CN1975169A - 旋转式压缩机 - Google Patents

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Abstract

以往的压缩机存在压缩机的转速越低，则旋转振动越增加、电动机的效率越低，导致压缩机的效率降低的问题。本发明提供一种旋转式压缩机，在密闭容器内具有驱动部件、和被该驱动部件驱动的旋转压缩部件，在构成上述驱动部件的转子的端面的上方(与压缩机构相反的一侧)或下方(压缩机构一侧)中设置可得到转动惯量的旋转惯性体，从而可提供即使在压缩机低速运转时也能抑制压缩机增加旋转振动，高效率的压缩机。

Description

旋转式压缩机
技术领域
本发明涉及一种在密闭容器内具有驱动部件、被该驱动部件的旋转轴驱动的旋转压缩部件、和可自由转动地被轴承支承的旋转轴的旋转式压缩机。
背景技术
已往，这种旋转式压缩机，例如具有第1旋转压缩部件及第2旋转压缩部件的多级压缩式旋转式压缩机，是由在密闭容器内具有的驱动部件、和被该驱动部件的旋转轴驱动的第1旋转压缩部件及第2旋转压缩部件构成。
电动部件由沿着密闭容器的上部空间内周面呈环状地焊接固定着的定子、和与定子隔开一些间隔地插入设置在该定子内侧的转子构成。该转子固定在穿过中心沿铅直方向延伸的旋转轴上。
此外，第1旋转压缩部件及第2旋转压缩部件由中间分隔板、上下气缸、滚筒、叶片、上部支承构件、下部支承构件和排出消声室构成。该上下气缸分别配置于该中间分隔板的上下；该滚筒在这些气缸内，与具有180度的相位差地设在旋转轴上的偏心部配合而进行偏心旋转；该叶片与各滚筒抵接，分别将气缸内划分为低压室侧和高压室侧；该上部支承构件闭塞上气缸的上侧开口面，并具有旋转轴的轴承；该下部支承构件闭塞下气缸的下侧开口面，并具有旋转轴的轴承；排出消声室分别形成于上下。另外，各排出消声室与各气缸内的高压室侧通过排出口连通，在各排出消声室内设有可开闭地闭塞该排出口的排出阀。(例如参照日本特开2004-19599号公报)。
已往的旋转式压缩机的转子，产生与压缩转矩和电动机的转矩差成正比、与转动惯量成反比的旋转角速度，该与转动惯量成反比的旋转角速度的变动(旋转角速度的反作用)成为旋转式压缩机产生旋转振动的原因。另外，转子的旋转角速度是与转动惯量成反比的旋转角速度对时间的积分，用旋转一周就返回到原来的旋转角速度，所以压缩机的转速越低，则旋转一周所需的时间越长，旋转一周的期间的旋转角速度的变动幅度越大，由此，产生了压缩机振动增加了的问题。
另外，在旋转一周的期间的旋转角速度的变动幅度较大的情况下，电动机在效率低的旋转角速度区域运转的比例增高，电动机的效率降低，所以，电动机的转速越低，则压缩机的效率越低。另外，压缩机或电动机越小型，则转动惯量越小，越容易出现上述压缩机振动增大和效率降低。
发明内容
本发明的旋转式压缩机的特征在于，在密闭容器内具有驱动部件、由该驱动部件驱动的压缩机构、和可自由转动地被轴承支承的旋转轴；在转子的下表面(压缩机构一侧)具有一直延伸到定子下方的、可得到转动惯量的质量体。
另外，技术方案2所述的旋转式压缩机的特征在于，在密闭容器内具有驱动部件、由该驱动部件驱动的压缩机构、和使旋转部件的旋转轴可自由转动地悬臂支承该旋转轴的轴承；在转子的上表面(与压缩机构相反的一侧)具有一直延伸到定子下方的、可得到转动惯量的质量体。
技术方案3记载的旋转式压缩机，是在上述旋转式压缩机中，其特征在于，将设在转子上的质量体的形状形成为：将该质量体的外径与转子的外径相同或比转子的外径细，而使该质量体离定子线圈具有所需绝缘距离，从与定子线圈的外侧端面具有大于等于上述绝缘距离的位置起，该质量体的外径朝向密闭容器的内壁侧扩大到成为能覆盖定子线圈的大小，从而可得到所需的转动惯量。
另外，技术方案4记载的旋转式压缩机，是在技术方案1至3中任一项记载的旋转式压缩机中，其特征在于，使将压缩气体从旋转部件排出到密闭容器内的排出口位于在径向上设在转子上的质量体的最大外径的1/2以内的位置。
根据上述本发明的旋转式压缩机，在密闭型容器内具有驱动部件、被该驱动部件驱动的旋转压缩部件、和可自由转动地被轴承支承的旋转轴，将可使转子得到转动惯量的质量体安装在转子的上方(与压缩机构相反的一侧)端面或下方(压缩机构一侧)端面上，从而提供一种即使在压缩机低速运转的情况下，也能抑制压缩机增加振动，同时实现了高效率的压缩机。另外，所安装的质量体一直延伸到定子侧，所以通过扩大质量体的宽度方向尺寸，可以减小厚度方向尺寸，可以使整个压缩机的高度方向的尺寸小型化。
另外，根据技术方案3记载的旋转式压缩机，是在上述旋转式压缩机中，将设在转子上的质量体的形状形成为：将该质量体的外径与转子的外径相同或比转子的外径细，而使该质量体离定子线圈具有所需绝缘距离，从与定子线圈的外侧端面具有大于等于上述绝缘距离的位置起，该质量体的外径朝向密闭容器的内壁侧扩大到成为能覆盖定子线圈的大小，从而能得到所需的转动惯量。
另外，根据技术方案4记载的旋转式压缩机，是在技术方案1至3中任一项的旋转式压缩机中，使将压缩气体从旋转部件排出到密闭容器内的排出口位于在径向上设在转子上的质量体的最大外径的1/2以内的位置，从而借助质量体，排出气体内的油被分离，可减少排出到压缩机外部的油排出量。
附图说明
图1是本发明的实施例1的旋转式压缩机的纵剖侧视图(将旋转惯性体设在压缩机构一侧的例子)。
图2是本发明的实施例1的旋转式压缩机的纵剖侧视图(将旋转惯性体设在与压缩机构相反的一侧的例子)。
图3是本发明的实施例2的旋转式压缩机的纵剖侧视图。
图4是表示本发明的实施例2的旋转惯性体和排出口位置的放大图。
具体实施方式
本发明的特征在于：通过在转子上安装旋转惯性体而可做成即使使旋转式压缩机在低转速区域运转也能抑制压缩机的振动增加、同时实现了高效率的压缩机。另外，可以应对因压缩机的小型化引起的振动增加和效率降低。另外，通过将设在转子上的质量体的形状做成为：将该质量体的外径与转子的外径相同或比转子的外径细，而使该质量体离定子线圈具有所需绝缘距离，从与定子线圈的外侧端面具有大于等于上述绝缘距离的位置起，该质量体的外径朝向密闭容器的内壁侧扩大到成为能覆盖定子线圈的大小，从而可得到所需的转动惯量，同时使把压缩气体从旋转部件排出到密闭容器内的排出口位于在径向上设在转子上的质量体的最大外径的1/2以内的位置，从而借助质量体，排出气体内的油被分离，可减少排出到压缩机外部的油排出量。
实施例1
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是本发明的旋转式压缩机的实施例，表示内部高压型的旋转式压缩机10的纵剖侧视图。该旋转式压缩机10具有第1旋转部件32及第2旋转部件34，在转子24的靠压缩机构一侧设有用铆钉73安装的质量体、即旋转惯性体82。图2表示技术方案2的纵剖侧视图。
在图1中，实施例的旋转式压缩机10是内部高压型的旋转式压缩机10，在由钢板构成的立式圆筒状密闭容器12内容纳有电动部件14和旋转压缩机构部18，该电动部件14配置在该密闭容器12的内部空间的上侧，作为驱动部件；该旋转压缩机构部18配置在该电动部件14的下侧，由被电动部件14的旋转轴16驱动的第1旋转压缩部件32和第2旋转压缩部件34构成。另外，实施例的旋转式压缩机10使用二氧化碳作为制冷剂。
密闭容器12以底部作为储油槽，由容器主体12A和大致碗状的端盖(盖体)12B构成，该容器主体12A容纳电动部件14和旋转压缩机构部；该端盖12B闭塞该容器主体12A的上部开口。并且，在该端盖12B的上表面形成有圆形的安装孔12D，在该安装孔12D上安装有用于向电动部件14供给电力的接线柱(省略配线)20。
电动部件14由定子22和转子24、和旋转惯性体82构成，该定子22沿着密闭容器12的上部空间的内周面呈环状地被焊接固定；该转子24隔开一些间隔地插入设置在该定子22的内侧，该旋转惯性体82由铆钉83安装在该转子24上。该转子24及旋转惯性体固定在穿过中心沿铅直方向延伸的旋转轴16上。
在此，上述旋转惯性体82为这样的形状：将该旋转惯性体82的外径与转子24的外径相同、或比转子24的外径细，而使旋转惯性体82离定子线圈28具有最低限度的所需绝缘距离(根据施加的电压而产生变化)，从与定子线圈的外侧端面具有大于等于上述绝缘距离的位置起，该旋转惯性体82的外径朝向密闭容器12的内壁侧而向覆盖定子线圈28的方向扩大。通过做成述样外径扩大的形状，可以用较少的材料得到大转动惯量。
此外，在该情况下，旋转惯性体82的材质是采用铜及铜合金，由铸模成型品、锻造成型品、或层叠铜及铜合金板而成的层叠体形成。
上述定子22具有层叠体26和定子线圈28，该层叠体26是将环状的电磁钢板层叠而成的；该定子线圈28用串绕(集中绕组)方式卷装在该层叠体26的齿部上。另外，转子24也与定子22同样地，由电磁钢板的层叠体30形成。
上述第1旋转压缩部件32和第2旋转压缩部件34，夹着作为中间分隔构件的中间分隔板36，将作为第2级的第2旋转压缩部件34配置在密闭容器12内的靠电动部件14一侧，将作为第1级的第1旋转压缩部件32配置在与电动部件14相反的一侧。即，第1旋转压缩部件32和第2旋转压缩部件34由作为第1气缸的下气缸40和作为第2气缸的上气缸38、上述中间分隔板36、第1滚筒48和第2滚筒46、未图示的叶片、作为第1支承构件的下部支承构件56、作为第2支承构件的上部支承构件54、罩63及闭塞板68构成，该下气缸40构成第1旋转压缩部件32，该上气缸38构成第2旋转压缩部件34；该中间分隔板36介于各气缸38、40之间，闭塞下气缸40的靠电动部件14一侧(上侧)的开口部以及闭塞上气缸38的与电动部件14相反一侧(下侧)的开口部；该第2滚筒46在上气缸38内与设在旋转轴16上的第1偏心部42配合而在气缸38内进行偏心旋转，该第1滚筒48在下气缸40内与设在旋转轴16上的第2偏心部44配合而在气缸40内进行偏心旋转，上述第1偏心部42和上述第2偏心部44具有180度的相位差；该叶片与各滚筒46、48抵接，分别将各气缸38、40内划分为低压室侧和高压室侧；该下部支承构件56闭塞下气缸40的与电动部件14相反一侧(下侧)的开口部，具有旋转轴16的轴承56A；该上部支承构件54闭塞上气缸38的靠电动部件14一侧(上侧)的开口部，并具有旋转轴16的轴承54A；该罩63设于上部支承构件54的轴承54A的外侧，用于在上部支承构件54上构成排出消声室62；该闭塞板68设于下部支承构件56的轴承56A的外侧，用于在下部支承构件56上构成中间压排出消声室64。
在上述上部支承构件54和下部支承构件56上设有吸入通路58、60、排出消声室62和中间压排出消声室64，该吸入通路58、60分别通过吸入口160、161与上气缸38和下气缸40的内部连通。排出消声室62是如上述那样使上部支承构件54的与上气缸38相反一侧(上侧)的面凹陷，用罩63闭塞该凹陷部而形成的。另外，中间压排出消声室64是使下部支承构件56的与下气缸40相反一侧(下侧)的面凹陷，用闭塞板68闭塞该凹陷部而形成的。即，排出消声室62由罩63闭塞，中间压排出消声室64由闭塞板68闭塞。
在此情况下，在上部支承构件54的中央立起地形成有轴承54A。而且在轴承54A的外周设有由罩63形成的排出消声室62，从未图示的排出口排出的气体，通过排出消声室62，从作为上部轴承54A上部和罩63之间的环形间隙的连通通路排出到密闭容器12内。
另外，在下部支承构件56的中央贯通地形成有轴承56A。该轴承56A是以旋转轴16为中心、并在该中心部呈具有供旋转轴16贯通的孔的大致环形。另外，在轴承56A的外周设有中间压排出消声室64。另一方面，闭塞板68由环状的圆形钢板构成，用螺栓80将该闭塞板68周边部的4个部位从下方固定在下部支承构件56上，将未图示的排出口与第1旋转压缩部件32的下气缸40内部连通的中间压排出消声室64的下面开口部闭塞。该螺栓80是用于组装第1旋转压缩部件32及第2旋转压缩部件34的螺栓，其顶端与上气缸38螺纹接合。即，在上气缸38上形成有与形成在螺栓80顶端部的螺纹牙相互接合的螺纹槽。
在此，说明组装由第1旋转部件32及第2旋转部件34构成的旋转式压缩机构部18的顺序。首先，将罩63和上部支承构件54和上气缸38定位，把要螺纹接合在上气缸38上的2根上螺栓78、78从罩63一侧(上侧)沿轴心方向(下方向)穿过，将上气缸38、与上部支承构件54和罩63一体化。由此，第2旋转压缩部件34被组装起来。
接着，把由上述上螺栓78一体化了的第2旋转压缩部件34从上端侧套在旋转轴16上。然后，将中间分隔板36组装在下气缸40上，将其从下端侧套在旋转轴16上，与已安装的上气缸38定位，把要螺纹接合在下气缸40上的2根未图示的上螺栓从罩63一侧(上侧)沿轴心方向(下方向)穿过，将这些上气缸38、下气缸40等固定。
然后，将下部支承构件56从下侧套在旋转轴16上后，把闭塞板68从下端部套在旋转轴16上，闭塞下部支承构件56的凹陷部，将4根下螺栓80从闭塞板68一侧(下侧)沿轴心方向(上方向)穿过，使螺栓的顶端部分别与形成在上述上气缸38上的螺纹槽接合，从而第1旋转压缩部件32及第2旋转压缩部件34被组装起来。另外，由于在旋转轴16上形成有第1偏心部42及第2偏心部44，所以不能用上述顺序以外的方法安装在旋转轴16上。因此，闭塞板68是最后安装在旋转轴16上。
如此，在旋转轴16上依次安装第2旋转压缩部件34、中间分隔板36及下气缸40、下部支承构件56和闭塞板68，从最后安装的闭塞板68的下侧穿入4根螺栓80，使其螺纹接合在上气缸38上，从而可将第1旋转压缩部件32及第2旋转压缩部件34固定在旋转轴16上。
而且，该情况下，考虑到地球环境保护、可燃性及毒性等，使用作为自然制冷剂的上述的二氧化碳(CO2)作为制冷剂，使用例如矿物油(矿物油)、烷基苯油、乙醚油、酯油、PAG(聚烷基乙二醇)等公知的油作为润滑油。
而且，在密闭容器12的容器主体12A的侧面，在与上部支承构件54的吸入通路58和下部支承部件56的吸入通路60、排出消声室64及电动部件14的上侧对应的位置，分别焊接固定有套筒140、141、142及制冷剂排出管96、辅助管97。套筒140、141上下相邻，并且套筒142位于套筒141的大致对角线上。
在套筒140内插入连接有用于将制冷剂气体导入上气缸38中的制冷剂导入管92的一端，该制冷剂导入管92的一端与上气缸38的吸入通路58连通。该制冷剂导入管92通过密闭容器12的上部，到达套筒142，其另一端插入连接于套筒142内，与中间压排出消声室64连通。
另外，在套筒141内插入连接有用于将制冷剂气体导入下气缸40的制冷剂导入管94的一端，该制冷剂导入管94的一端与下气缸40的吸入通路60连通。另外，制冷剂排出管96焊接固定在容器主体12A上，该制冷剂排出管96的一端与密闭容器12内连通。
说明上述构造的旋转式压缩机10的动作。通过接线柱20和未图示的配线向电动部件14的定子线圈28通电时，电动部件14起动，转子24旋转。借助该旋转，与一体地设在旋转轴16上的第1偏心部42配合的第2滚筒46在上气缸38内进行偏心旋转，与一体地设在旋转轴16上的第2偏心部44配合的第1滚筒48在下气缸40内进行偏心旋转。
由此，经过制冷剂导入管94和形成在下部支承构件56上的吸入通路60，从吸入口161被吸入到下气缸40的低压室侧的低压(第1级吸入压力为4MPaG左右)的制冷剂气体，借助第1滚筒48和未图示的叶片的动作被压缩而成为中间压。成为中间压的制冷剂气体，从下气缸40的高压室侧通过未图示的排出口，排出到形成在下部支承构件56上的中间压排出消声室64内。
然后，被排出到中间压排出消声室64内的中间压的制冷剂气体，通过与该中间压排出消声室64内连通的制冷剂导入管92，经过形成在上部支承构件54上的吸入通路58，从吸入口160被吸入到上气缸38的低压室侧。
被吸入的中间压的制冷剂气体，借助滚筒46和未图示的叶片的动作被进行第2级压缩，成为高温高压的制冷剂气体(12MPaG左右)。然后，高温高压制冷剂气体从上气缸38的高压室侧，通过未图示的排出口被排出到形成在上部支承构件54上的排出消声室62。
然后，被排出到排出消声室62的制冷剂，从设于罩63上的连通通路被排出到密闭容器12内后，通过电动部件14的间隙，向密闭容器12内上侧移动，从与该密闭容器12上侧连接的制冷剂排出管96被排出到旋转式压缩机10的外部。
这样，由于在转子24上安装了旋转惯性体82，可得到所需的转动惯量，所以，即使在压缩机的低转速区域，也能得到抑制旋转振动、同时实现高效率的压缩机。另外，由于上述旋转惯性体82是用铜及铜合金等制成的，所以，不增大使用高价材料的转子24的形状，可以用低价的材料，得到降低振动所必需的转动惯量。
实施例2
接下来，图3、图4表示本发明的另一实施方式。图3表示本发明的旋转式压缩机的纵剖侧视图。图4是表示本发明的旋转惯性体、和排出气体的排出口65的位置关系的局部放大图。另外，对与上述实施方式中相同的部分标注相同附图标记，省略其说明。在上述实施方式中说明的那样的旋转式压缩机10中，旋转惯性体84形成为扩大到覆盖整个定子线圈28的大小。
另外，如图4所示，把排出气体从压缩部件18排出到密闭容器12内的排出口65在径向上设在旋转惯性体84的最大外径1/2以内的位置。
并且，从排出口65排出的含有油的制冷剂气体，碰到旋转惯性体84，借助旋转惯性体的旋转力，油与制冷剂分离，分离后的油返回到压缩机的储油槽，分离后的气体通过电动部件14的间隙而在密闭容器12内向上部移动，从与该密闭容器12上侧连接的制冷剂排出配管96，排到旋转式压缩机10的外部。
这样，由于在旋转惯性体84的1/2以内的内侧设置排出口65，所以，能有效地发挥旋转惯性体的旋转产生的油分离能力，降低油排出量，并且可稳定地供给油。
另外，本实施例中，作为旋转式压缩机是采用具有第1旋转压缩部件32及第2旋转压缩部件34的内部高压型旋转式压缩机10进行的说明。但本发明并不局限于此，也适用于单气缸的旋转式压缩机、和具有3级以上旋转部件的旋转式压缩机。另外，也不限定于内部高压型的旋转式压缩机10，本发明也适用于把由第1旋转压缩部件压缩后的制冷剂排出到密闭容器内后，再用第2旋转压缩部件进行压缩的内部中间压型压缩机。
另外，在实施例中，设在靠电动部件14一侧的第2旋转压缩部件34是第2级，设在与电动部件14相反的一侧的第1旋转压缩部件32是第1级，用第2旋转压缩部件34压缩由第1旋转压缩部件32压缩后的制冷剂。但并不限定于此，也可以是用第1旋转压缩部件压缩由第2旋转压缩部件压缩后的制冷剂的压缩机。
另外，在多级压缩机中，第1压缩机构和第2压缩机构的排除容积不同的情况下，也可以与各压缩机构的排除容积相应地改变该旋转惯性体84的重量平衡，取得整体的平衡。
另外，本实施例中，是说明了立置型的旋转轴，但是，当然也适用于横置型旋转轴的旋转式压缩机。另外，虽然在本实施例中说明的旋转式压缩机的制冷剂是采用二氧化碳，但是也可以使用其它的制冷剂。

Claims (4)

1.一种旋转式压缩机，具有电动部件、旋转压缩部件和旋转轴而成，该电动部件设在密闭容器内，由定子和转子构成；该旋转压缩部件被该电动部件驱动，压缩制冷剂并将其排出；该旋转轴连接该旋转压缩部件与上述电动部件的转子，可自由转动地被轴承支承；其特征在于，在上述电动部件的转子的下表面设有一直延伸到上述定子下方的、可得到转动惯量的质量体。
2.一种旋转式压缩机，具有电动部件、旋转压缩部件和旋转轴而成，该电动部件设在密闭容器内，由定子和转子构成；该旋转压缩部件被该电动部件驱动，压缩制冷剂并将其排出；该旋转轴连接该旋转压缩部件与上述电动部件的转子，可自由转动地被轴承支承；其特征在于，在上述电动部件的转子的上表面设有一直延伸到上述定子下方的、可得到转动惯量的质量体。
3.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于，形成驱动部件的电动机为串绕方式，将设在转子上的质量体的形状形成为：将该质量体的外径与转子的外径相同或比转子的外径细，而使该质量体离定子线圈具有所需绝缘距离，从与定子线圈的外侧端面具有大于等于上述绝缘距离的位置起，该质量体的外径朝着密闭容器的内壁侧扩大到成为能覆盖定子线圈的大小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于，使将压缩气体从旋转部件排出到密闭容器内的排出口在径向上位于设在转子上的质量体的最大外径的1/2以内的位置。
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