JP2004293480A - Semi-sealed compressor - Google Patents

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JP2004293480A
JP2004293480A JP2003089113A JP2003089113A JP2004293480A JP 2004293480 A JP2004293480 A JP 2004293480A JP 2003089113 A JP2003089113 A JP 2003089113A JP 2003089113 A JP2003089113 A JP 2003089113A JP 2004293480 A JP2004293480 A JP 2004293480A
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stage
cylinder
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stage cylinder
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Pending
Application number
JP2003089113A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Inoue
英之 井上
Hiroshi Nishikawa
弘 西川
Fumihiko Kurita
文彦 栗田
Shinya Itabashi
真也 板橋
Takashi Inoue
貴至 井上
Tetsuya Kato
哲也 加藤
Setsu Hasegawa
説 長谷川
Takehiro Nishikawa
剛弘 西川
Kosuke Ogasawara
弘丞 小笠原
Daiki Shioaji
大輝 塩味
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semi-sealed compressor capable of making compression to a higher pressure than conventional, embodied in a simple structure, and assuring excellent durability and a high reliability. <P>SOLUTION: The semi-sealed compressor 1 of multistage compression type is structured so that a gas compressed by a lower stage cylinder 5 is sent to an upper stage cylinder 6 through a pipe 40 to be compressed further to generate a high pressure, wherein the diameter of the upper stage cylinder 6 is formed greater than the diameter of the lower stage cylinder 5 so as to reduce the shaft load, and the capacity efficiency is enhanced by cooling the gas compressed by the lower stage cylinder 5 when it passes through the pipe 40. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機、暖冷房機器、半導体製造装置、塗装機等、各種の産業分野で利用される、半密閉コンプレッサに関し、特にCO冷媒の圧縮に適した多段圧縮可能な半密閉コンプレッサに関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来の半密閉コンプレッサを説明する図であり、図4(a)はその概略を示す図であり、図4(b)はその細部を説明する図である。この半密閉コンプレッサ44は、半密閉のハウジング49内に、2つのシリンダ45を有する2気筒型であり、その上部に、2つのシリンダ45に共通の吸入室47及び吐出室48を形成するシリンダヘッド46が設けられている。
【0003】
この半密閉コンプレッサ44は、ハウジング49内に、モータ50で駆動されるクランク部51を具備し、このクランク部51の回転により、2つのシリンダ45に対応するコンロッド52及びピストン53から成る2組の往復機構が、互いに180度の位相差をもって往復動作を行う。これにより、2つのシリンダ45は、吸入室47及び吐出室48は共通であるが、夫々が独立して気体の圧縮動作を行う。
【0004】
具体的には、半密閉コンプレッサ44に吸入された気体は、吸入室47内に流入し、吸入口58から吸入バルブ59を開いてシリンダ45内に吸入される。そして、シリンダ45内でピストン53で圧縮された気体は、吐出口54から吐出バルブ55を開いて吐出室48内に流入し、吐出通路56を経て半密閉コンプレッサ44の吐出部57に送られ、そこから圧縮された気体(冷媒)を必要とする所要の装置に送られる。
【0005】
この従来例と同じタイプの複数の気筒を有するレシプロ形圧縮機は公知である(例えば、特許文献1参照。)。又、ロータリタイプの圧縮機で二段圧縮する構成は公知である(特許文献2参照。)
【0006】
【特許文献1】
特開平5−215073号公報(図1)
【特許文献2】
特開平5−256285号公報(図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例の半密閉コンプレッサ44では、2つのシリンダ45に対応する2組のコンロッド52及びピストン53が、互いに180度の位相差をもって往復動作を行い、吸入室47及び吐出室48は共通であるが、夫々が独立して気体の圧縮を行うものであるから、次のような問題がある。
【0008】
即ち、複数のシリンダが、夫々ピストンシールやコネクティングロッド等について同等の装備を有する場合、1つのシリンダでは、気体を一挙に所定の高圧に圧縮するには限度がある。例えば、一挙に所定の高圧にすると、ピストンシールでピストンを封止していても、冷媒がクランク室側にもれやすくなりリーク量が増えるおそれがある。又、コネクティングロッド等機械部品に対する負荷(軸負荷)が大きくなる。
【0009】
ところで、近年、大容積且つ高圧の圧縮機の要請があるが、上述のように複数の気筒を有するコンプレッサ(多気筒型圧縮機)では、シリンダが夫々独立して圧縮動作をするので、大容積の圧縮気体を送り出すことはしやすいが、一つの駆動機構に対して複数のシリンダを設けるので、駆動能力に限界があり、シリンダー等の機構や配置が複雑となるという点でもやはり限界がある。
【0010】
特に、冷媒を比較的高圧状態に圧縮するような場合、例えばCO冷媒を超臨界領域で使用するために高圧(例えば、31Mpa)に圧縮するような場合、には適切ではない。
【0011】
特許文献2に示すロータリタイプの圧縮機は、レシプロ形圧縮機に比較すると、より大容量の冷媒を取り扱うには適していない。
【0012】
本発明は、上記のような従来の圧縮機の諸問題を解決することを目的とするものであり、より高圧の圧縮が可能であり、しかも構造が簡単で、耐久性にすぐれ、信頼性の高い多段圧縮可能な半密閉コンプレッサを実現するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、低段側シリンダと高段側シリンダと、該二つのシリンダ上に設けられ、該二つのシリンダの夫々に対応する吸入室と吐出室を画成するシリンダヘッドと、上記低段側シリンダ内を往復動する低段側ピストンと、上記高段側シリンダ内を往復動する高段側ピストンとを備え、上記低段側シリンダで圧縮した気体を上記高段側シリンダでさらに圧縮してより高圧にする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサであって、上記低段側シリンダの直径は上記高段側シリンダの直径より大きく形成されていることを特徴とする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサを提供する。
【0014】
本発明は上記課題を解決するために、低段側シリンダと高段側シリンダと、該二つのシリンダ上に設けられ、該二つのシリンダの夫々に対応する吸入室と吐出室を画成するシリンダヘッドと、上記低段側シリンダ内を往復動する低段側ピストンと、上記高段側シリンダ内を往復動する高段側ピストンとを備え、上記低段側シリンダで圧縮した気体を上記高段側シリンダでさらに圧縮してより高圧にする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサであって、上記低段側シリンダで圧縮された気体を上記高段側シリンダに配管を通して送給し、該配管は、上記圧縮された気体を冷却する構成であることを特徴とする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサを提供する。
【0015】
さらに、本発明は上記課題を解決するために、複数のシリンダと、該複数のシリンダ上に設けられ、該複数のシリンダの夫々に対応して吸入室と吐出室を画成するシリンダヘッドと、上記複数のシリンダの夫々を往復動する複数のピストンとを備え、上記複数のシリンダ及びピストンにより、吸入した気体を段階的に高圧に圧縮する多段圧縮可能な半密閉コンプレッサであって、上記複数のシリンダの夫々の直径は、上記吸入した気体をより高圧に圧縮するシリンダに対応してより小さく形成されており、上記複数のシリンダは、夫々がより高圧に圧縮するための別のシリンダに配管を通して送給し、該配管は、上記圧縮された気体を冷却する構成であることを特徴とする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサを提供する。
【0016】
上記気体はCO冷媒であることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明に係る多段圧縮可能な半密閉コンプレッサの実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して以下説明する。図1は半密閉コンプレッサの実施例の全体図(正面断面図)であり、図2は半密閉コンプレッサの実施例の側方からみた一部断面図であり、図3は半密閉コンプレッサの実施例のヘッドシリンダ部の気体の流れを説明するための平面説明図である。なお、以下の実施例では圧縮する気体は冷凍機、空調設備等で利用される冷媒として説明する。
【0018】
この半密閉コンプレッサ1は、低段側シリンダ5及び高段側シリンダ6を有する2気筒型のコンプレッサであり、鋳物でできたハウジング2を有する。このハウジング2内に、モータ室3、クランク室4、低段側シリンダ5及び高段側シリンダ6が画成されている。
【0019】
モータ室3及びクランク室4には、部品装入及びメインテナンス等に必要な開口が形成されており、これらの開口は、夫々蓋7、8で閉止されている。モータ室3にはモータ(三相誘導モータ等)9が配設されている。モータ9の出力軸には、クランクシャフト10が固定されている。
【0020】
クランクシャフト10が軸受11、12で支持されて回転可能に配置されている。クランクシャフト10には、モータ9の回転動作を往復動に変換する低段側クランク部13及び高段側クランク部14が形成されている。低段側クランク部13及び高段側クランク部14には、低段側コンロッド15及び高段側コンロッド16を介して低段側ピストン17及び高段側のピストン18が連動するように取り付けられている。
【0021】
この低段側ピストン17及び高段側のピストン18は、低段側シリンダ5及び高段側シリンダ6内を往復動可能なように配設されている。低段側シリンダ5及び高段側シリンダ6を構成するハウジング2の上部19の頂面には、バルブプレート20を介して、シリンダヘッド21がボルト22で固定されている。
【0022】
ところで、内部低圧の場合高段側シリンダ6では低段側シリンダ5に較べてクランク室との圧力差が高くなるので、低段側シリンダ5と高段側シリンダ6を同じシリンダ径とすると、高段側シリンダ6での軸負荷(ピストン及びコンロッドにかかる負荷)が低段側より大きくなってしまう。この問題を解決するために、この発明では、高段側シリンダ6の直径を低段側シリンダ5の直径より小さくする。これにより、高段側のピストン18及びコンロッド16にかかる負荷は小さくすることができる。内部中圧方式の場合、高段側の圧縮工程での負荷(トルク)以外に低段側の吐出圧力とクランク室内の圧力がほぼ同じことから、低段の吸入工程においても大きな負荷(トルク)がかかってきてしまう。逆に低段側の圧縮工程、高段側の吸入工程での負荷(トルク)は小さくなり、トルク変動が大きくなってしまう。高段側のボアを小さくすることにより高段側の圧縮工程での負荷を低減でき、トルク変動を小さくすることができる。
【0023】
シリンダヘッド21により形成される空間は、平面ほぼ十字状の隔壁25により仕切られて、低段側吸入室23、低段側吐出室24、高段側吸入室26及び高段側吐出室27が画成されている。低段側吐出室24の出口28と高段側吸入室26の入口29とは配管40で互いに連通するように接続されている。
【0024】
低段側シリンダ5で圧縮されてある程度の圧力(以下、便宜上「中圧」という。)まで上昇された冷媒は、高段側シリンダ6でさらに圧縮されて所定の高圧となる。
【0025】
バルブプレート20には、低段側吸入室23と低段側シリンダ5とを互いに連通させる低段側吸入ポート30が形成されているとともに、低段側吐出室24と低段側シリンダ5とを互いに連通させる低段側吐出ポート31が形成されている。
【0026】
さらに、バルブプレート20には、高段側吸入室26と高段側シリンダ6とを互いに連通させる高段側吸入ポート32が形成されているとともに、高段側吐出室27と高段側シリンダ6とを互いに連通させる高段側吐出ポート33が形成されている。
【0027】
低段側吸入ポート30及び高段側吸入ポート32に対して、バルブプレート20の下面に低段側吸入弁及び高段側吸入弁(図示省略。)が設けられている。低段側吐出ポート31及び高段側吐出ポート33に対して、バルブプレート20の上面に低段側吐出弁31’及び高段側吐出弁33’が夫々設けられている。これらの弁は、常時は閉じるようにばねで付勢された常閉弁であるが、低段側吐出弁31’は上述の中間圧で、又高段側吐出弁33’は所定の高圧で、夫々開く常閉弁である。
【0028】
バルブプレート20には、図示しない圧縮冷媒利用装置から冷媒を低段側吸入室23に吸入するための吸入口41が設けられている。さらに、バルブプレート21には、圧縮冷媒利用装置に向けて冷媒を吐出するための吐出口42が設けられている。
【0029】
図2において、ハウジング2の後部(図2中左側の部分)34に、圧縮冷媒利用装置に接続管(図示省略)を介して接続され冷媒を吸入するための吸入部35が形成されており、この吸入部35は、ハウジング2に形成された吸入通路36を通して吸入口41に連通するように構成されている。吸入部35には、吸入通路36内に装入されるようにメッシュを有するフィルター37が設けられている。
【0030】
又、ハウジング2の前部(図2中右側の部分)38に、高段側シリンダ6で圧縮された冷媒を密閉コンプレッサ1の機外に吐出する吐出部39が形成されており、この吐出部39は、ハウジング2に形成された吐出通路(図示省略)を通して吐出口42に連通するように構成されている。
【0031】
この発明に係る多段圧縮可能な半密閉コンプレッサ1では、低段側吐出室24の出口28と高段側吸入室26の入口29とを配管40で接続している。この配管40は、低段側シリンダ5で圧縮され低段側吐出室24の出口28から吐出された冷媒を、高段側吸入室26の入口29に送給するとともに、冷媒を冷却して冷媒濃度を上げ、体積効率を向上することができる。
【0032】
このような冷媒の冷却のためには、配管40に特に造作をすることなく、冷媒が配管40を通過する間に空冷で自然に冷やされるような構成としてもよいし、配管40の外面に冷却用のフィン等を取り付けてもよい。さらに、配管40を例えば循環する冷却水内を通すという水冷構造として、積極的に配管40内を通過する冷媒を冷却する構成としてもよい。
【0033】
(作用)
以上のような構成から成る本発明に係る多段圧縮可能な半密閉コンプレッサ1の上記実施例の作用を説明する。以下、圧縮すべき気体として、CO冷媒等の冷媒で作用の説明する。実際には、吸入部35から流入する冷媒は、気液混合状態で、しかもオイルを若干含んだ冷媒が流入するものである。
【0034】
モータ9によってクランクシャフト10が正方向に回転し、クランク室4内の低段側クランク部13及び高段側クランク部14が互いに約180°位相がずれて回転する。この結果、低段側ピストン17及び高段側のピストン18は互いに約180°位相差をもって往復動する。
【0035】
低段側ピストン17が約180度先行し低段側シリンダ5内を上死点に向けて移動し、冷媒を低段側シリンダ5の上部空間内で圧縮していく。そして、圧縮された冷媒が予め設定された圧力(中圧)となると、低段側シリンダ5の低段側吐出弁31’が開き、低段側吐出室24乃至その出口28から配管40内に吐出する。
【0036】
冷媒は配管40を通過し、入口29から高段側吸入室26内に入り、さらに吸入ポート32から高段側シリンダ6内に流入する。そして、冷媒は、低段側ピストン17より180°位相差で遅れて移動する高段側ピストン18により高段側シリンダ6内で圧縮され、さらに高圧になる。このようにして高段側シリンダ6内で圧縮されて所定の高圧となると、高段側吐出弁33’が押し開かれ、高段側吐出ポート33から、高段側吐出室27、吐出口42を通り吐出部39から圧縮冷媒利用装置に送られる。
【0037】
本発明では、このように、冷媒は低段側で中圧に圧縮され、高段側でさらに高圧に圧縮され、二段階で徐々に所定の高圧に圧縮される。従って、低段側では中圧まで圧縮すればよいので、圧縮低段側ピストン17及びそのクランクシャフト15にかかる軸負荷が軽減される。一方、高段側シリンダ6についてはシリンダ径を低段側シリンダ5より小さくしたので、高段側ピストン18及びクランクシャフト16にかかる軸負荷が軽減される。
【0038】
冷媒が一挙に高圧に圧縮するような従来の構成であると、冷媒がシリンダとピストンシールの間からクランク室4側に漏れ出るという問題が生じるが、本発明では、冷媒を二段階で徐々に圧縮して所定の高圧にするので、このような問題は解決することができる。
【0039】
冷媒が配管40を通過する際に、空冷(又は水冷)により冷却されるから、体積が小さくなり、濃度が上がり、これにより体積効率が上昇する。
【0040】
なお上記実施例では、二つのシリンダを設けた2気筒型の半密閉コンプレッサを説明したが、本発明は、3以上の多気筒型(多段型)でも半密閉コンプレッサにも適用できる。3以上の多気筒型(多段型)においても、冷媒をより高圧に圧縮するシリンダは、よりその直径を小さくすれば、その軸負荷が軽減される。
【0041】
以上本発明に係る多段圧縮可能な半密閉コンプレッサの実施の形態を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載されている範囲内でその技術思想を具現化するために、上記実施例に限られることなく、いろいろな実施の態様があることはい言うまでもない。
【0042】
【発明の効果】
以上の構成の本発明の半密閉コンプレッサによると、次のような効果が生じる。
(1)構造が簡単な圧縮機で、より高圧の圧縮が可能であり、しかもで、耐久性にすぐれ、信頼性の高い半密閉コンプレッサを実現することができる。
(2)冷媒を一挙に高圧に圧縮すると生じやすい冷媒がシリンダとピストンシールの間からクランク室側に漏れ出るいう問題を解決することができる。
(3)冷媒が配管を通過する際に、冷却(空冷又は水冷)されるから、体積が小さくなり、濃度が上がり、これにより体積効率が上昇する。
(4)、複数のシリンダにより徐々に高圧とすることにより、コネクティングロッド等機械部品に対する負荷(軸負荷)を軽減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半密閉コンプレッサの実施例を示す全体図である。
【図2】本発明に係る半密閉コンプレッサの実施例の側方からみた一部断面図である。
【図3】本発明に係る半密閉コンプレッサの特徴的構成を説明する図である。
【図4】従来例を説明する図である。
【符号の説明】
1 半密閉コンプレッサ
2、49 ハウジング
3 モータ室
4 クランク室
5 低段側シリンダ
6 高段側シリンダ
7、8 蓋
9、50 モータ
10 クランクシャフト
11、12 軸受
13 低段側のクランク部
14 高段側のクランク部
15 低段側のコンロッド
16 高段側のコンロッド
17 低段側ピストン
18 高段側ピストン
19 ハウジングの上部
20 バルブプレート
21、46 シリンダヘッド
22 ボルト
23 低段側吸入室
24 低段側吐出室
25 隔壁
26 高段側吸入室
27 高段側吐出室
28 低段側吐出室の出口
29 高段側吸入室の入口
30 低段側吸入ポート
31 低段側吐出ポート
31’ 低段側吐出弁
32 高段側吸入ポート
33 高段側吐出ポート
33’ 高段側吐出弁
34 ハウジングの後部
35 吸入部
36 吸入通路
37 フィルター
38 ハウジングの前部
39 吐出部
40 配管
41、58 吸入口
42、54 吐出口
44 従来例の半密閉コンプレッサ
45 シリンダ
47 吸入室
48 吐出室
51 クランク部
52 コンロッド
53 ピストン
55 吐出バルブ
56 吐出通路
57 吐出部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semi-hermetic compressor used in various industrial fields such as a refrigerator, a heating / cooling device, a semiconductor manufacturing apparatus, and a coating machine, and particularly to a multi-stage compressible semi-hermetic compressor suitable for compressing a CO 2 refrigerant. .
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a view for explaining a conventional semi-hermetic compressor, FIG. 4 (a) is a view showing an outline thereof, and FIG. 4 (b) is a view for explaining details thereof. The semi-hermetic compressor 44 is a two-cylinder type having two cylinders 45 in a semi-hermetic housing 49, and a cylinder head that forms a suction chamber 47 and a discharge chamber 48 common to the two cylinders 45 on the upper part thereof. 46 are provided.
[0003]
The semi-hermetic compressor 44 includes a crank portion 51 driven by a motor 50 in a housing 49. By rotation of the crank portion 51, two sets of a connecting rod 52 and a piston 53 corresponding to the two cylinders 45 are provided. The reciprocating mechanism performs a reciprocating operation with a phase difference of 180 degrees from each other. Thus, the two cylinders 45 share the suction chamber 47 and the discharge chamber 48, but perform the gas compression operation independently of each other.
[0004]
More specifically, the gas sucked into the semi-hermetic compressor 44 flows into the suction chamber 47, opens the suction valve 59 from the suction port 58, and is sucked into the cylinder 45. The gas compressed by the piston 53 in the cylinder 45 opens the discharge valve 55 from the discharge port 54, flows into the discharge chamber 48, and is sent to the discharge part 57 of the semi-hermetic compressor 44 through the discharge passage 56, From there, the compressed gas (refrigerant) is sent to the required equipment that requires it.
[0005]
A reciprocating compressor having a plurality of cylinders of the same type as the conventional example is known (for example, see Patent Document 1). Further, a configuration in which two-stage compression is performed by a rotary-type compressor is known (see Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-215073 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-5-256285 (FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional semi-hermetic compressor 44, the two sets of connecting rods 52 and pistons 53 corresponding to the two cylinders 45 reciprocate with a phase difference of 180 degrees from each other, and the suction chamber 47 and the discharge chamber 48 are common. However, since each of them independently compresses gas, there are the following problems.
[0008]
That is, when a plurality of cylinders have the same equipment for a piston seal, a connecting rod, and the like, there is a limit to a single cylinder that can compress gas to a predetermined high pressure at once. For example, when the pressure is set to a predetermined high pressure at once, even if the piston is sealed with the piston seal, the refrigerant is likely to leak to the crank chamber side, and the leak amount may increase. Also, the load (axial load) on mechanical parts such as the connecting rod increases.
[0009]
In recent years, there has been a demand for a large-volume, high-pressure compressor. However, in a compressor having a plurality of cylinders (a multi-cylinder compressor) as described above, the cylinders independently perform a compression operation. Although it is easy to send out the compressed gas, there is a limit in the driving capability because a plurality of cylinders are provided for one drive mechanism, and there is also a limit in that the mechanism and arrangement of the cylinders and the like become complicated.
[0010]
In particular, it is not appropriate when the refrigerant is compressed to a relatively high pressure state, for example, when the CO 2 refrigerant is compressed to a high pressure (for example, 31 Mpa) for use in a supercritical region.
[0011]
The rotary-type compressor disclosed in Patent Document 2 is not suitable for handling a larger-capacity refrigerant than a reciprocating compressor.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional compressor, and can perform higher-pressure compression, and has a simple structure, excellent durability, and high reliability. This realizes a semi-hermetic compressor capable of high multistage compression.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a low-stage cylinder and a high-stage cylinder, and cylinders provided on the two cylinders to define a suction chamber and a discharge chamber corresponding to each of the two cylinders. A head, a low-stage piston that reciprocates in the low-stage cylinder, and a high-stage piston that reciprocates in the high-stage cylinder. A multi-stage compressor capable of multi-stage compression to further increase the pressure by compressing with a side cylinder, wherein the diameter of the low-stage cylinder is formed larger than the diameter of the high-stage cylinder. Provide a possible semi-hermetic compressor.
[0014]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a low-stage cylinder and a high-stage cylinder, and cylinders provided on the two cylinders to define a suction chamber and a discharge chamber corresponding to each of the two cylinders. A head, a low-stage piston that reciprocates in the low-stage cylinder, and a high-stage piston that reciprocates in the high-stage cylinder. A multi-stage compressible semi-hermetic compressor that further compresses to a higher pressure by a side cylinder, and sends gas compressed by the low-stage cylinder through a pipe to the high-stage cylinder, wherein the pipe is Provided is a multi-stage compressible semi-hermetic compressor, which is configured to cool a compressed gas.
[0015]
Further, the present invention, in order to solve the above problems, a plurality of cylinders, provided on the plurality of cylinders, a cylinder head that defines a suction chamber and a discharge chamber corresponding to each of the plurality of cylinders, A plurality of pistons reciprocating in each of the plurality of cylinders, a multi-stage compressible semi-hermetic compressor for compressing the sucked gas to a high pressure stepwise by the plurality of cylinders and pistons, The diameter of each of the cylinders is formed smaller corresponding to the cylinder that compresses the inhaled gas to a higher pressure, and the plurality of cylinders are each connected to another cylinder for compressing to a higher pressure through a pipe. The pipe is provided to cool the compressed gas, thereby providing a multi-stage compressible semi-hermetic compressor.
[0016]
The gas is a CO 2 refrigerant.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a multi-stage compressible semi-hermetic compressor according to the present invention will be described below based on examples with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view (front sectional view) of an embodiment of a semi-hermetic compressor, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the embodiment of the semi-hermetic compressor as viewed from the side, and FIG. FIG. 4 is an explanatory plan view for explaining the flow of gas in the head cylinder section. In the following embodiments, the compressed gas will be described as a refrigerant used in a refrigerator, an air conditioner, and the like.
[0018]
The semi-hermetic compressor 1 is a two-cylinder compressor having a low-stage cylinder 5 and a high-stage cylinder 6, and has a housing 2 made of a casting. In the housing 2, a motor chamber 3, a crank chamber 4, a low-stage cylinder 5, and a high-stage cylinder 6 are defined.
[0019]
The motor chamber 3 and the crank chamber 4 are formed with openings necessary for parts loading and maintenance, and the like, and these openings are closed by lids 7 and 8, respectively. The motor room 3 is provided with a motor (such as a three-phase induction motor) 9. A crankshaft 10 is fixed to an output shaft of the motor 9.
[0020]
The crankshaft 10 is supported by bearings 11 and 12 and is rotatably arranged. The crankshaft 10 is formed with a low-stage crank portion 13 and a high-stage crank portion 14 that convert the rotation of the motor 9 into reciprocating motion. A low-stage piston 17 and a high-stage piston 18 are attached to the low-stage crank portion 13 and the high-stage crank portion 14 via a low-stage connecting rod 15 and a high-stage connecting rod 16 so as to interlock. I have.
[0021]
The low-stage piston 17 and the high-stage piston 18 are disposed so as to be able to reciprocate in the low-stage cylinder 5 and the high-stage cylinder 6. A cylinder head 21 is fixed to a top surface of an upper portion 19 of the housing 2 constituting the low-stage cylinder 5 and the high-stage cylinder 6 with a bolt 22 via a valve plate 20.
[0022]
By the way, in the case of the internal low pressure, the pressure difference between the high-stage cylinder 6 and the crank chamber becomes higher than that of the low-stage cylinder 5, so that if the low-stage cylinder 5 and the high-stage cylinder 6 have the same cylinder diameter, The axial load (load applied to the piston and the connecting rod) in the stage side cylinder 6 becomes larger than that in the lower stage side. In order to solve this problem, in the present invention, the diameter of the high-stage cylinder 6 is made smaller than the diameter of the low-stage cylinder 5. Thereby, the load applied to the piston 18 and the connecting rod 16 on the high-stage side can be reduced. In the case of the internal medium pressure system, in addition to the load (torque) in the compression process on the high stage side, the discharge pressure on the low stage side and the pressure in the crank chamber are almost the same, so a large load (torque) on the suction process in the low stage Is over. Conversely, the load (torque) in the compression step on the low-stage side and the suction step on the high-stage side decreases, and the torque fluctuation increases. By reducing the bore on the high-stage side, the load in the compression step on the high-stage side can be reduced, and torque fluctuation can be reduced.
[0023]
The space formed by the cylinder head 21 is partitioned by a substantially cross-shaped partition wall 25, and a lower-stage suction chamber 23, a lower-stage discharge chamber 24, a higher-stage suction chamber 26, and a higher-stage discharge chamber 27 are defined. It is defined. An outlet 28 of the lower-stage discharge chamber 24 and an inlet 29 of the higher-stage suction chamber 26 are connected by a pipe 40 so as to communicate with each other.
[0024]
The refrigerant compressed by the low-stage cylinder 5 and raised to a certain pressure (hereinafter referred to as “medium pressure” for convenience) is further compressed by the high-stage cylinder 6 to a predetermined high pressure.
[0025]
The valve plate 20 is formed with a low-stage suction port 30 for communicating the low-stage suction chamber 23 and the low-stage cylinder 5 with each other, and connects the low-stage discharge chamber 24 and the low-stage cylinder 5 to each other. A low-stage discharge port 31 communicating with each other is formed.
[0026]
Further, the valve plate 20 is formed with a high-stage suction port 32 for communicating the high-stage suction chamber 26 and the high-stage cylinder 6 with each other. Is formed in a high-stage discharge port 33 that communicates with the other.
[0027]
A low-stage suction valve and a high-stage suction valve (not shown) are provided on the lower surface of the valve plate 20 with respect to the low-stage suction port 30 and the high-stage suction port 32. For the low-stage discharge port 31 and the high-stage discharge port 33, a low-stage discharge valve 31 'and a high-stage discharge valve 33' are provided on the upper surface of the valve plate 20, respectively. These valves are normally closed valves urged by a spring so as to be normally closed, but the low-stage discharge valve 31 ′ has the above-mentioned intermediate pressure, and the high-stage discharge valve 33 ′ has a predetermined high pressure. , Each is a normally closed valve that opens.
[0028]
The valve plate 20 is provided with a suction port 41 for sucking refrigerant from a compression refrigerant utilization device (not shown) into the low-stage suction chamber 23. Further, the valve plate 21 is provided with a discharge port 42 for discharging the refrigerant toward the compressed refrigerant utilization device.
[0029]
In FIG. 2, a suction portion 35 for sucking refrigerant is formed in a rear portion (left portion in FIG. 2) 34 of the housing 2 and is connected to the compressed refrigerant utilization device via a connection pipe (not shown). The suction portion 35 is configured to communicate with a suction port 41 through a suction passage 36 formed in the housing 2. The suction portion 35 is provided with a filter 37 having a mesh so as to be inserted into the suction passage 36.
[0030]
A discharge portion 39 for discharging the refrigerant compressed by the high-stage cylinder 6 to the outside of the hermetic compressor 1 is formed in a front portion (right portion in FIG. 2) 38 of the housing 2. Reference numeral 39 is configured to communicate with the discharge port 42 through a discharge passage (not shown) formed in the housing 2.
[0031]
In the semi-hermetic compressor 1 capable of multi-stage compression according to the present invention, the outlet 28 of the lower-stage discharge chamber 24 and the inlet 29 of the higher-stage suction chamber 26 are connected by a pipe 40. The pipe 40 supplies the refrigerant compressed by the low-stage cylinder 5 and discharged from the outlet 28 of the low-stage discharge chamber 24 to the inlet 29 of the high-stage suction chamber 26, and cools the refrigerant to cool the refrigerant. The concentration can be increased and the volume efficiency can be improved.
[0032]
In order to cool the refrigerant, the refrigerant may be naturally cooled by air cooling while passing through the pipe 40 without specially working the pipe 40, or the cooling may be performed on the outer surface of the pipe 40. Fins or the like may be attached. Further, a configuration may be adopted in which a coolant that passes through the inside of the pipe 40 is actively cooled as a water cooling structure in which the pipe 40 is passed through, for example, circulating cooling water.
[0033]
(Action)
The operation of the above embodiment of the multi-stage compressible semi-hermetic compressor 1 according to the present invention having the above configuration will be described. Hereinafter, the operation will be described using a refrigerant such as a CO 2 refrigerant as the gas to be compressed. Actually, the refrigerant flowing from the suction part 35 is a gas-liquid mixed state, and the refrigerant containing a little oil flows.
[0034]
The motor 9 rotates the crankshaft 10 in the forward direction, and the low-stage crank portion 13 and the high-stage crank portion 14 in the crank chamber 4 rotate with a phase shift of about 180 ° from each other. As a result, the low-stage piston 17 and the high-stage piston 18 reciprocate with a phase difference of about 180 ° from each other.
[0035]
The low-stage piston 17 moves ahead by about 180 degrees in the low-stage cylinder 5 toward the top dead center, and compresses the refrigerant in the upper space of the low-stage cylinder 5. Then, when the compressed refrigerant reaches a preset pressure (medium pressure), the low-stage discharge valve 31 ′ of the low-stage cylinder 5 opens, and the low-stage discharge chamber 24 or the outlet 28 into the pipe 40. Discharge.
[0036]
The refrigerant passes through the pipe 40, enters the high-stage suction chamber 26 from the inlet 29, and further flows into the high-stage cylinder 6 from the suction port 32. Then, the refrigerant is compressed in the high-stage cylinder 6 by the high-stage piston 18 that moves with a phase difference of 180 ° behind the low-stage piston 17, and has a higher pressure. When the compressed gas is compressed in the high-stage side cylinder 6 and reaches a predetermined high pressure, the high-stage discharge valve 33 ′ is pushed open, and the high-stage discharge port 33 is connected to the high-stage discharge chamber 27 and the discharge port 42. Through the discharge section 39 to the compressed refrigerant utilization device.
[0037]
As described above, in the present invention, the refrigerant is compressed to the medium pressure on the low stage, further compressed to the high stage, and gradually compressed to the predetermined high pressure in two stages. Therefore, the compression to the middle pressure may be performed at the lower stage, and the axial load applied to the compression lower stage piston 17 and its crankshaft 15 is reduced. On the other hand, since the cylinder diameter of the high-stage cylinder 6 is smaller than that of the low-stage cylinder 5, the axial load applied to the high-stage piston 18 and the crankshaft 16 is reduced.
[0038]
With the conventional configuration in which the refrigerant is compressed to a high pressure all at once, there is a problem that the refrigerant leaks from the space between the cylinder and the piston seal to the crank chamber 4 side. However, in the present invention, the refrigerant is gradually reduced in two stages. Such a problem can be solved by compressing to a predetermined high pressure.
[0039]
When the refrigerant passes through the pipe 40, it is cooled by air cooling (or water cooling), so that the volume decreases and the concentration increases, thereby increasing the volume efficiency.
[0040]
In the above embodiment, a two-cylinder semi-hermetic compressor provided with two cylinders has been described. However, the present invention can be applied to a three or more multi-cylinder type (multi-stage type) or a semi-hermetic compressor. Even in a multi-cylinder type of three or more (multi-stage type), if the diameter of the cylinder that compresses the refrigerant to a higher pressure is further reduced, the axial load is reduced.
[0041]
Although the embodiment of the semi-hermetic compressor capable of multi-stage compression according to the present invention has been specifically described based on the embodiments, the present invention embodies the technical idea within the scope described in the claims. Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various embodiments.
[0042]
【The invention's effect】
According to the semi-hermetic compressor of the present invention having the above configuration, the following effects are produced.
(1) It is possible to realize a semi-hermetic compressor having a simple structure, capable of compressing at a higher pressure, and having excellent durability and high reliability.
(2) It is possible to solve the problem that the refrigerant, which tends to be generated when the refrigerant is compressed to a high pressure at a stroke, leaks to the crank chamber side from between the cylinder and the piston seal.
(3) Since the refrigerant is cooled (air-cooled or water-cooled) when passing through the pipe, the volume is reduced and the concentration is increased, thereby increasing the volume efficiency.
(4) By gradually increasing the pressure with a plurality of cylinders, the load (axial load) on mechanical parts such as connecting rods is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of a semi-hermetic compressor according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an embodiment of the semi-hermetic compressor according to the present invention as viewed from the side.
FIG. 3 is a diagram illustrating a characteristic configuration of a semi-hermetic compressor according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semi-hermetic compressor 2, 49 Housing 3 Motor room 4 Crank room 5 Low stage cylinder 6 High stage cylinder 7, 8 Lid 9, 50 Motor 10 Crank shaft 11, 12 Bearing 13 Low stage crank part 14 High stage side Crank part 15 Low-stage connecting rod 16 High-stage connecting rod 17 Low-stage piston 18 High-stage piston 19 Upper part of housing 20 Valve plate 21, 46 Cylinder head 22 Bolt 23 Low-stage suction chamber 24 Low-stage discharge Chamber 25 partition wall 26 high-stage suction chamber 27 high-stage discharge chamber 28 low-stage discharge chamber outlet 29 high-stage suction chamber inlet 30 low-stage suction port 31 low-stage discharge port 31 'low-stage discharge valve 32 High-stage suction port 33 High-stage discharge port 33 'High-stage discharge valve 34 Rear part of housing 35 Suction part 36 Suction passage 37 Filter 38 House Front section 39 discharge section 40 pipe 41, 58 suction port 42, 54 discharge port 44 conventional semi-hermetic compressor 45 cylinder 47 suction chamber 48 discharge chamber 51 crank section 52 connecting rod 53 piston 55 discharge valve 56 discharge passage 57 discharge section

Claims (4)

低段側シリンダと高段側シリンダと、該二つのシリンダ上に設けられ、該二つのシリンダの夫々に対応する吸入室と吐出室を画成するシリンダヘッドと、上記低段側シリンダ内を往復動する低段側ピストンと、上記高段側シリンダ内を往復動する高段側ピストンとを備え、上記低段側シリンダで圧縮した気体を上記高段側シリンダでさらに圧縮してより高圧にする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサであって、
上記低段側シリンダの直径は上記高段側シリンダの直径より大きく形成されていることを特徴とする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサ。
A low-stage cylinder and a high-stage cylinder, a cylinder head provided on the two cylinders and defining a suction chamber and a discharge chamber corresponding to each of the two cylinders, and reciprocating in the low-stage cylinder A low-stage piston that moves, and a high-stage piston that reciprocates in the high-stage cylinder. The gas compressed by the low-stage cylinder is further compressed by the high-stage cylinder to a higher pressure. A multi-stage compressible semi-hermetic compressor,
A semi-hermetic compressor capable of multi-stage compression, wherein a diameter of the low-stage cylinder is larger than a diameter of the high-stage cylinder.
低段側シリンダと高段側シリンダと、該二つのシリンダ上に設けられ、該二つのシリンダの夫々に対応する吸入室と吐出室を画成するシリンダヘッドと、上記低段側シリンダ内を往復動する低段側ピストンと、上記高段側シリンダ内を往復動する高段側ピストンとを備え、上記低段側シリンダで圧縮した気体を上記高段側シリンダでさらに圧縮してより高圧にする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサであって、
上記低段側シリンダで圧縮された気体を上記高段側シリンダに配管を通して送給し、該配管は、上記圧縮された気体を冷却する構成であることを特徴とする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサ。
A low-stage cylinder and a high-stage cylinder, a cylinder head provided on the two cylinders and defining a suction chamber and a discharge chamber corresponding to each of the two cylinders, and reciprocating in the low-stage cylinder A low-stage piston that moves, and a high-stage piston that reciprocates in the high-stage cylinder. The gas compressed by the low-stage cylinder is further compressed by the high-stage cylinder to a higher pressure. A multi-stage compressible semi-hermetic compressor,
Multistage compressible semi-hermetic compressor characterized in that the gas compressed by the low-stage cylinder is fed to the high-stage cylinder through a pipe, and the pipe is configured to cool the compressed gas. .
複数のシリンダと、該複数のシリンダ上に設けられ、該複数のシリンダの夫々に対応して吸入室と吐出室を画成するシリンダヘッドと、上記複数のシリンダの夫々を往復動する複数のピストンとを備え、上記複数のシリンダ及びピストンにより、吸入した気体を段階的に高圧に圧縮する多段圧縮可能な半密閉コンプレッサであって、
上記複数のシリンダの夫々の直径は、上記吸入した気体をより高圧に圧縮するシリンダに対応してより小さく形成されており、
上記複数のシリンダは、夫々がより高圧に圧縮するための別のシリンダに配管を通して送給し、該配管は、上記圧縮された気体を冷却する構成であることを特徴とする多段圧縮可能な半密閉コンプレッサ。
A plurality of cylinders, a cylinder head provided on the plurality of cylinders and defining a suction chamber and a discharge chamber corresponding to each of the plurality of cylinders, and a plurality of pistons reciprocating in each of the plurality of cylinders With a plurality of cylinders and pistons, a multi-stage compressible semi-hermetic compressor that compresses the sucked gas to a high pressure step by step,
The diameter of each of the plurality of cylinders is formed smaller corresponding to the cylinder that compresses the sucked gas to a higher pressure,
The plurality of cylinders are each fed through a pipe to another cylinder for compressing to a higher pressure, and the pipe is configured to cool the compressed gas. Hermetic compressor.
上記気体はCO冷媒であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の多段圧縮可能な半密閉コンプレッサ。4. The multi-stage compressible semi-hermetic compressor according to claim 1, wherein the gas is a CO 2 refrigerant.
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