CN103175346B - 油冷式二级压缩机以及热泵 - Google Patents

Abstract

本发明为一种即便吸入压力以及排出压力变动也能够确保油的循环且性能不会降低的油冷式二级压缩机以及热泵。本发明的油冷式二级压缩机具有从吸入流路吸入气体并与油一起压缩而向中间压力空间排出的第一级压缩部、从中间压力空间吸入气体并与油一起压缩而向排出流路排出的第二级压缩部、向第二级压缩部的排出侧的轴承供给油的油供给流路、和令从第二级压缩部的排出侧的轴承流出的油向作为第一级压缩部的压缩途中的空间的封入空间环流的油环流路。

Description

油冷式二级压缩机以及热泵

技术领域

本发明涉及一种油冷式二级压缩机以及热泵。

背景技术

在油冷式压缩机中，向作为转子室内的空间而借助转子而从吸入流路以及排出流路隔离开的封入空间中，为了转子的冷却、润滑、密封而供给油，此外还向轴密封部及轴承部供给油。因此，不仅从压缩机排出的气体中包含油，从轴密封部及轴承部也流出油。需要向轴密封部等供给既定量以上的油，所以在例如日本实开平6-22587号中记载有下述技术：令从轴密封部流出的油向具有与该油的压力大致相等的压力的压缩机内的空间环流。具体而言，在该油冷式压缩机中，令从排出侧的轴密封部流出的油向上述封入空间环流。

但是，根据压缩机的用途，有时吸入压力和排出压力独立地变动，不一定能够特定与从排出侧的轴密封部及轴承部流出的油的压力为相等压力的部分。此时，构成为从排出侧的轴密封部及轴承部流出的油向吸入流路环流。

在使用压缩机而令冷却介质循环的热泵（包含制冷机）中，压缩机的吸入压力依存于蒸发器中的冷却介质的蒸发温度，压缩机的排出压力依存于冷凝器中的冷却介质的冷凝温度。一般而言，在热泵中使用二级压缩机时，从第二级的排出侧的轴密封部及轴承部流出的油向中间压力空间、即向第一级的压缩机的排出流路且第二级的压缩机的吸入流路环流。

通常，中间压力空间的压力（中间压力）在热泵等中，由吸入压力与第一级的压缩机的压缩比决定。因而，根据温热源（或者冷却负荷）和冷热源 （或者加热负荷）的条件，有时第一级的吸入压力上升而中间压力变得高于第二级的排出压力。于是，在以往的二级压缩机中，经由第二级的排出侧的轴密封部及轴承部的油的循环停滞，产生轴承等损坏的问题。

如果令从第二级的排出侧的轴密封部及轴承部流出的油向第一级的吸入流路环流，则能够确保油的循环，但在油的压力与吸入压力的差大时，在供给至吸入流路的瞬间油的压力下降，溶入油的气体游离（脱气）。该气体的游离会令齿槽压力上升而导致压缩机的性能降低。一般而言，用于热泵的冷却介质容易溶于油，所以由于冷却介质的脱气导致的性能降低的问题容易明显化。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种即便吸入压力以及排出压力变动也能够确保油的循环并且性能不会降低的油冷式二级压缩机以及热泵。

为了解决上述课题，本发明的油冷式二级压缩机具有：第一级压缩部，从吸入流路吸入气体而将该气体与油一起压缩而向中间压力空间排出；第二级压缩部，从上述中间压力空间吸入气体而将该气体与油一起压缩而向排出流路排出；油供给流路，向上述第二级压缩部的排出侧的轴密封构造以及轴承的至少某一个供给油；油循环路，令从上述第二级压缩部的排出侧的轴密封构造以及轴承的至少某一个流出的油向作为上述第一级压缩部的压缩途中的空间的封入空间环流。

根据该构成，即便随着排出压力降低而从第二级压缩部的排出侧的轴密封构造及轴承流出的油的压力降低，由于令油向比中间压力空间压力还要低的封入空间环流，所以能够确保油的循环，能够防止轴承的损伤等。此外，封入空间的压力高于吸入压力，所以相对于油的压力的压力差不会过大，能够抑制在排出压力高时溶入油的气体游离而导致的性能降低。

此外，在本发明的油冷式二级压缩机中，也可以上述油环流路分支而与上述中间压力空间也连接，上述油环流路具有能够切断向上述封入空间的流路的低压开闭阀、和能够切断向上述中间压力空间的流路的高压开闭阀，进而具有流路控制装置，所述流路控制装置在上述油供给流路的压力比上述油环流路的压力高时关闭上述低压开闭阀而打开上述高压开闭阀、在上述油供给流路的压力为上述油环流路的压力以下时打开上述低压开闭阀而关闭上述高压开闭阀。

根据该构成，从第二级压缩部的排出侧的轴密封构造及轴承流出的油的压力高时，令油向更为高压的中间压力空间环流，所以能够抑制溶入油的气体的游离导致的性能降低。此外，在流出的油的压力低时，通过令其向封入空间环流，能够确保油的循环。

此外，本发明的热泵具有上述油冷式二级压缩机。

此外，在向将R245fa作为冷却介质而用于制造冷水以及温水的热泵应用本发明的油冷式二级压缩机时如果考虑预想的条件，则优选上述封入空间是压力为上述吸入流路的压力的1.1倍的空间。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的热泵的构成图。

图2是本发明的第2实施方式的热泵的构成图。

具体实施方式

在此参照附图说明本发明的实施方式。首先，在图1中表示作为本发明的第1实施方式的热泵的构成。本实施方式的热泵装置为，构成封闭的冷却介质循环流路6，其夹设有其自身也为本发明的一个实施方式的油冷式二级螺杆压缩机1、油分离器 2、冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器5，封入了冷却介质（例如R245fa）。

油冷式二级螺杆压缩机1压缩成为气体的冷却介质，此时，为了冷却、润滑以及密封而混合了油来压缩冷却介质。油冷式二级螺杆压缩机1排出的冷却介质被导入油分离器2，分离冷却介质和油。在油分离器2中分离了的油借助油冷式二级螺杆压缩机1的排出压而向油冷式二级螺杆压缩机 1环流。

在油分离器2将油除去后的冷却介质被导入冷凝器3。冷凝器3在冷却介质与水之间进行热交换，是加热水而制造温水的热交换器。在冷凝器3中，冷却介质冷凝而变为液体。

在冷凝器3中冷凝后的冷却介质在膨胀阀4中被减压而被供给至蒸发器5。蒸发器5是在冷却介质与水之间进行热交换而冷却水而制造冷水的热交换器。在蒸发器5中，冷却介质蒸发而变为气体。在蒸发器5中，蒸发后的冷却介质被再次供给至油冷式二级螺杆压缩机1。

油冷式二级螺杆压缩机1在壳体7中形成第一级压缩部8和第二级压缩部9 。

第一级压缩部8为，在形成于壳体7的转子室10中收纳阴阳一对的螺杆转子11，从形成为与冷却介质循环流路6连接的吸入流路12吸入冷却介质并压缩，经由排出流路13向形成在壳体7内的中间压力空间14排出。螺杆转子11区划转子室10内的空间而形成多个封闭的封入空间15，随着旋转而减少封入空间15的容积从而压缩冷却介质。此时，第一级压缩部8与冷却介质一起吸入油。该油进行壳体7以及螺杆转子的冷却、以及螺杆转子11间以及螺杆转子11与转子室10的内壁之间的密封以及润滑。

此外，第二级压缩部9也与第一级压缩部8同样地在形成于壳体7的转子室16中收纳阴阳一对的螺杆转子17，经由吸入流路18而从中间压力空间14吸入冷却介质并压缩，经由排出流路19而向冷却介质循环流路6排出。 第一级压缩部8的一个螺杆转子11与第二级压缩部9的一个螺杆转子17的轴与马达20的输出轴一体地连接。

螺杆转子11、17的轴被轴承21、22、23、24支承。中间压力空间14不仅是与第一级压缩部8和第二级压缩部9连接的冷却介质的流路，还是与收纳轴承22、23的空间一体且用于向轴承22、23供给用于润滑的油的流路。同样地，在第一级压缩部8的吸入侧以及第2级压缩部9的排出侧形成有轴承空间25、26。轴承空间25、26也是用于润滑轴承21、24的油的流路。

向第二级压缩部9的排出侧的轴承24为了润滑而从油分离器2经由油供给流路27供给油。润滑了轴承24的油向轴承空间26流出。油冷式二级螺杆压缩机1具有连接第二级压缩部9的排出侧的轴承空间26和第一级压缩部5的封入空间15的油环流路28。另外，油环流路28与封入空间15连接的位置处的封入空间15的冷却介质的压力为吸入流路12中的冷却介质的压力的约1.1倍。

向轴承空间26流出的油的压力是自油分离器2的油的供给压力、即与油冷式二级螺杆压缩机1（第二级压缩部9）的排出压力大致相同且稍微低轴承24中的压力损失的量的压力。油冷式二级螺杆压缩机1的排出压力由冷凝器3中的冷凝温度决定。在本实施方式中设想的运转条件下，油冷式二级螺杆压缩机1的排出压力有可能降低到0.61Mpa。此外，油冷式二级螺杆压缩机1（第一级压缩部8）的吸入压力由蒸发器5中的蒸发温度决定。在本实施方式中，设想蒸发温度最高为66℃。此时，吸入压力为0.54Mpa。因而，油环流路28所连接的第一级压缩部5的封入空间15的压力与排出压力的最低值的0.61Mpa相同，能够刚刚确保经由了油环流路28的油的循环。

这样一来，在本实施方式中，即便冷凝器3中的冷凝温度低，蒸发器5中蒸发温度高，也能够经由油环流路28 从轴承空间26排出油而确保向轴承24 的新的油的供给。此外，封入空间15比吸入流路12压力高，所以经由油环流路28而流入的油的压力降低变少。因此，随着油的压力降低而游离的冷却介质的量变少，能够抑制油冷式二级螺杆压缩机1的性能降低。

接着，在图2中表示本发明的第2实施方式的热泵的构成。另外，在本实施方式中，对于与第1实施方式相同的构成要素标注相同的符号而省略重复的说明。在本实施方式的热泵中，油环流路28分支而与中间压力空间14也连接。而且，油环流路28具有能够切断向封入空间15的油的流路的低压开闭阀29、和能够切断向中间压力空间14的油的流路的高压开闭阀30。此外，本实施方式的油冷式二级螺杆压缩机1具有检测从油分离器3供给的油的压力Pd的排出压力传感器31、检测中间压力空间14的压力Pm的中间压力传感器32、和对应于排出压力传感器31以及中间压力传感器32的检测值而开闭低压开闭阀29以及高压开闭阀30的流路控制装置33。

流路制御装置33比较排出压力传感器31检测到的压力Pd与中间压力传感器32检测到的压力Pm，如果排出压力传感器31检测到的压力Pd高于中间压力传感器 32检测到的压力Pm，则关闭低压开闭阀29而开放高压开闭阀30，另一方面，如果排出压力传感器31检测到的压力Pd为中间压力传感器32检测到的压力Pm以下，则开放低压开闭阀29而关闭高压开闭阀30。

即，在本实施方式中，在排出压Pd高时，令向第二级压缩部9的排出侧的轴承空间26流出的油向比第一级压缩部8的封入空间15压力高的中间压力空间14环流。从而，随着油的压力降低而从油游离的冷却介质的量减少，减小油冷式二级螺杆压缩机1的排出压力高时的性能降低。此外，本实施方式为，在排出压Pd低时，令向第二级压缩部9的排出侧的轴承空间26流出的油与第1实施方式同样地向第一级压缩部8的封入空间15环流，从而确保油的循环。

另外，在上述的实施方式中，说明了令从轴承24流出的油经由油环流路28而向封入空间15环流的例子，但在具有借助从油供给流路27供给的油进行轴密封的轴密封构造时，也可以令从第二级压缩部9的排出侧的轴密封构造流出的油经由油环流路 28而向封入空间15环流。

Claims (3)

1.一种油冷式二级压缩机，具有：

第一级压缩部，从吸入流路吸入气体而将该气体与油一起压缩，并向中间压力空间排出；

第二级压缩部，从上述中间压力空间吸入气体而将该气体与油一起压缩，并向排出流路排出；

油供给流路，向上述第二级压缩部的排出侧的轴密封构造以及轴承的至少某一个供给油；

油环流路，令从上述第二级压缩部的排出侧的轴密封构造以及轴承的至少某一个流出的油向作为上述第一级压缩部的压缩途中的空间的封入空间环流，

上述油环流路分支而与上述中间压力空间也连接，

上述油环流路具有能够切断向上述封入空间的流路的低压开闭阀、和能够切断向上述中间压力空间的流路的高压开闭阀，

具有流路控制装置，所述流路控制装置在上述油供给流路的压力比上述油环流路的压力高时关闭上述低压开闭阀而打开上述高压开闭阀、在上述油供给流路的压力为上述油环流路的压力以下时打开上述低压开闭阀而关闭上述高压开闭阀。

2.根据权利要求1所述的油冷式二级压缩机，其特征在于，

上述封入空间是压力为上述吸入流路的压力的1.1倍的空间。

3.一种热泵，具有权利要求1或2所述的油冷式二级压缩机。