JP2005127215A - Transition critical refrigerant cycle device - Google Patents
Transition critical refrigerant cycle device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005127215A JP2005127215A JP2003363167A JP2003363167A JP2005127215A JP 2005127215 A JP2005127215 A JP 2005127215A JP 2003363167 A JP2003363167 A JP 2003363167A JP 2003363167 A JP2003363167 A JP 2003363167A JP 2005127215 A JP2005127215 A JP 2005127215A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- compressor
- sealed container
- cooling
- refrigerant cycle
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C18/356—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
- F04C18/3562—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation
- F04C18/3564—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/008—Hermetic pumps
-
- 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
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- 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
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Compressor (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、コンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段および蒸発器を順次接続して構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant cycle device that is configured by sequentially connecting a compressor, a gas cooler, a throttle means, and an evaporator, and that has a high pressure side at a supercritical pressure.
従来のこの種冷媒サイクル装置は、例えばロータリコンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段(膨張弁など)および蒸発器などを順次環状に配管接続して冷媒サイクル(冷媒回路)が構成されている。そして、ロータリコンプレッサの回転圧縮要素の吸込みポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経てガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮するものであった。ここで、近年では地球環境問題に対処するため、この種の冷媒サイクルにおいても、従来のフロンを用いずに自然冷媒である二酸化炭素(CO2 )を冷媒として用い、高圧側を超臨界圧力として運転する遷臨界冷媒サイクルを用いた装置が開発されてきている。 In this type of conventional refrigerant cycle apparatus, for example, a rotary compressor, a gas cooler, a throttle means (expansion valve, etc.), an evaporator, and the like are sequentially connected in an annular manner to form a refrigerant cycle (refrigerant circuit). Then, the refrigerant gas is drawn into the low pressure chamber side of the cylinder from the suction port of the rotary compression element of the rotary compressor, and is compressed by the operation of the roller and the vane to become high temperature and high pressure refrigerant gas. It is discharged to the gas cooler through the silencer chamber. The refrigerant gas radiates heat in the gas cooler, and is then squeezed by the squeezing means and supplied to the evaporator. Therefore, the refrigerant evaporates, and at that time, the cooling effect is exhibited by absorbing heat from the surroundings. Here, in recent years, in order to deal with global environmental problems, even in this type of refrigerant cycle, carbon dioxide (CO 2 ), which is a natural refrigerant, is used as a refrigerant without using conventional chlorofluorocarbon, and the high pressure side is used as a supercritical pressure. Devices using transcritical refrigerant cycles to operate have been developed.
このような遷臨界冷媒サイクル装置では、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮することを防ぐために、蒸発器の出口側とコンプレッサの吸込側との間の低圧側にレシーバタンクを配設し、このレシーバタンクに液冷媒を溜め、ガスのみをコンプレッサに吸い込ませる構成とされていた。そして、レシーバータンク内の液冷媒がコンプレッサに戻らないように絞り手段を調整していた(例えば、特許文献1参照)。
また、レシーバータンクを設けることなく、コンプレッサにおける液圧縮を解消した図5に示したような遷臨界冷媒サイクル装置が提案されている。
In such a transcritical refrigerant cycle device, a receiver tank is provided on the low pressure side between the outlet side of the evaporator and the suction side of the compressor in order to prevent the liquid refrigerant from returning into the compressor and liquid compression. The liquid refrigerant is stored in the receiver tank, and only the gas is sucked into the compressor. And the throttle means was adjusted so that the liquid refrigerant in a receiver tank may not return to a compressor (for example, refer to patent documents 1).
Further, a transcritical refrigerant cycle apparatus as shown in FIG. 5 in which liquid compression in a compressor is eliminated without providing a receiver tank has been proposed.
図5において、10は内部中間圧型多段(2段)圧縮式ロータリコンプレッサを示しており、密閉容器12内の電動要素14とこの電動要素14の回転軸16で駆動される下段の回転圧縮要素32および上段の回転圧縮要素34を備えて構成されている。コンプレッサ10は冷媒導入管94から吸い込まれた冷媒ガスを下段の回転圧縮要素32で圧縮して密閉容器12内に吐出し、この密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスを冷媒導入管92から一旦中間冷却回路150Aに吐出する。
中間冷却回路150Aは中間冷却用熱交換器(インタークーラ)150Bを通過するように設けられており、そこで、冷媒ガスは空冷され、上段の回転圧縮要素34に吸い込まれて圧縮される。2段目の圧縮にて高圧となった冷媒ガスは、冷媒吐出管96から吐出され、ガスクーラ154で空冷される。このガスクーラ154から出た冷媒は第1熱交換器160にて蒸発器157を出た冷媒と熱交換した後、膨張弁156を経て蒸発器157に入り、蒸発して再度内部熱交換器160を経て冷媒導入管94から下段の回転圧縮要素32に吸い込まれる。
この場合の動作を図3のp−h線図を参照して説明する。下段の回転圧縮要素32で圧縮されて(エンタルピーをΔh3得て)中間圧となり、密閉容器12内に吐出された冷媒は(図3の2の状態)、冷媒導入管92から出て中間冷却回路150Aに流入する。そして、この中間冷却回路150Aが通過する中間冷却用熱交換器150Bに流入し、そこで空冷方式により放熱される(図3の3の状態)。ここで中間圧の冷媒は中間冷却用熱交換器150Bにて図3に示すようにエンタルピーをΔh1失う。
その後、上段の回転圧縮要素34に吸い込まれて2段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管96より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている(図3の4の状態)。
In FIG. 5,
The
The operation in this case will be described with reference to the ph diagram of FIG. The refrigerant is compressed by the lower rotary compression element 32 (obtains enthalpy Δh3) to an intermediate pressure, and the refrigerant discharged into the sealed container 12 (
Thereafter, the air is sucked into the upper
冷媒吐出管96から吐出された冷媒ガスはガスクーラ154に流入し、そこで空冷方式により放熱された後(図3の5’の状態)、第1熱交換器160を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される(図3の5の状態)(エンタルピーをΔh2失う)。その後冷媒は膨張弁156にて減圧され、その過程でガス/液混合状態となり(図3の6の状態。)、次に、蒸発器157に流入して蒸発する(図3の1’の状態)。蒸発器157から出た冷媒は第1熱交換器160を通過し、そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪って加熱される(図3の1の状態)(エンタルピーをΔh2得る)。
そして、第1熱交換器160で加熱された冷媒は冷媒導入管94からロータリコンプレッサ10の下段の回転圧縮要素32内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
The refrigerant heated by the
しかし図5に示した遷臨界冷媒サイクル装置は、密閉容器12内に吐出された中間圧の冷媒ガスを冷媒導入管92から中間冷却回路150Aに吐出し、中間冷却用熱交換器150Bで冷媒ガスを空冷した後、上段の回転圧縮要素34に吸い込んで圧縮するようになっているため、中間冷却用熱交換器(インタークーラ)150Bやそれを連結するための中間冷却用の回路150Aが必要になり、部品数が増大してコストアップになり小型化できない問題があった。
However, the transcritical refrigerant cycle apparatus shown in FIG. 5 discharges the intermediate-pressure refrigerant gas discharged into the sealed
本発明の目的は、従来の諸問題を解決して、中間冷却用熱交換器やそれを連結するための中間冷却用の回路を設置することなく、構造を簡単にして安価で小型化可能な遷臨界冷媒サイクル装置を提供することである。 The object of the present invention is to solve the conventional problems and to simplify the structure and to reduce the size and size without installing an intermediate cooling heat exchanger or an intermediate cooling circuit for connecting the heat exchanger. It is to provide a transcritical refrigerant cycle device.
前記課題を解決するための本発明の請求項1記載の遷臨界冷媒サイクル装置はコンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段および蒸発器を順次接続して構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置であって、
前記コンプレッサは、密閉容器内に複数段の圧縮要素を備え、これらの圧縮要素の内の下段の圧縮要素の吐出冷媒は前記密閉容器内に吐出され、この冷媒を放熱させるための冷却手段が前記密閉容器に設けられていることを特徴とする。
The transcritical refrigerant cycle apparatus according to
The compressor includes a plurality of stages of compression elements in a sealed container, and the refrigerant discharged from the lower stage compression elements of these compression elements is discharged into the sealed container, and cooling means for radiating heat from the refrigerant It is provided in an airtight container.
本発明の請求項2記載の遷臨界冷媒サイクル装置は、請求項1記載の遷臨界冷媒サイクル装置において、前記冷却手段が前記密閉容器の外壁面に固定して設置された放熱面を有する空冷あるいは水冷装置であることを特徴とする。
The transcritical refrigerant cycle apparatus according to
本発明の請求項1記載の遷臨界冷媒サイクル装置は、コンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段および蒸発器を順次接続して構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置であって、前記コンプレッサは、密閉容器内に複数段の圧縮要素を備え、これらの圧縮要素の内の下段の圧縮要素の吐出冷媒[二酸化炭素(CO2 )やNOなど]は前記密閉容器内に吐出されるが、この冷媒を放熱させるための冷却手段が前記密閉容器に設けられているため、前記冷却手段で充分冷却できるので、中間冷却用熱交換器やそれを連結するための中間冷却用の回路を設置しなくてもよくなり、また密閉容器内の温度上昇が抑えられ、吐出温度の低減が図れ、電動要素への入力低減が図れるので回転圧縮要素における圧縮効率を向上でき、COPを向上させることができ、しかも構造を簡単にでき、安価で小型化可能となるという顕著な効果を奏する。
The transcritical refrigerant cycle apparatus according to
本発明の請求項2記載の遷臨界冷媒サイクル装置は、前記冷却手段が前記密閉容器の外壁面に固定して設置された多数のフィンなどの放熱面を有する空冷装置あるいは水冷装置であるので、構造が簡単で、安価で、小型化可能となる上、放熱効果が高く前記下段の回転圧縮要素から前記密閉容器内部に吐出された冷媒を充分冷却できるというさらなる顕著な効果を奏する。
The transcritical refrigerant cycle device according to
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の遷臨界冷媒サイクル装置に使用するコンプレッサの実施例として、下段および上段の回転圧縮要素32、34を備えた内部中間圧型多段(2段)圧縮式ロータリコンプレッサ10の縦断側面図、図2は本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。なお、本発明の遷臨界冷媒サイクル装置は、自販機、空気調和機または冷蔵庫、ショーケースなどに使用されるものである。
各図において10は二酸化炭素(CO2 )を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ10は、例えば、アルミニウム系金属からなる円筒状の密閉容器12と、この密閉容器12の内部空間の上側に配置収納された電動要素14およびこの電動要素14の下側に配置され、電動要素14の回転軸16により駆動される下段の回転圧縮要素32(1段目)および上段の回転圧縮要素34(2段目)から成る回転圧縮機構部18にて構成されている。
密閉容器12は底部をオイル溜めとし、電動要素14と回転圧縮機構部18を収納する容器本体12Aと、この容器本体12Aの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ(蓋体)12Bとで構成され、且つ、このエンドキャップ12Bの上面中心には円形の取付孔12Dが形成されており、この取付孔12Dには電動要素14に電力を供給するためのターミナル(配線を省略)20が取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a longitudinal side view of an internal intermediate pressure type multi-stage (two-stage) compression
In each figure,
The sealed
容器本体12Aの外壁面には、下段の回転圧縮要素32から密閉容器12内部に吐出された冷媒を冷却するための冷却手段13が固定して設置されている。冷却手段13は、例えば、アルミニウム系金属からなる多数のフィン13Aを備えた空冷装置からなっている。
Cooling means 13 for cooling the refrigerant discharged from the lower
電動要素14所謂磁極集中巻き式のDCモータであり、密閉容器12の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステ―タ22と、このステ―タ22の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ24とからなる。このロータ24は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸16に固定されている。
ステ―タ22は、ドーナッツ状の電極鋼板を積層した積層体26と、この積層体26の歯部に直巻き(集中巻き)方式により巻装されたステ―タコイル28を有している。また、ロータ24はステ―タ22と同様に電極鋼板の積層体30で形成され、この積層体30内に永久磁石MGを挿入して形成されている。
下段の回転圧縮要素32と上段の回転圧縮要素34との間には中間仕切板36が狭持されている。即ち、下段の回転圧縮要素32と上段の回転圧縮要素34は、中間仕切板36と、この中間仕切板36の上下に配置された上シリンダ38、下シリンダ40と、この上下シリンダ38、40内を、180度の位相差を有して回転軸16に設けられた上下遍心部42、44により遍心回転される上下ローラ46、48と、この上下ローラ46、48に当接して上下シリンダ38、40内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン50、52と、上シリンダ38の上側の開口面および下シリンダ40の下側の開口面を閉塞して回転軸16の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材54および下部支持部材56にて構成されている。
The
The
An
一方、上部支持部材54および下部支持部材56には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ38、40の内部とそれぞれ連通する吸込通路60(上側の吸込通路は図示せず)と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー66、下部カバー68にて閉塞することにより形成される吐出消音室62、64とが設けられている。
尚、吐出消音室64と密閉容器12内とは、上下シリンダ38、40や中間仕切板36を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間吐出管121が立設され、この中間吐出管121から下段の回転圧縮要素32で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器12内に吐出される。
On the other hand, the
The
そして、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性および毒性などを考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素(CO2)が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキベンゼン油、エーテル油、エステル油、PAG(ポリアルキルグリコール)など既存のオイルが使用される。 And, as the refrigerant, the above-mentioned carbon dioxide (CO 2 ), which is a natural refrigerant in consideration of flammability and toxicity, is used as the refrigerant, and the oil as the lubricating oil is, for example, mineral oil (mineral oil), Existing oils such as alkylbenzene oil, ether oil, ester oil and PAG (polyalkyl glycol) are used.
密閉容器12の容器本体12Aの側面には、上部支持部材54と下部支持部材56の吸込通路60(上側は図示せず)、吐出消音室62、上部カバー66の上側(電動要素14の下端に略対応する位置)に対応する位置に、スリーブ142および143が溶接固定されている。
また、スリーブ142内には下シリンダ40に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管94の一端が挿入接続され、この冷媒導入管94の一端は下シリンダ40の吸込通路60と連通する。この冷媒導入管94の他端は第1熱交換器160に接続されている。また、スリーブ143内には冷媒吐出管96が挿入接続され、この冷媒吐出管96の一端は吐出消音室62と連通する。
On the side surface of the container
In addition, one end of a
次に図2において、上述したコンプレッサ10は図2に示す冷媒回路の一部を構成する。即ち、コンプレッサ10の冷媒吐出管96はガスクーラ154の入口に接続される。そして、このガスクーラ154を出た配管は第1熱交換器160を通過する。第1熱交換器160はガスクーラ154から出た高圧側の冷媒と蒸発器157から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。
第1熱交換器160を通過した冷媒は絞り手段としての膨張弁156に至る。そして、膨張弁156の出口は蒸発器157の入口に接続され、蒸発器157を出た配管は第1熱交換器160を経て冷媒導入管94に接続される。
Next, in FIG. 2, the
The refrigerant that has passed through the
以上の構成で次に図3のp−h線図(モリエル線図)を参照しながら本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の動作を説明する。ターミナル20および図示されない配線を介してコンプレッサ10の電動要素14のステータコイル28に通電されると、電動要素14が起動してロータ24が回転する。この回転により回転軸16と一体に設けた上下偏心部42、44に嵌合された上下ローラ46、48が上下シリンダ38、40内を偏心回転する。
これにより、冷媒導入管94および下部支持部材56に形成された吸込通路60を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ40の低圧室側に吸入された低圧(図3の1の状態)の冷媒ガスは、ローラ48とベーン52の動作により圧縮されて中間圧となり下シリンダ40の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管121から密閉容器12内に吐出される。これによって、密閉容器12内は中間圧となる(図3の2の状態)。
密閉容器12内に吐出された冷媒は、冷却手段13により冷却された密閉容器12内で熱を奪われて冷却され、このときエンタルピーをΔh1失う(図3の3の状態)。密閉容器12内の温度上昇が抑えられ、吐出温度の低減が図れ、電動要素への入力低減が図れるので上段の回転圧縮要素34における圧縮効率を向上でき、COP向上させることができる。
Next, the operation of the transcritical refrigerant cycle apparatus of the present invention will be described with reference to the ph diagram (Mollier diagram) of FIG. When the
Accordingly, the refrigerant gas at a low pressure (
The refrigerant discharged into the
そして、冷却された中間圧の冷媒ガスは上部支持部材54に形成された図示しない吸込通路を経由して、図示しない吸込ポートから上段の回転圧縮要素34の上シリンダ38の低圧室側に吸入され、ローラ46とベーン50の動作により2段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材54に形成された吐出消音室62を経て冷媒吐出管96より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている(図3の4の状態)。
The cooled intermediate pressure refrigerant gas is sucked into the low pressure chamber side of the
冷媒吐出管96から吐出された冷媒ガスはガスクーラ154に流入し、そこで空冷方式により放熱した後(図3の5’の状態)、第1熱交換器160を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される(図3の5の状態)。
この状態を図3で説明する。即ち、第1熱交換器160がない場合、膨張弁156入口における冷媒のエンタルピーは5’で示す状態となる。この場合には蒸発器157における冷媒温度が高くなる。一方、第1熱交換器160にて低圧側の冷媒と熱交換させた場合には、冷媒のエンタルピーはΔh2だけ下がり、図3の5で示す状態となるため、図5の5’のエンタルピーより蒸発器157における冷媒温度が低くなる。そのため、第1熱交換器160を設けた方が蒸発器157における冷媒ガスの冷却能力が向上する。
従って、冷媒循環量を増やさずに所望の蒸発温度、例えば蒸発器157での蒸発温度を+12℃乃至−10℃の中高温域とすることを容易に達成することができるようになる。また、コンプレッサ10での消費電力の低減も図ることができるようになる。
The refrigerant gas discharged from the
This state will be described with reference to FIG. That is, when there is no
Therefore, it is possible to easily achieve a desired evaporation temperature, for example, an evaporation temperature in the
第1熱交換器160で冷却された高圧側の冷媒ガスは膨張弁156に至る。膨張弁156の入口では冷媒ガスはまだ気体の状態である。冷媒は膨張弁156における圧力低下により、ガス/液体の二相混合体とされ(図3の6の状態)、その状態で蒸発器157内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。
その後、冷媒は蒸発器157から流出して(図3の1’の状態)、第1熱交換器160を通過する。そこで前記高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける(図3の1の状態)。
ここで、この状態を図3で説明する。蒸発器157で蒸発して低温となり、蒸発器157を出た冷媒は図3に示す1’の状態であり、冷媒は完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態である。そこで、第1熱交換器160を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで、冷媒のエンタルピーがΔh2上昇して、図3の1に示す状態となる。これにより、冷媒は完全に気体の状態となる。
気体の状態となった冷媒は冷媒導入管94からコンプレッサ10の下段の回転圧縮要素32内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
The high-pressure side refrigerant gas cooled by the
Thereafter, the refrigerant flows out of the evaporator 157 (1 ′ state in FIG. 3) and passes through the
Here, this state will be described with reference to FIG. The
The refrigerant in the gaseous state repeats a cycle of being sucked from the
(第2実施形態)
図4は本発明の遷臨界冷媒サイクル装置に使用するコンプレッサの他の実施例を示す。図4において図1に示した符号と同じ符号のものは同一のものを示すので説明を省略する。
図4に示した本発明の遷臨界冷媒サイクル装置は、第1実施形態に示した多数のフィン13Aを備えた空冷装置の替わりに、冷却手段13として、内部に冷却水を流す銅パイプなどの熱伝導性の高い金属性冷却パイプ13Bを容器本体12Aの外壁面に設置した水冷装置を用いた以外は、第1実施形態に示した本発明の遷臨界冷媒サイクル装置と同様になっている。第2実施形態に示した本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の動作は図3のp−h線図を用いて第1実施形態に示した本発明の遷臨界冷媒サイクル装置の動作と同様に説明される。
図4に示した本発明の遷臨界冷媒サイクル装置は、密閉容器12内に吐出される冷媒を放熱させるための冷却手段13として、熱伝導性の高い金属性冷却パイプ13Bを容器本体12Aの外壁面に設置した水冷装置が密閉容器12に設けられているため、密閉容器12内に吐出される冷媒を冷却手段13で充分冷却できる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows another embodiment of the compressor used in the transcritical refrigerant cycle apparatus of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those shown in FIG.
The transcritical refrigerant cycle apparatus of the present invention shown in FIG. 4 is a cooling means 13 instead of an air cooling apparatus having a large number of
The transcritical refrigerant cycle apparatus of the present invention shown in FIG. 4 is a cooling means 13 for radiating the refrigerant discharged into the
本発明では、上述した第1の実施の形態の空冷装置、第2の実施の形態の水冷装置を用いることにより密閉容器12内の温度上昇が抑えられ、吐出温度の低減が図れ、電動要素14への入力低減が図れるので回転圧縮要素32、34における圧縮効率を向上でき、COPを向上させることができる。
In the present invention, by using the air cooling device of the first embodiment and the water cooling device of the second embodiment described above, the temperature rise in the sealed
上記第1および第2の実施の形態の説明は、空冷装置や水冷装置を用いた例を示したが、空冷装置や水冷装置を用いた場合と同様な作用効果を有するものであれば冷却手段13はこれらに限定されず、例えば空冷装置と水冷装置の両者を併用することもできる。 In the above description of the first and second embodiments, an example using an air cooling device or a water cooling device has been shown. However, if the air cooling device and the water cooling device are used, the cooling means can be used. 13 is not limited to these. For example, both an air cooling device and a water cooling device can be used in combination.
尚、実施例では、可燃性および毒性の観点から安全で地球環境にやさしい自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として使用したが、請求項1の発明ではそれに限定されるものではなく、遷臨界冷媒サイクルにて使用可能な種々の冷媒が適用可能である。
In the examples, carbon dioxide, which is a natural refrigerant that is safe and environmentally friendly from the viewpoint of flammability and toxicity, is used as the refrigerant. However, the invention of
上記実施の形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で例えば下記のような種々の変形が可能である。 The description of the above embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the invention described in the claims or reduce the scope thereof. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, For example, the following various deformation | transformation are possible within the technical scope as described in a claim.
上記説明においては2段圧縮式ロータリコンプレッサについて説明したが、本発明はコンプレッサの形式は特に限定されず、具体的には、レシプロ式コンプレッサ、振動式コンプレッサ、マルチベーン式ロータリコンプレッサ、スクロール式コンプレッサなどであってもよく、また圧縮段数は少なくとも2段以上の多段圧縮であればよい。 In the above description, the two-stage compression type rotary compressor has been described. However, the present invention is not particularly limited in the type of the compressor, and specifically, a reciprocating compressor, a vibration type compressor, a multi-vane type rotary compressor, a scroll type compressor, etc. Further, the number of compression stages may be at least two or more stages.
また上記説明においては電動要素が密閉容器内に備えられている例について説明したが、電動要素は密閉容器外に備えられていてもよい。 In the above description, the example in which the electric element is provided in the sealed container has been described. However, the electric element may be provided outside the sealed container.
また上記説明においては蒸発器を出た冷媒を第1熱交換器を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで完全に気体の状態とする例について説明したが、第1熱交換器を用いる代わりに蒸発器の出口側とコンプレッサの吸込側との間の低圧側にレシーバタンクを配設してもよい。 In the above description, the example in which the refrigerant exiting the evaporator passes through the first heat exchanger and exchanges heat with the refrigerant on the high-pressure side is completely gasified. However, the first heat exchanger is Instead of using, a receiver tank may be arranged on the low pressure side between the outlet side of the evaporator and the suction side of the compressor.
本発明の遷臨界冷媒サイクル装置は、コンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段および蒸発器を順次接続して構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置であって、前記コンプレッサは、密閉容器内に複数段の圧縮要素を備え、これらの圧縮要素の内の下段の圧縮要素の吐出冷媒は前記密閉容器内に吐出されるが、この冷媒を放熱させるための冷却手段が前記密閉容器に設けられているため、前記冷却手段で充分冷却できるので、中間冷却用熱交換器やそれを連結するための中間冷却用の回路を設置しなくてもよくなり、また密閉容器内の温度上昇が抑えられ、吐出温度の低減が図れ、電動要素への入力低減が図れるので回転圧縮要素における圧縮効率を向上でき、COPを向上させることができ、しかも構造を簡単にでき、安価で小型化可能となるので、産業上の利用価値が高い。 The transcritical refrigerant cycle apparatus of the present invention is a refrigerant cycle apparatus that is configured by sequentially connecting a compressor, a gas cooler, a throttle means, and an evaporator, and has a high-pressure side at a supercritical pressure. The compression refrigerant of the stage is provided, and the discharge refrigerant of the lower compression element among these compression elements is discharged into the sealed container, and the closed container is provided with cooling means for radiating heat of this refrigerant. Therefore, since the cooling means can sufficiently cool, it is not necessary to install an intermediate cooling heat exchanger or an intermediate cooling circuit for connecting it, and the temperature rise in the sealed container can be suppressed and the discharge can be prevented. The temperature can be reduced and the input to the electric element can be reduced, so that the compression efficiency of the rotary compression element can be improved, the COP can be improved, the structure can be simplified, and the cost can be reduced. Since the enabling, high utility value on the industry.
10 内部中間圧型多段(2段)圧縮式ロータリコンプレッサ
12 密閉容器
13 冷却手段
13A フィン
13B 冷却パイプ
14 電動要素
32 下段の回転圧縮要素
34 上段の回転圧縮要素
94 冷媒導入管
96 冷媒吐出管
154 ガスクーラー
156 膨張弁
157 蒸発器
160 第1熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記コンプレッサは、密閉容器内に複数段の圧縮要素を備え、これらの圧縮要素の内の下段の圧縮要素の吐出冷媒は前記密閉容器内に吐出され、この冷媒を放熱させるための冷却手段が前記密閉容器に設けられていることを特徴とする遷臨界冷媒サイクル装置。 A refrigerant cycle device configured by sequentially connecting a compressor, a gas cooler, a throttle means and an evaporator, wherein the high pressure side is a supercritical pressure,
The compressor includes a plurality of stages of compression elements in a sealed container, and the refrigerant discharged from the lower stage compression elements of these compression elements is discharged into the sealed container, and cooling means for radiating heat from the refrigerant A transcritical refrigerant cycle device provided in an airtight container.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003363167A JP2005127215A (en) | 2003-10-23 | 2003-10-23 | Transition critical refrigerant cycle device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003363167A JP2005127215A (en) | 2003-10-23 | 2003-10-23 | Transition critical refrigerant cycle device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005127215A true JP2005127215A (en) | 2005-05-19 |
Family
ID=34642569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003363167A Pending JP2005127215A (en) | 2003-10-23 | 2003-10-23 | Transition critical refrigerant cycle device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005127215A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011226377A (en) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Osaka Vacuum Ltd | Control device of molecular pump device |
JP2014079136A (en) * | 2012-10-12 | 2014-05-01 | Kubota Corp | Liquid-cooled motor |
CN104806527A (en) * | 2015-05-21 | 2015-07-29 | 广东美芝制冷设备有限公司 | Compressor assembly and heat pump system provided with same |
CN105180305A (en) * | 2015-09-16 | 2015-12-23 | 华南理工大学 | Active reinforced cooling device suitable for air conditioner compressor shell |
CN105443355A (en) * | 2015-12-18 | 2016-03-30 | 华南理工大学 | Auxiliary heat dissipation device applied to refrigerator compressor |
WO2017145713A1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 旭硝子株式会社 | Heat exchange unit |
-
2003
- 2003-10-23 JP JP2003363167A patent/JP2005127215A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011226377A (en) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Osaka Vacuum Ltd | Control device of molecular pump device |
JP2014079136A (en) * | 2012-10-12 | 2014-05-01 | Kubota Corp | Liquid-cooled motor |
CN104806527A (en) * | 2015-05-21 | 2015-07-29 | 广东美芝制冷设备有限公司 | Compressor assembly and heat pump system provided with same |
CN105180305A (en) * | 2015-09-16 | 2015-12-23 | 华南理工大学 | Active reinforced cooling device suitable for air conditioner compressor shell |
CN105180305B (en) * | 2015-09-16 | 2018-01-05 | 华南理工大学 | It is a kind of actively to strengthen heat abstractor suitable for air conditioner compressor housing |
CN105443355A (en) * | 2015-12-18 | 2016-03-30 | 华南理工大学 | Auxiliary heat dissipation device applied to refrigerator compressor |
WO2017145713A1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 旭硝子株式会社 | Heat exchange unit |
CN108700344A (en) * | 2016-02-22 | 2018-10-23 | Agc株式会社 | Heat exchange unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100950412B1 (en) | Multi-stage compression type rotary compressor and cooling device | |
TW200305687A (en) | Multistage rotary compressor and refrigeration circuit system | |
KR101043860B1 (en) | Refrigerant cycle apparatus | |
JP2001091071A (en) | Multi-stage compression refrigerating machine | |
JP4219198B2 (en) | Refrigerant cycle equipment | |
JP4039921B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
EP1426710B1 (en) | Refrigerant cycling device | |
JP4115296B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
JP2004317073A (en) | Refrigerant cycling device | |
JP2005127215A (en) | Transition critical refrigerant cycle device | |
JP4107926B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
JP4036772B2 (en) | Transcritical refrigerant cycle equipment | |
JP4556934B2 (en) | Compressor and refrigerant circuit device | |
JP3986338B2 (en) | Refrigerant circuit using inverter-controlled compressor | |
JP2004170043A (en) | Cooling device | |
JP2001082368A (en) | Two-stage compression type rotary compressor | |
JP2004251492A (en) | Refrigerant cycle device | |
JP2004270517A (en) | Compressor and refrigerant cycle device | |
JP2004101114A (en) | Transition critical refrigerant cycle apparatus | |
JP2004251514A (en) | Refrigerant cycle device | |
JP2004309012A (en) | Refrigerant cycle device | |
JP3625803B2 (en) | Refrigerant circuit using CO2 refrigerant | |
JP2001124423A (en) | Multi-stage compression refrigerating device | |
JP2003166489A (en) | Manufacturing method for multi-stage compression type rotary compressor | |
JP2004271079A (en) | Reversible refrigerant cycle device |