CN114829778B

CN114829778B - 具备油分离部件的涡旋压缩机

Info

Publication number: CN114829778B
Application number: CN202180007348.1A
Authority: CN
Inventors: 新木康介; 塚义友
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2041-01-26
Also published as: EP4083429B1; EP4083429A4; EP4083429A1; WO2021153541A1; JP2021124013A; US11674515B2; CN114829778A; US20220316479A1; JP6879395B1

Abstract

涡旋压缩机(10)具备框架(60)和油分离部件(70)。油分离部件(70)固定于框架(60)。油分离部件(70)抑制外壳的内部的制冷剂与润滑油的混合。框架(60)具有固定于外壳(11)的第一固定脚(61)及第二固定脚(62)。油分离部件(70)具有第一水平面(71)和第一倾斜面(72)。第一倾斜面(72)在旋转方向(R)上具有第一倾斜面上游部位(72a)和第一倾斜面下游部位(72b)。第一倾斜面下游部位(72b)配置得比第一倾斜面上游部位(72a)高。按照第一水平面(71)、第一倾斜面(72)和第一固定脚(61)的顺序在旋转方向(R)上从上游侧向下游侧配置。

Description

具备油分离部件的涡旋压缩机

技术领域

涉及具备用于对制冷剂和油进行分离的油分离部件的涡旋压缩机。

背景技术

专利文献1(日本特开2015-105637号公报)公开的涡旋压缩机具有油分离板。油分离板抑制因制冷剂气体与贮油部碰撞而可能产生的润滑油的飞散。油分离板固定于下部轴承部件。下部轴承部件具有3个脚部。3个脚部固定于外壳的内表面。

从压缩机构排出的制冷剂包含润滑油。制冷剂接着向下部轴承部件的附近移动。在这里，制冷剂从旋转的转子受到力，沿着油分离板在外壳的周向上回旋。在制冷剂回旋的过程中，润滑油借助旋风分离而从制冷剂中分离。

发明内容

发明要解决的课题

沿着油分离板在外壳的周向上回旋的制冷剂有时会与下部轴承部件的脚部碰撞。此时，制冷剂的回旋停止，润滑油从制冷剂的分离被阻碍。在该情况下，被称为“油损失”的、制冷剂在含有润滑油的状态下向涡旋压缩机的外部排出的现象更剧烈地发生。其结果是，涡旋压缩机的内部的润滑油量有可能不足。

用于解决课题的手段

第一观点的涡旋压缩机具备外壳、涡旋压缩机构、马达、曲轴、轴承、框架和油分离部件。涡旋压缩机构配置在外壳的内部。马达配置在外壳的内部且涡旋压缩机构的下方。马达具有定子和转子。转子向旋转方向旋转。曲轴连接涡旋压缩机构和马达。轴承配置于马达的下方。轴承将曲轴支承为能够旋转。框架固定于外壳。框架支承轴承。油分离部件固定于框架。油分离部件抑制外壳的内部的制冷剂与润滑油的混合。框架具有固定于外壳的第一固定脚以及第二固定脚。油分离部件具有第一水平面和第一倾斜面。第一倾斜面在旋转方向上具有第一倾斜面上游部位和第一倾斜面下游部位。第一倾斜面下游部位配置得比第一倾斜面上游部位高。按照第一水平面、第一倾斜面和第一固定脚的顺序在旋转方向上从上游侧向下游侧配置。

根据该结构，制冷剂的回旋流借助第一倾斜面向斜上方行进，接着接近第一固定脚。因此，能够抑制制冷剂的回旋流与第一固定脚碰撞。

第二观点的涡旋压缩机在第一观点的涡旋压缩机中，油分离部件还具有第二水平面。按照第一水平面、第一倾斜面、第二水平面和第一固定脚的顺序在旋转方向上从上游侧向下游侧配置。

根据该结构，油分离部件具有第二水平面。因此，与在应该设置该第二水平面的场所形成倾斜面的情况相比，油分离部件的制造简单。

第三观点的涡旋压缩机在第二观点的涡旋压缩机中，还具备回油通路。回油通路从马达的上方向马达的下方引导润滑油。油分离部件还具有第三水平面。第三水平面包括回油通路部位。回油通路部位位于回油通路的正下方。按照第三水平面和第二固定脚的顺序在旋转方向上从上游侧向下游侧配置。

根据该结构，沿着第三水平面回旋的制冷剂流与第二固定脚碰撞。因而，落到回油通路部位的润滑油被第二固定脚阻挡，因此，润滑油向贮油部落下。

第四观点的涡旋压缩机在第三观点的涡旋压缩机中，定子具有芯切割部。芯切割位于定子的外周。回油通路包括芯切割部。

根据该结构，回油通路包括芯切割部。因此，在马达的高度处，不需要构成回油通路的专用部件。

第五观点的涡旋压缩机在第四观点的涡旋压缩机中，第一倾斜面上游部位与第一倾斜面下游部位分离第一高低差H1。第一倾斜面上游部位与第一倾斜面下游部位在周向上分离第一周向距离L1。第一固定脚具有第一固定脚上表面。第二水平面与第一固定脚上表面分离第二高低差H2。第二水平面在周向上延伸第二周向距离L2。第一高低差H1相对于第一周向距离L1的比率即第一斜率H1/L1比第二高低差H2相对于第二周向距离L2的比率即第二斜率H2/L2大。

根据该结构，第一斜率比第二斜率大。因此，借助第一倾斜面，制冷剂流的行进方向被设定为斜上方，因此，能够抑制制冷剂流与第一固定脚碰撞。

第六观点的涡旋压缩机在第五观点的涡旋压缩机中，第一斜率H1/L1为0.5以上且2.0以下。

根据该结构，指定第一斜率的范围。因此，容易制造油分离部件。

第七观点的涡旋压缩机在第五观点或第六观点的涡旋压缩机中，第二斜率H2/L2为0.3以上且1.0以下。

根据该结构，指定第二斜率的范围。因此，容易制造框架。

第八观点的涡旋压缩机在第一观点至第七观点中的任意1个涡旋压缩机中，油分离部件还具有第二倾斜面。第二倾斜面在旋转方向上具有第二倾斜面上游部位和第二倾斜面下游部位。第二倾斜面下游部位配置得比第二倾斜面上游部位低。按照第一固定脚和第二倾斜面的顺序在旋转方向上从上游侧向下游侧配置。

根据该结构，在第一固定脚的下游侧设置有具有与第一倾斜面相反的斜率的第二倾斜面。因此，能够使油分离部件的结构简单。

第九观点的涡旋压缩机在第一观点至第八观点中的任意1个涡旋压缩机中，油分离部件还具有第三倾斜面。第三倾斜面在油分离部件的径向的截面上倾斜。第三倾斜面在径向的内侧高，在径向的外侧低。

根据该结构，油分离部件具有作为径向的倾斜的第三倾斜面。因此，第三倾斜面吸收由第一水平面和第二水平面构成的阶梯差。

附图说明

图1是基本实施方式的涡旋压缩机10的剖视图。

图2是涡旋压缩机10的一部分部件的侧视图。

图3是涡旋压缩机10的一部分部件的侧视图。

图4是下部框架60以及油分离部件70的立体图。

图5是从外周侧观察的油分离部件70的示意图。

图6是从外周侧观察的油分离部件70的示意图。

图7是变形例所涉及的下部框架60以及油分离部件70的立体图。

具体实施方式

<基本实施方式>

(1)整体结构

图1是基本实施方式的涡旋压缩机10的剖视图。涡旋压缩机10用于通过对作为流体的低压制冷剂进行压缩来生成高压制冷剂。涡旋压缩机10具有外壳11、马达20、曲轴30、涡旋压缩机构40、上部框架50、下部框架60、油分离部件70、油引导件51(图2)以及制冷剂引导件52(图3)。

(2)详细结构

(2-1)外壳11

如图1所示，外壳11收纳涡旋压缩机10的各种部件。外壳11具有主体部11a、上部11b以及下部11c。主体部11a具有大致圆筒形状。上部11b和下部11c与主体部11a气密地接合。在上部11b设置有吸入管15。在主体部11a设置有排出管16。在下部11c的附近设置有用于贮存润滑油的贮油部12。

(2-2)电动机20

马达20产生用于驱动涡旋压缩机构40的动力。马达20配置在外壳11的内部。马达20配置在涡旋压缩机构40的下方。马达20具有定子21和转子22。

定子21具有未图示的绕组。绕组将涡旋压缩机10接收到的电力转换为磁力。定子21具有大致圆筒形状。定子21固定于主体部11a。在定子21的外周设置有被称为芯切割部21a的切口。由芯切割部21a构成的主体部11a与定子21之间的空隙作为制冷剂的通路发挥功能。

转子22设置在定子21的附近。转子22具有未图示的永磁体。转子22具有大致圆筒形状。通过定子21的绕组和转子22的永磁体相互作用，从而转子22旋转。

(2-3)曲轴30

曲轴30将马达20产生的动力传递至涡旋压缩机构40。曲轴30将涡旋压缩机构40与马达20连接。曲轴30固定于转子22。曲轴30具有同心部31和偏心部32。同心部31与转子22及曲轴30的旋转轴同心。偏心部32从旋转轴偏心。同心部31由上部轴承35以及下部轴承36支承为能够旋转。偏心部32由偏心轴承37支承为能够旋转。上部轴承35配置于马达20的上方。下部轴承36配置于马达20的下方。偏心轴承37配置在涡旋压缩机构40的附近。

在曲轴30的内部设有油上升孔33。通过曲轴30旋转，贮油部12的润滑油被吸至油上升孔33，然后，向涡旋压缩机构40、上部轴承35、下部轴承36及偏心轴承37供给。

(2-4)涡旋压缩机构40

涡旋压缩机构40配置在外壳11的内部。涡旋压缩机构40具有固定涡旋件41和可动涡旋件42。

固定涡旋件41具有固定板部41a及固定涡旋齿部41b。固定板部41a是在水平方向上扩展的部位。固定涡旋齿部41b从固定板部41a沿铅垂方向延伸。固定涡旋齿部41b在俯视时具有涡卷形状。在固定板部41a的中央形成有用于排出高压制冷剂的排出孔45。

可动涡旋件42具有可动板部42a、可动涡旋齿部42b以及可动突出部42c。可动板部42a是在水平方向上扩展的部位。可动涡旋齿部42b从可动板部42a沿铅垂方向延伸。可动涡旋齿部42b在俯视时具有涡卷形状。可动突出部42c从可动板部42a沿铅垂方向延伸。可动突出部42c具有凹部。凹部收纳偏心轴承37及偏心部32。可动涡旋件42能够相对于固定涡旋件41进行公转。

固定涡旋件41和可动涡旋件42均规定多个压缩室43。位于最外侧的压缩室43与吸入管15连通。

(2-5)上部框架50

上部框架50支承上部轴承35。上部框架50经由上部轴承35支承曲轴30。上部框架50固定于外壳11的主体部11a。固定涡旋件41固定于上部框架50。在上部框架50形成有沿上下方向贯通上部框架50的制冷剂通路50a。

(2-6)下部框架60

下部框架60支承下部轴承36。下部框架60经由下部轴承36支承曲轴30。下部框架60固定于外壳11的主体部11a。

(2-7)油分离部件70

油分离部件70抑制制冷剂与润滑油的混合。即，油分离部件70抑制因气体制冷剂与贮油部12碰撞而可能产生的润滑油的飞散，进而抑制制冷剂与润滑油的混合。油分离部件70固定于下部框架60。

(2-8)油引导件51

图2是涡旋压缩机10的一部分部件的侧视图。油引导件51设置于外壳11的主体部11a。在油引导件51设置有槽51a。槽51a将位于上方的润滑油向下方引导。油引导件51的槽51a和定子21的芯切割部21a构成回油通路P。回油通路P从马达20的上方向马达20的下方引导润滑油。位于比油引导件51靠上方处的润滑油通过回油通路P，接着，向油分离部件70的回油通路部位79落下。回油通路部位79位于回油通路P的正下方。

(2-9)制冷剂引导件52

图3是涡旋压缩机10的一部分部件的侧视图。制冷剂引导件52设置于外壳11的主体部11a。制冷剂引导件52将位于上方的制冷剂向周向及下方引导。由此，制冷剂的一部分一边水平行进，一边沿着主体部11a的内周面回旋。另外，制冷剂的另一部分向下方行进，并通过芯切割部21a。

(3)制冷剂及润滑油的动作

以下，对制冷剂及润滑油的动作进行叙述。然而，应当注意的是，制冷剂和润滑油不是彼此完全独立地动作。制冷剂和润滑油具有相溶性。因此，以下所讨论的制冷剂或润滑油的动作也可能是制冷剂与润滑油的混合物的动作。

(3-1)制冷剂

低压制冷剂从图1所示的吸入管15进入涡旋压缩机10的内部。接着，低压制冷剂进入涡旋压缩机构40的最外侧的压缩室43。通过曲轴30的旋转使可动涡旋件42公转，从而压缩室43一边缩小容积一边向涡旋压缩机构40的中心移动。在该过程中，低压制冷剂被压缩，成为高压制冷剂。高压制冷剂从排出孔45向上部空间S1流出。之后，高压制冷剂通过上部框架50的制冷剂通路50a而到达中部空间S2。接着，高压制冷剂到达制冷剂引导件52。

借助制冷剂引导件52，制冷剂的一部分一边水平行进，一边沿着主体部11a的内周回旋。该回旋流有时因转子22的旋转而进一步加速。制冷剂的另一部分向下方行进，通过芯切割部21a，与油分离部件70碰撞。接着，在马达20与下部框架60之间的下部空间S3中，转子22的旋转使制冷剂回旋。

(3-2)润滑油

润滑油从贮油部12被吸到油上升孔33。之后，润滑油被供给到涡旋压缩机构40、上部轴承35、下部轴承36以及偏心轴承37。之后，润滑油从涡旋压缩机构40、上部轴承35、下部轴承36以及偏心轴承37流出。接着，润滑油顺着主体部11a的内周面或油引导件51的回油通路P向下方移动。在回油通路P中流出的润滑油从芯切割部21a向油分离部件70的回油通路部位79落下。

(4)下部框架60以及油分离部件70的详细构造

图4是下部框架60以及油分离部件70的立体图。图中的箭头表示转子22的旋转方向R。

下部框架60具有第一固定脚61、第二固定脚62、第三固定脚63。第一固定脚61、第二固定脚62、第三固定脚63都固定于外壳11的主体部11a。固定的方法例如是焊接。第一固定脚61具有第一固定脚上表面61a。

油分离部件70是固定于下部框架60的板状部件。在油分离部件70中靠近外周的部位形成有第一水平面71、第二水平面73、第三水平面74、第四水平面81、第五水平面83、第六水平面84、第七水平面86、第八水平面88、第一倾斜面72、第二倾斜面75、第三倾斜面82、第四倾斜面85、第五倾斜面87、切口76。切口76用于使贮存在油分离部件70上的润滑油向贮油部12落下。

按照第一水平面71、第一倾斜面72、第二水平面73、第一固定脚61和第二倾斜面75的顺序在旋转方向R上从上游侧向下游侧配置。按照第三水平面74和第二固定脚62的顺序在旋转方向R上从上游侧向下游侧配置。

图5是第一倾斜面72的周边的示意图。第一倾斜面72的上游侧的边是第一倾斜面上游部位72a。第一倾斜面72的下游侧的边是第一倾斜面下游部位72b。第一倾斜面下游部位72b配置得比第一倾斜面上游部位72a高。

第一倾斜面上游部位72a与第一倾斜面下游部位72b分离第一高低差H1。第一倾斜面上游部位72a与第一倾斜面下游部位72b在周向上分离第一周向距离L1。第二水平面73与第一固定脚上表面61a分离第二高低差H2。第二水平面73在周向上延伸第二周向距离L2。

第一高低差H1相对于第一周向距离L1的比率为第一斜率H1/L1。第二高低差H2相对于第二周向距离L2的比率为第二斜率H2/L2。第一斜率H1/L1大于第二斜率H2/L2。第一斜率H1/L1为0.5以上且2.0以下。第二斜率H2/L2为0.3以上且1.0以下。

图6是第二倾斜面75的周边的示意图。第二倾斜面75的上游侧的边是第二倾斜面上游部位75a。第二倾斜面75的下游侧的边是第二倾斜面下游部位75b。第二倾斜面下游部位75b配置得比第二倾斜面上游部位75a低。

返回图4，在油分离部件70形成有第三倾斜面78。第三倾斜面78在油分离部件70的径向的截面上倾斜。第三倾斜面78在径向的内侧高，在径向的外侧低。

第二水平面73的周向距离L2设定为比第五水平面83的周向距离大。这是因为位于第二水平面73的上游的第一水平面71位于制冷剂引导件52的下方。第一水平面71接收从制冷剂引导件52向下吹出的剧烈的制冷剂流。

(5)特征

(5-1)

下部空间S3中的制冷剂的回旋流借助第一倾斜面72向斜上方行进，接着接近第一固定脚61。因此，能够抑制制冷剂的回旋流与第一固定脚61碰撞。进而，回旋流的旋风分离不易受到阻碍，因此，制冷剂所包含的润滑油容易从制冷剂中分离。分离出的润滑油能够返回到贮油部12。

(5-2)

油分离部件70具有第三水平面74。因此，与在应该设置该第三水平面74的场所形成倾斜面的情况相比，油分离部件70的制造简单。

(5-3)

在下部空间S3中沿着第三水平面74回旋的制冷剂与第二固定脚62碰撞。因而，落到回油通路部位79的润滑油被第二固定脚62阻挡，因此，润滑油通过切口76而适当地落下到贮油部12。

(5-4)

回油通路P包括芯切割部21a。因此，在马达20的高度处，不需要构成回油通路P的专用部件。

(5-5)

第一斜率H1/L1大于第二斜率H2/L2。因而，借助第一倾斜面72，制冷剂流的行进方向被设定为斜上方，因此，能够抑制制冷剂流与第一固定脚61碰撞。

(5-6)

在第一固定脚61的下游侧设置有具有与第一倾斜面72相反的斜率的第二倾斜面75。因此，能够使油分离部件70的结构简单。

(5-7)

油分离部件70具有作为径向的倾斜的第三倾斜面78。因此，第三倾斜面78吸收由第一水平面71和第二水平面73构成的阶梯差。

(6)变形例

以下是上述的基本实施方式的变形例。也可以组合多个变形例。

(6-1)变形例A

图7是基本实施方式的变形例A。变形例A的结构与图4所示的基本实施方式的结构相比，不同点在于，第一固定脚61、第二固定脚62、第三固定脚63不比油分离部件70向上方突出。因此，第一固定脚61、第二固定脚62、第三固定脚63的上表面(例如第一固定脚上表面61a)与第二水平面73位于大致相同的高度。

通过这样的结构，也能够抑制下部空间S3中的制冷剂的回旋流与第一固定脚61、第二固定脚62、第三固定脚63碰撞。

(6-2)变形例B

在基本实施方式中，下部框架60所具有的固定脚的数量为3个。也可以取而代之，下部框架60所具有的固定脚的数量是2、4、5、6等3以外的数量。

<小结>

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但应当理解，能够在不脱离权利要求书所记载的本公开的主旨以及范围的情况下进行方式、细节的各种变更。

标号说明

10涡旋压缩机

11外壳

20马达

21定子

21a芯切割部

22转子

30曲轴

35上部轴承

36下部轴承(轴承)

37偏心轴承

40涡旋压缩机构

50上部框架

51油引导件

51a槽

52制冷剂引导件

60下部框架(框架)

61第一固定脚

61a第一固定脚上表面

62第二固定脚

63第三固定脚

70油分离部件

71第一水平面

72第一倾斜面

72a第一倾斜面上游部位

72b第一倾斜面下游部位

73第二水平面

74第三水平面

75第二倾斜面

75a第二倾斜面上游部位

75b第二倾斜面下游部位

78第三倾斜面

79回油通路部位

H1第一高低差

H2第二高低差

H1/L1第一斜率

H2/L2第二斜率

L1第一周向距离

L2第二周向距离

P回油通路

R旋转方向

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-105637号公报

Claims

1.一种涡旋压缩机(10)，该涡旋压缩机(10)具备：

外壳(11)；

涡旋压缩机构(40)，其配置在所述外壳的内部；

马达(20)，其配置在所述外壳的内部且所述涡旋压缩机构的下方，并且具有定子(21)及向旋转方向(R)旋转的转子(22)；

曲轴(30)，其连接所述涡旋压缩机构和所述马达；

轴承(36)，其配置在所述马达的下方且将所述曲轴支承为能够旋转；

框架(60)，其固定于所述外壳且支承所述轴承；以及

油分离部件(70)，其固定于所述框架，抑制所述外壳的内部的制冷剂与润滑油的混合，

所述框架具有固定于所述外壳的第一固定脚(61)及第二固定脚(62)，

所述油分离部件具有第一水平面(71)、第二水平面(73)和位于所述第一水平面(71)与所述第二水平面(73)之间的第一倾斜面(72)，所述第一水平面(71)与所述第二水平面(73)在所述油分离部件(70)的周向上被隔开第一周向距离，

所述第一倾斜面在所述旋转方向上具有第一倾斜面上游部位(72a)和第一倾斜面下游部位(72b)，所述第一倾斜面下游部位配置得比所述第一倾斜面上游部位高，

按照所述第一水平面、所述第一倾斜面和所述第一固定脚的顺序在所述旋转方向上从上游侧向下游侧配置，由此，能够抑制所述制冷剂的回旋流与所述第一固定脚碰撞。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，

按照所述第一水平面、所述第一倾斜面、所述第二水平面和所述第一固定脚的顺序在所述旋转方向上从上游侧向下游侧配置。

3.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，

所述油分离部件还具有第二倾斜面(75)，

所述第二倾斜面在所述旋转方向上具有第二倾斜面上游部位(75a)和第二倾斜面下游部位(75b)，所述第二倾斜面下游部位配置得比所述第二倾斜面上游部位低，

按照所述第一固定脚和所述第二倾斜面的顺序在所述旋转方向上从上游侧向下游侧配置。

4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其中，

所述油分离部件还具有第三倾斜面(78)，

所述第三倾斜面在所述油分离部件的径向的截面上倾斜，

所述第三倾斜面在所述径向的内侧高，在所述径向的外侧低。

5.一种涡旋压缩机(10)，该涡旋压缩机(10)具备：

外壳(11)；

涡旋压缩机构(40)，其配置在所述外壳的内部；

曲轴(30)，其连接所述涡旋压缩机构和所述马达；

框架(60)，其固定于所述外壳且支承所述轴承；

油分离部件(70)，其固定于所述框架，抑制所述外壳的内部的制冷剂与润滑油的混合；以及

回油通路(P)，其从所述马达的上方向所述马达的下方引导所述润滑油，

所述油分离部件具有第一水平面(71)、第一倾斜面(72)以及第二水平面(73)，按照所述第一水平面、所述第一倾斜面、所述第二水平面和所述第一固定脚的顺序在所述旋转方向上从上游侧向下游侧配置，

所述油分离部件还具有第三水平面(74)，

所述第三水平面包括回油通路部位(79)，

所述回油通路部位位于所述回油通路的正下方，

按照所述第三水平面和所述第二固定脚的顺序在所述旋转方向上从上游侧向下游侧配置。

6.根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其中，

所述定子具有位于所述定子的外周的芯切割部(21a)，

所述回油通路包括所述芯切割部。

7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其中，

所述第一倾斜面上游部位与所述第一倾斜面下游部位分离第一高低差H1，

所述第一倾斜面上游部位与所述第一倾斜面下游部位在周向上分离第一周向距离L1，

所述第一固定脚具有第一固定脚上表面(61a)，

所述第二水平面与所述第一固定脚上表面分离第二高低差H2，

所述第二水平面在周向上延伸第二周向距离L2，

所述第一高低差H1相对于所述第一周向距离L1的比率即第一斜率H1/L1比所述第二高低差H2相对于所述第二周向距离L2的比率即第二斜率H2/L2大。

8.根据权利要求7所述的涡旋压缩机，其中，

所述第一斜率H1/L1为0.5以上且2.0以下。

9.根据权利要求7或8所述的涡旋压缩机，其中，

所述第二斜率H2/L2为0.3以上且1.0以下。