CN105008722A - 多气缸旋转压缩机 - Google Patents

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CN105008722A CN201480008720.0A CN201480008720A CN105008722A CN 105008722 A CN105008722 A CN 105008722A CN 201480008720 A CN201480008720 A CN 201480008720A CN 105008722 A CN105008722 A CN 105008722A
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三浦茂树
小川真
宇野将成
野口章浩
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Abstract

本发明提供一种多气缸旋转压缩机。本发明的多气缸旋转压缩机在密闭容器内设置有马达和由马达驱动的压缩机构，所述压缩机构设为如下旋转压缩机构(6A，6B)，其具备：多个缸体(17，18)；隔板(21)，将多个缸体(17，18)之间隔开；叶片，将缸体(17，18)内以吸入侧与排出侧隔开；及转子(24，25)，在缸体(17，18)内转动，将马达的铁芯直径设为ΦMo、各缸体(17，18)的内径设为ΦDc、各缸体(17，18)的宽度设为Hc、隔板(21)的宽度设为Hs时，在ΦDc/ΦMo≥0.49的条件下，满足Hs/Hc≤0.35。

Description

多气缸旋转压缩机
技术领域
本发明涉及一种无需加大电机铁芯直径，就能够将压缩机大容量化(排量UP)的密闭型多气缸旋转压缩机。
背景技术
将密闭型的旋转压缩机大容量化时，通常简单通过轴承面压和叶片侧面压等的机械负载(机械性负载)变大，从而通过比例设计将电机铁芯直径(壳体直径)和轴颈直径提高一个等级来进行应对。然而，电机铁芯直径(壳体直径)和轴颈直径的提高受到制造设备的限制，因此只能从有限的产品中选择来进行设计，但不具备具有上一等级的电机铁芯直径(壳体直径)的压缩机时，需要大量的资金投入。
因此，专利文献1中公开有在不改变电机铁芯直径的情况下，换言之，不改变压缩机的外形尺寸就能够将压缩机的排量(容量)大容量化的技术。这是在密闭型多气缸旋转压缩机中，通过使曲轴呈多个连结结构，从而使设置于将多个缸体间隔开的隔板的开口变小，并在该开口部设置用于支承连结部的轴承，由此，使在缸体内转动的转子的外径变小，使偏心軸部的偏心量变大(将叶片冲程长冲程化)而增大缸体内的有效容量(排量)，并实现大容量化的技术。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4365729号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而，上述专利文献1中公开的技术存在不得不设为将曲轴分割成多个来进行组装的结构，因此部件数量增加而加工工作量和组装工作量增加，且无法避免结构的复杂化和高成本化等课题。
另一方面，作为在不改变电机铁芯直径的情况下，实现大容量化(排量UP)的方法，可以考虑通过加大缸体的内径来将叶片冲程长冲程化，并制造上一等级的排量的压缩机。然而，此时如上述存在由于轴承面压和叶片侧面压等的机械负载(机械性负载)变大，必须找出抑制该问题的对策等技术性课题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使不加大电机铁芯直径，而以现有的电机铁芯直径加大缸体内径而实现大容量化，也能够抑制机械负载(机械性负载)而制造具有上一等级的排量的压缩机的密闭型多气缸旋转压缩机。
用于解决技术课题的手段
为解决上述课题，本发明的多气缸旋转压缩机采用以下方法。
即，本发明的第1方式所涉及的多气缸旋转压缩机，在密闭容器内设置有马达和由该马达驱动的压缩机构，该压缩机构设为如下旋转压缩机构，其具备：多个缸体；隔板，将该多个缸体之间隔开；叶片，将所述各缸体内以吸入侧与排出侧隔开；及转子，在所述各缸体内转动，将所述马达的铁芯直径设为ΦMo、所述各缸体的内径设为ΦDc、所述各缸体的宽度设为Hc、所述隔板的宽度设为Hs时，
在ΦDc/ΦMo≥0.49的条件下，
满足Hs/Hc≤0.35。
根据本发明的第1方式，在密闭型多气缸旋转压缩机中，在将相对于马达的铁芯直径ΦMo的各缸体的内径ΦDc之比设为0.49以上的条件下，将相对于各缸体的宽度Hc的隔板的宽度Hs之比设为0.35以下，由此在不改变电机铁芯直径ΦMo的情况下，无需将气体负载(压缩负载)设得那么大，将叶片冲程长冲程化就能够将压缩机的排量大容量化(排量UP)，并且使相对于缸体宽度Hc的隔板的宽度Hs尽量变小，缩小上部轴承及下部轴承的支承点间的距离，由此能够抑制轴承面压的上升。因此，以现有的电机铁芯直径就能够制造具有上一等级的排量的密闭型多气缸旋转压缩机，且无需大量的资金投入就能够实现产品线的扩充。
另外，本发明的第2方式所涉及的多气缸旋转压缩机在上述多气缸旋转压缩机中，所述隔板由杨氏模量160[GPa]以上的材料构成。
根据本发明的第2方式，由于隔板由杨氏模量160[GPa]以上的材料构成，因此即使将隔板的宽度Hs薄幅化至缸体宽度Hc的0.35以下，也比杨氏模量为160[GPa]以下的烧结合金和铸铁高，且通过使用160[GPa]以上的材料来抑制该变形，并且能够缩小轴承的支承点间的距离。因此，抑制轴承面压等机械负载的增大，且无需改变电机铁芯直径，就能够简便地将压缩机的排量大容量化至上一等级的容量。
另外，根据本发明的第3方式所涉及的多气缸旋转压缩机，在上述多气缸旋转压缩机中，所述隔板设为碳钢或合金钢。
根据本发明的第3方式，隔板设为杨氏模量160[GPa]以上的碳钢或合金钢，因此通过使用刚性高于烧结合金和铸铁的碳钢和合金钢，确保160[GPa]以上的杨氏模量，并能够仅通过选择适当的材料来对隔板进行薄幅化并抑制变形。因此，抑制轴承面压等机械负载的增大，且在不改变电机铁芯直径的情况下，就能够简便地将压缩机的排量大容量化至上一等级的容量。
另外，根据本发明的第4方式所涉及的多气缸旋转压缩机，在上述任一多气缸旋转压缩机中，所述叶片为在表面形成有CrN系等的PVD膜或DLC膜等硬质被膜的叶片。
根据本发明的第4方式，叶片为在表面形成有CrN系等的PVD膜或DLC膜等硬质被膜的叶片，因此通过叶片冲程的长冲程化，叶片侧面压上升，但由于在叶片表面形成有硬质被膜，因此能够足以应对由面压上升引起的异常磨损等。因此，在不改变电机铁芯直径的情况下加大缸体内径，且无需进行资金投入，就能够简便地将压缩机的排量大容量化至上一等级的容量。
另外，本发明的第5方式所涉及的多气缸旋转压缩机，在上述任一多气缸旋转压缩机中，填充于所述密闭容器内的底部的冷冻机油为添加了极压剂的冷冻机油。
根据本发明的第5方式，由于填充于密闭容器内的底部的冷冻机油为添加了极压剂的冷冻机油，因此随着压缩机的大容量化，轴承面压和叶片侧面压等的机械负载略微增大不可避免，且在这些滑动部分容易产生极压润滑状态，但是通过在高荷载下在冷冻机油中添加有效的极压剂，从而维持在滑动面的高润滑性，并能够防止烧粘和磨损及刮伤。因此，也能够有效地应对伴随压缩机的大容量化的机械负载的增大。
发明效果
根据本发明，在不改变电机铁芯直径ΦMo的情况下，无需过分增大气体负载(压缩负载)，能够将叶片冲程长冲程化来对压缩机的排量进行大容量化(排量UP)，并且尽量减小相对于缸体宽度Hc的隔板的宽度Hs，且缩小上部轴承及下部轴承的支承点间的距离，由此能够抑制轴承面压的上升。因此，能够以现有的电机铁芯直径制造具有上一等级的排量的密闭型多气缸旋转压缩机，且无需进行大量的资金投入就能够实现产品线的扩充。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的多气缸旋转压缩机的纵剖视图。
图2是表示上述多气缸旋转压缩机的压缩机构部分的规格的横剖视图。
图3是表示上述多气缸旋转压缩机的压缩机构部分的规格的纵剖视图。
图4是表示上述多气缸旋转压缩机的电机铁芯直径与缸体内径之比和气体负载之间的关系的曲线图。
图5是表示上述多气缸旋转压缩机的隔板宽度与缸体宽度之比和轴承面压之间的关系的曲线图。
图6是表示上述多气缸旋转压缩机的隔板宽度与缸体宽度之比和电机铁芯直径与缸体内径之比之间的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参考图1至图6对本发明的一实施方式进行说明。
图1中示出有本发明的一实施方式所涉及的多气缸旋转压缩机的纵剖视图，图2中示出有表示该压缩机构部分的规格的横剖视图，图3中示出有表示压缩机构部分的规格的纵剖视图。
本实施方式所涉及的多气缸旋转压缩机1具备上部及下部通过上部盖3及下部盖4被密封的圆筒状的密闭容器2，其内部的上方部位设置有马达5，由该马达5驱动的压缩机构(旋转压缩机构)6设为设置于其下方部位的密闭型多气缸旋转压缩机1。
在密闭容器2的下部外周设置有安装脚7。并且，密闭容器2的上部设置有贯穿上部盖3的排出配管8，并设为将通过多气缸旋转压缩机1压缩的高压制冷剂气体向冷冻循环侧排出的结构。另外，在密闭容器2的外周部一体组装有储油室9，并对包含于从冷冻循环侧返回的低压制冷剂气体中的油、液体制冷剂等液体成分进行分离，且设为仅将气体成分经由吸入配管10，11吸进压缩机构6的结构。
马达5具备定子12和转子13，且定子12通过压入等固定设置于密闭容器2的内周面。转子13上一体结合有曲轴14，由此其旋转驱动力能够经由曲轴14传递至压缩机构6。并且，在曲轴14的下方部位，设置有第1偏心部15及第2偏心部16，以应对后述的旋转压缩机构6的第1转子24及第2转子25。
旋转压缩机构6在本实施方式中设为双气缸式。该第1旋转压缩机构6A及第2旋转压缩机构6B形成有第1缸体室17及第2缸体室18(以下，还存在仅为缸体17、18的情况。)，与曲轴14的第1偏心部15及第2偏心部16相对应地具备：第1缸体主体19及第2缸体主体20，固定设置于密闭容器2内；隔板(分隔板)21，夹装于第1缸体主体19与第2缸体主体20之间，并划分第1缸体室17及第2缸体室18；上部轴承22，设置于第1缸体主体19的上表面，并划分第1缸体室17，并且支承曲轴14；及下部轴承23，设置于第2缸体主体20的下表面，并划分第2缸体室18，并且支承曲轴14。
并且，第1旋转压缩机构6A及第2旋转压缩机构6B具备：第1转子24及第2转子25，以转动自如的方式嵌合于第1偏心部15及第2偏心部16，且在第1缸体室17及第2缸体室18内转动；及叶片28、29，以滑动自如的方式嵌合于设置在第1缸体主体19及第2缸体主体20的叶片槽26、27(参考图2)，且将第1缸体室17及第2缸体室18内以吸入室侧与排出室侧隔开(参考图2)。
第1旋转压缩机构6A及第2旋转压缩机构6B的第1缸体室17及第2缸体室18内如下构成，即从吸入配管10、11经由吸入端口30、31吸入低压制冷剂气体，并通过第1转子24及第2转子25的转动进行压缩之后，经由排出端口及排出阀(省略图示)排出至排出腔室32、33内，从排出腔室32、33排出至密闭容器2内之后，经排出配管8向冷冻循环送出。
构成旋转压缩机构6的第1缸体主体19及第2缸体主体20、隔板21、上部轴承22及下部轴承23经螺栓以一体钳紧的方式被固定。并且，密闭容器2内的底部填充有PAG油、POE油等冷冻机油34，如公知经设置于曲轴14中的注油孔等，能够向压缩机构6内的润滑部位注油。该冷冻机油34中设为适量添加有适应各油的极压剂。
上述多气缸旋转压缩机1中，在不改变已经在生产中的压缩机中使用的马达5的铁芯直径(壳体直径或外径)ΦMo的情况下，加大第1缸体室17及第2缸体室18的内径，即缸体内径ΦDc，将其排量(容量)大容量化至上一等级，因此将电机铁芯直径设为ΦMo、第1缸体室17及第2缸体室18的缸体内径设为ΦDc时，将缸体内径ΦDc设定为，
ΦDc/ΦMo≥0.49。
另外，在生产中的现状的旋转压缩机中，电机铁芯直径ΦMo与缸体内径ΦDc之比即ΦDc/ΦMo，如图6所示，通常普遍在0.35～0.45的范围内，最大为0.48。另一方面，成为旋转压缩机的机械负载(机械性负载)的气体负载(压缩负载)与ΦDc/ΦMo之间的关系，如图4所示，假设排量恒定时，呈右肩下降的曲线、因此，可知即使通过增加缸体内径ΦDc来增大ΦDc/ΦMo的值，气体负载(参考图3)也不会变大，无法增大机械负载。
即，从图4及图6可知，为了将旋转压缩机1的排量大容量化至一定值，即使在不改变电机铁芯直径ΦMo的情况下加大缸体内径ΦDc，且将作为该比的ΦDc/ΦMo设为0.49以上，将叶片冲程(叶片28、29的滑动冲程)长冲程化，也能够在抑制转子外径ΦDr与转子宽度Hr的乘积即转子的前面投影面积的状态下，将取决于转子的前面投影面积的气体负载(压缩负载)抑制在规定值以下。
在上述条件下获得如下见解，即若能够将决定机械负载的气体负载抑制在恒定值以下，则能够通过在不改变电机铁芯直径ΦMo的情况下，增加缸体内径ΦDc来将排量大容量化。即，如图3所示，若将排量大容量化，则机械负载即气体负载变大而曲轴14的变形量变大，因此有必要抑制曲轴14的变形。若曲轴14的变形量变大，则相对于轴承的軸的接触不均的程度变大而轴承面压变大。曲轴14的变形量取决于上部轴承22与下部轴承23之间的轴承支承点间的距离L，因此可知尽量缩小轴承支承点间的距离L才能有效抑制轴承面压。
为了缩小上述轴承支承点之间的距离L，缩小第1缸体室17及第2缸体室18的宽度Hc(以下，称为缸体宽度Hc。)及隔板(分隔板)21的宽度Hs(以下，称为隔板宽度Hs。)即可，但是难以在增加排量的基础上，缩小缸体宽度Hc。因此，虽然缩小了隔板宽度Hs，但是分析该隔板宽度Hs及缸体宽度Hc与轴承面压之间的关系的结果，如图5所示，将Hs/Hc设为横軸、轴承面压设为纵軸而曲线图化的结果，可知呈右肩上升的曲线，若将Hs/Hc设定在规定值以下，则能够使轴承面压成为容许值以下。
从以上所述，在不改变对制造设备产生影响的电机铁芯直径ΦMo(电机铁芯直径受到制造设备的限制，若增大电机铁芯直径，则需要重新投入资金。)的情况下，即使增大缸体内径ΦDc而设为ΦDc/ΦMo≥0.49，若将Hs/Hc限制在Hs/Hc≤0.35，则能够抑制机械负载即轴承面压的增加而将旋转压缩机1的排量大容量化。即，在图6中示出的斜线区域中，将马达5的铁芯直径ΦMo以现有的铁芯直径ΦMo的状态，无需重新投入资金，就能够使用现有的设备简便地制造具有上一等级的排量的旋转压缩机1。
另外，如上述，通过减小隔板21的宽度Hs，若直接使用以往用于隔板21的烧结金属和铸铁制成的隔板，则由于这些材料的杨氏模量为160[GPa]以下而较低，存在因薄幅化引起变形的可能性。因此，优选隔板21以杨氏模量为160[GPa]以上的材料构成，例如使用杨氏模量为200[GPa]左右的碳钢和合金钢即可。
并且，若增大缸体内径ΦDc，则需要与其相应的增大叶片28，29的冲程并长冲程化，通过该叶片冲程的长冲程化，叶片28、29的侧面所涉及的压力增加，所谓叶片侧面压上升。为应对这种情况，优选设为在叶片28、29的两侧面形成例如CrN系等的PVD膜(Physical VaporDeposition膜)或DLC膜(类金刚石碳膜)等硬质被膜，能够应对因面压上升引起的异常磨损等。
另外，虽然尽量抑制因压缩机的排量的大容量化引起的机械负载的增大，但仍无法避免轴承面压和叶片侧面压等的机械负载略微增大，轴承22、23和叶片28、29、转子24、25等的滑动部分变得容易产生极压润滑状态。为应对这种情况，优选如上所述对填充于密闭容器2内的底部的冷冻机油34适量添加在高荷载下有效的极压剂。
通过以上说明的结构，根据本实施方式得到以下的作用效果。
旋转压缩机1中，只要增大第1缸体室17及第2缸体室18的内径，即增大缸体内径ΦDc，则由于缸体容积变大，通过增大第1偏心部15及第2偏心部16的偏心量来增大叶片28、29的冲程，能够将压缩机的排量大容量化。
并且，在制造旋转压缩机1时，马达5的铁芯直径ΦMo受到制造设备的限制，因此若增大电机铁芯直径ΦMo，则需要重新投入资金，但若将电机铁芯直径ΦMo设为现有的旋转压缩机1的状态，并加大缸体内径ΦDc来实现大容量化，则无需投入资金，能够使用现有的设备来制造具有上一等级的排量的旋转压缩机1。
如此，在本实施方式中，在密闭容器2内设置有马达5和由马达5驱动的压缩机构6，该压缩机构6设为具备：多个缸体17、18；隔开多个缸体17、18之间的隔板21；将各缸体17、18内以吸入侧与排出侧隔开的叶片28、29；及在缸体17、18内转动的转子24、25的旋转压缩机构6A、6B的密闭型多气缸旋转压缩机1中，设为将马达5的铁芯直径设为ΦMo，各缸体17、18的内径设为ΦDc，各缸体17、18的宽度设为Hc，隔板21的宽度设为Hs时，在ΦDc/ΦMo≥0.49的条件下，满足Hs/Hc≤0.35的结构。
由此，在不改变电机铁芯直径ΦMo的情况下，无需增加气体负载(压缩负载)，能够通过将叶片28、29冲程长冲程化来实现多气缸旋转压缩机1的排量的大容量化(排量UP)，并且尽量缩小相对于缸体宽度Hc的隔板的宽度Hs，并缩小上部轴承22及下部轴承23的支承点之间的距离L，由此能够抑制轴承面压的上升。因此，能够以现有的电机铁芯直径ΦMo，制造具有上一等级的排量的密闭型多气缸旋转压缩机1，无需大量投入资金，就能够实现产品线的扩充。
并且，通过将隔板21的宽度Hs作为Hs/Hc≤0.35薄幅化，虽然会产生隔板21变形的可能性，但通过以杨氏模量为160[GPa]以上的例如碳钢或合金钢等材料构成隔板21，即使将隔板21的宽度Hs薄幅化至缸体宽度Hc的0.35以下，也能够抑制该变形。因此，能够抑制轴承面压等的机械负载的增大，且在不改变电机铁芯直径ΦMo的情况下，增加缸体内径ΦDc来简便地将多气缸旋转压缩机1的排量大容量化至上一等级的容量。
另外，通过增加缸体内径ΦDc来实现大容量化，叶片28、29的冲程长冲程化，且叶片侧面压上升，但通过在叶片表面形成CrN系等的PVD膜或DLC膜等的硬质被膜，也能够足以应对因叶片侧面压的上升引起的异常磨损等。因此，在不改变马达5的铁芯直径ΦMo的情况下，增加缸体内径ΦDc，且无需投入资金，就能够简便地将多气缸旋转压缩机1的排量大容量化至上一等级的容量。
并且，由于在填充于密闭容器2的底部的冷冻机油34中添加有极压剂，因此随着压缩机的大容量化，无法避免轴承面压和叶片侧面压等的机械负载略微增大，在这些滑动部分变得容易产生极压润滑状态，但通过在高荷载下向冷冻机油添加有效的极压剂，能够维持在滑动面的高润滑性，并防止烧粘和磨损及刮伤。由此，也能够有效地应对伴随旋转压缩机1的大容量化的机械负载的增大。
另外，本发明并不限定于上述实施方式所涉及的发明，在不脱离其主旨的范围内，可适当变形。例如，在上述实施方式中，第1旋转压缩机构6A与第2旋转压缩机构6B错开180度位相来设置是不言而喻的。并且，排出腔室32、33当然也可设为将排出至排出腔室33的高压气体在排出腔室32合流而排出至密闭容器2内的结构。另外，第1缸体室17与第2缸体室18之间的宽度Hc未必一定是相同的，也可以是不同的宽度，此时，以宽度Hc较大的一方为基准即可。
符号说明
1-多气缸旋转压缩机，2-密闭容器，5-马达，6-压缩机构(旋转压缩机构)，6A-第1旋转压缩机构，6B-第2旋转压缩机构，14-曲轴，15-第1偏心部，16-第2偏心部，17-第1缸体室(缸体)，18-第2缸体室(缸体)，19-第1缸体主体，20-第2缸体主体，21-隔板，24-第1转子，25-第2转子，28、29-叶片，34-冷冻机油，ΦMo-电机铁芯直径，ΦDc-缸体内径，Hc-缸体宽度，Hs-隔板宽度。

Claims (5)

1.一种多气缸旋转压缩机，其中，
在密闭容器内设置有马达和由该马达驱动的压缩机构，该压缩机构设为如下旋转压缩机构，其具备：多个缸体；隔板，将该多个缸体之间隔开；叶片，将所述各缸体内以吸入侧与排出侧隔开；及转子，在所述各缸体内转动，
将所述马达的铁芯直径设为ΦMo、所述各缸体的内径设为ΦDc、所述各缸体的宽度设为Hc、所述隔板的宽度设为Hs时，
在ΦDc/ΦMo≥0.49的条件下，
满足Hs/Hc≤0.35。
2.根据权利要求1所述的多气缸旋转压缩机，其中，
所述隔板由杨氏模量160[GPa]以上的材料构成。
3.根据权利要求2所述的多气缸旋转压缩机，其中，
所述隔板设为碳钢或合金钢。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的多气缸旋转压缩机，其中，
所述叶片为在表面形成有CrN系等的PVD膜或DLC膜等硬质被膜的叶片。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多气缸旋转压缩机，其中，
填充于所述密闭容器内的底部的冷冻机油为添加了极压剂的冷冻机油。
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