JP2008215212A - Expander integrated type compressor and refrigerating cycle device - Google Patents

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JP2008215212A
JP2008215212A JP2007054139A JP2007054139A JP2008215212A JP 2008215212 A JP2008215212 A JP 2008215212A JP 2007054139 A JP2007054139 A JP 2007054139A JP 2007054139 A JP2007054139 A JP 2007054139A JP 2008215212 A JP2008215212 A JP 2008215212A
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Kaisei Kan
海清 管
Masaru Matsui
大 松井
Yasufumi Takahashi
康文 高橋
Hiroshi Hasegawa
寛 長谷川
Takumi Hikichi
巧 引地
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress heat transfer from compression mechanism to expansion mechanism in an expander integrated type compressor. <P>SOLUTION: An expander integrated type compressor 200A includes a compression mechanism 2, an expansion mechanism 3, a shaft 5 for connecting the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3, and an oil pump 6 arranged between the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3. Below the oil pump 6, provided is a partitioning member 31 that partitions an oil reservoir 25 into an upper pool 25a and lower pools 25b, 25c. The expansion mechanism 3 is housed in a capsule 83 that partitions the lower pools 25b, 25c into a first lower pool 25b in the surrounding of the expansion mechanism 3 and a second lower pool 25c in the surrounding of itself. An oil amount adjustment passageway 80 allows the move of oil between the upper pool 25a and the first lower pool 25b. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体を圧縮する圧縮機構と流体を膨張させる膨張機構とを備えた膨張機一体型圧縮機と、それを備えた冷凍サイクル装置に関する。   The present invention relates to an expander-integrated compressor including a compression mechanism that compresses fluid and an expansion mechanism that expands fluid, and a refrigeration cycle apparatus including the same.
従来から、圧縮機構と膨張機構とを備えた流体機械として、膨張機一体型圧縮機が知られている。図9は、特許文献1に記載された膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。   Conventionally, an expander-integrated compressor has been known as a fluid machine including a compression mechanism and an expansion mechanism. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the expander-integrated compressor described in Patent Document 1.
膨張機一体型圧縮機103は、密閉容器120、圧縮機構121、電動機122および膨張機構123を備えている。電動機122、圧縮機構121および膨張機構123は、シャフト124により連結されている。膨張機構123は、膨張する作動流体(例えば冷媒)から動力を回収し、回収した動力をシャフト124に与える。これにより、圧縮機構121を駆動する電動機122の消費電力が低減し、膨張機一体型圧縮機103を用いたシステムの成績係数が向上する。   The expander-integrated compressor 103 includes a sealed container 120, a compression mechanism 121, an electric motor 122, and an expansion mechanism 123. The electric motor 122, the compression mechanism 121 and the expansion mechanism 123 are connected by a shaft 124. The expansion mechanism 123 recovers power from the expanding working fluid (for example, refrigerant), and applies the recovered power to the shaft 124. Thereby, the power consumption of the electric motor 122 that drives the compression mechanism 121 is reduced, and the coefficient of performance of the system using the expander-integrated compressor 103 is improved.
密閉容器120の底部125は、オイル貯まりとして利用されている。底部125に貯められたオイルを密閉容器120の上方へ汲み上げるために、シャフト124の下端にオイルポンプ126が設けられている。オイルポンプ126によって汲み上げられたオイルは、シャフト124内の給油路127を経由して、圧縮機構121および膨張機構123に供給される。これにより、圧縮機構121の摺動部分および膨張機構123の摺動部分における潤滑性とシール性を確保することができる。   The bottom 125 of the sealed container 120 is used as an oil reservoir. An oil pump 126 is provided at the lower end of the shaft 124 in order to pump the oil stored in the bottom portion 125 upward of the sealed container 120. The oil pumped up by the oil pump 126 is supplied to the compression mechanism 121 and the expansion mechanism 123 via the oil supply passage 127 in the shaft 124. Thereby, the lubricity and the sealing performance at the sliding portion of the compression mechanism 121 and the sliding portion of the expansion mechanism 123 can be ensured.
膨張機構123の上部には、オイル戻し経路128が設けられている。オイル戻し経路128は、一端がシャフト124の給油路127に接続し、他端が膨張機構123の下方に向かって開口している。一般に、膨張機構123の信頼性確保のため、オイルは過剰に供給される。余剰のオイルはオイル戻し管128を経由して、膨張機構123の下方に排出される。   An oil return path 128 is provided in the upper part of the expansion mechanism 123. One end of the oil return path 128 is connected to the oil supply path 127 of the shaft 124, and the other end is opened downward of the expansion mechanism 123. Generally, oil is supplied excessively to ensure the reliability of the expansion mechanism 123. Excess oil is discharged below the expansion mechanism 123 via the oil return pipe 128.
密閉容器120の外部に出て行く作動流体に混入しているオイルの量は、通常、圧縮機構121と膨張機構123とで相違する。したがって、圧縮機構121と膨張機構123とが別々の密閉容器内に収容されている場合には、オイル量の過不足が生じないように、2つの密閉容器内のオイル量を調整するための手段が不可欠となる。これに対し、圧縮機構121および膨張機構123が同一の密閉容器120内に収容され、オイル貯まりが共用になっているため、図9に示す膨張機一体型圧縮機103には、オイル量の過不足の問題が本質的に存在しない。
特開2005−299632号公報
The amount of oil mixed in the working fluid that goes out of the sealed container 120 is usually different between the compression mechanism 121 and the expansion mechanism 123. Therefore, when the compression mechanism 121 and the expansion mechanism 123 are housed in separate sealed containers, means for adjusting the oil amounts in the two sealed containers so that the oil amount does not become excessive or insufficient. Is essential. On the other hand, since the compression mechanism 121 and the expansion mechanism 123 are housed in the same sealed container 120 and the oil reservoir is shared, the expander-integrated compressor 103 shown in FIG. There is essentially no shortage problem.
JP 2005-299632 A
上記の膨張機一体型圧縮機103では、底部125から汲み上げられたオイルが、高温の圧縮機構121を通過するため、圧縮機構121によって加熱される。圧縮機構121によって加熱されたオイルは、電動機122によってさらに加熱され、膨張機構123に到達する。膨張機構123に到達したオイルは、低温の膨張機構123において冷却されたのち、オイル戻し管128を経由して、膨張機構123の下方に排出される。膨張機構123から排出されたオイルは、電動機122の側面を通過する際に加熱され、さらに圧縮機構121の側面を通過する際にも加熱されて密閉容器120の底部125に戻る。   In the above-described expander-integrated compressor 103, the oil pumped up from the bottom 125 passes through the high-temperature compression mechanism 121 and is heated by the compression mechanism 121. The oil heated by the compression mechanism 121 is further heated by the electric motor 122 and reaches the expansion mechanism 123. The oil that has reached the expansion mechanism 123 is cooled by the low-temperature expansion mechanism 123, and then discharged to the lower side of the expansion mechanism 123 via the oil return pipe 128. The oil discharged from the expansion mechanism 123 is heated when passing through the side surface of the electric motor 122, and further heated when passing through the side surface of the compression mechanism 121, and returns to the bottom portion 125 of the sealed container 120.
以上のように、オイルが圧縮機構と膨張機構を循環することにより、オイルを介して圧縮機構から膨張機構への熱移動が起こる。このような熱移動は、圧縮機構から吐出される作動流体の温度低下、膨張機構から吐出される作動流体の温度上昇を招来し、膨張機一体型圧縮機を用いたシステムの成績係数の向上を妨げる。   As described above, when oil circulates through the compression mechanism and the expansion mechanism, heat transfer from the compression mechanism to the expansion mechanism occurs via the oil. Such heat transfer leads to a decrease in the temperature of the working fluid discharged from the compression mechanism and an increase in the temperature of the working fluid discharged from the expansion mechanism, thereby improving the coefficient of performance of the system using the expander-integrated compressor. Hinder.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、膨張機一体型圧縮機において、圧縮機構から膨張機構への熱移動を抑制することを目的とする。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to suppress heat transfer from the compression mechanism to the expansion mechanism in the expander-integrated compressor.
すなわち、本発明は、
底部がオイル貯まりとして利用されるとともに、圧縮後の高圧の作動流体で内部空間が満たされる密閉容器と、
密閉容器内の上部に配置され、作動流体を圧縮して密閉容器の内部空間へと吐出する圧縮機構と、
密閉容器内の下部に配置され、膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構と、
膨張機構で回収した動力が圧縮機構に伝達されるように圧縮機構と膨張機構とを連結するシャフトと、
シャフトの軸方向における圧縮機構と膨張機構との間に配置され、オイル貯まりに貯められたオイルを圧縮機構に供給するオイルポンプと、
オイル貯まりを、オイルポンプによって吸入されるべきオイルを貯める上部プールと、膨張機構が配置される下部プールとに仕切る第1仕切部材と、
下部プールを、膨張機構に供給するべきオイルを貯める下部第1プールと、上部プールおよび下部第1プールの双方から隔離された下部第2プールとに仕切るとともに、膨張機構の周囲に下部第1プールが形成され、かつ自身の周囲に下部第2プールが形成されるように、膨張機構を包囲する第2仕切部材と、
下部第2プールをバイパスする形で上部プールと下部第1プールとの間のオイルの流通が許容されるように、一端が上部プールに接続され、他端が下部第1プールに接続されたオイル量調整通路と、
を備えた、膨張機一体型圧縮機を提供する。
That is, the present invention
A sealed container whose bottom is used as an oil reservoir and whose internal space is filled with a compressed high-pressure working fluid;
A compression mechanism that is disposed in the upper part of the sealed container and compresses the working fluid and discharges the compressed fluid into the inner space of the sealed container;
An expansion mechanism that is disposed in the lower part of the sealed container and recovers power from the expanding working fluid;
A shaft that connects the compression mechanism and the expansion mechanism so that the power recovered by the expansion mechanism is transmitted to the compression mechanism;
An oil pump disposed between the compression mechanism and the expansion mechanism in the axial direction of the shaft, and supplying oil stored in the oil reservoir to the compression mechanism;
A first partition member that divides the oil reservoir into an upper pool that stores oil to be sucked by the oil pump and a lower pool in which the expansion mechanism is disposed;
The lower pool is divided into a lower first pool for storing oil to be supplied to the expansion mechanism, and a lower second pool isolated from both the upper pool and the lower first pool, and the lower first pool around the expansion mechanism And a second partition member that surrounds the expansion mechanism such that a lower second pool is formed around itself,
Oil with one end connected to the upper pool and the other end connected to the lower first pool so that the oil flow between the upper pool and the lower first pool is allowed to bypass the lower second pool A quantity adjustment passage,
An expander-integrated compressor comprising:
他の側面において、本発明は、
底部がオイル貯まりとして利用されるとともに、圧縮後の高圧の作動流体で内部空間が満たされる密閉容器と、
密閉容器内の上部に配置され、作動流体を圧縮して密閉容器の内部空間へと吐出する圧縮機構と、
密閉容器内の下部に配置され、膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構と、
膨張機構で回収した動力が圧縮機構に伝達されるように圧縮機構と膨張機構とを連結するシャフトと、
シャフトの軸方向における圧縮機構と膨張機構との間に配置され、オイル貯まりに貯められたオイルを圧縮機構に供給するオイルポンプと、
オイル貯まりを、圧縮機構に供給するべきオイルを貯める上部プールと、膨張機構が配置される下部プールとに仕切る第1仕切部材と、
下部プールに配置されるとともに、膨張機構を包囲することにより、膨張機構に供給するべきオイルを貯める下部第1プールと、上部プールから下部第1プールまたはその逆方向に移動するオイルの流通経路となる下部第2プールとを、下部プールにおいて形成する第2仕切部材と、
上部プールと下部第2プールとの間のオイルの流通を許容する第1オイル量調整通路と、
下部第1プールと下部第2プールとの間のオイルの流通を許容する第2オイル量調整通路と、
を備えた、膨張機一体型圧縮機を提供する。
In another aspect, the present invention provides:
A sealed container whose bottom is used as an oil reservoir and whose internal space is filled with a compressed high-pressure working fluid;
A compression mechanism that is disposed in the upper part of the sealed container and compresses the working fluid and discharges the compressed fluid into the inner space of the sealed container;
An expansion mechanism that is disposed in the lower part of the sealed container and recovers power from the expanding working fluid;
A shaft that connects the compression mechanism and the expansion mechanism so that the power recovered by the expansion mechanism is transmitted to the compression mechanism;
An oil pump disposed between the compression mechanism and the expansion mechanism in the axial direction of the shaft, and supplying oil stored in the oil reservoir to the compression mechanism;
A first partition member that partitions the oil reservoir into an upper pool that stores oil to be supplied to the compression mechanism and a lower pool in which the expansion mechanism is disposed;
A lower first pool that is disposed in the lower pool and surrounds the expansion mechanism to store oil to be supplied to the expansion mechanism; and an oil distribution path that moves from the upper pool to the lower first pool or vice versa. A second partition member that forms a lower second pool comprising:
A first oil amount adjusting passage that allows oil to flow between the upper pool and the lower second pool;
A second oil amount adjusting passage that allows oil to flow between the lower first pool and the lower second pool;
An expander-integrated compressor comprising:
上記本発明の膨張機一体型圧縮機は、密閉容器内に高温高圧の作動流体が充填される、いわゆる高圧シェル型を採用する。密閉容器内の上部には、動作時に高温となる圧縮機構が配置され、下部には、動作時に低温となる膨張機構が配置される。また、密閉容器の下部(底部)には、圧縮機構および膨張機構を潤滑するためのオイルが貯められる。   The expander-integrated compressor of the present invention employs a so-called high-pressure shell type in which a hermetic container is filled with a high-temperature and high-pressure working fluid. A compression mechanism that is hot during operation is disposed in the upper part of the sealed container, and an expansion mechanism that is cold during operation is disposed in the lower part. In addition, oil for lubricating the compression mechanism and the expansion mechanism is stored in the lower part (bottom part) of the sealed container.
本発明の膨張機一体型圧縮機の前者において、オイルが貯められている空間(オイル貯まり)は、第1仕切部材によって上部プールと下部プールとに仕切られる。下部プールは、さらに、膨張機構の周囲の下部第1プールと、膨張機構を包囲する第2仕切部材の周囲の下部第2プールとに仕切られる。第1仕切部材および第2仕切部材により、下部第2プールは、上部プールおよび下部第1プールの双方から隔離された空間となる。第1仕切部材は、上部プールと下部第2プールとの間のオイルの流通を実質的に禁止する。第2仕切部材は、下部第1プールと下部第2プールとの間のオイルの流通を実質的に禁止する。したがって、下部第2プールに貯められたオイルが断熱材として働き、オイルを介した圧縮機構から膨張機構への熱移動が抑制される。また、第1仕切部材および第2仕切部材により、下部第1プールおよび下部第2プールのオイルの撹拌が抑制されるので、上部プールに高温のオイルが貯まり、下部第1プールおよび下部第2プールに低温のオイルが貯まった状態を確実に維持することが可能となる。   In the former of the expander-integrated compressor of the present invention, the space in which oil is stored (oil storage) is partitioned into an upper pool and a lower pool by a first partition member. The lower pool is further partitioned into a lower first pool around the expansion mechanism and a lower second pool around the second partition member surrounding the expansion mechanism. By the first partition member and the second partition member, the lower second pool becomes a space isolated from both the upper pool and the lower first pool. The first partition member substantially prohibits oil from flowing between the upper pool and the lower second pool. The second partition member substantially prohibits oil from flowing between the lower first pool and the lower second pool. Therefore, the oil stored in the lower second pool functions as a heat insulating material, and heat transfer from the compression mechanism to the expansion mechanism via the oil is suppressed. Moreover, since the stirring of the oil in the lower first pool and the lower second pool is suppressed by the first partition member and the second partition member, high temperature oil is stored in the upper pool, and the lower first pool and the lower second pool. Thus, it is possible to reliably maintain a state where low temperature oil is stored.
一方、オイルポンプは上部プールにおける高温のオイルを吸入する。オイルポンプに吸入されたオイルは、下部の膨張機構を経由することなく上部の圧縮機構へと供給され、その後、上部プールに戻る。膨張機構には下部第1プールの低温のオイルが供給される。膨張機構から溢れたオイルは、下部第1プールに直接戻される。このように、圧縮機構と膨張機構との間にオイルポンプを配置し、そのオイルポンプを用いて圧縮機構への給油を行うことにより、圧縮機構を潤滑するオイルの循環経路を膨張機構から遠ざけることができる。言い換えれば、圧縮機構を潤滑するオイルの循環経路上に膨張機構が位置しないようにすることができる。これにより、オイルを介した圧縮機構から膨張機構への熱移動が抑制される。   On the other hand, the oil pump sucks hot oil in the upper pool. The oil sucked into the oil pump is supplied to the upper compression mechanism without passing through the lower expansion mechanism, and then returns to the upper pool. The expansion mechanism is supplied with low temperature oil from the lower first pool. Oil overflowing from the expansion mechanism is returned directly to the lower first pool. In this way, by disposing an oil pump between the compression mechanism and the expansion mechanism and supplying oil to the compression mechanism using the oil pump, the oil circulation path that lubricates the compression mechanism is kept away from the expansion mechanism. Can do. In other words, the expansion mechanism can be prevented from being positioned on the circulation path of the oil that lubricates the compression mechanism. Thereby, the heat transfer from the compression mechanism to the expansion mechanism via the oil is suppressed.
こうして、オイルポンプ、第1仕切部材および第2仕切部材による効果が相俟って、オイルを介した圧縮機構から膨張機構への熱移動がより一層抑制される。また、オイル量調整通路を設けているので、上部プールと下部第1プールとの間で相互にオイルを補給しあうことができる。   Thus, combined with the effects of the oil pump, the first partition member, and the second partition member, the heat transfer from the compression mechanism to the expansion mechanism via the oil is further suppressed. Further, since the oil amount adjusting passage is provided, oil can be replenished between the upper pool and the lower first pool.
本発明の膨張機一体型圧縮機の後者において、オイルが貯められている空間(オイル貯まり)は、第1仕切部材によって上部プールと下部プールとに仕切られる。下部プールは、さらに、膨張機構の周囲の下部第1プールと、膨張機構を包囲する第2仕切部材の周囲の下部第2プールとに仕切られる。オイルは、第1オイル量調整通路および第2オイル量調整通路により、下部第2プールを経由する形で、上部プールから下部第1プールまたはその逆方向に移動することができる。この下部第2プールは、上部プールから下部第1プール、またはその逆方向に移動するオイルの流動を緩衝する緩衝域として働く。すなわち、下部第2プールに貯められたオイルが断熱材として働き、オイルを介した圧縮機構から膨張機構への熱移動が抑制される。また、第1仕切部材および第2仕切部材により、下部第1プールおよび下部第2プールのオイルの撹拌が抑制されるので、上部プールに高温のオイルが貯まり、下部第1プールおよび下部第2プールに低温のオイルが貯まった状態を確実に維持することが可能となる。   In the latter of the expander-integrated compressors of the present invention, a space in which oil is stored (oil storage) is partitioned into an upper pool and a lower pool by a first partition member. The lower pool is further partitioned into a lower first pool around the expansion mechanism and a lower second pool around the second partition member surrounding the expansion mechanism. Oil can move from the upper pool to the lower first pool or vice versa by way of the first oil amount adjusting passage and the second oil amount adjusting passage via the lower second pool. This lower second pool serves as a buffer area for buffering the flow of oil moving from the upper pool to the lower first pool or vice versa. That is, the oil stored in the lower second pool functions as a heat insulating material, and heat transfer from the compression mechanism to the expansion mechanism via the oil is suppressed. Moreover, since the stirring of the oil in the lower first pool and the lower second pool is suppressed by the first partition member and the second partition member, high temperature oil is stored in the upper pool, and the lower first pool and the lower second pool. Thus, it is possible to reliably maintain a state where low temperature oil is stored.
また、オイルポンプによって熱移動が抑制される効果については、上述した通りであり、オイルポンプ、第1仕切部材および第2仕切部材による効果が相俟って、オイルを介した圧縮機構から膨張機構への熱移動がより一層抑制される。   Further, the effect of suppressing the heat transfer by the oil pump is as described above, and the effects of the oil pump, the first partition member, and the second partition member are combined, so that the compression mechanism through the oil and the expansion mechanism are combined. The heat transfer to is further suppressed.
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。図2Aは、図1に示す膨張機一体型圧縮機のD1−D1横断面図である。図2Bは、図1に示す膨張機一体型圧縮機のD2−D2横断面図である。図3は、図1の部分拡大図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an expander-integrated compressor according to a first embodiment of the present invention. 2A is a D1-D1 cross-sectional view of the expander-integrated compressor shown in FIG. 2B is a D2-D2 cross-sectional view of the expander-integrated compressor shown in FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG.
図1に示すように、膨張機一体型圧縮機200Aは、密閉容器1と、密閉容器1内の上部に配置されたスクロール型の圧縮機構2と、密閉容器1内の下部に配置された2段ロータリ型の膨張機構3と、圧縮機構2と膨張機構3との間に配置された電動機4と、圧縮機構2、膨張機構3および電動機4を連結するシャフト5と、電動機4と膨張機構3との間に配置されたオイルポンプ6とを備えている。電動機4がシャフト5を駆動することにより、圧縮機構2が作動する。膨張機構3は、膨張する作動流体から動力を回収してシャフト5に与え、電動機4によるシャフト5の駆動をアシストする。作動流体は、例えば、二酸化炭素やハイドロフルオロカーボンなどの冷媒である。   As shown in FIG. 1, the expander-integrated compressor 200 </ b> A includes a sealed container 1, a scroll-type compression mechanism 2 disposed at the upper part in the sealed container 1, and 2 disposed at the lower part in the sealed container 1. A stage rotary type expansion mechanism 3, an electric motor 4 disposed between the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3, a shaft 5 connecting the compression mechanism 2, the expansion mechanism 3 and the electric motor 4, and the electric motor 4 and the expansion mechanism 3 And an oil pump 6 disposed between the two. When the electric motor 4 drives the shaft 5, the compression mechanism 2 operates. The expansion mechanism 3 collects power from the expanding working fluid and applies it to the shaft 5 to assist the drive of the shaft 5 by the electric motor 4. The working fluid is a refrigerant such as carbon dioxide or hydrofluorocarbon.
膨張機一体型圧縮機200Aは、さらに、密閉容器1の内部を圧縮機構2、電動機4およびオイルポンプ6が配置される第1側と膨張機構3が配置される第2側とに仕切る仕切部材31と、密閉容器1の内部の第2側において膨張機構3を包囲するカプセル83と、密閉容器1の内部の第1側とカプセル83の内部とを接続するオイル量調整通路80とを備えている。   The expander-integrated compressor 200A further partitions the inside of the hermetic container 1 into a first side where the compression mechanism 2, the electric motor 4 and the oil pump 6 are arranged and a second side where the expansion mechanism 3 is arranged. 31, a capsule 83 that surrounds the expansion mechanism 3 on the second side inside the sealed container 1, and an oil amount adjusting passage 80 that connects the first side inside the sealed container 1 and the inside of the capsule 83. Yes.
本明細書中では、シャフト5の軸方向を上下方向と定義し、圧縮機構2が配置されている側を上側(第1側)、膨張機構3が配置されている側を下側(第2側)と定義する。さらに、本実施形態では、スクロール型の圧縮機構2とロータリ型の膨張機構3を採用しているが、圧縮機構2および膨張機構3の型式はこれらに限定されず、他の容積型であってもよい。例えば、圧縮機構と膨張機構の双方をロータリ型またはスクロール型にすることが可能である。   In this specification, the axial direction of the shaft 5 is defined as the vertical direction, the side on which the compression mechanism 2 is disposed is the upper side (first side), and the side on which the expansion mechanism 3 is disposed is the lower side (second side). Side). Further, in the present embodiment, the scroll type compression mechanism 2 and the rotary type expansion mechanism 3 are adopted, but the types of the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3 are not limited to these, and other volume types are used. Also good. For example, both the compression mechanism and the expansion mechanism can be a rotary type or a scroll type.
図1に示すように、密閉容器1の下部(底部)はオイル貯まり25として利用されている。オイルは、圧縮機構2および膨張機構3の摺動部分における潤滑性とシール性を確保するために使用される。オイル貯まり25に貯留されたオイルの量は、密閉容器1を立てた状態、つまりシャフト5の軸方向が鉛直方向に平行となるように密閉容器1の姿勢を定めた状態で、オイルポンプ6のオイル吸入口62qよりも上、かつ電動機4よりも下に油面SL(図3参照)が位置するように調整されている。   As shown in FIG. 1, the lower part (bottom part) of the sealed container 1 is used as an oil reservoir 25. Oil is used to ensure lubricity and sealing performance at the sliding portions of the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3. The amount of oil stored in the oil reservoir 25 is the same as that of the oil pump 6 in a state where the sealed container 1 is erected, that is, in a state where the attitude of the sealed container 1 is determined so that the axial direction of the shaft 5 is parallel to the vertical direction. The oil level SL (see FIG. 3) is adjusted so as to be positioned above the oil suction port 62q and below the electric motor 4.
オイル貯まり25は、オイルポンプ6がオイル吸入口62qから吸い込むオイルを貯める上部プール25aと、膨張機構3が配置される下部プール25b,25cとを含む。上部プール25aと下部プール25b,25cとは、仕切部材31(第1仕切部材)によって仕切られている。下部プール25cは、さらに、第2仕切部材としてのカプセル83によって、膨張機構3に供給するべきオイルを貯める下部第1プール25bと、上部プール25aおよび下部第1プール25bから隔離された下部第2プール25cとに仕切られている。オイルポンプ6の周囲が上部プール25aのオイルで満たされ、膨張機構3の周囲が下部第1プール25bのオイルで満たされ、カプセル83の周囲が下部第2プール25cのオイルで満たされている。上部プール25aのオイルが主に圧縮機構2のために使用され、下部第1プール25bのオイルが主に膨張機構3のために使用される。下部第2プール25cのオイルは、流動が極めて小さく、それ自体が断熱材として働き、密閉容器1の内部の仕切部材31よりも上側の部分から、仕切部材31よりも下側の部分への熱移動、言い換えれば、圧縮機構2から膨張機構3への熱移動を抑制する。   The oil reservoir 25 includes an upper pool 25a that stores oil sucked from the oil suction port 62q by the oil pump 6, and lower pools 25b and 25c in which the expansion mechanism 3 is disposed. The upper pool 25a and the lower pools 25b and 25c are partitioned by a partition member 31 (first partition member). The lower pool 25c further includes a lower first pool 25b for storing oil to be supplied to the expansion mechanism 3 by a capsule 83 as a second partition member, and a lower second pool isolated from the upper pool 25a and the lower first pool 25b. It is partitioned into a pool 25c. The periphery of the oil pump 6 is filled with the oil of the upper pool 25a, the periphery of the expansion mechanism 3 is filled with the oil of the lower first pool 25b, and the periphery of the capsule 83 is filled with the oil of the lower second pool 25c. The oil in the upper pool 25a is mainly used for the compression mechanism 2, and the oil in the lower first pool 25b is mainly used for the expansion mechanism 3. The oil in the lower second pool 25c has a very small flow and itself functions as a heat insulating material, and heat from the portion above the partition member 31 inside the sealed container 1 to the portion below the partition member 31 The movement, in other words, the heat transfer from the compression mechanism 2 to the expansion mechanism 3 is suppressed.
オイルポンプ6は、上部プール25aに貯められたオイルの油面SLがオイル吸入口62qよりも上方に位置するように、シャフト5の軸方向における圧縮機構2と膨張機構3との間に配置されている。上部プール25aのオイルがオイルポンプ6に吸入され、圧縮機構2の摺動部分に供給される。圧縮機構2を潤滑後、上部プール25aに戻るオイルは、圧縮機構2および電動機4から加熱作用を受けているので、相対的に高温である。上部プール25aに戻ったオイルは、再びオイルポンプ6に吸入される。   The oil pump 6 is disposed between the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3 in the axial direction of the shaft 5 so that the oil level SL of the oil stored in the upper pool 25a is positioned above the oil suction port 62q. ing. Oil in the upper pool 25 a is sucked into the oil pump 6 and supplied to the sliding portion of the compression mechanism 2. The oil that returns to the upper pool 25a after lubrication of the compression mechanism 2 is subjected to a heating action from the compression mechanism 2 and the electric motor 4, and therefore has a relatively high temperature. The oil that has returned to the upper pool 25a is again sucked into the oil pump 6.
一方、膨張機構3の摺動部分には、下部第1プール25bのオイルが供給される。膨張機構3の摺動部分から溢れたオイルは、下部第1プール25bに直接戻される。下部第1プール25bに貯められたオイルは、膨張機構3から冷却作用を受けるので、相対的に低温となる。圧縮機構2と膨張機構3との間にオイルポンプ6を配置し、そのオイルポンプ6を用いて圧縮機構2への給油を行うことにより、圧縮機構2を潤滑する高温のオイルの循環経路を膨張機構3から遠ざけることができる。言い換えれば、圧縮機構2を潤滑する高温のオイルの循環経路と、膨張機構3を潤滑する低温のオイルの循環経路とを分けることができる。これにより、オイルを介した圧縮機構2から膨張機構3への熱移動が抑制される。   On the other hand, the oil of the lower first pool 25b is supplied to the sliding portion of the expansion mechanism 3. Oil overflowing from the sliding portion of the expansion mechanism 3 is returned directly to the lower first pool 25b. Since the oil stored in the lower first pool 25b is cooled by the expansion mechanism 3, the oil becomes relatively low in temperature. An oil pump 6 is disposed between the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3, and the oil pump 6 is used to supply oil to the compression mechanism 2, thereby expanding a high-temperature oil circulation path that lubricates the compression mechanism 2. It can be moved away from the mechanism 3. In other words, it is possible to separate a high-temperature oil circulation path for lubricating the compression mechanism 2 and a low-temperature oil circulation path for lubricating the expansion mechanism 3. Thereby, the heat transfer from the compression mechanism 2 to the expansion mechanism 3 via oil is suppressed.
仕切部材31およびカプセル83により、オイルポンプ6と膨張機構3との軸方向の距離が長くなるため、このことによっても、上部プール25aに貯められたオイルから膨張機構3の周囲のオイルへの熱移動量を低減することができる。   Since the partition member 31 and the capsule 83 increase the axial distance between the oil pump 6 and the expansion mechanism 3, this also causes the heat from the oil stored in the upper pool 25 a to the oil around the expansion mechanism 3. The amount of movement can be reduced.
次に、圧縮機構2および膨張機構3について説明する。   Next, the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3 will be described.
スクロール型の圧縮機構2は、旋回スクロール7と、固定スクロール8と、オルダムリング11と、軸受部材10と、マフラー16と、吸入管13と、吐出管15とを備えている。シャフト5の偏心軸5aに嵌合され、かつ、オルダムリング11により自転運動を拘束された旋回スクロール7は、渦巻き形状のラップ7aが、固定スクロール8のラップ8aと噛み合いながら、シャフト5の回転に伴って旋回運動を行い、ラップ7a,8aの間に形成される三日月形状の作動室12が外側から内側に移動しながら容積を縮小することにより、吸入管13から吸入された作動流体を圧縮する。圧縮された作動流体は、固定スクロール8の中央部に設けられた吐出孔8b、マフラー16の内部空間16a、ならびに固定スクロール8および軸受部材10を貫通する流路17をこの順に経由して、密閉容器1の内部空間24に吐出される。シャフト5の給油路29を通ってこの圧縮機構2に到達したオイルは、旋回スクロール7と偏心軸5aとの摺動面や、旋回スクロール7と固定スクロール8との摺動面を潤滑する。密閉容器1の内部空間24に吐出された作動流体は、内部空間24に滞留する間に、重力や遠心力によってオイルと分離され、その後、吐出管15からガスクーラに向けて吐出される。   The scroll-type compression mechanism 2 includes a turning scroll 7, a fixed scroll 8, an Oldham ring 11, a bearing member 10, a muffler 16, a suction pipe 13, and a discharge pipe 15. The orbiting scroll 7 fitted to the eccentric shaft 5a of the shaft 5 and constrained to rotate by the Oldham ring 11 rotates the shaft 5 while the spiral wrap 7a meshes with the wrap 8a of the fixed scroll 8. Along with this, the crescent-shaped working chamber 12 formed between the wraps 7a and 8a reduces the volume while moving from the outside to the inside, thereby compressing the working fluid sucked from the suction pipe 13. . The compressed working fluid is hermetically sealed through the discharge hole 8b provided in the center of the fixed scroll 8, the internal space 16a of the muffler 16, and the flow path 17 passing through the fixed scroll 8 and the bearing member 10 in this order. It is discharged into the internal space 24 of the container 1. The oil that has reached the compression mechanism 2 through the oil supply passage 29 of the shaft 5 lubricates the sliding surface between the orbiting scroll 7 and the eccentric shaft 5 a and the sliding surface between the orbiting scroll 7 and the fixed scroll 8. The working fluid discharged into the internal space 24 of the sealed container 1 is separated from oil by gravity or centrifugal force while staying in the internal space 24, and then discharged from the discharge pipe 15 toward the gas cooler.
シャフト5を介して圧縮機構2を駆動する電動機4は、密閉容器1に固定された固定子21と、シャフト5に固定された回転子22とを含む。密閉容器1の上部に配置されたターミナル(図示省略)から電動機4に電力が供給される。電動機4は、同期機および誘導機のいずれであってもよく、圧縮機構2から吐出された作動流体およびその作動流体に混入しているオイルによって冷却される。   The electric motor 4 that drives the compression mechanism 2 via the shaft 5 includes a stator 21 fixed to the hermetic container 1 and a rotor 22 fixed to the shaft 5. Electric power is supplied to the electric motor 4 from a terminal (not shown) arranged at the upper part of the hermetic container 1. The electric motor 4 may be either a synchronous machine or an induction machine, and is cooled by the working fluid discharged from the compression mechanism 2 and oil mixed in the working fluid.
シャフト5の内部には、圧縮機構2の摺動部分に通ずる給油路29が軸方向に延びるように形成されており、この給油路29にオイルポンプ6から吐出されたオイルが送り込まれる。給油路29に送られたオイルは、膨張機構3を経由することなく、圧縮機構2の各摺動部分に供給される。このようにすれば、圧縮機構2に向かうオイルが膨張機構3で冷却されることがないので、オイルを介した圧縮機構2から膨張機構3への熱移動を効果的に抑制することができる。また、シャフト5の内部に給油路29を形成すれば、部品点数の増加やレイアウトの問題が新たに生じないので好適である。   Inside the shaft 5, an oil supply passage 29 communicating with the sliding portion of the compression mechanism 2 is formed so as to extend in the axial direction, and oil discharged from the oil pump 6 is fed into the oil supply passage 29. The oil sent to the oil supply passage 29 is supplied to each sliding portion of the compression mechanism 2 without going through the expansion mechanism 3. In this way, since the oil heading toward the compression mechanism 2 is not cooled by the expansion mechanism 3, heat transfer from the compression mechanism 2 to the expansion mechanism 3 via the oil can be effectively suppressed. In addition, if the oil supply passage 29 is formed inside the shaft 5, it is preferable because an increase in the number of parts and a problem of layout do not newly occur.
さらに、本実施形態においてシャフト5は、圧縮機構2側に位置する第1シャフト5sと、第1シャフト5sに連結された、膨張機構3側に位置する第2シャフト5tとを含む。第1シャフト5sの内部には、圧縮機構2の摺動部分に通ずる給油路29が軸方向に延びるように形成されている。給油路29は、第1シャフト5sの下端面と上端面に露出している。第1シャフト5sと第2シャフト5tとは、膨張機構3によって回収された動力が圧縮機構2に伝達されるように連結器63によって連結されている。ただし、連結器63を使用せず、第1シャフト5sと第2シャフト5tとを直接嵌め合わせるようにしてもよい。さらに、単一の部品からなるシャフトを用いることも可能である。   Further, in the present embodiment, the shaft 5 includes a first shaft 5s positioned on the compression mechanism 2 side and a second shaft 5t connected to the first shaft 5s and positioned on the expansion mechanism 3 side. Inside the first shaft 5s, an oil supply passage 29 communicating with the sliding portion of the compression mechanism 2 is formed so as to extend in the axial direction. The oil supply passage 29 is exposed at the lower end surface and the upper end surface of the first shaft 5s. The first shaft 5s and the second shaft 5t are coupled by a coupler 63 so that the power recovered by the expansion mechanism 3 is transmitted to the compression mechanism 2. However, the first shaft 5s and the second shaft 5t may be directly fitted together without using the coupler 63. It is also possible to use a shaft made of a single part.
膨張機構3は、第1シリンダ42と、第1シリンダ42よりも厚みのある第2シリンダ44と、これらのシリンダ42,44を仕切る中板43とを備えている。第1シリンダ42と第2シリンダ44とは、互いに同心状の配置である。膨張機構3は、さらに、シャフト5の偏心部5cと嵌合し、第1シリンダ42の中で偏心回転運動する第1ピストン46と、第1シリンダ42のベーン溝42a(図2A参照)に往復動自在に保持され、一方の端部が第1ピストン46に接する第1ベーン48と、第1ベーン48の他方の端部に接し、第1ベーン48を第1ピストン46へと付勢する第1ばね50と、シャフト5の偏心部5dと嵌合し、第2シリンダ44の中で偏心回転運動する第2ピストン47と、第2シリンダ44のベーン溝44a(図2B参照)に往復動自在に保持され、一方の端部が第2ピストン47に接する第2ベーン49と、第2ベーン49の他方の端部に接し、第2ベーン49を第2ピストン47へと付勢する第2ばね51と、を備えている。   The expansion mechanism 3 includes a first cylinder 42, a second cylinder 44 that is thicker than the first cylinder 42, and an intermediate plate 43 that partitions the cylinders 42 and 44. The first cylinder 42 and the second cylinder 44 are arranged concentrically with each other. The expansion mechanism 3 is further fitted to the eccentric portion 5c of the shaft 5 and reciprocates in the first piston 46 that rotates eccentrically in the first cylinder 42 and the vane groove 42a (see FIG. 2A) of the first cylinder 42. A first vane 48 that is held movably and has one end in contact with the first piston 46 and a second vane 48 in contact with the other end of the first vane 48 and biases the first vane 48 toward the first piston 46. 1 The spring 50 and the eccentric portion 5d of the shaft 5 are fitted, and the second piston 47 that rotates eccentrically in the second cylinder 44 and the vane groove 44a (see FIG. 2B) of the second cylinder 44 can reciprocate freely. The second vane 49 with one end contacting the second piston 47 and the second spring contacting the other end of the second vane 49 and biasing the second vane 49 toward the second piston 47. 51.
膨張機構3は、さらに、第1シリンダ42、第2シリンダ44および中板43を狭持するように配置された上軸受部材45および下軸受部材41を備えている。下軸受部材41および中板43は第1シリンダ42を上下から狭持し、中板43および上軸受部材45は第2シリンダ44を上下から狭持する。上軸受部材45、中板43および下軸受部材41による狭持により、第1シリンダ42および第2シリンダ44内には、ピストン46,47の回転に応じて容積が変化する作動室が形成される。上軸受部材45および下軸受部材41は、シャフト5を回転自在に保持する軸受部材としても機能する。膨張機構3も、圧縮機構2と同様、吸入管52と、吐出管53とを備えている。   The expansion mechanism 3 further includes an upper bearing member 45 and a lower bearing member 41 that are disposed so as to sandwich the first cylinder 42, the second cylinder 44, and the intermediate plate 43. The lower bearing member 41 and the middle plate 43 sandwich the first cylinder 42 from above and below, and the middle plate 43 and the upper bearing member 45 sandwich the second cylinder 44 from above and below. By holding the upper bearing member 45, the intermediate plate 43 and the lower bearing member 41, a working chamber whose volume changes according to the rotation of the pistons 46 and 47 is formed in the first cylinder 42 and the second cylinder 44. . The upper bearing member 45 and the lower bearing member 41 also function as bearing members that hold the shaft 5 rotatably. The expansion mechanism 3 also includes a suction pipe 52 and a discharge pipe 53, as with the compression mechanism 2.
図2Aに示すように、第1シリンダ42の内側には、第1ピストン46および第1ベーン48により区画された、吸入側の作動室55a(第1吸入側空間)および吐出側の作動室55b(第1吐出側空間)が形成される。図2Bに示すように、第2シリンダ44の内側には、第2ピストン47および第2ベーン49により区画された、吸入側の作動室56a(第2吸入側空間)および吐出側の作動室56b(第2吐出側空間)が形成される。第2シリンダ44における2つの作動室56a,56bの合計容積は、第1シリンダ42における2つの作動室55a,55bの合計容積よりも大きい。第1シリンダ42の吐出側の作動室55bと、第2シリンダ44の吸入側の作動室56aとは、中板43に設けられた貫通孔43aにより接続されており、一つの作動室(膨張室)として機能する。高圧の作動流体は、下軸受部材41に設けられた吸入孔41aから第1シリンダ42の作動室55aに流入する。第1シリンダ42の作動室55aに流入した作動流体は、作動室55bと作動室56aからなる膨張室においてシャフト5を回転させながら膨張して低圧になる。低圧の作動流体は、上軸受部材45に設けられた吐出孔45aから吐出される。   As shown in FIG. 2A, on the inner side of the first cylinder 42, a suction-side working chamber 55a (first suction-side space) and a discharge-side working chamber 55b defined by a first piston 46 and a first vane 48 are provided. (First discharge side space) is formed. As shown in FIG. 2B, on the inner side of the second cylinder 44, a suction-side working chamber 56a (second suction-side space) and a discharge-side working chamber 56b defined by a second piston 47 and a second vane 49 are provided. (Second discharge side space) is formed. The total volume of the two working chambers 56 a and 56 b in the second cylinder 44 is larger than the total volume of the two working chambers 55 a and 55 b in the first cylinder 42. The discharge-side working chamber 55b of the first cylinder 42 and the suction-side working chamber 56a of the second cylinder 44 are connected by a through hole 43a provided in the intermediate plate 43, and one working chamber (expansion chamber) is connected. ). The high-pressure working fluid flows into the working chamber 55 a of the first cylinder 42 from the suction hole 41 a provided in the lower bearing member 41. The working fluid that has flowed into the working chamber 55a of the first cylinder 42 expands to a low pressure while rotating the shaft 5 in the expansion chamber composed of the working chamber 55b and the working chamber 56a. The low-pressure working fluid is discharged from a discharge hole 45 a provided in the upper bearing member 45.
このように、膨張機構3は、シリンダ42,44と、シャフト5の偏心部5c,5dに嵌合するようにシリンダ42,44内に配置されたピストン46,47と、シリンダ42,44を閉塞しシリンダ42,44およびピストン46,47とともに膨張室を形成する軸受部材41,45(閉塞部材)を含むロータリ型である。ロータリ型の流体機構は、その構造上、シリンダ内の空間を2つに仕切るベーンの潤滑が不可欠となる。機構全体がオイルに浸かっている場合には、ベーンが配置されているベーン溝の後端を密閉容器1内に露出させるという極めて単純な方法により、ベーンを潤滑することができる。本実施形態においても、そのような方法でベーン48,49の潤滑を行っている。   As described above, the expansion mechanism 3 closes the cylinders 42 and 44, the pistons 46 and 47 disposed in the cylinders 42 and 44 so as to be fitted to the eccentric portions 5c and 5d of the shaft 5, and the cylinders 42 and 44. The rotary type includes bearing members 41 and 45 (blocking members) that form expansion chambers together with the cylinders 42 and 44 and the pistons 46 and 47. In the rotary type fluid mechanism, lubrication of a vane that divides a space in a cylinder into two is indispensable. When the entire mechanism is immersed in oil, the vane can be lubricated by a very simple method in which the rear end of the vane groove in which the vane is disposed is exposed in the sealed container 1. Also in the present embodiment, the vanes 48 and 49 are lubricated by such a method.
その他の部分(例えば軸受部材41,45)への給油は、図5に示すように、例えば、第2シャフト5tの下端から膨張機構3のシリンダ42,44に向かって延びるように、第2シャフト5tの外周面に溝5kを形成することによって行うことができる。オイル貯まり25に貯まっているオイルに懸かる圧力は、シリンダ42,44とピストン46,47とを潤滑中のオイルに懸かる圧力よりも大きい。したがって、オイルポンプの助けを借りなくても、オイルは、第2シャフト5tの外周面の溝5kを伝って膨張機構3の摺動部分に供給されうる。さらには、第2シャフト5tの内部に給油路を設け、第2シャフト5tの下端にオイルポンプを設置することにより、膨張機構3の摺動部分に給油を行うようにしてもよい。   As shown in FIG. 5, the oil supply to the other parts (for example, the bearing members 41 and 45) is performed, for example, so as to extend from the lower end of the second shaft 5t toward the cylinders 42 and 44 of the expansion mechanism 3. This can be done by forming the groove 5k on the outer peripheral surface of 5t. The pressure applied to the oil stored in the oil reservoir 25 is larger than the pressure applied to the oil being lubricated to the cylinders 42 and 44 and the pistons 46 and 47. Therefore, the oil can be supplied to the sliding portion of the expansion mechanism 3 through the groove 5k on the outer peripheral surface of the second shaft 5t without the assistance of the oil pump. Furthermore, an oil supply path may be provided inside the second shaft 5t, and an oil pump may be installed at the lower end of the second shaft 5t to supply oil to the sliding portion of the expansion mechanism 3.
次に、オイルポンプ6について詳しく説明する。   Next, the oil pump 6 will be described in detail.
図3Aに示すように、オイルポンプ6は、シャフト5の回転に伴う作動室の容積の増減によりオイルを圧送するように構成されたポンプ本体60と、ポンプ本体60から吐出されたオイルを一時的に収容する中空の中継部材71とを含む。オイルポンプ6の中央部には、ポンプ本体60および中継部材71を貫通するように、シャフト5が通されている。給油路29への入口が中継部材71の内部空間70hに面することにより、給油路29にオイルが送り込まれる。このようにすれば、別途の給油管を設けずとも、オイルを漏れなく給油路29に送り込むことができる。   As shown in FIG. 3A, the oil pump 6 includes a pump body 60 configured to pump oil by increasing or decreasing the volume of the working chamber accompanying the rotation of the shaft 5, and the oil discharged from the pump body 60 temporarily. And a hollow relay member 71 accommodated in the housing. The shaft 5 is passed through the center of the oil pump 6 so as to penetrate the pump body 60 and the relay member 71. The oil is fed into the oil supply passage 29 when the inlet to the oil supply passage 29 faces the internal space 70 h of the relay member 71. In this way, oil can be fed into the oil supply passage 29 without leakage without providing a separate oil supply pipe.
図4にポンプ本体60の平面図を示す。ポンプ本体60は、シャフト5(第2シャフト5t)の偏心部に取り付けられたピストン61と、ピストン61を収容するハウジング62(シリンダ)とを含む。ピストン61とハウジング62との間には、三日月状の作動室64が形成されている。すなわち、ポンプ本体60には、ロータリ型の流体機構が採用されている。ハウジング62には、オイル貯まり25(具体的には上部プール25a)と作動室64とを接続するオイル吸入路62aと、作動室64と中継部材71の内部空間70hとを接続するオイル吐出路62bとが設けられている。第2シャフト5tの回転に伴ってハウジング62内をピストン61が偏心回転運動する。これにより、作動室64の容積が増減し、オイルの吸入および吐出が行われる。このような機構は、第2シャフト5tの回転運動をカム機構等で他の運動に変換することなく、オイルを圧送する運動に直接利用するので、機械ロスが小さいという利点がある。また、比較的単純な構造によるので、信頼性も高い。   FIG. 4 shows a plan view of the pump body 60. The pump main body 60 includes a piston 61 attached to an eccentric portion of the shaft 5 (second shaft 5t), and a housing 62 (cylinder) that accommodates the piston 61. A crescent-shaped working chamber 64 is formed between the piston 61 and the housing 62. That is, the pump body 60 employs a rotary fluid mechanism. The housing 62 includes an oil suction passage 62 a that connects the oil reservoir 25 (specifically, the upper pool 25 a) and the working chamber 64, and an oil discharge passage 62 b that connects the working chamber 64 and the internal space 70 h of the relay member 71. And are provided. As the second shaft 5t rotates, the piston 61 moves eccentrically in the housing 62. As a result, the volume of the working chamber 64 is increased or decreased, and oil is sucked and discharged. Such a mechanism is advantageous in that the mechanical loss is small because the rotational movement of the second shaft 5t is directly used for the oil-feeding movement without being converted into another movement by a cam mechanism or the like. Further, since it has a relatively simple structure, it has high reliability.
図3Aに示すように、ポンプ本体60と中継部材71は、ポンプ本体60のハウジング62の上面と中継部材71の下面とが接するように、軸方向の上下に隣接して配置されている。ハウジング62の上面によって、中継部材71が閉じられている。さらに、中継部材71は、シャフト5(第1シャフト5s)を支持する軸受部76を有している。言い換えれば、中継部材71はシャフト5を支持する軸受の機能も有している。軸受部76の潤滑を行えるように、シャフト5の給油路29が、軸受部76に対応する区間で分岐している。   As shown in FIG. 3A, the pump body 60 and the relay member 71 are arranged adjacent to each other in the axial direction so that the upper surface of the housing 62 of the pump body 60 and the lower surface of the relay member 71 are in contact with each other. The relay member 71 is closed by the upper surface of the housing 62. Further, the relay member 71 has a bearing portion 76 that supports the shaft 5 (first shaft 5s). In other words, the relay member 71 also has a function of a bearing that supports the shaft 5. The oil supply passage 29 of the shaft 5 is branched in a section corresponding to the bearing portion 76 so that the bearing portion 76 can be lubricated.
また、中継部材71の内部空間70hにおいて、第1シャフト5sと第2シャフト5tとの連結部が形成されている。このことにより、ポンプ本体60から吐出されたオイルを、第1シャフト5sの内部に形成されている給油路29に容易に送り込むことが可能である。   In addition, in the internal space 70h of the relay member 71, a connecting portion between the first shaft 5s and the second shaft 5t is formed. Thus, the oil discharged from the pump main body 60 can be easily fed into the oil supply passage 29 formed inside the first shaft 5s.
さらに、本実施形態においては、第1シャフト5sと第2シャフト5tとが連結器63によって連結されており、この連結器63が中継部材71の内部空間70hに配置されている。つまり、中継部材71は、ポンプ本体60と給油路29とを中継する役割と、連結器63の設置スペースを提供する役割とを担っている。第1シャフト5sと連結器63とは、例えば、第1シャフト5sの外周面に設けられた溝と、連結器63の内周面に設けられた溝とが係合することにより、同期回転するように連結される。第2シャフト5tと連結器63も、同様の方法で固定できる。連結器63は、中継部材71内において第1シャフト5sおよび第2シャフト5tと同期回転する。膨張機構3によって第2シャフト5tに与えられるトルクは、連結器63を介して第1シャフト5sに伝達される。   Furthermore, in the present embodiment, the first shaft 5 s and the second shaft 5 t are connected by the coupler 63, and the coupler 63 is disposed in the internal space 70 h of the relay member 71. That is, the relay member 71 plays a role of relaying between the pump body 60 and the oil supply passage 29 and a role of providing an installation space for the coupler 63. For example, the first shaft 5s and the coupler 63 are synchronously rotated by engaging a groove provided on the outer peripheral surface of the first shaft 5s with a groove provided on the inner peripheral surface of the coupler 63. Are linked together. The second shaft 5t and the coupler 63 can be fixed in the same manner. The coupler 63 rotates in synchronization with the first shaft 5s and the second shaft 5t in the relay member 71. Torque applied to the second shaft 5t by the expansion mechanism 3 is transmitted to the first shaft 5s via the coupler 63.
連結器63には、その外周面からシャフト5の回転中心に向かって延びるように、中継部材71の内部空間70hとシャフト5の給油路29とを接続しうるオイル送出路63aが設けられている。オイル吐出路62bを通じてポンプ本体60から中継部材71に送られたオイルは、連結器63のオイル送出路63aを流通してシャフト5の給油路29に送られる。   The coupler 63 is provided with an oil delivery path 63 a that can connect the internal space 70 h of the relay member 71 and the oil supply path 29 of the shaft 5 so as to extend from the outer peripheral surface toward the rotation center of the shaft 5. . The oil sent from the pump main body 60 to the relay member 71 through the oil discharge passage 62 b flows through the oil delivery passage 63 a of the coupler 63 and is sent to the oil supply passage 29 of the shaft 5.
給油路29は、第1シャフト5sの下端面に露出している。連結器63は、第1シャフト5sと第2シャフト5tとの間にオイルを案内可能な隙間78が形成された状態で両者を連結する。その隙間78には、オイル送出路63aが接続している。このような構造により、連結器63がシャフト5s,5tとともに回転する場合でも、ポンプ本体60から吐出されたオイルが間断なく給油路29に送られるため、圧縮機構2の摺動部分を安定して潤滑することが可能となる。   The oil supply passage 29 is exposed at the lower end surface of the first shaft 5s. The coupler 63 couples the first shaft 5s and the second shaft 5t with a gap 78 formed between the first shaft 5s and the second shaft 5t. An oil delivery path 63a is connected to the gap 78. With such a structure, even when the coupler 63 rotates together with the shafts 5s and 5t, the oil discharged from the pump body 60 is sent to the oil supply passage 29 without interruption, so that the sliding portion of the compression mechanism 2 can be stabilized. It becomes possible to lubricate.
さらに、本実施形態によれば、次のような効果も得られる。従来の膨張機一体型圧縮機(図9参照)では、シャフトの下端からオイルを汲み上げる構造になっている。したがって、2本のシャフトを連結して使用する場合には、必然的に給油路の途中に連結部分が位置することになり、その連結部分からオイル漏れが起こる可能性がある。これに対し、本実施形態のように、第1シャフト5sと第2シャフト5tとの連結部分を給油路29への入口として利用すれば、連結部分でのオイル漏れという問題が本質的に存在しないことになる。   Furthermore, according to this embodiment, the following effects are also obtained. The conventional expander-integrated compressor (see FIG. 9) has a structure in which oil is pumped from the lower end of the shaft. Therefore, when two shafts are connected and used, the connecting portion is inevitably located in the middle of the oil supply path, and oil leakage may occur from the connecting portion. On the other hand, if the connection part of the 1st shaft 5s and the 2nd shaft 5t is utilized as an inlet_port | entrance to the oil supply path 29 like this embodiment, the problem of the oil leak in a connection part does not exist essentially. It will be.
次に、仕切部材31およびカプセル83について詳しく説明する。   Next, the partition member 31 and the capsule 83 will be described in detail.
上述したように、圧縮機構2から膨張機構3への熱移動を抑制する効果は、圧縮機構2と膨張機構3との間に配置されたオイルポンプ6のみによっても得ることができるが、膨張機構3をカプセル83で包囲して下部第2プール25cを形成することにより、その効果を大幅に高めることができる。   As described above, the effect of suppressing the heat transfer from the compression mechanism 2 to the expansion mechanism 3 can be obtained only by the oil pump 6 disposed between the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3. By enclosing 3 with the capsule 83 to form the lower second pool 25c, the effect can be greatly enhanced.
膨張機一体型圧縮機200Aの作動時において、オイルは、上部プール25aでは相対的に高温となり、下部プール25b,25c、特に膨張機構3の周囲の下部第1プール25bでは相対的に低温となる。上部プール25aと下部第2プール25cとの間のオイルの流通は、実質的に禁止されている。さらに、下部第1プール25bと下部第2プールとの間のオイルの流通も、実質的に禁止されている。下部第2プール25cに貯められたオイルは、ほとんど流動せず、それ自体が断熱材として働く。   During the operation of the expander-integrated compressor 200A, the oil is relatively hot in the upper pool 25a, and is relatively cool in the lower pools 25b and 25c, particularly the lower first pool 25b around the expansion mechanism 3. . Oil distribution between the upper pool 25a and the lower second pool 25c is substantially prohibited. Further, oil circulation between the lower first pool 25b and the lower second pool is substantially prohibited. The oil stored in the lower second pool 25c hardly flows and itself functions as a heat insulating material.
ここで、「オイルの流通が実質的に禁止されている」とは、流路を意図して設けないという趣旨であり、オイルの往来が一切無いということを必ずしも意味しない。例えば、シャフト5は、仕切部材31およびカプセル83を貫通しているので、これらの部材とシャフト5との間には、マイクロメートル単位の隙間が必然的に存在する。そのため、シャフト5の外周面を伝って上部プール25aと下部第2プール25cとの間、さらには、下部第1プール25bと下部第2プール25cとの間を微量のオイルが移動する。また、仕切部材31は密閉容器1に焼き嵌めや圧入などの方法で固定されるが、密閉容器1と仕切部材31との間にも微小隙間が存在しうる。このような微小隙間を通じて、上部プール25aと下部第2プール25cとの間をオイルが流通することがある。逆にいえば、このような微小隙間があることで、下部第2プール25cへのオイルの充填が容易になる。   Here, “the oil distribution is substantially prohibited” means that the flow path is not intentionally provided, and does not necessarily mean that there is no oil traffic. For example, since the shaft 5 penetrates the partition member 31 and the capsule 83, a gap of a micrometer unit inevitably exists between these members and the shaft 5. Therefore, a small amount of oil moves along the outer peripheral surface of the shaft 5 between the upper pool 25a and the lower second pool 25c, and further between the lower first pool 25b and the lower second pool 25c. Further, although the partition member 31 is fixed to the sealed container 1 by a method such as shrink fitting or press fitting, a minute gap may exist between the sealed container 1 and the partition member 31. Oil may flow between the upper pool 25a and the lower second pool 25c through such a minute gap. Conversely, the presence of such a minute gap facilitates filling of the oil in the lower second pool 25c.
図1および図3Aに示すように、仕切部材31は、オイルポンプ6に隣接して配置されている。具体的には、ポンプ本体60のハウジング62にピストン61が収容されるように、ハウジング62が仕切部材31によって閉塞されている。ただし、図3Bに示すように、仕切部材31に浅い座繰り31gを設けることにより、仕切部材31をオイルポンプ6の一部として利用することも可能である。すなわち、座繰り31gにピストン61を収容し、オイル吸入路62aおよびオイル吐出路62bが設けられたハウジング62で、仕切部材31を閉塞する構造としてもよい。図3Aおよび図3Bのいずれの場合にも、仕切部材31によって上部プール25aの底面が形成され、密閉容器1の内周面とオイルポンプ6の外周面との間にできる空間が、上部プール25aとしての役割を担う。   As shown in FIGS. 1 and 3A, the partition member 31 is disposed adjacent to the oil pump 6. Specifically, the housing 62 is closed by the partition member 31 so that the piston 61 is accommodated in the housing 62 of the pump body 60. However, as shown in FIG. 3B, the partition member 31 can be used as a part of the oil pump 6 by providing the partition member 31 with a shallow countersink 31 g. That is, the partition member 31 may be closed by the housing 62 in which the piston 61 is accommodated in the counterbore 31g and the oil suction path 62a and the oil discharge path 62b are provided. 3A and 3B, the partition member 31 forms the bottom surface of the upper pool 25a, and the space formed between the inner peripheral surface of the sealed container 1 and the outer peripheral surface of the oil pump 6 is the upper pool 25a. As a role.
仕切部材31の形状は、焼き嵌めや圧入のような方法によって密閉容器1に固定することを考慮して、密閉容器1の内周面に沿った形状、具体的には、円板状とするのがよい。ただし、溶接やロウ接により、密閉容器1に仕切部材31を固定してもよい。仕切部材31には、シャフト5を挿入するための貫通孔が中央部に設けられている。したがって、仕切部材31がシャフト5を支持する軸受としての機能を有していてもよい。さらに、仕切部材31の外周部には、オイル量調整通路80の一部をなす貫通孔31hが設けられている。   The shape of the partition member 31 is a shape along the inner peripheral surface of the sealed container 1, specifically a disc shape, in consideration of fixing to the sealed container 1 by a method such as shrink fitting or press fitting. It is good. However, the partition member 31 may be fixed to the sealed container 1 by welding or brazing. The partition member 31 is provided with a through hole in the center for inserting the shaft 5. Therefore, the partition member 31 may have a function as a bearing that supports the shaft 5. Furthermore, a through hole 31 h that forms part of the oil amount adjusting passage 80 is provided in the outer peripheral portion of the partition member 31.
カプセル83(第2仕切部材)は、図1および図2から理解できるように、膨張機構3を内部に収容することができる大きさの筐体でありうる。カプセル83の上部には、シャフト5を挿入するための貫通孔が設けられている。カプセル83の円筒状の側面部には、吸入配管52および吐出配管53を挿入するための貫通孔が設けられている。吸入配管52および吐出配管53は、カプセル83および密閉容器1の内外を貫通している。カプセル83の内周面と、膨張機構3の外周面(シリンダ42,44および軸受41,45の外周面)とによって囲まれた空間が、下部第1プール25bとしての役割を担う。仕切部材31の下面と、密閉容器1の内周面と、カプセル83の外周面とによって囲まれた空間が、下部第2プール25cとしての役割を担う。このようなカプセル83は、ボルトなどの締結具を用いて、仕切部材31に固定することができる。   As can be understood from FIG. 1 and FIG. 2, the capsule 83 (second partition member) can be a housing having a size that can accommodate the expansion mechanism 3 therein. A through hole for inserting the shaft 5 is provided in the upper portion of the capsule 83. A through hole for inserting the suction pipe 52 and the discharge pipe 53 is provided in the cylindrical side portion of the capsule 83. The suction pipe 52 and the discharge pipe 53 penetrate the capsule 83 and the inside and outside of the sealed container 1. A space surrounded by the inner peripheral surface of the capsule 83 and the outer peripheral surface of the expansion mechanism 3 (the outer peripheral surfaces of the cylinders 42 and 44 and the bearings 41 and 45) serves as the lower first pool 25b. A space surrounded by the lower surface of the partition member 31, the inner peripheral surface of the sealed container 1, and the outer peripheral surface of the capsule 83 serves as the lower second pool 25c. Such a capsule 83 can be fixed to the partition member 31 using a fastener such as a bolt.
第2シャフト5tの下端は、下部第1プール25bに露出している。図5で説明したように、下部第1プール25bを満たすオイルが、第2シャフト5tの外周面を伝ってピストン46,47や軸受部材41,45などの要潤滑部品に供給される。第2シャフト5tの下端にオイルポンプを設ける場合には、オイルポンプの吸入口が下部第1プール25bに露出することとなる。また、ベーン50,51の後端が下部第1プール25bに露出している。ベーン溝42a,44a(図2参照)に下部第1プール25bを満たすオイルが供給され、ベーン42,44の潤滑が行われるとともに、作動室55,56の気密が確保される。   The lower end of the second shaft 5t is exposed to the lower first pool 25b. As described with reference to FIG. 5, the oil filling the lower first pool 25 b is supplied to lubricated components such as the pistons 46 and 47 and the bearing members 41 and 45 along the outer peripheral surface of the second shaft 5 t. When an oil pump is provided at the lower end of the second shaft 5t, the suction port of the oil pump is exposed to the lower first pool 25b. The rear ends of the vanes 50 and 51 are exposed to the lower first pool 25b. Oil filling the lower first pool 25b is supplied to the vane grooves 42a, 44a (see FIG. 2), the vanes 42, 44 are lubricated, and the airtightness of the working chambers 55, 56 is ensured.
オイル量調整通路80は、上部プール25aと下部第1プール25bとの間のオイルの流通を許容する。オイル量調整通路80を介して、上部プール25aから下部第1プール25b、またはその逆方向にオイルが移動する。本実施形態によると、圧縮機構2において作動流体に混入したオイルは、その大部分が密閉容器1の内部空間で作動流体から分離され、上部プール25aに落ちる。したがって、吐出管15から密閉容器1の外部に出て行く作動流体に含まれるオイルは少量である。一方、膨張機構3側にはオイルを分離するためのトラップがないので、膨張機構3において作動流体に混入したオイルは、吐出管53から作動流体とともに密閉容器1の外部に出て行く。つまり、膨張機構3は下部第1プール25bのオイルを消費してしまう。この消費分を補うべく、上部プール25aから下部第1プール25bにオイルが移動する。ただし、オイルの消費量は、圧縮機構2や膨張機構3の型式等によっても変化するので、オイルの移動方向が上記に限定されるわけではない。   The oil amount adjusting passage 80 allows oil to flow between the upper pool 25a and the lower first pool 25b. The oil moves from the upper pool 25a to the lower first pool 25b or vice versa via the oil amount adjusting passage 80. According to this embodiment, most of the oil mixed in the working fluid in the compression mechanism 2 is separated from the working fluid in the internal space of the sealed container 1 and falls into the upper pool 25a. Therefore, a small amount of oil is contained in the working fluid that goes out of the sealed container 1 from the discharge pipe 15. On the other hand, since there is no trap for separating the oil on the expansion mechanism 3 side, the oil mixed in the working fluid in the expansion mechanism 3 goes out of the sealed container 1 together with the working fluid from the discharge pipe 53. That is, the expansion mechanism 3 consumes oil in the lower first pool 25b. In order to compensate for this consumption, oil moves from the upper pool 25a to the lower first pool 25b. However, since the oil consumption varies depending on the type of the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 3, the movement direction of the oil is not limited to the above.
本実施形態においては、2つの配管81,82および仕切部材31に設けられた貫通孔31hによってオイル量調整通路80が構成されている。2つの配管81,82は、一端が仕切部材31の外周部の貫通孔31hに上面側から差し込まれ、他端がオイルポンプ6のオイル吸入口62qよりも上に延びている第1配管81と、一端が仕切部材31の外周部の貫通孔31hに下面側から差し込まれ、他端がカプセル83に差し込まれている第2配管82とを含む。貫通孔31hおよび第2配管82によれば、上部プール25aおよび下部第1プール25bに貯められたオイルと、下部第2プール25cに貯められたオイルとが混ざることを確実に防ぐことができる。また、上部プール25aから下部第1プール25bに向かうオイルは、第2配管82をゆっくりと流通する間に下部第2プール25cのオイルに放熱する。したがって、比較的低温のオイルを下部第1プール25bに供給することができる。   In the present embodiment, the oil amount adjusting passage 80 is constituted by the two pipes 81 and 82 and the through hole 31 h provided in the partition member 31. One end of each of the two pipes 81 and 82 is inserted into the through-hole 31h in the outer peripheral portion of the partition member 31 from the upper surface side, and the other end extends above the oil suction port 62q of the oil pump 6. And a second pipe 82 having one end inserted into the through hole 31 h in the outer peripheral portion of the partition member 31 from the lower surface side and the other end inserted into the capsule 83. According to the through-hole 31h and the second pipe 82, it is possible to reliably prevent the oil stored in the upper pool 25a and the lower first pool 25b from being mixed with the oil stored in the lower second pool 25c. Further, the oil from the upper pool 25a toward the lower first pool 25b dissipates heat to the oil in the lower second pool 25c while slowly flowing through the second pipe 82. Therefore, relatively low temperature oil can be supplied to the lower first pool 25b.
また、第2配管82は、下部第2プール25cに露出している部分に屈曲部が含まれているL字管でありうる。L字管の採用により、上部プール25aのオイルの撹拌作用が下部第1プール25bに及び難くなる。   The second pipe 82 may be an L-shaped pipe in which a bent portion is included in a portion exposed to the lower second pool 25c. By adopting the L-shaped tube, the oil agitating action of the upper pool 25a becomes difficult to reach the lower first pool 25b.
一方、第1配管81を設けることにより、次のような利益が得られる。上部プール25aにおける油面SLの位置は常に一定というわけではなく、一時的に低下することも想定される。油面SLの位置が低下した場合であっても、圧縮機構2へのオイルの供給は継続しなければならない。本実施形態においては、上部プール25a側におけるオイル量調整通路80の入口としての第1配管81の開口部が、オイルポンプ6のオイル吸入口62qよりも上方に位置している。すると、第1配管81の開口部よりも油面SLの位置が低下した場合、下部第1プール25bへのオイルの移動経路が遮断され、オイルポンプ6にのみ上部プール25aのオイルが使用されることとなる。つまり、上部プール25aのオイルをオイルポンプ6に最優先で吸入させることが可能となり、圧縮機構2の信頼性向上を期待できる。   On the other hand, by providing the first pipe 81, the following benefits can be obtained. The position of the oil level SL in the upper pool 25a is not always constant, and it may be assumed that the oil level SL temporarily decreases. Even when the position of the oil level SL is lowered, the supply of oil to the compression mechanism 2 must be continued. In the present embodiment, the opening of the first pipe 81 as the inlet of the oil amount adjusting passage 80 on the upper pool 25a side is located above the oil suction port 62q of the oil pump 6. Then, when the position of the oil level SL is lower than the opening of the first pipe 81, the oil movement path to the lower first pool 25b is blocked, and the oil in the upper pool 25a is used only for the oil pump 6. It will be. That is, the oil in the upper pool 25a can be sucked into the oil pump 6 with the highest priority, and improvement in the reliability of the compression mechanism 2 can be expected.
また、仕切部材31の下面とカプセル83の上面との間に、下部第2プール25cの一部を構成する空間SHが形成されるように、仕切部材31およびカプセル83が配置されていることが好ましい。言い換えれば、そのような空間SHが形成されるように、仕切部材31およびカプセル83の相対位置関係が定められているとよい。このようにすれば、空間SHがオイルで満たされるので、仕切部材31からカプセル83に熱が直接伝達することを防止できる。   In addition, the partition member 31 and the capsule 83 may be arranged so that a space SH constituting a part of the lower second pool 25c is formed between the lower surface of the partition member 31 and the upper surface of the capsule 83. preferable. In other words, the relative positional relationship between the partition member 31 and the capsule 83 may be determined so that such a space SH is formed. In this way, since the space SH is filled with oil, it is possible to prevent heat from being directly transferred from the partition member 31 to the capsule 83.
なお、オイル量調整通路80は、単一の配管によって構成されていてもよい。すなわち、第1配管81、貫通孔31hおよび第2配管82に対応する形状と寸法を持った配管を採用しうる。また、仕切部材31、カプセル83および配管81,82の材料については、特に限定されず、膨張機構3やオイルポンプ6の構成部品と同じ材料、例えば、鋳鉄やステンレスのような金属を用いることができる。   The oil amount adjusting passage 80 may be configured by a single pipe. That is, a pipe having a shape and dimensions corresponding to the first pipe 81, the through hole 31h, and the second pipe 82 can be employed. Further, the materials of the partition member 31, the capsule 83, and the pipes 81 and 82 are not particularly limited, and the same material as the components of the expansion mechanism 3 and the oil pump 6, for example, a metal such as cast iron or stainless steel is used. it can.
(第2実施形態)
図6に示すのは、第2実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。第1実施形態と本実施形態との相違点は、オイル量調整通路の構成にある。その他の構成は、同一参照符号を付していることから理解できるように、共通である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the expander-integrated compressor according to the second embodiment. The difference between the first embodiment and this embodiment is the configuration of the oil amount adjusting passage. Other configurations are common as can be understood from the same reference numerals.
本実施形態の膨張機一体型圧縮機200Bにおいて、オイル量調整通路85は、密閉容器1の外部を経由している。このようにすれば、オイル量調整通路85をゆっくり流通するオイルと外気との間で熱交換が行われ、オイルを効率よく冷却することができるので、高温のオイルが上部プール25aから膨張機構3の周囲の下部第1プール25bに流れこむことを防止できる。   In the expander-integrated compressor 200B of the present embodiment, the oil amount adjusting passage 85 passes through the outside of the hermetic container 1. In this way, heat exchange is performed between the oil that slowly flows through the oil amount adjusting passage 85 and the outside air, and the oil can be cooled efficiently, so that the hot oil is discharged from the upper pool 25a to the expansion mechanism 3. Can be prevented from flowing into the lower first pool 25b.
オイル量調整通路85は配管によって構成することができる。配管85の一端が仕切部材31の上面よりも上側に露出するように密閉容器1に差し込まれ、他端が下部第2プール25cを貫くように密閉容器1およびカプセル83に差し込まれているとよい。このようにすれば、上部プール25aおよび下部第1プール25bに貯められたオイルと、下部第2プール25cに貯められたオイルとが混ざる恐れがない。また、配管85を密閉容器1に溶接すれば、気密性にも影響がない。さらに、第1実施形態で説明したように、上部プール25a側におけるオイル量調整通路85の入口が、オイルポンプ6のオイル吸入口62qよりも上方に位置していてもよい。   The oil amount adjusting passage 85 can be configured by piping. One end of the pipe 85 may be inserted into the sealed container 1 so as to be exposed above the upper surface of the partition member 31, and the other end may be inserted into the sealed container 1 and the capsule 83 so as to penetrate the lower second pool 25c. . In this way, there is no possibility that the oil stored in the upper pool 25a and the lower first pool 25b and the oil stored in the lower second pool 25c are mixed. Further, if the pipe 85 is welded to the sealed container 1, the airtightness is not affected. Furthermore, as described in the first embodiment, the inlet of the oil amount adjusting passage 85 on the upper pool 25a side may be located above the oil suction port 62q of the oil pump 6.
また、オイル量調整通路としての配管85のうち、密閉容器1の外部に露出している部分を積極的に冷却するようにしてもよい。例えば、密閉容器1の外部に露出している部分に冷却フィンを取り付けるなどの工夫を施すことができる。   Moreover, you may make it actively cool the part exposed to the exterior of the airtight container 1 among the piping 85 as an oil quantity adjustment channel | path. For example, it is possible to devise such as attaching a cooling fin to a portion exposed to the outside of the sealed container 1.
(第3実施形態)
図7に示すのは、第3実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。膨張機構3を包囲するカプセル183(第2仕切部材)が下部プール25b,25cに配置されている点は、先の2つの実施形態と本実施形態とで一致する。先の2つの実施形態と本実施形態の相違点は、上部プール25aと下部第2プール25cとの間のオイルの流通、および、下部第1プール25bと下部第2プール25cとの間のオイルの流通が許容されている点にある。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the expander-integrated compressor according to the third embodiment. The point that the capsule 183 (second partition member) surrounding the expansion mechanism 3 is arranged in the lower pools 25b and 25c is the same between the previous two embodiments and the present embodiment. The difference between the previous two embodiments and the present embodiment is that the oil flows between the upper pool 25a and the lower second pool 25c, and the oil between the lower first pool 25b and the lower second pool 25c. It is in the point where distribution of is permitted.
カプセル183は、膨張機構3を内部に収容することにより、膨張機構3に供給するべきオイルを貯める下部第1プール25bと、上部プール25aから下部第1プール25bまたはその逆方向に移動するオイルの流通経路となる下部第2プール25cとを、下部プールにおいて形成する。下部第2プール25cは、上部プール25aから下部第1プール25bまたはその逆方向に移動するオイルの流動を緩衝する。これにより、圧縮機構2から膨張機構3への熱移動が抑制される。   The capsule 183 accommodates the expansion mechanism 3 in the lower first pool 25b for storing oil to be supplied to the expansion mechanism 3, and the lower first pool 25b from the upper pool 25a or the oil moving in the opposite direction. A lower second pool 25c serving as a distribution path is formed in the lower pool. The lower second pool 25c buffers the flow of oil that moves from the upper pool 25a to the lower first pool 25b or vice versa. Thereby, the heat transfer from the compression mechanism 2 to the expansion mechanism 3 is suppressed.
具体的には、上部プール25aと下部第2プール25cとの間のオイルの流通を許容する第1オイル量調整通路87と、下部第1プール25bと下部第2プール25cとの間のオイルの流通を許容する第2オイル量調整通路89とが設けられている。これらのオイル量調整通路87,89により、吐出管15から密閉容器1の外部に出て行く作動流体に含まれるオイルの量と、吐出管53から密閉容器1の外部に出て行く作動流体に含まれるオイルの量との差を解消することが可能となる。   Specifically, the first oil amount adjustment passage 87 that allows oil to flow between the upper pool 25a and the lower second pool 25c, and the oil between the lower first pool 25b and the lower second pool 25c. A second oil amount adjusting passage 89 that allows circulation is provided. By these oil amount adjusting passages 87 and 89, the amount of oil contained in the working fluid exiting from the discharge pipe 15 to the outside of the sealed container 1 and the working fluid exiting from the discharge pipe 53 to the outside of the sealed container 1 are converted. It becomes possible to eliminate the difference from the amount of oil contained.
本実施形態において、第1オイル量調整通路87は、仕切部材31の外周部に設けられた貫通孔31hと、一端が仕切部材31の貫通孔31hに上面側から差し込まれ、他端がオイルポンプ6のオイル吸入口62qよりも上方まで延びている配管81とによって構成されている。仕切部材31の貫通孔31hおよび配管81は、第1実施形態で説明したものと共通である。   In the present embodiment, the first oil amount adjusting passage 87 has a through hole 31h provided in the outer peripheral portion of the partition member 31 and one end inserted into the through hole 31h of the partition member 31 from the upper surface side, and the other end is an oil pump. 6 and a pipe 81 extending above the oil suction port 62q. The through hole 31h and the pipe 81 of the partition member 31 are the same as those described in the first embodiment.
また、第2実施形態で説明したように、第1オイル量調整通路87が密閉容器1の外部を経由していてもよい。   Further, as described in the second embodiment, the first oil amount adjustment passage 87 may pass through the outside of the sealed container 1.
一方、第2オイル量調整通路89は、カプセル183の底部に設けられた貫通孔89によって構成されている。カプセル183の底部付近のオイルは、仕切部材31付近のオイルよりも相対的に低温である。したがって、カプセル183の底部の貫通孔89によれば、膨張機構3の摺動部分に低温のオイルが供給されるので好ましい。   On the other hand, the second oil amount adjusting passage 89 is configured by a through hole 89 provided at the bottom of the capsule 183. The oil near the bottom of the capsule 183 is relatively cooler than the oil near the partition member 31. Therefore, the through hole 89 at the bottom of the capsule 183 is preferable because low temperature oil is supplied to the sliding portion of the expansion mechanism 3.
本発明の膨張機一体型圧縮機は、例えば、空気調和装置、給湯装置、乾燥機または冷凍冷蔵庫のためのヒートポンプに好適に採用できる。図8に、空気調和装置に適用されたヒートポンプ(冷凍サイクル装置)の構成図を示す。   The expander-integrated compressor of the present invention can be suitably used for, for example, a heat pump for an air conditioner, a hot water supply device, a dryer or a refrigerator-freezer. In FIG. 8, the block diagram of the heat pump (refrigeration cycle apparatus) applied to the air conditioning apparatus is shown.
ヒートポンプ300は、第1熱交換器101を有する室内機107と、膨張機一体型圧縮機200Aおよび第2熱交換器104を有する室外機102とを備えている。圧縮機構2、第1熱交換器101、膨張機構3および第2熱交換器104が配管によって接続され、冷媒回路が形成されている。膨張機一体型圧縮機200Aは、他の実施形態のものに置き換わってもよい。   The heat pump 300 includes an indoor unit 107 having a first heat exchanger 101 and an outdoor unit 102 having an expander-integrated compressor 200A and a second heat exchanger 104. The compression mechanism 2, the first heat exchanger 101, the expansion mechanism 3, and the second heat exchanger 104 are connected by a pipe to form a refrigerant circuit. The expander-integrated compressor 200A may be replaced with another embodiment.
冷媒回路には、四方弁105,106が配置されており、冷媒の流通方向を切り替えることが可能となっている。すなわち、暖房運転を行う場合には、室内機107における第1熱交換器101で冷媒が放熱し、室外機102における第2熱交換器104で冷媒が蒸発するように、四方弁105,106を制御する。冷房運転を行う場合には、室外機102における第2熱交換器104で冷媒が放熱し、室内機107における第1熱交換器101で冷媒が蒸発するように、四方弁105,106を制御する。   Four-way valves 105 and 106 are disposed in the refrigerant circuit, and the refrigerant flow direction can be switched. That is, when performing the heating operation, the four-way valves 105 and 106 are set so that the refrigerant radiates heat in the first heat exchanger 101 in the indoor unit 107 and evaporates in the second heat exchanger 104 in the outdoor unit 102. Control. When performing the cooling operation, the four-way valves 105 and 106 are controlled so that the refrigerant radiates heat in the second heat exchanger 104 in the outdoor unit 102 and evaporates in the first heat exchanger 101 in the indoor unit 107. .
圧縮機構2から膨張機構3への熱移動が抑制された膨張機一体型圧縮機200Aを用いることにより、暖房運転時における圧縮機構2の吐出温度の低下による暖房能力の低下、冷房運転時における膨張機構3の吐出温度の上昇による冷房能力の低下を防ぐことができる。結果として、空気調和装置の成績係数が向上する。   By using the expander-integrated compressor 200A in which the heat transfer from the compression mechanism 2 to the expansion mechanism 3 is suppressed, the heating capacity decreases due to the decrease in the discharge temperature of the compression mechanism 2 during the heating operation, and the expansion during the cooling operation. It is possible to prevent a decrease in cooling capacity due to an increase in the discharge temperature of the mechanism 3. As a result, the coefficient of performance of the air conditioner is improved.
本発明の第1実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の断面図Sectional drawing of the expander integrated compressor concerning 1st Embodiment of this invention. 図1に示す膨張機一体型圧縮機のD1−D1横断面図D1-D1 cross-sectional view of the expander-integrated compressor shown in FIG. 同じくD2−D2横断面図Similarly D2-D2 cross section 図1の部分拡大図Partial enlarged view of FIG. オイルポンプの変形例を示す断面図Sectional drawing which shows the modification of an oil pump ポンプ本体の平面図Top view of pump body 第2シャフトの外周面に形成された給油用の溝を示す模式図The schematic diagram which shows the groove | channel for oil supply formed in the outer peripheral surface of a 2nd shaft 第2実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の断面図Sectional drawing of the expander integrated compressor concerning 2nd Embodiment 第3実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の断面図Sectional drawing of the expander integrated compressor concerning 3rd Embodiment 膨張機一体型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置の構成図Configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus using an expander-integrated compressor 従来の膨張機一体型圧縮機の断面図Sectional view of a conventional expander-integrated compressor
符号の説明Explanation of symbols
1 密閉容器
2 圧縮機構
3 膨張機構
5 シャフト
6 オイルポンプ
24 密閉容器の内部空間
25 オイル貯まり
25a 上部プール
25b 下部第1プール
25c 下部第2プール
31 仕切部材
31h 貫通孔
62q オイル吸入口
80,85,87,89 オイル量調整通路
83,183 カプセル
200A,200B,200C 膨張機一体型圧縮機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Compression mechanism 3 Expansion mechanism 5 Shaft 6 Oil pump 24 Inner space 25 of airtight container 25 Oil pool 25a Upper pool 25b Lower first pool 25c Lower second pool 31 Partition member 31h Through-hole 62q Oil inlets 80, 85, 87,89 Oil amount adjusting passage 83,183 Capsule 200A, 200B, 200C Expander-integrated compressor

Claims (9)

  1. 底部がオイル貯まりとして利用されるとともに、圧縮後の高圧の作動流体で内部空間が満たされる密閉容器と、
    前記密閉容器内の上部に配置され、作動流体を圧縮して前記密閉容器の内部空間へと吐出する圧縮機構と、
    前記密閉容器内の下部に配置され、膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構と、
    前記膨張機構で回収した動力が前記圧縮機構に伝達されるように前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結するシャフトと、
    前記シャフトの軸方向における前記圧縮機構と前記膨張機構との間に配置され、前記オイル貯まりに貯められたオイルを前記圧縮機構に供給するオイルポンプと、
    前記オイル貯まりを、前記オイルポンプによって吸入されるべきオイルを貯める上部プールと、前記膨張機構が配置される下部プールとに仕切る第1仕切部材と、
    前記下部プールを、前記膨張機構に供給するべきオイルを貯める下部第1プールと、前記上部プールおよび前記下部第1プールの双方から隔離された下部第2プールとに仕切るとともに、前記膨張機構の周囲に前記下部第1プールが形成され、かつ自身の周囲に前記下部第2プールが形成されるように、前記膨張機構を包囲する第2仕切部材と、
    前記下部第2プールをバイパスする形で前記上部プールと前記下部第1プールとの間のオイルの流通が許容されるように、一端が前記上部プールに接続され、他端が前記下部第1プールに接続されたオイル量調整通路と、
    を備えた、膨張機一体型圧縮機。
    A sealed container whose bottom is used as an oil reservoir and whose internal space is filled with a compressed high-pressure working fluid;
    A compression mechanism that is disposed in an upper portion of the sealed container and compresses the working fluid and discharges the compressed fluid into the inner space of the sealed container;
    An expansion mechanism that is disposed in the lower part of the sealed container and recovers power from the expanding working fluid;
    A shaft that connects the compression mechanism and the expansion mechanism so that power recovered by the expansion mechanism is transmitted to the compression mechanism;
    An oil pump disposed between the compression mechanism and the expansion mechanism in the axial direction of the shaft, and supplying oil stored in the oil reservoir to the compression mechanism;
    A first partition member that partitions the oil reservoir into an upper pool that stores oil to be sucked by the oil pump and a lower pool in which the expansion mechanism is disposed;
    The lower pool is partitioned into a lower first pool for storing oil to be supplied to the expansion mechanism and a lower second pool isolated from both the upper pool and the lower first pool, and around the expansion mechanism A second partition member that surrounds the expansion mechanism so that the lower first pool is formed and the lower second pool is formed around the lower first pool;
    One end is connected to the upper pool and the other end is connected to the lower first pool so as to allow oil to flow between the upper pool and the lower first pool so as to bypass the lower second pool. An oil amount adjusting passage connected to the
    A compressor integrated with an expander.
  2. 前記オイル量調整通路は、一端が前記第1仕切部材に下面側から差し込まれ、他端が前記第2仕切部材に差し込まれている配管を含む、請求項1記載の膨張機一体型圧縮機。   2. The expander-integrated compressor according to claim 1, wherein the oil amount adjusting passage includes a pipe having one end inserted into the first partition member from the lower surface side and the other end inserted into the second partition member.
  3. 前記オイル量調整通路が前記密閉容器の外部を経由している、請求項1記載の膨張機一体型圧縮機。   The expander-integrated compressor according to claim 1, wherein the oil amount adjustment passage passes through the outside of the sealed container.
  4. 前記オイル量調整通路は、一端が前記第1仕切部材の上面よりも上側に露出するように前記密閉容器に差し込まれ、他端が前記下部第2プールを貫くように前記密閉容器および前記第2仕切部材に差し込まれている配管を含む、請求項3記載の膨張機一体型圧縮機。   The oil amount adjusting passage is inserted into the sealed container so that one end is exposed above the upper surface of the first partition member, and the other end of the oil amount adjusting passage passes through the lower second pool. The expander-integrated compressor according to claim 3, comprising a pipe inserted into the partition member.
  5. 前記第1仕切部材の下面と前記第2仕切部材の上面との間に、前記下部第2プールの一部を構成する空間が形成されるように、前記第1仕切部材と前記第2仕切部材との位置関係が定められている、請求項1記載の膨張機一体型圧縮機。   The first partition member and the second partition member are formed such that a space forming a part of the lower second pool is formed between the lower surface of the first partition member and the upper surface of the second partition member. The expander-integrated compressor according to claim 1, wherein the positional relationship is defined.
  6. 前記第2仕切部材は、前記膨張機構を内部に収容するカプセルである、請求項1記載の膨張機一体型圧縮機。   The expander-integrated compressor according to claim 1, wherein the second partition member is a capsule that accommodates the expansion mechanism therein.
  7. 底部がオイル貯まりとして利用されるとともに、圧縮後の高圧の作動流体で内部空間が満たされる密閉容器と、
    前記密閉容器内の上部に配置され、作動流体を圧縮して前記密閉容器の内部空間へと吐出する圧縮機構と、
    前記密閉容器内の下部に配置され、膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構と、
    前記膨張機構で回収した動力が前記圧縮機構に伝達されるように前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結するシャフトと、
    前記シャフトの軸方向における前記圧縮機構と前記膨張機構との間に配置され、オイル貯まりに貯められたオイルを前記圧縮機構に供給するオイルポンプと、
    前記オイル貯まりを、前記圧縮機構に供給するべきオイルを貯める上部プールと、前記膨張機構が配置される下部プールとに仕切る第1仕切部材と、
    前記下部プールに配置されるとともに、前記膨張機構を包囲することにより、前記膨張機構に供給するべきオイルを貯める下部第1プールと、前記上部プールから前記下部第1プールまたはその逆方向に移動するオイルの流通経路となる下部第2プールとを、前記下部プールにおいて形成する第2仕切部材と、
    前記上部プールと前記下部第2プールとの間のオイルの流通を許容する第1オイル量調整通路と、
    前記下部第1プールと前記下部第2プールとの間のオイルの流通を許容する第2オイル量調整通路と、
    を備えた、膨張機一体型圧縮機。
    A sealed container whose bottom is used as an oil reservoir and whose internal space is filled with a compressed high-pressure working fluid;
    A compression mechanism that is disposed in an upper portion of the sealed container and compresses the working fluid and discharges the compressed fluid into the inner space of the sealed container;
    An expansion mechanism that is disposed in the lower part of the sealed container and recovers power from the expanding working fluid;
    A shaft that connects the compression mechanism and the expansion mechanism so that power recovered by the expansion mechanism is transmitted to the compression mechanism;
    An oil pump that is disposed between the compression mechanism and the expansion mechanism in the axial direction of the shaft and supplies oil stored in an oil reservoir to the compression mechanism;
    A first partition member that partitions the oil reservoir into an upper pool that stores oil to be supplied to the compression mechanism and a lower pool in which the expansion mechanism is disposed;
    A lower first pool that is disposed in the lower pool and surrounds the expansion mechanism to store oil to be supplied to the expansion mechanism, and moves from the upper pool to the lower first pool or vice versa. A second partition member that forms a lower second pool serving as an oil distribution path in the lower pool;
    A first oil amount adjusting passage that allows oil to flow between the upper pool and the lower second pool;
    A second oil amount adjusting passage that allows oil to flow between the lower first pool and the lower second pool;
    A compressor integrated with an expander.
  8. 前記第2仕切部材は、前記膨張機構を内部に収容するカプセルであり、
    前記第1オイル量調整通路が、前記第1仕切部材に設けられた貫通孔を含み、
    前記第2オイル量調整通路が、前記カプセルの底部に設けられた貫通孔を含む、請求項7記載の膨張機一体型圧縮機。
    The second partition member is a capsule that houses the expansion mechanism therein,
    The first oil amount adjustment passage includes a through hole provided in the first partition member;
    The expander-integrated compressor according to claim 7, wherein the second oil amount adjustment passage includes a through hole provided in a bottom portion of the capsule.
  9. 請求項1または請求項7記載の膨張機一体型圧縮機を含む、冷凍サイクル装置。   A refrigeration cycle apparatus comprising the expander-integrated compressor according to claim 1 or 7.
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