冷凍コンプレッサーの機械的原理

蒸気圧縮冷凍システムでは、冷凍コンプレッサーが冷媒を低圧から高圧に上げ、冷媒を連続的に循環させることで、システム内部の熱をシステム温度よりも高い環境に連続的に排出します。冷凍コンプレッサーは冷凍システムの心臓部であり、コンプレッサーを通じて電気エネルギーを入力し、低温環境から高温環境に熱を排出します。冷凍コンプレッサーのエネルギー効率比が冷凍システム全体のエネルギー効率比を決定します。周囲温度が頻繁に変化するため、コンプレッサーは部分負荷状態になることが多いため、コンプレッサーにはエネルギー調整が必要です。
スクリューコンプレッサーには、ピストンコンプレッサーに必要なシリンダー、ピストン、ピストンリング、シリンダーライナーなどの脆弱な部品がありません。機械の構造はコンパクトで、容積が小さく、重量が軽く、クリアランス容積がありません。少量の液体が機械に入っても液体の衝撃の危険はありません。アクティブバルブは、10％〜100％の無段階エネルギー調整に使用でき、幅広い用途、安定した信頼性の高い操作、長いメンテナンスサイクル、最大（2-5）×104時間の故障のない操作時間を備えています。潤滑油の使用により、機械の冷却性能とシール性能が向上し、排気温度が低下します。蒸発温度が低く（-40度）、圧縮比が高い（約25）場合でも、単段運転を実現でき、一定の範囲内で2段圧縮サイクルを置き換えることができます。ただし、スクリュー冷凍コンプレッサーの加工と組み立てには高精度が求められ、変動する動作条件には適していないため、大きな騒音が発生します。一般的には防音・防音設備が必要であり、冷凍圧縮時には潤滑油を噴霧する必要があるため、オイルポンプ、オイルクーラー、オイル回収装置などの補助設備が必要となります。
ヘルムホルツ共鳴器はコンプレッサーハウジングの外側に封入され、接続されています。これは、ヘルムホルツ共鳴器のチャンバーをネックを介してコンプレッサーハウジングの内部キャビティに接続することで形成され、コンプレッサーチャンバー内の励起音響モードの振幅を低減します。共鳴器の共振周波数を実際のコンプレッサーキャビティの最大励起振動モードに変調すると、共振ピークが大幅に減少し、応答スペクトルに大きな変化が生じます。ただし、これはコンプレッサーの外観と冷蔵庫内の配置に影響を与え、研究結果はまだ製品に適用されていません。
超臨界二酸化炭素空調システムの効率と信頼性に最も大きな影響を与える部品であるコンプレッサーは、二酸化炭素超臨界サイクルの特定の特性を十分に考慮して再設計する必要があります。 CO2はアンモニアと同様に断熱指数K値が1.30と高く、コンプレッサーの排気温度が高くなる可能性があります。 ただし、CO2はコンプレッサーの圧力比が低いため、コンプレッサー自体を冷却する必要はありません。 断熱指数が高く圧力比が低いため、コンプレッサーのクリアランス容積の再膨張損失を減らすことができ、コンプレッサーの容積効率が高くなります。 実験と理論の研究の後、Jurgen SU​​BとHorst Kruseは、往復コンプレッサーは油膜摺動シールが優れているため、CO2システムに最適な選択肢であることを発見しました。 BOCKは二酸化炭素コンプレッサーの排気バルブを改良し、改良された二酸化炭素コンプレッサーの効率は7％向上しました。
潤滑油の残量やモーターエンドコイルの巻き方によっても、同じモデルのコンプレッサーのロット間で騒音レベルに差が生じる可能性があります（平均騒音レベルからの偏差）。シェルの外部支持を変更することで、ねじり剛性を高め、振動面を減らします。騒音研究の複雑さにより、研究者は強力な理論的資質を持ち、企業は優れた技術的基礎を持つ必要があり、多大な投資と長い時間が必要です。これは、基本的に定性的な実験研究段階にあり、多くの偶然性と偶発性を伴っている中国のコンプレッサー企業の弱点の1つです。
環境要件に基づく新しい冷媒の適用も、冷凍コンプレッサー業界ではホットな話題です。冷蔵庫製品のR22冷媒の代替作業が終了したため、新しい冷媒コンプレッサーの研究は主にエアコン業界に集中しています。R410AとR407Cの研究が成熟していることとは別に、最大のホットな話題は二酸化炭素コンプレッサーの研究です。二酸化炭素システムは従来の圧力臨界サイクルシステムに比べて圧力がはるかに高いため、コンプレッサーのシャフトシールに対する設計要件は、元のコンプレッサーよりもはるかに高くなっています。コンプレッサーのシャフトシールの漏れは、しばらくの間、実用化の主な障害となるでしょう。