CN102317631A - 旋转压缩机 - Google Patents

Abstract

一种旋转压缩机，其具备汽缸(30)、配置于汽缸(30)内的旋转轴(31)的偏心部(31a)、嵌合于偏心部(31a)且形成有圆弧角超过180°的圆柱状的槽(32a)的活塞(32)、插入形成于汽缸(30)的开口内的活塞(32)、设置于汽缸(30)的开口(30b)、设置于活塞(32)的槽(32a)、在一端部设置有圆柱部(33a)的叶片(33)，在汽缸(30)和活塞(32)之间形成有压缩室(39)，圆柱部(33a)摆动自由地嵌合于槽(32a)，伴随旋转轴(31)的旋转，叶片(33)在开口(30b)内做往复运动，通过叶片(33)将压缩室(39)分隔成高压侧空间(39b)和低压侧空间(39a)，设置于活塞(32)的槽(32a)形成为圆弧的角超过180°的圆柱状，圆弧的假想延长线La比活塞(32)的外周假想线Lb位于更内侧，不易产生从压缩室(39)的高压侧空间(39b)向低压侧空间(39a)的气体或者润滑油的泄漏。

Description

旋转压缩机

技术领域

本发明涉及一种旋转压缩机，其具备具有圆柱部的叶片，该圆柱部插入形成于汽缸的开口内，由此，利用叶片将压缩室分隔成高压侧空间和低压侧空间。

背景技术

目前，在冷冻装置或空调装置中，使用如下压缩机，即、吸入用蒸发器蒸发的气体制冷剂，为了使吸入的气体制冷剂凝缩而压缩至必要的压力，向制冷剂回路中输送高温高压的气体制冷剂。作为这种压缩机之一，已知旋转活塞式旋转压缩机(下面简称旋转压缩机)。

图10为表示现有旋转压缩机之一例的局部纵剖面图。另外，图11为图10所示的旋转压缩机的沿面A-A的横剖面图。

如图10，11所例示的那样，旋转压缩机在密闭容器201内收纳有电动机202、压缩机构部203及旋转轴231，电动机202和压缩机构部203用旋转轴231连结。压缩机构部203具备汽缸230、闭塞该汽缸230的上端面及下端面的上轴承234及下轴承235。由汽缸230、上轴承234、及下轴承235形成被称为压缩室239的空间。

在压缩室239内设有嵌合在被上轴承234及下轴承235支承的旋转轴231的偏心部231a的活塞232。在压缩室239内还设有追踪活塞232的外周的偏心旋转做往复运动，将压缩室239内分隔成低压侧空间和高压侧空间的叶片233。

在旋转轴231上，沿着旋转轴231的中心轴形成油孔241，并且在上轴承234的下端部分及下轴承235的上端部分设有与油孔241连通的给油孔242及给油孔243。另外，在旋转轴231的接近偏心部231a的部分，设有连通上述油孔241的给油孔244。另外，在旋转轴231的外周形成有通过该给油孔244的开口部分的油槽245。

在汽缸230开通有向压缩室239的低压侧空间吸入气体的吸入口240，在上轴承234开通有由自低压侧空间转换所形成的压缩室239的高压侧空间将气体喷出的喷出口238。喷出口238贯通上轴承234而形成，俯视为呈圆形的孔。另外，在上轴承234的喷出口238的上方设有喷出阀236，喷出阀236从喷出口238受到规定大小以上的压力时就开放喷出口238。为了覆盖喷出阀236，在上轴承234上还配置有杯形消音器237。

在如上所述的构成的旋转压缩机中，当活塞232和汽缸230的滑接部分由于偏心旋转而经过吸入口240时，压缩室239的低压侧空间就会慢慢扩大。在压缩室239的低压侧空间扩大期间，从吸入口240向低压侧空间内吸入气体。另一方面，压缩室239的高压侧空间一边慢慢缩小，活塞232的滑动部一边接近喷出口238，压缩室239的高压侧空间内的气体在被压缩到规定压力以上的时刻，打开喷出阀236，从喷出口238向杯形消音器237流出。杯形消音器237内的气体被喷出到密闭容器201内。

在上述构成中，在活塞232和叶片233的前端的滑动部分，润滑油难以被保持，滑动性困难。即，由于难以形成油膜，产生金属接触，容易产生磨耗。并且，当现有旋转压缩机使用近年来开始使用的非共沸混合制冷剂R407C或者R410A时，由于这些制冷剂自身的润滑性差，所以上述滑动部分的磨耗就更容易发生。

于是，提案有几个解决这样的磨耗问题的方法。图12为表示作为解决上述磨耗问题的一个解決方法的摆动活塞型旋转压缩机的主要部分的横剖面图。在图12中，该摆动活塞型旋转压缩机具备形成有开口130b的汽缸130、配置于汽缸130内的活塞132、摆动自由地与活塞132连结，伴随着活塞132的运动，在开口130b内往复运动的叶片133。活塞132嵌合于曲轴131的偏心部。这样，将叶片133摆动自由地与活塞132连接，由此，润滑油易被保持在活塞132和叶片133的前端的摆动部，由保持的润滑油形成油膜，所以能够大幅地提升叶片133的前端的可靠性(例如参照专利文献1)。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-120572号公报

发明概要

发明所要解决的课题

然而，图12所示的摆动活塞型旋转压缩机，在活塞132和叶片133的摆动部必须设置缝隙，所以与上述的旋转压缩机相比，通过摆动部的缝隙，气体或者润滑油容易从压缩室的高压侧空间泄漏到低压侧空间。其结果，在现有摆动活塞型旋转压缩机中存在压缩损失增加，压缩机的效率降低的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种不易产生从压缩室的高压侧空间向低压侧空间的气体或者润滑油的泄露的旋转压缩机。

为了达成上述目的，本发明提供一种旋转压缩机，其具备汽缸、配置于上述汽缸内的旋转轴的偏心部、嵌合于上述偏心部的活塞、设置于上述汽缸的开口(slot)、设置于上述活塞的槽、在一侧的端部设置有圆柱部的叶片，在上述汽缸和上述活塞之间形成有压缩室，上述圆柱部摆动自由地嵌合于上述槽，伴随着上述旋转轴的旋转，上述叶片在上述开口内往复运动，利用上述叶片将上述压缩室分隔成高压侧空间和低压侧空间，上述旋转压缩机的特征在于，上述槽形成为圆弧的角超过180°的圆柱状，上述圆弧的假想延长线比上述活塞的外周假想线更位于内侧。

发明效果

根据上述构成，由于本发明能够增加形成于活塞的槽的圆弧部分，所以，高压侧空间与低压侧空间之间的密封宽度增加。由此，当叶片在开口内做往复运动时，能够将从高压侧空间向低压侧空间的气体或润滑油的泄漏抑制到最小限度，所以能够提供具有高效率的旋转压缩机。

附图说明

图1是涉及本发明一个实施方式的摆动活塞型旋转压缩机的部分纵剖面图；

图2是同旋转压缩机的压缩机构的放大剖面图；

图3是表示同旋转压缩机中的旋转轴旋转一转期间的压缩机构部的状态转移的图；

图4是同旋转压缩机中的活塞和叶片的分解立体图；

图5是表示同旋转压缩机中的活塞的槽的主要部分的放大图；

图6是比较例的图5对等图；

图7是表示同旋转压缩机中的叶片的一个实施方式的主要部分放大图；

图8是表示同旋转压缩机中的叶片的另一个实施方式的主要部分放大图；

图9是表示同旋转压缩机中的叶片的再一个实施方式的立体图；

图10是现有滚动转子型旋转压缩机的纵剖面图；

图11是表示图10所示的旋转活塞式旋转压缩机的压缩机构部的横剖面图；

图12是表示现有摆动活塞型旋转压缩机的压缩机构部的横剖面图。

符号说明

30汽缸

30b开口

31旋转轴

31a偏心部

32活塞

32a槽

33叶片

33a圆柱部

La假想延长线

Lb外周假想线

具体实施方式

本发明的特征在于，设置于上述活塞的槽形成为圆弧的角超过180°的圆柱状，上述圆弧的假想延长线比上述活塞的外周假想线更位于内侧。

由于利用上述构成能够增加槽的圆弧部，所以，高压侧空间与低压侧空间之间的密封宽度增加。由此，能够减少当叶片在开口内做往复运动时，从压缩室的高压侧空间向低压侧空间的气体或者润滑油的泄漏，其结果是，旋转压缩机的效率提高。另外，在加工活塞的槽时，能够先在活塞上开孔，之后施行圆弧部以外的加工。由此，槽的圆弧部的真圆度或者直角度等的加工精度提高，能够降低加工成本，并且旋转压缩机的效率也提高。

优选本发明的特征在于，上述叶片的主体由面向上述低压侧空间一方的侧面、面向上述高压侧空间另一方的侧面、与一方的上述侧面的上端和另一方的上述侧面的上端连接的上端面、与一方的上述侧面的下端和另一方的上述侧面的下端连接的下端面构成，在一方的上述侧面与上述圆柱部之间设置有低压侧缩颈部，在另一方的上述侧面与上述圆柱部之间设置有高压侧缩颈部，在上述活塞接触上述开口的状态下，由上述高压侧缩颈部、上述活塞和上述汽缸形成顶端余隙容积(top clearance volume)，由上述低压侧缩颈部、上述活塞及上述汽缸形成余隙容积，设上述顶端余隙容积小于上述余隙容积。

并且，本发明的特征在于，作为将上述顶端余隙容积设定为小于上述余隙容积的方法之一，相对于上述侧面的一对假想中心面，通过上述圆柱部的中心且平行于上述假想中心面的假想面，靠向另一方的上述侧面。

另外，本发明中的特征在于，作为将上述顶端余隙容积设定为小于上述余隙容积的其他的方法，设上述高压侧缩颈部小于上述低压侧缩颈部。在旋转压缩机中，需要设置低压侧缩颈部或者高压侧缩颈部来设置退避空间。由高压侧缩颈部、活塞及汽缸形成的顶端余隙容积由于在吸入时进行再膨胀而损失。但是，通过将顶端余隙容积设定得小于余隙容积，高压气体向低压侧空间的移动量减少，从而压缩机的效率提高。

进一步优选的特征在于，在上述上端面或者上述下端面设有标记。由于该标记在组装时能够作为判断叶片的上下的记号，所以可以减少旋转压缩机的组装错误引起的损失。在此，优选将标记设为凹处。

在本发明的旋转压缩机中，作为工作流体可以使用CO₂制冷剂。虽然CO₂制冷剂压差大，滑动损失或者泄露损失较大，但是通过如上述形成圆柱部和槽，作为工作流体使用CO₂尤为合适。由此，可以提升压缩机的效率和可靠性。

在本发明的旋转压缩机中，作为工作制冷剂可以使用以在碳和碳之间具有双键的氢氟烯烃(Hydro-Fluoro-Olefin)为基础成分，混合了不具有双键的氢氟烃的制冷剂。由于该制冷剂不含氯，所以滑动部分的可靠性非常不佳。但是，通过按照上述那样形成槽并使用该制冷剂，可以更有效地提升压缩机的效率和可靠性。另外，关于该制冷剂，由于无臭氧破坏，地球变暖系数低，能够有利于构成对地球温和的空调循环。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明一个实施方式的摆动活塞型旋转压缩机的部分纵剖面图。图2是图1中表示的旋转压缩机的压缩机构的主要部分放大剖面图。

如图1及图2所示，旋转压缩机在密闭容器1内收纳有电动机2、压缩机构部3及旋转轴31，电动机2和压缩机构部3用旋转轴31连结。压缩机构部3具备汽缸30、闭塞该汽缸30的上端面及下端面的上轴承34及下轴承35。上轴承34及下轴承35支承旋转轴31。

旋转轴31形成有偏心部31a，偏心部31a配置于汽缸30内。活塞32嵌合于该偏心部31a。在汽缸30和活塞32之间，利用由上轴承34及下轴承35包围的空间形成压缩室39。压缩室39内还具备将压缩室39内分隔成低压侧空间39a和高压侧空间39b的叶片33。在汽缸30设置有开口30b。叶片33的主体部分可往复运动地插入开口30b内。另外，在叶片33的一侧的端部形成如图3至图5所示的圆柱部33a，叶片33的圆柱部33a摆动自由地嵌合在形成于活塞32的外周的槽32a。槽32a与活塞32的旋转轴平行地形成。

在旋转轴31，沿着旋转轴31的中心轴形成油孔41，并且在上轴承34的下端部及下轴承35的上端部，设置有与油孔41连通的给油孔42及给油孔43。另外，在旋转轴31的接近偏心部31a的部分设置有与油孔41连通的给油孔44。另外，在旋转轴31的外周，形成有通过该给油孔44的油槽45。

在汽缸30开通有将作为工作流体的气体吸入压缩室39的低压侧空间39a的吸入口40，在上轴承34开通有由自低压侧空间39a转换而形成的压缩室39的高压侧空间39b将气体排出的喷出口38。喷出口38形成贯通上轴承34的、俯视为圆形的孔。另外，在上轴承34的喷出口38的上方，设有当自喷出口38受到规定大小以上的压力时则开放的喷出阀36。为了覆盖喷出阀36，在上轴承34配置有杯形消音器37。

图3是表示图1所示的旋转轴31旋转一转期间的压缩机构部3的状态转移的图。另外，在图3中，将叶片33的圆柱部33a最接近汽缸30的内壁的位置设为0度。在图3中，活塞32与汽缸30的滑接部分通过吸入口40并远离吸入口40时，压缩室39的低压侧空间39a就会慢慢扩大，由此，从吸入口40吸入气体。另一方面，压缩室39的高压侧空间39b慢慢缩小，由此就会压缩高压侧空间39b内的气体。在压缩室39的高压侧空间39b内的气体被压缩至规定压力以上的时刻，喷出阀36(参照图1)就打开，气体从喷出口38流出。流出的气体经由图1所示的杯形消音器37向密闭容器1内，更具体地说，向作为压缩机构部3的外侧的高压的喷出空间52喷出。

另一方面，在偏心部31a、上轴承34及活塞32之间形成空间46(参照图2)，在偏心部31a、下轴承35及活塞32之间形成空间47(参照图2)。润滑油从油孔41经由给油孔42，43漏入这些空间46，47。另外，在通常运转时，该空间46，47处于比压缩室39的内部的压力高的状态。

图4是图1，2所示的活塞32和叶片33的分解立体图。在图4中，叶片33在一方的端部配有圆柱部33a。叶片33的主体由面向低压侧空间39a的一方的侧面33b、面向高压侧空间39b的另一方的侧面33c、连接一方的侧面33b的上端和另一方的侧面33c的上端的上端面33d、连接一方的侧面33b的下端和另一方的侧面33c的下端的下端面33e构成。另外，在一方的侧面33b和圆柱部33a之间设有低压侧缩颈部33f，在另一方的侧面33c和圆柱部33a之间设有高压侧缩颈部33g。另外，在活塞32上设置有形成与该圆柱部33a的直径大致同径、圆弧的角超过180°的圆柱状的槽32a。圆柱部33a摆动自由地嵌合于该槽32a，两者被连接。

在此，如图5所示，槽32a的圆弧的假想延长线La比活塞32的外周假想线Lb更位于内侧。以使假想延长线La比外周假想线Lb位于更内侧的方式而设置有槽32a，由此，可增大槽32a的圆弧，能够使圆柱部33a接触的槽32a的内周面积增加。因此，压缩室39中的高压侧空间39b与低压侧空间39a之间的密封宽度增加，气体或者润滑油的泄露减少，从而压缩机的效率提高。另外，在加工活塞32的槽32a时，可通过首先在活塞32上开设圆柱状的孔，之后通过切削加工去除圆弧以外的部分而进行制作。由此，槽32a的圆弧部的真圆度或相对于活塞32的直角度等加工精度提高，可降低加工成本，并且效率也提高。

与此相对，如图6所示的比较例那样，当假想延长线La比外周假想线Lb位于更外侧时，槽32a的圆弧部减少，密封宽度也减少。

另外，如图7所示，相对于一对侧面33b、33c的假想中心面Pa，优选通过圆柱部33a的中心且平行于假想中心面Pa的假想面Pd比假想中心面Pa更靠近另一方的侧面33c，在叶片33上设置圆柱部33a。在此，在摆动活塞型旋转压缩机中，为了避免活塞32和叶片33在运动中的接触，需要设置低压侧缩颈部33f和高压侧缩颈部33g并设置退避空间。因而，在活塞32与开口30b接触的状态下，由高压侧缩颈部33g、活塞32及汽缸30形成顶端余隙容积Vg，由低压侧缩颈部33f、活塞32及汽缸30形成余隙容积Vf。在此，由于顶端余隙容积Vg在气体吸入时会再膨胀，所以会损失。因此，如图7所示，通过将高压侧缩颈部33g设定得小于低压侧缩颈部33f，使顶端余隙容积Vg小于余隙容积Vf，减少吸入时的损失，提高压缩机的效率。

另外，如图8所示，与使假想中心面Pa和假想面Pd一致的方式将圆柱部33a设置于叶片33的情况相比，如图7所示，通过以顶端余隙容积Vg小于余隙容积Vf的方式设置圆柱部33a，减少吸入时的损失，提高压缩机的效率。

另外，如图9所示，优选在叶片33的上端面33d设置例如小凹处作为标记33h。由此，成为组装时判断上下方向的标记，能够减少组装错误引起的损失。另外，代之以叶片33的上端面33d，标记33h也可以设置在下端面33e。

另外，在本压缩机中，作为工作流体使用CO₂制冷剂最合适。CO₂制冷剂虽然压差大，泄露损失和滑动损失大，但通过采用本实施方式的活塞32和叶片33，可以更有效地提高压缩机的效率和可靠性。

另外，在本压缩机中，作为工作流体，能够使用以碳和碳之间具有双键的氢氟烯烃为基础成分，混合了不具有双键的氢氟烃(Hydro-Fluoro carbon)的制冷剂。虽然该制冷剂由于不含氯而使滑动部的可靠性非常不佳，但通过采用本实施方式的活塞32和叶片33，能够更有效地提高可靠性和效率。再者，其为无臭氧破坏及地球变暖系数低的制冷剂，所以能够构成对地球温和的空调循环。

产业上的可利用性

本发明的旋转压缩机不易产生从压缩室的高压侧空间向低压侧空间39a的气体或者润滑油的泄漏，适合于热水器装置、空调、冷藏冷冻柜、除湿机等。

Claims (8)

1.一种旋转压缩机，其特征在于，具备：

汽缸；

配置于所述汽缸内的旋转轴的偏心部；

嵌合于所述偏心部的活塞；

设置于所述汽缸的开口；

设置于所述活塞的槽；和

叶片；其在一侧的端部设置有圆柱部，其中，

在所述汽缸与所述活塞之间形成压缩室，

所述圆柱部摆动自由地嵌合于所述槽，

伴随所述旋转轴的旋转，所述叶片在所述开口内做往复运动，

通过所述叶片将所述压缩室分隔成高压侧空间和低压侧空间，

所述槽形成为圆弧的角超过180°的圆柱状，

所述圆弧的假想延长线比上述活塞的外周假想线更位于内侧。

2.如权利要求1所述的旋转压缩机，其特征在于：

所述叶片的主体包括：面向所述低压侧空间的一方的侧面；面向所述高压侧空间的另一方的侧面；与一方的所述侧面的上端和另一方的所述侧面的上端连接的上端面；与一方的所述侧面的下端和另一方的所述侧面的下端连接的下端面，

在一方的所述侧面与所述圆柱部之间设置有低压侧缩颈部，在另一方的所述侧面与所述圆柱部之间设置有高压侧缩颈部，

在所述活塞与所述开口相接触的状态下，由所述高压侧缩颈部、所述活塞和所述汽缸形成顶端余隙容积，

由所述低压侧缩颈部、所述活塞及所述汽缸形成余隙容积，

设定所述顶端余隙容积小于所述余隙容积。

3.如权利要求2所述的旋转压缩机，其特征在于：

相对于一对所述侧面的假想中心面，通过所述圆柱部的中心且与所述假想中心面平行的假想面，靠近另一方的所述侧面。

4.如权利要求2或3所述的旋转压缩机，其特征在于：

设定所述高压侧缩颈部小于所述低压侧缩颈部。

5.如权利要求2所述的旋转压缩机，其特征在于：

在所述上端面或所述下端面设置有标记。

6.如权利要求5所述的旋转压缩机，其特征在于：

将所述标记设为凹处。

7.如权利要求1～6中任一项所述的旋转压缩机，其特征在于：

作为工作流体，使用CO₂制冷剂。

8.如权利要求1～6中任一项所述的旋转压缩机，其特征在于：

作为工作流体，使用以碳和碳之间具有双键的氢氟烯烃为基础成分，混合了不具有双键的氢氟烃的制冷剂。

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