JP2913830B2 - 冷凍装置用圧縮機の油潤滑装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧縮機の内部に液インジエクシヨンを行う
冷凍装置用圧縮機のための油潤滑装置に関する。

従来の技術 従来からの圧縮室に液インジエクシヨンを行う冷凍装
置用圧縮機は、たとえば特開昭59−217458号公報や特開
昭64−63755号公報に開示されている。このような先行
技術では、圧縮機から吐出され、凝縮器で凝縮された液
冷媒の一部を、圧縮機の圧縮室内に戻すと、戻された液
冷媒が再び圧縮機内で蒸発するときに圧縮機内を冷却す
る。このような液インジエクシヨンは、圧縮機から吐出
されるガス冷媒の温度が異常に高くなり、圧縮機内に貯
留されている潤滑油が変質して劣化することを防止する
ために用いられている。

発明が解決しようとする課題 従来からの液インジエクシヨンを用いる冷凍装置用圧
縮機においては、圧縮機の駆動開始と同時に液冷媒によ
るインジエクシヨンが始まる。圧縮機の駆動開始時に
は、圧縮室内の摺動部には充分な潤滑油が供給されてい
ない。このため摺動部の温度は、摩擦によつて上昇す
る。インジエクシヨンされた液冷媒は冷却室内で再び蒸
発する。すなわち、摩擦による温度上昇に続いて蒸発に
よる冷却が急激に行われる。この急激な冷却によつて、
圧縮室内に熱歪が発生し、摺動部が摩耗し、故障が生じ
やすくなるおそれがある。

本発明の目的は、圧縮機の駆動時に液インジエクシヨ
ンによる急激な冷却が行われるのを防止することができ
る冷凍装置用圧縮機の油潤滑装置を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、圧縮機から吐出され、凝縮器を通過して凝
縮された液冷媒を、吐出圧と圧縮機の圧縮室内の中間圧
との差圧を利用して液インジエクシヨンバイパス路を経
て圧縮室内に吸引供給する冷凍装置用圧縮機の油潤滑装
置において、 前記液インジエクシヨンバイパス路の途中に設けら
れ、潤滑油を貯留する油タンクと、 前記油タンクに前記圧縮機内の潤滑油を供給する油供
給管と、 前記油供給管の途中に介在される電磁弁SVと、 前記圧縮機の駆動時には前記電磁弁SVを閉じ、圧縮機
の停止時には電磁弁SVを開くように制御する制御手段と
を含むことを特徴とする冷凍装置用圧縮機の油潤滑装置
である。

作 用 本発明に従えば、圧縮機から吐出され、凝縮器を通過
して凝縮された液冷媒は、液インジエクシヨンバイパス
路を経て圧縮機の圧縮室内に、吐出圧と中間圧との差圧
を利用して吸引供給される。液インジエクシヨンバイパ
ス路の途中には、圧縮機から油供給管を介して供給され
る潤滑油を貯留するための油タンクが設けられる。油供
給管の途中には、電磁弁が設けられる。電磁弁を制御す
るための制御手段は、圧縮機の停止時に電磁弁を開く。
このため、圧縮機内の潤滑油は、油供給管を介して油タ
ンク内に供給され、貯留される。

電磁弁は、圧縮機の駆動時には閉じられる。このた
め、圧縮機の駆動を開始すると、液冷媒が液インジエク
シヨンバイパス路を介して油タンク内に供給される。油
タンク内に貯留されていた潤滑油は、供給された液冷媒
によつて、圧縮機の圧縮室内に押出される。このように
して、圧縮機の駆動時には、圧縮室内に潤滑油が供給さ
れる。圧縮室内は供給された潤滑油によつて充分に潤滑
され、急激な冷却は行われないので、熱歪による摩耗や
故障を防止することができる。

油タンク内に貯留されていた潤滑油が圧縮室内に押出
された後では、液冷媒が圧縮室内に供給される。このよ
うな液インジエクシヨンによつて、圧縮室内が冷却さ
れ、吐出ガスの温度が異常に上昇することが防止され
る。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の冷媒配管系統図であ
る。圧縮機１から吐出されたガス冷媒は、凝縮器２に導
かれる。凝縮器２を通過しながら、冷媒は凝縮される。
凝縮された液冷媒は、管路３を介して膨張弁４に導かれ
る。膨張弁４において減圧された液冷媒は、蒸発器であ
るクーラ５に導かれる。クーラ５において、液冷媒は蒸
発する。この蒸発の時に周囲から熱を奪い、周囲を冷却
する。クーラ５からのガス冷媒は、気液分離のためのア
キユムレータ６を介して圧縮機１に注入される。圧縮機
１は、吸入されたガス冷媒を圧縮し、凝縮器２側に吐出
する。このようにして、冷媒回路が形成され、クーラ５
による冷凍が行われる。

圧縮機１は、圧縮機ドーム７によつて密閉される高圧
室８内に、冷媒を圧縮するための圧縮室９と、駆動源と
なるモータ10とが設けられる密閉式圧縮機である。高圧
室８の下部には、潤滑油11が貯留されている。潤滑油11
は、高圧室８に連通する油供給管12を介して油タンク13
に供給される。油供給管12の途中には、電磁弁SVが設け
られる。

油タンク13は、凝縮器２からの液冷媒が膨張弁４に導
かれる管路３から分岐して、圧縮室９内に液冷媒をイン
ジエクシヨンするための液インジエクシヨンバイパス路
14の途中にも介在している。すなわち、管路３から第１
キヤピラリ15を介して液冷媒の一部が油タンク13内に導
かれる。油タンク13内に導かれた液冷媒は、油タンク13
の下端から第２キヤピラリ16を介して圧縮室９に設けら
れる内部インジエクシヨンポート17に供給される。この
ような、液インジエクシヨンバイパス路14を介する液イ
ンジエクシヨンが行われるのは、圧縮室９内の中間圧
が、管路３側の吐出圧よりも低く、その差圧によつて液
冷媒が液インジエクシヨンバイパス路14側に流出するか
らである。

油供給管12には、電磁弁SVが設けられている。電磁弁
SVは、制御手段18によつて、モータ10の駆動時には閉じ
られ、モータ10の停止時に開けられる。圧縮機１内の高
圧室８の下部に貯留されている潤滑油11は、モータ10の
停止時に、高圧室８内に残存している高圧の冷媒からの
圧力によつて、油供給管12を経て油タンク13に供給され
る。モータ10の停止後、高圧室８内の圧力が徐々に減小
していくと、油タンク13に供給される潤滑油11の量も減
少する。モータ10が駆動されると、制御手段18によつ
て、電磁弁SVが閉じられる。これによつて、高圧室８内
の冷媒の圧力が高くなつても、潤滑油11は油タンク13に
は供給されなくなる。油タンク13には圧縮機１の停止時
に供給された潤滑油11が貯留されている。この貯留され
た潤滑油11は、液インジエクシヨンバイパス路14を介し
て供給される液冷媒によつて油タンク13の下端から押出
され、第２キヤピラリ16を介して内部インジエクシヨン
ポート17から圧縮室９内に供給される。このようにし
て、圧縮機１の駆動開始時には、油タンク13に貯留され
ている潤滑油11が圧縮室９内に供給され、潤滑が行われ
る。油タンク13に貯留されていた潤滑油11が圧縮室９に
供給された後では、液インジエクシヨンバイパス路14を
介する液インジエクシヨンが可能となる。

第２図は、圧縮機１の構造を説明するための概略的な
縦断面図である。圧縮機ドーム７は、ケース19によつて
密封されて支持されている。圧縮機ドーム７およびケー
ス19の内部に形成される高圧室８には、モータ10が設け
られている。モータ10は、上下に延びる軸20を有し、軸
20に対して大略的に同心状の構造を有する。すなわち、
軸20にはロータ21が固定され、ロータ21の周囲にはステ
ータ22が設けられている。ステータ22の上下には巻線23
が設けられ、巻線23の内側には軸20に対する軸受24が形
成されている。このような誘導形のモータ10の巻線23を
電力付勢すると、ロータ21を介して軸20が回転駆動され
る。

軸20の回転駆動力は、モータ10の下方に設けられるロ
ータリ圧縮部25に伝達される。ロータリ圧縮部25は、円
筒状のシリンダ26と、シリンダ26の上下に設けられる上
仕切板27および下仕切板28とによつて、高圧室８から密
閉された空間として、圧縮室９を形成する。シリンダ2
6、上仕切板27および下仕切板28は、ボルト29によつて
固定されている。

シリンダ26の内周側には、シリンダ26の内径よりも小
さい外径を有するローラ30が当接している。ローラ30を
駆動するためのクランク軸31は、軸20に対して偏心して
取付けられている。このようにして、回転ピストン式ロ
ータリ圧縮機が構成される。

シリンダ26の内側に形成される圧縮室９には、シリン
ダに設けられる吸入口32を介して、アキユムレータ６か
らの冷媒が吸入される。上仕切板27には、吐出孔33が設
けられる。吸入口32と吐出孔33とは、後述するベーン39
によつて隔てられる。吐出孔33は、上仕切板27の高圧室
８側に設けられる吐出弁34によつて開閉される。吐出弁
34は、圧縮室９内の圧力が吐出圧未満のとき、吐出孔33
を閉じている。圧縮室９内の圧力が吐出圧以上になる
と、吐出弁34は吐出孔33を開き、圧縮された冷媒は、矢
符35に示すように圧縮室９から高圧室８内に導かれる。
高圧室８内の冷媒は、圧縮機ドーム７の上部に設けられ
る吐出口36から、凝縮器２へ導かれる。

高圧室８の下部には、圧縮機１のための潤滑油11が貯
留されている。潤滑油11の液面は、吐出弁34よりも上部
に達することもあり得る。しかしながら、吐出弁34が開
くのは、圧縮室９内の圧力が高圧室８内の圧力以上にな
つたときであり、高圧室８内の圧力が圧縮室９内の圧力
を越えているときは、吐出弁34は閉じている。したがつ
て、潤滑油11が吐出孔33を介して圧縮室９内に流入する
ことはない。

圧縮室９には、下仕切板28に設けられる細孔である内
部インジエクシヨンポート17も開口する。内部インジエ
クシヨンポート17は、圧縮室９内の圧力が吐出圧よりも
低く、液インジエクシヨンを行うのに適当な中間圧であ
るとき、圧縮室９と連通するような位置に設けられる。

軸20の下端には、軸20の回転を利用して潤滑油11を汲
上げるためのポンプ37が設けられている。ポンプ37によ
つて汲上げられる潤滑油11は、軸20内に設けられる細孔
38を介してモータ10の軸受24に供給される。ケース19の
下部には、油供給管12が接続されている。

圧縮室９内の潤滑は、吸入口32から吸入されるガス冷
媒中に霧状に含まれる潤滑油によつて行われる。ガス冷
媒が高圧室８内を通過するとき、下方の潤滑油11の一部
が霧状の油滴となつて、冷媒と混合される。このように
して、潤滑油11を含んだガス冷媒が吐出口36から冷媒回
路を通り、吸入口32から圧縮室９内に循環する。

モータ10としては、前述のように、誘導電動機が用い
られ、その回転速度である単位時間当たりの回転数はイ
ンバータによつて制御される。モータ10の駆動開始時に
は、回転数が小さく、時間とともに徐々に回転数が増加
するように制御される。したがつて、モータ10の回転駆
動の開始時には、吸入口32を介して圧縮室９に吸入され
るガス冷媒の量も少なく、ガス冷媒に含まれている潤滑
油11の量も少ない。本実施例においては、内部インジエ
クシヨンポート17を介して潤滑油11を圧縮室９内に供給
することによつて、圧縮室９内を充分に潤滑することが
できる。

なお第２図では、図解の便宜のため、内部インジエク
シヨンポート17、吸入口32および吐出孔33の相対的な位
置を変えて示している。

第３図は、第２図の切断面線III−IIIから見たロータ
リ圧縮部25の断面図である。ローラ30は、シリンダ26の
内周面に１点で当接しながら軸20によつて回転駆動され
る。ローラ30には、シリンダ26の直径方向に移動可能な
ベーン39の先端が当接している。ベーン39は、ばね40に
よつて、先端がローラ30に当接するように付勢されてい
る。圧縮室９は、ベーン39によつて、ローラ30の回転に
伴つて体積が変化する２つの空間に分離される。ローラ
30が矢符41の方向に回転されると、吸入口32に臨む空間
の体積が大きくなり、吐出孔33に臨む空間の体積は小さ
くなる。このようにして、吸入口32に臨む空間において
は冷媒の吸入が行われ、吐出孔33に臨む空間においては
冷媒の圧縮が行われる。内部インジエクシヨンポート17
は、ローラ30が回転され、ローラ30が内部インジエクシ
ヨンポート17を塞ぐような位置にくると、圧縮室９とは
連通しなくなる。ローラ30がさらに回転駆動され、減小
する圧縮室９内の圧力が吐出圧以上になると、吐出弁34
が開き、吐出孔33から冷媒が高圧室８内に流出する。す
なわち、内部インジエクシヨンポート17が圧縮室９に開
口しているのは、圧縮室９内の圧力が吐出圧よりも低い
中間圧である期間である。この期間に、吐出圧と中間圧
との差圧によつて、内部インジエクシヨンポート17を介
する液インジエクシヨンが行われる。

第４図は、制御手段18によるモータ10および電磁弁SV
の制御状態を説明するための図である。第４図（１）
は、モータの駆動を開始するときの回転数の変化を示
す。モータ10の回転数は、大略的に直線的に増加され、
途中の値n1を経て目標回転数n2に至る。n1はたとえば、
毎分約2000回転であり、n2は、たとえば毎分3000〜6000
回転である。第４図（２）は、電磁弁SVの制御状態を示
す。モータ10の駆動が開始されるt1以前の時刻において
は開いており、時刻t1で閉じるように制御される。時刻
t1以前の電磁弁SVが開いている状態で、油タンク13には
潤滑油11が圧縮機１から油供給管12を介して供給され
る。

第４図（３）は、圧縮室９内に供給される潤滑油11の
量の変化を示す。時刻t1から潤滑油11の供給が開始さ
れ、油タンク13に貯留されていた潤滑油11が全部供給さ
れる時刻t2において終了する。この時刻t2が、第４図
（１）に示すモータ10の回転数がn1に達する時刻t3より
も早くなるように、油タンク13の容積が調整される。本
件発明者による実験によれば、油タンク13の容積は、圧
縮機１のピストン押のけ量の約50％であることが好まし
い。このようにして、モータ10の駆動が開始され、低速
度で回転しているときに潤滑油11が供給される。時刻t2
以降では、液インジエクシヨンバイパス路14を介する液
インジエクシヨンが可能となる。

以上の実施例においては、回転ピストン式のロータリ
圧縮機を用いているけれども、ロータリ弁式であつても
よく、またスクリユウ式などの他の形式の圧縮機であつ
ても、圧縮室内に中間圧を利用して液インジエクシヨン
が可能な圧縮機であれば、用いることができることは勿
論である。

また本実施例では、液インジエクシヨンバイパス路14
には、第１および第２キヤピラリ15,16が設けられ、こ
れらを介して液冷媒が圧縮室９内に供給されるようにし
ているけれども、液インジエクシヨンバイパス路14には
電磁弁などが設けられ、圧縮機１の駆動開始時および吐
出温度の異常上昇時に開くように制御するようにしても
よいことは勿論である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、圧縮機の駆動開始時に
は、液インジエクシヨンバイパス路を経て圧縮室内に潤
滑油を供給することができ、液インジエクシヨンは行わ
れていない。これによつて圧縮機の駆動開始時における
圧縮室内の潤滑を充分に行うことができ、熱歪による摩
耗や故障を防止することができる。

また油タンクには、圧縮機の停止時に開く電磁弁を介
して、油供給管から圧縮機内の潤滑油が供給される。電
磁弁は制御手段によつて、圧縮機の駆動時には閉じられ
る。したがつて、圧縮機の駆動開始時に圧縮室内に供給
される潤滑油は、圧縮機の駆動開始時に油タンクに貯留
されていた潤滑油だけである。この潤滑油が圧縮室内に
供給された後は、液インジエクシヨン路を介する液イン
ジエクシヨンを行うことができる。これによつて冷媒の
吐出温度が異常に高くなることを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の冷媒配管系統図、第２図は
第１図示の実施例における圧縮機１の大略的な縦断面
図、第３図は第２図の切断面線III−IIIから見たロータ
リ圧縮部25の断面図、第４図は制御手段18および電磁弁
SVの制御状態を示す図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、３……管路、４……膨張
弁、５……クーラ、６……アキユムレータ、７……圧縮
機ドーム、８……高圧室、９……圧縮室、10……モー
タ、11……潤滑油、12……油供給管、13……油タンク、
14……液インジエクシヨンバイパス路、17……内部イン
ジエクシヨンポート、18……制御手段、19……ケース、
20……軸、25……ロータリ圧縮部、26……シリンダ、30
……ローラ、32……吸入口、33……吐出孔、34……吐出
弁、36……吐出口、39……ベーン、SV……電磁弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 23/00 - 29/10 F04C 18/356

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機１から吐出され、凝縮器２を通過し
   て凝縮された液冷媒を、吐出圧と圧縮機１の圧縮室９内
   の中間圧との差圧を利用して液インジエクシヨンバイパ
   ス路14を経て圧縮室９内に吸引供給する冷凍装置用圧縮
   機の油潤滑装置において、 前記液インジエクシヨンバイパス路14の途中に設けら
   れ、潤滑油11を貯留する油タンク13と、 前記油タンク13に前記圧縮機１内の潤滑油11を供給する
   油供給管12と、 前記油供給管12の途中に介在される電磁弁SVと、 前記圧縮機１の駆動時には前記電磁弁SVを閉じ、圧縮機
   １の停止時には電磁弁SVを開くように制御する制御手段
   18とを含むことを特徴とする冷凍装置用圧縮機の油潤滑
   装置。