CN102235354A - 涡旋压缩机、制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡旋压缩机、制冷循环装置。为了确保压缩机的性能及可靠性需要将轴的挠曲抑制得小。为了减小轴的挠曲，平衡配重配置于更接近回旋涡盘的位置。为此，分割框架而在其内部收容平衡配重。通过分割框架而在内部收容平衡配重，能够使作用于回旋涡盘及平衡配重的各离心力的作用点靠近，从而提供一种能够抑制轴的挠曲并能够在维持压缩机的低速性能的同时应对高速化的压缩机。

Description

涡旋压缩机、制冷循环装置

技术领域

本发明涉及在制冷用、空调用等制冷循环系统中使用的制冷剂压缩机或者适合作为将空气或其他气体压缩的气体压缩机的涡旋压缩机。

背景技术

涡旋压缩机具有：在台板上竖立设置有涡卷状的卷板的固定涡盘、在镜板上竖立设置有涡卷状的卷板的回旋涡盘。通过使两涡盘的卷板对置配置且啮合并且使回旋涡盘回旋而使相互的卷板间形成的多个压缩室的容积依次缩小，从而涡旋压缩机对制冷循环系统中的气体制冷剂等流体进行压缩。

通过该回旋涡盘的回旋运动，离心力作用于具有曲轴部的轴上。为了消除该离心力，如专利文献1所示，通常在轴上设有平衡配重。

【专利文献1】日本特开2005-163687号公报

发明内容

为了确保压缩机的性能及可靠性，需要将轴的挠曲抑制得小。

为了减小轴的挠曲，将平衡配重配置到更靠近回旋涡盘的位置。为此，将框架分割而在其内部收容平衡配重。

【发明效果】

提供能够抑制轴的变形并且能够在维持低速性能的同时应对高速化的压缩机。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例的涡旋压缩机的纵向剖视图。

图2是表示固定涡盘与回旋涡盘的啮合状态的俯视图。

图3是表示以往的涡旋压缩机的结构的纵向剖视图。

图4是示意性表示轴的挠曲的概念图。

图5是表示本发明的其他实施例的涡旋压缩机的纵向剖视图。

图6是表示本发明的一实施例的制冷循环系统的概念图。

【符号说明】

1  压缩机

3  贯通孔

5  主轴承

6  喷出管

7  固定涡盘

7a  台板

7b、8b  卷板

7c、8c  齿底

7d  支承部

7e、8e  镜板面

8  回旋涡盘

8a  镜板

8d  轴套部

9  壳体(密闭容器)

10  轴(旋转轴)

10a  曲轴部

11  回旋轴承

12  欧式环

13  压缩室

13a  回旋内线侧压缩室

13b  回旋外线侧压缩室

14  吸入口

15  喷出口

16  电动机部

16a  转子

16b  定子

17  框架

17a  上部

17b  下部

18  背压室

20  吸入室

21  供油泵

22  供油泵壳体

23  副轴承

24  横孔

25  润滑油吸入口

26a  排油孔

26b  排油管

28  供油泵的喷出口

30  孔

31  圆环槽

32  密封构件

33  第一空间

34  回旋轴套构件

35  背压孔

40  冷凝器

41  膨胀阀

42  蒸发器

43  四通阀

52  电动机室

53  油积存部

54  喷出空间

55  平衡配重

56  框架密封件

57  油槽

58  副配重

59  追加配重

65  收容密封构件32的构件

66  压入部

67  滑动部

68  空间

69  使制冷剂气体流入的通路

具体实施方式

图3是表示涡旋压缩机的以往结构的纵向剖视图。如图3所示，固定涡盘(固定涡盘构件)7具有：圆板状的台板7a、在该台板7a上呈涡卷状地竖立设置的卷板7b、位于台板7a的外周侧的筒状的支承部7d，该支承部7d具有与卷板7b的前端面连续的镜板面并且包围卷板7b。

竖立设置有卷板7b的台板7a的表面由于位于卷板7b间而称为齿底7c。另外，支承部7d与回旋涡盘(回旋涡盘构件)8的镜板8a相接的面成为固定涡盘7的镜板面7e。固定涡盘7的支承部7d通过螺栓等固定在框架17上，与固定涡盘7成为一体的框架17通过焊接等固定手段固定在壳体(密闭容器)9上。

所述回旋涡盘8配置成与固定涡盘7对置，固定涡盘的卷板7b与回旋涡盘的卷板8b啮合且设置成在框架17内能够回旋。回旋涡盘8具有：圆板状的镜板8a、从作为该镜板8a的表面的齿底8c竖立设置的涡卷状的卷板8b、以及设在镜板8a的背面中央的轴套部8d。另外，镜板8a的外周部的、与固定涡盘7相接的表面成为回旋涡盘8的镜板面8e。

壳体9为将由固定涡盘7和回旋涡盘8构成的涡盘部、电动机部16(16a：转子、16b：定子)及润滑油等收容于内部的密闭容器结构。与电动机部16的转子16a一体地固定的轴(旋转轴)10经由主轴承5而旋转自如地支承在框架17上，并且与固定涡盘7的中心轴线同轴。

在轴10的前端设有曲轴部10a，该曲轴部10a插入在回旋涡盘8的轴套部8d设置的回旋轴承11，回旋涡盘8构成为能够随着轴10的旋转而回旋。回旋涡盘8的中心轴线成为相对于固定涡盘7的中心轴线偏心出规定距离的状态。另外，回旋涡盘8的卷板8b沿周向错开规定角度地与固定涡盘7的卷板7b重合。12为欧式环，其用于在限制回旋涡盘8不自转的同时使其相对于固定涡盘7进行相对的回旋运动。

图2是表示固定涡盘和回旋涡盘的啮合状态的俯视图，如图所示，在卷板7b、8b间形成有月牙状的多个压缩室13(13a、13b)，若使回旋涡盘8进行回旋运动，则随着各压缩室向中央部移动容积连续地缩小。即，在回旋涡盘卷板8b的内线侧及外线侧分别形成有回旋内线侧压缩室13a及回旋外线侧压缩室13b。20为吸入室，其为吸入流体的中途的空间。该吸入室20从回旋涡盘8的回旋运动的相位前进而流体的关闭结束的时刻起成为压缩室13。

如图2、图3所示，吸入口14设在固定涡盘7上。该吸入口14以与吸入室20连通的方式穿设于台板7a的外周侧。另外，喷出口15以与最内周侧的压缩室13连通的方式穿设于固定涡盘7的台板7a的涡卷中心附近。

若通过电动机部16驱动轴10使其旋转，则从轴10的曲轴10a经由回旋轴承11向回旋涡盘8传递，从而回旋涡盘8以固定涡盘7的中心轴线为中心地以规定距离的回旋半径进行回旋运动。通过欧式环12进行限制，从而使得在进行该回旋运动时回旋涡盘8仅公转而不自转。

利用回旋涡盘8的回旋运动，形成于各卷板7b、8b间的压缩室13向中央连续地移动，随着该移动压缩室13的容积连续地缩小。由此，从吸入口14吸入的流体(例如，在制冷循环系统内循环的制冷剂气体)在各压缩室13内被依次压缩，被压缩的流体从喷出口15向壳体上部的喷出空间54喷出。被喷出的流体从喷出空间54进入壳体9内的电动机室52，然后从喷出管6供给到压缩机外、例如制冷循环系统。

润滑油积存在壳体9的底部，在轴10的下端设有容积型或离心式的供油泵21。随着轴的旋转供油泵21也旋转，从设于供油泵壳体22上的润滑油吸入口25吸入润滑油并从供油泵的喷出口28将其喷出。被喷出的润滑油通过设置在轴上的贯通孔3而向上部供给。润滑油的一部分通过设在轴10上的横孔24而润滑副轴承23，然后返回到壳体底部的油积存部53。

其他大部分的润滑油通过贯通孔3到达轴10的曲轴10a上部，并通过设于曲轴10a上的油槽57而润滑回旋轴承11。然后，在对设于回旋轴承11下部的主轴承5进行润滑之后，通过排油孔26a及排油管26b而向壳体底部返回。在此，将由油槽57、回旋轴承11形成的空间及收容主轴承5的空间(由框架17、轴10、框架密封件56、在回旋涡盘8的轴套部8d设置的凸缘形状的回旋轴套构件34、密封构件32形成的空间)合称为第一空间33。

该第一空间33是具有接近于喷出压力的压力的空间。为了润滑主轴承5及回旋轴承11而流入第一空间33的润滑油的大部分通过排油孔26a及排油管26b而返回壳体底部，但是一部分润滑油中的为了欧式环12的润滑、固定涡盘7和回旋涡盘8的滑动部的润滑及密封所需的最低限度的量经由密封构件32的上端面与回旋轴套构件34的端面间的漏油机构而进入作为第二空间的背压室18。

密封构件32与波形弹簧(未图示)一起插入设于框架17上的圆环槽31，从而划分出形成喷出压力的第一空间33和形成吸入压力和喷出压力的中间压力的背压室18。所述漏油机构由设于回旋轴套构件34的多个孔30和所述密封构件32构成，所述多个孔30随着回旋涡盘8的回旋运动而进行横跨密封构件32的圆周运动，从而在第一空间33和背压室18间移动。

由此，通过将第一空间33的润滑油积存在孔30内并且将其向背压室18间歇地移送、排出，能够将所需最小限的油引导至背压室18。也可以替代多个孔30而设置狭缝等以作为朝向背压室漏油的漏油机构。

进入到背压室18的润滑油在背压变高时通过与背压室18和压缩室13连通的背压孔35而向压缩室13进入，然后从喷出口15喷出，一部分例如与制冷剂气体一起从喷出管6向制冷循环系统喷出，而剩余的部分在壳体9内与制冷剂气体分离而积存在壳体底的油积存部53。

需要说明的是，通过如上述那样具备所述第一空间33、背压室18以及漏油机构，能够对各轴承部所需的供油量和压缩室所需的供油量独立地进行控制，因此能够获得压缩室供油量适当化的高效率的压缩机。

在具有如上结构的涡旋压缩机中，若驱动轴10旋转，则回旋涡盘8进行回旋运动，因此离心力作用于轴10的曲轴10a。为了消除该离心力，将平衡配重55和副配重58设在轴10上。通过所述配重消除作用于轴10上的力及力矩，从而获得静平衡以及动平衡。

在此，若回旋涡盘8的离心力和平衡配重55的离心力的作用点间的距离d(参照图1、图3、图5)长，则轴10的挠曲变大。图4表示轴10的挠曲的概念图。图4的纵轴表示轴10的挠曲量，横轴表示轴的位置，左侧表示轴上部(图1、图3、图5中的上部)，右侧表示轴下部(图1、图3、图5中的下部)。对于以往结构中具有所述第一空间33的情况，由于平衡配重55只能配置于主轴承5的下部，而负载的作用点间距离d比轴10的轴径长，所以挠曲如图4中的虚线60那样变大。

因此，在本实施例中，如图1所示，将框架17分割为上部17a和下部17b而在其之间形成平衡配重55。通过分割框架17，能够在回旋涡盘8和主轴承5之间配置平衡配重55，能够将作用点间距离d缩短到与轴10的轴径同等的程度。因此，能够将轴10的挠曲抑制得小。根据该方法，即使在平衡配重55的外径比主轴承5或密封构件32的外径大的情况下，也能够在回旋涡盘8和主轴承5之间配置平衡配重55。

需要说明的是，如图5所示，不仅限于将框架17分割，也可以为通过压入等的方式将收容密封构件32的构件65固定到框架17上的结构。在这种情况下，由于能够同时加工框架17上的、主轴承5的压入部66及与欧式环12的滑动部67，所以与将框架17分割为上下部的结构相比能够提高压缩机的组装精度。

根据以上说明的结构，如图4中的61所示，能够将轴10的挠曲抑制得比以往结构小。

根据实施例，轴10的挠曲量对为压缩机的性能及可靠性带来大幅度影响的涡盘卷板的径向间隙δr(参照图2)的设计自由度构成限制。例如，在空调用压缩机中，为了降低年间消耗电量，提高低速低负载的中间条件下的性能是重要的。在该中间条件下，因低速而容易增大漏电损失，所以需要尽量减小径向间隙δr而抑制漏电。

作为进一步的其他要求，要求提供一种利用压缩机的高速化而扩大运行范围并且使用方便性更好的空调机。由于随着压缩机的高速化作用于回旋涡盘8及平衡配重55的离心力也增大，所以轴10的挠曲变大。此外，若轴10的挠曲量变得比径向间隙δr大，则回旋涡盘8的卷板8b与固定涡盘7的卷板7b接触。若挠曲进一步变大，则回旋轴承11或主轴承5与轴10的轴承间隙也不能避免被影响，从而可能产生卷板破损或轴承的卡止、烧结，从而无法确保其可靠性。

即，为了确保低速运行时的压缩机性能，需要减小径向间隙δr，但是在将其设定得小时，若高速运行时的轴10的挠曲大，则在卷板或轴承产生不良状况，从而无法确保高速运行时的可靠性。因此，为了实现低速性能、高速下的可靠性二者，将轴10的挠曲抑制得小是重要的。

对于这一点，由于在本实施例中能够如以上所述那样将轴的挠曲抑制得小，从而能够提高压缩机的性能及可靠性。

需要说明的是，作为其他实施例，在上述结构的基础上，通过配置图1及图5中的追加配重59，能够改变轴10的变形模式而进一步降低挠曲量。这是在挠曲为凸型的轴10的挠曲的顶点附近配置要向反向挠曲的追加配重59。由此，成为图4中的62所示的变形模式及挠曲量，能够进一步将挠曲抑制得小。

另外，如图1及图5所示，也可以在配置有平衡配重55的空间68内设置使制冷剂气体流入的通路69。空间68内的压力比作为喷出压力的压缩机壳体9内的压力稍低，低出的量为液体的油在排油管26b内自由落下的落差的量，因此，通过例如以使壳体9内和空间68连通的方式将所述通路69设在框架17上，能够使壳体9内的制冷剂气体流入空间68内。

根据本结构，对于向空间68内仅充满液体的油而平衡配重55对其进行搅拌的情况，由于使制冷剂气体流入而成为液体和气体混合存在的状态，所以能够减少因配重引起的搅拌损失。需要说明的是，由于被一下压缩到喷出压力的制冷剂气体流入比喷出压力稍低的空间68，所以因使制冷剂气体再膨胀而导致的压缩机性能的降低是微小的。

通过以上所说明的压缩机1、冷凝器40、膨胀阀41、蒸发器42、四通阀43如图6所示地构成空调用的制冷循环系统，能够提供使年消耗电量减少并且运行范围广阔的使用方便性良好的空调机。

Claims (8)

1.一种涡旋压缩机，其包括固定在框架上的固定涡盘和回旋涡盘，其特征在于，具有：

密封部，其划分第一空间和第二空间，所述第一空间位于所述回旋涡盘的背面中心部且具有接近喷出压力的压力，并且引导积存在密闭容器底部的润滑油，所述第二空间设于所述回旋涡盘的背面并且形成喷出压力与吸入压力之间的压力；

漏出机构，其使润滑油从所述第一空间向所述第二空间漏出；

平衡配重，其配置在比主轴承靠所述回旋涡盘侧。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述平衡配重的外径比所述密封部的直径或主轴承的直径大，且所述平衡配重配置在所述密封部与所述主轴承之间。

3.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述平衡配重使所述框架分割设置并配置在所述框架与所述固定涡盘之间。

4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于，

构成所述密封部的构件固定在所述框架上。

5.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

使所述回旋涡盘回旋的轴通过电动机来驱动且在所述框架构成有轴承，并且，在使所述回旋涡盘回旋的轴上具有追加配重，该追加配重相对于所述轴承的位置配置在与所述平衡配重相反的方向上。

6.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

在收容所述平衡配重的空间内设有用于导入比所述空间压力高的气体的连通路。

7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述连通路设置在框架上，用于导入密闭容器内成为喷出压力的气体。

8.一种空调用的制冷循环装置，其使用权利要求1所述的涡旋压缩机。

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