CN111520324A - 回转式压缩机 - Google Patents

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CN111520324A CN201910734662.4A CN201910734662A CN111520324A CN 111520324 A CN111520324 A CN 111520324A CN 201910734662 A CN201910734662 A CN 201910734662A CN 111520324 A CN111520324 A CN 111520324A
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Abstract

本发明提供能抑制由摩擦阻力引起的机械损失并实现效率提高的回转式压缩机。叶片(9)的前端部的吸入室(18)侧的曲率半径R1比压缩室侧的曲率半径R2大。曲率半径R1的中心点C1设定为相对于叶片(9)的厚度方向中心线CL向吸入室(18)侧偏离。在曲柄轴(4)的旋转角度为270度时，压缩室(19)侧的曲率半径R2的中心点C2相对于压缩室侧的切线TL1位于吸入室(18)侧。另外，在曲柄轴(4)的旋转角度为0度时，压缩室(19)侧的曲率半径R2的中心点C2相对于从吸入室(18)侧的曲率半径R1的中心点C1向滚子(8)的中心点C3引出的直线CCL位于压缩室(19)侧。

Description

回转式压缩机
技术领域
本发明涉及一种回转式压缩机。
背景技术
回转式压缩机用于空调机、冷冻机等。回转式压缩机成为使滚子与叶片滑动接触的构造，为了提高效率，减少滚子与叶片的摩擦阻力是重要的。
作为现有技术，例如如专利文献1所记载，提出了以下技术：使叶片前端部的圆弧中心比叶片的厚度方向中心线更向吸入室侧偏移，使叶片前端部的压缩室侧圆弧半径比吸入室侧圆弧半径大。
并且，如专利文献2所记载，公开了使叶片前端部的高压室侧圆弧半径比低压室侧圆弧半径小的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-231663号公报
专利文献2：日本特开2003-293971号公报
发明内容
发明所要解决的课题
回转式压缩机通过使叶片与滚子接触来分隔压缩室侧(高压室侧)与吸入室侧(低压室侧)。叶片由弹簧的作用力和背压被推压至滚子。若叶片对滚子的推压力较大，则摩擦阻力变大，产生机械损失。因此，在叶片的前端部，为了获得针对推压力的反作用力，由叶片的前端承受压缩室侧(高压室侧)的压力是重要的。并且，为了减少叶片对滚子的表面压力，优选叶片以较大的曲率半径R与滚子接触。
在专利文献1所记载的技术中，由于使叶片前端部的压缩室侧圆弧半径比吸入室侧圆弧半径大，所以承受高压的压力的压缩室侧的面积变小，无法充分承受针对叶片的推压力的反作用力，从而有发生由摩擦阻力引起的机械损失的课题。
在专利文献2所记载的技术中，由于使叶片前端部的高压室侧圆弧半径比低压室侧圆弧半径小，所以能够加大承受高压的压力的压缩室侧的面积，但在回转式压缩机的曲柄轴的旋转角度为0度左右附近，叶片与滚子在圆弧半径较小的高压室侧接触，从而有发生表面压力增加所致的摩擦阻力引起的机械损失的课题。
本发明的目的在于解决上述课题，提供一种能够抑制由摩擦阻力引起的机械损失并实现效率提高的回转式压缩机。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明提供一种回转式压缩机，具备：曲柄轴，其具有偏心部；电动机部，其旋转驱动上述曲柄轴，从而对上述偏心部进行偏心驱动；压缩机构部，其由上述偏心部驱动；以及密闭容器，其收纳上述曲柄轴、上述电动机部以及上述压缩机构部，上述压缩机构部具备：滚子，其由上述偏心部偏心驱动；缸筒，其收纳上述滚子，并且形成有叶片插入槽；以及叶片，其嵌入上述叶片插入槽内，与上述滚子的外周接触并将上述缸筒内分离成吸入室和压缩室，上述回转式压缩机的特征在于，上述叶片的前端部由两个不同曲率的圆弧面成形，并使上述吸入室侧的曲率半径R1比上述压缩室侧的曲率半径R2大，上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1设定为相对于上述叶片的厚度方向中心线CL向上述吸入室侧偏离，在从上述吸入室侧的曲率半径R1 的中心点C1向上述滚子的中心点轨迹引出的切线中的上述压缩室侧的切线 TL1与上述滚子的中心点轨迹的交点同上述滚子的中心点C3一致的位置有上述曲柄轴的旋转角度时，上述压缩室侧的曲率半径R2的中心点C2相对于上述压缩室侧的切线TL1位于上述吸入室侧，并且，在上述曲柄轴的旋转角度为0度时，上述压缩室侧的曲率半径R2的中心点C2相对于从上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1向上述滚子的中心点C3引出的直线CCL位于上述压缩室侧。
发明的效果如下。
根据本发明，可提供一种能够抑制摩擦损失并实现效率提高的回转式压缩机。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的回转式压缩机的纵剖视图。
图2是图1的压缩机构部的II-II剖视图。
图3是图1的压缩机构部的旋转一圈的动作说明图。
图4是示出本发明的第一实施例的滚子与叶片的接触状态(曲柄轴的旋转角度为270度)的局部放大图。
图5是示出图4中的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。
图6是示出本发明的第一实施例的滚子与叶片的接触状态(曲柄轴的旋转角度为0度)的局部放大图。
图7是示出图6中的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。
图8是示出本发明的第一实施例的滚子与叶片的接触状态(曲柄轴的旋转角度为90度)的局部放大图。
图9是示出图8中的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。
图10A是示出本发明的第二实施例的滚子与叶片的接触状态(曲柄轴的旋转角度为270度)的局部放大图。
图10B是示出本发明的第二实施例的滚子与叶片的接触状态(曲柄轴的旋转角度为90度)的局部放大图。
符号的说明
1—密闭容器，2—固定件，3—旋转件，4—曲柄轴，4a—偏心部，4b、4c、 4c、4d、4e—供油路，5—主轴承，5b—径向轴承部，6—缸筒，6a—内周圆筒面，6b—叶片插入槽，7—副轴承，7b—径向轴承部，8—滚子，8b—滚子内壁面，9—叶片，11—吸入管，12—吐出管，14—吸入口，15—润滑油，18—吸入室，19—压缩室，20—回转式压缩机，21—电动机部，22—压缩机构部。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的回转式压缩机的实施例进行说明。本发明不限定于以下的实施例，各种变形例、应用例也包括在本发明的技术概念的范围内。
(实施例1)
首先，参照图1及图2对本发明的第一实施例的回转式压缩机的整体结构进行说明。图1是本发明的第一实施例的回转式压缩机的纵剖视图，图2是图1的压缩机构部的II-II剖视图。
在图1所示的回转式压缩机20的积存有润滑油15的密闭容器1内的上部具有由固定件2及旋转件3构成的电动机部21，并在其下部收纳有通过曲柄轴4而与该电动机部21连结的压缩机构部22。该回转式压缩机20用于构成空调机、冷气应用品等冷冻机的冷冻循环的一部分。这样的冷冻循环使用HFC 系制冷剂。
曲柄轴4的上部固定于旋转件3，并在下部形成有偏心部4a。电动机部 21旋转驱动曲柄轴4，从而对偏心部4a进行偏心驱动。
压缩机构部22以曲柄轴4、主轴承5、缸筒6、副轴承7、滚子8、叶片9 作为主要构成要素，并由曲柄轴4的偏心部4a驱动。
在密闭容器1内的下部储藏有进行压缩机构部的润滑的润滑油15。从设于曲柄轴4的轴向的供油路4b吸取润滑油15。而且，利用从供油路4b向副轴承7的径向轴承部7b供油的供油路4c、从供油路4b向曲柄轴4的偏心部 4a、滚子内壁面8b以及推力轴承部供油的供油路4d、以及从供油路4b向主轴承5的径向轴承部5b供油的供油路4e来向各滑动部供给润滑油15。即，通过使供油路4c～4e沿旋转的曲柄轴4的径向延伸，利用离心泵的原理会从供油路4b吸取润滑油15。
主轴承5通过焊接等固定于密闭容器1。曲柄轴4旋转自如地支撑于该主轴承5。在曲柄轴4的偏心部4a能够旋转地嵌入有滚子8。该滚子8由曲柄轴 4的偏心部4a偏心驱动，伴随偏心部4a的偏心运动而在缸筒6的内周圆筒面 6a内偏心旋转。
缸筒6用螺栓紧固地支撑于主轴承5。在缸筒6形成有内周圆筒面6a(参照图2)，由此构成工作室。此外，主轴承5兼作封闭缸筒6的端面的遮蔽部件。
在缸筒6形成有上下贯通的叶片插入槽6b(参照图2)。在该叶片插入槽 6b，能够沿水平方向滑动地嵌入有叶片9。叶片9由弹簧(未图示)推压至滚子8的外周。该叶片9的推压力设定为与叶片9的往复运动相匹配。叶片9 与滚子8的外周接触来将缸筒6内(工作室)分离成吸入室18和压缩室19。吸入室18成为低压室，压缩室19成为高压室。
副轴承7紧固于缸筒6。此外，副轴承7兼作封闭缸筒6的端面的遮蔽部件。由内周圆筒面6a、主轴承5、副轴承7以及滚子8包围的空间构成工作室。
吸入管11与外部循环的低压配管连接。从吸入管11流入的制冷剂气体从设于缸筒6的吸入口14流入缸筒6，并向缸筒6的工作室(吸入室18)流入。吐出管12与密闭容器1内的高压空间连通，并与外部循环的高压配管连接。
而且，通过曲柄轴4旋转，滚子8在缸筒6的工作室内偏心转动。由此，制冷剂气体以低温低压的状态经由吸入管11被吸入至吸入室18，并在从该吸入管11切换后的压缩室19内压缩，之后以高温高压的状态向密闭容器1内吐出。密闭容器1内的制冷剂气体经由吐出管12向外部循环吐出。由于密闭容器1内成为高温高压的状态，所以对叶片9作用高压的背压。而且，叶片9 的前端利用弹力加上背压后的力来推压滚子8。
接下来，使用图3对叶片9与滚子8的接触状态进行说明。图3是图1 的压缩机构部的旋转一圈的动作说明图。
若曲柄轴4旋转，则如图3的(a)～(d)所示，叶片9与滚子8的接触状态变化。在第一实施例中，曲柄轴4沿逆时针方向旋转。在曲柄轴4的旋转角度为0度时，如图3的(a)所示，叶片9成为离曲柄轴4的旋转轴的中心最远的状态。在该状态下，叶片9的中央部与滚子8接触，并且以该接触部的中央作为中心左右对称地接触。另外，在曲柄轴4的旋转角度前进到90度时，如图3的(b)所示，成为在叶片9的抵接面中的最左端部侧叶片9与滚子8 接触的状态。换言之，成为在旋转一圈中的、叶片9与滚子8的接触位置为从叶片9的接触中心向一侧离开最远的位置的接触状态。另外，在曲柄轴4的旋转角度前进到180度时，如图3的(c)所示，成为叶片9离曲柄轴4的旋转轴的中心最近的状态。在该状态下，叶片9的中央部与滚子8接触，并且以该接触部的中央作为中心左右对称地接触。另外，在曲柄轴4的旋转角度前进到 270度时，如图3的(d)所示，成为在叶片9的抵接面中的最右端部侧叶片9 与滚子8接触的状态。换言之，成为在旋转一圈中的、叶片9与滚子8的接触位置为从叶片9的接触中心向另一侧离开最远的位置的接触状态。此外，从图 3的(d)的状态返回至图3的(a)的状态，之后反复进行上述动作。
如上所述，叶片9与滚子8的接触位置与滚子8的旋转一起变化。在回转式压缩机中，减少叶片9与滚子8的摩擦阻力与减少机械损失并提高回转式压缩机的效率相关。由于叶片9的前端利用弹力加上背压后的力来推压滚子8，所以为了减少叶片9的前端的摩擦阻力，考虑两个方案。第一个方案为：加大叶片9的前端部在压缩室19(高压室)露出的表面积。若加大叶片9的前端部的表面积，则承受高压的压力的面积变大，因而能够加大反作用力。第二个方案为，加大与滚子8接触的叶片9的前端部的曲率半径R。通过加大叶片9 的前端部的曲率半径R，能够分散叶片9的前端部与滚子8接触的表面压力，因而能够减少滚子8与叶片9的摩擦阻力。
以下，使用图4至图9对减少叶片9与滚子8的摩擦阻力的方案进行说明。图4是示出本发明的第一实施例的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。图4 示出曲柄轴4的旋转角度前进到270度时的状态(图3的(d))。图5是示出图4中的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。图6是示出本发明的第一实施例的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。图6示出曲柄轴4的旋转角度为0 度时的状态(图3的(a))。图7是示出图6中的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。图8是示出本发明的第一实施例的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。图8示出曲柄轴4的旋转角度为90度时的状态(图3的(b))。图9 是示出图8中的滚子与叶片的接触状态的局部放大图。
图4至图9中，第一实施例中的叶片9的前端部由两个不同曲率的圆弧面成形。在第一实施例中，吸入室18(低压室)侧的曲率半径R1比压缩室19 (高压室)侧的曲率半径R2大。
图4及图5中，吸入室18侧的叶片9的前端的曲率半径R1的中心点C1 相对于叶片9的厚度方向中心线CL向吸入室18侧偏离地设定(偏置设定)。图4示出曲柄轴4的旋转角度前进到270度时的状态，在该状态下，成为在从中心点C1向滚子8的中心点轨迹引出的切线TL1、TL2中的压缩室19侧的切线TL1与滚子8的中心点轨迹的交点的位置同滚子8的中心点C3一致的曲柄轴的旋转角度。通过像这样构成，在第一实施例中，能够使从吸入室18至压缩室19的一部分的曲率半径形成为比压缩室19侧的曲率半径R2大的曲率半径R1。
并且，压缩室19内的叶片9的前端的曲率半径R2的中心点C2位于由向压缩室19侧延伸的切线TL1、通过中心点C1并与叶片9的厚度方向中心线平行的平行线PL1、以及叶片9的前端部的曲率半径R1、R2构成的大致呈扇形的内侧，且设于比叶片9的厚度方向中心线CL靠吸入室18侧的区域(图5 中阴影线的区域)。通过像这样构成，在第一实施例中，能够使曲率半径R1 与曲率半径R2相交的位置相比叶片9的厚度方向中心线CL位于压缩室19侧。图5中，曲率半径R1与曲率半径R2相交的位置大致同叶片9与滚子8的接触部分CP一致。另外，在第一实施例中，能够以比吸入室18侧的曲率半径 R1小的曲率半径来形成压缩室19侧的曲率半径R2。尤其，由于曲率半径R2 的中心点C2相对于叶片9的厚度方向中心线CL位于吸入室18侧，所以与中心点位于叶片9的厚度方向中心线CL上的结构相比，能够使曲率半径R2的面积更大。而且，由于能够加大承受高压的压力的压缩室侧的面积，所以能够加大针对叶片的推压力的反作用力。
叶片9的前端部的与滚子8接触的接触位置根据压缩机构部的旋转动作而变化。接下来，使用图6及图7对曲柄轴4的旋转角度为0度时的状态进行说明。图6及图7中，在第一实施例中，在设定连接吸入室18(低压室)侧的曲率半径R1的中心点C1与滚子8的中心点C3的直线CCL时，压缩室19(高压室)侧的曲率半径R2的中心点C2相对于直线CCL位于压缩室19(高压室) 侧。通过像这样构成，在第一实施例中，能够使曲率半径R1与曲率半径R2 相交的位置相比叶片9的厚度方向中心线CL位于压缩室19侧。而且，叶片9 与滚子8的接触部分CP为曲率半径R1。
在曲柄轴4的旋转角度为0度时，压缩结束，压缩室19关闭，因而叶片 9的前端部与背压的压差变得最大。在第一实施例中，在曲柄轴4的旋转角度为0度时，叶片9的前端部在比曲率半径R2大的曲率半径R1的位置与滚子8 接触，因而能够减小叶片9对滚子8的表面压力，能够减少由摩擦阻力引起的机械损失。
接下来，使用图8及图9对曲柄轴4的旋转角度为90度时的状态进行说明。图8及图9中，在曲柄轴4的旋转角度下，在从吸入室18侧的曲率半径R1的中心点C1向滚子8的中心点轨迹引出的切线中的吸入室18侧的切线TL2 与滚子8的中心点轨迹的交点位于与滚子8的中心点C3一致的位置。图8及图9中，曲柄轴4的旋转角度为90度。在该状态下，以吸入室18侧(低压侧) 的切线TL2与曲率半径R1相交的方式设定中心点C1。图9中，叶片9与滚子8的接触部分CP成为吸入室18侧(低压侧)的切线TL2与曲率半径R1 的交点附近。根据第一实施例，由于叶片9前端部的最左端角部不与滚子8 的外径接触，所以能够顺畅地进行压缩动作。
(实施例2)
接下来，使用图10A及图10B对本发明的第二实施例进行说明。图10A 是示出本发明的第二实施例的滚子与叶片的接触状态(曲柄轴的旋转角度为 270度)的局部放大图。图10B是示出本发明的第二实施例的滚子与叶片的接触状态(曲柄轴的旋转角度为90度)的局部放大图。在第二实施例中，对与第一实施例相同的结构标注同一符号，并省略其详细的说明。
在第二实施例中，与第一实施例的不同点在于：使叶片9的厚度方向中心线CL配置为相对于滚子8的中心点旋转轨迹中的中心点偏离。
在曲柄轴的旋转角度为270度的图10A中，在将通过滚子8的中心点轨迹的中心点并与叶片9的厚度方向中心线CL平行的线设为平行线PL2时，叶片9的厚度方向中心线CL位于压缩室19侧。换言之，叶片9的厚度方向中心线CL配置为相对于滚子8的中心点旋转轨迹的中心点向压缩室19侧偏离。
并且，在曲柄轴的旋转角度为90度的图10B中，在将通过滚子8的中心点轨迹的中心点并与叶片9的厚度方向中心线CL平行的线设为平行线PL3 时，叶片9的厚度方向中心线CL位于吸入室18侧。换言之，叶片9的厚度方向中心线CL配置为相对于滚子8的中心点旋转轨迹的中心点向吸入室18 侧偏离。
如上所述，在第二实施例中，叶片9的厚度方向中心线CL相对于滚子8 的中心点旋转轨迹的中心点位于压缩室19侧(高压室侧)或者吸入室18侧(低压室侧)。在叶片9的厚度方向中心线CL位于压缩室19侧(高压室侧)的情况下，由于能够加大叶片9的前端部的曲率半径R2向压缩室19侧(高压室侧)露出的部分，因而能够减少摩擦损失及磨损。
并且，在叶片9的厚度方向中心线CL位于吸入室18侧(低压室侧)的情况下，从吸入室18侧(低压室侧)的曲率半径R1的中心点C1向滚子8的中心点轨迹引出的吸入室18侧的切线TL2与叶片9的前端部的吸入室18侧的曲率半径R1容易相交。或者，从吸入室18侧(低压室侧)的曲率半径R1 的中心点C1向滚子8的中心点旋转轨迹引出的吸入室18侧的切线TL2与叶片9的前端部的吸入室18侧(低压室侧)的曲率半径R1的交点相对于叶片9 的前端部的最左端能够位于压缩室19侧(高压室侧)，因而叶片9的前端部的最左端角部不与滚子8的外径接触，能够顺畅地进行压缩动作。
另外，通过将叶片9的厚度方向中心线CL相对于滚子8的中心点旋转轨迹的中心点配置于压缩室19侧(高压室侧)或者吸入室18侧(低压室侧)，能够不变更叶片9的前端部的多圆弧形状地与多种压缩室样式相匹配。
此外，本发明不限定于上述的实施例，包括各种变形例。
上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明，并非限定为必须具备所说明的所有结构。

Claims (7)

1.一种回转式压缩机，具备：
曲柄轴，其具有偏心部；
电动机部，其旋转驱动上述曲柄轴，从而对上述偏心部进行偏心驱动；
压缩机构部，其由上述偏心部驱动；以及
密闭容器，其收纳上述曲柄轴、上述电动机部以及上述压缩机构部，
上述压缩机构部具备：
滚子，其由上述偏心部偏心驱动；
缸筒，其收纳上述滚子，并且形成有叶片插入槽；以及
叶片，其嵌入上述叶片插入槽内，与上述滚子的外周接触并将上述缸筒内分离成吸入室和压缩室，
上述回转式压缩机的特征在于，
上述叶片的前端部由两个不同曲率的圆弧面成形，使上述吸入室侧的曲率半径R1比上述压缩室侧的曲率半径R2大，
上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1设定为相对于上述叶片的厚度方向中心线CL向上述吸入室侧偏离，
在从上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1向上述滚子的中心点轨迹引出的切线中的上述压缩室侧的切线TL1与上述滚子的中心点轨迹的交点同上述滚子的中心点C3一致的位置有上述曲柄轴的旋转角度时，上述压缩室侧的曲率半径R2的中心点C2相对于上述压缩室侧的切线TL1位于上述吸入室侧，
并且，在上述曲柄轴的旋转角度为0度时，上述压缩室侧的曲率半径R2的中心点C2相对于从上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1向上述滚子的中心点C3引出的直线CCL位于上述压缩室侧。
2.根据权利要求1所述的回转式压缩机，其特征在于，
在从上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1向上述滚子的中心点轨迹引出的切线中的上述压缩室侧的切线TL1与上述滚子的中心点轨迹的交点同上述滚子的中心点C3一致的位置是指上述曲柄轴的旋转角度为270度的位置。
3.根据权利要求1或2所述的回转式压缩机，其特征在于，
在从上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1向上述滚子的中心点轨迹引出的切线中的上述吸入室侧的切线TL2与上述滚子的中心点轨迹的交点同上述滚子的中心点C3一致的位置有上述曲柄轴的旋转角度时，从上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1向上述滚子的中心点轨迹引出的上述吸入室侧的切线TL2与上述叶片的前端部中的上述吸入室侧的曲率半径R1相交。
4.根据权利要求3所述的回转式压缩机，其特征在于，
在从上述吸入室侧的曲率半径R1的中心点C1向上述滚子的中心点轨迹引出的切线中的上述吸入室侧的切线TL2与上述滚子的中心点轨迹的交点同上述滚子的中心点C3一致的位置是指上述曲柄轴的旋转角度为90度的位置。
5.根据权利要求1所述的回转式压缩机，其特征在于，
将上述叶片的厚度方向中心线CL配置为相对于上述滚子的中心点旋转轨迹中的中心点偏离。
6.根据权利要求5所述的回转式压缩机，其特征在于，
在上述曲柄轴的旋转角度为270度时，上述叶片的厚度方向中心线CL配置为相对于上述滚子的中心点旋转轨迹中的中心点向上述压缩室侧偏离。
7.根据权利要求5所述的回转式压缩机，其特征在于，
在上述曲柄轴的旋转角度为90度时，上述叶片的厚度方向中心线CL配置为相对于上述滚子的中心点旋转轨迹中的中心点向上述吸入室侧偏离。
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