JP2014037928A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】二元冷凍サイクルを構成する高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルとを備えた冷凍サイクル装置において、高温側圧縮機の摺動部の耐摩耗性を向上させ、低温側圧縮機の摺動部の摺動抵抗を小さくして摺動損失を低減させる。
【解決手段】高温側圧縮機4を有する高温側冷凍サイクル1と低温側圧縮機11を有する低温側冷凍サイクル2とを備え、冷媒として塩素を含まない冷媒が使用され、高温側圧縮機4で使用される高温側潤滑油と低温側圧縮機11で使用される低温側潤滑油とが冷媒に対して相溶性を有し、高温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数は低温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数より高い。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、二元冷凍サイクルを構成する高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルとを備えた冷凍サイクル装置に関する。
二元冷凍サイクルを構成する高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルとを備えた冷凍サイクル装置としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載された二元式の冷凍サイクル装置では、高温側冷凍サイクルの圧縮機と低温側冷凍サイクルの圧縮機とにおいて、冷媒に対して非相溶性の潤滑油を使用している。圧縮機において冷媒に対して非相溶性の潤滑油を使用すると、圧縮機から冷媒と共に流出した潤滑油の圧縮機への戻り性が低下するので、特許文献1の冷凍サイクル装置では、各冷凍サイクルにおける冷媒配管の長さを短くして潤滑油の戻り性を良くするとともに、高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルとの間で熱交換を行うための熱媒を循環させる熱媒循環路を冷媒配管とは別個に設けている。
特開平8−189714号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたように、冷媒に対して非相溶性の潤滑油を使用するとともに熱媒循環路を設けた場合には、システムが複雑化、大型化し、コストが増大する。
一方、冷媒に対して相溶性を有する潤滑油を用いた場合には、高温側冷凍サイクルの圧縮機では、潤滑油が高温による粘度低下及び高圧による冷媒溶け込み量の増加による希釈により粘度が大きく低下し、摺動部の耐摩耗性が低下する。
また近年、オゾン層保護の見地から塩素を含まない冷媒の使用が求められているが、極圧剤としての機能を有する塩素を含まない冷媒を使用することにより摺動部の耐摩耗性がさらに低下する。
本発明の実施形態の目的は、高温側冷凍サイクルの高温側圧縮機と低温側冷凍サイクルの低温側圧縮機とにおいて塩素を含まない冷媒を使用するとともに冷媒に対して相溶性を有する潤滑油を使用した場合に、高温側圧縮機の摺動部の耐摩耗性を向上させるとともに、低温側圧縮機の摺動部の摺動抵抗を小さくして摺動損失を低減させることができる冷凍サイクル装置を提供することである。
実施形態の冷凍サイクル装置は、高温側圧縮機と、被加熱流体を加熱する高温側凝縮器と、高温側膨張装置と、中間熱交換器の高温側流路とが高温側冷媒配管を介して連通され、高温側冷媒配管に沿って冷媒が循環する高温側冷凍サイクルと、低温側圧縮機と、中間熱交換器の低温側流路と、低温側膨張装置と、低温側蒸発器とが低温側冷媒配管を介して連通され、低温側冷媒配管に沿って冷媒が循環する低温側冷凍サイクルとを備え、高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルとを同一の筐体に搭載した冷凍サイクル装置において
、冷媒として塩素を含まない冷媒が使用され、高温側圧縮機で使用される高温側潤滑油と低温側圧縮機で使用される低温側潤滑油とは冷媒に対して相溶性を有し、高温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数が低温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数より高いことを特徴とする。
第1の実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成を示す説明図である。 高温側圧縮機の圧縮機構部を示す平面視の説明図である。 低温側圧縮機の圧縮機構部を示す平面視の説明図である。 粘度圧力係数“α”が異なる2種類の潤滑油を用いて行った高温側冷凍サイクルの運転条件と低温側冷凍サイクルの運転条件での試験結果を示す説明図である。 ブレード摺動面にDLC処理を施したブレードと窒化処理を施したブレードとを用いて行った高温側冷凍サイクルの運転条件と低温側冷凍サイクルの運転条件での試験結果を示す説明図である。 ブレード摺動面に窒化処理による拡散浸透処理を施した場合のポーラス層の厚みと耐久性の関係を示す説明図である。 第2の実施形態の高温側圧縮機と低温側圧縮機とを示す縦断面図である。
(第1の実施形態)
第1の実施形態の冷凍サイクル装置について、図1ないし図6に基づいて説明する。図1は、温水を生成するために使用される冷凍サイクル装置の全体構成を示しており、この冷凍サイクル装置は、二元冷凍サイクルを構成する高温側冷凍サイクル1と低温側冷凍サイクル2とを有し、これらの高温側冷凍サイクル1と低温側冷凍サイクル2とが同一の筐体3に搭載されている。
まず、高温側冷凍サイクル1について説明する。高温側冷凍サイクル1は、冷媒を圧縮する高温側圧縮機4と、冷媒を凝縮する高温側凝縮器5と、冷媒を減圧する高温側膨張装置6と、熱交換を行う中間熱交換器7とを有し、これらの高温側圧縮機4と高温側凝縮器5と高温側膨張装置6と中間熱交換器7内の高温側流路7aとが高温側冷媒配管8を介して連通され、この高温側冷媒配管8に沿って冷媒が循環する。中間熱交換器7は、高温側冷凍サイクル1では、高温側流路7a内を流れる冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。高温側凝縮器5内には、被加熱流体である水が流れる被加熱流体流路9が配管され、この被加熱流体流路9の途中には、水を流すポンプ10が設けられている。
つぎに、低温側冷凍サイクル2について説明する。低温側冷凍サイクル2は、冷媒を圧縮する低温側圧縮機11と、中間熱交換器7と、冷媒を減圧する低温側膨張装置12と、冷媒を蒸発させる低温側蒸発器13とを有し、これらの低温側圧縮機11と中間熱交換器7内の低温側流路7bと低温側膨張装置12と低温側蒸発器13とが低温側冷媒配管14を介して連通され、この低温側冷媒配管14に沿って冷媒が循環する。中間熱交換器7は、低温側冷凍サイクル2では、低温側流路7b内を流れる冷媒を凝縮する凝縮器として機能する。低温側蒸発器13に対向する位置には、この低温側蒸発器13に対して送風する送風ファン15が設けられている。
図2は、ロータリ型の高温側圧縮機4の圧縮機構部16を示す平面視の説明図である。圧縮機構部16は、内部に高温側シリンダ室17が形成された高温側シリンダ18と、高温側シリンダ室17を挿通して軸心回りに回転可能に設けられた回転軸19と、回転軸19に設けられて高温側シリンダ室17内に配置される偏心部20と、偏心部20の外周に嵌合されて回転軸19の回転に伴い高温側シリンダ室17内で偏心回転する高温側ローラ21と、高温側シリンダ18に形成されたブレード溝22内に摺動可能に収容されて先端
部を高温側ローラ21の外周面に当接させる高温側ブレード23と、ブレード溝22の奥部に収容されて高温側ブレード23を高温側ローラ21側に付勢するスプリング24とを備えている。
高温側シリンダ室17内は、先端部を高温側ローラ21の外周面に当接させた高温側ブレード23により、吸込室17aと圧縮室17bとに区画されている。高温側シリンダ18には、高温側圧縮機4の駆動時に冷媒を吸込室17aに吸込む吸込通路25が形成されている。また、圧縮室17bで圧縮された冷媒を吐出する吐出通路は図示しない軸受部材に形成されている。
図3は、ロータリ型の低温側圧縮機11の圧縮機構部27を示す平面視の説明図であり、この圧縮機構部27の基本的構成は図2に示した高温側圧縮機4の圧縮機構部16と同じである。圧縮機構部27は、内部に低温側シリンダ室28が形成された低温側シリンダ29と、低温側シリンダ室28を挿通して軸心回りに回転可能に設けられた回転軸30と、回転軸30に設けられて低温側シリンダ室28内に配置される偏心部31と、偏心部31の外周に嵌合されて回転軸30の回転に伴い低温側シリンダ室28内で偏心回転する低温側ローラ32と、低温側シリンダ29に形成されたブレード溝33内に摺動可能に収容されて先端部を低温側ローラ32の外周面に当接させる低温側ブレード34と、ブレード溝33の奥部に収容されて低温側ブレード34を低温側ローラ32側に付勢するスプリング35とを備えている。
低温側シリンダ室28内は、先端部を低温側ローラ32の外周面に当接させた低温側ブレード34により、吸込室28aと圧縮室28bとに区画されている。低温側シリンダ29には、低温側圧縮機11の駆動時に冷媒を吸込室28aに吸込む吸込通路36が形成されている。また、圧縮室28bで圧縮された冷媒を吐出する吐出通路は図示しない軸受部材に形成されている。
つぎに、高温側冷凍サイクル1と低温側冷凍サイクル2とにおいて使用される冷媒、高温側圧縮機4と低温側圧縮機11とにおいて使用される潤滑油について説明する。
冷媒は、高温側冷凍サイクル1と低温側冷凍サイクル2とにおいて、ともに塩素を含まないHFC(ハイドロフルオロカーボン)系冷媒が使用されている。HFC系冷媒としては、HFC−134a、HFC−32、HFC−152a、HFC−125、HFC−143aなどの単一冷媒や、HFC−32とHFC−125とを混合してなるR410A等の混合冷媒が挙げられる。
潤滑油は、高温側圧縮機4では高温側潤滑油であるPVE(ポリビニルエーテル)が使用され、低温側圧縮機11では低温側潤滑油であるPOE(ポリオールエステル)が使用されている。これらのPVEとPOEとは、共にHFC系冷媒に対して相溶性を有する。PVEの40℃における粘度圧力係数“α”と、POEの40℃における粘度圧力係数“α”とを比較すると、PVEのほうがPOEより高い。
潤滑油の粘度については、
“η=η0exp(αp)”の式に示される性質がある(ASME Pressure-viscosity Report,ASME,1953)。
なお、“η”は、任意の圧力“p”における潤滑油の粘度、
“η0”は、大気圧における潤滑油の粘度、
“α”は、潤滑油の粘度圧力係数である。
すなわち、潤滑油の粘度“η”は、圧力“p”に対して指数関数的に増加するため、混
合潤滑状態や境界潤滑状態となって高面圧を受ける摺動部では、潤滑油の粘度は局部的に高くなる。
そして、混合潤滑状態や境界潤滑状態の摺動部において、耐摩耗性を向上させる方法として、文献1(日本機械学会論文集C編.64−624.論文No.97−1425)には、粘度圧力係数“α”の高い潤滑油の効果が記載されている。この効果とは、粘度圧力係数“α”が高い潤滑油は、摺動部において局部的に粘度が極めて高いいわゆる固化膜を形成しやすく、固化膜により摩擦面が保護されることである。その一方で上記文献1には、潤滑油の粘度圧力係数“α”が高い程、摺動部の摩擦係数が高くなり、摺動損失が大きくなることが記載されている。
また、上記文献1には、PVEは、HFC系冷媒に対して相溶性を有する潤滑油のなかで、粘度圧力係数“α”が高く、摩擦係数も高いことが記載されている。
さらに、上記文献1及び文献2(日本機械学会論文集C編,63−612,No.96−1427)には、POEは、HFC系冷媒に対し相溶性を有する潤滑油のなかで、特に低温度域における摩擦係数が低く、また、摩擦面に強固な吸着膜を形成することで耐摩耗性に優れるが、この吸着膜は転移温度(150℃付近)以上になると喪失して急激に耐摩耗性が悪化することが記載されている。
図4は、粘度圧力係数“α”が異なる、2種類の潤滑油(40℃における粘度圧力係数が15.1GPa−1である高温側潤滑油[PVE]、40℃における粘度圧力係数が10.3GPa−1である低温側潤滑油[POE])を用いて行った高温側冷凍サイクル1の運転条件での圧縮機の耐久試験結果と、低温側冷凍サイクル2の運転条件での圧縮機の耐久試験結果及び性能(COP)試験結果を示す説明図である。
なお、高温側冷凍サイクル1の運転条件は、凝縮温度を95℃、蒸発温度を35℃、圧縮機の運転周波数を60rpsとした。また、低温側冷凍サイクル2の運転条件は、凝縮温度を45℃、蒸発温度を5℃、圧縮機の運転周波数を60rpsとした。
図4によれば、高温側冷凍サイクル1の運転条件で圧縮機を運転した場合、粘度圧力係数“α”が高い高温側潤滑油(PVE)を用いた圧縮機では耐久試験結果が良好(OK)であるのに対し、粘度圧力係数“α”が低い低温側潤滑油(POE)を用いた圧縮機では摩耗が発生して耐久試験結果が(NG)であることが分かる。
一方、低温側冷凍サイクル2の運転条件で圧縮機を運転した場合、粘度圧力係数“α”が高い高温側潤滑油(PVE)と粘度圧力係数“α”が低い低温側潤滑油(POE)とのいずれを用いても圧縮機の耐久試験結果が良好(OK)であり、性能(COP)試験結果は、粘度圧力係数“α”が低い低温側潤滑油(POE)を用いたほうが良好であることが分かる。
つぎに、高温側潤滑油と低温側潤滑油とへの耐荷重添加剤の付加について説明する。潤滑油に耐荷重添加剤を付加することにより、混合潤滑状態や境界潤滑状態における摺動部の耐摩耗性を高めることが可能となる。しかしその反面、耐荷重添加剤を付加することにより低温析出物が生じ易くなり、低温析出物が生じた場合には、冷媒や潤滑油が流れる流路の内径が狭くなり、場合によっては流路が閉塞される場合がある。
そこで、高温側潤滑油と低温側潤滑油とに耐荷重添加剤を付加する場合、付加する耐荷重添加剤の重量比率を、高温側潤滑油>低温側潤滑油≧0としている。
耐荷重添加剤の代表的なものとしては、リン酸エステル類を含むものが挙げられる。具体的には、トルクレジルホスフェート(TCP)、トリフェニルホスフェート(TPP)のリン酸エステル、トリクレジルホスファイト、トリフェニルホスファイトの亜リン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性亜リン酸エステルなどがある。さらには、チオリン酸塩(ジアルキルジチオリン酸亜鉛;ZnDTP)類、高級脂肪酸、高級アルコール、有機モリブデン化合物なども耐荷重添加剤として用いることが可能である。
つぎに、高温側ブレード23と低温側ブレード34とのブレード摺動面の処理について説明する。高温側ブレード23が摺動する場合に他の部材と当接又は接触する高温側ブレード23のブレード摺動面には、高温側ブレード23の母材より硬度が高い拡散浸透処理、例えば、窒化処理による拡散浸透処理が施されている。
一方、低温側ブレード34が摺動する場合に他の部材と当接又は接触する低温側ブレード34のブレード摺動面には、低温側ブレード34の母材より摩擦係数の低い被膜処理、例えば、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)処理が施されている。
図5は、ブレード摺動面にDLC処理を施したブレードと窒化処理による拡散浸透処理を施したブレードとを用いて行った、高温側冷凍サイクル1の運転条件でのブレードの耐久試験結果と、低温側冷凍サイクル2の運転条件でのブレードの耐久試験結果及び圧縮機の性能(COP)試験結果とを示す説明図である。
なお、高温側冷凍サイクル1の運転条件は、図4で説明した試験と同様に、凝縮温度を95℃、蒸発温度を35℃、圧縮機の運転周波数を60rpsとした。また、低温側冷凍サイクル2の運転条件は、図4で説明した試験と同様に、凝縮温度を45℃、蒸発温度を5℃、圧縮機の運転周波数を60rpsとした。
図5によれば、高温側冷凍サイクル1の運転条件では、ブレード摺動面に窒化処理を施した場合にはブレードの耐久試験の試験結果が良好(OK)であるのに対し、DLC処理を施した場合には処理部分に剥離が発生して耐久試験が(NG)であることが分かる。
一方、低温側冷凍サイクル2の運転条件では、ブレード摺動面に窒化処理を施した場合とDLC処理を施した場合とのいずれにおいてもブレードの耐久試験結果が良好(OK)であり、性能(COP)試験結果は、DLC処理を施したほうが良好であることが分かる。
図6は、ブレード摺動面に窒化処理による拡散浸透処理を施した場合に窒化処理表面に発生するポーラス層の厚みを調整し、高温側冷凍サイクル1の運転条件で高圧縮比運転と高圧力運転とを行った場合のブレードの耐久試験結果を示す説明図である。
ここで、高圧縮比運転とは、使用条件範囲の中で最も圧縮比の高い条件における運転であり、高圧力運転とは、使用条件範囲の中で最も低圧と高圧がともに高い条件における運転である。
なお、高温側冷凍サイクル1の運転条件の高圧縮比運転では、凝縮温度を90℃、蒸発温度を10℃、圧縮機の運転周波数を60rpsとした。
また、高温側冷凍サイクル1の運転条件の高圧力運転では、凝縮温度を95℃、蒸発温度を35℃、圧縮機の運転周波数を60rpsとした。
図6によれば、ポーラス層の厚みを1μm以下とすることにより、高圧縮比運転と高圧
力運転とのいずれにおいても、耐久試験結果が良好(OK)になることが分かる。ポーラス層の厚みがそれ以上である場合には、ポーラス層において一部剥離や剥離が発生することが分かる。
このような構成において、この冷凍サイクル装置では、低温側圧縮機11が駆動されることによる低温側冷凍サイクル2の運転と、高温側圧縮機4が駆動されることによる高温側冷凍サイクル1の運転とが行われる。さらに、ポンプ10が駆動されることにより被加熱流体流路9内を水が流れ、この水は高温側凝縮器5において冷媒から放熱される熱で暖められて温水となり、この温水は温水を必要とする箇所に供給される。
低温側冷凍サイクル2と高温側冷凍サイクル1とが運転されることにより、中間熱交換器7において熱交換が行われ、高温側冷凍サイクル1の冷媒が低温側冷凍サイクル2の冷媒から放熱された熱で暖められる。これにより、高温側冷凍サイクル1では、高温側圧縮機4に吸込まれる冷媒の温度が高くなり、高温側圧縮機4の高温側シリンダ室17内の温度と圧力とは、低温側圧縮機11の低温側シリンダ室28内の温度と圧力とに比べて高くなり、高温側凝縮器5から放熱される熱量が多くなり、温水の生成が促進される。
ここで、高温側圧縮機4で使用する高温側潤滑油として、40℃における粘度圧力係数“α”が15.1GPa−1と高いPVEを使用している。このPVEを使用することにより、高温側圧縮機4の高温側シリンダ室17内の温度と圧力とが上昇しても、図4に示したように、高温側圧縮機4の耐久性が向上する。
また、低温側圧縮機11で使用する低温側潤滑油として、40℃における粘度圧力係数“α”が10.3GPa−1であるPOEを使用している。このPOEを使用することにより、図4に示したように、低温側圧縮機11では耐久性を確保するとともに、性能(COP)試験結果がPVEを用いた場合より良好になる。
また、本実施形態では、高温側潤滑油(PVE)と低温側潤滑油(POE)とに付加する耐荷重添加剤の重量比率を、高温側潤滑油>低温側潤滑油≧0としている。このため、摺動環境が厳しい高温側圧縮機4で使用する高温側潤滑油に対して耐荷重添加剤の付加量を多くすることにより、高温側圧縮機4の耐摩耗性を向上させることができる。しかも、この高温側圧縮機4及び高温側冷凍サイクル1は低温になりにくいため、耐荷重添加剤の付加量を多くしても、低温析出物の発生を抑制することができ、低温析出物の析出に伴う高温側冷凍サイクル1の信頼性や性能の低下を防止することができる。一方、摺動環境が厳しくなく低温になり易い低温側圧縮機11の低温側潤滑油に対しては耐荷重添加剤の付加量を少なくし、又は、耐荷重添加剤を付加しない。このため、耐荷重添加剤を付加することによる低温析出物の発生を抑制することができ、低温側冷凍サイクル2の性能を維持することができる。
また、本実施形態では、図5に示したように、高温側圧縮機4の高温側ブレード23の表面に窒化処理による拡散浸透処理を施すことにより、高温側ブレード23の耐久性を向上させることができる。一方、低温側圧縮機11の低温側ブレードの表面にDLC処理を施すことにより、低温側ブレード34の耐久性を向上させることができるとともに、低温側圧縮機11の性能(COP)を向上させることができる。
また、本実施形態では、高温側ブレード23の摺動面に窒化処理による拡散浸透処理を施した場合に窒化処理表面に発生するポーラス層の厚みを、図6に示したように1μm以下としている。これにより、ポーラス層の一部剥離や剥離を防止することができ、高温側圧縮機4の性能及び信頼性を高めることができる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態の冷凍サイクル装置の一部を、図7に基づいて説明する。なお、第1の実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
図7(a)は高温側冷凍サイクルの高温側圧縮機4Aを示す断面図であり、図7(b)は低温側冷凍サイクルの低温側圧縮機11Aを示す断面図である。この第2の実施形態の基本的構成は第1の実施形態と同じであり、異なる点は、各シリンダ室内において、高温側圧縮機4Aでは2枚の高温側ブレード23a、23bが使用され、低温側圧縮機11Aでは1枚の低温側ブレード34が使用されている点である。
高温側圧縮機4Aの圧縮機構部16Aは、内部に高温側シリンダ室17が形成された一対の高温側シリンダ18と、高温側シリンダ室17を挿通して軸心回りに回転可能に設けられた回転軸19と、回転軸19に設けられて高温側シリンダ室17内に配置される偏心部20と、偏心部20の外周に嵌合されて回転軸19の回転に伴い高温側シリンダ室17内で偏心回転する高温側ローラ21と、摺動可能に設けられて先端部を高温側ローラ21の外周面に当接させることにより高温側シリンダ室17内を吸込室と圧縮室とに仕切る高温側ブレード23a、23bと、高温側ブレード23a、23bを高温側ローラ21側に付勢するスプリング24とを備えている。
低温側圧縮機11Aの圧縮機構部27Aは、内部に低温側シリンダ室28が形成された一対の低温側シリンダ29と、低温側シリンダ室28を挿通して軸心回りに回転可能に設けられた回転軸30と、回転軸30に設けられて低温側シリンダ室28内に配置される偏心部31と、偏心部31の外周に嵌合されて回転軸30の回転に伴い低温側シリンダ室28内で偏心回転する低温側ローラ32と、摺動可能に設けられて先端部を低温側ローラ32の外周面に当接させることにより低温側シリンダ室28内を吸込室と圧縮室とに仕切る低温側ブレード34と、低温側ブレード34を低温側ローラ32側に付勢するスプリング35とを備えている。
ここで、本実施形態の冷凍サイクル装置では、各低温側シリンダ室28内に設けられている低温側ブレード34が1枚であり、各高温側シリンダ室17内に設けられている高温側ブレード23a、23bが2枚であり、高温側ブレード23a、23bは回転軸19の軸方向に沿って2枚に分けられている。
このような構成において、高温側圧縮機4Aと低温側圧縮機11Aとにおいて、冷媒の圧力により回転軸19、30が撓みを生じると、高温側ローラ21の外周面に対して高温側ブレード23a、23bが局部当りとなり、低温側ローラ32の外周面に対して低温側ブレード34が局部当りとなり、当っている部分の面圧が上昇する。
ここで、高温側圧縮機4Aと低温側圧縮機11Aとにおいては、高温側圧縮機4Aの方が冷媒の圧力が高くなるため、回転軸30に比べて回転軸19の撓み量が大きくなりやすい。しかし、高温側圧縮機4Aでは、高温側ブレード23a、23bが2つに分けられているため、1枚当たりの高温側ブレード23a、23bの高温側ローラ21との当接部の面圧を低く抑えることができ、耐摩耗性を向上させることができ、高温側圧縮機4Aの性能及び信頼性を高めることができる。
一方、回転軸30が撓みを生じてもその撓み量は回転軸19の撓み量より小さいので、回転軸30が撓みを生じて低温側ブレード34が局部当りとなっても、低温側ブレード34と低温側ローラ32との当接部の面圧が低く抑えられる。そして、低温側圧縮機11Aでは使用する低温側ブレード34の枚数を1枚とすることにより、冷凍サイクル装置のコ
スト上昇を抑えることができる。
なお、本実施形態では、高温側圧縮機4Aで2枚の高温側ブレード23a、23bを使用し、低温側圧縮機11Aで1枚の低温側ブレード34を使用した場合を例に挙げて説明したが、ブレードの枚数はこれに限られるものではなく、高温側圧縮機4Aの高温側ブレードの枚数と低温側圧縮機11の低温側ブレードの枚数とをさらに多くするとともに、高温側圧縮機4Aで使用する高温側ブレードの枚数を低温側圧縮機11Aで使用する低温側ブレードの枚数より多くしてもよい。
以上説明した実施形態によれば、冷凍サイクル装置は、高温側圧縮機4と、被加熱流体を加熱する高温側凝縮器5と、高温側膨張装置6と、中間熱交換器7の高温側流路7aとが高温側冷媒配管8を介して連通され、高温側冷媒配管8に沿って冷媒が循環する高温側冷凍サイクル1と、低温側圧縮機11と、中間熱交換器7の低温側流路7bと、低温側膨張装置12と、低温側蒸発器13とが低温側冷媒配管14を介して連通され、低温側冷媒配管14に沿って冷媒が循環する低温側冷凍サイクル2とを備える。そして、冷媒として塩素を含まない冷媒が使用され、高温側圧縮機4で使用される高温側潤滑油と低温側圧縮機11で使用される低温側潤滑油とは冷媒に対して相溶性を有し、高温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数が低温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数より高くなっている。このため、高温かつ高圧による希釈により潤滑油の粘度が大きく低下しやすい高温側圧縮機において、粘度圧力係数が高い潤滑油を使用することにより、混合潤滑あるいは境界潤滑になりやすい摺動部の耐摩耗性を向上させることができる。一方、比較的低温、低圧で粘度が低下しにくい低温側圧縮機11側においては、粘度圧力係数が低い潤滑油を用いることで、摺動部の耐摩耗性を維持することができるとともに摺動部における摺動損失を低減させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…高温側冷凍サイクル、2…低温側冷凍サイクル、3…筐体、4…高温側圧縮機、4A…高温側圧縮機、5…高温側凝縮器、6…高温側膨張装置、7…中間熱交換器、7a…高温側流路、7b…低温側流路、8…高温側冷媒配管、11…低温側圧縮機、11A…低温側圧縮機、12…低温側膨張装置、13…低温側蒸発器、14…低温側冷媒配管、17…高温側シリンダ室、17a…吸込室、17b…圧縮室、21…高温側ローラ、23…高温側ブレード、23a、23b…高温側ブレード、28…低温側シリンダ室、28a…吸込室、28b…圧縮室、31…回転軸、32…低温側ローラ、34…低温側ブレード

Claims (5)

  1. 高温側圧縮機と、被加熱流体を加熱する高温側凝縮器と、高温側膨張装置と、中間熱交換器の高温側流路とが高温側冷媒配管を介して連通され、前記高温側冷媒配管に沿って冷媒が循環する高温側冷凍サイクルと、
    低温側圧縮機と、前記中間熱交換器の低温側流路と、低温側膨張装置と、低温側蒸発器とが低温側冷媒配管を介して連通され、前記低温側冷媒配管に沿って冷媒が循環する低温側冷凍サイクルとを備え、
    前記高温側冷凍サイクルと前記低温側冷凍サイクルとを同一の筐体に搭載した冷凍サイクル装置において、
    前記冷媒として塩素を含まない冷媒が使用され、
    前記高温側圧縮機で使用される高温側潤滑油と前記低温側圧縮機で使用される低温側潤滑油とは前記冷媒に対して相溶性を有し、
    前記高温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数が前記低温側潤滑油の40℃における粘度圧力係数より高いことを特徴とする冷凍サイクル装置。
  2. 前記冷媒はHFC系冷媒であり、前記高温側潤滑油がポリビニルエーテルであり、前記低温側潤滑油がポリオールエステルであることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル装置。
  3. 前記高温側潤滑油と前記低温側潤滑油に対して付加する耐荷重添加剤の重量比率が、前記高温側潤滑油>前記低温側潤滑油≧0であることを特徴とする請求項1又は2記載の冷凍サイクル装置。
  4. 前記高温側圧縮機は、高温側シリンダ室とこの高温側シリンダ室内を吸込室と圧縮室とに区画する摺動可能な高温側ブレードを備えたロータリ型であり、前記低温側圧縮機は、低温側シリンダ室とこの低温側シリンダ室を吸込室と圧縮室とに区画する摺動可能な低温側ブレードを備えたロータリ型であり、前記高温側ブレードの摺動面には母材より硬度が高くなる拡散浸透処理が施され、前記低温側ブレードの摺動面には母材より摩擦係数の低い被膜処理が施されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 前記高温側圧縮機は、高温側シリンダ室とこの高温側シリンダ室を挿通する回転軸とこの回転軸に嵌合されて前記高温側シリンダ室内で偏心回転する高温側ローラと先端部をこの高温側ローラの外周面に当接させて前記高温側シリンダ室を吸込室と圧縮室とに区画する摺動可能な高温側ブレードとを備えたロータリ型であり、前記低温側圧縮機は、低温側シリンダ室とこの低温側シリンダ室を挿通する回転軸とこの回転軸に嵌合されて前記低温側シリンダ室内で偏心回転する低温側ローラと先端部をこの低温側ローラの外周面に当接させて前記低温側シリンダ室内を吸込室と圧縮室とに区画する摺動可能な低温側ブレードとを備えたロータリ型であり、前記高温側ブレードと前記低温側ブレードのうち少なくとも前記高温側ブレードは前記回転軸の軸方向にそって2枚以上に分けられ、前記高温側ブレードの枚数が前記低温側ブレードの枚数より多いことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
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