TWI328099B - Trans-critical refrigerating unit - Google Patents

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TWI328099B
TWI328099B TW094102859A TW94102859A TWI328099B TW I328099 B TWI328099 B TW I328099B TW 094102859 A TW094102859 A TW 094102859A TW 94102859 A TW94102859 A TW 94102859A TW I328099 B TWI328099 B TW I328099B
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lubricating oil
compressor
pressure
compression
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TW094102859A
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Kenzo Matsumoto
Kazuaki Fujiwara
Yasuki Takahashi
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Sanyo Electric Co
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Description

1328099 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種依序連接壓縮機 '氣體冷卻器（gas cooler)、節流機構（restrichon means)以及蒸發界而構 成’且高麼側成為超臨界壓力之跨臨界冷凍裝置。 【先前技術】 以往’在冷凍猶環中一般係使用氣氟烴（R11、们2、 籲R134a等）作為冷媒。然而，氣氟烴釋放至大氣中會有溫 暖化效果很大及破壞臭氧層等之問題❶因此，近年^便= 用帶給環境影響較少之天然冷媒[例如：氧（〇2)、二氧化碳 (C〇0、碳氫化合物（HC)、氨（NH0、水（ihO)]以作為冷媒而 進仃研究。在該等天然冷媒中，氧與水之壓力低，在作為 V凍循％之冷媒上頗為困難，而氨與碳氫化合物為可燃 !·生’具有難以操作之問題。因此便開發使用以二氧化碳（㈤ 作為冷媒且使高壓侧成為超臨界壓力而運轉之跨臨界 φ循每之裝置（參照專利文獻i、專利文獻2)。 、 [專利文獻1]日本專利特開平第1〇_194〇1號公報 [專利文獻2]日本專利特公平第7-186〇2號公報 [發明所欲解決之課題] 到氧化碳作為冷媒使用時，以冷媒壓力在高壓側 =、铺价“’在低壓側成為約3。至滅之方 ==用作為冷媒之冷㈣環中，與氯氣烴相比， n w ’使用特別是—段壓縮式壓縮機時，會在各 316705 5 U28099 滑動部件產生高壓側部份與低壓側部份相鄰接之地帶，由 於愿差大，因而會因高面壓而難以確保油膜，而易於產生 滑動損失或漏洩損失’並且因潤滑油亦變高溫，因此，潤 滑油雖使用動黏度為100mm2/sec(在4(TC下）級之PAG(聚 貌二醇）等既有之油’仍有COP低之問題。 本發明之目的在提供一種解決歷來之各種問題，極力 抑制滑動損失或漏洩損失之發生，以獲得最大之C〇p (Coefficient 〇f Perf〇rmance •性能係數）之跨臨界冷凍 裝置。 [解決課題之手段] 可解決上述課題之本發明之申請專利範圍第丨項所記 跨臨界冷康裝置’係依序連接壓縮機、氣體冷卻器、 “IL機構以及瘵發斋而構成，並使用高壓側成為超臨界壓 、媒的冷凌裝置，其特徵為：上述I縮機在密閉容器 内t備有複數段之壓縮元件，並在該等壓縮元件中下段的 鲁件之吐出冷媒於上述密閉容器内吐出而放熱後，以 4段之壓縮元件再壓縮該冷媒㈣吐出，m油係使用 ”冷媒有相溶性之_度為5()至9W/ 之潤滑油。 y 晉，申請專利範圍第2項所記載之跨臨界冷康裝 、—β π 2利範圍第1項所記載之跨臨界冷凍裝置 式旋作為冷媒，且前述壓縮機係使用二段壓縮 本發明之申請直4|丨M m 月專利乾圍第3項所記載之跨臨界冷凍裝 316705 6 1328099 置，係在申請專利範圍第i項或第2項所 繼中，使用選自聚烧二醇、“_、= = = 物/由、聚α -烯烴之潤滑油。 戶' 本=之申請專利範圍第4項所記載之跨 = 利範圍第1項或第2項所記载之跨臨^ 機。、使用具僙有以鋁系材料構成的密閉容器之壓縮 [發明之效杲] >本發明之申請專利範圍第卜員所記載之跨臨界冷康裝 置，係依序連接壓縮機、氣體;^ $卩哭 ^ 、 微^冷部益、即流機構以及蒸發 〇〇成’且使用高㈣成為跨臨界Μ力之冷媒的冷束裝 =其：徵為：上述壓縮機在密閉容器内具備有複數段： [細兀件’並在該等I缩元件中下段的麗縮元件之吐出冷 媒於上述密閉容器内吐出而放熱後，以後段之壓縮元件‘ 昼縮該冷制後吐出，㈣滑油係使用與冷媒有相溶性之 ►動黏度為50至90njmVsec(在4〇t下）之潤滑油。 由於在上述密閉容器内吐出之冷媒壓力係成為高廢側 與低藍侧之中間壓力，各滑動部件沒有高壓侧部份與低壓 侧部份相鄰接之地帶，取而代之地產生高虔側部份與中間 壓側部份相鄰接之地帶、以及中間屢側部份與低愿側部份 相鄰接之地帶，由於壓差變小，面壓降低而確保油膜，因 f為可極力抑制’骨動損失或漏茂損失之發生，且潤滑油 不變尚溫，因而達成可獲得最大的COP之顯著效杲。. 本發明之申請專利範圍第2項所記載之跨臨界冷凍裝 316705 7 1328099 -置，係在申請專利範圍» 1項所記載之跨臨界冷康裝置 •中’以二氧化碳作為冷媒’且上述壓縮機係使用二段 ••式旋轉壓縮機者，使用二氧化碳作為冷媒的情況，雖= 媒塵力在高愿側會達到約15〇kg/cm2G，在低摩側會成為二 3〇至4Gkg/cm2G’但由於在各滑動部件中之壓差變小為約 1/2使面壓降低以確保油膜，因此，可極力抑制滑動損失 或漏茂損失之發生，達成可喊實獲得最大的COP之更顯著 的效果。 本發明之申請專利範圍帛3項所記載之跨臨界冷;束裝 置，係在申請專利範圍帛！項或第2項所記載之跨臨界^ 凍裝置中’使用選自聚烷二醇、聚乙烯醚、多元醇醋、礦 物油、聚α-烯烴之潤滑油者，可達成相溶性、潤滑性、安 定性高，易於取得且價廉，並可提高可靠性之更顯著的效 果。 本發明之申請專利範圍第4項所記載之跨臨界冷凍裝 修置，係在申請專利範圍第j項或第2項所記載之跨臨界冷 凌裝置中’使用具備有以結系材料構成的密閉容器之壓縮 機者，由於鋁系材料的熱傳導性優異，因此易於進行在上 述密閉容器内吐出之冷媒的放熱，可進一步達成壓縮機之 輕量化之更顯著的效果。 【實施方式】 以下，依照圖面詳細說明本發明之實施形態。 (第1實施形態） 第1圖係作為使用於本發明之跨臨界冷凍裝置中之壓 316705 8 1328099 縮機的實施例，具有下段以及上段之旋轉壓縮元件32、Μ •之内部中間壓型多段（2段）壓縮式旋轉壓縮機1〇之剖面側 •視圖。 第2圖係本發明之跨臨界冷;東.裝置之冷媒迴路圖。另 .外，本發明之跨臨界冷凍裝置係使用於自動販賣機、空調 機或電冰箱、展示櫃、汽車等者。 ° 在各圖中，10係使用二氧化碳（c〇2)作為冷媒之内部 鲁中間壓型多段壓縮式旋轉壓縮機，該壓縮機1〇係包括：以 ，系金屬構成之圓筒狀的密閉容器12;配置收納於該密閉 容器12之内部空間的上側之電動元件14 ;以及配置於該 電動元件14的下側，由電動元件14之旋轉軸16所驅動之 由下段之旋轉壓縮元件32(第丨段）以及上段之旋轉壓縮元 件34(第2段）所構成之旋轉壓縮機構部a。 密閉容器12係將底部作為用以將潤滑油送至各滑動 部進行潤滑之潤滑油儲槽者，由收納電動元件丨4與旋轉壓 春縮機構部18之容器本體12A，以及蓋住該容器本體12A的 上部開口之略成碗狀的端蓋（蓋體）12B所構成，並且，在 該端蓋12B之上面中心形成有圓形之安裝孔12D，在該安 裝孔12D中，安裝用以供給電力給電動元件】4之端子 (terminal)(省略配線）2〇。 電動元件14係所謂磁極集中捲繞式之阢馬達，係由 沿著密閉容器12的上部空間之内周面裝設成環狀之定子 (stat〇r)22 ’以及與該定子22之内側隔著若干間隔而設之 插入設置的轉子（rotor)24所組成。該轉子24係固定在通 316705 9 1328099 過中心向垂直方向延伸之旋轉軸16上。 疋子22係具有層積甜甜圈狀電磁鋼板而成之積層體 26、以及在該積層體26之齒部以直接捲繞（# +捲繞） 捲成之定子線圈28。而且，轉？ 24係與定子22 一樣利用 電磁鋼板之積層體30，在該積層體30㈣人永久_ 而形成。 下段之旋㈣縮元件32與上段之旋轉壓縮元件以之 間夾著中間分隔板36。亦即，下段之旋轉壓縮元件32盘 上段之旋轉壓縮元件34係由：中間分隔板36;配置㈣ 中間分隔板36白勺上下之上紅體（cylinder)m體‘ 在。亥上下紅體38、4G内，藉由有副度相位差之設於旋轉 =16之上下偏心部42,而偏心旋轉之上下滾子 =上下滚子46、48抵接而分別將上_^體38 4〇 为為低壓室側與高壓室側 一 該上缸雕b , 板（V槪）5〇、52;以及封閉 面竹二上側的開口面與下缸體40之下側的開口 =為兼用為旋轉轴16的軸承之支#部件之 件54以及下部支樓部件56所構成。 抓有H面’在上部支標部件54與下部支擇部件56中 =未圖示之吸入口分別與上下缸體38、4〇的„連 :之吸入通道6。(上側之吸入通道並未圖示) 伤凹陷並以卜邱笔β β T A 便 〇ί 吐出、'占立一〜、下4蓋68封閉該凹陷部而形成之 吐出泊音室62、64。 取 ’吐出消音室64與密閉容11 12㈣透過”上下 缸體38、40及中η八p5 4c 〇£? 貝牙上下 及中間刀板36之連通道而相連通，並在連 316705 】0 k遏之上端立設有中間吐出管121，從該中間吐出管】2ΐ 將’二下奴之旋轉壓縮元件32壓縮後之中間壓的冷媒氣體 吐出至密閉容器]2内。 ’ 在密閉容器12之容器本體12A之側面，與 件W與下部3Ut部件56线人通道⑽（上侧者並卩未支圖^ 不）、吐出消音室62、上部蓋66之上側（大致與電動元件
14之下端對應之位置）對應之位置，熔接固定有套42 與套管143。 而且在套管142内插入連接有用以將冷媒氣體導入 下缸體40之冷媒導入管94之一端，該冷媒導入管之一 端係與下缸體40之吸入通道60相連通。該冷媒導入管94 之另一端係與第1熱交換器16〇連接。另外，在套管143 中插入連接有冷媒吐出管96該冷媒吐出管96之一端係與 吐出消音室62相連通。 一其次，在第2圖中，上述之壓縮機10係構成第2圖所 _不冷媒迴路之一部份。亦即，壓縮機1〇之冷媒吐出管Μ 係連接至氣體冷卻器154之入口。而且’從該氣體冷卻器 154出來之配管係通過第1熱交換器16〇。第1熱交換器 160係用以使從氣體冷卻器154出來的高壓側之冷媒與從 热無裔1 5 7出來的低壓側之冷媒進行熱交換者。 通過該第1熱交換器160之冷媒係進入作為節流機構 之膨脹閥156。然後，膨脹閥1 56之出口連接至蒸發器J 57 的入口’從蒸發器157出來之配管經由第1熱交換器1 6〇 而連接至冷媒導入管94。 Π 316705 1328099 接下來就上述之構造，參照第3圖之p_h線圖（摩則 (mol ller)線圖）說明本發明之跨臨界冷凍裴置之動作。钶 由端子20與未圖示之配線使壓縮機1〇之電動元件μ : 子線圈28通電時’電動元件14起動而使轉子24旋轉。= 由此旋轉，嵌合於與旋轉軸16 一體而設之上下偏心部4/、 44之上下滾子46、48在上下缸體38、4〇内偏心旋轉。 如此，經由冷媒導入管94與形成於下部支稽部件Μ 之吸入通道6G而從未圖示之吸人σ吸人下仏體4()之 室側之低壓（第3圖之i的狀態）的冷媒氣體，係在滾子^ 與葉板52之動作下被壓縮成為中間壓，而從下&體⑼之 高壓室側經由未圖示之連通道而從中間吐出管i2i 密閉容器12内。因此’密閉容器12内 圖之2的狀態）。 d =至密閉容器12内之冷媒係在以銘系金屬構成之 在閉谷斋12内將熱散至外部而冷卻，此時失去⑽之 (enthalpy)(第3圖之3的狀態）。 3 二後_中間I之冷媒氣體係經由形成於上部支樓部件 之未圖示的吸入通道，從未圖示之吸入口吸入 壓縮元件34之上红體38之低麗室側，在滾子二葉 板50之動作下接受第2段的壓 妒，鈇饴w r 取馮同'皿同壓之冷媒氣 二室側通過未圖示之吐出口經由形成於上部 支撑部件5 4中形成之吐七、、击立$ β 0 成之土出扁曰至62而從冷媒吐出管％ 土出至夕Κί-此時’冷媒被I缩至適 圖之4的狀態）。 弟3 316705 12 n媒吐“ 96吐出之冷媒氣體^ ⑸，於此以空冷方式放熱後（第3圖 h 第1熱交換器160。冷媒於第i埶1 狀恶），通過 冷媒奪去熱後更加冷卻而;==:6°被㈣側之 ⑸之蒸發溫度在概至二成:=蒸發器 狀態）。 r回/皿域（弟3圖之5的 在第1熱父換益16〇冷卻之高壓側之冷 鄉古 膨脹閥156。在膨脹閥156之入口，♦媒二'乃：:： 狀態。冷媒經膨脹㈤156之壓力降低J用：：‘乳肢的 之二相混〜… 降低作用而成為氣體/液體 ⑸内。；：=圖之6的狀態）’以該狀態流入蒸發器 卻作用。*發杰157中蒸發’從空氣吸熱而發揮冷 通過媒t,發器157流出(第3圖之Γ的狀態）， ^ …又換态160。在此從上述高壓側之冷媒奪取埶
^ 歼Ah2，因此，冷媒完全成為氣體狀 心（第3圖之1的狀態）。 成為氣體狀態之冷媒重覆從冷媒導入管94吸入至壓 縮機'〇之下段之旋轉壓縮元件32内的循環。 &轉轴16的中央’設有用以供給潤滑油至壓縮元件 、山4及軸承等各滑動部之給油孔，而且在旋轉軸16之 Γ端安ΐ有與上述給油孔連通之吸油器（oil Pick叩）7〇， 玄吸7〇的下端係浸泡於潤滑油儲槽之潤滑油71中。 吸Ί 7G k與提昇油之供給能力之未圖示的談葉（㈣d⑷ 一體形成。 316705 !328〇99 使旋轉轴16旋轉時，潤滑油儲槽中之潤滑油u 藉旋轉軸16之旋轉而產生之離心力從安裝於旋㈣^ 下端之吸油器7G經上述給油孔而供給至軸承及i ， 32、34等各滑動部’並在潤滑各滑動部後回到潤滑油儲 中而循環使用。 a 另-方面’伴隨在從冷媒吐出管96吐出之冷媒氣 之潤滑油，係與冷媒—起經過冷媒迴路而從冷媒導入管^
吸入愿縮機1G之下段之旋轉壓縮元件32内，以潤滑 部0 本發明中所使用之潤滑油係使用與冷媒有㈣性之_ 黏度為50至90mm2/sec(在4(TC下）之潤滑油。 使用二氧化碳作為冷媒的情況，雖然冷媒壓力在高麼 側2會達到約150kg/cm2G，在低壓侧會成為約3〇至碰 cm2G，但由於使用㈣中間塵型多段（2段）麼縮式旋轉壓 縮機ίο,在各滑動部件中之壓差變小為約1/2使面壓降低 以禮保油膜’而可極力抑制滑動損失或漏浪損失之發生， 亦可使潤滑油不變成⑽七以上之高溫，因此，可使用具 、往之動黏度為低之上述範圍之動黏度之潤滑油而得 到最大的COP。 、動黏度未滿50襲vsec(在帆下）時，有密封性差而 ”變大之虞，動黏度大於9(W/Sec(在4(rc下) 7則有刀切摩擦變大導致消耗電力變大之虞。藉由使用 切動黏度範圍内之潤滑油，可極力抑制滑動損失或漏泡 如失之發生，而可得到最大的COP。 316705 1328099 在本發明中所使用之潤滑油係天然物或來自天然物者 或可為合成品或該等之混合物，並無特別限制。 就礦物油而言，可使用具體而言例如：將對於原油進 =常壓蒸餾與減壓蒸餾所得之潤滑油餾分，以溶劑脫瀝 青、溶劑萃取 '氫化分解、接觸脫臘、氫化純化、硫酸清 洗、白土處理（clay processing)等純化處理之適當組合加 以純化而得之石臘類、萘類等之油或普通石臘等。 • 就合成品而言，可使用具體而言例如：聚α_烯烴（聚 丁2、卜辛烯寡聚物、卜癸烯寡聚物等）、異構鏈烷烴、烷 基苯、烷基萘、二元酸酯[戊二酸二（十三烷基）酯、己二酸 二-2-乙基己基酯、己二酸二異癸基酯、己二酸二（十三烷 基）酯、癸二酸二-2-乙基己基酯等]、三元酸酯（叁苯六甲 酸酯等）、多元醇酯（三羥曱基丙烷辛酸酯、三羥甲基丙烷 壬西欠Sa、季戊四醇2-乙基己酸醋、季戊四醇壬酸醋等）、 聚氧伸烷基二醇、聚烷二醇、二烷基二苯基醚、聚苯醚、 φ聚乙烯醚等。 另外’ s亥等之鑛物油或合成品可單獨使用，亦可將選 自該等之中之2種以上以任意之混合比例組合使用。 該等之中’選自：聚烷二醇（pAG : p〇lyalkylene glycol)、1 乙;fcfjj&|(pvE: polyvinyl ether)、多元醇酷 (POE. polyol ester)、礦物油、聚 α -烯烴（pao: p〇iy-aipha o 1 e f i n)之潤滑油，就其相溶性、潤滑性、冷卻性（熱去除 性）優異，且因攪拌阻力而產生之摩擦損失少、安定性高、 取得容易且價廉’並可提高可靠性等之點而言，適合使用 316705 1328099 於本發明中。 本發明所使用之潤滑油，以更提昇其各種性能為目 的，亦可進一步在其中添加公知的添加劑，例如：磷酸三 曱苯酯（TCP . tricresyl phosphate)、由縮水甘油醚 (glycidyl ether)所成之環氧基、碳二亞胺基、抗氧化劑、 防鏽劑、防腐蝕劑、流動點下降劑（p〇Ur p〇int =Pressnat)、消泡劑、極壓劑（Ep: extreme pressure agent) 等，而以添加單獨一種或組合數種之形態使用。 抗氧化劑係酚類化合物或胺類化合物等，只要是一般 潤滑油所使用者即可使用.具體而言，可例舉如：2,6_二_ 第一# 丁基曱基酚等之烷基酚類、伸甲基-4，4-雙（2, 6- 二第二丁基—4_曱基酚）等之雙酚類、苯基萘基胺等之 奈基胺類、二烧基-笼其心*κ 杌丞一本基胺類、二_2_乙基己基二硫代磷酸 鋅等之二烷基二硫代磷酸鋅類等。 防錄劑之具體例可丨4¾ ^ j 了列舉如：脂肪族胺類、有機亞磷酸 西曰、有機碟酸酷、有機#缺A π * ^ ^ 令械H I金屬鹽、有機磷酸金屬鹽、烯 基琥珀酸酯、多價醇酯等。 :腐敍劑之具體例可列舉如:笨并三嗤類、噻二唾類、 赤生矢員之化合物等。 流動點下降劑之且测》办, 油的^虹例可列舉如：適合所使用之潤滑 m丙烯酸酿類之聚合物等。 消泡劑之具體例可列塞 氧烷類。 ^如·二甲基聚石夕氧烧等之聚矽 广 ^ A J之添加量雖為任意，然而於使用時， 316705 1328099 〇. 01 至3. 〇 泡劑通 最好調配成以潤滑油總量為基準：抗氧化劑通常為
至5,0質量％;防錄劑、防腐餘劑通常分別為〇〇1 質量％ ;流動點下降劑通常為〇· 〇5至5· 〇質量％ ;消 常為0· 01至0. 05質量％。 4 (第2實施形態） 一跨臨界冷凍裝置之冷媒迴路 第4圖係本發明之另 圖。 在第4圖中，10係表示使用二氧化碳（㈤作 之内部中間壓型多段（2段）壓縮式旋轉壓縮機，具圓 筒狀之密閉容器12内之電動元件14與該電動元件i二 轉軸:6所驅動之下段之旋轉壓縮元件32以及上段之心 壓縮兀件34而構《，且密閉容器12將底部作為用以將 ^所使用之前述潤滑油送至各滑動部進行潤滑之潤滑油 ?縮機1〇係以下段之旋轉壓縮元件32壓縮從冷媒導 ,入官94吸人之冷媒氣龍後將之吐出至密閉容器u内， 且除了將該密閉容器12内之中間壓之冷媒氣體從冷媒導 入管92暫時吐出至中間冷卻迴路驗中使之通過中間 冷部用熱交換⑽Gler)刪，使冷媒氣龍空氣冷 :’：麦广…及入上段之旋轉&缩元件34進行壓縮之點 、、第1至2圖所示之本發明之跨臨界冷凍裝置相同。 亦即’在第2段I缩中成為高塵之冷媒氣體係從冷媒 吐出’於氣體冷卻器154中接受空氣冷卻。從該 虱租V部杰154吐出之冷媒係於第！熱交換器16〇中與從 316705 ]7 1328099 ，發斋157出來之冷媒熱交換後，經過膨脹閥156而進入 •瘵發器157，蒸發後再度經過第1熱交換器160而後從冷 \媒導入管94經吸入下段之旋轉壓縮元件32。 . 此情況之動作將參照第3圖之ρ-h線圖加以說明。經 =段之旋轉壓縮元件32壓縮（得到Ah3之焓）而成為中間 ，且吐出至密閉容器12内之冷媒（第3圖之2的狀態），係 攸冷媒導入官92吐出而流入中間冷卻迴路丨5〇A。然後， 鲁流入該中間冷卻迴路150A所通過之中間冷卻用熱交換器 15〇B =，在中間冷卻用熱交換器150B中以空氣冷卻方式 放熱（第3圖之3的狀態）。在此中間壓之冷媒於中間冷卻 用熱父換器150Β中係如第3圖所示失去△ Μ之焓。 、，後’吸入上段之旋轉壓縮元件34進行第2段壓縮而 ^為高溫高壓之冷媒氣體，然後從冷媒吐出管96吐出至外 邛。此呀，冷媒係壓縮至適當之超臨界壓力（第3圖之4 的狀態）。 籲 《冷媒吐出管96吐出之冷媒氣體流入氣體冷卻器 54,在氣胆冷卻盗154中以空氣冷卻方式放熱後（第3圖 之5的狀態）’通過第1熱交換ϋ 160。冷媒在第1熱交換 器160被低壓側之冷媒奪去熱後更加冷卻（第3圖之5的狀 態）（失去Ah3之焓）'然後，冷媒經膨關156而減壓， ^此過程/變為氣體/液體之混合狀態(第3圖之6的狀 怨）’接著流入蒸發器' 157中而蒸發（第3圖之r的狀態）。 伙热心益157出來之冷媒通過第i熱交換器1，在第^ 熱父換裔1 6 0從上古/¾九丨 >、人丨分& 上边问壓側之冷媒奪取熱能而受熱（第3 316705 1328099 圖之1的狀態）（得到△ h2之焓）。 然後，在第1熱交換器160中受熱之冷媒重覆從冷媒 導入管94吸入旋轉壓縮機1〇之下段之旋轉壓縮元件犯 之循環。 雖然使用二氧化碳作為冷媒’但如前述由於使用内部 中間壓型多段（2段）壓縮式旋轉壓縮機1〇，在各滑動部^ 中之壓差變小為約1 /2使面壓降低以確保油膜，而可極力 鲁抑制滑耗失或H損失之發生，亦可使潤滑油不變成 10 0 °c以—上之高i ’因此’可使用具有比以往之動黏度為低 之上述範圍之動黏度之潤滑油而得到最大的cop。 上述實施形態之說明係用以說明本發明者，並非用來 限疋或縮減申請專利範圍所記載之發明。益且，本發明之 ί部構成並福於上述之實施形態，在申請專利範圍所記 載之技術範圍内亦可有如下述之各種變形。 上述之說明雖係針對2段壓縮式旋轉塵縮機進行說 籲明’然本發明並不特別限定壓縮機的型式，具體而言，可 為往復式I縮機、振動式麗縮機、多葉板式（咖⑴一口做 type)旋轉I缩機、渴捲式（s⑽u 壓縮段數可為至少2段以上之多段麼縮。 1且 < 5兄a雖係針對使從蒸發器出來之冷媒通過 第1熱交換H而與高M側之冷媒進行熱交換 體狀態之例進行說明，妒品 ^ ^ 成马孔 — …、'而，亦可在崧發器之出口側與歷 縮機之吸入側之間之低塵側配設儲槽（rece工V ” 取代第1熱交換器。 ^ 316705 19 1328099 接著’藉由實施例與比較例而更詳細說明本發明。惟 本發明並不僅限定於此。 [實施例1 ] 使用具備有第4圖所示之冷媒迴路的本發明之跨臨界 冷凍裝置，以二氧化碳（COO作為冷媒並使用表丨所記載 之潤滑油，在高壓側壓力為9MPa、低壓侧壓力為3MPa之2 段壓縮條件下試驗運轉，將所得之冷凍能力、輪入 '⑶p、 旋轉數之結果示於表2。
[表1]
PAG46 PAG68 PAG100 動黏度（y2/ser^
40°C
100°C 10 14 20 46 68 100 [表2 ]
下 除了在下述之2段壓縮條彳牛i 使用表1所記載之潤滑油進彳t 以及2段壓縮條件2之 2段壓縮以外，其餘如 316705 20 ^^>yjyy 同實施例1之許μ、 货乂卸 βΙ驗運轉’將所得之COP結果示於表3以及 第5圖。 (2段壓縮 3MPa 條件1)高壓側壓力為9MPa、低壓側壓力為 (2段壓縮條杜〇、广 '、件2)尚壓側壓力為12MPa、低壓側壓力 為 3. 8MPa [比較例1 ] 除了在下述之單段 壓縮條件以及單段壓縮條件2之 :斤記載之潤滑油進行單段壓縮以外，其餘如 11貝 之试驗運轉，將所得 第5圖。 之COP結果示於表3以及 3MPa (早1又[縮條件D高壓側壓力為9MPa、低壓侧壓力為 q ^單&【縮條件2)高壓側壓力為12MPa、低壓 〇. 8MPa [表3] 側壓力為 2段壓縮條件 2段壓縮條件 單段壓縮條件 單段壓縮條件 PAG46 PAG68 PAG100 102 104 100 100 104 100 83 87 92 80 85 90 (在二$下3二及弟5圖，可知使用動黏度在50至9〇mm2/sec 得到”圍内(箭頭所示之範圍内)之潤滑油時，便可 付到取大的⑽。相對於此，可知在比較分"之單段壓縮 316705 21 1328099 的情況不能得到高COP。 [產業上之可利用性] 本發明之跨臨界冷凍裝置係依序連接壓縮機、氣體冷 部器、節流機構以及蒸發器而構成，並使用高壓側成為超 .臨界壓力之冷媒的冷凍裝置，其特徵為：上述壓縮機在密 閉容器内具備有複數段之壓縮元件，並在該等壓縮元件中 下段的壓縮7L件之吐出冷媒於上述密閉容器内吐出而放熱 •後，以後段之壓縮元件再壓縮該冷媒然後吐出，且潤滑油 係使用與冷媒有相溶性之動黏度為50至90mm2/sec(在40 °c下）之潤滑油。 由於在上述密閉容器内吐出之冷媒壓力係成為高壓側 與低壓側之中間壓力，各滑動部件中之壓差變小，面壓降 低而確保油膜，可極力抑制滑動損失或漏洩損失之發生， 且潤滑油不變高溫’因而達成可獲得最大的C0P之顯著效 果，因此，產業之利用價值很高。 _【圖式簡單說明】 第1圖係fss員示使用於本發明之跨臨界冷凍裝置中之壓 縮機之一實施形態的說明圖。 第2圖係具備有第1圖所示的壓縮機之本發明之跨臨 界冷凍裝置的冷媒迴路圖。 第3圖仏第2圖以及第4圖之冷媒迴路之p_h線圖。 第4圖係本發明之另—跨臨界冷;東裝置之冷媒迴路 圖。 第5圖係顯示⑽與潤滑油動點度W/sec)(4(TC) 316705 22 1328099 的關係之圖表。 【主要元件符號說明】 10 壓縮機 12A 容器本體 12D 安裝孔 16 旋轉軸 20 端子 24 轉子 28 定子線圈 32 下段之壓縮元件 36 中間分隔板 40 下缸體 44 下偏心部 48 下滾子 54 上部支撐部件 60 吸入通道 66 上部蓋 70 吸油器 92、94 冷媒導入管 121 中間吐出管 150A 中間冷卻迴路 154 氣體冷卻器 157 蒸發器
12 密閉容器 12B 端蓋 14 電動元件 18 旋轉壓縮機構部 22 定子 26 積層體 30 積層體 34 上段之壓縮元件 38 上缸體 42 上偏心部 46 上滾子 50、52葉板 56 下部支撐部件 62、64吐出消音室 68 下部蓋 71 潤滑油 96 冷媒吐出管 142、143 套管 150B 中間冷卻用熱交換器 156 膨脹閥 160 第1熱交換器 23 316705

Claims (1)

1328099 ___ • 阶f月4日修(先)正替換頁第941022$專利申請案 . ("年4月26日） •十、申請專利範園-- !· 一種跨臨界冷凍裝置，係依序連接壓縮機、氣體冷卻 器、節流機構以及蒸發器而構成，並使用高壓側成為超 臨界壓力之冷媒的冷凍裝置，其特徵為··上述壓縮機在 密閉容器内具備有複數段之壓縮元件，並在該等壓縮元 件中下段的壓縮元件之吐出冷媒於上述密閉容器内吐 出而經由上述密閉容器散熱後，以後段之壓縮元^再壓 縮該冷媒然後吐出，且潤滑油係使用與冷媒有相溶性之 動黏度為50至90mm2/sec(在40。(：下）之潤滑油。 2.如申請專利範圍第1項之跨臨界冷凍裝置，其令，以二 氧化碳作為冷媒’且前述壓縮機係使用二段壓縮 ^ isk i/J<r "TTj" !.如申請專利範圍第i項或第2項之跨臨界冷 ，直 使用選自聚烷二醇、聚乙烯醚、多元醇醋、礦物油: 氟α -烯烴之潤滑油。 •如申請專利範圍第丨項或第2項之跨臨界冷;東裝置，其 中’使用具備有以鋁系封料構成的密閉容器之壓縮機二 316705(修正版) 24
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