JP5586537B2 - Rotary two-stage compressor - Google Patents
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Description
本発明は、2つの圧縮部を有するロータリ二段圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a rotary two-stage compressor having two compression sections.
圧縮機構部に2つの圧縮部(低段圧縮部及び高段圧縮部)を設け、これら低段圧縮部及び高段圧縮部を直列に接続したロータリ二段圧縮機が従来より存在する。このようなロータリ二段圧縮機では、低段圧縮部は、所定の圧力(到達圧力)まで、ヒートポンプサイクルから吸入した冷媒を圧縮する。この到達圧力は、低段圧縮部の圧縮室容積と高段圧縮部の圧縮室容積との設定により決定される。高段圧縮部は、低段圧縮部で圧縮された冷媒を、さらに圧縮する。そして、内部高圧型のロータリ二段圧縮機の場合、高段圧縮部で圧縮された冷媒は、高段圧縮部から密閉容器の内部空間へ吐出され、密閉容器の内部空間からヒートポンプサイクルへ吐出される。 Conventionally, there is a rotary two-stage compressor in which two compression sections (a low-stage compression section and a high-stage compression section) are provided in the compression mechanism section, and these low-stage compression section and high-stage compression section are connected in series. In such a rotary two-stage compressor, the low-stage compressor compresses the refrigerant sucked from the heat pump cycle up to a predetermined pressure (attainment pressure). This ultimate pressure is determined by setting the compression chamber volume of the low-stage compression unit and the compression chamber volume of the high-stage compression unit. The high stage compression unit further compresses the refrigerant compressed by the low stage compression unit. In the case of an internal high-pressure rotary two-stage compressor, the refrigerant compressed in the high-stage compression unit is discharged from the high-stage compression unit to the internal space of the sealed container and is discharged from the internal space of the closed container to the heat pump cycle. The
従来、内部高圧型のロータリ二段圧縮機では、低段圧縮部で圧縮された中間圧の冷媒を高段圧縮部に導入するための中間流路が密閉容器の外部を通過するように形成されていた。 Conventionally, in an internal high-pressure rotary two-stage compressor, an intermediate flow path for introducing an intermediate-pressure refrigerant compressed in a low-stage compression section into the high-stage compression section is formed so as to pass outside the sealed container. It was.
しかしながら、密閉容器の外部を通過するように中間流路が形成された従来のロータリ二段圧縮機は、中間連流路が極めて長くなる。その結果、中間流路内の冷媒が高段圧縮部に導入される際の追従性が悪くなり、中間流路内の圧力脈動を招き、十分な圧力脈動を抑制する効果が得られないという課題があった。 However, in the conventional rotary two-stage compressor in which the intermediate flow path is formed so as to pass outside the sealed container, the intermediate communication flow path becomes extremely long. As a result, the followability when the refrigerant in the intermediate flow path is introduced into the high-stage compression section is deteriorated, causing pressure pulsation in the intermediate flow path, and the effect of suppressing sufficient pressure pulsation cannot be obtained. was there.
そこで、従来の内部高圧型のロータリ二段圧縮機には、中間流路を密閉容器の内部に形成したものが提案されている。
このような従来のロータリ二段圧縮機としては、低段圧縮部と高段圧縮部とを仕切る中間仕切板に中間流路を構成する吐出空間を形成し、当該吐出空間内に中間圧冷媒(低段圧縮部から吐出された冷媒)を吐出し、中間圧冷媒が高段圧縮部へ過剰流出することを防止したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、このような従来のロータリ二段圧縮機としては、高段圧縮部の吸入口の位相を低段圧縮部の吸入口の位相とずらすことで、中間流路を圧縮機構部内に設けたものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、このような従来のロータリ二段圧縮機としては、ベーン溝と低段、高段の吸入流路間に中間流路を配置し、圧縮機構部内を貫通させて中間流路を設けたものも提案されている(例えば、特許文献3参照)。
Thus, a conventional internal high-pressure rotary two-stage compressor has been proposed in which an intermediate flow path is formed inside a sealed container.
As such a conventional rotary two-stage compressor, a discharge space that constitutes an intermediate flow path is formed in an intermediate partition plate that partitions a low-stage compression section and a high-stage compression section, and an intermediate pressure refrigerant ( A refrigerant that discharges the refrigerant (from the low-stage compression section) and prevents the intermediate-pressure refrigerant from excessively flowing out to the high-stage compression section has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Also, in such a conventional rotary two-stage compressor, the intermediate flow path is provided in the compression mechanism section by shifting the phase of the suction port of the high-stage compression unit from the phase of the suction port of the low-stage compression unit. Has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
In addition, as such a conventional rotary two-stage compressor, an intermediate flow path is disposed between the vane groove and the low-stage and high-stage intake flow paths, and the intermediate flow path is provided through the compression mechanism section. Has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).
圧縮機を用いたヒートポンプ装置(ヒートポンプサイクル)においては、負荷が小さい場合等、圧縮機が吐出する冷媒の圧力(換言すると、凝縮器に流入する冷媒の圧力)が低くてもよい場合がある。しかしながら、中間流路を圧縮機構部内に形成した従来のロータリ二段圧縮機(例えば、特許文献1〜特許文献3参照)は、このような低負荷運転時を考慮していないため、ロータリ二段圧縮機から吐出される冷媒の圧力が所望の圧力よりも高くなってしまい、過圧縮状態になってしまうことがあった。このため、中間流路を圧縮機構部内に形成した従来のロータリ二段圧縮機は、低負荷運転時の運転効率が低下してしまうという問題点があった。
In a heat pump device (heat pump cycle) using a compressor, the pressure of the refrigerant discharged from the compressor (in other words, the pressure of the refrigerant flowing into the condenser) may be low, such as when the load is small. However, since the conventional rotary two-stage compressor (for example, see
また、特許文献1に記載のロータリ二段圧縮機は、中間仕切板に中間圧冷媒が吐出される吐出空間を形成しているので、圧縮機構の軸受間距離(圧縮機構の上下端に設けられ、駆動軸を回転自在に支持する軸受同士の距離)が大きくなってしまう。このため、特許文献1に記載のロータリ二段圧縮機は、圧縮室内に冷媒の負荷が作用した際の駆動軸の撓みが増加し、軸受の信頼性を低下させるという問題点もあった。
Moreover, since the rotary two-stage compressor described in
また、特許文献2に記載のロータリ二段圧縮機においては、高段圧縮部の吸入口の位相を低段圧縮部の吸入口の位相とずらしているので、高段圧縮部の圧縮室内に死容積が増大し、圧縮効率の低下を招いてしまうという問題点もあった。
In the rotary two-stage compressor described in
また、特許文献3に記載のロータリ二段圧縮機においては、中間流路の設置領域が狭いため、中間流路の流路面積に制約が生じ、圧損による効率の低下を招いてしまうという問題点もあった。
Further, in the rotary two-stage compressor described in
本発明は、上述のような課題の少なくとも1つを解決するためになされたものであり、高段圧縮部に導入される冷媒の追従性を向上させて中間流路での圧力脈動を抑制でき、低負荷運転時の運転効率の低下を防止することができるロータリ二段圧縮機を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve at least one of the above-described problems, and can improve the followability of the refrigerant introduced into the high-stage compression section and suppress pressure pulsation in the intermediate flow path. An object of the present invention is to obtain a rotary two-stage compressor that can prevent a decrease in operating efficiency during low-load operation.
本発明に係るロータリ二段圧縮機は、密閉容器と、該密閉容器の内部に配置され、低段圧縮部及び高段圧縮部が形成された圧縮機構部と、前記低段圧縮部上に配置され、内部に前記低段圧縮部から冷媒が吐出される低段吐出空間を形成する低段カバーと、前記密閉容器の内部に配置され、前記圧縮機構部の駆動源となる電動機と、該電動機の駆動力を前記圧縮機構部に伝達する駆動軸と、を備え、前記圧縮機構部には、前記低段圧縮部で圧縮された冷媒を前記低段吐出空間へ吐出する低段吐出口と、前記低段吐出空間の冷媒を前記高段圧縮部に導入するための中間流路と、前記中間流路から導入され前記高段圧縮部で圧縮された冷媒が吐出される前記密閉容器の内部空間である吐出圧空間とが形成されており、
前記低段カバーには、負荷が所定の負荷よりも小さいときに開口し、前記低段吐出空間と前記吐出圧空間とを連通するバイパス機構が設けられ、前記駆動軸の中心軸を基準とし、前記低段吐出口から前記バイパス機構までの距離が近い側の回転方向を正方向とした場合、前記中間流路の前記低段吐出空間への開口部は、前記正方向において、前記バイパス機構よりも下流側に形成されているものである。
A rotary two-stage compressor according to the present invention is disposed on a closed container, a compression mechanism disposed inside the sealed container, in which a low-stage compression section and a high-stage compression section are formed, and the low-stage compression section. A low-stage cover that forms a low-stage discharge space in which refrigerant is discharged from the low-stage compression section , an electric motor that is disposed inside the sealed container and serves as a drive source for the compression mechanism section, and the electric motor and a drive shaft for transmitting the compression unit driving force of the the compression mechanism unit includes a low-stage discharge port for discharging said compressed by the low stage compressor unit refrigerant into the low-stage discharge space, An intermediate flow path for introducing the refrigerant in the low-stage discharge space into the high-stage compression section, and an internal space of the sealed container into which the refrigerant introduced from the intermediate flow path and compressed by the high-stage compression section is discharged And a discharge pressure space is formed,
The low-stage cover is provided with a bypass mechanism that opens when a load is smaller than a predetermined load, and communicates the low-stage discharge space and the discharge pressure space, with the center axis of the drive shaft as a reference, When the rotation direction on the side closer to the bypass mechanism from the low-stage discharge port is the positive direction, the opening to the low-stage discharge space of the intermediate flow path is more than the bypass mechanism in the positive direction. Is also formed on the downstream side .
本発明に係るロータリ二段圧縮機においては、中間流路を密閉容器外に延出して形成すること無く圧縮機構部内に形成しているので、中間流路を短く形成できる。このため、高段圧縮部に導入される冷媒の追従性を向上させ、中間流路での圧力脈動を抑制できる。 In the rotary two-stage compressor according to the present invention, since the intermediate flow path is formed in the compression mechanism without being formed outside the sealed container, the intermediate flow path can be formed short. For this reason, the followability of the refrigerant introduced into the high-stage compression section can be improved, and pressure pulsation in the intermediate flow path can be suppressed.
また、本発明に係るロータリ二段圧縮機は、負荷が所定の負荷よりも小さいときに開口し、前記低段吐出空間と前記吐出圧空間とを連通するバイパス機構を備えている。このため、低負荷運転時には、低段圧縮部が圧縮した冷媒を高段圧縮部に圧縮させることなくバイパスしてヒートポンプサイクルへ吐出することができる。したがって、本発明に係るロータリ二段圧縮機は、低負荷運転時に発生する過圧縮損失を低減することができ、低負荷運転時の運転効率の低下を防止することができる。 The rotary two-stage compressor according to the present invention includes a bypass mechanism that opens when the load is smaller than a predetermined load and communicates the low-stage discharge space and the discharge pressure space. For this reason, at the time of low load operation, the refrigerant compressed by the low stage compression unit can be bypassed and discharged to the heat pump cycle without being compressed by the high stage compression unit. Therefore, the rotary two-stage compressor according to the present invention can reduce an overcompression loss that occurs during low-load operation, and can prevent a reduction in operating efficiency during low-load operation.
実施の形態.
以下、本発明に係るロータリ二段圧縮機の一例(二段圧縮機100)の構成について説明する。
Embodiment.
Hereinafter, the configuration of an example of the rotary two-stage compressor (two-stage compressor 100) according to the present invention will be described.
図1は、本発明の実施の形態に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。また、図2は図1のA−A断面図を示し、図3は図1のB−B断面図を示し、図4は図1のC−C断面図を示し、図5は図1のD−D断面図を示し、図6は図1のE−E断面図を示す。なお、図1は、二段圧縮機100の構成の理解を容易にするために、複数の切断位置で切断された縦断面を組み合わせた図となっている。そのため、平面視又は底面視における各構成の正確な位置は、図2〜図6に示す位置となる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a two-stage compressor according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. DD sectional drawing is shown, FIG. 6 shows EE sectional drawing of FIG. FIG. 1 is a diagram in which longitudinal sections cut at a plurality of cutting positions are combined to facilitate understanding of the configuration of the two-
本実施の形態に係る二段圧縮機100は、圧縮機構部3に2つの圧縮部(低段圧縮部10と高段圧縮部30)を備えるものである。この二段圧縮機100は、電動機2(モータ部)、低段圧縮部10、高段圧縮部30、低段カバー19、高段カバー39、低段フレーム14、高段フレーム34、中間仕切板50、及び、駆動軸4等を備えている。より詳しくは、密閉容器1の内部には、下部から上部にかけて、高段カバー39、高段フレーム34、高段圧縮部30、中間仕切板50、低段圧縮部10、低段フレーム14、低段カバー19、及び電動機2の順で配置されている。また、駆動軸4は、密閉容器1の上下方向に沿って設けられており、密閉容器1の下部(つまり、駆動軸4の下端部)には、潤滑油6aを貯留する潤滑油貯蔵部6が形成されている。この潤滑油6aは、圧縮機構部3や軸受け部等を潤滑するものである。
A two-
圧縮機構部3の低段圧縮部10は、低段シリンダ11、低段ローリングピストン12及び低段ベーン26(図4参照)等で構成されている。低段シリンダ11は、略平板形状をしており、略中心部には低段圧縮室15となる略円筒形状の貫通孔が形成されている。この貫通孔は、上部開口が低段フレーム14によって閉塞され、下部開口が中間仕切板50によって閉塞され、低段圧縮室15が形成されている。また、低段圧縮室15には、低段吸入口21と、低段フレーム14に形成された低段吐出口16が連通している。低段吸入口21は、密閉容器1の外部に設けられた連結管9及び吸入マフラ7を介して、吸入管8と接続されている。つまり、低段吸入口21は、ヒートポンプサイクルの低圧側と接続されることとなる。また、低段吐出口16には、板状の低段吐出弁17と低段弁押え18とがリベット18aにより取り付けられたリード弁が設けられている(図3参照)。このリード弁の低段吐出弁17を押し上げて低段吐出口16を開くことにより、低段圧縮室15が後述する低段吐出空間20に連通することとなる。
The low-
低段圧縮室15には、低段ローリングピストン12と低段ベーン26が設けられている。低段ローリングピストン12は、略円筒形状をしており、駆動軸4の偏心部に設けられている。低段ベーン26は、低段シリンダ11に形成された低段ベーン溝27に摺動自在に設けられている。また、低段ベーン26は、バネ等の付勢部材によって駆動軸4方向に付勢されており、その先端部が低段ローリングピストン12の外周部に追従自在となっている。これにより、低段圧縮室15は、低段吸入口21が連通する吸入空間と、低段吐出口16が連通する圧縮空間とに区画される。図3及び図4からわかるように、低段圧縮室15の低段吸入口21は、平面視において、低段ベーン26の左側近傍で低段圧縮室15と連通している。また、低段吐出口16は、平面視において、低段ベーン26の右側近傍で低段圧縮室15と連通している。
The low-stage compression chamber 15 is provided with a low-stage rolling piston 12 and a low-
高段圧縮部30は、高段シリンダ31、高段ローリングピストン32及び高段ベーン42(図5参照)等で構成されている。高段シリンダ31は、略平板形状をしており、略中心部には高段圧縮室35となる略円筒形状の貫通孔が形成されている。この貫通孔は、上部開口が中間仕切板50によって閉塞され、下部開口が高段フレーム34によって閉塞され、高段圧縮室35が形成されている。高段圧縮室35は、低段圧縮室15よりも容積が小さくなるように形成されている。また、高段圧縮室35には、高段シリンダ31に形成された高段吸入口41と、高段フレーム34に形成された高段吐出口36が連通している。高段圧縮部30の高段吸入口41は、後述する低段吐出空間20及び中間流路51を介して、低段圧縮部10の低段吐出口16と連通可能となっている。また、高段吐出口36には、板状の高段吐出弁37と高段弁押え38とがリベット38aにより取り付けられたリード弁が設けられている(図6参照)。このリード弁の高段吐出弁37を押し上げて高段吐出口36を開くことにより、高段圧縮室35が後述する高段吐出空間40に連通することとなる。
The high
高段圧縮室35には、高段ローリングピストン32と高段ベーン42が設けられている。高段ローリングピストン32は、略円筒形状をしており、駆動軸4の偏心部に設けられている。本実施の形態では、高段ローリングピストン32は、平面視において、低段ローリングピストン12と略逆位相(駆動軸4の回転軸を中心として略180°回転した位置)となっている。高段ベーン42は、高段シリンダ31に形成された高段ベーン溝43に摺動自在に設けられている。また、高段ベーン42は、バネ等の付勢部材によって駆動軸4方向に付勢されており、その先端部が高段ローリングピストン32の外周部に追従自在となっている。これにより、高段圧縮室35は、高段吸入口41が連通する吸入空間と、高段吐出口36が連通する圧縮空間とに区画される。図5及び図6からわかるように、高段吸入口41は、平面視において、高段ベーン42の左側近傍で高段圧縮室35と連通している。なお、高段吐出口36は、平面視において、高段ベーン42の右側近傍で高段圧縮室35と連通している。
The high
また、図3〜図6からわかるように、低段圧縮室15の低段吸入口21と高段圧縮室35の高段吸入口41は、平面視において、略同位相となっている。低段吐出口16と高段吐出口36は、平面視において、略同位相となっている。このため、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、特許文献2に示したロータリ二段圧縮機と異なり、高段圧縮室35の死容積が増大せず、圧縮効率が低下することがない。
As can be seen from FIGS. 3 to 6, the low-
低段フレーム14は、上部軸受け部を備え、駆動軸4の略中間部を回転自在に支持する。低段フレーム14には、上述のように低段圧縮部10の低段吐出口16が形成されている。低段カバー19は、下部が開口したカップ形状の容器となっている。この低段カバー19は、低段吐出口16を上方から覆うように設けられ、内部に、低段吐出空間20を形成している。
The low-stage frame 14 includes an upper bearing portion and rotatably supports a substantially intermediate portion of the
また、低段吐出空間20には、中間流路51も連通している。この中間流路51は、低段フレーム14、低段シリンダ11及び中間仕切板50を上下方向に貫通し、低段吐出空間20と高段吸入口41とを連通している。つまり、低段吐出空間20に流入した冷媒は、中間仕切板50を介して高段圧縮部30に吸入されることとなる。
Further, an intermediate flow path 51 is also communicated with the low
なお、平面視において、この中間流路51は、低段シリンダ11を貫通する際、低段ベーン26の左側であって、低段吸入口21よりも低段ベーン26(つまり、低段ベーン溝27)から離れた位置を貫通している。換言すると、駆動軸4の中心軸を基準とし、低段ベーン26から低段吸入口21までの距離が近い側の回転方向を正方向とした場合(図4に示す矢印方向)、中間流路51は、正方向において、低段吸入口21よりも下流側に形成されている。
In plan view, the intermediate flow path 51 is on the left side of the low-
高段フレーム34は、下部軸受け部を備え、駆動軸4の下端部を回転自在に支持する。高段フレーム34には、上述のように高段圧縮部30の高段吐出口36が形成されている。高段カバー39は、上部が開口したカップ形状の容器となっている。この高段カバー39は、高段吐出口36を下方から覆うように設けられ、内部に、高段吐出空間40を形成している。
The
また、高段吐出空間40には、密閉容器1の内部空間と連通する吐出流路52が形成されている。この吐出流路52は、高段フレーム34、高段シリンダ31、中間仕切板50、低段シリンダ11及び低段フレーム14を上下方向に貫通し、高段吐出空間40と密閉容器1の内部空間とを連通している。つまり、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、密閉容器1内が吐出圧空間53(定常運転時、高段圧縮部30から吐出された高圧冷媒の圧力となる空間)となる内部高圧型の圧縮機である。密閉容器1の例えば上部には吐出管5が設けられており、密閉容器1に吐出された高圧冷媒は、この吐出管5から外部へ吐出されることとなる。なお、平面視において、この吐出流路52は、中間流路51に対して、駆動軸4の中心軸を基準とした点対称な位置で貫通している。
Further, a
電動機2は低段圧縮部10及び高段圧縮部30の駆動源となるものである。この電動機2は、固定子2a及び回転子2bを備えている。固定子2aは、略円筒形状をしており、密閉容器1の内周部に固定されている。回転子2bは、略円筒形状をしており、所定の間隙を介して固定子2aの内周部に配置されている。また、回転子2bの内周部には、駆動軸4の上端部が嵌挿されている。
The
さらに、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、低段カバー19にインジェクタ60が設けられている。このインジェクタ60は、一方の端部が低段吐出空間20に開口しており、他方の端部にはインジェクションパイプ61が接続されている。なお、インジェクタ60は、低段圧縮部10から吐出された冷媒に、二段圧縮機100以外となるヒートポンプサイクル内の冷媒をインジェクションするためのものである。このため、インジェクタ60の接続位置は、低段カバー19に限定されるものでなく、低段圧縮部10から吐出された冷媒が高段圧縮部30へ吸入されるまでの流路(低段吐出空間)であれば、任意の位置に接続することが可能である。
Further, in the two-
さらに、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、低段カバー19に、低段吐出空間20と密閉容器1の内部空間である吐出圧空間53とを連通するバイパス口23が形成されている。バイパス口23には、板状のバイパス弁24とバイパス弁押え25とがリベット29により取り付けられたリード弁が設けられている(図2参照)。これらをバイパス機構と呼ぶ。
なお、本実施の形態では、バイパス口23と中間流路51の位置関係が図2に示すようになっている。つまり、駆動軸4の中心軸を基準とし、低段吐出口16からバイパス口23までの距離が近い側の回転方向を正方向とした場合(図2に示す矢印方向)、中間流路51は、正方向において、バイパス口23よりも下流側に形成されている。
Further, in the two-
In the present embodiment, the positional relationship between the
次に、二段圧縮機100の動作について説明する。
電力が供給されると、電動機2が動作する。電動機2と圧縮機構部3とは、駆動軸4により接続されており、電動機2で発生した動力が駆動軸4を介して圧縮機構部3へ伝達される。具体的には、電力の供給を受けると、電動機2の回転子2bが回転する。回転子2bが回転すると、回転子2bに嵌挿された駆動軸4も回転する。そして、駆動軸4が回転すると、駆動軸4が嵌挿された低段ローリングピストン12及び高段ローリングピストン32が、それぞれ低段圧縮室15及び高段圧縮室35と内部で偏心回転する。低段ローリングピストン12と高段ローリングピストン32とが偏心回転することにより、低段圧縮部10と高段圧縮部30とで冷媒が圧縮される。
Next, the operation of the two-
When electric power is supplied, the
このように動作する二段圧縮機100内には、次のように冷媒が流れる。
まず、外部から吸入管8を介して、低圧の冷媒が吸入マフラ7へ流入する。吸入マフラ7へ流入した低圧の冷媒は、連結管9を介して低段圧縮室15へ吸入される。低段圧縮室15へ吸入された低圧の冷媒は、低段圧縮室15内で中間圧まで圧縮される。冷媒が中間圧まで圧縮されると、低段圧縮室15内の冷媒と低段吐出空間20内の冷媒との圧力差により低段吐出弁17が開き、低段圧縮室15内の冷媒が低段吐出口16から低段吐出空間20へ吐出される。ここで、中間圧は、低段圧縮室15の吸入室の容積と高段圧縮室35の吸入室の容積との比から決定される圧力である。
In the two-
First, low-pressure refrigerant flows into the
低段吐出空間20へ吐出した中間圧の冷媒は、中間流路51を介して高段圧縮室35へ吸入される。高段圧縮室35へ吸入された中間圧の冷媒は、高段圧縮室35内で吐出圧まで圧縮される。冷媒が吐出圧まで圧縮されると、高段圧縮室35内の冷媒と高段吐出空間40内の冷媒との圧力差により高段吐出弁37が開き、高段圧縮室35内の冷媒が高段吐出口36から高段吐出空間40へ吐出される。高段吐出空間40へ吐出した吐出圧の冷媒は、吐出流路52を介して低段圧縮部10の上方の吐出圧空間53へ吐出される。そして、吐出圧空間53へ吐出された吐出圧の冷媒は、吐出管5から外部へ吐出される。
The intermediate pressure refrigerant discharged to the low
なお、二段圧縮機100を備えるヒートポンプ装置(二段圧縮機100を用いたヒートポンプサイクル)においてインジェクション運転がされている場合には、図1に示すインジェクションパイプ61からインジェクタ60を介して、インジェクション冷媒が低段吐出空間20へ注入される。インジェクション冷媒は、低段圧縮室15から吐出された中間圧の冷媒と低段吐出空間20で混合され、高段圧縮部30で圧縮される。
In addition, when the injection operation is performed in the heat pump apparatus (heat pump cycle using the two-stage compressor 100) provided with the two-
ヒートポンプ装置の負荷が小さい場合(以下、低負荷運転時ともいう)等、低段圧縮部10による圧縮だけで、吐出圧(換言すると、凝縮器に流入する冷媒の圧力)となってしまう過圧縮状態となる場合がある。つまり、上述した冷媒の中間圧が、必要な吐出圧より高い圧力となってしまう場合がある。このような場合、本実施の形態に係る二段圧縮機100では、低段吐出空間20の冷媒と吐出圧空間53の冷媒との圧力差によってバイパス弁24が開き、低段吐出空間20の冷媒がバイパス口23から吐出圧空間53へ吐出される構成にしている。換言すると、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、低段吐出空間20内の圧力が吐出圧空間53の圧力よりも所定値以上大きくなった場合、バイパス弁24が変形してバイパス口23を開く構成となっている。つまり、低段圧縮部10から低段吐出空間20へ吐出された冷媒は、高段圧縮部30で圧縮されることなく、バイパスして吐出圧空間53へ吐出される。
When the load of the heat pump device is small (hereinafter also referred to as low load operation), overcompression that results in discharge pressure (in other words, pressure of refrigerant flowing into the condenser) only by compression by the low-
過圧縮状態では、低段圧縮部10による圧縮だけで吐出圧となっているため、高段圧縮部30による圧縮は無駄であり、高段圧縮部30で圧縮を行うと効率が悪化する。しかし、二段圧縮機100では、過圧縮状態になった場合に、低段圧縮部10で圧縮した冷媒を高段圧縮部30をバイパスして吐出させる。そのため、過圧縮状態が発生した場合における損失(過圧縮損失)を抑制でき、低負荷運転時における運転効率を向上させることができる。
In the overcompressed state, only the compression by the low-
特に、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、低段カバー19にバイパス口23が形成されている。このため、バイパス口23から吐出圧空間53へ吐出される冷媒は、中間流路51を通ることなく、密閉容器1内の吐出圧空間53へ吐出される。つまり、バイパス口23から吐出圧空間53へ吐出される冷媒は、中間流路51を通ることによる圧縮損失が生じることなく、バイパス口23から吐出圧空間53へ吐出される。したがって、低負荷運転時において、効果的に過圧縮損失を抑制できる。
In particular, in the two-
なお、上述したように、密閉容器1の下側は、潤滑油貯蔵部6を形成しており、潤滑油6aが封入されている。潤滑油6aは、圧縮機構部3の機械部分へ供給されるため、少なくとも上側に配置された圧縮部(図1では低段圧縮部10)まで浸る量が封入されている。一般的なロータリ二段圧縮機(特許文献1〜特許文献3参照)では、ロータリ二段圧縮機を縦置きする場合、低段圧縮部が高段圧縮部の下側に設けられる。このため、特許文献2及び特許文献3に記載されたロータリ二段圧縮機のように、低段圧縮部で圧縮した冷媒を低段カバー内(低段吐出空間)に吐出するロータリ二段圧縮機においては、低段吐出空間が低段圧縮部の下側に設けられることとなる。つまり、低段カバーは、低段圧縮部の下側に設けられることとなる。したがって、低段カバーは、潤滑油に浸った状態になる。この場合、低段カバーに本実施の形態に係るバイパス口23を形成しようとすると、潤滑油がバイパス口23から低段吐出空間へ侵入してしまう。また、バイパス口23から冷媒を吐出する際に潤滑油を巻き上げてしまい、ロータリ二段圧縮機からの潤滑油の流出を増加させてしまう。このため、一般的なロータリ二段圧縮機では、低段カバーに本実施の形態に係るバイパス口23を形成することができない。したがって、特許文献2及び特許文献3に記載されたロータリ二段圧縮機では、ロータリ二段圧縮機を縦置きする場合、低段吐出空間と高段圧縮部とを繋ぐ狭く細い流路にバイパス口23を設けるしかない。
In addition, as mentioned above, the lower side of the
しかしながら、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、縦置きする場合、通常とは逆に、低段圧縮部10を高段圧縮部30の上側に設けている。このため、低段吐出空間20は低段圧縮部10の上側に設けられ、低段カバー19は潤滑油6aに浸ることのない高さとすることができる。その結果、低段カバー19にバイパス口23を設けることができる。
However, when the two-
また、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、中間流路51ではなく、低段カバー19にバイパス口23を設けたため、バイパス弁24を簡単な構造のリード弁とすることができる。このため、バイパス弁24及びバイパス弁押え25を、低段吐出弁17及び低段弁押え18や高段吐出弁37及び高段弁押え38と同一の部品とすることが可能となる。部品を共通化することにより、コストを低く抑えることができる。また、バイパス弁24の構造が簡単となるため、組み立てにかかるコストを低く抑えることもできる。
Moreover, since the two-
次に、本実施の形態に係る二段圧縮機100の中間流路51の特徴について説明する。
Next, features of the intermediate flow path 51 of the two-
上述のように、中間流路51は、低段フレーム14、低段シリンダ11及び中間仕切板50を上下方向に貫通し、低段吐出空間20と高段吸入口41とを連通している。つまり、低段圧縮部10で圧縮された冷媒は、低段吐出空間20に吐出された後に中間流路51へ流入する。このため、特許文献1に記載のロータリ二段圧縮機と異なり、中間仕切板50に低段圧縮部10の吐出空間を形成する必要がない。このため、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、特許文献1に記載のロータリ二段圧縮機と異なり、駆動軸4の軸受部としても機能する低段フレーム14と高段フレーム34の距離を小さくすることができ、二段圧縮機100(より詳しくは、駆動軸4の軸受部としても機能する低段フレーム14と高段フレーム34)の信頼性を向上させることができる。
As described above, the intermediate flow path 51 penetrates the low-stage frame 14, the low-stage cylinder 11, and the
また、中間流路51は、低段吸入口21よりも低段ベーン26(換言すると、低段ベーン溝27)から離れた位置、つまり、低段吸入口21と低段ベーン26(換言すると、低段ベーン溝27)との間ではない位置に形成されている。このため、本実施の形態に係る中間流路51は、特許文献3に記載の中間流路と異なり、流路面積を大きく確保することができ、圧力損失による効率低下の要因を排除できる。また、低段吸入口21と低段ベーン26(換言すると、低段ベーン溝27)に中間流路51が干渉しないため、流路の設置自由度が増す。なお、図4等では、開口部が略円形状をした中間流路51が示されているが、開口部が低段吐出口16の面積より大きく形成されていればどのような形状でもよい。
Further, the intermediate flow path 51 is located farther from the lower stage vane 26 (in other words, the lower stage vane groove 27) than the
中間流路内は流入する冷媒量や密度の粗密によって、圧力脈動が発生している。特にインバーター制御のロータリ二段圧縮機では、回転数が増減するため圧力脈動が発生しやすい。中間流路が密閉容器の外部に配置された従来のロータリ二段圧縮機においては、高段圧縮部に導入される冷媒の追従性が悪いので、この中間流路内の圧力脈動を共鳴によって消散させるには、何種類もの流路管長の中間流路を設定しなければならない。しかしながら、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、中間流路51を圧縮機構部3内に設けることにより流路長を短縮しているので、低段圧縮部10から高段圧縮部30へ導入される冷媒の追従性が改善し、圧力脈動を抑制できるので、運転効率を向上させることができる。
Pressure pulsation is generated in the intermediate flow path due to the amount of refrigerant flowing in and the density of the density. In particular, in an inverter-controlled rotary two-stage compressor, pressure pulsation is likely to occur because the rotational speed increases or decreases. In the conventional rotary two-stage compressor in which the intermediate flow path is arranged outside the sealed container, the followability of the refrigerant introduced into the high-stage compression section is poor, so that the pressure pulsation in the intermediate flow path is dissipated by resonance. In order to achieve this, it is necessary to set up various kinds of intermediate flow passages having flow passage pipe lengths. However, since the two-
上述のように、駆動軸4の中心軸を基準とし、低段吐出口16からバイパス口23までの距離が近い側の回転方向を正方向とした場合(図2に示す矢印方向)、中間流路51は、正方向において、バイパス口23よりも下流側に形成されている。この正方向は、低段吐出口16からバイパス口23へ流れる冷媒の主流方向である。バイパス口23及び中間流路51をこのような位置関係で配置することにより、低段圧縮部10から吐出された過圧縮状態の冷媒は、バイパス機構(バイパス口23、バイパス弁24及びバイパス弁押え25)によって、中間流路51へ到達する前にバイパス口23から密閉容器1内へ吐出されることとなる。このため、吐出圧空間53へ吐出された冷媒は、より確実に中間流路51を通ることなく吐出圧空間53へ吐出されることとなり、前記バイパス機構の効果が大きくなる。一方、中間流路を密閉容器1の外部に配置した従来のロータリ二段圧縮機に本発明に係るバイパス機構(低圧カバーに設けられるバイパス機構)を設けても、中間流路の流路長が長くなるので、バイパス口23から過圧縮状態の冷媒を吐出しきれず、過圧縮状態の冷媒の一部が高段圧縮部へ流入して無駄な圧縮が発生するため、効率が悪化する。
As described above, when the rotation direction on the side closer to the distance from the low-
最後に、本実施の形態に係る二段圧縮機100の運転効率の改善効果について述べる。
Finally, the improvement effect of the operation efficiency of the two-
図7は、本実施の形態に係る二段圧縮機と従来のロータリ二段圧縮機との運転効率を比較した図である。なお、図7に示す従来のロータリ二段圧縮機は、中間流路が密閉容器の外部に配置された内部高圧型のロータリ二段圧縮機であり、本実施の形態のようなバイパス機構を備えていないものとなっている。また、図7は、従来のロータリ二段圧縮機の運転効率を基準(100%)として、本実施の形態に係る二段圧縮機100の運転効率を示している。
FIG. 7 is a diagram comparing the operational efficiencies of the two-stage compressor according to the present embodiment and the conventional rotary two-stage compressor. Note that the conventional rotary two-stage compressor shown in FIG. 7 is an internal high-pressure rotary two-stage compressor in which an intermediate flow path is disposed outside a sealed container, and includes a bypass mechanism as in the present embodiment. It has not been. FIG. 7 shows the operation efficiency of the two-
定常運転時(図7に示す定格条件)の運転効率を比較すると、本実施の形態に係る二段圧縮機100の運転効率は、約102%となり、従来のロータリ二段圧縮機よりも約2%運転効率が向上している。この結果から、中間流路51を圧縮機構部3内に形成することにより、高段圧縮部30に導入される冷媒の追従性を向上させて中間流路での圧力脈動を抑制でき、運転効率を向上させられることがわかる。
Comparing the operation efficiency at the time of steady operation (rated conditions shown in FIG. 7), the operation efficiency of the two-
低負荷運転時(図7に示す低負荷条件)の運転効率を比較すると、本実施の形態に係る二段圧縮機100の運転効率は、約101.5%となり、従来のロータリ二段圧縮機よりも約1/5%運転効率が向上している。この結果から、本実施の形態に係る二段圧縮機100は、低段カバー19にバイパス機構(バイパス口23、バイパス弁24及びバイパス弁押え25)を設けることにより、過圧縮状態になった場合に低段圧縮部10で圧縮した冷媒を高段圧縮部30をバイパスして吐出させることができ、運転効率を向上させられることがわかる。
Comparing the operation efficiency at the time of low load operation (low load condition shown in FIG. 7), the operation efficiency of the two-
なお、中間流路51を圧縮機構部3内に形成した二段圧縮機100は、中間流路となる部材が密閉容器1から突出していないので、小型化、包装及び運搬の容易性、分解の容易性等の効果を得ることもできる。
In the two-
1 密閉容器、2 電動機、2a 固定子、2b 回転子、3 圧縮機構部、4 駆動軸、5 吐出管、6 潤滑油貯蔵部、6a 潤滑油、7 吸入マフラ、8 吸入管、9 連結管、10 低段圧縮部、11 低段シリンダ、12 低段ローリングピストン、14 低段フレーム、15 低段圧縮室、16 低段吐出口、17 低段吐出弁、18 低段弁押え、18a リベット、19 低段カバー、20 低段吐出空間、21 低段吸入口、23 バイパス口、24 バイパス弁、25 バイパス弁押え、26 低段ベーン、27 低段ベーン溝、29 リベット、30 高段圧縮部、31 高段シリンダ、32 高段ローリングピストン、34 高段フレーム、35 高段圧縮室、36 高段吐出口、37 高段吐出弁、38 高段弁押え、38a リベット、39 高段カバー、40 高段吐出空間、41 高段吸入口、42 高段ベーン、43 高段ベーン溝、50 中間仕切板、51 中間流路、52 吐出流路、53 吐出圧空間、60 インジェクタ、61 インジェクションパイプ、100 二段圧縮機。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container, 2 Electric motor, 2a Stator, 2b Rotor, 3 Compression mechanism part, 4 Drive shaft, 5 Discharge pipe, 6 Lubricating oil storage part, 6a Lubricating oil, 7 Suction muffler, 8 Suction pipe, 9 Connection pipe, 10 Low stage compression section, 11 Low stage cylinder, 12 Low stage rolling piston, 14 Low stage frame, 15 Low stage compression chamber, 16 Low stage discharge port, 17 Low stage discharge valve, 18 Low stage valve presser, 18a Rivet, 19 Low stage cover, 20 Low stage discharge space, 21 Low stage suction port, 23 Bypass port, 24 Bypass valve, 25 Bypass valve presser, 26 Low stage vane, 27 Low stage vane groove, 29 Rivet, 30 High stage compression part, 31 High stage cylinder, 32 High stage rolling piston, 34 High stage frame, 35 High stage compression chamber, 36 High stage discharge port, 37 High stage discharge valve, 38 High stage valve presser, 38a Rivet, 3 High-stage cover, 40 High-stage discharge space, 41 High-stage inlet, 42 High-stage vane, 43 High-stage vane groove, 50 Intermediate partition plate, 51 Intermediate flow path, 52 Discharge flow path, 53 Discharge pressure space, 60 Injector, 61 Injection pipe, 100 Two-stage compressor.
Claims (7)
該密閉容器の内部に配置され、低段圧縮部及び高段圧縮部が形成された圧縮機構部と、
前記低段圧縮部上に配置され、内部に前記低段圧縮部から冷媒が吐出される低段吐出空間を形成する低段カバーと、
前記密閉容器の内部に配置され、前記圧縮機構部の駆動源となる電動機と、
該電動機の駆動力を前記圧縮機構部に伝達する駆動軸と、
を備え、
前記圧縮機構部には、
前記低段圧縮部で圧縮された冷媒を前記低段吐出空間へ吐出する低段吐出口と、前記低段吐出空間の冷媒を前記高段圧縮部に導入するための中間流路と、前記中間流路から導入され前記高段圧縮部で圧縮された冷媒が吐出される前記密閉容器の内部空間である吐出圧空間とが形成されており、
前記低段カバーには、負荷が所定の負荷よりも小さいときに開口し、前記低段吐出空間と前記吐出圧空間とを連通するバイパス機構が設けられ、
前記駆動軸の中心軸を基準とし、前記低段吐出口から前記バイパス機構までの距離が近い側の回転方向を正方向とした場合、
前記中間流路の前記低段吐出空間への開口部は、前記正方向において、前記バイパス機構よりも下流側に形成されていることを特徴とするロータリ二段圧縮機。 A sealed container;
A compression mechanism portion disposed inside the sealed container, in which a low-stage compression portion and a high-stage compression portion are formed ;
A low-stage cover that is disposed on the low-stage compression section and forms a low-stage discharge space in which refrigerant is discharged from the low-stage compression section;
An electric motor disposed inside the sealed container and serving as a drive source for the compression mechanism;
A drive shaft for transmitting the driving force of the electric motor to the compression mechanism;
With
Wherein the compression mechanism portion,
Wherein the low-stage discharge port for discharging the refrigerant compressed in the low-stage compressing section into the low-stage discharge space, and an intermediate flow path for introducing the refrigerant in the low-stage discharge space to the high-stage compressing section, the intermediate refrigerant compressed by the high stage compressor unit is introduced from the channel is the and between discharge pressure space is an internal space of the sealed container is formed to be discharged,
The low-stage cover is provided with a bypass mechanism that opens when a load is smaller than a predetermined load, and communicates the low-stage discharge space and the discharge pressure space .
When the rotation direction on the side closer to the distance from the low-stage discharge port to the bypass mechanism is a positive direction, with the central axis of the drive shaft as a reference,
The rotary two-stage compressor is characterized in that the opening of the intermediate flow path to the low-stage discharge space is formed downstream of the bypass mechanism in the positive direction .
低段フレームと、A lower frame,
低段圧縮室となる第1貫通孔が形成され、前記低段フレームによって前記第1貫通孔の一方の開口部が閉塞された低段シリンダと、A low-stage cylinder in which a first through-hole serving as a low-stage compression chamber is formed, and one opening of the first through-hole is closed by the low-stage frame;
前記第1貫通孔の他方の開口部を閉塞する中間仕切板と、An intermediate partition plate for closing the other opening of the first through hole;
高段圧縮室となる第2貫通孔が形成され、前記中間仕切板によって前記第2貫通孔の一方の開口部が閉塞された高段シリンダと、A high-stage cylinder in which a second through-hole serving as a high-stage compression chamber is formed, and one opening of the second through-hole is closed by the intermediate partition plate;
前記第2貫通孔の他方の開口部を閉塞する高段フレームと、A high frame that closes the other opening of the second through hole;
前記駆動軸の偏心部に設けられ、前記低段圧縮室の内部を偏心回転運動する低段ローリングピストンと、A low-stage rolling piston provided in an eccentric portion of the drive shaft and performing an eccentric rotational movement inside the low-stage compression chamber;
前記駆動軸の偏心部に設けられ、前記高段圧縮室の内部を偏心回転運動する高段ローリングピストンと、A high-stage rolling piston provided in an eccentric portion of the drive shaft and performing an eccentric rotational movement in the high-stage compression chamber;
前記低段圧縮室の内部を吸入空間と圧縮空間とに区画する低段ベーンと、A low-stage vane that divides the inside of the low-stage compression chamber into a suction space and a compression space;
前記高段圧縮室の内部を吸入空間と圧縮空間とに区画する高段ベーンと、A high stage vane that divides the inside of the high stage compression chamber into a suction space and a compression space;
を有し、Have
前記低段フレーム、前記低段シリンダ、前記中間仕切板、前記高段シリンダ及び前記高段フレームが順次積層されて、前記低段圧縮部及び前記高段圧縮部が形成されたものであるThe low-stage compression section and the high-stage compression section are formed by sequentially laminating the low-stage frame, the low-stage cylinder, the intermediate partition plate, the high-stage cylinder, and the high-stage frame.
ことを特徴とする請求項1に記載のロータリ二段圧縮機。The rotary two-stage compressor according to claim 1.
前記バイパス機構は、
前記低段カバーに形成されたバイパス口と、
前記バイパス口を閉塞するように設けられ、所定値以上の圧力がかかると変形し、該バイパス口を開く弁と、
を備えたことを特徴とする請求項3に記載のロータリ二段圧縮機。 In the compression mechanism section, the low-stage compression section is disposed above the high-stage compression section,
The bypass mechanism is
A bypass port formed in the low stage cover;
A valve that is provided to close the bypass port, deforms when a pressure of a predetermined value or more is applied, and opens the bypass port;
The rotary two-stage compressor according to claim 3 , further comprising:
前記中間流路は、前記正方向において、前記低段吸入口よりも下流側に形成されていることを特徴とする請求項2〜請求項6のいずれか一項に記載のロータリ二段圧縮機。 When the rotation direction on the side where the distance from the low-stage vane to the low-stage intake port that is the refrigerant intake port in the low-stage compression unit is a positive direction with the central axis of the drive shaft as a reference,
The rotary two-stage compressor according to any one of claims 2 to 6, wherein the intermediate flow path is formed downstream of the low-stage suction port in the positive direction. .
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