CN102224345A - 回转式流体机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过确保压缩机内的制冷机油封入所需要的空间容积，并使压缩机内的所述制冷机油的液面高度适当化，而实现小型且效率及可靠性高的回旋式流体机械。所述回旋式流体机械在容器内设有具有偏心部的曲轴、由偏心部驱动的压缩机构部及沿曲轴方向闭塞压缩机构部的闭塞构件，压缩机构部具有：工作缸；配置在该工作缸内且由偏心部进行旋转驱动的辊；沿轴向闭塞工作缸的闭塞构件；向辊的外周延伸，并根据辊的偏心运动而在设置于工作缸的收纳部进行出入的叶片；将叶片紧压到辊上的弹簧，其中，在工作缸或闭塞构件的外周部设有多个凹部。

Description

回转式流体机械
技术领域
本发明涉及搭载在制冷空调设备等中的回转式流体机械。
背景技术
近年来，从环境负载降低或成本的观点出发，压缩机小型化的必要性日益提高。以空气调节器为例，与空气调节器的制冷能力的大小一致而调整搭载压缩机的气缸容积。这里，对于搭载压缩机而言，按照需要的各气缸容积而改变压缩机的外形尺寸，从而组合成最佳，在开发例如气缸容积小的压缩机的情况下，通常利用相似地缩小当前产品的方法来设计。反之，在增大气缸容积的情况下，压缩机的大径化是不可避免的。例如现有的回转式压缩机的气缸容积与压缩机外径的关系如下述，即，回转式压缩机的气缸容积大约小于10cc时，压缩机外径大约为
Figure BPA00001374040500011
回转式压缩机的气缸容积大约为8～18cc时，压缩机外径大约为
Figure BPA00001374040500012
另外，替换成用于防止地球温暖化的自然系制冷剂的必要性也日益提高，作为在当前空调设备中使用的R410A制冷剂的替代品，可以使用四氟丙烯等，已知在使用例如HFO1234yf的情况下，由于制冷剂物性的不同，制冷循环的需要制冷剂循环量成为大约2倍，对使用了同一循环时的压缩机而言需要扩大气缸容积或扩大运转频率。
此外，关于压缩机外径的小型化，已知有专利文献1所公开的现有技术。
专利文献1：日本特开2001-50184号公报
基于上述背景，需要开发出能够维持制冷空调设备的能力且缩小压缩机外径的压缩机、或者扩大制冷空调设备的能力且维持压缩机外径的压缩机，因此面临以下的课题。
作为第一课题，举出所述制冷空调设备的能力维持与压缩机的性能及可靠性的并存。在像现有技术那样与压缩机的外径一起降低气缸容积时，通过增加压缩机的运转频率而能够维持能力，但当该运转频率过大时，在压缩机构部中值得关注的滑动部的机械损失的增大成为效率降低或噪声增加等阻碍性能的主要原因。同时，由于压缩功率增加，因此轴承部等滑动部上的负载增大，难以确保可靠性。因此，压缩机的运转频率的增加自然存在界限点，为了确保气缸容积，需要设计能够仅缩小外径的压缩机构部。
作为第二课题，举出压缩机密闭容器内的空间容积的确保。需要在收纳有所述压缩机构部的所述密闭容器内的下部，在由所述密闭容器内壁和所述压缩机构部外壁形成的空间内收纳主要用于所述压缩机构部的滑动部的润滑或冷却的制冷机油。对于根据所述制冷机油的收纳量而决定的所述密闭容器内的制冷机油的距压缩机底面的液面高度而言，在确保压缩机的性能及可靠性方面存在适当位置。当所述液面高度过大时，制冷机油在设置于所述密闭容器内上部的电动机部的旋转运动下被搅拌，会因发生压缩机动力损失而导致效率降低、或者因制冷机油向所述密闭容器外的溢出而导致制冷循环内的热交换障碍、或者因发生压力损失所引起的效率降低或压缩机内的制冷机油不足而导致可靠性降低。另外，当所述液面高度过小时，无法向需要来自压缩机构部侧面的供油的工作缸的叶片滑动部供给充分的量，导致可靠性降低。这里，由于所述制冷机油在制冷循环内与制冷剂混在一起被稀释而发生粘度降低等情况，因此必需维持所收纳的制冷机油量。因此，当实现压缩机直径缩小或气缸容积扩大时，存在收纳所述制冷机油的空间容积变小而所述制冷机油的液面高度过大的趋势，因此需要确保所述空间容积。
发明内容
作为解决第一课题的方法，利用闭塞构件使密闭容器与收纳在其内部的压缩机构部卡合，将工作缸的叶片收纳部外壁的直径设为能够在叶片收纳部收纳叶片且能够耐受叶片可动引起的负载的最小直径。
作为解决第二课题的方法，在工作缸或闭塞构件的外周部设置多个凹部。
这里，考虑到强度和用于形成压缩机构所需的密封性，所述多个凹部满足(所述凹部与所述工作缸内径的最小距离)≥(工作缸内径与所述孔之间的最小距离)≥2.5mm，或者，相对于设置在所述工作缸的构成压缩室的内径至外径的范围内的多个孔，所述多个凹部满足(所述凹部与所述孔之间的最小距离)≥(工作缸内径与所述孔之间的最小距离)≥2.5mm。
发明效果
根据本发明，能够确保叶片滑动部的可靠性。另外，能够扩大空间容积。另外，不会导致因制冷机油的搅拌而引起的效率及可靠性降低，能够实现压缩机外径的小型化。
附图说明
图1是本发明的压缩机构部周边的剖视图。
图2是现有技术的压缩机构部周边的剖视图。
图3是与压缩机的直径缩小相伴的制冷机油液面高度比较剖视图。
具体实施方式
以下，说明本发明所涉及的实施例。
[实施例1]
作为本发明的实施例，以具有如下结构的空气调节器用回转式压缩机为例进行说明。在密闭容器内收纳电动机部，且设有传递所述电动机部的旋转的具有偏心部的曲轴、被所述偏心部驱动的压缩机构部及沿曲轴方向闭塞所述压缩机构部的闭塞构件，所述压缩机构部包括：工作缸；配置在所述工作缸内，且由所述曲轴的偏心部进行旋转驱动的辊；向所述辊的外周延伸，并根据所述辊的偏心运动而在设置于所述工作缸的收纳部进行出入的叶片；将所述叶片紧压到辊上的弹簧。所述压缩机构部收纳在所述密闭容器内的电动机部下方。所述闭塞构件具有保持所述曲轴的轴承且由闭塞所述工作缸上下的上轴承和下轴承构成，或者在所述压缩机构部为多个的情况下由分隔板构成，从所述压缩机构部内的压缩室向密闭容器内排出压缩气体的喷出孔设置于所述上轴承或下轴承。所述压缩机构部为一个或多个，在所述密闭容器内具备主要用于所述压缩机构部的滑动部的润滑或冷却的制冷机油。
图1是表示本发明的实施例的压缩机构部周边的剖视图，图2是表示现有技术的压缩机构部周边的剖视图。这里，以在维持压缩机构部的气缸容积的基础上缩小压缩机的直径为例，描述了各压缩机的密闭容器50的内径在图1的本发明的实施例中为
Figure BPA00001374040500041
在图2的现有技术中为
Figure BPA00001374040500042
这样的形态。在各图中，工作缸10包括工作缸内壁11、大致圆形状的工作缸外壁12、对将压缩室20分隔成低压侧和高压侧的叶片30进行收纳的叶片收纳部13、叶片收纳部外壁14、设置在所述工作缸内壁11与所述工作缸外壁12之间的孔15(根据用途具有用于闭塞构件紧固的孔15a、成为流体的流路的孔15b、成为加工时等的基准的孔15c等多个)、将制冷剂等流体吸入到所述工作缸内壁11内的吸入孔16。所述压缩室20由所述工作缸内壁11和辊40的外壁形成，图示状态下的压缩室20的容积成为压缩机的气缸容积。为了保持所述叶片30与通过曲轴进行偏心运动的所述辊40的外壁接触，而利用弹簧将所述叶片30朝向工作缸的内壁中心紧压。这里，各图中的所述压缩室20通过使所述工作缸内壁11的直径
Figure BPA00001374040500043
与所述辊40的外壁直径的值相同而具有相同的气缸容积，从而使同一运转频率下的空气调节器的能力相同。另外，为了确保形成与所述闭塞构件的紧固用或构成流体的流路的多个孔15的区域，而使所述大致圆形的工作缸外壁12的平均直径
Figure BPA00001374040500044
也为相同值。所述密闭容器50的内径如前所述那样，在本发明的实施例中为
Figure BPA00001374040500045
在现有技术中为
Figure BPA00001374040500046
所述工作缸的叶片收纳部外壁14的直径与所述密闭容器的内径大致相等。
图2所示的现有技术的所述工作缸10中，在与所述工作缸的叶片收纳部外壁14及所述工作缸的叶片收纳部13偏离大致180°的方向上设有直径与所述叶片收纳部外壁14的直径相等的突起17。所述叶片收纳部外壁14及突起17用于通过焊接(点18)或热装、冷装等使所述密闭容器50与所述压缩机构部100卡合。因此，为了抑制焊接热或紧固应力所引起的所述工作缸内壁11的变形，需要使所述叶片收纳部外壁14及所述突起17的直径比所述工作缸内壁11的直径大。与此相对，在本发明的实施例中，在作为闭塞构件60之一的上轴承实施所述密闭容器50与所述压缩机构部100的基于焊接或热装、冷装等的卡合，由此能够将所述叶片收纳部外壁14的直径设为具有能够配置叶片收纳部且能够耐受叶片可动引起的负载的最小直径，能够使密闭容器的直径小型化。
然而，为了在所述密闭容器50的内壁与工作缸10的外形所形成的由斜线部表示的密闭容器内的空间51中封入制冷机油70，需要该空间51保证一定程度的容积。由于所述制冷机油70的需要封入量由与空气调节器的循环容量对应的制冷剂量来决定，因此在维持空气调节器的能力的基础上，在压缩机的直径缩小的同时减少所述制冷机油封入量的情况在可靠性上存在困难。因此，若在缩小所述密闭容器50的内径时封入同量的所述制冷机油70，则所述制冷机油70向压缩机轴向流入，难以使前述的制冷机油封入时的距压缩机底面的液面高度达到上限即压缩机构部上端。这样，若为了确保制冷空调设备的能力而在维持压缩机的气缸容积的基础上仅缩小所述密闭容器50直径，则所述工作缸10的直径相对于所述密闭容器50的内径所占的比例变大，因此所述空间51变小，尤其在所述密闭容器50的内径与所述工作缸10的内径满足(工作缸的内径)/(密闭容器的内径)≥0.4时，难以确保所述液面高度。
在图3中，使用压缩机的纵向剖视图来比较所述密闭容器50的内径与所述密闭容器50或曲轴80的长度不同而影响的所述液面71的高度。这里表示具有两个所述压缩机构部100时的例子，设有对所述工作缸10内的电动机部90侧的工作缸10a的下端及压缩机底面侧的工作缸10b的上端进行闭塞的分隔板62。这里，为了从所述工作缸10的侧面进行向所述叶片收纳部13的供油来提高与所述叶片30的密封性及润滑性，而将所述液面71的下限设为所述工作缸10a的下端71a，为了减少因所述电动机部90的旋转所引起的搅拌等影响，而将所述液面71的上限设为所述工作缸10的上端71b，从而所述液面71位于适当位置。图3(a)是现有技术的所述密闭容器50的内径为
Figure BPA00001374040500051
时的纵向剖视图。图3(b)是使用前述的方法将密闭容器50的内径设为
Figure BPA00001374040500052
时的纵向剖视图，所述液面71超过上限即所述工作缸的上端71b。相对于图3(b)的状态，在现有技术中，如图3(c)的纵向剖视图所示那样，通过将密闭容器50向压缩机构部100下方延伸而能够扩大空间容积并使所述液面71下降至高度适当位置，但需要延长密闭容器50及用于确保供油路的曲轴80，难以充分地实现省资源化。
因此，在本发明的实施例中，如图1所示那样，在工作缸外壁12上设有多个凹部19。由此，不用像现有技术那样延长密闭容器50或曲轴80而实现了所述空间51的扩大，因此对于降低所述液面71的高度来说是有效的。其中，所述空间51与所述压缩室20之间因与喷出压力大约相等的高压气体及与吸入压力大约相等的低压气体而产生压力差，而需要抑制泄漏的厚度，因此所述凹部19的设定需要满足以下的条件。
对用于防止所述压力差引起的泄漏的条件进行叙述。所述空间51内的压力在例如高压腔方式的情况下成为高压气体，所述孔15中流体的流路孔15b被大致同样的高压气体充满。相对于此，所述压缩室20内的压力根据压缩工序而从所述吸入压力的低压气体变成被喷出压力的高压气体充满的情况。在现有的压缩机中，所述孔15b与所述工作缸内壁11之间确保有能够防止因所述压力差引起的泄漏的距离，因此构成所述空间51的壁面的所述凹部19与构成所述压缩室20的外壁的工作缸内壁11之间的距离以所述孔15b与工作缸内壁11之间的距离为基准，通过设定(凹部19与工作缸内壁11之间的距离)≥(孔15b与工作缸内壁11之间的距离)的条件，而能够防止凹部19与工作缸内壁11之间的泄漏。另外，在低压腔方式下，所述空间51被低压气体充满，防止所述孔15b之间的泄漏，因此所述凹部19与所述孔15b之间的距离满足(凹部19与孔15b之间的距离)≥(孔15b与工作缸内壁11之间的距离)的条件。这里，实验性地求解作为上述各条件设定的基准(孔15b与工作缸内壁11之间的距离)的具体数值的结果是，需要至少为2.5mm以上。另外，在本实施例中，叙述了所述工作缸10的凹部的设定方法，但也可以利用同样的设定方法设定于所述闭塞构件60即上轴承61、分隔板62、下轴承63。
满足了上述条件的所述凹部19未必非要通过加工来设定，在原材料阶段设定，从而对于原材料重量即成本降低也是有效的。如以上所述，通过设定所述凹部19而能够将图3(b)中的所述液面71的高度设定成上限即所述工作缸的上端71b。图3(d)表示本发明的实施例的纵向剖视图。
另外，关于前述的替代制冷剂HFO1234yf适用时等需要的气缸容积扩大引起的压缩机外径增加的抑制，可以使用与上述同样的方法来应对。
根据上述，能够实现如下的压缩机的设计，即，相对于压缩机的气缸容积将压缩机外径设定为必要最小限度的外径，并确保与外径缩小相伴的制冷机油封入时的液面高度的适当化所需要的空间，因此能够提供小型且效率及可靠性高的压缩机。
需要说明的是，在本实施例中，叙述了将所述凹部19设定在所述大致圆形形状的工作缸外壁12上的例子，但并不局限于此，设定在所述叶片收纳部外壁14上时也能够应用。
符号说明：
10…工作缸
11…工作缸内壁
12…工作缸外壁
13…叶片收纳部
14…叶片收纳部外壁
15…设定在工作缸内壁与工作缸外壁之间的孔
16…将制冷剂等流体吸入到所述工作缸内壁11内的吸入孔
17…相对于叶片收纳部位于大致180°的位置的突起
18…与密闭容器卡合用的焊接点
19…本发明的设置在工作缸外壁上的凹部
20…由工作缸内壁和辊外壁形成的压缩室
30…叶片
40…辊
50…压缩机的密闭容器
51…由工作缸外壁和密闭容器内壁形成的空间
60…闭塞构件
61…上轴承
62…分隔板
63…下轴承
70…制冷机油
71…将制冷机油封入压缩机内时的液面
80…曲轴
90…电动机部
100…压缩机构部

Claims (11)

1.一种回转式流体机械，其在容器内设有具有偏心部的曲轴、由所述偏心部驱动的压缩机构部及沿曲轴方向闭塞所述压缩机构部的闭塞构件，
所述压缩机构部具有：工作缸；配置在该工作缸内且由所述偏心部进行旋转驱动的辊；沿轴向闭塞所述工作缸的闭塞构件；向所述辊的外周延伸，根据所述辊的偏心运动而在设置于所述工作缸的收纳部进行出入的叶片；将所述叶片紧压到辊上的弹簧，所述回转式流体机械的特征在于，
在所述工作缸的外周部设有多个凹部。
2.一种回转式流体机械，其在容器内设有具有偏心部的曲轴、由所述偏心部驱动的压缩机构部及沿曲轴方向闭塞所述压缩机构部的闭塞构件，
所述压缩机构部具有：工作缸；配置在该工作缸内且由所述偏心部进行旋转驱动的辊；沿轴向闭塞所述工作缸的闭塞构件；向所述辊的外周延伸，根据所述辊的偏心运动而在设置于所述工作缸的收纳部进行出入的叶片；将所述叶片紧压到辊上的弹簧，所述回转式流体机械的特征在于，
在所述闭塞构件的外周部设有多个凹部。
3.一种回转式流体机械，其在容器内设有具有偏心部的曲轴、由所述偏心部驱动的压缩机构部及沿曲轴方向闭塞所述压缩机构部的闭塞构件，
所述压缩机构部具有：工作缸；配置在该工作缸内且由所述偏心部进行旋转驱动的辊；沿轴向闭塞所述工作缸的闭塞构件；向所述辊的外周延伸，根据所述辊的偏心运动而在设置于所述工作缸的收纳部进行出入的叶片；将所述叶片紧压到辊上的弹簧，所述回转式流体机械的特征在于，
使用所述闭塞构件使所述压缩机构部与所述容器卡合，且在工作缸及闭塞构件的外周部设有多个凹部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
具有设置在所述工作缸的构成压缩室的内径至外周部的范围内的多个孔，且设有满足(所述凹部与所述孔之间的最小距离)≥(工作缸内壁与所述孔之间的最小距离)的多个凹部。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
在所述工作缸的构成压缩室的内径至外周部的范围内设有多个孔，且设有满足(所述工作缸内壁与所述凹部之间的最小距离)≥(所述工作缸内壁与所述孔之间的最小距离)的凹部。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
在所述工作缸的构成压缩室的内径至外周部的范围内设有多个孔，且设有满足(所述工作缸内壁与所述凹部之间的最小距离)≥2.5mm的凹部。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
在所述工作缸的构成压缩室的内径至外周部的范围内设有多个孔，且设有满足(所述凹部与所述孔之间的最小距离)≥2.5mm的凹部。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
(所述工作缸内径)/(容器内径)≥0.4。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
工作流体使用四氟丙烯。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
工作流体使用HFO1234yf。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的回转式流体机械，其特征在于，
(容器内径)≤90mm。
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