JPWO2014136207A1 - Compressor - Google Patents
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Abstract
流体を吸入する吸入管12と、吸入管12から吸入された流体を圧縮する圧縮機構部30と、圧縮機構部30で圧縮された流体を吐出する吐出管13と、を有する密閉容器10を備え、密閉容器10内に、吸入管12から吸入された流体と共に潤滑油が備わる低圧容器タイプのスクロール圧縮機1であって、流体は、R32冷媒、又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒であり、潤滑油は、エステル系油又はエーテル系油であることを特徴とする。There is provided a sealed container 10 having a suction pipe 12 for sucking fluid, a compression mechanism section 30 for compressing fluid sucked from the suction pipe 12, and a discharge pipe 13 for discharging fluid compressed by the compression mechanism section 30. The low-pressure container type scroll compressor 1 is provided with lubricating oil together with the fluid sucked from the suction pipe 12 in the sealed container 10, and the fluid is R32 refrigerant or a mixed refrigerant containing 51% or more of R32 refrigerant. Yes, the lubricating oil is an ester oil or an ether oil.
Description
本発明は、流体を圧縮して吐出する圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor that compresses and discharges a fluid.
従来の圧縮機、例えば、スクロール圧縮機は、冷凍空調機器に使用される際の圧力範囲によって大きく分けると2種のタイプに分類される。1つは、圧縮機内の冷凍機油の雰囲気が吐出ガスで満たされる高圧容器タイプ(高圧ドームタイプと呼ばれることもある)であり、もう1つは、圧縮機内の冷凍機油の雰囲気が吸入ガスで満たされる低圧容器タイプ(低圧ドームタイプと呼ばれることもある)である。これら2種のタイプでは、潤滑油として使用される冷凍機油の雰囲気温度が互いに異なる。冷凍機油は、温度によって粘度が大きく変化するため、圧縮機の各々のタイプで粘度グレードを調整することにより使用される。冷凍機油として冷媒と相溶性のあるものを選択する場合、冷凍機油の雰囲気の圧力と温度に油濃度が左右されるため、油濃度を明確に規定する必要がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventional compressors, for example, scroll compressors, are roughly classified into two types depending on the pressure range when used in refrigeration and air conditioning equipment. One is a high-pressure vessel type (sometimes called a high-pressure dome type) in which the atmosphere of the refrigeration oil in the compressor is filled with the discharge gas, and the other is the atmosphere of the refrigeration oil in the compressor filled with the intake gas. Low pressure container type (sometimes called low pressure dome type). In these two types, the ambient temperature of the refrigerating machine oil used as the lubricating oil is different from each other. Refrigerating machine oils are used by adjusting the viscosity grade for each type of compressor because the viscosity varies greatly with temperature. When the refrigerant oil that is compatible with the refrigerant is selected as the refrigerating machine oil, the oil concentration depends on the pressure and temperature of the atmosphere of the refrigerating machine oil. Therefore, it is necessary to clearly define the oil concentration (for example, see Patent Document 1) .
また、低GWP(地球温暖化係数)冷媒と言われているR32冷媒やR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒においては、従来の冷凍機油と共に用いる場合、低温になると冷媒と油が分離しやすいという特徴があった。 In addition, in the case of an R32 refrigerant or a mixed refrigerant containing 51% or more of an R32 refrigerant, which is said to be a low GWP (global warming potential) refrigerant, when used together with a conventional refrigerator oil, the refrigerant and the oil are easily separated at a low temperature. There was a feature.
従来のスクロール圧縮機において、現在世の中に存在する冷凍機油(エステル油やエーテル油)が用いられる場合、R32冷媒やR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒は、R32冷媒を50%含有するR410A冷媒に比べ、低温度で冷凍機油と溶け合わず分離しやすくなる。また、その分離が始まる温度は、冷凍機油の粘度グレードが高いほど高く、例えば粘度グレード(ISO VG)68のエーテル油においては、0℃付近で冷媒から分離してしまう。この場合、圧縮機から冷媒回路に吐出されてしまった油は、冷媒回路中の液だめや蒸発器などの温度の低い部位で冷媒と分離されて滞留し、圧縮機に戻ってこなくなる。これにより、圧縮機の潤滑油が不足し、圧縮機焼付きが発生してしまう。また、冷媒回路の長いビル用空調機や、空調機よりも低い温度で使用される冷蔵冷凍機においては、冷凍サイクルを成立させることが困難になる。 In a conventional scroll compressor, when refrigerating machine oil (ester oil or ether oil) existing in the world is used, the mixed refrigerant containing 51% or more of R32 refrigerant or R32 refrigerant is R410A refrigerant containing 50% of R32 refrigerant. Compared to refrigeration oil at low temperatures, it becomes easier to separate. The temperature at which the separation begins is higher as the viscosity grade of the refrigerating machine oil is higher. For example, in the case of ether oil of viscosity grade (ISO VG) 68, the oil is separated from the refrigerant at around 0 ° C. In this case, the oil that has been discharged from the compressor to the refrigerant circuit is separated from the refrigerant and stays at a low temperature portion such as a reservoir or an evaporator in the refrigerant circuit, and does not return to the compressor. As a result, the lubricating oil in the compressor becomes insufficient, and compressor seizure occurs. Moreover, it is difficult to establish a refrigeration cycle in a building air conditioner with a long refrigerant circuit or a refrigerated refrigerator that is used at a lower temperature than the air conditioner.
また、R32冷媒の割合が大きくなればなるほど、圧縮後の冷媒温度は高くなる傾向にある。このため、吐出ガスで満たされる空間に冷凍機油が存在する高圧容器タイプにおいては、より高粘度グレードの冷凍機油を選択することになる。 Moreover, the refrigerant temperature after compression tends to increase as the proportion of the R32 refrigerant increases. For this reason, in the high-pressure vessel type in which the refrigeration oil is present in the space filled with the discharge gas, a higher viscosity grade refrigeration oil is selected.
そのような高粘度グレードの冷凍機油を選択する場合の一例を次に挙げる。低圧容器タイプの冷凍機油の雰囲気温度は10〜80℃であり、高圧容器タイプの冷凍機油の雰囲気温度は50〜120℃である。このとき、例えば、油の粘度(動粘度)を10mm2/s確保するためには、冷凍機油の粘度グレードとして、低圧容器タイプでは32グレード、高圧容器タイプでは68グレードを選択する必要がある。高圧容器タイプで32グレードの冷凍機油を使用すると、粘度が半減して10mm2/s未満となってしまうため、摺動部の潤滑性を満足できなくなるおそれがある。An example of selecting such a high viscosity grade refrigerating machine oil is given below. The atmospheric temperature of the low pressure container type refrigerating machine oil is 10 to 80 ° C., and the high pressure container type refrigerating machine oil is 50 to 120 ° C. At this time, for example, in order to ensure the oil viscosity (kinematic viscosity) of 10 mm 2 / s, it is necessary to select 32 grades for the low pressure container type and 68 grade for the high pressure container type as the viscosity grade of the refrigerating machine oil. When 32 grade refrigerating machine oil is used in the high pressure container type, the viscosity is reduced to half and becomes less than 10 mm 2 / s, so that the lubricity of the sliding portion may not be satisfied.
つまり、従来の高圧容器タイプのスクロール圧縮機では、低温度で冷媒と油が溶け合うように低粘度グレードの冷凍機油を使用すると、冷凍機油雰囲気の温度が高いために摺動部の潤滑性を確保するだけの油の粘度が不足する。一方で、摺動部の潤滑性を確保できる高粘度グレードの冷凍機油を使用すると、低温度で冷媒と油が溶け合わず分離しやすくなる。これにより、圧縮機から冷媒回路中に吐出してしまった油が冷媒回路中に滞留するため、潤滑油不足による圧縮機焼付きが発生してしまうという問題点があった。 In other words, in conventional high-pressure container type scroll compressors, when low-viscosity grade refrigerator oil is used so that the refrigerant and oil melt at low temperatures, the lubrication of the sliding parts is ensured because the temperature of the refrigerator oil atmosphere is high. Insufficient oil viscosity. On the other hand, when a high-viscosity grade refrigerating machine oil that can ensure the lubricity of the sliding portion is used, the refrigerant and the oil do not melt at low temperatures and are easily separated. As a result, since the oil discharged from the compressor into the refrigerant circuit stays in the refrigerant circuit, there is a problem that compressor seizure occurs due to insufficient lubricating oil.
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができ、且つ、摺動部の潤滑性を確保することができる圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, can prevent the refrigerant and the lubricating oil from separating at a low temperature, and ensure the lubricity of the sliding portion. It is an object of the present invention to provide a compressor that can handle the above.
本発明に係る圧縮機は、流体を吸入する吸入口と、前記吸入口から吸入された前記流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部で圧縮された前記流体を吐出する吐出口と、を有する密閉容器を備え、前記密閉容器内に、前記吸入口から吸入された前記流体と共に潤滑油が備わる低圧容器タイプの圧縮機であって、前記流体は、R32冷媒、又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒であり、前記潤滑油は、エステル系油又はエーテル系油であることを特徴とするものである。 A compressor according to the present invention includes a suction port for sucking fluid, a compression mechanism unit for compressing the fluid sucked from the suction port, a discharge port for discharging the fluid compressed by the compression mechanism unit, A low-pressure container type compressor in which a lubricating oil is provided in the sealed container together with the fluid sucked from the suction port, and the fluid contains 51% of R32 refrigerant or R32 refrigerant. The mixed refrigerant contained above is characterized in that the lubricating oil is an ester oil or an ether oil.
本発明に係る圧縮機は、潤滑油の雰囲気温度が低い低圧容器タイプであるため、相分離しにくい低粘度グレード油を、R32冷媒又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒と共に使用しても、潤滑油の粘度を確保できる。したがって、本発明に係る圧縮機によれば、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができ、且つ、摺動部の潤滑性を確保することができる。 Since the compressor according to the present invention is a low pressure vessel type in which the ambient temperature of the lubricating oil is low, a low-viscosity grade oil that is difficult to phase separate can be used together with R32 refrigerant or a mixed refrigerant containing 51% or more of R32 refrigerant. The viscosity of the lubricating oil can be secured. Therefore, according to the compressor according to the present invention, it is possible to prevent the refrigerant and the lubricating oil from being separated at a low temperature, and to ensure the lubricity of the sliding portion.
以下、本発明の実施の形態に係る圧縮機について、図面を用いて説明する。以下で説明する構成、動作等は一例であり、本発明に係る圧縮機は、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似する部材又は部分には同一の符号を付している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。 Hereinafter, a compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration, operation, and the like described below are examples, and the compressor according to the present invention is not limited to such configuration, operation, and the like. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar member or part. Further, the illustration of the fine structure is simplified or omitted as appropriate. In addition, overlapping or similar descriptions are appropriately simplified or omitted.
実施の形態1.
[冷凍機油の構成]
まず、本発明の実施の形態1に係る圧縮機に使用される冷凍機油(潤滑油)について説明する。R32冷媒雰囲気中では、冷凍機油の粘度は温度によって大きく変化する。図1は、本実施の形態に係る圧縮機に使用される冷凍機油について説明するグラフであり、粘度グレード(ISO VG)の異なる2種類の冷凍機油のR32冷媒雰囲気中での温度と粘度(動粘度)の相関の一例を示している。グラフの横軸は冷凍機油の温度(℃)を表しており、縦軸は冷凍機油の粘度(mm2/s)を表している。図1に示すように、粘度グレード32の冷凍機油及び粘度グレード68の冷凍機油はいずれも、例えば粘度5mm2/s(図1のグラフ中では破線で示している)を確保できる温度範囲が存在する。ただし、冷凍機油が実際に使用される温度範囲は、圧縮機が低圧容器タイプであるか高圧容器タイプであるかによって異なる。低圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油の雰囲気温度範囲(図1中の「低圧容器タイプ使用域」)は概略10〜80℃であり、高圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油の雰囲気温度範囲(図1中の「高圧容器タイプ使用域」)は概略50〜120℃である。Embodiment 1 FIG.
[Composition of refrigeration oil]
First, the refrigerating machine oil (lubricating oil) used for the compressor according to Embodiment 1 of the present invention will be described. In the R32 refrigerant atmosphere, the viscosity of the refrigerating machine oil greatly varies depending on the temperature. FIG. 1 is a graph for explaining the refrigerating machine oil used in the compressor according to the present embodiment. Two types of refrigerating machine oils having different viscosity grades (ISO VG) have different temperatures and viscosities (dynamics). An example of the correlation of (viscosity) is shown. The horizontal axis of the graph represents the temperature (° C.) of the refrigerating machine oil, and the vertical axis represents the viscosity (mm 2 / s) of the refrigerating machine oil. As shown in FIG. 1, both the
粘度グレード32の冷凍機油では、低圧容器タイプの温度範囲の全体に亘って粘度5mm2/sを確保できるのに対し、粘度グレード68の冷凍機油では、低圧容器タイプの温度範囲の一部でしか粘度5mm2/sを確保することができない。したがって、R32冷媒が用いられる低圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油としては、粘度グレード32が選択されることになる。逆に、粘度グレード68の冷凍機油では、高圧容器タイプの温度範囲のほぼ全体に亘って粘度5mm2/sを確保できるのに対し、粘度グレード32の冷凍機油では、高圧容器タイプの温度範囲の一部でしか粘度5mm2/sを確保することができない。したがって、R32冷媒が用いられる高圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油としては、粘度グレード68が選択されることになる。高圧容器タイプで粘度グレード32を使用すると油の粘度が半減してしまうためである。
図2は、本実施の形態に係る圧縮機に使用される冷凍機油について説明するグラフであり、R32冷媒と各種冷凍機油との相溶性(冷凍機油の比率と二相分離温度との相関)の一例を示している。グラフの横軸は冷媒及び冷凍機油の質量の総和に対する冷凍機油の質量の比率(油分率)(wt%)を表しており、縦軸は温度(℃)を表している。グラフ中の曲線は、R32冷媒と各種冷凍機油との二相分離温度を示している。各冷凍機油のそれぞれにおいて、グラフ中の曲線よりも上の領域は、R32冷媒と冷凍機油とが相溶する溶解域となり、曲線よりも下の領域は、R32冷媒と冷凍機油とが二相分離する分離域となる。図2では、各種冷凍機油として、粘度グレード32、46、68のエステル油、及び粘度グレード32、68のエーテル油を示している。
FIG. 2 is a graph for explaining the refrigerating machine oil used in the compressor according to the present embodiment. The compatibility of the R32 refrigerant and various refrigerating machine oils (correlation between the refrigerating machine oil ratio and the two-phase separation temperature). An example is shown. The horizontal axis of the graph represents the ratio (oil content) (wt%) of the mass of the refrigerating machine oil to the total mass of the refrigerant and the refrigerating machine oil, and the vertical axis represents the temperature (° C.). The curve in the graph indicates the two-phase separation temperature between the R32 refrigerant and various refrigeration oils. In each refrigeration oil, the region above the curve in the graph is a dissolution region where the R32 refrigerant and the refrigeration oil are compatible, and the region below the curve is a two-phase separation between the R32 refrigerant and the refrigeration oil. It becomes a separation area. In FIG. 2, ester oils of
図2に示すように、R32冷媒雰囲気中では、油分率に関わらず、温度が低くなると冷媒と油とが溶け合わず、冷媒と油の二相に分離してしまう。この点に関し、本願発明者らは、R32冷媒に対する油の二相分離温度の特性が油の粘度グレードと関係があることを見出した。エーテル油の場合、粘度グレード68のタイプは−2℃程度で二相分離してしまう可能性があるが、粘度グレード32のタイプでは−30℃まで二相分離は起きない。エステル油の場合、粘度グレード68のタイプは−15℃程度で二相分離してしまう可能性があるが、粘度グレード32又は46のタイプでは−42℃まで二相分離は起きない。つまり、粘度グレードを低く設定する方が、より低温まで二相分離しにくく、低温まで相溶性が確保できる傾向にある。逆に、粘度グレードを高く設定すると、低温域で二相分離しやすい傾向にある。
As shown in FIG. 2, in the R32 refrigerant atmosphere, regardless of the oil content, when the temperature is low, the refrigerant and the oil are not melted and separated into two phases of the refrigerant and the oil. In this regard, the inventors have found that the characteristics of the oil two-phase separation temperature relative to the R32 refrigerant are related to the oil viscosity grade. In the case of ether oil, the viscosity grade 68 type may be separated into two phases at about −2 ° C., but the
また、エーテル油よりもエステル油の方が、より低温まで二相分離しにくく、低温まで相溶性が確保できる傾向にある。通常、家庭用エアコンの用途においては、冷媒配管の長さが短いため、0〜−5℃程度を下限とする使用温度範囲でよいが、ビル用などのエアコンに使用される場合、冷媒配管の長さが長いため、−15〜−20℃程度で使用される可能性がある。また、冷蔵用途や冷凍用途に使用される冷蔵冷凍機の場合、−35〜−40℃程度で使用される可能性がある。 In addition, ester oil is less likely to undergo two-phase separation at lower temperatures than ether oil, and compatibility tends to be ensured at lower temperatures. Usually, in the use of home air conditioners, the length of the refrigerant pipe is short, so the working temperature range with a lower limit of about 0 to -5 ° C is acceptable. However, when used in an air conditioner for buildings, the refrigerant pipe Since the length is long, it may be used at about -15 to -20 ° C. Moreover, in the case of the refrigeration refrigerator used for a refrigeration use or a freezing use, there exists a possibility of being used at about -35--40 degreeC.
ここで、本願明細書中における「エーテル油」とは、冷凍機油としての使用に特に適したポリビニルエーテルのことを示している。「エーテル油」と同様の特性を有するとともに冷凍機油として使用可能な「エーテル系油」には、ポリビニルエーテル以外に、ポリフェニルエーテル、パーフルオロエーテル等の合成エーテル油が含まれる。また、本願明細書中における「エステル油」とは、冷凍機油としての使用に特に適したポリオールエステルのことを示している。「エステル油」と同様の特性を有するとともに冷凍機油として使用可能な「エステル系油」には、ポリオールエステル以外に、モノエステル、ジエステル、りん酸エステル等の合成エステル油が含まれる。 Here, the “ether oil” in the present specification indicates a polyvinyl ether particularly suitable for use as a refrigerating machine oil. The “ether oil” having the same characteristics as the “ether oil” and usable as a refrigerating machine oil includes synthetic ether oils such as polyphenyl ether and perfluoroether in addition to polyvinyl ether. In addition, the “ester oil” in the present specification indicates a polyol ester particularly suitable for use as a refrigerating machine oil. “Ester oils” having the same characteristics as “ester oils” and usable as refrigerating machine oils include synthetic ester oils such as monoesters, diesters, and phosphate esters in addition to polyol esters.
図3は、図2のグラフの低温域のみを拡大して示すグラフである。図3では、図2に示した粘度グレード32のエーテル油及び粘度グレード32、46のエステル油とR32冷媒との相溶性を示す曲線に加えて、粘度グレード32のエステル油とR32冷媒を50%含有するR410A冷媒との相溶性を示す曲線を破線で示している。R32冷媒雰囲気中では、上述のように、エーテル系油(エーテル油)よりもエステル系油(エステル油)の方が、より低温まで二相分離しにくく、低温まで相溶性が確保できる傾向にある。昨今、一般的になったR410A冷媒と粘度グレード32のエステル系油とを使用した冷媒回路の場合、二相分離温度はおおよそ−37℃であった。
FIG. 3 is an enlarged graph showing only the low temperature region of the graph of FIG. 3, in addition to the curves showing the compatibility between the
すなわち、R32冷媒と粘度グレード32又は46のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度(−42℃)は、R410A冷媒と粘度グレード32のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度(−37℃)よりも低くなる。一方、R32冷媒と粘度グレード68のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度(−15℃)は、R410A冷媒と粘度グレード32のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度(−37℃)よりも高くなる。また、R32冷媒と粘度グレード32又は68のエーテル系油を使用した場合の二相分離温度(−30℃又は−2℃)は、R410A冷媒と粘度グレード32のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度(−37℃)よりも高くなる。したがって、R410A冷媒と粘度グレード32のエステル系油とが使用されている冷媒回路において、R410A冷媒に代えてR32冷媒(又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒)を使用する場合、粘度グレード32以上46以下のエステル系油を使用すれば、冷媒回路をそのまま使用することが可能となる。
That is, the two-phase separation temperature (−42 ° C.) when the R32 refrigerant and the
[スクロール圧縮機の構成]
次に、本実施の形態に係る圧縮機の構成について説明する。本実施の形態に係る圧縮機は、密閉容器内に、吸入口から吸入された冷媒(流体の一例)と共に潤滑油が備わる低圧容器タイプである。図4は、本実施の形態に係る圧縮機の一例として、スクロール圧縮機1の構成を示す縦断面図である。図4に示すように、スクロール圧縮機1は、冷媒を圧縮する圧縮機構部30と、圧縮機構部30を駆動する電動機部20とが、密閉容器10内に収容された構成を有している。密閉容器10は、容器下部10a、容器中間部10b及び容器上部10cに3分割されている。容器下部10aの底部には、各摺動部を潤滑する冷凍機油を貯留する油溜め11が形成されている。容器中間部10bには、低圧冷媒を密閉容器10内に吸入する吸入口として吸入管12が接続されている。また容器中間部10bのうち、上端部にはフレーム33が固定支持されており、その下方には電動機部20の電動機ステータ21が固定支持されており、その下方の下端部にはサブフレーム38が固定支持されている。容器上部10cには、圧縮した冷媒を密閉容器10の外部に吐き出す吐出口として吐出管13が接続されている。[Configuration of scroll compressor]
Next, the configuration of the compressor according to the present embodiment will be described. The compressor according to the present embodiment is a low-pressure container type in which lubricating oil is provided in a sealed container together with a refrigerant (an example of a fluid) sucked from an inlet. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of the scroll compressor 1 as an example of the compressor according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the scroll compressor 1 has a configuration in which a
電動機部20は、圧縮機構部30で冷媒ガスを圧縮するために、主軸40を介して圧縮機構部30の揺動スクロール32を駆動するようになっている。電動機部20は、密閉容器10の内周面に固定された電動機ステータ21と、主軸40に固定された電動機ロータ22とを有している。電動機ロータ22は、電動機ステータ21に通電されることによって回転駆動し、揺動スクロール32に駆動力を伝達する主軸40を回転させるようになっている。主軸40の上端部には、揺動スクロール32の揺動軸受34に回転自在に嵌合する偏芯軸部40aが形成されている。主軸40の内部には、油溜め11に貯留されている冷凍機油の流路となる油穴40cが、主軸40の下端から上端まで貫通して設けられている。また、主軸40の上部及び電動機ロータ22の下部には、主軸40の回転中心に対して揺動スクロール32とバランスをとるためのバランサ48、49がそれぞれ設けられている。
The
圧縮機構部30は、固定スクロール31と揺動スクロール32とを有している。固定スクロール31は、容器中間部10bに固定支持されたフレーム33に対して固定されている。固定スクロール31は、鏡板31aと、鏡板31aの一方の表面(本例では下面)に立設されたインボリュート曲線状の渦巻き状突起であるラップ部31b(渦巻部の一例)と、を有している。固定スクロール31の中央部には、圧縮されて高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート31cが形成されている。
The
揺動スクロール32は、固定スクロール31に対して自転運動することなく公転旋回運動を行うようになっている。揺動スクロール32は、鏡板32aと、鏡板32aの一方の表面(本例では上面)に立設されたインボリュート曲線状の渦巻き状突起であるラップ部32b(渦巻部の一例)と、を有している。揺動スクロール32のラップ部32b形成面とは反対側(反圧縮室側)の面(スラスト軸受面)には、スラスト軸受となるスラストプレート42が設けられている。揺動スクロール32のスラスト軸受面は、スラストプレート42を介して、フレーム33によって軸方向に支承されるようになっている。また、揺動スクロール32の反圧縮室側の面の略中央部には、有底円筒形状の揺動軸受34が形成されている。揺動軸受34には、揺動スクロール32を公転旋回運動させるために揺動スクロール32を支承するスライダ46が回転自在に収められている。スライダ46には、主軸40に対して偏芯するように主軸40の上端に設けられたスライダ装着軸である偏芯軸部40aが挿入されている。
The orbiting
固定スクロール31と揺動スクロール32とは、巻き方向が互いに逆になるラップ部31bとラップ部32bとを噛み合わせた状態で密閉容器10内に装着される。固定スクロール31のラップ部31bと揺動スクロール32のラップ部32bとが組み合わされることにより、ラップ部31bとラップ部32bとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室35が形成される。ラップ部31bの先端部と鏡板32aの上面との間には、冷媒漏れを防ぐためのシール43が設けられている。同様に、ラップ部32bの先端部と固定スクロール31の下面との間には、冷媒漏れを防ぐためのシール44が設けられている。また、揺動スクロール32とフレーム33との間には、揺動スクロール32の偏芯旋回運動中における自転運動を阻止し、公転旋回運動を可能とするためのオルダムリング36が配設されている。オルダムリング36の上面に形成されたキー部36aは、揺動スクロール32に設けられたオルダム溝45内に摺動自在に収容されており、下面に形成されたキー部(図示せず)は、フレーム33に設けられたオルダム溝(図示せず)内に摺動自在に収容されている。
The fixed
フレーム33は、密閉容器10の内周面に固定されている。フレーム33は、固定スクロール31を固定支持するとともに、揺動スクロール32をスラストプレート42を介して支承している。またフレーム33は、中心部の貫通孔に設けられた主軸受37を介して、偏芯軸部40aの近傍にある主軸40の上方部分を回転自在に支持している。主軸受37には、当該主軸受37を貫通する主軸40を円滑に回転させるためのスリーブ47が回転自在に収められている。
The
サブフレーム38は、フレーム33よりも下方に設けられ、密閉容器10の内周面に固定されている。サブフレーム38は、中心部に形成された貫通孔を介して、主軸40の下方部分を回転自在に支持するものである。貫通孔には軸受収納部38aが設けられている。軸受収納部38aには、主軸40を回転自在に支持するためのボールベアリング39の外輪が圧入固定されている。
The
またサブフレーム38には、各摺動箇所に冷凍機油を供給する容積型のオイルポンプ41が備えられている。オイルポンプ41には、主軸40の下端に設けられて当該オイルポンプ41に回転力を伝達するポンプ軸部40bが連結されている。ポンプ軸部40bは、主軸40と一体成形されている。主軸40の中心に設けられた油穴40cは、下端側でオイルポンプ41と連通している。
Further, the
冷媒には、オゾン層破壊係数(ODP)がゼロであるHFC系であるR32冷媒(単一冷媒)、又はR32冷媒を質量分率で51%以上含有する混合冷媒が用いられる。この混合冷媒に質量分率49%以下で含有されるのは、オゾン層破壊係数がゼロであるHFC冷媒(例えば、R125、R161等)、冷媒組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素(例えば、フロン系低GWP冷媒と呼ばれるHFO−1234yf、HFO−1234ze、HFO−1243zf等)、炭化水素(例えば、自然冷媒であるプロパンやプロピレン)のうちのいずれか1つ又は複数である。 As the refrigerant, an RFC refrigerant (single refrigerant) which is an HFC system having an ozone layer depletion coefficient (ODP) of zero, or a mixed refrigerant containing R32 refrigerant in a mass fraction of 51% or more is used. This mixed refrigerant contains a mass fraction of 49% or less because of an HFC refrigerant (for example, R125, R161, etc.) having an ozone depletion coefficient of zero, and halogenated carbonization having a carbon double bond in the refrigerant composition. Any one or more of hydrogen (for example, HFO-1234yf, HFO-1234ze, HFO-1243zf, etc., which are called Freon-based low GWP refrigerants) and hydrocarbons (for example, propane and propylene which are natural refrigerants).
[スクロール圧縮機の動作]
次に、本実施の形態に係るスクロール圧縮機1の動作について説明する。まず、基本動作について説明する。電動機ステータ21に電力が供給されると、電動機ロータ22により主軸40が回転駆動される。主軸40が回転駆動されると、主軸40の上端に設けられた偏芯軸部40aがスライダ46を介して揺動軸受34内で回転し、駆動力が揺動スクロール32に伝達される。このとき、オルダムリング36の一方のキー部36aと他方のキー部(図示せず)とが、揺動スクロール32のオルダム溝45内及びフレーム33のオルダム溝(図示せず)内でそれぞれ往復運動することにより、揺動スクロール32は自転を抑制されて揺動運動を行う。すなわち、偏芯軸部40aから揺動スクロール32へは、揺動運動(旋回運動)のみが伝達される。[Operation of scroll compressor]
Next, the operation of the scroll compressor 1 according to this embodiment will be described. First, the basic operation will be described. When electric power is supplied to the
ここで、主軸40を回転自在に支持する主軸受37を有するフレーム33と、ボールベアリング39の外輪が圧入固定された軸受収納部38aを中央に有するサブフレーム38とは、それぞれ密閉容器10内に固定されている。ところが、フレーム33及びサブフレーム38を固定する際の精度ばらつきや部品個々の精度ばらつきにより、主軸受37とボールベアリング39との間には軸芯ずれが生じる場合がある。また、主軸40にはたわみが生じる場合がある。これらの軸芯ずれやたわみにより、主軸40と主軸受37との間や、主軸40とボールベアリング39との間は必ずしも平行にならない。このため、主軸受37内の摺動面を平行にするために、主軸40と主軸受37との間には、スリーブ47が収容されている。上記のように主軸受37及びボールベアリング39間の軸芯ずれや主軸40のたわみが生じた場合、主軸40は主軸受37に対して傾斜する。しかしながら、主軸40に設けられたピボット部40eがスリーブ47の内周面に接触し、傾きをピボット部40eが吸収することにより、スリーブ47の外周面は主軸受37に対して常時平行に摺動することが可能となる。
Here, the
揺動スクロール32は、遠心力により、主軸40の偏芯軸部40aに対してスライダ46のスライド面のスライド可能範囲内でスライドする。揺動スクロール32のラップ部32bと固定スクロール31のラップ部31bとが接触することにより、圧縮室35が形成される。揺動スクロール32の遠心力による荷重、及び冷媒を圧縮するために発生する半径方向の荷重は、主軸40の偏芯軸部40aに加えられる。これにより、偏芯軸部40aにたわみが生じるため、偏芯軸部40aと揺動軸受34とが必ずしも平行にならなくなる。このため、揺動軸受34内の摺動面を平行にするために、偏芯軸部40aと揺動軸受34との間には、スライダ46が収容されている。上記のように偏芯軸部40aのたわみが生じた場合、偏芯軸部40aは揺動軸受34に対して傾斜する。しかしながら、偏芯軸部40aに設けられたピボット部40dがスライダ46のスライド面に接触し、傾きをピボット部40dが吸収することにより、スライダ46の外周面は揺動軸受34に対して常時平行に摺動することが可能となる。
The orbiting
次に、冷媒及び冷凍機油(潤滑油)の流れについて説明する。冷媒回路中の冷媒は、吸入管12から密閉容器10内に吸い込まれ、フレーム33の吸入ポート(図示せず)を介して圧縮室35内に流入する。また、オイルポンプ41によって油溜め11から吸い上げられた冷凍機油は、主軸40内の油穴40cを通って密閉容器10内の各摺動部に供給され、圧縮室35内に流入する。
Next, the flow of refrigerant and refrigerating machine oil (lubricating oil) will be described. The refrigerant in the refrigerant circuit is sucked into the sealed
密閉容器10内の摺動部としては、例えば、揺動スクロール32の鏡板32aとスラストプレート42との間、固定スクロール31のラップ部31b側面と揺動スクロール32のラップ部32b側面との間、固定スクロール31のラップ部31b先端に設けられたシール43と揺動スクロール32の鏡板32a(ラップ部32b間の歯底面)との間、揺動スクロール32のラップ部32b先端に設けられたシール44と固定スクロール31の鏡板31a(ラップ部31b間の歯底面)との間、オルダムリング36の上面に設けられたキー部36aと揺動スクロール32の鏡板32aに設けられたオルダム溝45との間、オルダムリング36の下面に設けられたキー部(図示せず)とフレーム33に設けられたオルダム溝(図示せず)との間、揺動軸受34とスライダ46の外周面との間、主軸受37とスリーブ47の外周面との間、等がある。
As the sliding portion in the sealed
例えば、揺動スクロール32の鏡板32aとスラストプレート42との間を潤滑し、揺動スクロール32のラップ部32b形成面側に漏れた潤滑油は、フレーム33の吸入ポートから流入する冷媒と共に圧縮室35に流入する。圧縮室35に流入した潤滑油は、ラップ部31b側面とラップ部32b側面との間、シール43と鏡板32aとの間、シール44と鏡板31aとの間、等の潤滑に利用される。
For example, the lubricating oil that lubricates between the
これらの摺動部は、摺動に伴って高温になるが、密閉容器10内に吸入された比較的低温の冷媒が流入する空間内に位置するため、流入した冷媒によって冷却される。また、吸入管12は、フレーム33の吸入ポートと、電動機ステータ21及び電動機ロータ22との近傍に設けられているため、吸入管12から吸入された比較的低温の冷媒によって、電動機ステータ21及び電動機ロータ22等が冷却される。油溜め11も比較的低温の冷媒が流入する空間内に位置するため、各摺動部を潤滑した潤滑油は、比較的低温の冷媒によって冷却される。
Although these sliding parts become high temperature with sliding, since they are located in the space into which the relatively low-temperature refrigerant sucked into the sealed
電動機ステータ21に電力を供給する電源としては、周波数50Hz又は60Hzの一般商用電源が使用されてもよいし、冷媒循環量を可変とするために600〜15000rpmの範囲で駆動回転数を変化させることができるインバータ電源が使用されてもよい。
As a power source for supplying electric power to the
圧縮室35に流入した冷媒及び潤滑油は、揺動スクロール32の旋回運動によって、固定スクロール31及び揺動スクロール32の中心側に移動する。このとき、圧縮室35が形状を変化させるとともに容積を小さくしていくことで、冷媒及び潤滑油が圧縮される。圧縮された冷媒によって、固定スクロール31と揺動スクロール32とには、軸方向に離れようとする荷重が働く。この荷重は、スラストプレート42で構成されるスラスト軸受によって、揺動スクロール32のラップ部32b形成面とは反対側の面から支えられる。
The refrigerant and the lubricating oil flowing into the
圧縮室35で圧縮された冷媒及び潤滑油は、固定スクロール31の吐出ポート31cを通り、固定スクロール31に設けられた吐出弁50を圧力差により押し開けて、密閉容器10内の高圧部となる吐出空間14を通り、吐出管13から密閉容器10外に吐き出される。吐き出された冷媒及び潤滑油は、冷媒回路内を循環して、スクロール圧縮機1の吸入管12に戻る。
The refrigerant and the lubricating oil compressed in the
以上説明したように、本実施の形態に係る圧縮機は、潤滑油の雰囲気温度が低い低圧容器タイプであるため、相分離しにくい低粘度グレード油(粘度グレード32以上46以下のエステル系油又はエーテル系油)を、R32冷媒又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒と共に使用しても、潤滑油の粘度を確保できる。したがって、本実施の形態によれば、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができ、且つ、軸受などの摺動部の潤滑性を確保することができる。また、これにより、圧縮機の耐久性を向上することができる。 As described above, the compressor according to the present embodiment is a low-pressure container type in which the lubricating oil has a low ambient temperature, and therefore, a low-viscosity grade oil that is difficult to phase-separate (an ester oil having a viscosity grade of 32 to 46 or less). The viscosity of the lubricating oil can be secured even when the ether oil) is used together with the R32 refrigerant or the mixed refrigerant containing 51% or more of the R32 refrigerant. Therefore, according to this Embodiment, it can prevent that a refrigerant | coolant and lubricating oil isolate | separate at low temperature, and can ensure the lubricity of sliding parts, such as a bearing. Thereby, the durability of the compressor can be improved.
また本実施の形態では、相分離しにくい低粘度グレード油を用いることができるため、冷媒回路中に滞留した油を圧縮機に戻すような制御や追加部品が必ずしも必要でなく、従来と同様の回路構成を用いることができる。このため、本実施の形態によれば、圧縮機やその他の冷凍サイクル構成部品の製造コストの増加を抑えることができる。 Further, in the present embodiment, low viscosity grade oil that is difficult to phase-separate can be used. Therefore, control and additional parts for returning the oil staying in the refrigerant circuit to the compressor are not necessarily required. A circuit configuration can be used. For this reason, according to this Embodiment, the increase in the manufacturing cost of a compressor and another refrigeration cycle component can be suppressed.
また本実施の形態では、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができるため、本実施の形態の圧縮機は、低温領域で使用される冷蔵冷凍機や冷媒回路の長いビル用空調機に適用することが可能である。 Further, in this embodiment, since the refrigerant and the lubricating oil can be prevented from separating at a low temperature, the compressor of the present embodiment is a refrigeration refrigerator used in a low temperature region or a building with a long refrigerant circuit. It can be applied to an air conditioner.
また本実施の形態では、R32冷媒又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒を使用することができるため、環境負荷を低減することができるとともに、環境保全性を高めることができる。R32冷媒は理論成績係数が大きい冷媒であるため、冷凍サイクルのエネルギー効率を高めることもできる。 Moreover, in this Embodiment, since the mixed refrigerant | coolant containing 51% or more of R32 refrigerant | coolants or R32 refrigerant | coolants can be used, while being able to reduce an environmental load, environmental conservation can be improved. Since the R32 refrigerant is a refrigerant having a large theoretical coefficient of performance, the energy efficiency of the refrigeration cycle can be increased.
また本実施の形態では、低粘度グレード油を用いることができるため、冷凍サイクル生産時の油封入効率を高めることができるとともに、冷凍サイクル廃却時の油抜き取り効率を高めることができる。 Moreover, in this Embodiment, since low viscosity grade oil can be used, while being able to improve the oil enclosure efficiency at the time of refrigeration cycle production, the oil extraction efficiency at the time of refrigeration cycle disposal can be improved.
また本実施の形態の圧縮機では、R32冷媒又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒と、粘度グレード32以上46以下のエステル系油とが使用されている。これにより、R410A冷媒と粘度グレード32のエステル系油とを使用した場合よりも二相分離温度を低くすることができる。したがって、本実施の形態の圧縮機によれば、R410A冷媒と粘度グレード32のエステル系油とが使用される冷媒回路をそのまま使用することが可能となる。
In the compressor of the present embodiment, R32 refrigerant or a mixed refrigerant containing 51% or more of R32 refrigerant and an ester oil having a viscosity grade of 32 or more and 46 or less are used. Thereby, two-phase separation temperature can be made lower than the case where R410A refrigerant and
その他の実施の形態.
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態ではスクロール圧縮機を例に挙げたが、本発明はスクロール型以外の各種密閉型圧縮機にも適用できる。Other embodiments.
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, although the scroll compressor has been described as an example in the above embodiment, the present invention can be applied to various hermetic compressors other than the scroll compressor.
また上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。 Further, the above embodiments and modifications can be implemented in combination with each other.
1 スクロール圧縮機、10 密閉容器、10a 容器下部、10b 容器中間部、10c 容器上部、11 油溜め、12 吸入管、13 吐出管、14 吐出空間、20 電動機部、21 電動機ステータ、22 電動機ロータ、30 圧縮機構部、31 固定スクロール、31a 鏡板、31b ラップ部、31c 吐出ポート、32 揺動スクロール、32a 鏡板、32b ラップ部、33 フレーム、34 揺動軸受、35 圧縮室、36 オルダムリング、36a キー部、37 主軸受、38 サブフレーム、38a 軸受収納部、39 ボールベアリング、40 主軸、40a 偏芯軸部、40b ポンプ軸部、40c 油穴、40d、40e ピボット部、41 オイルポンプ、42 スラストプレート、43、44 シール、45 オルダム溝、46 スライダ、47 スリーブ、48、49 バランサ、50 吐出弁。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scroll compressor, 10 sealed container, 10a container lower part, 10b container intermediate part, 10c container upper part, 11 oil sump, 12 suction pipe, 13 discharge pipe, 14 discharge space, 20 motor part, 21 motor stator, 22 motor rotor, 30 compression mechanism, 31 fixed scroll, 31a end plate, 31b lap portion, 31c discharge port, 32 swing scroll, 32a end plate, 32b wrap portion, 33 frame, 34 swing bearing, 35 compression chamber, 36 Oldham ring, 36a key Part, 37 main bearing, 38 subframe, 38a bearing housing part, 39 ball bearing, 40 main shaft, 40a eccentric shaft part, 40b pump shaft part, 40c oil hole, 40d, 40e pivot part, 41 oil pump, 42
本発明に係る圧縮機は、流体を吸入する吸入口と、前記吸入口から吸入された前記流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部で圧縮された前記流体を吐出する吐出口と、を有する密閉容器を備え、前記密閉容器内に、前記吸入口から吸入された前記流体と共に潤滑油が備わる低圧容器タイプの圧縮機であって、前記流体は、R32冷媒、又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒であり、前記潤滑油は、エステル系油又はエーテル系油であり、粘度グレード(ISO VG)が32以上46以下であることを特徴とするものである。 A compressor according to the present invention includes a suction port for sucking fluid, a compression mechanism unit for compressing the fluid sucked from the suction port, a discharge port for discharging the fluid compressed by the compression mechanism unit, A low-pressure container type compressor in which a lubricating oil is provided in the sealed container together with the fluid sucked from the suction port, and the fluid contains 51% of R32 refrigerant or R32 refrigerant. or a mixed refrigerant containing the lubricating oil, ester oil or ether oil der is, is characterized in that the viscosity grades (ISO VG) is 32 or more 46 or less.
Claims (5)
前記流体は、R32冷媒、又はR32冷媒を51%以上含有する混合冷媒であり、
前記潤滑油は、エステル系油又はエーテル系油であること
を特徴とする圧縮機。A sealed container having a suction port for sucking fluid, a compression mechanism portion for compressing the fluid sucked from the suction port, and a discharge port for discharging the fluid compressed by the compression mechanism portion, A compressor of a low-pressure container type in which a lubricating oil is provided together with the fluid sucked from the suction port in a sealed container,
The fluid is an R32 refrigerant or a mixed refrigerant containing 51% or more of an R32 refrigerant,
The compressor is characterized in that the lubricating oil is an ester oil or an ether oil.
を特徴とする請求項1に記載の圧縮機。The compressor according to claim 1, wherein the lubricating oil has a viscosity grade (ISO VG) of 32 or more and 46 or less.
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧縮機。The mixed refrigerant is any one of an HFC refrigerant containing R125 or R161, a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond containing HFO-1234yf, HFO-1234ze or HFO-1243zf, or a hydrocarbon containing propane or propylene. The compressor according to claim 1 or 2, wherein one or more of them are contained at 49% or less.
を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の圧縮機。The compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the compression mechanism portion forms a compression chamber by combining spiral portions whose winding directions are opposite to each other.
巻き方向が互いに逆の前記渦巻部をそれぞれ備えた固定スクロール及び揺動スクロールと、
前記揺動スクロールの反圧縮室側に設けられた揺動軸受と、
前記揺動スクロールのスラスト軸受面をスラストプレートを介して支承するフレームと、
前記揺動スクロールに駆動力を伝達するとともに、前記フレームの中心部に設けられた主軸受を貫通し、前記潤滑油を各摺動部に供給するためのオイルポンプに連結された主軸と、
前記揺動軸受に回転自在に収められたスライダと、
前記主軸受に回転自在に収められたスリーブと、を有すること
を特徴とする請求項4に記載の圧縮機。The compression mechanism is
A fixed scroll and an orbiting scroll each provided with the spiral portions whose winding directions are opposite to each other;
A rocking bearing provided on the anti-compression chamber side of the rocking scroll;
A frame for supporting the thrust bearing surface of the orbiting scroll via a thrust plate;
A main shaft connected to an oil pump for transmitting a driving force to the orbiting scroll, penetrating a main bearing provided at a center portion of the frame, and supplying the lubricating oil to each sliding portion;
A slider rotatably accommodated in the rocking bearing;
The compressor according to claim 4, further comprising: a sleeve rotatably accommodated in the main bearing.
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