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JP4192314B2 - Supercritical refrigeration cycle - Google Patents

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JP4192314B2
JP4192314B2 JP30285098A JP30285098A JP4192314B2 JP 4192314 B2 JP4192314 B2 JP 4192314B2 JP 30285098 A JP30285098 A JP 30285098A JP 30285098 A JP30285098 A JP 30285098A JP 4192314 B2 JP4192314 B2 JP 4192314B2
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JP
Japan
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working chamber
pressure
refrigerant
oil
compressor
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裕康 加藤
雅文 中島
猛 酒井
和秀 内田
貞久 鬼丸
成秀 木村
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Denso Corp
Soken Inc
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Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機に関するもので、高圧側(放熱器側)の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクル用圧縮機に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】
圧縮機の圧縮機構を潤滑する手段として、例えば実開昭59−11992号公報に記載の発明では、圧縮機構から流出する冷媒(流体)から潤滑油を分離するオイル分離器(オイルセパレータ)を設けるとともに、オイルセパレータにて分離されて貯油部に蓄えられた潤滑油を吐出圧と吸入圧との差圧を利用して圧縮機構の吸入側に戻している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、超臨界冷凍サイクルでは、吐出圧がフロンを冷媒とする冷凍サイクル(以下、この冷凍サイクルをフロンサイクルと呼ぶ。)の約10倍以上高いため、吐出圧と吸入圧との差圧もフロンサイクルの約5〜8倍と大きい。
このため、上記公報に記載のごとく、吐出圧と吸入圧との差圧を利用して単純に潤滑油を圧縮機構に供給すると、圧縮機構に供給される潤滑油の量が過度に増加してしまうという問題が発生する。
【0004】
この問題に対しては、貯油部に連なるオイル通路の通路断面積を小さくして、圧縮機構に供給される潤滑油の量が過度に増加することを防止するといった手段が考えられる。
しかし、超臨界冷凍サイクルでは、吐出圧と吸入圧との差圧はフロンサイクルの約5〜8倍と大きいので、単純にオイル通路の通路断面積を小さくすると、通路断面積を過度に小さくする必要があり、オイル通路に異物が詰まる可能性がある。このため、圧縮機構に安定的に潤滑油を供給することができず、圧縮機の性能及び信頼性を損なうおそれがある。
【0005】
本発明は、上記点に鑑み、圧縮機構に安定的に潤滑油を供給することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項1に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐出する冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる放熱器(200)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧する減圧器(400)と、減圧器(400)から流出する冷媒を蒸発させる蒸発器(300)とを有し、冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機(100)は、ハウジング(110)と、ハウジング(110)に対して固定された固定スクロール(120)、及び固定スクロール(120)に対して旋回する旋回スクロール(130)により流体を吸入圧縮する複数個の作動室(V)を構成するとともに、旋回スクロール(130)の旋回に連動して作動室(V)を固定スクロール(120)に対して旋回させながら作動室(V)の体積を縮小させる圧縮機構(Cp)と、圧縮機構(Cp)から吐出する流体から潤滑油を分離するとともに、その分離された潤滑油を蓄える貯油部(210)を有するオイル分離器(200)とを備え、圧縮機(100)には、作動室(V)と貯油部(210)とを連通させる連通路(220)が設けられ、連通路(220)のうち作動室(V)に向けて開口する出口側の開口部(221)は、1箇所のみに開口するように設けられ、さらに、開口部(221)は、複数個の作動室(V)のうち、内圧(P)が貯油部(210)の圧力(Pd)より低い所定の圧力(Po)から貯油部(210)の圧力(Pd)以上まで変化する所定の作動室(Vo)に連通するように開口して、貯油部(210)の圧力(Pd)が所定の作動室(Vo)の内圧(P)よりも高い間のみ、貯油部(210)に蓄えられた潤滑油を所定の作動室(Vo)へ供給するように設けられていることを特徴とする。
【0007】
これにより、貯油部(210)内の潤滑油は、複数個の作動室(V)のうち、貯油部(210)の圧力(Pd)が作動室(V)の内圧(P)より高い状態となっている所定の作動室(V)のみ供給されるので、常に貯油部(210)から圧縮機構(Cp)に潤滑油が供給されるのではなく、間欠的に潤滑油が圧縮機構(Cp)に供給されることとなる。
【0008】
したがって、連通路(220)の通路断面積を縮小させることなく、圧縮機構(Cp)に供給される潤滑油の量が過度に増加することを防止できるので、連通路(220)の通路断面積を縮小させる必要がない。延いては、連通路(220)に異物が詰まることを防止できるので、圧縮機構(Cp)に安定的に潤滑油を供給することができ、圧縮機の性能及び信頼性を向上させることができる。
【0009】
また、通路断面積の小さい連通路(220)を形成する必要がないので、連通路(220)を容易に形成することができるので、圧縮機の製造原価低減を図ることができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の超臨界冷凍サイクルにおいて、旋回スクロール(130)を旋回駆動するシャフト(140)を備え、固定スクロール(120)の巻き数は2巻きであり、旋回スクロール(130)の巻き数は1.5巻きであり、作動室(V)が閉じた空間となった時のシャフト(140)の回転角(θ)を0°としたとき、開口部(221)は、シャフト(140)の回転角度(θ)が300°〜600°となる時までの間の期間(Θo)のみ前記所定の作動室(Vo)と連通することを特徴とする。
因みに、上記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一例である。
【0010】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る圧縮機100を車両空調装置用超臨界冷凍サイクル用の圧縮機に適用したものであって、図1は超臨界冷凍サイクルの模式図である。
図1中、100は冷媒(二酸化炭素)を吸入し、その吸入した冷媒を冷媒の臨界圧力以上にまで圧縮するスクロール型圧縮機(以下、圧縮機と略す。)であり、詳細は、後述する。
【0011】
200は室外空気と冷媒との間で熱交換を行い冷媒を冷却する室外熱交換器(放熱器)であり、300は室内に吹き出す室内空気と冷媒との間で熱交換を行い冷媒を蒸発させる室内熱交換器(蒸発器)である。そして、この室内熱交換器300と室外熱交換器200との間には、冷媒を減圧する減圧器400が設けられている。
【0012】
なお、減圧器400は、特願平8−33962号出願に記載されている圧力制御弁と同様なものであるので、本明細書では、減圧器400の詳細説明は省略する。
また、圧縮機100の吸入側には、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒を圧縮機100の吸入側に向けて流出させるアキュムレータ(気液分離手段)500が設けられている。そして、600は、アキュムレータ600と圧縮機100との間に存在する冷媒と、室外熱交換器200と減圧器400との間に存在する冷媒とを熱交換する内部熱交換器である。
【0013】
次に、図2に基づいて圧縮機100について述べる。
111は固定スクロール(固定部)120が固定されたフロントハウジングである。130は固定スクロール120に対して旋回可動する旋回スクロール(可動部)であり、両スクロール120、130には、冷媒(流体)が吸入される複数個の作動室Vを形成する渦巻状のスクロール歯部121、131が形成されている。
【0014】
そして、本実施形態では、両スクロール120、130により形成された作動室Vの体積を拡大縮小させることによって、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構Cpを構成している。なお、113は室内熱交換器300の流入側に接続される吸入口であり、114は室外熱交換器200の流入側に接続される吐出口である。
140は旋回スクロール130を旋回駆動するシャフトであり、このシャフト140はフロントハウジング111内外を貫通して、その一端側(紙面左側)がフロントハウジング111外に露出している。なお、本実施形態では、シャフト140は、シャフト140の一端側(フロントハウジング111外に露出した部分)に連結された電磁クラッチ(図示せず)を介して車両走行用エンジン(図示せず)により回転駆動される。
【0015】
また、フロントハウジング111内には、シャフト140を回転可能に支持する転がり軸受(以下、軸受と略す。)150が配設されている。この軸受150の近傍のうち軸受150より電磁クラッチ側(シャフト140の一端側)には、シャフト140とフロントハウジング111との隙間を密閉して、フロントハウジング111(圧縮機100)外に、冷媒や潤滑油が流出することを防止するリップシール160が配設されている。
【0016】
また、シャフト140の他端側(紙面右側)のうちシャフト140の回転中心から偏心した部位には、軸受170を介して旋回スクロール130が連結されている。180は旋回スクロール130の自転を防止する、周知のピン−リング式の自転防止機構であり、この自転防止機構180により、シャフト140が回転すると、旋回スクロール130は自転せずにシャフト140周りを旋回(公転)する。
【0017】
なお、132は旋回スクロール130の旋回とともに、シャフト140に作用する偏心力(旋回スクロール130に発生する遠心力)を相殺するバランサである。
190は作動室Vから吐出する冷媒の脈動を平滑化する吐出室であり、191は作動室Vと吐出室190とを連通させる吐出ポートである。192は、吐出室190から作動室Vに冷媒が逆流することを防止するリード弁状の吐出弁(逆止弁)であり、193は吐出弁192の最大開度を規制するストッパである。
【0018】
200は圧縮機構Cpから吐出した冷媒中から潤滑油を分離するとともに、その分離された潤滑油を蓄える貯油部を有するオイルセパレータ(オイル分離器)である。そして、オイルセパレータ200(貯油部210)は、吐出室190に連通しているため、その内部力は、吐出室190内の圧力(圧縮機構Cpの吐出圧Pd)に略等しい。そこで、以下、貯部210内の圧力を貯油部内圧力Pd表記する。
【0019】
なお、吐出室190、オイルセパレータ200及び貯油部210は、固定スクロール120に固定されたリアハウジング112に形成されている。そして、フロントハウジング111、固定スクロール120の最外周部及びリアハウジング112により、圧縮機100のハウジング110が構成されている。因みに、オイルセパレータ200は、吐出室190から潤滑油を含む冷媒を、吐出口114から連なる分離パイプ部201の外周面に向けて吹き出すことにより、潤滑油を含む冷媒を分離パイプ部201周りに回転させて遠心力によりの潤滑油を分離する遠心分離型のもである。
【0020】
また、固定スクロール120の端板部122には、貯油部210と作動室Vとを連通させて潤滑油を作動室Vに導くオイル通路(連通路)220が形成されている。そして、オイル通路220のうち作動室Vに向けて開口する出口側の開口部221は、複数個の作動室Vのうち、内圧Pが貯油部内圧力Pdより低い所定の圧力Poから貯油部内圧力Pd以上まで変化する所定の作動室Vに連通するように開口している。
【0021】
次に、本実施形態の特徴的作動を述べる。
スクロール型圧縮機の圧縮機構Cpは、周知のごとく、スクロール歯部121、131の渦巻外方側に形成された作動室Vが、図3〜14に示すように、旋回スクロール130の旋回運動に連動して、固定スクロール120に対して旋回移動しつつ渦巻中央側に近づきながら、その体積を縮小させて冷媒(流体)を圧縮するものである。
【0022】
因みに、図3〜14は、冷媒の吸入を完了した時(渦巻外方側に形成された作動室Vが閉じた空間となった時)のシャフト140の回転角θを0°として(図3)、シャフト140の回転が60°進んだ時毎の両スクロール120、130の状態を示すものである。ここで、複数個の圧縮機構Cpのうち一の作動室V(以下、この作動室を作動室Voと表記する。)内の圧力の変化に着目すると、図15(a)に示すように、シャフト140の回転とともに、圧縮機構Cpの吸入圧Psから吐出圧Pdに向けて上昇していく。そして、作動室Voの内圧が吐出圧Pd以上まで上昇し、かつ、作動室Voが吐出ポート191に連通したときに(図〜14参照)、作動室Vo内の冷媒が放熱器200に向けて吐出される。
【0023】
ところで、開口部221は、複数個の作動室Vのうち、内圧Pが圧力Poから貯油部内圧力Pd以上まで変化する所定の作動室Vに連通するように開口しているため、図3〜14からも明らかなように、常に作動室Voに連通するのではなく、シャフト140の回転角度θが第1所定角度(本実施形態では300°)θ1なった時から第2所定角度(本実施形態では600°)θ2となる時までの間の期間Θoのみ作動室Voと連通する(図8〜12参照)。
【0024】
一方、貯油部210の潤滑油は、貯油部内圧力Pdが作動室Voの内圧Pより高いときに作動室Voに供給されるので、貯油部210の潤滑油は、開口部221が作動室Voと連通している期間Θoのうち、貯油部内圧力Pdが作動室Voの内圧Pより高い間のみ作動室Voに供給される。
つまり、本実施形態に係る圧縮機100では、常に貯油部210から圧縮機構Cp(作動室V)に潤滑油が供給されるのではなく、図5(b)に示すように、間欠的に潤滑油が圧縮機構Cpに供給されることとなる。
【0025】
なお、上記作動説明から明らかなように、圧縮機構Cpに供給される潤滑油の量は、開口部221の位置(開口部221が作動室Voと連通している時間)、作動室Voの内圧Pの上昇度合い(吸入圧Ps)、及び吐出圧Pdによって変化するので、開口部221の位置の選定にあたっては、圧縮機100の負荷(吐出圧Pd及び吸入圧Ps)を考慮して選定する必要がある。
【0026】
因みに、貯油部内圧力Pdが作動室Voの内圧P以下となったときには、作動室Vo内の冷媒が、吐出室190を経由せずに貯油部210に流入するが、貯油部内圧力Pdが作動室Voの内圧P以下となった後、すぐに、吐出ポート191が開くので、吐出室190を経由せずに貯油部210に流入する冷媒量は微量であり、実用上、殆ど問題はない。
【0027】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
上記作動説明から明らかなように、間欠的に潤滑油を圧縮機構Cpに供給することができるので、オイル通路220の通路断面積を縮小させることなく、圧縮機構Cpに供給される潤滑油の量が過度に増加することを防止できる。したがって、オイル通路220の通路断面積を縮小させる必要がないので、オイル通路220に異物が詰まることを防止できる。
【0028】
延いては、圧縮機構Cpに安定的に潤滑油を供給することができるので、圧縮機100の性能及び信頼性を向上させることができる。
また、通路断面積の小さいオイル通路220を形成する必要がないので、オイル通路220を容易に形成することができるので、圧縮機100の製造原価低減を図ることができる。
【0030】
ところで、オイル通路220の形態は、上記実施形態限定されるものではなく、固定スクロール120の端板部122及び旋回スクロール130のスクロール歯部131を経由して貯油部210の潤滑油を作動室Vに導くようにしてオイル通路200を構成してもよい。
【0031】
また、オイル通路220に、作動室Vから貯油部210に冷媒が流通することを防止する逆止弁を設けてもよい。
さらに、上述の実施形態では、圧縮機構Cpとオイルセパレータ200とが一体となったものであったが、圧縮機構Cpとオイルセパレータ200とを別体としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図2】 実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図3】 図のA−A断面図である。
【図4】 図のA−A断面図である。
【図5】 図のA−A断面図である。
【図6】 図のA−A断面図である。
【図7】 図のA−A断面図である。
【図8】 図のA−A断面図である。
【図9】 図のA−A断面図である。
【図10】 図のA−A断面図である。
【図11】 図のA−A断面図である。
【図12】 図のA−A断面図である。
【図13】 図のA−A断面図である。
【図14】 図のA−A断面図である。
【図15】 (a)シャフトの回転角θと作動室の内圧との関係を示すグラフであり、(b)はシャフトの回転角θと作動室に供給される潤滑油量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
111 フロントハウジング
112 リアハウジング
120 固定スクロール
130 旋回スクロール
140 シャフト
150 軸受
160 リップシール
200 オイルセパレータ(オイル分離器)
210 貯油部
220 オイル通路(連通路)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compressor, and is effective when applied to a compressor for a supercritical refrigeration cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side (radiator side) is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.
[0002]
[Prior art]
The compression mechanism of the compressor as a means of lubricating, for example in Japanese Utility Model 59-1199 9 In the invention described in 2 JP-oil separator for separating lubricating oil from the refrigerant (fluid) flowing out of the compression mechanism (oil separator) The lubricating oil separated by the oil separator and stored in the oil storage part is returned to the suction side of the compression mechanism using the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the supercritical refrigeration cycle, the discharge pressure is about 10 times higher than the refrigeration cycle using chlorofluorocarbon as a refrigerant (hereinafter, this refrigeration cycle is referred to as the chlorofluorocarbon cycle). It is about 5-8 times as large as the cycle.
For this reason, as described in the above publication, if the lubricating oil is simply supplied to the compression mechanism using the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure, the amount of lubricating oil supplied to the compression mechanism increases excessively. Problem occurs.
[0004]
In order to solve this problem, a means is conceivable in which the cross-sectional area of the oil passage connected to the oil storage portion is reduced to prevent an excessive increase in the amount of lubricating oil supplied to the compression mechanism.
However, in the supercritical refrigeration cycle, the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is as large as about 5 to 8 times that of the Freon cycle. Therefore, simply reducing the passage cross-sectional area of the oil passage makes the passage cross-sectional area excessively small. It is necessary and the oil passage may be clogged. For this reason, lubricating oil cannot be stably supplied to a compression mechanism, and there exists a possibility of impairing the performance and reliability of a compressor.
[0005]
An object of this invention is to supply lubricating oil stably to a compression mechanism in view of the said point.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention uses the following technical means. In the first aspect of the present invention, the compressor (100) that sucks and compresses the refrigerant, the refrigerant discharged from the compressor (100), and the radiator (200) whose internal pressure is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. ), A decompressor (400) for decompressing the refrigerant flowing out from the radiator (200), and an evaporator (300) for evaporating the refrigerant flowing out from the decompressor (400), and using carbon dioxide as the refrigerant The compressor (100) sucks fluid through the housing (110), the fixed scroll (120) fixed to the housing (110), and the orbiting scroll (130) rotating with respect to the fixed scroll (120). A plurality of working chambers (V) to be compressed are configured, and the working chamber (V) is turned with respect to the fixed scroll (120) in conjunction with the turning of the orbiting scroll (130). A compression mechanism (Cp) for reducing the volume of the working chamber (V), and an oil storage part (210) for separating the lubricating oil from the fluid discharged from the compression mechanism (Cp) and storing the separated lubricating oil. and an oil separator (200), operating the compressor (100), the working chamber (V) and oil storage section (210) and the communication path for communicating (220) is provided with, among communication passage (220) The opening (221) on the outlet side that opens toward the chamber (V) is provided so as to open only at one place, and the opening (221) is a plurality of working chambers (V). The internal pressure (P) communicates with a predetermined working chamber (Vo) that changes from a predetermined pressure (Po) lower than the pressure (Pd) of the oil storage part (210) to a pressure (Pd) or more of the oil storage part (210). open, the pressure in the oil reservoir portion (210) (Pd) is given Only while higher than the internal pressure of the working chamber (Vo) (P), characterized in that it is provided to supply oil storage unit lubricating oil stored in (210) a predetermined operation chamber to (Vo).
[0007]
Thereby, the lubricating oil in the oil storage part (210) is in a state in which the pressure (Pd) of the oil storage part (210) is higher than the internal pressure (P) of the working chamber (V) among the plurality of working chambers (V). because it is supplied only to a predetermined operating chamber (V o) which is made, rather than always oil storage section from (210) the lubricating oil is supplied to the compression mechanism (Cp), intermittently lubricating oil compression mechanism ( Cp).
[0008]
Therefore, it is possible to prevent an excessive increase in the amount of lubricating oil supplied to the compression mechanism (Cp) without reducing the passage cross-sectional area of the communication passage (220), and thus the passage cross-sectional area of the communication passage (220). There is no need to reduce the size. As a result, it is possible to prevent the communication path (220) from being clogged with foreign matter, so that the lubricating oil can be stably supplied to the compression mechanism (Cp), and the performance and reliability of the compressor can be improved. .
[0009]
In addition, since it is not necessary to form the communication passage (220) having a small passage cross-sectional area, the communication passage (220) can be easily formed, so that the manufacturing cost of the compressor can be reduced.
According to a second aspect of the present invention, in the supercritical refrigeration cycle according to the first aspect, the rotary scroll (130) is provided with a shaft (140) for rotationally driving, and the fixed scroll (120) has two windings. The number of turns of the orbiting scroll (130) is 1.5 and when the rotation angle (θ) of the shaft (140) when the working chamber (V) becomes a closed space is 0 °, the opening portion (221) is characterized in that it communicates with the predetermined working chamber (Vo) only during a period (Θo) until the rotation angle (θ) of the shaft (140) reaches 300 ° to 600 °.
Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In this embodiment, the compressor 100 according to the present invention is applied to a compressor for a supercritical refrigeration cycle for a vehicle air conditioner, and FIG. 1 is a schematic diagram of the supercritical refrigeration cycle.
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a scroll compressor (hereinafter abbreviated as a compressor) that sucks refrigerant (carbon dioxide) and compresses the sucked refrigerant to a critical pressure or higher of the refrigerant. Details will be described later. .
[0011]
200 is an outdoor heat exchanger (heat radiator) that cools the refrigerant by exchanging heat between the outdoor air and the refrigerant, and 300 is a heat exchanger that evaporates the refrigerant by exchanging heat between the indoor air blown into the room and the refrigerant. It is an indoor heat exchanger (evaporator). A decompressor 400 that decompresses the refrigerant is provided between the indoor heat exchanger 300 and the outdoor heat exchanger 200.
[0012]
Note that the decompressor 400 is the same as the pressure control valve described in Japanese Patent Application No. 8-33962, so detailed description of the decompressor 400 is omitted in this specification.
On the suction side of the compressor 100, an accumulator (gas-liquid separation means) 500 that separates the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant and discharges the gas-phase refrigerant toward the suction side of the compressor 100. Is provided. Reference numeral 600 denotes an internal heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant that exists between the accumulator 600 and the compressor 100 and the refrigerant that exists between the outdoor heat exchanger 200 and the decompressor 400.
[0013]
Next, the compressor 100 will be described with reference to FIG.
Reference numeral 111 denotes a front housing to which a fixed scroll (fixed portion) 120 is fixed. Reference numeral 130 denotes a orbiting scroll (movable part) that is orbitably movable with respect to the fixed scroll 120. Both scrolls 120 and 130 have spiral scroll teeth that form a plurality of working chambers V through which refrigerant (fluid) is sucked. Portions 121 and 131 are formed.
[0014]
In this embodiment, the compression mechanism Cp that sucks and compresses the refrigerant is configured by enlarging and reducing the volume of the working chamber V formed by the scrolls 120 and 130. Reference numeral 113 denotes a suction port connected to the inflow side of the indoor heat exchanger 300, and reference numeral 114 denotes a discharge port connected to the inflow side of the outdoor heat exchanger 200.
Reference numeral 140 denotes a shaft that orbits the orbiting scroll 130. The shaft 140 passes through the inside and outside of the front housing 111, and one end side (the left side of the drawing) is exposed outside the front housing 111. In the present embodiment, the shaft 140 is driven by a vehicle travel engine (not shown) via an electromagnetic clutch (not shown) connected to one end of the shaft 140 (a portion exposed outside the front housing 111). Driven by rotation.
[0015]
A rolling bearing (hereinafter abbreviated as a bearing) 150 that rotatably supports the shaft 140 is disposed in the front housing 111. In the vicinity of the bearing 150, the gap between the shaft 140 and the front housing 111 is sealed on the electromagnetic clutch side (one end side of the shaft 140) from the bearing 150, and a refrigerant or the like is placed outside the front housing 111 (compressor 100). A lip seal 160 is provided to prevent the lubricating oil from flowing out.
[0016]
In addition, the orbiting scroll 130 is connected to the other end side of the shaft 140 (the right side in the drawing) via a bearing 170 at a portion eccentric from the rotation center of the shaft 140. Reference numeral 180 denotes a well-known pin-ring type anti-rotation mechanism that prevents the orbiting scroll 130 from rotating. When the shaft 140 rotates by the anti-rotation mechanism 180, the orbiting scroll 130 does not rotate but rotates around the shaft 140. (Revolution).
[0017]
Reference numeral 132 denotes a balancer that cancels out eccentric force (centrifugal force generated in the orbiting scroll 130) acting on the shaft 140 as the orbiting scroll 130 rotates.
Reference numeral 190 denotes a discharge chamber that smoothes the pulsation of the refrigerant discharged from the working chamber V, and reference numeral 191 denotes a discharge port that allows the working chamber V and the discharge chamber 190 to communicate with each other. 192 is a reed valve-like discharge valve (check valve) that prevents the refrigerant from flowing back from the discharge chamber 190 to the working chamber V, and 193 is a stopper that regulates the maximum opening of the discharge valve 192.
[0018]
Reference numeral 200 denotes an oil separator (oil separator) that separates lubricating oil from the refrigerant discharged from the compression mechanism Cp and has an oil storage section that stores the separated lubricating oil. And since the oil separator 200 (oil storage part 210) is connected to the discharge chamber 190, the internal force is substantially equal to the pressure in the discharge chamber 190 (discharge pressure Pd of the compression mechanism Cp). Therefore, hereinafter referred to pressure in savings oil unit 210 and the oil storage section pressure Pd.
[0019]
The discharge chamber 190, the oil separator 200, and the oil storage unit 210 are formed in the rear housing 112 fixed to the fixed scroll 120. The front housing 111, the outermost periphery of the fixed scroll 120, and the rear housing 112 constitute a housing 110 of the compressor 100. Incidentally, the oil separator 200 rotates the refrigerant containing the lubricating oil around the separation pipe part 201 by blowing the refrigerant containing the lubricating oil from the discharge chamber 190 toward the outer peripheral surface of the separation pipe part 201 continuous from the discharge port 114. is allowed even for a is the centrifugal separation type for separating the more the lubricant to the centrifugal force.
[0020]
An oil passage (communication passage) 220 is formed in the end plate portion 122 of the fixed scroll 120 to connect the oil storage portion 210 and the working chamber V to guide the lubricating oil to the working chamber V. The outlet 221 of the oil passage 220 that opens toward the working chamber V has an oil storage section internal pressure Pd from a predetermined pressure Po of the plurality of working chambers V whose internal pressure P is lower than the oil storage section internal pressure Pd. It opens so that it may communicate with the predetermined working chamber V which changes so far.
[0021]
Next, the characteristic operation of this embodiment will be described.
As is well known, the compression mechanism Cp of the scroll compressor causes the working chamber V formed outside the spirals of the scroll tooth portions 121 and 131 to perform the orbiting motion of the orbiting scroll 130 as shown in FIGS. In conjunction with this, the volume is reduced and the refrigerant (fluid) is compressed while approaching the center of the spiral while turning with respect to the fixed scroll 120.
[0022]
Incidentally, in FIGS. 3 to 14, the rotation angle θ of the shaft 140 when the suction of the refrigerant is completed (when the working chamber V formed on the outer side of the spiral becomes a closed space) is set to 0 ° (FIG. 3). ) Shows the state of the scrolls 120 and 130 every time the rotation of the shaft 140 advances by 60 °. Here, when attention is paid to a change in pressure in one working chamber V (hereinafter, this working chamber is expressed as working chamber Vo) among the plurality of compression mechanisms Cp, as shown in FIG. As the shaft 140 rotates, the pressure increases from the suction pressure Ps of the compression mechanism Cp toward the discharge pressure Pd. When the internal pressure of the working chamber Vo rises to the discharge pressure Pd or more and the working chamber Vo communicates with the discharge port 191 (see FIGS. 8 to 14), the refrigerant in the working chamber Vo is directed to the radiator 200. Discharged.
[0023]
Incidentally, the openings 221, among the plurality of working chambers V, since the internal pressure P is opened so as to communicate with the predetermined operation chamber V o varying from pressure Po to the pressure Pd or the oil storage portion, FIG 3 as is clear from 14, rather than always communicates with the working chamber Vo, the second predetermined angle (present from the time the rotation angle θ of the shaft 140 that becomes the first predetermined angle (300 ° in this embodiment) .theta.1 In the embodiment, it is in communication with the working chamber Vo only during the period Θo until the time when it becomes θ2 (600 °) (see FIGS. 8 to 12).
[0024]
On the other hand, the lubricating oil in the oil storage section 210 is supplied to the working chamber Vo when the oil storage section internal pressure Pd is higher than the internal pressure P in the working chamber Vo. During the communicating period Θo, the oil reservoir internal pressure Pd is supplied to the working chamber Vo only while it is higher than the internal pressure P of the working chamber Vo.
That is, in the compressor 100 according to the present embodiment, the lubricating oil is not always supplied from the oil storage unit 210 to the compression mechanism Cp (working chamber V), but is intermittently lubricated as shown in FIG. Oil will be supplied to the compression mechanism Cp.
[0025]
As is clear from the above description of the operation, the amount of lubricating oil supplied to the compression mechanism Cp depends on the position of the opening 221 (time during which the opening 221 is in communication with the working chamber Vo) and the internal pressure of the working chamber Vo. Since it varies depending on the degree of increase in P (suction pressure Ps) and the discharge pressure Pd, it is necessary to select the position of the opening 221 in consideration of the load of the compressor 100 (discharge pressure Pd and suction pressure Ps). There is.
[0026]
Incidentally, when the oil storage section internal pressure Pd becomes equal to or lower than the internal pressure P of the working chamber Vo, the refrigerant in the working chamber Vo flows into the oil storage section 210 without passing through the discharge chamber 190, but the oil storage section internal pressure Pd is reduced. Immediately after the pressure becomes equal to or lower than the internal pressure P0 of Vo, the discharge port 191 opens, so that the amount of refrigerant flowing into the oil storage section 210 without passing through the discharge chamber 190 is very small, and there is almost no problem in practical use.
[0027]
Next, features of the present embodiment will be described.
As apparent from the above description of the operation, since the lubricating oil can be intermittently supplied to the compression mechanism Cp, the amount of the lubricating oil supplied to the compression mechanism Cp without reducing the cross-sectional area of the oil passage 220. Can be prevented from increasing excessively. Therefore, since it is not necessary to reduce the cross-sectional area of the oil passage 220, it is possible to prevent the oil passage 220 from being clogged with foreign matter.
[0028]
As a result, since the lubricating oil can be stably supplied to the compression mechanism Cp, the performance and reliability of the compressor 100 can be improved.
In addition, since it is not necessary to form the oil passage 220 having a small passage cross-sectional area, the oil passage 220 can be easily formed, so that the manufacturing cost of the compressor 100 can be reduced.
[0030]
By the way, the form of the oil passage 220 is not limited to the above embodiment , and the lubricating oil in the oil storage part 210 is supplied to the working chamber via the end plate part 122 of the fixed scroll 120 and the scroll tooth part 131 of the orbiting scroll 130. The oil passage 200 may be configured so as to be guided to V.
[0031]
Further, a check valve that prevents the refrigerant from flowing from the working chamber V to the oil storage unit 210 may be provided in the oil passage 220.
Furthermore, in the above-described embodiment, the compression mechanism Cp and the oil separator 200 are integrated. However, the compression mechanism Cp and the oil separator 200 may be separated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a supercritical refrigeration cycle.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the compressor according to the embodiment.
3 is an A-A sectional view of FIG.
4 is an A-A sectional view of FIG.
5 is an A-A sectional view of FIG.
6 is an A-A sectional view of FIG.
7 is an A-A sectional view of FIG.
8 is an A-A sectional view of FIG.
9 is an A-A sectional view of FIG.
It is an A-A sectional view of FIG. 10 FIG.
11 is an A-A sectional view of FIG.
It is an A-A sectional view of FIG. 12 FIG.
13 is an A-A sectional view of FIG.
14 is an A-A sectional view of FIG.
15A is a graph showing the relationship between the rotation angle θ of the shaft and the internal pressure of the working chamber, and FIG. 15B shows the relationship between the rotation angle θ of the shaft and the amount of lubricating oil supplied to the working chamber. It is a graph to show.
[Explanation of symbols]
111 Front housing 112 Rear housing 120 Fixed scroll 130 Orbiting scroll 140 Shaft 150 Bearing 160 Lip seal 200 Oil separator (oil separator)
210 Oil storage section 220 Oil passage (communication passage)

Claims (2)

冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)と、
前記圧縮機(100)から吐出する前記冷媒を冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる放熱器(200)と、
前記放熱器(200)から流出する前記冷媒を減圧する減圧器(400)と、
前記減圧器(400)から流出する前記冷媒を蒸発させる蒸発器(300)とを有し、
前記冷媒として二酸化炭素を用い、
前記圧縮機(100)は、
ハウジング(110)と、
前記ハウジング(110)に対して固定された固定スクロール(120)、及び前記固定スクロール(120)に対して旋回する旋回スクロール(130)により流体を吸入圧縮する複数個の作動室(V)を構成するとともに、前記旋回スクロール(130)の旋回に連動して前記作動室(V)を前記固定スクロール(120)に対して旋回させながら前記作動室(V)の体積を縮小させる圧縮機構(Cp)と、
前記圧縮機構(Cp)から吐出する流体から潤滑油を分離するとともに、その分離された潤滑油を蓄える貯油部(210)を有するオイル分離器(200)とを備え、
前記圧縮機(100)には、前記作動室(V)と前記貯油部(210)とを連通させる連通路(220)が設けられ、
記連通路(220)のうち前記作動室(V)に向けて開口する出口側の開口部(221)は、1箇所のみに開口するように設けられ、
さらに、前記開口部(221)は、前記複数個の作動室(V)のうち、内圧(P)が前記貯油部(210)の圧力(Pd)より低い所定の圧力(Po)から前記貯油部(210)の圧力(Pd)以上まで変化する所定の作動室(Vo)に連通するように開口して、前記貯油部(210)の圧力(Pd)が前記所定の作動室(Vo)の内圧(P)よりも高い間のみ、前記貯油部(210)に蓄えられた潤滑油を前記所定の作動室(Vo)へ供給するように設けられていることを特徴とする超臨界冷凍サイクル。
A compressor (100) for sucking and compressing refrigerant;
A radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100) and having an internal pressure equal to or higher than a critical pressure of the refrigerant;
A decompressor (400) for decompressing the refrigerant flowing out of the radiator (200);
An evaporator (300) for evaporating the refrigerant flowing out of the decompressor (400),
Carbon dioxide is used as the refrigerant,
The compressor (100)
A housing (110);
A plurality of working chambers (V) for sucking and compressing fluid are constituted by a fixed scroll (120) fixed with respect to the housing (110) and a turning scroll (130) rotating with respect to the fixed scroll (120). And a compression mechanism (Cp) for reducing the volume of the working chamber (V) while turning the working chamber (V) relative to the fixed scroll (120) in conjunction with the turning of the orbiting scroll (130). When,
An oil separator (200) having an oil reservoir (210) for separating the lubricating oil from the fluid discharged from the compression mechanism (Cp) and storing the separated lubricating oil;
The compressor (100) is provided with a communication path (220) for communicating the working chamber (V) and the oil storage part (210),
Before the opening of the outlet which opens towards the working chamber (V) of Killen passage (220) (221) is provided so as to be opened in only one place,
In addition, the opening (221) is configured so that the oil storage portion of the plurality of working chambers (V) from a predetermined pressure (Po) whose internal pressure (P) is lower than the pressure (Pd) of the oil storage portion (210). The pressure (Pd) of the oil storage section (210) is opened to communicate with a predetermined working chamber (Vo) that changes to a pressure (Pd) or more of (210), and the internal pressure of the predetermined working chamber (Vo) The supercritical refrigeration cycle is provided so as to supply the lubricating oil stored in the oil storage section (210) to the predetermined working chamber (Vo) only during a period higher than (P) .
前記旋回スクロール(130)を旋回駆動するシャフト(140)を備え、
前記固定スクロール(120)の巻き数は2巻きであり、
前記旋回スクロール(130)の巻き数は1.5巻きであり、
前記作動室(V)が閉じた空間となった時の前記シャフト(140)の回転角(θ)を0°としたとき、
前記開口部(221)は、前記シャフト(140)の回転角度(θ)が300°〜600°となる時までの間の期間(Θo)のみ前記所定の作動室(Vo)と連通するように開口していることを特徴とする請求項1に記載の超臨界冷凍サイクル。
A shaft (140) for orbiting the orbiting scroll (130);
The fixed scroll (120) has two windings,
The number of turns of the orbiting scroll (130) is 1.5,
When the rotation angle (θ) of the shaft (140) when the working chamber (V) becomes a closed space is 0 °,
The opening (221) communicates with the predetermined working chamber (Vo) only during a period (Θo) until the rotation angle (θ) of the shaft (140) reaches 300 ° to 600 °. The supercritical refrigeration cycle according to claim 1, wherein the supercritical refrigeration cycle is open.
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