WO2022050181A1 - 圧縮機及び圧縮機システム - Google Patents

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WO2022050181A1
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compressor
flow path
heat medium
lubricating oil
medium flow
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PCT/JP2021/031462
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一郎 関根
隆成 稲葉
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株式会社前川製作所
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Definitions

  • This disclosure relates to compressors and compressor systems.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a configuration in which a refrigerant liquid is injected into a discharge space in a head cover and the discharged gas after compression is cooled by the latent heat of vaporization of the refrigerant liquid to suppress overheating.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and suppresses the generation of frost on the surface of the compressor when the refrigerant liquid is injected into the discharge space of the compressor to cool the discharged gas after compression.
  • the purpose is to do.
  • the compressor according to the present disclosure includes a discharge valve, a discharge space formed on the downstream side of the discharge valve, and a liquid injection hole for injecting a refrigerant liquid into the discharge space.
  • a heat medium flow path located on the opposite side of the discharge space with the partition wall forming the discharge space interposed therebetween.
  • the compressor system is a compressor system including a low-stage compression unit and a high-stage compression unit, and at least the low-stage compression unit is configured by the above-mentioned compressor.
  • the "low-stage compressor” and the “high-stage compressor” are a low-stage compressor and a high-stage compressor having independent casings, respectively, and one storage such as a reciprocating compressor. Includes a low-stage compressor and a high-stage compressor housed in a casing.
  • the temperature of the compressor casing including the partition wall forming the discharge space can be raised, so that frost is generated on the surface of the compressor. Can be suppressed.
  • expressions such as “same”, “equal”, and “homogeneous” that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
  • the expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a chamfer within the range where the same effect can be obtained. It shall also represent the shape including the part and the like.
  • the expressions “to have”, “to have”, “to include”, or "to have” one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
  • FIGS. 1 and 2 are a front sectional view of the compressor 10 and a system diagram showing a lubricating oil supply system according to an embodiment.
  • the compressor 10 is, for example, a compressor incorporated in a refrigerating device or the like and configured to compress the refrigerant gas.
  • the compressor 10 includes a discharge valve 12, and a discharge space Sv is formed on the downstream side of the discharge valve 12.
  • the compressor casing 16 is formed with a liquid injection hole 14 for injecting the refrigerant liquid into the discharge space Sv.
  • the condensed liquid of the refrigerant gas which is the compressed gas is injected into the discharge space Sv from the liquid injection hole 14.
  • the condensed liquid evaporates in the high-temperature discharge space Sv, absorbs the latent heat of vaporization from the discharge gas Gv, and cools the discharge gas Gv. Thereby, overheating of the discharged gas Gv can be suppressed. However, if this is left as it is, as described above, frost may occur on the surface of the casing 18 that forms the discharge space Sv.
  • the compressor 10 in order to suppress the generation of frost in the casing 18, the compressor 10 includes a heat medium flow path 20 located on the opposite side of the discharge space Sv with the partition wall 18a forming the discharge space Sv interposed therebetween. .. By flowing the heat medium through the heat medium flow path 20, the temperature of the casing 18 including the partition wall 18a is raised, so that the generation of frost on the surface of the casing 18 can be suppressed.
  • the compressor 10 includes a lubricating oil flow path 22 through which the lubricating oil r supplied to the lubricated portion flows.
  • the heat medium flow path 20 is provided in series or in parallel with the lubricating oil flow path 22.
  • the lubricating oil r that has absorbed the heat of the lubricated portion can flow through the heat medium flow path 20 by lubricating and cooling the lubricated portion in the compressor 10.
  • the temperature of the casing 18 including the partition wall 18a forming the discharge space Sv can be raised by the retained heat. As a result, it is possible to suppress the generation of frost on the surface of the casing 18 of the compressor 10.
  • the compressor 10 lubricated portion includes, for example, at least one of a rotating body and a rotating body support portion.
  • the lubricated portion is a crank shaft 48 and a thrust bearing 50, which will be described later.
  • the lubricated portion may be either the crank shaft 48 or the thrust bearing 50.
  • the heat medium flow path 20 is arranged in series with the lubricating oil flow path 22, and the lubricated portion of the compressor 10, the heat medium flow path 20 and the lubricating oil flow path 22 are arranged.
  • a circulation path 24 for the lubricating oil r containing the above is formed. Further, the circulation path 24 is provided with an oil pump 26 for circulating the lubricating oil r. According to this embodiment, since the lubricating oil r circulating in the circulation path 24 by the oil pump 26 is cooled by the heat medium flow path 20, a dedicated oil cooler becomes unnecessary and the cost can be reduced.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the heat medium flow path 20 is provided in parallel with the circulation path 24.
  • the oil cooler 28 is provided in the lubricating oil circulation path 24 flowing through the lubricated portion of the compressor 10.
  • the lubricating oil r flowing through the circulation path 24 flows through the lubricated portion of the compressor 10, cools the lubricated portion, is heated, and is cooled by the oil cooler 28.
  • the compressor 10 includes a branch path 30 that branches from the circulation path 24, communicates with the heat medium flow path 20, and joins the circulation path 24 again.
  • the lubricating oil r flowing through the branch path 30 exchanges heat with the discharged gas Gv in the heat medium flow path 20 to heat the discharged gas Gv.
  • the oil cooler 28 is in charge of the main role of cooling the lubricating oil r.
  • flow rate adjusting valves 32 and 34 may be provided in the circulation path 24 and the branch path 30, respectively. In addition, only one of the flow rate adjusting valve 32 and the flow rate adjusting valve 34 may be provided. By providing these flow rate adjusting valves 32 and 34, the flow rate of the lubricating oil r flowing through the branch path 30 can be adjusted, so that the heating capacity of the heat medium flow path 20 can be controlled. It is preferable that the branch portion and the confluence portion of the branch path 30 with respect to the circulation path 24 are arranged so that the lubricating oil r having a temperature suitable for the heating conditions of the heat medium flow path 20 flows through the heat medium flow path 20. ..
  • the compressor 10 is a reciprocating compressor.
  • the compressor 10 is configured such that the cylinder 40 is housed inside the compressor casing 16 and the piston 42 reciprocates inside the cylinder 40.
  • a valve plate 44 for supporting the discharge valve 12 is provided on one end side of the cylinder 40 (upper end of the cylinder 40 in the figure), and a head cover is provided as a casing 18 including a partition wall 18a forming a discharge space Sv.
  • the compressor 10 which is such a reciprocating compressor, the temperature of the head cover as the casing 18 can be raised by the heat medium flowing through the heat medium flow path 20, so that the generation of frost on the surface of the head cover can be suppressed. ..
  • the casing 18 of the compressor 10 is the head cover, but the casing 18 is not limited to the head cover. In the following, the casing 18 may be referred to as a head cover 18.
  • crankcase 46 is provided at the lower part of the compressor casing 16.
  • a crankshaft 48 is supported on the crankcase 46 via a thrust bearing 50.
  • An oil sump Os of lubricating oil r is formed at the bottom of the crankcase 46.
  • the piston 42 is connected to the crank shaft 48 via the connecting rod 52, and the piston 42 reciprocates inside the cylinder 40 by the rotation of the crank shaft 48.
  • two cylinders 40 are provided in parallel, and the pistons 42 of the two cylinders 40 reciprocate in different phases by 180 ° at the rotation angle of the crank shaft 48. It is connected to the crank shaft 48 as described above.
  • a motor 54 for rotationally driving the crankshaft 48 is provided at one end of the crankshaft 48 on the outside of the crankcase 46.
  • An oil pump 26 is provided at the other end of the crank shaft 48, and the oil pump 26 is operated by the rotation of the crank shaft 48.
  • an oil filter 56 is provided in the oil sump Os, and the lubricating oil r is sucked up from the oil sump Os into the lubricating oil flow path 22 by the oil pump 26.
  • the pressure adjusting valve 58 provided at the end of the lubricating oil flow path 22 adjusts the hydraulic pressure of the lubricating oil r flowing through the circulation passage 24.
  • Oil passages 60 and 62 are formed in lubricated portions such as the crank shaft 48 and the thrust bearing 50. The lubricating oil r discharged from the oil pump 26 to the lubricating oil flow path 22 is supplied to these oil passages. As shown in FIG. 2, a part of the oil passage 60 is guided to the piston 42 via the crankpin 53.
  • the lubricating oil r is supplied from the lubricating oil flow path 22 to the heat medium flow path 20 to heat the discharged gas Gv.
  • the lubricating oil r that has passed through the heat medium flow path 20 returns to the oil pool Os via the oil passages 60 and 62 and the like. In this way, the circulation path 24 for the lubricating oil r described above is formed.
  • the suction space Si is formed on the outside of the cylinder 40 and the piston 42 is lowered to reduce the pressure in the compressed space in the cylinder 40
  • the refrigerant gas to be compressed is released from the suction space Si to the suction valve. It is sucked into the compressed space in the cylinder 40 through 63.
  • the refrigerant gas sucked into the compressed space is compressed in the compressed space and discharged into the discharge space Sv.
  • a disk-shaped valve cage 66 is pressed and fixed to the upper surface of the valve plate 44 by a coil spring 64 to shield the opening of the valve plate 44.
  • a valve plate 70 having a conical head is connected to the lower surface of the valve cage 66 by bolts 68.
  • a discharge gas passage is formed in the valve cage 66, and a discharge valve 12 is mounted on the valve cage 66.
  • the discharge valve 12 is pushed up to discharge the refrigerant gas into the discharge gas passage.
  • the compressor 10 includes a coolant flow path 72 for cooling the motor 54 for driving the compressor.
  • the coolant flow path 72 communicates with the heat medium flow path 20.
  • a casing 18 including a partition wall 18a in which a liquid coolant that cools the motor 54 and sucks in the heat possessed by the motor 54 flows through the heat medium flow path 20 and forms a discharge space Sv by the heat possessed by the coolant is provided. Since the temperature can be raised, it is possible to suppress the generation of frost on the surface of the casing 18 of the compressor 10.
  • it is used as a cooling liquid in another part of the compressor 10, and warm water, antifreeze, or the like is supplied to the heat medium flow path 20 to heat the discharge space Sv. You may.
  • a jacket cover 74 having a heat medium introduction space inside is provided on the outer surface of the head cover as the casing 18.
  • the heat medium introduction space forms the heat medium flow path 20.
  • the heat medium flow path 20 can be formed only by attaching the jacket cover 74 to the existing compressor, and since it is not necessary to modify other parts, the heat medium flow path 20 can be easily formed.
  • the inlet hole 74a and the outlet hole 74b of the heat medium flow path 20 are formed in the jacket cover 74, and the lubricating oil flow path 22 is connected to the inlet hole 74a and the outlet hole 74b, respectively. .. Then, the lubricating oil r is supplied from the inlet hole 74a to the heat medium introduction space (heat medium flow path 20), and is discharged from the outlet hole 74b to the lubricating oil flow path 22. As shown in FIG. 1, the inlet hole 74a and the outlet hole 74b are formed at both ends of the jacket cover 74 apart from each other. As a result, the residence time of the lubricating oil r in the heat medium introduction space can be lengthened, and the heat exchange rate with the discharged gas Gv can be improved.
  • the liquid injection hole 14 for injecting the refrigerant liquid into the discharge space Sv is provided in the through hole 14a formed in the valve plate 44 and the wall portion of the compressor casing 16. It includes a communication hole 14b for communicating with the through hole 14a and communicating the through hole 14a with the external space.
  • the refrigerant passage 76 branched from the outlet side refrigerant passage of the liquid receiver 88 is connected to the communication hole 14b, and the refrigerant liquid is connected from the refrigerant passage 76 to the liquid injection hole 14. Is supplied.
  • one end of the through hole 14a is formed so as to open into the discharge space Sv, and the other end of the through hole 14a is formed so as to communicate with the communication hole 14b.
  • the liquid injection hole 14 can be formed at a position avoiding the head cover 18. It is necessary to provide the heat medium flow path 20 on the head cover 18 side, and when the liquid injection hole 14 is provided on the head cover 18 side, the installation positions of the two interfere with each other. In the present embodiment, since the liquid injection hole 14 can be formed at a position on the valve plate 44 side avoiding the head cover 18, it is possible to realize a layout of the liquid injection hole 14 that can avoid interference with the heat medium flow path 20.
  • the communication hole 14b is formed at the upper end of the casing surrounding the cylinder 40, which is a part of the compressor casing 16.
  • the communication hole 14b may be formed in the valve plate 44.
  • the installation position of the liquid injection hole 14 is not limited to the above embodiment, and may be formed at another position, for example, the head cover 18.
  • the outer peripheral edge portion of the valve plate 44 is interposed between the outer peripheral edge portion of the compressor casing 16 and the head cover 18.
  • the outer peripheral edge portion of the valve plate 44 is arranged in a state of being exposed to the external space of the compressor 10 in this way, processing for opening the liquid injection hole 14 into the external space of the compressor 10 becomes easy. ..
  • the outer peripheral edges of the compressor casing 16, the valve plate 44, and the head cover 18 are laminated in three layers, it is easy to fasten the outer peripheral edges of these three layers together with bolts 78. Can be combined with. This facilitates the mounting of the valve plate 44.
  • the compressor system 80 shown in FIG. 4 is a two-stage compressor system including a low-stage compressor 82 and a high-stage compressor 84, and uses a refrigerant gas as a compressed gas, and is a low-stage compressor.
  • the compressor 82 is composed of the compressor 10 according to the above embodiment. Since the low-stage compressor 82 is composed of the compressor 10, the generation of frost can be suppressed on the surface of the casing 18 including the partition wall forming the discharge space in the low-stage compressor 82.
  • the low-stage compressor 82 and the high-stage compressor 84 are composed of a reciprocating compressor.
  • a liquid receiver 88 is provided in the refrigerant circulation passage 86, the refrigerant liquid in the liquid receiver 88 is depressurized by the expansion valve 90 through the refrigerant circulation passage 86, and the evaporator 92 absorbs latent heat of evaporation from the load and evaporates. ..
  • the refrigerant gas evaporated by the evaporator 92 is sucked into the suction chamber 94 of the low-stage compressor 82, and further sucked into the cylinder 98 via the suction valve 96 and compressed.
  • the refrigerant gas compressed by the cylinder 98 is discharged to the discharge chamber 102 via the discharge valve 100, and is discharged from the discharge chamber 102 to the refrigerant circulation path 86.
  • the refrigerant gas discharged to the refrigerant circulation path 86 is sucked into the suction chamber 94 of the high-stage compressor 84 after the lubricating oil is separated by the oil separator 104.
  • the refrigerant gas sucked into the suction chamber 94 of the high-stage compressor 84 is further sucked into the cylinder 98 via the suction valve 96, compressed, and discharged from the discharge chamber 102 to the refrigerant circulation path 86.
  • the refrigerant gas discharged to the refrigerant circulation path 86 is cooled by the condenser 106 and liquefied after the lubricating oil is separated by the oil separator 104.
  • a branch path 108 branching from the refrigerant circulation path 86 is provided on the downstream side of the liquid receiver 88, and a liquid pump 110 and a pressure adjusting valve 112 are provided in the branch path 108.
  • the branch path 108 is connected to the discharge chamber 102 of the high-stage compressor 84, and the refrigerant liquid has a higher pressure than the discharge chamber 102 of the high-stage compressor 84 by controlling the rotation speed of the oil pump 26 and the pressure of the pressure adjusting valve 112. It is pressurized and injected into the inside of the discharge chamber 102 from the injection nozzle 114 provided in the discharge chamber 102.
  • the injected refrigerant liquid evaporates under the temperature and pressure conditions of the discharge chamber 102 to cool the discharge space.
  • the refrigerant circulation path 86 is provided with a branch path 116 that branches from the refrigerant circulation path 86 at a position downstream of the branch path 108.
  • the branch path 116 is connected to an injection nozzle 114 provided on the inner wall surface of the discharge chamber 102 of the low-stage compressor 82. Since the discharge chamber 102 of the low-stage compressor 82 has a lower pressure than the branch path 116, it is not necessary to increase the pressure of the refrigerant liquid, and the discharge chamber 102 can be supplied with the same pressure.
  • the discharge chamber 102 of the low-stage compressor 82 is cooled by evaporating the refrigerant liquid injected from the injection nozzle 114 under the temperature and pressure conditions of the discharge chamber 102.
  • frost generated on the surface of the casing (head cover) 18 of the compressor 10 can be suppressed.
  • the low-stage compressor 82 and the high-stage compressor 84 are single-machine two-stage compressors in which a low-stage compressor and a high-stage compressor are housed in one casing.
  • a compressor may be configured.
  • a compressor system in which one cylinder 40 is a low-stage compressor and the other cylinder is a high-stage compressor may be configured.
  • the compressor (10) is for injecting the refrigerant liquid into the discharge valve (12), the discharge space (Sv) formed on the downstream side of the discharge valve, and the discharge space.
  • the liquid injection hole (14) is provided with a heat medium flow path (20) located on the opposite side of the discharge space with the partition wall (18a) forming the discharge space.
  • the compressor according to another aspect is the compressor according to 1), which includes a lubricating oil flow path (22) through which the lubricating oil (r) supplied to the lubricated portion of the compressor flows.
  • the heat medium flow path (20) is provided in series or in parallel with the lubricating oil flow path (22).
  • the lubricating oil used for lubricating the lubricated portion of the compressor and absorbing the heat of the lubricated portion can flow through the heat medium flow path.
  • the temperature of the partition wall forming the above can be raised. Thereby, the generation of frost in the compressor casing including the partition wall can be suppressed.
  • the compressor according to still another aspect is the compressor according to 2), and is a circulation path for the lubricating oil including the lubricated portion, the lubricating oil flow path (22), and the heat medium flow path.
  • the heat medium flow path is arranged in series with the lubricating oil flow path so that (24) is formed, and an oil pump (26) for circulating the lubricating oil in the circulation path is provided.
  • the lubricating oil flowing through the lubricating oil circulation path exchanges heat with the discharged gas in the heat medium flow path and is cooled to the discharged gas, so that the heat medium flow path substitutes for the oil cooler. Therefore, a dedicated oil cooler becomes unnecessary and the cost can be reduced.
  • the compressor according to still another aspect is the compressor according to any one of 1) to 3), for cooling the compressor drive motor (54) and the compressor drive motor.
  • a coolant flow path (72) is provided, and the coolant flow path communicates with the heat medium flow path (20).
  • the compressor drive motor by flowing a coolant for cooling the compressor drive motor through the heat medium flow path, the compressor drive motor is cooled and heat is absorbed by the retained heat of the coolant to discharge the space. Since the temperature of the compressor casing including the partition wall forming the compressor can be raised, it is possible to suppress the generation of frost on the surface of the compressor.
  • the compressor according to still another aspect is the compressor according to any one of 1) to 4), and the compressor casing (16) and the cylinder (40) provided in the compressor casing.
  • the compressor according to still another aspect is the compressor according to 5), which includes a jacket cover (74) provided on the outer surface of the head cover and having a heat medium introduction space inside, and the heat medium.
  • the introduction space forms the heat medium flow path (20).
  • the heat medium flow path can be formed only by attaching the jacket cover to the existing compressor, and since it is not necessary to modify other parts, the formation of the heat medium flow path becomes easy.
  • the compressor according to still another aspect is the compressor according to 5) or 6), and the liquid injection hole (14) is a through hole (14a) formed in the valve plate (44). And a communication hole (14b) provided on the wall portion of the compressor casing (16) and for communicating with the through hole (14a) to communicate the through hole (14a) with the external space.
  • the compressor according to still another aspect is the compressor according to any one of 5) to 7), and the outer peripheral edge portion of the valve plate (44) is the compressor casing (16) and the above. It is interposed between the head cover (18) and the outer peripheral edge portion.
  • the valve plate can be easily installed by fastening the outer peripheral edges of the compressor casing, the valve plate and the head cover together with fasteners such as bolts. Further, since the end surface of the outer peripheral edge portion of the valve plate is exposed to the external space, it is easy to form a liquid injection hole that communicates the discharge space and the external space.
  • the compressor system (80) is a compressor system (80) including a low-stage compression unit (82) and a high-stage compression unit (84), and is at least the low-stage compression unit. (82) is configured by the compressor (10) according to any one of 5) to 8).
  • the low-stage compression unit is composed of the compressor according to each embodiment, it is possible to suppress the generation of frost on the surface of the compressor in the low-stage compression unit.

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Abstract

一実施形態に係る圧縮機は、吐出弁と、吐出弁の下流側に形成される吐出空間と、吐出空間に対して冷媒液を注入するための液インジェクション孔と、吐出空間を形成する隔壁を挟んで吐出空間とは反対側に位置する熱媒体流路と、を備える。

Description

圧縮機及び圧縮機システム
 本開示は、圧縮機及び圧縮機システムに関する。
 圧縮機において、圧縮された高温高圧ガスによって圧縮機が過熱されると、圧縮機が吸入する被圧縮ガスの密度が低下し、圧縮機の効率低下の原因となる。そのため、例えば、往復動型圧縮機(レシプロコンプレッサ)では、圧縮機の過熱を抑制する手段として、クランクケースやヘッドカバーの内部に冷却水を流す配管を設けることが行われている。例えば、特許文献1、2は、ヘッドカバー内の吐出空間に冷媒液を噴射し、冷媒液の蒸発潜熱で圧縮後の吐出ガスを冷却することによって過熱を抑制する構成を開示している。
特開2010-53765号公報 特開2011-163192号公報
 特許文献1、2が開示する構成によれば、吐出ガスの冷却が可能になり、圧縮機の過熱を抑制することが可能となる。しかし、冷却の影響により、圧縮機の表面(例えばヘッドカバーやケーシングの表面)に大量の霜が発生する虞がある。このような大量の霜が発生する構成は好ましくない。
 本開示は、上述する課題に鑑みてなされたもので、圧縮機の吐出空間に冷媒液を噴射して圧縮後の吐出ガスを冷却する場合に、圧縮機の表面に霜が発生することを抑制することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示に係る圧縮機は、吐出弁と、前記吐出弁の下流側に形成される吐出空間と、前記吐出空間に対して冷媒液を注入するための液インジェクション孔と、前記吐出空間を形成する隔壁を挟んで前記吐出空間とは反対側に位置する熱媒体流路と、を備える。
 また、本開示に係る圧縮機システムは、低段圧縮部と、高段圧縮部と、を備える圧縮機システムであって、少なくとも前記低段圧縮部は、上記記載の圧縮機により構成される。
 ここで、「低段圧縮部」及び「高段圧縮部」とは、夫々独立したケーシングを有する低段圧縮機及び高段圧縮機と、例えば、往復動圧縮機のように、1個の収納ケーシングの中に収納された低段圧縮機及び高段圧縮機とを含む。
 本開示に係る圧縮機及び圧縮機システムによれば、上記熱媒体流路を設けることで、吐出空間を形成する隔壁を含む圧縮機のケーシングを昇温できるため、圧縮機の表面に霜が発生することを抑制できる。
一実施形態に係る往復動型圧縮機の正面視断面図である。 一実施形態に係る往復動型圧縮機の潤滑油供給系統を示す系統図である。 一実施形態に係る往復動型圧縮機の潤滑油供給系統を示す系統図である。 一実施形態に係る圧縮機システムの系統図である。
 以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
 例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
 例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
 例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
 一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
 図1及び図2は、一実施形態に係る圧縮機10の正面視断面図及び潤滑油供給系統を示す系統図である。図1及び図2において、圧縮機10は、例えば、冷凍装置などに組み込まれ、冷媒ガスを圧縮するように構成された圧縮機である。圧縮機10は吐出弁12を備え、吐出弁12の下流側に吐出空間Svが形成されている。圧縮機ケーシング16には、吐出空間Svに冷媒液を注入するための液インジェクション孔14が形成されている。本実施形態では、特許文献1及び2と同様に、被圧縮ガスである冷媒ガスの凝縮液が液インジェクション孔14から吐出空間Svに注入される。凝縮液は高温の吐出空間Sv内で蒸発し、吐出ガスGvから蒸発潜熱を吸収して吐出ガスGvを冷却する。これによって、吐出ガスGvの過熱を抑制できる。しかし、このままだと、上述のように、吐出空間Svを形成するケーシング18の表面に霜が発生するおそれがある。
 そこで、ケーシング18に霜が発生するのを抑制するため、圧縮機10は、吐出空間Svを形成する隔壁18aを挟んで吐出空間Svとは反対側に位置する熱媒体流路20を備えている。熱媒体流路20に熱媒体を流すことで、隔壁18aを含むケーシング18が昇温されるため、ケーシング18の表面に霜が発生することを抑制できる。
 一実施形態では、圧縮機10は被潤滑部に供給される潤滑油rが流れる潤滑油流路22を備えている。熱媒体流路20は、潤滑油流路22に対して直列又は並列に設けられる。この実施形態によれば、熱媒体流路20に圧縮機10内の被潤滑部を潤滑しかつ冷却して被潤滑部の熱を吸収した潤滑油rを流すことができるため、潤滑油rの保有熱によって吐出空間Svを形成する隔壁18aを含むケーシング18を昇温できる。これによって、圧縮機10のケーシング18の表面に霜が発生するのを抑制できる。圧縮機10被潤滑部は、一例として、回転体または回転体支持部の少なくとも一方を含む。より具体的な一例として、被潤滑部は、後述のクランク軸48及びスラスト軸受50である。被潤滑部は、クランク軸48またはスラスト軸受50のいずれか一方でもよい。
 一実施形態では、図2に示すように、熱媒体流路20が潤滑油流路22に対して直列に配置され、圧縮機10の被潤滑部、熱媒体流路20及び潤滑油流路22を含む潤滑油rの循環路24が形成される。また、循環路24には、潤滑油rを循環させるためのオイルポンプ26が設けられている。この実施形態によれば、オイルポンプ26によって循環路24を循環する潤滑油rは熱媒体流路20で冷却されるため、専用のオイルクーラが不要になり低コスト化できる。
 図3は、循環路24に対して熱媒体流路20が並列に設けられた実施形態を示している。この実施形態では、圧縮機10の被潤滑部を流れる潤滑油の循環路24にオイルクーラ28が設けられている。循環路24を流れる潤滑油rは、圧縮機10の被潤滑部を流れ被潤滑部を冷却して加温され、オイルクーラ28で冷却される。さらに、圧縮機10は、循環路24から分岐して熱媒体流路20に連通し、再び循環路24に合流する分岐路30を備える。分岐路30を流れる潤滑油rは熱媒体流路20で吐出ガスGvと熱交換し、吐出ガスGvを加温する。この実施形態によれば、熱媒体流路20によって吐出ガスGvを加温することで、隔壁18a又は隔壁18aを含むケーシング18の表面に発生する霜を抑制できる。一方、潤滑油rを冷却する主たる役割はオイルクーラ28が受け持っている。
 図3に示すように、循環路24及び分岐路30には、夫々流量調整弁32、34が設けられてもよい。なお、流量調整弁32と流量調整弁34のどちらか一方のみが設けられてもよい。これらの流量調整弁32、34を設けることで、分岐路30を流れる潤滑油rの流量を調整できるため、熱媒体流路20の加温能力を制御できる。なお、分岐路30の循環路24に対する分岐部及び合流部は、熱媒体流路20の加温条件に適した温度の潤滑油rが熱媒体流路20を流れるように配置されることが好ましい。
 一実施形態では、図1及び図2に示すように、圧縮機10は往復動型圧縮機である。この場合、圧縮機10は、圧縮機ケーシング16の内部にシリンダ40が収容され、シリンダ40の内部でピストン42が往復動するように構成される。シリンダ40の一端側(図示ではシリンダ40の上端)に、吐出弁12を支持するためのバルブプレート44が設けられ、さらに、吐出空間Svを形成する隔壁18aを含むケーシング18としてヘッドカバーが設けられている。このような往復動型圧縮機である圧縮機10によれば、ケーシング18としてのヘッドカバーを熱媒体流路20を流れる熱媒体で昇温できるため、ヘッドカバーの表面に霜が発生するのを抑制できる。なお、本実施形態では、圧縮機10のケーシング18がヘッドカバーであるが、ケーシング18はヘッドカバーに限られない。以下では、ケーシング18をヘッドカバー18という場合がある。
 さらに、図1及び図2に示すように、圧縮機ケーシング16の下部にはクランクケース46が設けられる。クランクケース46にクランク軸48がスラスト軸受50を介して支持されている。クランクケース46の底部に潤滑油rの油溜まりOsが形成されている。ピストン42はコネクティングロッド52を介してクランク軸48に接続され、ピストン42は、クランク軸48の回転によってシリンダ40の内部で往復動する。図1及び図2に示す例示的な実施形態では、2個のシリンダ40が並列に設けられ、2個のシリンダ40のピストン42は、クランク軸48の回転角度で180°異なる位相で往復動するようにクランク軸48に接続されている。さらに、クランクケース46の外側でクランク軸48の一端に、クランク軸48を回転駆動するモータ54が設けられている。クランク軸48の他端にオイルポンプ26が設けられ、オイルポンプ26は、クランク軸48の回転によって作動する。
 図2に示すように、油溜まりOsにオイルフィルタ56が設けられ、オイルポンプ26によって油溜まりOsから潤滑油流路22に潤滑油rが吸い上げられる。潤滑油流路22の末端に設けられた圧力調整弁58で、循環路24を流れる潤滑油rの油圧が調整される。クランク軸48及びスラスト軸受50等の被潤滑部には油路60及び62が形成されている。オイルポンプ26から潤滑油流路22に吐出された潤滑油rは、これらの油路に供給される。図2に示すように、油路60の一部はクランクピン53を経てピストン42まで導設されている。また、潤滑油rは潤滑油流路22から熱媒体流路20に供給され、吐出ガスGvを加温する。熱媒体流路20を通った潤滑油rは、油路60及び62等を経て油溜まりOsに戻る。このように、上記した潤滑油rの循環路24が形成されている。
 図1に示すように、シリンダ40の外側に吸入空間Siが形成され、ピストン42が下降してシリンダ40内の圧縮空間が減圧すると、被圧縮ガスである冷媒ガスが、吸入空間Siから吸入弁63を通ってシリンダ40内の圧縮空間に吸入される。圧縮空間に吸入された冷媒ガスは、圧縮空間で圧縮されて吐出空間Svに吐出される。バルブプレート44の上面にコイルバネ64によって円板形状のバルブケージ66が押し付けられて固定され、バルブプレート44の開口を遮蔽している。バルブケージ66の下面にはボルト68によって截頭円錐形の弁プレート70が結合されている。バルブケージ66には吐出ガス通路が形成され、かつ吐出弁12が装着されている。ピストン42が上昇してシリンダ室のガス圧が大きくなると、吐出弁12を押し上げて吐出ガス通路に冷媒ガスを吐出する。
 一実施形態では、図1及び図2に示すように、圧縮機10は、圧縮機駆動用のモータ54を冷却するための冷却剤流路72を備える。冷却剤流路72は熱媒体流路20に連通している。この実施形態では、モータ54を冷却してモータ54の保有熱を吸入した液状冷却剤を熱媒体流路20に流し、冷却剤の保有熱によって吐出空間Svを形成する隔壁18aを含むケーシング18を昇温できるため、圧縮機10のケーシング18の表面で霜が発生するのを抑制できる。
 さらに、別な実施形態として、例えば、圧縮機10の他の部分で冷却液として用いられ、温まった温水や不凍液等を熱媒体流路20に供給して、吐出空間Svを加温するようにしてもよい。
 一実施形態では、図1に示すように、ケーシング18としてのヘッドカバーの外面に、内部に熱媒体導入空間を有するジャケットカバー74を設ける。該熱媒体導入空間が熱媒体流路20を形成する。この実施形態によれば、既存の圧縮機にジャケットカバー74を取り付けるだけで熱媒体流路20を形成でき、他の部分の改造を要しないため、熱媒体流路20を容易に形成できる。
 図1に示す例示的な実施形態では、ジャケットカバー74に熱媒体流路20の入口孔74a及び出口孔74bが形成され、入口孔74a及び出口孔74bに夫々潤滑油流路22が接続される。そして、潤滑油rが入口孔74aから熱媒体導入空間(熱媒体流路20)に供給され、出口孔74bから潤滑油流路22に排出される。図1に示すように、入口孔74aと出口孔74bとは、夫々ジャケットカバー74の互いに離れた両端部に形成される。これによって、熱媒体導入空間における潤滑油rの滞留時間を長くでき、吐出ガスGvとの熱交換率を向上できる。
 一実施形態では、図1に示すように、冷媒液を吐出空間Svにインジェクションするための液インジェクション孔14は、バルブプレート44に形成された貫通孔14aと、圧縮機ケーシング16の壁部に設けられ、貫通孔14aに連通して貫通孔14aを外部空間に連通させるための連通孔14bとを含む。後述するように、圧縮機10を含むヒートポンプ装置において、連通孔14bには、受液器88の出口側冷媒路から分岐した冷媒路76が接続され、冷媒路76から液インジェクション孔14に冷媒液が供給される。
 一実施形態では、図1に示すように、貫通孔14aの一端は吐出空間Svに開口し、貫通孔14aの他端は連通孔14bに連通するように形成される。
 この実施形態によれば、液インジェクション孔14をヘッドカバー18を避けた位置に形成できる。ヘッドカバー18側には熱媒体流路20を設ける必要があり、液インジェクション孔14をヘッドカバー18側に設ける場合、両者の設置位置が干渉してしまう。本実施形態では、液インジェクション孔14をヘッドカバー18を避けたバルブプレート44側の位置に形成できるため、熱媒体流路20との干渉を回避可能な液インジェクション孔14のレイアウトを実現できる。
 なお、図1に示す例示的な実施形態では、連通孔14bが圧縮機ケーシング16の一部である、シリンダ40を囲うケーシングの上端部に形成されている。他方、連通孔14bは、バルブプレート44に形成されてもよい。また、液インジェクション孔14の設置位置は、上記実施形態に限定されず、別な位置、例えば、ヘッドカバー18に形成してもよい。
 一実施形態では、図1に示すように、バルブプレート44の外周縁部は、圧縮機ケーシング16とヘッドカバー18の外周縁部との間に介装されている。このように、バルブプレート44の外周縁部が圧縮機10の外部空間に露出した状態で配置されていると、液インジェクション孔14を圧縮機10の外部空間に開口させるための加工が容易になる。また、図1に示すように、圧縮機ケーシング16、バルブプレート44及びヘッドカバー18の外周縁部が3層に積層されているため、これら3層の外周縁部をボルト78で共締めして容易に結合できる。これによって、バルブプレート44の取付けが容易になる。
 一実施形態では、図4に示す圧縮機システム80は、低段圧縮機82と、高段圧縮機84とを備え、冷媒ガスを被圧縮ガスとする2段圧縮機システムであって、低段圧縮機82は、上記実施形態に係る圧縮機10で構成されている。低段圧縮機82が圧縮機10で構成されているため、低段圧縮機82において、吐出空間を形成する隔壁を含むケーシング18の表面で霜の発生を抑制できる。
 図4に示す例示的な圧縮機システム80は、低段圧縮機82及び高段圧縮機84は往復動型圧縮機で構成されている。冷媒循環路86に受液器88が設けられ、受液器88内の冷媒液は冷媒循環路86を通って膨張弁90で減圧され、蒸発器92で負荷から蒸発潜熱を吸収して蒸発する。蒸発器92で蒸発した冷媒ガスは、低段圧縮機82の吸入室94に吸入され、さらに吸入弁96を経てシリンダ98に吸入され圧縮される。
 シリンダ98で圧縮された冷媒ガスは、吐出弁100を経て吐出室102に吐出され、吐出室102から冷媒循環路86に吐出される。冷媒循環路86に吐出された冷媒ガスは、オイルセパレータ104で潤滑油を分離された後、高段圧縮機84の吸入室94に吸入される。高段圧縮機84の吸入室94に吸入された冷媒ガスは、さらに吸入弁96を経てシリンダ98に吸入され圧縮されて吐出室102から冷媒循環路86に吐出される。冷媒循環路86に吐出された冷媒ガスは、オイルセパレータ104で潤滑油を分離された後、凝縮器106で冷却され液化する。
 受液器88の下流側に冷媒循環路86から分岐する分岐路108が設けられ、分岐路108には液ポンプ110及び圧力調整弁112が設けられている。分岐路108は高段圧縮機84の吐出室102に接続され、冷媒液は、オイルポンプ26の回転数制御及び圧力調整弁112の圧力制御により、高段圧縮機84の吐出室102より高圧に加圧され、吐出室102に設けられた噴射ノズル114から吐出室102の内部に噴射される。噴射された冷媒液は吐出室102の温度及び圧力条件下で蒸発し、吐出空間を冷却する。
 さらに、冷媒循環路86には、分岐路108より下流側位置で冷媒循環路86から分岐する分岐路116が設けられている。分岐路116は、低段圧縮機82の吐出室102の内壁面に設けられた噴射ノズル114に接続されている。低段圧縮機82の吐出室102は分岐路116より低圧であるため、冷媒液を増圧させる必要がなく、そのままの圧力で吐出室102に供給できる。低段圧縮機82の吐出室102は、噴射ノズル114から噴射された冷媒液が吐出室102の温度及び圧力条件下で蒸発することで、冷却される。この実施形態では、低段圧縮機82が上記各実施形態に係る圧縮機10で構成されるため、圧縮機10のケーシング(ヘッドカバー)18の表面に発生する霜を抑制できる。
 なお、図4に示す圧縮機システム80において、低段圧縮機82及び高段圧縮機84は、1個のケーシングの中に、低段圧縮機と高段圧縮機とが収納された単機2段圧縮機を構成していてもよい。例えば、図1に示す圧縮機10において、一方のシリンダ40が低段圧縮機であり、他方のシリンダが高段圧縮機である圧縮機システムを構成していてもよい。
 上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
 1)一つの態様に係る圧縮機(10)は、吐出弁(12)と、前記吐出弁の下流側に形成される吐出空間(Sv)と、前記吐出空間に対して冷媒液を注入するための液インジェクション孔(14)と、前記吐出空間を形成する隔壁(18a)を挟んで前記吐出空間とは反対側に位置する熱媒体流路(20)と、を備える。
 このような構成によれば、上記熱媒体流路を設けることで、吐出空間を形成する隔壁を含む圧縮機のケーシングを昇温できるため、該圧縮機の表面に霜が発生するのを抑制できる。
 2)別な態様に係る圧縮機は、1)に記載の圧縮機であって、前記圧縮機の被潤滑部に供給される潤滑油(r)が流れる潤滑油流路(22)を備え、前記熱媒体流路(20)は、前記潤滑油流路(22)に対して直列又は並列に設けられる。
 このような構成によれば、熱媒体流路に圧縮機の被潤滑部の潤滑に用いられ被潤滑部の熱を吸収した潤滑油を流すことができるため、該潤滑油の保有熱によって吐出空間を形成する隔壁を昇温できる。これによって、該隔壁を含む圧縮機ケーシングにおける霜の発生を抑制できる。
 3)さらに別な態様に係る圧縮機は、2)に記載の圧縮機であって、前記被潤滑部、前記潤滑油流路(22)および前記熱媒体流路を含む前記潤滑油の循環路(24)が形成されるように、前記熱媒体流路が前記潤滑油流路に対して直列に配置され、前記循環路内で前記潤滑油を循環させるオイルポンプ(26)を備える。
 このような構成によれば、潤滑油循環路を流れる潤滑油は熱媒体流路で吐出ガスと熱交換して吐出ガスに冷却されるため、熱媒体流路がオイルクーラの代わりになる。従って、専用のオイルクーラが不要になり低コスト化できる。
 4)さらに別な態様に係る圧縮機は、1)乃至3)の何れかに記載の圧縮機であって、圧縮機駆動用モータ(54)と、前記圧縮機駆動用モータを冷却するための冷却剤流路(72)と、を備え、前記冷却剤流路は前記熱媒体流路(20)に連通している。
 このような構成によれば、圧縮機駆動用モータを冷却するための冷却剤を熱媒体流路に流すことによって、圧縮機駆動用モータを冷却して熱吸収した冷却剤の保有熱によって吐出空間を形成する隔壁を含む圧縮機ケーシングを昇温できるため、該圧縮機の表面で霜が発生するのを抑制できる。
 5)さらに別な態様に係る圧縮機は、1)乃至4)の何れかに記載の圧縮機であって、圧縮機ケーシング(16)と、前記圧縮機ケーシング内に設けられるシリンダ(40)と、前記シリンダの内部を往復動するピストン(42)と、前記シリンダの一端側に設けられ、前記吐出弁を支持するためのバルブプレート(44)と、前記吐出空間を形成する前記隔壁(18a)を含むヘッドカバー(18)と、を備える。
 このような構成によれば、熱媒体流路を流れる熱媒体で上記ヘッドカバーを昇温できるため、ヘッドカバーの表面に霜が発生するのを抑制できる。
 6)さらに別な態様に係る圧縮機は、5)に記載の圧縮機であって、前記ヘッドカバーの外面に設けられ、内部に熱媒体導入空間を有するジャケットカバー(74)を備え、前記熱媒体導入空間が前記熱媒体流路(20)を形成する。
 このような構成によれば、既存の圧縮機に上記ジャケットカバーを取り付けるだけで熱媒体流路を形成でき、他の部分の改造を要しないため、熱媒体流路の形成が容易になる。
 7)さらに別な態様に係る圧縮機は、5)又は6)に記載の圧縮機であって、前記液インジェクション孔(14)は、前記バルブプレート(44)に形成された貫通孔(14a)と、前記圧縮機ケーシング(16)の壁部に設けられ、前記貫通孔(14a)に連通して前記貫通孔(14a)を外部空間に連通させるための連通孔(14b)と、を含む。
 このような構成によれば、ヘッドカバー側には熱媒体流路を設ける必要があり、ヘッドカバー側ではなく、バルブプレート側に液インジェクション孔を形成するため、熱媒体流路との干渉を回避でき、インジェクション孔のレイアウトを実現できる。
 8)さらに別な態様に係る圧縮機は、5)乃至7)の何れかに記載の圧縮機であって、前記バルブプレート(44)の外周縁部が、前記圧縮機ケーシング(16)と前記ヘッドカバー(18)の外周縁部との間に介装されている。
 このような構成によれば、圧縮機ケーシング、バルブプレート及びヘッドカバーの外周縁部をボルトなどの締結具で共締めすることで、バルブプレートの設置が容易である。また、バルブプレートの外周縁部の端面が外部空間に露出するため、吐出空間と外部空間とを連通する液インジェクション孔の形成が容易である。
 9)一態様に係る圧縮機システム(80)は、低段圧縮部(82)と、高段圧縮部(84)と、を備える圧縮機システム(80)であって、少なくとも前記低段圧縮部(82)は、5)乃至8)の何れかに記載の圧縮機(10)により構成される。
 このような構成によれば、少なくとも低段圧縮部が各実施形態に係る圧縮機で構成されるため、低段圧縮部において、圧縮機の表面で霜の発生を抑制できる。
 10  圧縮機
 12、100  吐出弁
 14  液インジェクション孔
  14a  貫通孔
  14b  連通孔
 16  圧縮機ケーシング
 18  ケーシング(ヘッドカバー)
  18a  隔壁(吐出空間を形成する隔壁)
 20  熱媒体流路
 22  潤滑油流路
 24  循環路
 26  オイルポンプ
 28  オイルクーラ
 30、108、116  分岐路
 32、34  流量調整弁
 40、98  シリンダ
 42  ピストン
 44  バルブプレート
 46  クランクケース
 48  クランク軸
 50  スラスト軸受
 52  コネクティングロッド
 53  クランクピン
 54  圧縮機駆動用モータ
 56  オイルフィルタ
 58  圧力調整弁
 60、62  油路
 63、96  吸入弁
 64  コイルバネ
 66  バルブケージ
 68、78  ボルト
 70  弁プレート
 72  冷却剤流路
 74  ジャケットカバー
  74a  入口孔
  74b  出口孔
 76  冷媒路
 80  圧縮機システム
 82  低段圧縮機
 84  高段圧縮機
 86  冷媒循環路
 88  受液器
 90  膨張弁
 92  蒸発器
 94  吸入室
 102  吐出室
 104  オイルセパレータ
 106  凝縮器
 110  液ポンプ
 112  圧力調整弁
 114  噴射ノズル
 Gv  吐出ガス
 Os  油溜まり
 Si  吸入空間
 Sv  吐出空間
 r   潤滑油

Claims (9)

  1.  吐出弁と、
     前記吐出弁の下流側に形成される吐出空間と、
     前記吐出空間に対して冷媒液を注入するための液インジェクション孔と、
     前記吐出空間を形成する隔壁を挟んで前記吐出空間とは反対側に位置する熱媒体流路と、
    を備える圧縮機。
  2.  前記圧縮機の被潤滑部に供給される潤滑油が流れる潤滑油流路を備え、
     前記熱媒体流路は、前記潤滑油流路に対して直列又は並列に設けられた
    請求項1に記載の圧縮機。
  3.  前記被潤滑部、前記潤滑油流路および前記熱媒体流路を含む前記潤滑油の循環路が形成されるように、前記熱媒体流路が前記潤滑油流路に対して直列に配置され、
     前記循環路内で前記潤滑油を循環させるオイルポンプを備える
    請求項2に記載の圧縮機。
  4.  圧縮機駆動用モータと、
     前記圧縮機駆動用モータを冷却するための冷却剤流路と、
    を備え、
     前記冷却剤流路は前記熱媒体流路に連通している
    請求項1乃至3の何れか一項に記載の圧縮機。
  5.  圧縮機ケーシングと、
     前記圧縮機ケーシング内に設けられるシリンダと、
     前記シリンダの内部を往復動するピストンと、
     前記シリンダの一端側に設けられ、前記吐出弁を支持するためのバルブプレートと、
     前記吐出空間を形成する前記隔壁を含むヘッドカバーと、
    を備える
    請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧縮機。
  6.  前記ヘッドカバーの外面に設けられ、内部に熱媒体導入空間を有するジャケットカバーを備え、
     前記熱媒体導入空間が前記熱媒体流路を形成する
    請求項5に記載の圧縮機。
  7.  前記液インジェクション孔は、
      前記バルブプレートに形成された貫通孔と、
      前記圧縮機ケーシングの壁部に設けられ、前記貫通孔を連通して前記貫通孔を外部空間に連通させるための連通孔と、
    を含む
    請求項5又は6に記載の圧縮機。
  8.  前記バルブプレートの外周縁部が、前記圧縮機ケーシングと前記ヘッドカバーの外周縁部との間に介装されている
    請求項5乃至7の何れか一項に記載の圧縮機。
  9.  低段圧縮部と、
     高段圧縮部と、を備える圧縮機システムであって、
     少なくとも前記低段圧縮部は、請求項5乃至8の何れか一項に記載の圧縮機により構成される圧縮機システム。
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