JP5002673B2 - Scroll compressor and refrigeration system - Google Patents
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Description
本発明は固定スクロールと旋回スクロールとを有するスクロール圧縮機構を備え、少なくとも一方のスクロール鏡板背面にガス冷媒で充満された背面室を設けて背圧室の冷媒ガス圧力で一方のスクロールを他方のスクロールに押圧する構造のスクロール圧縮機及び冷凍装置に関する。 The present invention includes a scroll compression mechanism having a fixed scroll and a turning scroll, and a back chamber filled with a gas refrigerant is provided on the back of at least one scroll end plate, and one scroll is moved to the other by the refrigerant gas pressure in the back pressure chamber. The present invention relates to a scroll compressor and a refrigeration apparatus that are structured to be pressed against each other.
固定スクロールと旋回スクロール等からなる圧縮機構と、圧縮機構を駆動する駆動部とを備え、前記圧縮機構と駆動部とを密閉容器に収納したスクロール圧縮機は知られており、このような圧縮機は、凝縮器、膨張弁、蒸発器等により構成された冷凍サイクルに良く使用されている。また、このような構成の冷凍サイクルにおいて、前記凝縮器下流のガス冷媒を前記圧縮室へインジェクションすることにより、蒸発器前後のエンタルピー差を大きくし、冷凍能力を増やして冷凍サイクルのCOPを向上させる技術も知られている。 There is known a scroll compressor that includes a compression mechanism including a fixed scroll and an orbiting scroll, and a drive unit that drives the compression mechanism, and in which the compression mechanism and the drive unit are housed in a hermetically sealed container. Is often used in refrigeration cycles composed of condensers, expansion valves, evaporators, and the like. Further, in the refrigeration cycle having such a configuration, by injecting the gas refrigerant downstream of the condenser into the compression chamber, the enthalpy difference before and after the evaporator is increased, the refrigeration capacity is increased, and the COP of the refrigeration cycle is improved. Technology is also known.
一方、高圧力比での運転が必要となる冷凍用や冷蔵用の圧縮機、或いは暖房時に高圧力比での運転が必要となる寒冷地用空調機の圧縮機においては、膨張弁上流の低温度の液冷媒を前記圧縮室へインジェクションすることにより吐出ガス温度を低下させ、それによって電動機巻線温度の上昇を抑え、運転範囲を拡大するようにしたものもある。 On the other hand, in compressors for refrigeration or refrigeration that require operation at a high pressure ratio, or compressors for cold district air conditioners that require operation at a high pressure ratio during heating, a low upstream of the expansion valve is required. In some cases, the temperature of the discharge gas is lowered by injecting a liquid refrigerant having a temperature into the compression chamber, thereby suppressing an increase in the motor winding temperature and expanding the operating range.
更に、上記ガスインジェクションと液インジェクションを必要に応じて同一圧縮機で使い分け、冷凍サイクルCOPを向上させると共に運転範囲も拡大できるようにしたものも知られている。 Further, it is also known that the gas injection and the liquid injection are selectively used in the same compressor as required so that the refrigeration cycle COP can be improved and the operation range can be expanded.
スクロール背面にガス冷媒で充満された背面室を設け、背面室の冷媒ガス圧力により一方のスクロールを他方のスクロールに押し付ける構造のスクロール圧縮機としては、背面室を吸入ガスまたは中間圧力のガスで充満された空間と、吐出圧力のガスで充満された空間で構成するものがある。このようなものでは、吸入ガス圧力または中間圧力と吐出ガス圧力との総和で、一方のスクロールを他方のスクロールに押し付けるので、吐出ガス圧力が高く、吸入ガス圧力の低い高圧力比条件においては、背面室の冷媒ガス圧力の総和が大きくなる。 As a scroll compressor that has a back chamber filled with gas refrigerant on the back of the scroll and presses one scroll against the other scroll by the refrigerant gas pressure in the back chamber, the back chamber is filled with suction gas or intermediate pressure gas. And a space filled with a gas having a discharge pressure. In such a case, since one scroll is pressed against the other scroll by the sum of the suction gas pressure or the intermediate pressure and the discharge gas pressure, the discharge gas pressure is high and the suction gas pressure is low. The sum of the refrigerant gas pressures in the back chamber increases.
背面室を吸入ガス圧力とした場合の圧力をPs、または背面室を中間圧力とした場合の圧力をPbとし、これらの圧力を受圧するスクロール鏡板の面積をS1とする。また、吐出ガス圧力Pdで充満されたスクロール背面室のガス圧力が受圧するスクロール鏡板の面積をS2とすると、背面室の冷媒ガス圧力が作用するスクロールを他方のスクロールに押し付ける力F1は次式(1)または(2)となる。 The pressure when the back chamber is the suction gas pressure is Ps, or the pressure when the back chamber is the intermediate pressure is Pb, and the area of the scroll end plate that receives these pressures is S 1 . When the area of the scroll end plate that receives the gas pressure in the scroll back chamber filled with the discharge gas pressure Pd is S 2 , the force F1 for pressing the scroll on which the refrigerant gas pressure in the back chamber acts on the other scroll is given by (1) or (2).
上記式(1)において、吐出ガス圧力Pdが高く、吸入ガス圧力Psが低い高圧力比条件においては、F1が大きくなり、その大きさは吐出ガス圧力に支配されることがわかる。また、吸入ガス圧力Psが小さいと中間圧力Pbも小さくなるので、上記式(2)においても、吐出ガス圧力Pdが高く、吸入ガス圧力Psが低い高圧力比条件においては、F1が大きくなり、その大きさは吐出ガス圧力に支配されることがわかる。特に、背圧室が吸入ガス或いは中間圧で満たされた空間と吐出圧で満たされた空間とをシール材でシールしたものにおいては、吐出ガス圧力Pdが作用する受圧面積S2が大きくなる傾向にあるため、押し付け力F1は吐出ガス圧力Pdが支配的となり、吸入ガス圧力Psや中間圧力Pbには影響されにくくなる。
In the above formula (1), it can be seen that F1 increases under the high pressure ratio condition where the discharge gas pressure Pd is high and the suction gas pressure Ps is low, and the magnitude thereof is governed by the discharge gas pressure. Further, if the intake gas pressure Ps is small, the intermediate pressure Pb also becomes small. Therefore, in the above formula (2), F1 becomes large under the high pressure ratio condition where the discharge gas pressure Pd is high and the intake gas pressure Ps is low. It can be seen that the magnitude is governed by the discharge gas pressure. In particular, in the case where the back pressure chamber is sealed with the space filled with the suction gas or the intermediate pressure and the space filled with the discharge pressure with a sealing material, the pressure receiving area S 2 on which the discharge gas pressure Pd acts tends to increase. Therefore, the pressing force F1 is dominated by the discharge gas pressure Pd and is not easily affected by the suction gas pressure Ps or the intermediate pressure Pb.
一方、固定スクロールと旋回スクロールにより形成される圧縮室の内圧による力F2が、押し付け力F1とは逆向きに作用する。圧縮過程をポリトロープ指数kが一定の断熱変化と仮定すると、PVk=一定の関係より、圧縮室内圧力Pは、圧縮室容積をV、閉じ込み開始直後の最大閉じ込み容積をVmaxとすると次式(3)で表せる。 On the other hand, the force F2 due to the internal pressure of the compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll acts in the opposite direction to the pressing force F1. Assuming that the compression process is an adiabatic change in which the polytropic index k is constant, PV k = constant relationship, so that the compression chamber pressure P is V and the maximum confinement volume immediately after the start of confinement is Vmax It can be expressed by (3).
さらに、圧縮終了直後の吐出圧力が作用する圧縮室の受圧面積をSminとすると、内圧による力F2は式(4)となる。
Furthermore, if the pressure receiving area of the compression chamber on which the discharge pressure immediately after the end of compression acts is Smin, the force F2 due to the internal pressure is expressed by Equation (4).
この式(4)から、吸入ガス圧力Psが小さくなると式(4)の第一項の値が小さくなるから内圧による力(離反力)F2は小さくなることがわかる。
From this equation (4), it can be seen that when the intake gas pressure Ps is decreased, the value of the first term of the equation (4) is decreased, so that the force (separation force) F2 due to internal pressure is decreased.
一方のスクロールを他方のスクロールに押し付ける正味の力F3は背圧室による押し付け力F1と内圧による離反力F2との差(F3=F1−F2)となり、この関係を図2に示す。図2からわかるように、吐出ガス圧力Pdが高く、吸入ガス圧力Psが低い高圧力比条件においては、背圧室の冷媒ガス圧力が作用するスクロールを他方のスクロールに押し付ける正味の力F3が過大となることがわかる。このため、高圧力比となる運転条件においては、スクロール歯先の接触面圧が過大となり、スクロール歯先の摩耗またはかじりの発生を招くという課題があった。 The net force F3 pressing one scroll against the other scroll is the difference between the pressing force F1 due to the back pressure chamber and the separation force F2 due to the internal pressure (F3 = F1-F2), and this relationship is shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, under a high pressure ratio condition where the discharge gas pressure Pd is high and the suction gas pressure Ps is low, the net force F3 pressing the scroll on which the refrigerant gas pressure in the back pressure chamber acts against the other scroll is excessive. It turns out that it becomes. For this reason, under the operating conditions with a high pressure ratio, the contact surface pressure of the scroll tooth tip becomes excessive, and there is a problem that the scroll tooth tip is worn or galling occurs.
本発明の目的は、一方のスクロールを他方のスクロールへ押し付ける押付力をより小さくすることを可能にすることにより、スクロール歯先の摩耗やかじりの発生を低減し、運転範囲を拡大することができるスクロール圧縮機及び冷凍装置を得ることにある。 The object of the present invention is to reduce the pressing force that presses one scroll against the other scroll, thereby reducing the wear and galling of the scroll teeth and expanding the operating range. It is to obtain a scroll compressor and a refrigeration apparatus.
上記目的を達成するため本発明の第1の特徴は、固定スクロールと旋回スクロール等からなる圧縮機構部と、圧縮機構を駆動する駆動部とを備え、前記圧縮機構部と駆動部とを密閉容器に収納し、前記一方のスクロール背面にガス冷媒で充満された背圧室を設け、背圧室の冷媒ガス圧力により前記一方のスクロールを他方のスクロールに押し付ける構成としたスクロール圧縮機であって、凝縮器や蒸発器を有する冷凍サイクルに使用されるものにおいて、前記背圧室を、吸入圧力の空間と吐出圧力の空間とで構成して、吸入圧力と吐出圧力の総和で前記一方のスクロールを他方のスクロールに押し付けるようにすると共に、前記固定スクロールと旋回スクロールとにより形成される圧縮室に、前記冷凍サイクルの凝縮器下流からガス冷媒及び液冷媒の何れをもインジェクション可能に構成し、前記圧縮機への吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が、前記圧縮機の設定容積比より大きく且つ設定容積比より大きな任意の設定値より小さい場合にはガスインジェクションを実施し、前記任意の設定値より大きい場合には液インジェクションを実施するスクロール圧縮機にある。 In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is provided with a compression mechanism section including a fixed scroll and a turning scroll, and a drive section for driving the compression mechanism, and the compression mechanism section and the drive section are sealed in a sealed container. A scroll compressor configured to provide a back pressure chamber filled with a gas refrigerant on the back side of the one scroll, and press the one scroll against the other scroll by the refrigerant gas pressure in the back pressure chamber, In a refrigeration cycle having a condenser and an evaporator, the back pressure chamber is composed of a suction pressure space and a discharge pressure space, and the one scroll is summed with the suction pressure and the discharge pressure. While pressing against the other scroll, a gas refrigerant and a refrigerant from the downstream side of the condenser of the refrigeration cycle are introduced into a compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll. Any refrigerant can be injected, and the ratio (Pd / Ps) between the pressure Ps of the refrigerant sucked into the compressor and the pressure Pd of the discharged refrigerant is larger than the set volume ratio of the compressor and the set volume. The scroll compressor performs gas injection when it is smaller than an arbitrary set value larger than the ratio, and performs liquid injection when larger than the arbitrary set value.
ここで、スクロール圧縮機の前記圧縮室へガス冷媒または液冷媒をインジェクションするためのインジェクション穴を固定スクロールに形成するようにすると良い。また、前記背圧室の吸入圧力の空間と吐出圧力の空間とをシール材でシールするようにすると良い。 Here, an injection hole for injecting gas refrigerant or liquid refrigerant into the compression chamber of the scroll compressor may be formed in the fixed scroll. The suction pressure space and the discharge pressure space of the back pressure chamber may be sealed with a sealing material.
本発明の第2の特徴は、固定スクロールと旋回スクロール等からなる圧縮機構部と、圧縮機構を駆動する駆動部とを備え、前記圧縮機構部と駆動部とを密閉容器に収納し、前記一方のスクロール背面にガス冷媒で充満された背圧室を設け、背圧室の冷媒ガス圧力により前記一方のスクロールを他方のスクロールに押し付ける構成としたスクロール圧縮機であって、凝縮器や蒸発器を有する冷凍サイクルに使用されるものにおいて、前記背圧室を、吐出圧力と吸入圧力との中間の圧力で充満された空間と吐出圧力で充満された空間とで構成して、中間圧力と吐出圧力の総和で前記一方のスクロールを他方のスクロールに押し付けるようにすると共に、前記固定スクロールと旋回スクロールとにより形成される圧縮室に、前記冷凍サイクルの凝縮器下流からガス冷媒及び液冷媒の何れをもインジェクション可能に構成し、前記圧縮機への吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が、前記圧縮機の設定容積比より大きく且つ設定容積比より大きな任意の設定値より小さい場合にはガスインジェクションを実施し、前記任意の設定値より大きい場合には液インジェクションを実施するスクロール圧縮機にある。 A second feature of the present invention is provided with a compression mechanism portion including a fixed scroll and a turning scroll, and a drive portion for driving the compression mechanism, wherein the compression mechanism portion and the drive portion are housed in an airtight container. A scroll compressor configured to provide a back pressure chamber filled with a gas refrigerant on the back surface of the scroll, and to push the one scroll against the other scroll by the refrigerant gas pressure in the back pressure chamber, and includes a condenser and an evaporator. The back pressure chamber is composed of a space filled with an intermediate pressure between the discharge pressure and the suction pressure and a space filled with the discharge pressure, wherein the intermediate pressure and the discharge pressure are used. The one scroll is pressed against the other scroll by the sum of the above, and the refrigeration cycle is condensed in the compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll. Both the gas refrigerant and the liquid refrigerant can be injected from the downstream, and the ratio (Pd / Ps) between the pressure Ps of the suction refrigerant to the compressor and the pressure Pd of the discharge refrigerant is a set volume of the compressor. The scroll compressor performs gas injection when it is smaller than an arbitrary set value larger than the ratio and larger than the set volume ratio, and performs liquid injection when larger than the arbitrary set value.
ここで、中間圧力の前記背圧室空間と前記圧縮室とを連通する前記中間圧穴は、背面室の圧力が作用するスクロールの鏡板に設け、更に前記固定スクロールの鏡板には、圧縮室にガス冷媒または液冷媒をインジェクションするためのインジェクション穴を形成するようにすると良い。 Here, the intermediate pressure hole that communicates the back pressure chamber space of intermediate pressure and the compression chamber is provided in the end plate of the scroll on which the pressure of the back chamber acts, and the end plate of the fixed scroll further includes gas in the compression chamber. It is preferable to form an injection hole for injecting the refrigerant or the liquid refrigerant.
ここで、前記中間圧穴が連通する圧縮室よりも高圧側の圧縮室に連通するように前記インジェクション穴が形成されるように構成し、更に前記中間圧穴が圧縮室へ開口している区間と、前記インジェクション穴が圧縮室へ開口している区間が重ならないように前記中間圧穴及びインジェクション穴を形成すると良い。また、前記インジェクション穴は、圧縮機の吐出空間とは連通しない位置、即ちインジェクション穴が開口している圧縮室は吐出圧力とはならない位置に設け、前記中間圧穴は圧縮機の吸入空間とは連通しない位置、即ち中間圧穴が開口している圧縮室は吸入圧力とならない位置に設けるようにすると良い。 Here, the injection hole is formed so as to communicate with a compression chamber on a higher pressure side than the compression chamber with which the intermediate pressure hole communicates, and a section in which the intermediate pressure hole opens to the compression chamber; It is preferable to form the intermediate pressure hole and the injection hole so that the section where the injection hole opens to the compression chamber does not overlap. The injection hole is provided at a position not communicating with the discharge space of the compressor, that is, the compression chamber where the injection hole is opened is provided at a position where the discharge pressure is not provided, and the intermediate pressure hole is communicated with the suction space of the compressor. It is preferable that the compression chamber in which the intermediate pressure hole is open is provided at a position where the suction pressure is not reached.
このように、中間圧穴が圧縮室へ開口している区間と前記液インジェクション穴が圧縮室へ開口している区間が重ならないようにし、インジェクション穴は圧縮機の吐出空間とは連通しない位置とし、中間圧穴も圧縮機の吸入空間とは連通しない位置に設けるようにすることにより、ガスインジェクションや液インジェクションした場合の中間圧力の背圧室に与える影響を低減でき、旋回スクロールの挙動を安定化することができる。 Thus, the section in which the intermediate pressure hole is open to the compression chamber and the section in which the liquid injection hole is open to the compression chamber are not overlapped, and the injection hole is in a position not communicating with the discharge space of the compressor, By providing the intermediate pressure hole at a position that does not communicate with the suction space of the compressor, the effect of the intermediate pressure on the back pressure chamber when gas injection or liquid injection is performed can be reduced, and the behavior of the orbiting scroll is stabilized. be able to.
上記において、前記背圧室の中間圧力の空間と吐出圧力の空間とをシール材でシールするようにすると良く、また、背面室の吸入圧力または中間圧力を受圧するスクロール鏡板の面積S1と吐出圧力を受圧するスクロール鏡板の面積S2との面積比S1/S2は5未満にすると良い。 In the above, the intermediate pressure space and the discharge pressure space of the back pressure chamber may be sealed with a sealing material, and the area S 1 of the scroll end plate that receives the suction pressure or the intermediate pressure of the back chamber and the discharge The area ratio S 1 / S 2 to the area S 2 of the scroll mirror plate that receives pressure is preferably less than 5.
なお、吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が3を超える運転条件となった場合に、ガス冷媒または液冷媒を圧縮室にインジェクションするようにし、3以下の場合にはインジェクションしないように制御すると良い。また、吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が3〜8ではガスインジェクションを実行し、8を超える運転条件では液冷媒を圧縮室にインジェクションすることが好ましい。 It should be noted that when the ratio (Pd / Ps) between the pressure Ps of the suction refrigerant and the pressure Pd of the discharge refrigerant exceeds 3, the gas refrigerant or the liquid refrigerant is injected into the compression chamber so that it is 3 or less. In this case, it is better to control not to inject. In addition, it is preferable to perform gas injection when the ratio (Pd / Ps) of the pressure Ps of the suction refrigerant to the pressure Pd of the discharge refrigerant is 3 to 8, and to inject the liquid refrigerant into the compression chamber under operating conditions exceeding 8. .
本発明の第3の特徴は、圧縮機、凝縮器及びサブクーラーを備え、前記凝縮器とサブクーラーとの間の冷媒配管から分岐しサブクーラーを経由した後圧縮機の圧縮室に接続されるインジェクション配管を備えた冷凍装置において、前記インジェクション配管には、前記サブクーラーの上流側に絞り手段(膨張弁)Aを、下流側に絞り手段(膨張弁)Bを設け、圧縮機に、ガスインジェクションする場合には、前記絞り手段Aの開度を小さくすると共に絞り手段Bの開度は絞り手段Aの開度よりも大きく(好ましくは全開)し、液インジェクションする場合には、前記絞り手段Bの開度を小さくすると共に絞り手段Aの開度は絞り手段Bの開度よりも大きく(好ましくは全開)するように制御する冷凍装置にある。 A third feature of the present invention includes a compressor, a condenser, and a subcooler, and is branched from a refrigerant pipe between the condenser and the subcooler and connected to a compressor chamber of the compressor after passing through the subcooler. In the refrigeration apparatus having an injection pipe, the injection pipe is provided with a throttle means (expansion valve) A on the upstream side of the sub-cooler and a throttle means (expansion valve) B on the downstream side, and the compressor is provided with gas injection. In order to reduce the aperture of the throttle means A, the aperture of the throttle means B is larger than the aperture of the throttle means A (preferably fully open), and in the case of liquid injection, the throttle means B The refrigeration apparatus is controlled so that the opening degree of the throttle means A is made larger (preferably fully open) than the opening degree of the throttle means B.
本発明の第4の特徴は、圧縮機、凝縮器及び気液分離器を備える冷凍装置において、前記気液分離器内下部の液溜り部と前記圧縮機の圧縮室に連通され、絞り手段(膨張弁)Fを備える液インジェクション系統(配管)と、前記気液分離器内上部のガス空間部と前記圧縮機の圧縮室に連通され、絞り手段(膨張弁)Eを備えるガスインジェクション系統(配管)とを備え、圧縮機に液インジェクションする場合には前記液インジェクション系統を用い、圧縮機にガスインジェクションする場合には前記ガスインジェクション系統を用いて、冷媒を圧縮室にインジェクションする冷凍装置にある。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a refrigeration apparatus including a compressor, a condenser, and a gas-liquid separator. The refrigeration apparatus is connected to a liquid reservoir in the lower part of the gas-liquid separator and a compression chamber of the compressor. A liquid injection system (pipe) having an expansion valve (F), a gas injection system (pipe) having a throttle means (expansion valve) E communicated with an upper gas space in the gas-liquid separator and a compression chamber of the compressor. In the refrigeration apparatus, the liquid injection system is used for liquid injection into the compressor, and the gas injection system is used for gas injection into the compressor, and the refrigerant is injected into the compression chamber using the gas injection system.
ここで、圧縮機に、液インジェクションする場合には、前記絞り手段Fの開度を小さくすると共に絞り手段Eの開度は絞り手段Fの開度よりも更に小さく(好ましくは全閉)するように制御し、ガスインジェクションする場合には、前記絞り手段Eの開度を小さくすると共に絞り手段Fの開度は絞り手段Eの開度よりも更に小さく(好ましくは全閉)に制御することによりそれぞれのインジェクションを実行できる。 Here, in the case of liquid injection into the compressor, the opening degree of the throttle means F is made smaller and the opening degree of the throttle means E is made smaller than the opening degree of the throttle means F (preferably fully closed). When the gas injection is performed, the opening degree of the throttle means E is reduced, and the opening degree of the throttle means F is controlled to be smaller (preferably fully closed) than the opening degree of the throttle means E. Each injection can be executed.
なお、上記冷凍装置における圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロール等からなる圧縮機構部と、圧縮機構を駆動する駆動部とを備え、前記圧縮機構部と駆動部とを密閉容器に収納し、前記一方のスクロール背面に背圧室を設け、背圧室の圧力により前記一方のスクロールを他方のスクロールに押し付ける構成としたスクロール圧縮機とし、前記背圧室を、吐出圧力の空間と、これよりも圧力の低い低圧空間(吸入圧力または中間圧力の空間)とで構成して、吸入圧力と吐出圧力の総和で前記一方のスクロールを他方のスクロールに押し付けるように構成し、更に前記圧縮機への吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が、前記圧縮機の設定容積比より大きく且つ設定容積比より大きな任意の設定値より小さい場合にはガスインジェクションを実施し、前記任意の設定値より大きい場合には液インジェクションを実施するように前記インジェクションラインに設けた各絞り手段を制御する制御手段を備えていることが好ましい。 The compressor in the refrigeration apparatus includes a compression mechanism unit including a fixed scroll and a turning scroll, and a drive unit that drives the compression mechanism, and the compression mechanism unit and the drive unit are housed in a sealed container, A scroll compressor is provided with a back pressure chamber on the back of one scroll, and the one scroll is pressed against the other scroll by the pressure of the back pressure chamber, and the back pressure chamber is more than the discharge pressure space. It is composed of a low-pressure space (suction pressure or intermediate pressure space) with a low pressure so that the one scroll is pressed against the other scroll by the sum of the suction pressure and the discharge pressure, and further the suction to the compressor When the ratio (Pd / Ps) between the refrigerant pressure Ps and the discharge refrigerant pressure Pd is larger than the set volume ratio of the compressor and smaller than an arbitrary set value larger than the set volume ratio. To conduct gas injection, it is preferable that when the larger any set value comprises a control means for controlling each throttle means provided in the injection line to carry out the liquid injection.
本発明によれば、圧縮室に、冷凍サイクルの凝縮器下流からガス冷媒及び液冷媒の何れをもインジェクション可能に構成し、圧縮機の運転条件により、ガスインジェクションと液インジェクションとを選択して実施できるように構成しているので、スクロール圧縮機における一方のスクロールを他方のスクロールへ押し付ける押付力をより小さくすることが可能となり、スクロール歯先の摩耗やかじりの発生を低減でき、運転範囲も拡大することが可能となる。 According to the present invention, the compression chamber is configured such that both gas refrigerant and liquid refrigerant can be injected from the downstream of the condenser of the refrigeration cycle, and gas injection and liquid injection are selected according to the operating conditions of the compressor. Because it is configured so that the pressing force that pushes one scroll against the other scroll in the scroll compressor can be reduced, the wear and galling of the scroll tooth tip can be reduced, and the operating range is also expanded. It becomes possible to do.
また、インジェクション穴位置と中間圧穴位置の関係を互いに干渉しない位置に設けるようにすれば、ガスインジェクション及び液インジェクションのどちらを使用する運転条件においても、旋回スクロールの挙動を安定化でき、これにより圧縮機の体積効率を向上させ、且つ振動及び騒音の少ない圧縮機を得ることができる。 In addition, if the relationship between the injection hole position and the intermediate pressure hole position is set at a position where they do not interfere with each other, the behavior of the orbiting scroll can be stabilized under operating conditions using either gas injection or liquid injection. The volume efficiency of the machine can be improved, and a compressor with less vibration and noise can be obtained.
本発明を実施するための最良の形態を以下説明する。
本発明のスクロール圧縮機は、旋回或いは固定スクロールの背面にガス冷媒で充満された背圧室が設けられており、背圧室の冷媒ガス圧力により一方のスクロールを他方のスクロールに押し付ける構造とされている。また、前記背圧室は、吸入ガスまたは中間圧力のガスで充満された低圧側空間と吐出圧力で充満された高圧側空間で構成されており、吸入ガス圧力または中間圧力と、吐出ガス圧力との総和で、一方のスクロールを他方のスクロールに押し付けている。更に、本発明においては、旋回及び固定スクロールで構成される圧縮室にガス冷媒または液冷媒をインジェクションできるようにインジェクション穴が固定スクロールに設けられている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below.
The scroll compressor of the present invention is provided with a back pressure chamber filled with a gas refrigerant on the back of the orbiting or fixed scroll, and is configured to press one scroll against the other scroll by the refrigerant gas pressure in the back pressure chamber. ing. The back pressure chamber includes a low pressure side space filled with suction gas or a medium pressure gas and a high pressure side space filled with a discharge pressure. The suction gas pressure or the intermediate pressure, the discharge gas pressure, The one of the scrolls is pressed against the other scroll. Furthermore, in the present invention, an injection hole is provided in the fixed scroll so that a gas refrigerant or a liquid refrigerant can be injected into a compression chamber constituted by a swivel and a fixed scroll.
上記ガス冷媒または液冷媒のどちらか一方を必要に応じて選択してスクロール圧縮機の圧縮室にインジェクションできるようにした冷凍装置(冷凍サイクル)の例を図10により説明する。
図10において、冷凍サイクルは、圧縮機300、凝縮器301、サブクーラー304、膨張弁C及び蒸発器302等を順次配管接続することで構成されている。凝縮器301とサブクーラー304との間の冷媒配管からインジェクション配管305が分岐され、このインジェクション配管はサブクーラー304を経由した後、圧縮機300の圧縮途中の圧縮室に接続されている。サブクーラー304においては、主冷媒配管を流れる冷媒とインジェクション配管を流れる冷媒とが熱交換できるように構成されている。膨張弁Aはサブクーラー上流側のインジェクション配管に、膨張弁Bはサブクーラー下流側のインジェクション配管にそれぞれ設けられ、これらの膨張弁は流量調整可能な電子膨張弁等で構成されている。
An example of a refrigeration apparatus (refrigeration cycle) in which either the gas refrigerant or the liquid refrigerant is selected as necessary and can be injected into the compression chamber of the scroll compressor will be described with reference to FIG.
In FIG. 10, the refrigeration cycle is configured by sequentially connecting a
ガス冷媒を圧縮機にインジェクションする場合には、膨張弁Aの開度を小さくし、膨張弁Bの開度をそれより大きく、好ましくは全開にすることにより、サブクーラーによって気化されたガス冷媒を圧縮室にインジェクションできる。この場合、膨張弁Aの開度の大小でインジェクションするガス冷媒の流量を調整することが可能である。 When the gas refrigerant is injected into the compressor, the opening degree of the expansion valve A is reduced, and the opening degree of the expansion valve B is set larger than that, preferably fully opened, so that the gas refrigerant evaporated by the subcooler is reduced. Can be injected into the compression chamber. In this case, it is possible to adjust the flow rate of the gas refrigerant to be injected depending on the degree of opening of the expansion valve A.
液インジェクションする場合には、膨張弁Aの開度を大きく、好ましくは全開し、膨張弁Bの開度をそれより小さくして絞ることにより、圧縮室への液インジェクションが可能となる。この場合、膨張弁Aの前後で液冷媒の物性に変化がないため、膨張弁Bの手前は、吐出圧力の液冷媒の状態であり、膨張弁Bの開度の大小で液インジェクション流量を調整し、圧縮室に液インジェクションすることが可能となる。
なお、ガスインジェクション及び液インジェクションのどちらも実施しない場合は、膨張弁A及び膨張弁Bを全閉にすればよい。
In the case of liquid injection, liquid injection into the compression chamber becomes possible by increasing the opening of the expansion valve A, preferably fully opening it, and reducing the opening of the expansion valve B to be smaller than that. In this case, since the physical properties of the liquid refrigerant do not change before and after the expansion valve A, the state before the expansion valve B is the state of the liquid refrigerant at the discharge pressure, and the liquid injection flow rate is adjusted by the magnitude of the opening of the expansion valve B In addition, liquid injection into the compression chamber is possible.
When neither gas injection nor liquid injection is performed, the expansion valve A and the expansion valve B may be fully closed.
図11は本発明の冷凍装置の別の例で、この例は気液分離器306を有する冷凍サイクルに適用したものである。冷凍サイクルは、圧縮機300、凝縮器301、気液分離器306、蒸発器302及び膨張弁C等を順次配管接続することで構成されている。膨張弁Cを有する主冷媒配管は気液分離器306内下部の液相から取り出され、気液分離器306と膨張弁Cとの間の主冷媒配管からインジェクション配管305が分岐されて圧縮機300の圧縮室に接続されている。このインジェクション配管には液インジェクション用の膨張弁Fが設けられ、更にこの膨張弁F下流側のインジェクション配管と前記気液分離器306内の気相となっている上部空間とはバイパス配管307で接続され、このバイパス配管にも膨張弁Eが設けられている。
FIG. 11 shows another example of the refrigeration apparatus of the present invention. This example is applied to a refrigeration cycle having a gas-
なお、この例ではインジェクション配管305を主冷媒配管から分岐させて構成しているが、インジェクション配管305の一端側を気液分離器306内下方の液相となっている部分に連通させるようにしても良い。また、膨張弁E,Fとしては流量調節可能な電子膨張弁とするのが良いが、その代わりに電磁弁(開閉弁)とキャピラリーとの組合せで構成することも可能である。
In this example, the
図11の例において、ガス冷媒を圧縮機にインジェクションする場合には、膨張弁Eの開度を大きくし、膨張弁Fを全閉或いは膨張弁Eより小さい開度にすることにより、気液分離器306で分離されたガス冷媒をバイパス配管307及びインジェクション配管305を介して圧縮室にインジェクションできる。この場合、膨張弁Eの開度調節により、ガス冷媒流量を調整することが可能となる。
In the example of FIG. 11, when gas refrigerant is injected into the compressor, the opening of the expansion valve E is increased, and the expansion valve F is fully closed or smaller than the expansion valve E, thereby separating the gas and liquid. The gas refrigerant separated by the
液インジェクションする場合には、膨張弁Eを全閉或いは小さくし、膨張弁Fの開度を膨張弁Eの開度より大きくすることにより、気液分離器により分離され主冷媒配管を流れる液冷媒の一部を膨張弁Fを介してインジェクション配管305から圧縮室にインジェクションできる。この場合にも、膨張弁Fの開度調節により液インジェクション量の調整が可能となる。
なお、ガスインジェクション及び液インジェクションのどちらも実施しない場合は、膨張弁E及びF共に全閉にすればよい。
In the case of liquid injection, the expansion valve E is fully closed or made small, and the opening of the expansion valve F is made larger than the opening of the expansion valve E, so that the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator flows through the main refrigerant pipe. Can be injected from the
If neither gas injection nor liquid injection is performed, both the expansion valves E and F may be fully closed.
上記図10または図11の冷凍装置においては、各膨張弁A〜Fの開閉或いは開度を制御する制御装置(図示せず)が設けられている。
上述した冷凍装置を用い、圧縮室にガス冷媒または液冷媒をインジェクションすることにより、圧縮室内の圧力は上昇し、圧縮室の内圧による力F2が増加してF2′となる。この結果、吐出ガス圧力Pdが高く、吸入ガス圧力Psが低い高圧力比条件においても、一方のスクロールを他方のスクロールに押し付ける正味の押付力F3は、
F3=F1−F2′
となり、インジェクションしない場合に比較して小さくすることができる。
In the refrigeration apparatus of FIG. 10 or FIG. 11, a control device (not shown) for controlling the opening / closing or opening of each expansion valve A to F is provided.
By injecting gas refrigerant or liquid refrigerant into the compression chamber using the above-described refrigeration apparatus, the pressure in the compression chamber rises, and the force F2 due to the internal pressure in the compression chamber increases to F2 ′. As a result, even under a high pressure ratio condition where the discharge gas pressure Pd is high and the suction gas pressure Ps is low, the net pressing force F3 for pressing one scroll against the other scroll is:
F3 = F1-F2 '
Thus, it can be made smaller than when injection is not performed.
即ち、図2に示すように、圧縮室内圧による離反力がF2からF2′に増加するため、前記正味の押付力はF3から図2のF3′に示すように低減することができる。これにより、スクロール歯先とスクロール鏡板との接触面圧を小さくでき、スクロール歯先とスクロール鏡板との摩耗やかじりの発生を抑えて、信頼性の高いスクロール圧縮機を実現することができる。 That is, as shown in FIG. 2, the separation force due to the pressure in the compression chamber increases from F2 to F2 ′, so that the net pressing force can be reduced from F3 to F3 ′ in FIG. Thereby, the contact surface pressure between the scroll tooth tip and the scroll end plate can be reduced, and the occurrence of wear and galling between the scroll tooth tip and the scroll end plate can be suppressed, thereby realizing a highly reliable scroll compressor.
この結果、高圧力比の運転条件においては、スクロール歯先とスクロール鏡板との面圧が高くなってしまうため、運転できなかった運転範囲でも、本発明を採用することにより、運転が可能となる。即ち、同一の圧縮機を用いて運転範囲を拡大できるから、寒冷地向けヒートポンプエアコン等の用途にも適した冷凍装置やスクロール圧縮機が得られる。また、インジェクションすることにより、スクロール歯先の温度も下げることができるから、歯先と鏡板との摺動特性も良くなり、信頼性を向上できる。これはガスインジェクションより、液インジェクションの方が高い効果が得られる。 As a result, under the high pressure ratio operation conditions, the surface pressure between the scroll tooth tip and the scroll end plate becomes high, so that the operation can be performed by adopting the present invention even in the operation range where the operation could not be performed. . That is, since the operating range can be expanded using the same compressor, a refrigeration apparatus and a scroll compressor suitable for applications such as heat pump air conditioners for cold regions can be obtained. Moreover, since the temperature of the scroll tooth tip can be lowered by injection, the sliding characteristics between the tooth tip and the end plate are improved, and the reliability can be improved. This is because the liquid injection has a higher effect than the gas injection.
上記図10及び図11で構成された冷凍サイクルを用いることにより、ガス冷媒或いは液冷媒を圧縮機の圧縮室にインジェクションすることができるが、圧縮機の負荷に応じてガス或いは液を選択してインジェクションすることにより、いかなる運転条件においても、スクロール歯先と鏡板との接触面圧をほぼ一定にすることが可能となり、高信頼性のスクロール圧縮機を実現することができる。 By using the refrigeration cycle configured in FIGS. 10 and 11 above, gas refrigerant or liquid refrigerant can be injected into the compression chamber of the compressor, but the gas or liquid can be selected according to the compressor load. By performing the injection, the contact surface pressure between the scroll tooth tip and the end plate can be made almost constant under any operating condition, and a highly reliable scroll compressor can be realized.
次に、図12に示す制御フローチャートにより、圧縮機負荷に応じてガス冷媒或いは液冷媒を選択してインジェクションする制御の例を説明する。圧縮機の運転開始後、吸入冷媒圧力Ps及び吐出冷媒圧力Pdを圧力センサ等により検出する。検出された圧力より、運転圧力比Pd/Ps=εを算出する。この例においては、『設定容積比≦ε≦8』の運転条件にあるときにはガスインジェクションを実施し、『8<ε』の運転条件となった場合には液インジェクションを実行するように制御される。ここで、設定容積比とはスクロール圧縮機の閉じ込み開始直後の圧縮室の容積(最大容積)と吐出空間に連通される直前の圧縮室の容積(最小容積)との比である。 Next, an example of control for selecting and injecting gas refrigerant or liquid refrigerant according to the compressor load will be described with reference to the control flowchart shown in FIG. After starting the operation of the compressor, the suction refrigerant pressure Ps and the discharge refrigerant pressure Pd are detected by a pressure sensor or the like. The operating pressure ratio Pd / Ps = ε is calculated from the detected pressure. In this example, control is performed such that gas injection is performed when the operating condition is “set volume ratio ≦ ε ≦ 8”, and liquid injection is performed when the operating condition is “8 <ε”. . Here, the set volume ratio is a ratio between the volume (maximum volume) of the compression chamber immediately after the scroll compressor starts to close and the volume (minimum volume) of the compression chamber just before communicating with the discharge space.
ガスインジェクションでも吐出ガス温度を十分に冷やすことが可能な圧縮機であれば液インジェクションをしなくともよいが、一般的には液インジェクションを実施しないと、吐出ガス温度を冷却できないため、液インジェクションを実施する方がよい。なお、吐出ガス温度の限界値は、圧縮機内部で吐出ガスの雰囲気にさらされる部品の許容温度となり、圧縮機の仕様により異なる。電動機や転がり軸受けが吐出ガスの雰囲気にさらされる場合には、吐出ガス温度の限界値は120℃前後である。ε<8の場合には液インジェクションしなくとも吐出ガス温度を冷却できる運転範囲となるので、より高いサイクルCOPが得られるガスインジェクションを優先して実施するのが良い。但し、吐出ガス温度が限界値を超える場合は液インジェクションを実施する。 Liquid injection is not necessary if the compressor is capable of sufficiently cooling the discharge gas temperature even with gas injection, but in general, the discharge gas temperature cannot be cooled unless the liquid injection is performed. It is better to implement. The limit value of the discharge gas temperature is an allowable temperature of parts exposed to the discharge gas atmosphere inside the compressor, and varies depending on the specifications of the compressor. When the electric motor and the rolling bearing are exposed to the atmosphere of the discharge gas, the limit value of the discharge gas temperature is around 120 ° C. In the case of ε <8, the operating range is such that the discharge gas temperature can be cooled without liquid injection. Therefore, it is preferable to give priority to gas injection that can provide a higher cycle COP. However, when the discharge gas temperature exceeds the limit value, liquid injection is performed.
運転圧力比εが設定容積比より小さい運転条件においては、冷媒ガスによる背圧室の圧力が小さくなるため、インジェクションにより内圧が上昇しすぎるとスクロールが背圧室側へ押され、旋回スクロールと固定スクロールの離脱が起こる可能性が大きくなる。このため、この例においては、運転圧力比εが設定容積比より小さい場合にはガスインジェクションや液インジェクションを実施しないように制御されている。 Under operating conditions where the operating pressure ratio ε is smaller than the set volume ratio, the pressure in the back pressure chamber due to the refrigerant gas decreases, so if the internal pressure rises too much due to injection, the scroll is pushed to the back pressure chamber side and fixed to the orbiting scroll. The possibility of scroll disengagement increases. For this reason, in this example, when the operating pressure ratio ε is smaller than the set volume ratio, control is performed so that gas injection or liquid injection is not performed.
図13により、図12の制御による本実施例の効果を説明する。図13は運転圧力比、即ち圧縮機運転負荷に応じて、ガスまたは液インジェクションを選択実行する制御をした場合における運転圧力比に対するスクロール押付力の関係を示す。F1は背圧室の圧力によりスクロールを押し付ける力、F2はスクロール内圧によるスクロールを離反させようとする力でインジェクションしない場合のもの、F3は正味の押付力(=F1−F2)である。F2GINJはガスインジェクションを実施した場合のスクロール内圧による離反力、F2液INJは液インジェクションを実施した場合のスクロール内圧による離反力、F3GINJはガスインジェクションした場合の正味の押付力、F3液INJは液インジェクションした場合の正味の押付力を示している。 With reference to FIG. 13, the effect of the present embodiment by the control of FIG. 12 will be described. FIG. 13 shows the relationship of the scroll pressing force with respect to the operating pressure ratio when control is performed to selectively execute gas or liquid injection according to the operating pressure ratio, that is, the compressor operating load. F1 is a force that presses the scroll by the pressure in the back pressure chamber, F2 is a force that does not inject the scroll due to the internal pressure of the scroll, and F3 is a net pressing force (= F1-F2). F2G INJ is the separation force due to scroll internal pressure when gas injection is performed, F2 liquid INJ is the separation force due to scroll internal pressure when liquid injection is performed, F3G INJ is the net pressing force when gas injection is performed, and F3 liquid INJ is The net pressing force when liquid injection is performed is shown.
この図からわかるように、運転圧力比に応じてガスまたは液インジェクションを使い分けた場合、両スクロールの正味の押付力をインジェクションしない場合に比べて小さくすることができると共に、運転圧力比の変化に対して、正味の押付力の変動幅を小さくすることができる。従って、本発明によれば、いかなる運転条件においても、スクロール歯先と鏡板との接触面圧をほぼ一定に維持することができ、信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。 As can be seen from this figure, when gas or liquid injection is used properly according to the operating pressure ratio, the net pressing force of both scrolls can be reduced compared to the case without injection, and the change in operating pressure ratio can be reduced. Thus, the fluctuation range of the net pressing force can be reduced. Therefore, according to the present invention, the contact surface pressure between the scroll tooth tip and the end plate can be maintained almost constant under any operating condition, and a highly reliable scroll compressor can be obtained.
図1に本発明のスクロール圧縮機の実施例を示す。
スクロール圧縮機1は、密閉容器100内に、圧縮機構部2、電動機部3、副軸受部4及び給油機構等を収納して構成されている。本実施例は、圧縮機構部2と電動機部3とを上下に配置した縦型スクロール圧縮機の例を示している。
FIG. 1 shows an embodiment of a scroll compressor according to the present invention.
The
圧縮機構部2は旋回スクロール5、固定スクロール6、フレーム7、駆動軸8、旋回軸受13及び旋回機構9等により構成されている。また、圧縮機構部2は固定スクロール6と旋回スクロール5とを噛み合わせて圧縮室81を形成している。
旋回スクロール5は、鏡板10、これの一側に垂直に立設された渦巻き状ラップ11及び軸支持部(ボス部)5a等から構成されている。旋回スクロール5の鏡板10の背面側には、旋回機構(オルダムリング)9と、駆動軸8のクランク部12が挿入される旋回軸受13とが設けられている。
The
The
固定スクロール6は、鏡板14、これの一側に垂直に立設された渦巻き状ラップ15、吸入口16、吐出口17等により構成され、フレーム7にボルトを介して固定されている。固定スクロール6とフレーム7との間には、旋回スクロール5が旋回運動可能に挟持されている。固定スクロール6の吸入口16には、密閉容器100に設けた吸入管85が接続されている。さらに、密閉容器100には、フレーム7と電動機3との間の空間に連通する吐出管22が設けられている。
The fixed
フレーム7は、その外周部が密閉容器100に固定され、その中央部には主軸受63が設けられ、主軸受63はフレーム7とカバー84により覆われている。カバー84は主軸受63を下方から押さえるようにフレームに着脱可能に取付けられ、主軸受63は電動機部3と旋回スクロール5との間に配置されている。
The outer periphery of the
駆動軸8の主軸部上部にはクランク部12が設けられ、このクランク部12を旋回スクロール5に連結することにより旋回スクロール5を駆動する。クランク部12は旋回軸受13内に挿入され、旋回スクロールを軸支している。
A
電動機部3は、駆動軸8を介して圧縮機構部2を駆動する回転駆動手段を構成するものであり、ステータ18とロータ19とを基本要素としている。ステータ18は密閉容器100に取付けられている。ステータ18の外周面は密閉容器100の内周面にほぼ密着して形成されている。
The
副軸受部4は、駆動軸8を電動機部3の下方で支持するもので、副軸受51、この副軸受51を挿入した副軸受ハウジング52、この副軸受けハウジング52に締結された下フレーム53等により構成され、前記下フレーム53は密閉容器100に固定されている。駆動軸8は、主軸受63と副軸受51とにより電動機3の両側で軸支されると共に、上端部のクランク部12により旋回軸受13を介して旋回スクロールを駆動する。
The sub-bearing portion 4 supports the
即ち、電動機部3の回転により駆動軸8が回転すると、旋回スクロール5は旋回機構9の働きにより姿勢を保ったまま固定スクロール6に対して旋回運動を行なう。その旋回運動により生じる不釣り合い力を打ち消すため、ロータ19と旋回スクロール5との間にバランスウェイト20が取り付けられると共に、ロータ19にロータバランスウェイト21が取り付けられている。
That is, when the
固定スクロール6と旋回スクロール5を噛合せることにより形成される圧縮室81は旋回スクロール5が旋回運動することにより、その容積が減少する圧縮動作が行われる。この圧縮動作では、旋回スクロール5の旋回運動に伴って、作動流体が吸入口16から圧縮室81へ吸込まれ、吸込まれた作動流体が圧縮工程を経て固定スクロール6の吐出口17から密閉容器100内の吐出空間に吐出され、電動機側の室を経由して吐出管22から密閉容器100外に吐出される。これによって、密閉容器100内の空間は吐出圧力に保たれる。
The
給油機構は、給油ポンプ83、給油穴61及び排油パイプ60から構成され、給油ポンプ83は、油溜め82に貯留された潤滑油を給油穴61を介して副軸受51、旋回軸受13、主軸受63に供給する。なお、給油穴61から各軸受部に供給された油は、旋回スクロール5と固定スクロール6との摺動部にも流れる。駆動軸8の副軸受51付近には給油穴61に連通する横給油穴が設けられており、副軸受51に給油されるようになっている。
The oil supply mechanism includes an oil supply pump 83, an
排油パイプ60は、主軸受63を潤滑した油を、電動機部3のステータ外周凹部18aを通って密閉容器100の油溜め82に導くものである。排油パイプ60の水平部60aの端部は、フレーム7の主軸受63を覆っている部分の円形孔に圧入されて装着されている。この装着構造によって、排油パイプ60をフレーム7に簡単かつ確実に装着できる。排油パイプ60の装着部は、フレーム7内に開口され、主軸受63を潤滑した油がこの開口部から排油パイプ60内に導入される。
The
排油パイプ60の垂直部60bは、密閉容器100の内壁面に沿って上下に延び、ステータ18のコイルエンド部18cと密閉容器100との間、及びステータ外周の凹部18aを通って、下方に延び、排油パイプ60の下端部は下フレーム53に取り付けられたパイプ押さえ65に固定されている。
The
次に、図4により、圧縮機構部及び背圧室周辺の構造を説明する。旋回スクロール5の鏡板10背面には吸入ガスで充満された空間(背圧室111)と吐出圧力で充満された空間(背圧室112)が形成されており、吸入圧の背圧室111と吐出圧の背圧室112とは、フレーム7の溝113に装着したシール材114によりシールされている。固定スクロールの吸入空間16下部には背圧室111と連通する連通穴110が形成されており、背圧室111は吸入圧力になっている。背圧室112には密閉容器100下部の吐出圧力雰囲気にある潤滑油が給油ポンプ83及び給油穴61を介して供給され、吐出圧力の潤滑油等で充満されている。シール材114はフレーム溝113の隙間に充満された吐出ガス圧力により旋回スクロールに押し付けられ、背圧室111と背圧室112をシールする構造となっている。この構造により、旋回スクロールは、背圧室111の吸入ガス圧力と、背圧室112の吐出ガス圧力との総和で、固定スクロールに押し付けられる。
Next, the structure around the compression mechanism and the back pressure chamber will be described with reference to FIG. A space filled with suction gas (back pressure chamber 111) and a space filled with discharge pressure (back pressure chamber 112) are formed on the rear surface of the
インジェクション穴205は、固定スクロール6の鏡板14に形成され、圧縮室81と連通している。このインジェクション穴205の形成位置により、圧縮室81との連通区間を調整することが可能である。
The
図5は図4とは別の実施例を示すもので、この実施例では、中間ガス圧力で充満された空間(背圧室204)と、吐出ガス圧力で充満された空間(背圧室112)を備えている例である。この実施例でも図4の例と同様に、中間圧の背圧室204と吐出圧の背圧室112とはシール材114でシールされている。
FIG. 5 shows an embodiment different from FIG. 4. In this embodiment, a space filled with the intermediate gas pressure (back pressure chamber 204) and a space filled with the discharge gas pressure (back pressure chamber 112). ). Also in this embodiment, as in the example of FIG. 4, the intermediate pressure back
旋回スクロール5の鏡板10には、ラップ側に連通するコの字型の連通穴(中間圧穴)201が形成されている。このコ字型連通穴201の外周側の出口部202と間歇的に連通するように、固定スクロール鏡板14の外周部下面には、切欠き溝203が形成されており、旋回スクロール5の旋回運動により連通穴出口202が切欠き溝203と間歇的に連通する。これにより、断続的に中間圧の圧縮室81と背圧室204とが連通し、背圧室204は中間圧力のガスで充満される。前記コ字型連通穴201、連通穴出口202及び前記切欠き溝203の形状及び位置関係を適切に設定することにより、圧縮室81と背圧室204が連通する区間を調整することができ、背圧室204を適切な中間圧力に設定できる。
The
この実施例における旋回スクロールの詳細構造を図6及び図7に、固定スクロールの詳細構造を図8及び図9に示す。これらの図において同一符号を付した部分は同一部分を示している。 The detailed structure of the orbiting scroll in this embodiment is shown in FIGS. 6 and 7, and the detailed structure of the fixed scroll is shown in FIGS. In these drawings, the parts denoted by the same reference numerals indicate the same parts.
上記実施例のスクロール圧縮機において、その圧縮室内圧の変化と、中間圧穴201の連通区間及びインジェクション穴205の連通区間の一例を図3に示す。この図に示すように、インジェクション穴205が圧縮室に連通している区間と、中間圧穴(連通穴)201が圧縮室に連通している区間とは重ならない位置関係となるように、前記中間圧穴201及びインジェクション穴205の位置が設定されている。また、インジェクション穴205が連通している圧縮室が吐出圧力とならず、更に中間圧の背圧室204も吸入圧力とならないように、インジェクション穴205及び中間圧穴201の位置が決められ、中間圧室204が液インジェクションやガスインジェクションの圧力の影響を受けることがないようにしている。
FIG. 3 shows an example of the change in the compression chamber pressure and the communication section of the
1…スクロール圧縮機、2…圧縮機構部、3…電動機部、4…副軸受部、5…旋回スクロール、5a…軸支持部(ボス部)、6…固定スクロール、7…フレーム、8…駆動軸、9…旋回機構(オルダムリング)、10…旋回スクロールの鏡板、11…旋回スクロールのラップ、12…クランク部、13…旋回軸受、14…固定スクロールの鏡板、15…固定スクロールのラップ、16…吸入口、17…吐出口、18…ステータ、18a…切欠き(凹部)、19…ロータ、20…バランスウェイト、21…ロータバランスウェイト、22…吐出管、51…副軸受、52…副軸受けハウジング、53…下フレーム、60…排油パイプ、61…給油穴、63…主軸受、65…パイプ押さえ、81…圧縮室、82…油溜め、83…給油ポンプ、85…吸入管、100…密閉容器、110…連通穴、111…背圧室、112…背圧室、113…溝、114…シール材、201…連通穴(中間圧穴)、202…連通穴出口部、203…切欠き溝、204…背圧室、205…インジェクション穴、300…圧縮機、301…凝縮器、302…蒸発器、304…サブクーラー、305…インジェクション配管、306…気液分離器分離器、A〜F…膨張弁(絞り手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記圧縮機は、
固定スクロールと旋回スクロールからなる圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する駆動部とを備え、前記圧縮機構部と前記駆動部とを密閉容器に収納し、一方のスクロール背面に背圧室を設け、
該背圧室を、吐出圧力空間と、これよりも圧力の低い低圧空間とで構成して、前記吐出圧力空間と前記低圧空間との圧力の総和で一方のスクロールを他方のスクロールに押し付けるように構成したスクロール圧縮機であり、
前記インジェクション配管には、前記サブクーラーの上流側に前記凝縮器から流れる冷媒流量を調整する第1の流量調整手段と、前記サブクーラーの下流側に該サブクーラーから前記圧縮機に流れる冷媒流量を調整する第2の流量調整手段とが設けられ、
これらの第1の流量調整手段及び第2の流量調整手段は、
前記圧縮機に、ガスインジェクションをする場合には、前記第1の流量調整手段の開度を小さくすると共に前記第2の流量調整手段の開度を前記第1の流量調整手段の開度よりも大きくするように制御され、
前記圧縮機に、液インジェクションをする場合には、前記第2の流量調整手段の開度を小さくすると共に前記第1の流量調整手段の開度を前記第2の流量調整手段の開度よりも大きくするように制御され、さらに、
前記液インジェクションをする場合の前記圧縮機への吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が、前記ガスインジェクションをする場合の比(Pd/Ps)よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする冷凍装置。 Compressor, equipped with a condenser and subcooler, with the injection pipe connected to the compression chamber of the compressor after branched via said subcooler from refrigerant pipe between the subcooler and the condenser In refrigeration equipment,
The compressor is
A compression mechanism part composed of a fixed scroll and a turning scroll; and a drive part for driving the compression mechanism part. The compression mechanism part and the drive part are housed in a sealed container, and a back pressure chamber is provided on the back side of one scroll. Provided,
The back pressure chamber is composed of a discharge pressure space and a low pressure space having a pressure lower than the discharge pressure space, and one scroll is pressed against the other scroll by the total pressure of the discharge pressure space and the low pressure space. A scroll compressor configured,
Said injection pipe has a first flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of refrigerant flowing from the condenser to an upstream side of the subcooler, the flow rate of refrigerant flowing from the subcooler to the compressor on the downstream side of the subcooler a second flow rate adjusting means for adjusting is provided,
These first flow rate adjusting means and second flow rate adjusting means are:
When gas injection is performed on the compressor, the opening of the first flow rate adjusting unit is made smaller and the opening of the second flow rate adjusting unit is made smaller than the opening of the first flow rate adjusting unit. Controlled to enlarge ,
When liquid injection is performed on the compressor, the opening degree of the second flow rate adjusting means is made smaller and the opening degree of the first flow rate adjusting means is made smaller than the opening degree of the second flow rate adjusting means. Controlled to be larger , and
The ratio (Pd / Ps) between the pressure Ps of the refrigerant sucked into the compressor and the pressure Pd of the discharged refrigerant when performing the liquid injection is larger than the ratio (Pd / Ps) when performing the gas injection. A refrigeration apparatus configured to be configured as follows .
前記圧縮機は、
固定スクロールと旋回スクロールからなる圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する駆動部とを備え、前記圧縮機構部と前記駆動部とを密閉容器に収納し、一方のスクロール背面に背圧室を設け、
該背圧室を、吐出圧力空間と、これよりも圧力の低い低圧空間とで構成して、前記吐出圧力空間と前記低圧空間との圧力の総和で一方のスクロールを他方のスクロールに押し付けるように構成したスクロール圧縮機である冷凍装置において、
前記気液分離器内下部の液溜り部と前記圧縮機の圧縮室とを連通する配管に第1の流量調整手段が設けられ、
前記気液分離器内上部のガス空間部と前記圧縮機の圧縮室とを連通する配管に第2の流量調整手段が設けられ、
これらの第1の流量調整手段及び第2の流量調整手段は、
前記圧縮機に、液インジェクションをする場合には、前記第2の流量調整手段の開度を小さくすると共に前記第1の流量調整手段の開度を前記第2の流量調整手段の開度よりも更に小さくするように制御され、
前記圧縮機に、ガスインジェクションをする場合には、前記第1の流量調整手段の開度を小さくすると共に前記第2の流量調整手段の開度を前記第1の流量調整手段の開度よりも更に小さくするように制御され、さらに、
前記液インジェクションをする場合の前記圧縮機への吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が、前記ガスインジェクションをする場合の比(Pd/Ps)よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする冷凍装置。 Equipped with a compressor, a condenser and a gas-liquid separator ,
The compressor is
A compression mechanism part composed of a fixed scroll and a turning scroll; and a drive part for driving the compression mechanism part. The compression mechanism part and the drive part are housed in a sealed container, and a back pressure chamber is provided on the back side of one scroll. Provided,
The back pressure chamber is composed of a discharge pressure space and a low pressure space having a pressure lower than the discharge pressure space, and one scroll is pressed against the other scroll by the total pressure of the discharge pressure space and the low pressure space. In the refrigeration apparatus that is a scroll compressor configured ,
The first flow rate adjusting means is provided in the pipe for communicating the compression chamber of the compressor and the gas-liquid separator portion of the liquid reservoir portion,
The second flow regulating mechanism is provided in the pipe for communicating the compression chamber of the compressor and the gas-liquid separator in the upper gas space,
These first flow rate adjusting means and second flow rate adjusting means are:
When liquid injection is performed on the compressor, the opening degree of the second flow rate adjusting means is made smaller and the opening degree of the first flow rate adjusting means is made smaller than the opening degree of the second flow rate adjusting means. Controlled to be even smaller,
When gas injection is performed on the compressor, the opening of the first flow rate adjusting unit is made smaller and the opening of the second flow rate adjusting unit is made smaller than the opening of the first flow rate adjusting unit. It is controlled so as to further reduce, further,
The ratio (Pd / Ps) between the pressure Ps of the refrigerant sucked into the compressor and the pressure Pd of the discharged refrigerant when performing the liquid injection is larger than the ratio (Pd / Ps) when performing the gas injection. A refrigeration apparatus configured to be configured as follows .
前記第1の流量調整手段及び第2の流量調整手段は、
前記圧縮機への吸入冷媒の圧力Psと、吐出冷媒の圧力Pdとの比(Pd/Ps)が、前記圧縮機の設定容積比より大きく且つ設定容積比より大きな任意の設定値より小さい場合には前記ガスインジェクションを実施し、前記任意の設定値より大きい場合には前記液インジェクションを実施するように制御されることを特徴とする冷凍装置。 Oite the refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
The first flow rate adjusting means and the second flow rate adjusting means are:
When the ratio (Pd / Ps) between the pressure Ps of the refrigerant sucked into the compressor and the pressure Pd of the discharge refrigerant is larger than the set volume ratio of the compressor and smaller than an arbitrary set value larger than the set volume ratio. Performs the gas injection, and is controlled to perform the liquid injection when the gas injection is larger than the arbitrary set value .
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