JP5078975B2 - 膨張機一体型圧縮機 - Google Patents
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Description
底部がオイル貯まりとして利用される密閉容器と、
オイル貯まりに貯留されたオイルの油面よりも上または下に位置するように密閉容器内に配置された圧縮機構と、
油面に対する位置関係が圧縮機構とは上下逆になるように密閉容器内に配置された膨張機構と、
圧縮機構と膨張機構とを連結するシャフトと、
圧縮機構と膨張機構との間に配置され、圧縮機構または膨張機構の周囲を満たすオイルを油面よりも上に位置する圧縮機構または膨張機構に供給するオイルポンプと、
を備えた膨張機一体型圧縮機を開示する。
底部がオイル貯まりとして利用されるとともに、圧縮後の高圧の作動流体で内部空間が満たされる密閉容器と、
前記密閉容器内の上部に配置され、作動流体を圧縮して前記密閉容器の内部空間へと吐出する圧縮機構と、
前記オイル貯まりに貯められたオイルで周囲が満たされるように前記密閉容器の下部に配置され、膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構と、
前記膨張機構で回収した動力が前記圧縮機構に伝達されるように前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結するシャフトと、
前記シャフトの軸方向における前記圧縮機構と前記膨張機構との間に配置され、前記オイル貯まりに貯められたオイルを吸入口から吸入して吐出口から上方に吐出することで前記圧縮機構に供給するオイルポンプと、
前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記圧縮機構に供給しうるように前記シャフトの内部に形成され、前記シャフトの外周面に形成された入口が前記オイルポンプよりも上方にある給油路と、
前記オイルポンプよりも上側で前記オイルポンプの吐出口と前記給油路の入口とを連通する導入路と、
を備え、
前記シャフトは、前記オイルポンプに対応する位置に偏心部を有しており、
前記オイルポンプは、前記シャフトの偏心部に嵌合して偏心運動するピストンと、このピストンを収容するハウジングとを有しており、
前記導入路は、前記ピストンの上面に面しており、
前記ピストンが表面上を摺動するように前記オイルポンプの下側に前記ハウジングに隣接して配置された閉塞部材をさらに備えた、膨張機一体型圧縮機を提供する。
図1は、本発明の第1実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。図2Aは、図1に示す膨張機一体型圧縮機のIIA−IIA横断面図である。図2Bは、図1に示す膨張機一体型圧縮機のIIB−IIB横断面図である。図3は、図1の部分拡大図である。
スクロール型の圧縮機構2は、旋回スクロール7と、固定スクロール8と、オルダムリング11と、軸受部材10と、マフラー16と、吸入管13と、吐出管15とを備えている。シャフト5の偏心軸5aに嵌合され、かつ、オルダムリング11により自転運動を拘束された旋回スクロール7は、渦巻き形状のラップ7aが、固定スクロール8のラップ8aと噛み合いながら、シャフト5の回転に伴って旋回運動を行い、ラップ7a,8aの間に形成される三日月形状の作動室12が外側から内側に移動しながら容積を縮小することにより、吸入管13から吸入された作動流体を圧縮する。圧縮された作動流体は、固定スクロール8の中央部に形成された吐出孔8b、マフラー16の内部空間16a、ならびに固定スクロール8および軸受部材10を貫通する流路17をこの順に経由して、密閉容器1の内部空間24に吐出される。シャフト5の給油路29を通ってこの圧縮機構2に到達したオイルは、旋回スクロール7と偏心軸5aとの摺動面や、旋回スクロール7と固定スクロール8との摺動面を潤滑する。密閉容器1の内部空間24に吐出された作動流体は、内部空間24に滞留する間に、重力や遠心力によってオイルと分離され、その後、吐出管15からガスクーラに向けて吐出される。
シャフト5を介して圧縮機構2を駆動する電動機4は、密閉容器1に固定された固定子21と、シャフト5に固定された回転子22とを含む。密閉容器1の上部に配置されたターミナル(図示省略)から電動機4に電力が供給される。電動機4は、同期機および誘導
機のいずれであってもよく、圧縮機構2から吐出された作動流体に混入しているオイルによって冷却される。
シャフト5の内部には、圧縮機構2の摺動部分に通ずる給油路29が軸方向に延びるように形成されており、この給油路29にオイルポンプ6から吐出されたオイルが送り込まれる。給油路29に送られたオイルは、膨張機構3を経由することなく、圧縮機構2の各摺動部分に供給される。このようにすれば、圧縮機構2に向かうオイルが膨張機構3で冷却されることがないので、オイルを介した圧縮機構2から膨張機構3への熱移動を効果的に抑制することができる。また、シャフト5の内部に給油路29を形成すれば、部品点数の増加やレイアウトの問題が新たに生じないので好適である。
膨張機構3は、第1シリンダ42と、第1シリンダ42よりも厚みのある第2シリンダ44と、これらのシリンダ42,44を仕切る中板43とを備えている。第1シリンダ42と第2シリンダ44とは、互いに同心状の配置である。膨張機構3は、さらに、シャフト5の偏心部5cと嵌合し、第1シリンダ42の中で偏心回転運動する第1ピストン46と、第1シリンダ42のベーン溝42a(図2A参照)に往復動自在に保持され、一方の端部が第1ピストン46に接する第1ベーン48と、第1ベーン48の他方の端部に接し、第1ベーン48を第1ピストン46へと付勢する第1ばね50と、シャフト5の偏心部5dと嵌合し、第2シリンダ44の中で偏心回転運動する第2ピストン47と、第2シリンダ44のベーン溝44a(図2B参照)に往復動自在に保持され、一方の端部が第2ピストン47に接する第2ベーン49と、第2ベーン49の他方の端部に接し、第2ベーン49を第2ピストン47へと付勢する第2ばね51と、を備えている。
た貫通孔43aにより接続されており、一つの作動室(膨張室)として機能する。高圧の作動流体は、吸入管52および吸入経路54を経たのち、下軸受部材41に形成された吸入孔41aから第1シリンダ42の作動室55aに流入する。第1シリンダ42の作動室55aに流入した作動流体は、作動室55bと作動室56aからなる膨張室においてシャフト5を回転させながら膨張して低圧になり、吐出孔45aおよび吐出管53を経て外部に導かれる。
図3に示すように、オイルポンプ6は、シャフト5の回転に伴う作動室の容積の増減によりオイルを圧送するように構成された容積式ポンプである。オイルポンプ6に隣接して、連結器63を収容する中空の中継部材71が設けられている。オイルポンプ6および中継部材71の中央部を貫通するように、シャフト5が通されている。
と中継部材71とが単一の部品からなっていてもよい。
図1に示すように、断熱構造30は、膨張機構3の上軸受部材45(閉塞部材)とは別部材によって構成されている。これにより、オイルポンプ6から第2シリンダ44までの距離を十分に稼ぐことができ、より高い断熱効果を得ることが可能となる。
給油路29は、本来的には給油を行うためのものであるが、本発明では給油路29自身にも熱移動を抑制する機能を持たせている。具体的には、図1および図3に示すように、給油路29の下端29eがシャフト5の外周面に形成された入口29pよりも下方に位置している。給油路29は、下端29eで行き止まりになっているので、入口29pよりも下側の部分にオイルが滞留する。オイルの熱伝導率はシャフト5の熱伝導率よりも低いので、オイルが滞留することによって断熱効果が得られる。
断熱効果が高まる。例えば、給油路29の半径がシャフト5(5t)の径方向の肉厚よりも大きくなるように給油路29が形成されていてもよい。また、給油路29の入口29pは1つに限定されず、シャフト5の周方向の複数箇所に入口29pがあってもよい。入口29pが複数あると、給油路29に流入するオイルの流速が落ちるので、入口29pよりも下の部分にオイルを安定して滞留させやすくなる。
がいっそう起こりにくくなる。このような断熱材料82は、例えば樹脂、セラミック、ガラスなど、シャフト5を構成する金属よりも熱伝導率が低い材料からなっているとよい。断熱材料82は、図8を参照して説明したトラップ80に代えて、またはトラップ80とともに給油路29の内部に設けられるものであってもよい。
図10は、本発明の第2実施形態にかかる膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。図11は、図10の部分拡大図である。なお、図10に示す膨張機一体型圧縮機のIIA−IIA横断面図は図2Aと同じであり、IIB−IIB横断面図は図2Bと同じである。
3aの外径は、偏心運動するピストン61によって描かれる軌跡円のうちの最小の直径よりも小さく設定されている。このため、段差部73a内の空間は下方からピストン61およびシャフト5の段差部5eで塞がれ、導入路74がピストン61の上面に常に面するようになっている。なお、段差部73aは円形環状である必要はなく、その形状は適宜選定可能である。また、入口29pの数量も1つである必要はなく、段差部73aの形状に応じて複数としてもよい。
Claims (7)
- 底部がオイル貯まりとして利用されるとともに、圧縮後の高圧の作動流体で内部空間が満たされる密閉容器と、
前記密閉容器内の上部に配置され、作動流体を圧縮して前記密閉容器の内部空間へと吐出する圧縮機構と、
前記オイル貯まりに貯められたオイルで周囲が満たされるように前記密閉容器の下部に配置され、膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構と、
前記膨張機構で回収した動力が前記圧縮機構に伝達されるように前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結するシャフトと、
前記シャフトの軸方向における前記圧縮機構と前記膨張機構との間に配置され、前記オイル貯まりに貯められたオイルを吸入口から吸入して吐出口から上方に吐出することで前記圧縮機構に供給するオイルポンプと、
前記オイルポンプから吐出されたオイルを前記圧縮機構に供給しうるように前記シャフトの内部に形成され、前記シャフトの外周面に形成された入口が前記オイルポンプよりも上方にある給油路と、
前記オイルポンプよりも上側で前記オイルポンプの吐出口と前記給油路の入口とを連通する導入路と、
を備え、
前記シャフトは、前記オイルポンプに対応する位置に偏心部を有しており、
前記オイルポンプは、前記シャフトの偏心部に嵌合して偏心運動するピストンと、このピストンを収容するハウジングとを有しており、
前記導入路は、前記ピストンの上面に面しており、
前記ピストンが表面上を摺動するように前記オイルポンプの下側に前記ハウジングに隣接して配置された閉塞部材をさらに備えた、膨張機一体型圧縮機。 - 前記シャフトの偏心部は、厚みが前記ピストンよりも薄く設定されていて、前記ピストン内の下側に寄った位置にある、請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機。
- 前記ピストンの下面とこの下面が摺動する前記閉塞部材の上面のうち少なくとも一方には、摺動性を向上させるための処理が施されている、請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機。
- 前記オイルポンプの上側には、前記シャフトに貫通された導入部材が前記ハウジングに隣接して配置されており、前記導入路は、前記導入部材に設けられている、請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機。
- 前記導入部材の下面には、前記シャフトに臨む周回部分が上方に窪まされた環状の段差部とこの段差部から前記シャフトの径方向外側に延びる溝部とが設けられており、前記導入路は、前記段差部および前記溝部によって構成されており、前記給油路の入口は、前記段差部によってつくられる空間に開口している、請求項4に記載の膨張機一体型圧縮機。
- 前記閉塞部材は、前記オイルポンプと前記膨張機構との間に配置され、前記オイル貯まりを前記オイルポンプの吸入口が位置する上槽と前記膨張機構が位置する下槽とに隔てるとともにこれらの間のオイルの流通を制限する仕切部材である、請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機。
- 請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機を含む、冷凍サイクル装置。
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