JP2008133968A - Refrigerating cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a compressor and an expander.
いわゆる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、膨張弁の代わりに膨張機を備えた装置が知られている。この種の冷凍サイクル装置では、膨張機を用いることにより、冷媒が膨張する過程の膨張エネルギーを電力又は動力の形で回収することができ、その回収エネルギーの分だけサイクルの効率を向上させることができる。 In a so-called vapor compression refrigeration cycle apparatus, an apparatus having an expander instead of an expansion valve is known. In this type of refrigeration cycle apparatus, by using an expander, the expansion energy in the process of expansion of the refrigerant can be recovered in the form of electric power or power, and the efficiency of the cycle can be improved by the amount of the recovered energy. it can.
膨張機を備えた冷凍サイクル装置では、圧縮機だけでなく、膨張機にも潤滑油が必要となる。そこで、冷媒回路内に油分離器を設け、当該油分離器で分離した潤滑油を膨張機に供給する冷凍サイクル装置が提案されている。例えば、下記特許文献1には、圧縮機と放熱器との間に設けられた油分離器と、油分離器と膨張機の入口側配管とを接続する油送り管とを備えた冷凍空調機が開示されている。
しかし、上記特許文献1に開示された冷凍空調機では、油分離器を設けた分、装置の部品点数が増加していた。また、油分離器を別途新たに設けるために、新たな設置スペースが必要となり、装置の大型化や重量化を招くこととなった。特に、冷媒を超臨界状態で使用する場合、油分離器には十分な耐圧性が要求されるため、装置の重量化が避けられなかった。 However, in the refrigeration air conditioner disclosed in Patent Document 1, the number of parts of the device is increased by the amount of the oil separator. In addition, since a new oil separator is additionally provided, a new installation space is required, resulting in an increase in size and weight of the apparatus. In particular, when the refrigerant is used in a supercritical state, the oil separator is required to have sufficient pressure resistance, and thus the weight of the apparatus cannot be avoided.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張機を備えた冷凍サイクル装置において、膨張機に対して十分な量の潤滑油を供給するとともに、装置の小型化又は軽量化を図ることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to supply a sufficient amount of lubricating oil to the expander in the refrigeration cycle apparatus including the expander. The aim is to reduce the size or weight.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路と、前記圧縮機と前記膨張機とを連通し、前記圧縮機内の潤滑油を前記膨張機に供給する油供給通路と、前記油供給通路の潤滑油を冷却する冷却装置と、を備えたものである。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention communicates a refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expander, and an evaporator are connected in order, the compressor and the expander, and supplies lubricating oil in the compressor. An oil supply passage for supplying to the expander and a cooling device for cooling the lubricating oil in the oil supply passage are provided.
上記冷凍サイクル装置によれば、圧縮機の内部に貯留された潤滑油は、油供給通路を通じて膨張機に供給される。そのため、油分離器は不要となる。圧縮機からの高温の潤滑油は、油供給通路を流通する際に冷却装置によって冷却される。そのため、高温の潤滑油がそのままの温度状態で膨張機に流入することはなく、膨張前の冷媒の温度が過度に上昇することはない。したがって、COPの低下を招くことなく、圧縮機から膨張機に潤滑油を供給することができる。その結果、膨張機に対して潤滑油を十分に供給するとともに装置の小型化又は軽量化を図ることが可能となる。 According to the refrigeration cycle apparatus, the lubricating oil stored in the compressor is supplied to the expander through the oil supply passage. Therefore, an oil separator becomes unnecessary. The high-temperature lubricating oil from the compressor is cooled by the cooling device when flowing through the oil supply passage. Therefore, the high-temperature lubricating oil does not flow into the expander as it is, and the temperature of the refrigerant before expansion does not increase excessively. Therefore, lubricating oil can be supplied from the compressor to the expander without causing a reduction in COP. As a result, it is possible to sufficiently supply lubricating oil to the expander and to reduce the size or weight of the device.
前記圧縮機及び前記膨張機は、それぞれ潤滑油を貯留する貯留部を備え、前記油供給通路は、前記圧縮機の貯留部と前記膨張機の貯留部とを連通していることが好ましい。 It is preferable that the compressor and the expander each include a reservoir that stores lubricating oil, and the oil supply passage communicates the reservoir of the compressor and the reservoir of the expander.
このことにより、簡易な構成により、圧縮機から膨張機に潤滑油を供給することができる。 Thus, the lubricating oil can be supplied from the compressor to the expander with a simple configuration.
前記圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構を覆い且つ前記圧縮機構によって圧縮された冷媒が吐出される圧縮機シェルとを備え、前記膨張機は、冷媒を膨張させる膨張機構と、前記膨張機構を覆い且つ前記膨張機構によって減圧される前の冷媒が貯留される膨張機シェルとを備え、前記圧縮機及び前記膨張機の貯留部は、それぞれ前記圧縮機シェル及び前記膨張機シェルの内部に設けられ、前記油供給通路は、一端が前記圧縮機シェルに接続され且つ他端が前記膨張機シェルに接続された配管からなっていることが好ましい。 The compressor includes a compression mechanism that compresses the refrigerant, and a compressor shell that covers the compression mechanism and discharges the refrigerant compressed by the compression mechanism, and the expander expands the refrigerant. And an expander shell that covers the expansion mechanism and stores the refrigerant before being decompressed by the expansion mechanism. The compressor and the storage part of the expander are respectively the compressor shell and the expander shell. It is preferable that the oil supply passage is formed of a pipe having one end connected to the compressor shell and the other end connected to the expander shell.
上記冷凍サイクル装置では、圧縮機内及び膨張機内の潤滑油は、圧縮機構及び膨張機構よりも高圧となる。したがって、潤滑油貯留部から圧縮機構及び膨張機構の摺動部への潤滑油供給が良好に行われる。 In the refrigeration cycle apparatus, the lubricating oil in the compressor and the expander has a higher pressure than the compression mechanism and the expansion mechanism. Therefore, the lubricating oil is satisfactorily supplied from the lubricating oil reservoir to the sliding portions of the compression mechanism and the expansion mechanism.
前記冷却装置は、前記冷媒回路における前記膨張機から前記蒸発器を経て前記圧縮機に至る低圧部分の一部の冷媒と前記油供給通路の潤滑油とを直接又は間接的に熱交換させる熱交換装置を有することが好ましい。 The cooling device performs heat exchange for directly or indirectly heat-exchanging a part of the refrigerant in the low-pressure part from the expander to the compressor through the evaporator in the refrigerant circuit and the lubricating oil in the oil supply passage. It is preferable to have a device.
このことにより、潤滑油からの放熱を冷媒回路の冷媒によって回収することができ、加熱効率の向上や蒸発器のコンパクト化等を図ることができる。 As a result, the heat radiation from the lubricating oil can be recovered by the refrigerant in the refrigerant circuit, so that the heating efficiency can be improved and the evaporator can be made compact.
前記冷凍サイクル装置は、前記油供給通路の潤滑油を搬送する搬送装置を備えていてもよい。 The refrigeration cycle apparatus may include a transport device that transports the lubricating oil in the oil supply passage.
このことにより、搬送装置によって潤滑油を強制的に搬送することができるので、油供給通路の圧縮機側と膨張機側との間の圧力差が小さい場合であっても、膨張機に対して十分な量の潤滑油を供給することができる。 As a result, the lubricating oil can be forcibly conveyed by the conveying device, so even if the pressure difference between the compressor side and the expander side of the oil supply passage is small, A sufficient amount of lubricating oil can be supplied.
前記冷凍サイクル装置は、前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整装置を備えていることが好ましい。 It is preferable that the refrigeration cycle apparatus includes a flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage.
このことにより、膨張機に対して常に適切な量の潤滑油を供給することができる。 As a result, an appropriate amount of lubricating oil can always be supplied to the expander.
前記冷凍サイクル装置は、前記膨張機の入口側の冷媒温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、を備えていることが好ましい。 The refrigeration cycle apparatus preferably includes a temperature sensor that detects a refrigerant temperature on the inlet side of the expander, and a controller that controls the flow rate adjusting device based on a temperature detected by the temperature sensor.
このことにより、膨張機の入口側の冷媒温度に基づいて潤滑油の供給量を調整することができ、冷凍サイクルの効率向上と膨張機に対する潤滑油の十分な供給とを高度に両立させることができる。 This makes it possible to adjust the supply amount of the lubricating oil based on the refrigerant temperature on the inlet side of the expander, and to achieve both high efficiency of the refrigeration cycle and sufficient supply of the lubricant oil to the expander. it can.
前記膨張機は運転容量の調整が自在な膨張機からなり、前記冷凍サイクル装置は、前記膨張機の運転容量を検出する運転容量検出装置と、前記膨張機の運転容量に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、を備えていることが好ましい。 The expander includes an expander whose operation capacity can be freely adjusted, and the refrigeration cycle apparatus includes an operation capacity detection device that detects an operation capacity of the expander, and the flow rate adjustment device based on the operation capacity of the expander. And a controller for controlling.
このことにより、膨張機の運転容量に基づいて潤滑油の供給量を調整することができ、冷凍サイクルの効率向上と膨張機に対する潤滑油の十分な供給とを高度に両立させることができる。 Thereby, the supply amount of the lubricating oil can be adjusted based on the operating capacity of the expander, and the improvement in efficiency of the refrigeration cycle and the sufficient supply of the lubricant oil to the expander can be made highly compatible.
前記冷凍サイクル装置は、前記冷媒回路における前記圧縮機から前記放熱器を経て前記膨張機に至る高圧部分の冷媒が超臨界状態となるものであってもよい。 In the refrigeration cycle apparatus, a refrigerant in a high pressure portion from the compressor in the refrigerant circuit to the expander through the radiator may be in a supercritical state.
以上のように、本発明によれば、膨張機に対して潤滑油を十分に供給するとともに、冷凍サイクル装置の小型化又は軽量化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the lubricating oil can be sufficiently supplied to the expander, and the refrigeration cycle apparatus can be reduced in size or weight.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、圧縮機1と放熱器2と膨張機3と蒸発器5とが順に接続されてなる冷媒回路11を備えている。また、冷凍サイクル装置10は、圧縮機1と膨張機3とを連通する油供給管7を備えている。油供給管7には、冷却器6及び弁8が設けられている。なお、弁8は開度調整が自在な弁である。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
本冷媒回路11に充填された冷媒は、運転時に高圧部分(圧縮機1から放熱器2を経て膨張機3に至る部分)において超臨界状態となる冷媒である。本実施形態の冷媒回路11には、そのような冷媒として二酸化炭素(CO2)が充填されている。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではない。
The refrigerant charged in the
図2に示すように、本実施形態に係る圧縮機1は、ロータリー圧縮機である。ただし、圧縮機1はロータリー式に限らず、他の形式の圧縮機(例えばスクロール圧縮機等)であってもよい。この圧縮機1は、圧縮機シェルを構成する密閉容器21と、密閉容器21内に収容された電動機24及び圧縮機構25とを備えている。
As shown in FIG. 2, the compressor 1 according to the present embodiment is a rotary compressor. However, the compressor 1 is not limited to the rotary type, and may be another type of compressor (for example, a scroll compressor). The compressor 1 includes a sealed
圧縮機1はいわゆる高圧ドーム型の圧縮機であり、密閉容器21の内部には、冷媒回路11の高圧側の冷媒(以下、単に高圧冷媒という)が貯留される。本実施形態では、密閉容器21は、鉛直方向長さが水平方向長さよりも長いいわゆる縦長の容器である。ただし、密閉容器21の形状や寸法等は、特に限定される訳ではない。密閉容器21の上壁には、電源ケーブル等が接続される端子43が固定されている。また、密閉容器21の上壁には、吐出管31が接続されている。密閉容器21の側壁には吸入管32が接続され、密閉容器21の側壁の底部には、油供給管7が接続されている。
The compressor 1 is a so-called high-pressure dome type compressor, and a refrigerant on the high-pressure side of the refrigerant circuit 11 (hereinafter simply referred to as a high-pressure refrigerant) is stored inside the sealed
電動機24は、密閉容器21の内壁に固定された固定子22と、固定子22の内側に配置された回転子23とから構成されている。固定子22の外周側には、冷媒の流路となる複数の切り欠き41が形成されている。固定子22と回転子23との間には、隙間42が設けられている。
The
回転子23の中心部には、シャフト26が固定されている。シャフト26は回転子23の下方に延びている。シャフト26の下部には、シャフト26の軸心Lから偏倚した偏心部26aが設けられている。シャフト26の偏心部26aよりも上側部分は、上軸受部材27によって支持され、偏心部26aよりも下側部分は、下軸受部材28によって支持されている。
A
上軸受部材27と下軸受部材28との間には、シリンダ30が配置されている。シリンダ30の内部には円環状のローラ29が収容され、ローラ29の内部には偏心部26aが収容されている。また、シリンダ30内には、ローラ29に当接するベーン33と、ベーン33をローラ29側に付勢するばね34とが設けられている。
A
上軸受部材27には、吸入管32からシリンダ30内に吸入冷媒を案内する吸入孔35と、シリンダ30内で圧縮された冷媒を密閉容器21の内部空間に吐出する吐出孔36とが形成されている。
The
密閉容器21の底部は、潤滑油を貯留する油溜まり37を形成している。油供給管7は、この油溜まり37に向かって開口している。図示は省略するが、シャフト26の下端には、油溜まり37の潤滑油を汲み上げる油ポンプ38が設けられている。また、シャフト26の内部には、上記油ポンプ38で汲み上げられた潤滑油を摺動部分に供給する給油孔(図示せず)が形成されている。
The bottom of the sealed
図3に示すように、本実施形態に係る膨張機3は、冷媒を2段階に膨張させる2段ロータリー膨張機である。ただし、膨張機3の種類は何ら限定されない。膨張機3は、単段のロータリー膨張機であってもよく、他の形式の膨張機(例えばスクロール式の膨張機等)であってもよい。
As shown in FIG. 3, the
膨張機3は、膨張機シェルを構成する密閉容器51と、密閉容器51内に収容された発電機52及び膨張機構55とを備えている。すなわち、本実施形態に係る膨張機3は、発電機52を内蔵した膨張機である。また、膨張機3はいわゆる高圧ドーム型の膨張機であり、密閉容器51の内部には高圧冷媒が貯留される。密閉容器51は、圧縮機1の密閉容器21と同様に、縦長の容器である。ただし、密閉容器51の形状や寸法等は、何ら限定される訳ではない。密閉容器51の上壁には、図示しない電気ケーブル等が接続される端子56が固定されている。また、密閉容器51の上壁には、入口側配管57が接続されている。密閉容器51の側壁には出口側配管57が接続され、密閉容器51の側壁の底部には、油供給管7が接続されている。
The
発電機52は、密閉容器51の内壁に固定された固定子53と、固定子53の内側に配置された回転子54とから構成されている。回転子54の中心部には、シャフト59が固定されている。シャフト59は、回転子54から上方及び下方にそれぞれ延びている。
The
シャフト59の上側には、シャフト59の軸心から偏倚した第1偏心部61及び第2偏心部62が設けられている。シャフト59の第1偏心部61の下側部分は、軸受63を介して下軸受部材65に支持されている。下軸受部材65の上には第1シリンダ66が設けられている。第1シリンダ66の内部には第1ローラ71が収容され、第1ローラ71の内部には第1偏心部61が配置されている。第1シリンダ66の上方には中間プレート67が設けられ、中間プレート67の上には第2シリンダ68が配置されている。第2シリンダ68の内部には第2ローラ72が収容され、第2ローラ72の内部には第2偏心部62が配置されている。第2ローラ72の上には上軸受部材69が設けられている。シャフト59の上端部は、軸受64を介して上軸受部材69に支持されている。上軸受部材69の上には、ブロック70が設けられている。
A first
下軸受部材65には、密閉容器51の内部空間と第1シリンダ66内とを連通する吸入孔73が形成されている。中間プレート67には、第1シリンダ66内と第2シリンダ68内とを連通する連通孔74が形成されている。上軸受部材69には、第2シリンダ68内につながる吐出孔75が形成されている。ブロック70には、吐出孔75と出口側配管58とを連通する吐出孔76が形成されている。
The
密閉容器51の底部は、潤滑油を貯留する油溜まり77を形成している。油供給管7は、油溜まり77に向かって開口している。圧縮機1のシャフト26と同様に、膨張機3のシャフト59の下端にも、潤滑油を汲み上げる油ポンプ78が設けられている。また、シャフト59の内部には、油ポンプ78で汲み上げられた潤滑油を摺動部分に供給する給油孔(図示せず)が形成されている。
The bottom of the sealed
冷媒回路11(図1参照)において、放熱器2及び蒸発器5の構成は何ら限定されない。放熱器2又は蒸発器5として、例えば空冷式又は水冷式の熱交換器等を用いてもよい。
In the refrigerant circuit 11 (refer FIG. 1), the structure of the
本実施形態では、冷却器6は、外部の冷却源によって潤滑油を冷却するものである。ただし、冷却源は何ら限定されるものではない。冷却器6は、例えば空冷式の冷却器であってもよく、水冷式の冷却器であってもよい。 In the present embodiment, the cooler 6 cools the lubricating oil by an external cooling source. However, the cooling source is not limited at all. The cooler 6 may be, for example, an air-cooled cooler or a water-cooled cooler.
図1に示すように、膨張機3の入口側配管57には、冷媒温度を検出する温度センサ81が設けられている。なお、温度センサ81は、実質的に冷媒温度を検出するものであればよい。したがって、温度センサ81は、入口側配管57内の冷媒温度を直接検出するものであってもよく、入口側配管57の壁面温度を検出すること等により冷媒温度を間接的に検出するものであってもよい。また、温度センサ81は膨張機3の入口冷媒温度を検出するものであればよく、膨張機3自体に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
冷凍サイクル装置10には、コントローラ80が設けられている。コントローラ80は、温度センサ81の検出信号を受け、弁8の開度を制御する。なお、コントローラ80は弁8の制御のために設けられた専用のコントローラである必要はなく、圧縮機1の制御等も行ってもよいことは勿論である。
The
次に、冷凍サイクル装置10の運転動作について説明する。冷媒回路11においては、圧縮機1から吐出された冷媒は、放熱器2で放熱し、膨張機3で膨張し、蒸発器5で蒸発した後、圧縮機1に吸入される。
Next, the operation of the
圧縮機1(図2参照)では、電動機24が駆動され、シャフト26の回転に伴ってローラ29がシリンダ30内で回転する。その結果、吸入管32から圧縮機構25のシリンダ30内に冷媒が吸い込まれ、この冷媒はシリンダ30内で圧縮される。圧縮された高圧冷媒は、吐出孔36を通じて密閉容器21内の空間に放出され、その後、吐出管31から吐出される。
In the compressor 1 (see FIG. 2), the
膨張機(図3参照)では、入口側配管57を通じて密閉容器51内に高圧冷媒が吸入される。この高圧冷媒は、吸入孔73を通じて第1シリンダ66内に流入し、第1シリンダ66内において膨張する。この際、冷媒の膨張力によって第1ローラ71が回転する。第1シリンダ66内で膨張した冷媒は、連通孔74を通じて第2シリンダ68内に流れ込み、第2シリンダ68内で更に膨張する。この際、冷媒の膨張力によって第2ローラ72が回転する。そして、第2シリンダ68内で膨張した低圧冷媒は、吐出孔75及び吐出孔76を経て、出口側配管58から吐出される。
In the expander (see FIG. 3), the high-pressure refrigerant is sucked into the sealed
上述のように第1ローラ71及び第2ローラ72が回転すると、第1ローラ71内及び第2ローラ72内の第1偏心部61及び第2偏心部62が回転し、それに従ってシャフト59も回転する。その結果、発電機52の回転子54が回転し、発電が行われる。すなわち、冷媒の膨張エネルギーが電力として回収される。
When the
冷凍サイクル装置10の運転中は、圧縮機1の密閉容器21の内部圧力は、膨張機3の密閉容器51の内部圧力よりも高くなる。そのため、圧縮機1と膨張機3との間の内部圧力差によって、圧縮機1の油溜まり37の潤滑油は、油供給管7を通じて膨張機3の油溜まり77に流入する。この際、油供給管7を流れる潤滑油は、冷却器6において冷却される。なお、油供給管7の弁8の開度を調整することにより、油供給管7の流量、すなわち膨張機3に流入する潤滑油の量を調整することができる。
During operation of the
コントローラ80は、膨張機3の入口冷媒温度に基づいて弁8の開度を制御する。例えば、コントローラ80は、膨張機3の内部温度が上昇しすぎないように、あるいは低下しすぎないように、潤滑油の流入量を調整することとしてもよい。本実施形態では、コントローラ80は、入口冷媒温度が所定値になるように弁8の開度を制御する。例えば、コントローラ80は、膨張機3の入口冷媒温度が所定値以上のときには弁8の開度を小さくし、入口冷媒温度が所定値未満のときには弁8の開度を大きくする。
The
以上のように、本実施形態によれば、圧縮機1と膨張機3とを連通する油供給管7を備え、油供給管7を通じて圧縮機1内の潤滑油を膨張機3に供給するので、冷媒回路11に油分離器を別途設ける必要はない。そのため、油分離器が不要な分だけ部品点数の削減及び低コスト化を図ることができる。また、油供給管7には冷却器6が設けられているので、圧縮機1内の高温の潤滑油がそのまま膨張機3に流れ込むことを防止することができる。そのため、膨張前の冷媒の温度が過度に上昇することを回避することができ、蒸発器能力の低下を抑制することができる。したがって、圧縮機1の負荷の増大を抑えることができ、COPの低下を抑制することができる。その結果、膨張機3に対して潤滑油を十分に供給するとともに冷凍サイクル装置10の小型化又は軽量化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
圧縮機1に油溜まり37を設け、膨張機3に油溜まり77を設け、油供給管7を介してそれら油溜まり37,77同士を連通することとしたので、簡易な構成により、圧縮機1から膨張機3に潤滑油を供給することができる。
Since the
本実施形態によれば、圧縮機1及び膨張機3はいずれも高圧ドーム型であり、圧縮機1内及び膨張機3内の潤滑油は、圧縮機構25及び膨張機構55の摺動部よりも高圧となる。したがって、各油溜まり37,77から圧縮機構25及び膨張機構55の各摺動部への潤滑油供給が良好に行われる。
According to the present embodiment, the compressor 1 and the
また、本実施形態によれば、油供給管7に開度調整自在な弁8が設けられているので、膨張機3に対する潤滑油の供給量を自由に調整することができる。また、膨張機3の入口冷媒温度に基づいて弁8の開度を調整することにより、膨張前の冷媒温度を制御することができる。そのため、蒸発器能力の低下を抑制することができ、圧縮機1の負荷の増大を抑えることができる。したがって、運転状態の変動に拘わらず、冷凍サイクル装置10のCOPを向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、弁8の開度を適宜調整することにより、圧縮機1の内部圧力と膨張機3の内部圧力とのバランスをとることができる。例えば、弁8の開度を調整することにより、圧縮機1の内部圧力と膨張機3の内部圧力との差を所定値に保つことができる。そのため、圧縮機1と膨張機3とを連通させる冷媒配管(均圧ライン)は特に必要ではない。
Further, according to the present embodiment, the internal pressure of the compressor 1 and the internal pressure of the
(変形例)
上記実施形態では、コントローラ80は、膨張機3の入口冷媒温度に基づいて弁8の開度を制御していた。しかしながら、コントローラ80の実行する制御は上記制御に限定される訳ではない。例えば、図4に示すように、膨張機3の回転数を検出する回転数検出センサ82を設け、膨張機3の回転数に基づいて弁8の開度を制御するようにしてもよい。例えば、コントローラ80は、膨張機3の回転数が所定値以上のときには弁8の開度を大きくし、回転数が所定値未満のときには弁8の開度を小さくする。これにより、回転数に応じて常に十分な量の潤滑油を供給することができ、また、サイクル効率の向上を図ることができる。
(Modification)
In the above embodiment, the
なお、膨張機3の回転数を制御することは、膨張機3の運転容量を制御することを意味する。ここで、膨張機3の運転容量を制御する方法は、回転数を制御する方法に限定される訳ではない。例えば、膨張機3が互いに並列な複数の膨張機構を備えている場合、それら複数の膨張機構の運転台数を調整することによって、膨張機3の全体の運転容量を制御することも可能である。また、膨張機3は、互いに並列に接続された複数台の膨張機からなっていてもよい。この場合にも、膨張機の運転台数を調整することによって、膨張機3の全体の運転容量を制御することができる。
Note that controlling the rotational speed of the
(第2実施形態)
図5に示すように、第2実施形態は、第1実施形態の冷凍サイクル装置10において、油供給管7の冷却器6に変更を加えたものである。本実施形態に係る冷却器6は、油供給管7の潤滑油を冷媒回路11の低圧冷媒で冷却するものである。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 5, 2nd Embodiment adds the change to the cooler 6 of the oil supply pipe |
詳しくは、本実施形態の冷却器6は、膨張機3と蒸発器5との間に設けられている。冷却器6は、潤滑油と低圧冷媒とを直接的に熱交換させるいわゆる液―液熱交換器によって構成されている。冷却器6の具体的形態は何ら限定されないが、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器等を好適に利用することができる。また、専用の熱交換器を用いずに、油供給管7と冷媒配管とを接合することによって冷却器6を構成することも可能である。
Specifically, the cooler 6 of this embodiment is provided between the
その他の構成は第1実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。なお、図5では、温度センサ81やコントローラ80の図示は省略している。
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted. In FIG. 5, the
本実施形態によれば、油供給管7の潤滑油の冷却に関して、外部の冷却源が不要となる。そのため、冷凍サイクル装置10の全体として、部品点数の削減及び省エネルギー化を図ることができる。
According to the present embodiment, no external cooling source is required for cooling the lubricating oil in the
また、膨張機3から吐出された冷媒は、蒸発器5の手前で予備的に加熱されることになる。そのため、蒸発器5で必要とされる熱交換量を低減することができ、蒸発器5のコンパクト化を図ることができる。また、冷媒サイクルの低圧側圧力を上昇させることができ、圧縮機1の負荷を軽減することが可能となる。したがって、COPを向上させることが可能となる。
In addition, the refrigerant discharged from the
(第3実施形態)
図6に示すように、第3実施形態も、第1実施形態の冷凍サイクル装置10において、油供給管7の冷却器6に変更を加えたものである。本実施形態に係る冷却器6も、冷媒回路11の低圧冷媒を利用して油供給管7の潤滑油を冷却するものである。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 6, the third embodiment is also a modification of the cooler 6 of the
一方、本実施形態は第2実施形態と異なり、冷却器6は、潤滑油と低圧冷媒とを間接的に熱交換させるように構成されている。具体的には、本実施形態の蒸発器5は、空気と冷媒とを熱交換させるいわゆる空気熱交換器からなり、冷却器6は、蒸発器5で冷却される前又は冷却された後の空気と潤滑油とを熱交換させる空気熱交換器によって構成されている。本実施形態の冷凍サイクル装置10には、蒸発器5及び冷却器6に共通の送風機9が設けられている。ただし、蒸発器5及び冷却器6のそれぞれに送風機が設けられていてもよいことは勿論である。
On the other hand, this embodiment differs from the second embodiment in that the cooler 6 is configured to indirectly exchange heat between the lubricating oil and the low-pressure refrigerant. Specifically, the
その他の構成は第1実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。なお、図6においても、温度センサ81やコントローラ80の図示は省略している。
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted. In FIG. 6, the
本実施形態においても、第1実施形態の効果及び第2実施形態の効果を得ることができる。 Also in this embodiment, the effect of 1st Embodiment and the effect of 2nd Embodiment can be acquired.
(第4実施形態)
前記第1〜第3実施形態では、油供給管7に弁8が設けられていた。しかしながら、図7に示すように、油供給管7には、弁8の代わりに(または弁8と共に)油ポンプ8aが設けられていてもよい。また、コントローラ80は、膨張機3の入口冷媒温度又は運転容量に基づいて、油ポンプ8aを制御するようにしてもよい。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the
油供給管7に油ポンプ8aを設けることにより、圧縮機1と膨張機3との圧力差が小さい場合であっても、油供給管7の潤滑油の流量を多くすることができる。そのため、膨張機3に対して常に十分な量の潤滑油を供給することができる。また、潤滑油の流量を幅広く制御することが可能となる。
By providing the
(その他の実施形態)
なお、油供給管7の潤滑油の流量を制御する必要がない場合には、開度調整自在な弁8の代わりにキャピラリーチューブ等の絞り機構を設けるようにしてもよい。また、油供給管7における圧力損失が適当な範囲(膨張機3に適正量の潤滑油を供給できる範囲)であれば、弁8を省略することも可能である。
(Other embodiments)
If it is not necessary to control the flow rate of the lubricating oil in the
油供給管7の種類は何ら限定されるものではない。油供給管7は、圧縮機1又は膨張機3の振動によって破損しにくいように、可撓管によって形成されていてもよい。また、油供給管7の長さや形状等も何ら限定される訳ではない。ただし、油供給管7の圧力損失を低減する観点からは、油供給管7の長さは短い方が好ましく、また、真っ直ぐな管であることが好ましい。
The type of the
前記実施形態では、圧縮機1及び膨張機3は高圧ドーム型であった。しかしながら、潤滑油の性能劣化を招かない限り、圧縮機1及び膨張機3は、内部に低圧冷媒が貯留されるいわゆる低圧ドーム型であってもよい。
In the said embodiment, the compressor 1 and the
冷媒回路11に充填される冷媒は、冷媒回路11の高圧部分において超臨界状態となる冷媒に限らず、高圧部分で超臨界状態とならない冷媒であってもよい。
The refrigerant charged in the
以上説明したように、本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a refrigeration cycle apparatus including a compressor and an expander.
1 圧縮機
2 放熱器
3 膨張機
5 蒸発器
6 冷却器(冷却装置,熱交換装置)
7 油供給管(油供給通路)
8 弁(流量調整装置)
8a 油ポンプ(搬送装置)
10 冷凍サイクル装置
11 冷媒回路
21 密閉容器(圧縮機シェル)
25 圧縮機構
37,77 油溜まり(貯留部)
51 密閉容器(膨張機シェル)
55 膨張機構
80 コントローラ
81 温度センサ
82 回転数検出センサ(運転容量検出装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
7 Oil supply pipe (oil supply passage)
8 valves (flow control device)
8a Oil pump (conveying device)
10
25
51 Airtight container (expander shell)
55
Claims (9)
前記圧縮機と前記膨張機とを連通し、前記圧縮機内の潤滑油を前記膨張機に供給する油供給通路と、
前記油供給通路の潤滑油を冷却する冷却装置と、
を備えた冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expander, and an evaporator are sequentially connected;
An oil supply passage for communicating the compressor and the expander, and supplying lubricating oil in the compressor to the expander;
A cooling device for cooling the lubricating oil in the oil supply passage;
A refrigeration cycle apparatus comprising:
前記油供給通路は、前記圧縮機の貯留部と前記膨張機の貯留部とを連通している、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 Each of the compressor and the expander includes a storage unit that stores lubricating oil,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the oil supply passage communicates a storage part of the compressor and a storage part of the expander.
前記膨張機は、冷媒を膨張させる膨張機構と、前記膨張機構を覆い且つ前記膨張機構によって減圧される前の冷媒が貯留される膨張機シェルとを備え、
前記圧縮機及び前記膨張機の貯留部は、それぞれ前記圧縮機シェル及び前記膨張機シェルの内部に設けられ、
前記油供給通路は、一端が前記圧縮機シェルに接続され且つ他端が前記膨張機シェルに接続された配管からなる、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 The compressor includes a compression mechanism that compresses the refrigerant, and a compressor shell that covers the compression mechanism and from which the refrigerant compressed by the compression mechanism is discharged,
The expander includes an expansion mechanism that expands the refrigerant, and an expander shell that covers the expansion mechanism and stores the refrigerant before being decompressed by the expansion mechanism,
The compressor and the expander reservoir are provided inside the compressor shell and the expander shell, respectively.
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2, wherein the oil supply passage includes a pipe having one end connected to the compressor shell and the other end connected to the expander shell.
前記温度センサの検出温度に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、
を備えた請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 A temperature sensor for detecting a refrigerant temperature on the inlet side of the expander;
A controller for controlling the flow rate adjusting device based on a temperature detected by the temperature sensor;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 6, comprising:
前記膨張機の運転容量を検出する運転容量検出装置と、
前記膨張機の運転容量に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、
を備えた請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 The expander is an expander whose operation capacity can be freely adjusted,
An operating capacity detection device for detecting the operating capacity of the expander;
A controller for controlling the flow rate adjusting device based on the operating capacity of the expander;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 6, comprising:
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a refrigerant in a high-pressure portion from the compressor to the expander through the radiator in the refrigerant circuit is in a supercritical state.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005065239A JP2008133968A (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Refrigerating cycle device |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012078036A (en) * | 2010-10-04 | 2012-04-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Steam compression type heat pump |
WO2020209824A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | Lashkul Oleksandr Anatoliyovych | Refrigerant compressor with external cooling |
CN111981718A (en) * | 2019-05-21 | 2020-11-24 | 开利公司 | Refrigeration device and use of a refrigeration device |
CN115390595A (en) * | 2022-08-22 | 2022-11-25 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Lubricating oil temperature adjusting device and engine bench test system |
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- 2005-03-09 JP JP2005065239A patent/JP2008133968A/en active Pending
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