CN101900100B - 密闭式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密闭式压缩机。该密闭式压缩机，在密闭容器内贮存有润滑油且容纳电动部件和压缩部件，其中，压缩部件包括：具有固定有转子的主轴部、偏心轴部以及凸缘部的旋转轴，气缸块，活塞，连结活塞与偏心轴部的连结部，支承主轴部的主轴承，和附设在主轴承的推力面与凸缘部之间的推力滚珠轴承；在凸缘部上，在比与推力滚珠轴承接触的下端面更靠近垂直方向下方的位置、并且在主轴部的轴心方向的投影中，以主轴部的中心线为对称轴在与偏心轴部对称的方向上置有配重体。

Description

密闭式压缩机

技术领域

本发明涉及一种主要用在电冷冻冰箱等冷冻循环中的密闭式压缩机。

背景技术

过去，作为使用了推力滚珠轴承的密闭式压缩机，在主轴承的上部轴承延长部的周围配置滚动轴承(例如，参照日本专利特开2005-127305号公报)。

下面，参照附图说明上述现有的密闭式压缩机。图7是特开2005-127305号公报所述的现有的密闭式压缩机的纵截面图，图8是该密闭式压缩机的推力滚珠轴承的主要部分放大图，图9是表示该密闭式压缩机的作用力的示意图。此外，图10是现有的密闭式压缩机的其它例子的纵截面图，图11A是表示图10中的下止点中的密闭式压缩机的作用力的示意图，图11B是表示图10中的上止点中的密闭式压缩机的作用力的示意图。

在图7中，在密闭容器2的底部贮存润滑油4，压缩机本体6被悬挂弹簧8有弹性地支承在密闭容器2上。

压缩机本体6由电动部件10和设置在电动部件10的上方的压缩部件12构成。电动部件10由定子14及转子16构成。

压缩部件12的旋转轴18具备：主轴部20、设置在主轴部20的上端的凸缘部21、和从凸缘部21的上面延伸出来的偏心轴部22。主轴部20以可自由旋转地被气缸块24的主轴承26所支承，并且，转子16被固定在其的上面。荷载作用在其上面的偏心轴部22被仅在偏心轴部22的下侧配置的主轴部20和主轴承26所支承。即，偏心轴部22被悬臂轴承所支承。

此外，旋转轴18具备由在主轴部20的表面所设置的螺旋状的槽等构成的给油机构28。

活塞30按照自由往复的方式插入具有在气缸块24中所形成的略呈圆筒形的内表面的气缸34中。通过设在两端的孔部被分别安装在活塞30上的活塞销(图中未示)及嵌插到偏心轴部22中，从而连结部36将偏心轴部22和活塞30连结。

气缸34及活塞30与被安装在气缸34的开口端面的阀板40一起形成压缩室42。而且，以盖的方式覆盖住阀板40来固定气缸头44。

吸入消音器46采用PBT(Polybutylene terephthalate，聚对苯二甲酸丁二酯)等树脂成型，在其内部形成消音空间，并被安装在汽缸头44上。

下面，用图8对推力滚珠轴承66进行说明。主轴承26在上端面具有作为与轴心成直角的平面部的推力面50。在推力面50的上部配置有推力滚珠轴承66，它由上座圈54、被保持架部58固定的滚珠56、和下座圈60组成。

上座圈54及下座圈60是环状的金属平板，上下两面平行。此外，保持架部58呈环状形状，在沿圆周方向设置有多个孔部用来收纳可自由转动的滚珠56。

在推力面50的上面载置有推力滚珠轴承66，旋转轴18的凸缘部21设置在构成推力滚珠轴承66的上座圈54的上面。

下面，用图9对平衡配重体74进行说明。旋转轴18的凸缘部21具有与偏心轴部22相反方向的延伸部21a。凸缘部21的水平截面的重心位于与主轴部20的轴心相对的偏心轴部22的中心方向相反的方向。

下面，参照图8，对采用上述方式构成的密闭式压缩机的操作进行说明。

如果电动部件10被通电，那么，因在定子14中产生的旋转磁场，转子16与主轴部20一起旋转。主轴部20的旋转，偏心轴部22做偏心运动，偏心轴部22的偏心运动通过连结部36被传递到活塞30，活塞30在气缸34内往复运动。

根据密闭容器2外的冷冻循环(图中未示)而返回的制冷剂经由吸入消音器46后被导入至压缩室42内，在压缩室42内被活塞30压缩，被压缩后的制冷剂从密闭容器2向冷冻循环送出。

此外，旋转轴18的下端浸渍在润滑油4中。通过旋转轴18的旋转，润滑油4被给油机构28供给压缩部件12的各个部分，对滑动部进行润滑。

推力滚珠轴承66是滚珠56在与上座圈54和下座圈60点接触的状态下滚动的滚动轴承。推力滚珠轴承66能够一边支承旋转轴18、转子16的自重等在垂直方向的荷载一边旋转。与一般情况下所使用的滑动轴承方式的推力轴承相比，滚动轴承的摩擦少，因此，近年来，为了提高效率，越来越多地采用这种轴承。

下面，用图9对平衡配重体74的作用进行说明。图9表示活塞30位于下止点附近时的作用力。如果压缩机本体6工作，那么，偏心轴部22就会偏心旋转，因此，离心力80作用在偏心轴部22上。而且，通过借助连结部36与偏心轴部22连结的活塞30在气缸34内做往复运动，产生惯性力82。

为了降低因这些作用力所导致的压缩机本体6的振动，采用由凸缘部21的延伸部21a组成的平衡配重体74的结构。作用在偏心轴部22上的离心力80以及与活塞30的惯性力82相反方向的离心力84作用在凸缘部21上。因此，这些作用力相互抵消，这样不仅能够减少作用在压缩机本体6上的力，并且能够减少振动。

此外，如果在相同的能力条件下使用气筒容积大的异丁烷作为制冷剂，那么，需要在实现小型化的同时增大活塞30的直径和振幅。为了防止与活塞30的干扰，需要缩小凸缘部21的尺寸，而且，由于活塞30自身的重量增加，因此，为了减少振动需要增加平衡配重体74的重量。在此情况下，如图10所示，在旋转轴18的上端安装平衡配重体74来减少振动。

用图11A、图11B，对图10所示的现有例子中的作用力进行说明。

图11A表示下止点附近的密闭式压缩机的作用力。与图9相同，使得作用在偏心轴部22上的离心力80和作用在活塞30上的惯性力82保持平衡地来配置凸缘部21与平衡配重体74，离心力86和离心力84分别作用在它们上面。

但是，为了防止与活塞30的干扰，凸缘部21形成较小的外形形状。因此，只能获得较小的离心力86。因此，在现有的密闭式压缩机中，较大的离心力84作用在平衡配重体74上，因该较大的离心力84，作用在旋转半径变大的偏心轴部22上的离心力80、以及直径与振幅增大而变大的活塞30的惯性力82保持平衡。

图11B表示上止点附近的密闭式压缩机的作用力。在上止点附近，压缩荷载88沿着与作用在平衡配重体74上的离心力84相同的方向施力。

发明内容

但是，在上述现有的构造中存在以下问题：作用在平衡配重体74上的离心力84比作用在凸缘部21上的离心力86大。此外，由于平衡配重体74远离主轴承26，因此，由于平衡配重体74所作用的力矩增大，作用在主轴承26上的荷载增大。而且，存在这样的课题：压缩荷载88同时作用在主轴承26上，导致轴承荷载增大，增加主轴承26的滑动磨损，造成可靠性下降。

本发明用来解决上述现有的课题，其目的在于，防止因作用在平衡配重体上的离心力导致轴承荷载的增加，实现高效并且可靠性高的密闭式压缩机。

因此，本发明的密闭式压缩机采用以下的结构：在密闭容器内，贮存有润滑油且容纳有带定子以及转子的电动部件和配置在电动部件上方的压缩部件，其中，压缩部件包括：具有固定有所述转子的主轴部、偏心轴部、以及凸缘部的旋转轴，具备压缩室的气缸块，可往复运动地插入设置在压缩室的内部的活塞，连结活塞与偏心轴部的连结部，支承主轴部的主轴承，和附设在主轴承的推力面与凸缘部之间的推力滚珠轴承，在凸缘部上，在比与推力滚珠轴承接触的下端面更靠近垂直方向下方的位置、并且主轴部的轴心方向的投影中，以主轴部的中心线为对称轴，具备在与偏心轴部对称的方向上的配重体。

这种密闭式压缩机，防止因作用在配重体上的离心力导致轴承荷载的增加，因此，能够降低摩擦损耗，提高效率和可靠性。

附图说明

图1是本发明的实施方式的密闭式压缩机的纵截面图。

图2是该密闭式压缩机的推力滚珠轴承的主要部分的放大图。

图3A是该密闭式压缩机的旋转轴的俯视图。

图3B是该密闭式压缩机的旋转轴的正面图。

图3C是该密闭式压缩机的旋转轴的仰视图。

图4A是表示该密闭式压缩机的曲轴角为90度时旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图。

图4B是表示该密闭式压缩机的曲轴角为135度时旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图。

图4C是表示该密闭式压缩机的曲轴角为180度时的旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图。

图4D是表示该密闭式压缩机的曲轴角为0度时旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图。

图5A是表示该密闭式压缩机的下止点中的作用力的示意图。

图5B是表示该密闭式压缩机的上止点种的作用力的示意图。

图6是该密闭式压缩机的其它例子的纵截面图。

图7是现有的密闭式压缩机的纵截面图。

图8是该密闭式压缩机的推力滚珠轴承的主要部分的放大图。

图9是表示该密闭式压缩机的作用力的示意图。

图10是该密闭式压缩机的其它例子的纵截面图。

图11A是表示图10中的下止点中的密闭式压缩机的作用力的示意图。

图11B是表示图10中的上止点中的密闭式压缩机的作用力的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式)

图1是本发明的实施方式的密闭式压缩机的纵截面图，图2是该密闭式压缩机的推力滚珠轴承的主要部分的放大图。图3A是本发明的实施方式的密闭式压缩机的旋转轴的俯视图，图3B是该密闭式压缩机的旋转轴的正面图，图3C是该密闭式压缩机的旋转轴的仰视图。图4A是表示本发明的实施方式的密闭式压缩机的曲轴角为90度时旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图，图4B是表示该密闭式压缩机的曲轴角为135度时旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图，图4C是表示该密闭式压缩机的曲轴角为180度时的旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图，图4D是表示该密闭式压缩机的曲轴角为0度时旋转轴以及配重体和活塞的位置关系的示意图。图5A是表示本发明的实施方式的密闭式压缩机的下止点中的作用力的示意图，图5B是表示该密闭式压缩机的上止点种的作用力的示意图，图6是该密闭式压缩机的其它例子的纵截面图。

在图1中，在密闭容器102内的底部贮存润滑油104，压缩机本体106被悬挂弹簧108悬架在密闭容器102的内部。此外，在密闭容器102中填充有作为全球变暖系数低的制冷剂R600a(异丁烷)。

压缩机本体106由电动部件110和被电动部件110驱动的压缩部件112构成。在密闭容器102中安装有用来向电动部件110供电的电源端子113。

首先，对电动部件110进行说明。

电动部件110具备定子114和转子116。此外，定子114的绕组通过导线与电源端子113连接。该电源端子113与密闭式压缩机外的电源(图中未示)连接，向电动元件110供电。此处，定子114通过在层叠薄板的铁芯上卷绕铜绕组而形成。转子116被配置在定子114的内径一侧。

下面，对压缩部件112进行说明。

压缩部件112被附设在电动元件110的上方。构成压缩部件112的旋转轴118具备：主轴部120、主轴部120上端的凸缘部121、从凸缘部121上面延伸出来且与主轴部120平行的偏心轴部122。此外，转子116被固定在主轴部120上。

气缸块124具备具有圆筒形内表面的主轴承126。主轴部120可自由旋转地插入主轴承126中。即，主轴承126支承主轴部120。压缩部件112采用由在偏心轴部122的下侧配置的主轴部120和主轴承126支承作用在偏心轴部122上的荷载的悬臂轴承的结构。

此外，旋转轴118具备由在主轴部120表面设置的螺旋状的槽等构成的给油机构128。

气缸块124具备作为圆筒状的孔部的气缸134。活塞130可自由往复地插入气缸134中。

此外，连结部136通过被嵌入式地插入活塞销138和偏心轴部122中，来连结偏心轴部122和活塞130。活塞销138插入设在活塞130中的孔部中，从而被安装在活塞130上。

在气缸134的端面安装有阀板140。压缩室142由阀板140和气缸134形成。而且，按照覆盖阀板140形成盖部的方式固定气缸头144。吸入消音器146采用PBT(Polybutylene terephthalate：聚对苯二甲酸丁二酯)等树脂成型，在内部形成消音空间，并被安装在气缸头144上。即，气缸块124具备压缩室142。此外，活塞130可往复移动地插入设置在压缩室142的内部。

下面，用图2对推力滚珠轴承166的结构进行说明。

主轴承126具有推力面150和轴承延长部152。此处所说的推力面150是与轴心成直角的平面部。轴承延长部152从推力面150继续朝着上方延长，具有与主轴部120相对的内表面。推力滚珠轴承166除了后述的上座圈154外，贯通轴承延长部152而附设在推力面150和凸缘部121之间。

即，在轴承延长部152的上侧配置上座圈154。此外，在轴承延长部152的外径一侧、并且在上座圈154的下侧配置被保持架部158所固定的滚珠156、下座圈160以及支承部件162。推力滚珠轴承166由上座圈154、滚珠156、保持架部158、下座圈160构成，在该推力滚珠轴承166的下面配置有支承部件162。

上座圈154以及下座圈160是环状且金属平板，优选采用实施了热处理的弹簧钢等形成，上下两面平行、且表面被加工成平滑面。

保持架部158采用聚酰胺等树脂材料形成，并且形成环状的形状，并且具有使得滚珠156可自由转动地被收纳的多个孔部。

此外，支承部件162采用形成环状的金属弹簧材料形成，沿着与直径方向垂直的方向被加工成波浪形状。

在推力面150上，按照支承部件162、下座圈160、滚珠156、上座圈154的顺序，在相互接触的状态下层叠，旋转轴118的凸缘部121卡在上座圈154的上面。

下面，用图3A～图3C以及图4A～图4D，再对配重体172进行详细地说明。

凸缘部121的下面、且以主轴部120的中心线作为对称轴在与偏心轴部122对称的方向上配置有配重体172。配重体172层叠多个月牙形的薄板，然后用螺丝176将其两端固定在凸缘部121上。

如图2所示，配重体172被配置在主轴承126的轴承延长部152以及推力滚珠轴承166的外径一侧，且不与推力滚珠轴承166相接触。

图4A～图4D表示各个曲轴角时的旋转轴118及配重体172、与活塞130的位置关系。此外，为了容易观察位置关系，省略了连结部136，但是，偏心轴部122与活塞销138的距离为固定。

如图1所示，配重体172的上端面位于比活塞130的下端部更靠近垂直方向的下方。此外，在主轴部120的轴心方向的投影中，如图4B、图4C所示，凸缘部121的外周部形成在凸缘部121接近活塞130的端面的范围内与活塞130端面的最短距离大致固定的形状。具体来讲，如图3A所示，凸缘部121形成距离主轴部120中心的半径在与偏心轴部122相反的方向上小(r1)、而半径在横向上大(r2)的形状。结果，密闭式压缩机能够防止与活塞130的相互干扰，并且能够配置配重体172，从而在保持小型的形状的同时，能够提高效率和可靠性。

如图1所示，配重体172配备在比与推力滚珠轴承166接触的下端面更靠近垂直方向的下方的位置、并且在主轴部120的轴心方向的投影中与偏心轴部122对称的位置。

因此，如图4A～图4D所示，随着曲轴角从90度变成135度、180度(下止点)，活塞130朝着气缸134的后方突出。但是，在各个状态下，活塞130和凸缘部121具有规定的间隙。此外，如在曲轴角为135度以及180度的状态下所示，在下止点附近，配重体172位于活塞130的下侧。

以下，参照图1，对采用上述结构的密闭式压缩机的操作、作用进行说明。

如果电动部件110被电源端子113通电，那么，根据在定子114中产生的磁场，转子116与旋转轴118一起旋转。随着主轴部120的旋转而偏心轴部122的偏心旋转被连结部136转换，使活塞130在气缸134内往复运动。接着，压缩室142的容积发生变化，于是，将密闭容器102内的制冷剂吸入压缩室142内，并进行对其压缩的压缩操作。

在伴随着该压缩操作的吸入过程中，密闭容器102内的制冷剂借助吸入消音器146被间断地吸入压缩室142内，在压缩室142内被压缩。然后，高温高压的制冷剂经由排出配管等被送往来自密闭容器102的冷冻循环(图中未示)。

此外，旋转轴118的下端浸渍在润滑油104中。随着旋转轴118的旋转，润滑油104通过给油机构128在主轴部120与主轴承126中给油后，到达凸缘部121。此处，润滑油104的大部分经由偏心轴部122被供给到活塞130等的各个滑动部。此外，润滑油104的一部分通过凸缘部121被供给到推力滚珠轴承166。

推力滚珠轴承166在平滑的上座圈154和下座圈160之间配置多个与图2所示相同尺寸的滚珠156。各个滚珠156在点接触的状态下滚动，由于使摩擦非常小，从而能够通过降低滑动磨损来提高密闭式压缩机的效率。

如图4C所示，在下止点，在位于活塞130下侧的位置配置有配重体172。结果，如图1所示，例如，活塞130与主轴承126的距离不会沿着水平方向、或者垂直方向分离，从而能够配置适当重量的平衡配重体174。因此，不会使密闭式压缩机大型化，能够降低振动。

此外，凸缘部121形成在避免与活塞130干扰的同时，能够在有限的空间内获得最大离心力的形状。因此，如图5A、图5B所示，凸缘部121在与作用在偏心轴部122等上的离心力180等垂直方向的距离小的位置，能够保持平衡。此外，凸缘部121与偏心轴部122正交的方向的半径r2大，在该位置、即在凸缘部121中的远离旋转轴118的中心的位置固定配重体172，这样就能在有限的空间内固定旋转半径大的配重体172。

此外，在推力滚珠轴承166的外径一侧的空的空间配置配重体172，这样就能够有效地利用密闭式压缩机内的空间。

此外，润滑油104由设在旋转轴118中的给油机构128供给推力滚珠轴承166，但是，由于推力滚珠轴承166旋转，因此，被供给的润滑油104因离心力朝着外径方向飞散。但是，由于配重体172以接近推力滚珠轴承166的外径一侧被配置，因此，飞散的润滑油104被配重体172弹回，再次润滑推力滚珠轴承166，于是，推力滚珠轴承166的可靠性得以提高。

下面，用图5A、图5B对作用在配重体172等上的外力进行说明。压缩机本体106一工作，偏心轴部122就会偏心旋转，因此，离心力180作用在偏心轴部122上。而且，通过连结部136与偏心轴部122连结的活塞130在气缸134内做往复运动，于是就产生惯性力182。

为了利用这些作用力来减少压缩机本体106的振动，在活塞130的下侧配置有凸缘部121以及配重体172，在活塞130的上侧配置有平衡配重体174。即，平衡配重体174按照从偏心轴部122朝着主轴部120的中心方向延伸的方式配置。

离心力184作用在平衡配重体174上，而离心力186作用在配重体172上。离心力是各个配重体的重心的旋转半径和重量以及旋转角速度的平方的乘积，与平衡配重体174相比，配重体172的不仅旋转半径大，重量也大，因此，离心力186比离心力184大。

此外，平衡配重体174与配重体172按照以下方式设定：作用在它们上面的离心力184、186之和是作用在偏心轴部122上的离心力180以及活塞130的惯性力182大致均衡的大小。因此，这些作用力相互抵消，这样不仅能够减少作用在压缩机本体106上的力，并且能够降低振动。

而且，由于配重体172与平衡配重体174被配置在活塞130的上下，因此，能够减小因各个作用力作用在压缩机本体106上的位置的差异而产生的力矩。因此，能够进一步减少振动。

此外，如果考虑作用在轴承上的荷载，那么，在图5A所示的下止点附近，如已说明的那样，荷载、力矩均被各个作用力抵消，因此，轴承荷载变得非常小。此外，在图5B所示的上止点附近，由于在图5A的状态下施加压缩荷载188，因此，轴承荷载变大。但是，不会发生如现有那样地因配重体172的荷载导致轴承荷载变大的情况，从而能够减少轴承损耗，并提高可靠性。

在主轴部120的轴心方向的截面上，主轴承126具备在轴心方向上与配重体172重叠的轴承延长部152。因此，作用在配重体172上离心力186能够减少因远离主轴承126所产生的力矩。结黑能够降低轴承荷载，提高效率及可靠性。

此外，在本实施例中，在偏心轴部122的上端设置了平衡配重体174，但是，也可以如图6所示，不设置旋转轴118上端的平衡配重体174，而仅设置活塞130下侧的配重体172。在此情况下，与沿着上下方向设置平衡配重体174与配重体172的情况相比，尽管因作用力的相抵导致力矩略微变大，但是，能够实现密闭式压缩机的轻量化，还能够减少零件数量。

此外，由于力矩的方向与压缩荷载所作用的方向相反，因此，能够减少高负荷时的轴承负荷，提高高负荷时的可靠性。

Claims (5)

1.一种密闭式压缩机，其特征在于：

在密闭容器内，贮存有润滑油且容纳有带定子及转子的电动部件和配置于所述电动部件上方的压缩部件，其中，

所述压缩部件包括：

旋转轴，该旋转轴具有固定着所述转子的主轴部、偏心轴部、以及凸缘部；

具备压缩室的气缸块；

能够往复运动地插入设置在所述压缩室的内部的活塞；

连结所述活塞与所述偏心轴部的连结部；

支承所述主轴部的主轴承；以及

附设在所述主轴承的推力面与所述凸缘部之间的推力滚珠轴承，

在所述凸缘部，在比与所述推力滚珠轴承接触的下端面更靠近垂直方向下方的位置，并且在所述主轴部的轴心方向的投影中，以所述主轴部的中心线为对称轴在与所述偏心轴部对称的方向上具备配重体，

在所述主轴部的轴心方向的投影中，所述凸缘部的外周部形成为以下形状：在所述凸缘部接近所述活塞的端面的范围内，其与所述活塞的端面的最短距离为固定。

2.如权利要求1所述的密闭式压缩机，其特征在于：

包括从所述偏心轴部向所述主轴部的中心方向延伸的平衡配重体。

3.如权利要求1或者权利要求2所述的密闭式压缩机，其特征在于：

所述配重体位于所述推力滚珠轴承的外径一侧。

4.如权利要求1所述的密闭式压缩机，其特征在于：

所述配重体的上端面位于比所述活塞的下端部更靠近垂直方向的下方的位置。

5.如权利要求1所述的密闭式压缩机，其特征在于：

在所述轴心方向的截面中，所述主轴承具有在所述轴心方向上与所述配重体重叠的轴承延长部。

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