JP2007247562A - Refrigerant compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば冷凍装置に用いられる冷媒圧縮機に関するものであり、特にCO2用圧縮機として好適である。 The present invention relates to a refrigerant compressor used, for example, in a refrigeration apparatus, and is particularly suitable as a compressor for CO 2 .
従来技術としては特許文献1のように、周知の容積型給油ポンプにより貯留潤滑油を被潤滑部に圧送供給する構造が一般的である。
As a conventional technique, as in
しかし、該容積型給油ポンプは、以下の課題を有する。すなわち、この形式の給油ポンプは確実な送油が可能である反面、その構成には精密な部品を必要とし、圧縮機のコストアップ要因となる。また、給油ポンプ自体の不具合、磨耗などにより信頼性が十分であるとは言い切れない。 However, the positive displacement oil pump has the following problems. That is, while this type of oil pump can reliably deliver oil, its configuration requires precise parts, which increases the cost of the compressor. Moreover, it cannot be said that the reliability is sufficient due to problems such as a failure of the oil supply pump and wear.
第10図を参照して、従来技術(特許文献1)の構成、作動を簡単に説明する。密閉ケース91の中には上部に圧縮機構部84、中央部にモーター87等が収納されている。47はケース下部に設けられた油溜まり部であり、回転軸93の下端部に設けられた給油ポンプPが浸漬状態で設置されている。従来技術ではモーター、油溜まり部等は周辺圧力がほぼ吸入圧力(圧縮機構部84が吸入するガス圧)となっているいわゆる低圧ドーム形式を構成している。
With reference to FIG. 10, the configuration and operation of the prior art (Patent Document 1) will be briefly described. In the sealed
圧縮機においては周知のごとく回転軸軸受部、圧縮機構部84等に潤滑油を供給する必要がある。従来技術においては油溜まり部47は下部に、給油を必要とする部分は上部に位置するため、何らかの手段で潤滑油を上方へ送油しなければならない。従来技術では容積型給油ポンプPにより油溜まり部47の潤滑油を加圧し、回転軸94の中に設けた給油孔を通して上方の被潤滑部に送油する手段を用いている。
In the compressor, as is well known, it is necessary to supply lubricating oil to the rotary shaft bearing portion, the
前記給油ポンプPの詳細を第11図に示す。給油ポンプPは、回転軸中心に対し偏心したシリンダ室60を持つポンプシリンダ56、ローラーピン54、スラスト板57、シール板55等の部品から構成されている。これらの部品は何れも高い精度の加工を必要としコストアップの要因となる。さらに、給油ポンプPは、ポンプ摺動部の摩耗、焼き付き等の不具合を発生させる可能性も持つ。
The details of the oil pump P are shown in FIG. The oil pump P is composed of parts such as a
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度に加工された多数の部品から構成され、その摺動部において摩耗、焼き付き等の可能性を持つ給油ポンプを無くし、極めて簡単な構造で軸受等の被潤滑部に給油することを可能にする、信頼性の高いかつコストの低い冷媒圧縮機を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to eliminate an oil pump that is composed of a large number of parts processed with high accuracy and has the possibility of wear, seizure, etc. in the sliding part. Another object of the present invention is to provide a highly reliable and low-cost refrigerant compressor that makes it possible to supply oil to a lubricated part such as a bearing with an extremely simple structure.
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の冷媒圧縮機を提供する。 This invention provides the refrigerant compressor as described in each claim of a claim as a means for solving the said subject.
請求項1に記載の発明によれば、圧縮機構部は、冷媒吸入孔を介して冷媒を吸い込み圧縮送出すると同時に、密閉ケースの油溜まり部から回転軸を貫通する給油孔等を介して潤滑油を吸い込む役割を有する。潤滑油の必要量の吸い込みは、冷媒吸入孔に配設した差圧形成手段により画定される。従来技術の給油ポンプの役割は、圧縮機構部と差圧形成手段により代替されている。このため、高精度の加工を必要とする多数の部品から構成された従来の給油ポンプは不要となる。 According to the first aspect of the present invention, the compression mechanism portion sucks in the refrigerant through the refrigerant suction hole and sends out the compressed oil, and at the same time, the lubricating oil is supplied from the oil reservoir portion of the sealed case through the oil supply hole penetrating the rotating shaft. Has the role of inhaling. The suction of the required amount of lubricating oil is defined by the differential pressure forming means disposed in the refrigerant suction hole. The role of the conventional oil pump is replaced by the compression mechanism and the differential pressure forming means. For this reason, the conventional oil supply pump comprised from many components which require a highly accurate process becomes unnecessary.
請求項2に記載の発明によれば、給油通路は、回転軸を軸方向に貫通した給油孔であり、給油孔の一端は油溜まり部に配置され、給油孔の別の一端はスクロール吸入室近傍に配置されている。給油通路の具体的構成が示される。
請求項3に記載の発明によれば、回転軸は、メインハウジングに配置された主軸受と、副軸受とにより支持されている。回転軸は、二つの軸受により安定した支持がされる。
請求項4に記載の発明によれば、給油孔は、前記主軸受と前記副軸受の少なくとも一方に潤滑油を供給する軸受給油孔を備える。
請求項5に記載の発明によれば、軸受給油孔の回転軸ジャーナル外周側には油溝が形成されている。
According to the second aspect of the present invention, the oil supply passage is an oil supply hole penetrating the rotation shaft in the axial direction, one end of the oil supply hole is disposed in the oil reservoir, and another end of the oil supply hole is the scroll suction chamber. It is arranged in the vicinity. A specific configuration of the oil supply passage is shown.
According to the third aspect of the present invention, the rotating shaft is supported by the main bearing and the sub bearing arranged in the main housing. The rotating shaft is stably supported by two bearings.
According to the invention described in
According to the fifth aspect of the present invention, the oil groove is formed on the outer peripheral side of the rotating shaft journal of the bearing oil supply hole.
請求項6に記載の発明によれば、差圧形成手段は、オリフィスまたはリード弁またはディスク弁のいずれかであることを特徴としている。これにより、本願発明の特徴点である差圧形成手段の具体的実現手段が提供される。
According to the invention described in
請求項7に記載の発明によれば、冷媒がCO2であることを特徴としている。本発明は、差圧を形成させる手段として冷媒吸入孔の圧力損失を用いている。冷媒吸入孔で圧力損失を発生させることは圧縮室に流入する冷媒圧力を低下させるため、圧縮機の効率を低下させる。しかし、効率低下の程度は従来冷媒、例えばR134aに比べCO2冷媒は著しく少ない。同一温度条件における冷媒圧力は、CO2冷媒が従来冷媒よりもはるかに高圧であり、吐出圧と吸入圧の圧力差もCO2冷媒が従来冷媒よりもはるかに高圧であるためである。
According to the invention described in
以下、本発明の第1実施形態を図1から図4に基づいて説明する。
図1に、たとえば冷凍装置に用いられるスクロール式圧縮機を示す。この圧縮機10は、上部に圧縮機構部3、4、中間部にモーター8を設置した構成であり、モーター室7の周辺圧力がほぼ圧縮機構部3、4の吸入圧力であるいわゆる低圧ドーム形式となっている。さらにモーター室7の下側には潤滑油を貯留する油溜まり部14を設けている。回転軸9内にはその両端を貫通する給油孔9aが有る。そしてその一端は油溜まり部14の潤滑油中に浸漬している。回転軸9は、主軸受5と副軸受31により支持されている。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a scroll compressor used in a refrigeration apparatus, for example. The
1は密閉ケースであり、この密閉ケース1内にメインハウジング2が設けられ、回転軸9を回転自在に支持している。回転軸9の上部には後述する圧縮機構部3、4が設けられ、下部にはステータ8aとロータ8bとからなるモーター8が設けられる。すなわち、回転軸9は、モーター8と圧縮機構部3、4とを連結しており、モーター8が回転軸9を介して圧縮機構部3、4を回転駆動する。
上記圧縮機構部3、4は、上記メインハウジング2に取付け固定される固定スクロール翼4および回転軸9上端の偏心部9hに装着される旋回スクロール翼3とから構成される。
The
上記固定スクロール翼4および旋回スクロール翼3はともに、鏡板部4c、3cと、この鏡板部4c、3cに一体的に設けられる渦巻状の翼部とから構成される。これら翼部相互は噛合されるとともに、上記鏡板部4c、3c相互とで囲繞される渦巻状の空間部である圧縮室Sが形成される。
Both the fixed
上記固定スクロ−ル翼鏡板部4c上面部中央には凹部が設けられ、ここに上記圧縮室Sの渦巻き中心と連通する吐出ポート4bが鏡板部4cを貫通して設けられる。 A concave portion is provided at the center of the upper surface of the fixed scroll blade end plate portion 4c, and a discharge port 4b communicating with the spiral center of the compression chamber S is provided through the end plate portion 4c.
さらに、固定スクロ−ル翼鏡板部4c上面側には、吐出ポート4bを中心に吐出室4dが設けられ、中央部に逆止弁16を備えて上記吐出ポート4bと連通する。
Further, on the upper surface side of the fixed scroll blade end plate portion 4c, a discharge chamber 4d is provided around the discharge port 4b, and a
上記密閉ケース1の上側には吐出管12が配設され、冷凍装置の図示しない凝縮器と連通する。上記密閉ケース1の下部側面には吸入管11が配設されて、冷凍装置の図示しない蒸発器と連通する。また、密閉ケース1の内底部には潤滑油を集溜する油溜り部14が形成され、油溜り部14に、回転軸9の下端部または回転軸9と接続する給油管(図示せず)の下端部が浸漬する。回転軸9の下端部は、副軸受31により支持されており、副軸受給油孔9iを有する。副軸受支持板32には、多数の小孔32aが配設されている。
A
次に本発明に係る圧縮機の作動を説明する。
冷凍システムを循環する冷媒ガス、並びに、冷媒ガスと合流してシステムを循環する潤滑油は、圧縮機構部3、4の吸入作用により、吸入管11より圧縮機10内に流入する。流入した前者の冷媒ガスは、ロータ8bおよびステータ8aよりなるモーター8の各部空隙を通り、モーター8を冷却しつつモーター室7へ流通する。さらに冷媒ガスはメインハウジング2に設けられた冷媒吸入孔2aを通り、スクロール吸入室4aに到達する。冷媒ガスは固定スクロール4、旋回スクロール3よりなる圧縮機構部の圧縮室Sで圧縮加圧された後、吐出室13を経由して吐出管12より送出される。
Next, the operation of the compressor according to the present invention will be described.
The refrigerant gas that circulates through the refrigeration system and the lubricating oil that merges with the refrigerant gas and circulates through the system flows into the
一方、冷媒ガスと共に流入した後者の潤滑油は、吸入管11内に比べ、冷媒ガス流速が著しく低下するモーター室7に流入するため、潤滑油自身の重力により、冷媒ガスから分離し下方へ沈降し油溜まり部14に貯留される。
On the other hand, the latter lubricating oil that flows together with the refrigerant gas flows into the
次に本発明に係る圧縮機10の潤滑機構について説明する。
本発明は給油ポンプを用いずに圧縮機下部に貯留した潤滑油を被潤滑部5、6、15、3、4に送油することを特徴とする。潤滑油を被潤滑部へ流通させる起因力となるのは給油孔9aの上端、下端間に形成させる冷媒ガスの圧力差(差圧)である。すなわち、給油孔9a下端に比べ給油孔上端側が低い圧力となる圧力差を形成させる。両端間にこの適度の圧力差を形成させることにより、潤滑油を油溜り部14から上方の被潤滑部5、6、15、3、4に向かって流通させ、被潤滑部に供給するのが本発明の要旨である。
Next, the lubrication mechanism of the
The present invention is characterized in that the lubricating oil stored in the lower part of the compressor is fed to the lubricated
次に給油孔9aの上下端間に圧力差を形成させるための構成について説明する。
図1に示すように、吸入管11より流入する冷媒ガスは、モーター8のロータ、ステータ間などの隙間を通りメインハウジング2に設けられている冷媒吸入孔2aを経て、旋回スクロール室3aに流入する。その後、スクロール吸入室4aに入り、固定、旋回スクロールにより形成される圧縮室Sに流入し圧縮吐出される。なお図中に各箇所の冷媒圧力をP1、P2、P3で示す。モーター8の冷媒ガス通路は通常大きな流路断面積があるため、この部分での冷媒ガスの圧力低下は実質上無い。従ってメインハウジング2より下のモーター室7側空間の圧力はどこも同一で、これをP1で示す。
Next, a configuration for forming a pressure difference between the upper and lower ends of the
As shown in FIG. 1, the refrigerant gas flowing in from the
図2に示すように、冷媒ガスは、メインハウジング2に設けた冷媒吸入孔2aを通り、旋回スクロール室3aに吸引流入する。ここで冷媒吸入孔2aの径、すなわち流路断面積を適切に設定することにより、この箇所において適度な圧力降下が形成される。すなわち、旋回スクロール室3aの冷媒圧力をP2とすると、P2<P1となり、モーター室圧力P1に対し負圧となる。
As shown in FIG. 2, the refrigerant gas passes through the
また、クランク室3bは、旋回スクロール鏡板3c背面に設けてある潤滑油流路3d、およびスラスト軸受15に設けてある油溝15a、b、c、dにより旋回スクロール室3aと連通している。このため、クランク室3bは、モーター室7に比べ、旋回スクロール室圧力に近い負圧となる。この圧力をP3とすると、各々の圧力関係はP1>P3≒P2となる。
The
回転軸上端部は旋回スクロールボス3e内に位置し、給油孔9a上端は該ボス3e内に開口しているが、ボス根元にはボス部連通孔3fが設けてあるため、ボス内部の圧力は略P3と等しくなる。その結果、回転軸9に設けた給油孔9aの下端開口部の圧力はP1、上端開口部圧力はP3となり、下端は高圧、上端は低圧となる。この圧力差をΔPとすると、ΔP≒P1−P2であり、ΔPが所定の値以上になると油溜まり部14の潤滑油は、回転軸9に設けた給油孔9aの開口部を介して吸い上げられ、開口端まで達しここからクランク室3bへ流出することになる。
The upper end of the rotary shaft is located in the
次に、潤滑油の流れ、および被潤滑部への供給方法について説明する。
潤滑油は、回転軸9の各ジャーナル部9f、9gに設けた軸受給油孔9b、9cにおいて、回転軸9の回転に起因する遠心力により回転軸外周に送出され、軸受メタル5、6内面とジャーナル部9f、9gとの間に油膜を形成する。
Next, the flow of the lubricating oil and the method for supplying it to the lubricated part will be described.
Lubricating oil is sent to the outer periphery of the rotating shaft by the centrifugal force caused by the rotation of the
一方、回転軸9の貫通給油孔9a上端より流出した潤滑油は、旋回スクロールボス部連通孔3fよりクランク室3bへ流出する。クランク室3b内に入った潤滑油は、一部はスラスト軸受15の油溝を通り、該スラスト摺動面を潤滑しながら旋回スクロール室へ流出する。他は旋回スクロール鏡板背面に設けてある油流路を通り旋回スクロール室3aへ流出する。
On the other hand, the lubricating oil flowing out from the upper end of the through
旋回スクロール室3aに流入した潤滑油は、メインハウジング2に設けられた冷媒吸入孔2aから流入して来る冷媒ガスと合流してスクロール吸入室4aを経て圧縮室Sに流入する。この潤滑油は摺動運動をしているスクロール歯の側面、歯先などを潤滑した後、吐出ガスと共に吐出管12よりシステム側に流出し、システムを循環後、吸入管11より圧縮機10内に流入し油溜まり部14に沈降貯油される。
The lubricating oil flowing into the orbiting
以降は、このサイクルが繰り返される。 Thereafter, this cycle is repeated.
図2、図3、図4により、旋回スクロール周りを詳細に説明する。図2に示すように、スラストベアリングプレート15は、2枚の略円盤状の耐磨耗性材料からなる部材であり、一枚はメインハウジング、他の一枚は旋回スクロールに装着されている。スラストベアリングプレート15は、該プレートに設けた回り止めピン孔15eに、メインハウジング2および旋回スクロール3各々に設置した回り止めピン2bを嵌合させることにより、相対位置が確定されている。
The surroundings of the orbiting scroll will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the
スラストベアリングプレート15の片方には、図3に示すように油溝15a〜15dが設けてある。油溝の形状は種々可能であるが、本実施形態ではリングほぼ中央に円形の溝15bがあり、その溝から内周側15aおよび外周側15cに放射状溝を設けた形状を一例として示している。内周側15aから流入した潤滑油は、15bおよび15cを通り外周側に流出するとともに、油溝から平面部15fにも流入しスラスト摺動面15fを潤滑する。
On one side of the
図2において、鏡板油流路溝3dは、旋回スクロール側のスラストベアリングプレート15をまたぐ形で旋回スクロール鏡板3c背面に設けられている。この溝により、クランク室3bと旋回スクロール室3aは、連通する。この連通により、クランク室3bの圧力を旋回スクロール室3aの圧力に近い低圧とすることが出来る。さらに、旋回スクロールボス部3e根元には、ボス部連通孔3fが設けてあり、これによりボス部内側を同様に低圧にすることが出来る。
In FIG. 2, the end plate
以上の原理により、油溜まり部14の潤滑油は回転軸9に設けた給油孔9a内を吸引されることになる。吸引された潤滑油はボス部連通孔3fを通りクランク室3bに流入し、その後一部はスラストベアリングプレート15の油溝を通り、他は鏡板油流路溝3dを通り旋回スクロール室3aに流出する。
Based on the above principle, the lubricating oil in the
次に、回転軸9に設ける油溝9d、9eについて説明する。図4に、主軸受部5および偏心クランク部9hにおいて軸ジャーナル部9f、9gと軸受メタル5、6間に潤滑油を十分に流通させるための油溝9d、9cを示す。油溝9d、9cは、主軸受給油孔9bおよび旋回スクロール軸受給油孔9cの開口する位置に、軸方向に長い溝として設けられる。軸受給油孔9b、9cおよび油溝9d、9cの軸外周における位置は、周知のごとく負荷の掛からない位置に設けられ、負荷を受け持つ油膜の形成を阻害しないようにしている。
Next, the oil grooves 9d and 9e provided on the
以上は一般的な油溝と同一であるが、本実施形態は以下の特徴を備えている。すなわち、油溝9d、9cの長さは軸受メタル5、6の幅よりも小さくしていることである。この理由は以下の通りである。回転軸9の外側空間7の圧力と回転軸貫通給油孔9a内の圧力を比較すると、既述のごとく回転軸貫通給油孔9a内の圧力は外側空間7の圧力より低圧である。一方潤滑油は軸の回転による遠心力により軸内側から外側に向かって軸受給油孔9b、9cを通過して流出する。ここでもし油溝9d、9cが外側空間7と連通していると、油溝部9d、9cの圧力が給油孔9b、9c内の圧力よりも高くなり、給油孔9b、9cから外側に向かっての潤滑油の流通が阻害される可能性が生ずる。これに鑑み、本発明においては油溝が外側空間と連通しない構造としている。
The above is the same as a general oil groove, but this embodiment has the following features. That is, the length of the
次に、必要差圧について説明する。
本発明では、圧力差(差圧)により潤滑油を低位置から高位置へ流通させる。これに必要な圧力差は、低位置と高位置の距離による。これは回転軸9の長さに等しい。圧縮機10の容量にもよるが、一例として行程容積4.5cm3のCO2圧縮機を例に取れば、その長さは略20cmである。潤滑油の密度を900kg/m3、20cmの高さまで潤滑油を吸い上げるに必要な圧力差をΔPとすると、ΔPは約1800Paである。これは吸い上げるのみの圧力であり、流通させるためにはさらに圧力差が必要である。流通させるための圧力差は、実験的に2000Paであることが判っている。流通用圧力差を2000Paと置くと、合計の圧力差ΔPは約3800Paとなる。これが図1における圧力P1とP2の間に必要な差圧である。
Next, the necessary differential pressure will be described.
In the present invention, lubricating oil is circulated from a low position to a high position by a pressure difference (differential pressure). The pressure difference required for this depends on the distance between the low and high positions. This is equal to the length of the
次に、冷媒吸入孔の寸法について説明する。
上記差圧を、メインハウジングに設けた冷媒吸入孔の圧力損失により形成する。行程容積4.5cm3、圧縮機回転数1000rpm、温度10℃、冷媒をCO2として試算すると、3800Paの差圧を形成させるに適切な冷媒吸入孔2aの径は、孔1つの場合、概算 φ4.2mm、流路断面積13.9mm2である。
Next, the dimension of the refrigerant suction hole will be described.
The differential pressure is formed by the pressure loss of the refrigerant suction hole provided in the main housing. Assuming a stroke volume of 4.5 cm 3 , a compressor rotational speed of 1000 rpm, a temperature of 10 ° C., and a refrigerant of CO 2 , the diameter of the
本試算は冷媒吸入孔2aを1つとした場合であるが、複数個設ける場合には、当然より小径のものとなる。例えば冷媒吸入孔2aを2つとした場合には、その適切な孔径は3.0mmとなる。
This trial calculation is for the case where the number of the
次に、本発明の作用、効果を述べる。
本発明は、密閉ケース1の下部に油溜まり部14を有する密閉型圧縮機10において、極めて簡素な構成により、被潤滑部3、4、5、6へ給油を可能にする構造に関するものである。
Next, the operation and effect of the present invention will be described.
The present invention relates to a structure that enables oil supply to
図10に示す従来の一般的構造は、回転軸下端部に容積型給油ポンプPを設置し、該ポンプPにより潤滑油を回転軸94中に設けた油流路51を通し、上方へ圧送給油する構成を採っている。
In the conventional general structure shown in FIG. 10, a positive displacement oil pump P is installed at the lower end of the rotating shaft, and lubricating oil is pumped by the pump P through an
給油が確実になされるのは言うまでもないが、反面、給油ポンプには精密な加工を必要とする部品を多数必要としコストアップを招く。さらに必然的に多くの摺動部を有することになる給油ポンプ自体が摺動部摩耗、焼き付き等の発生可能性を有し、圧縮機自体の信頼性を低下させる要因ともなる。 Needless to say, the oil supply is surely made, but on the other hand, the oil pump requires a lot of parts that require precise processing, resulting in an increase in cost. Furthermore, the oil pump itself, which inevitably has a large number of sliding portions, has the possibility of occurrence of sliding portion wear, seizure, and the like, leading to a decrease in the reliability of the compressor itself.
これに対し、本発明は、回転軸両端間に圧力差を形成せしめることで、両端部を貫通する給油孔により下部油溜まり部の潤滑油をクランク室側へ吸引送油し、被潤滑部に給油を行うことを特徴とするものである。 On the other hand, in the present invention, by forming a pressure difference between both ends of the rotating shaft, the lubricating oil in the lower oil reservoir is sucked and fed to the crank chamber side by the oil supply holes penetrating the both ends, and is supplied to the lubricated portion. It is characterized by refueling.
油中に浸漬している端部よりクランク室側を低圧とすることは、メインハウジングに設けてある冷媒吸入孔の径を適切に設定することで冷媒吸入孔に圧力損失を形成させることにより達成される。 Setting the crank chamber side to a lower pressure than the end immersed in oil is achieved by forming a pressure loss in the refrigerant suction hole by appropriately setting the diameter of the refrigerant suction hole provided in the main housing. Is done.
本発明により、コストアップと信頼性低下要因ともなる給油ポンプを用いること無く潤滑機構を構成することが出来る。 According to the present invention, it is possible to configure a lubrication mechanism without using an oil supply pump that increases costs and reduces reliability.
本発明は、従来冷媒のR134aなどに比べ、CO2(二酸化炭素)を用いるシステム、圧縮機において特に好適である。その理由を以下に述べる。 The present invention is particularly suitable for a system and a compressor using CO 2 (carbon dioxide) as compared with the conventional refrigerant R134a and the like. The reason is described below.
本発明は、差圧を形成させる手段としてメインハウジング2に設けている冷媒吸入孔2aの圧力損失の原理を用いている。周知のごとく冷媒吸入孔2aに圧力損失を形成させることは圧縮室Sに流入する冷媒圧力を低下させるため、圧縮機の効率を低下させる。具体的には圧縮仕事の増加を招く。しかし、仕事増加の程度は従来冷媒に比べCO2冷媒は著しく少ない。
The present invention uses the principle of pressure loss of the
表1に同一境界条件、すなわち吸入冷媒ガス温度、吐出冷媒ガス温度を同一とした場合の各々の冷媒圧力、および冷媒吸入孔の圧力損失として前述の3800Paを与えた場合の圧縮仕事の増加率(%)を示す。 Table 1 shows the same boundary conditions, that is, the respective refrigerant pressures when the suction refrigerant gas temperature and the discharge refrigerant gas temperature are the same, and the rate of increase in compression work when the aforementioned 3800 Pa is given as the pressure loss of the refrigerant suction hole ( %).
表1は代表的運転条件での一例であるが、R134a冷媒の場合に圧縮仕事の増加が1.2%であるのに対し、CO2冷媒の場合は僅か0.2%に過ぎない。これは定性的には以下の理由による。 Table 1 is an example of a typical operating conditions, while the increase in compression work when the refrigerant R134a is 1.2 percent, in the case of CO 2 refrigerant is only slightly 0.2%. This is qualitatively due to the following reasons.
表1より明らかなように、同一温度条件に於ける冷媒圧力はR134aに比べCO2の方がはるかに高圧であり、吐出圧と吸入圧の圧力差もCO2の方がはるかに大きい。もちろん、これは冷媒特性の違いに起因する。 As is clear from Table 1, the refrigerant pressure under the same temperature condition is much higher in CO 2 than in R 134a, and the pressure difference between the discharge pressure and the suction pressure is much larger in CO 2 . Of course, this is due to the difference in refrigerant characteristics.
一方、潤滑油を吸引させるに必要な差圧、すなわちメインハウジング2に設けた冷媒吸入孔部2aで発生する圧力損失は冷媒の種類に関係なく同一の3800Paである。このため、圧縮に関する圧力条件への影響は、CO2冷媒の方がはるかに少なくなり、圧縮仕事増加への影響もCO2冷媒の方が著しく小さい。これが、本発明が特にCO2冷媒用圧縮機に適している理由である。
On the other hand, the differential pressure required to suck the lubricating oil, that is, the pressure loss generated in the
さらに、本発明に係る圧縮機に関して好ましい差圧特性について説明し、これを実現する構造を第2実施形態、第3実施形態として示す。 Furthermore, a preferable differential pressure characteristic for the compressor according to the present invention will be described, and a structure for realizing this will be shown as a second embodiment and a third embodiment.
好ましい差圧特性とは以下のごときものである。
(1)圧縮機低回転時に必要な差圧が形成されること。
圧縮機は一般にインバータモーターで駆動され、例えば200rpmという起動回転数から次第に回転数を上げて所定の回転数、例えば2500rpmで定常運転される。従って定常回転に至る間の低回転領域においても必要な差圧、例えば3800Paが形成されることが好ましい。
Preferred differential pressure characteristics are as follows.
(1) A differential pressure required at the time of low rotation of the compressor is formed.
The compressor is generally driven by an inverter motor, and is steadily operated at a predetermined rotation speed, for example, 2500 rpm by gradually increasing the rotation speed from, for example, 200 rpm. Accordingly, it is preferable that a necessary differential pressure, for example, 3800 Pa is formed even in a low rotation region during steady rotation.
(2)圧縮機高回転時に過剰な差圧が形成されないこと。
第1実施形態に示した差圧形成構造(単純な吸入孔)においては圧縮機回転数が上昇するにつれ冷媒ガス流量が増大し、差圧は大になる。当然、圧縮機の効率は低下する。従って好ましい差圧特性は、低回転(例えば200rpm)において所定の差圧が形成され、高回転(例えば5000rpm)においても極端な差圧の上昇が無いことである。
(2) No excessive differential pressure is formed when the compressor rotates at a high speed.
In the differential pressure forming structure (simple suction hole) shown in the first embodiment, the refrigerant gas flow rate increases and the differential pressure increases as the compressor speed increases. Of course, the efficiency of the compressor is reduced. Therefore, a preferable differential pressure characteristic is that a predetermined differential pressure is formed at a low rotation (for example, 200 rpm) and there is no extreme increase in the differential pressure even at a high rotation (for example, 5000 rpm).
これを実現する第2実施形態を、第5図から第7図を用いて説明する。
第2実施形態の特徴は、冷媒吸入孔2aの冷媒ガス出口側、すなわち旋回スクロール室3a側に差圧弁21を設けたことである。差圧弁21の構造の一例を第6図に示す。この差圧弁21は、いわゆるリード弁でありバネ鋼材よりなる薄板状の弁板21a、および弁板21aのリフトを制限するストッパ21bより構成されている。第7図はメインハウジング2を旋回スクロール側3からみた場合の、メインハウジング2への差圧弁21の配置を示す。
A second embodiment for realizing this will be described with reference to FIGS.
A feature of the second embodiment is that a
弁板21aは、装着状態で弁座面2sに適切な力で密着するような湾曲が与えられている。このため、冷媒がごく低流量の場合に於いても弁を開弁させるに足る差圧が形成される。この差圧を例えば3800Paに設定すれば、如何なる低回転時においても潤滑油を吸引させることが可能となる。
The
一方、圧縮機回転数の上昇に伴う吸入ガス流量の増大につれ、弁の開弁量、いわゆるリフト量が次第に増えるため、第1実施形態にて示した単なる冷媒吸入孔の孔径調整による差圧形成方法に比して差圧の上昇は少なくてすむ。すなわち高回転時においても圧縮機の効率低下を抑えることができる。いうまでも無いが、第2実施形態においては、冷媒吸入孔2aの流路面積は、冷媒吸入孔2aにおいて当該差圧が形成されることのないよう、十分大きく設定する。
On the other hand, as the intake gas flow rate increases as the compressor rotational speed increases, the valve opening amount, so-called lift amount, gradually increases. Therefore, the differential pressure formation by simply adjusting the hole diameter of the refrigerant suction hole shown in the first embodiment is performed. The increase in differential pressure is less than that of the method. That is, it is possible to suppress a reduction in the efficiency of the compressor even at a high speed. Needless to say, in the second embodiment, the flow passage area of the
差圧弁の第3の実施形態を、第8図に示す。第8図(a)は、該差圧弁の断面図であり、円盤状のディスク弁22を渦巻状の弁ばね22cにより弁座2tに適切な力で押付けた構造が示されている。第8図(b)は、第8図(a)をX側から視たディスク弁の平面図である。円盤22の外周部には円弧状の切り欠き部22aを設けている。開弁により、冷媒ガスは本切り欠き部22aを通って旋回スクロール室3aに流入する。本実施形態も第2実施形態と同様、ごく低流量の場合においても弁を開弁させるに足る差圧が形成され、潤滑油を吸引させることが可能となる。
FIG. 8 shows a third embodiment of the differential pressure valve. FIG. 8 (a) is a cross-sectional view of the differential pressure valve, and shows a structure in which a disc-
さらに、第3実施形態は、第2実施形態に比べて弁ばねのばね特性を自由に選ぶことが可能である。このため、ばね定数の小さいばね、すなわち変位に対して荷重変化の小さなばねを選ぶことにより、ガス流量に対する差圧の変化を極めて小さくすることが可能となるという利点を有する。 Furthermore, the third embodiment can freely select the spring characteristics of the valve spring as compared with the second embodiment. Therefore, by selecting a spring having a small spring constant, that is, a spring having a small load change with respect to the displacement, there is an advantage that the change in the differential pressure with respect to the gas flow rate can be made extremely small.
第9図に本発明に係る各実施形態の差圧特性を示す。第1実施形態は、メインハウジング2に設けた冷媒吸入孔2aを適切な小径とすることにより差圧を形成するものである。圧縮機回転数の上昇に伴い差圧は二乗曲線に近い形で増加する。使用回転数範囲の広い圧縮機においては圧縮機構部3、4における圧縮損失が無視できない場合も生ずる。
FIG. 9 shows the differential pressure characteristics of each embodiment according to the present invention. In the first embodiment, a differential pressure is formed by setting the
第2実施形態は、リード弁21により差圧を形成させるものである。低回転(低流量)時から適切な差圧を形成し、高回転時においては差圧の上昇が少ない。第3実施形態はディスク弁22により差圧を形成させるものであり、回転数によらず差圧は略一定となり圧縮損失面では最も優れている。どの差圧形成手段を用いるかは、圧縮機使用回転数範囲、圧縮損失の許容度等から選択することとなる。
In the second embodiment, a differential pressure is formed by the
上記第1及び第2実施形態における冷媒圧縮機は、回転軸を上下方向に配置し、圧縮機構部の下方にモーター室を配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転軸を水平方向に配置して、圧縮機構部とモーター室とが密閉ケース内において、水平方向に並ぶようにしてもよい。
また、上記第1及び第2実施形態における冷媒圧縮機は、圧縮機構部の一例としてスクロール型の圧縮機構部を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、斜板型、ローリングピストン型など、スクロール型の圧縮機構部にかえて様々な方式の圧縮機構部を用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態における冷媒圧縮機は、回転軸をメインハウジングに設けられた主軸受と、モーター室に配置された副軸受とによって支持されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、メインハウジングとは別体の軸受支持部材を設けるようにしてもよく、主軸受のみで回転軸を支持するようにしてもよい。
In the refrigerant compressors according to the first and second embodiments, the rotation shaft is arranged in the vertical direction, and the motor chamber is arranged below the compression mechanism unit. However, the present invention is not limited to this, and the rotation shaft is arranged. May be arranged in the horizontal direction so that the compression mechanism and the motor chamber are arranged in the horizontal direction in the sealed case.
In the refrigerant compressors in the first and second embodiments, a scroll-type compression mechanism is taken as an example of the compression mechanism, but the present invention is not limited to this, and a swash plate type is used. In addition, various types of compression mechanisms such as a rolling piston type may be used instead of the scroll type compression mechanism.
In the refrigerant compressor in the above embodiment, the rotation shaft is supported by the main bearing provided in the main housing and the sub-bearing arranged in the motor chamber. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a bearing support member separate from the main housing may be provided, or the rotating shaft may be supported only by the main bearing.
1 密閉ケース
2 メインハウジング
2a 冷媒吸入孔
3 旋回スクロール
4 固定スクロール
5 主軸受
6 旋回スクロール軸受
7 モーター室
8 モーター
9 回転軸
10 冷媒圧縮機
DESCRIPTION OF
Claims (7)
圧縮機構部(3、4)と、
前記モーター(8)と前記圧縮機構部(3、4)とを連結する回転軸(9)と、
前記モーター(8)と前記圧縮機構部(3、4)と前記回転軸(9)とを収容する密閉ケース(1)と、
前記圧縮機構部(3、4)をモーター室(7)と遮蔽するメインハウジング(2)と、
前記モーター室(7)の下部に設けられた油溜まり部(14)とを備える冷媒圧縮機(10)において、
前記メインハウジング(2)に設けられた、前記モーター室(7)へ流入した冷媒を前記圧縮機構部(3、4)のスクロール吸入室(4a)へ導く冷媒吸入孔(2a)と、
前記モーター室(7)と前記スクロール吸入室(4a)との間に差圧を形成させる差圧形成手段(2a、21)と、
前記差圧形成手段(2a、21)により形成された差圧により、前記油溜まり部の潤滑油を被潤滑部(5、6、15、3、4)へ導く給油通路(9a)とを具備することを特徴とする冷媒圧縮機(10)。 A motor (8),
Compression mechanism (3, 4);
A rotating shaft (9) connecting the motor (8) and the compression mechanism (3, 4);
A sealed case (1) for housing the motor (8), the compression mechanism (3, 4) and the rotating shaft (9);
A main housing (2) that shields the compression mechanism (3, 4) from the motor chamber (7);
In the refrigerant compressor (10) comprising an oil reservoir (14) provided at the lower part of the motor chamber (7),
A refrigerant suction hole (2a) provided in the main housing (2) for guiding the refrigerant flowing into the motor chamber (7) to the scroll suction chamber (4a) of the compression mechanism (3, 4);
Differential pressure forming means (2a, 21) for forming a differential pressure between the motor chamber (7) and the scroll suction chamber (4a);
An oil supply passage (9a) for guiding the lubricating oil in the oil reservoir to the lubricated parts (5, 6, 15, 3, 4) by the differential pressure formed by the differential pressure forming means (2a, 21). A refrigerant compressor (10) characterized in that:
該給油孔の一端は、前記油溜まり部に配置され、
前記給油孔の別の一端は、前記スクロール吸入室(4a)近傍に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の冷媒圧縮機(10)。 The oil supply passage (9a) is an oil supply hole (9a) penetrating the rotating shaft (9) in the axial direction,
One end of the oil supply hole is disposed in the oil reservoir,
The refrigerant compressor (10) according to claim 1, wherein another end of the oil supply hole is disposed in the vicinity of the scroll suction chamber (4a).
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