流体机械的制作方法

专利名称：流体机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在一个机壳内收纳有压縮机构和膨胀机构的流体机械。
背景技术：
迄今为止，用一根旋转轴将膨胀机构、电动机和压縮机构连结起来 的流体机械已为众所周知。该流体机械为在膨胀机构中由于所导入的流 体膨胀而产生动力。在膨胀机构所产生的动力与在电动机所产生的动力 一起通过旋转轴传输给压缩机构。并且，压縮机构被从膨胀机构及电动 机传输而来的动力所驱动，来吸入流体并压縮。
例如，在专利文献1中记载了一种将膨胀机构、电动机、压縮机构 和旋转轴收纳于纵长的圆筒状机壳内的流体机械。在该流体机械的机壳 内，由下向上依次配置有膨胀机构、电动机和压縮机构，该膨胀机构、 电动机和压縮机构由一根旋转轴来相互连结。还有，膨胀机构和压缩机
构都由旋转式流体机械(rotary fluid machine)构成。
在该专利文献1的流体机械中，在旋转轴内形成有供油通路。储存 在机壳底部的润滑油通过旋转轴内的供油通路被供向设置在机壳内上部 的膨胀机构。在该流体机械中，在膨胀机构设置有回油通路，通过该回 油通路将多余的润滑油送回机壳的底部。
专利文献h日本专利公开2005-299632号公报
(发明所要解决的课题)
如上所述，在所述专利文献l的流体机械中，设置有用来使润滑油 从膨胀机构一侧返回压縮机构一侧的回油通路。由此，因为设置了回油 通路而使得流体机械的构造复杂化，从而有可能产生制造成本上升等弊 病。

发明内容
本发明是鉴于所述问题的发明，其目的在于使具有压缩机构和膨 胀机构的流体机械的构造简单化。 (解决课题的方法)
第一发明以一种在使制冷剂循环而进行制冷循环的制冷剂回路20 中所设置的流体机械作为发明的对象。并且，该流体机械具有压縮制 冷剂的压縮机构50、由于流体的膨胀而产生动力的膨胀机构60、连结所
述压缩机构50和所述膨胀机构60的旋转轴40、以及收纳所述压缩机构 50、膨胀机构60和旋转轴40的容器状的机壳31;在所述旋转轴40中， 形成有将在所述机壳31内的靠近所述压縮机构50处储存的润滑油供向 所述膨胀机构60的供油通路90;所述膨胀机构60构成为将由所述供油 通路90供给的润滑油导入膨胀室72、 82，在该膨胀室72、 82中制冷剂 进行膨胀，将该润滑油与膨胀后的制冷剂一起排出。
在第一发明中，流体机械30被设置在制冷剂回路20中。在流体机 械30的压縮机构50被压縮了的制冷剂在放热用热交换器中放热后流入 流体机械30的膨胀机构60。在膨胀机构60中，所流入的高压制冷剂进 行膨胀。在膨胀机构60从高压制冷剂回收的动力通过旋转轴40传递给 压縮机构50，从而被用以驱动压縮机构50。在膨胀机构60膨胀了的制 冷剂在吸热用热交换器中吸热后被流体机械30的压縮机构50吸入。
在第一发明的流体机械30中，润滑油在机壳31的内部空间中被储 存在靠近压縮机构50的部分。机壳31内的润滑油通过在旋转轴40中形 成的供油通路90被供向膨胀机构60，从而被用于对膨胀机构60进行润 滑。供向膨胀机构60的润滑油流入膨胀机构60的膨胀室。在膨胀机构 60的膨胀室内，制冷剂膨胀。流入膨胀室内的润滑油与膨胀后的制冷剂 一起从膨胀机构60被排出。从膨胀机构60被排出的润滑油与制冷剂一 起在制冷剂回路20内流动并流入流体机械30。也就是，供向膨胀机构 60的润滑油一旦从流体机械30中被排出后，则通过制冷剂回路20返回 到流体机械30的机壳31内。
第二发明是在所述第一发明的基础上的发明，其特征在于所述膨 胀机构60由旋转式膨胀机构成，该旋转式膨胀机具有两端封闭的汽缸71 、
81、嵌合在所述旋转轴40上并被收纳于所述汽缸71、 81内而形成膨胀 室72、 82的活塞75、 85、以及用来将所述膨胀室72、 82分隔成高压侧 和低压侧的叶片76、 86;在所述旋转轴40中，形成有从所述供油通路 90分支出来并在该旋转轴40的外周面上开口的分支通路93;在所述膨 胀机构60中形成有将从所述分支通路93喷出的润滑油导向所述叶片76、 86的滑动面的油导入路114。
在第二发明中，膨胀机构60由旋转式膨胀机构成。在该膨胀机构 60中， 一旦导入膨胀室72、 82的制冷剂进行膨胀，则活塞75、 85产生 移动，使得旋转轴40被驱动。在供油通路90中朝膨胀机构60流动的润 滑油的一部分流入分支通路93。流入分支通路93的润滑油受到伴随旋转 轴40的旋转所产生的离心力的作用而被从分支通路93喷出。通过油导 入路114将从分支通路93喷出的润滑油供向叶片76、 86的滑动面，从 而该润滑油被用于叶片76、 86的润滑。
第三发明是在所述第二发明的基础上的发明，其特征在于在所述 汽缸71、 81中形成有沿厚度方向贯通该汽缸71、 81的贯通孔78、 88， 在该贯通孔78、 88中插入所述叶片76、 86;所述油导入路114与所述汽 缸71、 81的贯通孔78、 88连接，将润滑油供向所述叶片76、 86的滑动 面；所述供油通路90的一端在所述旋转轴40的所述膨胀机构60 —侧的 端面上开口；在所述膨胀机构60中，形成有使所述汽缸71、 81的贯通 孔78、 88和所述在旋转轴40的端面上开口的供油通路卯的一端连通的 连接通路lll。
在第三发明中，润滑油从油导入路114被导入汽缸71、 81的贯通孔 78、 88，流入贯通孔78、 88的润滑油被供向叶片76、 86的滑动面。还 有，贯通孔78、 88内的润滑油通过连接通路111被排向旋转轴40内的 供油通路90。
第四发明是在所述第一、第二或第三发明的基础上的发明，其特征 在于所述机壳31的内部空间被分隔为收纳有所述膨胀机构60的第一
空间(38)和收纳有所述压縮机构50的第二空间39，被压縮了的制冷剂从 该压縮机构50喷向该第二空间39，通过所述供油通路90将储存在所述 第二空间39的润滑油供向所述膨胀机构60。
在第四发明中，在机壳31内的第二空间39(即充满了从压縮机构 50喷出的高温高压制冷剂的空间)储存有润滑油。被压縮机构50吸入的 制冷剂在不与第二空间39内的制冷剂接触的情况下流入压縮机构50。因 此，从膨胀机构60被排出后经由制冷剂回路20而返回压縮机构50的润 滑油也在不与第二空间39内的制冷剂接触的情况下直接流入压縮机构 50。
第五发明是在所述第一、第二、第三或第四发明的基础上的发明， 其特征在于在所述旋转轴40上设置有由于所述旋转轴40的旋转而吸 入润滑油并向所述供油通路90喷出的非容积型供油泵94。
在第五发明中，在旋转轴40上设置有供油泵94。当旋转轴40旋转 时，伴随该旋转，供油泵94吸入机壳31内的润滑油后向供油通路90喷 出。供油泵94由非容积型泵构成。因此，从供油泵94喷出的润滑油的 流量与容积型泵不同，不仅由旋转轴40的旋转速度决定，也受到供油通 路90内的压力和机壳31内的压力的影响。
第六发明是在所述第一、第二、第三或第四发明的基础上的发明， 其特征在于该流体机械设置在制冷剂回路20中，在该制冷剂回路20 中充填了作为制冷剂的二氧化碳，将压縮机构50所吸入的制冷剂压縮到 该制冷剂的临界压力以上，并且在膨胀机构60中使临界压力以上的高压 制冷剂流入并膨胀。
在第六发明中，作为制冷剂的二氧化碳在制冷剂回路20中循环，在 该制冷剂回路20中具有流体机械30。流体机械30的压缩机构50将所吸 入的制冷剂压縮到该制冷剂的临界压力以上后喷出。另一方面，临界压 力以上的高压制冷剂被导入流体机械30的膨胀机构60后而进行膨胀。
(发明的效果)
在本发明所涉及的流体机械30中，供向膨胀机构60的润滑油通过 具有流体机械30的制冷剂回路20而被送回机壳31内。也就是，即便在
流体机械30本身没有设置使润滑油从机壳31内的膨胀禾几构60 —侧向压 縮机构50 —侧返回的通路等时，也可以使供向膨胀机构60的润滑油返 回到机壳31内。因此，根据本发明，在流体机械30中能够省去用来使 润滑油从机壳31内的膨胀机构60 —侧返回压縮机构50 —侧的通路等， 从而能够使流体机械30的结构简化。
根据所述第二发明，能够利用伴随旋转轴40的旋转而产生的离心力 来将润滑油供向叶片76、 86的滑动面。由此，能够确实地对叶片76、 86 的滑动面进行润滑，从而能够使流体机械30的可靠性提高。
在所述第三发明中，形成有从供油通路90开始依次通过分支通路 93、油导入路114、贯通孔78、 88和连接通路111后返回供油通路90的 润滑油的流通路径。因此，根据本发明，能够进一步确实地将润滑油供 向叶片76、 86的滑动面，从而能够使流体机械30的可靠性进一步提高。
在所述第四发明中，从膨胀机构60排出的润滑油在没有与从压縮机 构50喷向第二空间39的高温高压制冷剂接触的情况下直接流入压縮机 构50。
在此，在所述流体机械30中，从压縮机构50喷出了相对高温(例如 9(TC左右)的制冷剂，而与此相对在膨胀机构60中例如4(TC左右的制冷 剂在进行膨胀后其温度下降到例如5'C左右。因此，已通过膨胀机构60 的润滑油的温度并不那么高。由此，当像以往流体机械那样使已通过膨 胀机构的润滑油返回到机壳内的压縮机构一侧的空间时，从压缩机构向 该空间喷出的制冷剂被从膨胀机构送回的润滑油冷却。也就是，在压縮 机构被压缩后由流体机械喷出的制冷剂的焓值(enthalpy)降低。其结果是 当用从流体机械喷出的高压制冷剂来加热对象物时，则有可能出现下记 问题，即供向对象物的加热量减少。
与此相对，在所述第四发明的流体机械30中，从膨胀机构60排出 的润滑油直接被压縮机构50吸入。也就是，从膨胀机构60排出的相对 低温的润滑油在不与从压缩机构50向第二空间39喷出的高温高压制冷 剂接触的情况下流入压縮机构50。因此，根据本发明，能够避免从压縮 机构50喷出的制冷剂被从膨胀机构60排出的润滑油^^却。其结果是当利用来自压縮机构50的喷出制冷剂加热对象物时，能够使加热能力提高。
还有，在所述第五发明中，利用非容积型泵构成了供油泵94。由此, 通过供油泵94向供油通路90所供给的润滑油的量不仅由于旋转轴40的 旋转速度，也由于供油通路90内的压力和机壳31内的压力而产生变动。 因此，根据本发明，能够按照流体机械30的运转状态来适当调节从供油 通路90供向膨胀机构60的润滑油的供给量。其结果是能够削减与制冷 剂一起从膨胀机构60排出的润滑油的量。


图1是表示实施方式的制冷剂回路构成的管道系统图。 图2是表示实施方式的压縮，膨胀机组的概略构成的^l向剖面图。 图3是表示实施方式的膨胀机构的概略构成的纵向剖面图。 图4是表示实施方式的膨胀机构的主要部分的主要部分扩大图。 图5是当轴的旋转角每旋转9(TC时对实施方式的膨胀机构的状态进 行表示的膨胀机构的横向剖面略图。
(符号说明)
20制冷剂回路
31机壳
38第一空间
39第二空间
40轴(旋转轴)
50压縮机构
60膨胀机构
71第一汽缸
72第一膨胀室
75第一活塞
76第一叶片
78衬套(bush)孑L(贯通孑L)
81第二汽缸
82第二膨胀室
85第二活塞
86第二叶片
88衬套孔(贯通孔)
卯供油通路
93第三分支通路
94供油泵
111连接通路
114油导入路
具体实施例方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。本实施方式涉
及一种具有本发明所示的流体机械即压縮，膨胀机组30的空调机10。 <空调机的整体构成>
如图1所示，本实施方式的空调机10具有制冷剂回路20。在该制 冷剂回路20中，使压縮'膨胀机组30、室外热交换器23、室内热交换器 24、第一四通换向阀21和第二四通换向阀22彼此连接起来。还有，在 该制冷剂回路20中，作为制冷剂填充了二氧化碳(C02)。
所述压縮，膨胀机组30具有形成为纵长圆筒型的密封容器状的机壳 31。在该机壳31内收纳有压縮机构50、膨胀机构60和电动机45。该膨 胀机构60是本发明所涉及的容积型膨胀机。在机壳31内，按照从下向 上的顺序依次配置有压縮机构50、电动机45和膨胀机构60。在下文中， 对压縮'膨胀机组30的详细情况进行说明。
在所述制冷剂回路20中，压縮机构50的喷出侧连接在第一四通换 向阀21的第一阀口上，其吸入侧连接在第一四通换向阀21的第四阀口 上。另一方面，膨胀机构60的流出侧连接在第二四通换向阀22的第一 阔口上，其流入侧连接在第二四通换向阀22的第四阀口上。
还有，在所述制冷剂回路20中，室外热交换器23的一端连接在第 二四通换向阀22的第二阀口上，其另一端连接在第一四通换向阀21的
第三阀口上。另一方面，室内热交换器24的一端连接在第一四通换向阀 21的第二阀口上，其另一端连接在第二四通换向阀22的第三阀口上。
所述第一四通换向阀21和第二四通换向阀22分别构成为在使第一 阀口和第二阀口连通并使第三阀口和第四阀口连通的状态(图1中用实线 所表示的状态)、和使第一阀口和第三阀口连通并使第二阀口和第四阀口 连通的状态(图1中用虚线所表示的状态)之间进行切换。
<压縮 膨胀机组的构成>
如图2所示，压縮《膨胀机组30具有纵长圆筒形的密封容器即机壳 31。在该机壳31的内部，按照从下向上的顺序依次配置有压缩机构50、 电动机45和膨胀机构60。还有，在机壳31的底部储存有作为润滑油的 冷冻机油。也就是，在机壳31的内部，在靠近压縮机构50处储存有冷 冻机油。
机壳31的内部空间被膨胀机构60的前封头(front head)61分隔成上 下部，上侧空间构成第一空间38，下侧空间构成第二空间39。在第一空 间38中配置有膨胀机构60，在第二空间39中配置有压缩机构50和电动 机45。此外，第一空间38和第二空间39并不是被密封分隔开的，从而 第一空间38的内压力和第二空间39的内压力大致相等。
在机壳31上安装有喷出管36。该喷出管36配置在电动机45和膨 胀机构60之间，并且与机壳31内的第二空间39连通。还有，喷出管36 形成为较短的直管状，并以大致水平形态设置而成。
电动机45配置在机壳31的长度方向的中央部。该电动机45由定子 46和转子47构成。定子46通过烧嵌(shrink fit)等方法被固定在所述机壳 31上。在定子46的外周部形成有将该定子的一部分切除后而出现的铁芯 切割(core cut)部48。在该铁芯切割部48和机壳31的内周面之间形成有 缝隙。转子47配置在定子46的内侧。轴40的主轴部44与该转子47同 轴地贯通该转子47。
轴40构成了旋转轴。在该轴40的下端侧形成有两个下侧偏心部58、 59，在该轴40的上端侧形成有两个大直径偏心部41、 42。轴40为形成 有下侧偏心部58、 59的下端部分被嵌入压縮机构50，而形成有大直径偏
心部41、 42的上端部分被嵌入膨胀机构60。
两个下侧偏心部58、 59被形成为比主轴部44大的大直径，位于下 侧的下侧偏心部构成第一下侧偏心部58，位于上侧的下侧偏心部构成第 二下侧偏心部59。相对于主轴部44的轴心而言，第一下侧偏心部58和 第二下侧偏心部59的偏心方向相反。
两个大直径偏心部41、 42被形成为比主轴部44大的大直径，位于 下侧的大直径偏心部构成第一大直径偏心部41，位于上侧的大直径偏心 部构成第二大直径偏心部42。第一大直径偏心部41和第二大直径偏心部 42都朝同一方向偏心。第二大直径偏心部42的外径比第一大直径偏心部 41的外径大。还有，相对于主轴部44的轴心而言，第二大直径偏心部 42的偏心量比第一大直径偏心部41大。
在轴40中形成有供油通路90。供油通路90沿着轴40延伸，该供 油通路90的始端在轴40的下端开口，其终端在轴40的上端面开口。在 轴40的下端部设置有供油泵。该供油泵由一种非容积型泵即离心泵构成。 具体来说，供油通路卯的始端部分形成为从轴40的轴心开始向外周方 向延伸，该供油通路90的始端部分构成离心泵即供油泵。
压缩机构50构成了摇动活塞型旋转式压縮机。该压縮机构50具有 两个汽缸51、 52和两个活塞57。在压縮机构50中，构成为后封头(rear head)55、第一汽缸51、中间叶片56、第二汽缸52和前封头54按照从下 向上的顺序依次叠层起来的状态。
在第一及第二汽缸51、 52的内部各设置有一个圆筒状的活塞57。 虽然没有在图中加以表示，不过在活塞57的侧面突出设置有平板状的叶 片，该叶片通过摇动衬套被汽缸51、 52支撑。第一汽缸51内的活塞57 与轴40的第一下侧偏心部58嵌合。另一方面，第二汽缸52内的活塞57 与轴40的第二下侧偏心部59嵌合。各活塞57、 57的内周面与下侧偏心 部58、 59的外周面滑动接触，其外周面与汽缸51、 52的内周面滑动接 触。并且，在活塞57、 57的外周面与汽缸51、 52的内周面之间形成有 压缩室53。
在第一及第二汽缸51、 52中分别各形成有一个吸入孔(suction port)
32。各吸入孔32沿半径方向分别贯通汽缸51、 52，该吸入孔的终端在汽 缸51、 52的内周面上开口。还有，各吸入孔32通过管道与机壳31的外 部连通。
在前封头54及后封头55上分别各形成有一个喷出孔(discharge port)。前封头54的喷出孔使第二汽缸52内的压缩室53与第二空间39 连通。后封头55的喷出孔使第一汽缸51内的压縮室53与第二空间39 连通。还有，在各喷出孔的终端设置有由簧片阀构成的喷出阀，从而通 过该喷出阀而使该喷出孔实现开闭。另外，在图2中省略了喷出孔及喷 出阀的图示。并且，从压縮机构50向第二空间39喷出的气态制冷剂通 过喷出管36从压縮'膨胀机组30送出。
如上所示，冷冻机油从供油通路卯被供向压縮机构50。虽然没有 在图中加以表示，不过从供油通路90分支出来的通路在下侧偏心部58、 59和主轴部44的外周面上开口，冷冻机油从该通路被供向下侧偏心部 58、 59与活塞57、 57的滑动面、或者被供向主轴部44与前封头54和后 封头55的滑动面。
又如图3所示，膨胀机构60由所谓摇动活塞型旋转式膨胀机构成。 在该膨胀机构60中设置有两个汽缸71、 81和两个活塞75、 85，且该两 个汽缸71、 81和两个活塞75、 85成为两组汽缸-活塞对。还有，在膨胀 机构60中设置有前封头61、中间叶片63、后封头62以及上部叶片。
在膨胀机构60中，构成为前封头61、第一汽缸71、中间叶片63、 第二汽缸81、后封头62及上部叶片按照从下向上的顺序依次叠层起来的 状态。在该状态下，第一汽缸71的下侧端面被前封头61封闭，其上侧 端面被中间叶片63封闭。另一方面，第二汽缸81的下侧端面被中间叶 片63封闭，其上侧端面被后封头62封闭。还有，第二汽缸81的内径比 第一汽缸71的内径大。
轴40贯通处于叠层状态的前封头61、第一汽缸71、中间叶片63和 第二汽缸81。在后封头62的中央部形成有沿厚度方向贯通该后封头62 的中央孔。轴40的上端部被插入该后封头62的中央孔。在该中央孔中， 在轴40的上端面和上部叶片的下表面之间形成有端部空间95。还有，轴
40的第一大直径偏心部41位于第一汽缸71内，其第二大直径偏心部42 位于第二汽缸81内。
在上部叶片110中形成有连接通路111。连接通路111是通过对上部 叶片110的下表面进行下挖而形成的。还有，连接通路111的始端与端 部空间95重叠(overlap)，并且该连接通路111向上部叶片110的外周侧 延伸。
在膨胀机构60中，在后封头62形成有第一连通孔112，在中间叶片 63形成有第二连通孔113。第一连通孔112沿厚度方向贯通后封头62， 从而使连接通路111的终端与第二汽缸81的衬套孔88连通。第二连通 孔113沿厚度方向贯通中间叶片63，从而使第二汽缸81的衬套孔88与 第一汽缸71的衬套孔78连通。此外，在下文中将对各汽缸71、 81的衬 套孔78、 88进行叙述。
在前封头61中形成有油导入路114。油导入路114的始端在中央孔 的侧壁上开口，轴40的主轴部44插通该中央孔。油导入路114为从该 油导入路114的始端开始向前封头61的外周方向延伸。油导入路114的 终端向上方弯曲并在前封头61的上表面开口，从而与第一汽缸71的衬 套孔78连通。
又如图4及图5所示，在第一汽缸71内设置有第一活塞75，在第 二汽缸81内设置有第二活塞85。第一及第二活塞75、 85都形成为圆环 状或圆筒状。第一活塞75的外径与第二活塞85的外径相等。第一活塞 75的内径与第一大直径偏心部41的外径大致相等，第二活塞85的内径 与第二大直径偏心部42的外径大致相等。并且，第一大直径偏心部41 贯通第一活塞75，第二大直径偏心部42贯通第二活塞85。
所述第一活塞75的外周面与第一汽缸71的内周面滑动接触，该第 一活塞75的一端面与前封头61滑动接触，另一端面与中间叶片63滑动 接触。在第一汽缸71内，在该第一汽缸71的内周面和第一活塞75的外 周面之间形成了第一膨胀室72。另一方面，所述第二活塞85的外周面与 第二汽缸81的内周面滑动接触，该第二活塞85的一端面与后封头62滑 动接触，另一端面与中间叶片63滑动接触。在第二汽缸81内，在该第
二汽缸81的内周面和第二活塞85的外周面之间形成了第二膨胀室82。
在所述第一及第二活塞75、 85上分别一体形成有一个叶片76、 86。 叶片76、 86是沿活塞75、 85的半径方向延伸的板状，并从活塞75、 85 的外周面向外侧突出。第一活塞75的叶片76被插入第一汽缸71的衬套 孔78，第二活塞85的叶片86被插入第二汽缸81的衬套孔88。各汽缸 71、 81的衬套孔78、 88沿厚度方向贯通汽缸7K 81，并且在汽缸71、 81的内周面上开口。这些衬套孔78、 88构成了贯通孔。
在所述各汽缸71、 81上分别设置有一组成对的衬套77、 87。各衬 套77、 87是内侧面形成平面而外侧面形成圆弧面的小片。在各汽缸71、 81， 一对衬套77、 87插入衬套孔78、 88中而成为夹持叶片76、 86的形 态。各衬套77、 87的内侧面在叶片76、 86上滑动，其外侧面在汽缸71、 81上滑动。并且，与活塞75、 85成为一体的叶片76、 86通过衬套77、 87而被支撑在汽缸71、 81上，并且相对于汽缸71、 81而言可自如旋转 且自如进退。
第一汽缸71内的第一膨胀室72被与第一活塞75 —体形成的第一叶 片76分隔开，图4、图5中所示的第一叶片76的左侧成为高压侧的第一 高压室73，其右侧成为低压侧的第一低压室74。第二汽缸81内的第二 膨胀室82被与第二活塞85—体形成的第二叶片86分隔开，图4、图5 中所示的第二叶片86的左侧成为高压侧的第二高压室83，其右侧成为低 压侧的第二低压室84。
所述第一汽缸71和第二汽缸81被配置为使各自周方向上的衬套77、 87的位置相一致。换言之，第二汽缸81相对于第一汽缸71的配置角度 为0°。如上所述，第一大直径偏心部41和第二大直径偏心部42相对于 主轴部44的轴心来说朝同一方向偏心。因此，当第一叶片76后退到最 为接近第一汽缸71外侧的位置时，则第二叶片86后退到最为接近第二 汽缸81外侧的位置。
在所述第一汽缸71上形成有流入孔34。流入孔34在第一汽缸71 内周面中的如图4、图5所示的比衬套77略靠左侧的位置上开口。流入 孔34能够与第一高压室73连通。另一方面，在所述第二汽缸81上形成
有流出孔35。流出孔35在第二汽缸81内周面中的如图4、图5所示的 比衬套87略靠右侧的位置上开口 。流出孔35能够与第二低压室84连通。
在所述中间叶片63中形成有连通路64。该连通路64沿厚度方向贯 通中间叶片63。在中间叶片63的第一汽缸71 —侧的面上，连通路64的 一端在第一叶片76右侧的位置开口。在中间叶片63的第二汽缸81 —侧 的面上，连通路64的另一端在第二叶片86左侧的位置开口。并且，如 图4所示，连通路64沿着与中间叶片63的厚度方向倾斜的方向延伸， 使第一低压室74和第二高压室83相互连通。
如图2、图3所示，在所述轴40中形成有从供油通路90分支出来 的三个分支通路91、 92、 93。各分支通路91、 92、 93都从供油通路90 开始沿轴40的径向延伸。第一分支通路91在第一大直径偏心部41的外 周面上开口，第二分支通路92在第二大直径偏心部42的外周面上开口。 第三分支通路93在主轴部44的外周面中的与第一大直径偏心部41相比 略靠下的位置上开口。主轴部44外周面上的第三分支通路93的开口位 置与油导入路114的始端位置位于同一高度。
从这些分支通路91、 92、 93将供油通路90中的冷冻机油供向第一 大直径偏心部41与第一活塞75的滑动面、第二大直径偏心部42与第二 活塞85的滑动面、以及主轴部44与前封头61的滑动面。还有，从第三 分支通路93喷出的冷冻机油也被导入油导入路114。
在如上所构成的本实施方式的膨胀机构60中，第一汽缸71、在第 一汽缸71上设置的衬套77、第一活塞75和第一叶片76构成了第一旋转 机构部70。还有，第二汽缸81、在第二汽缸81上设置的衬套87、第二 活塞85和第二叶片86构成了第二旋转机构部80。
一运转动作一
关于所述空调机10的动作进行说明。在此，先对空调机10的制冷 运转时及供暖运转时的动作进行说明，然后对膨胀机构60的动作进行说 明。
<制冷运转>
在制冷运转时，第一四通换向阀21及第二四通换向阀22被切换成
图1虚线所示的状态。在该状态下，当向压縮，膨胀机组30的电动机45 通电时，在制冷剂回路20中制冷剂循环，从而进行蒸汽压縮制冷循环。
被压缩机构50压縮了的制冷剂通过喷出管36从压缩'膨胀机组30 喷出。在该状态下，制冷剂的压力高于该制冷剂的临界压力。该喷出制 冷剂被送往室外热交换器23并向室外空气放热。在室外热交换器23中 已放热的高压制冷剂通过流入管而流入膨胀机构60。在膨胀机构60中高 压制冷剂膨胀，并从该高压制冷剂回收了动力。膨胀后的低压制冷剂通 过流出管被送往室内热交换器24。在室内热交换器24中，所流入的制冷 剂从室内空气吸热后蒸发，从而室内空气被冷却。从室内热交换器24流 出的低压气态制冷剂从吸入孔32被压縮机构50吸入。压縮机构50对所 吸入的制冷剂进行压縮后喷出。
<供暖运转>
在供暖运转时，第一四通换向阔21及第二四通换向阀22被切换成 图1实线所示的状态。在该状态下，当向压缩*膨胀机组30的电动机45 通电时，在制冷剂回路20中制冷剂循环，从而进行蒸汽压缩制冷循环。
被压缩机构50压縮了的制冷剂通过喷出管36从压縮，膨胀机组30 喷出。在该状态下，制冷剂的压力高于该制冷剂的临界压力。该喷出制 冷剂被送往室内热交换器24。在室内热交换器24中，所流入的制冷剂向 室内空气放热，从而来加热室内空气。在室内热交换器24中已放热的制 冷剂通过流入管而流入膨胀机构60。在膨胀机构60中高压制冷剂膨胀， 并从该高压制冷剂回收了动力。膨胀后的低压制冷剂通过流出管被送往 室外热交换器23，并从室外空气吸热而蒸发。从室外热交换器23流出的 低压气态制冷剂从吸入孔32被压縮机构50吸入。压縮机构50对所吸入 的制冷剂进行压縮后喷出。
<膨胀机构的动作>
一边参照图5， 一边对膨胀机构60的动作进行说明。 首先，对超临界状态的高压制冷剂流入第一旋转机构部70的第一高 压室73的过程进行说明。当轴40从旋转角为0。的状态略微进行旋转时， 第一活塞75和第一汽缸71之间的接触位置越过流入孔34的开口部，从
而高压制冷剂开始从流入孔34向第一高压室73流入。然后，随着轴40 的旋转角逐渐增加到90°、 180°、 270°，从而高压制冷剂不断流入第一高 压室73。高压制冷剂向该第一高压室73的流入一直持续到轴40的旋转 角达到360°为止。
下面，对在膨胀机构60中制冷剂膨胀的过程进行说明。当轴40从 旋转角为0。的状态略微进行旋转时，第一低压室74和第二高压室83通 过连通路64而相互连通，制冷剂开始从第一低压室74流入第二高压室 83。其后，随着轴40的旋转角逐渐增加到90°、 180°、 270°,从而第一 低压室74的容积逐渐减小，同时第二高压室83的容积逐渐增大，其结 果为膨胀室66的容积不断增大。该膨胀室66的容积增大一直持续到轴 40的旋转角即将达到360。时为止。并且，在膨胀室66容积增大的过程 中，膨胀室66内的制冷剂膨胀，由于该制冷剂膨胀使得轴40被驱动从 而进行旋转。这样一来，第一低压室74内的制冷剂一边膨胀一边通过连 通路64流入第二高压室83。
然后，对制冷剂从第二旋转机构部80的第二低压室84流出的过程 进行说明。第二低压室84从轴40的旋转角为0。时起就开始与流出孔35 连通。也就是，制冷剂开始从第二低压室84向流出孔35流出。其后， 在轴40的旋转角逐渐增大到90°、 180°、 270。且直到该旋转角达到360。 为止的这一过程中，膨胀后的低压制冷剂不断从第二低压室84流出。
<压縮 膨胀机组中的供油动作>
关于在压縮 膨胀机组30中将冷冻机油供向压縮机构50和膨胀机 构60的动作进行说明。
在机壳31的底部(即第二空间39的底部)储存有冷冻机油。该冷冻 机油的温度与从压缩机构50向第二空间39喷出的制冷剂的温度(约90°C) 大致相同。
一旦轴40进行旋转，则储存在机壳31底部的冷冻机油被吸入供油 通路90。在供油通路卯中向上流动的冷冻机油的一部分被供向压縮机构 50。供向压縮机构50的冷冻机油被用于对下侧偏心部58、 59与活塞57、 57的滑动面、或者前封头54和后封头55与主轴部44的滑动面进行润滑。
没有被供向压縮机构50的剩余的冷冻机油在供油通路90内朝上流 动，从而被供向膨胀机构60。在膨胀机构60中，流经供油通路90的冷 冻机油分流并流入三个分支通路91、 92、 93。
流入第一分支通路91的冷冻机油依次通过第一大直径偏心部41与 第一活塞75之间的缝隙、及第一活塞75的端面与前封头61和中间叶片 63之间的缝隙而进入第一膨胀室72。进入第一膨胀室72的冷冻机油对 第一活塞75与第一汽缸71的滑动面进行润滑。还有，该冷冻机油与第 一膨胀室72内的制冷剂一起通过连通路64被送入第二膨胀室82。
流入第二分支通路92的冷冻机油依次通过第二大直径偏心部42与 第二活塞85之间的缝隙、及第二活塞85的端面与后封头62和中间叶片 63之间的缝隙而进入第二膨胀室82。如上所述，也从第一膨胀室72将 冷冻机油导入第二膨胀室82。进入第二膨胀室82的冷冻机油对第二活塞 85与第二汽缸81的滑动面进行润滑。还有，该冷冻机油与第二膨胀室 82内的制冷剂一起通过流出孔35而从膨胀机构60被排出。
流入第三分支通路93的冷冻机油向前封头61中的油导入路114流 入。此时，冷冻机油在由于伴随轴40的旋转所产生的离心力而被升压的 状态下流入油导入路114。该冷冻机油通过油导入路114而流入第一汽缸 71的衬套孔78。向该衬套孔78流入的冷冻机油的一部分被供向第一叶 片76与衬套77的滑动面、和衬套77与第一汽缸71的滑动面，剩余的 冷冻机油通过第二连通孔113而流入第二汽缸81的衬套孔88。向该衬套 孔88流入的冷冻机油的一部分被供向第二叶片86与衬套87的滑动面、 和衬套87与第二汽缸81的滑动面，剩余的冷冻机油依次通过第一连通 孔112、连接通路111和端部空间95而被送回轴40的供油通路90。
在膨胀机构60中，由油导入路114、第一汽缸71的衬套孔78、第 二连通孔113、第二汽缸81的衬套孔88、第一连通孔112、连接通路111 以及端部空间95所构成的冷冻机油的流通路99的两端连接在轴40的供 油通路90上。也就是，在膨胀机构60中，由所述流通路99和供油通路 90形成了闭环状的流通路径。并且，用于润滑膨胀机构60的冷冻机油与 膨胀后的制冷剂一起通过流出孔35从膨胀机构60被排出。
从膨胀机构60排出的冷冻机油流经成为蒸发器的室外热交换器23 或室内热交换器24，并通过吸入孔32与制冷剂一起被压縮机构50吸入。 进入压縮机构50的压縮室53的冷冻机油与压缩后的制冷剂一起被喷向 机壳31内的第二空间39。与制冷剂一起从压縮机构50被喷出的冷冻机 油在通过机壳31与定子46之间的间隙、及定子46与转子47之间的间 隙时与制冷剂分离，并流到机壳31的底部。
一实施方式的效果一
在压縮 膨胀机组30中，向膨胀机构60所供给的冷冻机油通过具 有压縮 膨胀机组30的制冷剂回路20而被送回机壳31内。也就是，即 便在压縮 膨胀机组30本身没有设置使冷冻机油从机壳31内的膨胀机 构60 —侧向压缩机构50 —侧返回的通路等时，也可以使向膨胀机构60 所供给的冷冻机油返回到机壳31内。因此，根据本实施方式，在压縮-膨 胀机组30中能够省去用来使冷冻机油从机壳31内的膨胀机构60—侧返 回压縮机构50 —侧的通路等，从而能够简化压縮，膨胀机组30的构造。
还有，在压縮，膨胀机组30中，将冷冻机油从沿轴40的半径方向 延伸的第三分支通路93导入油导入路114。由此，能够利用伴随旋转轴 40的旋转而产生的离心力来将冷冻机油供向叶片76、86的滑动面。因此， 根据本实施方式，能够确实地对叶片76、 86的滑动面进行润滑，从而能 够使压縮 膨胀机组30的可靠性提高。
还有，在压縮*膨胀机组30中，形成了从供油通路90开始依次通 过第三分支通路93、油导入路114、贯通孔78、 88和连接通路111后返 回供油通路90的冷冻机油的流通路径。因此，根据本实施方式，能够进 一步确实地将冷冻机油供向叶片76、 86的滑动面，从而能够使压缩*膨 胀机组30的可靠性进一步提高。
在压縮 膨胀机组30中，从膨胀机构60排出的冷冻机油在没有与 从压縮机构50向第二空间39喷出的高温高压制冷剂接触的情况下直接 流入压縮机构50。也就是，从膨胀机构60排出的相对低温的冷冻机油在 不与从压縮机构50向第二空间39喷出的高温高压制冷剂接触的情况下 流入压縮机构50。因此，根据本实施方式，能够避免从压缩机构50喷出
的制冷剂被从膨胀机构60排出的冷冻机油冷却。其结果是当在利用来自
压縮机构50的喷出制冷剂对室内进行供暖的供暖运转时，能够使供暖能
力提高。
还有，在压縮，膨胀机组30中，利用非容积型泵构成了供油泵。由 此，通过供油泵向供油通路90所供给的冷冻机油的量不仅由于旋转轴40 的旋转速度，也由于供油通路90内的压力和机壳31内的压力而产生变 动。因此，根据本实施方式，能够按照压縮 膨胀机组30的运转状态来 适当调节从供油通路90供向膨胀机构60的冷冻机油的供给量。其结果 是能够削减与制冷剂一起从膨胀机构60排出的冷冻机油的量。
一实施方式的变形例一
在所述实施方式中，也可以用旋转(rolling)活塞型的旋转式膨胀机来 构成膨胀机构60。在该变形例的膨胀机构60中，叶片76、 86与活塞75、 85分开形成在各旋转机构部70、 80中。并且，该叶片76、 86的前端被 紧压在活塞75、 85的外周面上，该叶片76、 86随着活塞75、 85的移动 而前进后退。
另外，所述实施方式是本质上理想的示例，不过并没有意图对本发 明、它的适用物或它的用途范围加以限制。 (产业上的利用可能性)
如以上说明所示，本发明对于在一个机壳内收纳有压縮机构和膨胀 机构的流体机械而言是有用的。
权利要求
1. 一种流体机械，设置在制冷剂回路(20)中，在该制冷剂回路(20)中使制冷剂循环而进行制冷循环，其特征在于该流体机械具有压缩制冷剂的压缩机构(50)、由于制冷剂的膨胀而产生动力的膨胀机构(60)、连结所述压缩机构(50)和所述膨胀机构(60)的旋转轴(40)、以及收纳所述压缩机构(50)、膨胀机构(60)和旋转轴(40)的容器状的机壳(31)，在所述旋转轴(40)中，形成有将在所述机壳(31)内的靠近所述压缩机构(50)处储存的润滑油供向所述膨胀机构(60)的供油通路(90)，所述膨胀机构(60)构成为将由所述供油通路(90)供给的润滑油导入膨胀室(72、82)，在该膨胀室(72、82)中制冷剂进行膨胀，将该润滑油与膨胀后的制冷剂一起排出。
2. 根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于 所述膨胀机构(60)由旋转式膨胀机构成，该旋转式膨胀机具有两端封闭的汽缸(71、 81)、嵌合在所述旋转轴(40)上并被收纳于所述汽缸(71、 81) 内而形成膨胀室(72、 82)的活塞(75、 85)、以及用来将所述膨胀室(72、 82) 分隔成高压侧和低压侧的叶片(76、 86)，在所述旋转轴(40)中，形成有从所述供油通路(90)分支出来并在该旋 转轴(40)的外周面上开口的分支通路(93)，在所述膨胀机构(60)中，形成有将从所述分支通路(93)喷出的润滑油 导向所述叶片(76、 86)的滑动面的油导入路(114)。
3. 根据权利要求2所述的流体机械，其特征在于 在所述汽缸(71、 81)中形成有沿厚度方向贯通该汽缸(71、 81)的贯通孔(78、 88)，在该贯通孔(78、 88)中插入所述叶片(76、 86)，所述油导入路(114)与所述汽缸(71、 81)的贯通孔(78、 88)连接，将润滑油供向所述叶片(76、 86)的滑动面，所述供油通路(90)的一端在所述旋转轴(40)的所述膨胀机构(60)—侧的端面上开口，在所述膨胀机构(60)中，形成有使所述汽缸(71、 Sl)的贯通孔(78、 88) 和所述在旋转轴(40)的端面上开口的供油通斷90)的一端连通的连接通路 (111)。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的流体机械，其特征在于 所述机壳(31)的内部空间被分隔为收纳有所述膨胀机构(60)的第一空间(38)和收纳有所述压縮机构(50)的第二空间(39)，被压縮了的制冷剂 从该压縮机构(50)喷向该第二空间(39)，通过所述供油通路(90)将储存在所述第二空间(39)的润滑油供向所 述膨胀机构(60)。
5. 根据权利要求l、 2或3所述的流体机械，其特征在于 在所述旋转轴(40)上设置有由于所述旋转轴(40)的旋转而吸入润滑油并向所述供油通路(90)喷出的非容积型供油泵(94)。
6. 根据权利要求l、 2或3所述的流体机械，其特征在于 该流体机械设置在制冷剂回路(20)中，在该制冷剂回路(20)中充填了作为制冷剂的二氧化碳，将压縮机构(50)所吸入的制冷剂压縮到该制冷剂的临界压力以上，并 且在膨胀机构(60)中使临界压力以上的高压制冷剂流入并膨胀。
全文摘要
本发明公开了一种流体机械。在作为流体机械的压缩·膨胀机组(30)中，压缩机构(50)和膨胀机构(60)这两个机构被收纳在一个机壳(31)内。在连结压缩机构(50)和膨胀机构(60)的轴(40)中形成有供油通路(90)。储存在机壳(31)底部的冷冻机油被吸入供油通路(90)后向压缩机构(50)和膨胀机构(60)供给。向膨胀机构(60)供给的冷冻机油与膨胀后的制冷剂一起从膨胀机构(60)被排出，在流经制冷剂回路后返回压缩·膨胀机组(30)的压缩机构(50)。
文档编号F04C29/02GK101395344SQ20078000720
公开日2009年3月25日 申请日期2007年3月5日 优先权日2006年3月17日
发明者冈本哲也, 冈本昌和, 熊仓英二, 矛谷克己 申请人:大金工业株式会社