旋转式压缩机的制作方法

本发明涉及用于空调机或冷冻机等的旋转式压缩机。

背景技术：

如图3所示，旋转式压缩机的叶片前端形成为叶片前端曲率半径为R_v的圆弧面。如果该圆弧面与叶片侧面交叉形成的脊线部与辊(环状活塞)的外周面抵接，则会引起辊的异常磨损。如图4所示，如果设辊位于上止点的位置为0°，则在辊从上止点起公转90°及270°而到达的位置上叶片的非滑动(非接触)区域宽度W_t为最小。以往，为了不使叶片的脊线部与辊的外周面抵接而使辊产生异常磨损，会减小叶片前端曲率半径R_v，增大叶片宽度W(例如W＝4mm)，并且将叶片的非滑动区域宽度W_t设为0.8mm～1.0mm。

然而，叶片前端与辊的抵接部(辊—叶片滑动区域)，在外部空气温度较低而进行制暖时这样的制冷剂气体的低压侧与高压侧的压力比较高的条件下，由于高压侧的气体温度较高且气体流量减少，所以叶片前端的温度变高，而难以形成油膜。特别是，使用与R410A制冷剂相比气体密度小且排出温度高的R32制冷剂存在下述问题：叶片与辊之间的滑动面的温度与R410A制冷剂相比进一步升高，于是在叶片和辊处产生异常磨损，而无法确保可靠性。

作为解决上述问题的旋转式压缩机，以往公开了下述旋转式压缩机，其包括：气缸，其具有吸入口和排出口；旋转轴，其具有配置在气缸轴线上的曲轴部；辊，其配置在曲轴部与气缸之间进行偏心旋转；以及叶片，其在设置于气缸的槽内进行往复运动而与辊的外周面接触，在上述旋转式压缩机中，以叶片朝向辊开始往复运动的位置为辊的旋转角的基准时，辊的旋转角位于90度附近和270度中的任一方或双方时叶片与辊的接触面具有的曲率为辊的曲率以下的值(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平7－229488号公报

技术实现要素：

然而，根据记载在上述专利文献1中的以往技术，由于叶片前端面由曲率不同的多个面构成，所以存在生产管理较为复杂的问题。此外，由于对于叶片前端面的曲率半径为R的面与具有辊曲率以下的值的面的连接部来说，必须将其曲率半径设成小于叶片前端面的曲率半径R，所以连接部的赫兹应力(Hertzian stress)上升，可能导致辊外周部产生异常磨损。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种旋转式压缩机，其叶片前端面不是由曲率不同的多个面构成，而是采用简单的形状，并且叶片和辊(环状活塞)的耐久性高。

为了解决上述问题、实现发明目的，本发明提供一种旋转式压缩机，其包括：压缩机壳体，其为密闭且纵置的壳体，在上部设置有制冷剂的排出部，在下部侧面设置有制冷剂的吸入部；压缩部，其配置于上述压缩机壳体的下部，包括：气缸，其呈环状；端板，其具有轴承部和排出阀部，将上述气缸的一端部封闭；端板或中间隔板，其具有轴承部，将上述气缸的另一端部封闭；环状活塞，其与由上述轴承部支承的旋转轴的偏心部嵌合，沿着上述气缸的气缸内壁在该气缸内进行公转，与上述气缸内壁之间形成工作室；以及叶片，其从设置于上述气缸的叶片槽内突出到上述工作室内与上述环状活塞抵接，将上述工作室划分为吸入室和压缩室；以及马达，其配置于上述压缩机壳体的上部，经由上述旋转轴驱动上述压缩部，其中，使制冷剂穿过上述吸入部吸入其中，并且使制冷剂穿过上述压缩机壳体内从上述排出部排出，在上述旋转式压缩机中，设叶片宽度为W、偏心部的偏心量为e、叶片前端曲率半径为R_v、环状活塞半径为R_ro、叶片前端两侧部的非滑动区域宽度为W_t，以使由下述式(A)定义的叶片前端两侧部的非滑动区域宽度W_t为满足式(B)的值的方式，设定叶片宽度W和叶片前端曲率半径R_v：

W_t＝(W/2)－e×R_v/(R_v+R_ro)…(A)

0.3mm≤W_t≤0.6mm…(B)。

根据本发明，起到如下效果：不需要增大叶片的宽度，也不需要减小辊的偏心量，就能够得到叶片和辊(环状活塞)的耐久性高的旋转式压缩机。

附图说明

图1是表示应用本发明的旋转式压缩机的纵截面图。

图2是从第一和第二压缩部的上方观察到的横截面图。

图3是图2的部分放大图。

图4是图3的部分放大图。

具体实施方式

下面，基于附图来详细说明本发明涉及的旋转式压缩机的实施例。另外，本发明不局限于该实施例。

实施例

图1是表示本发明涉及的旋转式压缩机的实施例的纵截面图，图2是从实施例的第一和第二压缩部的上方观察到的横截面图。

如图1所示，实施例的旋转式压缩机1包括：压缩部12，其配置于密闭的纵置圆筒状的压缩机壳体10的下部；以及马达11，其配置于压缩机壳体10的上部，经由旋转轴15驱动压缩部12。

马达11的定子111形成圆筒状，热装固定于压缩机壳体10的内周面。马达11的转子112配置于圆筒状的定子111的内部，热装固定于以机械的方式连接马达11和压缩部12的旋转轴15。

压缩部12包括：第一压缩部12S；以及第二压缩部12T，其与第一压缩部12S并列配置，层叠于第一压缩部12S的上侧。如图2所示，第一和第二压缩部12S、12T具有环状的第一和第二气缸121S、121T，其在第一和第二侧方突出部122S、122T呈放射状地设置有第一和第二吸入孔135S、135T、第一和第二叶片槽128S、128T。

如图2所示，在第一和第二气缸121S、121T，与马达11的旋转轴15同心地形成有圆形的第一和第二气缸内壁123S、123T。在第一和第二气缸内壁123S、123T内分别配置有外径小于气缸内径的第一和第二环状活塞125S、125T，在第一和第二气缸内壁123S、123T与第一和第二环状活塞125S、125T之间形成有吸入制冷剂气体并将其压缩后排出的第一和第二工作室130S、130T。

在第一和第二气缸121S、121T，从第一和第二气缸内壁123S、123T沿径向形成有横跨气缸整个高度范围的第一和第二叶片槽128S、128T，在第一和第二叶片槽128S、128T内分别以滑动自由的方式嵌合有平板状的第一和第二叶片127S、127T。

如图2所示，在第一和第二叶片槽128S、128T的深部，从第一和第二气缸121S、121T的外周部以与第一和第二叶片槽128S、128T连通的方式形成有第一和第二弹簧孔124S、124T。在第一和第二弹簧孔124S、124T内插入有用于按压第一和第二叶片127S、127T背面的第一和第二叶片弹簧(未图示)。

旋转式压缩机1启动时，由于该第一和第二叶片弹簧的反弹力，第一和第二叶片127S、127T从第一和第二叶片槽128S、128T内突出到第一和第二工作室130S、130T内，其前端与第一和第二环状活塞125S、125T的外周面抵接，从而由第一和第二叶片127S、127T将第一和第二工作室130S、130T划分为第一和第二吸入室131S、131T、以及第一和第二压缩室133S、133T。

此外，在第一和第二气缸121S、121T形成有第一和第二压力导入路径129S、129T，其通过图1所示的开口部R将第一和第二叶片槽128S、128T的深部与压缩机壳体10内连通，而导入压缩机壳体10内的被压缩的制冷剂气体，并通过制冷剂气体的压力对第一和第二叶片127S、127T施加背压。

为了从外部将制冷剂吸入至第一和第二吸入室131S、131T，在第一和第二气缸121S、121T设置有使第一和第二吸入室131S、131T与外部连通的第一和第二吸入孔135S、135T。

此外，如图1所示，在第一气缸121S与第二气缸121T之间配置有中间隔板140，划分出第一气缸121S的第一工作室130S(参照图2)和第二气缸121T的第二工作室130T(参照图2)并将其封闭。中间隔板140将第一气缸121S的上端部和第二气缸121T的下端部封闭。在第一气缸121S的下端部配置有下端板160S，将第一气缸121S的第一工作室130S封闭。此外，在第二气缸121T的上端部配置有上端板160T，将第二气缸121T的第二工作室130T封闭。下端板160S将第一气缸121S的下端部封闭，上端板160T将第二气缸121T的上端部封闭。

在下端板160S形成有副轴承部161S，旋转轴15的副轴部151以旋转自由的方式被副轴承部161S支承。在上端板160T形成有主轴承部161T，旋转轴15的主轴部153以旋转自由的方式被主轴承部161T支承。

旋转轴15具有彼此错开180°相位地偏心的第一偏心部152S和第二偏心部152T，第一偏心部152S以旋转自由的方式嵌合于第一压缩部12S的第一环状活塞125S，第二偏心部152T以旋转自由的方式嵌合于第二压缩部12T的第二环状活塞125T。

当旋转轴15旋转时，第一和第二环状活塞125S、125T沿着第一和第二气缸内壁123S、123T在第一和第二气缸121S、121T内在图2的顺时针方向上公转，第一和第二叶片127S、127T跟随其进行往复运动。通过该第一和第二环状活塞125S、125T及第一和第二叶片127S、127T的运动，使第一和第二吸入室131S、131T、以及第一和第二压缩室133S、133T的容积连续地变化，压缩部12连续地吸入制冷剂气体将其被压缩排出。

如图1所示，在下端板160S的下侧配置有下消音罩170S，与下端板160S之间形成有下消音室180S。而且，第一压缩部12S向下消音室180S开口。即，在下端板160S的第一叶片127S附近，设置有将第一气缸121S的第一压缩室133S与下消音室180S连通的第一排出孔190S(参照图2)，在第一排出孔190S配置有防止被压缩的制冷剂气体倒流的簧片阀式第一排出阀200S。

下消音室180S是形成为环状的一个腔室，是使第一压缩部12S的排出侧穿过制冷剂通路136(参照图2)与上消音室180T内连通的连通通路的一部分，该制冷剂通路136贯穿下端板160S、第一气缸121S、中间隔板140、第二气缸121T和上端板160T。下消音室180S可以减小排出制冷剂气体的压力波动。此外，与第一排出阀200S重叠的、用于限制第一排出阀200S的挠曲开阀量的第一排出阀压紧部201S与第一排出阀200S一起由铆钉固定。第一排出孔190S、第一排出阀200S和第一排出阀压紧部201S构成下端板160S的第一排出阀部。

如图1所示，在上端板160T的上侧配置有上消音罩170T，与上端板160T之间形成有上消音室180T。在上端板160T的第二叶片127T附近，设置有将第二气缸121T的第二压缩室133T与上消音室180T连通的第二排出孔190T(参照图2)，在第二排出孔190T配置有防止被压缩的制冷剂气体倒流的簧片阀式第二排出阀200T。此外，与第二排出阀200T重叠的、用于限制第二排出阀200T的挠曲开阀量的第二排出阀压紧部201T与第二排出阀200T一起由铆钉固定。上消音室180T可以减小排出制冷剂的压力波动。第二排出孔190T、第二排出阀200T和第二排出阀压紧部201T构成上端板160T的第二排出阀部。另外，图中没有示出，在旋转式压缩机是单气缸式压缩机的情况下，气缸的上、下端部分别由端板封闭，在封闭气缸下端部的端板可以不设置排出阀部。

第一气缸121S、下端板160S、下消音罩170S、第二气缸121T、上端板160T、上消音罩170T和中间隔板140由多个贯穿螺栓175等连结成一体。由贯穿螺栓175等连结成一体的压缩部12中的、上端板160T的外周部通过点焊接固接于压缩机壳体10，将压缩部12固定于压缩机壳体10。

在圆筒状的压缩机壳体10的外周壁，从下部沿轴向依次分隔地设置有第一和第二贯通孔101、102，以供第一和第二吸入管104、105穿过。此外，在压缩机壳体10的外侧部，由独立的圆筒状密闭容器构成的储液器25由储液器支架252和储液器固定带253保持。

在储液器25的顶部中心，连接有与制冷剂回路的蒸发器连接的系统连接管255，在设置于储液器25底部的底部贯通孔257连接有第一和第二低压连接管31S、31T，第一和第二低压连接管31S、31T的一端延伸至储液器25的内部上方，另一端与第一和第二吸入管104、105的另一端连接。

将制冷剂回路的低压制冷剂经由储液器25导入第一和第二压缩部12S、12T的第一和第二低压连接管31S、31T，经由作为吸入部的第一和第二吸入管104、105与第一和第二气缸121S、121T的第一和第二吸入孔135S、135T(参照图2)连接。即，第一和第二吸入孔135S、135T与制冷剂回路的蒸发器并列连接。

在压缩机壳体10的顶部连接有作为排出部的排出管107，排出管107与制冷剂回路连接，将高压制冷剂气体排出至制冷剂回路的冷凝器侧。即，第一和第二排出孔190S、190T与制冷剂回路的冷凝器连接。

在压缩机壳体10内封入有大致达到第二气缸121T的高度的润滑油。此外，润滑油由插入到旋转轴15下部的未图示的泵叶片从安装于旋转轴15下端部的供油管16吸上来，在压缩部12内循环，对滑动部件进行润滑，并且将压缩部12的微小间隙密封。

接着，参照图3和图4，对实施例的旋转式压缩机1的特征性结构进行说明。图3是图2的部分放大图，图4是图3的部分放大图。如图3和图4所示，当第一和第二叶片127S、127T由基于背压产生的叶片压紧力P而被按压到第一和第二环状活塞125S、125T时，产生由下述式(1)和式(2)所示的最大接触应力σ_max。

数1

$a=2\sqrt{\frac{P}{\mathrm{\π}}(\frac{1-{v_V}^2}{E_V}+\frac{1-{v_{ro}}^2}{E_{ro}})/(\frac{1}{R_V}+\frac{1}{R_{ro}})}\mathrm{...}\left(1\right)$

σ_max＝2P/(πa)…(2)

这里，σ_max：最大接触应力；a：接触宽度；P：叶片压紧力；R_v：叶片前端曲率半径；R_ro：环状活塞半径；E_v：叶片弹性系数；E_ro：环状活塞弹性系数；ν_v：叶片泊松比；ν_ro：环状活塞泊松比。

此外，第一和第二叶片127S、127T的前端两侧部的非滑动区域宽度W_t由下述式(A)表示(参照图4的相似三角形的尺寸关系)。

W_t＝(W/2)－e×R_v/(R_v+R_ro)…(A)

这里，W_t：叶片前端两侧部的非滑动区域宽度；W：叶片宽度；e：偏心部的偏心量。

旋转式压缩机1在严酷的运转条件下(例如外部空气温度较低而进行制暖时这样的制冷剂气体的低压侧与高压侧的压力比大较，此外高压侧的气体温度较高且气体流量减少的运转条件下)，当第一和第二叶片127S、127T与第一和第二环状活塞125S、125T的接触应力增大时，第一和第二叶片127S、127T、以及第一和第二环状活塞125S、125T会产生异常磨损，因此需要尽可能地减小由式(2)所示的最大接触应力σ_max。

为了减小最大接触应力σ_max，而减小第一和第二叶片127S、127T的叶片宽度W，对于减小基于压缩机壳体10内的制冷剂气体的背压产生的叶片压紧力P是有效的(参照式(2))。此外，如果增大叶片前端曲率半径R_v，则能够增大由式(1)所示的、第一和第二叶片127S、127T与第一和第二环状活塞125S、125T的接触宽度a(接触宽度a是第一和第二叶片127S、127T与第一和第二环状活塞125S、125T的接点处因弹性变形而产生的周向上的接触宽度。在图4中只能看到接触点。)，因此能够减小由式(2)所示的最大接触应力σ_max。

然而，如果过分增大叶片前端曲率半径R_v，则式(A)所示的、第一和第二叶片127S、127T的前端两侧部的非滑动区域宽度W_t会变成0，而图3所示的叶片脊线部与第一和第二环状活塞125S、125T的外周面接触，最大接触应力σ_max増大，引起外周面的异常磨损。

因此，即使考虑到第一和第二叶片127S、127T的制作公差、第一和第二叶片槽128S、128T的制作公差、第一和第二叶片127S、127T的挠曲等因素的存在，也将叶片宽度W和叶片前端曲率半径R_v设定成由式(A)定义的第一和第二叶片127S、127T的前端两侧部的非滑动区域宽度W_t为满足下述式(B)的值，以防止因非滑动区域宽度W_t变成0而叶片脊线部与第一和第二环状活塞125S、125T的外周面接触。

0.3mm≤W_t≤0.6mm…(B)

通过将非滑动区域宽度W_t设定为满足式(B)的值(非滑动区域宽度W_t比背景技术中记载的以往值窄10％以上)，叶片宽度W变得比以往薄，而能够将基于背压产生的叶片压紧力P减小20％，从而减小最大接触应力σ_max。

通过将由式(A)定义的第一和第二叶片127S、127T的前端两侧部的非滑动区域宽度W_t设定为满足式(B)，能够得到可以提高旋转式压缩机1的可靠性的最佳叶片宽度W和叶片前端曲率半径R_v。由此，在制冷剂气体的排出温度很高的严酷运转条件下也能够使用旋转式压缩机1。

本发明涉及的旋转式压缩机特别是在使用与R410A制冷剂相比气体密度小且排出温度高的R32制冷剂、或者至少包含25重量％以上的R32制冷剂的混合制冷剂的情况下是有效的。

符号说明

1 旋转式压缩机

10 压缩机壳体

11 马达

12 压缩部

15 旋转轴

25 储液器

31S 第一低压连接管

31T 第二低压连接管

101 第一贯通孔

102 第二贯通孔

104 第一吸入管

105 第二吸入管

107 排出管(排出部)

111 定子

112 转子

12S 第一压缩部

12T 第二压缩部

121S 第一气缸(气缸)

121T 第二气缸(气缸)

122S 第一侧方突出部

122T 第二侧方突出部

123S 第一气缸内壁(气缸内壁)

123T 第二气缸内壁(气缸内壁)

124S 第一弹簧孔

124T 第二弹簧孔

125S 第一环状活塞(环状活塞)

125T第二环状活塞(环状活塞)

127S 第一叶片(叶片)

127T 第二叶片(叶片)

128S 第一叶片槽(叶片槽)

128T 第二叶片槽(叶片槽)

129S 第一压力导入路径

129T 第二压力导入路径

130S 第一工作室(工作室)

130T 第二工作室(工作室)

131S 第一吸入室(吸入室)

131T 第二吸入室(吸入室)

133S 第一压缩室(压缩室)

133T 第二压缩室(压缩室)

135S 第一吸入孔(吸入孔)

135T 第二吸入孔(吸入孔)

136 制冷剂通路

140 中间隔板

151 副轴部

152S 第一偏心部(偏心部)

152T 第二偏心部(偏心部)

153 主轴部

160S 下端板(端板)

160T 上端板(端板)

161S 副轴承部(轴承部)

161T 主轴承部(轴承部)

170S 下消音罩

170T 上消音罩

175 贯穿螺栓

180S 下消音室

180T 上消音室

190S 第一排出孔(排出阀部)

190T 第二排出孔(排出阀部)

200S 第一排出阀(排出阀部)

200T 第二排出阀(排出阀部)

201S 第一排出阀压紧部(排出阀部)

201T 第二排出阀压紧部(排出阀部)

252 储液器支架

253 储液器固定带

255 系统连接管

257 底部贯通孔

R 开口部