JP3241694B2 - Ammonia refrigeration equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニアを主成
分とする冷媒を用いた、冷凍サイクル若しくはヒートポ
ンプサイクルを構成するアンモニア冷凍装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ammonia refrigeration system using a refrigerant containing ammonia as a main component and constituting a refrigeration cycle or a heat pump cycle.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より冷凍及びヒートポンプ装置(以
下冷凍装置という)の冷媒としてフロンが広く用いられ
ていたが、フロンは大気中に放出され蓄積されると、太
陽の紫外線によって分解して塩素原子を生じ、地球を太
陽の強い紫外線から守る働きを持つオゾン層を破壊する
ことから、その使用が制限されるようになってきた。そ
こで、近年フロンの代替冷媒としてのアンモニアが見直
されてきている。2. Description of the Related Art Conventionally, chlorofluorocarbon has been widely used as a refrigerant for refrigeration and heat pump devices (hereinafter referred to as refrigeration system). And its use has been limited because it destroys the ozone layer, which serves to protect the earth from the strong ultraviolet rays of the sun. Thus, in recent years, ammonia has been reviewed as an alternative refrigerant to CFCs.
【0003】即ちアンモニア冷媒はフロンの様な地球環
境破壊の恐れはなく、その冷凍効果はフロンに勝るとも
劣らず、而も安価である。しかし、アンモニアは毒性、
可燃性、圧縮機の潤滑油として使用する鉱物油に非溶解
性であり、さらに圧縮機よりの吐出温度が高い等の欠点
を有するために、これらの欠点により不具合が生じない
ような冷凍システム構成がとられている。[0003] That is, the ammonia refrigerant has no fear of destruction of the global environment unlike CFCs, and its refrigeration effect is not less than that of CFCs, and is also inexpensive. However, ammonia is toxic,
A refrigeration system configuration that is flammable, insoluble in mineral oil used as compressor lubricating oil, and has drawbacks such as high discharge temperature from the compressor. Has been taken.
【0004】その具体的構成を図6に基づいて説明する
に、50は蒸発器側で例えば−10℃、凝縮器側で+3
5℃前後の熱を得るための単段圧縮タイプの直接膨張式
冷凍システムであり、その構成を作用を中心に説明する
と、冷媒圧縮機51で圧縮された油混合アンモニア冷媒
は、油分離器52で油分離した後、凝縮器53内で冷却
水64との熱交換(取得熱:35℃前後)により凝縮器
53内で凝縮液化される。そして該凝縮時に液化分離し
た油を更に高圧受液器54底部に設けた油溜め55で分
離した後、アンモニア冷媒を膨張弁56により減圧気化
させ、蒸発器57内でファン58より供給された送風負
荷と熱交換(取得熱:−10℃)した後、更にアンモニ
ア液/油分離器59を介して圧縮機51の吸気側に吸引
され前記冷凍サイクルを繰り返す。[0004] Referring to FIG. 6, the specific structure of the evaporator is, for example, -10 ° C. on the evaporator side and +3 on the condenser side.
This is a single-stage compression type direct expansion refrigeration system for obtaining heat of about 5 ° C. The structure of the system will be described mainly. The oil-mixed ammonia refrigerant compressed by the refrigerant compressor 51 is supplied to an oil separator 52. After oil separation in the condenser 53, the oil is condensed and liquefied in the condenser 53 by heat exchange (acquisition heat: about 35 ° C.) with the cooling water 64 in the condenser 53. After the oil liquefied and separated at the time of the condensation is further separated by an oil reservoir 55 provided at the bottom of the high-pressure receiver 54, the ammonia refrigerant is decompressed and vaporized by an expansion valve 56, and the air supplied from a fan 58 in an evaporator 57. After heat exchange with the load (acquisition heat: −10 ° C.), the refrigerant is further sucked into the suction side of the compressor 51 via the ammonia liquid / oil separator 59 and the refrigeration cycle is repeated.
【0005】そして前記油分離器52、受液器底部の油
溜め55及び蒸発器57の底部に溜まった油はいずれも
油抜き弁60a、60b、60c、60dを介して油受
液器61に溜まり、再度圧縮機51の油噴射部52aよ
り前記圧縮機52内に戻入され、可動部分の潤滑、シー
ル及び冷却等を行なう。尚、前記冷凍装置50は凝縮器
53側より熱を取り出すことによりヒートポンプ装置と
して応用できることは周知であり、従ってこれらを総称
して冷凍装置という。The oil collected at the bottom of the oil separator 52, the oil reservoir 55 at the bottom of the liquid receiver, and the bottom of the evaporator 57 are all transferred to the oil receiver 61 via oil drain valves 60a, 60b, 60c, and 60d. The oil is collected and returned to the inside of the compressor 52 again from the oil injection portion 52a of the compressor 51, and performs lubrication, sealing, cooling, and the like of the movable portion. It is well known that the refrigerating device 50 can be applied as a heat pump device by extracting heat from the condenser 53 side. Therefore, these are collectively referred to as a refrigerating device.
【0006】さて前記潤滑油には一般にパラフィン系、
ナフテン系等の鉱物系潤滑油を用いているが、これらの
潤滑油はアンモニアと溶解しない為に、前記圧縮機の吐
出側に油分離器を設け、前記圧縮機より吐出されたアン
モニアガスと潤滑油を分離し、更に前記分離器を設けて
いてもミスト状化した潤滑油を完全に取り切れず、又、
前記圧縮機の吐出側は高温化しているために、アンモニ
ア中に潤滑油が僅かに溶解若しくはミストが混入し、該
アンモニアに同伴して冷凍サイクル内に入り込み、そし
てサイクル内に入り込んだ潤滑油は、アンモニアに対し
非溶性で且つ比重が重い為に、前記サイクルの配管経路
に溜まりやすく、この為前記高圧受液器54の底部、蒸
発器57の下部入口側に夫々油抜き部55、60を、又
圧縮機51の吸気側にも油分離器59を設けねばなら
ず、而もこれらの分離油は油受液器61で回収した後、
再度圧縮機側に戻す必要があり、構成が極めて煩雑化す
る。[0006] The lubricating oils are generally paraffinic,
Mineral lubricating oils such as naphthenic oils are used, but since these lubricating oils do not dissolve with ammonia, an oil separator is provided on the discharge side of the compressor, and the lubricating oil and lubricating oil are separated from the ammonia gas discharged from the compressor. Separates oil, and even if the separator is provided, mist-like lubricating oil cannot be completely removed, or
Since the discharge side of the compressor is hot, lubricating oil is slightly dissolved or mist is mixed in the ammonia, enters the refrigeration cycle with the ammonia, and the lubricating oil that has entered the cycle is Since it is insoluble in ammonia and has a high specific gravity, it easily accumulates in the piping path of the cycle. Therefore, the oil draining portions 55 and 60 are provided at the bottom of the high-pressure receiver 54 and the lower inlet side of the evaporator 57, respectively. Also, an oil separator 59 must be provided on the suction side of the compressor 51, and after these separated oils are collected by the oil receiver 61,
It is necessary to return to the compressor side again, and the configuration becomes extremely complicated.
【0007】又、前記のように潤滑油が冷媒に対し非溶
性であることは、凝縮器53や蒸発器57内の熱交換コ
イル壁面に前記油が付着し伝熱効率が低下するのみなら
ず、特に低温度の蒸発器においては、油の粘度が高くな
り且つ油抜き流動性が下がり、伝熱効率が一層低下す
る。この為、前記非溶性の油を蒸発器57の入口側で極
力分離する必要があるが、それには膨張弁56通過後の
減圧冷媒を蒸発器57の上方より導入しようとすると、
例え特別な分離器を用いても比重差により蒸発器57内
に入り込むのを防ぐことが出来ず、この為前記構成のシ
ステムにおいては蒸発器57の底側に導入部を設けたい
わゆるボトムフィード構造を取らざるを得ない。Further, the fact that the lubricating oil is insoluble in the refrigerant as described above means that the oil adheres to the heat exchange coil wall surfaces in the condenser 53 and the evaporator 57 and the heat transfer efficiency is reduced. In particular, in a low-temperature evaporator, the viscosity of the oil is increased, the fluidity of draining oil is reduced, and the heat transfer efficiency is further reduced. For this reason, it is necessary to separate the insoluble oil as much as possible on the inlet side of the evaporator 57. In order to introduce the decompressed refrigerant after passing through the expansion valve 56 from above the evaporator 57,
Even if a special separator is used, it cannot be prevented from entering the evaporator 57 due to a difference in specific gravity. Therefore, in the system having the above-mentioned structure, a so-called bottom feed structure in which an introduction portion is provided on the bottom side of the evaporator 57 is provided. I have to take it.
【0008】しかしながらボトムフィード構造を取る
と、必然的に冷媒を蒸発器57の高さに対応する重力に
抗して蒸発器上端より排出可能な、いわゆる満液構造を
取らざるを得ず、結果として冷凍サイクル内に多くの冷
媒を必要とする。However, if the bottom feed structure is adopted, it is inevitable to take a so-called full structure in which the refrigerant can be discharged from the upper end of the evaporator against the gravity corresponding to the height of the evaporator 57. Requires many refrigerants in the refrigeration cycle.
【0009】さて前記したアンモニア冷凍システムはそ
の使用限界が−20℃前後であるが、近年産業用プロセ
スの温度が著しく低下し、特に食品業界においては解凍
時の脂肪の融出防止その他の品質保持の面より要求冷凍
温度が−30℃から以下が殆どであり、特にマグロ等の
高価格食品においては凍結保存温度は−50℃〜−60
℃と大幅に低くなっている。そしてこの様な凍結温度は
前記の様な単段圧縮機では得ることが出来ず、通常は2
段圧縮機を用いているが、前記従来技術の様に、前記蒸
発器温度が−40℃以下に冷却した場合、後記表3に示
すように、潤滑油の流動性が大幅に低下し、蒸発器内に
詰まり等が生じやすい。Although the above-mentioned ammonia refrigeration system has a service limit of about -20 ° C., the temperature of industrial processes has been remarkably reduced in recent years, and especially in the food industry, prevention of melting of fat at the time of thawing and other quality maintenance. In most cases, the required freezing temperature is from −30 ° C. to the following, and especially in the case of high-priced food such as tuna, the frozen storage temperature is −50 ° C. to −60
℃ and significantly lower. Such a freezing temperature cannot be obtained with the single-stage compressor as described above.
Although a stage compressor is used, when the temperature of the evaporator is cooled to −40 ° C. or lower as in the conventional technology, as shown in Table 3 below, the fluidity of the lubricating oil is significantly reduced, Clogging and the like easily occur in the vessel.
【0010】かかる欠点を解消する為に、図7に示す様
な極低温アンモニア二段圧縮式液ポンプ再循環システム
が提案されている。その構成を前記従来技術の差異を中
心に簡単に説明するに、高圧受液器54より液管66に
排出された凝縮液は膨張弁67により中間冷却器68内
を冷却し、一方前記液管66の終端側は、中間冷却器6
8内の過冷却管69内に導入され、該過冷却管69内で
−10℃前後に冷却した後、膨張弁74により減圧気化
させて低圧受液器70内に導入する。In order to solve such a drawback, a cryogenic ammonia two-stage compression type liquid pump recirculation system as shown in FIG. 7 has been proposed. The configuration will be briefly described with a focus on the difference from the prior art. The condensate discharged from the high-pressure receiver 54 into the liquid pipe 66 cools the inside of the intermediate cooler 68 by the expansion valve 67, while the liquid pipe The terminal side of 66 is an intercooler 6
After being introduced into a supercooling pipe 69 inside the supercooling pipe 8 and cooled to about −10 ° C. in the supercooling pipe 69, it is vaporized under reduced pressure by an expansion valve 74 and introduced into a low-pressure receiver 70.
【0011】この結果、前記受液器70内には−40〜
−50℃以下に冷却された冷媒液が貯溜されることにな
る。そしてこの冷媒液を液ポンプ71及び流量調整弁7
2を介して蒸発器73に導き、該蒸発器73内でファン
74より供給された送風負荷との熱交換(取得熱例:−
40℃)により蒸発した冷媒は、再度低圧受液器70内
に導入されて冷却且つ凝縮液化される。As a result, in the liquid receiver 70, -40 to 40 is provided.
The refrigerant liquid cooled to −50 ° C. or lower is stored. Then, the refrigerant liquid is supplied to the liquid pump 71 and the flow control valve 7.
2 through the evaporator 73, and exchanges heat with the blowing load supplied from the fan 74 in the evaporator 73 (example of acquired heat: −
The refrigerant evaporated at (40 ° C.) is again introduced into the low-pressure receiver 70 to be cooled and condensed and liquefied.
【0012】一方前記低圧受液器70内の気化冷媒は、
低段圧縮機75に吸入され且つ圧縮されてその圧縮ガス
は中間冷却器68内で冷却されて、中間冷却器68内の
熱交換用過冷却管69に導入されて前記液管66よりの
凝縮冷媒を−10℃前後に過冷却し、膨張弁74により
減圧気化させて低圧受液器70内に導入する。そして中
間冷却器68内の気化冷媒は、高段圧縮機51’で圧縮
されて前記サイクルを繰り返す。そして前記高圧受液器
54、中間冷却器68、低圧受液器70のいずれの底部
にも油溜まり55,68a,70aを設け、これらの分
離油は油受液器61で回収した後、再度圧縮機51’、
75側の油噴射部51a,75aに戻す。尚、図中76
は液面フロート弁である。On the other hand, the vaporized refrigerant in the low-pressure receiver 70 is
The compressed gas is sucked and compressed by the low-stage compressor 75, and the compressed gas is cooled in the intercooler 68, introduced into the supercooling pipe 69 for heat exchange in the intercooler 68, and condensed from the liquid pipe 66. The refrigerant is supercooled to about −10 ° C., decompressed and vaporized by the expansion valve 74, and introduced into the low-pressure receiver 70. Then, the vaporized refrigerant in the intercooler 68 is compressed by the high-stage compressor 51 ', and the cycle is repeated. Oil reservoirs 55, 68a, 70a are provided at the bottom of any of the high-pressure receiver 54, the intercooler 68, and the low-pressure receiver 70, and these separated oils are collected by the oil receiver 61 and then again. Compressor 51 ',
Return to the 75 side oil injection units 51a, 75a. In the figure, 76
Is a liquid level float valve.
【0013】しかしながらかかる従来技術においても、
油回収構成の煩雑化や、伝熱効率の低下等の基本的な欠
点が解消されないのみならず、特に前記低圧受液器70
側では、−40〜−50℃に冷却された冷媒液が貯溜さ
れることになる為に、その油溜めに貯溜された潤滑油も
同じく−40〜−50℃前後に冷却され、流動性が大幅
に低下し前記油抜きを行なうには油の温度を一時的に上
げねばならず、結果として冷凍サイクルの連続運転に支
障が生じ、前記油が所定量貯溜される毎に前記サイクル
を停止し油回収を図るためのメンテナンスが必要とな
る。However, even in the prior art,
Not only basic drawbacks such as complicated oil recovery configuration and reduced heat transfer efficiency are not solved, but also the low pressure receiver 70
On the side, since the coolant liquid cooled to -40 to -50 ° C is stored, the lubricating oil stored in the oil reservoir is also cooled to around -40 to -50 ° C, and the fluidity is reduced. The temperature of the oil must be temporarily increased in order to greatly reduce the oil drainage.As a result, continuous operation of the refrigeration cycle is hindered, and the cycle is stopped every time a predetermined amount of the oil is stored. Maintenance is required to recover the oil.
【0014】一方、家庭用の冷蔵庫や空調機には密閉型
圧縮機が多く採用され、従来からジクロロジフルオロメ
タン(R12)やクロロジフルオロメタン(R22)な
どのCFCやHCFC冷媒が使用され、将来は塩素を含
有しないHFC例えば1、1、1、2−テトラフルオロ
カ−ボン(R134a)などが使用されることになって
いるが、かかるフロンガスは高価であり、一方アンモニ
アは前記フロンに比較して安価で、しかも熱伝達率がよ
い、冷媒としての許容温度(臨界温度)や圧力が高い、
水に溶解する為膨張弁の詰りがない、蒸発潛熱が大きく
冷凍効果が大きい等の理由によりアンモニアの採用が有
利であるが、密封型圧縮機は電動機と圧縮機を一体的に
密封する構造の為に、アンモニア自身が銅系統の材料に
腐触性を有するために使用不可能であり、且つアンモニ
アと潤滑油が非溶融性の為に、油のみの回収循環が極め
て困難等の理由により現状では使用できない。On the other hand, hermetic compressors are often used in home refrigerators and air conditioners, and CFCs and HCFC refrigerants such as dichlorodifluoromethane (R12) and chlorodifluoromethane (R22) have been used in the past. HFCs that do not contain chlorine, such as 1,1,1,2-tetrafluorocarbon (R134a), are to be used, but such chlorofluorocarbon gas is expensive, while ammonia is more expensive than chlorofluorocarbon. Inexpensive, good heat transfer coefficient, high allowable temperature (critical temperature) and pressure as refrigerant,
The use of ammonia is advantageous because it dissolves in water, so there is no clogging of the expansion valve, the latent heat of evaporation is large and the refrigeration effect is large, but the hermetic compressor has a structure in which the motor and compressor are integrally sealed. Therefore, it is impossible to use ammonia itself because it has corrosion property to copper-based materials, and it is extremely difficult to recover and circulate oil only because ammonia and lubricating oil are non-melting. Cannot be used.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記アン
モニアと優れた溶解性を持ち、しかも長期間使用によっ
ても品質的に劣化をしない潤滑油が開発されれば、前記
問題点の殆どの部分が解決される。そしてこの様な相溶
性を有する潤滑油はフロンの分野では既に提案されてお
り、例えば多価アルコールのエステルや、ポリオキシア
ルキレングリコール系化合物が知られているが、アンモ
ニア冷媒用としては例が無い。アンモニアは反応性が強
いため、エステルは加水分解が少しでも起こると、酸ア
ミドを形成してスラッジ析出の原因になるし、アンモニ
アとの溶解性が劣る為に、これらの潤滑油をアンモニア
冷媒と組合せて使用することは困難である。However, if a lubricating oil having excellent solubility with ammonia and not deteriorating in quality even after long-term use has been developed, most of the above problems can be solved. You. Lubricating oils having such compatibility have already been proposed in the field of chlorofluorocarbons, and for example, esters of polyhydric alcohols and polyoxyalkylene glycol-based compounds are known, but there is no example for ammonia refrigerant. . Ammonia has a strong reactivity, so if the ester is slightly hydrolyzed, it will form an acid amide and cause sludge precipitation, and poor solubility with ammonia. It is difficult to use in combination.
【0016】本発明はかかる技術的課題に鑑み、アンモ
ニア冷媒と相溶性が極めて良好で、しかも潤滑性および
安定性にも優れた潤滑油とアンモニア冷媒とを混合して
なる冷凍機用作動流体組成物(以下単に作動流体組成物
という)を用いた場合に好適な冷凍装置を提供すること
にある。又、本発明の他の目的は、更に一歩進めて前記
したアンモニアの持つ欠点をも解消し得る冷凍装置を提
供することにある。In view of the above technical problems, the present invention provides a working fluid composition for a refrigerator, which is obtained by mixing a lubricating oil having excellent compatibility with an ammonia refrigerant and excellent lubricity and stability and an ammonia refrigerant. An object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus suitable for using a product (hereinafter simply referred to as a working fluid composition). Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus which can go one step further to solve the above-mentioned disadvantages of ammonia.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明は請求項1に記載
したように、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を
含む冷凍サイクルにより、冷凍若しくはヒートポンプサ
イクルを構成したアンモニア冷凍装置において、 前記冷
凍サイクル中にアンモニア冷媒とその中にある潤滑油で
構成される作動流体組成物を含み、前記潤滑油の基油
が、ポリオキシアルキレングルコ−ルの末端のOH基の
水素の少なくとも一部が、炭素数1−6の炭化水素基に
よって封鎖されている1種又は2種以上のポリエーテル
化合物であり、且つ前記冷凍サイクル内でのアンモニア
冷媒と潤滑油の比率を、その重量比が、70:30から
97:3に設定することにより、前記冷凍サイクル中に
おけるアンモニア冷媒とその中にある潤滑油が、アンモ
ニア冷媒の蒸発温度でも2層分離することのないように
構成したことを特徴とする。According to the present invention, a refrigerant compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator are provided.
Refrigeration or heat pump
In the ammonia refrigeration system constitutes a cycle, the cold
Ammonia refrigerant and lubricating oil in it during the freezing cycle
A base fluid of the lubricating oil, comprising a working fluid composition
Is the terminal OH group of the polyoxyalkylene glycol.
At least a part of the hydrogen is converted into a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
One or more polyethers thus blocked
Ammonia which is a compound and is in the refrigeration cycle
The weight ratio of the refrigerant to the lubricating oil is from 70:30
By setting 97: 3, during the refrigeration cycle,
Ammonia refrigerant and the lubricating oil in it
Do not separate two layers even at the near refrigerant evaporation temperature
Characterized in that the configuration was.
【0018】更に請求項1記載の発明は、前記凝縮器で
凝縮後のアンモニア冷媒と潤滑油が溶解した作動流体組
成物を冷媒と潤滑油を分離させることなく膨張弁又は/
及び中間冷却器に導入するのがよく、更に好ましくは、
前記膨張弁若しくは中間冷却器通過後のアンモニア冷媒
と潤滑油が溶解した作動流体組成物を、蒸発器上端側に
設けた導入口より底側に設けた排出口側に向けトップフ
ィードで導入可能に構成するのがよい。Further, according to the present invention, the working fluid composition in which the ammonia refrigerant and the lubricating oil which have been condensed in the condenser is dissolved can be expanded without separating the refrigerant and the lubricating oil.
And into the intercooler, more preferably,
The working fluid composition in which the ammonia refrigerant and the lubricating oil have been dissolved after passing through the expansion valve or the intercooler can be introduced by a top feed toward an outlet provided on a bottom side from an inlet provided on an upper end side of an evaporator. It is good to configure.
【0019】又、請求項5に記載のように、前記蒸発器
より導出された、アンモニア冷媒と潤滑油が溶解した作
動流体組成物を、凝縮器で凝縮後の作動流体組成物の保
有熱と熱交換させた後、圧縮機側に導入可能に構成して
もよい。この場合において、平均粒径が150Å以下、
好ましくは50Å以下の超微粒ダイヤモンドを前記潤滑
油中に添加するのがよい。Further, the working fluid composition in which the ammonia refrigerant and the lubricating oil are dissolved, which is derived from the evaporator, has the same heat as the working fluid composition condensed in the condenser. After the heat exchange, the heat exchanger may be configured to be introduced into the compressor. In this case, the average particle size is 150 ° or less,
Preferably, ultrafine diamond of 50 ° or less is added to the lubricating oil.
【0020】請求項7記載の発明は、前記請求項1記載
のアンモニア冷凍装置の圧縮機側を特定したもので、密
封型アンモニア圧縮機と、固定子と回転子からなる耐圧
密封型電動機を直結して構成されており、該電動機側に
回転子の周囲に位置する固定子鉄心内周面側に、機密性
シール部を介して前記回転子と所定空隙介して囲繞する
と共に、前記回転子空間と圧縮機間に前記組成物が導通
可能な導通部を設けていることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, the compressor side of the ammonia refrigerating apparatus according to the first aspect is specified, and a sealed ammonia compressor is directly connected to a pressure-resistant sealed motor including a stator and a rotor. On the inner peripheral surface side of the stator core, which is located around the rotor on the side of the electric motor, surrounds the rotor with a predetermined gap via a confidentiality seal portion, and further includes the rotor space. And a compressor between the compressor and the compressor.
【0021】又、請求項8記載の発明も、前記請求項1
記載のアンモニア冷凍装置の圧縮機側を特定したもの
で、密封型アンモニア圧縮機と電動機を直結して構成さ
れ、前記電動機側に回転子の周囲に位置する固定子鉄心
を耐圧密封構造体容器として構成すると共に、該固定鉄
心の巻線挿入後の開溝の回転子と対面する前面側にシー
ル部材を配設し、該シール部材を介して前記開溝内を機
密シール可能に構成していることを特徴とする。[0021] The invention according to claim 8 also provides the above-mentioned claim 1.
The compressor side of the ammonia refrigeration apparatus described is specified, it is configured by directly connecting a sealed ammonia compressor and an electric motor, and the stator core located around the rotor on the electric motor side as a pressure-resistant sealed structure container. In addition, a seal member is provided on the front side of the fixed iron core facing the rotor of the groove after insertion of the winding, and the inside of the groove can be hermetically sealed via the seal member. It is characterized by the following.
【0022】前記したように本発明に用いる前記潤滑油
の基油は、ポリオキシアルキレングルコ−ルの末端のO
H基の水素の少なくとも一部が、炭素数1−6の炭化水
素基によって封鎖されている1種又は2種以上のポリエ
ーテル化合物であることを特徴とするものである。この
場合、前記アンモニア冷媒と潤滑油とは前もって混合し
て作動流体組成物となしてもよく、又夫々別個に冷凍若
しくはヒートポンプサイクル中に充填し、該サイクル中
で作動流体組成物を構成してもよい。As described above, the base oil of the lubricating oil used in the present invention is a polyoxyalkylene glycol having a terminal O-terminal.
At least a part of hydrogen of the H group is one or more polyether compounds which are blocked by a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. In this case, the ammonia refrigerant and the lubricating oil may be mixed in advance to form a working fluid composition, or each may be separately charged in a refrigeration or heat pump cycle to constitute a working fluid composition in the cycle. Is also good.
【0023】即ち、特定の構造を有するポリオキシアル
キレングルコ−ルの末端OH基をOR基で置換したエー
テル化合物(以下単にポリエーテルと称する)が、アン
モニアとの相溶性に優れ、アンモニア存在下でも優れた
潤滑性および安定性を発揮することを見出した。That is, an ether compound in which a terminal OH group of a polyoxyalkylene glycol having a specific structure is substituted with an OR group (hereinafter, simply referred to as a polyether) is excellent in compatibility with ammonia, and even in the presence of ammonia. They have been found to exhibit excellent lubricity and stability.
【0024】このようなエーテル化合物とは例えば下記
の化学式(I)の化合物を潤滑油の基油とするアンモニ
ア圧縮機用潤滑油とアンモニアとの混合物よりなる作動
流体組成物が上げられる。 R1 -[-O-(PO)m-(EO)n-R2 ]x (I) (一般式(I)において、R1 は炭素数1−6の炭化水
素基、R2 は炭素数1−6個のアルキル基であり、PO
はオキシプロピレン基、EOはオキシエチレン基、xは
1−4の整数、mは正の整数であり、nは0または正の整
数である。) 又、本発明の潤滑油は第1発明のみに限定されることな
く、アンモニア冷媒に容易に溶解し得、且つ冷媒の蒸発
温度でも2層分離することのない潤滑油であればよい。Examples of such an ether compound include a working fluid composition comprising a mixture of ammonia and a lubricating oil for an ammonia compressor using a compound of the following chemical formula (I) as a base oil of a lubricating oil. R 1 -[-O- (PO) m- (EO) n -R 2 ] x (I) (In the general formula (I), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 is a carbon group having 1 to 6 carbon atoms. 1-6 alkyl groups, PO
Is an oxypropylene group, EO is an oxyethylene group, x is an integer of 1-4, m is a positive integer, and n is 0 or a positive integer. In addition, the lubricating oil of the present invention is not limited to the first invention, and may be any lubricating oil that can be easily dissolved in an ammonia refrigerant and does not separate into two layers even at the evaporation temperature of the refrigerant.
【0025】更に前記一般式(I)の化合物を基油とす
る潤滑油は必ずしもアンモニアと相溶させる作動流体と
してのみ用いるものではなく、アンモニア圧縮機の潤滑
油として単独に用いることも出来る。前記一般式(I)で
表わされる化合物について詳細に説明する。前記式
(I)の化合物は、いわゆるポリオキシアルキレングリ
コール系化合物と総称され、これをHCFCあるいはC
FCを冷媒とする冷凍機用潤滑油として使用する例は多
数知られている。例えばUS4948525(対応日本
出願:公開公報2−43290、同2−84491)に
は、一般式R1−(OR2)a−OHの構造のポリオキシ
アルキレングリコールモノエーテル(R1は炭素数1−
18のアルキル基、R2はC1−C4のアルキレン
基)、US4267064(対応日本出願:公告公報6
1−52880)やUS4248726(対応日本出
願:公告公報57−42119)に、R1−[O−(R2
O)m−R3]nやR1−O−(R2O)m−R3の構造の
ポリグリコール(R1,R3は水素、炭化水素基、アリ−
ル基)が、US4755316(対応日本出願:公表公
報2−502385)に、少なくとも2個の水酸基を有
するポリアルキレングリコールが、US4851144
(対応日本出願:公開公報2−276890)に、ポリ
エーテルポリオ−ルとエステルの組合せが、US497
1712(対応日本出願:公開公報3−103497)
にEOとPOを共重合して、水酸基1個を有するポリオ
キシアルキレングリコールが紹介されている。これらい
ずれもHFCやHCFCとの溶解性に優れることが述べ
られている。Further, the lubricating oil containing the compound of the formula (I) as a base oil is not necessarily used only as a working fluid compatible with ammonia, but may be used alone as a lubricating oil for an ammonia compressor. The compound represented by formula (I) will be described in detail. The compound of the formula (I) is collectively referred to as a so-called polyoxyalkylene glycol compound, which is referred to as HCFC or CFC.
Many examples of using as a lubricating oil for refrigerators using FC as a refrigerant are known. For example, U.S. Pat. No. 4,948,525 (corresponding Japanese Application: Publication Nos. 2-43290 and 2-84491) discloses a polyoxyalkylene glycol monoether having a structure of the general formula R 1- (OR 2 ) a-OH (R 1 has 1 to 1 carbon atoms).
18 alkyl group, R 2 is a C1-C4 alkylene group), US Pat. No. 4,267,064 (corresponding Japanese application: Publication 6)
1-52880) and US Pat. No. 4,248,726 (corresponding Japanese application: Publication No. 57-42119) include R 1- [O- (R 2
O) m-R 3] n or R 1 -O- (R 2 O) m-R 3 polyglycolic structure (R 1, R 3 is hydrogen, a hydrocarbon group, ant -
US Pat. No. 4,755,316 (corresponding Japanese Patent Application Publication No. 2-502385) discloses a polyalkylene glycol having at least two hydroxyl groups in US Pat.
(Corresponding Japanese application: JP-A-2-276890) discloses a combination of a polyether polyol and an ester in US Pat.
1712 (corresponding Japanese application: Publication 3-10497)
Discloses a polyoxyalkylene glycol having one hydroxyl group by copolymerizing EO and PO. It is described that each of these is excellent in solubility with HFC and HCFC.
【0026】一方、HFC用圧縮機用潤滑油として、R
1−O−(AO)n−H、R1−O−(AO)n−R2の構
造のポリオキシアルキレングリコールモノエーテル、ポ
リオキシアルキレングリコールジエーテルに関する特
許、日本公開公報1−259093、同1−25909
4、同1−259095、同3−109492が存在す
る。On the other hand, as lubricating oil for a compressor for HFC, R
1 -O- (AO) n-H , polyoxyalkylene glycol monoether of R 1 -O- (AO) n of -R 2 structure, patents on polyoxyalkylene glycol ethers, Japan Publication 1-259093, the 1-25909
4, 1-25995 and 3-109492.
【0027】しかしながら、これら公知文献には、アン
モニアとの関係については何ら記載されていない。HF
CやHCFCは不活性であり、一方アンモニアは反応性
が大きいこと、溶解性も両者全く異なるため、アンモニ
ア冷媒との共存下で使用する本発明の完成には、これら
情報は参考にならない。However, none of these known documents describes the relationship with ammonia. HF
C and HCFC are inert, while ammonia has a high reactivity and a completely different solubility. Therefore, such information is not useful for completing the present invention used in the coexistence with an ammonia refrigerant.
【0028】また、アンモニア冷媒に関して、"Synthet
ic Lubricant and Their Refrigeration Application
s", Lubrication Engineering,Vol.46, No.4, Page239-
249 に、アンモニア冷媒の潤滑油として、高粘度指数の
ポリα−オレフィン及びイソパラフィン系鉱油が有用で
あり、エステルはスラッジを生成し、長期使用で固化す
ると記載されており、US4474019(対応日本出
願:公開公報58−106370)にはアンモニア冷媒
の冷凍システムの改良について記述されている。しか
し、これらの公知文献にもアンモニア冷媒とポリエーテ
ル化合物との関係については何も記載されていない。As for ammonia refrigerant, "Synthet
ic Lubricant and Their Refrigeration Application
s ", Lubrication Engineering, Vol. 46, No. 4, Page 239-
249, it is stated that poly-α-olefins having a high viscosity index and isoparaffinic mineral oil are useful as lubricating oils for ammonia refrigerants, and esters form sludge and solidify after long-term use. Publication No. 58-106370) describes an improvement of an ammonia refrigerant refrigeration system. However, none of these known documents describes the relationship between the ammonia refrigerant and the polyether compound.
【0029】一般式(I)のポリエーテルは、潤滑油と
して必要な粘度を有するものであり、用途により40℃
で22−68cSt,100Cで5−15cStの粘度
を有するものである。この粘度に大きく影響する要因は
分子量であり、上記粘度に設定するためには分子量は3
00−1800が好ましい。The polyether of the general formula (I) has a viscosity required as a lubricating oil, and depends on the application.
Have a viscosity of 22-68 cSt and a viscosity of 5-15 cSt at 100C. A factor that greatly affects the viscosity is the molecular weight.
00-1800 is preferred.
【0030】一般式(I)のポリエーテルは、R1およ
びR2によって全ての末端が封鎖されているポリエーテ
ルである。ここでR1 は炭素数1−6を有する炭化水素
基である。ここで炭化水素基とは、以下の(i)あるい
は(ii)を意味する。すなわちR1 は、(i)飽和の
直鎖あるいは分岐のC1−C6鎖状炭化水素基、具体的
にはC1−C6の脂肪族1価アルコ−ルから誘導される
C1−C6のアルキル基、すなわちメチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチ
ル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソ
ヘキシル基のいずれかであるが、特に2層分離温度を低
下させる観点からは、炭素数が1−4、更に好ましくは
炭素数1−2のアルキル基すなわちメチルまたはエチル
基、あるいは、(ii)2−4価の飽和脂肪族多価アル
コ−ル、具体的にはエチレングリコール、プロピレング
リコール、ジエチレングリコール、1,3−プロパンジ
オール、1,2−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ネオ
ペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチ
ロールプロパン、トリメチロールブタン、ペンタエリス
リトールから誘導される炭化水素残基、すなわちこれら
2−4価アルコ−ルが有する2−4個の水酸基の水素が
全て置換された炭化水素基を意味する。したがって、一
般式(I)のxは、前記R1 の炭化水素基の基になるア
ルコ−ルの価数に対応した1−4の整数である。アンモ
ニアとの溶解性を特に高めるためには、xは1で、R1
はメチルあるいはエチル基が好ましい。The polyether of the general formula (I) is a polyether in which all terminals are blocked by R 1 and R 2 . Here, R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Here, the hydrocarbon group means the following (i) or (ii). That is, R 1 is (i) a saturated linear or branched C1-C6 chain hydrocarbon group, specifically a C1-C6 alkyl group derived from a C1-C6 aliphatic monovalent alcohol; That is, it is any of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a hexyl group, and an isohexyl group. An alkyl group having 1-4, more preferably an alkyl group having 1-2 carbon atoms, that is, a methyl or ethyl group, or (ii) a divalent saturated aliphatic polyhydric alcohol having 2-4 valences, specifically, ethylene glycol, propylene Glycol, diethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,6-hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol , Neopentyl glycol, trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, hydrocarbon residues derived from pentaerythritol, that is, all of the 2-4 hydroxyl groups of these 2-4 alcohols are all It means a substituted hydrocarbon group. Therefore, x in the general formula (I) is an integer of 1 to 4 corresponding to the valence of the alcohol to be a group of the hydrocarbon group of R 1 . For particularly high solubility with ammonia, x is 1 and R 1
Is preferably a methyl or ethyl group.
【0031】またR2 は炭素数1−6個のアルキル基で
ある。7以上のアルキル基では、アンモニアとの2層分
離温度が高くなる。R2 が炭素数1−4、さらには1−
2の場合、アンモニアとの相溶性、すなわち2層分離温
度は一層低下するので好ましい。xが2−4の場合、R
2 は2〜4個のアルキル基をとり、該アルキル基は同一
であっても異なっていても良く、また好ましい相溶性を
維持するのは、R2 は1−4、特には1−2が好まし
い。概してR1 及びR2 の炭素数が多くなるとアンモニ
アとの2層分離温度は高くなる傾向にあるから、良好な
相溶性を維持するには、R1 とR2 の炭素数の合計は1
0以下、より好ましく6以下、更に好ましくは4以下、
最も好ましくは2である。なおR1あるいはR2の一方も
しくは両方が水素の場合、アンモニアとの反応でスラッ
ジを生成してしまう。R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. With an alkyl group of 7 or more, the two-layer separation temperature with ammonia increases. R 2 has 1-4 carbon atoms, furthermore, 1-
In the case of 2, the compatibility with ammonia, that is, the two-layer separation temperature is further reduced, so that it is preferable. When x is 2-4, R
2 has 2 to 4 alkyl groups, which may be the same or different, and maintaining good compatibility is that R 2 has 1-4, especially 1-2 preferable. Generally, as the number of carbon atoms of R 1 and R 2 increases, the temperature of the two-layer separation with ammonia tends to increase. Therefore, in order to maintain good compatibility, the total number of carbon atoms of R 1 and R 2 must be 1
0 or less, more preferably 6 or less, still more preferably 4 or less,
Most preferably, it is 2. When one or both of R 1 and R 2 are hydrogen, sludge is generated by the reaction with ammonia.
【0032】一般式(I)の化合物を合成する際に、1
−4価アルコ−ルの水酸基が、一部分でも未反応のまま
で残存するなら、得られたポリオ−ルは、長期間使用す
る間で、スラッジを生成するため、好ましくない。した
がってアルコ−ルの水酸基は可能な限り残存しないこ
と、具体的には、一般式(I)の化合物の水酸基価は1
0mgKOH/g以下、更には5mgKOH/g以下が
好ましい。In synthesizing the compound of the general formula (I), 1
If the hydroxyl groups of the -4 valent alcohol remain unreacted at least partially, the resulting polyol is not preferred because sludge is formed during long-term use. Therefore, the hydroxyl group of the alcohol should not remain as much as possible. Specifically, the hydroxyl value of the compound of the general formula (I) is 1
It is preferably 0 mgKOH / g or less, more preferably 5 mgKOH / g or less.
【0033】前記のとおり、一般式(I)で表わされるポ
リエーテル化合物を基油とする潤滑油の粘度は、40℃
で22−68cSt,100Cで5−16cStであ
る。この粘度はアンモニア共存下で良好な潤滑性を維持
のために必要である。またアンモニアとの良好な溶解性
の維持のためには、平均分子量は、300〜1800が
好ましく、平均分子量が300未満では、粘度が低くな
り、良好な潤滑性が得られず、一方、1,800を超え
ると、アンモニアとの相溶性が悪くなる。該平均分子量
の制御は、R1 、R2 の他、重合度m及びnを適宜選択
することによって達成される。As described above, the viscosity of a lubricating oil based on the polyether compound represented by the general formula (I) is 40 ° C.
22-68 cSt at 100C and 5-16 cSt at 100C. This viscosity is necessary for maintaining good lubricity in the presence of ammonia. In order to maintain good solubility with ammonia, the average molecular weight is preferably from 300 to 1800. If the average molecular weight is less than 300, the viscosity becomes low and good lubricity cannot be obtained. If it exceeds 800, the compatibility with ammonia deteriorates. The control of the average molecular weight can be achieved by appropriately selecting the degrees of polymerization m and n in addition to R 1 and R 2 .
【0034】さらにはオキシプロピレン基の重合度
(m)及びオキシエチレン基の重合度(n)の相対割
合、すなわちm/(m+n)の値が、潤滑性、低温流動
性およびアンモニアとの相溶性に重要である。すなわち
mに対して、nが大き過ぎると、低温流動点が高くなっ
たり、アンモニアとの相溶性が低下する。この観点から
m/(m+n)の値は0.5以上が好ましい。nが0の
一般式(I)の化合物は、アンモニアとの相溶性も潤滑
性も良好である。しかしながらオキシプロピレン(P
O)の単独重合体よりも、オキシプロピレン(PO)と
オキシエチレン(EO)との共重合体で、しかもm/
(m+n)を0.5以上にしたポリエーテルは、相溶性
を良好に保持しながら、潤滑性が一層向上したものにな
る。一方、オキシエチレンのみ、あるいはオキシエチレ
ンをオキシプロピレンより多量に重合したポリエーテル
は、流動点及び吸湿性が高くなり、注意を要する。アン
モニアとの相溶性、潤滑性、流動性の見地から、m/
(m+n)の値の好ましい範囲は0.5〜1.0、より
好ましくは0.5〜0.9、更に好ましくは0.7−
0.9である。Further, the relative ratio of the degree of polymerization (m) of the oxypropylene group and the degree of polymerization (n) of the oxyethylene group, ie, the value of m / (m + n), determines the lubricity, low-temperature fluidity, and compatibility with ammonia. Is important. That is, if n is too large with respect to m, the low-temperature pour point increases or the compatibility with ammonia decreases. From this viewpoint, the value of m / (m + n) is preferably 0.5 or more. The compound of the general formula (I) in which n is 0 has good compatibility with ammonia and good lubricity. However, oxypropylene (P
O) is a copolymer of oxypropylene (PO) and oxyethylene (EO) rather than a homopolymer of
The polyether having (m + n) of 0.5 or more has improved lubricity while maintaining good compatibility. On the other hand, oxyethylene alone or a polyether obtained by polymerizing oxyethylene in a larger amount than oxypropylene has a high pour point and a high hygroscopicity, and thus requires attention. From the viewpoint of compatibility with ammonia, lubricity and fluidity, m /
The preferred range of the value of (m + n) is 0.5 to 1.0, more preferably 0.5 to 0.9, and still more preferably 0.7-1.0.
0.9.
【0035】また、オキシエチレンとオキシプロピレン
の共重合体は、一般式(I)において便宜上ブロック共
重合体が表示されているが、実際にはブロック共重合体
に限らず、ランダム共重合体でも交互共重合体でも構わ
ない。また、ブロック共重合におけるオキシエチレン部
分とオキシプロピレン部分の結合順序は、どちらが先で
あっても、つまりR1 とどちらが結合してもよい。なお
オキシブチレンなど炭素数4以上のオキシアルキレンを
重合したポリエーテル化合物は、アンモニアと相溶しな
いため好ましくない。The copolymer of oxyethylene and oxypropylene is represented by a block copolymer for convenience in the general formula (I), but is not limited to a block copolymer but may be a random copolymer. An alternating copolymer may be used. In the block copolymerization, the bonding order of the oxyethylene portion and the oxypropylene portion may be any one , that is, R 1 and either may be bonded. A polyether compound obtained by polymerizing oxyalkylene having 4 or more carbon atoms, such as oxybutylene, is not preferable because it is not compatible with ammonia.
【0036】次にアンモニア冷媒との相溶性すなわち2
層分離温度の設定は、使用される用途に基づいて決定さ
れる。例えば極低温冷凍機には、2層分離温度が−50
℃以下の潤滑油が必要であり、通常の冷蔵庫では−30
℃以下であれば充分であり、空調機では−20℃以下の
潤滑油でよい。特に2層分離温度が低いものが必要な場
合、R1はメチル基が最も好ましい。Next, the compatibility with the ammonia refrigerant, ie, 2
The setting of the layer separation temperature is determined based on the application used. For example, a cryogenic refrigerator has a two-layer separation temperature of -50.
Lubricating oil below ℃ is required, and -30
C. or less is sufficient, and lubricating oil of -20.degree. C. or less is sufficient for an air conditioner. Particularly when a compound having a low two-layer separation temperature is required, R 1 is most preferably a methyl group.
【0037】一般式(I)の化合物は、単独もしくは2種
以上を混合して組み合わせて用いることが出来る。例え
ば分子量800−1000のポリオキシプロピレンジメ
チルエーテルと分子量1200−1300のポリオキシ
エチレンプロピレンジエチルエーテルを、それぞれ単独
あるいは10:90−90:10(重量)などの混合物
で、40℃粘度が32−50cStが例示される。The compounds of the general formula (I) can be used alone or in combination of two or more. For example, polyoxypropylene dimethyl ether having a molecular weight of 800 to 1000 and polyoxyethylene propylene diethyl ether having a molecular weight of 1200 to 1300 are used alone or in a mixture of 10:90 to 90:10 (weight), and have a viscosity of 40 to 50 cSt at 40 ° C. Is exemplified.
【0038】一般式(I)のポリエーテル化合物は、炭
素数1−6の1−4価のアルコール又はそのアルカリ金
属塩を出発原料として、炭素数2−3のアルキレンオキ
サイドを重合させ、鎖状のポリアレキレン基の一方の端
がエーテル結合により前記原料アルコールの炭化水素基
に結合し、他方の末端が水酸基であるエーテル化合物を
得た後、この水酸基をエーテル化することにより得るこ
とができる。末端に水酸基を有するエーテル化合物の水
酸基をエーテル化するには、金属ナトリウムなどのアル
カリ金属やナトリウムメチラートなどの低級アルコール
のアルカリ金属塩を反応させて、前記エーテル化合物の
アルカリ金属塩を得た後、該アルカリ金属塩に炭素数1
−6のアルキルハロゲン化物を反応させる方法、あるい
はエーテル化合物の水酸基をハロゲン化物に変換した
後、炭素数1−6の1価アルコールを反応させる方法な
どがある。The polyether compound of the general formula (I) is obtained by polymerizing an alkylene oxide having 2 to 3 carbon atoms by using a 1 to 4 alcohol having 1 to 6 carbon atoms or an alkali metal salt thereof as a starting material. Can be obtained by obtaining an ether compound in which one end of the polyalkylene group is bonded to the hydrocarbon group of the raw material alcohol by an ether bond, and the other end is a hydroxyl group, and then etherifying the hydroxyl group. To etherify the hydroxyl group of the ether compound having a hydroxyl group at the terminal, an alkali metal such as sodium metal or an alkali metal salt of a lower alcohol such as sodium methylate is reacted to obtain an alkali metal salt of the ether compound. The alkali metal salt has 1 carbon atom
A method of reacting an alkyl halide of -6 or a method of converting a hydroxyl group of an ether compound into a halide and then reacting with a monohydric alcohol having 1 to 6 carbon atoms is used.
【0039】従って、必ずしもアルコールを出発原料と
せずに、両末端に水酸基を有するポリオキシアルキレン
グリコールを出発原料に用いることもできる。いずれに
せよ、一般式(I)のポリエーテル化合物は、公知の適
宜の方法で製造すればよい。Therefore, it is also possible to use a polyoxyalkylene glycol having hydroxyl groups at both ends as a starting material without necessarily using an alcohol as a starting material. In any case, the polyether compound of the general formula (I) may be produced by an appropriate known method.
【0040】従って前記冷凍機油は、アンモニアと極め
て広い混合割合で安定的に溶解する。またアンモニア存
在下で、良好な潤滑性発揮する。又、更に後記するよう
に、ダイヤモンドクラスタ等の添加材を加えることによ
り、前記潤滑性を確保した状態で潤滑油の混合割合を更
に低下させることが出来る。したがって本発明の冷凍機
用潤滑油は、一般式(I)で表される化合物を基油とす
るものであり、また本発明の冷凍及びヒートポンプサイ
クルに循環する作動流体組成物は、アンモニアと一般式
(I)のポリエーテル化合物が、98:2(重量比)以
上の混合割合がよい。Therefore, the refrigerating machine oil is stably dissolved with ammonia in an extremely wide mixing ratio. In addition, good lubricity is exhibited in the presence of ammonia. Further, as will be described later, by adding an additive such as diamond clusters, the mixing ratio of the lubricating oil can be further reduced while the lubricity is secured. Therefore, the lubricating oil for refrigerators of the present invention uses the compound represented by the general formula (I) as a base oil, and the working fluid composition circulating in the refrigeration and heat pump cycle of the present invention contains ammonia and The mixing ratio of the polyether compound of the formula (I) is preferably 98: 2 (weight ratio) or more.
【0041】又本発明の潤滑油および冷凍機用作動流体
組成物には、各種の添加剤、例えばトリクレジルホスフ
ェート等の耐荷重向上剤、アミン系酸化防止剤、ベンゾ
トリアゾール系金属不活性化剤、シリコーン類の消泡剤
等を必要に応じて添加することが出来るが、アンモニア
との反応で固形物を形成しないものを選択すべきであ
る。したがってフェノ−ル系酸化防止剤は使用できな
い。又、アンモニアと反応する危険のある潤滑油、例え
ばポリオールエステルは混合すべきでなく、又アンモニ
アと溶解しない鉱油系潤滑油も混合すべきでない。The lubricating oil and working fluid composition for refrigerators of the present invention may contain various additives such as load-bearing agents such as tricresyl phosphate, amine-based antioxidants, and benzotriazole-based metal deactivators. An agent, an antifoaming agent for silicones, etc. can be added as necessary, but one that does not form a solid by reaction with ammonia should be selected. Therefore, phenolic antioxidants cannot be used. In addition, lubricating oils that may react with ammonia, such as polyol esters, should not be mixed, and mineral oil-based lubricating oils that do not dissolve in ammonia should not be mixed.
【0042】次に前記作動流体組成物を用いた本発明に
ついて詳細に説明する。本発明は、アンモニア冷媒と、
該アンモニア冷媒に溶解し得且つ冷媒の蒸発温度でも2
層分離することのない潤滑油とを冷凍装置内に充填させ
るとともに、前記両者の充填比がアンモニア冷媒に対し
潤滑油を2重量%以上充填させて冷凍若しくはヒートポ
ンプサイクルを構成するものである。アンモニアと潤滑
油の割合は、圧縮機の種類により異なるが、基本的には
潤滑性能を維持する限りにおいて、極力潤滑油を少なく
するのが伝熱効率を上げる上で好ましい。例えば回転圧
縮機を用いた本発明における冷凍装置においては、一般
的にはアンモニア冷媒と潤滑油との充填重量配合比を、
70〜97:30〜3程度に設定しても充分なる潤滑性
と冷凍能力を得ることが出来、更に後記するよう性能の
大幅向上につながる。Next, the present invention using the working fluid composition will be described in detail. The present invention relates to an ammonia refrigerant,
It can be dissolved in the ammonia refrigerant and has an evaporation temperature of 2
A refrigeration system is filled with lubricating oil that does not undergo layer separation, and the filling ratio of the two is at least 2% by weight of lubricating oil in an ammonia refrigerant to constitute a refrigeration or heat pump cycle. The ratio between ammonia and lubricating oil varies depending on the type of compressor, but it is basically preferable to reduce lubricating oil as much as possible in order to increase heat transfer efficiency as long as lubricating performance is maintained. For example, in the refrigeration apparatus of the present invention using a rotary compressor, generally, the filling weight mixing ratio of ammonia refrigerant and lubricating oil,
Even if it is set to about 70 to 97: 30 to 3, sufficient lubricity and refrigerating ability can be obtained, which leads to a significant improvement in performance as described later.
【0043】即ち、潤滑油が3%以上溶解しておれば、
油の溶解が圧縮機の滑動部に入りやすくかじりが少なく
なるとともに冷凍サイクル構成が極めて簡単化する。而
も前記作動流体組成物を構成する潤滑油中に少なくとも
平均粒径が150Å以下、好ましくは平均粒径が略50
Å以下の超微粒ダイヤモンド若しくはグラファイトに被
覆された超微粒子ダイヤモンドを添加することにより、
前記潤滑油の配合割合を略2%程度まで落としても問題
が生じない。That is, if 3% or more of the lubricating oil is dissolved,
The dissolution of the oil easily enters the sliding portion of the compressor, the galling is reduced, and the refrigeration cycle configuration is extremely simplified. Also, the lubricating oil constituting the working fluid composition has at least an average particle size of 150 ° or less, preferably an average particle size of about 50 °.
Å By adding the following ultrafine diamond or ultrafine diamond coated with graphite,
Even if the mixing ratio of the lubricating oil is reduced to about 2%, no problem occurs.
【0044】そしてこの様なダイヤモンドは、例えば
(NEW DAIAMOND 1991 VOL8 No.1,新しい爆発法
による超微粒子ダイヤモンドパウダの特性とその応用)
に記載されているように、不活性ガスを満した爆発室の
中で爆発性物質を爆発させて合成させた超微粒子ダイヤ
モンドを精製して得られるクラスタダイヤモンドや該ク
ラスタダイヤモンドにグラファイトが被膜されている炭
素クラスタダイヤモンドを用いるのがよく、これを前記
潤滑油中に2〜3重量%添加することにより、前記作動
流体中の潤滑油の配合割合を2重量%にまで低減させる
ことが可能となる。Such a diamond is, for example, described in (NEW DAIAMOND 1991 VOL8 No. 1, Characteristics of ultrafine diamond powder by a new explosion method and its application).
As described in the above, a cluster diamond obtained by purifying ultrafine diamond synthesized by detonating an explosive substance in an explosion chamber filled with an inert gas or graphite coated on the cluster diamond. It is preferable to use a carbon cluster diamond which is present, and by adding 2 to 3% by weight to the lubricating oil, it is possible to reduce the blending ratio of the lubricating oil in the working fluid to 2% by weight. .
【0045】又前記潤滑油は冷媒の蒸発温度でも2層分
離することがなく、低温流動性に優れているために、凝
縮器側は勿論蒸発器側でも熱交換コイルに分離した油が
付着する恐れがなく、これにより伝熱効率が大幅に向上
するのみならず、前記油回収機構や油分離器を前記冷凍
サイクル中に設ける必要がなく、これにより回路構成も
大幅に簡単化する。Since the lubricating oil does not separate into two layers even at the evaporation temperature of the refrigerant and has excellent low-temperature fluidity, the separated oil adheres to the heat exchange coil not only on the condenser side but also on the evaporator side. Without fear, this not only greatly improves the heat transfer efficiency, but also eliminates the need to provide the oil recovery mechanism and the oil separator in the refrigeration cycle, thereby greatly simplifying the circuit configuration.
【0046】又、圧縮機内では潤滑油は冷媒に溶解しな
がら摺動部に入り込み、一層のかじり防止に役立つ。こ
の場合、前記圧縮機で圧縮後の前記アンモニア冷媒と潤
滑油とを混合してなる作動流体組成物を油回収器を介在
させることなく冷凍及びヒートポンプサイクルを循環さ
せるよう構成してもよい。この場合、前記潤滑油の充填
比が10重量%以上でも圧縮機内である程度の潤滑油が
貯油されるために、冷凍サイクル中の潤滑油の配合割合
を特に蒸発器内の作動流体組成物の潤滑油の配合割合を
7%以下に設定することが出来、より好ましい伝熱効率
を得ることが出来る。Further, in the compressor, the lubricating oil enters the sliding portion while being dissolved in the refrigerant, which helps to further prevent galling. In this case, the working fluid composition obtained by mixing the ammonia refrigerant and the lubricating oil after being compressed by the compressor may be configured to circulate through a refrigeration and heat pump cycle without interposing an oil recovery unit. In this case, even when the filling ratio of the lubricating oil is 10% by weight or more, a certain amount of the lubricating oil is stored in the compressor. The blending ratio of the oil can be set to 7% or less, and more favorable heat transfer efficiency can be obtained.
【0047】又前記圧縮機で圧縮後の前記作動流体組成
物中の潤滑油の一部を圧縮機側に戻入可能に構成しても
よい。特に後者の場合は、圧縮機側では潤滑油の配合比
を多くし、循環サイクル、特に蒸発器側に導入される潤
滑油の配合比を極力少なくすることが容易となる。勿論
本発明は、単段圧縮タイプの冷凍装置においても、又2
段圧縮タイプの冷凍装置にも適用可能である。Further, a part of the lubricating oil in the working fluid composition after compression by the compressor may be returned to the compressor side. In particular, in the latter case, it is easy to increase the mixing ratio of the lubricating oil on the compressor side, and to minimize the mixing ratio of the lubricating oil introduced into the circulation cycle, particularly the evaporator side. Of course, the present invention is also applicable to a single-stage compression type refrigeration system.
It is also applicable to a stage compression type refrigeration system.
【0048】又、前記組成物が冷媒の蒸発温度以下でも
優れた潤滑性と相溶性を有する為に、膨張弁若しくは中
間冷却器通過後の組成物を蒸発器の上方より導入するト
ップフィード構造を取ることが出来、これによりいわゆ
る満液構造を取る必要がなく冷媒(組成物)のサイクル
循環量の低減と高い冷凍効果を得ることが出来る。又前
記組成物は冷媒の蒸発温度以下でも潤滑油と相溶性を有
するが、蒸発器内の低温気化という苛酷な条件下で分離
してしまう恐れがあり、而も前記蒸発器でトップフィー
ド構成を取ると、分離した油が直接圧縮機内に導入さ
れ、ノッキングその他の問題を生じさせてしまう。Further, since the composition has excellent lubricity and compatibility even at a temperature lower than the evaporation temperature of the refrigerant, a top feed structure for introducing the composition after passing through an expansion valve or an intercooler from above the evaporator. Therefore, it is not necessary to take a so-called full structure, and it is possible to reduce the cycle circulation amount of the refrigerant (composition) and obtain a high refrigeration effect. Further, the composition is compatible with the lubricating oil even at a temperature equal to or lower than the evaporation temperature of the refrigerant, but may be separated under severe conditions such as low-temperature vaporization in the evaporator. If so, the separated oil is introduced directly into the compressor, causing knocking and other problems.
【0049】そこで前記蒸発器より圧縮機間を連絡する
導入管路途中に、例えばダブルライザの様に、前記分離
した油を一時貯溜する油溜まりと該油溜まり中の潤滑油
を前記管路中で圧縮機に導入される作動流体組成物と再
混合させる再混合部とを設けるのがよい。Therefore, in the middle of the introduction line connecting the compressors from the evaporator, an oil sump for temporarily storing the separated oil and lubricating oil in the oil sump are introduced into the line, for example, as in a double riser. And a remixing unit for remixing with the working fluid composition introduced into the compressor.
【0050】さて前記構成を取ることによりアンモニア
と冷媒の非溶性に対する問題は解決した。しかしなが
ら、アンモニアの強い腐食性と導電性、特に銅材に対す
る腐触性の問題が解決しておらず、その解決を行なわな
ければ密封型圧縮機、特に家庭用の冷凍機への適用は困
難である。そこで本発明はアンモニア冷媒圧縮機に電動
機を直結してなる密封型アンモニア圧縮機を用いたアン
モニア冷凍装置において、前記電動機側に回転子の周囲
に位置する固定子鉄心内周面側に、気密性シール部を介
して前記回転子と所定空隙を介して囲繞すると共に、前
記回転子内空間と圧縮機間に前記組成物が導通可能な導
通部を設けた技術を提案する。By adopting the above configuration, the problem with respect to the insolubility of ammonia and the refrigerant has been solved. However, the problem of the strong corrosiveness and conductivity of ammonia, especially the corrosion resistance to copper materials, has not been solved, and unless it is solved, it is difficult to apply it to hermetic compressors, especially household refrigerators. is there. Therefore, the present invention relates to an ammonia refrigeration system using a sealed ammonia compressor in which an electric motor is directly connected to an ammonia refrigerant compressor, wherein an airtight seal is provided on an inner peripheral surface side of a stator core located around a rotor on the electric motor side. The present invention proposes a technology in which the rotor is surrounded by a predetermined gap with the rotor via a seal portion, and a conduction portion through which the composition can be conducted is provided between the inner space of the rotor and the compressor.
【0051】かかる発明によれば巻線が装着されている
固定子側は気密性シール部によりアンモニア冷媒等が流
入する回転子収納空間と隔絶されている為に、前記巻線
等が侵される恐れはなく、而も該回転子収納空間側は潤
滑油含有組成物が流入されるために、該回転子の回転軸
等の軸受部の潤滑に支障が生じる恐れがなく且つ前記両
空間における流体組成物の均圧化を図ることが出来る。
この場合前記気密性シール部を、回転子の周囲に囲繞す
る円筒状キャンで構成してもよいが、キャンを用いた場
合は、固定子線輪の励磁による交番磁束は回転磁束をな
して前記空隙部のキャンを透過し、固定子を回転させる
が、キャンには渦電流が流れ、渦流損失を発生させ、そ
の損失はモータ損失の半ば程度を占め、モータを加熱
し、効率を低下させる。According to this invention, since the stator side on which the windings are mounted is isolated from the rotor housing space into which the ammonia refrigerant or the like flows by the airtight seal portion, the windings and the like may be damaged. The lubricating oil-containing composition flows into the rotor housing space, so that there is no risk of hindering the lubrication of the bearings such as the rotating shaft of the rotor, and the fluid composition in both spaces is eliminated. It is possible to equalize the pressure.
In this case, the hermetic seal portion may be constituted by a cylindrical can surrounding the rotor, but if a can is used, the alternating magnetic flux generated by exciting the stator wire loop forms a rotating magnetic flux. The stator is rotated by passing through the can of the gap, and an eddy current flows through the can, causing eddy current loss, which accounts for about half of the motor loss, heats the motor, and reduces efficiency.
【0052】そこで固定子鉄心を耐圧密封構造体容器と
して構成するとともに、該固定鉄心の内周側に絶縁性薄
膜を介在させるか、該固定鉄心の巻線挿入後の開溝の回
転子と対面する前面側にシール部材を配設し、該シール
部材を介して前記開溝内を気密シール可能に構成しても
よい。これによりキャンの有する前記欠点を解消し得る
と共に、固定子鉄心自体が耐圧容器として機能する為
に、キャンが不用になり、而も固定子鉄心は厚肉の界磁
鉄心で形成されている為に、充分なる耐圧強度をもたす
ことが出来る。前記回転子の回転を圧縮機側に伝達する
伝達軸部より前記組成物が漏洩可能に構成することによ
り電動機側の潤滑等が容易になるとともに、不完全シー
ルであるためにその構成が容易である。Therefore, the stator core is constituted as a pressure-resistant sealed structure container, and an insulating thin film is interposed on the inner peripheral side of the stator core, or the stator core faces the rotor of the groove after insertion of the winding. A seal member may be provided on the front side to be sealed so that the inside of the groove can be hermetically sealed via the seal member. As a result, the above-mentioned disadvantages of the can can be eliminated, and since the stator core itself functions as a pressure-resistant container, the can becomes unnecessary, and the stator core is formed of a thick field core. In addition, sufficient pressure resistance can be obtained. The composition is configured to be leakable from the transmission shaft transmitting the rotation of the rotor to the compressor side, thereby facilitating lubrication and the like on the motor side, and the configuration is easy due to an incomplete seal. is there.
【0053】[0053]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the invention, but are merely illustrative examples, unless otherwise specified. Absent.
【0054】先ず、潤滑油として、表1に示すポリエー
テル化合物(実施例1〜8)、及び表2に示すナフテン
鉱油系冷凍機油(比較例1)、分岐鎖型アルキルベンゼ
ン(比較例2)及び(ポリ)エーテル化合物(比較例3
〜8)を用い、アンモニアとの相溶性、ファレックス焼
付荷重、アンモニア雰囲気下でのボンベテスト前後にお
ける試料の色相、全酸価及び外観の変化を測定して評価
した。なお、表2の比較例1のナフテン鉱油系冷凍機油
及び比較例2の分岐鎖型アルキルベンゼンの物性は次の
通りである。 ナフテン鉱油系 分岐鎖型 冷凍機油 アルキルベンゼン 密度 0.888 0.870 動粘度 cSt (100℃) 4.96 4.35 引火点 ℃ 180 178First, as lubricating oils, polyether compounds shown in Table 1 (Examples 1 to 8), naphthenic mineral oil-based refrigerating machine oils shown in Table 2 (Comparative Example 1), branched-chain alkylbenzenes (Comparative Example 2) and (Poly) ether compound (Comparative Example 3
8), the compatibility with ammonia, the Falex baking load, and the change in the hue, total acid value and appearance of the sample before and after the cylinder test in an ammonia atmosphere were evaluated. The physical properties of the naphthenic mineral oil-based refrigerating machine oil of Comparative Example 1 in Table 2 and the branched alkylbenzene of Comparative Example 2 are as follows. Naphthene mineral oil Branched-chain type refrigerating machine oil Alkylbenzene Density 0.888 0.870 Kinematic viscosity cSt (100 ℃) 4.96 4.35 Flash point ℃ 180 178
【0055】また、本発明の組成物の評価等に用いた各
種試験方法の概要は次の通りである。 平均分子量:重量平均分子量をGPC(ゲル浸透クロマ
トグラフィー)で測定した。 動粘度:JISK 2283に基づいて測定した。 アンモニアとの相溶性:試料油5gとアンモニア1gを
ガラスチューブに封入した後、室温から毎分1℃の速度
で冷却を行ない、二層分離を起こす温度を測定した。 ファレックス焼付荷重:ASTM D−3233−73
に準拠してファレックス焼付荷重を測定した。 ボンベテスト:触媒として径1.6mmの鉄線3mを装
填した300mlのボンベに試料油を50g入れ、アン
モニアで0.6kg/cm2Gまで加圧し、さらに窒素
ガスで5.7kg/cm2Gまで加圧した。その後、1
50℃まで加熱して、その温度にて7日間保持した。室
温に冷却後、試料油からアンモニアを減圧下で除去し、
テスト前後における色相及び全酸価を測定し、外観の変
化を目視にて観察し、アンモニア雰囲気下での試料の安
定性を評価した。なお、外観は次の基準で評価した。 変化なし:テスト前後において、外観に変化がない 固化 :テスト後試料が固結したThe outline of various test methods used for evaluating the composition of the present invention is as follows. Average molecular weight: The weight average molecular weight was measured by GPC (gel permeation chromatography). Kinematic viscosity: Measured according to JISK2283. Compatibility with ammonia: After sealing 5 g of sample oil and 1 g of ammonia in a glass tube, cooling was performed at a rate of 1 ° C./min from room temperature, and the temperature at which two layers were separated was measured. Falex baking load: ASTM D-3233-73
The Falex baking load was measured in accordance with. Bomb test: 50 g of sample oil was placed in a 300 ml bomb loaded with 3 m of iron wire having a diameter of 1.6 mm as a catalyst, pressurized to 0.6 kg / cm 2 G with ammonia, and further increased to 5.7 kg / cm 2 G with nitrogen gas. Pressurized. Then 1
Heated to 50 ° C. and held at that temperature for 7 days. After cooling to room temperature, ammonia was removed from the sample oil under reduced pressure,
Hue and total acid value before and after the test were measured, and changes in appearance were visually observed to evaluate the stability of the sample in an ammonia atmosphere. The appearance was evaluated according to the following criteria. No change: No change in appearance before and after the test Solidification: Sample solidified after test
【0056】前記試験の結果を表1及び表2に示す。The results of the test are shown in Tables 1 and 2.
【0057】[0057]
【表1】 [Table 1]
【0058】[0058]
【表2】 [Table 2]
【0059】表1及び表2から実施例1乃至8のポリエ
ーテル化合物は、アンモニアとの相溶性、潤滑性、及び
にアンモニア雰囲気下での安定性に優れていることが分
かる。このようなポリエーテル化合物とアンモニアの混
合物は、アンモニア圧縮機に充填、使用されてその機能
を十分に発揮する。その結果アンモニア圧縮機をコンパ
クト、メンテナンスフリーなものとすることができ、ア
ンモニア圧縮機の用途を広げる等の格別の効果を有す
る。From Tables 1 and 2, it can be seen that the polyether compounds of Examples 1 to 8 are excellent in compatibility with ammonia, lubricity, and stability in an ammonia atmosphere. A mixture of such a polyether compound and ammonia is filled and used in an ammonia compressor to exhibit its function sufficiently. As a result, the ammonia compressor can be made compact and maintenance-free, and has a special effect such as expanding the use of the ammonia compressor.
【0060】しかしながら、表2に示すナフテン鉱油系
冷凍機油、分岐鎖型アルキルベンゼン及び比較例3〜8
の各(ポリ)エーテルは室温で不溶であるか、若しくは
−50℃の低温で相溶性を有していてもボンベテストで
個化することが分かる。この結果これらの油は圧縮/凝
縮/膨張を繰り返す冷凍サイクルに使用できないもので
ある。However, the naphthenic mineral oil-based refrigerating machine oils shown in Table 2, the branched-chain alkylbenzenes and Comparative Examples 3 to 8
It can be seen that each of the (poly) ethers is insoluble at room temperature or individualized by a bomb test even if it has compatibility at a low temperature of -50 ° C. As a result, these oils cannot be used in a refrigerating cycle in which compression / condensation / expansion is repeated.
【0061】次にかかる潤滑油とアンモニア冷媒を混合
した作動流体組成物を用いた冷凍システムについて説明
する。図1は、本発明の実施例に係る単段圧縮タイプの
直接膨張式冷凍装置で、冷媒としてR−717(アンモ
ニア冷媒)及び潤滑油として前記実施例1のポリエーテ
ルを、90重量部:10重量部の割合で冷凍サイクルに
充填した一例を示す。図中11は冷媒圧縮機で、該圧縮
機11で圧縮されたアンモニア冷媒と潤滑油が相溶して
なる冷媒作動流体は油分離器を介することなく、直接凝
縮器12に導かれ、該凝縮器12内で冷却水(冷却水管
18)との熱交換(取得熱:30℃前後)により凝縮液
化される。Next, a refrigeration system using a working fluid composition obtained by mixing such a lubricating oil and an ammonia refrigerant will be described. FIG. 1 shows a single-stage compression type direct expansion refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention, in which R-717 (ammonia refrigerant) is used as a refrigerant and the polyether of the first embodiment is used as a lubricating oil. An example is shown in which a refrigeration cycle is filled in parts by weight. In the figure, reference numeral 11 denotes a refrigerant compressor. The refrigerant working fluid formed by dissolving the ammonia refrigerant and the lubricating oil compressed by the compressor 11 is directly guided to the condenser 12 without passing through the oil separator, and It is condensed and liquefied by heat exchange (acquisition heat: about 30 ° C.) with cooling water (cooling water pipe 18) in the vessel 12.
【0062】そして該凝縮された作動液を高圧受液器1
4に貯溜させた後、膨張弁13により減圧気化させ、蒸
発器15の上端に設けた導入口15aよりトップフィー
ドで該蒸発器15内に導入し、ファン16より供給され
た送風負荷と熱交換(取得熱:−15〜−20℃前後)
した後、ダブルライザ17を介して圧縮機11の吸気側
に吸引され前記冷凍サイクルを繰り返す。ここでダブル
ライザ17とは公知の様に、蒸発器15導出部15bの
出口側に設けたU字状の局部的な油溜まり172を具え
た主管路171と該主管路をバイパスするバイパス管路
173を有し、前記蒸発器15内の蒸発により僅かに分
離した油を前記油溜まり172に油溜めを行ないながら
主管路171を通して低圧吸入管19側に導くと共に、
バイパス管路173を細管にして絞り抵抗を与えること
により前記主管路171が油溜めにより閉塞した場合に
バイパス管路173を通過する潤滑油を含む気化冷媒の
流速により閉塞した油が低圧吸入管19側に導出されて
再度混合溶解した状態で圧縮機11の吸入側に導くもの
である。Then, the condensed working fluid is supplied to the high-pressure receiver 1
After being accumulated in the evaporator 15, it is decompressed and vaporized by the expansion valve 13, introduced into the evaporator 15 by a top feed through an inlet 15 a provided at the upper end of the evaporator 15, and exchanges heat with the blowing load supplied from the fan 16. (Acquisition heat: around -15 to -20 ° C)
After that, the refrigerant is sucked into the intake side of the compressor 11 via the double riser 17 and the refrigeration cycle is repeated. Here, as known, the double riser 17 is a main line 171 provided with a U-shaped local oil reservoir 172 provided on the outlet side of the evaporator 15 outlet portion 15b, and a bypass line for bypassing the main line. 173, the oil slightly separated by evaporation in the evaporator 15 is guided to the low-pressure suction pipe 19 side through the main line 171 while the oil is stored in the oil sump 172.
When the main line 171 is closed by an oil sump by making the bypass line 173 a narrow tube to give restriction resistance, the oil blocked by the flow rate of the vaporized refrigerant containing the lubricating oil passing through the bypass line 173 is removed by the low-pressure suction pipe 19. It is guided to the suction side of the compressor 11 in a state where it is drawn out and mixed and dissolved again.
【0063】従って係る実施例によれば、油分離器等が
不用であり、而も図6に示す従来技術の様に、受液器底
部に油溜めを設けることなく、又ダブルライザ17によ
る局部的な油溜まり172を設けるも、これは再度混合
溶解して圧縮機11側に導入される為に、油回収機構
や、再度圧縮機11側に戻す戻入回路等が不用になり、
サイクル構成が極めて簡単化する。Therefore, according to this embodiment, an oil separator or the like is unnecessary, and unlike the prior art shown in FIG. 6, the oil reservoir is not provided at the bottom of the liquid receiver, and the localization by the double riser 17 is not required. Even if a temporary oil reservoir 172 is provided, since it is mixed and dissolved again and introduced into the compressor 11 side, an oil recovery mechanism and a return circuit for returning to the compressor 11 side are unnecessary,
The cycle configuration is extremely simplified.
【0064】又本実施例は冷媒が蒸発温度以下でも潤滑
油と相溶性の為に、膨張弁13通過後の減圧冷媒を蒸発
器15の上方より導入するトップフィード構造を取るこ
とが出来るために、重力に沿って蒸発器内を冷媒が通過
させることが出来、これによりいわゆる満液構造を取る
必要がなく、本発明者たちの実験では図6に示す従来例
に比較して重量比で10%以上冷媒を少なくしても前記
従来例より高い冷凍効果を得ることが出来た。In this embodiment, since the refrigerant is compatible with the lubricating oil even at the evaporation temperature or lower, it is possible to adopt a top feed structure for introducing the decompressed refrigerant after passing through the expansion valve 13 from above the evaporator 15. Therefore, the refrigerant can pass through the evaporator along the gravity, so that it is not necessary to adopt a so-called full structure, and in the experiments performed by the present inventors, the weight ratio was 10% as compared with the conventional example shown in FIG. %, The refrigeration effect higher than that of the above conventional example could be obtained.
【0065】尚、本実施例においてはアンモニア冷媒と
潤滑油とを、90重量部:10重量部の割合で充填して
も圧縮機11中にある程度の潤滑油が貯油されるために
冷凍サイクル中を循環する作動流体組成物の重量比は前
記充填重量比より低下し、特に蒸発器を循環する配合比
は5%以下となる為、蒸発器側の伝熱効率は一層向上す
る。尚、前記圧縮機は可変翼タイプのロータリ圧縮機や
往復圧縮機に好適である。又本実施例においては蒸発温
度を−15〜−20℃と、前記従来技術より圧縮比を高
くして運転したが、このような構成を取っても作動流体
が劣化したり、スラッジ化することなく、長期に亙って
高信頼性を得ることが出来る。In this embodiment, even if the ammonia refrigerant and the lubricating oil are filled at a ratio of 90 parts by weight to 10 parts by weight, a certain amount of the lubricating oil is stored in the compressor 11 during the refrigeration cycle. The weight ratio of the working fluid composition circulating in the evaporator is lower than the filling weight ratio, and particularly, the mixing ratio circulating in the evaporator is 5% or less, so that the heat transfer efficiency on the evaporator side is further improved. The compressor is suitable for a rotary compressor of a variable blade type or a reciprocating compressor. Further, in the present embodiment, the operation was performed with the evaporation temperature being -15 to -20 ° C. and the compression ratio being higher than that of the conventional technique. However, even with such a configuration, the working fluid may be deteriorated or sludge may be formed. And high reliability can be obtained over a long period of time.
【0066】又前凝縮器12や蒸発器15内の熱交換コ
イル壁面に前記潤滑油が付着することなく、伝熱効率
が、ナフテン鉱油系冷凍機油を用いた図6に示す従来例
に比較して60%以上も向上した。又前記作動流体を構
成するアンモニアと潤滑油は水を溶解する能力があるた
めに、フロン系冷凍サイクルの様に、シリカゲル等の除
湿剤や除湿機構を設けなくてもよい。Further, the lubricating oil does not adhere to the wall of the heat exchange coil in the pre-condenser 12 and the evaporator 15, and the heat transfer efficiency is lower than that of the conventional example shown in FIG. 6 using a naphthenic mineral oil-based refrigerating machine oil. It has improved by more than 60%. Further, since the ammonia and the lubricating oil constituting the working fluid have the ability to dissolve water, it is not necessary to provide a dehumidifying agent such as silica gel or a dehumidifying mechanism as in a CFC-based refrigeration cycle.
【0067】さて前記作動流体は圧縮機11の潤滑性が
低減しない範囲で冷媒の割合を多くする必要があるが、
実際的には潤滑油を5重量%以下にすると、潤滑能力が
低下する。そこでこの様な場合には、前記したように平
均粒径が約50Å以下のクラスタダイヤモンドや該クラ
スタダイヤモンドにグラファイトが被膜されている炭素
クラスタダイヤモンドを前記潤滑油中に2〜3重量%添
加することにより、前記作動流体中の潤滑油の配合割合
を更に低減させることが出来た。It is necessary to increase the proportion of the refrigerant in the working fluid as long as the lubricity of the compressor 11 is not reduced.
Practically, when the lubricating oil content is 5% by weight or less, the lubricating ability is reduced. Therefore, in such a case, as described above, 2 to 3% by weight of a cluster diamond having an average particle size of about 50 ° or less or a carbon cluster diamond having a graphite coating on the cluster diamond is added to the lubricating oil. Thereby, the mixing ratio of the lubricating oil in the working fluid could be further reduced.
【0068】又前記ダブルライザ17も例えば図3にし
めすように、凝縮器14通過後の液冷媒を利用して前記
蒸発器15内の蒸発により僅かに分離した油を含む作動
流体組成物を熱交換器150により加温することにより
前記分離油が再度組成物中に溶融し前記ダブルライザが
不要になる。尚、潤滑性の向上を図るために、前記作動
流体組成物の潤滑油の配合割合を多くすると共に、前記
圧縮機の出口側に油分離器25と該分離器25で分離し
た油を再度圧縮機11側に戻す戻入回路26を設ける方
策を取ってもよい。The double riser 17 also uses a liquid refrigerant after passing through the condenser 14 to heat the working fluid composition containing oil slightly separated by evaporation in the evaporator 15 as shown in FIG. By heating with the exchanger 150, the separated oil melts again in the composition, and the double riser becomes unnecessary. In order to improve the lubricity, the mixing ratio of the lubricating oil in the working fluid composition was increased, and the oil separated by the oil separator 25 and the oil separated by the separator 25 was compressed again at the outlet of the compressor. A measure may be taken to provide a return circuit 26 for returning to the machine 11 side.
【0069】特に、油冷式スクリュー圧縮機の場合は、
前記圧縮機11の出口側に油分離器25と該分離器25
で分離した油を再度圧縮機側に戻す戻入回路26を設け
た法が好ましい。この場合はアンモニア冷媒と潤滑油と
の充填重量比が、90〜80重量部:10〜20重量部
の割合で充填しても圧縮機11/油分離器25/戻入回
路26の閉サイクルにおける潤滑油の配合割合を多く
し、他の冷凍サイクルの潤滑油の配合割合を極力少な
く、例えば圧縮機11側で潤滑油を90%以上、蒸発器
15側の潤滑油の配合割合を3%以下、更には0.5%
程度に設定することも可能である。In particular, in the case of an oil-cooled screw compressor,
At the outlet side of the compressor 11, an oil separator 25 and the separator 25
It is preferable to provide a return circuit 26 for returning the oil separated in step 2 to the compressor side again. In this case, even if the filling weight ratio of the ammonia refrigerant and the lubricating oil is 90 to 80 parts by weight: 10 to 20 parts by weight, lubrication in the closed cycle of the compressor 11 / oil separator 25 / return circuit 26 is performed. The mixing ratio of the oil is increased, and the mixing ratio of the lubricating oil of the other refrigeration cycle is minimized. For example, the mixing ratio of the lubricating oil on the compressor 11 side is 90% or more, and the lubricating oil ratio on the evaporator 15 side is 3% or less. 0.5%
It is also possible to set to about.
【0070】又前記表中の実施例4、6、7、8に示す
ように、二層分離温度が−50℃以下の潤滑油を用いて
作動流体を構成することにより液ポンプ再循環システム
構成を取ることなく、極低温冷凍装置を簡単に構成出来
る。その構成を図2に基づいて簡単に説明するに、図2
は冷媒としてR−717(アンモニア冷媒)と潤滑油と
して前記実施例6のポリエーテルを、95重量部:5重
量部の割合で冷凍サイクル内に充填させた極低温冷凍シ
ステムで、21は低段圧縮機でそのアンモニア冷媒と潤
滑油が相溶した圧縮作動流体は中間冷却器22で−10
℃前後に冷却して高段側圧縮機11に導かれる。そして
高段圧縮機11で圧縮された前記冷媒作動流体は直接凝
縮器12に導かれ、該凝縮器12内で冷却水(冷却水管
18)との熱交換(取得熱:35℃前後)により凝縮液
化される。As shown in Examples 4, 6, 7, and 8 in the above table, the construction of the liquid pump recirculation system is achieved by using a lubricating oil having a two-layer separation temperature of −50 ° C. or less. The cryogenic refrigeration system can be easily configured without taking any additional steps. The configuration will be briefly described with reference to FIG.
Is a cryogenic refrigeration system in which R-717 (ammonia refrigerant) as a refrigerant and the polyether of Example 6 as a lubricating oil are filled in a refrigeration cycle in a ratio of 95 parts by weight: 5 parts by weight, and 21 is a low-stage refrigeration system. The compressed working fluid in which the ammonia refrigerant and the lubricating oil are dissolved in the compressor is -10 in the intercooler 22.
After cooling to about ° C., it is guided to the high-stage compressor 11. The refrigerant working fluid compressed by the high-stage compressor 11 is directly led to the condenser 12, where it is condensed by heat exchange (acquisition heat: about 35 ° C.) with cooling water (cooling water pipe 18) in the condenser 12. Liquefied.
【0071】そして該凝縮された作動液を高圧受液器1
4に貯溜させた後、膨張弁20により減圧気化させて中
間冷却器22を−10℃前後に冷却させると共に、該冷
却により液化した作動液を、蒸発器15の上端に設けた
導入口15aよりトップフィードで該蒸発器15内に導
入し、ファン16より供給された送風負荷と熱交換(取
得熱:−50℃)した後、ダブルライザ17を介して圧
縮機21の吸気側に吸引され前記冷凍サイクルを繰り返
す。従って係る実施例においても、高圧受液器14や中
間冷却器22内の油溜まりや油回収構成が不用になると
共に、図7に示す従来技術と異なり低圧受液器と蒸発器
間の冷媒液を循環させる液ポンプ再循環サイクルが不用
となり、冷凍サイクル構成が大幅に簡単化される。The condensed working fluid is supplied to the high-pressure receiver 1
After being stored in the evaporator 15, the working fluid liquefied by the cooling is evacuated and vaporized by the expansion valve 20 to cool the intermediate cooler 22 to about −10 ° C. After being introduced into the evaporator 15 by a top feed and exchanging heat (acquired heat: −50 ° C.) with a blowing load supplied from a fan 16, the air is sucked into a suction side of a compressor 21 through a double riser 17, and is sucked. Repeat the refrigeration cycle. Therefore, also in this embodiment, the oil pool and the oil recovery structure in the high-pressure receiver 14 and the intercooler 22 are not required, and the refrigerant liquid between the low-pressure receiver and the evaporator is different from the prior art shown in FIG. A liquid pump recirculation cycle for circulating water is not required, and the refrigeration cycle configuration is greatly simplified.
【0072】又本実施例に用いる作動流体組成物は表3
に示すように、流動性が蒸発温度以下の−50℃でも冷
媒と相溶性がよく、且つ流動性も4.5秒前後と良好な
ために、トップフィード構造を取ることが出来冷媒を少
なくしても前記ボトムフィード構造の従来例より高い冷
凍効果を得ることが出来るとともに極低温の蒸発器内で
の伝熱効率も向上する。The working fluid composition used in this example is shown in Table 3.
As shown in the figure, since the fluidity is good even at −50 ° C. below the evaporation temperature and the fluidity is good at around 4.5 seconds, a top feed structure can be adopted to reduce the amount of refrigerant. However, a higher refrigeration effect than the conventional example of the bottom feed structure can be obtained, and the heat transfer efficiency in the cryogenic evaporator can be improved.
【0073】[0073]
【表3】 [Table 3]
【0074】又蒸発器15の出口側に設けたダブルライ
ザ等の局部的な油溜まりと再混合溶解構造を設けるのみ
で足りるために、油抜きの為に一時停止させることなく
冷凍サイクルの連続運転を長期に亙って継続でき、これ
により無人化及びフリーメインテナンス化が容易であ
る。Further, since it is sufficient to provide only a local oil reservoir such as a double riser provided on the outlet side of the evaporator 15 and a remixing / melting structure, the continuous operation of the refrigeration cycle without stopping temporarily for draining the oil. Can be continued for a long period of time, which facilitates unmanned operation and free maintenance.
【0075】さて前記構成を取ることによりアンモニア
と冷媒の非溶性に対する問題は解決した。しかしなが
ら、アンモニアの強い腐食性と導電性、特に電気銅線に
対する腐触性の問題が解決しておらず、その解決を行な
わなければ密封型圧縮機、特に家庭用の冷凍機への適用
は困難である。その第1がキャンドモータの適用であ
る。即ちアンモニア冷媒を用いた流体機械と直結する密
封型電動機においては、固定子と回転子の間に円筒シリ
ンダ状のキャンを嵌入固定し、キャンの外周側に位置す
る固定子までアンモニア冷媒が漏洩しない構成としたキ
ャン型モータの採用が検討される。By adopting the above configuration, the problem with respect to the insolubility of ammonia and the refrigerant has been solved. However, the problem of the strong corrosiveness and conductivity of ammonia, especially the corrosion of copper wire, has not been solved, and unless it is solved, it is difficult to apply it to hermetic compressors, especially household refrigerators. It is. The first is the application of canned motors. That is, in a sealed electric motor directly connected to a fluid machine using an ammonia refrigerant, a cylindrical cylindrical can is fitted and fixed between the stator and the rotor, and the ammonia refrigerant does not leak to the stator located on the outer peripheral side of the can. The adoption of a can-shaped motor having such a configuration will be considered.
【0076】しかしながら前記キャンは高密度の交流磁
束が鎖交しており、渦電流損失及びキャンを含めた空隙
における磁気抵抗を増加させて、励磁損失等による多量
の熱が発生し、キャンドモータの効率を低下させる。そ
こでキャンを用いなくても前記固定子と回転子間を隔壁
し、固定子側のアンモニアの漏洩を封止できれば特に問
題が生じない。However, in the can, a high-density alternating magnetic flux is interlinked, and the eddy current loss and the magnetic resistance in the air gap including the can are increased. Decrease efficiency. Therefore, there is no particular problem if the partition between the stator and the rotor can be formed without using a can and the leakage of ammonia on the stator side can be sealed.
【0077】図4及び図5はかかる構成の実施例で、電
動機とスクリュー圧縮機を直結してなる密封型圧縮機の
本体構成を示し、先ずスクリュー圧縮機A側の構成を説
明するに、31は矢示のように前記した相溶性の作動流
体を圧縮するために取入れられる吸入孔、32はスクリ
ューロータ30により圧縮された冷媒ガスを凝縮器側に
吐出する吐出口、33はこれを包被するロータハウジン
グ、34Aは円板状の軸受ハウジング35に嵌合された
軸受で、電動機B側の回転軸36をスプロケット軸嵌合
させたロータ軸37aを支承する。又他側のロータ軸3
7bは軸受34Bに支承されている。この場合、ロータ
軸37aと軸受34A間は不完全シール状態を構成し、
圧縮機A側より電動機B側に作動流体組成物が導入可能
に構成する。FIG. 4 and FIG. 5 show an embodiment of such a construction, which shows the main construction of a hermetic compressor in which an electric motor and a screw compressor are directly connected. First, the construction on the screw compressor A side will be described. Is a suction hole which is taken in to compress the compatible working fluid as shown by an arrow, 32 is a discharge port for discharging the refrigerant gas compressed by the screw rotor 30 to the condenser side, and 33 is a cover for this. A rotor housing 34A is a bearing fitted to a disc-shaped bearing housing 35, and supports a rotor shaft 37a in which a rotating shaft 36 of the electric motor B is fitted with a sprocket shaft. Also, the rotor shaft 3 on the other side
7b is supported by a bearing 34B. In this case, an incomplete sealing state is formed between the rotor shaft 37a and the bearing 34A,
The working fluid composition can be introduced from the compressor A side to the electric motor B side.
【0078】又前記円板状の軸受ハウジング35の下側
には電動機B側に流れた作動流体のリターン穴39を設
け、圧縮機A側と電動機側の回転子41空間の均圧化を
図る。一方、電動機B側は、前記回転軸36に固定され
た回転子41、該回転子41の周囲を囲繞する固定子4
2とを具え、そして前記固定子42は、図5に示すよう
に、多数枚の界磁鉄心板43aを積層してなる固定子鉄
心43と、該固定子鉄心43の内周面側に、軸方向に延
在してなる断面コの字状の開溝44に収納させた巻線4
5と、前記固定子鉄心43の軸方向両側に位置する45
aは巻線のコイルが延設された部分である。A return hole 39 for the working fluid flowing to the electric motor B is provided below the disc-shaped bearing housing 35 to equalize the pressure of the rotor 41 between the compressor A and the electric motor. . On the other hand, the motor B side includes a rotor 41 fixed to the rotating shaft 36, and a stator 4 surrounding the rotor 41.
As shown in FIG. 5, the stator 42 includes a stator core 43 formed by laminating a plurality of field core plates 43a, and an inner peripheral surface side of the stator core 43, Winding 4 housed in open groove 44 having a U-shaped cross section extending in the axial direction
5 and 45 positioned on both axial sides of the stator core 43.
a is a portion where the coil of the winding is extended.
【0079】そして、前記固定子鉄心43は、多数枚の
界磁鉄心板43aの積層面上に絶縁性樹脂コーティング
剤その他の接着剤46を塗布して気密的にシールさせる
か若しくは熱溶融性の絶縁膜46を介在させて熱圧着に
より両者を一体的に固化させて耐圧的に気密保持させ
る。又更に前記固定子鉄心43の内周面側に非磁性薄板
47若しくは樹脂薄膜47を圧着して被覆形成すること
により前記気密性の一層の増進を図る。The stator core 43 is formed by applying an insulating resin coating agent or other adhesive 46 on the lamination surface of a large number of field core plates 43a so as to be airtightly sealed or heat-meltable. The two are integrally solidified by thermocompression bonding with the insulating film 46 interposed therebetween, and are airtightly maintained with pressure resistance. Further, the non-magnetic thin plate 47 or the resin thin film 47 is press-fitted on the inner peripheral surface side of the stator core 43 to form a coating, thereby further improving the airtightness.
【0080】そして前記固定子鉄心43は略円筒状をな
し、その軸方向両端側を圧縮機A側の軸受ハウジング3
5に気密的に固定された外枠ハウジング48のフランジ
48aと前記回転軸36の自由端側軸受29と一体化さ
せた鏡板状ハウジング28のフランジ部28aに当接さ
せて一体的に且つ気密的に固着させる。The stator core 43 has a substantially cylindrical shape, and has both ends in the axial direction at the bearing housing 3 on the compressor A side.
The flange 48a of the outer frame housing 48, which is hermetically fixed to the housing 5, and the flange portion 28a of the end plate housing 28, which is integrated with the free end bearing 29 of the rotary shaft 36, are integrally and hermetically sealed. To be fixed.
【0081】かかる構成によれば前記固定子鉄心43
は、その両端側を前記したように圧縮機A側に気密的に
固定された外枠ハウジング48と前記回転軸36の自由
端側に位置する鏡板状ハウジング28に一体的に固着さ
れている為にこれらの部材との協動作用により耐圧容器
として機能し得、従って、冷媒ガスの圧縮が20Kg/
m2にも及ぶ冷凍機に対しても、十分な耐圧性を確保す
ることが出来る。According to this configuration, the stator core 43
Are integrally fixed to the outer frame housing 48 airtightly fixed to the compressor A side and the end plate-shaped housing 28 located at the free end side of the rotary shaft 36 as described above. In addition, it can function as a pressure vessel by cooperating with these members, so that the compression of the refrigerant gas is
Sufficient pressure resistance can be ensured even for refrigerators as large as m 2 .
【0082】一方、前記固定子鉄心43の開溝44に収
納されている巻線45は、回転子41と同一空間内に位
置している為に、不完全シール状態にある圧縮機Aのロ
ータ軸37aと軸受34部間より電動機B内に腐触性の
アンモニア冷媒を含む作動流体組成物が侵入するため
に、前記回転子41とともに巻線45も併せて耐蝕絶縁
処理を施す必要があるが、巻線の耐アンモニア絶縁処理
は中々困難である。On the other hand, since the winding 45 housed in the open groove 44 of the stator core 43 is located in the same space as the rotor 41, the rotor of the compressor A is in an imperfectly sealed state. Since the working fluid composition containing the corrosive ammonia refrigerant intrudes into the electric motor B from between the shaft 37a and the bearing 34, it is necessary to perform a corrosion-resistant insulation treatment together with the rotor 41 and the winding 45. In addition, it is difficult to insulate the winding from ammonia.
【0083】そこで図5(B)に示すように、前記開溝
44内にバインド樹脂49を充填するとともに、その内
周側に前記絶縁性樹脂薄膜47’を被覆して気密的にシ
ールさせるか、又図5(A)に示すように、前記開溝4
4内にバインド樹脂を充填するとともに、前記開溝44
の開口端にその両側部をテーパ状に形成したシール板2
7を嵌着させることにより容器内の冷媒ガス圧により前
記シール板27の背面側より背圧が印加されて前記開溝
44開口端を嵌着し気密的にシールすることが可能であ
る。この結果固定子巻線44の開溝12内での固定とと
もに、その開口面が閉鎖されて強靱な機械的強度と耐触
性並びに気密性をも同時に保持せしめることができる。Then, as shown in FIG. 5B, the binding resin 49 is filled in the open groove 44 and the insulating resin thin film 47 ′ is coated on the inner peripheral side thereof to seal airtightly. As shown in FIG.
4 is filled with a binding resin, and
Seal plate 2 having both sides tapered at the open end of
By fitting 7, the back pressure of the sealing plate 27 is applied from the back side of the seal plate 27 by the refrigerant gas pressure in the container, so that the opening end of the open groove 44 can be fitted and hermetically sealed. As a result, while the stator winding 44 is fixed in the open groove 12, the opening surface thereof is closed, so that it is possible to simultaneously maintain strong mechanical strength, touch resistance and airtightness.
【0084】[0084]
【発明の効果】本発明によれば、アンモニアと低温でも
優れた溶解安定性を有し、またアンモニア冷媒雰囲気下
で優れた潤滑性を発揮し、しかも圧縮機運転中に固形物
の生成もない。従って、従来のアンモニア冷媒の冷凍装
置で不可欠であった油回収装置を省略することができ、
そのため小型冷凍機としても適用することが可能にな
る。これにより装置構成の簡単化と伝熱効率の向上等、
実用的に極めて有利な冷凍装置を提供し得る。特に本発
明によればアンモニアの持つ潤滑油に対する非溶性とと
もに腐触性の解消し、これによりアンモニア密封型圧縮
機を容易に提供でき、その実用的価値は極めて大であ
る。According to the present invention, it has excellent dissolution stability even at a low temperature with ammonia, exhibits excellent lubricity under an ammonia refrigerant atmosphere, and has no solid matter generated during compressor operation. . Therefore, the oil recovery device, which was indispensable in the conventional ammonia refrigerant refrigeration device, can be omitted,
Therefore, it can be applied as a small refrigerator. As a result, simplification of device configuration and improvement of heat transfer efficiency, etc.
It is possible to provide a refrigeration apparatus that is extremely advantageous in practical use. In particular, according to the present invention, the insolubility as well as the insolubility of the ammonia in lubricating oil is eliminated, whereby an ammonia sealed compressor can be easily provided, and its practical value is extremely large.
【図1】 本発明の実施例に係る単段圧縮タイプの直接
膨張式冷凍装置を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a single-stage compression type direct expansion refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施例に係る2段圧縮タイプの極低
温凍装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a two-stage compression type cryogenic freezing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の他の実施例に係る単段圧縮タイプの
直接膨張式冷凍装置を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing a single-stage compression type direct expansion refrigeration apparatus according to another embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施例に係る電動機直結型の密封型
圧縮機の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor directly connected to an electric motor according to an embodiment of the present invention.
【図5】 図4の固定子の断面構造を示す要部拡大図で
ある。FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a cross-sectional structure of the stator of FIG. 4;
【図6】 従来技術に係る単段圧縮タイプの直接膨張式
冷凍装置を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a single-stage compression type direct expansion refrigeration apparatus according to the related art.
【図7】 従来技術に係る2段圧縮タイプの極低温凍装
置を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a two-stage compression type cryogenic freezing apparatus according to the related art.
11 冷媒圧縮機 12 凝縮器 13 膨張弁 14 高圧受液器 15 蒸発器 15a 導入口 16 ファン 17 ダブルライザ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Refrigerant compressor 12 Condenser 13 Expansion valve 14 High pressure receiver 15 Evaporator 15a Inlet 16 Fan 17 Double riser
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 久 埼玉県戸田市新曽南三丁目17番35号 (56)参考文献 欧州特許出願公開490810(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 1/00 C09K 5/04 C10M 107/34 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hisashi Yano 3-17-35 Nishinaminami, Toda City, Saitama Prefecture (56) References European Patent Application Publication 490810 (EP, A1) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) F25B 1/00 C09K 5/04 C10M 107/34
Claims (8)
を含む冷凍サイクルにより、冷凍若しくはヒートポンプ
サイクルを構成したアンモニア冷凍装置において、前記冷凍サイクル中にアンモニア冷媒とその中にある潤
滑油で構成される作動流体組成物を含み、前記潤滑油の
基油が、ポリオキシアルキレングルコ−ルの末端のOH
基の水素の少なくとも一部が、炭素数1−6の炭化水素
基によって封鎖されている1種又は2種以上のポリエー
テル化合物であり、且つ前記冷凍サイクル内でのアンモ
ニア冷媒と潤滑油の比率を、その重量比が、70:30
から97:3に設定することにより、前記冷凍サイクル
中におけるアンモニア冷媒とその中にある潤滑油が、ア
ンモニア冷媒の蒸発温度でも2層分離することのないよ
うに構成した ことを特徴とするアンモニア冷凍装置。1. A refrigerant compressor, a condenser, a refrigeration cycle including an expansion valve and an evaporator, in the ammonia refrigeration system constitutes a refrigeration or heat pump cycle, in it with ammonia refrigerant in the refrigeration cycle Jun
A working fluid composition comprising a lubricating oil;
When the base oil is a polyoxyalkylene glycol terminal OH
At least a part of the hydrogen of the group is a hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms
One or more polyethers blocked by groups
Ter compound, and ammonia in the refrigeration cycle
The weight ratio of the near refrigerant to the lubricating oil is 70:30.
To 97: 3, the refrigeration cycle
Ammonia refrigerant and lubricating oil in it
No separation of two layers even at the evaporation temperature of ammonia refrigerant
An ammonia refrigeration apparatus characterized by having the following configuration .
いて、 冷媒圧縮機側に供給される作動流体組成物内の潤滑油の
重量は少なくとも10%あり、圧縮機を介してアンモニ
ア冷凍サイクルに導入される作動流体組成物内の潤滑油
の配合割合はその重量比が7%以下になるように設定し
たことを特徴とするアンモニア冷凍装置。2. The ammonia refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the weight of the lubricating oil in the working fluid composition supplied to the refrigerant compressor side is at least 10%, and is introduced into the ammonia refrigeration cycle via the compressor. Wherein the weight ratio of lubricating oil in the working fluid composition is set to 7% or less.
いて、 前記凝縮器で凝縮後のアンモニア冷媒と潤滑油が溶解し
た作動流体組成物を冷媒と潤滑油を分離させることなく
膨張弁又は/及び中間冷却器に導入したことを特徴とす
るアンモニア冷凍装置。3. The ammonia refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the working fluid composition in which the ammonia refrigerant and the lubricating oil condensed in the condenser are dissolved without separating the refrigerant and the lubricating oil from each other. An ammonia refrigeration system, which is introduced into a cooler.
いて、 前記膨張弁若しくは中間冷却器通過後のアンモニア冷媒
と潤滑油が溶解した作動流体組成物を、蒸発器上端側に
設けた導入口より底側に設けた排出口側に向けトップフ
ィードで導入可能に構成したことを特徴とするアンモニ
ア冷凍装置。4. The ammonia refrigeration apparatus according to claim 3, wherein the working fluid composition in which the ammonia refrigerant and the lubricating oil having passed through the expansion valve or the intercooler is dissolved is disposed at a bottom from an inlet provided at an upper end side of the evaporator. An ammonia refrigerating apparatus characterized in that it can be introduced by a top feed toward a discharge port side provided on a side.
冷媒と潤滑油が溶解した作動流体組成物を、凝縮器で凝
縮後の作動流体組成物の保有熱と熱交換させた後、圧縮
機側に導入可能に構成したことを特徴とする請求項1記
載のアンモニア冷凍装置。5. The compressor, after exchanging the working fluid composition derived from the evaporator, in which the ammonia refrigerant and the lubricating oil are dissolved, with the heat retained in the working fluid composition after condensation in the condenser. The ammonia refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the ammonia refrigeration apparatus is configured to be able to be introduced into the apparatus.
いて、 平均粒径が150Å以下の超微粒ダイヤモンドを前記潤
滑油中に添加していることを特徴とするアンモニア冷凍
装置。6. The ammonia refrigerating apparatus according to claim 1, wherein ultrafine diamond having an average particle size of 150 ° or less is added to said lubricating oil.
いて、密封型アンモニア圧縮機と、固定子と回転子からなる耐
圧密封型電動機を直結して構成されており、該電動機側
に回転子の周囲に位置する固定子鉄心内周面側に、機密
性シール部を介して前記回転子と所定空隙介して囲繞す
ると共に、前記回転子空間と圧縮機間に前記組成物が導
通可能な導通部を設けていることを特徴とするアンモニ
ア冷凍装置。 7. The ammonia refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the hermetic ammonia compressor comprises a hermetic ammonia compressor, a stator and a rotor.
It is configured by directly connecting a pressure-sealed motor,
The inner side of the stator core located around the rotor
Surrounding the rotor with a predetermined gap through a conductive seal portion.
And the composition is introduced between the rotor space and the compressor.
Ammonium characterized by having a conductive part that can pass through
A refrigeration equipment.
いて、密封型アンモニア圧縮機と電動機を直結して構成され、
前記電動機側に回転子の周囲に位置する固定子鉄心を耐
圧密封構造体容器として構成すると共に、該固定鉄心の
巻線挿入後の開溝の回転子と対面する前面側にシール部
材を配設し、該シール部材を介して前記開溝内を機密シ
ール可能に構成していることを特徴とするアンモニア冷
凍装置。 8. The ammonia refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the hermetic ammonia compressor and the electric motor are directly connected,
A stator core positioned around the rotor is provided on the motor side.
In addition to being configured as a pressure-sealed structure container, the fixed core
Sealing part on the front side facing the rotor of the groove after inserting the winding
Material, and a secret seal is provided in the groove through the seal member.
Ammonia cooling characterized by being configured to
Freezing equipment.
Priority Applications (1)
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JP17419199A JP3241694B2 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Ammonia refrigeration equipment |
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JP17419199A JP3241694B2 (en) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | Ammonia refrigeration equipment |
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