CN1094133A - 流体压缩机 - Google Patents

Abstract

一种可靠性高的流体压缩机，它能大幅度减少活 塞与轴承部件之间的摩擦损失，能与电机转速无关地 抑制电功率的增大，且能抑制噪声的发生。通过设定 活塞下轴和上轴直径，使活塞上推力F与活塞及缸 体等旋转零件的总重量W大致相等或稍大一些。 即在活塞上的槽的螺矩从活塞下侧直到上侧逐渐变 小的压缩机中，使活塞的下轴直径D₁、上轴直径D₂ 及缸体内径D_c之间的关系为

Description

本发明涉及压缩例如制冷循环用的制冷剂的流体压缩机。

以往的技术有例如由本申请人提交的特愿平2-228000号说明书中记载的流体压缩机（以下简称压缩机）。

这种压缩机是将构成压缩机构的缸体和活塞以偏心状态配置在密闭外壳内，在活塞上形成其螺距从一端到另一端逐渐变小的螺旋状的槽。同样，呈螺旋状的叶片出入自如地配合在该槽中。

由上述叶片将活塞和缸体之间的空间分隔成若干区间，在缸体内形成其容积从一端到另一端，即从吸入部分到排出部分逐渐变小的工作室。

转子安装在缸体处、呈环形的定子固定在密闭外壳的内壁上，且与转子之间有一狭窄的间隙，由转子和定子构成电动机。

向该电动机通电后，转子和缸体一起旋转。缸体的转矩通过转矩传递机构传递给活塞，缸体和活塞照旧保持其相互位置而相对地且同步地旋转。

随着上述的旋转运动，叶片相对于槽作出入运动，沿活塞的径向伸出或退回。再者，制冷循环过程中用的制冷剂被吸入缸内，在各 工作室中从最靠近吸入部分一侧的吸入室向最靠近排出部分一侧的排出室移动，而且在移动过程中逐渐被压缩。

制冷剂在被压缩到规定的压力的状态下，通过排出孔被排出到密闭外壳内，一旦在这里充满后，再通过与密闭外壳连接的排出管而返回压缩机的外部。

可是在这样的流体压缩机中，虽然倾向于多用使活塞、缸体等旋转零件的轴方向朝向水平方向，所谓卧式结构，但是对于空调机等来说，由于与关联零件的配置空间的关系，有时不得不弄成立式结构。

对这种流体压缩机来说，旋转零件由于自身的重量而下落在下侧，与支承活塞的下轴的轴承部件相接触。也就是说，轴承部件的上面一侧成为上推面，与活塞主体的下侧端面滑动接触。

在这一过程中，随着活塞的旋转，产生极大的摩擦损失。结果导致电功率的增大，在转速可控方式的电机的情况下，越提高转速，功率越增大，变得不利，并且产生噪声，有碍于安静地运转。

本发明是着眼于上述事实而进行研制的，其目的是以使活塞或缸体等旋转零件的轴沿垂直方向设置的立式装置为前提，提供一种使对旋转零件作用的轴向力大致相同或向上，以便大幅度地减少活塞和轴承部件之间的摩擦损失，能与电机的转速无关地抑制电功率的增大、不产生噪声、可靠性高的流体压缩机。

为达到上述目的第1个发明是这样一种流体压缩机，即将螺矩逐渐变小而形成的螺旋状的槽设在活塞主体的外侧周面部分，且将该活塞偏心配置在缸体内，使螺旋状的叶片能出入自如地与上述槽相配合，在上述缸体内由上述叶片分隔而形成容积逐渐缩小的若干个工作室，使缸体和活塞相对地旋转，将吸入缸体内的被压缩流体一边从吸入侧部分逐渐地向排出侧部分移动，一边压缩，作为使上述活塞及缸体的轴沿垂直方向设置的立式压缩机，使配置在下侧的轴承部件上的轴向力向上作用。

有关流体压缩机的第2个发明，其特征是设定活塞的下轴直径为D₁、上轴直径为D₂，以使作用在活塞上的向上的轴向力F与活塞及缸体等旋转零件的重量总合W大致相同或比后者稍大一些。

有关流体压缩机的第3个发明，其特征是设在上述活塞上的螺旋状的槽，其螺矩从活塞下部至上部普遍地逐渐变小，且将活塞下轴直径D₁、上轴直径D₂及缸体内径D_c之间的关系设定为（D2₁+D2₂）＞D2_c。

有关流体压缩机的第4个发明，其特征是设在上述活塞上的螺旋状的槽以活塞轴向的中央部位为界分成上、下两部分，且设定下轴的直径D₁比上轴的直径D₂小（D₁＜D₂）。

这样一来，本发明能大幅度地减少活塞和下侧轴承部件之间的摩擦损失，降低电功率，防止产生噪声。

图1是本发明的一个实施例的流体压缩机的简略剖视图。

图2是表示结构改变之一例的流体压缩机的简略剖视图。

图中：11……槽

6c……活塞主体

6a……上轴（主轴部分）

6b……下轴（副轴部分）

6……活塞

7……主轴承

8……副轴承

5……缸体

12……叶片

13……工作室

下面根据图1说明本发明的一个实施例。

将压缩机构3和电机4安装在使轴没垂直方向设置的立式密闭外壳2内。在压缩机构3中，活塞6作为旋转体以偏心状态配置在缸体5内，该缸体5和活塞6同电机一起使轴沿垂直方向配合在密闭外壳2内。

另外，缸体5和活塞6的上端部分由固定在密闭外壳2的内壁上的主轴承7支承，同样，下端部分则由固定在密闭外壳2的内壁上的副轴承8支承。

缸体5的上下端部分由上述主轴承7和副轴承8挡住作为活塞6的上轴的主轴6a和作为下轴的副轴6b分别插入轴7和轴承8。

在活塞6的在主轴6a和副轴6b之间形成的活塞主体6c上，形成从下部一侧至上部一侧螺距逐渐变小的螺旋状的槽11，同样呈螺旋状的叶片12相对槽11出入自如地与该槽11相配合。

活塞6和缸体5之间的空间被上述叶片12所分隔，在缸体5内形成若干个从缸体5的下端至上端、即从吸入部分至排出部分其容积逐渐变小的工作室13……。

上述电机4由固定在密闭外壳2的内壁上的环状定子14和配置在该定子14的内侧同样呈环状的磁性转子15构成。

磁性转子15安装在缸体5的外面，随着向电机4通电，磁性转子15和缸体5一起旋转。缸体5的转矩通过转矩传递机构16传递给活塞6，缸体5和活塞照旧保持相互之间的位置而进行相对地且同步地转动。

随着缸体5和活塞6的相对旋转，叶片12相对于槽11进行出、入运动，沿活塞6的径向伸出或退回。再者，例如制冷循环中的制冷剂通过与密闭外壳2连接的吸入管17和在主轴承7中形成的吸入通道18被吸入缸体5内。

于是，被吸入缸体5内的制冷剂，在各工作室13……中，从最靠近吸入侧的吸入室19依次向最靠近排出侧的排出室20移动。制冷剂在从吸入室19向排出室20移动的过程中逐渐被压缩。

在与上述缸体5的排出室20连通的位置设有排出孔21，已被压缩的制冷剂由此排出到缸体5外面。另外，支承上述磁性转子15的盖22延伸到缸体上部，已被压缩的制冷剂气体一旦通过这里，便被引导而排出到密闭外壳2内。

制冷剂气体通过设在上述主轴承7上的开口23，从与密闭外壳2连接的排出管24被导出到压缩机外部。

其轴沿垂直方向的活塞6是这样形成的，即设在该活塞主体6c上的螺旋状的槽11，其螺距从下侧一直到上侧逐渐变小。

而且设定支承在副轴承8上的活塞6的副轴6b的直径为D₁，支承在主轴承7上的活塞的主轴6a的直径为D₂，缸体5的内径为D_C时，使各直径的尺寸之间的关系为D2₁+D2₂＞D2_C。

在压缩机停机状态下，缸体5和活塞6等旋转零件自身的重量都下落在下侧，这些重量的总合W全部加在下侧轴承、即副轴承8上，但在压缩机的运行状态下，由于对螺旋状的槽11的螺距、以及对副轴6b、主轴6a的直径D₁、D₂和缸体5的内径D_C之间的关系进行了如上所述的设定，所以产生一个方向向上的推力F。

而且该推力F与旋转零件的重量总合W大致相同，互相平衡。因此在活塞主体6c的下端面与副轴承8的上端面之间不产生摩擦损失，也不产生噪声。

如果推力F增大得比旋转零件的总重量W稍大一些的话，也没有任何影响，仍能起到与上述实施例同样的效果。但不可以这样设定尺寸，即推力增大得比旋转零件的总重量W大，使得旋转零件相对于副轴8呈漂浮状态。

在这种情况下，活塞6沿轴向变得特别不稳定，活塞主体6c的上下端面与主轴承7及副轴承8的端面忽而接触，忽而又离开，活塞6沿轴向容易产生振动。结果会导致与以往的装置同样的毛病。

图2所示为所谓双型流体压缩机。

即在活塞60的活塞主体60c上，以该轴向的中央部位为界，设有上下一对螺旋状的槽11A-11B，分别与相同螺距的叶片12A、12B进行出入自如地配合。

这里，吸入管17a连接在密闭外壳2的下侧，并与设在副轴承8a上的支枢孔30连通。

另一方面，沿活塞60的轴向设有贯通的吸入通道18a。具体地说，吸入通道18a是这样设置的，即从下轴也就是副轴60b的端面开始，通过活塞主体60c一直到上轴也就是主轴60a的端面。主轴60a的端面与设在主轴承7a上的支枢孔引的底面有一定的间隙，设定在两者之间形成的空间部分的尺寸。

在吸入通道18a上大约在活塞60的轴向中间部位有一支路32与其连通，支路32在活塞主体60c的周面上开口。该支路32的开口位置位于上述一对螺旋状的槽11A、11B之间的部位。

因此，从吸入管17导入的制冷剂气体沿活塞60的吸入通道18a流通，且从支路32起导入上下部分的叶片12A、12B分成的上下部分的工作室13A、13B后被压缩。

在缸体5a的上下端设有排出孔21a、21b，被压缩的制冷剂气体从这里被排出到密闭外壳2a内。

在这种双型压缩机中，在活塞60的副轴60b的端面上和主轴60a的端面上施加完全相同的吸入压力。

另外，如果使活塞60的副轴60b的直径和主轴60a的直径相同，则旋加在活塞60的两端面上的推力为0。

另一方面，缸体5a和活塞60等旋转零件自身的重量加在副轴承8a的上推面上，所以如果采用这样一种结构，也就是使其产生一个方向向上的与该自身重量相平衡的推力，那么加在副轴承8a的上推面上的载荷就会变小，从而能减小摩擦损失。

也就是说，如果设定副轴60b的直径D₁小于主轴60a的直径D₂（C₁＜D₂），则满足上述条件。

本发明的流体压缩机，其用途不只限于制冷循环。而且在不超出本发明的要旨的范围内，可在结构上进行多种改变。

如上所述，本发明以活塞及缸体的轴沿垂直方向设置的立式流体压缩机为前提，由于设定活塞的下轴直径D₁和上轴直径D₂的尺寸，以使加在活塞上的方向向上的推力F与活塞及缸体等旋转零件的总重量W大致相同或稍大一些，于是能使活塞和轴承之间的摩擦损失大幅度减小，且能与电机的转速无关地降低电功率。并且具有抑制噪声的产生、提高可靠性等效果。

Claims (4)

1、一种流体压缩机，它备有缸体和活塞，在该活塞的外周面上以给定的螺矩形成的螺旋槽中配合着出入自如的叶片，活塞两端的轴分别由轴承支承，活塞以偏心状态配置在上述缸体中，且两者同时相对地旋转，由上述叶片将上述缸体内周面和上述活塞外周面之间的空间分隔成若干个工作室，该流体压缩机的特征为：设置在上述活塞两端的上述轴分别位于上下位置，由轴承部件支承，同时以给定的关系设定上述下侧轴的直径D₁和上述上侧轴的直径D₂，以便在流体压缩机工作过程中有一向上的推力作用在上述轴承部件上。

2、如权利要求1所述的流体压缩机，其特征为：以给定的关系设定上述下侧轴的直径D₁和上述上侧轴的直径D₂，以便使作用在上述轴承部件上的向上的推力大致等于或稍大于在流体压缩机停机状态下通过位于下侧的上述轴所受到的包括上述活塞重量在内的总重量。

3、如权利要求2所述的流体压缩机，其特征为：上述螺旋槽的螺矩从上述活塞的下端至上端逐渐变小，设上述缸体的内径为D_c时，满足D 2₁+D 2₂＞D 2_c。

4、如权利要求2所述的流体压缩机，其特征为：上述螺旋槽的螺矩以上述活塞的中央部位为界形成上下一对，设上述下侧轴的直径为D₁，上述上侧轴的直径为D₂时，满足D₁＜D₂。

Images