JP2007162679A - Fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍空調機などに使用される流体機械に関し、特に圧縮機や膨張機などの流体機械を一体とした流体機械の潤滑油の供給機構に関するものである。 The present invention relates to a fluid machine used for a refrigeration air conditioner and the like, and more particularly to a lubricating oil supply mechanism of a fluid machine in which a fluid machine such as a compressor or an expander is integrated.
従来から、冷凍サイクルの冷媒を圧縮して循環させる流体機械として圧縮機が用いられている。さらに近年は、膨張弁に代えて膨張機を用いることにより、圧縮機で昇圧した冷媒を減圧する過程で、冷媒の持つ圧力エネルギを回収する試みがある。圧縮機はロータリ式やスイング式、スクロール式などの回転機構が用いられ、膨張機もロータリ式やスイング式、スクロール式などの回転機構が用いられている。これらの回転機構は軸受や摺動部などを有するため、これらの軸受や摺動部を安定して潤滑する信頼性の高い給油機構が必要とされる。 Conventionally, a compressor is used as a fluid machine for compressing and circulating a refrigerant in a refrigeration cycle. Furthermore, in recent years, there is an attempt to recover the pressure energy of the refrigerant in the process of decompressing the refrigerant whose pressure has been increased by the compressor by using an expander instead of the expansion valve. A rotary type such as a rotary type, a swing type, or a scroll type is used as the compressor, and a rotary type such as a rotary type, a swing type, or a scroll type is used as the expander. Since these rotating mechanisms have bearings and sliding portions, a highly reliable oil supply mechanism that stably lubricates these bearings and sliding portions is required.
一方、圧縮機と膨張機と電動機とを一つの密閉容器内に収納して同軸一体式に設けた流体機械では、圧縮機や膨張機への給油経路を同軸の駆動軸内に設けて、圧縮機の駆動軸と膨張機の駆動軸とを連結部を介して連結するとともに、それぞれの駆動軸内に設けた同軸の給油経路を1つに接続し、この給油経路を経由して流体機械の摺動部などに潤滑油を供給する例が開示されている(例えば、非特許文献1参照)。 On the other hand, in a fluid machine in which a compressor, an expander, and an electric motor are housed in a single sealed container and provided coaxially, an oil supply path to the compressor and expander is provided in the coaxial drive shaft for compression. The drive shaft of the machine and the drive shaft of the expander are connected through a connecting portion, and a coaxial oil supply path provided in each drive shaft is connected to one, and the fluid machine is connected via the oil supply path. An example in which lubricating oil is supplied to a sliding portion or the like is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1).
このような従来の流体機械の一例を図7に示す。図7は従来の流体機械の断面図である。図7に示すように、密閉容器70内に圧縮機71、膨張機72および電動機73が収納されている。圧縮機駆動軸74と、膨張機駆動軸75とは連結部90を介して連結されている。連結部90においては、圧縮機駆動軸74と膨張機駆動軸75とは組立公差を考慮したクリアランスを持たせた六角形状のオス部とメス部との嵌め合いによって動力伝達がされるように構成されている。また、圧縮機駆動軸74と膨張機駆動軸75の内部には、圧縮機71および膨張機72に共用の給油経路76が設けられ、これら給油経路76も連結部90を介して連結されている。圧縮機駆動軸74と膨張機駆動軸75は組立工程の制約から一体軸とすることが難しいため、このようにそれぞれ別部品として形成した後に連結される。密閉容器70の下部には潤滑油貯留部78が設けられ、給油経路76の下端は潤滑油貯留部78に浸漬されている。
An example of such a conventional fluid machine is shown in FIG. FIG. 7 is a sectional view of a conventional fluid machine. As shown in FIG. 7, a
電動機73によって圧縮機71が運転されると、圧縮機吸入ポート79から冷媒ガスが吸入されて圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、通路80から密閉空間81に導かれて圧縮機吐出ポート82から吐出される。圧縮機吐出ポート82から吐出された冷媒は、図示しない放熱器を通過した後、膨張機吸入ポート83から膨張機72に吸入されて膨張し、膨張機吐出ポート84から吐出される。
When the
このように流体機械を作動させると、圧縮機71の吸い込み側と膨張機72の吐出側が低圧となる。電動機73の回転に伴い圧縮機駆動軸74の下部に設けた給油ポンプ85が駆動して、潤滑油貯留部78から給油経路76の内部へ潤滑油を汲み上げる。汲み上げられた潤滑油は、給油経路76と連通して圧縮機駆動軸74に設けられた連通孔86から圧縮機71の軸受に流入して軸受を潤滑し、差圧を利用して圧縮機71の内部へ給油される。一方、上方の膨張機72に達した潤滑油は、給油経路76と連通して膨張機駆動軸75に設けられた連通孔87から膨張機72の軸受に流入して軸受を潤滑し、差圧を利用して膨張機72の内部へ給油されるように構成されている。
このように圧縮機や膨張機などの流体機械を複数有する流体機械では、各流体機械に共用の給油経路を形成した駆動軸を、連結部を介して連結した構成となっていた。しかしながら、このような駆動軸の連結部を有する流体機械を運転すると、連結部のクリアランスから給油ポンプで汲み上げた潤滑油が密閉容器内に漏れて上方の流体機械への給油が不十分となることがあった。逆に、連結部のクリアランスを通じて密閉容器内の高圧の冷媒ガスが駆動軸の給油経路内に侵入し、上方の流体機械への給油が不安定になることもあった。このように、給油が不安定になると、流体機械の摺動箇所が焼き付いて故障するという課題があった。 As described above, in a fluid machine having a plurality of fluid machines such as a compressor and an expander, a drive shaft in which a common oil supply path is formed in each fluid machine is connected via a connecting portion. However, when a fluid machine having such a connecting part of the drive shaft is operated, the lubricating oil pumped up by the oil pump from the clearance of the connecting part leaks into the sealed container, and the oil supply to the upper fluid machine becomes insufficient. was there. On the contrary, the high-pressure refrigerant gas in the sealed container enters the oil supply path of the drive shaft through the clearance of the connecting portion, and the oil supply to the upper fluid machine may become unstable. Thus, when oil supply became unstable, there existed a subject that the sliding location of a fluid machine burned out and failed.
なお、給油が不安定になる現象は、連結部にのみ起因するものではなく、単一の駆動軸を用いて給油経路の途中に継ぎ目が存在しないようにした場合であっても起こる。すなわち、給油の不安定化の問題には、駆動軸の構造だけでなく、2つの流体機械の寸法、型式、運転状況、密閉容器内の圧力といった様々な因子が関係しており、一般には、圧力損失の小さい流体機械側に優先的に給油が行われると考えられるものの、どちらの流体機械への給油が不足または過剰となるのかを定性的に論ずることは困難である。 The phenomenon that the oil supply becomes unstable is not caused only by the connecting portion, but occurs even when there is no seam in the oil supply path using a single drive shaft. That is, the problem of destabilization of oil supply is related not only to the structure of the drive shaft but also to various factors such as the dimensions, types, operating conditions, and pressure in the sealed container of the two fluid machines. Although it is considered that oil is preferentially supplied to the fluid machine having a small pressure loss, it is difficult to qualitatively discuss which fluid machine is insufficient or excessive.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、流体機械への潤滑油の供給を安定して行い、信頼性の高い流体機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fluid machine with high reliability by stably supplying lubricating oil to the fluid machine.
上述した課題を解決するため、本発明は、
密閉容器と、
密閉容器の内部に設けられた第1流体機械および第2流体機械と、
密閉容器内の下部に設けられ、第1流体機械および第2流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
第1流体機械の駆動軸であって、第1流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第1油供給経路が内部に設けられた第1駆動軸と、
第1駆動軸の端面から軸方向に延びて第1油供給経路の一部を構成する給油管部と、
給油管部が内部を通ることによって2重管構成となっており、第2流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第2油供給経路が第1油供給経路から独立して内部に設けられた第2駆動軸と、
第1駆動軸と第2駆動軸とが同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械を提供する。
In order to solve the problems described above, the present invention provides:
A sealed container;
A first fluid machine and a second fluid machine provided inside the sealed container;
A lubricating oil reservoir that is provided in a lower part of the sealed container and stores lubricating oil for lubricating the sliding portions of the first fluid machine and the second fluid machine;
A first drive shaft, which is a drive shaft of the first fluid machine, and is provided with a first oil supply path for supplying the first fluid machine with the lubricating oil in the lubricating oil reservoir;
An oil supply pipe portion extending in the axial direction from the end face of the first drive shaft and constituting a part of the first oil supply path;
The oil supply pipe part has a double pipe structure by passing through the inside, and the second oil supply path for supplying the lubricating oil in the lubricating oil storage part to the second fluid machine is independent of the first oil supply path. A second drive shaft provided inside;
A connecting portion formed by coaxially connecting the first drive shaft and the second drive shaft;
A fluid machine comprising:
上記本発明の流体機械によれば、第1油供給経路と第2油供給経路が互いに独立、つまり、第1油供給経路と第2油供給経路との間を潤滑油が往来不能なので、第1流体機械への給油と第2流体機械への給油とが直接には相互作用せず、これにより各流体機械への給油の安定化を図ることが可能となる。さらに、上記本発明の流体機械は、第1駆動軸と第2駆動軸との連結部を含む。そして、第1油供給経路の一部を構成する給油管部が第1駆動軸の端面から第2駆動軸の内部へと延び、2重管構成が形成されている。このような給油管部を設けることにより、第1駆動軸の端面に第1油供給経路が露出せず、連結部のクリアランスから第1油供給経路を隔離することができる。これにより、連結部から潤滑油が漏れたり、連結部から冷媒が第1油供給経路に侵入したりすることを防止でき、ひいては連結される駆動軸の組立精度などの影響を受けずに、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことが可能となる。また、第2駆動軸の内部に給油管部を通すことにより、第1駆動軸と第2駆動軸との組立も容易となる。 According to the fluid machine of the present invention, the first oil supply path and the second oil supply path are independent from each other, that is, the lubricating oil cannot pass between the first oil supply path and the second oil supply path. Oil supply to the 1st fluid machine and oil supply to the 2nd fluid machine do not interact directly, and it becomes possible to stabilize oil supply to each fluid machine by this. Furthermore, the fluid machine of the present invention includes a connecting portion between the first drive shaft and the second drive shaft. And the oil supply pipe part which comprises a part of 1st oil supply path | route extends from the end surface of a 1st drive shaft to the inside of a 2nd drive shaft, and the double pipe structure is formed. By providing such an oil supply pipe part, the first oil supply path is not exposed at the end face of the first drive shaft, and the first oil supply path can be isolated from the clearance of the connecting part. As a result, it is possible to prevent the lubricating oil from leaking from the connecting portion or the refrigerant from entering the first oil supply path from the connecting portion, and thus without being affected by the assembly accuracy of the connected drive shaft, etc. It is possible to stably supply the lubricating oil to the fluid machine. Moreover, the assembly of the first drive shaft and the second drive shaft is facilitated by passing the oil supply pipe portion inside the second drive shaft.
さらに、第1流体機械を密閉容器の上部、第2流体機械を密閉容器の下部に配置することができる。そして、第1油供給経路および第2油供給経路を潤滑油貯留部まで延伸してもよい。つまり、給油管部は、第2駆動軸の内部を経て、潤滑油貯留部にまで延伸してもよい。このような構成によれば、第2流体機械の組立精度などに影響されずに、第1流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。 Furthermore, the first fluid machine can be arranged at the upper part of the sealed container and the second fluid machine can be arranged at the lower part of the sealed container. Then, the first oil supply path and the second oil supply path may be extended to the lubricating oil reservoir. That is, the oil supply pipe part may extend to the lubricating oil storage part through the inside of the second drive shaft. According to such a configuration, it is possible to stably supply the lubricating oil to the first fluid machine without being affected by the assembly accuracy of the second fluid machine.
第1流体機械を密閉容器の上部に配置する場合において、さらに、潤滑油貯留部の潤滑油を第1油供給経路に送る潤滑油ポンプを密閉容器の下部に設けることができる。このように潤滑油ポンプを設けることにより、第1流体機械への潤滑油の供給を、差圧供給よりも安定して行うことができる。 In the case where the first fluid machine is arranged in the upper part of the sealed container, a lubricating oil pump for sending the lubricating oil in the lubricating oil reservoir to the first oil supply path can be further provided in the lower part of the sealed container. By providing the lubricating oil pump in this manner, the lubricating oil can be supplied to the first fluid machine more stably than the differential pressure supply.
また、第2駆動軸は、第2油供給経路を形成する円筒孔を内部に有し、その円筒孔内に給油管部を配置してもよい。このような構成によれば、より簡単な構造で信頼性の高い潤滑油の供給経路を形成でき、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。 The second drive shaft may have a cylindrical hole forming a second oil supply path inside, and the oil supply pipe portion may be disposed in the cylindrical hole. According to such a configuration, a highly reliable lubricating oil supply path can be formed with a simpler structure, and the lubricating oil can be stably supplied to each fluid machine.
また、第1駆動軸は、第1油供給経路を形成する円筒孔を内部に有し、給油管部が第1駆動軸と独立して加工された管からなっていてもよい。この場合、第1駆動軸の端面の開口から円筒孔に管を挿入し、第1駆動軸に管を固定することができる。このような構成によれば、より簡単な構造で信頼性の高い潤滑油の供給経路を形成でき、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。 Further, the first drive shaft may have a cylindrical hole that forms a first oil supply path inside, and the oil supply pipe portion may be formed of a tube processed independently of the first drive shaft. In this case, the tube can be inserted into the cylindrical hole from the opening on the end face of the first drive shaft, and the tube can be fixed to the first drive shaft. According to such a configuration, a highly reliable lubricating oil supply path can be formed with a simpler structure, and the lubricating oil can be stably supplied to each fluid machine.
また、第1油供給経路を形成する円筒孔が第1駆動軸の内部に設けられ、給油管部が第1駆動軸と独立して加工された管である場合、その管は、圧入、ねじ、溶接および焼きばめから選ばれる少なくとも一つの方法によって第1駆動軸に固定されうる。このような構成によれば、より簡単な構造で信頼性の高い潤滑油の供給経路を形成でき、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。 In addition, when the cylindrical hole forming the first oil supply path is provided inside the first drive shaft and the oil supply pipe portion is a tube processed independently of the first drive shaft, the tube is press-fitted, screwed The first drive shaft can be fixed by at least one method selected from welding and shrink fitting. According to such a configuration, a highly reliable lubricating oil supply path can be formed with a simpler structure, and the lubricating oil can be stably supplied to each fluid machine.
さらに、第1流体機械が圧縮機であり、第2流体機械が膨張機であってもよい。このような構成によれば、圧縮機と膨張機を有する流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。 Furthermore, the first fluid machine may be a compressor and the second fluid machine may be an expander. According to such a configuration, it is possible to stably supply the lubricating oil to the fluid machine having the compressor and the expander.
また、他の側面において、本発明は、
密閉容器と、
密閉容器の内部に設けられた第1流体機械および第2流体機械と、
密閉容器内の下部に設けられ、第1流体機械および第2流体機械の並び方向と油面とが平行となるように、第1流体機械および第2流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
第1流体機械の駆動軸であって、第1流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第1油供給経路が内部に設けられた第1駆動軸と、
第1駆動軸の端部に隣接して配置され、潤滑油貯留部の潤滑油を第1油供給経路に送る第1潤滑油ポンプと、
第2流体機械の駆動軸であって、第2流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第2油供給経路が第1油供給経路とは独立して内部に設けられた第2駆動軸と、
第2駆動軸の端部に隣接して配置され、潤滑油貯留部の潤滑油を第2油供給経路に送る第2潤滑油ポンプと、
第1駆動軸と第2駆動軸とが、第1および第2潤滑油ポンプの配置されている側とは反対側において同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械を提供する。
In another aspect, the present invention provides:
A sealed container;
A first fluid machine and a second fluid machine provided inside the sealed container;
To lubricate each sliding part of the first fluid machine and the second fluid machine so that the arrangement direction of the first fluid machine and the second fluid machine and the oil surface are parallel to each other. A lubricating oil reservoir for storing the lubricating oil of
A first drive shaft, which is a drive shaft of the first fluid machine, and is provided with a first oil supply path for supplying the first fluid machine with the lubricating oil in the lubricating oil reservoir;
A first lubricating oil pump disposed adjacent to the end of the first drive shaft and sending the lubricating oil in the lubricating oil reservoir to the first oil supply path;
A drive shaft of the second fluid machine, wherein a second oil supply path for supplying the second fluid machine with the lubricating oil of the lubricating oil reservoir is provided inside independently of the first oil supply path. Two drive shafts;
A second lubricating oil pump disposed adjacent to the end of the second drive shaft and sending the lubricating oil in the lubricating oil reservoir to the second oil supply path;
A connecting portion formed by connecting the first drive shaft and the second drive shaft coaxially on the side opposite to the side where the first and second lubricating oil pumps are disposed;
A fluid machine comprising:
上記本発明の流体機械によれば、第1油供給経路と第2油供給経路が互いに独立、つまり、第1油供給経路と第2油供給経路との間を潤滑油が往来不能なので、第1流体機械への給油と第2流体機械への給油とが直接には相互作用せず、これにより各流体機械への給油の安定化を図ることが可能となる。さらに、上記本発明の流体機械によれば、第1流体機械と第2流体機械の並び方向が水平方向に平行であり、第1駆動軸と第2駆動軸のそれぞれの端部に隣接して潤滑油ポンプが設けられ、潤滑油ポンプの配置されている側とは反対側において、第1駆動軸と第2駆動軸とが連結している。このような構成によれば、複数の潤滑油ポンプを設けるにも関わらず、各潤滑油ポンプと潤滑油との距離を近接させることができるので、各潤滑油ポンプの吸入口部も短くでき、省スペース化に有利である。 According to the fluid machine of the present invention, the first oil supply path and the second oil supply path are independent from each other, that is, the lubricating oil cannot pass between the first oil supply path and the second oil supply path. Oil supply to the 1st fluid machine and oil supply to the 2nd fluid machine do not interact directly, and it becomes possible to stabilize oil supply to each fluid machine by this. Furthermore, according to the fluid machine of the present invention described above, the alignment direction of the first fluid machine and the second fluid machine is parallel to the horizontal direction, and is adjacent to each end of the first drive shaft and the second drive shaft. A lubricating oil pump is provided, and the first driving shaft and the second driving shaft are connected to the side opposite to the side where the lubricating oil pump is disposed. According to such a configuration, although the plurality of lubricating oil pumps are provided, the distance between each lubricating oil pump and the lubricating oil can be made closer, so the suction port portion of each lubricating oil pump can be shortened, It is advantageous for space saving.
以上、本発明の流体機械によれば、潤滑油の供給を安定して行うことができ、信頼性の高い流体機械を実現することができる。 As described above, according to the fluid machine of the present invention, it is possible to stably supply the lubricating oil and to realize a highly reliable fluid machine.
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、本発明の回転式流体機械とは、ロータリ式圧縮機、ロータリ式膨張機、スクロール式圧縮機、スクロール式膨張機を意味する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The rotary fluid machine of the present invention means a rotary compressor, a rotary expander, a scroll compressor, and a scroll expander.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態における流体機械の断面図である。本実施の形態における流体機械200は、密閉容器10内の上部に第1流体機械である圧縮機20が、下部に第2流体機械である膨張機30が、中央部に電動機40が配置された構成となっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a fluid machine according to a first embodiment of the present invention. In the
密閉容器10の下部(底部)には圧縮機20および膨張機30の摺動部や軸受などを潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部11が設けられ、油面の上方に密閉空間16が形成されている。密閉容器10の外周部には、圧縮機20に冷媒ガスを吸入する吸入管12および冷媒ガスを吐出する吐出管13と、膨張機30に冷媒ガスを吸入する吸入管14および冷媒ガスを吐出する吐出管15が設けられている。
The lower part (bottom part) of the
圧縮機20は、スクロール式圧縮機であり、主に、軸受部材21と、軸受部材21に回転自在に軸支された偏心部27aを有する圧縮機駆動軸27と、偏心部27aを回転自在に嵌めて偏心回転運動をする旋回スクロール24と、軸受部材21と旋回スクロール24とにそれぞれ設けた溝にスライド可能に嵌まって旋回スクロール24の自転運動を抑制するオルダムリング28と、旋回スクロール24に対向して設けられ複数の圧縮室23を形成する固定スクロール22とで構成される。圧縮機20には吸入管12とつながり最も外周の圧縮室23に冷媒を供給する吸入口25が設けられている。
The
電動機40に電力を供給して回転動力を発生させると、圧縮機駆動軸27が回転し旋回スクロール24は旋回運動を行う。旋回スクロール24の旋回運動により、圧縮室23が外周側から中心に向かって次第に容積を小さくしながら移動して冷媒を圧縮する。圧縮機20には、最も中心の圧縮室23から密閉容器10の内部に圧縮した冷媒を吐出する吐出口26が設けられている。吐出口26を出た冷媒は、密閉空間16を経て吐出管13から密閉容器10の外部に吐出される。
When electric power is supplied to the
軸受部材21には圧縮機20の駆動軸である圧縮機駆動軸27が回転自在に軸支されており、圧縮機駆動軸27の偏心部27aには旋回スクロール24が回動自在に嵌合されている。
A
旋回スクロール24と軸受部材21と固定スクロール22とで形成される背圧室は、軸受部材21と旋回スクロール24の摺動面に設けられたシールリングで密閉空間16と遮断されている。圧縮機駆動軸27の下端部には、圧縮機20の各摺動部や軸受部に潤滑油を供給するための専用の潤滑油供給経路となる圧縮機用潤滑油供給経路29の一部を構成する給油管部50が、後述する膨張機用潤滑油供給経路38とは独立して設けられている。給油管部50は、圧縮機駆動軸27の端面から軸方向に延び、その下端は潤滑油貯留部11まで延伸され潤滑油に浸漬している。また、圧縮機駆動軸27は、圧縮機用潤滑油供給経路29の残部を構成する円筒孔を内部に有している。また旋回スクロール24には圧縮機用潤滑油供給経路29と連通し、背圧室につながる油穴24aや、軸受部材21につながる油穴24bが設けてある。なお、図示していないが、圧縮機用潤滑油供給経路29からその他の摺動部や軸受部へ潤滑油を供給する油穴も適宜設けられている。
A back pressure chamber formed by the orbiting
膨張機30は、ロータリ式膨張機と呼ばれる形式のもので、膨張室34は上軸受部材31と下軸受部材32とシリンダ33とピストン35とベーン(図示せず)とによって形成される。上軸受部材31および下軸受部材32には膨張機30の駆動軸である膨張機駆動軸37が回転自在に軸支されており、ピストン35は膨張機駆動軸37の偏心部37aに回転自在に嵌合されて保持される。吸入管14を通って吸入口31aから高圧の冷媒ガスが膨張室34内に注入されると冷媒ガスの圧力によってピストン35が回転し、偏心部37aを介して膨張機駆動軸37に回転力を伝える構成になっている。膨張機駆動軸37に回転仕事をさせた冷媒ガスは吐出口31bから吐出される。膨張機駆動軸37は偏心部37aを除いて概略円筒形状をなしている。膨張機駆動軸37と圧縮機駆動軸27とが同軸に連結されて連結部100が形成されている。
The
本発明の第1の実施の形態では、図1に示すように、概略円筒形状をなす膨張機駆動軸37の内部に給油管部50が挿入された構成となっており、給油管部50と膨張機駆動軸37とで2重管構成としている。膨張機駆動軸37の内周面と給油管部50の外周面とでなす隙間は、連結部100に設けられるクリアランスよりも大きく設定され、軸心のずれなどによる膨張機駆動軸37と給油管部50との干渉を防ぐ機能を有するとともに、このような2重管構成とすることによって圧縮機駆動軸27と膨張機駆動軸37との組立性を向上させることができる。また、本実施の形態ではこの隙間が膨張機用潤滑油供給経路38を構成している。膨張機用潤滑油供給経路38と連通し、ピストン35からシリンダ33につながる油穴24cが、膨張機駆動軸37から偏心部37aに設けられている。さらに、膨張機用潤滑油供給経路38と連通して上軸受部材31につながる油穴24dも設けられ、上軸受部材31の潤滑を行うように構成している。また、膨張機用潤滑油供給経路38の下端も潤滑油貯留部11まで延伸されて潤滑油に浸っている。
In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, an oil
電動機40は、圧縮機駆動軸27に焼きばめで固着されたロータ41と密閉容器10に固定されたステータ42とで構成されている。
The
次に、第1の実施の形態における流体機械200の動作について簡単に説明する。電動機40によって圧縮機20の旋回スクロール24を回転すると、吸入管12、吸入口25を経由して取り込まれた冷媒ガスは圧縮室23で高圧に圧縮されて吐出口26、吐出管13を経由して吐出される。吐出管13から吐出された高圧の冷媒ガスは、図示していないが吐出管13に接続された外部の放熱器に送られて放熱した後、膨張機30側の吸入管14、吸入口31aを経由して膨張室34内に吸入される。吸入された冷媒ガスは膨張してピストン35を回転させ、偏心部37aを介して膨張機駆動軸37に回転力を伝える。膨張機駆動軸37に回転仕事をさせた冷媒ガスは吐出口31b、吐出管15を経由して吐出される。このような動作により圧縮機20で圧縮した冷媒を減圧する過程で生じる圧力差によるエネルギを回収することができ、流体機械200の効率を高めることができる。
Next, the operation of the
次に、第1の実施の形態における流体機械200の潤滑について説明する。流体機械200の作動中において、密閉容器10の密閉空間16には圧縮機20の吐出口26から吐出された高圧の冷媒ガスが充満しており、潤滑油貯留部11に貯留されている潤滑油も高圧の冷媒ガスと概ね等しい圧力になる。一方、圧縮機20の吸い込み側と膨張機30の内部は、密閉空間16よりも低圧となる。この差圧と油穴24aや油穴24bによる遠心効果によって、潤滑油貯留部11の潤滑油は、図1の矢印Aに示すように、圧縮機用潤滑油供給経路29を通って圧縮機20の摺動部や軸受部に供給される。一方、図1の矢印Bに示すように、潤滑油が膨張機用潤滑油供給経路38を通って膨張機30の摺動部や軸受部に供給される。
Next, lubrication of the
図2は図1における連結部100の詳細を示す図であり、図2(a)は断面図、図2(b)は図2(a)のA−A線断面図である。なお、図1においては、便宜上、連結部100の圧縮機駆動軸27に鍔状の段差部を設けて示しているが、特にこの段差部を設ける必要はないため、図2においては段差部を設けない構成として示している。
2A and 2B are diagrams showing details of the connecting
膨張機駆動軸37と圧縮機駆動軸27とは連結部100において、組立公差を考慮したクリアランスを持たせた六角形状のオス部とメス部との嵌め合いによって連結されている。図2(b)に示すように、圧縮機駆動軸27に設けた六角形状のメス部64に、膨張機駆動軸37に設けた六角形状のオス部65がクリアランスd1を有して嵌め合わされている。クリアランスd1は、圧縮機駆動軸27と膨張機駆動軸37との軸心のずれを許容するように設けられ、膨張機駆動軸37の内周面と給油管部50の外周面とでなす隙間d2がd2>d1の関係を満たす。このように、連結部100における膨張機駆動軸37の内周面と給油管部50の外周面との径方向のクリアランスd2を、オス部65とメス部64との径方向のクリアランスd1よりも大きくすることによって、膨張機駆動軸37と給油管部50との干渉を防ぐことができ、ひいては圧縮機駆動軸27と膨張機駆動軸37の回転を円滑にすることができる。
The
図1に示すように、圧縮機用潤滑油供給経路29は圧縮機駆動軸27内に一体的に形成され潤滑油貯留部11まで延伸しているとともに、連結部100において継ぎ目を有さず、かつ連結部100のクリアランスから隔離されている。従来は駆動軸の連結部を有する流体機械を運転した場合、連結部のクリアランスから密閉容器内の高圧の冷媒ガスが駆動軸の給油経路内に侵入してしまうことがあった。この場合、冷媒ガスによって圧縮機潤滑油供給経路29を経た潤滑油の汲み上げが不安定になるため、摺動部の信頼性が損なわれるといった課題があった。
As shown in FIG. 1, the compressor lubricating
これに対し、本発明の第1の実施の形態では、連結部100に隙間が発生しても圧縮機用潤滑油供給経路29がその隙間から隔離されているため、冷媒ガスが圧縮機用潤滑油供給経路29に侵入することはなく、圧縮機20への潤滑油の供給を安定して行うことができる。なお、膨張機30は、潤滑油貯留部11に浸かっているため、連結部100から冷媒ガスが侵入しても、摺動部へは安定して潤滑油が供給される。
On the other hand, in the first embodiment of the present invention, even if a gap occurs in the connecting
なお、図2の連結部100においては、圧縮機駆動軸27と膨張機駆動軸37とを組み立てる際に、それらの組立誤差を吸収するように弾性体を介して嵌め合わせてもよい。また、圧縮機駆動軸27と膨張機駆動軸37との間のシール作用を厳密に確保する必要はないが、弾性体としてOリングシールなどを用いると、さらに膨張機用潤滑油供給経路38への冷媒ガスの侵入を抑制することができて好ましい。
2, when the
また、本実施の形態においては、圧縮機20と膨張機30との間に配置された電動機40のロータ41が圧縮機駆動軸27に固定され、連結部100が電動機40よりも膨張機30側に位置している。一般に、膨張機30は冷媒の膨張によって低温となるので、圧縮機20や電動機40から膨張機30に熱が移動する。このような熱移動を抑制することが、エネルギー効率の観点から望ましい。本実施の形態によれば、電動機40のロータ41が圧縮機駆動軸27に固定されているので、連結部100が障壁の役割を果たし、電動機40から膨張機30への熱移動を抑制できる利点がある。
In the present embodiment, the
図3は連結部100のその他の実施例の詳細を示す断面図である。図3(a)(b)の例では、給油管部50が圧縮機駆動軸27とは独立して加工・準備された管からなっている。給油管部50としての管は、圧縮機駆動軸27の端面の開口から円筒孔に挿入され、圧縮機駆動軸27に固定されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing details of another embodiment of the connecting
図3(a)の例は、連結部100において、圧縮機駆動軸27に形成された圧縮機用潤滑油供給経路29に円筒状の給油管部50を圧入によって嵌合固定して圧縮機用潤滑油供給経路29を潤滑油貯留部11まで延伸したものである。また、図3(b)の例は、連結部100において、圧縮機駆動軸27に形成された圧縮機用潤滑油供給経路29に円筒状の給油管部51をねじ51aによって締結して圧縮機用潤滑油供給経路29を潤滑油貯留部11まで延伸したものである。また、溶接や焼きばめなどの方法を用い、給油管部50を圧縮機駆動軸27に固定するようにしてもよい。これらの方法によれば、圧縮機用潤滑油供給経路29が連結部100のクリアランスに露出しない構造を簡単に形成することができるとともに、組立も容易である。圧縮機駆動軸27と給油管部50,51との連結部には駆動力がかからないので、このように圧縮機用潤滑油供給経路29を連結した場合でも経時変化などで隙間が発生する恐れはほとんどなく、圧縮機20への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
In the example of FIG. 3A, in the connecting
もちろん、給油管部50と圧縮機駆動軸27とが単一の部品からなっていてもよい。すなわち、内部に円筒孔を有する1本の軸部材の一部を外径が小さくなるように研削または切削加工することにより、給油管部50としての径小部を含む圧縮機駆動軸を得るようにしてもよい。
Of course, the oil
なお、上記の説明では、給油管部50,51を含む圧縮機用潤滑油供給経路29は、圧縮機駆動軸27の回転軸心と同軸に設けているが、圧縮機用潤滑油供給経路29が回転軸心に対して若干の傾斜を設けるようにすることによって遠心ポンプ作用を利用して潤滑油の汲み上げ能力を向上させることができる。
In the above description, the compressor lubricating
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態における流体機械201の部分断面図である。図4において図1と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、密閉容器10の下部の潤滑油貯留部11に、潤滑油を汲み上げる潤滑油ポンプ60を設け、潤滑油ポンプ60に圧縮機用潤滑油供給経路29を接続していることである。潤滑油ポンプ60は膨張機30の下軸受部材32にボルト61で固定されている。潤滑油ポンプ60の吸入口は図示していないが潤滑油貯留部11に開口し、潤滑油ポンプ60の吐出口は延伸された給油管部50に形成された圧縮機用潤滑油供給経路29に接続されている。潤滑油ポンプ60を作動させることにより、潤滑油貯留部11内の潤滑油を圧縮機用潤滑油供給経路29を経由して圧縮機20の摺動部や軸受部などへ供給する構成となっている。また、本発明の第2の実施の形態では、圧縮機駆動軸27と膨張機駆動軸37との連結部100における給油管部50の構成は、第1の実施の形態で述べた構成と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a
以上のように、本発明の第2の実施の形態では、圧縮機20の内部と密閉空間16との差圧や油穴24bの遠心力を利用して潤滑油を供給するのではなく、潤滑油ポンプ60により潤滑油を加圧して圧縮機20の摺動部や軸受部などへ供給している。そのため、密閉空間16と圧縮機用潤滑油供給経路29との間のシール性能を確保し、さらに、圧縮機20への潤滑油の供給を冷凍サイクルの運転条件などによって変化する差圧に影響されずに安定して行うことができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the lubricating oil is not supplied by utilizing the differential pressure between the inside of the
なお、潤滑油ポンプ60としては、トロコイドポンプなどのギアポンプを用いることができる。
As the lubricating
(第3の実施の形態)
図5は、本発明の第3の実施の形態における流体機械202の断面図である。図5において図1および図4と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。第3の実施の形態が第2の実施の形態と異なるのは、密閉容器10内に第1流体機械である圧縮機20、第2の流体機械である膨張機30、電動機40が水平に配置されて収納されていることである。密閉容器10の下部には潤滑油貯留部11が設けられ、潤滑油貯留部11内の潤滑油を汲み上げる潤滑油ポンプ62が膨張機30に設けられているとともに潤滑油ポンプ62には圧縮機用潤滑油供給経路29および膨張機用潤滑油供給経路38が接続されている。潤滑油ポンプ62を作動させることにより、潤滑油貯留部11内の潤滑油を圧縮機用潤滑油供給経路29や膨張機用潤滑油供給経路38を経由して圧縮機20や膨張機30の摺動部や軸受部などへ供給する構成となっている。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a
より具体的には、圧縮機20と膨張機30の並び方向、すなわち、駆動軸27,37の軸方向が油面に平行となるように潤滑油貯留部11が設けられ、その潤滑油貯留部11に貯められた潤滑油に、圧縮機12の一部と、電動機40のステータ42の一部と、膨張機30の一部(特にベーンの後端部)とが直接浸かっている。膨張機駆動軸37の端部に隣接して設けられた潤滑油ポンプ62は、吸入口部62aが軸方向と交差する方向(好ましくは半径方向外向き)に向かって延び、潤滑油貯留部11に貯留された潤滑油を吸入可能となっている。なお、“軸方向が油面に平行”とは、駆動軸27,37の軸方向が完全に油面に平行(水平)である必要ことを意味せず、例えば、10度未満程度の傾きであれば概ね平行とみなすことができる。
More specifically, the lubricating
また、本発明の第3の実施の形態でも、圧縮機駆動軸27と膨張機駆動軸37との連結部100における給油管部50の構成は、第1の実施の形態で述べた構成と同様である。
Also in the third embodiment of the present invention, the configuration of the oil
したがって、第3の実施の形態のように流体機械を水平配置した場合でも、密閉空間16と圧縮機用潤滑油供給経路29との間のシール性能を確保し、さらに、圧縮機20への潤滑油の供給を冷凍サイクルの運転条件などによって変化する差圧に影響されずに安定して行うことができる。
Therefore, even when the fluid machine is horizontally arranged as in the third embodiment, the sealing performance between the sealed
(第4の実施の形態)
図6は、本発明の第4の実施の形態における流体機械203の断面図である。図6において図5と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。第4の実施の形態が第3の実施の形態と異なるのは、圧縮機66が第3の実施の形態ではスクロール式の圧縮機であるのに対し、第4の実施の形態ではロータリ式の圧縮機66を用いていることである。ロータリ式の圧縮機66の内部構造はロータリ式の膨張機30とほぼ同一なので詳しい説明は省略する。膨張機30および圧縮機66の両方に、潤滑油貯留部11内の潤滑油を汲み上げる潤滑油ポンプ62および潤滑油ポンプ63が設けられ、潤滑油ポンプ62には膨張機用潤滑油供給経路38が、潤滑油ポンプ63には圧縮機用潤滑油供給経路67が独立に接続されている。潤滑油ポンプ62および潤滑油ポンプ63を作動させることにより、潤滑油貯留部11内の潤滑油を膨張機用潤滑油供給経路38や圧縮機用潤滑油供給経路67を経由して膨張機30や圧縮機66の摺動部や軸受部などへ供給する構成となっている。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a sectional view of a
このような構成によれば、第1の実施の形態から第3の実施の形態で述べたように、同軸内に2つの潤滑油供給経路を設ける必要がないため、機械加工が容易になり、組立精度に裕度を持たせ、圧縮機66や膨張機30の摺動部や軸受部などへの潤滑油供給を安定して行うことができる。なお、第4の実施の形態では、圧縮機66をロータリ式とした場合について述べたが、ロータリ式に限らないことは当然であり、潤滑油供給経路を独立して設けることによって、複数の流体機械への潤滑油供給を安定して行うことができる。
According to such a configuration, as described in the first to third embodiments, since it is not necessary to provide two lubricating oil supply paths in the same axis, machining becomes easy. The tolerance for assembling accuracy can be given, and the lubricating oil can be stably supplied to the sliding portions and bearing portions of the
また、図6に示す第4の実施の形態では、第3の実施の形態と同様に、駆動軸27,77の軸方向と水平方向とが平行となる構成を採用するとともに、膨張機駆動軸27の端部に膨張機用の潤滑油ポンプ62を隣接配置し、圧縮機駆動軸77の端部に圧縮機用の潤滑油ポンプ63を隣接配置している。潤滑油ポンプ62,63の配置されている側とは反対側において、膨張機駆動軸27と圧縮機駆動軸77とが同軸に連結し、これにより連結部101が形成されている。膨張機用潤滑油供給経路38は膨張機駆動軸27の内部にのみ形成され、圧縮機用潤滑油供給経路67は圧縮機駆動軸77の内部にのみ形成されており、連結部101が潤滑油供給経路を含んでいない。また、潤滑油ポンプ62,63の吸入口部62a,63aは、半径方向外向きに延び、先端が潤滑油貯留部11に貯留された潤滑油に浸かっている。このような構成によれば、各潤滑油ポンプ62,63と潤滑油との距離を近接させることができるので、潤滑油ポンプ62,63の吸入口部62a,63aも短くでき、省スペース化に有利である。また、連結部101が潤滑油供給経路を含まないので、連結部から潤滑油が漏れたり、冷媒が侵入したりする問題が本質的に存在しない。
Further, in the fourth embodiment shown in FIG. 6, as in the third embodiment, the configuration in which the axial direction of the
なお、以上の実施の形態では、密閉容器に圧縮機と膨張機の2個の流体機械を設けた例を示したが、圧縮機や膨張機以外の流体機械や、3個以上の流体機械に対しても本発明は適用できる。 In the above embodiment, an example in which two fluid machines of a compressor and an expander are provided in a sealed container has been shown. However, in a fluid machine other than the compressor and the expander, or in three or more fluid machines, The present invention can also be applied to this.
以上のように、本発明の流体機械によれば、潤滑油の供給を安定して行うことができ、信頼性の高い流体機械を実現することができる。 As described above, according to the fluid machine of the present invention, it is possible to stably supply the lubricating oil, and to realize a highly reliable fluid machine.
本発明の流体機械は、密閉容器に複数の流体機械を有する流体機械などに有用である。 The fluid machine of the present invention is useful for a fluid machine having a plurality of fluid machines in a sealed container.
10 密閉容器
11 潤滑油貯留部
12,14 吸入管
13,15 吐出管
16 密閉空間
20,66 圧縮機
21 軸受部材
22 固定スクロール
23 圧縮室
24 旋回スクロール
24a,24b,24c,24d 油穴
25,31a 吸入口
26,31b 吐出口
27 圧縮機駆動軸
27a,37a 偏心部
28 オルダムリング
29,67 圧縮機用潤滑油供給経路
30 膨張機
31 上軸受部材
32 下軸受部材
33 シリンダ
34 膨張室
35 ピストン
37 膨張機駆動軸
38 膨張機用潤滑油供給経路
40 電動機
41 ロータ
42 ステータ
50,51 給油管部
51a ねじ
60,62,63 潤滑油ポンプ
61 ボルト
64 メス部
65 オス部
100,101 連結部
200,201,202,203 流体機械
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記密閉容器の内部に設けられた第1流体機械および第2流体機械と、
前記密閉容器内の下部に設けられ、前記第1流体機械および前記第2流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
前記第1流体機械の駆動軸であって、前記第1流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第1油供給経路が内部に設けられた第1駆動軸と、
前記第1駆動軸の端面から軸方向に延びて前記第1油供給経路の一部を構成する給油管部と、
前記給油管部が内部を通ることによって2重管構成となっており、前記第2流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第2油供給経路が前記第1油供給経路から独立して内部に設けられた第2駆動軸と、
前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械。 A sealed container;
A first fluid machine and a second fluid machine provided inside the sealed container;
A lubricating oil reservoir that is provided in a lower part of the sealed container and stores lubricating oil for lubricating the sliding portions of the first fluid machine and the second fluid machine;
A first drive shaft of the first fluid machine, wherein a first oil supply path for supplying the first fluid machine with lubricating oil in the lubricating oil reservoir is provided therein;
An oil supply pipe portion extending in an axial direction from an end surface of the first drive shaft and constituting a part of the first oil supply path;
The oil supply pipe part has a double pipe structure by passing through the inside, and the second oil supply path for supplying the second fluid machine with the lubricating oil in the lubricating oil storage part is the first oil supply path. A second drive shaft provided inside independently from,
A connecting portion formed by connecting the first drive shaft and the second drive shaft coaxially;
A fluid machine equipped with.
前記連結部における前記第2駆動軸の内周面と前記給油管部の外周面とによって形成される径方向のクリアランスd2が、前記オス部と前記メス部との径方向のクリアランスd1よりも大きい請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の流体機械。 The first drive shaft and the second drive shaft are connected to each other in the connecting portion by fitting a male portion and a female portion,
A radial clearance d2 formed by the inner peripheral surface of the second drive shaft and the outer peripheral surface of the oil supply pipe portion in the connecting portion is larger than the radial clearance d1 between the male portion and the female portion. The fluid machine according to any one of claims 1 to 6.
前記連結部が前記電動機よりも前記第2流体機械側に位置している請求項8に記載の流体機械。 An electric motor disposed between the first fluid machine and the second fluid machine and having a rotor fixed to the first drive shaft;
The fluid machine according to claim 8, wherein the connecting portion is located closer to the second fluid machine than the electric motor.
前記密閉容器の内部に設けられた第1流体機械および第2流体機械と、
前記密閉容器内の下部に設けられ、前記第1流体機械および前記第2流体機械の並び方向と油面とが平行となるように、前記第1流体機械および前記第2流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
前記第1流体機械の駆動軸であって、前記第1流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第1油供給経路が内部に設けられた第1駆動軸と、
前記第1駆動軸の端部に隣接して配置され、前記潤滑油貯留部の潤滑油を前記第1油供給経路に送る第1潤滑油ポンプと、
前記第2流体機械の駆動軸であって、前記第2流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第2油供給経路が前記第1油供給経路とは独立して内部に設けられた第2駆動軸と、
前記第2駆動軸の端部に隣接して配置され、前記潤滑油貯留部の潤滑油を前記第2油供給経路に送る第2潤滑油ポンプと、
前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが、前記第1および第2潤滑油ポンプの配置されている側とは反対側において同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械。 A sealed container;
A first fluid machine and a second fluid machine provided inside the sealed container;
Each slide of the first fluid machine and the second fluid machine is provided at a lower portion in the sealed container, and the arrangement direction of the first fluid machine and the second fluid machine is parallel to the oil level. A lubricating oil reservoir for storing lubricating oil for lubricating the part;
A first drive shaft of the first fluid machine, wherein a first oil supply path for supplying the first fluid machine with lubricating oil in the lubricating oil reservoir is provided therein;
A first lubricating oil pump disposed adjacent to an end of the first drive shaft and sending the lubricating oil in the lubricating oil reservoir to the first oil supply path;
A drive shaft of the second fluid machine, wherein a second oil supply path for supplying the second fluid machine with the lubricating oil in the lubricating oil reservoir is provided independently of the first oil supply path. A second drive shaft provided;
A second lubricating oil pump disposed adjacent to an end of the second drive shaft and sending the lubricating oil in the lubricating oil reservoir to the second oil supply path;
A connecting portion formed by coaxially connecting the first drive shaft and the second drive shaft on the side opposite to the side where the first and second lubricating oil pumps are disposed;
A fluid machine equipped with.
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