JP4241127B2 - Transcritical refrigerant cycle equipment - Google Patents
Transcritical refrigerant cycle equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP4241127B2 JP4241127B2 JP2003083061A JP2003083061A JP4241127B2 JP 4241127 B2 JP4241127 B2 JP 4241127B2 JP 2003083061 A JP2003083061 A JP 2003083061A JP 2003083061 A JP2003083061 A JP 2003083061A JP 4241127 B2 JP4241127 B2 JP 4241127B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compressor
- pressure side
- refrigerant
- temperature
- rotational speed
- 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
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C18/356—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
- F04C18/3562—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation
- F04C18/3564—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/008—Hermetic pumps
-
- 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
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
-
- 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
-
- 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
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/021—Inverters therefor
-
- 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
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
-
- 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
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
- F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor
-
- 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
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
- F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
-
- 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
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
-
- 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
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置及び蒸発器を順次環状に配管接続して成り、高圧側が超臨界圧力となる遷臨界冷媒サイクル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の地球環境破壊問題を解決するため、この種冷凍・空調用の冷媒サイクル装置においてもオゾン層破壊の危険性の高いフロン系冷媒を用いることが禁止若しくは規制されるように成ってきている。そこで、自然冷媒の一つである二酸化炭素を用いた冷媒サイクル装置が開発されてきている(例えば、特許文献1参照)。係る二酸化炭素のような自然物質を冷媒として使用した場合、その臨界温度が極めて低いために高圧側は臨界圧力未満とはならず、専ら超臨界圧力にて運転されることになる。
【0003】
【特許文献1】
特公平7−18602号公報
【0004】
ところで、係る冷媒サイクル装置では高圧側における冷媒の放熱を促進し、また、低圧側における冷媒の過熱を行うために、内部熱交換器が使用される。この内熱交換器は、冷媒サイクル装置のガスクーラを出た高圧側冷媒と、蒸発器を出た低圧側冷媒とを熱交換させ、減圧装置に入る高圧側冷媒温度を低下させると共に、圧縮機に吸い込まれる低圧側冷媒の過熱度をとる。これにより、アキュムレータを設けること無く圧縮機に液冷媒が吸い込まれる不都合を回避できるものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば圧縮機の起動後、その回転数を上昇させていく過程において高圧側冷媒の温度が依然高くなっていない段階では、ある回転数域において、内部熱交換器を経て圧縮機に吸い込まれる低圧側冷媒に対する内部熱交換器における高圧側冷媒の加熱能力が不足する状況が生じる。
【0006】
同じことは定常運転中に圧縮機の回転数を上昇させていく過程や圧縮機の回転数を低下させていく過程においても生じる。即ち、圧縮機の回転数を低下させると内部熱交換器における高圧側冷媒の低圧側冷媒に対する加熱能力も低下するからである。このような状況となると、低圧側冷媒の十分な過熱度をとることができなくなり、圧縮機に液冷媒が吸い込まれて所謂液圧縮が発生する問題が生じる。
【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、内部熱交換器を備えた遷臨界冷媒サイクル装置において、圧縮機の回転数を上昇させ、或いは、低下させる際に生じる圧縮機の液圧縮を効果的に防止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、請求項1の発明では、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置及び蒸発器を順次環状に配管接続して成り、ガスクーラから出た高圧側冷媒と蒸発器から出た低圧側冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器を備え、高圧側が超臨界圧力となる遷臨界冷媒サイクル装置において、圧縮機の回転数を制御する制御装置を備え、該制御装置は、内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、圧縮機の回転数を制御すると共に、前記圧縮機の回転数を上昇させる過程において、指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させるので、圧縮機の回転数を上昇させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮の発生を未然に回避することが可能となる。また、高圧側の圧力が異常に上昇する不都合も回避できるので、信頼性も向上する。
【0009】
特に、請求項2の如く高圧側冷媒の圧力が上昇した場合、圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させ、或いは、当該圧縮機を停止させれば、起動時における高圧側圧力の異常上昇を確実に防止できるようになる。これは特に請求項5の如く圧力が高くなる二酸化炭素を冷媒として使用する場合には極めて有効となる。
【0010】
請求項3の発明では、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置及び蒸発器を順次環状に配管接続して成り、ガスクーラから出た高圧側冷媒と蒸発器から出た低圧側冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器を備え、高圧側が超臨界圧力となる遷臨界冷媒サイクル装置において、圧縮機の回転数を制御する制御装置を備え、該制御装置は、内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、圧縮機の回転数を制御すると共に、圧縮機の回転数を低下させる過程において、指標の所定範囲内で当 該圧縮機の回転数低下を禁止し、若しくは、回転数を上昇させるので、圧縮機の回転数を低下させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮を回避することができるようになる。
【0011】
請求項4の発明では、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置及び蒸発器を順次環状に配管接続して成り、ガスクーラから出た高圧側冷媒と蒸発器から出た低圧側冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器を備え、高圧側が超臨界圧力となる遷臨界冷媒サイクル装置において、圧縮機の回転数を制御する制御装置を備え、該制御装置は、内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、圧縮機の回転数を制御すると共に、圧縮機の回転数を上昇させる過程において、指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させ、圧縮機の回転数を低下させる過程においては、指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数低下を禁止し、若しくは、回転数を上昇させるので、圧縮機の回転数を上昇させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮の発生を未然に回避することが可能となる。また、高圧側の圧力が異常に上昇する不都合も回避できるので、信頼性も向上する。
【0012】
更に、圧縮機の回転数を低下させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮を回避することができるようになる。
【0013】
また、上記各発明において、圧縮機の吐出側冷媒温度や吸込側冷媒温度を前記指標とすれば、内部熱交換器に入る高圧側冷媒の温度、若しくは、当該内部熱交換器を出た低圧側冷媒の温度を的確に判断できる。
【0014】
特に、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づいて圧縮機の吐出側冷媒温度から得られた前記指標の所定範囲を補正すれば、より的確な圧縮機の回転数制御による液圧縮の防止を行うことができるようになる。
【0015】
また、圧縮機の吸込側冷媒温度から前記指標を得る場合にはガスクーラ出口における冷媒の温度に基づいて前記指標の所定範囲を補正することでも圧縮機の回転数上昇を迅速に行いながら圧縮機の液圧縮を防止できるようになる。
【0016】
上記各発明は、特に請求項5の如く圧力が高くなる二酸化炭素を冷媒として使用する場合には極めて有効となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明の遷臨界冷媒サイクル装置に使用する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(何れも圧縮要素の一例である)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の縦断側面図である。尚、実施例の遷臨界冷媒サイクル装置は高圧側が超臨界圧力となる。
【0018】
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多段圧縮式ロータリコンプレッサ(本発明のコンプレッサに相当)で、この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。
【0019】
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、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はステータ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により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にて構成されている。
【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(上部支持部材54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吐出管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。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。
【0025】
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。
【0026】
密閉容器12を構成する容器本体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。
【0027】
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。
【0028】
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の他端は内部熱交換器160の出口に接続される。また、スリーブ143内には冷媒吐出管96が挿入接続され、この冷媒吐出管96の一端は吐出消音室62と連通する。
【0029】
次に、図2は本発明の遷臨界冷媒サイクル装置をカーエアコン(空気調和機)に適用した場合の冷媒回路を示しており、上述したロータリコンプレッサ10は図2に示すカーエアコンの冷媒回路の一部を構成する。即ち、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の入口に接続される。このガスクーラ154を出た配管は内部熱交換器160を介して電動式の膨張弁156(減圧装置)を経て、エバポレータ(蒸発器)157の入口に至り、エバポレータ157の出口は内部熱交換器160を介して冷媒導入管94に接続される。
【0030】
また、図2中102は制御装置としての汎用マイクロコンピュータから成るコントローラであり、103は冷媒導入管94に取り付けられた温度センサである。また、104は冷媒吐出管96に取り付けられた温度センサである。冷媒導入管94にはロータリコンプレッサ10の第1の回転圧縮要素32に吸い込まれる冷媒が通過する。温度センサ103はこの吸込冷媒の温度(吸込側冷媒温度)を検出する。
【0031】
一方、温度センサ104は冷媒吐出管96を通過する冷媒ガスの温度、即ち、ロータリコンプレッサ10の第2の回転圧縮要素34の吐出側冷媒温度を検出する。また、105はガスクーラ154の出口側に設けられた圧力センサであり、高圧側冷媒圧力を検出する。また、106はエバポレータ157に取り付けられた温度センサであり、エバポレータ157における冷媒の蒸発温度を検出する。
【0032】
これら温度センサ103、104、106及び圧力センサ105の出力はコントローラ102に入力されている。そして、コントローラ102はこれらセンサ103〜106の出力に基づき、前記ロータリコンプレッサ10(の電動要素14)の回転数(Hz)を制御するものである。
【0033】
以上の構成で次に図3乃至図5を参照しながら動作を説明する。コントローラ102はターミナル20及び図示しない配線を介して電動要素14のステータコイル28に通電し、電動要素14を起動してロータ24を回転させる。この起動時の回転数制御については後述するが、コントローラ102は停止状態から起動して最終的に起動時目標回転数まで電動要素14の回転数を上昇させていくことになる。
【0034】
ロータ24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。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(定常運転時の圧力は4MPaG程)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(定常運転時の圧力は8MPaG程)となる。
【0035】
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段目の圧縮が行なわれて高圧高温(定常運転時の圧力は12MPaG程)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で放熱された後、内部熱交換器160を通過する。この高圧側では冷媒は超臨界状態の圧力となっており、ガスクーラ154及び内部熱交換器160で冷媒は凝縮せずガス状態のままである。
【0036】
ガスクーラ154から出た高圧側冷媒はこの内部熱交換器160において後述するエバポレータ157から出た低圧側冷媒により冷却される。そして、この内部熱交換器160から出た高圧側冷媒は膨張弁156で絞られ(減圧され)、その過程で液化してエバポレータ157内に流入する。
【0037】
このエバポレータ157内で冷媒は蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮して車室内が冷房されることになる。このエバポレータ157から出た低圧側冷媒は内部熱交換器160に入る。この内部熱交換器160において、低圧側冷媒は前述の如くガスクーラ154から出た高圧側冷媒により加熱される。これにより、低圧側冷媒に所定の過熱度をとり、液冷媒がロータリコンプレッサ10に吸い込まれることを防ぐ。その後、低圧側冷媒は内部熱交換器160から出て冷媒導入管94を通り、ロータリコンプレッサ10の第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。
【0038】
次に、図3を用いてコントローラ102によるロータリコンプレッサ10の起動時の電動要素14の回転数制御について説明する。前述の如くロータリコンプレッサ10の起動時にはコントローラ102は停止状態から電動要素14の回転数を起動時目標回転数まで上昇させていく(図3にL1で示す)。このロータリコンプレッサ10の起動によって温度センサ104が検出する吐出側冷媒温度も上昇していくが(図3にL2で示す)、吐出側冷媒温度の所定の下限温度と上限温度との間の所定範囲に設定されたHzアップ禁止温度帯(図3中ハッチングで示す)を通過する間は、電動要素14の回転数上昇を禁止して下限温度に達したときの回転数を維持する。
【0039】
尚、状況によっては回転数を徐々に下げてもよい)。そして、上限温度を超えた時点で、コントローラ102は再び電動要素14の回転数を上昇させていく制御を実行する。
【0040】
ここで、ロータリコンプレッサ10の起動後、その回転数を上昇させていく過程では、吐出側冷媒温度(L2)も徐々に上昇していくことから、内部熱交換器160に入るガスクーラ154から出た高圧側冷媒の温度、即ち、内部熱交換器160の高圧側冷媒温度も比較的低い状態である。従って、内部熱交換器160において高圧側冷媒が低圧側冷媒を加熱する能力が低いので、そのまま電動要素14の回転数を上昇させ、ロータリコンプレッサ10に吸い込む低圧側冷媒の量を増やしていくと、内部熱交換器160における加熱能力が不足し、低圧側冷媒の過熱度がとれなくなってくる。
【0041】
このような状態に陥ると、ロータリコンプレッサ10の第1の回転圧縮要素32には冷媒導入管94から液冷媒が吸い込まれるようになり、回転圧縮機構部18に損傷が生じてしまう。
【0042】
そこで、実施例では温度センサ104が検出する吐出側冷媒温度を、内部熱交換器160の高圧側冷媒温度を示す指標として用い、上述のHzアップ禁止温度帯では電動要素14の回転数上昇を禁止する(即ち、回転数を維持する。若しくは、低下させる。)ことで、係る高圧側冷媒の加熱能力不足時に、低圧側冷媒の吸込量を削減して液圧縮を防止している。
【0043】
ここで、係るロータリコンプレッサ10の起動時、コントローラ102は圧力センサ105が検出する高圧側冷媒の圧力を監視している。即ち、二酸化炭素を冷媒として用いた冷媒回路では、高圧側の圧力は前述した如く極めて高い値となる。そこで、コントローラ102は圧力センサ105が検出する高圧側冷媒の圧力が所定の既定値(耐圧限界に十分余裕をもった圧力)まで上昇した場合にも、電動要素14の回転数上昇を禁止し、或いは、回転数を低下させる。そして、圧力が既定値より低下した時点で再び回転数上昇を再開する制御を実行し、装置の耐久性と安全性を維持する。
【0044】
次に、車室内が或る程度冷えてくると、コントローラ102によるロータリコンプレッサ10の制御は定常運転状態となってくる。そして、コントローラ102は消費電力削減のために、図4にL3で示すように電動要素14の回転数を低下させていく方向の制御を実行する。この回転数を低下させていく過程では、吐出側冷媒温度(L4)も低下するので、内部熱交換器160に入るガスクーラ154から出た高圧側冷媒の温度、即ち、内部熱交換器160の高圧側冷媒温度も低下していく。従って、内部熱交換器160において高圧側冷媒が低圧側冷媒を加熱する能力も低下するので、そのまま電動要素14の回転数を低下させていくと、内部熱交換器160における加熱能力が不足し、低圧側冷媒の過熱度がとれなくなってくる。
【0045】
このような状態に陥ると、前述同様にロータリコンプレッサ10の第1の回転圧縮要素32には冷媒導入管94から液冷媒が吸い込まれるようになり、回転圧縮機構部18に損傷が生じてしまう。
【0046】
そこで、実施例では温度センサ104が検出する吐出側冷媒温度を、内部熱交換器160の高圧側冷媒温度を示す指標として用い、吐出側冷媒温度の所定の下限温度と上限温度との間の所定範囲に設定されたHzダウン禁止温度帯(図4中ハッチングで示す)を通過する間は、電動要素14の回転数低下を禁止して上限温度に達したときの回転数を維持する。尚、状況によっては回転数を徐々に上昇させてもよい)。そして、下限温度を超えた時点で、コントローラ102は再び電動要素14の回転数を低下させていく制御を実行する。
【0047】
このように、Hzダウン禁止温度帯では電動要素14の回転数低下を禁止する(即ち、回転数を維持する。若しくは、上昇させる。)ことで、係る高圧側冷媒の加熱能力の低下を中断させ、液圧縮の発生を防止する。
【0048】
図5は係るHzダウン禁止温度帯の上限温度と下限温度をエバポレータ157における冷媒の蒸発温度に基づいて補正する方法を示している。即ち、エバポレータ157における冷媒の蒸発温度が低い場合には内部熱交換器160に入る低圧側冷媒の温度も低く、蒸発温度が高い場合には低圧側冷媒の温度も高いものと考えられる。
【0049】
そこで、上記Hzダウン禁止温度帯の上限温度と下限温度を、温度センサ106が検出するエバポレータ157の冷媒蒸発温度に比例して変化させる。この比例関係は、上限温度に上限基準温度、下限温度に下限基準温度を設定し、上限温度=上限基準温度+蒸発温度×α、下限温度=下限基準温度+蒸発温度×α’で規定する。尚、この比例乗数(傾き)αとα’同一でもよく、近似した値でもよい。
【0050】
このようにHzダウン禁止温度帯を補正することで、例えば蒸発温度が低い状況では禁止温度帯を低い方向にシフトし、吐出側冷媒温度がより低いところで回転数の低下を禁止すると共に、蒸発温度が高い状況では禁止温度帯を高い方向にシフトし、吐出側冷媒温度がより高いところで回転数の低下を禁止して液圧縮を的確に防止する。
【0051】
尚、図4に示すようにその後ロータリコンプレッサ10の電動要素14の回転数を上昇させていく過程においてもHzダウン禁止温度帯内では回転数の上昇を禁止する(この場合、Hzアップ禁止温度帯とHzダウン禁止温度帯は同一)。これにより、定常運転時において電動要素14の回転数を上昇させていく過程において生じる液圧縮も図3の起動時の場合と同様に回避できる。
【0052】
また、図5の例ではHzダウン禁止温度帯の補正のみ示したが、それに限らず、図3のHzアップ禁止温度帯についても蒸発温度に応じて補正を行うとよい。その場合も図5と同様に蒸発温度が高い状態では禁止温度帯を高い方向にシフトし、蒸発温度が低い状態では禁止温度帯を低い方向にシフトすることで、起動時の回転数上昇をできるだけ迅速化できる。
【0053】
更に、上記実施例では内部熱交換器160の高圧側冷媒温度を示す指標として温度センサ104が検出する吐出側冷媒温度を用いたが、内部熱交換器160の高圧側冷媒温度は高圧側圧力にも左右されるので、圧力センサ105が検出する高圧側圧力を指標として用いてもよい。
【0054】
更にまた、上記実施例では内部熱交換器160の高圧側冷媒温度を用いたが、内部熱交換器160の低圧側冷媒温度を示す指標に基づいて電動要素14の回転数制御を実行してもよい。その場合には、温度センサ103が検出する吸込側冷媒温度が指標となる。そして、例えば起動時には、係る吸込側冷媒温度が低下していく過程の所定範囲をHzアップ禁止温度帯として前述同様の制御を行うと共に、定常運転時には吸込側冷媒温度が上昇していく過程の所定範囲をHzダウン禁止温度帯として前述同様の制御を実行する。
【0055】
係る内部熱交換器160の低圧側冷媒の温度によっても、ロータリコンプレッサ10の液圧縮を的確に防止することができる。
【0056】
ここで、内部熱交換器160の高圧側冷媒温度及び内部熱交換器160の低圧側冷媒温度を示す指標としては上述した実施例のものに限らず、冷媒回路内の温度・圧力その他のあらゆる情報が指標と成り得ることは云うまでもない。また、上述した温度帯の上限温度/下限温度、それらの基準温度や傾きは冷媒サイクル装置やロータリコンプレッサの能力/容量に応じて適宜設定するものとする。
【0057】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項1の発明によれば、圧縮機の回転数を制御する制御装置により、内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、圧縮機の回転数を制御すると共に、前記圧縮機の回転数を上昇させる過程において、指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させるので、圧縮機の回転数を上昇させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮の発生を未然に回避することが可能となる。また、高圧側の圧力が異常に上昇する不都合も回避できるので、信頼性も向上する。
【0058】
特に、請求項2の如く高圧側冷媒の圧力が上昇した場合、圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させ、或いは、当該圧縮機を停止させれば、起動時における高圧側圧力の異常上昇を確実に防止できるようになる。これは特に請求項5の如く圧力が高くなる二酸化炭素を冷媒として使用する場合には極めて有効となる。
【0059】
請求項3の発明によれば、圧縮機の回転数を制御する制御装置により、内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、圧縮機の回転数を制御すると共に、圧縮機の回転数を低下させる過程において、指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数低下を禁止し、若しくは、回転数を上昇させるので、圧縮機の回転数を低下させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮を回避することができるようになる。
【0060】
請求項4の発明によれば、圧縮機の回転数を制御する制御装置により、内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、圧縮機の回転数を制御すると共に、圧縮機の回転数を上昇させる過程において、指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させ、圧縮機の回転数を低下させる過程においては、指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数低下を禁止し、若しくは、回転数を上昇させるので、圧縮機の回転数を上昇させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮の発生を未然に回避することが可能となる。また、高圧側の圧力が異常に上昇する不都合も回避できるので、信頼性も向上する。
【0061】
更に、圧縮機の回転数を低下させていく過程で内部熱交換器における高圧側冷媒による低圧側冷媒の加熱能力が不足することによる圧縮機の液圧縮を回避することができるようになる。
【0062】
また、上記各発明において、圧縮機の吐出側冷媒温度や吸込側冷媒温度を前記指標とすれば、内部熱交換器に入る高圧側冷媒の温度、若しくは、当該内部熱交換器を出た低圧側冷媒の温度を的確に判断できる。
【0063】
特に、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づいて圧縮機の吐出側冷媒温度から得られた前記指標の所定範囲を補正すれば、より的確な圧縮機の回転数制御による液圧縮の防止を行うことができるようになる。
【0064】
また、圧縮機の吸込側冷媒温度から前記指標を得る場合にはガスクーラ出口における冷媒の温度に基づいて前記指標の所定範囲を補正することでも圧縮機の回転数上昇を迅速に行いながら圧縮機の液圧縮を防止できるようになる。
【0065】
上記各発明は、特に請求項5の如く圧力が高くなる二酸化炭素を冷媒として使用する場合には極めて有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の遷臨界冷媒サイクル装置を構成する内部中間圧型2段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図2】 本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の実施例のカーエアコンの冷媒回路図である。
【図3】 本発明の遷臨界冷媒サイクル装置のコントローラによるロータリコンプレッサの起動時の回転数制御を示す図である。
【図4】 本発明の遷臨界冷媒サイクル装置のコントローラによるロータリコンプレッサの定常運転時の回転数制御を示す図である。
【図5】 図4の回転数制御におけるHzダウン禁止温度帯の補正方法を示す図である。
【符号の説明】
10 ロータリコンプレッサ
14 電動要素
32 第1の回転圧縮要素
34 第2の回転圧縮要素
102 コントローラ(制御装置)
103、104、106 温度センサ
105 圧力センサ
154 ガスクーラ
156 膨張弁(減圧装置)
157 エバポレータ(蒸発器)
160 内部熱交換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transcritical refrigerant cycle device in which a compressor, a gas cooler, a decompression device, and an evaporator are sequentially connected in a pipe and the high pressure side becomes a supercritical pressure.
[0002]
[Prior art]
In order to solve the global environmental destruction problem in recent years, the use of CFC-based refrigerants with a high risk of ozone layer destruction is also prohibited or regulated in this kind of refrigerant cycle apparatus for refrigeration / air conditioning. Therefore, a refrigerant cycle apparatus using carbon dioxide, which is one of natural refrigerants, has been developed (see, for example, Patent Document 1). When such a natural substance such as carbon dioxide is used as a refrigerant, the critical temperature is extremely low, so that the high pressure side does not become less than the critical pressure and is operated exclusively at the supercritical pressure.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 7-18602
[0004]
By the way, in such a refrigerant cycle device, an internal heat exchanger is used to promote heat dissipation of the refrigerant on the high pressure side and to superheat the refrigerant on the low pressure side. This internal heat exchanger exchanges heat between the high-pressure side refrigerant that has exited the gas cooler of the refrigerant cycle device and the low-pressure side refrigerant that has exited the evaporator, lowers the temperature of the high-pressure side refrigerant entering the decompression device, and Take the superheat of the low-pressure refrigerant sucked. Thereby, the inconvenience that the liquid refrigerant is sucked into the compressor without providing an accumulator can be avoided.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, in the stage where the temperature of the high-pressure side refrigerant is still not high in the process of increasing the rotation speed after starting the compressor, the compressor is sucked into the compressor through the internal heat exchanger in a certain rotation speed range. A situation occurs in which the heating capability of the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger for the low-pressure side refrigerant is insufficient.
[0006]
The same occurs in the process of increasing the rotational speed of the compressor during steady operation and the process of decreasing the rotational speed of the compressor. That is, when the rotation speed of the compressor is decreased, the heating capability of the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger with respect to the low-pressure side refrigerant is also decreased. In such a situation, a sufficient degree of superheat of the low-pressure side refrigerant cannot be obtained, and a problem arises that so-called liquid compression occurs because the liquid refrigerant is sucked into the compressor.
[0007]
The present invention has been made to solve the conventional technical problem, and in a transcritical refrigerant cycle apparatus having an internal heat exchanger, when the rotational speed of the compressor is increased or decreased. The purpose is to effectively prevent the liquid compression of the compressor that occurs in the above.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is,Claim 1In the invention, an internal heat exchanger for exchanging heat between a high-pressure side refrigerant coming out of a gas cooler and a low-pressure side refrigerant coming out of an evaporator, comprising a compressor, a gas cooler, a pressure reducing device, and an evaporator connected in an annular manner in order. And a control device that controls the number of rotations of the compressor in the transcritical refrigerant cycle device in which the high pressure side is at the supercritical pressure, the control device includes the high pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger or the internal heat Controls the rotation speed of the compressor based on the index indicating the low-pressure side refrigerant temperature of the exchangerAt the same time, in the process of increasing the rotation speed of the compressor, the increase in the rotation speed of the compressor is prohibited within a predetermined range of the index, or the rotation speed is decreased.In the process of increasing the number of rotations of the compressor, it is possible to avoid the occurrence of liquid compression of the compressor due to insufficient heating capability of the low-pressure side refrigerant by the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger. Moreover, since the inconvenience that the pressure on the high-pressure side abnormally increases can be avoided, the reliability is also improved.
[0009]
In particular,As in claim 2If the pressure of the high-pressure side refrigerant rises, prohibiting an increase in the rotational speed of the compressor, or reducing the rotational speed, or stopping the compressor will ensure an abnormal increase in the high-pressure side pressure at startup. Will be able to prevent. This is extremely effective particularly when carbon dioxide having a high pressure is used as a refrigerant as in the fifth aspect.
[0010]
In the invention of claim 3, a compressor, a gas cooler, a pressure reducing device, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner to exchange heat between the high-pressure refrigerant discharged from the gas cooler and the low-pressure refrigerant discharged from the evaporator. In a transcritical refrigerant cycle apparatus that includes an internal heat exchanger and has a supercritical pressure on the high pressure side, the controller includes a control device that controls the rotational speed of the compressor, the control device includes a high pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger, or In the process of controlling the rotational speed of the compressor and reducing the rotational speed of the compressor based on the index indicating the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger, it is within the predetermined range of the index. Since the reduction in the rotational speed of the compressor is prohibited or the rotational speed is increased, the ability to heat the low-pressure side refrigerant by the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger is insufficient in the process of decreasing the rotational speed of the compressor. This makes it possible to avoid liquid compression of the compressor.
[0011]
In the invention of claim 4, a compressor, a gas cooler, a pressure reducing device, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner to exchange heat between the high-pressure side refrigerant discharged from the gas cooler and the low-pressure side refrigerant discharged from the evaporator. In a transcritical refrigerant cycle apparatus that includes an internal heat exchanger and has a supercritical pressure on the high pressure side, the controller includes a control device that controls the rotational speed of the compressor, the control device includes a high pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger, or In the process of controlling the rotational speed of the compressor and increasing the rotational speed of the compressor based on the index indicating the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger, the rotational speed of the compressor within the predetermined range of the index In the process of prohibiting the increase or decreasing the rotation speed and decreasing the rotation speed of the compressor, the decrease in the rotation speed of the compressor is prohibited within the predetermined range of the index or the rotation speed is increased. ,compression And it is possible to avoid in advance the occurrence of the compressor liquid compression due to insufficient heating capacity of the low-pressure refrigerant by the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger in the process of gradually increasing the rotational speed. Moreover, since the inconvenience that the pressure on the high-pressure side abnormally increases can be avoided, the reliability is also improved.
[0012]
Further, it is possible to avoid liquid compression of the compressor due to insufficient heating ability of the low-pressure side refrigerant by the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger in the process of decreasing the rotational speed of the compressor.
[0013]
Also,In each of the above inventions,If the discharge side refrigerant temperature or the suction side refrigerant temperature of the compressor is used as the index, the temperature of the high-pressure side refrigerant entering the internal heat exchanger or the temperature of the low-pressure side refrigerant exiting the internal heat exchanger is accurately determined. it can.
[0014]
In particular, if the predetermined range of the index obtained from the refrigerant temperature on the discharge side of the compressor is corrected based on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator, liquid compression can be prevented by more accurate compressor rotation speed control. Will be able to.
[0015]
Further, when the index is obtained from the suction side refrigerant temperature of the compressor, the predetermined range of the index is corrected based on the refrigerant temperature at the outlet of the gas cooler, and the compressor speed is increased while the compressor speed is rapidly increased. Liquid compression can be prevented.
[0016]
Each of the above inventionsThis is particularly effective when carbon dioxide having a high pressure is used as a refrigerant.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a compressor used in the transcritical refrigerant cycle apparatus of the present invention, as an internal intermediate pressure type multi-stage having first and second
[0018]
In this figure, 10 is carbon dioxide (CO2) Is used as a refrigerant, and is an internal intermediate pressure type multi-stage compression rotary compressor (corresponding to the compressor of the present invention). The
[0019]
The sealed
[0020]
The electric element 14 includes a
[0021]
The
[0022]
An
[0023]
On the other hand, in the upper support member 54 and the
[0024]
The
[0025]
In this case, the above-mentioned carbon dioxide (CO 2), which is a natural refrigerant in consideration of flammability and toxicity, is friendly to the global environment as the refrigerant.2As the lubricating oil, existing oils such as mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkyl glycol) are used.
[0026]
A suction passage 60 (upper side is not shown) of the upper support member 54 and the
[0027]
One end of a
[0028]
In addition, one end of a
[0029]
Next, FIG. 2 shows a refrigerant circuit when the transcritical refrigerant cycle device of the present invention is applied to a car air conditioner (air conditioner), and the above-described
[0030]
In FIG. 2,
[0031]
On the other hand, the temperature sensor 104 detects the temperature of the refrigerant gas passing through the
[0032]
The outputs of these
[0033]
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. The
[0034]
As the
[0035]
The intermediate-pressure refrigerant gas in the sealed
[0036]
The high-pressure refrigerant discharged from the
[0037]
In this
[0038]
Next, the rotation speed control of the electric element 14 when the
[0039]
Depending on the situation, the rotational speed may be gradually reduced). When the upper limit temperature is exceeded, the
[0040]
Here, in the process of increasing the rotational speed after the
[0041]
In such a state, the liquid refrigerant is sucked into the first
[0042]
Therefore, in the embodiment, the discharge-side refrigerant temperature detected by the temperature sensor 104 is used as an index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the
[0043]
Here, when the
[0044]
Next, when the passenger compartment cools to some extent, the control of the
[0045]
In such a state, liquid refrigerant is sucked into the first
[0046]
Therefore, in the embodiment, the discharge side refrigerant temperature detected by the temperature sensor 104 is used as an index indicating the high pressure side refrigerant temperature of the
[0047]
Thus, in the Hz down prohibition temperature range, the reduction in the rotational speed of the electric element 14 is prohibited (that is, the rotational speed is maintained or increased), thereby interrupting the reduction in the heating capacity of the high-pressure refrigerant. Prevents liquid compression from occurring.
[0048]
FIG. 5 shows a method of correcting the upper limit temperature and the lower limit temperature of the Hz down prohibition temperature zone based on the evaporation temperature of the refrigerant in the
[0049]
Therefore, the upper limit temperature and the lower limit temperature of the Hz down prohibition temperature zone are changed in proportion to the refrigerant evaporation temperature of the
[0050]
By correcting the Hz down prohibition temperature zone in this manner, for example, in a situation where the evaporation temperature is low, the prohibition temperature zone is shifted to a lower direction, and the decrease in the rotational speed is prohibited when the discharge side refrigerant temperature is lower, and the evaporation temperature When the temperature is high, the prohibition temperature zone is shifted to a higher direction, and when the discharge-side refrigerant temperature is higher, the decrease in the rotational speed is prohibited to prevent liquid compression accurately.
[0051]
As shown in FIG. 4, even in the process of increasing the rotational speed of the electric element 14 of the
[0052]
In the example of FIG. 5, only correction of the Hz down prohibition temperature zone is shown, but not limited thereto, the Hz up prohibition temperature zone of FIG. 3 may be corrected according to the evaporation temperature. In this case as well, as in FIG. 5, the prohibition temperature zone is shifted to a higher direction when the evaporation temperature is high, and the prohibition temperature zone is shifted to a lower direction when the evaporation temperature is low, thereby increasing the rotational speed at startup as much as possible. Speed up.
[0053]
Further, in the above embodiment, the discharge side refrigerant temperature detected by the temperature sensor 104 is used as an index indicating the high pressure side refrigerant temperature of the
[0054]
Furthermore, in the above embodiment, the high-pressure side refrigerant temperature of the
[0055]
The liquid compression of the
[0056]
Here, the index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the
[0057]
【The invention's effect】
As detailed aboveClaim 1According to the invention, the number of rotations of the compressor is controlled based on the index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger or the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger by the control device that controls the rotation speed of the compressor. ControlAt the same time, in the process of increasing the rotation speed of the compressor, the increase in the rotation speed of the compressor is prohibited within a predetermined range of the index, or the rotation speed is decreased.In the process of increasing the number of rotations of the compressor, it is possible to avoid the occurrence of liquid compression of the compressor due to insufficient heating capability of the low-pressure side refrigerant by the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger. Moreover, since the inconvenience that the pressure on the high-pressure side abnormally increases can be avoided, the reliability is also improved.
[0058]
In particular,As in claim 2If the pressure of the high-pressure side refrigerant rises, prohibiting an increase in the rotational speed of the compressor, or reducing the rotational speed, or stopping the compressor will ensure an abnormal increase in the high-pressure side pressure at startup. Will be able to prevent. This is extremely effective particularly when carbon dioxide having a high pressure is used as a refrigerant as in the fifth aspect.
[0059]
According to the invention of claim 3, the control device that controls the rotation speed of the compressor compresses based on the index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger or the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger. In the process of controlling the rotation speed of the machine and reducing the rotation speed of the compressor, the reduction of the rotation speed of the compressor is prohibited within the predetermined range of the index, or the rotation speed is increased. In the process of decreasing the number, it becomes possible to avoid liquid compression of the compressor due to insufficient heating capability of the low-pressure side refrigerant by the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger.
[0060]
According to the fourth aspect of the present invention, the control device that controls the rotation speed of the compressor compresses based on the index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger or the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger. In the process of controlling the rotation speed of the machine and increasing the rotation speed of the compressor, prohibiting the increase in the rotation speed of the compressor within a predetermined range of the index, or reducing the rotation speed and reducing the rotation speed of the compressor In the process of decreasing the compressor, the reduction of the rotational speed of the compressor is prohibited within the predetermined range of the index, or the rotational speed is increased, so in the process of increasing the rotational speed of the compressor, It is possible to avoid the occurrence of liquid compression of the compressor due to insufficient heating capability of the low-pressure side refrigerant by the high-pressure side refrigerant. Moreover, since the inconvenience that the pressure on the high-pressure side abnormally increases can be avoided, the reliability is also improved.
[0061]
Further, it is possible to avoid liquid compression of the compressor due to insufficient heating ability of the low-pressure side refrigerant by the high-pressure side refrigerant in the internal heat exchanger in the process of decreasing the rotational speed of the compressor.
[0062]
Also,In each of the above inventions,If the discharge side refrigerant temperature or the suction side refrigerant temperature of the compressor is used as the index, the temperature of the high-pressure side refrigerant entering the internal heat exchanger or the temperature of the low-pressure side refrigerant exiting the internal heat exchanger is accurately determined. it can.
[0063]
In particular, if the predetermined range of the index obtained from the refrigerant temperature on the discharge side of the compressor is corrected based on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator, liquid compression can be prevented by more accurate compressor rotation speed control. Will be able to.
[0064]
Further, when the index is obtained from the suction side refrigerant temperature of the compressor, the predetermined range of the index is corrected based on the refrigerant temperature at the outlet of the gas cooler, and the compressor speed is increased while the compressor speed is rapidly increased. Liquid compression can be prevented.
[0065]
Each of the above inventions is extremely effective particularly when carbon dioxide whose pressure is increased as in claim 5 is used as a refrigerant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an internal intermediate pressure type two-stage compression rotary compressor constituting a transcritical refrigerant cycle device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of a car air conditioner according to an embodiment of the transcritical refrigerant cycle device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the rotational speed control at the time of starting the rotary compressor by the controller of the transcritical refrigerant cycle device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the rotational speed control during steady operation of the rotary compressor by the controller of the transcritical refrigerant cycle device of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method of correcting a Hz down prohibition temperature zone in the rotational speed control of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
10 Rotary compressor
14 Electric elements
32 First rotary compression element
34 Second rotational compression element
102 Controller (control device)
103, 104, 106 Temperature sensor
105 Pressure sensor
154 Gas cooler
156 Expansion valve (pressure reduction device)
157 Evaporator
160 Internal heat exchanger
Claims (5)
前記圧縮機の回転数を制御する制御装置を備え、該制御装置は、前記内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、前記圧縮機の回転数を制御すると共に、前記圧縮機の回転数を上昇させる過程において、前記指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させることを特徴とする遷臨界冷媒サイクル装置。An internal heat exchanger for exchanging heat between a high-pressure side refrigerant discharged from the gas cooler and a low-pressure side refrigerant discharged from the evaporator; In the transcritical refrigerant cycle system where the high pressure side is supercritical pressure,
A control device for controlling the rotational speed of the compressor, the control device based on an index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger or the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger; In the process of increasing the rotation speed of the compressor while controlling the rotation speed of the compressor, the increase in the rotation speed of the compressor is prohibited within the predetermined range of the index, or the rotation speed is decreased. Transcritical refrigerant cycle device.
前記圧縮機の回転数を制御する制御装置を備え、該制御装置は、前記内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、前記圧縮機の回転数を制御すると共に、前記圧縮機の回転数を低下させる過程において、前記指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数低下を禁止し、若しくは、回転数を上昇させることを特徴とする遷臨界冷媒サイクル装置。 A control device for controlling the rotational speed of the compressor, the control device based on an index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger or the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger; In the process of controlling the rotational speed of the compressor and decreasing the rotational speed of the compressor, the reduction of the rotational speed of the compressor is prohibited within the predetermined range of the index, or the rotational speed is increased. Transcritical refrigerant cycle device.
前記圧縮機の回転数を制御する制御装置を備え、該制御装置は、前記内部熱交換器の高圧側冷媒温度、若しくは、当該内部熱交換器の低圧側冷媒温度を示す指標に基づき、前記圧縮機の回転数を制御すると共に、前記圧縮機の回転数を上昇させる過程において、前記指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数上昇を禁止し、若しくは、回転数を低下させ、前記圧縮機の回転数を低下させる過程においては、前記指標の所定範囲内で当該圧縮機の回転数低下を禁止し、若しくは、回転数を上昇させることを特徴とする遷臨界冷媒サイクル装置。 A control device for controlling the rotational speed of the compressor, the control device based on an index indicating the high-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger or the low-pressure side refrigerant temperature of the internal heat exchanger; In the process of controlling the rotational speed of the compressor and increasing the rotational speed of the compressor, the increase of the rotational speed of the compressor is prohibited within the predetermined range of the index, or the rotational speed is decreased, and the compressor In the process of reducing the rotational speed of the refrigerant, the transcritical refrigerant cycle device is characterized in that the rotational speed of the compressor is prohibited from decreasing or the rotational speed is increased within a predetermined range of the index.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003083061A JP4241127B2 (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Transcritical refrigerant cycle equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003083061A JP4241127B2 (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Transcritical refrigerant cycle equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004293815A JP2004293815A (en) | 2004-10-21 |
JP4241127B2 true JP4241127B2 (en) | 2009-03-18 |
Family
ID=33398643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003083061A Expired - Fee Related JP4241127B2 (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Transcritical refrigerant cycle equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4241127B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5120056B2 (en) * | 2008-05-02 | 2013-01-16 | ダイキン工業株式会社 | Refrigeration equipment |
JP5356983B2 (en) * | 2009-11-18 | 2013-12-04 | 大陽日酸株式会社 | Cryogenic refrigeration apparatus and operation method thereof |
CN109631378B (en) * | 2018-10-24 | 2023-12-12 | 浙江中广电器集团股份有限公司 | CO 2 Heat pump water heating device operated by refrigerant transcritical variable frequency compression and control method thereof |
CN116222043A (en) * | 2021-12-03 | 2023-06-06 | 青岛海尔特种电冰柜有限公司 | Control method of refrigerating device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3481076B2 (en) * | 1997-05-16 | 2003-12-22 | 東芝キヤリア株式会社 | Operation control device for air conditioner |
JP2002061969A (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Zexel Valeo Climate Control Corp | Controller of freezing cycle |
JP2002130846A (en) * | 2000-10-18 | 2002-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerating plant |
-
2003
- 2003-03-25 JP JP2003083061A patent/JP4241127B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004293815A (en) | 2004-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4715615B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2004293813A (en) | Refrigerant cycle device | |
JP4816220B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2007285681A5 (en) | ||
JP4219198B2 (en) | Refrigerant cycle equipment | |
KR20030095240A (en) | Supercritical Refrigerant Cycle Device | |
JP2005003239A (en) | Refrigerant cycling device | |
JP4039921B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
JP2004116957A (en) | Refrigerant cycle system | |
JP4241127B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
JP2007322022A (en) | Compressor device and refrigerant circulating device | |
JP4278402B2 (en) | Refrigerant cycle equipment | |
WO2016137002A1 (en) | Scroll-type compressor | |
JP3983115B2 (en) | Refrigerant circuit using CO2 refrigerant | |
WO2023144953A1 (en) | Compressor and refrigeration cycle device | |
JP2008133968A (en) | Refrigerating cycle device | |
CN110520623B (en) | Scroll compressor, control method thereof and air conditioner | |
JP3954875B2 (en) | Refrigerant circuit device | |
EP2322804B1 (en) | Multiple-stage compressor | |
JP3986338B2 (en) | Refrigerant circuit using inverter-controlled compressor | |
JP2004028485A (en) | Co2 cooling medium cycle device | |
JP2004251492A (en) | Refrigerant cycle device | |
JP2004251514A (en) | Refrigerant cycle device | |
JP2004317004A (en) | Refrigeration cycle device | |
JP2003097477A (en) | Sealed rotary compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050905 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080219 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080417 |
|
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: 20081125 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081222 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4241127 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109 Year of fee payment: 3 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080417 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140109 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |