CN102549267B - 密闭型压缩机及使用该压缩机的制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

一种密闭型压缩机，具有轴承部件，该轴承部件由轴承部和轴承框架部构成，所述轴承部在筒状密闭容器的轴向一端与对压缩机构部进行驱动的电动机部之间对转轴予以轴支承，所述轴承框架部对轴承部进行保持，所述轴承框架部具有在周向上刚性较大的部分和刚性较小的部分，将轴承框架部配置成使轴承部所受到的负荷最大的方向与轴承框架部的刚性较大的方向一致，本发明能够防止由气体负荷导致的轴承框架部变形，从而充分地发挥出抑制由轴承框架部引起的转轴前端的振摆旋转的效果，由此来提高可靠性。

Description

密闭型压缩机及使用该压缩机的制冷循环装置

技术领域

本发明涉及密闭型压缩机及使用该压缩机的制冷循环装置，尤其涉及改进了轴承的支承结构的密闭型压缩机及使用该压缩机的制冷循环装置。

背景技术

一般密闭型压缩机是在密闭容器内收容压缩机构部，该压缩机构部经由转轴而被电动机部驱动，并用设在压缩机构部上部的主轴承和设在下部的副轴承对转轴予以轴支承。

然而，现有的密闭型压缩机由于转轴偏心部的偏心负荷波动或平衡锤的安装误差等而难以实现完全平衡的旋转，并且旋转的不平衡会使转轴前端发生振摆旋转，并发生振动和噪音，因而不能充分满足低噪音、小型化和高性能化的要求。

为了满足上述要求，提出了一种用端板和副轴承部对转轴予以轴支承的密闭型压缩机，其中，上述端板位于汽缸的靠近电动机部一侧的位置上，上述副轴承部配置在电动机部的与压缩机构部相反一侧的位置上(例如参照专利文献1：日本专利特开2001-323886号公报)。

并且，在这种密闭型压缩机中，使用设有制冷剂通路部的固定部件(轴承框架部)来固定副轴承部。另一方面，在这种密闭型压缩机中，当进行制冷剂压缩时，嵌入转轴偏心部的滚筒所受到的气体负荷会在转轴旋转1圈的过程中发生较大的变动，并且在以叶片槽的位置为基准的规定角度范围内，副轴承部上受到的负荷会增大。

然而，专利文献1记载的密闭型压缩机没有考虑到对副轴承部予以固定的上述固定部件的制冷剂通路部的角度位置与使副轴承部上受到的负荷增大的角度位置之间的关系，而且当在使负荷增大的角度位置上设置制冷剂通路时，固定部件会发生变形，从而不能充分地发挥出抑制由副轴承部引起的转轴前端的振摆旋转的效果，可能导致压缩机的可靠性降低。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作，其目的在于提供一种密闭型压缩机，能够防止气体负荷导致的轴承框架部变形，从而充分地发挥出抑制由轴承框架部引起的转轴前端的振摆旋转的效果，由此来提高可靠性。

本发明的目的还在于提供一种使用上述密闭型压缩机的制冷剂循环装置，其中，上述密闭型压缩机能够防止气体负荷导致的轴承框架部变形，从而充分地发挥出抑制由轴承框架部引起的转轴前端的振摆旋转的效果，由此来提高可靠性。

为了实现上述目的，本发明的密闭型压缩机具有：

筒状的密闭容器；

电动机部，该电动机部收纳在上述密闭容器的轴向一端侧，并由定子和转子构成；

压缩机机构部，该压缩机构部收纳在上述密闭容器的轴向另一端侧，经由转轴而被所述电动机部驱动；

轴承部件，该轴承部件设置在上述密闭容器的轴向一端与上述电动机部之间，并由对上述转轴予以轴支承的轴承部和对上述轴承部进行保持的轴承框架部构成，其特征是，

上述轴承框架部具有在周向上刚性较大的部分和刚性较小的部分，并且将轴承框架部配置在所述密闭容器内，以使上述轴承部所受到的负荷最大的方向与轴承框架部的刚性较大的方向一致。

在上述密闭型压缩机中，最好是上述刚性较大的部分从上述转轴的轴向观察时位于以上述压缩机构部的汽缸的叶片槽的位置为基准(0度)朝转轴的旋转方向旋转270°～320°的范围内。

另外，最好是在上述轴承框架部设置从上述轴承部的中心呈放射状延伸的多根脚部，并且该多根脚部中的一根脚部的方向位于以上述叶片槽为基准的270°～320°的范围内。

上述多根脚部也可以形成十字状。另外，上述多根脚部也可以形成三叉状。

而且可以在位于朝上述转轴的旋转方向旋转270°～320°的范围内的轴承部件的刚性较大部分处设置增强肋。

所述轴承部最好是滚动轴承。

本发明另一实施例提供的制冷循环装置具有上述的密闭型压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器、以及四通阀，由此来形成制冷剂循环，其中，上述四通阀与上述密闭型压缩机连通，对上述冷凝器与上述膨胀器、蒸发器之间的制冷剂的流动方向进行调节。

通过参照附图在下文中进行说明的实施例，可以更加明白本发明的特征及作用效果。

附图说明

图1是本发明一实施例的密闭型压缩机的纵剖视图。

图2是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的俯视图。

图3是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的纵剖视图。

图4是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的压缩机构部的动作说明图。

图5是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的压缩机构部的气体负荷的说明图。

图6是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的压缩机构部的气体负荷的说明图。

图7是表示本发明一实施例的密闭型压缩机所用的压缩机构部在动作时的气体负荷及其方向的关联图。

图8是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的转轴的变形状态的说明图。

图9是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的转轴的变形状态的说明图。

图10是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的第一变形例的俯视图。

图11是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的第一变形例的纵剖视图。

图12是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的第二变形例的俯视图。

图13是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的第二变形例的纵剖视图。

图14是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的第三变形例的俯视图。

图15是本发明一实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的第三变形例的纵剖视图。

图16是装载了本发明一实施例的密闭型压缩机的制冷循环装置的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明密闭型压缩机的一实施例及使用了该压缩机的本发明的制冷循环装置进行说明。在以下说明中，上下、左右等表示方向的用语是根据附图的状态或实际的使用状态来撰写的。

如图1所示，密闭型压缩机1具有筒状的密闭容器2，该密闭容器2由筒状的下部容器21和杯状的上部容器22构成，下部容器21的上端开口，上部容器22将下部容器21的上端开口部封闭。

在上部容器22的中心部，朝密闭容器2内突出地设置有排出管24，在周边侧设置有与引线25a连接的电源端子25。

在该密闭容器2的下部容器21内的上部设置有电动机部3，在下部设置有压缩机构部4。上述电动机部3和压缩机构部4通过转轴5连接。

电动机部3例如可采用无刷DC同步电动机(也可以采用AC电动机或商用电动机)，其由定子31和转子32构成，其中，上述定子31被压入固定在密闭容器2的内表面上，上述转子32可自由旋转地配置在该定子31的内侧，并且与转轴5嵌合。

为了能将转子32自由旋转地配置，在定子31与转子32之间设置有规定的旋转用间隙(空气隙)，该旋转用间隙构成第一气体流路。

另外，在转子32的内部，沿着转轴5设置有转子通孔(未图示)，该转子通孔构成第二气体流路。

另一方面，压缩机构部4由第一压缩机构部4A和第二压缩机构部4B构成。

第一压缩机构部4A形成在上部侧，并具有第一汽缸41A。第二压缩机构部4B隔着中间隔板43形成在第一汽缸41A的下部，并具有第二汽缸41B。

上述第一汽缸41A、第二汽缸41B具有相同的内径尺寸。

在第一汽缸41A的上表面部上重叠了第一轴承(主轴承)6，通过安装螺栓8a而将第一轴承6与设有通气孔7c的排出消音器7a(图1中第一轴承6的外周部与排出消音器7a的内周部之间的间隙为通气孔7c)一起安装固定在第一汽缸41A上。

在第二汽缸41B的下表面部上重叠了第二轴承(副轴承)9，通过未图示的安装螺栓而将第二轴承9与排出消音器7b一起安装固定在第二汽缸41B上。将上述一体化后的第二汽缸41B、第二轴承9以及排出消音器7b用安装螺栓8b安装固定在第一汽缸41A上来组装成压缩机构部4。通过例如电弧斑点焊接(日文：ア一クスポツト溶接)等方式将组装后的压缩机构部4的第一汽缸41A固定在密闭容器2上。

转轴5的最下端部被第二轴承9枢轴支承成能自由旋转，其上部被第一轴承6轴支承成能自由旋转。另外，转轴5穿过各汽缸41A、41B的内部，并且一体地设置有隔着180°的相位差形成的两个偏心部5a、5b。

各偏心部5a、5b相互形成为相同直径，且被组装成位于各汽缸41A、41B的内径部。在上述偏心部5a、5b的周面上嵌合有相互形成为相同直径的各个滚筒45a、45b。各个滚筒45a、45b的轴向长度与第一汽缸41A和第二汽缸41B的板厚(轴向长度)大致相同。

第一汽缸41A和第二汽缸41B用第一轴承6和中间分隔板43及第二轴承9划分出上下表面，并且形成了第一汽缸室42a和第二汽缸室42b，上述第一汽缸室42a和第二汽缸室42b在各自的内部收容了能自由地作偏心旋转的各个滚筒45a、45b。各个滚筒45a、45b能在第一汽缸室42a和第二汽缸室42b中作偏心旋转。

在第一汽缸41A、第二汽缸41B上设有叶片槽46a、46b，该叶片槽46a、46b对各汽缸室42a、42b敞开。各叶片槽46a、46b中收容有叶片47a、47b以及弹簧部件48a、48b。

各叶片47a、47b的靠各汽缸室42a、42b一侧即前端部形成为俯视呈大致半圆形。弹簧部件48a、48b夹在叶片47a、47b的后端与叶片槽46a、46b的端部之间，对叶片47a、47b施加弹力(背压)，以使叶片47a、47b的前端向各汽缸室42a、42b突出并与各滚筒45a、45b的周面弹性接触。

因此，在转轴5旋转而使偏心部5a、5b偏心旋转以使各滚筒45a、45b沿着各汽缸室42a、42b的内周壁作偏心旋转(回旋)时，叶片47a、47b会沿着叶片槽46a、46b作往复运动，并且无论各滚筒45a、45b的旋转角度如何都作线接触，从而将各汽缸室42a、42b都分成未图示的吸入室和压缩室。吸入室经由吸入管26a、26b与储罐105连接。

叶片47a、47b形成为如下的长度尺寸：当前端处于最大限度地向各汽缸室42a、42b内突出的部位时，后端位于叶片槽46a、46b内。当叶片47a、47b最大限度地后退时，叶片47a、47b的后端与叶片槽46a、46b端面之间的距离形成为比弹簧部件48a、48b在最大限度压缩时的长度稍长。

在第一轴承6和第二轴承9上设有未图示的排出阀机构，从而使第一轴承6和第二轴承9分别与各汽缸室42a、42b连通，并且可用排出消音器7a、7b覆盖。

如后所述，采用上述机构，在用各汽缸室42a、42b压缩的制冷剂气体上升到规定压力的状态下，打开排出阀机构，将制冷剂气体从各汽缸室42a、42b向排出消音器7a、7b内排出。

被排出到排出消音器7a、7b内的制冷剂气体在此处受到消音和整流处理，并经由设于排出消音器7a、7b的通气孔7c而朝旋转用间隙33及转子通孔的方向吹出，从而被引导到密闭容器2内。

另外，从排出消音器7b被引导到密闭容器2内的高压的制冷剂气体流过旋转用间隙33、转子通孔、切槽以及定子通孔31c而向电动机部3的上侧流出。

在密闭容器2的一端与电动机部3之间设有轴承部件10，该轴承部件10由对转轴5予以轴支承的轴承部即第三轴承11、对该第三轴承11予以保持的轴承框架部12构成。

该第三轴承11是自调心轴承，例如为球轴承，对转轴5的一端附近、例如上端附近予以轴支承。

如图2及图3所示，在轴承框架部12上具有圆板状的主体部12a，在该主体部12a的外周设有压入用的凸缘部12b，第三轴承11安装在轴承安装孔12d中，该轴承安装孔12d设在与主体部12a的内周部连续设置的轮毂(boss)部12c上。

在主体部12a上，呈十字状地形成从轴承框架部12(作为轴承部的第三轴承11)的中心向外侧放射状延伸的宽幅脚部12x和窄幅脚部12y，在宽幅脚部12x和窄幅脚部12y之间设有四个气孔12z。

此处，脚部12x、12y的位置构成本发明中在圆周方向上刚性较大的部分，气孔12z的位置构成刚性较小的部分。

另一方面，如图4所示，在压缩机构部4(图1)中，由于后述理由，因此，会使第三轴承11受到的负荷在以叶片槽46a、46b为基准朝转轴的旋转方向旋转270°～320°的范围内最大。

因此，使图2所示的刚性较大部分即宽幅脚部12x中的一根位于以叶片槽46a、46b为基准朝转轴的旋转方向旋转270°～320°的范围(图中用斜线表示)内。

另外，在轴承框架部12的上方，在转轴5的上端螺合固定着油分离部件14。该油分离部件14呈圆盘形状，其由断面向下凹进的倒平头圆锥状的轮毂部14a和圆板状的凸缘部14b构成，排出管24在密闭容器2内的前端部与轮毂部14a的中央接近并相对。

因而，如上所述，向电动机部3的上侧流出的制冷剂气体经过四个气孔12z后，通过油分离部件14将制冷剂气体中所含的油分离出来，再经由排出管24排出至密闭容器2外。

以下，对本实施例的密闭型压缩机的动作进行说明。

不过，由于第一压缩机机构部4A和第二压缩机构部4B的压缩动作相同，因此以第一压缩机机构部4A为例进行说明。

如图4所示，在第一压缩机构部4A中，从吸入口吸入第一汽缸室42a的低压侧的气体制冷剂随着滚筒45a的偏心旋转而被压缩并形成高温高压，然后从排出口排出。

在这个制冷剂的压缩过程中，滚筒45a上作用有因高压侧的气体压力与低压侧的气体压力之间的压力差而形成的气体负荷，并且产生第一轴承6、第二轴承9以及第三轴承11的径向负荷。

如图5及图6所示，滚筒45a上受到的气体负荷的大小和气体负荷的方向会随着滚筒45a的旋转即转轴5的旋转而发生变化。

图5示出了图7所示的压缩工序P₁的状态，图6示出了图7所示的压缩工序P₂的状态。

若将转轴5以叶片槽46a为基准旋转的旋转角度设为θ，则滚筒45a上受到的负荷的方向(角度)可用((θ-α)/2)来表示。其中，α是由偏心部的偏心产生的角度。

如图7所示，气体负荷在转轴旋转1圈的过程中会发生很大变动。

图7是表示采用本实施例的密闭型压缩机时“滚筒所受到的气体负荷及其方向”的计算值。排出压力越大，气体负荷越大，因此将排出压力定为最大值，并改变吸入压力来进行计算。

曲线A表示排出压力最大且恒定、吸入压力较大的情况，曲线B表示排出压力最大且恒定、吸入压力中等的情况，曲线C表示排出压力最大且恒定、吸入压力较小的情况。不过，此处所述的吸入压力、排出压力是根据将本密闭型压缩机装载到制冷循环装置上使用时的运转条件而变化的值。

如图7所示，在曲线B上，当气体负荷的方向((θ-α)/2)为大约110°时，气体负荷为最大值(100％)，除了上述曲线B之外，在曲线A及曲线C上，当气体负荷的方向为90～140°时，气体负荷也显示出最大值的70％以上的较大值。

图8及图9表示由气体负荷导致的转轴变形状态，是从相对于叶片槽呈180°的方向观察到的图。

图8示出了如下状态：在第一汽缸室42a中，偏心部5a处于从叶片槽旋转了180°的位置(图4的状态)，在第二汽缸室42b中，偏心部5b处于叶片槽的位置(0°)，因而第一汽缸室42a的右侧呈高压状态，而其它地方全部呈低压状态。

图9示出了转轴5从图8的状态旋转了180°的状态，即，在第一汽缸室42a中，偏心部5a处于叶片槽的位置(0°)，在第二汽缸室42b中，偏心部5b处于从叶片槽旋转了180°的位置(图4的状态)，因而第二汽缸室42b的右侧呈高压状态，而其它地方全部呈低压状态。

图8及图9所示的情况都是气体负荷作用在图中左侧，而使转轴5朝左侧变形。

而在第三轴承11一侧，转轴5朝图中右侧的相反方向(具有180°相位差)变形，而使上述方向的负荷作用到轴承框架部12。

可见，为了防止轴承框架部12发生变形且第三轴承11的位置移动，只要是可使气体负荷在最大值的大约70％以上的气体负荷方向((θ-α)/2)的范围(90～140°)加上相位差180°后形成的270～320°范围内，设置一根本发明的在周向上刚性较大的部分即脚部12x、12y，并避开了刚性较小的部分即气孔12z的位置即可。

由此可防止由气体负荷导致的轴承框架部变形。

因此，能够充分地发挥出抑制由轴承框架部导致的转轴前端的振摆旋转的效果，从而能提高可靠性。

以下，对本实施例的密闭型压缩机所用的轴承部件的第一变形例进行说明。

第一变形例是在图2所示的上述实施例中所用的轴承部件的脚部设置增强肋。

例如，如图10及图11所示，在位于以叶片槽为基准朝转轴的旋转方向旋转270°～320°范围内的轴承部件10A的宽幅脚部12x上设置增强肋12x1。

这样就能够在轴承部件上采用较薄的金属板，从而能廉价地防止由气体负荷导致的轴承框架部变形。

而其它结构则与图2所示的轴承部件并无不同，因此用相同符号，而省略说明。

以下，对本实施例所用的轴承部件的第二变形例进行说明。

图2所示的上述实施例中所用的轴承部件的脚部为十字状的，而在第二变形例中是直线状的。

例如，如图12及图13所示，该轴承部件10B由对转轴5予以轴支承的轴承部即第三轴承11、对该第三轴承11予以保持的轴承框架部12构成。轴承框架部12具有环状的主体部12a和轮毂部12c，在主体部12a的外周部连续设有压入用的凸缘部12b，在轮毂部12c的中央部形成轴承安装孔12d，并具有从中心(作为轴承部的第三轴承11的中心)向外侧呈放射状延伸的两根脚部12x，两根脚部12x的外侧端部分别用螺钉S螺合固定在环状的主体部12a上。

该轴承部件10B的2根脚部12x中的1根配置在以叶片槽为基准的转轴旋转方向的270°～320°范围内。

由此可使轴承部件的形状变得简单，从而能廉价地防止由气体负荷导致的轴承框架部变形。

以下，对本实施例所用的轴承部件的第三变形例进行说明。

图2所示的上述实施例中所用的轴承部件的脚部为十字状，而在第三变形例中是三叉状的。

例如，如图14及图15所示，该轴承部件10C由对转轴5予以轴支承的轴承部即第三轴承11、对该第三轴承11予以保持的轴承框架部12构成。轴承框架部12具有环状的主体部12a和轮毂部12c，在主体部12a的外周部连续设有压入用的凸缘部12b，在轮毂部12c的中央部形成轴承安装孔12d，并具有从中心(作为轴承部的第三轴承11的中心)向外侧呈放射状延伸的三根脚部12x，三根脚部12x的外侧端部分别用螺钉S螺合固定在环状的主体部12a上。

该轴承部件10C的三根脚部12x中的一根配置在以叶片槽为基准朝转轴的旋转方向转动270°～320°的范围内。

由此可使轴承部件的形状变得简单，从而能廉价地防止由气体负荷导致的轴承框架部变形。

如上所述，采用本实施例的密闭型压缩机，能够防止由气体负荷导致的轴承框架部变形，并充分地发挥出抑制由轴承框架部导致的转轴前端的振摆旋转的效果，从而实现提高了可靠性的密闭型压缩机。

以下，参照图16对采用了本实施例的密闭型压缩机的制冷循环装置进行说明。

图16所示的制冷循环装置100是将本实施例的密闭型压缩机1、四通阀101、室外热交换器102、膨胀装置103、室内热交换器104以及储罐105连通成循环状。

在制冷循环装置100中，从密闭型压缩机1排出的制冷剂在制冷时经由四通阀101而如实线箭头所示那样被供给到室外热交换器102，并在此处与外部空气进行热交换后被冷凝。

冷凝后的制冷剂从室外热交换器102流出并经由膨胀装置103流到室内热交换器104，在此处与室内空气进行热交换后蒸发，将室内空气冷却。从室内热交换器104流出的制冷剂经由四通阀101及储罐105而被吸入密闭型压缩机1内。

另外，在制热时，从密闭型压缩机1排出的制冷剂经由四通阀101而如虚线箭头所示那样被供给到室内热交换器104，在此处与室内空气进行热交换后被冷凝，将室内空气加热。冷凝后的制冷剂从室内热交换器104流出并经由膨胀装置103流到室外热交换器102，在此处与室外空气进行热交换后蒸发。蒸发的制冷剂从室外热交换器102流出，并经由四通阀101及储罐105而被吸入密闭型压缩机1内。以后依次同样地使制冷剂流动，从而持续进行制冷循环的运转。

采用上述本实施例的制冷循环装置，能够防止由密闭型压缩机的气体负荷导致的轴承框架部变形，并充分地发挥出抑制由轴承框架部导致的转轴前端的振摆旋转的效果，从而实现能够提高了可靠性的制冷循环装置。

另外，本发明不局限于上述实施例，只要不超过权利要求书记载的范围，还可以包括其它变形实施例。

Claims (7)

1.一种密闭型压缩机，设有：

筒状的密闭容器；

电动机部，该电动机部收纳在所述密闭容器内的轴向一端侧，并由定子和转子构成；

压缩机构部，该压缩机构部收纳在所述密闭容器的轴向另一端侧，并经由转轴而被所述电动机部驱动；以及

轴承部件，该轴承部件设置在所述密闭容器的轴向一端与所述电动机部之间，并由对所述转轴予以轴支承的轴承部和对所述轴承部进行保持的轴承框架部构成，其特征在于，

所述轴承框架部具有在周向上刚性较大的部分和刚性较小的部分，并且将轴承框架部配置在所述密闭容器内，以使所述轴承部所受到的负荷最大的方向与轴承框架部的刚性较大的方向一致，所述刚性较大的部分从所述转轴的轴向观察时位于以所述压缩机构部的汽缸的叶片槽的位置为基准(0度)朝转轴的旋转方向旋转270°～320°的范围内。

2.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于，在所述轴承框架部设置从所述轴承部的中心呈放射状延伸的多根脚部，并且所述多根脚部中的一根脚部的方向位于以所述叶片槽为基准的270°～320°的范围内。

3.如权利要求2所述的密闭型压缩机，其特征在于，所述多根脚部形成为十字状。

4.如权利要求2所述的密闭型压缩机，其特征在于，所述多根脚部形成为三叉状。

5.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于，在位于朝所述转轴旋转方向旋转270°～320°的范围内的轴承部件的刚性较大部分处设置增强肋。

6.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于，所述轴承部是滚动轴承。

7.一种制冷循环装置，其特征在于，具有：

权利要求1所述的密闭型压缩机；

冷凝器；

膨胀器；

蒸发器；以及

四通阀，从而形成制冷剂循环，其中，所述四通阀与所述密闭型压缩机连通，并对所述冷凝器与所述膨胀器、蒸发器之间的制冷剂的流动方向进行调节。