旋转式压缩机及使用该旋转式压缩机的制冷循环装置

摘要

本发明提供一种高效率的旋转式压缩机。本旋转式压缩机是单气缸型旋转式压缩机(2)，设气缸室(12)的内径为Dcy，气缸(10)的高度为H，旋转轴(4)的偏心部(4c)的轴径为Dcr，旋转轴(4)的偏心部(4c)与滚轴(13)在轴向的接触长度为(L)时，H/Dcy≤0.4且L/Dcr≥0.6。

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转式压缩机及使用该旋转式压缩机的制冷循环装置(refrigeration cycle apparatus)，尤其涉及对压缩机部的结构进行改良的旋转式压缩机及使用该旋转式压缩机的制冷循环装置。

背景技术

在空调机或制冷机等中使用的压缩机一般为旋转式压缩机。该旋转式压缩机包括：气缸(cylinder)；设置在该气缸内、随旋转轴的偏心部偏心旋转的滚轴(roller)；以及将气缸分隔为高压室和低压室、随上述滚轴的偏心旋转运动进行往复运动的截气阀(vane)。

另一方面，在此类旋转式压缩机中，为实现节能化(saving of energy)，而要求高压缩率，为实现该高压缩率，必须提高压缩机部的效率。

为提高该压缩机部的效率，必须将形成压缩机部的压缩室的组件规定为能收纳在最佳设计点内那样的尺度(dimension)。

旋转式压缩机的排除容积V可由以下公式求得，设气缸室内径为Dcy，气缸的高度为H，曲轴(crack)偏心量为e，

V≈πe(Dcy-e)H

该公式中，在排除容积一定的情况下，若改变1个构成因数例如气缸的高度H，则必须改变曲轴偏心量e或气缸室内径Dcy，很难单纯观察到1个构成因数的影响。

因此，在例如日本专利特开平8-144976号公报(以下称为专利文献1)中提出一种可提高压缩效率的旋转式压缩机，在设气缸室内径为D，气缸的高度为H，使滚轴偏心旋转的旋转轴的偏心量为e时，

0.07≤H/(Dcy·e)≤0.13

然而，专利文献1中提出的旋转式压缩机中，虽然考虑到了H/D的范围，但未考虑H/D与从密封部(sealed portion)漏出的制冷剂的泄漏(leak)量的关系、H/D与叶片(blade)滑动损失的关系、以及L/Dcr(旋转轴的偏心部的轴径)与曲轴部滑动损失的关系，因此对于压缩效率的提高尚有改良的余地。

例如，在以往的旋转式压缩机的实际的制品中，气缸的不同个数(单气缸型(single cylinder type)、双气缸型(two-cylinder type))及不同规格的H/Dcy、L/Dcr如表1所示，并不限定在规定的范围内。

[表1]

众所周知的旋转式压缩机的H/Dcy及L/Dcr的值

    单气缸型    双气缸型    规格 H/Dcy L/Dcr    规格  H/Dcy  L/Dcr    A 0.303 0.477    A  0.167  0.344    B 0.32 0.49    B  0.25  0.431    C 0.372 0.4    C  0.333  0.367    D 0.567 0.583    D  0.359  0.391    E 0.75 0.783    E  0.444  0.507

因此，本发明发现了除Dcy及H以外，Dcr及L也会对旋转式压缩机的压缩效率产生较大的影响，通过限定H/Dcy、L/Dcr的范围可实现一种高效率的旋转式压缩机。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的目的在于提供一种高效率的旋转式压缩机。

另外，本发明的另一目的在于提供一种高效率的制冷循环装置。

为实现上述目的，本发明的旋转式压缩机是具有一个压缩机构部的单气缸型旋转式压缩机，所述压缩机构部包括：形成有气缸室的气缸、以及与旋转轴的偏心部卡合而在气缸室内偏心旋转的滚轴，其特征在于，设所述气缸室的内径为Dcy，气缸的高度为H，旋转轴的偏心部的轴径为Dcr，旋转轴的偏心部与滚轴在轴向的接触长度为L时，H/Dcy≤0.4 且L/Dcr≥0.6。

本发明的制冷循环装置的特征在于，包括：上述压缩机、冷凝器、膨胀装置及蒸发器。

利用本发明的旋转式压缩机，可提供一种高效率的旋转式压缩机。

另外，利用本发明的制冷循环装置，可提供一种高效率的制冷循环装置。

附图说明

图1是本发明实施例1的旋转式压缩机、制冷循环装置的概念图。

图2是本发明实施例1的旋转式压缩机的H/D与制冷剂泄漏量的线性关系图。

图3是本发明实施例1的旋转式压缩机的H/D与叶片的滑动损失的线性关系图。

图4是本发明实施例1的旋转式压缩机的L/Dcr与曲轴部滑动损失的线性关系图。

图5是本发明实施例2的旋转式压缩机的纵向剖视图。

图6是本发明实施例1的旋转式压缩机的副轴承的变形例1的纵向剖视图。

图7是本发明实施例1的旋转式压缩机的副轴承的变形例2的纵向剖视图。

图8是本发明实施例1的旋转式压缩机的压缩机部的变形例的纵向剖视图。

(符号说明)

1  旋转式压缩机   2  压缩机部

3  密闭容器       4  旋转轴

4a 主轴部         4b 副轴部

4c 偏心部         5  电动机部

8  主轴承         9  副轴承

10 气缸           12 气缸室

13  滚轴                    15  叶片槽

16  叶片                    21  制冷循环装置

22  冷凝器                  23  膨胀装置

24  蒸发器

具体实施方式

参照附图对本发明实施例1的旋转式压缩机及使用该旋转式压缩机的制冷循环装置进行说明。

图1是本发明实施例1的旋转式压缩机及使用该旋转式压缩机的制冷循环装置的概念图。

如图1所示，本发明的制冷循环装置21通过将本实施例1的旋转式压缩机1、冷凝器22、膨胀装置23及蒸发器24连通为循环状来形成。

旋转式压缩机1是具有1个旋转式压缩装置(rotary-type compressionapparatus)2的单气缸型，将压缩机部2收容在密闭容器(sealed case)3内的下部，且将通过旋转轴4驱动压缩机部2的电动机部5收容在上部。

该电动机部5含有：压入并固定于密闭容器3内的定子(stator)6、以及收容在该定子6内的转子(rotor)7。

支撑转子7的旋转轴4上，主轴部4a可自由旋转地被压缩机部2的主轴承(上部轴承(upper bearing))8支撑，副轴部4b可自由旋转地被副轴承9(下部轴承(lower bearing))支撑。

主轴承8和副轴承9从两侧夹住气缸(气缸单元(cylinder block))10，利用螺钉11与气缸10螺合从而固定于气缸10。

压缩机部2的气缸10内，形成有由气缸体内径(cylinder bore)划分成的气缸室12，该气缸室12中收容有滚轴13。滚轴13与旋转轴4的偏心部4c卡合，随着旋转轴4的旋转驱动，在气缸室12内边滚动边进行偏心旋转。

与偏心部4c的下部连结设置的副轴部4b的轴径d小于旋转轴4(主轴部4a)的轴径，偏心部4c的偏心侧的相反侧外周面4c1与副轴部4b的外周面4b1一致。而且，副轴承9的下端面上设有通过副轴部4b承受旋转轴4的推力负荷的推力轴承部件14。

另外，压缩机部2形成有从气缸体内径的内周面(气缸内周面)向半径方向外方延伸的叶片槽15，该叶片槽15内收容有叶片16，该叶片16被弹簧17施力从而推压滚轴13，该叶片16将气缸室12划分为均未图示的吸入侧室(chamber)和压缩侧室。

气缸10上的夹住叶片槽(blade slot)15的两侧设有与吸入管18连通的吸入口(未图示)，主轴承8上设有排出口19。

接下来，对气缸室12的内径Dcy、气缸10的高度H、偏心部4c的轴径Dcr、以及偏心部4c与滚轴13在轴向的接触长度L的关系及各尺度进行说明。

根据发明者等的研究可知，如图2所示，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机中的H/Dcy与制冷剂的泄漏量的关系是，随着H/Dcy的增加，泄漏量以大致直线增加。其理由是，若H/Dcy增大，则作为起支配作用的泄漏部的滚轴与气缸间的密封长度增加，使得该部分的泄漏量增大。

另外，图3中可知，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机中的H/Dcy与叶片侧面及前端部的滑动损失的关系是，随着H/Dcy的增加，叶片的滑动损失以大致直线增加。其理由是，若H/Dcy增大，则作用于叶片侧面及背面的负荷增加，使叶片与叶片槽间及叶片前端的滑动损失增大。

另一方面，如图4所示，L/Dcr与偏心轴部滑动损失的关系是，随着L/Dcr减小，滑动损失急剧增加。

具体说来，如图2所示，通过使H/Dcy≤0.4，可减少滚轴与气缸间的泄漏量，如图3所示，通过使H/Dcy≤0.4，可减小叶片的滑动损失，另外，如图4所示，通过使L/Dcr≥0.6，可大幅降低偏心轴部滑动损失。

根据这些知识，可完成本发明，将Dcy、H、Dcr、L的关系设定为

[公式1]

H/Dcy≤0.4，L/Dcr≥0.6。

为了提高效率，必须使L/Dcr增大到一定程度，若使H/Dcy减小，则会发生难以使L/Dcr增大的问题，然而利用本发明，可在不导致效率降低的情况下对Dcy、L、Dcr的值进行设定，实现滚轴与气缸间的泄漏量的降低、叶片的滑动损失的降低及偏心轴部滑动损失的降低，从而实现旋转式压缩机的高效率化。

利用本实施例1的旋转式压缩机，可实现高效率的旋转式压缩机。

另外，利用本发明的制冷循环装置，可实现高效率的制冷循环装置。

接下来，对本发明实施例2的旋转式压缩机进行说明。

相对于实施例1的具有1个压缩机部的单气缸型，本实施例2是具有2个压缩机部的双气缸型的旋转式压缩机。

例如，如图5所示，本实施例2的旋转式压缩机1A隔着分隔部件25A设有同一结构的2组压缩机构部2A1、2A2。

以下侧的压缩机构部2A2为例进行说明，对气缸室12的内径Dcy、气缸10的高度H、偏心部4c的轴径Dcr、以及偏心部4c与滚轴13在轴向的接触长度L的关系及各尺度进行如下设定。

[公式2]

H/Dcy≤0.3，L/Dcr≥0.5。

本实施例2的旋转式压缩机中，由于具有2个气缸10，因此相对于Dcy的H与单气缸型相比本质上变为2倍(在气缸形状相同的情况下)。因此，为了得到高效率，必须使H/Dcy变得更小。然而，在使H/Dcy减小的情况下，很难使L/Dcr增大，因此在本实施例2的旋转式压缩机中，将H/Dcy及L/Dcr设定为H/Dcy≤0.3，L/Dcr≥0.5时，能够实现更高的效率。

其它的结构与图1所示的旋转式压缩机相同，因此标注同一符号并省略了说明。

另外，对实施例1的副轴承的变形例1进行说明。

相对于实施例1的承受副轴部的副轴承是滑动轴承(plain bearing)，本变形例1中在副轴承上设有滚动轴承。

例如，如图6所示，本变形例1的副轴承9B中设有承受副轴部4b的滚动轴承9Ba。

要满足H/Dcy≤0.4，L/Dcr≥0.6，必然要缩小相对于负荷的偏心部4c的轴径Dcr，若Dcr减小，则为了要使滚轴13与偏心轴4a卡合，必须使副轴部4b的轴径d也缩小。若使该轴径d缩小，则滑动轴承容易发生磨耗、发热等，导致可靠性下降。通过使用滚动轴承9Ba作为副轴部4b的轴承，使润滑性好，摩擦系数减小，并防止磨耗、发热等，从而实现一种即使轴径d减小也不会降低可靠性的高效率的旋转式压缩机。作为滚动轴承，除图示的滚珠轴承(ball bearing)外，也可采用滚柱轴承(roller bearing)、滚针轴承(needleroller bearing)等。

本变形例2中，在实施例1的副轴部外部覆盖有圆筒状套筒(cylindricalbushing)。

例如，如图7所示，本变形例2的副轴承9C中设有大口径的轴承9Ca，该大口径的轴承9Ca承受覆盖于副轴部4b外部的圆筒状套筒4Bb。此时，使滚轴13与旋转轴4的偏心部4c卡合后，将圆筒状套筒4Bb覆盖于副轴部4b外部，因而不会对滚轴13的组装作业产生不良影响

由此，本质上可得到与扩大副轴部4b的轴径的方案相同的效果，即使采用滑动轴承9Ca也可提高可靠性。

下面对实施例1的压缩机部的变形例进行说明。

实施例1中具有主轴承、副轴承这2个轴承，而本变形例中除去了副轴承，只保留了主轴承。

例如，如图8所示，本变形例的压缩机部2D的旋转轴4D上不设置副轴，也不设置承受副轴部的副轴承。设有划定气缸室12且承受旋转轴4D的推力(thrust force)的闭塞板26D来替代副轴承，而且，主轴承8D与实施例1的主轴承相比，具有充分的轴承口径和长度。

由此，可实现一种能确保可靠性、利用无副轴承的单轴结构使副轴部的轴径的设计不受限制以便满足H/Dcy≤0.4、L/Dcr≥0.6的、高效率、低成本的旋转式压缩机。

另外，以实施例1的旋转式压缩机为例对副轴承的变形例1、变形例2及除去副轴承的压缩机部的变形例进行了说明，然而也可应用于实施例2的旋转式压缩机。