KR20090052793A - Refrigerating device and compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 R32 냉매를 사용한 경우에도, 압축기의 토출 가스 온도를 저하할 수 있고, 압축기의 내열성 및 내마모성을 확보하여 신뢰성 및 운전 능력의 향상을 도모하는 것이 가능한 냉동 장치를 제공하기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단에 있어서, 밀폐용기 내가 토출압 분위기인 압축기(1)와, 실외 열교환기(3)와, 기액 분리기(5)와, 제 1 팽창 밸브(7)와, 실내 열교환기(9)를 가지며, 냉매로 R32 또는 R32 냉매를 적어도 60%질량 이상 포함하는 혼합 냉매를 이용한 냉동 장치로서, 기액 분리기 출구로부터 냉매의 일부를 기액 2상의 포화 냉매인 플래시 가스로서 압축기(1)에 주입하는 인젝션 회로(40)를 구비한 것이다.The present invention is to provide a refrigeration apparatus that can reduce the discharge gas temperature of the compressor even when an R32 refrigerant is used, and can improve the reliability and operation ability by securing the heat resistance and the wear resistance of the compressor. In a solution for achieving the above, the compressor (1), the outdoor heat exchanger (3), the gas-liquid separator (5), the first expansion valve (7), and the indoor heat exchanger (I) in a sealed container are discharge pressure atmospheres. 9) A refrigeration apparatus using a mixed refrigerant having at least 60% mass of R32 or R32 refrigerant as a refrigerant, wherein a part of the refrigerant is injected into the compressor 1 as flash gas, which is a saturated refrigerant in two-phase gas phase, from the gas-liquid separator outlet. The injection circuit 40 is provided.
냉동 장치, 압축기 Refrigeration unit, compressor
Description
본 발명은, R32 냉매를 이용한 냉동 장치 및 이 냉동 장치에 이용하는 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerating device using an R32 refrigerant and a compressor used for the refrigerating device.
종래로부터, 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 냉매 배관으로 순차로 접속한 냉동 사이클을 구비한 냉동 장치가 있다. 이런 종류의 냉동 장치에서, 냉매로서 R32 냉매를 이용한 경우, R22 냉매나 R410A 냉매에 비하여, 그 열물성(熱物性)에 의해, 압축시의 토출 가스 온도가 10 내지 20°C 높아진다는 특징이 있다. 이와 같이 토출 가스 온도가 높아지면, 저외기(低外氣) 난방시 등의 과부하 운전시에 압축기의 온도가 상승하고, 모터 절연재의 내열 온도를 오버하여 신뢰성의 저하를 초래한다는 문제가 있다.Conventionally, there is a refrigeration apparatus having a refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected to a refrigerant pipe. In this type of refrigerating device, when the R32 refrigerant is used as the refrigerant, its thermal properties increase the discharge gas temperature by 10 to 20 ° C. due to its thermal properties compared to the R22 refrigerant or the R410A refrigerant. . Thus, when discharge gas temperature becomes high, there exists a problem that the temperature of a compressor rises at the time of overload operation | operation, such as in low outside air heating, and overheats the heat resistance temperature of a motor insulation material, and causes the fall of reliability.
또한, 냉동 장치의 압축기로서, 밀폐용기 내에 윤활유를 봉입한 밀폐형 압축기가 사용되고 있는데, 이런 종류의 압축기에서는, 압축기 내부의 압축 요소의 활주 개소에 윤활유를 공급하면서 운전을 행하고 있다. 즉, 활주 개소에 윤활유를 공급함으로써 마모를 방지하면서 압축 동작을 행하고 있다. 그러나, 토출 가스 온도가 높아지면, 압축기 전체의 내부 온도도 상승하기 때문에, 윤활유의 온도도 상승 하고, 그 결과, 윤활유의 점도가 저하되어 윤활 불량이 생기고, 마모를 초래한다는 신뢰성상의 문제가 있다. 또한, 운전 능력의 저하를 초래한다는 문제가 있다.As a compressor of a refrigerating device, a hermetic compressor in which lubricating oil is enclosed in a hermetic container is used. In this type of compressor, operation is performed while supplying lubricating oil to a sliding point of a compression element inside the compressor. That is, a compression operation | movement is performed, preventing abrasion by supplying lubricating oil to a slide point. However, when the discharge gas temperature increases, the internal temperature of the whole compressor also rises, so that the temperature of the lubricating oil also rises. As a result, the viscosity of the lubricating oil decreases, resulting in poor lubrication, resulting in reliability problems. In addition, there is a problem that causes a decrease in driving ability.
그래서, 근래, 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기로 이루어지는 냉매 회로와, 응축기와 팽창 밸브의 사이에 배설된 과냉각 열교환기와, 과냉각 열교환기를 통하여 상기 냉매 회로의 가스측과 액측을 바이패스하는 바이패스관과, 상기 바이패스관의 상기 과냉각 열교환기의 상류측에 배설된 과냉각용 감압 수단을 구비한 R32 냉매를 이용한 냉동 장치에 있어서, 압축기의 토출 온도가 어느 일정 온도 이상에 달한 때에, 상기 과냉각용 감압 수단을 제어함에 의해 바이패스 배관을 통하여 응축기 출구의 일부의 냉매를, 증발기 출구측으로 흐름에 의해, 압축기의 토출 온도를 저감한다는 방식이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).Therefore, in recent years, a bypass tube for bypassing the gas side and the liquid side of the refrigerant circuit through a refrigerant circuit comprising a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, a supercooled heat exchanger disposed between the condenser and an expansion valve, and a supercooled heat exchanger. And a refrigerating device using an R32 refrigerant having a subcooling decompression means disposed on an upstream side of the subcooling heat exchanger of the bypass pipe, wherein the discharge temperature of the compressor reaches a certain temperature or more. By controlling the means, there is a method of reducing the discharge temperature of the compressor by flowing a part of the refrigerant at the condenser outlet through the bypass pipe to the evaporator outlet side (see
특허 문헌 1 : 특개2001-227823호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-227823
그러나, 특허 문헌 1의 기술에서는, 과냉각 열교환기를 통과하여 감압된 액냉매가, 액냉매인 채로, 증발기 출구측의 가스 냉매에 인젝션되는 경우가 있다. 이 경우, 압축기에서 액냉매를 그대로 압축하는 것으로 되어, 압축 요소부에 과대한 하중이 걸리고, 신뢰성이 저하된다는 문제가 있다.However, in the technique of
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, R32 냉매를 사용한 경우에도, 압축기의 토출 가스 온도를 저하할 수 있고, 압축기의 내열성 및 내마모성을 확보하여 신뢰성 및 운전 능력의 향상을 도모하는 것이 가능한 냉동 장치 및 이 냉동 장치에 이용하는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and even when the R32 refrigerant is used, the discharge gas temperature of the compressor can be lowered, and the heat resistance and wear resistance of the compressor can be ensured, thereby improving reliability and driving ability. It is an object of the present invention to provide a refrigeration apparatus which can be used and a compressor used in the refrigeration apparatus.
본 발명에 관한 냉동 장치는, 밀폐용기 내가 토출압 분위기인 압축기와, 응축기와, 기액 분리기와, 팽창 밸브와, 증발기를 가지며, 냉매로 R32 또는 R32 냉매를 적어도 60%질량 이상 포함하는 혼합 냉매를 이용한 냉동 장치로서, 기액 분리기 출구로부터 냉매의 일부를 기액 2상의 포화 냉매인 플래시 가스로서 상기 압축기에 주입하는 인젝션 회로를 구비한 것이다.The refrigerating device according to the present invention includes a mixed refrigerant having an airtight atmosphere in a sealed container, a condenser, a gas-liquid separator, an expansion valve, and an evaporator, and containing at least 60% by mass of R32 or R32 refrigerant as the refrigerant. A refrigeration apparatus used is provided with an injection circuit for injecting a part of the refrigerant from the gas-liquid separator outlet into the compressor as a flash gas which is a saturated refrigerant in two-phase gas-liquid phase.
본 발명에 의하면, 기액 2상의 포화 냉매인 플래시 가스를 압축기에 인젝션 주입하도록 하였기 때문에, 압축기의 내부 온도를 저감할 수 있고, 토출 온도를 저하시킬 수 있다. 그 결과, 인젝션 주입을 행하지 않는 경우에 비하여 압축기의 신 뢰성의 향상 및 운전 능력의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.According to the present invention, since the flash gas which is the saturated refrigerant of two-phase gas-liquid is injected into the compressor, the internal temperature of the compressor can be reduced and the discharge temperature can be reduced. As a result, it is possible to improve the reliability of the compressor and to improve the driving ability, as compared with the case of not performing injection injection.
이하, 본 발명의 냉동 장치에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the refrigeration apparatus of this invention is demonstrated, referring drawings.
실시의 형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1의 냉동 장치로서의 공기조화기의 개략 구성을 도시하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the air conditioner as a refrigeration apparatus of
도 1에 도시하는 공기조화기는, 작동 냉매로서 R32 냉매(R32 냉매를 적어도 60%질량 이상 포함하는 혼합 냉매도 포함한다)를 사용하는 것으로서, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1), 4방향 밸브(2), 실외 열교환기(3), 브리지 회로(4), 기액 분리기(5), 내부 열교환기(6), 제 1 팽창 밸브(7), 실내 열교환기(9) 및 어큐뮬레이터(10)가 냉매 배관으로 순차로 접속되어, 냉동 사이클을 구성하고 있다. 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)는, 밀폐용기 내가 토출압 분위기가 되도록 구성되어 있고, 고압으로 되어 있다. 그리고 또한, 기액 분리기(5)로부터 내부 열교환기(6)를 향하는 냉매의 일부를, 스로틀부로서의 제 2 팽창 밸브(8) 및 내부 열교환기(6)를 통하여 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 바이패스시키는 인젝션 회로(40)를 갖고 있다. 브리지 회로(4)는, 4개의 역지 밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 가지며, 또한, 2개의 입출력 포트 및 입력 포트, 출력 포트를 하나씩 갖고 있다.The air conditioner shown in FIG. 1 uses an R32 refrigerant (including a mixed refrigerant containing at least 60% by mass or more of R32 refrigerant) as a working refrigerant, and includes a sealed rotary refrigerant compressor (1) and a four-way valve (2). , Outdoor heat exchanger (3), bridge circuit (4), gas-liquid separator (5), internal heat exchanger (6), first expansion valve (7), indoor heat exchanger (9) and accumulator (10) It is connected in order and comprises a refrigeration cycle. The hermetic
또한, 공기조화기 내부에는, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 배출측의 온도를 검출하는 토출 온도 센서(11)와, 실외 열교환기의 냉매 온도를 검출하는 온도 센서(12)와, 실내 열교환기의 냉매 온도를 검출하는 온도 센서(13)가 설치되어 있 다.Moreover, inside the air conditioner, the
도 2는, 도 1의 공기조화기의 전기적 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 도 2에서는, 본 발명의 특징 부분의 설명에 필요한 부분을 도시하고, 필요 부분 이외의 도시는 생략하고 있다.FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the air conditioner of FIG. In addition, in FIG. 2, the part required for description of the characteristic part of this invention is shown, and illustration other than a required part is abbreviate | omitted.
공기조화기는, 마이크로 컴퓨터로 구성된 제어부(14)를 구비하고 있고, 이 제어부(14)에, 토출 온도 센서(11), 온도 센서(12), 온도 센서(13), 제 1 팽창 밸브(7), 제 2 팽창 밸브(8) 및 4방향 밸브(2)가 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(14)는, CPU와, 각종 데이터를 기억하는 RAM과, 후술하는 각 운전 모드의 운전 제어를 행하기 위한 프로그램 등을 기억하는 R0M(모두 도시 생략)을 구비하고 있고, 각 온도 센서(11 내지 13)로부터의 온도 정보에 의거하여, R0M 내의 프로그램에 따라 제 1 팽창 밸브(7), 제 2 팽창 밸브(8) 및 4방향 밸브(2)를 적절히 제어하여, 후술하는 냉방 운전 및 난방 운전을 포함하는 각종 운전 제어를 행한다.The air conditioner is provided with the
이상과 같이 구성된 공기조화기에서의, 냉방 운전 및 난방 운전에 관해, 순차로 설명한다.In the air conditioner comprised as mentioned above, a cooling operation and a heating operation are demonstrated one by one.
<냉방 운전><Cooling operation>
냉방 운전을 행하는 경우는, 4방향 밸브(2)를 도 1의 실선으로 도시하는 전환 위치로 전환한다. 그리고, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)를 기동하면, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)로부터 고온 고압의 냉매가 토출하고, 4방향 밸브(2), 실외 열교환기(3), 브리지 회로(4)의 역지 밸브(4a)를 차례로 통과하여, 기액 분리기(5)에 유입하고, 여기서 기상과 액상으로 분리된다.When performing cooling operation, the 4-
통상의 냉방 운전시에서는, 기액 분리기(5)에서 분리한 액냉매는, 그대로 내부 열교환기(6)에 유입하고, 그 후, 제 1 팽창 밸브(7)에서 고압으로부터 저압으로 감압된다. 그리고, 브리지 회로(4)의 역지 밸브(4d)를 통과하여, 실내 열교환기(9)에서 실내 공기와 열교환하여 흡열하고, 냉방 작용을 행한다. 그리고, 냉매는, 재차 4방향 밸브(2)를 통과하여, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 어큐뮬레이터(10)를 통하여 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 본체 내로 되돌아온다. 이 사이클이 반복 행하여져서 실내가 냉각된다.In normal cooling operation, the liquid refrigerant separated by the gas-
여기서, 냉방 운전이 계속되는 중, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 토출 온도가 미리 설정된 소정 온도 이상이 된 경우, 제어부(14)는, 제 2 팽창 밸브(8)를 열어, 기액 분리기(5)를 유출한 냉매의 일부를 제 2 팽창 밸브(8) 및 내부 열교환기(6)를 통하여 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)로 바이패스시킨다. 이로써, 기액 분리기(5)를 나온 냉매의 일부는, 제 2 팽창 밸브(8)에서 고압으로부터 중간압에 감압되고, 내부 열교환기(6) 내로 유입하고, 정규의 순환 유로로부터 내부 열교환기(6) 내로 유입한 고압 냉매와 내부 열교환기(6) 내에서 열교환한다. 그 결과, 내부 열교환기(6)에 유입한 중간압의 냉매는, 기액 2상의 포화 냉매 상태인 플래시 가스가 되고 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1) 내로 주입된다.Here, when cooling operation continues, when the discharge temperature of the sealed
밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에는, 냉동 사이클을 정규로 순환하는 냉매가 어큐뮬레이터(10)를 통하여 유입하고 압축실(후술하는 도 4의 압축실(27) 참조) 내에 고온 고압으로 압축되고 있는데, 그곳에, 또한, 기액 2상의 플래시 가스가 주입되게 된다. 이로써, 플래시 가스가 주입되지 않는 경우에 비하여 밀폐형 회전식 냉 매 압축기(1)의 토출 온도를 저하시킬 수 있다. 토출 온도의 제어는, 제 2 팽창 밸브(8)의 개방도 조정을 행하여, 기액 분리기(5) 출구로부터 바이패스시키는 냉매량을 조정함에 의해 행할 수 있다.In the hermetic rotary refrigerant compressor (1), a refrigerant circulating through a refrigeration cycle regularly flows in through the
여기서, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 인젝션되는 플래시 가스의 건조도(乾度)(가스의 비율)는, 이하의 이유로부터 0.2 내지 0.8인 것이 바람직하다. 즉, 건조도가 0 내지 0.2의 범위에서는, 액의 비율이 과다하게 되기 때문에 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1) 내에서 액압축(液壓縮)이 생겨서, 종래 기술과 같은 신뢰성 저하의 문제가 생긴다. 한편, 0.8 내지 1의 범위에서는, 플래시 가스가 갖는 잠열(潛熱)이 작아지기 때문에, 토출 가스 온도를 효과적으로 저하시킬 수가 없다. 따라서, 0.2 내지 0.8로 하는 것이 바람직하다. 건조도는, 응축기로서 기능하는 실외 열교환기(3)의 온도를 검출하는 온도 센서(12)의 온도 정보에 의거하여 제어부(14)에 의해 산출되고, 제어부(14)는, 산출한 건조도가 상기 범위로 수속되도록 제 2 팽창 밸브(8)의 개방도를 조정한다. 이로써, 보다 효과적으로 토출 온도를 저하시키는 것이 가능해진다.Here, it is preferable that the dryness (ratio of gas) of the flash gas injected into the sealed
<난방 운전><Heating driving>
난방 운전을 행하는 경우는, 4방향 밸브(2)를 도 1의 점선으로 도시하는 전환 위치로 전환한다. 그리고, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)를 기동하면, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)로부터 고온 고압의 냉매가 토출하고, 4방향 밸브(2)를 통하여 실내 열교환기(9)에 유입한다. 그리고, 실내 열교환기(9)에서 실내 공기와 열교환하여 방열하고, 난방 작용으로 행한다. 그리고, 냉매는, 브리지 회로(4)의 역지 밸브(4b)를 차례로 통과하여, 기액 분리기(5)에 유입하고, 여기서 냉매는 기상과 액상으로 분리된다.When heating operation is performed, the four-
통상의 난방 운전시에서는, 기액 분리기(5)에서 분리한 액냉매는 그대로 내부 열교환기(6)에 유입하고, 그 후, 제 1 팽창 밸브(7)에서 고압으로부터 저압으로 감압된다. 그리고, 브리지 회로(4)의 역지 밸브(4c)를 통과하여, 실외 열교환기(3)에서 실외 공기와 열교환한 후, 재차 4방향 밸브(2)를 통과하여, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 어큐뮬레이터(10)에 유입한다.In normal heating operation, the liquid refrigerant separated by the gas-
여기서, 난방 운전이 계속되는 중, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 토출 온도가 미리 설정된 소정 온도 이상이 된 경우, 제어부(14)는, 냉방 운전시와 마찬가지로, 제 2 팽창 밸브(8)를 열고, 기액 분리기(5) 출구 후의 냉매의 일부를, 제 2 팽창 밸브(8) 및 내부 열교환기(6)를 통하여 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 바이패스시킨다. 이로써, 기액 분리기(5)를 나온 냉매의 일부는, 제 2 팽창 밸브(8)에서 고압으로부터 중간압으로 감압되고, 내부 열교환기(6) 내로 유입하여, 정규의 순환 유로로부터 내부 열교환기(6) 내로 유입한 고압 냉매와 내부 열교환기(6) 내에서 열교환한다. 그 결과, 내부 열교환기(6)에 유입한 중간압의 냉매는, 기액 2상의 포화 냉매 상태인 플래시 가스가 되어, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1) 내로 주입된다. 또한, 이 난방 운전의 경우도 냉방 운전의 경우와 마찬가지로 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 주입된 플래시 가스는, 건조도 0.2 내지 0.8인 것이 바람직하다.Here, when the discharge temperature of the sealed rotary
밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에는, 냉동 사이클을 정규로 순환한 냉매가 어 큐뮬레이터(10)를 통하여 유입하고 압축실 내에서 고온 고압으로 압축되고 있는데, 그곳에, 또한, 기액 2상의 플래시 가스가 주입되게 된다. 이로써, 플래시 가스가 주입 되지 않은 경우에 비하여 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 토출 온도를 저하시킬 수 있다. 토출 온도의 제어는, 제 2 팽창 밸브(8)의 개방도 조정을 행하여, 기액 분리기(5) 출구로부터 바이패스시키는 냉매량을 조정함에 의해 행할 수 있다.In the hermetic rotary refrigerant compressor (1), a refrigerant circulating a refrigeration cycle regularly flows in through the accumulator (10) and is compressed at a high temperature and a high pressure in a compression chamber. Will be. Thereby, the discharge temperature of the hermetic rotary
도 3은, 도 1의 공기조화기에서, 횡축을 엔탈비(h), 종축을 압력(P)으로 한 몰리에르 선도(線圖)이다. 또한, 도 3은, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 토출 온도가 소정 온도 이상이 되고, 제 2 팽창 밸브(8)가 개방된 상태에서의 몰리에르 선도를 도시하고 있다.3 is a Moliere diagram in which the lateral axis is the enthal ratio h and the vertical axis is the pressure P in the air conditioner of FIG. 1. 3 shows the Moliere diagram in a state where the discharge temperature of the hermetic rotary
밀폐형 회전식 냉매 압축기(1) 입구측의 상태(A)의 냉매는, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 의해 고압의 상태(B)로 변화하고, 그 후, 실외 열교환기(3)에서의 응축에 의해, 압력 일정한 채로 엔트로피가 저하되어 간다. 그리고, 실외 열교환기(3)를 통과 후, 정규의 순환 회로와 인젝션 회로(40)로 분기되기 전에는, 상태(E)가 된다. 그리고, 정규 순환 회로를 통과하는 냉매는, 제 2 팽창 밸브(8)를 통하여 내부 열교환기(6)에 유입한다. 여기서, 내부 열교환기(6) 내에는, 상태(E)의 매체의 일부가 제 2 팽창 밸브(8)를 통하여 유입하고 있기 때문에, 정규 순환 회로를 통과하는 냉매는, 제 2 팽창 밸브(8) 통과 후의 중간압의 냉매와의 열교환에 의해, 엔탈비가 더욱 낮은 상태(C)가 된다. 그리고, 제 1 팽창 밸브(7)를 통과함에 의해, 엔탈피 일정한 채로, 압력이 저하되고 상태(D)가 된 후, 실내 열교환기(9)에서의 증발에 의해 압력 일정한 채로 엔탈피가 증가하여 상태(A)가 된다.The refrigerant in the state (A) on the inlet side of the sealed rotary refrigerant compressor (1) changes to the high pressure (B) state by the sealed rotary refrigerant compressor (1), and then the condensation in the outdoor heat exchanger (3). As a result, entropy decreases with a constant pressure. Then, after passing through the
한편, 상태(E)의 매체의 일부는, 제 2 팽창 밸브(8)를 통과함에 의해, 엔탈피 일정한 채로, 압력이 저하되고 상태(F)가 되고, 내부 열교환기(6)에 유입한다. 그리고, 내부 열교환기(6)에서, 정규 순환 회로를 통과하는 냉매와 열교환하여, 압력 일정한 채로 엔탈비가 상승하여, 상태(G)가 된다. 이 상태(G), 즉 기액 2상의 플래시 가스를 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 유입시킴으로써, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1) 내에서, 상태(A)로부터 고압의 상태(B)를 향하여 변화하여 상태(B1)로 되어 있던 냉매의 엔탈비가 저하되어, 상태(B1)로부터 상태(G)가 된다. 그리고, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 출구에서는, 상태(B) 보다도 엔탈비가 작은 상태(H)가 된다. 즉, 토출 온도가 저하된 상태가 된다.On the other hand, a part of the medium of state E passes through the
여기서, 기액 2상의 플래시 가스를 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 인젝션함에 의한 효과를 도 3에 의거하여 고찰한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 상태(E)의 냉매는, 제 2 팽창 밸브(8) 통과 후의 중간압의 냉매와 내부 열교환기(6) 내에서 열교환함에 의해, 상태(C)가 된다. 이 상태(E)로부터 상태(C)의 사이의 엔탈비의 변화분이, 운전 능력의 증가분이 된다.Here, the effect by injecting the flash gas of the gas-liquid two-phase flash gas into the hermetic rotary
이와 같이, 본 실시의 형태 1에 의하면, 기액 2상의 포화 냉매인 플래시 가스를 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 인젝션 주입하도록 하였기 때문에, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 내부 온도를 저감할 수 있고, 토출 온도를 저하시킬 수 있다. 그 결과, 인젝션 주입을 행하지 않는 경우에 비하여 운전 능력의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.Thus, according to
또한, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 모터 절연재의 열화를 방지할 수 있 음과 함께, 내부 온도 상승에 수반하는 윤활유 점도의 저하를 방지하는 것이 가능해지기 때문에, 압축 요소부(23)의 활주 개소(압축실 내의 활주부 및 축받이부 등)의 마모를 방지할 수 있고, 신뢰성을 향상하는 것이 가능해진다.In addition, since it is possible to prevent deterioration of the motor insulating material of the hermetic rotary
또한, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 인젝션 주입하는 냉매가 기액 2상의 플래시 가스이기 때문에, 종래와 같이 액냉매가 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 주입됨에 의한 액압축을 회피하는 것이 가능해진다. 그 결과, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 신뢰성을 향상할 수 있고, 나아가서는 냉동 장치의 신뢰성 향상을 도모하는 것이 가능해진다.In addition, since the refrigerant injected into the hermetic rotary
또한, 플래시 가스의 건조도를 0.2 내지 0.8로 하였기 때문에, 효과적으로 토출 온도를 저하시키는 것이 가능해진다.In addition, since the dryness of the flash gas is set to 0.2 to 0.8, it is possible to effectively lower the discharge temperature.
또한, 종래로부터, 액 인젝션 사이클을 갖는 밀폐형 회전식 냉매 압축기가 있지만, 본 실시의 형태 1에 의하면, 그들과 같이 건조도 0의 액냉매가 직접 압축실에 주입되는 일은 없기 때문에, 액냉매 압축에 의해 발생하는 과대 압력에 의해 활주 개소(압축실 내의 활주부 및 축받이부 등)가 손상된다는 과제를 해결할 수 있다.In addition, conventionally, there is a hermetically sealed rotary refrigerant compressor having a liquid injection cycle. However, according to the first embodiment, since a liquid refrigerant having a dryness of 0 is not directly injected into the compression chamber like these, liquid refrigerant compression The problem that a slide point (sliding part in a compression chamber, a bearing part, etc.) is damaged by the excessive pressure which generate | occur | produces can be solved.
실시의 형태 2.
상기 실시의 형태 1에서는, 기액 2상의 플래시 가스를 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에 주입하는 타이밍에 관해 특히 설명하지 않았지만, 실시의 형태 2에서는, 효과적인 주입 타이밍 및 그 타이밍에서 주입하기 위한 구체적인 밀폐형 회전식 냉매 압축기구조에 관해 설명하는 것이다.In the first embodiment, the timing of injecting the flash gas of the gas-liquid two-phase flash gas into the hermetic rotary
우선, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 구체적인 구조에 관해 이하에 설명한다.First, the specific structure of the hermetic rotary
도 4 및 도 5는, 실시의 형태 1의 도 1의 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 단면 구조 및 압축실 내부의 단면 구조를 도시하는 도면이다.4 and 5 are cross-sectional views of the sealed rotary
밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)는, 밀폐용기(20) 내에, 고정자(21a) 및 회전자(21b)로 구성되는 전동 요소부(21)와, 이 회전자(21b)와 일체 장착된 회전 샤프트(크랭크 샤프트)(38)에 의해 구동되는 압축 요소부(23)와, 밀폐용기(20) 내에 수용된 냉동기유(도시 생략)를 구비하고 있다. 스크롤 압축 요소(23)는, 크랭크 샤프트(38)가 관통하는 원주형상의 개구를 갖는 실린더(24)와, 실린더(24)의 개구를 상하로부터 폐색함과 함께, 크랭크 샤프트(38)를 축지한 상축받이(25) 및 하축받이(26)를 구비하고 있다. 실린더(24)의 개구의 내주 측벽, 상축받이(25) 및 하축받이(26)로 둘러싸인 공간은, 냉매의 압축이 행하여지는 압축실(27)을 구성하고 있다.The hermetic rotary refrigerant compressor (1) includes an electric element (21) composed of a stator (21a) and a rotor (21b) in a hermetic container (20), and a rotating shaft integrally mounted with the rotor (21b). The
크랭크 샤프트(38)의 외주에는, 크랭크 핀(28)이 편심하여 형성되고, 이 크랭크 핀(28)의 외주에는 롤러(29)가 감합되어 있다. 그리고, 크랭크 샤프트(38)가 회전하면, 롤러(29)가 압축실(27)의 내주면 내에 접촉하여 편심 회전 운동하고, 압축 작용을 행한다. 또한, 실린더(24)에는, 벤용 홈(30)에 벤(31)이 출입 자유롭게 삽입되어 있고, 롤러(29)의 움직임에 추종하면서 롤러(29)에 벤(31)이 맞닿아, 압축실(27) 내를 고압 공간과 저압 공간으로 구획하고 있다. 도 5의 예에서는, 압축실(27)의 벤(31)보다 좌측의 실이 고압 공간, 벤(31)보다 우측의 실이 흡입 공간으 로 되어 있고, 흡입 공간에는 흡입구(33)가 개구하고 있다.The
또한, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 측면에는, 어큐물레이터(10)와 압축실(27)을 연통하는 흡입관(32)이 접속되어 있고, 흡입관(32)을 통하여, 흡입구(33)로부터 압축실(27)의 흡입 공간 내로 냉매가 주입된다. 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 측면에는 또한, 인젝션관(34)이 접속되어 있고, 이 인젝션관(34)으로부터 인젝션구멍(35)을 통하여, 기액 2상의 포화 냉매인 플래시 가스가 압축실(27) 내로 주입되도록 되어 있다. 또한, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 상부에는, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1) 밖으로 냉매를 토출하는 토출관(36)이 접속되어 있다. 또한, 하축받이(26)는, 토출 머플러(37)로 덮여 있다.In addition, a
도 6(a), 도 6(b), 도 6(c), 도 6(d)는, 실린더(24), 크랭크 샤프트(38), 롤러(29), 벤(31)으로 구성되는 압축실과, 인젝션구멍(35)과의 배설 위치의 관계에 관해 도시한 상세도이다.6 (a), 6 (b), 6 (c) and 6 (d) show a compression chamber composed of a
도 6(a), 도 6(b), 도 6(c), 도 6(d)는, 각각 차례로, 크랭크 샤프트(38)의 회전각이 0°, 150°, 180°, 270°인 경우의 하축받이(26)측에서 본 압축 요소부(23)의 단면도를 도시하고 있다.6 (a), 6 (b), 6 (c), and 6 (d) respectively show that the rotation angles of the
도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 크랭크 샤프트(38)의 회전각이 0°인 상태에서는, 압축실(27) 내에는 저압의 냉매가 존재하고 있다. 그리고, 크랭크 샤프트(38)가 회전하여, 도 6(b) 내지 (d)에 도시하는 바와 같이 그 회전각이 커짐에 따라, 압축실(27)의 고압 공간 내의 냉매의 압력이 높아진다.As shown in FIG. 6A, in the state where the rotation angle of the
여기서, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1) 내에 기액 2상의 플래시 가스를 주입 하는 타이밍으로서는, 압축실 내의 냉매 압력이 저압에서 중간압에 이르는 동안(중간압 단계)으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 예를 들면 압축실 내의 냉매 압력이 고압인 상태에서는, 압축실, 나아가서는 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)의 내부 온도가 이미 고온 상태로 되어 있고, 고온 상태를 미연에 막을 수가 없다. 따라서, 고온 고압 상태가 되기 전에 주입하는 것이 바람직하다. 또한, 압축실 내의 냉매 압력이 플래시 가스의 압력에 비하여 낮은 상태에 있는 동안에 플래시 가스의 주입을 시작하는 것도 필요하다. 이것은, 압축실 내의 냉매 압력이 플래시 가스 압력에 비하여 높은 상태일 때에 플래시 가스를 주입하려고 하면, 압축실 내의 냉매가 인젝션관(34)측으로 역류할 우려가 있기 때문이다.Here, the timing of injecting the flash gas of the gas-liquid two-phase flash into the hermetic rotary
이상과 같은 타이밍에서 플래시 가스를 압축실 내로 주입하기 위한 구조로서, 본 실시의 형태에서는, 크랭크 샤프트(38)와 벤(31)을 잇는 직선(A)과, 이 직선(A)과 직교하는 직선(B)(도 6(a) 참조)에 의해 압축실(27) 내를 4분할한 때에, 크랭크 샤프트(38)의 회전 방향의 순으로 3번째가 되는 영역(벤(31)의 위치를 0으로 한 때의 크랭크 샤프트(38)의 회전각 180° 내지 270°의 영역)으로서, 롤러(29)에 의해 개폐가 행하여지는 위치에 인젝션구멍(35)을 배치한다. 또한, 인젝션구멍(35)은, 롤러(29)의 내측의 무효용적 공간(27a)(도 4 참조)에 연통하지 않는 위치에 배치되어 있어서, 플래시 가스가 확실하게 압축실 내로 주입되고, 효과적으로 토출 온도를 저하시키는 것이 가능하게 되어 있다.As a structure for injecting flash gas into the compression chamber at the timing described above, in this embodiment, a straight line A connecting the
이와 같은 위치에 배치함으로써, 압축실 내의 냉매가 저압부터 중간압인 때에, 플래시 가스를 주입하는 것이 가능해진다. 도 6의 예로 설명하면, 도 6(a) 내 지 도 6(d)의 각각의 압축실 내의 냉매는, 차례로, 저압, 중압, 고압, 고압의 상태이고, 도 6(a)의 상태에서는, 인젝션구멍(35)이 개방되어 있기 때문에, 인젝션구멍(35)으로부터 플래시 가스가 압축실 내로 주입된다. 그리고, 도 6(b)의 상태에서도, 아직 일부 개방되어 있기 때문에, 플래시 가스의 주입이 계속된다. 그리고, 도 6(c) 및 도 6(d)의 고압의 상태에서는, 인젝션구멍(35)이 완전히 막히고, 압축실 내로는 플래시 가스가 주입되지 않는다. 또한, 도 6(d)의 위치로부터 크랭크 샤프트(38)가 더욱 회전하여 냉매가 더욱 고압이 되고 압축실로부터 토출되기까지의 동안도, 플래시 가스가 압축실 내로 주입되는 일은 없다.By arrange | positioning at such a position, it becomes possible to inject flash gas when the refrigerant | coolant in a compression chamber is low to medium pressure. Referring to the example of Fig. 6, the refrigerant in each of the compression chambers of Figs. 6 (a) to 6 (d) is in a state of low pressure, medium pressure, high pressure, and high pressure, and in the state of Fig. 6 (a), Since the
이와 같이, 실시의 형태 2에 의하면, 실시의 형태 1과 같은 작용 효과를 얻을 수 있음과 함께, 기액 2상의 플래시 가스를, 압축실 내의 매체 압력이, 저압부터 중간압에 이르는 동안에 주입하도록 하였기 때문에, 압축실 내의 온도를 효과적인 타이밍에서 내릴 수 있다.As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the flash gas of the gas-liquid two-phase flash gas is injected while the medium pressure in the compression chamber reaches from low to medium pressure. The temperature in the compression chamber can be lowered at an effective timing.
또한, 기액 2상의 플래시 가스의 주입 타이밍은, 상기 타이밍이 바람직하게는 상술한 바와 같지만, 반드시 상기 타이밍 및 구조로 한정하는 것이 아니다. 예를 들면, 다른 타이밍에 주입하는 예로서, 밀폐형 회전식 냉매 압축기(1)에서, 어큐뮬레이터(10)로부터의 냉매의 입구 부분에 플래시 가스를 주입하도록 하여도 좋다. 이 경우도, 압축실 내의 온도 저하 효과를 얻을 수 있다.In addition, the timing of injection of the flash gas two-phase flash gas is preferably the same as described above, but is not necessarily limited to the timing and structure. For example, the flash gas may be injected into the inlet portion of the coolant from the
또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 주로 단단(單段) 밀폐형 회전식 냉매 압축 기구를 갖는 밀폐형 회전식 냉매 압축기에 관해 명기하였지만, 2단 압축의 압축기에 상기 플래시 가스를 인젝션하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.Moreover, although each said embodiment mentioned mainly about the closed rotary refrigerant | coolant compressor which has a single stage closed rotary refrigerant | coolant compression mechanism, the same effect can be acquired even if injecting the said flash gas into the compressor of a two-stage compression. .
또한, 상기 실시의 형태에서는, 냉동 장치를 공기조화기에 적용한 경우를 예로 설명하였지만, 냉장고 등에도 적용 가능하다.In the above embodiment, the case where the refrigerating device is applied to the air conditioner has been described as an example, but the present invention can also be applied to a refrigerator or the like.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 냉동 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows schematic structure of the refrigeration apparatus of
도 2는 도 1의 공기조화기의 전기적 구성을 도시하는 블록도.2 is a block diagram showing an electrical configuration of the air conditioner of FIG.
도 3은 도 1의 밀폐형 회전식 냉매 압축기의 토출 온도가 소정 온도 이상이 되고, 제 2 팽창 밸브가 개방된 상태에서의 몰리에르 선도.3 is a Moliere diagram in a state in which the discharge temperature of the hermetic rotary refrigerant compressor of FIG. 1 is equal to or higher than a predetermined temperature and the second expansion valve is opened.
도 4는 도 1의 밀폐형 회전식 냉매 압축기의 단면 구조를 도시하는 도면.4 is a cross-sectional view of the sealed rotary refrigerant compressor of FIG.
도 5는 도 1의 밀폐형 회전식 냉매 압축기의 압축실 내부의 단면 구조를 도시하는 도면.5 is a cross-sectional view showing the inside of a compression chamber of the hermetic rotary refrigerant compressor of FIG.
도 6은 도 1의 밀폐형 회전식 냉매 압축기의 압축실과 인젝션구멍과의 배설 위치의 관계에 관해 도시한 상세도.FIG. 6 is a detailed view showing the relationship between the excretion position between the compression chamber and the injection hole of the hermetic rotary refrigerant compressor of FIG. 1; FIG.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 : 밀폐형 회전식 냉매 압축기1: hermetic rotary refrigerant compressor
3 : 실외 열교환기3: outdoor heat exchanger
4 : 브리지 회로4: bridge circuit
4a : 역지 밸브4a: check valve
4b : 역지 밸브4b: check valve
4c : 역지 밸브4c: check valve
4d : 역지 밸브4d: check valve
5 : 기액 분리기5: gas-liquid separator
6 : 내부 열교환기6: internal heat exchanger
7 : 제 1 팽창 밸브7: first expansion valve
8 : 제 2 팽창 밸브8: second expansion valve
9 : 실내 열교환기9: indoor heat exchanger
10 : 어큐물레이터10: Accumulator
11 : 토출 온도 센서11: discharge temperature sensor
12 : 온도 센서12: temperature sensor
13 : 온도 센서13: temperature sensor
14 : 제어부14: control unit
20 : 밀폐용기20: airtight container
21 : 전동 요소부21: electric element part
21a : 고정자21a: stator
21b : 회전자21b: rotor
23 : 압축 요소부23: compression element
24 : 실린더24: cylinder
25 : 상축받이25: upper bearing
26 : 하축받이26: lower bearing
27 : 압축실27: compression chamber
27a : 무효용적 공간27a: void volume space
28 : 크랭크 핀28: crank pin
29 : 롤러29: roller
30 : 벤용 홈30: Ben home
31 : 벤31: Ben
32 : 흡입관32: suction pipe
33 : 흡입구33: suction port
34 : 인젝션관34: injection pipe
35 : 인젝션구멍35: injection hole
36 : 토출관36: discharge tube
37 : 토출 머플러37: discharge muffler
38 : 크랭크 샤프트38: crankshaft
40 : 인젝션 회로40: injection circuit
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