CN115190944A - 旋转式压缩机和制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供旋转式压缩机和制冷循环装置，该旋转式压缩机包括：活塞(102)，其由驱动轴(101)驱动；缸(103)，其收纳偏心旋转的活塞(102)；封闭缸(103)的上下开口面的上端板(104)和下端板(105)；叶片(106)，其将由缸(103)、活塞(102)、上下端板(104、105)形成的空间区划成吸入室(112)和压缩室(113)，并与活塞(102)一体运动；吸入孔(107a)，其设置于上下端板(104、105)的至少任一者，连接从压缩机外部向吸入室(112)导入吸入气体的吸入配管。由此，能够缩小缸(103)和叶片(106)之间的泄漏间隙截面积，降低泄漏损失，且确保吸入通路截面积，抑制压力损失增加，并提高压缩机效率。

Description

旋转式压缩机和制冷循环装置

技术领域

本发明涉及旋转式压缩机和使用其的空气调节机、制冷机、鼓风机、热水器等制冷循环装置。

背景技术

专利文献1中公开可靠地防止叶片抖动的旋转式压缩机。该旋转式压缩机包括：将两端开口封闭的缸；在该缸内旋转的活塞；由活塞和缸形成压缩空间并且将高压侧与低压侧隔开的叶片；和摆动自如地连接活塞和叶片的连接单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-120572号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明提供降低缸高度且降低泄漏损失并且确保吸入通路截面积并抑制压力损失增加的旋转式压缩机和制冷循环装置。

用于解决问题的技术方案

本发明提供旋转式压缩机和制冷循环装置，该旋转式压缩机包括：驱动轴，其具有偏心轴；活塞，其嵌合于所述偏心轴；缸，其收纳偏心旋转的所述活塞；封闭所述缸的上下开口面的上端板和下端板；叶片，其将由所述缸、所述活塞、所述上下端板形成的空间区划成吸入室和压缩室，并与所述活塞一体运动；吸入孔，其设置于所述上下端板的至少任一者，连接从压缩机外部向吸入室导入吸入气体的吸入配管。

发明效果

本发明的旋转式压缩机和制冷循环装置通过增大缸内径，能够降低缸高度。因此，能够缩小缸内周与活塞外周的密封部的泄漏间隙截面积且降低泄漏损失并提高压缩机效率。另外，吸入通路设置于上下端板的任一者，所以能够确保吸入通路面积，还抑制吸入通路中的压力损失增加。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的旋转式压缩机的纵截面图。

图2是本发明的实施方式1的压缩机构部的横截面图。

图3是本发明的实施方式1的压缩机构部的压缩动作说明图。

图4是本发明的实施方式2的旋转式压缩机的纵截面图。

图5是本发明的实施方式3的旋转式压缩机的纵截面图。

具体实施方式

(成为本发明的基础的知识见解等)

发明人等想到了本发明时，旋转式压缩机在叶片背面设置弹簧，通过该弹簧的力与压力差向活塞推压叶片，通过该叶片的推压而形成压缩室来进行压缩。但是，上述现有的滚动活塞类型的旋转式压缩机在低压缩比等负荷条件下，产生推压力不足引起的所谓的叶片抖动。因此，滚动活塞类型存在叶片与活塞碰撞引起的噪声恶化和叶片和活塞之间的间隙处的泄漏引起的性能恶化的课题。

因此，现有技术提出一种技术，通过摆动自如地连接活塞和叶片，使其一体运动来进行压缩，以使叶片不抖动。由此，不仅能够解决上述课题，还不需要利用弹簧推压叶片，所以能够消除弹簧，产生部件数量减少带来的组装工时降低、直接抑制材料费的效果。

而且，上述活塞和叶片一体运动来进行压缩的旋转式压缩机不需要收纳弹簧的空间，所以与前者的滚动活塞类型相比，能够将叶片配置于更外侧。随之，该旋转式压缩机进一步增大缸内径，能够将缸高度设定得更低。由此，缩小活塞外周与缸内周的密封部的泄漏间隙截面积并能够降低泄漏损失。

但是，当降低缸高度时，设置于缸外周侧且从压缩机外部导入吸入气体的吸入通路的直径会变小，不能充分确保吸入通路的截面积。因此，存在压力损失在吸入过程增大且压缩机的效率反而恶化这样的课题。

发明人等发现这种课题，为了解决该课题，最终构成本发明的主题。

因此，本发明提供一种旋转式压缩机，该旋转式压缩机降低缸高度降低泄漏损失，并且确保吸入通路截面积并抑制压力损失增加。

以下，参照附图详细地说明实施方式。但是，有时会省略非必要的详细说明。例如，存在省略对于已经公知的事项的详细说明、或者对于实质上相同的结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明变得必要程度以上的冗长，便于本领域技术人员的理解。

此外，附图和以下的说明是为了本领域技术人员充分理解本发明而提供的，不意图通过这些说明来限定权利要求书所记载的主题。

(实施方式1)

以下，使用图1～图3说明实施方式1。

[1-1.结构]

图1和图2中，旋转式压缩机100包括：驱动轴101、活塞102、缸103、具有作为上轴承的功能的上端板(以下，称为上轴承)104、具有作为下轴承的作用的下端板(以下，称为下轴承)105、叶片106、和吸入孔107a。

密闭容器108的内部整体为连通于排出管109的排出压力气氛。在密闭容器108的中央部收纳电动机110，在下部收纳压缩机构部111。压缩机构部111由固定于电动机110的转子110a的驱动轴101驱动。

该压缩机构部111利用上轴承104和下轴承105夹着缸103、活塞102和叶片106，该压缩机构部111被构成为通过将形成于缸103与活塞102之间的空间利用叶片106隔开，而形成吸入室112和压缩室113来进行压缩动作。

在缸103内收纳由与驱动轴101一体构成的偏心轴101a，在该偏心轴101a上旋转自如地装配有活塞102。在活塞102的外周形成卡合槽102a，在前端侧形成有卡合部106a的叶片106与活塞102摆动自如地连结。此外，在现有的滚动活塞类型中，没有设置于某个叶片106的背面侧的弹簧。

在上轴承104设置有由径向的吸入孔107a和轴向的纵向孔107b构成的吸入通路107，且与吸入室112连通。向吸入孔107a压入吸入内胆114。吸入内胆114将密闭容器108内部的高温高压的排出气体和吸入孔107a内部的低温低压的吸入气体隔开。

为了防止压缩机的液体压缩，在吸入内胆114中插入蓄液器115。蓄液器115与固定于密闭容器108的吸入外管116一起进行钎焊或焊接而连接，将被吸入旋转式压缩机100的工作流体进行气液分离。

即，在实施方式1中，被构成为经由由插入上述蓄液器115的吸入内胆114和吸入外管116构成的吸入配管，向吸入室112导入来自压缩机外部的吸入气体。此外，作为吸入配管，也可以仅由蓄液器115和吸入外管116构成，在吸入孔107a直接连接蓄液器115。

此外，本实施方式的旋转式压缩机100使用例如二氧化碳作为工作流体。

[1-2.动作]

对于如上构成的旋转式压缩机100，以下，基于图1和图3说明其动作。

[1-2-1.压缩动作]

图3是说明每曲柄角90度的吸入室112和压缩室113的容积变化的图，容积向空心箭头的方向变化。未图示的上轴承104的吸入通路107位于叶片106的左侧，且与吸入室112连通。

当电动机110被施力而驱动轴101旋转时，偏心轴101a在缸103内进行偏芯旋转，连结的活塞102和叶片106一体运动。由此，重复进行工作流体的吸入、压缩。

低温低压的气体通过蓄液器115、吸入内胆114、吸入通路107被吸入室112吸入。低温低压的吸入气体被压缩机构部111压缩。被压缩的高温高压的气体通过设置于上轴承104且与压缩室113连通的排出孔(未图示)，经由止回阀向消音器室117(参照图1)排出。然后，排出气体通过设置于消音器118的小孔、压缩机构部111和电动机110之间的电动机下部空间119、电动机110的各间隙。然后，排出气体被导向电动机上部空间120，通过排出管109从旋转式压缩机100排出。

[1-2-2.供油动作]

在密闭容器108的下部贮存有油，压缩机构部111通常处于浸渍于油的状态。在驱动轴101的内部，在轴向设置未图示的油通路。从油通路的下端部吸起的油通过设置于偏心轴101a的未图示的供油孔，润滑偏心轴101a的滑动部，同时到达活塞102内周部。然后，油的一者润滑上轴承104和下轴承105的轴颈轴承滑动部且排出到压缩机构部111外，油的另一者润滑活塞102的上下端面与上轴承104和下轴承105的滑动部，同时被供给到吸入室112和压缩室113。

另外，从叶片106背面供给的油润滑叶片106的滑动部后，被供给到吸入室112和压缩室113。吸入室112和压缩室113的内部的油与气体一起从排出孔121排出后，随着上述的气流到达至排出管109。在该期间中，大部分油与排出气体分离而液滴化，通过重力返回至密闭容器108的下部。

[1-3.效果等]

如上所述，在本实施方式中，旋转式压缩机100包括：驱动轴101、活塞102、缸103、上轴承104、下轴承105、叶片106、和吸入孔107a。驱动轴101具有偏心轴101a。活塞102与偏心轴101a嵌合。缸103收纳偏心旋转的活塞102。上轴承104和下轴承105封闭缸103的上下开口面。叶片106将由缸103、活塞102、上轴承104、下轴承105形成的空间区划成吸入室112和压缩室113，与活塞102一体运动。然后，吸入孔107a设置于上轴承104上，而非设置于缸103上，连接吸入内胆114和蓄液器115。吸入内胆114和蓄液器115将吸入气体从旋转式压缩机100外部导入到吸入室112。

由此，现有的滚动活塞类型的压缩机中，不需要弹簧必须在叶片106的背面，相应地增大缸103的内径D，能够降低高度H。因此，缩小活塞102外周与缸103内周的触点密封部的泄漏间隙截面积，能够降低从压缩室113向吸入室112的泄漏损失。与此同时，设置直径充分大的吸入孔107a，能够确保吸入通路107的截面积。因此，在高度H低的缸103中设置直径小的吸入孔107a的情况下，吸入通路107中产生压力损失，但不会增加其压力损失，能够提高压缩机效率。

另外，本实施方式的旋转式压缩机100使用二氧化碳作为工作流体。

与HFC类制冷剂、HC类制冷剂或HFO类制冷剂等其它的制冷剂相比，该二氧化碳制冷剂的、吸入室112与压缩室113的压力差较大。因此，活塞102与缸103的密封部处的泄漏损失波和压缩机效率的影响大。但是，如果是本发明那样的结构，则能够将缸103的高度H设定得极低，所以能够降低活塞102与缸103的密封部面积。因此，能够更有效地降低泄漏损失，提高压缩机效率。

另外，本实施方式的旋转式压缩机100将缸103的内径D与高度H的比D/H设为2～13的范围。

由此，能够避免由于D/H过小，上述的效果缩小，或由于D/H过大，吸入室112和压缩室113的表面积增大，受热损失扩大。因此，能够最大限地提高压缩机效率。

此外，更优选上述D/H设为2～8的范围。

由此，能够避免驱动轴101的轴心与偏心轴101a的轴心的距离即偏心量极大，且活塞102的插入性恶化。因此，能够实现组装容易且高效率的旋转式压缩机100。

另外，本实施方式的旋转式压缩机100在活塞102上形成卡合槽102a，并且在叶片106的前端侧设置卡合部106a。该卡合部106a通过嵌合于活塞102的卡合槽102a，摆动自如地连接卡合部106a。

由此，活塞102不需要较大的设计变更，并且部件数量也不会增加。因此，能够将成本的增加抑制在最小限。

另外，本实施方式的旋转式压缩机100用于制冷循环装置来使用。活塞102和叶片106通过上述那样的结构连接，所以不会产生现有的滚动活塞类型中的课题即叶片抖动，能够实现低噪声和高效率。因此，即使在低压缩比等运转条件下也能够运转。通过旋转式压缩机100的运转范围扩大，提高制冷循环装置的运转的自由度，能够提高系统效率。

另外，本实施方式的旋转式压缩机100用于热泵热水器。

热泵热水器的排出气体的温度比其它的制冷循环装置高。因此，暴露于高温的排出气体下的下轴承105的温度也会变高，通过吸入通路107的低温的吸入气体的受热引起的体积效率降低的影响大。但是，本发明的旋转式压缩机的缸103的内径D较大，换言之，从密闭容器108内壁至缸103内壁的距离短，所以吸入通路107的长度也短。因此，吸入气体不易受热，能够更有效地提高体积效率。

(实施方式2)

以下，使用图4说明实施方式2。

[2-1.结构]

实施方式2的旋转式压缩机200构成上缸2031和下缸2032的两个缸，在上缸2031与下缸2032之间设置有分隔板221。这一点与由实施方式1的一个缸103构成的旋转式压缩机100不同。

利用上轴承204和分隔板221夹着上缸2031、上活塞2021和上叶片(未图示)，利用分隔板221和下轴承205夹着下缸2032、下活塞2022和下叶片(未图示)，利用上下叶片隔开形成于上下缸2031、2032和上下活塞2021、2022之间的空间。通过这样，构成为形成上吸入室2121、下吸入室2122(无图编号)、上压缩室2131(无图编号)和下压缩室2132，各个压缩构件进行压缩动作。

在上轴承204上设置有上吸入通路2071。上吸入通路2071由径向的上吸入孔2071a和轴向的上纵向孔2071b构成，与上吸入室2121连通。在下轴承205上设置有下吸入通路2072。下吸入通路2072由径向的下吸入孔2072a和轴向的下纵向孔2072b构成，与下吸入室2122连通。

旋转式压缩机200的封闭容积与实施方式1的旋转式压缩机100相同，但由两个缸2031、2032分担，所以缸2031、2032的高度Hu、Hl低于实施方式1的旋转式压缩机100的缸103的高度H。

[2-2.动作]

对于如上构成的旋转式压缩机200，以下说明其动作。

[2-2-1.吸入动作]

被蓄液器215气液分离的吸入气体在两条配管中分支，从上下吸入通路2071、2072被吸入到上下吸入室2121、2122。

[2-2-2.压缩动作]

旋转式压缩机200的各个压缩构件的压缩动作与实施方式1的旋转式压缩机100同样。但是，上下压缩室2131、2132以相反相位进行压缩。

被下缸2032压缩的下排出气体通过未图示的连通路并流向消音器室217，与被上缸2031压缩的上排出气体汇合。之后的排出气体与实施方式1的旋转式压缩机100同样。

[2-3.效果等]

如上，本实施方式中，旋转式压缩机200包括：驱动轴201、上活塞2021、下活塞2022、上缸2031、下缸2032、上轴承204、下轴承205、上下叶片、上吸入孔2071a、下吸入孔2072a、和分隔板221。上下压缩构件形成于轴向。分隔板221设置于上下压缩构件之间。上轴承204和下轴承205支承驱动轴201。而且，上吸入孔2071a设置于上轴承204，下吸入孔2072a设置于下轴承205。

由此，通过以相反相位进行上下活塞2021、2022产生的压缩，与实施方式1的旋转式压缩机100相比，缩小扭矩变动且能够降低振动。另外，增大上缸2031和下缸203的内径D，能够降低高度Hu、Hl，所以进一步缩小活塞2021、2022外周与缸2031、2032内周的触点密封部的泄漏间隙截面积，能够降低从压缩室2131、2132向吸入室2121、2122的泄漏损失。而且，除此之外，通过在上轴承204、下轴承205上设置上吸入孔2071a、下吸入孔2072a，能够充分增大吸入孔2071a、2072a的直径，能够充分确保吸入通路2071、2072的截面积。因此，在高度Hu、Hl低的缸2031、2032上设置直径小的吸入孔2071a、2072a的情况下，由于吸入通路2071、2072而产生压力损失，但也不会增加其压力损失，能够进一步提高压缩机效率。

(实施方式3)

以下，使用图5说明实施方式2。

[3-1.结构]

实施方式3的旋转式压缩机300至少在分隔板321上设置有吸入孔307a，而不是在上轴承304和下轴承305上设置吸入孔307a，在这一点上与实施方式2的旋转式压缩机200不同。

在分隔板321上设置有由径向的吸入孔307a、与上吸入室3121连通的上纵向孔307b、与下吸入室3122(无图编号)连通的下纵向孔307c构成的吸入通路307。

[3-2.动作]

对于如上构成的旋转式压缩机300，以下说明其动作。

[3-2-1.吸入动作]

被蓄液器315气液分离的吸入气体在吸入通路307中分配成上下并吸入到上下吸入室3121、3122。

[3-2-2.压缩动作]

被吸入到上下吸入室3121、3122的气体与实施方式2同样地被压缩。

[3-3.效果等]

如上，在本实施方式中，旋转式压缩机300包括：驱动轴301、上活塞3021、下活塞3022、上缸3031、下缸3032、上轴承304、下轴承305、上下叶片、吸入孔307a、和分隔板321。上下压缩构件形成于轴向。分隔板321设置于上下压缩构件之间。上轴承304和下轴承305支承驱动轴301。然后，吸入孔307a设置于分隔板321上。

由此，能够直接使用实施方式1的构成一个缸103的旋转式压缩机100的蓄液器115。因此，与实施方式2的旋转式压缩机200相比，能够减少部件数量和组装工时，能够实现低成本的蓄液器315和旋转式压缩机300。其它的效果与实施方式2同样。

(其它的实施方式)

如上，作为本申请中公开的技术的示例，说明了实施方式1～3。但是，本发明的技术不限定于此，也能够适用于进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式。另外，也能够组合上述实施方式1～3中说明的各构成要素，设为新的实施方式。

因此，以下，示例其它的实施方式。

在实施方式1～3中，作为旋转式压缩机的一例说明了单缸旋转式压缩机100和双缸旋转式压缩机200、300。旋转式压缩机只要压缩气体即可。因此，旋转式压缩机不限定于单缸旋转式压缩机100或双缸旋转式压缩机200、300。但是，如果使用单缸旋转式压缩机100或双缸旋转式压缩机200、300，则具有获得成本与效率、可靠性的平衡，且容易量产的优点。另外，作为旋转式压缩机，也可以使用两级压缩机。通过使用两级压缩机作为旋转式压缩机，则即使在高压力比的运转条件下，也能够缩小高低压差，所以能够通过少的泄漏损失实现高的效率。另外，作为旋转式压缩机，也可以在一个缸上包括多个叶片和压缩室。如果使用该旋转式压缩机，则在单缸旋转式压缩机100的结构中，通过进行与双缸类型大致同样的压缩动作，能够降低扭矩变动，或通过设为两级压缩结构，也能够缩小高低压差。因此，能够以少的部件数量实现可进行低振动或高压力比运转的旋转式压缩机。

另外，实施方式1中，作为叶片的一例，说明了包括与形成于活塞102的卡合槽102a摆动自如地嵌合连接的卡合部106a的叶片106。叶片只要将吸入室和压缩室隔开，总是与活塞一体运动，并且不需要叶片背面的弹簧即可。因此，叶片不限定于包括与形成于活塞102的卡合槽102a摆动自如地嵌合连接的卡合部106a的叶片106。但是，如果使用该叶片，则如上述，活塞102不需要较大的设计变更，并且部件数量不会增加，所以能够将成本的增加抑制在最小限。另外，作为叶片，如果使用与活塞完全一体化，活塞经由设置于缸的摆动衬套进行摆动运动的摆动型，则没有叶片与活塞的触点。因此，该微小的间隙处的泄漏损失和滑动损失完全消失，能够进行旋转式压缩机100的高效化。

另外，实施方式1中，作为工作流体的一例，说明了二氧化碳。工作流体只要是压缩性流体即可。因此，工作流体不限定于二氧化碳。但是，如果使用该二氧化碳，则如上述，与HFC类制冷剂、HC类制冷剂或HFO类制冷剂等其它的制冷剂相比，吸入室112与压缩室113的压力差大，活塞102与缸103的密封部处的泄漏损失波和压缩机效率的影响大。但是，通过使用本发明的结构，极低地设定缸103的高度H，能够更有效地降低泄漏损失。另外，作为工作流体，HFC类制冷剂、HC类制冷剂如果使用HFO类制冷剂等其它的制冷剂与二氧化碳的混合制冷剂，则能够抑制制冷循环的电容器入口和出口之间的温度滑动。因此，能够抑制电容器的热交换效率的降低。

此外，上述的实施方式是用于示例本发明的技术的方式，所以能够在权利要求书或其均等的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。

产业上的可利用性

本发明能够适用于产生泄漏损失和压力损失的旋转式压缩机和制冷循环装置。具体而言，本发明能够适用于空气调节机、制冷机、鼓风机、热水器等。

附图标记说明

100 旋转式压缩机

101、201、301 驱动轴

101a 偏心轴

102 活塞

102a 卡合槽

103 缸

104、204、304 上轴承(上端板)

105、205、305 下轴承(下端板)

106 叶片

106a 卡合部

107 吸入通路

107a 吸入孔

107b 纵向孔

108 密闭容器

109 排出管

110 电动机

110a 转子

110b 定子

111 压缩机构部

112 吸入室

113 压缩室

114 吸入内胆(吸入配管)

115 蓄液器(吸入配管)

116 吸入外管(吸入配管)

117 消音器室

118 消音器

119 电动机下部空间

120 电动机上部空间

200 旋转式压缩机

2021 上活塞

2022 下活塞

2031 上缸

2032 下缸

2071 上吸入通路

2071a 上吸入孔

2071b 上纵向孔

2072 下吸入通路

2072a 下吸入孔

2072b 下纵向孔

2121 上吸入室

2122 下吸入室

2131 上压缩室

2132 下压缩室

215 蓄液器

217 消音器室

221 分隔板

300 旋转式压缩机

3021 上活塞

3022 下活塞

3031 上缸

3032 下缸

307 吸入通路

307a 吸入孔

307b 上纵向孔

307c 下纵向孔

3121 上吸入室

3122 下吸入室

315 蓄液器

321 分隔板

Claims (7)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

驱动轴，其具有偏心轴；

活塞，其嵌合于所述偏心轴；

缸，其收纳偏心旋转的所述活塞；

封闭所述缸的上下开口面的上端板和下端板；

叶片，其将由所述缸、所述活塞、所述上下端板形成的空间区划成吸入室和压缩室，并与所述活塞一体运动；

吸入孔，其设置于所述上端板和所述下端板的至少任一者，连接从压缩机外部向所述吸入室导入吸入气体的吸入配管。

2.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于：

在轴向上包括多个由所述缸、所述活塞和所述叶片构成的压缩构件，

在多个所述压缩构件之间设置有分隔板，

将上下支承所述驱动轴的上轴承和下轴承、和所述分隔板作为所述上端板和所述下端板而构成。

3.如权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于：

使用二氧化碳作为工作流体。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于：

所述缸的内径D与高度H的比D/H为2～13的范围。

5.如权利要求1～4中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于：包括：

卡合槽，其形成于所述活塞；和

卡合部，其设置于所述叶片的前端侧，可摆动地嵌合连接于所述卡合槽。

6.一种制冷循环装置，其特征在于：

包括权利要求1～5中任一项所述的旋转式压缩机。

7.如权利要求6所述的制冷循环装置，其特征在于：

所述制冷循环装置为热泵热水器。

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