CN107002655A

CN107002655A - 压缩机和冷冻循环装置

Info

Publication number: CN107002655A
Application number: CN201680003779.XA
Authority: CN
Inventors: 平山卓也; 铃木秀明
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-08-01
Also published as: JP6351522B2; JP2016156314A; WO2016136504A1

Abstract

本发明提供能够确实地提高利用了气体制冷剂向压缩机构部的抽吸增压效果的情况下的压缩机性能的压缩机及冷冻循环装置。在具有压缩机构部、驱动该压缩机构部的电动机部和与压缩机构部的吸入口连通的吸入管，对R32制冷剂或包含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂进行压缩的压缩机中，假设所述压缩机构部的排出容积以单位为m³计为V，所述吸入管的截面积以单位为m²计为A，所述吸入管的长度以单位为m计为L时，使关系式2≤L/(V/A)≤3成立。

Description

压缩机和冷冻循环装置

技术领域

本发明实施方式涉及压缩机和冷冻循环装置。

背景技术

以往，在对气体制冷剂进行压缩的压缩机中，已知有利用抽吸增压效果的压缩机。即，利用因气体制冷剂被吸入压缩机构部之际产生的气体制冷剂的脉动而导致的压力波的共振作用、而使吸入压缩机构部的气体制冷剂的量变多的抽吸增压效果，使压缩机的能力增强的压缩机。通过在压缩机的最大转速时获得该抽吸增压效果，能够增强压缩机的最大能力，能够使从最小能力到最大能力的能力可变宽度增大。

如下述专利文献1中记载的那样，能够获得该抽吸增压效果的压缩机的共振峰值的转速f(s^－1)由公式f＝(2m－1)C/4{L+(V/A)}求出。式中，m为1、2、3、…、的函数，C为声音在气体制冷剂中传播的速度(m/s)，L为气体制冷剂流动的吸入管的长度(m)，V为压缩机构部的排出容积(m³)，A为吸入管的截面积(m²)。

因此，在使用传播的声音的速度C大的气体制冷剂的情况下，与使用以往的制冷剂时相同的结构能够获得抽吸增压效果的共振峰值的转速f变大，有时会偏移到比压缩机的允许转速的范围高的转速一侧。因此，在使用传播的声音的速度C大的气体制冷剂的情况下，为了将共振峰值转速f保持在压缩机的允许转速的范围内，有必要增大L+(V/A)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平4－74556号公报

发明的概要

发明要解决的问题

但是，虽然利用抽吸增压效果能力能够增强，但工作量也增加了，性能系数(Coefficient Of Performance，以下称为COP)有时比没有利用抽吸增压效果的情况低。

发明内容

本发明实施方式的目的就是要获得能够防止利用气体制冷剂向压缩机构部的抽吸增压效果时压缩机的COP下降的压缩机和冷冻循环装置。

用于解决问题的手段

实施方式的旋转式压缩机为具有压缩机构部、驱动该压缩机构部的电动机部和与压缩机构部的吸入口连通的吸入管，对R32制冷剂或包含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂进行压缩的压缩机，其特征在于：

假设所述压缩机构部的排出容积以单位为m³计为V，所述吸入管的截面积以单位为m²计为A，所述吸入管的长度以单位为m计为L时，关系式2≤L/(V/A)≤3成立。

发明的效果

由此，能够提供能够防止利用气体制冷剂向压缩机构部的抽吸增压效果时压缩机的COP下降的压缩机和冷冻循环装置。

附图说明

图1为包含用剖视图表示的压缩机的冷冻循环装置的结构图；

图2为表示在能够获得抽吸增压效果的转速下运行时COP的变化的曲线图；

图3为对在不能获得抽吸增压的转速下运行时的COP的变化进行说明的曲线图；

图4为表示利用抽吸增压时吸入管长度L+(压缩机后部的容积V/吸入管的截面积A)的合适范围的曲线图。

具体实施方式

下面根据附图对实施方式进行说明。

实施方式

下面根据附图对一个实施方式进行说明。图1表示了冷冻循环装置1的整体结构，该冷冻循环装置1具有压缩机主体2、与该压缩机主体2分开配置的蓄能器3。并且具有：对收容在压缩机主体2内的气体制冷剂进行压缩的旋转式压缩机4，与压缩机主体2连接、将从压缩机主体2喷出的高压、高温的气体制冷剂进行凝结使其变成液态制冷剂的冷凝器5，与冷凝器5连接、将液态制冷剂减压的膨胀装置6，以及连接在膨胀装置6与蓄能器3之间、使膨胀了的液态制冷剂蒸发的蒸发器7。蓄能器3在其上部具有导入蒸发器7蒸发的气体制冷剂的导入口3a，从导入口3a导入的气体制冷剂中包含的液态制冷剂在蓄能器3内分离。蓄能器3和压缩机主体2用只流过气体制冷剂的吸入管8连接。

吸入管8贯穿蓄能器3的底部而设置，一端在蓄能器3内部的上方开口，另一端与设置在压缩机主体2上的后述压缩机构部的吸入口连通。

该冷冻循环装置1中，使用由氢氟碳化合物(HFC)构成的R32制冷剂或含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂，在旋转式压缩机4中该气体制冷剂被压缩。

压缩机主体2具有形成为圆筒状的密闭壳体9，在该密闭壳体9内收容有电动机部10和由该电动机部10驱动而对气体制冷剂进行压缩的压缩机构部11。这些电动机部10和压缩机构部11中，电动机部10配置在上方，压缩机构部11配置在下方，电动机部10和压缩机构部11利用沿上下方向延伸、能够围绕轴心旋转的旋转轴12连接。密闭壳体9内的底部积存有润滑油13。

电动机部10具有固定在旋转轴12上的转子14和固定在密闭壳体9的内侧、配置在围绕转子14的位置上的定子15。在转子14上设置永久磁铁(未图示)，在定子15上卷绕有线圈(未图示)。该电动机部10通过向线圈通电，转子14和旋转轴12围绕旋转轴12的轴心旋转。

压缩机构部11具有固定在密闭壳体9的内侧、上下方向两端开口的缸筒16。该缸筒16上固定有起堵塞缸筒16的上端一侧的堵塞部件作用的主轴承17和起堵塞缸筒16的下端一侧的堵塞部件作用的副轴承18。借助缸筒16的两端面被主轴承17和副轴承18堵塞，在缸筒16内形成缸室19。

缸室19中穿插旋转轴12，旋转轴12由主轴承17和副轴承18能够绕轴心旋转地轴支承着。在旋转轴12上位于缸室19内的部分上形成偏心部20，辊21嵌合在该偏心部20上。辊21伴随旋转轴12围绕轴心旋转而在缸室19内偏心旋转。

并且，在缸筒16上形成有叶片槽(未图示)，该叶片槽中能够往复移动地收容有形成为板状的叶片(未图示)。在叶片槽的内侧部收容有弹簧(未图示)，利用该弹簧对叶片向辊21一侧施力，使叶片的顶端与辊21的外周面相抵接。并且，借助叶片的顶端与辊21的外周面相抵接，缸室19被分成吸入气体制冷剂的吸入室22和对吸入的气体制冷剂进行压缩的压缩室(未图示)两部分。气体制冷剂从蓄能器3向吸入室22的吸入经由吸入管8和形成在缸筒16上、连接吸入管8的端部的吸入口23进行。

在主轴承17上形成将在压缩室被压缩的气体制冷剂喷出的喷出孔24，进而，安装有开闭喷出孔24的喷出阀25。并且，在主轴承17上安装有覆盖喷出孔24和喷出阀25的喷出消声器26。在喷出消声器26上形成有使从喷出孔24喷出到喷出消声器26内的气体制冷剂流出到密闭壳体9内的流出孔27。

在该旋转式压缩机4中，当假设压缩机构部11的排出容积为V[m³]、吸入管8的截面积为A[m²]、吸入管8的长度为L[m]时，V、A、L使关系式2≤L/(V/A)≤3成立地设定。进而，V、A、L使关系式0.4≤L+(V/A)≤0.6成立地设定。

在这样的结构中，该旋转式压缩机4通过给电动机部10通电而使旋转轴12与转子14一起围绕旋转轴12的轴心旋转，借助该旋转驱动压缩机构部11，在缸室19内压缩气体制冷剂。

当被压缩的气体制冷剂的压力达到设定压力时，喷出阀25打开，气体制冷剂从喷出孔24喷出到喷出消声器26内。喷出到喷出消声器26内的气体制冷剂从流出孔27流出到密闭壳体9内。

流出到密闭壳体9内的气体制冷剂依次流过冷凝器5、膨胀装置6和蒸发器7回到旋转式压缩机4内，通过进行冷凝器5处的散热和蒸发器7处的吸热执行冷冻循环。

其中，在旋转式压缩机4中能够获得抽吸增压效果的共振峰值转速f(s^－1)像前述那样由公式f＝(2m－1)C/4{L+(V/A)}求出。式中m为1、2、3、…、的函数，C为在气体制冷剂中传播的声音的速度(m/s)。

在气体制冷剂中传播的声音的速度C与以往广泛使用的由氢氟碳化合物(HFC)构成的R410A制冷剂相比，在R32制冷剂或包含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂中为1.3倍左右。

因此，在使用R32制冷剂或包含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂作为制冷剂进行抽吸增压的情况下，伴随着在气体制冷剂中传播的声音的速度C变大，有必要使L+(V/A)增大。

在增大L+(V/A)的情况下，虽然有增大吸入管8的长度L、减小吸入管8的截面积A等的方法，但我们发现，通过改变L与V/A之比，COP变化。下面使用图2和图3的曲线图对因改变L与V/A之比带来COP怎样变化进行说明。

图2为表示在压缩机构部的排出容积为V、吸入管的截面积为A、吸入管的长度为L，在使用的气体制冷剂中流动的声音的速度不同的情况下为了获得抽吸增压效果而改变L+(V/A)的情况下，与在能够获得抽吸增压效果的转速下运行时的L与V/A之比相对应的COP的变化的曲线图。

图2的曲线图使横轴为L与V/A之比，纵轴为COP比。COP比为为了使使用R32制冷剂能够获得抽吸增压效果的共振峰值转速f与使用了R410A制冷剂时的相同而增大了L+(V/A)的情况下的共振峰值转速f时的COP，与没有利用抽吸增压效果的情况下运行时的COP之比(假设没有利用抽吸增压效果的情况下运行时的COP为1)。另外，利用了抽吸增压效果时与没有利用抽吸增压效果运行时的能力相同。

从该图2的曲线图可知，通过使L与V/A之比为2≤L/(V/A)，与没有利用抽吸增压效果的情况相比，利用了抽吸增压效果时COP比变高。另一方面知道在L/(V/A)＜2的范围内，与没有利用抽吸增压效果的情况相比，利用了抽吸增压效果时COP比变低。

这是因为，L/(V/A)＜2的范围意味着相当于在吸入管8内流动的气体制冷剂流速的V/A的比例变大，气体制冷剂在吸入管8内流动之际的压力损失急剧增加的缘故。另一方面也是因为通过抑制相当于气体制冷剂流速的V/A的增加、同时增加吸入管8的长度L、使2≤L/(V/A)，抽吸增压效果引起的能力增大效果超过气体制冷剂在吸入管8内流动时的压力损失的缘故。

图3为说明在压缩机构部的排出容积为V、吸入管的截面积为A、吸入管的长度为L，声音在使用的气体制冷剂中流过的速度不同的情况下，为了获得抽吸增压效果而改变L+(V/A)时，COP与在不能够获得抽吸增压的转速下运行时的L与V/A之比相对应的变化的曲线图。

图3的曲线图使横轴为L与V/A之比、纵轴为COP比。COP比为，为了使使用R32制冷剂的能够获得抽吸增压效果的共振峰值转速f与使用R410A制冷剂的时候相同而增大L+(V/A)的情况下，比共振峰值的转速f低的转速(中间能力时的转速)下的COP与在没有利用抽吸增压效果的情况下运行时的COP之比(假设在没有利用抽吸增压效果的情况下运行时的COP为1)。

从该图3的曲线图知道，为了使能够获得抽吸增压效果的共振峰值的转速f与使用R410A制冷剂的时候相同而增大L+(V/A)的曲线中，在没有利用抽吸增压效果的转速下运行时，在3＜L/(V/A)的范围内COP比变低。

这是因为，由于3＜L/(V/A)的范围内不仅相当于在吸入管8内流动的气体制冷剂的流速的V/A变小、而且吸入管8的长度L变长，因此气体制冷剂在吸入管8内通过所需要的时间变长，气体制冷剂在吸入管8内流动期间被来自周围的热量加热，由压缩前的气体制冷剂升温造成能力下降的缘故。另一方面，是因为通过使L/(V/A)≤3，气体制冷剂在吸入管8内通过所需要的时间变短，气体制冷剂在吸入管8内流动期间受来自周围的热量加热变少，抑制压缩前的气体制冷剂被升温造成的能力下降的缘故。

从以上的图2和图3知道，在对R32制冷剂或包含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂进行压缩的压缩机中，通过以使2≤L/(V/A)≤3的关系式成立的方式设定L与V/A之比，不仅能够利用抽吸增压效果谋求增大旋转式压缩机4的能力，而且能够防止COP降低，而且在没有利用抽吸增压效果的转速运行的情况下，能够防止能力下降。

图4为表示R32制冷剂中L+(V/A)与共振峰值转速之间的关系的曲线图。该曲线图使横轴为L+(V/A)，纵轴为共振峰值转速。

从该图4的曲线图可知，在L+(V/A)＜0.4的范围内，共振峰值转速在因压缩机构部11的滑动部磨损而损害可靠性的140(s^－1)以上。并且，由于在0.6＜L+(V/A)的范围内能够获得抽吸增压效果的转速变低，因此在该低转速的范围内，谋求不利用抽吸增压效果的增大转速带来的能力提高比利用伴随增压损失的抽吸增压效果有效。

因此，从该图4可知，在对R32制冷剂或包含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂进行压缩的压缩机中，通过使0.4≤L+(V/A)≤0.6，能够利用抽吸增压效果来确实地提高旋转式压缩机4的能力。

另外，虽然在本实施方式中，作为压缩机举辊和叶片分立的旋转式压缩机4为例进行了说明，但在其他形式的压缩机中，例如一体地形成辊和叶片的摇摆式压缩机中也能够应用本发明。

而且，虽然在本实施方式中举具有1个缸筒16的单缸旋转式压缩机4为例进行了说明，但在具有2个以上缸筒的多缸旋转式压缩机中也能够应用本发明。

并且，虽然本实施方式中举经由蓄能器3将制冷剂吸入压缩机构部中、经由密闭壳体9内将在压缩机构部中压缩了的制冷剂喷出的旋转压缩机4为例进行了说明，但并不局限于此，也可以应用于从蒸发器7将制冷剂吸入密闭壳体9内、从吸入管将密闭壳体9内的制冷剂吸入压缩机构部，将在压缩机构部压缩了的制冷剂不经由密闭壳体9而喷出的压缩机。

虽然以上说明了本发明的实施方式，但这些实施方式只是作为例子提出，并非限定发明的范围。该实施方式能够以其他种种形态实施，在不超出发明宗旨的范围内能够进行种种省略、置换和变更。该实施方式及其变形不仅包含在发明的范围、宗旨内，同样也包含在权利要求的范围中记载的发明及其均等的范围内。

附图标记的说明，1-冷冻循环装置；3-蓄能器；3a-导入口；4-旋转式压缩机(压缩机)；5-冷凝器；6-膨胀装置；7-蒸发器；10-电动机部；11-压缩机构部；22-吸入口。

Claims

1.一种压缩机，具有压缩机构部、驱动该压缩机构部的电动机部和与所述压缩机构部的吸入口连通的吸入管，对R32制冷剂或包含70％以上重量百分比的R32制冷剂的混合制冷剂进行压缩，其特征在于：

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：关系式0.4≤L+(V/A)≤0.6成立。

3.一种冷冻循环装置，其特征在于，具备：权利要求1或2所述的压缩机、与所述压缩机连接的冷凝器、与所述冷凝器连接的膨胀装置、以及与所述膨胀装置连接的蒸发器。