CN101855422B - 膨胀机一体型压缩机 - Google Patents

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Abstract

膨胀机一体型压缩机(200A)具有密闭容器(1)、压缩机构(2)、膨胀机构(3)、轴(5)以及油泵(6)。压缩机构(2)和膨胀机构(3)由轴(5)连结，使得由膨胀机构(3)回收的动力向压缩机构(2)传递。油泵(6)配置在压缩机构(2)和膨胀机构(3)之间，将贮存在油贮存部(25)中的油向压缩机构(2)供给。在轴(5)的内部形成有供油路(29)，以能够将从油泵(6)喷出的油向压缩机构(2)供给。供油路(29)的下端(29e)位于比在轴(5)的外周面上形成的供油路(29)的口(29p)靠下方的位置。

Description

膨胀机一体型压缩机
技术领域
本发明涉及具有压缩流体的压缩机构和使流体膨胀的膨胀机构是膨胀机一体型压缩机。
背景技术
一直以来，作为具有压缩机构和膨胀机构的流体机械，公知的是膨胀机一体型压缩机。图15是特开2005-299632号公报中记载的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。
膨胀机一体型压缩机103具有密闭容器120、压缩机构121、电动机122以及膨胀机构123。电动机122、压缩机构121以及膨胀机构123由轴124连结。膨胀机构123从膨胀的工作流体(例如，制冷剂)回收动力，并将回收的动力赋予轴124。由此，驱动压缩机构121的电动机122的消耗电力降低，使用了膨胀机一体型压缩机103的系统的制冷系数提高。
密闭容器120的底部125被利用为油贮存部。为了将贮存在底部125的油吸向密闭容器120的上方，在轴124的下端设有油泵126。被油泵126吸上来的油经由轴124内的供油路127而向压缩机构121以及膨胀机构123供给。由此，能够确保压缩机构121的滑动部分以及膨胀机构123的滑动部分的润滑性和密封性。
在膨胀机构123的上部设有回油路径128。回油路径128的一端与轴124的供油路127连接，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，过剩地供给油。剩余的油经由回油路径128向膨胀机构123的下方排出。
混入工作流体中的油的量通常在压缩机构121和膨胀机构123中不同。因而，当压缩机构121和膨胀机构123被收容在各自的密闭容器内时，为了不产生油量的过量或不足，用于调整2个密闭容器内的油量的机构是必不可少的。相对于此，由于压缩机构121以及膨胀机构123被收容在同一密闭容器120内，因此，图15所示的膨胀机一体型压缩机103本质上不存在油量的过量或不足的问题。
在上述的膨胀机一体型压缩机103中，从底部125吸上来的油由于通过高温的压缩机构121，因此被压缩机构121加热。被压缩机构121加热后的油被电动机122进一步加热，并到达膨胀机构123。到达了膨胀机构123的油在低温的膨胀机构123中被冷却后，经由回油路径128而向膨胀机构123的下方排出。从膨胀机构123排出的油在通过电动机122的侧面时被加热，进而在通过压缩机构121的侧面时也被加热，从而返回到密闭容器120的底部125。
如上所述，油在压缩机构和膨胀机构中循环，由此，经由油产生从压缩机构向膨胀机构的热移动。这样的热移动导致从压缩机构喷出的工作流体的温度下降、从膨胀机构喷出的工作流体的温度上升，从而妨碍使用了膨胀机一体型压缩机的系统的制冷系数的提高。
发明内容
本发明鉴于上述点而提出，其目的在于在膨胀机一体型压缩机中抑制从压缩机构向膨胀机构的热移动。
为了实现上述目的，在本申请之前的国际申请PCT/JP2007/058871(申请日2007年4月24日，优先权日2006年5月17日)中，本发明者们公开了一种膨胀机一体型压缩机，其具有：
密闭容器，其底部被利用为油贮存部；
压缩机构，其以位于贮存在油贮存部中的油的油面之上或之下的方式配置在密闭容器内；
膨胀机构，其以相对于油面的位置关系与压缩机构上下相反的方式配置于密闭容器内；
轴，其连结压缩机构和膨胀机构；
油泵，其配置于压缩机构和膨胀机构之间，并将填充压缩机构或膨胀机构的周围的油向位于油面之上的压缩机构或膨胀机构供给。
在上述的膨胀机一体型压缩机中，压缩机构和膨胀机构的上下关系未被限定，不过当压缩机构配置在油面之上，膨胀机构配置在油面之下时，防止经由了油的热移动的效果更好。而且得知，通过进行以下的改良，能够进一步提高防止热移动的效果。
即，本发明提供一种膨胀机一体型压缩机，其具有：
密闭容器，其底部被利用为油贮存部，并且内部空间由压缩后的高压的工作流体填充；
压缩机构，其配置在密闭容器内的上部，将工作流体压缩并向密闭容器的内部空间喷出；
膨胀机构，其配置在密闭容器的下部而使周围由贮存在油贮存部中的油填充，且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结压缩机构和膨胀机构而使由膨胀机构回收的动力传递到压缩机构；
油泵，其配置在轴的轴向上的压缩机构和膨胀机构之间，将贮存在油贮存部中的油向压缩机构供给；
供油路，其形成在轴的内部而能够将从油泵喷出的油向压缩机构供给，且下端位于比在轴的外周面上形成的入口靠下方的位置。
本发明的膨胀机一体型压缩机采用在密闭容器内填充高温高压的工作流体的所谓高压壳型。在密闭容器内的上部配置当动作时成为高温的压缩机构，在下部配置当动作时成为低温的膨胀机构。在密闭容器的底部贮存用于润滑压缩机构以及膨胀机构的油。油泵配置在压缩机构和膨胀机构之间，通过形成在轴的内部的供油路将油从油泵向压缩机构供给。被吸入油泵中的油在不经由下部的膨胀机构的情况下向上部的压缩机构供给。换言之，能够使膨胀机构不位于对压缩机构进行润滑的油的循环路径上。由此，抑制经由了油的从压缩机构向膨胀机构的热移动。
进而，根据本发明，形成在轴的内部的供油路的下端位于比该供油路的入口靠下方的位置。因而，在供油路中，油滞留在比入口靠下侧的部分。油的导热率比构成轴的材料(通常是金属)的导热率低，因此，若油滞留，则热不易将轴作为传热路径而移动到膨胀机构。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。
图2A是图1所示的膨胀机一体型压缩机的IIA-IIA横剖面图。
图2B是图1所示的膨胀机一体型压缩机的IIB-IIB横剖面图。
图3是图1的局部放大图。
图4是油泵的俯视图。
图5是表示在第2轴的外周面上形成的供油用的槽的示意图。
图6是表示供油路的另一方式的放大剖面图。
图7是表示供油路的又一方式的放大剖面图。
图8是表示供油路的又一方式的放大剖面图。
图9是表示供油路的又一方式的放大剖面图。
图10是本发明的第2实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。
图11是图10的局部放大图。
图12是与图11的XII-XII线对应的油泵的俯视图。
图13A是在下表面上形成有油保持槽的活塞的剖面图。
图13B是下表面倾斜的活塞的剖面图。
图14是使用了膨胀机一体型压缩机的制冷循环装置的结构图。
图15是现有的膨胀机一体型压缩机的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。图2A是图1所示的膨胀机一体型压缩机的IIA-IIA横剖面图。图2B是图1所示的膨胀机一体型压缩机的IIB-IIB横剖面图。图3是图1的局部放大图。
如图1所示，第1实施方式的膨胀机一体型压缩机200A具有密闭容器1、配置在密闭容器1内的上部的涡旋型的压缩机构2、配置在密闭容器1内的下部的2级旋转型的膨胀机构3、配置在压缩机构2和膨胀机构3之间的电动机4、将压缩机构2、膨胀机构3以及电动机4连结的轴5、配置在电动机4和膨胀机构3之间的油泵6、配置在膨胀机构3和油泵6之间的绝热结构30。电动机4驱动轴5，由此，压缩机构2工作。膨胀机构3从膨胀的工作流体回收动力并赋予轴5，从而对基于电动机4的轴5的驱动进行辅助。工作流体例如是二氧化碳或氢氟烃等制冷剂。
在本说明书中，将轴5的轴向定义为上下方向，将配置有压缩机构2的一侧定义为上侧，将配置有膨胀机构3的一侧定义为下侧。进而，在本实施方式中，采用了涡旋型的压缩机构2和旋转型的膨胀机构3，但是，压缩机构2以及膨胀机构3的型式并不限定于此，也可以是其他的容积型。例如，也可以使压缩机构和膨胀机构双方都为旋转型或者涡旋型。
如图1所示，密闭容器1的底部被利用为油贮存部25，其上侧的内部空间24填充工作流体。为了确保压缩机构2以及膨胀机构3的滑动部分的润滑性和密封性而使用油。贮存在油贮存部25中的油的量被调整为，在使密闭容器1立起的状态下、即以使轴5的轴向与铅直方向平行的方式保持密闭容器1的姿势的状态下，油面SL(参照图3)位于油泵6的油吸入口62q之上且电动机4之下。换言之，确定油泵6和电动机4的位置、以及用于收容这些要素的密闭容器1的形状和大小，使油的油面位于油泵6的油吸入口62q和电动机4之间。
油贮存部25包括油泵6的油吸入口62q所处的上槽25a和膨胀机构3所处的下槽25b。上槽25a和下槽25b由构成绝热结构30的构件(具体来说，是后述的分隔板31)隔开。油泵6的周围被上槽25a的油填充，膨胀机构3的周围被下槽25b的油填充。上槽25a的油主要用于压缩机构2，下槽25b的油主要用于膨胀机构3。
油泵6以贮存在上槽25a中油的油面位于油吸入口62q的上方的方式配置在轴5的轴向上的压缩机构2和膨胀机构3之间。在电动机4和油泵6之间配置有支承框架75。支承框架75固定在密闭容器1上，经由该支承框架75，将油泵6、绝热结构30以及膨胀机构3固定在密闭容器1上。在支承框架75的外周部形成有多个贯通孔75a，以使润滑完压缩机构2的油以及从向密闭容器1的内部空间24喷出的工作流体分离出的油返回上槽25a中。贯通孔75a的数目也可以是1个。
油泵6将上槽25a的油吸入并向压缩机构2的滑动部分供给。润滑压缩机构2后通过支承框架75的贯通孔75a而返回上槽25a中的油由于受到压缩机构2以及电动机4的加热作用，因此相对来说是高温的。返回到上槽25a中的油再次被油泵6吸入。另一方面，下槽25b的油向膨胀机构3的滑动部分供给。将膨胀机构3的滑动部分润滑了的油直接返回下槽25b中。贮存在下槽25b中的油由于受到膨胀机构3的冷却作用，因此相对来说是低温的。通过将油泵6配置在压缩机构2和膨胀机构3之间，并使用该油泵6向压缩机构2供油，由此，能够使润滑压缩机构2的高温的油的循环路径远离膨胀机构3。换言之，能够使润滑压缩机构2的高温的油的循环路径和润滑膨胀机构3的低温的油的循环路径分开。由此，经由了油的从压缩机构2向膨胀机构3的热移动被抑制。
抑制热移动的效果可以只通过位于压缩机构2和膨胀机构3之间的油泵6而得到，但是，通过追加绝热结构30，能够大幅度地提高该效果。
在膨胀机一体型压缩机200A的动作时，贮存在油贮存部25中的油在上槽25a中相对来说成为高温，在下槽25b的膨胀机构3的周围相对来说成为低温。绝热结构30通过限制上槽25a和下槽25b之间的油的流通，而维持高温的油贮存在上槽25a中且低温的油贮存在下槽25b中的状态。进而，由于具有绝热结构30，因此油泵6和膨胀机构3的轴向的距离变长，从而也能够降低从填充油泵6的周围的油向膨胀机构3的热移动量。上槽25a和下槽25b之间的油的流通虽然被绝热结构30限制，但并不是被禁止。为了使油量平衡，也可以使油从上槽25a向下槽25b流通，或者使油从下槽25b向上槽25a流通。
以下，进一步详细地说明各结构要素。
压缩机构2
涡旋型的压缩机构2具有回旋涡旋件7、固定涡旋件8、O型环11、轴承构件10、消声器16、吸入管13、喷出管15。与轴5的偏心軸5a嵌合且被O型环11约束了自转运动的回旋涡旋件7的螺旋形状的搭接部7a与固定涡旋件8的搭接部8a啮合，且同时伴随着轴5的旋转而进行回旋运动，在搭接部7a，8a之间形成的弦月形状的工作室12从外侧向内侧移动且同时缩小容积，由此，将从吸入管13吸入的工作流体压缩。被压缩的工作流体依次经由在固定涡旋件8的中央部形成的喷出孔8b、消声器16的内部空间16a、贯通固定涡旋件8以及轴承构件10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而到达了该压缩机构2的油将回旋涡旋件7和偏心轴5a的滑动面以及回旋涡旋件7和固定涡旋件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内部空间24的期间，在重力和离心力的作用下与油分离，然后，从喷出管15向气体冷却器喷出。
电动机4
经由轴5驱动压缩机构2的电动机4具有固定在密闭容器1中的定子21和固定在轴5上的转子22。从配置在密闭容器1的上部的端子(省略图示)向电动机4供给电力。电动机4可以是同步机以及感应电机的任意之一，由混入从压缩机构2喷出的工作流体中的油冷却。
轴5
在轴5的内部沿着轴向延伸形成有与压缩机构2的滑动部分相通的供油路29，向该供油路29送入从油泵6喷出的油。被送入供油路29中的油在不经由膨胀机构3的情况下向压缩机构2的各滑动部分供给。于是，朝向压缩机构2的油不会被膨胀机构3冷却，因此能够有效地抑制经由了油的从压缩机构2向膨胀机构3的热移动。另外，若在轴5的内部形成供油路29，则不会新产生部件数目的增加和布局的问题，因此是优选的。
进而，在本实施方式中，轴5包括位于压缩机构2侧的第1轴5s和与第1轴5s连结且位于膨胀机构3侧的第2轴5t。在第1轴5s以及第2轴5t的内部沿着轴向延伸形成有与压缩机构2的滑动部分相通的供油路29。第1轴5s和第2轴5t由连结器63连结而将由膨胀机构3回收的动力传递到压缩机构2。不过，也可以不使用连结器63而将第1轴5s和第2轴5t直接嵌合。进而，也可以使用由单一的部件构成的轴。
膨胀机构3
膨胀机构3具有第1工作缸42、比第1工作缸42厚的第2工作缸44和隔开上述工作缸42、44的中板43。第1工作缸42和第2工作缸44相互同心状配置。膨胀机构3还具有与轴5的偏心部5c嵌合且在第1工作缸42中进行偏心旋转运动的第1活塞46、往复运动自如地保持在第1工作缸42的叶轮槽42a(参照图2A)且一端部与第1活塞46相接的第1叶轮48、与第1叶轮48的另一端部相接且将第1叶轮48向第1活塞46施力的第1弹簧50、与轴5的偏心部5d嵌合且在第2工作缸44中进行偏心旋转运动的第2活塞47、往复运动自如地保持在第2工作缸44的叶轮槽44a(参照图2B)且一端部与第2活塞47相接的第2叶轮49、与第2叶轮49的另一端部相接且将第2叶轮49向第2活塞47施力的第2弹簧51。
膨胀机构3还具有配置为将第1工作缸42、第2工作缸44以及中板43夹持的上轴承构件45以及下轴承构件41。下轴承构件41以及中板43从上下夹持第1工作缸42，中板43以及上轴承构件45从上下夹持第2工作缸44。通过上轴承构件45、中板43以及下轴承构件41的夹持，在第1工作缸42以及第2工作缸44内形成容积对应于活塞46、47的旋转而变化的工作室。膨胀机构3也与压缩机构2同样具有吸入管52和喷出管53。
如图2A所示，在第1工作缸42的内侧形成有由第1活塞46以及第1叶轮48划分的吸入侧的工作室55a(第1吸入侧空间)以及喷出侧的工作室55b(第1喷出侧空间)。如图2B所示，在第2工作缸44的内侧形成有由第2活塞47以及第2叶轮49划分的吸入侧的工作室56a(第2吸入侧空间)以及喷出侧的工作室56b(第2喷出侧空间)。第2工作缸44的2个工作室56a、56b的合计容积大于第1工作缸42的2个工作室55a、55b的合计容积。第1工作缸42的喷出侧的工作室55b和第2工作缸44的吸入侧的工作室56a由形成在中板43上的贯通孔43a连接，作为一个工作室(膨胀室)发挥功能。高压的工作流体经过吸入管52以及吸入路径54之后，从形成在下轴承构件41上的吸入孔41a流入第1工作缸42的工作室55a。流入第1工作缸42的工作室55a中的工作流体在由工作室55b和工作室56a构成的膨胀室中使轴5旋转且同时膨胀而成为低压，并经过喷出孔45a以及喷出管53向外部导出。
于是，膨胀机构3是具有工作缸42、44、与轴5的偏心部5c、5d嵌合而配置在工作缸42、44内的活塞46、47、闭塞工作缸42、44且与工作缸42、44以及活塞46、47一起形成膨胀室的轴承构件41、45(闭塞构件)的旋转型。旋转型的流体机构在其结构上必须对将工作缸内的空间分隔为2个的叶轮进行润滑。在机构整体浸入到油中时，可以通过使配置有叶轮的叶轮槽的后端露出在密闭容器1内这一极其简单的方法来润滑叶轮。在本实施方式中也使用这样的方法来润滑叶轮48、49。
向其他部分(例如轴承构件41、45)的供油，例如如图5所示，可以通过以从第2轴5t的下端向膨胀机构3的工作缸42、44延伸的方式在第2轴5t的外周面上形成槽5k来进行。施加于贮存在油贮存部25中的油的压力大于施加于将工作缸42、44和活塞46、47润滑中的油的压力。因而，即使不借助油泵，也能够将油传动到第2轴5t的外周面的槽5k而向膨胀机构3的滑动部分供给。
油泵6
如图3所示，油泵6是通过与轴5的旋转相伴的工作室的容积的增减来压送油的容积式泵。与油泵6邻接设有收容连结器63的中空的中继构件71。轴5贯通油泵6以及中继构件71的中央部。
图4表示油泵6的俯视图。油泵6具有安装在轴5(第2轴5t)的偏心部上的活塞61和收容活塞61的壳体62(工作缸)。在活塞61和壳体62之间形成有弦月状的工作室64。即，油泵6采用旋转型的流体机构。在壳体62形成有将油贮存部25(具体来说是上槽25a)和工作室64连接的油吸入路62a、将工作室64和供油路29连接的油喷出路62b以及中继通路62c(参照图3)。伴随着第2轴5t的旋转，活塞61在壳体62内进行偏心旋转运动。由此，工作室64的容积增减，进行油的吸入以及喷出。这样的机构不会将第2轴5t的旋转运动通过凸轮机构等变换为其他运动，而是直接利用为压送油的运动，因此具有机械损失小的优点。另外，由于是比较简单的结构，因此可靠性也高。
油泵6和中继构件71以油泵6的壳体62的上表面和中继构件71的下表面相接的方式在轴向的上下邻接配置。通过壳体62的上表面来闭塞中继构件71。进而，中继构件71具有支承轴5(第1轴5s)的轴承部76。换言之，中继构件71也具有支承轴5的轴承功能。为了能够进行轴承部76的润滑，轴5的供油路29在与轴承部76对应的区间分支。还有，支承框架75也可以具有与轴承部76相当的部分。进而，支承框架75和中继构件71也可以由单一的部件构成。
第1轴5s和第2轴5t由连结器63连结，该连结器63配置在中继构件71的内部空间70h中。第1轴5s和连结器63例如通过在第1轴5s的外周面上形成的槽和在连结器63的内周面上形成的槽卡合而同步旋转地连结。第2轴5t和连结器63也能够以同样的方法固定。连结器63在中继构件71内与第1轴5s以及第2轴5t同步旋转。由膨胀机构3向第2轴5t赋予的转矩经由连结器63向第1轴5s传递。
供油路29在第1轴5s以及第2轴5t上形成。轴5的连结部、供油路29的入口29p、油泵6的主体部分从接近压缩机构2的侧依次排列。供油路29的入口29p形成在第2轴5t的上端部和活塞61所嵌合的部分(偏心部)之间的、第2轴5t的外周面上。中继通路62c是沿周向包围第2轴5t的环状空间，供油路29的入口29p面对该环状的空间。
从油泵6喷出的油通过油喷出路62b以及中继通路62c被导向供油路29。中继构件71具有作为收容连结器63的壳体的作用以及作为轴5的轴承的作用。不过，中继构件71的内部空间70h也可以由油填充。
绝热结构30
如图1所示，绝热结构30由与膨胀机构3的上轴承构件45(闭塞构件)另成一体的构件构成。由此，能够使从油泵6到第2工作缸44的距离充分长，从而能够获得更好的绝热效果。
具体来说，绝热结构30具有将上槽25a和下槽25b分隔开的分隔板31、配置在分隔板31和膨胀机构3之间的衬垫32、33。衬垫32、33在分隔板31和膨胀机构3之间形成由下槽25b的油填充的空间。将由衬垫32、33确保的空间填充的油自身作为绝热材料发挥作用，沿轴向形成温度成层。
分隔板31的上表面与油泵6的壳体62的下表面相接。即，通过分隔板31的上表面将壳体62内的工作室64闭塞。在分隔板31的中央部形成有用于使轴5通过的贯通孔。分隔板31的构成材料可以是碳素钢、铸铁、合金钢之类的金属。分隔板31的厚度并不特别地限定，如本实施方式所述，分隔板31的厚度不必是均匀的。
分隔板31的形状优选沿着密闭容器1的横截面形状(参照图2)。在本实施方式中，采用具有圆形的外形的分隔板31。分隔板31的大小只要是能够充分限制上槽25a和下槽25b之间的油的流通的大小即可。具体来说，优选分隔板31的外径与密闭容器1的内径大致一致或者稍小。
如图1所示，在密闭容器1的内表面和分隔板31的外周面之间形成有间隙77。间隙77的宽度是能够使油在上槽25a和下槽25b之间流通的必要最小限，例如，以轴5的径向的长度来说，可以形成为0.5mm～1mm。如此，能够将上槽25a和下槽25b之间的油的流通抑制为必要最小限。
还有，这样的间隙77既可以形成在分隔板31的整个周围，也可以并非如此。例如，也可以在分隔板31的外周部的1个部位或多个部位形成作为间隙77的切口。进而，也可以取代间隙77而在分隔板31上形成容许油的流通的贯通孔(微孔)，或在分隔板31上同时形成间隙77和容许油的流通的贯通孔(微孔)。这样的贯通孔优选在与上下方向正交的横向上离开油泵6的油吸入口62q以及支承框架75的贯通孔75a(在上下方向上不重合)。形成为这样的位置关系，就向油泵6中优先吸入高温的油，高温的油不易通过分隔板31的贯通孔而向下槽25b移动。
衬垫32、33具有配置在轴5的周围的第1衬垫32和配置在比第1衬垫32靠径向外侧的第2衬垫33。在本实施方式中，第1衬垫32是圆筒状，作为将第2轴5t覆盖的罩发挥功能。进而，第1衬垫32也可以作为支承第2轴5t的轴承发挥功能。第2衬垫33可以是用于将膨胀机构3固定在支承框架75上的螺栓或螺丝，也可以是具有使这样的螺栓或螺丝通过的孔的构件，还可以仅仅是用于确保空间的构件。进而，这些衬垫32、33也可以与分隔板31一体化。换言之，衬垫32、33和分隔板31既可以焊接或者钎焊，也可以是一体成形的构件。
还有，第2轴5t的比分隔板31靠上的部分通过油泵6并向中继构件71内突出，因此成为高温。因而，当第2轴5t向由绝热结构30形成的空间露出，并与下槽25b的油接触时，容易引起经由第2轴5t从上槽25a向下槽25b的热移动。如本实施方式所示，若由第1衬垫32覆盖第2轴5t，则能够防止将由绝热结构30形成的空间填充的油与第2轴5t直接接触而被加热。即，通过第1衬垫32，能够抑制经由第2轴5t的热移动。同时，也能够防止第2轴5t搅拌贮存在下槽25b中的油。
在第1衬垫32的导热率小于分隔板31和第2轴5t的导热率时，抑制经由第2轴5t的热移动的效果进一步变高。例如，可以使分隔板31和第2轴5t为铸铁制，并使第1衬垫32为SUS304之类的不锈钢制。基于同样的理由，优选第2衬垫33也是导热率小的金属制。当然，分隔板31以及第2轴5t也可以由导热率小的不锈钢构成。还有，导热率的大小是指在膨胀机一体型压缩机200A的动作时油的通常的温度区域(例如0℃～100℃)中的大小。
供油路29
供油路29原本用于进行供油，不过在本发明中还使供油路29自身具有抑制热移动的功能。具体来说，如图1以及图3所示，供油路29的下端29e位于比在轴5的外周面上形成的入口29p靠下方的位置。供油路29止于下端29e，因此油滞留在比入口29p靠下侧的部分。由于油的导热率低于轴5的导热率，因此，通过滞留油而能够获得绝热效果。
供油路29的径并不特别地限定，只要在能够充分确保轴5的强度的范围内，则即使粗一点也没有问题。于是，油容易滞留，绝热效果提高。例如，供油路29可以形成为供油路29的半径大于轴5(5t)的径向的壁厚。另外，供油路29的入口29p并不限定为1个，也可以在轴5的周向的多个部位具有入口29p。若有多个入口29p，则流入供油路29中的油的流速下降，因此容易使油稳定地滞留在比入口29p靠下的部分。
在本实施方式中，供油路29的入口29p位于比油泵6的主体部靠上方的位置，供油路29具有在轴向上与油泵6的主体部重叠的部分。所谓油泵6的主体部是指具有活塞61以及工作室64的部分。如上所述，在油泵6中吸入比较高温的油，该油被导向供油路29。因而，在膨胀机一体型压缩机200A的动作时，油泵6自身也变得比较高温。若供油路29的入口29p比油泵6的主体部靠上，且滞留油的部分与油泵6在轴向上重叠，则能够抑制从油泵6向轴5(5t)的传热。具体来说，在本实施方式中，以下端29e位于设有分隔板31的高度的方式形成有供油路29。
还有，供油路29通常通过使用了钻头的挖掘加工而形成在轴5的内部。根据加工上的要求，供油路29的下端29e必须位于比入口29p靠下方2～3mm左右的位置。在加工上的要求所产生的如此的微差之下，无法使油滞留，因此供油路29的下端29e并不会位于比入口29p靠下方的位置。为了使油滞留而获得绝热效果，例如，可以将比入口29p靠下方的部分确保为10mm左右。
另外，如图6所示，供油路29也可以具有在轴向上与绝热结构30重叠的部分。于是，抑制从油泵6向轴5(5t)的传热的效果进一步提高。具体来说，在轴向上供油路29的下端29e与衬垫32、33重叠即可。
另一方面，如图7所示，本实施方式的膨胀机构3在压缩机构2侧具有支承轴5(5t)的上轴承构件45。因此，优选供油路29的下端29e位于比该上轴承构件45靠上方的位置。即，使供油路29比上轴承构件45靠上方。于是，能够避免由上轴承构件45支承的部分变成中空，从确保轴5(5t)的强度以及抑制轴5(5t)的挠曲这样的观点来看是优选的。
另外，如图8所示，也可以在供油路29上设有抑制油向比入口29p靠下方的位置流动的捕集器80。若设有捕集器80，则油变得容易滞留。捕集器80可以与供油路29的下端29e相接设置，也可以离开供油路29的下端29e而设置。在图8所示的例中，在入口29p和下端29e之间设有捕集器80。捕集器80只要能提高使油滞留的作用即可，其方式并不特别地限定。例如，可以使用金属制或树脂制的网作为捕集器80。还有，为了对捕集器80进行安装定位，使供油路29的比捕集器80靠下的部分29s缩径即可。
另外，如图9所示，可以在比供油路29的下端29e靠膨胀机构3侧，在轴5(5t)的内部填充绝热材料82。此时，绝热材料82的上端与供油路29的下端29e一致。通过填充绝热材料82，轴5(5t)的热阻增加，更不易引起将轴5(5t)作为传热路径的热移动。这样的绝热材料82例如由树脂、陶瓷、玻璃等导热率比构成轴5的金属低的材料构成即可。也可以取代参照图8说明的捕集器80，而将绝热材料82设置在供油路29的内部，或将绝热材料82与捕集器80一起设置在供油路29的内部。
(第2实施方式)
图10是本发明的第2实施方式的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。图11是图10的局部放大图。还有，图10所示的膨胀机一体型压缩机的IIA-IIA横剖面图与图2A相同，IIB-IIB横剖面图与图2B相同。
第2实施方式的膨胀机一体型压缩机200B，与第1实施方式的膨胀机一体型压缩机200A相比，在油泵6自身的结构以及其周围的结构上是不同的。还有，第2实施方式的膨胀机一体型压缩机200B的其他结构与第1实施方式的膨胀机一体型压缩机200A基本相同，因此，对这些部分标注与第1实施方式相同的符号并省略其说明。另外，在第2实施方式中，将第1实施方式的分隔板31称为分隔构件31。
在本实施方式中，将上槽25a和下槽25b分隔开并且对它们之间的油的流通进行限制的分隔构件31呈比密闭容器1的内部空间24的横截面小一圈的圆盘状，通过在分隔构件31的端面和密闭容器1的内周面之间形成的间隙31a(参照图3)而稍容许油的流通。另外，在分隔构件31的中央部设有用于使轴5通过的贯通孔31b(参照图11)。贯通孔31b的直径在本实施方式中设定为比轴5的直径大一圈，但是也可以将其设置为与轴5的直径相同程度。
还有，作为分隔构件31，只要将上槽25a和下槽25b分隔开并且对它们之间的油的流通进行限制即可，可以适当选择其形状以及结构。例如，也可以使分隔构件31的直径与密闭容器1的内径一致，并在分隔构件31上设有容许油的流通的贯通孔或从端面设有切口。或者，分隔构件31也可以由多个部件形成为中空状(例如，卷筒状)，并在其中暂时保持油。
在本实施方式中，在轴5的比油泵6稍微靠上方的位置设有向供油路29导入油的入口(导入口)29p(参照图11)。而且，通过后述的导入路74以及入口29p向供油路29送入从油泵6向上方喷出的油。向供油路29送入的油在不经由膨胀机构3的情况下向压缩机构2的各滑动部分供给。于是，向压缩机构2供给的油不会被膨胀机构3冷却，因而，能够有效地抑制经由了油的从压缩机构2向膨胀机构3的热移动。另外，若在轴5的内部形成供油路29，则不会新产生部件数目的增加和布局的问题，因此是优选的。还有，供油路29的下端29e，与第1实施方式同样，位于比在轴5的外周面上形成的入口29p靠下方的位置。作为从该供油路29的入口29p向下侧的部分的结构，可以采用在第1实施方式中参照图3以及图6～图9说明的结构的任意之一。
如图11所示，油泵6是通过与轴5的旋转相伴的工作室的容积的增减来压送油的容积式泵。在油泵6的上侧依次配置有使轴5贯通其中央部的导入构件73以及中继构件71，油泵6经由这些构件73、71固定在支承框架75上。
中继构件71具有收容连结器63的内部空间70h和支承轴5(第1轴5s)的轴承部76。换言之，中继构件71起到作为连结器63的壳体的作用和作为轴5的轴承的作用。还有，支承框架75也可以具有与轴承部76相当的部分。进而，支承框架75和中继构件71可以由单一的部件构成。导入构件73呈在上下方向上扁平的板状形状。
图12表示油泵6的俯视图。在轴5(第2轴5t)的与油泵6对应的位置设有偏心部5e。油泵6具有与轴5的偏心部5e嵌合而进行偏心运动的活塞61和收容该活塞61的壳体62(工作缸)。在活塞61和壳体62之间形成有弦月状的工作室64。即，油泵6采用旋转型的流体机构。还有，在本实施方式中，如图12所示，为活塞61不能够自转的结构的油泵6，不过作为油泵6，只要是容积式泵即可，当然也可以是具有滑动叶轮且活塞61能够自转的其他旋转型的油泵、或余摆线泵之类的齿轮型的油泵。
在壳体62形成有将油贮存部25的上槽25a和工作室64连接的吸入路62a和使油从工作室64逃逸的喷出路62b。吸入路62a沿着壳体62的上表面在直线上延伸，喷出路62b呈从壳体62的内周面向径向外侧后退的槽状。并且，由吸入路62a的外侧的开口构成吸入口62q，由喷出路62b的上侧的开口构成喷出口。还有，喷出路62b的下侧的开口由分隔构件31闭塞。若活塞61伴随着第2轴5t的旋转在壳体62内进行偏心运动，则由此工作室64的容积增减，吸入来自吸入口62q的油以及从喷出口向上方喷出油。这样的机构不必由凸轮机构等将第2轴5t的旋转运动变换为其他运动，而是直接利用为压送油的运动，因此，具有机械损失小的优点。另外，由于是比较简单的结构，因此可靠性也高。
如图11所示，导入构件73以该导入构件73的下表面与壳体62的上表面相接的方式与壳体62邻接配置，分隔构件31以该分隔构件31的上表面与壳体62的下表面相接的方式与壳体62邻接配置。因此，工作室64从上方被导入构件73闭塞并且从下方被分隔构件31闭塞，活塞61在分隔构件31上滑动。即，导入构件73以及分隔构件31兼为闭塞工作室64的闭塞构件。还有，壳体62可以与分隔构件31构成为一体。另外，也可以在油泵6和分隔构件31之间另行配置与壳体62邻接而从下方闭塞工作室64的闭塞构件。此时，可以将闭塞构件形成为例如与壳体62相同程度的大小。
导入构件73设有将油泵6的喷出口和供油路29的入口29p连通的导入路74。具体来说，在导入构件73的下表面设有与轴5面临的周围部分向上方凹陷的圆形环状的台阶部73a和从该台阶部73a向轴5的径向外侧延伸到与油泵6的喷出口对应的位置的槽部73b，由该台阶部73a以及槽部73b构成导入路74。而且，供油路29的入口29p设置在轴5上的与由台阶部73a形成的空间面对的部分，在横向上向该空间开口。从油泵6的喷出口向上方喷出的油通过槽部73b内向台阶部73a内送入，由此处通过与轴5一起旋转的入口29p而向供油路29导入。台阶部73a的外径设定为小于由进行偏心运动的活塞61描绘的轨迹圆中的最小直径。因此，台阶部73a内的空间从下方由活塞61以及轴5的台阶部5e闭塞，导入路74与活塞61的上表面始终面对。还有，台阶部73a不必一定是圆形环状，也可以适当选择其形状。另外，入口29p的数量也不必一定是1个，也可以对应于台阶部73a的形状而设置多个。
进而，在本实施方式中，轴5的偏心部5e的厚度设定为比活塞61薄，并且，偏心部5e在活塞61内配置在靠下侧的位置。
如以上说明所述，在本实施方式的膨胀机一体型压缩机200B中，供油路29的下端29e位于比入口29p靠下方的位置，因此，与第1实施方式同样，通过油在比入口29p靠下侧的位置的滞留，能够获得绝热效果。
进而，在本实施方式中，贮存在油贮存部25中的油从油泵6向上方喷出后，通过位于油泵6的上侧的导入路74以及入口29p向轴5内的供油路29导入，因此，从油泵6喷出的油在不会接近膨胀机构3的情况下向压缩机构2供给。因此，热更加不易从油泵6喷出的油向膨胀机构3传递，从而能够进一步提高抑制经由了油的热移动的效果。
另外，在本实施方式中，配置有分隔构件31且在其上方设置油泵6的吸入口62q，因此，对压缩机构2进行润滑的油的润滑路径形成在分隔构件31的上侧，热也更加不易从被油泵6吸入的油向膨胀机构3传递。
进而，油泵6的活塞61在分隔构件31上滑动，导入路74与活塞6的上表面面对，因此，在导入路74中流动的油将活塞61按压在分隔构件31上。因此，活塞61的下表面61a和分隔构件31的上表面之间的密封性提高，能够防止高温的油从该之间向分隔构件31的下方(更详细地说，通过分隔构件31的贯通孔31b)泄漏。还有，在使用了内齿能够沿着轴5移动的齿轮型的油泵时也同样能够获得该效果。
另外，轴5的偏心部5e位于活塞62内的靠下侧的位置，因此，能够确保入口29p的正前方的缓冲空间大，能够稳定地向供油路29供给油。
在此，优选在活塞61的下表面61a上实施用于提高滑动性的处理。根据本实施方式，活塞61的下表面61a被按压在分隔构件31的上表面上，是为了使活塞61平滑地移动。例如，在活塞61的下表面61a上涂敷DLC(类金刚石碳)膜或氮化物，或者在下表面61a上喷丸硬化而形成微细的凹凸。或者，可以如图13A所示，在活塞61的下表面61a以同心圆形成多个环状的槽61b，使油保持在该槽61b中，也可以如图13B所示，使活塞61的下表面61a朝向径向外侧而向上稍微倾斜，通过活塞61移动，使油自动地进入下表面61a和分隔构件31的上表面之间。
或者，可以只在活塞61的下表面61a所滑动的分隔构件31的上表面(由壳体62围住的部分)实施用于提高滑动性的处理(例如，涂敷或喷砂)，或者，也可以在活塞61的下表面61a和分隔构件31的上表面的双方实施。
还有，在本实施方式中，使用了在壳体62设有喷出路62b的油泵6，但是也可以省略喷出路62b。此时，工作室64中向导入构件73的槽部73b内开放的部分、换言之俯视时槽部73b和工作室64重合的区域成为油泵6的喷出口。
另外，在第2实施方式中，供油路29的下端29e位于比入口29p靠下方的位置，不过供油路29的下端29e位于与入口29p相同高度的位置时，也能够获得抑制经由了油的从压缩机构向膨胀机构的热移动的效果。
即，在第2实施方式的结构中，在压缩机构和膨胀机构之间配置油泵，从该油泵喷出的油能够通过轴内的供油路向压缩机构供给，因此，被油泵吸入的油在不经由下部的膨胀机构的情况下向上部的压缩机构供给，然后返回油贮存部。于是，通过在压缩机构和膨胀机构之间配置油泵，使用该油泵向压缩机构供给油，能够使对压缩机构进行润滑的油的循环路径远离膨胀机构。换言之，能够使膨胀机构不位于对压缩机构进行润滑的油的循环路径上。由此，经由了油的从压缩机构向膨胀机构的热移动被抑制。
进而，在第2实施方式的结构中，贮存在油贮存部中的油从油泵向上方喷出后，通过位于油泵的上侧的导入路以及入口被导入轴内的供油路中，因此，从油泵喷出的油在不接近膨胀机构的情况下向压缩机构供给。因此，热更加不易从油泵所喷出的油向膨胀机构传递，抑制经由了油的热移动的效果进一步提高。
产业上的可利用性
本发明的膨胀机一体型压缩机例如优选采用于空气调节装置、供热水装置、干燥机或冷冻冷藏库的制冷循环装置(热泵)。如图14所示，制冷循环装置110具有膨胀机一体型压缩机200A(或200B)、使由压缩机构2压缩的制冷剂散热的散热器112、使由膨胀机构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以及蒸发器114由配管连接，形成制冷剂回路。
例如，在制冷循环装置110应用于空气调节装置时，通过抑制从压缩机构2向膨胀机构3的热移动，能够防止制暖运转时压缩机构2的喷出温度的下降所导致的制暖能力的下降、以及制冷运转时膨胀机构3的喷出温度的上升所导致的制冷能力的下降。其结果是，空气调节装置的制冷系数提高。

Claims (15)

1.一种膨胀机一体型压缩机，其特征在于，具有：
密闭容器，其底部被利用为油贮存部，并且内部空间由压缩后的高压的工作流体填充；
压缩机构，其配置在所述密闭容器内的上部，将工作流体压缩并向所述密闭容器的内部空间喷出；
膨胀机构，其配置在所述密闭容器的下部而使周围由贮存在所述油贮存部中的油填充，且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结所述压缩机构和所述膨胀机构而使由所述膨胀机构回收的动力传递到所述压缩机构；
油泵，其配置在所述轴的轴向上的所述压缩机构和所述膨胀机构之间，将贮存在所述油贮存部中的油向所述压缩机构供给；
供油路，其形成在所述轴的内部而能够将从所述油泵喷出的油向所述压缩机构供给，且下端位于比在所述轴的外周面上形成的入口靠下方的位置。
2.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述供油路的入口位于比所述油泵的主体部靠上方的位置，所述供油路包括在轴向上与所述油泵的主体部重叠的部分。
3.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述膨胀机一体型压缩机还包括绝热结构，该绝热结构设置在所述轴的轴向上的所述油泵和所述膨胀机构之间，对所述油泵的吸入口所处的上槽和所述膨胀机构所处的下槽之间的油的流通进行限制，由此抑制从所述上槽向所述下槽的热移动，
所述供油路包括在轴向上与所述绝热结构重叠的部分。
4.如权利要求3所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述绝热结构包括：分隔板，其分隔所述上槽和所述下槽；衬垫，其配置在所述分隔板和所述膨胀机构之间，且在所述分隔板和所述膨胀机构之间形成由所述下槽的油填充的空间。
5.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述膨胀机构在所述压缩机构侧具有支承所述轴的上轴承，所述供油路的下端位于比所述上轴承靠上方的位置。
6.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述供油路设有抑制油向比所述入口靠下方的位置流动的捕集器。
7.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在比所述供油路的下端靠所述膨胀机构侧，在所述轴的内部填充有绝热材料。
8.如权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述油泵将贮存在所述油贮存部中的油从吸入口吸入并从喷出口向上方喷出，
所述供油路的入口设置在所述轴上的比所述油泵靠上方的位置，
所述膨胀机一体型压缩机还具有在比所述油泵靠上侧的位置将所述油泵的喷出口和所述供油路的入口连通的导入路。
9.如权利要求8所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述轴在与所述油泵对应的位置具有偏心部，
所述油泵具有与所述轴的偏心部嵌合而进行偏心运动的活塞和收容该活塞的壳体，
所述导入路面对所述活塞的上表面，
所述膨胀机一体型压缩机还具有以使所述活塞在表面上滑动的方式在所述油泵的下侧与所述壳体邻接配置的闭塞构件。
10.如权利要求9所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述轴的偏心部的厚度设定为比所述活塞薄，且所述轴的偏心部位于所述活塞内的靠下侧的位置。
11.如权利要求9所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述活塞的下表面和在该下表面上滑动的所述闭塞构件的上表面中的至少之一上实施用于提高滑动性的处理。
12.如权利要求9所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述油泵的上侧，与所述壳体邻接而配置有贯通所述轴的导入构件，所述导入路设置于所述导入构件。
13.如权利要求12所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
在所述导入构件的下表面设有与所述轴面临的周围部分向上方凹陷的环状的台阶部和从该台阶部向所述轴的径向外侧延伸的槽部，所述导入路由所述台阶部以及所述槽部构成，所述供油路的入口向由所述台阶部形成的空间开口。
14.如权利要求9所述的膨胀机一体型压缩机，其中，
所述闭塞构件是配置在所述油泵和所述膨胀机构之间、将所述油贮存部分隔为所述油泵的吸入口所处的上槽和所述膨胀机构所处的下槽、并且对它们之间的油的流通进行限制的分隔构件。
15.一种制冷循环装置，其包括权利要求1所述的膨胀机一体型压缩机。
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