JP2008209044A - 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、圧縮機と分離された膨張機、すなわち、いわゆる分離型膨張機を用いた冷凍サイクル装置が知られている(例えば、非特許文献1参照)。図9に、分離型膨張機を備えた冷凍サイクル装置の一例を示す。 In a so-called vapor compression refrigeration cycle apparatus, an expander separated from a compressor, that is, a refrigeration cycle apparatus using a so-called separation type expander is known (for example, see Non-Patent Document 1). FIG. 9 shows an example of a refrigeration cycle apparatus including a separation type expander.
上記冷凍サイクル装置101は、圧縮機102と、放熱器103と、膨張機104と、蒸発器105と、が順に接続されて構成されている。本冷凍サイクル装置101に充填されている冷媒は、圧縮機102において圧縮され、低圧状態から高温高圧状態となり、放熱器103において空気や水等と熱交換して冷却され、低温状態となる。放熱器103を流出した冷媒は、膨張機104において膨張し、高圧状態から低温低圧状態になる。膨張機104を流出した冷媒は、蒸発器105において空気や水等と熱交換して加熱され、中温状態となり、再び圧縮機102において圧縮され、以後、上述の動作を繰り返す。
The
膨張機104には、図示しない回転軸を介して発電機(図示せず)が連結されている。膨張機104では、冷媒が膨張することによって上記回転軸が回転し、この回転軸の回転によって発電機が駆動される。これにより、冷媒が膨張する過程の膨張エネルギーを動力回収することができる。そのため、回収した動力を圧縮機102の駆動エネルギーに利用すること等により、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
A generator (not shown) is connected to the
ところで、この種の冷凍サイクル装置101では、一般的に、圧縮機102は、密閉容器102aと、密閉容器102a内に収容された圧縮機構102bとを備えている。また、膨張機104は、密閉容器104aと、密閉容器104a内に収容された膨張機構104bとを備えている。ここで、圧縮機構102bおよび膨張機構104bは、いずれも摺動部分を有しているため、潤滑のためのオイルが必要となる。そのため、圧縮機102の密閉容器102aおよび膨張機104の密閉容器104aには、それぞれオイル溜り102c,104cが設けられている。また、圧縮機102の密閉容器102aと膨張機104の密閉容器104aとは、それらのオイル溜り102c,104cの油面を一定に保つために、均油管107および均圧管108を介して互いに接続されている。
上記冷凍サイクル装置101では、膨張機104の吸入管111および吐出管112は、密閉容器104aを貫通して膨張機構104bに直接接続されている。このため、膨張機4では、膨張機構104bに吸入される冷媒および膨張機構104bから吐出される冷媒は、密閉容器104a内を循環することはない。したがって、密閉容器104a内は、冷媒回路とは直接つながることのない密閉空間となる。
In the
通常、膨張機構104bからは、冷媒と共にオイルも吐出される。しかし、吐出管112からオイルが吐出されると、オイル溜り104cのオイル量が減少する。圧縮機102の密閉容器102aと膨張機104の密閉容器104aとは均油管107および均圧管108で接続されているため、オイル溜り104cのオイル量が減少すると、減少した容積に相当する冷媒あるいはオイルが、密閉容器102aから密閉容器104aへ流入する。このとき、オイルの粘度は冷媒の粘度よりも100倍以上高いため、均油管107内を移動するオイルの速度よりも、均圧管108内を移動する冷媒の速度の方が大きくなる。そのため、密閉容器104aに対しては、均油管107から流入するオイルよりも均圧管108から流入する冷媒の方が、容積が大きくなる。その結果、密閉容器104aから流れ出たオイルの大部分が均圧管108からの冷媒で補われるため、オイル溜り104cのオイルは徐々に減少していく。しかし、オイル溜り104cのオイルの減少は、やがて膨張機構104bの潤滑不良を招き、冷凍サイクル装置101の信頼性を低下させる原因となる。
Normally, oil is discharged together with the refrigerant from the
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、均油管および均圧管を介して接続された圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置であって、膨張機の潤滑不良による故障の発生を防止し、安定的な運転を実施できる冷凍サイクル装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is a refrigeration cycle apparatus including a compressor and an expander connected via an oil equalizing pipe and a pressure equalizing pipe, An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of preventing a failure due to poor lubrication of a machine and performing a stable operation.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機構と前記圧縮機構を収容する第1密閉容器とを備えた圧縮機と、放熱器と、吸入孔および吐出孔が形成された膨張機構と前記膨張機構を収容する第2密閉容器とを備えた膨張機と、蒸発器と、を備えた冷凍サイクル装置であって、前記第1密閉容器内には、オイルを貯留する第1オイル溜りと、前記圧縮機構から吐出された冷媒または前記圧縮機構に吸入される冷媒が充満する第1冷媒空間と、が形成され、前記第2密閉容器内には、オイルを貯留する第2オイル溜りと、前記膨張機構の吸入孔および吐出孔と連通しない第2冷媒空間と、が形成され、前記第1オイル溜りと前記第2オイル溜りとを結ぶ均油管と、前記第1冷媒空間と前記第2冷媒空間とを結ぶ均圧管と、前記均圧管に設けられ、前記均圧管内を流れる冷媒に圧力損失を与える圧力損失発生部と、を備えたものである。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a compressor provided with a compression mechanism and a first sealed container that accommodates the compression mechanism, a radiator, an expansion mechanism having a suction hole and a discharge hole, and the expansion mechanism. A refrigeration cycle apparatus including an expander including a second sealed container to be accommodated, and an evaporator, wherein the first oil reservoir for storing oil and the compression mechanism are stored in the first sealed container. A first refrigerant space filled with a refrigerant discharged from the refrigerant or a refrigerant sucked into the compression mechanism, a second oil reservoir for storing oil in the second sealed container, and an expansion mechanism A second refrigerant space that does not communicate with the suction hole and the discharge hole is formed, and an oil equalizing pipe that connects the first oil reservoir and the second oil reservoir, and connects the first refrigerant space and the second refrigerant space. A pressure equalizing pipe and a pressure equalizing pipe provided on the front And the pressure loss generating unit which gives a pressure loss in the refrigerant flowing through the equalizing pipe, but with a.
前記圧力損失発生部は、絞り機構であってもよい。 The pressure loss generator may be a throttle mechanism.
前記圧力損失発生部は、螺旋状に形成された管であってもよい。 The pressure loss generating unit may be a pipe formed in a spiral shape.
前記圧力損失発生部は、流路断面積が非連続的に増加する急拡大部または流路断面積が非連続的に減少する急縮小部であってもよい。 The pressure loss generation unit may be a sudden expansion part in which the flow path cross-sectional area increases discontinuously or a sudden reduction part in which the flow path cross-sectional area decreases discontinuously.
前記圧力損失発生部は、オリフィスであってもよい。 The pressure loss generator may be an orifice.
前記オリフィスの流路断面積は、前記第1密閉容器側から前記第2密閉容器側に行くにしたがって大きくなっていてもよい。 The flow path cross-sectional area of the orifice may increase from the first sealed container side toward the second sealed container side.
前記圧力損失発生部は、複数設けられていてもよい。 A plurality of the pressure loss generators may be provided.
前記圧力損失発生部は、前記均圧管の中間位置よりも前記第2密閉容器側に設けられていてもよい。 The pressure loss generator may be provided closer to the second sealed container than an intermediate position of the pressure equalizing pipe.
前記圧力損失発生部は、前記第2密閉容器内に設けられていてもよい。 The pressure loss generator may be provided in the second sealed container.
前記冷凍サイクルには、冷媒として二酸化炭素が充填されていてもよい。 The refrigeration cycle may be filled with carbon dioxide as a refrigerant.
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、第2密閉容器内に貯留されているオイルの容積が減少した際、均圧管内を第1密閉容器から第2密閉容器に向かって流れる冷媒は、圧力損失発生部によって移動を制限される。そのため、均油管内を第1密閉容器から第2密閉容器に向かって流れるオイルを、第2密閉容器に優先的に供給することができる。従って、膨張機の潤滑不良を防止することが可能になり、冷凍サイクル装置の信頼性を保つことが可能となる。 According to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, when the volume of the oil stored in the second sealed container is reduced, the refrigerant flowing from the first sealed container toward the second sealed container in the pressure equalizing pipe is pressurized. Movement is restricted by the loss generation unit. Therefore, oil flowing in the oil equalizing pipe from the first sealed container toward the second sealed container can be preferentially supplied to the second sealed container. Therefore, it becomes possible to prevent the lubrication failure of the expander and to maintain the reliability of the refrigeration cycle apparatus.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《冷凍サイクル装置の全体構成》
図1は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置9を示す。実施形態に係る冷凍サイクル装置9は、圧縮機10と、放熱器11と、膨張機12と、蒸発器13とを備えており、それらは冷媒配管17,18,19,20を介して順に接続され、冷媒回路を構成している。圧縮機10と膨張機12とは、均油管14および均圧管15を介して接続されている。
<< Overall configuration of refrigeration cycle apparatus >>
FIG. 1 shows a refrigeration cycle apparatus 9 according to an embodiment of the present invention. The refrigeration cycle apparatus 9 according to the embodiment includes a
この冷媒回路には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。この冷媒は、冷媒回路の高圧側部分(すなわち、圧縮機10から放熱器11を経て膨張機12に至る部分)において超臨界状態となる。ただし、冷媒は二酸化炭素以外のものであってもよい。後述するように、圧縮機10、膨張機12の内部には、それぞれ第1オイル溜り10b(図2参照)、第2オイル溜り12b(図3参照)が形成されており、これら第1オイル溜り10bおよび第2オイル溜り12bには、オイルとしてPAGが封入されている。ただし、オイルはPAG以外のものであってもよい。
This refrigerant circuit is filled with carbon dioxide as a refrigerant. This refrigerant is in a supercritical state in the high-pressure side portion of the refrigerant circuit (that is, the portion from the
《圧縮機の構成》
図2は圧縮機10の縦断面図である。圧縮機10は、第1密閉容器10aと、第1密閉容器10a内に収容された圧縮機構10dと、圧縮機構10dを駆動する電動機10eとを有している。圧縮機構10dと電動機10eとは回転軸10fによって連結され、回転軸10fの下側にはオイルポンプ10gが設けられている。
《Compressor configuration》
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the
本実施形態では、第1密閉容器10aは、上端および下端が閉塞された略円筒状に形成されており、鉛直方向長さが水平方向長さよりも長い縦長の密閉容器である。ただし、第1密閉容器10aは横長の密閉容器であってもよい。圧縮機10はいわゆる高圧ドーム型の圧縮機であり、第1密閉容器10aの内部には、圧縮機構10dから吐出される高圧の冷媒が充填される。
In the present embodiment, the first sealed
第1密閉容器10aの底部には、オイルが貯留された第1オイル溜り10bが形成されている。オイルポンプ10gは、回転軸10fの回転に伴って第1オイル溜り10bのオイルを汲み上げるものであり、第1オイル溜り10bのオイルに浸漬されている。オイルポンプ10gの種類は何ら限定されないが、ここではオイルポンプ10gは、トロコイドポンプによって形成されている。
A
第1密閉容器10aの下部の内壁にはプレート10lが固定され、プレート10lには軸受10mが固定されている。軸受10mは、回転軸10fの下側部分を回転自在に支持している。回転軸10fには、オイルポンプ10gによって汲み上げられたオイルを圧縮機構10dに導く給油路(図示せず)が設けられている。
A
電動機10eは、第1密閉容器10aの内壁に固定された固定子10nと、回転軸10fに固定された回転子10oとによって構成されている。電動機10eは、第1密閉容器10aの上下方向のほぼ中央に配置されている。
The
圧縮機構10dの具体的構成は何ら限定されないが、本実施形態では、圧縮機構10dはスクロール式の圧縮機構によって構成されている。ただし、圧縮機構10dはロータリ式等、他の形式の圧縮機構であってもよい。
Although the specific configuration of the
第1密閉容器10aの上壁には吐出管10hが接続されている。第1密閉容器10aの上側側面には、吸入冷媒を圧縮機構10dに導く吸入管10iが接続されている。第1密閉容器10a内のオイルレベルより上側には孔10jが形成され、孔10jには均圧管15が挿入されている。均圧管15は、第1密閉容器10a内の第1冷媒空間10cに向かって開口している。第1密閉容器10aの孔10jよりも下側には、孔10kが形成されている。孔10kには均油管14が挿入されている。均油管14は、第1オイル溜り10bに向かって開口している。
A
《膨張機の構成》
図3は膨張機12の縦断面図である。膨張機12は、第2密閉容器12aと、第2密閉容器12a内に収容された膨張機構12fと、膨張機構12fから動力が供給される発電機12dとを有している。膨張機構12fと発電機12dとは回転軸12eによって連結され、回転軸12eの下側にはオイルポンプ12gが設けられている。
<Structure of expander>
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
膨張機12の第2密閉容器12aも、上端および下端が閉塞された略円筒状に形成されており、鉛直方向長さが水平方向長さよりも長い縦長の密閉容器である。ただし、第2密閉容器12aは横長の密閉容器であってもよい。膨張機12はいわゆる高圧ドーム型の膨張機であり、第2密閉容器12aの内部には、均圧管15から導入される高圧の冷媒が充填される。
The second sealed
第2密閉容器12aの底部には、第2オイル溜り12bが形成されている。オイルポンプ12gは、回転軸12eの回転に伴って第2オイル溜り12bのオイルを汲み上げるものであり、第2オイル溜り12bのオイルに浸漬されている。本実施形態では、膨張機12のオイルポンプ12gもトロコイドポンプによって構成されている。
A
第2密閉容器12aの下部の内壁にはプレート12mが固定され、プレート12mには軸受12nが固定されている。軸受12nは、回転軸12eの下側部分を回転自在に支持している。回転軸12eには、オイルポンプ12gによって汲み上げられたオイルを膨張機構12fに導く給油路(図示せず)が設けられている。
A
発電機12dは、第2密閉容器12aの内壁に固定された固定子12oと、回転軸12eに固定された回転子12pとによって構成されている。発電機12dは、第2密閉容器12aの上下方向のほぼ中央に配置されている。
The
本実施形態では、膨張機構12fはスクロール式の膨張機構によって構成されている。ただし、膨張機構12fはロータリ式等の他の形式の膨張機構であってもよい。膨張機構12fの具体的構成は何ら限定されるものではない。
In this embodiment, the
第2密閉容器12aの上側側面には、吸入管12hが接続されている。吸入管12hは、第2密閉容器12aの側面を貫通し、膨張機構12fの吸入孔12qに接続されている。また、第2密閉容器12aの上側側面には、膨張機構12fからの吐出冷媒を導く吐出管12iが接続されている。吐出管12iは第2密閉容器12aの側面を貫通し、膨張機構12fの吐出孔12rに接続されている。第2密閉容器12a内のオイルレベルより上側には孔12jが形成され、孔12jには均圧管15が挿入されている。均圧管15は、第2密閉容器12a内の第2冷媒空間12cに向かって開口している。なお、この第2冷媒空間12cは、膨張機構12fの吸入孔12qおよび吐出孔12rとは連通していない。第2密閉容器12aの孔12jよりも下側には、孔12lが形成されている。孔12lには均油管14が挿入されている。均油管14は、第2オイル溜り12bに向かって開口している。
A
《均油管・均圧管の構成》
均油管14は、圧縮機10の第1密閉容器10a内の第1オイル溜り10bと膨張機12の第2密閉容器12a内の第2オイル溜り12bとを連通させ、オイルの輸送を行う。本実施形態では、均油管14は銅管によって構成されている。ただし、均油管14の種類は特に限定されるものではない。
《Configuration of oil equalizing pipe and pressure equalizing pipe》
The
均圧管15の一端は、圧縮機10の第1密閉容器10aの孔10jを貫通し、第1密閉容器10a内に延びている。均圧管15の他端は、膨張機12の第2密閉容器12aの孔12jに嵌め込まれている。図1に示すように、均圧管15の中途部には、冷媒が流通すると圧力損失を発生させる圧力損失発生部16が設けられている。言い換えると、均圧管15は、第1密閉容器10aと第2密閉容器12aとの間に架け渡され、その間に圧力損失発生部16を有している。
One end of the
圧力損失発生部16は、冷媒に対して積極的に圧力損失を発生させる部分である。例えば、圧力損失発生部16は、当該圧力損失発生部16の前後と比べて、より多くの圧力損失を発生させる部分である。また、例えば、圧力損失発生部16は、流路断面積が一定の直管に比べて、より多くの圧力損失を発生させる部分である。
The pressure
《冷凍サイクル装置の動作》
冷凍サイクル装置9(図1参照)の運転時には、圧縮機10から吐出された冷媒は、超臨界状態となる。圧縮機10から吐出された高温の冷媒は、放熱器11で放熱し、温度が低下した後、膨張機12において膨張する。膨張機12から吐出された冷媒は、蒸発器13で蒸発した後、圧縮機10に吸入される。
<Operation of refrigeration cycle device>
During operation of the refrigeration cycle device 9 (see FIG. 1), the refrigerant discharged from the
この際、第1密閉容器10a内の温度は、常温よりも高い温度(例えば80℃程度。以下、単に高温という)となる一方、第2密閉容器12a内の温度は、常温(例えば15℃程度)となる。詳細は後述するが、本実施形態では、第1密閉容器10aと第2密閉容器12aとは均油管14および均圧管15で接続され、均圧管15に圧力損失発生部16が設けられているので、第1密閉容器10aの第1オイル溜り10bのオイルレベルと第2密閉容器12aの第2オイル溜り12bのオイルレベルとは、実質的に同じ高さ位置に保たれる。
At this time, the temperature in the first sealed
《吸入管12hおよび吐出管12iが膨張機構12fに直接接続されている理由》
前述したように、圧縮機10の第1密閉容器10aと膨張機12の第2密閉容器12aとは、オイル溜り10b,12bのオイルレベルを一定に保つために、均油管14および均圧管15で接続されている。このため、仮に、膨張機12の吸入管12hを膨張機構12fに直接接続せず、第2密閉容器12aの第2冷媒空間12cに向かって開口させることとすると、冷媒が圧縮機10、放熱器11、膨張機12、および蒸発器13の順に流通せず、均油管14または均圧管15を通じて圧縮機10と膨張機12との間で短絡することになる。これは、膨張機12の吐出管12iを膨張機構12fに直接接続せず、第2密閉容器12aの第2冷媒空間12cに向かって開口させた場合も同様である。そのため、そのような短絡を防止するために、膨張機12の吸入管12hおよび吐出管12iは、膨張機構12fに直接接続されている。
<< Reason why the
As described above, the first sealed
このように、膨張機12では、吸入または吐出される冷媒が第2密閉容器12a内を循環することはないため、第2密閉容器12aの内部は、冷媒回路とは直接つながることのない密閉空間となる。
Thus, in the
《圧縮機におけるオイルの挙動》
ところで、圧縮機10では、第1オイル溜り10bのオイルは、オイルポンプ10gによって汲み上げられ、圧縮機構10dへ供給される。圧縮機構10dに供給されたオイルは、圧縮機構10dの隙間をシールするとともに、摺動面の潤滑作用を行う。圧縮機構10dのシールまたは潤滑を行ったオイルの一部は、圧縮機構10dから第1密閉容器10a内の第1冷媒空間10cに向かって、冷媒とともに吐出される。冷媒とオイルとは比重が大きく異なるため、冷媒とともに吐出されたオイルは、第1冷媒空間10cを流動する際に冷媒と分離され、第1オイル溜り10bに戻る。
《Oil behavior in compressor》
Incidentally, in the
《膨張機におけるオイルの挙動》
膨張機12においても、第2オイル溜り12bのオイルは、オイルポンプ12gによって汲み上げられ、膨張機構12fへ供給される。膨張機構12fへ供給されたオイルは、膨張機構12fの隙間をシールするとともに、摺動面の潤滑作用を行う。ところが、膨張機12では、冷媒は、吐出管12iを通じて膨張機構12fから第2密閉容器12aの外部に直接吐出される。そのため、膨張機構12fから冷媒とともに吐出されたオイルは、第2密閉容器12aのオイル溜り12bに回収されることなく、第2密閉容器12aの外部に流出してしまう。
《Oil behavior in expander》
Also in the
《圧力損失発生部の作用》
しかし、第2密閉容器12aの外部にオイルが流出すると、第2オイル溜り12bのオイル量が減少する。ここで、第1密閉容器10aと第2密閉容器12aとは均油管14および均圧管15で接続され、前述したように第2密閉容器12aは密閉空間であるため、第2オイル溜り12bのオイル量が減少すると、減少した容積に相当する冷媒あるいはオイルが、それぞれ均圧管15、均油管14を通じて第1密閉容器10aから第2密閉容器12aへ流入する。ただし、このとき、オイルの粘度は冷媒の粘度よりも100倍以上高いため、もしも圧力損失発生部16がなければ、均油管14内を流れるオイルの移動速度よりも、均圧管15内を流れる冷媒の移動速度の方がかなり速くなる。
<Action of pressure loss generator>
However, when oil flows out of the second sealed
ところが、本実施形態によれば、均圧管15に圧力損失発生部16が設けられており、圧力損失発生部16が冷媒の本来の移動を阻害するので、第1密閉容器10aから第2密閉容器12aへ流れ込む冷媒量を制限することができる。このため、均圧管15を通じて第1密閉容器10aから第2密閉容器12aに流れ込む冷媒量が減少する分、均油管14を通じて第1密閉容器10aから第2密閉容器12aに流れ込むオイルの量を増加させることができる。その結果、吐出管12iを通じて第2密閉容器12aから流出したオイルの減少分を補うように、圧縮機10の第1オイル溜り10bから膨張機12の第2オイル溜り12bにオイルを優先的に供給することができる。従って、膨張機12の潤滑不良を防止することが可能になり、冷凍サイクル装置9の信頼性を高めることができる。
However, according to the present embodiment, the pressure
《圧力損失発生部の具体的構成》
圧力損失発生部16は、冷媒の流れに伴って圧力損失を発生させ、冷媒の流通速度を遅らすものであればよく、その具体的構成は何ら限定されるものではない。以下では、圧力損失発生部16の好適な具体例を挙げ、それらについて説明する。
<Specific configuration of pressure loss generator>
The pressure
図4に示すように、圧力損失発生部16を開度調整自在な弁等からなる絞り機構21で形成してもよい。なお、ここでいう「絞り機構」とは、冷媒に絞り作用を与える機構であり、具体的には、流路断面積が可変な機構である。なお、絞り機構21の絞り具体(例えば、弁における開度)は自由に調整することができるが、その制御方法は何ら限定されない。例えば、絞り機構21を開度調整自在な電磁弁で形成し、この電磁弁を電気制御するようにしてもよい。
As shown in FIG. 4, the
このように圧力損失発生部16を絞り機構21で形成することとすれば、絞り機構21の絞り具合(例えば、弁における開度)を調整することによって、冷媒の圧力損失の大きさを自由に調整することができる。そのため、膨張機12に供給するオイル量に合わせて冷媒の移動量を調整することが可能となる。
If the pressure
また、弁等の絞り機構21は均圧管15に容易に取り付けることが可能なため、組立性の向上を図ることができる。
In addition, since the
また、通常、圧縮機10内は膨張機12内よりも高温であるため、均圧管15を通じて圧縮機10から膨張機12に冷媒が流れると、膨張機12が加熱されてしまうおそれがある。しかし、圧力損失発生部16を絞り機構21で形成することとすれば、定常状態では絞り機構21をできるだけ絞る(閉める)ことによって、均圧管15を流れる冷媒の量を減らすことができ、均圧管15を通じての伝熱作用を抑制することができる。
Moreover, since the inside of the
ところで、圧縮機10内の高温の冷媒が均圧管15を通じて膨張機12に流れ込むと、膨張機12内の低温の冷媒が加熱されることによって膨張し、膨張した一部の冷媒が、均圧管15内を膨張機12側から圧縮機10側に逆に流れることがある。また、その後、冷媒が再び圧縮機10側から膨張機12側へと移動し、以後、そのようなパターンが繰り返される場合がある。その結果、均圧管15内に脈動が生じる場合がある。しかし、均圧管15に圧力損失発生部16を設けることによって、このような脈動を抑制することができる。
By the way, when the high-temperature refrigerant in the
図5に示すように、均圧管15の一部を螺旋状に形成し、この螺旋状配管22を圧力損失発生部16としてもよい。さらに、螺旋状配管22を、第1密閉容器10aおよび第2密閉容器12aの一方または両方を囲むように配置してもよい。なお、第1密閉容器10aを囲むように螺旋状配管22を配置する場合には、加熱源である圧縮機構10dが第1密閉容器10a内の上部に配置されているので、第1密閉容器10aに向かって流れる冷媒が低温部から高温部に向かうように、螺旋状配管22を第1密閉容器10aの下側から上側に向けて延ばすことが好ましい。一方、第2密閉容器12aを囲むように螺旋状配管22を配置する場合には、冷却源である膨張機構12fが第2密閉容器12a内の上部に配置されているので、第2密閉容器12aに向かって流れる冷媒が高温部から低温部に向かうように、螺旋状配管22を第2密閉容器12aの下側から上側に向けて延ばすことが好ましい。なお、螺旋状配管22の巻き数は特に限定されないが、螺旋状配管22内の冷媒と密閉容器10a,12aとの間の熱交換を促進する観点からは、巻き数は多いほど好ましい。
As shown in FIG. 5, a part of the
以上のような構成を採用することにより、圧力損失を与えることによって冷媒の移動を抑制するだけでなく、各密閉容器10a,12aから放熱される熱を有効に活用することができる。すなわち、第1密閉容器10aへ移動してくる冷媒には加熱、第2密閉容器12aへ移動してくる冷媒には冷却効果を与えることができ、本来、無駄になる熱エネルギーを活用することができ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
By adopting the above configuration, it is possible not only to suppress the movement of the refrigerant by giving a pressure loss, but also to effectively use the heat radiated from each of the sealed
なお、図5に示すように、圧力損失発生部16は複数設けられていてもよい。
In addition, as shown in FIG. 5, the pressure loss generation | occurrence |
図6に示すように、圧力損失発生部16は、急拡大部23または急縮小部24で形成されていてもよい。急拡大部23は、流路断面積が非連続的に増加する部分であり、急縮小部24は、流路断面積が非連続的に減少する部分である。
As shown in FIG. 6, the pressure
具体的には、図6に示す例では、均圧管15の一部の容積を他の直管部分の容積よりも大小に変化させることによって、圧力損失発生部16を形成している。なお、圧力損失を大きくする観点からは、容積の変化量は大きければ大きいほどよい。また、急拡大部23および急縮小部24の繰り返し回数が多いほど、大きな効果が得られる。
Specifically, in the example shown in FIG. 6, the pressure
以上の構成によれば、冷媒が移動する均圧管15の流路断面積を繰り返し変化させることにより、大きな圧力損失を得ることができる。また、前述したように、均圧管15に脈動が生じる場合があるが、以上の構成によれば、均圧管15内にある程度の空間が確保されるため、この空間において脈動を吸収することができる。
According to the above configuration, a large pressure loss can be obtained by repeatedly changing the flow path cross-sectional area of the
また、図7に示すように、圧力損失発生部16は、圧縮機10の第1密閉容器10a側から膨張機12の第2密閉容器12a側に向かうにつれて流路断面積が大きくなるように形成されていてもよい。このように、第1密閉容器10a側よりも第2密閉容器12a側の流路断面積を大きくすることによって、冷媒移動を抑制する効果が効率的に得られる。
Further, as shown in FIG. 7, the
このような圧力損失発生部16を実現するための具体的構造は何ら限定されないが、例えば、このような圧力損失発生部16を得るために、オリフィス25などのように、断面積が変化する部材を均圧管15内に設置してもよい。もちろん、均圧管15の一部をオリフィス25としてもよい。この圧力損失発生部16では、第1密閉容器10aから第2密閉容器12aに向かって冷媒が移動するとき、流路の断面積が増大するので、冷媒は減圧されて第2密閉容器12aに供給される。前述のように脈動が発生する場合があるが、第2密閉容器12aには圧力損失発生部16によってすでに減圧された冷媒が供給されるため、第2密閉容器12a内の冷媒の急激な膨張が防止され、脈動を効果的に抑制することができる。
Although a specific structure for realizing such a pressure
また、圧力損失発生部16は、均圧管15の中間位置(均圧管15の圧縮機側の開口端と膨張機側の開口端との間の中間位置)よりも第2密閉容器12a側に設けられていてもよい(図4参照)。すなわち、圧力損失発生部16は、その全長の1/2より第2密閉容器12a側に設けられていてもよい。あるいは、図8に示すように、均圧管15の一部は第2密閉容器12a内に延長され、圧力損失発生部16は第2密閉容器12a内に設けられていてもよい。
In addition, the pressure
前述したように、均圧管15において脈動が発生する主要因は、第1密閉容器10aから流れ込んだ冷媒が第2密閉容器12a内で急激に膨張することにある。すなわち、脈動の主な発生源は、第2密閉容器12a内にある。しかし、上述のように圧力損失発生部16を第2密閉容器12a側もしくは第2密閉容器12a内に設けることとすれば、発生源のより近傍で変動を防止でき、冷凍サイクル装置9への影響を抑制することができる。また、圧力損失発生部16を第2密閉容器12a内に設けると、第2密閉容器12aに接続する均圧管用の配管(なお、この場合、この配管は均圧管の一部を構成することになる)に、新たな部品を追加する必要がなくなる。そのため、第2密閉容器12aの組立の際に圧力損失発生部16を形成することができ、冷凍サイクル装置9の生産性向上に貢献することが可能となる。
As described above, the main factor causing pulsation in the
なお、本実施形態では、冷凍サイクル装置9の冷媒は、二酸化炭素であった。しかし、冷媒は二酸化炭素に限定される訳ではない。また、均圧管15、均油管14の種類は何ら限定されるものではない。ただし、均油管14内には、冷媒よりも粘度の高いオイルが流通するので、オイルの流れをスムーズにする観点から、均油管14は、圧力損失の少ない管、例えば、短く、太く、真っ直ぐな管であることが好ましい。
In the present embodiment, the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus 9 is carbon dioxide. However, the refrigerant is not limited to carbon dioxide. Further, the types of 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、例えば、空気調和装置、給湯機、冷凍機、冷蔵庫、除湿機等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, such as an air conditioner, a water heater, a refrigerator, a refrigerator, and a dehumidifier.
9 冷凍サイクル装置
10 圧縮機
10a 第1密閉容器
10b 第1オイル溜り
10c 第1冷媒空間
10d 圧縮機構
11 放熱器
12 膨張機
12a 第2密閉容器
12b 第2オイル溜り
12c 第2冷媒空間
12f 膨張機構
12q 吸入孔
12r 吐出孔
13 蒸発器
14 均油管
15 均圧管
16 圧力損失発生部
21 絞り機構
22 螺旋状に形成された管
23 急拡大部
24 急縮小部
25 オリフィス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9
Claims (10)
前記第1密閉容器内には、オイルを貯留する第1オイル溜りと、前記圧縮機構から吐出された冷媒または前記圧縮機構に吸入される冷媒が充満する第1冷媒空間と、が形成され、
前記第2密閉容器内には、オイルを貯留する第2オイル溜りと、前記膨張機構の吸入孔および吐出孔と連通しない第2冷媒空間と、が形成され、
前記第1オイル溜りと前記第2オイル溜りとを結ぶ均油管と、
前記第1冷媒空間と前記第2冷媒空間とを結ぶ均圧管と、
前記均圧管に設けられ、前記均圧管内を流れる冷媒に圧力損失を与える圧力損失発生部と、を備えた冷凍サイクル装置。 A compressor including a compression mechanism and a first sealed container that accommodates the compression mechanism; a radiator; an expansion mechanism having a suction hole and a discharge hole; and a second sealed container that accommodates the expansion mechanism. A refrigeration cycle apparatus comprising an expander and an evaporator,
A first oil reservoir for storing oil and a first refrigerant space filled with a refrigerant discharged from the compression mechanism or a refrigerant sucked into the compression mechanism are formed in the first sealed container,
A second oil reservoir that stores oil and a second refrigerant space that does not communicate with the suction hole and the discharge hole of the expansion mechanism are formed in the second sealed container,
An oil equalizing pipe connecting the first oil reservoir and the second oil reservoir;
A pressure equalizing pipe connecting the first refrigerant space and the second refrigerant space;
A refrigeration cycle apparatus comprising: a pressure loss generating unit that is provided in the pressure equalizing pipe and gives a pressure loss to the refrigerant flowing in the pressure equalizing pipe.
前記圧力損失発生部は、絞り機構である冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1,
The pressure loss generating unit is a refrigeration cycle apparatus that is a throttle mechanism.
前記圧力損失発生部は、螺旋状に形成された管である冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1,
The pressure loss generating unit is a refrigeration cycle apparatus that is a spirally formed tube.
前記圧力損失発生部は、流路断面積が非連続的に増加する急拡大部または流路断面積が非連続的に減少する急縮小部である冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1,
The pressure loss generation unit is a refrigeration cycle apparatus that is a sudden expansion part in which a flow passage cross-sectional area increases discontinuously or a sudden reduction part in which a flow passage cross-sectional area decreases discontinuously.
前記圧力損失発生部は、オリフィスである冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1,
The refrigeration cycle apparatus, wherein the pressure loss generating unit is an orifice.
前記オリフィスの流路断面積は、前記第1密閉容器側から前記第2密閉容器側に行くにしたがって大きくなる冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 5,
The refrigeration cycle apparatus in which the flow path cross-sectional area of the orifice increases from the first sealed container side to the second sealed container side.
前記圧力損失発生部は、複数設けられている冷凍サイクル装置。 In the refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The refrigeration cycle apparatus in which a plurality of the pressure loss generation units are provided.
前記圧力損失発生部は、前記均圧管の中間位置よりも前記第2密閉容器側に設けられている冷凍サイクル装置。 In the refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The pressure loss generating unit is a refrigeration cycle apparatus provided closer to the second sealed container than an intermediate position of the pressure equalizing pipe.
前記圧力損失発生部は、前記第2密閉容器内に設けられている冷凍サイクル装置。 In the refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The pressure loss generating unit is a refrigeration cycle apparatus provided in the second sealed container.
冷媒として二酸化炭素が充填されている冷凍サイクル装置。 In the refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 9,
A refrigeration cycle apparatus filled with carbon dioxide as a refrigerant.
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US20090277213A1 (en) * | 2006-04-20 | 2009-11-12 | Katsumi Sakitani | Refrigerating Apparatus |
-
2007
- 2007-02-26 JP JP2007045061A patent/JP2008209044A/en active Pending
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US20090277213A1 (en) * | 2006-04-20 | 2009-11-12 | Katsumi Sakitani | Refrigerating Apparatus |
US8312732B2 (en) * | 2006-04-20 | 2012-11-20 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigerating apparatus |
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