JPH0237256A - 改良された冷凍装置および冷凍装置の効率の改善方法 - Google Patents
改良された冷凍装置および冷凍装置の効率の改善方法Info
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- JPH0237256A JPH0237256A JP1134485A JP13448589A JPH0237256A JP H0237256 A JPH0237256 A JP H0237256A JP 1134485 A JP1134485 A JP 1134485A JP 13448589 A JP13448589 A JP 13448589A JP H0237256 A JPH0237256 A JP H0237256A
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- C09K5/044—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は冷媒を回転型容積式圧縮機内で圧縮し、圧縮機
出口を凝縮機に接続し、圧縮機入口を蒸発器に接続し、
注油器により油を圧縮機内に注入し、冷媒から油を分離
しかつ注油機構に循環し、冷媒が弗素化された非塩化炭
化水素でありまた基体潤滑剤がポリエーテル多価アルコ
ールまたは１価アルコールである、圧縮冷凍、空調およ
びヒートポンプ装置にｒ＠する。
出口を凝縮機に接続し、圧縮機入口を蒸発器に接続し、
注油器により油を圧縮機内に注入し、冷媒から油を分離
しかつ注油機構に循環し、冷媒が弗素化された非塩化炭
化水素でありまた基体潤滑剤がポリエーテル多価アルコ
ールまたは１価アルコールである、圧縮冷凍、空調およ
びヒートポンプ装置にｒ＠する。
今日広く用いられている塩素化弗素化炭化水素が、地上
の生物を有害な太陽光線から防護する地球上の保護オゾ
ン層の減少と関わりのあることが多くの研究で示されて
いる。このオゾン層の減少が皮膚癌の発生率の増加の原
因となっていることは広く認められている。オゾン層と
反応するのは、冷凍装置や他の装置中で現在用いられて
いるいわゆるＣＦＣ中の塩素である。
の生物を有害な太陽光線から防護する地球上の保護オゾ
ン層の減少と関わりのあることが多くの研究で示されて
いる。このオゾン層の減少が皮膚癌の発生率の増加の原
因となっていることは広く認められている。オゾン層と
反応するのは、冷凍装置や他の装置中で現在用いられて
いるいわゆるＣＦＣ中の塩素である。
冷媒の代替品として開発されているいくつかの一つは、
Ｒ−１３４ａ冷媒としても知られている１、１，１．２
−テトラフルオロエタンであり、これは塩素も臭素も含
有せず、成層圏のオゾンに対して危険を及ぼさない。米
国特許第４，３１１゜８６３号中に記載の方法で製造で
きるこの冷媒は従って、金属の冷媒であると考えられ、
Ｒ−１３４ａは油で溢汪した（ｏｉｌ−ｆｌｏｏｄｅｄ
）回転型容積式圧縮機中で広く用いられるであろう。
Ｒ−１３４ａ冷媒としても知られている１、１，１．２
−テトラフルオロエタンであり、これは塩素も臭素も含
有せず、成層圏のオゾンに対して危険を及ぼさない。米
国特許第４，３１１゜８６３号中に記載の方法で製造で
きるこの冷媒は従って、金属の冷媒であると考えられ、
Ｒ−１３４ａは油で溢汪した（ｏｉｌ−ｆｌｏｏｄｅｄ
）回転型容積式圧縮機中で広く用いられるであろう。
閉鎖型の基本的な圧縮冷凍サイクルにおいては、液状の
冷媒は加圧下で膨張弁を通じて凝縮器から蒸発器へと流
れ、そこで冷媒は蒸発し、熱を吸収しまた冷却を必要と
する部屋または他の空間を冷却する。次いで蒸気は圧縮
機に吸引され、そこで蒸気の圧力および温度が上昇され
る。高温、高圧の蒸気は圧縮閤から凝縮器へと、通常油
分離器を経て流れ、凝縮器から冷却液は蒸気からそれを
凝縮するのに十分な熱を除去する。この液状冷媒は次い
で再び蒸発器へと流入する。単段階の装置においては、
冷媒蒸気は吸入圧力から凝縮圧力へと一回の操作で圧縮
されるが、多段階装置もまた利用され、その場合蒸気は
逐次的圧縮によって所望の圧力範囲まで加圧される。
冷媒は加圧下で膨張弁を通じて凝縮器から蒸発器へと流
れ、そこで冷媒は蒸発し、熱を吸収しまた冷却を必要と
する部屋または他の空間を冷却する。次いで蒸気は圧縮
機に吸引され、そこで蒸気の圧力および温度が上昇され
る。高温、高圧の蒸気は圧縮閤から凝縮器へと、通常油
分離器を経て流れ、凝縮器から冷却液は蒸気からそれを
凝縮するのに十分な熱を除去する。この液状冷媒は次い
で再び蒸発器へと流入する。単段階の装置においては、
冷媒蒸気は吸入圧力から凝縮圧力へと一回の操作で圧縮
されるが、多段階装置もまた利用され、その場合蒸気は
逐次的圧縮によって所望の圧力範囲まで加圧される。
回転スクリュー圧縮機はガスを圧縮するのに往復ピスト
ンとは対照的に螺旋形のロータリーローブ（ｒｏｔａｒ
ｙ １ｏｂｅ ）機素を用い、容積原理に基いて作動す
る。最も普通に用いられる回転スクリュー圧Ｉ？ｉ機は
油で溢汪された二重螺旋形スクリュー型のものであり、
この場合、冷媒ガスはシリンダー内で回転する互いにか
みあう雄および雌のローターの作用により圧縮される。
ンとは対照的に螺旋形のロータリーローブ（ｒｏｔａｒ
ｙ １ｏｂｅ ）機素を用い、容積原理に基いて作動す
る。最も普通に用いられる回転スクリュー圧Ｉ？ｉ機は
油で溢汪された二重螺旋形スクリュー型のものであり、
この場合、冷媒ガスはシリンダー内で回転する互いにか
みあう雄および雌のローターの作用により圧縮される。
ガスはローターのローブによって形づくられる空間内に
、回転するローターによって吸引される。ローブが吸入
孔を通り過ぎて回転するにつれ、１回分の装入ガスがと
じ込められかつ隣接するローブ間の空間内に封入される
。回転が継続するにつれ、ローター室の排出用端部板と
ローターの咬合点との間の容積が減少する。油で溢汪し
た系においては圧縮に際して、ポンプ圧力下の油がシリ
ンダー壁中の小孔を通じてシリンダー内に噴射される。
、回転するローターによって吸引される。ローブが吸入
孔を通り過ぎて回転するにつれ、１回分の装入ガスがと
じ込められかつ隣接するローブ間の空間内に封入される
。回転が継続するにつれ、ローター室の排出用端部板と
ローターの咬合点との間の容積が減少する。油で溢汪し
た系においては圧縮に際して、ポンプ圧力下の油がシリ
ンダー壁中の小孔を通じてシリンダー内に噴射される。
圧縮機雌ローターの末端が出口孔を通過するまで続き、
そこでガスは系内に排出され、従って圧縮機通常−段階
で達せられる。油は圧縮の開始時にガス流中に直接噴射
され、従って油の噴霧ないしは霧状物とガスとの緊密な
接触によって、圧縮熱のかなりの部分を吸収することが
可能となる。
そこでガスは系内に排出され、従って圧縮機通常−段階
で達せられる。油は圧縮の開始時にガス流中に直接噴射
され、従って油の噴霧ないしは霧状物とガスとの緊密な
接触によって、圧縮熱のかなりの部分を吸収することが
可能となる。
さらに、油で溢汪した回転スクリュー冷凍装置内の潤滑
剤は、ベアリングおよび歯車を潤滑せねばならないのみ
ならす、スクリューないしはローブとケーシングとのす
き間の密封に役立たねばならない。やはり達成すべき冷
却機能の点からみて、圧縮段階に際して大容積の油を注
入する場合、考慮すべき重要な事柄は、溶解される冷媒
が稀釈により粘度を低下するということである。合成潤
滑剤、特にある種のポリグリコールが、種々の塩素化さ
れた含ハロゲン炭素化合物冷媒に対して提案されている
。なぜならば、潤滑剤中の冷媒ガスの溶解度が、潤滑剤
の密封効果が総合効率において重要な役割を果す回転ス
クリュー圧縮機における対応する鉱油に対する溶解度よ
り高いにせよ、冷媒の温度、圧力および種類の影響下で
、最終的粘度はより高くなりつるからである。他の冷媒
について従来から提案されている油はＲ１３４ａのよう
な非塩素化含弗素炭素化合物冷媒に対しては不適当であ
る。それらは高温において冷媒をあまりにも容易に溶解
しすぎるが低温ではそうでない。
剤は、ベアリングおよび歯車を潤滑せねばならないのみ
ならす、スクリューないしはローブとケーシングとのす
き間の密封に役立たねばならない。やはり達成すべき冷
却機能の点からみて、圧縮段階に際して大容積の油を注
入する場合、考慮すべき重要な事柄は、溶解される冷媒
が稀釈により粘度を低下するということである。合成潤
滑剤、特にある種のポリグリコールが、種々の塩素化さ
れた含ハロゲン炭素化合物冷媒に対して提案されている
。なぜならば、潤滑剤中の冷媒ガスの溶解度が、潤滑剤
の密封効果が総合効率において重要な役割を果す回転ス
クリュー圧縮機における対応する鉱油に対する溶解度よ
り高いにせよ、冷媒の温度、圧力および種類の影響下で
、最終的粘度はより高くなりつるからである。他の冷媒
について従来から提案されている油はＲ１３４ａのよう
な非塩素化含弗素炭素化合物冷媒に対しては不適当であ
る。それらは高温において冷媒をあまりにも容易に溶解
しすぎるが低温ではそうでない。
潤滑剤の粘度が冷媒による稀釈によって著しく低下しな
いならば、圧縮機の容積効率に顕著な利点が生まれる。
いならば、圧縮機の容積効率に顕著な利点が生まれる。
油膜の粘度低下は、摩耗を惹起する薄膜ａ′ｌｌ滑状態
の原因となり、油膜が金属表面に付着する能力に悪影響
を及ぼす。さらに、すでに指摘したごとく、粘度低下は
密１１作用の効率を低下し、従って効率低下はかなりの
ものとなりつる。
の原因となり、油膜が金属表面に付着する能力に悪影響
を及ぼす。さらに、すでに指摘したごとく、粘度低下は
密１１作用の効率を低下し、従って効率低下はかなりの
ものとなりつる。
油注入圧縮機はまた、圧縮されたガスを溶解しうる潤滑
剤を用いて運転される場合、他の効率も低下する。圧縮
機内の中間圧力点において注入される潤滑剤は溶解した
ガスを含み、このガスはより低い圧力下におかれるとき
、フラッシュし、そしてこの「遊離」のガスは真の仕事
を何らすることなしに再び圧縮されねばならない。また
、圧縮機内の油のある割分は圧力のより低い領域へと漏
洩し、そしてそれが溶解ガスを含有する場合、このガス
は沸騰するので再び圧縮されねばならない。
剤を用いて運転される場合、他の効率も低下する。圧縮
機内の中間圧力点において注入される潤滑剤は溶解した
ガスを含み、このガスはより低い圧力下におかれるとき
、フラッシュし、そしてこの「遊離」のガスは真の仕事
を何らすることなしに再び圧縮されねばならない。また
、圧縮機内の油のある割分は圧力のより低い領域へと漏
洩し、そしてそれが溶解ガスを含有する場合、このガス
は沸騰するので再び圧縮されねばならない。
さらにまた、油で溢汪した圧縮機は通常、高圧油分ｗｉ
器を有するが、これが、循環ガス冷媒が同分離器内で潤
滑剤中に溶解するのを助長する傾向をもつ。
器を有するが、これが、循環ガス冷媒が同分離器内で潤
滑剤中に溶解するのを助長する傾向をもつ。
本発明の主な目的の一つは、高い圧力および温度におい
ては潤滑油が冷媒ガスを容易に溶解しないが、低い圧力
および温度においては容易に溶解する、冷媒−油組成物
が内在する圧縮機を有する閉鎖型熱移動装置を提供する
ことである。このような潤滑剤−ガス組成物は油を冷媒
ガスから−層効率的に分離するのを可能とし、また同時
に蒸発器からの「油戻り」特性を良くする。
ては潤滑油が冷媒ガスを容易に溶解しないが、低い圧力
および温度においては容易に溶解する、冷媒−油組成物
が内在する圧縮機を有する閉鎖型熱移動装置を提供する
ことである。このような潤滑剤−ガス組成物は油を冷媒
ガスから−層効率的に分離するのを可能とし、また同時
に蒸発器からの「油戻り」特性を良くする。
本発明の別な目的は、油分離器における凝縮温度におい
て、冷媒が油中に溶解するのに対して最大の抵抗を示し
、また蒸発器において、蒸発前に唯一つの液相すなわち
油および液状冷媒しかないという、潤滑剤−ガス組成物
によって発揮される特性をもつ装置を提供することであ
る。
て、冷媒が油中に溶解するのに対して最大の抵抗を示し
、また蒸発器において、蒸発前に唯一つの液相すなわち
油および液状冷媒しかないという、潤滑剤−ガス組成物
によって発揮される特性をもつ装置を提供することであ
る。
本発明のさらに別な目的は、装置に内在する油冷媒組成
物によって、装置の清浄性に影響を与えるとともに熱移
動効率の維持に関して＠要である熱的および化学的安定
性が提供される一方、膨張弁のような機械要素の効率的
作動が維持されるという特性をもつ装置を提供すること
である。
物によって、装置の清浄性に影響を与えるとともに熱移
動効率の維持に関して＠要である熱的および化学的安定
性が提供される一方、膨張弁のような機械要素の効率的
作動が維持されるという特性をもつ装置を提供すること
である。
本発明のさらに別な目的は、良好な「油戻り」特性を有
するとともに、動的な状況下では、密度がより低いので
油に富む相が冷媒に富む相の上方に浮上し始め、熱伝達
のおよび油戻りの問題が発生する蒸発器内で運転上の問
題を発生しないという特性をもつ装置を提供することで
ある。
するとともに、動的な状況下では、密度がより低いので
油に富む相が冷媒に富む相の上方に浮上し始め、熱伝達
のおよび油戻りの問題が発生する蒸発器内で運転上の問
題を発生しないという特性をもつ装置を提供することで
ある。
本発明のさらに別な目的は、機械的摩耗を防止するとと
もに十分な密封性を付与するための有効な潤滑剤として
働くのに十分なｉＩ！ｌ滑性と粘度とが冷媒の存在下で
あるという特性をもつ装置を提供することである。
もに十分な密封性を付与するための有効な潤滑剤として
働くのに十分なｉＩ！ｌ滑性と粘度とが冷媒の存在下で
あるという特性をもつ装置を提供することである。
本発明のさらに別な目的は潤滑剤が広い操作温度範囲に
わたって流動性を保ち、低い流動点をもち、低い綿状化
温度（ｆｌｏｃ ｐｏｉｎｔ）をもち、低い蒸気圧をも
ち、良好な粘度−温度関係をもち、かつ圧縮機および全
装置における他の、機械的要素中で用いるゴムおよびエ
ラストマーとの親和性をもつ、冷媒−油組成物が内在す
る装置を提供することである。
わたって流動性を保ち、低い流動点をもち、低い綿状化
温度（ｆｌｏｃ ｐｏｉｎｔ）をもち、低い蒸気圧をも
ち、良好な粘度−温度関係をもち、かつ圧縮機および全
装置における他の、機械的要素中で用いるゴムおよびエ
ラストマーとの親和性をもつ、冷媒−油組成物が内在す
る装置を提供することである。
本発明のさらに別な目的は、装置の機械的要素の効率的
かつ長期間にわたる運転を実現するのに十分に安定な油
−冷媒組成物を有する装置を提供することである。
かつ長期間にわたる運転を実現するのに十分に安定な油
−冷媒組成物を有する装置を提供することである。
本発明の目的は、冷媒に対する指定の逆向きの溶解度を
もつポリオキシアルキレングリコールを、Ｒ−１３４ａ
冷媒を用いる油噴霧回転型容積式圧縮機による熱移動装
置に内在させることにより達成される。本発明は他の圧
縮機熱移動装置および類似な冷媒に関しても有用である
ことが判明するであろう。
もつポリオキシアルキレングリコールを、Ｒ−１３４ａ
冷媒を用いる油噴霧回転型容積式圧縮機による熱移動装
置に内在させることにより達成される。本発明は他の圧
縮機熱移動装置および類似な冷媒に関しても有用である
ことが判明するであろう。
特許請求の範囲および添附の図面とともに以下の記載を
考察するならば、本発明の他の目的および利点が特定的
に指摘されあるいは明白となるであろう。
考察するならば、本発明の他の目的および利点が特定的
に指摘されあるいは明白となるであろう。
第１図は代表的な、油で溢汪される双子スクリュー圧縮
熱移動装置を例解する略解的ブロック図である。
熱移動装置を例解する略解的ブロック図である。
第２図は代表的な圧縮機の略解的な分解図であり、圧縮
機内の磯素を示すためにケーシングの一部を取り除いで
ある。
機内の磯素を示すためにケーシングの一部を取り除いで
ある。
第３図は、種々の温度および濃度における冷媒と潤滑耐
油との混合物の溶解度を示すグラフである。
油との混合物の溶解度を示すグラフである。
第４図は、別な油を用いた場合の同様なグラフである。
第１図においては、油溢汪双子スクリュー圧縮装置の機
械的要素に参照を容易にするために番号を付けである。
械的要素に参照を容易にするために番号を付けである。
図示の装置において、油ポンプ１０は後記する合成油を
配管１１を経て油冷却器１２にポンプ送入し、この冷」
器１２は配管１２ａを経て油を圧縮１１１１３に供給す
る。圧縮機内で冷媒蒸気にさらされるｒＪＪ滑、冷ＩＩ
およびローター密封用の油は配管１５を経て圧縮１１１
１１３から油分離器１４へと返還される。圧縮機１３は
配管７を経て蒸発器１６からガス状の冷媒を受けいれる
。蒸気７は加圧されかつ圧縮機内で「仕事エネルギー」
により加熱され、かつ分離器１４において油から分離さ
れた後、配管１８を経て凝縮器１９へと移送され、そこ
で圧力上背および熱の喪失の組合わせの結果、凝縮しな
いしは液化する。液は凝縮器１９から配管２０を経て、
膨張弁２１を通って蒸発器１６へと進み、そこで、圧力
および吸収した熱を失うことの結果として蒸発する。冷
媒の蒸発温度は、典型的には一４０℃から＋２０℃の温
度範囲内にあり、また冷媒の凝縮温度は＋３０”Ｃから
＋９０℃の範囲内にある。油分離器１４は多くの割合の
３′ｉＩｌ滑油を分離することができ、またこの分離に
関与する温度において、−層詳細に後記する油は後記す
る冷媒を溶解するのに抵抗するので、油分離器は分離操
作に役立つ。
配管１１を経て油冷却器１２にポンプ送入し、この冷」
器１２は配管１２ａを経て油を圧縮１１１１３に供給す
る。圧縮機内で冷媒蒸気にさらされるｒＪＪ滑、冷ＩＩ
およびローター密封用の油は配管１５を経て圧縮１１１
１１３から油分離器１４へと返還される。圧縮機１３は
配管７を経て蒸発器１６からガス状の冷媒を受けいれる
。蒸気７は加圧されかつ圧縮機内で「仕事エネルギー」
により加熱され、かつ分離器１４において油から分離さ
れた後、配管１８を経て凝縮器１９へと移送され、そこ
で圧力上背および熱の喪失の組合わせの結果、凝縮しな
いしは液化する。液は凝縮器１９から配管２０を経て、
膨張弁２１を通って蒸発器１６へと進み、そこで、圧力
および吸収した熱を失うことの結果として蒸発する。冷
媒の蒸発温度は、典型的には一４０℃から＋２０℃の温
度範囲内にあり、また冷媒の凝縮温度は＋３０”Ｃから
＋９０℃の範囲内にある。油分離器１４は多くの割合の
３′ｉＩｌ滑油を分離することができ、またこの分離に
関与する温度において、−層詳細に後記する油は後記す
る冷媒を溶解するのに抵抗するので、油分離器は分離操
作に役立つ。
第２図は代表的な回転スクリュー圧縮機を略解的に例解
する。本図において典型的には６つのローブのあってよ
い雌ロータ−２２は、典型的には４つのローブのあって
よい雄ロータ２３と嵌合している。スラストベアリング
は２４で示しまたラジアルベアリングは２５で示す。ピ
ストンを作動させるスライド弁は２６で、また制御シリ
ンダーは２７で示す。軸シールは２８で示す。配管７と
接続する吸入孔は２９で、また配管１５と接続する排出
孔は３０で示す。外部ポンプ１０によって供給する油は
、圧縮！ｆｉ１３を潤滑しかつ密封するために配管７か
らの吸入ガスとともに注入される。
する。本図において典型的には６つのローブのあってよ
い雌ロータ−２２は、典型的には４つのローブのあって
よい雄ロータ２３と嵌合している。スラストベアリング
は２４で示しまたラジアルベアリングは２５で示す。ピ
ストンを作動させるスライド弁は２６で、また制御シリ
ンダーは２７で示す。軸シールは２８で示す。配管７と
接続する吸入孔は２９で、また配管１５と接続する排出
孔は３０で示す。外部ポンプ１０によって供給する油は
、圧縮！ｆｉ１３を潤滑しかつ密封するために配管７か
らの吸入ガスとともに注入される。
回転スクリュー圧縮機においては、ローブ、ベアリング
、および歯車を油によって潤滑しかつ密封せねばならな
い。加えて、注入する油の容積は圧縮機を冷却するのに
十分でなければならない。
、および歯車を油によって潤滑しかつ密封せねばならな
い。加えて、注入する油の容積は圧縮機を冷却するのに
十分でなければならない。
■鎖系においては、冷媒ガスと油とは油の温度および温
度に依存しつつある程度、互いに可溶でありあるいは完
全な混和性をもつであろう。油が圧縮機を温性する場合
、圧縮機の温度および圧力において、冷媒に曝露される
油の表面積は最大である。実質的に油である、油に富む
液相および実質的に冷媒である、冷媒に富むガス相とが
得られる。ガス相は、油分離器が除去できない液相部分
とともに凝縮器に移動する。通常、凝縮器において油は
５％未満の濃度で存在する一方、圧縮機においてはずっ
と高い濃度で存在するであろう。
度に依存しつつある程度、互いに可溶でありあるいは完
全な混和性をもつであろう。油が圧縮機を温性する場合
、圧縮機の温度および圧力において、冷媒に曝露される
油の表面積は最大である。実質的に油である、油に富む
液相および実質的に冷媒である、冷媒に富むガス相とが
得られる。ガス相は、油分離器が除去できない液相部分
とともに凝縮器に移動する。通常、凝縮器において油は
５％未満の濃度で存在する一方、圧縮機においてはずっ
と高い濃度で存在するであろう。
第３図においては、本装置の操作可能温度範囲における
予想を越えた溶解度特性を例解する混和性グラフを示す
。このグラフは試験に基いて作成されたものであり、試
験によって実証されたものと考えられるところを示す。
予想を越えた溶解度特性を例解する混和性グラフを示す
。このグラフは試験に基いて作成されたものであり、試
験によって実証されたものと考えられるところを示す。
本図において上方のグラフの＠Ｘは、種々な温度および
油−冷媒中の油の重陽百分率において、線の上方に完全
な非混和性ないしは不溶性があることを示す。５％範囲
のより低い油濃度における下向きの勾配からより高い油
濃度におけるより高い圧縮機温度での上向きの勾配まで
移動する際に、線Ｘは逆向きな溶解度を示す。線又は、
他の重＠濃度および圧縮機運転の温度以下の温度におい
てただし５％以下ではない濃度において、油中の冷媒の
非温和性ないしは不溶性を点綴したものである。５重量
％までの濃度について線きおよび又は可溶性領域ないし
は完全な混和性の領域を示し、そこでは蒸発器排出温度
−６２，２℃から約５％の油濃度における＋２０℃にお
いて、単一の液相つまり冷媒中の油が存在する。圧縮機
内において、油分離器においてそして凝縮器入口におい
て、油に富む相と冷媒に富む相とは、この２相領域にお
いて不溶である実質的に二つの別々な層を形成する。こ
のため油に富む層は、油分離器１４の高い温度および圧
力という条件下でガスから一層効率的に分離する。
油−冷媒中の油の重陽百分率において、線の上方に完全
な非混和性ないしは不溶性があることを示す。５％範囲
のより低い油濃度における下向きの勾配からより高い油
濃度におけるより高い圧縮機温度での上向きの勾配まで
移動する際に、線Ｘは逆向きな溶解度を示す。線又は、
他の重＠濃度および圧縮機運転の温度以下の温度におい
てただし５％以下ではない濃度において、油中の冷媒の
非温和性ないしは不溶性を点綴したものである。５重量
％までの濃度について線きおよび又は可溶性領域ないし
は完全な混和性の領域を示し、そこでは蒸発器排出温度
−６２，２℃から約５％の油濃度における＋２０℃にお
いて、単一の液相つまり冷媒中の油が存在する。圧縮機
内において、油分離器においてそして凝縮器入口におい
て、油に富む相と冷媒に富む相とは、この２相領域にお
いて不溶である実質的に二つの別々な層を形成する。こ
のため油に富む層は、油分離器１４の高い温度および圧
力という条件下でガスから一層効率的に分離する。
さらに、油は３０°〜９３℃の温度範囲内でおよびそれ
以上の温度において、圧縮機内で冷媒に富む成分の溶解
を有効に妨げるであろう。一つの相内の油濃度は約１０
０〜６０％の範囲内にある一方、他の相の油濃度は約Ｏ
〜２０％の範囲内にあるであろう。
以上の温度において、圧縮機内で冷媒に富む成分の溶解
を有効に妨げるであろう。一つの相内の油濃度は約１０
０〜６０％の範囲内にある一方、他の相の油濃度は約Ｏ
〜２０％の範囲内にあるであろう。
同時に、溶解した油は、関与する操作可能温度範囲つま
り一４０℃から＋２０℃において蒸発器からの戻りが良
好であ。何故ならば、油が２０ｐｐｍ〜５％の範囲で存
在する場合、唯一つの液相しか関与しないからである。
り一４０℃から＋２０℃において蒸発器からの戻りが良
好であ。何故ならば、油が２０ｐｐｍ〜５％の範囲で存
在する場合、唯一つの液相しか関与しないからである。
油が蒸発器内に蓄積する傾向を軽減するために、性能の
十分に知られた油蒸溜器を用いることができ、蒸発器に
おける蒸気から油を分離しかつそれを圧縮機入口へと返
還するのに役立てることができる。いくつかの装置にお
いては、このような蒸溜器において油を分離することが
でき、従って圧縮機と凝縮器との間に油分離器を必要と
しない。
十分に知られた油蒸溜器を用いることができ、蒸発器に
おける蒸気から油を分離しかつそれを圧縮機入口へと返
還するのに役立てることができる。いくつかの装置にお
いては、このような蒸溜器において油を分離することが
でき、従って圧縮機と凝縮器との間に油分離器を必要と
しない。
油を注入する他のスクリュー圧縮装置においては、冷媒
ポンプが油−冷媒溶液をスクリュー圧縮機の吸入口に直
接注入するので、油蒸溜塔は不必要となる。
ポンプが油−冷媒溶液をスクリュー圧縮機の吸入口に直
接注入するので、油蒸溜塔は不必要となる。
上述した混和性曲線はＲ−１３４ａについて求めたもの
である。使用した合成油は一般式：Ｒ をもつ１５０１８０ポリオキシアルキレンジオールグリ
コールであった。この式において整数旦は５〜１００の
値をもつ。Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むア
ルキル基である。この合成油は不規則分布およびブロッ
ク分布の共重合体ちまた含むであろう。ＩＳＯ粘度１０
０および１５０をもつこの処方をもつ油を試験したとこ
ろ、第３図に示す逆向きの溶解度特性をもつことが判っ
た。
である。使用した合成油は一般式：Ｒ をもつ１５０１８０ポリオキシアルキレンジオールグリ
コールであった。この式において整数旦は５〜１００の
値をもつ。Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むア
ルキル基である。この合成油は不規則分布およびブロッ
ク分布の共重合体ちまた含むであろう。ＩＳＯ粘度１０
０および１５０をもつこの処方をもつ油を試験したとこ
ろ、第３図に示す逆向きの溶解度特性をもつことが判っ
た。
この潤滑剤は低い温度で流動性を保持することが判明し
、また冷媒と油とが平衡に達するのに必要な時間は艮す
ぎなかった。
、また冷媒と油とが平衡に達するのに必要な時間は艮す
ぎなかった。
第３図に示したのと実質的に同じな逆向きの溶解度特性
を示す他の油は、構造： （式中、Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むアル
キル基であり、Ｒ１は１〜約２４個、望ましくは約４〜
約８個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキル基
、およびアリールアルキル基が約６〜約３０個、望まし
くは約６〜約１５の炭素原子をもちかつ反応性の水素原
子を含むアリールアルキル基からなる群から選択する）
をもつポリオキシアルキレングリコール１価アルコール
である。反応性水素原子を含む化合物の例はアルコール
、フェノール３（ｉｉｉオール、第１−級および第２級
アミン、ならびにカルボン酸およびスルフォン酸および
これらのアミドであり、ｎは３〜７０である。第４図は
、逆向きの溶解度を示すグラフを示すが、この場合使用
油はこの１１面アルコールの処方をもつ１００１ Ｓｏ
油であった。
を示す他の油は、構造： （式中、Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むアル
キル基であり、Ｒ１は１〜約２４個、望ましくは約４〜
約８個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖のアルキル基
、およびアリールアルキル基が約６〜約３０個、望まし
くは約６〜約１５の炭素原子をもちかつ反応性の水素原
子を含むアリールアルキル基からなる群から選択する）
をもつポリオキシアルキレングリコール１価アルコール
である。反応性水素原子を含む化合物の例はアルコール
、フェノール３（ｉｉｉオール、第１−級および第２級
アミン、ならびにカルボン酸およびスルフォン酸および
これらのアミドであり、ｎは３〜７０である。第４図は
、逆向きの溶解度を示すグラフを示すが、この場合使用
油はこの１１面アルコールの処方をもつ１００１ Ｓｏ
油であった。
種々の目的のための添加剤が上記の基体潤滑剤に添加さ
れようが、この基体潤滑剤は仕上げられた油の少くとも
大部分をなす。仕上油は通例のごとく実質的に水を含有
しないであろう。注入する仕上油は、圧縮機内の密封剤
として少くとも４センチストークス、望ましくは６セン
チストークスの粘度をもつ一方、圧縮機ベアリングにお
いて少くとも６センチストークス望ましくは１０センチ
ストークスの粘度をもつであろう。従って少くと６約５
０１Ｓ○の基体油が選択されるであろう。
れようが、この基体潤滑剤は仕上げられた油の少くとも
大部分をなす。仕上油は通例のごとく実質的に水を含有
しないであろう。注入する仕上油は、圧縮機内の密封剤
として少くとも４センチストークス、望ましくは６セン
チストークスの粘度をもつ一方、圧縮機ベアリングにお
いて少くとも６センチストークス望ましくは１０センチ
ストークスの粘度をもつであろう。従って少くと６約５
０１Ｓ○の基体油が選択されるであろう。
スクリュー型またはベーン型の別なく、油で溢汪される
回転型容積式圧縮機にとって普通な操作可能１度範囲は
＋３０℃〜＋９０℃であるが、これより高い操作温度、
例えば１２１℃までの温度も実用的でありかつ第３図ま
たは第４図のいづれかにおける線Ｘの上方の不溶性領域
内にあると考えられる。蒸発器操作にとって普通な操作
可能範囲は一４０℃〜＋２０℃であり、第３ Ｊ３よび
第４図はともに、５％未満の油濃度そして第４図の場合
は１０％未満の油濃度における可溶性領域は、装置の所
望の操作を可能とする。第４図において、可溶性領域は
一７０下から＋１１０下にわたってハツチを膿されてい
るが、この領域は１０％以下の油濃度についてハツチを
施した領域の上方および下方の双方に延びていると考え
られる。
回転型容積式圧縮機にとって普通な操作可能１度範囲は
＋３０℃〜＋９０℃であるが、これより高い操作温度、
例えば１２１℃までの温度も実用的でありかつ第３図ま
たは第４図のいづれかにおける線Ｘの上方の不溶性領域
内にあると考えられる。蒸発器操作にとって普通な操作
可能範囲は一４０℃〜＋２０℃であり、第３ Ｊ３よび
第４図はともに、５％未満の油濃度そして第４図の場合
は１０％未満の油濃度における可溶性領域は、装置の所
望の操作を可能とする。第４図において、可溶性領域は
一７０下から＋１１０下にわたってハツチを膿されてい
るが、この領域は１０％以下の油濃度についてハツチを
施した領域の上方および下方の双方に延びていると考え
られる。
本発明の好ましい態様について詳細に述べてきたが、当
技術について熟達する者にとっては、ここに開示した態
様が変形可能であることは明らかであろう。従って上記
の説明はあらゆる点が、何ら限定的でなく例示的なもの
であると考えるべきであり、本発明の真の範囲は特許請
求の範囲において規定されるものである。
技術について熟達する者にとっては、ここに開示した態
様が変形可能であることは明らかであろう。従って上記
の説明はあらゆる点が、何ら限定的でなく例示的なもの
であると考えるべきであり、本発明の真の範囲は特許請
求の範囲において規定されるものである。
第１図は油溢汪双子スクリュー圧縮熱移動装置の略的ブ
ロック図である。 第２図は代表的な圧縮機の分解図である。 第３図は冷媒と潤滑耐油との混合物の溶解度を示す。 第４図は別な油を用いた場合の溶解度を示す。
ロック図である。 第２図は代表的な圧縮機の分解図である。 第３図は冷媒と潤滑耐油との混合物の溶解度を示す。 第４図は別な油を用いた場合の溶解度を示す。
Claims (20)
- （１）冷媒を圧縮するための、油で溢汪した（ｏｉｌ−
ｆｌｏｏｄｅｄ）圧縮機、冷媒、圧縮機出口に接続する
凝縮器、圧縮機入口に接続する蒸発器、油、油を圧縮機
に注入するための注油手段、油分離器および分離した油
を注油手段へと循環するための管路を包含する冷凍又は
ヒートポンプ装置において、冷媒が弗素化された非塩素
化炭化水素であり、かつ冷媒と油とを含む混合物が＋３
０℃〜＋１２１℃の温度範囲において圧縮機内で二つの
不溶性相すなわち油に富む第１の相と冷媒に富む第２の
相を形成することができ、一方−４０℃〜＋２０℃の温
度範囲において上記混合物が油の冷媒に対する濃度５重
量％未満において蒸発器内で唯一つの可溶性相を形成す
ることができる逆向きな溶解度特性を与えるような合成
タイプの油を、上記の油が主な割合で含むことを特徴と
する改良された装置。 - （２）冷媒がＲ−１３４ａであり、また油がポリエーテ
ル多価アルコールまたは１価アルコールである請求項１
記載の装置。 - （３）冷媒を圧縮するための回転型容積式圧縮機、冷媒
、圧縮機出口に接続する凝縮器、圧縮機入口に接続する
蒸発器、油、油を圧縮機に注入するための注油手段、油
分離器および分離した油を注油手段へと循環するための
管路を包含する冷凍又はヒートポンプ装置において、冷
媒が弗素化された非塩素化炭化水素であり、かつ冷媒と
油とを含む混合物が＋３０℃〜＋１２１℃の温度範囲に
おいて圧縮機内で二つの不溶性相を形成することができ
、一方−４０℃〜＋２０℃の温度範囲において油と冷媒
との液状混合物が５重量％より低い油濃度において蒸発
器内で唯一つの混和性相を形成することができる逆向き
な溶解度特性を与えるようなポリグリコールタイプのも
のを、上記の油が主な割合で含むことを特徴とする改良
された装置。 - （４）冷媒がＲ−１３４ａである請求項３記載の装置。
- （５）ポリアルキレングリコール２価アルコールおよび
１価アルコールからなる群から油を選択する請求項４記
載の装置。 - （６）油が、構造： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むアルキ
ル基でありかつｎは５〜１００である）をもつポリオキ
シアルキレングリコール２価アルコールである請求項４
記載の装置。 - （７）油が、構造： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むアルキ
ル基であり、Ｒ＾１は１〜約２４個の炭素原子、望まし
くは約４〜約８個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖ア
ルキル基、およびアリールアルキル基が約６〜約３０個
の炭素原子、望ましくは約６〜約１５個の炭素原子をも
ちかつ反応性の水素原子を含むアリールアルキル基から
なる群から選択され、かつｎは３〜７０である）をもつ
ポリオキシアルキレングリコール１価アルコールである
請求項４記載の装置。 - （８）非塩素化炭化水素冷媒を圧縮するための圧縮機、
冷媒、圧縮機出口に接続する凝縮器、圧縮機入口に接続
する蒸発器、油、圧縮機に油を注入するための注油手段
、油分離器および分離した油を注油手段に循環するため
の管路を包含する閉鎖型冷凍又はヒートポンプ装置であ
つて、冷媒と油とを含む液状混合物が、約１０〜６０重
量％の油濃度において＋３０゜〜＋１２１℃の範囲の温
度下で圧縮機内で二つの不溶性相をもちかつ５重量％未
満の油濃度において−４０゜〜＋２０℃の範囲の温度下
で蒸発器内で唯一つの混和性相をもつことを特徴とする
装置。 - （９）回転型容積式圧縮機内で冷媒を圧縮し、圧縮機出
口を圧縮機に接続し、圧縮機入口を蒸発器に接続し、注
油手段を経て油を圧縮機に注入し、油を冷媒から分離し
かつ注油手段に循環する、冷媒又はヒートポンプ装置の
効率を改良する方法であつて、冷媒がＲ−１３４ａであ
りかつ注入する油が、約＋３０℃〜＋１２１℃の温度範
囲で二つの不溶性相を有するＲ−１３４ａとの混合物を
形成し、一方約−４０℃〜＋２０℃の温度範囲で混合物
が可溶であり５重量％未満の濃度において蒸発器内で唯
一つの相を形成するポリグリコールであることを特徴と
する方法。 - （１０）弗素化された非塩素化冷媒を圧縮機内で圧縮し
、圧縮機出口を凝縮器に接続し、圧縮機入口を蒸発器に
接続し、凝縮器を蒸発器と連絡しかつ注油手段を経て油
を圧縮機に注入する、冷凍ないしはヒートポンプ装置の
効率を改良する方法であつて、冷媒と油との混合物が、
約１０〜４０重量％の油濃度において＋３０℃〜＋１２
１℃の範囲の温度下で圧縮機内で互いに不溶な二つの相
を形成しかつ約５重量％未満の油濃度において約−４０
゜〜＋２０℃の範囲の温度下で蒸発器内で唯一つの液相
を有することを特徴とする方法。 - （１１）Ｒ−１３４ａが冷媒である請求項１０記載の方
法。 - （１２）油がポリエーテル多価アルコールまたは１価ア
ルコールである請求項１０記載の方法。 - （１３）油をポリオキシアルキレングリコール２価アル
コールおよび１価アルコールからなる群から選択する請
求項１１記載の方法。 - （１４）油が構造： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むアルキ
ル基であり、かつｎは５〜１００である）をもつポリオ
キシアルキレングリコール２価アルコールである請求項
１１記載の装置。 - （１５）油が、構造： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒは水素または１〜４個の炭素原子を含むアルキ
ル基であり、Ｒ＾１は１〜約２４個の炭素原子、望まし
くは約４〜約８個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖ア
ルキル基、およびアリールアルキル基が約６〜約３０個
の炭素原子、望ましくは約６〜約１５個の炭素原子をも
ちかつ反応性の水素原子を含むアリールアルキル基から
なる群から選択され、かつｎは３〜７０である）を有す
るポリオキシアルキレングリコール１価アルコールであ
る請求項１１記載の装置。 - （１６）冷媒を圧縮するための圧縮機、非塩素化炭化水
素冷媒、圧縮機出口に接続する凝縮器、圧縮機入口に接
続する蒸発器、油、圧縮機に油を注入するための注油手
段、油分離器および分離した油を注油手段に循環するた
めの管路を包含する閉鎖型冷凍ないしはヒートポンプ装
置であつて、冷媒と油とを含む液状混合物が、約２０重
量％をこえる油濃度において＋２０゜〜＋１２１℃の範
囲の温度下で圧縮機内で二つの不溶性相を有しかつ１０
重量％未満の油濃度において−４０゜〜＋２０℃の範囲
の温度下で唯一つの混和性相をもつことを特徴とする装
置。 - （１７）非塩素化、炭化水素冷媒を圧縮機内で圧縮し、
圧縮機出口を凝縮器に接続し、圧縮機入口を蒸発器に接
続し、凝縮器を蒸発器と連絡しかつ注油手段を経て油を
圧縮機に注入する、冷凍ないしはヒートポンプ装置の効
率を改良する方法であつて、冷媒と油との混合物が、約
２０重量％をこえる油濃度において＋３０℃〜＋１２１
℃の範囲の温度下で圧縮機内で互いに不溶な二つの相を
形成しかつ約１０重量％未満の油濃度において約−４０
゜〜＋２０℃の範囲の温度下で蒸発器内で唯一つの液相
をもつことを特徴とする方法。 - （１８）冷媒がテトラフルオロエタンであり、かつ油が
ポリオキシアルキレングリコールであり、圧縮機内で少
くとも４〜６センチストークスの範囲の粘度をもつ請求
項８記載の装置。 - （１９）冷媒がテトラフルオロエタンであり、かつ油が
ポリオキシアルキレングリコールであり、圧縮機内で少
くとも４〜６センチストークスの範囲の粘度をもつ請求
項１６記載の装置。 - （２０）冷媒がテトラフルオロエタンであり、かつ油が
ポリオキシアルキレングリコールであり、圧縮機内で少
くとも４〜６センチストークスの範囲の粘度を有する請
求項１７記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/199,514 US4916914A (en) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | Rotary displacement compression heat transfer systems incorporating highly fluorinated refrigerant-synthetic oil lubricant compositions |
| US199514 | 1988-05-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237256A true JPH0237256A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2935462B2 JP2935462B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=22737852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1134485A Expired - Fee Related JP2935462B2 (ja) | 1988-05-27 | 1989-05-26 | 改良された冷凍装置および冷凍装置の効率の改善方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4916914A (ja) |
| EP (1) | EP0343662B1 (ja) |
| JP (1) | JP2935462B2 (ja) |
| AU (1) | AU616520B2 (ja) |
| CA (1) | CA1307403C (ja) |
| DE (1) | DE68906304T2 (ja) |
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| CN107353983A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-17 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 冷冻油组合物及其应用 |
| CN108362024A (zh) * | 2017-01-26 | 2018-08-03 | 荏原冷热系统株式会社 | 离心式制冷机 |
| US12173673B2 (en) | 2020-01-24 | 2024-12-24 | Isuzu Motors Limited | Intake noise reduction structure for vehicle |
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