具体实施方式
下面,适当参照附图详细地说明本发明的实施方式。
在本实施方式中,以卷轴压缩机为例对密封型电动压缩机进行说明。
该卷轴压缩机如后详细所述,为减少了固定卷轴的压入歪斜的结构,在相对于穿设在固定卷轴上的背压阀孔(安装孔)压入的规定的压入部件的压入结构上具有主要的特征点。
下面,在对具备该卷轴压缩机的空调机的整体结构进行说明后,对卷轴压缩机进行说明。
<空气调节机的整体结构>
图1是本实施方式的空调机101的结构说明图。
如图1所示,空调机101以规定的配管106环状地连接卷轴压缩机S、四通阀102、膨胀器等冷暖气节流装置103、室内热交换器104及室外热交换器105。
该空调机101是通过切换四通阀102,进行将室内热交换器104作为蒸发器且将室外热交换器105作为冷凝器使用的冷气运转与将室内热交换器104作为冷凝器且将室外热交换器105作为蒸发器使用的暖气运转的加热泵式空调机。另外,图1中,实线箭头X表示冷气运转时的制冷剂的循环方向,虚线箭头Y表示暖气运转时的制冷剂的循环方向。
例如,在冷气运转时的空调机101中,由卷轴压缩机S压缩的高温高压的制冷剂通过四通阀102流入室外热交换器105,通过与空气的热交换放热并冷凝。之后,制冷剂通过冷暖气节流装置103进行等焓膨胀,在低温低压下,制冷剂与液体制冷剂混合而成为气液二相流,并流入室内热交换器104。并且,利用来自空气的吸热作用,在室内热交换器104内的液体制冷剂气化为气体制冷剂。即,通过在液体制冷剂气化时室内热交换器104冷却周围的空气,空调机101发挥制冷功能。接着,在室内热交换器104流出的制冷剂返回卷轴压缩机S并被压缩为高温高压,并且,再次在四通阀102、室外热交换器105、冷暖气节流装置103及室内热交换器104中循环。即,通过反复进行该循环,构成冷冻循环。
<卷轴压缩机>
图2是本实施方式的卷轴压缩机S的剖视图。
如图2所示,卷轴压缩机S是纵式卷轴压缩机,作为制冷剂(动作流体)例如使用R32制冷剂。
卷轴压缩机S具备密封容器(也称为腔室)1、配置于密封容器1的内部的电动机2、配置于密封容器1内部且由电动机2驱动的卷轴压缩机构3、将电动机2的旋转动力传递到卷轴压缩机构3的曲轴6。另外,对于作为本实施方式的卷轴压缩机S的主要的特征点的上述压入结构,与构成卷轴压缩机构3的背压控制阀45(背压控制机构40)的说明一起之后详细地说明。
密封容器1由圆筒状的筒腔室1a、焊接在筒腔室1a的上部的盖腔室1b及焊接在筒腔室1a的下部的底腔室1c构成,在其内部形成被封闭的腔室内空间(也称为排出压力空间)54。
另外,在盖腔室1b焊接或钎焊安装于卷轴压缩机构3(固定卷轴12)的吸入口4的吸入管并固定配置。另外,卷轴压缩机构3(固定卷轴12)的排出口5与腔室内空间(排出压力空间)54连通,在筒腔室1a的侧面焊接或钎焊使腔室内空间54与外部连通的排出管8并固定配置。该卷轴压缩机S是腔室内空间54为高压环境的、所谓的高压腔室类型的压缩机。
另外,在密封容器1的内部,在组装的适当阶段封入油(润滑油)。由此,在密封容器1的底部形成贮油部9。
电动机2具备定子2a与转子2b。定子2a烧嵌在密封容器1上,并由焊接等固定。转子2b能旋转地配置于定子2a内。另外,在转子2b上固定曲轴6。
曲轴6具备主轴与作为偏心部的销部6c。曲轴6的主轴被上侧设于后述的机架13的主轴承13a支撑,下侧由下轴承10支撑。驱动电动机2并使曲轴6旋转时,销部6c相对于主轴进行偏心旋转运动。另外,在曲轴6上设有主轴承13a、用于向下轴承10及后述的旋转轴承部11c供给贮油部9的油的供油纵孔6a及供油横孔6b。
卷轴压缩机构3具备旋转卷轴11、固定卷轴12、机架13、欧式环14、降压阀装置15、作为背压控制机构40的构成部件的背压控制阀45。
旋转卷轴11具有涡旋状的旋转卷轴搭接件11a、旋转端板11b、插入作为曲轴6的偏心部的销部6c的旋转轴承部11c。
固定卷轴12具有涡旋状的固定卷轴搭接件12a、固定端板12b。另外,在固定卷轴搭接件12a的外周部配置吸入口4,在固定卷轴搭接件12a的中央部配置排出口5。
旋转卷轴11与固定卷轴12相对地旋转自如地配置,通过旋转卷轴搭接件11a与固定卷轴搭接件12a的啮合,形成与吸入口4连通的压缩室51。
机架13通过焊接将其外周侧固定在密封容器1的内壁面,具备旋转自如地支撑曲轴6的主轴的主轴承13a。固定卷轴12利用螺栓与机架13连结并固定。另外,在旋转卷轴11与机架13之间形成背压室53。
欧式环14配置于旋转卷轴11与机架13之间,欧式环14的键部(未图示)插入形成于旋转卷轴11的旋转欧式槽(未图示)与形成于机架13的机架欧式槽(未图示)。欧式环14是起到使旋转卷轴11相对于固定卷轴12不旋转地进行旋转运动的作用的自转限制部件。
降压阀装置15用于以压缩室51的压力不会过高的方式从压缩室51向腔室内空间54释放压力的装置。
(背压控制机构)
图3是图2的背压控制机构40周围的局部放大剖视图。
如图3所示,背压控制机构40主要具备连通压缩室51与背压室53的背压阀连通路41、配置于该背压阀连通路41的延伸中途的背压控制阀45而构成。
背压阀连通路41具备外周避让槽12d、弯状凹部12e、背压阀流入孔42、背压阀流出流道44而构成。
背压阀流入孔42是从固定卷轴12的固定镜板12c向上方延伸的纵孔,下侧的开口部42a与弯状凹部12e连通,上侧与背压阀孔43连通。在此,背压阀流入孔42的开口部42a在使旋转卷轴11与固定卷轴12啮合的状态下,总是由进行旋转运动的旋转卷轴11的旋转端板11b覆盖,未直接向背压室53开口。背压阀流入孔42与背压室53通过形成于固定卷轴12的固定镜板12c的外周避让槽12d及弯状凹部12e连通。
背压控制阀45具备阀体45a、螺旋状弹簧45b而构成。
阀体45a由板体形成,以堵塞背压阀流入孔42的上端开口、即开口部42a的相反侧的开口的方式配置。
螺旋状弹簧45b是弹性弹簧,配置于阀体45a与后述的压入部件20之间。该螺旋状弹簧45b通过将其一端侧支撑在压入部件20上,对配置于其另一端侧的阀体45a向背压阀流入孔42的上述上端开口加力。
根据这种背压控制阀45,在背压室53内的压力比压缩室51内的压力超过规定的压力差地上升时,阀体45a克服螺旋状弹簧45b的作用力地被提起,从而开阀。背压控制阀45通过利用该开阀动作使背压室53与压缩室51连通,控制背压室53的压力(背压)。
以上那样的背压控制阀45相对于固定卷轴12的安装以面向背压阀连通路41的延伸途中的方式通过穿设于固定卷轴12的背压阀孔43进行。另外,背压阀孔43相当保护范围所说的“安装孔”。
将这种背压控制阀45配置在规定位置后的背压阀孔43通过借助于其开口压入压入部件20而堵塞。
(压入结构)
接着,对压入部件20相对于背压阀孔43的压入结构进行说明。
如图3所示,本实施方式中的背压阀孔43通过以面向背压阀流入孔42与背压阀流出流道44的连接部的方式,固定卷轴12的镜板从上面侧穿过而形成。该背压阀孔43由圆柱状的空间形成。
图4是以堵塞安装有作为背压控制机构40(参照图3)的结构部件的背压控制阀45(参照图3)的背压阀孔43的开口的方式被压入的压入部件20的剖视图。图4中,用假想线(双点划线)表示固定卷轴12及形成于该固定卷轴12的背压阀孔。
如图4所示,压入部件20以压入部21、缩径部22向背压阀孔43的压入方向P以该顺序为一体的方式形成。压入部件20大致呈圆筒形状。
未图示,向背压阀孔43压入前的压入部21具有比背压阀孔43的内径大的外径。
缩径部22具有比背压阀孔43的内径小的外径。
另外,在压入部21与缩径部22之间形成外径逐渐缩径的锥部23。
另外,在压入部件20的压入方向P的前端侧形成弹簧支撑部24。该弹簧支撑部24具备具有比螺旋状弹簧45b(参照图3)的内径小的外径的大致圆柱形状的弹簧插通部24a与弹簧座24b而构成。
在弹簧插通部24a上插通螺旋状弹簧45b(参照图3)的一端侧。
弹簧座24b形成于弹簧支撑部24的缩径部22侧的基端部,支撑螺旋状弹簧45b(参照图3)的一端侧。
这种压入部件20的压入部21、锥部23、缩径部22及弹簧插通部24a配置为互相同轴地排列。
另外,在压入部件20上,以比压入部21的压入方向P的长度A长的锪孔深度B,沿压入方向P形成锪孔25。该锪孔25相当于保护范围中的“孔”,
该锪孔25构成为具有与压入部21及缩径部22同轴地形成的圆柱形状的第一空间25a。
另外,锪孔25构成为具有从圆柱形状的第一空间25a向压入方向P进一步鼓出的第二空间25b。
该第二空间25b相当于保护范围所说的“鼓出空间”。顺便地,本实施方式中的第二空间25b呈将圆柱形状的第一空间25a的端面作为底面的圆锥形状。
并且,第一空间25a的压入方向P的长度B(圆柱形状的高度B)、即锪孔深度B如上所述,设定为比压入部21的压入方向P的长度A长。
另外,锪孔25相对于压入部21外径D的内径C的比(C/D)的范围期望是80%以上。另外,比(C/D)的范围的上限期望小于100%,但当假想为直到比压入部21缩径的缩径部22设有第一空间25a时,期望小于90%。
另外,形成有第一空间25a的缩径部22的半径方向的厚度期望比压入部21的半径方向的壁厚薄。
作为这种压入部件20的材料,期望比固定卷轴12的材料的杨氏模量小。即,压入部件20期望容易比固定卷轴12弹性变形。
以上那样的图2所示的卷轴压缩机S通过在密封容器1内组装电动机2与卷轴压缩机构3来制造。此时,构成卷轴压缩机构3的固定卷轴12在设置背压控制机构40前,具体地,当在固定卷轴12形成背压阀孔43后,将压入部件20压入背压阀孔43前,对与旋转卷轴11的滑动面(固定卷轴12的下表面)进行研磨。另外,本实施方式中的固定卷轴12在将压入部件20压入背压阀孔43后,进一步对与旋转卷轴11的滑动面12f(参照图3)进行研磨。
接着,对卷轴压缩机S的制冷剂压缩动作,主要参照图2进行说明。
当电动机2驱动且曲轴6旋转时,曲轴6的销部6c偏心旋转。在旋转轴承部11c上插入销部6c的旋转卷轴11一边被欧式环14限制一边进行旋转驱动。通过该一连串的动作,从吸入管7(吸入口4)吸入的制冷剂气体被旋转卷轴11与固定卷轴12的压缩室51压缩,从排出口5向作为排出压力空间的腔室内空间54排出。腔室内空间54的制冷剂从排出管8在空调机101(参照图1)的上述冷冻循环内循环,从吸入管7再次返回卷轴压缩机S。
接着,对卷轴压缩机S的供油动作,主要参照图2进行说明。
背压室53的压力通过背压控制阀45,被保持为排出压力与吸入压力的中间的压力即背压。因此,在贮油部9与背压室53之间产生差压。通过该差压,贮油部9的油从配置于曲轴6的下端部的供油件通过供油纵孔6a。油经过设于曲轴6的供油横孔6b及切口部(未图示),一边润滑旋转轴承部11c及主轴承13a一边向背压室53流入。
向背压室53流入的油通过背压室53与压缩室51的差压,通过在途中设有背压控制阀45的背压阀连通路41,流入压缩室51。并且,流入压缩室51的油一边提高压缩室51的密封性一边与制冷剂一起从排出口5排出至腔室内空间54。从排出口5排出的油在腔室内空间54从制冷剂分离,返回形成于腔室内空间54的下部的贮油部9。
接着,对本实施方式的卷轴压缩机S起到的作用效果进行说明。
卷轴压缩机S的压入部件20如上所述,具有比背压阀孔43(安装孔)的内径大的外径的压入部21、比背压阀孔43的内径小的缩径部22朝向压入方向P以该顺序一体地形成。
因此,压入部件20相对于背压阀孔43,从小径的缩径部22向大径的压入部21按顺序插入。由此,根据该卷轴压缩机S,能容易地进行压入部件20相对于背压阀孔43的压入工序。
另外,根据卷轴压缩机S,由于压入部件20在压入部21与缩径部22之间具有锥部23,因此,能更容易地进行压入工序。
另外,在现有的卷轴压缩机(例如,参照专利文献1)中,如上所述,将堵塞部件分为背压销与嵌合部件这两个部件,并且,只将嵌合部件插入背压阀孔,相对于此,在本实施方式的卷轴压缩机S中,以压入部21与缩径部22、弹簧支撑部24为一体的方式形成压入部件20。
因此,根据卷轴压缩机S,与现有的卷轴压缩机(例如,参照专利文献1)不同,能较少地维持部件数量及组装工序数。
另外,在现有的卷轴压缩机(例如参照专利文献1)中,如上所述,将堵塞部件分为背压销与嵌合部件这两个部件,并且,只将嵌合部件压入背压阀孔,因此,背压阀孔内的背压销的支撑不充分,与该背压销邻接配置的背压控制阀的动作有可能不稳定。
相对于此,在本实施方式的卷轴压缩机S中,由于压入部21与缩径部22、弹簧支撑部24为一体,因此,通过螺旋状弹簧45b(参照图3)支撑在该弹簧支撑部24上的背压控制阀45的动作稳定性进一步提高。
另外,在卷轴压缩机S的压入部件20上,以比压入部21的压入方向P的长度A长的锪孔深度B,沿压入方向P形成锪孔25(参照图4)。
因此,在该卷轴压缩机S中,在将压入部件20压入背压阀孔43时,容易向锪孔25的中央位移。由此,在卷轴压缩机S中,在将压入部件20压入背压阀孔43时,能抑制在形成背压阀孔43的固定卷轴12的歪斜的产生。
另外,在卷轴压缩机S中,通过缩径部22的半径方向的壁厚比压入部21的半径方向的壁厚薄,在将压入部件20压入背压阀孔43时,更容易朝向锪孔25的中央位移。由此,卷轴压缩机S在将压入部件20压入背压阀孔43时,能可靠地抑制在固定卷轴12的歪斜的产生。
另外,在卷轴压缩机S中,通过设定为相对于压入部21的外径D的锪孔25的内径C的比(C/D)为80%以上且小于100%,压入部件20在被压入背压阀孔43时,更容易向锪孔25的中央位移。由此,卷轴压缩机S在将压入部件20压入背压阀孔43时,能更可靠地抑制在固定卷轴12的歪斜的产生。
另外,在卷轴压缩机S中,由于构成为锪孔25具有从圆柱形状的第一空间25a向压入方向P进一步鼓出的第二空间(鼓出空间),因此,压入部件20在被压入背压阀孔43时,更容易向锪孔25的中央位移。由此,卷轴压缩机S在将压入部件20压入背压阀孔43时,能更可靠地抑制在固定卷轴12的歪斜的产生。
另外,作为压入部件20的材料,通过使用比固定卷轴12的材料杨氏模量小的材料,能更可靠地抑制在固定卷轴12的歪斜的产生。
根据以上那样的卷轴压缩机S及具备该卷轴压缩机S的空调机101,为减少了固定卷轴12的压入歪斜的结构,制冷剂的压缩效率提高,因此,能提高空调机的能效比(COP)。另外,卷轴压缩机S由于对将压入部件20压入背压阀孔43(安装孔)的固定卷轴12中的相对于旋转卷轴11的滑动面进行研磨,因此,进一步提高制冷剂的压缩效率。
另外,根据以上的卷轴压缩机S及具备该卷轴压缩机S的空调机101,能较少地维持部件数量及组装工序数,因此,能实现制造工序的简单化。
以上,对本实施方式进行了说明,但本发明未限定于上述实施方式,能以多种方式实施。
图5是图4的压入部件的第一变形例的压入部件的剖视图。图6是图4的压入部件的第二变形例的压入部件的剖视图。图7是图4的压入部件的第三变形例的压入部件的剖视图。另外,从图5至图7所示的第一变形例至第三变形例中,对与上述实施方向相同的结构要素标注相同的符号,并省略其详细的说明。
如图5所示,第一变形例的压入部件20只由圆柱形状的第一空间25a形成锪孔,因此,不具有在上述实施方式中的圆锥形状的第二空间25b。
根据具有该第一变形例的压入部件20的卷轴压缩机S(参照图2),能使压入部件20的结构简单化。
如图6所示,第二变形例的压入部件20具有沿缩径部22的内周面环绕的环状的槽部26。具体地说,形成为划分第二空间25b的圆锥形状的斜面。
根据具有该第二变形例的压入部件20的卷轴压缩机S(参照图2),压入部件20被压入背压阀孔43时,更容易朝向锪孔25的中央位移。由此,卷轴压缩机S在将压入部件20压入背压阀孔43时,能够更可靠地抑制在固定卷轴12的歪斜的产生。
如图7所示,第三变形例的压入部件20具有朝向缩径部22的圆柱形状的第一空间25a的内周面环绕的环状的槽部26。
根据具有该第三变形例的压入部件20的卷轴压缩机S(参照图2),在将压入部件20压入背压阀孔43时,容易向该压入部件20中、尤其压入部21的锪孔25中央位移。由此,卷轴压缩机S在将压入部件20压入背压阀孔43时,能更可靠地抑制在固定卷轴12的歪斜的产生。
另外,在上述实施方式中,以卷轴压缩机S为例对密封型电动压缩机进行说明,但本发明的密封型电动压缩机也能应用于旋转压缩机。并且,在形成于包括缸、辊等而构成的压缩机构的部位的安装孔中,压入上述压入部件20。