CN104093986A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

设主轴承部件(12m)的直径为Dm、长度为Lm，偏心轴承部件(11e)的直径为De、长度为Le时，主轴承部件(12m)的长度与直径之比(＝Lm/Dm)和偏心轴承部件(11e)的长度与直径之比(＝Le/De)为Le/De≤Lm/Dm≤1，由此，不会在偏心轴承部件(11e)的两端的边缘部接触，而且，涉及主轴承部件(12m)，能够防止主轴(13m)的倾斜时主轴承部件(12m)的两端的边缘部的接触，并降低油(9a)导致的粘性损耗。由此，能够提供确保轴承部件(12m、11e、16s)的可靠性、高效率同时成立的涡旋式压缩机。

Description

涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及供冷供暖空调装置、冷藏库等的冷却装置、或者热泵式的供热水装置、热水供暖装置中使用的涡旋式压缩机。

背景技术

现有技术中，空调装置、冷却装置等中使用的压缩机，通常在壳体内具备压缩机构部和驱动该压缩机构部的电动机部。在压缩机内，从制冷循环返回的制冷剂气体在压缩机构部被压缩，送入到制冷循环。在压缩制冷剂气体时，气体压缩力作用于压缩机构部，该荷重由轴颈轴承支承。通常，轴颈轴承通过扩大轴方向的长度降低表面压力，确保可靠性。特别是，偏心轴承，与主轴承相比直径小，相应地长度相对扩大，有降低表面压力的倾向(例如，参照专利文献1)。设主轴承部件的直径为Dm、长度为Lm，偏心轴承部件的直径为De，长度为Le时，在专利文献1的情况下，Lm/Dm<Le/De的关系成立。这是因为偏心轴承部件的直径De变小，其结果是Le/De变大。即，通过使偏心轴承部件的长度与直径之比(＝Le/De)大于主轴承部件的长度与直径之比(Lm/Dm)，能够确保两轴承部件和轴的可靠性。

另一方面，也存在通过使主轴承部件的长度Lm变长，使Lm/Dm>Le/De的结构(例如，参照专利文献2)。通过使主轴承部件变长，拉开轴与轴承部件的接点距离，抑制轴的倾斜。即，与专利文献1同样，可以确保两轴承部件和轴的可靠性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3731068号公报

专利文献2：日本特许第3152472号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1中公开的现有的结构中，在轴倾斜的状态下运转的情况下，主轴承部件和主轴或者偏心轴承部件和偏心轴以各个轴承部件的两端的边缘部接触，在边缘部受到气体压缩力。特别是气体压缩力作用于偏心轴，所以偏心轴的挠曲量变大，偏心轴比主轴倾斜更大。此外，产生旋转涡旋件的倾斜现象时，在偏心轴承部件的边缘部接触的频度，比在主轴承部件的边缘部接触的频度高。边缘部的接触，轴承部件与轴的接触面积非常小，所以表面压力极大，因此在轴承部件或轴上会产生局部磨损。以该状态继续运转时，磨损进行，有可能降低可靠性。

此外，专利文献2中公开的现有的结构中，使主轴承部件变长，所以主轴的倾斜受到主轴承部件的限制，同时偏心轴的倾斜也被抑制。其结果是，偏心轴承部件的边缘部接触消除。而且，在主轴承部件与主轴之间充分形成油膜，主轴承部件的边缘部周边的油膜受到气体压缩力，在主轴承部件或主轴上的表面压力有降低的倾向。但是，另一方面当主轴承部件和主轴的滑动面积过大时，油导致的粘性损耗增大，所以会产生引起压缩性能降低的课题。

本发明为了解决上述现有问题，目的在于提供一种通过抑制轴承部件或轴的局部磨损来实现高可靠性，抑制粘性损耗的高效率的涡旋式压缩机。

用于解决课题的方法

本发明的涡旋式压缩机，在密闭容器内收纳有压缩机构部和电机部，压缩机构部包括：从端板立起旋涡状的卷体的固定涡旋件；同样从端板立起旋涡状的卷体，与固定涡旋件啮合而形成多个压缩室的旋转涡旋件；轴；支承轴的主机架；和限制旋转涡旋件的姿势的自转约束机构，轴的一端与偏心轴形成一体，偏心轴与形成于旋转涡旋件的偏心轴承部件嵌合，轴的主轴与形成于主机架的主轴承部件嵌合，由压缩机构部压缩后的制冷剂气体，从固定涡旋件的排出口排出，其中设主轴承部件的直径为Dm、长度为Lm、偏心轴承部件的直径为De、长度为Le时，主轴承部件的长度与直径之比(＝Lm/Dm)和偏心轴承部件的长度与直径之比(＝Le/De)满足Le/De≤Lm/Dm≤1的关系。

由此，能够提供一种实现了高可靠性和高效率的涡旋式压缩机。

发明的效果

根据本发明，能够防止轴倾斜时在轴承部件的两端的边缘部与轴接触的所谓的磕碰(こじれ，不顺畅)。即，能够防止表面压力上升，所以能够抑制轴承部件和轴的局部磨损。

根据本发明，不使主轴承部件变长，能够确保轴承部件的可靠性特别是偏心轴承部件的可靠性。即，能够降低因在主轴承部件与主轴之间存在油而产生的粘性损耗，实现高可靠性。

附图说明

图1是本发明的实施方式的压缩机的纵截面图。

图2是本发明的实施方式的压缩机截面的示意图。

图3是本发明的实施方式的轴承部放大截面图。

附图标记的说明

1 密闭容器

2 高压室

3 低压室

4 压缩机构部

5 电机部

5a 转子

6 分隔板

10 固定涡旋件

11 旋转涡旋件

11e 偏心轴承部件

12 主机架

12m 主轴承部件

13 轴

13e 偏心轴

13m 主轴

13s 副轴

14 可动偏心部件

15 自转约束机构

16 副轴板

16s 副轴承部件

D 轴承部件的直径(Dm、De)

L 轴承部件的长度(Lm、Le)

δ 间隙

具体实施方式

第一发明为一种涡旋式压缩机，在密闭容器内收纳有压缩机构部和电机部，压缩机构部包括：从端板立起旋涡状的卷体的固定涡旋件；同样从端板立起旋涡状的卷体，与固定涡旋件啮合而形成多个压缩室的旋转涡旋件；轴；支承轴的主机架；和限制旋转涡旋件的姿势的自转约束机构，轴的一端与偏心轴形成一体，偏心轴与形成于旋转涡旋件的偏心轴承部件嵌合，轴的主轴与形成于主机架的主轴承部件嵌合，由压缩机构部压缩后的制冷剂气体，从固定涡旋件的排出口排出，其中设主轴承部件的直径为Dm、长度为Lm、偏心轴承部件的直径为De、长度为Le时，主轴承部件的长度与直径之比(＝Lm/Dm)和偏心轴承部件的长度与直径之比(＝Le/De)满足Le/De≤Lm/Dm≤1的关系。

根据该结构，能够防止轴倾斜时在轴承部件的两端的边缘部与轴接触的所谓的磕碰。即，能够防止表面压力上升，所以能够抑制轴承部件和轴的局部磨损。

根据该结构，不使主轴承部件变长，能够确保轴承部件的可靠性特别是偏心轴承部件的可靠性。即，能够降低因在主轴承部件与主轴之间存在油而产生的粘性损耗，实现高可靠性。

第二发明为在第一发明中，在密闭容器内设置有分隔板，在由分隔板分隔出的下部低压室收纳压缩机构部和电机部，由压缩机构部压缩后的制冷剂气体，经由固定涡旋件的排出口排出到由分隔板分隔出的上部高压室。

根据该结构，即使在容易产生旋转涡旋件的倾斜现象的情况下，也能够抑制偏心轴承部件和偏心轴的局部磨损。

第三发明为在第一或第二发明中，偏心轴承部件的长度与直径之比(＝Le/De)为0.5以上。

根据该结构，能够降低油导致的粘性损耗，并且防止磕碰的发生。

第四发明为在第一到第三发明中，在轴设置有转子，在相对于转子位于与主轴相反侧的轴形成副轴，支承副轴的副轴承部件配置在密闭容器内。

根据该结构，轴由主轴和副轴两点支承，所以能够抑制轴的倾斜或挠曲量，能够进一步防止磕碰的发生。

第五发明为在第一到第四发明中，主轴承部件与主轴的间隙、偏心轴承部件与偏心轴的间隙、副轴承部件与副轴的间隙为各直径的10/10000～40/10000倍。

根据该结构，各部的轴的倾斜量或挠曲量能够被各部的间隙(clearance)吸收，能够防止磕碰的发生。

第六发明为在第一到第五发明中，在偏心轴设置有可动偏心部件。

根据该结构，即使将各部的间隙设定得较大的情况下，运转中旋转涡旋件和固定涡旋件也可靠地具有接点，所以能够提供高可靠性和高效率同时成立的涡旋式压缩机。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，并不由本实施方式限定本发明。

(实施方式)

图1是本发明的实施方式的压缩机的纵截面图。如图1所示，本实施方式的压缩机，在密闭容器1内具备：压缩制冷剂气体的压缩机构部4、和驱动压缩机构部4的电机部5。

密闭容器1内由分隔板6分割成，上部为高压室2、下部为低压室3。而且，在低压室3配置有压缩机构部4、电机部5、和储存油9a的油槽部9。

在密闭容器1中，吸入管7和排出管8通过焊接固定。吸入管7和排出管8通向密闭容器1的外部，与构成制冷循环的部件连接。吸入管7从密闭容器1的外部导入制冷剂气体，排出管8从高压室2将压缩后的制冷剂气体导出到密闭容器1的外部。

主机架12，通过焊接、热套等固定在密闭容器1内，轴支承轴13。在该主机架12用螺栓固定有固定涡旋件10。与固定涡旋件10啮合的旋转涡旋件11，被主机架12和固定涡旋件10所夹。主机架12、固定涡旋件10和旋转涡旋件11，构成涡旋式的压缩机构部4。

压缩制冷剂气体时，由于成为高压所以旋转涡旋件11上，在离开固定涡旋件10的方向作用制冷剂气体的压力。因此，旋转涡旋件11通过形成于主机架12的推力轴承12t承受制冷剂气体的压力。此外，旋转涡旋件11和固定涡旋件10，因压缩后的制冷剂气体的压力而离开，所以在旋转涡旋件11和固定涡旋件10的各个的卷体(lap)前端安装有小片密封(chip seal)。由此，来自卷体前端间隙的制冷剂气体的泄漏得到抑制，实现了高的压缩效率。

旋转涡旋件11和固定涡旋件10，通过十字滑环(Oldham ring)等的自转约束机构15规定相互的位置关系。此外，自转约束机构15，防止旋转涡旋件11的自转，发挥将旋转涡旋件11引导为圆轨道运动的作用。旋转涡旋件11，通过在设置于轴13的上端的偏心轴13e嵌合可动偏心部件14而被偏心驱动。通过该偏心驱动，形成于固定涡旋件10与旋转涡旋件11之间的压缩室17，从外周向中央部移动，减小容积进行压缩。

电机部5包括固定于密闭容器1的内壁面侧的定子5b和旋转自如地被支承于该定子5b的内侧的转子5a，轴13以贯通状态与该转子5a结合。位于该轴13的一方的主轴13m，旋转自如地被设置于主机架12的主轴承部件12m支承。位于轴13的另一方的副轴13s，旋转自如地被设置于副轴板16的副轴承部件16s支承。

接着，对制冷剂气体的流动进行说明。

从吸入管7吸入的制冷剂气体，被引导至密闭容器1内，一部分直接供给到压缩机构部4，一部分冷却电机部5之后，供给到压缩机构部4。由此，进行电机部5的冷却，将电机部5的绕组温度控制为不上升到规定的温度以上。供给到压缩机构部4的制冷剂气体，通过压缩室17的容积变化被压缩，并且，向固定涡旋件10和旋转涡旋件11的中心部移动。在固定涡旋件10的中央部形成有排出口10a。在排出口10a设置有簧片阀或浮阀等单向阀18。当达到规定的压力时，制冷剂气体推开单向阀18，流入到高压室2，从排出管8被送入到制冷循环。

接着，说明油9a的流动。

在轴13的下端安装有油拾取器(oil pickup)19，在油拾取器19的内部具备油叶片20。通过轴13旋转，利用油叶片20将油槽部9的油9a吸上来，之后沿着形成于轴13的内部的油通路13i上升。油通路13i，以相对于旋转轴的中心偏心的状态形成，在油9a上作用离心力。由此，油9a引导至轴13的主轴13m，进而被引导至轴13的端部。到达主轴13m的油9a，通过形成于轴13的横孔13h，供给到主轴承部件12m与主轴13m的嵌合部，作为润滑油起作用。同样地，到达轴13的端部的油9a，被供给到偏心轴承部件11e与偏心轴13e的嵌合部，作为润滑油起作用。润滑各轴承的嵌合部的油9a，到达由主机架12和旋转涡旋件11的端板包围而成的背面空间21。之后，油9a润滑推力轴承12t，经由主机架12的内部通路12c，被引导至密闭容器1的内周面，通过定子5b的缺口等，返回油槽部9。

以下，说明本实施方式的轴承结构。

通常，轴颈轴承通过扩大轴方向的长度，降低表面压力，确保可靠性。特别是在偏心轴13e上作用气体压缩力，因其荷重而在轴13产生挠曲，所以容易发生与偏心轴承部件11e的两端的边缘部接触、即所谓的磕碰。引起磕碰时，偏心轴承部件11e与偏心轴13e的接触面积非常小，表面压力极大，在偏心轴承部件11e或偏心轴13e产生局部磨损。以该状态继续运转时，磨损进行，有可能降低可靠性。这不限于偏心轴承部件11e和偏心轴13e，在主轴承部件12m和主轴13m也同样会发生这样的现象。

图2是压缩机截面的示意图。

如图2所示，设主轴承部件12m的直径为Dm、长度为Lm，偏心轴承部件11e的直径为De、长度为Le。此时，通过主轴承部件12m的长度与直径的比(＝Lm/Dm)和偏心轴承部件11e的长度与直径的比(＝Le/De)为Le/De≤Lm/Dm≤1，能够防止磕碰。

具体来说，偏心轴承部件11e比主轴承部件12m更扁平，所以对偏心轴承部件11e的倾斜的允许度提高。换言之，即使偏心轴13e倾斜，也不会在偏心轴承部件11e的两端的边缘部接触。为了防止主轴13m的倾斜时在主轴承部件12m的两端的边缘部的接触，以及为了尽量降低油9a导致的主轴承部件12m的粘性损耗，优选长度与直径之比(＝Lm/Dm)为1以下。本实施方式中，假定轴承部件12m、11e、16s与轴13e、13m、13s的间隙相对于直径设定为一定比率的情况，在该条件下，越是扁平的轴承部件，对倾斜的允许度越提高，所以能够避免在偏心轴承部件11e的两端的边缘部的接触。如上所述，本实施方式能够实现高可靠性和高效率同时成立的涡旋式压缩机。

如上所述，在密闭容器1内设置分隔板6，用该分隔板6将密闭容器1内分隔为上部的高压室2和下部的低压室3。在低压室3收纳压缩机构部4和电机部5，将在压缩机构部4压缩后的制冷剂气体，经由固定涡旋件10的排出口10a排出到用分隔板6分隔出的高压室2。在这种情况下，压缩机构部4配置于低压室3，所以旋转涡旋件11基本上在从固定涡旋件10离开的方向上受力。因此，启动时或压力过渡时等，旋转涡旋件11的轴方向的力的平衡被破坏，容易发生倾斜现象。本实施方式中，偏心轴承部件11e的长度与直径之比(＝Le/De)比主轴承部件12m的长度与直径之比(＝Lm/Dm)小。因此，即使产生倾斜现象的情况下，也能够避免偏心轴承部件11e的两端的边缘部的接触。即，在低压室3收纳压缩机构部4的低压型压缩机中，能够进一步得到本实施方式的效果，能够抑制偏心轴承部件11e和偏心轴13e的局部磨损。由此，能够提供高可靠性的涡旋式压缩机。

此外，通过使偏心轴承部件11e的长度与直径之比(＝Le/De)在0.5以上，能够降低油9a导致的粘性损耗，并防止磕碰。如果偏心轴承部件11e的长度与直径之比(＝Le/De)下降到0.5以下，则在偏心轴承部件11e与偏心轴13e之间不能充分形成油膜，其结果是，偏心轴承部件11e与偏心轴13e接触。因此，涡旋式压缩机不仅性能恶化而且有可能导致可靠性降低。由此，偏心轴承部件11e的长度与直径之比(＝Le/De)优选在0.5以上。

此外，在轴13设置有转子5a，隔着转子5a在主轴13m的相反侧形成副轴13s，在密闭容器1内配置有支承副轴13s的副轴承部件16s。由此，轴13由主轴13m和副轴13s两点支承，所以能够抑制轴13的倾斜和挠曲量。即，通过减小主轴13m相对于主轴承部件12m的倾斜、偏心轴13e相对于偏心轴承部件11e的倾斜，能够进一步防止磕碰的发生。

图3是轴承部的放大截面图。如图3所示，各轴承部件12m、11e、16s的间隙δ以相对于直径D的比率设定。具体来说，令主轴承部件12m与主轴13m的间隙δm、偏心轴承部件11e与偏心轴13e的间隙δe、副轴承部件16s与副轴13s的间隙δs为各轴承部件12m、11e、16s的直径D(＝Dm、De、Ds)的10/10000～40/10000倍。由此，各轴承部的轴13的倾斜或挠曲量被各自的间隙δm、δe、δs吸收，能够防止磕碰的发生。此外，在间隙δm、δe、δs低于10/10000倍的情况下，对轴13的倾斜的允许度低，在偏心轴承部件11e的两端的边缘部有可能发生接触。此外，在高于40/10000倍的情况下，对倾斜的允许度高，但是间隙δ过大，所以间隙δ成为制冷剂气体的压缩力逃逸的场所，油膜力会难以作用。由上可知，作为间隙δm、δe、δs，优选为轴承部件12m、11e、16s的直径D(＝Dm、De、Ds)的10/10000～40/10000。

如图1所示，通过在偏心轴13e设置可动偏心部件14，能够实现性能的稳定化。使用可动偏心部件14时，利用制冷剂气体的压缩力，能够积极地将旋转涡旋件11的卷体壁面按压到固定涡旋件10的卷体的壁面。因此，即使在各轴承部件12m、11e、16s的间隙设定得较大的情况下，通过采用可动偏心部件14，旋转涡旋件11的卷体和固定涡旋件10的卷体在径方向也可靠地具有接点。由此，能够提供高可靠性和高效率同时成立的涡旋式压缩机。

产业上的可利用性

本发明适用于从小型到大型的涡旋式压缩机，能够装载于作为产品的室内空调机等空调机、热泵式热水器、热泵式热水供暖设备、冷冻机。通过这样的方式，能够实现更节能且对环境负担小的舒适的产品。

Claims (6)

1.一种涡旋式压缩机，其特征在于：

在密闭容器内收纳有压缩机构部和电机部，

所述压缩机构部包括：

从端板立起旋涡状的卷体的固定涡旋件；

同样从端板立起旋涡状的卷体，与所述固定涡旋件啮合而形成多个压缩室的旋转涡旋件；

轴；

支承所述轴的主机架；和

限制所述旋转涡旋件的姿势的自转约束机构，

所述轴的一端与偏心轴形成一体，

所述偏心轴与形成于所述旋转涡旋件的偏心轴承部件嵌合，

所述轴的主轴与形成于所述主机架的主轴承部件嵌合，

由所述压缩机构部压缩后的制冷剂气体，从所述固定涡旋件的排出口排出，其中

设所述主轴承部件的直径为Dm、长度为Lm、所述偏心轴承部件的直径为De、长度为Le时，所述主轴承部件的所述长度与所述直径之比(＝Lm/Dm)和所述偏心轴承部件的所述长度与所述直径之比(＝Le/De)满足Le/De≤Lm/Dm≤1的关系。

2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：

在所述密闭容器内设置有分隔板，

在由所述分隔板分隔出的下部低压室收纳所述压缩机构部和所述电机部，

由所述压缩机构部压缩后的所述制冷剂气体，经由所述固定涡旋件的所述排出口排出到由所述分隔板分隔出的上部高压室。

3.如权利要求1或2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：

所述偏心轴承部件的所述长度与所述直径之比(＝Le/De)为0.5以上。

4.如权利要求1～3中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于：

在所述轴设置有转子，

在相对于所述转子位于与所述主轴相反侧的所述轴形成副轴，

支承所述副轴的副轴承部件配置在所述密闭容器内。

5.如权利要求1～4中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于：

所述主轴承部件与所述主轴的间隙、所述偏心轴承部件与所述偏心轴的间隙、所述副轴承部件与所述副轴的间隙为各直径的10/10000～40/10000倍。

6.如权利要求1～5中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于：

在所述偏心轴设置有可动偏心部件。