CN109312737B - 涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡旋式压缩机，具备密闭容器、固定涡旋件、摆动涡旋件、主轴、电动机、主轴配重、第一配重以及第二配重。主轴配重以重心从摆动轴部的偏心方向旋转180度并进一步相对于偏心轴的旋转方向延迟了第一延迟角度后的相位进行安装。第一配重以重心从摆动轴部的偏心方向旋转180度并进一步相对于偏心轴的旋转方向延迟了角度与第一延迟角度不同的第二延迟角度后的相位进行安装。第二配重以重心相对于偏心轴的旋转方向延迟了第二延迟角度后的相位进行安装。

Description

涡旋式压缩机
技术领域
本发明涉及具备配重(balance weight)的涡旋式压缩机。
背景技术
以往，涡旋式压缩机由固定涡旋件与摆动涡旋件形成多个压缩室，该固定涡旋件在座板具有旋涡状的板状旋涡齿，该摆动涡旋件具有与固定涡旋件的板状旋涡齿对置并啮合的板状旋涡齿。涡旋式压缩机通过具有偏心轴的主轴轴旋转而使摆动涡旋件旋转运动，一边朝向压缩室的中心减少容积一边进行压缩。涡旋式压缩机为了减少因气体载荷以及摆动涡旋件的振摆回转引起的轴挠曲，对于摆动涡旋件设置主轴配重，对于电磁机转子设置第一配重以及第二配重。
例如在专利文献1所公开的压缩机中，主轴配重被安装于使重心相对于主轴的偏心轴旋转180度后的相位或从旋转180度后的相位相对于主轴的旋转方向延迟了规定延迟角度θ的相位。另外，第一配重被安装于重心相对于曲柄轴的偏心轴旋转180度后的相位、或从旋转180度后的相位相对于曲柄轴的旋转方向延迟了规定角度θ的相位。另外，第二配重被安装于重心与曲柄轴的偏心轴同相位或从同相位相对于曲柄轴的旋转方向延迟了规定角度θ后的相位。在摆动涡旋件的离心力方向的延迟角度θ与主轴配重、第一配重以及第二配重的离心力方向的Y轴方向的错移角度θ一致的情况下，成为静平衡以及动平衡相互均衡的状态。由此，在涡旋式压缩机的运转中能够抑制噪声、振动的产生。
专利文献1：日本特开2004-270654号公报
一般在涡旋式压缩机中，为了减少主轴的轴挠曲而根据制冷剂气体载荷来改变主轴配重、第一配重以及第二配重的重心以及重量而进行设计，成为与用途对应的适当的规格设计。
对于专利文献1中公开的涡旋式压缩机而言，由于主轴配重、第一配重以及第二配重仅相互错开相同的相位来进行调整，所以能够调整的平衡量存在极限。因此，该涡旋式压缩机需要根据容量或用途来准备多种配重。然而，由于配重部件根据压缩机的容量或用途而多样化，所以期望用于降低轴挠曲的配重部件的共通化。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于，提供一种能够使根据压缩机的容量或用途而多样化的配重部件共通化的涡旋式压缩机。
本发明所涉及的涡旋式压缩机具备：密闭容器；固定涡旋件，设置于上述密闭容器内，并具备第一旋涡突起部；摆动涡旋件，设置于上述密闭容器内，与上述第一旋涡突起部一同而具备第二旋涡突起部，并与上述固定涡旋件之间形成压缩制冷剂的压缩室；主轴，具有主轴部与摆动轴部，该主轴部的两端外周面被轴承保持为旋转自如，并以旋转轴为中心进行旋转，该摆动轴部与上述主轴部的一端面连结，在从上述旋转轴偏心的偏心轴上与上述摆动涡旋件卡合；电动机，具有设置于上述密闭容器的内周面的定子和配置于上述定子的内部的转子，且旋转驱动上述摆动涡旋件；主轴配重，安装于上述主轴部，其重心以上述旋转轴为基准而位于上述偏心轴的相反侧；第一配重，安装于上述电动机的上述转子的一端侧，其重心以上述旋转轴为基准而位于上述偏心轴的相反侧；以及第二配重，安装于上述电动机的上述转子的另一端侧，其重心以上述旋转轴为基准而位于上述偏心轴侧，上述主轴配重以重心从上述摆动轴部的偏心方向旋转180度并进一步相对于上述偏心轴的旋转方向延迟了第一延迟角度后的相位进行安装，上述第一配重以重心从上述摆动轴部的偏心方向旋转180度并进一步相对于上述偏心轴的旋转方向延迟了角度与上述第一延迟角度不同的第二延迟角度后的相位进行安装，上述第二配重以重心相对于上述偏心轴的旋转方向延迟了上述第二延迟角度后的相位进行安装。
本发明所涉及的涡旋式压缩机由于主轴配重、第一配重以及第二配重的安装相位能够通过第一延迟角度以及角度与第一延迟角度不同的第二延迟角度进行调整，所以取得主轴的平衡时能够调整的变更(调整量)增加。因此，对于容量或用途改变而调整范围改变的压缩机也能够不进行成为最佳的配重部件的设计就取得作用载荷平衡，能够实现配重的共通化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的内部结构的一个例子的内部结构图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的运转中的载荷方向的说明图。
图3A是表示将主轴配重以重心从摆动轴部的偏心方向旋转180度后的相位安装的状态的安装相位图。
图3B是本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的主轴配重的安装相位图。
图4A是表示将第一配重以重心从摆动轴部的偏心方向旋转180度后的相位安装的状态的安装相位图。
图4B是本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的第一配重以及第二配重的安装相位图。
具体实施方式
实施方式.
以下，基于图1～图4对本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机进行说明。其中，这里说明的涡旋式压缩机表示纵置式的例子，但在横卧式的结构中也能够应用本发明。另外，包括图1在内，以下的附图示意性地进行了表示，各构成部件的大小的关系也存在与实际的状况不同的情况。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的内部结构的一个例子的内部结构图。本实施方式所涉及的涡旋式压缩机100在封闭穹顶式的密闭容器10的内部具备：压缩机构部14，由固定涡旋件1与摆动涡旋件2构成，对制冷剂进行压缩；和电动机5，由电动机转子5a与电动机定子5b构成，对经由主轴6连结的压缩机构部14进行驱动。
固定涡旋件1由座板部1a与第一板状旋涡齿1b构成，其外周部通过螺栓(未图示)被紧固于引导框架4。在座板部1a的一个面(在图1中为下侧)设置有第一板状旋涡齿1b，同时在固定涡旋件1的外周部，大致在一条直线上形成有两处十字引导槽1c。另外，在该十字引导槽1c以自如往复滑动的方式卡合有十字机构9的固定侧键9a。另外，在座板部1a的中央部形成有排出制冷剂的排出口1d。并且，对固定涡旋件1以吸入口1e成为内侧的方式贯通密闭容器10而压入有吸入管13。
摆动涡旋件2由座板部2a与第二板状旋涡齿2b构成。在座板部2a的一个面(在图1中为上侧)设置有与固定涡旋件1的第一板状旋涡齿1b实际相同形状的第二板状旋涡齿2b，固定涡旋件1的第一板状旋涡齿1b与摆动涡旋件2的第二板状旋涡齿2b以几何学方式形成压缩室1f。而且，吸入至密闭容器10内的制冷剂伴随着该压缩室1f的容积变化而被压缩。另外，在座板部2a的与设置有第二板状旋涡齿2b的面相反一侧的面(在图1中为下侧，以后称为下表面)，在其中心部设置有中空圆筒的突起部2d，将主轴6的上端部的摆动轴部6a支承为旋转自如。并且，在座板部2a的下表面，在比突起部2d靠外周侧形成有推力面2f，能够与柔性框架3的推力轴承3a压接滑动。
在摆动涡旋件2的座板部2a的外周部，大致在一条直线上形成有两处与固定涡旋件1的十字引导槽1c具有90度的相位差的十字引导槽2c，在该十字引导槽2c以自如往复滑动的方式卡合有十字机构9的摆动侧键9b。另外，在座板部2a形成有贯通压缩室1f与推力面2f的摆动涡旋件抽气孔2g，成为将压缩中途的制冷剂气体抽出并引导至推力面2f的构造。
对柔性框架3而言，设置于其外周部的上下两个圆筒面3p、3s通过设置于引导框架4的内周部的圆筒面4c、4d被在径向支承，在其中心部形成有在径向对由电动机5旋转驱动的主轴6进行支承的主轴承3c以及辅助主轴承3d。另外，形成有从推力轴承3a面内朝向轴向进行贯通的连通孔3e，推力轴承3a的开口部3t形成在与摆动涡旋件抽气孔2g对面的位置。
另外，在柔性框架3的推力轴承3a的外侧形成有供十字机构环状部9c往复滑动运动的滑动面3b，将座板外周部空间2k与框架上部空间4a连通的连通孔3f形成为与十字机构环状部9c的内侧连通。并且，在柔性框架3设置有对突起部外径空间2n的压力进行调整的中间压调整阀3g以及中间压调整阀按压件3h，并形成有用于收纳中间压调整弹簧3k的中间压调整阀空间3n。而且，中间压调整弹簧3k收纳为比自然长度缩短。
引导框架4的外周面通过热压配合或焊接等被固定于密闭容器10，在其外周部形成有第一切口部4f，该第一切口部4f成为制冷剂与制冷机油的混合气体的通路。另外，如图1所示，第一切口部4f形成在与排出管12相反的位置。并且，设置有从引导框架4下端中央连通至侧面的第一排出通路4g，并设置为排出管12贯通密闭容器10而前端部收纳于第一排出通路4g内部。在引导框架4的一个面(在图1中为下侧)具有开口部4h，设置有形成与第一排出通路4g连通的第二排出通路16a以及开口部16b的排出罩16。
由引导框架4的内侧面与柔性框架3的外侧面形成的框架下部空间4b的上下被上部环状密封件7a以及下部环状密封件7b分隔。此外，在引导框架4的内周面形成有两处收纳上部环状密封件7a以及下部环状密封件7b的环状的密封槽，但该密封槽也可以形成于柔性框架3的外周面。框架下部空间4b仅与柔性框架3的连通孔3e连通，成为装入由摆动涡旋件抽气孔2g供给的压缩中途的制冷剂气体的构造。另外，被摆动涡旋件2的座板部2a与柔性框架3围起上下的推力轴承3a的外周侧的空间、即座板外周部空间2k成为吸入气体气氛(吸入压)的低压空间。
电动机转子5a配置于电动机定子5b的内侧，并在内部沿轴向形成有贯通流路5f。电动机定子5b配置于电动机转子5a的外侧，在电动机定子5b卷绕有电动机定子线圈5c。在电动机转子5a的内侧固定有主轴6的主轴部6b，通过电动机转子5a旋转，由此主轴6也旋转，将驱动力传递至经由主轴6连结的压缩机构部14。另外，在电动机定子5b的外周部与密闭容器10之间形成有第二切口部5g，该第二切口部5g成为制冷剂与制冷机油的混合气体的通路。
主轴6在其上端部形成有摆动轴部6a，该摆动轴部6a被摆动涡旋件2的摆动轴承2e支承为旋转自如，在从旋转轴偏心的偏心轴上与摆动涡旋件2卡合。在摆动轴部6a的下侧热压配合而安装有主轴配重，该主轴配重的重心以旋转轴为基准而位于偏心轴的相反侧。主轴配重6f由供主轴6的外表面安装的圆环状的安装部和半圆环状的配重部构成。
在安装于主轴6的主轴配重6f之下形成有主轴部6b，该主轴部6b被柔性框架3的主轴承3c以及辅助主轴承3d支承为旋转自如。另外，主轴6的下侧形成有副轴部6c，该副轴部6c被设置于电动机5的下侧的副框架8的副轴承8a支承为旋转自如，该副框架8的外周面通过热压配合或焊接等固定于密闭容器10。另外，在副轴部6c与上述的主轴部6b之间热压配合有电动机转子5a。而且，在密闭容器10的底部的储油部11储存有制冷机油，通过设置于主轴6的供油机构从形成于主轴6的下端面的供油口6d汲取制冷机油。
在电动机转子5a的上端面热压配合而安装有半圆环状的第一配重15a，该第一配重15a的重心以旋转轴为基准位于偏心轴的相反侧。在电动机转子5a的下端面热压配合而安装有半圆环状的第二配重15b，该第二配重15b的重心以旋转轴为基准位于偏心轴侧。调配主轴配重6f、第一配重15a以及第二配重15b来利用合计三处配重来取得静平衡以及动平衡。即，通过这些配重6f、15a、15b来取得电动机5停止时的平衡，并且抵消电动机5驱动时在压缩机构部14产生的离心力与力矩的不平衡而取得平衡。
对于电动机定子5b而言，外周面通过热压配合或焊接等固定于密闭容器10，在其外周部设置有第二切口部5g，该第二切口部5g成为制冷剂与制冷机油的混合气体的通路。另外，如图1所示，在密闭容器10的侧面设置有玻璃端子10a，接合有来自电动机定子5b的导线5h。
接下来，对本实施方式的涡旋式压缩机的运转中的动作进行说明。在涡旋式压缩机100启动时以及运转时，吸入制冷剂被从吸入管13吸入，进入至由固定涡旋件1的第一板状旋涡齿1b以及摆动涡旋件2的第二板状旋涡齿2b形成的压缩室1f。由电动机定子5b驱动的摆动涡旋件2伴随着偏心旋转运动而使压缩室1f的容积减少。利用该压缩行程，吸入制冷剂成为高压。此外，在压缩行程中压缩中途的中间压力的制冷剂气体从摆动涡旋件抽气孔2g经由柔性框架3的连通孔3e被引导至框架下部空间4b，维持该框架下部空间4b的中间压力气氛。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的运转中的载荷方向的说明图。涡旋式压缩机100在启动时以及运转时对主轴6作用有摆动涡旋件2的离心力Forb、主轴配重6f的离心力Fb、第一配重15a的离心力Fbu、第二配重15b的离心力Fbl以及制冷剂气体载荷Fgt。若将具有偏心轴的摆动轴部6a设为基准角度CL，则主轴配重6f的离心力Fb的方向作用在从基准角度CL的旋转了180度后的相位相对于偏心轴的旋转方向延迟相位θ1后的方向。另外，第一配重15a的离心力Fbu的方向作用在从基准角度CL的旋转了180度后的相位相对于偏心轴的旋转方向延迟相位θ2后的方向。第二配重15b的离心力Fbl的方向作用在从基准角度CL相对于偏心轴的旋转方向延迟θ2后的相位。若将该基准角度方向设为正的Y轴、从基准角度CL相对于偏心轴的旋转方向延迟90度后的相位设为正的X轴，则X方向的作用载荷平衡能够像下述公式(1)那样表达。
[公式1]
Fgt-Fbsinθ1-Fbusinθ2+Fblsinθ2＝0····(1)
另外，Y方向的作用载荷平衡能够像下述公式(2)那样表达。
[公式2]
Forb-Fbcosθ1-Fbucosθ2+Fblcosθ2＝0····(2)
鉴于此，本实施方式的涡旋式压缩机100将主轴配重6f、第一配重15a、第二配重15b的安装相位分别设计为各自不同，以使X、Y方向的作用载荷的合力为0。
图3A是表示将主轴配重以重心从摆动轴部的偏心方向旋转180度后的相位安装的状态的安装相位图。图3B是本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的主轴配重的安装相位图。主轴配重6f以如图3A所示重心从具有偏心轴的摆动轴部6a的偏心方向旋转180度，并如图3B所示从该相位进一步相对于偏心轴的旋转方向延迟了第一延迟角度θ1后的相位进行安装。
图4A是表示将第一配重以重心从摆动轴部的偏心方向旋转180度后的相位进行安装的状态的安装相位图。图4B是本发明的实施方式所涉及的涡旋式压缩机的第一配重以及第二配重的安装相位图。第一配重15a以如图4A所示重心从摆动轴部6a的偏心方向旋转180度并如图4B所示从该相位进一步相对于偏心轴的旋转方向延迟了角度与第一延迟角度θ1不同的第二延迟角度θ2后的相位进行安装。另外，第二配重15b以如图4B所示重心相对于偏心轴的旋转方向延迟了第二延迟角度θ2后的相位进行安装。
因此，本实施方式的涡旋式压缩机100能够通过主轴配重6f与第一配重15a、第二配重15b的角度调整来容易地保证X方向与Y方向的作用载荷平衡，能够减少轴挠曲。另外，本实施方式的涡旋式压缩机100由于将主轴配重6f、第一配重15a、第二配重15b的安装相位分别决定为各自不同，所以在通过第一延迟角度θ1以及第二延迟角度θ2的角度调整来取得主轴6的平衡时，能够调整的变更(调整量)增加。因此，对于本实施方式的涡旋式压缩机100而言，对于容量或用途改变而调整范围改变的压缩机也能够不进行成为最佳的配重部件的设计就取得作用载荷平衡，能够实现配重的共通化。
另外，本实施方式的涡旋式压缩机100只要满足上述公式(1)与公式(2)就能够高精度地调整平衡。此外，本实施方式的涡旋式压缩机100并不限定于该公式。总之，分只要别决定相位而取得平衡即可。
附图标记说明：
1…固定涡旋件；1a…座板部；1b…第一板状旋涡齿；1c…十字引导槽；1d…排出口；1e…吸入口；1f…压缩室；2…摆动涡旋件；2a…座板部；2b…第二板状旋涡齿；2c…十字引导槽；2d…突起部；2e…摆动轴承；2f…推力面；2g…摆动涡旋件抽气孔；2k…座板外周部空间；2n…突起部外侧空间；3…柔性框架；3a…推力轴承；3b…往复滑动面；3c…主轴承；3d…辅助主轴承；3e、3f…连通孔；3g…中间压调整阀；3h…中间压调整阀按压件；3k…中间压调整弹簧；3n…中间压调整阀空间；3p、3s…圆筒面；3t…推力轴承开口部；4…引导框架；4a…框架上部空间；4b…框架下部空间；4c、4d…圆筒面；4f…第一切口部；4g…第一排出通路；4h…开口部；5…电动机；5a…电动机转子；5b…电动机定子；5c…电动机定子线圈；5h…导线；5f…贯通流路；5g…第二切口部；6…主轴；6a…摆动轴部；6b…主轴部；6c…副轴部；6d…供油口；6f…主轴配重；7a…上部环状密封件；7b…下部环状密封件；8…副框架；8a…副轴承；9…十字机构；9a…固定侧键；9b…摆动侧键；9c…十字机构环状部；10…密闭容器；10a…玻璃端子；11…储油部；12…排出管；13…吸入管；14…压缩机构部；15a…第一配重；15b…第二配重；16…排出罩；16a…第二排出通路；16b…开口部；100…涡旋式压缩机；θ1…第一延迟角度；θ2…第二延迟角度。

Claims (1)

1.一种涡旋式压缩机，具备：
密闭容器；
固定涡旋件，设置于所述密闭容器内，并具备第一旋涡突起部；
摆动涡旋件，设置于所述密闭容器内，具备与所述第一旋涡突起部一同形成压缩制冷剂的压缩室的第二旋涡突起部；
主轴，具有主轴部和摆动轴部，该主轴部的两端外周面被轴承保持为旋转自如，且该主轴部以旋转轴为中心进行旋转，该摆动轴部与所述主轴部的一端面连结，在从所述旋转轴偏心的偏心轴上与所述摆动涡旋件卡合；
电动机，具有设置于所述密闭容器的内周面的定子和配置于所述定子的内部的转子，并旋转驱动所述摆动涡旋件；
主轴配重，安装于所述主轴部，其重心以所述旋转轴为基准位于所述偏心轴的相反侧；
第一配重，安装于所述电动机的所述转子的一端侧，其重心以所述旋转轴为基准位于所述偏心轴的相反侧；以及
第二配重，安装于所述电动机的所述转子的另一端侧，其重心以所述旋转轴为基准位于所述偏心轴侧，
所述主轴配重以重心从所述摆动轴部的偏心方向旋转180度并进一步相对于所述偏心轴的旋转方向延迟了第一延迟角度后的相位进行安装，
所述涡旋式压缩机的特征在于，
所述第一配重以重心从所述摆动轴部的偏心方向旋转180度并进一步相对于所述偏心轴的旋转方向延迟了角度与所述第一延迟角度不同的第二延迟角度后的相位进行安装，
所述第二配重以重心相对于所述偏心轴的旋转方向延迟了所述第二延迟角度后的相位进行安装，
所述涡旋式压缩机是在将所述第一延迟角度设为θ1、将所述第二延迟角度设为θ2、将涡旋式压缩机的动作中的所述摆动涡旋件的离心力设为Forb、将所述主轴配重的离心力设为Fb、将所述第一配重的离心力设为Fbu、将所述第二配重的离心力设为Fbl、将制冷剂气体载荷设为Fgt时，满足Fgt-Fbsinθ1-Fbusinθ2+Fblsinθ2＝0且Forb-Fbcosθ1-Fbucosθ2+Fblcosθ2＝0的关系的结构。
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