CN100455803C - 旋转式2级压缩机以及使用该压缩机的空调机 - Google Patents

Abstract

一种旋转式2级压缩机以及使用该压缩机的空调机。可抑制高压用压缩元件中的滚轮的摆动，降低冷介质泄漏损失。本发明的旋转式2级压缩机在密闭容器内具有：包括2个偏心部的旋转轴；旋转压缩元件，其包括隔着中间隔板设置的低压用压缩元件和高压用压缩元件，并且在各个压缩元件的压缩室中具有通过所述偏心部的偏心旋转进行公转运动的滚轮；和中间流路，其与连接所述低压用压缩元件的压缩室和所述高压用压缩元件的压缩室的所述密闭容器的内部空间隔离，在把所述低压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h1、H1，把所述高压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h2、H2时，使H1＞H2，并且使(h1/H1)≤(h2/H2)。

Description

旋转式2级压缩机以及使用该压缩机的空调机

技术领域

本发明涉及一种在具有冷冻循环的空调机中使用的旋转式2级压缩机以及使用该压缩机的空调机。

背景技术

以往，作为在具有冷冻循环的空调机中使用的旋转式2级压缩机，公知有一种在特开昭60-128990号公报(以下称为专利文献1)所公开的结构。该以往技术的压缩机在密闭容器内部的上部具有由定子和转子构成的电动机。与电动机连接的旋转轴上具有2个偏心部。作为与这些偏心部对应的压缩机构，在密闭容器的内部，从电动机侧按顺序设置有高压用压缩元件和低压用压缩元件。

各个压缩元件通过旋转轴的偏心部的偏心旋转，使滚轮进行公转运动。这些偏心部的相位相差180°，各个压缩元件的压缩工序的相位差为180°。即，2个压缩元件的压缩工序的相位相反。这些偏心部之间由剖面形状为大致圆形的中间轴连接。

作为作动流体的气体冷介质在低压Ps下被吸入低压用压缩元件内，被压缩后上升到中间压Pm。被以中间压Pm排出的气体冷介质被排出到中间流路。然后，中间压Pm的气体冷介质经过中间流路被吸入高压用压缩元件内，被压缩成高压Pd。

从压缩机排出的高压Pd的气体冷介质在被冷凝器冷凝后，由膨胀机构减压成低压Ps。然后，在蒸发器蒸发，成为气体冷介质，然后被吸入低压用压缩元件内。

作为这样的密闭容器的内压成为高压Pd的旋转式2级压缩机的构造，公知有例如在专利文献1所公开的构造。以往技术的旋转式2级压缩机是分阶段地进行气体冷介质的压缩，即：在低压用压缩元件中从低压Ps压缩成中间压Pm，在高压用压缩元件中从中间压Pm压缩成高压Pd。

对于旋转轴的偏心部与滚轮的几何形状的关系未有特别的记载，其与一般的单级旋转式压缩机相同。在专利文献1的附图中，低压用压缩元件的滚轮和偏心部的高度分别与低压用压缩元件的滚轮和偏心部的高度相等。作为参考，滚轮的高度与压缩缸的高度大致相同。

[专利文献1]特开昭60-128990号公报(第5页、图1)

另一方面，例如在专利文献2中，对于一般的单级旋转式压缩机的偏心部与滚轮的高度之比与消耗电力的关系进行了阐述。冷冻能力和消耗电力根据偏心部的高度h与滚轮的高度H之比(h/H)而变化。这是因为滚轮的圆筒内表面与偏心部的圆柱外表面之间的滑动损耗、以及随着滚轮在高度方向上的摆动，在滚轮与压缩缸之间以及滚轮的上下端面与端板部或中间隔板之间的冷介质的泄漏量发生变化。

在把上述以往技术的旋转式2级压缩机使用在空调机中的情况下，多数是在(高压Pd-中间压Pm)＞(中间压Pm-低压Ps)的压力条件下工作。因此，在低压用压缩元件和高压用压缩元件中滚轮和偏心部所承受的气压负荷不同，特别是在高压用压缩元件中的气压负荷增大。因此，存在着高压用压缩元件的滚轮的摆动大，导致这里的冷介质泄漏量增大的问题。

并且，由于高压用压缩元件与低压用压缩元件中的气压负荷不同，所以存在着位于旋转轴上的2个偏心部之间的中间轴容易变形，导致滚轮的摆动增大，冷介质泄漏量增大的问题。

另外，在应用了具有这样的问题的压缩机的空调机中，还存在着有时不能对应电输入而发挥所希望的性能，和效率系数COP(Conference ofParties)低下的问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述的问题，通过抑制旋转式2级压缩机的滚轮的摆动来减少冷介质的泄漏量。另外，防止作为空调机的性能的下降。

为了达到上述的目的，本发明的旋转式压缩机，在密闭容器内具有：电动机；由该电动机驱动的具有2个偏心部的旋转轴；旋转压缩元件，包括：隔着中间隔板设置的低压用压缩元件和高压用压缩元件，并且在各个压缩元件的压缩室中具有通过所述偏心部的偏心旋转进行公转运动的滚轮；和中间流路，其与连接所述低压用压缩元件的压缩室和所述高压用压缩元件的压缩室的所述密闭容器的内部空间隔离。所述密闭容器内的压力是在所述高压用压缩元件被压缩的排出气体的压力，在把所述低压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h1、H1，把所述高压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h2、H2的情况下，使H1＞H2，并且使(h1/H1)≤(h2/H2)。

另外，为了抑制高压用压缩元件的变动，在把所述低压用压缩元件中的所述偏心部的与所述旋转轴的偏心距离设为E1，把所述高压用压缩元件中的所述偏心部的与所述旋转轴的偏心距离设为E2的情况下，使所述偏心距离的关系满足E1＞E2的关系。

并且，为了减少随着中间轴的变形而导致的滚轮周围的冷介质泄漏量，也可以使所述低压用压缩元件与所述高压用压缩元件的压缩工序的相位差为大致180°，将所述低压用压缩元件的偏心部与所述高压用压缩元件的偏心部连接的中间轴在轴方向上具有阶差，把低压用压缩元件侧和高压用压缩元件侧的所述中间轴的重心分别向偏心部的偏心方向偏心，这样可提高抗弯曲的强度。

特别是为了提高高压侧的中间轴的抗弯曲强度，使所述低压用压缩元件和所述高压用压缩元件的所述偏心距离的关系为E1＞E2，相比低压用压缩元件侧，增大了高压用压缩元件侧的中间轴的剖面面积和抗弯曲强度。

并且，在高压用压缩元件的气压负荷变为更高的气体喷射循环中，通过使用上述本发明的旋转式压缩机，可减少冷介质的泄漏量，由此可提高可靠性和性能。

根据本发明，在压缩机中可减少随着滚轮的摆动而造成的冷介质泄漏损失，降低电力的消耗。特别是可减少随着高压用压缩元件的滚轮的摆动而产生的冷介质泄漏损失。

另外，在空调机中可降低电力消耗并可提高性能。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的旋转式2级压缩机的纵剖面图。

图2是表示本发明的一个实施例的旋转式2级压缩机的结构图。

图3是表示本发明的一个实施例的旋转式2级压缩机的局部剖面图。

图4是图3的A-A剖面图。

图5是图3的B-B剖面图。

图6是表示本发明的一个实施例的应用例的中间轴和滚轮的纵剖面图。

图7是表示本发明的一个实施例的冷冻循环的结构图。

图中：1-压缩机；2-旋转轴；5-偏心部；9-主轴承；10-压缩缸；11滚轮；15-中间隔板；17-喷射流路；20-压缩元件；30-中间流路；41-中间轴。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的实施例进行说明。图1是表示本发明的一个实施例的旋转式2级压缩机的纵剖面图，图2是表示其结构的图。压缩机1具有由底部21、盖部12和躯体部22构成的密闭容器13。在密闭容器13内部的上方设有电动机14，该电动机14具有定子7和转子8。与电动机14连接的旋转轴2具有2个偏心部5，其由主轴承9和副轴承19a轴支撑。2个偏心部5之间由在轴方向具有阶差44的中间轴41连接。相对该旋转轴2，从电动机14一侧按顺序叠层有具有端板部9a的主轴承9、高压用压缩元件20b、中间隔板15、低压用压缩元件20a以及具有端板部19b和副轴承19a的中间容器19，利用螺栓等紧固部件36将这些连接固定成一体。

端板部9a通过焊接被固定在躯体部22的内壁上，其支撑着主轴承9。端板部19b由副轴承19a支撑。另外，在本实施例中是利用紧固部件36固定端板部19b，但也可以焊接在躯体部22上。

各个压缩元件20a和20b具有图1、图2所示的结构。低压压缩元件20a由端板部19b、圆筒状压缩缸10a、嵌套在偏心部5a的外周上的圆筒状滚轮11a和中间隔板15构成压缩室23a。另外，高压压缩元件20b由主轴承9、圆筒状压缩缸10b、嵌套在偏心部5b的外周上的圆筒状滚轮11b和中间隔板15构成压缩室23b。这些压缩室23a、23b通过与螺旋弹簧那样的施力部件连接的平板状翼18的进退运动，把压缩室23a、23b分割成压缩空间和吸入空间，该翼18是在与随着偏心部5a、5b的偏心运动而旋转的滚轮11a、11b的外周接触的状态下进行进退运动。

压缩元件20通过使偏心部5进行偏心旋转来驱动滚轮11。如图1、图2所示，偏心部5a与偏心部5b的相位相差180°，压缩元件20a、20b的压缩工序的相位差为180°。即，2个压缩元件的压缩工序互为反相。

图1的箭头表示出了作为作动流体的冷介质的流向。通过配管31供给的低压Ps的气体冷介质经过与配管31连接的吸入口25a被吸入低压用压缩元件20a内，通过滚轮11a的偏心旋转被压缩到中间压Pm。在当压缩室23a内的压力达到预先设定的压力时便开口的排出阀28a以中间压Pm开口后，成为中间压Pm的气体冷介质被排出到与排出口26a连通的排出空间33内。该排出空间33是由中间容器19和平板状盖35形成的与密闭容器13内密闭空间29隔离的空间。其内部压力基本为中间压Pm。中间流路30是将来自排出空间33的排出口26c与吸入口25b连通的流路。在排出阀28a为开口的状态下从排出口26a排出的压力Pm的气体冷介质，在被排出到排出空间33内之后，通过中间流路30到达与高压用压缩元件20b的压力室23b连通的吸入口25b。

然后，通过中间流路30被吸入口25b吸入到高压用压缩元件20b内的中间压Pm的气体冷介质通过滚轮11b的公转被压缩成高压Pd。在当压缩室23b内的压力达到预先设定的压力时便开口的排出阀28b以高压Pd开口后，气体冷介质从排出口26b被排出到作为密闭容器13的内部空间的密闭空间29中。被排出到该密闭空间29中的高压Pd的气体冷介质通过电动机14的间隙从排出管27排出。

图3是表示本实施例的旋转式压缩机1的压缩元件20部分的放大图。在阶段性地压缩冷介质的2级压缩方式中，高压用压缩元件20b的排量(行程容积)比低压用压缩元件20a的排量小。

本压缩机1是一般的空调机用压缩机，把高压用压缩元件20b与低压用压缩元件20a的排量之比设定在规定的值0.65~0.85的范围内。该上述的排量之比在多数的情况下是在(高压Pd-中间压Pm)＞(中间压Pm-低压Ps)的压力条件下工作。即，高压用压缩元件20b的气压负荷大于低压用压缩元件20a的气压负荷。

各个压缩元件20的排量根据压缩缸10的内径ФD、压缩缸10或滚轮11的高度H、偏心部5的距旋转轴2的中心的偏心距离E来设定。设低压用压缩元件20a和高压用压缩元件20b的各个压缩缸10的内径ФD相等。之所以把各个压缩缸10的内径ФD设定为相等值，是为了统一各个压缩缸的部件加工工具、部件加工装置、测定装置以及组装装置。设定压缩缸10b或滚轮11b的高度H2低于压缩缸10a或滚轮11a的高度H1。另外，为了设定所希望的排量，也可以把偏心距离E2设定为小于偏心距离E1。

滚轮11通过对铸造部件进行切削研磨，加工成大致圆筒形状。对滚轮11的上下端面与内面的角部实施倒角42以减轻其重量。但是倒角42被设定在不减少与偏心部5的滑动面的范围内。滚轮11的高度虽然有数μm～数十μm的差，但与压缩机10的高度H基本相同。

滚轮11b的高度H2比滚轮11a的高度H1低0.8倍。根据各个压缩元件20的排量之比、各个滚轮11的高度H和偏心部5的偏心距离E的关系来决定滚轮11的外径。

在本实施例中，高压用压缩元件20b的滚轮11b的外径大于低压用压缩元件20a的滚轮11a的外径。

旋转轴2是经过了切削和研磨加工的铸造部件。偏心部5是位于与旋转中心相距偏心距离E的位置上的大致圆柱形状。如上所述，偏心距离E2小于偏心距离E1。偏心部5的高度方向上的中心与滚轮11的高度方向上的中心大致一致。

并且，在本实施例中，使偏心部5b的高度h2低于偏心部5a的高度h1。如果把各个压缩元件20的高度进行比较，则(h1/H1)≤(h2/H2)。具体是，设(h1/H1)为0.48、设(h2/H2)为0.58，设(h2/H2)为(h1/H1)的1.2倍。由于兼顾到滑动损耗和滚轮11周围的冷介质泄漏损失，所以把(h1/H1)设定在0.4～0.8的范围内。

图4表示图3的A-A剖面图，图5表示图3的B-B剖面图。中间轴41在旋转轴2的轴方向上具有阶差44。中间轴41具有由从旋转轴2的旋转中心O的半径r的圆弧、和从偏心部5的中心C的半径R的圆弧所包围的区域的剖面。即，使中间轴41的剖面的重心偏向于比中心O更靠近中心C的一侧。

由于在加工旋转轴2时加工了半径r，在加工偏心部5时加工了半径R，所以未大幅增加加工工序。但是，如图3所示，把半径r加工成比设置在中间隔板15上的中央孔40的半径小，以便使中间隔板15与中间轴41不接触。

另外，在组装时，为了防止因偏心部5与中间隔板15接触而发生变形，如图3所示，设S1＞t＞S2。这里，S1是从中间轴41的阶差44到低压用压缩元件20a侧的高度，S2是从中间轴41的阶差44到高压用压缩元件20b侧的高度，t是中间隔板15的板厚。这里虽然是S1＞t，但也可以是S2＞t，只要有一方的S大于t即可。

由于把上述压缩缸10b的高度H2设为小于压缩缸10a的高度H1，即，把压缩缸10b做得更扁平，所以，尽管高压用压缩元件20b的压差(Pd-Pm)高于低压侧的压差(Pm-Ps)，也可抑制滚轮11b的摆动。

并且，由于在把(h1/H1)设定在适当的范围的基础上，还使(h2/H2)大于(h1/H1)，所以可抑制滚轮11b的摆动。并且由于使偏心距离E2＜E1，所以滚轮11b与滚轮11a相比，减少了公转距离，由此可抑制摆动。另外，由于对滚轮11通过实施倒角42加工，减轻了重量，所以可进一步抑制摆动。

另外，由于使中间轴41的剖面面积大于旋转轴2的剖面面积，提高了抗弯曲强度，所以，即使施加在偏心部5a和偏心部5b上的气压负荷不平衡，中间轴41也不易变形，由此可抑制滚轮11的摆动。

并且，通过比较图4和图5，可看出E2＜E1。由于能够相对低压侧而提高高压侧的中间轴41的剖面面积和抗弯曲强度，所以相对地提高了抗气压负荷影响的强度，可抑制滚轮11b的摆动。

这里，如果增加偏心部5的高度，并且如图6所示那样设置滑槽47，则可进一步抑制滚轮11的摆动。不过，在图6中，(h1/H1)也是在0.4～0.8的范围，并且使(h1/H1)≤(h2/H2)。在图6中，与偏心部5的高度h相当的值是滚轮11和偏心部5的滑动面的高度h’和h”之和。

根据上述的结构，本实施例的压缩机可抑制滚轮的摆动，减少冷介质的泄漏量。

以下，图7表示在把本实施例的压缩机应用在气体喷射循环中的情况下的循环结构。从作为本发明的一个实施例的旋转式2级压缩机1排出的高压Pd的冷介质气体在冷凝器3冷凝后，在第1膨胀机构4中膨胀，被减压到中间压Pm。该被减压后的冷介质气体在气液分离器6中被分离成气体冷介质和液体冷介质。被分离的液体冷介质在位于气液分离器6下游的第2膨胀机构4中被进一步减压到低压Ps，然后，通过在蒸发器16蒸发而成为气体冷介质。低压Ps的气体冷介质通过配管31、吸入口25a被吸入到低压用压缩元件20a内，通过嵌套在偏心部5a上的滚轮11a的公转运动，被压缩成中间压Pm，然后被排出到中间流路30。

该中间流路30的气体冷介质与从与气液分离器6和中间流路30连通的喷射流路17导入的中间压Pm的气体冷介质混合。然后，从吸入口25b被吸入到高压用压缩元件20b内的中间压Pm的气体冷介质，通过嵌套在偏心部5b上的滚轮11b的公转运动，被压缩成高压Pd，然后通过排出管27排出。

这样的喷射循环，由于把在蒸发器16中导热性能低的气体冷介质旁路到中间流路30，减少流向低压用压缩元件20a的多余的循环流量，从而减少压缩功，所以可提高冷冻循环的效率系数COP。另外，也可以在喷射流路17的中途设置开闭流路17的双向阀34，构成能够进行如下切换的结构，即，当打开双向阀34时，成为喷射循环，当关闭双向阀34时，成为图2所示的通常的冷冻循环。

在还未使用本实施例的一般的空调机的冷冻循环中，正如在旋转式压缩机的实施例中说明的那样，施加在高压用压缩元件20b上的压差(高压Pd-中间压Pm)大于施加在低压用压缩元件20a上的压差(中间压Pm-低压Ps)，滚轮11b更容易摆动。

在图7所示的气体喷射循环中，通过使冷介质从喷射流路17流入中间流路30，使得在高压用压缩元件中呈冷介质增加的状态。因此，高压用压缩元件20b的滚轮11b的负荷增大，使其更容易摆动。即，气体喷射循环所存在的问题是，虽然理想的是提高效率系数COP，但是容易受到因滚轮11b的摆动而导致的冷介质泄漏损失的影响。

在上述的气体喷射循环中，如果使用本实施例的旋转式2级压缩机1，则可减少伴随着滚轮11b的摆动的冷介质泄漏损失。该效果在气体喷射循环中比通常的冷冻循环更为显著。因此，本实施例的冷冻循环可实现近乎理想的气体喷射循环，可提高冷冻循环的效率系数COP。

Claims (4)

1.一种旋转式2级压缩机，在密闭容器内具有：电动机；由该电动机驱动的具有2个偏心部的旋转轴；旋转压缩元件，其包括隔着中间隔板设置的低压用压缩元件和高压用压缩元件，并且在各个压缩元件的压缩室中具有通过所述偏心部的偏心旋转进行公转运动的滚轮；和中间流路，其与连接所述低压用压缩元件的压缩室和所述高压用压缩元件的压缩室的所述密闭容器的内部空间隔离，其特征在于，所述密闭容器内的压力是在所述高压用压缩元件被压缩的排出气体的压力，在把所述低压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h1、H1，把所述高压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h2、H2的情况下，使H1＞H2，并且使(h1/H1)≤(h2/H2)。

2.根据权利要求1所述的旋转式2级压缩机，其特征在于，在把所述低压用压缩元件中的所述偏心部的与所述旋转轴的偏心距离设为E1，把所述高压用压缩元件中的所述偏心部的与所述旋转轴的偏心距离设为E2的情况下，所述偏心距离的关系为E1＞E2。

3.根据权利要求2所述的旋转式2级压缩机，其特征在于，所述低压用压缩元件与所述高压用压缩元件的压缩工序的相位差为大致180°，在所述低压用压缩元件的偏心部与所述高压用压缩元件的偏心部之间具有中间轴，该中间轴在轴方向上具有阶差，把该阶差中的低压用压缩元件侧的阶差部和高压用压缩元件侧的阶差部的重心分别向相近的偏心部的偏心方向偏心，使所述高压用压缩元件侧的所述中间轴的剖面面积大于所述低压用压缩元件的所述中间轴的剖面面积。

4.一种空调机，顺序连接有旋转式压缩机；把从该旋转式压缩机排出的高压气体冷介质冷凝的冷凝器；把被冷凝的液体冷介质膨胀到中间压的第1膨胀机构；把膨胀的中间压的冷介质膨胀到低压的第2膨胀机构；和蒸发冷介质的蒸发器，其特征在于，

所述旋转式压缩机，在密闭容器内具有：电动机；由该电动机驱动的具有2个偏心部的旋转轴；旋转压缩元件，其包括隔着中间隔板设置的低压用压缩元件和高压用压缩元件，并且在各个压缩元件的压缩室中具有通过所述偏心部的偏心旋转进行公转运动的滚轮；和中间流路，其与连接所述低压用压缩元件的压缩室和所述高压用压缩元件的压缩室的所述密闭容器的内部空间隔离，所述密闭容器内的压力是在所述高压用压缩元件被压缩的排出气体的压力，在把所述低压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h1、H1，把所述高压用压缩元件中的偏心部和滚轮的高度分别设为h2、H2的情况下，使H1＞H2，并且使(h1/H1)≤(h2/H2)，

在所述第1膨胀机构的下游具有把冷介质分离成气体冷介质和液体冷介质的气液分离器；和连通所述气液分离器和所述中间流路的喷射流路。

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