專利名稱：渦旋壓縮機(jī)、制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在制冷用、空調(diào)用等制冷循環(huán)系統(tǒng)中使用的制冷劑壓縮機(jī)或者適合作為將空氣或其他氣體壓縮的氣體壓縮機(jī)的渦旋壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
渦旋壓縮機(jī)具有在臺(tái)板上豎立設(shè)置有渦卷狀的卷板的固定渦盤、在鏡板上豎立設(shè)置有渦卷狀的卷板的回旋渦盤。通過(guò)使兩渦盤的卷板對(duì)置配置且嚙合并且使回旋渦盤回旋而使相互的卷板間形成的多個(gè)壓縮室的容積依次縮小，從而渦旋壓縮機(jī)對(duì)制冷循環(huán)系統(tǒng)中的氣體制冷劑等流體進(jìn)行壓縮。通過(guò)該回旋渦盤的回旋運(yùn)動(dòng)，離心力作用于具有曲軸部的軸上。為了消除該離心力，如專利文獻(xiàn)1所示，通常在軸上設(shè)有平衡配重。專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2005-163687號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
為了確保壓縮機(jī)的性能及可靠性，需要將軸的撓曲抑制得小。為了減小軸的撓曲，將平衡配重配置到更靠近回旋渦盤的位置。為此，將框架分割而在其內(nèi)部收容平衡配重。發(fā)明效果提供能夠抑制軸的變形并且能夠在維持低速性能的同時(shí)應(yīng)對(duì)高速化的壓縮機(jī)。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的渦旋壓縮機(jī)的縱向剖視圖。圖2是表示固定渦盤與回旋渦盤的嚙合狀態(tài)的俯視圖。圖3是表示以往的渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。圖4是示意性表示軸的撓曲的概念圖。圖5是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的渦旋壓縮機(jī)的縱向剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的制冷循環(huán)系統(tǒng)的概念圖。符號(hào)說(shuō)明1 壓縮機(jī)3貫通孔5 主軸承6 噴出管7 固定渦盤7a 臺(tái)板7b、8b 卷板7c、8c 齒底
7d支承部7e、8e 鏡板 面8 回旋渦盤8a 鏡板8d軸套部9殼體(密閉容器)10軸(旋轉(zhuǎn)軸)IOa 曲軸部11 回旋軸承12 歐式環(huán)13 壓縮室13a回旋內(nèi)線側(cè)壓縮室13b回旋外線側(cè)壓縮室14 吸入口15 噴出口16 電動(dòng)機(jī)部16a 轉(zhuǎn)子16b 定子17 框架17a 上部17b 下部18 背壓室20 吸入室21 供油泵22供油泵殼體23 副軸承24 橫孔25潤(rùn)滑油吸入口26a排油孔26b 排油管28 供油泵的噴出口30 孔31 圓環(huán)槽32密封構(gòu)件33第一空間34 回旋軸套構(gòu)件35 背壓孔40冷凝器41 膨脹閥
42蒸發(fā)器43 四通閥52 電動(dòng)機(jī)室53 油積存部54 噴出空間55 平衡配重56框架密封件57 油槽58 副配重59追加配重65 收容密封構(gòu)件32的構(gòu)件66 壓入部67 滑動(dòng)部68 空間69使制冷劑氣體流入的通路
具體實(shí)施例方式圖3是表示渦旋壓縮機(jī)的以往結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。如圖3所示，固定渦盤(固定渦盤構(gòu)件)7具有圓板狀的臺(tái)板7a、在該臺(tái)板7a上呈渦卷狀地豎立設(shè)置的卷板7b、位于臺(tái)板7a的外周側(cè)的筒狀的支承部7d,該支承部7d具有與卷板7b的前端面連續(xù)的鏡板面并且包圍卷板7b。豎立設(shè)置有卷板7b的臺(tái)板7a的表面由于位于卷板7b間而稱為齒底7c。另外，支承部7d與回旋渦盤(回旋渦盤構(gòu)件)8的鏡板8a相接的面成為固定渦盤7的鏡板面7e。 固定渦盤7的支承部7d通過(guò)螺栓等固定在框架17上，與固定渦盤7成為一體的框架17通過(guò)焊接等固定手段固定在殼體(密閉容器)9上。所述回旋渦盤8配置成與固定渦盤7對(duì)置，固定渦盤的卷板7b與回旋渦盤的卷板 8b嚙合且設(shè)置成在框架17內(nèi)能夠回旋?；匦郎u盤8具有圓板狀的鏡板8a、從作為該鏡板8a的表面的齒底8c豎立設(shè)置的渦卷狀的卷板Sb、以及設(shè)在鏡板8a的背面中央的軸套部 Sd0另外，鏡板8a的外周部的、與固定渦盤7相接的表面成為回旋渦盤8的鏡板面Se。殼體9為將由固定渦盤7和回旋渦盤8構(gòu)成的渦盤部、電動(dòng)機(jī)部16(16a:轉(zhuǎn)子、 16b 定子)及潤(rùn)滑油等收容于內(nèi)部的密閉容器結(jié)構(gòu)。與電動(dòng)機(jī)部16的轉(zhuǎn)子16a —體地固定的軸(旋轉(zhuǎn)軸)10經(jīng)由主軸承5而旋轉(zhuǎn)自如地支承在框架17上，并且與固定渦盤7的中心軸線同軸。在軸10的前端設(shè)有曲軸部1 0a，該曲軸部IOa插入在回旋渦盤8的軸套部8d設(shè)置的回旋軸承11，回旋渦盤8構(gòu)成為能夠隨著軸10的旋轉(zhuǎn)而回旋。回旋渦盤8的中心軸線成為相對(duì)于固定渦盤7的中心軸線偏心出規(guī)定距離的狀態(tài)。另外，回旋渦盤8的卷板8b沿周向錯(cuò)開(kāi)規(guī)定角度地與固定渦盤7的卷板7b重合。12為歐式環(huán)，其用于在限制回旋渦盤8 不自轉(zhuǎn)的同時(shí)使其相對(duì)于固定渦盤7進(jìn)行相對(duì)的回旋運(yùn)動(dòng)。圖2是表示固定渦盤和回旋渦盤的嚙合狀態(tài)的俯視圖，如圖所示，在卷板7b、8b間形成有月牙狀的多個(gè)壓縮室13 (13a、13b)，若使回旋渦盤8進(jìn)行回旋運(yùn)動(dòng)，則隨著各壓縮室向中央部移動(dòng)容積連續(xù)地縮小。即，在回旋渦盤卷板8b的內(nèi)線側(cè)及外線側(cè)分別形成有回旋內(nèi)線側(cè)壓縮室13a及回旋外線側(cè)壓縮室13b。20為吸入室，其為吸入流體的中途的空間。該吸入室20從回旋渦盤8的回旋運(yùn)動(dòng)的相位前進(jìn)而流體的關(guān)閉結(jié)束的時(shí)刻起成為壓縮室13。如 圖2、圖3所示，吸入口 14設(shè)在固定渦盤7上。該吸入口 14以與吸入室20連通的方式穿設(shè)于臺(tái)板7a的外周側(cè)。另外，噴出口 15以與最內(nèi)周側(cè)的壓縮室13連通的方式穿設(shè)于固定渦盤7的臺(tái)板7a的渦卷中心附近。若通過(guò)電動(dòng)機(jī)部16驅(qū)動(dòng)軸10使其旋轉(zhuǎn)，則從軸10的曲軸IOa經(jīng)由回旋軸承11 向回旋渦盤8傳遞，從而回旋渦盤8以固定渦盤7的中心軸線為中心地以規(guī)定距離的回旋半徑進(jìn)行回旋運(yùn)動(dòng)。通過(guò)歐式環(huán)12進(jìn)行限制，從而使得在進(jìn)行該回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)回旋渦盤8僅公轉(zhuǎn)而不自轉(zhuǎn)。利用回旋渦盤8的回旋運(yùn)動(dòng)，形成于各卷板7b、8b間的壓縮室13向中央連續(xù)地移動(dòng)，隨著該移動(dòng)壓縮室13的容積連續(xù)地縮小。由此，從吸入口 14吸入的流體(例如，在制冷循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的制冷劑氣體)在各壓縮室13內(nèi)被依次壓縮，被壓縮的流體從噴出口 15 向殼體上部的噴出空間54噴出。被噴出的流體從噴出空間54進(jìn)入殼體9內(nèi)的電動(dòng)機(jī)室 52，然后從噴出管6供給到壓縮機(jī)外、例如制冷循環(huán)系統(tǒng)。潤(rùn)滑油積存在殼體9的底部，在軸10的下端設(shè)有容積型或離心式的供油泵21。隨著軸的旋轉(zhuǎn)供油泵21也旋轉(zhuǎn)，從設(shè)于供油泵殼體22上的潤(rùn)滑油吸入口 25吸入潤(rùn)滑油并從供油泵的噴出口 28將其噴出。被噴出的潤(rùn)滑油通過(guò)設(shè)置在軸上的貫通孔3而向上部供給。 潤(rùn)滑油的一部分通過(guò)設(shè)在軸10上的橫孔24而潤(rùn)滑副軸承23，然后返回到殼體底部的油積存部53。其他大部分的潤(rùn)滑油通過(guò)貫通孔3到達(dá)軸10的曲軸IOa上部，并通過(guò)設(shè)于曲軸 IOa上的油槽57而潤(rùn)滑回旋軸承11。然后，在對(duì)設(shè)于回旋軸承11下部的主軸承5進(jìn)行潤(rùn)滑之后，通過(guò)排油孔26a及排油管26b而向殼體底部返回。在此，將由油槽57、回旋軸承11 形成的空間及收容主軸承5的空間(由框架17、軸10、框架密封件56、在回旋渦盤8的軸套部8d設(shè)置的凸緣形狀的回旋軸套構(gòu)件34、密封構(gòu)件32形成的空間)合稱為第一空間33。該第一空間33是具有接近于噴出壓力的壓力的空間。為了潤(rùn)滑主軸承5及回旋軸承11而流入第一空間33的潤(rùn)滑油的大部分通過(guò)排油孔26a及排油管26b而返回殼體底部，但是一部分潤(rùn)滑油中的為了歐式環(huán)12的潤(rùn)滑、固定渦盤7和回旋渦盤8的滑動(dòng)部的潤(rùn)滑及密封所需的最低限度的量經(jīng)由密封構(gòu)件32的上端面與回旋軸套構(gòu)件34的端面間的漏油機(jī)構(gòu)而進(jìn)入作為第二空間的背壓室18。密封構(gòu)件32與波形彈簧(未圖示)一起插入設(shè)于框架17上的圓環(huán)槽31，從而劃分出形成噴出壓力的第一空間33和形成吸入壓力和噴出壓力的中間壓力的背壓室18。所述漏油機(jī)構(gòu)由設(shè)于回旋軸套構(gòu)件34的多個(gè)孔30和所述密封構(gòu)件32構(gòu)成，所述多個(gè)孔30 隨著回旋渦盤8的回旋運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行橫跨密封構(gòu)件32的圓周運(yùn)動(dòng)，從而在第一空間33和背壓室18間移動(dòng)。由此，通過(guò)將第一空間33的潤(rùn)滑油積存在孔30內(nèi)并且將其向背壓室18間歇地移送、排出，能夠?qū)⑺枳钚∠薜挠鸵龑?dǎo)至背壓室18。也可以替代多個(gè)孔30而設(shè)置狹縫等以作為朝向背壓室漏油的漏油機(jī)構(gòu)。
進(jìn)入到背壓室18的潤(rùn)滑油在背壓變高時(shí)通過(guò)與背壓室18和壓縮室13連通的背壓孔35而向壓縮室13進(jìn)入，然后從噴出口 15噴出，一部分例如與制冷劑氣體一起從噴出管6向制冷循環(huán)系統(tǒng)噴出，而剩余的部分在殼體9內(nèi)與制冷劑氣體分離而積存在殼體底的油積存部53。 需要說(shuō)明的是，通過(guò)如上述那樣具備所述第一空間33、背壓室18以及漏油機(jī)構(gòu)， 能夠?qū)Ω鬏S承部所需的供油量和壓縮室所需的供油量獨(dú)立地進(jìn)行控制，因此能夠獲得壓縮室供油量適當(dāng)化的高效率的壓縮機(jī)。在具有如上結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī)中，若驅(qū)動(dòng)軸10旋轉(zhuǎn)，則回旋渦盤8進(jìn)行回旋運(yùn)動(dòng)， 因此離心力作用于軸10的曲軸10a。為了消除該離心力，將平衡配重55和副配重58設(shè)在軸10上。通過(guò)所述配重消除作用于軸10上的力及力矩，從而獲得靜平衡以及動(dòng)平衡。在此，若回旋渦盤8的離心力和平衡配重55的離心力的作用點(diǎn)間的距離d (參照?qǐng)D1、圖3、圖5)長(zhǎng)，則軸10的撓曲變大。圖4表示軸10的撓曲的概念圖。圖4的縱軸表示軸10的撓曲量，橫軸表示軸的位置，左側(cè)表示軸上部(圖1、圖3、圖5中的上部)，右側(cè)表示軸下部(圖1、圖3、圖5中的下部)。對(duì)于以往結(jié)構(gòu)中具有所述第一空間33的情況，由于平衡配重55只能配置于主軸承5的下部，而負(fù)載的作用點(diǎn)間距離d比軸10的軸徑長(zhǎng)，所以撓曲如圖4中的虛線60那樣變大。因此，在本實(shí)施例中，如圖1所示，將框架17分割為上部17a和下部17b而在其之間形成平衡配重55。通過(guò)分割框架17，能夠在回旋渦盤8和主軸承5之間配置平衡配重 55，能夠?qū)⒆饔命c(diǎn)間距離d縮短到與軸10的軸徑同等的程度。因此，能夠?qū)⑤S10的撓曲抑制得小。根據(jù)該方法，即使在平衡配重55的外徑比主軸承5或密封構(gòu)件32的外徑大的情況下，也能夠在回旋渦盤8和主軸承5之間配置平衡配重55。需要說(shuō)明的是，如圖5所示，不僅限于將框架17分割，也可以為通過(guò)壓入等的方式將收容密封構(gòu)件32的構(gòu)件65固定到框架17上的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，由于能夠同時(shí)加工框架17上的、主軸承5的壓入部66及與歐式環(huán)12的滑動(dòng)部67，所以與將框架17分割為上下部的結(jié)構(gòu)相比能夠提高壓縮機(jī)的組裝精度。根據(jù)以上說(shuō)明的結(jié)構(gòu)，如圖4中的61所示，能夠?qū)⑤S10的撓曲抑制得比以往結(jié)構(gòu)小。根據(jù)實(shí)施例，軸10的撓曲量對(duì)為壓縮機(jī)的性能及可靠性帶來(lái)大幅度影響的渦盤卷板的徑向間隙δΓ(參照?qǐng)D2)的設(shè)計(jì)自由度構(gòu)成限制。例如，在空調(diào)用壓縮機(jī)中，為了降低年間消耗電量，提高低速低負(fù)載的中間條件下的性能是重要的。在該中間條件下，因低速而容易增大漏電損失，所以需要盡量減小徑向間隙Sr而抑制漏電。作為進(jìn)一步的其他要求，要求提供一種利用壓縮機(jī)的高速化而擴(kuò)大運(yùn)行范圍并且使用方便性更好的空調(diào)機(jī)。由于隨著壓縮機(jī)的高速化作用于回旋渦盤8及平衡配重55的離心力也增大，所以軸10的撓曲變大。此外，若軸10的撓曲量變得比徑向間隙δΓ大，則回旋渦盤8的卷板8b與固定渦盤7的卷板7b接觸。若撓曲進(jìn)一步變大，則回旋軸承11或主軸承5與軸10的軸承間隙也不能避免被影響，從而可能產(chǎn)生卷板破損或軸承的卡止、燒結(jié)，從而無(wú)法確保其可靠性。S卩，為了確保低速運(yùn)行時(shí)的壓縮機(jī)性能，需要減小徑向間隙δ r，但是在將其設(shè)定得小時(shí)，若高速運(yùn)行時(shí)的軸10的撓曲大，則在卷板或軸承產(chǎn)生不良狀況，從而無(wú)法確保高速運(yùn)行時(shí)的可靠性。因此，為了實(shí)現(xiàn)低速性能、高速下的可靠性二者，將軸10的撓曲抑制得小是重要的。對(duì)于這一點(diǎn)，由于在本實(shí)施例中能夠如以上所述那樣將軸的撓曲抑制得小，從而能夠提高壓縮機(jī)的性能及可靠性。需要說(shuō)明的是，作為其他實(shí)施例，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)配置圖1及圖5中的追加配重59，能夠改變軸10的變形模式而進(jìn)一步降低撓曲量。這是在撓曲為凸型的軸10 的撓曲的頂點(diǎn)附近配置要向反向撓曲的追加配重59。由此，成為圖4中的62所示的變形模式及撓曲量，能夠進(jìn)一步將撓曲抑制得小。另外，如圖1及圖5所示，也可以在配置有平衡配重55的空間68內(nèi)設(shè)置使制冷劑氣體流入的通路69?？臻g68內(nèi)的壓力比作為噴出壓力的壓縮機(jī)殼體9內(nèi)的壓力稍低，低出的量為液體的油在排油管26b內(nèi)自由落下的落差的量，因此，通過(guò)例如以使殼體9內(nèi)和空間68連通的方式將所述通路69設(shè)在框架17上，能夠使殼體9內(nèi)的制冷劑氣體流入空間68 內(nèi)。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，對(duì)于向空間68內(nèi)僅充滿液體的油而平衡配重55對(duì)其進(jìn)行攪拌的情況，由于使制冷劑氣體流入而成為液體和氣體混合存在的狀態(tài)，所以能夠減少因配重引起的攪拌損失。需要說(shuō)明的是，由于被一下壓縮到噴出壓力的制冷劑氣體流入比噴出壓力稍低的空間68，所以因使制冷劑氣體再膨脹而導(dǎo)致的壓縮機(jī)性能的降低是微小的。

通過(guò)以上所說(shuō)明的壓縮機(jī)1、冷凝器40、膨脹閥41、蒸發(fā)器42、四通閥43如圖6所示地構(gòu)成空調(diào)用的制冷循環(huán)系統(tǒng)，能夠提供使年消耗電量減少并且運(yùn)行范圍廣闊的使用方便性良好的空調(diào)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種渦旋壓縮機(jī)，其包括固定在框架上的固定渦盤和回旋渦盤，其特征在于，具有 密封部，其劃分第一空間和第二空間，所述第一空間位于所述回旋渦盤的背面中心部且具有接近噴出壓力的壓力，并且引導(dǎo)積存在密閉容器底部的潤(rùn)滑油，所述第二空間設(shè)于所述回旋渦盤的背面并且形成噴出壓力與吸入壓力之間的壓力； 漏出機(jī)構(gòu)，其使?jié)櫥蛷乃龅谝豢臻g向所述第二空間漏出； 平衡配重，其配置在比主軸承靠所述回旋渦盤側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述平衡配重的外徑比所述密封部的直徑或主軸承的直徑大，且所述平衡配重配置在所述密封部與所述主軸承之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述平衡配重使所述框架分割設(shè)置并配置在所述框架與所述固定渦盤之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于， 構(gòu)成所述密封部的構(gòu)件固定在所述框架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，使所述回旋渦盤回旋的軸通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)且在所述框架構(gòu)成有軸承，并且，在使所述回旋渦盤回旋的軸上具有追加配重，該追加配重相對(duì)于所述軸承的位置配置在與所述平衡配重相反的方向上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，在收容所述平衡配重的空間內(nèi)設(shè)有用于導(dǎo)入比所述空間壓力高的氣體的連通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述連通路設(shè)置在框架上，用于導(dǎo)入密閉容器內(nèi)成為噴出壓力的氣體。
8.—種空調(diào)用的制冷循環(huán)裝置，其使用權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種渦旋壓縮機(jī)、制冷循環(huán)裝置。為了確保壓縮機(jī)的性能及可靠性需要將軸的撓曲抑制得小。為了減小軸的撓曲，平衡配重配置于更接近回旋渦盤的位置。為此，分割框架而在其內(nèi)部收容平衡配重。通過(guò)分割框架而在內(nèi)部收容平衡配重，能夠使作用于回旋渦盤及平衡配重的各離心力的作用點(diǎn)靠近，從而提供一種能夠抑制軸的撓曲并能夠在維持壓縮機(jī)的低速性能的同時(shí)應(yīng)對(duì)高速化的壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F04C18/02GK102235354SQ20111010263
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者三宅成志, 佐藤英治, 土屋豪, 松永睦憲, 柳瀨裕一, 近野雅嗣, 青木誠(chéng) 申請(qǐng)人:日立空調(diào)·家用電器株式會(huì)社