JP2012515873A - Compressors, especially radial piston compressors that use carbon dioxide as refrigerant - Google Patents
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Abstract
本発明は、コンプレッサ、特にラジアルピストン型コンプレッサであり、更に特に冷媒としてCO2を使用するコンプレッサ(10)に関し、冷媒を圧縮するコンプレッサユニット(12)と、コンプレッサユニット(12)を駆動する駆動軸(22)と、モーターハウジング(16)によって実質的に区切られているモーター室(18)とを具え、モーター室(18)が、前記駆動軸(22)内に少なくとも部分的に形成された流体接続路(45)によって、コンプレッサ(10)のガス吸入側、特に吸入ガス室(26)と流体接続されており、流体接続路(45)内には、少なくとも一のオイルを貯溜する装置(60、62、64)が設置されている。
【選択図】図1The present invention relates to a compressor, in particular a radial piston compressor, and more particularly to a compressor (10) using CO 2 as a refrigerant, a compressor unit (12) for compressing the refrigerant, and a drive shaft for driving the compressor unit (12). (22) and a motor chamber (18) substantially delimited by a motor housing (16), wherein the motor chamber (18) is at least partially formed in the drive shaft (22). The connecting passage (45) is fluidly connected to the gas suction side of the compressor (10), particularly to the suction gas chamber (26), and a device (60) for storing at least one oil in the fluid connecting passage (45). 62, 64) are installed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はコンプレッサ、特にラジアルピストン型コンプレッサであり、請求項1の序文に記載のCO2を冷媒とするコンプレッサに関する。 The present invention relates to a compressor, in particular a radial piston compressor, and relates to a compressor using CO 2 as a refrigerant according to the introduction of claim 1.
コンプレッサ、特に冷媒として、例えば、R134a、R404A、R507、R407C、R22、あるいはR744(CO2)を用いるコンプレッサは、今日では必須のものであり、例えば乗用車や実用車の空調、バスや電車等の空調や輸送中の冷却、また、冷蔵倉庫や医療の分野における食品の静的冷蔵、の分野でとりわけ使用されている。また、建築物の空調の分野でも、この種のコンプレッサは今日では不可欠である。 Compressors, in particular, compressors using, for example, R134a, R404A, R507, R407C, R22, or R744 (CO 2 ) are indispensable today. It is especially used in the field of air conditioning and cooling during transport, and also in the cold storage and static refrigeration of food in the medical field. This type of compressor is also essential today in the field of building air conditioning.
上述のいくつかの分野において使用されているコンプレッサの例は、出願人の密封型コンプレッサのカタログから知られている。特に、2気筒、4気筒、6気筒、及び8気筒のレシプロ型コンプレッサがこのカタログから知られており、これらの行程容量は、概ね62乃至3,215cm3である。 Examples of compressors used in some of the above-mentioned fields are known from the applicant's catalog of hermetic compressors. In particular, 2-cylinder, 4-cylinder, 6-cylinder, and 8-cylinder reciprocating compressors are known from this catalog, and their stroke capacity is approximately 62 to 3,215 cm 3 .
更に、DE10356373A1は、ラジアルピストン型のコンプレッサが開示されており、このコンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサユニットと、当該コンプレッサユニットを駆動する駆動軸を具えている。DE10356373A1に開示されているコンプレッサにおいては、ピストンの中心点が共通の面に配置されており、この面を駆動軸が直交して貫通している、あるいは、駆動軸の長手方向に延びる中心軸がこの面に直交している。 Furthermore, DE 10356373 A1 discloses a radial piston type compressor, which comprises a compressor unit for compressing refrigerant and a drive shaft for driving the compressor unit. In the compressor disclosed in DE 10356373 A1, the central points of the pistons are arranged on a common surface, and the drive shaft passes through this surface perpendicularly, or the central axis extending in the longitudinal direction of the drive shaft is It is orthogonal to this plane.
更に、従来技術においては、コンプレッサ、特に、コンプレッサの駆動軸が電動モーターに動作可能に連結されており、このモーターが、モーター室を規定するモーターハウジングによって実質的に区切られており、モーター室が駆動軸に設けた穴を通って圧縮された冷媒が吸い込まれる吸引ガス室に流体連結されている、ラジアルピストン型コンプレッサが知られている。モーターを冷却するには、吸入ガスの質量流量の一部が吸引ガス室からダクトを介してモーター室に送られ、上述した駆動軸に設けた穴を通って吸入ガス中に再び戻される。このような流動条件であるため、吸入ガスへ戻る部分質量流量は油分を含有している。この油分は軸受その他を潤滑させるためのものであるが、コンプレッサの稼動状態によっては(例えば、回転数が低いとき)、最適な潤滑作用が発揮されないことがある。 Further, in the prior art, the compressor, in particular, the drive shaft of the compressor is operably connected to an electric motor, and the motor is substantially separated by a motor housing that defines the motor chamber. A radial piston compressor is known that is fluidly connected to a suction gas chamber through which compressed refrigerant is sucked through a hole provided in a drive shaft. In order to cool the motor, a part of the mass flow rate of the suction gas is sent from the suction gas chamber to the motor chamber through the duct, and is returned to the suction gas through the hole provided in the drive shaft described above. Because of such flow conditions, the partial mass flow rate returning to the intake gas contains oil. This oil is used to lubricate bearings and the like. However, depending on the operating state of the compressor (for example, when the rotational speed is low), the optimum lubricating action may not be exhibited.
上述した従来技術に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、広い作動範囲において潤滑性能が優れているコンプレッサを提供する点にある。 In view of the above-described prior art, the problem to be solved by the present invention is to provide a compressor having excellent lubricating performance in a wide operating range.
この課題は、請求項1に記載の特徴を具えるコンプレッサによって達成される、本発明の更なる特徴と利点は、後述の図面の説明及び従属請求項に記載されている。 This object is achieved by a compressor comprising the features of claim 1, further features and advantages of the invention are set forth in the following description of the drawings and in the dependent claims.
以下に、添付図面と実行可能な実施例に基づいて、例示の形で本発明を説明する。
例えば、図1及び図2に示すように、本発明によるコンプレッサ10の第1実施例は、コンプレッサユニット12とモーターユニット14を具えている。モーターユニット14はモーターハウジング16を具えており、第1実施例ではこのハウジングは、モーター室18のみならずコンプレッサユニット12も部分的に区切られている。モーター室18にはモーター20に加えて、駆動軸22が配置されており、この駆動軸を介してモーター20がコンプレッサユニット12に動作可能に連結されている。ここで述べる第1実施例では、コンプレッサユニット12が半径方向に配置された6本のピストン24を具えている。ピストン24は、ピストン長手方向に延びているピストン長軸によって広がっている共通面に配置されており、この面は駆動軸22に対して直交している。この接合部分においては明らかに様々な数のピストン24を配置することが考えられ、このピストンの本数は、コンプレッサ10のユーザの技術的要求に応じて(容量及び所望の圧縮能力)決まる点に留意すべきである。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the first embodiment of the
コンプレッサユニット12は、冷媒圧縮用に設けられており、例えば、R134a、R404A、R507、R407C、R22、あるいは好ましくは、R744(CO2)のような冷媒が考えられる。吸入側においては、この冷媒は吸入側に配置された吸入ガス室26を介して、コンプレッサ10の(半径方向に形成された)シリンダー内腔28に入り、シリンダー内腔内にはピストン24が往復運動するように配置されている。冷媒の圧縮は、ピストン24の半径方向の動きによって行われる。ピストン24がシリンダー内腔28の上側位置にくる、すなわち、ピストン24が外側に向けられた半径方向外側に面した位置に達すると、そこで圧縮された冷媒が、高圧側に配置された圧縮ガス室30に放出され、そこから、圧縮された冷媒がコンプレッサ10の冷却回路に提供される。
The
コンプレッサ10は、コンプレッサユニット12及びモーターユニット14のほかに、電子ターミナルボックス32を設けており、これは、例えばネジなどの固定部材を用いてコンプレッサ10のモーターハウジング16に固定されている。モーター20のステーターは、モーターハウジング16内に設置されており、例えばネジを用いてこれに固定することができる。
In addition to the
ターミナルボックス32には、コンプレッサ10の電子ターミナル、特にモーター20への電流又は電圧供給用ターミナルが配置されている。更に、ターミナルボックス32には、モーター保護用電子部品が収容されており、これに例えば熱防御用サーモスタット38といった部品を接続することができる。ターミナルボックス32は、電源供給用の複数のケーブル取入口36を具えており、図1に示すように、使用しないときは、例えば閉止部材を用いて閉止することができる。図に示すケーブル取入口36は、予めパンチされていて、当初は閉じられた状態にあり、使用に際して押し抜いて開けるようになっていることが好ましい。従って、別途部品を必要とせず、ターミナルボックス32の外郭に予めパンチされた領域があり、これを容易に開けることができる。
In the
熱防御用サーモスタット38は、冷媒(例えばCO2)の圧力が高いことから、冷媒に直接接触するのではなく、モーターハウジング16の中に冷媒から隔てて配置されていることが好ましい。これによって、熱防御用サーモスタット38は、冷媒に間接的に熱接続するだけになる。熱防御用サーモスタット38は、ケーブル39によって、例えば、ケーブル取入口36の1つを経て、ターミナルボックス32内の部品に接続するようにしてもよい。
Since the pressure of the refrigerant (for example, CO 2 ) is high, the
コンプレッサ10の潤滑のために、コンプレッサ10にはオイル41の形態で潤滑剤が配置されている。オイル41はモーター室18に貯留されているが、ここでオイル41はモーター室18に配置されたコンプレッサ10の構成部品を潤滑するだけではなく、モーター室18の外側に配置されたコンプレッサ10の構成部品も潤滑する。モーター室18のこの領域には、軸受40、42、44(前側軸受ブッシュ42、後側軸受ブッシュ44、及びモーターハウジング16で駆動軸22を軸支する軸受40)を潤滑するのに必要である。モーター室18の外側では、圧縮ユニット12の可動部品、特にピストン24を適切に潤滑することが必要である。
In order to lubricate the
コンプレッサ10は、モーター室18と吸入側(吸入ガス室26)との間に流体接続路45を具えており、この接続は、モーター冷却用の部分質量流量を還流させる以外に、軸受40、42、44を潤滑する役割も果たしている。流体接続路45はその大部分が駆動軸22内に形成されており、とりわけ、駆動軸22内に、軸方向に延在するボア46の形をとる軸内切欠きで構成されている。更に、流体接続路45は、駆動軸22中に半径方向に配置されている4つの切欠きを具え、この切欠きは、ボア46に流体連結する、第1の半径方向ボア48、第2の半径方向ボア50、第3の半径方向ボア52、及び第4の半径方向ボア54の形をとる。駆動軸22全体を貫通している第1半径方向ボア48は、モーター室18への2つの開口部を有するように延在して、やはり油分又はオイルミストを含む、部分質量流量を受けている。第2、第3、及び第4の半径方向ボア50、52、54は、軸受40、42、44の潤滑用に設けられている。オイル41は、これらのボアを通って半径方向に、潤滑するべき軸受各部へ広がる。オイル41の半径方向への流出は、駆動軸22の回転運動とそれによって生じる遠心力によって支援される。
The
モーターを冷却するために、上述したとおり、吸入ガス室26はモーター室18と流体接続路45によって接続されている。流体接続路45は、特に部分質量流量の取入口として作用する第1の半径方向ボア48と、この第1の半径方向ボアに流体連結したボア46とを具えている。軸受44(第2軸受ブッシュ)を潤滑するために、流体接続路は、ボア46に流体連結した半径方向ボア54を具える。半径方向ボア54は、駆動軸22内に軸線方向に延びている第2のボア56の形をとる第2の軸内切欠きに流体連結されており、この第2のボアはボア46より断面が小さく、モーター室18と反対側の端部が吸入ガス室26に流体連結している。ボア56のガス吸入側端部には、小さくなった断面がノズル58の形で設けられており、これが吸入ガス室26へのオイル流入を画定している。ノズル58は必要に応じて既製品の中から選択され、相応の断面と流量レートは、設計の必要に応じて適合させる。
In order to cool the motor, the
また、本発明の代替実施例によれば、ノズル58に加えて、又はこれに替えて、オイルの流入を、半径方向ボア54又は軸内ボア56のボア断面、例えばボアの断面自体によって、又は、ボア54又は56に配置した狭窄部によって、又は開口又はフラップによって、調節することができる。開口又はフラップは、調節不可能に、あるいは調節可能に設計することができ、これによって、吸入ガス室26を経由するオイル流もしくは潤滑剤は、外的パラメータ及び、適切であればコンプレッサ自体のパラメータに応じて制御又は調整することができる。更に、ノズル58を断面可変式のものにするか、および/または、所定のもしくは可変のクロックサイクルで開閉する上流側弁を具えるノズルにして、これによって、吸入ガス室26に供給されるオイル量を調整又は制御できるようにしてもよい。
Also, according to alternative embodiments of the present invention, in addition to or instead of the
2つの軸上切欠き46、56は、好ましくは、半径方向に互いに間隔を取って軸線と平行に駆動軸22内に形成されており、軸方向に平行なボアであることが望ましい。
The two on-
特に、軸受42、44へのオイル供給を確実なものにするために、筒状部材又はチューブ60の形でオイルを貯留するデバイスが流体接続路45に設けられており、このデバイスがノズル58と半径方向のボア52、54に充分なオイル41を確実に供給する。オイルの貯溜機能に加えて、チューブ60はモーター室と反対側で吸入ガスと流体連結されているので、モーターから吸入ガス室へ部分質量流量が確実に戻る。駆動軸22に押し込まれており、軸状ボア46へ延在しているチューブ61の形をとるオイルオーバーフロー装置は、過剰に貯溜されたオイル41を排出する働きをする。しかしながら、チューブ60はコンプレッサユニット12の潤滑用ではなく、むしろあまり大量のオイルが貯溜された場合のオーバーフロー機能のみに設けられていることに留意すべきである。チューブ60の形をとるオイルを貯溜する装置は、間断の無い流体接続を維持しつつオイル41を貯溜するように設計されている。なお、チューブ60は軸状ボア46の直径よりも外形が小さく、チューブ60は軸状ボア46に対して同心で、軸状ボアに突出している。代替的に、同心でなく、ボア46に対して平行に配置されているものも考えられる。
In particular, in order to ensure oil supply to the
図2には、図1に示すコンプレッサ10を縦方向に設置したものが示されており、この設置位置において、オイル41の形をとる潤滑剤が半径方向切欠き(半径方向ボア48)を覆っている。半径方向の切欠きがオイルで覆われていても、コンプレッサの稼動は可能であり、その場合には、半径方向のボア48もオイルレベルの上に配置されて、オイル41ではなくオイルミストを吸引することが考えられる。
FIG. 2 shows the
オイル貯溜装置としてのチューブ60に加えて、あるいはこれの代替として、モーター室18とガス吸入側もしくは吸入ガス室26との間の流体接続45に、例えば駆動軸22に開口62(図4を参照)を設ける、あるいは、半径方向に延在するリザーバ状又はバケツ状の切欠き64(図5を参照)を設けることも考えられる。図5に示すように、リザーバ状の切欠き64は、半径方向ボア52、54の領域に形成されている。このようなリザーバ状の切欠きを、駆動軸に半径方向に配置された更なる切欠き/ボアの領域にも設けることが当然に考えられる。駆動軸22が回転するときに生じる遠心力は、切欠き64へのオイル供給を確実なものにする。
In addition to or as an alternative to the
特定の特徴点の組み合わせの実施例に基づいて本発明を説明したが、特定されてはいるが従属項によって完全に記載されていない更なる組み合わせにも本発明は及ぶ。
Although the invention has been described on the basis of embodiments of specific feature point combinations, the invention extends to further combinations that are specified but not fully described by the dependent claims.
Claims (15)
前記流体接続路(45)に少なくとも一のオイルを貯溜する装置(60、62、64)が設置されていることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10), in particular radial piston compressor, and further compressor (10) using CO 2 as a refrigerant, compressor unit (12) for compressing refrigerant, and drive shaft for driving compressor unit (12) (22) and a motor chamber (18) substantially partitioned by a motor housing (16), the motor chamber (18) being on the gas suction side of the compressor (10), in particular the suction gas chamber (26). In a compressor fluidly coupled via at least one fluid connection (45) formed at least partially in the drive shaft (22),
A compressor (60, 62, 64) for storing at least one oil is installed in the fluid connection path (45).
前記少なくとも一のオイルを貯溜する装置(60、62、64)が、間断無い流体接続を維持するように形成されていることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to claim 1,
A compressor characterized in that the at least one oil storage device (60, 62, 64) is configured to maintain an uninterrupted fluid connection.
前記流体接続路(45)が、前記駆動軸(22)内に軸線方向に形成された、特に円筒状の第1の軸上切欠き(46)を具えることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to claim 1 or 2,
Compressor characterized in that the fluid connection channel (45) comprises a first on-axis notch (46) formed in the axial direction in the drive shaft (22), in particular cylindrical.
前記流体接続路(45)が、少なくとも一の特に円筒状の半径方向切欠き(48、50、52、54)であり、当該切欠きが前記駆動軸と流体連結されていることを特徴とするコンプレッサ。 The compressor (10) according to any one of claims 1 to 3,
The fluid connection channel (45) is at least one particularly cylindrical radial notch (48, 50, 52, 54), the notch being fluidly connected to the drive shaft. compressor.
前記流体接続路(45)は、外径が前記軸上切欠き(46)の直径よりも小さいチューブ状部材(60)を具えており、当該チューブ状部材(60)が前記軸上切欠き(46)と平行、あるいは同心で配置されており、少なくとも部分的に前記軸上切欠き内に突出していることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to claim 3 or 4,
The fluid connection path (45) includes a tubular member (60) having an outer diameter smaller than the diameter of the on-axis notch (46), and the tubular member (60) is formed on the on-axis notch ( 46) a compressor arranged parallel to or concentric with 46) and protruding at least partially into said axial notch.
前記チューブ状部材(60)がガス吸入側、特に吸入ガス室(26)と流体連結されていることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to claim 5,
Compressor characterized in that the tubular member (60) is fluidly connected to the gas suction side, in particular to the suction gas chamber (26).
前記流体接続路(45)が、前記駆動軸内に軸線方向に形成されている、特に円筒状の第2の軸上切欠き(56)を具えており、その断面、特に直径が前記第1の軸上切欠き(46)よりも小さく、
前記第2の軸上切欠き(56)が、一方の端部で前記第1の軸上切欠き(46)と流体連結されており、他方の端部が前記ガス吸入側に開口していることを特徴とするコンプレッサ。 A compressor (10) according to any one of claims 3 to 6,
The fluid connection path (45) comprises a second axial notch (56), in particular a cylindrical shape, formed axially in the drive shaft, whose cross section, in particular the diameter, is the first. Smaller than the on-axis notch (46),
The second axial notch (56) is fluidly connected to the first axial notch (46) at one end, and the other end opens to the gas suction side. Compressor characterized by that.
前記第2の軸上切欠き(56)は、一方の端部で、少なくとも一の半径方向切欠き(54)によって、前記第1の軸上切欠き(46)、好ましくは、前記第1の軸上切欠きに対して半径方向に延在する半径方向ボアに流体連結されていることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to claim 7,
The second on-axis notch (56) is at one end by at least one radial notch (54), preferably on the first on-axis notch (46), preferably the first on-axis notch (46). A compressor fluidly connected to a radial bore extending radially relative to an on-axis notch.
前記流体接続路(45)が断面が減少した箇所を具えていることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to any one of claims 1 to 8,
Compressor characterized in that the fluid connection path (45) has a reduced cross-section.
前記断面が減少した箇所が、ノズル(58)、あるいは開口(62)、あるいは切欠きの素材が少なくなった部分又はフラップを具えることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to claim 9,
The compressor is characterized in that the portion where the cross-section is reduced includes a nozzle (58), an opening (62), or a portion or flap in which the material of the notch is reduced.
前記断面が減少した箇所が、前記第2の軸上切欠き(56)、及び/又は、前記半径方向の切欠き(54)に設置されていることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to claim 9 or 10,
The compressor is characterized in that the portion where the cross-section is reduced is provided in the second axial notch (56) and / or the radial notch (54).
前記断面が減少した箇所が調整可能であり、特に制御可能又は調節可能な断面を具えていることを特徴とするコンプレッサ。 Compressor (10) according to any one of claims 9 to 11,
Compressor characterized in that the point of reduced cross section is adjustable, in particular comprising a controllable or adjustable cross section.
前記流体接続路(45)が、少なくとも一の、特にリザーバ状又はバケツ状の切欠き(64)を更に具えており、当該切欠きが前記駆動軸(22)内に設けられており、前記オイル(41)を貯留するように設計されていることを特徴とするコンプレッサ。 The compressor (10) according to any one of claims 1 to 12,
The fluid connection path (45) further comprises at least one, in particular, a reservoir-like or bucket-like notch (64), the notch being provided in the drive shaft (22), The compressor characterized by storing (41).
貯溜するあるいは蓄えるオイル(41)量を決めるオイルオーバーフロー装置が設けられていることを特徴とするコンプレッサ。 The compressor (10) according to any one of claims 1 to 13,
A compressor characterized in that an oil overflow device for determining the amount of oil (41) to be stored or stored is provided.
前記オイルオーバーフロー装置が、前記駆動軸(22)内の半径方向切欠きに配置されており、前記モーター室(18)とガス吸入側との間の流体接続路(45)に突出しているチューブ状部材(61)を具えることを特徴とするコンプレッサ。
Compressor (10) according to claim 14,
The oil overflow device is disposed in a radial cutout in the drive shaft (22) and protrudes into a fluid connection path (45) between the motor chamber (18) and the gas suction side. A compressor comprising a member (61).
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