WO2016136305A1 - 冷凍サイクルの油戻し回路および油戻し方法 - Google Patents
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Definitions
- a motor 21 including a stator 22 and a rotor 23 is fixedly installed below the scroll compression mechanism 15.
- the drive shaft 24 is integrally coupled to the rotor 23 of the motor 21, and a crank pin provided at the upper end of the drive shaft 24 drives and bushes the drive bush against the back surface of the orbiting scroll 17 of the scroll compression mechanism 15.
- the scroll compression mechanism 15 can be driven by being connected via a bearing.
- the refrigeration cycle 1 the high temperature / high pressure refrigerant gas discharged from the compressor 2 is circulated by the four-way switching valve 4 to the outdoor heat exchanger 6 side, and the outdoor heat exchanger 6 is a condenser, heat exchange inside the room
- the cooling operation is performed by causing the heat exchanger 11 to function as an evaporator, and the high temperature / high pressure refrigerant gas is circulated to the indoor heat exchanger 11 side by the four-way switching valve 4 to heat the indoor heat exchanger 11 as a condenser.
- a heating operation can be performed by causing the exchanger 6 to function as an evaporator.
- the viscosity of oil depends on the pressure and the solubility to the refrigerant determined by the temperature, and the temperature and pressure are measured by the oil temperature sensor 40 and the low pressure sensor 41 as described above, / It can be grasped by finding the solubility from the solubility characteristic chart etc.
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Abstract
Description
暖房時には、油分離器により冷媒と油とを分離し、冷媒を凝縮器に循環させて暖房に供するとともに、油を第1バイパス流路、冷却器を経て冷却した後、圧縮機に戻すことによって、油温の上昇と暖房能力の低下を抑制するようにしている。
これらにおいては、分離した油を油戻し回路により圧縮機または圧縮機の吸入回路に戻すようにしたもの、あるいはその油戻し回路中に油冷却器を設け、必要に応じて油を冷却して圧縮機側に戻すようにしている。
すなわち、本発明にかかる冷凍サイクルの油戻し回路は、油溜まりを有するハウジング内部が低圧雰囲気とされる圧縮機を備え、そのサイクル内にR32冷媒ないしR32リッチの混合冷媒が充填された冷凍サイクルと、前記圧縮機からの吐出回路に設けられた油分離器と、前記油分離器で分離された油を減圧して前記ハウジング内の前記油溜まりに戻す油戻し回路と、を備え、前記油戻し回路は、油を前記油分離器から前記油溜まりに直接戻す直接回路と、油冷却器により冷却して戻す冷却回路との並列回路とされ、前記冷媒の吐出温度、前記圧縮機内の油温度または油粘度の少なくともいずれか1つを検出し、それが予め設定されている閾値を超えたとき、前記油戻し回路を前記直接回路から前記冷却回路に切換え、戻し油の温度を所定温度以下に冷却して戻す油温制御部を備えている。
この場合、その冷媒に適応したPVE油(ポリビニルエーテル系油)、POE油(ポリオールエステル系油)、PAG油(ポリアルキレングリコール系油)またはそれらの混合油を充填することにより、R32冷媒ないしR32リッチの混合冷媒を用いた冷凍サイクルを構成し、該冷凍サイクルをR410A冷媒対比同等の許容運転範囲ないし条件を確保して運転することができる。
従って、圧縮機内の油温上昇による油粘度の低下に起因する潤滑不良等を確実に解消することができる。また、圧縮機が開放型圧縮機とされている場合においては、メカニカルシールまたはリップシールによるシャフトシール部での摺動部温度の上昇に伴う油のスラッジ化を抑制し、冷媒漏れを防止することができる等の効果を奏する。
従って、圧縮機内の油温の上昇を抑制し、R410A冷媒対比同等の許容運転範囲ないし条件を確保することができる。また、油分離器で分離された油を直接ハウジング内の油溜まりに戻すことができるため、冷媒ガスとの再混合を防止し、油上がりによる油循環率の増大を抑制することができるとともに、必要時のみ油を冷却すればよく、冷凍サイクルの能力や性能への影響を最小化することができる。
このため、圧縮機内の油温上昇を抑制し、R410A冷媒対比同等の許容運転範囲ないし条件を確保することができる。また、油分離器で分離された油を直接圧縮機内部の油溜まりに戻すことができるため、冷媒ガスとの再混合を防止し、油上がりによる油循環率の増大を抑制することができるとともに、必要時のみ油を冷却すればよく、冷凍サイクルの能力や性能への影響を最小化することができる。
図1には、本発明の一実施形態に係る冷凍サイクルの油戻し回路を含む冷媒回路図が示され、図2には、その冷凍サイクルに適用する低圧ハウジングタイプの圧縮機の縦断面図が示されている。
ここでの冷凍サイクル1は、冷媒としてR32冷媒ないしR32リッチの混合冷媒(以下、単にR32冷媒という。)が充填されたものであり、四方切換弁4を備え、冷媒循環方向を切換えることにより冷暖房が可能なヒートポンプサイクルとされているが、冷凍またはヒートポンプの単独サイクルとしたものであってもよい。
ハウジング14内の油溜まり27に充填される潤滑油(油)は、R32冷媒に対して適応性を有するPVE油(ポリビニルエーテル系油)、POE油(ポリオールエステル系油)、PAG油(ポリアルキレングリコール系油)もしくはそれらを主成分とする混合油とされ、40℃での粘度が20~150cP程度の油が用いられる。
上記冷凍サイクル1においては、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒ガスを四方切換弁4により室外側熱交換器6側に循環させ、室外側熱交換器6を凝縮器、室内側熱交換器11を蒸発器として機能させることにより冷房運転を行い、高温高圧の冷媒ガスを四方切換弁4により室内側熱交換器11側に循環させ、室内側熱交換器11を凝縮器、室外側熱交換器6を蒸発器として機能させることにより、暖房運転を行うことができる。
油戻し回路31は、油を直接油溜まり27に戻す直接回路32と、油冷却器37により冷却して油溜まり27に戻す冷却回路35の並列回路とされている。このため、圧縮機2から吐出される冷媒の吐出温度が上昇し、圧縮機2内部の油温が予め設定されている閾値を超える可能性がある場合、それを検出して油戻し回路31を直接回路32から冷却回路35に切換え、戻し油を油冷却器37により所定温度以下に冷却して油溜まり27に戻すことができる。
冷媒と冷凍機油の組み合わせを、R410A/PVE油A、R32/PVE油Bとした場合、例えばHP/LP=3.8/1.8[MPa]、SH=10[deg]のとき、
(1)冷媒の吐出温度は、R410Aでは85℃、R32では100℃となるので、閾値を例えば90℃に設定する。
(2)圧縮機内油温は、R410Aでは70℃、R32では85℃となるので、閾値を例えば75℃に設定する。
(3)油粘度は、R410A/PVE油Aでは8mm2/s、R32/PVE油Bでは6mm2/sとなるので、閾値を例えば7.5mm2/sに設定する。
これによって、油冷却器37により戻し油の温度を所定温度以下に冷却して戻すようにしているため、圧縮機2内部の油温上昇を確実に規定値以下に制限することができるとともに、必要時のみ油冷却器37で油を冷却すればよく、冷凍サイクル1の能力や性能への影響を最小化することができる。
2 圧縮機(密閉型電動スクロール圧縮機)
3 油分離器
13A 吐出回路
14 ハウジング
27 油溜まり
31 油戻し回路
32 直接回路
33,36 電磁弁
34,38 キャピラリチューブ
35 冷却回路
37 油冷却器
39 吐出温度センサ
40 油温センサ
41 低圧圧力センサ
42 油温制御部
Claims (4)
- 油溜まりを有するハウジング内部が低圧雰囲気とされる圧縮機を備え、そのサイクル内にR32冷媒ないしR32リッチの混合冷媒が充填された冷凍サイクルと、
前記圧縮機からの吐出回路に設けられた油分離器と、
前記油分離器で分離された油を減圧して前記ハウジング内の前記油溜まりに戻す油戻し回路と、を備え、
前記油戻し回路は、油を前記油分離器から前記油溜まりに直接戻す直接回路と、油冷却器により冷却して戻す冷却回路との並列回路とされ、
前記冷媒の吐出温度、前記圧縮機内の油温度または油粘度の少なくともいずれか1つを検出し、それが予め設定されている閾値を超えたとき、前記油戻し回路を前記直接回路から前記冷却回路に切換え、戻し油の温度を所定温度以下に冷却して戻す油温制御部を備えている冷凍サイクルの油戻し回路。 - 前記圧縮機は、密閉型または開放型のいずれかの低圧ハウジングタイプのスクロール圧縮機とされ、そのハウジング内部の前記油溜まりにPVE油、POE油、PAG油のいずれか、もしくはそれらを主成分とする混合油が充填されている請求項1に記載の冷凍サイクルの油戻し回路。
- 低圧ハウジングタイプの圧縮機を備え、そのサイクル内にR32冷媒ないしR32リッチの混合冷媒が充填された冷凍サイクルの前記圧縮機の吐出回路に油分離器を設け、その油分離器で分離された油を油戻し回路を介して前記圧縮機のハウジング内の油溜まりに戻す冷凍サイクルの油戻し方法において、
前記冷媒の吐出温度、前記圧縮機内の油温度または油粘度の少なくともいずれか1つを検出し、
その検出値が予め設定されている閾値を超えたとき、前記油戻し回路に設けられている油冷却器で戻し油の温度を所定温度以下に冷却して戻すことにより、
前記圧縮機内部の油温上昇を規定値以下に制限する冷凍サイクルの油戻し方法。 - 前記油戻し回路が、油を前記油分離器から前記油溜まりに直接戻す直接回路と、油冷却器により冷却して戻す冷却回路との並列回路とされており、
前記冷媒の吐出温度、前記圧縮機内の油温度もしくは油粘度の少なくともいずれか1つの検出値が前記閾値を超えたとき、前記油戻し回路を前記直接回路から前記冷却回路に切換え、前記油冷却器により戻し油の温度を所定温度以下に冷却して戻す請求項3に記載の冷凍サイクルの油戻し方法。
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