JPH06117382A - 極低温用スクロール圧縮機 - Google Patents

極低温用スクロール圧縮機

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Publication number
JPH06117382A
JPH06117382A JP26595892A JP26595892A JPH06117382A JP H06117382 A JPH06117382 A JP H06117382A JP 26595892 A JP26595892 A JP 26595892A JP 26595892 A JP26595892 A JP 26595892A JP H06117382 A JPH06117382 A JP H06117382A
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JP
Japan
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scroll
oil
scroll compressor
compression
helium
Prior art date
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Pending
Application number
JP26595892A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Shibamoto
祥孝 芝本
Ken Takigawa
憲 瀧川
Yoshiaki Nakagawa
義明 中川
Takeo Otsubo
武夫 大坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP26595892A priority Critical patent/JPH06117382A/ja
Publication of JPH06117382A publication Critical patent/JPH06117382A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2220/00Application
    • F04C2220/22Application for very low temperatures, i.e. cryogenic

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クライオポンプとして用いるヘリウム膨張機
の運転など、その圧力比が2.5〜3.0の条件下で使
用する場合に高効率を発揮する圧縮機を得る。 【構成】 スクロール渦巻体12の巻数を2巻前後と
し、その設定容積比を、空調用の2.7に比べて小さい
1.8〜2.2の範囲に定め、且つ、給油ポンプから延
びる油インジェクション通路の出口穴37,38を圧縮
途中にある圧縮室内に開口し、圧縮ガスの冷却を行う。
これにより、2.5〜3.0の圧力比で運転するヘリウ
ム膨張機の駆動時、過圧縮損失及び圧縮不足損失を無く
し、高い効率を発揮させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘリウムを作動流体と
し、主に、絶対温度20Kレベルの極低温を得るヘリウ
ム膨張機に接続する極低温用スクロール圧縮機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の20Kレベルの極低温を
得るヘリウム膨張機に接続する圧縮機として、油インジ
ェクションによるガス冷却機構付きのスクロール圧縮機
を用いたものは特開平4−47192号公報等で知られ
ているが、その圧縮機に具備する一対のスクロールの設
定容積比は、特開平3−229983号公報その他で多
数開示されているように、フロンを作動流体とした一般
空調用と同様に2.5〜2.7程度つまりスクロール渦
巻体の巻数で2.5巻強程度に定めるのが専らであっ
た。又、特殊用途として、特開平3−271583号公
報等で、ヘリウム膨張機よりも更に低温の4Kレベルを
得るヘリウム液化装置等に直結するスクロール圧縮機に
おいて、その設定容積比を3.4〜4.5程度つまり巻
数で4巻前後に定めるものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のように
設定容積比を2.5〜2.7或は3.4〜4.5に定め
る従来公知のスクロール圧縮機では、高圧ラインの低圧
ラインに対する圧力比が4〜20程度と比較的高い条件
下では高効率を発揮し得るが、20Kレベルの極低温を
得るヘリウム膨張機のように圧力比が2.5〜3.0と
いう低い条件下で使用する場合、油インジェクションに
よる冷却機構を付加していても、効率が著しく低下する
問題が起こる。
【0004】即ち、図6中実線で示すように、設定容積
比Vrを例えば2.7、油インジェクションによる冷却
を加味してヘリウムの比熱比Kを1.4(通常1.6
6)、低圧圧力PL時の吸込容積を1.0として描いた
PV線図で明らかにした通り、高圧圧力PHを越えて過
剰な圧縮が行われ、実線斜線で示すような大きな過圧縮
損失が生じて、動力ロスを招き、効率が著しく低下する
のである。
【0005】本発明では、設定容積比を適切に定め、更
にガス冷却機構との併用により、ヘリウム膨張機の運転
など圧力比が2.5〜3.0の条件下で使用する場合に
高効率を発揮し得る極低温用スクロール圧縮機を提供す
ることを主目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、上記主目的を達
成するため、図1〜図4に示すように、ヘリウムを作動
流体とし、圧力比が2.5〜3.0の条件下で使用する
極低温用スクロール圧縮機であって、一対のスクロール
1,2の設定容積比を1.8〜2.2の範囲に定めてい
ると共に、圧縮途中の作動流体を冷却する冷却機構3を
備えている構成とした。
【0007】この場合、冷却機構3が、スクロール1,
2間に画成する圧縮室4の内部に油を注入する油インジ
ェクション装置であるのが好ましい。
【0008】
【作用】設定容積比を1.8〜2.2の範囲に定め、圧
縮途中の作動流体を冷却する冷却機構3を付加したこと
により、図6に示すように、設定容積比が上記範囲より
も大きい例えば2.7の場合のような過圧縮損失(実線
斜線)を低減できると共に、設定容積比が上記範囲より
も小さい例えば1.4の場合のような逆流損失つまり圧
縮不足損失(点線斜線)の発生も抑制でき、図5に示す
ように、圧力比が2.5〜3.0の条件下で高い効率を
発揮し得るのである。
【0009】冷却機構3を油インジェクション装置で構
成したことにより、冷却機構としてスクロール部材を覆
う水ジャット等を用いる場合に比べて、構造簡易で、し
かもヘリウムの比熱比を1.4程度に容易に設定するこ
とができ、スクロールの設定容積比を上記の通り1.8
〜2.2の範囲に定めたことと相俟って、良好に所期の
目的を達成できるのである。
【0010】
【実施例】図3及び図4に示すスクロール圧縮機は、ヘ
リウムを作動流体とし、クライオポンプやジュールトム
ソン回路の予冷機等として利用するヘリウム膨張機に接
続し、圧力比2.5〜3.0の条件下で使用する極低温
用のものである。その構造は、密閉ケーシング9の内部
上方に、基板11にインボリュート曲線に沿う渦巻体1
2及び外周部支持壁13を突設した固定側の第一スクロ
ール1と、基板21に同様なインボリュート曲線に沿う
渦巻体22を突設した公転側の第二スクロール2を配設
し、その下方に、クランクピン部51を介して第二スク
ロール2を駆動する駆動軸5をもつモータ50を配設し
ている。又、駆動軸5の下端には、二連式のポンプロー
タ60と、これに嵌合して小容量の第一ポンプ室61a
と大容量の第二ポンプ室62aを画成する一対のポンプ
ヨーク61,62と、各ポンプ室61a,62aに接続
する一本の油吸入穴63と、各ポンプ室61a,62a
から延びる一対の油吐出穴64,65とを備えた容積式
の給油ポンプ装置6を設けている。
【0011】こうして、駆動軸5の回転により、第二ス
クロール2を図示しないオルダムリングで自転を阻止し
た状態で第一スクロール1に対して公転させ、ヘリウム
膨張機から排出し、吸入管7を介して密閉ケーシング9
内に取り込む低圧ガスを、各スクロール1,2の外周領
域から該各スクロール間に画成する圧縮室4内に吸入し
て圧縮し、圧縮後の高圧ガスを、第一スクロール1の中
心部に開口する吐出口14から隔壁15で区画する高圧
チャンバー16を経て吐出管8に取り出し、再びヘリウ
ム膨張機に供給するようにしている。又、この運転に伴
い、給油ポンプ装置6における第一ポンプ室61a側の
給油経路を介して、底部油溜90から駆動軸5内に設け
る給油穴52に油を汲み上げ、上下のハウジング91,
92に設ける各主軸受53,54及びピン部軸受55等
に給油を行うようにしている。
【0012】以上の構成において、図1及び図2に明示
するように、前記第一スクロール1及び第二スクロール
2に備える各渦巻体12,22の巻数を2巻前後とし、
その設定容積比を1.8〜2.2の範囲に定める。この
場合、当初から設定容積比を1.8〜2.2に定めた専
用のスクロールを設計する他、設定容積比が2.7程度
の空調用スクロールの渦巻体の外周側壁部又は中心側壁
部を削除することにより、設定容積比を1.8〜2.2
の範囲に定めるようにしてもよく、このようにした場合
には、生産面でコストダウンが図れるメリットも得られ
る。
【0013】更に、図4に示すように、給油ポンプ装置
6における第二ポンプ室62a側の油吐出穴65を、ポ
ンプロータ60の頂部段部と上部の間座66との間に画
成する環状油室67に連通させると共に、この環状油室
67を、駆動軸5に設ける横穴68並びに主軸受54に
設ける環状連通路69及び内部取出管31を介して送油
管32に連通させ、且つ、該送油管32の出口側を、図
3に示すように、油冷却器33及び第一開閉弁34を経
て内部連絡管35から固定スクロール1に設ける油注入
穴36に接続し、更に、この油注入穴36を、一対の出
口穴37,38を介して圧縮途中にある圧縮室4の内部
に開口させる。そして、このように形成する油インジェ
クション装置により、圧縮途中の作動流体を冷却する冷
却機構3を構成する。尚、送油管32の出口側は、第二
開閉弁39をもつ分岐管32bを介してモータ50の上
部にも開放しており、モータ50を冷却してその発熱に
よる吸入ガスの加熱を抑制し、容積効率を改善できるよ
うにもしている。
【0014】こうして、第一及び第二スクロール1,2
の設定容積比を1.8〜2.2の範囲に定め、更に、圧
縮途中の作動流体を冷却する油インジェクション装置に
よる冷却機構3を付加したことにより、図5に示すよう
に、ヘリウム膨張機の運転範囲である圧力比が2.5〜
3.0の条件下で高い効率を発揮し得るのである。
【0015】尚、以上の実施例では、冷却機構3を油イ
ンジェクション装置で構成して構造の簡易化を図った
が、各スクロール1,2の周りを水ジャットで覆い、水
冷により冷却を行うようにしてもよい。
【0016】
【発明の効果】以上、本発明では、一対のスクロール
1,2の設定容積比を1.8〜2.2の範囲に定め、圧
縮途中の作動流体を冷却する冷却機構3を付加したか
ら、ヘリウム膨張機の運転など圧力比が2.5〜3.0
の条件下で使用する場合に高効率を発揮し得るのであ
る。
【0017】又、冷却機構3を油インジェクション装置
で構成したから、冷却機構としてスクロール部材を覆う
水ジャット等を用いる場合に比べて、構造簡易で、しか
もヘリウムの比熱比を1.4程度に容易に設定すること
ができ、スクロールの設定容積比を1.8〜2.2の範
囲に定めたことと相俟って、良好に所期の目的を達成で
きるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る極低温用スクロール圧縮機に備え
る第一スクロールの下面図。
【図2】同第二スクロールの上面図。
【図3】同圧縮機の上部断面図。
【図4】同圧縮機の下部断面図。
【図5】同圧縮機の効率を示す図。
【図6】従来技術の問題点を指摘すると共に本発明の作
用を説明する図。
【符号の説明】
1;第一スクロール、2;第二スクロール、3;冷却機
構、4;圧縮室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 義明 大阪府堺市築港新町3丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内 (72)発明者 大坪 武夫 大阪府堺市築港新町3丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘリウムを作動流体とし、圧力比が2.5
    〜3.0の条件下で使用する極低温用スクロール圧縮機
    であって、一対のスクロール1,2の設定容積比を1.
    8〜2.2の範囲に定めていると共に、圧縮途中の作動
    流体を冷却する冷却機構3を備えていることを特徴とす
    る極低温用スクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】冷却機構3が、スクロール1,2間に画成
    する圧縮室4の内部に油を注入する油インジェクション
    装置である請求項1記載の極低温用スクロール圧縮機。
JP26595892A 1992-10-05 1992-10-05 極低温用スクロール圧縮機 Pending JPH06117382A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26595892A JPH06117382A (ja) 1992-10-05 1992-10-05 極低温用スクロール圧縮機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26595892A JPH06117382A (ja) 1992-10-05 1992-10-05 極低温用スクロール圧縮機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06117382A true JPH06117382A (ja) 1994-04-26

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ID=17424425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26595892A Pending JPH06117382A (ja) 1992-10-05 1992-10-05 極低温用スクロール圧縮機

Country Status (1)

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JP (1) JPH06117382A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6478557B2 (en) * 2000-09-20 2002-11-12 Hitachi, Ltd. Scroll compressor suitable for a low operating pressure ratio

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010515