JP6285816B2 - Compressor - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸回りに変位しながら容積を縮小させる圧縮室にて流体を圧縮する圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor that compresses a fluid in a compression chamber whose volume is reduced while being displaced around a rotation axis.
従来、特許文献1には、いわゆるガスインジェクションサイクル(エコノマイザ式冷凍サイクル)に適用された圧縮機であって、外部から吸入された中間圧流体を圧縮室にて圧縮過程の流体へ合流させる中間圧吸入ポートが設けられたスクロール型圧縮機が開示されている。
Conventionally,
このような中間圧吸入ポートが設けられた圧縮機では、圧縮室内へ比較的温度の低い中間圧流体を合流させることで、圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。なお、圧縮機の圧縮効率とは、圧縮機を駆動するために必要な仕事量に対する、圧縮機が出力した仕事量の比で定義される値である。 In a compressor provided with such an intermediate pressure suction port, the compression efficiency of the compressor can be improved by joining an intermediate pressure fluid having a relatively low temperature into the compression chamber. The compression efficiency of the compressor is a value defined by the ratio of the work output from the compressor to the work required to drive the compressor.
この従来技術では、圧縮室を形成する圧縮機構が、ドーム型のケーシングに収容されている。そして、ケーシングの外部にマフラーが設けられている。マフラーは、中間圧吸入ポートの上流側に設けられており、中間圧吸入ポートから圧縮室に吸入される中間圧流体の流量が変動することに伴って生じる圧力脈動を低減する。 In this prior art, a compression mechanism that forms a compression chamber is accommodated in a dome-shaped casing. A muffler is provided outside the casing. The muffler is provided on the upstream side of the intermediate pressure suction port, and reduces pressure pulsation that occurs as the flow rate of the intermediate pressure fluid sucked into the compression chamber from the intermediate pressure suction port varies.
マフラーで圧力脈動を低減することによって、圧力脈動に起因する圧縮効率の低下や、騒音・振動の悪化を抑制している。 By reducing the pressure pulsation with the muffler, the reduction in compression efficiency and the deterioration of noise and vibration due to the pressure pulsation are suppressed.
なお、この従来技術では、圧縮機構を回転駆動するモータが、圧縮機構とともにケーシングに収容されている。 In this prior art, a motor for rotating the compression mechanism is housed in the casing together with the compression mechanism.
しかしながら、上記従来技術によると、マフラーがケーシングの外部に設けられているので、マフラーを含めた圧縮機全体の体格が大型化してしまう。その結果、圧縮機をガスインジェクションサイクルに搭載する際の搭載性が悪化したり、部品点数が増加して製造コストが増加してしまう。 However, according to the above prior art, since the muffler is provided outside the casing, the size of the entire compressor including the muffler is increased. As a result, the mountability when the compressor is mounted in the gas injection cycle is deteriorated, or the number of parts is increased and the manufacturing cost is increased.
そこで、ケーシング内に形成される空間のうち、モータを収容するモータ室を、中間圧吸入ポートと圧縮室との間の流体通路に配置する構成(以下、検討例と言う。)が考えられる。 Therefore, a configuration (hereinafter referred to as a study example) in which a motor chamber that houses a motor in a space formed in the casing is arranged in a fluid passage between the intermediate pressure suction port and the compression chamber is conceivable.
この検討例によると、中間圧流体がモータ室を経由して圧縮室に吸入されるので、モータ室で中間圧流体の圧力脈動を低減できる。すなわち、モータ室がマフラーの機能を発揮できる。そのため、ケーシングの外部にマフラーを設ける必要がないので圧縮機全体の体格を小型化できる。 According to this examination example, since the intermediate pressure fluid is sucked into the compression chamber via the motor chamber, the pressure pulsation of the intermediate pressure fluid can be reduced in the motor chamber. That is, the motor chamber can exhibit the function of the muffler. Therefore, since it is not necessary to provide a muffler outside the casing, the entire size of the compressor can be reduced.
さらに、この検討例によると、中間圧流体がモータ室を流れるので、中間圧流体によってモータを冷却することで銅損を低減でき、圧縮効率を向上できる。 Furthermore, according to this examination example, since the intermediate pressure fluid flows through the motor chamber, the copper loss can be reduced and the compression efficiency can be improved by cooling the motor with the intermediate pressure fluid.
しかしながら、中間圧流体を圧縮室に吸入させる作動状態と、中間圧流体を圧縮室に吸入させない作動状態とを切り替え可能に構成されているガスインジェクションサイクルに上記検討例の圧縮機を適用した場合、中間圧流体を圧縮室に吸入させない作動状態では中間圧流体がモータ室を流れなくなるのでモータを冷却できなくなり、信頼性を低下させるという問題がある。 However, when the compressor of the above examination example is applied to a gas injection cycle configured to be able to switch between an operation state in which the intermediate pressure fluid is sucked into the compression chamber and an operation state in which the intermediate pressure fluid is not sucked into the compression chamber, In an operating state in which the intermediate pressure fluid is not sucked into the compression chamber, the intermediate pressure fluid does not flow through the motor chamber, so that there is a problem that the motor cannot be cooled and reliability is lowered.
本発明は上記点に鑑みて、体格を大型化させることなく圧力脈動を低減するとともに、中間圧流体を圧縮室に吸入させない作動状態においてもモータを冷却可能にして信頼性と効率の両立を図ることを目的とする。 In view of the above points, the present invention reduces pressure pulsation without increasing the size of the physique, and makes it possible to cool the motor even in an operating state where intermediate pressure fluid is not sucked into the compression chamber, thereby achieving both reliability and efficiency. For the purpose.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
回転軸(25)回りに変位しながら容積を縮小させる圧縮室(15)を形成する圧縮室形成部材(11、12)と、
圧縮室形成部材(11、12)を収容するハウジング(30)と、
回転軸(25)を回転駆動するモータ(20)とを備え、
ハウジング(30)は、
圧縮室(15)で圧縮される低圧流体を吸入する吸入ポート(1b)と、
低圧流体よりも圧力が高い中間圧流体を吸入する中間圧吸入ポート(1c)とを有し、
ハウジング(30)の内部には、
モータ(20)を収容し、中間圧吸入ポート(1c)と連通するモータ室(30a)と、
モータ室(30a)の中間圧流体を、圧縮室(15)にて圧縮過程の流体へ合流させる中間圧流体通路(129)と、
中間圧吸入ポート(1c)から吸入された中間圧流体の圧力よりも低圧となる低圧空間(36、341)と、
低圧空間(36、341)とモータ室(30a)とを連通させる連通路(131、141)とが形成されており、
さらに、連通路(131、141)を開閉する開閉手段(132、142)を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention described in
A compression chamber forming member (11, 12) that forms a compression chamber (15) that reduces the volume while being displaced about the rotation axis (25);
A housing (30) for accommodating the compression chamber forming members (11, 12);
A motor (20) for rotationally driving the rotating shaft (25),
The housing (30)
A suction port (1b) for sucking in the low-pressure fluid compressed in the compression chamber (15);
An intermediate pressure suction port (1c) for sucking an intermediate pressure fluid whose pressure is higher than that of the low pressure fluid;
Inside the housing (30)
A motor chamber (30a) that houses the motor (20) and communicates with the intermediate pressure suction port (1c);
An intermediate pressure fluid passage (129) for joining the intermediate pressure fluid in the motor chamber (30a) to the fluid in the compression process in the compression chamber (15);
Low pressure spaces (36, 341) having a pressure lower than the pressure of the intermediate pressure fluid sucked from the intermediate pressure suction port (1c);
A communication path (131, 141) for communicating the low pressure space (36, 341) and the motor chamber (30a) is formed,
Furthermore, it has an opening / closing means (132, 142) for opening and closing the communication passages (131, 141).
これによると、上記検討例と同様に、中間圧流体がモータ室(30a)を経由して圧縮室(15)に吸入されるので、モータ室(30a)がマフラの機能を果たすことができる。そのため、体格を大型化させることなく圧力脈動を低減できる。 According to this, since the intermediate pressure fluid is sucked into the compression chamber (15) via the motor chamber (30a), the motor chamber (30a) can fulfill the function of the muffler, as in the above examination example. Therefore, pressure pulsation can be reduced without increasing the size of the physique.
また、中間圧流体を圧縮室(15)に吸入させる作動状態では、中間圧流体がモータ室(30a)を流れるので、中間圧流体でモータ(20)を冷却できる。 Further, in the operating state in which the intermediate pressure fluid is sucked into the compression chamber (15), the intermediate pressure fluid flows through the motor chamber (30a), so that the motor (20) can be cooled by the intermediate pressure fluid.
さらに、連通路(131、141)が低圧空間(36、341)とモータ室(30a)とを連通させるので、中間圧流体を圧縮室(15)に吸入させない作動状態であってもモータ室(30a)を低圧低温にでき、ひいてはモータ(20)を冷却できる。 Further, since the communication passages (131, 141) connect the low pressure space (36, 341) and the motor chamber (30a), even if the intermediate pressure fluid is not sucked into the compression chamber (15), the motor chamber ( 30a) can be at low pressure and low temperature and thus the motor (20) can be cooled.
しかも、開閉手段(132、142)が連通路(131、141)を開閉するので、中間圧流体を圧縮室(15)に吸入させる作動状態では、連通路(131、141)を閉じることによって、モータ室(30a)の中間圧流体が連通路(131、141)を通じて低圧空間(36、341)に流出することを防止できる。 In addition, since the opening / closing means (132, 142) opens and closes the communication path (131, 141), in an operating state in which the intermediate pressure fluid is sucked into the compression chamber (15), by closing the communication path (131, 141), It is possible to prevent the intermediate pressure fluid in the motor chamber (30a) from flowing out to the low pressure space (36, 341) through the communication path (131, 141).
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、実施形態について図に基づいて説明する。図1に示すヒートポンプサイクル100(冷凍サイクル)は、ヒートポンプ式給湯機にて給湯水を加熱する。ヒートポンプサイクル100は、圧縮機1の圧縮室にて昇圧過程の冷媒にサイクルの中間圧気相冷媒を合流させるガスインジェクションサイクル(エコノマイザ式冷凍サイクル、内部熱交換式冷凍サイクル)として構成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. A heat pump cycle 100 (refrigeration cycle) shown in FIG. 1 heats hot water with a heat pump type hot water heater. The
より具体的には、ヒートポンプサイクル100は、圧縮機1、水−冷媒熱交換器2、第1膨張弁3、気液分離器4、第2膨張弁5、室外熱交換器6等を有する冷凍サイクル装置である。
More specifically, the
水−冷媒熱交換器2は、ヒートポンプサイクル100の冷媒を放熱させる放熱用熱交換器(放熱器)である。第1膨張弁3および第2膨張弁5は、ヒートポンプサイクル100の冷媒を減圧させる減圧手段である。室外熱交換器6は、ヒートポンプサイクル100の冷媒を蒸発させる蒸発用熱交換器(蒸発器)である。
The water-
水−冷媒熱交換器2は、圧縮機1の吐出ポート1aから吐出された冷媒と給湯水とを熱交換させて給湯水を加熱する加熱用熱交換器である。第1膨張弁3は、水−冷媒熱交換器2から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる高段側減圧手段であって、制御装置9から出力される制御信号によってその作動が制御される電気式膨張弁である。
The water-
気液分離器4は、第1膨張弁3にて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離手段である。第2膨張弁5は、気液分離器4の液相冷媒流出口から流出した中間圧液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる低段側減圧手段であって、その基本的構成は第1膨張弁3と同様である。室外熱交換器6は、第2膨張弁5にて減圧された低圧冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる吸熱用熱交換器である。
The gas-
室外熱交換器6の冷媒出口側には、圧縮機1の吸入ポート1bが接続され、気液分離器4の気相冷媒流出口には、圧縮機1の中間圧流入ポート(流入ポート)1cが接続されている。従って、本実施形態では、気液分離器4にて分離された中間圧気相冷媒が、圧縮機1の圧縮室15にて昇圧過程の冷媒にインジェクションされる。
A
気液分離器4の気相冷媒流出口と、圧縮機1の中間圧流入ポート1cとの間の気相冷媒流路7には、インジェクション切替弁8が配置されている。インジェクション切替弁8は、気相冷媒流路7を開閉する気相冷媒流路開閉手段であって、制御装置9から出力される制御信号によってその作動が制御される電気式開閉弁である。
An
インジェクション切替弁8が気相冷媒流路7を開けることによって、気液分離器4にて分離された中間圧気相冷媒が、圧縮機1の圧縮室15にて昇圧過程の冷媒にインジェクションされる。
When the
インジェクション切替弁8が気相冷媒流路7を閉じることによって、気液分離器4にて分離された中間圧気相冷媒が、圧縮機1の圧縮室15にて昇圧過程の冷媒にインジェクションされない。
When the
本実施形態のヒートポンプサイクル100では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機1の吐出ポート1aから第1膨張弁3入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には、圧縮機1内部の各摺動部位を潤滑するオイル(冷凍機油)が混入されており、このオイルの一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
In the
ヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプサイクル100の他に、水−冷媒熱交換器2にて加熱された給湯水を貯湯する貯湯タンク、貯湯タンクと水−冷媒熱交換器2との間で給湯水を循環させる給湯水循環回路、および給湯水循環回路に配置されて給湯水を圧送する水ポンプ(いずれも図示せず)等を有している。
In addition to the
制御装置9は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御するものである。 The control device 9 includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. Then, various calculations and processes are performed based on the control program stored in the ROM, and the operation of various control target devices connected to the output side is controlled.
制御装置9の出力側には、第1膨張弁3、第2膨張弁5、インジェクション切替弁8、および圧縮機1の開閉弁142等の各種制御対象機器が接続されている。
Various devices to be controlled such as the
制御装置9の入力側には、高圧側冷媒圧力センサ91、低圧側圧力センサ92、給湯水温度センサ93、外気温センサ94等が接続され、これらのセンサ群の検出信号が制御装置9へ入力される。
A high pressure side
高圧側冷媒圧力センサ91は、圧縮機1の吐出ポート1aから吐出された高圧冷媒の圧力を検出する高圧冷媒圧力検出手段である。低圧側冷媒圧力センサ92は、第2膨張弁5にて減圧された低圧冷媒の圧力を検出する低圧冷媒圧力検出手段である。
The high-pressure side
給湯水温度センサ93は、水−冷媒熱交換器2で加熱された給湯水の温度を検出する給湯水温度検出手段である。外気温センサ94は、外気の温度を検出する外気温度検出手段である。
The hot
図2に示すように、圧縮機1は、圧縮機構部10、電動機部20、ハウジング30、および油分離器40等を有している。図2における上下の各矢印は、圧縮機1をヒートポンプ式給湯機に搭載した状態における上下の各方向を示している。
As shown in FIG. 2, the
圧縮機1は、圧縮機構部10の容積の変化によって冷媒を圧縮する容積式圧縮機である。圧縮機構部10は、圧縮対象流体である冷媒を吸入し、圧縮して吐出する容積式圧縮機構である。電動機部20は、圧縮機構部10を駆動する電動式モータである。
The
ハウジング30は、圧縮機構部10および電動機部20を収容する中空状の部材である。油分離器40は、ハウジング30の外部に配置されて圧縮機構部10にて圧縮された高圧冷媒からオイルを分離する。
The
圧縮機1は、電動機部20から圧縮機構部10へ回転駆動力を伝達する駆動軸(シャフト)25が鉛直方向(上下方向)に延びて、圧縮機構部10と電動機部20が鉛直方向に配置された、いわゆる縦置きタイプに構成されている。より具体的には、本実施形態では、圧縮機構部10が電動機部20の下方側に配置されている。
In the
ハウジング30は、筒状部材31、上蓋部材32、下蓋部材33、吸入ポート形成部材34および中間圧流入ポート形成部材35を有し、これらを一体に接合して密閉容器構造としたものである。
The
筒状部材31は、中心軸が鉛直方向に延びる筒状の部材である。上蓋部材32は、筒状部材31の上端部を塞ぐ椀状の部材である。下蓋部材33は、筒状部材31の下端部を塞ぐ椀状の部材である。
The
吸入ポート形成部材34は、吸入ポート1bを形成している。中間圧流入ポート形成部材35は、中間圧流入ポート1cを形成している。
The suction
ハウジング30には、冷媒流出口(図示せず)等が形成されている。冷媒流出口は、圧縮機構部10から吐出された高圧冷媒をハウジング30の外部に配置された油分離器40側へ流出させる。
The
電動機部20は、固定子をなすコイルステータ21と回転子をなすロータ22とを有して構成されている。ロータ22の軸中心穴にはシャフト25が圧入により固定されている。従って、制御装置からコイルステータ21のコイルへ電力が供給されて回転磁界が発生すると、ロータ22およびシャフト25が一体となって回転する。
The
シャフト25は略円筒状に形成されており、その両端部は第1軸受部26および第2軸受部27に回転可能に支持されている。第1軸受部26および第2軸受部27は、すべり軸受けにて構成されている。シャフト25の内部には、シャフト25の外表面と第1、第2軸受部26、27との摺動部位にオイルを供給するための油供給通路25aが形成されている。
The
第1軸受部26は、ハウジング30内の空間を電動機部20の配置空間30a(以下、モータ室と言う。)と圧縮機構部10の配置空間とに仕切るミドルハウジング28に形成されて、シャフト25の下端側(圧縮機構部10側)を支持している。第2軸受部27は、介在部材29を介してハウジング30の筒状部材31に固定されて、シャフト25の上端側(圧縮機構部10の反対側)を支持している。
The
圧縮機構部10は、それぞれ渦巻き状に形成された歯部を有する可動スクロール11および固定スクロール12からなるスクロール型の圧縮機構で構成されている。可動スクロール11は、ミドルハウジング28の下方側に配置されている。固定スクロール12は、可動スクロール11の下方側に配置されている。
The
可動スクロール11および固定スクロール12は、それぞれ円板状の基板部111、121を有しており、双方の基板部111、121は、互いに鉛直方向に対向するように配置されている。固定スクロール12の基板部121の外周側は、ハウジング30の筒状部材31に固定されている。
The
可動スクロール11の基板部111の上面側の中心部には、シャフト25の下端部が挿入される円筒状のボス部113が形成されている。シャフト25の下端部は、シャフト25の回転中心に対して偏心した偏心部25bになっている。従って、可動スクロール11の基板部111の上面側には、シャフト25の偏心部25bが挿入されている。
A
可動スクロール11およびミドルハウジング28の間には、可動スクロール11が偏心部25b周りに自転することを防止する自転防止機構(図示せず)が設けられている。このため、シャフト25が回転すると、可動スクロール11は偏心部25b周りに自転することなく、シャフト25の回転中心を公転中心として公転運動(揺動運動)する。
Between the
可動スクロール11には、基板部111から固定スクロール12側に向かって突出する渦巻き状の歯部112が形成されている。一方、固定スクロール12には、基板部121から可動スクロール11側に向かって突出するとともに、可動スクロール11の歯部112に噛み合う渦巻き状の歯部122が形成されている。
The
そして、両スクロール11、12の歯部112、122同士が噛み合って複数箇所で接触することによって、回転軸方向から見たときに三日月形状に形成される圧縮室15が複数個形成される。図2では図示の明確化のため、複数個の圧縮室15のうち1つの圧縮室のみに符号を付しており、他の圧縮室については符号を省略している。
The
これらの圧縮室15は、可動スクロール11が公転運動することによって外周側から中心側へ容積を減少させながら移動する。従って、吸入ポート1bは、最外周側に位置付けられる圧縮室15に連通している。中間圧流入ポート1cは、最外周側から中心側へ移動する過程の中間位置に位置付けられる圧縮室15に連通している。
These
固定スクロール12側の基板部121の中心部には、圧縮室15で圧縮された冷媒が吐出される吐出孔123が形成されている。吐出孔123の下方側には、吐出孔123と連通する吐出室124が形成されている。この吐出室124には、吐出室124側から圧縮室15側への冷媒の逆流を防止する逆止弁をなすリードバルブ(図示せず)と、リードバルブの最大開度を規制するストッパ19とが配置されている。
A
ハウジング30の内部には、吐出室124から、ハウジング30に形成された冷媒流出口(図示せず)へ冷媒を導く冷媒通路(図示せず)が形成されている。この冷媒流出口には油分離器40の冷媒流入口40bが接続されている。油分離器40は、鉛直方向に延びる筒状部材41を有し、その内部に形成された空間で、圧縮機構部10にて昇圧された冷媒を旋回させ、遠心力の作用によって気相冷媒とオイルとを分離する。
Inside the
油分離器40にて分離された高圧気相冷媒は、油分離器40の上方側に形成された吐出ポート1aから水−冷媒熱交換器2側へ流出する。一方、油分離器40にて分離されたオイルは、油分離器40の下方側の部位に蓄えられ、油通路(図示せず)を介してハウジング30内の圧縮機構部10やシャフト25と第1、第2軸受部26、27との摺動部等へ供給される。
The high-pressure gas-phase refrigerant separated by the
ハウジング30内の圧縮機構部10や摺動部等に供給された潤滑油は、重力によって流下して、ハウジング30内の最下部に形成された貯油室36に至る。貯油室36は、固定スクロール12および区画部材18の下方側に形成されている。貯油室36は、中間圧流入ポート1cから吸入された中間圧気相冷媒の圧力よりも低圧となる低圧空間である。
Lubricating oil supplied to the
図3に示すように、区画部材18には、上下方向に貫通する貫通孔181が形成されている。貫通孔181は、固定スクロール基板部121の冷媒吸入通路128と連通している。貫通孔181には、貯油室36に貯められた潤滑油を吸い上げるパイプ182が下方側(貯油室36側)から挿入されている。
As shown in FIG. 3, the
貯油室36の潤滑油は、パイプ182、区画部材18の貫通孔181、および固定スクロール基板部121の冷媒吸入通路128を通じて圧縮室15に供給される。
The lubricating oil in the
吸入ポート1bは、吸入ポート形成部材34の内部通路341(低圧流体通路)、および冷媒吸入通路128を介して、最外周側に位置付けられる圧縮室15に連通している。
The
吸入ポート形成部材34の内部通路341は、低圧冷媒が流れる低圧冷媒通路(低圧流体通路)である。吸入ポート形成部材34の内部通路341は、中間圧流入ポート1cから吸入された中間圧気相冷媒の圧力よりも低圧となる低圧空間である。
The
中間圧流入ポート1cは、中間圧流入ポート形成部材35の内部通路351、モータ室30aおよびインジェクション用冷媒通路129(中間圧流体通路)を介して、中間位置に位置付けられる圧縮室15に連通している。
The intermediate
インジェクション用冷媒通路129は、固定スクロール12の基板部121の内部、および固定スクロール12の下面に固定された区画部材18の内部に形成されている。インジェクション用冷媒通路129には、逆流防止部50が設けられている。逆流防止部50は、圧縮室15側から中間圧流入ポート1c側へ冷媒が逆流することを防止する。
The injection
ミドルハウジング28および固定スクロール12には、吸入ポート形成部材34の内部通路341とモータ室30aとを連通する第1連通路131が形成されている。第1連通路131には、一方向弁132が配置されている。一方向弁132は、第1連通路131を開閉する開閉手段である。
The
一方向弁132は、吸入ポート形成部材34の内部通路341からモータ室30aに向かって冷媒が流れることを許容し、モータ室30aから内部通路341に向かって冷媒が流れることを防止する逆流防止弁である。
The one-
一方向弁132は、弁体とバネとを有する機械式の弁機構(逆止め弁)であり、モータ室30a側の圧力が内部通路341側の圧力よりも所定圧力以上高いと閉弁し、それ以外の場合は開弁する。
The one-
ミドルハウジング28および固定スクロール12には、モータ室30aと貯油室36とを連通する第2連通路141が形成されている。第2連通路141には、開閉弁142が配置されている。開閉弁142は、第2連通路141を開閉する開閉手段である。
The
開閉弁142は、制御装置9から出力される制御信号によってその作動が制御される電気式開閉弁である。
The on-off
開閉弁142は、形状記憶合金の活用などにより、モータ室30aの温度を感知して自動的に開閉する弁であってもよい。この場合、インジェクションが中止されモータ室30aが所定温度より高温になると開弁し、モータ室30aが所定温度より低温になると閉弁する。
The on-off
可動スクロール11の歯部112および固定スクロール12の歯部122には、圧縮室15の気密性を確保するためのチップシール16、17が装着されている。チップシール16、17は、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂(PEEK)などの樹脂材料にて、歯部112、122の渦巻き方向に沿って延びる角柱状に形成されている。
Tip seals 16 and 17 for securing the airtightness of the
可動スクロール11側のチップシール16は、可動スクロール歯部112の下面(固定スクロール基板部121側の面)に形成されたチップシール溝に嵌め込まれている。固定スクロール12側のチップシール17は、固定スクロール歯部122の上面(可動スクロール基板部111側の面)に形成されたチップシール溝に嵌め込まれている。
The
可動スクロール側チップシール16は、固定スクロール基板部121の渦巻き状の溝部の底面(摺動面)に密着して摺動し、固定スクロール側チップシール17は可動スクロール基板部111の下面(摺動面)に密着して摺動する。これにより、圧縮室15の気密性を確保して、圧縮室15から冷媒が洩れることを防止する。
The movable scroll
次に、上記構成における本実施形態の圧縮機1の作動を説明する。圧縮機1の電動機部20に電力が供給されてロータ22およびシャフト25が回転すると、可動スクロール11がシャフト25に対して公転運動(揺動運動)する。これにより、可動スクロール11側の歯部112と固定スクロール12側の歯部122との間に形成された三日月状の圧縮室15が外周側から中心側へ旋回しながら移動していく。
Next, the operation of the
最外周側に位置付けられて吸入ポート1bに連通する圧縮室15には、吸入ポート1bを介して室外熱交換器6から流出した低圧冷媒が流入する。低圧冷媒が流入した圧縮室15は、シャフト25の回転に伴って、その容積を縮小させながらインジェクション用冷媒通路129に連通する位置へ移動する。
The low-pressure refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 6 flows into the
これにより、中間圧流入ポート1cからモータ室30aに流入した中間圧気相冷媒がインジェクション用冷媒通路129を流れて圧縮室15へインジェクションされる。
As a result, the intermediate pressure gas-phase refrigerant flowing into the
シャフト25がさらに回転して圧縮室15が中心側へ移動して固定スクロール12の吐出孔123へ連通すると、圧縮室15にて圧縮された高圧冷媒が油分離器40を介して吐出ポート1aから水−冷媒熱交換器2側へ流出する。
When the
図4は、制御装置9が実行する制御処理の概要を示すフローチャートである。まず、ステップS100では、高圧側冷媒圧力センサ91が検出した高圧冷媒の圧力が所定圧力を上回っているか否かを判定する。高圧冷媒の圧力が所定圧力を上回っていると判定した場合、ステップS110へ進み、インジェクション切替弁8を開けるとともに開閉弁142を閉じる。
FIG. 4 is a flowchart showing an outline of control processing executed by the control device 9. First, in step S100, it is determined whether or not the pressure of the high-pressure refrigerant detected by the high-pressure side
インジェクション切替弁8を開けることより、圧縮機1の中間圧流入ポート1cからモータ室30aに中間圧気相冷媒が流入し、モータ室30aの中間圧気相冷媒は、インジェクション用冷媒通路129を流れて圧縮室15へインジェクションされる(インジェクション状態)。
By opening the
これにより、高圧冷媒の圧力が高い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションさせて圧縮機1の圧縮効率を向上させることができる。
Thereby, when the pressure of the high-pressure refrigerant is high, the intermediate-pressure gas-phase refrigerant can be injected into the
このとき、モータ室30aに中間圧気相冷媒が流入するので、中間圧気相冷媒で電動機部20を冷却できる。
At this time, since the intermediate-pressure gas-phase refrigerant flows into the
また、モータ室30aに中間圧気相冷媒が流入するので、モータ室30a側の圧力が吸入ポート1b側の圧力よりも所定値以上高くなり、一方向弁132が閉弁する。したがって、開閉弁142および一方向弁132が閉じられるので、モータ室30aの中間圧気相冷媒が貯油室36に流入することを防止できる。
Further, since the intermediate-pressure gas-phase refrigerant flows into the
一方、ステップS100にて、高圧冷媒の圧力が所定圧力を上回っていないと判定した場合、ステップS120へ進み、インジェクション切替弁8を閉じるとともに開閉弁142を開ける。
On the other hand, if it is determined in step S100 that the pressure of the high-pressure refrigerant does not exceed the predetermined pressure, the process proceeds to step S120, where the
インジェクション切替弁8を閉じることより、圧縮機1の中間圧流入ポート1cからモータ室30aに中間圧気相冷媒が流入しなくなる。これにより、高圧冷媒の圧力が低い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションしないように切り替えることができる(非インジェクション状態)。
By closing the
このとき、開閉弁142を開けるので、モータ室30aが貯油室36と連通してモータ室30aの圧力が低下して一方向弁132が開弁する。
At this time, since the on-off
これにより、吸入ポート1bから流入した低圧冷媒がモータ室30aに流入するので、低圧冷媒で電動機部20を冷却できる。モータ室30aに流入した低圧冷媒は、重力によって流下して、ハウジング30内の最下部に形成された貯油室36に至る。
As a result, the low-pressure refrigerant flowing from the
貯油室36に流下した低圧冷媒は、貯油室36に貯められた潤滑油とともに、パイプ182、区画部材18の貫通孔181、および固定スクロール基板部121の冷媒吸入通路128を通じて圧縮室15に供給される。
The low-pressure refrigerant flowing into the
図4のステップS100の括弧内に示すように、外気温センサ94が検出した外気の温度が所定温度を下回っていると判定した場合、ステップS110へ進み、外気の温度が所定圧力を下回っていないと判定した場合、ステップS120へ進むようにしてもよい。
If it is determined that the temperature of the outside air detected by the outside
これにより、外気の温度が低い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションさせ、外気の温度が高い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションしないように切り替えることができる。
Thereby, it is possible to switch so that the intermediate pressure gas-phase refrigerant is injected into the
また、給湯水温度センサ93が検出した給湯水の温度が所定温度を下回っていると判定した場合、ステップS110へ進み、給湯水の温度が所定圧力を下回っていないと判定した場合、ステップS120へ進むようにしてもよい。
When it is determined that the temperature of the hot water detected by the hot
これにより、給湯水の温度が低い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションさせ、給湯水の温度が高い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションしないように切り替えることができる。
As a result, the intermediate pressure gas-phase refrigerant can be injected into the
本実施形態では、モータ室30aが中間圧吸入ポート1cと連通しており、中間圧冷媒通路129は、モータ室30aの中間圧気相冷媒を、圧縮室15にて圧縮過程の冷媒へ合流させる。
In the present embodiment, the
連通路131、141は、中間圧気相冷媒の圧力よりも低圧となる低圧空間36、341とモータ室30aとを連通させる。開閉手段132、142は、連通路131、141を開閉する。
The
これによると、上記検討例と同様に、中間圧流体がモータ室30aを経由して圧縮室15に吸入されるので、モータ室30aがマフラの機能を果たすことができる。そのため、体格を大型化させることなく圧力脈動を低減できる。
According to this, similarly to the above examination example, the intermediate pressure fluid is sucked into the
また、中間圧流体を圧縮室15に吸入させる作動状態(インジェクション状態)では、水−冷媒熱交換器2で冷却された後に第1膨張弁3で減圧された中間圧流体がモータ室30aを流れるので、中間圧流体でモータ20を冷却できる。
In the operation state (injection state) in which the intermediate pressure fluid is sucked into the
さらに、連通路131、141が低圧空間36、341とモータ室30aとを連通させるので、中間圧流体を圧縮室15に吸入させない作動状態であってもモータ室30aを低圧低温にできる。そのため、モータ20を冷却できる。
Furthermore, since the
しかも、開閉手段132、142が連通路131、141を開閉するので、中間圧流体を圧縮室15に吸入させる作動状態(インジェクション状態)では、連通路131、141を閉じることによって、モータ室30aの中間圧流体が連通路131、141を通じて低圧空間36、341に流出することを防止できる。
In addition, since the open / close means 132 and 142 open and close the
具体的には、連通路141は、貯油室36とモータ室30aとを連通させる。これによると、中間圧流体を圧縮室15に吸入させない作動状態(非インジェクション状態)であってもモータ室30aを確実に低圧低温にできる。
Specifically, the
具体的には、連通路131は、低圧冷媒通路341とモータ室30aとを連通させる。これによると、中間圧流体を圧縮室15に吸入させない作動状態(非インジェクション状態)において、低圧冷媒通路341を流れる低圧冷媒をモータ室30aに導入できるので、低圧冷媒でモータ20を冷却できる。
Specifically, the
具体的には、開閉手段132は、低圧冷媒通路341からモータ室30aに向かって低圧流体が流れることを許容し、モータ室30aから低圧冷媒通路341に向かって中間圧流体が流れることを防止する一方向弁132である。
Specifically, the opening / closing means 132 allows low-pressure fluid to flow from the low-pressure
これにより、中間圧流体を圧縮室15に吸入させる作動状態(インジェクション状態)において、モータ室30aの中間圧流体が低圧空間36、341が流出することを防止できる。
Thereby, in the operation state (injection state) in which the intermediate pressure fluid is sucked into the
本実施形態では、ヒートポンプサイクル100の高圧冷媒の圧力、外気の温度、給湯器用ヒートポンプサイクル100で加熱された水の温度のいずれか1つ以上を検知手段91、93、94で検知する。
In the present embodiment, the detection means 91, 93, 94 detects any one or more of the pressure of the high-pressure refrigerant of the
そして、制御手段9は、検知手段91、93、94の検知結果に基づいて開閉弁142の開閉制御を行う。これにより、ヒートポンプサイクル100の運転状態に応じて開閉弁142の作動を制御できる。
Then, the control means 9 performs opening / closing control of the opening /
本実施形態では、第1連通路131は、低圧流体通路341とモータ室30aとを連通させ、第2連通路141は、貯油室36とモータ室30aとを連通させる。第1開閉弁132は第1連通路131を開閉し、第2開閉弁142は第2連通路141を開閉する。
In the present embodiment, the
これによると、中間圧冷媒を圧縮室15に吸入させない作動状態(非インジェクション状態)では第1連通路131および第2連通路141を開けることによって、吸入ポート1bから吸入された低圧流体の一部を、低圧流体通路341→第1連通路131→モータ室30a→第2連通路141→貯油室36→潤滑油供給通路181→圧縮室15の順に流すことができる。
According to this, in the operation state (non-injection state) in which the intermediate pressure refrigerant is not sucked into the
そのため、中間圧冷媒を圧縮室15に吸入させない作動状態(非インジェクション状態)において、低圧冷媒でモータ20を効果的に冷却できる。
Therefore, the
(第2実施形態)
上述の第1実施形態では、ヒートポンプサイクル100は、ヒートポンプ式給湯機を構成しているが、本実施形態では、圧縮機1は、ヒートポンプサイクル100は、空調装置を構成している。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the
具体的には、上記第1実施形態では、ヒートポンプサイクル100の冷媒を放熱させる放熱用熱交換器として水−冷媒熱交換器2を備えているが、本実施形態では、水−冷媒熱交換器2の代わりに空気−冷媒熱交換器(図示せず)を備えている。
Specifically, in the first embodiment, the water-
空気−冷媒熱交換器は、圧縮機1の吐出ポート1aから吐出された冷媒と、車室内への送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。
The air-refrigerant heat exchanger is an air heating heat exchanger that heats the blown air by exchanging heat between the refrigerant discharged from the
図5は、制御装置9が実行する制御処理の概要を示すフローチャートである。図5のフローチャートでは、図4のフローチャートのステップS100をステップS100’に変更している。 FIG. 5 is a flowchart showing an outline of control processing executed by the control device 9. In the flowchart of FIG. 5, step S100 in the flowchart of FIG. 4 is changed to step S100 '.
図5のステップS100’の括弧内に示すように、低圧側冷媒圧力センサ92が検出した低圧冷媒の圧力が所定圧力を下回っていると判定した場合、ステップS110へ進み、低圧冷媒の圧力が所定圧力を下回っていないと判定した場合、ステップS120へ進むようにしてもよい。
When it is determined that the pressure of the low-pressure refrigerant detected by the low-pressure side
これにより、低圧冷媒の圧力が低い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションさせ、低圧冷媒の圧力が高い場合に中間圧気相冷媒を圧縮室15へインジェクションしないように切り替えることができる。
As a result, the intermediate-pressure gas-phase refrigerant can be injected into the
本実施形態では、ヒートポンプサイクル100の高圧冷媒の圧力、外気の温度、ヒートポンプサイクル100の低圧冷媒の圧力のいずれか1つ以上を検知手段91、92、94で検知する。
In the present embodiment, any one or more of the pressure of the high-pressure refrigerant in the
そして、制御手段9は、検知手段91、92、94の検知結果に基づいて開閉弁142の開閉制御を行う。これにより、ヒートポンプサイクル100の運転状態に応じて開閉弁142の作動を制御できる。
Then, the control means 9 performs opening / closing control of the opening /
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The above embodiments can be combined as appropriate. The above embodiment can be variously modified as follows, for example.
(1)上述の第1実施形態では、圧縮機1をヒートポンプ式給湯機のヒートポンプサイクル100に適用した例を説明し、上述の第2実施形態では、圧縮機1を空調装置のヒートポンプサイクル100に適用した例を説明したが、圧縮機1の適用はこれに限定されない。つまり、圧縮機1は、種々の流体を圧縮する圧縮機として幅広い用途に適用可能である。
(1) In the above-described first embodiment, an example in which the
(2)上述の実施形態では、スクロール型圧縮機として構成された圧縮機1について説明したが、本発明の圧縮機の形式はこれに限定されない。つまり、本発明の圧縮機には、回転軸回りに変位しながら容積を縮小させる圧縮室にて流体を圧縮する形式のものが広く含まれる。
(2) In the above-described embodiment, the
例えば、圧縮室形成部材が、円柱状空間を形成するシリンダ、円柱状空間の中心軸に対して偏心して配置される円柱状のロータ、およびシリンダの内周面側からロータの外周面に当接するように突出するベーンを含んで構成されており、圧縮室が、シリンダの内周面、ロータの外周面およびベーンによって仕切られた空間によって形成される、いわゆるローリングピストン型圧縮機として構成されていてもよい。この場合、モータ室と低圧室との区切りは、上部軸受け部材、下部軸受け部材またはシリンダでもよい。 For example, the compression chamber forming member is in contact with the outer peripheral surface of the rotor from the inner peripheral surface side of the cylinder that forms a cylindrical space, the cylindrical rotor that is arranged eccentrically with respect to the central axis of the cylindrical space And the compression chamber is formed as a so-called rolling piston compressor formed by a space partitioned by the inner peripheral surface of the cylinder, the outer peripheral surface of the rotor and the vane. Also good. In this case, the partition between the motor chamber and the low pressure chamber may be an upper bearing member, a lower bearing member, or a cylinder.
また、圧縮室形成部材が、断面楕円形状の柱状空間を形成するシリンダ、柱状空間の内部に配置される円柱状のロータ、およびロータの外周面側からシリンダの内周面に当接するように突出するベーンを含んで構成されており、圧縮室が、シリンダの内周面、ロータの外周面およびベーンによって仕切られた空間によって形成される、いわゆるベーン型圧縮機として構成されていてもよい。この場合、モータ室と低圧室との区切りは、上部軸受け部材、下部軸受け部材またはシリンダでもよい。 Further, the compression chamber forming member protrudes so as to come into contact with the inner peripheral surface of the cylinder from the cylinder forming the columnar space having an elliptical cross section, the columnar rotor disposed inside the columnar space, and the outer peripheral surface side of the rotor. The compression chamber may be configured as a so-called vane compressor formed by a space partitioned by the inner peripheral surface of the cylinder, the outer peripheral surface of the rotor, and the vane. In this case, the partition between the motor chamber and the low pressure chamber may be an upper bearing member, a lower bearing member, or a cylinder.
11 可動スクロール(圧縮室形成部材)
12 固定スクロール(圧縮室形成部材)
15 圧縮室
20 電動機部(モータ)
30a モータ室
36 貯油室(低圧空間)
341 内部通路(低圧流体通路、低圧空間)
129 インジェクション用冷媒通路(中間圧流体通路)
131 第1連通路(連通路)
132 一方向弁(開閉手段)
141 第2連通路(連通路)
142 開閉弁(開閉手段)
11 Movable scroll (compression chamber forming member)
12 Fixed scroll (compression chamber forming member)
15
341 Internal passage (low pressure fluid passage, low pressure space)
129 Refrigerant passage for injection (intermediate pressure fluid passage)
131 1st communication path (communication path)
132 One-way valve (opening / closing means)
141 Second communication path (communication path)
142 On-off valve (open / close means)
Claims (7)
前記圧縮室形成部材(11、12)を収容するハウジング(30)と、
前記回転軸(25)を回転駆動するモータ(20)とを備え、
前記ハウジング(30)は、
前記圧縮室(15)で圧縮される低圧流体を吸入する吸入ポート(1b)と、
前記低圧流体よりも圧力が高い中間圧流体を吸入する中間圧吸入ポート(1c)とを有し、
前記ハウジング(30)の内部には、
前記モータ(20)を収容し、前記中間圧吸入ポート(1c)と連通するモータ室(30a)と、
前記モータ室(30a)の前記中間圧流体を、前記圧縮室(15)にて圧縮過程の流体へ合流させる中間圧流体通路(129)と、
前記中間圧吸入ポート(1c)から吸入された前記中間圧流体の圧力よりも低圧となる低圧空間(36、341)と、
前記低圧空間(36、341)と前記モータ室(30a)とを連通させる連通路(131、141)とが形成されており、
さらに、前記連通路(131、141)を開閉する開閉手段(132、142)を備えることを特徴とする圧縮機。 A compression chamber forming member (11, 12) that forms a compression chamber (15) that reduces the volume while being displaced about the rotation axis (25);
A housing (30) for accommodating the compression chamber forming members (11, 12);
A motor (20) for rotationally driving the rotating shaft (25),
The housing (30)
A suction port (1b) for sucking a low-pressure fluid compressed in the compression chamber (15);
An intermediate pressure suction port (1c) for sucking an intermediate pressure fluid whose pressure is higher than that of the low pressure fluid;
In the housing (30),
A motor chamber (30a) that houses the motor (20) and communicates with the intermediate pressure suction port (1c);
An intermediate pressure fluid passage (129) for joining the intermediate pressure fluid in the motor chamber (30a) to the fluid in the compression process in the compression chamber (15);
Low pressure spaces (36, 341) having a pressure lower than the pressure of the intermediate pressure fluid sucked from the intermediate pressure suction port (1c);
Communication passages (131, 141) for communicating the low pressure space (36, 341) and the motor chamber (30a) are formed,
The compressor further comprises opening / closing means (132, 142) for opening and closing the communication path (131, 141).
前記低圧流体は、前記給湯器用ヒートポンプサイクル(100)の低圧冷媒であり、
前記中間圧流体は、前記給湯器用ヒートポンプサイクル(100)の中間圧冷媒であり、
前記ヒートポンプサイクル(100)の高圧冷媒の圧力、前記外気の温度、前記給湯器用ヒートポンプサイクル(100)で加熱された前記水の温度のいずれか1つ以上を検知する検知手段(91、93、94)と、
前記検知手段(91、93、94)の検知結果に基づいて前記開閉弁(142)の開閉制御を行う制御手段(9)とを備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧縮機。 It is a compressor mounted on a heat pump cycle (100) that heats water by exchanging heat between refrigerant that absorbs heat from outside air and water,
The low-pressure fluid is a low-pressure refrigerant of the water heater heat pump cycle (100),
The intermediate pressure fluid is an intermediate pressure refrigerant of the water heater heat pump cycle (100),
Detection means (91, 93, 94) for detecting any one or more of the pressure of the high-pressure refrigerant of the heat pump cycle (100), the temperature of the outside air, and the temperature of the water heated by the heat pump cycle (100) for the water heater. )When,
The control means (9) for performing opening / closing control of the on-off valve (142) based on the detection result of the detection means (91, 93, 94), or any one of claims 1 to 3, The compressor described in 1.
前記低圧流体は、前記ヒートポンプサイクル(100)の低圧冷媒であり、
前記中間圧流体は、前記ヒートポンプサイクル(100)の中間圧冷媒であり、
前記ヒートポンプサイクル(100)の高圧冷媒の圧力、前記外気の温度、前記ヒートポンプサイクル(100)の低圧冷媒の圧力のいずれか1つ以上を検知する検知手段(91、92、94)と、
前記検知手段(91、92、94)の検知結果に基づいて前記開閉弁(142)の開閉制御を行う制御手段(9)とを備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧縮機。 A compressor mounted in a heat pump cycle (100) that heats the air by exchanging heat between the refrigerant that absorbs heat from outside air and the air,
The low pressure fluid is a low pressure refrigerant of the heat pump cycle (100);
The intermediate pressure fluid is an intermediate pressure refrigerant of the heat pump cycle (100),
Detection means (91, 92, 94) for detecting any one or more of the pressure of the high-pressure refrigerant of the heat pump cycle (100), the temperature of the outside air, and the pressure of the low-pressure refrigerant of the heat pump cycle (100);
The control means (9) for performing opening / closing control of the on-off valve (142) based on the detection result of the detection means (91, 92, 94), or any one of claims 1 to 3, The compressor described in 1.
前記ハウジング(30)の内部には、前記貯油室(36)に貯められた前記潤滑油を前記圧縮室(15)に供給するための潤滑油供給通路(181)が形成されており、
前記連通路は、前記低圧流体通路(341)と前記モータ室(30a)とを連通させる第1連通路(131)、および前記貯油室(36)と前記モータ室(30a)とを連通させる第2連通路(141)であり、
前記開閉手段は、前記第1連通路(131)を開閉する第1開閉弁(132)、および前記第2連通路(141)を開閉する第2開閉弁(142)であることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 The low pressure space includes a low pressure fluid passage (341) through which the low pressure fluid flows from the suction port (1b) toward the compression chamber (15), and lubricating oil supplied to the compression chamber (15) together with the low pressure fluid. Is an oil storage chamber (36) where
Inside the housing (30), a lubricating oil supply passage (181) for supplying the lubricating oil stored in the oil storage chamber (36) to the compression chamber (15) is formed,
The communication path includes a first communication path (131) that communicates the low-pressure fluid path (341) and the motor chamber (30a), and a first communication path that communicates the oil storage chamber (36) and the motor chamber (30a). 2 passages (141),
The opening / closing means includes a first opening / closing valve (132) for opening / closing the first communication passage (131) and a second opening / closing valve (142) for opening / closing the second communication passage (141). The compressor according to claim 1.
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