JP2004293813A - 冷媒サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】多段圧縮式のコンプレッサの圧縮要素で発生する圧力逆転現象を的確に検出できる冷媒サイクル装置を低コストで実現する。
【解決手段】ロータリコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０３と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０４を備える。コントローラ１０２は、両温度センサ１０３、１０４の出力に基づき、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力の逆転を検出する。
【選択図】 図２
【解決手段】ロータリコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０３と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０４を備える。コントローラ１０２は、両温度センサ１０３、１０４の出力に基づき、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力の逆転を検出する。
【選択図】 図２
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の圧縮要素を備え、第１の圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第２の圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のコンプレッサから冷媒回路が構成された冷媒サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば２段圧縮式のロータリコンプレッサは、密閉容器内にステータとロータから成る電動要素（インバータで回転数制御される）と、この電動要素にて駆動される第１の回転圧縮要素と、それと１８０度の位相差を介して取り付けられた第２の回転圧縮要素とを収納して構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、電動要素の回転により第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が行なわれて中間圧となり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室、中間吐出管を経て例えば密閉容器内に吐出される。
【０００４】
密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の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が行な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を構成するガスクーラに流入して外気により空冷された後、膨張弁（減圧装置）で絞られてエバポレータ（蒸発器）に供給される。そこで冷媒が蒸発し、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、例えばカーエアコンの場合には車両の車室内を空調するものであった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２９４５８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の車室内温度が高い場合や、車両の停止後、短時間でロータリコンプレッサが再起動された場合などには、第１の回転圧縮要素に吸い込まれる低圧側の冷媒圧力が上昇する場合がある。即ち、停止後に短時間で再起動された場合には、停止直後にエバポレータ内に存在する冷媒量が多いため、ロータリコンプレッサが起動しても低圧側の冷媒圧力が下がり難くなるためである。
【０００７】
一方、冷媒サイクル装置の保護のために起動時には高圧側の冷媒圧力を上げないような制御が行われる。また、高圧側の圧力は外気温度によって決定されるため、外気温度が低い場合には第１の回転圧縮要素の吐出冷媒圧力が第２の回転圧縮要素の吐出冷媒圧力よりも高くなる圧力逆転現象が発生する。係る圧力逆転が発生すると、ロータリコンプレッサは異常運転状態に陥り、ベーンの動作など不安定となって耐久性と運転効率が低下する問題があった。
【０００８】
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、多段圧縮式のコンプレッサの圧縮要素で発生する圧力逆転現象を的確に検出できる冷媒サイクル装置を低コストで実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明では、密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の圧縮要素を備え、第１の圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第２の圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のコンプレッサを備えて冷媒回路が構成された冷媒サイクル装置において、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第１の温度センサと、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第２の温度センサと、これら両温度センサの出力が入力される制御装置とを備え、該制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度と第２の圧縮要素の吐出冷媒温度に基づき、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力の逆転を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では上記において制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度が、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明では上記において制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断した場合に、冷媒回路を構成する膨張弁の弁開度を縮小することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明では請求項２又は請求項３において制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断した場合に、電動要素の回転数を下げることを特徴とする。
【００１３】
第１及び第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力はそれらの吐出冷媒温度に関連して変化する。本発明では、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第１の温度センサと、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第２の温度センサの出力が入力される制御装置により、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度と第２の圧縮要素の吐出冷媒温度に基づいて第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力の逆転を検出するので、例えば請求項２の如く第１の圧縮要素の吐出冷媒温度が、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断することで、格別な圧力センサなどを設けること無く、既存の温度センサを用いて第１及び第２の圧縮要素における圧力逆転現象を検出することができるようになる。
【００１４】
そして、係る圧力逆転現象が生じたものと判断した場合に、請求項３の如く膨張弁の弁開度を縮小することで、低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇を促し、低コストで係る逆転現象を迅速に解消することが可能となる。また、請求項４の如くコンプレッサの電動要素の回転数を下げることで、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力の上昇を抑制して圧力逆転を解消できるようになる。特に、請求項５の発明の如く冷媒回路に封入される冷媒として圧力差が大きくなる二酸化炭素を用いる場合に、本発明は極めて好適なものとなる。
【００１５】
【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、実施例の冷媒サイクル装置は高圧側が超臨界となるものである。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１５８（図２に示す）の下側に接続されている。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００２８】
前記アキュムレータ１５８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１２側のブラケット１４７にアキュムレータ１５８側のブラケット（図示せず）を介して取り付けられている。
【００２９】
次に、図２は本発明の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、前記アキュムレータ１５８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９２に取り付けられた温度センサ（第１の温度センサ）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（第２の温度センサ）である。冷媒導入管９２には密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスが通過する。温度センサ１０３はこの冷媒ガスの温度、即ち、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度を検出することにより、ロータリコンプレッサ１０の密閉容器１２内の温度を検出して、ロータリコンプレッサ１０の電動要素１４のステータコイル２８の保護を行うために設けられたものである。
【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、第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度を検出することにより、ロータリコンプレッサ１０のシール材保護を行うために設けられたものである。これら温度センサ１０３及び温度センサ１０４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はこれら温度センサ１０３、１０４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）の回転数や膨張弁１５６の弁開度を制御するものである。
【００３２】
以上の構成で次に動作を説明する。コントローラ１０２によりターミナル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。
【００３３】
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（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（８ＭＰａＧ程）となる。
【００３４】
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（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。この高圧側の圧力は超臨界状態であり、ガスクーラ１５４及び内部熱交換器１６０で冷媒は凝縮しない。内部熱交換器１６０を出た冷媒は膨張弁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。
【００３５】
そこで冷媒は蒸発し、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。その後、内部熱交換器１６０、アキュムレータ１５８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。
【００３６】
このような運転中、温度センサ１０３が検出する温度が所定の異常高温まで上昇すると、コントローラ１０２は例えば電動要素１４を停止し、ステータコイル２８の保護を実行する。また、温度センサ１０４が検出する温度が所定の異常高温まで上昇した場合にもコントローラ１０２は例えば電動要素１４を停止してシール材の保護を行う。
【００３７】
ここで、車両の車室内温度が高い場合や、車両の停止後、短時間でロータリコンプレッサ１０が再起動された場合などには、第１の回転圧縮要素３２に吸い込まれる低圧側（膨張弁１５６からロータリコンプレッサ１０まで）の冷媒圧力が上昇する場合がある。これは停止後に短時間で再起動された場合、停止直後にエバポレータ１５７内に存在する冷媒量が多いため、ロータリコンプレッサ１０が起動しても低圧側の冷媒圧力が下がり難くなるためである。
【００３８】
一方で、コントローラ１０２は冷媒回路の保護のためにロータリコンプレッサ１０の起動時には高圧側（ロータリコンプレッサ１０から膨張弁１５６まで）の冷媒圧力を上げないような制御を行う。また、高圧側の圧力はガスクーラ１５４が晒されている外気温度によって決定されるため、外気温度が低い場合には第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力が第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力よりも高くなる圧力逆転現象が発生する。このような圧力逆転が発生すると、ロータリコンプレッサ１０は異常運転状態に陥り、ベーン５０の動作が不安定となったり、振動が発生するなど耐久性と運転効率が低下するようになる。
【００３９】
そこで、本発明ではコントローラ１０２が以下に説明する圧力逆転時の保護動作を実行する。以下、図３のコントローラ１０２の動作フローチャート及び図４を参照しながら本発明における圧力逆転時保護動作を説明する。コントローラ１０２は図３のステップＳ１で逆転フラグがリセット（「０」）されているか否か判断し、ここではリセットされているものとするとステップＳ１からステップＳ２に進んで温度センサ１０３と温度センサ１０４の出力に基づく判断を行う。
【００４０】
即ち、ステップＳ２は温度センサ１０３が検出する第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度Ｔ１（図３及び図４では１段目吐出ガス温度と称している。以下、同じ）と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度Ｔ２（図３及び図４では２段目吐出ガス温度と称している。以下、同じ）を比較し、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度Ｔ１が第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度Ｔ２よりも高く、その差が５ｄｅｇ（ΔＴ１）より大きい（Ｔ１−Ｔ２＞５ｄｅｇ）か否か判断する。
【００４１】
ここで、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力は温度センサ１０３が検出する第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度に関連（略比例、若しくは、追従するなど。以下、同じ。）して変化する。また、第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力は温度センサ１０４が検出する第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度に関連して変化する。従って、上述の如くＴ１−Ｔ２＞５ｄｅｇとなっている場合（図４の左側に示す）には、明らかに第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力が第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力よりも高くなり、圧力逆転が発生しているものと判断できる。
【００４２】
コントローラ１０２は各温度センサ１０３、１０４の出力に基づき、Ｔ１−Ｔ２＞５ｄｅｇとなっている場合にはステップＳ２からステップＳ３に進んで逆転フラグをセット（「１」）し、ステップＳ４に進んで現在の膨張弁１５６の弁開度−ΔＳが最小弁開度（膨張弁１５６で制御可能な最小の開度）より小さくなるか否か判断する。ここでΔＳは圧力逆転を解消するに十分な膨張弁１５６の弁開度変更値として予め設定されているものとする。
【００４３】
ステップＳ４で弁開度−ΔＳが最小弁開度より小さくならない場合には、ステップＳ６に進み、膨張弁１５６の弁開度を現在の弁開度−ΔＳとして膨張弁１５６を制御する。即ち、膨張弁１５６の弁開度をΔＳだけ縮小する。膨張弁１５６の弁開度が小さくなると、冷媒回路の低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇が促進されるので、図４の右側に示すように第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力は上昇し、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力は降下して圧力逆転が解消されていく。
【００４４】
尚、ステップＳ４で現在の膨張弁１５６の弁開度−ΔＳが最小弁開度より小さくなる場合には、ステップＳ５に進んで膨張弁１５６の弁開度を最小開度に設定し、弁開度を最小弁開度まで縮小する。
【００４５】
係る膨張弁１５６の制御により、Ｔ１−Ｔ２＜２ｄｅｇ（ΔＴ２）となった場合、コントローラ１０２は圧力逆転は解消するものと判断してステップＳ１からステップＳ７、ステップＳ８に進んで逆転フラグをリセットし、ステップＳ９でその時点の目標とする高圧側の圧力を計算する。そして、ステップＳ１０で目標高圧圧力−現在の高圧圧力に比例した分、膨張弁１５６の弁開度を調整する（差がプラスの場合には弁開度を縮小させ、マイナスの場合には弁開度を拡大する）。
【００４６】
このように、既存の温度センサ１０３、１０４を用い、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度に基づいて第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力を判断し、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度が、第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断するようにしたので、格別な圧力センサなどを設けること無く、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４における圧力逆転現象を検出することができる。
【００４７】
そして、係る圧力逆転現象が生じたものと判断した場合に、膨張弁１５６の弁開度を縮小するので、低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇を促し、低コストで係る逆転現象を迅速に解消することが可能となる。
【００４８】
尚、実施例では第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力の逆転現象が発生した場合、膨張弁１５６の弁開度を制御して対処したが、それに限らず、或いは、それに加えて、ロータリコンプレッサ１０の電動要素１４の回転数を下げることで対処してもよい。係る場合にも、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力の上昇を抑制して圧力逆転を解消できるようになる。
【００４９】
また、圧力逆転を判断する上記ΔＴ１とΔＴ２の値は実施例に限らず、ΔＴ１は０ｄｅｇ以上、ΔＴ２は１０ｄｅｇ未満の範囲で適宜設定するとよい。更に、実施例ではカーエアコンの冷媒回路に内部中間圧型のロータリコンプレッサ１０を適用して説明したが、ロータリコンプレッサに限らず、スクロールやレシプロタイプの多段圧縮式コンプレッサにおいても本発明は有効であり、冷媒回路もカーエアコンに限らないことは云うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第１の温度センサと、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第２の温度センサの出力が入力される制御装置により、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度と第２の圧縮要素の吐出冷媒温度に基づいて第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力の逆転を検出するので、例えば請求項２の如く第１の圧縮要素の吐出冷媒温度が、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断することで、格別な圧力センサなどを設けること無く、既存の温度センサを用いて第１及び第２の圧縮要素における圧力逆転現象を検出することができるようになる。
【００５１】
そして、係る圧力逆転現象が生じたものと判断した場合に、請求項３の如く膨張弁の弁開度を縮小することで、低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇を促し、低コストで係る逆転現象を迅速に解消することが可能となる。また、請求項４の如くコンプレッサの電動要素の回転数を下げることで、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力の上昇を抑制して圧力逆転を解消できるようになる。
【００５２】
特に、請求項５の発明の如く冷媒回路に封入される冷媒として圧力差が大きくなる二酸化炭素を用いる場合に、本発明は極めて好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の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】本発明の冷媒サイクル装置のコントローラの制御フローチャートである。
【図４】図１のロータリコンプレッサの第１及び第２の回転圧縮要素の吐出冷媒圧力の推移を説明する図である。
【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
１０３、１０４ 温度センサ
１５４ ガスクーラ
１５６ 膨張弁
１５７ エバポレータ
【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の圧縮要素を備え、第１の圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第２の圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のコンプレッサから冷媒回路が構成された冷媒サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば２段圧縮式のロータリコンプレッサは、密閉容器内にステータとロータから成る電動要素（インバータで回転数制御される）と、この電動要素にて駆動される第１の回転圧縮要素と、それと１８０度の位相差を介して取り付けられた第２の回転圧縮要素とを収納して構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、電動要素の回転により第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が行なわれて中間圧となり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室、中間吐出管を経て例えば密閉容器内に吐出される。
【０００４】
密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の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が行な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を構成するガスクーラに流入して外気により空冷された後、膨張弁（減圧装置）で絞られてエバポレータ（蒸発器）に供給される。そこで冷媒が蒸発し、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、例えばカーエアコンの場合には車両の車室内を空調するものであった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２９４５８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の車室内温度が高い場合や、車両の停止後、短時間でロータリコンプレッサが再起動された場合などには、第１の回転圧縮要素に吸い込まれる低圧側の冷媒圧力が上昇する場合がある。即ち、停止後に短時間で再起動された場合には、停止直後にエバポレータ内に存在する冷媒量が多いため、ロータリコンプレッサが起動しても低圧側の冷媒圧力が下がり難くなるためである。
【０００７】
一方、冷媒サイクル装置の保護のために起動時には高圧側の冷媒圧力を上げないような制御が行われる。また、高圧側の圧力は外気温度によって決定されるため、外気温度が低い場合には第１の回転圧縮要素の吐出冷媒圧力が第２の回転圧縮要素の吐出冷媒圧力よりも高くなる圧力逆転現象が発生する。係る圧力逆転が発生すると、ロータリコンプレッサは異常運転状態に陥り、ベーンの動作など不安定となって耐久性と運転効率が低下する問題があった。
【０００８】
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、多段圧縮式のコンプレッサの圧縮要素で発生する圧力逆転現象を的確に検出できる冷媒サイクル装置を低コストで実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明では、密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の圧縮要素を備え、第１の圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを第２の圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のコンプレッサを備えて冷媒回路が構成された冷媒サイクル装置において、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第１の温度センサと、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第２の温度センサと、これら両温度センサの出力が入力される制御装置とを備え、該制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度と第２の圧縮要素の吐出冷媒温度に基づき、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力の逆転を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では上記において制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度が、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明では上記において制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断した場合に、冷媒回路を構成する膨張弁の弁開度を縮小することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明では請求項２又は請求項３において制御装置は、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断した場合に、電動要素の回転数を下げることを特徴とする。
【００１３】
第１及び第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力はそれらの吐出冷媒温度に関連して変化する。本発明では、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第１の温度センサと、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第２の温度センサの出力が入力される制御装置により、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度と第２の圧縮要素の吐出冷媒温度に基づいて第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力の逆転を検出するので、例えば請求項２の如く第１の圧縮要素の吐出冷媒温度が、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断することで、格別な圧力センサなどを設けること無く、既存の温度センサを用いて第１及び第２の圧縮要素における圧力逆転現象を検出することができるようになる。
【００１４】
そして、係る圧力逆転現象が生じたものと判断した場合に、請求項３の如く膨張弁の弁開度を縮小することで、低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇を促し、低コストで係る逆転現象を迅速に解消することが可能となる。また、請求項４の如くコンプレッサの電動要素の回転数を下げることで、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力の上昇を抑制して圧力逆転を解消できるようになる。特に、請求項５の発明の如く冷媒回路に封入される冷媒として圧力差が大きくなる二酸化炭素を用いる場合に、本発明は極めて好適なものとなる。
【００１５】
【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、実施例の冷媒サイクル装置は高圧側が超臨界となるものである。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１５８（図２に示す）の下側に接続されている。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００２８】
前記アキュムレータ１５８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１２側のブラケット１４７にアキュムレータ１５８側のブラケット（図示せず）を介して取り付けられている。
【００２９】
次に、図２は本発明の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、前記アキュムレータ１５８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９２に取り付けられた温度センサ（第１の温度センサ）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（第２の温度センサ）である。冷媒導入管９２には密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒ガスが通過する。温度センサ１０３はこの冷媒ガスの温度、即ち、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度を検出することにより、ロータリコンプレッサ１０の密閉容器１２内の温度を検出して、ロータリコンプレッサ１０の電動要素１４のステータコイル２８の保護を行うために設けられたものである。
【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、第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度を検出することにより、ロータリコンプレッサ１０のシール材保護を行うために設けられたものである。これら温度センサ１０３及び温度センサ１０４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はこれら温度センサ１０３、１０４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）の回転数や膨張弁１５６の弁開度を制御するものである。
【００３２】
以上の構成で次に動作を説明する。コントローラ１０２によりターミナル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。
【００３３】
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（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（８ＭＰａＧ程）となる。
【００３４】
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（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。この高圧側の圧力は超臨界状態であり、ガスクーラ１５４及び内部熱交換器１６０で冷媒は凝縮しない。内部熱交換器１６０を出た冷媒は膨張弁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。
【００３５】
そこで冷媒は蒸発し、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。その後、内部熱交換器１６０、アキュムレータ１５８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。
【００３６】
このような運転中、温度センサ１０３が検出する温度が所定の異常高温まで上昇すると、コントローラ１０２は例えば電動要素１４を停止し、ステータコイル２８の保護を実行する。また、温度センサ１０４が検出する温度が所定の異常高温まで上昇した場合にもコントローラ１０２は例えば電動要素１４を停止してシール材の保護を行う。
【００３７】
ここで、車両の車室内温度が高い場合や、車両の停止後、短時間でロータリコンプレッサ１０が再起動された場合などには、第１の回転圧縮要素３２に吸い込まれる低圧側（膨張弁１５６からロータリコンプレッサ１０まで）の冷媒圧力が上昇する場合がある。これは停止後に短時間で再起動された場合、停止直後にエバポレータ１５７内に存在する冷媒量が多いため、ロータリコンプレッサ１０が起動しても低圧側の冷媒圧力が下がり難くなるためである。
【００３８】
一方で、コントローラ１０２は冷媒回路の保護のためにロータリコンプレッサ１０の起動時には高圧側（ロータリコンプレッサ１０から膨張弁１５６まで）の冷媒圧力を上げないような制御を行う。また、高圧側の圧力はガスクーラ１５４が晒されている外気温度によって決定されるため、外気温度が低い場合には第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力が第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力よりも高くなる圧力逆転現象が発生する。このような圧力逆転が発生すると、ロータリコンプレッサ１０は異常運転状態に陥り、ベーン５０の動作が不安定となったり、振動が発生するなど耐久性と運転効率が低下するようになる。
【００３９】
そこで、本発明ではコントローラ１０２が以下に説明する圧力逆転時の保護動作を実行する。以下、図３のコントローラ１０２の動作フローチャート及び図４を参照しながら本発明における圧力逆転時保護動作を説明する。コントローラ１０２は図３のステップＳ１で逆転フラグがリセット（「０」）されているか否か判断し、ここではリセットされているものとするとステップＳ１からステップＳ２に進んで温度センサ１０３と温度センサ１０４の出力に基づく判断を行う。
【００４０】
即ち、ステップＳ２は温度センサ１０３が検出する第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度Ｔ１（図３及び図４では１段目吐出ガス温度と称している。以下、同じ）と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度Ｔ２（図３及び図４では２段目吐出ガス温度と称している。以下、同じ）を比較し、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度Ｔ１が第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度Ｔ２よりも高く、その差が５ｄｅｇ（ΔＴ１）より大きい（Ｔ１−Ｔ２＞５ｄｅｇ）か否か判断する。
【００４１】
ここで、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力は温度センサ１０３が検出する第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度に関連（略比例、若しくは、追従するなど。以下、同じ。）して変化する。また、第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力は温度センサ１０４が検出する第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度に関連して変化する。従って、上述の如くＴ１−Ｔ２＞５ｄｅｇとなっている場合（図４の左側に示す）には、明らかに第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力が第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力よりも高くなり、圧力逆転が発生しているものと判断できる。
【００４２】
コントローラ１０２は各温度センサ１０３、１０４の出力に基づき、Ｔ１−Ｔ２＞５ｄｅｇとなっている場合にはステップＳ２からステップＳ３に進んで逆転フラグをセット（「１」）し、ステップＳ４に進んで現在の膨張弁１５６の弁開度−ΔＳが最小弁開度（膨張弁１５６で制御可能な最小の開度）より小さくなるか否か判断する。ここでΔＳは圧力逆転を解消するに十分な膨張弁１５６の弁開度変更値として予め設定されているものとする。
【００４３】
ステップＳ４で弁開度−ΔＳが最小弁開度より小さくならない場合には、ステップＳ６に進み、膨張弁１５６の弁開度を現在の弁開度−ΔＳとして膨張弁１５６を制御する。即ち、膨張弁１５６の弁開度をΔＳだけ縮小する。膨張弁１５６の弁開度が小さくなると、冷媒回路の低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇が促進されるので、図４の右側に示すように第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力は上昇し、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力は降下して圧力逆転が解消されていく。
【００４４】
尚、ステップＳ４で現在の膨張弁１５６の弁開度−ΔＳが最小弁開度より小さくなる場合には、ステップＳ５に進んで膨張弁１５６の弁開度を最小開度に設定し、弁開度を最小弁開度まで縮小する。
【００４５】
係る膨張弁１５６の制御により、Ｔ１−Ｔ２＜２ｄｅｇ（ΔＴ２）となった場合、コントローラ１０２は圧力逆転は解消するものと判断してステップＳ１からステップＳ７、ステップＳ８に進んで逆転フラグをリセットし、ステップＳ９でその時点の目標とする高圧側の圧力を計算する。そして、ステップＳ１０で目標高圧圧力−現在の高圧圧力に比例した分、膨張弁１５６の弁開度を調整する（差がプラスの場合には弁開度を縮小させ、マイナスの場合には弁開度を拡大する）。
【００４６】
このように、既存の温度センサ１０３、１０４を用い、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度に基づいて第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力を判断し、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒温度が、第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断するようにしたので、格別な圧力センサなどを設けること無く、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４における圧力逆転現象を検出することができる。
【００４７】
そして、係る圧力逆転現象が生じたものと判断した場合に、膨張弁１５６の弁開度を縮小するので、低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇を促し、低コストで係る逆転現象を迅速に解消することが可能となる。
【００４８】
尚、実施例では第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４の吐出冷媒圧力の逆転現象が発生した場合、膨張弁１５６の弁開度を制御して対処したが、それに限らず、或いは、それに加えて、ロータリコンプレッサ１０の電動要素１４の回転数を下げることで対処してもよい。係る場合にも、第１の回転圧縮要素３２の吐出冷媒圧力の上昇を抑制して圧力逆転を解消できるようになる。
【００４９】
また、圧力逆転を判断する上記ΔＴ１とΔＴ２の値は実施例に限らず、ΔＴ１は０ｄｅｇ以上、ΔＴ２は１０ｄｅｇ未満の範囲で適宜設定するとよい。更に、実施例ではカーエアコンの冷媒回路に内部中間圧型のロータリコンプレッサ１０を適用して説明したが、ロータリコンプレッサに限らず、スクロールやレシプロタイプの多段圧縮式コンプレッサにおいても本発明は有効であり、冷媒回路もカーエアコンに限らないことは云うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第１の温度センサと、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第２の温度センサの出力が入力される制御装置により、第１の圧縮要素の吐出冷媒温度と第２の圧縮要素の吐出冷媒温度に基づいて第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力の逆転を検出するので、例えば請求項２の如く第１の圧縮要素の吐出冷媒温度が、第２の圧縮要素の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断することで、格別な圧力センサなどを設けること無く、既存の温度センサを用いて第１及び第２の圧縮要素における圧力逆転現象を検出することができるようになる。
【００５１】
そして、係る圧力逆転現象が生じたものと判断した場合に、請求項３の如く膨張弁の弁開度を縮小することで、低圧側の圧力低下と高圧側の圧力上昇を促し、低コストで係る逆転現象を迅速に解消することが可能となる。また、請求項４の如くコンプレッサの電動要素の回転数を下げることで、第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力の上昇を抑制して圧力逆転を解消できるようになる。
【００５２】
特に、請求項５の発明の如く冷媒回路に封入される冷媒として圧力差が大きくなる二酸化炭素を用いる場合に、本発明は極めて好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の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】本発明の冷媒サイクル装置のコントローラの制御フローチャートである。
【図４】図１のロータリコンプレッサの第１及び第２の回転圧縮要素の吐出冷媒圧力の推移を説明する図である。
【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
１０３、１０４ 温度センサ
１５４ ガスクーラ
１５６ 膨張弁
１５７ エバポレータ
Claims (5)
- 密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の圧縮要素を備え、前記第１の圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒ガスを前記第２の圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式のコンプレッサを備えて冷媒回路が構成された冷媒サイクル装置において、
前記第１の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第１の温度センサと、前記第２の圧縮要素の吐出冷媒温度を検出するための第２の温度センサと、これら両温度センサの出力が入力される制御装置とを備え、
該制御装置は、前記第１の圧縮要素の吐出冷媒温度と前記第２の圧縮要素の吐出冷媒温度に基づき、前記第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力の逆転を検出することを特徴とする冷媒サイクル装置。 - 前記制御装置は、前記第１の圧縮要素の吐出冷媒温度が、前記第２の圧縮要素の吐出冷媒温度よりも高くなった場合に、前記第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断することを特徴とする請求項１の冷媒サイクル装置。
- 前記制御装置は、前記第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断した場合に、前記冷媒回路を構成する膨張弁の弁開度を縮小することを特徴とする請求項２の冷媒サイクル装置。
- 前記制御装置は、前記第１の圧縮要素の吐出冷媒圧力と第２の圧縮要素の吐出冷媒圧力が逆転したものと判断した場合に、前記電動要素の回転数を下げることを特徴とする請求項２又は請求項３の冷媒サイクル装置。
- 冷媒回路に封入される冷媒として二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の冷媒サイクル装置。
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