JP2008145100A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】膨張機(3)の出口側で冷凍機油を冷媒から分離して蒸発器(5)へ流入しないようにするか、もしくは冷凍機油を膨張機(3)に供給せずに膨張機(3)の潤滑を冷媒のみで行うことにより、冷凍機油が蒸発器(5)へ流入しないようにする。
【選択図】図1
Description
125.8+7=132.8KJ/Kgとなる。
(76−10)×2.1×0.05=6.9KJ/Kg
の冷却熱量が必要となり、その分だけ実際の冷凍効果が減少することになる。したがって、冷凍効果の減少する割合は、
6.9/132.8=0.052
となり、能力が約5%低下することになる。
本発明の実施形態1について説明する。
次に、上述した冷凍装置(1)の動作について説明する。
このように、本実施形態1によれば、膨張機(3)の出口側に油分離器(6)を設けるとともに、冷凍機油にPAGを用い、油分離器(6)において冷媒から分離した冷凍機油を、油分離器(6)の下端部に接続された油戻し管(45c)から圧縮機(2)に戻すようにしているので、圧縮機(2)で温度の高くなった冷凍機油が膨張機(3)から蒸発器(5)に流入するのを防止でき、冷凍能力の低下も防止できる。
(変形例1)
上記実施形態1では、冷媒としてCO2 を用いる一方で、冷凍機油にはPAGを用いているが、冷媒回路(C)の冷凍機油は、少なくとも−20℃以上の温度域で上記冷媒と二相に分離し、かつ、−20℃以上の温度域で密度が冷媒よりも大きくなる冷凍機油であれば、PAG以外のものを用いてもよい。
図6は、油分離器(6)の第1の変形例を示している。この油分離器(6)は、容器(6a)の周壁の内面に沿って上方へのびる液冷媒導出管(6c-l)と、容器(6a)の上面に接続されたガス冷媒導出管(6c-g)とを設け、両導出管(6c-l,6c-g)を容器(6a)の外で合流させるようにしたものである。その他の部分は、図3に示した油分離器(6)と同様に構成されている。
図7は、図3の油分離器(6)において、冷媒導出管(6c)を容器(6a)の上面に接続したものである。その他の部分については、図3の例と同様である。
図8は、油分離器(6)の第3の変形例を示している。この油分離器(6)は、容器(6a)の内部にバッフルプレート(6e)を設けて容器(6a)の上部を二重構造にしたものである。また、導入管(6b)はバッフルプレート(6e)に接続され、容器(6a)を貫通している。導入管(6b)は、バッフルプレート(6e)の接線方向に沿って配置され、油分離器(6)は遠心分離式に構成されている。また、冷媒導出管(6c)は、容器(6a)の上面の中央部に接続されている。油導出管(6d)は、図3の例と同様に、容器(6a)の底面の中央部に接続されている。
図9は、図8の油分離器(6)において、バッフルプレート(6e)の上部にガス冷媒流通孔(6e-h)を形成し、ガス冷媒がこの流通孔(6e-h)から流出するようにしたものである。つまり、図8とほぼ同様の構成において、ガス冷媒と液冷媒の通路を別に確保するようにしたものである。バッフルプレート(6e)に流通孔(6e-h)を設けない場合は、容器(6a)とバッフルプレート(6e)の隙間からガスとともに液冷媒を巻き込むときに油リッチ液まで巻き込むおそれがあるのに対して、油の分離効率を上げることができる。したがって、油が蒸発器(5)に流れてしまうのを確実に防止できるので、効率の低下をより確実に抑えられる。
図10は、冷媒導出管(6c)を容器(6a)内で「U」字状に折り曲げた形状としてガス入口を容器(6a)の上部に配置するとともに、冷媒導出管(6c)の下部に液冷媒入口孔(6c-h)を形成してそこから液が流入するようにしたものである。このようにすると、冷媒導出管(6c)からガス冷媒が流出するときに、液冷媒が上記入口孔(6c-h)から管内部に吸入され、ガス冷媒とともに蒸発器(5)へ流出する。この入口孔(6c-h)の孔径は、冷媒の乾き度に合わせて、ガスと液がそれぞれ適量流れるように設計するとよい。
本発明の実施形態2は、膨張機(3)の出口側に、膜分離式の油分離器(6)を接続した例である。この実施形態2では、分離膜(6f)によって冷凍機油と冷媒を分離するため、使用する冷凍機油について、CO2 冷媒に対する二相分離温度などは特定しない。
この実施形態2においては、膨張機(3)において、冷媒が冷凍機油に溶解していても、油分離器(6)の分離膜(6f)を冷媒が通過する一方、冷凍機油は該分離膜(6f)を通過しないので、冷媒と冷凍機油とが分離される。そして、油分離器(6)の内部には、油リッチ液と冷媒リッチ液とが分離膜(6f)を隔てて存在し、油リッチ液が圧縮機(2)の吸入側へ、冷媒リッチ液が蒸発器(5)へ供給される。
したがって、本実施形態2によれば、使用する冷凍機油に拘わらず、油分離器(6)において冷媒と冷凍機油とを分離できる。そして、油リッチ液を圧縮機(2)の吸入側へ、冷媒リッチ液を蒸発器(5)へ供給することによって、冷凍機油が蒸発器(5)に流れないので、冷凍能力の低下を防止できる。
本発明の実施形態3は、図12に示すように、油分離器(6)を流体機械(10)のケーシング(11)内に設けて、該流体機械(10)と一体化したものである。この流体機械(10)は、油分離器(6)を一体化した以外は実施形態1と同じ構成である。以下、実施形態1と異なる点のみを説明する。
この実施形態3においては、膨張機構部(30)から流出する冷媒は、油分離器(6)において冷凍機油が分離され、冷媒配管(43)を介して蒸発器(5)へ流れる。従って、蒸発器(5)には冷凍機油は流入しない。一方、冷媒から分離された冷凍機油は、ケーシング(11)内におけるフレーム(33)の下方空間(12)に入り、圧縮機構部(20)の油溜まりに戻る。したがって、この冷凍機油により、圧縮機構部(20)と膨張機構部(30)とが潤滑される。
このように、本実施形態3によれば、油分離器(6)を流体機械(10)のケーシング(11)内に設けて該流体機械(10)と一体化しているので、装置を全体としてコンパクトに構成することができる。また、上記各実施形態と同様に蒸発器(5)への冷凍機油の流入を防止できるので、空気調和装置(1)の能力が低下するのも防止できる。
本発明の実施形態4は、膨張機(3)の潤滑に冷凍機油を用いずに、冷媒を利用して膨張機(3)の摺動部を潤滑するようにしたものである。
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
2 圧縮機
3 膨張機
4 放熱器
5 蒸発器
6 油分離器
6a 容器
6b 導入管
6c 冷媒導出管
6d 油導出管
6f 分離膜
10 流体機械
11 ケーシング
20 圧縮機構部
21 シリンダ
23 ピストン
30 膨張機構部
31 固定スクロール
32 可動スクロール
33 フレーム
50 モータ
60 駆動軸
63 給油孔(給油手段)
64 油ポンプ(給油手段)
C 冷媒回路
Claims (23)
- 圧縮機(2)、放熱器(4)、膨張機(3)及び蒸発器(5)が順に接続された冷媒回路(C)を備え、該冷媒回路(C)に二酸化炭素が冷媒として充填された冷凍装置であって、
膨張機(3)の出口側と蒸発器(5)の入口側との間に油分離器(6)が接続され、
冷媒回路(C)の冷凍機油は、少なくとも−20℃以上の温度域で上記冷媒と二相に分離し、かつ、その温度域で密度が上記冷媒よりも大きくなる冷凍機油により構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 冷凍機油が、−50℃以上の温度域で二酸化炭素冷媒と二相に分離するものであることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 冷凍機油がポリアルキレングリコールにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 冷凍機油がポリビニルエーテルにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 冷凍機油が鉱油により構成されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 冷凍機油がポリオールエステルにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 冷凍機油がポリカーボネートにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 冷凍機油がアルキルベンゼンにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)が遠心分離式の油分離器(6)により構成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)は、縦型円筒状の容器(6a)の周壁に対して接線方向に接続された導入管(6b)と、該容器(6a)の上面に接続された冷媒導出管(6c)と、該容器(6a)の底面に接続された油導出管(6d)とを備えていることを特徴とする請求項9記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)は、冷媒導出管(6c)が容器(6a)の周壁の内面に沿って上下方向に配置され、該冷媒導出管(6c)の下端部が、容器(6a)の高さ方向の中間部に位置して液冷媒中に開口するように構成されていることを特徴とする請求項10記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)は、冷媒導出管(6c)が、容器(6a)の上面に接続されたガス冷媒導出管(6c-g)と、容器(6a)の周壁の内面に沿って上下方向に配置されるとともにその下端部が容器(6a)の高さ方向の中間部に位置して液冷媒中に開口する液冷媒導出管(6c-l)とからなり、ガス冷媒導出管(6c-g)と液冷媒導出管(6c-l)とが容器(6a)の外で合流していることを特徴とする請求項10記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)は、容器(6a)内に、該容器(6a)の上部を二重構造とするバッフルプレート(6e)を備え、
容器(6a)の上面に冷媒導出管(6c)が接続されるとともに、導入管(6b)が容器(6a)の周壁を貫通してバッフルプレート(6e)に接続されていることを特徴とする請求項10記載の冷凍装置。 - 油分離器(6)は、バッフルプレート(6e)の上部に、ガス冷媒が流通するガス冷媒流通孔(6e-h)を備えていることを特徴とする請求項13記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)は、冷媒導出管(6c)が容器(6a)内でU字状に折り曲げた形状に形成されるとともに、容器(6a)内における該冷媒導出管(6c)の上端部がガス冷媒の入口に形成され、U字状の導出管の下部に液冷媒の入口孔(6c-h)が形成されていることを特徴とする請求項10記載の冷凍装置。
- 圧縮機(2)、放熱器(4)、膨張機(3)及び蒸発器(5)が順に接続された冷媒回路(C)を備えた冷凍装置であって、
膨張機(3)の出口側に油分離器(6)が接続され、油分離器(6)が膜分離式の油分離器(6)により構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 圧縮機(2)と膨張機(3)が、一つのケーシング(11)内に設けられて一体化されていることを特徴とする請求項1から16のいずれか1記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)が油戻し通路(45c)を介して圧縮機(2)の吸入側に接続されていることを特徴とする請求項1から16のいずれか1記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)が膨張機(3)の近傍に配置されていることを特徴とする請求項1から18のいずれか1記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)が膨張機(3)内に配置されていることを特徴とする請求項1から17のいずれか1記載の冷凍装置。
- 油分離器(6)と圧縮機(2)との間に断熱手段(33)が配置されていることを特徴とする請求項1から20のいずれか1記載の冷凍装置。
- 圧縮機(2)、放熱器(4)、膨張機(3)及び蒸発器(5)が順に接続された冷媒回路(C)を備えた冷凍装置であって、
圧縮機(2)と膨張機(3)とが一体のケーシング(11)内に設けられて一つの流体機械(10)が構成されるとともに、該流体機械(10)には、圧縮機(2)側へのみ冷凍機油を供給する給油手段(63,64)が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 - 圧縮機(2)、放熱器(4)、膨張機(3)及び蒸発器(5)が順に接続された冷媒回路(C)を備えた冷凍装置であって、
膨張機(3)の摺動部に、耐摩耗性を向上させるための表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。
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- 2008-02-25 JP JP2008042674A patent/JP2008145100A/ja active Pending
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