JP2020186705A - Speed type compressor, refrigeration cycle device, and operation method of speed type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、速度型圧縮機、冷凍サイクル装置及び速度型圧縮機の運転方法に関する。 The present disclosure relates to a speed type compressor, a refrigeration cycle device, and a method of operating the speed type compressor.
従来の冷凍サイクル装置として、2段の圧縮機を備え、1段目の圧縮機から吐出された気相冷媒が2段目の圧縮機に吸入される前に冷却されるように構成された冷凍サイクル装置が知られている。 As a conventional refrigeration cycle device, a two-stage compressor is provided, and the gas phase refrigerant discharged from the first-stage compressor is cooled before being sucked into the second-stage compressor. Cycle devices are known.
図6に示すように、特許文献1に記載された空気調和装置500は、蒸発器510、遠心圧縮機531、蒸気冷却器533、ルーツ式圧縮機532及び凝縮器520を備えている。遠心圧縮機531が前段に設けられ、ルーツ式圧縮機532が後段に設けられている。蒸発器510は、飽和状態の気相冷媒を生成する。気相冷媒は、遠心圧縮機531に吸入され、圧縮される。遠心圧縮機531で圧縮された気相冷媒がルーツ式圧縮機532でさらに圧縮される。遠心圧縮機531とルーツ式圧縮機532との間に配置された蒸気冷却器533において、気相冷媒が冷却される。
As shown in FIG. 6, the
蒸気冷却器533は、遠心圧縮機531とルーツ式圧縮機532との間に設けられている。蒸気冷却器533において、気相冷媒に対して水が直接噴霧される。あるいは、蒸気冷却器533において、空気などの冷却媒体と気相冷媒との間で間接的に熱交換が行われる。
The
圧縮機では、軸受によって回転体が支持されることがある。特許文献1では、軸受による回転体の支持については、検討されていない。 In compressors, bearings may support the rotating body. Patent Document 1 does not study the support of a rotating body by bearings.
本開示は、
回転軸及びインペラを含む回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受と前記回転軸との間に位置し、液相冷媒が供給される軸受潤滑流路と、
前記軸受潤滑流路と連通し、前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、前記液相冷媒が導入される流入口を有する主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く流路であって、前記冷媒流路に前記液相冷媒を流出させる第1ノズルが設けられた噴射流路と、を備え、
前記流入口と前記第1ノズルとの間で前記液相冷媒が経由する第1絞り流路が設けられた、速度型圧縮機を提供する。
This disclosure is
A rotating body including a rotating shaft and an impeller,
A refrigerant flow path located around the rotating body and through which a vapor phase refrigerant flows,
A plain bearing that rotatably supports the rotating body,
A bearing lubrication flow path located between the plain bearing and the rotating shaft and to which a liquid phase refrigerant is supplied,
A main flow path that communicates with the bearing lubrication flow path, extends in the axial direction of the rotating body inside the rotating body, and has an inflow port into which the liquid phase refrigerant is introduced.
A flow path that is located inside the rotating body, branches from the main flow path, extends from the main flow path to the refrigerant flow path, and guides the liquid phase refrigerant from the main flow path to the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is provided with an injection flow path provided with a first nozzle for flowing out the liquid phase refrigerant.
Provided is a speed type compressor in which a first throttle flow path through which the liquid phase refrigerant passes is provided between the inflow port and the first nozzle.
本開示によれば、すべり軸受において液相冷媒が不足し難い。これにより、すべり軸受の焼き付きを回避できる。このため、本開示に係る技術は、回転体を軸受で支持することに適している。 According to the present disclosure, it is difficult for the slide bearing to run out of liquid phase refrigerant. As a result, seizure of the slide bearing can be avoided. Therefore, the technique according to the present disclosure is suitable for supporting a rotating body with bearings.
(本開示の基礎となった知見)
特許文献1に記載された空気調和装置によれば、蒸気冷却器533において、ルーツ式圧縮機532に吸入される冷媒の過熱度が低減されうる。しかし、遠心圧縮機531の圧縮過程で発生する過熱度、及び、ルーツ式圧縮機532の圧縮過程で発生する過熱度を圧縮過程において取り除くことができない。冷媒の過熱度が増加すると冷媒のエンタルピーも上昇する。
(Findings underlying this disclosure)
According to the air conditioner described in Patent Document 1, in the
圧縮機における理想的な圧縮過程は、完全に断熱された等エントロピー線に沿っている。冷媒のp−h線図において、冷媒のエンタルピーが増えるにつれて、等エントロピー線の傾きが緩やかになり、より大きい圧縮動力が要求される。冷媒の過熱度が増加するにつれて、単位質量の冷媒の圧力を所定圧力まで上げるために、より大きい圧縮動力が必要とされる。言い換えれば、圧縮機の負荷が増加し、圧縮機の消費電力が増加する。 The ideal compression process in a compressor is along a completely insulated isentropic line. In the mph diagram of the refrigerant, as the enthalpy of the refrigerant increases, the slope of the isentropic line becomes gentler, and a larger compression power is required. As the degree of superheat of the refrigerant increases, a larger compression power is required to raise the pressure of the unit mass of the refrigerant to a predetermined pressure. In other words, the load on the compressor increases and the power consumption of the compressor increases.
また、圧縮機では、軸受によって回転体が支持されることがある。 Further, in a compressor, a rotating body may be supported by bearings.
そこで、本発明者らは、圧縮機の圧縮過程において気相冷媒を圧縮し、その気相冷媒をノズルから流出する液相冷媒で冷却することを考えた。さらに、本発明者らは、液相冷媒を回転体をすべり軸受で支持する際の潤滑剤としても用いることを考えた。そのようにする場合、液相冷媒は、気相冷媒と軸受の両方に供給される。このため、ノズルの取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じると、気相冷媒へと大量の液相冷媒が流れ、反対に、すべり軸受において液相冷媒が不足するおそれがある。すべり軸受における液相冷媒の不足は、すべり軸受の焼き付きの原因となりうる。 Therefore, the present inventors have considered compressing the vapor-phase refrigerant in the compression process of the compressor and cooling the vapor-phase refrigerant with the liquid-phase refrigerant flowing out of the nozzle. Furthermore, the present inventors have considered using the liquid-phase refrigerant as a lubricant when supporting a rotating body with a slide bearing. In doing so, the liquid phase refrigerant is supplied to both the gas phase refrigerant and the bearings. Therefore, if the nozzle mounting state is defective, dropped, or damaged, a large amount of the liquid phase refrigerant may flow into the gas phase refrigerant, and conversely, the liquid phase refrigerant may be insufficient in the slide bearing. Insufficient liquid phase refrigerant in plain bearings can cause seizure in plain bearings.
本開示は、すべり軸受において液相冷媒が不足してすべり軸受が焼き付くことを防止することに適した技術を提供する。 The present disclosure provides a technique suitable for preventing the slide bearing from seizing due to a shortage of liquid phase refrigerant in the slide bearing.
(本開示に係る一態様の概要)
本開示の第1態様に係る速度型圧縮機は、
回転軸及びインペラを含む回転体と、
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受と前記回転軸との間に位置し、液相冷媒が供給される軸受潤滑流路と、
前記軸受潤滑流路と連通し、前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、前記液相冷媒が導入される流入口を有する主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く流路であって、前記冷媒流路に前記液相冷媒を流出させる第1ノズルが設けられた噴射流路と、を備え、
前記流入口と前記第1ノズルとの間で前記液相冷媒が経由する第1絞り流路が設けられている。
(Summary of one aspect relating to this disclosure)
The speed compressor according to the first aspect of the present disclosure is
A rotating body including a rotating shaft and an impeller,
A refrigerant flow path located around the rotating body and through which a vapor phase refrigerant flows,
A plain bearing that rotatably supports the rotating body,
A bearing lubrication flow path located between the plain bearing and the rotating shaft and to which a liquid phase refrigerant is supplied,
A main flow path that communicates with the bearing lubrication flow path, extends in the axial direction of the rotating body inside the rotating body, and has an inflow port into which the liquid phase refrigerant is introduced.
A flow path that is located inside the rotating body, branches from the main flow path, extends from the main flow path to the refrigerant flow path, and guides the liquid phase refrigerant from the main flow path to the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is provided with an injection flow path provided with a first nozzle for flowing out the liquid phase refrigerant.
A first throttle flow path through which the liquid phase refrigerant passes is provided between the inflow port and the first nozzle.
第1態様では、主流路の流入口と第1ノズルの間に第1絞り流路が設けられている。このため、第1ノズルの取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じたとしても、噴射流路を大量の液相冷媒が流れるという事態を回避し易い。このため、すべり軸受において液相冷媒が不足してすべり軸受が焼き付くことを防止できる。 In the first aspect, the first throttle flow path is provided between the inflow port of the main flow path and the first nozzle. Therefore, it is easy to avoid a situation in which a large amount of liquid-phase refrigerant flows through the injection flow path even if a defect, dropout, or damage occurs in the mounting state of the first nozzle. Therefore, it is possible to prevent the slide bearing from seizing due to a shortage of the liquid phase refrigerant in the slide bearing.
本開示の第2態様において、例えば、第1態様に係る速度型圧縮機では、
前記第1ノズルは、ねじ止めにより前記噴射流路に設けられていてもよい。
In the second aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to the first aspect,
The first nozzle may be provided in the injection flow path by screwing.
第2態様は、第1ノズルを強固に固定することに適している。 The second aspect is suitable for firmly fixing the first nozzle.
本開示の第3態様において、例えば、第1又は第2態様に係る速度型圧縮機では、
前記第1絞り流路から流れた前記液相冷媒を前記冷媒流路に流出させるノズルの数は、N個であってもよく、
前記第1絞り流路の断面積は、前記N個のノズルの特定断面積以上であってもよい。
ここで、前記N個のノズルは、前記第1ノズルを含む。Nは、1以上の自然数である。N=1の場合、前記特定断面積は、前記第1ノズルの最小流路の断面積である。N≧2の場合、前記特定断面積は、前記N個のノズルの最小流路の断面積の総和である。
In the third aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to the first or second aspect,
The number of nozzles for discharging the liquid phase refrigerant flowing from the first throttle flow path to the refrigerant flow path may be N.
The cross-sectional area of the first throttle flow path may be equal to or larger than the specific cross-sectional area of the N nozzles.
Here, the N nozzles include the first nozzle. N is a natural number of 1 or more. When N = 1, the specific cross-sectional area is the cross-sectional area of the minimum flow path of the first nozzle. When N ≧ 2, the specific cross-sectional area is the sum of the cross-sectional areas of the minimum flow paths of the N nozzles.
第3態様は、キャビテーションによりノズルに十分な液相冷媒が流れなくなる事態を回避することに適している。 The third aspect is suitable for avoiding a situation in which sufficient liquid phase refrigerant does not flow to the nozzle due to cavitation.
本開示の第4態様において、例えば、第1から第3態様のいずれか1つに係る速度型圧縮機では、
前記絞り流路は、前記主流路に設けられていてもよい。
In the fourth aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to any one of the first to third aspects,
The throttle flow path may be provided in the main flow path.
第4態様によれば、回転体の中心軸上又は中心軸に近い位置に、絞り流路を設けることができる。このことは、回転体の周方向の質量分布を均等にし、回転体の振動を抑える観点から有利である。 According to the fourth aspect, the throttle flow path can be provided on the central axis of the rotating body or at a position close to the central axis. This is advantageous from the viewpoint of equalizing the mass distribution in the circumferential direction of the rotating body and suppressing the vibration of the rotating body.
本開示の第5態様において、例えば、第1から第4態様のいずれか1つに係る速度型圧縮機では、
前記第1ノズルは、前記液相冷媒を前記冷媒流路に噴霧してもよい。
In the fifth aspect of the present disclosure, for example, in the speed type compressor according to any one of the first to fourth aspects,
The first nozzle may spray the liquid phase refrigerant into the refrigerant flow path.
第5態様によれば、微粒化された液相冷媒を冷媒流路に流出させることができる。このようにすれば、液相冷媒と気相冷媒との間の熱交換が促進され易い。 According to the fifth aspect, the atomized liquid phase refrigerant can flow out to the refrigerant flow path. In this way, heat exchange between the liquid phase refrigerant and the gas phase refrigerant is likely to be promoted.
本開示の第6態様に係る冷凍サイクル装置は、
蒸発器と、
第1から第5態様のいずれか1つの速度型圧縮機と、
凝縮器と、
を備えている。
The refrigeration cycle apparatus according to the sixth aspect of the present disclosure is
Evaporator and
A speed compressor according to any one of the first to fifth aspects, and
Condenser and
Is equipped with.
第6態様によれば、第1態様と同じ効果が得られる。 According to the sixth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
本開示の第7態様に係る速度型圧縮機の運転方法は、
回転体と、前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、を備えた速度型圧縮機の運転方法であって、
気相冷媒を圧縮過程に供給する第1供給を行うことと、
液相冷媒を前記すべり軸受に供給する第2供給を行うことと、
前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給する第3供給を行うことと、を含み、
前記第3供給は、
前記回転体の内部に前記液相冷媒を流入させることと、
前記回転体の内部に流入した前記液相冷媒の流量を絞ることと、
流量が絞られた前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に第1ノズルを介して供給することと、を含む。
The method of operating the speed compressor according to the seventh aspect of the present disclosure is as follows.
A method of operating a speed compressor including a rotating body and a slide bearing that rotatably supports the rotating body.
Performing the first supply to supply the gas phase refrigerant to the compression process,
Performing a second supply to supply the liquid phase refrigerant to the slide bearing, and
A third supply of the liquid phase refrigerant to the gas phase refrigerant in the compression process is included.
The third supply is
Inflowing the liquid phase refrigerant into the rotating body and
By reducing the flow rate of the liquid phase refrigerant that has flowed into the rotating body,
The liquid phase refrigerant having a reduced flow rate is supplied to the gas phase refrigerant in the compression process via the first nozzle.
第7態様では、回転体の内部に流入した液相冷媒は、流量が絞られた後に、第1ノズルを介して圧縮過程にある気相冷媒に供給される。このため、第1ノズルの取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じたとしても、噴射流路を大量の液相冷媒が流れるという事態を回避し易い。このため、すべり軸受において液相冷媒が不足してすべり軸受が焼き付くことを防止できる。 In the seventh aspect, the liquid phase refrigerant flowing into the inside of the rotating body is supplied to the gas phase refrigerant in the compression process via the first nozzle after the flow rate is throttled. Therefore, it is easy to avoid a situation in which a large amount of liquid-phase refrigerant flows through the injection flow path even if a defect, dropout, or damage occurs in the mounting state of the first nozzle. Therefore, it is possible to prevent the slide bearing from seizing due to a shortage of the liquid phase refrigerant in the slide bearing.
以下、本開示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開示が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to this embodiment.
(実施形態1)
図1は、本開示の実施形態1に係る冷凍サイクル装置の構成を示している。冷凍サイクル装置100は、蒸発器2、圧縮機3、凝縮器4及び冷媒供給路11を備えている。圧縮機3は、吸入配管6によって蒸発器2に接続され、吐出配管8によって凝縮器4に接続されている。詳細には、蒸発器2の出口と圧縮機3の吸入口とに吸入配管6が接続されている。圧縮機3の吐出口と凝縮器4の入口とに吐出配管8が接続されている。凝縮器4は、戻し経路9によって蒸発器2に接続されている。蒸発器2、圧縮機3及び凝縮器4がこの順番で環状に接続されて冷媒回路10が形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of the refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment of the present disclosure. The
蒸発器2において冷媒が蒸発し、気相冷媒が生成される。蒸発器2で生成された気相冷媒は、吸入配管6を通じて、圧縮機3に吸入されて圧縮される。圧縮された気相冷媒は、吐出配管8を通じて、凝縮器4に供給される。凝縮器4において気相冷媒が冷却されて液相冷媒が生成される。液相冷媒は、戻し経路9を通じて、凝縮器4から蒸発器2に送られる。気相冷媒は、冷媒蒸気とも称されうる。液相冷媒は、冷媒液とも称されうる。
The refrigerant evaporates in the
冷凍サイクル装置100の冷媒として、フロン系冷媒、低GWP(Global Warming Potential)冷媒及び自然冷媒を用いることができる。フロン系冷媒としては、HCFC(hydrochlorofluorocarbon)、HFC(hydrofluorocarbon)などが挙げられる。低GWP冷媒としては、HFO−1234yfなどが挙げられる。自然冷媒としては、CO2、水などが挙げられる。
As the refrigerant of the
冷凍サイクル装置100には、例えば、常温での飽和蒸気圧が負圧の物質を主成分として含む冷媒が充填されている。このような冷媒としては、水を主成分として含む冷媒が挙げられる。「主成分」とは、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。「常温」とは、日本工業規格JIS Z8703にあるように、20℃±15℃の温度範囲を意味する。負圧とは、絶対圧で大気圧よりも低い圧力を意味する。
The
冷媒として水を用いた場合、冷凍サイクルにおける圧力比が拡大し、冷媒の過熱度が過大になりがちである。本実施形態では、圧縮機3の内部の冷媒流路に向かって液相冷媒が流出し、圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。これにより、冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機3がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機3の消費電力を大幅に節約できる。
When water is used as the refrigerant, the pressure ratio in the refrigeration cycle increases, and the degree of superheat of the refrigerant tends to become excessive. In the present embodiment, the liquid phase refrigerant flows out toward the refrigerant flow path inside the
冷凍サイクル装置100は、さらに、吸熱回路12及び放熱回路14を備えている。
The
吸熱回路12は、蒸発器2で冷却された液相冷媒を使用するための回路であり、ポンプ、室内熱交換器などの必要な機器を有している。吸熱回路12の一部は蒸発器2の内部に位置している。蒸発器2の内部において、吸熱回路12の一部は、液相冷媒の液面よりも上に位置していてもよいし、液相冷媒の液面よりも下に位置していてもよい。吸熱回路12には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。
The
蒸発器2に貯留された液相冷媒は、吸熱回路12を構成する部材に接触する。これにより、液相冷媒と吸熱回路12の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、液相冷媒が蒸発する。吸熱回路12の内部の熱媒体は、液相冷媒の蒸発潜熱によって冷却される。吸熱回路12を構成する部材の典型例は、配管である。例えば、冷凍サイクル装置100が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、吸熱回路12の熱媒体によって室内の空気が冷却される。室内熱交換器は、例えば、フィンチューブ熱交換器である。
The liquid-phase refrigerant stored in the
放熱回路14は、凝縮器4の内部の冷媒から熱を奪うために使用される回路であり、ポンプ、冷却塔などの必要な機器を有している。放熱回路14の一部は凝縮器4の内部に位置している。詳細には、凝縮器4の内部において、放熱回路14の一部は、液相冷媒の液面よりも上に位置している。放熱回路14には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。冷凍サイクル装置100が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、凝縮器4は室外に配置され、放熱回路14の熱媒体によって凝縮器4の冷媒が冷却される。
The
圧縮機3から吐出された高温の気相冷媒は、凝縮器4の内部において、放熱回路14を構成する部材に接触する。これにより、気相冷媒と放熱回路14の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、気相冷媒が凝縮する。放熱回路14の内部の熱媒体は、気相冷媒の凝縮潜熱によって加熱される。放熱回路14を構成する部材の典型例は、配管である。気相冷媒によって加熱された熱媒体は、例えば、放熱回路14の冷却塔(図示せず)において外気又は冷却水によって冷却される。
The high-temperature vapor-phase refrigerant discharged from the
蒸発器2は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。蒸発器2は、液相冷媒を貯留するとともに、液相冷媒を内部で蒸発させる。蒸発器2の内部の液相冷媒は、蒸発器2の外部からもたらされた熱を吸収し、蒸発する。すなわち、吸熱回路12から熱を吸収することによって加熱された液相冷媒が蒸発器2の中で蒸発する。本実施形態において、蒸発器2に貯留された液相冷媒は、吸熱回路12を循環する熱媒体と間接的に接触する。つまり、蒸発器2に貯留された液相冷媒の一部は、吸熱回路12の熱媒体によって加熱され、飽和状態の液相冷媒を加熱するために使用される。蒸発器2に貯留された液相冷媒の温度、及び、蒸発器2で生成された気相冷媒の温度は、例えば5℃である。
The
本実施形態において、蒸発器2は、例えばシェルチューブ熱交換器のような間接接触型の熱交換器である。ただし、蒸発器2は、噴霧式又は充填材式の熱交換器のような直接接触型の熱交換器であってもよい。つまり、吸熱回路12に液相冷媒を循環させることによって、液相冷媒を加熱してもよい。さらに、吸熱回路12が省略されていてもよい。
In this embodiment, the
圧縮機3は、蒸発器2で生成された気相冷媒を吸入して圧縮する。圧縮機3は、速度型圧縮機(dynamic compressor)である。速度型圧縮機は、気相冷媒に運動量を与え、その後、減速させることによって気相冷媒の圧力を上昇させる圧縮機である。速度型圧縮機として、遠心圧縮機、斜流圧縮機、軸流圧縮機などが挙げられる。速度型圧縮機は、ターボ圧縮機とも呼ばれる。圧縮機3は、回転数を変化させるための可変速機構を備えていてもよい。可変速機構の例は、圧縮機3のモータを駆動するインバータである。圧縮機3の吐出口における冷媒の温度は、例えば100〜150℃の範囲にある。
The
凝縮器4は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。凝縮器4は、圧縮機3で圧縮された気相冷媒を凝縮させるとともに、気相冷媒を凝縮させることによって生じた液相冷媒を貯留する。本実施形態では、外部環境に熱を放出することによって冷却された熱媒体に気相冷媒が間接的に接触して凝縮する。つまり、気相冷媒は、放熱回路14の熱媒体によって冷却され、凝縮する。凝縮器4に導入される気相冷媒の温度は、例えば、100〜150℃の範囲にある。凝縮器4に貯留された液相冷媒の温度は、例えば35℃である。
The
本実施形態において、凝縮器4は、例えばシェルチューブ熱交換器のような間接接触型の熱交換器である。ただし、凝縮器4は、噴霧式又は充填材式の熱交換器のような直接接触型の熱交換器であってもよい。つまり、放熱回路14に液相冷媒を循環させることによって、液相冷媒を冷却してもよい。さらに、放熱回路14が省略されていてもよい。
In this embodiment, the
吸入配管6は、蒸発器2から圧縮機3に気相冷媒を導くための流路である。吸入配管6を介して、蒸発器2の出口が圧縮機3の吸入口に接続されている。
The
吐出配管8は、圧縮機3から凝縮器4に圧縮された気相冷媒を導くための流路である。吐出配管8を介して、圧縮機3の吐出口が凝縮器4の入口に接続されている。
The
戻し経路9は、凝縮器4から蒸発器2に液相冷媒を導くための流路である。戻し経路9によって、蒸発器2と凝縮器4とが接続されている。戻し経路9にポンプ、流量調整弁などが配置されていてもよい。戻し経路9は、少なくとも1つの配管によって構成されうる。
The return path 9 is a flow path for guiding the liquid phase refrigerant from the
冷媒供給路11は、蒸発器2と圧縮機3とを接続している。冷媒供給路11を通じて、蒸発器2に貯留された液相冷媒が圧縮機3に供給される。液相冷媒は、圧縮機3の内部において、冷媒流路に向かって流出する。冷媒供給路11は、少なくとも1つの配管によって構成されうる。冷媒供給路11の入口は、蒸発器2において、蒸発器2に貯留された液相冷媒の液面よりも下に位置している。冷媒供給路11には、ポンプ、弁などが配置されていてもよい。
The
冷凍サイクル装置100は、液相冷媒を貯留する予備タンクを備えていてもよい。予備タンクは、例えば、蒸発器2に接続されている。予備タンクには、蒸発器2から液相冷媒が移される。冷媒供給路11は、予備タンクから圧縮機3に液相冷媒が供給されるように、予備タンクと圧縮機3とを接続する。予備タンクは、吸入配管6に接続されていてもよい。この場合、予備タンクは、冷凍サイクル内から供給された液相冷媒を貯留してもよいし、吸入配管6の内周面等を介して外部熱源によって冷却されて生成した液相冷媒を貯留してもよい。
The
次に、圧縮機3の構造について詳細に説明する。以下の説明に係る例では、圧縮機3は、遠心圧縮機である。
Next, the structure of the
図2に示すように、圧縮機3は、回転体27、ハウジング35及びシュラウド37、すべり軸受18、ノズル90を備えている。回転体27は、ハウジング35及びシュラウド37によって囲まれた空間に配置されている。ハウジング35の内部には、回転体27を回転させるためのモータ(図示省略)が配置されていてもよい。
As shown in FIG. 2, the
回転体27は、回転軸25及びインペラ26を含む。インペラ26は、回転軸25に取り付けられており、回転軸25とともに高速で回転する。インペラ26は、回転軸25と一体に形成されていてもよい。回転体27の回転数は、例えば、5000〜100000rpmの範囲にある。回転軸25は、S45CHなどの強度の高い鉄系材料で作製されている。インペラ26は、例えば、アルミニウム、ジュラルミン、鉄、セラミックなどの材料で作製されている。図2では1つのインペラが示されているが、回転体27は複数段のインペラを含んでいてもよい。つまり、回転体27は、少なくとも1つのインペラを含みうる。
The rotating
インペラ26は、ハブ30及び複数のブレード31を有する。ハブ30は、回転軸25に嵌め合わされた部分である。回転軸25の中心軸Oを含む断面において、ハブ30は、末広がりの輪郭を有している。複数のブレード31は、回転軸25の周方向に沿ってハブ30の表面30pに配置されている。
The
インペラ26の周囲の空間には、冷媒流路40、ディフューザ41及び渦巻室42が含まれる。冷媒流路40は、回転体27の周囲に位置し、圧縮されるべき気相冷媒が流れる流路である。冷媒流路40は、吸入流路36及び複数の翼間流路38を含む。吸入流路36は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード31の上流端31tよりも上流側に位置している。翼間流路38は、回転軸25の周方向において互いに隣り合うブレード31の間に位置している。インペラ26が回転すると、複数の翼間流路38のそれぞれを流れる気相冷媒に回転方向の速度が与えられる。
The space around the
ディフューザ41は、インペラ26によって回転方向に加速された気相冷媒を渦巻室42に導くための流路である。ディフューザ41の流路断面積は、冷媒流路40から渦巻室42に向かって拡大している。この構造は、インペラ26によって加速された気相冷媒の流速を減速させ、気相冷媒の圧力を上昇させる。ディフューザ41は、例えば、半径方向に延びる流路によって構成されたベーンレスディフューザである。冷媒の圧力を効果的に上昇させるために、ディフューザ41は、複数のベーン及びそれらによって仕切られた複数の流路を有するベーンドディフューザであってもよい。
The
渦巻室42は、ディフューザ41を通過した気相冷媒が集められる渦巻状の空間である。圧縮された気相冷媒は、渦巻室42を経由して、圧縮機3の外部、具体的には吐出配管8へと導かれる。渦巻室42の断面積が円周方向に沿って拡大しており、これにより、渦巻室42における気相冷媒の流速及び角運動量が一定に保たれる。
The
シュラウド37は、インペラ26を覆って、冷媒流路40、ディフューザ41及び渦巻室42を規定している。シュラウド37は、鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されている。鉄系材料として、FC250、FCD400、SS400などが挙げられる。アルミニウム系材料として、ACD12などが挙げられる。
The
ハウジング35は、圧縮機3の各種部品を収容するケーシングの役割を担っている。ハウジング35とシュラウド37とが組み合わされることによって、渦巻室42が形成されている。ハウジング35は、上記した鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されうる。ディフューザがベーンドディフューザであるとき、複数のベーンも上記した鉄系材料又はアルミニウム系材料によって作製されうる。
The
すべり軸受18は、回転軸25を回転可能に支持している。すべり軸受18は、潤滑剤として、冷凍サイクル装置100の液相冷媒を使用する。すべり軸受18は、直接又は軸受箱(図示省略)を介してハウジング35に接続されている。シール29は、すべり軸受18の潤滑剤がインペラ26に向かって流れることを阻止する。シール29は、例えば、ラビリンスシールである。
The
軸受潤滑流路91は、すべり軸受18と回転軸25との間に位置している。軸受潤滑流路91には、液相冷媒が供給される。軸受潤滑流路91を液相冷媒が流れることにより、すべり軸受18が潤滑される。これにより、すべり軸受18の焼き付きを防止できる。すべり軸受18と回転軸25との間の隙間を、軸受隙間と称することができる。軸受潤滑流路91は、軸受隙間に設けられている。軸受潤滑流路91で軸受18を潤滑した液相冷媒は、排出流路19を通ってハウジング35の外部へと排出される。
The bearing
回転体27の内部には、主流路21及び噴射流路24が設けられている。
A
主流路21は、軸受潤滑流路91と連通している。主流路21は、回転体27の内部において、回転体27の軸方向に延びている。主流路21は、液相冷媒が導入される流入口21aを有している。詳細には、主流路21は、回転軸25の内部に設けられており、回転軸25の軸方向に延びている。噴射流路24は、回転体27の内部に位置している。噴射流路24は、主流路21から分岐して主流路21から冷媒流路40まで延びている。
The
主流路21は、冷媒供給路11を通じて、蒸発器2に接続されている。主流路21には、回転体27の外部に位置している冷媒供給路11から導入された液相冷媒が流れる。噴射流路24は、主流路21から冷媒流路40に液相冷媒を導く流路である。
The
ノズル90は、噴射流路24に設けられている。ノズル90は、液相冷媒を冷媒流路40に流出させる。詳細には、ノズル90は、噴射流路24の先端に設けられている。
The
本実施形態では、ノズル90は、ねじ止めにより噴射流路24に設けられている。ねじ止めは、ノズル90を強固に固定することに適している。具体的には、ノズル90は、ねじ切りされた部分であるノズルねじ90aを有する。回転体27の内面は、ねじ孔部を有する。ノズルねじ90aがねじ孔部に係合している。このような係合により、ノズル90が噴射流路24に設けられている。図示の例では、インペラ26の内面が、ねじ孔部を有する。ただし、回転軸25の内面がねじ孔部を有していてもよい。
In this embodiment, the
ノズル90は、ねじ止め以外により噴射流路24に設けられていてもよい。
The
第1の別例では、ノズル90は、嵌合により噴射流路24に設けられている。具体的には、ノズル90は、回転体27の内面に嵌め込まれることによって、噴射流路24に設けられている。より具体的には、ノズル90は、インペラ26又は回転軸25の内面に嵌め込まれることによって、噴射流路24に設けられている。
In the first alternative example, the
第2の別例では、回転体27の内面は、座繰り部を有する。具体的には、インペラ26又は回転軸25の内面は、座繰り部を有する。座繰り部にノズル90が収容されている。その収容状態を維持するシーリングがなされている。このようにして、ノズル90が噴射流路24に設けられている。
In the second alternative example, the inner surface of the
上記のねじ止め、嵌合及び座繰りに基づく形態では、ノズル90は、回転軸25及びインペラ26とは別部品である。ただし、ノズル90は、回転軸25又はインペラ26に含まれた一部分であってもよい。
In the form based on screwing, fitting and counterbore described above, the
典型例では、ノズル90は、液相冷媒を冷媒流路40に噴霧する。これにより、微粒化された液相冷媒を冷媒流路40に流出させることができる。このようにすれば、液相冷媒と気相冷媒との間の熱交換が促進され易い。また、このようにすれば、インペラ26のエロージョンのリスクが低減されうる。
In a typical example, the
なお、噴射流路24の「噴射」という文字は、噴射流路24において液相冷媒が流れる態様、ノズル90から冷媒流路40へと液相冷媒が流出される態様などを限定することを意図したものではない。例えば、噴射流路24を流れる液相冷媒の流速は特に限定されない。また、ノズルには種々の種類がありその液体の流出態様は様々であるが、ノズル90として採用可能なノズルの種類は特に限定されない。
The word "injection" in the
以下、冷媒の流れ方に言及しながら、本実施形態に係る圧縮機3についてさらに説明する。
Hereinafter, the
冷媒供給路11を通じて、蒸発器2から主流路21に液相冷媒が供給される。液相冷媒は、遠心力によって加圧され、主流路21及び噴射流路24を通じて、圧縮機3の内部の冷媒流路40に向かって流出する。冷媒流路40において液相冷媒が気相冷媒に接触すると、液相冷媒と気相冷媒との間で熱交換が起こり、液相冷媒の顕熱又は蒸発潜熱によって過熱状態の気相冷媒が連続的に冷却される。これにより、圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。圧縮機3が必要とする圧縮動力は、完全に断熱された等エントロピー圧縮に必要とされる圧縮動力未満まで低減されうる。冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機3がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機3の消費電力を大幅に節約できる。その結果、冷凍サイクル装置100の効率が向上する。
The liquid phase refrigerant is supplied from the
主流路21は、回転軸25の端面25cに位置している流入口21aを有する。端面25cは、インペラ26が位置している側とは反対側に位置している端面である。流入口21aから主流路21に液相冷媒が導入される。このような構成によれば、液相冷媒を主流路21にスムーズに送り込むことが可能である。主流路21は、回転軸25の中心軸Oを含んでいる。回転軸25の横断面において、主流路21は、例えば、円形の断面形状を有する。回転軸25の横断面において、主流路21の中心が中心軸Oに一致している。ただし、主流路21の中心が回転軸25の中心軸Oからオフセットしていてもよい。回転軸25の軸方向において、主流路21は、インペラ26の上面26t付近まで延びている。
The
冷媒供給路11は、ハウジング35の接続口28に接続されうる。ハウジング35の内部には接続口28に連通しているバッファ室35hが設けられており、冷媒供給路11からバッファ室35hに液相冷媒が供給される。回転軸25の端面25cがバッファ室35hに面している。つまり、主流路21がバッファ室35hに向かって開口している。このような構成によれば、バッファ室35hを介して、液相冷媒を冷媒供給路11から主流路21にスムーズに送り込むことが可能である。
The
噴射流路24は、主流路21から分岐し、回転軸25の半径方向に延びている。噴射流路24の中の液相冷媒には遠心力が働く。液相冷媒は、遠心力によってノズル90を介して冷媒流路40に流出し、圧縮機3に吸入された気相冷媒に混合される。本実施形態では、噴射流路24は、回転軸25の軸方向に垂直な方向に延びている。噴射流路24にノズル90が設けられており、ノズル90は冷媒流路40に面している。ノズル90は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード31の上流端31tよりも上流側に位置している。このような構成によれば、圧縮過程の気相冷媒から効率的に熱を奪うことが可能である。
The
ノズル90の位置は、図2に示す位置に限定されない。ノズル90は、気相冷媒の流れ方向において、ブレード31の上流端31tよりも下流側に位置していてもよい。さらに、ノズル90は、気相冷媒の流れ方向において、インペラ26の上面26tよりも上流側に位置していてもよい。この場合、ノズル90は、回転軸25の側面に位置しうる。これらの構成によっても、圧縮過程の気相冷媒から熱を奪うことが可能である。
The position of the
本実施形態において、噴射流路24は、第1部分241及び第2部分242を含む。第1部分241は、回転軸25の内部において主流路21から回転軸25の半径方向に延びている部分である。第2部分242は、第1部分241と冷媒流路40との間に位置している部分である。第1部分241は、回転軸25の内部に位置している。第2部分242は、インペラ26の内部に位置している。このような構成によれば、噴射流路24の長さを十分に確保することができる。噴射流路24が長ければ長いほど液相冷媒に加わる遠心加速度が増し、液相冷媒を冷媒流路40に流出させやすい。回転軸25の先端部がインペラ26の上面26tから軸方向に突出している場合、回転軸25の先端部にインペラ26とは異なる部品が取り付けられていてもよく、その部品の内部に第2部分242が位置していてもよい。
In the present embodiment, the
ノズル90がインペラ26の上面26tよりも上流側に位置している場合、第2部分242は省略され、噴射流路24は、第1部分241のみで構成されうる。
When the
噴射流路24の流路断面積は、主流路21の流路断面積よりも小さい。このような構成によれば、冷媒流路40に霧状の液相冷媒を供給しやすい。
The flow path cross-sectional area of the
図3に示すように、本実施形態では、複数(2以上)の噴射流路24が設けられている。複数の噴射流路24は、主流路21から放射状に延びている。噴射流路24のそれぞれから冷媒流路40に液相冷媒が流出する。このような構成によれば、回転軸25の周方向において、気相冷媒を均一に冷却することができる。ただし、圧縮機3が少なくとも1つの噴射流路24を有している場合、本開示の効果が得られる。噴射流路24は、本実施形態のようにインペラ26の半径方向に平行に延びていてもよく、半径方向に対して傾斜した方向に延びていてもよい。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, a plurality (two or more)
詳細には、図3の例では、回転軸25の周方向において、ノズル90は、等角度間隔で並んでいる。ノズル90は、周方向において隣り合うブレード31とブレード31との間に位置している。各ノズル90から均一な流量にて液相冷媒が各翼間流路38に流出する。このような構成によれば、回転軸25の周方向において、気相冷媒をより均一に冷却することができる。ノズル90の数は、翼間流路38の数と異なっていてもよく、翼間流路38の数に等しくてもよい。噴射流路24のノズル90が翼間流路38に一対一で対応していてもよい。
Specifically, in the example of FIG. 3, the
上記のように、圧縮機3におけるノズル90の数は、特に限定されず、1つであっても複数であってもよい。本明細書では、ある1つのノズル90を、第1ノズル90と称することがある。
As described above, the number of
複数のブレード31が複数のフルブレードと複数のスプリッタブレードとを含む場合、回転軸25の周方向において、周方向において隣り合うフルブレードとフルブレードとの間にノズル90が位置していてもよい。あるいは、周方向において隣り合うフルブレードとスプリッタブレードとの間にノズル90が位置していてもよい。スプリッタブレードは、フルブレードよりも短いブレードである。複数のフルブレード及び複数のスプリッタブレードは、回転軸25の周方向に沿ってハブ30の表面30pに交互に配置されうる。
When the plurality of
本実施形態において、回転軸25は、焼き嵌め、冷やし嵌めなどの方法によって、インペラ26に隙間なく嵌め合わされている。これにより、噴射流路24の第1部分241と第2部分242との接続部分から液相冷媒が漏れることを防止できる。漏れ防止のために、シールリングなどのシール構造が設けられていてもよい。
In the present embodiment, the rotating
本開示の圧縮機3の構造は、多段の圧縮機のそれぞれに適用可能である。各段の圧縮機において、所望の効果が得られる。例えば、圧縮機3が複数のインペラを含む多段圧縮機である場合、複数のインペラのそれぞれに噴射流路24が設けられ、各段の冷媒流路に液相冷媒が流出しうる。
The structure of the
図2に戻って、圧縮機3では、流入口21aとノズル90の間で液相冷媒が経由する少なくとも1つの絞り流路92が設けられている。つまり、主流路21の流入口21aとノズル90との間における液相冷媒の流路に少なくとも1つの絞り流路92が設けられている。絞り流路92は、ノズル90とは別の要素である。本明細書では、ある1つの絞り流路92を、第1絞り流路92と表記することがある。
Returning to FIG. 2, the
仮に、図4に示すように、絞り流路92が設けられていなかったとする。この場合、ノズル90の取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じると、噴射流路24を大量の液相冷媒が流れるおそれがある。噴射流路24を介して冷媒流路40へと大量の液相冷媒が流れると、すべり軸受18において液相冷媒が不足あるいは枯渇し、すべり軸受18が焼き付くおそれがある。ノズル90がノズルねじ90aである場合、考えられる取り付け状態の不具合は、ノズルねじ90aの緩み等である。ノズル90がノズルねじ90aである場合、遠心力によってノズル90がちぎれることもありうる。
It is assumed that the
これに対し、図2の圧縮機3では、絞り流路92が設けられている。このため、ノズル90の取り付け状態の不具合、脱落、破損等が生じたとしても、噴射流路24を大量の液相冷媒が流れるという事態を回避し易い。このため、すべり軸受18において液相冷媒が不足してすべり軸受18が焼き付くことを防止できる。
On the other hand, in the
絞り流路92は、例えば、主流路21又は噴射流路24に設けられうる。
The
図2の例では、絞り流路92は、主流路21に設けられている。このようにすれば、中心軸O上又は中心軸Oに近い位置に、絞り流路92を設けることができる。このことは、回転体27の周方向の質量分布を均等にし、回転体27の振動を抑える観点から有利である。
In the example of FIG. 2, the
図2の例では、圧縮機3は、筒体95を備える。絞り流路92は、筒体95に設けられている。そして、筒体95が回転軸25の内部に挿入されている。一具体例では、回転軸25は、本体部とキャップ部とを有する。本体部の内部を、主流路21が貫通している。キャップ部によって主流路21が閉ざされるように、キャップ部が本体部に取り付けられている。この具体例では、本体部の内部に筒体95を挿入し、その後キャップ部を本体部に取り付けることによって、回転軸25を組み立てることができる。
In the example of FIG. 2, the
絞り流路92を、噴射流路24に設けてもよい。噴射流路24の数が複数である場合、複数の噴射流路24の各々に絞り流路92に設けてもよい。複数の噴射流路24の各々ではなく複数の噴射流路24のうちの1つ又は複数に絞り流路92に設けてもよい。噴射流路24の数が1つである場合、その噴射流路24に絞り流路92に設けてもよい。
The
絞り流路92を噴射流路24に設ける場合の一例では、絞り流路92は、筒体に設けられている。この例では、回転体27の内部、具体的にはインペラ26又は回転軸25の内部に筒体を差し込み、その後噴射流路24にノズル90を設けることによって、絞り流路92及びノズル90を設けることができる。
In an example of the case where the
上記の説明から理解されるように、絞り流路92は、回転軸25及びインペラ26とは別部品によって設けられうる。上記の筒体は、上記別部品に該当する。ただし、絞り流路92は、回転軸25又はインペラ26に含まれた一部分であってもよい。
As can be understood from the above description, the
第1絞り流路92から流れた液相冷媒を冷媒流路40に流出させるノズル90の数が、N個であるとする。一例では、第1絞り流路の断面積は、N個のノズル90の特定断面積以上である。この例は、キャビテーションによりノズル90に十分な液相冷媒が流れなくなる事態を回避することに適している。ここで、N=1の場合、特定断面積は、1つのノズル90の最小流路の断面積である。N≧2の場合、特定断面積は、N個のノズル90の最小流路の断面積の総和である。絞り流路92の断面積は、絞り流路92における最も断面積が小さい部分の断面積を指す。ノズル90の最小流路の断面積は、ノズル90の流路における最も断面積が小さい部分の断面積を指す。
It is assumed that the number of
一具体例では、主流路21に第1絞り流路92が設けられている。噴射流路24の各々に、1つのノズル90が設けられている。第1絞り流路92の断面積は、各噴射流路24に設けられたノズル90の最小流路の断面積の総和以上である。
In one specific example, the
別の具体例では、噴射流路24の各々において、1つの絞り流路92が設けられ、絞り流路92の下流側に1つのノズル90が設けられている。各噴射流路24において、絞り流路92の断面積は、ノズル90の最小流路の断面積以上である。
In another specific example, one
改めて断るまでもないが、ある1つのノズル90を第1ノズル90と表記した場合、N個のノズル90は、第1ノズル90を含むと説明できる。
Needless to say, when one
次に、一具体例に係る冷凍サイクル装置100の動作及び作用を説明する。
Next, the operation and operation of the
冷凍サイクル装置100が一定期間(例えば夜間)放置された場合、冷凍サイクル装置100の内部(例えば冷媒回路10)の温度は、周囲温度に概ね均衡する。冷凍サイクル装置100の内部の圧力は、特定の圧力に均衡する。圧縮機3を起動すると、蒸発器2の内部の圧力が徐々に低下し、液相冷媒が内気と熱交換する吸熱回路12の熱媒体から吸熱することによって蒸発し、気相冷媒が生成される。気相冷媒は、圧縮機3に吸入されて圧縮され、圧縮機3から吐出される。高圧の気相冷媒は、凝縮器4に導入され、放熱回路14を介して気相冷媒が外気等に放熱することによって凝縮し、液相冷媒が生成される。液相冷媒は、戻し経路9を通じて、凝縮器4から蒸発器2へと送られる。
When the
圧縮機3の内部において、主流路21及び噴射流路24を通じて、冷媒流路40に液相冷媒が流出する。圧縮機3によって昇圧されて温度が上昇した気相冷媒と霧状の液相冷媒との間で熱交換が起こり、過熱状態の気相冷媒が霧状の液相冷媒の蒸発によって連続的に冷却される。圧縮過程での冷媒の過熱度の増加に起因する冷媒のエンタルピーの増加が連続的に抑制される。圧縮機3が必要とする圧縮動力は、完全に断熱された等エントロピー圧縮に必要とされる圧縮動力未満まで低減されうる。冷媒の圧力を所定圧力まで上昇させるために圧縮機3がなすべき仕事を大幅に低減できる。つまり、圧縮機3の消費電力を大幅に節約できる。その結果、冷凍サイクル装置100の効率が向上する。
Inside the
冷媒供給路11を通じて、主流路21と軸受潤滑流路91に液相冷媒が供給される。
Liquid-phase refrigerant is supplied to the
主流路21に流れる液相冷媒は、噴射流路24内部で遠心力によって加圧され、噴射流路24の先端に設けられるノズル90を通じて微粒化される。微粒化された液相冷媒は圧縮機3の内部の冷媒流路40に向かって流出する。
The liquid-phase refrigerant flowing in the
軸受潤滑流路91に流れる液相冷媒は、すべり軸受18が焼き付かないように、すべり軸受18を潤滑する。仮にノズルねじ90aの緩み、破損などが生じたとしても、自身の前後の流路に比べ断面積が絞られた絞り流路92を設けることによって、冷媒流路40へ流出する液相冷媒の量が制限される。このため、すべり軸受18に液相冷媒を潤滑水として供給し続けることができ、軸受潤滑水が不足あるいは枯渇してすべり軸受18が焼き付くことを防止できる。
The liquid-phase refrigerant flowing in the bearing
図5は、回転体27と、回転体27を回転可能に支持するすべり軸受18と、を備えた速度型圧縮機3の運転方法を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation method of the
ステップS1において、気相冷媒を圧縮機3の圧縮過程に供給する。以下、この供給を、第1供給と称することがある。
In step S1, the vapor phase refrigerant is supplied to the compression process of the
ステップS2において、液相冷媒をすべり軸受18に供給する。以下、この供給を、第2供給と称することがある。
In step S2, the liquid phase refrigerant is supplied to the
ステップS3において、回転体27の内部に液相冷媒を流入させる。ステップS4において、回転体27の内部に流入した液相冷媒の流量を絞る。ステップS5において、流量が絞られた液相冷媒を圧縮過程にある気相冷媒にノズル90を介して供給する。ステップS3,S4及びS5は、この順に実行される。以下、ステップS3,S4及びS5の組み合わせを、第3供給と称することがある。第3供給は、液相冷媒の、圧縮過程にある気相冷媒への供給である。
In step S3, the liquid phase refrigerant flows into the rotating
図5に示すように、第1供給、第2供給及び第3供給は、並列して実行されうる。 As shown in FIG. 5, the first supply, the second supply and the third supply can be executed in parallel.
本開示に係る冷凍サイクル装置は、多段圧縮機である場合でも、圧縮時のエンタルピーの上昇を連続的に低減することで圧縮動力を低減できるため、高効率に冷熱を生成できる。また、本開示に係る冷凍サイクル装置では、すべり軸受が焼き付き難い。本開示に係る冷凍サイクル装置は、ビルのセントラル空調機やプロセス冷却用のチラーなどの用途に適用できる。 Even in the case of a multi-stage compressor, the refrigeration cycle apparatus according to the present disclosure can reduce the compression power by continuously reducing the increase in enthalpy during compression, so that cold heat can be generated with high efficiency. Further, in the refrigeration cycle apparatus according to the present disclosure, the slide bearing is unlikely to seize. The refrigeration cycle apparatus according to the present disclosure can be applied to applications such as central air conditioners for buildings and chillers for process cooling.
2 蒸発器
3 圧縮機
4 凝縮器
6 吸入配管
8 吐出配管
9 戻し経路
10 冷媒回路
11 冷媒供給路
12 吸熱回路
14 放熱回路
18 すべり軸受
19 排出流路
21 主流路
21a 流入口
24 噴射流路
25 回転軸
25c 端面
26 インペラ
26t 上面
27 回転体
28 接続口
29 シール
30 ハブ
30p ハブの表面
31 ブレード
31t ブレードの上流端
35 ハウジング
35h バッファ室
36 吸入流路
37 シュラウド
38 翼間流路
40 冷媒流路
41 ディフューザ
42 渦巻室
90 ノズル
90a ノズルねじ
91 軸受潤滑流路
92 絞り流路
95 筒体
100 冷凍サイクル装置
241 第1部分
242 第2部分
2
Claims (7)
前記回転体の周囲に位置し、気相冷媒が流れる冷媒流路と、
前記回転体を回転可能に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受と前記回転軸との間に位置し、液相冷媒が供給される軸受潤滑流路と、
前記軸受潤滑流路と連通し、前記回転体の内部において前記回転体の軸方向に延びており、前記液相冷媒が導入される流入口を有する主流路と、
前記回転体の内部に位置し、前記主流路から分岐して前記主流路から前記冷媒流路まで延びており、前記主流路から前記冷媒流路に前記液相冷媒を導く流路であって、前記冷媒流路に前記液相冷媒を流出させる第1ノズルが設けられた噴射流路と、を備え、
前記流入口と前記第1ノズルとの間で前記液相冷媒が経由する第1絞り流路が設けられた、速度型圧縮機。 A rotating body including a rotating shaft and an impeller,
A refrigerant flow path located around the rotating body and through which a vapor phase refrigerant flows,
A plain bearing that rotatably supports the rotating body,
A bearing lubrication flow path located between the plain bearing and the rotating shaft and to which a liquid phase refrigerant is supplied,
A main flow path that communicates with the bearing lubrication flow path, extends in the axial direction of the rotating body inside the rotating body, and has an inflow port into which the liquid phase refrigerant is introduced.
A flow path that is located inside the rotating body, branches from the main flow path, extends from the main flow path to the refrigerant flow path, and guides the liquid phase refrigerant from the main flow path to the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is provided with an injection flow path provided with a first nozzle for flowing out the liquid phase refrigerant.
A speed type compressor provided with a first throttle flow path through which the liquid phase refrigerant passes between the inflow port and the first nozzle.
請求項1に記載の速度型圧縮機。 The first nozzle is provided in the injection flow path by screwing.
The speed type compressor according to claim 1.
前記第1絞り流路の断面積は、前記N個のノズルの特定断面積以上である、
請求項1または2に記載の速度型圧縮機。
ここで、前記N個のノズルは、前記第1ノズルを含む。Nは、1以上の自然数である。N=1の場合、前記特定断面積は、前記第1ノズルの最小流路の断面積である。N≧2の場合、前記特定断面積は、前記N個のノズルの最小流路の断面積の総和である。 The number of nozzles for flowing out the liquid phase refrigerant flowing from the first throttle flow path to the refrigerant flow path is N.
The cross-sectional area of the first throttle flow path is equal to or larger than the specific cross-sectional area of the N nozzles.
The speed compressor according to claim 1 or 2.
Here, the N nozzles include the first nozzle. N is a natural number of 1 or more. When N = 1, the specific cross-sectional area is the cross-sectional area of the minimum flow path of the first nozzle. When N ≧ 2, the specific cross-sectional area is the sum of the cross-sectional areas of the minimum flow paths of the N nozzles.
請求項1から3のいずれか一項に記載の速度型圧縮機。 The throttle flow path is provided in the main flow path.
The speed compressor according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか一項に記載の速度型圧縮機。 The first nozzle sprays the liquid phase refrigerant into the refrigerant flow path.
The speed compressor according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載の速度型圧縮機と、
凝縮器と、
を備えた、冷凍サイクル装置。 Evaporator and
The speed compressor according to any one of claims 1 to 5.
Condenser and
Equipped with a refrigeration cycle device.
気相冷媒を圧縮過程に供給する第1供給を行うことと、
液相冷媒を前記すべり軸受に供給する第2供給を行うことと、
前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に供給する第3供給を行うことと、を含み、
前記第3供給は、
前記回転体の内部に前記液相冷媒を流入させることと、
前記回転体の内部に流入した前記液相冷媒の流量を絞ることと、
流量が絞られた前記液相冷媒を前記圧縮過程にある前記気相冷媒に第1ノズルを介して供給することと、を含む、運転方法。 A method of operating a speed compressor including a rotating body and a slide bearing that rotatably supports the rotating body.
Performing the first supply to supply the gas phase refrigerant to the compression process,
Performing a second supply to supply the liquid phase refrigerant to the slide bearing, and
A third supply of the liquid phase refrigerant to the gas phase refrigerant in the compression process is included.
The third supply is
Inflowing the liquid phase refrigerant into the rotating body and
By reducing the flow rate of the liquid phase refrigerant that has flowed into the rotating body,
An operation method comprising supplying the liquid phase refrigerant having a reduced flow rate to the gas phase refrigerant in the compression process via a first nozzle.
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JP2019093141A JP2020186705A (en) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Speed type compressor, refrigeration cycle device, and operation method of speed type compressor |
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