JP6791234B2 - Multi-stage compression system - Google Patents
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Description
冷媒と油を利用する多段圧縮システム。 A multi-stage compression system that uses refrigerant and oil.
冷凍装置において、作動冷媒によっては、複数の圧縮機を用いた多段圧縮機構が推奨され、用いられている。複数の圧縮機を用いた多段圧縮機構においては、冷凍機油を、複数の圧縮機において、適量にコントロールすることが重要である。言い換えると、一つの圧縮機に極度に油が偏在することがないように制御する必要がある。 In the refrigeration system, a multi-stage compression mechanism using a plurality of compressors is recommended and used depending on the working refrigerant. In a multi-stage compression mechanism using a plurality of compressors, it is important to control the refrigerating machine oil in an appropriate amount in the plurality of compressors. In other words, it is necessary to control so that the oil is not extremely unevenly distributed in one compressor.
特許文献1(特開2008-261227号公報)では、低段側および高段側の圧縮機の油面の高さを一定の高さに保つために、高段側の圧縮機で吐出された油を、低段側の圧縮機の冷媒吸入側に戻すことが考えられてきた。 In Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-261227), in order to keep the height of the oil level of the compressors on the lower stage side and the upper stage side at a constant height, the oil was discharged by the compressor on the higher stage side. It has been considered to return the oil to the refrigerant suction side of the compressor on the lower stage side.
冷凍装置の圧縮機は運転時、周囲の環境や運転の負荷の変動に伴って、加熱されたり冷却されたりを繰り返している。圧縮機のピストンとシリンダを比較すれば、ピストンの熱容量の方が小さいため、ピストンは容易に加熱されたり冷却されたりし、膨張したり収縮したりする。一方、シリンダは、比較的熱容量が大きいため、温度変化は小さく、変形も少ない。両者の膨張収縮量が違うと、両者の嵌めあいに不具合が生じ、ピストンの動きに障害となる場合がある。 During operation, the compressor of the refrigerating device is repeatedly heated and cooled in accordance with changes in the surrounding environment and the operating load. Comparing the piston and cylinder of a compressor, the heat capacity of the piston is smaller, so the piston is easily heated and cooled, and expands and contracts. On the other hand, since the cylinder has a relatively large heat capacity, the temperature change is small and the deformation is small. If the expansion and contraction amounts of the two are different, a problem may occur in the fitting of the two, which may hinder the movement of the piston.
第1観点の多段圧縮システムは、冷媒と油を利用するものである。多段圧縮システムは、低段圧縮機と、高段圧縮機と、油戻し管とを備えている。低段圧縮機は、冷媒を圧縮する。高段圧縮機は、低段圧縮機で圧縮された冷媒をさらに圧縮する。油戻し管は、高段圧縮機で排出された油を、低段圧縮機に戻す。ここで、高段圧縮機で排出された油とは、高段圧縮機から直接排出された油だけでなく、高段圧縮機から、他の機器、たとえば、油分離器に一度排出された油を含む。また、低段圧縮機は、圧縮部と、モータと、容器とを有している。圧縮部は、冷媒を圧縮する。モータは、圧縮部を駆動する。容器は、圧縮部と、モータとを収容する。圧縮部は、ピストンと、シリンダとを有している。ピストンは、モータにより駆動される。シリンダは、ピストンを収容する。油戻し管は、容器に接続されている。油戻し管の容器への接続位置は、油戻し管を流れた油が、シリンダ、またはシリンダの上下に接する部材にかかる位置である。ここで、シリンダの上下に接する部材とは、シリンダに直接接する部材と、シリンダに直接接する部材に接する部材を含む。 The multi-stage compression system of the first aspect uses a refrigerant and oil. The multi-stage compression system includes a low-stage compressor, a high-stage compressor, and an oil return pipe. The low-stage compressor compresses the refrigerant. The high-stage compressor further compresses the refrigerant compressed by the low-stage compressor. The oil return pipe returns the oil discharged from the high-stage compressor to the low-stage compressor. Here, the oil discharged by the high-stage compressor is not only the oil directly discharged from the high-stage compressor, but also the oil once discharged from the high-stage compressor to other equipment, for example, an oil separator. including. Further, the low-stage compressor has a compression unit, a motor, and a container. The compression unit compresses the refrigerant. The motor drives the compression unit. The container houses the compression unit and the motor. The compression unit has a piston and a cylinder. The piston is driven by a motor. The cylinder houses the piston. The oil return pipe is connected to the container. The connection position of the oil return pipe to the container is a position where the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or a member in contact with the upper and lower parts of the cylinder. Here, the members that are in contact with the top and bottom of the cylinder include a member that is in direct contact with the cylinder and a member that is in contact with the member that is in direct contact with the cylinder.
第1観点の多段圧縮システムは、油戻し管よりの高温の油を、シリンダまたはシリンダの上下に接する部材にかけることができるので、比較的熱容量の大きいシリンダを加熱することができる。したがって、シリンダとピストンとの温度差を抑制することができる。 In the multi-stage compression system of the first aspect, the oil having a high temperature from the oil return pipe can be applied to the cylinder or the members in contact with the upper and lower sides of the cylinder, so that the cylinder having a relatively large heat capacity can be heated. Therefore, the temperature difference between the cylinder and the piston can be suppressed.
第2観点の多段圧縮システムは、第1観点のシステムであって、モータは、圧縮部より上に配置されている。 The multi-stage compression system of the second aspect is the system of the first aspect, and the motor is arranged above the compression part.
第3観点の多段圧縮システムは、第1観点又は第2観点のシステムであって、圧縮部は、さらに、ベーンを有している。ベーンは、ピストンとシリンダの間の空間を仕切る。油戻し管の容器への接続位置は、上面視において、モータの回転の中心から、シリンダの内周におけるベーンを収容するための切り欠きの中央の方向を0°として、モータの回転方向に120°までの範囲内にある。 The multi-stage compression system of the third aspect is the system of the first aspect or the second aspect, and the compression part further has a vane. The vane partitions the space between the piston and the cylinder. The connection position of the oil return pipe to the container is 120 in the rotation direction of the motor, with the direction from the center of rotation of the motor to the center of the notch for accommodating the vanes on the inner circumference of the cylinder as 0 ° in the top view. It is in the range up to °.
第3観点の多段圧縮システムは、圧縮室の吸入孔付近のシリンダを加熱できる。したがって、吸入冷媒によって加熱されるピストン付近のシリンダを加熱することが可能となり、両者の温度差を解消しやすい。 The multi-stage compression system of the third aspect can heat the cylinder near the suction hole of the compression chamber. Therefore, it is possible to heat the cylinder near the piston, which is heated by the suction refrigerant, and it is easy to eliminate the temperature difference between the two.
第4観点の多段圧縮システムは、第1観点〜第3観点のいずれかのシステムであって、油戻し管を流れた油は、シリンダまたはシリンダの上下に接する部材に、上からかかるように、油戻し管は容器に接続されている。 The multi-stage compression system of the fourth aspect is any of the systems of the first aspect to the third aspect, and the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or the members in contact with the upper and lower parts of the cylinder from above. The oil return pipe is connected to the container.
第4観点の多段圧縮システムは、広い面積でシリンダを加熱することができる。 The multi-stage compression system of the fourth aspect can heat the cylinder over a large area.
第5観点の多段圧縮システムは、第1観点〜第3観点のいずれかのシステムであって、油戻し管の容器への接続位置は、シリンダと同じ高さである。 The multi-stage compression system of the fifth aspect is any of the systems of the first aspect to the third aspect, and the connection position of the oil return pipe to the container is the same height as the cylinder.
第5観点の多段圧縮システムは、シリンダの側面を、油で加熱することができる。シリンダを直接加熱することができ、シリンダの温度の制御が容易になる。 In the multi-stage compression system of the fifth aspect, the side surface of the cylinder can be heated with oil. The cylinder can be heated directly, facilitating control of the cylinder temperature.
第6観点の多段圧縮システムは、第5観点のシステムであって、油戻し管の先端は、容器への接続位置より、シリンダの近くに延びている。 The multi-stage compression system of the sixth aspect is the system of the fifth aspect, and the tip of the oil return pipe extends closer to the cylinder than the connection position to the container.
第6観点の多段圧縮システムは、油戻し管の先端が、容器への接続位置より、シリンダの近くに延びているので、より、確実にシリンダを加熱することができる。 In the multi-stage compression system of the sixth aspect, since the tip of the oil return pipe extends closer to the cylinder than the connection position to the container, the cylinder can be heated more reliably.
第7観点の多段圧縮システムは、第5観点または第6観点のシステムであって、油戻し管の容器内での油吹出し口は、シリンダまたはシリンダの上下に接する部材に対向して設けられている。 The multi-stage compression system of the seventh aspect is the system of the fifth or sixth aspect, and the oil outlet in the container of the oil return pipe is provided to face the cylinder or a member in contact with the upper and lower parts of the cylinder. There is.
第7観点の多段圧縮システムは、油戻し管の容器内での油吹出し口が、シリンダ付近に対向して配置されているために、より確実に、高温の油をシリンダ付近に衝突させることが可能である。 In the multi-stage compression system of the seventh aspect, since the oil outlet in the container of the oil return pipe is arranged so as to face the vicinity of the cylinder, it is possible to more reliably collide the hot oil with the vicinity of the cylinder. It is possible.
<第1実施形態>
(1)冷凍装置1の冷媒回路
(1−1)冷凍装置1の冷媒回路全体
第1実施形態の冷凍装置1の冷媒回路構成を図1に示す。本実施形態の冷凍装置1は、超臨界域で作動する冷媒である二酸化炭素を用い、二段圧縮式の冷凍サイクルを行う装置である。本実施形態の冷凍装置1は、冷暖房を行う空気調和装置、冷房専用の空気調和装置、冷温水器、冷蔵装置、冷凍貯蔵装置などに用いることができる。
<First Embodiment>
(1) Refrigerant circuit of refrigerating device 1 (1-1) Overall refrigerant circuit of refrigerating device 1 The refrigerant circuit configuration of refrigerating device 1 of the first embodiment is shown in FIG. The refrigerating device 1 of the present embodiment is a device that performs a two-stage compression refrigeration cycle using carbon dioxide, which is a refrigerant that operates in a supercritical region. The freezing device 1 of the present embodiment can be used for an air conditioner for heating and cooling, an air conditioner dedicated to cooling, a water cooler / heater, a refrigerator, a freezing storage device, and the like.
本実施形態の冷凍装置1は、多段圧縮システム20と、四方切換弁5と、熱源側熱交換器2と、ブリッジ回路3と、膨張機構8、9と、利用側熱交換器4と、エコノマイザ熱交換器7とを有している。
The refrigerating device 1 of the present embodiment includes a
多段圧縮システム20は、冷媒を圧縮する。ガス冷媒は、四方切換弁5、冷媒配管13を経由して、低段圧縮機21の入口の第1アキュムレータ22に導入される。冷媒は、低段圧縮機21、高段圧縮機23により圧縮され、配管18を経由して、四方切換弁5にいたる。
The
四方切換弁5は、多段圧縮システム20よりの冷媒を、熱源側熱交換器2と利用側熱交換器4のいずれの方向に流すかを切り換える。たとえば、冷凍装置1が空気調和装置であり、冷房運転のときは、冷媒は、四方切換弁5から熱源側熱交換器2(凝縮器)に流れる。熱源側熱交換器2(凝縮器)を流れた冷媒は、ブリッジ回路3の逆止弁3a、配管11、逆止弁11eを経由して、レシーバ6に達する。レシーバ6より液冷媒は、引き続き配管11を流れ、膨張機構9で減圧され、ブリッジ回路3の逆止弁3cを経由して、利用側熱交換器4(蒸発器)へ向かう。利用側熱交換器4(蒸発器)で加熱された冷媒は、四方切換弁5を経由して、再び多段圧縮システム20で圧縮される。一方、暖房運転時は、冷媒は、四方切換弁5から利用側熱交換器4(凝縮器)、ブリッジ回路3の逆止弁3b、配管11、レシーバ6、膨張機構9、ブリッジ回路3の逆止弁3d、利用側熱交換器4(蒸発器)、四方切換弁5の順に流れる。
The four-way switching valve 5 switches in which direction the refrigerant from the
エコノマイザ熱交換器7は、冷媒配管11の途中、レシーバ6と、膨張機構9の間に配置されている。配管11の分岐11aにて、一部の冷媒は分岐して、膨張機構8にて中間圧に減圧される。中間圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器7において、配管11を流れる高圧冷媒によって加熱され、中間インジェクション配管12を経由して、多段圧縮システム20の中間圧の合流部分15bにインジェクションされる。また、レシーバ6より冷媒のガス成分が配管19を経由して、中間インジェクション配管12に合流する。
The
(1−2)多段圧縮システム20における冷媒および油の流れ
本実施形態の多段圧縮システム20は、図1に示すように、第1アキュムレータ22と、低段圧縮機21と、インタークーラ26と、第2アキュムレータ24と、高段圧縮機23と、油分離器25と、減圧器31aとを備えている。
(1-2) Flow of Refrigerant and Oil in
本実施形態においては、低段圧縮機21で圧縮された冷媒を、さらに、高段圧縮機23で圧縮する。圧縮機21、23は、それぞれ、アキュムレータ22、24を備えている。アキュムレータ22、24は、圧縮機に入る前の冷媒を一度蓄えて、液冷媒が圧縮機に吸入されないようにする役割を担う。
In the present embodiment, the refrigerant compressed by the low-
次に、本実施形態の多段圧縮システム20における冷媒、油の流れを、図1を利用して説明する。
Next, the flow of the refrigerant and the oil in the
本実施形態においては、蒸発器(利用側熱交換器4または熱源側熱交換器2)で加熱された低圧のガス冷媒は、冷媒配管13を経由して、第1アキュムレータ22に流れる。第1アキュムレータ22のガス冷媒は、吸入管14を経由して、低段圧縮機21へと流れる。低段圧縮機21で圧縮された冷媒は、吐出管15aより吐出され、中間圧冷媒配管15を流れ、第2アキュムレータ24に達する。
In the present embodiment, the low-pressure gas refrigerant heated by the evaporator (utility side heat exchanger 4 or heat source side heat exchanger 2) flows to the
インタークーラ26は、中間圧冷媒配管15の途中に配置されている。インタークーラ26は、中間圧の冷媒を、たとえば、室外の空気で冷却する熱交換器である。インタークーラ26は、熱源側熱交換器2と隣接して配置して、共通のファンで空気と熱交換しても良い。インタークーラ26は、中間圧の冷媒を冷却することにより、冷凍装置1の効率を高める。
The
また、中間圧冷媒配管15の合流部分15bには、中間インジェクション配管12より、中間圧の冷媒がインジェクションされる。本実施形態においては、中間インジェクション配管12の配管15への合流部分15bは、インタークーラ26の下流側に配置される。中間インジェクションでインジェクションされる冷媒は、配管15を流れる冷媒よりも温度が低い。したがって、中間インジェクションは、配管15を流れる冷媒の温度を低下させ、冷凍装置1の効率を向上させる。
Further, the intermediate pressure refrigerant is injected into the merging
本実施形態の多段圧縮システム20は、さらに、低段圧縮機の過剰の油を排出する油排出管32を備えている。油排出管32は、低段圧縮機21と、中間圧の配管15を接続する。油排出管32は、低段圧縮機の油溜まり30aに溜まった過剰の油のみならず油溜まり30aに溜まった過剰の冷媒も排出する。油排出管32の中間圧冷媒配管15との接続部分は、インタークーラ26、および、中間インジェクションの合流部分15bよりも下流部分である。
The
配管15により第2アキュムレータ24に送られた冷媒は、吸入管16より、高段圧縮機23に導入される。冷媒は、高段圧縮機23において、圧縮されて、高圧となり、吐出管17に吐出される。
The refrigerant sent to the
吐出管17に吐出された冷媒は、油分離器25に流れる。油分離器25は、冷媒と油を分離する。分離された油は、油戻し管31を経由して、低段圧縮機21に戻される。
The refrigerant discharged to the
本実施形態の多段圧縮システム20は、さらに、高段圧縮機の過剰の油を排出する油排出管33を備えている。油排出管33は、高段圧縮機23と、高段圧縮機23の吐出管17とを接続する。
The
油戻し管31の途中には、減圧器31aが配置されている。減圧器31aは、油分離器25より排出された高圧の油の減圧をするためのものである。減圧器31aは、具体的には、たとえば、キャピラリーチューブが用いられる。
A
なお、油戻し管31の途中に、オイルクーラ(図示せず)が配置されていてもよい。オイルクーラは、油戻し管31を流れる油を、たとえば、室外の空気で冷却する熱交換器である。オイルクーラは、油分離器25より排出された高温の油を冷却するためのものである。本実施形態においても、油の温度が高すぎる場合、運転中にシリンダが十分に加熱され、低温の油を戻した方がよい場合などに利用できる。オイルクーラは、たとえば、熱源側熱交換器2の近傍に配置し、共通のファンで空気と熱交換しても良い。オイルクーラは、たとえば、熱源側熱交換器2の下に配置してもよい。
An oil cooler (not shown) may be arranged in the middle of the
なお、本実施形態の油(冷凍機油)は、CO2冷媒で用いられる冷凍機油であれば、特に限定されないが、CO2冷媒と非相溶の油が特に適している。冷凍機油の例としては、PAG(ポリアルキレングリコール類)、POE(ポリオールエステル類)などがある。 The oil (refrigerating machine oil) of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a refrigerating machine oil used as a CO 2 refrigerant, but an oil incompatible with the CO 2 refrigerant is particularly suitable. Examples of refrigerating machine oils include PAG (polyalkylene glycols) and POE (polyester esters).
なお、本実施形態の冷凍装置1は2台の圧縮機で二段の圧縮を行っている。3台以上の圧縮機を用いて、二段以上の圧縮を行ってもよい。また、三段以上の圧縮を行っても良い。 The refrigerating apparatus 1 of the present embodiment performs two-stage compression with two compressors. Two or more stages of compression may be performed using three or more compressors. Further, three or more stages of compression may be performed.
(2)圧縮機と圧縮機に接続される配管、装置の構成
本実施形態の低段圧縮機21、高段圧縮機23は、ともに、2シリンダタイプ、かつ、揺動式のロータリー圧縮機である。圧縮機21、23はほとんど同一の構成なので、ここでは、低段圧縮機21を用いて、詳細に説明する。
(2) Configuration of compressor and piping and device connected to the compressor The low-
図2は、低段圧縮機21の縦断面図、図3〜5は、図2のそれぞれAA〜CCの位置での水平断面図である。ただし、図4のBB断面図において、モータ40の部分は記載されていない。
FIG. 2 is a vertical sectional view of the low-
低段圧縮機21は、容器30と、圧縮部50と、モータ40と、クランクシャフト60と、ターミナル35と、を有している。
The low-
(2−1)容器30
容器30は、モータ40の回転軸RAを中心軸として、略円筒状の形状である。容器の内部は機密性が保たれており、運転時に、低段圧縮機21においては中間圧、高段圧縮機23においては高圧の圧力が保持される。容器30の内部の下部は、油(潤滑油)を貯留するための油溜まり30aとなっている。なお、図2では、油溜まり30aの液面を仮に記載しているが、油溜まり30aの液面の高さは一定ではなく、圧縮機の運転中、増減する。
(2-1)
The
容器30は、内部に、モータ40と、クランクシャフト60と、圧縮部50とを収容している。容器30の上部には、ターミナル35が配置されている。また、容器30には、冷媒の吸入管14a、14bおよび吐出管15aと、油戻し管31と、油排出管32とが接続されている。
The
(2−2)モータ40
モータ40は、ブラシレスDCモータである。モータ40は、クランクシャフト60を、回転軸RAを中心に回転する動力を発生する。モータ40は、容器30の内部の空間内で、上部の空間の下、圧縮部50の上に配置されている。モータ40は、ステータ41およびロータ42を有する。ステータ41は、容器30の内壁に固定されている。ロータ42は、ステータ41と磁気的な相互作用をすることによって回転する。
(2-2)
The
ステータ41は、ステータコア46と、インシュレータ47とを有する。ステータコア46は、鋼製である。インシュレータ47は、樹脂製である。インシュレータ47は、ステータコア46の上下に配置され、巻線が巻かれている。
The
(2−3)クランクシャフト60
クランクシャフト60は、モータ40の動力を圧縮部50に伝達する。クランクシャフト60は、主軸部61、第1偏心部62a、第2偏心部62bを有する。
(2-3)
The
主軸部61は、回転軸RAと同心である部位である。主軸部61は、ロータ42に固定されている。
The
第1偏心部62aおよび第2偏心部62bは、回転軸RAに対して偏心している。第1偏心部62aの形状および第2偏心部62bの形状は、回転軸RAを基準として互いに対称である。
The first
クランクシャフト60の下端には、オイルチューブ69が設けられている。オイルチューブ69は、油溜まり30aから油(潤滑油)をくみ上げる。くみ上げられた潤滑油は、クランクシャフト60の内部の油通路を上昇し、圧縮部50の摺動箇所に供給される。
An
(2−4)圧縮部50
圧縮部50は、2シリンダ型の圧縮機構である。圧縮部50は、第1シリンダ51、第1ピストン56、第2シリンダ52、第2ピストン66、フロントヘッド53、ミドルプレート54、リアヘッド55、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aを有する。
(2-4)
The
圧縮部50には、第1圧縮室71、第2圧縮室72が形成されている。第1、第2圧縮室は、冷媒が供給され、圧縮される空間である。
A
(2−4−1)第1圧縮室71と、第1圧縮室71で圧縮される冷媒の流れ
第1圧縮室71は、図2または5に示すように、第1シリンダ51と、第1ピストン56と、フロントヘッド53と、ミドルプレート54とによって囲まれた空間である。
(2-4-1) Flow of refrigerant compressed in the
第1シリンダ51には、図5に示すように、吸入孔14e、吐出凹部59、ブッシュ収容穴57a、ブレード移動穴57bが設けられている。第1シリンダ51は、クランクシャフト60の主軸61および第1偏心部62aと、第1ピストン56とを収容する。吸入孔14eは、第1圧縮室71と吸入管14aの内部とを連通させる。ブッシュ収容穴57aには、1対のブッシュ56cが収容される。
As shown in FIG. 5, the
第1ピストン56は、円環部56aとブレード56bを有する。第1ピストン56は、揺動ピストンである。円環部56aにはクランクシャフト60の第1偏心部62aが嵌め込まれる。ブレード56bは、1対のブッシュ56cに挟まれている。第1ピストン56は、第1圧縮室71を2つに分割する。1つは、吸入孔14eに連通する低圧室71aである。もう1つは、吐出凹部59に連通する高圧室71bである。図5において、円環部56aは時計回りに公転し、高圧室71bの容積は小さくなり、高圧室71bの冷媒は圧縮される。円環部56aの公転に際し、ブレード56bの先端は、ブレード移動穴57bの側とブッシュ収容穴57aの側を往復する。
The
フロントヘッド53は、図2に示すように、環状部材53aによって、容器30の内側に固定されている。
As shown in FIG. 2, the
フロントヘッド53には、フロントマフラ58a、58bが固定されている。フロントマフラは、冷媒が吐出される際の騒音を低減する。
第1圧縮室71で圧縮された冷媒は、吐出凹部59を経由して、フロントマフラ58aとフロントヘッド53との間の第1フロントマフラ空間58eに吐き出される。冷媒は、さらに、2つのフロントマフラ58a、58bの間の第2フロントマフラ空間58fに移動した後で、フロントマフラ58bに設けられた吐出穴58c、58d(図4参照)より、モータ40の下の空間に吹出される。
The refrigerant compressed in the
圧縮され、フロントマフラ58aの吐出穴58c、58dより吹出された冷媒は、モータ40の隙間より、容器30の上部空間に移動し、吐出管15aより吹出され、高段圧縮機23へと向かう。
The refrigerant compressed and blown out from the discharge holes 58c and 58d of the
なお、第1実施形態の多段圧縮システム20においては、圧縮機21、23はともに2シリンダタイプの圧縮機である。両方ともあるいは一方の圧縮機は、1シリンダタイプの圧縮機であってもよい。
In the
(2−4−2)第2圧縮室72と、第2圧縮室72で圧縮される冷媒の流れ
第2圧縮室72は、第2シリンダ52と、第2ピストン66と、リアヘッド55と、ミドルプレート54とによって囲まれた空間である。
(2-4-2) Flow of refrigerant compressed in the
第2圧縮室72にて圧縮される冷媒の流れも、ほぼ第1圧縮室71にて圧縮される冷媒の流れと同様なので、詳細な説明は省略する。ただし、第2圧縮室72で圧縮された冷媒の場合は、いったん、リアヘッド55に設けられたリアマフラ空間55aに送られた後で、さらに、フロントマフラ58a、58bによるフロントマフラ空間58e、58fに送られるところが、異なる。
Since the flow of the refrigerant compressed in the
(2−5)低段圧縮機21と、油戻し管31と油排出管32の接続位置について
本実施形態の多段圧縮システム20においては、図2に示すように、油戻し管31は、容器30の、モータ40より下で、かつ、圧縮部50より上の空間に接続される。
(2-5) Connection Position of
油戻し管31から、容器30の内部に吹出された油は、モータ40のインシュレータ47に衝突した後で、圧縮部50の上部の部材の上に落ち、さらに、容器30内部下部の油溜まり30aに合流する。ここで、圧縮部の上部の部材とは、シリンダ51の上にあって、シリンダ51に直接または間接に接する部材である。具体的には、フロントヘッド53、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aである。
The oil blown from the
言い換えると、油分離器25で分離された高温の油によって、シリンダ51、52を間接的に加熱することができる。
In other words, the
次に、図5を用いて、上面視における、油戻し管31の容器への接続位置を説明する。
Next, the connection position of the
まず、軸RAを中心とする。そして、軸RAとブッシュ収容穴57aの中心を通る直線を基準の0°とする。言い換えると、シリンダ51の内周におけるベーン(ブレード56b)を収容するための切り欠きの中央の方向を0°とする。この基準の方向から、上面視で油戻し管31が接続されている部分の中心までの角度をαとする。本実施形態では、αは、0°以上120°以下である。より好ましくは、30°以上90°以下である。
First, the axis RA is the center. Then, the straight line passing through the center of the shaft RA and the bush
本実施形態の油戻し管31は、αが0°以上120°以下となるように容器30に接続されているので、油戻し管31からの油が圧縮機50上部のこの角度範囲にかかるように導入される。したがって、シリンダ51の吸入孔14e付近を加熱する事ができる。
Since the
また、油戻し管31の内径は、たとえば、10mm以上12mm以下である。
The inner diameter of the
次に、油排出管32は、図2に示すように、モータ40の下で、圧縮部50の上の空間に、内部流路が連通するように、容器30に接続されている。
Next, as shown in FIG. 2, the
また、本実施形態では、図2に示すように、油排出管32の容器30への取り付け高さ位置は、油戻し管31の容器30への取り付け高さ位置と同等である。これによって、油溜まり30aの油面の高さ調整が容易になる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the mounting height position of the
油排出管32の内径は、油戻し管31の内径と同等である。吐出管15aの内径よりも細いものを用いる。より具体的には、油排出管32の内径は、たとえば、10mm以上12mm以下である。
The inner diameter of the
また、図5に示すように、油排出管32と油戻し管31の平面的な位置関係を見れば、油排出管32の容器30への接続位置は、油戻し管31の容器30への接続位置から、モータ40の回転方向(図5の矢印の方向)に90°以上離れた位置である。好ましくは、180°以上はなれた位置である。
Further, as shown in FIG. 5, when looking at the planar positional relationship between the
本実施形態では、油排出管32と油戻し管31の位置が十分離されているため、油戻し管31で低段圧縮機21の容器30内に導入した油がそのまま油排出管32により、容器30外に排出されるのを低減し、低段圧縮機21の均油を容易に実現することができる。
In the present embodiment, since the positions of the
なお、第1実施形態の多段圧縮システム20においては、油戻し管31の容器30への接続位置の高さは、油排出管32の容器30への接続位置の高さと同等であった。油戻し管31の容器30への接続位置の高さは、油排出管32の容器30への接続位置の高さよりも高くてもよい。
In the
(2−6)アキュムレータ22
本実施形態の多段圧縮システム20においては、低段圧縮機21の上流に第1アキュムレータ22が、高段圧縮機23の上流に第2アキュムレータ24が配置されている。アキュムレータ22、24は、流れてきた冷媒を一度蓄えて、液冷媒が圧縮機に流れるのを防止し、圧縮機の液圧縮を防止する。第1アキュムレータ22と第2アキュムレータ24の構成はほとんど同じなので、第1アキュムレータ22について、図2を用いて説明する。
(2-6)
In the
蒸発器で加熱された低圧のガス冷媒が、四方切換弁5を経由して、冷媒配管13を流れ、アキュムレータ22に導入される。ガス冷媒は、圧縮機21の吸入管14a、14bより、第1、第2圧縮室71、72に導入される。アキュムレータの内部下方には、液冷媒、油が溜まる。吸入管14a、14bには、アキュムレータ内部の下方において、小さな穴14c、14dが形成されている。穴14c、14dの径は、たとえば、1mm〜2mmである。油は、液冷媒とともに、少量ずつ穴14c、14dを経由して、ガス冷媒に合流して、圧縮室へ送られる。
The low-pressure gas refrigerant heated by the evaporator flows through the
(3)特徴
(3−1)
本実施形態の多段圧縮システム20は、低段圧縮機21と、高段圧縮機23と、油戻し管31とを有する。油戻し管31は、高段圧縮機で排出された油を、低段圧縮機21に戻す。低段圧縮機21は、圧縮部50と、モータ40と、容器30と、を有している。容器は、圧縮部50と、モータ40と、を収容している。圧縮部50は、ピストンとシリンダとを有している。シリンダは、ピストンを収容する。
(3) Features (3-1)
The
本実施形態においては、油戻し管31を流れた油は、シリンダ51、52またはシリンダの上下に接する部材にかかるように、油戻し管31は容器30に接続されている。ここで、シリンダ51、52の上下に接する部材とは、シリンダ51、52に直接接する部材と、シリンダ51、52に直接接する部材に接する部材を含む。具体的には、フロントヘッド53、ミドルプレート54、リアヘッド55、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aである。また、ここで、油がかかるとは、油戻し管31から噴出された油が、直接、これらの部材に衝突する場合だけでなく、一度別の物にぶつかってから、これらの部材に衝突する場合を含む。別のものとは、本実施形態では、インシュレータ47である。
In the present embodiment, the
本実施形態の多段圧縮システム20は、油戻し管31よりの高温の油を、シリンダ51、52またはシリンダの上下に接する部材にかけることができるので、比較的熱容量の大きなシリンダ51、52を加熱することができる。結果的に、ピストン56、66とシリンダ51、52の温度差を抑制することができる。
In the
(3−2)
本実施形態の多段圧縮システム20において、上面視における油戻し管31の容器30への取り付け位置の特徴は、次の通りである。油戻し管31の容器30への接続位置は、モータの回転の中心から、シリンダの内周におけるベーンを収容するための切り欠きの中央の方向を0°として、モータの回転方向に120°までの範囲内にある。
(3-2)
In the
本実施形態の多段圧縮システム20は、圧縮室の吸入孔14e付近のシリンダを加熱できる。したがって、吸入冷媒によって加熱されるピストン付近のシリンダを加熱することが可能となり、両者の温度差を解消しやすい。
The
(3−3)
本実施形態の多段圧縮システム20は、油戻し管31を流れた油は、シリンダ51、52またはシリンダの上に接する部材に、上からかかるように、油戻し管31は容器30に接続されている。ここで、シリンダの上に接する部材とは、フロントヘッド53、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aである。
(3-3)
In the
本実施形態の多段圧縮システム20は、広い面積でシリンダを加熱することができる。
The
(4)変形例
(4−1)変形例1A
第1実施形態では、図2に示すように、油戻し管31は低段圧縮機21の容器30に接続され、容器30内部に導入された油は、容器内部の空間で、シリンダ51の上の部材であるフロントヘッド53、フロントマフラ58a、58b、環状部材53aの上に落ちていた。変形例1Aでは、図6に示すように、低段圧縮機21は、容器30の内部において、油の向きを制御する、配管31pを有する。配管31pは、油戻し管31と一体に形成されていても良いし、油流路が繋がるように、別体の配管31pを油戻し管31に接続しても良い。変形例1Aの他の構成は、第1実施形態と同様である。
(4) Modification example (4-1) Modification example 1A
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
変形例1Aの多段圧縮システムは、配管31pで油の流れを制御するので、より確実に、油戻し管31よりの高温の油を、シリンダの上に接する部材にかけることができるので、シリンダを効率よく加熱することができる。
In the multi-stage compression system of the first modification 1A, the oil flow is controlled by the pipe 31p, so that the oil having a higher temperature than the
(4−2)変形例1B
変形例1Bの多段圧縮システムについて、図面を用いて説明する。なお、図7において、油戻し管31および油排出管32は、別々の2本の配管であるが、重複して、一つの配管のように描かれている。また、油戻し管31は、図7の容器30の右側の側面に描かれるべきであるが、紙面の都合上、左側の側面に描かれている。
(4-2) Modification 1B
The multi-stage compression system of the modified example 1B will be described with reference to the drawings. In FIG. 7, the
第1実施形態および変形例1Aの多段圧縮システムにおいては、油戻し管31よりの高温の油を、シリンダの上に接する部材に、上からかかるように、油戻し管31は容器30に接続されていた。言い換えると、油戻し管31の接続位置は、シリンダの上に接す部材よりも上であった。これに対して、変形例1Bにおいては、図7に示すように、油戻し管31の容器30への接続位置は、シリンダ51と同じ高さである。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
In the multi-stage compression system of the first embodiment and the modified example 1A, the
変形例1Bの多段圧縮システム20は、シリンダ51の側面を、油で加熱することができる。シリンダ51を直接加熱することができ、シリンダ51の温度の制御が容易になる。
In the
また、変形例1Bの多段圧縮システム20では、油戻し管31の容器30内での油吹出し口は、シリンダ51に対向して設けられている。
Further, in the
変形例1Bの多段圧縮システム20は、油戻し管31の容器30内での油吹出し口が、シリンダ付近に対向して配置されているために、より確実に、高温の油をシリンダ付近に衝突させることが可能である。
In the
(4−3)変形例1C
変形例1Cの多段圧縮システムについて、図面を用いて説明する。なお、図8において、油戻し管31および油排出管32は、別々の2本の配管であるが、重複して、一つの配管のように描かれている。また、油戻し管31とその延長された配管31qは、図8の容器30の右側の側面に描かれるべきであるが、紙面の都合上、左側の側面に描かれている。
(4-3) Modification 1C
The multi-stage compression system of the modified example 1C will be described with reference to the drawings. In FIG. 8, the
変形例1Bにおいては、図7に示すように、油戻し管31の容器30への接続位置は、シリンダ51と同じ高さであった。そして、油戻し管31より導入された油は、容器30の内部においては、空間に放出されていた。変形例1Cの低段圧縮機21は、図8に示すように、油戻し管31に接続され、油の流れを容器30の内部においてガイドする配管31qを有している。配管31qは、油戻し管31と一体に形成されていても良いし、油流路が繋がるように、別体の配管31qを油戻し管31に接続しても良い。
In the modified example 1B, as shown in FIG. 7, the connection position of the
変形例1Cの多段圧縮システム20は、油戻し管の容器内での油吹出し口が、シリンダ付近に対向して配置されているために、より確実に、高温の油をシリンダ51に衝突させることが可能である。
In the
(4−4)変形例1D
第1実施形態においては、油戻し管31は、油分離器25からの油を低段圧縮機21に戻している。変形例1Dにおいては、油戻し管31は、高段圧縮機23から排出された油を直接低段圧縮機21に戻している。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
(4-4) Modification 1D
In the first embodiment, the
変形例1Dの多段圧縮システム20も、第1実施形態の多段圧縮システム20と同様の特徴(3−1)〜(3−3)を有する。ただし、変形例1Dの場合、高段圧縮機23から排出された過剰の冷媒と油が混じるので、第1実施形態の油分離器25を経由する場合に比べて、油戻し管31を流れる油に混じる冷媒の量が増えることになる。
The
また、高段圧縮機23から排出された油に、油分離器25より分離された油を加えて、低段圧縮機21の容器30に戻しても良い。
Further, the oil separated from the
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various modifications of the forms and details are possible without departing from the purpose and scope of the present disclosure described in the claims. ..
1 冷凍装置
2 熱源側熱交換器
3 ブリッジ回路
4 利用側熱交換器
5 四方切換弁
6 レシーバ
7 エコノマイザ熱交換器
8、9 膨張機構
20 多段圧縮システム
21 低段圧縮機
22 第1アキュムレータ
23 高段圧縮機
24 第2アキュムレータ
25 油分離器
26 インタークーラ
30 容器
31 油戻し管
31a 減圧器
31p、31q 油戻し管の延長部分の配管
32 油排出管
40 モータ
47 インシュレータ
50 圧縮部
51 第1シリンダ
52 第2シリンダ
53 フロントヘッド
54 ミドルプレート
55 リアヘッド
56 第1ピストン
56b ブレード(ベーン)
58a、58b フロントマフラ
66 第2ピストン
1 Refrigerator 2 Heat source
58a,
Claims (7)
前記冷媒を圧縮する低段圧縮機(21)と、
前記低段圧縮機で圧縮された前記冷媒をさらに圧縮する高段圧縮機(23)と、
前記高段圧縮機で排出された前記油を、前記低段圧縮機に戻す油戻し管(31)と、
を備え、前記低段圧縮機は、
前記冷媒を圧縮する圧縮部(50)と、
前記圧縮部を駆動するモータ(40)と、
前記圧縮部と、前記モータを収容し、圧縮された冷媒で満たされる高圧空間を形成する容器(30)と、
を有し、
前記圧縮部は、
前記モータにより駆動されるピストン(56、66)と、
前記ピストンを収容するシリンダ(51、52)と、
を有し、
前記油戻し管を流れた油は、前記高圧空間内で、前記シリンダまたは前記シリンダの上下に接する部材(53、54、55、53a、58a、58b)にかかるように、前記油戻し管は前記容器に接続されている、
多段圧縮システム。 A multi-stage compression system (20) that uses a refrigerant and oil.
A low-stage compressor (21) that compresses the refrigerant, and
A high-stage compressor (23) that further compresses the refrigerant compressed by the low-stage compressor, and
An oil return pipe (31) for returning the oil discharged by the high-stage compressor to the low-stage compressor, and
The low-stage compressor is equipped with
A compression unit (50) that compresses the refrigerant, and
The motor (40) that drives the compression unit and
A container (30) that accommodates the compression unit and forms a high-pressure space that accommodates the motor and is filled with the compressed refrigerant .
Have,
The compression unit is
The pistons (56, 66) driven by the motor and
Cylinders (51, 52) accommodating the piston and
Have,
The oil return pipe is such that the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or members (53, 54, 55, 53a, 58a, 58b) in contact with the upper and lower sides of the cylinder in the high pressure space. Connected to the container,
Multi-stage compression system.
請求項1に記載の多段圧縮システム。 The motor is arranged above the compression unit.
The multi-stage compression system according to claim 1.
前記ピストンと前記シリンダの間の空間を仕切るベーン(56b)、
を有し、
前記油戻し管の前記容器への接続位置は、上面視において、前記モータの回転の中心から、前記シリンダの内周における前記ベーンを収容するための切り欠きの中央の方向を0°として、前記モータの回転方向に120°までの範囲内にある、
請求項1または2に記載の多段圧縮システム。 The compression unit further
A vane (56b) that partitions the space between the piston and the cylinder,
Have,
The connection position of the oil return pipe to the container is 0 ° from the center of rotation of the motor to the center of the notch for accommodating the vane on the inner circumference of the cylinder in the top view. Within the range of up to 120 ° in the direction of rotation of the motor,
The multi-stage compression system according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の多段圧縮システム。 The oil return pipe is connected to the container so that the oil flowing through the oil return pipe is applied to the cylinder or members in contact with the upper and lower parts of the cylinder from above.
The multi-stage compression system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の多段圧縮システム。 The connection position of the oil return pipe to the container is the same height as the cylinder.
The multi-stage compression system according to any one of claims 1 to 3.
請求項5に記載の多段圧縮システム。 The tip of the oil return pipe extends closer to the cylinder than the connection position to the container.
The multi-stage compression system according to claim 5.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の多段圧縮システム。 The oil outlet of the oil return pipe in the container is provided so as to face the cylinder or a member in contact with the upper and lower sides of the cylinder.
The multi-stage compression system according to any one of claims 1 to 3 .
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