００３７】
一方、外気温が上昇して制御装置１６０により第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に達し、若しくは近づいたと推定されると、流量制御弁１５９が前述の如く徐々に開かれるので、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の冷媒ガスの一部がスリーブ１４４の冷媒導入管９２からバイパス配管１５８通り、流量制御弁１５９を介し、蒸発器１５７に供給される。また、外気温が更に上昇した場合には、制御装置１６０により流量制御弁１５９が更に開放されて、バイパス配管１５８を通過する冷媒ガスの流量が増加する。これにより、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスの圧力は低下するので、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４それぞれの冷媒吐出側の圧力における逆転現象は回避される。
【００３８】
一方、外気温が例えば所定温度に低下すると、制御装置１６０により流量制御弁１５９が閉じられ、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは全てスリーブ１４４の冷媒導入管９２から出て、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８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ようになる。
【００３９】
第２の回転圧縮要素３４に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に構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。このときの冷媒温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスはガスクーラ１５４から放熱し、貯湯タンク内の水を加熱して約＋９０℃の温水を生成する。
【００４０】
このガスクーラ１５４において冷媒自体は冷却され、ガスクーラ１５４を出る。そして、膨張弁１５６で減圧された後、蒸発器１５７に流入して蒸発し（このときに周囲から吸熱する）、図示しないアキュムレータを経て冷媒導入管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。
【００４１】
また、このような加熱運転で蒸発器１５７に着霜が生成すると、制御装置１６０は定期的に或いは任意の指示操作に基づいて膨張弁１５６及び流量制御弁１５９を全開として蒸発器１５７の除霜運転を実行する。これにより、第２の回転圧縮要素３４から吐出された高温高圧の冷媒ガスは冷媒導入管９６、ガスクーラ１５４、膨張弁１５６（全開状態）を経て流れるものと、第１の回転圧縮要素３２から吐出された密閉容器１２内の冷媒ガスは冷媒導入管９２、バイパス配管１５８、流量制御弁１５９（全開状態）を経て、膨張弁１５６の下流側に流れるものとの両方の流れにより、何れも減圧されること無く直接蒸発器１５７に流入する。係る高温冷媒ガスの流入によって蒸発器１５７は加熱され、着霜は融解除去されていく。
【００４２】
係る除霜運転は、例えば蒸発器１５７の所定の除霜終了温度、時間などにより終了する。制御装置１６０は除霜が終了すると、流量制御弁１５９を閉じると共に、膨張弁１５６も通常の減圧作用が発揮できるように制御し、通常の加熱運転に復帰することになる。
【００４３】
このように、第１の回転圧縮要素３２から吐出された冷媒を蒸発器１５７に供給するためのバイパス配管１５８と、このバイパス配管１５８を流れる冷媒の流量を制御可能な流量制御弁１５９と、この流量制御弁１５９及び減圧装置としての膨張弁１５６を制御する制御装置１６０とを備え、この制御装置１６０は、常には流量制御弁１５９を閉じており、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて、当該流量制御弁１５９によりバイパス配管１５８を流れる冷媒流量を増大させるようにしたので、中間圧と高圧の圧力逆転を回避することができるようになり、第２の回転圧縮要素３４の不安定な運転状況を回避することができるようになるため、コンプレッサの信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００４４】
即ち、制御装置１６０は、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に、流量制御弁１５９を開放するものとしたので、中間圧と高圧の圧力逆転をより確実に回避することができるようになるものである。
【００４５】
特に、制御装置１６０は、蒸発器１５７の除霜時に膨張弁１５６と流量制御弁１５９を全開とするようにしたので、蒸発器１５７に生じた着霜を中間圧の冷媒ガスと第２の回転圧縮要素３４で圧縮された冷媒ガスとの両方で除霜することができるようになり、蒸発器１５７に発生した着霜をより効果的に除霜することができるようになると共に、第２の回転圧縮要素３４における吸込と吐出の間で圧力逆転が発生する不都合も回避できるようになる。
【００４６】
尚、実施例で制御装置１６０が図示しない外気温度センサーにより外気温を検出することによって第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力及び第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を推定したが、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吸入側に圧力センサーを設けて、当該圧力センサーにより第１の回転圧縮要素３２の冷媒吸入側の圧力を検出して第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力及び第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力を推定するものであっても差し支えない。また、各圧縮要素３２、３４の冷媒吐出側の圧力を直接検出して制御するものであってもよい。
【００４７】
また、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に達した場合、若しくは、第２の回転圧縮要素３４の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に流量制御弁１５９の開閉を制御するものとしたが、それに限らず、制御装置１６０が所定圧力になった場合、例えば密閉容器１２内の圧力が当該密閉容器１２の許容圧力に達した場合、若しくは、当該許容圧力に近づいた場合に、流量制御弁１５９を開放するようにしてもよい。係る場合には、第１の回転圧縮要素３２の冷媒吐出側の圧力上昇により、密閉容器１２内の圧力が密閉容器１２の圧力の許容限界を超えてしまう不都合も未然に回避することができるようになるので、中間圧の上昇により密閉容器１２の破壊やガスリークが発生する不都合を回避可能となる。
【００４８】
尚、実施例では冷媒として二酸化炭素を使用したが、これに限らず二酸化炭素のような高低圧差の大きい冷媒を用いても本発明は有効である。
【００４９】
更に、実施例では多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０を給湯装置１５３の冷媒回路装置に用いたが、これに限らず、室内の暖房用などに用いても本発明は有効である。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサと、この多段圧縮式ロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素から吐出された冷媒が流入するガスクーラと、このガスクーラの出口側に接続された減圧装置と、この減圧装置の出口側に接続された蒸発器とを備えて構成され、この蒸発器から出た冷媒を第１の回転圧縮要素にて圧縮する冷媒回路装置において、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒を蒸発器に供給するためのバイパス回路と、このバイパス回路を流れる冷媒の流量を制御可能な流量制御弁と、この流量制御弁及び減圧装置を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、常には流量制御弁を閉じており、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて、当該流量制御弁により前記バイパス回路を流れる冷媒流量を増大させるようにしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が上昇した場合には、流量制御弁により第１の回転圧縮要素の吐出冷媒をバイパス回路を介して蒸発器に逃がすことが可能となる。これにより、例えば高外気温時などに第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が異常に上昇してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
【００５１】
また、請求項２の発明によれば上記に加えて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスは密閉容器内に吐出され、第２の回転圧縮要素はこの密閉容器内の冷媒ガスを吸引すると共に、制御手段は、密閉容器内の圧力が所定圧力になった場合に、流量制御弁を開放するので、例えば密閉容器内の圧力が当該密閉容器の許容圧力に近づいた場合に流量制御弁を開放するものとすれば、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇により、密閉容器内の圧力が密閉容器の圧力の許容限界を超えてしまう不都合も未然に回避することができるようになるものである。
【００５２】
更に、請求項３の発明によれば請求項１の発明に加えて、制御手段は、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より高くなった場合、若しくは第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に、流量制御弁を開放するものとしたので、第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転を回避し、第２の回転圧縮要素が動作不安定に陥る不都合を未然に回避することができるようになるものである。
【００５３】
特に、請求項４の発明によれば上記に加えて制御手段は、蒸発器の除霜時に減圧装置と流量制御弁を全開とするようにしたので、蒸発器に生じた着霜を第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスと、第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスの双方で除霜することができるようになり、蒸発器に成長した着霜をより効果的に除霜しながら、除霜中における第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側と第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側との間の圧力逆転も回避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】本発明に適応する実施例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】本発明を適応した冷媒回路装置の実施例としての給湯装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１０ 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
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
９２ 冷媒導入管
９４ 冷媒導入管
９６ 冷媒吐出管
１５３ 給湯装置（冷媒回路装置）
１５４ ガスクーラ
１５６ 膨張弁
１５７ 蒸発器
１５８ バイパス配管（バイパス回路）
１５９ 流量制御弁
１６０ 制御装置（制御手段）
Claims (4)
- 密閉容器内に電動要素及び該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサと、該多段圧縮式ロータリコンプレッサの前記第２の回転圧縮要素から吐出された冷媒が流入するガスクーラと、該ガスクーラの出口側に接続された減圧装置と、該減圧装置の出口側に接続された蒸発器とを備えて構成され、該蒸発器から出た冷媒を前記第１の回転圧縮要素にて圧縮する冷媒回路装置において、
前記第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒を前記蒸発器に供給するためのバイパス回路と、
該バイパス回路を流れる冷媒の流量を制御可能な流量制御弁と、
該流量制御弁及び前記減圧装置を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、常には前記流量制御弁を閉じており、前記第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力上昇に応じて、前記流量制御弁により前記バイパス回路を流れる冷媒流量を増大させることを特徴とする冷媒回路装置。 - 前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスは前記密閉容器内に吐出され、前記第２の回転圧縮要素は該密閉容器内の冷媒ガスを吸引すると共に、
前記制御手段は、前記密閉容器内の圧力が所定圧力になった場合に、前記流量制御弁を開放することを特徴とする請求項１の冷媒回路装置。 - 前記制御手段は、前記第１の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力より高くなった場合、若しくは、第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力に近づいた場合に、前記流量制御弁を開放することを特徴とする請求項１の冷媒回路装置。
- 前記制御手段は、前記蒸発器の除霜時に前記減圧装置と前記流量制御弁を全開とすることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の冷媒回路装置。
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