CN101514696A - 密闭型压缩机 - Google Patents

Abstract

一种用于使用HC制冷剂的冷冻回路的装置，即，一种安全的密闭型压缩机，其可减小在制冷剂意外泄漏的情况下着火、爆炸的危险。该密闭型压缩机(100)在密闭容器(1)内具有压缩机构部(20)和驱动压缩机构部的电动机(10)，通过将旋转柱塞(7)配置于内部的汽缸(16)、封闭汽缸的轴方向两端的汽缸盖(4)和框架(5)构成压缩室，旋转柱塞嵌合于通过电动机(10)而旋转的曲轴(6)的偏心轴(6a)，由叶片将压缩室区分为高压室和低压室并连续地进行制冷剂的压缩，在使用HC制冷剂的密闭型压缩机中，电动机嵌合并固定于密闭容器的内周面，使电动机的外径比压缩机构部的外径小，在以汽缸的内径为D、以汽缸的高度为H时，使D/H大于等于0.5而小于1.6。

Description

密闭型压缩机

技术领域

本发明涉及一种能够较好地用于例如冷冻装置、空调装置、以及供给热水装置等的密闭型压缩机。

背景技术

在以具有可燃性或毒性的制冷剂作为1次制冷剂，并使用其它的2次制冷剂的冷冻循环装置中，为了实现设备的小型化，提出有通过与压缩机相同的驱动机构而驱动使用侧泵的冷冻循环装置，该冷冻循环装置具有：对压缩机和减压器进行配管连接，并将主制冷剂封入内部的主制冷剂回路；对使用侧热交换器和使用侧泵进行配管连接，并将使用侧制冷剂封入内部的使用侧制冷剂回路；对热源侧热交换器和热源侧泵进行配管连接，并将热源侧制冷剂封入内部的热源侧制冷剂回路；分别连接主制冷剂回路以及使用侧制冷剂回路，并在主制冷剂和使用侧制冷剂之间进行热交换的使用侧中间热交换器；分别连接主制冷剂回路以及热源侧制冷剂回路，并在主制冷剂与热源侧制冷剂之间进行热交换的热源侧中间热交换器。在该冷冻循环装置中，使驱动机构部的外径比压缩机的外径小(例如，参照专利文献1)。

作为以往的密闭型压缩机，提出有汽缸内径除以汽缸高度的值为1.6～1.7的旋转压缩机(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2000-65431号公报(第7页，图2)

专利文献2：日本特开平5-302584号公报

作为对臭氧层没有威胁且地球温室化系数也小的制冷剂，HC(碳氢化合物)制冷剂或R717(氨)等自然制冷剂受到关注。作为HC制冷剂，例如有R170(乙烷)、R1270(丙烯)、R290(丙烷)、R600a(异丁烷)的各单一制冷剂以及它们的混合制冷剂。

在将HC制冷剂用于制冷剂回路的情况下，存在如果制冷剂泄漏则由于具有可燃性而引发着火爆炸的危险。因此，为了减轻其危险性，希望能够削减封入制冷剂回路内的制冷剂量。用于冷冻装置、空调装置、供给热水装置等的密闭型压缩机，通常是密闭容器内的压力为高压的形式的压缩机。因此，为了削减封入制冷剂回路内的制冷剂量，必须减小密闭型压缩机的密闭容器内空间容积。

在为了解决这个问题而做出的上述专利文献1中，具有以下所示的课题。必须由同一电动机驱动使用HC制冷剂的主制冷剂回路中的压缩机构部和热源侧制冷剂回路的热源侧泵，并且，必须使主制冷剂回路和热源侧制冷剂回路完全分离。因此，如上述专利文献1的第7页的图2所示，覆盖压缩机构部的容器、覆盖电动机的容器、以及覆盖热源侧泵的容器分别单独构成。另外，电动机内部的定子和转子通过密封外壳而保持气密。

在这样的结构的情况下，对于压缩机构部和电动机，如果不能确保固定于覆盖电动机的密闭容器内的电动机的定子、和固定于压缩机构部的驱动轴上的转子的同轴度在规定的数值以内，则将导致异常振动、异常噪音的产生，在最坏的情况下将导致无法运转，其中，上述驱动轴能够自由旋转地保持于压缩机构部。因此，存在以下问题，即，覆盖压缩机构部的密闭容器和覆盖电动机的密闭容器必须通过高精度的同轴组装技术制造，生产性显著恶化，并且价格高。

并且，上述专利文献2的旋转压缩机具有如下所示的课题。在以往的空气调节器中，使用R410A制冷剂作为制冷剂。如果代替R410A制冷剂而使用HC制冷剂，则在使压缩机构部的排量相同的情况下，由于制冷剂的特性，其冷冻能力降低大约10％左右。例如，如果以使用R410A制冷剂时的冷冻能力为A，则在制造排量相同并且使用HC制冷剂的密闭型压缩机时，其冷冻能力为0.9×A。如果要得到与以往的R410A制冷剂相同的冷冻能力，则必须使其排量增加10％。

一般的，密闭型压缩机的压缩效率与汽缸内径除以汽缸高度的值成正比。即，如果汽缸内径相对于汽缸高度较大，并且为扁平的汽缸尺寸，则压缩效率变高。此时，在以往技术中，如果追求其效率而设计汽缸内径和汽缸高度，则汽缸内径扩大。

但是，扩大汽缸内径将导致扩大汽缸外径，即，扩大覆盖汽缸的密闭容器的内径。如果扩大密闭容器的内径，则积存向压缩机构部供给的冷冻机油的密闭容器底部的内径也变大。如果想要确保一定的液面高度，则封入的冷冻机油将变多。

一般的，对于现在使用的冷冻机油，HC制冷剂显示出非常高的溶解性，能够很好地溶入冷冻机油中。因此，如果在密封型压缩机内部冷冻机油较多，则与之相对应地封入的制冷剂量也必须多封入溶入冷冻机油中的量。

在将HC制冷剂用于冷冻回路的情况下，由于具有可燃性而存在在制冷剂泄漏时着火爆炸的危险。因此，为了减小其危险性而希望削减封入冷冻回路内的制冷剂量。如果封入的制冷剂量多，则该部分着火、爆炸的危险性变高。

并且，在废弃密闭型压缩机的情况下，将其解体并将铁、铝、铜等分类回收，但是冷冻机油没有再利用的用途而被废弃。因此，如果封入的冷冻机油多，则废弃的冷冻机油也多，对环境的影响增强。

发明内容

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的是提供一种用于使用HC制冷剂的冷冻回路的装置、即一种安全的密闭型压缩机，该密闭型压缩机通过削减封入的制冷剂量，即使在制冷剂意外泄漏的情况下也可以减小着火、爆炸的危险。

本发明提供一种密闭型压缩机，该密闭压缩机在密闭容器内具有压缩制冷剂的压缩机构部和驱动上述压缩机构部的电动机，通过将旋转柱塞配置于内部的汽缸、封闭上述汽缸的轴方向的两端的汽缸盖以及框架构成压缩室，上述旋转柱塞嵌合于通过上述电动机而旋转的曲轴的偏心轴，通过叶片将上述压缩室区分为高压室和低压室、连续地进行制冷剂的压缩，并使用HC(碳氢化合物)制冷剂，其特征在于，上述电动机嵌合并固定于上述密闭容器的内周面，使上述电动机的外径比上述压缩机构部的外径小，在以上述汽缸的内径为D，并以上述汽缸的高度为H时，使D/H大于等于0.5而小于1.6。

本发明的密闭型压缩机，通过使电动机的外径比压缩机构部的外径小，能够削减封入的制冷剂量，即使在HC制冷剂意外泄漏的情况下，着火、爆炸的危险性也较小，可提供安全的密闭型压缩机。并且，在以汽缸的内径为D、以汽缸的高度为H时，通过使D/H大于等于0.5而小于1.6，即使在扩大排量的情况下，也可通过不扩大汽缸内径并形成纵长的形状，而避免扩大汽缸的内径并且避免扩大壳体内径，因此，封入的制冷剂量少，并且封入的冷冻机油少。因此，能够得到在HC制冷剂意外泄漏的情况下着火爆炸的危险较小、并且可减轻解体时对环境的影响的密闭型压缩机。

附图说明

图1是表示实施方式1的附图，是示意地表示密闭型压缩机100的纵截面图。

图2是表示实施方式1的附图，是密闭型压缩机100的主要部分纵截面图。

图3是表示实施方式2的附图，是示意地表示密闭型压缩机100的纵截面图。

具体实施方式

实施方式1

图1、图2是表示实施方式1的附图，图1是示意地表示密闭型压缩机100的纵截面图，图2是密闭型压缩机100的主要部分纵截面图。

参照图1对密闭型压缩机100的结构进行说明。使用旋转压缩机作为一个例子对密闭型压缩机100进行说明。但是，除了旋转压缩机以外，也可以适用于涡旋压缩机。密闭型压缩机100将压缩机构部20和驱动该压缩机构部20的电动机10收纳于密闭容器1内。

电动机10具有定子2和在该定子2的内侧旋转的转子3。从玻璃端子30向定子2供给电力。电动机10通常使用无刷DC电动机、感应电动机等。

压缩机构部20具有汽缸16，汽缸16的外周部固定于密闭容器1的内壁。在汽缸16的内部，存在轴方向两端面开口的空间，旋转柱塞7收纳于该空间中。旋转柱塞7嵌合于曲轴6的偏心轴6a并在汽缸16内偏心旋转。

汽缸16的一方的开口部(电动机10侧)由框架5封闭。框架5也称作上轴承，支撑曲轴6。

汽缸16的另一方的开口部由汽缸盖4封闭。汽缸盖4也称为下轴承，支撑曲轴6。

叶片(没有图示)能够自由滑动地组装于汽缸16的槽(没有图示)中，常时抵接于旋转柱塞7的外周、将压缩室内部区分为高压侧和低压侧。

冷冻机油40积存于密闭容器1的底部，经由曲轴6的内部而导入旋转柱塞7的内侧。

并且，吸入消声器22固定于密闭容器1的外部。从设置于吸入消声器22的上部的吸入管23吸入来自于制冷剂回路(没有图示)的制冷剂气体(低压、低温)。将吸入气体经由设置于吸入消声器22的下端的下连接管24而供给到压缩机构部20的压缩室。

由压缩机构部20压缩的高温、高压的排出气体被排出到密闭容器1内，通过电动机10从排出管25排出到制冷剂回路(没有图示)。

这里，对汽缸内径D以及汽缸高度H与压缩效率的关系进行说明。在密闭型压缩机100的压缩工序中，当从高压侧向低压侧泄漏的制冷剂气体的量变多时，由于实际冷冻能力减小，所以，相对于密闭型压缩机100的压缩效率，即相对于理论冷冻能力，实际冷冻能力的比变小。该压缩工序中的从高压侧向低压侧泄漏的制冷剂的量与该汽缸的高度成正比。

即，如果汽缸高度变低，则从高压侧泄漏到低压侧的流路面积与该部分相应地减少，因此，冷冻能力的降低得到缓和。因此，在以往的压缩机中，该汽缸内径D除以汽缸高度H的值大于等于1.6的情况较多。

因此，汽缸直径D变大，积存供给到压缩机构部20的冷冻机油40的密闭容器1底部的内径也变大。如果想要确保一定的液面高度，则封入的冷冻机油变多。

一般的，HC制冷剂对现在使用的冷冻机油40显示出非常高的溶解性，能很好地溶入冷冻机油40中。因此，如果在密闭型压缩机100内部冷冻机油40较多，则与之相对应地封入的制冷剂的量也必须多封入溶入冷冻机油40的量。

在将HC制冷剂用于冷冻回路的情况下，在制冷剂泄漏时，由于具有可燃性而存在着火爆炸的危险。因此，希望削减封入冷冻回路内的制冷剂量以减小其危险性。如果封入的制冷剂量多，则该部分着火爆炸的危险性变高。

并且，在废弃密闭型压缩机100的情况下，将其解体并将铁、铝、铜等分类并回收，但是冷冻机油40没有再利用的用途而被废弃。因此，如果封入的冷冻机油40多，则废弃的冷冻机油40也多，对环境的影响增强。

在本实施方式中，为了防止该问题，使汽缸16的内径D除以汽缸16的高度的值D/H大于等于0.5而小于1.6，因此，汽缸16形成纵长形状，汽缸内径D不变大，所以密闭容器1的内径也不变大。

如上所述，根据本实施方式，汽缸16的内径D除以汽缸16的高度的值D/H大于等于0.5而小于1.6。据此，即使在扩大密封型压缩机100的排量的情况下，通过不扩大汽缸内径D而形成为纵长的形状，也不会扩大密闭容器1的内径，因此，封入的制冷剂量少，并且封入的冷冻机油少。所以，具有以下效果，即，能够得到在制冷剂意外泄漏的情况下着火爆炸的危险较小、并且可减轻解体时对环境的影响的密闭型压缩机100。

实施方式2

图3是表示实施方式2的附图，并且是示意地表示密闭型压缩机100的纵截面图。

图3所示的密闭型压缩机100的结构除了以下所示点外，与图1的密闭型压缩机100相同。

(1)使电动机10的外径Dm比压缩机构部20的外径Dc小。

(2)与之相伴，覆盖密闭容器1的电动机10的部分1a的内径比覆盖密闭容器1的压缩机构部20的部分1b的内径小。

电动机10通过烧嵌等嵌合并固定于密闭容器1的内周。

这里，对密闭型压缩机100的电动机10的输出进行说明。在通常的密闭型压缩机100中，制冷剂由于生产设备的制约而变化，挪用相同的压缩机构部20、电动机10的情况较多。

以往，在空调机中，使用R410A制冷剂。如果代替R410A制冷剂而使用HC制冷剂，则在使压缩机构部20的排量相同的情况下，由于制冷剂的特性，其冷冻能力降低大约10％左右。这里，所谓的排量是指密闭型压缩机100每旋转一周所排出的几何学容积。

例如，如果以使用R410A制冷剂时的电动机10的输出为A，如果制造排量相同并且使用HC制冷剂的密闭型压缩机100，则此时电动机10产生的必需的输出比以往减小10％而为0.9×A即可，差值0.1×A为剩余。

由于减去该电动机10的输出的剩余部分，所以电动机10的外径Dm缩小，并且比压缩机构部20的外径Dc小。即，减小电动机10使用的芯2a的外径并且减小容积，调整电动机10的输出。在该情况下，设芯2a的轴方向长度(芯宽度)一定。

假定电动机10的输出与芯2a(定子和转子的整体)的容积成正比。由于芯宽度一定，所以在电动机10必须产生的输出比以往减小10％而为0.9×A的情况下，能够将电动机10的外径减小到 $\sqrt{0.9}\≈0.95\mathrm{Dm}.$ 由于电动机10的外径与覆盖电动机10的部分的密闭容器1的内径相同，所以，覆盖电动机10的部分的密闭容器1的内径也能够减小约5％。据此，密闭容器1的内部容积缩减。

而且，通过减小密闭容器1的内部空间容积，高压空间减小，能够削减封入冷冻回路内的制冷剂的量。

如上所述，根据本实施方式2，能够达到以下效果。即，由于相对于压缩机构部20的外径Dc使电动机10的外径Dm变小，所以，能够减小密闭容器1内部的空间容积，并能够削减封入的制冷剂量。据此，具有如下效果，即，能够得到如下的安全的密闭型压缩机100，该密闭型压缩机100即使在使用可燃性制冷剂的情况下，即使在制冷剂意外泄漏时，着火爆炸的危险也较小。

在上述专利文献1中，如第7页图2所示，覆盖压缩机构部的容器、覆盖电动机的容器、以及覆盖热源侧泵的容器分别单独构成。另外，在电动机内部，定子由壳体隔离。具有可燃性和毒性的主制冷剂不存在于定子部分。因此，即使使电动机变小也不能够削减具有可燃性和毒性的主制冷剂的量。

实施方式3

在实施方式2中，相对于压缩机构部20的外径Dc使电动机10的外径Dm变小，而在本实施方式中，为了减去电动机10的输出的剩余部分，使电动机10的芯2a的宽度(轴方向长度)相对于针对例如R410A等以往的制冷剂而设定的电动机10的芯2a的宽度变小，减小电动机10所使用的芯2a的容积并调整电动机10的输出。与之相伴，使覆盖电动机10的密闭容器1的高度也降低。据此，缩减密闭容器1的内部容积。

假定电动机10的输出与芯2a(定子和转子的整体)的容积成正比。使电动机10的外径一定。由于电动机10的外径一定，所以在电动机10必须产生的输出比以往减小10％而为0.9×A的情况下，电动机10的芯宽度H也能减小到0.9H。

而且，通过减小密闭容器1的内部空间容积，高压空间减小，能够削减封入冷冻回路内的制冷剂的量。

这样，根据本实施方式，能够达到以下效果。即，由于相对于针对例如R410A等以往的制冷剂而设定电动机10的芯2a的宽度使电动机10的芯2a的宽度变小，所以，能够减小密闭容器1内部的空间容积，并能够削减封入的制冷剂量，据此，具有如下效果，即，能够得到如下的安全的密闭型压缩机100，该密闭型压缩机100即使在使用可燃性制冷剂的情况下，即使在制冷剂意外泄漏时，着火爆炸的危险也较小。

另外，也可以将实施方式1、2、3适当组合而构成密闭型压缩机100。

Claims (1)

1.一种密闭型压缩机，该密闭压缩机在密闭容器内具有压缩制冷剂的压缩机构部和驱动上述压缩机构部的电动机，通过将旋转柱塞配置于内部的汽缸、封闭上述汽缸的轴方向的两端的汽缸盖以及框架构成压缩室，上述旋转柱塞嵌合于通过上述电动机而旋转的曲轴的偏心轴，通过叶片将上述压缩室区分为高压室和低压室、连续地进行制冷剂的压缩，并使用HC(碳氢化合物)制冷剂，其特征在于，

上述电动机嵌合并固定于上述密闭容器的内周面，

使上述电动机的外径比上述压缩机构部的外径小，

在以上述汽缸的内径为D，并以上述汽缸的高度为H时，使D/H大于等于0.5而小于1.6。

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