CN105937493A - 旋转压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在维持不产生轴承的烧结的可靠性的情况下使压缩机的排量增大、或者在保持相同排量的情况下使压缩机的效率提高，能够实现高输出化、高效化的旋转压缩机。该旋转压缩机具备：电动机，该电动机具有转子；曲轴，该曲轴借助转子旋转；以及压缩机构部，该压缩机构部由曲轴驱动，曲轴具有被固定于转子的主轴与在主轴的轴向设置的副轴，且在轴内部形成有供油用的供油孔，在将副轴的外径设为φD，将供油孔的直径设为φd时，使φd/φD为0.7以下。

Description

旋转压缩机

技术领域

本发明涉及在空调机或冰箱等制冷空调装置的制冷循环中使用的、进行制冷剂气体的压缩的旋转压缩机。

背景技术

在组装压缩机时，为了将活塞与偏心部嵌合，需要使从偏心部的半径减去偏心部的偏心量而得的值与主轴或副轴的半径相同或者比主轴或副轴的半径大。假设在从偏心部的半径减去偏心部的偏心量而得的值比主轴或副轴的半径小的情况下，当欲使主轴或副轴穿过该活塞而将活塞嵌入偏心部时，偏心部的外径与活塞的内径干涉而无法嵌入。

若为了扩大压缩机的能力而欲扩大排量，则需要减小活塞的外径、增大偏心量。但是，存在如下课题：如上所述，由于活塞朝偏心部嵌入时的制约，无法将偏心量增大至使得从偏心部的半径减去偏心部的偏心量而得的值比主轴或副轴的半径小的程度。

为了解决该课题，以往公开有如下的旋转压缩机：使曲轴的副轴的外径小于主轴的外径，使从偏心部的半径减去偏心部的偏心量而得的值与副轴的半径相同或比副轴的半径大(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2011－127430号公报

然而，在上述专利文献1所记载的旋转压缩机中，在扩大排量即减小活塞的外径、增大偏心部的偏心量时，并未考虑与设置于曲轴的内部的供油孔之间的关系，该供油孔是向由曲轴、主轴承、副轴承、缸体、活塞、叶片等形成的压缩机构部供油所需的结构。

若欲增大排量，若使偏心部的偏心量扩大，则如上所述由于组装活塞时的制约，副轴的外径也需要与之对应地减小。若减小在内部具有供油孔的副轴的外径，则存在如下顾虑：副轴的刚性降低，因在压缩室压缩制冷剂气体时的气体载荷而导致副轴的挠曲量增大，轴承的润滑状况恶化，轴与轴承在压缩机运转中烧结而压缩机的运转停止，无法再起动。

并且，为了提高压缩机的效率，降低缸体高度，对压缩室的高压侧与低压侧进行密封的活塞的高度也降低，由此能够防止高压侧的制冷剂气体经由活塞与缸体内壁之间的间隙向低压侧泄漏这一情况，能够改善因吸入的制冷剂气体的重量流量降低而导致的效率的恶化。但是，为了在保持相同排量的情况下降低缸体高度，需要减小活塞的外径，增大曲轴的偏心部的偏心量。若为此而如上所述减小在内部具有供油孔的副轴的外径，则存在如下顾虑：副轴的刚性降低，因在压缩室压缩制冷剂气体时的气体载荷而导致副轴的挠曲量增大，轴承的润滑状况恶化，轴与轴承在压缩机运转中烧结而压缩机的运转停止，无法再起动。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种如下的旋转压缩机：能够在维持不产生轴承的烧结的可靠性的情况下使压缩机的排量增大、或者在保持相同排量的情况下使压缩机的效率提高，能够实现高输出化、高效化。

本发明技术方案1所记载的旋转压缩机具备：电动机，该电动机具有转子；曲轴，该曲轴借助上述转子旋转；以及压缩机构部，该压缩机构部由上述曲轴驱动，上述曲轴具有被固定于上述转子的主轴与在上述主轴的轴向设置的副轴，且在轴内部形成有供油用的供油孔，在将上述副轴的外径设为φD，将上述供油孔的直径设为φd时，使φd/φD为0.7以下。

技术方案2所记载的旋转压缩机的特征在于，在上述技术方案1所记载的旋转压缩机中，使上述供油孔的直径为8mm以上。

技术方案3所记载的旋转压缩机的特征在于，在上述技术方案1或2所记载的旋转压缩机中，上述副轴的外径小于上述主轴的外径。

技术方案4所记载的旋转压缩机的特征在于，在上述技术方案3所记载的旋转压缩机中，上述曲轴具有形成于上述主轴与上述副轴之间的偏心部，上述压缩机构部具备滑动自如地与上述曲轴的上述偏心部嵌合的活塞，且形成为使上述曲轴的上述副轴穿过而将上述活塞嵌入上述偏心部的结构。

技术方案5所记载的旋转压缩机的特征在于，在上述技术方案1或2所记载的旋转压缩机中，上述曲轴具有形成于上述主轴与上述副轴之间的偏心部，上述压缩机构部具备：活塞，该活塞滑动自如地与上述曲轴的上述偏心部嵌合；以及叶片，该叶片与上述活塞形成为一体。

技术方案6所记载的旋转压缩机的特征在于，在上述技术方案1或2所记载的旋转压缩机中，上述曲轴的纵向弹性模量为15000～22000N/mm²。

根据本发明所涉及的旋转压缩机，在将副轴的外径设为φD，将供油孔的直径设为φd时，使φd/φD为0.7以下，因此副轴的刚性提高，因在压缩室压缩制冷剂气体时的气体载荷而导致的副轴的挠曲量减小，轴承的润滑状况不会恶化，轴与轴承不会在压缩机运转中烧结。因此，能够在维持不产生轴承的烧结的可靠性的情况下使压缩机的排量增大、或者在保持相同排量的情况下使压缩机的效率提高，能够实现高输出化、高效化。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转压缩机的概要结构图。

图2是示出本发明的实施方式1所涉及的曲轴的侧视图。

图3是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转压缩机的φd/φD与达到烧结的可能性的图。

图4是示出本发明的实施方式1所涉及的曲轴的副轴中的曲轴内部的供油孔与运转中的油面状况的剖视图。

图5是示出本发明的实施方式2所涉及的应用了旋转压缩机的制冷循环装置的一个例子的制冷剂回路图。

附图标记说明：

1：密闭容器；2：电动机；2a：定子；2b：转子；3：压缩机构部；4：曲轴；4a：主轴；4b：副轴；4c：偏心部；4d：供油孔；5：主轴承；5a：轴承部；5b：端板部；6：副轴承；6a：轴承部；6b：端板部；7：缸体；8：旋转活塞；9：叶片；10：吸入连结管；11：排出管；12：储压器；13：制冷机油；50：油面；100：旋转压缩机；200：制冷循环装置；201：冷凝器；202：膨胀阀；203：蒸发器。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。此外，附图的方式为一个例子，并不对本发明进行限定。另外，在各图中标注了相同的附图标记的部分表示相同或者相当的部分，这点在说明书的全文中均相同。并且，在以下的附图中，各构成部件的大小关系有时与实际情况不同。

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1所涉及的旋转压缩机100的概要结构图。

在实施方式1中，作为旋转压缩机100，作为一个例子示出立式的旋转式密闭型电动压缩机。旋转压缩机100在空调机等的制冷循环中使用。

如图1所示，旋转压缩机100在高压氛围的密闭容器1内将对制冷剂进行压缩的压缩机构部3配置于下部，将对压缩机构部3进行驱动的电动机(马达部)2配置于上部。电动机2具有定子2a与转子2b，且构成为使固定于转子2b的旋转轴即曲轴4旋转，利用曲轴4来驱动压缩机构部3。

曲轴4具有：主轴4a，该主轴4a被固定于电动机2的转子2b；副轴4b，该副轴4b在主轴4a的轴向设置；以及偏心部4c，该偏心部4c形成于主轴4a与副轴4b之间。在曲轴4的内部形成有供油孔4d。向供油孔4d供给贮存于密闭容器1内下部的制冷机油13。

压缩机构部3的压缩室(未图示)通过利用缸体7的上侧端面的轴承即主轴承5以及下侧端面的轴承即副轴承6夹住设置于缸体7内的旋转活塞8与叶片9并封闭而形成。缸体7具有圆筒状的内部空间，在该内部空间配置有旋转活塞8，该旋转活塞8与曲轴4的偏心部4c旋转自如地嵌合，缸体7被固定于密闭容器1的内周部。

主轴承5具有轴承部5a和端板部5b，轴承部5a对曲轴4的主轴4a进行轴支承，端板部5b封闭缸体7的端面。主轴承5的轴承部5a以具有用于滑动的间隙的方式与曲轴4的主轴4a嵌合，并旋转自如地对主轴4a进行轴支承。

副轴承6具有轴承部6a和端板部6b，轴承部6a对曲轴4的副轴4b进行轴支承，端板部6b封闭缸体7的相反侧的端面。副轴承6的轴承部6a以具有用于滑动的间隙的方式与曲轴4的副轴4b嵌合，并旋转自如地对副轴4b进行轴支承。

在缸体7内收纳有设置于曲轴4的偏心部4c，旋转活塞8以能够自转的方式装配于偏心部4c。叶片9借助弹簧(未图示)等以前端压接于旋转活塞8的方式设置，将压缩机构部3内分隔为吸入室(未图示)与压缩室。

进而，利用电动机2使曲轴4旋转，偏心部4c在缸体7内偏心旋转，反复进行制冷剂气体的吸入压缩。在压缩行程中，伴随着旋转活塞8的旋转，压缩室的容积逐渐缩小，由此，被吸入至压缩机构部3的吸入室的低压的制冷剂气体被压缩，成为高压制冷剂气体。

这里，与密闭容器1邻接地设置有储压器12。吸入连结管10将缸体7与储压器12连结。

由旋转活塞8与叶片9压缩后的制冷剂气体被排出至密闭容器1，并从排出管11被朝制冷空调装置的制冷循环送出，其中，旋转活塞8与在缸体7内借助曲轴4的旋转而偏心旋转的曲轴4的偏心部4c嵌合。

图2是示出本发明的实施方式1所涉及的曲轴4的侧视图。

曲轴4具有：主轴4a，该主轴4a被固定于电动机2的转子2b；副轴4b，该副轴4b设置于主轴4a的轴向的相反侧；偏心部4c，该偏心部4c形成于主轴4a与副轴4b之间；以及供油孔4d，该供油孔4d形成于曲轴4的内部。供油孔4d在副轴4b的内部形成为与副轴4b为同心圆的中空内部，以便将副轴4b形成为圆筒状。供油孔4d在副轴4b的端面开口。

在将曲轴的副轴4b的外径设为φD，将供油孔4d的直径设为φd时，使φd/φD为0.7以下，且使供油孔4d的直径为8mm以上。

另外，只是一个例子，形成为使得曲轴4的材料的纵向弹性模量为15000～22000N/mm²即可。

由于以上述方式构成，因此，例如在为了增加旋转压缩机100的能力而扩大排量的情况下，在现有的压缩机中组装压缩机时，为了将活塞与偏心部嵌合，需要使从偏心部的半径减去偏心部的偏心量而得的值与主轴或副轴的半径相同或者比主轴或副轴的半径大。另一方面，在扩大排量时，由于存在需要使从偏心部的半径减去偏心部的偏心量而得的值与副轴的外径相同或者比副轴的外径大的制约，因此需要减小副轴的外径，招致曲轴的刚性降低。但是，根据实施方式1，通过使曲轴4的副轴4b的外径φD与供油孔4d的直径φd之比φd/φD为0.7以下，能够提高曲轴4的刚性。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的旋转压缩机100的φd/φD与达到烧结的可能性的图。

如图3所示，使φd/φD的值变化，并通过实验确认是否达到烧结。在φd/φD大于0.7的情况下，认为存在成为烧结的征兆的、因滑动面的磨损而导致的表面粗糙。在φd/φD为0.7以下的范围，虽然认为存在磨损，但为光滑的磨损状态，并未达到烧结。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的曲轴4的副轴4b中的曲轴4内部的供油孔4d与运转中的油面状况的剖视图。

设置于曲轴4内部的供油孔4d形成为离心式构造，在内部嵌入板，通过使制冷机油13与曲轴4的旋转一起旋转而在曲轴4内部形成为反抛物线形状(凹形状)的油面形状，经由设置于曲轴4的供油路径将停滞并积存于旋转压缩机100内部的制冷机油13朝压缩机构部3供给。但是，若供油孔4d的直径小，则存在如下顾虑：制冷机油13的旋转周向速度也小，无法得到充分的反抛物线形状，无法将油面抬升至供油孔4d的高度，主轴承5以及副轴承6的润滑状况恶化，曲轴4、主轴承5以及副轴承6在压缩机运转中烧结，旋转压缩机100的运转停止，无法再起动。

如图4所示，若供油孔4d的内径小于8mm，则与曲轴4同步旋转的制冷机油13的周速度不足，制冷机油13无法上升至充分的高度，朝压缩机构部3的供油不充分。但是，通过使供油孔4d的内径(直径)为8mm以上，与曲轴4同步旋转的制冷机油13的周速度充足，油面50在供油孔4d内部形成为反抛物线形状(凹形状)的油面形状而升高至充分的高度，能够充分地进行朝压缩机构部3的供油。

在上述实施方式1中，对旋转活塞8与叶片9为彼此不为一体的部件的情况进行了说明，但接下来对旋转活塞8与叶片9形成为一体的旋转压缩机100进行说明。

在通常的运转中，旋转压缩机100吸入并压缩的制冷剂为作为压缩性流体的气体，但在旋转压缩机100起动时或低环境温度下的运转时等，存在从制冷循环侧朝旋转压缩机100、朝压缩机吸入作为非压缩性流体的液体的制冷剂的情况。

若吸入作为非压缩性流体的液体的制冷剂并压缩，则压缩室内部的压力急速上升，伴随于此对承受压缩载荷的主轴承5以及副轴承6也施加有过度的负荷。

在旋转活塞8与叶片9彼此不为一体的旋转压缩机100中，在这样的急速的压缩室内的压力上升时，在叶片9也施加有压力而作用有从压缩室朝向外侧的力，叶片9从旋转活塞8离开，产生压缩室的高压侧和低压侧连通从而防止压力上升的动作，缓和针对主轴承5以及副轴承6的轴承载荷，由此来防止轴承的损伤。

然而，在旋转活塞8与叶片9形成为一体的旋转压缩机100中，无法防止如上所述的压缩室内的急速的压力上升，对轴承施加有过大的载荷，从而达到损伤的危险增强。因此，在实施方式1中说明了的、通过使曲轴4的副轴4b的外径φD与曲轴4内部的供油孔4d的直径φd之比即φd/φD为0.7以下而得到的提高曲轴4的刚性的效果，在压缩作为非压缩性流体的液体的制冷剂时更加有效。

另外，在上述的实施方式1中，示出了主轴4a与副轴4b的外径几乎相同的情况，但也可以使副轴4b的外径φD比主轴4a的外径细，使旋转活塞8从副轴4b侧通过并装配于偏心部4c。副轴4b的轴的长度比主轴4a短，因此具有能够容易地将旋转活塞8装配于偏心部4c的效果。

根据以上的实施方式1，在将副轴4b的外径设为φD，将设置于轴内部的供油孔4d的直径设为φd时，使φd/φD为0.7以下，因此副轴4b的刚性提高，因在压缩室压缩制冷剂气体时的气体载荷而导致的副轴4b的挠曲量减小，主轴承5以及副轴承6的润滑状况不会恶化，曲轴4、主轴承5以及副轴承6不会在压缩机运转中烧结。因此，能够在维持不产生主轴承5以及副轴承6的烧结的可靠性的情况下使旋转压缩机100的制冷剂的排量增大、或者在保持相同排量的情况下使旋转压缩机100的效率提高，能够实现高输出化、高效化。

另外，由于使供油孔4d的直径为8mm以上，因此，除了上述的不会烧结的效果之外，供油孔4d的直径增大，制冷机油13的旋转周向速度也增大，能够得到充分的反抛物线形状，能够将油面50抬升至供油孔4d的高度，主轴承5以及副轴承6的润滑状况变得良好。因此，能够在维持不产生主轴承5以及副轴承6的烧结的可靠性的情况下使旋转压缩机100的制冷剂的排量增大、或者在保持相同排量的情况下使旋转压缩机100的效率提高，能够实现高输出化、高效化。另外，还能够充分地进行制冷机油13朝压缩机构部3的供油。

另外，副轴4b的外径φD构成为比主轴4a的外径小，因此能够容易地将旋转活塞8装配于偏心部4c，能够增大偏心量，从而能够增大旋转压缩机100的制冷剂的排量或者在保持相同排量的情况下提高旋转压缩机100的效率，能够实现高输出化、高效化。

另外，由于使曲轴4的副轴4b穿过而将旋转活塞8嵌入偏心部4c，因此能够容易地将旋转活塞8装配于偏心部4c，能够增大偏心量，从而能够增大旋转压缩机100的制冷剂的排量或者在保持相同排量的情况下提高旋转压缩机100的效率，能够实现高输出化、高效化。

另外，若将旋转活塞8与叶片9形成为一体，则通过使曲轴4的副轴4b的外径φD与曲轴4内部的供油孔4d的直径φd之比即φd/φD为0.7以下而得到的上述的不会烧结的效果在压缩作为非压缩性流体的液体的制冷剂时变得更加有效。

另外，由于使曲轴4的纵向弹性模量为15000～22000N/mm²，因此能够防止主轴承5以及副轴承6的磨损。

实施方式2.

图5是示出本发明的实施方式2所涉及的应用了旋转压缩机100的制冷循环装置200的一个例子的制冷剂回路图。

图5所示的制冷循环装置200形成利用制冷剂配管将旋转压缩机100、冷凝器201、膨胀阀202、以及蒸发器203连接而成的制冷循环回路。进而，从蒸发器203流出的制冷剂被吸入旋转压缩机100并被压缩而变得高温高压。变得高温高压的制冷剂在冷凝器201冷凝而成为液体。成为液体的制冷剂在膨胀阀202减压膨胀而成为低温低压的气液二相状态，气液二相状态的制冷剂在蒸发器203进行热交换。

旋转压缩机100能够应用于如上所述的制冷循环装置200。

此外，此次公开的实施方式在所有方面都只是示例，而不应被认为是限制性的描述。本发明的范围由所附的各项技术方案表示而非由说明书表示，意图包括与技术方案等同的意思以及范围内的全部变更。

Claims (6)

1.一种旋转压缩机，其特征在于，具备：

电动机，该电动机具有转子；

曲轴，该曲轴借助所述转子旋转；以及

压缩机构部，该压缩机构部由所述曲轴驱动，

所述曲轴具有被固定于所述转子的主轴与在所述主轴的轴向设置的副轴，且在轴内部形成有供油用的供油孔，

在将所述副轴的外径设为φD，将所述供油孔的直径设为φd时，使φd/φD为0.7以下。

2.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征在于，

使所述供油孔的直径为8mm以上。

3.根据权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，

所述副轴的外径小于所述主轴的外径。

4.根据权利要求3所述的旋转压缩机，其特征在于，

所述曲轴具有形成于所述主轴与所述副轴之间的偏心部，

所述压缩机构部具备滑动自如地与所述曲轴的所述偏心部嵌合的活塞，且形成为使所述曲轴的所述副轴穿过而将所述活塞嵌入所述偏心部的结构。

5.根据权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，

所述曲轴具有形成于所述主轴与所述副轴之间的偏心部，

所述压缩机构部具备：

活塞，该活塞滑动自如地与所述曲轴的所述偏心部嵌合；以及

叶片，该叶片与所述活塞形成为一体。

6.根据权利要求1或2所述的旋转压缩机，其特征在于，

所述曲轴的纵向弹性模量为15000～22000N/mm²。