JP2010270718A - Vane pump and refrigerant circuit - Google Patents

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Kenichi Minami
健一 南
Keiji Yamanaka
圭史 山中
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Yanmar Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vane pump allowing vanes to be projected to an inner peripheral wall of a cylinder when starting, and a refrigerant circuit utilizing the vane pump. <P>SOLUTION: The vane pump 1 is rotatably provided with a rotor 12 having a plurality of vane grooves 12a radially formed in the cylinder 11 of elliptic cylinder shape. Vanes 13 movable in the radial direction of the rotor are provided in the respective vane grooves 12a, and communicating passages 14c are provided from a discharge port 11a to vane groove bottom parts 12b. A normally closed bypass passage 15 is provided between the discharge port 11a and an intake port 11b, and a driving motor 16 for the rotor 12 is provided. An on-off valve 15a and a check valve 15b are provided for opening the bypass passage 15 after driving of the rotor 12 is started, and closing the bypass passage 15 when the pressure of the discharge port 11a becomes higher than the pressure of the intake port 11b. A refrigerant circuit includes the vane pump 1. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、バイパス構造を有するベーン型ポンプと、それを用いた冷媒回路とに関するものである。   The present invention relates to a vane pump having a bypass structure and a refrigerant circuit using the same.

一般に、楕円筒状のシリンダ内に放射状に形成された複数のベーン溝を有するロータを回転可能に設け、このベーン溝の各々にロータ半径方向に移動可能なベーンを設けて構成されたベーン型ポンプが知られている。このベーン型ポンプは、ベーン溝底部に供給される潤滑油を、冷媒ガスの吐出圧で加圧することで、圧縮機起動時のベーンの飛び出しを良くしていた。   Generally, a vane-type pump configured by rotatably providing a rotor having a plurality of radially formed vane grooves in an elliptical cylinder and providing each vane groove with a vane movable in the radial direction of the rotor. It has been known. In this vane type pump, the lubricant supplied to the bottom of the vane groove is pressurized with the discharge pressure of the refrigerant gas, so that the vane jumps out when the compressor is started.

しかし、ベーン溝底部に供給される潤滑油を冷媒ガスの吐出圧で加圧する場合、吐出圧が高くなっていないとベーンの飛び出し性か悪くなってしまうことが懸念される。   However, when pressurizing the lubricating oil supplied to the bottom of the vane groove with the discharge pressure of the refrigerant gas, there is a concern that if the discharge pressure is not increased, the ability of the vane to jump out becomes worse.

そこで、従来より、このベーン型ポンプにおいて、起動時にベーンをシリンダ内周壁に張り出させるために、吐出圧によらない高圧冷媒をベーン溝底部に供給する構成が公知となっている。   Therefore, conventionally, in this vane type pump, a configuration is known in which high-pressure refrigerant that does not depend on the discharge pressure is supplied to the bottom of the vane groove in order to project the vane to the inner peripheral wall of the cylinder at the time of startup.

例えば、特許文献1には、起動時にベーンがロータの半径方向に飛び出したときに生ずるベーンとベーン溝底部との隙間に流れ込む冷媒が、ベーンのベーン溝底部への復帰により圧縮されて高圧となるので、この高圧冷媒を他のベーン溝底部に導く構成にすることによってベーンを張り出させることが開示されている。   For example, in Patent Document 1, the refrigerant flowing into the gap between the vane and the bottom of the vane groove generated when the vane jumps out in the radial direction of the rotor at the time of startup is compressed by the return of the vane to the bottom of the vane groove and becomes high pressure. Therefore, it is disclosed that the vane is extended by adopting a configuration in which the high-pressure refrigerant is guided to the bottom of another vane groove.

特許第4095869号公報Japanese Patent No. 4095869

しかし、上記特許文献1記載のベーン型ポンプの場合、起動時にベーンがシリンダ内を十分に仕切れないまでもロータの半径方向に飛び出すことが前提となっており、ベーンの飛び出し量が不十分な場合には、対応できない可能性がある。   However, in the case of the vane type pump described in Patent Document 1, it is assumed that the vane jumps out in the radial direction of the rotor even when the vane is not sufficiently partitioned within the cylinder at the time of starting, and the amount of vane popping out is insufficient May not be possible.

本発明は係る実情に鑑みてなされたものであって、ベーンとベーン溝底部との間に流れ込む冷媒によらないで起動時にベーンをシリンダ内周壁に張り出させることができるベーン型ポンプと、これを利用した冷媒回路とを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a vane pump capable of projecting a vane to a cylinder inner peripheral wall at the time of startup without relying on a refrigerant flowing between the vane and the bottom of the vane groove, and this It aims at providing the refrigerant circuit using the.

上記課題を解決するための本発明のベーン型ポンプは、楕円筒状のシリンダを設け、このシリンダ内に放射状に形成された複数のベーン溝を有するロータを回転可能に設け、このベーン溝の各々にロータ半径方向に移動可能なベーンを設け、吐出口からベーン溝底部への連通経路を設けたベーン型ポンプにおいて、吐出口と吸入口との間に通常時閉のバイパス経路を設け、前記ロータの駆動手段を設け、ロータの駆動開始後にバイパス経路が開き、吐出口の圧力が吸入口の圧力より高くなったらバイパス経路が閉じる調圧手段を設けたものである。   The vane type pump of the present invention for solving the above-mentioned problems is provided with an elliptic cylinder, and a rotor having a plurality of radially formed vane grooves is rotatably provided in each of the vane grooves. In the vane type pump provided with a vane movable in the radial direction of the rotor and provided with a communication path from the discharge port to the bottom of the vane groove, a normally closed bypass path is provided between the discharge port and the suction port, and the rotor And a pressure adjusting means for closing the bypass path when the pressure of the discharge port becomes higher than the pressure of the suction port.

上記ベーン型ポンプにおいて、ロータの駆動軸に、吐出ガス冷媒の膨張によって回転する膨張機を駆動手段として設けたものである。   In the vane type pump, an expander that rotates due to the expansion of the discharged gas refrigerant is provided as a drive means on the drive shaft of the rotor.

上記ベーン型ポンプにおいて、ロータの駆動軸に、電動機を駆動手段として設けたものである。また、上記ベーン型ポンプにおいて、ロータの駆動軸と電動機の出力軸とを磁気継手で連結したものである。   In the vane type pump, an electric motor is provided as a driving means on the drive shaft of the rotor. In the vane type pump, the drive shaft of the rotor and the output shaft of the electric motor are connected by a magnetic coupling.

また、上記課題を解決するための本発明の冷媒回路は、上記ベーン型ポンプを、第二圧縮機として備えたものである。   Moreover, the refrigerant circuit of this invention for solving the said subject is equipped with the said vane type pump as a 2nd compressor.

以上述べたように、本発明によると、ベーン型ポンプの起動時は、ベーンの張り出しが不十分なためポンプ自体が圧力損失の原因となって吐出口圧力が吸入口圧力よりも低くなる現象が生じる。このときにバイパス経路の調圧手段によって吐出口と吸入口とを一時的にパイパスすることにより、吐出口には、圧力損失を受ける前の吸入口圧力が働き、この吐出口を通じてベーン溝底部にも吸入圧力が働いてベーンをシリンダ内周壁に張り出すことができる。   As described above, according to the present invention, when the vane pump is started, the phenomenon that the discharge pressure becomes lower than the suction port pressure due to insufficient pumping of the vane causes the pressure loss of the pump itself. Arise. At this time, by temporarily bypassing the discharge port and the suction port by the pressure adjusting means of the bypass path, the suction port pressure before receiving the pressure loss works on the discharge port, and through this discharge port to the bottom of the vane groove. Also, the suction pressure works and the vane can be projected onto the inner wall of the cylinder.

本発明に係るバイパス構造を有するベーン型ポンプの全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the vane type pump which has a bypass structure concerning this invention. 本発明に係るベーン型ポンプの要部構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the principal part structure of the vane type pump which concerns on this invention. 本発明に係るベーン型ポンプのシリンダに納まったロータ部分を示す平面図である。It is a top view which shows the rotor part stored in the cylinder of the vane type pump which concerns on this invention. 図2に示すシリンダブロックのIV-IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of the cylinder block shown in FIG. (a)および(b)は本発明に係るベーン型ポンプの他の実施の形態を示す概略図である。(A) And (b) is the schematic which shows other embodiment of the vane type pump which concerns on this invention. 本発明に係るベーン型ポンプの駆動連結状態を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the drive connection state of the vane type pump which concerns on this invention. 図6のさらに他の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of FIG. 図7に示す本発明に係るベーン型ポンプを使用した冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit diagram which uses the vane type pump which concerns on this invention shown in FIG. 図8に示す冷媒回路のモリエル線図である。It is a Mollier diagram of the refrigerant circuit shown in FIG. (a)は図7に示すベーン型ポンプを使用した冷暖房装置の概略図、(b)は図6に示すベーン型ポンプを使用した冷暖房装置の概略図である。(A) is the schematic of the air conditioning apparatus using the vane type pump shown in FIG. 7, (b) is the schematic of the air conditioning apparatus using the vane type pump shown in FIG.

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1ないし図4は本発明に係るベーン型ポンプ1の全体構成の概略を示している。   1 to 4 schematically show the overall configuration of a vane type pump 1 according to the present invention.

すなわち、このベーン型ポンプ1は、楕円筒状のシリンダ11を設け、このシリンダ11内に放射状に形成された複数のベーン溝12aを有するロータ12を回転可能に設け、このベーン溝12aの各々にロータ12の半径方向に移動可能なベーン13を設け、吐出口11aからベーン溝底部12bへの連通経路14cを設けたものにおいて、吐出口11aと吸入口11bとの間に、開閉弁15aおよび逆止弁15bを有するバイパス経路15を設け、前記ロータ12の駆動モータ16を設け、ロータ12の駆動開始後にバイパス経路15が開き、吐出口11aの圧力が吸入口11bの圧力より高くなったらバイパス経路15が閉じるものである。   That is, the vane pump 1 includes an elliptic cylinder 11 and a rotor 12 having a plurality of vane grooves 12a formed radially in the cylinder 11 so as to be rotatable. In the rotor 12 provided with a vane 13 movable in the radial direction and provided with a communication path 14c from the discharge port 11a to the vane groove bottom 12b, an on-off valve 15a and a reverse valve are provided between the discharge port 11a and the suction port 11b. A bypass path 15 having a stop valve 15b is provided, a drive motor 16 for the rotor 12 is provided, the bypass path 15 opens after the start of driving of the rotor 12, and the bypass path is opened when the pressure of the discharge port 11a becomes higher than the pressure of the suction port 11b. 15 closes.

シリンダ11は、内周面が楕円筒状に形成されており、内周壁面には吐出口11aと吸入口11bとが交互に二つずつ設けられている。吐出口11a同士と、吸入口11b同士とは、それぞれ対向する位置に設けられている。吐出口11aは、シリンダ11およびサイドブロック14に設けられた吐出路14aを介して圧縮した冷媒を外部に吐出することができるようになされている。吸入口11bもシリンダ11およびサイドブロック14に設けられた吸入路14bを介して冷媒をシリンダ11内に吸入することができるようになされている。このシリンダ11の底面に相当するシリンダ11のサイドブロック14には、円弧溝状に形成された背圧供給ポート14dが設けられている。この背圧供給ポート14dは、図4に示すように、吐出路14aとの間を連絡経路14cによって連絡されている。   The cylinder 11 has an inner peripheral surface formed in an elliptical cylinder shape, and two discharge ports 11a and two suction ports 11b are alternately provided on the inner peripheral wall surface. The discharge ports 11a and the suction ports 11b are provided at positions facing each other. The discharge port 11a can discharge the compressed refrigerant to the outside through a discharge path 14a provided in the cylinder 11 and the side block 14. The suction port 11 b is also configured to be able to suck the refrigerant into the cylinder 11 through the suction passage 14 b provided in the cylinder 11 and the side block 14. The side block 14 of the cylinder 11 corresponding to the bottom surface of the cylinder 11 is provided with a back pressure supply port 14d formed in an arc groove shape. As shown in FIG. 4, the back pressure supply port 14d communicates with the discharge path 14a through a communication path 14c.

ロータ12は、シリンダ11内に装着可能な円柱状に形成されており、その中心には、回転軸取付穴12dが設けられて回転軸12cが取り付けられている。このロータ12は、シリンダ11内に装着される。ロータ12の外周面にはスリット状のベーン溝12aが放射状に形成されている。各ベーン溝12aには、ロータ12の半径方向に出没可能にベーン13が装着される。   The rotor 12 is formed in a columnar shape that can be mounted in the cylinder 11, and a rotation shaft attachment hole 12 d is provided at the center of the rotor 12 to which the rotation shaft 12 c is attached. The rotor 12 is mounted in the cylinder 11. Slit-like vane grooves 12 a are formed radially on the outer peripheral surface of the rotor 12. A vane 13 is mounted in each vane groove 12a so as to be able to appear and disappear in the radial direction of the rotor 12.

ベーン13は、ロータ12の回転による遠心力とベーン溝底部12bに作用するベーン背圧とによりロータ12の外周面からシリンダ11の内周面に向かって進退自在となっており、シリンダ11の内周面とロータ12の外周面とで形成される空間を、複数の圧縮室110に仕切っている。この際、ベーン溝底部12bに作用するベーン背圧は、シリンダ11およびサイドブロック14の吐出路14aから連絡経路14cを介して背圧供給ポート14dから供給される。このベーン背圧は、シリンダ11の内周面とロータ12の外周面との距離が離れた位置に来る一定角度の範囲内だけで作用するようになされている。したがって、背圧供給ポート14dは、上記した一定角度の範囲内に納まる円弧状に形成され、この一定角度の範囲内でベーン溝底部12bと連通して、ベーン溝底部12bにベーン背圧を作用させてベーン13をロータ12のベーン溝12aから突出させることができるようになされている。   The vane 13 is movable forward and backward from the outer peripheral surface of the rotor 12 toward the inner peripheral surface of the cylinder 11 by a centrifugal force generated by the rotation of the rotor 12 and a vane back pressure acting on the vane groove bottom portion 12b. A space formed by the peripheral surface and the outer peripheral surface of the rotor 12 is partitioned into a plurality of compression chambers 110. At this time, the vane back pressure acting on the vane groove bottom portion 12b is supplied from the discharge passage 14a of the cylinder 11 and the side block 14 from the back pressure supply port 14d through the communication path 14c. The vane back pressure is applied only within a certain angle range where the distance between the inner peripheral surface of the cylinder 11 and the outer peripheral surface of the rotor 12 is away. Accordingly, the back pressure supply port 14d is formed in an arc shape that falls within the range of the constant angle described above, communicates with the vane groove bottom 12b within the range of the constant angle, and applies the vane back pressure to the vane groove bottom 12b. Thus, the vane 13 can be protruded from the vane groove 12 a of the rotor 12.

バイパス経路15は、吐出路14aと吸入路14bとの間を連絡するように設けられている。このパイパス経路15には、開閉弁15aと逆止弁15bとが直列に設けられている。   The bypass path 15 is provided so as to communicate between the discharge path 14a and the suction path 14b. The bypass path 15 is provided with an on-off valve 15a and a check valve 15b in series.

開閉弁15aは通常時はバイパス経路15を閉じた状態に設定されている。   The on-off valve 15a is normally set in a state in which the bypass path 15 is closed.

逆止弁15bは、吸入路14b側から吐出路14a側へはバイパス経路15を流れるが、吐出路14a側から吸入路14b側へはバイパス経路15を流れない方向に設けられる。   The check valve 15b flows in the bypass path 15 from the suction path 14b side to the discharge path 14a side, but is provided in a direction not to flow in the bypass path 15 from the discharge path 14a side to the suction path 14b side.

開閉弁15aを開いた状態での開閉弁15aと逆止弁15bとの圧力損失の合計は、吸入路14bから吐出路14aへとシリンダ11内を通過する際の圧力損失よりも小さくなるように設定されている。   The total pressure loss of the on-off valve 15a and the check valve 15b with the on-off valve 15a open is smaller than the pressure loss when passing through the cylinder 11 from the suction passage 14b to the discharge passage 14a. Is set.

開閉弁15aと逆止弁15bとはどちらが流れの上流側に設けられても下流側に設けられても良い。   Either the on-off valve 15a or the check valve 15b may be provided on the upstream side or the downstream side of the flow.

開閉弁15aは、通常時は閉じた状態となっているが、ベーン型ポンプ1の起動時に開かれる。すなわち、このベーン型ポンプ1の起動時は、ベーン13の張り出しが不十分なためベーン型ポンプ1自体が圧力損失の原因となって吐出口11aの圧力が吸入口11bの圧力よりも低くなる現象が生じる。このときにバイパス経路15の開閉弁15aを開いて吐出路14aと吸入路14bとを一時的にパイパスすることにより、吐出口11aには、圧力損失を受ける前の吸入口11bの圧力が働き、この吐出口11aを通じてベーン溝底部12bにも吸入圧力が働いてベーン13をシリンダ11の内周壁に張り出すことができることとなる。   The on-off valve 15a is normally closed, but is opened when the vane pump 1 is started. That is, when the vane pump 1 is started, the vane 13 is not sufficiently projected, causing the pressure loss of the vane pump 1 itself, so that the pressure at the discharge port 11a becomes lower than the pressure at the suction port 11b. Occurs. At this time, by opening the on-off valve 15a of the bypass path 15 and temporarily bypassing the discharge path 14a and the suction path 14b, the pressure of the suction port 11b before receiving pressure loss acts on the discharge port 11a. The suction pressure acts also on the vane groove bottom portion 12b through the discharge port 11a, and the vane 13 can be projected on the inner peripheral wall of the cylinder 11.

ベーン13がシリンダ11の内周壁に張り出すことができるようになれば、ベーン型ポンプ1は正常に起動し始め、吐出口11aのある吐出路14a側の圧力が、吸入口11bのある吸入路14b側の圧力よりも高くなってくるので、この吐出路14a側の圧力が吸入路14b側の圧力よりも高くなったタイミングで開閉弁15aは閉じられる。このタイミングは、起動時から所定時間経過後に自動で閉じるものであってもよいし、起動後の運転状況を見て作業者が手動で閉じるものであってもよいし、ベーン型ポンプ1の吐出路14aと吸入路14bとにそれぞれ圧力センサ(図示省略)を設けておき、この圧力変化を察知して自動で閉じるものであってもよい。また、この場合の圧力センサ(図示省略)としては、特に専用に設けたものでなくても、ベーン型ポンプ1の吸入路14bのさらに上流側または吐出路14aのさらに下流側に設けられた他の目的の圧力センサ(図示省略)を利用するものであってもよい。   When the vane 13 can project to the inner peripheral wall of the cylinder 11, the vane pump 1 starts to start normally, and the pressure on the discharge passage 14a side with the discharge port 11a is changed to the suction passage with the suction port 11b. Since the pressure becomes higher than the pressure on the 14b side, the on-off valve 15a is closed at the timing when the pressure on the discharge path 14a side becomes higher than the pressure on the suction path 14b side. This timing may be automatically closed after a lapse of a predetermined time from the start, or may be manually closed by an operator while looking at the operation state after the start, or the discharge of the vane pump 1 Pressure sensors (not shown) may be provided in the passage 14a and the suction passage 14b, respectively, and the pressure change may be detected and automatically closed. Further, the pressure sensor (not shown) in this case is not specifically provided, but may be provided on the further upstream side of the suction passage 14b of the vane pump 1 or the further downstream side of the discharge passage 14a. A pressure sensor (not shown) may be used.

開閉弁15aを閉じるタイミングが遅れたとしても、バイパス経路15には開閉弁15aに加えて逆止弁15bを設けているので、このバイパス経路15を介して吐出路14a側から吸入路14b側に冷媒が逆流するのを防止することができる。   Even if the timing for closing the on-off valve 15a is delayed, the bypass passage 15 is provided with a check valve 15b in addition to the on-off valve 15a, and therefore, from the discharge passage 14a side to the suction passage 14b side through the bypass passage 15. It is possible to prevent the refrigerant from flowing backward.

なお、本実施の形態では、バイパス経路15には、開閉弁15aと逆止弁15bとを設けているが、開閉弁15aを閉じるタイミングを圧力センサ(図示省略)などによって計る構成とすることで、図5(a)に示すように、逆止弁15bを省略して開閉弁15aのみの構成としてもよい。   In the present embodiment, the bypass path 15 is provided with the opening / closing valve 15a and the check valve 15b, but the timing for closing the opening / closing valve 15a is measured by a pressure sensor (not shown) or the like. As shown in FIG. 5A, the check valve 15b may be omitted and only the on-off valve 15a may be configured.

また、図5(b)に示すように、逆止弁15bを残して開閉弁15aを省略した構成としてもよい。この場合、吸入路14b側の圧力が高い場合は、バイパス経路15から逆止弁15bを介して吐出路14a側と連通し、圧力が均等になるが、吐出路14a側の圧力が高くなった場合は、逆止弁15bが働くので、吸入路14b側へと逆流することは無い。また、吐出路14a側の圧力が高くなった場合は、吐出路14a側の高圧によって逆止弁15bが機能しなくなるので、開閉弁15aが無くても吸入路14b側からバイパス経路15を介して吐出路14a側へと冷媒が流れることをを防止でき、吸入路14b側からの冷媒をベーン型ポンプ1へと確実に流すことができる。   Moreover, as shown in FIG.5 (b), it is good also as a structure which left the check valve 15b and abbreviate | omitted the on-off valve 15a. In this case, when the pressure on the suction path 14b side is high, the pressure communicates with the discharge path 14a side from the bypass path 15 via the check valve 15b, and the pressure becomes equal, but the pressure on the discharge path 14a side becomes high. In this case, since the check valve 15b works, there is no back flow toward the suction path 14b. Further, when the pressure on the discharge passage 14a side becomes high, the check valve 15b does not function due to the high pressure on the discharge passage 14a side. Therefore, even if there is no on-off valve 15a, the suction passage 14b side passes through the bypass passage 15. The refrigerant can be prevented from flowing to the discharge path 14 a side, and the refrigerant from the suction path 14 b side can be reliably flowed to the vane type pump 1.

さらに、本実施の形態では、バイパス経路15とこのバイパス経路15に設けられる開閉弁15aおよび/または逆止弁15bは、シリンダ11およびシリンダブロック14の外に延設された吐出路14aと吸入路14bとの間に接続されているが、シリンダ11やシリンダブロック14内に内装するように構成されたものであってもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the bypass passage 15 and the on-off valve 15a and / or the check valve 15b provided in the bypass passage 15 are provided with a discharge passage 14a and a suction passage that extend outside the cylinder 11 and the cylinder block 14, respectively. 14b, it may be configured so as to be housed in the cylinder 11 or the cylinder block 14.

駆動モータ16は、ロータ12の回転軸12cと駆動連結されている。この駆動連結は、ロータ12の回転軸12cと駆動モータ16の駆動軸16aとを直接連結するものであっても良いし、ロータ12の回転軸12cと駆動モータ16の駆動軸16aとの間でベルト駆動したり、チェーン駆動するものであってもよいし、ギアを歯合させて駆動するものであってもよい。駆動手段としては、駆動モータ16以外に、エンジン駆動によるものであってもよいが、回転数を任意に制御することを容易に行うことができるため、駆動モータ16を用いることが好ましい。   The drive motor 16 is drivingly connected to the rotary shaft 12 c of the rotor 12. This drive connection may be a direct connection between the rotation shaft 12 c of the rotor 12 and the drive shaft 16 a of the drive motor 16, or between the rotation shaft 12 c of the rotor 12 and the drive shaft 16 a of the drive motor 16. A belt drive or a chain drive may be used, or a gear may be engaged to drive. The drive means may be driven by an engine other than the drive motor 16, but it is preferable to use the drive motor 16 because it is possible to easily control the rotational speed arbitrarily.

また、駆動連結としては、図6に示すように、マグネットカップリング駆動するものであってもよい。このマグネットカップリング駆動において、駆動モータ16は、駆動軸16aの先端に円筒状のアウターマグ16bが固定されている。このアウターマグ16bの内周面には複数の永久磁石16cが設けられている。一方、シリンダ11のサイドブロック17から突出したロータ12の回転軸12cには、外周面にマグネット16dを設けた円筒状の回転子16eが設けられている。この回転子16eは、キャニスタ16f内に密閉される。このキャニスター16fは、アウターマグ16bの内部に非接触状態で挿入され、この状態で、回転子16eのマグネット16dとアウターマグ16bの永久磁石16cとが対向するようにセッティングされる。   Moreover, as drive connection, as shown in FIG. 6, you may drive a magnet coupling. In this magnet coupling drive, the drive motor 16 has a cylindrical outer mug 16b fixed to the tip of the drive shaft 16a. A plurality of permanent magnets 16c are provided on the inner peripheral surface of the outer mug 16b. On the other hand, the rotating shaft 12c of the rotor 12 protruding from the side block 17 of the cylinder 11 is provided with a cylindrical rotor 16e having a magnet 16d on the outer peripheral surface. The rotor 16e is sealed in the canister 16f. The canister 16f is inserted into the outer mug 16b in a non-contact state, and is set so that the magnet 16d of the rotor 16e and the permanent magnet 16c of the outer mug 16b face each other in this state.

このマグネットカップリング駆動によると、ベーン型ポンプ1の回転軸12cの密封性を高めることができる。   According to this magnet coupling drive, the sealing performance of the rotary shaft 12c of the vane pump 1 can be improved.

また、図7に示すように、圧縮された冷媒によって回転する膨張機10を、ベーン型ポンプ1の回転軸12cと同軸で構成し、駆動モータ16によるベーン型ポンプ1の駆動を、この膨張機10によって補助するようにしてもよい。この駆動アシスト機能付のベーン型複合ポンプ1aにおいて、膨張機10を構成するシリンダ10aは、ベーン型ポンプ1のシリンダ11との間にシリンダブロック18を介し、このシリンダブロック18と他面側に設けたシリンダブロック19とによってベーン型ポンプ1のシリンダ11やシリンダブロック17とともに固定される。この状態で膨張機10は、ベーン型ポンプ1が冷媒を圧縮する方向に回転した際に、冷媒を膨張させる方向に回転してロータ10bやベーン10cが機能するように構成される。図7において、図6と同部材には同符号を付して説明を省略する。   Further, as shown in FIG. 7, the expander 10 that is rotated by the compressed refrigerant is configured coaxially with the rotating shaft 12c of the vane pump 1, and the drive motor 16 drives the vane pump 1 to this expander. 10 may assist. In the vane type composite pump 1a with the drive assist function, the cylinder 10a constituting the expander 10 is provided between the cylinder 11 of the vane type pump 1 and the cylinder block 18 on the other surface side through the cylinder block 18. The cylinder block 19 is fixed together with the cylinder 11 and the cylinder block 17 of the vane pump 1. In this state, the expander 10 is configured such that when the vane pump 1 rotates in the direction in which the refrigerant is compressed, the rotor 10b and the vane 10c function by rotating in the direction in which the refrigerant is expanded. In FIG. 7, the same members as those in FIG.

この駆動アシスト機能付のベーン型複合ポンプ1aによると、ベーン型ポンプ1によって圧縮した高圧冷媒で膨張機10を回転させ、この膨張機10の回転エネルギーをベーン型ポンプ1の駆動に利用するため、駆動を自己完結させることができ、駆動モータ16による駆動力の削減を図ることができることとなる。   According to the vane type composite pump 1a with the drive assist function, the expander 10 is rotated by the high-pressure refrigerant compressed by the vane type pump 1, and the rotational energy of the expander 10 is used for driving the vane type pump 1. The driving can be completed by itself, and the driving force by the driving motor 16 can be reduced.

次に、この駆動アシスト機能付のベーン型複合ポンプ1aを用いた冷媒回路2について説明する。   Next, the refrigerant circuit 2 using the vane type composite pump 1a with a drive assist function will be described.

図8は、このベーン型複合ポンプ1aのベーン型ポンプ1の部分を、炭酸ガス冷媒を使用する冷媒回路2の補助圧縮機21として使用し、膨張機10の部分を膨張機22として使用した例を示している。   FIG. 8 shows an example in which the portion of the vane type pump 1 of the vane type composite pump 1a is used as the auxiliary compressor 21 of the refrigerant circuit 2 using the carbon dioxide refrigerant, and the portion of the expander 10 is used as the expander 22. Is shown.

冷房時に主圧縮機23で低圧から中圧に圧縮された冷媒ガスは、オイルセパレータ24、四方弁25を介して第一の室外放熱器26で放熱して冷却される。   The refrigerant gas compressed from the low pressure to the medium pressure by the main compressor 23 during cooling is radiated and cooled by the first outdoor radiator 26 via the oil separator 24 and the four-way valve 25.

冷却された冷媒ガスは、補助圧縮機21で中圧から高圧に圧縮される。   The cooled refrigerant gas is compressed from medium pressure to high pressure by the auxiliary compressor 21.

補助圧縮機21で高圧に圧縮された冷媒ガスは、第二の室外放熱器27で放熱して冷却された後、膨張機22で減圧膨張されて低圧となり、ブロック回路28からレシーバー29を経て熱交換器30で蒸発気化し、主圧縮機23へと流れ、以後同様に循環する。   The refrigerant gas compressed to a high pressure by the auxiliary compressor 21 is radiated and cooled by the second outdoor radiator 27 and then decompressed and expanded by the expander 22 to become a low pressure, and is heated from the block circuit 28 through the receiver 29. It evaporates and vaporizes in the exchanger 30, flows to the main compressor 23, and thereafter circulates in the same manner.

この際のモリエル線図は、図9に示すようになる。図9において、横軸はエンタルピ、縦軸は圧力を示している。主圧縮機23で低圧Plのa点から中圧Pmのb点まで圧縮された冷媒は、第一の室外放熱器26でc点まで放熱した後、補助圧縮機21で中圧Pmのc点から高圧Phのd点まで圧縮される。そして、第二の室外放熱器27でe点まで放熱した後、膨張機22で、低圧Plのf点まで減圧膨張され、熱交換器30で加熱された冷媒は、a点に戻る。   The Mollier diagram at this time is as shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis indicates enthalpy and the vertical axis indicates pressure. The refrigerant compressed from the point a of the low pressure Pl to the point b of the medium pressure Pm by the main compressor 23 is radiated to the point c by the first outdoor radiator 26 and then the point c of the medium pressure Pm by the auxiliary compressor 21. To d of high pressure Ph. Then, after the heat is radiated to the point e by the second outdoor radiator 27, the refrigerant that is decompressed and expanded to the point f of the low pressure Pl by the expander 22 and heated by the heat exchanger 30 returns to the point a.

このように二酸化炭素を冷媒として使用した場合、主圧縮機23と補助圧縮機21とによる二段階圧縮により放熱域を長くして運転効率を高めることができる。また、主圧縮機23で昇圧後、放熱してから補助圧縮機21で再度昇圧するため、主圧縮機23および補助圧縮機21のそれぞれに加わる昇圧前後の差圧を緩和でき、一段階圧縮の場合と比較して摺動ロスを低減して耐久性の向上を図ることができる。   Thus, when carbon dioxide is used as a refrigerant, the heat radiation area can be lengthened by the two-stage compression by the main compressor 23 and the auxiliary compressor 21 to increase the operation efficiency. In addition, since the pressure is increased by the main compressor 23, the heat is radiated, and then the pressure is increased again by the auxiliary compressor 21, so that the differential pressure before and after the pressure increase applied to each of the main compressor 23 and the auxiliary compressor 21 can be alleviated. Compared with the case, sliding loss can be reduced and durability can be improved.

また、補助圧縮機21の駆動に要するエネルギーの一部は、膨張機22で冷媒が膨張する際に回転して発生するエネルギーによって補助することができることとなるので、補助圧縮機21の駆動に要するエネルギーを削減して冷媒回路2の省エネルギー化を図ることができる。   In addition, a part of the energy required for driving the auxiliary compressor 21 can be assisted by the energy generated by rotation when the refrigerant expands in the expander 22, and thus is required for driving the auxiliary compressor 21. Energy can be reduced and energy saving of the refrigerant circuit 2 can be achieved.

なお、上記したように、冷媒回路2にベーン型複合ポンプ1aを用いた場合、補助圧縮機21と膨張機22とは、隣接した位置に設けられることとなるので、配管の取り回しが可能な冷媒回路2を構成しなければならない。したがって、このベーン型複合ポンプ1aを用いる場合、冷媒回路2は、図10(a)に示すように、チラー方式の冷暖房装置3に組み込まれる。この冷暖房装置3は、室内機31と熱交換機30との間を循環する熱媒体と、冷媒回路2を循環する冷媒との間で熱交換するように構成されており、冷媒回路2が納められた室外機33と熱交換機32とを、ともに室外に設けることができるので、上記したベーン型複合ポンプ1aを用いても、配管の取り回しが可能となる。   As described above, when the vane type composite pump 1a is used in the refrigerant circuit 2, the auxiliary compressor 21 and the expander 22 are provided at adjacent positions, so that the refrigerant capable of handling the pipes is provided. Circuit 2 must be configured. Therefore, when using this vane type | mold composite pump 1a, as shown to Fig.10 (a), the refrigerant circuit 2 is integrated in the chiller type air conditioning apparatus 3. As shown in FIG. The air conditioner 3 is configured to exchange heat between a heat medium circulating between the indoor unit 31 and the heat exchanger 30 and a refrigerant circulating in the refrigerant circuit 2. Since both the outdoor unit 33 and the heat exchanger 32 can be provided outdoors, the piping can be routed even if the above-described vane type composite pump 1a is used.

また、上記した冷媒回路2では、ベーン型ポンプ1と膨張機10とを隣接して設けたベーン型複合ポンプ1aを使用しているため、チラー方式の冷暖房装置3を構成するようになされているが、図6に示す通常のベーン型ポンプ1を使用するのであれば、このようなチラー方式ではなく、図10(b)に示すように、膨張機22を室内機31に納めた直膨方式の冷暖房装置3aを構成するものであってもよい。   In the refrigerant circuit 2 described above, the vane-type composite pump 1a in which the vane-type pump 1 and the expander 10 are provided adjacent to each other is used, so that a chiller-type cooling / heating device 3 is configured. However, if the normal vane type pump 1 shown in FIG. 6 is used, instead of such a chiller method, a direct expansion method in which the expander 22 is housed in the indoor unit 31 as shown in FIG. The air-conditioning apparatus 3a may be configured.

空調装置に利用できる。   It can be used for air conditioners.

1 ベーン型ポンプ
11 シリンダ
11a 吐出口
11b 吸入口
12 ロータ
12a ベーン溝
12b ベーン溝底部
12c 回転軸
13 ベーン
14a 吐出路
14b 吸入路
15 バイパス経路
15a 開閉弁(調圧手段)
15b 逆止弁(調圧手段)
16 駆動モータ(駆動手段)
16a 駆動軸
16b アウターマグ(磁気継手)
16c 永久磁石(磁気継手)
16d マグネット(磁気継手)
16e 回転子(磁気継手)
16f キャニスタ(磁気継手)
2 冷媒回路
21 補助圧縮機(二次圧縮機)
22 膨張機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vane type pump 11 Cylinder 11a Discharge port 11b Suction port 12 Rotor 12a Vane groove 12b Vane groove bottom part 12c Rotating shaft 13 Vane 14a Discharge path 14b Suction path 15 Bypass path 15a On-off valve (pressure control means)
15b Check valve (pressure adjusting means)
16 Drive motor (drive means)
16a Drive shaft 16b Outer mug (magnetic coupling)
16c Permanent magnet (magnetic coupling)
16d magnet (magnetic coupling)
16e Rotor (magnetic coupling)
16f canister (magnetic coupling)
2 Refrigerant circuit 21 Auxiliary compressor (secondary compressor)
22 Expander

Claims (5)

楕円筒状のシリンダを設け、このシリンダ内に放射状に形成された複数のベーン溝を有するロータを回転可能に設け、このベーン溝の各々にロータ半径方向に移動可能なベーンを設け、吐出口からベーン溝底部への連通経路を設けたベーン型ポンプにおいて、
吐出口と吸入口との間に通常時閉のバイパス経路を設け、前記ロータの駆動手段を設け、ロータの駆動開始後にバイパス経路が開き、吐出口の圧力が吸入口の圧力より高くなったらバイパス経路が閉じる調圧手段を設けたことを特徴とするベーン型ポンプ。
An elliptic cylindrical cylinder is provided, a rotor having a plurality of radially formed vane grooves is rotatably provided in the cylinder, and vanes that are movable in the rotor radial direction are provided in the vane grooves. In a vane type pump provided with a communication path to the bottom of the vane groove,
A bypass path that is normally closed is provided between the discharge port and the suction port, the rotor drive means is provided, the bypass route opens after the start of the rotor drive, and the bypass is bypassed when the pressure at the discharge port becomes higher than the pressure at the suction port A vane type pump characterized in that pressure regulating means for closing the path is provided.
請求項1記載のベーン型ポンプにおいて、ロータの駆動軸に、吐出ガス冷媒の膨張によって回転する膨張機を駆動手段として設けたことを特徴とするベーン型ポンプ。   2. The vane type pump according to claim 1, wherein an expander that rotates by expansion of the discharge gas refrigerant is provided as a drive means on the drive shaft of the rotor. 請求項1記載のベーン型ポンプにおいて、ロータの駆動軸に、電動機を駆動手段として設けたことを特徴とするベーン型ポンプ。   2. The vane type pump according to claim 1, wherein an electric motor is provided as a driving means on the drive shaft of the rotor. 請求項3記載のベーン型ポンプにおいて、ロータの駆動軸と電動機の出力軸とを磁気継手で連結したことを特徴とするベーン型ポンプ。   4. The vane type pump according to claim 3, wherein a drive shaft of the rotor and an output shaft of the electric motor are connected by a magnetic coupling. 請求項1ないし4の何れか一記載のベーン型ポンプを、第二圧縮機として備えたことを特徴とする冷媒回路。   A refrigerant circuit comprising the vane pump according to any one of claims 1 to 4 as a second compressor.
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