CN101743404B - 旋转压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明所要解决的技术问题是，提供一种为了得到确保滑动部的润滑以及密封性能，降低了高压侧储油量的自然制冷剂低压壳式旋转压缩机，本发明中，旋转压缩机具备设置在低压密封容器内，且具有叶片的旋转型的制冷剂压缩机构、将润滑油从制冷剂分离的油分离元件、将被分离的润滑油向压缩机构的叶片背压室以及曲轴、轴承、缸、活塞以及叶片间的供油间隙供给的供油路径。同时满足抑制叶片跳越，确保滑动部的润滑，确保滑动部的密封性能以及降低储藏在高压侧的油量，成为高可靠性、低成本、高性能、少制冷剂量。

Description

旋转压缩机
技术领域
本发明涉及旋转压缩机，特别是涉及自然制冷剂低压壳式的旋转压缩机。
背景技术
旋转压缩机由于能小型化，另外，结构简单，被广泛地应用在冷冻冷藏箱、空调机、热泵式供热水机等(参照非专利文献1)。近年，从谋求防止地球温暖化的观点出发，作为替代氟利昂的新的制冷剂，着眼于臭氧层破坏系数为零，地球温暖化系数小的自然制冷剂，尤其期待没有毒性，不可燃性的二氧化碳(CO2)制冷剂和虽然有可燃性，但制冷剂特性优异的碳氢化合物(HC)制冷剂。表1中，作为对比表，表示使用了氟利昂制冷剂(R22、R410A)和HC制冷剂(异丁烷、丙烷)、CO2制冷剂的旋转压缩机的运转条件，表示从Ashrae-T条件基准(冷凝温度(CT)/蒸发温度(ET)＝54.4/7.2[℃]℃]、过冷/过热＝8.3/27.8[K])到压缩机吸入温度(Ts)＝35℃、膨胀阀前温度(Texp)＝46.1℃的条件下的压缩机的运转条件。
如图1的表1所示，与使用了氟利昂制冷剂的压缩机相比，使用了CO2制冷剂的压缩机动作压力高。例如，热泵式供热水机的吸入压力(Ps)为4MPa，排出压力(Pd)为10MPa左右。因此，在以往的旋转压缩机中，存在大的推压载荷施加给叶片的问题，该叶片压接在缸内偏心旋转的旋转活塞，将缸内分隔为吸入室(低压)和压缩室(低压到高压)。另外，由于高压壳式压缩机的密封容器需要有抵御排出压力(Ps)的强度，所以，存在壁厚增加，重量和成本上升的问题。作为其解决对策，提出了在低压壳式两级旋转压缩机中，将由油分离器分离了高压制冷剂的油导入叶片背压室的发明(例如参照专利文献1)。
为使旋转压缩机低压壳化，有三个大的课题，有必要(1)抑制叶片跳越，(2)确保滑动部的润滑性能，(3)确保泄漏密封性能。
虽然通过专利文献1记载的发明解决了课题(1)，但是，由于是将低压的密封容器内的润滑油向压缩机构部供油的结构，所以，课题(2)和(3)仍未解决。
另一方面，碳氢化合物从滑动部润滑性能、泄漏密封性能、理论冷冻循环COP的观点出发，具备与氟利昂制冷剂同等的制冷剂特性，而且，能够以与以往的氟利昂制冷剂同等压力进行动作。虽然已经使用了异丁烷的冷冻冷藏箱已经批量生产，但是，由于可燃性制冷剂的危险性，制冷剂允许填充量受到国际规格的限制(参照非专利文献2)。例如，根据IEC规格，能够填充在家庭用空调中的碳氢化合物制冷剂量约在150kg以内。
作为该解决手段，密封容器的低压壳化有效，将密封容器内的制冷剂和所储藏的润滑油的运转时的压力抑制得低，能够同时降低将融合到润滑油的制冷剂量和没有融合的制冷剂量。
专利文献2中，公开了下述构造，即，在密封容器内具备压缩机构部，通过制冷剂排出管，将被该压缩机构部压缩的制冷剂向密封容器外排出的旋转压缩机中，使与制冷剂排出管连接的油分离器、油分离器的油返回管连通到密封容器内。在该提案中，由于不具备对存储在高压的油分离器侧的油量进行调整的构件，所以，若高压侧油量过度增加，则溶解于润滑油的制冷剂量增加，因此，必须填充比规定要多的制冷剂，所以，存在不能得到降低制冷剂封入量的效果的可能性。另一方面，若高压侧油量过度减少，则高压的制冷剂返回低压侧，担心性能急剧降低的情况。由于上述情况，在低压壳式压缩机中，为了降低HC制冷剂填充量，作为课题是(4)需要对储藏在高压侧的油量恰当地进行调整的构件。
专利文献1：日本特开2006-200504号公报
专利文献2：日本特开2004-239204号公报
非专利文献1：财团法人日本冷冻空调学会编 上级标准文本冷冻空调技术：冷冻编(2000年)第100页
非专利文献2：财团法人热泵·蓄热中心编 无氟技术：自然制冷剂的新潮流(2004年)第172页
因此，本发明的目的是解决(2)确保滑动部(轴承、叶片)的润滑性能、(3)确保旋转活塞以及叶片的密封性能、(4)降低储藏在高压侧的油量这三个课题，得到使用CO2制冷剂或HC制冷剂的低压壳式旋转压缩机。
发明内容
为了实现这样的目的，本发明的旋转压缩机其特征在于，具备通过吸入管以及排出管与外部制冷剂回路连接，并封入有低压的制冷剂的密封容器、设置在上述密封容器内的电动机、设置在上述密封容器内并吸入低压的制冷剂，进行压缩的压缩机构，上述压缩机构具备一个以上曲轴、旋转活塞、排出阀和高压排出消音器、油分离元件，所述曲轴与上述电动机连结，由轴承支撑；所述旋转活塞由上述曲轴驱动，在缸内偏心旋转；所述排出阀和高压排出消音器具有在缸内形成吸入室以及压缩室，在背后形成叶片背压室的叶片，对从上述压缩室排出的压力进行调整；所述油分离元件是高压的制冷剂从上述压缩室向外部制冷剂回路导入前所经过的，其中，至少一个油分离元件具备兼具上述高压排出消音器的功能的、还将从至少一个油分离元件分离的润滑油向上述叶片背压室供给的供油构件和供油路径。
发明效果
具备这样的结构的自然制冷剂(CO2制冷剂以及HC制冷剂)低压壳式旋转压缩机同时满足(1)抑制叶片跳越，(2)确保滑动部的润滑性能，(3)确保滑动部的密封性能，(4)降低储藏在高压侧的油量的要求，使可靠性化、低成本化、高性能化以及制冷剂量的降低成为可能。
附图说明
图1是将使用了氟利昂制冷剂、HC制冷剂、CO2制冷剂的旋转压缩机的运转条件进行对比来表示的表。
图2是表示有关本发明的实施方式1的旋转压缩机的整体结构的组装图。(实施方式1)
图3是表示图1的旋转压缩机的第一压缩机构的结构的概略横剖视图。(实施方式1)
图4是夸张地表示图2所示的高级侧的压缩机构中的供油间隙的横剖视图。(实施方式1)
图5是夸张地表示图2所示的高级侧的压缩机构中的供油间隙的纵剖视图。(实施方式1)
图6是将使用了丙烷制冷剂的情况下的本发明的旋转压缩机的效果和以往技术对比来表示的表。(实施方式1)
图7是将使用了CO2制冷剂的情况下的本发明的旋转压缩机的效果和以往技术对比来表示的表。(实施方式1)
图8是表示有关本发明的实施方式2的旋转压缩机的整体结构的组装图。(实施方式2)
图9是表示有关本发明的实施方式3的旋转压缩机的整体结构的组装图。(实施方式3)
图10是表示有关本发明的实施方式4的旋转压缩机的整体结构的组装图。(实施方式4)
具体实施方式
下面，参照附图，作为将本发明应用到叶片式旋转压缩机的例子，说明多个实施方式。另外，下面的说明中，虽然使用了“低压”、“中间压”以及“高压”的用语，但是，这些针对制冷剂压力表示相对的大小的程度，并非表示绝对的值。“低压”、“中间压”以及“高压”分别表示第一级压缩前的压力、第一级压缩后第二级压缩前的压力以及第二级压缩后的压力。另外，二级压缩机按照密封容器内的压力水平粗略分为三种。在密封容器内压力(但这里指密封容器的主要部分的压力。也存在压力局部不同的情况。)与蒸发器压力或者第一压缩机构的吸入压力相等的情况下为“低压壳式”，在与第一压缩机构的排出压力或者与第二压缩机构的吸入压力相等的情况下为“中间压壳式”，在与气体冷却器(在超临界以下使用的情况下，与氟利昂制冷剂同样的冷凝器)压力或者与第二压缩机构的排出压力相等的情况下为“高压壳式”。
另外，在两级压缩机中，第一压缩机构表示低级侧压缩机构，第二压缩机构表示高级侧压缩机构。
实施方式1
图2是表示基于本发明的实施方式1的低压壳式两级旋转压缩机的整体结构的组装图。本发明的旋转压缩机具备密封容器8、设置在密封容器8内的电动机9、由电动机9驱动的曲轴6、支撑曲轴6的两端的长轴侧轴承7a和短轴侧轴承7b、第一以及第二压缩机构10、20，在密封容器8外具备油分离元件40。
图3是表示图2所示的低级侧压缩机构(第一压缩机构)的结构的横剖视图。高级侧压缩机构(第二压缩机构)的结构也与低级侧相同，用括号内的参照符号表示。伴随着曲轴6围绕轴心6d旋转，曲轴偏心部6a和低级侧旋转活塞12一面在低级侧缸11内以与偏心方向相接的方式偏心，一面在箭头所示方向旋转。以叶片位置为基点向压缩方向旋转，在偏心方向的角度为缸吸入口15a时，开始压缩，若达到排出压力，则排出阀17打开，开始排出制冷剂气体。另外，图3的横剖视图所示的供油路径用孔51a和51b的孔在实施方式4中使用，在本实施方式1中不需要。
图4以及图5是夸张地表示图2所示的本发明的旋转活塞型两级旋转压缩机的制冷剂压缩机的高级侧的压缩机构20中被供油的间隙的剖视图。被供油的间隙的第一个是短轴侧轴承7b和曲轴6之间的轴承间隙70b，曲轴6的短轴部的表面存在有纵油槽56c的部分和没有的部分。没有纵油槽56c的轴承前端部分兼具间隙密封部73a的功能。第二个是作为欲接受压缩机构20的供油的间隙的供油间隙。供油间隙在图示的例子中，包括在中间板5以及下侧支撑部件82之间分别形成旋转活塞22的上下端面的密封间隙72a、72b、旋转活塞22的偏心方向的周面和缸21的内周面之间的密封间隙72c、叶片24的侧面和对叶片24进行引导的缸21的叶片槽之间的滑动间隙24c。图4以及图5中，对高级侧的压缩机构20进行了说明。低级侧的压缩机构10也是同样的结构，省略说明。
图2中，低压的制冷剂暂时从压缩机吸入管1经过了密封容器8内后，从低级侧吸入管15b(在本实施方式中，使用与通过设置在密封容器8内的电动机9的间隙的作为路径的密封容器内的配管15b1没有连通的密封容器外的配管15b2)被吸入第一压缩机构10的缸11内的吸入室15。由第一压缩机构10从低压到中间压被压缩的制冷剂从排出阀17向排出消音器18a排出。中间压的制冷剂经过中间连结部4被吸入第二压缩机构20的缸21内的吸入室25，在被压缩后，作为高压的制冷剂，从排出阀27向排出消音器28a排出。高压的制冷剂从高级侧排出管26b进入处于密封容器8的外部的油分离器40的高压容器41内，润滑油被分离，油分离后的高压制冷剂从压缩机排出管2向未图示出的制冷剂回路高压热交换器(冷凝器)侧输送。图示的例子中，使用将回旋流入产生的离心分离和除雾器47组合的油分离方式。
油分离后的高压的润滑油暂时被储藏在高压容器41内的油储藏部42后，从供油调整孔43通过供油路径44向低级侧叶片背压室14a和高级侧叶片背压室24a输送。与供油路径44连接的毛细管44a具有流量调整效果，单向阀44b防止在停止时润滑油驻留在缸内的情况。
向低级侧叶片背压室14a和高级侧叶片背压室24a输送的润滑油在形成于中间板5上的供油路径53内由节流阀52进行减压调整，然后，暂时向由曲轴6和中间板5内侧形成的空间54输送，从这里向旋转活塞12、22各自的缸内密封间隙71、72供油。缸内密封间隙71、72，就高级侧压缩机构20的旋转活塞22而言，如图4以及5所示，被分类为旋转活塞端面和中间板6的密封间隙72a、旋转活塞端面和短轴侧轴承7b的密封间隙72b、旋转活塞偏心方向的密封间隙72c。图2中，供给到空间54的油向对高级侧旋转活塞的端面和中间板的密封间隙70a供油的路径、形成在曲轴偏心部6a、6b的表面的纵油槽56b、轴承柔性构造用槽57输送。因此，足够量的油充分地向旋转活塞12、22的缸内密封间隙70、71供给，能够确保高的密封性能。润滑油还通过曲轴6和长轴侧轴承7a以及短轴侧轴承7b之间的轴承间隙70a以及轴承间隙70b，向低壳式的密封容器8内流出，润滑油被储藏在油储藏部58。
这样，润滑油的储藏部被分成低压壳的密封容器8侧的油储藏部58和高压的油分离器40侧的油储藏部42。本发明中，为了降低HC制冷剂储藏量，以在稳定运转时在低压壳侧的油储藏部58储藏规定量(例如2/3)的润滑油，在高压的油分离器侧的油储藏部42储藏规定量(例如1/3)以下的润滑油的方式设计供油路径的间隙、节流阀。为了实现它，需要下述功能。
(1)降低高压侧润滑油的泄漏
在包括油分离器40的供油路径内循环的高压侧油从该循环路径流出的路径是从压缩机排出管2向外部回路流出或从曲轴6和轴承7a、7b的轴承间隙70a、70b向密封容器8内流出的任意一个路径。为了使高压侧油量稳定，有必要使油分离器40的油分离效率提高，使从轴承间隙70a、70b的泄漏减少。为了使从轴承间隙70a、70b的泄漏减少，在曲轴6和轴承7a、7b之间设置轴承密封部73a、73b。虽然本实施方式中是以轴承间隙70a、70b兼作轴承密封部73a、73b的情况进行表示，但也可以独立设置。轴承密封部73有间隙密封、迷宫式密封、市场销售的旋转运动用油封(JIS、B2402)、帽形密封(例如三菱电线制)。
(2)油面调整功能
因为存在油储藏的平衡被打破的情况，所以，设置下述那样的油面调整功能。
(例1)在油分离器油储藏部42的油面上升到允许值以上的情况下
油面调整器45动作，使润滑油通过油返回回路48返回密封容器8侧。图示的例子中，油面调整器45具备在润滑油中具有浮力的浮子45a，在稳态运转时，浮子5a由于压差向下侧被推压，阻塞与油返回回路46连通的小孔45b，但是，若超过允许油面，则浮力胜过压差，浮子45a上浮，小孔45b打开，润滑油通过油返回回路48，返回密封容器8侧。
或者，使用下述那样的油面调整功能(例1’)。与压缩机排出管2上开设的小孔连接的细管37在油分离器油储藏部42的油面上升到了允许值以上的情况下，将润滑油抽上，与制冷剂一起向压缩外的回路排出，据此，调整油面高度，将油分离器油储藏量保持在规定量以下。
(例2)在密封容器8侧的油面达到允许值以上(担心油分离器40侧的润滑油枯竭)的情况下
在低级侧吸入管15b中的通过密封容器8内的配管15b1上开设油吸入用调整孔59，从这里喷射、吸入润滑油，以制冷剂混合状态向压缩机缸内供给，维持润滑性能和密封性能。另外，若从低级侧吸入的润滑油量增加，则最终留存在那个油分离器40内的润滑油量恢复。
(例3)在密封容器8侧的油面达到允许值以下(担心在制冷剂回路滞留)的情况下
在曲轴6的中空部60的下端安装油泵用旋转体61，将位于密封容器8侧的油储藏部58的底的润滑油汲上来，使润滑油从中空部60的上端的贯通孔62向电动机下侧扩散，将在低级排出消音器18的盖18b的上面形成的油槽63的润滑油从作为低级吸入管的配管15b1的油面调整用钻孔59吸入，以与制冷剂混合了的状态向压缩机缸内供给，保持润滑性能和密封性能。
(例4)再有，与在低级侧吸入管15b2上开设的小孔连接的细管39一直被引导到密封容器内油储藏部58的底，即使是在密封容器8侧的油面达到允许值以下(担心在制冷剂回路滞留)的情况下，也从吸入管15b2的油面调整用孔59吸入一定量的润滑油，与制冷剂一起向压缩机缸内供给，保持润滑性能和密封性能。
在该实施方式1中，作为制冷剂经过密封容器8内被吸入到低级侧缸内的路径，设置两个路径，一个是作为通过设置在密封容器内的电动机的间隙的路径的配管15b1，另一个是暂时从密封容器来到外部，没有通过电动机的间隙的路径15b2。在后者的路径上带有调整开度的阀32，调整通过两个路径的流量的比例，调整向低级侧吸入的制冷剂的温度。
图6的表2表示使用了丙烷制冷剂的情况下的本发明的效果。按照Ashrae-T条件基准，以相当于1kw的输入设计空调用压缩机。润滑油使用烷烃类矿物油，密封容器(低压侧)油储藏部的压力为0.59MPa，油温为50℃，制冷剂溶解度为15wt％，密封容器(高压侧)油储藏部的压力为1.88MPa，温度为80℃，制冷剂溶解度为33wt％。是以往一般的(例如特开2006-200504的方法的比较例1所示那样的)高压壳式两级旋转压缩机。以往的发明1是按照特开2006-200504的方法设计的低压壳式两级旋转压缩机。在按实施方式1设计的情况下，预测压缩机效率为75％，体积效率为90％，压缩机内制冷剂量为72g。与以往一般例的高压壳式旋转压缩机相比，压缩机效率和体积效率维持为相等，同时，压缩机内制冷剂封入量降低到约1/2，密封容器壁厚能够降低到约1/2。另外，与以往的发明1的低压壳式旋转压缩机相比，能够将压缩机效率和体积效率改善约10％，能够将压缩机内制冷剂封入量保持为一定。
图7的表3表示使用了CO2制冷剂的情况下的本发明的效果。在为CO2制冷剂的情况下，也能够得到与丙烷制冷剂的情况相同的效果。尤其是在以高压进行动作的CO2制冷剂的情况下，密封容器(壳外径120mm，铸铁)的壁厚占加工费和材料费的比例高。因为能够进行约1/2的薄壁化，所以，能够大幅降低成本。
具备上述那样的结构的自然制冷剂(CO2制冷剂以及HC制冷剂)的低压壳式旋转压缩机能够同时满足(1)防止叶片跳越，(2)确保滑动部(轴承、叶片)的润滑性能，(3)确保旋转活塞以及叶片的密封性能、(4)降低高压侧的油储藏量这样的要求，使可靠性化、低成本化、高性能化以及制冷剂量的降低成为可能。
虽然本实施方式中，使用了丙烷制冷剂和烷烃类矿物油进行了比较，但是，作为相对于HC制冷剂、CO2制冷剂润滑性良好的弱相溶性的冷冻机油，PAG改性油(将EO(乙撑氧)成分调和到PAG(烷基乙二醇化合物)的物质，例如松村石油株式会社的バ一レルフリ一ズ(R)(BARREL freeze)PAG系列等)已经实用化，若使用它，则与烷烃类矿物油相比，能够使油中溶解制冷剂量减半，能够大幅降低压缩机内制冷剂封入量。
在该实施方式1中，向压缩机构供给润滑油的供油构件具备将润滑油从油储藏部42通过供油调制孔43、供油路径44向低级侧叶片背压室14a以及高级侧叶片背压室24a供给的第一供油路径(向叶片背压室供给的供油路径)。另外，具备从低级侧以及高级侧叶片背压室14a以及24a还通过供油路径53向曲轴6和中间板5之间的空间54供给，从该空间54向包括压缩机构10、20的轴承间隙以及密封间隙的各种各样的供油间隙供给的第二供油路径(向压缩机构的供油间隙供给的供油路径)。第二供油路径具备：(1)从空间54向低级侧旋转活塞和中间板之间的密封间隙70a、70b、缸11、21之间的密封间隙70c供油的路径、(2)从空间54通过曲轴偏心部6a、6b和旋转活塞12、22之间的间隙流、曲轴油槽56b以及轴承柔性构造用槽57，向缸内密封间隙70c供油的路径、(3)从空间54通过与旋转活塞的缸之间的密封间隙71，向曲轴6和短轴侧轴承7b以及长轴侧轴承7a之间的轴承间隙70a、70b供油的路径。
实施方式2
图8是表示有关实施方式2的低压壳式两级旋转压缩机的整体结构的组装图。该旋转压缩机相对于图1～图7所示的实施方式1的旋转压缩机，结构上的不同之处在于，将低级排出消音器18、低级排出阀17以及中间连结部设置在中间板5内，以及是将油分离器90设置在密封容器8内的高级排出消音器容器28的内部空间28b，兼作高级排出消音器的结构，因此，被油分离器90分离的高压的润滑油的供油路径不同。除此之外的结构与实施方式1相同，因此，省略说明。
即，中间板5由上下两张层叠板，即，第一中间板5a以及第二中间板5b构成，在低级侧的第一压缩机构10的缸11内压缩低压的制冷剂，成为了中间压的制冷剂从安装在第一中间板5a上的低级排出阀17向形成在第一以及第二中间板5a和5b之间的低级排出消音器空间18a内排出。在这里与从中间喷射配管31注入的制冷剂合流，从缸吸入口15a流入高级侧的第二压缩机构20的缸内。
在该实施方式中，制冷剂在高级侧的第二压缩机构20的缸21内被压缩至高压，然后，从排出阀27向兼具油分离器90的功能的高级排出消音器空间28a排出。在制冷剂通过除雾器97时，润滑油被吸附，被吸附的润滑油由于重力，汇集在高压容器的下方的油储藏部92。
油储藏部92的润滑油被油用消波板92a包围，从供油细管94c利用压差，通过曲轴中空部60内，从曲轴中空部贯通孔62向轴承7a、7b和曲轴6之间的轴承间隙70a、70b、轴承密封部73a、73b以及与由上下面夹着旋转活塞12、22的轴承7b、中间板5、轴承7a的密封间隙71a、71b、72a、72b供油，再有，向缸11、21内的旋转活塞偏心方向密封间隙71c、72c供油，有助于这些可动部的润滑和密封。另外，从这些轴承间隙70a、70b、轴承密封部73a、73b以及活塞密封间隙71、72溢出，并供给到中间板5的内侧空间的油通过中间板内的供油路径53向叶片背压室14a和24b供给。叶片背压使高级侧为高压，使低级侧为中间压妥当，使用节流流路52，将低级侧叶片背压从高压减压。另外，供给到轴承7a、7b的润滑油从长轴侧轴承7a和曲轴6的间隙70a的上端向作为低压壳容器的密封容器8内喷出。供给到除此之外的各滑动部(旋转活塞、叶片)的润滑油进入缸内，与制冷剂混合，从高级侧排出部26向油分离器90排出，分别为被分离的油在压缩机内循环，未被分离的油在冷冻循环回路内循环。
虽然在该实施方式中，为了在稳定运转时在低压壳侧油储藏部58储藏2/3的油而设计供油路径的间隙、节流流路，但是，由于存在油储藏平衡被过渡性地打破的情况，所以，如下述那样，设置与实施方式1的(例4)同样的记载的密封容器侧油面调整功能。与低级侧吸入管15b1的小孔连接的细管39一直被引导到密封容器内油储藏部58的底，即使是在密封容器8侧的油面达到允许值以下的情况下，也从配管15b1的油面调整用钻孔59吸入一定量的润滑油，与制冷剂一起向压缩机缸内供给，保持润滑性能和密封性能。
另外，使用下述那样的油面调整功能。与高压侧排出管26b上开设的小孔连接的细管37在油分离器油储藏部92的油面上升到了允许值以上的情况下，将润滑油抽上，与制冷剂一起向压缩外的回路排出，据此，调整油面高度，将油分离器油储藏量保持在规定量以下。
图6的表2表示使用了丙烷制冷剂的情况下的本发明的效果。按照Ashrae-T条件基准，以相当于1kw的输入设计空调用压缩机。润滑油使用烷烃类矿物油，密封容器(低压侧)油储藏部的压力为0.59MPa，油温为50℃，制冷剂溶解度为10wt％，密封容器(高压侧)油储藏部的压力为1.88MPa，温度为80℃，制冷剂溶解度为33wt％。以往一般例是指在例如特开2006-200504的方法的比较例1所示那样的高压壳式两级旋转压缩机具备吸入消音器，在低级侧压缩机构在吸入前具备消音器的压缩机。以往的发明1是指按照特开2006-200504的方法设计的低压壳式两级旋转压缩机。在按实施方式2设计的情况下，预测压缩机效率为75％，体积效率为90％，压缩机内制冷剂量为90g。与以往一般例的高压壳式旋转压缩机相比，压缩机效率和体积效率维持为相等，同时，制冷剂封入量降低到约2/3，密封容器壁厚能够降低到约1/2。另外，与以往的发明1的低压壳式旋转压缩机相比，能够将压缩机效率和体积效率改善约10％，将压缩机内制冷剂封入量保持为一定。
在该实施方式2中，向压缩机构供给润滑油的供油构件具备将润滑油向叶片背压室14a、24a供给的第一供油路径和向压缩机构的供油间隙供给的第二供油路径。第二供油路径具备：(1)从油储藏部92通过供油细管94c、曲轴中空部60以及曲轴中空部贯通孔62向轴承7a、7b和曲轴6之间的轴承间隙70a、70b供给的路径、(2)从曲轴中空部贯通孔62向旋转活塞12的上下端面中在上侧支撑部件81以及中间板5之间分别形成的密封间隙71a、71b供给的路径，或者向旋转活塞22的上下端面中在中间板5以及下侧支撑部件82之间分别形成的密封间隙72a、72b供给的路径、(3)从曲轴中空部贯通孔62通过与缸11、21之间的密封间隙70、71(即，通过由上下面夹着旋转活塞12、22的轴承7b、中间板5、轴承7a)向缸11、21内的旋转活塞偏心方向密封间隙13、23供给的路径。第一供油路径是将润滑油从轴承间隙70a、70b以及密封间隙71、72还通过中间板内的供油路径53向叶片背压室14a以及24a供给的供油路径。
具备上述那样的结构的自然制冷剂(CO2制冷剂以及HC制冷剂)的低压壳式两级旋转压缩机能够得到与实施方式1同样的效果，同时满足(1)防止叶片跳越，(2)确保滑动部(轴承、叶片)的润滑性能，(3)确保旋转活塞以及叶片的密封性能以及(4)降低高压侧的油储藏量的课题，使可靠性化、低成本化、高性能化以及制冷剂量的降低成为可能。
实施方式3
图9是表示有关实施方式2的低压壳式单级旋转压缩机的整体结构的组装图。与实施方式2的旋转压缩机的结构上的不同之处在于，是由一个压缩机构构成的单级旋转压缩机，再有，密封容器8的底部壳构造做成兼作油分离器用高压容器41和排出消音器18的结构，在该容器41内，在曲轴6的下端设置作为油分离构件发挥作用的回旋流产生用旋转体64，作为供油构件安装油泵用旋转体61。除此之外的结构与实施方式2相同，省略说明。这里，单级的压缩机构本身与图3～5所示的实施方式1的压缩机构相同，单级的压缩机构的图符号使用实施方式2的第一(低级侧)压缩机构的参照符号表示。
该旋转压缩机在密封容器8内具备电动机9、由电动机9驱动的曲轴6、支撑曲轴6的两端的短轴侧轴承7a以及长轴侧轴承7b、压缩机构10。低压的制冷剂经过密封容器8内从吸入管15b1被吸入压缩机构10的缸11内，由压缩机构10压缩成高压，从排出阀17向具备油分离器90的排出消音器空间18a内排出。
在曲轴6的下端，由安装在这里的回旋流产生用旋转体64产生制冷剂的回旋流，在油分离器用高压容器91内进行旋风分离方式的油分离。因离心力而飞溅到外周的润滑油沿壁面传递，由于重力，汇集在高压容器的下方的油储藏部92。油储藏部92内的油被油用消波板92a包围，通过与安装在曲轴6的下端并一起旋转的油泵的顶升力的压差，从油泵用旋转体61通过曲轴中空部60内，从曲轴中空部贯通孔62向轴承7a、7b和曲轴6的轴承间隙72、73以及旋转活塞12与缸的密封间隙70供油，有助于各滑动部的润滑和密封。另外，还通过在兼作短轴侧轴承7b的下部支撑部件82上形成的供油路径85向叶片背压室14a供油。
供给到长轴侧轴承7a侧的润滑油从与曲轴6的轴承间隙70a的上端向作为低压壳容器的密封容器8内喷出。另外，在短轴承7b的内侧切有螺旋槽55b，是若曲轴6旋转，则油从上向下放下的结构，供给到短轴侧轴承7b侧的润滑油从与曲轴6的轴承间隙70b的下端返回油分离器用高压容器91内。供油到此以外的各滑动部(旋转活塞、叶片)的润滑油进入缸内，与制冷剂混合，从高级侧排出部26向油分离器90排出，分别为被分离的润滑油返回油储藏部92，未被分离的润滑油在冷冻循环回路内循环。
虽然在该实施方式3中也是以稳定运转时在低压壳侧油储藏部58储藏1/3的油的方式设计供油路径的间隙、节流流路，但是，因为油储藏的平衡有可能被打破的情况，所以，设置与实施方式2相同的油面调整机能(例1’)以及(例3’)。
在该实施方式3中，向压缩机构供给润滑油的供油构件具备将润滑油通过在兼作短轴侧轴承7b的下部支撑部件82上形成的供油路径85，向叶片背压室14a供给的第一供油路径和第二供油路径，该第二供油路径具有将油储藏部42内的润滑油从油泵用旋转体61通过曲轴中空部60、曲轴中空部贯通孔62向(1)向轴承7a、7b供给的路径、(2)曲轴6的间隙以及(3)旋转活塞12的缸的间隙供给的路径。
具备上述那样的结构的自然制冷剂(CO2制冷剂以及HC制冷剂)的低压壳式单级旋转压缩机因为能够得到与实施方式2同样的效果，所以，同时满足(1)防止叶片跳越，(2)确保滑动部(轴承、叶片)的润滑性能，(3)确保旋转活塞以及叶片的密封性能、(4)降低高压侧的油储藏量这些课题，使可靠性化、低成本化、高性能化以及制冷剂量的降低成为可能。
实施方式4
图10是表示有关实施方式4的低压壳式两级旋转压缩机的整体结构的组装图。该旋转压缩机在使油分离元件90兼作密封容器8内的高级排出消音器28的方面，与实施方式2的旋转压缩机相同，但是，在此之上，还在密封容器外也设置油分离元件40，这点不同。
在吸入第二压缩机构的缸21内的吸入室25并被压缩后，作为高压的制冷剂，从排出阀27向排出消音器28的内部空间28a排出，并在这里通过以将回旋流入进行的离心分离和除雾器101组合的油分离方式分离的油，在冲孔金属板102传递，暂时被储藏在92，通过在油分离器容器91和下侧支撑部件82上开设的供油路径86向高级叶片背压室24a供给，再有，通过在下侧支撑部件82上开设的供油路径85向高级侧旋转活塞22的上下端面密封间隙72a和72b供油。在22的上下端面，供油槽22a、22b切成环状，向这里供油。若储藏在92的油量超过基准值，则油通过与高级侧排出配管26b相连的细管38，被在26b内流动的制冷剂吸入，从26b向密封容器外的油分离器40供给。由40分离的油从供油路径44向低级叶片背压室14a供给。为了在油分离元件40的油量减少的状态下保持稳定，使用在油量减少时抑制返回量的构件，例如，使用在供油路径使用毛状细管，在气体混合状态下增大流动阻力，或者使浮子45a浮在油储藏部42，在油面下降时增大供油路径口的流动阻力的构件。另外，轴承7a、7b的间隙密封73a和73b也能够以与轴承间隙70a、70b区别的方式配置。该间隙密封73a和73b具有使油难以从旋转活塞上下端面的间隙向轴承间隙泄漏的效果。
另外，在曲轴6的中空部60的下端安装油泵用旋转体61，将位于密封容器8侧的油储藏部58的底的低压状态的润滑油汲上来，从中空部贯通孔62a、60b向曲轴6和主轴承7a、7b的间隙70a、70b供油。在轴承7a的内周侧切有螺旋槽55a，若曲轴6旋转，则能够将油从下卷到上方，因此，能够一直供油到轴承间隙7a的上端。
另外，能够从62b向轴承间隙70b供油，通过设置在轴承7b的内周侧的流路55d，对轴承间隙7b整体进行供油。若使用本实施方式4这样的轴承供油方法，则即使过渡性地密封容器内的低压侧油量极端降低，也能够向主轴承7a、7b供油，所以，能够有可靠性。
在按上述的实施方式4设计的情况下，预测压缩机效率为70％，体积效率为85％，压缩机内制冷剂量为72g。与以往一般例的高压壳式旋转压缩机相比，虽然压缩机效率和体积效率稍有降低，但是，制冷剂封入量降低到约1/2，密封容器壁厚能够降低到约1/2。另外，与以往的发明1的低压壳式旋转压缩机相比，能够将压缩机效率和体积效率改善约5％，将压缩机内制冷剂封入量保持为一定。
具备上述那样的结构的自然制冷剂(CO2制冷剂以及HC制冷剂)的低压壳式单级旋转压缩机因为能够得到与实施方式1相同的效果，所以，同时满足(1)防止叶片跳越，(2)确保滑动部(轴承、叶片)的润滑性能，(3)确保旋转活塞以及叶片的密封性能，(4)降低高压侧的油储藏量这些课题，使可靠性化、低成本化、高性能化以及制冷剂量的降低成为可能。
虽然在上述的实施方式中表示了本发明的低压壳式旋转压缩机使用了HC制冷剂的情况下的效果，但是，也可以使用HC制冷剂以外的CO2制冷剂、氟利昂制冷剂等各种制冷剂，分别同时满足(1)防止叶片跳越，(2)确保滑动部(轴承、叶片)的润滑性能，(3)确保旋转活塞以及叶片的密封性能，(4)降低高压侧的油储藏量这些课题，使可靠性化、低成本化、高性能化以及制冷剂量的降低成为可能。降低氟利昂制冷剂使用量对地球温暖化对策有效，另外，在具有可燃性、毒性的情况下，从安全性的观点出发有效。
如上述的实施方式1、2、3所示，在低压壳式两级旋转压缩机中，通过将向滑动部(轴承、叶片)、密封部供给高压侧润滑油的路径设置在中间板内，能够以低成本实现紧凑的结构。
在上述的实施方式中，作为低压壳式旋转压缩机，对旋转活塞式的情况进行了说明，但是，本发明也可以应用于滑动叶片式、摆动式等各种各样的旋转压缩机。在为滑动叶片式的情况下，能够得到与旋转活塞式相同的效果，在为摆动式的情况下，能够得到除(1)防止叶片跳越以外的相同的效果。

Claims (17)

1.一种旋转压缩机，其特征在于，具备：通过吸入管以及排出管与外部制冷剂回路连接，并封入有低压的制冷剂的密封容器；设置在上述密封容器内的电动机；设置在上述密封容器内并吸入低压的制冷剂，进行压缩的压缩机构，
上述压缩机构具备曲轴、旋转活塞和叶片，所述曲轴与上述电动机连结，由轴承支撑；所述旋转活塞由上述曲轴驱动，在缸内偏心旋转；所述叶片在缸内形成吸入室以及压缩室，在背后形成叶片背压室，
上述旋转压缩机具有：
对从上述压缩室排出的压力进行调整的排出阀和高压排出消音器；以及，
一个以上的油分离元件，所述一个以上的油分离元件是高压的制冷剂从上述压缩室向外部制冷剂回路导入前所经过的，
在所述一个以上的油分离元件中，至少一个油分离元件兼具上述高压排出消音器的功能，并且具有将从至少一个油分离元件分离的润滑油向上述叶片背压室供给的供油构件和供油路径。
2.一种旋转压缩机，其特征在于，具备：通过吸入管以及排出管与外部制冷剂回路连接，并封入有低压的制冷剂的密封容器；设置在上述密封容器内的电动机；设置在上述密封容器内并吸入低压的制冷剂，进行压缩的第一压缩机构；吸入由第一压缩机构升压的中间压的制冷剂，进行压缩的第二压缩机构，
上述第一以及第二压缩机构具备曲轴、旋转活塞和叶片，所述曲轴与上述电动机连结，由轴承支撑；所述旋转活塞由上述曲轴驱动，在缸内偏心旋转；所述叶片在缸内形成吸入室以及压缩室，在背后形成叶片背压室，
上述旋转压缩机具有：
对从上述压缩室排出的压力进行调整的排出阀；
一个以上的油分离元件，所述一个以上的油分离元件是由上述第二压缩机构压缩的高压的制冷剂向外部制冷剂回路排出前所经过的，
在一个以上的油分离元件中，至少一个油分离元件在分隔上述第一和第二压缩机构的中间板内形成供油路径，上述供油路径将由上述油分离元件分离的润滑油向上述曲轴和上述轴承之间的轴承间隙和作为欲接受压缩机构的供油的间隙的供油间隙的至少任意一个以及针对上述叶片背压室的供油路径供给。
3.如权利要求2所述的旋转压缩机，其特征在于，上述压缩机构是具备由中间板分隔的第一以及第二压缩机构的两级式压缩机构，
上述第一压缩机构的排出阀以及排出压缩的制冷剂的空间形成在上述中间板内。
4.如权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，上述油分离元件在压力性地与上述密封容器划分开的同一空间内，具备上述排出阀、油分离功能以及油储藏部，兼具高压排出消音器的功能。
5.如权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，具备将从上述油分离元件的至少一个分离的润滑油向上述叶片背压室供给的供油构件和供油路径，另外，除了该供油路径以外，具有将从上述油分离元件的至少一个分离的润滑油向上述压缩机构的供油间隙供给的供油路径，所述油分离元件是将高压的制冷剂从上述压缩室向外部制冷剂回路导入前所经过的。
6.如权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，在上述密封容器侧具有低压的润滑油的油储藏部，在上述油分离元件侧具有高压的润滑油的油储藏部，具备当上述油分离元件侧的油储藏部的油储藏量达到了规定值以上时，使制冷剂向上述密封容器侧的油储藏部返回的油返回路径。
7.如权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，在上述密封容器侧具备储藏润滑油的油储藏部，并且具备如下构件，该构件在上述油储藏部的油储藏量达到了规定值以上时，使制冷剂经过上述密封容器内，混入到将低压的制冷剂向着上述压缩机构的上述缸内吸入的路径。
8.如权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，上述油分离元件具备旋转体，该旋转体设置在上述压缩机构的上述曲轴的轴端，并在上述油分离元件内旋转，使上述油分离元件内产生回旋流，促进离心分离功能。
9.如权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，具有多个由上述压缩机构压缩的高压的制冷剂向外部制冷剂回路排出前所经过的油分离元件，将其中两个以上的油分离元件串联地配管连接。
10.如权利要求9所述的旋转压缩机，其特征在于，上述两个油分离元件串联地配管连接，在前级油分离元件的油储藏部的侧面，在规定的高度设置与上述配管相连的排出口，由此，上述前级油分离元件具有在上述的油储藏部的油面高度在规定以上时与制冷剂一起从上述配管向后级油分离元件排出油的油面高度调整功能。
11.如权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，上述制冷剂的主成分是碳酸气体或碳氢化合物气体，并且，上述润滑油的主成分是烷基乙二醇化合物。
12.一种旋转压缩机，其特征在于，具备：
通过吸入管以及排出管与外部制冷剂回路连接，封入低压的制冷剂且储藏低压的润滑油的密封容器；
设置在上述密封容器内的电动机；
压缩机构，该压缩机构具有与上述电动机连结且由轴承支撑的曲轴、由上述曲轴驱动且在缸内偏心旋转的旋转活塞、在缸内形成吸入室以及压缩室并在背后形成叶片背压室的叶片，且被设置在上述密封容器内，吸入并压缩低压的制冷剂；
对从上述压缩室排出的压力进行调整的排出阀以及高压排出消音器；
高压的制冷剂从上述压缩机构被导入外部制冷剂回路前所经过的油分离元件；
储藏在上述油分离元件内被油分离的高压的润滑油的油储藏部；
将上述高压的润滑油向上述叶片背压室供给的供油构件以及供油路径；
在上述密封容器内储藏低压的润滑油的油储藏部；
将上述低压的润滑油从上述曲轴的下端经曲轴中空部向上述压缩机构供给的供油构件以及供油路径。
13.如权利要求12所述的旋转压缩机，其特征在于，经上述曲轴中空部向上述压缩机构供给上述低压的润滑油的上述供油构件具有设置在上述曲轴的下端的油泵机构，
上述油泵机构的吸入口配置在比在上述密封容器内储藏低压的润滑油的油储藏部的底高，比上述曲轴下端面低的位置，
上述低压的润滑油通过上述油泵机构在上述曲轴中空部流通。
14.如权利要求13所述的旋转压缩机，其特征在于，储藏在上述油分离元件内进行了油分离的高压的润滑油的油储藏部具有抑制油面起伏的油面消波板和设置在侧壁的规定的高度部分，吸入润滑油使之移动的细管路径。
15.如权利要求12或13所述的旋转压缩机，其特征在于，上述油分离元件具有旋转体，该旋转体设置在上述压缩机构的上述曲轴的轴端，且在上述高压排出消音器内旋转，产生回旋流，促进离心油分离功能。
16.如权利要求12或13所述的旋转压缩机，其特征在于，在上述密封容器侧具备储藏润滑油的油储藏部，具备如下构件，该构件在上述油储藏部的油储藏量达到了规定值以上时，使制冷剂经过上述密封容器内，混入到将低压的制冷剂吸入上述压缩机构的上述缸内的路径。
17.如权利要求12或13所述的旋转压缩机，其特征在于，上述制冷剂的主成分是碳酸气体或碳氢化合物气体，并且，上述润滑油的主成分是烷基乙二醇化合物。
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