JP2008151044A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環境負荷が小さい冷凍装置に使用される圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a compressor used in a refrigeration apparatus with a low environmental load.
従来、この種の圧縮機は特許文献1に開示されている。 Conventionally, this type of compressor is disclosed in Patent Document 1.
図2は、特許文献1に記載された冷凍装置を示すものである。図2に示すように、圧縮機30、放熱器31、膨張機構32および蒸発器33を含む冷凍回路に冷媒として二酸化炭素を循環させる冷凍装置であって、圧縮機30に用いる冷凍機油として粘度が40℃において5〜300cStで、体積固有抵抗が108Ω・cm以上で、また二酸化炭素が飽和溶解したときの流動点が−30℃以下であるポリアルキレングリコール冷凍機油を使用して成るものである。
前記従来の構成では、確かに圧縮機30への冷凍機油の戻りは良好になり、焼き付きの防止に効果を発揮する可能性はある。しかし、ポリアルキレングリコール冷凍機油は螺旋状の分子構造であるがために粘度指数が高く、高温領域における動粘度の低下量が小さい冷凍機油である。従って、ポリアルキレングリコール冷凍機油によって低温流動性を確保すると、高温領域における動粘度は比較的高くならざるを得ない。その結果、高温雰囲気にある圧縮機30における消費電力が増加することになり、その抑制が課題となっている。
In the conventional configuration, the return of the refrigerating machine oil to the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高効率な低GWP冷媒用の圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a highly efficient compressor for a low GWP refrigerant.
前記従来の課題を解決するために、GWPが150以下の冷媒と、40℃における動粘度が20〜200mm2/sであるポリアルキレングリコール油とエステル油との混合油を用い、40℃におけるポリアルキレングリコール油の動粘度をエステル油より高く設定したものである。 In order to solve the conventional problems, a refrigerant having a GWP of 150 or less and a mixed oil of a polyalkylene glycol oil and an ester oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 20 to 200 mm 2 / s are used. The kinematic viscosity of the alkylene glycol oil is set higher than that of the ester oil.
これによって、一方では低温流動性を適度に保ち、他方では高温領域における動粘度を下げることになり、軸受などの摺動部において粘性によって発生する動力損失を抑制できる。 As a result, on the one hand, the low-temperature fluidity is maintained moderately, and on the other hand, the kinematic viscosity in the high-temperature region is lowered, and the power loss caused by the viscosity in the sliding part such as the bearing can be suppressed.
本発明の圧縮機は、環境負荷の小さい低GWP冷媒用であり、その効率を向上できるものである。 The compressor of the present invention is for a low GWP refrigerant with a small environmental load, and can improve its efficiency.
第1の発明は、GWPが150以下の冷媒と、40℃における動粘度が20〜200mm2/sであるポリアルキレングリコール油とエステル油との混合油を用い、40℃におけるポリアルキレングリコール油の動粘度をエステル油より高く設定したことにより、高温領域における動粘度を下げることになり、圧縮機の軸受などの摺動部における動力損失を抑制することができる。 The first invention uses a mixed oil of a refrigerant having a GWP of 150 or less, a polyalkylene glycol oil and an ester oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 20 to 200 mm 2 / s, and a polyalkylene glycol oil at 40 ° C. By setting the kinematic viscosity higher than that of the ester oil, the kinematic viscosity in the high temperature region is lowered, and power loss in a sliding portion such as a compressor bearing can be suppressed.
第2の発明は、GWPが150以下の冷媒と、40℃における動粘度が20〜200mm2/sであるポリアルキレングリコール油とエステル油との混合油を用い、40℃におけるポリアルキレングリコール油の動粘度をエステル油より低く設定したことにより、高温領域における潤滑性が強化されることになり、圧縮機の運転範囲を拡大できる。 The second invention uses a mixed oil of a refrigerant having a GWP of 150 or less, a polyalkylene glycol oil and an ester oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 20 to 200 mm 2 / s, and the polyalkylene glycol oil at 40 ° C. By setting the kinematic viscosity lower than that of the ester oil, the lubricity in the high temperature region is enhanced, and the operating range of the compressor can be expanded.
第3の発明は、特に、第1又は第2の発明のエステル油は末端付近に分岐を有する脂肪酸を用いたことにより、エステル油の安定性が向上することになり、圧縮機及び冷凍装置の耐コンタミ性を向上できる。 In the third invention, in particular, the ester oil of the first or second invention uses a fatty acid having a branch in the vicinity of the terminal, thereby improving the stability of the ester oil. Contamination resistance can be improved.
第4の発明は、特に、第1又は第2の発明の冷媒を二酸化炭素にしたことにより、冷媒のGWPが1.0になり、冷媒による環境負荷を最小にできる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the refrigerant of the first or second aspect is carbon dioxide, so that the GWP of the refrigerant becomes 1.0, and the environmental load due to the refrigerant can be minimized.
第5の発明は、特に、第1又は第2の発明の冷媒は混合冷媒であり、その構成冷媒の極性に差を設けたことにより、極性の大きな冷媒が混合油によく溶解することになり、蒸発器から圧縮機への混合油の戻りを良好にできる。 In the fifth invention, in particular, the refrigerant of the first or second invention is a mixed refrigerant, and by providing a difference in the polarity of the constituent refrigerant, the refrigerant having a large polarity is well dissolved in the mixed oil. The return of the mixed oil from the evaporator to the compressor can be improved.
第6の発明は、特に、第5の発明の混合冷媒における構成冷媒の一つを混合油に難相溶としたことにより、混合油に溶解する冷媒が限定されることになり、圧縮機の性能を安定化できる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, one of the constituent refrigerants in the mixed refrigerant of the fifth aspect is made incompatible with the mixed oil, so that the refrigerant dissolved in the mixed oil is limited. Performance can be stabilized.
第7の発明は、特に、第1又は第2の発明の圧縮機における圧縮機構部にインジェクション機構を設けたことにより、蒸発器の吸熱能力が向上することになり、冷凍装置の効率を向上できる。 In the seventh aspect of the invention, in particular, by providing the injection mechanism in the compression mechanism portion in the compressor of the first or second aspect of the invention, the heat absorption capability of the evaporator is improved, and the efficiency of the refrigeration apparatus can be improved. .
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における冷凍装置用のスクロール圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of a scroll compressor for a refrigeration apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1において、1はスクロール圧縮機、2は凝縮器であり、3は第1の減圧装置、4は気液分離器、5は第2の減圧装置、6は蒸発器であり、順次接続されて冷凍サイクルを構成している。 In FIG. 1, 1 is a scroll compressor, 2 is a condenser, 3 is a first pressure reducing device, 4 is a gas-liquid separator, 5 is a second pressure reducing device, and 6 is an evaporator, which are sequentially connected. Constitutes the refrigeration cycle.
7は密閉容器であり、その内部に電動機8と、圧縮機構9を配している。圧縮機構9は、電動機8により駆動されるクランク軸10と、旋回スクロール11と、固定スクロール12と、旋回スクロール11を固定スクロール12に対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリング13と、このオルダムリング13を前記支持のために移動できるように支持するフレーム14で構成されている。
クランク軸10はフレーム14の軸受16および軸受17によって支持されている。旋回スクロール11はその軸11aがクランク軸10のクランク部10aに設けられた軸受10cで支持され、一方固定スクロール12と互いに噛み合わされて圧縮室15を形成している。なお、18は吸入口であり、19は吐出口である。
The
密閉容器7の22は吸入管であり、蒸発器6に接続され、23は吐出管であり、凝縮器2に接続されている。24はインジェクション管であり、密閉容器7を介して気液分離器4と圧縮機構9の圧縮室15を接続している。
密閉容器7内の最下部には油溜め20が設けられ、油溜め20内の潤滑油21はクランク軸10の油供給路10bを通じて潤滑対象部へ供給されるが、軸受16には油供給穴10dより供給される。
An
潤滑油21はポリアルキレングリコール油とエステル油との混合油であり、ともに極性が高いため良く溶け合っている。40℃における動粘度は20〜200mm2/sであり、40℃におけるポリアルキレングリコール油の動粘度はエステル油より高く設定されている。粘度指数の高いポリアルキレングリコールによって混合油の低温流動性を確保し、一方で粘度指数が低いエステル油によって混合油の高温領域の動粘度を低く設定するものであるが、エステル油は分子構造上高圧粘度が高いため、高温領域における混合油の潤滑性は十分高い。また、エステル油はペンタエリスリトールなどの4価のアルコールと末端付近に比較的長い分岐を有する直鎖脂肪酸とから成るものである。この直鎖脂肪酸が酸素の2重結合を立体的に覆ってしっかりコンタミから保護しているが、アルコールとしては3価以上が、また直鎖脂肪酸としては2−エチルヘキサン酸より長いものが好ましい。なお、混合油の40℃における動粘度は20mm2/s未満では潤滑性が不足し、200mm2/sを超えると動力損失が増大するが、混合油の40℃における動粘度は40〜130mm2/sがより好ましい。
Lubricating
また、冷媒は二酸化炭素であり、GWPが1.0と低く、冷媒としては環境負荷が最も小さいものである。 The refrigerant is carbon dioxide, GWP is as low as 1.0, and the refrigerant has the smallest environmental load.
以上のように構成されたスクロール圧縮機1について、以下その動作、作用を説明する。 About the scroll compressor 1 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
電動機8に駆動されてクランク軸10が回転すると、オルダムリング13を介し旋回スクロール11が旋回運動し、ガス冷媒を吸入管22から吸入口18へと吸入する。圧縮室15において、ガス冷媒は吸入口18に通じる外周側から吐出口19に通じる内周側に移動されながらその容積を縮小して圧縮され、吐出口19から密閉容器7内に吐出される。高温高圧のガス冷媒は、吐出管23から冷凍サイクルに供給されるが、凝縮器2で液化され、第1の減圧装置3で減圧され二相となり、気液分離器4に至る。ここで、冷媒は分離されて液冷媒は、第2の減圧装置5で更に減圧され、蒸発器6にてガス化されてスクロール圧縮機1の吸入管22に至る。一方、気液分離機で分離されたガス冷媒はインジェクション管24を経て、圧縮機構9の圧縮室15に導入され、吸入ガス冷媒と共に圧縮される。
When the
クランク軸10、オルダムリング13および旋回スクロール11の各摺動部においては、局所的に高面圧が発生する部分があるが、エステル油の高圧粘度が作用して潤滑性は確保される。また、他の部分では動粘度の効果が現れることになり、各摺動部における粘性による動力損失は抑制され、スクロール圧縮機1の効率を上げることができる。
The sliding portions of the
また、末端付近に分岐を有する直鎖脂肪酸が酸素の2重結合を立体的に保護するので、エステル油の安定性は高くなるため、スクロール圧縮機1だけでなく冷凍装置の耐コンタミ性も向上できる。 In addition, since the straight chain fatty acid having a branch near the end three-dimensionally protects the double bond of oxygen, the stability of the ester oil is increased, so that not only the scroll compressor 1 but also the refrigeration apparatus has improved contamination resistance. it can.
また、二酸化炭素はGWPが1.0であり、環境負荷を最小にできるだけでなく、エステル油との相溶性がよいため、混合油は蒸発器6で二層分離しないので、蒸発器6において高い伝熱性能も得られる。その結果、蒸発器6を小型化できる。
Carbon dioxide has a GWP of 1.0, which not only minimizes the environmental burden, but also has good compatibility with ester oil, so the mixed oil does not separate into two layers in the
また、気液分離器4で分離された液冷媒によって冷凍効果が増加するために蒸発器6の
吸熱能力が向上するが、エステル油と二酸化炭素の相溶性による蒸発器6の伝熱性能の向上もあって、蒸発器6の吸熱能力が更に高くなるため、冷凍装置の効率を向上できる。
Moreover, since the refrigeration effect is increased by the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 4, the heat absorption capability of the
また、冷媒を2種類の混合冷媒とすることによって、更に構成冷媒の極性、特に双極子モーメントを0.5debye以上、好ましくは1.0debye以上の差を設けることによって、極性の大きな冷媒が混合油によく溶解することになるため、蒸発器6からスクロール圧縮機1への混合油の戻りを良好にできる。
Further, by using two types of refrigerant as the refrigerant, the polarity of the constituent refrigerant, in particular, the dipole moment is set to a difference of 0.5 debye or more, preferably 1.0 debye or more, so that the refrigerant having a large polarity is mixed oil. Therefore, the return of the mixed oil from the
また、2種類の混合冷媒における構成冷媒の一つを混合油に難相溶とすることによって、混合油には残りの冷媒1種類のみが溶解することになるため、スクロール圧縮機1の性能を安定化できる。 In addition, by making one of the constituent refrigerants of the two types of mixed refrigerants incompatible with the mixed oil, only one type of refrigerant is dissolved in the mixed oil, so the performance of the scroll compressor 1 is improved. Can be stabilized.
GWPが150以下の冷媒と、40℃における動粘度が20〜200mm2/sであるポリアルキレングリコール油とエステル油との混合油を用い、40℃におけるポリアルキレングリコール油の動粘度をエステル油より低く設定することにより、粘度指数が高いポリアルキレングリコールによって高温領域の動粘度を比較的高く維持し、更にエステル油の高圧粘度の作用によって混合油の潤滑性は強化されるため、より高い負荷でも運転できるようになる。すなわち、スクロール圧縮機1の運転範囲を拡大できる。 Using a refrigerant having a GWP of 150 or less and a mixed oil of a polyalkylene glycol oil and an ester oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 20 to 200 mm 2 / s, the kinematic viscosity of the polyalkylene glycol oil at 40 ° C. is higher than that of the ester oil. By setting it low, the kinematic viscosity in the high temperature region is kept relatively high by the polyalkylene glycol having a high viscosity index, and the lubricity of the mixed oil is enhanced by the action of the high-pressure viscosity of the ester oil. You can drive. That is, the operating range of the scroll compressor 1 can be expanded.
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、ポリアルキレングリコール油とエステル油との混合油によって高温領域の動粘度を低下させて摺動部における動力損失を抑制するものであり、給湯設備や自動車用空調機にも適用できる。 As described above, the compressor according to the present invention reduces the kinematic viscosity in the high temperature region by the mixed oil of the polyalkylene glycol oil and the ester oil and suppresses power loss in the sliding portion. It can also be applied to automotive air conditioners.
1 スクロール圧縮機
9 圧縮機構
10 クランク軸
11 旋回スクロール
13 オルダムリング
21 潤滑油
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scroll compressor 9
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