JP2010265777A

JP2010265777A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2010265777A
Application number: JP2009116131A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hirano; 秀夫平野
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】低ＧＷＰ冷媒用の圧縮機における効率を向上する。
【解決手段】ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４ｙｆを一成分とする混合冷媒を用い、アルミニウム−シリコン系合金の摺動部材を用いて前記摺動部材にバレル研磨を施したものであり、地球温暖化係数（ＧＷＰ）を小さくできるだけでなく、低差圧による内部漏れの防止及び低粘度な潤滑油と表面改質層による低摩擦な摺動によって圧縮機１の摺動損失を抑制し、消費電力を低減して効率が向上することになり、環境負荷を小さくできるものである。
【選択図】図２

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。

図３は、従来の圧縮機を使用した冷凍装置を示すものである（例えば、特許文献１参照）。図３に示すように、圧縮機２０、放熱器２１、膨張機構２２および蒸発器２３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２０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。

特開２００１−２５５０３０号公報

前記従来の構成では、確かに圧縮機２０への冷凍機油の戻りは良好で焼き付きを防止できるが、二酸化炭素を冷媒として使っているため圧縮機２０の内部で発生する高差圧対応が必要になる。すなわち内部漏れを抑制して圧縮機２０の効率の低下を抑える必要があり、高粘度な冷凍機油を採用して圧縮機２０のシール性能を強化せざるを得ない。その結果、摺動損失が増えて消費電力が増加することになり、摺動損失の抑制が圧縮機２０の高効率化における課題となっている。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、摺動損失を抑制して消費電力を低減し、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。

前記従来の課題を解決するために、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４ｙｆを一成分とする混合冷媒を用い、アルミニウム−シリコン系合金の摺動部材を用いて前記摺動部材にバレル研磨を施したものである。

これによって、地球温暖化係数（ＧＷＰ）を小さくできるだけでなく、低差圧による内部漏れの防止及び低粘度な潤滑油と表面改質層による低摩擦な摺動によって摺動損失を抑制し、消費電力を低減して圧縮機の効率が向上することになり、環境負荷を小さくできるものである。

本発明の圧縮機は、摺動損失を抑制して消費電力を低減し、高効率な低ＧＷＰ冷媒用として環境負荷を小さくできるものである。

本発明の実施の形態における圧縮機の断面図同圧縮機の圧縮機構部のＡ−Ａ断面図従来の冷凍装置の概念図

第１の発明の圧縮機は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４ｙｆを一成分とする混合冷媒を用い、アルミニウム−シリコン系合金の摺動部材を用いて前記摺動部材にバレル研磨を施したことにより、摺動損失を抑制して消費電力を低減し、高効率な低ＧＷＰ冷媒用として環境負荷を小さくできる。

第２の発明の圧縮機は、特に、第１の発明の混合冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆより沸点が低い冷媒を用いて構成したことにより、摺動面の温度が低下することになり、運転可能な負荷範囲を拡大できる。

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。

（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態における圧縮機の断面図を示すものである。図に示すように、圧縮機１はスライディングベーン型ロータリ圧縮機であり、シリンダ２と、ロータ３と、ベーン４と、前部側板５と、後部側板６と、駆動軸７とで構成されている。シリンダ２は内周面を摺接面とした筒状に形成されている。このシリンダ２は前部側板５と後部側板６との間にボルトで固定されている。駆動軸７は前部側板５の軸受８と後部側板６の軸受９によって支持されている。この駆動軸７には円柱状のロータ３が軸着されている。ロータ３にはベーン溝１０が形成され、ベーン溝１０には、ベーン４が摺動して出没自在に収納されている。ベーン４は背圧室１１の圧力によってベーン溝１０から突出する方向に付勢されている。

そして、ベーン４の先端はシリンダ２の内周面に摺接しながらロータ３とともに回転し、隣り合うベーン４の間に吸入室１２と圧縮室１３が形成される。吸入室１２はシリンダ２に設けられた吸入口１４に連通し、圧縮室１３は圧縮が進む部分と、最終的にシリンダ２に設けられた吐出口１５に連通している部分とがある。吐出口１５はリアケース１６内の空間に通じ、高圧となっているリアケース１６内の下部には潤滑油１７が貯留されている。

冷媒は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆであり、地球温暖化係数（ＧＷＰ）は４で二酸化炭素のＧＷＰ１に匹敵するほど低く、かつオゾン破壊係数（ＯＤＰ）も０であり、非常に環境負荷が小さい冷媒である。動作圧力は現在使われているＲ１３４ａ冷媒と同等であり、二酸化炭素と比較して高圧は十分低く、圧縮機１の内部で発生する差圧は低差圧である。

ベーン４はアルミニウム−シリコン系合金よりなり、バレル研磨が施されている。ベーン４の表面は滑らかであり、シリコンが露出している。また、表層部におけるアルミニウムは酸化され、シリコンより部分的に若干凹となって油溜りを形成している。

以下に本実施の形態による圧縮機の動作について説明する。図示しないエンジンなどの駆動源からベルトを介して圧縮機１の駆動軸７に動力が伝達されロータ３が回転する。この回転による遠心力と背圧室１１の圧力によってベーン４はベーン溝１０から突出し、ベーン４の先端はシリンダ２の内周面に摺接しながらロータ３とともに回転する。ロータ３の回転に伴って、冷媒は吸入口１４から吸入室１２に吸入され、その後圧縮室１３で圧縮されて吐出口１５そしてリアケース１６内を経て外部に吐出される。

潤滑油１７は、その一部がシリンダ２に供給され、前部側板５、後部側板６とロータ３との隙間やシリンダ２内周面の潤滑が行われるが、内部漏れは、ベーン４周りの隙間やロータ３のサイドの隙間で発生する。

しかし、冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆにすることによって吐出圧力と吸入圧力との差圧が小さくなり、低粘度の潤滑油でも十分シールができるようになる。またベーン４回りは油溜りの作用が現れて摺動損失が小さくなって圧縮機の効率が向上することになり、環境負荷を小さくできるものである。

一方、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは反応性が高いと言われている。高温となる高負荷運転では、摺動部でＨＦＯ−１２３４ｙｆが分解してアルミニウムと反応し、軟らかい弗素系反応物を生成して摩耗が進行する場合がある。しかし、本発明の材料によれば高負荷運転ではＳｉ主体の摺動に移行するだけでなく、基材であるアルミニウムは酸化物に覆われているのでＨＦＯ−１２３４ｙｆが分解することがあっても反応は防止される。さらに油溜りによって低摩擦摺動になるため摺動部の温度上昇も抑制される。その結果、高負荷でも安定した運転が実現できる。

さらに前部側板５も後部側板６もアルミニウム−シリコン系合金で構成すれば、ロータ３のサイドにおける摺動についても上記同様の作用効果が得られることになる。

また、冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆとそれより沸点が低い冷媒との混合冷媒とすることによって、低沸点側冷媒による冷却効果が発揮されて摺動部温度の上昇が抑制されるため、より高い負荷でも運転できるようになり、運転可能な負荷範囲を拡大できる。なお、低沸点側冷媒の沸点としては、例えば−４０℃以下、好ましくは−５０℃以下であり、その構成割合は４０％以下、好ましくは２０％以下である。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、環境負荷を小さくできるものであり、空調設備や給湯設備にも適用できる。

１圧縮機
２シリンダ
３ロータ
４ベーン

Claims

ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４ｙｆを一成分とする混合冷媒を用い、アルミニウム−シリコン系合金の摺動部材を用いて前記摺動部材にバレル研磨を施した圧縮機。
混合冷媒の他成分はＨＦＯ−１２３４ｙｆより沸点が低い冷媒を用いて構成した請求項１に記載の圧縮機。