膨胀机及膨胀机一体型压缩机的制作方法

专利名称：膨胀机及膨胀机一体型压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使流体膨胀的膨胀机。本发明还涉及一种具有由轴连 接压縮流体的压縮机构和使流体膨胀的膨胀机构的一体构造的膨胀机一 体型压縮机。
背景技术：
利用压縮、放热、膨胀、发热这样的致冷剂的冷冻循环的装置、所谓 的冷冻循环装置在空调、热水器(供湯機)等广泛的领域使用。作为适用 于这种冷冻循环装置的膨胀机一体型压縮机，由轴连接将致冷剂减压膨胀 时的膨胀能量转换为机械能量并回收的膨胀机构和压縮致冷剂的压縮机 构，并将由膨胀机构回收的机械能量供给压縮机构，从而提高冷冻循环的
效率(日本特开昭62—77562号公报)。
由于压縮机构隔热压縮致冷剂，所以构成压縮机构的部件的温度与致 冷剂的温度一起上升。另一方面，由散热器冷却的致冷剂流入膨胀机构， 致冷剂隔热膨胀，所以构成膨胀机构的部件的温度与致冷剂的温度一起降 低。因此，如特开昭62—77562号公报所记载，仅单纯地将压縮机构和膨 胀机构一体化，压縮机构侧的热会移动到膨胀机构侧。这样的热的移动在 膨胀机构中会无意间引起致冷剂的加热，以及在压縮机构中无意间弓I起致 冷剂的冷却，进而导致冷冻循环效率降低。
为了解决这样的问题，提出有在压縮机构和膨胀机构之间设置隔热部 件，阻碍热从压縮机构向膨胀机构的移动的方案(特开2001 — 165040号 公报)。进而，如图10所示，还提出有在密闭容器101的内部从下依次配 置压縮机构102、电动机103以及膨胀机构104，并且在膨胀机构104的 表面设置阻碍来自周围致冷剂的导热的隔热部件105的方案(日本特许 3674625号公报)。
其中，作为适用于膨胀机一体型压縮机的压縮机构和膨胀机构的类型
5例举了涡旋型和转动型。例如图11表示的膨胀机一体型压縮机200所示， 在密闭容器201的内部能够从上依次配置涡旋型的压縮机构202、电动机 203、转动型的膨胀机构204。在采用将密闭容器201的内部由从压縮机构 202喷出的致冷剂填满的高温高压型的结构的情况下，密闭容器201的底 部称为油储存部，膨胀机构204的周围由高温的油填满。
由于膨胀机构204的周围被高温的油填满，所以在膨胀机构204和油 之间产生热移动，膨胀机构204被加热，油被冷却。该油对配置在上方的 压縮机构202进行润滑，并且用于对旋回涡管207施加背压，这些过程中 将压縮机构202冷却。结果，如前面所说明，存在经由油的热移动使冷冻 循环的效率降低的问题。
还考虑使用日本特开2001 — 165040号公报和特许3674625号公报所 记载的那样的隔热部件，转动型的机构为了防止致冷剂泄漏特别是从叶轮 泄漏致冷剂，或者为了使各滑动部分的润滑容易，优选其周围由油填满。 因此，与图11相反的布置、即涡旋型的压縮机构202为下、转动型的膨 胀机构204为上这样的布置本质上难以采用。即使假设能够采用这样的布 置，现在一旦旋转，则致冷剂泄漏和润滑不良的问题将浮出水面。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种即使在膨胀机构浸渍在油中使用的 情况下，也能够通过抑制热从油向膨胀机构移动，而提高冷冻循环装置的 性能的膨胀机和膨胀机一体型压缩机。
艮P，本发明中，提供一种膨胀机一体型压縮机，其具有 密闭容器，该密闭容器的底部作为油贮留部利用； 膨胀机构，该膨胀机构其周围被油填满而配置在所示密闭容器内； 压縮机构，该压縮机构位于油面之上而配置在所述密闭容器内； 轴，该轴连接所述压縮机构和所述膨胀机构；以及 油流动抑制部件，其配置在所述膨胀机构的周围，将用于贮留所述密 闭容器和所述膨胀机构之间的油的空间分隔为作为其与所述膨胀机构之 间的空间的内侧贮留空间和作为其与所述密闭容器之间的空间的外侧贮 留空间，并相对于填满所述外侧贮留空间的油的流动，更抑制填满所述内侧贮留空间的油的流动。本发明中，
另外，本发明提供一种膨胀机，其具有 密闭容器，该密闭容器的底部作为油贮留部利用；
膨胀机构，该膨胀机构其周围被油填满而配置在所示密闭容器内；以
及
油流动抑制部件，其配置在所述膨胀机构的周围，将用于贮留所述密 闭容器和所述膨胀机构之间的油的空间分隔为作为其与所述膨胀机构之 间的空间的内侧贮留空间和作为其与所述密闭容器之间的空间的外侧贮 留空间，并相对于填满所述外侧贮留空间的油的流动，更抑制填满所述内 侧贮留空间的油的流动。
一般，从流体向固体的导热率当流体的速度越快则越大。因此，为了 抑制从油向膨胀机构导热，而可以抑制油的流动。根据上述本发明的膨胀 机一体型压縮机，由于通过油流动抑制部件来抑制填满油流动抑制部件和 膨胀机构之间的空间(内侧贮留空间)的油的流动，所以能够降低从高温 的油向低温的膨胀机构的热移动。即，从油向膨胀机构的热流束降低，防 止膨胀机构被油加热，还防止压縮机构被油冷却。因此，本发明的膨胀机 一体型压縮机用于冷冻循环装置时，则能够防止膨胀后的致冷剂的热焓增
加，发挥优良的冷冻能力，进而能够实现具有高COP (coefficient of performance:性能系数)的冷冻循环装置。
这样的效果也能够在独立的膨胀机中得到。


图1是本发明的第一实施方式的膨胀机一体型压縮机的纵剖面图。 图2A是图1的A—A横剖面图。 图2B是图1的B—B横剖面图。 图3是图1的局部放大图。
图4是说明油流动抑制部件的供油孔的作用的示意图。 图5是构成油流动抑制部件的容器的其他例子的纵剖面图。 图6是第二实施方式的膨胀机一体型压縮机的纵剖面图。 图7是本发明的第三实施方式的膨胀机的纵剖面图。图8是采用本发明的膨胀机一体型压縮机的冷冻循环装置的方块图。 图9是采用本发明的膨胀机的冷冻循环装置的方块图。 图IO是以往的膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。 图11是以往其他膨胀机一体型压缩机的纵剖面图。
具体实施例方式
以下参照

本发明的实施方式。
按照图l所示，膨胀机一体型压縮机70具有密闭容器l、配置在密 闭容器1内的容积式的压縮机构2、同样配置在密闭容器1内的容积式的 膨胀机构4、 一端与压縮机构2连接而另一端与膨胀机构4连接而将压縮 机构2和膨胀机构4连接的轴5、以及配置在压縮机构2和膨胀机构4之 间来旋转驱动轴5的电动机3。在密闭容器1的上部安装有用于对电动机 3供给电力的端子9。膨胀机构4将致冷剂(动作流体)膨胀时的膨胀力 转换为转矩而供给轴5，辅助电动机3对轴5的旋转驱动。即，致冷剂的 膨胀能量被膨胀机构4回收，与驱动压縮机构2的电动机3的动力重叠的 结构。
密闭容器1的底部作为贮留润滑和密封各机构2、 4的油60 (冷冻机 油)的油贮留部6利用。使轴5的轴方向与竖直方向平行、且使油贮留部 6在下而确定密闭容器1的姿势，则在密闭容器1的内部从上依次排列压 縮机构2、电动机3和膨胀机构4。因此，膨胀机构4的周围被油60填满。 换言之，在油贮留部6中贮留用于填满膨胀机构4的周围的充分量的油60。
在膨胀机构4的周围配置有油流动抑制部件50。通过该油流动抑制部 件50使要贮留密闭容器1和膨胀机构4之间的油60的空间分隔为作为油 流动抑制部件50和膨胀机构4之间的空间的内侧贮留空间55a和作为油 流动抑制部件50和密闭容器l之间的空间的外侧贮留空间55b，由此，相 对于填满外侧贮留空间55b的油60的流动，更抑制填满内侧贮留空间55a 的油60的流动。若能抑制填满膨胀机构4的周围的油60的流动，则能够 降低从油60向膨胀机构4的导热率，能够抑制从油60向膨胀机构4的导 执。
油流动抑制部件50含有具有沿着膨胀机构4的外形的形状的筒状部52，该筒状部52在周方向包围膨胀机构4，从而形成内侧贮留空间55a和 外侧贮留空间55b。油流动抑制部件50若为含有这样的筒状部52的结构， 则由于能够包围膨胀机构4的周围360。，所以能够可靠地分隔内侧贮留 空间55a和外侧贮留空间55b。
具体地，通过具有沿着膨胀机构4的有底筒状的样式的容器(杯体) 构成流动抑制部件50。由于具有底部51，从而能够防止被内侧贮留空间 55a冷却的油60从下部逃逸。另外，若为由这样的有底筒状的容器构成的 流动抑制部件50，则能够非常简单地进行对膨胀机构4的安装。但是油流 动抑制部件50为有底筒状的容器不是必要的要件。如后述的第二实施方 式中所说明，也能够合适地采用不具有底部的圆筒状的油流动抑制部件。 另外，在本实施方式中筒状部52是与轴5的轴方向正交的水平方向的剖 面显示圆形的圆筒状，但是也能够形成圆筒状以外的形状、例如上述水平 方向的剖面显示方形的角筒形状。
简单说明压縮机构2和膨胀机构4。
涡旋型的压縮机构2具有旋回涡管7、固定涡管8、奥德姆环(才/P 夕、、厶)11、轴承部件IO、消音器16、吸入管13、喷出管15。与轴5的偏 心轴5a嵌合并通过奥德姆环11限制自转运动的旋回涡管7的涡巻形状的 盖板(lap) 7a与固定涡管8的盖板8a啮合，同时伴随轴5的旋转而进行 旋回运转，形成在盖板7a、 8a之间的月芽形状的动作室12从外侧向内侧 移动，同时縮小容积，从而压縮从吸入管13吸入的致冷剂。被压缩的致 冷剂压开引导阀14，依次经由形成在固定涡管8的中央部的喷出孔8b、 消音器16的内部空间16以及贯通固定涡管8和轴承部件10的流路17， 而向密闭空间10的内部空间24喷出。通过轴5的供油路29而到达该压 縮机构2的油60对旋回涡管7和偏心轴5a的滑动面、旋回涡管7和固定 涡管8的滑动面进行润滑。喷出到密闭空间1的内部空间24的致冷剂在 滞留于该内部空间24中的期间由重力、离心力而与油60分离，之后从喷 出管15朝向气体冷却器(力'7夕一，)喷出。
经由轴5而驱动压縮机构2的电动机3含有固定在密闭容器1上的定 子21和固定在轴5上的转子22。从配置在密闭容器1的上部的端子9对 电动机3供给电力。电动机3可以使同步机或感应机的任一个，被从压縮的油60冷却。
轴5可以如本实施方式那样由多个相互连接的多个部件构成，也可以 由不具有连接部的单个部件构成。在轴5的内部沿轴方向形成用于对压縮 机构2和膨胀机构4供给油60的供油路29。在轴5的下端部安装有油泵 27。在油流动抑制部件50的底部51上形成有贯通孔56，油泵27通过该 贯通孔56将油送入供油路29。另外，轴5的下端部从油流动抑制部件50 的底部51的贯通孔56突出，也可以在该突出的下端部安装油泵27。
图2A和图2B表示膨胀机构4的剖面图。如图1、图2A和图2B所 示，两级转动型的膨胀机构4具有密闭板48、下轴承部件35、第一缸 体32、中板33、第二缸体34、第二消音器49、上轴承部件31、第一辊 36 (第一活塞)、第二辊37 (第二活塞)、第一叶轮38、第二叶轮39、第 一弹簧40以及第二弹簧41。
如图1所示，第一缸体32经由下轴承部件35固定在支承轴5的密闭 板48的上部。在第一缸体32的上部固定有中板33，在该中板33的上部 固定有第二缸体34。第一辊36配置在第一缸体32内，以能够旋转的状态 下与轴5的第一偏心部5b嵌合。第二辊37配置在第二缸体34内，以能 够旋转的状态与轴5的第二偏心部5c嵌合。如图2B所示，第一叶轮38 以能够滑动的状态配置在形成于第一缸体32上的叶轮槽32a中。如图2A 所示，第二叶轮39以能够滑动的状态配置在第二缸体34的叶轮槽34a中。 第一叶轮38被第一弹簧40压附在第一辊36上，并将第一缸体32和第一 辊36之间的空间43分隔为吸入侧空间43a和喷出侧空间43b。第二叶轮 39被第二弹簧41压附在第二辊37上，并将第二缸体34和第二辊37之间 的空间44分隔为吸入侧空间44a和喷出侧空间44b。在中板33上设有连 通孔33a，该连通孔33a连通第一缸体32的喷出侧空间43b和第二缸体 34的吸入侧空间44a，并形成利用两空间43b、 44a构成的膨胀室。
从吸入管42吸入膨胀机构4的致冷剂经由形成在下轴承部件35上的 吸入口 35a被引导到第一缸体32的吸入侧空间43a。第一缸体32的吸入 侧空间43a，其伴随轴5的旋转而隔断与吸入口 35a的连通，并向喷出侧 空间43b变化。轴5进一步旋转，则移动到第一缸体32的喷出侧空间43b 的致冷剂经由中板33的连通孔33a而被引导到第二缸体34的吸入侧空间
1044a。轴5进一步旋转，则第二缸体34的吸入侧空间44a的容积增加，第 一缸体32的喷出侧空间43b的容积减少，但由于第二缸体34的吸入侧空 间44a的容积增加量比第一缸体32的喷出侧空间43b的容积减少量大， 所以致冷剂膨胀。并且这时，致冷剂的膨胀力施加给轴5，所以电动机3 的负载减轻。轴5进一步旋转，则第一缸体32的喷出侧空间43b和第二 缸体34的吸入侧空间44a的连通被隔断，第二缸体34的吸入侧空间44a 向喷出侧空间44b变化。移动到第二缸体34的喷出侧空间44b的致冷剂 经由形成在第二消音器49上的喷出孔49从喷出管45喷出。
转动型的膨胀机构4其结构上，将缸体内的空间分隔为二个的叶轮的 润滑是不可缺少的，但是在膨胀机构4直接浸渍在油中的情况下，通过使 配置有叶轮的叶轮槽的后端向密闭容器内露出这样极简单的方法，能够润 滑叶轮。本实施方式中，也通过这样的方法进行叶轮38、 39的润滑。
在压縮机构和膨胀机构的至少一个上采用转动型，采用该转动型的机 构不浸渍在油中的布置的情况(例如图10的结构)下，叶轮的润滑稍稍 麻烦。首先，转动型的机构的需要润滑部件中，活塞和缸体若使用形成在 轴的内部的供油路则能够比简单地进行润滑。但是，对于叶轮不能这样进 行。叶轮由于离开轴，所以不能够直接从轴的供油路供给油，必须在从轴 的上端部喷出的油送入叶轮槽上花工夫。这需要另外在缸体的外侧设置供 油管，导致部件数量增加和结构的复杂化。
相对于此，涡旋型的结构的情况下本质上说就不需要花这样的工夫。 能够比较简单地对需要润滑的全部部件转送油。鉴于此，转动型的机构浸 渍在油中，涡旋型的机构位于油面上这样的布置可以说是最优布置之一。 本实施方式中，为了实现这样的布置，使压縮机构2为涡旋型，使膨胀机 构4为转动型，而使该转动型的膨胀机构4周围被油60填满而沿轴5的 轴方向依次配置压缩机构2、电动机3和膨胀机构4。
接着，详细说明油流动抑制部件50。
如图1所示，油流动抑制部件50由具有筒状部52和底部51的容器 构成，并且用螺栓或螺钉这样的紧固部件54固定在膨胀机构4上，以从 轴5的下端侧覆盖在膨胀机构4上。本实施方式中，油流动抑制部件50 直接固定在膨胀机构4上，但是通过将油流动抑制部件50固定在密闭容器1侧，也能够合适地进行膨胀机构4和油流动抑制部件50的相对定位。 通过油流动抑制部件50分隔的内侧贮留空间55a和外侧贮留空间55b 的任一个空间都被油60填满，但填满内侧贮留空间55a的油60被膨胀机 构4冷却。因此，填满内侧贮留空间55a的油60的平均温度比填满外侧 贮留空间55b的油60的平均温度低。
油流动抑制部件50其形状、尺寸和安装位置以使填满内侧贮留空间 55a的油60的体积比填满外侧贮留空间55b的油60的体积小而进行确定。 换言之，内侧贮留空间55a的容积比外侧贮留空间55b的容积小。填满内 侧贮留空间55a的油60仅是用于膨胀机构4的叶轮38、39的润滑和密封， 所以少量就足够了。另一方面，被油泵27吸入而送给轴5的供油路29的 油60的量相当多，所以优选填满外侧贮留空间55b的油60的量大。
油流动抑制部件50的形状和尺寸受膨胀机构4的设计左右，但如图3 的局部放大图所示，与内侧贮留空间55a的关于轴5的半径方向的平均宽 度dl相比，优选外侧贮留空间55b的平均宽度d2更大。这样，则能够使 填满内侧贮留空间55a的油60的体积比填满内侧贮留空间55a的油60的 体积充分小。
另外，如图1所示，在油流动抑制部件50的底部形成于贯通孔56。 能够通过该贯通孔56从轴5的下端部对供油路29送入油60。送入供油路 29的油60是填满外侧贮留空间55b的用量。另外，在贯通孔56的周围， 底部51和膨胀机构4的间隙被环状的密封件57密封。由此，禁止通过贯 通孔56的内侧贮留空间55a和外侧贮留空间55b之间的油60的流通。即， 密封件57防止填满内侧贮留空间55a的低温的油60和填满外侧贮留空间 55b的高温的油60通过贯通孔56而混合。结果，在内侧贮留空间55a中 继续滞留比较低温的油60，抑制热从油60向膨胀机构4移动。
另外，如图3的局部放大图所示，油流动抑制部件50其位于底部51 的相反侧的开口部52g从膨胀机构4的外周面和上轴承部件31的下面31q 两者离开。即，调整筒状部52的高度，而在油流动抑制部件50的开口端 面50f和上轴承部件31的下面31q之间确保若干空间(间隙SH1)。油60 能够经由形成在筒状部52的上侧的端部52g (开口部52g)之上的上述间 隙SH1而从外侧贮留空间55b向内侧贮留空间55a例流入。这样，则仅从
12叶轮38、 39和叶轮槽32a、 34a之间向膨胀机构4内部漏入的量，即仅必 要最小限的油60从外侧贮留空间55b向内侧贮留空间55a供给，所以能 够防止油60无效的移动。
另外，上述间隙SH1在油流动抑制部件50的开口部52g的整个周围 形成。因此，能够从360°中任一角度对内侧贮留空间55a流入油60。可 见，也考虑优选限制油60能够流入内侧贮留空间55a的区间。但是，由 于间隙SH1不太宽，所以限制油能够流入的区间，则油60大量流入内侧 贮留空间55a，抑制流动的效果变得不明显。如本实施方式所示，油60从 360°整个周围缓慢地流入内侧贮留空间55a对抑制填满内侧贮留空间55a 的油60的流动的效果高，能够更有效防止随着流速增大而导热率增大。
另外，如图1和图3所示，本实施方式的膨胀机一体型压縮机70具 有油返回通路31a，该油返回通路31a将通过轴5的供油路29从外侧贮留 空间55b对压縮机构2供给并进行该压縮机构2的润滑后的油60、从供油 路29的上端部溢出的剩余的油60、以及从压縮后的致冷剂分离的油60 通过油60的自重而返回外侧贮留空间55b。在油返回通路31a流过的油 60进入外侧贮留空间55b，所以填满内侧贮留空间55a的油60难以与从 上返回的油60直接混合，难以受到搅拌作用。
本实施方式中，作为这样的油返回通路13a，采用形成在上轴承部件 31上的多个油返回孔31a。上轴承部件31在电动机3和膨胀机构4之间 无间隙地固定在密闭容器1上，连通上轴承部件31的上下空间的通路实 质上仅作为油返回孔31a。
油返回孔31a和油流动抑制部件50的位置关系重要。因为，通过根 据流通该油返回孔31a的油60最初是被引导到内侧贮留空间55a还是被 引导到外侧贮留空间55b，从而使得抑制热从油60向膨胀机构4的移动的 效果存在差异。艮卩，如图2A和图2B的横剖面图所示，油返回孔31a朝向 外侧贮留空间55b开口的情况下，能够回避比较高温的油60笔直流落到 内侧贮留空间55a，并且能够保持填满内侧贮留空间55a的油60的流动小。
更详细说，在与轴5的轴方向平行的下方投影油返回孔31a的开口时， 该开口的投影像全部位于油流动抑制部件50的开口端面50f的外缘和密闭 容器1的内周面之间。另外，在油流动抑制部件50的筒状部52上，朝向膨胀机构4的内周 面侧设有朝向膨胀机构4的外周面凸起的隔垫部53。隔垫部53阻止油流 动抑制部件50和膨胀机构4的密接，在膨胀机构4的周围整体上确保内 侧贮留空间55a。内侧贮留空间55a具有由隔垫部53的突出高度规定的宽 度。本实施方式中，筒状部52和隔垫部53—体形成，但是也能够使用与 构成油流动抑制部件50的容器分体的隔垫部。
如图2A和图2B所示，隔垫部53，其位于与膨胀机构4相接的一侧 的前端部比位于与膨胀机构4相接的一侧的相反侧的基端部宽度小。具体 地，与膨胀机构4相接的表面朝向膨胀机构4形成凸起的曲面。这样的曲 面例如是R (7—》)曲面。这样的形状的隔垫部53显现与膨胀机构4 以点或线接触的倾向。于是，油流动抑制部件50自身的导热路径变窄， 能够提高油流动抑制部件50和膨胀机构4的接触边界处的热阻。若上述 接触边界的热阻高，则能够抑制热从填满外侧贮留空间55b的油60向膨 胀机构4通过油流动抑制部件50移动。
另外，如图3所示，在油流动抑制部件50的筒状部52上、在轴5的 轴方向且比作为配置有膨胀机构4的需要润滑部件的叶轮38、 39的位置 更靠近上侧端50f (幵口端面50f)的位置上、形成有容许内侧贮留空间 55a和外侧贮留空间55b之间的油60的流通的通路58。本实施方式中， 作为这样的通路58采用供油孔58。更详细说明，则供油孔58形成在膨胀 机构4的两个缸体32、 34中靠近压縮机构2—侧的缸体34 (第二缸体) 的下面的上方。这样的位置上预先设置供油孔58，则即使万一油面60p 低于油流动抑制部件50的开口端面50f的情况下，也能够从供油孔58对 内侧贮留空间55a供给油，能够可靠地润滑膨胀机构4的叶轮38、 39和 叶轮槽32a、 34a。另外，也可以代替供油孔，在油流动抑制部件50的筒 状部52上形成从开口端面50f朝向底部51延伸的缝隙。
供油孔58可以是朝向轴5的中心直穿的穿孔，但是优选如图4的示 意图所示的朝向来调整朝向。其理由如下。密闭容器1的内部空间24被 上轴承部件31大体上下分隔，但是电动机4巻起的旋回流的影响还会通 过油返回孔31a波及贮留在油贮留部6中的油60。即，油贮留部6的油 60显现向与电动机4的转子22相同旋转方向流动的倾向。该倾向对于填留空间55b的油60是特别显著的， 填满内侧贮留空间55a的油60最好不要显现这样的倾向。因此，优选调 整供油孔58的朝向，使得如图4所示从外侧贮留空间55b朝向内侧贮留 空间55a流通供油孔58的油60产生与电动机4的转子22的旋转方向相 反的旋转方向的流向。
例如，填满外侧贮留空间55b的油60以轴50为中心从上看形成右旋 的流动EF的情况下，供油孔58可以是外侧的开口端58b从上看比靠近轴 5的中心0的内侧的开口端58a向右旋错开。即，外侧的开口端58b位于 油的流动EF的旋转方向的下游侧，内侧的开口端58a位于上游侧。两个 开口端58a、 58b若为这样的位置关系，则通过供油孔58从外侧贮留空间 55b朝向内侧贮留空间55a的油60要求在与形成在外侧贮留空间55b上的 油的流动EF暂时相反的朝向上流动。由此，外侧贮留空间55b的油的流 动EF的影响难以波及内侧贮留空间55a。
另外，构成油流动抑制部件50的有底筒状的容器优选含有使隔热性 提高的结构。具体地，能够采用图5的剖面示意图所示的中空隔热结构。 内侧容器62和外侧容器63之间的间隙SH2减小通过该油流动抑制部件 50的从外侧贮留空间55b向内侧贮留空间55的热贯流量，有助于防止以 油60为介质的膨胀机构4的加热和压縮机构2的冷却。这样的中空隔热 结构能够通过分别制作而得的内侧容器62和外侧容器63的多个容器合体 而得。这样，对于不能够通过一次注射成形或冲压成形做出的复杂形状也 能够应对。
另外，在本实施方式中，具有底部的圆筒状的容器作为油流动抑制部 件50使用，但是优选使用例如深度连续或阶梯变化的钵状的容器等、能 够与膨胀机构4的外形配合而对形状进行各种调整的容器。
构成油流动抑制部件50的有底筒状的容器能够通过树脂、金属或陶 瓷、或者这些的组合构成。
作为合适的树脂使用氟树脂(例如聚四氟乙烯)、聚酰亚胺树脂(PI)、 聚酰胺树脂(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚奈二甲酸乙二醇
(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。更有效地， 使用多孔质的树脂。多孔质树脂其导热率比金属低，通过形成在内部的多
15个空隙发挥优良的隔热性能。
作为合适的金属，例如能够使用不锈钢或铝。这些材料没有经时劣化 带来的腐蚀和变形问题，可靠性好。具体地，男体通过冲压成形钢材或铝 材，从而制作油流动抑制部件50。考虑到冲压成形生产性是优良的方法并
且考虑到上述的材料容易加工且廉价，则选择以油流动抑制部件50为金
属制是明智的。
作为合适的陶瓷例如能够使用氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷 等用于各种工业产品的种类。这种陶瓷虽然比树脂和金属成形性难，但是 从耐久性和隔热性的观点看是被推崇的材料。 一般地，陶瓷的导热率比金 属的导热率低。因此，若重视耐久性和隔热性，则也可以考虑将油流动抑
制部件50为陶瓷制。
图8表示采用本实施方式的膨胀机一体型压縮机的冷冻循环装置。冷 冻循环装置96具有膨胀机一体型压縮机70、散热器91和蒸发器92。该 冷冻循环装置96的运转时，压縮机构2与压縮过程的致冷剂一起温度上 升，膨胀机构4与膨胀过程的致冷剂一起温度降低。密闭容器l的内部被 从压縮机构2喷出的高温致冷剂填满，所以贮留在油贮留部6中的油60 的温度也上升。
但是，由于通过油流动抑制部件50划分内侧贮留空间55a和外侧贮 留空间55b，所以填满内侧贮留空间55a的油60被膨胀机构4冷却而温度 降低。温度降低的油60由于比填满外侧贮留空间55b的高温的油60密度 大，所以从油流动抑制部件50的底部51储溜，而最终内侧贮留空间55a 的油60大部分变为低温。
艮口，通过设置油流动抑制部件50，填满膨胀机构4的周围的油60不 会与填满外侧贮留空间55b的高温的油60混合而为低温，所以能够防止 膨胀机构4被油60加热。结果，抑制从膨胀机构4喷出的致冷剂的热焓 上升，使用膨胀机一体型压縮机70的冷冻循环装置96的冷冻能力提高。 另外，被膨胀机构4冷却的内侧贮留空间55a的油60由于难以与外侧贮 留空间55b的油60混合，所以外侧贮留空间55b被维持比较高的温度， 能够防止被该高温的油60润滑的压縮机构2被冷却。结果，能够抑制从 压縮机构2喷出的致冷剂的热焓降低，使用膨胀机一体型压縮机70的冷冻循环装置96的冷冻能力提高。 (第二实施方式)
如前面所涉及，抑制填满膨胀机构4周围的油的流动的油流动抑制部 件并非需要底部。图6所示的膨胀机一体型压縮机700实质上具有仅由筒 状部520和隔垫部53构成的油流动抑制部件500。其中，筒状部520的下 端无间隙地接触密闭容器1的底部，即，筒状部520固定在密闭容器1的 底部，所以油60不能够在筒状部520的下侧流通。
本实施方式中，轴5的下端向内侧贮留空间55a露出。因此，设置连 接油泵27和外侧贮留空间55b的供油管61，以使安装在轴5的下端部的 油泵27能够吸入填满外侧贮留空间55b的油60。由此，与第一实施方式 同样地，抑制填满内侧贮留空间55a的油60的流动。 (第三实施方式)
第一实施方式中，说明了在膨胀机一体型压縮机70的膨胀机构4上 设置油流动抑制部件50的例子，但是同样的结构也能够采用单独的膨胀 机。图7所示的本实施方式的膨胀机80具有密闭容器81、配置在密闭容 器81内的发电机30、以及通过轴85而与发电机30连接并且其周围被油 填满而配置在密闭容器81内的膨胀机构4。在膨胀机构4上安装有油流动 抑制部件50。膨胀机构4和油流动抑制部件50的结构与第一实施方式相 同。致冷剂膨胀时的碰撞能量被膨胀机构4回收，被发电机30转换为电 力。由发电机30生成的电力能够从端子82向密闭容器81的外部取出。 通过在膨胀机构4上安装油流动抑制部件50,从而能够防止高温的油60 加热膨胀机构4。这样的效果如第一实施方式所说明。
图9表示使用本实施方式的膨胀机的冷冻循环装置。冷冻循环装置97 具有压縮机90、散热器91、膨胀机80以及蒸发器92。压縮机90和膨胀 机80分别具有专用的密闭容器。
一般的冷冻循环装置中，众所周知，致冷剂中混入油，但是在压縮机 构2中混入致冷剂的油的量和在膨胀机构4中混入致冷剂中的油的量未必 一致。采用第一实施方式的膨胀机一体型压縮机70的冷冻循环装置96由 于兼用在压縮机构2和膨胀机构4中使用的油，所以不必考虑油的收支。
相对于此，如图9所示的冷冻循环装置97，压縮机90和膨胀机80独立的情况下，需要考虑油的收支。具体地，为了在压缩机90和膨胀机 80中使油量平衡，通过均油管84连接压縮机90和膨胀机80。该均油管 84安装在该压縮机90和膨胀机80上，其一端在膨胀机80的密闭容器81 的油贮留部6 (参照图7)上开口，另一端在压縮机90的密闭容器的油贮 留部(图示省略)上开口。另外，压縮机90和膨胀机80由均油管83连 接，使压縮机90的内部的气氛和膨胀机80内部的气氛相等，这能够稳定 压縮机90内和膨胀机80内的油面，所以是优选的。
以上，本发明的膨胀机一体型压縮机和膨胀机例如能够适宜地在用于 空调、热水器、各种干燥机或冷冻机、冷藏机中的冷冻循环装置中使用。
权利要求
1、一种膨胀机，其中，具有密闭容器，其底部作为油贮留部利用；膨胀机构，其周围被油填满而配置在所述密闭容器内；油流动抑制部件，其配置在所述膨胀机构的周围，将用于贮留所述密闭容器和所述膨胀机构之间的油的空间分隔为该油流动抑制部件与所述膨胀机构之间的空间即内侧贮留空间和该油流动抑制部件与所述密闭容器之间的空间即外侧贮留空间，且相对于填满所述外侧贮留空间的油的流动，更加抑制填满所述内侧贮留空间的油的流动。
2、 一种膨胀机一体型压縮机，其中，具有 密闭容器，其底部作为油贮留部利用；膨胀机构，其周围被油填满而配置在所示密闭容器内； 压縮机构，其位于油面之上而配置在所述密闭容器内； 轴，其连接所述压縮机构和所述膨胀机构；油流动抑制部件，其配置在所述膨胀机构的周围，将用于贮留所述密 闭容器和所述膨胀机构之间的油的空间分隔为该油流动抑制部件与所述 膨胀机构之间的空间即内侧贮留空间和该油流动抑制部件与所述密闭容 器之间的空间即外侧贮留空间，且相对于填满所述外侧贮留空间的油的流 动，更加抑制填满所述内侧贮留空间的油的流动。
3、 如权利要求2所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 还具有油返回通路，该油返回通路利用油的自重将通过形成于所述轴的内部的供油路而从所述外侧贮留空间向所述压縮机构供给并进行所述 压縮机构的润滑后的油返回到所述外侧贮留空间。
4、 如权利要求3所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 还具有配置在所述膨胀机构和所述压縮机构之间，并旋转驱动所述轴的电动机，所述油返回通路形成在所述密闭容器内的、所述电动机和所述膨胀机 构之间，并朝向所述外侧贮留空间开口。
5、 如权利要求2所述的膨胀机一体型压縮机，其中，所述油流动抑制部件包括具有沿着所述膨胀机构的外形的形状的筒 状部，该筒状部包围所述膨胀机构，由此形成所述内侧贮留空间和所述外侧贮留空间。
6、 如权利要求5所述的膨胀机一体型压縮机，其中，以使填满所述内侧贮留空间的油的体积比填满所述外侧贮留空间的 油的体积小的方式来确定所述筒状部的形状、尺寸和安装位置。
7、 如权利要求5所述的膨胀机一体型压缩机，其中， 油能够经由当与所述轴的轴方向平行的方向为上下方向时的形成在所述筒状部的上侧的端部之上的间隙而流入所述内侧贮留空间。
8、 如权利要求5所述的膨胀机一体型压缩机，其中， 所述油流动抑制部件包括具有沿着所述膨胀机构的外形的形状的有底筒状的容器，所述筒状部构成所述容器的一部分。
9、 如权利要求8所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 在所述轴的内部沿着轴方向形成用于对所述压縮机构供给油的供油路，在所述容器的底部形成有贯通孔，通过该贯通孔从所述轴的下端部向 所述供油路送入填满所述外侧贮留空间的油，另一方面，在所述贯通孔的周围，通过密封所述容器的底部和所述膨胀机构之间 的间隙，禁止通过所述贯通孔的所述内侧贮留空间和所述外侧贮留空间之 间的油的流通。
10、 如权利要求5所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 所述油流动抑制部件还含有隔垫部，该隔垫部阻止所述筒状部和所述膨胀机构的密接而确保所述内侧贮留空间。
11、 如权利要求10所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 所述隔垫部的位于与所述膨胀机构相接的一侧的前端部的宽度比位于与所述膨胀机构相接的一侧的相反侧的基端部的宽度窄。
12、 如权利要求5所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 当与所述轴的轴方向平行的方向为上下方向时，在所述筒状部上比配置所述膨胀机构的需要润滑部件的位置更靠近该筒状部的上侧端的位置 上，形成有容许所述内侧贮留空间和所述外侧贮留空间之间的油的流通的通路。
13、 如权利要求12所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 所述通路使从所述外侧贮留空间朝向所述内侧贮留空间而在该通路中流动的油产生与所述电动机的转子的旋转方向相反的旋转方向的流动。
14、 如权利要求8所述的膨胀机一体型压縮机，其中，所述有底筒状的容器由树脂构成。
15、 如权利要求8所述的膨胀机一体型压縮机，其中，所述有底筒状的容器由金属构成。
16、 如权利要求8所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 所述有底筒状的容器由陶瓷构成。
17、 如权利要求8所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 所述有底筒状的容器含有用于提高隔热性的结构。
18、 如权利要求17所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 所述用于提高隔热性的结构为中空隔热结构。
19、 如权利要求2所述的膨胀机一体型压縮机，其中， 还具有配置在所述膨胀机构和所述压縮机构之间并旋转驱动所述轴的电动机，所述压縮机构是涡旋型，所述膨胀机构是转动型， 使所述膨胀机构的周围被油填满而沿着所述轴的轴方向依次配置所 述压縮机构、所述电动机和所述膨胀机构。
全文摘要
本发明涉及一种膨胀机以及膨胀机一体型压缩机，该膨胀机一体型压缩机(70)具有密闭容器(1)、周围被油(60)填充而配置在密闭容器(1)内的膨胀机构(4)、位于油面(60p)之上而配置在密闭容器(1)内的压缩机构(2)、连接压缩机构(2)和膨胀机构(4)的轴(5)、在与膨胀机构(4)之间形成被油(60)填满的内侧贮留空间(55a)而配置在膨胀机构(4)的周围的油流动抑制部件(50)。由此，由于填满内侧贮留空间(55a)的油的流动被抑制，所以能够降低从高温的油向低温的膨胀机构的热移动。
文档编号F01C21/04GK101454540SQ20078001948
公开日2009年6月10日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年5月26日
发明者冈市敦雄, 和田贤宣, 尾形雄司, 松井大, 长谷川宽, 高桥康文 申请人:松下电器产业株式会社