JP2018087528A - Hermetic type compressor and freezing cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a hermetic compressor and a refrigeration cycle apparatus.
冷蔵庫や冷凍機等の冷凍サイクル装置には、冷媒を圧縮する密閉型圧縮機が組み込まれている。この冷媒には、従来、オゾン層破壊係数(ODP)がゼロである、HFC−134a,HFC−125等のHFC(ハイドロフルオロカーボン)冷媒が使用されている。 A refrigeration cycle apparatus such as a refrigerator or a refrigerator incorporates a hermetic compressor that compresses a refrigerant. Conventionally, HFC (hydrofluorocarbon) refrigerants such as HFC-134a and HFC-125, which have zero ozone layer depletion potential (ODP), are used as this refrigerant.
しかし、これらのHFC冷媒はODPがゼロである反面、地球温暖化係数(GWP)が比較的高いという不具合があり、GWPの低い冷媒の使用が望まれている。 However, while these HFC refrigerants have zero ODP, they have the disadvantage of a relatively high global warming potential (GWP), and use of refrigerants with low GWP is desired.
このようなことから、特許文献1には所定量のジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む低GWPの冷媒(R448A,R449A等)が開示されている。
Therefore,
ところで、密閉型圧縮機にはその密閉容器内の摺動部材に潤滑性を付与し、当該摺動部材の摩耗を抑制ないし防止するための冷凍機油が内蔵されている。当該冷凍機油は、冷媒としてのR448A,R449Aとの適合性を有することが望まれている。 By the way, the hermetic compressor incorporates refrigerating machine oil for imparting lubricity to the sliding member in the hermetic container and suppressing or preventing wear of the sliding member. The refrigerating machine oil is desired to have compatibility with R448A and R449A as refrigerants.
特許文献1には、冷媒としてジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む低GWPの冷媒を用いる圧縮機において、炭素/酸素のモル比が2.5以上5.8以下の含酸素油の少なくとも1種を基油として含有する冷凍機油が開示されている。
特許文献1は、冷媒としてジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む低GWPの冷媒の使用において、電気絶縁性を改良した冷凍機油の発明であり、当該冷媒との組合せにおいて圧縮機の摺動部材に長期間に亘って安定した潤滑性を付与する要望が残る。
本発明は、冷媒としてジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む低GWPの冷媒を用い、ポリオールエステル系潤滑油を冷凍機油として用い、摺動部材に長期間に亘って安定した潤滑性を付与するとともに、良好な油戻り性を有する密閉型圧縮機を提供する。 The present invention uses a low GWP refrigerant containing difluoromethane, pentafluoroethane, 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 1,1,1,2-tetrafluoroethane as a refrigerant, and a polyol ester-based lubricating oil Is used as a refrigerating machine oil to provide a sliding compressor with a stable lubricity over a long period of time and a good oil return property.
実施形態によると、冷凍サイクル中に設けられ、密閉容器と、当該密閉容器内に収納され冷媒を圧縮する圧縮機部と当該圧縮機部を駆動する電動機部と冷凍機油とを備えた密閉型圧縮機が提供される。前記冷媒は、20質量%以上のジフルオロメタン、20質量%以上のペンタフルオロエタン、20質量%以上の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび20質量%以上の1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む。前記冷凍機油は、前記冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油を使用する。 According to the embodiment, a hermetic compression provided with a hermetic container, a compressor part that is stored in the hermetic container and compresses a refrigerant, an electric motor part that drives the compressor part, and refrigeration oil is provided in the refrigeration cycle. A machine is provided. The refrigerant is 20% by mass or more of difluoromethane, 20% by mass or more of pentafluoroethane, 20% by mass or more of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 20% by mass or more of 1,1,1,2 -Including tetrafluoroethane. As the refrigerating machine oil, a polyol ester-based lubricating oil having a low temperature side two-layer separation temperature with the refrigerant of −42 ° C. ± 5 ° C. is used.
以下、種々の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail.
<第1の実施形態>
第1の実施形態に係る密閉型圧縮機は、冷凍サイクル中に設けられる。当該圧縮機は、密閉容器と、当該密閉容器内に収納された特定の冷媒を圧縮する圧縮機部と、前記密閉容器内に収納され、当該圧縮機部を駆動する電動機部と、前記密閉容器に内蔵した特定の冷凍機油とを備える。
<First Embodiment>
The hermetic compressor according to the first embodiment is provided in a refrigeration cycle. The compressor includes a sealed container, a compressor unit that compresses a specific refrigerant stored in the sealed container, an electric motor unit that is stored in the sealed container and drives the compressor unit, and the sealed container Specific refrigeration oil built in the
冷媒は、20質量%以上のジフルオロメタン、20質量%以上のペンタフルオロエタン、20質量%以上の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび20質量%以上の1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む組成を有する混合冷媒であり、例えば、R448AまたはR449Aである。 The refrigerant is 20% by mass or more of difluoromethane, 20% by mass or more of pentafluoroethane, 20% by mass or more of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 20% by mass or more of 1,1,1,2- A mixed refrigerant having a composition containing tetrafluoroethane, for example, R448A or R449A.
冷凍機油は、前記冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油が選択される。ここで、二層分離とは冷媒と冷凍機油の単独層が完全に分離するのではなく、冷媒リッチ層と冷凍機油リッチ層とに分離することを意味する。ポリオールエステル系潤滑油は、例えば多価アルコールと分岐型脂肪酸との合成により生成される。 As the refrigerating machine oil, a polyol ester-based lubricating oil having a low temperature side two-layer separation temperature with the refrigerant of −42 ° C. ± 5 ° C. is selected. Here, the two-layer separation means that the single layer of the refrigerant and the refrigerating machine oil is not completely separated but separated into the refrigerant rich layer and the refrigerating machine oil rich layer. The polyol ester-based lubricating oil is produced, for example, by synthesis of a polyhydric alcohol and a branched fatty acid.
多価アルコールの例は、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールまたはジペンタエリスリトールを含む。多価アルコールの中で、冷媒との相溶性および安定性の点からペンタエリスリトールが好ましい。 Examples of polyhydric alcohols include trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol or dipentaerythritol. Among the polyhydric alcohols, pentaerythritol is preferable from the viewpoint of compatibility with the refrigerant and stability.
分岐型脂肪酸の例は、2−メチルヘキサン酸、2−メチルペンタン酸、2−エチルヘキサン酸または3,5,5−トリメチルヘキサン酸を含み、単独もしくは2種以上の形態で用いることができる。分岐型脂肪酸は、2−エチルヘキサン酸と3,5,5−トリメチルヘキサン酸とを用いることが好ましい。 Examples of branched fatty acids include 2-methylhexanoic acid, 2-methylpentanoic acid, 2-ethylhexanoic acid or 3,5,5-trimethylhexanoic acid, and can be used alone or in two or more forms. The branched fatty acid is preferably 2-ethylhexanoic acid and 3,5,5-trimethylhexanoic acid.
冷凍機油は、酸化防止剤、酸捕捉剤などの添加剤を配合し得る。 The refrigerating machine oil may contain additives such as an antioxidant and an acid scavenger.
酸化防止剤の例は、ジブチルクレゾールを含む。酸化防止剤は、冷凍機油に対して0.05〜1.0質量%の割合で配合することができる。酸化防止剤の量を0.05質量%未満にすると、その効果が乏しくなる。他方、酸化防止剤の量が1.0質量%を超えるとその効果が飽和し、経済的ではない。 Examples of antioxidants include dibutyl cresol. Antioxidant can be mix | blended in the ratio of 0.05-1.0 mass% with respect to refrigerating machine oil. When the amount of the antioxidant is less than 0.05% by mass, the effect becomes poor. On the other hand, when the amount of the antioxidant exceeds 1.0% by mass, the effect is saturated and it is not economical.
酸捕捉剤の例は、エポキシ化合物(例えばグリシジルエステル型エポキシ化合物またはグリシジルエーテル型エポキシ化合物)を含む。酸捕捉剤は、冷凍機油に対して0.2〜1.5質量%の割合で配合することができる。酸捕捉剤の量を0.2質量%未満にすると、その効果が乏しくなる。他方、酸捕捉剤の量が1.5質量%を超えると、電気絶縁抵抗に悪影響を及ぼす虞がある。 Examples of the acid scavenger include an epoxy compound (for example, a glycidyl ester type epoxy compound or a glycidyl ether type epoxy compound). An acid scavenger can be mix | blended in the ratio of 0.2-1.5 mass% with respect to refrigerating machine oil. When the amount of the acid scavenger is less than 0.2% by mass, the effect becomes poor. On the other hand, if the amount of the acid scavenger exceeds 1.5% by mass, the electrical insulation resistance may be adversely affected.
以上説明した第1の実施形態によれば、20質量%以上のジフルオロメタン、20質量%以上のペンタフルオロエタン、20質量%以上の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび20質量%以上の1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む組成を有する混合冷媒である、例えば、前記R448A冷媒またはR449A冷媒の使用時、摺動部材に長期間に亘って安定した潤滑性を付与するとともに、良好な油戻り性を有する密閉型圧縮機を提供することができる。 According to the first embodiment described above, 20% by mass or more of difluoromethane, 20% by mass or more of pentafluoroethane, 20% by mass or more of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 20% by mass or more. For example, when the R448A refrigerant or the R449A refrigerant is used, the sliding member is provided with a stable lubricity over a long period of time, which is a mixed refrigerant having a composition containing 1,1,1,2-tetrafluoroethane. In addition, it is possible to provide a hermetic compressor having a good oil return property.
前記組成のR448A冷媒またはR449A冷媒は蒸発温度が−42℃よりも低下すると、負圧になる。負圧になると、当該冷媒を用いた冷凍サイクル装置の蒸発器を含む低圧側配管にピンホールや亀裂等が生じると空気が取り込まれる不都合さを生じることから、前記冷媒を使用するときは、蒸発温度は−42℃以上、望ましくは−40℃以上に設定される。 The R448A refrigerant or R449A refrigerant having the above composition becomes a negative pressure when the evaporation temperature falls below -42 ° C. When the negative pressure is used, if a low-pressure side pipe including the evaporator of the refrigeration cycle apparatus using the refrigerant has a pinhole, a crack, or the like, air may be taken in. The temperature is set to -42 ° C or higher, desirably -40 ° C or higher.
また、冷凍サイクルに設けた圧縮機において、二層分離温度がー42℃より高い程、蒸発器から圧縮機の圧縮機部への油戻り性が悪化し、潤滑油量不足により給油性が低下する。 Also, in the compressor provided in the refrigeration cycle, the higher the two-layer separation temperature is higher than -42 ° C, the worse the oil return property from the evaporator to the compressor part of the compressor, and the lower the oil supply due to the lack of lubricating oil. To do.
さらに、二層分離温度が―42℃より低いほど、冷凍機油への冷媒の相溶によって冷凍機油の動粘度が過度に低下して潤滑性が低下する。 Furthermore, as the two-layer separation temperature is lower than −42 ° C., the kinematic viscosity of the refrigerating machine oil decreases excessively due to the compatibility of the refrigerant with the refrigerating machine oil, and the lubricity decreases.
このようなことから、第1の実施形態によればR448A冷媒またはR449A冷媒を用い、冷凍機油として前記冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油を使用することによって、蒸発器からの油戻り性の悪化を回避し、さらに前記冷媒が冷凍機油に過度に相溶することがなく、前記冷媒の溶け込みによる潤滑性の低下も抑制できる。 For this reason, according to the first embodiment, R448A refrigerant or R449A refrigerant is used, and a polyol ester-based lubricating oil having a low temperature side two-layer separation temperature of −42 ° C. ± 5 ° C. with the refrigerant is used as a refrigerating machine oil. By using it, the deterioration of the oil return property from the evaporator is avoided, and further, the refrigerant is not excessively compatible with the refrigerating machine oil, and the decrease in lubricity due to the penetration of the refrigerant can be suppressed.
従って、冷媒としてオゾン層破壊指数(ODR)がゼロで、地球温暖化係数(GWP)が低減された前記組成のR448AまたはR449Aを用いても、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供できる。 Therefore, even if R448A or R449A having the above composition with zero ozone depletion index (ODR) and reduced global warming potential (GWP) is used as the refrigerant, a highly reliable hermetic compressor can be provided.
別の第1の実施形態に係る冷凍サイクル装置は、前記第1の実施形態に係る圧縮機と、当該圧縮機に接続された放熱器である凝縮器と、当該凝縮器に接続された膨張装置と、当該膨張装置と前記圧縮機の間に接続された吸熱機である蒸発器とを備える。 The refrigeration cycle apparatus according to another first embodiment includes a compressor according to the first embodiment, a condenser that is a radiator connected to the compressor, and an expansion device connected to the condenser. And an evaporator that is a heat absorber connected between the expansion device and the compressor.
次に、第1の実施形態に係る圧縮機を備える冷凍サイクル装置を図1および図2を参照してより具体的に説明する。 Next, the refrigeration cycle apparatus including the compressor according to the first embodiment will be described more specifically with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、密閉型圧縮機1を備えた冷凍サイクル装置Rの冷凍サイクルを示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a refrigeration cycle of a refrigeration cycle apparatus R including a
密閉型圧縮機(以下、単に「圧縮機」と呼ぶ)1については後述する。圧縮機1の上端部には冷媒管Pが接続され、この冷媒管Pには凝縮器2と、気液分離器3と、膨張弁(膨張装置)4と、蒸発器5およびアキュームレータ6がこの順に設けられている。冷媒管Pは、さらにアキュームレータ6から2本に分岐し圧縮機1の側部に接続され、これらで冷凍サイクル装置Rの冷凍サイクルが構成される。
The hermetic compressor (hereinafter simply referred to as “compressor”) 1 will be described later. A refrigerant pipe P is connected to the upper end of the
冷凍サイクル装置Rには、インジェクション回路Kが設けられる。このインジェクション回路Kは、凝縮器2と膨張弁4との間に介設される気液分離器3で気液分離された液冷媒の一部をインジェクション管Paに分流し、インジェクション管Paに設けた開閉弁7と流体制御弁8を介して圧縮機1に後述するようにして導くためのものである。
The refrigeration cycle apparatus R is provided with an injection circuit K. This injection circuit K divides a part of the liquid refrigerant gas-liquid separated by the gas-
前記圧縮機1は、密閉容器10を備え、密閉容器10内の上部側に電動機部11が収納され、下部側に圧縮機部12が収納され、これら電動機部11と圧縮機部12は回転軸13を介して連結されている。密閉容器10の内底部に冷凍機油Sが集溜されるとともに、残りの内部空間は圧縮機部12で圧縮された高圧のガス冷媒で満たされる。冷媒は、前述した組成のR448A冷媒またはR449A冷媒が使用される。また、冷凍機油は冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油が使用される。
The
密閉容器10の上面部には、孔部からなる吐出部1aが設けられ、凝縮器2に連通する冷媒管Pが接続される。密閉容器10の下部周壁には、2個の孔部からなる吸込み部1b,2bが設けられ、アキュームレータ6に連通する冷媒管Pが接続されている。
A discharge portion 1 a including a hole is provided on the upper surface portion of the sealed
前記電動機部11は、回転軸13に嵌着固定される回転子(ロータ)15と、この回転子15の外周面と狭小の間隙を介して内周面が対向し、密閉容器10内周壁に嵌着固定される固定子(ステータ)16とから構成される。
The
回転軸13には、外周側に向けて張り出した二つの円柱状の偏心部a,bが形成されている。これら偏心部a,bは、回転軸13の軸方向に沿って所定寸法離間した位置に、回転軸13の回転方向に沿って180°変位した位置に設けられている。 The rotary shaft 13 is formed with two columnar eccentric parts a and b that protrude toward the outer peripheral side. These eccentric portions a and b are provided at positions spaced apart by a predetermined dimension along the axial direction of the rotating shaft 13 and at positions displaced by 180 ° along the rotating direction of the rotating shaft 13.
圧縮機部12は、回転軸13の軸方向に沿って主軸受17と、内径孔を有する第1のシリンダ18と、中間仕切り板20と、内径孔を有する第2のシリンダ22と、副軸受23を備えている。主軸受17は取付け具により第1のシリンダ18に固定され、副軸受23は取付け具により第2のシリンダ22と中間仕切り板20を介して第1のシリンダ18に固定される。これら主軸受17と副軸受23は、回転軸13を回転可能に軸支している。
The
主軸受17には、この周囲を囲む中空のケースである第1のマフラケース25が取付けられ、内部にマフラ室が形成される。第1のマフラケース25には、マフラ室内と密閉容器10内の空間とを連通する複数の連通孔cが設けられている。これらの連通孔cは、密閉容器10内底部に集溜される冷凍機油Sの液面よりも上方に位置している。
A first muffler case 25, which is a hollow case surrounding the periphery, is attached to the main bearing 17, and a muffler chamber is formed inside. The first muffler case 25 is provided with a plurality of communication holes c that allow the muffler chamber and the space in the sealed
副軸受23には、この周囲を囲む中空のケースである第2のマフラケース26が取付けられていて、内部にマフラ室が形成されている。副軸受23と、第2のシリンダ22および中間仕切り板20は、常に、確実に冷凍機油Sに浸漬されている。第1のシリンダ18と、第1のマフラケース25が圧縮条件等の影響で、冷凍機油Sから露出することがある。
A
第1のシリンダ18は、密閉容器10の内周壁に嵌着固定されている。第1のシリンダ18の内径孔は、上端側を主軸受17により閉止され、下端側を中間仕切り板20により閉止されて、第1のシリンダ室18Aが形成されている。
The
第2のシリンダ22は、中間仕切り板20を介して第1のシリンダ18に取付けられている。第2のシリンダ22の内径孔は、上端側を中間仕切り板20に閉止され、下端側を副軸受23に閉止されて、第2のシリンダ室22Aが形成されている。
The
第1・第2のシリンダ室18A,22Aには、回転軸13が挿通され、回転軸13に形成される一方の偏心部aが第1のシリンダ室18A内に位置し、回転軸13に形成される他方の偏心部bが第2のシリンダ室22A内に位置する。
A rotating shaft 13 is inserted into the first and
一方の偏心部aにはローラ27が嵌合され、他方の偏心部bにもローラ28が嵌合されている。これらのローラ27,28は、回転軸13の回転にともない外周壁の一部を第1・第2のシリンダ室18A,22Aの内周壁に当接しながら転動する。
A
第1・第2のシリンダ室18A,22Aには、それぞれ往復動自在にブレード30,31が設けられており、ブレード30,31の先端部がスプリング等の弾性体dにより付勢されてローラ27,28の外周壁に当接されている。また、第1・第2のシリンダ室18A,22Aの内周壁一部にローラ27,28の外周壁一部が当接し、ローラ27,28の外周壁にブレード30,31の先端部が弾性的に当接することにより、第1・第2のシリンダ室18A,22A内はローラ27,28の転動にともなって容積が変動する二つの空間に仕切られている。
第1のシリンダ18には、低圧のガス冷媒を第1のシリンダ室18A内に吸込むための吸込み部1bが設けられている。第2のシリンダ22には、低圧のガス冷媒を第2のシリンダ室22A内に吸込むための吸込み部2bが設けられている。
The
主軸受17のフランジ部には、ローラ27の偏心運動によって開閉される第1の吐出弁機構33が設けられている。第1の吐出弁機構33が開放されることで、第1のシリンダ室18Aと主軸受17に取付けられる第1のマフラケース25内のマフラ室とが連通するようになっている。
The flange portion of the main bearing 17 is provided with a first discharge valve mechanism 33 that is opened and closed by the eccentric motion of the
副軸受23のフランジ部には、ローラ28の偏心運動によって開閉される第2の吐出弁機構34が設けられる。第2の吐出弁機構34が開放されることで、第2のシリンダ室22Aと副軸受23に取付けられる第2のマフラケース26内のマフラ室とが連通するようになっている。
The flange portion of the
主軸受17に取付けられる第1のマフラケース25内のマフラ室と、副軸受23に取付けられる第2のマフラケース26内のマフラ室とは、主軸受17のフランジ部と、第1のシリンダ18と、中間仕切り板20と、第2のシリンダ22と、副軸受23のフランジ部に設けられる吐出案内流路(図示しない)を介して互いに連通される。
The muffler chamber in the first muffler case 25 attached to the main bearing 17 and the muffler chamber in the
一方、インジェクション回路Kを構成するインジェクション管Paは、密閉容器10の側部に設けられた孔部を貫通して密閉容器10内部に挿通され、中間仕切り板20に対向する。中間仕切り板20には、この側部(外周面)から中心部に向かって横孔35が設けられていて、インジェクション管Paの先端部は横孔35に挿入し密に嵌合される。
On the other hand, the injection pipe Pa constituting the injection circuit K passes through the hole provided in the side portion of the sealed
中間仕切り板20の中心部には、回転軸13の偏心部a,b相互間部分が挿通する挿通用孔20aが設けられていて、横孔35先端は挿通用孔20aまでは到達せず、その手前側で終わる。インジェクション管Paの先端は横孔35の先端までは到達せず、ある程度の間隙を有するように寸法設定される。
At the center of the
そして、インジェクション管Pa先端と横孔35先端との間の横孔35部分に、縦孔からなる第1のインジェクションポート36aと、第2のインジェクションポート36bが設けられる。これら横孔35と、第1のインジェクションポート36aと、第2のインジェクションポート36bとでインジェクション機構を構成している。
A
中間仕切り板20の中心部には回転軸13の一部が挿通する挿通用孔20aが設けられ、平面視でリング状をなす。さらに、周壁一部から挿通用孔20aの中心軸に向かって横孔35が設けられる。横孔35の直径は中間仕切り板20の板厚の範囲内に設定される。横孔35の先端からわずかに手前側の位置に、第1のインジェクションポート36aが中間仕切り板20上面と横孔35を連通して設けられる。そして、中間仕切り板20下面と横孔35を連通して第2のインジェクションポート36bが設けられる。
An
中間仕切り板20および挿通用孔20aの中心軸Oから第1のインジェクションポート36aの中心軸までの距離Laと、中間仕切り板20の挿通用孔20aの中心軸から第2のインジェクションポート36bの中心軸までの距離Lbは互いに同一(La=Lb)であり、横孔35とは垂直に交差する。すなわち、第1・第2のインジェクションポート36a,36bは、円周方向において互いに同一角度位置で、かつ互いの中心軸位置が合致する位置に設けられる。
The distance La from the central axis O of the
そして、第1のインジェクションポート36aの直径と、第2のインジェクションポート36bの直径は、同一でもよいが、ここでは互いに異径である。ここでは、第1のインジェクションポート36aの直径は、第2のインジェクションポート36bの直径よりも大きく設定される。
The diameter of the
このような構成において、電動機部11に通電すると回転軸13が回転し、圧縮機部12が駆動されることにより、ブレード30,31で仕切られた第1・第2のシリンダ室18A,22A内の一方の空間が負圧化されてガス冷媒が流入する。
In such a configuration, when the
180°の位相差で設けられたローラ27,28が回転軸13の回転にともなって転動し、第1・第2のシリンダ室18A,22A内に流入されたガス冷媒は、一方の空間の容積が徐々に小さくなることで圧縮される。
The
所定圧にまで圧縮されると、第1の吐出弁機構33が開放されて、第1のシリンダ室18Aから第1のマフラケース25のマフラ室に吐出される。さらに、180°の間隔を有して、第2の吐出弁機構34が開放されて、第2のシリンダ室22Aから第2のマフラケース26のマフラ室に吐出される。
When compressed to a predetermined pressure, the first discharge valve mechanism 33 is opened and discharged from the
その後、第2のマフラケース26内に吐出されたガス冷媒は、第2のシリンダ22と、中間仕切り板20と、第1のシリンダ18と、主軸受17に連続して設けられた吐出案内流路を介して第1のマフラケース25内のマフラ室に導かれる。そして、このマフラ室内に充満するガス冷媒とともに連通孔cから密閉容器10内の空間に導かれる。
Thereafter, the gas refrigerant discharged into the
圧縮機1の密閉容器10内に充満する高温高圧のガス冷媒(ミスト化した冷凍機油を含む)は、吐出部1aに接続する冷媒管Pに流通して凝縮器2に導かれる。ここで、ミスト化した冷凍機油を含む冷媒は凝縮液化して液冷媒と冷凍機油とが相溶した状態で気液分離器3に導かれ、さらに気液分離されて一旦、集溜される。その後、液冷媒は膨張弁4で減圧されて蒸発器5で蒸発する。この蒸発によって周囲空気が冷却され、冷凍サイクル装置Rとして冷凍(冷却)能力を発揮する。
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant (including misted refrigeration oil) filling the sealed
蒸発器5を出た冷媒は、アキュームレータ6で気液分離され、圧縮機1の第1・第2の吸込み部1b,2bを経て、第1のシリンダ室18Aと第2のシリンダ室22Aに導かれて圧縮される。そして、上述のように再び圧縮されて、上述の系路を循環する。
The refrigerant exiting the
一方、圧縮機1の運転に伴って、第1・第2のシリンダ室18A,22Aで圧縮され、密閉容器10に充満するガス冷媒温度が上昇し、冷媒管Pに吐出されることで冷媒管Pの温度が上昇する。
On the other hand, as the
冷媒管Pに取付けられる温度センサ(図示しない)が所定温度以上を検知すると、制御手段(図示しない)へ検知信号を送る。制御手段はインジェクション回路Kの開閉弁7を開放する制御を行う。
When a temperature sensor (not shown) attached to the refrigerant pipe P detects a predetermined temperature or higher, a detection signal is sent to a control means (not shown). The control means performs control to open the on-off
凝縮器2で液化した冷媒(冷凍機油を含む)を集溜する気液分離器3は受液器の機能をなし、ここから液冷媒の一部がインジェクション管Paに導かれる。流体制御弁8は、温度センサの検知温度に応じて開度を調整する、流量調整弁としての機能を有する。
The gas-
圧縮機1内のインジェクション管Paに導かれた液冷媒は、中間仕切り板20の横孔35の先端部から第1のインジェクションポート36aと、第2のインジェクションポート36bに分流される。
The liquid refrigerant guided to the injection pipe Pa in the
液冷媒は、第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18Aに導かれ、第1のシリンダ室18A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。さらに、液冷媒は第2のインジェクションポート36bから第2のシリンダ室22Aに導かれ、第2のシリンダ室22A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。
The liquid refrigerant is guided from the
図2は、第1のシリンダ室18Aの平面図であり、この第1のシリンダ室18A内でローラ27は実線位置から一点鎖線位置を介して実線位置に、矢印方向である反時計回り方向に連続して偏心運動する。
FIG. 2 is a plan view of the
第1のシリンダ室18Aにおいて、ローラ27(偏心部aの偏心方向)がブレード30の方向に一致する位置を基準位置(0°)とし、ローラ27が基準位置から反時計方向に6°回転した位置で、ローラ27の下端面から第1のインジェクションポート36aが開放され始め、第1のシリンダ室18A内に液冷媒が注入される。
In the
ローラ27の偏心回転運動により、回転角度が増している間は、第1のインジェクションポート36aの開放が維持される。それ故、第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18A内に液冷媒の注入が継続され、第1のシリンダ室18Aで圧縮されるガス冷媒を冷却する。
The opening of the
ローラ27の回転角度位置が180°を越え、210°に至るころ、ローラ27の下端面が第1のインジェクションポート36aを閉塞し始める。それ故、第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入量が漸次、低減される。
When the rotational angle position of the
ローラ27の回転角度位置(偏心部aの偏心方向)が212°に至ると、第1のインジェクションポート36aはローラ27の下端面によって完全に閉塞され、第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入が停止する。
When the rotational angle position of the roller 27 (the eccentric direction of the eccentric part a) reaches 212 °, the
この状態は、ローラ27の回転角度位置が360°を越えて、6°に至るまで継続し、6°に至ると、再び上述のようにローラ27の下端面から第1のインジェクションポート36aが開放され、上述の作用を繰り返す。
This state continues until the rotation angle position of the
第2のシリンダ室22Aにおいては、ローラ28の位置が、第1のシリンダ室18A内のローラ27とは180°相対する位置に設けられる箇所から、異なるタイミングで第2のインジェクションポート36bを開閉動作する。
In the
また、第2のインジェクションポート36bの直径は、第1のインジェクションポート36aの直径より小さいため、第2のインジェクションポート36bが開くローラ28の回転角度範囲は、第1のインジェクションポート36aが開くローラ27の回転角度範囲(6°〜212°)よりも小さい。
Further, since the diameter of the second injection port 36b is smaller than the diameter of the
上述したように、第1のインジェクションポート36aの直径と、第2のインジェクションポート36bの直径を、異径に設定する。
As described above, the diameter of the
ここでは、中間仕切り板20の上部に第1のシリンダ室18Aを備えた第1のシリンダ18を設け、中間仕切り板20の下部に第2のシリンダ室22Aを備えた第2のシリンダ22を設けた。第2のシリンダ22は、密閉容器10内底部に集溜する冷凍機油S内に常時浸漬されるが、第1のシリンダ18は圧縮条件により冷凍機油Sの油面から露出することが多い。
Here, the
そこで、第1のインジェクションポート36aの直径を、第2のインジェクションポート36bの直径よりも大きく設定する。第1・第2のシリンダ室18A,22Aへの液冷媒の注入量は、第1・第2のインジェクションポート36a,36bの直径に比例する。したがって、第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入量が、第2のシリンダ室22Aへの液冷媒の注入量よりも大になる。
Therefore, the diameter of the
第2のシリンダ22は、密閉容器10の内底部に集溜される冷凍機油S中に常時浸漬状態となり冷却されているため、第2のシリンダ室22Aに注入される液冷媒の注入量が第1のシリンダ室18Aに注入される液冷媒の注入量よりも少なくても、過熱状態に陥ることはない。
Since the
これに対して第1のシリンダ18は、中間仕切り板20の上部にあり、通常は、この上部に取付けられる主軸受17のフランジ部まで冷凍機油Sが集溜されているが、圧縮条件によっては冷凍機油Sの液面が低下し、第1のシリンダ18が冷凍機油Sの油面から露出することが多い。
On the other hand, the
すなわち、第1のシリンダ室18Aと第2のシリンダ室22Aとで同じ圧縮作用をなしていても、第1のシリンダ室18Aの方が第2のシリンダ室22Aよりも温度上昇し易い。そこで、第1のインジェクションポート36aを介して第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入量を多くすることによって、効率の良い冷却がなされ、圧縮性能の向上が図られる。
That is, even if the
このように密閉型圧縮機1を備える冷凍装置の運転動作によって、冷媒としてのR448A,R449Aと、冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油からなる冷凍機油と使用することによって、ローラおよびブレードを備える摺動部材に長期間に亘って安定した潤滑性を付与できるとともに、良好な油戻り性を達成できる。
As described above, the operation of the refrigerating apparatus including the
以下、第1の実施形態に係る密閉型圧縮機の評価を詳細に説明する。 Hereinafter, the evaluation of the hermetic compressor according to the first embodiment will be described in detail.
(実施例1)
20質量%以上のジフルオロメタン、20質量%以上のペンタフルオロエタン、20質量%以上の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび20質量%以上の1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含む組成を有するR448A冷媒を用意した。
Example 1
20% by weight or more of difluoromethane, 20% by weight or more of pentafluoroethane, 20% by weight or more of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 20% by weight or more of 1,1,1,2-tetrafluoroethane R448A refrigerant having a composition containing
また、多価アルコールであるペンタエリスリトールと分岐型脂肪酸である2−メチルヘキサン酸および3,5,5−トリメチルヘキサン酸を用意し、これらを原料としてポリオールエステル油を合成した。 Also, pentaerythritol, which is a polyhydric alcohol, and 2-methylhexanoic acid and 3,5,5-trimethylhexanoic acid, which are branched fatty acids, were prepared, and a polyol ester oil was synthesized using these as raw materials.
得られたポリオールエステル油の100℃における動粘度を日本工業規格(JIS) K2283に準拠して測定したところ、8.9mm2/sであった。また、同ポリオールエステル油の酸価をJIS C2101に準拠して測定したところ、0,01mgKOH/g以下であった。 It was 8.9 mm < 2 > / s when the kinematic viscosity in 100 degreeC of the obtained polyol ester oil was measured based on Japanese Industrial Standard (JIS) K2283. Moreover, when the acid value of the polyol ester oil was measured according to JIS C2101, it was 0.01 mgKOH / g or less.
得られたポリオールエステル油に酸化剤である2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを0.1質量%および酸捕捉剤であるグリシジルエステル型エポキシ化合物を0.5質量%添加して冷凍機油を調製した。なお、当該冷凍機油は摩耗防止剤として広く使用されているトリクレジルホスフェートを含有しない。得られた冷凍機油の25℃の体積抵抗率をJIS C2101に準拠して測定したところ、3×1012Ω・mであった。 To the resulting polyol ester oil, 0.1 mass% of 2,6-di-tert-butyl-p-cresol as an oxidizing agent and 0.5 mass% of a glycidyl ester type epoxy compound as an acid scavenger were added. A refrigerating machine oil was prepared. The refrigerating machine oil does not contain tricresyl phosphate which is widely used as an antiwear agent. When the volume resistivity at 25 ° C. of the obtained refrigerating machine oil was measured according to JIS C2101, it was 3 × 10 12 Ω · m.
さらに、冷凍機油のR448A冷媒との低温側二層分離温度をJIS K2211−2009の付属書Dに規定される「冷媒との相溶性試験方法」に準拠して測定したところ、−42℃であった。なお、図3はR448A冷媒に対する冷凍機油の量を変えた時の二層分離温度曲線を示すグラフで、当該曲線より高温側がR448A冷媒と冷凍機油の相溶域、当該曲線より低温側がR448A冷媒と冷凍機油の二層分離域である。 Furthermore, the low temperature side two-layer separation temperature of the refrigerating machine oil with the R448A refrigerant was measured in accordance with “Test method for compatibility with refrigerant” prescribed in Appendix D of JIS K2211-2009. It was. FIG. 3 is a graph showing a two-layer separation temperature curve when the amount of the refrigerating machine oil relative to the R448A refrigerant is changed. The higher temperature side of the curve is the compatible region of the R448A refrigerant and the refrigerating machine oil, and the lower temperature side of the curve is the R448A refrigerant. This is a two-layer separation zone for refrigerating machine oil.
得られたR448A冷媒と冷凍機油を3HPのインバータ冷凍機に収容し、サイクル内の冷凍機油の挙動を調べた。その結果、圧縮機油に貯油されている冷凍機油の著しい油面低下はなく、冷凍機油の油戻り性は良好であった。 The obtained R448A refrigerant and refrigerator oil were accommodated in a 3HP inverter refrigerator, and the behavior of the refrigerator oil in the cycle was examined. As a result, the oil level of the refrigerating machine oil stored in the compressor oil was not significantly lowered, and the refrigerating machine oil had good oil return properties.
また、1000時間の過負荷条件での耐久性試験において摺動部材(ローラおよびブレード)の異常摩耗がなく、良好であった。 Further, in the durability test under an overload condition of 1000 hours, the sliding members (rollers and blades) were free from abnormal wear and were good.
(比較例1)
多価アルコールであるペンタエリスリトールと分岐型脂肪酸である2−メチルヘキサン酸および2−エチルヘキサン酸を用意し、これらを原料としてポリオールエステル油を合成した。
(Comparative Example 1)
Pentaerythritol, which is a polyhydric alcohol, and 2-methylhexanoic acid and 2-ethylhexanoic acid, which are branched fatty acids, were prepared, and a polyol ester oil was synthesized using these as raw materials.
得られたポリオールエステル油の100℃における動粘度をJIS K2283に準拠して測定したところ、5.3mm2/sであった。 It was 5.3 mm < 2 > / s when the kinematic viscosity in 100 degreeC of the obtained polyol ester oil was measured based on JISK2283.
得られたポリオールエステル油に酸化剤である2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを0.1質量%および酸捕捉剤であるグリシジルエステル型エポキシ化合物を0.5質量%添加して冷凍機油を調製した。当該冷凍機油のR448A冷媒との低温側二層分離温度をJIS K2211−2009の付属書Dに規定される「冷媒との相溶性試験方法」に準拠して測定したところ、−47℃を下回る値であった。 To the resulting polyol ester oil, 0.1 mass% of 2,6-di-tert-butyl-p-cresol as an oxidizing agent and 0.5 mass% of a glycidyl ester type epoxy compound as an acid scavenger were added. A refrigerating machine oil was prepared. When the low-temperature two-layer separation temperature of the refrigerating machine oil with the R448A refrigerant is measured according to “Compatibility test method with refrigerant” defined in Appendix D of JIS K2211-2009, a value lower than −47 ° C. Met.
得られたR448A冷媒と冷凍機油を3HPのインバータ冷凍機に収容し、サイクル内の冷凍機油の挙動を調べた。その結果、圧縮機油に貯油されている冷凍機油の著しい油面低下はなく、冷凍機油の油戻り性は良好であった。 The obtained R448A refrigerant and refrigerator oil were accommodated in a 3HP inverter refrigerator, and the behavior of the refrigerator oil in the cycle was examined. As a result, the oil level of the refrigerating machine oil stored in the compressor oil was not significantly lowered, and the refrigerating machine oil had good oil return properties.
しかしながら、1000時間の過負荷条件での耐久性試験において摺動部材(ローラおよびブレード)の異常摩耗が生じ、長期にわたって安定した潤滑性が得られなかった。 However, in a durability test under an overload condition of 1000 hours, abnormal wear of the sliding members (rollers and blades) occurred, and stable lubricity was not obtained over a long period of time.
なお、冷凍機油とR448A冷媒との低温側二層分離温度が−37℃より高温になる場合、これらの冷凍機油とR448A冷媒とを用い、蒸発温度が−42℃になる低温用冷凍装置では、経験上、油戻り性が悪化する傾向にある。 When the low temperature side two-layer separation temperature between the refrigerating machine oil and the R448A refrigerant is higher than −37 ° C., using these refrigerating machine oil and the R448A refrigerant, the low temperature refrigeration apparatus in which the evaporation temperature is −42 ° C. Experience shows that oil return tends to deteriorate.
従って、このような実施例の結果から前記R448A冷媒と当該冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑からなる冷凍機油を用いることによって、摺動部材に長期間に亘って安定した潤滑性を付与するとともに、良好な油戻り性を有する高信頼性の密閉型圧縮機を実現できる。 Therefore, from the result of such an example, by using a refrigerating machine oil composed of polyol ester-based lubrication in which the low temperature side two-layer separation temperature between the R448A refrigerant and the refrigerant is −42 ° C. ± 5 ° C., the sliding member is used. A highly reliable hermetic compressor that provides stable lubrication over a long period of time and has good oil return properties can be realized.
なお、実施例1ではR448A冷媒を用いたが、R449A冷媒を用いても同様な効果を得ることができる。 In addition, although R448A refrigerant was used in Example 1, the same effect can be acquired even if it uses R449A refrigerant.
<第2の実施形態>
第2の実施形態に係る密閉型圧縮機は、第1の実施形態と同様に冷凍サイクル中に設けられ、密閉容器と、当該密閉容器内に収納された冷媒を圧縮する圧縮機部と、前記密閉容器内に収納され、当該圧縮機部を駆動する電動機部と、前記密閉容器に内蔵した冷凍機油とを備える。また、第1の実施形態と同様に、前記冷媒は20質量%以上のジフルオロメタン、20質量%以上のペンタフルオロエタン、20質量%以上の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび20質量%以上の1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含み、かつ冷凍機油は前記冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油を使用する。
<Second Embodiment>
The hermetic compressor according to the second embodiment is provided in the refrigeration cycle as in the first embodiment, and includes a hermetic container, a compressor unit that compresses the refrigerant stored in the hermetic container, An electric motor unit that is housed in a hermetic container and drives the compressor unit, and a refrigerating machine oil built in the hermetic container. Further, as in the first embodiment, the refrigerant is 20% by mass or more of difluoromethane, 20% by mass or more of pentafluoroethane, 20% by mass or more of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 20% by mass. % Of 1,1,1,2-tetrafluoroethane and the refrigerating machine oil is a polyol ester-based lubricating oil having a low-temperature side two-layer separation temperature of −42 ° C. ± 5 ° C. with respect to the refrigerant.
密閉型圧縮機は、さらに前記冷凍サイクルの液冷媒を圧縮機部に導くインジェクション管を備え、かつ圧縮機部の運転条件を、ローラ27、28とブレード30、31との接触圧力と摺動速度の積であるローラとブレードの間のPV値が0.3×109〜1.5×109Pa・m/secになるように設定する。ここで、運転条件は密閉容器とシリンダ室との圧力差、吸込み圧力および吐出圧力、ローラの回転速度、並びのローラの外径のいずれかである。
The hermetic compressor is further provided with an injection pipe that guides the liquid refrigerant of the refrigeration cycle to the compressor section, and the operating conditions of the compressor section include the contact pressure between the
前記インジェクション管は、前述した図1および図2で説明したように気液分離器3から凝縮器2で液化した冷媒(冷凍機油を含む)の一部を、インジェクション機構を構成する中間仕切り板20の横孔35に供給し、第1のインジェクションポート36aと、第2のインジェクションポート36bに分流する。液冷媒は、第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18Aに導かれ、第1のシリンダ室18A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。さらに、液冷媒は第2のインジェクションポート36bから第2のシリンダ室22Aに導かれ、第2のシリンダ室22A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。このように効率の良い冷却を行うことによって、圧縮性能の向上を図ることができる。
As described with reference to FIGS. 1 and 2, the injection pipe uses an
しかしながら、冷凍機油が供給され難いブレード先端部では、インジェクション冷却に伴って液冷媒が過多になり、当該液冷媒で希釈された冷凍機油の粘度が局所的に低下する。このため、圧縮機部のローラが潤滑不良により異常摩耗を生じる。 However, at the blade tip where it is difficult to supply the refrigerating machine oil, the liquid refrigerant becomes excessive with the injection cooling, and the viscosity of the refrigerating machine oil diluted with the liquid refrigerant is locally reduced. For this reason, the roller of the compressor section is abnormally worn due to poor lubrication.
第2の実施形態によれば、圧縮機部の圧力条件をローラとブレードの間のPV値が0.3×109〜1.5×109Pa・m/secになるように設定することによって、圧縮機部のローラの異常摩耗を防止できるため、信頼性の高い密閉型圧縮機を実現できる。 According to the second embodiment, the pressure condition of the compressor unit is set so that the PV value between the roller and the blade is 0.3 × 10 9 to 1.5 × 10 9 Pa · m / sec. Can prevent abnormal wear of the rollers of the compressor section, and thus a highly reliable hermetic compressor can be realized.
ここで、PV値の上限は、ローラとブレードの材料使用上の限界から規定される。PV値とローラの外径面粗さの関係を示す図4を用いて、PV値の上限について具体的に説明する。 Here, the upper limit of the PV value is defined from the limit on the material usage of the roller and the blade. The upper limit of the PV value will be specifically described with reference to FIG. 4 showing the relationship between the PV value and the outer surface roughness of the roller.
モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄から作られるローラと、母材がステンレス鋼(例えば、SUS440C)から作られ、表面が窒化処理されたブレードとを用意した。ローラとブレードの摺動時における基準条件をPd/Ps=2.2MPa/0.3MPa(ここで、Pdは吐出圧力、Psは吸込み圧力を示す)、回転数80rpsとし、インジェクション冷却を行い、かつ圧力条件をPV値が前記範囲内の約1.32×109Pa・m/secになるように設定して2000時間、耐久試験を実行した。その結果、図4に示すようにローラの外径面粗さは、その異常摩耗が生じる2.5Rz((図4の横破断線で表される))に比べてはるかに低い約1.3Rzになり、ローラの異常摩耗を防止できることを確認した。 A roller made of flake graphite cast iron containing molybdenum, nickel and chromium, and a blade whose base material was made of stainless steel (for example, SUS440C) and whose surface was nitrided were prepared. The reference conditions when sliding between the roller and the blade are Pd / Ps = 2.2 MPa / 0.3 MPa (where Pd is the discharge pressure and Ps is the suction pressure), the rotational speed is 80 rps, injection cooling is performed, and The endurance test was performed for 2000 hours by setting the pressure condition so that the PV value was about 1.32 × 10 9 Pa · m / sec within the above range. As a result, as shown in FIG. 4, the outer surface roughness of the roller is about 1.3 Rz, which is much lower than 2.5 Rz (which is represented by the transverse fracture line in FIG. 4) where the abnormal wear occurs. It was confirmed that abnormal wear of the roller could be prevented.
これに対し、同一条件下にてインジェクション冷却を行い、かつ圧力条件をPV値が前記範囲を外れる約1.52×109Pa・m/secになるように設定して2000時間、耐久試験を実行した。その結果、図4に示すように面粗さがローラの異常摩耗が生じる2.5Rzより高い約3.3Rzになり、ローラの異常摩耗を防止できない。 In contrast, injection cooling was performed under the same conditions, and the pressure condition was set so that the PV value was about 1.52 × 10 9 Pa · m / sec outside the above range, and the durability test was performed for 2000 hours. Executed. As a result, as shown in FIG. 4, the surface roughness is about 3.3 Rz, which is higher than 2.5 Rz at which abnormal wear of the roller occurs, and the abnormal wear of the roller cannot be prevented.
従って、ローラの異常摩耗を防止する観点からPV値の上限は、1.5×109Pa・m/secに規定される。 Therefore, the upper limit of the PV value is defined as 1.5 × 10 9 Pa · m / sec from the viewpoint of preventing abnormal wear of the roller.
他方、PV値の下限(0.3×109Pa・m/sec)はローラの相対速度が不足して冷凍機油がローラとブレードの間に引き込まれず、潤滑不良によってローラとブレード間の相対運動が停止して局所的な摩耗を引き起こす限界から規定される。 On the other hand, the lower limit of the PV value (0.3 × 10 9 Pa · m / sec) is that the relative speed of the roller is insufficient and the refrigeration oil is not drawn between the roller and the blade. Is defined from the limit that stops and causes local wear.
図5は、冷凍サイクルの蒸発温度−40℃、凝縮温度50℃の運転時におけるローラの自転数とローラとブレードの間のPV値との関係を示す。PV値が0.3×109Pa・m/secを下回るとローラの自転数が、冷凍機油がローラとブレードの間に十分に供給される3rps未満となることがわかる。 FIG. 5 shows the relationship between the number of rotations of the roller and the PV value between the roller and the blade during operation at an evaporation temperature of −40 ° C. and a condensation temperature of 50 ° C. in the refrigeration cycle. It can be seen that when the PV value is less than 0.3 × 10 9 Pa · m / sec, the rotation speed of the roller is less than 3 rps at which the refrigerating machine oil is sufficiently supplied between the roller and the blade.
従って、第2の実施形態に係る密閉型圧縮機によれば、良好な油戻り性を達成でき、かつローラおよびブレードを備える摺動部材に長期間に亘って安定した潤滑性を付与できることに加え、ローラの異常摩耗をより確実に防止できる。 Therefore, according to the hermetic compressor according to the second embodiment, it is possible to achieve a good oil return property and to impart a stable lubricity over a long period of time to a sliding member including a roller and a blade. Thus, abnormal wear of the roller can be prevented more reliably.
<第3の実施形態>
第3の実施形態に係る密閉型圧縮機は、第1の実施形態と同様に冷凍サイクル中に設けられ、密閉容器と、当該密閉容器内に収納された冷媒を圧縮する圧縮機部と、前記密閉容器内に収納され、当該圧縮機部を駆動する電動機部と、前記密閉容器に内蔵した冷凍機油とを備える。また、第1の実施形態と同様に、前記冷媒は20質量%以上のジフルオロメタン、20質量%以上のペンタフルオロエタン、20質量%以上の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび20質量%以上の1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含み、かつ冷凍機油は前記冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油を使用する。
<Third Embodiment>
The hermetic compressor according to the third embodiment is provided in the refrigeration cycle as in the first embodiment, the hermetic container, the compressor unit that compresses the refrigerant stored in the hermetic container, An electric motor unit that is housed in a hermetic container and drives the compressor unit, and a refrigerating machine oil built in the hermetic container. Further, as in the first embodiment, the refrigerant is 20% by mass or more of difluoromethane, 20% by mass or more of pentafluoroethane, 20% by mass or more of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 20% by mass. % Of 1,1,1,2-tetrafluoroethane and the refrigerating machine oil is a polyol ester-based lubricating oil having a low-temperature side two-layer separation temperature of −42 ° C. ± 5 ° C. with respect to the refrigerant.
密閉型圧縮機において、圧縮機部はモリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄から作られるローラと、母材が金属材料からなり、表面粗さRa(算術平均粗さ)が0.05〜0.2のブレードとを備え、さらに冷凍サイクルの液冷媒を圧縮機部に導くインジェクション管を備える。 In the hermetic compressor, the compressor part is a roller made of flake graphite cast iron containing molybdenum, nickel and chromium, and the base material is made of a metal material, and the surface roughness Ra (arithmetic average roughness) is 0.05 to 0.2 blade, and further includes an injection pipe for guiding the liquid refrigerant of the refrigeration cycle to the compressor section.
ブレードの表面粗さRaを前記範囲に規定することにより、当該ブレードと摺動するローラの異常摩耗を防止できる。ブレードの表面粗さRaを0.05未満にすると、ローラの異常摩耗の防止効果が向上されず、超研磨仕上げが必要になってコストが高くなる虞がある。ブレードの表面粗さRaが0.2を超えると、ローラの異常摩耗を防止することが困難になる。 By defining the surface roughness Ra of the blade within the above range, abnormal wear of the roller sliding with the blade can be prevented. If the surface roughness Ra of the blade is less than 0.05, the effect of preventing abnormal wear of the roller is not improved, and super polishing finish is required, which may increase the cost. When the surface roughness Ra of the blade exceeds 0.2, it becomes difficult to prevent abnormal wear of the roller.
ブレードは、金属材料、例えばSKH51(高速度工具鋼)からなる母材の表面に、ローラの異常摩耗の防止効果が高いダイヤモンドライクカーボン(DLC)の被膜処理されていることが好ましい。 The blade is preferably coated with diamond-like carbon (DLC), which has a high effect of preventing abnormal wear of the roller, on the surface of a base material made of a metal material such as SKH51 (high speed tool steel).
前記インジェクション管は、前述した図1および図2で説明したように気液分離器3から凝縮器2で液化した冷媒(冷凍機油を含む)の一部を、インジェクション機構を構成する中間仕切り板20の横孔35の先端部を通して第1のインジェクションポート36aと、第2のインジェクションポート36bに分流する。液冷媒は、第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18Aに導かれ、第1のシリンダ室18A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。さらに、液冷媒は第2のインジェクションポート36bから第2のシリンダ室22Aに導かれ、第2のシリンダ室22A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。このように効率の良い冷却を行うことによって、圧縮性能の向上を図ることができる。
As described with reference to FIGS. 1 and 2, the injection pipe uses an
しかしながら、冷凍機油が供給され難いブレード先端部では、インジェクション冷却に伴って液冷媒が過多になり、当該液冷媒で希釈された冷凍機油の粘度が局所的に低下する。このため、圧縮機部のローラが潤滑不良により異常摩耗を生じる。 However, at the blade tip where it is difficult to supply the refrigerating machine oil, the liquid refrigerant becomes excessive with the injection cooling, and the viscosity of the refrigerating machine oil diluted with the liquid refrigerant is locally reduced. For this reason, the roller of the compressor section is abnormally worn due to poor lubrication.
第3の実施形態によれば、ローラと摺動するブレードの表面粗さRaを0.05〜0.2にすることによって、圧縮機部のローラの異常摩耗を防止でき、信頼性の高い密閉型圧縮機を実現できる。 According to the third embodiment, by setting the surface roughness Ra of the blade sliding with the roller to 0.05 to 0.2, abnormal wear of the roller of the compressor portion can be prevented, and the sealing is highly reliable. A mold compressor can be realized.
以下、第3の実施形態に係る密閉型圧縮機の圧縮機部に組込まれるローラの耐久試験を具体的に説明する。 Hereinafter, the durability test of the roller incorporated in the compressor part of the hermetic compressor according to the third embodiment will be specifically described.
(実施例11)
モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄から作られるローラと、SKH51からなる母材の表面にダイヤモンドライクカーボン(DLC)の被膜処理がなされ、表面粗さRaが0.1のブレードとを密閉型圧縮機の圧縮機部に組み込んだ。
(Example 11)
A roller made of flake graphite cast iron containing molybdenum, nickel and chrome, and a diamond-like carbon (DLC) coating on the surface of the base material made of SKH51, and a blade having a surface roughness Ra of 0.1 are sealed. It was incorporated in the compressor section of the mold compressor.
(実施例12)
モリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄から作られるローラと、SUS440Cから作られ、表面が窒化処理され、表面粗さRaが0.2のブレードとを密閉型圧縮機の圧縮機部に組み込んだ。
(Example 12)
A roller made of flake graphite cast iron containing molybdenum, nickel and chromium, and a blade made of SUS440C, having a nitriding surface and a surface roughness Ra of 0.2, are incorporated in the compressor section of the hermetic compressor. It is.
(比較例11)
モリブデンニッケルクロム鋳鉄から作られるローラと、SUS440Cから作られ、表面が窒化処理され、表面粗さRaが0.4のブレードとを密閉型圧縮機の圧縮機部に組み込んだ。
(Comparative Example 11)
A roller made of molybdenum nickel chrome cast iron and a blade made of SUS440C, the surface of which was nitrided, and having a surface roughness Ra of 0.4 were incorporated in the compressor section of the hermetic compressor.
実施例11,12および比較例11の密閉型圧縮機について、ローラとブレードの摺動時における基準条件をPd/Ps=2.2MPa/0.3MPa(ここで、Pdは吐出圧力、Psは吸込み圧力を示す)、回転数80rpsとし、インジェクション冷却を行う、耐久試験を2000時間実行した。その結果を図6に示す。 For the hermetic compressors of Examples 11 and 12 and Comparative Example 11, the reference conditions for sliding between the roller and the blade were Pd / Ps = 2.2 MPa / 0.3 MPa (where Pd is the discharge pressure and Ps is the suction) The durability test was performed for 2000 hours, in which the pressure was set to 80 rpm and the injection cooling was performed. The result is shown in FIG.
図6から明らかなように表面粗さRaが0.05〜0.2の範囲内のブレードを有する実施例11,12の密閉型圧縮機は、ローラの面粗さがその異常摩耗を生じる2.5Rz(図6の横破断線で表される)に比べて低い値になり、ローラの異常摩耗を防止できることわかる。特に、DLCからなり、表面粗さRaが0.1のブレードを有する実施例11の密閉型圧縮機は、ローラの面粗さが約0.6Rzになり、より一層ローラの異常摩耗を防止できることがわかる。 As apparent from FIG. 6, in the hermetic compressors of Examples 11 and 12 having blades having a surface roughness Ra in the range of 0.05 to 0.2, the surface roughness of the rollers causes abnormal wear. .5Rz (represented by the transverse break line in FIG. 6), the value is low, and it can be seen that abnormal wear of the roller can be prevented. In particular, the hermetic compressor of Example 11 made of DLC and having a blade with a surface roughness Ra of 0.1 has a roller surface roughness of about 0.6 Rz, which can further prevent abnormal wear of the roller. I understand.
これに対し、表面粗さRaが0.2より大きいブレードを有する比較例11の密閉型圧縮機はローラの面粗さがその異常摩耗を生じる2.5Rzより大きい約3.7Rzになり、ローラの異常摩耗を防止できなかった。 In contrast, in the hermetic compressor of Comparative Example 11 having a blade with a surface roughness Ra greater than 0.2, the surface roughness of the roller is about 3.7 Rz, which is greater than 2.5 Rz, which causes abnormal wear. Unable to prevent abnormal wear.
1…密閉型圧縮機、2…凝縮器、3…気液分離器、4…膨張弁、5…蒸発器、10…密閉容器、11…電動機部、13…回転軸、18…第1のシリンダ、22…第2のシリンダ、27,28…ローラ、30,31…ブレード、Pa…インジェクション管、S…冷凍機油。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記冷媒は、20質量%以上のジフルオロメタン、20質量%以上のペンタフルオロエタン、20質量%以上の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび20質量%以上の1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含み、かつ
前記冷凍機油は、前記冷媒との低温側二層分離温度が−42℃±5℃になるポリオールエステル系潤滑油を使用することを特徴とする密閉型圧縮機。 A hermetic compressor provided in a refrigeration cycle, comprising a hermetic container, a compressor part that is stored in the hermetic container and compresses a refrigerant, an electric motor part that drives the compressor part, and refrigeration oil,
The refrigerant is 20% by mass or more of difluoromethane, 20% by mass or more of pentafluoroethane, 20% by mass or more of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 20% by mass or more of 1,1,1,2 -A hermetic compressor containing tetrafluoroethane, wherein the refrigerating machine oil uses a polyol ester-based lubricating oil having a low temperature side two-layer separation temperature of -42 ° C ± 5 ° C with the refrigerant.
前記ローラをモリブデン、ニッケル及びクロムを含む片状黒鉛鋳鉄より形成するとともに、前記ブレードを表面が窒化処理されたステンレス鋼で形成し、
前記圧縮機部のローラとブレードとの接触圧力と摺動速度の積であるローラとブレード間のPV値が0.3×109〜1.5×109Pa・m/secになるようにすることを特徴とする請求項1記載の密閉型圧縮機。 The compressor unit includes a cylinder that forms a cylinder chamber, a roller that rotates in the cylinder chamber, a blade that reciprocates in contact with an outer peripheral surface of the roller, and an injection mechanism that guides liquid refrigerant into the cylinder chamber,
The roller is formed from flake graphite cast iron containing molybdenum, nickel and chromium, and the blade is formed from stainless steel whose surface is nitrided,
The PV value between the roller and the blade, which is the product of the contact pressure between the roller and the blade of the compressor section and the sliding speed, is 0.3 × 10 9 to 1.5 × 10 9 Pa · m / sec. The hermetic compressor according to claim 1, wherein
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