密閉型旋轉壓縮機和冷凍循環裝置制造方法

密閉型旋轉壓縮機和冷凍循環裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供密閉型旋轉壓縮機和冷凍循環裝置，包括：電動機部；壓縮機構部，其壓縮制冷劑；旋轉軸，其將電動機部的轉矩傳遞到壓縮機構部，該旋轉軸沿上下方向延伸；供油用的泵葉輪，其嵌插在供油孔的下部側，自供油孔的下端吸入潤滑油，供油孔形成于旋轉軸的軸芯，泵葉輪具有將長方形的板材扭轉成螺旋狀且使板材整體彎曲而成的形狀，泵葉輪的插入側頂端部的寬度方向的一對端面中的因泵葉輪彎曲而凸出的一側的相反側的一個端面，形成為隨著向頂端去而向內側傾斜的傾斜部，在一對端面中的另一個端面的頂端側的角部設有倒角部。密閉型旋轉壓縮機和具有該密閉型旋轉壓縮機的冷凍循環裝置能夠改善在組裝時的泵葉輪的插入性以及能夠確保泵葉輪的保持力。
【專利說明】密閉型旋轉壓縮機和冷凍循環裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于例如空調冷熱設備的制冷劑壓縮的密閉型旋轉壓縮機、和使用了該密閉型旋轉壓縮機的冷凍循環裝置。
【背景技術】
[0002]以往，在冷凍循環中使用的密閉型旋轉壓縮機具有如下結構:在密閉容器內收納有電動機部和壓縮機構部，利用旋轉軸將兩者連結起來。在密閉容器的底部存積有潤滑油，成為利用設置在旋轉軸的下端部的供油機構，汲取潤滑油而供給到壓縮機構部的構造。供油機構具有在設于旋轉軸的軸芯的供油孔嵌插有扭轉成螺旋狀的泵葉輪的結構，利用由旋轉軸的旋轉而產生的離心泵作用吸引潤滑油，將潤滑油經由旋轉軸內的供油孔供給到壓縮機構部的壓縮室內和軸承各部分的滑動部分。
[0003]在這種密閉型旋轉壓縮機中，一直使用將扭轉角設為90°的泵葉輪。但是，近年來，為了增加向壓縮機構部的滑動部的供油量，提出了將扭轉角增大而設為180°。當這樣增大扭轉角時，與扭轉角較小的情況相比，泵葉輪與供油孔的周壁面的接觸面積增加。因此，泵葉輪不易自供油孔脫落，能夠確保保持性，但另一方面，泵葉輪本身的剛性提高，存在組裝作業性變差的問題。
[0004]那么，在提高將泵葉輪嵌插到供油孔內時的作業性、確保將泵葉輪保持在供油孔內的保持力等的觀點上，對泵葉輪的形狀實施了各種設計，例如提出了以下的專利文獻I?3。
[0005]在專利文獻1、2中公開了如下結構:在泵葉輪的局部形成有寬度比供油孔的內徑大的擴寬部，提高了在供油孔內的對泵葉輪的保持力。
[0006]在專利文獻3中公開了如下結構:將泵葉輪形成為使長方形的金屬板呈螺旋狀扭轉了 180°而成的形狀，在泵葉輪上，使向供油孔插入泵葉輪的方向的頂端的相反側的端部分開為兩岔狀而形成一對卡定爪，使各卡定爪彼此沿相反方向折彎，將各卡定爪分別彈性地推壓于供油孔的周壁面的相反的各位置。采用該結構，一對卡定爪處于在供油孔的內部朝相反方向推擠供油孔的周壁面的狀態，能夠將泵葉輪牢固地保持為不會自供油孔脫出。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本實開平6 - 049791號公報(摘要，圖1)
[0010]專利文獻2:日本特開2011 - 032934號公報(第8頁，圖3)
[0011]專利文獻3:日本特開2000 - 186669號公報(第4頁，圖3)

【發明內容】

[0012]發明要解決的問題
[0013]在上述專利文獻1、2的密閉型旋轉壓縮機中，只利用擴寬部支承泵葉輪，所以整體的保持力較弱，泵葉輪可能在密閉型旋轉壓縮機運轉動作的過程中脫離供油孔，存在長期可靠性低的問題。另外，在將泵葉輪插入供油孔時有張力施加于擴寬部而會變形的這一點上存在課題。
[0014]在上述專利文獻3的密閉型旋轉壓縮機中，各卡定片的對供油孔的周壁面進行推壓的角部是直角。因此，在進行用于形成卡定片的沖壓加工時，自卡定片的端部沿與插入方向垂直的方向產生毛刺，所以在將泵葉輪插入供油孔時，該毛刺會卡掛(日文:引-掛+?)于旋轉軸的供油孔的周壁面，在插入性不佳的這一點上存在課題。
[0015]本發明是為了解決上述那樣的問題而做成的，目的在于獲得能夠改善在組裝時的泵葉輪的插入性以及能夠確保泵葉輪的保持力的密閉型旋轉壓縮機和冷凍循環裝置。
[0016]用于解決問題的方案
[0017]本發明的密閉型旋轉壓縮機包括:電動機部；壓縮機構部，其壓縮制冷劑；旋轉軸，其將電動機部的轉矩傳遞到壓縮機構部，該旋轉軸沿上下方向延伸；供油用的泵葉輪，其嵌插在供油孔的下部側，自供油孔的下端吸入潤滑油，該供油孔形成于旋轉軸的軸芯，泵葉輪具有將長方形的板材扭轉成螺旋狀且使板材整體彎曲而成的形狀，泵葉輪的插入側頂端部的寬度方向的一對端面中的因泵葉輪彎曲而凸出的一側的相反側的一個端面，成為隨著向頂端去而向內側傾斜的傾斜部 ，在一對端面中的另一個端面的頂端側的角部設有倒角部。
[0018]發明效果
[0019]采用本發明，能夠獲得可改善在組裝時的泵葉輪的插入性以及可確保泵葉輪的保持力的密閉型旋轉壓縮機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是示意地表示本發明的實施方式I的密閉型旋轉壓縮機的縱截面的圖。
[0021]圖2是圖1的泵葉輪的立體圖。
[0022]圖3是圖1的泵葉輪的形狀說明圖。
[0023]圖4是表示將圖1的泵葉輪插入到供油孔內時的樣子的圖。
[0024]圖5是表示作為比較例的“扭轉270° ”的泵葉輪的圖。
[0025]圖6是表示將圖1的泵葉輪插入到供油孔內的狀態的圖。
[0026]圖7是表示對圖1的泵葉輪的角度β進行各種變化而測量了推入載荷后得到的結果的圖。
[0027]圖8是表示對圖1的泵葉輪的角度β進行各種變化而測量了拔出載荷后得到的結果的圖。
[0028]圖9是表示由孔徑公差產生的供油孔的最小直徑min~最大直徑max與推入載荷的關系的圖。
[0029]圖10是表示由孔徑公差產生的供油孔的最小直徑min~最大直徑max與拔出載荷的關系的圖。
[0030]圖11是表示本發明的實施方式2的冷凍循環裝置的制冷劑回路的圖。
【具體實施方式】
[0031]實施方式1.[0032]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的實施方式I。
[0033]圖1是示意地表示本發明的實施方式I的密閉型旋轉壓縮機的縱截面的圖。
[0034]密閉型旋轉壓縮機I具有如下結構:在密閉容器Ia內包括電動機部2和用于壓縮制冷劑的壓縮機構部3，利用旋轉軸4將兩者連結起來。旋轉軸4配置為在密閉容器Ia內沿上下方向延伸，電動機部2的后述的轉子2b與旋轉軸4的上部側相連結，在旋轉軸4的下部側設置有壓縮機構部3。在旋轉軸4的下端設置有泵葉輪20。泵葉輪20利用由旋轉軸4的旋轉而產生的離心泵作用，對設置在密閉容器Ia的下部的儲油部5內的潤滑油進行吸引，將該潤滑油經由設于旋轉軸4的供油孔16供給到壓縮機構部3的壓縮室內、各軸承(滑動軸承等)等的滑動部。
[0035]在密閉容器Ia的外部設置有吸入消聲器6，該吸入消聲器6用于將來自制冷劑回路(未圖示)的制冷劑分離成液體制冷劑和氣體制冷劑，只使氣體制冷劑流入到密閉型旋轉壓縮機I內。利用吸入管7使吸入消聲器6與密閉容器Ia內的壓縮機構部3相連接。另夕卜，在密閉容器Ia的上表面設置有用于將壓縮后的制冷劑排出的排出管8。
[0036]電動機部2由定子2a和轉子2b構成，在轉子2b中嵌插有旋轉軸4，轉子2b的旋轉經由旋轉軸4傳遞到壓縮機構部3。在旋轉軸4的上端部保持有圓盤狀的油分離板9，該油分離板9的外徑比轉子2b的外徑小，該油分離板9與轉子2b —起旋轉。
[0037]壓縮機構部3是包括缸體11、旋轉柱塞12和葉片(未圖示)等的所謂回轉式的壓縮機構。在缸體11的大致中心沿上下方向貫穿形成有大致圓柱狀的通孔，該通孔被上軸承13和下軸承14封閉而構成缸室15。在該缸室15內配置有旋轉柱塞12，旋轉柱塞12以旋轉自如的方式嵌插在旋轉軸4的偏心部，利用旋轉軸4的旋轉使旋轉柱塞12在缸室15內進行公轉運動。
[0038]在缸體11內設置有板狀的葉片(未圖示)，該葉片在設置于缸體11的槽內以頂端與公轉運動的旋轉柱塞12抵接的狀態不變地進行往返運動，利用該葉片將缸室15內劃分為吸入室和壓縮室。自吸入管7將制冷劑吸入到吸入室內，當旋轉柱塞12隨著旋轉軸4的旋轉在缸室15內公轉運動時，隨著該公轉運動的進行，吸入室的面積逐漸增加而吸入制冷齊U，當面積經最大轉向縮小時，吸入室成為壓縮室，壓縮內部的氣體制冷劑。
[0039]接下來，說明密閉型旋轉壓縮機I的動作。
[0040]構成冷凍循環的制冷劑回路內的制冷劑通過吸入消聲器6，自吸入管7被吸入到密閉容器Ia內的壓縮機構部3。被吸入到壓縮機構部3的低壓的制冷劑氣體以上述方式被壓縮，經過設于上軸承13的排出口(未圖示)排出到密閉容器Ia內，自排出管8排出到密閉容器Ia外的制冷劑回路中。
[0041]接下來，對具有作為本實施方式的特征部分的泵葉輪20的供油機構進行說明。
[0042]在旋轉軸4的軸芯以沿上下方向延伸的方式設置有供油孔16，在供油孔16形成有沿徑向貫穿的多個橫孔17，自這些多個橫孔17將供油孔16內的潤滑油供給到壓縮機構部3的壓縮室內、各軸承部等的滑動部。并且，在供油孔16的下部側嵌插有泵葉輪20。
[0043]圖2是圖1的泵葉輪的立體圖。圖3是圖1的泵葉輪的形狀說明圖，(a)是完成圖，(b)是展開圖。
[0044]泵葉輪20具有將整體為長方形的金屬板扭轉成螺旋狀且使該金屬板整體如圖3的(a)的虛線所示地彎曲而成的形狀。成為泵葉輪20的金屬板形成為與供油孔16的直徑大致相同的寬度。
[0045]泵葉輪20的嵌插到旋轉軸4的供油孔16中時成為頂端的插入側頂端部21的寬度方向的一對端面中的因泵葉輪20彎曲而凸出的一側的相反側的端面(一個端面)，成為隨著向頂端去而向內側以角度(傾斜角)β傾斜的傾斜部23。在本實施方式I中，該傾斜部23設置在泵葉輪20的整體長度L中的頂端側的1/3。在自基材形成成為泵葉輪20的長方形的金屬板時，同時通過沖壓加工而形成該傾斜部23。另外，在插入側頂端部21的角部設置有倒角部24、25。另外，從改善插入性的觀點出發，需要設置傾斜部23的相反側的角部的倒角部24，但可以省略設置傾斜部23側的角部的倒角部25。
[0046]另外，泵葉輪20的后方形成為兩岔狀，將這兩部分分別向相反方向折彎而形成為觸發部22，該觸發部22形成為汲取潤滑油時的觸發器。
[0047]另外，一直以來，在電動機部為恒速電機的情況下，以運轉頻率為50rps~60rps、扭轉角為90°的泵葉輪吸取潤滑油。但是，近年來，通過將電機切換為變頻器規格，使密閉型旋轉壓縮機的運轉范圍為低速(15rps)~高速(130rps)，相應地，低速時的潤滑油的汲取量比使用恒速電機的情況少。
[0048]在本實施方式I中，將泵葉輪20的扭轉角度設定為270°，通過使扭轉角度比以往的90°、180°大，如上所述能夠增加向壓縮機構部3供給的供油量。并且，當供油量增加時，由潤滑油獲得的密封效果提高，所以壓縮機構部3的密閉性提高，而且潤滑性提高，所以密閉型旋轉壓縮機的性能也提高。
[0049]這里，泵葉輪20成為自扭轉起始部S (參照圖3)經扭轉中央部M到達扭轉結束部E的扭轉構造，從高效地向滑動部供油的觀點出發，泵葉輪20與橫孔17的位置關系最好為以下的位置關系。即，扭轉中央部`M與扭轉結束部E之間的曲面部Cl、和以扭轉中央部M為中心位于曲面部Cl的相反側的曲面部C2，最好如圖1所示地為面對橫孔17的位置關系。但是，在為了增加供油量而將泵葉輪20扭轉為270°以上的形狀的情況下，該位置關系被破壞，出現不能高效地供給所汲取的潤滑油的狀況。另外，在將扭轉角增大為270°以上時，泵葉輪本身的剛性提高，泵葉輪20的向供油孔16的插入性下降。
[0050]那么，在本實施方式I中，將扭轉角度設定為270°，特別是幫助增加低速時的汲取量而提高作為密閉型旋轉壓縮機的性能，并且通過形成為上述的葉輪形狀，能夠兼顧相對于供油孔16的插入容易性和拔出不易性。下面，說明這一點。
[0051]圖4是表示將圖1的泵葉輪插入到供油孔內時的樣子的圖。圖4的(a)表示圖1的泵葉輪的情況，圖4的(b)是作為比較例表示未設置傾斜部23的泵葉輪的情況。圖5表示比較例的泵葉輪20A，除了未設置傾斜部23以外，其他結構與圖1的泵葉輪相同，該泵葉輪20A的扭轉角為270°且呈彎曲形狀。
[0052]首先，從圖4的(b)的比較例(以下稱為“扭轉270° ”)開始說明。“扭轉270° ”的泵葉輪20A也與泵葉輪20同樣地彎曲。這里，在將泵葉輪20A沿箭頭方向插入到供油孔16內時，一邊克服由該泵葉輪20A的彎曲產生的彈性力，一邊向供油孔16內推入泵葉輪20A，如圖4的(b)所示，在用?表示的2個點卡掛供油孔16。該泵葉輪20A的扭轉角度為270°，與扭轉角度為90°或180°的情況相比，剛性提高。因此，很難向供油孔16內推入以2個點卡掛于供油孔16的泵葉輪20A，不易插入泵葉輪20A。
[0053]相對于此，本實施方式I的泵葉輪20由于在插入側頂端部21設有傾斜部23，所以能使頂端插入I時與供油孔16的周壁面的接觸阻力得到抑制，能夠將泵葉輪20容易地組裝至供油孔16的深處，改善組裝插入性。
[0054]圖6是表示將圖1的泵葉輪插入到供油孔內的狀態的圖，在圖6的(b)中表示使泵葉輪從圖6的(a)的狀態以供油 孔16的中心軸線為中心旋轉了 90°的狀態。在圖6的
(a)、(b)中，左側均是剖視圖，右側均是側視圖。
[0055]泵葉輪20在插入前的狀態下沿圖6的虛線方向彎曲，所以在將泵葉輪20安裝在直線狀的供油孔16內的狀態下，利用所謂的板簧的反作用力以圖6的.所示的3個點支承泵葉輪20。圖2的?表示與圖6相同的3個點。因此，泵葉輪20能夠始終維持與未設有無傾斜部23的“扭轉270° ”的泵葉輪20A同樣的在供油孔16內的保持力。
[0056]另外，本實施方式I的泵葉輪20的傾斜部23的角度β設定為0° <β ^ 2°。通過將傾斜部23的角度設定為該范圍，與未設有傾斜部23的“扭轉270° ”的泵葉輪20Α相t匕，能夠獲得以下效果。即，將泵葉輪20組裝于供油孔16時產生的推入載荷得到降低，而且供油孔16內的泵葉輪20的保持力的指標即拔出載荷得到維持。以下，根據實驗結果說明這一點。
[0057]圖7是表示對圖1的泵葉輪的角度β進行各種變化而測量了推入載荷后得到的結果的圖。圖7的橫軸表示角度β，縱軸表示使推入載荷量綱為I (日文:無次元化)。在圖7中分別表示本實施方式的泵葉輪20的情況和圖5所示的“扭轉270° ”的泵葉輪20Α的情況。
[0058]如圖7所示，通過使角度β比0°大，與“扭轉270° ”的情況相比，能夠減小推入載荷。越增大角度β，越能減小推入載荷，但當角度β過大時，那么這次拔出載荷減小，容易拔出。因此，要根據與拔出載荷的關系來確定角度β的上限值。
[0059]圖8是表示對圖1的泵葉輪的角度β進行各種變化而測量了拔出載荷后得到的結果的圖。圖8的橫軸表示角度β，縱軸表示使拔出載荷量綱為I。在圖8中，實線表示本實施方式的泵葉輪20的情況，虛線表示扭轉角為90°且為彎曲形狀的泵葉輪的情況。
[0060]如圖8所示，在將角度β設定為2°的情況下，與“扭轉90° ”的情況相比，能夠增大拔出載荷。也就是說，能夠獲得比容易拔出的“扭轉90° ”高或大致同等的拔出載荷。
[0061]由此，優選將角度β設定為0° <β ^ 2°。
[0062]接下來，說明供油孔16的孔徑公差與推入載荷及拔出載荷的關系。
[0063]圖9是分別表示“本實施方式”、“扭轉270° ”、“扭轉90° ”的情況下的、由孔徑公差產生的供油孔16的最小直徑min~最大直徑max與推入載荷的關系的圖。圖10是分別表示“本實施方式”、“扭轉270° ”、“扭轉90° ”的情況下的、由孔徑公差產生的供油孔16的最小直徑min~最大直徑max與拔出載荷的關系的圖。在圖9和圖10中，推入載荷和拔出載荷量綱為I。
[0064]如圖9所示，可知在“本實施方式”的推入載荷的情況下，供油孔16的孔徑在min~max的整個范圍內比“扭轉270° ”的情況小,插入性得到改善。另外，“本實施方式”與“扭轉90° ”的情況相比，推入載荷增大，插入性降低，但其差是微小的，從增加供油量的觀點出發，優選如上所述地將扭轉角度設定為270°。此外，在形成為設有傾斜部23的“本實施方式”的形狀時，與未設有傾斜部23的“扭轉270° ”的情況相比，能夠改善插入性。
[0065]另外，如圖10所示，可知在“本實施方式”的拔出載荷的情況下，供油孔16的孔徑在min~max的整個范圍內比“扭轉270° ”的情況小一些，但比“扭轉90° ”的情況高或大致同等，也確保了保持性。
[0066]如上所述，采用本實施方式I，在將長方形的金屬板扭轉為螺旋狀而成的形狀的泵葉輪20的插入側頂端部21設有傾斜部23，而且在傾斜部23的相反側的頂端角部設有倒角部24，所以能夠抑制插入時的接觸阻力，改善組裝插入性。另外，將泵葉輪20形成為彎曲形狀，通過利用板簧的翹曲的反作用力，能夠在旋轉軸4的供油孔16內以3個點保持泵葉輪，也能確保在供油孔16內對泵葉輪20的保持力。
[0067]另外，在利用沖壓加工自基材形成成為泵葉輪20的金屬板時，即使在傾斜部23殘留有毛刺，由于設有傾斜部23，所以也能使插入側頂端部21較細，因此在將泵葉輪20插入到供油孔16內時，毛刺不會卡掛于供油孔16，幫助提高插入性。 [0068]另外，通過將角度β設定為0° <β ^ 2°，與扭轉角相同且未設置傾斜部23的形狀的泵葉輪相比，能夠兼顧插入性的改善和拔出不易性。
[0069]另外，通過將扭轉角設定為270°，與將扭轉角設定為90°或180°的情況相比，能夠增加供油量，提高密封性和潤滑性，從而提高壓縮機性能。特別是，密閉型旋轉壓縮機低速運轉的情況下的汲取量增加效果，對改善壓縮機性能是非常有效的。
[0070]由此，能夠獲得使向壓縮機構部3的供油的穩定性、由潤滑油的密封效果獲得的密閉型旋轉壓縮機構的密閉性得到提高，此外能夠利用潤滑效果減少旋轉軸4、軸承等的滑動部的磨損和軸的劃傷的密閉型旋轉壓縮機I。
[0071]實施方式2.[0072]實施方式2涉及一種具有實施方式I的密閉型旋轉壓縮機I的冷凍循環裝置。
[0073]圖11是表示本發明的實施方式2的冷凍循環裝置的制冷劑回路的圖。
[0074]該冷凍循環裝置包括密閉型旋轉壓縮機1、冷凝器101、減壓裝置102和蒸發器103，該冷凍循環裝置具有利用制冷劑配管將上述這些裝置依次連接而構成的制冷劑回路。在這樣構成的冷凍循環裝置中，通過使用實施方式I的密閉型旋轉壓縮機，能夠獲得可以提高運轉效率的冷凍循環裝置。這里舉出的制冷劑回路是一例，可以將本發明的密閉型旋轉壓縮機應用在多種多樣的制冷劑回路中。
[0075]另外，在上述說明中，說明了將本發明的泵葉輪應用于所謂單缸型回轉式壓縮機的例子，但本發明不限定于此，也可以應用于雙缸型回轉式壓縮機或渦卷型壓縮機。
[0076]附圖標記說明
[0077]1、密閉型旋轉壓縮機；la、密閉容器；2、電動機部；2a、定子；2b、轉子；3、壓縮機構部；4、旋轉軸；5、儲油部；6、吸入消聲器；7、吸入管；8、排出管；9、油分離板；11、缸體；
12、旋轉柱塞；13、上軸承；14、下軸承；15、缸室；16、供油孔；17、橫孔；20、泵葉輪；20A、泵葉輪；21、插入側頂端部；22、觸發器部；23、傾斜部；24、倒角部；25、倒角部；101、冷凝器；102、減壓裝置；103、蒸發器；C1、曲面部；C2、曲面部；E、扭轉結束部；M、扭轉中央部；S、扭轉起始部。
【權利要求】
1.一種密閉型旋轉壓縮機，其特征在于， 該密閉型旋轉壓縮機包括:電動機部；壓縮機構部，其壓縮制冷劑；旋轉軸，其將所述電動機部的轉矩傳遞到所述壓縮機構部，該旋轉軸沿上下方向延伸；供油用的泵葉輪，其嵌插在供油孔的下部側，自所述供油孔的下端吸入潤滑油，所述供油孔形成于所述旋轉軸的軸芯； 所述泵葉輪具有將長方形的板材扭轉成螺旋狀且使板材整體彎曲而成的形狀，所述泵葉輪的插入側頂端部的寬度方向的一對端面中的、因所述泵葉輪彎曲而凸出的一側的相反側的一個端面，成為隨著向頂端去而向內側傾斜的傾斜部，在所述一對端面中的另一個端面的頂端側的角部設有倒角部。
2.根據權利要求1所述的密閉型旋轉壓縮機，其特征在于， 將所述傾斜部的傾斜角設為比0°大且在2°以下。
3.根據權利要求1或2所述的密閉型旋轉壓縮機，其特征在于， 將所述泵葉輪的扭轉角設為270°。
4.一種冷凍循環裝置，其特征在于， 該冷凍循環裝置具有權利要求1或2所述的密閉型旋轉壓縮機。
5.一種冷凍循環裝置，其特征在于， 該冷凍循環裝置具有權利要求3所述的密閉型旋轉壓縮機。
【文檔編號】F04C29/02GK103727040SQ201310471456
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2012年10月11日
【發明者】中河寬行, 谷真男 申請人:三菱電機株式會社