JP2001279289A - Refrigeration unit using carbon dioxide gas refrigerant - Google Patents
Refrigeration unit using carbon dioxide gas refrigerantInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、炭酸ガス冷媒を
用いた冷凍装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より冷凍装置においては、ジクロロ
ジフルオロメタン（Ｒ−１２）やクロロジフルオロメタ
ン（Ｒ−２２）のような冷媒が使用されてきたが、オゾ
ン層の破壊、環境汚染等の問題から、１，１，１，２−
テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４ａ）のような代替冷
媒が使用されるようになっている。しかしながらこのＲ
−１３４ａにおいても、依然として地球温暖化能が高い
などの問題があることから、近年では、このような問題
のない自然系冷媒を使用することが推奨されつつある。
この自然系冷媒として炭酸ガスが有用であることは、公
知である。2. Description of the Related Art Conventionally, refrigerants such as dichlorodifluoromethane (R-12) and chlorodifluoromethane (R-22) have been used in refrigeration systems, but they have problems such as destruction of the ozone layer and environmental pollution. From 1,1,1,2-
Alternative refrigerants such as tetrafluoroethane (R-134a) have been used. However, this R
-134a still has a problem such as high global warming ability, and in recent years, it has been recommended to use a natural refrigerant that does not have such a problem.
It is known that carbon dioxide is useful as this natural refrigerant.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで上記のように
炭酸ガスを冷媒として用いる場合には、その冷凍機油と
しては、以下のような条件を満たす必要がある。まず第
１には、軸受の信頼性を確保しつつも、良好な運転効率
を確保するという観点から、適切な粘度を有する冷凍機
油を使用する必要がある。また第２には、液冷媒が寝込
んだ際に、冷凍機油が液冷媒よりも下側に溜まるよう
に、液冷媒よりも密度の大きな冷凍機油を使用する必要
がある。第３には、油上がりを抑制するために、冷媒に
対してある程度の相溶性を有する冷凍機油を使用する必
要がある。第４には、冷凍機油中の水分が炭酸ガスと反
応して炭酸を形成しないように、飽和水分量の少ない冷
凍機油を使用する必要がある。When carbon dioxide gas is used as a refrigerant as described above, the refrigerating machine oil must satisfy the following conditions. First, it is necessary to use a refrigerating machine oil having an appropriate viscosity from the viewpoint of securing good operation efficiency while securing the reliability of the bearing. Secondly, it is necessary to use refrigeration oil having a higher density than the liquid refrigerant so that the refrigeration oil accumulates below the liquid refrigerant when the liquid refrigerant lays down. Third, it is necessary to use a refrigerating machine oil having a certain degree of compatibility with a refrigerant in order to suppress oil rising. Fourth, it is necessary to use refrigerating machine oil having a small amount of saturated water so that water in the refrigerating machine oil does not react with carbon dioxide gas to form carbonic acid.
【０００４】さらに、炭酸ガスを冷媒とする冷凍装置
を、給湯装置として用いるような場合には、圧縮機から
の吐出温度が高くなり、密閉式圧縮機のモータ雰囲気温
度が高くなるため、樹脂で構成される絶縁材料が劣化す
る可能性があるため、絶縁材料の耐熱性にも充分配慮す
る必要がある。Further, when a refrigeration system using carbon dioxide gas as a refrigerant is used as a hot water supply system, the discharge temperature from the compressor increases, and the motor ambient temperature of the hermetic compressor increases. It is necessary to give due consideration to the heat resistance of the insulating material, since the insulating material may be deteriorated.
【０００５】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、冷凍機油や絶
縁材料に充分な配慮を払うことにより、炭酸ガス冷媒を
用いた冷凍装置の信頼性と効率とを大幅に改善すること
にある。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide a refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant by paying sufficient attention to refrigerating machine oil and insulating materials. Significant improvement in reliability and efficiency.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】そこで請求項１の炭酸ガ
ス冷媒を用いた冷凍装置は、圧縮機、ガスクーラ、減圧
機構、蒸発器を備え、炭酸ガスを主成分とする冷媒を用
いた冷凍装置において、その動粘度が、４０°Ｃにおい
て１５０ｃＳｔ以下、１００°Ｃにおいて１５ｃＳｔ以
下の冷凍機油を用いることを特徴としている。炭酸ガス
冷媒を用いた冷凍装置においては、従来よりも負荷が大
きくなるため、軸受等の信頼性確保のためには、高粘度
の冷凍機油を使用する必要があるが、初期粘度の大きな
冷凍機油を使用すると、圧縮機の機械的損失が大きくな
って、運転効率が低下するおそれがある。しかしなが
ら、動粘度が上記範囲を満たすものであれば、充分な運
転効率を得ることが可能である。Therefore, a refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant according to the present invention comprises a compressor, a gas cooler, a pressure reducing mechanism, and an evaporator, and uses a refrigerant mainly containing carbon dioxide gas. Is characterized by using a refrigerating machine oil having a kinematic viscosity of 150 cSt or less at 40 ° C. and 15 cSt or less at 100 ° C. In a refrigeration system using a carbon dioxide gas refrigerant, the load becomes larger than before, so it is necessary to use a high-viscosity refrigeration oil to ensure the reliability of bearings, etc. When using the compressor, the mechanical loss of the compressor is increased, and the operating efficiency may be reduced. However, if the kinematic viscosity satisfies the above range, sufficient operation efficiency can be obtained.
【０００７】また請求項２の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍
装置は、請求項１の発明において、上記冷凍機油の動粘
度がさらに、４０°Ｃにおいて５０ｃＳｔ以上、１００
°Ｃにおいて４ｃＳｔ以上であることを特徴としてい
る。動粘度が上記範囲を満たすものであれば、充分な油
膜厚さが得られ、圧縮機の信頼性の低下を抑制できるこ
とになる。The refrigeration system using carbon dioxide gas refrigerant according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the kinematic viscosity of the refrigerating machine oil is 50 cSt or more at 40 ° C.
It is characterized in that it is 4 cSt or more at ° C. If the kinematic viscosity satisfies the above range, a sufficient oil film thickness can be obtained, and a decrease in the reliability of the compressor can be suppressed.
【０００８】請求項３の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
は、圧縮機、ガスクーラ、減圧機構、蒸発器を備え、炭
酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置において、
その密度が、０°Ｃにおいて９２０Ｋｇ／ｍ3 以上の冷
凍機油を用いることを特徴としている。上記密度の冷凍
機油を使用すれば、外気温度が低く圧縮機内部に液冷媒
が凝縮した際（寝込み時）に、液冷媒と冷凍機油とが分
離するのを抑制でき、圧縮機の信頼性を維持できる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant, comprising a compressor, a gas cooler, a pressure reducing mechanism, and an evaporator, wherein the refrigerating apparatus mainly uses carbon dioxide gas.
It is characterized by using a refrigerating machine oil having a density of 920 kg / m 3 or more at 0 ° C. If the refrigerating machine oil having the above density is used, when the outside air temperature is low and the liquid refrigerant condenses inside the compressor (during laying down), the separation of the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil can be suppressed, and the reliability of the compressor can be reduced. Can be maintained.
【０００９】請求項４の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
は、圧縮機、ガスクーラ、減圧機構、蒸発器を備え、炭
酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置において、
その溶解度が、１００°Ｃ、１００Ｋｇｆ／ｃｍ2 にお
いて２〜１５重量％の冷凍機油を用いることを特徴とし
ている。このような溶解度の冷凍機油を用いれば、油上
がりを防止しつつも、高粘度化による運転効率低下を防
止できる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a refrigeration apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant, comprising a compressor, a gas cooler, a pressure reducing mechanism, and an evaporator.
It is characterized by using a refrigerating machine oil having a solubility of 2 to 15% by weight at 100 ° C. and 100 kgf / cm 2 . The use of a refrigerating machine oil having such a solubility can prevent the oil from rising, and at the same time, prevent a decrease in the operating efficiency due to an increase in viscosity.
【００１０】請求項５の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
は、圧縮機、ガスクーラ、減圧機構、蒸発器を備え、炭
酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置において、
その飽和水分量が１００ｐｐｍ以下の冷凍機油を用いる
ことを特徴としている。このような冷凍機油を使用すれ
ば、炭酸の生成に起因する絶縁破壊、腐食摩耗等の問題
の発生を抑制し得る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant, comprising a compressor, a gas cooler, a pressure reducing mechanism, and an evaporator, and using a refrigerant mainly containing carbon dioxide gas.
It is characterized by using a refrigerating machine oil having a saturated water content of 100 ppm or less. The use of such a refrigerating machine oil can suppress the occurrence of problems such as dielectric breakdown and corrosive wear caused by the generation of carbonic acid.
【００１１】請求項６の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
のように、上記請求項２〜請求項５のうちの全て又は複
数の特徴を備えた冷凍機油を用いるのが好ましい。上記
請求項２〜請求項５の要求特性を全て満たす冷凍機油と
しては、鉱油を挙げることができる。It is preferable to use a refrigerating machine oil having all or a plurality of the features of the second to fifth aspects, as in the refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant of the sixth aspect. Mineral oil can be cited as a refrigerating machine oil that satisfies all of the required characteristics of claims 2 to 5 described above.
【００１２】請求項７の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
は、圧縮機、ガスクーラ、減圧機構、蒸発器を備え、炭
酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置において、
その冷媒回路内にドライヤを介設したことを特徴として
いる。このようにドライヤを回路中に介設すれば、冷凍
機油や炭酸ガス冷媒中の水分によって炭酸が生成される
のが抑制でき、従ってこの炭酸に起因する絶縁破壊、腐
食摩耗等の問題の発生を抑制し得る。A refrigeration apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant according to claim 7 includes a compressor, a gas cooler, a pressure reducing mechanism, and an evaporator, and uses a refrigerant mainly containing carbon dioxide gas.
It is characterized in that a dryer is provided in the refrigerant circuit. If a dryer is interposed in the circuit as described above, it is possible to suppress the generation of carbonic acid due to the moisture in the refrigerating machine oil or the carbon dioxide gas refrigerant, and therefore, problems such as dielectric breakdown, corrosion and abrasion caused by the carbonic acid are prevented. Can be suppressed.
【００１３】請求項８の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
は、圧縮機、ガスクーラ、減圧機構、蒸発器を備え、炭
酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置において、
モータ絶縁材料として、その使用耐熱温度が１２０°Ｃ
以上の樹脂材料を用いることを特徴としている。このよ
うな樹脂材料を絶縁材として使用すれば、圧縮機、特に
密閉式圧縮機のモータ雰囲気温度の上昇に起因する絶縁
材料の劣化を抑制して、圧縮機の信頼性を維持すること
が可能となる。A refrigeration apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant according to claim 8 comprises a compressor, a gas cooler, a decompression mechanism, and an evaporator, and uses a refrigerant mainly containing carbon dioxide gas.
As a motor insulating material, its heat resistant temperature is 120 ° C
It is characterized by using the above resin materials. If such a resin material is used as the insulating material, it is possible to suppress the deterioration of the insulating material due to the rise in the motor ambient temperature of the compressor, especially the hermetic compressor, and maintain the reliability of the compressor. Becomes
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】次に、この発明の炭酸ガス冷媒を
用いた冷凍装置の具体的な実施の形態について、図面を
参照しつつ詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, specific embodiments of a refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１５】炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置において
は、従来よりも負荷が大きくなるため、軸受等の信頼性
確保のためには、高粘度の冷凍機油を使用する必要があ
るが、初期粘度の大きな冷凍機油を使用すると、圧縮機
の機械的損失が大きくなって、運転効率が低下するおそ
れがある。そこでまず、冷凍機油の粘度と冷凍装置の効
率との関係について検討した。図１には、冷凍機油の動
粘度（ｃＳｔ）と成績係数（ＣＯＰ）との関係を示して
いる。これは、使用条件：ドーム圧力１００Ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 Ｇ、吐出温度１００°Ｃ、圧縮機周波数６０Ｈｚの
条件における実験値で、いま便宜上、縦軸にはＣＯＰの
最高値を１とし、その比率でもって効率を表している。
同図のように、動粘度の低い領域では、シール性が向上
することにより、漏れが減少し、容積効率が向上するの
で、効率が向上する。その一方、粘度が高くなりすぎる
と、機械的損失が増大して、効率が低下する。この観点
から使用する冷凍機油の動粘度は、１００°Ｃにおいて
１５ｃＳｔ以下（４０°Ｃにおいて１５０ｃＳｔ以下）
にするのが好ましい。In a refrigeration system using a carbon dioxide gas refrigerant, the load becomes larger than in the past, and in order to ensure the reliability of bearings and the like, it is necessary to use a high-viscosity refrigeration oil. If a large refrigerating machine oil is used, the mechanical loss of the compressor may increase, and the operating efficiency may decrease. Therefore, first, the relationship between the viscosity of the refrigerating machine oil and the efficiency of the refrigerating device was examined. FIG. 1 shows the relationship between the kinematic viscosity (cSt) of the refrigerating machine oil and the coefficient of performance (COP). This is the condition of use: Dome pressure 100Kgf / c
This is an experimental value under the conditions of m 2 G, discharge temperature of 100 ° C., and compressor frequency of 60 Hz. For convenience, the vertical axis represents the highest value of COP as 1, and the efficiency is represented by the ratio.
As shown in the figure, in the region where the kinematic viscosity is low, the leakage is reduced and the volumetric efficiency is improved by improving the sealing performance, so that the efficiency is improved. On the other hand, if the viscosity is too high, the mechanical loss increases and the efficiency decreases. The kinematic viscosity of the refrigerating machine oil used from this viewpoint is 15 cSt or less at 100 ° C (150 cSt or less at 40 ° C).
It is preferred that
【００１６】次に、軸受信頼性を確保するという観点か
ら、粘度と油膜厚さとの関係について検討した。図２に
は、冷凍機油の動粘度（ｃＳｔ）と油膜厚さ比との関係
を示している。これは、冷媒としてＲ−２２を使用した
場合において、２ｃＳｔ（１００°Ｃ）の粘度の冷凍機
油を使用した場合に得られた油膜厚さを１として、粘度
を変化させた場合の油膜厚さの変化を、冷媒としてＲ−
２２を用いた場合と炭酸ガスを用いた場合とを対比して
示している。同図のように、Ｒ−２２の場合も炭酸ガス
の場合も、油膜厚さは粘度の増加に伴って増加してい
く。また、同図のように、同じ粘度でも炭酸ガスの方が
油膜厚さは小さくなっているが、これは、炭酸ガスを冷
媒として用いる場合には、高圧圧力と低圧圧力との差圧
が大きいために、軸受負荷も大きくなり、軸受面圧は、
Ｒ−２２の場合の２〜３倍程度となるためである。従っ
て、Ｒ−２２の場合と同程度の油膜厚さを確保して信頼
性を確保するためには、使用条件での動粘度がＲ−２２
の場合の２倍程度は必要となる。すなわち、使用条件
（１００°Ｃ）で４ｃＳｔ以上、４０°Ｃで５０ｃＳｔ
以上の動粘度であるのが好ましい。なお、同等の信頼性
を確保するために、軸受の表面粗さを小さくすることも
考えられるが、この方法は大幅なコストアップを招くの
で好ましくない。Next, the relationship between the viscosity and the oil film thickness was examined from the viewpoint of securing the bearing reliability. FIG. 2 shows the relationship between the kinematic viscosity (cSt) of the refrigerating machine oil and the oil film thickness ratio. This is because, when R-22 is used as the refrigerant, the oil film thickness obtained when the viscosity is changed is 1 with the oil film thickness obtained when a refrigerating machine oil having a viscosity of 2 cSt (100 ° C.) is used. Is changed as R-
22 and the case where carbon dioxide gas is used are shown in comparison. As shown in the figure, in both the case of R-22 and the case of carbon dioxide, the oil film thickness increases as the viscosity increases. Also, as shown in the figure, the oil film thickness of carbon dioxide gas is smaller at the same viscosity, but when carbon dioxide gas is used as the refrigerant, the difference between the high pressure and the low pressure is large. Therefore, the bearing load also increases, and the bearing surface pressure increases.
This is because it is about 2 to 3 times that of R-22. Therefore, in order to ensure the same oil film thickness as that of the case of R-22 and to ensure the reliability, the kinematic viscosity under the use condition is R-22.
About twice as large as in the case of is required. That is, 4 cSt or more at use conditions (100 ° C.) and 50 cSt at 40 ° C.
The kinematic viscosity is preferably as described above. In order to ensure the same reliability, it is conceivable to reduce the surface roughness of the bearing. However, this method is not preferable because it significantly increases the cost.
【００１７】冷凍機油の密度について検討する。それ
は、外気温度が低く圧縮機内部に液冷媒が凝縮した際
（寝込み時）に、液冷媒と冷凍機油とが分離する可能性
があるためである。すなわち、このとき液冷媒の密度が
冷凍機油の密度よりも高いと、起動時に給油ポンプが液
冷媒を吸引してしまい、圧縮機の信頼性を低下させてし
まう。従って、圧縮機の信頼性を確保するためには、冷
凍機油の密度は高いのが好ましい。具体的には、炭酸ガ
スの０°Ｃでの液冷媒密度が９２０Ｋｇ／ｍ3 であるの
でそれ以上の密度であるような冷凍機油を使用する。Consider the density of the refrigerating machine oil. This is because when the outside air temperature is low and the liquid refrigerant condenses inside the compressor (during sleep), there is a possibility that the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil may be separated. That is, at this time, if the density of the liquid refrigerant is higher than the density of the refrigerating machine oil, the oil supply pump sucks the liquid refrigerant at the time of startup, and the reliability of the compressor is reduced. Therefore, in order to ensure the reliability of the compressor, it is preferable that the density of the refrigerating machine oil be high. Specifically, since the liquid refrigerant density of carbon dioxide gas at 0 ° C. is 920 Kg / m 3 , a refrigerating machine oil having a higher density is used.
【００１８】冷凍機油に対する冷媒の溶解度にも好まし
い範囲がある。油上がりの観点から溶解度は０ではない
ことが好ましい。その一方、溶解度が高すぎると粘度低
下が大きくなる傾向があるため、炭酸ガスのように高温
の使用条件では粘度が低くなる。溶解度の高い冷凍機油
で使用条件における粘度を高くするためには、初期粘度
を高くする必要がある。しかしそうすると低温での粘度
が高くなり、機械的損失が大きくなる。さらに、あまり
高粘度の冷凍機油は生産さておらず、コストアップの要
因となる。従って、炭酸ガスを冷媒として使用する冷凍
装置においては、その溶解度が、１００°Ｃ、１００Ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 において２〜１５重量％の冷凍機油を用い
るのが好ましい。The solubility of the refrigerant in the refrigerating machine oil also has a preferable range. It is preferable that the solubility is not 0 from the viewpoint of oil rise. On the other hand, if the solubility is too high, the viscosity tends to decrease, and the viscosity decreases under high-temperature conditions such as carbon dioxide. In order to increase the viscosity under use conditions in a refrigerating machine oil having high solubility, it is necessary to increase the initial viscosity. However, doing so increases the viscosity at low temperatures and increases the mechanical loss. Furthermore, refrigerating machine oils having too high a viscosity are not produced, which causes a cost increase. Therefore, in a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant, the solubility is 100 ° C., 100K.
It is preferable to use 2 to 15% by weight of refrigerating machine oil at gf / cm 2 .
【００１９】炭酸ガスは水に溶解し、炭酸を形成し易い
性質がある。特に、圧縮機などの高圧ラインでは、高
温、高圧でその反応が進行し易い傾向がある。炭酸のよ
うな酸が形成されると、モータ絶縁材料などの樹脂材料
が劣化してモータ絶縁破壊に至る可能性がある。あるい
は圧縮機内部の金属（特に高温になる摺動部）が腐食摩
耗を起こし、初期の効率を発揮できなかったり、焼き付
きをおこしたりする可能性がある。従って、冷凍装置内
の水分量はできるだけ低いほうが好ましい。水分量を低
くする手段としては、初期水分量を抑えるために、冷凍
機油や冷媒の水分量を低くしておいたり、あるいはドラ
イヤを用いて水分を除去するのが好ましい。すなわち、
その飽和水分量が１００ｐｐｍ以下の冷凍機油を用いる
のが好ましい。また、炭酸ガスについても、冷媒中の水
分量が１００ｐｐｍ以下のものを使用するのが好まし
く、特に、冷凍機油の飽和水分量、冷媒中の水分量を上
記数値範囲に規制し、かつ冷媒回路中にドライヤを介設
するのが最も好ましい。図３には、ドライヤの配置例を
示している。これは給湯機冷凍サイクルを示すもので、
同図において、１は圧縮機、２は水熱交換器、３はドラ
イヤ、４は膨張機構、５は空気熱交換器であり、冷媒は
この接続順に回流する。また、６はタンク、７はポンプ
であり、タンク６内の冷水を上記ポンプ７によって水熱
交換器２に送出し、この部分で加熱してタンク６へと回
収し、タンク６内の湯水を所定温度（約８５°Ｃ）に沸
上げるようなっている。この場合、上記ドライヤ３は、
水熱交換器２と膨張機構４とを結ぶ液ライン８に介設さ
れている。図４には、ドライヤ３の介設位置の変更例を
示している。これは上記と全く同様な給湯機冷凍サイク
ル（同一部分を同一符号で示す）において、上記空気熱
交換器５と圧縮機１との間のガスライン９にドライヤ３
を介設したものである。Carbon dioxide gas has the property of dissolving in water and easily forming carbonic acid. In particular, in a high-pressure line such as a compressor, the reaction tends to proceed at high temperature and high pressure. When an acid such as carbonic acid is formed, a resin material such as a motor insulating material may be deteriorated, which may result in a motor breakdown. Alternatively, the metal inside the compressor (especially the high temperature sliding portion) may be corroded and abraded, failing to exhibit the initial efficiency or causing seizure. Therefore, it is preferable that the amount of water in the refrigerator is as low as possible. As means for reducing the amount of water, it is preferable to reduce the amount of water in the refrigerating machine oil or the refrigerant or to remove the water using a dryer in order to suppress the initial amount of water. That is,
It is preferable to use a refrigerating machine oil having a saturated water content of 100 ppm or less. Also, as for carbon dioxide, it is preferable to use one having a water content of 100 ppm or less in the refrigerant. In particular, the saturated water content of the refrigerating machine oil and the water content in the refrigerant are regulated to the above numerical ranges, and Most preferably, a dryer is interposed. FIG. 3 shows an example of the arrangement of the dryer. This shows the water heater refrigeration cycle,
In the figure, 1 is a compressor, 2 is a water heat exchanger, 3 is a dryer, 4 is an expansion mechanism, 5 is an air heat exchanger, and the refrigerant circulates in this connection order. Reference numeral 6 denotes a tank, and 7 denotes a pump. Cold water in the tank 6 is sent out to the water heat exchanger 2 by the pump 7, and is heated and recovered in the tank 6 by this pump. Boiling to a predetermined temperature (about 85 ° C.). In this case, the dryer 3
It is provided in a liquid line 8 connecting the water heat exchanger 2 and the expansion mechanism 4. FIG. 4 shows an example of changing the interposed position of the dryer 3. This is because the dryer 3 is connected to the gas line 9 between the air heat exchanger 5 and the compressor 1 in a water heater refrigeration cycle exactly the same as described above (the same parts are denoted by the same reference numerals).
Is interposed.
【００２０】上記各要求特性を満たす冷凍機油の油種に
ついて検討した。まず、ポリアルキレングリコール（Ｐ
ＡＧ）については、絶縁性が悪く、また冷媒に対する溶
解度が大きすぎるため適当な冷凍機油とはいえなかっ
た。また、ポリオールエステル（ＰＯＥ）については、
冷媒に対する溶解度が大きすぎ、安定性が低いため適当
な冷凍機油とはいえなかった。さらに、ポリビニルエー
テル（ＰＶＥ）については、飽和水分量が過大であり、
そのため適当な冷凍機油とはいえなかった。また、アル
キルベンゼン（ＡＢ）は、その密度が低すぎるため適当
な冷凍機油とはいえなかった。これに対して、鉱油、特
にスニソ４ＧＳ〜６ＧＳは、上記全ての要求特性を満た
すものであることが明らかとなり、そのため冷凍機油の
油種としては鉱油、特にスニソ４ＧＳ〜６ＧＳが炭酸ガ
ス冷媒を使用する冷凍装置に最適であることが知見され
た。The types of refrigerating machine oil satisfying the above required characteristics were examined. First, polyalkylene glycol (P
AG) was not a suitable refrigerating machine oil because of poor insulation properties and too high solubility in a refrigerant. Further, regarding the polyol ester (POE),
Since the solubility in the refrigerant was too large and the stability was low, it could not be said to be a suitable refrigerating machine oil. Furthermore, as for polyvinyl ether (PVE), the saturated water content is excessive,
Therefore, it could not be said to be a suitable refrigerating machine oil. Alkylbenzene (AB) was not a suitable refrigerating machine oil because its density was too low. On the other hand, it is clear that mineral oil, especially suniso 4GS to 6GS, satisfies all of the above-mentioned required characteristics. It has been found that it is most suitable for a refrigerating apparatus that performs heating.
【００２１】圧縮機モータの絶縁部において、絶縁フィ
ルム、縛り紐、コード、ワニス等の材料としては、使用
耐熱温度が１２０°Ｃ以上、好ましくは１６０°Ｃ以上
のものを使用する。図５には、各種合成樹脂フィルムを
２００００時間加熱した際の温度とフィルム強度保持率
との関係を示している。使用耐熱温度とは、２００００
時間加熱した際に強度低下が５０％に到達する温度のこ
とであり、図のように、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）フィルムやポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）
フィルムは、使用耐熱温度が、約１２０°Ｃ、１６０°
Ｃと高いので、炭酸ガス冷媒を使用する冷凍装置のモー
タ絶縁材料には好適である。これに対してセルロースア
セテートフィルムは、その使用耐熱温度が１０５°Ｃ程
度しかないので、上記モータ絶縁材料とは不適当であ
る。In the insulating portion of the compressor motor, as the material for the insulating film, the tying string, the cord, the varnish, etc., those having a heat resistant temperature of 120 ° C. or higher, preferably 160 ° C. or higher are used. FIG. 5 shows the relationship between the temperature and the film strength retention when various synthetic resin films were heated for 20,000 hours. The use heat resistance temperature is 20,000
This is the temperature at which the strength decreases to 50% when heated for a period of time. As shown in the figure, polyethylene terephthalate (PET) film or polyether nitrile (PEN)
The heat resistant temperature of the film is about 120 ° C, 160 °
Since it is high as C, it is suitable for a motor insulating material of a refrigeration system using a carbon dioxide gas refrigerant. On the other hand, since the cellulose acetate film has a heat resistance temperature of only about 105 ° C., it is unsuitable for the motor insulating material.
【００２２】上記のような冷凍機油、絶縁材料を使用し
た冷凍装置における圧縮機の圧縮機型式としては、スイ
ング圧縮機を用いるのが好ましい。また、このような特
性を備えた冷凍装置は、圧縮機からの吐出温度が高くな
り、密閉式圧縮機のモータ雰囲気温度が高くなるような
使用条件、すなわち給湯装置として使用するのに特に適
している。As the compressor type of the compressor in the refrigerating apparatus using the refrigerating machine oil and the insulating material as described above, it is preferable to use a swing compressor. In addition, the refrigerating device having such characteristics is particularly suitable for use as a hot water supply device, in which the discharge temperature from the compressor is high, and the ambient temperature of the motor of the hermetic compressor is high. I have.
【００２３】[0023]
【発明の効果】請求項１の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装
置によれば、冷凍機油の粘度が過大になることに起因す
る運転効率の低下を抑制でき、充分な運転効率を得るこ
とが可能である。According to the refrigerating apparatus using the carbon dioxide gas refrigerant of the first aspect, it is possible to suppress a decrease in operating efficiency due to an excessive viscosity of the refrigerating machine oil, and to obtain a sufficient operating efficiency. It is.
【００２４】また請求項２の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍
装置によれば、充分な油膜厚さが得られ、圧縮機の信頼
性の低下を抑制できることになる。Further, according to the refrigerating apparatus using the carbon dioxide gas refrigerant of the second aspect, a sufficient oil film thickness can be obtained, and a decrease in the reliability of the compressor can be suppressed.
【００２５】請求項３の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
によれば、外気温度が低く圧縮機内部に液冷媒が凝縮し
た際に、液冷媒と冷凍機油とが分離するのを抑制でき、
圧縮機の信頼性を維持できる。According to the third aspect of the present invention, when the outside air temperature is low and the liquid refrigerant condenses inside the compressor, separation of the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil can be suppressed.
Compressor reliability can be maintained.
【００２６】請求項４の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
によれば、油上がりを防止しつつも、高粘度化による運
転効率低下を防止できる。According to the refrigeration system using the carbon dioxide gas refrigerant of the fourth aspect, it is possible to prevent a rise in oil while preventing a decrease in operating efficiency due to an increase in viscosity.
【００２７】請求項５の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
によれば、炭酸の生成に起因する絶縁破壊、腐食摩耗等
の問題の発生を抑制し得る。According to the refrigerating apparatus using the carbon dioxide gas refrigerant of the fifth aspect, it is possible to suppress the occurrence of problems such as dielectric breakdown, corrosion and abrasion caused by the generation of carbon dioxide.
【００２８】請求項６の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
によれば、上記請求項２〜請求項５において得られる利
点を併せて得ることができる。According to the refrigeration system using the carbon dioxide gas refrigerant of the sixth aspect, the advantages obtained in the second to fifth aspects can also be obtained.
【００２９】請求項７の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
によれば、冷凍機油や炭酸ガス冷媒中の水分によって炭
酸が生成されるのが抑制でき、従ってこの炭酸に起因す
る絶縁破壊、腐食摩耗等の問題の発生を抑制し得る。According to the refrigeration system using the carbon dioxide gas refrigerant of the present invention, the generation of carbon dioxide by the refrigerating machine oil and the moisture in the carbon dioxide gas refrigerant can be suppressed, and therefore, the dielectric breakdown and the corrosive wear caused by the carbon dioxide can be suppressed. And other problems can be suppressed.
【００３０】請求項８の炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置
によれば、圧縮機、特に密閉式圧縮機のモータ雰囲気温
度の上昇に起因する絶縁材料の劣化を抑制して、圧縮機
の信頼性を維持することが可能となる。According to the refrigeration system using the carbon dioxide gas refrigerant of the eighth aspect, the deterioration of the insulating material due to the rise in the ambient temperature of the motor of the compressor, especially the hermetic compressor, is suppressed, and the reliability of the compressor is improved. Can be maintained.
【図１】この発明の一実施の形態である炭酸ガス冷媒を
用いた冷凍装置において、冷凍機油の粘度と運転効率と
の関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a relationship between viscosity of refrigerating machine oil and operating efficiency in a refrigerating apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施形態において、冷凍機油の粘度と油膜
厚さとの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a viscosity of a refrigerating machine oil and an oil film thickness in the embodiment.
【図３】実施形態におけるドライヤの配置例を示す給湯
機冷凍サイクルの回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a water heater refrigeration cycle showing an example of a dryer arrangement in the embodiment.
【図４】実施形態におけるドライヤの他の配置例を示す
給湯機冷凍サイクルの回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a water heater refrigeration cycle showing another arrangement example of the dryer in the embodiment.
【図５】各材料を２００００時間加熱した際の温度とフ
ィルム強度保持率との相関性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a correlation between a temperature and a film strength retention when each material is heated for 20,000 hours.
１ 圧縮機 ２ 水熱交換器（ガスクーラ） ３ ドライヤ ４ 膨張機構 ５ 空気熱交換器（蒸発器） ８ 液ライン ９ ガスライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Water heat exchanger (gas cooler) 3 Dryer 4 Expansion mechanism 5 Air heat exchanger (evaporator) 8 Liquid line 9 Gas line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｎ 40:30 Ｃ１０Ｎ 40:30 (72)発明者 古庄 和宏 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 加藤 勝三 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 東 洋文 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 熊倉 英二 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 4H104 EA02A LA01 PA20 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C10N 40:30 C10N 40:30 (72) Inventor Kazuhiro Furusho 1304 Kanaokacho, Sakai-shi, Osaka Daikin Industries, Ltd. Inside the Sakai Plant Kanaoka Plant (72) Katsuzo Kato 1304 Kanaokacho, Sakai City, Osaka Daikin Industries Co., Ltd. Inside the Kanaoka Plant (72) Inventor Eiji Kumakura 1304 Kanaoka-cho, Sakai City, Osaka Daikin Industries, Ltd. Sakai Plant Kanaoka Plant F-term (reference) 4H104 EA02A LA01 PA20
Claims (8)
を備え、炭酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置
において、その動粘度が、４０°Ｃにおいて１５０ｃＳ
ｔ以下、１００°Ｃにおいて１５ｃＳｔ以下の冷凍機油
を用いることを特徴とする炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装
置。1. A refrigerating apparatus including a compressor, a gas cooler, a pressure reducing mechanism, and an evaporator, and using a refrigerant containing carbon dioxide as a main component, has a kinematic viscosity of 150 cS at 40 ° C.
A refrigeration system using a carbon dioxide refrigerant, wherein a refrigeration oil of 15 cSt or less at 100 ° C. or less is used.
Ｃにおいて５０ｃＳｔ以上、１００°Ｃにおいて４ｃＳ
ｔ以上であることを特徴とする請求項１の炭酸ガス冷媒
を用いた冷凍装置。2. The refrigerating machine oil according to claim 1, wherein the kinematic viscosity is further increased by 40 °.
50 cSt or more at C, 4 cS at 100 ° C
The refrigeration apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant according to claim 1, wherein the temperature is at least t.
を備え、炭酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置
において、その密度が、０°Ｃにおいて９２０Ｋｇ／ｍ
3 以上の冷凍機油を用いることを特徴とする炭酸ガス冷
媒を用いた冷凍装置。3. A refrigerating apparatus including a compressor, a gas cooler, a decompression mechanism, and an evaporator and using a refrigerant containing carbon dioxide as a main component, has a density of 920 kg / m at 0 ° C.
A refrigeration system using carbon dioxide refrigerant, characterized by using three or more refrigeration oils.
を備え、炭酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置
において、その溶解度が、１００°Ｃ、１００Ｋｇｆ／
ｃｍ2 において２〜１５重量％の冷凍機油を用いること
を特徴とする炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置。4. A refrigerating apparatus including a compressor, a gas cooler, a decompression mechanism, and an evaporator and using a refrigerant mainly composed of carbon dioxide gas, has a solubility of 100 ° C. and 100 kgf /
A refrigeration apparatus using carbon dioxide gas refrigerant, wherein 2 to 15% by weight of refrigeration oil is used in cm 2 .
を備え、炭酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置
において、その飽和水分量が１００ｐｐｍ以下の冷凍機
油を用いることを特徴とする炭酸ガス冷媒を用いた冷凍
装置。5. A refrigerating apparatus comprising a compressor, a gas cooler, a decompression mechanism, and an evaporator, wherein a refrigerating machine oil having a saturated water content of 100 ppm or less is used in a refrigerating apparatus using a refrigerant containing carbon dioxide as a main component. Refrigeration equipment using carbon dioxide refrigerant.
は複数の特徴を備えた冷凍機油を用いることを特徴とす
る炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置。6. A refrigeration system using a carbon dioxide gas refrigerant, characterized by using a refrigerating machine oil having all or a plurality of features of the above-mentioned claims 2 to 5.
を備え、炭酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置
において、その冷媒回路内にドライヤを介設したことを
特徴とする炭酸ガス冷媒を用いた冷凍装置。7. A refrigeration system comprising a compressor, a gas cooler, a decompression mechanism, and an evaporator, wherein a refrigeration system using a refrigerant containing carbon dioxide as a main component has a dryer installed in the refrigerant circuit. Refrigeration equipment using refrigerant.
を備え、炭酸ガスを主成分とする冷媒を用いた冷凍装置
において、モータ絶縁材料として、その使用耐熱温度が
１２０°Ｃ以上の樹脂材料を用いることを特徴とする炭
酸ガス冷媒を用いた冷凍装置。8. A refrigeration system including a compressor, a gas cooler, a decompression mechanism, and an evaporator, and using a refrigerant mainly composed of carbon dioxide gas. A refrigeration apparatus using a carbon dioxide gas refrigerant, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000096903A JP2001279289A (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Refrigeration unit using carbon dioxide gas refrigerant |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000096903A JP2001279289A (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Refrigeration unit using carbon dioxide gas refrigerant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001279289A true JP2001279289A (en) | 2001-10-10 |
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ID=18611601
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| JP (1) | JP2001279289A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007178018A (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Showa Denko Kk | Heat exchanger |
| US7861541B2 (en) | 2004-07-13 | 2011-01-04 | Tiax Llc | System and method of refrigeration |
| US8324140B2 (en) | 1999-07-06 | 2012-12-04 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Refrigerating machine oil composition for carbon dioxide refrigerant |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000096903A patent/JP2001279289A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8324140B2 (en) | 1999-07-06 | 2012-12-04 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Refrigerating machine oil composition for carbon dioxide refrigerant |
| US7861541B2 (en) | 2004-07-13 | 2011-01-04 | Tiax Llc | System and method of refrigeration |
| JP2007178018A (en) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Showa Denko Kk | Heat exchanger |
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