JP2014114744A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機や空気調和装置等のヒートポンプ装置の要素機器として用いられる圧縮機に関し、特に圧縮する冷媒として二酸化炭素の使用を想定した圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a compressor used as an element device of a heat pump device such as a refrigerator or an air conditioner, and more particularly to a compressor assuming the use of carbon dioxide as a refrigerant to be compressed.
従来から、全密閉型スクロール圧縮機が存在している。このような全密閉形スクロール圧縮機は、固定スクロールと揺動スクロールとからなる圧縮機構部、固定子と回転子とからなる電動機構部、電動機構部より回転駆動される主軸、上記圧縮機構部および電動機構部を収容する密閉形のシェル、冷媒ガスを吸入する吸入管、圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出管、固定子の電源動力線および熱動保護器の接続線をシェルの外側に取り出すためにシェルに溶接された密封端子、軸受けおよび各摺動部に潤滑油を供給する容積形油ポンプで構成されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is a hermetic scroll compressor. Such a hermetic scroll compressor includes a compression mechanism portion composed of a fixed scroll and an orbiting scroll, an electric mechanism portion composed of a stator and a rotor, a main shaft driven to rotate by the electric mechanism portion, and the compression mechanism portion. And a sealed shell that houses the electric mechanism, a suction pipe that sucks refrigerant gas, a discharge pipe that discharges compressed refrigerant gas, a power line for the stator, and a connection line for the thermal protector outside the shell In order to take out, it is comprised with the sealing terminal welded to the shell, the bearing, and the positive displacement oil pump which supplies lubricating oil to each sliding part (for example, refer patent document 1).
特許文献1に記載されているような圧縮機では、圧縮する冷媒として二酸化炭素を使用することができる。二酸化炭素を圧縮する冷媒として使用する場合を想定すると、圧縮機シェルの強度設計を、圧縮機が停止して二酸化炭素冷媒が常温になり、圧縮機シェル内の冷媒圧力が高くなった場合の圧力を考慮した設計とする必要がある。つまり、圧縮機シェルの板厚を、使用温度の冷媒圧力が低くなったとしても、常温での冷媒圧力を考慮した厚さに設計しなければならない。 In a compressor as described in Patent Document 1, carbon dioxide can be used as a refrigerant to be compressed. Assuming that it is used as a refrigerant that compresses carbon dioxide, the strength design of the compressor shell is the pressure when the compressor stops and the carbon dioxide refrigerant reaches room temperature, and the refrigerant pressure in the compressor shell increases. It is necessary to consider the design. That is, the plate thickness of the compressor shell must be designed in consideration of the refrigerant pressure at room temperature even if the refrigerant pressure at the operating temperature is lowered.
また、圧縮機が停止して二酸化炭素冷媒が常温となっても、圧縮機シェル内の冷媒圧力が高くならないようにするためには、圧縮機の15〜20倍となる大きさの容器を圧縮機に別に取り付けなければならない。つまり、単に、二酸化炭素を吸収できるような容器を設けるだけでは、小型化の要請に対応することができない。 In order to prevent the refrigerant pressure in the compressor shell from becoming high even when the compressor is stopped and the carbon dioxide refrigerant is at room temperature, a container that is 15 to 20 times larger than the compressor is compressed. Must be attached separately to the machine. In other words, simply providing a container that can absorb carbon dioxide cannot meet the demand for downsizing.
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、二酸化炭素冷媒を圧縮するものであって、圧縮機シェルの板厚を使用温度の冷媒圧力に応じた板厚に設計可能な圧縮機を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and compresses a carbon dioxide refrigerant. The thickness of the compressor shell can be designed to a thickness corresponding to the refrigerant pressure at the operating temperature. Aims to provide a simple compressor.
本発明に係る圧縮機は、二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機であって、前記二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、前記圧縮機構部及び前記電動機構部を収容するシェルと、前記シェルの外部に設けられ、前記電動機構部の停止中に前記シェル内の二酸化炭素冷媒を吸収する二酸化炭素吸収器と、前記二酸化炭素吸収器を加熱するヒータと、を有するものである。 A compressor according to the present invention is a compressor that compresses carbon dioxide refrigerant, and includes a compression mechanism unit that compresses the carbon dioxide refrigerant, an electric mechanism unit that drives the compression mechanism unit, the compression mechanism unit, and the compression mechanism unit. A shell that houses the electric mechanism, a carbon dioxide absorber that is provided outside the shell and absorbs the carbon dioxide refrigerant in the shell while the electric mechanism is stopped, and a heater that heats the carbon dioxide absorber And.
本発明に係る圧縮機は、前記電動機構部の停止中にシェル内の二酸化炭素冷媒を吸収する二酸化炭素吸収器と、二酸化炭素吸収器を加熱するヒータと、を設けたので、シェル内の冷媒圧力が高くなっても、二酸化炭素吸収器で二酸化炭素冷媒を吸収することでシェル内の冷媒圧力が高くなるのを抑制でき、ヒータによって必要に応じて二酸化炭素冷媒を再生することができる。そのため、本発明に係る圧縮機によれば、使用温度に応じた冷媒圧力で設計される板厚でシェルを構成することが可能になる。 The compressor according to the present invention includes the carbon dioxide absorber that absorbs the carbon dioxide refrigerant in the shell and the heater that heats the carbon dioxide absorber while the electric mechanism unit is stopped. Even if the pressure increases, the carbon dioxide refrigerant is absorbed by the carbon dioxide absorber, so that the refrigerant pressure in the shell can be prevented from increasing, and the carbon dioxide refrigerant can be regenerated as needed by the heater. Therefore, according to the compressor concerning the present invention, it becomes possible to constitute a shell with the board thickness designed by the refrigerant pressure according to use temperature.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る圧縮機100の構成例を示す概略構成図である。図1に基づいて、圧縮機100の構成及び動作について説明する。この圧縮機100は、スクロール式圧縮機である場合を例に示しており、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置(ヒートポンプ装置)の要素機器の一つとなるものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of a
圧縮機100は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。そして、圧縮機100は、圧縮する冷媒として二酸化炭素の使用を想定している。圧縮機100は、図1に示すように、シェル6と二酸化炭素吸収器17とを、流入管17aと流出管17bとで接続して構成されている。
The
シェル6は、圧力容器となっており、内部に圧縮機構部A(固定スクロール1、揺動スクロール2)及び電動機構部B(固定子3、回転子4)が収納されている。圧縮機構部Aがシェル6の上側に配置され、電動機構部Bがシェル6の下側に配置されている。このシェル6の底部は、冷凍機油16を貯留する油だめ21となっている。また、シェル6には、二酸化炭素冷媒を吸入するための吸入管7と、二酸化炭素冷媒を吐出するための吐出管8と、が連接されている。さらに、シェル6の内側には、フレーム10、及び、サブフレーム11が固定されている。
The shell 6 is a pressure vessel, and the compression mechanism part A (fixed scroll 1, swing rock 2) and the electric mechanism part B (stator 3, rotor 4) are accommodated therein. The compression mechanism portion A is disposed on the upper side of the shell 6, and the electric mechanism portion B is disposed on the lower side of the shell 6. The bottom of the shell 6 is a
シェル6には、ガラス端子9が設置されている。ガラス端子9は、外部の電源とシェル6内に収納されている固定子3とを電気的に接続するものである。このガラス端子9は、密封されており、シェル6の側壁の一部を貫通するように設置されている。つまり、ガラス端子9は、シェル6の内外を電気的に絶縁しつつ橋渡しをする機能を有している。また、圧縮機100には、電動機構部Bの動作を制御する図示省略の制御装置が接続されている。この制御装置は、ガラス端子9を介して電動機構部Bに接続されている。
A glass terminal 9 is installed on the shell 6. The glass terminal 9 is for electrically connecting an external power source and the stator 3 housed in the shell 6. The glass terminal 9 is sealed and installed so as to penetrate a part of the side wall of the shell 6. That is, the glass terminal 9 has a function of bridging while electrically insulating the inside and outside of the shell 6. The
固定スクロール1は、フレーム10に固定部材であるボルト30等によって固定されている。固定スクロール1は、鏡板と、鏡板の一方の面(紙面下側の面)に立設されたインボリュート曲線形状の渦巻状突起であるラップ部と、を有している。また、固定スクロール1の中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート19が形成されている。
The fixed scroll 1 is fixed to the
揺動スクロール2は、固定スクロール1に対して自転運動することなく公転旋回運動を行なうようになっている。揺動スクロール2は、鏡板と、鏡板の一方の面(紙面上側の面)に立設されたインボリュート曲線形状の渦巻状突起であるラップ部と、を有している。また、揺動スクロール2のラップ部形成面とは反対側の面(以下、スラスト面と称する)の略中心部には、中空円筒形状の揺動スクロールボス部が形成されている。この揺動スクロールボス部には、後述する主軸5の上端に設けられた揺動軸12が嵌入(係合)されているのである。
The orbiting
固定スクロール1と揺動スクロール2とは、それぞれのラップ部を互いに噛み合わせ、シェル6内に装着される。そして、それぞれのラップ部の間には、相対的に容積が変化する圧縮室20が形成される。なお、揺動スクロール2と固定スクロール1との間には、揺動スクロール2の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するためのオルダムリング(図示省略)が配設されている。このオルダムリングは、揺動スクロール2の自転運動を阻止するとともに、公転旋回運動を可能とする機能を果たすようになっている。
The fixed scroll 1 and the orbiting
電動機構部Bは、圧縮機構部Aで二酸化炭素冷媒を圧縮するために、圧縮機構部Aを構成する揺動スクロール2を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、電動機構部Bが主軸5を介して揺動スクロール2を駆動することによって、圧縮機構部Aで二酸化炭素冷媒を圧縮するようになっているのである。電動機構部Bは、固定子3への通電が開始されることにより回転子4を回転駆動させ、回転子4に固定された主軸5を回転させる機能を有している。
The electric mechanism part B functions to drive the orbiting
主軸5は、作用するガス荷重に対し、許容撓み量を確保できる剛性をもち、切削性が良好であって、低コスト化できる材料を選定して構成するとよい。主軸5の上端部は、揺動スクロール2の揺動スクロールボス部と回転自在に嵌合する揺動軸12が形成されている。また、主軸5の内部には、油だめ21に貯留してある冷凍機油16の流路となる給油流路5aが形成されている。そうすれば、油だめ21に溜まっている冷凍機油16を、主軸5の回転に伴って吸い上げ、圧縮機構部Aに給油することが可能になる。
The
フレーム10は、シェル6の内周面に外周面が焼き嵌めや溶接等によって固着され、中心部に主軸5が挿通される貫通穴が形成されている。この貫通穴には、主軸5を回転自在に支持する主軸受13が設けられている。このフレーム10は、シェル6内の上方に設置され、主軸5の上方部分を支持している。
In the
サブフレーム11も、シェル6の内周面に外周面が焼き嵌めや溶接等によって固着され、中心部に主軸5が挿通される貫通穴が形成されている。この貫通穴には、主軸5を回転自在に支持させるため副軸受14が設けられている。このサブフレーム11は、シェル6内の下方に設置され、主軸5の下方部分を支持している。
The
二酸化炭素吸収器17は、流入管17a及び流出管17bを介して、シェル6の外部に設置されている。流入管17aは、シェル6の上下方向中央部よりも下側であってサブフレーム11よりも上側、つまりシェル6内の低圧空間に接続されている。流入管17aは、シェル6内の二酸化炭素冷媒を二酸化炭素吸収器17に流入させるものである。流出管17bは、シェル6の底部、つまり油だめ21の側方部分に接続されている。流出管17bは、二酸化炭素吸収器17から二酸化炭素冷媒をシェル6に流出させるものである。また、流入管17aにはバルブ17eが、流出管17bにはバルブ17fが、それぞれ設けられている。バルブ17e及びバルブ17fは、流入管17a及び流出管17bを開閉するものである。
The
また、二酸化炭素吸収器17には、例えばメタノール、ポリエチレングリコール、セラミックなどの二酸化炭素吸収剤17dが設置してある。さらに、二酸化炭素吸収器17からの外側には、二酸化炭素吸収器17から加熱するためのヒータ17cが設置してある。すなわち、ヒータ17cを介して二酸化炭素吸収器17を加熱することにより、二酸化炭素吸収剤17dで吸収した二酸化炭素冷媒を、二酸化炭素吸収剤17dから放出再生させてシェル6内に戻すようにしている。ヒータ17cは、二酸化炭素吸収剤17dを効率よく加熱するために、二酸化炭素吸収剤17dの側面と対向する面に周状に設けるとよい。ただし、ヒータ17cを複数個に分割して設けてもよい。
The
ここで、圧縮機100の動作について説明する。
電動機構部Bに駆動電圧が供給されると、回転子4は、固定子3が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、回転子4に固定され、主軸受13及び副軸受14に支持された主軸5が回転駆動する。主軸5の回転運動は、主軸5の揺動軸12及び揺動スクロールボス部を介し揺動スクロール2に伝わる。揺動スクロール2は、図示省略のオルダムリングにより自転が規制され、公転運動する。
Here, the operation of the
When a drive voltage is supplied to the electric mechanism part B, the rotor 4 rotates by receiving a rotational force from a rotating magnetic field generated by the stator 3. Accordingly, the
この主軸5の回転駆動によって、シェル6内の二酸化炭素冷媒が固定スクロール1と揺動スクロール2とにより形成される外周側の圧縮室20内へ吸い込まれる。なお、冷凍サイクルを循環してきた低温・低圧状態の二酸化炭素冷媒は、吸入管7からシェル6内に流入するようになっている。圧縮室20内に取り込まれた二酸化炭素冷媒は、揺動スクロール2の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かう。そして、圧縮室20で圧縮された二酸化炭素冷媒は、高圧の状態となって固定スクロール1の吐出ポート19から吐出し、シェル6内の上部空間を経由してから圧縮機100の外部へと流出される。なお、圧縮された高圧状態の二酸化炭素冷媒は、吐出管8からシェル6の外部に流出され、冷凍サイクルを循環することになる。
By rotating the
また、電動機構部Bへの駆動電圧の供給が停止されると圧縮機100が停止して二酸化炭素冷媒が常温になり、シェル6内の圧力が高くなると、流入管17aのバルブ17eを開く。そうすることで、流入管17aを通して二酸化炭素冷媒が二酸化炭素吸収器17に流入する。二酸化炭素吸収器17に流入してきた二酸化炭素冷媒は、二酸化炭素吸収剤17dにより吸収される。
When the supply of the drive voltage to the electric mechanism B is stopped, the
一方、電動機構部Bへの駆動電圧の供給を再開し、圧縮機100を起動する場合、二酸化炭素吸収器17をヒータ17cにより過熱する。二酸化炭素吸収剤17dが所定温度にまで加熱されると、二酸化炭素吸収剤17dに吸収されていた二酸化炭素冷媒が放出再生される。その後、流出管17bのバルブ17fを開く。そうすることで、二酸化炭素吸収器17の下部に溜まった冷凍機油16を流出管17bを通してシェル6内に押し出した後、二酸化炭素冷媒をシェル6内に戻すことができる。
On the other hand, when the supply of the drive voltage to the electric mechanism B is resumed and the
なお、バルブ17fを開放させるタイミング及び開放時間は、二酸化炭素吸収器17に収納されている二酸化炭素吸収剤17dの種類及び量に基づいて設定するとよい。また、ヒータ17cによって何度まで加熱するかということも、二酸化炭素吸収剤17dの種類及び量に基づいて設定するとよい。さらに、どの程度の二酸化炭素冷媒を吸収するかも、圧縮機100の用途や能力などに基づいて適宜設定すればよい。またさらに、バルブ17e及びバルブ17fは、図示省略の制御装置により制御されるようになっている。
The timing and opening time for opening the
以上のように、圧縮機100によれば、圧縮機100が停止して二酸化炭素冷媒が常温になり、シェル6内の圧力が高くなっても二酸化炭素吸収器17で二酸化炭素を吸収してシェル6内の圧力を上昇させない構成としたので、使用温度に応じた冷媒圧力で設計される板厚でシェル6を構成することができる。また、二酸化炭素吸収剤17dを二酸化炭素吸収器17に収納し、二酸化炭素吸収剤17dをヒータ17cによって加熱する構成とし、二酸化炭素冷媒の必要量に応じて二酸化炭素冷媒の吸収、再生を可能にしたので、二酸化炭素吸収器17を、圧縮機に取り付けられていた従来の容器に比較して1/70〜1/80の大きさにすることができる。
As described above, according to the
なお、本実施の形態では、密閉形スクロール圧縮機を例に説明したが、これに限定するものではなく、他の構造(例えば、ロータリ圧縮機、ベーン圧縮機、スクリュー圧縮機など)の圧縮機においても適用することができる。 In this embodiment, the hermetic scroll compressor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the compressor has another structure (for example, a rotary compressor, a vane compressor, a screw compressor, etc.). It can also be applied.
1 固定スクロール、2 揺動スクロール、3 固定子、4 回転子、5 主軸、5a 給油流路、6 シェル、7 吸入管、8 吐出管、9 ガラス端子、10 フレーム、11 サブフレーム、12 揺動軸、13 主軸受、14 副軸受、16 冷凍機油、17 二酸化炭素吸収器、17a 流入管、17b 流出管、17c ヒータ、17d 二酸化炭素吸収剤、17e バルブ、17f バルブ、19 吐出ポート、20 圧縮室、21 油だめ、30 ボルト、100 圧縮機、A 圧縮機構部、B 電動機構部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed scroll, 2 Swing scroll, 3 Stator, 4 Rotor, 5 Spindle, 5a Oil supply flow path, 6 Shell, 7 Intake pipe, 8 Discharge pipe, 9 Glass terminal, 10 frame, 11 Sub frame, 12 Swing Shaft, 13 Main bearing, 14 Sub bearing, 16 Refrigerating machine oil, 17 Carbon dioxide absorber, 17a Inflow pipe, 17b Outflow pipe, 17c Heater, 17d Carbon dioxide absorbent, 17e valve, 17f valve, 19 Discharge port, 20 Compression chamber , 21 Oil sump, 30 volts, 100 compressor, A compression mechanism part, B electric mechanism part.
Claims (5)
前記二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、
前記圧縮機構部及び前記電動機構部を収容するシェルと、
前記シェルの外部に設けられ、前記電動機構部の停止中に前記シェル内の前記二酸化炭素冷媒を吸収する二酸化炭素吸収器と、
前記二酸化炭素吸収器を加熱するヒータと、
を有する
ことを特徴とする圧縮機。 A compressor for compressing carbon dioxide refrigerant,
A compression mechanism for compressing the carbon dioxide refrigerant;
An electric mechanism for driving the compression mechanism;
A shell that houses the compression mechanism and the electric mechanism;
A carbon dioxide absorber that is provided outside the shell and absorbs the carbon dioxide refrigerant in the shell while the electric mechanism is stopped;
A heater for heating the carbon dioxide absorber;
The compressor characterized by having.
前記シェルの低圧空間に接続されている流入管、及び、前記シェルの油だめに接続されている流出管を介して前記シェルに設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 The carbon dioxide absorber is
The compressor according to claim 1, wherein the compressor is provided in the shell through an inflow pipe connected to the low pressure space of the shell and an outflow pipe connected to a sump of the shell. .
ことを特徴とする請求項2に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 2, wherein the inflow pipe and the outflow pipe are respectively provided with valves for opening and closing the inflow pipe and the outflow pipe.
前記電動機構部への駆動電圧の供給停止により前記流入管を開放するように制御され、
前記流出管に設けられている前記バルブは、
前記電動機構部への駆動電圧の供給再開により、前記ヒータを介して前記二酸化炭素吸収器を所定温度まで加熱した後に前記流出管を開くように制御される
ことを特徴とする請求項3に記載の圧縮機。 The valve provided in the inflow pipe is
Controlled to open the inflow pipe by stopping the supply of drive voltage to the electric mechanism unit,
The valve provided in the outflow pipe is
The control of opening the outflow pipe after heating the carbon dioxide absorber to a predetermined temperature via the heater by resuming the supply of the drive voltage to the electric mechanism section. Compressor.
前記二酸化炭素冷媒を吸収する二酸化炭素吸収剤が収納されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧縮機。 Inside the carbon dioxide absorber,
The compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein a carbon dioxide absorbent that absorbs the carbon dioxide refrigerant is housed.
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