专利名称：密闭型压缩机以及冷冻循环装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种密闭型压缩机以及具备该密闭型压缩机以构成冷冻循环(cycle)的冷冻循环装置。
技术背景多使用在密闭容器内具备气缸(cylinder)的密闭型压缩机，所述气缸构成压缩机构部。例如，双气缸型旋转(rotary)式密闭型压缩机具备两个气缸室，且具备压缩机构，所述压缩机构包含滚筒(roller)和叶片(blade)等，所述滚筒在各个气缸室内偏心旋转，所述叶片抵接于该滚筒。在上述密闭型压缩机中，已知的是，将气缸室内分隔成高压侧与低压侧的叶片因气缸室内的差压，低压侧的侧面抵接于气缸的叶片槽而滑动损失变大。而且，当压力差特别大时，叶片将发生挠曲，从而叶片的滑动损失增大，视情况会因叶片的磨损导致密闭型压缩机的性能下降或可靠性下降。
实用新型内容本实用新型是基于上述情况而完成，其目的在于提供一种密闭型压缩机及冷冻循环装置，可抑制叶片槽或叶片侧面的磨损，并且可将阻力损失抑制得小，而且，可靠性高且性能高。本实用新型的实施方式的密闭型压缩机具有设在密闭容器内部的电动机部和压缩机构部，且具有旋转轴，所述旋转轴的一端连结于所述电动机部，并且另一端连结于所述压缩机构部，且具备收纳在所述压缩机构部内的偏心部。而且，压缩机构部具有滚筒，覆盖旋转轴的偏心部的外周；叶片，具有抵接于滚筒的外周面的前端面；以及气缸，具备叶片槽及气缸室，所述叶片槽可滑动地配置叶片，所述气缸室可偏心旋转地收纳所述滚筒。当设所述偏心部的偏心量为e，所述滚筒的外周直径为Dr时，叶片的宽度W满足
O.5Xe ^ W ^ O. 075XDr 的关系。本实用新型的实施方式的冷冻循环装置，包括上述的压缩机。实用新型的效果本实用新型可提供一种密闭型压缩机，能够将叶片的挠曲量抑制得更小，由此，能够抑制叶片槽或叶片侧面的磨损，并且能够将阻力损失抑制得小，可靠性高且性能高。进而，可提供一种密闭型压缩机，在密闭型压缩机的运转过程中，即使在转速低的情况下，滚筒始终处于自转的状态，叶片的前端面不会持续抵接于滚筒的一部分，不会出现只有滚筒的一部分发生磨损的情况，可靠性更高。
图I是具体实施方式
的压缩机的纵剖面以及冷冻循环装置的结构图。[0011]图2是具体实施方式
的压缩机构部的俯视图。图3是表不具体实施方式
的密闭型压缩机的偏心部的偏心量e与叶片的宽度W和挠曲量Omax的关系的图。图4是表示使叶片的宽度W与滚筒的外周直径Dr之比即W/Dr不同的密闭型压缩机运转时的转速与气缸室内的压力差ΛΡ的关系中的、滚筒停止自转的点的图表。附图标记I :密闭型压缩机Ia:喷出管2:冷凝器3 :膨胀装置4:蒸发器5 :储液器10 :密闭容器20 电动机部21 :集中绕组定子22 :转子23 :端子25 :旋转轴25a、25b :偏心部30 :压缩机构部32、33:叶片34 :弹簧36、36:滚筒40、50 :气缸40a、5Oa:气缸室40b、5Ob:叶片槽40D、50D :喷出槽40S、50S:吸入口41 :主轴承41a、42a:隆起部41b、42b:凸缘部41c:喷出口41d:壁厚部41e:凹部41f :螺栓孔42 :副轴承43、44:喷出消声器45、45a、45b :螺检48:喷出阀[0048]49 :分隔板100 :冷冻循环装置114:虚线Dr:滚筒外周直径e :偏心部的偏心量E :叶片纵弹性系数h:叶片高度·Ib:叶片断面惯性矩W :叶片宽度Λ P:叶片差压σ max :叶片最大挠曲量
具体实施方式
第I实施方式使用图来说明本实用新型的实施方式。图I表示第I实施方式的密闭型压缩机I的纵剖面图与具备该密闭型压缩机I的冷冻循环装置100的概略。冷冻循环装置100是将密闭型压缩机I、冷凝器2、膨胀装置3以及蒸发器4以制冷剂配管依序连接而构成。对以此方式构成的冷冻循环装置100运转过程中的制冷剂的流动进行说明。制冷剂在经密闭型压缩机I压缩成高温·高压后从喷出管Ia喷出，经冷凝器2冷凝后成为高温·高压的液体制冷剂，并经膨胀装置3减压而成为气液二相的混合制冷剂。进而，制冷剂由蒸发器4蒸发后，被导至密闭型压缩机I的吸入侧所设的储液器(accumulator) 5ο制冷剂由该储液器5分离成气相与液相,气相制冷剂被吸入密闭型压缩机I的密闭容器10内。接下来，对密闭型压缩机I的内部结构进行说明。密闭型压缩机I在纵长圆筒状的密闭容器10内部的上方具有电动机部20，在下方具有压缩机构部30。所述电动机部20与压缩机构部30以用于传达旋转动力的旋转轴25而连结。在密闭容器10的底部积存有润滑油，以润滑压缩机构部30内的各滑动部。电动机部20具有集中绕组定子21，固接于密闭容器10的内部壁面；以及转子22，在集中绕组定子21的内侧具有规定的间隙而配置，固接于旋转轴25的上端侧并且具有永久磁石。电动机部20经由端子23而连接于未图示的外部电源以接收电力的供给。而且，在旋转轴25中，从下端起设有未图示的润滑油通路，所述润滑油通路伴随旋转而吸入润滑油，对气缸室40a(50a)及旋转轴25与各轴承的滑动部供给润滑油。接下来，对于压缩机构部30，根据图I及图2的气缸40 (50)的俯视图来进行说明。如图I所示,压缩机构部30是具备两个气缸的双旋转(twin rotary)式的压缩机构部。即，具有气缸室40a、50a的两个气缸40、50夹着分隔板49而上下重叠，进而在其上下重叠着主轴承41及副轴承42。而且，在主轴承41的上方及副轴承42的下方设有喷出消声器(muffler)43、44，并分别通过螺栓(bolt)45a、45b而与主轴承41、副轴承42 —同固定。气缸40的气缸室40a通过主轴承41与分隔板49而闭塞，气缸50的气缸室50a通过分隔板49与副轴承42而闭塞。而且，在旋转轴25中设有偏心部25a、25b，且以收容至气缸40、50的气缸室40a、50a内的方式而配置。而且，2个偏心部25a、25b彼此具有180°的相位差而偏心。滚筒36、36旋转自如地嵌入所述偏心部25a、25b，以在气缸室40a、50a内偏心旋转。而且，如图2所示，在气缸40(50)内，设有与气缸室40a (50a)连通的叶片槽 40b (50b) ο在该叶片槽40b (50b)内配置着叶片32(33)。而且，如图2所示，在气缸40(50)上设有吸入孔40S (50S)，且在夹着叶片32 (33)的相反侧设有喷出槽40D (50D)，所述吸入孔40S (50S)用于将制冷剂从外部导入气缸室40a(50a)内，所述喷出槽40D (50D)用于将经压缩的制冷剂朝上方喷出。于叶片32 (33)的底端面上设有弹簧(Spring) 34 (34)，叶片32 (33)的前端面被按压至滚筒36(36)的外周面。由此，叶片32(33)追随于滚筒36(36)的偏心旋转而前端面始终抵接于滚筒36 (36)的外周面，并且在气缸40 (50)的叶片槽40b (50b)内往复滑动，从而将气缸室40a(50a)内一分为二成吸入侧与喷出侧。即，通过滚筒36(36)与叶片32(33)，气缸室40a(50a)被分离成吸入侧与喷出侧，伴随滚筒36 (36)的旋转，对从吸入口 40S(50S)吸入的制冷剂进行压缩并使其移动到喷出侧。此处，叶片32 (33)、气缸40 (50)与滚筒36 (36)具有相同的高度h。该滚筒36 (36)例如由硬度HRC53 55的Ni-Cr-Mo系片状石墨合金铸铁即钥镍铬铸铁形成。而且，叶片32(33)由高速工具钢形成，在前端面实施有DLC涂层(diamond-like carbon coating,类金刚石碳涂层)，具有高硬度且与滚筒36外周面的摩擦系数小，从而不易磨损。如图I所示，主轴承41及副轴承42 —体地形成有大致圆筒状的隆起(boss)部41a、42a与大致圆盘状的凸缘(flange)部41b、42b，所述隆起部41a、42a支撑旋转轴25的下端，所述凸缘部41b、42b闭塞气缸室40a、50a，在凸缘部41b、42b上，以与气缸40、50上所设的喷出槽40D、50D重合的方式而设有喷出口。于喷出口内，设有用于防止制冷剂逆流的喷出阀，以防止制冷剂从喷出口朝气缸室内逆流。气缸50相对于气缸40而上下对称地形成，气缸40及气缸50的吸入口 40S、50S、叶片槽40b、50b与喷出槽40D、50D以俯视时分别重合的方式而配置。进而，位于上方的气缸40中所设的喷出槽40D面向主轴承41，与此相对，气缸50的下表面上所设的喷出槽50D面向副轴承42而设。滚筒36伴随旋转轴25及偏心部25a的旋转，而朝图2的实线箭头的方向偏心旋转。组装而成的压缩机构部30通过电弧点焊(arc spot welding),如图I所示将气缸40的外周部固接于密闭容器10内壁面而固定。使用图2来说明气缸40、50内的各尺寸关系。叶片32(33)具有高度h、宽度W，断面惯性矩Ib以下述数式表示。[0085]数式IIb = hX (ff3)/12而且，当设叶片32(33)的纵弹性系数为E，压缩机运转过程中的气缸室的吸入侧与喷出侧的压力差为Λ P时，在叶片32(33)突出至气缸室32a最内部时，叶片的挠曲量σ达到最大值。即，叶片32(33)只有从叶片槽40b (50b)突出的前端侧会因气缸室40a内的压力差而发生挠曲。叶片32(33)的挠曲范围是突出至气缸室40a(50a)内的部分，当设偏心部25a、25b距离旋转轴25轴中心的偏心量为e时，所述挠曲范围最大为从前端面算起为2Xe的距离的范围。当叶片32(33)的挠曲范围为最大时，挠曲量达到最大。因而，最大挠曲量omax如下述数式般表示。 数式2σ max = hX ΔPX (2Xe) V(8XEX Ib)由上述数式I及数式2可如下述数式3般变形，当叶片32 (33)的挠曲量达到最大时，在最大挠曲量σ max、叶片宽度W与偏心量e之间有下述数式的关系成立。数式3σ max/e = (24 X ΔΡ/Ε) X (e/ff)3当相对于偏心量e的叶片32(33)的挠曲量σ变大时，叶片32、33接触叶片槽40b的部分处的滑动阻力增大，尤其在叶片32、33欲返回叶片槽40b内的喷出过程中，有时会因叶片槽或叶片侧面的磨损而导致可靠性下降，或因阻力损失增大而导致性能下降。因此，为了减小叶片32、33的挠曲量σ，优选加大相对于偏心量e的叶片的宽度W。相对于偏心量e的叶片32、33的挠曲量σ达到最大的状态如图2所示，是叶片32(33)突出至气缸室40a(40b)最内部的状态，由数式3导出的σ max/e与W/e的关系如图3的实线101所示。另外，图3是有关于使用R410A制冷剂的密闭型压缩机1，压缩机构部30内的最大差压Λ P为约3MPa。而且，叶片32,33是纵弹性系数E为I. 93 X IO5 (N/mm2)的碳钢。由图3还可知的是，随着增大W/e，相对于偏心量e的最大挠曲量omax下降，尤其当W/e为O. 5以上时，omax/e变小。当O. 5彡W/e时，即设O. 5X e彡W时，能够将叶片32(33)的挠曲量抑制得更小。由此，设为0.5Xe彡W的密闭型压缩机I可提供如下所述的密闭型压缩机1，其能够抑制叶片槽或叶片侧面的磨损，能将阻力损失抑制得小，可靠性高且性能高。在密闭型压缩机I运转的状态下，滚筒36追随于偏心部25a、25b的偏心旋转而偏心旋转，并且以滚动36、36的外周面相对于叶片32、33的前端面滑动的方式而自转。由此，并非只有滚筒36、36的一部分始终抵接于叶片32、33的前端面，通过自转，滚筒36、36的外周面整周抵接于叶片32、33的前端面。此处，对绕滚筒36(36)的中心的力矩进行说明。用于滚筒36相对于叶片而自转的力矩是由惯性运动引起的力矩Mi和由与偏心部25a、25b的油膜摩擦力引起的力矩Mc，与此相对，在从叶片32(33)的前端面与滚筒外周面受到的摩擦力的作用下，对叶片施加使自转停止的力矩Mb。这些力矩Mi、Mc、Mb是使用滚筒的外周直径Dr、滚筒的内周直径dr、叶片32、33及滚筒36、36的高度h、滚筒36、36的角速度ω、旋转轴25的角速度Ω、滚动摩擦系数P、润滑油粘度H、叶片前端摩擦系数μ、常数Cl、C2，以下述数式4至数式6来表示。数式4Mi = hX P X ω X Ji X (Dr4-dr4)/64数式5Mc = 2X π X η X Ω XDr3Xh/Cl数式6Mb = C2X μ X APXhXffXDr使滚筒36自转的力矩尤其是Mi的影响大，由数式4还可知的是，如果滚筒36的外周直径Dr大，则旋转力矩也存在变大的倾向。与此相对，对于使滚筒36停止旋转的力矩Mb而言，如果叶片宽度W小，则力矩Mb也存在变小的倾向。图4是使用对叶片宽度W与滚筒36的外周直径Dr的比率进行了变更的滚筒36，使密闭型压缩机I运转，通过实验求出伴随旋转轴25的转速与压力差Λ P的变化而滚筒36停止自转的条件，并将结果绘制(Plot)出来的图。为了将实验计测的结果与背景技术进行比较，将W/Dr= O. I的先前例①绘制为图4中的112jfW/Dr = O. 08的先前例②绘制为图4中的113，将本实施方式中所用的W/Dr=O. 075的情况绘制为图4中的111。另外，将这些先前例及本实施方式中所用的密闭型压缩机I的叶片的宽度W、偏心量e、滚筒的外周直径Dr的尺寸与W/e、W/Dr的数值示于表I。表I.先前例及本实施方式中的各尺寸
权利要求1.一种密闭型压缩机，其特征在于包括 密闭容器； 电动机部，设在所述密闭容器内部； 压缩机构部，设在所述密闭容器内部；以及 旋转轴，所述旋转轴的一端连结于所述电动机部，且所述旋转轴的另一端连结于所述压缩机构部，且所述旋转轴具备收纳在所述压缩机构部内的偏心部， 所述压缩机构部包括 滚筒，覆盖所述旋转轴的偏心部的外周； 叶片，具有抵接于所述滚筒的外周面的前端面；以及 气缸，具备叶片槽以及气缸室，所述叶片槽可滑动地配置所述 叶片，所述气缸室可偏心旋转地收纳所述滚筒， 当设所述偏心部的偏心量为e，所述滚筒的外周直径为Dr时，所述叶片的宽度W满足 O. 5Xe ^ W ^ O. 075XDr 的关系。
2.一种冷冻循环装置，其特征在于包括权利要求I所述的压缩机。
专利摘要提供一种密闭型压缩机以及冷冻循环装置，其中密闭型压缩机要解决的课题是，将气缸室内分隔成高压侧与低压侧的叶片因气缸室内的差压，低压侧的侧面抵接于气缸的叶片槽而滑动损失变大的问题点。密闭型压缩机包括滚筒，覆盖旋转轴的偏心部的外周；叶片，具有抵接于滚筒的外周面的前端面；以及气缸，具备叶片槽及气缸室，所述叶片槽可滑动地配置叶片，所述气缸室可偏心旋转地收纳所述滚筒。当设所述偏心部的偏心量为e，所述滚筒的外周直径为Dr时，叶片的宽度W满足0.5×e≤W≤0.075×Dr的关系。
文档编号F04C18/356GK202646009SQ20122023963
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者平山卓也, 菊川元嗣 申请人:东芝开利株式会社