DE112019003077T5

DE112019003077T5 - Kompressor

Info

Publication number: DE112019003077T5
Application number: DE112019003077.9T
Authority: DE
Inventors: Masahito Yamashita; Yu Sugimoto; Toshiyuki Ebara; Tadashi Hotta; Yasuhiro Oki; Tomoki Hoda; Masashi Inoue
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-05-17
Also published as: DE112019003077B4; JP2019218910A; WO2019244526A1; CN112313414A

Abstract

Ein Gehäuse (1) bildet einen druckfesten Behälter. Ein Elektromotor (3) ist in einer Elektromotorkammer (10) aufgenommen, die auf einer Innenseite des Gehäuses (1) ausgebildet ist. Ein Rahmen (5) ist auf der Innenseite des Gehäuses (1) installiert, und der Rahmen (5) steht mit einer Innenwand des Gehäuses (1) in Kontakt oder ist an dieser befestigt. Ein Verdichtungsmechanismus (6) ist auf der Innenseite des Gehäuses (1) installiert und befindet sich auf einer Seite des Rahmens (5) entgegengesetzt zu dem Elektromotor (3). Der Verdichtungsmechanismus (6) bildet eine Verdichtungskammer, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Volumenänderung erfährt, um das Arbeitsmedium zu verdichten. Ein bewegliches Element (7) steht rotierbar und gleitfähig mit einem Lagerabschnitt (501) des Rahmens (5) in Kontakt, während das bewegliche Element (7) derart konfiguriert ist, dass dieses das vom Elektromotor (3) erzeugte Drehmoment auf den Verdichtungsmechanismus (6) überträgt. Eine thermische Leitfähigkeit des Gehäuses (1) und/oder eine thermische Leitfähigkeit des Rahmens (5) ist höher als eine thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements (7) und eine thermische Leitfähigkeit von zumindest einer aus einer Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus (6).

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-117309 , die am 20. Juni 2018 eingereicht wurde, und nimmt diese hierin durch Inbezugnahme mit auf.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Kompressor, welcher beispielsweise in einer Klimatisierungsvorrichtung, einer Heißwasserzuführvorrichtung oder einem Kühlschrank eingebaut ist, und erhöht eine Zuverlässigkeit davon, indem eine Schmierfähigkeit eines Gleitkontaktabschnitts des Kompressors durch eine Wärmeableitung von dem Gleitkontaktabschnitt verbessert wird.
Allgemeiner Stand der Technik
Herkömmlich umfasst ein Kompressor, der ein Arbeitsmedium verdichtet: ein Gehäuse, einen Elektromotor, der in einem Inneren des Gehäuses aufgenommen ist; einen Verdichtungsmechanismus, der das Arbeitsmedium komprimiert bzw. verdichtet; eine bewegliche Welle, die eine Antriebskraft des Elektromotors auf den Verdichtungsmechanismus überträgt; und einen Rahmen mit einem Lagerabschnitt, welcher die bewegliche Welle drehbar trägt bzw. lagert. Der Verdichtungsmechanismus umfasst: eine umlaufende Spirale, welche durch die Aufnahme eines Drehmoments der beweglichen Welle umläuft; und eine fixierte Spirale, welche in Verbindung mit der umlaufenden Spirale Verdichtungskammern bildet. Dieser Kompressortyp ist derart konfiguriert, dass dieser Schmiermittel zu einem Gleitkontaktabschnitt führt, an dem die bewegliche Welle und der Lagerabschnitt des Rahmens gleitfähig miteinander in Kontakt stehen, um das Auftreten von Fressen und anormalem Verschleiß an dem Gleitkontaktabschnitt zu beschränken, wodurch eine Zuverlässigkeit sichergestellt wird.
Um das Fressen und den anormalen Verschleiß des Gleitkontaktabschnitts zu beschränken, gibt es zwei Methoden, das heißt, eine Methode zur Verbesserung des Verschleißwiderstands bzw. der Verschleißfestigkeit und eine Methode zur Verbesserung der Ölfilmbildungsfähigkeit zum Erreichen einer hydrodynamischen Schmierung an dem Gleitkontaktabschnitt. Die Ölfilmbildungsfähigkeit steht mit einer Viskosität des Schmiermittels, einer Gleitgeschwindigkeit, einer Last und einer synthetischen Oberflächenrauigkeit in Zusammenhang.
Wie in Patentliteratur 1 beschrieben ist, wird ein Verfahren zum Aufbringen einer DLC-Beschichtung auf den Gleitkontaktabschnitt verwendet, um die Fressbeständigkeit und Verschleißfestigkeit am Gleitkontaktabschnitt zu verbessern. DLC ist eine Abkürzung für Diamond-Like-Carbon bzw. diamantähnlicher Kohlenstoff.
Um darüber hinaus zu beschränken, dass der Ölfilm dünn wird und das Fressen oder der anormale Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt hervorgerufen werden und es dadurch zu einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit kommt, offenbart Patentliteratur 2 ein Verfahren zur Bereitstellung eines Wärmeableitungsabschnitts, welcher einen Oberflächenbereich des Rahmens, der den Gleitkontaktabschnitt besitzt, vergrößert, um einen Wärmeableitungsbereich zu vergrößern, um den Temperaturanstieg des Gleitkontaktabschnitts zu beschränken.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2009-287483 A
Patentliteratur 2: JP 2012-097575 A

Kurzfassung der Erfindung
Bei dem Kompressor mit der Verdichtungseinheit, welche ein Arbeitsmedium, das in einer Klimatisierungsvorrichtung verwendet wird, von einem Niederdruckzustand auf einen Hochdruckzustand verdichtet, und dem Elektromotor, welcher einer Antriebsquelle der Verdichtungseinheit entspricht, umfassen wärmeerzeugende Komponenten, welche die Wärme im Inneren des Kompressors erzeugen: den Elektromotor; den Gleitkontaktabschnitt der Verdichtungseinheit; und Verdichtungskammern, in denen jeweils das Arbeitsmedium verdichtet wird. Unter dem Gesichtspunkt einer Zuverlässigkeit ist es besser, die Wärme frühzeitig an die Außenseite des Kompressors abzuleiten, um eine gute Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Um insbesondere die Zuverlässigkeit am Gleitkontaktabschnitt der Verdichtungseinheit zu gewährleisten, ist es wichtig, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels sicherzustellen. Daher ist es wichtig, die Temperatur des Gleitkontaktabschnitts zu senken und dadurch die hohe Viskosität des Schmiermittels aufrechtzuerhalten.
Darüber hinaus ist bei dem Kompressor die Aufrechterhaltung und Verbesserung einer Wärmepumpenkapazität eines Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren immer häufiger eingesetzt wird, aus Sicht des Nutzers eine unverzichtbare Sache.
Die in Patentliteratur 1 beschriebene Struktur besitzt eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit des DLC, so dass die Zuverlässigkeit des Gleitkontaktabschnitts verbessert werden kann. Allerdings sind zusätzliche Schritte zur Durchführung der DLC-Beschichtung erforderlich, und der DLC selbst ist teuer. Dadurch ist dies unter Kostengesichtspunkten nachteilig.
Im Gegensatz dazu wird bei der in Patentliteratur 2 beschriebenen Struktur die Wärme des Gleitkontaktabschnitts durch die Wärmeableitung reduziert, so dass die Verringerung der Viskosität des Schmiermittels beschränkt und damit die Ölfilmbildung verbessert wird. Daher kann die Zuverlässigkeit verbessert werden, ohne dass zusätzliche Schritte erforderlich sind.
Der Betrag der Wärmeübertragung wird jedoch durch die Temperaturdifferenz und den Oberflächenbereich des wärmeübertragenden Abschnitts bestimmt. Daher ist die Temperatur im Inneren des Gehäuses insbesondere in einem Fall hoch, in dem ein Hochdruck-Dom im Inneren des Gehäuses ausgebildet ist. Daher wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Rahmen, der den Gleitkontaktabschnitt besitzt, und dem Inneren des Gehäuses reduziert und dadurch die Wärmeableitung nachteilig unterdrückt.
Darüber hinaus ist das Wärmeableitungsziel des Gleitkontaktabschnitts das Innere des Gehäuses des Kompressors, und die Wärme wird in der Nähe des Gleitkontaktabschnitts abgeleitet, für den eine Verbesserung der Zuverlässigkeit gewünscht wird. Daher besteht eine Sorge, dass die Wärmeableitung verschlechtert werden kann, und eine Vergrößerung des Oberflächenbereichs der Komponente mit dem Gleitkontaktabschnitt ist keine wirksame Methode zur Verringerung der Temperatur des Gleitkontaktabschnitts.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Kompressor bereitzustellen, welcher eine Ölfilmbildungsfähigkeit von Schmiermittel an einem Gleitkontaktabschnitt verbessern kann, indem Wärme, wie Reibungswärme und/oder Verdichtungswärme, die um den Gleitkontaktabschnitt herum vorhanden ist und an dem Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird, an einen Verdichtungsmechanismus und eine Außenseite des Kompressors ableitet wird und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Kompressor zum Verdichten und Abgeben eines Arbeitsmediums vorgesehen, welcher umfasst:

ein Gehäuse, welches einen druckfesten Behälter bildet;
einen Elektromotor, welcher in einer Elektromotorkammer aufgenommen ist, die auf einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet ist;
einen Rahmen, welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist, wobei der Rahmen mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt steht oder an dieser befestigt bzw. fixiert ist,
einen Verdichtungsmechanismus, welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist und sich auf einer Seite des Rahmens entgegengesetzt zu dem Elektromotor befindet, wobei der Verdichtungsmechanismus eine Verdichtungskammer bildet, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Volumenänderung erfährt, um das Arbeitsmedium zu verdichten; und
ein bewegliches Element, welches rotierbar und gleitfähig mit einem Lagerabschnitt des Rahmens in Kontakt steht, während das bewegliche Element derart konfiguriert ist, dass dieses ein von dem Elektromotor erzeugtes Drehmoment auf den Verdichtungsmechanismus überträgt, wobei
eine thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder eine thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher ist als eine thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements und eine thermische Leitfähigkeit von zumindest einer aus einer Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus.

Daher ist gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher als die thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements. Dadurch kann die Wärme, wie beispielsweise Reibungswärme und/oder Verdichtungswärme, die um einen Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Lagerabschnitt des Rahmens und dem beweglichen Element herum vorhanden ist, mit hoher Effizienz vom Rahmen auf das Gehäuse übertragen werden. Der Wärmeableitungsbereich bzw. die Wärmeableitungsfläche des Gehäuses, welcher/welche zu der Außenseite des Kompressors freiliegt, ist relativ groß. Wenn die Wärme mit der hohen Effizienz vom Rahmen auf das Gehäuse übertragen wird, wird daher die Wärmeableitung von dem Gehäuse zur Außenseite des Kompressors verbessert.
Daher kann der Temperaturanstieg am oder um den Gleitkontaktabschnitt verringert werden. Folglich ist es möglich, eine durch die Erwärmung des Schmiermittels verursachte Abnahme der Viskosität des Schmiermittels an dem Gleitkontaktabschnitt zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden. Wenn die Zuverlässigkeit am Gleitkontaktabschnitt verbessert wird, kann außerdem der Antriebskraftverlust reduziert werden. Somit ist es möglich, die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad des gesamten Zyklus zu verbessern oder aufrechtzuerhalten.
Darüber hinaus ist gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung die thermische Leitfähigkeit von zumindest einer der Komponenten des Verdichtungsmechanismus niedriger als die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens. Daher wird die in der Verdichtungskammer erzeugte Verdichtungswärme des Arbeitsmediums durch die Komponente des Verdichtungsmechanismus isoliert, um eine Leitung der Wärme zu dem Gehäuse und dem Rahmen zu beschränken. Somit ist die durch die Verdichtung induzierte Gastemperatur nur schwer auf das Gehäuse und den Rahmen zu übertragen, so dass das Austritts- bzw. Abgabegas in dem Hochtemperaturzustand aus dem Kompressor abgegeben wird. Infolgedessen kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases an das Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität beibehalten und verbessert werden kann. Somit ist es möglich, sowohl die Verbesserung der Zuverlässigkeit als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen.
Darüber hinaus ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Kompressor zum Komprimieren und Abgeben von Arbeitsmedium vorgesehen, welcher umfasst:

ein Gehäuse, welches einen druckfesten Behälter bildet;
einen Elektromotor, welcher in einer Elektromotorkammer aufgenommen ist, die auf einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet ist;
einen Rahmen, welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist, wobei der Rahmen mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt steht oder an dieser befestigt ist;
einen Verdichtungsmechanismus, welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist und sich auf einer Seite des Rahmens entgegengesetzt zu dem Elektromotor befindet,
wobei der Verdichtungsmechanismus eine Verdichtungskammer bildet, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Volumenänderung erfährt, um das Arbeitsmedium zu verdichten; und
ein bewegliches Element, welches rotierbar und gleitfähig mit einem Lagerabschnitt des Rahmens in Kontakt steht, während das bewegliche Element derart konfiguriert ist, dass dieses ein von dem Elektromotor erzeugtes Drehmoment auf den Verdichtungsmechanismus überträgt, wobei:
- eine thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und eine thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher sind als eine thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements; und
- die thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher ist als eine thermische Leitfähigkeit von zumindest einer aus einer Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus.

Daher sind gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und die thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher als die thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements. Dadurch kann die Wärme, wie beispielsweise Reibungswärme und/oder Verdichtungswärme, die um den Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Lagerabschnitt des Rahmens und dem beweglichen Element herum vorhanden ist, mit hoher Effizienz über den Rahmen von dem Gleitkontaktabschnitt auf das Gehäuse übertragen werden. Der Wärmeableitungsbereich des Gehäuses, welcher zur Außenseite des Kompressors freiliegend ist, ist relativ groß. Wenn die Wärme mit der hohen Effizienz vom Rahmen auf das Gehäuse übertragen wird, verbessert sich daher die Wärmeableitung vom Gehäuse zur Außenseite des Kompressors.
Daher kann der Temperaturanstieg am oder um den Gleitkontaktabschnitt verringert werden. Folglich ist es möglich, eine durch die Erwärmung des Schmiermittels verursachte Abnahme der Viskosität des Schmiermittels an dem Gleitkontaktabschnitt zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels an dem Gleitkontaktabschnitt sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß an dem Gleitkontaktabschnitt reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden. Wenn die Zuverlässigkeit an dem Gleitkontaktabschnitt verbessert wird, kann außerdem der Antriebskraftverlust reduziert werden. Daher ist es möglich, die Effizienz des gesamten Zyklus zu verbessern oder aufrechtzuerhalten.
Darüber hinaus ist gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung die thermische Leitfähigkeit von zumindest einer der Komponenten des Verdichtungsmechanismus niedriger als die thermische Leitfähigkeit des Rahmens. Daher wird die in der Verdichtungskammer erzeugte Verdichtungswärme des Arbeitsmediums durch die Komponente des Verdichtungsmechanismus isoliert, um eine Leitung der Wärme hin zu dem Rahmen zu beschränken. Die durch die Verdichtung induzierte Gastemperatur geht daher nur schwer auf den Rahmen über, so dass das Austrittsgas in dem Hochtemperaturzustand aus dem Kompressor abgegeben wird. Infolgedessen kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, welches die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität beibehalten und verbessert werden kann. Daher ist es möglich, sowohl die Verbesserung der Zuverlässigkeit als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen.
Die Bezugszeichen in Klammern, die an jeder Komponente oder dergleichen angeordnet sind, geben ein Beispiel für die Korrespondenz zwischen der Komponente oder dergleichen und der spezifischen Komponente oder dergleichen, die in den später beschriebenen Ausführungsformen beschrieben ist, an.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht eines Kompressors gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform angibt.
3 ist eine Schnittansicht, welche den Abschnitt des Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform angibt.
4 ist eine Schnittansicht, welche den Abschnitt des Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform angibt.
5 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt des Kompressors gemäß einer dritten Ausführungsform angibt.
6 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer ersten Modifikation der dritten Ausführungsform angibt.
7 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform angibt.
8 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer dritten Modifikation der dritten Ausführungsform angibt.
9 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer vierten Modifikation der dritten Ausführungsform angibt.
10 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer fünften Modifikation der dritten Ausführungsform angibt.
11 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer vierten Ausführungsform angibt.
12 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform angibt.
13 ist eine Abbildung zur Erläuterung einer plastischen Verformung zur Anpassung eines Oberflächenzustands gemäß der vierten Ausführungsform und der Modifikation der vierten Ausführungsform.
14 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer fünften Ausführungsform angibt.
15 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer ersten Modifikation der fünften Ausführungsform angibt.
16 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer zweiten Modifikation der fünften Ausführungsform angibt.
17 ist eine Schnittansicht eines Kompressors gemäß einer sechsten Ausführungsform.
18 ist eine Schnittansicht, welche einen Abschnitt eines Kompressors gemäß einer siebten Ausführungsform angibt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen werden dieselben oder gleiche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
<Struktur des Kompressors>
Die vorliegende Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um einen Kompressor, der ein aus einem Kältekreislauf (nicht gezeigt) zugeführtes Arbeitsmedium ansaugt und das angesaugte Arbeitsmedium dann verdichtet und abgibt bzw. ausstößt.
Der Kompressor ist ein elektrischer Kompressor vom Scroll-Typ. Der Kompressor umfasst: ein Gehäuse 1, welches einen druckfesten Behälter bildet; eine Verdichtungseinheit 2, die auf einer Innenseite des Gehäuses 1 installiert ist und ein Arbeitsmedium verdichtet, welches von einem an einem Abschnitt des Gehäuses 1 ausgebildeten Gasansauganschluss 11 angesaugt wird; und einen Elektromotor 3, welcher als eine Antriebsleistungsquelle der Verdichtungseinheit 2 dient. Der Kompressor ist vom Horizontal-Typ, bei dem das Gehäuse 1, die Verdichtungseinheit 2 und der Elektromotor 3 in einer lateralen Richtung angeordnet sind (das heißt, einer Richtung, welche die Schwerkraftrichtung schneidet). Ein Ölseparator bzw. Ölabscheider 4 ist an einer Außenseite der Verdichtungseinheit 2 angeordnet, um das Arbeitsmedium, welches bei der Verdichtungseinheit 2 verdichtet wird, in ein Kältemittel und Öl zu trennen.
Der Elektromotor 3 umfasst: einen Motorstator 301, welcher an einer Innenwand des Gehäuses 1 befestigt ist; und einen Motorrotor 302, welcher auf einer radial inneren Seite des Motorstators 301 rotiert wird. Der Elektromotor 3 ist in einer Elektromotorkammer 10 aufgenommen, die auf der Innenseite des Gehäuses 1 ausgebildet ist.
Die Verdichtungseinheit 2 umfasst: einen Rahmen 5, welcher einen Lagerabschnitt besitzt; und einen Verdichtungsmechanismus 6, während der Rahmen 5 als ein Abschnitt des Verdichtungsmechanismus 6 dient. Die Verdichtungseinheit 2 umfasst eine bewegliche Welle 7 (die als ein bewegliches Element dient). Die bewegliche Welle 7 steht mit dem Lagerabschnitt des Rahmens 5 rotierbar und gleitfähig in Kontakt und überträgt eine Antriebskraft (das heißt, ein Drehmoment), die von dem Elektromotor 3 erzeugt wird, auf den Verdichtungsmechanismus 6. Der Lagerabschnitt des Rahmens 5 bildet einen Gleitkontaktabschnitt 501, an dem der Rahmen 5 und die bewegliche Welle 7 gleitfähig miteinander in Kontakt stehen.
Der Rahmen 5 ist auf der Innenseite des Gehäuses 1 installiert und steht mit einer Innenwand des Gehäuses 1 in Kontakt oder ist an dieser befestigt. Der Verdichtungsmechanismus 6 ist auf der Innenseite des Gehäuses 1 installiert und befindet sich auf einer Seite des Rahmens 5 entgegengesetzt zu dem Elektromotor 3. Der Verdichtungsmechanismus 6 bildet eine Mehrzahl von Verdichtungskammern, die jeweils derart konfiguriert sind, dass diese eine Volumenänderung erfahren, um das Arbeitsmedium zu verdichten.
Darüber hinaus umfasst der Verdichtungsmechanismus 6: eine umlaufende Spirale 601, welche als eine Komponente zum Bilden der Verdichtungskammern dient; und eine festgelegte bzw. fixierte Spirale 602, welche der umlaufenden Spirale 601 gegenüberliegt und ein festgelegtes Element des Verdichtungsmechanismus 6 bildet, während die festgelegte Spirale 602 als eine Komponente zum Bilden der Verdichtungskammern in Verbindung mit der umlaufenden Spirale 601 dient. Sowohl die umlaufende Spirale 601 als auch die festgelegte Spirale 602 umfassen eine Basisplatte 603, 604, die in einer kreisförmigen Plattenform gestaltet ist. Die Basisplatten 603, 604 sind einander gegenüberliegend angeordnet. An einer Mitte der Basisplatte 603 der umlaufenden Spirale 601 ist eine Nabe 605 ausgebildet, die in einer zylindrischen Rohrform gestaltet ist, und ein unterer Endabschnitt der beweglichen Welle 7 ist derart konfiguriert, dass dieser in die Nabe 605 eingefügt ist. Der untere Endabschnitt der beweglichen Welle 7 bildet einen exzentrischen Abschnitt 701, der zu einem Drehzentrum der beweglichen Welle 7 exzentrisch ist. Daher ist der exzentrische Abschnitt 701 der beweglichen Welle 7 in die umlaufende Spirale 601 eingefügt.
Darüber hinaus ist ein Rotationsbeschränkungsmechanismus 8, welcher eine Rotation der umlaufenden Spirale 601 um den exzentrischen Abschnitt 701 beschränkt, zwischen der umlaufenden Spirale 601 und dem Rahmen 5 installiert. Wenn die bewegliche Welle 7 rotiert wird, läuft daher die umlaufende Spirale 601 um eine Umlaufachse, die dem Drehzentrum der beweglichen Welle 7 entspricht, um, während die umlaufende Spirale 601 nicht um den exzentrischen Abschnitt 701 rotiert.
Die umlaufende Spirale 601 wird von der beweglichen Welle 7 gedreht. Im Ansprechen auf das Umlaufen der umlaufenden Spirale 601 wird das Volumen jeder der Verdichtungskammern, die durch die umlaufende Spirale 601 und die festgelegte Spirale 602 gebildet werden, wiederholend vergrößert und verkleinert, um das Arbeitsmedium bei der Verdichtungskammer anzusaugen und zu verdichten.
Das verdichtete Arbeitsmedium wird aus einem Abgabeauslass 606 der Verdichtungseinheit 2 abgegeben und strömt in einen Strömungseinlass 401 des Ölabscheiders 4.
Der Ölabscheider 4 trennt das Arbeitsmedium, welches aus der Verdichtungseinheit 2 abgegeben wird, in das Kältemittel und das Öl, um das abgeschiedene Öl in das Innere des Gehäuses 1 zurückzuführen. Außerdem wird ein Teil des Öls durch einen Schmierdurchlass, welcher das Öl zu den jeweiligen Gleitkontaktabschnitten führt, in das Innere des Gehäuses 1 zurückgeführt.
Das Öl, welches bei dem Ölabscheider 4 abgeschieden wird, wird in einer Ölspeicherkammer 9 gesammelt, und dieses Öl wird von der Ölspeicherkammer 9 über den Schmierpfad (nicht gezeigt) bei dem Verdichtungsmechanismus 6 zu der Nabe 605 der umlaufenden Spirale 601 geführt, und über einen Schmierpfad 702 bei der beweglichen Welle 7 ferner zu den jeweiligen Gleitkontaktabschnitten geführt.
Als nächstes wird die charakteristische Struktur der vorliegenden Ausführungsform im Detail beschrieben.
Bei dem Kompressor der vorliegenden Ausführungsform wird Wärme (beispielsweise Reibungswärme und/oder Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 zwischen dem Rahmen 5 und der beweglichen Welle 7 vorhanden ist und an dem Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, zu dem Verdichtungsmechanismus 6 und die Außenseite des Kompressors abgegeben, so dass eine Abnahme der Viskosität des Schmiermittels, die durch eine Erhöhung der Temperatur des Schmiermittels an dem Gleitkontaktabschnitt 501 hervorgerufen wird, beschränkt, und dadurch wird die Ölfilmbildungsfähigkeit an dem Gleitkontaktabschnitt 501 verbessert. Zu diesem Zweck ist bei dem Kompressor der vorliegenden Ausführungsform die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5 höher eingestellt als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7 des beweglichen Elements, und die thermischen Leitfähigkeiten der Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 sind niedriger eingestellt als die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5.
Daher kann in dem Fall, in welchem die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5 höher ist als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7, die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und an der beweglichen Welle 7 erzeugt wird, auf einfache Art und Weise auf den Rahmen 5 übertragen werden. Da die Wärme auf den Rahmen 5 übertragen wird, kann die Wärme von der Oberfläche des Rahmens 5 abgegeben werden. Daher kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und an der beweglichen Welle 7 erzeugt wird, reduziert werden.
Darüber hinaus kann in dem Fall, in welchem die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 höher ist als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7, die Wärme des Rahmens 5, welcher durch die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und an der beweglichen Welle 7 erzeugt wird, erwärmt wird, auf einfache Art und Weise auf das Gehäuse 1 übertragen werden. Da das Gehäuse 1 dem druckfesten Behälter entspricht, welcher die Außenhülle des Kompressors bildet, ist eine Außenfläche des Gehäuses 1 der Außenluft ausgesetzt. Daher kann die Wärme, die vom Rahmen 5 zum Gehäuse 1 geleitet wird, an die Außenluft abgegeben werden, und dadurch kann die Wärme des Gehäuses 1 reduziert werden. Dadurch wird die Wärme des Rahmens 5 auf das Gehäuse 1 übertragen und kann dadurch über das Gehäuse 1 an die Außenluft abgegeben werden, so dass auch die Wärme des Rahmens 5 reduziert werden kann. Somit kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und an der beweglichen Welle 7 am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, reduziert werden. Folglich ist es möglich, eine Abnahme der Viskosität des Schmiermittels, die durch einen Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufen wird, am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels an dem Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Daher können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Außerdem wird in dem Fall, in dem die thermischen Leitfähigkeiten der Komponenten, welche die Verdichtungskammern bilden, niedriger sind als die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5, die Gastemperatur, die durch die bei der Kompression des Arbeitsmediums induzierte Wärme erzeugt wird, nicht zum Rahmen 5 geleitet, so dass die Gastemperatur auf der hohen Temperatur gehalten werden kann. Daher ist es möglich, eine Abnahme der Austrittstemperatur des Arbeitsmediums nach der Verdichtung des Arbeitsmediums zu beschränken. Folglich kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität aufrechterhalten und verbessert werden kann.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform das Gehäuse 1 und der Rahmen 5 aus einem Material auf Aluminiumbasis gefertigt, der eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt (beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit von etwa 100 bis 200 W/mK in einer Atmosphäre von 20 °C). Darüber hinaus ist die bewegliche Welle 7 des beweglichen Elements aus einem Material auf Eisenbasis hergestellt, das im Vergleich zu dem Element auf Aluminiumbasis eine geringere thermische Leitfähigkeit besitzt (beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit von etwa 10 bis 50 W/mK in der Atmosphäre von 20 °C). Daher kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, in großer Menge vom Rahmen 5 auf das Gehäuse 1 übertragen werden, so dass die Wärmeabgabe an die Außenseite des Kompressors verbessert werden kann.
Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform die umlaufende Spirale 601, die der einen der Komponenten entspricht, welche die Verdichtungskammern bilden, aus dem Material auf Eisenbasis hergestellt, welches die geringere thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu den Elementen auf Aluminiumbasis des Gehäuses 1 und des Rahmens 5 besitzt. Folglich ist es möglich, die Leitung der Gastemperatur, die durch die bei der Verdichtung des Arbeitsmediums induzierte Wärme erzeugt wird, über die umlaufende Spirale 601 zu dem Rahmen 5 zu beschränken, so dass die Gastemperatur auf der hohen Temperatur gehalten werden kann. Folglich kann in dem Wärmepumpenzyklus, der vor allem in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, ohne die Temperatur des Austrittsgases zu senken, so dass die Wärmepumpenkapazität aufrechterhalten und verbessert werden kann. Daher ist es möglich, sowohl die Verbesserung der Zuverlässigkeit als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen. Darüber hinaus ist es durch die Verwendung des Materials auf Aluminiumbasis als das Material des Rahmens 5 möglich, das Gewicht des gesamten Kompressors zu reduzieren.
Das Material auf Aluminiumbasis, welches zum Ausbilden des Gehäuses 1 und des Rahmens 5 verwendet wird, bezieht sich auf Aluminium oder eine Legierung auf Aluminiumbasis. Darüber hinaus bezieht sich das Material auf Eisenbasis, welches zum Ausbilden der beweglichen Welle 7 und der umlaufenden Spirale 601 verwendet wird, auf Eisen oder eine Legierung auf Eisenbasis. Dadurch kann die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7 gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens 5 sein. Darüber hinaus können die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7 und die thermische Leitfähigkeit der umlaufenden Spirale 601 gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens 5 sein.
Der Kompressor der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform bietet folgende Vorteile.
(1) In der ersten Ausführungsform ist das Gehäuse 1 und/oder der Rahmen 5 aus dem Material hergestellt, das die thermische Leitfähigkeit besitzt, die höher ist als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7. Zumindest eine der Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 ist aus dem Material hergestellt, das die thermische Leitfähigkeit besitzt, die niedriger ist als die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5.
Da die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5 höher ist als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7, kann daher die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, mit hoher Effizienz vom Rahmen 5 zum Gehäuse 1 geleitet werden. Der Wärmeableitungsbereich des Gehäuses 1, welcher zu der Außenseite des Kompressors freiliegend ist, ist relativ groß. Wenn der Betrag der Wärmeübertragung vom Rahmen 5 zum Gehäuse 1 erhöht wird, wird daher die Wärmeableitung vom Gehäuse 1 zur Außenseite des Kompressors verbessert.
Daher kann der Temperaturanstieg am oder um den Gleitkontaktabschnitt 501 verringert werden. Folglich ist es möglich, eine durch die Erwärmung des Schmiermittels verursachte Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Daher können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert werden und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden. Wenn die Zuverlässigkeit am Gleitkontaktabschnitt 501 verbessert wird, kann außerdem der Antriebskraftverlust reduziert werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Effizienz des gesamten Zyklus zu verbessern oder aufrechtzuerhalten.
Darüber hinaus ist in der ersten Ausführungsform die thermische Leitfähigkeit zumindest einer der Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 geringer als die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5. Daher wird die in jeder Verdichtungskammer erzeugte Verdichtungswärme des Arbeitsmediums durch die Komponente des Verdichtungsmechanismus isoliert, um eine Leitung der Wärme zu dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 zu beschränken. Die durch die Verdichtung induzierte Gastemperatur lässt sich daher nur schwer auf das Gehäuse 1 und den Rahmen 5 übertragen, so dass das Austrittsgas in dem Hochtemperaturzustand von dem Kompressor abgegeben wird. Infolgedessen kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität aufrechterhalten und verbessert werden kann. Somit ist es möglich, sowohl die Verbesserung der Zuverlässigkeit als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen.
(2) In der ersten Ausführungsform sind das Gehäuse 1 und der Rahmen 5 aus dem Material hergestellt, welches die thermische Leitfähigkeit besitzt, die höher ist als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7, und zumindest eine der Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 ist aus dem Material hergestellt, welches die thermische Leitfähigkeit besitzt, die niedriger ist als die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5.
Da die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5 höher sind als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7, kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, zum Rahmen 5 und dann zum Gehäuse 1 mit dem relativ großen Wärmeableitungsbereich geleitet werden. Daher wird die Wärme vom Verdichtungsmechanismus 6 auf das Gehäuse 1 übertragen und die Wärmeableitung vom Gehäuse 1 zur Außenseite des Kompressors wird weiter verbessert.
Darüber hinaus ist in der ersten Ausführungsform zumindest eine der Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 aus dem Material hergestellt, welches den Wärmeübertragungskoeffizienten besitzt, der niedriger ist als der Wärmeübertragungskoeffizient des Rahmens 5, so dass die durch die Verdichtung induzierte Gastemperatur nicht zum Rahmen 5 geleitet wird und dadurch die Gastemperatur hoch gehalten werden kann. Folglich kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität aufrechterhalten und verbessert werden kann. Somit ist es möglich, sowohl die Verbesserung der Zuverlässigkeit als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen.
(3) In der ersten Ausführungsform ist die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7 gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens 5. Darüber hinaus besitzt unter den Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 die umlaufende Spirale 601, die im Vergleich zu den übrigen Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 näher am Rahmen 5 angeordnet ist, die thermische Leitfähigkeit, die gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens 5 ist.
Daher kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt an der beweglichen Welle 7 vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird, übertragen werden, so dass die Wärmeübertragung auf das Gehäuse 1 oder den Rahmen 5 im Vergleich zu der Wärmeübertragung auf die bewegliche Welle 7 weiter erhöht wird.
Darüber hinaus besitzt unter den Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 die umlaufende Spirale 601, die im Vergleich zu den übrigen Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 näher am Rahmen 5 angeordnet ist, den relativ kleinen Wärmeübertragungskoeffizienten. Daher kann der Betrag der Wärmeübertragung der Verdichtungswärme, die in der Verdichtungskammer erzeugt wird, auf den Rahmen 5 und/oder das Gehäuse 1 reduziert werden.
(4) In der ersten Ausführungsform entspricht das Material des Gehäuses 1 und das Material des Rahmens 5 Aluminium oder der Legierung auf Aluminiumbasis. Das Material der umlaufenden Spirale 601, die im Vergleich zu den übrigen Komponenten des Verdichtungsmechanismus 6 näher am Rahmen 5 angeordnet ist, und das Material der beweglichen Welle 7 entsprechen Eisen oder der Legierung auf Eisenbasis.
Dadurch kann die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses 1 und die thermische Leitfähigkeit des Rahmens 5 höher gemacht werden als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle 7. Somit kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die an der beweglichen Welle 7 um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, übertragen werden, so dass die Wärmeübertragung auf das Gehäuse 1 oder den Rahmen 5 im Vergleich zu der Wärmeübertragung auf die bewegliche Welle 7 weiter erhöht wird. Da das Material der umlaufenden Spirale 601 dem Material auf Eisenbasis entspricht, kann außerdem der Wärmeübertragungskoeffizient der umlaufenden Spirale 601 reduziert werden. Dadurch kann der Betrag der Wärmeübertragung der Verdichtungswärme, die in der Verdichtungskammer erzeugt wird, auf den Rahmen 5 und/oder das Gehäuse 1 reduziert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben.
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen werden ein Kontaktsegment 101 des Gehäuses 1 und ein Kontaktsegment 502 des Rahmens 5, die miteinander in Kontakt stehen, beschrieben, und der Rest der Struktur ist gleich diesem der ersten Ausführungsform, so dass nur die Abschnitte beschrieben werden, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Der Kompressor der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Kompressor der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Struktur der Segmente, bei denen der Rahmen 5 und das Gehäuse 1 miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind. Insbesondere an einem Kontaktabschnitt, der in 2 durch einen doppelseitigen Pfeil gekennzeichnet ist, sind die folgenden Bedingungen (1) und (2) mit Bezug auf die Oberflächenrauigkeit (Rauigkeit der Oberfläche) der Kontaktsegmente 101, 502 erfüllt.

(1) Unter Bezugnahme auf 3 ist am Gehäuse 1 die Oberflächenrauigkeit der Kontaktoberfläche des Kontaktsegments 101 des Gehäuses 1, die mit dem Rahmen 5 in Kontakt steht, kleiner als die Oberflächenrauigkeit einer Nicht-Kontaktoberfläche des Gehäuses 1, die mit dem Rahmen 5 nicht in Kontakt steht. Daher kann der erforderliche Kontaktbereich zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 auch mit der geringen Kontaktkraft zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 sichergestellt werden. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Kontaktbereich auf einen Bereich bzw. eine Fläche, an dem/der zwei Elemente tatsächlich miteinander in Kontakt stehen. Da der große Kontaktbereich zwischen dem Rahmen 5 und dem Gehäuse 1 sichergestellt ist, kann die Übertragung der Wärme (beispielsweise der Reibungswärme und/oder der Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, erhöht werden. Daher ist es möglich, eine durch einen Temperaturanstieg des Schmiermittels verursachte Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und damit die Zuverlässigkeit verbessert werden. In der folgenden Beschreibung kann die vorstehend beschriebene Bedingung, das heißt, „die Oberflächenrauigkeit der Kontaktoberfläche des Kontaktsegments 101 des Gehäuses 1, die mit dem Rahmen 5 in Kontakt steht, ist kleiner als die Oberflächenrauigkeit der Nicht-Kontaktoberfläche des Gehäuses 1, die mit dem Rahmen 5 nicht in Kontakt steht“, als eine erste Bedingung bezeichnet werden.
(2) Mit Bezug auf 4 ist am Rahmen 5 die Oberflächenrauigkeit der Kontaktoberfläche des Kontaktsegments 502 des Rahmens 5, die mit dem Gehäuse 1 in Kontakt steht, kleiner als die Oberflächenrauigkeit einer Nicht-Kontaktoberfläche des Rahmens 5, die mit dem Gehäuse 1 nicht in Kontakt steht. Auch in diesem Fall kann der erforderliche Kontaktbereich zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 auch bei der geringen Kontaktkraft zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 sichergestellt werden, so dass die mit Bezug auf die in dem vorstehenden Abschnitt (1) erörterte erste Bedingung erörterten Vorteile erreicht werden können. Darüber hinaus muss zum Zeitpunkt der Erfüllung der in dem vorstehenden Abschnitt (1) erörterten ersten Bedingung, wenn ein Innendurchmesser des Gehäuses 1 konstant ist, ein Verarbeitungsverfahren geändert werden, um die Oberflächenrauigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des Kontaktsegments 101 des Gehäuses 1 und der Nicht-Kontaktoberfläche des Gehäuses 1 zu verändern. Es besteht daher eine Möglichkeit, dass die Kosten erhöht werden. Im Gegensatz dazu kann im Falle des Rahmens 5 die Oberflächenrauigkeit zum Zeitpunkt der Fertigstellung des Kontaktsegments 502 angepasst werden, und es ist nicht erforderlich, das Verarbeitungsverfahren zu ändern oder einen zusätzlichen Schritt auszuführen. Daher wird die Struktur implementiert, die keine Erhöhung der Kosten verursacht. In der folgenden Beschreibung kann die vorstehend beschriebene Bedingung, das heißt, „die Oberflächenrauigkeit der Kontaktoberfläche des Kontaktsegments 502 des Rahmens 5, die mit dem Gehäuse 1 in Kontakt steht, ist kleiner als die Oberflächenrauigkeit einer Nicht-Kontaktoberfläche des Rahmens 5, die mit dem Gehäuse 1 nicht in Kontakt steht“, als eine zweite Bedingung bezeichnet werden.

In der zweiten Ausführungsform kann ein Kontakt- oder Befestigungsmittel beispielsweise ein Schrumpf-Press-Mittel zum Zusammenfügen des Gehäuses 1 und des Rahmens 5, ein Schweißmittel zum Verschweißen zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 oder ein Befestigungsmittel unter Verwendung eines Bolzens (von Bolzen) zum Befestigen des Gehäuses 1 und des Rahmen 5 sein.
Der Kompressor der vorstehend erörterten zweiten Ausführungsform erfüllt die erste Bedingung und/oder die zweite Bedingung, wie vorstehend erörtert. Auf diese Art und Weise wird die Oberflächenrauigkeit der Kontaktoberfläche des Kontaktsegments 101, 502 klein, um einen guten Zustand zu besitzen, so dass der erforderliche Kontaktbereich zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 auch bei der geringen Kontaktkraft zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 sichergestellt werden kann und dadurch der Wärmeübergang vom Rahmen 5 zum Gehäuse 1 erhöht werden kann.
Daher ist es möglich, den Temperaturanstieg zu reduzieren, der durch die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird. Folglich ist es möglich, eine durch die Erwärmung des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden. Darüber hinaus kann nicht nur die Effizienz des gesamten Zyklus verbessert werden, sondern auch die Oberflächenrauigkeit nur des Kontaktsegments 101, 502 kann verbessert werden. Dies kann ohne großen Kostenanstieg bewältigt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform hinsichtlich eines gestuften Abschnitts 110, der an dem Innenumfang des Gehäuses 1 ausgebildet ist. Wie in 5 gezeigt ist, kann in einem Fall der Erfüllung einer Beziehung, bei welcher der Außendurchmesser des Elektromotors 3 kleiner ist als der Außendurchmesser der Verdichtungseinheit 2, der gestufte Abschnitt 110 des Gehäuses 1 mit einer Oberfläche des Rahmens 5, die sich auf der Seite des Rahmens 5 befindet, auf welcher der Elektromotor 3 angeordnet ist, in Kontakt stehen oder an dieser befestigt sein. Daher kann die Wärme des Rahmens 5 über den gestuften Abschnitt 110 auf das Gehäuse 1 übertragen werden, und dadurch wird die Wärmeableitung von dem Rahmen 5 verbessert. Somit kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, reduziert werden. Folglich ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels an dem Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Darüber hinaus können der Rahmen 5 und der gestufte Abschnitt 110 miteinander in Kontakt stehen oder aneinander fixiert sein, so dass der gestufte Abschnitt 110 als das Kontaktsegment 101, 502 zur Befestigung der Verdichtungseinheit 2 am Gehäuse 1 verwendet werden kann.
(Erste Modifikation der dritten Ausführungsform)
Darüber hinaus kann, wie in 6 gezeigt ist, der gestufte Abschnitt 110 in der axialen Richtung zwischen dem Elektromotor 3 und dem Rahmen 5 angeordnet sein, so dass das Gehäuse 1 und die Verdichtungseinheit 2 miteinander in Kontakt stehen oder aneinander fixiert sind, ohne die Beziehung zwischen dem Außendurchmesser des Elektromotors 3 und dem Außendurchmesser der Verdichtungseinheit 2 zu beeinflussen. Darüber hinaus ist es möglich, die Struktur zu implementieren, bei welcher der Bereich des Innenumfangs des Gehäuses 1, der von dem gestuften Abschnitt 110 bis zum Elektromotor 3 in der Elektromotorkammer 10 gemessen wird, größer ist als der Kontaktbereich zwischen dem Rahmen 5 und dem gestuften Abschnitt 110.
(Zweite und dritte Modifikation der dritten Ausführungsform)
Darüber hinaus kann, wie in den 7 und 8 gezeigt ist, ein Gasansaugpfad 14 in dem Gehäuse 1 und/oder dem Motorstator 301 ausgebildet sein, so dass Ansauggas durch den Gasansaugpfad 14 auf eine Oberfläche des gestuften Abschnitts 110 und eine Oberfläche des Rahmens 5 aufgebracht werden kann, um die Wärme des Rahmens 5 zu kühlen. 7 gibt ein Beispiel an, bei dem der Gasansaugpfad 14 an dem Gehäuse 1 ausgebildet ist. 8 gibt ein weiteres Beispiel an, bei dem der Gasansaugpfad 14 beim Motorstator 301 ausgebildet ist. Darüber hinaus gibt in jeder der 7 und 8 ein Pfeil A eine Strömung des Ansauggases an, das vom Gasansaugpfad 14 in die Elektromotorkammer 10 strömt.
(Vierte und fünfte Modifikationen der dritten Ausführungsform)
Zusätzlich kann, wie in 9 gezeigt ist, eine Oberfläche des gestuften Abschnitts 110, die sich auf der Seite des Elektromotors 3 befindet und den Gasansaugpfad 14 bildet, in einer konischen bzw. verjüngten Form 1101 gestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann, wie in 10 gezeigt ist, an einem Spulenende 3011 (das heißt, einem Ende einer Spule) des Motorstators 301 ein konischer Abschnitt 3012 ausgebildet sein. Auf diese Art und Weise kann das Ansauggas auf einfache Art und Weise hin zu dem Rahmen 5 geleitet werden, so dass die Wärme des Rahmens 5 weiter abgekühlt werden kann. Dadurch kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, reduziert werden. Folglich ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
In der dritten Ausführungsform und den Modifikationen davon kann das Kontakt- oder Befestigungsmittel beispielsweise ein Befestigungsmittel unter Verwendung eines Bolzens (von Bolzen) zur Befestigung der Verdichtungseinheit 2 an dem gestuften Abschnitt 110, oder ein Klemmmittel zum Klemmen der Verdichtungseinheit 2 zwischen dem gestuften Abschnitt 110 und einem anderen Element sein.
In der dritten Ausführungsform und den Modifikationen davon, wie vorstehend erörtert, ist der gestufte Abschnitt 110 an dem Innenumfang des Gehäuses 1 ausgebildet. Die Kontaktsegmente 101, 502 sind entsprechend an dem gestuften Abschnitt 110 und zumindest einem Teil der Endoberfläche des Rahmens 5, der sich auf der Seite des Elektromotors 3 befindet, ausgebildet, so dass zumindest der Teil der Endoberfläche des Rahmens 5 mit dem gestuften Abschnitt 110 des Gehäuses 1 in Kontakt steht oder daran befestigt ist. Außerdem ist der Bereich des Innenumfangs des Gehäuses 1, der von dem gestuften Abschnitt 110 bis zum Elektromotor 3 gemessen wird, größer als der Kontaktbereich zwischen dem Rahmen 5 und dem gestuften Abschnitt 110.
Bei dieser Konfiguration ist der Wärmeableitungsbereich der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 vergrößert, so dass von der Wärme (beispielsweise der Reibungswärme und/oder der Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, die Wärme, die zum Rahmen 5 geleitet wird, in großer Menge zum Inneren der Elektromotorkammer 10 übertragen werden kann.
Da die Wärmeübertragung vom Elektromotor 3 zum gestuften Abschnitt 110 reduziert werden kann, ist es außerdem möglich, das Auftreten zu reduzieren, dass die Wärmeübertragung vom Rahmen 5 zum gestuften Abschnitt 110 durch die vom Elektromotor 3 erzeugte Wärme behindert wird.
(Vierte Ausführungsform und Modifikation der vierten Ausführungsform)
Nachfolgend gibt 11 eine vierte Ausführungsform an, und 12 gibt eine Modifikation der vierten Ausführungsform an. Die vierte Ausführungsform und deren Modifikation gehen von der zweiten oder der dritten Ausführungsform aus. Die vierte Ausführungsform und deren Modifikation unterscheiden sich dahingehend voneinander, dass die Oberflächenrauigkeit zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 unterschiedlich ist, oder die Härte des Materials zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 unterschiedlich ist, oder die Oberflächenrauigkeit und die Härte des Materials zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 unterschiedlich sind.
In einem Fall, in dem sich die Oberflächenrauigkeit des Kontaktsegments 101 des Gehäuses 1 und die Oberflächenrauigkeit des Kontaktsegments 502 des Rahmens 5 voneinander unterscheiden und das Gehäuse 1 und der Rahmen 5 durch eine starke Kontaktkraft zusammengehalten werden, werden ein Kontaktabschnitt, an dem lokal eine starke Kontaktkraft ausgeübt wird, und ein Kontaktabschnitt, an dem lokal eine schwache Kontaktkraft ausgeübt wird, erzeugt. In einem solchen Fall wird es möglich, die Wärmeübertragungseigenschaft der Grenzfläche am Kontaktabschnitt, an dem die starke Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, zu verbessern. In einem Fall, in dem sich die Härte des Kontaktsegments 101 des Gehäuses 1 und die Härte des Kontaktsegments 502 des Rahmens 5 voneinander unterscheiden, besitzt eine aus der Oberfläche des Materials des Kontaktsegments 101 und der Oberfläche des Materials des Kontaktsegments 502 die geringere Härte und wird wahrscheinlich plastisch verformt, um sich dem Zustand der anderen aus der Oberfläche des Materials des Kontaktsegments 101 und der Oberfläche des Materials des Kontaktsegments 502, welche die höhere Härte besitzt, anzupassen. Somit kann der Kontaktbereich vergrößert und dadurch die Wärmeübertragung erhöht werden, um die Wärmeableitung zu verbessern. Darüber hinaus kann durch die Verbesserung der Kontaktkraft die freie Schwingung des Rahmens 5, welche durch die durch eine Änderung der Rotation der beweglichen Welle 7 erzeugte Schwingung und/oder die im Verdichtungshub erzeugte Schwingung hervorgerufen wird, reduziert werden. Dadurch kann die Schwingung des gesamten Kompressors reduziert werden.
In der vierten Ausführungsform und deren Modifikation kann das Kontakt- oder Befestigungsmittel beispielsweise ein Schweißmittel, ein Klemmmittel oder ein Bolzenbefestigungsmittel sein. Im Falle der Bolzenbefestigung kann als ein Beispiel eine Befestigungskraft gleich oder grösser als 4t sein.
13 ist eine Abbildung zur Beschreibung der plastischen Verformung zur Anpassung eines Oberflächenzustands. In 13 ist die Härte eines ersten Elements 20 höher als die Härte eines zweiten Elements 30. Außerdem ist eine Oberflächenrauigkeit einer Kontaktoberfläche 21 des ersten Elements 20 größer als eine Oberflächenrauigkeit einer Kontaktoberfläche 31 des zweiten Elements 30. Eines aus dem ersten Element 20 und dem zweiten Element 30 entspricht dem Gehäuse 1, und das andere aus dem ersten Element 20 und dem zweiten Element 30 entspricht dem Rahmen 5. Wenn in diesem Fall das erste Element 20 und das zweite Element 30 durch eine vorbestimmte Kraft zusammengedrückt werden, wird die Kontaktoberfläche 31 des zweiten Elements 30 mit der geringeren Härte plastisch verformt, um sich dem Zustand der Kontaktoberfläche 21 des ersten Elements 20 mit der höheren Härte anzupassen. Dadurch wird der Kontaktbereich zwischen der Kontaktoberfläche 31 und der Kontaktoberfläche 21 vergrößert.
In der vierten Ausführungsform und deren Modifikation, wie vorstehend beschrieben, ist der Kompressor so ausgebildet, dass sich die Oberflächenrauigkeit des Kontaktsegments 101 des Gehäuses 1 und die Oberflächenrauigkeit des Kontaktsegments 502 des Rahmens 5 voneinander unterscheiden oder sich die Härte des Materials des Gehäuses 1 und die Härte des Materials des Rahmens 5 voneinander unterscheiden. Auf diese Art und Weise werden in einem Fall, in dem die Verdichtungseinheit 2 durch die starke Kontaktkraft gehalten wird, bei einer Änderung der Härte oder der Oberflächenrauigkeit zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rahmen 5 der Kontaktabschnitt, an dem die starke Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, und der Kontaktabschnitt, an dem die schwache Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, an den Kontaktsegmenten 101, 502 erzeugt. In einem solchen Fall wird die Wärmeübertragungseigenschaft der Grenzfläche am Kontaktabschnitt, an dem die starke Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, verbessert. Darüber hinaus wird die plastische Verformung an dem Kontaktabschnitt erzeugt, an dem die starke Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, so dass aus mikroskopischer Sicht Wellen auf der Kontaktoberfläche des Kontaktabschnitts auftreten und dadurch der Kontaktbereich vergrößert wird. Da der Kontaktbereich vergrößert wird, erhöht sich somit die Wärmeübertragung. Folglich wird der Wärmeableitungsbereich am Innenumfang des Gehäuses 1 vergrößert, und dadurch ist es möglich, den Temperaturanstieg zu reduzieren, welcher durch die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird. Folglich ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Zusätzlich kann die Kontaktkraft erhöht und damit die freie Schwingung des Rahmens 5 beschränkt werden, um die Schwingung zu reduzieren.
(Fünfte Ausführungsform und erste und zweite Modifikation der fünften Ausführungsform)
14 gibt eine fünfte Ausführungsform an. 15 gibt eine erste Modifikation der fünften Ausführungsform an, und 16 gibt eine zweite Modifikation der fünften Ausführungsform an. In der fünften Ausführungsform und den ersten und zweiten Modifikationen davon befindet sich der Gasansauganschluss 11 benachbart zu dem Elektromotor 3. In einem Fall, in dem eine Stelle bzw. Position einer radial äußeren Seitenfläche (Außenumfangsfläche) des Rahmens 5 mit einer Position von zumindest einem Abschnitt einer Öffnung des Gasansauganschlusses 11 in einer Richtung senkrecht zur Drehachse der beweglichen Welle 7 überlappt, kann das Ansauggas gegen den Rahmen 5 abgegeben werden, um den Rahmen 5 zu kühlen. Dadurch kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, reduziert werden. Folglich ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und damit die Zuverlässigkeit verbessert werden.
In dem Fall, in dem der Rahmen 5 durch das Ansauggas gekühlt wird, wird die Wärmeübertragung vom Rahmen 5 in die Elektromotorkammer 10 groß, und das Ansauggas wird erwärmt. Daher kann die Dichte des Ansauggases möglicherweise reduziert werden. Dadurch verringert sich möglicherweise die Masse des Ansauggases in der Verdichtungskammer, und der volumetrische Wirkungsgrad verschlechtert sich möglicherweise. Die Temperatur der gesamten Verdichtungskammer kann jedoch reduziert werden, so dass es möglich ist, die Verdichtungseffizienz bzw. den Verdichtungswirkungsgrad des Kompressors zu erhöhen. Darüber hinaus ist auch in der vorliegenden Ausführungsform die Komponente, welche die Verdichtungskammer bildet, aus dem Material mit dem Wärmeübertragungskoeffizienten hergestellt, der niedriger ist als der Wärmeübertragungskoeffizient des Gehäuses 1 und/oder der Wärmeübertragungskoeffizient des Rahmens 5. Infolgedessen kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität beibehalten und verbessert werden kann.
Bei dem Kompressor der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform besitzt die Elektromotorkammer 10 des Gehäuses 1 den Ansauggasdruck. Der Gasansauganschluss 11 ist derart konfiguriert, dass dieser das Arbeitsmedium in den Raum führt, der sich zwischen dem Rahmen 5 und dem Elektromotor 3 in der Elektromotorkammer 10 befindet.
Auf diese Art und Weise kann die Umgebungstemperatur des angrenzenden Abschnitts der Elektromotorkammer 10, der benachbart zu dem Rahmen 5 liegt, und die Temperatur der Oberfläche des Rahmens 5, die sich auf der Seite der Elektromotorkammer 10 befindet, reduziert werden. Daher kann durch Erhöhung einer Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur des angrenzenden Abschnitts der Elektromotorkammer 10, der benachbart zu dem Rahmen 5 liegt, und der Temperatur des Rahmens 5 die Wärmeübertragung vom Rahmen 5 zur Elektromotorkammer 10 gefördert werden, und die Wärmeübertragung vom Rahmen 5 zur Elektromotorkammer 10 kann erhöht werden.
Folglich wird die Wärmeübertragung von der Elektromotorkammer 10 zum Gehäuse 1 erhöht und die Wärmeableitung des gesamten Gehäuses 1 kann weiter verbessert werden. Somit ist es möglich, den Temperaturanstieg zu reduzieren, der durch die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird. Daher ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
(Sechste Ausführungsform)
Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. In der sechsten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Vorsprüngen 12 integral mit dem Gehäuse 1 als eine Mehrzahl von Wärmeableitungsabschnitten ausgebildet. Die Anzahl der Vorsprünge 12, die an der Außenwand des Gehäuses ausgebildet sind, kann zumindest eins betragen. Jedes Kontaktsegment 101, 502, an dem das Gehäuse 1 und der Rahmen 5 miteinander in Kontakt stehen, ist an einer Position angeordnet, die mit einer Position zumindest eines Abschnitts des Vorsprungs 12 in der Richtung senkrecht zur Drehachse der beweglichen Welle 7 überlappt. Daher können die Vorsprünge 12 an der Position der Kontaktsegmente 101, 502, wo die Wärmeübertragung groß ist, als Wärmeableitungsrippen dienen, so dass die Wärmeableitung des gesamten Gehäuses 1 weiter verbessert werden kann.
Wenn zumindest einer der Vorsprünge 12 als ein Abschnitt einer Verbindung ausgebildet ist, welche den Kompressor mit einem externen Element verbindet, das den Kompressor sicher hält, ist es außerdem möglich, den Betrag der Wärmeübertragung nach außen zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, die Wärmeableitung des gesamten Gehäuses weiter zu verbessern 1. Dadurch kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 entsteht, reduziert werden. Folglich ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und damit die Zuverlässigkeit verbessert werden.
An der Verbindung kann eine Verbindungskomponente, welche normalerweise aus einem organischen Material (beispielsweise Gummi) hergestellt ist, verwendet werden, die den Kompressor mit dem externen Element verbindet, das den Kompressor sicher hält. Wenn jedoch das organische Material (beispielsweise der Gummi) an der Verbindung verwendet wird, ändert sich die Härte des organischen Materials in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, und dadurch ändert sich die Federkonstante des organischen Materials. Auf diese Art und Weise kann sich möglicherweise eine Erregungskraft, die auf eine Stützbasis (beispielsweise eine Außeneinheit einer Klimatisierungsvorrichtung, die den Kompressor sicher hält, oder das Fahrzeug) ausgeübt wird, ändern, um eine Änderung des von der Stützbasis erzeugten Geräuschpegels zu bewirken, um möglicherweise eine Erhöhung des von der Stützbasis erzeugten Geräuschpegels zu bewirken. Daher wird durch die Gestaltung des Vorsprungs 12 als der Abschnitt der Verbindung, die den Kompressor mit dem externen Element verbindet, die Temperatur der Verbindungskomponente zu der stabilen Temperatur äquivalent zu der Temperatur des Vorsprungs 12, so dass die Federkonstante konstant wird und die auf die Stützbasis ausgeübte Erregungskraft stabilisiert wird. In dem zuvor vorgeschlagenen Fall, in dem die Verbindungskomponente aus dem organischen Material hergestellt ist, kann daher die langfristige Zuverlässigkeit bei den hohen Temperaturen möglicherweise unzureichend werden. Da in der vorliegenden Ausführungsform der Innendruck jedoch niedrig ausgelegt ist, ist es möglich, die Temperatur des organischen Materials davon abzuhalten, die hohe Temperatur wie auf der Hochdruckseite zu erreichen. Somit wird die Zuverlässigkeit nicht wesentlich verschlechtert.
Bei dem Kompressor der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform sind die Vorsprünge 12 als die Wärmeableitungsabschnitte an der Außenwand des Gehäuses 1 ausgebildet. Die Anzahl der Vorsprünge 12, die an der Außenwand des Gehäuses ausgebildet sind, kann zumindest eins betragen. Die Vorsprünge 12 sind derart ausgebildet, dass zumindest der Abschnitt jedes Vorsprungs 12 mit den Kontaktsegmenten 101, 502 des Gehäuses 1 und des Rahmens 5 in der Ansicht in der Richtung senkrecht zu der Drehachse der beweglichen Welle 7 überlappt. Mit anderen Worten, die Kontaktsegmente 101, 502 des Gehäuses 1 und des Rahmens 5 überlappen zumindest mit dem Abschnitt jedes Vorsprungs 12 an der axialen Position des Rahmens 5.
Dadurch kann der Wärmeableitungsbereich des Gehäuses 1 um die Vorsprünge 12 vergrößert werden. Darüber hinaus überlappen die Kontaktsegmente 101, 502 des Gehäuses 1 und des Rahmens 5 mit zumindest dem Abschnitt jedes Vorsprungs 12 an der axialen Position des Rahmens 5, so dass der Wärmeableitungsbereich des Gehäuses 1 an der Position vergrößert werden kann, an welcher die Wärmeübertragung vom Rahmen 5 zum Gehäuse 1 erhöht ist.
Folglich kann die Wärmeableitung des gesamten Gehäuses 1 weiter verbessert werden, und dadurch ist es möglich, den Temperaturanstieg am oder um den Gleitkontaktabschnitt 501, der durch die am Gleitkontaktabschnitt 501 entstehende Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt 501 sicherzustellen. Somit können das Fressen und der anormale Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Darüber hinaus ist bei dem Kompressor der sechsten Ausführungsform zumindest einer der Vorsprünge 12 als der Abschnitt der Verbindung ausgebildet, die den Kompressor mit dem äußeren Element verbindet, so dass die Wärme zu dem äußeren Element abgeleitet werden kann und der Betrag der Wärmeübertragung erhöht wird. Zusätzlich kann der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Temperatur der Verbindungskomponente verringert werden, und die Temperatur der Verbindungskomponente kann auf die stabile Temperatur äquivalent zu der Temperatur der Vorsprünge 12 gebracht werden. Dadurch kann die Federkonstante der Verbindungskomponente aus dem organischen Material stabilisiert werden.
(Siebte Ausführungsform)
Eine siebte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. In der siebten Ausführungsform sind für die erste bis sechste Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, eine Mehrzahl von Drucklagerelementen 13, die eine durch die Verdichtung des Arbeitsmediums beim Verdichtungsmechanismus 6 erzeugte Drucklast aufnehmen, als separate Elemente an einer Stelle bzw. Position zwischen dem Rahmen 5 und der umlaufenden Spirale 601 vorgesehen. In 18 umfassen die Drucklagerelemente 13 zwei Drucklagerelemente 131, 132. Die Anzahl der Drucklagerelemente 13 kann jedoch eins oder mehr als zwei betragen. Zusätzlich zu den Vorteilen jeder der ersten bis sechsten Ausführungsformen kann durch das Bereitstellen der Drucklagerelemente 13 als die separaten Elemente eine Leitung der in der Verdichtungskammer erzeugten Verdichtungswärme von der umlaufenden Spirale 601 zum Rahmen 5 durch die Ausbildung einer Grenzfläche zwischen der umlaufenden Spirale 601 und dem Rahmen 5 beschränkt werden. Daher kann der Einfluss der Verdichtungswärme auf das Schmiermittel am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert werden. In dem Fall, in dem die Mehrzahl von Drucklagerelementen 13 vorgesehen sind, besitzt eines der Drucklagerelemente 13 eine Mehrzahl von im Allgemeinen kreisförmigen Gleitflächen an einer Position des einen der Drucklagerelemente 13, die mit dem anderen der Drucklagerelemente 13 in Gleitkontakt stehen. Zwischen jeweils zwei benachbarten der im Allgemeinen kreisförmigen Gleitflächen ist eine Nut ausgebildet, so dass die Ölfilmbildungsfähigkeit an den Gleitflächen weiter verbessert und dadurch die Zuverlässigkeit weiter gesteigert werden kann.
In der vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsform sind die Drucklagerelemente 13 zwischen dem Rahmen 5 und dem Verdichtungsmechanismus 6 angeordnet. Dadurch kann die Wärmeableitung weiter verbessert werden, während die Zuverlässigkeit der beweglichen Welle 7 weiter verbessert wird. Somit können das Fressen und der anormale Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt 501 reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden. Darüber hinaus wird durch die Bereitstellung der Drucklagerelemente 13 als die separaten Elemente die Grenzfläche zwischen der Verdichtungskammer und den Drucklagerelementen 13 gebildet, um die Leitung der Verdichtungswärme, die in der Verdichtungskammer erzeugt wird, zu beschränken, und dadurch kann der Einfluss der Verdichtungswärme reduziert werden. Darüber hinaus wird der Befestigungsmethode der Drucklagerelemente 13 ein Freiheitsgrad in der Druckrichtung relativ zu der Komponente, welche die Verdichtungskammern bildet, gegeben, so dass der Einfluss der Grenzfläche erhöht werden kann, um die Wärmeisolationseigenschaft zu gewährleisten. Dadurch kann der Einfluss der Verdichtungswärme minimiert und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
(Achte Ausführungsform)
Bei den Strukturen der vorstehend beschriebenen ersten bis siebten Ausführungsformen wird gemäß einer achten Ausführungsform Kohlendioxid als das Arbeitsmedium verwendet. Kohlendioxid besitzt im Allgemeinen einen niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten. Wenn die Elektromotorkammer 10 den Ansauggasdruck besitzt, wird der Betrag der Wärmeübertragung vom Rahmen 5 auf das Ansauggas daher gering. Durch den Betrieb in dem Zyklus, in dem die Hochdruckseite in dem überkritischen Zustand gehalten wird, kann die Erwärmung bei der hohen Temperatur jedoch vorteilhaft mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden. Folglich kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend genutzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität beibehalten und verbessert werden kann.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie in den ersten bis siebten Ausführungsformen beschrieben, die Wärmeableitung durch den Rahmen 5 oder das Gehäuse 1 verbessert. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Gleitkontaktabschnitts 501 verbessert werden. Somit ist es möglich, sowohl die Zuverlässigkeitsverbesserung als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen.
Der Kompressor der achten Ausführungsform wird in dem Kältekreislauf verwendet, der das Kohlendioxid als das Arbeitsmedium verwendet. Auch wenn Kohlendioxid mit dem relativ geringen Wärmeübertragungskoeffizienten als das Arbeitsmedium verwendet wird, kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt 501 herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt 501 erzeugt wird, vom Rahmen 5 auf das Gehäuse 1 mit dem großen Oberflächenbereich übertragen werden, und die Wärme kann ausreichend vom Gehäuse 1 nach außen abgeleitet werden. Somit kann die Zuverlässigkeit, wie die Fressbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit der beweglichen Welle 7, verbessert werden.
(Weitere Ausführungsformen)
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wird der Kompressor beschrieben, welcher den Verdichtungsmechanismus 6 vom Scroll- bzw. Spiral-Typ besitzt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht notwendigerweise auf diesen Typ beschränkt. Beispielsweise kann ein Verdichtungsmechanismus 6 vom Flügel-Typ oder ein Verdichtungsmechanismus 6 vom Rotationstyp anstelle des Verdichtungsmechanismus 6 vom Scroll-Typ verwendet werden. Darüber hinaus muss der Ölabscheider 4 lediglich die Funktion besitzen, das Schmieröl vom verdichteten Kältemittel zu trennen, und kann im Inneren der Verdichtungseinheit 2 angeordnet sein.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht notwendigerweise auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es können Modifikationen der vorstehenden Ausführungsformen vorgenommen werden. Ferner sind die vorstehenden Ausführungsformen nicht ohne Bezug zueinander und können geeignet kombiniert werden, es sei denn, eine solche Kombination ist offensichtlich unmöglich. Bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen erübrigt es sich zu sagen, dass die Elemente, welche die Ausführungsform bilden, nicht notwendigerweise wesentlich sind, es sei denn, diese sind eindeutig als wesentlich angegeben oder werden im Prinzip als eindeutig wesentlich angesehen. Wenn in jeder der vorstehenden Ausführungsformen ein Zahlenwert, wie eine Anzahl, der Zahlenwert, ein Betrag bzw. eine Menge, ein Bereich oder dergleichen der Bauelemente der beispielhaften Ausführungsform erwähnt wird, soll die vorliegende Offenbarung nicht auf einen solchen Zahlenwert beschränkt sein, es sei denn, es wird klar angegeben, dass dieser wesentlich ist und/oder im Prinzip erforderlich ist. Wenn in jeder der vorstehenden Ausführungsformen auf die Gestalt, die Positionsbeziehung oder dergleichen der Komponenten Bezug genommen wird, soll die vorliegende Offenbarung nicht auf eine solche Gestalt, Positionsbeziehung oder dergleichen beschränkt sein, es sei denn, es wird klar angegeben, dass diese wesentlich und/oder prinzipiell erforderlich ist/sind.
(Schlussfolgerung)
Gemäß einem ersten Aspekt, der in einer oder mehreren oder allen der vorstehenden Ausführungsformen angeführt wird, umfasst ein Kompressor zum Verdichten und Abgeben von Arbeitsmedium ein Gehäuse, einen Elektromotor, einen Rahmen, einen Verdichtungsmechanismus und ein bewegliches Element. Das Gehäuse bildet einen druckfesten Behälter. Der Elektromotor ist in einer Elektromotorkammer aufgenommen, die auf einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet ist. Der Rahmen ist auf der Innenseite bzw. im Inneren des Gehäuses installiert, und der Rahmen steht mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt oder ist an dieser befestigt. Der Verdichtungsmechanismus ist auf der Innenseite des Gehäuses installiert und befindet sich auf einer Seite des Rahmens entgegengesetzt zu dem Elektromotor. Der Verdichtungsmechanismus bildet eine Verdichtungskammer, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Volumenänderung erfährt, um das Arbeitsmedium zu verdichten. Das bewegliche Element steht rotierbar und gleitfähig mit einem Lagerabschnitt des Rahmens in Kontakt, während das bewegliche Element derart konfiguriert ist, dass dieses das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment auf den Verdichtungsmechanismus überträgt. Eine thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder eine thermische Leitfähigkeit des Rahmens ist höher als eine thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements und eine thermische Leitfähigkeit von zumindest einer aus einer Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst ein Kompressor zum Verdichten und Abgeben von Arbeitsmedium ein Gehäuse, einen Elektromotor, einen Rahmen, einen Verdichtungsmechanismus und ein bewegliches Element. Das Gehäuse bildet einen druckfesten Behälter. Der Elektromotor ist in einer Elektromotorkammer aufgenommen, die auf einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet ist. Der Rahmen ist auf der Innenseite des Gehäuses installiert, und der Rahmen steht mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt oder ist an dieser befestigt. Der Verdichtungsmechanismus ist auf der Innenseite bzw. im Inneren des Gehäuses installiert und befindet sich auf einer Seite des Rahmens entgegengesetzt zu dem Elektromotor. Der Verdichtungsmechanismus bildet eine Verdichtungskammer, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Volumenänderung erfährt, um das Arbeitsmedium zu verdichten. Das bewegliche Element steht rotierbar und gleitfähig mit einem Lagerabschnitt des Rahmens in Kontakt, während das bewegliche Element derart konfiguriert ist, dass dieses das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment auf den Verdichtungsmechanismus überträgt. Eine thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und eine thermische Leitfähigkeit des Rahmens sind höher als eine thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements, und die thermische Leitfähigkeit des Rahmens ist höher als die thermische Leitfähigkeit von zumindest einer aus einer Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus.
Gemäß einem dritten Aspekt ist die thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens. Eine aus der Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus, die im Vergleich zum Rest der Mehrzahl von Komponenten näher am Rahmen angeordnet ist, besitzt eine thermische Leitfähigkeit, die gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens ist.
Da die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und die thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher sind als die thermische Leitfähigkeit der beweglichen Welle, kann daher Wärme (beispielsweise Reibungswärme und/oder Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird, zum Rahmen und dann zum Gehäuse mit einem relativ großen Wärmeableitungsbereich geleitet werden. Somit wird die Wärme vom Verdichtungsmechanismus auf das Gehäuse übertragen und die Wärmeableitung vom Gehäuse zur Außenseite des Kompressors wird weiter verbessert.
Darüber hinaus ist gemäß dem dritten Aspekt die eine Komponente aus der Mehrzahl von Komponenten, welche die Verdichtungskammer bilden, im Vergleich zum Rest der Mehrzahl von Komponenten näher am Rahmen angeordnet und aus einem Material hergestellt, welches den Wärmeübertragungskoeffizienten besitzt, der kleiner ist als der Wärmeübertragungskoeffizient des Rahmens oder der Wärmeübertragungskoeffizient des Gehäuses. Daher kann der Betrag der Wärmeübertragung der Gastemperatur, die durch die Verdichtung induziert wird, auf den Rahmen und/oder das Gehäuse reduziert werden. Dadurch kann die Wärmeableitung beschränkt werden und die Gastemperatur kann auf der hohen Temperatur gehalten werden. Infolgedessen kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend eingesetzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität aufrechterhalten und verbessert werden kann. Somit ist es möglich, sowohl die Zuverlässigkeitsverbesserung als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen.
Gemäß einem vierten Aspekt sind das Gehäuse und der Rahmen aus Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt. Eine aus der Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus, die im Vergleich zum Rest der Mehrzahl von Komponenten näher am Rahmen angeordnet ist, und das bewegliche Element sind aus Eisen oder einer Legierung auf Eisenbasis hergestellt.
Dadurch können die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und die thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher gemacht werden als die thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements. Somit kann die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt am beweglichen Element herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird, auf den Rahmen und das Gehäuse übertragen werden, die jeweils die thermische Leitfähigkeit besitzen, die höher ist als die thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements, und dadurch kann die Wärmeübertragung weiter erhöht werden. Aus der Mehrzahl von Komponenten, welche die Verdichtungskammer bilden, ist die eine Komponente, die im Vergleich zum Rest der Mehrzahl von Komponenten näher am Rahmen angeordnet ist, aus dem Material auf Eisenbasis hergestellt, so dass der Wärmeübertragungskoeffizient der einen Komponente reduziert werden kann. Daher kann der Betrag der Wärmeübertragung der Gastemperatur, die durch die Verdichtung in der Verdichtungskammer induziert wird, auf den Rahmen und/oder das Gehäuse reduziert werden. Somit kann die Wärmeableitung beschränkt werden, und dadurch kann die Gastemperatur auf der hohen Temperatur gehalten werden. Folglich kann in dem Wärmepumpenzyklus, der in den letzten Jahren zunehmend eingesetzt wird, das Austrittsgas, das die hohe Temperatur und den hohen Druck besitzt, unter Beibehaltung der hohen Temperatur des Austrittsgases zu dem Wärmepumpenvorrichtungssystem abgegeben werden, so dass die Wärmepumpenkapazität aufrechterhalten und verbessert werden kann. Somit ist es möglich, sowohl die Zuverlässigkeitsverbesserung als auch die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Kapazität zu erreichen.
Gemäß einem fünften Aspekt ist eine erste Bedingung als eine Bedingung definiert, bei welcher eine Oberflächenrauigkeit eines Segments des Gehäuses, das mit dem Rahmen in Kontakt steht oder daran befestigt ist, geringer ist als eine Oberflächenrauigkeit zumindest eines Teils eines anderen Segments des Gehäuses, das mit dem Rahmen nicht in Kontakt steht oder nicht daran befestigt ist. Eine zweite Bedingung ist als eine Bedingung definiert, bei welcher eine Oberflächenrauigkeit eines Segments des Rahmens, das mit dem Gehäuse in Kontakt steht oder daran befestigt ist, geringer ist als eine Oberflächenrauigkeit zumindest eines Teils eines anderen Segments des Rahmens, das mit dem Gehäuse nicht in Kontakt steht oder nicht daran befestigt ist. Der Kompressor erfüllt zumindest eine der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung.
Dadurch kann der erforderliche Kontaktbereich zwischen dem Gehäuse und dem Rahmen auch bei der geringen Kontaktkraft zwischen dem Gehäuse und dem Rahmen sichergestellt werden, und dadurch kann die Wärmeübertragung vom Rahmen zum Gehäuse erhöht werden. Dadurch ist es möglich, den Temperaturanstieg zu reduzieren, der durch die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, die um den Gleitkontaktabschnitt herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird. Somit ist es möglich, eine durch das Aufbringen der Wärme auf das Schmiermittel hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt sicherzustellen. Somit können ein Fressen und ein anormaler Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden. Da die Oberflächenrauigkeit lediglich des/der Kontaktsegments/e verbessert wird, kann darüber hinaus zusätzlich zur Verbesserung des Wirkungsgrades des gesamten Zyklus dieser Prozess ohne großen Kostenanstieg bewältigt werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt ist an einem Innenumfang des Gehäuses ein gestufter Abschnitt ausgebildet, und ein Kontaktabschnitt, welcher mit dem gestuften Abschnitt in Kontakt steht oder daran befestigt ist, ist zumindest bei einem Teil einer Endoberfläche des Rahmens ausgebildet, die sich auf einer Seite des Rahmens befindet, auf welcher der Elektromotor angeordnet ist. Darüber hinaus ist ein Bereich des Innenumfangs des Gehäuses, welcher von dem gestuften Abschnitt bis zu dem Elektromotor gemessen wird, größer als ein Kontaktbereich zwischen dem Rahmen und dem gestuften Abschnitt.
Bei dieser Konfiguration ist der Wärmeableitungsbereich der Innenumfangsfläche des Gehäuses vergrößert, so dass von der Wärme (beispielsweise der Reibungswärme und/oder der Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird, die Wärme, die zum Rahmen geleitet wird, in großer Menge zum Inneren der Elektromotorkammer übertragen werden kann.
Gemäß einem siebten Aspekt ist eine Oberflächenrauigkeitsbedingung als eine Bedingung definiert, bei welcher sich eine Oberflächenrauigkeit des Gehäuses und eine Oberflächenrauigkeit des Rahmens an einer Stelle bzw. Position, an der das Gehäuse und der Rahmen miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind, voneinander unterscheiden. Darüber hinaus ist eine Härtebedingung als eine Bedingung definiert, bei welcher sich eine Härte des Gehäuses und eine Härte des Rahmens an der Stelle, an der das Gehäuse und der Rahmen miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind, voneinander unterscheiden. Der Kompressor erfüllt zumindest eine der Oberflächenrauigkeitsbedingung und der Härte.
Auf diese Art und Weise werden in einem Fall, in dem die Verdichtungseinheit durch die starke Kontaktkraft gehalten wird, bei einer Änderung der Härte oder der Oberflächenrauigkeit zwischen dem Gehäuse und dem Rahmen, der Kontaktabschnitt, an dem die starke Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, und der Kontaktabschnitt, an dem die schwache Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, an den Kontaktsegmenten erzeugt. In einem solchen Fall wird die Wärmeübertragungseigenschaft der Grenzfläche am Kontaktabschnitt, an dem die starke Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, verbessert. Darüber hinaus wird die plastische Verformung an dem Kontaktabschnitt erzeugt, an dem die starke Kontaktkraft lokal ausgeübt wird, so dass aus mikroskopischer Sicht Wellen auf der Kontaktoberfläche des Kontaktabschnitts auftreten, und dadurch wird der Kontaktbereich vergrößert. Da der Kontaktbereich vergrößert wird, wird daher die Wärmeübertragung erhöht. Infolgedessen wird der Wärmeableitungsbereich am Innenumfang des Gehäuses vergrößert, und dadurch ist es möglich, den Temperaturanstieg zu reduzieren, welcher durch die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, die um den Gleitkontaktabschnitt herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird. Infolgedessen ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt sicherzustellen. Somit können das Fressen und der anormale Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Darüber hinaus kann die Kontaktkraft erhöht und dadurch die freie Schwingung des Rahmens beschränkt werden, um die Schwingung zu reduzieren.
Gemäß einem achten Aspekt umfasst der Kompressor ferner einen Gaseinlassanschluss, durch welchen das Arbeitsmedium zu einem Raum zwischen dem Elektromotor und dem Rahmen in der Elektromotorkammer geführt wird.
Auf diese Art und Weise wird der Druck der Elektromotorkammer des Gehäuses zum Ansauggasdruck, und die Gasansaugposition, durch die das Ansauggas von der Außenseite des Kompressors zugeführt wird, ist um den Elektromotor herum angeordnet. Daher kann die Umgebungstemperatur des angrenzenden Abschnitts bzw. benachbarten Abschnitts der Elektromotorkammer, welcher benachbart zu dem Rahmen liegt, reduziert werden. Daher kann durch die Erhöhung einer Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur des angrenzenden Abschnitts der Elektromotorkammer, welcher benachbart zu dem Rahmen liegt, und der Temperatur des Rahmens die Wärmeübertragung vom Rahmen zur Elektromotorkammer gefördert werden, und die Wärmeübertragung vom Rahmen zur Elektromotorkammer kann erhöht werden.
Folglich wird die Wärmeübertragung von der Elektromotorkammer zum Gehäuse erhöht und die Wärmeableitung des gesamten Gehäuses kann weiter verbessert werden. Somit ist es möglich, den Temperaturanstieg zu reduzieren, welcher durch die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, die um den Gleitkontaktabschnitt herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird. Daher ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt sicherzustellen. Somit können das Fressen und der anormale Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Wenn die Wärmeübertragung vom Rahmen auf die Elektromotorkammer erhöht wird, wird das Ansauggas erwärmt. Daher kann möglicherweise die Masse des Ansauggases in der Verdichtungskammer reduziert werden und der volumetrische Wirkungsgrad kann möglicherweise verschlechtert werden. Die Temperatur der gesamten Verdichtungskammer kann jedoch reduziert werden, so dass es möglich ist, den Verdichtungswirkungsgrad des Kompressors zu erhöhen.
Gemäß einem neunten Aspekt umfasst der Kompressor ferner einen Vorsprung, welcher an einer Außenwand des Gehäuses ausgebildet ist. Eine Position, an welcher das Gehäuse und der Rahmen miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind, überlappt mit einer Position des Vorsprungs in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse des beweglichen Elements.
Daher ist der Vorsprung als der Wärmeableitungsabschnitt am Außenumfang des Gehäuses ausgebildet, und die Position, an welcher das Gehäuse und der Rahmen miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind, überlappt mit der Position zumindest des Abschnitts des Vorsprungs an der axialen Position des Rahmens. Dadurch kann der Wärmeableitungsbereich des Gehäuses vergrößert werden. Außerdem überlappen die Kontaktsegmente des Gehäuses und des Rahmens zumindest mit dem Abschnitt des Vorsprungs an der axialen Position des Rahmens, so dass der Wärmeableitungsbereich des Gehäuses an der Position vergrößert werden kann, an welcher die Wärmeübertragung vom Rahmen zum Gehäuse erhöht ist.
Folglich kann die Wärmeableitung des gesamten Gehäuses weiter verbessert werden, und dadurch ist es möglich, den Temperaturanstieg am oder um den Gleitkontaktabschnitt herum, der durch die am Gleitkontaktabschnitt erzeugte Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme) hervorgerufen wird, zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine durch den Temperaturanstieg des Schmiermittels hervorgerufene Abnahme der Viskosität des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt zu beschränken, und dadurch ist es möglich, die Bildung des Ölfilms des Schmiermittels am Gleitkontaktabschnitt sicherzustellen. Somit können das Fressen und der anormale Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt reduziert und dadurch die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Gemäß einem zehnten Aspekt entspricht der Vorsprung einem aus einer Mehrzahl von Vorsprüngen, und zumindest einer aus der Mehrzahl von Vorsprüngen wird verwendet, um den Kompressor an einem externen Element zu befestigen, das sich auf einer Außenseite des Kompressors befindet. Daher kann die Wärme an das verbundene externe Element, welches zumindest mit einem aus der Mehrzahl von Vorsprüngen verbunden ist, abgeleitet werden, so dass der Betrag der Wärmeübertragung erhöht wird. Zusätzlich kann der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Temperatur der Verbindungskomponente reduziert werden, und die Temperatur der Verbindungskomponente kann auf die stabile Temperatur gebracht werden. Daher kann die Federkonstante der Verbindungskomponente aus dem organischen Material stabilisiert werden. Darüber hinaus wird in einigen Fällen eine auf organischem Material basierende Komponente, wie beispielsweise gewöhnlicher Gummi, an der Verbindung verwendet, die den Kompressor mit dem externen Element verbindet, das den Kompressor sicher hält. Wenn das organische Material für die Verbindungskomponente verwendet wird, ändert sich die Härte des organischen Materials in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, und dadurch ändert sich die Federkonstante des organischen Materials. Auf diese Art und Weise kann sich die Erregungskraft, die auf die Stützbasis (beispielsweise die Außeneinheit der Klimatisierungsvorrichtung, die den Kompressor sicher hält, oder das Fahrzeug) ausgeübt wird, möglicherweise ändern, um eine Änderung des von der Stützbasis erzeugten Geräuschpegels zu bewirken, um möglicherweise eine Zunahme des von der Stützbasis erzeugten Geräuschpegels zu bewirken. Daher wird durch das Gestalten des Vorsprungs als der Abschnitt der Verbindung, die den Kompressor mit dem externen Element verbindet, die Temperatur der Verbindungskomponente zur stabilen Temperatur äquivalent zu der Temperatur des Vorsprungs, so dass die Federkonstante konstant wird, und die auf die Stützbasis ausgeübte Erregungskraft wird stabilisiert. In dem zuvor vorgeschlagenen Fall, in dem die Verbindungskomponente aus dem organischen Material hergestellt ist, kann daher die langfristige Zuverlässigkeit bei den hohen Temperaturen möglicherweise unzureichend werden. Da in der vorliegenden Ausführungsform der Innendruck jedoch niedrig ausgelegt ist, ist es möglich, die Temperatur des organischen Materials davon abzuhalten, die hohe Temperatur wie auf der Hochdruckseite zu erreichen. Somit wird die Zuverlässigkeit nicht wesentlich verschlechtert.
Gemäß einem elften Aspekt umfasst der Kompressor ferner ein Drucklagerelement, welches zwischen dem Rahmen und dem Verdichtungsmechanismus angeordnet ist. Daher kann die Wärmeableitung weiter verbessert werden, während die Zuverlässigkeit des beweglichen Elements weiter erhöht wird. Somit können das Fressen und der anormale Verschleiß am Gleitkontaktabschnitt reduziert und damit die Zuverlässigkeit verbessert werden. Indem die Drucklagerelemente als die separaten Elemente bereitgestellt werden, wird außerdem die Grenzfläche zwischen der Verdichtungskammer und dem Drucklagerelement gebildet, um die Leitung der Verdichtungswärme, die in der Verdichtungskammer erzeugt wird, zu beschränken, und dadurch kann der Einfluss der Verdichtungswärme reduziert werden. Darüber hinaus wird der Befestigungsmethode des Drucklagerelements ein Freiheitsgrad in der Druckrichtung relativ zu der Komponente, welche die Verdichtungskammern bildet, gegeben, so dass der Einfluss der Grenzfläche erhöht werden kann, um die Wärmeisolationseigenschaft zu gewährleisten. Daher kann der Einfluss der Verdichtungswärme minimiert und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Gemäß einem zwölften Aspekt ist der Kompressor derart konfiguriert, dass dieser in einem Kältekreislauf installiert ist, welcher Kohlendioxid als das Arbeitsmedium verwendet. Entsprechend kann auch bei Verwendung von Kohlendioxid mit dem relativ niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten als das Arbeitsmedium die Wärme (beispielsweise die Reibungswärme und/oder die Verdichtungswärme), die um den Gleitkontaktabschnitt herum vorhanden ist und am Gleitkontaktabschnitt erzeugt wird, vom Rahmen auf das Gehäuse mit dem großen Oberflächenbereich übertragen werden, und die Wärme kann ausreichend vom Gehäuse nach außen abgeleitet werden. Dadurch kann eine Zuverlässigkeit, wie eine Fressbeständigkeit und eine Verschleißfestigkeit, des beweglichen Elements verbessert werden.
Die in den dritten bis zwölften Aspekten beschriebenen Strukturen können mit irgendeiner der Struktur des ersten Aspekts und der Struktur des zweiten Aspekts kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018117309 [0001]
JP 2009287483 A [0006]
JP 2012097575 A [0006]

Claims

Kompressor zum Verdichten und Abgeben eines Arbeitsmediums, aufweisend: ein Gehäuse (1), welches einen druckfesten Behälter bildet; einen Elektromotor (3), welcher in einer Elektromotorkammer (10) aufgenommen ist, die auf einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet ist; einen Rahmen (5), welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist, wobei der Rahmen mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt steht oder an dieser befestigt ist, einen Verdichtungsmechanismus (6), welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist und sich auf einer Seite des Rahmens entgegengesetzt zu dem Elektromotor befindet, wobei der Verdichtungsmechanismus eine Verdichtungskammer bildet, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Volumenänderung erfährt, um das Arbeitsmedium zu verdichten; und ein bewegliches Element (7), welches rotierbar und gleitfähig mit einem Lagerabschnitt (501) des Rahmens in Kontakt steht, während das bewegliche Element derart konfiguriert ist, dass dieses ein von dem Elektromotor erzeugtes Drehmoment auf den Verdichtungsmechanismus überträgt, wobei eine thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder eine thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher ist als eine thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements und eine thermische Leitfähigkeit von zumindest einer aus einer Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus.
Kompressor zum Verdichten und Abgeben eines Arbeitsmediums, aufweisend: ein Gehäuse (1), welches einen druckfesten Behälter bildet; einen Elektromotor (3), welcher in einer Elektromotorkammer (10) aufgenommen ist, die auf einer Innenseite des Gehäuses ausgebildet ist; einen Rahmen (5), welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist, wobei der Rahmen mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt steht oder an dieser befestigt ist, einen Verdichtungsmechanismus (6), welcher auf der Innenseite des Gehäuses installiert ist und sich auf einer Seite des Rahmens entgegengesetzt zu dem Elektromotor befindet, wobei der Verdichtungsmechanismus eine Verdichtungskammer bildet, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Volumenänderung erfährt, um das Arbeitsmedium zu verdichten; und ein bewegliches Element (7), welches rotierbar und gleitfähig mit einem Lagerabschnitt (501) des Rahmens in Kontakt steht, während das bewegliche Element derart konfiguriert ist, dass dieses ein von dem Elektromotor erzeugtes Drehmoment auf den Verdichtungsmechanismus überträgt, wobei eine thermische Leitfähigkeit des Gehäuses und eine thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher sind als eine thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements; und die thermische Leitfähigkeit des Rahmens höher ist als eine thermische Leitfähigkeit von zumindest einer aus einer Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus.
Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die thermische Leitfähigkeit des beweglichen Elements gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens ist, und eine Komponente (601) aus der Mehrzahl von Komponenten (601, 602) des Verdichtungsmechanismus, die im Vergleich zu dem Rest der Mehrzahl von Komponenten näher am Rahmen angeordnet ist, eine thermische Leitfähigkeit besitzt, die gleich oder kleiner als 50 % der thermischen Leitfähigkeit des Gehäuses und/oder der thermischen Leitfähigkeit des Rahmens ist.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das Gehäuse und der Rahmen aus Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt sind; und eine Komponente aus der Mehrzahl von Komponenten des Verdichtungsmechanismus, die im Vergleich zu dem Rest der Mehrzahl von Komponenten näher am Rahmen angeordnet ist, und das bewegliche Element aus Eisen oder einer Legierung auf Eisenbasis hergestellt sind.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kompressor zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt: eine erste Bedingung, bei welcher eine Oberflächenrauigkeit eines Segments (101) des Gehäuses, das mit dem Rahmen in Kontakt steht oder daran befestigt ist, geringer ist als eine Oberflächenrauigkeit zumindest eines Teils eines anderen Segments des Gehäuses, das mit dem Rahmen nicht in Kontakt steht oder nicht daran befestigt ist, und eine zweite Bedingung, bei welcher eine Oberflächenrauigkeit eines Segments (502) des Rahmens, das mit dem Gehäuse in Kontakt steht oder daran befestigt ist, geringer ist als eine Oberflächenrauigkeit zumindest eines Teils eines anderen Segments des Rahmens, das mit dem Gehäuse nicht in Kontakt steht oder nicht daran befestigt ist.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: ein gestufter Abschnitt (110) an einem Innenumfang des Gehäuses ausgebildet ist; ein Kontaktsegment (101, 502), welches mit dem gestuften Abschnitt in Kontakt steht oder daran befestigt ist, zumindest bei einem Teil einer Endoberfläche des Rahmens ausgebildet ist, die sich auf einer Seite des Rahmens befindet, auf welcher der Elektromotor angeordnet ist; und ein Bereich des Innenumfangs des Gehäuses, welcher von dem gestuften Abschnitt bis zu dem Elektromotor gemessen wird, größer ist als ein Kontaktbereich zwischen dem Rahmen und dem gestuften Abschnitt.
Kompressor nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Kompressor zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt: eine Oberflächenrauigkeitsbedingung, bei welcher sich eine Oberflächenrauigkeit des Gehäuses und eine Oberflächenrauigkeit des Rahmens an einer Position, an der das Gehäuse und der Rahmen miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind, voneinander unterscheiden; und eine Härtebedingung, bei welcher sich eine Härte des Gehäuses und eine Härte des Rahmens an der Position, an der das Gehäuse und der Rahmen miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind, voneinander unterscheiden.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend einen Gasansauganschluss (11), durch welchen das Arbeitsmedium zu einem Raum zwischen dem Elektromotor und dem Rahmen in der Elektromotorkammer geführt wird.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend einen Vorsprung (12), welcher an einer Außenwand des Gehäuses ausgebildet ist, wobei eine Position, an der das Gehäuse und der Rahmen miteinander in Kontakt stehen oder aneinander befestigt sind, mit einer Position des Vorsprungs in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse des beweglichen Elements überlappt.
Kompressor nach Anspruch 9, wobei der Vorsprung einem aus einer Mehrzahl von Vorsprüngen entspricht, die an der Außenwand des Gehäuses ausgebildet sind, und zumindest einer aus der Mehrzahl von Vorsprüngen verwendet wird, um den Kompressor an einem externen Element zu befestigen, das sich auf einer Außenseite des Kompressors befindet.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend ein Drucklagerelement (13), welches zwischen dem Rahmen und dem Verdichtungsmechanismus angeordnet ist.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Kompressor derart konfiguriert ist, dass dieser in einem Kältekreislauf installiert ist, welcher Kohlendioxid als das Arbeitsmedium verwendet.