JPS58590B2 - 油冷却の方法及びその装置 - Google Patents

油冷却の方法及びその装置

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JPS58590B2
JPS58590B2 JP51117058A JP11705876A JPS58590B2 JP S58590 B2 JPS58590 B2 JP S58590B2 JP 51117058 A JP51117058 A JP 51117058A JP 11705876 A JP11705876 A JP 11705876A JP S58590 B2 JPS58590 B2 JP S58590B2
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JP
Japan
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oil
compressor
gas
path
cooling
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JP51117058A
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JPS5256406A (en
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ヒヤルマー・シブビエ
レンナルト・エリツクソン
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Svenska Rotor Maskiner AB
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Svenska Rotor Maskiner AB
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007—Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
    • F25B1/047—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type of screw type

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラント、特に作動領域内への油噴射装置を備
えたねじコンプレッサを有する冷凍プラント内の油を冷
却するための方法及び装置に関するものである。
油噴射装置を備えたねじコンプレッサは長年にわたり使
用されており、当業界では良く知られたものである。
このようなコンプレッサは例えばプロパンの如き炭化水
素ガス及び空気の圧縮に用いられるだけでなく、冷媒と
してのＲ１２及びＲ２２の如きハロ炭素を用いた冷凍プ
ラントにおいても用いられている。
この場合、コンプレッサ内に噴射される油はコンプレッ
サ内の冷却、シール及び潤滑剤として作用しており、コ
ンプレッサ内を通過した後においては該コンプレッサの
吐出経路内に配設された特殊な油分離器内において圧縮
ガスから分離される。
このように分離された油は再びコンプレッサ内に導入さ
れる前に特殊な油冷却器内で冷却される。
尚前記油冷却器は油の粘度及び冷却能力を増大させるた
めに水又は空気を冷媒として用いている。
しかしながら、このような油冷却器はかさばるものであ
り、費用も掛るばかりでなく、保守の手間が掛るため、
冷却剤として圧縮され、凝縮された冷媒を用いた特殊な
油冷却器を用いることが提案されている。
ある用途においてはこのような油冷却器を全く省いてそ
の代りに液化作動流体をコンプレッサ内に噴流してコン
プレッサの排気温度をあるレベル迄下げることにより、
油分離器内の温度を減少して油を噴射する際更に油を冷
却する必要が無くなるようにする方法も提案されている
。
又特殊な種類の油をある種のガスと結合させることによ
り処理工程によっては油の冷却が不要となることも発見
されている。
このような処理工程及びガスと油の組合せの詳細は米国
特許第３９４５２１６号明細書に記載されている。
このような処理工程においては「作動粘度指数」は極め
て高いため、油の粘度は４０℃〜１００℃間の温度範囲
において温度と無関係である。
Ｒ２２，Ｒ５０２又はＲ１２を冷媒として用い、圧縮比
が２：１〜５：１にあり、凝縮温度が３０℃〜５０℃に
ある空調工程においてはコンプレッサの排出温度は油が
何ら冷却作用を受けないにもかかわらず１００℃より少
ない温度となる。
即ち、噴射時の油温度は実際にはコンプレッサの排出温
度と同一である。
しかしながらある種の用途例えばヒートポンププラント
であるとか自動車空調システムとかにおいては凝縮温度
及び／又は圧縮比が極めて高いためにコンプレッサの排
出温度に従って油の温度は１００℃〜１５０℃の間に存
在する。
このような高排出温度の場合コンプレッサの効率は油を
１００℃以下に冷却した場合よりも低いものとなってし
まう。
その原因は主として作動流体が高温度と接触した時に該
作動流体温度が上昇することにある。
このような断熱効率の低下の程度は温度１℃当り０．２
％であり、よって温度が５℃上昇すると効率は約１％低
下することになる。
前述の如く排出温度が上昇すると幾つかの機械的な問題
も生じてくる。
即ちベアリングの寿命低下、熱変形による間隙増大、シ
ャフトシールの不具合等がそれである。
かくて油の温度は好ましくは１００℃以下のレベルに保
持してやることが肝要である。
かくて本発明の目的は油温度を低減するための簡単な方
法及びその装置を提供することである。
この目的を達成するために、本発明により、作動領域に
油が供給され、かつ該油に対して溶解性があり圧力の増
加とともにその溶解性が増加するガスを圧縮する回転コ
ンプレッサと、該コンプレッサのガス吐出経路内に設け
られた油分離器と、該油分離器から前記コンプレッサの
作動領域に油を供給するための供給経路とを有するガス
圧縮装置内の前記油を冷却する方法において、前記油供
給経路の中間部において該供給経路を絞り池内に溶解し
ていたガスを沸騰させガスと冷却された油とからなる２
相流体を形成する段階と、前記流体を絞られた後から供
給経路を通して前記コンプレッサの作動領域に供給する
までの時間を０．１秒から１０秒までの間に設定する段
階とを有する油の冷却方法が提供され、また、作動領域
を有しガスを圧縮する回転コンプレッサ１０、該作動領
域に油を噴射する装置と、前記回転コンプレッサに連結
された吐出経路と、該吐出経路内に設けられた油分離器
と、該油分離器と前記回転コンプレッサとを連結し油を
該回転コンプレッサに供給する油供給経路とを有し、前
記ガスが前記油に対して溶解性があり圧力の増加ととも
にその溶解性が増加し、すくなくともいくらかの液体状
のガスが前記油供給経路内の油に溶解しているガス圧縮
装置内の油を冷却する装置であって、前記油供給経路の
中間部に設けられた減圧絞り装置であって、該油供給経
路を前記油分離器から該減圧絞り装置まで延在する第１
経路部分と、該減圧絞り装置から前記コンプレッサまで
延在する第２経路部分とに分ける減圧絞り装置を有し、
前記第２経路の長さが、前記油が前記減圧絞り装置から
前記コンプレッサまで送られるのに０．１秒から１０秒
までの間の時間がかかるようになっている油冷却装置が
提供される。
次に何面を参照して本発明の一実施例である冷凍プラン
トを説明する。
付図において符号１０で示されるコンプレッサ１０は主
原動機１２によって駆動されている。
このコンプレッサ１０により圧縮された冷媒は吐出パイ
プ１４を介してコンプレッサから油分離器１６へと送給
され、さらにパイプ２６を通って凝縮器２８へと送られ
る。
この凝縮器２８で液化された後の冷媒が別のパイプ３０
を通って蒸発器３２へ送られ、最終的にコンプレッサ１
０へと戻される。
蒸発器の取入口において液化ガスは膨張弁３４を通過す
る。
この弁３４は蒸発器の出口に設けられたサーモスタット
３６に接続され、このサーモスタットにより調節されて
いる。
油分離器により分離された油は、パイプ１８、絞り弁２
０及び大径パイプ２２を介してコンプレッサの油取入口
２４へ送られる。
本発明の効果を得るために前提条件は冷凍プラント内に
用いられる冷媒の池内への溶解度が次の条件式を満足す
ることである。
即ち、ここに１１は絶対値記号を表わし、ｌｎは自然対
数を示し、εｒは５０℃の温度における液化冷媒及び油
の相対容量度を示す。
このεｒについては前述の米国特許を参照されたい。
コンプレッサ内で許容出来る潤滑及びシール特性を得る
ために油の粘度は次の条件式を満足するべきである。
ここでνは純粋油の運動力学的粘度であり、５０℃にお
けるセンチストーク（ｃｓｔ）であられされる。
Ｙは２５〜２００の間の定数である。
ｅは自然対数の底である。
Ｐｌはコンプレッサの排出圧力 Ｕは雄ロータの頂点速度、 ＣはＰｌをゆ／ｃ１１ｔで、Ｕをｍ７秒で測定した時に
は１となる定数である。
尚上述の米国特許第３９４５２１６号明細書を参照され
たい。
これらの両条件が満足された場合、コンプレッサ１０の
吐出温度と同一の温度を有する油分離器１６内の油はあ
る量の冷媒をその中に溶解することになる。
油はパイプ１８を経て絞り弁２０を通過するときに、油
分離器内に存在するコンプレッサ吐出圧力から隣接する
大径パイプ２２内の圧力値へと減少される。
またパイプ２２は油取入口２４を介してコンプレッサ１
０の作動領域と導通しているためパイプ２２内の圧力は
これと導通する作動領域の部分における圧力とほぼ同一
である。
したがって油の圧力は油が絞り弁２０を通過する時に著
しく減少し、池内に溶解された冷媒のかなりの部分が油
から沸騰し、その結果パイプ２２はガス状冷媒と少量の
冷媒を溶解した油とからなる２相の流体によって充填さ
れることになる。
沸騰効果により油の温度は減少し、粘度が増加し、熱吸
収能力が増大するのでコンプレッサの効率が増大すると
いうことが判明した。
又このように油温度を減少させ、コンプレッサの効率を
結果的に増大させるためには弁２０からコンプレッサポ
ート２４へと油が流れるのに要する時間が０．１秒〜１
０秒、好ましくは約１秒となることであるということが
判明した。
弁２０内の圧力降下が２ｋｇ／ｃｍ〜２０ｋｇ／ｃｍ２
の間にある時に特に良好な試験結果が得られた。
池内への冷媒の溶解度及び絞り弁内の圧力降下の度合い
に応じて油の温度減少値は５℃〜２０℃となった。
このようなシステムと以前用いられたシステムを比較す
るならば、以前のシステムにおいては油分離器からの油
はコンプレッサに到る迄の間、常に高圧力に保持され、
コンプレッサに到達して初めて狭い穴又はノズルを通し
て噴射されることにより圧力差が得られるものであると
いうことに注目されたい。
【図面の簡単な説明】
付図は本発明の一実施例である冷凍プラントの図式的概
略図で示す。 １０・・・・・・回転コンプレッサ、１６・・・・・・
油分離器、１４、２６、３０・・・・・・排出パイプ、
２０・・・・・・絞り弁、１８．２２・・・・・・油供
給パイプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 作動領域に油が供給され、かつ該油に対して溶解性
    があり圧力の増加とともにその溶解性が増加するガスを
    圧縮する回転コンプレッサと、該コンプレッサのガス吐
    出経路内に設けられた油分離器と、該油分離器から前記
    コンプレッサの作動領域に油を供給するための供給経路
    とを有するガス圧縮装置内の前記油を冷却する方法にお
    いて、前記油供給経路の中間部において該供給経路を絞
    り池内に溶解していたガスを沸騰させガスと冷却された
    油とからなる２相流体を形成する段階と、前記流体を絞
    られた後から供給経路を通して前記コンプレッサの作動
    領域に供給するまでの時間を０．１秒から１０秒までの
    間に設定する段階とを有する油の冷却方法。 ２ 作動領域を有しガスを圧縮する回転コンプレッサ１
    ０と、 該作動領域に油を噴射する装置と、 前記回転コンプレッサ１０に連結された吐出経路１４．
    ２６，３０と、 該吐出経路内１４、２６、３０に設けられた油分離器１
    ６と、 該油分離器１６と前記回転コンプレッサ１０とを連結し
    油を該回転コンプレッサに供給する油供給経路内 ８、
    ２２とを有し、前記ガスが前記油に対して溶解性があり
    圧力の増加とともにその溶解性が増加し、すくなくとも
    いくらかの液体状のガスが前記油供給経路内の油に溶解
    しているガス圧縮装置の油を冷却する装置であって、さ
    らに、； 前記油供給経路の中間部に設けられた減圧絞
    り装置であって、該油供給経路を前記油分離器から該減
    圧絞り装置まで延在する第１経路部分と、該減圧絞り装
    置から前記コンプレッサまで延在する第２経路部分とに
    分ける減圧絞り装置を有し、前記第２経路の長さが、前
    記油が前記減圧絞り装置から前記コンプレッサまで送ら
    れるのに０．１秒から１０秒までの間の時間がかかるよ
    うになっている油冷却装置。 ３ 前記回転コンプレッサがねじロータ式コンプレッサ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
    油冷却装置。
JP51117058A 1975-09-29 1976-09-29 油冷却の方法及びその装置 Expired JPS58590B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

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GB39768/75A GB1564897A (en) 1975-09-29 1975-09-29 Gas compression system and method with oil cooling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5256406A JPS5256406A (en) 1977-05-09
JPS58590B2 true JPS58590B2 (ja) 1983-01-07

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ID=10411381

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US (1) US4112701A (ja)
JP (1) JPS58590B2 (ja)
AU (1) AU510919B2 (ja)
CA (1) CA1052588A (ja)
DE (1) DE2643621A1 (ja)
DK (1) DK147686C (ja)
FR (1) FR2325832A1 (ja)
GB (1) GB1564897A (ja)
IT (1) IT1072580B (ja)
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