JP2013044469A - Refrigerating air conditioning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒として地球環境保護を図るため可燃性冷媒を用いた、家庭用冷凍空調装置、あるいは車載用冷凍空調装置をより安全に用いる技術に関する。 The present invention relates to a technology for more safely using a home refrigeration air conditioner or an in-vehicle refrigeration air conditioner using a flammable refrigerant to protect the global environment as a refrigerant.
近年、地球環境保護に対する要求はますます強まっており、冷凍サイクル装置などにおいても、オゾン破壊係数、温暖化係数の低い冷媒ガスであり、特に自然に存在する冷媒の採用が地球環境保護の観点から求められている。したがって、より安全にそれらの冷媒を使いこなす技術開発も求められている。同時に、高効率化の観点、資源のリサイクルによる有効利用も、強く要望される課題である。 In recent years, the demand for protection of the global environment has been increasing, and even in refrigeration cycle equipment, etc., it is a refrigerant gas with a low ozone depletion coefficient and a global warming coefficient. In particular, the use of naturally occurring refrigerants from the viewpoint of protecting the global environment It has been demanded. Therefore, there is a demand for technical development that makes full use of these refrigerants more safely. At the same time, high efficiency and effective utilization through resource recycling are also strongly demanded issues.
以下、従来の冷暖房装置について、図面を参照しながら説明する。第３図は、上述の課題を有する冷暖房装置の冷媒サイクルを示すものである（例えば、特許文献１参照）。 Hereinafter, a conventional air conditioner will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a refrigerant cycle of an air conditioner having the above-described problems (for example, see Patent Document 1).
第３図において、圧縮機１１、四方弁１２、熱源側熱交換器１３、冷房用減圧装置１４、暖房用減圧装置１５を備え、逆止弁１６は、暖房時冷房用減圧装置１４を閉成する、逆止弁１７は、冷房時、暖房用減圧装置１５を開閉する。 In FIG. 3, a compressor 11, a four-way valve 12, a heat source side heat exchanger 13, a cooling decompression device 14, and a heating decompression device 15 are provided, and a check valve 16 closes the heating cooling decompression device 14. The check valve 17 opens and closes the heating decompressor 15 during cooling.
第１補助熱交換器１８は、これらを環状に連接し、熱源側冷媒サイクルを形成している。第２補助熱交換器１９は、第１補助熱交換器１８と熱交換するように一体に形成されている。冷媒量調整タンク２０は、冷房時と暖房時の冷媒量を調整している。 The first auxiliary heat exchanger 18 is connected in an annular shape to form a heat source side refrigerant cycle. The second auxiliary heat exchanger 19 is integrally formed so as to exchange heat with the first auxiliary heat exchanger 18. The refrigerant amount adjustment tank 20 adjusts the refrigerant amount during cooling and heating.
ポンプ等の冷媒搬送装置２１は、冷房時と暖房時で冷媒の流出方向が反対となる可逆特性をもっている。さらに、利用側熱源熱交換器２２は、熱源側ユニットｄに収納されている。利用側熱交換器２３は、利用側ユニットｅに収納され、接続配管ｆ、ｆ’で熱源側ユニットｄと接続されている。前記第２補助熱交換器１９と冷媒量調整タンク２０、冷媒搬送装置２１、利用側熱源熱交換器２２、利用側熱交換器２３および接続配管ｆを環状に連接し、利用側熱搬送サイクルを形成している。 The refrigerant transfer device 21 such as a pump has a reversible characteristic in which the refrigerant outflow direction is opposite during cooling and heating. Furthermore, the use side heat source heat exchanger 22 is accommodated in the heat source side unit d. The use side heat exchanger 23 is accommodated in the use side unit e and connected to the heat source side unit d by connection pipes f and f ′. The second auxiliary heat exchanger 19 and the refrigerant quantity adjusting tank 20, the refrigerant transfer device 21, the use side heat source heat exchanger 22, the use side heat exchanger 23 and the connection pipe f are connected in an annular shape, and the use side heat transfer cycle is performed. Forming.
以上のように構成された冷暖房装置について、その動作を説明する。 The operation of the air conditioning apparatus configured as described above will be described.
冷房運転時は、図中実線の冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機１１からの高温高圧冷媒が、四方弁１２を通り、熱源側熱交換器１３で放熱して凝縮液化し、逆止弁１６を通って冷房用膨脹弁１４で減圧される。その後、第１補助熱交換器１８で蒸発して四方弁１２を通り、圧縮機１１へ循環する。この時、利用側熱搬送サイクルの第２補助熱交換器１９と前記第１補助熱交換器１８が熱交換し、利用側熱搬送サイクル内のガス冷媒が冷却されて液化する。そして、冷媒量調整タンク２０を通って冷媒搬送装置２１に送られ、この冷媒搬送装置２１によって接続配管ｆを通り、利用側熱交換器２３へ送られ、冷房して吸熱蒸発し、ガス化して接続配管ｆ′を通り、利用側熱源熱交換器２２へ送られ、第２補助熱交換器１９に循環することになる。 During the cooling operation, the refrigerant cycle is shown by a solid line in the figure. In the heat source side refrigerant cycle, the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor 11 passes through the four-way valve 12 and releases heat in the heat source side heat exchanger 13 to be condensed and liquefied. The pressure is reduced by the cooling expansion valve 14 through the stop valve 16. Thereafter, it evaporates in the first auxiliary heat exchanger 18, passes through the four-way valve 12, and circulates to the compressor 11. At this time, the second auxiliary heat exchanger 19 and the first auxiliary heat exchanger 18 in the use side heat transfer cycle exchange heat, and the gas refrigerant in the use side heat transfer cycle is cooled and liquefied. Then, the refrigerant is sent to the refrigerant transfer device 21 through the refrigerant amount adjustment tank 20, and is sent to the use side heat exchanger 23 through the connection pipe f by the refrigerant transfer device 21, and is cooled and absorbs heat, evaporates, and is gasified. It passes through the connecting pipe f ′, is sent to the use side heat source heat exchanger 22, and is circulated to the second auxiliary heat exchanger 19.
一方、暖房運転時においては、図中破線の冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機１１からの高温高圧冷媒が、四方弁１２から第１補助熱交換器１８に送られ、放熱して凝縮液化し、逆止弁１７から暖房用減圧装置１５で減圧される。その後、熱源側熱交換器１３で吸熱蒸発し、四方弁１２を通って圧縮機１１へ循環する。この時、利用側熱搬送サイクルの第２補助熱交換器１９と前記第１補助熱交換器１８が熱交換し、利用側熱搬送サイクル内の液冷媒が加熱されてガス化する。そして、利用側熱源熱交換器２２か
ら接続管ｆ′を通って利用側熱交換器２３へ送られ、暖房して放熱液化し、接続配管ｆを通って冷媒搬送装置２１へ送られ、冷媒量調整タンク２０から第２補助熱交換器１９へ循環する。
On the other hand, during the heating operation, the refrigerant cycle is shown by a broken line in the figure, and in the heat source side refrigerant cycle, the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor 11 is sent from the four-way valve 12 to the first auxiliary heat exchanger 18 to dissipate heat. The liquid is condensed and liquefied by the heating pressure reducing device 15 from the check valve 17. Thereafter, the heat is evaporated by the heat source side heat exchanger 13 and is circulated to the compressor 11 through the four-way valve 12. At this time, the second auxiliary heat exchanger 19 and the first auxiliary heat exchanger 18 in the use side heat transfer cycle exchange heat, and the liquid refrigerant in the use side heat transfer cycle is heated and gasified. Then, it is sent from the use-side heat source heat exchanger 22 to the use-side heat exchanger 23 through the connection pipe f ′, heated and liquefied, and sent to the refrigerant transport device 21 through the connection pipe f. It circulates from the adjustment tank 20 to the second auxiliary heat exchanger 19.
以上のように、従来の構成は、熱源側冷媒サイクルと利用側熱搬送サイクルを分離しているので、中間期や冬期の冷房運転においては、熱源側冷媒サイクルを停止し、利用側熱搬送サイクルのみを運転する。つまり、冷媒搬送装置２１、利用側熱交換器２３、利用側熱源熱交換器２２を運転し、利用側熱交換器２３で吸熱冷房し、利用側熱源熱交換器２２で放熱冷却する冷房運転を行なうものである。 As described above, the conventional configuration separates the heat source side refrigerant cycle and the use side heat transfer cycle. Therefore, in the cooling operation in the intermediate period or winter season, the heat source side refrigerant cycle is stopped and the use side heat transfer cycle is stopped. Only drive. That is, a cooling operation is performed in which the refrigerant transfer device 21, the use side heat exchanger 23, and the use side heat source heat exchanger 22 are operated, endothermic cooling is performed by the use side heat exchanger 23, and heat radiation cooling is performed by the use side heat source heat exchanger 22. To do.
したがって、中間期や冬期の冷房運転においては、圧縮機を運転する必要がないので、液圧縮による圧縮機の損傷の心配がなく、また蒸発圧力の極端な低下がないので、利用側熱交換器の着霜による運転停止の心配がない。さらに圧縮機を運転しないので、電力消費量も非常に少なく経済的である。 Therefore, since there is no need to operate the compressor during the cooling operation in the intermediate period or winter season, there is no worry about damage to the compressor due to liquid compression, and there is no extreme drop in evaporation pressure. There is no worry of shutdown due to frost. Furthermore, since the compressor is not operated, the power consumption is very small and economical.
また、冷凍空調装置の一つとして、車両用のエアーコンディショナーに可燃性冷媒を用いることと、可燃性冷媒を用いるために、車両衝突時の遮断安全装置を用いた構成が提案されている。 In addition, as one of the refrigeration and air-conditioning apparatuses, a configuration in which a flammable refrigerant is used for an air conditioner for a vehicle and a shutoff safety device at the time of a vehicle collision has been proposed in order to use the flammable refrigerant.
これらの提案は、可燃性冷媒を用いた際、車両の衝突が発生した場合の可燃冷媒の漏れを遮断装置により回避するものであり、同様に、安全装置により車内への漏れの対応も提案されており、遮断装置による冷媒の漏れの場合の対応が各種提案されている（例えば、特許文献２参照）。 These proposals are intended to avoid leakage of the flammable refrigerant when a vehicle collision occurs when the flammable refrigerant is used by the shut-off device. Various countermeasures have been proposed in the case of refrigerant leakage by the shut-off device (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記従来の構成では、圧縮機１１および熱源側熱交換器には、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ１３４ａなどの冷媒がＲ２２などのフロロクロロカーボンに替って使われ出しているが、いずれも温暖化係数はいまだ高く、自然界には存在しない冷媒である。また、ヒートポンプにおいては、ＣＯ２が使われているが、自然冷媒ではあるが、ＣＯ２自体が温暖化を加速する物質である。 However, in the conventional configuration, refrigerants such as R410A, R407C, and R134a are used in the compressor 11 and the heat source side heat exchanger in place of fluorochlorocarbons such as R22. The coefficient is still high and is a refrigerant that does not exist in nature. In heat pumps, CO2 is used, but although it is a natural refrigerant, CO2 itself is a substance that accelerates global warming.
さらに、圧縮機１１は、家庭用のエアーコンディショナーなどの冷凍空調装置、また、車載用のエアーコンディショナーなどの冷凍空調装置においては、熱源側冷媒サイクルと利用側熱搬送サイクルに分離されておらず、一つの冷媒サイクルで、冷媒を直接利用側に搬送し、利用側で蒸発潜熱、凝縮熱や顕熱による熱交換にて利用側空気等との熱交換を行う方式がとられている。 Further, the compressor 11 is not separated into a heat source side refrigerant cycle and a use side heat transfer cycle in a refrigeration air conditioner such as a home air conditioner, or a refrigeration air conditioner such as an in-vehicle air conditioner, In one refrigerant cycle, the refrigerant is directly conveyed to the use side, and heat exchange with the use side air or the like is performed on the use side by heat exchange using latent heat of vaporization, condensation heat or sensible heat.
また、背景技術に示したような熱源側冷媒サイクルと利用側搬送サイクルに分離する方法はすでに提案されているが、この場合も、熱源側に可燃性冷媒を用いた場合の安全性をより高めた構成の具体的な施策、構成は提案されておらず、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０ａに代表されるＨＣ冷媒、その他の可燃性冷媒を利用するにあたっては、その安全性をより高めて利用するための具体的な施策が必要であるといった課題を有していた。 In addition, a method of separating the heat source side refrigerant cycle and the use side conveyance cycle as shown in the background art has already been proposed, but in this case as well, the safety when using a flammable refrigerant on the heat source side is further improved. No specific measures or configurations have been proposed, and when using HC refrigerants typified by R600a and R290a, and other flammable refrigerants, there are specific measures to use with higher safety. Have had the problem of requiring various measures.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安全性をより高くすることを可能とし、
地球環境に優しく、かつ安全性の高い冷凍サイクルを実現し、資源、安全性、省エネルギー化、信頼性などの地球環境を守る基本技術を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-described conventional problems, and enables higher safety.
The objective is to provide a basic technology that protects the global environment such as resources, safety, energy saving, and reliability by realizing a refrigeration cycle that is friendly to the global environment and highly safe.
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍空調装置は、熱源側冷媒を循環させる熱源側冷媒サイクルと顕熱を利用する利用側搬送媒体を循環させる利用側搬送媒体サイクルの間に設けられ、熱交換することによって前記熱源側冷媒サイクルで得た温熱もしくは冷熱を、前記利用側搬送媒体サイクルで加熱、もしくは冷却に利用する補助熱交換器と、前記補助熱交換器で加熱、もしくは冷却され媒体搬送装置で搬送される前記利用側搬送媒体にて冷房、または暖房、または給湯、または加熱乾燥を行う利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器が、冷房もしくは暖房等の運転中に、前記熱源側冷媒サイクルをＨＣ冷媒、アンモニア冷媒および他の可燃性冷媒を用いるサイクルとし、前記熱源側冷媒サイクルに用いる圧縮機を、密閉容器内部が低圧の密閉型圧縮機とし、前記熱源側冷媒サイクルを、閉サイクルとしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the refrigeration and air-conditioning apparatus of the present invention is provided between a heat source side refrigerant cycle that circulates a heat source side refrigerant and a utilization side conveyance medium cycle that circulates a utilization side conveyance medium that utilizes sensible heat. The heat or cold obtained in the heat source side refrigerant cycle by heat exchange is heated or cooled by the auxiliary heat exchanger and the auxiliary heat exchanger used for heating or cooling in the use side transport medium cycle. The use-side heat exchanger that performs cooling, heating, hot water supply, or heat drying on the use-side transfer medium that is transported by the medium transport device and the use-side heat exchanger are in operation such as cooling or heating The heat source side refrigerant cycle is a cycle using HC refrigerant, ammonia refrigerant and other flammable refrigerant, and the compressor used for the heat source side refrigerant cycle A low pressure hermetic compressor, the heat source side refrigerant cycle, in which a closed cycle.
かかる構成とすることにより、圧縮機は、容器内部密閉型であるので、圧縮機の運転が始まると、密閉容器の内部は低圧となり、密閉容器内部に存在する熱源側冷媒の冷媒量は少なく、閉サイクルを形成する熱源側冷媒の全体量を大幅に低減することができる。その結果、熱源側冷媒に可燃性冷媒を用いても全体量が少ないので、より安全に適用することができる。また、密閉容器内部が低圧であるので、密閉容器への接続配管部分で万一漏れが発生しても、リーク速度は遅く、より安全に冷凍空調装置に適用できる。さらに、利用側搬送媒体は、可燃性ではなく、しかも熱源側との可燃性冷媒との連結がないので、利用側搬送媒体に可燃性冷媒が回り込むことは皆無である。したがって、利用側に可燃性冷媒が漏れることは皆無であり、利用側の可燃の有無に関わる安全面は確実に確保されることとなる。 By adopting such a configuration, since the compressor is a container-inner sealed type, when the operation of the compressor starts, the inside of the sealed container becomes a low pressure, and the refrigerant amount of the heat source side refrigerant existing inside the sealed container is small, The total amount of the heat-source-side refrigerant that forms the closed cycle can be greatly reduced. As a result, even if a combustible refrigerant is used as the heat source side refrigerant, the total amount is small, so that it can be applied more safely. In addition, since the inside of the sealed container is at a low pressure, even if a leak occurs in the connecting pipe portion to the sealed container, the leak rate is slow and can be applied to the refrigeration air conditioner more safely. Furthermore, since the use-side transport medium is not combustible and is not connected to the combustible refrigerant on the heat source side, the combustible refrigerant does not flow around the use-side transport medium. Therefore, the combustible refrigerant never leaks to the use side, and the safety aspect related to the presence or absence of combustibility on the use side is surely ensured.
本発明は、熱源側冷媒サイクルに用いる圧縮機に、密閉容器の内部が低圧となる密閉型圧縮機を採用し、また、熱源側冷媒サイクルを、閉サイクルとするもので、熱源側冷媒サイクルに存在する冷媒量を大幅に削減することが可能となる。したがって、ＨＣに代表される可燃性自然冷媒の適用がより安全に行えることとなり、地球環境に優しい冷凍空調装置を実現することができる。また、冷凍空調装置のより安全な適用と省エネルギー化の両立が可能となる。 The present invention employs a hermetic compressor in which the inside of the hermetic container has a low pressure as a compressor used in the heat source side refrigerant cycle, and the heat source side refrigerant cycle is a closed cycle. It is possible to greatly reduce the amount of refrigerant present. Therefore, the application of the combustible natural refrigerant represented by HC can be performed more safely, and a refrigeration air conditioner that is friendly to the global environment can be realized. In addition, it is possible to achieve both safer application of the refrigeration air conditioner and energy saving.
請求項１に記載の発明は、熱源側冷媒を循環させる熱源側冷媒サイクルと顕熱を利用する利用側搬送媒体を循環させる利用側搬送媒体サイクルの間に設けられ、熱交換することによって前記熱源側冷媒サイクルで得た温熱もしくは冷熱を、前記利用側搬送媒体サイクルで加熱もしくは冷却に利用する補助熱交換器と、前記補助熱交換器で加熱もしくは冷却され、媒体搬送装置で搬送される前記利用側搬送媒体にて冷房、または暖房、または給湯、または加熱乾燥を行う利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器が冷房もしくは暖房等の運転中に、前記熱源側冷媒サイクルに用いる冷媒を、ＨＣ冷媒、アンモニア冷媒および他の可燃性冷媒とし、前記熱源側冷媒サイクルに用いる圧縮機を、内部が低圧となる密閉容器内に圧縮要素を配置した低圧型密閉圧縮機とし、前記熱源側冷媒サイクルを、閉サイクルとするものである。 The invention according to claim 1 is provided between a heat source side refrigerant cycle in which the heat source side refrigerant is circulated and a utilization side conveyance medium cycle in which the utilization side conveyance medium utilizing sensible heat is circulated, and the heat source by exchanging heat. The heat or cold obtained in the side refrigerant cycle is used for heating or cooling in the use-side transport medium cycle, and the use is heated or cooled in the auxiliary heat exchanger and transported in the medium transport device A use-side heat exchanger that performs cooling, heating, hot water supply, or heat drying with a side carrier medium, and a refrigerant that is used for the heat source-side refrigerant cycle while the use-side heat exchanger is in operation such as cooling or heating. HC refrigerant, ammonia refrigerant, and other flammable refrigerants, the compressor used in the heat source side refrigerant cycle is a low pressure in which a compression element is arranged in a sealed container having a low pressure inside A hermetic compressor, the heat source side refrigerant cycle, in which the closed cycle.
かかる構成とすることにより、圧縮機が容器内部密閉型であるので、圧縮機の運転が始まると、密閉容器の内部は低圧となり、密閉容器内部に存在する熱源側冷媒の冷媒量が少なくなる。その結果、閉サイクルを形成する熱源側冷媒の全体量を大幅に低減することができ、熱源側冷媒に可燃性冷媒を用いても全体量が少ないので、より安全に適用することができる。また、密閉容器内部が低圧であるので、密閉容器への接続配管部分で万一漏れが発生しても、漏れ（リーク）速度は遅く、より安全に冷凍空調装置に適用することができる。また、利用側搬送媒体は、可燃性では無く、さらに熱源側の可燃性冷媒との連結がないため、利用側搬送媒体に可燃性冷媒が回り込むことは皆無であり、利用側に可燃性冷媒が漏れることは皆無となる。したがって、利用側の可燃の有無に関わる安全面を確保することができる。 With this configuration, since the compressor is a container-inner sealed type, when the operation of the compressor starts, the inside of the sealed container becomes a low pressure, and the amount of refrigerant of the heat source side refrigerant existing inside the sealed container decreases. As a result, the total amount of the heat source side refrigerant forming the closed cycle can be greatly reduced, and even if a flammable refrigerant is used as the heat source side refrigerant, the total amount is small, so that it can be applied more safely. In addition, since the inside of the sealed container is at a low pressure, even if a leak occurs in the connecting pipe portion to the sealed container, the leak (leak) speed is slow and can be applied to the refrigeration air conditioner more safely. In addition, since the use-side transport medium is not flammable and is not connected to the flammable refrigerant on the heat source side, there is no possibility that the flammable refrigerant wraps around the use-side transport medium, and there is no flammable refrigerant on the use side. There will be no leakage. Therefore, it is possible to ensure safety related to the presence or absence of combustibility on the use side.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルを、前記低圧型密閉圧縮機と、該低圧型密閉圧縮機を通風する通風流路または通風流路、および通風装置を備える構成としたものである。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the heat source side refrigerant cycle is divided into the low pressure type hermetic compressor and a ventilation channel or a ventilation channel that ventilates the low pressure type hermetic compressor, And it is set as the structure provided with a ventilation apparatus.
かかる構成とすることにより、前記低圧型密閉圧縮機から万が一冷媒が漏れた場合においても、漏れ流速は遅く、さらに、通風流路、または、通風装置への通風、強制通風のいずれかにより、可燃性冷媒を拡散させることができる。したがって、可燃性冷媒は、可燃領域に到達することはなく、漏れの発生が起こった場合においても、安全が確保される。また、このことは、密閉容器内部が低圧型の圧縮機であることが重要な構成要件であり、運転時、高圧冷媒が多量に滞留することが無いためである。 By adopting such a configuration, even if the refrigerant leaks from the low-pressure type hermetic compressor, the leakage flow rate is slow, and further, combustible by either the ventilation channel or the ventilation or forced ventilation of the ventilation device. The characteristic refrigerant can be diffused. Therefore, the flammable refrigerant does not reach the flammable region, and safety is ensured even when leakage occurs. In addition, this is an important constituent requirement that the inside of the sealed container is a low-pressure compressor, and a large amount of high-pressure refrigerant does not stay during operation.
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記低圧型密閉圧縮機を、前記密閉容器の底部に潤滑油を貯留し、前記潤滑油の量を３００立方センチメートル以下としたものである。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the low pressure type hermetic compressor stores lubricating oil at the bottom of the hermetic container, and the amount of the lubricating oil is 300 cubic centimeters or less. It is a thing.
かかる構成とすることにより、運転時において潤滑油に溶解する可燃性冷媒量を少なくすることができる。運転時の冷媒溶解量は、最大およそ数％であり、可燃性冷媒の最大溶解量は、およそ２０グラム以下であり、密閉容器内への最大滞留量もほぼ同等の２０グラム程度となる。したがって、内部が高圧容器の圧縮機と比較すると、圧倒的に冷媒存在量を減少することが可能となり、２０グラムは、冷媒総量を１５０グラムに規制すると、利用できる冷媒量は、１３０グラム存在し、冷媒総量を規制することと、大きな能力範囲を確保する場合でも、十分な冷媒量を確保できることを両立することができる。 By setting it as this structure, the quantity of the combustible refrigerant | coolant melt | dissolved in lubricating oil at the time of a driving | operation can be decreased. The refrigerant dissolution amount during operation is about several percent at the maximum, the maximum dissolution amount of the combustible refrigerant is about 20 grams or less, and the maximum residence amount in the sealed container is about 20 grams, which is almost equivalent. Therefore, compared to a compressor with a high-pressure vessel inside, the refrigerant abundance can be reduced overwhelmingly. When the total amount of refrigerant is regulated to 150 grams, there is 130 grams of refrigerant available. Thus, it is possible to achieve both the regulation of the total amount of refrigerant and the securing of a sufficient amount of refrigerant even when a large capacity range is secured.
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記低圧型密閉圧縮機を、前記密閉容器の内部に、前記圧縮要素を駆動する電動要素と、給油機構と、吐出管と、底部に潤滑油を備える構成とし、さらに、圧縮された冷媒と共に吐出される前記潤滑油の量を、１時間当り、３０立方センチメートル以下としたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the low pressure type hermetic compressor includes an electric element that drives the compression element, an oil supply mechanism, and a discharge inside the hermetic container. The pipe is provided with lubricating oil at the bottom, and the amount of the lubricating oil discharged together with the compressed refrigerant is 30 cubic centimeters or less per hour.
かかる構成とすることにより、冷媒と共に吐出される潤滑油が抑制されているため、密閉容器の内部の潤滑油の量の変動が小さくて済む。このことは、密閉容器内に貯留する潤滑油の量が少なくても、低圧型密閉圧縮機の内部の摺動部等に十分な潤滑油を供給できることを意味し、より少ない潤滑油の量での運転を可能とすることとなる。その結果、潤滑油の量を抑制できれば、潤滑油に溶解する冷媒の量も抑制することが可能となり、より冷媒総量を少なくし、あるいは、限られた冷媒総量の中で、熱量の発生に寄与する冷媒量を確保することが可能となる。 By adopting such a configuration, since the lubricating oil discharged together with the refrigerant is suppressed, the variation in the amount of lubricating oil inside the sealed container can be small. This means that even if the amount of lubricating oil stored in the sealed container is small, sufficient lubricating oil can be supplied to the sliding portion inside the low pressure type hermetic compressor. It will be possible to operate. As a result, if the amount of lubricating oil can be reduced, the amount of refrigerant dissolved in the lubricating oil can also be reduced, reducing the total amount of refrigerant or contributing to the generation of heat within the limited amount of refrigerant. It is possible to secure the amount of refrigerant to be performed.
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項４に記載の発明において、前記低圧型密閉圧縮機を、往復動型圧縮機とするものである。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1 or 4, wherein the low-pressure hermetic compressor is a reciprocating compressor.
かかる構成とすることにより、低圧型の圧縮機に往復動型圧縮機を用いれば、シリンダ内をピストンが往復動する構成であり、他の圧縮機構に比べて、ピストンとシリンダ内のクリアランスを小さくすることが可能となる。このことは、他の圧縮機が、例えば、回転式のロータリーやスクロールのように、シリンダ周りの漏れ量を抑制するために、また、スクロールの場合は、スクロールの２枚に螺旋羽根に圧力をかけるために、内部を高圧にし、その圧力の一部を用いる構成とすることが一般的であり、内部が高圧となることに対して、往復動圧縮機は、内部が低圧な構造において、ピストンとシリンダ間の高いシール性を確保することで、高い体積効率すなわち能力を確保することが可能となる。したがって、密閉容器内部に冷媒の存在量を少なくすることが可能となる。 With this configuration, if a reciprocating compressor is used as the low-pressure compressor, the piston reciprocates in the cylinder, and the clearance between the piston and the cylinder is smaller than in other compression mechanisms. It becomes possible to do. This is because other compressors suppress the amount of leakage around the cylinder, such as a rotary rotary or scroll, and in the case of scroll, the pressure is applied to the spiral blades on the two scrolls. In order to apply the pressure, the internal pressure is generally increased and a part of the pressure is used. In contrast to the internal high pressure, the reciprocating compressor has a structure in which the internal pressure is low. By ensuring high sealing performance between the cylinder and the cylinder, it is possible to ensure high volumetric efficiency, that is, capacity. Therefore, it is possible to reduce the amount of refrigerant in the sealed container.
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記密閉容器内部に貯留される前記潤滑油を、冷媒との相溶性がきわめて低い潤滑油とするものである。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 3, wherein the lubricating oil stored in the sealed container is a lubricating oil having extremely low compatibility with the refrigerant.
かかる構成とすることにより、冷媒が潤滑油に溶解する量をさらに減少することが可能となる。したがって、請求項３に記載の効果を最大化することが可能となる。 With this configuration, it is possible to further reduce the amount of refrigerant dissolved in the lubricating oil. Therefore, the effect described in claim 3 can be maximized.
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルを、複数個の前記低圧型密閉圧縮機を備える構成としたものである。 The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat source side refrigerant cycle includes a plurality of the low-pressure hermetic compressors.
かかる構成とすることにより、熱源側の低圧型密閉圧縮機を複数個備えることで、必要となる冷凍能力を変化させることができる。しかも、複数の低圧型密閉圧縮機の冷媒サイクルそれぞれで独立しているので、それぞれのサイクルの冷媒量を少なくしても、複数サイクルの運転数により、熱源側の能力を大きくすることが可能となる。したがって、単位閉サイクルあたりの可燃性冷媒の冷媒総量を少なくすることが可能となる。 With such a configuration, the required refrigeration capacity can be changed by providing a plurality of low-pressure hermetic compressors on the heat source side. Moreover, since the refrigerant cycles of the plurality of low-pressure hermetic compressors are independent of each other, the capacity on the heat source side can be increased depending on the number of operations of the plurality of cycles even if the amount of refrigerant in each cycle is reduced. Become. Therefore, the total amount of the flammable refrigerant per unit closed cycle can be reduced.
請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルにおける冷媒の総量を、１５０グラム以下とするものである。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the total amount of refrigerant in the heat source side refrigerant cycle is 150 grams or less.
かかる構成とすることにより、熱源側の低圧型密閉圧縮機を複数個備えることで、必要となる冷凍能力を変化させることができるが、複数の低圧型密閉圧縮機の冷媒サイクルそれぞれで独立しているので、それぞれのサイクルの冷媒量を１５０グラム以下に抑制することが容易になり、熱源側の能力を十分確保することができる。さらに、単位閉サイクル当りの可燃性冷媒の冷媒総量を１５０グラム以下に規制ことが可能となり、ＩＥＣ基準における総量を守り、安全性を確保することが可能となる。 With this configuration, by providing a plurality of low-pressure hermetic compressors on the heat source side, the required refrigeration capacity can be changed, but each of the refrigerant cycles of the plurality of low-pressure hermetic compressors can be changed independently. Therefore, it becomes easy to suppress the amount of refrigerant in each cycle to 150 grams or less, and the ability on the heat source side can be sufficiently secured. Furthermore, the total amount of the flammable refrigerant per unit closed cycle can be regulated to 150 g or less, and the total amount in the IEC standards can be observed and safety can be ensured.
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルを、複数個の前記低圧型密閉圧縮機に対して、複数個の独立した閉サイクルを構成するものである。 The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8, wherein the heat source side refrigerant cycle constitutes a plurality of independent closed cycles with respect to the plurality of low-pressure hermetic compressors. is there.
かかる構成とすることにより、熱源側の低圧型密閉圧縮機を複数個備えることで、必要となる冷凍能力を変化させることができるが、複数の低圧型密閉圧縮機の冷媒サイクルそれぞれで独立しているので、それぞれのサイクルの冷媒量を１５０グラム以下に抑制することが容易になる。したがって、熱源側の能力を十分確保するとともに、単位閉サイクルあたりの可燃性冷媒の冷媒総量を１５０グラム以下に規制ことが可能となり、ＩＥＣ基準における総量を守り、安全性を確保することが可能となる。また安全性とともに、能力確保の両立が可能になる。 With this configuration, by providing a plurality of low-pressure hermetic compressors on the heat source side, the required refrigeration capacity can be changed, but each of the refrigerant cycles of the plurality of low-pressure hermetic compressors can be changed independently. Therefore, it becomes easy to suppress the refrigerant quantity of each cycle to 150 grams or less. Therefore, it is possible to secure sufficient capacity on the heat source side and to regulate the total amount of flammable refrigerant per unit closed cycle to 150 grams or less, and to observe the total amount in IEC standards and ensure safety. Become. In addition to safety, it is possible to achieve both capability securing.
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、前記利用側搬送媒体を、可燃性および毒性を有しない気体もしくは液体もしくは気液
混合物とし、前記利用側搬送媒体サイクルを、閉サイクルとし、さらに、前記媒体搬送装置を、搬送能力を可変する構成としたものである。
The invention according to claim 10 is the invention according to any one of claims 1 to 9, wherein the use-side transport medium is a gas or a liquid or a gas-liquid mixture having no flammability and toxicity, The usage-side transport medium cycle is a closed cycle, and the medium transport apparatus is configured to vary the transport capability.
かかる構成とすることにより、利用側搬送媒体の安全性が確保できることとなり、利用側での安全性が担保されることとなる。 By adopting such a configuration, it is possible to ensure the safety of the use-side transport medium, and the safety on the use side is ensured.
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルと利用側搬送媒体サイクルを、家庭用エアーコンディショナー、家庭用ヒートポンプ給湯器などの家庭用、空気、水の加熱冷却、および、車両用のエアーコンディショナーに用いたものである。 The invention according to claim 11 is the invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the heat-source-side refrigerant cycle and the use-side transport medium cycle are divided into a home air conditioner and a home heat pump water heater. It is used for air conditioners for home use, air heating and cooling, and vehicles.
かかる構成とすることにより、可燃性冷媒の家庭用、および車両用エアーコンディショナーへの適用が容易になり、家庭用エネルギーの大幅な発生源である冷凍空調装置をより地球環境に優しく、安全に用いることが可能となる。したがって、地球温暖化の低減、資源の有効利用、安全性の確保、さらには、利用側搬送媒体サイクルと熱減側冷媒サイクルとの分離によるリサイクル性の向上も得ることができ、省エネかつ環境保護を満たす冷凍空調装置の構成を可能とすることができる。 By adopting such a configuration, it becomes easy to apply a flammable refrigerant to household and vehicle air conditioners, and the refrigeration and air-conditioning apparatus, which is a significant source of household energy, is more friendly to the global environment and can be used safely. It becomes possible. Therefore, it is possible to reduce global warming, effectively use resources, ensure safety, and improve recyclability by separating the use side transport medium cycle and the heat reduction side refrigerant cycle, saving energy and protecting the environment. The structure of the refrigeration air conditioner which satisfy | fills can be enabled.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷凍空調装置の模式図、図２は、同実施の形態１における圧縮機の縦断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a schematic diagram of a refrigeration air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a compressor according to Embodiment 1. As shown in FIG.
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１における冷凍空調装置の全体の構成を説明する。 First, the overall configuration of the refrigerating and air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
図１において、冷凍空調装置１０００は、圧縮機３００、四方弁１１２、熱源側熱交換器１１３、冷房用減圧装置１１４、暖房用減圧装置１１５を備え、逆止弁１１６は、暖房時、冷房用減圧装置１１４を開閉する。逆止弁１１７は、冷房時、暖房用減圧装置１１５を開閉する。第１補助熱交換器１１８は、前述の各構成要素と環状に連接し、熱源側冷媒サイクル５００を形成している。 In FIG. 1, a refrigeration air conditioner 1000 includes a compressor 300, a four-way valve 112, a heat source side heat exchanger 113, a cooling decompression device 114, and a heating decompression device 115, and a check valve 116 is used for cooling during heating. The decompression device 114 is opened and closed. The check valve 117 opens and closes the heating decompressor 115 during cooling. The first auxiliary heat exchanger 118 is annularly connected to the above-described components to form a heat source side refrigerant cycle 500.
第２補助熱交換器１１９は、第１補助熱交換器１１８と熱交換するように一体に形成されている。第１補助熱交換器１１８と第２補助熱交換器１１９は、両者で補助熱交換器５０４を構成する。 The second auxiliary heat exchanger 119 is integrally formed so as to exchange heat with the first auxiliary heat exchanger 118. The first auxiliary heat exchanger 118 and the second auxiliary heat exchanger 119 constitute an auxiliary heat exchanger 504 together.
利用側搬送媒体５０１の循環量を安定的に調整するための調整タンク１２０は、冷房時と暖房時の利用側搬送媒体５０１の量を、媒体搬送装置５０２と連動して調整している。 An adjustment tank 120 for stably adjusting the circulation amount of the use-side transport medium 501 adjusts the amount of the use-side transport medium 501 during cooling and heating in conjunction with the medium transport device 502.
媒体搬送装置５０２は、回転式のポンプや容積式のポンプなどで、冷房時と暖房時で利用側搬送媒体５０１の流出方向が反対となる可逆特性を持っている。 The medium transport device 502 is a rotary pump, a positive displacement pump, or the like, and has a reversible characteristic in which the outflow direction of the use-side transport medium 501 is opposite during cooling and heating.
また、利用側熱源熱交換器１２２は、利用側の冷房、暖房の能力を調整するとともに、熱源側冷媒サイクル５００を流動する熱源側冷媒５０３の圧力条件を調整するものである。これらは、熱源側ユニット６００に収納されている。熱源側ユニット６００は、通風流路７００と通風装置７０１を備えている。 The use side heat source heat exchanger 122 adjusts the pressure conditions of the heat source side refrigerant 503 flowing in the heat source side refrigerant cycle 500 while adjusting the cooling and heating capabilities on the use side. These are stored in the heat source side unit 600. The heat source side unit 600 includes a ventilation channel 700 and a ventilation device 701.
利用側熱交換器１２３は、利用側ユニット６０１に収納され、接続配管６０２、６０３
によって熱源側ユニット６００と接続されている。前記第２補助熱交換器１１９と調整タンク１２０、媒体搬送装置５０２、利用側熱源熱交換器１２２、利用側熱交換器１２３および接続配管６０２、６０３を環状に連接し、利用側熱搬送サイクル５０５を形成している。
The usage-side heat exchanger 123 is housed in the usage-side unit 601 and connected to the connection pipes 602 and 603.
Is connected to the heat source side unit 600. The second auxiliary heat exchanger 119, the adjustment tank 120, the medium transfer device 502, the use side heat source heat exchanger 122, the use side heat exchanger 123, and the connection pipes 602 and 603 are connected in an annular shape, and the use side heat transfer cycle 505 is connected. Is forming.
次に、図２を用いて圧縮機３００の詳細を説明する。 Next, details of the compressor 300 will be described with reference to FIG.
圧縮機３００は、往復動式の圧縮機構を具備し、容器内部が低圧となる密閉型圧縮機であり、一般的に知られているレシプロ型圧縮機を用いて説明している。 The compressor 300 is a hermetic compressor having a reciprocating compression mechanism and a low pressure inside the container, and is described using a generally known reciprocating compressor.
圧縮機３００は、密閉容器３０１内底部に潤滑油３０５を貯留するとともに、熱源側冷媒５０３として、自然冷媒でありオゾン破壊係数、温暖化係数が０である、ＨＣ−６００ａ、ＨＣ−２９０などの冷媒が封入してある。 The compressor 300 stores the lubricating oil 305 in the inner bottom portion of the sealed container 301, and is a natural refrigerant that has an ozone destruction coefficient and a warming coefficient of 0 as the heat source side refrigerant 503, such as HC-600a and HC-290. Refrigerant is enclosed.
また、密閉容器３０１は、鉄板の絞り成型によって形成されるとともに、一端が密閉容器３０１内に連通する吐出管４２５を有し、他端が熱源側冷媒サイクル５００の低圧側に接続される吸入管３２４を備えている。 The sealed container 301 is formed by drawing a steel plate, and has a discharge pipe 425 having one end communicating with the sealed container 301 and the other end connected to the low pressure side of the heat source side refrigerant cycle 500. 324.
密閉容器３０１内には、圧縮要素３２７と電動要素３３１を備えた圧縮機本体３３５が、サスペンションスプリング３３９によって、密閉容器３０１内に弾性的に支持され、収納されている。 A compressor body 335 including a compression element 327 and an electric element 331 is elastically supported and stored in the sealed container 301 by a suspension spring 339 in the sealed container 301.
圧縮要素３２７は、クランクシャフト３４３、ブロック３４７、ピストン３５１、連結手段３５５などで構成されている。クランクシャフト３４３は、偏芯軸３５９と主軸３６４とを備えるとともに、潤滑油３０５に浸漬される主軸３６４の下端から偏芯軸３５９上端までを連通し、主軸３６４表面に設けられたらせん状の溝などからなる給油機構３６８を備えている。 The compression element 327 includes a crankshaft 343, a block 347, a piston 351, a connecting means 355, and the like. The crankshaft 343 includes an eccentric shaft 359 and a main shaft 364, and communicates from the lower end of the main shaft 364 immersed in the lubricating oil 305 to the upper end of the eccentric shaft 359, and a spiral groove provided on the surface of the main shaft 364. An oil supply mechanism 368 is provided.
電動要素３３１は、ブロック３４７の下方にボルトによって固定されたステータ３７２と、ステータ３７２の内側の同軸上に配置され、かつ主軸３６４に焼き嵌め固定されたロータ３７６とで構成されている。 The electric element 331 includes a stator 372 fixed by bolts below the block 347, and a rotor 376 that is arranged coaxially inside the stator 372 and is shrink-fitted and fixed to the main shaft 364.
ブロック３４７には、圧縮室３８０を形成するシリンダ３８４が一体に形成されるとともに、主軸３６４を回転自在に軸支する軸受部３８８を備えている。 The block 347 is integrally formed with a cylinder 384 that forms a compression chamber 380, and includes a bearing portion 388 that rotatably supports the main shaft 364.
また、シリンダ３８４の端面には、吸入孔と吐出孔（いずれも図示せず）を備えたバルブプレート３９８と、シリンダヘッド４０４および吸入孔と吐出孔を開閉するリードプレート（図示せず）が、共にヘッドボルト４０７によって、シリンダ３８４の端面の開口端３８５を封止するように押圧固定されるとともに、バルブプレート３９８とシリンダヘッド４０４により、吸入マフラー４１０が把持されて固定されている。シリンダヘッド４０４は、熱源側冷媒５０３が吐出される吐出空間（図示せず）を有し、吐出空間は、吐出管４２５に連通している。 Further, on the end surface of the cylinder 384, a valve plate 398 having a suction hole and a discharge hole (both not shown), and a lead plate (not shown) for opening and closing the cylinder head 404 and the suction hole and the discharge hole, Both are pressed and fixed by the head bolt 407 so as to seal the open end 385 of the end surface of the cylinder 384, and the suction muffler 410 is held and fixed by the valve plate 398 and the cylinder head 404. The cylinder head 404 has a discharge space (not shown) through which the heat source side refrigerant 503 is discharged, and the discharge space communicates with the discharge pipe 425.
吸入マフラー４１０は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴなどの合成樹脂で成型されるとともに、熱源側冷媒５０３を圧縮室３８０内に導く連通管４２２を備えている。 The suction muffler 410 is mainly formed of a synthetic resin such as PBT to which glass fiber is added, and includes a communication pipe 422 that guides the heat source side refrigerant 503 into the compression chamber 380.
次に、給油機構３６８と給油機構３６８を具備したクランクシャフト３４３について説明する。 Next, the oil supply mechanism 368 and the crankshaft 343 provided with the oil supply mechanism 368 will be described.
クランクシャフト３４３の主軸３６４の下端は、前述したように、潤滑油３０５に浸漬
され、下端部には、遠心ポンプや粘性ポンプなどの手段によるポンプ部４２８が形成されている。ポンプ部４２８は、横孔４３１から螺旋溝３６８に連通し、螺旋溝３６８を通って上昇した潤滑油３０５が、クランクシャフト３４３と軸受部３８８などの摺動部を潤滑しながら、偏芯溝４４３、続いて連結手段３５５のロッド孔４４６へと流れるように構成されている。
As described above, the lower end of the main shaft 364 of the crankshaft 343 is immersed in the lubricating oil 305, and a pump portion 428 is formed at the lower end portion by means such as a centrifugal pump or a viscous pump. The pump portion 428 communicates with the spiral groove 368 from the lateral hole 431, and the lubricating oil 305 rising through the spiral groove 368 lubricates the sliding portions such as the crankshaft 343 and the bearing portion 388 while decentering the eccentric groove 443. Then, it is configured to flow to the rod hole 446 of the connecting means 355.
次に、クランクシャフト３４３が軸支されるスラスト部分について説明する。 Next, the thrust portion on which the crankshaft 343 is supported will be described.
軸受部３８８の上端は、スラストベアリング機構４６４を介してクランクシャフト３４３の荷重を支えている。スラストベアリング機構４６４は、ボールと保持器を有する公知の機構であり、スラストベアリング機構４６４にも潤滑油３０５が、螺旋溝３６８などで構成される給油機構によって供給される。 The upper end of the bearing portion 388 supports the load of the crankshaft 343 via the thrust bearing mechanism 464. The thrust bearing mechanism 464 is a known mechanism having a ball and a cage, and the lubricating oil 305 is also supplied to the thrust bearing mechanism 464 by an oil supply mechanism including a spiral groove 368 and the like.
次に、シリンダヘッド４０４の吐出空間から吐出された熱源側冷媒５０３の流動経路について説明する。 Next, the flow path of the heat source side refrigerant 503 discharged from the discharge space of the cylinder head 404 will be described.
吐出空間は、吐出管４２５に連通する。潤滑油３０５は、摺動部分を潤滑するものの、圧縮室３８０にはほとんど混入しない構成であり、これにより吐出管４２５から潤滑油３０５が吐出される量は極めて少ない。 The discharge space communicates with the discharge pipe 425. Although the lubricating oil 305 lubricates the sliding portion, the lubricating oil 305 is hardly mixed into the compression chamber 380, so that the amount of the lubricating oil 305 discharged from the discharge pipe 425 is extremely small.
吐出管４２５を出た熱源側冷媒５０３は、密閉容器３０１を貫通した吐出管４２５によって密閉容器３０１の外部の熱源側冷媒サイクル５００に吐出され、サイクル内を流動する。 The heat source side refrigerant 503 exiting the discharge pipe 425 is discharged to the heat source side refrigerant cycle 500 outside the sealed container 301 by the discharge pipe 425 penetrating the sealed container 301 and flows in the cycle.
次に、圧縮機３００について、その動作、作用を説明する。 Next, the operation and action of the compressor 300 will be described.
圧縮機３００は、ステータ３７２に電流を流して磁界を発生させ、主軸３６４に固定されたロータ３７６を回転させることで、クランクシャフト３４３が回転し、偏芯軸３５９に回転自在に取り付けられた連結手段３５５を介して、ピストン３５１がシリンダ３８４内を往復運動する。 The compressor 300 causes a current to flow through the stator 372, generates a magnetic field, and rotates the rotor 376 fixed to the main shaft 364, whereby the crankshaft 343 rotates and is connected to the eccentric shaft 359 in a rotatable manner. The piston 351 reciprocates in the cylinder 384 via the means 355.
そして、このピストン３５１の往復運動に伴い、熱源側冷媒５０３は、吸入マフラー４１０を介して圧縮室３８０内へ吸入され、圧縮された後、熱源側冷媒サイクル５００へ吐出される。 As the piston 351 reciprocates, the heat source side refrigerant 503 is sucked into the compression chamber 380 via the suction muffler 410, compressed, and then discharged to the heat source side refrigerant cycle 500.
次に、圧縮機３００の吸入工程について説明する。 Next, the suction process of the compressor 300 will be described.
ピストン３５１がシリンダ３８４の容積が増加する方向に動作し、圧縮室３８０内の熱源側冷媒５０３が膨張することにより、圧縮室３８０内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室３８０内の圧力と吸入マフラー４１０内の圧力との差により、吸入バルブが開き始める。 When the piston 351 operates in the direction in which the volume of the cylinder 384 increases and the heat source side refrigerant 503 in the compression chamber 380 expands, and the pressure in the compression chamber 380 falls below the suction pressure, the pressure in the compression chamber 380 The suction valve starts to open due to the difference from the pressure in the suction muffler 410.
そして、熱源側冷媒サイクル５００から戻った熱源側冷媒５０３は、密閉容器３０１内へ吸入管３２４から流入する。そして、流入した熱源側冷媒５０３は、連通管４２２を経て、圧縮室３８０内に流入する。 The heat source side refrigerant 503 returned from the heat source side refrigerant cycle 500 flows into the sealed container 301 from the suction pipe 324. The inflow heat source side refrigerant 503 flows into the compression chamber 380 through the communication pipe 422.
その後、ピストン３５１の動作が下死点から圧縮室３８０内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室３８０内の圧力は上昇し、圧縮室３８０内の圧力と吸入マフラー４１０内の圧力との差によって、吸入バルブが閉じる。 Thereafter, when the operation of the piston 351 changes from the bottom dead center in a direction in which the volume in the compression chamber 380 decreases, the pressure in the compression chamber 380 increases, and the pressure in the compression chamber 380 and the pressure in the suction muffler 410 are increased. Due to the difference, the intake valve closes.
次に、圧縮機３００の吐出工程について説明する。 Next, the discharge process of the compressor 300 will be described.
ピストン３５１の動作が下死点から圧縮室３８０内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室３８０内の圧力は上昇し、圧縮室３８０内の圧力と吸入マフラー４１０内の圧力との差によって、吸入バルブが閉じ、圧縮室３８０内の圧力がシリンダヘッド４０４の吐出空間内の圧力を上回ると、吐出バルブが開く。その結果、圧縮されて高温となった熱源側冷媒５０３は、バルブプレート３９８の吐出孔を通って吐出空間内に吐出される。さらに、吐出空間が、吐出管４２５と連通していることから、高温の熱源側冷媒５０３は、吐出管４２５に流入し、吐出管４２５から、密閉容器３０１の外部である熱源側冷媒サイクル５００へと吐出され、さらに熱源側冷媒サイクル５００を通って吸入管３２４に戻る閉サイクルを形成する。 When the operation of the piston 351 changes from the bottom dead center in a direction in which the volume in the compression chamber 380 decreases, the pressure in the compression chamber 380 increases, and due to the difference between the pressure in the compression chamber 380 and the pressure in the suction muffler 410. When the suction valve is closed and the pressure in the compression chamber 380 exceeds the pressure in the discharge space of the cylinder head 404, the discharge valve is opened. As a result, the heat-source-side refrigerant 503 that has been compressed to a high temperature is discharged into the discharge space through the discharge hole of the valve plate 398. Further, since the discharge space communicates with the discharge pipe 425, the high-temperature heat source side refrigerant 503 flows into the discharge pipe 425, and flows from the discharge pipe 425 to the heat source side refrigerant cycle 500 outside the sealed container 301. And a closed cycle returning to the suction pipe 324 through the heat source side refrigerant cycle 500 is formed.
ここで、圧縮機３００は、内部の圧力が低いため、密閉容器３０１内部に存在する熱源側冷媒５０３の量は極めて少ない。例えば、ＨＣ−２９０で吸入側温度すなわち蒸発温度が１０℃を想定した場合、密閉容器３０１の内部ガス存在量は、最大でも２０グラムである。 Here, since the internal pressure of the compressor 300 is low, the amount of the heat source side refrigerant 503 existing in the sealed container 301 is extremely small. For example, when the suction side temperature, that is, the evaporation temperature is assumed to be 10 ° C. in HC-290, the internal gas existing amount in the sealed container 301 is 20 grams at the maximum.
次に、密閉容器３０１の底部に貯留された潤滑油３０５の循環経路について説明する。 Next, the circulation path of the lubricating oil 305 stored at the bottom of the sealed container 301 will be described.
密閉容器３０１の底部に貯留された潤滑油３０５は、クランクシャフト３４３に設けられたポンプ部４２８により、鉛直上方へ持ち上げられる。ポンプ部４２８で持ち上げられた潤滑油３０５は、クランクシャフト３４３の横孔４３１から軸受部３８８とクランクシャフト３４３の主軸３６４の間に入り摺動部の潤滑を行うとともに、さらに給油機構を形成する螺旋溝３６８によって、粘性ポンプ機構により、さらに上に持ち上げられる。 The lubricating oil 305 stored at the bottom of the hermetic container 301 is lifted vertically upward by a pump unit 428 provided on the crankshaft 343. The lubricating oil 305 lifted by the pump portion 428 enters the space between the bearing portion 388 and the main shaft 364 of the crankshaft 343 from the lateral hole 431 of the crankshaft 343 and lubricates the sliding portion, and further spirals forming an oil supply mechanism. The groove 368 is lifted further by the viscous pump mechanism.
そして、軸受部３８８の上端からでる潤滑油３０５は、スラストベアリング機構４６４を潤滑するとともに、さらに潤滑油３０５は、偏芯軸３５９の偏芯溝４４３から、連結手段３５５のロッド孔４４６を通して、ピストン３５１、シリンダ３８４などに送られる。 The lubricating oil 305 coming out from the upper end of the bearing portion 388 lubricates the thrust bearing mechanism 464, and the lubricating oil 305 passes through the rod hole 446 of the connecting means 355 from the eccentric groove 443 of the eccentric shaft 359. 351, cylinder 384, etc.
潤滑油３０５は、摺動潤滑に寄与する最小量が存在すれば、圧縮機３００の信頼性を確実に保証できる。 If there is a minimum amount of the lubricating oil 305 that contributes to sliding lubrication, the reliability of the compressor 300 can be reliably guaranteed.
また、前述したように、熱源側冷媒５０３とともに吐出される潤滑油３０５の量は極めて少なく、発明者らの検討によれば、１時間当たり３０立方センチメートル以下であれば、熱源側冷媒サイクル５００に残存滞留する潤滑油３０５の量を勘案しても潤滑油の量は３００立方センチメートル以下に制限することが可能である。そして、潤滑油３０５の量を３００立方センチメートルとすると、潤滑油３０５に溶解する熱源側冷媒５０３の量は、運転時、多くとも１０グラム以下となり、前述した密閉容器３０１内に存在する熱源側冷媒の最大量２０グラムと加えても３０グラムである。 Further, as described above, the amount of the lubricating oil 305 discharged together with the heat source side refrigerant 503 is extremely small, and according to the study by the inventors, if it is 30 cubic centimeters per hour or less, it remains in the heat source side refrigerant cycle 500. The amount of lubricating oil can be limited to 300 cubic centimeters or less even when the amount of retained lubricating oil 305 is taken into account. When the amount of the lubricating oil 305 is 300 cubic centimeters, the amount of the heat source side refrigerant 503 dissolved in the lubricating oil 305 is 10 g or less at the time of operation, and the amount of the heat source side refrigerant existing in the above-described sealed container 301 is reduced. The maximum amount is 20 grams plus 30 grams.
また、潤滑油３０５の油種として、熱源側冷媒５０３との相溶性の低い油種を選択すれば、潤滑油３０５に溶解する熱源側冷媒５０３の量をさらに低減することが可能となる。 If an oil type having low compatibility with the heat source side refrigerant 503 is selected as the oil type of the lubricating oil 305, the amount of the heat source side refrigerant 503 dissolved in the lubricating oil 305 can be further reduced.
さらに、前述した本発明の実施の形態１における圧縮機３００の構成は、圧縮機３００の全体の容積を小さくできる構成である。これにより、密閉容器３０１内に存在する冷媒量はさらに少なくすることが可能である。また、インバーターのモーター構造を用いた場合、モーター全体が小さく構成出来るので、圧縮機３００、即ち密閉容器３０１の構造はさらに小さくなる。 Furthermore, the configuration of the compressor 300 according to Embodiment 1 of the present invention described above is a configuration that can reduce the overall volume of the compressor 300. As a result, the amount of refrigerant present in the sealed container 301 can be further reduced. In addition, when the inverter motor structure is used, the entire motor can be made small, so that the structure of the compressor 300, that is, the sealed container 301 is further reduced.
本発明の実施の形態１の圧縮機３００は、密閉容器３０１の内部が低圧となるレシプロ
型圧縮機で説明を行っているが、リニア圧縮機もピストン３５１の往復動変換機構として、クランクシャフト３４３と連結手段３５５を用いず、電動要素３３１がリニアモーターで構成される点が異なる往復動圧縮機の一つであり、本発明の実施の形態１に説明する作用、効果については、同様に享受できることとなる。
The compressor 300 according to the first embodiment of the present invention is described as a reciprocating type compressor in which the inside of the hermetic container 301 has a low pressure. However, a linear compressor is also used as a reciprocating conversion mechanism for the piston 351, and the crankshaft 343 is used. The connecting element 355 is not used, and the electric element 331 is one of the reciprocating compressors different in that the electric element 331 is configured by a linear motor. The operation and effect described in the first embodiment of the present invention are similarly enjoyed. It will be possible.
密閉容器３０１の内部が低圧であり、密閉容器３０１の容積が小さいこと、および潤滑油３０５の吐出量が極めて少ないこと、潤滑油３０５に溶解する熱源側冷媒５０３の量が少ないことは、可燃性冷媒の基準として公開されているＩＥＣ６０３３５−２−２４（２０００）に記載されている１５０グラムを規制値と考えると、熱源側冷媒５０３として、加熱及び冷却に寄与できる熱源側冷媒５０３の実量が１２０グラム確保可能であることを意味し、冷媒実量が１２０グラム存在すれば、熱源側冷媒サイクル５００の閉ざされた配管を鑑みると、十分な加熱・冷却の熱交換冷媒量を確保することが可能となる。 It is flammable that the inside of the sealed container 301 is at a low pressure, the volume of the sealed container 301 is small, the discharge amount of the lubricating oil 305 is extremely small, and the amount of the heat source side refrigerant 503 dissolved in the lubricating oil 305 is small. Considering 150 grams described in IEC 60335-2-24 (2000) published as a refrigerant standard as a regulation value, the actual amount of the heat source side refrigerant 503 that can contribute to heating and cooling is the heat source side refrigerant 503. This means that 120 grams can be secured, and if there is 120 grams of refrigerant, it is possible to secure a sufficient amount of heat exchange refrigerant for heating and cooling in view of the closed piping of the heat source side refrigerant cycle 500. It becomes possible.
さらに、熱源側冷媒５０３の総量が１５０グラム以下に抑制され、圧縮機３００が内部低圧型であることは、万が一、熱源側冷媒５０３の漏れが圧縮機３００の接続される配管経路から発生しても、安全が確保されることを意味する。 Furthermore, the total amount of the heat source side refrigerant 503 is suppressed to 150 g or less, and the compressor 300 is an internal low pressure type. By any chance, leakage of the heat source side refrigerant 503 occurs from the piping path to which the compressor 300 is connected. It also means that safety is ensured.
また、熱源側冷媒サイクル５００の熱源側ユニット６００内に設けられた通風流路７００と通風装置７０１によって、熱源側ユニット６００内の空気は常に循環しているので、可燃性冷媒が熱源側ユニット６００内に溜まることもない。さらに、通風装置７０１は、熱源側冷媒サイクル５００の熱源側熱交換器１１３の外気との熱交換のためのファン（図示していない）で代用することも可能であり、実質的に可燃性冷媒が熱源側のユニット内に滞留することは発生しない。 Further, since the air in the heat source side unit 600 is constantly circulated by the ventilation channel 700 and the ventilation device 701 provided in the heat source side unit 600 of the heat source side refrigerant cycle 500, the combustible refrigerant is circulated in the heat source side unit 600. It does n’t collect inside. Further, the ventilation device 701 can be replaced by a fan (not shown) for heat exchange with the outside air of the heat source side heat exchanger 113 of the heat source side refrigerant cycle 500, and is substantially flammable refrigerant. Does not stay in the unit on the heat source side.
これらのことは、本発明の実施の形態１による構成を家庭用エアーコンディショナー、車両用エアーコンディショナー、家庭用ヒートポンプユニットなどの家庭用冷暖房機器に用いられることを可能とする構成となる。 These are the configurations that allow the configuration according to the first embodiment of the present invention to be used for home air conditioners such as home air conditioners, vehicle air conditioners, and home heat pump units.
また、図示記載していないが、熱源側冷媒サイクル５００を複数個設けることで、１個あたりの熱源側冷媒サイクル５００の冷媒総量を１５０グラム以下とし、全体能力を上げることで、前述した基準を満たす可燃性冷媒を用いたサイクルを構成することができる。 Although not shown in the drawings, by providing a plurality of heat source side refrigerant cycles 500, the total amount of refrigerant in the heat source side refrigerant cycle 500 per unit is 150 grams or less, and the overall capacity is increased. A cycle using a combustible refrigerant to fill can be configured.
次に、熱源側冷媒サイクル５００を高効率化するために、前述した圧縮機３００は、スラストベアリング機構４６４など、摺動損失を最小化する構成を含んでいる。また、電動要素３３１にインバーターを用いれば、効率の向上と共に、能力可変も容易になり、熱源側冷媒サイクル５００の効率をさらに向上することができる。 Next, in order to make the heat source side refrigerant cycle 500 highly efficient, the compressor 300 described above includes a configuration that minimizes sliding loss, such as a thrust bearing mechanism 464. Further, if an inverter is used for the electric element 331, the efficiency can be improved and the capacity can be changed easily, and the efficiency of the heat source side refrigerant cycle 500 can be further improved.
さらに、図示していないが、補助熱交換器５０４の全体を真空断熱材で覆う事で、補助熱交換器５０４での熱損失を最小化出来る。 Further, although not shown, heat loss in the auxiliary heat exchanger 504 can be minimized by covering the entire auxiliary heat exchanger 504 with a vacuum heat insulating material.
また、利用側搬送媒体サイクル５０５は、既に提案されているように、エタノール、水系媒体、などの安全な媒体を用いれば良く、利用側搬送媒体サイクル５０５を循環する利用側搬送媒体５０１の循環量は、媒体搬送装置５０２の搬送能力を可変とすることで制御が可能である。さらに、調整タンク１２０を用いれば、一時的に調整タンク１２０に冷熱を保留することで、利用側熱交換器１２３での起動初期の冷熱を早くすることも可能である。また、調整タンク１２０に保冷・保温材料を利用し、あるいは調整タンク外部に前述の真空断熱材や、真空タンクを利用し、外部熱交換を低減することで、より全体サイクルを高効率化すると共に、サイクルの起動時の冷却、加熱の立ち上がりをよくすることも可能となる。 Further, as already proposed, the use-side transport medium cycle 505 may use a safe medium such as ethanol or an aqueous medium, and the circulation amount of the use-side transport medium 501 that circulates in the use-side transport medium cycle 505. Can be controlled by changing the conveyance capability of the medium conveyance device 502. Furthermore, if the adjustment tank 120 is used, it is also possible to accelerate the cold at the initial stage of activation in the use side heat exchanger 123 by temporarily holding the cold in the adjustment tank 120. In addition, the cooling cycle / heat insulation material is used for the adjustment tank 120, or the external heat exchange is reduced by using the vacuum heat insulating material or the vacuum tank described above outside the adjustment tank, thereby improving the overall cycle efficiency. It is also possible to improve the cooling and heating rise at the start of the cycle.
さらに、サイクル全体のメインテナンス性を勘案しても、利用側搬送媒体サイクル５０５と熱源側冷媒サイクル５００は、容易に切り離すことができる。両サイクルそれぞれにおいてのメインテナンスが廃棄、再利用まで含めたすべてのライフサイクルにおいて向上することとなる。 Furthermore, the use-side transport medium cycle 505 and the heat source-side refrigerant cycle 500 can be easily separated even in consideration of the maintainability of the entire cycle. Maintenance in each cycle will be improved in all life cycles including disposal and reuse.
尚、本発明の実施の形態１における圧縮機３００は、密閉容器３０１の内部が低圧となる所謂レシプロ型の密閉圧縮機を用いて説明したが、往復動型の圧縮機としては、リニア圧縮機なども同様である。また、低圧型の密閉された圧縮機３００においては、往復動に限定せず、展開が可能である。但し、オイル吐出量制限の観点などを鑑みれば、本実施の形態１に示すような、往復動型圧縮機が最適であることは本発明における作用の観点から理解できる。 The compressor 300 according to the first embodiment of the present invention has been described using a so-called reciprocating type hermetic compressor in which the inside of the hermetic container 301 has a low pressure. However, as a reciprocating compressor, a linear compressor may be used. The same applies to the above. Further, the low-pressure hermetic compressor 300 is not limited to reciprocation and can be deployed. However, from the viewpoint of the oil discharge amount limitation, it can be understood from the viewpoint of the operation of the present invention that the reciprocating compressor as shown in the first embodiment is optimal.
以上説明したように、本発明によれば、可燃性冷媒を用いても、冷媒総量を規制値である１５０グラム以下に抑制しながら、冷凍空調装置を安全かつ高効率に運転することが可能となり、現在、地球全体としての最大課題である地球温暖化を抑制することが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when a flammable refrigerant is used, it is possible to operate the refrigeration air conditioner safely and efficiently while suppressing the total refrigerant amount to 150 g or less, which is the regulation value. At present, it is possible to suppress global warming, which is the greatest problem for the entire earth.
１２３ 利用側熱交換器
３００ 圧縮機
３０１ 密閉容器
３０５ 潤滑油
３２７ 圧縮要素
３３１ 電動要素
４２５ 吐出管
５００ 熱源側冷媒サイクル
５０１ 利用側搬送媒体
５０２ 媒体搬送装置
５０３ 熱源側冷媒
５０４ 補助熱交換器
５０５ 利用側搬送媒体サイクル
１０００ 冷凍空調装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 123 Use side heat exchanger 300 Compressor 301 Sealed container 305 Lubricating oil 327 Compression element 331 Electric element 425 Discharge pipe 500 Heat source side refrigerant cycle 501 Use side transport medium 502 Medium transport device 503 Heat source side refrigerant 504 Auxiliary heat exchanger 505 Use side Transport medium cycle 1000 Refrigeration air conditioner
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