專利名稱：密閉型壓縮機(jī)以及冷凍循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種密閉型壓縮機(jī)以及具備該密閉型壓縮機(jī)以構(gòu)成冷凍循環(huán)(cycle)的冷凍循環(huán)裝置。
技術(shù)背景多使用在密閉容器內(nèi)具備氣缸(cylinder)的密閉型壓縮機(jī)，所述氣缸構(gòu)成壓縮機(jī)構(gòu)部。例如，雙氣缸型旋轉(zhuǎn)(rotary)式密閉型壓縮機(jī)具備兩個(gè)氣缸室，且具備壓縮機(jī)構(gòu)，所述壓縮機(jī)構(gòu)包含滾筒(roller)和葉片(blade)等，所述滾筒在各個(gè)氣缸室內(nèi)偏心旋轉(zhuǎn)，所述葉片抵接于該滾筒。在上述密閉型壓縮機(jī)中，已知的是，將氣缸室內(nèi)分隔成高壓側(cè)與低壓側(cè)的葉片因氣缸室內(nèi)的差壓，低壓側(cè)的側(cè)面抵接于氣缸的葉片槽而滑動(dòng)損失變大。而且，當(dāng)壓力差特別大時(shí)，葉片將發(fā)生撓曲，從而葉片的滑動(dòng)損失增大，視情況會(huì)因葉片的磨損導(dǎo)致密閉型壓縮機(jī)的性能下降或可靠性下降。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是基于上述情況而完成，其目的在于提供一種密閉型壓縮機(jī)及冷凍循環(huán)裝置，可抑制葉片槽或葉片側(cè)面的磨損，并且可將阻力損失抑制得小，而且，可靠性高且性能高。本實(shí)用新型的實(shí)施方式的密閉型壓縮機(jī)具有設(shè)在密閉容器內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)部和壓縮機(jī)構(gòu)部，且具有旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的一端連結(jié)于所述電動(dòng)機(jī)部，并且另一端連結(jié)于所述壓縮機(jī)構(gòu)部，且具備收納在所述壓縮機(jī)構(gòu)部?jī)?nèi)的偏心部。而且，壓縮機(jī)構(gòu)部具有滾筒，覆蓋旋轉(zhuǎn)軸的偏心部的外周；葉片，具有抵接于滾筒的外周面的前端面；以及氣缸，具備葉片槽及氣缸室，所述葉片槽可滑動(dòng)地配置葉片，所述氣缸室可偏心旋轉(zhuǎn)地收納所述滾筒。當(dāng)設(shè)所述偏心部的偏心量為e，所述滾筒的外周直徑為Dr時(shí)，葉片的寬度W滿足
O.5Xe ^ W ^ O. 075XDr 的關(guān)系。本實(shí)用新型的實(shí)施方式的冷凍循環(huán)裝置，包括上述的壓縮機(jī)。實(shí)用新型的效果本實(shí)用新型可提供一種密閉型壓縮機(jī)，能夠?qū)⑷~片的撓曲量抑制得更小，由此，能夠抑制葉片槽或葉片側(cè)面的磨損，并且能夠?qū)⒆枇p失抑制得小，可靠性高且性能高。進(jìn)而，可提供一種密閉型壓縮機(jī)，在密閉型壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，即使在轉(zhuǎn)速低的情況下，滾筒始終處于自轉(zhuǎn)的狀態(tài)，葉片的前端面不會(huì)持續(xù)抵接于滾筒的一部分，不會(huì)出現(xiàn)只有滾筒的一部分發(fā)生磨損的情況，可靠性更高。
圖I是具體實(shí)施方式
的壓縮機(jī)的縱剖面以及冷凍循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)圖。[0011]圖2是具體實(shí)施方式
的壓縮機(jī)構(gòu)部的俯視圖。圖3是表不具體實(shí)施方式
的密閉型壓縮機(jī)的偏心部的偏心量e與葉片的寬度W和撓曲量Omax的關(guān)系的圖。圖4是表示使葉片的寬度W與滾筒的外周直徑Dr之比即W/Dr不同的密閉型壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速與氣缸室內(nèi)的壓力差ΛΡ的關(guān)系中的、滾筒停止自轉(zhuǎn)的點(diǎn)的圖表。附圖標(biāo)記I :密閉型壓縮機(jī)Ia:噴出管2:冷凝器3 :膨脹裝置4:蒸發(fā)器5 :儲(chǔ)液器10 :密閉容器20 電動(dòng)機(jī)部21 :集中繞組定子22 :轉(zhuǎn)子23 :端子25 :旋轉(zhuǎn)軸25a、25b :偏心部30 :壓縮機(jī)構(gòu)部32、33:葉片34 :彈簧36、36:滾筒40、50 :氣缸40a、5Oa:氣缸室40b、5Ob:葉片槽40D、50D :噴出槽40S、50S:吸入口41 :主軸承41a、42a:隆起部41b、42b:凸緣部41c:噴出口41d:壁厚部41e:凹部41f :螺栓孔42 :副軸承43、44:噴出消聲器45、45a、45b :螺檢48:噴出閥[0048]49 :分隔板100 :冷凍循環(huán)裝置114:虛線Dr:滾筒外周直徑e :偏心部的偏心量E :葉片縱彈性系數(shù)h:葉片高度·Ib:葉片斷面慣性矩W :葉片寬度Λ P:葉片差壓σ max :葉片最大撓曲量
具體實(shí)施方式
第I實(shí)施方式使用圖來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。圖I表示第I實(shí)施方式的密閉型壓縮機(jī)I的縱剖面圖與具備該密閉型壓縮機(jī)I的冷凍循環(huán)裝置100的概略。冷凍循環(huán)裝置100是將密閉型壓縮機(jī)I、冷凝器2、膨脹裝置3以及蒸發(fā)器4以制冷劑配管依序連接而構(gòu)成。對(duì)以此方式構(gòu)成的冷凍循環(huán)裝置100運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的制冷劑的流動(dòng)進(jìn)行說(shuō)明。制冷劑在經(jīng)密閉型壓縮機(jī)I壓縮成高溫·高壓后從噴出管Ia噴出，經(jīng)冷凝器2冷凝后成為高溫·高壓的液體制冷劑，并經(jīng)膨脹裝置3減壓而成為氣液二相的混合制冷劑。進(jìn)而，制冷劑由蒸發(fā)器4蒸發(fā)后，被導(dǎo)至密閉型壓縮機(jī)I的吸入側(cè)所設(shè)的儲(chǔ)液器(accumulator) 5ο制冷劑由該儲(chǔ)液器5分離成氣相與液相,氣相制冷劑被吸入密閉型壓縮機(jī)I的密閉容器10內(nèi)。接下來(lái)，對(duì)密閉型壓縮機(jī)I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。密閉型壓縮機(jī)I在縱長(zhǎng)圓筒狀的密閉容器10內(nèi)部的上方具有電動(dòng)機(jī)部20，在下方具有壓縮機(jī)構(gòu)部30。所述電動(dòng)機(jī)部20與壓縮機(jī)構(gòu)部30以用于傳達(dá)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)軸25而連結(jié)。在密閉容器10的底部積存有潤(rùn)滑油，以潤(rùn)滑壓縮機(jī)構(gòu)部30內(nèi)的各滑動(dòng)部。電動(dòng)機(jī)部20具有集中繞組定子21，固接于密閉容器10的內(nèi)部壁面；以及轉(zhuǎn)子22，在集中繞組定子21的內(nèi)側(cè)具有規(guī)定的間隙而配置，固接于旋轉(zhuǎn)軸25的上端側(cè)并且具有永久磁石。電動(dòng)機(jī)部20經(jīng)由端子23而連接于未圖示的外部電源以接收電力的供給。而且，在旋轉(zhuǎn)軸25中，從下端起設(shè)有未圖示的潤(rùn)滑油通路，所述潤(rùn)滑油通路伴隨旋轉(zhuǎn)而吸入潤(rùn)滑油，對(duì)氣缸室40a(50a)及旋轉(zhuǎn)軸25與各軸承的滑動(dòng)部供給潤(rùn)滑油。接下來(lái)，對(duì)于壓縮機(jī)構(gòu)部30，根據(jù)圖I及圖2的氣缸40 (50)的俯視圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。如圖I所示,壓縮機(jī)構(gòu)部30是具備兩個(gè)氣缸的雙旋轉(zhuǎn)(twin rotary)式的壓縮機(jī)構(gòu)部。即，具有氣缸室40a、50a的兩個(gè)氣缸40、50夾著分隔板49而上下重疊，進(jìn)而在其上下重疊著主軸承41及副軸承42。而且，在主軸承41的上方及副軸承42的下方設(shè)有噴出消聲器(muffler)43、44，并分別通過(guò)螺栓(bolt)45a、45b而與主軸承41、副軸承42 —同固定。氣缸40的氣缸室40a通過(guò)主軸承41與分隔板49而閉塞，氣缸50的氣缸室50a通過(guò)分隔板49與副軸承42而閉塞。而且，在旋轉(zhuǎn)軸25中設(shè)有偏心部25a、25b，且以收容至氣缸40、50的氣缸室40a、50a內(nèi)的方式而配置。而且，2個(gè)偏心部25a、25b彼此具有180°的相位差而偏心。滾筒36、36旋轉(zhuǎn)自如地嵌入所述偏心部25a、25b，以在氣缸室40a、50a內(nèi)偏心旋轉(zhuǎn)。而且，如圖2所示，在氣缸40(50)內(nèi)，設(shè)有與氣缸室40a (50a)連通的葉片槽 40b (50b) ο在該葉片槽40b (50b)內(nèi)配置著葉片32(33)。而且，如圖2所示，在氣缸40(50)上設(shè)有吸入孔40S (50S)，且在夾著葉片32 (33)的相反側(cè)設(shè)有噴出槽40D (50D)，所述吸入孔40S (50S)用于將制冷劑從外部導(dǎo)入氣缸室40a(50a)內(nèi)，所述噴出槽40D (50D)用于將經(jīng)壓縮的制冷劑朝上方噴出。于葉片32 (33)的底端面上設(shè)有彈簧(Spring) 34 (34)，葉片32 (33)的前端面被按壓至滾筒36(36)的外周面。由此，葉片32(33)追隨于滾筒36(36)的偏心旋轉(zhuǎn)而前端面始終抵接于滾筒36 (36)的外周面，并且在氣缸40 (50)的葉片槽40b (50b)內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)，從而將氣缸室40a(50a)內(nèi)一分為二成吸入側(cè)與噴出側(cè)。即，通過(guò)滾筒36(36)與葉片32(33)，氣缸室40a(50a)被分離成吸入側(cè)與噴出側(cè)，伴隨滾筒36 (36)的旋轉(zhuǎn)，對(duì)從吸入口 40S(50S)吸入的制冷劑進(jìn)行壓縮并使其移動(dòng)到噴出側(cè)。此處，葉片32 (33)、氣缸40 (50)與滾筒36 (36)具有相同的高度h。該滾筒36 (36)例如由硬度HRC53 55的Ni-Cr-Mo系片狀石墨合金鑄鐵即鑰鎳鉻鑄鐵形成。而且，葉片32(33)由高速工具鋼形成，在前端面實(shí)施有DLC涂層(diamond-like carbon coating,類金剛石碳涂層)，具有高硬度且與滾筒36外周面的摩擦系數(shù)小，從而不易磨損。如圖I所示，主軸承41及副軸承42 —體地形成有大致圓筒狀的隆起(boss)部41a、42a與大致圓盤狀的凸緣(flange)部41b、42b，所述隆起部41a、42a支撐旋轉(zhuǎn)軸25的下端，所述凸緣部41b、42b閉塞氣缸室40a、50a，在凸緣部41b、42b上，以與氣缸40、50上所設(shè)的噴出槽40D、50D重合的方式而設(shè)有噴出口。于噴出口內(nèi)，設(shè)有用于防止制冷劑逆流的噴出閥，以防止制冷劑從噴出口朝氣缸室內(nèi)逆流。氣缸50相對(duì)于氣缸40而上下對(duì)稱地形成，氣缸40及氣缸50的吸入口 40S、50S、葉片槽40b、50b與噴出槽40D、50D以俯視時(shí)分別重合的方式而配置。進(jìn)而，位于上方的氣缸40中所設(shè)的噴出槽40D面向主軸承41，與此相對(duì)，氣缸50的下表面上所設(shè)的噴出槽50D面向副軸承42而設(shè)。滾筒36伴隨旋轉(zhuǎn)軸25及偏心部25a的旋轉(zhuǎn)，而朝圖2的實(shí)線箭頭的方向偏心旋轉(zhuǎn)。組裝而成的壓縮機(jī)構(gòu)部30通過(guò)電弧點(diǎn)焊(arc spot welding),如圖I所示將氣缸40的外周部固接于密閉容器10內(nèi)壁面而固定。使用圖2來(lái)說(shuō)明氣缸40、50內(nèi)的各尺寸關(guān)系。葉片32(33)具有高度h、寬度W，斷面慣性矩Ib以下述數(shù)式表示。[0085]數(shù)式IIb = hX (ff3)/12而且，當(dāng)設(shè)葉片32(33)的縱彈性系數(shù)為E，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的氣缸室的吸入側(cè)與噴出側(cè)的壓力差為Λ P時(shí)，在葉片32(33)突出至氣缸室32a最內(nèi)部時(shí)，葉片的撓曲量σ達(dá)到最大值。即，葉片32(33)只有從葉片槽40b (50b)突出的前端側(cè)會(huì)因氣缸室40a內(nèi)的壓力差而發(fā)生撓曲。葉片32(33)的撓曲范圍是突出至氣缸室40a(50a)內(nèi)的部分，當(dāng)設(shè)偏心部25a、25b距離旋轉(zhuǎn)軸25軸中心的偏心量為e時(shí)，所述撓曲范圍最大為從前端面算起為2Xe的距離的范圍。當(dāng)葉片32(33)的撓曲范圍為最大時(shí)，撓曲量達(dá)到最大。因而，最大撓曲量omax如下述數(shù)式般表示。 數(shù)式2σ max = hX ΔPX (2Xe) V(8XEX Ib)由上述數(shù)式I及數(shù)式2可如下述數(shù)式3般變形，當(dāng)葉片32 (33)的撓曲量達(dá)到最大時(shí)，在最大撓曲量σ max、葉片寬度W與偏心量e之間有下述數(shù)式的關(guān)系成立。數(shù)式3σ max/e = (24 X ΔΡ/Ε) X (e/ff)3當(dāng)相對(duì)于偏心量e的葉片32(33)的撓曲量σ變大時(shí)，葉片32、33接觸葉片槽40b的部分處的滑動(dòng)阻力增大，尤其在葉片32、33欲返回葉片槽40b內(nèi)的噴出過(guò)程中，有時(shí)會(huì)因葉片槽或葉片側(cè)面的磨損而導(dǎo)致可靠性下降，或因阻力損失增大而導(dǎo)致性能下降。因此，為了減小葉片32、33的撓曲量σ，優(yōu)選加大相對(duì)于偏心量e的葉片的寬度W。相對(duì)于偏心量e的葉片32、33的撓曲量σ達(dá)到最大的狀態(tài)如圖2所示，是葉片32(33)突出至氣缸室40a(40b)最內(nèi)部的狀態(tài)，由數(shù)式3導(dǎo)出的σ max/e與W/e的關(guān)系如圖3的實(shí)線101所示。另外，圖3是有關(guān)于使用R410A制冷劑的密閉型壓縮機(jī)1，壓縮機(jī)構(gòu)部30內(nèi)的最大差壓Λ P為約3MPa。而且，葉片32,33是縱彈性系數(shù)E為I. 93 X IO5 (N/mm2)的碳鋼。由圖3還可知的是，隨著增大W/e，相對(duì)于偏心量e的最大撓曲量omax下降，尤其當(dāng)W/e為O. 5以上時(shí)，omax/e變小。當(dāng)O. 5彡W/e時(shí)，即設(shè)O. 5X e彡W時(shí)，能夠?qū)⑷~片32(33)的撓曲量抑制得更小。由此，設(shè)為0.5Xe彡W的密閉型壓縮機(jī)I可提供如下所述的密閉型壓縮機(jī)1，其能夠抑制葉片槽或葉片側(cè)面的磨損，能將阻力損失抑制得小，可靠性高且性能高。在密閉型壓縮機(jī)I運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，滾筒36追隨于偏心部25a、25b的偏心旋轉(zhuǎn)而偏心旋轉(zhuǎn)，并且以滾動(dòng)36、36的外周面相對(duì)于葉片32、33的前端面滑動(dòng)的方式而自轉(zhuǎn)。由此，并非只有滾筒36、36的一部分始終抵接于葉片32、33的前端面，通過(guò)自轉(zhuǎn)，滾筒36、36的外周面整周抵接于葉片32、33的前端面。此處，對(duì)繞滾筒36(36)的中心的力矩進(jìn)行說(shuō)明。用于滾筒36相對(duì)于葉片而自轉(zhuǎn)的力矩是由慣性運(yùn)動(dòng)引起的力矩Mi和由與偏心部25a、25b的油膜摩擦力引起的力矩Mc，與此相對(duì)，在從葉片32(33)的前端面與滾筒外周面受到的摩擦力的作用下，對(duì)葉片施加使自轉(zhuǎn)停止的力矩Mb。這些力矩Mi、Mc、Mb是使用滾筒的外周直徑Dr、滾筒的內(nèi)周直徑dr、葉片32、33及滾筒36、36的高度h、滾筒36、36的角速度ω、旋轉(zhuǎn)軸25的角速度Ω、滾動(dòng)摩擦系數(shù)P、潤(rùn)滑油粘度H、葉片前端摩擦系數(shù)μ、常數(shù)Cl、C2，以下述數(shù)式4至數(shù)式6來(lái)表示。數(shù)式4Mi = hX P X ω X Ji X (Dr4-dr4)/64數(shù)式5Mc = 2X π X η X Ω XDr3Xh/Cl數(shù)式6Mb = C2X μ X APXhXffXDr使?jié)L筒36自轉(zhuǎn)的力矩尤其是Mi的影響大，由數(shù)式4還可知的是，如果滾筒36的外周直徑Dr大，則旋轉(zhuǎn)力矩也存在變大的傾向。與此相對(duì)，對(duì)于使?jié)L筒36停止旋轉(zhuǎn)的力矩Mb而言，如果葉片寬度W小，則力矩Mb也存在變小的傾向。圖4是使用對(duì)葉片寬度W與滾筒36的外周直徑Dr的比率進(jìn)行了變更的滾筒36，使密閉型壓縮機(jī)I運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出伴隨旋轉(zhuǎn)軸25的轉(zhuǎn)速與壓力差Λ P的變化而滾筒36停止自轉(zhuǎn)的條件，并將結(jié)果繪制(Plot)出來(lái)的圖。為了將實(shí)驗(yàn)計(jì)測(cè)的結(jié)果與背景技術(shù)進(jìn)行比較，將W/Dr= O. I的先前例①繪制為圖4中的112jfW/Dr = O. 08的先前例②繪制為圖4中的113，將本實(shí)施方式中所用的W/Dr=O. 075的情況繪制為圖4中的111。另外，將這些先前例及本實(shí)施方式中所用的密閉型壓縮機(jī)I的葉片的寬度W、偏心量e、滾筒的外周直徑Dr的尺寸與W/e、W/Dr的數(shù)值示于表I。表I.先前例及本實(shí)施方式中的各尺寸
權(quán)利要求1.一種密閉型壓縮機(jī)，其特征在于包括 密閉容器； 電動(dòng)機(jī)部，設(shè)在所述密閉容器內(nèi)部； 壓縮機(jī)構(gòu)部，設(shè)在所述密閉容器內(nèi)部；以及 旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的一端連結(jié)于所述電動(dòng)機(jī)部，且所述旋轉(zhuǎn)軸的另一端連結(jié)于所述壓縮機(jī)構(gòu)部，且所述旋轉(zhuǎn)軸具備收納在所述壓縮機(jī)構(gòu)部?jī)?nèi)的偏心部， 所述壓縮機(jī)構(gòu)部包括 滾筒，覆蓋所述旋轉(zhuǎn)軸的偏心部的外周； 葉片，具有抵接于所述滾筒的外周面的前端面；以及 氣缸，具備葉片槽以及氣缸室，所述葉片槽可滑動(dòng)地配置所述 葉片，所述氣缸室可偏心旋轉(zhuǎn)地收納所述滾筒， 當(dāng)設(shè)所述偏心部的偏心量為e，所述滾筒的外周直徑為Dr時(shí)，所述葉片的寬度W滿足 O. 5Xe ^ W ^ O. 075XDr 的關(guān)系。
2.一種冷凍循環(huán)裝置，其特征在于包括權(quán)利要求I所述的壓縮機(jī)。
專利摘要提供一種密閉型壓縮機(jī)以及冷凍循環(huán)裝置，其中密閉型壓縮機(jī)要解決的課題是，將氣缸室內(nèi)分隔成高壓側(cè)與低壓側(cè)的葉片因氣缸室內(nèi)的差壓，低壓側(cè)的側(cè)面抵接于氣缸的葉片槽而滑動(dòng)損失變大的問(wèn)題點(diǎn)。密閉型壓縮機(jī)包括滾筒，覆蓋旋轉(zhuǎn)軸的偏心部的外周；葉片，具有抵接于滾筒的外周面的前端面；以及氣缸，具備葉片槽及氣缸室，所述葉片槽可滑動(dòng)地配置葉片，所述氣缸室可偏心旋轉(zhuǎn)地收納所述滾筒。當(dāng)設(shè)所述偏心部的偏心量為e，所述滾筒的外周直徑為Dr時(shí)，葉片的寬度W滿足0.5×e≤W≤0.075×Dr的關(guān)系。
文檔編號(hào)F04C18/356GK202646009SQ20122023963
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者平山卓也, 菊川元嗣 申請(qǐng)人:東芝開(kāi)利株式會(huì)社