CN114402140A - 旋转型压缩机 - Google Patents
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Abstract
旋转型压缩机具备：密闭容器，其在内部充满制冷剂；压缩部，其收纳于密闭容器并压缩制冷剂；以及电动部，其收纳于密闭容器并驱动压缩部，压缩部具有：圆筒状的缸体，其形成有在径向上为凹状且供润滑油流动的叶片收容槽；以及叶片，其收容于叶片收容槽，在叶片收容槽的侧壁亦即叶片收容面与叶片的任一方形成有存积润滑油的槽亦即润滑槽。
Description
技术领域
本发明涉及具备叶片的旋转型压缩机。
背景技术
以往，公知一种旋转型压缩机，通过偏心环在圆筒状的缸体内部进行偏心旋转来压缩制冷剂。在这样的旋转型压缩机中，叶片收容于在缸体形成的叶片收容槽。另外，叶片以前端与偏心环始终接触的方式在叶片收容槽滑动，从而将缸体内部的压缩室分为高压室和低压室。在专利文献1中公开了一种压缩机，对叶片的滑动面进行了表面粗糙度的值以十点平均粗糙度计成为0.1μm以下的超平滑精加工。专利文献1由此提高叶片的润滑性而想要抑制面向叶片收容槽的叶片收容面与叶片的磨损。
专利文献1：日本特开平6-299981号公报
然而，在专利文献1公开的压缩机中，叶片收容面与叶片的接触本身未被抑制。因此，在施加于叶片的滑动面的负荷增大时，叶片与叶片收容面强烈接触，从而滑动阻力增大。因此，有可能导致叶片从偏心环离开，制冷剂从高压室向低压室漏出。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题所做出的，能够抑制叶片从偏心环离开，减少制冷剂从高压室向低压室漏出。
本发明的旋转型压缩机具备：密闭容器，其在内部充满制冷剂；压缩部，其收纳于密闭容器并压缩制冷剂；以及电动部，其收纳于密闭容器并驱动压缩部，压缩部具有：圆筒状的缸体，其形成有在径向上为凹状且供润滑油流动的叶片收容槽；以及叶片，其收容于叶片收容槽，在叶片收容槽的侧壁亦即叶片收容面和叶片的任一方形成有存积润滑油的槽亦即润滑槽。
根据本发明，在叶片收容面或叶片的任一方，在与另一方接触的面形成有多个存积润滑液的槽亦即润滑槽。因此，存积于润滑槽的润滑油伴随叶片的滑动而移动并汇集于润滑槽的端部。此时，未收入润滑槽的端部的润滑油从润滑槽的端部溢出，被向润滑槽的外侧推顶。由此，在叶片收容面与叶片之间形成油膜，抑制叶片收容面与叶片的滑动阻力增大。因此，叶片与偏心环始终抵接，能够抑制制冷剂从高压室向低压室漏出。
附图说明
图1是表示实施方式1的旋转型压缩机1的内部结构图。
图2是表示实施方式1的缸体22的顶视图。
图3是表示实施方式1的叶片24的侧视图。
图4是表示实施方式1的润滑槽48的放大图。
图5是表示实施方式1的润滑槽48的剖视图。
图6是表示实施方式1的叶片24滑动时油压的发生状态的图解。
图7是表示实施方式1的缸体22以及叶片24的顶视图。
图8是表示比较例的缸体222以及叶片224的顶视图。
图9是表示比较例的曲柄轴21的相位角与叶片224的滑动阻力的图解。
图10是表示比较例的叶片224滑动时油压的发生状态的图解。
图11是表示实施方式2的叶片收容面143的侧视图。
图12是表示实施方式1、实施方式2以及比较例的摩擦系数的图解。
具体实施方式
实施方式1.
以下，一边参照附图、一边对实施方式1的旋转型压缩机1进行说明。图1是表示实施方式1的旋转型压缩机1的内部结构图。如图1所示，旋转型压缩机1具有密闭容器5、电动部6、压缩部7、吸入管2以及排出管3。
(密闭容器5)
密闭容器5是有底且有盖的筒状的容器，内部被保持为密闭状态。密闭容器5内被压缩后的高温且高压的制冷剂气体充满，在密闭容器5的底部形成有储存润滑油的储油部8。润滑油主要对压缩部7的各滑动部进行润滑。
(电动部6)
电动部6设置于密闭容器5的上下方向的中央部，通过经由气密端子(未图示)从外部被供给电力来驱动压缩部7。电动部6具有定子11以及转子12。定子11是通过热装等固定支承于密闭容器5的内壁面的圆环状部件。转子12是与定子11的内侧面对置设置的部件，通过对定子11通电而旋转。
(压缩部7)
压缩部7设置于密闭容器5的下部，通过从电动部6传递的旋转力来压缩制冷剂，并将其向密闭容器5内排出。压缩部7具有曲柄轴21、缸体22、偏心环23、叶片24、上轴承25、排出消声器26以及下轴承27。另外，在图1中旋转型压缩机1图示出单缸的旋转型压缩机，但也可以是多级旋转型压缩机。
(曲柄轴21)
曲柄轴21是设置于密闭容器5的中央的筒状部件。曲柄轴21嵌入转子12，并伴随转子12的旋转而旋转。由此，电动部6将旋转力向压缩部7传递而使其驱动。在曲柄轴21的内部亦即轴心部，形成有供润滑油流动的吸油孔(未图示)。吸油孔贯通于曲柄轴21的底部，储油部8的润滑油经由吸油孔上升。在吸油孔设置有螺旋状的离心泵(未图示)。离心泵汲取储存于密闭容器5底部的润滑油，向压缩部7的各滑动部供给。曲柄轴21由主轴部31、副轴部32以及偏心轴部33构成。主轴部31是通过热装或者压入等固定于电动部6的转子12的长条状的轴。副轴部32是隔着缸体22设置于主轴部31的相反侧的短条状的轴。偏心轴部33是设置于主轴部31与副轴部32之间供圆筒形状的偏心环23嵌合并且收容于缸体22的内部的部分。
(缸体22)
图2是表示实施方式1的缸体22的顶视图。缸体22为上表面以及下表面开口的圆筒状，被设置于上表面的上轴承25以及设置于下表面的下轴承27堵塞，在内部形成有圆筒状的空间亦即压缩室41。缸体22的外周部通过螺栓等固定于密闭容器5。如图2所示，在缸体22形成有吸入口45以及排出口46。吸入口45从缸体22的外周面贯通于压缩室41而形成，与吸入管2连接。吸入口45从吸入管2将制冷剂吸入压缩室41内。排出口46通过将缸体22的上端面切口而形成，将从压缩室41压缩后的制冷剂向排出消声器26内排出。
此外，在缸体22形成有叶片收容槽42以及背压室44。叶片收容槽42是从压缩室41沿缸体22的径向延伸的凹状的槽，收容有叶片24。另外，向叶片收容槽42供给有从储油部8汲取并在曲柄轴21流动的润滑油。背压室44是在比叶片收容槽42靠缸体22的外侧处与叶片收容槽42连通形成的空间。背压室44的内径形成为比叶片收容槽42在缸体22的周向上的宽度大的大径。在背压室44收容有与叶片24串联配置的叶片弹簧47。叶片弹簧47例如由螺旋弹簧构成，将叶片24向压缩室41的中心方向施力。面向叶片收容槽42的壁面亦即叶片收容面43，由吸入口45所在的一侧的吸入侧侧面53以及排出口46所在的一侧的排出侧侧面54构成(参照图7)。
(偏心环23)
偏心环23为圆环状，与曲柄轴21的偏心轴部33嵌合。偏心环23和偏心轴部33一起收容于压缩室41，在压缩室41内与偏心轴部33一起进行偏心旋转来压缩制冷剂。
(叶片24)
图3是表示实施方式1的叶片24的侧视图。图4是表示实施方式1的润滑槽48的放大图。而且，图5是表示实施方式1的润滑槽48的剖视图。叶片24收容于叶片收容槽42。叶片24形成为大致长方体状，缸体22的周向A的长度比径向B的长度以及轴向C的长度短。如图3所示，在叶片24在缸体22的周向A的表面形成有多个顶点49朝向背压室44侧的V字形且凹状的润滑槽48。在润滑槽48存积有润滑油。另外，如图4所示，各个润滑槽48具有恒定的宽度L，并且在缸体22的径向B上空开恒定的间隔M形成。而且，如图5所示，对于叶片24的不设置润滑槽48的部分，具有表面粗糙度的值以十点平均粗糙度计成为0.1μm以下的超平滑的表面特性。
各个润滑槽48在叶片24的在缸体22的周向A的表面上，沿缸体22的轴向C不连通。即，润滑槽48的上下方向的长度小于叶片24的上下方向的长度。另外，润滑槽48也可以不是顶点49朝向缸体22的外侧的V字形的形状，例如也可以是顶点49朝向缸体22的中心侧的V字形的形状、或者顶点49朝向缸体22的外侧以及内侧双方的菱形的形状。此外，润滑槽48也可以不设置于叶片24，而是设置于叶片收容面43。在该情况下，各个润滑槽48在叶片收容面43上沿缸体22的轴向C不连通。即，润滑槽48的上下方向的长度小于叶片收容面43的上下方向的长度。
如旋转型压缩机1刚刚驱动后那样，在流入背压室44的密闭容器5内的制冷剂气体与压缩室41内的制冷剂气体的差压并非足以用于按压叶片24的压力的情况下，叶片24借助叶片弹簧47而被按压于偏心环23。另外，在高压的制冷剂气体流入背压室44之后，叶片24借助流入背压室44的密闭容器5内的高压的制冷剂气体与压缩室41的制冷剂气体的差压和叶片弹簧47而被按压于偏心环23。因此，叶片24的压缩室41侧的前端部与偏心环23的外周始终抵接。即，叶片24与偏心环23的偏心旋转联动，在叶片收容槽42沿缸体22的径向B往复运动。由此，在缸体22的内周与偏心环23的外周之间形成的空间被分隔为高压室52和低压室51。
(上轴承25)
上轴承25在侧面观察下为大致倒T字形状，堵塞缸体22的电动部6侧的开口，并且将曲柄轴21的主轴部31支承为旋转自如。在上轴承25形成有与在缸体22形成的排出口46连通并将压缩后的制冷剂气体向压缩室41外排出的排出孔(未图示)。在上轴承25以堵塞排出孔的方式设置有排出阀(未图示)，控制从缸体22经由排出口46排出的高温且高压的制冷剂气体的排出时机。即，排出阀堵塞至在缸体22的压缩室41内被压缩的制冷剂气体成为规定的压力为止，在制冷剂气体成为规定的压力以上时开口，将高温且高压的制冷剂气体向压缩室41外排出。
(排出消声器26)
排出消声器26以覆盖排出孔的方式设置于上轴承25的上部，抑制由制冷剂气体引起的噪声。通过将排出消声器26设置于上轴承25的上部，从而在排出消声器26与上轴承25之间形成空间。在排出消声器26设置有将在排出消声器26与上轴承25之间形成的空间与密闭容器5内连通的排出孔(未图示)。从缸体22经由排出口46排出的制冷剂气体暂时向在排出消声器26与上轴承25之间形成的空间排出，之后，从排出孔向密闭容器5内排出。大体上，在制冷剂气体从排出口46间断地排出时，产生脉动音等噪声。制冷剂气体因暂时排出至在排出消声器26与上轴承25之间形成的空间而压力降低，从而减轻压缩后的制冷剂气体从排出口46排出时的噪声。
(下轴承27)
下轴承27形成为在侧面观察下为大致T字形状，堵塞缸体22的密闭容器5的底部侧的开口，并且将旋转轴的副轴部32支承为旋转自如。
在此，使用图2对压缩部7的动作进行详细地说明。由压缩室41的内周、与偏心轴部33嵌合的偏心环23的外周、以及叶片24分隔出的高压室52以及低压室51借助曲柄轴21的旋转，容积反复增加以及减少。即，首先，低压室51与吸入口45连通，低压的制冷剂气体被吸入低压室51。接着，吸入口45关闭，伴随高压室52的容积减少，高压室52内的制冷剂气体被压缩。然后，高压室52与排出口46连通，在压缩室41内的制冷剂气体到达规定的压力时，高压且高温的制冷剂气体从排出口46向压缩室41外排出。
图6是表示实施方式1的叶片24滑动时的油压的产生状态的图解。图6的X轴表示叶片24在缸体22的径向上从缸体22的中心侧起的长度。Y轴表示叶片24在缸体22的轴向上从缸体22的底面起的长度。Z轴表示在叶片24与叶片收容面43之间产生的油压[MPa]。使用图6对叶片24滑动时的油压的产生状态进行说明。首先，在叶片24朝向缸体22的内侧在叶片收容槽42滑动时，存积于润滑槽48的润滑油伴随叶片24的滑动延迟移动，并汇集于润滑槽48的V字形的顶点49。接下来，未收于顶点49的润滑油从顶点49溢出，被向润滑槽48的外侧推顶。由此，在叶片收容面43与叶片24之间形成油膜。即，如图6所示，从V字形的顶点49溢出的润滑油挤进叶片24与叶片收容面43之间，从而在叶片24与叶片收容面43之间产生压力。因此，叶片24不与叶片收容面43接触。另外，如上述的那样，在润滑槽48为顶点49朝向缸体22的中心侧的V字形的情况下，在叶片24朝向缸体22的外侧在叶片收容槽42滑动时，能够在叶片24与叶片收容面43之间产生油压。另外，在为顶点49朝向缸体22的外侧以及内侧的菱形的形状的情况下，在任一滑动方向上，均能在叶片24与叶片收容面43之间产生油压。
(吸入管2、排出管3)
吸入管2是与密闭容器5的下部连接且供低压的制冷剂通过的管。在吸入管2设置有储能器4。储能器4将制冷剂分离为液体制冷剂和气体制冷剂。排出管3是与密闭容器5的上部连接且将压缩后的制冷剂向旋转型压缩机1外排出的管。
在此，对旋转型压缩机1的动作进行说明。若旋转型压缩机1的电动部6驱动，则与曲柄轴21的偏心轴部33嵌合的偏心环23进行偏心旋转，在压缩室41内压缩制冷剂。从吸入管2流入的制冷剂从低压且低温的吸入气体压缩成高压且高温的排出气体。在压缩室41压缩后的制冷剂通过排出口46，从上轴承25的排出孔排出到在排出消声器26与上轴承25之间形成的空间之后，从排出消声器26的排出孔向密闭容器5内排出。从压缩室41经由排出消声器26向密闭容器5内排出的高压且高温的制冷剂气体在电动部6内通过，在密闭容器5内上升，从设置于密闭容器5的上部的排出管3向密闭容器5的外部排出。另外，润滑油与在压缩室41内成为高压的制冷剂气体混合，在排出到密闭容器5中时，成为雾状。之后，雾状的润滑油与借助伴随密闭容器5内的转子12的旋转的离心力等而排出的制冷剂气体分离，并返回至密闭容器5的底部。
根据本实施方式1，在叶片收容面43和叶片24的任一方形成有存积润滑油的槽即润滑槽48。因此，存积于润滑槽48的润滑油伴随叶片24的滑动而移动，汇集于叶片24的端部。此时，未收于润滑槽48的端部的润滑油从润滑槽48的端部溢出，被向润滑槽48的外侧推顶。由此，在叶片收容面43与叶片24之间形成油膜，抑制叶片24与叶片收容槽42的滑动阻力增大。因此，叶片24与偏心环23抵接，能够抑制制冷剂从高压室52向低压室51漏出。
另外，根据本实施方式1，润滑槽48的上下方向的长度小于叶片收容面43或叶片24中的形成有润滑槽48的一方的高度。因此，制冷剂不从润滑槽48的端部流出。因此，能够抑制高压室52的高压的制冷剂向低压室51漏出而使压缩效率降低。
此外，根据本实施方式1，润滑槽48为顶点49朝向缸体22的外侧的V字形的形状。因此，在叶片24朝向缸体22的内侧在叶片收容槽42滑动时，存积于润滑槽48的润滑油伴随叶片24的滑动延迟移动，汇集于润滑槽48的V字形的顶点49。此时，未收于顶点49的润滑油从顶点49溢出，被向润滑槽48的外侧推顶。由此，在叶片收容面43与叶片24之间形成油膜，抑制叶片收容面43与叶片24的滑动阻力增大。因此，叶片24与偏心环23始终抵接，能够抑制制冷剂从高压室52向低压室51漏出。
图7是表示实施方式1的缸体22以及叶片24的顶视图。使用图7对压缩部7驱动时施加于叶片24的力进行说明。在压缩部7驱动时，叶片24的侧面因高压室52侧与低压室51侧的压力之差，与偏心环23抵接的端部在低压室51侧承受载荷(F0)，因此叶片24的侧面一边相对于叶片收容面43倾斜、一边滑动。因此，在叶片收容面43的吸入侧侧面53的内周侧以及排出侧侧面54的外周侧，产生与叶片24的摩擦。即，对叶片24施加吸入侧侧面53的内周侧的滑动阻力(F1)以及排出侧侧面54的外周侧的滑动阻力(F2)。另外，借助叶片弹簧47以及背压室44与压缩室41的差压，对叶片24施加有将叶片24按压于偏心环23的力(F3)。
图8是表示比较例的缸体222以及叶片224的顶视图。比较例的压缩部7在叶片224以及叶片收容面243不形成润滑槽。使用图8对压缩部7驱动时施加于叶片224的力进行说明。在压缩部7驱动时，叶片224的侧面因高压室52侧与低压室51侧的压力之差，与偏心环23抵接的端部在低压室51侧承受载荷(F0)，因此叶片224的侧面一边相对于叶片收容面243倾斜、一边滑动。因此，在叶片收容面243的吸入侧侧面253的内周侧以及排出侧侧面254的外周侧产生与叶片224的摩擦。即，对叶片224施加吸入侧侧面253的内周侧的滑动阻力(F1)以及排出侧侧面254的外周侧的滑动阻力(F2)。另外，借助叶片弹簧47以及背压室44与压缩室41的差压，对叶片24施加有将叶片224按压于偏心环23的力(F3)。
图9是表示比较例的曲柄轴21的相位角与叶片224的滑动阻力的图解。图9的纵轴表示在叶片224产生的力，图9的横轴表示曲柄轴21的相位角。针对曲柄轴21的相位角，将偏心环23离背压室44最近的状态设为0°，将偏心环23离背压室44最远的状态设为180°，值配合曲柄轴21的旋转方向增加。在曲柄轴21的相位角为180°附近，叶片224与叶片收容面43接触的面积最大化，并且来自高压室52的载荷(F0)增大。因此，如图9所示，叶片收容面43的滑动阻力(F1+F2)在相位角为180°附近为最大值。
另外，针对将叶片224按压于偏心环23的力(F3)，在曲柄轴21的相位角为180°附近，叶片弹簧47伸长，并且背压室44与压力室的差压变小。因此，如图9所示，将叶片224按压于偏心环23的力(F3)在曲柄轴21的相位角为180°附近为最小值。因此，在曲柄轴21的相位角为180°附近时，示出F1+F2＞F3。
图10是表示比较例的叶片224滑动时油压的产生状态的图解。如图10所示，由于在叶片224与叶片收容面243之间不产生油压，因此在曲柄轴21的相位角为180°附近时，叶片收容面43的滑动阻力(F1+F2)的值不再变小。即，由于对滑动阻碍的力大于将叶片224按压于偏心环23的力，因此叶片224从偏心环23离开。因此，在叶片224与偏心环23再次接触时有可能产生噪声。
与此相对，根据本实施方式1，在叶片收容面43和叶片24的任一方形成有存积润滑油的槽亦即润滑槽48。因此，在叶片24滑动时，存入润滑槽48的润滑油伴随叶片24的滑动而移动并汇集于叶片24的端部。此时，未收于润滑槽48的端部的润滑油从润滑槽48的端部溢出，被向润滑槽48的外侧推顶。由此，在叶片收容面43与叶片24之间形成油膜，抑制叶片24与叶片收容槽42的滑动阻力(F1+F2)的增大。因此，由于叶片24与偏心环23始终抵接，因而能够抑制噪声产生。
在此，也可以在叶片收容面43以及叶片24中的任一方均形成有润滑槽48，但在本实施方式1中例示出润滑槽48仅形成于叶片收容面43以及叶片24中的任一方的情况。由此，能够抑制在叶片收容面43以及叶片24双方形成有润滑槽48时，从一方的润滑槽48被推顶的润滑油进入另一方的润滑槽48、或者润滑槽48彼此牵连从而滑动阻力增大。
实施方式2.
图11是表示实施方式2的叶片收容面143的侧视图。图12是表示实施方式1、实施方式2以及比较例的摩擦系数的图解。图12的纵轴表示叶片24、叶片124以及叶片224与叶片收容面43、叶片收容面143以及叶片收容面243的摩擦系数，各柱状图从左开始分别表示实施方式2、实施方式1以及比较例。如图11所示，本实施方式2与实施方式1的不同点在于：叶片收容面143为超平滑面。在本实施方式2中对于与实施方式1相同的部分，标注相同的附图标记并省略说明，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
叶片收容面143具有表面粗糙度的值以十点平均粗糙度计成为0.3μm以下的超平滑的表面特性。另外，润滑槽48也可以不形成于叶片124，而是形成于叶片收容面143，在该情况下，叶片124具有表面粗糙度的值以十点平均粗糙度计成为0.3μm以下的超平滑的表面特性。
大体上，在从润滑槽推顶的润滑油的厚度比叶片收容面的表面的凸部薄的情况下，叶片收容面有可能与叶片接触。根据本实施方式2，如图11所示，叶片收容面143具有表面粗糙度的值以十点平均粗糙度计成为0.3μm以下的超平滑的表面特性。因此，叶片收容面143因表面的凹凸变小，厚度难以比从润滑槽48推顶的润滑油的厚度厚。即，在叶片收容面143与叶片124之间更可靠地形成油膜。如图12所示，本实施方式2的摩擦系数是0.026μk。另外，实施方式1的摩擦系数是0.122μk。而且，比较例的摩擦系数是0.142μk。即，在本实施方式2中，叶片124和叶片收容面143的摩擦系数较小，抑制了滑动阻力增大。因此，由于叶片124与偏心环23始终抵接，因而能够抑制制冷剂从高压室52向低压室51漏出。
附图标记说明：
1…旋转型压缩机；2…吸入管；3…排出管；4…储能器；5…密闭容器；6…电动部；7…压缩部；8…储油部；11…定子；12…转子；21…曲柄轴；22…缸体；23…偏心环；24…叶片；25…上轴承；26…排出消声器；27…下轴承；31…主轴部；32…副轴部；33…偏心轴部；41…压缩室；42…叶片收容槽；43…叶片收容面；44…背压室；45…吸入口；46…排出口；47…叶片弹簧；48…润滑槽；49…顶点；51…低压室；52…高压室；53…吸入侧侧面；54…排出侧侧面；124…叶片；143…叶片收容面；222…缸体；224…叶片；243…叶片收容面；253…吸入侧侧面；254…排出侧侧面。
Claims (4)
1.一种旋转型压缩机，其特征在于，具备：
密闭容器，其在内部充满制冷剂；
压缩部，其收纳于所述密闭容器并压缩制冷剂；以及
电动部，其收纳于所述密闭容器并驱动所述压缩部，
所述压缩部具有：
圆筒状的缸体，其形成有在径向上为凹状且供润滑油流动的叶片收容槽；以及
叶片，其收容于所述叶片收容槽，
在所述叶片收容槽的侧壁亦即叶片收容面和所述叶片的任一方形成有存积所述润滑油的凹状的润滑槽。
2.根据权利要求1所述的旋转型压缩机，其特征在于，
所述润滑槽的上下方向的长度小于所述叶片收容面或所述叶片中的形成有所述润滑槽的一方的上下方向的长度。
3.根据权利要求1或2所述的旋转型压缩机，其特征在于，
各个所述润滑槽呈顶点位于所述缸体的外侧的V字形的形状。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的旋转型压缩机，其特征在于，
所述叶片收容面或所述叶片中的不形成所述润滑槽的一方具有表面粗糙度的值以十点平均粗糙度计成为0.3μm以下的超平滑的表面特性。
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