JP2011528076A - Refrigeration compressor with internal cooling system - Google Patents
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Abstract
本発明は、内部冷却システムを備えた冷凍コンプレッサに関する。該コンプレッサは、コンプレッサ枠体(1)を具備し、圧縮シリンダ(2,3)と、シリンダ内部を往復運動するピストンと、コンプレッサ枠体の下方部分における油蓄積領域(5)と、概ね鉛直方向に向いた回転シャフトを具備するとともにピストン駆動カム(7)に取り付けられた上方端を有するピストン駆動手段とがコンプレッサ枠体(1)の内部に配置されている。コンプレッサは、シャフト(4)から進入し、カム(7)によって放出された油を収集する手段を枠体(1)の上方部分に具備する。この蓄積された油は、圧縮シリンダ(2,3)の上方に排出されて圧縮シリンダ(2,3)を冷却し、コンプレッサの効率を向上させる。 The present invention relates to a refrigeration compressor provided with an internal cooling system. The compressor includes a compressor frame (1), a compression cylinder (2, 3), a piston that reciprocates inside the cylinder, an oil accumulation region (5) in a lower portion of the compressor frame, and a generally vertical direction. And a piston drive means having an upper end attached to the piston drive cam (7) and disposed in the compressor frame (1). The compressor comprises means in the upper part of the frame (1) for collecting the oil entering from the shaft (4) and released by the cam (7). The accumulated oil is discharged above the compression cylinders (2, 3) to cool the compression cylinders (2, 3) and improve the efficiency of the compressor.
Description
本発明は、往復運動を伴う気密の冷凍コンプレッサにおいて、カムを介した駆動シャフトによって放出された油を収集する収集手段をコンプレッサ枠体の上方部分に具備する、冷凍コンプレッサに関する。蓄積された油は、コンプレッサブロックの或る特定の部品を冷却するために使用され、コンプレッサの効率を増大するようになっている。その後、油はコンプレッサの底部に戻される。 The present invention relates to a refrigeration compressor having a collecting means for collecting oil discharged by a drive shaft via a cam in an upper portion of a compressor frame in an airtight refrigeration compressor with reciprocating motion. The accumulated oil is used to cool certain parts of the compressor block, increasing the efficiency of the compressor. The oil is then returned to the bottom of the compressor.
冷凍コンプレッサの性能を向上させる試みはますます一般的になっており、その主たる目的はエネルギ消費を低減することにある。コンプレッサの損失の大部分が、コンプレッサ入口からコンプレッサのシリンダの入口までの経路におけるガスの過熱によるものであることは公知である。コンプレッサの性能を下げる別の要因は、シリンダの高い稼働温度に起因する非効率なガスの圧縮である。 Attempts to improve the performance of refrigeration compressors are becoming more and more common, and its main purpose is to reduce energy consumption. It is known that the majority of compressor losses are due to gas overheating in the path from the compressor inlet to the compressor cylinder inlet. Another factor that reduces compressor performance is inefficient gas compression due to the high operating temperature of the cylinder.
したがって、コンプレッサの効率向上を図って、シリンダの温度低減に着目した発想および解決策が開発されている。この目的のための異なる手法は、先行して開示された特許文献に見られる。 Accordingly, ideas and solutions have been developed that focus on reducing the temperature of the cylinder in order to improve the efficiency of the compressor. Different approaches for this purpose can be found in the patent documents previously disclosed.
例えば特許文献1は、シリンダ加熱源を隔離する概念を採用している。同文献によれば、離間ダクトがバルブプレートに形成されるとともに放出チャンバの内部に対して開放していて、バルブプレートから離間されたコンプレッサのシリンダカバーを維持するとともに、環状のプレナムを前記離間ダクトの周りに形成している。したがって、シリンダカバーからバルブプレートへの熱伝達が低減され、最終的にコンプレッサチャンバ領域におけるシリンダの加熱を低減して、コンプレッサの効率を向上させている。 For example, Patent Document 1 employs the concept of isolating a cylinder heating source. According to this document, a separation duct is formed in the valve plate and is open to the inside of the discharge chamber to maintain the compressor cylinder cover spaced from the valve plate and to connect the annular plenum to the separation duct. Has formed around. Therefore, the heat transfer from the cylinder cover to the valve plate is reduced, and finally the heating of the cylinder in the compressor chamber region is reduced to improve the efficiency of the compressor.
特許文献2は、コンプレッサの効率を向上するための別の解決策を提案しており、熱管を用いて、シリンダに接触する高温部品から熱を除去している。同文献は、熱放散システムを備えた気密のコンプレッサを提案しており、このシステムにおいて、熱エネルギ伝達ダクトがシリンダブロックに取り付けられていて、ダクトは一方に吸熱端部を有し、他方の放熱端部はシリンダブロックから離れて配置されている。これは、シリンダ内における冷却流体の圧縮によって発生した熱を吸収するため、およびその熱をシリンダから離れた領域に放散するためであり、このようにしてシリンダの温度を低減し、かつコンプレッサの効率を向上している。
シリンダの温度を低減するための別の採りうる代替案は、コンプレッサの潤滑油を冷却手段として最大限利用することである。現在、油の主な機能は部品の信頼性および耐久性を保証するためにコンプレッサの機構を潤滑化することである。
Another possible alternative to reduce the temperature of the cylinder is to make maximum use of the compressor lubricant as a cooling means. Currently, the main function of the oil is to lubricate the compressor mechanism to ensure the reliability and durability of the parts.
シリンダの冷却を目的とした油の使用に基づいて、特許文献3が挙げられる。同文献において、発明者らは、シャフトの出口延長部およびシリンダヘッドの偏向器の採用を提案しており、これらは、油の流れをシャフトの出口延長部からシリンダヘッドに向かわせてシリンダを冷却する目的のためである。このシリンダの延長部はオリフィスを備えていて、このオリフィスを通って油がシリンダヘッドの偏向器に向かって水平方向に噴射され(slung)、その一方でこの延長部が回転する。また、この偏向器は、油が噴射される高さと略等しい高さにおいてオリフィスを備えていて、この油をシリンダヘッドに流してシリンダを冷却している。さらに、この発明は、油の減量を可能にしていて沸騰および本質的な特性の損失を防いでいる。
発明者らは、発明の目的として、シリンダの温度を低減すること、およびより信頼性のあるコンプレッサを提供することを提示する。なぜなら、より良く冷却されたシリンダは、この構成要素の内方領域において見られる油の過熱のリスクを低減し、したがって、コンプレッサを損傷させる残留物を発生しかねない、起こりうる油の炭化の問題を防ぐからである。 The inventors present as an object of the invention to reduce the temperature of the cylinder and to provide a more reliable compressor. Because a better cooled cylinder reduces the risk of oil overheating seen in the inner region of this component, and therefore can cause residual oil carbonization problems that can cause residue to damage the compressor. Because it prevents.
本発明の目的は、気密の冷凍コンプレッサの効率を向上し、コンプレッサのシリンダ周りの油の流れを最大化すると同時に、シリンダの稼働温度を低減することにある。
本発明の別の目的は、圧縮ガスの過熱を減らし、さらなるコンプレッサの効率向上の促進に寄与することにある。
It is an object of the present invention to improve the efficiency of an airtight refrigeration compressor, maximize the flow of oil around the compressor cylinder, and at the same time reduce the operating temperature of the cylinder.
Another object of the present invention is to reduce the overheating of the compressed gas and contribute to further improving the efficiency of the compressor.
本発明の目的は、内部冷却システムを備えた冷凍コンプレッサによって達成される。コンプレッサはコンプレッサ枠体を具備していて、その内部には、シリンダ本体およびシリンダヘッドを有する圧縮シリンダと、シリンダ内を往復運動するピストンと、コンプレッサ枠体の下方部分における油蓄積領域と、シリンダ内においてピストンを往復運動させるピストン駆動手段と、油蓄積領域からピストン駆動手段に油を汲み上げるための汲上げ手段とが配置されている。コンプレッサ枠体は、その内部の上方部分に配置された油溜りを具備していて、この油溜りはシリンダ表面に向けられた油排出部を備えている。 The object of the invention is achieved by a refrigeration compressor with an internal cooling system. The compressor includes a compressor frame, which includes a compression cylinder having a cylinder body and a cylinder head, a piston that reciprocates within the cylinder, an oil accumulation region in a lower portion of the compressor frame, The piston driving means for reciprocating the piston and the pumping means for pumping oil from the oil accumulation area to the piston driving means are arranged. The compressor frame includes an oil sump disposed in an upper portion inside the compressor frame, and the oil sump includes an oil discharge portion directed to the cylinder surface.
好ましくは、油溜りは枠体の全内周の周りに延在し、油排出部は、油溜りからシリンダ本体に油をこぼれ出させるようになっている。
コンプレッサ枠体はカバーを具備していてもよく、油溜りはこのカバーの領域に形成されるとともに、カバーと一体的に形成可能であり、またはコンプレッサ枠体と一体的に形成可能であり、或いはコンプレッサ枠体の一部と連結された付加的な部品として形成可能である。油溜りは、コンプレッサ枠体の一部の製造工程においてスタンピング加工によって形成可能である。
Preferably, the oil reservoir extends around the entire inner periphery of the frame body, and the oil discharge portion allows oil to spill out from the oil reservoir to the cylinder body.
The compressor frame may have a cover, and the oil sump is formed in the area of the cover and can be formed integrally with the cover, or formed integrally with the compressor frame, or It can be formed as an additional part connected to a part of the compressor frame. The oil sump can be formed by stamping in a part of the manufacturing process of the compressor frame.
ピストン駆動手段は概ね鉛直方向に向けられた回転シャフトを具備し、回転シャフトはピストン駆動カムに取り付けられた上方端を有し、汲み上げた油をピストン駆動手段の上方に放出する。油溜りは、好ましくはピストン駆動手段によって放出される油の少なくとも一部が収集される油収集領域を具備し、この油収集領域は、収集された油が油溜りから排出されるように流出可能な幾何学形状を有している。 The piston drive means comprises a rotary shaft oriented generally vertically, the rotary shaft having an upper end attached to the piston drive cam and discharging pumped oil above the piston drive means. The oil sump preferably comprises an oil collecting area in which at least a part of the oil discharged by the piston drive means is collected, this oil collecting area being able to flow out so that the collected oil is discharged from the oil sump Have a good geometric shape.
ここで、図面に表された実施形態の例に基づいて本発明のさらなる詳細について説明する。
図1は、単に本発明と比較する目的で従来技術のコンプレッサを示している。往復運動を伴う、気密の冷凍コンプレッサタイプであるこのコンプレッサは、本発明に係る内部冷却システムを備えていない。このコンプレッサは枠体1の内部に配置されている。コンプレッサは、シリンダ本体3およびシリンダヘッド2を有するシリンダと、このシリンダ内部を往復運動するピストンとを具備している。コンプレッサ枠体の下方部分において、油蓄積領域5が油井の形態をなして形成されている。この油蓄積領域に蓄積する油は、本来はコンプレッサ部品を潤滑にして部品間の摩耗を低減し、コンプレッサの耐久性を高める目的を有している。
Further details of the invention will now be described on the basis of examples of embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows a prior art compressor for purposes of comparison only with the present invention. This compressor, which is of the hermetic refrigeration compressor type with reciprocating motion, does not include the internal cooling system according to the present invention. This compressor is arranged inside the frame 1. The compressor includes a cylinder having a
また、この従来技術の冷凍コンプレッサはピストン駆動手段を備えていて、このピストン駆動手段は、シリンダ内部におけるピストンの往復運動の駆動、および圧縮流体の圧縮を担っている。駆動手段は通常ロータおよびステータを具備し、これらが回転シャフト4を回転運動させている。この回転シャフトは、コンプレッサ枠体に対して概ね鉛直方向に向いており、回転シャフトの下方端13が油井に浸漬されるとともに、回転シャフトの反対の上方端がピストン運動を駆動するカム7に取り付けられるように配置されている。
The prior art refrigeration compressor is provided with piston driving means, which drives the reciprocating motion of the piston inside the cylinder and compresses the compressed fluid. The drive means usually comprises a rotor and a stator, which rotate the rotating shaft 4. The rotating shaft is oriented substantially vertically with respect to the compressor frame. The
したがって、コンプレッサを作動させたとき、回転シャフト4がコンプレッサ内部において回転して、オイルポンプが、油蓄積領域5に蓄積された油をピストン駆動手段、特に回転シャフト4の周りに向かって上方に汲み上げる。これによって、また回転カム7にもよって、最終的に油14の一部が回転シャフトの上方部分に噴射される(slung to the upper part of the shaft)ようになっている。図1において矢印で示されるように、この部分の油は、コンプレッサ枠体1の上面またはコンプレッサのカバー6の内面に向いた上方と、コンプレッサ枠体の上方領域の内壁面に向いた側方とに向けられている。コンプレッサブロックと枠体の上面との間に形成される領域周りのカムの上方に放出された油の別の部分は、再び降下してコンプレッサブロックに亘って全体として流れる。
Therefore, when the compressor is operated, the rotary shaft 4 rotates inside the compressor, and the oil pump pumps up the oil accumulated in the
したがって、コンプレッサ枠体1の上面に向かって噴射された油14の大部分は、最終的にこの上面またはカバー6の端部に向かって流れ、それから枠体の側壁面を下方に流れて、油がコンプレッサ枠体1と熱交換を行う場所である油蓄積領域5に再び降下する。シリンダ上方に集中して放出された油が最適化されて、コンプレッサのこの部分を特に冷却する。
Therefore, most of the
しかしながら、実験的分析は、コンプレッサ(カーター(carter)とも称する)の底部において油蓄積領域5に存在する油と、圧縮シリンダとの間には顕著な温度差があり、油は圧縮シリンダよりも顕著に冷たいことを示唆している。したがって、シリンダ周りの油の流れを最大化してシリンダ表面から熱を回収することが可能であれば、シリンダの温度を低減する余地があることになる。より良く冷却されたシリンダは、圧縮処理の効率を向上させるとともに吸入時のガスの過熱を低減する。このことは、コンプレッサの効率向上を直接的に反映するものである。この点に鑑み、本発明は、シリンダを冷却するためにシリンダにおける油の流れを最大化することを提案する。
However, experimental analysis has shown that there is a significant temperature difference between the oil present in the
図2は、内部冷却システムを備えた本発明に係るコンプレッサを示している。このコンプレッサは、従来技術に係るコンプレッサとして説明したものと同じ部品を具備している。つまり、枠体1の内部にはコンプレッサが配置され、シリンダはシリンダ本体3およびシリンダヘッド2を有し、ピストン12はシリンダ内部を往復運動する。また、油蓄積領域5がコンプレッサ枠体1の下方部分に形成されている。
FIG. 2 shows a compressor according to the invention with an internal cooling system. This compressor comprises the same parts as described for the prior art compressor. That is, a compressor is disposed inside the frame 1, the cylinder has a
本発明に係る冷凍コンプレッサはピストン駆動手段を具備しており、このピストン駆動手段は、シリンダ内部においてピストンを往復運動させるとともに、コンプレッサ枠体に対して概ね鉛直方向に向けられた回転シャフト4を駆動する、例えばモータおよびステータを具備している。シャフトの下方端13は油井に浸漬されている一方、反対の上方端はピストンを運動させるカム7に取り付けられている。また、このコンプレッサはポンプシステムを備えていて、このポンプシステムは、油蓄積領域5に蓄積された油をピストン駆動手段に向かって、特に回転シャフト4の周りに向かって上方に汲み上げるものであり、コンプレッサを作動させたとき、図2において矢印により示されるように、コンプレッサ枠体1内部の上面またはコンプレッサのカバー6に向いた上方と、コンプレッサ枠体の上方領域の内壁面に向いた側方とに向けて、一部の油が放出される。コンプレッサブロックと枠体の上面との間に形成される領域周りのカムによって放出された別の部分の油は、再び降下してコンプレッサブロックに亘って全体として流れる。
The refrigeration compressor according to the present invention includes piston drive means, which reciprocates the piston inside the cylinder and drives the rotary shaft 4 that is oriented substantially vertically with respect to the compressor frame. For example, a motor and a stator are provided. The
また、図2に示されたコンプレッサは、コンプレッサ枠体内部の上方部分に配置された油溜り8を具備している。油溜り8は、油収集領域11および油排出部9を具備していて、油排出部9はシリンダ表面に油がこぼれ出るように向けられている。したがって、シリンダの温度より顕著に低い温度を有する油溜り8に蓄積された油は、シリンダ表面、好ましくはシリンダ本体3の表面を流れるように排出されて、シリンダを冷却するようになっている。この流出の後、油は、油がコンプレッサ枠体1と熱交換を行う場所である、コンプレッサ枠体の下方部分に位置する油蓄積領域5に再び戻る。
Further, the compressor shown in FIG. 2 includes an
このように、シリンダを流れる油が顕著に増大しており、従来技術においては枠体の底部に位置する油蓄積領域5に通常直接流れていた、その分の潤滑油によってシリンダの冷却能力が最大化されている。
Thus, the oil flowing through the cylinder has increased remarkably, and the cooling capacity of the cylinder is maximized by the amount of lubricating oil normally flowing directly into the
油溜りは、好ましくはコンプレッサ枠体の全内周の周りに延在し、例えばコンプレッサ枠体の内壁から中心に向かって延在するとともに内方端から鉛直方向上方に延在する縁部10を有する周方翼部(circumferential wing)として形成されうる。周方翼部に形成されるとともに縁部10によって区画された領域は、油収集領域11を形成している。したがって、カム7からコンプレッサ枠体1の上面に放出された油14は、油溜り8を降下ないし流下して油収集領域11に蓄積されていて、鉛直方向の縁部10によって油溜り8から漏出しないようになっている。コンプレッサブロックと枠体の上面との間に形成された領域周りのカムによって放出された一部の油14もまた油溜り8によって収集可能になっている。
The oil sump preferably extends around the entire inner circumference of the compressor frame, for example, an
図2に示されるように、圧縮シリンダ上方の位置において、油排出部9が、例えば油溜り8の端部から下方に傾斜した翼形状をなして構築されており、これにより排出部9が、油をシリンダ表面にこぼれ出させるように向けられていて、好ましくはシリンダ本体の表面にこぼれ出させるように向けられている。或いは、排出部は、油溜り8の表面または縁部に形成された穴の形態をなして構築されていてもよく、或いは油溜り8に蓄積された油をコンプレッサのシリンダ表面に排出可能な任意の形態をなして構築されていてもよい。油収集領域11は、好ましくは収集された油の流出を可能にし、または容易にして油溜りから排出9するような幾何学形状に成形されていて、例えば水平方向の周方翼部を備えており、この周方翼部は排出領域9に向かって僅かに下方に傾斜していてもよい。
As shown in FIG. 2, at the position above the compression cylinder, the oil discharge portion 9 is constructed, for example, in a wing shape inclined downward from the end of the
本発明の実施形態において、コンプレッサ枠体は、図2に示されたように好ましくはその上方部分にカバーを備えている。したがって、油溜り8は、このカバー6の領域に直接形成可能であるし、付加的部品の形態をなしてカバー6に取り付けてもよいし、カバー6と一体的に連結された単一の部品の形態をなして形成されてもよい。
或いは、油溜り8は、コンプレッサ枠体1に対してその上方領域に直接取り付けられた付加的部品として形成可能であるし、またはこの枠体の他の任意の部分に固定されて、例えば枠体の側壁に固定されて形成されてもよい。本発明の別の実施形態において、油溜り8はコンプレッサ枠体と一体的に連結して形成される。
油溜り8がコンプレッサ枠体1の任意の部分と一体的に連結して構築されているとき、カバー6または枠体本体の他の部分と一体的に連結して構築されているときには、その製造時に、これらの部分のスタンピング処理において付加的な工程を加えることによってこの油溜まりを形成できる。
In an embodiment of the present invention, the compressor frame is preferably provided with a cover on its upper part as shown in FIG. Accordingly, the
Alternatively, the
When the
さらに、図示されていない本発明の別の代替的な実施形態において、コンプレッサは上方の油溜り8に配置された油冷却デバイスを具備していてもよい。この油冷却デバイスは、油がシリンダに降下する前に油溜りに蓄積された油を冷却可能になっていて、シリンダ温度の低減を促進する。この冷却デバイスは、熱交換器、熱管その他の油を冷却する冷却手段の形態をなしうる。
Furthermore, in another alternative embodiment of the invention not shown, the compressor may comprise an oil cooling device located in the
好適な実施形態の例を説明したが、本発明の範囲は他の潜在的な変種をも包含するのであって、本願に添付された特許請求の範囲によってのみ制限され、採用しうる他の均等物も本発明の範囲に含まれることを理解されたい。 While examples of preferred embodiments have been described, the scope of the invention encompasses other potential variations and is limited only by the claims appended hereto and other equivalents that may be employed. It should be understood that objects are also within the scope of the present invention.
Claims (12)
シリンダ本体(3)およびシリンダヘッド(2)を有する圧縮シリンダと、
前記シリンダ内部を往復運動するピストン(12)と、
前記コンプレッサ枠体の下方部分における油蓄積領域(5)と、
前記シリンダ内部において前記ピストンを往復運動させるピストン駆動手段と、
前記油蓄積領域(5)から前記ピストン駆動手段の上方まで油を汲み上げる油汲上げ手段とを前記コンプレッサ枠体の内部に具備する冷凍コンプレッサにおいて、
前記コンプレッサ枠体(1)がその内部の上方部分に配置された油溜り(8)を具備し、該油溜りが前記シリンダの表面に向けられた油排出部(9)を具備することを特徴とする、冷凍コンプレッサ。 A refrigeration compressor having an internal cooling system, comprising a compressor frame,
A compression cylinder having a cylinder body (3) and a cylinder head (2);
A piston (12) reciprocating within the cylinder;
An oil accumulation region (5) in a lower portion of the compressor frame;
Piston driving means for reciprocating the piston inside the cylinder;
In the refrigeration compressor comprising an oil pumping means for pumping oil from the oil accumulation area (5) to above the piston driving means, inside the compressor frame,
The compressor frame (1) includes an oil sump (8) disposed in an upper part of the compressor frame (1), and the oil sump includes an oil discharge part (9) directed to the surface of the cylinder. And a refrigeration compressor.
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