JP2006037826A - Refrigerant compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー等に使用される冷媒圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant compressor used for a refrigerator, an air conditioner and the like.
従来、この種の冷媒圧縮機としては、地球環境保護の観点から化石燃料の使用を少なくする高効率の冷媒圧縮機の開発が進められており、その中で特に潤滑剤の粘度を低下させ摺動損失の低減が図られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of refrigerant compressor, a highly efficient refrigerant compressor that reduces the use of fossil fuels has been developed from the viewpoint of protecting the global environment. Dynamic loss is reduced (see, for example, Patent Document 1).
以下図面を参照しながら上記従来の回転式圧縮機について説明する。 The conventional rotary compressor will be described below with reference to the drawings.
図3は従来技術の密閉型電動冷媒圧縮機の断面図である。図4は、従来技術の図3のB部拡大図である。密閉容器1は底部に、VG10〜20の鉱油からなる潤滑油2を貯留するとともに、固定子3、および回転子4からなる電動要素5とこれによって駆動される往復式の圧縮機構6を収容している。また、冷媒としてR600aを用いている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a prior art hermetic electric refrigerant compressor. FIG. 4 is an enlarged view of part B of FIG. 3 of the prior art. The airtight container 1
次に圧縮機構6の詳細を以下に説明する。 Next, details of the compression mechanism 6 will be described below.
クランクシャフト7は回転子4を圧入固定した主軸部8および主軸部8に対し偏心して形成された偏心部9からなり、給油ポンプ10を設けている。シリンダーブロック11は略円筒形のボアー12からなる圧縮室13を有するとともに主軸部8を軸支する軸受け14を有している。
The crankshaft 7 includes a main shaft portion 8 in which the rotor 4 is press-fitted and fixed, and an
ボアー12に遊嵌されたピストン15は、ピストンピン16を介して偏心部9との間を連結手段であるコンロッド17によって連結されている。
The
バルブプレート20はボアー12の端面を封止するよう配設され、吸入孔24および吐出孔25が形成されている。板状のバネ材からなる吸入リード18はボアー12の端面とバルブプレート20との間に挟持され、吸入孔を開閉する。板状のバネ材からなる吐出リード19はバルブプレート20の反ボアー12側に配設され、吐出孔を開閉する。ヘッド21はバルブプレート20の反ボアー12側に固定され、吐出リード19を収納する高圧室26を形成する。
The
サクションチューブ22は密閉容器1に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、冷媒ガス(図示せず)を密閉容器1内に導く。サクションマフラー23は、バルブプレート20とヘッド21に挟持される。
The
クランクシャフト7の主軸部8と軸受け14、ピストン15とボアー12、ピストンピン16とコンロッド17、クランクシャフト7の偏心部9とコンロッド17は相互に摺動部を形成する。
The main shaft portion 8 and the
次に以上のような構成における一連の動作について説明する。 Next, a series of operations in the above configuration will be described.
商用電源(図示せず)から供給される電力は電動要素5に供給され、電動要素5の回転子4を回転させる。回転子4はクランクシャフト7を回転させ、偏心部9の偏心運動が連結手段のコンロッド17からピストンピン16を介してピストン15を駆動することでピストン15はボアー12内を往復運動する。
Electric power supplied from a commercial power source (not shown) is supplied to the electric element 5 to rotate the rotor 4 of the electric element 5. The rotor 4 rotates the crankshaft 7, and the eccentric movement of the
そしてサクションチューブ22を通して密閉容器1内に導かれた冷媒のガスはサクションマフラー23を経て吸入リード18を開け、吸入孔24から圧縮室13内に吸入される。圧縮室13内に吸入された冷媒のガスは連続して圧縮され、吐出リード19を開け、吐出孔25から高圧室26へと吐出され、冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に送り出される。
The refrigerant gas introduced into the sealed container 1 through the
潤滑油2はクランクシャフト7の回転に伴い、給油ポンプ10から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑させることで摩擦係数を低下させるとともに、ピストン15とボアー12の間においてはシールを司る。
しかしながら、従来の鉱油等からなる潤滑油2では、高効率化を目的に粘度を低くすると沸点が低下してしまい、摺動部における摺動発熱により潤滑油の蒸発が起こり易くなる。その結果、油膜が破断され摩擦係数が上昇し、効率の低下並びに異常摩耗が発生する可能性があった。
However, in the conventional lubricating
また、圧縮室13内で圧縮された冷媒ガスは吐出リード19を開け、吐出孔25から高圧室26へと吐出されるがこの際、高圧室の冷媒ガスの温度は最大160℃程度となる。一方、潤滑油2には固定子の絶縁材料として用いられるPET(ポリエチレンテレフタレート)等が抽出されており、潤滑油2は冷媒ガスに運ばれて循環し、吐出リード19に付着する。ここで従来の鉱油等からなる潤滑油2の粘度を下げると高温となる吐出リード等で潤滑油が蒸発しやすくなり、潤滑油中のPET(ポリエチレンテレフタレート)等が吐出リード19の表面に析出する。この析出物は高温下で炭化しオイルスラッジとなって堆積し、吐出リード19のシール性を阻害して圧縮不良が起きるという問題が有った。
The refrigerant gas compressed in the
本発明は、従来の問題を解決するもので、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い冷媒圧縮機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the conventional problem and to provide a refrigerant compressor having high reliability while using a low viscosity lubricant.
本発明の冷媒圧縮機は、密閉容器内に貯留する潤滑剤をイオン液体とすることにより、摺動部での潤滑剤の蒸発により油膜が破断することを防止できるとともに、吐出リード等で潤滑剤の蒸発により潤滑剤中に抽出されたPET(ポリエチレンテレフタレート)等が吐出リード等の表面に析出することを防止できる。 The refrigerant compressor according to the present invention can prevent the oil film from being broken by evaporation of the lubricant at the sliding portion by using the ionic liquid as the lubricant stored in the sealed container, and can also prevent the lubricant from being discharged by a discharge lead or the like. It is possible to prevent PET (polyethylene terephthalate) or the like extracted into the lubricant by evaporating from depositing on the surface of the discharge lead or the like.
本発明の冷媒圧縮機は、潤滑剤の蒸発による摺動部材の摩耗やPET(ポリエチレンテレフタレート)等のスラッジの発生を防ぐことで、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い冷媒圧縮機を提供することができる。 The refrigerant compressor of the present invention provides a highly reliable refrigerant compressor while using a low-viscosity lubricant by preventing wear of sliding members due to evaporation of the lubricant and generation of sludge such as PET (polyethylene terephthalate). can do.
請求項1に記載の発明は、密閉容器内に潤滑剤を貯留するとともに冷媒ガスを圧縮する圧縮機構を収容し、前記潤滑剤をイオン液体とすることにより、イオン液体の蒸発温度が400℃〜1000℃であることから、摺動部における潤滑剤の蒸発による油膜の破断を防止できるとともに、吐出リード等で潤滑剤の蒸発が生じ潤滑剤中に含まれていたPET(ポリエチレンテレフタレート)等が吐出リード等の表面に析出することを防止できることから潤滑剤の蒸発による摺動部材の摩耗やPET(ポリエチレンテレフタレート)等のスラッジの発生を防ぐことで、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い冷媒圧縮機を提供することができる。 The invention according to claim 1 stores a lubricant in an airtight container and accommodates a compression mechanism for compressing a refrigerant gas, and uses the lubricant as an ionic liquid. Since it is 1000 ° C., it can prevent the oil film from being broken due to the evaporation of the lubricant at the sliding part, and the lubricant is evaporated at the discharge lead, etc., and PET (polyethylene terephthalate) contained in the lubricant is discharged. Refrigerant with high reliability while using a low-viscosity lubricant by preventing precipitation on the surface of leads, etc. and preventing wear of sliding members due to evaporation of lubricant and generation of sludge such as PET (polyethylene terephthalate) A compressor can be provided.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明のイオン液体をTFSI((CF3SO2)2N−)とピリジニウム系カチオン(RP) もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン(BF4−)とイミダゾリウム系カチオン(RI)もしくはTFSI((CF3SO2)2N−)とメチル酸2−(ジエチルアミノ)エチル系カチオン(DEMA)もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン(BF4−)とメチル酸2−(ジエチルアミノ)エチル系カチオン(DEMA)とすることにより、蒸発温度が400℃〜1000℃となることから、摺動部並びに吐出リード等での潤滑剤の蒸発が防止でき、信頼性を高くすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the ionic liquid according to the first aspect of the present invention is converted to TFSI ((CF3SO2) 2N-) and pyridinium cation (RP) or tetrafluoroborate anion (BF4-) and imidazolium cation. (RI) or TFSI ((CF3SO2) 2N-) and methyl acid 2- (diethylamino) ethyl cation (DEMA) or tetrafluoroborate anion (BF4-) and methyl acid 2- (diethylamino) ethyl cation (DEMA) Thus, since the evaporation temperature becomes 400 ° C. to 1000 ° C., the evaporation of the lubricant at the sliding portion and the discharge lead can be prevented, and the reliability can be increased.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載または請求項2に記載の発明のイオン液体にリン系極圧添加剤を加えたもので、低粘度のイオン液体を用いて油膜厚さが薄くなってもリン系極圧添加剤の極圧効果により耐摩耗性が向上することから、さらに信頼性を高くすることができる。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明の冷媒をR600a、R290のいずれかひとつ、またはこれらの混合物としたもので、潤滑剤の粘度を低下させやすい冷媒との組合せにおいても、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性を高くすることができる。 The invention according to claim 4 is the refrigerant according to any one of claims 1 to 3 which is any one of R600a, R290, or a mixture thereof, and reduces the viscosity of the lubricant. Even in the combination with an easy-to-use refrigerant, holding the lubricant in the sliding portion prevents abnormal wear of the sliding portion, and can increase reliability while using a low-viscosity lubricant.
請求項5に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明の冷媒をHFC系冷媒、またはそれらの混合物としたもので、潤滑性の悪い冷媒との組合せにも関わらず、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性を高くすることができる。 The invention according to claim 5 is the refrigerant according to any one of claims 1 to 3 in the form of an HFC refrigerant or a mixture thereof, and also relates to a combination with a refrigerant having poor lubricity. First, by holding the lubricant in the sliding portion, the occurrence of abnormal wear of the sliding portion is prevented, and the reliability can be increased while using the low viscosity lubricant.
請求項6に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明の冷媒をCO2冷媒としたもので、凝縮・蒸発圧力が高圧となる冷媒との組合せにも関わらず、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性高くすることができる。 The invention described in claim 6 is the refrigerant according to any one of claims 1 to 3 which is a CO2 refrigerant, and in combination with a refrigerant whose condensation / evaporation pressure becomes high, By holding the lubricant in the sliding portion, occurrence of abnormal wear of the sliding portion can be prevented, and reliability can be increased while using a low viscosity lubricant.
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載の発明の圧縮機構が往復式の圧縮機構であり、潤滑剤循環量が少ない状態でも、吐出リードでの潤滑剤の蒸発を防止することで、性能低下を防ぐとともに、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性高くすることができる。 According to a seventh aspect of the invention, the compression mechanism of the invention according to any one of the first to sixth aspects is a reciprocating compression mechanism, and the lubricant in the discharge lead even in a state where the amount of lubricant circulation is small By preventing the evaporation of the oil, the performance is prevented from being lowered and the lubricant is retained in the sliding part, thereby preventing the abnormal wear of the sliding part. The use of a low-viscosity lubricant is highly reliable. can do.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態よってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における冷媒圧縮機の断面図である。図2は、同実施の形態の図1のA部拡大図である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of a refrigerant compressor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1 of the same embodiment.
図1において、密閉容器101内にはR600aからなる冷媒ガス102を充填するとともに、底部には成分がTFSI((CF3SO2)2N−)とメチル酸2−(ジエチルアミノ)エチル系カチオン(DEMA)であるイオン液体103を貯留し、固定子104、および回転子105からなる電動要素106とこれによって駆動される往復式の圧縮機構107を収容している。
In FIG. 1, a sealed
次に圧縮機構107の詳細を以下に説明する。
Next, details of the
クランクシャフト108は回転子105を圧入固定した主軸部109および主軸部109に対し偏心して形成された偏心部110からなり、下端にはイオン液体103に連通する給油ポンプ111を設けている。鋳鉄からなるシリンダーブロック112は略円筒形のボアー113と主軸部109を軸支する軸受け部114を形成している。
The
ボアー113に遊嵌されたピストン115は鉄系の材料からなり、ボアー113と共に圧縮室116を形成し、ピストンピン117を介して連結手段であるコンロッド118によって偏心部110と連結されている。ボアー113の端面は吸入リード119、吐出リード120、バルブプレート121で封止されている。
The
バルブプレート121はボアー113の端面を封止するよう配設され、吸入孔122および吐出孔123が形成されている。板状のバネ材からなる吸入リード119はボアー113の端面とバルブプレート121との間に挟持され、吸入孔を開閉する。板状のバネ材からなる吐出リード120はバルブプレート121の反ボアー113側に配設され、吐出孔を開閉する。ヘッド124はバルブプレート121の反ボアー113側に固定され、吐出リード120を収納する高圧室125を形成する。
The
サクションチューブ126は密閉容器101に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、冷媒ガス(図示せず)を密閉容器101内に導く。消音空間を有するサクションマフラー127は、バルブプレート121とヘッド124に挟持され、密閉容器101と吸入孔122を連通する。
The
主軸部109と軸受け部114、ピストン115とボアー113、ピストンピン117とコンロッド118、偏心部110とコンロッド118は相互に摺動部を形成する。
The
以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the refrigerant compressor configured as described above will be described below.
商用電源(図示せず)から供給される電力は電動要素106に供給され、電動要素106の回転子105を回転させる。回転子105はクランクシャフト108を回転させ、偏心部110の偏心運動が連結手段のコンロッド118からピストンピン117を介してピストン115を駆動することでピストン115はボアー113内を往復運動する。
Electric power supplied from a commercial power source (not shown) is supplied to the
そしてサクションチューブ126を通して密閉容器101内に導かれた冷媒のガスはサクションマフラー127を経て吸入リード119を開け、吸入孔122から圧縮室13内に吸入される。圧縮室116内に吸入された冷媒のガスは連続して圧縮され、吐出リード120を開け、吐出孔123から高圧室125へと吐出され、冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に送り出される。
The refrigerant gas guided into the sealed
イオン液体103はクランクシャフト108の回転に伴い、給油ポンプ111から主軸部109と軸受け部114、ピストン115とボアー113、ピストンピン117とコンロッド118、偏心部110とコンロッド118が相互に形成する各摺動部に給油されこれを潤滑するとともに、ピストン115とボアー113の間においてはシールを司る。
With the rotation of the
圧縮室116内に吸入された冷媒のガスが圧縮される際、ヘッド124の高圧室の冷媒ガス102温度は最大160℃程度となり、冷媒ガスに含まれるイオン液体103も160℃程度まで上昇する。
When the refrigerant gas sucked into the
しかしながら、イオン液体103は非対称化した構造を持つイオン結合であることから、分子間の結合が結合エネルギーの高いイオン結合により成り立っている。このことから、イオン液体103の蒸発温度は400℃〜1000℃であり、イオン液体103の温度が160℃程度またはそれ以上の高温となっても蒸発は起こらず、固定子104等に用いられているPET(ポリエチレンテレフタレート)等の有機材料がイオン液体103に混入していても吐出リード120の表面に析出することを防止でき、析出物により吐出リード120のシール性の阻害等による圧縮不良の抑制ができることで信頼性が向上する。
However, since the
給油ポンプ111から各摺動部間に供給されたイオン液体103は、各摺動部の摺動発熱によって温度が上昇するが、イオン液体103の持つ結合エネルギーが高いイオン結合により、摺動部におけるイオン液体103の蒸発が生じない。その結果、冷媒がR600aであり、イオン液体103に溶け込みやすく粘度を低下させやすいにもかかわらず、油膜が破断されにくいので金属接触による摩擦係数の上昇を防止でき、効率の低下を防止することができる。
The temperature of the
また、この油膜の破断を防止する効果はあらゆる摺動部材料に有効である。つまり、鉄系の材料組合せだけでなく、アルミ系の材料やその他、窒化等の表面処理を施したものやセラミクスを初めとするコーティング材料等の組み合わせにおいても同様の効果が得られることは言うまでもない。 Further, the effect of preventing the oil film from being broken is effective for all sliding part materials. That is, it goes without saying that the same effect can be obtained not only in the combination of iron-based materials but also in the combination of aluminum-based materials, other surface treatments such as nitriding, and coating materials such as ceramics. .
また、ピストン115とボアー113、ピストンピン117とコンロッド118とがなす摺動部においては、1圧縮工程当たり2回、相互摺動速度が0m/sとなる。この時、イオン液体103の発生圧はゼロとなり、固体接触が生じやすい状態が生じるが、イオン液体103にリン系極圧添加剤を加えることにより、添加剤の極圧作用により固体接触時の凝着を防ぐことで、耐摩耗性が向上し信頼性を高めることができる。
Further, in the sliding portion formed by the
また、今回イオン液体103に混入している物質を固定子104の絶縁材料として用いられているPET(ポリエチレンテレフタレート)の有機材料としたが、固定子104に用いられるLCP(液晶ポリマーコンパウンド)等の他の有機材料並びにサクションマフラー127に用いられるPBT(ポリブチレンテレフタレート)やPPS(ポリフェニレンスルフィド)等の有機材料といった他の構成部品に用いられる有機材料に関しても、イオン液体103の温度が150℃以上の高温となっても、蒸発は起こらないことから、抽出される物質に関わらず同等の効果が得られる。
In addition, the substance mixed in the
また、今回R600aと鉱油の組合せを例に挙げて説明をしたが、使用する冷媒を同じハイドロカーボン系冷媒であるR290した場合や、冷媒自身の潤滑性が悪いHFC系冷媒においても、イオン液体103が150℃以上の高温となっても蒸発は起こらないことから同様の効果が得られる。さらに凝縮・蒸発圧力が高く高温になりやすいCO2冷媒においては特に効果が高い。
Also, this time, the combination of R600a and mineral oil has been described as an example, but the
また、本実施の形態において往復動式の冷媒圧縮機を例示して説明したが、回転式やスクロール式、振動式等、摺動部や吐出弁を有する他の圧縮機においても同様の効果が得られることは言うまでもない。 Further, in the present embodiment, the reciprocating refrigerant compressor has been described as an example, but the same effect can be obtained in other compressors having a sliding portion and a discharge valve such as a rotary type, a scroll type, and a vibration type. It goes without saying that it is obtained.
なお本実施の形態においてはイオン液体103をTFSI((CF3SO2)2N−)とメチル酸2−(ジエチルアミノ)エチル系カチオン(DEMA)としたが、イオン液体103をTFSI((CF3SO2)2N−)とピリジニウム系カチオン(RP) もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン(BF4−)とイミダゾリウム系カチオン(RI)もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン(BF4−)とメチル酸2−(ジエチルアミノ)エチル系カチオン(DEMA)としても各イオン液体とも結合エネルギーが高いイオン結合を有することから同様の作用効果が得られる。
In this embodiment, the
以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い圧縮機を提供することが可能となるので、冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用できる。 As described above, the refrigerant compressor according to the present invention can provide a highly reliable compressor using a low-viscosity lubricant, and thus can be widely applied to devices using a refrigeration cycle.
101 密閉容器
102 冷媒ガス
103 イオン液体
107 圧縮機構
101
Claims (7)
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