CN102483066B

CN102483066B - 旋转式压缩机

Info

Publication number: CN102483066B
Application number: CN201180003212.XA
Authority: CN
Inventors: 船越大辅; 杉浦洋; 先本孝正; 饭田登
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: WO2012001989A1; EP2589810B1; CN102483066A; EP2589810A1; JP4928016B2; EP2589810A4; JPWO2012001989A1

Abstract

为了解决上述现有课题，本发明的旋转式压缩机，在活塞(32)的下端面形成的下内面角部和闭塞气缸(30)的下端面的端板(35)所包围的第二面积，大于在活塞(32)的上端面形成的上内面角部和闭塞气缸(30)的上端面的端板(34)所包围的第一面积，而且，活塞(32)的下端面与下内面角部的角度，小于活塞(32)的上端面与上内面角部的角度。根据该结构，能够在活塞(32)的下端面可靠地保持油而提高可靠性，并且即使扩大公差范围，也能够使得活塞(32)浮起，提高旋转式压缩机的效率和生产性。

Description

旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及空调装置、冷冻装置、鼓风机装置、供热水装置等装置中使用的旋转式压缩机。

背景技术

现有技术中，空气调和装置等装置中使用：吸入由蒸发器蒸发的气体制冷剂，对吸入的气体制冷剂进行压缩的旋转式压缩机。作为这种旋转式压缩机之一，已知有回转式(rotary)压缩机(例如，参照专利文献1)。

图15是表示回转式压缩机的一例的主要部分的截面图。

在密闭容器1内收纳有由曲柄轴31连接的电动机2和压缩结构部3。在密闭容器1内的底部形成有油槽6。压缩机构部3具有：形成圆筒状的内部空间的气缸30；配置于气缸30的内部空间的活塞32；闭塞气缸30的上端面的上轴承34a的端板34；闭塞气缸30的下端面的下轴承35a的端板35；和将压缩室39内分隔为低压部和高压部的叶片33。

压缩室39，由气缸30的内部空间、活塞32、端板34和端板35形成。曲柄轴31由上轴承34a和下轴承35a支承。在曲柄轴31形成有偏心部31a。偏心部31a配置在端板34与端板35之间。活塞32与偏心部31a嵌合。叶片33在设置于气缸30的槽(slot)内往复运动。叶片33的前端压接到活塞32的外周，叶片33追随活塞32的偏心旋转进行往复运动，由此将压缩室39内分隔为低压部和高压部。

在曲柄轴31的轴线部设置有油孔41。向油孔41供给油槽6的油(润滑油)。此外，在曲柄轴31的壁部，设置有与油孔41连通的供油孔42、43。供油孔42形成于与上轴承34a对应的壁部，供油孔43形成于与下轴承35a对应的壁部。此外，在偏心部31a的壁部形成有与油孔41连通的供油孔(未图示)和油槽(未图示)。

另一方面，在气缸30形成有吸入低压气体的吸入端口40。吸入端口40与压缩室39内的低压部(吸入室)连通。在上轴承34a形成有排出由压缩室39压缩的高压气体的排出端口38。排出端口38与压缩室39内的高压部连通。排出端口38形成为贯通上轴承34a的俯视圆形的孔。排出端口38的上表面设置有排出阀36。排出阀36在接受规定大小以上的压力的情况下开放。该排出阀36被杯状消声器(Cupmuffler)37覆盖。

压缩室39的低压部(吸入室)，在活塞32和气缸30的滑接部通过吸入端口40后，慢慢扩大，从吸入端口40吸入气体。另一方面，压缩室39的高压部，在活塞32和气缸30的滑动部接近排出端口38，缓缓缩小，压缩到规定压力以上的时刻，打开排出阀36，从排出端口38流出气体。从排出端口38流出的气体，经由杯状消声器37排出到密闭容器1内。

另一方面，由曲柄轴31的偏心部31a、上轴承34a的端板34和活塞32的内周面，形成活塞内上部空间，由曲柄轴31的偏心部31a、下轴承35a的端板35和活塞32的内周面，形成活塞内下部空间。在活塞内上部空间漏入来自供油孔42的油孔41内的油，在活塞内下部空间漏入来自供油孔43的油孔41内的油。活塞内上部空间和活塞内下部空间，几乎总是比压缩室39内部的压力高的状态。

此外，气缸30的高度必须设定为比活塞32的高度略大以使活塞32能够在内部滑动，作为其结果，在该活塞32的上下端面与端板34、端板35之间产生缝隙。因此，通过该缝隙，从活塞内上部空间和活塞内下部空间向压缩室39漏油。为了实现高效率化，必须抑制该漏油并维持可靠性。

在此，使用图10～图14说明抑制从活塞内上部空间和活塞内下部空间向压缩室39漏油的方法。

图10～图14，为了说明简单表示除了曲柄轴31的状态，是表示活塞32与上下端板34、35的缝隙(夸张表现上下方向，实际为数10μm左右)的关系的示意图。

如图10所示，在活塞32的内周面端部，设置有在上端部和下端部大致相同大小的倒角。

在活塞32的内周面的上端部和下端部的倒角相同的情况下，利用活塞32的自重，活塞32与下侧的端板35滑动。因此，在活塞32的上侧的端面与上侧的端板34之间，能够形成数10μm程度的缝隙，通过该缝隙，向压缩室39漏油。

作为第一个高效率化方法，如图11所示，使活塞32的上下的倒角差为B-A＞0。

然后，设置与活塞自重32相称的倒角差(B-A＞0)，产生向上的力，活塞32浮起。

通常，气体泄漏与缝隙的立方成比例，所以活塞32的上下缝隙均等分配时和不均等分配时，后者泄漏量较多。由此，通过活塞32的上下端面的缝隙漏入到吸入室的气体、油受到抑制，提高效率。

作为第二个高效率化方法，如图12所示，使活塞32与上下端板34、35之间缩小到数μm程度。

通过缩小缝隙，能够抑制泄漏，提高效率。

但是，实际运转中，活塞32为不稳定的动作，所以通过缩小缝隙，特别是在下侧的端板35容易发生镜面磨损、灼烧等的问题。

由此，如图13所示，有必要增大活塞32的下端部的倒角，增加活塞32与下侧的端板35之间的油保持面积，提高油的冷却效果，提高可靠性。

但是，如果只增大活塞32的下侧的倒角的大小，因压力差会产生向上的力，所以在上侧的端板34会有强的滑动。

因此，如图14所示，有必要增大活塞32上下两面的倒角，使得在活塞32不产生大的向上的力。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-61276号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，谋求上述回转式压缩机的高效率化和高可靠性化的方案，有2个问题。

第一个问题是，如图11所示，在调整上下的倒角以使与活塞32的自重相称时，B-A的值为0.1以下程度，考虑到生产性，在尺寸管理方面非常困难。

第二个问题是，在缩小活塞32的上下缝隙时，需要使活塞32的上下的倒角两者都增大，但是如专利文献1所示，如果不确保活塞32的内面和排出端口38的密封长度，则直到高压气体吸入为止的返回效率就会降低，所以上侧面倒角不能大到上述程度。结果是，只能设定与上侧面倒角大致同等大小的下侧面倒角，所以不能大幅度提高可靠性。

但是，如果增大活塞32的上端部的倒角，则排出端口38和活塞32的内面连通，所以直到高压气体吸入为止返回效率降低。由此，必须确保活塞32的内面和排出端口38的密封长度，所以只能设定与上侧倒角大致同等大小的下侧倒角，不能大幅度提高可靠性。

本发明是为了解决上述问题而研发的，目的在于提高生产性，抑制活塞的上下端面的泄漏而提高效率，抑制短板的磨损和灼烧，提高可靠性。

用于解决课题的方法

为了达到上述目的，本发明的旋转式压缩机，其特征在于，包括：气缸；在上述气缸内配置的轴的偏心部；与上述偏心部嵌合的活塞；追随上述活塞的偏心旋转、在设置于上述气缸的槽内往复运动的叶片；和闭塞上述气缸的上下端面的2个端板，其中形成于上述活塞的下端面的下内面角部和闭塞上述气缸的上述下端面的上述端板所包围的第二面积，大于形成于上述活塞的上端面的上内面角部和闭塞上述气缸的上述上端面的上述端板所包围的第一面积，而且上述活塞的上述下端面与上述下内面角部的角度，小于上述活塞的上述上端面与上述上内面角部的角度。

发明效果

根据上述结构，在活塞的下端面，从下内面角部到压缩室流油时的压力下降变大，所以即使增大下内面角部的第二面积，向上也不会产生很大的力。由此，在活塞的下端面与闭塞气缸的下端面的端板之间的油保持量增加，并且能够确保活塞与排出端口之间的密封长度，所以能够实现高可靠性和高效率化。并且，能够将由活塞的上下内面角部和上下端板包围的面积的公差范围设定得较大，以使与活塞自重相称，能够提高量产性、提高效率。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的旋转式压缩机的纵截面图。

图2是该旋转式压缩机的压缩机构部的放大截面图。

图3是该旋转式压缩机的活塞的截面图。

图4是表示向该旋转式压缩机的活塞的上下施加的压力的分布的图。

图5是表示缩小旋转式压缩机的活塞的上下的缝隙时的活塞和上下端板的缝隙与排出端口的位置关系的示意图。

图6是表示产生与该旋转式压缩机的活塞的自重相称的力时的活塞和上下端板的缝隙与排出端口的位置关系的示意图。

图7是表示本发明的实施方式1的旋转式压缩机的活塞的截面图。

图8是不同结构的旋转式压缩机的旋转图。

图9是另一不同结构的旋转式压缩机的旋转图。

图10是表示通常的回转式压缩机的活塞和上下端板的缝隙与排出端口的位置关系的示意图。

图11是表示产生与通常的回转式压缩机的自重相称的力时的活塞和上下端板的缝隙与排出端口的位置关系的示意图。

图12是表示缩小通常的回转式压缩机的活塞的上下缝隙时的活塞和上下端板的缝隙与排出端口的位置关系的示意图。

图13是表示增大通常的回转式压缩机的活塞的下侧的倒角时的活塞和上下端板的缝隙与排出端口的位置关系的示意图。

图14是表示增大通常的回转式压缩机的活塞的上下的倒角时的活塞和上下端板的缝隙与排出端口的位置关系的示意图。

图15是现有的回转式压缩机的截面图。

符号说明

1 密闭容器

2 电动机

3 压缩机构部

22 定子

24 转子

30 气缸

31 曲柄轴

31a 偏心部

32 活塞

33 叶片

34a 上轴承

34 端板

35a 下轴承

35 端板

36 排出阀

37 杯状消声器

38 排出端口

39 压缩室

40 吸入端口

41 油孔

42 供油孔

43 供油孔

44 供油孔

45 油槽

46 空间

47 空间

具体实施方式

第一发明的旋转式压缩机为：形成于活塞的下端面的下内面角部和闭塞气缸的下端面的端板所包围的第二面积，大于形成于活塞的上端面的上内面角部和闭塞气缸的上端面的端板所包围的第一面积，而且活塞的下端面与下内面角部的角度，小于活塞的上端面与上内面角部的角度。

根据该结构，在活塞的下端面，从活塞内面向压缩室流油时的压力下降变大，所以即使增大活塞的下内面角部的第二面积，在活塞上也不会产生很大的向上的力。由此，即使缩小活塞的上下缝隙实现高效率化，也能够增加下侧的端板的油保持量，并且能够确保活塞的上内面角部与排出端口之间的密封长度，能够维持高可靠性。

第二发明，特别是在第一发明的旋转式压缩机的基础上，上内面角部由倒角形成，下内面角部由锪孔形成。

根据该结构，组装时能够通过目测进行上下的判断，能够降低上下方向的错误造成的效率降低、减少成本损耗。

第三发明，特别是在第二发明的旋转式压缩机的基础上，活塞的上端面与上内面角部的角度处于132度～138度的范围。

根据该结构，在产生与活塞的自重相称的力时，活塞的上下为倒角的结构，B-A为0.1mm程度，与之相对地，如果只有下侧为锪孔形状，则能够扩大公差范围至B-A为0.4～0.8mm程度，提高量产性。

第四发明，特别是在第一至第三发明的旋转式压缩机的基础上，第一面积和第二面积设定成与活塞的自重相称。

根据该结构，活塞浮起，活塞的上下端面与端板间的2个缝隙也均匀化。通常，气体泄漏与缝隙的立方成比例，所以活塞上下的缝隙均等分配时和不均等分配时，后者的气体泄漏量较多。因此，通过活塞的上下端面的缝隙泄漏到吸入室的气体、油被抑制，所以能够降低压缩损耗，即使不缩小上下的缝隙，也能够得到与缩小缝隙时同等的效率提升效果，并且与缩小缝隙提高效率时相比，能够进一步提高可靠性。

第五发明，特别是在第一至第四发明的旋转式压缩机的基础上，作为动作流体，使用作为高压制冷剂的CO₂，由此，特别是即使是差压大则滑动损耗和泄漏损耗大的CO₂，也能够更有效的高效率化。

第六发明，特别是第一至第五发明的旋转式压缩机的基础上，作为动作流体，使用碳与碳之间具有双键的氢氟烯烃(Hydrofiuoroolefin：HFO)作为基底成分的制冷剂所构成的单一制冷剂或含有上述制冷剂的混合制冷剂。

该制冷剂具有在高温容易分解的特性，但通过降低泄漏损耗和滑动损耗，能够抑制制冷剂的高温分解并且更有效的提高压缩机的可靠性。此外，关于该制冷剂，由于不会破坏臭氧层，地球温暖化系数低，所以能够对有益于地球的空调循环的结构做出贡献。

以下，参考附图进行说明本发明的实施方式。但是，不是通过该实施方式对本发明的限定。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1的旋转式压缩机的纵截面图，图2是该压缩机构部的放大图。其中，对使用图15说明过的结构部件付以相同符号省略重复说明。

在曲柄轴31的偏心部31a的壁部，形成有连通油孔41的供油孔44、油槽45。

另一方面，由曲柄轴31的偏心部31a、上轴承34a的端板34和活塞32的内周面形成活塞内上部空间46，由曲柄轴31的偏心部31a、下轴承35a的端板35和活塞32的内周面形成活塞内下部空间47。从供油孔42油孔41内的油泄漏到活塞内上部空间46，从供油孔43油孔41内的油泄漏到活塞内下部空间47。活塞内上部空间46和活塞内下部空间47，几乎总是比压缩室39内部的压力高的状态。

此外，气缸30的高度必须设定为比活塞32的高度略大以使该活塞32能够在内部滑动，作为其结果，该活塞32的端面与上轴承34a的端板34之间，以及活塞32的端面与下轴承35a的端板35之间产生缝隙。因此，通过该缝隙，从活塞内上部空间46和活塞内下部空间47向压缩室39漏油。

对以上结构的旋转式压缩机，以下说明其动作、作用。

如图3所示，本实施方式1，由在活塞32的下端面形成的下内面角部和端板35包围的第二面积32b，大于由在活塞32的上端面形成的上内面角部和端板34包围的第一面积32a。

此外，本实施方式1中，活塞32的下端面与下内面角部的角度D，小于活塞32的上端面与上内面角部的角度C。

本实施方式1，通过上述结构，能够提高高效率化和高可靠性。

图4表示本实施方式1的施加到活塞32的压力分布。

如图4所示，在活塞32的上侧，在内面侧高压均等分布，在端面侧从高压到中间压为止直线状分布。

另一方面，活塞32的下侧，在内面侧高压均等分布，但在端面侧从中高压(比高压低的压力)到中间压为止直线状分布。即，在活塞32的下侧，活塞32的下端面与下内面角部的角度D，比角度C小，所以油的流动变差，发生压力下降。由此，如图5所示，即使增大活塞32的下侧的B的宽度，向上也不会产生那么大的力。

因此，下侧的端板35的油保持量增加，并且能够确保活塞32和排出端口38的密封长度L，所以能够实现高可靠性和高效率化。而且，通过将A和B设定成与活塞32的自重相称，如图6所示，即使不使活塞32浮起来缩小上下的缝隙，也能够得到与缩小上下的缝隙时同等的效果。

(实施方式2)

图7是表示本发明的实施方式2的旋转式压缩机的活塞的截面图。其他结构与实施方式1同样，省略说明。

如图7所示，本发明的实施方式2，由在活塞32的下端面形成的下内面角部和端板35包围的第二面积32b，大于由在活塞32的上端面形成的上内面角部和端板34包围的第一面积32a。

此外，本实施方式2中，活塞32的下端面与下内面角部的角度D，小于活塞32的上端面与上内面角部的角度C。

本实施方式中，活塞32的上端面和上内面通过倒角形成上内面角部，活塞32的下端面和下内面用锪孔形成下内面角部。

活塞32的上端面与上内面角部的角度C，优选在132度～138度的范围，更优选为135度。

通过使活塞32的下内面角部为锪孔，活塞32的下端面与下内面角部的角度D为90度。

在本实施方式中，上内面角部由倒角形成，下内面角部由锪孔形成，由此能够在组装时通过目测进行上下的判断，能够降低活塞32的上下差异造成的效率低下、成本损耗。此外，在产生与活塞32的自重相称的力时，在活塞32的上下倒角的结构为B-A为0.1mm程度，与之相对地，如果只有下侧为锪孔形状，则能够扩大公差范围至B-A为0.4～0.8mm程度，提高量产性。

图8表示与本发明的实施方式1不同的结构的旋转式压缩机。其中，与实施方式1同样的结构付以相同符号，省略说明。

图8所示的旋转式压缩机，由叶片133和摇动自如且进退自如地支承叶片133的摇动轴瓦130构成，该叶片133与活塞132的外周部突出状接合，将压缩室39划分为低压侧和高压侧。

图8所示的旋转式压缩机，也能够适用实施方式1和实施方式2的结构，得到同等效果。

图9表示另一不同的结构的旋转式压缩机。其中，与实施方式1同样的结构付以相同的符号，省略说明。

图9所示的旋转式压缩机，包括活塞232和在前端部摇动自如地连接的叶片233。

图9所示的旋转式压缩机，也能够适用实施方式1和实施方式2的结构，得到同等效果。

此外，通过使用CO₂作为动作流体，特别是，即使是差压大则泄漏损耗影响和滑动损耗大的CO₂，也能够降低活塞32上下端面的流体的泄漏，并且能够避免将活塞32向下较强按压的力，所以能够更有效的高效率化。此外，作为动作流体，如果使用碳与碳之间具有双键的氢氟烯烃作为基底成分的制冷剂构成的单一制冷剂或包括上述制冷剂的混合制冷剂作为动作制冷剂，则能够抑制该种制冷剂特有的性状的问题。即，该制冷剂，在高温下容易分解不稳定。但是，本发明的旋转式压缩机，由于提高了活塞32端面与端板35的滑动部的润滑性，所以在滑动部的温度上升得到有效抑制，能够防止制冷剂的分解等，更有效地提高可靠性。

其中，作为制冷剂，也可以将氢氟烯烃为四氟丙烯(HFO1234yf或HFO1234ze)或三氟丙烯(HFO1243zf)，氢氟碳为二氟甲烷(HFC32)的混合制冷剂作为动作制冷剂。

此外，也可以将氢氟烯烃为四氟丙烯(HFO1234yf或HFO1234ze)或三氟丙烯(HFO1243zf)，氢氟碳为五氟乙烷(HFC125)的混合制冷剂作为动作制冷剂。

此外，也可以将由氢氟烯烃为四氟丙烯(HFO1234yf或HFO1234ze)或三氟丙烯(HFO1243zf)、氢氟碳为五氟乙烷(HFC125)、二氟甲烷(HFC32)的三成分构成的混合制冷剂作为动作制冷剂。

此外，上述实施方式，以气缸为1个的1活塞型回转式压缩机为例进行了说明，但也可以是像气缸为多个的回转式压缩机那样的旋转式压缩机。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明的旋转式压缩机，能够抑制磨损、灼烧等可靠性方面的降低，并且同时减少泄漏损耗和滑动损耗，实现压缩机的高效率化。由此，除了使用HFC类制冷剂、HCFC类制冷剂的空调用压缩机以外，也能够适用于使用自然制冷剂CO₂的空调、热泵式供热水机等用途。

Claims

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

气缸；

在所述气缸内配置的轴的偏心部；

与所述偏心部嵌合的活塞；

追随所述活塞的偏心旋转、在设置于所述气缸的槽内往复运动的叶片；和

闭塞所述气缸的上下端面的2个端板，其中

形成于所述活塞的下端面的下内面角部和闭塞所述气缸的所述下端面的所述端板所包围的第二面积，大于形成于所述活塞的上端面的上内面角部和闭塞所述气缸的所述上端面的所述端板所包围的第一面积，而且在所述活塞的下侧，所述活塞的所述下端面与所述下内面角部的角度，小于所述活塞的所述上端面与所述上内面角部的角度。

2.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于：

所述上内面角部由倒角形成，所述下内面角部由锪孔形成。

3.如权利要求2所述的旋转式压缩机，其特征在于：

所述活塞的所述上端面与所述上内面角部的角度处于132度～138度的范围。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于：

所述第一面积和所述第二面积设定成与所述活塞的自重相称。

5.如权利要求1～4中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于：

作为动作流体，使用作为高压制冷剂的CO₂。

6.如权利要求1～5中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于：

作为动作流体，使用碳与碳之间具有双键的氢氟烯烃作为基底成分的制冷剂所构成的单一制冷剂或含有所述制冷剂的混合制冷剂。