(57)【要約】【課題】スクリューロータ外周面に形成される隙間の影響による性能の低下と焼き付きを抑制できる可変速スクリュー圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を得る。【解決手段】インバータ１００で駆動され、蒸発器１０２からの冷媒ガスを圧縮する可変速のスクリュー圧縮機１０１と、スクリュー圧縮機１０１から吐出された冷媒ガスを凝縮液化する凝縮器１０３と、凝縮器１０３からの高圧の液冷媒をスクリュー圧縮機１０１の圧縮室１１に導く液冷媒インジェクション配管１１２と、圧縮室１１に注入する液冷媒インジェクション流量を制御することにより、所定の目標値となるよう吐出ガス過熱度を制御する吐出ガス温度調整手段（制御手段１２０、電子式膨張弁１０７）とを備え、スクリュー圧縮機１０１を所定の高回転数域で運転するときには、吐出ガス過熱度の所定の目標値を所定の低回転数域で運転するときよりも低く設定する。【選択図】図７
2012007859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器と、
インバータで駆動され、前記蒸発器からの冷媒ガスを圧縮する可変速のスクリュー圧縮機と、
前記スクリュー圧縮機から吐出された冷媒ガスを凝縮液化する凝縮器と、
前記凝縮器からの高圧の液冷媒を前記スクリュー圧縮機の圧縮室に導く液インジェクション経路と、
前記圧縮室に注入する液冷媒インジェクション流量を制御することにより、所定の目標値となるよう吐出ガス過熱度を制御する吐出ガス温度調整手段とを備え、
前記吐出ガス温度調整手段は、前記スクリュー圧縮機を所定の高回転数域で運転するときには、前記吐出ガス過熱度の所定の目標値を所定の低回転数域で運転するときよりも低く設定する
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記吐出ガス温度調整手段は、前記液冷媒インジェクション経路の途中に設けられ、前記スクリュー圧縮機から吐出された冷媒のガス温度またはガス圧力のうち少なくともいずれか一方に基づいて弁開度を調節することにより、吐出ガス過熱度が前記所定の目標値となるよう前記液冷媒インジェクション流量を制御する電子式膨張弁を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記液インジェクション経路を複数系統設け、
前記吐出ガス温度調整手段は、前記複数の液インジェクション経路にそれぞれ設けられ、前記スクリュー圧縮機から吐出された冷媒のガス温度またはガス圧力のうち少なくともいずれか一方に基づいて弁を開閉することにより、吐出ガス過熱度が前記所定の目標値となるよう前記液冷媒インジェクション流量を制御する開閉弁を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速運転が可能なスクリュー圧縮機（可変速スクリュー圧縮機）を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクロール圧縮機を備えた冷凍サイクル装置において、スクロール圧縮機の吐出ガス温度の冷却制御に関する技術が提案されている。例えば、圧縮機の高速化を達成することを目的として、旋回スクロールの材質としてアルミニウム合金などの軽合金を使用し、一方固定スクロール側には鋳鉄材を用いた圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、圧縮機を低回転数で運転するときの吸入ガスの過熱度を小さくするために、冷媒循環量に対し相対的に液冷媒インジェクション流量を増大させている。また、吐出ガスの過熱度を、冷房運転時よりも暖房運転時の方が大きくなるようにして、暖房能力の向上を図っている。
【０００３】
また、インバータで周波数制御されるスクロール圧縮機において、「冷媒液を噴射する量（液インジェクション量）を制御することにより、過熱しすぎの場合には液インジェクション量を増やすことで冷凍能力を減少することなく吐出ガスの温度を下げ常に適正な温度に制御する」という技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７０１９２７号公報（第４頁、第８図、第１０図）
【特許文献２】特許第３１８６４９９号公報（第４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮機の構造の１つに、ケーシング内で１つのスクリューロータに２枚のゲートロータを組み合わせて冷媒ガスの圧縮を行うスクリュー圧縮機がある。
【０００６】
インバータで駆動されて液冷媒インジェクション機能を備えた可変速スクリュー圧縮機において、上記特許文献１に記載のように、液冷媒インジェクション流量を冷媒循環量に対して相対的に大きくすると、吐出ガスの温度が低下する。吐出ガスの温度が低下すると、スクリューロータの熱膨張が小さくなるためにスクリューロータの外径が縮小し、スクリューロータ外周面とケーシングとの間に形成される隙間が拡大して、冷媒ガスの漏れが増加してしまうという問題が生じる。特に、冷媒循環量の少ない低回転数での運転においては、冷媒ガスの漏れによる損失が高回転数で運転するときよりも相対的に大きくなって、性能が低下するという問題があった。
【０００７】
一方、上記特許文献２に記載のように、圧縮機の運転回転数によらず吐出ガス過熱度が一定となるよう液冷媒インジェクション流量を制御する場合には以下のような問題がある。
すなわち、冷媒ガスの漏れを低減するために吐出ガス過熱度を大きくすると、摺動速度の大きい高回転数運転においては、スクリューロータの外周面の隙間に介在する油の粘性抵抗損失の増大や、スクリューロータの熱膨張や偏心によってスクリューロータ外周面の隙間が縮小したときに、スクリューロータ外周面において過度な摩擦による焼き付きや摩耗を発生するおそれがあった。逆に、吐出ガス過熱度を小さくすると、冷媒循環量の小さい低回転数運転においては、冷媒ガスの漏れの割合が大きくなり、性能が低下してしまう。このように、スクリューロータ外周面に形成される隙間の縮小に関しては、性能向上と信頼性低下とがトレードオフの関係にある。また、運転回転数によって、スクリューロータ外周面に形成される隙間が性能や信頼性に及ぼす影響の度合いが異なるために、上記のような問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、スクリューロータ外周面に形成される隙間の影響による性能の低下と焼き付きを抑制することのできる可変速スクリュー圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の冷凍サイクル装置は、蒸発器と、インバータで駆動され、前記蒸発器からの冷媒ガスを圧縮する可変速のスクリュー圧縮機と、前記スクリュー圧縮機から吐出された冷媒ガスを凝縮液化する凝縮器と、前記凝縮器からの高圧の液冷媒を前記スクリュー圧縮機の圧縮室に導く液インジェクション経路と、前記圧縮室に注入する液冷媒インジェクション流量を制御することにより、所定の目標値となるよう吐出ガス過熱度を制御する吐出ガス温度調整手段とを備え、前記吐出ガス温度調整手段は、前記スクリュー圧縮機を所定の高回転数域で運転するときには、前記吐出ガス過熱度の所定の目標値を所定の低回転数域で運転するときよりも低く設定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧縮室に注入する液冷媒インジェクション流量を制御することにより、所定の目標値となるよう吐出ガス過熱度を制御する吐出ガス温度調整手段を備え、吐出ガス温度調整手段は、可変速圧縮機を高回転数域で運転するときには、吐出ガス過熱度の所定の目標値を低回転数域で運転するときよりも低く設定する。冷媒ガスの漏れ損失の影響が小さい高回転数運転においては、吐出ガス過熱度の目標値を低回転数運転時よりも低くし、液冷媒インジェクション量を低回転数運転時よりも増大させて吐出ガス温度を低くするので、スクリューロータ外周面の隙間を拡大させて油の粘性抵抗損失を低減して圧縮性能を向上させることができる。また、スクリューロータ外周面の隙間を拡大させるので、スクリューロータ外周面の摩擦や摩耗を低減して焼き付きの信頼性を向上させることができる。一方、冷媒漏れによる損失の影響が顕著となる低回転数運転においては、吐出ガス過熱度の目標値を高回転数運転時よりも高くし、液冷媒インジェクション量を相対的に減少させて吐出ガス温度を高くするので、熱膨張によりスクリューロータ外周面の隙間を縮小させて冷媒漏れを低減することができる。したがって、低回転数運転及び高回転数運転の双方において、スクリュー圧縮機の性能を高め、焼き付き信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の水平断面模式図である。
【図３】実施の形態１に係るスクリューロータ圧力分布を説明する図である。
【図４】実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮機構部の概略断面図である。
【図５】実施の形態１に係る軸受ハウジングを図４のＡ−Ａ面で切断し、スラスト方向から見た図である。
【図６】実施の形態１に係る軸受ハウジングを図４のＢ−Ｂ面で切断し、ラジアル方向から見た図である。
【図７】実施の形態１に係る吐出ガス過熱度制御と圧縮機効率の関係を説明する図である。
【図８】実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。なお、各図及びこれ以降の説明において、同一または対応する構成要素には同一の符号を付している。また、明細書全文に表れている構成要素の形態は、飽くまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１３】
図１において、冷凍サイクル装置２００は、インバータ１００で駆動されるスクリュー圧縮機１０１と、冷媒を蒸発させる蒸発器１０２と、スクリュー圧縮機１０１から吐出された吐出ガスを冷却し凝縮させる凝縮器１０３と、凝縮器１０３を出た液冷媒の流量を絞って膨張させる膨張弁１０５と、スクリュー圧縮機１０１から冷媒ガスとともに吐出された潤滑油を分離する油分離器１０１ａを備えている。スクリュー圧縮機１０１の出口側と凝縮器１０３の入口側は、吐出ガス配管１１３によって配管接続されている。吐出ガス配管１１３には、吐出ガス配管１１３の温度を検知することにより吐出ガスの温度を検出して出力する吐出ガス温度検知手段１０６が設けられている。
【００１４】
油インジェクション配管１１１は、油分離器１０１ａと油噴射口１０９とを接続する配管であり、油分離器１０１ａの潤滑油をスクリュー圧縮機１０１に導く。油噴射口１０９は、油分離器１０１ａからスクリュー圧縮機１０１に流入する潤滑油の流量を制限する。
【００１５】
液冷媒インジェクション配管１１２は、凝縮器１０３と液冷媒噴射口１１０とを接続する配管であり、凝縮器１０３の液冷媒の一部をスクリュー圧縮機１０１に導く。液冷媒噴射口１１０は、凝縮器１０３からスクリュー圧縮機１０１に流入する液冷媒量を制限する。
【００１６】
制御手段１２０は、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数と、吐出ガス温度検知手段１０６が検出した吐出ガス温度とに基づいて、電子式膨張弁１０７の開度を制御することにより、液冷媒インジェクション流量を制御する。制御手段１２０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンやＣＰＵのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。
【００１７】
次に、本実施の形態１の冷凍サイクル装置２００の冷媒回路の動作を説明する。スクリュー圧縮機１０１は、冷媒を低圧から高圧に圧縮（昇圧）する。高圧に昇圧された冷媒は、油分離器１０１ａに流入する。そして、油分離器１０１ａにおいて、冷媒と冷媒に含まれていた潤滑油とに分離される。油分離器１０１ａで分離された冷媒は、吐出ガス配管１１３を通って凝縮器１０３に流入し、凝縮器１０３によって凝縮液化される。凝縮液化された冷媒は、膨張弁１０５へ至る経路と、液冷媒インジェクション配管１１２を通るスクリュー圧縮機１０１へ至る経路とに分岐する。凝縮器１０３によって凝縮液化された冷媒のうち、膨張弁１０５側に分岐した冷媒は、膨張弁１０５により低圧に減圧（膨張）され、蒸発器１０２に流入する。蒸発器１０２に流入した冷媒は、蒸発器１０２で加熱されててガス化し、スクリュー圧縮機１０１に流入する。
【００１８】
一方、凝縮器１０３によって凝縮液化された高圧の冷媒のうち、スクリュー圧縮機１０１側に分岐した一部の冷媒は、液冷媒インジェクション配管１１２内を流れる。このとき、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数と、吐出ガス温度検知手段１０６によって検知された吐出ガス配管１１３の温度に基づいて、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数に応じた吐出ガス過熱度となるように制御手段１２０が電子式膨張弁１０７の開度を調整することにより、液冷媒の流量が制御される。液冷媒インジェクション配管１１２を流れる冷媒は、スクリュー圧縮機１０１に設けられた液冷媒噴射口１１０から、圧縮室１１（後述する）へインジェクションされる。
なお、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数と吐出ガス過熱度の設定については、後述する。
【００１９】
また、スクリュー圧縮機１０１から冷媒ガスとともに吐出され油分離器１０１ａにおいて気液分離された潤滑油は、油インジェクション配管１１１を経て、スクリュー圧縮機１０１に設けられた油噴射口１０９から、圧縮室１１（後述する）へインジェクションされる。
【００２０】
次に、スクリュー圧縮機１０１の構造を、図２〜図６を用いて説明する。図２は、図１の冷凍サイクル装置に搭載されるスクリュー圧縮機の水平断面模式図である。図３は、図２のスクリュー圧縮機のスクリューロータの圧力分布を説明する図である。図４は、本実施の形態に係る圧縮機の圧縮機構部の概略断面図である。図５は、図４のＡ−Ａ面で軸受ハウジング５を切断し、スラスト方向から見た図である。図６は、図４のＢ−Ｂ面で軸受ハウジング５を切断し、ラジアル方向から見た図である。
【００２１】
図２に示すように、スクリュー圧縮機１０１は、ケーシング１を有し、ケーシング１の内部には、高圧側軸受２、低圧側軸受３、スクリューロータ４、ゲートロータ７、電動機８及びスクリュー軸９等が収容されている。
【００２２】
スクリューロータ４は、その外周部に複数条のスクリュー溝１０が形成されており、ケーシング１の吐出側に設けられている。スクリュー軸９は、スクリューロータ４の回転軸であり、高圧側軸受２及び低圧側軸受３によって回転可能に支持されている。スクリュー軸９は、電動機８に駆動されて、スクリューロータ４を伴って回転する。
【００２３】
ゲートロータ７は、複数の歯７１を持ち、スクリューロータ４の左右に１８０°対称に２つ配置されている。ゲートロータ７の歯７１が、スクリューロータ４に設けられた複数条のスクリュー溝１０に噛み合うことで、圧縮室１１を形成する。
【００２４】
高圧側軸受２及び低圧側軸受３はスクリュー軸９を支持し、スクリュー軸９の円滑な回転等を図るための軸受である。スクリューロータ４の軸方向において、低圧側軸受３が設けられている側に冷媒を吸入する低圧の圧縮室が形成され、高圧側軸受２が設けられている側に向かって圧縮が進行し、高圧の圧縮室１１が形成されている。従って、スクリュー圧縮機１０１の軸方向において、低圧側軸受３が設けられている側が冷媒が吸入される側であり、冷媒を吐出する側である高圧側軸受２側と比較すると相対的に冷媒の圧力が低い。以降の説明において、冷媒吸入側を低圧側、冷媒吐出側を高圧側とする。
【００２５】
図４に示すように、軸受ハウジング５は、高圧側軸受２を内装しており、この高圧側軸受２を収容する空間を軸受ハウジング内室６と称する。軸受ハウジング内室６は、スクリューロータ４内に設けられた均圧孔１３により、低圧側と連通している。軸受ハウジン５は、スクリューロータ４の吐出側端部の形状に合わせた端部を形成してスクリューロータ４に近接させて一部を収容しており、スクリューロータ４で圧縮された高圧の冷媒が軸受ハウジング内室６等の低圧部に漏れるのを防止している。
【００２６】
スクリューロータ４と軸受ハウジング５との間に形成される周状の隙間漏れ経路を、高圧シール部１７と称する。高圧シール部１７において、スクリューロータ４及び軸受ハウジング５のスラスト方向に垂直な面（以下、スラスト面という）を封止している部分を、スラストシール部１７ｔと称する。また、ラジアル方向に垂直な面（以下、ラジアル面という）を封止している部分を、ラジアルシール部１７ｒと称する。
【００２７】
図５、図６に示すように、スラストシール部１７ｔには、環状ラビリンス溝１５が設けられている。また、ラジアルシール部１７ｒには、環状ラビリンス溝１６が設けられている。この環状ラビリンス溝１５、１６は、スクリューロータ４と軸受ハウジング５との過度な接触を防止するために設けられている。
【００２８】
軸受ハウジング内室６は、高圧シール部１７によりスクリューロータ４の吐出高圧部から区画されている。軸受ハウジング内室６は、スクリューロータ４内に設けられた均圧孔１３により低圧側と連通している。均圧孔１３は、スクリューロータ４のスラスト荷重（軸方向の荷重）を低減するために、スクリューロータ４内にスラスト方向に設けた貫通孔である。均圧孔１３によりスクリューロータ４の両端面が吸入圧力に均圧される。
吐出口１４は、ケーシング１に設けられた開口部であって高圧側に位置し、圧縮された冷媒を吐出する。
【００２９】
次に、図３を参照してスクリュー圧縮機１０１の動作を説明する。スクリューロータ４が、電動機８によりスクリュー軸９を介して回転させられることで（図３の矢印Ｘ参照）、低圧側の冷媒ガスが、図３の破線で示すケーシング１とスクリュー溝１０とゲートロータ７の歯７１で形成された圧縮室１１に導入される。スクリューロータ４が回転することにより、図３の矢印Ｙに示すようにゲートロータ７も回転する。スクリューロータ４の回転が進むにつれて、ゲートロータ７の歯７１がスクリュー溝１０内を相対的に移動する。これにより圧縮室１１も図３に示す矢印Ｚの方向に相対的に移動するとともに圧縮室１１の容積が減少していき、冷媒が圧縮される。その後、ある回転角度に達した時点で、圧縮室１１が吐出口１４に連通して、高圧の冷媒ガスが吐出口１４から吐出される。ゲートロータ７は、スクリューロータ４に対して１８０°対称に２つ設けられているので、上記と同様の冷媒の圧縮が２系統で行われる。
【００３０】
ここで、圧縮過程において、スクリューロータ４とゲートロータ７、スクリューロータ４とケーシング１とを相対移動させるため、これらには隙間を設ける必要がある。しかし、隙間を設けると圧縮室１１は密閉されず、圧縮した高圧の冷媒が圧縮室１１から低圧側へ漏れてしまう。このため、スクリューロータ４とゲートロータ７間の隙間（以下、ゲートロータ部隙間と称する）及び、スクリューロータ４とケーシング１間の隙間（以下、スクリュー外周隙間と称する）からの漏れに対しては、積極的に潤滑油を油噴射口１０９から注入することにより、隙間からの漏れを低減している。
【００３１】
また、圧縮室１１から冷媒ガスとともに漏洩した潤滑油が、環状ラビリンス溝１５、１６に供給されることにより、スラストシール部１７ｔ及びラジアルシール部１７ｒが冷媒ガスが軸受ハウジング内室６に漏れるのを防いでいる。
【００３２】
このとき、スクリューロータ４の回転に伴って、ゲートロータ部隙間及びスクリュー外周隙間に介在する油の粘性抵抗による機械損失が生じる。この損失は、スクリューロータ４の回転数と油粘度に比例し、隙間の大きさに反比例する。
【００３３】
次に、圧縮室１１への液冷媒インジェクションについて説明する。圧縮室１１には、圧縮ガス冷却のために高圧の液冷媒が液冷媒噴射口１１０から供給されるようになっている。すなわち、液冷媒を圧縮室１１に注入することで、スクリューロータ４が熱膨張してケーシング１やゲートロータ７と接触するのを防止するようになっている。
【００３４】
そして、本実施の形態では、このときの液冷媒インジェクション流量を、スクリューロータ４の運転回転数に応じて制御する。具体的には、スクリューロータ４の運転回転数が所定回転数を超えている場合には、制御手段１２０は、吐出ガス過熱度がΔＴ−αとなるように電子式膨張弁１０７の弁開度を調整する。また、スクリューロータ４の運転回転数が所定回転数未満の場合には、制御手段１２０は、吐出ガス過熱度がΔＴ＋αとなるように電子式膨張弁１０７の弁開度を調整する。ここで、本実施の形態１において「所定回転数」とは、範囲を持った値であるものとする。なお、本発明の吐出ガス温度調整手段は、本実施の形態では電子式膨張弁１０７及びこれの開度を調整する制御手段１２０に相当する。
【００３５】
このようにスクリューロータ４の運転回転数に対応した吐出ガス過熱度の制御と、圧縮機の効率の変化について、図７を参照して説明する。図７において、実線は、本実施の形態１に係る吐出ガス過熱度の制御とその圧縮機効率を示し、破線は、従来の吐出ガス過熱度を一定とする制御とその圧縮機効率を示している。
【００３６】
まず、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数が所定回転数である場合には、そのときの液冷媒インジェクション流量を維持し、吐出ガス過熱度がΔＴとなるようにする。
【００３７】
スクリュー圧縮機１０１の運転回転数が所定回転数未満の場合、すなわち低回転数域での運転時には、目標とする吐出ガス過熱度を、ΔＴ＋αという高い値に設定する。そして、液冷媒インジェクション流量を減少させることにより、吐出ガス過熱度を高くする。吐出ガス過熱度の制御は、吐出ガス配管１１３に設けられた吐出ガス温度検知手段１０６が検知した吐出ガス温度に基づいて行う。このように吐出ガス温度を高くすると、スクリューロータ４の熱膨張が大きくなる。このようにすることで、スクリューロータ外周隙間や、高圧シール部１７の隙間を縮小することができ、冷媒循環流量が少なく相対的に冷媒漏れの割合が大きい低回転数運転においては、冷媒漏れが低減して性能が向上する。なお、低回転数域では、油の粘性抵抗損失やスクリューロータの摩擦による発熱も小さく、隙間縮小が性能低下や焼き付き信頼性の低下に及ぼす影響は小さい。
【００３８】
一方、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数が所定回転数を超えている場合、すなわち高回転数域での運転時には、液冷媒インジェクション流量を相対的に増加させることにより吐出ガス過熱度を低回転数域での運転時よりも低くする。これにより、吐出ガス温度が低くなり、スクリューロータ４の熱膨張を抑制する。このようにすることで、スクリューロータ外周隙間や高圧シール部１７の隙間を拡大することができ、油の粘性抵抗損失を低減することができる。なお、高回転数域では、冷媒循環流量が多く相対的に冷媒漏れの割合が小さいため、隙間拡大による冷媒漏れの影響は小さい。また、スクリューロータ４が他の部品と接触した際には、高回転数であるほど摩擦損失が大きく、発熱による焼き付きなどを生じやすい傾向があるが、隙間を拡大しているので、スクリューロータ４の過度な接触を防止することができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態１では、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数に応じて吐出ガス過熱度の目標値を変更して、液冷媒インジェクション流量を制御することにより吐出ガス過熱度を制御する。そして、スクリュー圧縮機１０１を高回転数域で運転している際には、低回転数域で運転している際よりも吐出ガス過熱度の目標値を低く設定する。これにより、熱膨張を抑制してスクリューロータ外周隙間や高圧シール部１７の隙間を拡大することができ、油の粘性抵抗損失を低減して圧縮性能を向上させることができる。また、スクリューロータ外周隙間や、高圧シール部１７の隙間を拡大することで、スクリューロータ４の過度な接触を防止でき、スクリューロータ外周面の摩擦や摩耗を低減して焼き付きの信頼性を向上させることができる。一方、スクリュー圧縮機１０１を低回転数域で運転している際には、高回転数域で運転している際よりも吐出ガス過熱度を高く制御する。これにより、熱膨張によりスクリューロータ外周隙間や高圧シール部１７の隙間を縮小することができ、冷媒漏れを低減することができる。このように、本実施の形態１によれば、広い運転回転数域においてスクリュー圧縮機の性能を向上させることができ、スクリューロータの焼き付きなどがない高効率で信頼性の高い可変速スクリュー圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態１では、単段スクリュー圧縮機の例を示したが、二段スクリュー圧縮機に本発明を適用してもよく、同様の効果がある。
【００４１】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。本実施の形態２では、前述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。
前述の実施の形態１では、凝縮器１０３の液冷媒の一部をスクリュー圧縮機１０１の圧縮室１１に導く１系統の液冷媒インジェクション配管１１２を設けた。そして、液冷媒インジェクション配管１１２中に、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数と吐出ガス温度に基づいて開度が調節される電子式膨張弁１０７を設けた。これに対し本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００Ａは、２系統の液冷媒インジェクション配管１１２ａ、１１２ｂを設け、これら液冷媒インジェクション配管１１２ａ、１１２ｂの途中にそれぞれ電磁弁１１４ａ、１１４ｂを設けている。液冷媒インジェクション配管１１２ａ、１１２ｂは、それぞれ、スクリュー圧縮機１０１に設けられた液冷媒噴射口１１０ａ、１１０ｂに接続されている。また、吐出ガス配管１１３中には、吐出ガスの圧力を検知する圧力検知手段１０８を設けている。なお、本実施の形態２では、実施の形態１で設けた電子式膨張弁１０７を設けていない。
【００４２】
そして、前述の実施の形態１では、スクリュー圧縮機１０１の回転数に応じて目標とする吐出ガス過熱度を定め、電子式膨張弁１０７の弁開度を制御することにより液冷媒インジェクション流量を調整したが、本実施の形態２では以下のように液冷媒インジェクション流量を調整する。なお、本発明の吐出ガス温度調整手段は、本実施の形態２では電磁弁１１４ａ、１１４ｂ及びこれの開閉状態を制御する制御手段１２０に相当する。
【００４３】
本実施の形態２では、圧力検知手段１０８により検知された吐出圧力が所定の吐出圧力以上で、かつ、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数が所定回転数を超えているときには、電磁弁１１４ａ及び電磁弁１１４ｂを開放する。これにより、液冷媒インジェクション配管１１２ａ、１１２ｂの両方を液冷媒が流れ、液冷媒噴射口１１０ａ、１１０ｂから圧縮室１１内に液冷媒がインジェクションされる。
【００４４】
また、圧力検知手段１０８により検知された吐出圧力が所定の吐出圧力未満の場合には、電磁弁１１４ａは開放し、電磁弁１１４ｂを閉じる。これにより、液冷媒インジェクション配管１１２ａのみを液冷媒が流れ、液冷媒噴射口１１０ａから圧縮室１１内に液冷媒がインジェクションされる。
【００４５】
このように、本実施の形態２では、圧力検知手段１０８が検知したガス圧力に基づいて、吐出ガス過熱度を制御する。このときに目標とする吐出ガス過熱度は、実施の形態１と同様に、スクリュー圧縮機１０１の運転回転数に応じて行う。すなわち、スクリュー圧縮機１０１を高回転数域で運転している際には、低回転数で運転している際よりも吐出ガス過熱度の目標値を低く設定する。このため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、本実施の形態２では、液冷媒インジェクション流量を調整することにより吐出ガス過熱度を制御するが、液冷媒インジェクション流量の調整は、電磁弁１１４ａ、１１４ｂの開閉状態を切り替えることにより行う。このように、電磁弁１１４ａ、１１４ｂの開閉により液冷媒インジェクション流量を制御するので、流量制御を簡単にすることができる。
なお、本実施の形態２では、２系統の液冷媒インジェクション配管を設け、これらの配管における液冷媒の流通の有無を切り替えることで液冷媒インジェクション流量の制御を行うこととしたが、２系統を超える液冷媒インジェクション配管を設けてもよい。多数系統の液冷媒インジェクション配管を設けて液冷媒の流通の有無を切り替えることで、より細やかな流量制御を行うことができるので、性能を向上することができる。
【００４７】
なお、吐出ガス過熱度の検出に関し、実施の形態１では検知した吐出ガス温度に基づいて行うものとし、実施の形態２では検知したガス圧力に基づいて行うものとした。また、液冷媒インジェクション流量の制御については、実施の形態１では電子式膨張弁１０７の開度を制御することにより行うものとし、実施の形態２では複数系統のインジェクション配管の冷媒流通の有無を切り替えることにより行うものとして説明した。これら吐出ガス過熱度の検出方法と、液冷媒インジェクション流量の制御方法は、任意に組み合わせてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、吐出ガス過熱度の検出に関し、実施の形態１では吐出ガス温度に基づいて行うものとし、実施の形態２では吐出圧力に基づいて行うものとして説明したが、吐出ガス過熱度の検出方法はこれに限定するものではない。すなわち、吐出ガス温度及び吐出圧力を検知しこの検知結果を組み合わせて吐出ガス過熱度を検出してもよいし、他のパラメータを組み合わせて吐出ガス過熱度を検出してもよい。いずれにしても、高回転数運転時の吐出ガス過熱度が、低回転数運転時の吐出ガス過熱度よりも大きくなるように吐出ガス過熱度を制御すればよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ケーシング、２  高圧側軸受、３  低圧側軸受、４  スクリューロータ、５  軸受ハウジング、６  軸受ハウジング内室、７  ゲートロータ、８  電動機、９  スクリュー軸、１０  スクリュー溝、１１  圧縮室、１３  均圧孔、１４  吐出口、１５  環状ラビリンス溝、１６  環状ラビリンス溝、１７  高圧シール部、１７ｒ  ラジアルシール部、１７ｔ  スラストシール部、７１  歯、１００  インバータ、１０１  スクリュー圧縮機、１０１ａ  油分離器、１０２  蒸発器、１０３  凝縮器、１０５  膨張弁、１０６  吐出ガス温度検知手段、１０７  電子式膨張弁、１０８  圧力検知手段、１０９  油噴射口、１１０  液冷媒噴射口、１１０ａ  液冷媒噴射口、１１０ｂ  液冷媒噴射口、１１１  油インジェクション配管、１１２  液冷媒インジェクション配管、１１２ａ  液冷媒インジェクション配管、１１２ｂ  液冷媒インジェクション配管、１１３  吐出ガス配管、１１４ａ  電磁弁、１１４ｂ  電磁弁、１２０  制御手段、２００  冷凍サイクル装置、２００Ａ  冷凍サイクル装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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