JP2001074324A - 冷媒圧縮機及びこれを用いた冷凍冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒としてジフルオロメタンを使用しても潤
滑油やジフルオロメタンの化学的安定性を損なわず、性
能と信頼性が高い回転式圧縮機及び冷凍冷房装置を提供
する。 【解決手段】 複数の回転圧縮要素を単一の密閉容器内
２に収容し、密閉容器２外から吸入した冷媒が複数の圧
縮要素で順に圧縮された後密閉容器２外に吐出される冷
媒回路を構成し、冷媒としてジフルオロメタンを用いる
と共に、回転圧縮要素２間をつなぐ冷媒回路中に冷媒を
冷却する中間冷却器３５を備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒としてジフル
オロメタンを用いた冷媒圧縮機及びこの冷媒圧縮機を用
いた冷凍冷房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍冷房装置の冷媒としてクロロ
ジフルオロメタン（Ｒ２２、沸点−４０．８℃）が通常
に使用されていた。しかし、Ｒ２２は、潜在的にオゾン
破壊性が高く、大気中に放出されて地球上空のオゾン層
に到達すると、このオゾン層を破壊する問題がありフロ
ン規制の対象となっている。

【０００３】このオゾン層の破壊は、冷媒中の塩素基
（Ｃｌ）により引き起こされることが知られている。そ
こで、塩素基を含まない冷媒、例えばＲ４０７Ｃ（Ｒ３
２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ）、Ｒ４１０Ａ（Ｒ３２、Ｒ
１２５）、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２、Ｒ３２、
沸点−５２℃）などが代替冷媒の候補に上がっている。

【０００４】しかし、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａは地球温
暖化効果（ＧＷＰ）が高いが、ジフルオロメタンは地球
温暖化効果（ＧＷＰ）が比較的小さいことおよび高効率
（ＣＯＰが約１０％アップする）であるなどの理由から
Ｒ２２の有力な代替冷媒として考えられている。

【０００５】しかし、ジフルオロメタンを汎用の回転式
圧縮機で圧縮する場合、圧縮後のジフルオロメタンの温
度が従来の冷媒（Ｒ２２）に比べて高温となり、回転式
圧縮機に用いる潤滑油やジフルオロメタン自体の化学的
安定性が低下し、冷凍冷房装置自身の性能と信頼性とが
低下するという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題に
鑑みてなされたものであり、冷媒としてジフルオロメタ
ンを使用した場合であっても、回転式圧縮機内の潤滑油
やジフルオロメタンの化学的安定性を損なわず、性能と
信頼性とが高い回転式圧縮機及びこの回転式圧縮機を用
いた冷凍冷房回路を備えた冷凍冷房を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の冷凍冷
房装置は、冷媒としてジフルオロメタンを用い、複数段
圧縮されるジフルオロメタンを冷却する中間冷却器を回
転圧縮要素間の冷媒回路中に設けている。

【０００８】これにより、後段の回転式圧縮機に吸入さ
れるジフルオロメタンの温度が低下し、最終的に圧縮さ
れたジフルオロメタンの温度が低く押さえあっれて、潤
滑油やジフルオロメタンの化学的安定性が損なわれな
い。

【０００９】請求項２に記載の冷凍冷房装置は、冷媒と
してジフルオロメタンを用い、冷凍冷房回路中にジフル
オロメタンを冷却する過冷却器を設けている。

【００１０】これにより回転式圧縮機に吸入されるジフ
ルオロメタンの温度が低下し、圧縮後のジフルオロメタ
ンの温度が低下されて、潤滑油やジフルオロメタンの化
学的安定性が損なわれない。

【００１１】請求項３に記載の冷凍冷房装置は、冷媒と
してジフルオロメタンを用い、複数段圧縮されるジフル
オロメタンを冷却する中間冷却器を回転圧縮要素間の冷
媒流通経路内に設け、かつ冷凍冷房回路中にジフルオロ
メタンを冷却する過冷却器を設けている。

【００１２】これにより回転式圧縮機に吸入されるジフ
ルオロメタンの温度がさらに低下し、圧縮後のジフルオ
ロメタンの温度が一層低下されて、潤滑油やジフルオロ
メタンの化学的安定性が損なわれない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。

【００１４】図１には、本発明の冷凍冷房装置に含まれ
る回転式圧縮機の縦断面図を示した。１は回転式圧縮機
（ロータリ式コンプレッサ）であり回転圧縮要素を構成
する２つのシリンダを有している。この圧縮機１は、鉄
板を絞り加工した金属筒の開口を塞いて構成した密閉容
器２内の上部に電動要素（電動機）３と、この電動要素
３の下方に設けられ、電動要素３の回転軸４にて回転駆
動される回転圧縮要素５とを備えている。

【００１５】また、前記密閉容器２は下部を潤滑油溜と
し、前記電動要素３及び回転圧縮要素５を収納する容器
体（金属筒）２Ａと、この容器体２Ａの開口を密閉する
密閉蓋２Ｂとよりなるもので、この密閉蓋２Ｂには前記
電動要素３に電力を供給するための密封ターミナル端子
（配線は省略）６が取り付けられている。

【００１６】また、電動要素３は、ロータ７及びステー
タ８からなるもので、ロータ７は電磁鋼板を複数枚積層
した積層体１０の内部に図示しない永久磁石を収納して
なるもので、ステータ８はリング状の電磁鋼板を複数枚
積層した積層体１２のスロットに固定子巻線１１を挿入
したものであり、ロータ７の周囲に配置されている。
尚、９はバランサーである。

【００１７】この構造は、直流モータと称するものであ
るが、籠型の回転子を有する誘導電動機と称するモータ
を用いてもよい。

【００１８】更には、自動車等のエアコンに用いる場
合、自動車のエンジンなどを駆動源とする開放型の回転
圧縮機を構成しても良い。

【００１９】また、回転圧縮要素５は、プレート（中間
仕切板）１３と、このプレート１３の上下に取り付けら
れた上下シリンダ１４、１５と、この上下シリンダ１
４、１５内を回転軸４の上下偏心部１６、１７の回転に
よって回転する上下ローラ１８、１９と、この上下ロー
ラ１８、１９に接して上下シリンダ１４、１５内を高圧
室と低圧室とに区画する上下ベーン２０、２１と、上下
シリンダ１４、１５の上下の開口を閉塞すると共に、前
記回転軸４の回転を許容するメインフレーム２２、ベア
リングプレート２３とで構成されている。

【００２０】更にこれらは、メインフレーム２２、上シ
リンダ１４、プレート１３、下シリンダ１５、ベアリン
グプレート２３の順に配置され、ボルト２４にて連結さ
れている。

【００２１】また、前記回転軸４には、前記回転圧縮要
素５の各摺動部に潤滑油を供給するための給油孔２５が
設けられている。更に、回転軸４の外周面には、この給
油孔２５と連通し、潤滑油を上下ローラ１８、１９の内
側に導く給油溝２６が形成されている。更に、前記上下
ベーン２０、２１には前記上下ローラ１８、１９に対し
て常時付勢するためのスプリング２７が設けられてい
る。

【００２２】ここで、潤滑油は、鉱物油（ミネラルオイ
ル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油な
ど既存の潤滑油が利用可能である。

【００２３】また、前記上下シリンダ１４、１５には冷
媒を導入する上下導入管（図示せず）が設けられている
と共に、冷媒を吐出する上下出口管３０、３１がそれぞ
れ設けられている。そして、これら上下導入管及び上下
出口管３０、３１には冷媒配管３２、３３、３４がそれ
ぞれ接続されている。

【００２４】尚、５０は密閉容器２を支持するための台
座で、３６はサクションマフラである。

【００２５】このように構成された、回転式圧縮機１は
電動要素３が通電されて回転することによって、回転圧
縮要素５の上ローラ１８、下ローラ１９が回転する。上
ローラ１８が回転することによって、吸込側冷媒配管３
３、上導入管を介して上シリンダ１４に冷媒が吸い込ま
れ、この冷媒が圧縮された後、圧縮冷媒が上出口管３０
から冷媒配管３４へ吐出される。

【００２６】この冷媒配管３４は中間冷却器３４を介し
てサクションマフラー３６へつながり、上シリンダ１４
で圧縮された冷媒はサクションマフラー３６内で後記す
る過冷却後の冷媒と混ざり合った後、下ローラ１９の回
転で下導入管を介して下シリンダ１５に冷媒が吸い込ま
れ、この冷媒が圧縮された後、圧縮冷媒が下出口管３１
から冷媒配管３２へ吐出される。

【００２７】中間冷却器３４は冷媒と空気との熱交換を
行わさせる熱交換器であり、冷媒の温度を下げることが
できる構造であればよい。

【００２８】次に、このように構成された回転式圧縮機
１を用いた冷媒回路を図２及び、図３に示すモリエル線
図を用いて説明する。

【００２９】回転式圧縮機１の下シリンダ１５に設けら
れた下出口管３１と凝縮器３７とが、吐出側冷媒配管３
２を介して接続されており、この凝縮器３７と冷却器３
８とは、膨張弁３９を介して冷媒配管４０にて接続され
ている。また、この冷却器３８と回転式圧縮機１の上シ
リンダ１４の上導入管とは、吸込側冷媒配管３３にて接
続されている。

【００３０】更に、前記凝縮器３７と膨張弁３９とを接
続する冷媒配管４０には、バイパス膨張弁４１を介して
過冷却器４２と接続するバイパス管４３が設けられてい
る。

【００３１】また、過冷却器４２からの過冷却器冷媒配
管４４は、前記回転式圧縮機１の上シリンダ１４の上出
口管３０から中間冷却器３０を介して得られる接続冷媒
配管３４にサクションマフラー３６内で結合された後、
下シリンダ１５の図示しない下導入管２９に接続されて
いる。

【００３２】過冷却器４２は、二重管にて構成され、バ
イパス管４３からの冷媒を内側に流し、冷媒配管４０の
冷媒を外側を流している。これは、逆に内側に冷媒配管
４０の冷媒を流し、外側をバイパス管４３の冷媒を流し
ても良い。

【００３３】更には、バイパス管４３の冷媒と冷媒配管
４０の冷媒とを熱伝導的に接触できる構造であればよ
い。

【００３４】また、前記バイパス管４３と分岐した後の
冷媒配管４０は、過冷却器４２につながり、過冷却器４
２にて、冷媒配管４０を経た冷媒とバイパス膨張弁４１
で減圧されてこの過冷却器４２で蒸発する冷媒とが熱伝
導可能に接触して、冷媒配管４０を経た冷媒が冷却され
この冷媒が過冷却状態に至る。この後、この冷却された
冷媒は前述した膨張弁３９に供給されるもである。

【００３５】従って、２シリンダ方式の回転式圧縮機１
にて圧縮され、高温・高圧となったジフルオロメタンの
ガス冷媒が、凝縮器３７にて冷却され、更に過冷却器４
２で過冷却状態まで冷却されて、膨張弁３９にて減圧さ
れる。この後、冷却器３８に流入し蒸発して放熱したジ
フルオロメタンのガス冷媒は、再び吸込側冷媒配管３３
から回転式圧縮機１に戻る事となる。

【００３６】また、凝縮器３７にて凝縮された冷媒の一
部は、バイパス管４３に分流し、バイパス膨張弁４１に
て減圧された後、過冷却器４２にて蒸発して冷媒配管４
０内の冷媒から収熱する。過冷却器４２にて収熱してガ
ス状になった冷媒は、上シリンダ１４にて高温、高圧に
圧縮されたガス状の冷媒と混ざり、高温、高圧のガス冷
媒の温度を下げた後、下シリンダ１５に吸い込まれる。
尚、過冷却器４２にて収熱した後の冷媒は、前記上シリ
ンダ１４の吐出後の高温、高圧冷媒より低温である。

【００３７】図３には、本発明の冷凍冷房装置の冷凍冷
房回路におけるモリエル線図を示した。

【００３８】図３のＡ点は下シリンダ１５に吸い込まれ
る冷媒の状態を示し（過冷却器４２で蒸発した冷媒及び
圧縮機１の上シリンダ１４から吐出された冷媒が合流し
た冷媒）、Ｂ点は下シリンダ１５から吐出される冷媒の
状態を示している。

【００３９】Ｂ点では、中間冷却器３５がなくまた過冷
却器がない冷媒の状態（Ｂ’で示す冷媒の状態）より同
圧で低温になっている。

【００４０】そして、Ｃ点は凝縮器３７にて冷却されて
凝縮（液化）された後、バイパス膨張弁４１の入り口至
った冷媒の状態を示し、このバイパス膨張弁４１で減圧
された冷媒の状態がＤで示される。このＤで示される冷
媒は過冷却器４２で蒸発してガス化し、Ａで示される状
態の冷媒になる。冷媒配管４０を経た冷媒は、バイパス
膨張弁４１で減圧された冷媒の蒸発でＥで示される状態
まで冷却される。

【００４１】また、過冷却されＥで示される状態になっ
た冷媒は、膨張弁３９で減圧され、Ｆで示す状態の冷媒
になる。この後、冷却器３８で蒸発しＧ点に示す如く収
熱して高温の冷媒となる。

【００４２】Ｈは上シリンダ１４にて圧縮され、高温、
高圧となった冷媒の状態を示し、この冷媒は前述した過
冷却器４２で蒸発して圧力が低下し温度が上昇した冷媒
（但し、前述した如く、上シリンダ１４の吐出後の高
温、高圧冷媒より低温）と混ざり合い、Ａに示す状態の
如く、温度低下した冷媒が下シリンダ１５に吸い込まれ
る 以上のように、複数段圧縮しても、回転式圧縮機１の吐
出ガス温度を低く抑える事ができる。従って、回転式圧
縮機１に特別な機構を設けることなくジフルオロメタン
を圧縮でき、かつジフルオロメタン冷媒自身や従来の潤
滑油であっても化学的安定性を損なうことがない。

【００４３】また、以上詳述した冷凍冷房装置は要部を
変更しない範囲で種々の変形が可能であり、家庭用エア
コン、業務用エアコン（パッケージエアコン）、自動車
用エアコン、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、業務用冷凍
庫、業務用冷凍冷蔵庫、ショーケース、自動販売機等が
他の実施の形態として挙げられる。

【００４４】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明によれば、中間
冷却器を備えるために回転式圧縮機から吐出された冷媒
であるジフルオロメタンの温度が低下され、潤滑油やジ
フルオロメタンの化学的安定性が損なわれないため、冷
凍冷房装置の性能と信頼性の向上が可能となる。

【００４６】請求項２に記載の本発明によれば、過冷却
器を備えるために回転式圧縮機から吐出された冷媒であ
るジフルオロメタンの温度が低下され、潤滑油やジフル
オロメタンの化学的安定性が損なわれないため、冷凍冷
房装置の性能と信頼性の向上が可能となる。

【００４７】請求項３に記載の本発明によれば、中間冷
却器と過冷却器を備えるために回転式圧縮機から吐出さ
れた冷媒であるジフルオロメタンの温度がより一層低下
され、潤滑油やジフルオロメタンの化学的安定性が損な
われないため、冷凍冷房装置の性能と信頼性の更なる向
上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である冷凍冷房装置に含ま
れる２シリンダ方式の回転式圧縮機の縦断面図である。

【図２】 本発明の一実施例である冷凍冷房装置の冷凍
冷房回路図である。

【図３】 本発明の一実施例である冷凍冷房装置の冷凍
冷房回路におけるモリエル線図である。

【符号の説明】

１ 回転式圧縮機 ２ 密閉容器 ３ 電動要素 ４ 回転軸 ５ 回転圧縮要素 １４ 上シリンダ １５ 下シリンダ １８ 上ローラ １９ 下ローラ ２０ 上ベーン ２１ 下ベーン ２２ メインフレーム ２３ ベアリングプレート ３５ 中間冷却器 ４２ 過冷却器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H003 AA05 AB04 AC03 AD01 BA05 BD06 BE01 CA01 CD01 CD03 CD07 CE02 CE03 CE05 CF02 CF04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内部に、回転するローラ及びこ
   のローラに当接することにより前記シリンダ内部に圧縮
   空間を形成するベーンをそれぞれ備えた複数の回転圧縮
   要素を単一の密閉容器内に収容し、前記密閉容器外から
   吸入した冷媒が前記複数の圧縮要素で順に圧縮された後
   前記密閉容器外に吐出される冷媒回路を構成し、前記冷
   媒としてジフルオロメタンを用いると共に、前記回転圧
   縮要素間をつなぐ冷媒回路中に前記冷媒を冷却する中間
   冷却器を備えることを特徴とする冷媒圧縮機。
2. 【請求項２】 シリンダ内部に、回転するローラ及びこ
   のローラに当接することにより前記シリンダ内部に圧縮
   空間を形成するベーンをそれぞれ備えた複数の回転圧縮
   要素を単一の密閉容器内に収容し、前記密閉容器外から
   吸入した冷媒が前記複数の圧縮要素で順に圧縮された後
   前記密閉容器外に吐出される冷媒回路を構成した冷媒圧
   縮機と、凝縮器と、膨張弁と、冷却器とを冷媒配管を用
   いて環状に接続した冷凍冷房回路を備えた冷凍冷房装置
   であって、前記冷媒としてジフルオロメタンを用いると
   共に、前記冷凍冷房回路中に前記冷媒圧縮機で圧縮され
   て吐出される前記冷媒の温度を低下させる過冷却器を備
   えたことを特徴とする冷媒圧縮機及びこれを用いた冷凍
   冷房装置。
3. 【請求項３】 シリンダ内部に、回転するローラ及びこ
   のローラに当接することにより前記シリンダ内部に圧縮
   空間を形成するベーンをそれぞれ備えた複数の回転圧縮
   要素を単一の密閉容器内に収容し、前記密閉容器外から
   吸入した冷媒が前記複数の圧縮要素で順に圧縮された後
   前記密閉容器外に吐出される冷媒回路を構成し、前記回
   転圧縮要素間をつなぐ冷媒回路中に前記冷媒を冷却する
   中間冷却器を備える冷媒圧縮機と、凝縮器と、膨張弁
   と、冷却器とを冷媒配管を用いて環状に接続した冷凍冷
   房回路を備えた冷凍冷房装置であって、前記冷媒として
   ジフルオロメタンを用いると共に、前記冷凍冷房回路中
   に前記冷媒圧縮機で圧縮されて吐出される前記冷媒の温
   度を低下させる過冷却器を備えたことを特徴とする冷媒
   圧縮機及びこれを用いた冷凍冷房装置。