密闭型压缩机及具有该密闭型压缩机的蒸汽压缩式制冷循环装置

申请号 CN201380070654.5 申请日 2013-01-16 公开(公告)号 CN104937273B 公开(公告)日 2017-03-08
申请人 三菱电机株式会社; 发明人 横山哲英; 西木照彦; 诸江将吾; 加藤太郎; 新宫启介; 关屋慎; 幸田利秀;
摘要 密闭型 压缩机 具有:在底部储存 润滑油 的密闭容器;具有 定子 及 转子 的 电动机 ;安装在转子上的 驱动轴 ;通过驱动轴的旋转来压缩制冷剂的压缩机构;设置在转子的上方并将制冷剂气体升压的旋转升压机构;将电动机的上侧空间分隔成外侧空间和内侧空间从而包围旋转升压机构的圆筒 侧壁 ;以及使制冷剂从该内侧空间向密闭容器的外部回路流出的排出管,从压缩机构向密闭容器内排出的制冷剂气体从电动机的下侧空间起,通过转子的转子通 风 孔移动到转子的上端,流入旋转升压机构而被升压,之后,向内侧空间流动而将该空间升压,在抑制制冷剂气体从外侧空间流入内侧空间的同时将制冷剂气体从排出管向外部排出。
权利要求

1.一种密闭型压缩机,具有:
密闭容器,所述密闭容器在底部储存润滑油
电动机,所述电动机设置在所述密闭容器的内部,并具有定子及形成有在上下方向上贯通的转子孔的转子;
驱动轴,所述驱动轴安装在所述转子上;以及
压缩机构,所述压缩机构设置在所述密闭容器的内部,通过所述驱动轴的旋转来压缩制冷剂,
其特征在于,
该密闭型压缩机还具有:
旋转升压机构,所述旋转升压机构设置在所述转子的上方,一边绕所述驱动轴旋转一边使制冷剂气体通过而将其升压;
圆筒侧壁,所述圆筒侧壁将所述电动机的上侧空间分隔为作为定子一侧的外侧空间和作为所述转子一侧的内侧空间,从而包围处于所述内侧空间的所述旋转升压机构;以及排出管,所述排出管与所述内侧空间连通,使制冷剂从该空间向所述密闭容器的外部回路流出,
由所述压缩机构压缩并向所述密闭容器内排出的制冷剂气体从所述电动机的下侧空间起,通过所述转子通风孔移动到所述转子的上端,流入所述旋转升压机构而被升压,之后,向所述内侧空间流动而将该内侧空间升压,在抑制制冷剂气体从所述外侧空间流入所述内侧空间的同时将制冷剂气体从所述排出管向外部排出。
2.根据权利要求1所述的密闭型压缩机,其特征在于,
所述旋转升压机构是离心叶轮,通过以驱动轴为中心绕所述驱动轴旋转,一边使制冷剂气体从内周侧的入口流入而升压,一边使制冷剂气体从外周侧的出口流出。
3.根据权利要求2所述的密闭型压缩机,其特征在于,
所述圆筒侧壁配置成包围所述离心叶轮的外周侧的出口。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的密闭型压缩机,其特征在于,
所述离心叶轮具有:
下面板,所述下面板遮挡制冷剂气体从叶片下侧流入所述离心叶轮;
上面板,所述上面板遮挡制冷剂气体从叶片上侧流入所述离心叶轮;以及分隔板,所述分隔板防止制冷剂气体从所述转子通风孔以外的流路流入所述离心叶轮的内周侧的入口。
5.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的密闭型压缩机,其特征在于,在所述定子上形成多个电动机上部线圈搭接线部,所述电动机上部线圈搭接线部是缠绕在芯上的线圈从该定子的上端突出的部分,
所述圆筒侧壁将所述旋转升压机构与所述电动机上部线圈搭接线部之间分隔。
6.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的密闭型压缩机,其特征在于,具有闭塞部件,所述闭塞部件闭塞形成于所述转子与所述定子之间的流路的上方。
7.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的密闭型压缩机,其特征在于,所述圆筒侧壁设置在所述转子的上端,与所述转子一起旋转。
8.根据权利要求1~权利要求3中任一项所述的密闭型压缩机,其特征在于,所述压缩机构设置在所述电动机的上方,
由所述压缩机构压缩并向所述密闭容器内排出的制冷剂气体从所述外侧空间起,通过形成于所述定子与所述密闭容器之间的定子外周流路,流入所述电动机的下侧空间,之后,从该电动机的下侧空间起,通过所述转子通风孔移动到所述转子的上端,流入所述旋转升压机构而被升压,向所述内侧空间流动而将该内侧空间升压,在抑制制冷剂气体从所述外侧空间流入所述内侧空间的同时将制冷剂气体从所述排出管向外部排出。
9.根据权利要求8所述的密闭型压缩机,其特征在于,
在所述压缩机构的下部具有排出罩,所述排出罩将所述电动机的上侧空间中的所述圆筒侧壁的上侧部分分隔为所述外侧空间和所述内侧空间,
利用该排出罩和所述圆筒侧壁,使连通所述外侧空间与所述内侧空间的短路流路的流路阻增加。
10.一种蒸汽压缩式制冷循环装置,其特征在于,具有:
权利要求1~权利要求9中的任一项所述的密闭型压缩机;
使由该压缩机压缩的制冷剂散热散热器
使从该散热器流出的制冷剂膨胀的膨胀机构;以及
使从该膨胀机构流出的制冷剂吸热的蒸发器。

说明书全文

密闭型压缩机及具有该密闭型压缩机的蒸汽压缩式制冷循环

装置

技术领域

[0001] 本发明涉及密闭型压缩机及具有该密闭型压缩机的蒸汽压缩式制冷循环装置,特别涉及油分离效果高的密闭型压缩机及具有该密闭型压缩机的蒸汽压缩式制冷循环装置。

背景技术

[0002] 一直以来,在使用于蒸汽压缩式制冷循环装置(设备、制冷循环设备)的制冷剂压缩机中,使用了电动机的旋转通过驱动轴传递给压缩机构来压缩制冷剂气体的制冷剂压缩机。这种制冷剂压缩机中,由压缩机构压缩的制冷剂气体被排出到密闭容器内,并通过电动机部气体流路而从电动机下侧的空间向电动机上侧的空间移动后,被向密闭容器外的制冷剂回路排出。此时,供给至压缩机构的润滑油与制冷剂气体混合并被排出到密闭容器外。一直以来,存在如下问题,当进入制冷剂回路的油排出量增加时,热交换器的性能下降,进一步地,当密闭容器内的储油量减少时,由于润滑不良而使制冷剂压缩机的可靠性下降。
[0003] 近年来,加速了制冷剂压缩机的小型化开发、将使用制冷剂向环境负担小的代替制冷剂(包含自然制冷剂)的转变,并要求在密闭容器内的油分离技术的高度化。另一方面,由于在密闭容器内,电动机高速旋转时的制冷剂、润滑油的流动状态与油分离的机理非常复杂,且高压的密闭容器内的观察实验也不容易,所以未弄清楚的部分较多,未解决的技术问题也较多。
[0004] 专利文献1记载的高压外壳涡旋压缩机由配置在密闭容器内的上侧的压缩机构压缩吸入的制冷剂,暂时使之下降到密闭容器底的储油部后,使之通过电动机气体流路而从电动机下侧空间上升到上侧空间,并从压缩机排出管排出高压气体。该专利文献1记载的高压外壳型涡旋压缩机具有:设置在电动机转子的上部的扇、以及在风扇上方分隔电动机定子侧和电动机转子侧的分隔壁。而且,利用由风扇的旋转导致的离心力、流经分隔壁的间隙的压力阻力,将制冷剂与润滑油分离,防止未与制冷剂分离的润滑油直接流入排出管,也就是说,防止润滑油从密闭容器流出。
[0005] 另外,在专利文献2中,公开了一种密闭型电动压缩机的油分离装置,其特征在于,所述密闭型电动压缩机具有:电动元件,所述电动元件被容纳在密闭容器内的上部;压缩元件,所述压缩元件由电动元件驱动;油分离板,所述油分离板隔开规定间隔地与电动元件的转子的上部端环相对设置;以及搅拌叶片,所述搅拌叶片直立设置在油分离板上,使搅拌叶片仅直立设置在油分离板的下表面上。
[0006] 一般已确认:利用专利文献1中的风扇及分隔壁、专利文献2中的油分离板及搅拌叶片来改善压缩机密闭容器内的油分离状态的效果。
[0007] 并且,最近,活用进步显著的三维流体模拟技术,能够将压缩机密闭容器内的制冷剂和润滑油的流动状态可视化,能够得到新的见解。例如,在专利文献3中,公开了一种制冷剂压缩机,利用在设置于密闭容器内的电动机转子的上端的上侧平衡锤的旋转方向前端附近产生的排出压力上升,从前端部附近朝向下端形成油返回用流路,使在上述转子的周围出现的高浓度润滑油向电动机下侧返回而防止冒油。
[0008] 在先技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1∶日本专利第3925392号公报
[0011] 专利文献2:日本实开平5-61487号公报
[0012] 专利文献3:日本特开2009-264175号公报
[0013] 非专利文献
[0014] 非专利文献1:“涡轮送风机和压缩机”corona出版社(昭和63年)
[0015] 非专利文献2:“流体机械工程学”corona出版社(昭和58年)

发明内容

[0016] 发明要解决的问题
[0017] 一般来说,为了构成高性能的离心送风机,像非专利文献1记载的那样,需要针对叶轮本身的形状、流入叶轮的流路形状、从叶轮流出的流路形状等进行理论设计。
[0018] 然而,专利文献1和专利文献2未针对分别公开的安装在电动机转子(转子)的上部的风扇及叶片公开理论设计方法,未研究到用于改善油分离状态的最佳的风扇及叶片的结构。
[0019] 例如,在专利文献1记载的高压外壳型涡旋压缩机中,存在如下问题:若对安装在电动机转子的上部的风扇和分隔壁未适当地设计配置的话,由于无法利用风扇及分隔壁来防止从压缩机构流入电动机上侧空间的制冷剂(混有油微粒的制冷剂)从电动机定子一侧直接流入电动机转子一侧,从而不能充分发挥油分离效果。
[0020] 本发明为解决上述问题而做出,其目的在于,得到一种密闭型压缩机及具有该密闭型压缩机的蒸汽压缩式制冷循环装置,所述密闭型压缩机利用设置在密闭容器内的电动机转子的旋转,能够使向密闭容器外的油流出量比以往的低。
[0021] 用于解决问题的手段
[0022] 本发明的密闭型压缩机具有:密闭容器,所述密闭容器在底部储存润滑油;电动机,所述电动机设置在所述密闭容器的内部,并具有定子及形成有在上下方向上贯通的转子通风孔的转子;驱动轴,所述驱动轴安装在所述转子上;压缩机构,所述压缩机构设置在所述密闭容器的内部,并通过所述驱动轴的旋转来压缩制冷剂;旋转升压机构,所述旋转升压机构设置在所述转子的上方,一边绕所述驱动轴旋转一边使制冷剂气体通过而将其升压;圆筒侧壁,所述圆筒侧壁将所述电动机的上侧空间分隔为作为定子一侧的外侧空间,从而包围所述旋转升压机构;以及排出管,所述排出管与所述内侧空间连通,使制冷剂从该空间向所述密闭容器的外部回路流出,由所述压缩机构压缩并向所述密闭容器内排出的制冷剂气体从所述电动机的下侧空间起,通过所述转子通风孔移动到所述转子的上端,流入所述旋转升压机构而被升压,之后,向所述内侧空间流动而将该内侧空间升压,在抑制制冷剂气体从所述外侧空间流入所述内侧空间的同时将制冷剂气体从所述排出管向外部排出。
[0023] 另外,本发明的蒸汽压缩式制冷循环装置具有:本发明的密闭型压缩机;使由该压缩机压缩的制冷剂散热散热器;使从该散热器流出的制冷剂膨胀的膨胀机构;以及使从该膨胀机构流出的制冷剂吸热的蒸发器。
[0024] 发明的效果
[0025] 根据本发明,能够得到能防止在密闭容器内的润滑油储存量的下降从而抑制由润滑不良导致的可靠性下降的效果、使节能性能提高的效果。附图说明
[0026] 图1是表示本发明实施方式1的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。
[0027] 图2是表示本发明实施方式1的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图1的A-A剖视图)。
[0028] 图3是表示本发明实施方式2的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。
[0029] 图4是表示本发明实施方式2的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图3的A-A剖视图)。
[0030] 图5是表示本发明实施方式3的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。
[0031] 图6是表示本发明实施方式3的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图5的A-A剖视图)。
[0032] 图7是表示本发明实施方式4的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。
[0033] 图8是表示本发明实施方式4的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图7的A-A剖视图)。
[0034] 图9是表示本实施方式5的蒸汽压缩式制冷循环装置101的结构图。

具体实施方式

[0035] 实施方式1
[0036] 图1是表示本发明实施方式1的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。图2是表示本发明实施方式1的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图1的A-A剖视图)。此外,图2所示的涂黑箭头表示旋转升压机构的旋转方向。
[0037] 首先,使用这些图1和图2,说明本实施方式1的密闭型压缩机100的基本构造及动作。
[0038] <密闭型压缩机100的基本构造和动作>
[0039] 本实施方式1的密闭型压缩机100是高压外壳密闭型涡旋压缩机,具有:在底部形成有储存润滑油的下部储油部2的密闭容器1、容纳在该密闭容器1的内部的电动机8、驱动轴3、压缩机构60及旋转升压机构49等。
[0040] 电动机8具有:在内周部形成有在上下方向上贯通的贯通孔的大致圆筒状的定子7、经由规定的气隙27a配置在该定子7的内周侧的大致圆筒状的转子6。本实施方式1的电动机8例如是直流无刷电机。层叠板而构成该定子7,在芯7c上高密度地卷绕线圈而形成有线圈绕组。另外,在定子7的上端,形成有多个电动机上部线圈搭接部7a,所述电动机上部线圈搭接部7a是从线圈绕组块向定子7的上方突出的线圈部分,在定子7的下端,形成有多个电动机下部线圈搭接部7b,所述电动机下部线圈搭接部7b是从线圈绕组块向定子7的下方突出的线圈部分。该定子7通过压入或焊接等安装在密闭容器1的内周面。此外,定子7的芯7c的外周部的一部分被切除,在将定子7安装在密闭容器1的内周面上时,在芯7c与密闭容器1之间形成定子外周流路25。
[0041] 转子6是将钢板层叠,并利用转子上端固定基板33与转子下端固定基板34夹持这些层叠钢板的上端和下端而成的部件。而且,转子6在其内部配置有磁。另外,在转子上端固定基板33的上表面和转子下端固定基板34的下表面上,彼此反相位地配置的上侧平衡锤31和下侧平衡锤32沿着转子6的外周缘具有规定的厚度地设置。另外,在本实施方式1的转子6上形成有在上下方向上贯通的4条转子通风孔26。此外,转子通风孔26的数量至少有一条即可。
[0042] 驱动轴3的下端部安装在电动机8的转子6上,驱动轴3的上端部安装在后述的压缩机构60上。也就是说,驱动轴3将电动机8的驱动力传递给压缩机构60。该驱动轴3的上部侧由设置在电动机8的上方的上侧轴承部件11的主轴承部55旋转自如地保持,该驱动轴3的下部侧由设置在电动机8下方的下侧轴承部件12的副轴承部54旋转自如地保持。
[0043] 压缩机构60设置在电动机8的上方,并具有固定涡旋件51及摆动涡旋件52。固定涡旋件51是在下表面形成有板状涡卷齿的部件,安装在固定于密闭容器1的内周面的压缩机构框体50上。摆动涡旋件52在上表面形成有与固定涡旋件51的板状涡卷齿啮合的板状涡卷齿,并滑动自如地设置在驱动轴3的上端部。通过固定涡旋件51的板状涡卷齿与摆动涡旋件52的板状涡卷齿啮合,在两个板状涡卷齿之间形成压缩室4。该摆动涡旋件52的下表面由上侧轴承部件11的上面部滑动自如地支承。上侧轴承部件11成为如下构成:其外周面由压缩机构框体50的内周面滑动自如地支承,在向压缩室4施加了规定值以上的压力时,向下方退避而能够避免压缩室4的异常的压力上升。
[0044] 此外,压缩机构框体50在其外周部与密闭容器1之间形成有制冷剂流路57。另外,在压缩机构框体50的下部,设置有将电动机上侧空间9(更详细而言,后述的圆筒侧壁37的上侧部分)分隔为电动机定子上侧空间9a(外侧空间)和电动机转子上侧空间9b(内侧空间)的排出罩56。
[0045] 旋转升压机构49设置在转子6的上方。本实施方式1的旋转升压机构49为离心叶轮40,并具有以驱动轴3为中心从内周侧朝向外周侧设置的多个叶片41。另外,本实施方式1的离心叶轮40具有:遮挡制冷剂气体从叶片41的上侧流入离心叶轮40的叶片上侧圆板43(上面板)、遮挡制冷剂气体从叶片41的下侧流入离心叶轮40的叶片下侧圆板44(下面板)。另外,为了防止制冷剂气体从转子通风孔26以外的流路流入离心叶轮40的内周侧的入口,从形成在成为叶片41的内周侧的位置的、叶片下侧圆板44的开口部的周缘起,以覆盖转子通风孔26的外周部的方式,向下方延伸设置内周侧流动引导件42(分隔板)。离心叶轮40通过例如叶片上侧圆板43与驱动轴3的连接、叶片下侧圆板44与后述的圆筒侧壁37的连接或者内周侧流动引导件42与转子6的连接等而成为绕驱动轴3旋转的结构,使从内周侧的入口流入的制冷剂升压并从外周侧的出口流出。
[0046] 另外,在本实施方式1的密闭型压缩机100中,设置有圆筒侧壁37,以包围离心叶轮40(更详细而言,外周侧的制冷剂出口),也就是说,将电动机上侧空间9分隔为电动机定子上侧空间9a(外侧空间)和电动机转子上侧空间9b(内侧空间)。另外,在圆筒侧壁37上,在上侧平衡锤31的旋转方向前端部31a一侧,形成有去油孔39。该圆筒侧壁37安装在用于将上侧平衡锤31固定在转子上端固定基板33上的配重固定底板38的圆板部38a的上面部。另外,在本实施方式1中,在配重固定底板38的圆板部38a的外周部上,突出设置有定子内周流路闭塞部38b(闭塞部件)。该定子内周流路闭塞部38b配置成闭塞形成于转子6与定子7之间的定子内周流路27(详细而言,转子6与定子7之间的气隙27a、在定子7的内周侧形成了切口而成的芯内周部切口流路27b)的上方。
[0047] 在按这种方式构成的密闭型压缩机100中,由于压缩机构60的摆动涡旋件52伴随着驱动轴3的旋转而进行偏心回旋运动,低压的吸入制冷剂从压缩机吸入管21进入压缩室4。而且,通过压缩室4的体积逐渐减小的压缩行程,吸入制冷剂变成高压,并被从固定涡旋件51的排出口18向密闭容器1内的排出空间10(图1中的(1))排出。
[0048] 另外,通过驱动轴3旋转,储存在下部储油部2的润滑油被从驱动轴3的下端吸引上来,并流入中空孔3a。该润滑油的一部分通过未图示的供油孔,供给至副轴承部54及主轴承部55等。另外,该润滑油的一部分从驱动轴3的上端流出后,通过上侧轴承部件11与摆动涡旋件52之间的间隙等、供油孔3b而被供给至压缩室4内,有助于压缩机构60的润滑、压缩气体的密封。该供给至压缩室4内的润滑油与由压缩室4压缩成高压的制冷剂一起,从固定涡旋件51的排出口18排出到密闭容器1内的排出空间10(图1中的(1))中。
[0049] <密闭容器内的制冷剂流动>
[0050] 从排出口18排出的制冷剂向下方流动经过由压缩机构框体50的外周侧与密闭容器1的间隙形成的制冷剂流路57,并到达电动机定子上侧空间9a(图1中的(2))。并且,该制冷剂向下方流动经过形成于定子7的芯7c与密闭容器1之间的定子外周流路25并流入电动机下侧空间5中的电动机定子下侧空间(图1中的(3)),到达形成副轴承部54的下侧轴承部件12。在该过程中,制冷剂和以喷雾状态混入该制冷剂的润滑油分离,分离出来的润滑油从开设在下侧轴承部件12上的油返回孔12a回流到下部储油部2。
[0051] 另一方面,流入电动机下侧空间5中的电动机定子下侧空间的制冷剂从电动机下侧空间5中的电动机转子下侧空间(图1中的(4))起,通过转子通风孔26并上升,流入安装在转子6的上部的离心叶轮40的叶片内侧流路46(是内周侧流动引导件42的内周侧的流路,图1中的(5)所示的空间)。然后,流入叶片内侧流路46的制冷剂被吸入形成于离心叶轮40的叶片41之间的叶片间流路47,一边通过离心叶轮40的旋转速度而升压一边向外周侧流动,在叶片41的外周侧,通过形成于圆筒侧壁37的内周侧的区域的叶片外侧流路48而上升。然后,该制冷剂被向电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))暂时释放,从而静压上升,所述电动机转子上侧空间9b在阻塞离心叶轮40的叶片41的上表面的圆形的叶片上侧圆板43的上方形成在圆筒侧壁37的内周侧。之后,流入电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))的制冷剂从排出罩56的开口部56a流入排出罩56,并从与排出罩56的内侧空间连通的压缩机排出管22排出到密闭容器1外的外部回路。
[0052] <短路流路23流动与短路防止>
[0053] 为了防止电动机上部线圈搭接部7a与排出罩56电短路,需要作为电动机上部线圈搭接部7a与排出罩56之间的间隙的短路流路23。因此,令人担心的是,在从排出空间10(图1中的(1))到达电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))的过程中,制冷剂未经过电动机定子下侧空间(图1中的(3))而从电动机定子上侧空间9a(图1中的(2))直接流入电动机转子上侧空间9b(图1中的(6)),从而未被分离的油滴大量地从密闭容器1向外部回路流出而引起密闭型压缩机100的性能和可靠性的下降、蒸汽压缩式制冷循环装置(特别是热交换器)的性能下降。
[0054] 因此,为了减少从短路流路23短路而直接排出的制冷剂的流动,需要:
[0055] 1)充分加大朝向电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))的短路流路23的流路阻力,[0056] 2)将电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))升压而设为与电动机定子上侧空间9a的压力接近或更高压。
[0057] 因此,在本实施方式1中,通过将圆筒侧壁37从配重固定底板38立起,减小了短路流路23的流路面积而加大了流路阻力。另外,通过将排出罩56的下端部折弯,使短路流路23的流路形状复杂,进一步加大了短路流路23的流路阻力。
[0058] 另外,在本实施方式1中,用圆筒侧壁37分隔配置于转子6的上方的离心叶轮40与电动机上部线圈搭接部7a之间。由此,能够抑制由离心叶轮40升压的制冷剂气体通过处于电动机上部线圈搭接部7a的径向流路28而向电动机定子上侧空间9a(图1中的(2))逆流而流入,能够将电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))升压。
[0059] 在这里,作为从电动机下侧空间5(图1中的(3)或(4))向电动机上侧空间9(图1中的(2)或(5))上升的制冷剂流路,除了转子通风孔26以外,还存在定子内周流路27(气隙27a、芯内周部切口流路27b),通过定子内周流路27的制冷剂气体不能得到由离心叶轮40带来的升压效果。因此,作为由离心叶轮40带来的升压效果,尽可能阻塞定子内周流路27能够得到更大的效果。因此,在本实施方式1中,为了稍微(例如1mm左右)加大配重固定底板38的外周直径,在圆板部38a的外周部设置定子内周流路闭塞部38b,从而闭塞定子内周流路27的上方。由此,能够抑制通过定子内周流路27的制冷剂气体的量,能够进一步将电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))升压。
[0060] <离心叶轮的设计>
[0061] 为了用离心叶轮40将电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))升压而使得接近100%的制冷剂从电动机定子上侧空间9a(图1中的(2))向电动机定子下侧空间(图1中的(3))流动,需要设计离心叶轮40的叶片形状、流路,以使得电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))的压力(P6)变得大于电动机定子上侧空间9a(图1中的(2))的压力(P2)。另外,由于为了将离心叶轮40升压而要增加压缩机输入(消耗电力),所以将离心叶轮40设计为高效率也是重要的。
[0062] 根据非专利文献2(p132),由于离心风扇中的涡轮风扇(叶片的朝向相对于旋转方向为朝向后退)在效率上有优势,所以将离心叶轮40的叶片41的形状选定为相对于旋转方向为后退方向,将该形状的8枚叶片41配置成相对于驱动轴3轴对称。另外,叶片41确定入口,从而在±5度以内范围内与叶片41的内周侧的端点构成的圆相切。这是因为:根据非专利文献1(p216),如果作为叶轮入口处的相对流入角β1与叶片入口角β1b之差的入射角ib为2~5度以上,则发生碰撞损耗,成为压缩机损耗的原因。另外,为了提高通过转子通风孔26的制冷剂从离心叶轮40的内周侧流入并向外周侧穿过的比例(通过率),注意到以下几点。
[0063] ·转子通风孔26配置成在俯视时在内周侧流动引导件42的内侧。
[0064] ·覆盖叶片41的上下的叶片上侧圆板43及叶片下侧圆板44作为覆盖隐藏多枚叶片41的从内周侧到外周侧的圆板。
[0065] 由此,离心叶轮40的升压效果变大,能够进一步将电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))升压。
[0066] <效果>
[0067] 在按本实施方式1构成的密闭型压缩机100中,能够在密闭容器1内利用转子6的旋转而将电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))升压。例如,在3力定转速(50rps)的密闭型压缩机100中,当用R22制冷剂Ashrae条件运转时,能够得到将电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))升压数kPa平的效果。结果,能够降低制冷剂经由短路流路23从电动机定子上侧空间9a(图1中的(2))直接流入电动机转子上侧空间9b(图1中的(6))而导致未被分离的油滴大量地从密闭容器1向外部回路流出的问题。并且,由于有效利用封入的润滑油,能够得到抑制密闭型压缩机100的性能下降的效果、以及抑制由密闭容器1内的储油量减少而导致的润滑不良所产生的可靠性下降的效果。
[0068] 实施方式2
[0069] 图3是表示本发明实施方式2的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。图4是表示本发明实施方式2的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图3的A-A剖视图)。此外,图4所示的涂黑箭头表示旋转升压机构的旋转方向。
[0070] 以下,使用这些图3和图4,说明本实施方式2的密闭型压缩机100。此外,由于本实施方式2的密闭型压缩机100的基本构造和动作与上述实施方式1相同,所以省略说明。
[0071] (1)在本实施方式2中,与实施方式1不同的点在于,仅留下实施方式1的离心叶轮40的8枚叶片41中的、没有上侧平衡锤31的位置的单侧4枚,将这4枚叶片41的高度设计为与上侧平衡锤31相同的高度。在实施方式1中,为了使通过转子通风孔26的制冷剂从叶片内侧流路46通过离心叶轮40,需要内周侧流动引导件42和叶片下侧圆板44。与此相对,在本实施方式2的情况下,无需内周侧流动引导件42和叶片下侧圆板44,从而具有容易加工离心叶轮
40的优点。
[0072] 另外,在按本实施方式2构成离心叶轮40的情况下,与轴对称地风扇效率轴对称地配置叶片41的实施方式1的离心叶轮40相比,风扇效率下降。另外,在按本实施方式2构成离心叶轮40的情况下,与轴对称地配置叶片41的实施方式1的离心叶轮40相比,离心叶轮40的压力脉动增加,也可能成为振动/噪音的主要因素。因此,在重视风扇效率、振动/噪音的防止的情况下,优选按实施方式1构成离心叶轮40。
[0073] (2)在实施方式1中,用不同部件构成防止制冷剂从短路流路23的短路流动的圆筒侧壁37和固定该圆筒侧壁37的配重固定底板38。另一方面,在本实施方式2中,用将圆筒侧壁36a和底板36b一体加工而成的油分离用杯36来构成实施方式1的圆筒侧壁37及配重固定底板38。此外,与实施方式1同样地,在油分离用杯36上,在上侧平衡锤31的旋转方向前端部31a一侧也形成有去油孔36c。通过用将圆筒侧壁36a和底板36b一体加工而成的油分离用杯
36来构成实施方式1的圆筒侧壁37及配重固定底板38,具有密闭型压缩机100的组装加工变容易这样的优点。
[0074] 以上,根据按本实施方式2构成的密闭型压缩机100,关于能够防止在密闭容器1内的润滑油储存量的下降从而抑制由润滑不良导致的可靠性下降的效果、以及抑制节能性能下降的效果,虽然比实施方式1差,但能够得到与之类似的效果。另一方面,根据按本实施方式2构成的密闭型压缩机100,与实施方式1相比,具有能够降低离心叶轮40的制造成本的优点。
[0075] (3)此外,本实施方式2的密闭型压缩机100与实施方式1所示的密闭型压缩机100的其他差异如以下。
[0076] ·本实施方式2的密闭型压缩机100中,排出罩56的下端部不进行折弯加工,短路流路23成为简单的形状。因此,在本实施方式2的密闭型压缩机100中,短路流路23的流路阻力由形成于排出罩56与圆筒侧壁36a之间的最小间隙决定。
[0077] ·另外,本实施方式2的密闭型压缩机100未设置阻塞定子内周流路27的闭塞部件(相当于实施方式1的定子内周流路闭塞部38b的部件)。
[0078] 实施方式3
[0079] 图5是表示本发明实施方式3的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。图6是表示本发明实施方式3的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图5的A-A剖视图)。此外,图6所示的涂黑箭头表示旋转升压机构的旋转方向。
[0080] 以下,使用这些图5及图6,说明本实施方式3的密闭型压缩机100。此外,由于本实施方式3的密闭型压缩机100的基本构造和动作与上述实施方式1相同,所以省略说明。
[0081] (1)本实施方式3的离心叶轮40与实施方式2同样地,仅留下实施方式1的离心叶轮40的8枚叶片41中的、没有上侧平衡锤31的位置的单侧4枚,将这4枚叶片41的高度设计为与上侧平衡锤31相同的高度。然而,与实施方式2不同,本实施方式3的离心叶轮40是沿径向(与驱动轴3的旋转方向正交的方向)配置叶片41。虽然风扇效率比涡轮风扇差,但具有容易制造离心叶轮40的优点。
[0082] (2)在实施方式1及实施方式2中,成为如下构成:将防止制冷剂从短路流路23的短路流动的圆筒侧壁(圆筒侧壁37、圆筒侧壁36a)配置在转子6的上部,并使圆筒侧壁和转子6一起旋转。与此相对,在本实施方式3中,在定子7的电动机上部线圈搭接部7a的内侧配置相当于圆筒侧壁的闭塞罩29(更详细而言,圆筒部29a)以阻塞径向流路28。另外,在闭塞罩29上,在圆筒部29a的内周侧设置有闭塞定子内周流路27的上方的突起部29b。该突起部29b相当于实施方式1的定子内周流路闭塞部38b,设计成在没有电短路的范围内减小与配重固定底板38的圆板部38a的最小间隙29c(例如约1至2mm)。此外,在按以上方式设计的情况下,不能得到通过圆筒侧壁绕驱动轴旋转而得到的升压效果。
[0083] 以上,根据按本实施方式3构成的密闭型压缩机100,关于能够防止在密闭容器1内的润滑油储存量的下降从而抑制由润滑不良导致的可靠性下降的效果、以及抑制节能性能下降的效果,虽然比实施方式1差,但能够得到与之类似的效果。
[0084] 实施方式4
[0085] 图7是表示本发明实施方式4的密闭型压缩机的构造的纵剖视图。图8是表示本发明实施方式4的密闭型压缩机的构造的横剖视图(图7的A-A剖视图)。此外,图8所示的涂黑箭头表示旋转升压机构的旋转方向。
[0086] 以下,使用这些图7和图8,说明本实施方式4的密闭型压缩机100。此外,由于本实施方式4的密闭型压缩机100的基本构造和动作与上述实施方式1相同,所以省略说明。
[0087] (1)除了旋转升压机构49的结构,本实施方式4的密闭型压缩机100成为与实施方式2所示的密闭型压缩机100相同的结构。详细而言,本实施方式4的旋转升压机构49成为从实施方式1所示的离心叶轮40取下全部叶片41而成的结构。换句话说,本实施方式4的旋转升压机构49具有:相当于实施方式1的叶片上侧圆板43的油分离用旋转圆板35、由相当于实施方式1的叶片下侧圆板44及内周侧流动引导件42的旋转圆板30b及内周侧流动引导件30c构成的配重罩30。按这种方式构成的旋转升压机构49中,从转子通风孔26流出的制冷剂流入形成于内周侧流动引导件30c的内周侧的内侧流路30a,通过旋转圆板30b与油分离用旋转圆板35之间,经由形成于油分离用杯36的内周侧的杯内侧流路36d而向电动机转子上侧空间9b(图7中的(6))流出。本实施方式4的旋转升压机构49虽然不能得到由离心叶轮带来的大的升压效果(例如数kPa水平),但通过配重罩30的旋转圆板30b、油分离用旋转圆板35及油分离用杯36的圆筒侧壁36a的旋转,也能够得到升压效果(例如1kPa以下)。
[0088] 以上,根据按本实施方式4构成的密闭型压缩机100,关于能够防止在密闭容器1内的润滑油储存量的下降从而抑制由润滑不良导致的可靠性下降的效果、以及抑制节能性能下降的效果,虽然比实施方式1差(例如一半以下),但能够得到与之类似的效果。另一方面,根据按本实施方式4构成的密闭型压缩机100,与实施方式1相比,具有能够降低旋转升压机构49的制造成本的优点。
[0089] 以上,在实施方式1~实施方式4中,以高压外壳密闭型涡旋压缩机为例说明了本发明,但只要电动机8的转子6与定子7的配置相同、制冷剂从电动机下侧空间5向电动机上侧空间9的流动相同,则其他旋转型压缩方式(滑片式、摆动式等)也能够得到与实施方式1~实施方式4相同的效果。
[0090] 实施方式5
[0091] 在本实施方式5中,说明具有实施方式1~实施方式4所示的密闭型压缩机100的蒸汽压缩式制冷循环装置的一例。
[0092] 图9是表示本实施方式5的蒸汽压缩式制冷循环装置101的结构图。蒸汽压缩式制冷循环装置101具有:实施方式1~实施方式4中的任一个所示的密闭型压缩机100、使由密闭型压缩机100压缩的制冷剂散热的散热器102、使从散热器102流出的制冷剂膨胀的膨胀机构103以及使从膨胀机构103流出的制冷剂吸热的蒸发器104。通过在蒸汽压缩式制冷循环装置101中使用实施方式1~实施方式4中的任一个所示的密闭型压缩机100,能够实现蒸汽压缩式制冷循环装置101的节能效率的改善、振动噪音的降低以及可靠性提高。
[0093] 附图标记说明
[0094] 1密闭容器,2下部储油部,3驱动轴,3a中空孔,3b供油孔,4压缩室,5电动机下侧空间,6转子,7定子,7a电动机上部线圈搭接部,7b电动机下部线圈搭接部,7c芯,8电动机,9电动机上侧空间,9a电动机定子上侧空间,9b电动机转子上侧空间,10排出空间,11上侧轴承部件,12下侧轴承部件,12a油返回孔,18排出口,21压缩机吸入管,22压缩机排出管,23短路流路,25定子外周流路,26转子通风孔,27定子内周流路,27a气隙,27b芯内周部切口流路,28径向流路,29闭塞罩,29a圆筒部,29b定子内周流路闭塞突起部,29c最小间隙,30配重罩,
30a内侧流路,30b旋转圆板,30c内周侧流动引导件,31上侧平衡锤,31a旋转方向前端部,
31b旋转方向后端部,32下侧平衡锤,33转子上端固定基板,34转子下端固定基板,35油分离用旋转圆板(单体),36油分离用杯36a圆筒侧壁,36b底板,36c去油孔,36d杯内侧流路,37圆筒侧壁(单体),38配重固定底板,38a圆板部,38b定子内周流路闭塞部,39去油孔,40离心叶轮,41叶片,42内周侧流动引导件,43叶片上侧圆板,44叶片下侧圆板,46叶片内侧流路,47叶片间流路,48叶片外侧流路,49旋转升压机构,50压缩机构框体,51固定涡旋件,52摆动涡旋件,54副轴承部,55主轴承部,56排出罩,56a开口部,57制冷剂流路,60压缩机构,100密闭型压缩机,101蒸汽压缩式制冷循环装置,102散热器,103膨胀机构,104蒸发器。
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