WO2015114783A1 - Compressor and refrigeration cycle device - Google Patents
Compressor and refrigeration cycle device Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015114783A1 WO2015114783A1 PCT/JP2014/052129 JP2014052129W WO2015114783A1 WO 2015114783 A1 WO2015114783 A1 WO 2015114783A1 JP 2014052129 W JP2014052129 W JP 2014052129W WO 2015114783 A1 WO2015114783 A1 WO 2015114783A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- refrigerant
- low
- compressor
- oil
- source
- 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.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/02—Lubrication
-
- 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
- F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
-
- 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
- F25B31/00—Compressor arrangements
- F25B31/02—Compressor arrangements of motor-compressor units
-
- 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
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
Definitions
- This invention relates to a compressor and the like.
- the present invention relates to a compressor or the like used in a refrigeration cycle apparatus in which a plurality of refrigerant circuits are configured in multiple stages.
- ester oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 50 to 200 mm 2 / s and a viscosity index of 80 to 200 is used as a refrigerating machine oil (see, for example, Patent Document 2).
- ester oil By using the ester oil as the refrigerating machine oil, the high-pressure viscosity of the ester oil can enhance the lubricity and lower the viscosity as compared with the case of using the polyalkylene glycol oil, and the power loss due to the viscosity can be reduced.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a compressor and the like that can achieve both reliability and performance.
- a compressor according to the present invention is provided in a sealed container, and includes a compression mechanism portion that compresses a refrigerant having carbon dioxide, a shaft that applies rotational force to the compressor mechanism portion, a bearing that holds the shaft, and a bearing.
- An oil pump that supplies refrigeration oil, and the displacement Vst [cc / rev] of the refrigerant in the compression mechanism section satisfies 20 ⁇ Vst ⁇ 35 [cc / rev], and the kinematic viscosity ⁇ [mm] at 40 [° C.] 2 / s] satisfies 480 / (6.5-0.13 ⁇ Vst) ⁇ ⁇ 300 [mm 2 / s], and ester oil having a viscosity index of 80 to 200 is used as the refrigerating machine oil.
- the displacement amount Vst [cc / rev] satisfies 20 ⁇ Vst ⁇ 35 [cc / rev]
- the kinematic viscosity ⁇ [mm 2 / s] is 480 / (6.5-0 .13 ⁇ Vst) ⁇ ⁇ 300 [mm 2 / s] and an ester oil having a viscosity index of 80 to 200 is used as a refrigerating machine oil, thus enabling appropriate kinematic viscosity and driving, reliability and performance Can be secured.
- Embodiment 1 of this invention It is a figure showing the structure of the binary refrigeration apparatus in Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the structure of the compressor 50 which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the relationship between the temperature in the refrigerant
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a binary refrigeration apparatus in Embodiment 1 of the present invention.
- the binary refrigeration apparatus in the present embodiment includes a low-source refrigeration cycle 100 and a high-source refrigeration cycle 200, and configures a refrigerant circuit that circulates refrigerant independently of each other.
- a cascade condenser in which the high-side evaporator 240 and the low-side condenser 120 are combined so as to enable heat exchange between the refrigerants passing through them respectively.
- An intermediate heat exchanger 300 is provided.
- a low-source refrigeration cycle 100 includes a low-side compressor 110, a low-side condenser 120, a low-side expansion valve 130, and a low-side evaporator 140 connected in this order through a refrigerant pipe.
- the low-source side refrigerant circuit is configured.
- the high-source refrigeration cycle 200 is configured by connecting a high-side compressor 210, a high-side condenser 220, a high-side expansion valve 230, and a high-side evaporator 240 in order through a refrigerant pipe (hereinafter referred to as a refrigerant circuit). High-end refrigerant circuit).
- the low-source side compressor 110 of the low-source refrigeration cycle 100 sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high temperature / high pressure state.
- it is configured by a compressor of a type that can control the number of revolutions by an inverter circuit or the like and adjust the discharge amount of the high-side refrigerant.
- the configuration of the compressor will be described later.
- the low-side condenser 120 exchanges heat with the refrigerant discharged from the low-side compressor 110, condenses the refrigerant into a liquid refrigerant (condenses and liquefies).
- a heat transfer tube or the like through which the refrigerant flowing through the low-side refrigerant circuit passes becomes the low-side condenser 120, and heat exchange with the refrigerant flowing through the high-side refrigerant circuit is performed. To do.
- the low-side expansion valve 130 serving as a decompression device, a throttling device or the like decompresses the refrigerant flowing through the low-side refrigerant circuit and expands it.
- the flow rate control means such as an electronic expansion valve, a capillary (capillary), a refrigerant flow rate control means such as a temperature-sensitive expansion valve, and the like are used.
- the low element side evaporator 140 evaporates the refrigerant flowing through the low element refrigerant circuit by heat exchange with the object to be cooled, for example, to make a gas (gas) refrigerant (evaporate gas).
- the object to be cooled is cooled directly or indirectly by heat exchange with the refrigerant.
- the high-side compressor 210 of the high-side refrigeration cycle 200 sucks the refrigerant flowing through the high-side refrigerant circuit, compresses the refrigerant, and discharges it in a high temperature / high pressure state.
- the high-end compressor 210 is also composed of, for example, a compressor having an inverter circuit or the like and capable of adjusting the refrigerant discharge amount. The configuration of the compressor will be described later.
- the high-side condenser 220 performs heat exchange between, for example, air, brine, and the refrigerant flowing through the high-side refrigerant circuit to condense and liquefy the refrigerant.
- heat exchange between the outside air and the refrigerant is performed, and a high-side condenser fan (not shown) for promoting heat exchange is provided.
- the high-end condenser fan is a fan that can adjust the air volume.
- the high-side expansion valve 230 serving as a decompression device, a throttling device or the like decompresses the refrigerant flowing through the high-side refrigerant circuit and expands it.
- the flow rate control means such as the electronic expansion valve described above and the refrigerant flow rate control means such as a capillary tube are used.
- the high element side evaporator 240 evaporates the refrigerant flowing through the high element side refrigerant circuit by heat exchange.
- a heat transfer tube or the like through which the refrigerant flowing through the high-side refrigerant circuit passes becomes the high-side evaporator 240, and heat exchange with the refrigerant flowing through the low-side refrigerant circuit is performed. To do.
- the cascade condenser 300 has the functions of the high-end evaporator 240 and the low-end condenser 120 described above, and enables the heat exchange between refrigerants to exchange heat between the high-end refrigerant and the low-end refrigerant. It is. By configuring the high-side refrigerant circuit and the low-side refrigerant circuit in a multistage configuration via the cascade capacitor 300 and performing heat exchange between the refrigerants, independent refrigerant circuits can be linked. By configuring the cascade condenser 300 with the high-side evaporator 240 and the low-side condenser 120, the respective refrigerant pressures are prevented from increasing in the two refrigerant circuits.
- the outdoor unit has the low original side compressor 110 and the low original side condenser 120 (cascade condenser 300) of the high original refrigerating cycle 200 and the low original refrigerating cycle 100. Further, the low-source side expansion valve 130 and the low-source side evaporator 140 of the low-source refrigeration cycle 100 have a freezer such as a supermarket showcase.
- CO 2 carbon dioxide
- the high-source side refrigerant used in the high-source refrigeration cycle 200 uses R32 or the like.
- FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the compressor 50 according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 shows an example of a hermetic scroll compressor (low pressure shell type) in which a low pressure side (suction side) refrigerant acts on a hermetic container.
- the compressor 50 is a compressor that can be applied to the high-side compressor 210 and the low-side compressor 110 described above.
- the compressor 50 in FIG. 2 has a function of sucking a refrigerant (which may be another fluid, but here a refrigerant), compressing it, and discharging it in a high temperature / high pressure state.
- the compressor 50 is configured such that a compression mechanism 35, a drive mechanism 36, and other components are accommodated in a shell 8 that is a sealed container constituting an outer shell.
- the compression mechanism part 35 is arrange
- the drive mechanism part 36 is arrange
- positioned at the shell 8 is an oil sump 12.
- the compression mechanism 35 has a function of compressing the refrigerant sucked from the suction pipe 5 and discharging it to the high-pressure space 15 formed above the shell 8.
- the high-pressure refrigerant in the high-pressure space 15 is discharged from the discharge pipe 13 to the outside of the compressor 50.
- the drive mechanism unit 36 functions to drive the orbiting scroll 2 constituting the compression mechanism unit 35 in order to compress the refrigerant by the compression mechanism unit 35.
- the compression mechanism unit 35 compresses the refrigerant.
- the compression mechanism unit 35 includes a fixed scroll 1 and a swing scroll 2. As shown in FIG. 2, the orbiting scroll 2 is disposed on the lower side, and the fixed scroll 1 is disposed on the upper side.
- the fixed scroll 1 is composed of a first spiral body 1b which is a first spiral projection provided upright on one surface of the first base plate 1c and the first base plate 1c.
- the orbiting scroll 2 includes a second spiral body 2b which is a spiral projection provided upright on one surface of the second base plate 2c and the second base plate 2c.
- the fixed scroll 1 and the orbiting scroll 2 are mounted in the shell 8 with the first spiral body 1b and the second spiral body 2b meshing with each other. And between the 1st spiral body 1b and the 2nd spiral body 2b, the compression chamber 9 which reduces when a volume goes to a radial inside is formed.
- the fixed scroll 1 is fixed in the shell 8 through the frame 3.
- a discharge port 1 a that discharges a compressed and high-pressure refrigerant is formed at the center of the fixed scroll 1.
- a leaf spring valve 11 is disposed at the outlet opening of the discharge port 1a so as to cover the outlet opening and prevent reverse flow of the refrigerant.
- a valve presser 10 that restricts the lift amount of the valve 11 is provided on one end side of the valve 11. For this reason, when the refrigerant is compressed to a predetermined pressure in the compression chamber 9, the valve 11 is lifted against the elastic force, and the compressed refrigerant is discharged from the discharge port 1 a into the high-pressure space 15, and the discharge pipe 13. And is discharged to the outside of the compressor 50.
- the orbiting scroll 2 performs an eccentric turning motion without rotating with respect to the fixed scroll 1.
- a hollow cylindrical concave bearing 2d that receives a driving force is formed at a substantially central portion of a surface (hereinafter referred to as a thrust surface) opposite to the surface on which the second spiral body 2b is formed of the orbiting scroll 2.
- a thrust surface a surface opposite to the surface on which the second spiral body 2b is formed of the orbiting scroll 2.
- the drive mechanism portion 36 is fixedly held inside the shell 8, is rotatably disposed on the inner peripheral surface side of the stator 7, and is vertically accommodated in the rotor 6 and the shell 8 fixed to the crankshaft 4. And at least a crankshaft 4 that is a rotating shaft.
- the stator 7 has a function of rotating the rotor 6 when energized.
- the outer peripheral surface of the stator 7 is fixedly supported on the shell 8 by shrink fitting or the like.
- the rotor 6 has a function of rotating and driving the crankshaft 4 when the stator 7 is energized.
- the rotor 6 is fixed to the outer periphery of the crankshaft 4, has a permanent magnet inside, and is held with a slight gap from the stator 7.
- the crankshaft 4 rotates with the rotation of the rotor 6 and drives the orbiting scroll 2 to rotate.
- the crankshaft 4 is rotatably supported by a bearing portion 3a whose upper side is positioned at the center of the frame 3. Further, the lower side is rotatably supported by a sub bearing 16 a located at the center of a sub frame 16 fixedly arranged below the shell 8.
- a sub bearing 16 a located at the center of a sub frame 16 fixedly arranged below the shell 8.
- At the upper end of the crankshaft 4 is formed an eccentric pin portion 4a that fits with the concave bearing 2d so that the orbiting scroll 2 can rotate while being eccentric.
- the shell 8 is connected to a suction pipe 5 for sucking the refrigerant and a discharge pipe 13 for discharging the refrigerant.
- the frame 3 is fixed inside the shell 8.
- the frame 3 is fixed to the inner peripheral surface of the shell 8, and a through hole is formed at the center for supporting the crankshaft 4.
- the frame 3 supports the swing scroll 2 and also supports the crankshaft 4 in a freely rotatable manner by a bearing portion 3a.
- the outer peripheral surface of the frame 3 may be fixed to the inner peripheral surface of the shell 8 by shrink fitting, welding, or the like.
- a subframe 16 is fixed inside the shell 8.
- the subframe 16 is fixed to the inner peripheral surface of the shell 8, and a through hole is formed in the center for supporting the crankshaft 4.
- the subframe 16 rotatably supports the crankshaft 4 with a subbearing 16a.
- the frame 3 is fixed to the upper side
- the subframe 16 is fixed to the lower side.
- an Oldham ring 20 is disposed in the shell 8 to prevent the rotation of the orbiting scroll 2 during the eccentric orbiting motion.
- the Oldham ring 20 is disposed between the fixed scroll 1 and the orbiting scroll 2 and functions to prevent the revolving motion of the orbiting scroll 2 and to enable a revolving motion.
- the oil pump 21 is fixed to the lower side of the crankshaft 4.
- the oil pump 21 is a positive displacement pump and functions to supply refrigerating machine oil stored in the oil reservoir 12 to the concave bearing 2d and the bearing portion 3a through an oil circuit 22 provided in the crankshaft 4 as the crankshaft 4 rotates. Fulfill.
- the oil pump 21 sucks refrigeration oil from the oil sump 12 as the crankshaft 4 rotates.
- the sucked refrigerating machine oil is supplied to the concave bearing 2d and the bearing portion 3a through the oil circuit 22 inside the crankshaft 4 to generate an oil film on the bearing, thereby preventing wear and ensuring reliability.
- FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature in the refrigerant atmosphere and the kinematic viscosity of a general refrigerating machine oil according to Embodiment 1 of the present invention.
- the kinematic viscosity of the refrigerating machine oil is determined from the pressure and temperature of the refrigerant atmosphere when supplied to the bearing.
- FIG. 3 shows that the higher the temperature and the higher the pressure, the more the refrigerant dissolves in the refrigerating machine oil and the kinematic viscosity decreases.
- carbon dioxide has a high pressure and the refrigerant dissolves well in refrigerating machine oil, the amount of decrease in kinematic viscosity is large.
- the refrigerating machine oil is polyalkylene glycol
- the refrigerating machine oil discharged from the compressor is stagnated in the pipe and is not returned to the compressor, and the refrigerating machine oil may be depleted in the compressor.
- the refrigeration oil is depleted, the compressor bearing is damaged.
- ester oil is used as refrigerating machine oil in a refrigeration apparatus, an air conditioner or the like having a long pipe length.
- the viscosity of refrigerating machine oil falls because a carbon dioxide melt
- FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the displacement and the bearing load in Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 4 shows the relationship between the displacement of the concave bearing 2d and the bearing portion 3a and the bearing load.
- coolant also increases. Therefore, when the displacement is increased, the viscosity of the ester oil needs to be increased. However, when the viscosity of the ester oil is excessively increased, the sliding loss in the bearing or the like increases. For this reason, it is desirable to set it as an appropriate viscosity.
- FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the displacement and the kinematic viscosity of the refrigerating machine oil according to Embodiment 1 of the present invention.
- kinematic viscosity ⁇ > 480 / (6.5-0.13 ⁇ Vst) [mm 2 / s] is satisfied.
- kinematic viscosity becomes high too much, a sliding loss will increase and performance will fall. For this reason, it is necessary to satisfy the kinematic viscosity ⁇ ⁇ 300 [mm 2 / s] at the same time.
- the kinematic viscosity is preferably close to the lower limit satisfying ⁇ > 480 / (6.5-0.13 ⁇ Vst) because the sliding loss can be minimized.
- FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the compressor 50 and the oil film thickness of the bearing in Embodiment 1 of the present invention.
- the oil film thickness is ensured more than the HFC refrigerant model. For this reason, the reliability of the bearing is sufficiently secured.
- a low-pressure shell type compressor 50 is used.
- the airtight container specifications of the compressor are roughly classified into a high pressure shell type in which only the high pressure side (discharge side) refrigerant acts on the airtight container and a low pressure shell type in which only the low pressure side refrigerant acts.
- the refrigerant returned from the refrigerant circuit flows directly into the compression chamber through the suction pipe of the compressor and is compressed into a high-temperature / high-pressure refrigerant.
- the compressed refrigerant fills the inside of the sealed container and then discharges out of the compressor through the discharge pipe. Therefore, the oil reservoir portion in which the refrigeration oil is accumulated is a high-pressure refrigerant atmosphere.
- the refrigerant returned from the refrigerant circuit fills the compressor sealed container via the compressor suction pipe, flows into the compression chamber, is compressed, and is compressed with high-temperature and high-pressure refrigerant. Become.
- the compressed refrigerant is discharged out of the compressor through the discharge port and the discharge pipe. Therefore, the oil reservoir portion becomes a low-pressure refrigerant atmosphere.
- the low-pressure shell type which has a low temperature and a low pressure, can be prevented from lowering the kinematic viscosity of the refrigerating machine oil and the reliability of the bearing (compressor) can be improved than the high-pressure shell type in a high-temperature / high-pressure atmosphere.
- carbon dioxide has a high operating pressure
- the thickness of the shell 8 must be increased, which increases the cost. Therefore, the low pressure shell type is more advantageous in that the cost can be kept low.
- a refrigerant having a low GWP is demanded. For this reason, it is desirable that the high-source side refrigerant of the binary refrigeration cycle apparatus also has a low GWP.
- a refrigerant having a low GWP for example, there is R32 having characteristics similar to R410A in the case of an HFC refrigerant.
- Natural refrigerants include carbon dioxide, propane, and ammonia.
- HFO-1234yf 2,3,3,3-tetrafluoropropene
- HFO-1234ze 1,3,3,3-tetrafluoropropene
- HFO-1123 1,1,2-tri Fluoroethylene
- natural refrigerant when carbon dioxide is used in the high-side refrigerant circuit, the operating pressure becomes 10 [MPa] or more.
- the cascade capacitor 300 the heat balance between the evaporation heat of the high-side refrigerant circuit and the condensation heat of the low-side refrigerant circuit must be balanced. For this reason, when the low source side refrigerant is carbon dioxide, the selection of the high source side refrigerant is limited by the refrigerating capacity.
- examples of the high-side refrigerant capable of achieving both environmental load and performance include R32 single refrigerant or a mixed refrigerant of R32 and HFO refrigerant.
- a mixed refrigerant of HFO-1123 which has a high refrigeration capacity among HFOs, and another HFO refrigerant or R32 is also listed as a candidate.
- HFO-1123 is mixed with another HFO refrigerant or R32 is to suppress the disproportionation reaction.
- the R32 single refrigerant or the mixed refrigerant of R32 and HFO refrigerant is considered to be an alternative to the R410A refrigerant having similar characteristics, but the temperature after compression is higher than that of R410A.
- the use of a low-pressure shell type compressor can prevent a decrease in the kinematic viscosity of the refrigeration oil and can improve the reliability of the bearing.
- the dual refrigeration apparatus has been described, but it can be applied as a compressor of an apparatus using a refrigeration cycle (heat pump cycle) such as an air conditioner or a hot water supply apparatus.
- a refrigeration cycle heat pump cycle
- the compressor of the multi-component refrigeration cycle apparatus comprised with a refrigerant circuit of three or more stages.
- the present invention can also be applied to a compressor of a normal refrigerant circuit that is not a multistage configuration.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Compressor (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
Description
この発明は圧縮機等に関するものである。特に複数の冷媒回路を多段構成した冷凍サイクル装置に用いる圧縮機等に係るものである。 This invention relates to a compressor and the like. In particular, the present invention relates to a compressor or the like used in a refrigeration cycle apparatus in which a plurality of refrigerant circuits are configured in multiple stages.
複数の冷媒回路を多段構成した冷凍サイクル装置において、低元側冷媒を二酸化炭素としたときに、高元側圧縮機を先に起動させ、所定の時間経過後に低元側圧縮機を起動させることで、吐出圧力が急激に上昇する不具合を回避し、設計圧力を低くすることができる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In a refrigeration cycle apparatus having a plurality of refrigerant circuits configured in multiple stages, when the low-side refrigerant is carbon dioxide, the high-side compressor is started first, and the low-side compressor is started after a predetermined time has elapsed. Thus, a technique is known that can avoid the problem of a sudden increase in discharge pressure and lower the design pressure (see, for example, Patent Document 1).
また、二酸化炭素を冷媒とし、40℃における動粘度が50~200mm2/sで粘度指数が80~200のエステル油を冷凍機油として用いる技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。冷凍機油としてエステル油を用いることで、エステル油の高圧粘度が潤滑性を強化しつつ、ポリアルキレングリコール油を用いる場合より低粘度化が可能となり、粘性による動力損失を低減することができる。 In addition, a technique is known in which carbon dioxide is used as a refrigerant, and ester oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 50 to 200 mm 2 / s and a viscosity index of 80 to 200 is used as a refrigerating machine oil (see, for example, Patent Document 2). By using the ester oil as the refrigerating machine oil, the high-pressure viscosity of the ester oil can enhance the lubricity and lower the viscosity as compared with the case of using the polyalkylene glycol oil, and the power loss due to the viscosity can be reduced.
例えば、二元冷凍サイクル装置等において、低元側冷媒を二酸化炭素とし、かつ圧縮機において押しのけ量が大きい場合は、軸受に作用する荷重が大きくなる。このため、動粘度が50~200mm2/sのエステル油を用い、かつ高元側圧縮機を先に起動して所定の時間経過後に、低元側圧縮機を起動させることで設計圧力を下げたとしても、二酸化炭素の冷媒はエステル油の中に溶け込みやすく、動粘度が著しく低下する。したがって、軸受の油膜厚さを確保することができず、軸受が摩耗してしまうという課題があった。一方で動粘度が高すぎる場合は軸受の摺動損失が増加し、性能が低下してしまうという課題があった。 For example, in a binary refrigeration cycle apparatus or the like, when the low-side refrigerant is carbon dioxide and the displacement amount is large in the compressor, the load acting on the bearing becomes large. For this reason, the design pressure is lowered by using ester oil with a kinematic viscosity of 50 to 200 mm 2 / s and starting the low-end compressor after starting the high-end compressor first. Even so, the carbon dioxide refrigerant is easily dissolved in the ester oil, and the kinematic viscosity is significantly reduced. Therefore, there has been a problem that the oil film thickness of the bearing cannot be ensured and the bearing is worn. On the other hand, when the kinematic viscosity is too high, there is a problem that the sliding loss of the bearing increases and the performance deteriorates.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、信頼性と性能を両立させることができる圧縮機等を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a compressor and the like that can achieve both reliability and performance.
この発明に係る圧縮機は、密閉容器内に設けられ、二酸化炭素を有する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機機構部に回転力を付与するシャフトと、シャフトを保持する軸受と、軸受に冷凍機油を供給するオイルポンプとを備え、圧縮機構部における冷媒の押しのけ量Vst[cc/rev]が、20≦Vst≦35[cc/rev]を満たし、40[℃]における動粘度ν[mm2/s]が、480/(6.5-0.13×Vst)<ν<300[mm2/s]を満たし、かつ粘度指数80~200のエステル油を冷凍機油とするものである。 A compressor according to the present invention is provided in a sealed container, and includes a compression mechanism portion that compresses a refrigerant having carbon dioxide, a shaft that applies rotational force to the compressor mechanism portion, a bearing that holds the shaft, and a bearing. An oil pump that supplies refrigeration oil, and the displacement Vst [cc / rev] of the refrigerant in the compression mechanism section satisfies 20 ≦ Vst ≦ 35 [cc / rev], and the kinematic viscosity ν [mm] at 40 [° C.] 2 / s] satisfies 480 / (6.5-0.13 × Vst) <ν <300 [mm 2 / s], and ester oil having a viscosity index of 80 to 200 is used as the refrigerating machine oil.
この発明の圧縮機においては、押しのけ量Vst[cc/rev]が、20≦Vst≦35[cc/rev]を満たし、動粘度ν[mm2/s]が、480/(6.5-0.13×Vst)<ν<300[mm2/s]を満たし、かつ粘度指数80~200のエステル油を冷凍機油としたので、適切な動粘度と駆動とを可能にし、信頼性と性能とを確保することができる。 In the compressor of the present invention, the displacement amount Vst [cc / rev] satisfies 20 ≦ Vst ≦ 35 [cc / rev], and the kinematic viscosity ν [mm 2 / s] is 480 / (6.5-0 .13 × Vst) <ν <300 [mm 2 / s] and an ester oil having a viscosity index of 80 to 200 is used as a refrigerating machine oil, thus enabling appropriate kinematic viscosity and driving, reliability and performance Can be secured.
以下、この発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置等について図面等を参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。ここで、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。また、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, a refrigeration cycle apparatus and the like according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and are common to all the embodiments described below. And the form of the component represented by the whole specification is an illustration to the last, Comprising: It does not limit to the form described in the specification. In particular, the combination of the components is not limited to the combination in each embodiment, and the components described in the other embodiments can be applied to another embodiment. Here, the levels of temperature, pressure, and the like are not particularly determined in relation to absolute values, but are relatively determined in terms of the state and operation of the system, apparatus, and the like. In addition, when there is no need to particularly distinguish or identify a plurality of similar devices that are distinguished by subscripts, the subscripts may be omitted. In the drawings, the relationship between the sizes of the constituent members may be different from the actual one.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における二元冷凍装置の構成を表す図である。図1に示すように、本実施の形態における二元冷凍装置は、低元冷凍サイクル100と高元冷凍サイクル200とを有し、それぞれ独立して冷媒を循環させる冷媒回路を構成する。そして、2つの冷媒回路を多段構成するために、高元側蒸発器240と低元側凝縮器120とを、それぞれ通過する冷媒間での熱交換を可能に結合させて構成したカスケードコンデンサ(冷媒間熱交換器)300を設けている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a binary refrigeration apparatus in
図1において、低元冷凍サイクル100は、低元側圧縮機110、低元側凝縮器120と、低元側膨張弁130及び低元側蒸発器140を順に冷媒配管で接続して冷媒回路(以下、低元側冷媒回路という)を構成している。一方、高元冷凍サイクル200は、高元側圧縮機210、高元側凝縮器220、高元側膨張弁230及び高元側蒸発器240とを順に冷媒配管で接続して冷媒回路(以下、高元側冷媒回路という)を構成している。
In FIG. 1, a low-
低元冷凍サイクル100の低元側圧縮機110は、冷媒を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態にして吐出する。ここでは、例えばインバータ回路等により回転数を制御し、高元側冷媒の吐出量を調整できるタイプの圧縮機で構成する。圧縮機の構成等については後述する。
The low-source side compressor 110 of the low-
また、低元側凝縮器120は、低元側圧縮機110から吐出した冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液状の冷媒にする(凝縮液化させる)ものである。例えば、ここではカスケードコンデンサ300において低元側冷媒回路を流れる冷媒が通過する伝熱管等が低元側凝縮器120となって、高元側冷媒回路を流れる冷媒との熱交換が行われるものとする。
Further, the low-
減圧装置、絞り装置等となる低元側膨張弁130は、低元側冷媒回路を流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。例えば電子式膨張弁等の流量制御手段、毛細管(キャピラリ)、感温式膨張弁等の冷媒流量調節手段等で構成する。低元側蒸発器140は、例えば冷却対象との熱交換により低元冷媒回路を流れる冷媒を蒸発させて気体(ガス)状の冷媒にする(蒸発ガス化させる)ものである。冷媒との熱交換により、冷却対象は、直接又は間接に冷却されることになる。
The low-
一方、高元冷凍サイクル200の高元側圧縮機210は、高元側冷媒回路を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして吐出する。高元側圧縮機210についても、例えばインバータ回路等を有し、冷媒の吐出量を調整できるタイプの圧縮機で構成する。圧縮機の構成等については後述する。
On the other hand, the high-
高元側凝縮器220は、例えば、空気、ブライン等と高元側冷媒回路を流れる冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させるものである。ここで、本実施の形態では、外気と冷媒との熱交換を行うものとし、熱交換を促すための高元側凝縮器ファン(図示せず)を有しているものとする。高元側凝縮器ファンは風量を調整できるタイプのファンで構成する。
The high-
減圧装置、絞り装置等となる高元側膨張弁230は、高元側冷媒回路を流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。例えば前述した電子式膨張弁等の流量制御手段、毛細管等の冷媒流量調節手段で構成する。高元側蒸発器240は、熱交換により高元側冷媒回路を流れる冷媒を蒸発ガス化するものである。例えば、ここではカスケードコンデンサ300において高元側冷媒回路を流れる冷媒が通過する伝熱管等が高元側蒸発器240となって、低元側冷媒回路を流れる冷媒との熱交換が行われるものとする。
The high-
また、カスケードコンデンサ300は、前述した高元側蒸発器240と低元側凝縮器120との機能を有し、高元側冷媒と低元側冷媒とを熱交換可能にする冷媒間熱交換器である。カスケードコンデンサ300を介して高元側冷媒回路と低元側冷媒回路とを多段構成にし、冷媒間の熱交換を行うようにすることで、独立した冷媒回路を連携させることができる。高元側蒸発器240と低元側凝縮器120とでカスケードコンデンサ300を構成することで、2つの冷媒回路において、それぞれの凝縮圧力が高くなるのを避けている。
Further, the
そして、本実施の形態では、高元冷凍サイクル200及び低元冷凍サイクル100の低元側圧縮機110及び低元側凝縮器120(カスケードコンデンサ300)を室外機が有している。また、低元冷凍サイクル100の低元側膨張弁130及び低元側蒸発器140を、例えばスーパーマーケットのショーケース等の冷凍庫が有している。
And in this Embodiment, the outdoor unit has the low original side compressor 110 and the low original side condenser 120 (cascade condenser 300) of the high original refrigerating
ここで、低元冷凍サイクル100の低元側冷媒回路を循環させる低元側冷媒として、冷媒漏れを考慮し、地球温暖化に対する影響が小さいCO2 (二酸化炭素)を用いる。一方、高元冷凍サイクル200に用いる高元側冷媒は、R32等を用いる。
Here, CO 2 (carbon dioxide), which has a small influence on global warming, is used as a low-side refrigerant that circulates through the low-side refrigerant circuit of the low-
図2はこの発明の実施の形態1に係る圧縮機50の構成を示す図である。図2では、低圧側(吸入側)冷媒が密閉容器に作用する(低圧シェルタイプの)密閉型スクロール圧縮機を例に示している。圧縮機50は、上述した高元側圧縮機210及び低元側圧縮機110に適用することができる圧縮機である。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
図2の圧縮機50は、冷媒(他の流体でもよいがここでは冷媒とする)を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態として吐出させる機能を有している。圧縮機50は、外郭を構成する密閉容器であるシェル8の内部に、圧縮機構部35、駆動機構部36、その他の構成部品が収容され、構成されている。図2に示すように、シェル8内において、圧縮機構部35が上側に配置され、駆動機構部36が下側に配置されている。シェル8の下方は油溜り12となっている。
The
圧縮機構部35は、吸入管5から吸入した冷媒を圧縮してシェル8内の上方に形成されている高圧空間15に排出する機能を有している。高圧空間15の高圧冷媒は、吐出管13から圧縮機50の外部に吐出される。また、駆動機構部36は、圧縮機構部35で冷媒を圧縮するために、圧縮機構部35を構成している揺動スクロール2を駆動する機能を果たす。駆動機構部36がクランクシャフト4を介して揺動スクロール2を駆動することによって、圧縮機構部35は冷媒を圧縮する。
The
圧縮機構部35は、固定スクロール1と、揺動スクロール2で構成されている。図2に示すように、揺動スクロール2は下側に配置され、固定スクロール1は上側に配置される。固定スクロール1は、第1台板1c及び第1台板1cの一方の面に立設された第1渦巻状突起である第1渦巻体1bで構成されている。また、揺動スクロール2は、第2台板2c及び第2台板2cの一方の面に立設された渦巻状突起である第2渦巻体2bで構成されている。固定スクロール1及び揺動スクロール2は、第1渦巻体1bと第2渦巻体2bとを互いに噛み合わせ、シェル8内に装着されている。そして、第1渦巻体1bと第2渦巻体2bとの間には、容積が半径方向内側へ向かうと縮小する圧縮室9が形成される。
The
固定スクロール1は、フレーム3を介してシェル8内に固定されている。固定スクロール1の中央部には、圧縮され高圧となった冷媒を吐出する吐出ポート1aが形成されている。吐出ポート1aの出口開口部には、この出口開口部を覆い、冷媒の逆流を防ぐ板バネ製の弁11が配設されている。弁11の一端側には、弁11のリフト量を制限する弁押さえ10が設けられている。このため、圧縮室9内で冷媒が所定圧力まで圧縮されると、弁11がその弾性力に逆らって持ち上げられ、圧縮された冷媒が吐出ポート1aから高圧空間15内に吐出され、吐出管13を通って圧縮機50の外部に吐出される。
The fixed
揺動スクロール2は、固定スクロール1に対して自転することなく偏心旋回運動を行う。また、揺動スクロール2の第2渦巻体2b形成面とは反対側の面(以下、スラスト面と称する)の略中心部には、駆動力を受ける中空円筒形状の凹状軸受2dが形成されている。この凹状軸受2dには、後述するクランクシャフト4の上端に設けられた偏心ピン部4aが嵌入(係合)されている。
The
駆動機構部36は、シェル8内部に固着保持されたステータ7、ステータ7の内周面側に回転可能に配設され、クランクシャフト4に固定されたロータ6及びシェル8内に垂直方向に収容され、回転軸であるクランクシャフト4で少なくとも構成されている。ステータ7は、通電されることによってロータ6を回転駆動させる機能を有している。また、ステータ7は、外周面が焼き嵌め等によりシェル8に固着支持されている。ロータ6は、ステータ7に通電がされることにより回転駆動し、クランクシャフト4を回転させる機能を有している。このロータ6は、クランクシャフト4の外周に固定されており、内部に永久磁石を有し、ステータ7と僅かな隙間を隔てて保持されている。
The
クランクシャフト4は、ロータ6の回転に伴って回転し、揺動スクロール2を回転駆動させる。このクランクシャフト4は、上側をフレーム3の中心部に位置する軸受部3aによって回転可能に支持されている。また、下側をシェル8の下方に固定配置されたサブフレーム16の中心部に位置する副軸受16aにより回転可能に支持されている。クランクシャフト4の上端部には、揺動スクロール2を偏心しつつ回転できるように凹状軸受2dと嵌め合う偏心ピン部4aが形成されている。
The
シェル8には、冷媒を吸入するための吸入管5、及び冷媒を吐出するための吐出管13が連接されている。
The
シェル8の内部には、フレーム3が固着されている。フレーム3は、シェル8の内周面に固着され、中心部にクランクシャフト4を軸支するため貫通孔が形成されている。このフレーム3は、揺動スクロール2を支持するとともに、クランクシャフト4を軸受部3aで回転自在に支持している。なお、フレーム3は、その外周面を焼き嵌めや溶接等によってシェル8の内周面に固定するとよい。また、シェル8の内部には、サブフレーム16が固着されている。サブフレーム16は、シェル8の内周面に固着され、中心部にクランクシャフト4を軸支するため貫通孔が形成されている。このサブフレーム16は、クランクシャフト4を副軸受16aで回転自在に支持している。ここで、フレーム3が上側に、サブフレーム16が下側に、それぞれ固着されている。
The
ここで、シェル8内には、揺動スクロール2の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するためのオルダムリング20が配設されている。このオルダムリング20は、固定スクロール1と揺動スクロール2との間に配設され、揺動スクロール2の自転運動を阻止するとともに、公転運動を可能とする機能を果たす。
Here, an
クランクシャフト4下側には、オイルポンプ21が固着されている。オイルポンプ21は容積型ポンプでありクランクシャフト4の回転に従い、油溜り12に保有している冷凍機油をクランクシャフト4内部に設けられた油回路22を通して凹状軸受2d、軸受部3aに供給する機能を果たす。
The
ここで、本実施の形態の圧縮機50の動作について簡単に説明する。シェル8に設けられた図示省略の電源端子に通電されると、ステータ7とロータ6とにトルクが発生し、クランクシャフト4が回転する。クランクシャフト4の偏心ピン部4aには、回転自在に揺動スクロール2が嵌合されている。インボリュート曲線にならって創設された渦巻体(第1渦巻体1b、第2渦巻体2b)を有する揺動スクロール2と固定スクロール1とは、かみ合い、これによって複数の圧縮室9が形成される。圧縮室9は、揺動スクロール2の旋回運動とともに中心に向かって容積を減少させながら移動し、冷媒が圧縮される。
Here, the operation of the
オイルポンプ21は、クランクシャフト4の回転に従い油溜り12から冷凍機油を吸い上げる。吸い上げられた冷凍機油は、クランクシャフト4内部の油回路22を通って凹状軸受2d及び軸受部3aに供給され、軸受に油膜を発生させることで摩耗を防止し、信頼性を確保する。
The
図3はこの発明の実施の形態1における冷媒雰囲気中の温度と一般的な冷凍機油の動粘度との関係を示す図である。軸受に供給されるときの冷媒雰囲気の圧力と温度から、冷凍機油の動粘度が定まる。図3より、温度が高く、圧力が高いほど冷凍機油中に冷媒が溶け込み、動粘度が下がることがわかる。特に二酸化炭素は、圧力が高く冷媒が冷凍機油に良く溶けるため、動粘度の低下量が大きい。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature in the refrigerant atmosphere and the kinematic viscosity of a general refrigerating machine oil according to
近年、地球温暖化防止の観点から地球温暖化係数(GWP)の低い冷媒への切り替えが検討されている。二酸化炭素はGWP=1であるので環境への影響は小さいが、動作圧力がHFC冷媒の4倍となる。このため、圧縮機50への負荷が大きくなり、性能が低くなる。そこで、二元冷凍サイクル装置を構成し、低元側冷媒を二酸化炭素とすることで、全体として環境負荷及び動作圧力の改善をはかる。
In recent years, switching to a refrigerant with a low global warming potential (GWP) has been studied from the viewpoint of preventing global warming. Since carbon dioxide has GWP = 1, the environmental impact is small, but the operating pressure is four times that of the HFC refrigerant. For this reason, the load to the
上述したように、二酸化炭素を用いるときには冷凍機油の動粘度の低下量が大きくなる。二酸化炭素雰囲気で粘度の低下を抑えるため、冷凍機油としてポリアルキレングリコールを用いる方法がある。二酸化炭素はポリアルキレングリコールには溶けにくい性質を有するため、冷凍機油の粘度を確保することができる。ここで、冷凍装置、空気調和装置では冷媒回路の配管長が長くなる。このため、冷凍機油がポリアルキレングリコールだと、圧縮機から吐出された冷凍機油が配管中で停滞して圧縮機に返油されず、圧縮機内において冷凍機油が枯渇する可能性がある。冷凍機油が枯渇すると、圧縮機の軸受が損傷するといった不具合を生じる。 As described above, when carbon dioxide is used, the amount of decrease in kinematic viscosity of the refrigerating machine oil increases. In order to suppress a decrease in viscosity in a carbon dioxide atmosphere, there is a method using polyalkylene glycol as a refrigerating machine oil. Since carbon dioxide has the property of being hardly soluble in polyalkylene glycol, the viscosity of the refrigerating machine oil can be secured. Here, in the refrigeration apparatus and the air conditioner, the piping length of the refrigerant circuit becomes long. For this reason, when the refrigerating machine oil is polyalkylene glycol, the refrigerating machine oil discharged from the compressor is stagnated in the pipe and is not returned to the compressor, and the refrigerating machine oil may be depleted in the compressor. When the refrigeration oil is depleted, the compressor bearing is damaged.
一方、冷凍機油がエステル油の場合、二酸化炭素はエステル油によく溶ける。このため、冷凍機油が配管中で停滞する量が少なく、冷凍機油が枯渇するといった不具合が発生しにくい。そのため、本実施の形態では、配管長が長い冷凍装置、空気調和装置等ではエステル油を冷凍機油として用いる。ここで、二酸化炭素がエステル油に溶け込むことで、冷凍機油の粘度が下がるが、エステル油の粘度を高くすることで解決する。 On the other hand, when the refrigerating machine oil is ester oil, carbon dioxide dissolves well in ester oil. For this reason, there is little quantity that refrigeration oil stagnates in piping, and it is hard to generate the malfunction that refrigeration oil runs out. Therefore, in the present embodiment, ester oil is used as refrigerating machine oil in a refrigeration apparatus, an air conditioner or the like having a long pipe length. Here, although the viscosity of refrigerating machine oil falls because a carbon dioxide melt | dissolves in ester oil, it solves by making the viscosity of ester oil high.
図4はこの発明の実施の形態1における押しのけ量と軸受荷重の関係を示す図である。図4は凹状軸受2d及び軸受部3aの押しのけ量と軸受荷重との関係を示している。押しのけ量が増加すると冷媒を圧縮する動力も大きくなる。このため、冷媒を圧縮する反力を受ける軸受の荷重も増加する。したがって、押しのけ量を増加させると、エステル油の粘度も高くする必要がある。ただし、エステル油の粘度を過度に高くすると、軸受等での摺動損失が増加する。このため、適切な粘度とすることが望ましい。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the displacement and the bearing load in
図5はこの発明の実施の形態1における押しのけ量と冷凍機油の動粘度との関係を示す図である。図5から考えると、軸受の油膜厚さがHFC冷媒機種を超えるためには、動粘度ν>480/(6.5-0.13×Vst)[mm2/s]を満たせば、信頼性を確保できると考える。また、動粘度が過度に高くなると摺動損失が増加し、性能が低下する。このため、動粘度ν<300[mm2/s]を同時に満たすことが必要となる。ここで、動粘度はν>480/(6.5-0.13×Vst)を満たす下限値に近い方が摺動損失を最小にできるため望ましい。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the displacement and the kinematic viscosity of the refrigerating machine oil according to
図6にこの発明の実施の形態1における圧縮機50の回転数と軸受の油膜厚さの関係を示す図である。本実施の形態の圧縮機50における油膜厚さは、Vst=30[cc/rev]及びν=190[mm2/s]を条件としたときの結果を表している。図6に示すように、本実施の形態の圧縮機50においては、油膜厚さはHFC冷媒機種以上確保している。このため、軸受の信頼性は十分確保できている。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the
ここで、本実施の形態の二元冷凍サイクル装置では、図2に示すように、低圧シェルタイプの圧縮機50を用いている。圧縮機の密閉容器仕様は大別すると、密閉容器に高圧側(吐出側)冷媒のみが作用する高圧シェルタイプと、低圧側冷媒のみが作用する低圧シェルタイプとに分けられる。
Here, in the dual refrigeration cycle apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 2, a low-pressure
高圧シェルタイプ圧縮機の場合、冷媒回路から戻ってきた冷媒(低圧側冷媒)は、圧縮機の吸入管を経て圧縮室へ直接流入し、圧縮され高温・高圧の冷媒となる。圧縮された冷媒は、密閉容器の内部を充満した後、吐出管を通って圧縮機外に吐出する。したがって、冷凍機油が溜まる油溜りの部分は高圧冷媒雰囲気となる。 In the case of a high-pressure shell type compressor, the refrigerant returned from the refrigerant circuit (low-pressure side refrigerant) flows directly into the compression chamber through the suction pipe of the compressor and is compressed into a high-temperature / high-pressure refrigerant. The compressed refrigerant fills the inside of the sealed container and then discharges out of the compressor through the discharge pipe. Therefore, the oil reservoir portion in which the refrigeration oil is accumulated is a high-pressure refrigerant atmosphere.
一方、低圧シェルタイプ圧縮機の場合、冷媒回路から戻ってきた冷媒は、圧縮機の吸入管を経て圧縮機の密閉容器を充満した後、圧縮室に流入し、圧縮され高温・高圧の冷媒となる。圧縮された冷媒は、吐出ポートを通り吐出管を通って圧縮機外に吐出する。したがって、油溜りの部分は低圧冷媒雰囲気となる。 On the other hand, in the case of a low-pressure shell type compressor, the refrigerant returned from the refrigerant circuit fills the compressor sealed container via the compressor suction pipe, flows into the compression chamber, is compressed, and is compressed with high-temperature and high-pressure refrigerant. Become. The compressed refrigerant is discharged out of the compressor through the discharge port and the discharge pipe. Therefore, the oil reservoir portion becomes a low-pressure refrigerant atmosphere.
図3に示した通り、温度が高く圧力が高いほど冷凍機油中に冷媒が溶け込み、冷凍機油の動粘度が低下する。したがって、高温・高圧雰囲気の高圧シェルタイプより低温・低圧となる低圧シェルタイプの方が、冷凍機油の動粘度の低下を防止することができ、軸受(圧縮機)の信頼性が向上する。また、二酸化炭素は動作圧力が高いため、高圧シェルタイプの圧縮機では、シェル8の肉厚を厚くしなければならず、コストが上昇してしまう。したがって、コストを低く抑えられる点においても、低圧シェルタイプの方が有利である。
As shown in FIG. 3, as the temperature is higher and the pressure is higher, the refrigerant dissolves in the refrigeration oil, and the kinematic viscosity of the refrigeration oil decreases. Accordingly, the low-pressure shell type, which has a low temperature and a low pressure, can be prevented from lowering the kinematic viscosity of the refrigerating machine oil and the reliability of the bearing (compressor) can be improved than the high-pressure shell type in a high-temperature / high-pressure atmosphere. In addition, since carbon dioxide has a high operating pressure, in the high-pressure shell type compressor, the thickness of the
また、上述したようにGWPが低い冷媒が求められている。このため、二元冷凍サイクル装置の高元側冷媒もGWPが低いことが望ましい。GWPが低い冷媒としては、例えば
HFC冷媒ではR410Aと近しい特性を有するR32がある。また、自然冷媒では二酸化炭素、プロパン、アンモニアがある。そして、炭素―炭素二重結合を有するヒドロフルオロオレフィン(HFO)冷媒がある。HFO冷媒の代表的なものとして、2、3、3、3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、1、3、3、3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze)、1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)が知られている。自然冷媒に関して、二酸化炭素を高元側冷媒回路に用いると、動作圧力が10[MPa]以上となる。また、プロパン、アンモニアも押しのけ量が大きい大容量の冷凍機、空調機には安全性確保が困難となり採用は困難である。また、カスケードコンデンサ300において、高元側冷媒回路の蒸発熱と低元側冷媒回路の凝縮熱の熱収支が釣り合わなければならない。このため、低元側冷媒を二酸化炭素としたときに、高元側冷媒の選定においては冷凍能力により制限がある。
Further, as described above, a refrigerant having a low GWP is demanded. For this reason, it is desirable that the high-source side refrigerant of the binary refrigeration cycle apparatus also has a low GWP. As a refrigerant having a low GWP, for example, there is R32 having characteristics similar to R410A in the case of an HFC refrigerant. Natural refrigerants include carbon dioxide, propane, and ammonia. There is a hydrofluoroolefin (HFO) refrigerant having a carbon-carbon double bond. As typical HFO refrigerants, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze), 1,1,2-tri Fluoroethylene (HFO-1123) is known. Regarding natural refrigerant, when carbon dioxide is used in the high-side refrigerant circuit, the operating pressure becomes 10 [MPa] or more. In addition, it is difficult to secure safety for refrigeration and air conditioners with large capacities that have a large displacement of propane and ammonia, and it is difficult to adopt them. Further, in the
以上のことから、環境負荷と性能とを両立することができる高元側冷媒としては、例えばR32単一冷媒、又は、R32とHFO冷媒との混合冷媒が候補として挙げられる。また、HFOの中で冷凍能力が高いHFO-1123と、他のHFO冷媒又R32との混合冷媒についても候補として挙げられる。HFO-1123を、他のHFO冷媒又はR32と混合することとしたのは、不均化反応を抑制するためである。ここで、R32単一冷媒、又は、R32とHFO冷媒との混合冷媒は、特性が近いR410A冷媒からの代替と考えられるが、R410Aと比較して圧縮した後の温度が高くなる。高元側圧縮機210に高圧シェルタイプの圧縮機を用いた場合、冷凍機油の温度がさらに上昇するため、動粘度がより低下することになる。したがって、高元側圧縮機210についても、低圧シェルタイプの圧縮機を用いる方が、冷凍機油の動粘度の低下を防止でき、軸受の信頼性を向上させることができる。
From the above, examples of the high-side refrigerant capable of achieving both environmental load and performance include R32 single refrigerant or a mixed refrigerant of R32 and HFO refrigerant. In addition, a mixed refrigerant of HFO-1123, which has a high refrigeration capacity among HFOs, and another HFO refrigerant or R32 is also listed as a candidate. The reason why HFO-1123 is mixed with another HFO refrigerant or R32 is to suppress the disproportionation reaction. Here, the R32 single refrigerant or the mixed refrigerant of R32 and HFO refrigerant is considered to be an alternative to the R410A refrigerant having similar characteristics, but the temperature after compression is higher than that of R410A. When a high-pressure shell type compressor is used as the high-
上記した実施の形態1では二元冷凍装置について説明したが、空気調和装置、給湯装置等、冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用する装置の圧縮機として適用することができる。また、二元としたが、3段以上の冷媒回路で構成する多元冷凍サイクル装置の圧縮機にも適用することができる。また、多段構成でない通常の冷媒回路の圧縮機にも適用することができる。
In
1 固定スクロール、1a 吐出ポート、1b 第1渦巻体、1c 第1台板、2 揺動スクロール、2b 第2渦巻体、2c 第2台板、2d 凹状軸受、3 フレーム、3a 軸受部、4 クランクシャフト、4a 偏心ピン部、5 吸入管、6 ロータ、7 ステータ、8 シェル、9 圧縮室、10 弁押さえ、11 弁、12 油溜り、13 吐出管、15 高圧空間、16 サブフレーム、16a 副軸受、20 オルダムリング、21 オイルポンプ、22 油回路、35 圧縮機構部、36 駆動機構部、50 圧縮機、100 低元冷凍サイクル、110 低元側圧縮機、120 低元側凝縮器、130 低元側膨張弁、140 低元側蒸発器、200 高元冷凍サイクル、210 高元側圧縮機、220 高元側凝縮器、230 高元側膨張弁、240 高元側蒸発器、300 カスケードコンデンサ。 1 fixed scroll, 1a discharge port, 1b first spiral body, 1c first base plate, 2 swing scroll, 2b second spiral body, 2c second base plate, 2d concave bearing, 3 frame, 3a bearing part, 4 crank Shaft, 4a Eccentric pin part, 5 Suction pipe, 6 Rotor, 7 Stator, 8 Shell, 9 Compression chamber, 10 Valve presser, 11 Valve, 12 Oil reservoir, 13 Discharge pipe, 15 High pressure space, 16 Subframe, 16a Sub bearing 20 Oldham ring, 21 Oil pump, 22 Oil circuit, 35 Compression mechanism, 36 Drive mechanism, 50 Compressor, 100 Low-source refrigeration cycle, 110 Low-source compressor, 120 Low-source condenser, 130 Low-source Side expansion valve, 140 Low side evaporator, 200 High side refrigeration cycle, 210 High side compressor, 220 High side condensation , 230 high-stage-side expansion valve, 240 high-stage-side evaporator, 300 cascade condenser.
Claims (6)
該圧縮機機構部に回転力を付与するシャフトと、
該シャフトを保持する軸受と、
前記軸受に冷凍機油を供給するオイルポンプとを備え、
前記圧縮機構部における前記冷媒の押しのけ量Vst[cc/rev]が、20≦Vst≦35[cc/rev]を満たし、
40[℃]における動粘度ν[mm2/s]が、480/(6.5-0.13×Vst)<ν<300[mm2/s]を満たし、かつ粘度指数80~200のエステル油を前記冷凍機油とする圧縮機。 A compression mechanism provided in the sealed container for compressing the refrigerant having carbon dioxide;
A shaft for applying a rotational force to the compressor mechanism,
A bearing for holding the shaft;
An oil pump for supplying refrigeration oil to the bearing,
The displacement amount Vst [cc / rev] of the refrigerant in the compression mechanism section satisfies 20 ≦ Vst ≦ 35 [cc / rev],
Esters having a kinematic viscosity ν [mm 2 / s] at 40 [° C.] satisfying 480 / (6.5-0.13 × Vst) <ν <300 [mm 2 / s] and having a viscosity index of 80 to 200 A compressor using oil as the refrigerating machine oil.
低元側圧縮機、低元側凝縮器、低元側減圧装置及び低元側蒸発器を配管接続し、冷媒を循環させる低元側冷媒回路を形成する低元冷凍サイクルと、
前記高元側蒸発器と前記低元側凝縮器とにより構成し、前記高元側冷媒回路を流れる冷媒と前記低元側冷媒回路を流れる冷媒との間の熱交換を行うカスケードコンデンサとを備え、
前記高元側圧縮機及び前記低元側圧縮機の少なくとも一方に、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の圧縮機を用いる冷凍サイクル装置。 A high-source refrigeration cycle that forms a high-side refrigerant circuit that circulates refrigerant by pipe-connecting the high-side compressor, the high-side condenser, the high-side decompressor, and the high-side evaporator,
A low-source refrigeration cycle that forms a low-source-side refrigerant circuit that circulates refrigerant by pipe-connecting a low-source-side compressor, a low-source-side condenser, a low-source-side decompressor and a low-source-side evaporator
A cascade condenser configured by the high-side evaporator and the low-side condenser, and performing heat exchange between the refrigerant flowing through the high-side refrigerant circuit and the refrigerant flowing through the low-side refrigerant circuit. ,
The refrigeration cycle apparatus using the compressor according to any one of claims 1 to 3 as at least one of the high-side compressor and the low-side compressor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2014/052129 WO2015114783A1 (en) | 2014-01-30 | 2014-01-30 | Compressor and refrigeration cycle device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2014/052129 WO2015114783A1 (en) | 2014-01-30 | 2014-01-30 | Compressor and refrigeration cycle device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015114783A1 true WO2015114783A1 (en) | 2015-08-06 |
Family
ID=53756395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2014/052129 Ceased WO2015114783A1 (en) | 2014-01-30 | 2014-01-30 | Compressor and refrigeration cycle device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015114783A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017122545A (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 株式会社デンソー | Water heater |
| WO2021044547A1 (en) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | ダイキン工業株式会社 | Compressor unit and refrigeration device |
| US20220381245A1 (en) * | 2017-01-30 | 2022-12-01 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor |
| WO2024135029A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | 三菱重工業株式会社 | Freezing apparatus |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188567A (en) * | 2000-12-18 | 2002-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerant compressor and refrigerator and air conditioner using the refrigerant compressor |
| JP2005257240A (en) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Transition critical refrigerating device |
| JP2008121625A (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Compressor |
| WO2012157763A1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-11-22 | 旭硝子株式会社 | Working medium and heat-cycle system |
| WO2013018148A1 (en) * | 2011-08-04 | 2013-02-07 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration device |
-
2014
- 2014-01-30 WO PCT/JP2014/052129 patent/WO2015114783A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188567A (en) * | 2000-12-18 | 2002-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Refrigerant compressor and refrigerator and air conditioner using the refrigerant compressor |
| JP2005257240A (en) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Transition critical refrigerating device |
| JP2008121625A (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Compressor |
| WO2012157763A1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-11-22 | 旭硝子株式会社 | Working medium and heat-cycle system |
| WO2013018148A1 (en) * | 2011-08-04 | 2013-02-07 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration device |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017122545A (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 株式会社デンソー | Water heater |
| US20220381245A1 (en) * | 2017-01-30 | 2022-12-01 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor |
| US11971037B2 (en) * | 2017-01-30 | 2024-04-30 | Daikin Industries, Ltd. | Drive shaft of compressor having oil groove portion and oil sump |
| WO2021044547A1 (en) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | ダイキン工業株式会社 | Compressor unit and refrigeration device |
| JPWO2021044547A1 (en) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | ||
| CN114341570A (en) * | 2019-09-04 | 2022-04-12 | 大金工业株式会社 | Compressor unit and refrigeration device |
| JP7528099B2 (en) | 2019-09-04 | 2024-08-05 | ダイキン工業株式会社 | Compressor unit and refrigeration device |
| US12320568B2 (en) | 2019-09-04 | 2025-06-03 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor unit and refrigeration apparatus |
| WO2024135029A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | 三菱重工業株式会社 | Freezing apparatus |
| JP2024088181A (en) * | 2022-12-20 | 2024-07-02 | 三菱重工業株式会社 | Refrigeration equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4192158B2 (en) | Hermetic scroll compressor and refrigeration air conditioner | |
| JP6395846B2 (en) | Scroll compressor | |
| JP2008163894A (en) | Multiple stage compressor | |
| JP6253278B2 (en) | Refrigeration cycle | |
| JP2012137207A (en) | Refrigerating cycle apparatus | |
| JP5656691B2 (en) | Refrigeration equipment | |
| WO2015114783A1 (en) | Compressor and refrigeration cycle device | |
| JP4591350B2 (en) | Refrigeration equipment | |
| JP6689414B2 (en) | Multi-stage scroll compressor | |
| JP2016003645A (en) | Scroll compressor and air conditioner | |
| JP5414811B2 (en) | Positive displacement expander and refrigeration cycle apparatus using the positive displacement expander | |
| JP2017194064A (en) | Refrigeration cycle | |
| JP6285816B2 (en) | Compressor | |
| JP6195466B2 (en) | Scroll compressor | |
| JP2013245585A (en) | Backflow prevention structure for compressor | |
| JP4722173B2 (en) | Refrigeration cycle equipment | |
| JPH1026425A (en) | Refrigerant compressor performing variable speed drive and refrigeration cycle device equipped with the refrigerant compressor | |
| JP6399637B2 (en) | Compressor | |
| JP5911637B2 (en) | Compressor | |
| CN205172942U (en) | Rotary compressor | |
| JP5925136B2 (en) | Refrigerant compressor and heat pump equipment | |
| EP3865785B1 (en) | Compressor and refrigeration device provided with compressor | |
| JP2005090800A (en) | Refrigeration equipment | |
| JP2015143477A (en) | Compressor and air conditioner outdoor unit | |
| CN116917624A (en) | Scroll compressors and refrigeration cycle devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14881015 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14881015 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |