CN102510951A

CN102510951A - 密闭型压缩机

Info

Publication number: CN102510951A
Application number: CN2011800038732A
Authority: CN
Inventors: 咲间文顺; 小川修; 冈市敦雄; 饭田登; 大八木信吾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2012-06-20
Also published as: WO2012026081A1; US20120269667A1; JPWO2012026081A1; JP5632465B2; EP2610491A1

Abstract

密闭型压缩机(100)具备密闭容器(2)、压缩机构(4)、电动机(6)、喷出管(8)、第一平衡重(18)、回旋流生成部(21)及第二平衡重(19)。电动机(6)具有定子(14)及转子(15)。在转子(15)形成有连通路(20)，该连通路(20)将由压缩机构(4)压缩而喷出到密闭容器(2)的下部空间(5)中的工作流体向上部空间(7)引导。作为使压缩后的工作流体向相对于与旋转轴(O)平行的方向倾斜的方向发生偏转并同时从连通路(20)向上部空间(7)移动的喷出方向偏转部，设有干扰板(122)。干扰板(122)也可以由回旋流生成部(21)的一部分构成。

Description

密闭型压缩机

技术领域

本发明涉及密闭型压缩机，详细而言，涉及用于从被压缩的工作流体将润滑用的油分离的技术。

背景技术

作为能够使用于密闭型压缩机的油分离机构的现有例子，已知有专利文献1那样的例子。专利文献1所记载的压缩机的概要如图25所示。在压缩机的密闭容器203的内部配置有由转子211及定子213构成的电动机。在电动机下配置有压缩机构(未图示)。在压缩机构中压缩后的制冷剂向密闭容器203的内部空间喷出。在转子211的端部设有与转子211一体旋转的油分离板237。油分离板237对压缩后的制冷剂与油的混相流施加离心力。

如图26A及图26B所示，油分离板237具有大致圆盘的形状。在油分离板237的底面呈放射状地形成有凸条239及凹条245。凸条239及凹条245分别连续到油分离板237的外周部。含有油粒子的制冷剂流沿着凸条239移动，在离心力的作用下从凸条239的前端飞出，而与定子213的内周面相碰。由此，油从制冷剂分离。制冷剂通过喷出管235向密闭容器203的外部喷出。

另外，专利文献2公开了为了促进油从制冷剂的分离而使压缩的制冷剂通过绝缘体的方法。

在专利文献1或2所记载的压缩机中，分离后的油通过转子与定子之间的间隙、或定子与密闭容器之间的间隙而向密闭容器的底部的积油部返回。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平11-107967号公报

【专利文献2】日本特开2009-144581号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

根据专利文献1及2所公开的技术，能够使油从制冷剂高效地分离。然而，关于使分离后的油返回积油部的情况，并未作特别考虑。例如，在电动机下的空间中产生强回旋流时，在电动机上的空间中分离后的油难以返回积油部。其结果是，暂且分离后的油会再次混入到制冷剂中，通过喷出管向压缩机的外部喷出。

本发明的目的在于提供一种油喷出量少的密闭型压缩机。

【用于解决课题的手段】

即，本发明提供1.一种密闭型压缩机，具备：

密闭容器，其在底部具有积油部；

压缩机构，其配置在所述密闭容器内，对工作流体进行压缩；

电动机，其具有转子及定子，在所述密闭容器内配置在比所述压缩机构靠上方的位置，对所述压缩机构进行驱动；

上部空间，其是所述密闭容器的内部空间的一部分，且形成在所述电动机的上方；

下部空间，其是所述密闭容器的内部空间的一部分，且形成在所述电动机与所述压缩机构之间；

喷出管，其朝向所述上部空间开口，将压缩后的工作流体向该密闭型压缩机的外部引导；

第一平衡重，其从所述转子的上表面朝向所述上部空间突出；

回旋流生成部，其从所述转子的上表面朝向所述上部空间突出，且配置在比所述第一平衡重靠近所述电动机的旋转轴的位置；

第二平衡重，其从所述转子的下表面朝向所述下部空间突出；

连通路，其形成于所述转子，以便于将由所述压缩机构压缩而喷出到所述下部空间内的工作流体向所述上部空间引导，

在将驱动所述电动机时所述第一平衡重绕所述旋转轴形成的立体且环状的轨迹定义为第一轨迹，将与所述旋转轴平行且利用包括所述旋转轴的第一平面将所述第一轨迹切断而得到的面定义为第一剖面，将驱动所述电动机时所述第二平衡重绕所述旋转轴形成的立体且环状的轨迹定义为第二轨迹，将与所述旋转轴平行且利用包括所述旋转轴的第二平面将所述第二轨迹切断而得到的面定义为第二剖面，将驱动所述电动机时所述回旋流生成部绕所述旋转轴形成的立体且环状的轨迹定义为第三轨迹，将与所述旋转轴平行且利用包括所述旋转轴的第三平面将所述第三轨迹切断而得到的面定义为第三剖面，将与所述旋转轴平行且被包括所述旋转轴的任意的平面上的特定的区域包括的微小区域的面积定义为dA，将从所述旋转轴到所述微小区域的图心的距离定义为r，将由下式(1)表示的值M_A定义为面积二次力矩时，

【数学式1】

M_{A} = \underset{A}{&Integral;} r^{2} dA . . . (1)

基于所述第一剖面的面积二次力矩与基于所述第三剖面的面积二次力矩之和大于基于所述第二剖面的面积二次力矩，

所述密闭型压缩机还具备喷出方向偏转部，该喷出方向偏转部使压缩后的工作流体向相对于与所述旋转轴平行的方向倾斜的方向发生偏转并同时从所述连通路向所述上部空间移动。

【发明效果】

根据本发明，基于第一剖面的面积二次力矩与基于第三剖面的面积二次力矩之和大于基于第二剖面的面积二次力矩。即，上部空间的回旋流强而下部空间的回旋流弱。由此，在上部空间中，能够促进油因离心力而从工作流体分离的作用。而且，通过强化上部空间的回旋流并相对地减弱下部空间的回旋流，能够促进油从上部空间向积油部的返回。由此，能够防止油面的下降引起的压缩机构的润滑不良。而且，通过减弱下部空间的回旋流，而油面的稳定性增加，也能够抑制油飞溅的发生。

另外，通过设置喷出方向偏转部，能够使压缩后的工作流体向相对于与旋转轴平行的方向倾斜的方向偏转并同时从连通路向上部空间移动。因此，在与电动机的旋转轴平行的方向上，能够从更靠近连通路的出口的位置产生工作流体的回旋流。其结果是，能够增加上部空间的工作流体的流动距离，由此，能够减少来自压缩机的油喷出量。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的压缩机的剖视图。

图2是转子及平衡重的立体图。

图3是设有平衡重及回旋流生成部的转子的立体图。

图4是设有另一回旋流生成部的转子的立体图。

图5是回旋流抑制部的立体图。

图6A是表示第一剖面及第二剖面的定义的立体图。

图6B是表示第一剖面及第二剖面的定义的俯视图。

图7A是表示第三剖面的定义的立体图。

图7B是表示第三剖面的定义的俯视图。

图8是表示面积二次力矩的定义的简图。

图9是表示压缩机的内部的制冷剂及油的流动的简图。

图10是表示在圆筒容器内配置有旋转体的模型的压力场的简图。

图11是表示不具有回旋流生成部的压缩机的内部的制冷剂及油的流动的简图。

图12是表示流路的两个开口部之间的压力差的简图。

图13A是未设置回旋流生成部的转子的立体图。

图13B是表示在图13A所示的转子形成的连通路的出口的附近的制冷剂流的简图。

图14A是设置了不具有使制冷剂流发生偏转的能力的回旋流生成部的转子的立体图。

图14B是表示在图14A所示的转子形成的连通路的出口的附近的制冷剂流的简图。

图15A是本实施方式的转子的立体图。

图15B是表示在图15A的转子形成的连通路的出口的附近的制冷剂流的简图。

图16是表示本实施方式的回转式压缩机的上部空间的流场的简图。

图17是表示设有图14A所示的回旋流生成部的回转式压缩机的上部空间的流场的简图。

图18是表示为了确认本实施方式的回转式压缩机的效果而进行的实验的结果的图形。

图19是变形例1的压缩机的剖视图。

图20是变形例2的回旋流抑制部的立体图。

图21是表示喷出口的优选的位置的剖视图。

图22是变形例3的回旋流抑制部的立体图。

图23是变形例4的回旋流生成部的立体图。

图24A是表示变形例5的喷出方向偏转部的简要剖视图。

图24B是表示变形例6的回旋流生成部及喷出方向偏转部的简要剖视图。

图25是以往的密闭型压缩机的剖视图。

图26A是在以往的密闭型压缩机中设置的油分离板的仰视图。

图26B是图26A所示的油分离板的沿着B-B线的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

如图1所示，本实施方式的回转式压缩机100具备密闭容器2、压缩机构4及电动机6。压缩机构4及电动机6配置在一个密闭容器2内。即，回转式压缩机100构成为密闭型压缩机。在密闭容器2内，电动机6位于比压缩机构4靠上的位置。密闭容器2具有形成于其底部的积油部3。压缩机构4浸渍在积油部3所保持的油(制冷机油)中。为了利用电动机6进行驱动而压缩机构4通过轴9与电动机6连结。在密闭容器2的内部形成有下部空间5及上部空间7。下部空间5是在轴9的轴向上形成在压缩机构4与电动机6之间的空间。上部空间7是形成在电动机6的上方的空间。轴9的长度方向与铅垂方向平行。即，回转式压缩机100是纵型的回转式压缩机。

压缩机构4具有上轴承12、活塞10、工作缸11及下轴承13。活塞10在工作缸11的内部安装在轴9的偏心部9a。在活塞10的外周面与工作缸11的内周面之间形成有在俯视下具有月牙的形状的压缩室11c。由电动机6产生的旋转动力通过轴9向活塞10传递。活塞10在工作缸11的内部进行旋转，由此在压缩室11c内对制冷剂进行压缩。作为工作流体的制冷剂的种类并未特别限定，可以使用R410A那样的氟制冷剂、二氧化碳那样的自然制冷剂。

上轴承12及下轴承13分别设置在工作缸11的上部及下部。通过上轴承12及下轴承13，将轴9支承为可旋转。在上轴承12的上部设置具有喷出口25的喷出消音器24。压缩后的制冷剂经由喷出消音器24的内部及喷出口25，从压缩机构4向下部空间5移动。在上轴承12的外周部形成有油通路26，该油通路26用于使在下部空间5或上部空间7从制冷剂分离后的油返回积油部3。

在密闭容器2的上部设有将压缩后的制冷剂向密闭容器2的外部引导的喷出管8。在密闭容器2的侧部设有将应压缩的制冷剂向压缩机构4引导的吸入管23。喷出管8贯通密闭容器2的上部并朝向上部空间7开口。吸入管23贯通密闭容器2的侧部并插入到工作缸11中。

电动机6由定子14及转子15构成。定子14固定在密闭容器2的内壁。定子14在从轴向观察下具有圆环的形状，且在其内侧配置有转子15。转子15固定于轴9。因此，电动机6的旋转轴与轴9的旋转轴O一致。在径向上且在定子14的内周面与转子15的外周面之间形成有微小的间隙16(气隙)。在定子14的外周面与密闭容器2的内周面之间形成有多条流路17，这多条流路17具有沿着与旋转轴O平行的方向延伸的狭缝的形状。

转子15具有将下部空间5与上部空间7连通的多条连通路20。连通路20绕轴9的旋转轴O以等角度间隔的方式形成，并且分别沿着与轴9的轴向平行的方向贯通转子15。在压缩机构4内被压缩后的制冷剂通过间隙16、流路17及连通路20中的任一个，从下部空间5向上部空间7移动。而且，在上部空间7中，从制冷剂分离后的油通过间隙16、流路17及连通路20中的任一个，从上部空间7向下部空间5返回。在本实施方式中，转子15具有四条连通路20，但连通路20的条数并未特别限定。

如图2所示，转子15具有多个层叠钢板28、为了对层叠钢板28进行夹紧及固定而配置在层叠钢板28的上部及下部的端板27、以及铆钉(未图示)来作为构成转子15的要素。为了抑制旋转时的振摆回转，而在转子15的上部及下部分别设置第一平衡重18及第二平衡重19。平衡重18及19分别具有拱门的形状，在俯视下包围连通路20。第二平衡重19配置在关于轴9的旋转轴O而与第一平衡重18为对称的位置。即，关于轴9的旋转方向，在与第一平衡重18所配置的位置180度相反的位置上配置第二平衡重19。

第二平衡重19比第一平衡重18重。第二平衡重19位于比第一平衡重18靠近轴9的支点(上轴承12及下轴承13)的位置。因此，通过相对地加重第二平衡重19，能够提高防止振摆回转动作的效果。

如图1及图3所示，在转子15的上部设有用于使上部空间7中的回旋流加强的回旋流生成部21。回旋流生成部21从转子15的上表面朝向上部空间7突出，并且配置在比第一平衡重18靠近旋转轴O的位置。具体而言，回旋流生成部21由支承环121及干扰板122构成。支承环121由板状的构件形成，在转子15的上表面位于比连通路20靠近旋转轴O的位置。干扰板122具有平板的形状，在支承环121的外周部与支承环121一体形成。沿着支承环121的周向以等角度间隔设有四个干扰板122。各干扰板122从转子15的上表面朝向上部空间7倾斜(相对于与电动机6的旋转轴O平行的方向倾斜的方向)突出。在本实施方式中，回旋流生成部21具有与连通路20相同个数的干扰板122。干扰板122的突出方向以与旋转轴O垂直的方向(水平方向)为基准(＝0度)，例如设定为30～60度，典型地设定为45度。

干扰板122设置在连通路20的出口。详细而言，从连通路20的出口观察，干扰板122位于转子15的旋转方向上。而且，将干扰板122向转子15的上表面投影时得到的图像与连通路20的出口重叠。即，连通路20的一部分或全部由干扰板122覆盖。根据干扰板122的作用，被压缩后的制冷剂朝向相对于与旋转轴O平行的方向倾斜的方向发生偏转并从连通路20向上部空间7移动。如此，干扰板122作为使制冷剂的喷出方向发生偏转的喷出方向偏转部发挥功能。在本实施方式中，以抑制部件个数的增加为目的，而回旋流生成部21兼用作喷出方向偏转部(干扰板122)。

在本实施方式中，干扰板122将压缩后的制冷剂向转子15的旋转方向的相反的旋转方向(以下，成为“旋转方向的反方向”)引导。由此，能够防止上部空间7的制冷剂与从连通路20喷出的制冷剂垂直碰撞的情况，因此从连通路20喷出的制冷剂能够向上部空间7顺畅地移动。即，连通路20的出口处的压力损失增大的可能性少。

需要说明的是，回旋流生成部21也可以在未覆盖连通路20的出口的位置具有干扰板122。设置在此种位置上的干扰板122也具有对上部空间7的回旋流进行强化的功能，但不具有使制冷剂的喷出方向发生偏转的功能。因此，无法延长上部空间7中的制冷剂的流动距离。

在进一步削减部件个数的目的下，也可以通过端板27的一部分来形成干扰板122。具体而言，如图4所示，在覆盖连通路20的位置上，通过将端板27的一部分切起而能够形成干扰板122。根据图4所示的结构，切起的干扰板122担负起作为回旋流生成部及喷出方向偏转部的作用。另外，只要具有使制冷剂的喷出方向发生偏转的功能即可，喷出方向偏转部的形状并未限定为板状。

如图1及图5所示，以减弱下部空间5的回旋流为目的而在转子15的下部设有回旋流抑制部22。具体而言，通过完全覆盖第二平衡重19的圆环状的罩22来构成回旋流抑制部22。当第二平衡重19由罩22覆盖而抑制下部空间5中的回旋流时，流路17的下部空间5侧的开口部的压力下降。由此，在上部空间7分离后的油通过流路17向下部空间5及积油部3顺畅地返回。而且，通过抑制下部空间5内的回旋流，而能够提高积油部3的油面的稳定性，因此能够抑制来自积油部3的油飞溅的发生。

在本实施方式中，以上部空间7的回旋流增强且下部空间5的回旋流减弱的方式，设置第一平衡重18、第二平衡重19及回旋流生成部21、回旋流抑制部22。在下部空间5及上部空间7内产生回旋流的一个主要原因是充满下部空间5及上部空间7的制冷剂从第一平衡重18、第二平衡重19及回旋流生成部21受到排挤作用。

如图6A及图6B所示，将驱动电动机6时第一平衡重18绕旋转轴O形成的立体且环状的轨迹定义为第一轨迹，将与旋转轴O平行且利用包括旋转轴O的第一平面将第一轨迹切断而得到的面定义为第一剖面33。

第一剖面33可以如下定义。将第一平衡重18的表面的一部分即驱动电动机6时对制冷剂造成排挤作用的面定义为第一排挤面18p，将通过将第一排挤面18p向与旋转轴O平行且包括旋转轴O的第一平面投影而得到的图像定义为第一投影像。第一平面可以无限地确定，因此第一投影像也能取得各种形状及面积，但在此，以第一投影像的面积表示最大值的方式确定第一平面。此时，第一投影像与第一剖面33一致。

可以利用与第一平衡重18相同的考虑方法，对于第二平衡重19，来定义第二剖面34、第二排挤面19p、第二平面及第二投影像。

此外，可以利用与第一平衡重18相同的考虑方法，对于回旋流生成部21，来定义第三剖面35、第三排挤面、第三平面及第三投影像。具体而言，如图7A及图7B所示，将驱动电动机6时回旋流生成部21绕旋转轴O形成的立体且环状的轨迹定义为第三轨迹，将与旋转轴O平行且利用包括旋转轴O的第三平面将第三轨迹切断而得到的面定义为第三剖面35。在本实施方式中，对制冷剂施加排挤作用的干扰板122设有四个，因此第三剖面35由具有相同形状的四个剖面形成。

第三剖面35可以如下定义。将回旋流生成部21的表面的一部分即驱动电动机6时对制冷剂造成排挤作用的面定义为第三排挤面21p，将通过将第三排挤面21p向与旋转轴O平行且包括旋转轴O的第三平面投影而得到的图像定义为第三投影像。在本实施方式中，干扰板122的表面形成第三排挤面21p。第三平面能够无限地确定，因此第三投影像也能取得各种形状及面积，但在此，以第三投影像的面积表示最大值的方式确定第三平面。此时，第三投影像与第三剖面35一致。

接下来，如图8所示，将与旋转轴O平行且被包括旋转轴O的任意的平面上的特定的区域135包括的微小区域136的面积定义为dA，将从旋转轴O到微小区域136的图心的距离定义为r，将径向上的微小区域136的长度定义为dr，将与旋转轴O平行的方向上的微小区域136的高度定义为dh，将下式(1)表示的值M_A定义为面积二次力矩。在图8中，微小区域136为方形。

【数学式2】

M_A＝∫r²dA＝∫∫r²dhdr···(1)

此外，将基于第一剖面33的面积二次力矩定义为第一面积二次力矩M_A1。同样地，将基于第二剖面34的面积二次力矩定义为第二面积二次力矩M_A2。同样地，将基于第三剖面35的面积二次力矩定义为第三面积二次力矩M_A3。第一～第三面积二次力矩分别关于第一剖面33、第二剖面34及第三剖面35，使用式(1)来求出。以这些第一～第三面积二次力矩的关系满足下式(2)的方式来设计第一平衡重18、第二平衡重19及回旋流生成部21。由此，能够加强上部空间7的回旋流，并减弱下部空间5的回旋流。需要说明的是，“基于第一剖面33的面积二次力矩”是指使用式(1)对于第一剖面33计算出的面积二次力矩。这对于第二剖面34及第三剖面35也同样。

M_A1+M_A3＞M_A2···(2)

在本实施方式中，回旋流生成部21具有多个干扰板122，因此式(2)的左边第二项表示分别基于多个干扰板122的多个第三面积二次力矩之和。在设有多个第一平衡重18时，式(2)的左边第一项表示分别基于多个第一平衡重18的多个第一面积二次力矩之和。同样地，在设有多个第二平衡重19时，式(2)的右边表示分别基于多个第二平衡重19的多个第二面积二次力矩之和。

在本实施方式中，为了减少第二平衡重19排挤制冷剂的第二排挤面19p的面积而使第二平衡重19由罩22覆盖。若忽视用于将罩22固定于转子15上的螺钉等的存在，则第二排挤面19p的面积实质上为零。因此，式(2)的右边为零，式(2)的关系满足。

需要说明的是，第一面积二次力矩M_A1等于以第一投影像的面积表示最大值的方式确定第一平面时的基于该第一平面上的第一投影像的面积二次力矩。同样地，第二面积二次力矩M_A2等于以第二投影像的面积表示最大值的方式确定第二平面时的基于该第二平面上的第二投影像的面积二次力矩。第三面积二次力矩M_A3等于以第三投影像的面积表示最大值的方式确定第三平面时的基于该第三平面上的第三投影像的面积二次力矩。

接下来，参照图9，说明密闭容器2的内部的制冷剂及油的流动。图9中，下部空间5中的制冷剂流由箭头38a表示，上部空间7中的制冷剂流由箭头38b表示，从上部空间7向积油部3返回的油的流动由虚线箭头39表示。由积油部3保持的油用于压缩机构4的滑动部的润滑及密封。压缩后的制冷剂伴随着油粒子(油雾)，从压缩机构4向下部空间5以高温及高压的状态喷出。因转子15的旋转，在下部空间5形成了回旋流场，但在罩22的作用下，其强度比上部空间7受到抑制。向下部空间5喷出的制冷剂通过连通路20从下部空间5被导向上部空间7。向上部空间7喷出的制冷剂在兼作为回旋流生成部21的干扰板122及第一平衡重18产生的离心力、以及兼作为回旋流生成部21的干扰板122产生的流动的偏转作用下，向回旋方向及外周方向发生偏转。制冷剂进行回旋并同时在上部空间7中移动，因此在移动的过程中，油粒子因离心力而从制冷剂分离。制冷剂然后通过喷出管8被导向密闭容器2的外部。在上部空间7因离心力而分离后的油附着于定子14的内周面或密闭容器2的内壁。然后，油通过气隙16或流路17而返回积油部3。

接下来，详细说明回旋流生成部(干扰板122)及回旋流抑制部(罩22)的作用。

首先，说明回旋流产生的流场。如图10所示，考虑如下的模型：在圆筒容器37中配置旋转体37a，且使旋转体37a以圆筒容器37的中心轴O₁为中心进行旋转。在圆筒容器37的内部形成了中心轴O₁的附近为低压且圆筒容器37的内周面的附近为高压的压力场37b。这是因流动自身的离心力而流动被导向径向的外向的效果和圆筒容器37的内周面的附近的回旋产生的动能被转换成压力能量的效果所产生的。

若增加回旋的强度，则形成虚线所示的压力场37c。即，由于回旋的强度增加，而流动自身的离心力增加。因此，压力场37c在圆筒容器37的中心轴O₁的附近表现出更低压的倾向。另一方面，包括新施加的动能在内，圆筒容器37的内周面的附近的回旋产生的动能被转换成压力能量。因此，压力场37c在圆筒容器37的内周面的附近表现出更高压的倾向。

为了不改变旋转体37a的旋转速度却能强化回旋流，需要增加旋转体37a的排挤面积，由此，需要增加向流体施加的动量。反之，若减少旋转体37a的排挤面积，则能够抑制回旋流。

在本实施方式中，从振摆回转防止的观点出发，第二平衡重19比第一平衡重18重。平衡重18及19典型的情况是由黄铜那样的金属制作。在利用同一材料制作平衡重18及19时，为了使第二平衡重19比第一平衡重18重，而需要使第二平衡重19的体积大于第一平衡重18的体积。在第二平衡重19的体积大于第一平衡重18的体积且未设置罩22的情况下，第二平衡重19的排挤面19p的面积超过第一平衡重18的排挤面18的面积。

接下来，参照图11，说明不具有回旋流生成部及回旋流抑制部的回转式压缩机的内部的制冷剂及油的流动。图11所示的回转式压缩机100g不具有与本实施方式的回转式压缩机100的回旋流生成部(干扰板122)及回旋流抑制部(罩22)对应的部件。回转式压缩机100g的其他的结构与本实施方式的回转式压缩机100相同。即，第一平衡重18g及第二平衡重19g分别固定于转子15g，与转子15g一起旋转。第二平衡重19g具有比第一平衡重18g的排挤面宽的排挤面。因此，通过第二平衡重19g而形成于下部空间5g的回旋流比通过第一平衡重18g而形成于上部空间7g的回旋流强。

此时，如图12中的虚线140b所示，基于参照图10说明的理论，流路17g的下部空间5g侧的开口部出现显著的压力上升。其结果是，如图11中的箭头138所示，制冷剂容易通过流路17g从下部空间5g向上部空间7g流动。

另一方面，在上部空间7g因离心力而分离的油在上部空间7g内到达密闭容器2g的内壁，然后，因自重而通过流路17g向积油部3g返回。然而，若流路17g的下部空间5g侧的开口部的压力过分高于流路17g的上部空间7g侧的开口部的压力，则会给通过流路17g的顺畅的油返回带来障碍。即，制冷剂主要通过流路17g从下部空间5g向上部空间7g移动，因此从上部空间7g向下部空间5g的油的流动(虚线箭头139)受到妨碍。其结果是，在上部空间7g内，油容易蓄积在密闭容器2g的内壁的附近。蓄积后的油再次由制冷剂卷入，与制冷剂一起被导向密闭容器2g的外部。

相对于此，根据本实施方式的回转式压缩机100，通过回旋流生成部21的作用来强化上部空间7的回旋流，通过回旋流抑制部22的作用来抑制下部空间5的回旋流。因此，如图12的实线140a所示，流路17的上部空间7侧的开口部的压力比流路17的下部空间5侧的开口部的压力高，而且流路17的上部空间7侧的开口部的压力与流路17的下部空间5侧的开口部的压力之差比较小。

此外，如参照图10说明那样，在对回旋流进行强化时，转子15的中心附近的压力下降，在对回旋流进行抑制时，转子15的中心附近的压力上升。若在上部空间7设置回旋流生成部21且在下部空间5设置回旋流抑制部22，则转子15的中心附近的压力在上部空间7中降低，而在下部空间5中升高。其结果是，通过连通路20从下部空间5向上部空间7流动的制冷剂的量增加，并能够防止制冷剂在流路17中从上部空间7朝向下部空间5流动的情况，而且通过流路17从下部空间5向上部空间7流动的制冷剂的量大幅减少。若通过流路17从压缩机构4向喷出管8流动的制冷剂的量减少，则油通过流路17从上部空间7向积油部3顺畅地返回。

接下来，记述关于面积二次力矩的考察。

通常，向流场施加的回旋流的强度根据下式(3)所示的回旋动量Kr来确定。在式(3)中，ρ是流体的密度，V是旋转体的旋转速度，ω是旋转体的角速度，r是旋转体的排挤部(排挤面)的回旋半径，A是旋转体的排挤部(排挤面)的投影面积。

【数学式3】

Kr＝ρV²A＝ρ(rω)²A···(3)

在式(3)中，当旋转体的旋转速度V较大地下降制冷剂流中的音速的0.3倍左右时，可以将制冷剂看作非压缩性流体。这种情况下，密度ρ恒定。而且，在同一运转条件下，角速度ω也恒定。结果是，对向流场施加的回旋流的强度起作用的回旋动量Kr与回旋半径r的平方乘以投影面积A所得到的值成比例。回旋半径r的平方乘以投影面积A所得到的值对应于前面说明的面积二次力矩。即，面积二次力矩表示向制冷剂流施加的回旋的强度。若面积二次力矩越小，则向制冷剂流施加的回旋的强度越小。因此，当需要在上部空间7中产生强回旋流时，需要增加基于第一平衡重18及回旋流生成部21的面积二次力矩。当需要抑制下部空间5内的回旋流时，需要使用回旋流抑制部22，来减少基于第二平衡重19的面积二次力矩。

接下来，说明回旋流生成部21的干扰板122(喷出方向偏转部)覆盖连通路20的出口而得到的效果。

首先，如图13A及图13B所示，说明在转子15g的上部未设置平衡重18g以外的物体的例子(图11所示的压缩机100g)。但是，在图13B中，将转子15g的旋转方向考虑为静止系统。认为从连通路20g向上部空间7g喷出的制冷剂流42g与上部空间7g的制冷剂流41g大致垂直相碰。此时，可能会产生大的压力损失。若在连通路20g的出口产生大的压力损失，则在连通路20g中上升的制冷剂流量相对减少，气隙16g或流路17g的制冷剂流量相对增加。如前面说明那样，当流路17g的制冷剂流量增加时，压缩机100g的油喷出量也增加。

接下来，如图14A及图14B所示，说明在连通路20g的出口配置有干扰板21g的例子。在从连通路20g的出口观察时，干扰板21g位于转子15g的旋转方向上。但是，干扰板21g沿着与旋转轴O平行的方向笔直延伸，未覆盖连通路20g的出口。根据此种干扰板21g，能够防止制冷剂流42g与制冷剂流41g垂直相碰的情况。即，能够抑制连通路20g的出口处的压力损失。但是，干扰板21g不具有使制冷剂偏转的能力。因此，如图17所示，制冷剂具有朝向铅垂方向的上方前进的倾向。

接下来，说明如图15A及图15B所示以覆盖连通路20的出口的方式配置干扰板122的本实施方式。从连通路20向上部空间7喷出的制冷剂流42从干扰板122受到偏转作用，因此朝向转子15的旋转方向的反方向喷出。即，制冷剂向相对于与旋转轴O平行的方向倾斜的方向发生偏转并同时从连通路20向上部空间7移动。这样，如图16所示，从比较接近转子15的上表面的位置开始形成回旋流。其结果是，上部空间7中的制冷剂的流动距离(时间)增加，能够促进油的离心分离。

干扰板122在俯视下既可以完全覆盖连通路20的出口，也可以仅覆盖一部分。即，将干扰板122向转子15的上表面投影时得到的投影像可以包含连通路20的开口面，干扰板122的投影像也可以仅与开口面的一部分重叠。例如，根据高负载条件(高转速及高压力比)下的实验结果可知，在从铅垂方向的上侧观察时，若干扰板122覆盖连通路20的开口面的约85％左右，则能够得到优异的效果。

图18是表示为了确认本实施方式的回转式压缩机100的效果而进行的实验的结果的图形。纵轴表示油喷出量。实验在高负载条件下进行，测定了从喷出管与制冷剂一起喷出的油量。喷出的油量在制冷循环中通过在冷凝器的出口对制冷剂进行采样的方法进行了评价。“实施方式”表示参照图1等说明的回转式压缩机的测定结果。“比较例”表示从实施方式的回转式压缩机取下回旋流生成部21及回旋流抑制部22(罩)后的回转式压缩机的测定结果。“变形例1”表示后述的变形例1的回转式压缩机的测定结果。将比较例的回转式压缩机的油喷出量设为“1”时，本实施方式的回转式压缩机的油喷出量减少为“0.44”。后述的变形例1的回转式压缩机的油喷出量进一步减少为“0.1”。

(变形例1)

如图19所示，根据变形例1的回转式压缩机101，喷出管8的入口位于转子15的上表面的附近。详细而言，关于与轴9的旋转轴O平行的方向(铅垂方向)，喷出管8的下端位于比定子14的上端靠下方的位置。而且，轴9的旋转轴O通过喷出管8的入口。详细而言，轴9的旋转轴O与喷出管8的入口的中心一致。

制冷剂从连通路20向上部空间7喷出之后，在离心力及干扰板122的作用下，朝向密闭容器2的内壁进行回旋及偏转并进行移动。然后，制冷剂沿着喷出管8的外周面回旋并下降，进入喷出管8。由于能够增加上部空间7内的制冷剂流的流动距离(时间)，因此能够进一步促进油的分离。而且，由于即将进入喷出管8之前的制冷剂形成下降流，因此也能够促进基于制冷剂的自重的油的分离作用。其结果是，如图18所示，能够进一步减少油喷出量。

(变形例2)

在图20所示的变形例中，作为回旋流抑制部，取代罩22而使用空间充填构件22b。空间充填构件22b具有比第二平衡重19的比重小的比重，并且设置在第二平衡重19的回旋轨迹上。即，空间充填构件22b设置在与第二平衡重19关于包括旋转轴O的平面为对称的位置，并填埋第二平衡重19的回旋轨迹上的空间。与参照图1等说明的罩22同样地，通过空间充填构件22b，能够减少第二平衡重19的排挤面的面积。

空间充填构件22b优选由在内部具有空隙的材料制作，含有油粒子的制冷剂能够浸入该空隙。典型的是，可以利用发泡材料、编织线状的金属而制作的材料、钢丝棉等具有空隙的材料来制作空间充填构件22b。由于此种材料比较轻量，因此第二平衡重19的作为平衡重的功能受损的可能性少。

只要能够减少第二平衡重19的排挤面的面积即可，空间充填构件22b的形状并未特别限定。在图20所示的变形例中，以使第二平衡重19的排挤面的面积实质上成为零的方式确定空间充填构件22b的形状。空间充填构件22b的排挤面的面积也为零。即，将第二平衡重19与空间充填构件22b组合来构成圆环。

在第二平衡重19的周围的制冷剂流中含有油粒子。空间充填构件22b固定于转子15，与转子15一起旋转。因此，在空间充填构件22b与制冷剂流之间形成剪切流。空间充填构件22b由发泡材料等具有空隙的材料制作时，由于制冷剂流的紊乱等，而油粒子会进入发泡材料。由此，空间充填构件22b起到油雾捕集器的作用。

如图21所示，在与旋转轴O平行的方向(铅垂方向)上，用于将由压缩机构4压缩后的制冷剂向下部空间5喷出的喷出口25形成在与第二平衡重19及空间充填构件22b重叠的位置、即与第二平衡重19的回旋轨迹重叠的位置。换言之，在将喷出口25、第二平衡重19及空间充填构件22b向与旋转轴O垂直的平面投影时，喷出口25的投影图可以与第二平衡重19的投影图及/或空间充填构件22b的投影图重叠。根据该结构，通过喷出口25而向下部空间5喷出的制冷剂会直接与空间充填构件22b相碰。其结果是，进入到空间充填构件22b的内部的空隙内的油粒子的量增加，因此能够充分地得到空间充填构件22b产生的油分离效果。

(变形例3)

如图22所示，作为回旋流抑制部的罩22c可以与对构成转子15的多个层叠钢板28进行夹紧及固定的端板一体形成。由此，能够削减部件个数。罩22c在俯视下具有圆环的形状。在罩22c上的与连通路20的入口对应的位置形成有多个贯通孔44。制冷剂通过贯通孔44及罩22c的内部，能够从下部空间5向连通路20前进。

(变形例4)

图23所示的回旋流生成部146具有端板27和与端板27一体化的第一平衡重18。即，通过铸造等方法，将端板27及第一平衡重18构成为一个部件。如此，能够实现部件个数的削减及压缩机的组装工序的简化。

端板27铆接固定于层叠钢板28而构成转子15。转子15的连通路20由设置在端板27上的屋顶部46覆盖。屋顶部46构成喷出方向偏转部。相对于一个连通路20，设置一个屋顶部46。在从连通路20的出口观察时，屋顶部46在出口的上方、沿着转子15的旋转方向的下游侧、径向的内周侧、径向的外周侧作成壁。换言之，屋顶部46具有仅向转子15的旋转方向的反方向开口的小箱的形状。在屋顶部46的作用下，来自连通路20的制冷剂朝向转子15的旋转方向的反方向喷出。

(变形例5)

如图24A所示，在本变形例中，连通路20的出口部分48朝向相对于与电动机6的旋转轴O平行的方向倾斜的方向延伸。压缩后的制冷剂在出口部分48的作用下，向转子15的旋转方向的反方向且相对于与旋转轴O平行的方向倾斜的方向发生偏转并同时从连通路20向上部空间7移动。即，通过出口部分48来构成喷出方向偏转部。根据本变形例，来自连通路20的制冷剂流42也不会与上部空间7的制冷剂流41垂直相碰。因此，能够防止连通路20的出口处的压力损失的增大。

图24A未表示用于强化回旋流的回旋流生成部。然而，可以在未覆盖连通路20的出口的位置上设置回旋流生成部(例如图3所示的干扰板122)。

(变形例6)

在图24B所示的变形例中，作为回旋流生成部，设置了向与出口部分48相同的方向延伸地从转子15的上表面倾斜突出的干扰板122。将干扰板122向转子15的上表面投影时得到的图像与连通路20的出口重叠。即，在本变形例中，出口部分48及干扰板122这双方具有作为喷出方向偏转部的功能。根据该结构，能够可靠地将来自连通路20的制冷剂流向转子15的旋转方向的反方向引导。而且，能够进一步减少制冷剂流42发生偏转时产生的压力损失。

变形例1～6的各结构在不脱离本发明的主旨的范围内，可以与图1所示的回转式压缩机100自由组合。而且，本发明并未限定为回转式压缩机，也可以适用于其他的密闭型压缩机。

【工业实用性】

本发明的密闭型压缩机可以优选在使用于空调机、供热水机等的制冷循环装置中采用。由于能够减少油向制冷循环装置的冷凝器及蒸发器的流入量，因此能够改善冷凝器及蒸发器的换热效率。

Claims

1.一种密闭型压缩机，具备：

密闭容器，其在底部具有积油部；

【数学式1】

M_{A} = \underset{A}{&Integral;} r^{2} dA . . . (1)

2.根据权利要求1所述的密闭型压缩机，其中，

所述回旋流生成部兼用作所述喷出方向偏转部。

3.根据权利要求1或2所述的密闭型压缩机，其中，

所述喷出方向偏转部将压缩后的工作流体向所述转子的旋转方向的反方向引导。

4.根据权利要求2所述的密闭型压缩机，其中，

所述回旋流生成部包括从所述转子的上表面朝向所述上部空间突出的干扰板作为所述喷出方向偏转部，

将所述干扰板向所述转子的上表面投影时得到的图像与所述连通路的出口重叠。

5.根据权利要求1所述的密闭型压缩机，其中，

所述连通路的出口部分朝向相对于与所述旋转轴平行的方向倾斜的方向延伸，以使压缩后的工作流体向所述转子的旋转方向的反方向且相对于与所述旋转轴平行的方向倾斜的方向发生偏转并同时从所述连通路向所述上部空间移动，

所述出口部分构成所述喷出方向偏转部。

6.根据权利要求5所述的密闭型压缩机，其中，

所述回旋流生成部包括向与所述出口部分相同的方向延伸地从所述转子的上表面倾斜突出的干扰板，

7.根据权利要求1～6中任一项所述的密闭型压缩机，其中，

还具备回旋流抑制部，该回旋流抑制部用于减少所述第二平衡重对工作流体进行排挤的面的面积。

8.根据权利要求7所述的密闭型压缩机，其中，

所述回旋流抑制部由罩构成，该罩覆盖所述第二平衡重，以使所述第二平衡重对工作流体进行排挤的面的面积成为零。

9.根据权利要求8所述的密闭型压缩机，其中，

所述罩与对构成所述转子的要素进行夹紧及固定的端板一体形成。

10.根据权利要求7所述的密闭型压缩机，其中，

所述回旋流抑制部设置在所述第二平衡重的回旋轨迹上，

所述回旋流抑制部具有比所述第二平衡重的比重小的比重。

11.根据权利要求10所述的密闭型压缩机，其中，

利用内部具有空隙的材料来制作所述回旋流抑制部，含有油粒子的工作流体能够浸入该空隙。