JP2003139420A - Refrigeration unit - Google Patents
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- 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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- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
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- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気圧縮式の冷凍
サイクルを行う冷凍装置に関し、特に、冷媒の膨張機構
として、膨張弁やキャピラリチューブに代えて膨張機が
設けられた冷凍装置に係るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerating apparatus for performing a vapor compression refrigeration cycle, and more particularly to a refrigerating apparatus provided with an expander as a refrigerant expansion mechanism in place of an expansion valve or a capillary tube. Is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、閉回路内で冷媒を循環させて
蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られてお
り、空調機等として広く利用されている。この種の冷凍
装置としては、例えば特開平１０−５４６１７号公報に
開示されているように、圧縮機、放熱器、膨張機構及び
蒸発器が順に接続された冷媒回路の冷媒として二酸化炭
素を用いるとともに、冷凍サイクルの高圧圧力を冷媒の
臨界圧力以上に設定したものが知られている。この冷凍
装置では、圧縮機において冷媒をその臨界圧力以上にま
で圧縮しているため、圧縮機モータの消費電力が嵩み、
高いＣＯＰ（成績係数）が得られないという問題があ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a refrigerating device for circulating a refrigerant in a closed circuit to perform a vapor compression refrigerating cycle has been known and is widely used as an air conditioner or the like. As this type of refrigerating apparatus, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-54617, carbon dioxide is used as a refrigerant in a refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and an evaporator are sequentially connected. It is known that the high pressure of the refrigeration cycle is set to be equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. In this refrigeration system, since the refrigerant is compressed in the compressor up to its critical pressure or higher, the power consumption of the compressor motor increases,
There is a problem that a high COP (coefficient of performance) cannot be obtained.
【０００３】この問題に対しては、特開２００１−１０
７８８１号公報に開示されているように、冷凍装置に膨
張機を設けるという対策が提案されている。なお、本明
細書でいう膨張機は、流体機械の一種としての原動機と
同義である。この場合、膨張機は、膨張弁やキャピラリ
チューブに代えて、冷凍装置における冷媒の膨張機構と
して設けられる。そして、膨張機において高圧冷媒の内
部エネルギを機械的な動力に変換し、得られた動力を圧
縮機の駆動に利用することで、圧縮機モータの消費電力
を削減している。To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10
As disclosed in Japanese Patent No. 7881, a measure to provide an expander in a refrigeration system has been proposed. In addition, the expander in this specification is synonymous with a prime mover as a kind of fluid machine. In this case, the expander is provided as a refrigerant expansion mechanism in the refrigeration system, instead of the expansion valve or the capillary tube. Then, in the expander, the internal energy of the high-pressure refrigerant is converted into mechanical power, and the obtained power is used to drive the compressor, thereby reducing the power consumption of the compressor motor.
【０００４】上記公報の装置では、圧縮機と膨張機をモ
ータとともに一体のケーシング内に収納することによ
り、一つの流体機械が構成されている。また、この流体
機械においては、駆動軸の一端に油ポンプを設けるとと
もに、該駆動軸の内部に油通路を設けている。そして、
油ポンプにより吸い上げた冷凍機油を、油通路を通して
圧縮機と膨張機の摺動部分に供給し、圧縮機及び膨張機
を潤滑するようにしている。In the device of the above publication, one fluid machine is constructed by housing the compressor and the expander together with the motor in an integral casing. Further, in this fluid machine, an oil pump is provided at one end of the drive shaft, and an oil passage is provided inside the drive shaft. And
Refrigerating machine oil sucked up by an oil pump is supplied to a sliding portion between a compressor and an expander through an oil passage to lubricate the compressor and the expander.
【０００５】上記流体機械の圧縮機は高圧ドーム型圧縮
機（油溜まりがケーシング内の高圧側にある圧縮機）で
あり、この圧縮機では、シリンダ内に供給された油は吐
出ガスとともに圧縮機ケーシング内に吐出される。吐出
ガス中には油ミストが含まれているが、一部の油ミスト
はケーシング内やモータ表面に衝突し、凝集して液体と
なってケーシング壁面を落下して油溜まりに戻る。ま
た、一部の油ミストは吐出ガスとともに圧縮機から吐出
され、放熱器に流れていく。The compressor of the fluid machine is a high pressure dome type compressor (a compressor having an oil sump on the high pressure side in the casing). In this compressor, the oil supplied into the cylinder is discharged together with the discharged gas. It is discharged into the casing. Although the discharge gas contains oil mist, a part of the oil mist collides with the inside of the casing and the motor surface, aggregates and becomes a liquid, falls on the casing wall surface, and returns to the oil sump. Moreover, a part of the oil mist is discharged from the compressor together with the discharge gas and flows into the radiator.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】一方、膨張機に供給さ
れた冷凍機油は、膨張機内で冷媒の気液二相流と混合す
る。仮に冷凍機油と液冷媒との溶解性が高ければ、冷凍
機油は液冷媒の中に溶解して膨張機出口から吐出され、
蒸発器へ流れて行く。On the other hand, the refrigerating machine oil supplied to the expander mixes with the gas-liquid two-phase flow of the refrigerant in the expander. If the solubility of the refrigerating machine oil and the liquid refrigerant is high, the refrigerating machine oil is dissolved in the liquid refrigerant and discharged from the expander outlet,
It flows to the evaporator.
【０００７】ここで、上記流体機械において、冷凍機油
が蒸発器に流れていく場合の性能への影響を考察する。
蒸発温度を１０℃、放熱器出口温度を３７℃、吐出圧力
を１０ＭＰａ、圧縮機効率を０．７、膨張機効率を０．
６、蒸発器を通過する冷媒に対する油流量比を５％と
し、吐出温度を７６℃とする。高圧ドームの場合、圧縮
機から膨張機に供給される冷凍機油の温度は圧縮機吐出
温度とほぼ等しくなるので７６℃の油が膨張機に供給さ
れることになる。Here, in the above fluid machine, the influence on the performance when the refrigerating machine oil flows into the evaporator will be considered.
Evaporation temperature is 10 ° C, radiator outlet temperature is 37 ° C, discharge pressure is 10 MPa, compressor efficiency is 0.7, expander efficiency is 0.
6. The oil flow rate ratio to the refrigerant passing through the evaporator is 5%, and the discharge temperature is 76 ° C. In the case of the high-pressure dome, the temperature of the refrigerating machine oil supplied from the compressor to the expander becomes substantially equal to the compressor discharge temperature, so that 76 ° C. oil is supplied to the expander.
【０００８】この冷凍機油は、蒸発器を通過すると、冷
媒に熱を与えて蒸発温度１０℃まで冷却される。回収を
考えない場合の冷凍効果は、１２５．８ＫＪ／Ｋｇ、回
収動力は７ＫＪ／Ｋｇとなる。回収を考えた場合の冷凍
効果は、１２５．８＋７＝１３２．８ＫＪ／Ｋｇとな
る。When this refrigerating machine oil passes through the evaporator, it gives heat to the refrigerant and is cooled to the evaporation temperature of 10 ° C. The refrigerating effect without recovery is 125.8 KJ / Kg, and the recovery power is 7 KJ / Kg. The freezing effect in consideration of recovery is 125.8 + 7 = 132.8 KJ / Kg.
【０００９】これに対して、油の比熱を２．１ＫＪ／Ｋ
ｇ℃として、油の冷却に要する熱量を計算すると、
（７６−１０）×２．１×０．０５＝６．９ＫＪ／Ｋｇ
の冷却熱量が必要となり、その分だけ実際の冷凍効果が
減少することになる。したがって、冷凍効果の減少する
割合は、
６．９／１３２．８＝０．０５２
となり、能力が約５％低下することになる。On the other hand, the specific heat of oil is 2.1 KJ / K.
When the amount of heat required to cool the oil is calculated as g ° C., the amount of cooling heat of (76-10) × 2.1 × 0.05 = 6.9 KJ / Kg is required, and the actual refrigerating effect is reduced accordingly. It will be. Therefore, the reduction rate of the refrigerating effect is 6.9 / 132.8 = 0.052, and the capacity is reduced by about 5%.
【００１０】このように、膨張機から冷凍機油が流出し
て蒸発器に流入すると、冷凍機油の顕熱による冷凍能力
の低下を招いてしまう。このことは、一体型の流体機械
に限らず、圧縮機と膨張機を別体にした場合でも、程度
の差はあっても起こりうる問題である。本発明は、この
ような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的
とするところは、冷凍サイクルの膨張機構として膨張機
が設けられた冷凍装置において、蒸発器への油の流入を
防止し、それによって冷凍能力の低下も防止することで
ある。Thus, when the refrigerating machine oil flows out of the expander and flows into the evaporator, the sensible heat of the refrigerating machine oil lowers the refrigerating capacity. This is a problem that is not limited to an integrated fluid machine, but can occur even when the compressor and expander are separate bodies, although there are differences in degree. The present invention was devised in view of such problems, and an object thereof is to prevent the inflow of oil into an evaporator in a refrigerating apparatus provided with an expander as an expansion mechanism of a refrigeration cycle. To prevent the deterioration of the refrigerating capacity.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、大きく分けて３つの対策を講じたもので
ある。第１の対策は、膨張機(3) の出口側で冷凍機油を
冷媒から分離して蒸発器(5) へ流入しないようにするこ
と、第２の対策は、冷凍機油を膨張機(3) に供給せずに
膨張機(3) の潤滑に冷媒を利用することによって冷凍機
油が膨張機(3)から蒸発器(5) へ流入しないようにする
こと、そして第３の対策は、膨張機(3)の摺動部に、円
滑な動作を行うための表面処理を施すことである。In order to solve the above problems, the present invention is roughly divided into three measures. The first measure is to separate refrigerating machine oil from the refrigerant so that it does not flow into the evaporator (5) at the outlet side of the expander (3), and the second measure is to refrigerating machine oil from the expander (3). Refrigerating machine oil is prevented from flowing into the evaporator (5) from the expander (3) by using a refrigerant to lubricate the expander (3) without supplying it to the expander (3). Surface treatment is applied to the sliding part of (3) for smooth operation.
【００１２】上記第１の対策は、２１の具体的な解決手
段を含んでいる。このうち、第１から第１５の解決手段
では、冷媒として二酸化炭素を用いるとともに所定の温
度域で二酸化炭素と分離する冷凍機油を用いて、膨張機
(3) の出口側で冷凍機油を冷媒から分離するようにして
おり、第１６の解決手段では、使用する冷媒や冷凍機油
は特定せずに油分離器(6) の種類を特定することによ
り、冷媒と冷凍機油を膨張機(3) の出口側で分離するよ
うにしている。また、第１７から第２１の解決手段で
は、上記各解決手段を構造面から特定している。The above first measure includes 21 concrete solving means. Among them, in the first to fifteenth solving means, an expander is used by using carbon dioxide as a refrigerant and refrigerating machine oil which is separated from carbon dioxide in a predetermined temperature range.
Refrigerating machine oil is separated from the refrigerant at the outlet side of (3), and in the 16th solution means, the type of oil separator (6) is specified without specifying the refrigerant or refrigerating machine oil to be used. The refrigerant and the refrigerating machine oil are separated on the outlet side of the expander (3). Further, in the seventeenth to twenty-first solutions, the above-mentioned solutions are specified in terms of structure.
【００１３】具体的に、第１の解決手段は、圧縮機(2)
、放熱器(4) 、膨張機(3) 及び蒸発器(5) が順に接続
された冷媒回路(C) を備え、該冷媒回路(C) に二酸化炭
素が冷媒として充填された冷凍装置を前提としている。
そして、この冷凍装置は、膨張機(3) の出口側と蒸発器
(5) の入口側との間に油分離器(6) が接続されるととも
に、冷媒回路(C) の冷凍機油が、少なくとも−２０℃以
上の温度域で上記冷媒と二相に分離し、かつ、その温度
域で密度が上記冷媒よりも大きくなる冷凍機油により構
成されていることを特徴としている。通常の空調機など
に用いられる冷凍装置では、蒸発温度の最下限が−２０
℃程度に設定されている。少なくとも−２０℃以上の温
度域で二相分離すれば、後述の油分離が可能となる。Specifically, the first solution is a compressor (2)
, A radiator (4), an expander (3) and an evaporator (5) are connected in this order to a refrigerant circuit (C), the refrigerant circuit (C) is assumed to be a refrigeration device filled with carbon dioxide as a refrigerant. I am trying.
This refrigeration system is equipped with an outlet of the expander (3) and an evaporator.
An oil separator (6) is connected between the inlet side of (5) and the refrigerating machine oil of the refrigerant circuit (C) separates into two phases with the refrigerant in a temperature range of at least -20 ° C or higher, Further, it is characterized in that it is made of refrigerating machine oil having a density higher than that of the refrigerant in that temperature range. In a refrigerating device used for an ordinary air conditioner or the like, the lower limit of the evaporation temperature is −20.
It is set to about ℃. By performing two-phase separation in a temperature range of at least −20 ° C. or higher, the oil separation described below becomes possible.
【００１４】また、第２の解決手段は、より好ましい温
度域を特定したものであり、具体的には、上記第１の解
決手段において、冷凍機油が、−５０℃以上の温度域で
二酸化炭素冷媒と二相に分離するものであることを特徴
としている。ショーケースや冷凍庫などに用いられる冷
凍装置においては、蒸発温度の最下限が−５０℃程度に
設定されている。−５０℃以上の温度域で二相分離すれ
ば、同じく油分離が可能である。The second solving means specifies a more preferable temperature range. Specifically, in the first solving means, the refrigerating machine oil is carbon dioxide in a temperature range of -50 ° C or higher. It is characterized in that it is separated into a refrigerant and two phases. In a refrigerating device used for a showcase or a freezer, the lower limit of the evaporation temperature is set to about -50 ° C. Oil separation is also possible if two-phase separation is performed in the temperature range of -50 ° C or higher.
【００１５】また、本発明が講じた第３から第８の解決
手段は、冷凍機油を具体的に特定したものである。この
うち、第３の解決手段は、上記第１の解決手段におい
て、冷凍機油がポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）に
より構成されていることを特徴としている。このＰＡＧ
は、上記第２の解決手段の構成要件である、−５０℃以
上の温度域で冷媒と二相に分離する特性を備えている。Further, the third to eighth means for solving the problems taken by the present invention specifically specify the refrigerating machine oil. Of these, the third solving means is characterized in that, in the first solving means, the refrigerating machine oil is composed of polyalkylene glycol (PAG). This PAG
Has a characteristic of separating into a refrigerant and two phases in a temperature range of -50 ° C or higher, which is a constituent feature of the second solving means.
【００１６】また、第４の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷凍機油がポリビニルエーテル（ＰＶ
Ｅ）により構成されていることを特徴としている。A fourth solution is the same as the first solution, except that the refrigerating machine oil is polyvinyl ether (PV
It is characterized by being constituted by E).
【００１７】また、第５の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷凍機油が鉱油により構成されているこ
とを特徴としている。A fifth solving means is characterized in that, in the first solving means, the refrigerating machine oil is composed of mineral oil.
【００１８】また、第６の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷凍機油がポリオールエステル（ＰＯ
Ｅ）により構成されていることを特徴としている。A sixth solution is that in the first solution, the refrigerating machine oil is a polyol ester (PO).
It is characterized by being constituted by E).
【００１９】また、第７の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷凍機油がポリカーボネート（ＰＣ）に
より構成されていることを特徴としている。A seventh solving means is characterized in that, in the first solving means, the refrigerating machine oil is composed of polycarbonate (PC).
【００２０】また、第８の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷凍機油がアルキルベンゼン（ＡＢ）に
より構成されていることを特徴としている。An eighth solution means is characterized in that, in the first solution means, the refrigerating machine oil is composed of alkylbenzene (AB).
【００２１】上記第１から第８の解決手段においては、
二酸化炭素を冷媒とする冷媒回路(C) の冷凍機油とし
て、少なくとも−２０℃以上の温度域で上記冷媒と二相
に分離し、かつ、その温度域で密度が該冷媒よりも大き
くなるものを用いているので、膨張機(3) の出口側に接
続された油分離器(6) において、冷凍機油は冷媒から分
離し、冷媒の下方に溜まる。したがって、冷凍機油は、
油分離器(6) の下端部から抜き出して、蒸発器(5) へ流
さずに圧縮機(2) へ戻すことができる。特に−５０℃以
上で二酸化炭素冷媒と分離するＰＡＧなどの冷凍機油を
用いると、蒸発温度がさらに低い冷凍装置においても、
膨張機(3) の出口側で冷媒と冷凍機油を確実に分離し
て、蒸発器(5) への油の流入を阻止できる。In the first to eighth solving means,
Refrigerating machine oil for a refrigerant circuit (C) using carbon dioxide as a refrigerant, which is separated into two phases with the above refrigerant in a temperature range of at least -20 ° C or higher and has a density higher than that of the refrigerant in that temperature range. Since it is used, in the oil separator (6) connected to the outlet side of the expander (3), the refrigerating machine oil is separated from the refrigerant and accumulated below the refrigerant. Therefore, the refrigerator oil
It can be withdrawn from the lower end of the oil separator (6) and returned to the compressor (2) without flowing to the evaporator (5). In particular, when a refrigerating machine oil such as PAG which separates from a carbon dioxide refrigerant at -50 ° C or higher is used, even in a refrigerating apparatus having a lower evaporation temperature
The refrigerant and the refrigerating machine oil can be reliably separated at the outlet side of the expander (3) to prevent the oil from flowing into the evaporator (5).
【００２２】次に、第９の解決手段は、上記第１から第
８の解決手段において、油分離器(6) が遠心分離式の油
分離器(6) により構成されていることを特徴としてい
る。Next, a ninth solving means is characterized in that, in the above first to eighth solving means, the oil separator (6) is constituted by a centrifugal oil separator (6). There is.
【００２３】また、第１０の解決手段は、上記第９の解
決手段において、油分離器(6) が、縦型円筒状の容器(6
a)の周壁に対して接線方向に接続された導入管(6b)と、
該容器(6a)の上面に接続された冷媒導出管(6c)と、該容
器(6a)の底面に接続された油導出管(6d)とを備えている
ことを特徴としている。The tenth solution means is the same as the ninth solution means, wherein the oil separator (6) is a vertical cylindrical container (6
an inlet pipe (6b) tangentially connected to the peripheral wall of a),
It is characterized in that it is provided with a refrigerant outlet pipe (6c) connected to the upper surface of the container (6a) and an oil outlet pipe (6d) connected to the bottom surface of the container (6a).
【００２４】上記第９，第１０の解決手段においては、
膨張機(3) から気液二相の冷媒が油分離器(6) に流入す
ると、油分離器(6) 内で旋回流が生じることにより冷凍
機油と冷媒とが分離される。冷凍機油は、冷媒よりも重
いので容器(6a)の下に溜まり、油導出管(6d)から排出さ
れる。一方、液冷媒はガス冷媒の旋回に伴い、該ガス冷
媒に巻き込まれて、ガス冷媒とともに冷媒導出管(6c)か
ら流出する。したがって、蒸発器(5) へは冷媒のみが流
れ、冷凍機油は蒸発器(5) へは流れない。In the ninth and tenth solving means,
When the gas-liquid two-phase refrigerant flows from the expander (3) into the oil separator (6), a swirling flow is generated in the oil separator (6), and the refrigerating machine oil and the refrigerant are separated. Since the refrigerating machine oil is heavier than the refrigerant, it accumulates under the container (6a) and is discharged from the oil outlet pipe (6d). On the other hand, as the gas refrigerant swirls, the liquid refrigerant is caught in the gas refrigerant and flows out from the refrigerant outlet pipe (6c) together with the gas refrigerant. Therefore, only the refrigerant flows to the evaporator (5), and the refrigerating machine oil does not flow to the evaporator (5).
【００２５】また、第１１の解決手段は、上記第１０の
解決手段において、油分離器(6) の冷媒導出管(6c)が容
器(6a)の周壁の内面に沿って上下方向に配置され、該冷
媒導出管(6c)の下端部が、容器(6a)の高さ方向の中間部
に位置して液冷媒中に開口するように構成されているこ
とを特徴としている。The eleventh solving means is the same as the tenth solving means, wherein the refrigerant outlet pipe (6c) of the oil separator (6) is arranged vertically along the inner surface of the peripheral wall of the container (6a). The lower end of the refrigerant outlet pipe (6c) is located in the middle of the container (6a) in the height direction and is configured to open into the liquid refrigerant.
【００２６】この第１１の解決手段においては、蒸発器
(5) への冷媒導出管(6c)を油分離器(6) の内壁に接して
設け、下端が液冷媒の中に開口するようにしているの
で、蒸発器(5) へ冷凍機油を流さずに、冷媒のみを供給
することができる。つまり、膨張機(3) から油分離器
(6) へ流入した冷媒から冷凍機油を分離した後に、油リ
ッチ液をガス冷媒により巻き込まずに、蒸発器(5) へ液
冷媒を供給することができる。In the eleventh solution, the evaporator
A refrigerant outlet pipe (6c) to (5) is provided in contact with the inner wall of the oil separator (6) so that the lower end opens into the liquid refrigerant, so that the refrigerating machine oil flows to the evaporator (5). Instead, only the refrigerant can be supplied. In other words, from the expander (3) to the oil separator
The liquid refrigerant can be supplied to the evaporator (5) without separating the oil rich liquid by the gas refrigerant after separating the refrigerating machine oil from the refrigerant flowing into the (6).
【００２７】また、第１２の解決手段は、上記第１０の
解決手段において、油分離器(6) の冷媒導出管(6c)が、
容器(6a)の上面に接続されたガス冷媒導出管(6c-g)と、
容器(6a)の周壁の内面に沿って上下方向に配置されると
ともにその下端部が容器(6a)の高さ方向の中間部に位置
して液冷媒中に開口する液冷媒導出管(6c-l)とからな
り、ガス冷媒導出管(6c-g)と液冷媒導出管(6c-l)とが容
器(6a)の外で合流していることを特徴としている。A twelfth solving means is the same as the tenth solving means, wherein the refrigerant outlet pipe (6c) of the oil separator (6) is
A gas refrigerant outlet pipe (6c-g) connected to the upper surface of the container (6a),
A liquid refrigerant outlet pipe (6c-that is arranged vertically along the inner surface of the peripheral wall of the container (6a) and has its lower end located at the middle portion in the height direction of the container (6a) and opening into the liquid refrigerant. l), and the gas refrigerant outlet pipe (6c-g) and the liquid refrigerant outlet pipe (6c-l) are joined together outside the container (6a).
【００２８】このように、液冷媒とガス冷媒とを別々に
流すようにすると、油リッチ液が不必要にガス冷媒に巻
き込まれてしまうのを抑えて、油の分離効率を上げるこ
とができる。By thus separately flowing the liquid refrigerant and the gas refrigerant, it is possible to prevent the oil-rich liquid from being unnecessarily caught in the gas refrigerant and to improve the oil separation efficiency.
【００２９】また、第１３の解決手段は、上記第１０の
解決手段において、油分離器(6) が容器(6a)内に該容器
(6a)の上部を二重構造とするバッフルプレート(6e)を備
え、容器(6a)の上面に冷媒導出管(6c)が接続されるとと
もに、導入管(6b)が容器(6a)の周壁を貫通してバッフル
プレート(6e)に接続されていることを特徴としている。A thirteenth solving means is the same as the tenth solving means, wherein the oil separator (6) is contained in the container (6a).
(6a) is equipped with a baffle plate (6e) having a double structure, the refrigerant outlet pipe (6c) is connected to the upper surface of the container (6a), the inlet pipe (6b) is a peripheral wall of the container (6a) And is connected to the baffle plate (6e).
【００３０】この場合、油分離器(6) の内部に気液二相
冷媒が導入されると、内壁の全周に冷媒導出管(6c)を設
けるのと同じ効果を得ることができる。つまり、冷媒リ
ッチ液が、容器(6a)とバッフルプレート(6e)との間の隙
間を通って流出する。In this case, when the gas-liquid two-phase refrigerant is introduced into the oil separator (6), the same effect as providing the refrigerant outlet pipe (6c) around the entire inner wall can be obtained. That is, the refrigerant rich liquid flows out through the gap between the container (6a) and the baffle plate (6e).
【００３１】また、第１４の解決手段は、上記第１３の
解決手段において、油分離器(6) が、バッフルプレート
(6e)の上部に、ガス冷媒の流通するガス冷媒流通孔(6e-
h)を備えていることを特徴としている。A fourteenth solving means is the same as the thirteenth solving means, wherein the oil separator (6) is a baffle plate.
On top of (6e), the gas refrigerant circulation hole (6e-
It is characterized by having h).
【００３２】この構成においては、ガス冷媒と液冷媒の
通路が別に確保される。バッフルプレート(6e)に孔を設
けない場合は、容器(6a)とバッフルプレート(6e)の隙間
からガス冷媒が液冷媒を巻き込むときに油リッチ液まで
巻き込むおそれがあるのにして、油の分離効率を上げる
ことができる。したがって、油が蒸発器(5) に流れてし
まうのを確実に防止できる。In this structure, the passages for the gas refrigerant and the liquid refrigerant are secured separately. If the baffle plate (6e) is not provided with holes, the gas refrigerant may get into the oil-rich liquid when the gas refrigerant entrains the liquid refrigerant through the gap between the container (6a) and the baffle plate (6e). You can increase efficiency. Therefore, it is possible to reliably prevent the oil from flowing into the evaporator (5).
【００３３】また、第１５の解決手段は、上記第１０の
解決手段において、油分離器(6) の冷媒導出管(6c)が容
器(6a)内でＵ字状に折り曲げた形状に形成されるととも
に、容器(6a)内における該冷媒導出管(6c)の上端部がガ
ス冷媒の入口に形成され、Ｕ字状の導出管の下部に液冷
媒の入口孔(6c-h)が形成されていることを特徴としてい
る。The fifteenth solving means is the same as the tenth solving means, wherein the refrigerant outlet pipe (6c) of the oil separator (6) is formed in a U-shaped shape in the container (6a). In addition, the upper end of the refrigerant outlet pipe (6c) in the container (6a) is formed at the inlet of the gas refrigerant, and the liquid refrigerant inlet hole (6c-h) is formed at the bottom of the U-shaped outlet pipe. It is characterized by
【００３４】このようにすると、ガス冷媒が導出管内を
流れて油分離器(6) から流出する際に、液冷媒の入口孔
(6c-h)から冷媒導出管(6c)の内部に液冷媒が流入し、液
冷媒が蒸発器(5) に供給される。In this way, when the gas refrigerant flows in the outlet pipe and flows out from the oil separator (6), the inlet hole for the liquid refrigerant is formed.
The liquid refrigerant flows from (6c-h) into the refrigerant outlet pipe (6c), and the liquid refrigerant is supplied to the evaporator (5).
【００３５】次に、本発明が講じた第１６の解決手段
は、圧縮機(2) 、放熱器(4) 、膨張機(3) 及び蒸発器
(5) が順に接続された冷媒回路(C) を備えた冷凍装置を
前提としている。そして、膨張機(3) の出口側に油分離
器(6) が接続されるとともに、油分離器(6) が膜分離式
の油分離器(6) により構成されていることを特徴として
いる。Next, a sixteenth solution means taken by the present invention is a compressor (2), a radiator (4), an expander (3) and an evaporator.
It is premised on a refrigeration system provided with a refrigerant circuit (C) in which (5) is connected in order. The oil separator (6) is connected to the outlet side of the expander (3), and the oil separator (6) is composed of a membrane separation type oil separator (6). .
【００３６】この第１６の解決手段においては、膨張機
(3) の出口側に接続された油分離器(6) において、分離
膜により冷凍機油が冷媒から分離する。したがって、冷
凍機油を蒸発器(5) に流さずに、冷媒のみを蒸発器(5)
に供給することができる。In the sixteenth solution, the expander
In the oil separator (6) connected to the outlet side of (3), the refrigeration oil is separated from the refrigerant by the separation membrane. Therefore, refrigerating machine oil is not passed through the evaporator (5), but only the refrigerant is passed through the evaporator (5).
Can be supplied to.
【００３７】また、第１７の解決手段は、上記第１から
第１６のいずれか１の解決手段において、圧縮機(2) と
膨張機(3) が、一つのケーシング(11)内に設けられて一
体化されていることを特徴としている。The seventeenth solving means is the same as the first to sixteenth solving means, wherein the compressor (2) and the expander (3) are provided in one casing (11). It is characterized by being integrated as one.
【００３８】また、第１８の解決手段は、上記第１から
第１６のいずれか１の解決手段において、油分離器(6)
が油戻し通路(45c) を介して圧縮機(2) の吸入側に接続
されていることを特徴としている。この第１８の解決手
段においては、油分離器(6)で冷媒から分離された冷凍
機油は、油戻し通路(45c) を通り、圧縮機(2) の吸入側
に戻る。したがって、膨張機(3) から流出した冷凍機油
が蒸発器(5) に流入することはない。The eighteenth solving means is the oil separating device (6) according to any one of the first to sixteenth solving means.
Is connected to the suction side of the compressor (2) via an oil return passage (45c). In the eighteenth solution means, the refrigeration oil separated from the refrigerant in the oil separator (6) passes through the oil return passage (45c) and returns to the suction side of the compressor (2). Therefore, the refrigerating machine oil flowing out from the expander (3) does not flow into the evaporator (5).
【００３９】また、第１９の解決手段は、上記第第１か
ら第１８のいずれか１の解決手段において、油分離器
(6) が膨張機(3) の近傍に配置されていることを特徴と
している。The nineteenth solving means is the oil separating device according to any one of the first to eighteenth solving means.
It is characterized in that (6) is placed near the expander (3).
【００４０】また、第２０の解決手段は、上記第１から
第１７のいずれか１の解決手段において、油分離器(6)
が膨張機(3) 内に配置されていることを特徴としてい
る。この構成においては、膨張機(3) の内部で油が冷媒
から分離され、冷媒のみが蒸発器(5) に供給されること
になる。The twentieth solution means is the oil separator (6) according to any one of the first to seventeenth solution means.
Is located in the expander (3). In this configuration, the oil is separated from the refrigerant inside the expander (3), and only the refrigerant is supplied to the evaporator (5).
【００４１】また、第２１の解決手段は、上記第１から
第２０のいずれか１の解決手段において、油分離器(6)
と圧縮機(2) との間に断熱手段(33)が配置されているこ
とを特徴としている。The 21st solution means is the oil separator (6) according to any one of the above 1st to 20th solution means.
A heat insulating means (33) is arranged between the compressor and the compressor (2).
【００４２】この第２１の解決手段においては、例えば
圧縮機(2) と膨張機(3) を一体にした構成において、圧
縮機(2) のケーシング(11)が吐出ドームの場合にはほぼ
吐出温度に近い高温となるのに対して、膨張機(3) や油
分離器(6) は蒸発温度に近い低温になる。この場合、高
温部から低温部への熱移動が生じると、冷凍機の効率が
低下するが、圧縮機(2) のケーシング(11)と油分離器
(6) とを断熱することにより、効率の低下を防止でき
る。In the twenty-first solution means, for example, in the case where the compressor (2) and the expander (3) are integrated, if the casing (11) of the compressor (2) is a discharge dome, the discharge is almost complete. While the temperature is high near the temperature, the expander (3) and the oil separator (6) are low near the evaporation temperature. In this case, if heat transfer from the high temperature part to the low temperature part occurs, the efficiency of the refrigerator decreases, but the casing (11) of the compressor (2) and the oil separator are
(6) It is possible to prevent a decrease in efficiency by insulating between and.
【００４３】次に、上記第２の対策は、一つの解決手段
（第２２の解決手段）からなる。この第２２の解決手段
は、圧縮機(2) 、放熱器(4) 、膨張機(3) 及び蒸発器
(5) が順に接続された冷媒回路(C) を備えた冷凍装置を
前提としている。そして、この冷凍装置は、圧縮機(2)
と膨張機(3) とが一体のケーシング(11)内に設けられて
一つの流体機械(10)が構成されるとともに、該流体機械
(10)には、圧縮機(2) 側へのみ冷凍機油を供給する給油
手段(63,64) が設けられていることを特徴としている。Next, the second countermeasure is composed of one solving means (22nd solving means). The 22nd solution means is a compressor (2), a radiator (4), an expander (3) and an evaporator.
It is premised on a refrigeration system provided with a refrigerant circuit (C) in which (5) is connected in order. And, this refrigeration system has a compressor (2)
The expander (3) and the expander (3) are provided in an integrated casing (11) to form one fluid machine (10), and the fluid machine
The (10) is characterized in that it is provided with an oil supply means (63, 64) for supplying the refrigerating machine oil only to the compressor (2) side.
【００４４】この第２２の解決手段においては、膨張機
(3) には冷凍機油は流入せず、膨張機(3) の潤滑が冷媒
のみで行われる。つまり、膨張機(3) 内には液冷媒が存
在するので、摺動部で摩擦が生じても、冷媒が蒸発する
ことにより冷却されるため、圧縮機(2) のように摩耗部
が温度上昇することはない。したがって、膨張機(3)に
圧縮機(2) から油を送らなくても、膨張機(3) の軸受け
部や膨張室などについて適切な設計を行えば冷媒による
潤滑が可能である。In the twenty-second solution means, the expander
Refrigerating machine oil does not flow into (3), and the expander (3) is lubricated only by the refrigerant. In other words, since the liquid refrigerant exists in the expander (3), even if friction occurs in the sliding part, it is cooled by evaporating the refrigerant. It will never rise. Therefore, even if oil is not sent from the compressor (2) to the expander (3), it is possible to lubricate with a refrigerant by appropriately designing the bearing portion and the expansion chamber of the expander (3).
【００４５】また、上記第３の対策は、一つの解決手段
（第２３の解決手段）からなる。この第２３の解決手段
は、圧縮機(2) 、放熱器(4) 、膨張機(3) 及び蒸発器
(5) が順に接続された冷媒回路(C) を備えた冷凍装置を
前提としている。そして、この冷凍装置は、膨張機(3)
の摺動部に、耐摩耗性を向上させるための表面処理が施
されていることを特徴としている。The third countermeasure is composed of one solving means (23rd solving means). The twenty-third solution means is a compressor (2), a radiator (4), an expander (3) and an evaporator.
It is premised on a refrigeration system provided with a refrigerant circuit (C) in which (5) is connected in order. And, this refrigeration system has an expander (3)
The sliding part is characterized by being subjected to surface treatment for improving wear resistance.
【００４６】この第２３の解決手段においては、上記第
２２の解決手段と同様に膨張機(3)に冷凍機油を供給し
なくても、摺動部を円滑に動作させることができる。し
たがって、蒸発器(5) への冷凍機油の流入を防止でき
る。In the twenty-third solving means, the sliding portion can be smoothly operated without supplying the refrigerating machine oil to the expander (3) as in the twenty-second solving means. Therefore, it is possible to prevent the refrigerating machine oil from flowing into the evaporator (5).
【００４７】[0047]
【発明の効果】上記第１から第８の解決手段によれば、
二酸化炭素を冷媒とする冷媒回路(C)における膨張機(3)
の出口側に油分離器(6) を設けるとともに、使用する
冷凍機油を特定したことによって、油分離器(6) におい
て冷媒から分離した冷凍機油が膨張機(3) から蒸発器
(5) に流入するのを防止できる。したがって、冷凍能力
の低下も防止できる。According to the first to eighth means for solving the problems,
Expander in refrigerant circuit (C) with carbon dioxide as refrigerant (3)
By providing an oil separator (6) on the outlet side of the compressor and specifying the refrigerating machine oil to be used, the refrigerating machine oil separated from the refrigerant in the oil separator (6) is expanded from the expander (3)
It can be prevented from flowing into (5). Therefore, the reduction of the refrigerating capacity can be prevented.
【００４８】特に、上記第２，第３の解決手段によれ
ば、温度域をより好ましい範囲に限定しているので、冷
凍機油が膨張機(3) から蒸発器(5) に流入するのをより
確実に防止でき、冷凍能力の低下も防止できる。Particularly, according to the second and third solving means, since the temperature range is limited to the more preferable range, the refrigerating machine oil is prevented from flowing into the evaporator (5) from the expander (3). It can be prevented more reliably, and the reduction in refrigerating capacity can be prevented.
【００４９】また、上記第９から第１５の解決手段によ
れば、遠心分離式の油分離器(6) を用いることにより、
構成を複雑にせずに、冷媒と冷凍機油を確実に分離して
冷媒のみを蒸発器(5) に供給することができるので、冷
凍能力の低下を確実に防止できる。According to the ninth to fifteenth means for solving the problems, by using the centrifugal oil separator (6),
Since the refrigerant and the refrigerating machine oil can be reliably separated and only the refrigerant can be supplied to the evaporator (5) without complicating the configuration, it is possible to reliably prevent the refrigeration capacity from decreasing.
【００５０】また、上記第１６の解決手段によれば、冷
媒や冷凍機油の種類に拘わらず、膨張機(3) の出口側に
接続された膜分離式の油分離器(6) において冷凍機油を
冷媒から分離できるとともに、この冷凍機油を蒸発器
(5) に流さないようにすることにより能力の低下を防止
できる。According to the sixteenth means for solving the problems, the refrigerating machine oil is used in the membrane separation type oil separator (6) connected to the outlet side of the expander (3) regardless of the types of refrigerant and refrigerating machine oil. Can be separated from the refrigerant and this refrigerating machine oil can be
It is possible to prevent the deterioration of capacity by not letting it flow to (5).
【００５１】また、上記第１７の解決手段によれば、圧
縮機(2) と膨張機(3) が、一つのケーシング(11)内に設
けられて一体化されているので、装置のコンパクト化を
図ることができる。According to the seventeenth means for solving the problems, the compressor (2) and the expander (3) are provided in one casing (11) and are integrated, so that the apparatus can be made compact. Can be achieved.
【００５２】また、上記第１８の解決手段によれば、油
分離器(6) からの油戻し通路(45c)を圧縮機(2) の吸入
側に接続して、油分離器(6) で冷媒から分離された冷凍
機油が油戻し通路(45c) を通って圧縮機(2) の吸入側に
戻るようにしており、膨張機(3) から冷媒とともに流出
した冷凍機油は蒸発器(5) に流入しない。したがって、
膨張機(3) から蒸発器(5) への冷凍機油の流入と冷凍能
力の低下を確実に防止できる。According to the eighteenth solution means, the oil return passage (45c) from the oil separator (6) is connected to the suction side of the compressor (2), and the oil separator (6) is connected. Refrigerating machine oil separated from the refrigerant returns to the suction side of the compressor (2) through the oil return passage (45c), and the refrigerating machine oil flowing out from the expander (3) together with the refrigerant is the evaporator (5). Does not flow into. Therefore,
Inflow of refrigerating machine oil from the expander (3) to the evaporator (5) and deterioration of refrigerating capacity can be reliably prevented.
【００５３】また、上記第１９の解決手段によれば、油
分離器(6) を膨張機(3) の近傍に設けることで、膨張機
(3) から流出した冷凍機油を冷媒からすぐに分離して、
冷凍機油による影響を回避できる。According to the nineteenth solution means, the oil separator (6) is provided in the vicinity of the expander (3), whereby the expander is expanded.
Immediately separate the refrigerating machine oil flowing out from (3) from the refrigerant,
The influence of refrigerating machine oil can be avoided.
【００５４】また、上記第２０の解決手段によれば、膨
張機(3) のケーシング(11)内に油分離器(6) が配置され
ているので、装置のコンパクト化に特に効果的である。According to the twentieth solution means, since the oil separator (6) is arranged in the casing (11) of the expander (3), it is particularly effective for downsizing the device. .
【００５５】また、上記第２１の解決手段によれば、油
分離器(6) と圧縮機(2) とを断熱することにより、効率
の低下を効果的に防止できる。According to the twenty-first means for solving the problems, the oil separator (6) and the compressor (2) are insulated from each other, so that the reduction in efficiency can be effectively prevented.
【００５６】また、上記第２２の解決手段によれば、膨
張機(3) 内に存在する液冷媒が蒸発することにより、摺
動部で摩擦が生じても冷媒が冷却されるため、温度上昇
が抑えられる。このように、膨張機(3) に圧縮機(2) か
ら油を送らなくても冷媒による潤滑が可能となるので、
蒸発器(5) にも冷凍機油が流入せず、能力の低下も生じ
ない。According to the twenty-second means, since the liquid refrigerant existing in the expander (3) is evaporated, the refrigerant is cooled even if friction occurs in the sliding portion, so that the temperature rises. Can be suppressed. In this way, lubrication with the refrigerant is possible without sending oil from the compressor (2) to the expander (3).
Refrigerating machine oil does not flow into the evaporator (5) and the capacity does not decrease.
【００５７】また、上記第２３の解決手段によれば、膨
張機(3) の摺動部に、耐摩耗性を向上させるための表面
処理を施すことにより、膨張機(3) に冷凍機油を供給し
なくても、摺動部を円滑に動作させることができる。し
たがって、蒸発器(5) への冷凍機油の流入を防止できる
ため、冷凍機油の影響で能力が低下することを防止で
き、冷凍機油が蒸発器(5) に流入する場合と比べて能力
を向上させることができる。According to the twenty-third solution means, the sliding portion of the expander (3) is subjected to surface treatment for improving wear resistance, so that the expander (3) is supplied with refrigerating machine oil. The sliding portion can be operated smoothly even without supplying. Therefore, it is possible to prevent refrigerating machine oil from flowing into the evaporator (5), so it is possible to prevent the capacity from decreasing due to the effect of refrigerating machine oil, and to improve the capacity as compared with the case where refrigerating machine oil flows into the evaporator (5). Can be made.
【００５８】[0058]
【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態１を図
面に基づいて詳細に説明する。Embodiment 1 of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００５９】本実施形態１に係る冷凍装置は、例えば室
内の冷房を行う空気調和装置(1) として構成されてい
る。図１に示すように、この空気調和装置(1) は、冷媒
回路(C) を備えている。上記冷媒回路(C) は、圧縮機
(2) と、ガスクーラである放熱器(4) と、膨張機構とし
ての膨張機(3) と、蒸発器(5) とを順に配管接続して構
成された閉回路である。この冷媒回路(C) には、冷媒と
してＣＯ2 （二酸化炭素）が充填されている。The refrigerating apparatus according to the first embodiment is configured as an air conditioner (1) for cooling the room, for example. As shown in FIG. 1, the air conditioner (1) includes a refrigerant circuit (C). The refrigerant circuit (C) is a compressor
(2), a radiator (4) which is a gas cooler, an expander (3) as an expansion mechanism, and an evaporator (5) are sequentially connected by piping to form a closed circuit. The refrigerant circuit (C) is filled with CO 2 (carbon dioxide) as a refrigerant.
【００６０】上記冷媒回路(C) では、冷媒が循環して冷
凍サイクルが行われる。上記圧縮機(2) は、吸入した冷
媒を、該冷媒の臨界圧力よりも高い圧力、すなわち超臨
界圧にまで圧縮する。したがって、冷媒回路(C) で行わ
れる冷凍サイクルは、高圧圧力が冷媒の超臨界圧に設定
された超臨界圧サイクルとなる。また、圧縮機(2) から
吐出された冷媒は、放熱器(4) で冷却され、膨張機(3)
で膨張し、蒸発器(5)で蒸発した後、圧縮機(2) に戻っ
て再度圧縮される行程を１サイクルとして、各行程の動
作を繰り返す。In the refrigerant circuit (C), the refrigerant circulates to perform a refrigeration cycle. The compressor (2) compresses the sucked refrigerant to a pressure higher than the critical pressure of the refrigerant, that is, to a supercritical pressure. Therefore, the refrigeration cycle performed in the refrigerant circuit (C) is a supercritical pressure cycle in which the high pressure is set to the supercritical pressure of the refrigerant. In addition, the refrigerant discharged from the compressor (2) is cooled by the radiator (4), and is expanded by the expander (3).
Is expanded, and after being evaporated in the evaporator (5), the process of returning to the compressor (2) and being compressed again is defined as one cycle, and the operation of each process is repeated.
【００６１】上記放熱器(4) は、第１空気通路(P1)の途
中に設けられている。第１空気通路(P1)の入口端は、室
外に開口している。また、第１空気通路(P1)の入口側に
は、第１ファン(F1)が設けられている。この第１ファン
(F1)を運転すると、第１空気通路(P1)では、入口端から
取り込まれた室外空気が第１空気として放熱器(4) へ送
り込まれる。この第１空気は、被加熱空気を構成してい
る。一方、第１空気通路(P1)の出口端は、室外に開口し
ている。第１空気通路(P1)の出口端からは、放熱器(4)
において冷媒から吸熱した第１空気が室外に吹き出され
る。The radiator (4) is provided in the middle of the first air passage (P1). The inlet end of the first air passage (P1) is open to the outside of the room. A first fan (F1) is provided on the inlet side of the first air passage (P1). This first fan
When (F1) is operated, the outdoor air taken in from the inlet end is sent to the radiator (4) as the first air in the first air passage (P1). This first air constitutes heated air. On the other hand, the outlet end of the first air passage (P1) is open to the outside of the room. From the outlet end of the first air passage (P1), the radiator (4)
The first air that has absorbed heat from the refrigerant is blown out of the room.
【００６２】放熱器(4) においては、冷媒回路(C) を循
環する冷媒と、第１空気通路(P1)を通じて送られる第１
空気とが熱交換する。この放熱器(4) での熱交換によ
り、冷媒回路(C) の冷媒が第１空気へ放熱して冷却され
る。この放熱器(4) は、例えばクロスフィン型の熱交換
器によって構成されている。In the radiator (4), the refrigerant circulating through the refrigerant circuit (C) and the first air sent through the first air passage (P1)
Heat exchanges with air. Due to the heat exchange in the radiator (4), the refrigerant in the refrigerant circuit (C) radiates heat to the first air to be cooled. The radiator (4) is composed of, for example, a cross fin type heat exchanger.
【００６３】上記蒸発器(5) は、第２空気通路(P2)の途
中に設けられている。第２空気通路(P2)の入口端は、室
内に開口している。また、第２空気通路(P2)の入口側に
は、第２ファン(F2)が設けられている。この第２ファン
(F2)を運転すると、第２空気通路(P2)では、入口端から
取り込まれた室内空気が第２空気として蒸発器(5) へ送
り込まれる。この第２空気は、被冷却空気を構成してい
る。一方、第２空気通路(P2)の出口端は、室内に開口し
ている。第２空気通路(P2)の出口端からは、蒸発器(5)
において冷却された第２空気が室内に吹き出される。The evaporator (5) is provided in the middle of the second air passage (P2). The inlet end of the second air passage (P2) is open to the room. A second fan (F2) is provided on the inlet side of the second air passage (P2). This second fan
When (F2) is operated, in the second air passage (P2), the room air taken in from the inlet end is sent to the evaporator (5) as the second air. This second air constitutes air to be cooled. On the other hand, the outlet end of the second air passage (P2) is open to the room. From the outlet end of the second air passage (P2), the evaporator (5)
The second air cooled in is blown out into the room.
【００６４】蒸発器(5) においては、冷媒回路(C) を循
環する冷媒と、第２空気通路(P2)を通じて送られる第２
空気とが熱交換する。この蒸発器(5) での熱交換によ
り、冷媒回路(C) の冷媒が第２空気から吸熱して蒸発す
る。この蒸発器(5) は、例えばクロスフィン型の熱交換
器によって構成されている。In the evaporator (5), the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (C) and the second refrigerant sent through the second air passage (P2)
Heat exchanges with air. Due to the heat exchange in the evaporator (5), the refrigerant in the refrigerant circuit (C) absorbs heat from the second air and evaporates. The evaporator (5) is composed of, for example, a cross fin type heat exchanger.
【００６５】上記圧縮機(2) と膨張機(3) は、一つのケ
ーシング(11)内に設けられ、一つの流体機械(10)を構成
している。図２に示すように、この流体機械(10)は、冷
媒の圧縮を行う圧縮機(2) としての圧縮機構部(20)と、
冷媒の膨張を行う膨張機(3)としての膨張機構部(30)と
を備えている。The compressor (2) and the expander (3) are provided in one casing (11) to form one fluid machine (10). As shown in FIG. 2, the fluid machine (10) includes a compression mechanism section (20) as a compressor (2) for compressing a refrigerant,
An expansion mechanism section (30) as an expander (3) for expanding the refrigerant is provided.
【００６６】上記流体機械(10)の圧縮機構部(20)は、ケ
ーシング(11)内の下部に配置され、膨張機構部(30)は、
ケーシング(11)内の上部に配置されている。上記ケーシ
ング(11)内の中央部には、モータ(50)が配置されてい
る。該モータ(50)は、ケーシング(11)に固定されたステ
ータ(51)と、該ステータ(51)の内側に配置されたロータ
(52)とを備えている。The compression mechanism section (20) of the fluid machine (10) is arranged in the lower portion of the casing (11), and the expansion mechanism section (30) is
It is located in the upper part of the casing (11). A motor (50) is arranged in the center of the casing (11). The motor (50) includes a stator (51) fixed to a casing (11) and a rotor arranged inside the stator (51).
(52) and are provided.
【００６７】該ロータ(52)には駆動軸(60)が貫通してい
る。該駆動軸(60)は、下端部が圧縮機構部(20)に連結さ
れ、上端部が膨張機構部(30)に連結されている。このた
め、本実施形態の流体機械(10)は、膨張機構部(30)の冷
媒膨張による回転動力が圧縮機構部(20)の圧縮動力に回
収されるように構成されている。A drive shaft (60) passes through the rotor (52). The drive shaft (60) has a lower end connected to the compression mechanism (20) and an upper end connected to the expansion mechanism (30). Therefore, the fluid machine (10) of the present embodiment is configured such that the rotational power due to the refrigerant expansion of the expansion mechanism section (30) is recovered by the compression power of the compression mechanism section (20).
【００６８】上記圧縮機構部(20)は、いわゆるスイング
型ロータリ圧縮機に構成されている。該圧縮機構部(20)
は、シリンダ(21)と、該シリンダ(21)のシリンダ室(22)
に収納されたピストン(23)と、上記シリンダ室(22)の上
面を閉鎖するフロントヘッド(24)と、上記シリンダ室(2
2)の下面を閉鎖するリアヘッド(25)とを備えている。そ
して、上記駆動軸(60)の下端部は、フロントヘッド(24)
からシリンダ(21)を経てリアヘッド(25)に貫通してい
る。The compression mechanism section (20) is a so-called swing type rotary compressor. The compression mechanism section (20)
Is a cylinder (21) and a cylinder chamber (22) of the cylinder (21)
The piston (23) housed in the cylinder chamber (22), the front head (24) that closes the upper surface of the cylinder chamber (22), and the cylinder chamber (2
The rear head (25) for closing the lower surface of 2) is provided. The lower end of the drive shaft (60) is connected to the front head (24).
Through the cylinder (21) to the rear head (25).
【００６９】上記ピストン(23)は、円環状に形成され、
偏心軸部(61)に回転自在に嵌め込まれている。該偏心軸
部(61)は、駆動軸(60)の下部に形成され、該駆動軸(60)
の軸心より偏心している。The piston (23) is formed in an annular shape,
It is rotatably fitted in the eccentric shaft portion (61). The eccentric shaft portion (61) is formed below the drive shaft (60), and the drive shaft (60)
It is more eccentric than the axis of.
【００７０】上記ピストン(23)には、図示しないが、ブ
レードが一体に形成されている。該ブレードは、ブッシ
ュを介してシリンダ(21)に挿入されている。そして、上
記ピストン(23)はブッシュを支点に揺動し、シリンダ室
(22)における容積を減少させて冷媒を圧縮する。Although not shown, a blade is formed integrally with the piston (23). The blade is inserted into the cylinder (21) via a bush. The piston (23) swings around the bush as a fulcrum,
The volume at (22) is reduced to compress the refrigerant.
【００７１】上記シリンダ(21)には冷媒の吸込み口(2a)
が形成されている。また、上記フロントヘッド(24)には
冷媒の吐出口(2b)が形成されている。該フロントヘッド
(24)には吐出口(2b)を開閉する吐出弁(26a)と弁押さえ
(26b)が設けられている。The cylinder (21) has a refrigerant suction port (2a).
Are formed. Further, the front head (24) has a refrigerant discharge port (2b) formed therein. The front head
The discharge valve (26a) that opens and closes the discharge port (2b) and the valve retainer are included in (24).
(26b) is provided.
【００７２】一方、上記膨張機構部(30)は、スクロール
型膨張機に構成されている。該膨張機構部(30)は、固定
スクロール(31)と可動スクロール(32)とフレーム(33)と
を備えている。該フレーム(33)はケーシング(11)に固定
されている。該フレーム(33)は、ケーシング(11)の内部
空間を上下に区画するとともに、その上下の空間を断熱
している。On the other hand, the expansion mechanism section (30) is constructed as a scroll type expander. The expansion mechanism section (30) includes a fixed scroll (31), a movable scroll (32), and a frame (33). The frame (33) is fixed to the casing (11). The frame (33) divides the internal space of the casing (11) into upper and lower parts, and insulates the upper and lower spaces.
【００７３】上記固定スクロール(31)は、鏡板(3a)と、
該鏡板(3a)の下面に形成された渦巻状（インボリュート
状）のラップ(3b)とより構成されている。上記可動スク
ロール(32)は、鏡板(3c)と、該鏡板(3c)の上面に形成さ
れた渦巻状（インボリュート状）のラップ(3d)とより構
成されている。The fixed scroll (31) includes an end plate (3a),
It is composed of a spiral wrap (3b) formed on the lower surface of the end plate (3a). The orbiting scroll (32) is composed of an end plate (3c) and a spiral (involute) wrap (3d) formed on the upper surface of the end plate (3c).
【００７４】上記固定スクロール(31)の鏡板(3a)は、ケ
ーシング(11)に固定されている。該鏡板(3a)は、ケーシ
ング(11)の内部空間におけるフレーム(33)の上方を上下
に区画している。The end plate (3a) of the fixed scroll (31) is fixed to the casing (11). The end plate (3a) vertically partitions the upper part of the frame (33) in the internal space of the casing (11).
【００７５】上記固定スクロール(31)のラップ(3b)と可
動スクロール(32)のラップ(3d)とは互いに噛合してい
る。そして、上記固定スクロール(31)の鏡板(3a)と可動
スクロール(32)の鏡板(3c)との間には、両ラップ(3b，3
d)の接触部の間に、膨張室である作動室(3e)が形成され
ている。The wrap (3b) of the fixed scroll (31) and the wrap (3d) of the orbiting scroll (32) mesh with each other. And, between the end plate (3a) of the fixed scroll (31) and the end plate (3c) of the orbiting scroll (32), both wraps (3b, 3) are provided.
The working chamber (3e), which is an expansion chamber, is formed between the contact portions of d).
【００７６】上記固定スクロール(31)の鏡板(3a)の中央
部には冷媒の吸込み口(3f)が形成されている。また、上
記両ラップ(3b,3d) の外周側には冷媒の吐出口(3g)が形
成されている。A refrigerant suction port (3f) is formed at the center of the end plate (3a) of the fixed scroll (31). Further, a refrigerant discharge port (3g) is formed on the outer peripheral side of the both wraps (3b, 3d).
【００７７】上記可動スクロール(32)の鏡板(3c)は、フ
レーム(33)の上面に形成された環状のスラスト軸受け(3
4)に設置されている。また、上記可動スクロール(32)の
鏡板(3c)とフレーム(33)との間には、該可動スクロール
(32)が固定スクロール(31)に対して公転のみ行うように
オルダム機構などの自転阻止部材(35)が設けられてい
る。The end plate (3c) of the movable scroll (32) is an annular thrust bearing (3c) formed on the upper surface of the frame (33).
It is installed in 4). Further, between the end plate (3c) of the movable scroll (32) and the frame (33), the movable scroll
A rotation preventing member (35) such as an Oldham mechanism is provided so that the (32) only revolves around the fixed scroll (31).
【００７８】上記可動スクロール(32)の中央部には駆動
軸(60)の連結孔(36)が形成されている。具体的に、上記
可動スクロール(32)の鏡板(3c)の上面中央部には、筒状
のボス部(37)が上方に突出して形成されている。該ボス
部(37)のボス孔と同径の開口が鏡板(3c)の中央部に形成
されている。このボス孔と開口とが駆動軸(60)の連結孔
(36)を形成している。なお、上記ボス部(37)は、ラップ
(3d)の高さとほぼ同じに形成されている。A connecting hole (36) for the drive shaft (60) is formed in the center of the movable scroll (32). Specifically, a cylindrical boss portion (37) is formed so as to project upward at the center of the upper surface of the end plate (3c) of the movable scroll (32). An opening having the same diameter as the boss hole of the boss portion (37) is formed in the central portion of the end plate (3c). This boss hole and opening are connecting holes for the drive shaft (60).
(36) is formed. The boss (37) is a wrap.
It is formed to have almost the same height as (3d).
【００７９】上記駆動軸(60)の上端部には、フレーム(3
3)を貫通し、駆動軸(60)の軸心より偏心した小径の偏心
軸部(62)が形成されている。該偏心軸部(62)が可動スク
ロール(32)の連結孔(36)に嵌め合わされている。At the upper end of the drive shaft (60), the frame (3
A small-diameter eccentric shaft portion (62) is formed which penetrates 3) and is eccentric from the shaft center of the drive shaft (60). The eccentric shaft portion (62) is fitted in the connecting hole (36) of the movable scroll (32).
【００８０】上記駆動軸(60)には、中心軸に沿って給油
孔(63)が形成されている。この給油孔(63)は、油導入溝
(63a,63b) を介して圧縮機構部(20)及び膨張機構部(30)
の摺動部に連通している。そして、駆動軸(60)の下端部
は、図では詳細は示していないが遠心式の油ポンプ(64)
に構成されている。給油孔(63)と油ポンプ(64)により、
給油手段が構成されている。An oil supply hole (63) is formed in the drive shaft (60) along the central axis. This oil supply hole (63) is an oil introduction groove.
(63a, 63b) through compression mechanism section (20) and expansion mechanism section (30)
It communicates with the sliding part of. The lower end of the drive shaft (60) is not shown in detail in the figure, but is a centrifugal oil pump (64).
Is configured. By the oil supply hole (63) and the oil pump (64),
Refueling means is configured.
【００８１】上記膨張機構部(30)の吐出口(3g)には、蒸
発器(5) が冷媒配管(43)を介して接続されている。一
方、上記圧縮機構部(20)の吸込み口(2a)には、蒸発器
(4) が冷媒配管(43)を介して接続されている。なお、上
記圧縮機構部(20)の吸込み側の冷媒配管(43)には、図１
では省略しているがアキュムレータ(44)が設けられてい
る。An evaporator (5) is connected to the discharge port (3g) of the expansion mechanism section (30) through a refrigerant pipe (43). On the other hand, the evaporator (2a) of the compression mechanism section (20) has an evaporator.
(4) is connected through the refrigerant pipe (43). In addition, the refrigerant pipe (43) on the suction side of the compression mechanism section (20) has a structure shown in FIG.
Although omitted, an accumulator (44) is provided.
【００８２】上記ケーシング(11)内において、フレーム
(33)の下方空間(12)は、圧縮機構部(20)の吐出冷媒が吐
出され、高圧雰囲気となる。そして、上記ケーシング(1
1)の側部には冷媒配管(43)が接続され、該冷媒配管(43)
が放熱器(4) に接続されている。つまり、上記圧縮機構
部(20)の吐出冷媒が放熱器(4) に供給される。In the casing (11), the frame
In the space (12) below the (33), the refrigerant discharged from the compression mechanism section (20) is discharged to create a high pressure atmosphere. Then, the casing (1
Refrigerant pipe (43) is connected to the side of 1), the refrigerant pipe (43)
Is connected to the radiator (4). That is, the refrigerant discharged from the compression mechanism section (20) is supplied to the radiator (4).
【００８３】また、上記ケーシング(11)の上部には、放
熱器(4) が冷媒配管(43)を介して接続されている。そし
て、上記ケーシング(11)内において、固定スクロール(3
1)の鏡板(3a)の上方の最上部空間(13)には、放熱器(4)
からの冷媒が冷媒配管(43)を経て導入される。つまり、
上記放熱器(4) からの冷媒が膨張機構部(30)の作動室(3
e)に導入される。A radiator (4) is connected to the upper part of the casing (11) through a refrigerant pipe (43). Then, in the casing (11), the fixed scroll (3
In the uppermost space (13) above the end plate (3a) of 1), the radiator (4)
The refrigerant from is introduced through the refrigerant pipe (43). That is,
Refrigerant from the radiator (4) is transferred to the working chamber (3) of the expansion mechanism (30).
Introduced in e).
【００８４】図１に示すように、この冷凍装置(1) にお
ける膨張機(3) の出口側には、油分離器(6) が接続され
ている。この油分離器(6) には、遠心分離式の油分離器
が用いられており、膨張機(3) から流出した冷媒は、該
油分離器(6) で冷凍機油が分離されて蒸発器(5) に流れ
る一方、冷凍機油は、圧縮機(2) に吸入される。As shown in FIG. 1, the oil separator (6) is connected to the outlet side of the expander (3) in the refrigeration system (1). A centrifugal oil separator is used for this oil separator (6), and the refrigerant flowing out from the expander (3) is separated into refrigerating machine oil by the oil separator (6) and evaporated. Refrigerating machine oil is drawn into the compressor (2) while flowing into (5).
【００８５】具体的に、油分離器(6) は、図３に示すよ
うに、円筒状の容器(6a)と、この容器(6a)の上部におい
て周壁面の接線方向に沿うように接続された導入管(6b)
と、容器(6a)の上面において上下方向沿いに配置された
冷媒導出管(6c)と、容器(6a)の底面に設けられた油導出
管(6d)とを有している。そして、導入管(6b)に膨張機
(3) からの冷媒配管(45a) が接続され、冷媒導出管(6c)
に蒸発器(5) への冷媒配管(45b) が接続され、油導出管
(6d)に圧縮機(2) への油戻し管(45c) が接続されてい
る。この油戻し管(45c) は、圧縮機(2) の吸入側の冷媒
配管(43)において、アキュムレータ(44)の上方部分に接
続されている。Specifically, as shown in FIG. 3, the oil separator (6) is connected to a cylindrical container (6a) and an upper part of the container (6a) along the tangential direction of the peripheral wall surface. Introductory pipe (6b)
And a refrigerant outlet pipe (6c) arranged vertically on the upper surface of the container (6a), and an oil outlet pipe (6d) provided on the bottom surface of the container (6a). Then, add an expander to the introduction pipe (6b).
The refrigerant pipe (45a) from (3) is connected, and the refrigerant outlet pipe (6c)
The refrigerant pipe (45b) to the evaporator (5) is connected to the
The oil return pipe (45c) to the compressor (2) is connected to (6d). The oil return pipe (45c) is connected to the upper portion of the accumulator (44) in the refrigerant pipe (43) on the suction side of the compressor (2).
【００８６】油分離器(6) は、膨張機(3) から流入して
くる冷媒と油を分離した後に、蒸発器(5) へ冷媒を送ら
なければならない。油分離器(6) 内では、口述するよう
に冷媒と油との密度の差により、両者が分離される。油
分離を首尾よく行うには、油リッチ液をガス冷媒により
巻き上げないようにする必要がある。このため、上記油
分離器(6) では、蒸発器(5) への冷媒導出管(6c)を油分
離器(6) の内壁に接して設け、下端が冷媒リッチ液の中
に開口するようにしている。これにより、液冷媒とガス
冷媒を蒸発器(5) に供給することができる。The oil separator (6) must send the refrigerant to the evaporator (5) after separating the oil and the refrigerant flowing from the expander (3). In the oil separator (6), the refrigerant and the oil are separated from each other due to the difference in density between them as described above. For successful oil separation, it is necessary to prevent the oil rich liquid from being rolled up by the gas refrigerant. Therefore, in the oil separator (6), the refrigerant outlet pipe (6c) to the evaporator (5) is provided in contact with the inner wall of the oil separator (6) so that the lower end opens into the refrigerant rich liquid. I have to. Thereby, the liquid refrigerant and the gas refrigerant can be supplied to the evaporator (5).
【００８７】この実施形態１では、冷媒としてＣＯ2 が
用いられている一方、冷凍機油には、ポリアルキレング
リコール（ＰＡＧ）が用いられている。ＰＡＧは、少な
くとも−２０℃以上の温度域で上記冷媒と二相に分離
し、種類によっては、−５０℃以上の温度域において冷
媒と二相に分離する特性を有している。また、ＰＡＧ
は、−５０℃から−１７℃以上の温度域で密度が上記冷
媒よりも大きくなるものであり、上記二相分離の温度域
で、概ね密度が冷媒よりも大きくなる。つまり、従来の
一般的な冷媒と冷凍機油の関係においては冷媒よりも冷
凍機油が軽いのに対して、本実施形態では所定の温度域
で冷媒と冷凍機油の密度が逆転するような冷凍機油を用
いている。In the first embodiment, CO 2 is used as the refrigerant, while polyalkylene glycol (PAG) is used as the refrigerating machine oil. PAG has a characteristic of separating into two phases with the above-mentioned refrigerant in a temperature range of at least -20 ° C or more, and depending on its type, separating into two phases with the refrigerant in a temperature range of -50 ° C or more. Also, PAG
Has a density higher than that of the refrigerant in the temperature range of −50 ° C. to −17 ° C. or higher, and generally has a density higher than that of the refrigerant in the temperature range of the two-phase separation. That is, in the relationship between the conventional general refrigerant and the refrigerating machine oil, the refrigerating machine oil is lighter than the refrigerant, whereas in the present embodiment, the refrigerating machine oil in which the density of the refrigerant and the refrigerating machine oil is reversed in a predetermined temperature range is used. I am using.
【００８８】図４のグラフは、ＣＯ2 とＰＡＧの溶解特
性を示しており、縦軸がＣＯ2 の二相分離温度、横軸が
油分率である。このグラフでは、線分よりも下側では冷
媒と油が溶解する一方、線分よりも上側では冷媒と油が
分離することを示している。例えば、油分率が３０％の
油リッチな液を得るためには、ＰＡＧ＃７の場合は約０
℃、ＰＡＧ＃９の場合はマイナス３０℃程度にすればよ
いことがわかる。また、ＰＡＧ＃２０などでは、−５０
℃程度でもよい。そして、このような温度域において、
油分離器(6) では冷媒リッチ液と油リッチ液とが分離さ
れる（図３）。The graph of FIG. 4 shows the dissolution characteristics of CO 2 and PAG, where the vertical axis is the CO 2 two-phase separation temperature and the horizontal axis is the oil content. This graph shows that the refrigerant and the oil melt below the line and the refrigerant and the oil separate above the line. For example, in order to obtain an oil-rich liquid with an oil content of 30%, in the case of PAG # 7, about 0
It can be seen that the temperature may be set to about -30 ° C in the case of ℃ and PAG # 9. Also, in PAG # 20, etc., -50
It may be about ℃. And in such a temperature range,
In the oil separator (6), the refrigerant rich liquid and the oil rich liquid are separated (Fig. 3).
【００８９】−運転動作− 次に、上述した冷凍装置(1) の動作について説明する。-Driving operation- Next, the operation of the refrigeration system (1) described above will be described.
【００９０】先ず、流体機械(10)においてモータ(50)を
駆動すると、圧縮機構部(20)におけるピストン(23)がシ
リンダ室(22)内を揺動し、蒸発器(5) からの冷媒を吸込
み、該冷媒を圧縮する。この圧縮された冷媒はケーシン
グ(11)内に吐出される。上記圧縮冷媒は、放熱器(4) に
流れ、外気に放熱して冷却される。First, when the motor (50) is driven in the fluid machine (10), the piston (23) in the compression mechanism section (20) swings in the cylinder chamber (22), and the refrigerant from the evaporator (5) is discharged. Is sucked in and the refrigerant is compressed. This compressed refrigerant is discharged into the casing (11). The compressed refrigerant flows into the radiator (4) and radiates heat to the outside air to be cooled.
【００９１】冷却された冷媒は、その後、膨張機構部(3
0)に導入される。つまり、上記モータ(50)の駆動によっ
て可動スクロール(32)が固定スクロール(31)に対して公
転し、作動室(3e)が膨張作用を行う。上記冷却冷媒は、
ケーシング(11)の最上部空間(13)から膨張機構部(30)の
作動室(3e)に流入し、膨張する。そして、膨張した冷媒
は、蒸発器(5) に流れ、室内空気を冷却して蒸発する。The cooled refrigerant is then transferred to the expansion mechanism (3
It is introduced in 0). That is, the movable scroll (32) revolves around the fixed scroll (31) by driving the motor (50), and the working chamber (3e) expands. The cooling refrigerant is
It flows from the uppermost space (13) of the casing (11) into the working chamber (3e) of the expansion mechanism section (30) and expands. Then, the expanded refrigerant flows into the evaporator (5) to cool the room air and evaporate.
【００９２】以上の動作を行う際に、駆動軸(60)の回転
によって冷凍機油が圧縮機構部(20)と膨張機構部(30)の
摺動部に供給される。膨張機構部(30)から流出した冷媒
に含まれる冷凍機油は、油分離器(6) において冷媒から
分離される。ＰＡＧは、種類によって若干異なるもの
の、密度が比較的大きく、マイナス５０℃からマイナス
１７℃以上の温度域では密度が上記冷媒よりも大きくな
る。したがって、冷媒と冷凍機油を二相に分離した後に
冷凍機油が油分離器(6) の容器(6a)内で下部に溜まるよ
うな設定にしておくと、冷凍機油は油戻し管(45c) を通
って圧縮機(2) に戻り、蒸発器(5) には流入しない。こ
のため、蒸発器(5) において冷凍機油が冷媒に熱を与え
ないため、冷凍能力の低下を防止できる。When performing the above operation, the refrigerating machine oil is supplied to the sliding parts of the compression mechanism part (20) and the expansion mechanism part (30) by the rotation of the drive shaft (60). Refrigerating machine oil contained in the refrigerant flowing out from the expansion mechanism section (30) is separated from the refrigerant in the oil separator (6). Although the PAGs are slightly different depending on the type, the density is relatively large, and the density becomes higher than that of the refrigerant in the temperature range of -50 ° C to -17 ° C or higher. Therefore, if the refrigerating machine oil is set to collect in the lower part in the container (6a) of the oil separator (6) after separating the refrigerant and the refrigerating machine oil into two phases, the refrigerating machine oil will use the oil return pipe (45c). It returns to the compressor (2) and does not flow into the evaporator (5). Therefore, the refrigerating machine oil does not heat the refrigerant in the evaporator (5), so that the refrigerating capacity can be prevented from lowering.
【００９３】−実施形態１の効果−
このように、本実施形態１によれば、膨張機(3) の出口
側に油分離器(6) を設けるとともに、冷凍機油にＰＡＧ
を用い、油分離器(6) において冷媒から分離した冷凍機
油を、油分離器(6) の下端部に接続された油戻し管(45
c) から圧縮機(2) に戻すようにしているので、圧縮機
(2) で温度の高くなった冷凍機油が膨張機(3) から蒸発
器(5) に流入するのを防止でき、冷凍能力の低下も防止
できる。-Effects of First Embodiment- Thus, according to the first embodiment, the oil separator (6) is provided on the outlet side of the expander (3) and the PAG is used for the refrigerating machine oil.
Refrigerating machine oil separated from the refrigerant in the oil separator (6) is connected to the oil return pipe (45) connected to the lower end of the oil separator (6).
Since I am trying to return from c) to the compressor (2),
It is possible to prevent the refrigerating machine oil whose temperature has risen in (2) from flowing into the evaporator (5) from the expander (3), and to prevent the refrigeration capacity from decreasing.
【００９４】つまり、通常は冷媒よりも冷凍機油が軽い
ために、膨張機(3) の出口側に油分離器(6) を設けても
液冷媒の上に冷凍機油が浮く状態になって冷凍機油だけ
を抜き出すことはできないが、本実施形態１では膨張機
(3) の出口側でＣＯ2 冷媒に対して密度の大きくなる冷
凍機油としてＰＡＧを採用したことにより、冷媒と冷凍
機油を分離することが可能となる。そして、このように
したことによって、蒸発器(5) に冷凍機油が流入するこ
とによる能力の低下も防止することが可能となる。That is, since the refrigerating machine oil is usually lighter than the refrigerant, even if the oil separator (6) is provided on the outlet side of the expander (3), the refrigerating machine oil floats on the liquid refrigerant and is frozen. Although it is not possible to extract only the machine oil, in the first embodiment, the expander
By adopting PAG as the refrigerating machine oil having a density higher than that of the CO 2 refrigerant at the outlet side of (3), it becomes possible to separate the refrigerant and the refrigerating machine oil. And by doing so, it becomes possible to prevent the deterioration of the capacity due to the flow of the refrigerating machine oil into the evaporator (5).
【００９５】また、上記実施形態では、フレーム(33)
が、ケーシング(11)内で圧縮機構部(20)と膨張機構部(3
0)とを断熱しているため、圧縮機構部(20)の熱が、膨張
機構部(30)の下流側にある油分離器(6) に伝達されにく
く、該フレーム(33)が圧縮機(2) のケーシング(11)と油
分離器(6) との間を断熱する断熱手段として作用してい
る。In the above embodiment, the frame (33)
Of the compression mechanism (20) and expansion mechanism (3) inside the casing (11).
The heat of the compression mechanism part (20) is difficult to be transferred to the oil separator (6) located downstream of the expansion mechanism part (30), and the frame (33) is It acts as a heat insulating means for insulating between the casing (11) of (2) and the oil separator (6).
【００９６】したがって、圧縮機構部(20)のケーシング
(11)は、ほぼ吐出温度に近い高温となるのに対して、膨
張機構部(30)や油分離器(6) は蒸発温度に近い低温にな
るが、上記断熱手段としてのフレーム(33)によって、高
温部から低温部への熱移動が生じるのを防止できる。し
たがって、冷凍装置の効率が低下するのを防止できる。Therefore, the casing of the compression mechanism section (20)
(11) has a high temperature close to the discharge temperature, whereas the expansion mechanism (30) and the oil separator (6) have a low temperature close to the evaporation temperature, but the frame (33) as the heat insulating means is used. This can prevent heat transfer from the high temperature part to the low temperature part. Therefore, it is possible to prevent the efficiency of the refrigeration system from decreasing.
【００９７】−実施形態１の変形例−
（変形例１）上記実施形態１では、冷媒としてＣＯ2 を
用いる一方で、冷凍機油にはＰＡＧを用いているが、冷
媒回路(C) の冷凍機油は、少なくとも−２０℃以上の温
度域で上記冷媒と二相に分離し、かつ、−２０℃以上の
温度域で密度が冷媒よりも大きくなる冷凍機油であれ
ば、ＰＡＧ以外のものを用いてもよい。-Modification of Embodiment 1- (Modification 1) In Embodiment 1 described above, CO 2 is used as the refrigerant, while PAG is used as the refrigerating machine oil, but the refrigerating machine oil in the refrigerant circuit (C) is used. Is a refrigerating machine oil that separates into two phases with the refrigerant in a temperature range of at least -20 ° C or higher and has a density higher than that of the refrigerant in a temperature range of -20 ° C or higher. Good.
【００９８】例えば、冷凍機油には、ポリビニルエーテ
ル（ＰＶＥ）、ポリオールエステル（高安定ポリオール
エステル（ＨＳ−ＰＯＥ））、またはポリカーボネート
（ＰＣ）などを用いてもよい。これらの冷凍機油は、図
５に示すように、−２０℃以上（ないしマイナス１０℃
以上）の温度域でＣＯ2 と二相に分離する特性を有して
いるため、蒸発温度を適宜設定しておくことにより、上
記実施形態１とほぼ同様の効果を奏することができる。For example, polyvinyl ether (PVE), polyol ester (highly stable polyol ester (HS-POE)), polycarbonate (PC) or the like may be used as the refrigerating machine oil. As shown in FIG. 5, these refrigerating machine oils have a temperature of -20 ° C or higher (or minus 10 ° C).
Since it has a characteristic of separating into two phases from CO 2 in the temperature range (above), by setting the evaporation temperature appropriately, it is possible to obtain substantially the same effect as in the above-described first embodiment.
【００９９】また、冷凍機油には、鉱油またはアルキル
ベンゼン（ＡＢ）を用いてもよい。これらの冷凍機油
は、全温度域でＣＯ2 冷媒に溶解しないため、同様に実
施形態１とほぼ同等の効果を奏することができる。Mineral oil or alkylbenzene (AB) may be used as the refrigerating machine oil. Since these refrigerating machine oils do not dissolve in the CO 2 refrigerant in the entire temperature range, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
【０１００】（変形例２）図６は、油分離器(6) の第１
の変形例を示している。この油分離器(6) は、容器(6a)
の周壁の内面に沿って上方へのびる液冷媒導出管(6c-l)
と、容器(6a)の上面に接続されたガス冷媒導出管(6c-g)
とを設け、両導出管(6c-l,6c-g) を容器(6a)の外で合流
させるようにしたものである。その他の部分は、図３に
示した油分離器(6) と同様に構成されている。(Modification 2) FIG. 6 shows the first part of the oil separator (6).
Shows a modified example of. This oil separator (6) is a container (6a)
Liquid refrigerant outlet pipe (6c-l) extending upward along the inner surface of the peripheral wall of
And a gas refrigerant outlet pipe (6c-g) connected to the upper surface of the container (6a)
Is provided, and both outlet pipes (6c-l, 6c-g) are joined outside the container (6a). The other parts are configured similarly to the oil separator (6) shown in FIG.
【０１０１】このように、液冷媒とガス冷媒とを別々に
流すようにすると、油リッチ液が不必要にガス冷媒に巻
き上げられてしまうことがないので、油の分離効率を上
げることができる。このため、油が蒸発器(5) に流れて
しまうのを確実に防止できるので、効率の低下をより確
実に抑えられる。As described above, when the liquid refrigerant and the gas refrigerant are made to flow separately, the oil-rich liquid is not unnecessarily wound up by the gas refrigerant, so that the oil separation efficiency can be improved. For this reason, it is possible to reliably prevent the oil from flowing into the evaporator (5), and thus it is possible to more reliably suppress a decrease in efficiency.
【０１０２】（変形例３）図７は、図３の油分離器(6)
において、冷媒導出管(6c)を容器(6a)の上面に接続した
ものである。その他の部分については、図３の例と同様
である。(Modification 3) FIG. 7 shows an oil separator (6) of FIG.
In, the refrigerant outlet pipe (6c) is connected to the upper surface of the container (6a). Other parts are the same as in the example of FIG.
【０１０３】この構成においては、膨張機(3) から気液
二相の冷媒が油分離器(6) に流入すると、油分離器(6)
内で旋回流が生じることにより冷凍機油と冷媒とが分離
され、冷凍機油の方が冷媒よりも重いので容器(6a)の下
に溜まり、油導出管(6d)から排出される。一方、液冷媒
はガス冷媒の旋回に伴い、該ガス冷媒に巻き込まれてガ
ス冷媒とともに冷媒導出管(6c)から流出する。したがっ
て、簡単な構成でありながら、油が蒸発器(5) に流れて
しまうのを防止でき、効率の低下を防止できる。In this structure, when the gas-liquid two-phase refrigerant flows from the expander (3) into the oil separator (6), the oil separator (6)
The refrigerating machine oil and the refrigerant are separated by the generation of the swirling flow inside, and since the refrigerating machine oil is heavier than the refrigerant, the refrigerating machine oil accumulates under the container (6a) and is discharged from the oil outlet pipe (6d). On the other hand, as the gas refrigerant swirls, the liquid refrigerant is caught in the gas refrigerant and flows out from the refrigerant outlet pipe (6c) together with the gas refrigerant. Therefore, the oil can be prevented from flowing into the evaporator (5) and the efficiency can be prevented from being lowered, even though the structure is simple.
【０１０４】（変形例４）図８は、油分離器(6) の第３
の変形例を示している。この油分離器(6) は、容器(6a)
の内部にバッフルプレート(6e)を設けて容器(6a)の上部
を二重構造にしたものである。また、導入管(6b)はバッ
フルプレート(6e)に接続され、容器(6a)を貫通してい
る。導入管(6b)は、バッフルプレート(6e)の接線方向に
沿って配置され、油分離器(6) は遠心分離式に構成され
ている。また、冷媒導出管(6c)は、容器(6a)の上面の中
央部に接続されている。油導出管(6d)は、図３の例と同
様に、容器(6a)の底面の中央部に接続されている。(Modification 4) FIG. 8 shows a third example of the oil separator (6).
Shows a modified example of. This oil separator (6) is a container (6a)
A baffle plate (6e) is provided inside the container and the upper part of the container (6a) has a double structure. The introduction pipe (6b) is connected to the baffle plate (6e) and penetrates the container (6a). The introduction pipe (6b) is arranged along the tangential direction of the baffle plate (6e), and the oil separator (6) is of a centrifugal separation type. The refrigerant outlet pipe (6c) is connected to the center of the upper surface of the container (6a). The oil outlet pipe (6d) is connected to the central portion of the bottom surface of the container (6a) as in the example of FIG.
【０１０５】この例の場合、油分離器(6) の内部に冷媒
が導入されると、容器(6a)の内壁の全周に冷媒導出管(6
c)を設けるのと同じ効果を得ることができる。つまり、
冷媒リッチ液は、ガス冷媒に巻き込まれて容器(6a)とバ
ッフルプレート(6e)との間の隙間の全体を通って流出
し、油リッチ液は油導出管(6d)から排出される。In the case of this example, when the refrigerant is introduced into the oil separator (6), the refrigerant outlet pipe (6
The same effect as providing c) can be obtained. That is,
The refrigerant rich liquid is caught in the gas refrigerant and flows out through the entire gap between the container (6a) and the baffle plate (6e), and the oil rich liquid is discharged from the oil outlet pipe (6d).
【０１０６】（変形例５）図９は、図８の油分離器(6)
において、バッフルプレート(6e)の上部にガス冷媒流通
孔(6e-h)を形成し、ガス冷媒がこの流通孔(6e-h)から流
出するようにしたものである。つまり、図８とほぼ同様
の構成において、ガス冷媒と液冷媒の通路を別に確保す
るようにしたものである。バッフルプレート(6e)に流通
孔(6e-h)を設けない場合は、容器(6a)とバッフルプレー
ト(6e)の隙間からガスとともに液冷媒を巻き込むときに
油リッチ液まで巻き込むおそれがあるのに対して、油の
分離効率を上げることができる。したがって、油が蒸発
器(5) に流れてしまうのを確実に防止できるので、効率
の低下をより確実に抑えられる。(Modification 5) FIG. 9 shows the oil separator (6) of FIG.
In the above, the gas refrigerant circulation hole (6e-h) is formed in the upper portion of the baffle plate (6e), and the gas refrigerant is allowed to flow out from this circulation hole (6e-h). That is, in the configuration similar to that of FIG. 8, the passages for the gas refrigerant and the liquid refrigerant are separately secured. If the baffle plate (6e) is not provided with the flow hole (6e-h), the oil-rich liquid may be involved when the liquid refrigerant is entrained together with the gas from the gap between the container (6a) and the baffle plate (6e). On the other hand, oil separation efficiency can be improved. Therefore, it is possible to reliably prevent the oil from flowing into the evaporator (5), so that it is possible to more reliably suppress the decrease in efficiency.
【０１０７】（変形例６）図１０は、冷媒導出管(6c)を
容器(6a)内で「Ｕ」字状に折り曲げた形状としてガス入
口を容器(6a)の上部に配置するとともに、冷媒導出管(6
c)の下部に液冷媒入口孔(6c-h)を形成してそこから液が
流入するようにしたものである。このようにすると、冷
媒導出管(6c)からガス冷媒が流出するときに、液冷媒が
上記入口孔(6c-h)から管内部に吸入され、ガス冷媒とと
もに蒸発器(5) へ流出する。この入口孔(6c-h)の孔径
は、冷媒の乾き度に合わせて、ガスと液がそれぞれ適量
流れるように設計するとよい。(Modification 6) FIG. 10 shows that the refrigerant outlet pipe (6c) is bent into a "U" shape inside the container (6a), and the gas inlet is arranged above the container (6a). Outlet pipe (6
A liquid refrigerant inlet hole (6c-h) is formed in the lower part of c) so that the liquid can flow in from there. With this configuration, when the gas refrigerant flows out from the refrigerant outlet pipe (6c), the liquid refrigerant is sucked into the pipe through the inlet hole (6c-h) and flows out together with the gas refrigerant into the evaporator (5). The diameter of the inlet hole (6c-h) may be designed so that an appropriate amount of gas and liquid flows according to the dryness of the refrigerant.
【０１０８】この場合でも、冷凍機油は圧縮機(2) の吸
入側に戻り、蒸発器(5) には流れないので、効率の低下
を防止できる。Even in this case, the refrigerating machine oil returns to the suction side of the compressor (2) and does not flow to the evaporator (5), so that the efficiency can be prevented from lowering.
【０１０９】[0109]
【発明の実施の形態２】本発明の実施形態２は、膨張機
(3) の出口側に、膜分離式の油分離器(6) を接続した例
である。この実施形態２では、分離膜(6f)によって冷凍
機油と冷媒を分離するため、使用する冷凍機油につい
て、ＣＯ2 冷媒に対する二相分離温度などは特定しな
い。Second Embodiment of the Invention The second embodiment of the present invention is an expander.
This is an example in which a membrane separation type oil separator (6) is connected to the outlet side of (3). In the second embodiment, since the refrigerating machine oil and the refrigerant are separated by the separation membrane (6f), the two-phase separation temperature for the CO 2 refrigerant is not specified for the refrigerating machine oil to be used.
【０１１０】図１１に示すように、油分離器(6) は、縦
長の容器(6a)の中央部に分離膜(6f)が設けられ、該分離
膜(6f)の両側に２つの空間(6g,6h) が区画されている。
そして、図の左側の空間(6g)には、上面に膨張機(3) か
らの導入管(6b)が設けられ、底面に油導出管(6d)が設け
られている。また、図の右側の空間(6h)には、上面に蒸
発器(5) への冷媒導出管(6c)が設けられている。As shown in FIG. 11, the oil separator (6) is provided with a separation membrane (6f) at the center of a vertically long container (6a), and has two spaces () on both sides of the separation membrane (6f). 6g, 6h) are divided.
Then, in the space (6g) on the left side of the drawing, an inlet pipe (6b) from the expander (3) is provided on the upper surface, and an oil outlet pipe (6d) is provided on the bottom surface. Further, in the space (6h) on the right side of the drawing, a refrigerant outlet pipe (6c) to the evaporator (5) is provided on the upper surface.
【０１１１】上記油分離器(6) の分離膜(6f)は、例え
ば、ポリ（１−トリメチルシリル）プロピン、ポリジメ
チルシロキサン、シリコン−ニトリルゴム、ポリブタジ
エン、天然ゴム、エチルセルロース、ポリ（４−メチル
ペンテン−１）、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチ
レン、フッ素樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、
ポリスルホン、ブチルゴム、酢酸セルロース、ポリ塩化
ビニール、ナイロン、ポリサルファー、ポロプロピレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ジメチルシリコンポ
リカーボネート、ジメチルシリコン等の材料を用いるこ
とができる。The separation membrane (6f) of the oil separator (6) is, for example, poly (1-trimethylsilyl) propyne, polydimethylsiloxane, silicon-nitrile rubber, polybutadiene, natural rubber, ethyl cellulose, poly (4-methylpentene). -1), polyphenylene oxide, polyethylene, fluororesin, polystyrene, polycarbonate,
Materials such as polysulfone, butyl rubber, cellulose acetate, polyvinyl chloride, nylon, polysulfur, polypropylene, polyethylene terephthalate, dimethylsilicone polycarbonate and dimethylsilicone can be used.
【０１１２】−運転動作−
この実施形態２においては、膨張機(3) において、冷媒
が冷凍機油に溶解していても、油分離器(6) の分離膜(6
f)を冷媒が通過する一方、冷凍機油は該分離膜(6f)を通
過しないので、冷媒と冷凍機油とが分離される。そし
て、油分離器(6)の内部には、油リッチ液と冷媒リッチ
液とが分離膜(6f)を隔てて存在し、油リッチ液が圧縮機
(2) の吸入側へ、冷媒リッチ液が蒸発器(5) へ供給され
る。-Operational Behavior- In the second embodiment, in the expander (3), even if the refrigerant is dissolved in the refrigerating machine oil, the separation membrane (6) of the oil separator (6) is
While the refrigerant passes through f), the refrigerating machine oil does not pass through the separation membrane (6f), so that the refrigerant and the refrigerating machine oil are separated. Then, in the oil separator (6), the oil-rich liquid and the refrigerant-rich liquid are present with the separation membrane (6f) separated, and the oil-rich liquid is compressed by the compressor.
The refrigerant rich liquid is supplied to the evaporator (5) to the suction side of (2).
【０１１３】−実施形態２の効果−
したがって、本実施形態２によれば、使用する冷凍機油
に拘わらず、油分離器(6) において冷媒と冷凍機油とを
分離できる。そして、油リッチ液を圧縮機(2)の吸入側
へ、冷媒リッチ液を蒸発器(5) へ供給することによっ
て、冷凍機油が蒸発器(5) に流れないので、冷凍能力の
低下を防止できる。-Effect of Second Embodiment- Therefore, according to the second embodiment, the refrigerant and the refrigerating machine oil can be separated in the oil separator (6) regardless of the refrigerating machine oil used. Then, by supplying the oil-rich liquid to the suction side of the compressor (2) and the refrigerant-rich liquid to the evaporator (5), refrigerating machine oil does not flow to the evaporator (5), thus preventing reduction in refrigeration capacity. it can.
【０１１４】[0114]
【発明の実施の形態３】本発明の実施形態３は、図１２
に示すように、油分離器(6) を流体機械(10)のケーシン
グ(11)内に設けて、該流体機械(10)と一体化したもので
ある。この流体機械(10)は、油分離器(6) を一体化した
以外は実施形態１と同じ構成である。以下、実施形態１
と異なる点のみを説明する。Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG.
As shown in, the oil separator (6) is provided in the casing (11) of the fluid machine (10) and is integrated with the fluid machine (10). The fluid machine (10) has the same configuration as that of the first embodiment except that the oil separator (6) is integrated. Hereinafter, the first embodiment
Only the points different from will be explained.
【０１１５】この流体機械(10)は、固定スクロール(31)
の上方に、円板状に形成された油分離器(6) が配置され
ている。油分離器(6) は、膨張機構部(30)のラップ(3b,
3d)の外周側において、冷媒の吐出口(3g)を介して作動
室(3e)と接続されている。そして、油分離器(6) の内部
において、冷媒と冷凍機油が分離されるように構成され
ている。This fluid machine (10) has a fixed scroll (31).
A disc-shaped oil separator (6) is arranged above the. The oil separator (6) is a wrap (3b, 3b) of the expansion mechanism (30).
On the outer peripheral side of 3d), it is connected to the working chamber (3e) via the refrigerant discharge port (3g). The refrigerant and the refrigerating machine oil are separated inside the oil separator (6).
【０１１６】油分離器(6) の上面には冷媒配管(43)が接
続され、油分離器(6) 及び冷媒配管(43)を介して上記膨
張機構部(30)の吐出口(3g)が蒸発器(5) と接続されてい
る。また、油分離器(6) の下面には油導出管(6d)が接続
され、この油導出管(6d)はケーシング(11)内におけるフ
レーム(33)の下方空間(12)に開口している。したがっ
て、油分離器(6) において冷媒から分離された冷凍機油
は、ケーシング(11)内を落下し、最下部の油溜まりに溜
まるようになっている。A refrigerant pipe (43) is connected to the upper surface of the oil separator (6), and the discharge port (3g) of the expansion mechanism section (30) is connected via the oil separator (6) and the refrigerant pipe (43). Is connected to the evaporator (5). An oil outlet pipe (6d) is connected to the lower surface of the oil separator (6), and the oil outlet pipe (6d) is opened in the space (12) below the frame (33) in the casing (11). There is. Therefore, the refrigerating machine oil separated from the refrigerant in the oil separator (6) falls in the casing (11) and accumulates in the lowest oil sump.
【０１１７】−運転動作−
この実施形態３においては、膨張機構部(30)から流出す
る冷媒は、油分離器(6) において冷凍機油が分離され、
冷媒配管(43)を介して蒸発器(5) へ流れる。従って、蒸
発器(5) には冷凍機油は流入しない。一方、冷媒から分
離された冷凍機油は、ケーシング(11)内におけるフレー
ム(33)の下方空間(12)に入り、圧縮機構部(20)の油溜ま
りに戻る。したがって、この冷凍機油により、圧縮機構
部(20)と膨張機構部(30)とが潤滑される。-Operational Behavior- In the third embodiment, the refrigerant flowing out from the expansion mechanism section (30) is separated into refrigerating machine oil in the oil separator (6),
It flows to the evaporator (5) through the refrigerant pipe (43). Therefore, refrigerating machine oil does not flow into the evaporator (5). On the other hand, the refrigerating machine oil separated from the refrigerant enters the space (12) below the frame (33) in the casing (11) and returns to the oil sump of the compression mechanism section (20). Therefore, the refrigerating machine oil lubricates the compression mechanism section (20) and the expansion mechanism section (30).
【０１１８】−実施形態３の効果−
このように、本実施形態３によれば、油分離器(6) を流
体機械(10)のケーシング(11)内に設けて該流体機械(10)
と一体化しているので、装置を全体としてコンパクトに
構成することができる。また、上記各実施形態と同様に
蒸発器(5) への冷凍機油の流入を防止できるので、空気
調和装置(1) の能力が低下するのも防止できる。-Effect of Third Embodiment- As described above, according to the third embodiment, the oil separator (6) is provided in the casing (11) of the fluid machine (10), and the fluid machine (10) is provided.
Since it is integrated with the device, the device can be made compact as a whole. Further, as in each of the above-described embodiments, it is possible to prevent the refrigerating machine oil from flowing into the evaporator (5), so that it is possible to prevent the capacity of the air conditioner (1) from decreasing.
【０１１９】[0119]
【発明の実施の形態４】本発明の実施形態４は、膨張機
(3) の潤滑に冷凍機油を用いずに、冷媒を利用して膨張
機(3) の摺動部を潤滑するようにしたものである。Fourth Embodiment of the Invention The fourth embodiment of the present invention is an expander.
Instead of using refrigerating machine oil for lubrication of (3), the sliding part of the expander (3) is lubricated by using a refrigerant.
【０１２０】図１３は、この実施形態４に係る空気調和
装置(1) の冷媒回路図である。この冷媒回路(C) は、圧
縮機(2) と、放熱器(4) と、膨張機構としての膨張機
(3) と、蒸発器(5) とを順に配管接続して構成された閉
回路である。この冷媒回路(C)には、冷媒としてＣＯ2
（二酸化炭素）が充填されている。FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner (1) according to the fourth embodiment. This refrigerant circuit (C) consists of a compressor (2), a radiator (4), and an expander as an expansion mechanism.
It is a closed circuit constructed by connecting (3) and the evaporator (5) in this order by piping. In the refrigerant circuit (C), CO 2 is used as a refrigerant.
It is filled with (carbon dioxide).
【０１２１】一方、この冷媒回路(C) には、実施形態１
とは異なり、油分離器(6) は設けられていない。On the other hand, in the refrigerant circuit (C), the first embodiment
Unlike, no oil separator (6) is provided.
【０１２２】圧縮機(2) と膨張機(3) は、実施形態１と
同様に、一つのケーシング(11)内に圧縮機構部(20)及び
膨張機構部(30)が設けられた一体の流体機械(10)に構成
されている。この流体機械(10)は、実施形態１のものと
は、潤滑部の構成のみが異なっている。つまり、この実
施形態３では、給油手段としての駆動軸(60)の給油孔(6
3)が該駆動軸(60)を貫通せず、駆動軸(60)の下端から可
動スクロール(32)の下方までの深さの孔として形成され
ている。Like the first embodiment, the compressor (2) and the expander (3) are integrated into one casing (11) in which the compression mechanism section (20) and the expansion mechanism section (30) are provided. It is configured in a fluid machine (10). This fluid machine (10) differs from that of the first embodiment only in the structure of the lubricating portion. That is, in the third embodiment, the oil supply hole (6) of the drive shaft (60) as the oil supply means is
3) does not penetrate the drive shaft (60) and is formed as a hole having a depth from the lower end of the drive shaft (60) to below the movable scroll (32).
【０１２３】これ以外の点については実施形態１と同様
であるため、具体的な説明は省略する。Since the other points are the same as those of the first embodiment, a detailed description will be omitted.
【０１２４】この冷凍装置では、膨張機(3) には冷凍機
油は流入せず、膨張機(3) の潤滑を冷媒のみで行う。In this refrigeration system, the refrigerating machine oil does not flow into the expander (3) and the expander (3) is lubricated only by the refrigerant.
【０１２５】つまり、膨張機(3) 内には液冷媒が存在す
るので、摺動部で摩擦が生じても、冷媒が蒸発すること
により冷却される。このため、圧縮機(2) のように摩耗
部が温度上昇することはない。したがって、膨張機(3)
に圧縮機(2) から油を送らなくても、適切な設計を行え
ば冷媒による潤滑が可能である。That is, since the liquid refrigerant exists in the expander (3), even if friction occurs in the sliding portion, the refrigerant is evaporated to be cooled. Therefore, the temperature of the worn part does not rise unlike the compressor (2). Therefore, the expander (3)
Even if oil is not sent from the compressor (2) to the compressor, lubrication with a refrigerant is possible if an appropriate design is made.
【０１２６】そして、このようにすることにより、冷凍
機油の影響で能力が低下することを防止でき、冷凍機油
が蒸発器(5) に流入する場合と比べて能力を向上させる
ことができる。By doing so, it is possible to prevent the capacity from being lowered due to the influence of the refrigerating machine oil, and it is possible to improve the capacity as compared with the case where the refrigerating machine oil flows into the evaporator (5).
【０１２７】また、膨張機(3) の摺動部には、摩耗を防
止するための表面処理（窒化処理、セラミックコーティ
ング等）を施すとよい。このような表面処理を施して耐
摩耗性を向上させることにより、摺動部の円滑な動作を
保証でき、信頼性をさらに高めることができる。Further, the sliding portion of the expander (3) is preferably subjected to surface treatment (nitriding treatment, ceramic coating, etc.) for preventing abrasion. By performing such a surface treatment to improve wear resistance, smooth operation of the sliding portion can be guaranteed and reliability can be further improved.
【０１２８】[0128]
【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記実施形態
について、以下のような構成としてもよい。Other Embodiments of the Invention The present invention may have the following configurations in the above embodiments.
【０１２９】例えば、上記実施形態１，２では、圧縮機
(2) と膨張機(3) とが一体になった流体機械(10)を用い
る場合について説明したが、これらの実施形態１，２で
は、圧縮機(2) と膨張機(3) は必ずしも一体にしなくて
もよい。For example, in the first and second embodiments, the compressor
Although the case of using the fluid machine (10) in which the (2) and the expander (3) are integrated has been described, in these Embodiments 1 and 2, the compressor (2) and the expander (3) are not always required. It does not have to be integrated.
【０１３０】また、実施形態１，２においては遠心分離
式の油分離器(6) を用いるものとしているが、他の方式
の油分離器(6) を用いてもよい。Although the centrifugal oil separator (6) is used in the first and second embodiments, an oil separator (6) of another type may be used.
【図１】本発明の実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路
図である。FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigerating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の冷凍装置に用いられている流体機械の断
面図である。2 is a cross-sectional view of a fluid machine used in the refrigerating apparatus of FIG.
【図３】図１の冷凍装置に用いられている油分離器の構
造図である。FIG. 3 is a structural diagram of an oil separator used in the refrigerating apparatus of FIG.
【図４】ＣＯ2 冷媒と冷凍機油の溶解特性を示す第１の
グラフである。FIG. 4 is a first graph showing dissolution characteristics of CO 2 refrigerant and refrigerating machine oil.
【図５】ＣＯ2 冷媒と冷凍機油の溶解特性を示す第２の
グラフである。FIG. 5 is a second graph showing dissolution characteristics of CO 2 refrigerant and refrigerating machine oil.
【図６】油分離器の第１の変形例を示す構造図である。FIG. 6 is a structural diagram showing a first modification of the oil separator.
【図７】油分離器の第２の変形例を示す構造図である。FIG. 7 is a structural diagram showing a second modified example of the oil separator.
【図８】油分離器の第３の変形例を示す構造図である。FIG. 8 is a structural diagram showing a third modified example of the oil separator.
【図９】油分離器の第４の変形例を示す構造図である。FIG. 9 is a structural diagram showing a fourth modified example of the oil separator.
【図１０】油分離器の第５の変形例を示す構造図であ
る。FIG. 10 is a structural diagram showing a fifth modified example of the oil separator.
【図１１】実施形態２に係る油分離器の構造図である。FIG. 11 is a structural diagram of an oil separator according to a second embodiment.
【図１２】実施形態３に係る流体機械の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a fluid machine according to a third embodiment.
【図１３】実施形態４に係る冷凍装置の冷媒回路図であ
る。FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram of the refrigerating apparatus according to the fourth embodiment.
【図１４】図１３の冷凍装置に用いられている流体機械
の断面図である。14 is a cross-sectional view of a fluid machine used in the refrigerating apparatus of FIG.
(1) 空気調和装置 (2) 圧縮機 (3) 膨張機 (4) 放熱器 (5) 蒸発器 (6) 油分離器 (6a) 容器 (6b) 導入管 (6c) 冷媒導出管 (6d) 油導出管 (6f) 分離膜 (10) 流体機械 (11) ケーシング (20) 圧縮機構部 (21) シリンダ (23) ピストン (30) 膨張機構部 (31) 固定スクロール (32) 可動スクロール (33) フレーム (50) モータ (60) 駆動軸 (63) 給油孔（給油手段） (64) 油ポンプ（給油手段） (C) 冷媒回路 (1) Air conditioner (2) Compressor (3) Expander (4) Radiator (5) Evaporator (6) Oil separator (6a) Container (6b) Introduction pipe (6c) Refrigerant outlet pipe (6d) Oil outlet pipe (6f) Separation membrane (10) Fluid machinery (11) Casing (20) Compression mechanism section (21) Cylinder (23) Piston (30) Expansion mechanism (31) Fixed scroll (32) Movable scroll (33) Frame (50) Motor (60) Drive shaft (63) Lubrication hole (lubrication means) (64) Oil pump (lubrication means) (C) Refrigerant circuit
フロントページの続き (72)発明者 鉾谷 克己 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 原 日出樹 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 森脇 道雄 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内Continued front page (72) Inventor Katsumi Hokoya 1304 Kanaoka-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industries Sakai Plant Kanaoka Factory (72) Inventor Hideki Hara 1304 Kanaoka-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industries Sakai Plant Kanaoka Factory (72) Inventor Michio Moriwaki 1304 Kanaoka-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industries Sakai Plant Kanaoka Factory
Claims (23)
び蒸発器(5) が順に接続された冷媒回路(C) を備え、該
冷媒回路(C) に二酸化炭素が冷媒として充填された冷凍
装置であって、 膨張機(3) の出口側と蒸発器(5) の入口側との間に油分
離器(6) が接続され、 冷媒回路(C) の冷凍機油は、少なくとも−２０℃以上の
温度域で上記冷媒と二相に分離し、かつ、その温度域で
密度が上記冷媒よりも大きくなる冷凍機油により構成さ
れていることを特徴とする冷凍装置。1. A refrigerant circuit (C) in which a compressor (2), a radiator (4), an expander (3) and an evaporator (5) are sequentially connected, and carbon dioxide is provided in the refrigerant circuit (C). Is a refrigeration system filled with refrigerant as an oil separator, and an oil separator (6) is connected between the outlet side of the expander (3) and the inlet side of the evaporator (5) to cool the refrigerant circuit (C). The refrigerating machine is characterized in that the machine oil is composed of refrigerating machine oil that is separated into two phases with the refrigerant in a temperature range of at least -20 ° C or higher and has a density higher than that of the refrigerant in the temperature range.
酸化炭素冷媒と二相に分離するものであることを特徴と
する請求項１記載の冷凍装置。2. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil separates into two phases with a carbon dioxide refrigerant in a temperature range of −50 ° C. or higher.
より構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷
凍装置。3. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil is composed of polyalkylene glycol.
成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装
置。4. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil is composed of polyvinyl ether.
とを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。5. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil is composed of mineral oil.
成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装
置。6. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil is composed of a polyol ester.
されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。7. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil is composed of polycarbonate.
されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。8. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil is composed of alkylbenzene.
(6) により構成されていることを特徴とする請求項１か
ら８のいずれか１記載の冷凍装置。9. The oil separator (6) is a centrifugal oil separator.
The refrigerating apparatus according to any one of claims 1 to 8, which is constituted by (6).
a)の周壁に対して接線方向に接続された導入管(6b)と、
該容器(6a)の上面に接続された冷媒導出管(6c)と、該容
器(6a)の底面に接続された油導出管(6d)とを備えている
ことを特徴とする請求項９記載の冷凍装置。10. The oil separator (6) is a vertical cylindrical container (6
an inlet pipe (6b) tangentially connected to the peripheral wall of a),
The refrigerant outlet pipe (6c) connected to the upper surface of the container (6a), and the oil outlet pipe (6d) connected to the bottom surface of the container (6a). Refrigeration equipment.
器(6a)の周壁の内面に沿って上下方向に配置され、該冷
媒導出管(6c)の下端部が、容器(6a)の高さ方向の中間部
に位置して液冷媒中に開口するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１０記載の冷凍装置。11. The oil separator (6) has a refrigerant outlet pipe (6c) arranged vertically along an inner surface of a peripheral wall of the container (6a), and a lower end portion of the refrigerant outlet pipe (6c) is a container. The refrigerating apparatus according to claim 10, wherein the refrigerating apparatus is arranged at an intermediate portion in the height direction of (6a) and opens into the liquid refrigerant.
容器(6a)の上面に接続されたガス冷媒導出管(6c-g)と、
容器(6a)の周壁の内面に沿って上下方向に配置されると
ともにその下端部が容器(6a)の高さ方向の中間部に位置
して液冷媒中に開口する液冷媒導出管(6c-l)とからな
り、ガス冷媒導出管(6c-g)と液冷媒導出管(6c-l)とが容
器(6a)の外で合流していることを特徴とする請求項１０
記載の冷凍装置。12. The oil separator (6) includes a refrigerant outlet pipe (6c),
A gas refrigerant outlet pipe (6c-g) connected to the upper surface of the container (6a),
A liquid refrigerant outlet pipe (6c-that is arranged vertically along the inner surface of the peripheral wall of the container (6a) and has its lower end located at the middle portion in the height direction of the container (6a) and opening into the liquid refrigerant. l), and the gas refrigerant outlet pipe (6c-g) and the liquid refrigerant outlet pipe (6c-l) are joined outside the container (6a).
The refrigeration system described.
器(6a)の上部を二重構造とするバッフルプレート(6e)を
備え、 容器(6a)の上面に冷媒導出管(6c)が接続されるととも
に、導入管(6b)が容器(6a)の周壁を貫通してバッフルプ
レート(6e)に接続されていることを特徴とする請求項１
０記載の冷凍装置。13. The oil separator (6) is provided with a baffle plate (6e) having a double structure in the upper part of the container (6a) in the container (6a), and the refrigerant discharge is provided on the upper surface of the container (6a). The pipe (6c) is connected, and the introduction pipe (6b) penetrates the peripheral wall of the container (6a) and is connected to the baffle plate (6e).
Refrigerator according to 0.
e)の上部に、ガス冷媒が流通するガス冷媒流通孔(6e-h)
を備えていることを特徴とする請求項１３記載の冷凍装
置。14. The oil separator (6) comprises a baffle plate (6).
Gas refrigerant circulation hole (6e-h) where the gas refrigerant flows in the upper part of e)
The refrigerating apparatus according to claim 13, further comprising:
器(6a)内でＵ字状に折り曲げた形状に形成されるととも
に、容器(6a)内における該冷媒導出管(6c)の上端部がガ
ス冷媒の入口に形成され、Ｕ字状の導出管の下部に液冷
媒の入口孔(6c-h)が形成されていることを特徴とする請
求項１０記載の冷凍装置。15. The oil separator (6) has a refrigerant outlet pipe (6c) formed in a U-shape bent inside the container (6a) and the refrigerant outlet pipe (6a) inside the container (6a). The refrigerating apparatus according to claim 10, wherein an upper end of 6c) is formed at an inlet of the gas refrigerant, and an inlet hole (6c-h) for the liquid refrigerant is formed at a lower portion of the U-shaped outlet pipe. .
及び蒸発器(5) が順に接続された冷媒回路(C) を備えた
冷凍装置であって、 膨張機(3) の出口側に油分離器(6) が接続され、油分離
器(6) が膜分離式の油分離器(6) により構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。16. A compressor (2), a radiator (4), an expander (3)
A refrigeration system having a refrigerant circuit (C) in which an evaporator (5) and an evaporator (5) are connected in sequence, and an oil separator (6) is connected to the outlet side of the expander (3) and an oil separator (6) is connected. The refrigerating apparatus is characterized by comprising a membrane separation type oil separator (6).
ーシング(11)内に設けられて一体化されていることを特
徴とする請求項１から１６のいずれか１記載の冷凍装
置。17. The compressor (2) and the expander (3) are provided in one casing (11) and are integrated with each other, according to any one of claims 1 to 16. Refrigeration equipment.
して圧縮機(2) の吸入側に接続されていることを特徴と
する請求項１から１６のいずれか１記載の冷凍装置。18. The oil separator (6) according to claim 1, wherein the oil separator (6) is connected to the suction side of the compressor (2) through an oil return passage (45c). Refrigeration equipment.
置されていることを特徴とする請求項１から１８のいず
れか１記載の冷凍装置。19. The refrigeration system according to claim 1, wherein the oil separator (6) is arranged in the vicinity of the expander (3).
れていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか
１記載の冷凍装置。20. Refrigeration system according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the oil separator (6) is arranged in the expander (3).
熱手段(33)が配置されていることを特徴とする請求項１
から２０のいずれか１記載の冷凍装置。21. A heat insulating means (33) is arranged between the oil separator (6) and the compressor (2).
21. The refrigerating apparatus according to any one of 1 to 20.
及び蒸発器(5) が順に接続された冷媒回路(C) を備えた
冷凍装置であって、 圧縮機(2) と膨張機(3) とが一体のケーシング(11)内に
設けられて一つの流体機械(10)が構成されるとともに、
該流体機械(10)には、圧縮機(2) 側へのみ冷凍機油を供
給する給油手段(63,64) が設けられていることを特徴と
する冷凍装置。22. Compressor (2), radiator (4), expander (3)
A refrigeration system comprising a refrigerant circuit (C) in which an evaporator (5) and an evaporator (5) are connected in sequence, and a compressor (2) and an expander (3) are provided in an integral casing (11). The two fluid machines (10) are configured,
A refrigeration system characterized in that the fluid machine (10) is provided with oil supply means (63, 64) for supplying refrigeration oil only to the compressor (2) side.
及び蒸発器(5) が順に接続された冷媒回路(C) を備えた
冷凍装置であって、 膨張機(3) の摺動部に、耐摩耗性を向上させるための表
面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。23. Compressor (2), radiator (4), expander (3)
And a refrigerant circuit (C) in which the evaporator (5) is connected in sequence, and the sliding part of the expander (3) has been subjected to surface treatment to improve wear resistance. Refrigerating device characterized in that
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