JP2017008908A - Gas compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒を圧縮する冷凍サイクル用の気体圧縮機に関する。 The present invention relates to a gas compressor for a refrigeration cycle that compresses a refrigerant.
冷凍サイクルに用いる気体圧縮機は、低温低圧の冷媒を吸入し、圧縮により高温高圧とした冷媒を吐出する(例えば、特許文献1)。気体圧縮機に吸入される冷媒には、ミスト状となった冷凍機油や液相の冷媒が含まれている。これらを多く含んだ冷媒が圧縮機構に供給されると、圧縮機構で液圧縮状態が発生し、圧縮機構の動作負荷が大きくなってしまう。 A gas compressor used in a refrigeration cycle sucks a low-temperature and low-pressure refrigerant and discharges the high-temperature and high-pressure refrigerant by compression (for example, Patent Document 1). The refrigerant sucked into the gas compressor includes refrigeration oil in a mist form or liquid phase refrigerant. When a refrigerant containing a large amount of these is supplied to the compression mechanism, a liquid compression state occurs in the compression mechanism, and the operation load of the compression mechanism increases.
そのため、気体圧縮機が吸入冷媒を圧縮する際には、冷媒から液相成分が十分に分離されていることが好ましいが、冷凍サイクルの蒸発器と気体圧縮機との間に設けられる気液分離器が要求される気液分離性能を満たすために大型化するのは、冷凍システムの構成上望ましくない。 Therefore, when the gas compressor compresses the suction refrigerant, it is preferable that the liquid phase component is sufficiently separated from the refrigerant, but the gas-liquid separation provided between the evaporator and the gas compressor of the refrigeration cycle. It is not desirable in view of the structure of the refrigeration system that the size of the vessel is increased to satisfy the required gas-liquid separation performance.
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、液相成分を十分に分離した冷媒を圧縮機構で圧縮させることができる気体圧縮機を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said situation, The objective of this invention is providing the gas compressor which can compress the refrigerant | coolant which fully isolate | separated the liquid phase component with a compression mechanism.
上記目的を達成するため、本発明の気体圧縮機は、
冷媒を圧縮する圧縮機構と、
前記圧縮機構が収容されたハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、該ハウジングの外部から内部に吸入される冷媒に旋回流を発生させて該冷媒から液相成分を分離する遠心分離式の気液分離器とを備え、
前記圧縮機構は、前記気液分離器により液相成分が分離された冷媒を圧縮する。
In order to achieve the above object, the gas compressor of the present invention comprises:
A compression mechanism for compressing the refrigerant;
A housing containing the compression mechanism;
A centrifugal gas-liquid separator that is provided in the housing and generates a swirling flow in the refrigerant sucked into the inside from the outside of the housing to separate a liquid phase component from the refrigerant;
The compression mechanism compresses the refrigerant from which the liquid phase component has been separated by the gas-liquid separator.
本発明によれば、液相成分を十分に分離した冷媒を圧縮機構で圧縮させることができる。 According to the present invention, the refrigerant having sufficiently separated the liquid phase component can be compressed by the compression mechanism.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図、図2は図1のI−I線断面図である。図1に示す実施形態の電動コンプレッサ1(請求項中の気体圧縮機に相当)は、圧縮機構3を電動モータ5で駆動して冷媒を圧縮するものである。
FIG. 1 is a front sectional view showing a schematic configuration of an electric compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along a line II in FIG. An electric compressor 1 (corresponding to a gas compressor in the claims) of the embodiment shown in FIG. 1 compresses a refrigerant by driving a compression mechanism 3 with an
そして、図1に示すように、本実施形態の電動コンプレッサ1は、圧縮機構3及び電動モータ5の他、これらが収容されるハウジング7と、電動モータ5の駆動回路であるインバータ回路9(請求項中の駆動回路に相当)が収容されるインバータケース11と、インバータケース11に収容されるアキュームレータ15とを有している。
As shown in FIG. 1, the electric compressor 1 of the present embodiment includes a compression mechanism 3 and an
電動モータ5は、回転軸5aに取り付けられたロータ5bと、ロータ5bの外側に配置されたステータ5cとを有している。ステータ5cは複数の極に対応したティース(図示せず)を有しており、各ティースにはコイル5dがそれぞれ巻回されている。電動モータ5は、各コイル5dに所定のパターンで電圧を印加することでステータ5cに回転磁界を発生させることで、ロータ5bを回転させる。
The
圧縮機構3は、一対のサイドブロック3a,3bと、これらによって挟持されたシリンダブロック3cと、シリンダブロック3cの内部に形成された楕円形のシリンダ室3dに収容した円柱状のロータ3eとを有している。ロータ3eは電動モータ5の回転軸5aと一体に形成されており、ロータ3eの周面には、複数のベーン(図示せず)が出没可能に支持されている。
The compression mechanism 3 includes a pair of
ロータ3eが電動モータ5によりシリンダ室3d内で回転されると、ロータ3eの各ベーンがシリンダ室3dの内周面に倣って出没し、ロータ3eと隣り合う2つのベーンとシリンダ室3dとで構成される空間の容積が変化する。そして、空間の容積が増加する間に、サイドブロック3aに形成した吸入口(図示せず)を通じて低圧の冷媒が吸入され、吸入された冷媒が、空間の容積の減少に伴い圧縮される。圧縮された高圧の冷媒は、サイドブロック3bに形成した吐出口(図示せず)から吐出される。
When the
ハウジング7は、一端が閉塞された円筒状を呈している。このハウジング7には圧縮機構3が収容されており、収容された圧縮機構3によりハウジング7の内部は、サイドブロック3bが露出する閉塞側の密閉された吐出室7aと、サイドブロック3aが露出する開口側の吸入室7bとに仕切られている。吸入室7bには電動モータ5が収容されており、吸入室7bは、ハウジング7の開口7cに取り付けたインバータケース11によって密閉されている。
The
圧縮機構3が吐出する圧縮冷媒は、ミスト状の冷凍機油Oを含んでいる。この冷凍機油Oは、吐出室7aの油分離器7dにおいて圧縮冷媒から分離され、吐出室7aの底部の油溜まり部7eに溜まる。油溜まり部7eの冷凍機油Oは、吐出室7a内の冷媒の圧力を利用して、圧縮機構3のサイドブロック3a,3bに設けられた回転軸5aの軸受部(図示せず)に、潤滑油として供給される。
The compressed refrigerant discharged from the compression mechanism 3 contains mist-like refrigerating machine oil O. The refrigerating machine oil O is separated from the compressed refrigerant in the
インバータケース11は、第1ケース12と第2ケース13の2つのケース12,13をつなげて構成されている。
The
インバータケース11の第1ケース12は、インバータ回路9が収容される回路収容部12aと、電動コンプレッサ1の外部から吸入室7bに、圧縮機構3によって圧縮する低温低圧の冷媒を吸入する吸入ポート12bが設けられたフロントアキュームレータ部12cとを、仕切壁12dによって仕切って構成されている。
The
回路収容部12aは、仕切壁12dを底部とする有底の筒状を呈している。回路収容部12aに露出する仕切壁12dの面12e(請求項中の他方の面に相当)には、インバータ回路9の回路基板9aが固定される。回路収容部12aは、その開口12fに取り付けたキャップ12gによって密閉される。
The
回路基板9aには、インバータ回路9を構成するIGBTやMOSFET等の電力用スイッチング素子9b(請求項中の発熱部品に相当)が実装されており、その筐体は、仕切壁12dの面12eの下部に位置する当接部12h(請求項中の当接箇所に相当)に面接触されている。
The
インバータケース11の第2ケース13は、ハウジング7の開口7cを塞いで吸入室7bを密閉する蓋部13aと、フロントアキュームレータ部12cの開口12lを塞ぎフロントアキュームレータ部12cと協働してアキュームレータ15を構成するリアアキュームレータ部13bとを、断熱壁13cによって仕切って構成されている。断熱壁13cの内部には断熱空間13dが設けられており、断熱空間13dには空気や断熱材等の断熱効果を有する流体(図示せず)が充填されている。
The
第2ケース13のリアアキュームレータ部13bには、吸入ポート13nが一体に形成されており、また、吸入ポート13nを構成要素とする気液分離器13oが、リアアキュームレータ部13bに一体に形成されている。
A
気液分離器13oは、上述した吸入ポート13nの他、断熱壁13dから仕切壁12dに向けて水平に突設した中空の円筒部材13p(請求項中の筒部に相当)及びその外側の円筒状の外周壁13qを有している。
In addition to the
円筒部材13pの先端(図1中の左端)は、第1ケース12の仕切壁12dの当接部12hを設けた面12eとは反対側の、仕切壁12dのフロントアキュームレータ部12cに露出する面12i(請求項中の一方の面に相当)に、間隔をおいて対向している。また、円筒部材13pの基端(図1中の右端)は、第2ケース13の断熱壁13cの上部に形成した開口部13i(請求項中の貫通孔に相当)に接続され、吸入室7bと連通している。
The front end (left end in FIG. 1) of the
図1のI−I線断面図である図2に示すように、吸入ポート13nは気液分離器13oの円筒部材13pと外周壁13qとの間に形成される円筒状の分離室に接線方向から接続されている。そして、吸入ポート13nから分離室内に吸入された冷媒は、図1に示すように、円筒部材13pの基端側から先端側に向けて分離室内を螺旋状に旋回する旋回流となる。このとき、吸入ポート13nから分離室内への吸入冷媒の流入方向は、円筒部材13pの上方からでもよく、図2に示すように水平方向からでもよい。
As shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1, the
なお、図1においては、吸入ポート13nと気液分離器13oとの連通構造をわかりやすくするために、第2ケース13の上半部のみ、リアアキュームレータ部13bの中心と吸入ポート13nとを結ぶ切断面における断面を示している。
In FIG. 1, only the upper half of the
吸入ポート13nから吸入された冷媒には、気相の冷媒と液相の冷媒とが混じっており、さらに、圧縮機構3のサイドブロック3a,3bに設けられた回転軸5aの軸受部(図示せず)に供給されたミスト状の冷凍機油Oが混じっている。
The refrigerant sucked from the
このため、吸入ポート13nから吸入された冷媒の旋回流が円筒部材13pの先端側に到達するまでの間、吸入冷媒中の液相の冷媒や冷凍機油Oの液相成分が遠心分離されて、円筒部材13pの外周に配置された外周壁13qに付着する。付着した液相成分は、仕切壁12cの面12iと外周壁13qの先端との隙間を通過し、自重により落下する。
For this reason, until the swirling flow of the refrigerant sucked from the
フロントアキュームレータ部12cの開口12lをリアアキュームレータ部13bにより塞いで構成されるアキュームレータ15は、液溜まり部15aを有している。液溜まり部15aは、フロントアキュームレータ部12cとリアアキュームレータ部13bとに跨がってインバータケース11の底部側に設けられ、気液分離器13oの外周壁13qの下方に配置されている。
The
液溜まり部15aには、気液分離器13oで分離された液相成分(液相の冷媒とミスト状の冷凍機油O)が、仕切壁12dの面12iと外周壁13qの先端との隙間を通って落下し溜まる。このため、吸入ポート13nから分離室内への吸入冷媒の流入経路は、アキュームレータ15の液溜まり部15aに溜まった液相成分(液相の冷媒や冷凍機油O)の液面よりも上に配置する必要がある。
In the
なお、吸入冷媒の旋回流が分離室内において円筒部材13pや外周壁13qの先端に達した後、液相成分が分離された残りの気相の冷媒は、図2に示す円筒部材13pの先端から内部に流入し、円筒部材13pの基端から第2ケース13の断熱壁13cの開口部13iを経てハウジング7の吸入室7bの上部に流入する。
After the swirling flow of the sucked refrigerant reaches the tip of the
また、第2ケース13の断熱壁13cの下部には、液溜まり部15aに溜まった冷凍機油Oを吸入室7b内との圧力差によりミスト状に吸い込むために、小径の戻し孔13kが形成されている。この戻し孔13kを通過しミスト状となって吸入室7bに流入した冷凍機油Oは、気相の冷媒と共に圧縮機構3で圧縮されて吐出室7aに吐出される。そして、油分離器7dにおいて圧縮冷媒から分離され、吐出室7aの底部の油溜まり部7eに溜まる。
In addition, a small
このように構成された本実施形態の電動コンプレッサ1によれば、吸入ポート13nから吸入された冷媒を気液分離器13oに導き、遠心分離により冷媒から液相成分(液相の冷媒とミスト状の冷凍機油O)を分離させる構成とした。このため、遠心分離によりコンパクトな構成で効率よく冷媒中の液相成分を分離することができ、また、圧縮機構3において液圧縮状態が発生するのを防ぐことができる。
According to the electric compressor 1 of the present embodiment configured as described above, the refrigerant sucked from the
さらに、気液分離器13oで分離した液相成分(液相の冷媒とミスト状の冷凍機油O)を、気液分離器13oの下方に配置したアキュームレータ15の液溜まり部15aに溜め、液溜まり部15aに接する仕切壁12dの面12iの裏側に位置する面12eの当接部12hに当接させたインバータ回路9の電力用スイッチング素子9bを、液溜まり部15aの液相成分(液相の冷媒とミスト状の冷凍機油O)で冷却する構成とした。
Further, the liquid phase components (liquid phase refrigerant and mist-like refrigerating machine oil O) separated by the gas-liquid separator 13o are accumulated in the
このため、アキュームレータ15の液溜まり部15aに溜まった液相成分(液相の冷媒とミスト状の冷凍機油O)を用いて、高熱を発する電力用スイッチング素子9bを効率よく冷却し、インバータ回路9の故障を防ぐことができる。また、アキュームレータ15の液溜まり部15aには、気液分離器13oで分離した液相成分(液相の冷媒とミスト状の冷凍機油O)が随時補充され、電力用スイッチング素子9bにより液溜まり部15aの液相成分(液相の冷媒とミスト状の冷凍機油O)が枯渇することがないので、電力用スイッチング素子9bの冷却を連続的に安定して行うことができる。
Therefore, the
また、電動コンプレッサ1にアキュームレータ15を内蔵することになるので、電動コンプレッサ1の外部にアキュームレータを設ける場合に比べて、冷凍サイクル側の構成を簡略化することができ、また、電動コンプレッサとアキュームレータとの間で支持構造を設ける必要もなくすことができる。
Further, since the
しかも、本実施形態の電動コンプレッサ1では、電動モータ5が収容されるハウジング7の吸入室7bとアキュームレータ15の液溜まり部15aとの間に、インバータケース11の第2ケース13の断熱壁13cが配置される。このため、電動モータ5で発生した熱が断熱壁13cで遮断されて液溜まり部15aに伝わりにくいようにし、液溜まり部15aに溜まった液相成分(液相の冷媒や冷凍機油O)の気化による減少で電力用スイッチング素子9bの冷却効率が下がるのを防止することができる。
Moreover, in the electric compressor 1 of the present embodiment, the
なお、電力用スイッチング素子9bの冷却を行う構成を省略できる場合は、本発明は、電動モータにより圧縮機構を駆動する電動コンプレッサに限らず、例えば、車両に搭載されてエンジンの動力により圧縮機構を駆動する電動式以外の気体圧縮機にも広く適用可能である。
In the case where the configuration for cooling the
本発明は、冷媒を圧縮する冷凍サイクル用の気体圧縮機において利用することができる。 The present invention can be used in a gas compressor for a refrigeration cycle that compresses a refrigerant.
1 電動コンプレッサ
3 圧縮機構
3a,3b サイドブロック
3c シリンダブロック
3d シリンダ室
3e ロータ
5 電動モータ
5a 回転軸
5b ロータ
5c ステータ
5d コイル
7 ハウジング
7a 吐出室
7b 吸入室
7c ハウジング開口
7d 油分離器
7e 油溜まり部
9 インバータ回路(駆動回路)
9a 回路基板
9b 電力用スイッチング素子(発熱部品)
11 インバータケース
12 第1ケース
12a 回路収容部(回路ハウジング)
12c フロントアキュームレータ部
12d 仕切壁
12e 仕切壁面(他方の面)
12f 回路収容部開口
12g キャップ
12h 当接部(当接箇所)
12i 仕切壁面(一方の面)
12l フロントアキュームレータ部開口
13 第2ケース
13a 蓋部
13b リアアキュームレータ部
13c 断熱壁(壁部)
13d 断熱空間(断熱部)
13i 断熱壁開口部(貫通孔)
13k 戻し孔
13n 吸入ポート
13o 気液分離器
13p 円筒部材(筒部)
13q 外周壁
15 アキュームレータ
15a 液溜まり部
O 冷凍機油
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric compressor 3
11
12c
12f Circuit
12i Partition wall (one side)
12l front accumulator opening 13
13d heat insulation space (heat insulation part)
13i Heat insulation wall opening (through hole)
13q outer
Claims (3)
前記圧縮機構(3)が収容されたハウジング(7)と、
前記ハウジング(7)に設けられ、該ハウジング(7)の外部から内部に吸入される冷媒に旋回流を発生させて該冷媒から液相成分を分離する遠心分離式の気液分離器(13o)とを備え、
前記圧縮機構(3)は、前記気液分離器(13o)により液相成分が分離された冷媒を圧縮する、
気体圧縮機(1)。 A compression mechanism (3) for compressing the refrigerant;
A housing (7) containing the compression mechanism (3);
A centrifugal gas-liquid separator (13o) provided in the housing (7) for generating a swirling flow in the refrigerant sucked from the outside to the inside of the housing (7) to separate a liquid phase component from the refrigerant. And
The compression mechanism (3) compresses the refrigerant from which the liquid phase component has been separated by the gas-liquid separator (13o).
Gas compressor (1).
前記ハウジング(7)に露出する前記仕切壁(12d)の一方の面(12i)側に設けられ、前記気液分離器(13o)により冷媒から分離された液相成分が貯留される液溜まり部(15a)と、
前記回路収容部(12a)に露出する前記仕切壁(12d)の他方の面(12e)のうち、前記液溜まり部(15a)に対向する当接箇所(12h)に当接された、前記駆動回路(9)の発熱部品(9b)と、
をさらに備える請求項1又は2記載の気体圧縮機(1)。 A circuit accommodating portion (12a) in which a drive circuit (9) of an electric motor (5) for driving the compression mechanism (3) is accommodated and partitioned from the housing (7) by a partition wall (12d);
A liquid reservoir that is provided on one side (12i) side of the partition wall (12d) exposed to the housing (7) and stores the liquid phase component separated from the refrigerant by the gas-liquid separator (13o). (15a)
Of the other surface (12e) of the partition wall (12d) exposed to the circuit housing portion (12a), the drive contacted with the contact portion (12h) facing the liquid reservoir portion (15a) A heating component (9b) of the circuit (9);
The gas compressor (1) according to claim 1 or 2, further comprising:
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- 2015-06-26 JP JP2015128565A patent/JP2017008908A/en active Pending
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