CN102985696A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种涡旋式压缩机，在动涡盘的背面侧使用环状的密封元件形成背压室，并将加压后的流体经由压力导入孔供给至该背压室内，其特征是，在动涡盘的底板部的背面与主轴承构件的和该背面相对的表面之间夹装有作为与所述密封元件不同的构件的推力承受构件，该推力承受构件承受从动涡盘的底板部侧朝主轴承构件侧的推动力。提供一种能满足压缩机小型化的需求，并能抑制环状的密封元件的耐久性及密封功能降低的涡旋式压缩机。

Description

涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋式压缩机，尤其是涉及对设置在构成涡旋式压缩机构的动涡盘的背面侧的背压机构部的改进。

背景技术

包括由定涡盘和相对于该定涡盘回旋运动的动涡盘构成的涡旋式压缩机构的涡旋式压缩机是众所周知的。已知在这种涡旋式压缩机中，因压缩过程中的流体的压缩反作用力而在动涡盘上产生推力载荷，因上述推力载荷而可能在动涡盘与对该动涡盘进行支承的外壳部等之间产生磨损等，但为了抑制这种磨损等，将加压后的流体从压缩机构内朝动涡盘的背面侧引导，并使背压朝与上述推力载荷相反的方向作用在动涡盘上，利用该背压就能有效地降低作为上述磨损等的原因的推力载荷。

例如，在专利文献1中，公开有一种涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机包括：背压室，该背压室形成于动涡盘的底板部的背面与主轴承构件的和该背面相对的表面之间以作为空间；至少一个环状的槽，这些槽形成在上述背面和表面中的任意一个面上；环状的密封元件，该密封元件以可动的状态安装在该环状的槽内，并与上述背面和表面中的另一个面滑动接触；环状的轴密封元件，该轴密封元件以可动的状态安装在对动涡盘进行驱动的曲柄轴与上述主轴承构件间的间隙；压力导入孔，上述压力导入孔用于将加压后的流体供给至上述背压室，其中，该背压室是通过利用上述密封元件和上述轴密封元件对间隙进行密封而形成在动涡盘的底板部的背面侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第4262949号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在想要将背压机构形成在动涡盘的底板部的背面侧的情况下，除了需要上述这种环状的槽及安装在该槽中的环状的密封元件之外，还需要在动涡盘的背面侧设置动涡盘的防自转机构，因此，很难收缩至与不具有背压机构的压缩机相同的直径。此外，在上述专利文献1记载的结构中，由于将用于形成背压室的环状槽及环状密封元件配置在动涡盘的防自转机构的内径侧，因此，对背压室的径向尺寸进行划分的上述密封元件等配置在比较小径的位置上，在背压室内用于承受背压的面积比较小。为了在这种结构中增大背压室的受压面积，需要增大压缩机自身的主体直径，很难将压缩机整体形成小型化。另一方面，为了在不增大压缩机主体直径的情况下利用背压获得所希望的力，必须提高背压室的压力，但若是这样，在用于形成背压室的密封部中，从压缩机构内被导入的流体容易泄漏至背压室内，一旦泄漏量变大，就会导致压缩机的体积效率降低。而且，若提高背压室的压力，则因历时变化等而可能会使上述环状的密封元件的耐久性及密封性能的降低变大。

因此，本发明的技术问题着眼于上述这样的问题，其提供了一种涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机能在不增大压缩机的主体直径的情况下形成所希望的背压机构，且能增大背压室内的压力的承受面积来将背压室的压力抑制得较低，藉此，能满足压缩机小型化的需求，且能减少从背压室的密封部位泄漏的泄漏量来提高压缩机的体积效率，并且因背压室的低压化，而能抑制环状的密封元件的耐久性及密封性能随着时间变化等的降低，此外，也能使动涡盘的防自转机构部的润滑良好，并使可靠性提高。

解决技术问题所采用的技术方案

为解决上述技术问题，本发明的涡旋式压缩机具有涡旋式压缩机构，该涡旋式压缩机构由定涡盘和相对于该定涡盘回旋运动的动涡盘构成，上述涡旋式压缩机包括：轴，该轴在一端具有偏心的曲柄部，并利用该曲柄部对上述动涡盘进行驱动；主轴承构件，该主轴承构件经由主轴承而将上述轴支承成能自由旋转；防自转机构，该防自转机构设置在上述动涡盘的底板部的背面与主轴承构件和该背面相对的表面之间，并阻止上述动涡盘自转；背压室，该背压室形成于上述动涡盘的底板部的背面与和主轴承构件的与该背面相对的表面之间以作为空间；至少一个环状的槽，该环状的槽形成在上述动涡盘的底板部的背面和上述主轴承构件的表面中的任意一个面上；环状的密封元件，该环状的密封元件以可动的状态安装在该环状的槽内，并与上述动涡盘的底板部的背面和上述主轴承构件的表面中的另一个面滑动接触；轴密封元件，该轴密封元件安装在上述轴与上述主轴承构件之间；以及压力导入孔，该压力导入孔用于将加压后的流体供给至利用上述密封元件和上述轴密封元件形成为密封空间的上述背压室，其特征是，

在上述动涡盘的底板部的背面与主轴承构件的和该背面相对的表面之间，夹装有作为与上述密封元件不同的构件的推力承受构件，该推力承受构件承受从上述动涡盘的底板部侧朝上述主轴承构件侧的推动力。

在这种本发明的涡旋式压缩机中，由于与安装在环状的槽内并用于形成背压室的、进行密封的环状密封元件不同地设置有推力承受构件，因此，能使现有结构中同时具有密封功能和承受推动力的功能这两个功能的环状密封元件主要仅具有密封功能，而使推力承受构件具有承受推动力的功能。换言之，能使环状的密封元件不具有承受推动力的功能，而仅特定为密封功能。其结果是，能使环状的密封元件的设计自由度变大，并能具有更高的密封性、耐久性。因高密封性、耐久性而能使背压室对动涡盘发挥出理想的背压功能，也就是说，能发挥出理想的推力载荷降低功能及朝定涡盘侧推压的功能，并能抑制由推力载荷引起的磨损等来实现压缩机的体积效率的提高及性能系数的提高。

在本发明的涡旋式压缩机中，较为理想的是，上述推力承受构件被安装成：在压缩机启动时，上述动涡盘的底板部与该推力承受构件接触，在稳定运转时，上述动涡盘的底板部与上述推力承受构件不接触。即，在启动时，背压室内的压力尚不足够高，可能从动涡盘的底板部侧朝向主轴承构件的表面侧作用有比较大的推力载荷，但通过使动涡盘的底板部与推力承受构件接触，利用该推力承受构件来可靠地承受推力载荷，防止在环状的密封元件上施加有不理想的推力载荷，并能抑制因推力载荷引起的磨损等而使环状的密封元件具有更高的密封性、耐久性。另一方面，在稳定运转时，由于加压后的流体被充分地供给至背压室，而使背压室内的压力保持为足以承受推力载荷的足够高的压力，因此，因动涡盘的底板部与推力承受构件不接触，对于推力承受构件来说，也能实现耐久性、寿命的提高。

此外，在本发明的涡旋式压缩机中，作为上述推力承受构件，能采用各种方式。例如，能采用上述推力承受构件由在上述主轴承构件的表面上沿周向呈环状延伸的板状构件构成的方式、或是上述推力承受构件由留有空隙地嵌合（以可动状态安装）在多个圆弧状的槽内的多个圆弧状构件构成的方式，其中，在上述多个圆弧状的槽形成在上述主轴承构件的表面上并断断续续地沿周向配置。无论是哪一方式，推力承受构件均具有承受推力载荷的作用，因此，最好是具有较高的耐磨性，例如，较为理想的是，推力承受构件由耐磨性的金属或树脂构成。

此外，除了因上述环状的密封元件的设计自由度的增大而导致密封性、耐久性提高之外，通过采用将上述环状的槽及密封元件配置在沿径向围绕上述防自转机构的位置的结构，将环状的密封元件的配置位置与上述专利文献1记载的位置相比，能使环状的密封元件的配置位置更靠外径侧。藉此，可增大背压室的径向尺寸，相应地，也能增大背压室内的压力的承受面积（受压面积）。即，能在不增大压缩机的主体直径的情况下增大背压室内的受压面积。因此，不仅能满足压缩机小型化的需求，而且能因背压室内的低压化而减少从背压室的密封部位泄漏的泄漏量，结果能提高压缩机的体积效率。此外，由于因背压室的低压化，而能减少对环状密封元件的载荷条件，因此，也能抑制环状的密封元件的耐久性及密封功能随着时间变化等降低，更能实现密封性、耐久性的提高。此外，由于动涡盘的防自转机构部实质上围绕在背压室内，因此，能将从压缩机构内经由压力导入孔而导入背压室内的含润滑油的加压流体有效地用于防自转机构部的润滑，也能提高其耐久性、可靠性。

这样，在本发明中，能在不增大压缩机的主体直径的情况下构成能应对低压的、具有所希望的受压面积的背压室，并能实现上述背压机构部的优异的密封性、耐久性、可靠性，因此，本发明对于小型化、耐久性提高的要求高的车辆空调装置用的压缩机来说是特别理想的。

发明效果

根据本发明的涡旋式压缩机，由于能形成密封性、耐久性、可靠性等优异的背压室，因此，与不具有背压机构的压缩机相比，能实现高体积效率和高性能系数。此外，由于能在不增大压缩机的主体直径的情况下，以与不具有背压机构的压缩机相等的主体直径来构成以密封性、耐久性优异、确保受压面积很大且能应对低压为目标的背压室，因此，能提供小型且高效的涡旋式压缩机。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的涡旋式压缩机的纵剖视图。

图2是本发明第二实施方式的涡旋式压缩机的纵剖视图。

图3是第一实施方式的主要部分放大剖视图。

图4是第二实施方式的主要部分放大剖视图。

图5是第一实施方式中的设有推力承受构件的主轴承构件的俯视图。

图6是第二实施方式中的设有推力承受构件的主轴承构件的俯视图。

图7是表示本发明中的动涡盘的底板部的背面的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

图1表示本发明第一实施方式的涡旋式压缩机100，图2表示本发明第二实施方式的涡旋式压缩机200，它们均构成为内置有电动机的电动压缩机。上述涡旋式压缩机100、200例如用作车辆空调装置用的压缩机，可用于制冷剂等的压缩。在第一实施方式和第二实施方式中，仅推力承受构件部分不同，其它部分实质具有相同的结构，因此，同时参照图1及图2，对相同的构成部分使用相同的符号进行说明，仅对推力承受构件部分使用不同的符号进行说明。

在图1、图2中，涡旋式压缩机100、200具有由定涡盘1和相对于该定涡盘1回旋运动的动涡盘2构成的涡旋式压缩机构3，伴随着朝向在该涡旋式压缩机构3上形成的流体槽4的中心方向的移动，对进入流体槽4内的流体（例如制冷剂）进行压缩。被压缩的流体从设置于定涡盘1中心部的排出孔5排出至在后侧板6内形成的排出室7内，在分离管8中将所含的润滑油分离之后，从排出端口部9输送至外部回路（未图示）。

在本实施方式中，上述定涡盘1固定设置在定子外壳10的一端侧内部，通过螺栓等将后侧板6固定在定子外壳10的端面。在定子外壳10的另一端侧内部内置有驱动上述动涡盘2驱动用的轴11旋转的电动机12。电动机12由固定在定子外壳10内的定子13和相对于该定子13旋转的转子14构成，轴11与转子14一体地旋转。轴11被前轴承17和主轴承19支承成能自由旋转，其中，上述前轴承17被安装在收容有逆变器部15的逆变器壳体16上，上述主轴承19被安装在固定于定子外壳10内的主轴承构件18上。在轴11的一端的、偏离轴11的轴心的位置上形成有曲柄部20（曲柄销）。曲柄部20能自由转动地插入偏心衬套22中，该偏心衬套22通过驱动轴承21以能自由旋转的方式支承于动涡盘2的背面侧，伴随着轴11的旋转，经由曲柄部20、偏心衬套22、驱动轴承21，而使动涡盘2在自转受到阻止的状态下进行回旋运动。在偏心衬套22上一体地形成有平衡配重23。动涡盘2的防自转机构24由防自转环26和防自转销27构成，其中，上述防自转环26被安装在形成于动涡盘2背面的孔25内，上述防自转销27从主轴承构件18突出设置在防自转环26内，由上述环26和销27构成的防自转机构24在周向上配置有多个。

在上述动涡盘2的底板部2a的背面与主轴承构件18的和该底板部2a的背面相对的表面之间形成有背压室28以作为空间。上述背压室28利用由在动涡盘2的底板部2a背面形成的至少一个环状的槽29和安装在该槽29内并与主轴承构件18的表面滑动接触的、作为环状密封元件的环状密封件30构成的密封部以及在主轴承19的侧部具有安装在轴11的外周面与主轴承构件18的内周面之间的轴密封件31的密封部而形成为密封空间。将加压后的流体从压缩机构3内经由设于动涡盘2的底板部2a的压力导入孔32供给至背压室28内。通过将上述加压流体导入背压室28内，就可使背压室28内的压力作用在动涡盘2上，以在压缩反作用力的作用下减少作用在动涡盘2上的推力载荷（欲将动涡盘2朝主轴承构件18侧推压的力）、或是将动涡盘2朝定涡盘1侧推压。另外，在本实施方式中，将在压缩机构3中被加压的流体从该压缩机构3内经由压力导入孔32供给至背压室28内，但例如也可以构成为将被加压的流体从压缩机的排出室或油分离室等供给至背压室28内。

用于将上述背压室28形成为密封空间的、由环状的槽29和环状密封件30构成的密封部设置在沿径向围绕防自转机构24的位置上，并确保背压室28内的动涡盘2的底板部2a侧的受压面积较大。通过利用上述配置使背压室28中的受压面积增大，就可使背压室28内的压力低压化，从而不仅能使环状密封件30的设计的自由度增大，而且能使环状密封件30的密封性、耐久性提高。此外，通过上述配置，可在不增大压缩机的主体直径的情况下使背压室28中的受压面积增大，能在确保高密封性、耐久性的同时，避免因设置背压机构而使压缩机大型化，从而可实现压缩机的小型化。

此外，在动涡盘2的底板部2a的背面与主轴承构件18的和该底板部2a的背面相对的表面之间的比环状密封件30更靠内径侧的位置处以沿轴向可动的状态夹装有推力承受构件33（图1的实施方式）、34（图2的实施方式）来作为与环状密封件30不同的构件，该推力承受构件33、34承受从动涡盘2的底板部2a侧朝向主轴承构件18侧的推动力。通过这样设置推力承受构件33、34，就可专门使推力承受构件33、34承受从动涡盘2侧朝向主轴承构件18侧的推动力，从而能使环状密封件30特定为仅具有密封功能而不具有承受推动力的功能。其结果是，可使环状密封件30的密封性能、耐久性大幅提高。即，只要使环状密封件30不承受推动力而仅专门考虑密封性能即可，因此，通过大幅增大环状密封件30的设计自由度，并进行适当的材料选择及设计，就可大幅提高环状密封件30的密封性能、耐久性。此外，除了因上述背压室28中的受压面积增大而导致背压室28的低压化之外，由于上述环状密封件30的密封性能、耐久性的大幅提高，而能大幅减少导入流体从环状密封件30局部泄漏至背压室28的泄漏量，藉此，可使压缩机的体积效率提高，并可使性能系数提高。特别是，如上所述，通过将推力承受构件33、34预先设置为在压缩机启动时使动涡盘2的底板部2a与推力承受构件33、34接触，并在稳定运转时使动涡盘2的底板部2a与推力承受构件33、34实质上不接触，藉此，能实现环状密封件30、推力承受构件33、34两者的耐久性的提高。

通过使环状密封件30仅具有密封功能并使推力承受构件33、34仅具有承受推力载荷的功能这样的功能分离来实现上述优异的作用效果。上述功能分离是通过设置推力承受构件33、34作为与环状密封件30不同的构件来实现的。

若对上述推力承受构件33、34部分进行更具体地例示说明，则图1所示的第一实施方式能如图3、图5所示构成，图2所示的第二实施方式能如图4、图6所示构成。即，在第一实施方式中，如图3所示，最好在主轴承构件18的与动涡盘2相对的表面上形成较浅的环状的落差部41，在该落差部41上配置由比较薄的板状材料形成的呈环状延伸的推力承受构件33，并对该推力承受构件33以夹持在落差部41与动涡盘2的底板部2a的背面间的方式进行支承。在这种情况下，为了避免从主轴承构件18的表面突出设置的防自转销27与推力承受构件33间的干涉，如图5所示，最好预先在推力承受构件33上开设能供防自转销27贯穿的孔42。此外，如图5所示，能确保主轴承构件18的表面上的、朝推力承受构件33的径向外侧的面很大，以作为与和动涡盘2一起回旋运动的环状密封件30滑动接触的密封面43。另外，作为构成上述推力承受构件33的比较薄的板状材料，例如，最好是由SK材料等形成的耐磨性金属板，在这种金属板中，容易得到理想的表面粗糙度。

此外，在第二实施方式中，如图4、图6所示，在主轴承构件18的与动涡盘2相对的表面上断断续续地配置形成有多个沿周向呈圆弧状延伸的槽51，圆弧状的推力构件34以各自留有空隙地嵌合的状态安装在各槽51内。圆弧状的槽51及圆弧状的推力构件34避开防自转销27的位置配置，如图6所示，能确保比上述槽51及推力构件34的配置部位更靠径向外侧的主轴承构件18的表面很大，以作为与和动涡盘2一起回旋运动的环状密封件30滑动接触的密封面52。另外，作为构成上述推力承受构件34的圆弧状的构件的材料，例如，最好是由聚苯硫醚等形成的耐磨性高的树脂（特别是工程塑料），在这种树脂中，能容易地得到理想的滑动特性。

另一方面，在动涡盘2的底板2a的靠背面61一侧的结构中，例如，如图7所示，在中央部形成有驱动轴承21用的孔62，在该孔62的外侧形成防自转环用的孔25，以供防自转环26安装在该孔25中。环状的槽29以围绕多个防自转环26（防自转机构）的方式形成，并在该槽29中安装有上述环状密封件30。

工业上的可利用性

本发明的涡旋式压缩机的结构能适用于所有的涡旋式压缩机，对于小型化、耐久性提高的要求高的车辆空调装置用的压缩机来说是特别理想的。

(符号说明)

1 定涡盘

2 动涡盘

2a 动涡盘的底板部

3 涡旋式压缩机构

4 流体槽

5 排出孔

6 后侧板

7 排出室

8 分离管

9 排出端口部

10 定子外壳

11 轴

12 电动机

13 定子

14 转子

15 逆变器部

16 逆变器壳体

17 前轴承

18 主轴承构件

19 主轴承

20 曲柄部

21 驱动轴承

22 偏心衬套

23 平衡配重

24 防自转机构

25 孔

26 防自转环

27 防自转销

28 背压室

29 环状的槽

30 环状密封件

31 轴密封件

32 压力导入孔

33、34 推力承受构件

41 落差部

42 孔

43 环状密封件的密封面

51 圆弧状的槽

52 环状密封件的密封面

61 底板的背面

62 驱动轴承的孔

100、200 涡旋式压缩机

Claims (7)

1.一种涡旋式压缩机，具有涡旋式压缩机构，该涡旋式压缩机构由定涡盘和相对于该定涡盘回旋运动的动涡盘构成，

所述涡旋式压缩机包括：

轴，该轴在一端具有偏心的曲柄部，并利用该曲柄部对所述动涡盘进行驱动；

主轴承构件，该主轴承构件经由主轴承而将所述轴支承成能自由旋转；

防自转机构，该防自转机构设置在所述动涡盘的底板部的背面与主轴承构件的和该背面相对的表面之间，并阻止所述动涡盘自转；

背压室，该背压室形成于所述动涡盘的底板部的背面与主轴承构件的和该背面相对的表面之间以作为空间；

至少一个环状的槽，该环状的槽形成在所述动涡盘的底板部的背面和所述主轴承构件的表面中的任意一个面上；

环状的密封元件，该环状的密封元件以可动的状态安装在该环状的槽内，并与所述动涡盘的底板部的背面和所述主轴承构件的表面中的另一个面滑动接触；

轴密封元件，该轴密封元件安装在所述轴与所述主轴承构件之间；以及

压力导入孔，该压力导入孔用于将加压后的流体供给至利用所述密封元件和所述轴密封元件形成为密封空间的所述背压室，

所述涡旋式压缩机的特征在于，

在所述动涡盘的底板部的背面与主轴承构件的和该背面相对的表面之间夹装有作为与所述密封元件不同的构件的推力承受构件，该推力承受构件承受从所述动涡盘的底板部侧朝所述主轴承构件侧的推动力。

2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述推力承受构件被安装成：在压缩机启动时，所述动涡盘的底板部与该推力承受构件接触，在稳定运转时，所述动涡盘的底板部与所述推力承受构件不接触。

3.如权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述推力承受构件由在所述主轴承构件的表面上沿周向呈环状延伸的板状构件构成。

4.如权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述推力承受构件由多个圆弧状构件构成，这些圆弧状构件留有空隙地嵌合在多个圆弧状的槽内，这些圆弧状的槽形成在所述主轴承构件的表面上并断断续续地沿周向配置。

5.如权利要求1至4中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述推力承受构件由耐磨性的金属或树脂构成。

6.如权利要求1至5中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述环状的槽及所述密封元件配置在沿径向围绕所述防自转机构的位置上。

7.如权利要求1至6中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述涡旋式压缩机是车辆空调装置用压缩机。

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