JP2015232318A - 圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】R1123(1,1,2−トリフルオロエチレン)を含む冷媒を作動流体として用い、ポリオールエステル油を圧縮機用潤滑油として用い、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール12及び旋回スクロール13を噛み合わせて双方向に形成される圧縮室15を備え、前記固定スクロールの鏡板中心位置に吐出室へ開口する吐出孔18を設けるとともに、前記圧縮室が前記吐出孔と連通する以前に前記圧縮室と前記吐出室を連通するバイパス孔68を前記固定スクロールの鏡板に設け、前記バイパス孔に前記圧縮室側から前記吐出室側への流通を許す逆止弁19を設けた。
【選択図】図2
Description
吐出孔を設けるとともに、前記圧縮室が前記吐出孔と連通する以前に前記圧縮室と前記吐出室を連通するバイパス孔を前記固定スクロールの鏡板に設け、前記バイパス孔に前記圧縮室側から前記吐出室側への流通を許す逆止弁を設けたものである。
より、バイパス孔の面積に対する流路抵抗を最小とし、過圧縮による温度上昇をより低減する効果が得られる。
応するのを防止する。
出口温度検知手段で検知される凝縮器出口温度の差が15K以下にするように、前記絞り機構の開度を制御するものである。
図6は、本発明の第1の実施の形態にかかる圧縮機を用いた冷凍サイクル装置のシステム構成図を示している。
変化し減圧、加熱により気体に変化する。圧縮機61はモータにより駆動され、低温低圧の気体冷媒を高温高圧の気体冷媒に加圧し凝縮器62に搬送される。凝縮器62においてはファン等により送風される空気により冷却され凝縮し低温高圧の液体冷媒になる。この液体冷媒は絞り機構63により減圧されて一部は低温低圧の気体冷媒に、残りは低温低圧の液体冷媒となって、蒸発器64に搬送される。蒸発器64においてファン等により送風される空気により加熱されて蒸発し、低温低圧の気体冷媒となって再び圧縮機61に吸入され加圧されるサイクルを繰り返す。
本実施の形態の冷凍サイクル装置に封入される作動流体は、(1)R1123(1,1,2−トリフルオロエチレン)と、(2)R125(テトラフオロエタン)からなる2成分系の混合作動流体であり特に、R125が30重量%以上60重量%以下の混合作動流体であってもよい。
積が同じ場合の冷凍能力およびサイクル効率(COP)を計算し、R410AとR1123と比較したものである。なお、計算条件については、表1、表2と同様である。
本実施の形態の冷凍サイクル装置に封入される作動流体は、(1)R1123(1,1,2−トリフルオロエチレン)と、(2)R32(ジフオロメタン)、(3)R125(テトラフオロエタン)からなる3成分系の混合作動流体であり、特に、R32とR125を合わせた混合割合が30以上60重量%未満であり、R1123の混合割合が40重量%以上70重量%未満である混合作動流体であってもよい。
%以上で、R1123の不均化反応を抑制できる。また、R32とR125を合わせた混合割合が高いほど不均化反応をより抑制できる。また、R125はR1123の燃焼性を低減する。
R32とR125を混合し、R32とR125との和を30重量%以上60重量%以下とした混合物が望ましく、さらに望ましくは、R32とR125との和を40重量%以上50重量%以下を含む混合物が望ましい。
m2/s程度とかなり低粘度であり、5%程度混ぜた場合には60mm2/s、15%混ぜた場合には48mm2/s、35%混ぜた場合には32mm2/sと急激に粘度が下がる。そのためR1123の反応を防ぐために多量のリモネンを混ぜると、潤滑油の粘度低下から潤滑不良による磨耗や、摺動面の金属接触による金属せっけんの生成など、圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性に影響する。
トを防止できる。
図8に、本発明の第2の実施の形態に係る冷凍サイクル装置101を示す。本実施の形態の冷凍サイクル装置101は、圧縮機102、凝縮器103、絞り機構である膨張弁104、蒸発器105の順に冷媒配管106で接続し、冷凍サイクル回路を構成している。冷凍サイクル回路内には、作動流体(冷媒)が封入されている。
用してもよい。
だ作動流体が共沸、もしくは、擬共沸で、凝縮器103内のR1123を含む作動流体の露点と沸点に温度差(温度勾配)がないか、小さい場合には、凝縮圧力の代わりに、凝縮温度を指標として用いることができるので、特に好ましい。
あるいは、上述のように、臨界温度と凝縮温度とを比較することで、間接的に、冷凍サイクル装置101の高圧(凝縮器内冷媒圧力)状態を検知して、適切な動作を膨張弁104などに指示する制御方法に替えて、直接測定した圧力を元にして、膨張弁104開度制御を行うものであってもよい。
あるいは、臨界温度や臨界圧力を基準とした制御方法に替えて、過冷度に基づく制御方法であってもよい。図11は、この制御動作をモリエル線図に示した図である。図11において、不均化反応発生の原因となる過大な圧力条件下にある冷凍サイクルをEPとし、実線で示し、正常運転下にある冷凍サイクルをNPとし、破線で示す。
(実施の形態3)
図13には、本発明の第3の実施の形態に係る冷凍サイクル装置130を示す。図13に示した冷凍サイクル装置130と実施の形態2の冷凍サイクル装置101との構成の差異は、新たに、膨張弁104入口、出口と接続された開閉弁を備えたバイパス管113が設置された点と、凝縮器103出口と膨張弁104入口との間には、リリーフ弁114を有するパージラインが備えられている点である。そして、リリーフ弁114の開口側は室外に配置されている。なお、図13においては、図8を用いて説明した温度検知手段110a〜d、圧力検知手段115a、115b等の記載は省略した。
凝縮器103の二相管で測定される作動流体温度を差し引いた値が5K以上となるように、膨張弁104開度を制御する制御方法や、作動流体の臨界圧力と高圧側圧力検知手段115aで検知される圧力との差が、0.4MPa以上となるように制御する制御方法)を行い、膨張弁104開度を開いた場合においても、圧力降下に改善が見られない場合や、圧力降下速度を速めたい状況が生じる可能性がある。
図14には、本発明の第4の実施の形態に係る冷凍サイクル装置140を示す。図14に示した冷凍サイクル装置140と実施の形態2の冷凍サイクル装置101との構成の差異は、凝縮器103に流入する前の第1の媒体の温度を検知する第1媒体温度検知手段110eと、蒸発器105に流入する前の第2の媒体の温度を検知する第2媒体温度検知手段110fとを設けた点と、温度検知手段110a〜110f、圧力検知手段115a、115bの検出値や、圧縮機102、流体機械107a、107bの入力電力が一定時間、電子記録装置(図示せず)に記録される点である。
Pで示した冷凍サイクルが正常運転時の冷凍サイクルを示す。なお、図15において、凝縮圧力上昇時のサイクル変化(例:NPとEPの蒸発圧力の差異など)については、説明の簡単のため、記載していない。
図16には、本発明の第5の実施の形態に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の要部拡大断面図である。吐出孔18に設けたリード弁19の有無以外は、実施の形態1と同じであるため、その他の構成については説明を省略する。
2 圧縮機構
3 モータ部
4 シャフト
4a 偏心軸部
6 オイル
11 主軸受部材
12 固定スクロール
13 旋回スクロール
13c 旋回スクロールラップ
13e 旋回スクロール鏡板背面
14 自転拘束機構
15 圧縮室
15a 第1の圧縮室
15b 第2の圧縮室
16 吸入パイプ
17 吸入口
18 吐出孔
19 リード弁
20 貯油部
25 ポンプ
29 背圧室
30 高圧領域
31 吐出室
32 マフラ
50 吐出管
61 圧縮機
62 凝縮器
63 絞り機構
64 蒸発器
68 バイパス孔
69 バルブストップ
71 給電ターミナル
72 ガラス絶縁物
73 給電用端子
74 旗型端子
75 リード線
76 ドーナツ状の絶縁部材
78 シール部材
101、130、140 冷凍サイクル装置
102 圧縮機
103 凝縮器
104 膨張弁
105 蒸発器
106 冷媒配管
107a、107b 流体機械
108 等温線
109 飽和液線、飽和蒸気線
110a 凝縮温度検知手段
110b 凝縮器出口温度検知手段
110c 蒸発温度検知手段
110d 吸入温度検知手段
110e 第1媒体温度検知手段
110f 第2媒体温度検知手段
111 ユニオンフレア
112 重合促進剤を含んだシール
113 バイパス管
114 リリーフ弁
115a 高圧側圧力検知手段
115b 低圧側圧力検知手段
116 周囲媒体の流路
117 配管継手
EP 過度な圧力条件下にある冷凍サイクルの状態変化
NP 正常運転時の冷凍サイクルの状態変化
Claims (16)
- 1,1,2−トリフルオロエチレンを含む冷媒を作動流体として用い、ポリオールエステル油を圧縮機用潤滑油として用い、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方向に形成される圧縮室を備え、前記固定スクロールの鏡板中心位置に吐出室へ開口する吐出孔を設けるとともに、前記圧縮室が前記吐出孔と連通する以前に前記圧縮室と前記吐出室を連通するバイパス孔を前記固定スクロールの鏡板に設け、前記バイパス孔に前記圧縮室側から前記吐出室側への流通を許す逆止弁を設けたことを特徴とする圧縮機。
- 前記逆止弁は、前記固定スクロールの鏡板面に設けられたリード弁である請求項1記載の圧縮機。
- 前記作動流体は、ジフルオロメタンを含む混合作動流体であって、前記ジフルオロメタンは30重量%以上60重量%以下である、または、テトラフルオロエタンを含む混合作動流体であって、前記テトラフルオロエタンは30重量%以上60重量%以下である、または、ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンを含む混合作動流体であって、前記ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンとを混合し、前記ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンを合わせた混合割合は30重量%以上60重量%以下である、請求項1または2に記載の圧縮機。
- 前記ポリオールエステル油が、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールからなる群から選ばれた少なくとも1種を構成アルコールとする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記ポリオールエステル油が、リン酸エステル系摩耗防止剤を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記ポリオールエステル油が、フェノール系酸化防止剤を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記ポリオールエステル油が、1%以上50%未満のテルペン類またはテルペノイド類に基油より高粘度の潤滑油を混ぜるか、もしくはテルペン類またはテルペノイド類と同等量以上の超高粘度の潤滑油をあらかじめ混ぜて基油と同等の粘度に調整した添加油を基油と混合した潤滑油である請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記旋回スクロールを駆動するモータ部を備え、前記モータ部は、熱硬化性絶縁材が導体上に絶縁被膜を介して塗布焼き付けされてなる電線をコイルに用いたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 前記圧縮室と前記モータ部とを収納する密閉容器を備え、前記密閉容器は、口部に絶縁部材を介して設置された給電ターミナルと、前記給電ターミナルをリード線と接続するための接続端子を有し、前記密閉容器の内側の給電ターミナル上に前記絶縁部材に密着させてドーナツ状の絶縁部材を配接することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧縮機。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の圧縮機と、前記圧縮機により圧縮されて高圧になった冷媒ガスを冷却する凝縮器と、前記凝縮器により液化された高圧冷媒を減圧する絞り機構と、前記絞り機構により減圧された冷媒をガス化する蒸発器と、を配管により連結して構成した冷凍サイクル装置。
- 前記凝縮器に設けられた凝縮温度検知手段を備え、前記作動流体の臨界温度と前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度の差が、5K以上になるように、前記絞り機構の開度を制御する請求項10に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記圧縮機の吐出部と前記絞り機構の入口との間に設けられた高圧側圧力検知手段を備え、前記作動流体の臨界圧力と前記高圧側圧力検知手段で検知される圧力との差が、0.4MPa以上となるように、前記絞り機構の開度を制御する請求項10に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記凝縮器と前記絞り機構との間に設けられた凝縮器出口温度検知手段を備え、前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度と前記凝縮器出口温度検知手段で検知される凝縮器出口温度の差が15K以下にするように、前記絞り機構の開度を制御することを特徴とする請求項10に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記凝縮器で熱交換する第1媒体を搬送する第1搬送手段と、
前記蒸発器で熱交換する第2媒体を搬送する第2搬送手段と、
前記凝縮器に設けられた凝縮温度検知手段と、
前記凝縮器に流入する前の第1の媒体の温度を検知する第1媒体温度検知手段と、
前記蒸発器に流入する前の第2の媒体の温度を検知する第2媒体温度検知手段とを備え、前記圧縮機の入力の単位時間あたりの変化量、前記第1搬送手段の入力の単位時間当たりの変化量、前記第2搬送手段の入力の単位時間当たりの変化量があらかじめ定めた所定値より小さい場合に、
前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度の単位時間当たりの変化量が、
前記第1媒体温度検知手段で検知される第1媒体の温度の単位時間当たりの変化量と、
前記第2媒体温度検知手段で検知される第2媒体の温度の単位時間当たりの変化量のいずれよりも大きい場合には、前記絞り機構を開方向に制御する請求項10に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷凍サイクルを構成する配管の継手の外周を、重合促進剤を含んだシール剤で覆った請求項10〜14のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記吐出室は、前記吐出孔を介して常に前記圧縮室と連通していることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の圧縮機。
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