发明内容
发明所要解决的课题
根据专利文献1中的公知技术,在涡旋压缩机中,一般是做成使压缩机构部位于上方,使电动机部位于下方的立式构造,以如下的方式构成:在与回旋涡旋盘背面的凸起部端面相向的框架内周面上具备对回旋涡旋盘的背面凸起部中央部的高压室和由外周内部空间形成的背压室(低压室)进行密封的密封组件,在凸起部端面上设置保持润滑油的小孔等,通过跨过将高压室和背压室划分的密封组件地进行往复,间歇地供给润滑油。
近年,希望节能化,由于作为其指标一直表示全年能量消费效率(Annual Performance Factor:APF),所以,特别是被称为中间条件的低速条件的重要性一直增加。要想提高低速条件下的压缩机效率,则有效的是增加向压缩机构部的供油量,使密封性提高。因此,在以低速条件运转的情况下,由设置在回旋涡旋盘背面的凸起部端面的小孔等间歇地供给润滑油的方式因为供油量依赖于旋转速度地增加,所以,必须增加小孔个数,以便能够确保在低速条件下提高效率的必要量。
但是,若为了提高低速条件下的效率而增加小孔个数,则存在如下的课题:在以高速条件运转的情况下,向背压室的供油量变得过多,在背压室中进行回旋运动的回旋涡旋盘的搅拌损失增加,使压缩机的效率降低,在从压缩室排出的气体中混有油,从排出管向循环导出的油量增加,不能在压缩机内保持油。
另外,根据专利文献2中的公知技术,在回旋涡旋盘的涡旋状涡旋齿面的相反侧的背压室中,向由密封部件划分的内侧区域和外侧区域供给润滑油。而且,为了防止回旋涡旋盘零件从固定涡旋盘零件离开而翻倒,以将节流通路截面积与能够在螺旋状的节流通路中将周长设定得长的比例量相应地设定得大的方式,构成了对来自内侧区域的润滑油进行减压并使之通向外侧区域进行供给的节流部。
但是,若将配设了螺旋状的节流通路的栓塞部件***回旋涡旋盘的镜板面中,则由于上述栓塞部件的直径尺寸以及长度的尺寸限制,要想使节流通路的长度变长将截面积设定得大则存在界限,若不高精度地加工节流通路的截面积,则供油量的偏差增大,存在效率降低这样的课题。
进而,作为将密封部件配设在回旋涡旋盘镜板里面上的结构,在上述密封部件的内侧区域中,除高压的回旋轴承上部空间的上部润滑油箱外,还有润滑油箱,通过回旋涡旋盘在上述润滑油箱的空间部进行回旋运动来搅拌润滑油的损失增大,也存在效率降低这样的课题。
有如下的方式:作为供油泵不使用容积形泵,而是由差压供油方式的泵在向回旋轴承和主轴承供给了润滑油后向背压室供油。在此供油方式的情况下,是通过由滑动轴承的间隙等产生的减压效果来抑制供油量的,并通过对轴承间隙进行管理来进行。在这里,一般地,滑动轴承的直径和间隙的设定值是使间隙/直径的比率为0.001,若轴承直径尺寸变大,则轴承间隙当然也变宽,向背压室供给的供油量也增加。
供油量由于与轴承间隙的三次方成比例,所以,通过轴承间隙来控制适当的供油量存在界限,相当困难。由于这样的背景,由密封组件压力性地对在回旋涡旋盘的背面侧构成的高压室和背压室进行划分,作为供油泵使用了容积形泵或离心泵的涡旋压缩机容易控制向背压室的供油量。若能够适当地控制供油量,则能够提高效率。另外,高压室是与排出压力大致相等的压力空间,背压室是比排出压力低的压力空间。
本发明的目的是提供一种高效率的压缩机。
为了解决课题的手段
上述目的是通过下述涡旋压缩机实现的,
所述涡旋压缩机具备使具有端板和直立设置在该端板上的涡旋状的涡旋齿的固定涡旋盘和回旋涡旋盘相互啮合而形成的压缩室;使该回旋涡旋盘回旋运动的曲柄轴;将该回旋涡旋盘和该曲柄轴的偏心销部在旋转轴方向可移动且旋转自由地卡合的配备在回旋涡旋盘的背面上的回旋轴承部;在框架部件的中央部配设了将该曲柄轴旋转自由地卡合的支承部的主轴承部;由设置在该回旋涡旋盘的背面和框架部件之间的密封部件划分的背压室,并以划分在该密封部件的内侧的高压室被维持为与排出压力大致相等的压力,被划分在该密封部件的外侧的背压室被维持为比排出压力低的压力的方式构成,
其特征在于,在回旋轴承外周面上形成螺旋状的槽通路,配设向背压室连通的节流通路,设置能够连续从高压室向背压室供给润滑油的那样的节流通路。
另外,上述目的是通过下述涡旋压缩机实现的,
所述涡旋压缩机具备:
具有偏心销部的曲柄轴;
具有被***上述偏心销部的回旋轴承的回旋涡旋盘;
与上述回旋涡旋盘啮合形成压缩室的固定涡旋盘,
通过由背压室的压力将上述回旋涡旋盘向上述固定涡旋盘推压,由上述曲柄轴的旋转使上述回旋涡旋盘回旋,使上述压缩室的容积变化,压缩制冷剂,
其特征在于,
在上述偏心销部的端面和上述回旋涡旋盘的背面之间形成高压室,
在上述偏心销部和上述回旋轴承之间设置节流通路,
在上述回旋涡旋盘上设置将油从上述高压室经上述节流通路向上述背压室导入的排出通路。
发明的效果
根据本发明,能够提高效率。
具体实施方式
为了实施发明的方式
下面,一面参照附图,一面详细说明本发明的实施例。
[实施例1]
使用图1、图2,详细说明表示本发明的第一实施例的涡旋压缩机。对表示本发明的第一实施例的涡旋压缩机的整体构造进行说明。
涡旋压缩机1将压缩机构部2和驱动部3收纳在密闭容器100内而构成。该压缩机构部2由固定涡旋盘110、回旋涡旋盘120和框架160构成。固定涡旋盘110具有端板110b和垂直地直立设置在该端板110b上的涡旋状涡旋齿110a,且在涡旋齿中央部具有排出口110e,经多个螺栓固定在该框架160上。该回旋涡旋盘120,具有端板120b和垂直地直立设置在该端板120b上的涡旋状涡旋齿120a,由凸起部120e和凸起部端面120f构成在该端板120b的背面侧。
使固定涡旋盘110和回旋涡旋盘120啮合而构成的压缩室130,通过该回旋涡旋盘120进行回旋运动来进行其容积减小的压缩动作。在此压缩动作中,伴随着该回旋涡旋盘120的回旋运动,工作流体从吸入口140被吸入该压缩室130,被吸入的工作流体经过压缩行程,从固定涡旋盘110的排出口110e向密闭容器100内的排出空间136排出,进而,经由排出口150从密闭容器100排出。由此,密闭容器100内的空间被保持为排出压力。这样的压缩机被称为所谓的高压腔型。
使回旋涡旋盘120回旋运动的驱动部3由定子108及转子107、曲柄轴101、作为回旋涡旋盘120的自转防止机构的主要零件的十字接头134、框架160、主轴承104、副轴承105和回旋轴承103构成。曲柄轴101是一体地具备主轴部101b和偏心销部101a而构成的。主轴承104和副轴承105以将曲柄轴101旋转自由地卡合的方式构成。回旋轴承103以将曲柄轴101的偏心销部101a在旋转轴方向可移动且旋转自由地卡合的方式配备在回旋涡旋盘的凸起部120e。将曲柄轴旋转自由地卡合的主轴承104和副轴承105分别被配置在由定子108及转子107构成的电动机的压缩机构部2侧和油箱部131侧。
在本实施例中,虽然希望作为该压缩机构部3侧附近的主轴承104使用滑动轴承,但也可以是滚动轴承。但是,作为油箱部131附近的副轴承105,除图示的那样的滑动轴承外,也可以是能够与使用条件适应的滚动轴承、其它的球面轴承部件。十字接头134被配设在由回旋涡旋盘120和框架160构成的背压室180,是固定涡旋盘110和回旋涡旋盘120的自转防止部件。形成在十字接头134上的正交的两组键部分的一组在构成在框架160上的键槽中滑动,剩余的一组在构成在回旋涡旋盘120的背面侧的键槽中滑动。
使用图1、图2,说明分离为构成在回旋涡旋盘120的背面侧的高压室和背压室的密封组件和从高压室向背压室供油的路径。另外,高压室是与排出压力大致相等的压力空间,背压室是比排出压力低的压力空间。
图2是图1的高压室和背压室附近的放大图(图1的A部)。构成在回旋涡旋盘120的背面侧的空间是由回旋涡旋盘120、框架160和固定涡旋盘110包围而构成的空间。高压室和背压室的分离组件是具备回旋涡旋盘背面的凸起部端面120f;与之对面的框架端面部164;构成在该端面部164的环状槽161;配设在该环状槽161的密封部件172而构成的。这里,该凸起部端面120f是与该密封部件172接触的密封面。该密封部件172是将背压室180和高压室181压力性地分离的密封组件。
高压室181形成在曲柄轴101的偏心销部101a的端面和回旋涡旋盘120的背面之间。高压室181由密封部件172密封了从回旋轴承103、主轴承104、推力轴承204排出的润滑油,虽然受到由泵作用产生的升压作用和通过轴承部、间隙部时的减压作用,但成为大致排出压力程度的压力空间。因为将在向高压室181供给的润滑油的一部分向配设在背压室180内的十字接头134等滑动部供给,所以,高压室181的润滑油通过凸起部120e和配设在回旋轴承103的外周面上的螺旋状的作为节流通路的槽200a,由此被减压,将润滑油通过与背压室180连通的排出通路201向该背压室180连续地供给。即,排出通路201将润滑油从高压室181经节流通路,即槽200a向背压室180导入。另外,如图所示,排出通路201被设置在回旋涡旋盘120上。
使用图8,对基于此第一实施例的组装状态进行说明,在凸起部120e的外周面和回旋轴承103的内周面被嵌合的部件之间的嵌合前的回旋轴承103被开放的外周面上形成槽200a,仅通过进行将上述回旋轴承103与凸起部120e嵌合,即可形成螺旋状的槽200a。特别是因为若将回旋轴承103做成圆筒部件,则螺旋状的槽200a的加工通过比较简单的车床加工等即可进行,所以,能够谋求低成本化。
说明本实施例的效果。通过由该凸起部120e和设置在该回旋轴承外周面上的槽200a的流路的管路摩擦产生的压力损失,能够一面有效地将高压室的润滑油减压,一面通过排出通路201将高压室181的润滑油的一部分向背压室180内供给。因此,在低速条件下,通过供油量增加,提高压缩室130内的密封性,能够提高压缩机效率。另外,在高速条件下,虽然是依赖于压力差的螺旋状的槽200a成为支配性的供油方式,但是,因为能够适当地控制供油量,所以能够大幅降低向循环导出的油上升量,能够保持压缩机内的油,所以,能够实现高效率的压缩机。
但是,在以往的涡旋压缩机中,如图11所示,由于配设在该凸起部端面120f上的小孔170在密封部件172的内侧和外侧往复,将高压室181的润滑油的一部分向背压室180供给,所以,是依赖于旋转速度的供油方式,是在低速条件下供油量不足,在高速条件下供油量过剩的涡旋压缩机。
使用图3,对本实施例中的效果,说明与以往比较的结果。图表示旋转频率和供油量比的关系。另外,表示以额定条件(旋转频率为60Hz)的供油量为基准的供油量比。在以往的基于小孔的供油方式中,因为供油量依赖于旋转速度地变动,所以,若欲增加低速条件的例如旋转频率为20Hz的供油量,则高速条件下的供油量增加到必要以上。
与此相对,因为本实施例中的涡旋压缩机,是依赖于压力差的方式的涡旋压缩机,所以,能够将从低速条件到高速条件的范围内的供油量保持为一定,因此,在高速条件下没有成为与以往相比过剩的供油量,能够增加低速条件的供油量。即,由于能够提高中间条件的低速运转下的压缩机的效率,且不引起在高速条件下的供油过多,所以能够降低回旋涡旋盘的搅拌损失和降低从排出管向循环导出的油量,所以,能够实现可确保可靠性和效率这两方面的涡旋压缩机。
图4说明基于本实施例的效率的效果。本图表示APF条件下的制冷中间条件和制冷额定条件下的本实施例和以往的效率比。另外,效率比以以往的效率为基准。若做成本实施例的螺旋状的节流通路,则贡献率高的制冷中间条件能够比以往的基于小孔的供油方式提高2%的效率,在制冷额定条件下,能够维持大致同等的效率。因此,能够实现全年能量消费效率良好的涡旋压缩机。
如上所述,在回旋涡旋盘凸起部和回旋轴承之间配设螺旋状槽和向背压室连通的排出通路,设置了能够连续地从高压室向背压室供给润滑油的那样的节流通路。即,做成如下的结构:在上述回旋涡旋盘凸起部和回旋轴承之间配设螺旋状槽和向背压室连通的节流通路,设置了能够连续地从高压室向背压室供给润滑油的那样的节流通路。根据本实施例,具有规定长度的螺旋状的槽通路沿回旋轴承外周面延伸,经节流通路使高压室和背压室连通。通过形成这样的节流通路,能够延长润滑油的流路长度,能够通过由其流路的管路摩擦产生的压力损失有效地将高压室的润滑油减压而向背压室供给。
因此,能够在低速时增加供给量,在高速时适当地控制供给量。即,与以往相比,能够提高中间条件的低速运转中的压缩机效率,且能够使高速条件下的供油量不变得过多。如上所述,由于通过在低速条件下增加供油量,在高速条件下使供油量适当化,能够进行压缩机的高效率化和大幅降低在高速条件下油混合在排出的气体中的比例,所以,能够大幅降低向循环导出的油上升量,能够保持压缩机内的油。
[实施例2]
使用图5和图9,说明表示本发明的第二实施例的涡旋压缩机。图5是回旋涡旋盘凸起部附近的剖视图。图9是表示回旋涡旋盘背面的凸起部附近的组装状态的剖视图。另外,除配置在上述回旋涡旋盘凸起部的螺旋状槽的设置组件以外,与第一实施例相同,仅说明不同的部分。
在上述回旋轴承103的上述凸起部120e的内周面上形成螺旋状的槽200b,配设向背压室180连通的排出通路201,做成了设置能够连续地从高压室181向该背压室180供给润滑油的那样的节流通路的结构。
通过做成这样的结构组件,能够使向高压室181和背压室180的润滑油在低速下增加供给量,在高速下适当地控制供给量,与以往相比,能够提高中间条件的低速运转中的压缩机效率,且能够不使高速条件下的供油量变得过多。这样,由于通过在低速条件下增加供油量,在高速条件下使供油量适当化,能够进行压缩机的高效率化和大幅降低在高速条件下油混合在排出的气体中的比例,所以,能够大幅降低向循环导出的油上升量,能够保持压缩机内的油。
根据本实施例,在凸起部120e的外周面和回旋轴承103的内周面被嵌合的部件中的嵌合前的凸起部120e的内周面上形成螺旋状的槽200b,仅通过进行将上述回旋轴承103与凸起部120e嵌合,即成为螺旋状的槽200b的节流通路。特别是因为回旋凸起部的内周面的螺旋状的槽200b的加工能够通过比较简单的车床加工等进行,所以,能够谋求低成本化。
[实施例3]
使用图6,说明表示本发明的第三实施例的涡旋压缩机。图6是表示回旋涡旋盘背面的凸起部附近的剖视图。另外,除配置在上述回旋涡旋盘凸起部的排出通路以外,与第一实施例相同,仅说明不同的部分。
做成如下的结构:在上述凸起部120e和回旋轴承103外周面上形成螺旋状的槽200a,配设向凸起部端面120f连通的节流通路202,若跨过密封部件172地进行往复,则向该节流通路202供油的润滑油能够间歇地从高压室181向该背压室180供给。通过做成这样的结构组件,能够使向高压室181和背压室180的润滑油在低速下增加供给量,在高速下适当地控制供给量,与以往相比,能够提高中间条件的低速运转中的压缩机效率,且能够不使高速条件下的供油量变得过多。这样,由于通过在低速条件下增加供油量,在高速条件下使供油量适当化,能够进行压缩机的高效率化和大幅降低在高速条件下油混合在排出的气体中的比例,所以,能够大幅降低向循环导出的油上升量,能够保持压缩机内的油。
根据此第三实施例的那样的间歇的供油组件,由于与第一实施例的那样的连续的供油组件相比,即使进一步扩大螺旋状的槽通路截面积,也能够得到同样的减压效果,所以,能够扩大螺旋状的槽通路截面积的尺寸公差。若扩大上述通路截面积,则与第一实施例相比,能够抑制供油量的偏差,能够使加工性更加简洁化,能够变为低成本化。
在本实施例中,在上述回旋涡旋盘凸起部和回旋轴承之间配设与螺旋状槽和回旋凸起部端面连通的节流通路,通过跨过将高压室和背压室划分的密封组件地进行往复,做成了设置能够间歇地供给润滑油的那样的节流通路的结构。由于通过做成这样的结构组件,与第一发明的连续的供油组件相比,即使进一步扩大通路截面积,也能够得到同样的减压效果,所以,即使扩大通路截面积的尺寸公差,也能够将供油量的偏差抑制得小。
由此,能够使向高压室和背压室的润滑油在低速下增加供给量,在高速下适当地控制供给量。即,与以往相比,能够提高中间条件的低速运转中的压缩机效率,且能够不使高速条件下的供油量变得过多。
[实施例4]
使用图7,说明表示本发明的第四实施例的涡旋压缩机。图7是表示回旋涡旋盘背面的凸起部附近的剖视图。
做成了如下的结构:在上述回旋轴承103和上述凸起部120e的内周面上形成螺旋状的槽200b,配设向凸起部端面120f连通的节流通路202,若跨过密封部件172地进行往复,则向该节流通路202供油的润滑油能够间歇地从高压室181向该背压室180供给。通过做成这样的结构组件,能够使向高压室181和背压室180的润滑油在低速下增加供给量,在高速下适当地控制供给量,与以往相比,能够提高中间条件的低速运转中的压缩机效率,且能够不使高速条件下的供油量变得过多。
这样,由于通过在低速条件下增加供油量,在高速条件下使供油量适当化,能够进行压缩机的高效率化和大幅降低在高速条件下油混合在排出的气体中的比例,所以,能够大幅降低向循环导出的油上升量,能够保持压缩机内的油。由于若做成此第四实施例这样的间歇的供油组件,则与第二实施例的那样的连续的供油组件相比,即使进一步扩大螺旋状的槽通路截面积,也能够得到同样的减压效果,所以,能够扩大螺旋状的槽通路截面积的尺寸公差。若扩大上述通路截面积,则与第一实施例相比,能够抑制供油量的偏差,能够使加工性更加简洁化,能够变为低成本化。
[实施例5]
使用图10,说明将表示本发明的第五实施例的卷合套筒展开为平板状的状态。在作为上述回旋轴承103使用卷合套筒类型的轴承材料的情况下,将平板卷起,卷绕成圆筒形状,形成圆筒状的套筒形状。在上述卷合套筒的成形过程的平板的状态下,可以对回旋轴承外周面103a通过冲压成形或蚀刻加工施加倾斜槽200c或矩形槽200d,能够进行成本更低的加工。
若为卷合套筒的形状,则可以自由地设定槽形状,通过对平板进行卷起成形,倾斜槽200c成为槽200b,矩形槽200d也能够形成与上述槽200b同样的节流通路。
即使是上述那样的结构组件,也能够与第一~第四实施例的圆筒状的轴承材料同样,在低速条件下增加供油量,在高速条件下使供油量适当化,能够进行压缩机的高效率化和大幅降低在高速条件下油混合在排出的气体中的比例。
以上,根据各实施例,具备将回旋涡旋盘的背面凸起部中央部的高压室和由外周内部空间形成的背压室(低压室)密封的密封组件,在回旋涡旋盘背面的凸起部内周面和回旋轴承外周面之间设置螺旋状的通路槽,能够一面使高压室的润滑油在螺旋状的节流通路内减压,一面向背压室连续地或间歇地供给。由此,在中间条件的低速运转中,能够通过由螺旋状的槽通路产生的减压效果使供油量与以往的仅由小孔进行的间歇供油相比大幅增加,且在高速条件的运转中,能够适当化,以便供油量不变得过多。
另外,由于在回旋凸起部内周面和回旋轴承外周面之间设置螺旋状的槽通路,所以,能够使截面积与能够比螺旋状的节流通路长度长地设定在上述回旋涡旋盘镜板面上的量相应地增加,因此,即使扩大尺寸公差,也能够将供油量的偏差抑制得小。能够提供一种与将尺寸公差扩大了的量相应地成本降低了的压缩机。
因为在回旋涡旋盘的背面凸起部端面上具备密封组件,做成了将回旋涡旋盘背面凸起部中央部的高压室和由外周内部空间形成的背压室密封的结构,所以,也可以不形成高压的油箱。由此,通过回旋涡旋盘进行回旋运动,不用搅拌高压的润滑油,就能够降低搅拌损失,能够提供高效率的压缩机。
[符号说明]
1:涡旋压缩机;2:压缩机构部;3:驱动部;100:密闭容器;101:曲柄轴;101a:偏心销部;101b:主轴部;101d:轴环部;102:曲柄轴的供油路径;103:回旋轴承;104:主轴承;105:副轴承;106:供油泵;107:转子;108:定子;110:固定涡旋盘;110a、120a:涡旋状涡旋齿;110b、120b:端板;110e、150:排出口;120:回旋涡旋盘;120e:凸起部;120f:凸起部端面;130:压缩室;131:油箱部;134:十字接头;136:排出空间;140:吸入口;160:框架;161:环状槽;164:框架端面部;170:小孔;172:密封部件;180:背压室;181:高压室;200a、200b:槽;200c:倾斜槽;200d:矩形槽;201、202:排出通路;204:推力轴承。