JPWO2017187519A1 - 圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
Description
・R744:動作圧力が非常に高いため、耐圧確保の課題がある。また、臨界温度が31℃と低いため、空気調和機用途での性能の確保が課題となる。
・R717:高毒性であるため、安全確保の課題がある。
・R290:強燃性であるため、安全確保の課題がある。
・R1234yf及びR1234ze:低動作圧で体積流量が大きくなるため、圧力損失増大による性能低下の課題がある。
・動作圧力が高く、冷媒の体積流量が小さいため、圧力損失が小さく、性能を確保しやすい。
・GWPが1未満であり、地球温暖化対策として優位性が高い。
(1)高温高圧の状態において、着火エネルギーが加わると、爆発が発生する(例えば、非特許文献1参照)。
(1a)冷凍サイクル装置(特に、圧縮機)の内部に着火エネルギー(高温部)が発生し、不均化反応が起こる。
(1b)高温高圧の状態において、不均化反応が連鎖して拡散する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の回路図である。
本実施の形態1において、冷凍サイクル装置110は、空気調和機である。なお、冷凍サイクル装置110が空気調和機以外の機器(例えば、ヒートポンプサイクル装置)であっても、本実施の形態1を適用することができる。
スクロール圧縮機100は、固定スクロール11と該固定スクロール11に対して公転(揺動)する揺動スクロール12とを組み合わせたスクロール式の圧縮機構10を備えている。また、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、密閉型圧縮機となっており、圧縮機構10は密閉容器1内に収納されている。この密閉容器1内には、揺動スクロール12を軸6と接続して駆動する電動機5も収納されている。縦置き型のスクロール圧縮機100の場合、密閉容器1内において、例えば圧縮機構10は上側に、電動機5は下側に、それぞれ配置されている。
ここで、密閉容器1が、本発明の容器に相当する。
このスクロール圧縮機100の起動時および運転時には、ガス状混合冷媒が吸入管7及び吸入口14より吸入され、固定スクロール11の板状渦巻歯11bと揺動スクロール12の板状渦巻歯12bとの間に形成される空間に入る。電動機5により駆動される揺動スクロール12が偏心旋回運動(揺動運動)すると、固定スクロール11の板状渦巻歯11bと揺動スクロール12の板状渦巻歯12bとの間に形成される空間は、吸入口14と連通しなくなり、圧縮室13となる。そして、圧縮室13は、揺動スクロール12の偏心旋回運動に伴って容積を減少させる。この圧縮行程により圧縮室13内のガス状混合冷媒は高圧となる。
図3に示すように、実験装置200は、箱形の容器210を備えている。この容器210には、貫通孔211が形成されている。また、容器210には、該容器210内にHFO−1123を含むガス状の混合冷媒を供給するための配管212が接続されている。また、容器210の内部には、着火源となる白金線213が設けられている。すなわち、容器210は圧縮機構10の圧縮室13に相当するものであり、貫通孔211は圧縮機構10の吐出口15に相当するものである。
図5は、本発明の実施の形態2に係るスクロール圧縮機の吐出口近傍を示す平面図である。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
実施の形態1では、吐出口15を直径2.5mm以下の1つ貫通孔で形成した。しかしながら、スクロール圧縮機100の容量を大きくしようとした場合、吐出口15を直径2.5mm以下の1つ貫通孔で形成すると、吐出口15の圧力損失が大きく、スクロール圧縮機100の性能を確保することが難しくなる場合がある。このような場合には、図5に示すように、直径2.5mm以下の複数の貫通孔で吐出口15を形成するとよい。このように構成することにより、吐出口15の圧力損失を低減でき、スクロール圧縮機100の性能を確保することができる。
圧縮機の中には、圧縮機構の吐出口を開閉する弁を有するものも存在する。このような圧縮機の場合、吐出口近傍を以下のように構成することにより、圧縮室の内部で発生したHFO−1123の不均化反応が圧縮室の外部に伝播することを防止でき、安全性を確保することができる。なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
ここで、吐出弁338が、本発明の弁に相当する。
電動機340の回転子342が回転すると、回転子342に固定された軸350が回転する。軸350の回転に伴い、圧縮機構330のローリングピストン332が圧縮機構330のシリンダ331のシリンダ室内で偏心回転する。シリンダ331とローリングピストン332との間の空間は、圧縮機構330のベーンによって圧縮室331a及び吸入空間に区画されている。軸350の回転に伴い、それらの2つの空間の容積が変化する。吸入空間では、徐々に容積が拡大することにより、吸入マフラ323からガス状混合冷媒が吸入される。圧縮室331aでは、徐々に容積が縮小することにより、中のガス状混合冷媒が圧縮される。圧縮室331a内のガス状混合冷媒の圧力が規定圧力以上になると、吐出口337が開かれて、該吐出口337から吐出マフラ335に圧縮されたガス状混合冷媒が吐出される。このガス状混合冷媒は、吐出マフラ335から密閉容器320内の空間に一度吐出され、吐出管322から密閉容器320の外へ吐出される。
実施の形態3に示したロータリー圧縮機300においては、上述のように、吐出弁338が吐出口337を開いた際、吐出弁338と吐出口337との間が、吐出口337から吐出された混合冷媒の流路となる。このため、ロータリー圧縮機300の容量を大きくしようとした場合、1つの吐出口337のみを有する構成にすると、吐出弁338と吐出口337との間の圧力損失が大きくなり、ロータリー圧縮機300の性能を確保することが難しくなる場合がある。このような場合には、吐出口337及び該吐出口337を開閉する吐出弁338を、複数設けることが好ましい。これにより、吐出弁338と吐出口337との間の圧力損失を低減でき、ロータリー圧縮機300の性能を確保することができる。ここで、この場合、実施の形態3で示した構成の吐出口337及び吐出弁338を複数設けてもよいが、以下のように、ロータリー圧縮機300を構成してもよい。なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態3と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
図13は、本発明の実施の形態5に係るロータリー圧縮機の吐出口近傍を示す縦断面図である。なお、本実施の形態5において、特に記述しない項目については実施の形態4と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
Claims (8)
- 1,1,2−トリフルオロエチレンを含む混合冷媒が封入される冷媒回路に用いられる圧縮機であって、
容積を変化させることにより前記混合冷媒を圧縮する圧縮室が形成された圧縮機構を備え、
前記圧縮機構は、前記圧縮室の内部と外部とを連通する貫通孔で形成された吐出口を有し、
前記貫通孔は直径2.5mm以下である圧縮機。 - 前記吐出口は、直径2.5mm以下の複数の貫通孔で形成されている請求項1に記載の圧縮機。
- 1,1,2−トリフルオロエチレンを含む混合冷媒が封入される冷媒回路に用いられる圧縮機であって、
容積を変化させることにより前記混合冷媒を圧縮する圧縮室が形成された圧縮機構を備え、
前記圧縮機構は、
前記圧縮室で圧縮された前記混合冷媒を吐出する吐出口と、
該吐出口の吐出側端部を覆い、圧縮された前記混合冷媒の圧力によって該吐出口から離れて該吐出口を開く弁と、
を有し、
前記弁が前記吐出口を開いている状態において、前記吐出口と前記弁との間の距離が2.5mm以下となる圧縮機。 - 前記圧縮機構は、前記吐出口及び前記弁を複数有する請求項3に記載の圧縮機。
- 1つの前記弁で複数の前記吐出口を開閉する請求項3又は請求項4に記載の圧縮機。
- 前記吐出口と前記弁との間の距離は、前記吐出口の吐出側端部の中心位置と前記弁との間の距離である請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載の圧縮機。
- 前記圧縮機構を収納する容器を備え、
前記圧縮機構で圧縮された前記混合冷媒が前記容器の内部に吐出される構成である請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の圧縮機。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の圧縮機を有する冷媒回路と、
該冷媒回路に封入された、1,1,2−トリフルオロエチレンを含む混合冷媒と、
を備えた冷凍サイクル装置。
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