JP5903595B2 - Ultra-low temperature refrigeration equipment - Google Patents

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Description

本発明は、冷媒ガスから分離されたオイルの液位が所要レベルを越えて貯油されると、そのオイルを確実に圧縮機へ戻すことができる簡易な構成のオイルセパレータを備えた超低温冷凍装置におけるスクロール圧縮機の良好な潤滑を得る技術に関する。   The present invention relates to an ultra-low temperature refrigeration apparatus including an oil separator having a simple configuration that can reliably return the oil to the compressor when the oil level separated from the refrigerant gas exceeds the required level. The present invention relates to a technique for obtaining good lubrication of a scroll compressor.

スクロール圧縮機は、密閉容器内に電動機構成の電動要素とこの電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素とを収容し、スクロール圧縮要素は、鏡板の表面に渦巻き状のラップが立設された固定スクロールと、固定スクロールに対向配置され鏡板の表面に渦巻き状のラップが立設され電動要素の回転軸の回転に伴って旋回運動する揺動スクロールとを備える。   The scroll compressor accommodates an electric element of an electric motor configuration and a scroll compression element driven by the electric element in a hermetic container, and the scroll compression element is a fixed scroll in which a spiral wrap is erected on the surface of the end plate And an orbiting scroll that is disposed to face the fixed scroll and has a spiral wrap standing on the surface of the end plate, and orbits as the rotating shaft of the electric element rotates.

また、このスクロール圧縮機は、固定スクロールのラップと揺動スクロールのラップとが互いに偏心して、この偏心方向の線上で相互接触による噛み合わせにて閉じ込められた圧縮空間が形成される。この圧縮空間は、電動要素の回転軸の回転に伴う揺動スクロールの旋回運動により、外側から内側に向かって次第に縮小されることにより低圧室、中間圧室、及び高圧室を形成し、圧縮空間の外周部に連通した吸入管から低圧室への冷媒ガスの吸込口に吸い込んだ冷媒ガスを順次、低圧室、中間圧室、及び高圧室にて圧縮しつつ、高圧室と連通するように中心部に形成した吐出ポートから吐出する構成である。   Further, in this scroll compressor, the wrap of the fixed scroll and the wrap of the orbiting scroll are eccentric from each other, and a compression space confined by meshing by mutual contact is formed on this eccentric direction line. The compression space is gradually reduced from the outside to the inside by the orbiting motion of the orbiting scroll accompanying the rotation of the rotating shaft of the electric element, thereby forming a low pressure chamber, an intermediate pressure chamber, and a high pressure chamber. The refrigerant gas sucked into the refrigerant gas suction port from the suction pipe communicating with the outer peripheral portion of the refrigerant to the low pressure chamber is compressed in the low pressure chamber, the intermediate pressure chamber, and the high pressure chamber in order, and communicated with the high pressure chamber. It is the structure which discharges from the discharge port formed in the part.

このように、スクロール圧縮機によって圧縮され吐出ポートから吐出された冷媒が、凝縮器で凝縮され、膨張弁で減圧膨張された液体冷媒が蒸発器で蒸発し、再びスクロール圧縮機へ帰還する冷媒循環回路を構成した冷凍装置において、内部低圧型スクロール圧縮機を採用して、スクロール圧縮要素の圧縮空間のうち、凝縮器を出た液冷媒の一部を中間圧室へインジェクションすることにより、スクロール圧縮機の吐出ガス温度を制御するものがある(特許文献1参照)。   In this way, the refrigerant compressed by the scroll compressor and discharged from the discharge port is condensed by the condenser, the liquid refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve is evaporated by the evaporator, and the refrigerant circulation returns to the scroll compressor again. In the refrigeration system that configures the circuit, the internal low-pressure scroll compressor is employed, and the scroll compression is achieved by injecting a part of the liquid refrigerant that has exited the condenser from the compression space of the scroll compression element into the intermediate pressure chamber. Some control the discharge gas temperature of the machine (see Patent Document 1).

上記のように、スクロール圧縮機で冷媒を圧縮する場合、スクロール圧縮機中の潤滑用オイルの一部がガス冷媒に混入した状態で吐出され、冷凍装置を構成する冷媒循環回路中に入る。特に、スクロール圧縮機を含む冷凍装置によって、膨張弁で減圧膨張された冷媒が導入される蒸発器での冷媒蒸発温度を超低温帯である−40℃以下の温度帯、例えば−40℃〜−60℃程度の超低温の冷凍装置を構成する場合、膨張弁による絞り効果によって、冷凍装置を構成する冷媒循環回路中の冷媒循環量が少なくなる。このため、スクロール圧縮要素の圧縮空間の入り口へ吸入される冷媒ガス量が減少し、これに伴って冷媒ガスに含まれた潤滑用オイルの量も圧縮空間の入り口へ吸入される量が減少した状態となり、スクロール圧縮要素部の潤滑不良となる。   As described above, when the refrigerant is compressed by the scroll compressor, a part of the lubricating oil in the scroll compressor is discharged in a state of being mixed in the gas refrigerant and enters the refrigerant circulation circuit constituting the refrigeration apparatus. In particular, the refrigerant evaporation temperature in an evaporator into which refrigerant decompressed and expanded by an expansion valve is introduced by a refrigeration apparatus including a scroll compressor is a temperature range of −40 ° C. or lower, which is an ultra-low temperature range, for example, −40 ° C. to −60. When an ultra-low temperature refrigeration apparatus of about 0 ° C. is configured, the refrigerant circulation amount in the refrigerant circuit constituting the refrigeration apparatus decreases due to the throttling effect of the expansion valve. For this reason, the amount of refrigerant gas sucked into the entrance of the compression space of the scroll compression element is reduced, and the amount of lubricating oil contained in the refrigerant gas is also reduced along with this. This results in poor lubrication of the scroll compression element.

また、上記のように、冷媒ガス中のオイルの量が減少してスクロール圧縮要素への潤滑用オイルの供給が不足した場合には、圧縮空間を形成する固定スクロールのラップと揺動スクロールのラップとの相互の摺接による噛み合わせ部のシールに必要なオイルの供給量が不足し、この部分のシールに必要な油膜の形成が困難となり、この部分からの圧縮ガス漏れが増加して冷凍能力の低下を招く。   In addition, as described above, when the amount of oil in the refrigerant gas decreases and the supply of lubricating oil to the scroll compression element is insufficient, the fixed scroll wrap and the swing scroll wrap forming the compression space are provided. The amount of oil required to seal the meshing part due to sliding contact with each other is insufficient, and it becomes difficult to form an oil film necessary for this part of the seal. Cause a decline.

スクロール圧縮要素部の温度上昇を抑制するために、特許文献1のように、液冷媒の一部をスクロール圧縮要素の中間圧部分へ供給するリキッドインジェクション回路を備えた場合、このリキッドインジェクションされる液冷媒によって、圧縮空間のうちの中間圧室のオイルも流され、このスクロール圧縮要素のオイル潤滑が不足することが懸念される。   When a liquid injection circuit for supplying a part of the liquid refrigerant to the intermediate pressure portion of the scroll compression element is provided as in Patent Document 1 in order to suppress the temperature rise of the scroll compression element portion, the liquid to be liquid injected The refrigerant also causes the oil in the intermediate pressure chamber in the compression space to flow, and there is a concern that the oil lubrication of this scroll compression element will be insufficient.

上記のように、−40℃〜−60℃程度の超低温の冷凍装置を構成する場合、スクロール圧縮要素の圧縮空間の入り口へ吸入される冷媒ガス量の減少に伴うオイル吸入量の減少と、更に、リキッドインジェクションされる液冷媒によって生じる中間圧室のオイル不足により、スクロール圧縮要素のオイル潤滑不足が懸念される。   As described above, when an refrigeration apparatus having an ultra-low temperature of about −40 ° C. to −60 ° C. is configured, a decrease in the amount of oil sucked with a decrease in the amount of refrigerant gas sucked into the entrance of the compression space of the scroll compression element; Insufficient oil lubrication of the scroll compression element is a concern due to the lack of oil in the intermediate pressure chamber caused by the liquid refrigerant to be liquid injected.

ところで、液冷媒の一部をスクロール圧縮要素の中間圧部分へ送り込んで供給するリキッドインジェクション回路を備えている場合、前述のように、リキッドインジェクションされる液冷媒によって圧縮空間のうちの中間圧室のオイルが多く流されてしまう虞がある。このため、リキッドインジェクション回路の替わりに、オイルセパレータを付設した冷凍装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   By the way, in the case where a liquid injection circuit for supplying a part of the liquid refrigerant to the intermediate pressure portion of the scroll compression element and supplying the liquid refrigerant is provided, as described above, the liquid refrigerant to be liquid-injected causes the intermediate pressure chamber of the compression space to There is a risk that a lot of oil will be washed away. For this reason, a refrigeration apparatus provided with an oil separator in place of the liquid injection circuit has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2011−047383号公報JP 2011-047383 A 特開2011−33209号公報JP 2011-33209 A

このような冷凍装置によれば、スクロール圧縮機から吐出される冷媒ガスにオイルが多く混入する場合、そのオイルを効果的に回収させることが可能となる。これにより、スクロール圧縮要素の圧縮空間の入り口へ吸入される冷媒ガス量の減少に伴うオイル吸入量の減少を補償することが可能となるかも知れない。   According to such a refrigeration apparatus, when a large amount of oil is mixed in the refrigerant gas discharged from the scroll compressor, the oil can be effectively recovered. Thereby, it may be possible to compensate for a decrease in the amount of oil suction accompanying a decrease in the amount of refrigerant gas sucked into the entrance of the compression space of the scroll compression element.

しかしながら、上述したように、超低温の冷凍装置を構成する場合には、リキッドインジェクション回路は備えることが好ましいものであり、これを設けていない構成の場合にはスクロール圧縮要素部の温度上昇が懸念される。しかしながら、その一方で、この回路の設置に伴い発生する問題、即ち、リキッドインジェクションされる液冷媒によって生じる中間圧室からのオイル流れによるオイル不足を根本的に解決させる手段の開発が切望されている。   However, as described above, in the case of configuring an ultra-low temperature refrigeration apparatus, it is preferable to provide a liquid injection circuit, and in the case of a configuration in which this is not provided, there is a concern about an increase in the temperature of the scroll compression element section. The However, on the other hand, there is an urgent need for development of a means for fundamentally solving the problem caused by the installation of this circuit, that is, the oil shortage due to the oil flow from the intermediate pressure chamber caused by the liquid refrigerant to be liquid injected. .

本発明はこのような点に鑑み、内部低圧型スクロール圧縮機を採用して超低温冷凍装置を構成する場合に、スクロール圧縮要素の温度上昇を抑制するために、液冷媒の一部をスクロール圧縮要素の中間圧部分へ供給するリキッドインジェクション回路と、スクロール圧縮機から吐出する冷媒ガスに混入オイルを回収させるオイルセパレータとを備えた場合において、スクロール圧縮要素の潤滑不足に伴うスクロール部分での摩擦の発生を抑制することができ、超低温冷凍に用いるのに好適なスクロール圧縮機を備えた超低温冷凍装置を提供することを目的とするものである。   In view of these points, the present invention employs an internal low-pressure scroll compressor to form an ultra-low temperature refrigeration apparatus. When there is a liquid injection circuit that supplies to the intermediate pressure part of the compressor and an oil separator that recovers the mixed oil in the refrigerant gas discharged from the scroll compressor, friction occurs in the scroll part due to insufficient lubrication of the scroll compression element An object of the present invention is to provide an ultra-low temperature refrigeration apparatus including a scroll compressor suitable for use in ultra-low temperature refrigeration.

本発明の請求項1に記載の超低温冷凍装置は、
電動要素と前記電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素とが密閉容器内に収容され、前記密閉容器内の前記スクロール圧縮要素の下方空間を低圧室とし、前記密閉容器内の前記スクロール圧縮要素の上方空間を前記スクロール圧縮要素にて圧縮された冷媒ガスの吐出圧力空間とし、前記スクロール圧縮要素に連通した吸入管から吸い込んだ冷媒ガスを前記スクロール圧縮要素にて圧縮しつつ吐出ポートから前記吐出圧力空間に吐出し、この吐出される冷媒ガスを前記密閉容器外に吐出するスクロール圧縮機を備え、
前記吐出される冷媒ガスが、凝縮器、液冷媒を溜めるレシーバタンクを経て膨張弁にて減圧膨張された液冷媒を蒸発器で蒸発した後、再び前記吸入管から前記スクロール圧縮要素へ帰還する冷媒循環回路を形成し、
前記圧縮機のスクロール圧縮要素から吐出する冷媒ガスが前記密閉容器外の前記凝縮器に送り出される冷媒循環回路上にオイルセパレータが設置され、
前記オイルセパレータに貯油したオイルを前記密閉容器内に返油するオイルリターン回路を備え、
前記レシーバタンクに溜まった液冷媒の一部または前記レシーバタンクを出た冷媒を過冷却器で過冷却した液冷媒の一部を、前記スクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へ供給するリキッドインジェクション回路を備え、 前記オイルセパレータで冷媒から分離されたオイルを前記スクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へ供給するオイルインジェクション回路を設け、
前記低圧室の内部圧力を検知する低圧圧力センサを設け、制御部によって、前記低圧圧力センサからの出力信号に基づき冷媒の圧力とエンタルピーとの相関性を示す線図によって算出される前記低圧室の内部温度が所定値を下回っているとき、前記オイルインジェクション回路に設けた電磁弁を開き、前記低圧室の内部温度が所定温度に達するまでオイルを前記スクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へ供給する−40℃以下の超低温に冷却する超低温冷凍装置において、
前記オイルセパレータは、
前記スクロール圧縮要素から吐出する冷媒ガスが前記密閉容器外に送り出される冷媒循環回路上に設置され、
上下方向に長い容器と、
この容器内の上部側に設置されるオイル分離手段と、
前記オイル分離手段で分離された冷媒ガスを前記容器の外部へ送り出す冷媒送出管と、
前記オイル分離手段で分離され滴下されて前記容器内の底部に貯留するオイルの液量に応じて昇降するフロートと、
このフロートが予め設定された所定レベルを越えて上昇すると作動するフロート式弁と、
前記容器内の底部に貯留するオイルの液面が所定レベルを越えたところで前記フロート式弁が開いて前記容器内の底部に貯留するオイルが吸引されて前記容器外部へ送出され、前記密閉容器内へ戻される返油用のオイルリターン管と、
を備え、更に、前記オイルインジェクション回路の先端部が前記容器内の最下部に接続されることを特徴とする。
The ultra-low temperature refrigeration apparatus according to claim 1 of the present invention includes:
An electric element and a scroll compression element driven by the electric element are accommodated in a hermetic container, a lower space of the scroll compression element in the hermetic container is a low pressure chamber, and the upper part of the scroll compression element in the hermetic container The space is used as a discharge pressure space for refrigerant gas compressed by the scroll compression element, and the discharge pressure space is discharged from the discharge port while compressing the refrigerant gas sucked from the suction pipe communicating with the scroll compression element by the scroll compression element. A scroll compressor that discharges the refrigerant gas discharged to the outside of the sealed container,
The discharged refrigerant gas passes through a condenser and a receiver tank that stores liquid refrigerant, and after evaporating liquid refrigerant decompressed and expanded by an expansion valve using an evaporator, returns to the scroll compression element from the suction pipe again. Forming a circulation circuit,
An oil separator is installed on the refrigerant circuit in which the refrigerant gas discharged from the scroll compression element of the compressor is sent to the condenser outside the sealed container,
An oil return circuit for returning oil stored in the oil separator into the sealed container;
A part of the liquid refrigerant accumulated in the receiver tank or a part of the liquid refrigerant obtained by supercooling the refrigerant exiting the receiver tank with a supercooler is supplied to the compression chamber of the low pressure part or the intermediate pressure part of the scroll compression element. An oil injection circuit for supplying the oil separated from the refrigerant by the oil separator to the compression chamber of the low pressure part or the intermediate pressure part of the scroll compression element,
A low pressure sensor for detecting the internal pressure of the low pressure chamber is provided, and the control unit calculates the correlation between the pressure of the refrigerant and the enthalpy based on the output signal from the low pressure chamber, and calculates the correlation of the low pressure chamber. When the internal temperature is lower than the predetermined value, the solenoid valve provided in the oil injection circuit is opened, and the oil is compressed until the internal temperature of the low pressure chamber reaches the predetermined temperature. In an ultra-low temperature refrigeration system that cools to an ultra-low temperature of −40 ° C. or less supplied to a room,
The oil separator is
The refrigerant gas discharged from the scroll compression element is installed on a refrigerant circuit that is sent out of the sealed container,
A container that is long in the vertical direction,
Oil separating means installed on the upper side in the container;
A refrigerant delivery pipe for delivering the refrigerant gas separated by the oil separation means to the outside of the container;
A float that rises and falls according to the amount of oil separated and dropped by the oil separating means and stored in the bottom of the container;
A float valve that operates when the float rises above a predetermined level set in advance;
When the liquid level of the oil stored in the bottom of the container exceeds a predetermined level, the float valve is opened, and the oil stored in the bottom of the container is sucked and sent to the outside of the container. An oil return pipe for returning oil,
Further, the tip of the oil injection circuit is connected to the lowermost part in the container.

本発明の請求項1に係る超低温冷凍装置によれば、オイルセパレータを備えたオイルリターン回路の他に、オイルセパレータで冷媒から分離されたオイルをスクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へ供給するオイルインジェクション回路を設けており、このオイルインジェクション回路を介してスクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へオイルを供給するようになっている。従って、リキッドインジェクションされる液冷媒によって圧縮空間のうちの中間圧室のオイルが多く流されようとしても、そこにオイルインジェクション回路からオイルが同時に供給されるので、スクロール部分でのオイル不足による摩擦の発生を抑制することができる、という利点がある。   According to the cryogenic refrigeration apparatus according to claim 1 of the present invention, in addition to the oil return circuit having the oil separator, the oil separated from the refrigerant by the oil separator is used as the compression chamber of the low pressure part or the intermediate pressure part of the scroll compression element. An oil injection circuit is provided for supplying the oil to the compression chamber of the low-pressure part or the intermediate-pressure part of the scroll compression element via the oil injection circuit. Therefore, even if a large amount of oil in the intermediate pressure chamber of the compression space is caused to flow by the liquid refrigerant that is liquid-injected, the oil is supplied simultaneously from the oil injection circuit. There is an advantage that generation can be suppressed.

また、本発明の請求項1に係る超低温冷凍装置よれば、オイルセパレータ内部にフロート及びフロート式弁を設けており、オイルセパレータ内部に貯留される油量が所定値を上回ると、オイルリターン管を介して自動的に密閉容器内へオイルを回収させることができるので、簡易かつ低コストでオイルの供給自動化を実現できる、という利点がある。 According to the cryogenic refrigeration apparatus according to claim 1 of the present invention, the float and the float type valve are provided in the oil separator, and when the amount of oil stored in the oil separator exceeds a predetermined value, the oil return pipe is Since the oil can be automatically collected in the sealed container, there is an advantage that the oil supply automation can be realized simply and at low cost.

本発明の実施形態に係る超低温冷凍装置に用いる冷媒回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the refrigerant circuit used for the ultra-low temperature freezing apparatus which concerns on embodiment of this invention. その冷媒回路に用いる超低温圧縮機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ultra-low temperature compressor used for the refrigerant circuit. (A)はその冷媒回路に用いるオイルセパレータなどを示す断面図、(B)はその平面図である。(A) is sectional drawing which shows the oil separator etc. which are used for the refrigerant circuit, (B) is the top view. (A)から(C)は、本実施形態のスクロール型圧縮装置に備えた冷媒回路の動作を示す説明図である。(A) to (C) is an explanatory view showing the operation of the refrigerant circuit provided in the scroll compressor of the present embodiment.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る超低温冷凍装置に用いる冷媒循環回路を構成する冷媒回路1を示すものであり、この冷媒回路1は、スラッジ等の異物を除去するためのストレーナ2と、液冷媒(液状の冷媒、以下同じ。)を貯留しガス化させるアキュムレータ3と、超低温・低圧のガス冷媒(ガス状の冷媒、以下同じ。)を吸入し圧縮するスクロール型の超低温圧縮機(以下、「圧縮機」とよぶ)100と、この圧縮機100から吐出された高温・高圧の冷媒に含まれる潤滑油であるオイルを分離・貯留し後述するオイルリターン回路23を介して圧縮機100に戻すオイルセパレータ5と、凝縮器として作用する熱交換器6と、この熱交換器6から流出した液冷媒を貯留するレシーバタンク7と、熱交換器6と一体的に設置された過冷却器8と、冷媒に含まれる水分を除去するフィルタードライヤ9と、及び水分検出用のモイスチャーインジケータ10と、が順次配管接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a refrigerant circuit 1 constituting a refrigerant circuit used in the ultra-low temperature refrigeration apparatus according to the present embodiment. The refrigerant circuit 1 includes a strainer 2 for removing foreign matters such as sludge, and a liquid refrigerant. (Liquid refrigerant, the same shall apply hereinafter) for storing and gasifying, and a scroll-type ultra-low temperature compressor (hereinafter referred to as “low temperature / low pressure” gas refrigerant (a gaseous refrigerant, the same shall apply hereinafter)). Oil called lubricating oil contained in the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 100 and separated and stored, and returned to the compressor 100 via an oil return circuit 23 described later. A separator 5, a heat exchanger 6 that acts as a condenser, a receiver tank 7 that stores liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger 6, and a supercooler 8 that is installed integrally with the heat exchanger 6. A filter dryer 9 for removing moisture contained in the refrigerant, and a moisture indicator 10 for moisture detection, but are sequentially pipe connection.

また、この冷媒回路1には、詳細は後述するが、リキッドインジェクション回路21と、オイルインジェクション回路22と、オイルリターン回路23と、制御部24と、をさらに備えている。なお、図1中、符号25は低圧圧力センサ、26は高圧圧力センサを示す。   The refrigerant circuit 1 further includes a liquid injection circuit 21, an oil injection circuit 22, an oil return circuit 23, and a control unit 24, which will be described in detail later. In FIG. 1, reference numeral 25 denotes a low pressure sensor, and 26 denotes a high pressure sensor.

そして、この室外側の冷媒回路1には、ユニット間配管11及び12を介して膨張弁等の減圧装置13と、蒸発器などとして作用する熱交換器14とを環状に配管接続されており、冷凍サイクルを構成している。なお、図1中、符号15は熱交換器6及び過冷却器8に送風する冷却ファンである。   The refrigerant circuit 1 on the outdoor side is connected to a pressure reducing device 13 such as an expansion valve and a heat exchanger 14 acting as an evaporator via an inter-unit piping 11 and 12 in an annular shape. It constitutes the refrigeration cycle. In FIG. 1, reference numeral 15 denotes a cooling fan that blows air to the heat exchanger 6 and the subcooler 8.

圧縮機100は、詳細は後述するが、スクロール型超低温圧縮機で構成されており、図2に示すように、密閉容器101の上部内に設けたスクロール圧縮要素102の固定スクロール114には、リキッドインジェクション回路21の終端が連結されている。また、圧縮機100の吐出ポートである吐出孔113から上方へ吐出される冷媒ガスの流れが側方へ偏向されて吐出されるカバー127には、この上壁に開口した図示外の出口の近傍に、上壁を貫通するパイプPの先端部に温度検知部60が収容されている。   Although the details of the compressor 100 will be described later, the compressor 100 is composed of a scroll-type ultra-low temperature compressor. As shown in FIG. 2, the fixed scroll 114 of the scroll compression element 102 provided in the upper part of the hermetic container 101 has a liquid. The end of the injection circuit 21 is connected. In addition, the cover 127 that is discharged by deflecting the flow of the refrigerant gas discharged upward from the discharge hole 113 that is a discharge port of the compressor 100 to the side of the cover 127 is in the vicinity of an outlet (not shown) that is opened in the upper wall. In addition, a temperature detector 60 is accommodated at the tip of the pipe P that penetrates the upper wall.

オイルセパレータ5は、スクロール圧縮要素から吐出する冷媒ガスに混入しているオイルを冷媒ガスから分離させる。また、特に本発明のオイルセパレータ5では、図3に示すように、オイルセパレータ5の容器5A内の底部に分離して貯留されるオイルの量が、予め設定された所定レベルを上回ったときに、そのオイルの液位を機械的にかつ自動的に検出して圧縮機100の密閉容器141内部の底部側に戻すため、フロート式のオイルセパレータが用いられている。   The oil separator 5 separates oil mixed in the refrigerant gas discharged from the scroll compression element from the refrigerant gas. Further, particularly in the oil separator 5 of the present invention, as shown in FIG. 3, when the amount of oil separated and stored in the bottom of the container 5A of the oil separator 5 exceeds a predetermined level set in advance. In order to detect the liquid level of the oil mechanically and automatically and return it to the bottom side inside the closed container 141 of the compressor 100, a float type oil separator is used.

本実施形態のフロート式のオイルセパレータ5は、図3に示すように、容器5A内の上部側に設置されたオイル分離手段51と、オイル分離手段51で分離された冷媒ガスを容器5A上部から外部へ送り出す冷媒送出管を構成する流出管1Bと、オイル分離手段51で分離され滴下され容器5A内の底部に貯留されるオイルの液位に応じて昇降するフロート52と、フロート52が予め設定された所定レベルを越えて上昇すると開弁するフロート式弁53と、フロート式弁53に基端部が接続されて容器5Aの上部から引き出されたオイル管54と、このオイル管54の先端部に基端部が接続された返油用のオイルリターン管を構成するオイルリターン回路23と、を備えている。   As shown in FIG. 3, the float type oil separator 5 of the present embodiment includes an oil separating means 51 installed on the upper side in the container 5A, and refrigerant gas separated by the oil separating means 51 from the upper part of the container 5A. An outflow pipe 1B constituting a refrigerant delivery pipe that sends out to the outside, a float 52 that rises and falls according to the level of oil separated and dropped by the oil separation means 51 and stored in the bottom of the container 5A, and the float 52 are preset. A float type valve 53 that opens when it rises above the predetermined level, an oil pipe 54 that is connected to the float type valve 53 and is pulled out from the upper part of the container 5A, and a tip part of the oil pipe 54 And an oil return circuit 23 that constitutes an oil return pipe for oil return to which the base end portion is connected.

オイル分離手段51は、多孔板などで略円筒形状に形成されたフィルタで構成されている。このフィルタの上部には、フィルタの蓋及び容器5Aを貫通した(冷媒回路1の一部を構成する)流入管1Aが設けられており、この流入管1Aの終端部がフィルタ内部側と連通している。さらに、フィルタの上部には、容器5Aを貫通した状態で流出管1Bの基端部が取り付けられており、流出管1Bとフィルタ内部側とが連通している。   The oil separating means 51 is composed of a filter formed in a substantially cylindrical shape by a perforated plate or the like. An upper portion of the filter is provided with an inflow pipe 1A (which constitutes a part of the refrigerant circuit 1) penetrating the filter lid and the container 5A, and the end portion of the inflow pipe 1A communicates with the inside of the filter. ing. Furthermore, the base end part of the outflow pipe 1B is attached to the upper part of the filter in a state of penetrating the container 5A, and the outflow pipe 1B and the inside of the filter communicate with each other.

このオイル分離手段51では、圧縮機100で圧縮されて吐出した高温高圧の冷媒ガスが流入管1Aを介してフィルタ上部から内部に流入すると、ラジアル方向に拡散し、フィルタ内からフィルタ外へ通過する。なお、この冷媒ガスの流入動作は、圧縮機100のスクロールに設けた高圧部の圧縮部側の圧力と、オイルセパレータ5の容器5A内の圧力との差を利用して行われる。また、フィルタを通過した冷媒ガスは、容器5A内の上部側に設置された流出管1Bの基端部から流入したのち熱交換器6の吸入側へ送り込まれる。   In the oil separation means 51, when the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed and discharged by the compressor 100 flows into the filter from the upper part through the inflow pipe 1A, it diffuses in the radial direction and passes from the inside of the filter to the outside of the filter. . The refrigerant gas inflow operation is performed using the difference between the pressure on the compression portion side of the high pressure portion provided in the scroll of the compressor 100 and the pressure in the container 5 </ b> A of the oil separator 5. The refrigerant gas that has passed through the filter flows into the suction side of the heat exchanger 6 after flowing in from the proximal end portion of the outflow pipe 1B installed on the upper side in the container 5A.

一方、冷媒ガスが多孔板と衝突しながら多孔板の孔を縫って進み、かかる衝突、摩擦の行程で、冷媒ガスから分離されたオイルはフィルタ表面に付着するとともに自重で容器5A内の底部へ落下(滴下)される。   On the other hand, the refrigerant gas sews through the holes of the perforated plate while colliding with the perforated plate, and the oil separated from the refrigerant gas adheres to the filter surface and travels to the bottom of the container 5A by its own weight in the course of such collision and friction. Dropped (dripped).

フロート52は、容器5A内の底部に貯留するオイルの液位の昇降変位動作に連動して上下位置が変動するように回動動作する。フロート弁53は、このフロート52の回動動作に応じて開閉動作するものであり、換言すれば、予め設定された所定レベルまでオイルの液位が上昇したところで、この上昇動作に機械的に連動して開弁するように構成されている。   The float 52 rotates so that the vertical position fluctuates in conjunction with the upward / downward displacement operation of the oil level stored in the bottom of the container 5A. The float valve 53 opens and closes according to the rotation of the float 52. In other words, when the oil level rises to a predetermined level set in advance, the float valve 53 is mechanically interlocked with the raising operation. Then, the valve is configured to open.

オイル管54は、容器5A内の下部に設置されたフロート式弁53と容器5Aの上部側外部との間を連通するように配設されており、容器5A内部の圧力と圧縮機100の密閉容器141内の低圧室112の圧力との差を利用し、容器5A内の底部に貯留するオイルを吸引させることで容器5A外部へ排出させる。このような配置でオイル管54を設置してあるので、容器5A内の下部にオイルが少量貯留されている場合には、オイルリターン回路23からオイルを供給させることができ、閉弁したオイル管54からはオイルが排油されない。   The oil pipe 54 is disposed so as to communicate between the float type valve 53 installed at the lower part in the container 5A and the outside on the upper side of the container 5A, and the pressure inside the container 5A and the sealing of the compressor 100 are sealed. Using the difference with the pressure of the low pressure chamber 112 in the container 141, the oil stored in the bottom of the container 5A is sucked and discharged to the outside of the container 5A. Since the oil pipe 54 is installed in such an arrangement, when a small amount of oil is stored in the lower part of the container 5A, the oil can be supplied from the oil return circuit 23, and the closed oil pipe No oil is discharged from 54.

また、オイルリターン回路23は、終端部がオイル管54の先端部に接続されているとともに終端部が圧縮機100の密閉容器101内の底部側に接続されており、容器5A内の下部にオイルが所定量以上貯留されている場合にのみ、圧縮機100の密閉容器101内の底部へ供給させる。従って、上述するように、容器5A内の下部にオイルが少量貯留されている場合には、オイルインジェクション回路22からのみオイルを供給させることができる。   The oil return circuit 23 has a terminal portion connected to the tip of the oil pipe 54 and a terminal portion connected to the bottom side in the hermetic container 101 of the compressor 100. Is supplied to the bottom of the hermetic container 101 of the compressor 100 only when a predetermined amount or more is stored. Therefore, as described above, when a small amount of oil is stored in the lower portion of the container 5A, the oil can be supplied only from the oil injection circuit 22.

リキッドインジェクション回路21は、圧縮機100の高圧状態の圧縮室を構成する圧縮空間125内の温度上昇を検知すると、冷却又は過冷却された液冷媒によってこの圧縮空間125を冷却させるために設置されている。このリキッドインジェクション回路21は、レシーバタンク7を出た後、過冷却器8にて過冷却された液冷媒の一部(またはレシーバタンク7に溜まった液冷媒の一部)を、圧縮機100のスクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室を構成する圧縮空間125へ供給するようになっている。   The liquid injection circuit 21 is installed to cool the compression space 125 by the liquid refrigerant that has been cooled or supercooled when detecting a temperature rise in the compression space 125 that constitutes the high-pressure compression chamber of the compressor 100. Yes. The liquid injection circuit 21 outputs a part of the liquid refrigerant (or a part of the liquid refrigerant accumulated in the receiver tank 7) supercooled by the supercooler 8 after leaving the receiver tank 7 to the compressor 100. The scroll compression element is supplied to a compression space 125 constituting a compression chamber of a low pressure portion or an intermediate pressure portion.

本実施形態のリキッドインジェクション回路21は、図2に示すように、過冷却器8にて過冷却された液冷媒の一部を圧縮機100のスクロール圧縮要素の圧縮室を構成する、低圧部、中間圧部、高圧部の3室からなる圧縮空間125のうち、中間圧部の圧縮空間125へ送り込むように構成されている。また、本実施形態のリキッドインジェクション回路21には、サービス用弁21S、ストレーナ21C、第1電磁弁21A、ソレノイド21D等が設置されている。このような構成のリキッドインジェクション回路21では、吐出孔113から上方へ吐出される冷媒ガスの温度が温度検知部60によって検知され、検知温度が所定の設定温度を越えるときにはソレノイド21Dがオンするとともに第1電磁弁21Aの開度量が制御され、過冷却された冷媒が圧縮室である圧縮空間125へ送り込まれる。   As shown in FIG. 2, the liquid injection circuit 21 of the present embodiment includes a low-pressure unit that constitutes a compression chamber of a scroll compression element of the compressor 100, part of the liquid refrigerant supercooled by the supercooler 8, Of the compression space 125 consisting of the three chambers of the intermediate pressure portion and the high pressure portion, the compression space 125 is fed into the compression space 125 of the intermediate pressure portion. Further, the liquid injection circuit 21 of the present embodiment is provided with a service valve 21S, a strainer 21C, a first electromagnetic valve 21A, a solenoid 21D, and the like. In the liquid injection circuit 21 having such a configuration, the temperature of the refrigerant gas discharged upward from the discharge hole 113 is detected by the temperature detection unit 60, and when the detected temperature exceeds a predetermined set temperature, the solenoid 21D is turned on and the first is detected. The amount of opening of the solenoid valve 21A is controlled, and the supercooled refrigerant is sent into the compression space 125, which is a compression chamber.

温度検知部60は、前述したように、図1に示す密閉容器101及びカバー127の上壁を貫通したパイプPの先端部に収容されており、吐出孔113から上方へ吐出される冷媒ガスの温度を検知する。この温度検知部60で検知された温度情報は、制御部24へ出力されるとともに、制御部24では、この温度情報に基づき、例えば図示外の出口での温度が所定の温度を上回るときには、第1電磁弁21A開弁用の第1制御信号Iを出力されるとともにソレノイド21Dを動作させる第3制御信号Iが出力される。 As described above, the temperature detection unit 60 is housed in the distal end portion of the pipe P that penetrates the upper wall of the sealed container 101 and the cover 127 shown in FIG. 1, and the refrigerant gas discharged upward from the discharge hole 113. Detect temperature. The temperature information detected by the temperature detection unit 60 is output to the control unit 24. The control unit 24, based on this temperature information, for example, when the temperature at an outlet not shown exceeds a predetermined temperature, 1 the third control signal I 3 for operating the solenoid 21D is outputted to the first control signal I 1 of the solenoid valve 21A open is output.

オイルインジェクション回路22は、圧縮機100のスクロール外に吐出された後の冷媒が流入するオイルセパレータ5で冷媒中から分離されたオイルを、スクロール圧縮要素102の低圧部または中間圧部の圧縮空間125へ供給するものであり、この供給は蒸発器の冷媒蒸発温度が所定温度以下になると行われる。   The oil injection circuit 22 uses the oil separated from the refrigerant by the oil separator 5 into which the refrigerant discharged after being discharged out of the scroll of the compressor 100 flows into the compression space 125 of the low pressure portion or the intermediate pressure portion of the scroll compression element 102. This supply is performed when the refrigerant evaporation temperature of the evaporator falls below a predetermined temperature.

即ち、冷媒の蒸発温度が超低温、例えば−40℃以下になると、減圧装置13での絞り量が大きくなることが要因で冷媒の循環量が低下するため、これと同時に冷媒中に混入しているオイルの循環量も少なくなる。そこで、オイルセパレータ5で冷媒中から分離され、オイルインジェクション回路22を介して送り出されてきたオイルを、前述のリキッドインジェクション回路21の下流側に送り出されてくる冷媒液と合流させることで、圧縮機100のスクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮空間125へ潤滑用のオイルも同時に補給させるようになっている。なお、本実施形態では、上述したように、リキッドインジェクション回路21(同時に、オイルインジェクション回路22も同様)の先端がスクロール圧縮要素102の中間圧部の圧縮空間125に接続されているが、本発明では、スクロール圧縮要素102の低圧部の圧縮空間125に接続させてもよい。   That is, when the evaporation temperature of the refrigerant becomes an extremely low temperature, for example, −40 ° C. or less, the circulation amount of the refrigerant decreases due to an increase in the throttle amount in the decompression device 13, and at the same time, the refrigerant is mixed in the refrigerant. The amount of oil circulation is also reduced. Therefore, the oil separated from the refrigerant by the oil separator 5 and sent out through the oil injection circuit 22 is merged with the refrigerant liquid sent out to the downstream side of the liquid injection circuit 21, thereby the compressor. The oil for lubrication is simultaneously supplied to the compression space 125 of the low pressure part or the intermediate pressure part of 100 scroll compression elements. In the present embodiment, as described above, the tip of the liquid injection circuit 21 (at the same time, the oil injection circuit 22 is the same) is connected to the compression space 125 of the intermediate pressure portion of the scroll compression element 102. Then, you may connect with the compression space 125 of the low voltage | pressure part of the scroll compression element 102. FIG.

本実施形態のオイルインジェクション回路22は、図3に示すオイルセパレータ5の底部(特に、最下部)とリキッドインジェクション回路21のソレノイド21Dの排出側との間に連結されており、キャピラリチューブ22Aと、第2電磁弁22Bとが設けられている。   The oil injection circuit 22 of the present embodiment is connected between the bottom (particularly, the lowermost part) of the oil separator 5 shown in FIG. 3 and the discharge side of the solenoid 21D of the liquid injection circuit 21, and a capillary tube 22A, A second electromagnetic valve 22B is provided.

このように、オイルインジェクション回路22の先端部がオイルセパレータ5の底部、特に最下部に接続されていることにより、オイルセパレータ5の容器5A内の底部に貯留するオイルの貯油量がたとえ少量であっても、そのオイルを圧縮機100のスクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮空間125へ供給させることができる。換言すれば、オイルリターン回路23とは異なり、容器5A内の底部に貯留するオイルの貯油量の多少に係わらず、オイルセパレータ5の容器5A内の底部にオイルが貯留されている限り、オイルインジェクション回路22から圧縮機100のスクロール圧縮要素102の圧縮空間125へ供給できる。   Thus, since the tip of the oil injection circuit 22 is connected to the bottom of the oil separator 5, particularly the lowest part, the amount of oil stored in the bottom of the oil separator 5 in the container 5 </ b> A is small. However, the oil can be supplied to the compression space 125 of the low pressure part or the intermediate pressure part of the scroll compression element of the compressor 100. In other words, unlike the oil return circuit 23, as long as the oil is stored in the bottom of the container 5A of the oil separator 5 regardless of the amount of oil stored in the bottom of the container 5A, the oil injection It can be supplied from the circuit 22 to the compression space 125 of the scroll compression element 102 of the compressor 100.

キャピラリチューブ22Aは、オイルセパレータ5で冷媒から分離されたオイルに対して、管内が極端に狭まった通路を通過させることで、ここを通過するオイルの過剰な供給を防止して常時安定した流量の制御を行う。   The capillary tube 22A allows the oil separated from the refrigerant by the oil separator 5 to pass through a passage in which the inside of the tube is extremely narrow, thereby preventing an excessive supply of oil passing through the tube, and a constantly stable flow rate. Take control.

第2電磁弁22Bは、制御部24によって開弁制御される。即ち、制御部24は、圧縮機100の低圧室112の内部圧力を検知する低圧圧力センサ25からの圧力信号を介して低圧室112の内部温度を検出し、この温度が所定の設定値以下になると、ソレノイド21Dのオン動作用の第3制御信号Iと第2電磁弁22Bの開弁用の第2制御信号Iを出力する。これにより、リキッドインジェクション回路21側の冷媒とともに、オイルを圧縮機100のスクロール圧縮要素102の中間圧部の圧縮空間125へ適宜供給することで、スクロールの圧縮空間125内部に不足しているオイルを補給させ、スクロールに対する焼き付け防止を図るようになっている。 The second electromagnetic valve 22B is controlled to be opened by the control unit 24. That is, the control unit 24 detects the internal temperature of the low-pressure chamber 112 via a pressure signal from the low-pressure sensor 25 that detects the internal pressure of the low-pressure chamber 112 of the compressor 100, and this temperature falls below a predetermined set value. happens when, for outputting a second control signal I 2 and the third control signal I 3 for on-operation of the solenoid 21D valve opening of the second solenoid valve 22B. As a result, by supplying oil to the compression space 125 of the intermediate pressure portion of the scroll compression element 102 of the compressor 100 together with the refrigerant on the liquid injection circuit 21 side, the oil that is deficient in the scroll compression space 125 is reduced. Replenishment is made to prevent burning on the scroll.

なお、低圧圧力センサ25からの圧力情報から圧縮機100の低圧室112の内部温度を検出する検出方法については、制御部24に格納された、冷媒の圧力P(飽和圧力、絶対圧力)とエンタルピーHとの相関性を示すPH線図(即ち、モリエール線図)に基づき、検出した圧力値に対応する温度が算出されることから、温度検出を行うようになっている。   As for the detection method for detecting the internal temperature of the low pressure chamber 112 of the compressor 100 from the pressure information from the low pressure sensor 25, the refrigerant pressure P (saturation pressure, absolute pressure) and enthalpy stored in the control unit 24 are used. Temperature detection is performed because the temperature corresponding to the detected pressure value is calculated based on the PH diagram (that is, the Mollier diagram) indicating the correlation with H.

オイルリターン回路23は、オイルセパレータ5で冷媒から分離されたオイルを圧縮機100の密閉容器101内へ回収させるものであり、上述したようにオイルセパレータ5の底部に所定量以上にオイルが貯留されたときに、密閉容器101内の底部へ給油させる。   The oil return circuit 23 collects the oil separated from the refrigerant by the oil separator 5 into the sealed container 101 of the compressor 100, and the oil is stored in the bottom of the oil separator 5 in a predetermined amount or more as described above. At the time, the bottom of the sealed container 101 is refueled.

制御部24は、入力が密閉容器101及びカバー127の上壁を貫通するパイプPの先端部に収容された温度検知部60に接続されているとともに、出力がリキッドインジェクション回路21のソレノイド21D及び第1電磁弁21Aに接続されている。また、この制御部24は、入力が圧縮機100の低圧室112の内部圧力を検知する低圧圧力センサ25にも接続されているとともに、出力がオイルインジェクション回路22の第2電磁弁22Bにも接続されている。   The control unit 24 is connected to the temperature detection unit 60 accommodated at the tip of the pipe P that passes through the upper wall of the sealed container 101 and the cover 127, and the output is connected to the solenoid 21D of the liquid injection circuit 21 and the second output. 1 It is connected to the solenoid valve 21A. The control unit 24 is also connected to a low pressure sensor 25 that detects the internal pressure of the low pressure chamber 112 of the compressor 100 and has an output connected to the second electromagnetic valve 22B of the oil injection circuit 22. Has been.

次に、本実施形態に係る冷媒回路1に備えた、スクロール圧縮機100について、詳細に説明する。
図2において、スクロール圧縮機100は内部低圧型のものであって、鋼板からなる縦型円筒状の密閉容器101を備えている。この密閉容器101は、縦長円筒状を呈する容器本体101Aと、この容器本体101Aの両端(上下両端)にそれぞれ溶接固定された略椀状を呈するエンドキャップ101B(図中上方)及びボトムキャップ101C(図中下方)とから構成されている。以下、密閉容器101のエンドキャップ101B側を上、ボトムキャップ101C側を下で説明を行う。
Next, the scroll compressor 100 provided in the refrigerant circuit 1 according to the present embodiment will be described in detail.
In FIG. 2, the scroll compressor 100 is of an internal low pressure type, and includes a vertical cylindrical sealed container 101 made of a steel plate. The sealed container 101 includes a container main body 101A having a vertically long cylindrical shape, an end cap 101B (upper in the figure) and a bottom cap 101C (in the figure) each having a substantially bowl shape fixed by welding to both ends (upper and lower ends) of the container main body 101A. (Lower part in the figure). Hereinafter, the end cap 101B side and the bottom cap 101C side of the sealed container 101 will be described below.

この密閉容器101内には、下側に駆動手段としての電動要素103、上側に電動要素103の回転軸105にて駆動されるスクロール圧縮要素102がそれぞれ収納されている。該密閉容器101内のスクロール圧縮要素102と電動要素103の間には、上部支持フレーム104(メインフレーム)が収納されており、この上部支持フレーム104には中央に軸受部106とボス収容部122とが形成されている。   In the sealed container 101, an electric element 103 as a driving means is stored on the lower side, and a scroll compression element 102 driven by a rotating shaft 105 of the electric element 103 is stored on the upper side. An upper support frame 104 (main frame) is accommodated between the scroll compression element 102 and the electric element 103 in the hermetic container 101. The upper support frame 104 has a bearing portion 106 and a boss accommodating portion 122 in the center. And are formed.

この軸受部106は、回転軸105の先端(上端)側を軸支するためのものであり、当該上部支持フレーム104の一方の面(下側の面)の中央から下方に突出して形成されている。また、ボス収容部122は後述する揺動スクロール115のボス124を収容するためのものであり、上部支持フレーム104の他方の面(上側の面)の中央を下方に凹陥することにより形成されている。   This bearing portion 106 is for pivotally supporting the tip (upper end) side of the rotating shaft 105 and is formed to project downward from the center of one surface (lower surface) of the upper support frame 104. Yes. The boss accommodating portion 122 is for accommodating a boss 124 of a swing scroll 115 described later, and is formed by recessing the center of the other surface (upper surface) of the upper support frame 104 downward. Yes.

また、電動要素103下部の密閉容器101内には、下部支持フレーム107(ベアリングプレート)が収納されており、この下部支持フレーム107の中央には軸受け108が形成されている。この軸受け108は、回転軸105の末端(下端)側を軸支するためのものであり、当該下部支持フレーム107の一方の面(下側の面)の中央から下方に突出して形成されている。そして、下部支持フレーム107の下側の空間、即ち、密閉容器101内の底部は、スクロール圧縮要素102などを潤滑する潤滑油が貯留される油溜め162とされている。   A lower support frame 107 (bearing plate) is accommodated in the sealed container 101 below the electric element 103, and a bearing 108 is formed at the center of the lower support frame 107. This bearing 108 is for supporting the end (lower end) side of the rotating shaft 105 and is formed to project downward from the center of one surface (lower surface) of the lower support frame 107. . A space below the lower support frame 107, that is, a bottom portion in the sealed container 101 is an oil sump 162 in which lubricating oil for lubricating the scroll compression element 102 and the like is stored.

前記回転軸105の先端(上端)には、偏心軸123が形成されている。この偏心軸123は、中心が回転軸105の軸心と偏心して設けられると共に、図示しないスライドブッシュ及び旋回軸受けを介して、揺動スクロール115のボス124に、当該揺動スクロール115を旋回駆動可能に挿入されている。   An eccentric shaft 123 is formed at the tip (upper end) of the rotating shaft 105. The eccentric shaft 123 is provided so that the center thereof is eccentric from the axis of the rotary shaft 105, and the swing scroll 115 can be driven to swing on the boss 124 of the swing scroll 115 via a slide bush and a swing bearing (not shown). Has been inserted.

前記スクロール圧縮要素102は、固定スクロール114と揺動スクロール115とで構成されている。該固定スクロール114は、円形状の鏡板116と、この鏡板116の一方の面(下側の表面)に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線からなる渦巻き状のラップ117と、このラップ117の周囲を取り囲むように立設された周壁118と、この周壁118の周囲(周壁118の他方の面側(上側))に突出して設けられ、外周縁が密閉容器101の容器本体101Aの内面に焼き嵌めされたフランジ119とが、一体に構成されている。   The scroll compression element 102 includes a fixed scroll 114 and a swing scroll 115. The fixed scroll 114 includes a circular end plate 116, an involute erection erected on one surface (lower surface) of the end plate 116, or a spiral wrap 117 having a curve similar thereto, A peripheral wall 118 erected so as to surround the periphery of the wrap 117, and protruded around the peripheral wall 118 (the other surface side (upper side) of the peripheral wall 118). A flange 119 that is shrink-fitted on the inner surface is integrally formed.

そして、固定スクロール114は、フランジ119が容器本体101Aの内面に焼き嵌め固定されると共に、鏡板116の中央部(固定スクロール114の中心)には、スクロール圧縮要素102にて圧縮された冷媒ガスを密閉容器101内上側に形成された吐出圧力空間111(マフラー室)に連通する吐出孔113が形成されている。係る固定スクロール114は、ラップ117の突出方向を下方としている。   In the fixed scroll 114, the flange 119 is shrink-fitted and fixed to the inner surface of the container body 101A, and the refrigerant gas compressed by the scroll compression element 102 is placed in the center of the end plate 116 (the center of the fixed scroll 114). A discharge hole 113 communicating with a discharge pressure space 111 (muffler chamber) formed in the upper side of the sealed container 101 is formed. The fixed scroll 114 has the wrap 117 protruding downward.

前記電動要素103は、密閉容器101に固定された固定子150と、この固定子150の内側に配置され、固定子150内で回転する回転子152とから構成されており、この回転子152の中心に回転軸105が嵌合されている。固定子150は、複数枚の電磁鋼板を積層した積層体から成り、この積層体の歯部に巻装された固定子巻線151を有している。また、回転子152も固定子150と同様に電磁鋼板の積層体で形成されている。   The electric element 103 includes a stator 150 fixed to the hermetic container 101 and a rotor 152 that is disposed inside the stator 150 and rotates within the stator 150. A rotating shaft 105 is fitted at the center. The stator 150 is formed of a laminated body in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated, and has a stator winding 151 wound around a tooth portion of the laminated body. The rotor 152 is also formed of a laminate of electromagnetic steel plates, like the stator 150.

また、回転軸105の内部には当該回転軸105の軸方向に沿って油路105Aが形成されており、この油路105Aは、回転軸105の下端に位置する吸込口161を備え、当該吸込口161が油溜め162に貯留された潤滑油に浸漬されて、潤滑油中に開口している。また、油路105Aには各軸受けに対応する位置に潤滑を給油する給油口が形成されて、係る構成により、回転軸105が回転すると、油溜め162に貯留された潤滑油が回転軸105の吸込口161から油路105Aに入り、上方に汲み上げられる。そして、汲み上げられた潤滑油は各給油口等を介して各軸受けやスクロール圧縮要素102の摺動部に供給されることとなる。   An oil passage 105A is formed in the rotation shaft 105 along the axial direction of the rotation shaft 105. The oil passage 105A includes a suction port 161 located at the lower end of the rotation shaft 105, and the suction passage The port 161 is immersed in the lubricating oil stored in the oil sump 162 and opened in the lubricating oil. The oil passage 105 </ b> A is formed with an oil supply port for supplying lubrication at a position corresponding to each bearing. With this configuration, when the rotating shaft 105 rotates, the lubricating oil stored in the oil sump 162 is transferred to the rotating shaft 105. The oil passage 105A enters from the suction port 161 and is pumped upward. Then, the pumped-up lubricating oil is supplied to each bearing and the sliding portion of the scroll compression element 102 through each oil supply port.

前記密閉容器101には、当該密閉容器101内の下側の空間112(以下、低圧室112とよぶ)内に冷媒を導入するための冷媒吸入管145と、スクロール圧縮要素102にて圧縮され、前記吐出孔113から後述する吐出マフラー室128を介して密閉容器101内の上側の吐出圧力空間111に吐出された冷媒を外部に吐出するための冷媒吐出管146とが設けられている。尚、本実施例では、冷媒吸入管145は密閉容器101の容器本体101Aの側面に溶接固定され、冷媒吐出管146はエンドキャップ101Bの側面に溶接固定されている。   The airtight container 101 is compressed by a refrigerant suction pipe 145 for introducing a refrigerant into a lower space 112 (hereinafter referred to as a low pressure chamber 112) in the airtight container 101, and a scroll compression element 102, A refrigerant discharge pipe 146 for discharging the refrigerant discharged from the discharge hole 113 to the upper discharge pressure space 111 in the sealed container 101 through a discharge muffler chamber 128 described later is provided. In this embodiment, the refrigerant suction pipe 145 is welded and fixed to the side surface of the container body 101A of the sealed container 101, and the refrigerant discharge pipe 146 is fixed to the side surface of the end cap 101B by welding.

一方、本実施例の構成では、固定スクロール114の鏡板116の上面130(ラップ117の反対側の面)が密閉容器101内の上側に形成された吐出圧力空間111に臨むように構成されている。固定スクロール114の鏡板116の上面130には、吐出孔113に連なる吐出弁(図示せず)と、この吐出弁に隣接して複数のリリース弁とが設けられている(吐出弁及びリリース弁は共に図示しない)。当該リリース弁は、冷媒の過圧縮を防止するために設けられたものであり、図示しないリリースポートを介して圧縮過程の圧縮空間125に連通されている。   On the other hand, in the configuration of the present embodiment, the upper surface 130 (the surface opposite to the wrap 117) of the end plate 116 of the fixed scroll 114 is configured to face the discharge pressure space 111 formed on the upper side in the sealed container 101. . On the upper surface 130 of the end plate 116 of the fixed scroll 114, a discharge valve (not shown) connected to the discharge hole 113 and a plurality of release valves are provided adjacent to the discharge valve (the discharge valve and the release valve). Neither is shown). The release valve is provided to prevent overcompression of the refrigerant, and communicates with the compression space 125 in the compression process via a release port (not shown).

該密閉容器101内上側の吐出圧力空間111内には固定スクロール114にネジ止めされたカバー127が設けられている。このカバー127の下面中央には、固定スクロール114側から吐出圧力空間111方向に凹陥形成され、当該吐出圧力空間111と共にマフラー室を形成する吐出マフラー室128が形成されている。この吐出マフラー室128が前記吐出孔113に連通すると共に、図示しないがカバー127と固定スクロール114間に設けられた隙間を介して吐出マフラー室128と密閉容器101内上側の吐出圧力空間111内とが連通している。   A cover 127 screwed to the fixed scroll 114 is provided in the discharge pressure space 111 on the upper side of the sealed container 101. At the center of the lower surface of the cover 127, a discharge muffler chamber 128 is formed that is recessed from the fixed scroll 114 side toward the discharge pressure space 111 and forms a muffler chamber together with the discharge pressure space 111. The discharge muffler chamber 128 communicates with the discharge hole 113, and although not shown, the discharge muffler chamber 128 and the discharge pressure space 111 in the upper side of the sealed container 101 are connected through a gap provided between the cover 127 and the fixed scroll 114. Are communicating.

具体的には、圧縮過程の冷媒圧力が吐出孔113に至る以前に吐出圧力に達すると、リリース弁が開放されて、圧縮空間125内の冷媒がリリースポートを介して外部に吐出されることとなる。   Specifically, when the refrigerant pressure in the compression process reaches the discharge pressure before reaching the discharge hole 113, the release valve is opened, and the refrigerant in the compression space 125 is discharged to the outside through the release port. Become.

前記揺動スクロール115は、上述した如き容器本体101Aの内面に焼き嵌め固定された固定スクロール114に対して旋回するスクロールであり、円板状の鏡板120と、この鏡板120の一方の面(上側の表面)に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線からなる渦巻き状のラップ121と、鏡板120の他方の面(下側の面)の中央に突出形成された前述したボス124とで構成されている。そして、揺動スクロール115はラップ121の突出方向を上方として、このラップ121が固定スクロール114のラップ117に180度回し、向かい合って噛み合うように配置され、内部のラップ117、121間に前記圧縮空間125が形成される。   The rocking scroll 115 is a scroll that revolves with respect to the fixed scroll 114 that is shrink-fitted and fixed to the inner surface of the container main body 101A as described above. The disk-shaped end plate 120 and one surface (upper side) A spiral wrap 121 having an involute shape or a curve approximated thereto, and the above-mentioned boss 124 protruding from the other surface (lower surface) of the end plate 120. It consists of and. The oscillating scroll 115 is arranged so that the protruding direction of the wrap 121 is upward and the wrap 121 is rotated 180 degrees to the wrap 117 of the fixed scroll 114 so as to face each other. 125 is formed.

即ち、揺動スクロール115のラップ121は、固定スクロール114のラップ117と対向し、両ラップ121、117の先端面が相手の底面(鏡板116面、及び、鏡板120面)に接するように噛み合い、且つ、揺動スクロール115は回転軸105の軸心から偏心して設けられた偏心軸123に嵌合されている。このため、圧縮空間125は、2つの渦巻き状のラップ121、117が互いに偏心して、その偏心方向の線上で接して閉じこめられた複数の空間を作り、この空間の各々が圧縮室(低圧部、中間圧部、高圧部などの複数の圧縮空間)となる。   That is, the wrap 121 of the orbiting scroll 115 is opposed to the wrap 117 of the fixed scroll 114 and meshes so that the front end surfaces of both wraps 121 and 117 are in contact with the bottom surfaces (end plate 116 and end plate 120). In addition, the orbiting scroll 115 is fitted to an eccentric shaft 123 that is eccentric from the axis of the rotary shaft 105. For this reason, the compression space 125 creates a plurality of spaces in which the two spiral wraps 121 and 117 are decentered from each other and are in contact with each other on the line in the eccentric direction, and each of these spaces is a compression chamber (low pressure portion, A plurality of compression spaces such as an intermediate pressure portion and a high pressure portion).

前記固定スクロール114は、その周壁118の周囲に設けられたフランジ119が複数のボルト(図示せず)を介して上部支持フレーム104に固定されている。また、揺動スクロール115は、オルダムリング148、及び、オルダムキーよりなるオルダム機構149によって上部支持フレーム104に支承されている。これにより、揺動スクロール115は、固定スクロール114に対して、自転せずに旋回運動を行うように構成されている。   The fixed scroll 114 has a flange 119 provided around the peripheral wall 118 fixed to the upper support frame 104 via a plurality of bolts (not shown). The swing scroll 115 is supported on the upper support frame 104 by an Oldham ring 148 and an Oldham mechanism 149 including an Oldham key. Thus, the orbiting scroll 115 is configured to perform a turning motion without rotating with respect to the fixed scroll 114.

この揺動スクロール115は、固定スクロール114に対して偏心して公転するため、2つの渦巻き状のラップ117、121の偏心方向と接触位置は回転しながら移動し、前記圧縮室は外側から内側の圧縮空間125に向かって移りながら次第に縮小していく。最初に外側の圧縮空間125から入り込んで低圧部に閉じこめられた低圧の冷媒ガスは、断熱圧縮されながら次第に内側に移動して中間圧(中間圧部)を経て、最後に中央部(高圧部)に到達するときには、高温高圧の冷媒ガスとなる。この冷媒ガスは、当該固定スクロール114の中心に形成された吐出孔113、及び、吐出マフラー室128を介して吐出圧力空間111に送り出される。   Since the orbiting scroll 115 revolves eccentrically with respect to the fixed scroll 114, the eccentric direction and contact position of the two spiral wraps 117 and 121 move while rotating, and the compression chamber is compressed from the outside to the inside. It gradually shrinks while moving toward the space 125. The low-pressure refrigerant gas that first enters from the outer compression space 125 and is confined in the low-pressure portion gradually moves inward while being adiabatically compressed, passes through an intermediate pressure (intermediate pressure portion), and finally reaches the central portion (high-pressure portion). When it reaches, it becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant gas. The refrigerant gas is sent out to the discharge pressure space 111 through the discharge hole 113 formed at the center of the fixed scroll 114 and the discharge muffler chamber 128.

また、前記カバー127内(カバー127の板圧内部)にはレシーバタンク7(図1参照)内の液冷媒を、スクロール圧縮要素102の中間圧部に戻し、蒸発させることによって圧縮ガスの冷却を行うためのリキッドインジェクション通路144(本発明のリキッドインジェクション回路21に相当)が形成されている(図2に図示)。   In the cover 127 (inside the plate pressure of the cover 127), the liquid refrigerant in the receiver tank 7 (see FIG. 1) is returned to the intermediate pressure portion of the scroll compression element 102 and evaporated to cool the compressed gas. A liquid injection passage 144 (corresponding to the liquid injection circuit 21 of the present invention) for carrying out is formed (shown in FIG. 2).

このリキッドインジェクション通路144は、カバー127内で分岐して後述するインジェクション孔141,142に接続される。また、リキッドインジェクション通路144には、内部が中空のチューブにて構成された配管140が接続されており、この配管140の一端はカバー127のリキッドインジェクション通路144内に圧入され、他端はスリーブ139を介してエンドキャップ101Bに溶接固定されている。   The liquid injection passage 144 branches in the cover 127 and is connected to injection holes 141 and 142 described later. The liquid injection passage 144 is connected to a pipe 140 formed of a hollow tube. One end of the pipe 140 is press-fitted into the liquid injection passage 144 of the cover 127 and the other end is a sleeve 139. Is fixed to the end cap 101B by welding.

また、固定スクロール114の鏡板116には、前記リキッドインジェクション通路144に連通する上述のインジェクション孔141、142が上下方向に貫通形成されている。両インジェクション孔141、142の下側(揺動スクロール115側)は、ラップ117、121側に開口すると共に、スクロール圧縮要素102の中間圧部(固定スクロール114の中心に形成された吐出孔113と同一の圧縮空間125になる直前、若しくは、その近傍の中間圧部の位置)に連通している。係る、エンドキャップ101Bとカバー127間に渡って配管140が取り付けられると共に、配管140に接続された接続管147に図1に示すレシーバタンク7からのリキッドインジェクション回路21が接続されて、リキッドインジェクション通路144が形成されている。   Further, the above-described injection holes 141 and 142 communicating with the liquid injection passage 144 are formed through the end plate 116 of the fixed scroll 114 in the vertical direction. The lower side of both the injection holes 141 and 142 (the swinging scroll 115 side) opens to the wrap 117 and 121 side, and the intermediate pressure portion of the scroll compression element 102 (the discharge hole 113 formed at the center of the fixed scroll 114). The intermediate pressure portion communicates immediately before reaching the same compression space 125 or in the vicinity thereof. The pipe 140 is attached across the end cap 101B and the cover 127, and the liquid injection circuit 21 from the receiver tank 7 shown in FIG. 1 is connected to the connection pipe 147 connected to the pipe 140, so that the liquid injection passage is provided. 144 is formed.

該一方のインジェクション孔141は、図1及び図4に示すように固定スクロール114の中心を基準にして、他方のインジェクション孔142と180度ずれた位置に形成されている。そして、一方のインジェクション孔141は、固定スクロール114に立設されたラップ117の外側(揺動スクロール115のラップ121の内側に形成される高圧縮室、つまり高圧部の圧縮空間側)に形成され、他方のインジェクション孔142は、固定スクロール114に立設されたラップ117の内側(揺動スクロール115のラップ121の外側に形成される高圧縮室、つまり高圧部の圧縮空間側)に形成されている。   The one injection hole 141 is formed at a position shifted from the other injection hole 142 by 180 degrees with reference to the center of the fixed scroll 114 as shown in FIGS. One injection hole 141 is formed on the outer side of the wrap 117 erected on the fixed scroll 114 (the high compression chamber formed on the inner side of the wrap 121 of the swing scroll 115, that is, on the compression space side of the high pressure portion). The other injection hole 142 is formed inside the wrap 117 erected on the fixed scroll 114 (a high compression chamber formed outside the wrap 121 of the swing scroll 115, that is, the compression space side of the high pressure portion). Yes.

次に、本実施形態の作用について説明する。
初めに、圧縮機100内のスクロール圧縮要素102の作用、特に圧縮ガスの冷却作用について説明する。なお、ここでは、詳細は後述するが、吐出される冷媒温度が所定の温度を上回ったことを、温度検知部60を介して制御部24で検出すると、以下のような工程を経て、制御部24の制御により、レシーバタンク7内の液冷媒が、リキッドインジェクション回路21を介してスクロール圧縮要素102の中間圧部に戻され、蒸発して圧縮ガスの冷却が行われる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the operation of the scroll compression element 102 in the compressor 100, particularly the compressed gas cooling operation will be described. Here, although details will be described later, when the controller 24 detects that the discharged refrigerant temperature has exceeded a predetermined temperature via the temperature detector 60, the controller performs the following steps. Under the control of 24, the liquid refrigerant in the receiver tank 7 is returned to the intermediate pressure portion of the scroll compression element 102 via the liquid injection circuit 21, and evaporated to cool the compressed gas.

ここでは、説明の都合上、初めに、揺動スクロール115は最終圧縮行程近傍に位置しているものとする。また、そのときには、インジェクション孔141、142が、揺動スクロール115のラップ121にて完全に閉塞されている(第1工程;図4(A)参照)。   Here, for convenience of explanation, it is assumed that the orbiting scroll 115 is first positioned near the final compression stroke. At that time, the injection holes 141 and 142 are completely closed by the wrap 121 of the orbiting scroll 115 (first step; see FIG. 4A).

そして、揺動スクロール115が公転していくと、揺動スクロール115のラップ121にて閉塞されていた両インジェクション孔141、142は、中間圧部(圧縮空間125)へ開口する直前に位置する(第2工程;図4(B)参照)。このときは、高圧部(圧縮空間125)から吐出孔113への高温高圧の冷媒ガスの吐出が終了、若しくは、終了直前状態である。   When the orbiting scroll 115 revolves, both the injection holes 141 and 142 closed by the wrap 121 of the orbiting scroll 115 are positioned immediately before opening to the intermediate pressure portion (compression space 125) ( Second step; see FIG. 4B). At this time, the discharge of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas from the high-pressure portion (compression space 125) to the discharge hole 113 is completed or is in a state immediately before the end.

更に、揺動スクロール115が公転していくと、両インジェクション孔141、142から揺動スクロール115のラップ121が離間し、当該両インジェクション孔141、142は、中間圧部(圧縮空間125)に開口する(第3工程;図4(C)参照)。このときは、レシーバタンク7内の液冷媒がリキッドインジェクション回路21を介してスクロール圧縮要素102の中間圧部の圧縮空間125に戻り、蒸発して圧縮ガスの冷却が行われる状態である。そして、更に揺動スクロール115が公転していくと戻って、前記(第1工程)、(第2工程)、(第3工程)を繰り返す。このようにして、リキッドインジェクション回路21を介しレシーバタンク7内から送り込まれる液冷媒の蒸発作用を利用した、高温高圧の圧縮ガスに対する冷却動作が行われる。   Further, as the orbiting scroll 115 revolves, the wrap 121 of the orbiting scroll 115 is separated from both the injection holes 141 and 142, and the both injection holes 141 and 142 are opened to the intermediate pressure portion (compression space 125). (Third step; see FIG. 4C). At this time, the liquid refrigerant in the receiver tank 7 returns to the compression space 125 of the intermediate pressure portion of the scroll compression element 102 via the liquid injection circuit 21 and evaporates to cool the compressed gas. Then, when the orbiting scroll 115 further revolves, it returns and repeats the (first step), (second step), and (third step). In this way, the cooling operation for the high-temperature and high-pressure compressed gas is performed using the evaporating action of the liquid refrigerant sent from the receiver tank 7 through the liquid injection circuit 21.

次に、本実施形態に係る超低温冷凍装置には、上記のように、オイルリターン回路23を備えている。従って、密閉容器141(図2参照)から吐出する冷媒が、図3に示す流入管1Aを介してオイルセパレータ5のオイル分離手段51に流入すると、冷媒に混入していたオイルのみが分離されて容器5A内の底部に貯留される。   Next, the ultra-low temperature refrigeration apparatus according to the present embodiment includes the oil return circuit 23 as described above. Therefore, when the refrigerant discharged from the sealed container 141 (see FIG. 2) flows into the oil separation means 51 of the oil separator 5 through the inflow pipe 1A shown in FIG. 3, only the oil mixed in the refrigerant is separated. It is stored at the bottom in the container 5A.

そして、この貯留されるオイル量が次第に増え、オイルセパレータ5の底部のオイル液面を検知するフロート52が所要レベルを越えたことを検知すると、フロート式弁53が開弁する。その結果、開弁するフロート式弁53及びオイル管54を介してオイルがオイルリターン回路23側へ吸引される。   When the amount of stored oil gradually increases and the float 52 for detecting the oil level at the bottom of the oil separator 5 is detected to exceed a required level, the float valve 53 is opened. As a result, oil is sucked into the oil return circuit 23 through the float valve 53 and the oil pipe 54 that are opened.

これにより、オイル管54を通りオイルセパレータ5から流出するオイルがオイルリターン回路23を介して密閉容器101内底部のオイル溜めに供給され、オイル溜め162のオイル不足を解消することができる。一方、図3に示すオイル分離手段51でオイルが分離され除去された冷媒は、流出管1Bから図1に示す熱交換器6へ送り込まれて凝縮される。   Thereby, the oil flowing out from the oil separator 5 through the oil pipe 54 is supplied to the oil sump at the inner bottom portion of the sealed container 101 via the oil return circuit 23, and the oil shortage in the oil sump 162 can be solved. On the other hand, the refrigerant from which the oil has been separated and removed by the oil separation means 51 shown in FIG. 3 is sent from the outflow pipe 1B to the heat exchanger 6 shown in FIG. 1 to be condensed.

従って、本実施形態によれば、オイルセパレータ5と圧縮機100の下部との間を連通するオイルリターン回路23を介してオイルが圧縮機100の内部に戻されることで、圧縮空間125内に生じるオイル不足を解消させることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the oil is returned to the inside of the compressor 100 through the oil return circuit 23 that communicates between the oil separator 5 and the lower portion of the compressor 100, and thus is generated in the compression space 125. Oil shortage can be resolved.

また、本実施形態には、リキッドインジェクション回路21を備えており、スクロール型超低温圧縮機100においては、温度検知部60が所定の設定温度以上に上昇したことを検知することにより、制御部24が動作制御する。そして、この制御部24から出力する第3制御信号Iによりソレノイド21Dがオンするとともに、第1制御信号Iにより第1電磁弁21Aが開き、過冷却器8で過冷却された液冷媒の一部がリキッドインジェクション回路21を介して、スクロール圧縮要素の中間圧部(または低圧部)の圧縮空間125へ供給され、スクロール圧縮要素の温度上昇を抑制する。 In addition, the present embodiment includes a liquid injection circuit 21. In the scroll type ultra-low temperature compressor 100, the control unit 24 detects that the temperature detection unit 60 has risen above a predetermined set temperature. Control the operation. Then, the solenoid 21D is turned on by the third control signal I 3 to be output from the control unit 24, the first control signal I 1 opens the first electromagnetic valve 21A, the liquid refrigerant is subcooled in subcooler 8 A part is supplied to the compression space 125 of the intermediate pressure part (or low pressure part) of the scroll compression element via the liquid injection circuit 21 to suppress the temperature rise of the scroll compression element.

この場合、温度検知部60の検知温度に応じて行われる制御部24の制御動作により、検出温度が設定温度を超える場合、つまり検出温度との温度差が大きいときには液冷媒の流量が多く、検出温度との温度差が小さいときには液冷媒の流量が少なくなるように、第1電磁弁21Aによる液冷媒の流量が調整される。このようなスクロール圧縮要素の中間圧部(または低圧部)の圧縮空間125への液冷媒の供給は、スクロール圧縮要素の低圧部(または中間圧部)の圧縮空間125よりも過冷却器8内の圧力が高圧であることによる圧力差によって行なわれる。これによって、スクロール圧縮要素の温度上昇が抑制されるわけである。   In this case, when the detected temperature exceeds the set temperature by the control operation of the control unit 24 performed according to the detected temperature of the temperature detecting unit 60, that is, when the temperature difference from the detected temperature is large, the flow rate of the liquid refrigerant is large and the detection is performed. When the temperature difference from the temperature is small, the flow rate of the liquid refrigerant by the first electromagnetic valve 21A is adjusted so that the flow rate of the liquid refrigerant decreases. The supply of the liquid refrigerant to the compression space 125 of the intermediate pressure portion (or low pressure portion) of the scroll compression element is in the supercooler 8 than the compression space 125 of the low pressure portion (or intermediate pressure portion) of the scroll compression element. This is performed by the pressure difference due to the high pressure. This suppresses the temperature rise of the scroll compression element.

また、本実施形態に係る超低温冷凍装置は、−40℃以下の超低温、例えば−60℃で運転されるものであり、上記のように、オイルインジェクション回路22を備えている。従って、圧縮機100の密閉容器141内の低圧室112(図2参照)の内部圧力を検知する低圧圧力センサ25(図1参照)からの出力信号に基づき、制御部24が格納する冷媒の圧力P(飽和圧力、絶対圧力)とエンタルピーHとの相関性を示すPH線図(即ち、モリエール線図)に基づき、検出した圧力値に対応する温度が算出されることで温度検出される。   Moreover, the ultra-low temperature refrigeration apparatus according to the present embodiment is operated at an ultra-low temperature of −40 ° C. or lower, for example, −60 ° C., and includes the oil injection circuit 22 as described above. Therefore, based on the output signal from the low pressure sensor 25 (see FIG. 1) that detects the internal pressure of the low pressure chamber 112 (see FIG. 2) in the sealed container 141 of the compressor 100, the pressure of the refrigerant stored by the control unit 24. The temperature is detected by calculating the temperature corresponding to the detected pressure value based on the PH diagram (that is, the Mollier diagram) indicating the correlation between P (saturation pressure, absolute pressure) and enthalpy H.

そして、この検出された、密閉容器141内部の低圧室112の内部温度が所定値を下回っているときには、制御部24からの制御信号によって第2電磁弁22Bが開弁する。従って、オイルインジェクション回路22に設けたキャピラリチューブ22Aを介して流量がほぼ一定量ずつ送り出されるように調整されたオイルセパレータ5の底部からのオイルは、開弁された第2電磁弁22Bを通過する。またこの第2電磁弁22Bを通過後のオイルは、オイルインジェクション回路22とリキッドインジェクション回路21とが合流する共通の配管を介してスクロール圧縮要素2の中間圧部の圧縮空間125へ供給されるが、このオイルの供給動作は低圧室112の内部温度が上昇し所定温度に達するまで行われる。   When the detected internal temperature of the low-pressure chamber 112 inside the sealed container 141 is lower than a predetermined value, the second electromagnetic valve 22B is opened by a control signal from the control unit 24. Therefore, the oil from the bottom of the oil separator 5 that is adjusted so that the flow rate is sent out almost constant amount through the capillary tube 22A provided in the oil injection circuit 22 passes through the opened second electromagnetic valve 22B. . The oil after passing through the second electromagnetic valve 22B is supplied to the compression space 125 of the intermediate pressure portion of the scroll compression element 2 through a common pipe where the oil injection circuit 22 and the liquid injection circuit 21 merge. This oil supply operation is performed until the internal temperature of the low-pressure chamber 112 rises and reaches a predetermined temperature.

これにより、リキッドインジェクション回路21による過冷却された冷媒供給でスクロール圧縮要素の温度上昇が抑制されるのと同時に、オイルインジェクション回路22によるオイル供給でスクロール圧縮要素のオイル不足を解消してスクロール動作時の潤滑を維持するわけである。   Thereby, the temperature increase of the scroll compression element is suppressed by the supercooled refrigerant supply by the liquid injection circuit 21, and at the same time, the oil shortage of the scroll compression element is eliminated by the oil supply by the oil injection circuit 22 and the scroll operation is performed. This maintains the lubrication.

従って、本実施形態のオイルセパレータ5によれば、オイルセパレータ5内部に貯留される油量が所定レベルを上回ると、差圧を利用して、自動的に圧縮機100の密閉容器141内底部へ回収させることができる。即ち、オイルセパレータ5の容器5A内底部に所定レベル以上にオイルが貯留されるときに、圧縮機100の密閉容器141内底部へ簡易かつ低コストで確実にオイルの回収自動化が実現できる。
また、このように、簡易かつ低コストで確実にオイルの回収自動化を実現できるオイルセパレータ5を備えた超低温冷凍装置も提供できる。
Therefore, according to the oil separator 5 of the present embodiment, when the amount of oil stored in the oil separator 5 exceeds a predetermined level, the differential pressure is used automatically to the inner bottom portion of the sealed container 141 of the compressor 100. It can be recovered. That is, when oil is stored at a predetermined level or more in the inner bottom portion of the container 5A of the oil separator 5, it is possible to reliably and automatically automate oil collection to the inner bottom portion of the sealed container 141 of the compressor 100 at a low cost.
In addition, an ultra-low temperature refrigeration apparatus including the oil separator 5 that can reliably and automatically realize oil recovery simply and at low cost can be provided.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
例えば、オイルインジェクション回路22に関する温度検出は、本実施形態では、制御部24により、低圧センサ25の圧力検知に基づき圧縮機100の密閉容器141内の低圧室Rの内部圧力から温度が演算される構成であるが、特にこれに限定されない。例えば、蒸発器の冷媒温度を直接測定する構成であってもよい。また、本発明の超低温冷凍装置による冷媒蒸発温度は−40℃以下の所定温度であって、本実施形態では−40℃または−45℃に設定されているが、特にこの温度に限定されない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not deviate from the summary as described in a claim.
For example, in this embodiment, the temperature detection related to the oil injection circuit 22 is calculated by the control unit 24 based on the internal pressure of the low pressure chamber R in the hermetic container 141 of the compressor 100 based on the pressure detection of the low pressure sensor 25. Although it is a structure, it is not limited to this in particular. For example, the structure which measures the refrigerant | coolant temperature of an evaporator directly may be sufficient. Moreover, the refrigerant | coolant evaporation temperature by the ultra-low temperature freezing apparatus of this invention is predetermined temperature below -40 degreeC, Comprising: Although it sets to -40 degreeC or -45 degreeC in this embodiment, it is not limited to this temperature in particular.

さらに、本実施形態では、過冷却器8を通過後の冷媒をリキッドインジェクション回路21を介して、圧縮機100のスクロール圧縮要素の中間圧部の圧縮空間125へ送り込むように構成しているが、これに限らない。即ち、例えば図1に破線で示すように、このリキッドインジェクション回路21´を、レシーバタンク7の吐出側と圧縮機100のスクロール圧縮要素の中間圧部(又は低圧部)の圧縮空間との間に設置させてもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the refrigerant after passing through the supercooler 8 is configured to be sent to the compression space 125 of the intermediate pressure portion of the scroll compression element of the compressor 100 via the liquid injection circuit 21. Not limited to this. That is, for example, as shown by a broken line in FIG. 1, this liquid injection circuit 21 ′ is placed between the discharge side of the receiver tank 7 and the compression space of the intermediate pressure portion (or low pressure portion) of the scroll compression element of the compressor 100. It may be installed.

また、本実施形態では、簡易かつ低コストで確実にオイルの回収自動化を実現できるオイルセパレータ5を超低温冷凍装置に装備させたが、本発明では、特にこのオイルセパレータは特に超低温タイプの冷凍装置に限定して装備させる必要はなく、通常一般の冷凍装置に装備させてもよい。   Further, in the present embodiment, the oil separator 5 that can realize oil recovery automatically and reliably at low cost is provided in the ultra-low temperature refrigeration apparatus. In the present invention, this oil separator is particularly used in the ultra-low temperature type refrigeration apparatus. It is not necessary to equip with limitation, and you may equip with a general freezing apparatus normally.

1 冷媒回路(冷媒循環回路)
1A 流入管
1B 流出管
11、12 ユニット間配管
13 減圧装置(膨張弁)
14 熱交換器(蒸発器)
2 ストレーナ
21 リキッドインジェクション回路
21A 第1電磁弁
21D ソレノイド
22 オイルインジェクション回路
22B 第2電磁弁
23 オイルリターン回路(オイルリターン管)
24 制御部
25 低圧圧力センサ
3 アキュムレータ
100 圧縮機(スクロール型超低温圧縮機)
102 スクロール圧縮要素
103 電動要素
105 回転軸
105A 油路
111 吐出圧力空間
112 低圧室
113 吐出孔(吐出ポート)
114 固定スクロール
115 揺動スクロール
117、121 ラップ
125 圧縮空間(中間圧部、低圧部;圧縮室)
128 吐出マフラー室
141 密閉容器
142 カバー
162 油溜め
5 オイルセパレータ
5A 容器
51 オイル分離手段
52 フロート
53 フロート式弁
54 オイル管
6 熱交換器(凝縮器)
60 温度検知部
7 レシーバタンク
8 過冷却器
P パイプ
1 Refrigerant circuit (refrigerant circulation circuit)
1A Inflow pipe 1B Outflow pipe 11, 12 Inter-unit piping 13 Pressure reducing device (expansion valve)
14 Heat exchanger (evaporator)
2 Strainer 21 Liquid Injection Circuit 21A First Solenoid Valve 21D Solenoid 22 Oil Injection Circuit 22B Second Solenoid Valve 23 Oil Return Circuit (Oil Return Pipe)
24 control unit 25 low pressure sensor 3 accumulator 100 compressor (scroll type ultra-low temperature compressor)
102 Scroll compression element 103 Electric element 105 Rotating shaft 105A Oil passage 111 Discharge pressure space 112 Low pressure chamber 113 Discharge hole (discharge port)
114 Fixed scroll 115 Swing scroll 117, 121 Lap 125 Compression space (intermediate pressure part, low pressure part; compression chamber)
128 Discharge muffler chamber 141 Sealed container 142 Cover 162 Oil sump 5 Oil separator 5A Container 51 Oil separation means 52 Float 53 Float type valve 54 Oil pipe 6 Heat exchanger (condenser)
60 Temperature detector 7 Receiver tank 8 Supercooler P Pipe

Claims (1)

電動要素と前記電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素とが密閉容器内に収容され、前記密閉容器内の前記スクロール圧縮要素の下方空間を低圧室とし、前記密閉容器内の前記スクロール圧縮要素の上方空間を前記スクロール圧縮要素にて圧縮された冷媒ガスの吐出圧力空間とし、前記スクロール圧縮要素に連通した吸入管から吸い込んだ冷媒ガスを前記スクロール圧縮要素にて圧縮しつつ吐出ポートから前記吐出圧力空間に吐出し、この吐出される冷媒ガスを前記密閉容器外に吐出するスクロール圧縮機を備え、
前記吐出される冷媒ガスが、凝縮器、液冷媒を溜めるレシーバタンクを経て膨張弁にて減圧膨張された液冷媒を蒸発器で蒸発した後、再び前記吸入管から前記スクロール圧縮要素へ帰還する冷媒循環回路を形成し、
前記圧縮機のスクロール圧縮要素から吐出する冷媒ガスが前記密閉容器外の前記凝縮器に送り出される冷媒循環回路上にオイルセパレータが設置され、
前記オイルセパレータに貯油したオイルを前記密閉容器内に返油するオイルリターン回路を備え、
前記レシーバタンクに溜まった液冷媒の一部または前記レシーバタンクを出た冷媒を過冷却器で過冷却した液冷媒の一部を、前記スクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へ供給するリキッドインジェクション回路を備え、 前記オイルセパレータで冷媒から分離されたオイルを前記スクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へ供給するオイルインジェクション回路を設け、
前記低圧室の内部圧力を検知する低圧圧力センサを設け、制御部によって、前記低圧圧力センサからの出力信号に基づき冷媒の圧力とエンタルピーとの相関性を示す線図によって算出される前記低圧室の内部温度が所定値を下回っているとき、前記オイルインジェクション回路に設けた電磁弁を開き、前記低圧室の内部温度が所定温度に達するまでオイルを前記スクロール圧縮要素の低圧部または中間圧部の圧縮室へ供給する−40℃以下の超低温に冷却する超低温冷凍装置において、
前記オイルセパレータは、
前記スクロール圧縮要素から吐出する冷媒ガスが前記密閉容器外に送り出される冷媒循環回路上に設置され、
上下方向に長い容器と、
この容器内の上部側に設置されるオイル分離手段と、
前記オイル分離手段で分離された冷媒ガスを前記容器の外部へ送り出す冷媒送出管と、
前記オイル分離手段で分離され滴下されて前記容器内の底部に貯留するオイルの液量に応じて昇降するフロートと、
このフロートが予め設定された所定レベルを越えて上昇すると作動するフロート式弁と、
前記容器内の底部に貯留するオイルの液面が所定レベルを越えたところで前記フロート式弁が開いて前記容器内の底部に貯留するオイルが吸引されて前記容器外部へ送出され、前記密閉容器内へ戻される返油用のオイルリターン管と、
を備え、更に、前記オイルインジェクション回路の先端部が前記容器内の最下部に接続される
ことを特徴とする超低温冷凍装置。
An electric element and a scroll compression element driven by the electric element are accommodated in a hermetic container, a lower space of the scroll compression element in the hermetic container is a low pressure chamber, and the upper part of the scroll compression element in the hermetic container The space is used as a discharge pressure space for refrigerant gas compressed by the scroll compression element, and the discharge pressure space is discharged from the discharge port while compressing the refrigerant gas sucked from the suction pipe communicating with the scroll compression element by the scroll compression element. A scroll compressor that discharges the refrigerant gas discharged to the outside of the sealed container,
The discharged refrigerant gas passes through a condenser and a receiver tank that stores liquid refrigerant, and after evaporating liquid refrigerant decompressed and expanded by an expansion valve using an evaporator, returns to the scroll compression element from the suction pipe again. Forming a circulation circuit,
An oil separator is installed on the refrigerant circuit in which the refrigerant gas discharged from the scroll compression element of the compressor is sent to the condenser outside the sealed container,
An oil return circuit for returning oil stored in the oil separator into the sealed container;
A part of the liquid refrigerant accumulated in the receiver tank or a part of the liquid refrigerant obtained by supercooling the refrigerant exiting the receiver tank with a supercooler is supplied to the compression chamber of the low pressure part or the intermediate pressure part of the scroll compression element. An oil injection circuit for supplying the oil separated from the refrigerant by the oil separator to the compression chamber of the low pressure part or the intermediate pressure part of the scroll compression element,
A low pressure sensor for detecting the internal pressure of the low pressure chamber is provided, and the control unit calculates the correlation between the pressure of the refrigerant and the enthalpy based on the output signal from the low pressure chamber, and calculates the correlation of the low pressure chamber. When the internal temperature is lower than the predetermined value, the solenoid valve provided in the oil injection circuit is opened, and the oil is compressed until the internal temperature of the low pressure chamber reaches the predetermined temperature. In an ultra-low temperature refrigeration system that cools to an ultra-low temperature of −40 ° C. or less supplied to a room,
The oil separator is
The refrigerant gas discharged from the scroll compression element is installed on a refrigerant circuit that is sent out of the sealed container,
A container that is long in the vertical direction,
Oil separating means installed on the upper side in the container;
A refrigerant delivery pipe for delivering the refrigerant gas separated by the oil separation means to the outside of the container;
A float that rises and falls according to the amount of oil separated and dropped by the oil separating means and stored in the bottom of the container;
A float valve that operates when the float rises above a predetermined level set in advance;
When the liquid level of the oil stored in the bottom of the container exceeds a predetermined level, the float valve is opened, and the oil stored in the bottom of the container is sucked and sent to the outside of the container. An oil return pipe for returning oil,
And the tip of the oil injection circuit is connected to the lowest part in the container
An ultra-low temperature refrigeration apparatus.
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