JPH078854Y2 - 圧縮機 - Google Patents
圧縮機Info
- Publication number
- JPH078854Y2 JPH078854Y2 JP1986190657U JP19065786U JPH078854Y2 JP H078854 Y2 JPH078854 Y2 JP H078854Y2 JP 1986190657 U JP1986190657 U JP 1986190657U JP 19065786 U JP19065786 U JP 19065786U JP H078854 Y2 JPH078854 Y2 JP H078854Y2
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- JP
- Japan
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- oil
- compressor
- refrigerating machine
- gas refrigerant
- machine oil
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は極低温冷凍機に適用されるヘリウム圧縮機等比
熱比が大きいガス冷媒を圧縮する圧縮機に関する。
熱比が大きいガス冷媒を圧縮する圧縮機に関する。
［従来の技術］ 第４図は従来の極低温冷凍機の冷媒系統図の一例を示す
図で、ヘリウム圧縮機１より吐出された高圧ヘリウムガ
ス冷媒は、吐出ガスクーラ３で冷却され、オイルセパレ
ータ５で冷凍機油を分離後、さらにオイル吸着器６で冷
凍機油をほぼ完全にとり冷凍機７へ供給される。冷凍機
７は種々の既知の冷凍サイクルで運転され極低温を発生
する。また冷凍機７より戻った低圧ヘリウムガス冷媒
は、サージタンク８で圧力脈動を減じ圧縮機１へ吸入さ
れるようになされている。なお10は油リターン量調整用
キャピラリ、11は圧力調整用リリーフバルブである。
図で、ヘリウム圧縮機１より吐出された高圧ヘリウムガ
ス冷媒は、吐出ガスクーラ３で冷却され、オイルセパレ
ータ５で冷凍機油を分離後、さらにオイル吸着器６で冷
凍機油をほぼ完全にとり冷凍機７へ供給される。冷凍機
７は種々の既知の冷凍サイクルで運転され極低温を発生
する。また冷凍機７より戻った低圧ヘリウムガス冷媒
は、サージタンク８で圧力脈動を減じ圧縮機１へ吸入さ
れるようになされている。なお10は油リターン量調整用
キャピラリ、11は圧力調整用リリーフバルブである。
［考案が解決しようとする問題点］ ヘリウムガス冷媒は比熱比が1.66と大きいので、他のフ
レオンや空気等のガス冷媒に比べて圧縮時の温度上昇が
激しい。したがって圧縮機の冷却が圧縮機１の信頼性を
決定するといっても過言ではない。そのため圧縮機１の
底部の油溜めより冷凍機油を外部に導き、これをオイル
クーラ４によって強制的に冷却し、吸入管12に戻してい
る。
レオンや空気等のガス冷媒に比べて圧縮時の温度上昇が
激しい。したがって圧縮機の冷却が圧縮機１の信頼性を
決定するといっても過言ではない。そのため圧縮機１の
底部の油溜めより冷凍機油を外部に導き、これをオイル
クーラ４によって強制的に冷却し、吸入管12に戻してい
る。
冷凍機油としては、一般に高粘度油（20℃、大気圧で動
粘度が359cst以上のもの）が用いられており、この冷凍
機油は、吸入管12より吸入ガス・冷媒と共に圧縮機１に
吸入され、圧縮部での発熱を吸収し温度上昇を防止する
と共に、圧縮部を構成する各部すきまのシール作用を行
なう。
粘度が359cst以上のもの）が用いられており、この冷凍
機油は、吸入管12より吸入ガス・冷媒と共に圧縮機１に
吸入され、圧縮部での発熱を吸収し温度上昇を防止する
と共に、圧縮部を構成する各部すきまのシール作用を行
なう。
しかし、高粘度油を使用した場合、シール性はよいが、
冷却効果を高めるため油量を多くすると、粘性摩擦によ
る動力が増大し、それによる発熱量が大きくなることか
ら、油量を増すことはできなかった。
冷却効果を高めるため油量を多くすると、粘性摩擦によ
る動力が増大し、それによる発熱量が大きくなることか
ら、油量を増すことはできなかった。
このためハウジングクーラ２を設け、圧縮機１の冷却を
行ない圧縮機１の温度上昇を押さえていた。このような
冷却方法では圧縮機１にハウジングクーラ２を伝熱効率
よく取付けるのに多くの手間がかかったり、外部より冷
却するため圧縮機１の内部でかなり高温となってしまう
欠点があった。
行ない圧縮機１の温度上昇を押さえていた。このような
冷却方法では圧縮機１にハウジングクーラ２を伝熱効率
よく取付けるのに多くの手間がかかったり、外部より冷
却するため圧縮機１の内部でかなり高温となってしまう
欠点があった。
本考案は、低粘度の冷凍機油を用いて、信頼性の高い圧
縮機冷却を行なうことができる圧縮機を提供しようとい
うものである。
縮機冷却を行なうことができる圧縮機を提供しようとい
うものである。
［問題を解決するための手段］ 本考案による圧縮機は、 冷凍機に用いられるガス冷媒を圧縮するための装置であ
って、 圧縮機油溜めの油を導出し、オイルクーラを経て圧縮機
吸入側へインジェクションする油冷却回路を設け、該油
冷却回路のオイルクーラ出口側に流量調整用オリフィス
を設け、前記油溜めには低粘度の冷凍機油を溜めるとと
もに、当該冷凍機油のインジェクション量をガス冷媒の
循環量の約10倍としたことを特徴とするものである。
って、 圧縮機油溜めの油を導出し、オイルクーラを経て圧縮機
吸入側へインジェクションする油冷却回路を設け、該油
冷却回路のオイルクーラ出口側に流量調整用オリフィス
を設け、前記油溜めには低粘度の冷凍機油を溜めるとと
もに、当該冷凍機油のインジェクション量をガス冷媒の
循環量の約10倍としたことを特徴とするものである。
［作用］ オイルクーラを経て圧縮機側にインジェクションされた
冷凍機油は、ガス冷媒と混合された状態で圧縮機に吸込
まれ、ガス冷媒が発生する圧縮機の熱を冷凍機油の熱容
量で吸収して圧縮機の温度上昇を抑えると共に、圧縮部
を構成する各部のすきまのシール作用を行ない圧縮ガス
冷媒の漏れを減少させる。この冷凍機油として低粘度油
を使用し、オイルクーラ出口側の流量調整用オリフィス
によって、そのインジェクション量をガス冷媒の循環量
の約10倍に設定しているため、信頼性の高い圧縮機冷却
を実現できる充分な油量を確保して圧縮機を冷却するこ
とができる。また、油量の増加により、冷凍機油粘度が
下がったことによるガス冷媒の漏れシール作用の低下を
防ぐことができると共に、油量を増加しても低粘度油で
あるため粘性摩擦の増加を抑え、動力増加による効率低
下を防ぎ、圧縮機性能を確保することができる。
冷凍機油は、ガス冷媒と混合された状態で圧縮機に吸込
まれ、ガス冷媒が発生する圧縮機の熱を冷凍機油の熱容
量で吸収して圧縮機の温度上昇を抑えると共に、圧縮部
を構成する各部のすきまのシール作用を行ない圧縮ガス
冷媒の漏れを減少させる。この冷凍機油として低粘度油
を使用し、オイルクーラ出口側の流量調整用オリフィス
によって、そのインジェクション量をガス冷媒の循環量
の約10倍に設定しているため、信頼性の高い圧縮機冷却
を実現できる充分な油量を確保して圧縮機を冷却するこ
とができる。また、油量の増加により、冷凍機油粘度が
下がったことによるガス冷媒の漏れシール作用の低下を
防ぐことができると共に、油量を増加しても低粘度油で
あるため粘性摩擦の増加を抑え、動力増加による効率低
下を防ぎ、圧縮機性能を確保することができる。
［実施例］ 以下、本考案の一実施例を第１図乃至第３図によって説
明する。第１図は本考案をロータリ圧縮機に適用した場
合の一実施例を示す断面図、第２図及び第３図はそれぞ
れ本考案の一実施例の試験結果を示す図である。圧縮機
１は上部軸受22、下部軸受23で支えられたシャフト21を
有し、このシャフト21はモータ20で駆動される。シャフ
ト21の偏心ピン部21Aによってロータ24が回転揺動し、
シリンダ25と上部軸受22、下部軸受23及び図には示して
いない仕切板から成る圧縮室30が吸入・圧縮を行なうよ
うになされている。なお、26は吐出弁、27はマフラであ
る。
明する。第１図は本考案をロータリ圧縮機に適用した場
合の一実施例を示す断面図、第２図及び第３図はそれぞ
れ本考案の一実施例の試験結果を示す図である。圧縮機
１は上部軸受22、下部軸受23で支えられたシャフト21を
有し、このシャフト21はモータ20で駆動される。シャフ
ト21の偏心ピン部21Aによってロータ24が回転揺動し、
シリンダ25と上部軸受22、下部軸受23及び図には示して
いない仕切板から成る圧縮室30が吸入・圧縮を行なうよ
うになされている。なお、26は吐出弁、27はマフラであ
る。
圧縮機１のハウジング31の底部には、20℃、大気圧で動
粘度が150cst以下の低粘度油が充填されている。
粘度が150cst以下の低粘度油が充填されている。
なお、cstとは、動粘度の単位であり、センチ・ストー
クス（Centi-Stokes）の略である。
クス（Centi-Stokes）の略である。
そして1cstとは 1cst＝0.01st＝0.01cm/sec である。
ハウジング31の底部には、油パイプ28が接続され、同油
パイプ28を経て冷凍機油32をオイルクーラ４に導き、こ
こで冷凍機油32を冷却した後、圧縮機１の吸入管12にイ
ンジェクションするようにしている。
パイプ28を経て冷凍機油32をオイルクーラ４に導き、こ
こで冷凍機油32を冷却した後、圧縮機１の吸入管12にイ
ンジェクションするようにしている。
油パイプ28のオイルクーラ４出口側には冷凍機油の流量
調整用オリフィス９が設けられ、このオリフィス９によ
って、冷凍機油のインジェクション量を圧縮機を経て循
環されるガス冷媒の循環量の約10倍に設定している。
調整用オリフィス９が設けられ、このオリフィス９によ
って、冷凍機油のインジェクション量を圧縮機を経て循
環されるガス冷媒の循環量の約10倍に設定している。
ここで、圧縮機のガス冷媒の循環量は、圧縮機の設定条
件より既知であるので、オリフィス９の絞り断面積及び
流量係数からガス冷媒の循環量に対する冷凍機油のイン
ジェクション量を目的に合せて設定することは容易であ
る。
件より既知であるので、オリフィス９の絞り断面積及び
流量係数からガス冷媒の循環量に対する冷凍機油のイン
ジェクション量を目的に合せて設定することは容易であ
る。
上記本考案の一実施例の作用について説明する。
さて圧縮機１の底部に溜っている低粘度の冷凍機油32は
ハウジング31に接合された油パイプ28により外部に導か
れ（この場合、油面が油パイプ28より低いときは圧縮機
が故障する）オイルクーラ４で冷却された後、オリフィ
ス９で流量が調整され、吸入管12へインジェクションさ
れる。このようにして冷凍機油32は吸入ガス冷媒と共に
圧縮室30に入り、冷凍機油との混合ガス冷媒として所定
の圧力まで圧縮された後、吐出弁26を通りマフラ27を経
てハウジング31内に排出される。このときハウジング31
内は容積が大きいためガス冷媒のスピードが低下し、か
つヘリウムガス冷媒は密度が小さいため効率よくガス冷
媒と冷凍機油が分離され、冷凍機油32は再び底部に落
ち、ガス冷媒はモータ20を冷却しながら吐出管29を通っ
て吐出ガス冷媒として圧縮機１より排出される。実際に
は冷凍機油は完全に分離されるわけではないので、第４
図の従来例と同じくオイルセパレータ５及びオイル吸着
器６を必要とする。
ハウジング31に接合された油パイプ28により外部に導か
れ（この場合、油面が油パイプ28より低いときは圧縮機
が故障する）オイルクーラ４で冷却された後、オリフィ
ス９で流量が調整され、吸入管12へインジェクションさ
れる。このようにして冷凍機油32は吸入ガス冷媒と共に
圧縮室30に入り、冷凍機油との混合ガス冷媒として所定
の圧力まで圧縮された後、吐出弁26を通りマフラ27を経
てハウジング31内に排出される。このときハウジング31
内は容積が大きいためガス冷媒のスピードが低下し、か
つヘリウムガス冷媒は密度が小さいため効率よくガス冷
媒と冷凍機油が分離され、冷凍機油32は再び底部に落
ち、ガス冷媒はモータ20を冷却しながら吐出管29を通っ
て吐出ガス冷媒として圧縮機１より排出される。実際に
は冷凍機油は完全に分離されるわけではないので、第４
図の従来例と同じくオイルセパレータ５及びオイル吸着
器６を必要とする。
吸入ガス冷媒と共に圧縮室30に吸込まれた冷凍機油は吸
入ガス冷媒が発生する圧縮時の熱を冷凍機油の熱容量で
吸収し、圧縮機の温度上昇を抑え、圧縮機を実用域の温
度レベル以下に冷却する。
入ガス冷媒が発生する圧縮時の熱を冷凍機油の熱容量で
吸収し、圧縮機の温度上昇を抑え、圧縮機を実用域の温
度レベル以下に冷却する。
第２図はインジェクションする冷凍機油のオイルクーラ
４での冷却量と吐出ガス温度の関係を示す試験結果であ
る。オイルクーラ４による冷却量を増加させることによ
り吐出ガス温度は下がり、圧縮機モータへの電力入力の
約60％の冷却量で実用域の100℃以下のレベルにするこ
とができる。しかし、このオイルクーラ４での冷却量は
ほぼ冷凍機油のインジェクション量に比例するため前述
の冷却量を得るためにはヘリウムガス冷媒の循環量の約
10倍を冷凍機油をインジェクションする必要があり、ま
た、このような量の冷凍機油をインジェクションするに
は、冷凍機油の粘度が問題となり、低粘度油の使用が不
可欠となる。
４での冷却量と吐出ガス温度の関係を示す試験結果であ
る。オイルクーラ４による冷却量を増加させることによ
り吐出ガス温度は下がり、圧縮機モータへの電力入力の
約60％の冷却量で実用域の100℃以下のレベルにするこ
とができる。しかし、このオイルクーラ４での冷却量は
ほぼ冷凍機油のインジェクション量に比例するため前述
の冷却量を得るためにはヘリウムガス冷媒の循環量の約
10倍を冷凍機油をインジェクションする必要があり、ま
た、このような量の冷凍機油をインジェクションするに
は、冷凍機油の粘度が問題となり、低粘度油の使用が不
可欠となる。
つまり、第２図において、横軸のオイルクーラ冷却量／
圧縮機モータ入力を冷却能パラメータと呼ぶと、図示の
通り、冷却能パラメータが小さい時、吐出ガス温度（＝
圧縮機温度）は高いが、冷却能パラメータが大きくなる
と吐出ガス温度は低くなり、そして冷凍機油が高粘度油
のとき、同じ冷却能パラメータに対して吐出ガス温度が
高くなる。これは、冷凍機油の粘度が高いと粘性摩擦が
大きく動力が増大することによるためと考えられ、冷却
面からみると低粘度油の方が有利であることがわかる。
圧縮機モータ入力を冷却能パラメータと呼ぶと、図示の
通り、冷却能パラメータが小さい時、吐出ガス温度（＝
圧縮機温度）は高いが、冷却能パラメータが大きくなる
と吐出ガス温度は低くなり、そして冷凍機油が高粘度油
のとき、同じ冷却能パラメータに対して吐出ガス温度が
高くなる。これは、冷凍機油の粘度が高いと粘性摩擦が
大きく動力が増大することによるためと考えられ、冷却
面からみると低粘度油の方が有利であることがわかる。
一方、第３図は、冷凍機油のインジェクション量／ガス
冷媒の循環量（以下、循環量比という）を変数として、
体積効率でηｖ及び全断熱効率ηallを示したもので、
同図からは次のことが明らかである。
冷媒の循環量（以下、循環量比という）を変数として、
体積効率でηｖ及び全断熱効率ηallを示したもので、
同図からは次のことが明らかである。
すなわち、冷凍機油としては、低粘度油の方が体積効率
ηｖ及び全断熱効率ηallとも高性能を示す。これは高
粘度油を用いると一般的にシール性能が向上し、すきま
漏れが減少して、体積効率は向上するばかりであるが、
ガス冷媒中にインジェクションした油をハウジング内で
充分に分離できないことから、冷凍機油容積が無視でき
なくなり、体積効率が低下するためと考えられる。ま
た、高粘度油を用いると、粘性摩耗が大きくなり、駆動
動力が増えることから、モータ入力が増大し、ηall∝
冷媒循環量／モータ入力で定義される全断熱効率ηall
が低下するためであると考えられる。しかし、低粘度油
の場合、このような体積効率ηｖ及び全断熱効率ηall
の低下はなく、循環量比を約10倍に設定することによ
り、体積効率ηｖ及び全断熱効率ηallを最大値とする
ことができる。
ηｖ及び全断熱効率ηallとも高性能を示す。これは高
粘度油を用いると一般的にシール性能が向上し、すきま
漏れが減少して、体積効率は向上するばかりであるが、
ガス冷媒中にインジェクションした油をハウジング内で
充分に分離できないことから、冷凍機油容積が無視でき
なくなり、体積効率が低下するためと考えられる。ま
た、高粘度油を用いると、粘性摩耗が大きくなり、駆動
動力が増えることから、モータ入力が増大し、ηall∝
冷媒循環量／モータ入力で定義される全断熱効率ηall
が低下するためであると考えられる。しかし、低粘度油
の場合、このような体積効率ηｖ及び全断熱効率ηall
の低下はなく、循環量比を約10倍に設定することによ
り、体積効率ηｖ及び全断熱効率ηallを最大値とする
ことができる。
従って、冷凍機油として低粘度油を使用し、そのインジ
ェクション量をガス冷媒の循環量の約10倍に設定するこ
とによって、クランクケースヒータを用いることなく、
圧縮機を実用域の100℃以下のレベルに冷却することが
できると共に、高い圧縮機性能を継続したまま圧縮機を
内部から高温とならないように冷却することができる。
ェクション量をガス冷媒の循環量の約10倍に設定するこ
とによって、クランクケースヒータを用いることなく、
圧縮機を実用域の100℃以下のレベルに冷却することが
できると共に、高い圧縮機性能を継続したまま圧縮機を
内部から高温とならないように冷却することができる。
なお、第１図の圧縮機油溜め内の油面が低下し、油パイ
プ28付近になるかまたはそれ以下の時は、オイルクーラ
４に入る油量が少なくなるため、冷凍機油の冷却量が少
なくなる。そのため圧縮機１の吸入側への冷凍機油のイ
ンジェクション量が少なくなるとともに圧縮室30の温度
が上昇し、分離され底部に落ちた冷凍機油の温度が高く
なると、油パイプ28の温度が冷凍機油温度検知器40の設
定値Ａ以上の時圧縮機制御器41が作動し、圧縮機１の運
転を停止し、圧縮機１を保護するようにしている。
プ28付近になるかまたはそれ以下の時は、オイルクーラ
４に入る油量が少なくなるため、冷凍機油の冷却量が少
なくなる。そのため圧縮機１の吸入側への冷凍機油のイ
ンジェクション量が少なくなるとともに圧縮室30の温度
が上昇し、分離され底部に落ちた冷凍機油の温度が高く
なると、油パイプ28の温度が冷凍機油温度検知器40の設
定値Ａ以上の時圧縮機制御器41が作動し、圧縮機１の運
転を停止し、圧縮機１を保護するようにしている。
［考案の効果］ 以上詳細に説明したように本考案によれば、従来必要と
されていたハウジングクーラが不要となるので低コスト
となり、かつ圧縮機内部を直接冷却できるため、内部の
高温部の温度を低く押さえることができ、信頼性の高い
圧縮機冷却を実現できる等の優れた効果が奏せられる。
されていたハウジングクーラが不要となるので低コスト
となり、かつ圧縮機内部を直接冷却できるため、内部の
高温部の温度を低く押さえることができ、信頼性の高い
圧縮機冷却を実現できる等の優れた効果が奏せられる。
第１図は本考案の一実施例の構成を示す断面図、第２図
及び第３図はそれぞれ本考案の一実施例における効果を
説明するための図、第４図は従来の圧縮機の例を示す冷
媒系統図である。 ４……オイルクーラ、９……オリフィス、28……油パイ
プ、32……冷凍機油。
及び第３図はそれぞれ本考案の一実施例における効果を
説明するための図、第４図は従来の圧縮機の例を示す冷
媒系統図である。 ４……オイルクーラ、９……オリフィス、28……油パイ
プ、32……冷凍機油。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０４Ｃ 29/04 Ｌ 6907−3Ｈ (72)考案者 大矢 典正 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の１ 中菱エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特公 昭47−22035（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】冷凍機に用いられガス冷媒を圧縮するため
の装置であって、 圧縮機油溜めの油を導出し、オイルクーラを経て圧縮機
吸入側へインジェクションする油冷却回路を設け、該油
冷却回路のオイルクーラ出口側に流量調整用オリフィス
を設け、前記油溜めには低粘度の冷凍機油を溜めるとと
もに、当該冷凍機油のインジェクション量をガス冷媒の
循環量の約10倍としたことを特徴とする圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986190657U JPH078854Y2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986190657U JPH078854Y2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396290U JPS6396290U (ja) | 1988-06-21 |
| JPH078854Y2 true JPH078854Y2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=31144082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986190657U Expired - Lifetime JPH078854Y2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH078854Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2631426B2 (ja) * | 1991-05-22 | 1997-07-16 | 株式会社大阪真空機器製作所 | 油回転真空ポンプにおける油供給検知装置 |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP1986190657U patent/JPH078854Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6396290U (ja) | 1988-06-21 |
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