JP2005076902A - Compression unit for refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機の圧縮ユニットに関する。 The present invention relates to a compressor unit for a refrigerator.
従来、例えばヘリウムガスを作動流体として用いる冷凍機としては、図3に示すようなものがある(特開平9−32779号公報:特許文献1参照)。この冷凍機が備える圧縮ユニットは、ヘリウムガスを圧縮する圧縮機101と、この圧縮機101の吐出ガスを冷却する冷却器104と、上記圧縮機101からヘリウムガスと共に吐出された油を分離して回収する油分離器105とを順次接続してなり、上記油分離器105からの作動流体を、アドソーバ107を経て膨張器108に供給している。上記圧縮ユニットの圧縮機101は、ケーシング112内に圧縮要素113とモータ114とを収容した密閉型の圧縮機である。上記ケーシング112内に溜まった油を、上記モータ114で駆動される油ポンプ117で汲み上げ、上記冷却器104で冷却して、インジェクション通路138を介して圧縮機の圧縮要素113に注入して、この圧縮要素113で圧縮されて昇温した圧縮ガスを冷却している。また、上記油分離器105で回収した油を、この油分離器105の低部に接続した返油通路139を介して圧縮機のケーシング112内に返油して、このケーシング112内のモータ114を冷却している。
Conventionally, as a refrigerator using, for example, helium gas as a working fluid, there is one as shown in FIG. 3 (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-32779: Patent Document 1). The compression unit included in the refrigerator separates the compressor 101 that compresses helium gas, the
上記油分離器105は、上記返油通路139が接続された低部よりも高い所定位置に補助返油通路196を接続し、この補助返油通路196を介して過剰な油を上記返油通路139に戻して、上記所定位置よりも油面が高くならないようにしている。
The
しかしながら、上記従来の冷凍機の圧縮ユニットは、モータ114の回転数をインバータで制御して圧縮機の容量制御を行うようにした場合、上記モータ114の回転数を低回転数にして低容量運転を行なうと、圧縮要素113からヘリウムガスと共に吐出される油の量が減少する。これにより、上記油分離器105の油面が補助返油通路196の接続位置よりも低下して、この補助返油通路196を介してヘリウムガスが圧縮機のケーシング112内に戻って、ヘリウムガスのバイパスが生じる。その結果、膨張器108へのヘリウムガスの供給量が減少して、冷凍機の冷凍能力が低下するという問題がある。
そこで、本発明の目的は、モータの回転数を制御して圧縮機の容量制御を行なう場合においても、油分離器を介した作動流体のバイパスを防止できて、良好な冷凍能力を有する冷凍機の圧縮ユニットを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a refrigerator having a good refrigerating capacity that can prevent bypassing of the working fluid through the oil separator even when the capacity of the compressor is controlled by controlling the rotation speed of the motor. It is to provide a compression unit.
上記目的を達成するため、本発明の冷凍機の圧縮ユニットは、作動流体を圧縮する圧縮要素と、この圧縮要素を駆動するモータと、上記圧縮要素とモータとを収容するケーシングと、上記モータで駆動されて、上記ケーシング内に溜まった油を少なくとも上記圧縮要素に送る油ポンプとを有する圧縮機と、
上記圧縮機のモータの回転数を制御する回転数制御部と、
上記圧縮機から吐出された流体から油を分離して、この分離した油を内部に溜める油分離器と、
上記油分離器内の油面の高さを検出する油面センサと、
上記油分離器から、上記圧縮機に油を戻す油戻し通路と、
上記油戻し通路に設けた流量調節弁と、
上記油面センサが検出する油面の高さが所定の高さになるように、上記流量調節弁の開度を制御する弁開度制御部と
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a compression unit of a refrigerator according to the present invention comprises a compression element that compresses a working fluid, a motor that drives the compression element, a casing that houses the compression element and the motor, and the motor. A compressor having an oil pump that is driven to feed oil accumulated in the casing to at least the compression element;
A rotational speed control unit for controlling the rotational speed of the motor of the compressor;
An oil separator that separates oil from the fluid discharged from the compressor and stores the separated oil inside;
An oil level sensor for detecting the height of the oil level in the oil separator;
An oil return passage for returning oil from the oil separator to the compressor;
A flow control valve provided in the oil return passage;
And a valve opening degree control unit that controls the opening degree of the flow rate control valve so that the oil level detected by the oil level sensor has a predetermined height.
上記構成によれば、上記圧縮要素で圧縮された作動流体は、上記油ポンプで供給される油と共に、上記圧縮機から吐出される。この圧縮機から作動流体と共に吐出された油は、上記油分離器で分離される。この分離された油は、上記油分離器内から上記油戻し通路を介して圧縮機に戻される。上記モータの回転数が回転数制御部で制御されて変化すると、このモータで駆動される油ポンプの容量が変化するので、この圧縮機から吐出される油の量が変化する。したがって、上記油分離器で分離される油の量が変化するので、この油分離器内の油面の高さが変化する。ここで、上記油分離器内の油面の高さを検出する油面センサからの信号に基いて、弁開度制御部によって流量調節弁の開度が制御される。これにより、上記油分離器内の油面の高さが所定の高さに保たれる。したがって、従来におけるような補助返油通路が不要となるから、この補助返油通路を介して作動流体が圧縮機にバイパスする不都合が、確実に防止される。また、上記油分離器の油面の高さを、例えば、上記油分離器内の圧力と、上記油戻し通路が接続する圧縮機の部分の圧力との差に相当する高さ以上にすること等により、上記油戻り通路を介して作動流体が圧縮機にバイパスする不都合が、確実に防止される。 According to the said structure, the working fluid compressed with the said compression element is discharged from the said compressor with the oil supplied with the said oil pump. The oil discharged from the compressor together with the working fluid is separated by the oil separator. The separated oil is returned from the oil separator to the compressor through the oil return passage. When the rotation speed of the motor is controlled and changed by the rotation speed control unit, the capacity of the oil pump driven by the motor changes, so that the amount of oil discharged from the compressor changes. Therefore, since the amount of oil separated by the oil separator changes, the oil level in the oil separator changes. Here, the opening degree of the flow control valve is controlled by the valve opening degree control unit based on a signal from an oil level sensor that detects the height of the oil level in the oil separator. Thereby, the height of the oil surface in the oil separator is kept at a predetermined height. Therefore, the conventional auxiliary oil return passage is not required, and the disadvantage that the working fluid bypasses to the compressor through the auxiliary oil return passage is reliably prevented. Further, the height of the oil surface of the oil separator is, for example, not less than the height corresponding to the difference between the pressure in the oil separator and the pressure of the compressor part to which the oil return passage is connected. Thus, the disadvantage that the working fluid bypasses to the compressor via the oil return passage is reliably prevented.
また、上記モータの回転数が変化しても、上記油分離器の油面が安定して所定高さに保持されるので、上記圧縮機の容量が制御される範囲において、上記油分離器を介した作動流体のバイパスや、上記油分離器よりも下流側への油の漏れが、効果的に防止される。その結果、この圧縮ユニットを用いた冷凍機は、制御される運転範囲において、安定した冷凍能力を発揮できる。 Further, even if the number of revolutions of the motor changes, the oil level of the oil separator is stably maintained at a predetermined height, so that the oil separator is installed within a range in which the capacity of the compressor is controlled. Therefore, the bypass of the working fluid and the oil leakage to the downstream side of the oil separator are effectively prevented. As a result, the refrigerator using this compression unit can exhibit a stable refrigeration capacity in the controlled operating range.
また、上記冷凍機の圧縮ユニットは、従来の油分離器に接続された補助返油通路を削除できるので、油の配管構成を簡素化でき、その結果、製造の手間とコストを削減できる。 Moreover, since the compression unit of the said refrigerator can delete the auxiliary oil return path connected to the conventional oil separator, the piping structure of oil can be simplified, As a result, the effort and cost of manufacture can be reduced.
一実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記油戻し通路は、上記圧縮機の圧縮要素に油を戻すことを特徴としている。 The compression unit of the refrigerator of one embodiment is characterized in that the oil return passage returns oil to the compression element of the compressor.
上記実施形態によれば、上記圧縮機の圧縮要素に、上記油戻し通路を介して油分離器の油が戻される。したがって、上記圧縮要素で圧縮される作動ガスが、上記油によって効率的に冷却される。また、上記圧縮要素が効率的に潤滑される。その結果、この圧縮ユニットを備える冷凍機は、安定した冷凍能力が得られる。 According to the embodiment, the oil in the oil separator is returned to the compression element of the compressor via the oil return passage. Therefore, the working gas compressed by the compression element is efficiently cooled by the oil. Also, the compression element is efficiently lubricated. As a result, a refrigerator provided with this compression unit can obtain a stable refrigeration capacity.
一実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記圧縮機は、上記ケーシング内に、この圧縮機が吸入した流体で満たされる低圧部が形成され、
上記油戻し通路は、上記圧縮機の低圧部に油を戻すことを特徴としている。
In one embodiment of the compressor unit of the refrigerator, the compressor has a low-pressure portion formed in the casing and filled with fluid sucked by the compressor,
The oil return passage is characterized by returning oil to the low pressure portion of the compressor.
上記実施形態によれば、上記油分離器と、上記圧縮機の低圧部との圧力差により、上記油戻し通路を介して作動流体のバイパスが生じ易くなっても、上記油分離器の油面の高さが弁開度制御部で調節されるので、上記作動流体のバイパスが効果的に防止される。したがって、この圧縮ユニットを備えた冷凍機は、安定した冷凍能力が得られる。 According to the above embodiment, the oil level of the oil separator is not affected by the pressure difference between the oil separator and the low pressure portion of the compressor, even if the working fluid is easily bypassed through the oil return passage. Is adjusted by the valve opening degree control unit, so that the bypass of the working fluid is effectively prevented. Therefore, the refrigerator provided with this compression unit can obtain a stable refrigerating capacity.
一実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記油戻し通路は、上記圧縮機のモータに油を戻すことを特徴としている。 The compression unit of the refrigerator of one embodiment is characterized in that the oil return passage returns oil to the motor of the compressor.
上記実施形態によれば、上記油分離器内の油が、上記油戻し通路を介して、上記圧縮機のモータに戻される。したがって、上記モータが効果的に冷却されるので、この圧縮ユニットを用いた冷凍機の冷凍能力が安定になり、冷凍効率が向上する。 According to the embodiment, the oil in the oil separator is returned to the motor of the compressor via the oil return passage. Therefore, since the motor is effectively cooled, the refrigeration capacity of the refrigerator using the compression unit is stabilized, and the refrigeration efficiency is improved.
このように、本発明の冷凍機の圧縮ユニットは、作動流体を圧縮する圧縮要素と、この圧縮要素を駆動するモータと、上記圧縮要素とモータとを収容するケーシングと、上記モータで駆動されて、上記ケーシング内に溜まった油を少なくとも上記圧縮要素に送る油ポンプとを有する圧縮機と、上記圧縮機のモータの回転数を制御する回転数制御部と、上記圧縮機から吐出された流体から油を分離して、この分離した油を内部に溜める油分離器と、上記油分離器内の油面の高さを検出する油面センサと、上記油分離器から、上記圧縮機に油を戻す油戻し通路と、上記油戻し通路に設けた流量調節弁と、上記油面センサが検出する油面の高さが所定の高さになるように、上記流量調節弁の開度を制御する弁開度制御部とを備えるので、上記モータの回転数が制御されて圧縮機の容量が制御される場合においても、上記油分離器の油面を所定高さに保持できるから、上記油戻り流路を介した作動流体のバイパスや、上記油分離器の下流側への油の漏れといった不都合を効果的に防止できる。また、従来の油分離器に接続された補助返油通路を削除できるので、油の配管構成を簡素化でき、その結果、製造の手間とコストを削減できる。 Thus, the compression unit of the refrigerator of the present invention is driven by the compression element that compresses the working fluid, the motor that drives the compression element, the casing that houses the compression element and the motor, and the motor. A compressor having at least an oil pump for sending oil accumulated in the casing to the compression element, a rotation speed control unit for controlling the rotation speed of the motor of the compressor, and a fluid discharged from the compressor An oil separator that separates oil and stores the separated oil inside, an oil level sensor that detects the height of the oil level in the oil separator, and the oil separator that supplies oil to the compressor. The opening degree of the flow control valve is controlled so that the oil return passage, the flow control valve provided in the oil return passage, and the oil level detected by the oil level sensor have a predetermined height. And the valve opening degree control unit. Even when the rotation speed is controlled and the capacity of the compressor is controlled, the oil level of the oil separator can be maintained at a predetermined height, so that the bypass of the working fluid through the oil return flow path and the oil Inconveniences such as oil leakage to the downstream side of the separator can be effectively prevented. In addition, since the auxiliary oil return passage connected to the conventional oil separator can be eliminated, the oil piping configuration can be simplified, and as a result, manufacturing effort and cost can be reduced.
一実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記油戻し通路は、上記圧縮機の圧縮要素に油を戻すので、上記圧縮要素で圧縮される作動ガスを、上記油によって効率的に冷却でき、また、上記圧縮要素を効率的に潤滑できる。その結果、この圧縮ユニットを備える冷凍機は、安定した冷凍能力が得られる。 In the compressor unit of the refrigerator according to one embodiment, the oil return passage returns oil to the compression element of the compressor, so that the working gas compressed by the compression element can be efficiently cooled by the oil, and The compression element can be efficiently lubricated. As a result, a refrigerator provided with this compression unit can obtain a stable refrigeration capacity.
一実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記圧縮機は、上記ケーシング内に、この圧縮機が吸入した流体で満たされる低圧部が形成され、上記油戻し通路は、上記圧縮機の低圧部に油を戻すので、上記油分離器と低圧部との圧力差によって作動流体のバイパスが生じ易くなっても、上記油分離器の油面の高さが弁開度制御部で調節されるので、上記作動流体のバイパスを効果的に防止できる。したがって、この圧縮ユニットを備えた冷凍機は、安定した冷凍能力が得られる。 In the compressor unit of the refrigerator according to one embodiment, the compressor has a low-pressure portion filled with fluid sucked by the compressor formed in the casing, and the oil return passage is formed in the low-pressure portion of the compressor. Since the oil is returned, even if the working fluid bypass is likely to occur due to the pressure difference between the oil separator and the low pressure part, the height of the oil level of the oil separator is adjusted by the valve opening control part. The bypass of the working fluid can be effectively prevented. Therefore, the refrigerator provided with this compression unit can obtain a stable refrigerating capacity.
一実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記油戻し通路は、上記圧縮機のモータに油を戻すので、このモータを効果的に冷却できるから、この圧縮ユニットを用いた冷凍機の冷凍能力を安定にでき、また、冷凍効率を向上できる。 In the compressor unit of the refrigerator according to an embodiment, the oil return passage returns oil to the motor of the compressor, so that the motor can be effectively cooled. Therefore, the refrigerating capacity of the refrigerator using the compressor unit is improved. It can be stabilized and the refrigeration efficiency can be improved.
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は、本発明の第1実施形態の圧縮ユニットを用いた冷凍機を示す図である。この冷凍機は、圧縮機1、冷却器4および油分離器5を有する圧縮ユニットを備え、上記圧縮機1で圧縮した作動流体としてのヘリウムガスを極低温膨張器8で膨張させて、極低温を得るものである。 FIG. 1 is a diagram showing a refrigerator using a compression unit according to the first embodiment of the present invention. The refrigerator includes a compression unit having a compressor 1, a cooler 4, and an oil separator 5, and helium gas as a working fluid compressed by the compressor 1 is expanded by a cryogenic expander 8 so as to be cryogenic. Is what you get.
上記圧縮機1は、ケーシング12中に、スクロール形式の圧縮要素13と、この圧縮要素13を駆動する可変速型のモータ14と、このモータ14に駆動される油ポンプ17とを収容した密閉型の圧縮機である。
The compressor 1 is a sealed type in which a
上記モータ14は、回転数制御部としてのインバータ電源15に接続されており、このインバータ電源15の出力周波数を制御することにより、上記モータ14の回転数を制御して、このモータ14で駆動する圧縮機1の容量を制御するようになっている。
The
上記油ポンプ17は、トロコイドポンプなどの容積型ポンプであり、上記ケーシング12内の低部に形成される油溜まりから油を汲み上げて、油通路19を介して圧縮要素13に供給する。この圧縮要素13が圧縮して高温になったヘリウムガスを、上記油通路19で供給された油で冷却するようにしている。
The
上記油通路19には、フィルタ21と、オリフィスなどからなる絞り機構22とを介設しており、上記絞り機構22の下流側が、上記冷却器4を経由している。
The oil passage 19 is provided with a
上記圧縮機1は、上記圧縮要素13が圧縮した高圧のヘリウムガスを、上記ケーシング12内の上部に形成した高圧部18に一旦貯留し、この高圧部18に連通する吐出ライン23を介して、圧縮機1の外部に吐出するようにしている。また、上記圧縮機1のケーシング12内に、上記膨張器8からの低圧のヘリウムガスで満たされる低圧部16を形成している。この低圧部16に、上記圧縮要素13、モータ14および油ポンプ17を配置している。
The compressor 1 temporarily stores the high-pressure helium gas compressed by the
上記吐出ライン23には、上記圧縮機1から吐出されたヘリウムガスを冷却する冷却器4と、上記ヘリウムガスに混入された油を分離する油分離器5を介設している。
The
上記油分離器5は、ケーシング内に設けた油分離部で、上記圧縮機1からのヘリウムガスに混入した油を分離し、上記ケーシング内に溜めるようになっている。このケーシングの低部に、溜まった油を圧縮機1に戻すための油戻し通路25の一端を接続している。この油戻し通路25の他端は、圧縮機1のケーシング12内の低圧部16に接続している。上記油戻し通路25には、フィルタ26と流量調節弁27とを介設している。上記油分離器5から油戻し通路25を介して圧縮機1に供給された油で、上記低圧部16に位置するモータ14を冷却するようにしている。なお、上記油戻し通路25で低圧部16に戻された油を、上記モータ14以外の部分に掛けて、この部分の冷却や潤滑を行なってもよい。
The oil separator 5 is an oil separator provided in the casing, and separates the oil mixed in the helium gas from the compressor 1 and accumulates the oil in the casing. One end of an
上記油分離器5のケーシングには、内部に溜まった油の表面を超音波により検出し、この油面の上記ケーシングの底からの高さを検出する油面センサ29を取り付けている。
The casing of the oil separator 5 is provided with an
上記流量調節弁27は、電磁駆動される弁体を備え、上記油面センサ29に接続された弁開度制御部31によって、開度が調節される。すなわち、上記弁開度制御部31は、上記油面センサ29が検出した油分離器の油面の高さが所定の高さになるように、上記流量調節弁27の弁開度を調節するようになっている。
The flow
上記吐出ライン23の上記油分離器5の下流には、アドソーバ7を設けて、上記油分離器5で分離されなかった油を捕獲するようにしている。上記アドソーバ7の下流に上記極低温膨張器8を接続し、この極低温膨張器8で膨張されて低圧になったヘリウムガスを、吸入ライン24を介して、上記圧縮機1に吸入している。
An
上記構成の冷凍機の圧縮ユニットは、上記極低温膨張器8で生成すべき冷熱が比較的小さくて、この膨張器8に供給すべきヘリウムガスの量が比較的少ない場合、上記インバータ電源15からの出力周波数を低減し、上記圧縮機1のモータ14の回転数を低減して、この圧縮機1の容量を低減する。そうすると、上記モータ14の回転数の減少に伴って、上記油ポンプ17の吐出量が減少し、上記圧縮要素13に供給される油の流量が減少する。これにより、上記圧縮機1から吐出されるヘリウムガスに混入する油の量が減少するので、上記油分離器5で分離される油の量が減少し、この油分離器5の油面の高さが減少する。この油面の高さの減少が上記油面センサ29によって検出され、この油面センサ29からの信号に基いて、上記弁開度制御部31によって流量調節弁27の開度が低減される。これによって、上記油戻し通路25の油の流量が減少して、上記油分離器5から圧縮機1の低圧部に供給される油の流量が減少する。その結果、上記油分離器5の油面が所定高さに保持される。このように、上記油戻し通路25の流量を、油分離器5の油面の高さに基いて制御するので、この油分離器5には、従来のような補助返油通路が不要である。したがって、圧縮機の低容量運転時に、油分離器の油面の高さが補助返油通路の接続部よりも低下して、この接続部からヘリウムガスが圧縮機にバイパスする不都合を、確実に防止できる。
When the cold heat to be generated by the cryogenic expander 8 is relatively small and the amount of helium gas to be supplied to the expander 8 is relatively small, The output frequency of the compressor 1 is reduced, the rotational speed of the
上記弁開度制御部31によって制御される油分離器5の油面の高さは、上記油分離器5内の圧力と、上記圧縮機の低圧部16の圧力との差に相当する高さ以上にしている。これにより、上記油分離器5内の圧力と低圧部16の圧力との差が比較的大きい場合においても、上記油戻し通路25を経由して圧縮機1にヘリウムガスがバイパスすることを、確実に防止できる。
The height of the oil level of the oil separator 5 controlled by the valve opening
このようにして、本実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記圧縮機1を低容量運転する場合においても、上記油分離器5から圧縮機1へのヘリウムガスのバイパスを効果的に防止でる。したがって、冷凍機の冷凍能力を安定にし、また、冷凍効率を向上することができる。 In this way, the compressor unit of the refrigerator of this embodiment can effectively prevent the bypass of helium gas from the oil separator 5 to the compressor 1 even when the compressor 1 is operated at a low capacity. . Therefore, the refrigeration capacity of the refrigerator can be stabilized and the refrigeration efficiency can be improved.
一方、上記冷凍機の圧縮ユニットは、上記極低温膨張器8で生成すべき冷熱が比較的大きくて、この膨張器8に供給すべきヘリウムガスの量が比較的大きい場合、上記インバータ電源15からの出力周波数を増加させ、上記圧縮機1のモータ14の回転数を増加させて、この圧縮機1の容量を増加させる。そうすると、上記モータ14の回転数の増加に伴って、上記油ポンプ17の吐出量が増加する。この油ポンプ17からの油が流れる油通路19は、上記絞り機構22によって流量が所定量以下となるようにしているが、例えば油の温度上昇に起因する粘性の変化などによって、上記油通路19の流量が増大する場合がある。これによって、上記圧縮要素13に供給される油の流量が増加し、この圧縮機1から吐出されるヘリウムガスに混入する油の量が増加する場合がある。この場合、上記油分離器5で分離される油の量が増加し、この油分離器5の油面の高さが増加する。そうすると、上記油面の高さの増加が上記油面センサ29によって検出され、この油面センサ29からの信号に基いて、上記弁開度制御部31によって流量調節弁27の開度が増大される。これによって、上記油戻し通路25の油の流量が増加し、その結果、上記油分離器5の油面が所定高さに保持される。したがって、この油分離器5の油面が異常上昇して、油が膨張器8に送られてしまう不都合が、確実に防止される。このように、本実施形態の圧縮ユニットは、上記圧縮機1の高容量運転を行なう場合においても、確実に油分離器5の油面を所定の高さに保持して、冷凍機の冷凍能力を良好に保持できる。
On the other hand, in the compressor unit of the refrigerator, when the cold heat to be generated by the cryogenic expander 8 is relatively large and the amount of helium gas to be supplied to the expander 8 is relatively large, the
さらに、上記油分離器5は、従来におけるような補助返油通路を削除できるので、油の配管構成を簡素化でき、その結果、製造の手間とコストを削減できる。 Further, since the oil separator 5 can eliminate the auxiliary oil return passage as in the prior art, the oil piping configuration can be simplified, and as a result, manufacturing effort and cost can be reduced.
図2は、他の実施形態の圧縮ユニットを備える冷凍機を示す図である。 Drawing 2 is a figure showing a refrigerator provided with a compression unit of other embodiments.
本実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、油分離器5でヘリウムガスから分離した油を、油戻し通路51を介して圧縮機の圧縮要素13に直接供給する点が、図1の冷凍機の圧縮ユニットと異なる。また、上記圧縮機のケーシング12内の下部に位置する油溜まりから油ポンプ7で汲み上げた油を、油通路52を介してケーシング12内のモータ14に供給する点が、図1の冷凍機の圧縮ユニットと異なる。図2において、図1の冷凍機の圧縮ユニットと同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
The compressor unit of the refrigerator of the present embodiment is that the oil separated from the helium gas by the oil separator 5 is directly supplied to the
図2に示すように、本実施形態の冷凍機の圧縮ユニットは、上記油分離器5のケーシングの低部に油戻し通路51の一端を接続し、この油戻し通路51の他端を、上記圧縮機1の圧縮要素13に接続している。上記油戻し通路51には、フィルタ26と流量調節弁27とを介設している。この流量調節弁27の弁開度を、図1の冷凍機の圧縮ユニットと同様に、上記油分離器5の油面の高さに基いて、弁開度制御部31によって制御している。
As shown in FIG. 2, the compression unit of the refrigerator of the present embodiment connects one end of the
また、上記圧縮機1が備える油ポンプ7に、油通路52の一端を接続し、この油通路52の他端を、上記圧縮機の低圧部16に接続している。上記油通路52には、フィルタ21と絞り機構22を介設している。上記油溜まりから汲み上げた油で、上記低圧部16内に位置するモータ14を冷却するようにしている。なお、上記油通路52から低圧部16に供給した油を、モータ14以外の他の部分に掛けて、この部分の冷却や潤滑を行なってもよい。
Further, one end of an
また、上記油通路52に、補助通路53の一端を接続すると共に、この補助通路53の他端を、上記油戻し通路51に接続している。この補助通路53を介して、上記圧縮機の油溜まりから、上記油戻し通路51に補助的に油を供給するようにしている。上記補助通路53には、フィルタ54と絞り機構55とを介設して、この絞り機構55によって補助通路53の流量が所定量以下になるようにしている。
One end of the
本実施形態の冷凍機の圧縮ユニットにおいて、上記インバータ電源15からの出力周波数を制御して、上記圧縮機1のモータ14の回転数を変更して、この圧縮機1の容量制御を行なう場合、運転条件により、上記圧縮機からヘリウムガスと共に吐出される油の量が、増加または減少する。これによって、上記油分離器5の油面の高さが上昇または下降しようとする。ここで、上記油分離器5に接続された油戻し通路51の流量調節弁27の開度が、上記油分離器5の油面の高さに基いて、弁開度制御部31によって制御される。したがって、上記圧縮機1から吐出される油の量に拘らず、上記油分離器5の油面の高さが安定して保持される。したがって、従来におけるような油分離器の油面が異常低下して、補助返油通路などを介してヘリウムガスが圧縮機にバイパスする不都合が、効果的に防止される。また、上記油分離器の油面が異常上昇して、この油分離器から膨張器に油が漏れるような不都合が防止される。
In the compressor unit of the refrigerator of the present embodiment, when controlling the output frequency from the
また、上記圧縮機の圧縮要素13に油を供給する油戻し通路51の流量は、この圧縮要素13から吐出される油の量に相関する油分離器5の油面の高さに応じて調節される。したがって、上記圧縮要素13への油の供給量と、上記油分離器5の油面の高さとが、いずれも適切に調節される。その結果、上記圧縮機1が制御される容量の範囲において、上記圧縮要素13から吐出される油の量と、上記油分離器に溜まる油の量とが適切にでき、その結果、上記冷凍機が制御される運転範囲に亘って、冷凍能力を安定にすることができる。
The flow rate of the
上記実施形態において、上記圧縮機1のケーシング12内の低圧部16に、上記圧縮要素13、モータ14および油ポンプ17を配置したが、上記圧縮機のケーシング12内に、圧縮要素13で圧縮された高圧のヘリウムガスで満たされる高圧部を形成し、この高圧部に上記圧縮要素13圧縮要素モータ14および油ポンプ17を配置してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記冷凍機の作動流体としてヘリウムガスを用いたが、ヘリウムガス以外の他の流体を用いてもよい。 Further, although helium gas is used as the working fluid of the refrigerator, other fluids other than helium gas may be used.
また、上記圧縮ユニットは極低温膨張器8に接続して冷凍機を構成したが、作動流体の供給を受ける他の機器に接続して冷凍機を構成してもよい。また、上記アドソーバ7は、削除してもよい。
Moreover, although the said compression unit connected to the cryogenic expander 8 and comprised the refrigerator, it may connect with the other apparatus which receives supply of a working fluid, and may comprise a refrigerator. The
また、上記油面センサは、超音波を用いるものに限られず、例えば電磁波を用いるもの等の他のセンサであってもよい。 The oil level sensor is not limited to one using ultrasonic waves, and may be another sensor such as one using electromagnetic waves.
1 圧縮機
4 冷却器
5 油分離器
7 アドソーバ
8 上記極低温膨張器
12 ケーシング
13 圧縮要素
14 モータ
16 低圧部
17 油ポンプ
19 油通路
21 フィルタ
22 絞り機構
23 吐出ライン
24 吸入ライン
25 油戻し通路
26 フィルタ
27 流量調節弁
29 油面センサ
31 弁開度制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 4 Cooler 5
Claims (4)
上記圧縮機のモータ(14)の回転数を制御する回転数制御部(15)と、
上記圧縮機(1)から吐出された流体から油を分離して、この分離した油を内部に溜める油分離器(5)と、
上記油分離器(5)内の油面の高さを検出する油面センサ(29)と、
上記油分離器(5)から、上記圧縮機(1)に油を戻す油戻し通路(25,51)と、
上記油戻し通路(25,51)に設けた流量調節弁(27)と、
上記油面センサ(29)が検出する油面の高さが所定の高さになるように、上記流量調節弁(27)の開度を制御する弁開度制御部(31)と
を備えることを特徴とする冷凍機の圧縮ユニット。 A compression element (13) that compresses the working fluid, a motor (14) that drives the compression element (13), a casing (12) that houses the compression element (13) and the motor (14), and the motor A compressor (1) having an oil pump (17) driven by (14) and sending at least oil accumulated in the casing (12) to the compression element (13);
A rotational speed control unit (15) for controlling the rotational speed of the motor (14) of the compressor;
An oil separator (5) for separating oil from the fluid discharged from the compressor (1) and storing the separated oil inside;
An oil level sensor (29) for detecting the height of the oil level in the oil separator (5);
An oil return passage (25, 51) for returning oil from the oil separator (5) to the compressor (1);
A flow control valve (27) provided in the oil return passage (25, 51);
A valve opening degree control unit (31) for controlling the opening degree of the flow rate control valve (27) so that the oil level detected by the oil level sensor (29) becomes a predetermined height. A compressor unit for a refrigerator.
上記油戻し通路(51)は、上記圧縮機の圧縮要素(13)に油を戻すことを特徴とする冷凍機の圧縮ユニット。 In the compression unit of the refrigerator according to claim 1,
The compressor unit of the refrigerator, wherein the oil return passage (51) returns oil to the compression element (13) of the compressor.
上記圧縮機(1)は、上記ケーシング(12)内に、この圧縮機(1)が吸入した流体で満たされる低圧部(16)が形成され、
上記油戻し通路(25)は、上記圧縮機の低圧部(16)に油を戻すことを特徴とする冷凍機の圧縮ユニット。 In the compression unit of the refrigerator according to claim 1,
In the compressor (1), a low pressure part (16) filled with the fluid sucked by the compressor (1) is formed in the casing (12),
The compressor unit of the refrigerator, wherein the oil return passage (25) returns oil to the low pressure part (16) of the compressor.
上記油戻し通路(25)は、上記圧縮機のモータ(14)に油を戻すことを特徴とする冷凍機の圧縮ユニット。 In the compression unit of the refrigerator according to claim 1,
The compressor unit of the refrigerator, wherein the oil return passage (25) returns oil to the motor (14) of the compressor.
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