CN110476025A - 制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种能够以简单的结构冷却供给至涡轮压缩机的轴承等中的润滑油的制冷机。制冷机(1)具备：制冷循环，具备具有由马达驱动的压缩机构的涡轮压缩机(2)、冷凝器(3)及蒸发器(8)，且使制冷剂循环；油罐(23)，储存润滑油；润滑油供给管道(22)，从油罐(23)向容纳马达的马达壳体(31)内部供给润滑油；及液态制冷剂供给管道(24)，从冷凝器(3)向马达壳体(31)内部供给制冷剂。

Description

制冷机

技术领域

本发明涉及一种制冷机。

背景技术

设置于涡轮制冷机的涡轮压缩机由压缩机构、提速机构等构成。为了使涡轮压缩机稳定地运转，需要持续对支承压缩机构的叶轮的轴承或提速机构的齿轮等适当地供给润滑油。润滑油供给系统具备油罐、油泵，储存于油罐中的润滑油通过油泵供给至涡轮压缩机的轴承或齿轮等。供给至轴承或齿轮的润滑油被返送到油罐，从而反复循环润滑油供给系统。

供给至轴承或齿轮的润滑油因基于机械损耗的发热而温度上升，因此润滑油供给系统中通常设置有油冷却器。通过油冷却器冷却润滑油，从而温度下降的润滑油供给至轴承或齿轮。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-276304号公报

专利文献2：日本特开2007-276304号公报

发明内容

发明要解决的课题

设置于上述润滑油供给系统的油冷却器例如为板式换热器，在油冷却器中，润滑油和在涡轮制冷机的制冷循环中流动的制冷剂进行热交换来冷却润滑油。供给至油冷却器的制冷剂为从设置于制冷循环中的冷凝器或过冷器抽取的液态制冷剂，液态制冷剂通过膨胀阀经低温化之后供给至油冷却器。通过油冷却器与润滑油进行热交换之后的制冷剂成为气液两相状态，并供给至制冷循环的蒸发器。

这种润滑油供给系统中，为了冷却润滑油，需要设置油冷却器，或者在冷凝器或过冷器与油冷却器之间设置膨胀阀，从而使涡轮制冷机的结构复杂化，产生设备类的设置导致的高成本化。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种能够以简单的结构冷却供给至涡轮压缩机的轴承等的润滑油的制冷机。

用于解决课题的手段

本发明的一方式所涉及的制冷机具备：制冷循环，具备具有由马达驱动的压缩机构的电动压缩机、冷凝器及蒸发器，且使制冷剂循环；油罐，储存润滑油；油供给管，从所述油罐向容纳所述马达的第1壳体内部供给所述润滑油；及制冷剂供给管，从所述冷凝器向所述第1壳体内部供给所述制冷剂。

根据该结构，驱动压缩机构的马达容纳于第1壳体内，润滑油从油罐供给至第1壳体，由此润滑油能够对支承马达的轴承等进行润滑。并且，制冷剂从冷凝器供给至第1壳体内部，因此能够冷却对轴承等进行润滑而升温的润滑油。

上述方式中，所述电动压缩机还可以具有与所述马达和所述压缩机构结合的提速机构，所述制冷剂及所述润滑油可以从所述第1壳体，并从所述油罐向容纳所述提速机构的第2壳体内部流通。

根据该结构，与马达和压缩机构结合的提速机构容纳于第2壳体内，润滑油从第1壳体向第2壳体流通，由此润滑油能够对构成提速机构的齿轮等进行润滑。并且，能够通过制冷剂冷却对轴承或齿轮等进行润滑而升温的润滑油。

上述方式中，所述电动压缩机还可以具有与所述马达和所述压缩机构结合的提速机构，所述油供给管可以从所述油罐向容纳所述提速机构的第2壳体内部供给所述润滑油。

根据该结构，与马达和压缩机构结合的提速机构容纳于第2壳体内，润滑油从油罐供给至第2壳体，由此润滑油能够对构成提速机构的齿轮等进行润滑。

上述方式中，所述制冷循环还可以具备过冷器，所述制冷剂供给管可以从所述过冷器向所述第1壳体内部供给所述制冷剂。

根据该结构，制冷剂从过冷器供给至第1壳体内部，因此能够冷却对轴承等进行润滑而升温的润滑油。

上述方式中，所述制冷机还可以具备：排出管，从所述第1壳体向所述油罐排出所述润滑油及所述制冷剂；及加热器，设置在配置于所述油罐内部的所述排出管的内部。

根据该结构，经由排出管从第1壳体向油罐排出润滑油及制冷剂，在油罐内部也配置有排出管，且在配置于油罐内部的排出管内设置有加热器。通过加热器升温，润滑油及制冷剂被加热，从而使制冷剂蒸发。其结果，可使被制冷剂稀释的润滑油的运动粘度恢复。

上述方式中，所述制冷机还可以具备：排出管，从所述第2壳体向所述油罐排出所述润滑油及所述制冷剂；及加热器，设置在配置于所述油罐内部的所述排出管的内部。

根据该结构，经由排出管从第2壳体向油罐排出润滑油及制冷剂，在油罐内部也配置有排出管，且在配置于油罐内部的排出管内设置有加热器。通过加热器升温，润滑油及制冷剂被加热，从而使制冷剂蒸发。其结果，可使被制冷剂稀释的润滑油的运动粘度恢复。

发明效果

根据本发明，能够以简单的结构冷却供给至涡轮压缩机的零件类的润滑油。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的涡轮制冷机的结构图。

图2是表示本发明的一实施方式所涉及的涡轮制冷机的涡轮压缩机的纵剖视图。

图3是表示本发明的一实施方式所涉及的涡轮制冷机的油罐的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的一实施方式所涉及的涡轮制冷机1进行说明。

如图1所示，涡轮制冷机1具备压缩制冷剂的涡轮压缩机2、冷却并冷凝制冷剂的冷凝器3、进一步冷却在冷凝器3中冷凝的液态制冷剂而施以过冷却的过冷器4、将高压制冷剂减压至中间压力的第1减压阀5、对制冷剂施以过冷却的中间冷却器6、将制冷剂减压至低压的第2减压阀7及使低压制冷剂蒸发的蒸发器8等。

涡轮压缩机2、冷凝器3、过冷器4、第1减压阀5、中间冷却器6、第2减压阀7及蒸发器8构成制冷循环，制冷剂依次在涡轮压缩机2、冷凝器3、过冷器4、第1减压阀5、中间冷却器6、第2减压阀7及蒸发器8中循环。并且，制冷剂从中间冷却器6供给至涡轮压缩机2。

如图2所示，涡轮压缩机2具备马达壳体31、提速器壳体32及压缩机壳体33一体结合而构成的壳体30。

马达壳体31内组装有通过逆变器装置可变速驱动的马达9。该马达9的马达轴10的一端10a从马达壳体31向提速器壳体32突出。马达9具备定子20和转子21等。马达轴10上固定有转子21，转子21在定子20的内部旋转。马达轴10在提速器壳体32侧被滚动轴承14支承。滚动轴承14例如由多个角接触球轴承构成。滚动轴承14经由轴承箱(未图示。)而设置于马达壳体31内。

在压缩机壳体33的内部容纳有具有第1级压缩台和第2级压缩台的压缩机构15。从外部吸入到第1级压缩台并被第1级压缩台压缩的制冷剂被送往第2级压缩台。并且，吸入到第2级压缩台并被第2级压缩台压缩的制冷剂被排出至外部。

旋转轴11在压缩机壳体33内设置成旋转自如，在该旋转轴11的一端11a侧设置有用于第1级压缩台的第1级叶轮12和用于第2级压缩台的第2级叶轮13。旋转轴11在提速器壳体32侧被滚动轴承14支承。滚动轴承14例如由多个角接触球轴承构成。滚动轴承14经由轴承箱(未图示。)而设置于压缩机壳体33内。

在被滚动轴承14支承的旋转轴11的另一端11b侧设置有小径的齿轮17。该齿轮17与设置于马达轴10的一端10a的大径的齿轮18啮合，由这些齿轮17、18构成提速机构19。提速机构19容纳于提速器壳体32内。

润滑油被供给至滚动轴承14和齿轮17、18中的各零件。

润滑油供给管道22为连结油罐23及涡轮压缩机2的配管。润滑油通过设置于润滑油供给管道22的油泵36从油罐23供给至涡轮压缩机2的马达壳体31和提速器壳体32。通过滚动轴承14及提速机构19的润滑油经由润滑油排出管道25被返送到油罐23。与以往不同，本实施方式所涉及的润滑油供给管道22和润滑油排出管道25上未设置油冷却器。

马达壳体31和提速器壳体32内形成有与润滑油供给管道22连接的润滑油入口，润滑油从润滑油供给管道22供给至涡轮压缩机2。

从构成制冷循环的冷凝器3或过冷器4抽取的液态制冷剂供给至涡轮压缩机2。马达壳体31内形成有与液态制冷剂供给管道24连接的液态制冷剂入口，液态制冷剂从液态制冷剂供给管道24供给。液态制冷剂供给管道24上设置有膨胀阀37，当通过膨胀阀37时，液态制冷剂被低温化。

并且，从冷凝器3或过冷器4抽取的液态制冷剂旁通涡轮压缩机2的马达壳体31内和提速器壳体32内的润滑油系统来进行热交换。由此，在涡轮压缩机2的马达壳体31内和提速器壳体32内，通过涡轮压缩机2的马达壳体31内和提速器壳体32内的齿轮17、18和滚动轴承14的润滑油被从冷凝器3或过冷器4抽取的液态制冷剂冷却。

从冷凝器3或过冷器4供给的液态制冷剂在马达壳体31内和提速器壳体32内利用差压从马达9侧流向滚动轴承14侧。此时，以使液态制冷剂通过迷宫式密封件16的方式构成迷宫式密封件16与马达轴10之间。由此，润滑油在马达壳体31和提速器壳体32内被液态制冷剂冷却。

在涡轮压缩机2的马达壳体31内和提速器壳体32内用于冷却润滑油的制冷剂和被冷却的润滑油排出至油罐23。在马达壳体31和提速器壳体32内形成有与润滑油排出管道25连接的润滑油出口，并经由润滑油排出管道25从马达壳体31和提速器壳体32向油罐23排出制冷剂及润滑油。

排出至油罐23的润滑油已被液态制冷剂稀释。为了提高经稀释的润滑油的浓度，油罐23内设置有使液态制冷剂蒸发的机构。通过液态制冷剂蒸发，润滑油的运动粘度恢复到稀释前的状态，从而能够反复用作对齿轮17、18和滚动轴承14进行润滑的润滑油。

如图3所示，油罐23为能够容纳润滑油的容器，润滑油储存在油罐23的内部的下部。油罐23内形成有与润滑油排出管道25连接的润滑油/制冷剂入口，并且润滑油排出管道25的配管26还延长设置于油罐23的内部。设置于油罐23的内部的润滑油排出管道25的配管26例如从形成有润滑油/制冷剂入口的油罐23的侧壁23a朝向与该侧壁23a对置的侧壁23b而配置。

与形成有润滑油/制冷剂入口的油罐23的侧壁23a对置的侧壁23b上形成有加热器插入口。设置于油罐23的内部的润滑油排出管道25的配管26内设置有加热器27。加热器27经由加热器插入口从油罐23的外部插入到配管26内部而配置。

加热器27对在润滑油排出管道25中流动的液态制冷剂及润滑油进行加热，从而使液态制冷剂蒸发。由此，蒸发生成的制冷剂气体朝向油罐23的上方，制冷剂蒸发的制冷剂的含量下降的润滑油从配管26的端部向油罐23的下方掉落。设置于油罐23的内部的润滑油排出管道25的配管26的上表面上可以形成有多个孔28。由此，所蒸发的制冷剂容易通过孔28朝向油罐23的上方，从而润滑油和被加热而蒸发的制冷剂不易停留在配管26内部。

在油罐23的下方形成有与润滑油供给管道22连接的润滑油出口，并经由润滑油供给管道22从油罐23向涡轮压缩机2供给润滑油。并且，在油罐23的上方形成有与制冷剂气体供给管道29连接的制冷剂气体出口，并经由制冷剂气体供给管道29从油罐23向蒸发器8供给制冷剂气体。由此，从冷凝器3或过冷器4供给至涡轮压缩机2的制冷剂被返送到制冷循环中。

储存在油罐23的内部的润滑油优选以维持在规定的温度范围内的方式进行调节。润滑油的温度例如根据可在被润滑油润滑的涡轮压缩机2的齿轮17、18和滚动轴承14中发挥适当的润滑的温度来确定。

储存在油罐23的内部的润滑油的温度例如通过加热器27进行的加热来调节。加热器27进行的加热根据由设置于油罐23的下部的温度检测部35检测出的温度来进行控制。加热器27可以根据检测出的温度来控制开启/关闭来调整针对液态制冷剂或润滑油的加热，也可以根据检测出的温度来调整加热器27的设定温度。

接着，对本实施方式所涉及的涡轮制冷机1的润滑油的供给方法和冷却方法进行说明。

润滑油储存在油罐23中，且通过油泵36从油罐23供给至涡轮压缩机2。供给至涡轮压缩机2的润滑油在涡轮压缩机2的马达壳体31内部和提速器壳体32内部供给至齿轮17、18和滚动轴承14。

供给至齿轮17、18和滚动轴承14的润滑油对齿轮17、18和滚动轴承14进行润滑的同时因摩擦损耗而温度上升。

为了冷却润滑油，从构成制冷循环的冷凝器3或过冷器4抽取的液态制冷剂供给至涡轮制冷机1。并且，涡轮压缩机2的马达壳体31内和提速器壳体32内的润滑油与从冷凝器3或过冷器4抽取的液态制冷剂进行热交换。由此，通过涡轮压缩机2的马达壳体31内和提速器壳体32内的齿轮17、18和滚动轴承14的润滑油被从冷凝器3或过冷器4抽取的液态制冷剂冷却。

之后，在涡轮压缩机2的马达壳体31内和提速器壳体32内用于冷却润滑油的制冷剂和被冷却的润滑油排出至油罐23。

排出至油罐23的润滑油和液态制冷剂被设置于油罐23的内部的润滑油排出管道25的配管26的加热器27加热，从而使液态制冷剂蒸发。其结果，可使被液态制冷剂稀释的润滑油的运动粘度恢复。

液态制冷剂蒸发而液态制冷剂的含量下降的润滑油储存在油罐23的下部。并且，因加热器27而蒸发的制冷剂气体朝向油罐23的上方，并经由制冷剂气体供给管道29从油罐23向蒸发器8供给制冷剂气体。由此，从冷凝器3或过冷器4供给至涡轮压缩机2的制冷剂被返送到制冷循环中。

以上，根据本实施方式，从制冷循环抽取的液态制冷剂供给至马达壳体31和提速器壳体32，在马达壳体31和提速器壳体32内用于冷却齿轮17、18和滚动轴承14的润滑油被液态制冷剂冷却。因此，能够在不使用以往所使用的油冷却器的情况下冷却润滑油，从而不需要设置油冷却器。其结果，根据本实施方式，能够降低因设置设备类而产生的成本。并且，关于在马达壳体31和提速器壳体32内被液态制冷剂稀释的润滑油，通过设置于油罐23的加热器27而使液态制冷剂蒸发来恢复运动粘度，从而能够反复用作润滑油。而且，根据储存在油罐23中的润滑油的温度来调整加热器27的温度控制，从而储存在油罐23中的润滑油被调节为适当地对齿轮17、18和滚动轴承14进行润滑的温度。

符号说明

1-涡轮制冷机，2-涡轮压缩机，3-冷凝器，4-过冷器，5-第1减压阀，6-中间冷却器，7-第2减压阀，8-蒸发器，9-马达，10-马达轴，11-旋转轴，12-第1级叶轮，13-第2级叶轮，14-滚动轴承，15-压缩机构，16-迷宫式密封件，17-齿轮，18-齿轮，19-提速机构，20-定子，21-转子，22-润滑油供给管道，23-油罐，24-液态制冷剂供给管道，25-润滑油排出管道，26-配管，27-加热器，28-孔，29-制冷剂气体供给管道，30-壳体，31-马达壳体，32-提速器壳体，33-压缩机壳体，35-温度检测部，36-油泵，37-膨胀阀。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(补正后)一种制冷机，其具备：

制冷循环，具备具有由马达驱动的压缩机构的电动压缩机、冷凝器及蒸发器，且使制冷剂循环；

油罐，储存润滑油；

油供给管，从所述油罐向容纳所述马达的第1壳体内部供给所述润滑油；及

制冷剂供给管，从所述冷凝器向所述第1壳体内部供给所述制冷剂，

所述制冷剂供给管上设置有膨胀阀，通过所述膨胀阀的所述制冷剂供给至所述第1壳体内部。

2.根据权利要求1所述的制冷机，其中，

所述电动压缩机还具有与所述马达和所述压缩机构结合的提速机构，

所述制冷剂及所述润滑油从所述第1壳体，并从所述油罐向容纳所述提速机构的第2壳体内部流通。

3.根据权利要求1所述的制冷机，其中，

所述电动压缩机还具有与所述马达和所述压缩机构结合的提速机构，

所述油供给管从所述油罐向容纳所述提速机构的第2壳体内部供给所述润滑油。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷机，其中，

所述制冷循环还具备过冷器，

所述制冷剂供给管从所述过冷器向所述第1壳体内部供给所述制冷剂。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷机，其还具备：

排出管，从所述第1壳体向所述油罐排出所述润滑油及所述制冷剂；及

加热器，设置在配置于所述油罐内部的所述排出管的内部。

6.根据权利要求2或3所述的制冷机，其还具备：

排出管，从所述第2壳体向所述油罐排出所述润滑油及所述制冷剂；及

加热器，设置在配置于所述油罐内部的所述排出管的内部。

Claims (6)

1.一种制冷机，其具备：

制冷循环，具备具有由马达驱动的压缩机构的电动压缩机、冷凝器及蒸发器，且使制冷剂循环；

油罐，储存润滑油；

油供给管，从所述油罐向容纳所述马达的第1壳体内部供给所述润滑油；及

制冷剂供给管，从所述冷凝器向所述第1壳体内部供给所述制冷剂。

2.根据权利要求1所述的制冷机，其中，

所述电动压缩机还具有与所述马达和所述压缩机构结合的提速机构，

所述制冷剂及所述润滑油从所述第1壳体，并从所述油罐向容纳所述提速机构的第2壳体内部流通。

3.根据权利要求1所述的制冷机，其中，

所述电动压缩机还具有与所述马达和所述压缩机构结合的提速机构，

所述油供给管从所述油罐向容纳所述提速机构的第2壳体内部供给所述润滑油。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷机，其中，

所述制冷循环还具备过冷器，

所述制冷剂供给管从所述过冷器向所述第1壳体内部供给所述制冷剂。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷机，其还具备：

排出管，从所述第1壳体向所述油罐排出所述润滑油及所述制冷剂；及

加热器，设置在配置于所述油罐内部的所述排出管的内部。

6.根据权利要求2或3所述的制冷机，其还具备：

排出管，从所述第2壳体向所述油罐排出所述润滑油及所述制冷剂；及

加热器，设置在配置于所述油罐内部的所述排出管的内部。