CN101449028B - 膨胀机一体型压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种膨胀机一体型压缩机，该膨胀机一体型压缩机(100)的特征在于，由底部贮存油的密闭容器(1)、配置在密闭容器(1)内的上部的压缩机构(2)或膨胀机构(3)、配置在密闭容器(1)内的下部的膨胀机构(3)或压缩机构(2)、将压缩机构(2)和膨胀机构(3)连结的轴(5)、将充满膨胀机构(3)的周围的油(26)供给压缩机构(2)的油泵(6)构成，且该油泵(6)配置在压缩机构(2)和膨胀机构(3)之间。由此，由于不经由位于下侧空间的机构就可以向位于上侧空间的机构供给油，因此，能够降低膨胀机构(3)和压缩机构(2)之间的热移动。

Description

膨胀机一体型压缩机
技术领域
本发明涉及膨胀机一体型压缩机，其具备压缩流体的压缩机构和使流体膨胀的膨胀机构，具有利用轴将压缩机构和膨胀机构连结的一体结构。
背景技术
目前，由于资源问题及地球温暖化问题越发严重，因此正在积极地进行关于应用于供热水器及空调器的热泵装置的省能量化的研究开发。例如，现有热泵为利用膨胀阀使制冷剂膨胀的结构，但是，通过代替膨胀阀而采用容积式膨胀机，尝试将制冷剂的膨胀能量回收而利用于压缩机的辅助动力。通过制冷剂的膨胀能量的回收及利用，可以期望理论上20％左右、实际上也有10％左右的省电力化。作为实现这种尝试的流体机械，正在高效地进行特开2005-299632号公报中公开的膨胀机一体型压缩机的开发。
图17是代表性的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。膨胀机一体型压缩机200具备有两级旋转式压缩机构121、电动机122、两级旋转式膨胀机构123及将它们收容的密闭容器120。压缩机构121、电动机122及膨胀机构123利用轴124连结。
密闭容器120的底部为用于贮存油(制冷器用润滑油)的贮油槽125。为了将贮存于贮油槽125的油汲上，在轴124的下端部安装有油泵126。由油泵126汲上的油经由形成于轴124的供油路127供给压缩机构121及膨胀机构123。由此，能够确保压缩机构121及膨胀机构123的各滑动部分的润滑性及密封性。
另外，在膨胀机构123的上部配置有回油管128。回油管128一端与形成于轴124内的供油路127连通，另一端向膨胀机构123的下方开口。通常，为了确保膨胀机构123的可靠性，而过剩地供给油。剩余的油经由回油管128返回贮油槽125。
具有这样的结构的膨胀机一体型压缩机具有如下优点：通过将压缩机构和膨胀机构配置在共用的密闭容器内，可以简单地将压缩机构和膨胀机构的油共用化。
另一方面，也进行了如下尝试：不将制冷剂的膨胀力直接传递给压缩机构，而是利用制冷剂的膨胀力进行发电，将生成的电力输入电动机。根据该尝试，由于不需要将压缩机构和膨胀机构一体化，因此，可以将压缩机构和膨胀机构收容在分体的容器内。即使可以将压缩机构和膨胀机构收容在分体的容器内，也需要希望混入制冷剂中的油在制冷剂回路中循环。即，需要使油量平衡的某些办法是不可缺少的，以使各容器内的油量不产生偏差而发生润滑不良。相对于此，根据将压缩机构和膨胀机构配置在共用的密闭容器内的膨胀机一体型压缩机，本质上不需要这样的办法。
但是，关于油，对膨胀机一体型压缩机并非完全没有问题。如图17所示，从贮油槽125汲上的油由于通过比较高温的压缩机构121，因此，被该压缩机构121加热。被压缩机构121加热的油进一步被电动机122加热，到达膨胀机构123。到达膨胀机构123的油由于在低温的膨胀机构123中被冷却，因此，经由回油管128向膨胀机构123的下方排出。自膨胀机构123及回油管128排出的油在通过电动机122的侧面时再次被加热，另外，在通过压缩机构121的侧面时也被加热，从而返回密闭容器120的贮油槽125。
如上所述，通过油在压缩机构和膨胀机构之间循环，自压缩机构向膨胀机构发生热移动。通过这种热移动，自压缩机构喷出的制冷剂的温度降低，自膨胀机构喷出的制冷剂的温度上升。若利用空调器进行研究，则该情况意味着采暖时室内加热能力降低或者制冷时室内冷却能力降低。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于提供一种膨胀机一体型压缩机，其按照能够抑制自压缩机构向膨胀机构的热移动的方式进行改进。
即，本发明提供一种膨胀机一体型压缩机，其具备：
密闭容器，其利用底部作为贮油槽；
压缩机构，其按照位于贮存于贮油槽中的油的油面之上或油面之下的方式配置在密闭容器内；
膨胀机构，其按照相对于油面的位置关系与压缩机构上下相反的方式配置在密闭容器内；
轴，其将压缩机构和膨胀机构连结；
油泵，其配置在压缩机构和膨胀机构之间，将充满压缩机构或膨胀机构的周围的油供给到位于油面之上的压缩机构或膨胀机构。
另一方面，本发明提供一种膨胀机一体型压缩机，其具备：
密闭容器；
压缩机构，其配置在密闭容器内；
膨胀机构，其配置在密闭容器内；
轴，其将压缩机构和膨胀机构连结；
隔壁，其将密闭容器的内部空间沿轴的轴向分隔为配置有选自压缩机构及膨胀机构的任一方的上侧空间和配置有另一方的下侧空间，并且，为了润滑压缩机构和膨胀机构而按照容许贮存于密闭容器中的油在上侧空间和下侧空间之间移动的方式形成有将上侧空间和下侧空间连通的连通路；
油泵，其配置在压缩机构和膨胀机构之间，将油汲上并供给于压缩机构及膨胀机构中位于上侧空间的一方。
根据上述膨胀机一体型压缩机的前者，由于油泵配置在压缩机构和膨胀机构之间，因此，在密闭容器铅直竖立的状态下，向位于上的机构延伸的供油路可不经由位于下的机构。因此，油泵汲上的油以不经由位于该油泵之下的机构的形式，就可以供给于位于上的机构。其结果是，可以抑制经由油自压缩机构向膨胀机构的热移动。
根据上述膨胀机一体型压缩机的后者，由于油泵配置在压缩机构和膨胀机构之间，因此，在密闭容器铅直竖立的状态下，向位于上侧空间的机构延伸的供油路可不经由位于下侧空间的机构。因此，油泵汲上的油以不经由位于下侧空间的机构的形式，就可以供给于位于上侧空间的机构。其结果是，可以抑制自经由油自压缩机构向膨胀机构的热移动。另外，利用隔壁可以限制上侧空间和下侧空间之间的油的往来，因此，据此也可以抑制热移动。其中，由于在隔壁上形成有连通路，且容许通过该连通路进行上侧空间和下侧空间之间的油的移动，因此，不需要采取用于使存在于上侧空间的油的量和存在于下侧空间的油的量平衡的措施。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图；
图2是图1的膨胀机一体型压缩机的局部放大剖面图；
图3是图1的膨胀机一体型压缩机的半剖面立体图；
图4是泵主体的俯视图；
图5是油泵及其周围的放大剖面图；
图6A是表示形成于轴的外周面的槽的示意图；
图6B是膨胀机一体型压缩机的变形例的局部放大剖面图；
图7是表示压缩机构侧轴和膨胀机构侧轴的另一连结结构的示意图；
图8是膨胀机一体型压缩机的另一变形例的纵剖面图；
图9是第二实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图；
图10是图9的膨胀机一体型压缩机的半剖面立体图；
图11是从图10中卸下了隔壁后的分解立体图；
图12是第三实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图；
图13是图12的膨胀机一体型压缩机的半剖面立体图；
图14是从图13中卸下了隔壁及缓冲构件后的分解立体图；
图15是第四实施方式的膨胀机一体型压缩机的局部放大剖面图；
图16是使用了本发明的膨胀机一体型压缩机的热泵装置的方框图；
图17是现有的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明第一实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。膨胀机一体型压缩机100具备：密闭容器1，其具有内部空间24；涡旋式压缩机构2，其配置在内部空间24的上侧；两级旋转式膨胀机构3，其配置在内部空间24的下侧；电动机4，其配置在压缩机构2和膨胀机构3之间；油泵6，其配置在电动机4和膨胀机构3之间；隔壁32，其配置在油泵6和电动机4之间；轴5，其将压缩机构2、膨胀机构3及电动机4连结。电动机4旋转驱动轴5，由此压缩机构2工作。膨胀机构3将工作流体(制冷剂)膨胀时的膨胀力转换为转矩并赋予轴5，以辅助电动机4驱动的轴5的旋转驱动。利用暂不将制冷剂的膨胀能量转换为电能而直接传递于压缩机构2的结构，可以期望高的能量回收效率。
另外，本实施方式的膨胀机一体型压缩机100假想在使密闭容器1垂直竖立的状态下使用，因此，以与轴5的轴向平行的方向为上下方向，以配置有压缩机构2的侧为上侧，以配置有膨胀机构3的侧为下侧进行研究。其中，压缩机构2和膨胀机构3的位置也可以与本实施方式相反。即，压缩机构2位于下侧、膨胀机构3位于上侧这种实施方式也是可以的。另外，在本实施方式中，采用涡旋式压缩机构2和旋转式膨胀机构3，但是，各机构的式样不局限于此。例如，可以使压缩机构和膨胀机构中双方成为旋转式或涡旋式。另外，也可以采用往复式机构。
密闭容器1的底部为贮存油26的贮油槽25。油26为确保压缩机构2及膨胀机构3的各滑动部分的润滑性和密封性而使用。贮存于贮油槽25的油26的量在使密闭容器1竖立的状态下，即按照轴5的轴向成为与铅直方向平行的方式确定密闭容器1的姿势的状态下，调节为油面26p位于隔壁32之上的范围内。更详细而言，油26的量调节为利用该油26充填膨胀机构3的周围，且压缩机构2及电动机4位于油面26p之上的范围内。只要将油26的量调节在这种范围内，且不使压缩机构2及电动机4浸渍于油26中，则在使用了膨胀机一体型压缩机100的热泵装置的运转中，可防止热自压缩机构2及电动机4直接传递于油26。另外，可以防止电动机4的转子22将贮存于贮油槽25中的油26搅拌所造成的电动机效率的降低及油向制冷剂流路的喷出量的增加。特别理想的是：电动机4的转子22远离油面26p。据此，油26不会使电动机4的负荷增大。
油泵6将浸渍膨胀机构3的油26汲上并供给压缩机构2。在轴5的内部以沿轴向延伸的方式形成有与位于油面26p之上的压缩机构2的滑动部分相通的供油路29。油泵6喷出的油26送入该供油路29，且不经由膨胀机构3向压缩机构2的各滑动部分供给。这样一来，向压缩机构2的油26不被膨胀机构冷却，因此，可以抑制经由油26的自压缩机构2向膨胀机构3的热移动。另外，只要在轴5的内部形成供油路29，就不会重新产生零件数量的增加及布局的问题，因此是理想的。
隔壁32具有在中央部开设用于使轴5贯通的第一贯通孔32g的圆板状的形态，将密闭容器1的内部空间24沿轴5的轴向分隔为同时配置有压缩机构2和电动机4的上侧空间24a和同时配置有膨胀机构3和油泵6的下侧空间24b，担当限制上侧空间24a和下侧空间24b之间的油26的往来的作用。由图3的半剖面图可知，隔壁32利用螺钉及螺栓等联接零件固定在密闭容器1的外周部成为构成密闭容器1的一部分的形式。另外，在隔壁32的第一贯通孔32g的开口周缘部，利用螺钉及螺栓固定有油泵6，利用油泵6从下堵塞第一贯通孔32g。即，油泵6及膨胀机构3以吊垂在隔壁32上的形式位于密闭容器1内。另外，在隔壁32上按照容许上侧空间24a和下侧空间24b之间的油26的移动的方式形成有第二贯通孔32h，以作为将上侧空间24a和下侧空间24b连通的连通路。第二贯通孔32h为比中央部的第一贯通孔32g小的孔，且以等角度间隔形成在轴5周围的多个部位。
隔壁32通过限制上侧空间24a和下侧空间24b之间的油26的往来，发挥将上侧空间24a和下侧空间24b隔热的作用和抑制油26的流动的作用。起因于隔壁32的隔热作用及流动抑制作用，在贮存于密闭容器1内的油26上沿轴5的轴向产生温度梯度。即，为了向压缩机构2供给，对于油泵6吸入的油26为比较高温，但是滞留于膨胀机构3的周围的油26为比较低温的这种制冷循环来说，可有意图地制作顺利的状况。
在使用了本实施方式的膨胀机一体型压缩机100的热泵装置的停止中及通常的运转中，油面26p位于隔壁32的上面32p之上。当热泵装置开始运转时，受电动机4掀起的旋回流的影响，油面26p急剧起伏且成为波浪状态。假设电动机4的转子22浸渍于油26中，则由于利用转子22直接搅拌油26，因此，隔壁32的隔热效果及流动抑制效果势必减半。其意思也是指电动机4的转子22在不导致密闭容器1的大幅度的尺寸扩大的范围内，优选尽可能远离油面26p。
构成上述的隔壁32的材料可以例示金属、树脂或陶瓷等，但是，通常由于密闭容器1为金属制，因此，优选隔壁32由与密闭容器1相同的金属材料构成。但是，以提高隔热性为目的及以缓冲油面26p的波浪为目的，既可以在上面32p上形成导热率比该隔壁32的材料小的皮膜例如树脂皮膜，也可以在上面32p上进行所谓设置凹凸的表面加工。
另外，将油泵6配置在压缩机构2和膨胀机构3之间且利用该油泵6以不经由膨胀机构3内的方式向压缩机构2供给油26的构成不依赖于隔壁32的有无。只要吸入油泵6且喷出的油26不经由膨胀机构3而供给压缩机构2，即可得到抑制经由油26的热移动的效果。
下面，对压缩机构2及膨胀机构3进行简单的说明。
涡旋式压缩机构2具备：旋回涡轮7、固定涡轮8、欧氏环11、轴承构件10、消声器16、吸入管13、喷出管15。与轴5的偏心轴5a嵌合且利用欧氏环11限制自转运动的旋回涡轮7其螺旋形状的涡齿7a边与固定涡轮8的涡齿8a啮合，边随着轴5的旋转而进行旋转运动，形成于涡齿7a、8a之间的月牙形状的工作室12边从外侧向内侧移动边缩小容积，由此压缩自吸入管13吸入的工作流体。被压缩的工作流体推开针簧片阀14，依次经由形成于固定涡轮8的中央部的喷出孔8b、消声器16的内部空间16a以及将固定涡轮8及轴承构件10贯通的流路17，向密闭容器1的内部空间24喷出。通过轴5的供油路29而到达该压缩机构2的油26将旋回涡轮7和偏心轴5a的滑动面及旋回涡轮7和固定涡轮8的滑动面润滑。向密闭容器1的内部空间24喷出的工作流体在滞留于该内部空间24时，依靠重力及离心力与油26分离，然后，自喷出管15向气体冷却器喷出。
经由轴5驱动压缩机构2的电动机4包括：固定于密闭容器1的定子21、固定于轴5的转子22。自配置于密闭容器1的上部的端子9向电动机4供给电力。电动机4可以为同步机及感应机的任意一种，利用自压缩机构2喷出的工作流体及油26进行冷却。
轴5由与压缩机构2连接的压缩机构侧轴5s和与膨胀机构3连接的膨胀机构侧轴5t构成。压缩机构侧轴5s和膨胀机构侧轴5t通过利用连结器63连结而同步旋转。在将如压缩机构侧轴5s和膨胀机构侧轴5t那样分为多个零件的轴连结为一根而使用的情况下，在两轴5s、5t的连结部位产生微小的游隙。在存在这种微小的游隙的情况下，即使压缩机构2的旋转中心和膨胀机构3的旋转中心稍有偏移，也能够使两机构2、3平稳地工作，进而可以降低噪音及振动。当然，也可以使用单一的轴。
图2是膨胀机一体型压缩机的局部放大剖面图，图3表示半剖面立体图。如图2及图3所示，两级旋转式膨胀机构3具备：下轴承构件41、第一工作缸42、中板43、第二工作缸44、上轴承构件45、第一滚轮46(第一活塞)、第二滚轮47(第二活塞)、第一叶片48、第二叶片49、第一弹簧50及第二弹簧51。
第一工作缸42固定在支承轴5的下轴承构件41的上部。在第一工作缸42的上部固定有中板43，在该中板43的上部固定有第二工作缸44。第一滚轮46配置在第一工作缸42内，在可旋转的状态下与轴5的第一偏心部5c嵌合。第二滚轮47配置在第二工作缸44内，在可旋转的状态下与轴5的第二偏心部5d嵌合。第一叶片48以可滑动的状态配置在形成于第一工作缸42的叶片槽内。第二叶片49以可滑动的状态配置在第二工作缸44的叶片槽内。第一叶片48依靠弹簧50与第一滚轮46压紧，将第一工作缸42和第一滚轮46之间的空间分隔为吸入侧空间和喷出侧空间。第二叶片49依靠弹簧51与第二滚轮47压紧，将第二工作缸44和第二滚轮47之间的空间分隔为吸入侧空间和喷出侧空间。在中板43上形成有将第一工作缸42的喷出侧空间和第二工作缸44的吸入侧空间连通而形成两空间构成的膨胀室的连通孔。
自吸入管52吸入膨胀机构3的工作流体经由形成于下轴承构件41的连通路41h导入第一工作缸42的吸入侧空间。第一工作缸42的吸入侧空间随着轴5的旋转而隔断与下轴承构件41的连通路41h的连通，且向喷出侧空间变化。当轴5进一步旋转时，移动到第一工作缸42的喷出侧空间的工作流体经由中板43的连通孔导入第二工作缸44的吸入侧空间。当轴5进一步旋转时，第二工作缸44的吸入侧空间的容积增加，第一工作缸42的喷出侧空间的容积减少，但是，由于第二工作缸44的吸入侧空间的容积增加量比第一工作缸42的喷出侧空间的容积减少量大，因此，工作流体膨胀。而且，此时，由于工作流体的膨胀力施加于轴5，因此，减轻电动机4的负荷。当轴5进一步旋转时，第一工作缸42的喷出侧空间和第二工作缸44的吸入侧空间的连通被隔断，第二工作缸44的吸入侧空间向喷出侧空间变化。移动到第二工作缸44的喷出侧空间的工作流体经由形成于上轴承构件45的连通孔45h自喷出管53喷出。
可是，在压缩机构2及膨胀机构3中配置在下侧空间24b且利用油26充填周围的机构为旋转式的情况下，由于轴5(在本实施方式中，膨胀机构侧轴5t)沿轴向贯通该旋转式机构，因此，可以采用轴5的下端部5w与油26直接接触的结构。在该情况下，如图6A所示，按照自下端部5w向膨胀机构3的工作缸42、44延伸的方式，通过在轴5的外周面形成槽5k，进行膨胀机构3的润滑。正贮存于贮油槽25中的油26的压力比润滑工作缸42、44和活塞46、47的油26的压力大。因此，正贮存于贮油槽25中的油26即使不借助油泵，也可以经由槽5k供给膨胀机构3的工作缸42、44。
当然，如图6B所示，也可以将第二油泵70安装在膨胀机构侧轴5t的下端部5w，利用其第二油泵70向膨胀机构3的滑动部分供给油26。在图6B之例中，在膨胀机构侧轴5t的内部形成有向膨胀机构3的工作缸42、44延伸的第二供油路71，从第二油泵70喷出的油26通过该第二供油路71供给膨胀机构3的滑动部分。第二供油路71与形成于上轴承构件45的油排出槽72连通，从第二油泵70过剩地喷出的油26通过该油排出槽72返回贮油槽25。据此，可以避免油26在压缩机构2和膨胀机构3循环。另外，作为第二油泵70，可以采用与油泵6同样的泵。
另外，旋转式机构(压缩机构或膨胀机构)其结构上必须润滑将工作缸内的空间分隔为两个的叶片，但是，在机构整体浸渍于油26中的情况下，利用使配置有叶片的叶片槽的后端露出于密闭容器1内的极简单的方法，可以润滑叶片。在本实施方式中，也用这种方法进行叶片48、49的润滑。
但是，在压缩机构及膨胀机构中至少一方采用旋转式，且该旋转式机构采用不浸渍于油中的布局的情况下，叶片的润滑稍有麻烦。首先，旋转式机构的需要润滑零件中活塞和工作缸只要使用形成于轴的内部的供油路，即可比较简单地润滑。但是，对叶片而言，那样就不可以。由于叶片距轴很远，因此，不能自轴内的供油路向叶片槽直接供给油，需要用于将自轴的上端部喷出的油送入叶片槽的某些办法。这样的办法例如是将供油管另行设置在工作缸的外侧，不能避免零件数量增加及结构复杂化。
相对于此，在涡旋式机构的情况下，本质上不需要那样的办法，可以比较简单地使油遍及需要润滑的全部部分。鉴于这样的诸情况，旋转式机构浸渍于油中、涡旋式机构位于油面之上方的这种布局可谓是最优的布局中一种。本实施方式为了实现那种布局，以压缩机构2为涡旋式、以膨胀机构3为旋转式，按照该旋转式膨胀机构3直接浸渍于油26中的方式，沿轴5的轴向，依次配置压缩机构2、电动机4、油泵6及膨胀机构3。
下面，对油泵6进行详细地说明。如图2及图3所示，油泵6由泵主体61和泵壳62构成。泵主体61按照通过与轴5的旋转相伴的工作室的容积的增减来压送油的方式构成。泵壳62与泵主体61邻接配置，支承泵主体61且使其可旋转，并且在内部具有暂时收容从泵主体61喷出的油26的油腔62h。而且，通过轴5的一部分露出于该油腔62h，成为从泵主体61喷出的油26被送入形成于该轴5的内部的供油路29的结构。这样，在油泵6中通过轴5而不另行设置供油管时，也可以不漏油地将油26送入供油路29。
油泵6的类型不作特别限定，但是，如图4所示，在本实施方式中，采用包括旋转式泵主体61的油泵，所述泵主体61具有安装于轴5的内转子611和在与内转子611之间形成工作室61h的外转子612。该油泵6称为次摆线泵(日本油泵社的注册商标)。内转子611的中心和外转子612的中心偏心，内转子611方的齿数也比外转子612少，因此，随着轴5的旋转，工作室61h的容积进行扩大/缩小。通过该容积变化，油26自吸入口61a吸入工作室61h，自喷出口61b喷出。这种旋转式油泵6不将轴5的旋转运动利用凸轮机构等转换为其他运动，而直接利用于压送油26的运动，因此，具有机械损耗小的优点。另外，由于利用比较简单的结构，因此，可靠性也高。
如图2所示，泵壳62包括将内部空间沿轴5的轴向划分为配置泵主体61的空间和油腔62h的内壁部64。在本实施方式中，在内壁部64之上的空间配置有泵主体61，利用该内壁部64直接支承泵主体61。在内壁部64形成有一端构成泵主体61的喷出口61b(参照图4)，另一端向油腔62h开口的连通孔64h。根据泵主体61和油腔62h邻接的结构，从泵主体61喷出的油26平稳地流通连通孔64h而移动到油腔62h。
另外，在泵壳62上按照自该泵壳62的外周面向收容有泵主体61的空间延伸的方式，形成有一端构成泵主体61的吸入口61a、另一端向密闭容器1的下侧空间24b开口的油吸入路62q。由于油吸入路62q向下侧空间24b开口，因此，即使是油面26p暂时降低的情况，也可以使油26稳定地吸入泵主体61。
另外，泵壳62利用兼用作膨胀机构3的上轴承构件的端板45堵塞油腔62h，另一方面，夹着泵主体61且在油腔62h相反侧的上侧具有承受压缩机构侧轴5s的轴向荷载的轴承部621。如图5所示，轴承部621将第一贯通孔32g贯通且突出于隔壁32的上面32p之上。压缩机构侧轴5s由自轴承部621插入泵壳62的部分位于接近电动机4的上侧的大径部551s和安装有泵主体61的小径部552s构成，该大径部551s坐落在泵壳62的轴承部621的台阶面621p(轴向面)上。利用该轴承结构，可以进行压缩机构侧轴5s的平稳的旋转。
另外，分为两根(多根)的压缩机构侧轴5s和膨胀机构侧轴5t在泵壳62的油腔62h进行连结。据此，能够容易地将自泵主体61喷出的油26导入形成于压缩机构侧轴5s的内部的供油路29。
具体而言，在本实施方式中，用连结器63将压缩机构侧轴5s和膨胀机构侧轴5t连结。该连结器63配置在泵壳62的油腔62h内。这样，泵壳62的油腔62h发挥如下双方作用：将泵主体61和压缩机构侧轴5s中继的作用、提供连结器63的设置空间的作用。如图3所示，在压缩机构侧轴5s及膨胀机构侧轴5t上，在外周面分别切削连结用的齿，通过该齿与连结器63卡合，将两者连结。膨胀机构侧轴5t的转矩经由连结器63向压缩机构侧轴5s传递。
在利用连结器63将压缩机构侧轴5s和膨胀机构侧轴5t连结的情况下，如何确保将从泵主体61喷出的油26送入供油路29的路径成为问题，但是，在本实施方式中，如下进行解决该问题。即，如图2所示，在连结器63上形成有向泵壳62的油腔62h开口并且向压缩机构侧轴5s及膨胀机构侧轴5t的旋转中心延伸的油送出路63h。自泵主体61向泵壳62的油腔62h喷出的油26流通该油送出路63h而送入压缩机构侧轴5s的供油路29。
供油路29向压缩机构侧轴5s的端面开口，连结器63以在压缩机构侧轴5s及膨胀机构侧轴5t之间形成有可引导油26的间隙65的状态将两者连结，油送出路63h与该间隙65连通。这样一来，在连结器63和轴5s、5t一起旋转的情况下，由于从泵主体61喷出的油26不间断地送入供油路29，因此，也可以稳定地润滑压缩机构2的滑动部分。
另外，也可以不使用连结器。例如，如图7所示，可以优选采用通过将压缩机构侧轴75s和膨胀机构侧轴75t雌雄结合而连结的轴75。向形成于压缩机构侧轴75s的内部的供油路29的入口29p设置在压缩机构侧轴75s的外周面。通过使含有向供油路29的入口29p的连结部分位于泵壳62的油腔62h内，能够将自泵主体61喷出的油26送入供油路29。这种连结结构从将油平稳地送入压缩机构侧轴75s的供油路29的观点出发，可能比使用连结器63的本实施方式差，但是，能够实现零件数量的减少，该减少量为省略连结器63。另外，在图7之例中，压缩机构侧轴75s为雄、膨胀机构侧轴75t为雌，但是，反之也无妨。
另外，如图8所示，在用单一的轴85将压缩机构2和膨胀机构3连结的情况下，不需要连结器63。向形成于轴85的内部的供油路29的入口在泵壳62的油腔62h内向轴85的外周面开口。因此，自泵主体61喷出的油26被平稳地送入供油路29。图8所示的膨胀机一体型压缩机101需要使压缩机构2的中心和膨胀机构3的中心严格一致的调节，但是，与图1所示的膨胀机一体型压缩机100相比，可以实现零件数量少。
另外，作为图1等所示的本实施方式的一大特征，可以举出如下一点：压缩机构侧轴5s和膨胀机构侧轴5t的连结部分兼用作用于将自油泵6喷出的油26送入供油路29的入口。
之前对在将由多个零件构成的轴5s、5t连结为一根进行使用时，由于能够充分使压缩机构2和膨胀机构3的中心一致，因而优选的情况进行了说明，但是，只是单纯地那样做会产生新的弊端。其最显著的弊端为自连结部分漏油。如图17所示，在现有的膨胀机一体型压缩机中，为自轴的下端部将油汲上的结构。因此，连结部分必然位于供油路的路径上，有可能自该连结部分发生漏油。该漏油妨碍高效地供油。相对于此，如本实施方式所述，如果利用压缩机构侧轴5s和膨胀机构侧轴5t的连结部分作为向供油路29的入口，则本质上不存在连结部分漏油这种问题，因此优选。
另外，如图7的变形例所示，如果采用供油路29的入口29p位于连结部分之上且该入口29p露出于油腔62h的设计，则同样不存在连结部分漏油这种问题。另外，通过将雌雄结合的连结部分露出于油腔62h，可以利用油26充分润滑该连结部分，因此，可以防止磨损轴75s、75t的边棱。由此，可以防止游隙过大而振动变大。
(第二实施方式)
图9表示第二实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图，图10表示半剖面立体图。本实施方式的膨胀机一体型压缩机102在还具备贮油箱67这一点上与第一实施方式的膨胀机一体型压缩机100不同。其他部分相同。
贮油箱67具有沿周向包围油泵6的环状形状，与隔壁32邻接而配置在下侧空间24b内，将流通隔壁32的第二贯通孔32h自上侧空间24a向下侧空间24b移动的油26接住而蓄积。在贮油箱67和油泵6之间形成有蓄积于贮油箱67的油26流入的间隙67h。由于油吸入路62q向该间隙67h开口，因此，油泵6可以将流入该间隙67h的油26吸入。贮油箱67与隔壁32邻接，但其上面并非利用隔壁32全封闭，而是确保微小的间隙。另外，贮油箱67和密闭容器1之间也确保有间隙。自贮油箱67溢出的油26通过这些间隙可以返回贮油槽25。
另外，如图10及图11所示，在贮油箱67的内周侧的壁上形成有孔67p(或缺口)，被贮油箱67接住的油26通过该孔67p(或缺口)流入间隙67h。也可以代替形成孔67p或缺口而将内周侧的壁的高度降低，使溢出其内周侧的壁的油26流入间隙67h。
这种贮油箱67通过限制油26的循环路径而发挥隔热效果。即，将压缩机构2润滑后的油26首先贮存在隔壁32的上方，然后，流通第二贯通孔32h自上侧空间24a向下侧空间24b移动。可是，由于贮油箱67也在作为移动目标的下侧空间24b等待，因此，与自上侧空间24a移动到下侧空间24b的油26的总量中滞留于膨胀机构3的周围的油26混合的部分为少量，大部分立刻吸入油泵6。其结果是，对于吸入油泵6的油26为比较高温、并且滞留于膨胀机构3的周围的油26为比较低温这种制冷循环来说，可以制作顺利的状况。
另外，由图11的分解立体图可知，贮油箱67按照深度向油吸入路62q开口的位置连续地或阶梯状地变大的方式，进行关于轴5的轴向的尺寸调整(深度调整)。这样一来，即使万一发生油面26p降低到隔壁32的下方的状况，通过第二贯通孔32h落到下侧空间24b的油26的总量也可以暂时蓄积在贮油箱67内，因此，在贮油箱67的深的位置片刻间将会不断蓄积有足够量的油26。而且，只要油吸入路62q向油26正在充分蓄积的该位置开口，则即使油面26p稍微降低，油泵6也可以继续油26的吸入。其结果是，此刻，在压缩机构2中不会发生润滑不良。这样，贮油箱67也具有作为油面26p降低时的安全网的功能。由于假想的油面26p的降低限于短暂的期间，因此，只要能够只度过那种期间，作为安全网的功能就足够。
另外，构成贮油箱67的材料不作特别限定，但与隔壁32同样，可以例示金属、树脂或陶瓷或它们的组合。
(第三实施方式)
图12所示的膨胀机一体型压缩机104在还具备缓冲构件68这一点上与第二实施方式的膨胀机一体型压缩机102(参照图9)不同，其他部分相同。
如图12所示，缓冲构件68配置在电动机4和隔壁32之间，用以缓冲与电动机4的旋转驱动相伴的油面26p的波浪，抑制油26的流动。因此，通过电动机4掀起的旋回流，难以搅拌充填下侧空间24b的油26，在油中易产生轴向的温度梯度。其结果是，对于吸入油泵6的油26为比较高温、并且滞留于膨胀机构3的周围的油26为比较低温这种制冷循环来说，可以制作顺利的状况。
缓冲构件68只要能缓冲油面26p的波浪即可，因此，可以作成金属网格状的构件或配置在隔壁32的上面32p的一个或多个挡板之类的构件。如图13所示，在本实施方式中，与隔壁32同样，使用形成有贯通孔68h的金属制的圆板。
缓冲构件68的贯通孔68h和隔壁32的贯通孔32h在与轴5的轴向正交的面内为不重合的位置关系，流入缓冲构件68的贯通孔68h的油26不能立刻流向下侧空间24b。油26暂且被隔壁32阻塞，在隔壁32的上面32p上流动之后，再向下侧空间24b移动。
对油26的流动进行具体详细的说明。位于上侧空间24a的油26通过贯通孔68h首先导入缓冲构件68和隔板32之间。在缓冲构件68的下面侧形成有自贯通孔68h向轴5延伸的浅的导槽68k。该导槽68k与隔壁32的第一贯通孔32g相通。油26流通由隔壁32的上面32p和上述导槽68k形成的流路而到达隔壁32的第一贯通孔32g。
另一方面，泵壳62的局部露出于第一贯通孔32g。如图14的半剖面立体图所示，在露出于第一贯通孔32g的部分形成有向与轴5的半径方向相关的外方向延伸的槽62k。该槽62k与配置在油泵6的周围的贮油箱67连通。因此，到达隔壁32的第一贯通孔32g的油26流入该第一贯通孔32g内之后，经由形成于泵壳62的槽62k流入配置在下侧空间24b的贮油箱67。在该情况下，利用第一贯通孔32g和泵壳62的槽62k，形成将上侧空间24a和下侧空间24b连通的连通路。使油26沿轴5的径向及/或周向流通以后，再使其向下侧空间24b移动，由此缓冲与电动机4的旋转驱动相伴的油面26p的波浪。油26的这种流通路径更强地抑制电动机4的搅拌作用向下侧空间24b的油26传递。
另外，如图13所示，缓冲构件68包括设置于贯通孔68h的开口周围的环681。环681干扰油26通过电动机4的影响沿缓冲构件68的上面流畅地回流(在图13之例中，顺时针)，降低流入贯通孔68h的油26的流速。
另外，形成于缓冲构件68的浅的导槽68k形成在隔壁32侧也可以。另外，缓冲构件68不需要与隔壁32接触。例如，也可以按照在与隔壁32之间形成有油26的层的方式，与隔壁32平行地配置缓冲构件68。
另外，也可以由一个结构体构成缓冲构件68和隔壁32。即，可以使隔壁32兼任缓冲构件68的作用。这种隔壁可以构成为作为含有如下缓冲结构的隔壁，即，将位于上侧空间24a的油26导入形成于内部的连通路，沿轴5的径向及/或周向流通之后，使其向下侧空间24b移动，由此缓冲与电动机4的旋转驱动相伴的油面26p的波浪。
(第四实施方式)
第一～第三实施方式的膨胀机一体型压缩机其油吸入路62q向下侧空间24b开口，但这不是必须的，即，如图15所示，也可以使贮存于隔壁32的上面32p之上的油26直接吸入泵主体61。
隔壁32在第一实施方式中已经进行了说明，在中央部形成有用于使轴5贯通的第一贯通孔32g，在周缘部形成有容许上侧空间24a和下侧空间24b之间的油26流通的第二贯通孔32h。其中，在该第二贯通孔32h上安装有溢流管90，以便能够以隔壁32的上面32p为底面而贮存规定量的油26。贮存于隔壁32的上面的油26通过流入溢流管90而只能向下侧空间24b移动。另外，在隔壁32的上面32p和溢流管90的上端之间配置有缓冲油面26p的波浪的缓冲构件91。在该缓冲构件91和隔壁32之间形成有被抑制了流动的油26的层。缓冲构件91为形成有容许油26流通的贯通孔的板材或网眼材料。
另一方面，在油泵60的泵壳62上形成有一端构成泵主体61的吸入口61a(参照图15)、另一端向上侧空间24a开口的油吸入路620q。由于油吸入路620q向隔壁32的第一贯通孔32g内开口，因此，泵主体61只可吸入贮存于隔壁32之上的油26。另外，也可以在隔壁32上另行形成贯通孔，通过该贯通孔和油吸入路620q连通，泵主体61可吸入上侧空间24a的油26。
这样，通过溢流管90的作用，能够在隔壁32之上贮存油26，这些隔壁32和溢流管90的组合发挥第二实施方式中说明的贮油箱的作用。在热泵装置的通常的运转中，油面26p位于溢流管90的上端稍上方。即使油面26p暂时降低，由于在隔壁32之上贮存有足够量的油26，因此，此刻，油泵60也可以继续将油26吸入。
在例如空调器、供热水器、各种干燥器或冷冻冷藏库的热泵装置中，可以优选采用上述本发明的膨胀机一体型压缩机。如图16所示，热泵装置110具备：本发明的膨胀机一体型压缩机100(101、102、104、106)、使利用压缩机构2压缩的制冷剂散热的散热器112、使利用膨胀机构3膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器114。压缩机构2、散热器112、膨胀机构3及蒸发器114利用配管连接，从而形成制冷剂回路。

Claims (28)

1.一种膨胀机一体型压缩机，其具备：
密闭容器，其利用底部作为贮油槽；
压缩机构，其按照位于贮存于所述贮油槽中的油的油面之上或油面之下的方式配置在所述密闭容器内；
膨胀机构，其按照相对于所述油面的位置关系与所述压缩机构上下相反的方式配置在所述密闭容器内；
轴，其将所述压缩机构和所述膨胀机构连结；
油泵，其配置在所述压缩机构和所述膨胀机构之间，将充满所述压缩机构或所述膨胀机构的周围的油供给到位于所述油面之上的所述压缩机构或所述膨胀机构。
2.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
还具备电动机，该电动机配置在所述压缩机构和所述膨胀机构之间且旋转驱动所述轴，
所述油泵配置在所述电动机和所述压缩机构之间或所述电动机和所述膨胀机构之间，
在所述密闭容器内贮存所述电动机的转子位于所述油面之上的量的油。
3.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述轴的内部以沿轴向延伸的方式形成有与所述压缩机构及所述膨胀机构中位于所述油面之上的一方的滑动部分相通的供油路，向该供油路送入从所述油泵喷出的油。
4.如权利要求3所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述油泵包括：泵主体，其构成为利用与所述轴的旋转相伴的工作室的容积的增减来压送油；泵壳，其邻接配置于所述泵主体，且在内部形成有贮存从所述泵主体喷出的油的油腔，
通过所述轴露出于所述泵壳的所述油腔，向形成于该轴的内部的所述供油路送入从所述泵主体喷出的油。
5.如权利要求4所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述泵主体为旋转式，其具有安装于所述轴的内转子和在与所述内转子之间形成工作室的外转子。
6.如权利要求4所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述泵壳包括内壁部，该内壁部沿所述轴的轴向划分配置所述泵主体的空间和所述油腔，
在所述内壁部形成有连通孔，该连通孔的一端构成所述泵主体的喷出口，另一端向所述油腔开口。
7.如权利要求4所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述轴包括与所述压缩机构连接的压缩机构侧轴和与所述膨胀机构连接的膨胀机构侧轴，在所述泵壳的所述油腔中，这些压缩机构侧轴和膨胀机构侧轴被连结。
8.如权利要求7所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
还具备连结器，该连结器配置在所述泵壳的所述油腔，连结所述压缩机构侧轴和所述膨胀机构侧轴。
9.如权利要求8所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述连结器上形成有油送出路，该油送出路向所述泵壳的所述油腔开口，并且向所述压缩机构侧轴及所述膨胀机构侧轴的旋转中心延伸，从所述泵主体向所述泵壳的所述油腔喷出的油流通所述油送出路而送入所述供油路。
10.如权利要求9所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述供油路向所述压缩机构侧轴的端面或所述膨胀机构侧轴的端面开口，
所述连结器以在所述压缩机构侧轴和所述膨胀机构侧轴之间形成有可引导油的间隙的状态将两者连结，所述油送出路与该间隙连通。
11.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
还具备隔壁，该隔壁将所述密闭容器的内部空间沿所述轴的轴向分隔为配置有选自所述压缩机构及所述膨胀机构的任一方的上侧空间和配置有另一方的下侧空间，并且，形成有将所述上侧空间和所述下侧空间连通以容许所述上侧空间和所述下侧空间之间的油移动的连通路。
12.如权利要求11所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述油泵的油吸入路向所述下侧空间开口，
还具备贮油箱，该贮油箱配置在所述下侧空间，将流通所述隔壁的所述连通路而向所述下侧空间移动的油接住而蓄积，进而，所述油泵可通过所述油吸入路而吸入该蓄积的油。
13.如权利要求11所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述油泵的油吸入路向所述上侧空间开口，贮存于所述隔壁之上的油被吸入所述油泵。
14.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述压缩机构及所述膨胀机构中直接浸渍于油中的机构为旋转式，所述轴沿轴向贯通该旋转式的机构，另一方面，在该轴的外周面以自下端向所述旋转式的机构的滑动部分延伸的方式形成有槽。
15.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
还具备第二油泵，该第二油泵向所述压缩机构及所述膨胀机构中直接浸渍于油中的机构的滑动部分供给该油。
16.如权利要求2所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述压缩机构为涡旋式，所述膨胀机构为旋转式，
以所述膨胀机构直接浸渍于所述贮油槽的油中的方式，沿所述轴的轴向依次配置所述压缩机构、所述电动机、所述油泵及所述膨胀机构。
17.一种膨胀机一体型压缩机，其具备：
密闭容器；
压缩机构，其配置在所述密闭容器内；
膨胀机构，其配置在所述密闭容器内；
轴，其将所述压缩机构和所述膨胀机构连结；
隔壁，其将所述密闭容器的内部空间沿所述轴的轴向分隔为配置有选自所述压缩机构及所述膨胀机构的任一方的上侧空间和配置有另一方的下侧空间，并且，为了润滑所述压缩机构和所述膨胀机构而按照容许贮存于所述密闭容器中的油在所述上侧空间和所述下侧空间之间移动的方式形成有将所述上侧空间和所述下侧空间连通的连通路；
油泵，其配置在所述压缩机构和所述膨胀机构之间，将油汲上并供给于所述压缩机构及所述膨胀机构中位于所述上侧空间的一方。
18.如权利要求17所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述密闭容器内贮存有油面位于所述隔壁之上所需的量的油。
19.如权利要求17所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述轴的内部以沿轴向延伸的方式形成有与所述压缩机构及所述膨胀机构中位于所述上侧空间的一方的滑动部分相通的供油路，从所述油泵喷出的油送入该供油路。
20.如权利要求19所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述油泵包括：泵主体，其构成为利用与所述轴的旋转相伴的工作室的容积的增减来压送油；泵壳，其邻接配置于所述泵主体，且在内部形成有贮存从所述泵主体喷出的油的油腔，
通过所述轴露出于所述泵壳的所述油腔，向形成于该轴的内部的所述供油路送入从所述泵主体喷出的油。
21.如权利要求20所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述泵壳包括内壁部，该内壁部沿所述轴的轴向划分配置所述泵主体的空间和所述油腔，
在所述内壁部形成有连通孔，该连通孔的一端构成所述泵主体的喷出口，另一端向所述油腔开口。
22.如权利要求20所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述泵壳上形成有向所述上侧空间或所述下侧空间开口的油吸入路，该油吸入路自该泵壳的外周面向收容有所述泵主体的空间延伸。
23.如权利要求22所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
还具备贮油箱，该贮油箱配置在所述下侧空间，将流通所述隔壁的所述连通路而向所述下侧空间移动的油接住而蓄积，进而，所述油泵可通过所述油吸入路而吸入该蓄积的油。
24.如权利要求17所述的膨胀机一体型压缩机，其中，还具备：
电动机，其配置在所述压缩机构及所述膨胀机构之间，旋转驱动所述轴；
缓冲构件，其配置在所述电动机和所述隔壁之间，缓冲与所述电动机的旋转驱动相伴的油面的波浪。
25.如权利要求17所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
还具备电动机，该电动机配置在所述压缩机构及所述膨胀机构之间，旋转驱动所述轴，
所述压缩机构及所述膨胀机构中的一方和所述电动机一起配置在所述上侧空间，另一方和所述油泵一起配置在所述下侧空间，
所述隔壁包括缓冲结构，该缓冲结构通过将位于所述上侧空间的油接收于所述连通路，并使其沿所述轴的径向及/或周向流通之后向所述下侧空间移动，由此缓冲与所述电动机的旋转驱动相伴的油面的波浪。
26.如权利要求17所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述压缩机构及所述膨胀机构中配置于所述下侧空间的机构为旋转式，所述轴沿轴向贯通该旋转式的机构，另一方面，在该轴的外周面形成有槽，该槽自下端向所述旋转式的机构的滑动部分延伸。
27.如权利要求17所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
还具备第二油泵，该第二油泵向所述压缩机构及所述膨胀机构中配置于所述下侧空间的机构的滑动部分供给油。
28.如权利要求17所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述压缩机构为涡旋式，所述膨胀机构为旋转式，
以所述膨胀机构直接浸渍于油中的方式，沿所述轴的轴向依次配置所述压缩机构、所述油泵及所述膨胀机构。
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