JP2020094761A - Multi-stage compression system - Google Patents
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Description
冷媒と油を利用する多段圧縮システム。 A multi-stage compression system that uses refrigerant and oil.
冷凍装置において、作動冷媒によっては、複数の圧縮機を用いた多段圧縮機構が推奨され、用いられている。複数の圧縮機を用いた多段圧縮機構においては、冷凍機油を、複数の圧縮機において、適量にコントロールすることが重要である。言い換えると、一つの圧縮機に極度に油が偏在することがないように制御する必要がある。 In a refrigeration system, a multistage compression mechanism using a plurality of compressors is recommended and used depending on the working refrigerant. In a multi-stage compression mechanism using a plurality of compressors, it is important to control the refrigerating machine oil in an appropriate amount in the plurality of compressors. In other words, it is necessary to control so that oil is not excessively unevenly distributed in one compressor.
特許文献1(特開2008-261227号公報)では、低段側および高段側の圧縮機の油面の高さを一定の高さに保つために、低段側の圧縮機には低段側油抜き通路を、高段側で吐出された油を低段側圧縮機の吸入管に戻す油戻し通路を設けている。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-261227), in order to keep the height of the oil level of the low-stage and high-stage compressors at a constant level, the low-stage compressor has a low stage. The side oil drain passage is provided with an oil return passage for returning the oil discharged on the high stage side to the suction pipe of the low stage compressor.
特許文献1では、低段側油抜き通路を高段側のアキュムレータの下流で、高段側圧縮機の吸入側に接続している。また、インタークーラや中間インジョクションの冷媒合流点については、特に考慮されていない。しかし、低段側の冷媒吐出部から高段側の冷媒吸入部にいたる冷媒配管においては、インタークーラや中間インジョクションの冷媒合流点のような圧力低下要素を設けた場合、冷媒配管に圧力の低下が生じる。したがって、油抜き通路の接続位置によって、油抜き通路を通過する冷媒、油量が変動するため、低段圧縮機の油量も変動する。そこで、圧力低下要素を設けた場合には、油抜き通路の冷媒配管への接続位置を、低段圧縮機の油量に応じて適宜に選択する必要がある。 In Patent Document 1, the low-stage side oil drain passage is connected to the suction side of the high-stage side compressor downstream of the high-stage side accumulator. Further, no particular consideration is given to the refrigerant confluence point of the intercooler or the intermediate injection. However, in the refrigerant pipe from the low-stage side refrigerant discharge part to the high-stage side refrigerant suction part, if a pressure reduction element such as a refrigerant confluence point of an intercooler or an intermediate injection is provided, the pressure in the refrigerant pipe is reduced. Occurs. Therefore, the refrigerant and the amount of oil passing through the oil drain passage vary depending on the connection position of the oil drain passage, and the amount of oil in the low-stage compressor also varies. Therefore, when the pressure reducing element is provided, the connection position of the oil drain passage to the refrigerant pipe needs to be appropriately selected according to the amount of oil in the low-stage compressor.
第1観点の多段圧縮システムは、冷媒と油を利用するものである。多段圧縮システムは、低段圧縮機と、高段圧縮機と、冷媒配管と、圧力低下要素と、油排出管とを有する。低段圧縮機は、冷媒を圧縮する。高段圧縮機は、低段圧縮機で圧縮された冷媒をさらに圧縮する。冷媒配管は、低段圧縮機で圧縮され、吐出された冷媒を、高段圧縮機の吸入部分に導入する。圧力低下要素は、冷媒配管の途中に配置されている。油排出管は、低段圧縮機の油を排出する。油排出管は、低段圧縮機と、圧力低下要素よりも下流側の冷媒配管と、を接続する。 The multistage compression system of the first aspect uses a refrigerant and oil. The multi-stage compression system has a low stage compressor, a high stage compressor, a refrigerant pipe, a pressure reducing element, and an oil discharge pipe. The low-stage compressor compresses the refrigerant. The high-stage compressor further compresses the refrigerant compressed by the low-stage compressor. The refrigerant pipe introduces the refrigerant compressed by the low-stage compressor and discharged to the suction part of the high-stage compressor. The pressure reducing element is arranged in the middle of the refrigerant pipe. The oil discharge pipe discharges oil from the low-stage compressor. The oil discharge pipe connects the low-stage compressor and the refrigerant pipe downstream of the pressure reducing element.
第1観点の多段圧縮システムは、油排出管が低段圧縮機と、圧力低下要素よりも下流側の冷媒配管と、が接続されているので、油排出管が排出する油量が大きくなり、低段圧縮機の油量が多くなりすぎるのを制御できる。 In the multistage compression system according to the first aspect, since the oil discharge pipe is connected to the low-stage compressor and the refrigerant pipe downstream of the pressure reducing element, the amount of oil discharged from the oil discharge pipe increases, It is possible to control that the amount of oil in the low-stage compressor becomes too large.
第2観点の多段圧縮システムは、第1観点のシステムであって、低段圧縮機は、圧縮部と、モータと、容器と、を有している。圧縮部は、ロータリー式である。圧縮部には、圧縮室が形成されている。圧縮室で、冷媒を圧縮する。モータは、圧縮部を駆動する。モータは、圧縮部よりも上に配置される。容器は、圧縮部とモータを収容する。油排出管は、容器の、モータより下、圧縮室よりも上に、接続されている。なお、低段圧縮機が高さの違う2以上の圧縮室を有するときは、ここで言う圧縮室は、最も下側の圧縮室を意味する。 The multistage compression system according to the second aspect is the system according to the first aspect, and the low stage compressor includes a compression unit, a motor, and a container. The compression unit is a rotary type. A compression chamber is formed in the compression section. The refrigerant is compressed in the compression chamber. The motor drives the compression unit. The motor is arranged above the compression section. The container houses the compression unit and the motor. The oil drain pipe is connected to the container below the motor and above the compression chamber. When the low-stage compressor has two or more compression chambers having different heights, the compression chamber referred to here means the lowermost compression chamber.
第2観点の多段圧縮システムは、油排出管が、容器の圧縮室より上、モータより下の位置に接続されているため、低段圧縮機の過剰の油を過不足なく、低段圧縮機から排出することができる。 In the multistage compression system according to the second aspect, since the oil discharge pipe is connected to a position above the compression chamber of the container and below the motor, the low stage compressor does not have an excess or deficiency of excess oil in the low stage compressor. Can be discharged from.
第3観点の多段圧縮システムは、第1観点又は第2観点のシステムであって、圧力低下要素は、インタークーラである。インタークーラは、低段圧縮機で吐出された冷媒を、高段圧縮機に吸入する前に冷却する。 The multistage compression system of the third aspect is the system of the first aspect or the second aspect, and the pressure reducing element is an intercooler. The intercooler cools the refrigerant discharged from the low-stage compressor before being sucked into the high-stage compressor.
第3観点の多段圧縮システムは、油排出管が、低段圧縮機と、インタークーラよりも下流側の冷媒配管と、が接続されているので、油排出管が排出する油量が多くなり、低段圧縮機の油量が適量に制御できる。 In the multi-stage compression system according to the third aspect, the oil discharge pipe is connected to the low-stage compressor and the refrigerant pipe on the downstream side of the intercooler, so the amount of oil discharged from the oil discharge pipe increases. The amount of oil in the low-stage compressor can be controlled appropriately.
第4観点の多段圧縮システムは、第1観点又は第2観点のシステムであって、圧力低下要素は、中間インジェクション通路の合流部分である。中間インジェクション通路の合流部分は、低段圧縮機で吐出された冷媒を、高段圧縮機に吸入する前に冷却する。 A multistage compression system of a fourth aspect is the system of the first aspect or the second aspect, and the pressure reducing element is a confluent portion of the intermediate injection passage. The merging portion of the intermediate injection passage cools the refrigerant discharged from the low-stage compressor before being sucked into the high-stage compressor.
第4観点の多段圧縮システムは、油排出管が、低段圧縮機と、中間インジェクション通路の合流部分よりも下流側の冷媒配管と、が接続されているので、油排出管が排出する油量が多くなり、低段圧縮機の油量が適量に制御できる。 In the multistage compression system according to the fourth aspect, since the oil discharge pipe is connected to the low-stage compressor and the refrigerant pipe downstream of the confluent portion of the intermediate injection passage, the amount of oil discharged from the oil discharge pipe is increased. The amount of oil in the low-stage compressor can be controlled to an appropriate amount.
第5観点の多段圧縮システムは、第1観点又は第2観点のシステムであって、圧力低下要素は、インタークーラ、および、中間インジェクション通路の合流部分である。インタークーラは、低段圧縮機で吐出された冷媒を、高段圧縮機に吸入する前に冷却する。中間インジェクション通路の合流部分は、低段圧縮機で吐出された冷媒を、高段圧縮機に吸入する前に冷却する。 A multistage compression system according to a fifth aspect is the system according to the first aspect or the second aspect, in which the pressure reducing element is an intercooler and a confluent portion of the intermediate injection passage. The intercooler cools the refrigerant discharged from the low-stage compressor before being sucked into the high-stage compressor. The merging portion of the intermediate injection passage cools the refrigerant discharged from the low-stage compressor before being sucked into the high-stage compressor.
第5観点の多段圧縮システムは、油排出管が、低段圧縮機と、インタークーラ、および、中間インジェクション通路の合流部分よりも下流側の冷媒配管と、が接続されているので、油排出管が排出する油量がより多くなり、低段圧縮機の油量が適量に制御できる。 In the multi-stage compression system according to the fifth aspect, the oil discharge pipe is connected to the low-stage compressor, the intercooler, and the refrigerant pipe downstream of the confluent portion of the intermediate injection passage. The amount of oil discharged by is increased, and the amount of oil in the low-stage compressor can be controlled to an appropriate amount.
第6観点の多段圧縮システムは、第1観点〜第5観点のいずれかのシステムであって、冷媒は、二酸化炭素を主とする冷媒であり、油は、二酸化炭素と非相溶の油である。 A multistage compression system according to a sixth aspect is the system according to any one of the first to fifth aspects, in which the refrigerant is a refrigerant mainly containing carbon dioxide, and the oil is an oil incompatible with carbon dioxide. is there.
第6観点の多段圧縮システムは、冷媒と油が非相溶であるため、低段圧縮機の油たまりにおいて、冷媒と油が上下に分離しやすく、余剰の冷媒を主として、油排出管から排出しやすい。 In the multistage compression system according to the sixth aspect, since the refrigerant and the oil are incompatible with each other, the refrigerant and the oil are easily separated from each other in the oil pool of the low-stage compressor, and the surplus refrigerant is mainly discharged from the oil discharge pipe. It's easy to do.
<第1実施形態>
(1)冷凍装置1の冷媒回路
(1−1)冷凍装置1の冷媒回路全体
第1実施形態の冷凍装置1の冷媒回路構成を図1に示す。本実施形態の冷凍装置1は、超臨界域で作動する冷媒である二酸化炭素を用い、二段圧縮式の冷凍サイクルを行う装置である。本実施形態の冷凍装置1は、冷暖房を行う空気調和装置、冷房専用の空気調和装置、冷温水器、冷蔵装置、冷凍貯蔵装置などに用いることができる。
<First Embodiment>
(1) Refrigerant circuit of refrigeration apparatus 1 (1-1) Entire refrigerant circuit of refrigeration apparatus 1 The refrigerant circuit configuration of the refrigeration apparatus 1 of the first embodiment is shown in FIG. The refrigeration system 1 of the present embodiment is a device that performs a two-stage compression refrigeration cycle using carbon dioxide, which is a refrigerant that operates in the supercritical range. The refrigerating apparatus 1 of this embodiment can be used for an air conditioning apparatus that performs cooling and heating, an air conditioning apparatus dedicated to cooling, a hot and cold water dispenser, a refrigerating apparatus, a freezing storage apparatus, and the like.
本実施形態の冷凍装置1の冷媒回路は、多段圧縮システム20と、四方切換弁5と、熱源側熱交換器2と、ブリッジ回路3と、膨張機構8、9と、利用側熱交換器4と、エコノマイザ熱交換器7とを有している。
The refrigerant circuit of the refrigeration system 1 of the present embodiment includes a
多段圧縮システム20は、冷媒を圧縮する。ガス冷媒は、四方切換弁5、冷媒配管13を経由して、低段圧縮機21の入口の第1アキュムレータ22に導入される。冷媒は、低段圧縮機21、高段圧縮機23により圧縮され、配管18を経由して、四方切換弁5にいたる。
The
四方切換弁5は、多段圧縮システム20よりの冷媒を、熱源側熱交換器2と利用側熱交換器4のいずれの方向に流すかを切り換える。たとえば、冷凍装置1が空気調和装置であり、冷房運転のときは、冷媒は、四方切換弁5から熱源側熱交換器2(凝縮器)に流れる。熱源側熱交換器2(凝縮器)を流れた冷媒は、ブリッジ回路3の逆止弁3a、配管11、逆止弁11eを経由して、レシーバ6に達する。レシーバ6より液冷媒は、引き続き配管11を流れ、膨張機構9で減圧され、ブリッジ回路3の逆止弁3cを経由して、利用側熱交換器4(蒸発器)へ向かう。利用側熱交換器4(蒸発器)で加熱された冷媒は、四方切換弁5を経由して、再び多段圧縮システム20で圧縮される。一方、暖房運転時は、冷媒は、四方切換弁5から利用側熱交換器4(凝縮器)、ブリッジ回路3の逆止弁3b、配管11、レシーバ6、膨張機構9、ブリッジ回路3の逆止弁3d、利用側熱交換器4(蒸発器)、四方切換弁5の順に流れる。
The four-
エコノマイザ熱交換器7は、冷媒配管11の途中、レシーバ6と、膨張機構9の間に配置されている。配管11の分岐11aにて、一部の冷媒は分岐して、膨張機構8にて中間圧に減圧される。中間圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器7において、配管11を流れる高圧冷媒によって加熱され、中間インジェクション配管12を経由して、多段圧縮システム20の中間圧の合流部分15bにインジェクションされる。また、レシーバ6より冷媒のガス成分が配管19を経由して、中間インジェクション配管12に合流する。
The
(1−2)多段圧縮システム20における冷媒および油の流れ
本実施形態の多段圧縮システム20は、図1に示すように、第1アキュムレータ22と、低段圧縮機21と、インタークーラ26と、第2アキュムレータ24と、高段圧縮機23と、油分離器25と、オイルクーラ27と、減圧器31aとを備えている。
(1-2) Flow of Refrigerant and Oil in
本実施形態においては、低段圧縮機21で圧縮された冷媒を、さらに、高段圧縮機23で圧縮する。圧縮機21、23は、それぞれ、アキュムレータ22、24を備えている。アキュムレータ22、24は、圧縮機に入る前の冷媒を一度蓄えて、液冷媒が圧縮機に吸入されないようにする役割を担う。
In the present embodiment, the refrigerant compressed by the low-
次に、本実施形態の多段圧縮システム20における冷媒、油の流れを、図1を利用して説明する。
Next, the flow of refrigerant and oil in the
本実施形態においては、蒸発器(利用側熱交換器4または熱源側熱交換器2)で加熱された低圧のガス冷媒は、冷媒配管13を経由して、第1アキュムレータ22に流れる。第1アキュムレータ22のガス冷媒は、吸入管14を経由して、低段圧縮機21へと流れる。低段圧縮機21で圧縮された冷媒は、吐出管15aより吐出され、中間圧冷媒配管151〜153を流れ、第2アキュムレータ24に達する。
In the present embodiment, the low-pressure gas refrigerant heated by the evaporator (use-
インタークーラ26は、中間圧冷媒配管151、152の途中に配置されている。インタークーラ26は、中間圧の冷媒を、たとえば、室外の空気で冷却する熱交換器である。インタークーラ26は、熱源側熱交換器2と隣接して配置して、共通のファンで空気と熱交換しても良い。インタークーラ26は、中間圧の冷媒を冷却することにより、冷凍装置1の効率を高める。
The
また、中間圧冷媒配管の合流部分15bには、中間インジェクション配管12より、中間圧の冷媒がインジェクションされる。本実施形態においては、中間インジェクション配管12の配管152への合流部分15bは、インタークーラ26の下流側に配置される。中間インジェクションでインジェクションされる冷媒は、配管152を流れる冷媒よりも温度が低い。したがって、中間インジェクションは、配管152を流れる冷媒の温度を低下させ、冷凍装置1の効率を向上させる。
Further, the intermediate pressure refrigerant is injected into the merging
本実施形態の多段圧縮システム20は、さらに、低段圧縮機の過剰の油を排出する油排出管32を備えている。油排出管32は、低段圧縮機21と、中間圧の配管153を接続する。油排出管32は、低段圧縮機の油溜まりに溜まった過剰の油のみならず油溜まりに溜まった過剰の冷媒も排出する。油排出管32の中間圧冷媒配管153との接続部分は、中間インジェクション通路の合流部分15bよりも下流で、かつ、第2アキュムレータ24の吸入部分よりも上流である。
The
配管153により第2アキュムレータ24に送られた冷媒は、吸入管16より、高段圧縮機23に導入される。冷媒は、高段圧縮機23において、圧縮されて、高圧となり、吐出管17に吐出される。
The refrigerant sent to the
吐出管17に吐出された冷媒は、油分離器25に流れる。油分離器25は、冷媒と油を分離する。分離された油は、油戻し管31を経由して、低段圧縮機21に戻される。
The refrigerant discharged to the
本実施形態の多段圧縮システム20は、さらに、高段圧縮機の過剰の油を排出する油排出管33を備えている。油排出管33は、高段圧縮機23と、高段圧縮機23の吐出管17とを接続する。
The
油戻し管31の途中には、減圧器31aが配置されている。減圧器31aは、油分離器25より排出された高圧の油の減圧をするためのものである。減圧器31aは、具体的には、たとえば、キャピラリーチューブが用いられる。
A
油戻し管31の途中には、オイルクーラ27が配置されている。オイルクーラ27は、油戻し管31を流れる油を、たとえば、室外の空気で冷却する熱交換器である。オイルクーラ27は、油分離器25より排出された高温の油を冷却するためのものである。オイルクーラ27は、たとえば、熱源側熱交換器2の近傍に配置し、共通のファンで空気と熱交換しても良い。
An
なお、本実施形態の油(冷凍機油)は、CO2冷媒で用いられる冷凍機油であれば、特に限定されないが、CO2冷媒と非相溶の油が特に適している。冷凍機油の例としては、PAG(ポリアルキレングリコール類)、POE(ポリオールエステル類)などがある。 Incidentally, the oil of the present embodiment (the refrigerating machine oil), if the refrigerating machine oil used in the CO 2 refrigerant is not particularly limited, CO 2 refrigerant and incompatible oils are particularly suitable. Examples of refrigerating machine oil include PAG (polyalkylene glycols) and POE (polyol esters).
なお、本実施形態の冷凍装置1は2台の圧縮機で二段の圧縮を行っている。3台以上の圧縮機を用いて、二段以上の圧縮を行ってもよい。また、三段以上の圧縮を行っても良い。 The refrigeration system 1 of this embodiment performs two-stage compression with two compressors. Two or more stages of compression may be performed using three or more compressors. Moreover, you may perform compression of three steps or more.
なお、本実施形態においては、油戻し管31は、油分離器25からの油を低段圧縮機21に戻している。油戻し管31は、高段圧縮機23から排出された油を直接低段圧縮機21に戻してもよい。
In the present embodiment, the
(2)圧縮機と圧縮機に接続される配管、装置の構成
本実施形態の低段圧縮機21、高段圧縮機23は、ともに、2シリンダタイプ、かつ、揺動式のロータリー圧縮機である。圧縮機21、23はほとんど同一の構成なので、ここでは、低段圧縮機21を用いて、詳細に説明する。
(2) Configuration of compressor, piping connected to the compressor, and device The low-
図2は、低段圧縮機21の縦断面図、図3〜5は、図2のそれぞれAA〜CCの位置での水平断面図である。ただし、図4のBB断面図において、モータ40の部品は記載されていない。
2 is a vertical sectional view of the low-
低段圧縮機21は、容器30と、圧縮部50と、モータ40と、クランクシャフト60と、ターミナル35と、を有している。
The low-
(2−1)容器30
容器30は、モータ40の回転軸RAを中心軸として、略円筒状の形状である。容器の内部は機密性が保たれており、運転時に、低段圧縮機21においては中間圧、高段圧縮機23においては高圧の圧力が保持される。容器30の内部の下部は、油(潤滑油)を貯留するための油溜まり(図示せず)となっている。
(2-1)
The
容器30は、内部に、モータ40と、クランクシャフト60と、圧縮部50とを収容している。容器30の上部には、ターミナル35が配置されている。また、容器30には、冷媒の吸入管14a、14bおよび吐出管15aと、油戻し管31と、油排出管32とが接続されている。
The
(2−2)モータ40
モータ40は、ブラシレスDCモータである。モータ40は、クランクシャフト60を、回転軸RAを中心に回転する動力を発生する。モータ40は、容器30の内部の空間内で、上部の空間の下、圧縮部50の上に配置されている。モータ40は、ステータ41およびロータ42を有する。ステータ41は、容器30の内壁に固定されている。ロータ42は、ステータ41と磁気的な相互作用をすることによって回転する。
(2-2)
The
ステータ41は、ステータコア46と、インシュレータ47とを有する。ステータコア46は、鋼製である。インシュレータ47は、樹脂製である。インシュレータ47は、ステータコア46の上下に配置され、巻線が巻かれている。
The
(2−3)クランクシャフト60
クランクシャフト60は、モータ40の動力を圧縮部50に伝達する。クランクシャフト60は、主軸部61、第1偏心部62a、第2偏心部62bを有する。
(2-3)
The
主軸部61は、回転軸RAと同心である部位である。主軸部61は、ロータ42に固定されている。
The
第1偏心部62aおよび第2偏心部62bは、回転軸RAに対して偏心している。第1偏心部62aの形状および第2偏心部62bの形状は、回転軸RAを基準として互いに対称である。
The first
クランクシャフト60の下端には、オイルチューブ69が設けられている。オイルチューブ69は、油溜まりから油(潤滑油)をくみ上げる。くみ上げられた潤滑油は、クランクシャフト60の内部の油通路を上昇し、圧縮部50の摺動箇所に供給される。
An
(2−4)圧縮部50
圧縮部50は、2シリンダ型の圧縮機構である。圧縮部50は、第1シリンダ51、第1ピストン56、第2シリンダ52、第2ピストン66、フロントヘッド53、ミドルプレート54、リアヘッド55、フロントマフラ58a、58bを有する。
(2-4)
The
圧縮部50には、第1圧縮室71、第2圧縮室72が形成されている。第1、第2圧縮室は、冷媒が供給され、圧縮される空間である。
A
なお、第1実施形態の多段圧縮システム20においては、圧縮機21、23はともに2シリンダタイプの圧縮機である。両方ともあるいは一方の圧縮機は、1シリンダタイプの圧縮機であってもよい。
In the
(2−4−1)第1圧縮室71と、第1圧縮室71で圧縮される冷媒の流れ
第1圧縮室71は、図2または5に示すように、第1シリンダ51と、第1ピストン56と、フロントヘッド53と、ミドルプレート54とによって囲まれた空間である。
(2-4-1)
第1シリンダ51には、図5に示すように、吸入孔14e、吐出凹部59、ブッシュ収容穴57a、ブレード移動穴57bが設けられている。第1シリンダ51は、クランクシャフト60の主軸61および第1偏心部62aと、第1ピストン56とを収容する。吸入孔14eは、第1圧縮室71と吸入管14aの内部とを連通させる。ブッシュ収容穴57aには、1対のブッシュ56cが収容される。
As shown in FIG. 5, the
第1ピストン56は、円環部56aとブレード56bを有する。円環部56aにはクランクシャフト60の第1偏心部62aが嵌め込まれる。ブレード56bは、1対のブッシュ56cに挟まれている。第1ピストン56は、第1圧縮室71を2つに分割する。1つは、吸入孔14eに連通する低圧室71aである。もう1つは、吐出凹部59に連通する高圧室71bである。図5において、円環部56aは時計回りに公転し、高圧室71bの容積は小さくなり、高圧室71bの冷媒は圧縮される。円環部56aの公転に際し、ブレード56bの先端は、ブレード移動穴57bの側とブッシュ収容穴57aの側を往復する。
The
フロントヘッド53は、図2に示すように、環状部材53aによって、容器30の内側に固定されている。
As shown in FIG. 2, the
フロントヘッド53には、フロントマフラ58a、58bが固定されている。フロントマフラは、冷媒が吐出される際の騒音を低減する。
第1圧縮室71で圧縮された冷媒は、吐出凹部59を経由して、フロントマフラ58aとフロントヘッド53との間の第1フロントマフラ空間58eに吐き出される。冷媒は、さらに、2つのフロントマフラ58a、58bの間の第2フロントマフラ空間58fに移動した後で、フロントマフラ58bに設けられた吐出穴58c、58d(図4参照)より、モータ40の下の空間に吹出される。
The refrigerant compressed in the
圧縮され、フロントマフラ58aの吐出穴58c、58dより吹出された冷媒は、モータ40の隙間より、容器30の上部空間に移動し、吐出管15aより吹出され、高段圧縮機23へと向かう。
The refrigerant that has been compressed and blown from the discharge holes 58c and 58d of the
(2−4−2)第2圧縮室72と、第2圧縮室72で圧縮される冷媒の流れ
第2圧縮室72は、第2シリンダ52と、第2ピストン66と、リアヘッド55と、ミドルプレート54とによって囲まれた空間である。
(2-4-2)
第2圧縮室72にて圧縮される冷媒の流れも、ほぼ第1圧縮室71にて圧縮される冷媒の流れと同様なので、詳細な説明は省略する。ただし、第2圧縮室72で圧縮された冷媒の場合は、いったん、リアヘッド55に設けられたリアマフラ空間55aに送られた後で、さらに、フロントマフラ58a、58bによるフロントマフラ空間58e、58fに送られるところが、異なる。
Since the flow of the refrigerant compressed in the
なお、第1実施形態の多段圧縮システム20においては、圧縮機21のロータリー式圧縮部は、円環部56aとブレード56bとが一体となった、第1ピストン56を用いている。ロータリー式圧縮部は、ブレードの代わりにベーンを用い、ベーンとピストンが別体となったものを用いてもよい。
In the
(2−5)圧縮機と、油戻し管31と油排出管32の接続位置について
油戻し管31は、図2に示すように、モータ40の下で、圧縮部50の上の空間に、内部流路が連通するように、容器30に接続されている。油戻し管31から、容器30の内部に吹出された油は、モータ40のインシュレータ47に衝突した後で、フロントマフラ58bや、フロントヘッド53を固定する環状部材53aの上に落ち、さらに、容器30内部下部の油溜まりに合流する。
(2-5) Compressor and Connection Position of
油戻し管31を、第2圧縮室72よりも上の空間に接続するのが好ましい。油戻し管31を第2圧縮室72よりも下の空間に接続すると、油溜まりの油面よりも下になる可能性が高くなり、そうなると、フォーミングを生じるので好ましくない。
The
また、油戻し管31は、容器30のより上部に接続しても良い。たとえば、モータ40のステータ41のコアカットの部分に接続されていても良い。ただし、油溜まりになるべく近い低部に接続される方が、より早く、摺動部(圧縮室71、72付近)に油を供給することにつながり、好ましい。
The
また、油戻し管31の内径は、たとえば、10mm以上12mm以下である。
The inner diameter of the
油排出管32は、図2に示すように、モータ40の下で、圧縮部50の上の空間に、内部流路が連通するように、容器30に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
油排出管32の容器30への接続位置が圧縮室72よりも低くなると、油が過剰に油溜まりより失われるおそれがある。また、モータ40よりも高い位置になると、吐出管15aと差が小さくなり、油排出管32を別途設ける意義が損なわれる。
If the connection position of the
また、本実施形態では、図2に示すように、油排出管32の容器30への取り付け高さ位置は、油戻し管31の容器30への取り付け高さ位置と同等である。これによって、油溜まりの油面の高さ調整が容易になる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the mounting height position of the
また、図4に示すように、油排出管32の平面的な容器30への取り付け位置は、モータ40の回転軸RAに対して、フロントマフラ58bの吐出穴58c、58dの反対の位置である。ここで、反対の位置とは、油排出管32の接続位置から回転軸RAに対して左右に90°ずつの合計180°以外の180°の範囲との意味である。なお、図4では、吐出穴58cの一部が反対の位置ではないが、ここでは、吐出穴58c、58dの面積の半分以上が反対側との意味である。
Further, as shown in FIG. 4, the
本実施形態では、油排出管32の容器30への接続位置が、フロントマフラ58bの吐出穴58c、58dの位置から離れているので、フロントマフラ58bの吐出穴58c、58dから吐出した冷媒を、直接油排出管32によって、低段圧縮機21より排出するのを低減できる。
In this embodiment, since the connection position of the
油排出管32の内径は、油戻し管31の内径と同等である。吐出管15aの内径よりも細いものを用いる。より具体的には、油排出管32の内径は、たとえば、10mm以上12mm以下である。
The inner diameter of the
また、図5に示すように、油排出管32と油戻し管31の平面的な位置関係を見れば、油排出管32の容器30への接続位置は、油戻し管31の容器30への接続位置から、モータ40の回転方向(図5の矢印の方向)に90°以上離れた位置である。好ましくは、180°以上はなれた位置である。本実施形態では、この角度は、θであらわされている。シータは、270°以上である。また、θは、330°以下にはすべきである。
Further, as shown in FIG. 5, when the planar positional relationship between the
本実施形態では、油排出管32と油戻し管31の位置が十分離されているため、油戻し管31で低段圧縮機21の容器30内に導入した油がそのまま油排出管32により、容器30外に排出されるのを低減し、低段圧縮機21の均油を容易に実現することができる。
In the present embodiment, since the positions of the
なお、第1実施形態の多段圧縮システム20においては、油戻し管31の容器30への接続位置の高さは、油排出管32の容器30への接続位置の高さと同等であった。油戻し管31の容器30への接続位置の高さは、油排出管32の容器30への接続位置の高さよりも高くてもよい。
In the
(2−6)アキュムレータ22
本実施形態の多段圧縮システム20においては、低段圧縮機21の上流に第1アキュムレータ22が、高段圧縮機23の上流に第2アキュムレータ24が配置されている。アキュムレータ22、24は、流れてきた冷媒を一度蓄えて、液冷媒が圧縮機に流れるのを防止し、圧縮機の液圧縮を防止する。第1アキュムレータ22と第2アキュムレータ24の構成はほとんど同じなので、第1アキュムレータ22について、図2を用いて説明する。
(2-6)
In the
蒸発器で加熱された低圧のガス冷媒が、四方切換弁5を経由して、冷媒配管13を流れ、アキュムレータ22に導入される。ガス冷媒は、圧縮機21の吸入管14a、14bより、第1、第2圧縮室71、72に導入される。アキュムレータの内部下方には、液冷媒、油が溜まる。吸入管14a、14bには、アキュムレータ内部の下方において、小さな穴14c、14dが形成されている。穴14c、14dの径は、たとえば、1mm〜2mmである。油は、液冷媒とともに、少量ずつ穴14c、14dを経由して、ガス冷媒に合流して、圧縮室へ送られる。
The low-pressure gas refrigerant heated by the evaporator flows through the
(3)特徴
(3−1)
本実施形態の多段圧縮システム20は、低段圧縮機21と、高段圧縮機23と、中間圧冷媒配管151〜153、16と、圧力低下要素と、油排出管32とを有するシステムである。中間圧冷媒配管151〜153、16は、低段圧縮機21で圧縮され、吐出された冷媒を、高段圧縮機23の吸入部分に導入する。圧力低下要素は、冷媒配管151〜153の途中に配置されている。圧力低下要素は、中間圧冷媒配管を流れる冷媒の圧力を低下させる。油排出管32は、低段圧縮機21の過剰の油または液冷媒を排出する。油排出管32は、低段圧縮機21と、圧力低下要素よりも下流側の中間圧冷媒配管153と、を接続する。
(3) Features (3-1)
The
本実施形態においては、圧力低下要素は、インタークーラ26、または、中間インジェクション通路の合流部分15b、またはその両方である。インタークーラ26は、冷媒自体の温度と圧力を低下させる。中間インジェクション通路の合流部分15bにおいては、中間インジェクション配管12を流れる比較的低温、低圧の冷媒が、中間圧冷媒配管152を流れる冷媒に合流するため、中間圧冷媒配管152を流れる冷媒の圧力が低下する。
In the present embodiment, the pressure reducing element is the
本実施形態の多段圧縮システム20は、中間圧冷媒配管の途中の、圧力低下要素よりも下流部分に、油排出管32が接続されている。中間圧冷媒配管153内の圧力は、圧力低下要素により低下しているために、低段圧縮機内との圧力差は大きくなり、多くの冷媒または油が迅速に油排出管32より排出される。これによって、低段圧縮機の油量を、適切に制御できる。
In the
(3−2)
本実施形態の多段圧縮システム20においては、油排出管32は、圧縮室72よりも上、モータ40よりも下の前記容器30に接続されている。なお、本実施形態においては、低段圧縮機21は2シリンダタイプの圧縮機であり、圧縮室は、第1圧縮室71と第2圧縮室72の2つがある。このような場合に圧縮室と言う場合には、第2圧縮室72を指すこととする。
(3-2)
In the
本実施形態の多段圧縮システム20は、油排出管32が、容器30の圧縮室72より上、モータ40より下の位置に接続されているため、低段圧縮機21の過剰の油を過不足なく、低段圧縮機から排出することができる。このため、低段圧縮機の油量の制御をより迅速に行うことができる。
In the
(3−3)
本実施形態の多段圧縮システム20は、冷媒は、二酸化炭素を主とする冷媒であり、油は、二酸化炭素と非相溶の油である。二酸化炭素と非相溶の油の例としては、PAG(ポリアルキレングリコール類)、POE(ポリオールエステル類)である。
(3-3)
In the
このような非相溶な油と、二酸化炭素冷媒との混合液では、冷凍装置1を通常の温度条件(−20℃以上)で運転するとき、比重の関係で、油が下で、冷媒が上になる。 With such a mixed liquid of incompatible oil and a carbon dioxide refrigerant, when the refrigeration system 1 is operated under normal temperature conditions (-20°C or higher), the oil is below and the refrigerant is below due to the specific gravity. Be on top.
そうすると、低段圧縮機21の油溜まりにおいて、液冷媒が上方に集まりやすく、油排出管32での余分な液冷媒の排出が容易になる。
Then, in the oil sump of the low-
(3−4)
本実施形態の多段圧縮システム20は、さらに、油戻し管31を有している。油戻し管31は、高段圧縮機23で排出された油を、低段圧縮機21に戻す。
(3-4)
The
本実施形態の多段圧縮システム20は、油排出管32と油戻し管31とを両方とも有しているため、低段圧縮機21の油量の制御を円滑に行うことができる。
Since the
(4)変形例
(4−1)変形例1A
第1実施形態の多段圧縮システム20は、低段圧縮機21の吐出管15aに繋がる中間圧冷媒配管151〜153の上流側にインタークーラ26、下流側に中間インジェクション通路の合流部分15bを備えていた。変形例1Aの多段圧縮システム20においては、中間圧冷媒配管にインタークーラ26を備えているのみで、中間インジェクション通路の合流部分15bは備えていない。変形例1Aは、エコノマイザ熱交換器7を備えていない。その他の構成は、第1実施形態と同様である。油排出管32は、第1実施形態と同様に、中間圧冷媒配管の間のインタークーラ26の下流に接続されている。
(4) Modified Example (4-1) Modified Example 1A
The
また、変形例1Aとは逆に、多段圧縮システム20は、中間圧冷媒配管に中間インジェクション通路の合流部分15bを備えているのみで、インタークーラ26は備えていない場合も本開示は有効である。
Further, contrary to Modification Example 1A, the present disclosure is effective even when the
(4−2)変形例1B
第1実施形態の多段圧縮システム20は中間インジェクション配管の上流部分に、レシーバ6およびエコノマイザ熱交換器7を配していた。変形例1Bの多段圧縮システム20においては、中間インジェクション配管12の上流部分に、レシーバ6を備えているのみで、エコノマイザ熱交換器7は備えていない。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
(4-2) Modification 1B
In the
変形例1Bの多段圧縮システム20も、第1実施形態の多段圧縮システム20と同様の特徴(3−1)〜(3−4)を有する。
The
また、変形例1Bとは逆に、多段圧縮システム20は、中間インジェクション配管12の上流部分に、エコノマイザ熱交換器7を備えているのみで、レシーバ6は備えていない場合も本開示は有効である。
Further, contrary to Modification Example 1B, the present disclosure is effective even when the
(4−3)変形例1C
第1実施形態の多段圧縮システム20は、低段圧縮機21の吐出管15aに繋がる中間圧冷媒配管151〜153の上流側にインタークーラ26、下流側に中間インジェクション通路の合流部分15bを備えていた。変形例1Eの多段圧縮システム20は、図6に示すように、中間圧冷媒配管154〜156の上流側に中間インジェクション通路の合流部分15b、下流側にインタークーラ26を備えている。油排出管32は、中間圧冷媒配管156上の中間インジェクション通路の合流部分15bの下流に接続されている。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
(4-3) Modification 1C
The
変形例1Cの多段圧縮システム20も、第1実施形態の多段圧縮システム20と同様の特徴(3−1)〜(3−4)を有する。
The
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 While the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure described in the claims. ..
1 冷凍装置
2 熱源側熱交換器
3 ブリッジ回路
4 利用側熱交換器
5 四方切換弁
6 レシーバ
7 エコノマイザ熱交換器
8、9 膨張機構
12 中間インジェクション配管
151〜156、16 中間圧冷媒配管
15b 中間インジェクション通路の合流部分
20 多段圧縮システム
21 低段圧縮機
22 第1アキュムレータ
23 高段圧縮機
24 第2アキュムレータ
25 油分離器
26 インタークーラ
30 容器
31 油戻し管
31a 減圧器
32 油排出管
40 モータ
50 圧縮部
71 第1圧縮室
72 第2圧縮室
58a、58b マフラ
58c、58d 吐出穴
1 Refrigerator 2 Heat source
Claims (6)
前記冷媒を圧縮する低段圧縮機(21)と、
前記低段圧縮機で圧縮された前記冷媒をさらに圧縮する高段圧縮機(23)と、
前記低段圧縮機で圧縮され、吐出された冷媒を、前記高段圧縮機の吸入部分に導入する冷媒配管(151〜156、16)と、
前記冷媒配管の途中に配置された圧力低下要素(26、15b)と、
前記低段圧縮機の油を排出する油排出管であって、前記低段圧縮機と、前記圧力低下要素よりも下流側の前記冷媒配管と、を接続する油排出管(32)と、
を備えた、
多段圧縮システム。 A multi-stage compression system (20) utilizing refrigerant and oil,
A low-stage compressor (21) for compressing the refrigerant,
A high-stage compressor (23) for further compressing the refrigerant compressed by the low-stage compressor,
A refrigerant pipe (151 to 156, 16) for introducing the refrigerant compressed by the low-stage compressor and discharged to the suction part of the high-stage compressor;
A pressure reduction element (26, 15b) arranged in the middle of the refrigerant pipe,
An oil discharge pipe (32) for discharging the oil of the low-stage compressor, the oil discharge pipe (32) connecting the low-stage compressor and the refrigerant pipe downstream of the pressure reducing element;
With
Multi-stage compression system.
前記冷媒を圧縮する、ロータリー式の圧縮部(50)と、
前記圧縮部を駆動するモータであって、前記圧縮部よりも上に配置されるモータ(40)と、
前記圧縮部と前記モータを収容する容器(30)と、
を有し、
前記油排出管は、前記容器の前記モータより下かつ前記圧縮部よりも上に接続されている、
請求項1に記載の多段圧縮システム。 The low-stage compressor is
A rotary compression unit (50) for compressing the refrigerant,
A motor (40) for driving the compression unit, the motor (40) arranged above the compression unit;
A container (30) containing the compression unit and the motor,
Have
The oil discharge pipe is connected below the motor of the container and above the compressor.
The multi-stage compression system according to claim 1.
前記低段圧縮機で吐出された冷媒を、前記高段圧縮機に吸入する前に冷却するインタークーラ(26)である、
請求項1または2に記載の多段圧縮システム。 The pressure reducing element is
An intercooler (26) that cools the refrigerant discharged from the low-stage compressor before being sucked into the high-stage compressor.
The multi-stage compression system according to claim 1.
中間圧の前記冷媒を前記冷媒配管に注入する中間インジェクション通路の合流部分(15b)である、
請求項1または2に記載の多段圧縮システム。 The pressure reducing element is
A confluent portion (15b) of an intermediate injection passage for injecting the refrigerant at an intermediate pressure into the refrigerant pipe,
The multi-stage compression system according to claim 1.
前記低段圧縮機で吐出された冷媒を、前記高段圧縮機に吸入する前に冷却するインタークーラと、
中間圧の前記冷媒を前記冷媒配管に注入する中間インジェクション通路の合流部分とである、
請求項1または2に記載の多段圧縮システム。 The pressure reducing element is
An intercooler that cools the refrigerant discharged from the low-stage compressor before being sucked into the high-stage compressor,
It is a merging portion of an intermediate injection passage for injecting the refrigerant at an intermediate pressure into the refrigerant pipe,
The multi-stage compression system according to claim 1.
前記油は、二酸化炭素と非相溶な冷媒である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の多段圧縮システム。 The refrigerant is a refrigerant containing carbon dioxide as a main component,
The oil is a refrigerant that is incompatible with carbon dioxide,
The multi-stage compression system according to claim 1.
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---|---|---|---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04371759A (en) * | 1991-06-21 | 1992-12-24 | Hitachi Ltd | Freezing cycle of two-stage compression and two-stage expansion |
JP2008261227A (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Daikin Ind Ltd | Compression device |
JP2013181736A (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Daikin Industries Ltd | Refrigerating apparatus for container |
-
2018
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04371759A (en) * | 1991-06-21 | 1992-12-24 | Hitachi Ltd | Freezing cycle of two-stage compression and two-stage expansion |
JP2008261227A (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Daikin Ind Ltd | Compression device |
JP2013181736A (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Daikin Industries Ltd | Refrigerating apparatus for container |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024014030A1 (en) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | 三菱重工業株式会社 | Compressor unit and refrigeration system |
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