JP7292428B2 - refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本開示は、油インジェクション回路を有する冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present disclosure relates to a refrigeration cycle device having a refrigerant circuit with an oil injection circuit.
従来、冷凍サイクル装置は、圧縮途中過程の圧縮室に油を供給するためのインジェクション流路を有するスクロール圧縮機を備えた構成が知られている。例えば、特許文献1に開示された注油式密閉型スクロール圧縮機では、スクロール圧縮機の吐出側に設けられた油分離器で分離した油の一部を、油給送管とインジェクション管を介してインジェクション口から圧縮室に供給する構成である。なお、圧縮室は、固定スクロールの固定渦巻歯と、揺動スクロールの揺動渦巻歯とが噛み合うように組み合わせることで形成される。 Conventionally, a refrigeration cycle device is known to have a scroll compressor having an injection passage for supplying oil to a compression chamber during compression. For example, in the oil-filled hermetic scroll compressor disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された注油式密閉型スクロール圧縮機は、圧縮室にインジェクションされる油の量を制御できる構成ではないため、常に圧縮室に油がインジェクションされることになる。そのため、インバータ制御によって運転されるスクロール圧縮機では、運転周波数が高速域になるほど、圧縮室に取込まれる油の量が増加し、油圧縮による渦巻歯の損傷の懸念と、吐出油の循環量が増大することによる性能低下の懸念がある。 However, the lubricated hermetic scroll compressor disclosed in
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧縮室にインジェクションされる油の量を制御できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of controlling the amount of oil injected into the compression chamber.
本開示に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮室及び前記圧縮室に接続されるインジェクション配管を有するスクロール圧縮機と、油分離器と、第1熱交換器と、減圧装置と、第2熱交換器と、が順に配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、前記油分離器から分岐して前記スクロール圧縮機の前記インジェクション配管に接続された油インジェクション回路と、冷凍サイクル装置を運転制御する制御装置と、を備え、前記油インジェクション回路は、前記油分離器から分岐し、前記第1熱交換器を介して前記スクロール圧縮機の前記インジェクション配管に接続された第1油インジェクション回路と、前記油分離器から分岐し、前記第2熱交換器を介して前記スクロール圧縮機の前記インジェクション配管に接続された第2油インジェクション回路と、を有し、前記第1油インジェクション回路及び前記第2油インジェクション回路には、前記制御装置によって制御され、前記油インジェクション回路を流れる油の流量を調整する第1制御弁がそれぞれ設けられており、前記制御装置は、前記スクロール圧縮機の高速運転時に前記第1制御弁を閉とし、前記スクロール圧縮機の低速運転時に前記第1制御弁を開とする制御を行って油インジェクションを行う。 A refrigeration cycle device according to the present disclosure includes a scroll compressor having a compression chamber for compressing a refrigerant and an injection pipe connected to the compression chamber, an oil separator, a first heat exchanger, a pressure reducing device, a second A heat exchanger is connected in order by pipes to operate a main circuit in which refrigerant circulates, an oil injection circuit branched from the oil separator and connected to the injection pipe of the scroll compressor, and a refrigeration cycle device. a first oil injection circuit branched from the oil separator and connected to the injection pipe of the scroll compressor via the first heat exchanger; and , a second oil injection circuit branched from the oil separator and connected to the injection pipe of the scroll compressor via the second heat exchanger, the first oil injection circuit and the second 2. Each of the oil injection circuits is provided with a first control valve that is controlled by the control device and adjusts the flow rate of the oil flowing through the oil injection circuit. Oil injection is performed by closing the first control valve and opening the first control valve during low-speed operation of the scroll compressor.
本開示の冷凍サイクル装置によれば、油インジェクション回路に油の流量を調整する第1制御弁が設けられているので、圧縮室にインジェクションする油の流量とタイミングを制御できる。よって、スクロール圧縮機の運転周波数が高速域である状態において、圧縮室に供給される油の量を調整することができるので、油圧縮による渦巻歯の損傷を抑制でき、吐出油の循環量が増大することによる性能低下を抑制できる。 According to the refrigeration cycle apparatus of the present disclosure, the oil injection circuit is provided with the first control valve that adjusts the flow rate of oil, so the flow rate and timing of injection of oil into the compression chamber can be controlled. Therefore, in a state where the operating frequency of the scroll compressor is in a high speed range, the amount of oil supplied to the compression chamber can be adjusted. It is possible to suppress the deterioration in performance due to the increase.
以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、及び配置等は、適宜変更することができる。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified as appropriate. Further, the shape, size, arrangement, etc. of the configuration described in each drawing can be changed as appropriate.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。図2は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の構成要素であるスクロール圧縮機を示した概略縦断面図である。本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置は、例えば、空気調和装置、冷凍装置、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、または給湯装置等の用途に用いられる。冷凍サイクル装置は、図1に示すように、主回路Aと、冷媒インジェクション回路Bと、油インジェクション回路Cと、を有する冷媒回路100を備えている。
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle apparatus according to
主回路Aは、図1及び図2に示すように、冷媒を圧縮する圧縮室30及び圧縮室30に接続されるインジェクション配管12を有するスクロール圧縮機200と、油分離器201と、第1熱交換器202と、減圧装置203と、第2熱交換器204と、が順に配管で接続されて冷媒が循環する構成である。 The main circuit A, as shown in FIGS. The
冷媒インジェクション回路Bは、図1及び図2に示すように、第1熱交換器202と減圧装置203との間の配管から分岐してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。冷媒インジェクション回路Bには、冷媒インジェクション回路Bを流れる冷媒の流量を調整する第2制御弁207と、冷媒インジェクション回路Bを開閉する第2電磁弁208とが設けられている。第2制御弁207は、例えば電子膨張弁等で構成されている。なお、冷媒回路100は、第2制御弁207が0%~100%の開度調整が可能な構成であれば、第2電磁弁208を省略してもよい。 Refrigerant injection circuit B is, as shown in FIGS. . The refrigerant injection circuit B is provided with a
油インジェクション回路Cは、図1及び図2に示すように、油分離器201から分岐し、第2熱交換器204に接続されたのち、冷媒インジェクション回路Bに接続され、該冷媒インジェクション回路Bを介してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。油インジェクション回路Cには、第2熱交換器204と冷媒インジェクション回路Bの接続点との間において、油インジェクション回路Cを流れる油の流量を調整する第1制御弁205と、油インジェクション回路Cを開閉する第1電磁弁206とが設けられている。第1制御弁205は、例えば電子膨張弁等で構成されている。なお、冷媒回路100は、第1制御弁205が0%~100%の開度調整が可能な構成であれば、第1電磁弁206を省略してもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the oil injection circuit C is branched from the
次に、冷媒回路100を構成する各構成要素について説明する。先ず、図2に基づいて、スクロール圧縮機200の構成について説明する。 Next, each component constituting the
スクロール圧縮機200は、冷媒回路100を循環する冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の状態として吐出させるものである。スクロール圧縮機200は、図2に示すように、外郭を形成するシェル1と、シェル1の内壁面に固着されたメインフレーム2と、冷媒を圧縮する圧縮室30を有する圧縮機構部3と、圧縮機構部3を駆動させる駆動機構部6と、圧縮機構部3と駆動機構部6を連結する主軸7と、を備えている。 The
シェル1は、圧力容器で構成されている。シェル1には、外部からシェル1の内部に冷媒を取り込むための吸入管10と、圧縮した冷媒をシェル1から外部に吐き出す吐出管11と、が接続されている。吸入管10から吸入される冷媒の圧力は、低圧Psである。吐出管11から吐出される冷媒の圧力は、高圧Pdである。また、シェル1の内底部には、冷凍機油を貯留する油溜め14が設けられている。冷凍機油は、主軸7に形成された給油流路70を通って、圧縮機構部3及び各軸受等に供給される。 The
圧縮機構部3は、固定スクロール4と揺動スクロール5とを備えている。固定スクロール4は、シェル1の内壁面に固着されているメインフレーム2にボルト等によって固定されている。固定スクロール4は、固定台板40と、固定台板40の下面に設けられたインボリュート曲線形状の突起である固定渦巻歯41と、を有している。揺動スクロール5は、揺動台板50と、揺動台板50の上面に設けられたインボリュート曲線形状の突起である揺動渦巻歯51と、を有している。 The
固定スクロール4及び揺動スクロール5は、固定渦巻歯41と揺動渦巻歯51とを主軸7の回転中心に対して逆位相で噛み合わせた対称渦巻形状の状態でシェル1内に配置されている。圧縮機構部3には、固定スクロール4と揺動スクロール5とを固定渦巻歯41と揺動渦巻歯51とが噛み合うように組み合わせることで、固定渦巻歯41と揺動渦巻歯51との間に圧縮室30が形成されている。圧縮室30は、主軸7の回転に伴い、半径方向外側から内側へ向かうに従って容積が縮小するようになっている。 The
また、固定台板40の中央部には、圧縮室30で圧縮されて高温かつ高圧となった冷媒を吐出する吐出ポート42が形成されている。固定スクロール4の上面には、吐出ポート42に連通する吐出流路15aが形成されたバックプレート15がボルト接合等で固定されて設けられている。バックプレート15には、冷媒の圧力に応じて吐出流路15aを開閉する吐出弁16がネジ止めして設けられている。吐出弁16は、吐出ポート42に連通する圧縮室30の冷媒が所定の圧力に達したときに、吐出流路15aを開状態にする。圧縮された高温かつ高圧冷媒は、吐出ポート42から固定スクロール4の上部の吐出空間13に排出され、吐出管11を通り、シェル1の外部へ吐出される。 A
また、固定台板40には、圧縮室30に連通するインジェクション流路43が形成されている。インジェクション流路43は、主軸7の一回転中における圧縮行程の初期又は中間期において圧縮室30に連通する位置に形成されている。このときの圧縮室30の圧力は、低圧Psと高圧Pdとの間の中間圧となっている。また、バックプレート15には、インジェクション流路43に連通する連通流路15bが形成されている。バックプレート15には、シェル1の外部から連通流路15bに連通するインジェクション配管12が接続部材12aによって固定されている。つまり、インジェクション流路43は、連通流路15bを介してインジェクション配管12に接続されている。圧縮室30には、インジェクション配管12から連通流路15b及びインジェクション流路43を通って冷媒及び油が供給される。 An
揺動スクロール5は、自転運動を阻止するためのオルダム継手8により、固定スクロール4に対して自転運動することなく公転運動を行う。なお、揺動台板50の揺動渦巻歯51が形成されていない側の面は、揺動スクロールスラスト軸受面として作用する。また、揺動スクロールスラスト軸受面の中心部には、中空円筒形状のボス部52が設けられている。ボス部52には、主軸7の一端に設けられた偏心軸部71が回転自在に連結されている。揺動スクロール5は、ボス部52に挿入された主軸7の偏心軸部71が回転することで、メインフレーム2のスラスト摺動面上で公転運動する。 The
駆動機構部6は、メインフレーム2の下方に設けられ、主軸7を介して連結された揺動スクロール5を固定スクロール4に対して回転駆動させるものである。駆動機構部6は、シェル1の内壁面に焼き嵌め等により固定された円環状の固定子60と、固定子60の内側面に対向して回転自在に設けられた回転子61とで構成されている。固定子60は、例えば電磁鋼板を複数枚積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線が巻回された構成である。回転子61は、電磁鋼板を複数枚積層してなる鉄心の内部に永久磁石が内蔵された構成であり、中央に上下方向に貫通する貫通孔を有している。回転子61の貫通孔には、主軸7が固定されている。駆動機構部6は、固定子60が通電されることで回転子61が回転し、該回転子61の回転に伴って主軸7が回転し、主軸7を介して連結された圧縮機構部3に駆動力が伝わる構成である。 The
次に、スクロール圧縮機200以外の冷媒回路100の各構成要素について説明する。油分離器201は、スクロール圧縮機200の吐出側に接続されており、スクロール圧縮機200から吐出された冷媒ガスに含まれる油を分離するものである。油分離器201で冷媒ガスから分離された油は、油インジェクション回路Cを介してスクロール圧縮機200の吸入側に戻される。油分離器201で分離されなかった油は、第1熱交換器202、減圧装置203、第2熱交換器204を順に流れ、スクロール圧縮機200の吸入側に戻される。 Next, each component of the
本実施の形態1における第1熱交換器202は、凝縮器として機能する。第1熱交換器202は、スクロール圧縮機200からの吐出冷媒と空気又は水等の熱媒体との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮液化するものである。第1熱交換器202は、流入側が油分離器201に接続され、流出側が減圧装置203に接続されている。 The
減圧装置203は、供給された冷媒を減圧して膨張させるものである。減圧装置203は、例えば膨張弁又はキャピラリーチューブ等で構成されている。 The
本実施の形態1における第2熱交換器204は、蒸発器として機能する。第2熱交換器204は、吸気口から吸引された空気と冷媒との間で熱交換を行うものであり、低圧の冷媒液(または気液二相冷媒)が流入し、空気と熱交換して冷媒を蒸発させるものである。第2熱交換器204は、流入側が減圧装置203に接続され、流出側がスクロール圧縮機200に接続されている。 The
制御装置300は、冷凍サイクル装置の全体を制御するものである。制御装置300は、例えばスクロール圧縮機200の回転数制御、減圧装置203を構成する膨張弁の開度制御、第1制御弁205及び第2制御弁207の制御、第1電磁弁206及び第2電磁弁208の開閉動作等を行う。制御装置300は、マイクロコンピュータ等で構成され、CPU、RAM及びROM等を備えている。 The
次に、本実施の形態1における冷媒回路100の冷媒の流れ及びインジェクション動作について説明する。主回路Aにおいて、スクロール圧縮機200から吐出された冷媒は、油分離器201で冷媒と油に分離されたのち、第1熱交換器202で冷却される。第1熱交換器202で冷却された冷媒は、減圧装置203で減圧された後、第2熱交換器204で加熱され、冷媒ガスとなる。第2熱交換器204から流出した冷媒ガスは、スクロール圧縮機200に戻る。 Next, the refrigerant flow and injection operation of the
ここで、制御装置300は、冷媒インジェクショ動作時に、第1制御弁205及び第1電磁弁206を閉とし、第2制御弁207及び第2電磁弁208を開とする。これにより、第1熱交換器202で冷却された高圧の液冷媒の一部であるインジェクション冷媒は、冷媒インジェクション回路Bに流入し、第2制御弁207で減圧されて液状体又は二相状態となり、第2電磁弁208を介してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に流入する。インジェクション配管12に流入したインジェクション冷媒は、連通流路15b及びインジェクション流路43を通って圧縮途中過程の圧縮室30に流入する。このとき、油インジェクション回路Cの第1制御弁205及び第1電磁弁206は閉じているので、インジェクション配管12に油は流れない。 Here, the
また、制御装置300は、油インジェクション動作時に、第1制御弁205及び第1電磁弁206を開とし、第2制御弁207及び第2電磁弁208を閉とする。これにより、スクロール圧縮機200から吐出され、油分離器201にて冷媒と油に分離された油の一部は、油インジェクション回路Cに流入し、第2熱交換器204によって冷却された高圧の油となったのち、第2制御弁207で減圧及び流量調整され、冷媒インジェクション回路Bの配管と接続されてスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に流入する。インジェクション配管12に流入したインジェクション油は、連通流路15b及びインジェクション流路43を通って圧縮途中過程の圧縮室30に流入する。このとき、冷媒インジェクション回路Bの第2制御弁207及び第2電磁弁208は閉じられているので、インジェクション配管12に冷媒は流れない。 Further, the
そして、インジェクション流路43が圧縮途中過程の圧縮室30に連通したときの圧縮室30の内圧Pは、冷媒インジェクション回路B及び油インジェクション回路C中の内圧Pmよりも低い。これは、上述したように、インジェクション流路43が、主軸7の一回転中における圧縮行程の初期又は中間期において圧縮室30に連通する位置に形成されているためである。そして、圧縮室30の内圧Pと、冷媒インジェクション回路B及び油インジェクション回路C中の内圧Pmと、の差圧により、インジェクション配管12から連通流路15b及びインジェクション流路43にインジェクション冷媒又はインジェクション油が流入し、圧縮室30に供給される。これにより、圧縮途中過程のガス冷媒が冷却される。また、圧縮室30内に油が供給され、固定渦巻歯41と揺動渦巻歯51と間で油シールが行われる。 The internal pressure P of the
以上のように、本実施の形態1の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮室30及び圧縮室30に接続されるインジェクション配管12を有するスクロール圧縮機200と、油分離器201と、第1熱交換器202と、減圧装置203と、第2熱交換器204と、が順に配管で接続され、冷媒が循環する主回路Aと、油分離器201から分岐してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された油インジェクション回路Cと、冷凍サイクル装置を運転制御する制御装置300と、を備えている。油インジェクション回路Cには、制御装置300によって制御され、油インジェクション回路Cを流れる油の流量を調整する第1制御弁205が設けられている。 As described above, the refrigeration cycle apparatus of
よって、本実施の形態1の冷凍サイクル装置は、油インジェクション回路Cに油の流量を調整する第1制御弁205が設けられているので、圧縮室30にインジェクションする油の流量とタイミングを制御できる。よって、スクロール圧縮機200の運転周波数が高速域である状態において、圧縮室30に供給される油の量を調整することができるので、油圧縮による固定渦巻歯41及び揺動渦巻歯51の損傷を抑制でき、吐出油の循環量が増大することによる性能低下を抑制できる。 Therefore, in the refrigeration cycle apparatus of
油インジェクション回路Cは、油分離器201から分岐して第2熱交換器204を介してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続されている。よって、本実施の形態1の冷凍サイクル装置では、油分離器201で分離された油を第2熱交換器204で冷却してから圧縮室30にインジェクションすることができるので、圧縮室30内の冷媒ガスを冷却させることができ、吐出温度を抑制することができる。また、油を冷却させることで、粘度の高い油を圧縮室30にインジェクションすることができるので、固定渦巻歯41と揺動渦巻歯51の歯先同士のシール性が高くなり、冷媒の漏れ損失を減少させることができ、性能向上を図ることができる。 The oil injection circuit C is branched from the
本実施の形態1の冷凍サイクル装置は、第1熱交換器202と減圧装置203との間の配管から分岐して、スクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された冷媒インジェクション回路Bを更に備えている。冷媒インジェクション回路Bには、制御装置300によって制御され、冷媒インジェクション回路Bを流れる冷媒の流量を制御する第2制御弁207が設けられている。よって、本実施の形態1の冷凍サイクル装置は、圧縮室30にインジェクションする冷媒の流量とタイミングを調整できるので、適量な冷媒を圧縮室30にインジェクションすることができ、スクロール圧縮機200の運転範囲の拡大及び使用する周波数範囲の拡大を図ることができる。 The refrigeration cycle apparatus of
また、制御装置300は、冷媒インジェクション動作時に、第1制御弁205を閉とし、第2制御弁207を開とする制御を行い、油インジェクション動作時に、第1制御弁205を開とし、第2制御弁207を閉とする制御を行う。よって、本実施の形態1の冷凍サイクル装置は、圧縮機の高速運転時に、油インジェクション回路Cは閉とすることで、吐出油の循環量を抑制して性能向上を図ることができ、低速運転時に油インジェクションを行うことで、固定渦巻歯41及び揺動渦巻歯51間への油供給が可能となり、該固定渦巻歯41及び揺動渦巻歯51の摩耗を防止して信頼性の向上を図ることができる。 Further, the
実施の形態2.
次に、図3に基づいて本実施の形態2に係る冷凍サイクル装置を説明する。図3は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。なお、実施の形態1で説明した冷凍サイクル装置と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
Next, a refrigeration cycle apparatus according to
本実施の形態2に係る冷凍サイクル装置は、図3に示すように、主回路Aと、冷媒インジェクション回路Bと、油インジェクション回路Cと、を有する冷媒回路101を備えている。 The refrigeration cycle apparatus according to
主回路Aは、スクロール圧縮機200と、油分離器201と、第1熱交換器202と、減圧装置203と、第2熱交換器204と、が順に配管で接続され、冷媒が循環する構成である。本実施の形態2における第1熱交換器202は、凝縮器として機能する。また、本実施の形態2における第2熱交換器204は、蒸発器として機能する。 The main circuit A has a structure in which a
冷媒インジェクション回路Bは、第1熱交換器202と減圧装置203との間の配管から分岐してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。冷媒インジェクション回路Bには、油インジェクション回路Cを流れる油の流量を調整する第2制御弁207が設けられている。第2制御弁207は、0%~100%の開度調整が可能な構成とされている。なお、実施の形態1に示すように、冷媒インジェクション回路Bに、該冷媒インジェクション回路Bを開閉させる第2電磁弁208を設けてもよい。 Refrigerant injection circuit B is configured to be branched from a pipe between
油インジェクション回路Cは、油分離器201から分岐し、冷媒インジェクション回路Bにおける第2制御弁207とスクロール圧縮機200との間に接続され、該冷媒インジェクション回路Bを介してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。油インジェクション回路Cには、油インジェクション回路Cを流れる油の流量を調整する第1制御弁205が設けられている。第1制御弁205は、0%~100%の開度調整が可能な構成とされている。なお、実施の形態1に示すように、油インジェクション回路Cに、該油インジェクション回路Cを開閉させる第1電磁弁206を設けてもよい。 The oil injection circuit C branches from the
以上のように、本実施の形態2の冷凍サイクル装置は、油インジェクション回路Cに油の流量を調整する第1制御弁205が設けられているので、圧縮室30にインジェクションする油の流量とタイミングを制御できる。よって、スクロール圧縮機200の運転周波数が高速域である状態において、圧縮室30に供給される油の量を調整することができるので、油圧縮による固定渦巻歯41及び揺動渦巻歯51の損傷を抑制でき、吐出油の循環量が増大することによる性能低下を抑制できる。 As described above, in the refrigeration cycle apparatus of
また、本実施の形態2の冷凍サイクル装置は、圧縮室30にインジェクションする冷媒の流量とタイミングを調整できるので、適量な冷媒を圧縮室30にインジェクションすることができ、スクロール圧縮機200の運転範囲の拡大及び使用する周波数範囲の拡大を図ることができる。 In addition, since the refrigeration cycle apparatus of
また、本実施の形態2の冷凍サイクル装置は、圧縮機の高速運転時に、油インジェクション回路Cは閉とすることで、吐出油の循環量を抑制して性能向上を図ることができ、低速運転時に油インジェクションを行うことで、固定渦巻歯41及び揺動渦巻歯51間への油供給が可能となり、該固定渦巻歯41及び揺動渦巻歯51の摩耗を防止して信頼性の向上を図ることができる。 Further, in the refrigeration cycle apparatus of
実施の形態3.
次に、図4に基づいて本実施の形態3に係る冷凍サイクル装置を説明する。図4は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。なお、実施の形態1及び2で説明した冷凍サイクル装置と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
Next, a refrigeration cycle apparatus according to
本実施の形態3に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路102は、実施の形態2の構成に加えて、油分離器201とスクロール圧縮機200の吸入側とをバイパスする返油管209を設けた構成を特徴としている。返油管209には、制御装置300によって制御され、返油管209を流れる油の流量を調整する第3制御弁210が設けられている。第3制御弁210は、0%~100%の開度調整が可能な電子膨張弁等で構成されている。なお、返油管209に、該返油管209を開閉させる電磁弁を設けてもよい。
スクロール圧縮機200は、高速運転時において圧縮機構部3に供給される油の量は十分にある。そのため、インジェクション流路43に供給される油の量をゼロか、極端に少なくする。ただし、スクロール圧縮機200の高速運転時が続くと、油分離器201の内部に油が溜まる一方で、スクロール圧縮機200の油が枯渇するおそれがある。そのため、本実施の形態3の冷凍サイクル装置のように、油分離器201とスクロール圧縮機200の吸入側をバイパスする返油管209を設けると良い。さらに、返油管209に第3制御弁210を設けて、油分離器201の油の量に応じてスクロール圧縮機200の吸入側に返油してもよい。油分離器201内の油量は、油量計による油量の実測値から求める。なお、油分離器201内の油量は、スクロール圧縮機200の運転周波数とその運転時間から求めてもよい。また、油分離器201内の油量は、返油管209によりスクロール圧縮機200に戻された油の量から計算した推定値により求めてもよい。
実施の形態4.
次に、図5に基づいて本実施の形態4に係る冷凍サイクル装置を説明する。図5は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。なお、実施の形態1~3で説明した冷凍サイクル装置と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
Next, a refrigeration cycle apparatus according to
本実施の形態4に係る冷凍サイクル装置は、例えば冷暖房が可能な空気調和装置である。この冷凍サイクル装置は、図5に示すように、主回路Aと、冷媒インジェクション回路Bと、油インジェクション回路Cと、を有する冷媒回路103を備えている。 A refrigeration cycle apparatus according to
主回路Aは、スクロール圧縮機200と、油分離器201と、流路切換手段211と、第1熱交換器202と、第1減圧装置212と、第2減圧装置213、第2熱交換器204と、が順に配管で接続され、冷媒が循環する構成である。 The main circuit A includes a
流路切換手段211は、例えば四方弁であり、制御装置300によって制御されて冷媒の流路を切り換える機能を有するものである。流路切換手段211は、冷房運転時において、図5の実線で示すように、スクロール圧縮機200の吐出側と第1熱交換器202とを接続するとともに、スクロール圧縮機200の吸入側と第2熱交換器204とを接続するように冷媒流路を切り換える。流路切換手段211は、暖房運転時において、図5の破線で示すように、スクロール圧縮機200の吐出側と第2熱交換器204とを接続するとともに、スクロール圧縮機200の吸入側と第1熱交換器202とを接続するように冷媒流路を切り換える。なお、流路切換手段211は、二方弁又は三方弁を組み合わせて構成してもよい。 The channel switching means 211 is, for example, a four-way valve, and has a function of switching the coolant channel under control of the
第1熱交換器202は、冷房運転時に凝縮器として機能して冷媒を液化し、暖房運転時に蒸発器として機能して冷媒を気化させる構成である。第2熱交換器204は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能する。 The
第1減圧装置212及び第2減圧装置213は、制御装置300によって制御され、供給された冷媒を減圧して膨張させるものである。第1減圧装置212及び第2減圧装置213は、例えば膨張弁又はキャピラリーチューブ等で構成されている。 The
冷媒インジェクション回路Bは、第1減圧装置212と第2減圧装置213との間の配管から分岐してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。冷媒インジェクション回路Bには、冷媒インジェクション回路Bを流れる冷媒の流量を調整する第2制御弁207が設けられている。第2制御弁207は、0%~100%の開度調整が可能な構成とされている。なお、実施の形態1に示すように、冷媒インジェクション回路Bに、該冷媒インジェクション回路Bを開閉させる第2電磁弁208を設けてもよい。 Refrigerant injection circuit B is configured to branch from a pipe between first
油インジェクション回路Cは、油分離器201から分岐し、冷媒インジェクション回路Bにおける第2制御弁207とスクロール圧縮機200との間に接続され、該冷媒インジェクション回路Bを介してスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。油インジェクション回路Cには、油インジェクション回路Cを流れる油の流量を調整する第1制御弁205が設けられている。第1制御弁205は、0%~100%の開度調整が可能な構成とされている。なお、実施の形態1に示すように、油インジェクション回路C、該油インジェクション回路Cを開閉させる第1電磁弁206を設けてもよい。 The oil injection circuit C branches from the
また、本実施の形態4における冷媒回路103には、油分離器201とスクロール圧縮機200の吸入側とをバイパスする返油管209が設けられている。返油管209には、制御装置300によって制御され、返油管209を流れる油の流量を調整する第3制御弁210が設けられている。第3制御弁210は、0%~100%の開度調整が可能な電子膨張弁等で構成されている。なお、図示することは省略したが、返油管209に、該返油管209を開閉させる電磁弁を設けてもよい。
以上のように、本実施の形態4に係る冷凍サイクル装置においても、上記実施の形態2及び3に記載した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。 As described above, also in the refrigeration cycle apparatus according to the fourth embodiment, the same effects as those described in the second and third embodiments can be obtained.
実施の形態5.
次に、図6に基づいて本実施の形態5に係る冷凍サイクル装置を説明する。図6は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。なお、実施の形態1~4で説明した冷凍サイクル装置と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
Next, a refrigeration cycle apparatus according to
本実施の形態5に係る冷凍サイクル装置は、図6に示すように、上述した実施の形態4の冷凍サイクル装置と比して、油インジェクション回路Cの構成が異なる。そのため、本実施の形態5では、油インジェクション回路Cの構成のみを説明し、その他の構成については実施の形態4の構成を援用する。 As shown in FIG. 6, the refrigerating cycle device according to
本実施の形態5における油インジェクション回路Cは、第1油インジェクション回路C1と、第2油インジェクション回路C2と、を有している。 The oil injection circuit C in
第1油インジェクション回路C1は、図6に示すように、油分離器201から分岐し、第1熱交換器202に接続されたのち、冷媒インジェクション回路Bに接続され、該冷媒インジェクション回路Bを介して、図2に示すスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。第1油インジェクション回路C1における油分離器201と第1熱交換器202との間には、制御装置300によって制御され、第1油インジェクション回路C1を流れる油の流量を調整する第1制御弁205が設けられている。第1制御弁205は、0%~100%の開度調整が可能な電子膨張弁等で構成されている。なお、第1油インジェクション回路C1に、該第1油インジェクション回路C1を開閉させる電磁弁を設けてもよい。 As shown in FIG. 6, the first oil injection circuit C1 is branched from the
第2油インジェクション回路C2は、図6に示すように、油分離器201から分岐し、第2熱交換器204に接続されたのち、冷媒インジェクション回路Bに接続され、該冷媒インジェクション回路Bを介して、図2に示すスクロール圧縮機200のインジェクション配管12に接続された構成である。第2油インジェクション回路C2における油分離器201と第2熱交換器204との間には、制御装置300によって制御され、第2油インジェクション回路C2を流れる油の流量を調整する第1制御弁205が設けられている。第1制御弁205は、0%~100%の開度調整が可能な電子膨張弁等で構成されている。なお、第2油インジェクション回路C2に、該第2油インジェクション回路C2を開閉させる電磁弁を設けてもよい。 As shown in FIG. 6, the second oil injection circuit C2 is branched from the
本実施の形態5の冷媒回路104では、第1熱交換器202が蒸発器として機能する場合、第1油インジェクション回路C1を通じてインジェクション配管12から圧縮室30に油が供給され、第2熱交換器204が蒸発器として機能する場合、第2油インジェクション回路C2と通じてインジェクション配管12から圧縮室30に油が供給される。 In the
以上のように、本実施の形態5に係る冷凍サイクル装置においても、上記実施の形態1で説明した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。 As described above, also in the refrigeration cycle apparatus according to the fifth embodiment, it is possible to obtain the same effects as those described in the first embodiment.
以上に、冷凍サイクル装置を実施の形態に基づいて説明したが、冷凍サイクル装置は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。冷凍サイクル装置は、上述した構成要素に限定されるものではなく、他の構成要素を含んでもよいし、一部構成要素を省略してもよい。例えば、冷媒インジェクション回路Bは必ずしも設ける必要はなく、省略してもよい。また、油分離器201は、凝縮器と減圧装置との間、又は減圧装置と冷媒インジェクション回路Bの分岐点との間に設けてもよい。この場合、冷凍サイクルによる冷媒の温度が低下することに伴い、油の温度も低下させることができる。また、上記圧力の高低については、特に絶対的な値との関係で定まっているものではなく、システム及び装置等における状態及び動作等において相対的に定まるものである。要するに、冷凍サイクル装置は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更及び応用のバリエーションの範囲を含むものである。 Although the refrigeration cycle apparatus has been described above based on the embodiment, the refrigeration cycle apparatus is not limited to the configuration of the embodiment described above. The refrigeration cycle device is not limited to the components described above, and may include other components or omit some components. For example, the coolant injection circuit B is not necessarily provided and may be omitted. Also, the
1 シェル、2 メインフレーム、3 圧縮機構部、4 固定スクロール、5 揺動スクロール、6 駆動機構部、7 主軸、8 オルダム継手、10 吸入管、11 吐出管、12 インジェクション配管、12a 接続部材、13 吐出空間、14 油溜め、15 バックプレート、15a 吐出流路、15b 連通流路、16 吐出弁、30 圧縮室、40 固定台板、41 固定渦巻歯、42 吐出ポート、43 インジェクション流路、50 揺動台板、51 揺動渦巻歯、52 ボス部、60 固定子、61 回転子、70 給油流路、71 偏心軸部、100、101、102、103 冷媒回路、200
スクロール圧縮機、201 油分離器、202 第1熱交換器、203 減圧装置、204 第2熱交換器、205 第1制御弁、206 第1電磁弁、207 第2制御弁、208 第2電磁弁、209 返油管、210 第3制御弁、211 流路切換手段、212 第1減圧装置、213 第2減圧装置、300 制御装置、A 主回路、B 冷媒インジェクション回路、C 油インジェクション回路、C1 第1油インジェクション回路、第2油インジェクション回路。
Claims (4)
前記油分離器から分岐して前記スクロール圧縮機の前記インジェクション配管に接続された油インジェクション回路と、
冷凍サイクル装置を運転制御する制御装置と、を備え、
前記油インジェクション回路は、
前記油分離器から分岐し、前記第1熱交換器を介して前記スクロール圧縮機の前記インジェクション配管に接続された第1油インジェクション回路と、
前記油分離器から分岐し、前記第2熱交換器を介して前記スクロール圧縮機の前記インジェクション配管に接続された第2油インジェクション回路と、を有し、
前記第1油インジェクション回路及び前記第2油インジェクション回路には、前記制御装置によって制御され、前記油インジェクション回路を流れる油の流量を調整する第1制御弁がそれぞれ設けられており、
前記制御装置は、前記スクロール圧縮機の高速運転時に前記第1制御弁を閉とし、前記スクロール圧縮機の低速運転時に前記第1制御弁を開とする制御を行って油インジェクションを行う、冷凍サイクル装置。 A scroll compressor having a compression chamber for compressing a refrigerant and an injection pipe connected to the compression chamber, an oil separator, a first heat exchanger, a decompression device, and a second heat exchanger are connected in order by pipes. a main circuit connected and through which a refrigerant circulates;
an oil injection circuit branched from the oil separator and connected to the injection pipe of the scroll compressor;
and a control device that controls the operation of the refrigeration cycle device,
The oil injection circuit is
a first oil injection circuit branched from the oil separator and connected to the injection pipe of the scroll compressor via the first heat exchanger;
a second oil injection circuit branched from the oil separator and connected to the injection pipe of the scroll compressor via the second heat exchanger;
The first oil injection circuit and the second oil injection circuit are each provided with a first control valve that is controlled by the control device and adjusts the flow rate of oil flowing through the oil injection circuit,
The control device closes the first control valve during high-speed operation of the scroll compressor and opens the first control valve during low-speed operation of the scroll compressor to perform oil injection. Device.
前記冷媒インジェクション回路には、前記制御装置によって制御され、前記冷媒インジェクション回路を流れる冷媒の流量を調整する第2制御弁が設けられている、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 further comprising a refrigerant injection circuit branched from a pipe between the first heat exchanger and the decompression device and connected to the injection pipe of the scroll compressor,
2. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 , wherein said refrigerant injection circuit is provided with a second control valve that is controlled by said controller and adjusts the flow rate of refrigerant flowing through said refrigerant injection circuit.
冷媒インジェクション動作時に、前記第1制御弁を閉とし、前記第2制御弁を開とする制御を行い、
油インジェクション動作時に、前記第1制御弁を開とし、前記第2制御弁を閉とする制御を行う、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 The control device is
performing control to close the first control valve and open the second control valve during the refrigerant injection operation;
3. The refrigeration cycle apparatus according to claim 2 , wherein control is performed to open said first control valve and to close said second control valve during an oil injection operation.
前記返油管には、前記制御装置によって制御され、前記返油管を流れる油の流量を調整する第3制御弁が設けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 further comprising an oil return pipe connecting the oil separator and the suction side of the scroll compressor,
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the oil return pipe is provided with a third control valve that is controlled by the control device and adjusts the flow rate of oil flowing through the oil return pipe. .
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