CN116194672A - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明的涡旋压缩机具备：轴，能够绕轴线旋转；马达，对轴进行旋转驱动；压缩机主体，通过轴的旋转而进行驱动；壳体，覆盖马达及压缩机主体，并且具有从轴线方向与马达对置的底面；吸入端口，向壳体内引导制冷剂；及散热片，形成在底面，沿制冷剂的流动方向延伸，并且在流动方向上被分割成多个。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋压缩机。本申请主张基于2020年10月16日申请的日本专利申请2020-174866号的优先权，其内容援用此。

背景技术

例如作为车辆用空调装置中使用的压缩机，已知有涡旋压缩机(参考下述专利文献1)。涡旋压缩机具备：马达；压缩机主体，由马达驱动；及壳体，容纳这些马达及压缩机主体。

近年来，为了装置的小型化，使用智能功率模块(IPM)作为用于驱动涡旋压缩机的逆变器电路的例子正在增加。此时，与现有的逆变器电路相比，发热密度提高，因此需要冷却性能的提高。记载在专利文献1的装置中，通过在壳体内的逆变器的背面侧(里面侧)设置多个散热片，实现冷却性能的提高。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3976512号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，在设置如上所述的散热片的情况下，根据其形状和配置，有可能产生如下课题。例如，因压力而壳体的底面变形的情况下，有可能在散热片上产生较大的应力而损坏该散热片。并且，还存在如下课题：在通过铸造来制造壳体时，起因于形成散热片而导致的壁厚化，产生龟裂或铸孔。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种提高了冷却性能和强度的涡旋压缩机。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明所涉及的涡旋压缩机具备：轴，能够绕轴线旋转；马达，对所述轴进行旋转驱动；压缩机主体，通过所述轴的旋转而进行驱动；壳体，覆盖所述马达及所述压缩机主体，并且具有从所述轴线方向与所述马达对置的底面；吸入端口，向所述壳体内引导制冷剂；及散热片，形成在所述底面，沿所述制冷剂的流动方向延伸，并且在该流动方向上被分割成多个。

发明效果

根据本发明，能够提供一种提高了冷却性能和强度的涡旋压缩机。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的涡旋压缩机的纵剖视图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的壳体底面的结构的图。

图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的壳体底面的变形例的图。

图4是表示本发明的第二实施方式所涉及的壳体底面的结构的图。

图5是表示本发明的第三实施方式所涉及的壳体底面的结构的图。

具体实施方式

(涡旋压缩机的结构)

以下，参考图1和图2，对本发明的实施方式所涉及的涡旋压缩机100进行说明。涡旋压缩机100例如为了压缩车辆用空调装置的制冷剂而使用。如图1所示，涡旋压缩机100具备轴1、马达2、压缩机主体3、壳体4、罩体5、上部轴承6、下部轴承7、驱动器衬套8及吸入端口9。

(轴的结构)

轴1沿轴线O延伸，并且能够绕该轴线O旋转。轴1具有轴主体10、小径部11、大径部12及偏心轴部13。轴主体10呈以轴线O为中心的圆柱状。轴主体10在轴线O方向的整个区域上具有相同的直径尺寸。在轴主体10的外周面安装有马达2的转子21(后述)。

在轴线O方向上的轴主体10的一侧(下侧)设置有小径部11。小径部11呈以轴线O为中心的圆柱状，并且具有小于轴主体10的直径尺寸。小径部11由安装在壳体4的下部轴承7从轴线O方向一侧(下侧)支承。

在轴主体10的轴线O方向另一侧(上侧)设置有大径部12。大径部12呈以轴线O为中心的圆柱状，并且具有大于轴主体10的直径尺寸。大径部12由固定在壳体4的上部轴承6从径向支承。

在大径部12的更上侧(轴线O方向另一侧)设置有偏心轴部13。偏心轴部13从大径部12朝向轴线O方向另一侧突出。偏心轴部13呈以偏心轴A为中心的圆柱状，所述偏心轴A与轴线O平行，并且在从该轴线O沿径向偏离的位置上延伸。因此，轴1旋转时，偏心轴部13绕轴线O公转(回转)。

(马达的结构)

马达2对轴1赋予旋转驱动力。马达2具有转子21及定子22。转子21固定于轴主体10。转子21呈以轴线O为中心的圆筒状。并未详细图示，但转子21具有多个磁铁。定子22从外周侧覆盖该转子21。定子22在轴线O方向上层叠多个钢板而形成，通过在其周围缠绕铜线而形成有多个线圈。

通过使定子22通电，在定子22与转子21之间产生电磁力，并对转子21赋予绕轴线O的旋转力。由此，轴1绕轴线O旋转。

(压缩机主体的结构)

压缩机主体3通过由马达2引起的轴1的旋转而驱动。压缩机主体3具有固定涡旋盘31及可动涡旋盘32。固定涡旋盘31具有：以轴线O为中心的圆盘状的第一端板31A；及第一涡旋板31B，设置在该第一端板31A的轴线O方向一侧(下侧)。第一涡旋板31B以轴线O为中心呈涡旋状延伸。固定涡旋盘31固定在壳体4。

可动涡旋盘32具有：圆盘状的第二端板32A；第二涡旋板32B，设置在该第二端板32A的轴线O方向另一侧(上侧)；及凸台部32C。第二涡旋板32B以轴线O为中心呈涡旋状延伸。第二涡旋板32B的轴线O方向的尺寸等同于上述的第一涡旋板31B的轴线O方向的尺寸。如此通过第一涡旋板31B和第二涡旋板32B从轴线O方向啮合，从而在两者之间形成有压缩室。

凸台部32C是从第二端板32A朝向轴线O方向一侧(下侧)突出的圆筒状的部分。凸台部32C经由驱动器衬套8安装在轴1的偏心轴部13。偏心轴部13绕轴线O回转，从而回转力通过驱动器衬套8传递到可动涡旋盘32。由此，可动涡旋盘32绕轴线O回转。另外，并未详细图示，但可动涡旋盘32自身的旋转(自转)被十字滑环(Oldham ring)限制。

通过可动涡旋盘32回转，上述压缩室的容积随时间变化，在该压缩室内从径向外侧向内侧输送的途中制冷剂被压缩，其压力上升。成为高压状态的制冷剂通过形成在固定涡旋盘31的第一端板31A的开口部H引导到壳体4内。

(壳体/罩体的结构)

壳体4是容纳轴1、马达2及压缩机主体3的有底圆筒状的容器。具体而言，壳体4具有：以轴线O为中心的圆筒状的壳体主体41；底部42，封闭壳体主体41的轴线O方向一侧的开口；盖部43，封闭轴线O方向另一侧的开口；及罩体5。

(肋/散热片的结构)

底部42的厚度方向两面中，朝向轴线O方向另一侧(即，马达2侧)的面设为底面42A。如图2所示，在底面42A上形成有多个肋R及多个散热片F。

肋R从底面42A朝向轴线O方向另一侧(上侧)突出。肋R以轴线O为中心呈放射状延伸。作为一例，肋R设置有8个。肋R为了抑制因吸入侧的压力引起的壳体4的变形而设置。

散热片F呈以轴线O为中心的圆弧状，并且在径向及周向上隔开间隔而排列。即，散热片F在周向上被分割成多个。换言之，各散热片F具有沿周向排列的多个散热片片体f。散热片片体f与肋R相同地从底面42A朝向轴线O方向另一侧(上侧)突出。散热片片体f的突出高度(即，轴线O方向上的尺寸)大于肋R的突出高度。

位于径向最外侧的散热片F设为外周散热片F1。位于径向最内侧的散热片F设为内周散热片F3。配置在这些外周散热片F1与内周散热片F3中间的散热片F设为中间散热片F2。

本实施方式中，随着从外周散热片F1朝向内周散热片F3，散热片F的分割数(散热片片体f的数量)增加。而且，越从内周散热片F3朝向外周散热片F1，散热片片体f的周向上的尺寸越大。

外周散热片F1从轴线O方向观察时，从后述的吸入端口9的端部以轴线O为中心遍及180°左右的区域延伸。另一方面，中间散热片F2及内周散热片F3从比外周散热片F1更远离吸入端口9的周向位置以轴线O为中心遍及180°左右的区域延伸。这些散热片F中的一部分在周向上与肋R重叠。即，一部分散热片片体f与肋R一体成型。

再次如图1所示，底部42中的与底面42A相反的一侧的面(即，朝向外侧的面)设为背面42B。罩体5安装在背面42B上。在背面42B配置有包含IPM(智能功率模块)等的电气设备E，并由罩体5从外侧覆盖。

(吸入端口的结构)

在壳体主体41安装有用于从外部向壳体4内引导制冷剂的吸入端口9。吸入端口9连通壳体主体41的内外，并且朝向上述的底面42A引导制冷剂。而且，如图2所示，从轴线O方向观察时，吸入端口9沿包含底面42A形成的圆形的切线方向成分的方向延伸。因此，在底面42A上，制冷剂在以轴线O为中心的周向上流动。即，上述的散热片F沿该制冷剂流动的方向(图2中的箭头Df)排列。并且，在底面42A的外周侧，与内周侧相比，制冷剂的流速较高。即，可以说如上所述，越是外周散热片F1，散热片片体f的流动方向Df上的尺寸越大，因此越是制冷剂的流速高的区域，散热片片体f的尺寸越大。

(作用效果)

在此，在设置如上所述的散热片F的情况下，根据其形状和配置，有可能产生如下课题。例如，因吸入侧的压力而壳体4的底面42A变形的情况下，有可能在散热片F上产生较大的应力而损坏该散热片。并且，还存在如下课题：在通过铸造来制造壳体4时，起因于形成散热片F而导致的壁厚化，产生包括龟裂或铸孔的不良情况。

另一方面，本实施方式中，散热片F在制冷剂的流动方向Df上被分割成多个。由此，沿着散热片F的表面的流动的边界层成分在流动方向Df上被分断。其结果，每1个散热片F能够获得多次前缘效应。因此，能够提高由制冷剂产生的底面42A(壳体4)的冷却效果。(另外，在此所说的前缘效应是指在热介质最先碰撞的部位热效率最高的现象。)

而且，在散热片F未被分割的情况下，随着底面42A的变形，在该散热片F的中央部与底面42A之间产生较大的应力，有可能损坏散热片F。然而，根据上述结构，由于散热片F被分割成多个，因此即使在底面42A产生变形的情况下，也能够较小地抑制被分割的每个散热片F中产生的应力。由此，能够提高壳体4的强度。

而且，根据上述结构，越是流速高的外周侧的区域，被分割的散热片F(散热片片体f)的流动方向Df上的尺寸越大。由此，能够根据流速分布产生适当次数的前缘效应。其结果，能够进一步提高由制冷剂产生的底面42A(壳体4)的冷却效果。

此外，根据上述结构，由于设置有多个肋R，因此即使在底面42A(壳体4)产生由吸入侧的压力引起的应力的情况下，也能够充分地抵抗该应力。而且，肋R的从底面42A的突出高度小于散热片F的突出高度。由此，能够减少散热片F的前端上的制冷剂的流动被肋R阻碍的可能性。

以上，对本发明的第一实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，则能够在上述结构中实施各种变更或修改。

例如如图3所示，也能够变更基于吸入端口9的制冷剂的流动方向Df(即，散热片F′延伸的方向)。具体而言，各散热片F′随着从周向一侧(即，制冷剂流入的一侧)朝向另一侧(制冷剂流出的一侧)而朝向径向内侧延伸。这种散热片F′在周向上隔开间隔而排列有多个(8个)。并且，各散热片F′在制冷剂的流动方向Df上被分割成多个。换言之，各散热片F′具有沿流动方向Df排列的多个散热片片体f′。多个散热片片体f′中，越是制冷剂的流速高的外周侧的散热片片体f′，在流动方向Df上的尺寸越大。根据这种结构，也能够获得与上述第一实施方式相同的作用效果。

<第二实施方式>

接着，参考图4，对本发明的第二实施方式进行说明。另外，对于与上述第一实施方式相同的结构标注相同的符号，并省略详细的说明。

如图4所示，本实施方式中，散热片Fb沿以轴线O为中心的周向延伸，并且在该周向上被分割成多个。即，散热片Fb具有沿周向排列的多个(8个)散热片片体fb。这种散热片Fb在径向上隔开间隔而设置有多列(4列)。越是位于径向外侧的被分割的散热片Fb，在流动方向Df上的尺寸越大。而且，各散热片片体fb设置于在周向上相邻的一对肋R彼此之间。换言之，各散热片片体fb与肋R在周向上不重叠。更详细而言，在散热片片体fb与肋R之间在周向上形成有间隔。

根据上述结构，散热片Fb设置在肋R彼此之间。换言之，散热片Fb与肋R在周向上不重叠。由此，通过肋R时制冷剂的流动中产生紊乱，并且在加速的状态下制冷剂与散热片Fb碰撞。其结果，能够进一步提高由散热片Fb产生的冷却效果。而且，由于肋R与散热片Fb是独立的，因此不产生壁厚部位。由此，也能够减少在通过铸造形成壳体4时产生不良情况的可能性。

以上，对本发明的第二实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，则能够在上述结构中实施各种变更或修改。

<第三实施方式>

接着，参考图5，对本发明的第三实施方式进行说明。另外，对于与上述各实施方式相同的结构标注相同的符号，并省略详细说明。

如图5所示，本实施方式中，相对于与第二实施方式相同的散热片Fb，肋R′形成在不同的周向位置。具体而言，各肋R′以与散热片Fb在周向上重叠的方式形成。即，4个散热片片体fb与1个肋R′一体形成。

根据上述结构，由于散热片Fb与肋R′在周向上重叠，因此作为散热片Fb的表观体积变大。由此，能够进一步提高由散热片Fb产生的冷却效果。此外，能够将在底面42A变形时产生在散热片Fb的应力也分散于肋R′，因此也能够进一步减少散热片Fb损坏的可能性。

以上，对本发明的第三实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的主旨，则能够在上述结构中实施各种变更或修改。

例如，也能够将上述第二实施方式和第三实施方式组合适用于底面42A中的每个区域。

＜附记>

各实施方式中记载的涡旋压缩机100例如掌握为如下。

(1)第1方式所涉及的涡旋压缩机100具备：轴1，能够绕轴线O旋转；马达2，对所述轴1进行旋转驱动；压缩机主体3，通过所述轴1的旋转而进行驱动；壳体4，覆盖所述马达2及所述压缩机主体3，并且具有从所述轴线O方向与所述马达2对置的底面42A；吸入端口9，向所述壳体4内引导制冷剂；及散热片F、F′、Fb，形成在所述底面42A，沿所述制冷剂的流动方向Df延伸，并且在该流动方向Df上被分割成多个。

根据上述结构，在底面42A上形成有散热片F，该散热片F、F′、Fb在制冷剂的流动方向Df上被分割成多个。由此，沿着散热片F的表面的流动的边界层成分在流动方向Df上被分断。其结果，每1个散热片F、F1、Fb能够获得多次前缘效应。因此，能够提高由制冷剂产生的底面42A(壳体4)的冷却效果。(另外，在此所说的前缘效应是指在热介质最先碰撞的部位热效率最高的现象。)

而且，在散热片F、F5、Fb未被分割的情况下，随着底面42A的变形，在该散热片F、F1、Fb的中央部与底面42A之间产生较大的应力，有可能损坏散热片F、F′、Fb。然而，根据上述结构，由于散热片F、F′、Fb被分割成多个，因此即使在底面42A产生变形的情况下，也能够较小地抑制被分割的每个散热片F、F′、Fb中产生的应力。由此，能够提高壳体4的强度。

(2)第2方式所涉及的涡旋压缩机100中，越是位于所述制冷剂的流速高的区域的所述被分割的散热片F、F′、Fb，在所述流动方向Df上的尺寸越大。

根据上述结构，越是流速高的区域，被分割的散热片F、F′、Fb(散热片片体f、f′、fb)的流动方向Df上的尺寸越大。由此，能够根据流速分布产生适当次数的前缘效应。其结果，能够进一步提高由制冷剂产生的底面42A(壳体4)的冷却效果。

(3)第3方式所涉及的涡旋压缩机100中，所述散热片F、Fb呈以所述轴线O为中心的圆弧状延伸，并且在径向上隔开间隔而设置有多个，越是位于径向外侧的所述被分割的散热片F、Fb，在所述流动方向Df上的尺寸越大。

根据上述结构，在制冷剂的流动方向Df为相对于轴线O的周向的情况下，能够根据该流动方向Df更有效地产生前缘效应。

(4)第4方式所涉及的涡旋压缩机100中，所述散热片F′以所述轴线O为中心随着从周向的一侧朝向另一侧而向径向内侧延伸，并且在周向上隔开间隔而设置有多个，越是位于径向外侧的所述被分割的散热片F′，在所述流动方向Df上的尺寸越大。

根据上述结构，在制冷剂的流动方向Df为随着从周向一侧朝向另一侧而朝向径向内侧的方向的情况下，能够根据该流动方向Df更有效地产生前缘效应。

(5)第5方式所涉及的涡旋压缩机100还具备从所述底面42A突出并且呈以所述轴线O为中心的放射状延伸的多个肋R、R′，所述肋R、R′的突出高度小于所述散热片F、F′、Fb的突出高度。

根据上述结构，由于设置有多个肋R、R′，因此即使在底面42A(壳体4)产生由吸入侧的压力引起的应力的情况下，也能够充分地抵抗该应力。而且，肋R、R′的从底面42A的突出高度小于散热片F、F′、Fb的突出高度。由此，能够减少散热片F、F′、Fb的前端上的制冷剂的流动被肋R、R′阻碍的可能性。

(6)第6方式所涉及的涡旋压缩机100中，所述散热片Fb设置于在周向上相邻的一对所述肋R彼此之间。

根据上述结构，散热片Fb设置在肋R彼此之间。换言之，散热片Fb与肋R在周向上不重叠。由此，通过肋R时制冷剂的流动中产生紊乱，并且在加速的状态下制冷剂与散热片Fb碰撞。其结果，能够进一步提高由散热片Fb产生的冷却效果。而且，由于肋R与散热片Fb是独立的，因此不产生壁厚部位。由此，也能够减少在通过铸造形成壳体4时产生不良情况的可能性。

(7)第7方式所涉及的涡旋压缩机100中，所述散热片Fb以在周向上与所述肋R′重叠的方式设置。

根据上述结构，由于散热片Fb与肋R′在周向上重叠，因此作为散热片Fb的表观体积变大。由此，能够进一步提高由散热片Fb产生的冷却效果。此外，能够将在底面42A变形时产生在散热片Fb的应力也分散于肋R′，因此也能够进一步减少散热片Fb损坏的可能性。

产业上的可利用性

本发明涉及一种涡旋压缩机。根据本发明，能够提供一种提高了冷却性能和强度的涡旋压缩机。

符号说明

100-涡旋压缩机，1-轴，2-马达，3-压缩机主体，4-壳体，4S-内周面，5-罩体，6-上部轴承，7-下部轴承，8-驱动器衬套，9-吸入端口，10-轴主体，11-小径部，12-大径部，13-偏心轴部，21-转子，22-定子，31-固定涡旋盘，31A-第一端板，31B-第一涡旋板，32-可动涡旋盘，32A-第二端板，32B-第二涡旋板，32C-凸台部，41-壳体主体，42-底部，42A-底面，42B-背面，43-盖部，A-偏心轴，Df-流动方向，f、f′、fb-散热片片体，F、F′、Fb-散热片，F1-外周散热片，F2-中间散热片，F3-内周散热片，H-开口部，O-轴线，P-吸入流路，R、R′-肋。

Claims (7)

1.一种涡旋压缩机，其具备：

轴，能够绕轴线旋转；

马达，对所述轴进行旋转驱动；

压缩机主体，通过所述轴的旋转而进行驱动；

壳体，覆盖所述马达及所述压缩机主体，并且具有从所述轴线方向与所述马达对置的底面；

吸入端口，向所述壳体内引导制冷剂；及

散热片，形成在所述底面，沿所述制冷剂的流动方向延伸，并且在该流动方向上被分割成多个。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，

越是位于所述制冷剂的流速高的区域的所述被分割的散热片，在所述流动方向上的尺寸越大。

3.根据权利要求1或2所述的涡旋压缩机，其中，

所述散热片呈以所述轴线为中心的圆弧状延伸，并且在径向上隔开间隔而设置有多个，越是位于径向外侧的所述被分割的散热片，在所述流动方向上的尺寸越大。

4.根据权利要求1或2所述的涡旋压缩机，其中，

所述散热片以所述轴线为中心随着从周向一侧朝向另一侧而向径向内侧延伸，并且在周向上隔开间隔而设置有多个，越是位于径向外侧的所述被分割的散热片，在所述流动方向上的尺寸越大。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡旋压缩机，其还具备从所述底面突出并且呈以所述轴线为中心的放射状延伸的多个肋，所述肋的突出高度小于所述散热片的突出高度。

6.根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其中，

所述散热片设置于在周向上相邻的一对所述肋彼此之间。

7.根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其中，

所述散热片以在周向上与所述肋重叠的方式设置。

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