CN101178068A - 回转二级压缩机 - Google Patents

Abstract

目的是提供压缩机效率高的回转二级压缩机。本发明的回转二级压缩机具备：具有两个偏心部(5a、5b)的旋转轴(2)；压缩机构部，隔着中间分隔板设有低压用压缩部(20a)和高压用压缩部(20b)，在各自的压缩室(23a、23b)具备通过偏心部(5a、5b)的偏心旋转而进行公转运动的辊(11a、11b)；制冷机油，其被供应于压缩机构部。高压用压缩部(20b)的工作缸(10b)和辊(11b)的半径间隙(δ2)，大于低压用压缩部(20a)的工作缸(10a)和辊(11a)的半径间隙(δ1)。

Description

回转二级压缩机

技术领域

本发明涉及用于制冷循环的回转二级压缩机，尤其涉及其压缩机构部的构成构件相互的嵌合空隙设定。

背景技术

以往，作为用于制冷循环的回转二级压缩机，例如，公知有专利文献1中所述的结构。该现有技术中的回转二级压缩机，在密闭容器的内部具备由定子和转子构成的电动机。连接于电动机的旋转轴具备两个偏心部。作为与这些偏心部对应的压缩机构部，从电动机侧开始按顺序在密闭容器的内部设有高压用压缩部和低压用压缩部。各压缩部通过旋转轴的偏心部的偏心旋转使辊进行公转运动。这些偏心部的相位相差180°，各压缩部的压缩工序的相位差是180°。即，两个压缩部的压缩工序为逆相位。

图5表示所述现有技术的回转二级压缩机的构成模式。低压用压缩部20a由以下构成：近似呈圆筒状的工作缸10a；近似呈圆筒状的辊11a；以及形成压缩室23a的未图示的端板。压缩室23a被平板状的叶片18a划分为吸入空间和压缩空间。辊11a被嵌合于旋转轴的偏心部5a。

同样，高压用压缩部20b由以下构成：近似呈圆筒状的工作缸10b；近似呈圆筒状的辊11b；形成压缩室23b的未图示的端板。压缩室23b被平板状的叶片18b划分为吸入空间和压缩空间。辊11b被嵌合于旋转轴的偏心部5b。

作为工作流体的气体制冷剂如图5的箭头所示，以低压Ps经过低压侧吸入管31，被从吸入口25a吸入至低压用压缩部20a内，被压缩升压至中间压Pm。以规定的中间压Pm，排出阀28a使排出口26a开口，气体制冷剂被排出至与低压用压缩部20a连通的排出空间33。被排出的气体制冷剂，通过排出空间33流向中间流路管30。接着，中间压Pm的气体制冷剂，经过中间流路管30、吸入口25b，被吸入至高压用压缩部20b内，被压缩至高压Pd。以规定的高压Pd，排出阀28b使排出口26b开口，气体制冷剂被排出至密闭容器13内。被排出的高压Pd的气体制冷剂，从排出管27被排出至回转二级压缩机外。

被封入密闭容器13内下部的制冷机油41，在密闭容器13的内压和各压缩室23a、23b的内压的压差的作用下，从各滑动构件间被供给向各压缩部20a、20b。具体来说，有的从旋转轴内的供油孔43通过偏心部5a、5b和辊11a、11b供应，有的从辊11a、11b和端板之间，从工作缸10a、10b和叶片18a、18b之间等直接供应。制冷机油41的作用是，提高各滑动构件的滑动性和抑制从滑动构件间泄漏制冷剂。被供应的制冷机油41混在制冷剂气体中流动，另一方面如图5所示，附着于构成各压缩室23a、23b的边界壁，即附着于工作缸10a、10b以及辊11a、11b，形成油膜42a、42b。

关于此种密闭容器13内为高压Pd的回转二级压缩机的滑动构件间的嵌合尺寸，例如记载于专利文献2。专利文献2中所述的现有技术中，特征在于，为了抑制密闭容器13内的高压气体制冷剂过分泄漏到压力差大的低压用压缩部20a内，使低压用压缩部20a的被称为侧隙(side clearance)的辊11a外周面与工作缸10a内周面的最小半径间隙，小于高压用压缩部20b的辊11b外周面与工作缸10b内周面的最小半径间隙等。

专利文献1：日本特开昭60-128990号公报(第5页、第1图)

专利文献2：日本特开平6-81786号公报(第7页、第3图)

在各压缩部20a、20b中，为了避免辊11a、11b外周面与工作缸10a、10b内周面的固体接触，两者设有半径间隙而配置。如果该半径间隙大，则产生从各压缩室23a、23b的压缩空间向吸入空间的气体制冷剂泄漏，如果半径间隙小，则由于辊11a、11b和工作缸10a、10b间的油膜42a、42b，摩擦阻力和油膜反作用力变大，压缩机效率下降。即辊11a、11b和工作缸10a、10b的半径间隙的影响，由于油膜42a、42b的厚度而变化。

如果是回转二级压缩机，如图5所示，由于低压用压缩部20a和高压用压缩部20b串联连接，所以在低压用压缩部20a供应的制冷机油41混在被压缩的气体制冷剂中，直接被排出至高压用压缩部20b。由于在高压用压缩部20b，如前所述进而还从各滑动构件间供应制冷机油41，所以与低压用压缩部20a相比，在高压用压缩部20b含有过剩的制冷机油41。其结果是高压用压缩部20b的油膜42b比低压用压缩部20a的油膜42a厚。

但是，在专利文献2的现有技术中，由于没有考虑到这样的低压用压缩部20a的油膜42a和高压用压缩部20b的油膜42b的厚度的差异，所以各压缩部20a、20b的所述半径间隙相同。因此，由于高压用压缩部20b的油膜42b厚，所以产生过剩的摩擦阻力和油膜反作用力，使压缩机效率降低。

发明内容

本发明鉴于以上问题点而提出，目的在于提供一种压缩机效率高的回转二级压缩机。

为了达到所述目的，本发明的回转二级压缩机的特征在于，由构成高压用压缩部的工作缸的内径D2、相同地辊的外径d2、和相同地偏心部的旋转轴距离旋转中心的偏心量e2决定的高压用压缩部的辊的外周面和工作缸的内周面的半径间隙δ2，大于低压用压缩部的辊的外周面和工作缸的内周面的半径间隙δ1。

并且，所述低压用压缩部的半径间隙δ1和所述高压用压缩部的半径间隙δ关系以1＜(δ2/δ1)＜3为特征。

根据本发明，能够提供压缩机效率高的回转二级压缩机。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的回转二级压缩机的纵截面图；

图2是本实施方式的压缩部的俯视图；

图3是表示本实施方式的回转二级压缩机的低压用压缩部与高压用压缩部的半径间隙的比(δ2/δ1)，与压缩机效率比的关系的图；

图4是说明本实施方式的压缩部安装时的半径间隙的调整的图；

图5是表示现有技术的回转二级压缩机的构成的模式图。

图中，

1-回转二级压缩机；2-旋转轴；3-压缩机构部；5a、5b-偏心部；7-定子；8-转子；9-主轴承；9a-端板部(划分构件)；10a、10b-工作缸；11a、11b-辊；13-密闭容器；14-电动机；15-中间分隔板(划分构件)；18a、18b-叶片；19-副轴承；19a-端板部(划分构件)；20a-低压用压缩部；20b-高压用压缩部；23a、23b-压缩室；28a、28b-排出阀；30-中间流路管。

具体实施方式

关于本发明的实施方式，适当参照图1至图4进行详细说明。

图1是本实施方式的回转二级压缩机的纵截面图。回转二级压缩机(以下称为压缩机)1具备由盖部12、底部21和躯干部22构成的密闭容器13。在密闭容器13内部的上方，设有具备定子7和转子8的电动机14。电动机14的转子轴8a与后述的压缩机构部3的旋转轴2连接为一体构造。

并且，转子轴8a与旋转轴2也可以以嵌合构造连接。

旋转轴2具备两个偏心部5a、5b，被具备端板部9a的主轴承9和具备端板部19a的副轴承19枢轴支承。

压缩机构部3，通过相对于该旋转轴2，从电动机14侧依次层叠主轴承9、高压用压缩部20b、中间分隔板15、低压用压缩部20a以及副轴承19、近似圆板状的盖35而构成，通过螺栓等连接元件36一体化。

主轴承9通过焊接固定于躯干部22的内壁。此处、主轴承9的端板部9a、中间分隔板15以及端板部19a，构成本发明的划分构件。

下面，参照图1以及图2说明低压用压缩部20a以及高压用压缩部20b的结构。图2是低压用压缩部的俯视图。图2中，括号内作为参考表示高压用压缩部的各构成以及尺寸的对应符号。但是，在低压用压缩部20a和高压用压缩部20b，压缩工序的相位相差180°，图2中没有反映出这一关系。

(低压用压缩部)

如图1所示，低压用压缩部20a的压缩室23a由以下构成：副轴承19的端板部19a；圆筒状的工作缸10a；嵌合于圆柱状偏心部5a外周的圆筒状的辊11a；以及中间分隔板15。如图2所示，在压缩室23a中，与未图示的如螺旋弹簧之类的作用力供应装置连接的平板状叶片18a，通过偏心部5a的偏心旋转运动，一面在辊11a的外周上接触，一面进行进退运动，其中，辊11 a绕偏心部5a的外周自转，同时绕旋转轴2的旋转中心O公转，由此，将压缩室23a划分为压缩空间和吸入空间。

面对压缩室23a的吸入空间的、向工作缸10a的内周面开口的吸入口25a，与贯通躯干部22以及工作缸10a侧部的低压侧吸入管31连通。另外，面对压缩室23a的压缩空间的、向端板部19a开口的排出口26a，以规定的中间压Pm经过排出口26a开口的排出阀28a，与被端板部19a和盖35包围的排出空间33连通，并且，通过中间流路管30与后述的高压用压缩部20b的吸入口25b连通。

并且，排出空间33通过副轴承19的端板部19a和盖35，与密闭容器13内的内部空间相隔离。

(高压用压缩部)

另外，如图1所示，高压用压缩部20b的压缩室23b由以下构成：主轴承9的端板部9a；圆筒状的工作缸10b；嵌合于圆柱状偏心部5b外周的圆筒状的辊11b；以及中间分隔板15。如图2所示，在压缩室23b中，与未图示的如螺旋弹簧之类的作用力供应装置连接的平板状叶片18b，通过偏心部5b的偏心旋转运动，一面在辊11b的外周上接触，一面进行进退运动，其中，辊11b绕偏心部5b的外周自转，同时绕旋转轴2的旋转中心O公转，由此，将压缩室23b划分为压缩空间和吸入空间。

面对压缩室23b的吸入空间的、向工作缸10b的内周面开口的吸入口25b，与贯通躯干部22以及工作缸10b侧部的所述中间流路管30连通。另外，面对压缩室23b的压缩空间的、向端板部9a开口的排出口26b，以规定的高压Pd经过排出口26b开口的排出阀28b，与密闭容器13内连通。

并且在图1中，连通有贯通密闭容器13的盖部12的排出管27。

各压缩部20a、20b，通过偏心部5a、5b的偏心旋转来驱动辊11a、11b。如图1所示，偏心部5a和偏心部5b的相位相差180°，低压用压缩部20a和高压用压缩部20b的压缩工序的相位差是180°。即，两个压缩部的压缩工序为逆相位。

在密闭容器13的下部封入有制冷机油41。制冷机油41，直接或如图1所示通过设于旋转轴2上的供油孔43，在与密闭容器13室内的差压的作用下，被供应于低压用压缩部20a以及高压用压缩部20b内。

本实施方式是使用气体制冷剂R410A的空调机用的压缩机1，高压用压缩部20b和低压用压缩部20a的押除量的比，配合于空调机的动作范围而设定为0.65～0.85。另外，各工作缸10a、10b的内径D1、D2，为了使其具有加工夹具和测定装置的通用性，而设定为几乎相同的值。高压用压缩部20b的辊11b的外径d2在低压用压缩部20a的辊11a的外径d1以上，考虑到制冷剂从低压Ps被压缩至中间压Pm而使得气体制冷剂的体积变小的量，而将高压用压缩部20b的工作缸10b的高度设定为低于低压用压缩部20a的工作缸10a的高度。

用图1的箭头表示作为工作流体的气体制冷剂的流向。低压Ps的气体制冷剂，通过低压侧吸入管31、吸入口25a，被吸入至低压用压缩部20a内，辊11a通过偏心旋转被压缩至中间压Pm。压缩室23a内的压力如果变为预先设定的中间压Pm，则排出阀28a使排出口26a开口，气体制冷剂被排出至与排出口26a连通的排出空间33。

从排出阀28a的排出口26a排出的中间压Pm的气体制冷剂，通过排出空间33、中间流路管30、吸入口25b，到达高压用压缩部20b的压缩室23b。

接着，被吸入至高压用压缩部20b的中间压Pm的气体制冷剂，通过辊11b的公转而被压缩至高压Pd。压缩室23b内的压力如果变为预先设定的高压Pd，则排出阀28b使排出口26b开口，气体制冷剂从排出口26b被排出至密闭容器13的内部空间。排出至密闭空间13内的气体制冷剂，通过电动机14的间隙而由排出管27排出。

下面，参照图2说明本发明的半径间隙。在图2中，旋转轴2的旋转中心O与工作缸10a、10b的内径中心一致。如图2所示，为了避免工作缸10a和辊11a的固体接触，使工作缸10a的内径D1、辊11a的外径d1、偏心部5a的中心从旋转轴2的旋转中心O的偏心量e1为规定的半径间隙δ1，令其关系为：

δ1＝D1/2-d1/2-e1    ····(1)

同样，如图2所示，为了避免工作缸10b和辊11b的固体接触，使工作缸10b的内径D2、辊11b的外径d2、偏心部5b的中心从旋转轴2的旋转中心O的偏心量e2为规定的半径间隙δ2，令其关系为：

δ2＝D2/2-d2/2-e2    ····(2)

在本实施方式中，设构成各压缩部20a、20b的工作缸10a、10b的内径D1、D2为规定的相同值，设工作缸10a、10b的高度分别为规定值，将用于实现规定的押除量的比的辊11a以及辊11b的外径d1、d2分别设为规定值。接着，在构件精度和组装精度许可的范围内设定半径间隙δ1，之后设定偏心量e1、e2以满足后述式(3)。

此处，考虑到图5所示的回转二级压缩机特有的现象即高压用压缩部20b的油膜42b比低压用压缩部20a的油膜42a厚，例如，从降低制造成本的观点出发，使工作缸10a、10b的内径D1和内径D2为相同值，辊11a、11b的外径d1、外径d2中，如前所述，外径d2大于外径d1，偏心部5a、5b的偏心量e1和偏心量e2中，偏心量e1大于偏心量e2。

然后，将半径间隙δ1与半径间隙δ2的关系，根据后述的图3所示的压缩机效率的试验结果，定为下式。

1＜(δ2/δ1)＜3    ····(3)

最优选的是，(δ2/δ1)＝2。

下面，图3表示将半径间隙δ1固定为5～30μm的范围，使半径间隙δ2变化时的，压缩机效率的变化的测量结果。测量点用四方形的标绘符号表示。此处，设半径间隙δ2与半径间隙δ1为相同值(δ2＝δ1)时的压缩机效率为基准值100％，表示固定半径间隙δ1，使半径间隙δ2变化时的相对于基准值的比率。此处压缩机效率是：在从低压Ps至高压Pd进行等熵压缩时必要的理论功，除以实际的向电动机14输入的输入功之后的效率。

如图3所示，如果(δ2/δ1)＞1，则因为高压用压缩部20b的摩擦阻力和油膜反作用力降低，所以压缩机效率提高。如果继续增大(δ2/δ1)，则因为δ2扩大了高压用压缩部20b的油膜厚度的差异以上，所以高压用压缩部20b的制冷剂泄漏损失增大，压缩机效率降低。即、在1＜(δ2/δ1)＜3的范围，相比于以往的回转二级压缩机，可以提高压缩机的效率，特别是当(δ2/δ1)的值大致为2时，压缩机效率变为最大。

下面，参照图4说明实施方式中的压缩机1组装时的，旋转轴2与工作缸10a的配置关系。

图4是压缩机组装时的低压用压缩部的俯视图。图4中，括号内作为参考表示高压用压缩部的各构成以及尺寸的对应符号。但是，在低压用压缩部20a和高压用压缩部20b中，虽然压缩工序的相位相差180°，但图4中没有反映出这一关系。

如图4所示，以叶片18a、18b的周方向位置为基准，在由顺时针箭头表示的角度θ为225°的位置，使旋转轴2的旋转中心O相对于工作缸10a、10b的内径D1、D2的中心偏心，以使辊11a、11b与工作缸10a、10b的半径间隙为最小值Δ1、Δ2。虽然最小值Δ1、Δ2越小则制冷剂泄漏越少，但是由于依存于主轴承9、副轴承19和旋转轴2等各构成构件的加工精度、以及各构成构件的组装精度，所以设最小值Δ1、Δ2为5～30μm。

另外，虽然在本实施方式中设角度θ为225°，但只要是压缩室23a、23b的制冷剂被排出的角度范围，角度θ的值也可以是225°以外的其它值。

以上，根据本实施方式，与高压用压缩部20b的油膜比低压用压缩部20a的油膜厚的情况相对应，使高压用压缩部20b的半径间隙δ2大于低压用压缩部20a的半径间隙δ1，由于控制在式(3)的范围，所以在高压用压缩部20b的辊11b与工作缸10b的油膜引起的摩擦阻力和油膜反作用力降低，压缩机效率提高。即，不仅是在排出行程，在吸入以及压缩行程中也降低高压用压缩部20b处的摩擦阻力和油膜反作用力，提高压缩机效率。

如图4所示，在实际的组装中，通过调整旋转轴2的旋转中心O和工作缸10a、10b的内径D1、D2(参照图2)的中心的偏心量，得到所述效果。

另外，在本实施方式中，设工作缸10a、10b的内径D1和内径D2为相同值，在低压用压缩部20a与高压用压缩部20b之间，使偏心部5a、5b的偏心量e1、偏心量e2以及辊11a、辊11b的外径d1、外径d2的值不同，虽然设定为满足式(3)的值，但并不限定于此。

例如，也可以设定为通过在低压用压缩部20a与高压用压缩部20b之间，使工作缸内径、辊外径、偏心量这三个参数中只有1个不同来满足式(3)。

具体来说，也可以使内径D1和内径D2彼此为相同值，使外径d1和外径d2彼此也是相同值，使偏心量e2小于偏心量e1。也可以使内径D1和内径D2彼此为相同值，使偏心量e1和偏心量e2彼此也是相同值，只有外径d2小于外径d1。

另外，也可以使内径D2大于内径D1，使外径d1和外径d2彼此是相同值，使偏心量e1和偏心量e2彼此也为相同值。

既，可以通过使工作缸10a的内径D1、辊11a的外径d1、偏心部5a的偏心量e1中的任意一个的尺寸变更数μm～数十μm来设定δ1。同样，也可以通过使工作缸10b的内径D2、辊11b的外径d2、偏心部5b的偏心量e2中的任意一个的尺寸变更数μm～数十μm来设定δ2，只要(δ2/δ1)满足式(3)，就可以得到与本实施方式相同的效果。

进而，也可以控制端板部9a-工作缸10b间、工作缸10b-中间分隔板15间的各自的高压用压缩部的高度间隙，使其小于工作缸10a-中间分隔板15间、工作缸10a-端板部19a之间的各自的低压用压缩部的高度间隙，来控制经过高压用压缩部的高度间隙侵入到压缩室23b内的制冷机油41的量。即，使端板部9a-工作缸10b间的相对面以及工作缸10b-中间分隔板15间的相对面的表面加工精度，高于工作缸10a-中间分隔板15间的相对面以及工作缸10a-端板部19a间的相对面的表面加工精度，抑制制冷机油41向高压用压缩部20b内的侵入量。如此，通过尽可能抑制经过高压用压缩部的高度间隙的制冷机油41的侵入量，抑制油膜厚度的增加，从而可以提高高压用压缩部的压缩机效率。

Claims (2)

1.一种回转二级压缩机，其在密闭容器内具备压缩机构部和被收纳的电动机，所述压缩机构部吸入气体并进行压缩排出，并包括：

具有两个近似圆柱状的偏心部，并由所述电动机驱动的旋转轴，

两个近似圆筒状的工作缸，

通过所述偏心部的偏心旋转而在各个工作缸内偏心旋转的近似圆筒状的辊，以及

分隔工作缸内部的板状的叶片，

所述压缩机构部包括如下部分而成：低压用压缩部，其吸入来自外部的低压气体进行压缩；高压用压缩部，其吸入在该低压用压缩部被压缩而升压至中间压的气体，对其进行压缩而使其高压化，临时向所述密闭容器内排出，

所述回转二级压缩机的特征在于，

所述高压用压缩部的辊的外周面和工作缸的内周面的半径间隙δ2，大于所述低压用压缩部的辊的外周面和工作缸的内周面的半径间隙δ1，

其中所述半径间隙δ2由构成所述高压用压缩部的所述工作缸的内径D2、构成所述高压用压缩部的所述辊的外径d2、和构成所述高压用压缩部的所述偏心部距离所述旋转轴的旋转中心的偏心量e2决定，半径间隙δ2＝D2/2-d2/2-e2，

所述半径间隙δ1由构成所述低压用压缩部的所述工作缸的内径D1、构成所述低压用压缩部的所述辊的外径d1、和构成所述低压用压缩部的所述偏心部距离所述旋转轴的旋转中心的偏心量e1决定，半径间隙δ1＝D1/2-d1/2-e1。

2.如权利要求1所述的回转二级压缩机，其特征在于，

在所述低压用压缩部的所述工作缸的内径D1与所述高压用压缩部的所述工作缸的内径D2为大致相同的值时，

所述低压用压缩部的所述半径间隙δ1和所述高压用压缩部的所述半径间隙δ2的关系为：1＜(δ2/δ1)＜3。

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