專利名稱：膨脹機一體型壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有壓縮流體的壓縮機構和使流體膨脹的膨脹機構是膨脹機一體型 壓縮機。
背景技術：
一直以來，作為具有壓縮機構和膨脹機構的流體機械，公知的是膨脹機一體型壓 縮機。圖15是特開2005-299632號公報中記載的膨脹機一體型壓縮機的縱剖面圖。膨脹機一體型壓縮機103具有密閉容器120、壓縮機構121、電動機122以及膨脹 機構123。電動機122、壓縮機構121以及膨脹機構123由軸124連結。膨脹機構123從膨 脹的工作流體(例如，制冷劑)回收動力，并將回收的動力賦予軸124。由此，驅動壓縮機 構121的電動機122的消耗電力降低，使用了膨脹機一體型壓縮機103的系統的制冷系數 提尚。密閉容器120的底部125被利用為油貯存部。為了將貯存在底部125的油吸向密 閉容器120的上方，在軸124的下端設有油泵126。被油泵126吸上來的油經由軸124內的 供油路127而向壓縮機構121以及膨脹機構123供給。由此，能夠確保壓縮機構121的滑 動部分以及膨脹機構123的滑動部分的潤滑性和密封性。在膨脹機構123的上部設有回油路徑128。回油路徑128的一端與軸124的供油 路127連接，另一端向膨脹機構123的下方開口。通常，為了確保膨脹機構123的可靠性， 過剩地供給油。剩余的油經由回油路徑128向膨脹機構123的下方排出。混入工作流體中的油的量通常在壓縮機構121和膨脹機構123中不同。因而，當 壓縮機構121和膨脹機構123被收容在各自的密閉容器內時，為了不產生油量的過量或不 足，用于調整2個密閉容器內的油量的機構是必不可少的。相對于此，由于壓縮機構121以 及膨脹機構123被收容在同一密閉容器120內，因此，圖15所示的膨脹機一體型壓縮機103 本質上不存在油量的過量或不足的問題。在上述的膨脹機一體型壓縮機103中，從底部125吸上來的油由于通過高溫的壓 縮機構121，因此被壓縮機構121加熱。被壓縮機構121加熱后的油被電動機122進一步 加熱，并到達膨脹機構123。到達了膨脹機構123的油在低溫的膨脹機構123中被冷卻后， 經由回油路徑128而向膨脹機構123的下方排出。從膨脹機構123排出的油在通過電動 機122的側面時被加熱，進而在通過壓縮機構121的側面時也被加熱，從而返回到密閉容器 120的底部125。如上所述，油在壓縮機構和膨脹機構中循環，由此，經由油產生從壓縮機構向膨脹 機構的熱移動。這樣的熱移動導致從壓縮機構噴出的工作流體的溫度下降、從膨脹機構噴 出的工作流體的溫度上升，從而妨礙使用了膨脹機一體型壓縮機的系統的制冷系數的提
尚o
發明內容
本發明鑒于上述點而提出，其目的在于在膨脹機一體型壓縮機中抑制從壓縮機構 向膨脹機構的熱移動。為了實現上述目的，在本申請之前的國際申請PCT/JP2007/058871(申請日2007 年4月24日，優先權日2006年5月17日)中，本發明者們公開了一種膨脹機一體型壓縮 機，其具有密閉容器，其底部被利用為油貯存部；壓縮機構，其以位于貯存在油貯存部中的油的油面之上或之下的方式配置在密閉 容器內；膨脹機構，其以相對于油面的位置關系與壓縮機構上下相反的方式配置于密閉容 器內；軸，其連結壓縮機構和膨脹機構；油泵，其配置于壓縮機構和膨脹機構之間，并將填充壓縮機構或膨脹機構的周圍 的油向位于油面之上的壓縮機構或膨脹機構供給。在上述的膨脹機一體型壓縮機中，壓縮機構和膨脹機構的上下關系未被限定，不 過當壓縮機構配置在油面之上，膨脹機構配置在油面之下時，防止經由了油的熱移動的效 果更好。而且得知，通過進行以下的改良，能夠進一步提高防止熱移動的效果。S卩，本發明提供一種膨脹機一體型壓縮機，其具有密閉容器，其底部被利用為油貯存部，并且內部空間由壓縮后的高壓的工作流體 填充；壓縮機構，其配置在密閉容器內的上部，將工作流體壓縮并向密閉容器的內部空 間噴出；膨脹機構，其配置在密閉容器的下部而使周圍由貯存在油貯存部中的油填充，且 從膨脹的工作流體回收動力；軸，其連結壓縮機構和膨脹機構而使由膨脹機構回收的動力傳遞到壓縮機構；油泵，其配置在軸的軸向上的壓縮機構和膨脹機構之間，將貯存在油貯存部中的 油向壓縮機構供給；供油路，其形成在軸的內部而能夠將從油泵噴出的油向壓縮機構供給，且下端位 于比在軸的外周面上形成的入口靠下方的位置。本發明的膨脹機一體型壓縮機采用在密閉容器內填充高溫高壓的工作流體的所 謂高壓殼型。在密閉容器內的上部配置當動作時成為高溫的壓縮機構，在下部配置當動作 時成為低溫的膨脹機構。在密閉容器的底部貯存用于潤滑壓縮機構以及膨脹機構的油。油 泵配置在壓縮機構和膨脹機構之間，通過形成在軸的內部的供油路將油從油泵向壓縮機構 供給。被吸入油泵中的油在不經由下部的膨脹機構的情況下向上部的壓縮機構供給。換言 之，能夠使膨脹機構不位于對壓縮機構進行潤滑的油的循環路徑上。由此，抑制經由了油的 從壓縮機構向膨脹機構的熱移動。進而，根據本發明，形成在軸的內部的供油路的下端位于比該供油路的入口靠下方 的位置。因而，在供油路中，油滯留在比入口靠下側的部分。油的導熱率比構成軸的材料(通 常是金屬)的導熱率低，因此，若油滯留，則熱不易將軸作為傳熱路徑而移動到膨脹機構。
圖1是本發明的第1實施方式的膨脹機一體型壓縮機的縱剖面圖。
圖2A是圖1所示的膨脹機一體型壓縮機的IIA-IIA橫剖面圖。
圖2B是圖1所示的膨脹機一體型壓縮機的IIB-IIB橫剖面圖。
圖3是圖1的局部放大圖。
圖4是油泵的俯視圖。
圖5是表示在第2軸的外周面上形成的供油用的槽‘的示意圖。
圖6是表示供油路的另一方式的放大剖面圖。
圖7是表示供油路的又一方式的放大剖面圖。
圖8是表示供油路的又一方式的放大剖面圖。
圖9是表示供油路的又一方式的放大剖面圖。
圖10是本發明的第2實施方式的膨脹機一體型壓鄉宿機的縱剖面圖
圖11是圖10的局部放大圖。
圖12是與圖11的XII-XII線對應的油泵的俯視圖o
圖13A是在下表面上形成有油保持槽的活塞的剖面圖。
圖13B是下表面傾斜的活塞的剖面圖。
圖14是使用了膨脹機一體型壓縮機的制冷循環裝置的結構圖。
圖15是現有的膨脹機一體型壓縮機的剖面圖。
具體實施例方式以下，參照
本發明的實施方式。(第1實施方式)圖1是本發明的第1實施方式的膨脹機一體型壓縮機的縱剖面圖。圖2A是圖1 所示的膨脹機一體型壓縮機的IIA-IIA橫剖面圖。圖2B是圖1所示的膨脹機一體型壓縮 機的IIB-IIB橫剖面圖。圖3是圖1的局部放大圖。如圖1所示，第1實施方式的膨脹機一體型壓縮機200A具有密閉容器1、配置在密 閉容器1內的上部的渦旋型的壓縮機構2、配置在密閉容器1內的下部的2級旋轉型的膨脹 機構3、配置在壓縮機構2和膨脹機構3之間的電動機4、將壓縮機構2、膨脹機構3以及電 動機4連結的軸5、配置在電動機4和膨脹機構3之間的油泵6、配置在膨脹機構3和油泵 6之間的絕熱結構30。電動機4驅動軸5，由此，壓縮機構2工作。膨脹機構3從膨脹的工 作流體回收動力并賦予軸5，從而對基于電動機4的軸5的驅動進行輔助。工作流體例如是 二氧化碳或氫氟烴等制冷劑。在本說明書中，將軸5的軸向定義為上下方向，將配置有壓縮機構2的一側定義為 上側，將配置有膨脹機構3的一側定義為下側。進而，在本實施方式中，采用了渦旋型的壓 縮機構2和旋轉型的膨脹機構3，但是，壓縮機構2以及膨脹機構3的型式并不限定于此，也 可以是其他的容積型。例如，也可以使壓縮機構和膨脹機構雙方都為旋轉型或者渦旋型。如圖1所示，密閉容器1的底部被利用為油貯存部25，其上側的內部空間24填充 工作流體。為了確保壓縮機構2以及膨脹機構3的滑動部分的潤滑性和密封性而使用油。貯存在油貯存部25中的油的量被調整為，在使密閉容器1立起的狀態下、即以使軸5的軸 向與鉛直方向平行的方式保持密閉容器1的姿勢的狀態下，油面SL(參照圖3)位于油泵6 的油吸入口 62q之上且電動機4之下。換言之，確定油泵6和電動機4的位置、以及用于收 容這些要素的密閉容器1的形狀和大小，使油的油面位于油泵6的油吸入口 62q和電動機 4之間。油貯存部25包括油泵6的油吸入口 62q所處的上槽25a和膨脹機構3所處的下 槽25b。上槽25a和下槽25b由構成絕熱結構30的構件(具體來說，是后述的分隔板31) 隔開。油泵6的周圍被上槽25a的油填充，膨脹機構3的周圍被下槽25b的油填充。上槽 25a的油主要用于壓縮機構2，下槽25b的油主要用于膨脹機構3。油泵6以貯存在上槽25a中油的油面位于油吸入口 62q的上方的方式配置在軸5 的軸向上的壓縮機構2和膨脹機構3之間。在電動機4和油泵6之間配置有支承框架75。 支承框架75固定在密閉容器1上，經由該支承框架75，將油泵6、絕熱結構30以及膨脹機 構3固定在密閉容器1上。在支承框架75的外周部形成有多個貫通孔75a，以使潤滑完壓 縮機構2的油以及從向密閉容器1的內部空間24噴出的工作流體分離出的油返回上槽25a 中。貫通孔75a的數目也可以是1個。油泵6將上槽25a的油吸入并向壓縮機構2的滑動部分供給。潤滑壓縮機構2后 通過支承框架75的貫通孔75a而返回上槽25a中的油由于受到壓縮機構2以及電動機4 的加熱作用，因此相對來說是高溫的。返回到上槽25a中的油再次被油泵6吸入。另一方 面，下槽25b的油向膨脹機構3的滑動部分供給。將膨脹機構3的滑動部分潤滑了的油直 接返回下槽25b中。貯存在下槽25b中的油由于受到膨脹機構3的冷卻作用，因此相對來 說是低溫的。通過將油泵6配置在壓縮機構2和膨脹機構3之間，并使用該油泵6向壓縮 機構2供油，由此，能夠使潤滑壓縮機構2的高溫的油的循環路徑遠離膨脹機構3。換言之， 能夠使潤滑壓縮機構2的高溫的油的循環路徑和潤滑膨脹機構3的低溫的油的循環路徑分 開。由此，經由了油的從壓縮機構2向膨脹機構3的熱移動被抑制。抑制熱移動的效果可以只通過位于壓縮機構2和膨脹機構3之間的油泵6而得 到，但是，通過追加絕熱結構30，能夠大幅度地提高該效果。在膨脹機一體型壓縮機200A的動作時，貯存在油貯存部25中的油在上槽25a中 相對來說成為高溫，在下槽25b的膨脹機構3的周圍相對來說成為低溫。絕熱結構30通過 限制上槽25a和下槽25b之間的油的流通，而維持高溫的油貯存在上槽25a中且低溫的油 貯存在下槽25b中的狀態。進而，由于具有絕熱結構30，因此油泵6和膨脹機構3的軸向的 距離變長，從而也能夠降低從填充油泵6的周圍的油向膨脹機構3的熱移動量。上槽25a 和下槽25b之間的油的流通雖然被絕熱結構30限制，但并不是被禁止。為了使油量平衡， 也可以使油從上槽25a向下槽25b流通，或者使油從下槽25b向上槽25a流通。以下，進一步詳細地說明各結構要素。《壓縮機構2》渦旋型的壓縮機構2具有回旋渦旋件7、固定渦旋件8、0型環11、軸承構件10、消 聲器16、吸入管13、噴出管15。與軸5的偏心軸5a嵌合且被0型環11約束了自轉運動的 回旋渦旋件7的螺旋形狀的搭接部7a與固定渦旋件8的搭接部8a嚙合，且同時伴隨著軸 5的旋轉而進行回旋運動，在搭接部7a，8a之間形成的弦月形狀的工作室12從外側向內側移動且同時縮小容積，由此，將從吸入管13吸入的工作流體壓縮。被壓縮的工作流體依次 經由在固定渦旋件8的中央部形成的噴出孔8b、消聲器16的內部空間16a、貫通固定渦旋 件8以及軸承構件10的流路17，向密閉容器1的內部空間24噴出。通過軸5的供油路29 而到達了該壓縮機構2的油將回旋渦旋件7和偏心軸5a的滑動面以及回旋渦旋件7和固 定渦旋件8的滑動面潤滑。向密閉容器1的內部空間24噴出的工作流體在滯留于內部空 間24的期間，在重力和離心力的作用下與油分離，然后，從噴出管15向氣體冷卻器噴出。《電動機4》經由軸5驅動壓縮機構2的電動機4具有固定在密閉容器1中的定子21和固定 在軸5上的轉子22。從配置在密閉容器1的上部的端子(省略圖示)向電動機4供給電 力。電動機4可以是同步機以及感應電機的任意之一，由混入從壓縮機構2噴出的工作流 體中的油冷卻。《軸5》在軸5的內部沿著軸向延伸形成有與壓縮機構2的滑動部分相通的供油路29，向 該供油路29送入從油泵6噴出的油。被送入供油路29中的油在不經由膨脹機構3的情況 下向壓縮機構2的各滑動部分供給。于是，朝向壓縮機構2的油不會被膨脹機構3冷卻，因 此能夠有效地抑制經由了油的從壓縮機構2向膨脹機構3的熱移動。另外，若在軸5的內 部形成供油路29，則不會新產生部件數目的增加和布局的問題，因此是優選的。進而，在本實施方式中，軸5包括位于壓縮機構2側的第1軸5s和與第1軸5s連 結且位于膨脹機構3側的第2軸5t。在第1軸5s以及第2軸5t的內部沿著軸向延伸形成 有與壓縮機構2的滑動部分相通的供油路29。第1軸5s和第2軸5t由連結器63連結而 將由膨脹機構3回收的動力傳遞到壓縮機構2。不過，也可以不使用連結器63而將第1軸 5s和第2軸5t直接嵌合。進而，也可以使用由單一的部件構成的軸。《膨脹機構3》膨脹機構3具有第1工作缸42、比第1工作缸42厚的第2工作缸44和隔開上述 工作缸42、44的中板43。第1工作缸42和第2工作缸44相互同心狀配置。膨脹機構3還 具有與軸5的偏心部5c嵌合且在第1工作缸42中進行偏心旋轉運動的第1活塞46、往復 運動自如地保持在第1工作缸42的葉輪槽42a (參照圖2A)且一端部與第1活塞46相接 的第1葉輪48、與第1葉輪48的另一端部相接且將第1葉輪48向第1活塞46施力的第1 彈簧50、與軸5的偏心部5d嵌合且在第2工作缸44中進行偏心旋轉運動的第2活塞47、 往復運動自如地保持在第2工作缸44的葉輪槽44a(參照圖2B)且一端部與第2活塞47 相接的第2葉輪49、與第2葉輪49的另一端部相接且將第2葉輪49向第2活塞47施力的 第2彈簧51。膨脹機構3還具有配置為將第1工作缸42、第2工作缸44以及中板43夾持的上 軸承構件45以及下軸承構件41。下軸承構件41以及中板43從上下夾持第1工作缸42， 中板43以及上軸承構件45從上下夾持第2工作缸44。通過上軸承構件45、中板43以及 下軸承構件41的夾持，在第1工作缸42以及第2工作缸44內形成容積對應于活塞46、47 的旋轉而變化的工作室。膨脹機構3也與壓縮機構2同樣具有吸入管52和噴出管53。如圖2A所示，在第1工作缸42的內側形成有由第1活塞46以及第1葉輪48劃 分的吸入側的工作室55a(第1吸入側空間)以及噴出側的工作室55b(第1噴出側空間)。如圖2B所示，在第2工作缸44的內側形成有由第2活塞47以及第2葉輪49劃分的吸入 側的工作室56a(第2吸入側空間)以及噴出側的工作室56b (第2噴出側空間)。第2工 作缸44的2個工作室56a、56b的合計容積大于第1工作缸42的2個工作室55a、55b的合 計容積。第1工作缸42的噴出側的工作室55b和第2工作缸44的吸入側的工作室56a由 形成在中板43上的貫通孔43a連接，作為一個工作室(膨脹室)發揮功能。高壓的工作流 體經過吸入管52以及吸入路徑54之后，從形成在下軸承構件41上的吸入孔41a流入第1 工作缸42的工作室55a。流入第1工作缸42的工作室55a中的工作流體在由工作室55b 和工作室56a構成的膨脹室中使軸5旋轉且同時膨脹而成為低壓，并經過噴出孔45a以及 噴出管53向外部導出。于是，膨脹機構3是具有工作缸42、44、與軸5的偏心部5c、5d嵌合而配置在工作 缸42、44內的活塞46、47、閉塞工作缸42、44且與工作缸42、44以及活塞46、47 —起形成膨 脹室的軸承構件41、45(閉塞構件)的旋轉型。旋轉型的流體機構在其結構上必須對將工 作缸內的空間分隔為2個的葉輪進行潤滑。在機構整體浸入到油中時，可以通過使配置有 葉輪的葉輪槽的后端露出在密閉容器1內這一極其簡單的方法來潤滑葉輪。在本實施方式 中也使用這樣的方法來潤滑葉輪48、49。向其他部分(例如軸承構件41、45)的供油，例如如圖5所示，可以通過以從第2 軸5t的下端向膨脹機構3的工作缸42、44延伸的方式在第2軸5t的外周面上形成槽5k 來進行。施加于貯存在油貯存部25中的油的壓力大于施加于將工作缸42、44和活塞46、47 潤滑中的油的壓力。因而，即使不借助油泵，也能夠將油傳動到第2軸5t的外周面的槽5k 而向膨脹機構3的滑動部分供給。《油泵6》如圖3所示，油泵6是通過與軸5的旋轉相伴的工作室的容積的增減來壓送油的 容積式泵。與油泵6鄰接設有收容連結器63的中空的中繼構件71。軸5貫通油泵6以及 中繼構件71的中央部。圖4表示油泵6的俯視圖。油泵6具有安裝在軸5(第2軸5t)的偏心部上的活 塞61和收容活塞61的殼體62 (工作缸)。在活塞61和殼體62之間形成有弦月狀的工作 室64。即，油泵6采用旋轉型的流體機構。在殼體62形成有將油貯存部25 (具體來說是 上槽25a)和工作室64連接的油吸入路62a、將工作室64和供油路29連接的油噴出路62b 以及中繼通路62c (參照圖3)。伴隨著第2軸5t的旋轉，活塞61在殼體62內進行偏心旋 轉運動。由此，工作室64的容積增減，進行油的吸入以及噴出。這樣的機構不會將第2軸 5t的旋轉運動通過凸輪機構等變換為其他運動，而是直接利用為壓送油的運動，因此具有 機械損失小的優點。另外，由于是比較簡單的結構，因此可靠性也高。油泵6和中繼構件71以油泵6的殼體62的上表面和中繼構件71的下表面相接 的方式在軸向的上下鄰接配置。通過殼體62的上表面來閉塞中繼構件71。進而，中繼構件 71具有支承軸5 (第1軸5s)的軸承部76。換言之，中繼構件71也具有支承軸5的軸承功 能。為了能夠進行軸承部76的潤滑，軸5的供油路29在與軸承部76對應的區間分支。還 有，支承框架75也可以具有與軸承部76相當的部分。進而，支承框架75和中繼構件71也 可以由單一的部件構成。第1軸5s和第2軸5t由連結器63連結，該連結器63配置在中繼構件71的內部空間70h中。第1軸5s和連結器63例如通過在第1軸5s的外周面上形成的槽和在連結 器63的內周面上形成的槽卡合而同步旋轉地連結。第2軸5t和連結器63也能夠以同樣 的方法固定。連結器63在中繼構件71內與第1軸5s以及第2軸5t同步旋轉。由膨脹機 構3向第2軸5t賦予的轉矩經由連結器63向第1軸5s傳遞。供油路29在第1軸5s以及第2軸5t上形成。軸5的連結部、供油路29的入口 29p、油泵6的主體部分從接近壓縮機構2的側依次排列。供油路29的入口 29p形成在第 2軸5t的上端部和活塞61所嵌合的部分(偏心部)之間的、第2軸5t的外周面上。中繼 通路62c是沿周向包圍第2軸5t的環狀空間，供油路29的入口 29p面對該環狀的空間。從油泵6噴出的油通過油噴出路62b以及中繼通路62c被導向供油路29。中繼構 件71具有作為收容連結器63的殼體的作用以及作為軸5的軸承的作用。不過，中繼構件 71的內部空間70h也可以由油填充。《絕熱結構30》如圖1所示，絕熱結構30由與膨脹機構3的上軸承構件45 (閉塞構件)另成一體 的構件構成。由此，能夠使從油泵6到第2工作缸44的距離充分長，從而能夠獲得更好的 絕熱效果。具體來說，絕熱結構30具有將上槽25a和下槽25b分隔開的分隔板31、配置在分 隔板31和膨脹機構3之間的襯墊32、33。襯墊32、33在分隔板31和膨脹機構3之間形成 由下槽25b的油填充的空間。將由襯墊32、33確保的空間填充的油自身作為絕熱材料發揮 作用，沿軸向形成溫度成層。分隔板31的上表面與油泵6的殼體62的下表面相接。即，通過分隔板31的上表 面將殼體62內的工作室64閉塞。在分隔板31的中央部形成有用于使軸5通過的貫通孔。 分隔板31的構成材料可以是碳素鋼、鑄鐵、合金鋼之類的金屬。分隔板31的厚度并不特別 地限定，如本實施方式所述，分隔板31的厚度不必是均勻的。分隔板31的形狀優選沿著密閉容器1的橫截面形狀(參照圖2)。在本實施方式 中，采用具有圓形的外形的分隔板31。分隔板31的大小只要是能夠充分限制上槽25a和下 槽25b之間的油的流通的大小即可。具體來說，優選分隔板31的外徑與密閉容器1的內徑
大致一致或者稍小。如圖1所示，在密閉容器1的內表面和分隔板31的外周面之間形成有間隙77。間 隙77的寬度是能夠使油在上槽25a和下槽25b之間流通的必要最小限，例如，以軸5的徑 向的長度來說，可以形成為0.5mm 1mm。如此，能夠將上槽25a和下槽25b之間的油的流 通抑制為必要最小限。還有，這樣的間隙77既可以形成在分隔板31的整個周圍，也可以并非如此。例如， 也可以在分隔板31的外周部的1個部位或多個部位形成作為間隙77的切口。進而，也可 以取代間隙77而在分隔板31上形成容許油的流通的貫通孔(微孔)，或在分隔板31上同 時形成間隙77和容許油的流通的貫通孔(微孔)。這樣的貫通孔優選在與上下方向正交的 橫向上離開油泵6的油吸入口 62q以及支承框架75的貫通孔75a (在上下方向上不重合)。 形成為這樣的位置關系，就向油泵6中優先吸入高溫的油，高溫的油不易通過分隔板31的 貫通孔而向下槽25b移動。襯墊32、33具有配置在軸5的周圍的第1襯墊32和配置在比第1襯墊32靠徑向外側的第2襯墊33。在本實施方式中，第1襯墊32是圓筒狀，作為將第2軸5t覆蓋的罩發 揮功能。進而，第1襯墊32也可以作為支承第2軸5t的軸承發揮功能。第2襯墊33可以 是用于將膨脹機構3固定在支承框架75上的螺栓或螺絲，也可以是具有使這樣的螺栓或螺 絲通過的孔的構件，還可以僅僅是用于確保空間的構件。進而，這些襯墊32、33也可以與分 隔板31 —體化。換言之，襯墊32、33和分隔板31既可以焊接或者釬焊，也可以是一體成形 的構件。還有，第2軸5t的比分隔板31靠上的部分通過油泵6并向中繼構件71內突出， 因此成為高溫。因而，當第2軸5t向由絕熱結構30形成的空間露出，并與下槽25b的油接 觸時，容易引起經由第2軸5t從上槽25a向下槽25b的熱移動。如本實施方式所示，若由 第1襯墊32覆蓋第2軸5t，則能夠防止將由絕熱結構30形成的空間填充的油與第2軸5t 直接接觸而被加熱。即，通過第1襯墊32，能夠抑制經由第2軸5t的熱移動。同時，也能夠 防止第2軸5t攪拌貯存在下槽25b中的油。在第1襯墊32的導熱率小于分隔板31和第2軸5t的導熱率時，抑制經由第2軸 5t的熱移動的效果進一步變高。例如，可以使分隔板31和第2軸5t為鑄鐵制，并使第1襯 墊32為SUS304之類的不銹鋼制。基于同樣的理由，優選第2襯墊33也是導熱率小的金屬 制。當然，分隔板31以及第2軸5t也可以由導熱率小的不銹鋼構成。還有，導熱率的大小 是指在膨脹機一體型壓縮機200A的動作時油的通常的溫度區域(例如0°C 100°C )中的 大小。《供油路四》供油路29原本用于進行供油，不過在本發明中還使供油路29自身具有抑制熱移 動的功能。具體來說，如圖1以及圖3所示，供油路29的下端29e位于比在軸5的外周面 上形成的入口 29p靠下方的位置。供油路29止于下端29e，因此油滯留在比入口 29p靠下 側的部分。由于油的導熱率低于軸5的導熱率，因此，通過滯留油而能夠獲得絕熱效果。供油路29的徑并不特別地限定，只要在能夠充分確保軸5的強度的范圍內，則即 使粗一點也沒有問題。于是，油容易滯留，絕熱效果提高。例如，供油路29可以形成為供油 路29的半徑大于軸5 (5t)的徑向的壁厚。另外，供油路29的入口 29p并不限定為1個，也 可以在軸5的周向的多個部位具有入口 29p。若有多個入口 29p，則流入供油路29中的油 的流速下降，因此容易使油穩定地滯留在比入口 29p靠下的部分。在本實施方式中，供油路29的入口 29p位于比油泵6的主體部靠上方的位置，供 油路29具有在軸向上與油泵6的主體部重疊的部分。所謂油泵6的主體部是指具有活塞 61以及工作室64的部分。如上所述，在油泵6中吸入比較高溫的油，該油被導向供油路29。 因而，在膨脹機一體型壓縮機200A的動作時，油泵6自身也變得比較高溫。若供油路29的 入口 29p比油泵6的主體部靠上，且滯留油的部分與油泵6在軸向上重疊，則能夠抑制從油 泵6向軸5(5t)的傳熱。具體來說，在本實施方式中，以下端29e位于設有分隔板31的高 度的方式形成有供油路29。還有，供油路29通常通過使用了鉆頭的挖掘加工而形成在軸5的內部。根據加工 上的要求，供油路29的下端29e必須位于比入口 29p靠下方2 3mm左右的位置。在加工 上的要求所產生的如此的微差之下，無法使油滯留，因此供油路29的下端29e并不會位于 比入口 29p靠下方的位置。為了使油滯留而獲得絕熱效果，例如，可以將比入口 29p靠下方的部分確保為10mm左右。另外，如圖6所示，供油路29也可以具有在軸向上與絕熱結構30重疊的部分。于 是，抑制從油泵6向軸5 (5t)的傳熱的效果進一步提高。具體來說，在軸向上供油路29的 下端29e與襯墊32、33重疊即可。另一方面，如圖7所示，本實施方式的膨脹機構3在壓縮機構2側具有支承軸 5(5t)的上軸承構件45。因此，優選供油路29的下端29e位于比該上軸承構件45靠上方 的位置。即，使供油路29比上軸承構件45靠上方。于是，能夠避免由上軸承構件45支承 的部分變成中空，從確保軸5 (5t)的強度以及抑制軸5(5t)的撓曲這樣的觀點來看是優選 的。另外，如圖8所示，也可以在供油路29上設有抑制油向比入口 29p靠下方的位置 流動的捕集器80。若設有捕集器80，則油變得容易滯留。捕集器80可以與供油路29的下 端29e相接設置，也可以離開供油路29的下端29e而設置。在圖8所示的例中，在入口 29p 和下端29e之間設有捕集器80。捕集器80只要能提高使油滯留的作用即可，其方式并不特 別地限定。例如，可以使用金屬制或樹脂制的網作為捕集器80。還有，為了對捕集器80進 行安裝定位，使供油路29的比捕集器80靠下的部分29s縮徑即可。另外，如圖9所示，可以在比供油路29的下端29e靠膨脹機構3側，在軸5 (5t)的 內部填充絕熱材料82。此時，絕熱材料82的上端與供油路29的下端29e—致。通過填充 絕熱材料82，軸5(5t)的熱阻增加，更不易引起將軸5 (5t)作為傳熱路徑的熱移動。這樣的 絕熱材料82例如由樹脂、陶瓷、玻璃等導熱率比構成軸5的金屬低的材料構成即可。也可 以取代參照圖8說明的捕集器80，而將絕熱材料82設置在供油路29的內部，或將絕熱材料 82與捕集器80 —起設置在供油路29的內部。(第2實施方式)圖10是本發明的第2實施方式的膨脹機一體型壓縮機的縱剖面圖。圖11是圖10 的局部放大圖。還有，圖10所示的膨脹機一體型壓縮機的IIA-IIA橫剖面圖與圖2A相同， IIB-IIB橫剖面圖與圖2B相同。第2實施方式的膨脹機一體型壓縮機200B，與第1實施方式的膨脹機一體型壓縮 機200A相比，在油泵6自身的結構以及其周圍的結構上是不同的。還有，第2實施方式的 膨脹機一體型壓縮機200B的其他結構與第1實施方式的膨脹機一體型壓縮機200A基本相 同，因此，對這些部分標注與第1實施方式相同的符號并省略其說明。另外，在第2實施方 式中，將第1實施方式的分隔板31稱為分隔構件31。在本實施方式中，將上槽25a和下槽25b分隔開并且對它們之間的油的流通進行 限制的分隔構件31呈比密閉容器1的內部空間24的橫截面小一圈的圓盤狀，通過在分隔 構件31的端面和密閉容器1的內周面之間形成的間隙31a(參照圖3)而稍容許油的流通。 另外，在分隔構件31的中央部設有用于使軸5通過的貫通孔31b (參照圖11)。貫通孔31b 的直徑在本實施方式中設定為比軸5的直徑大一圈，但是也可以將其設置為與軸5的直徑 相同程度。還有，作為分隔構件31，只要將上槽25a和下槽25b分隔開并且對它們之間的油 的流通進行限制即可，可以適當選擇其形狀以及結構。例如，也可以使分隔構件31的直徑 與密閉容器1的內徑一致，并在分隔構件31上設有容許油的流通的貫通孔或從端面設有切口。或者，分隔構件31也可以由多個部件形成為中空狀(例如，卷筒狀)，并在其中暫時保 持油。在本實施方式中，在軸5的比油泵6稍微靠上方的位置設有向供油路29導入油的 入口(導入口)29p (參照圖11)。而且，通過后述的導入路74以及入口 29p向供油路29送 入從油泵6向上方噴出的油。向供油路29送入的油在不經由膨脹機構3的情況下向壓縮 機構2的各滑動部分供給。于是，向壓縮機構2供給的油不會被膨脹機構3冷卻，因而，能 夠有效地抑制經由了油的從壓縮機構2向膨脹機構3的熱移動。另外，若在軸5的內部形 成供油路29，則不會新產生部件數目的增加和布局的問題，因此是優選的。還有，供油路29 的下端29e，與第1實施方式同樣，位于比在軸5的外周面上形成的入口 29p靠下方的位置。 作為從該供油路29的入口 29p向下側的部分的結構，可以采用在第1實施方式中參照圖3 以及圖6 圖9說明的結構的任意之一。如圖11所示，油泵6是通過與軸5的旋轉相伴的工作室的容積的增減來壓送油的 容積式泵。在油泵6的上側依次配置有使軸5貫通其中央部的導入構件73以及中繼構件 71，油泵6經由這些構件73、71固定在支承框架75上。中繼構件71具有收容連結器63的內部空間70h和支承軸5 (第1軸5s)的軸承 部76。換言之，中繼構件71起到作為連結器63的殼體的作用和作為軸5的軸承的作用。 還有，支承框架75也可以具有與軸承部76相當的部分。進而，支承框架75和中繼構件71 可以由單一的部件構成。導入構件73呈在上下方向上扁平的板狀形狀。圖12表示油泵6的俯視圖。在軸5(第2軸5t)的與油泵6對應的位置設有偏心 部5e。油泵6具有與軸5的偏心部5e嵌合而進行偏心運動的活塞61和收容該活塞61的 殼體62(工作缸)。在活塞61和殼體62之間形成有弦月狀的工作室64。即，油泵6采用 旋轉型的流體機構。還有，在本實施方式中，如圖12所示，為活塞61不能夠自轉的結構的 油泵6，不過作為油泵6，只要是容積式泵即可，當然也可以是具有滑動葉輪且活塞61能夠 自轉的其他旋轉型的油泵、或余擺線泵之類的齒輪型的油泵。在殼體62形成有將油貯存部25的上槽25a和工作室64連接的吸入路62a和使 油從工作室64逃逸的噴出路62b。吸入路62a沿著殼體62的上表面在直線上延伸，噴出路 62b呈從殼體62的內周面向徑向外側后退的槽狀。并且，由吸入路62a的外側的開口構成 吸入口 62q，由噴出路62b的上側的開口構成噴出口。還有，噴出路62b的下側的開口由分 隔構件31閉塞。若活塞61伴隨著第2軸5t的旋轉在殼體62內進行偏心運動，則由此工 作室64的容積增減，吸入來自吸入口 62q的油以及從噴出口向上方噴出油。這樣的機構不 必由凸輪機構等將第2軸5t的旋轉運動變換為其他運動，而是直接利用為壓送油的運動， 因此，具有機械損失小的優點。另外，由于是比較簡單的結構，因此可靠性也高。如圖11所示，導入構件73以該導入構件73的下表面與殼體62的上表面相接的 方式與殼體62鄰接配置，分隔構件31以該分隔構件31的上表面與殼體62的下表面相接 的方式與殼體62鄰接配置。因此，工作室64從上方被導入構件73閉塞并且從下方被分隔 構件31閉塞，活塞61在分隔構件31上滑動。S卩，導入構件73以及分隔構件31兼為閉塞 工作室64的閉塞構件。還有，殼體62可以與分隔構件31構成為一體。另外，也可以在油 泵6和分隔構件31之間另行配置與殼體62鄰接而從下方閉塞工作室64的閉塞構件。此 時，可以將閉塞構件形成為例如與殼體62相同程度的大小。
導入構件73設有將油泵6的噴出口和供油路29的入口 29p連通的導入路74。具 體來說，在導入構件73的下表面設有與軸5面臨的周圍部分向上方凹陷的圓形環狀的臺階 部73a和從該臺階部73a向軸5的徑向外側延伸到與油泵6的噴出口對應的位置的槽部 73b,由該臺階部73a以及槽部73b構成導入路74。而且，供油路29的入口 29p設置在軸5 上的與由臺階部73a形成的空間面對的部分，在橫向上向該空間開口。從油泵6的噴出口 向上方噴出的油通過槽部73b內向臺階部73a內送入，由此處通過與軸5 —起旋轉的入口 29p而向供油路29導入。臺階部73a的外徑設定為小于由進行偏心運動的活塞61描繪的 軌跡圓中的最小直徑。因此，臺階部73a內的空間從下方由活塞61以及軸5的臺階部5e 閉塞，導入路74與活塞61的上表面始終面對。還有，臺階部73a不必一定是圓形環狀，也 可以適當選擇其形狀。另外，入口 29p的數量也不必一定是1個，也可以對應于臺階部73a 的形狀而設置多個。進而，在本實施方式中，軸5的偏心部5e的厚度設定為比活塞61薄，并且，偏心部 5e在活塞61內配置在靠下側的位置。如以上說明所述，在本實施方式的膨脹機一體型壓縮機200B中，供油路29的下端 29e位于比入口 29p靠下方的位置，因此，與第1實施方式同樣，通過油在比入口 29p靠下側 的位置的滯留，能夠獲得絕熱效果。進而，在本實施方式中，貯存在油貯存部25中的油從油泵6向上方噴出后，通過位 于油泵6的上側的導入路74以及入口 29p向軸5內的供油路29導入，因此，從油泵6噴出 的油在不會接近膨脹機構3的情況下向壓縮機構2供給。因此，熱更加不易從油泵6噴出 的油向膨脹機構3傳遞，從而能夠進一步提高抑制經由了油的熱移動的效果。另外，在本實施方式中，配置有分隔構件31且在其上方設置油泵6的吸入口 62q， 因此，對壓縮機構2進行潤滑的油的潤滑路徑形成在分隔構件31的上側，熱也更加不易從 被油泵6吸入的油向膨脹機構3傳遞。進而，油泵6的活塞61在分隔構件31上滑動，導入路74與活塞6的上表面面對， 因此，在導入路74中流動的油將活塞61按壓在分隔構件31上。因此，活塞61的下表面 61a和分隔構件31的上表面之間的密封性提高，能夠防止高溫的油從該之間向分隔構件31 的下方(更詳細地說，通過分隔構件31的貫通孔31b)泄漏。還有，在使用了內齒能夠沿著 軸5移動的齒輪型的油泵時也同樣能夠獲得該效果。另外，軸5的偏心部5e位于活塞62內的靠下側的位置，因此，能夠確保入口 29p 的正前方的緩沖空間大，能夠穩定地向供油路29供給油。在此，優選在活塞61的下表面61a上實施用于提高滑動性的處理。根據本實施方 式，活塞61的下表面61a被按壓在分隔構件31的上表面上，是為了使活塞61平滑地移動。 例如，在活塞61的下表面61a上涂敷DLC (類金剛石碳)膜或氮化物，或者在下表面61a上 噴丸硬化而形成微細的凹凸。或者，可以如圖13A所示，在活塞61的下表面61a以同心圓 形成多個環狀的槽61b，使油保持在該槽61b中，也可以如圖13B所示，使活塞61的下表面 61a朝向徑向外側而向上稍微傾斜，通過活塞61移動，使油自動地進入下表面61a和分隔構 件31的上表面之間。或者，可以只在活塞61的下表面61a所滑動的分隔構件31的上表面(由殼體62 圍住的部分)實施用于提高滑動性的處理(例如，涂敷或噴砂)，或者，也可以在活塞61的下表面61a和分隔構件31的上表面的雙方實施。還有，在本實施方式中，使用了在殼體62設有噴出路62b的油泵6，但是也可以省 略噴出路62b。此時，工作室64中向導入構件73的槽部73b內開放的部分、換言之俯視時 槽部73b和工作室64重合的區域成為油泵6的噴出口。另外，在第2實施方式中，供油路29的下端29e位于比入口 29p靠下方的位置，不 過供油路29的下端29e位于與入口 29p相同高度的位置時，也能夠獲得抑制經由了油的從 壓縮機構向膨脹機構的熱移動的效果。g卩，在第2實施方式的結構中，在壓縮機構和膨脹機構之間配置油泵，從該油泵噴 出的油能夠通過軸內的供油路向壓縮機構供給，因此，被油泵吸入的油在不經由下部的膨 脹機構的情況下向上部的壓縮機構供給，然后返回油貯存部。于是，通過在壓縮機構和膨脹 機構之間配置油泵，使用該油泵向壓縮機構供給油，能夠使對壓縮機構進行潤滑的油的循 環路徑遠離膨脹機構。換言之，能夠使膨脹機構不位于對壓縮機構進行潤滑的油的循環路 徑上。由此，經由了油的從壓縮機構向膨脹機構的熱移動被抑制。進而，在第2實施方式的結構中，貯存在油貯存部中的油從油泵向上方噴出后，通 過位于油泵的上側的導入路以及入口被導入軸內的供油路中，因此，從油泵噴出的油在不 接近膨脹機構的情況下向壓縮機構供給。因此，熱更加不易從油泵所噴出的油向膨脹機構 傳遞，抑制經由了油的熱移動的效果進一步提高。產業上的可利用性本發明的膨脹機一體型壓縮機例如優選采用于空氣調節裝置、供熱水裝置、干燥 機或冷凍冷藏庫的制冷循環裝置(熱泵)。如圖14所示，制冷循環裝置110具有膨脹機一 體型壓縮機200A(或200B)、使由壓縮機構2壓縮的制冷劑散熱的散熱器112、使由膨脹機 構3膨脹的制冷劑蒸發的蒸發器114。壓縮機構2、散熱器112、膨脹機構3以及蒸發器114 由配管連接，形成制冷劑回路。例如，在制冷循環裝置110應用于空氣調節裝置時，通過抑制從壓縮機構2向膨脹 機構3的熱移動，能夠防止制暖運轉時壓縮機構2的噴出溫度的下降所導致的制暖能力的 下降、以及制冷運轉時膨脹機構3的噴出溫度的上升所導致的制冷能力的下降。其結果是， 空氣調節裝置的制冷系數提高。
權利要求
一種膨脹機一體型壓縮機，具有密閉容器，其底部被利用為油貯存部，并且內部空間由壓縮后的高壓的工作流體填充；壓縮機構，其配置在所述密閉容器內的上部，將工作流體壓縮并向所述密閉容器的內部空間噴出；膨脹機構，其配置在所述密閉容器的下部而使周圍由貯存在所述油貯存部中的油填充，且從膨脹的工作流體回收動力；軸，其連結所述壓縮機構和所述膨脹機構而使由所述膨脹機構回收的動力傳遞到所述壓縮機構；油泵，其配置在所述軸的軸向上的所述壓縮機構和所述膨脹機構之間，將貯存在所述油貯存部中的油向所述壓縮機構供給；供油路，其形成在所述軸的內部而能夠將從所述油泵噴出的油向所述壓縮機構供給，且下端位于比在所述軸的外周面上形成的入口靠下方的位置。
2.如權利要求1所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述供油路的入口位于比所述油泵的主體部靠上方的位置，所述供油路包括在軸向上 與所述油泵的主體部重疊的部分。
3.如權利要求1所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述膨脹機一體型壓縮機還包括絕熱結構，該絕熱結構設置在所述軸的軸向上的所述 油泵和所述膨脹機構之間，對所述油泵的吸入口所處的上槽和所述膨脹機構所處的下槽之 間的油的流通進行限制，由此抑制從所述上槽向所述下槽的熱移動，所述供油路包括在軸向上與所述絕熱結構重疊的部分。
4.如權利要求3所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述絕熱結構包括分隔板，其分隔所述上槽和所述下槽；襯墊，其配置在所述分隔板 和所述膨脹機構之間，且在所述分隔板和所述膨脹機構之間形成由所述下槽的油填充的空 間。
5.如權利要求1所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述膨脹機構在所述壓縮機構側具有支承所述軸的上軸承，所述供油路的下端位于比 所述上軸承靠上方的位置。
6.如權利要求1所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，在所述供油路設有抑制油向比所述入口靠下方的位置流動的捕集器。
7.如權利要求1所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，在比所述供油路的下端靠所述膨脹機構側，在所述軸的內部填充有絕熱材料。
8.如權利要求1所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述油泵將貯存在所述油貯存部中的油從吸入口吸入并從噴出口向上方噴出，所述供油路的入口設置在所述軸上的比所述油泵靠上方的位置，所述膨脹機一體型壓縮機還具有在比所述油泵靠上側的位置將所述油泵的噴出口和 所述供油路的入口連通的導入路。
9.如權利要求8所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述軸在與所述油泵對應的位置具有偏心部，所述油泵具有與所述軸的偏心部嵌合而進行偏心運動的活塞和收容該活塞的殼體，所述導入路面對所述活塞的上表面，所述膨脹機一體型壓縮機還具有以使所述活塞在表面上滑動的方式在所述油泵的下 側與所述殼體鄰接配置的閉塞構件。
10.如權利要求9所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述軸的偏心部的厚度設定為比所述活塞薄，且所述軸的偏心部位于所述活塞內的靠 下側的位置。
11.如權利要求9所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，在所述活塞的下表面和在該下表面上滑動的所述閉塞構件的上表面中的至少之一上 實施用于提高滑動性的處理。
12.如權利要求9所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，在所述油泵的上側，與所述殼體鄰接而配置有貫通所述軸的導入構件，所述導入路設 置于所述導入構件。
13.如權利要求12所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，在所述導入構件的下表面設有與所述軸面臨的周圍部分向上方凹陷的環狀的臺階部 和從該臺階部向所述軸的徑向外側延伸的槽部，所述導入路由所述臺階部以及所述槽部構 成，所述供油路的入口向由所述臺階部形成的空間開口。
14.如權利要求9所述的膨脹機一體型壓縮機，其中，所述閉塞構件是配置在所述油泵和所述膨脹機構之間、將所述油貯存部分隔為所述油 泵的吸入口所處的上槽和所述膨脹機構所處的下槽、并且對它們之間的油的流通進行限制 的分隔構件。
15.一種制冷循環裝置，其包括權利要求1所述的膨脹機一體型壓縮機。
全文摘要
膨脹機一體型壓縮機(200A)具有密閉容器(1)、壓縮機構(2)、膨脹機構(3)、軸(5)以及油泵(6)。壓縮機構(2)和膨脹機構(3)由軸(5)連結，使得由膨脹機構(3)回收的動力向壓縮機構(2)傳遞。油泵(6)配置在壓縮機構(2)和膨脹機構(3)之間，將貯存在油貯存部(25)中的油向壓縮機構(2)供給。在軸(5)的內部形成有供油路(29)，以能夠將從油泵(6)噴出的油向壓縮機構(2)供給。供油路(29)的下端(29e)位于比在軸(5)的外周面上形成的供油路(29)的口(29p)靠下方的位置。
文檔編號F01C21/04GK101855422SQ20088011507
公開日2010年10月6日 申請日期2008年10月23日 優先權日2007年11月21日
發明者和田賢宣, 大八木信吾, 尾形雄司, 鹽谷優, 高橋康文 申請人:松下電器產業株式會社