JP2004124804A

JP2004124804A - Two-stage compressor

Info

Publication number: JP2004124804A
Application number: JP2002289791A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Iwanami; 岩波　重樹; Atsushi Yamazaki; 山崎　淳
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP3838186B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-stage compressor capable of attaining high efficiency of refrigerating cycle device by reducing oil rate of refrigerant. <P>SOLUTION: This two-stage compressor, in which a first compression section 120 for compressing the refrigerant in a refrigerating cycle and a second compression section 130 for further compressing the refrigerant compressed by the first compression section 120 are stored in a container 110, is provided with a lubricating oil separator 180 for separating lubricating oil contained in the refrigerant on the discharge side of the second compression section 130. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＯ_２を冷媒として用いる冷凍サイクル装置に適用して好適な２段圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の２段圧縮機に関わる技術として、例えば特許文献１に示すものが知られている。この２段圧縮機においては、密閉容器内に第１圧縮部と第２圧縮部とが収容されており、密閉容器内が中間圧力となる内部中間圧型のものとしている。冷媒ガスが流通する流路としては、第１圧縮部から一旦密閉容器内に通じ、更に密閉容器内から第２圧縮部に繋がる第１流路と、第１圧縮部から第２圧縮部に直接繋がる第２流路とを有している。また、中間圧力が平衡圧力（圧縮機停止時に平衡状態となる内部圧力）と同じになるように、第１圧縮部と第２圧縮部の容積比を設定している。
【０００３】
第１圧縮部で圧縮された冷媒は、第１流路によって一旦密閉容器内に拡散して、冷媒中に含まれる潤滑油は分離して、密閉容器内の底部に溜められる。この潤滑油によって、第１、第２圧縮機の外部側摺動部の潤滑が行われる。また、中間圧力と第１圧縮部内の圧力との差によって第１圧縮部内部への潤滑油の供給を可能とする。更にここでは、中間圧力を平衡圧力と同じにすることで、起動時の密閉容器内の圧力変動を小さくしてオイルフォーミングを抑制する。即ち、泡状となった潤滑油が第２圧縮部を介して２段圧縮機自身の外へ流出して密閉容器内の潤滑油が不足するのを防止するようにしている。また、密閉容器の耐圧設計が容易となり、軽量化を可能としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７３９７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第２圧縮部内の圧力と中間圧力との差によって、第２圧縮部内部へは密閉容器内底部に溜まる潤滑油を供給することができないため、第２圧縮部にとっては第１圧縮部から第２流路によって供給される冷媒中に含まれる潤滑油に頼ることになる。そして、この潤滑油を確保するために冷凍サイクル装置における冷媒のオイルレートを低減することが難しくなる。冷凍サイクル装置のオイルレートが高いと熱交換器の効率が悪化したり、配管系での圧力損失が増大し、総じて冷凍サイクル装置の効率が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、冷媒のオイルレートを低減して冷凍サイクル装置の効率向上を可能とする２段圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、冷凍サイクル中の冷媒を圧縮する第１圧縮部（１２０）と、第１圧縮部（１２０）で圧縮された冷媒を更に圧縮する第２圧縮部（１３０）とが容器（１１０）内に収容されて成る２段圧縮機において、第２圧縮部（１３０）の吐出側に冷媒中に含まれる潤滑油を分離する潤滑油分離器（１８０）が設けられたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、２段圧縮機（１００）から冷媒を圧縮吐出する際に、冷媒中にほぼ潤滑油を含まないようにすることができるので、冷凍サイクル装置における熱交換器の効率低下や配管系での圧力損失増加等を防止して、冷凍サイクル装置の効率を向上させることができる。
【００１０】
潤滑油分離器（１８０）としては、請求項２に記載の発明のように、遠心分離式が好適であり、安価な構造で容易に対応することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、容器（１１０）内には、第１圧縮部（１２０）の吸入圧力と第２圧縮部（１３０）の吐出圧力との中間圧力となる中間圧力領域（１１１、１１４、１１１ａ）が形成され、分離された潤滑油は、中間圧力領域（１１４、１１１ａ）に導入されることを特徴としている。
【００１２】
これにより、容器（１１０）内の中間圧力領域（１１４、１１１ａ）を分離された潤滑油の貯油部（１１４、１１１ａ）とすることができ、中間圧力領域（１１４、１１１ａ）に溜められた潤滑油を圧力差によって第１圧縮部（１２０）の吸入側に供給し、第１圧縮部（１２０）、第２圧縮部（１３０）の潤滑を繰り返し行うことができる。また、潤滑油分離器（１８０）から中間圧力領域（１１４、１１１ａ）に潤滑油を導入させることで、直接第１圧縮部（１２０）に潤滑油を戻す場合よりも圧力差を小さくできるので、潤滑油分離器（１８０）における減圧のための絞り部（１８３、１１７）として極小の孔を設ける必要が無く、加工を容易にすることができる。
【００１３】
そして、請求項３に記載の発明において、請求項４に記載の発明のように、分離された潤滑油を中間圧力領域（１１４）との圧力差によって第１圧縮部（１２０）の吸入側に供給する供給流路（１５０）と、第１圧縮部（１２０）の吐出側と第２圧縮部（１３０）の吸入側とを接続する接続流路（１６０）とを設けるようにしてやれば、分離された潤滑油を確実に第１圧縮部（１２０）、第２圧縮部（１３０）に循環させることができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明において、請求項５記載の発明のように、分離された潤滑油を中間圧力領域（１１４）との圧力差によって第１圧縮部（１２０）の吸入側に供給する供給流路（１５０）と、分離された潤滑油を第２圧縮部（１３０）の冷媒吸入時に生ずる負圧によってこの第２圧縮部（１３０）に吸引する吸引流路（１７０）とを設けるようにしても良く、これによれば、第１圧縮部（１２０）から中間圧力領域（１１１）に一旦全量の冷媒を流出させることができ、中間圧力領域（１１１）に冷却を要するものがある場合に好適である。
【００１５】
尚、請求項３〜請求項５に記載の発明においては、請求項６に記載の発明のように、第１圧縮部（１２０）および第２圧縮部（１３０）を作動させるモータ部（１９０）を有し、モータ部（１９０）を中間圧力領域（１１１）に収容した中間圧ドーム方式の電動２段圧縮機に適用して好適である。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明において、請求項７に記載の発明のように、第１圧縮部（１２０）および第２圧縮部（１３０）の各圧縮部材（１２４ａ、１２４ｂ）を往復動させる機構（１２３）を有し、この機構（１２３）を中間圧力領域（１１１ａ）に収容したクランク室（１１１ａ）が中間圧方式の往復動２段圧縮機に適用しても良い。
【００１７】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明における第１実施形態について図１〜図３を用いて説明する。２段圧縮機１００は、ハウジング１１０内に２つの圧縮部１２０、１３０を有し、ＣＯ_２を冷媒として作動する冷凍サイクル装置（図示せず）に適用されるもので、２回に分けて冷媒を高圧（臨界圧力を超えるような圧力）に圧縮する圧縮機である。更に具体的には、２つの圧縮部１２０、１３０はモータ部１９０によって作動され、モータ部１９０は２つの圧縮部１２０、１３０の中間圧力となるハウジング１１０内に収容される中間圧ドーム方式の電動２段圧縮機としている。
【００１９】
以下、その詳細について図１を用いて説明すると、ハウジング１１０は、円筒状の密閉容器を成すもので、内部に第１圧縮部１２０および第２圧縮部１３０が配設されており、両圧縮部１２０、１３０は、モータ部１９０によって作動されるようにしている。
【００２０】
モータ部１９０は、ハウジング１１０内の上方に形成されるモータ室１１１に収容されており、ロータ部１９１とステータ部１９２とから成る。ロータ部１９１はシャフト１９３に固定されており、また、ステータ部１９２はロータ部１９１の外周側でハウジング１１０の内周面に圧入によって固定されている。そして、図示しない外部電源からの電力がステータ部１９２に供給されると、ロータ部１９１の回転に伴ってシャフト１９３が回転駆動されるようにしている。
【００２１】
第１圧縮部１２０は、第１段目の圧縮を行うものであり、ハウジング１１０内の下方に支持部１２１によって支持されている。第１圧縮部１２０は、周知のようにシリンダ内にロータとベーン（図示せず）とが配設されて成るロータリ式の圧縮部としており、上記モータ部１９０のシャフト１９３によってロータが公転することで圧縮仕事を行う。
【００２２】
第１圧縮部１２０の吸入側には支持部１２１内の流路（図示せず）を介して吸入口１１２が接続されており、冷凍サイクル装置の蒸発器（図示せず）側から流出する冷媒が流入されるようにしている。また、支持部１２１には、後述する潤滑油分離器１８０で分離された潤滑油がハウジング１１０内の底部側に向けて通過可能となる潤滑油穴１２２が設けられている。尚、ハウジング１１０内の底部と第１圧縮部１２０との間には、上記潤滑油が溜められる貯油部１１４が形成されている。
【００２３】
第２圧縮部１３０は、第１圧縮部１２０で圧縮された冷媒を更に圧縮（第２段目の圧縮）するものであり、ハウジング１１０内において上記第１圧縮部１２０の上側に設けられている。基本構造は、第１圧縮部１２０と同様のロータリ式の圧縮部であり、支持部１３１によってハウジング１１０内に支持され、上記モータ部１９０のシャフト１９３によってロータが公転することで圧縮仕事を行う。尚、第２圧縮部１３０の支持部１３１には、潤滑油穴１３２が設けられている。
【００２４】
第１圧縮部１２０には、その吐出側から上記潤滑油穴１３２を通してモータ室１１１に開口するモータ室吐出部１４１が設けられており、また、第２圧縮部１３０には、モータ室１１１から第２圧縮部１３０の吸入側に繋がる第２圧縮吸入部１４２が設けられている。よってハウジング１１０内のモータ室１１１、第１、第２圧縮部１２０、１３０間の空間、貯油部１１４は、第１圧縮部１２０の吸入圧力と第２圧縮部１３０の吐出圧力との中間圧力となる中間圧力領域となる。
【００２５】
第２圧縮部１３０の吐出側には、吐出口１１３が設けられ、冷凍サイクル装置の凝縮器（図示せず）側に接続されるようにしている。第２圧縮部１３０と吐出口１１３との間には、本発明の特徴部となる潤滑油分離器１８０が設けられている。潤滑油分離器１８０は、第２圧縮部１３０の吐出側で冷媒中に含まれる潤滑油を分離する遠心分離式のものであり、図２に示すように、分離パイプ１８１、分離筒１８２、絞り部１８３等から成る。
【００２６】
分離パイプ１８１は、蓋部１８１ａを有するパイプ部材であり、有底筒状の分離筒１８２の上側に接合され、分離筒１８２の内部と吐出口１１３とを連通させるようにしている。分離筒１８２の底部には、細孔によって形成され、この分離筒１８２の内部圧力を減圧して貯油部１１４に連通させる絞り部１８３が設けられている。また、分離筒１８２には、図３に示すように、分離筒１８２の上側の内周面に接するように導入通路１８４が設けられ、第２圧縮部１３０の吐出側と分離筒１８２内とが連通されるようにしている。
【００２７】
そして、ハウジング１１０の底部近傍からは、第１圧縮部１２０の吸入側に接続される潤滑油供給パイプ（供給流路）１５０が設けられている。更には、第１圧縮部１２０の吐出側と第２圧縮部１３０の吸入側との間には、両者１２０、１３０間を直接繋ぐ接続パイプ（接続流路）１６０が設けられている。
【００２８】
次に、上記構成に基づく作動および作用効果について説明する。２段圧縮機１００はモータ部１９０の駆動によって第１圧縮部１２０、第２圧縮部１３０が作動され、吸入口１１２から吸入された冷媒は、まず第１圧縮部１２０で１段目の圧縮が行われる。また、後述するように貯油部１１４に溜められた潤滑油は、貯油部１１４内の中間圧力と第１圧縮部１２０の吸入圧力との圧力差によって、潤滑油供給パイプ１５０を通って第１圧縮部１２０内に供給され、第１圧縮部１２０内の潤滑を果たす。
【００２９】
第１圧縮部１２０で圧縮された冷媒の一部は、モータ室吐出部１４１から一旦モータ室１１１内に拡散し、モータ部１９０の冷却を行い、第２圧縮吸入部１４２から第２圧縮部１３０に吸入される。冷媒がモータ室１１１で拡散される際に冷媒中に含まれる潤滑油は分離され、潤滑油穴１３２、１２２を通って貯油部１１４に溜められる。また、第１圧縮部１２０から接続パイプ１６０を通る冷媒は、潤滑油を含んだまま第２圧縮部１３０内に流入し、第２圧縮部１３０内の潤滑を果たす。
【００３０】
上記のように第２圧縮吸入部１４２および接続パイプ１６０から流入した冷媒は混合されて第２圧縮部１３０によって２段目の圧縮が行われる。圧縮された冷媒は、更に第２圧縮部１３０の吐出側から潤滑油分離器１８０の導入通路１８４を介して分離筒１８２内に流入する。この時冷媒は分離パイプ１８１と分離筒１８２との間で旋回しながら下方に流れ、比重の小さい冷媒は分離パイプ１８１内に流入し、吐出口１１３から流出する。
【００３１】
一方、冷媒中の比重の大きい潤滑油は、遠心力によって分離筒１８２の内周壁側に分離され、重力によって下降し、分離筒１８２内の圧力（第２圧縮部１３０の吐出圧力）と貯油部１１４内の圧力（中間圧力）との差によって絞り部１８３から潤滑油穴１２２を介して貯油部１１４に流出して溜められる。
【００３２】
このように、本発明では第２圧縮部１３０の吐出側に潤滑油分離器１８０を設けることにより、２段圧縮機１００から冷凍サイクル装置の凝縮器側に冷媒を圧縮吐出する際に、冷媒中に潤滑油をほぼ含まないようにすることができるので、冷凍サイクル装置における熱交換器の効率低下や配管系での圧力損失増加等を防止して、冷凍サイクル装置の効率を向上させることができる。
【００３３】
潤滑油分離器１８０としては遠心分離式のものを用いており、安価な構造で容易に対応することができる。
【００３４】
また、中間圧力領域となるハウジング１１０内を潤滑油分離器１８０によって分離された潤滑油の貯油部１１４とすることができ、分離された潤滑油を圧力差によって潤滑油供給パイプ１５０から第１圧縮部１２０の吸入側に供給し、更に接続パイプ１６０によって第２圧縮部１３０に供給し、第１圧縮部１２０、第２圧縮部１３０の潤滑を繰り返し行うことができる。
【００３５】
更には、潤滑油分離器１８０から貯油部１１４に潤滑油を導入させることで、直接第１圧縮部１２０に潤滑油を戻す場合よりも圧力差を小さくできるので、潤滑油分離器１８０における減圧のための絞り部１８３として極小の孔を設ける必要が無く、加工を容易にすることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、接続パイプ１６０を廃止し、これに代えて吸引パイプ１７０を設けるようにしたものである。
【００３７】
吸引パイプ１７０は、本発明の吸引流路を成すものであり、ハウジング１１０内の底部（貯油部１１４）から第２圧縮吸入部１４２の側壁に接続される流路としている。
【００３８】
この第２実施形態においては、第１圧縮部１２０で圧縮された冷媒の全量がモータ室吐出部１４１から一旦モータ室１１１内に流出拡散する。この時冷媒中の潤滑油はこの拡散により分離され、潤滑油穴１３２、１２２を通って貯油部１１４に溜められる。冷媒は第２圧縮吸入部１４２から第２圧縮部１３０に吸入される。
【００３９】
そして、第２圧縮吸入部１４２に冷媒が吸入される際に生ずる負圧によって、貯油部１１４に溜められた潤滑油は、吸引パイプ１７０を通して第２圧縮部１３０内に吸引され、第２圧縮部１３０内の潤滑を果たす。
【００４０】
このように、第１圧縮部１２０からの冷媒の全量をモータ室１１１に流出させることで、モータ部１９０への冷却効果を高めることができる。尚、第２圧縮部１３０に対しては、吸引パイプ１７０によって潤滑油の供給を可能として、第２圧縮部１３０の潤滑を満足させることができる。
【００４１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図５に示す。第３実施形態は、２段圧縮機１００をクランク室１１１ａが中間圧方式の往復動２段圧縮機に適用したものである。
【００４２】
２段圧縮機１００は、シャフト１２３ａに斜板１２３ｂが固定されて成るクランク機構（機構）１２３によってピストン１２４が往復動される圧縮部１２０、１３０を形成している。ピストン１２４は、円柱状を成す部材で中央に凹部１２４ｃが形成され、シュー１２５を介して斜板１２３ｂに接続されている。ピストン１２４の長手方向の両端部側にはそれぞれ大径部（圧縮部材）１２４ａ、小径部（圧縮部材）１２４ｂが形成されており、ハウジング１１０内に設けられたシリンダ１１５ａ、１１５ｂに挿入され、大径部１２４ａ側で第１圧縮部１２０、小径部１２４ｂ側で第２圧縮部１３０を構成している。尚、クランク機構１２３の斜板１２３ｂおよびピストン１２４の凹部１２４ｃ近傍は、第１圧縮部１２０および第２圧縮部１３０との間に形成される空間、即ちクランク室１１１ａ内に収容されている。
【００４３】
尚、クランク室１１１ａは、第１吐出流路１２７によって第１圧縮部１２０の１段目吐出室１２６と連通されており、また、吸入流路１３３によって第２圧縮部１３０の２段目吸入室１３４と連通されている。よって、クランク室１１１ａは、第１圧縮部１２０の吸入圧力および第２圧縮部１３０の吐出圧力の中間圧力となる中間圧力領域に対応する。
【００４４】
そして、第２圧縮部１３０の吐出側、即ち２段目吐出室１３５の下流側には上記第１実施形態と同様の潤滑油分離器１８０が設けられている。潤滑油分離器１８０の下方には貯油室１１４ａが設けられ、分離筒１８２内部と連通している。更に、貯油室１１４ａ内は、絞り部１１７を有する潤滑油戻し流路１１６によってクランク室１１１ａ内と連通するようにしている。
【００４５】
このように構成される２段圧縮機１００においては、吸入口１１２から吸入された冷媒は、第１圧縮部１２０で１段目の圧縮が行われ、１段目吐出室１２６から第１吐出流路１２７を通りクランク室１１１ａ内に流入する。そして、冷媒は吸入流路１３３から２段目吸入室１３４を経て第２圧縮部１３０に流入し、２段目の圧縮が行われる。この時冷媒中の潤滑油によってピストン１２４の小径部１２４ｂおよびシリンダ１１５ｂ間の潤滑が果たされる。その後、冷媒は潤滑油分離器１８０内に流入し、冷媒中の潤滑油は分離され、分離筒１８２から貯油室１１４ａに溜められる。尚、冷媒は吐出口１１３から冷凍サイクル装置の凝縮器側に吐出される。
【００４６】
貯油室１１４ａに溜められた潤滑油は、貯油室１１４ａ内の圧力（２段目吐出圧力）とクランク室１１１ａ内の圧力（中間圧力）との圧力差により、潤滑油戻し流路１１６および絞り部１１７を通ってクランク室１１１ａ内に導入される。この潤滑油によって、クランク機構１２３（シャフト１２３ａの回転支持部や斜板１２３ｂのピストン１２４との接続部等）の潤滑が果たされる。また、クランク室１１１ａと第１圧縮部１２０の吸入側との圧力差によって、潤滑油はピストン１２４の大径部１２４ａおよびシリンダ１１５ａ間にも供給され、その部位における潤滑を果たす。
【００４７】
これにより、第１、第２圧縮部１２０、１３０およびクランク機構１２３の潤滑を果たしつつ、潤滑油分離器１８０によって吐出される冷媒中にほぼ潤滑油を含まないようにすることができるので、冷凍サイクル装置の効率を向上させることができる。
【００４８】
（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態では、潤滑油分離器１８０によって分離された潤滑油を中間圧力領域としての貯油部１１４に導入するようにしたが、これに限らず、第１圧縮部１２０の吸入側に接続される流路を設けて直接第１圧縮部１２０に導くようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における２段圧縮機を示す断面図である。
【図２】図１における潤滑油分離器を示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態における２段圧縮機を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態における２段圧縮機を示す断面図である。
【符号の説明】
１００　２段圧縮機
１１０　ハウジング（容器）
１１４　貯油部（中間圧力領域）
１２０　第１圧縮部
１２３　クランク機構（機構）
１２４ａ　大径部（圧縮部材）
１２４ｂ　小径部（圧縮部材）
１３０　第２圧縮部
１５０　潤滑油供給パイプ（供給流路）
１６０　接続パイプ（接続流路）
１７０　吸引パイプ（吸引流路）
１８０　潤滑油分離器
１９０　モータ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-stage compressor suitable for being applied to a refrigeration cycle device using CO ₂ as a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
As a technique related to a conventional two-stage compressor, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known. In this two-stage compressor, a first compression section and a second compression section are accommodated in a closed vessel, and the inside pressure of the closed vessel is an internal intermediate pressure type. As the flow path through which the refrigerant gas flows, a first flow path from the first compression section to the inside of the closed container, and further from the closed container to the second compression section, and a direct flow from the first compression section to the second compression section. And a second flow path connected thereto. Further, the volume ratio between the first compression section and the second compression section is set such that the intermediate pressure becomes equal to the equilibrium pressure (the internal pressure at which the compressor is stopped when the compressor is stopped).
[0003]
The refrigerant compressed by the first compression unit is once diffused into the closed container by the first flow path, and the lubricating oil contained in the refrigerant is separated and stored at the bottom in the closed container. The lubricating oil lubricates the outer sliding portions of the first and second compressors. Further, it is possible to supply the lubricating oil to the inside of the first compression section by the difference between the intermediate pressure and the pressure in the first compression section. Further, here, by setting the intermediate pressure to be equal to the equilibrium pressure, the pressure fluctuation in the closed container at the time of starting is reduced, and the oil forming is suppressed. That is, it is possible to prevent the lubricating oil in the form of foam from flowing out of the two-stage compressor itself through the second compressing section and running out of the lubricating oil in the closed container. Further, the pressure-resistant design of the sealed container is facilitated, and the weight can be reduced.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-73976
[Problems to be solved by the invention]
However, because of the difference between the pressure in the second compression section and the intermediate pressure, it is not possible to supply lubricating oil accumulated in the bottom of the closed container to the inside of the second compression section. It will rely on the lubricating oil contained in the refrigerant supplied by the second flow path. Then, it becomes difficult to reduce the oil rate of the refrigerant in the refrigeration cycle device in order to secure this lubricating oil. If the oil rate of the refrigeration cycle device is high, the efficiency of the heat exchanger deteriorates, the pressure loss in the piping system increases, and the efficiency of the refrigeration cycle device generally decreases.
[0006]
An object of the present invention is to provide a two-stage compressor that can reduce the oil rate of a refrigerant and improve the efficiency of a refrigeration cycle device in view of the above problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, the first compressor (120) compresses the refrigerant in the refrigeration cycle, and the second compressor (130) further compresses the refrigerant compressed by the first compressor (120). In the two-stage compressor in which the lubricating oil is contained in the container (110), the lubricating oil separator (180) for separating the lubricating oil contained in the refrigerant is provided on the discharge side of the second compression section (130). It is characterized by.
[0009]
Thereby, when compressing and discharging the refrigerant from the two-stage compressor (100), it is possible to make the refrigerant substantially free of lubricating oil, so that the efficiency of the heat exchanger in the refrigeration cycle apparatus is reduced and the piping system is not used. Thus, the efficiency of the refrigeration cycle apparatus can be improved.
[0010]
As the lubricating oil separator (180), a centrifugal separator is suitable as in the invention described in claim 2, and can be easily coped with an inexpensive structure.
[0011]
According to the third aspect of the present invention, in the container (110), an intermediate pressure region (111, which is an intermediate pressure between the suction pressure of the first compression unit (120) and the discharge pressure of the second compression unit (130)). 114, 111a) are formed, and the separated lubricating oil is introduced into the intermediate pressure region (114, 111a).
[0012]
As a result, the intermediate pressure region (114, 111a) in the container (110) can be used as the separated lubricating oil storage portion (114, 111a), and the lubrication stored in the intermediate pressure region (114, 111a) can be obtained. Oil can be supplied to the suction side of the first compression section (120) by a pressure difference, and the first compression section (120) and the second compression section (130) can be repeatedly lubricated. Further, by introducing the lubricating oil from the lubricating oil separator (180) to the intermediate pressure region (114, 111a), the pressure difference can be reduced as compared with the case where the lubricating oil is directly returned to the first compression section (120). There is no need to provide a very small hole as the throttle portion (183, 117) for decompression in the lubricating oil separator (180), and processing can be facilitated.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, as in the fourth aspect of the present invention, the separated lubricating oil is supplied to the suction side of the first compression section (120) by a pressure difference from the intermediate pressure area (114). If a supply flow path (150) for supply and a connection flow path (160) for connecting the discharge side of the first compression section (120) and the suction side of the second compression section (130) are provided, separation can be achieved. The lubricating oil thus obtained can be reliably circulated through the first compression section (120) and the second compression section (130).
[0014]
According to the third aspect of the invention, as in the fifth aspect of the invention, the separated lubricating oil is supplied to the suction side of the first compression section (120) by a pressure difference from the intermediate pressure area (114). And a suction flow path (170) for sucking the separated lubricating oil into the second compression section (130) by the negative pressure generated when the refrigerant is sucked into the second compression section (130). According to this, according to this, the entire amount of the refrigerant can be once discharged from the first compression section (120) to the intermediate pressure area (111), and some of the refrigerant requires cooling in the intermediate pressure area (111). It is suitable for the case.
[0015]
According to the third to fifth aspects of the present invention, as in the sixth aspect of the present invention, the motor section (190) for operating the first compression section (120) and the second compression section (130). This is suitable for application to an intermediate pressure dome type electric two-stage compressor in which the motor unit (190) is accommodated in the intermediate pressure region (111).
[0016]
Further, in the invention according to claim 3, as in the invention according to claim 7, each compression member (124a, 124b) of the first compression section (120) and the second compression section (130) is reciprocated. The crank chamber (111a) having the mechanism (123) in which the mechanism (123) is accommodated in the intermediate pressure region (111a) may be applied to a reciprocating two-stage compressor of an intermediate pressure system.
[0017]
Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiment described later.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The two-stage compressor 100 has two compression units 120 and 130 in a housing 110 and is applied to a refrigeration cycle device (not shown) that operates using CO ₂ as a refrigerant. Is a compressor that compresses the pressure to a high pressure (a pressure exceeding the critical pressure). More specifically, the two compression units 120 and 130 are operated by a motor unit 190, and the motor unit 190 is an intermediate-pressure dome-type electric motor housed in a housing 110 that has an intermediate pressure between the two compression units 120 and 130. It is a two-stage compressor.
[0019]
Hereinafter, the details will be described with reference to FIG. 1. The housing 110 forms a cylindrical closed container, and has a first compression unit 120 and a second compression unit 130 disposed therein. 120 and 130 are operated by the motor unit 190.
[0020]
The motor section 190 is accommodated in a motor chamber 111 formed above the housing 110, and includes a rotor section 191 and a stator section 192. The rotor portion 191 is fixed to the shaft 193, and the stator portion 192 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 110 on the outer peripheral side of the rotor portion 191 by press fitting. When power from an external power supply (not shown) is supplied to the stator unit 192, the shaft 193 is driven to rotate with the rotation of the rotor unit 191.
[0021]
The first compression section 120 performs first-stage compression, and is supported by the support section 121 below the inside of the housing 110. As is well known, the first compression section 120 is a rotary compression section in which a rotor and a vane (not shown) are disposed in a cylinder, and the rotor revolves around the shaft 193 of the motor section 190. Do compression work with.
[0022]
A suction port 112 is connected to a suction side of the first compression section 120 via a flow path (not shown) in the support section 121, and a refrigerant flowing out from an evaporator (not shown) side of the refrigeration cycle apparatus. Is allowed to flow in. Further, the support portion 121 is provided with a lubricating oil hole 122 through which the lubricating oil separated by a lubricating oil separator 180 described later can pass toward the bottom inside the housing 110. An oil storage section 114 for storing the lubricating oil is formed between the bottom inside the housing 110 and the first compression section 120.
[0023]
The second compression section 130 is for further compressing (second-stage compression) the refrigerant compressed by the first compression section 120, and is provided in the housing 110 above the first compression section 120. . The basic structure is a rotary compression unit similar to the first compression unit 120, which is supported in the housing 110 by the support unit 131 and performs compression work by revolving the rotor by the shaft 193 of the motor unit 190. Note that a lubricating oil hole 132 is provided in the support part 131 of the second compression part 130.
[0024]
The first compression section 120 is provided with a motor chamber discharge section 141 which opens from the discharge side to the motor chamber 111 through the lubricating oil hole 132, and the second compression section 130 has a A second compression suction unit 142 connected to the suction side of the second compression unit 130 is provided. Accordingly, the motor chamber 111 in the housing 110, the space between the first and second compression units 120 and 130, and the oil storage unit 114 provide an intermediate pressure between the suction pressure of the first compression unit 120 and the discharge pressure of the second compression unit 130. Intermediate pressure region.
[0025]
A discharge port 113 is provided on the discharge side of the second compression unit 130, and is connected to a condenser (not shown) of the refrigeration cycle apparatus. A lubricating oil separator 180, which is a feature of the present invention, is provided between the second compression section 130 and the discharge port 113. The lubricating oil separator 180 is of a centrifugal type that separates the lubricating oil contained in the refrigerant on the discharge side of the second compression unit 130, and as shown in FIG. 2, a separation pipe 181, a separation cylinder 182, and a throttle. 183 and the like.
[0026]
The separation pipe 181 is a pipe member having a lid portion 181a, is joined to the upper side of the bottomed cylindrical separation tube 182, and communicates the inside of the separation tube 182 with the discharge port 113. At the bottom of the separation cylinder 182, there is provided a throttle part 183 which is formed by a fine hole and reduces the internal pressure of the separation cylinder 182 to communicate with the oil storage part 114. As shown in FIG. 3, an introduction passage 184 is provided in the separation cylinder 182 so as to be in contact with the upper inner peripheral surface of the separation cylinder 182, and the discharge side of the second compression unit 130 and the inside of the separation cylinder 182 are provided. I am trying to communicate.
[0027]
A lubricating oil supply pipe (supply flow path) 150 connected to the suction side of the first compression unit 120 is provided from near the bottom of the housing 110. Further, between the discharge side of the first compression unit 120 and the suction side of the second compression unit 130, a connection pipe (connection flow path) 160 that directly connects the two 120 and 130 is provided.
[0028]
Next, operations and effects based on the above configuration will be described. In the two-stage compressor 100, the first compression unit 120 and the second compression unit 130 are operated by the driving of the motor unit 190, and the refrigerant sucked from the suction port 112 is first compressed by the first compression unit 120 in the first stage. Done. Further, as described later, the lubricating oil stored in the oil storage unit 114 passes through the lubricating oil supply pipe 150 through the first compression by a pressure difference between the intermediate pressure in the oil storage unit 114 and the suction pressure of the first compression unit 120. The lubrication in the first compression section 120 is provided in the section 120.
[0029]
Part of the refrigerant compressed by the first compression unit 120 is temporarily diffused into the motor chamber 111 from the motor chamber discharge unit 141 to cool the motor unit 190, and from the second compression suction unit 142 to the second compression unit 130. Is inhaled. When the refrigerant is diffused in the motor chamber 111, the lubricating oil contained in the refrigerant is separated and stored in the oil reservoir 114 through the lubricating oil holes 132 and 122. In addition, the refrigerant that passes through the connection pipe 160 from the first compression unit 120 flows into the second compression unit 130 while containing the lubricating oil, and performs lubrication in the second compression unit 130.
[0030]
As described above, the refrigerant flowing from the second compression suction section 142 and the connection pipe 160 is mixed, and the second compression is performed by the second compression section 130. The compressed refrigerant further flows into the separation cylinder 182 from the discharge side of the second compression section 130 via the introduction passage 184 of the lubricating oil separator 180. At this time, the refrigerant flows downward while turning between the separation pipe 181 and the separation tube 182, and the refrigerant having a low specific gravity flows into the separation pipe 181 and flows out from the discharge port 113.
[0031]
On the other hand, the lubricating oil having a large specific gravity in the refrigerant is separated on the inner peripheral wall side of the separation tube 182 by centrifugal force and descends by gravity, and the pressure in the separation tube 182 (the discharge pressure of the second compression unit 130) and the oil storage unit Due to the difference from the pressure (intermediate pressure) in 114, the fluid flows out from throttle portion 183 to oil storage portion 114 through lubricating oil hole 122 and is stored.
[0032]
As described above, in the present invention, by providing the lubricating oil separator 180 on the discharge side of the second compression unit 130, when the refrigerant is compressed and discharged from the two-stage compressor 100 to the condenser side of the refrigeration cycle device, The lubricating oil can be substantially not included in the refrigeration cycle device, so that the efficiency of the refrigeration cycle device can be improved by preventing the efficiency of the heat exchanger in the refrigeration cycle device from decreasing and the pressure loss in the piping system from increasing. .
[0033]
As the lubricating oil separator 180, a centrifugal separator is used, and it can be easily handled with an inexpensive structure.
[0034]
Further, the inside of the housing 110 serving as the intermediate pressure region can be the lubricating oil storage portion 114 separated by the lubricating oil separator 180, and the separated lubricating oil is separated from the lubricating oil supply pipe 150 by the first compression by the pressure difference. It is supplied to the suction side of the part 120 and further supplied to the second compression part 130 by the connection pipe 160, so that the first compression part 120 and the second compression part 130 can be repeatedly lubricated.
[0035]
Further, by introducing the lubricating oil from the lubricating oil separator 180 to the oil storage unit 114, the pressure difference can be reduced as compared with the case where the lubricating oil is directly returned to the first compression unit 120. It is not necessary to provide an extremely small hole as the narrowed portion 183 for this, and processing can be facilitated.
[0036]
(2nd Embodiment)
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment in that the connection pipe 160 is eliminated and a suction pipe 170 is provided instead.
[0037]
The suction pipe 170 forms a suction flow path of the present invention, and is a flow path connected from the bottom (oil storage section 114) in the housing 110 to the side wall of the second compression suction section 142.
[0038]
In the second embodiment, the entire amount of the refrigerant compressed by the first compression section 120 flows out and diffuses from the motor chamber discharge section 141 into the motor chamber 111 once. At this time, the lubricating oil in the refrigerant is separated by this diffusion and is stored in the oil storage section 114 through the lubricating oil holes 132 and 122. The refrigerant is drawn into the second compression section 130 from the second compression suction section 142.
[0039]
The lubricating oil stored in the oil storage unit 114 is sucked into the second compression unit 130 through the suction pipe 170 by the negative pressure generated when the refrigerant is sucked into the second compression suction unit 142, and the second compression unit Performs lubrication in 130.
[0040]
As described above, by allowing the entire amount of the refrigerant from the first compression unit 120 to flow into the motor chamber 111, the effect of cooling the motor unit 190 can be enhanced. The lubricating oil can be supplied to the second compression unit 130 by the suction pipe 170, so that the lubrication of the second compression unit 130 can be satisfied.
[0041]
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the two-stage compressor 100 is applied to a reciprocating two-stage compressor in which the crank chamber 111a has an intermediate pressure.
[0042]
The two-stage compressor 100 forms compression units 120 and 130 in which a piston 124 is reciprocated by a crank mechanism (mechanism) 123 in which a swash plate 123b is fixed to a shaft 123a. The piston 124 is a cylindrical member having a concave portion 124c formed in the center, and is connected to the swash plate 123b via the shoe 125. A large-diameter portion (compression member) 124a and a small-diameter portion (compression member) 124b are formed at both ends in the longitudinal direction of the piston 124, and are inserted into cylinders 115a and 115b provided in the housing 110. The first compression section 120 is configured on the diameter section 124a side, and the second compression section 130 is configured on the small diameter section 124b side. The swash plate 123b of the crank mechanism 123 and the vicinity of the recess 124c of the piston 124 are accommodated in a space formed between the first compression section 120 and the second compression section 130, that is, in the crank chamber 111a.
[0043]
The crank chamber 111a is communicated with the first-stage discharge chamber 126 of the first compression unit 120 by the first discharge channel 127, and is connected to the second-stage suction chamber of the second compression unit 130 by the suction channel 133. And 134. Therefore, the crank chamber 111a corresponds to an intermediate pressure region where the suction pressure of the first compression unit 120 and the discharge pressure of the second compression unit 130 are intermediate.
[0044]
Further, a lubricating oil separator 180 similar to that of the first embodiment is provided on the discharge side of the second compression section 130, that is, on the downstream side of the second-stage discharge chamber 135. An oil storage chamber 114a is provided below the lubricating oil separator 180, and communicates with the inside of the separation cylinder 182. Further, the inside of the oil storage chamber 114a is communicated with the inside of the crank chamber 111a by a lubricating oil return flow path 116 having a throttle portion 117.
[0045]
In the two-stage compressor 100 configured as described above, the refrigerant sucked from the suction port 112 is compressed in the first stage by the first compression unit 120, and is discharged from the first stage discharge chamber 126 to the first discharge flow. It flows into the crank chamber 111a through the path 127. Then, the refrigerant flows into the second compression section 130 from the suction passage 133 through the second-stage suction chamber 134, and the second-stage compression is performed. At this time, lubrication between the small diameter portion 124b of the piston 124 and the cylinder 115b is achieved by the lubricating oil in the refrigerant. Thereafter, the refrigerant flows into the lubricating oil separator 180, and the lubricating oil in the refrigerant is separated and stored in the oil storage chamber 114a from the separation cylinder 182. Note that the refrigerant is discharged from the discharge port 113 to the condenser side of the refrigeration cycle device.
[0046]
The lubricating oil stored in the oil storage chamber 114a is subjected to a lubricating oil return flow path 116 and a throttle section due to a pressure difference between the pressure in the oil storage chamber 114a (second discharge pressure) and the pressure in the crank chamber 111a (intermediate pressure). 117 and is introduced into the crank chamber 111a. The lubricating oil lubricates the crank mechanism 123 (the rotation supporting portion of the shaft 123a and the connecting portion of the swash plate 123b with the piston 124). Further, the lubricating oil is also supplied between the large-diameter portion 124a of the piston 124 and the cylinder 115a due to the pressure difference between the crank chamber 111a and the suction side of the first compression portion 120, and performs lubrication at that portion.
[0047]
Accordingly, the lubrication of the first and second compression units 120 and 130 and the crank mechanism 123 can be performed, and the refrigerant discharged by the lubricating oil separator 180 can be substantially free of lubricating oil. The efficiency of the cycle device can be improved.
[0048]
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the lubricating oil separated by the lubricating oil separator 180 is introduced into the oil storage section 114 as an intermediate pressure area. However, the present invention is not limited to this. A flow path connected to the side may be provided to directly lead to the first compression unit 120.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a two-stage compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing the lubricating oil separator in FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing an AA section in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view showing a two-stage compressor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a two-stage compressor according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Two-stage compressor 110 Housing (container)
114 Oil storage section (intermediate pressure area)
120 first compression section 123 crank mechanism (mechanism)
124a Large diameter part (compression member)
124b Small diameter part (compression member)
130 second compression section 150 lubricating oil supply pipe (supply flow path)
160 Connection pipe (connection flow path)
170 Suction pipe (suction channel)
180 Lubricating oil separator 190 Motor part

Claims

A first compressor (120) for compressing the refrigerant in the refrigeration cycle;
In a two-stage compressor, a second compressor (130) for further compressing the refrigerant compressed in the first compressor (120) is housed in a container (110).
A two-stage compressor, wherein a lubricating oil separator (180) for separating lubricating oil contained in the refrigerant is provided on a discharge side of the second compression section (130).

The two-stage compressor according to claim 1, wherein the lubricating oil separator (180) is of a centrifugal type.

In the container (110), intermediate pressure regions (111, 114, 111a) are formed, which are intermediate pressures between the suction pressure of the first compression section (120) and the discharge pressure of the second compression section (130). And
The two-stage compressor according to claim 1 or 2, wherein the separated lubricating oil is introduced into the intermediate pressure region (114, 111a).

A supply channel (150) for supplying the separated lubricating oil to the suction side of the first compression section (120) by a pressure difference from the intermediate pressure region (114);
The connection according to claim 3, wherein a connection flow path (160) is provided for connecting a discharge side of the first compression section (120) and a suction side of the second compression section (130). Stage compressor.

A supply channel (150) for supplying the separated lubricating oil to the suction side of the first compression section (120) by a pressure difference from the intermediate pressure region (114);
A suction channel (170) is provided for sucking the separated lubricating oil into the second compression section (130) by negative pressure generated when the refrigerant is sucked into the second compression section (130). The two-stage compressor according to claim 3.

A motor unit (190) for operating the first compression unit (120) and the second compression unit (130);
The two-stage compressor according to any one of claims 3 to 5, wherein the motor unit (190) is housed in the intermediate pressure region (111).

A mechanism (123) for reciprocating the compression members (124a, 124b) of the first compression section (120) and the second compression section (130);
The two-stage compressor according to claim 3, wherein the mechanism (123) is housed in the intermediate pressure area (111a).