旋轉式壓縮機的製作方法

2023-08-03 07:43:51 2

專利名稱：旋轉式壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用至少含有不含氯原子且具有全球變暖係數低的、具有碳雙鍵的氫氟烯烴(hydrofluoro olefin)的製冷劑並且組裝到室內空調機、車載空調機、冷藏庫(冰箱)、以及其他空氣調節裝置等的製冷循環裝置中的旋轉式壓縮機。
背景技術：
製冷循環裝置中使用的製冷劑正過渡至臭氧層破壞係數為零的HFC(hydrof Iuorocarbon:氫氟烴)類(以下稱為「HFC類製冷劑」)。然而,這種HFC類製冷劑的全球變暖係數非常高。於是，正開發使用臭氧層破壞係數和全球變暖係數低的製冷劑的壓縮機。但是，全球變暖係數低的製冷劑一般來說穩定性低。因此，當在室內空調機、車載空調機、冷藏庫(冰箱)、以及其他空氣調節裝置等的製冷循環裝置中長期使用時，需要確保製冷劑的穩定性和可靠性。當使用以不含氯原子具有全球變暖係數低的、具有碳雙鍵的氫氟烯烴(hydrofluoro olefin)為主體的製冷劑時,存在如下的問題。這樣的製冷劑由於具有在高溫下易分解的特性，所以當由於過壓縮或再膨脹而達到高溫時，容易分解。因此，這樣的製冷劑，穩定性低。尤其是，當在室內空調機、車載空調機、冷藏庫(冰箱)、以及其他空氣調節裝置等的製冷循環裝置中長期使用時，由於高溫所示的製冷劑的分解長期發生，所以需要有針對製冷劑的溫度上升的對策。在製冷循環中，蒸發器中蒸發的製冷劑被吸入壓縮機，並且由壓縮機壓縮至規定的壓力。此時，製冷劑發生較大的狀態變化，從低壓變為高壓，從低溫變為高溫。因此，需要使壓縮機構成為能夠確保製冷劑的穩定性和可靠性。例如，專利文獻I所公開的是使用全球變暖係數低的製冷劑的壓縮機，其為了儘可能地將吸入壓縮機內部的製冷劑從低溫開始壓縮，具有用於將製冷劑直接供給至吸入口(port)的直接吸入通路。根據這樣的結構，與在將製冷劑暫時貯存在曲柄室等貯存空間之後供給至壓縮室的情況相比，開始壓縮前的製冷劑的溫度上升受到抑制。通過壓縮機壓縮至規定的壓力之後的製冷劑的溫度與未將製冷劑直接供給至吸入口的情況相比，由於開始壓縮前溫度上升受到抑制，所以更低。於是，製冷劑的分解受到抑制，能夠抑制以製冷劑的分解物(例如沉澱物(sludge))為原因的壓縮機的故障或壽命下降。即，壓縮機的可靠性和耐久性得以提聞。先行技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2009-228473號公報

發明內容
發明要解決的課題然而，即使開始壓縮前的製冷劑的溫度上升受到抑制，通過壓縮機壓縮至規定的壓力之後的製冷劑的溫度也達到需要溫度以上，其結果是有時製冷劑會分解。作為其一個原因，有「再膨脹加熱」。「再膨脹加熱」是指壓縮途中的高壓的製冷劑洩漏到低壓的空間在低壓的空間內再膨脹而達到高溫，其結果是對低壓空間內存在的低壓的製冷劑進行加熱。通過這樣的再膨脹加熱，壓縮至規定的壓力之後的製冷劑的溫度達到所需溫度以上。另外，當發生再膨脹加熱時，由於為了得到高溫高壓的製冷劑而消耗的壓縮動力(能量)的局部使用在低溫低壓的加熱上，所以壓縮機的效率降低。作為抑制以這種壓縮途中的製冷劑的洩漏為原因的再膨脹加熱的方法，可以考慮，通過將冷凍機油(油)供給至開始壓縮前(吸入工序)的製冷劑，提高關入製冷劑之後的壓縮室的密封性。但是，存在開始壓縮前(吸入工序)的製冷劑被比製冷劑溫度高的油加熱的問題。於是，為了解決上述課題，本發明的目的在於提供一種使用全球變暖係數低的製冷劑的旋轉式壓縮機，其能夠通過使用冷凍機油提高壓縮室的密封性，來抑制再膨脹加熱，並且能夠抑制該冷凍機油所致的製冷劑的加熱的、具有高度可靠性、耐久性的高效率的旋轉式壓縮機。用於解決課題的方法為了實現上述目的，本發明構成如下。為了解決上述現有的課題，根據本發明的一個實施方式，提供一種旋轉式壓縮機，該旋轉式壓縮機具有:使用具有碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或含有上述氫氟烯烴的混合製冷劑，並且包括:壓縮室，其壓縮上述製冷劑；和第一壓縮室供油通路，其將冷凍機油供給至關入上述製冷劑之後的上述壓縮室。通過將冷凍機油供給至關入上述製冷劑之後的上述壓縮室，壓縮室的密封性得以提高，從而抑制壓縮途中的製冷劑的洩漏所致的再膨脹加熱，並且，冷凍機油所致的製冷劑的加熱與吸入工序中供給冷凍機油的情況相比受到抑制。於是，壓縮至規定壓力之後的製冷劑的溫度與在吸入工序中供給冷凍機油的情況相比下降，由此，製冷劑的分解受到抑制。與吸入工序中供給冷凍機油的情況相比，將冷凍機油供給至關入上述製冷劑之後的上述壓縮室時，壓縮至規定壓力之後的製冷劑的溫度更低的原因如下。吸入壓縮室過程中(吸入行程中)的製冷劑的溫度最低。當對這樣的製冷劑供給高溫的冷凍機油時，由於製冷劑和冷凍機油的溫度差較大，所以製冷劑被強烈加熱(從而，大大地推進位冷劑的分解)。與此相比，壓縮圖中的製冷劑隨著壓縮，製冷劑本身的溫度上升，所以與所供給的冷凍機油的溫度差小。進一步，在壓縮至排出壓附近的製冷劑的情況下，製冷劑的溫度與所供給的冷凍機油的溫度相比更高。因此，在將冷凍機油供給至關入上述製冷劑之後的上述壓縮室時，更能夠抑制冷凍機油所致的製冷劑的加熱。這樣，通過避免吸入行程中的冷凍機油的供給而在壓縮工序中供給冷凍機油，能夠抑制製冷劑的加熱，並且能夠通過冷凍機油提高關入製冷劑之後的壓縮室的密封性。其中，冷凍機油優選在與製冷劑的溫度差儘可能小的時刻進行供給。發明效果根據本發明，在旋轉式壓縮機中，能夠使用臭氧層破壞係數和全球變暖係數低的製冷劑，並且抑制作為製冷劑的分解的原因的製冷劑的溫度上升。其結果是，能夠提供一種既考慮到地球環境又具有高度可靠性、耐久性的高效率的旋轉式壓縮機。


本發明的上述方式和特徵通過對附圖的優選的實施方式所相關的下面的描述更加明顯。在附圖中:圖1是本發明的實施方式I的渦旋式(scroll)壓縮機的截面圖。圖2是實施方式I的渦旋式壓縮機的壓縮機構的局部放大截面圖。圖3是表示實施方式I的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋件的多個狀態的圖。圖4是本發明的實施方式2的渦旋式壓縮機的壓縮機構的局部放大截面圖。圖5是表示實施方式2的渦旋式壓縮機的旋轉渦旋件的多個狀態的圖。圖6是本發明的實施方式3的旋轉式壓縮機的截面圖。圖7是實施方式3的旋轉式壓縮機的壓縮機構的放大截面圖。圖8是實施方式3的旋轉式壓縮機的壓縮機構的組裝結構圖。圖9是表示實施方式3的旋轉式壓縮機的壓縮機構的多個狀態的圖。
具體實施例方式本發明的旋轉式壓縮機具有:使用具有碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或含有上述氫氟烯烴的混合製冷劑，並且包括:壓縮室，其壓縮上述製冷劑；和第一壓縮室供油通路，其將冷凍機油供給至關入上述製冷劑之後的上述壓縮室。通過使用臭氧層破壞係數和全球變暖係數低的製冷劑，能夠抑制對地球環境的影響。另外，為了解決具有該碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑(或混合製冷劑)在高溫時容易分解的問題，對關入製冷劑之後的壓縮室供給冷凍機油。由此，通過提高壓縮室的密封性，壓縮途中的製冷劑的洩漏所致的再膨脹加熱受到抑制，並且冷凍機油的供給所致的製冷劑的溫度上升與在吸入工序(製冷劑被關入壓縮室之前)中供給冷凍機油的情況相比能夠受到抑制。其結果是，壓縮至規定的壓力之後的製冷劑的溫度與在吸入工序中供給冷凍機油的情況相比下降，製冷劑的分解受到抑制。並且，能夠提供一種既考慮到地球環境又具有高度可靠性、耐久性的高效率的旋轉式壓縮機。壓縮機也可以構成為間歇地封閉第一壓縮室供油通路。能夠在能夠有效實現壓縮室的密封性的提高和冷凍機油的供給所致的製冷劑的溫度上升的抑制的最適當的時刻且以最適當的量，將冷凍機油供給至壓縮室。由此，能夠進一步可靠抑制冷凍機油的供給所致的製冷劑的溫度上升和製冷劑的洩漏所致的再膨脹加熱。在上述壓縮室通過使固定渦旋件與旋轉渦旋件嚙合而形成在上述固定渦旋件與上述旋轉渦旋件之間，上述固定渦旋件和上述旋轉渦旋件分別具有端板和作為形成在上述端板的渦旋狀的壁的搭接部(lap)的情況下，設置有從上述貯油部將冷凍機油供給至上述壓縮室的至少一個第二壓縮室供油通路，上述第二壓縮室供油通路中的至少一個是上述第一壓縮室供油通路。一般而言，在具有多個壓縮室並且對多個壓縮室內的製冷劑同時進行壓縮的旋轉式壓縮機中，當壓縮至某種程度高壓的壓縮途中的製冷劑洩漏到低壓側的壓縮室時，製冷劑容易洩漏至一工序後的壓縮途中的壓縮室，而不是正在吸入製冷劑的壓縮室(發生所謂的內部洩露)。這時，洩露的製冷劑的再膨脹不僅引起作為洩漏對象的壓縮室內的製冷劑的加熱，還引起作為洩漏對象的壓縮室內的壓力的上升。由於這樣的內部洩露，製冷劑的溫度上升。作為其對策，能夠通過設置將冷凍機油供給至壓縮室的至少一個第二壓縮室供油通路，使用最適當的量的冷凍機油，來提高產生對製冷劑的溫度上升有特別貢獻的內部洩露的壓縮室的密封性。另外，通過使用最適當的量的冷凍機油，也能夠抑制由於過剩量的冷凍機油的供給所引起的多餘的冷凍機油所致的製冷劑的加熱。在作為上述壓縮室具有形成在上述旋轉渦旋件的搭接部的外側的第一壓縮室和形成在上述旋轉渦旋件的搭接部的內側的第二壓縮室的情況下，也可以使供給至上述第一壓縮室和上述第二壓縮室中洩漏長度較長的壓縮室的冷凍機油的供給量多於供給至另一個壓縮室的供給量。因為能夠與壓縮室的洩漏處的長度對應地使用於提高密封性的冷凍機油的供給量最優化，所以也能夠抑制由於過剩量的冷凍機油的供給所引起的剩餘的冷凍機油所致的製冷劑的加熱。在作為上述壓縮室具有形成在上述旋轉渦旋件的搭接部的外側的第一壓縮室和形成在上述旋轉渦旋件的搭接部的內側的第二壓縮室的情況下，也可以使供給至上述第一壓縮室和上述第二壓縮室中容積變化率較高的壓縮室的冷凍機油的供給量多於供給至另一個壓縮室的供給量。因為通過最適當的量的冷凍機油與低壓側的壓縮室的壓力差較大，所以能夠提高容易發生製冷劑的洩漏的壓縮室的密封性。也能夠抑制由於過剩量的冷凍機油的供給所引起的多餘的冷凍機油所致的製冷劑的加熱。上述第一壓縮室供油通路也可以包括:導入路部，其設置於上述旋轉渦旋件的背面，從上述貯油部導入冷凍機油；搭接部內供油路部，其設置於上述旋轉渦旋件的搭接部內部，與上述導入路部連通，並且在搭接部頂面具有開口 ；和凹部，其設置於上述固定渦旋件的端板並且與上述搭接部內供油路部的開口間歇地連通。由此，能夠在特定的期間對關入製冷劑之後的壓縮室供給冷凍機油，並且更容易進行冷凍機油的供給量的調整。另外，也能夠防止被壓縮後的製冷劑逆流至第一壓縮室供油通路，並能夠實現高度可靠性的渦旋式壓縮機(scroll compressor)。製冷劑可以包括作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯和三氟丙烯中的至少一個，並且使全球變暖係數為5以上750以下，優選為5以上350以下。根據這樣的製冷劑，能夠有效提供環境負載小、高度可靠性且高效率的旋轉式壓縮機。製冷劑也可以以作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯或三氟丙烯作為主要成分，並且以使全球變暖係數成為5以上750以下，優選使其成為5以上350以下的方式混合二氟甲烷和五氟乙烷。根據這樣的製冷劑，能夠減小環境負載，兵器抑制流速而使溫度下降，所以能夠有效體用一種高度可靠性且高效率的旋轉式壓縮機。作為冷凍機油可以使用(I)聚亞氧烷基乙二醇類、(2)聚乙烯醚類、(3)聚亞(氧)烷基乙二醇或其單醚與聚乙烯醚的共聚體、(4)含有多元醇酯和聚碳酸酯類的含氧化合物的合成油、(5)以烷基苯類為主要成分的合成油、或(6)以α烯烴類為主要成分的合成油。通過這樣的冷凍機油，能夠有效提供高度可靠性且高效率的旋轉式壓縮機。以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。但是，並不由本實施方式限定本發明。在下面所舉的三個本發明的實施方式的壓縮機中，使用具有碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或含有上述氫氟烯烴的混合製冷劑。
(實施方式I)圖1是本發明的實施方式I的渦旋式(scroll)壓縮機的縱截面圖，圖2是如圖1所示的渦旋式壓縮機的壓縮機構的局部放大截面圖，圖3是表示壓縮機構的旋轉渦旋件的多個狀態的圖。下面，對渦旋式壓縮機的工作、作用進行說明。如圖1所示，本實施方式I的渦旋式壓縮機具有密閉容器I。渦旋式壓縮機在密閉容器I的內部還具有壓縮機構2、電機部3和貯油部20。壓縮機構2包括:通過焊接或燒嵌等固定於密閉容器I的主軸承部件11 ;被該主軸承部件11支承的軸4 ;通過螺栓等固定在主軸承部件11上的固定渦旋件12 ;和配置在主軸承部件11與固定渦旋件12之間並且與固定渦旋件12嚙合的旋轉渦旋件13。固定渦旋件12包括端板12a ;和作為形成於端板12a的渦旋狀的壁的搭接部(lap) 12b，旋轉渦旋件13包括端板13a ;和作為形成於端板13a的渦旋狀的壁的搭接部13b。在旋轉渦旋件13與主軸承部件11之間設置有自轉限制機構14，該自轉限制機構14包括奧德姆環(Oldham ring，十字滑環)等，該奧德姆環防止旋轉渦旋件13的自轉，並且以使被軸4驅動的旋轉渦旋件13按圓軌道運動的方式進行引導。通過位於軸4的上端的偏心軸部4a使旋轉渦旋件13偏心旋轉，來實現旋轉渦旋件13的圓軌道的旋轉運動。根據這樣的結構，形成在固定渦旋件12與旋轉渦旋件13之間的壓縮室15從外周側向中央側一邊縮小容積一邊移動。經由與密閉容器I的外部連通的吸入管16和固定渦旋件12的外周部的吸入口 17，製冷劑(氣體)被吸入到壓縮室15內(吸入工序)。通過旋轉渦旋件13的旋轉運動關閉壓縮室15之後(將製冷劑關入壓縮室15之後)進行製冷劑的壓縮(壓縮工序)。通過壓縮達到規定壓力的製冷劑，推開設置於固定渦旋件12的中央部的排出孔18處的簧片閥19，經由排出孔18，從壓縮室15移動至密閉容器I內。另外,在軸4的另一端設置有泵25。泵25配置為使吸入口位於設置於密閉容器I的底部的貯油部20內。泵25與壓縮機構2同步驅動，所以泵25能夠與壓力條件或運動速度無關地，可靠地將貯藏在貯油部20中的冷凍機油(油)6吸上來，並且能夠穩定地供給至壓縮機構2。該泵25所吸上來的油6通過貫通軸4內部的油供給孔26，供給至壓縮機構2。其中，通過在利用泵25吸上來之前或吸上來之後利用油過濾器等去除油6內的異物，能夠防止異物混入壓縮機構2，從而能夠實現壓縮機的可靠性的進一步提高。導入壓縮機構2的油6的壓力與渦旋式壓縮機的排出壓力大致相同，所以成為對旋轉渦旋件13的背壓源。即，油6起到按壓旋轉渦旋件13的背面(與主軸承部件11相對的面)，將旋轉渦旋件13按壓至固定渦旋件12的作用。由此，旋轉渦旋件13不會離開固定渦旋件12，也不會局部性地與固定渦旋件12接觸，維持在與固定渦旋件12接觸的狀態。從而，壓縮機構2能夠穩定發揮規定的壓縮能力。進一步，油6的一部分通過供給壓或自身重量進入偏心軸部4a與旋轉渦旋件13的嵌合部和設置於軸4與主軸承部件11之間的軸承部66，進行潤滑。潤滑之後的油6，如圖2的箭頭所示，滴落並返回貯油部20。另外，通過將密封部件78配置在旋轉渦旋件13的背面與主軸承部件11之間，在密封部件78的內側劃定高壓區域30，在密封部件78的外側劃定背壓室29。由於能夠完全分離高壓區域30的壓力和背壓室29的壓力，所以能夠穩定控制對旋轉渦旋件13的背面的壓力。在固定渦旋件12的搭接部12b間的端板12a的一部分12c，形成有凹部12d。另外，在旋轉渦旋件13處，形成有搭接部內供油路55。搭接部內供油路55經由一邊的開口55a與背壓室29連通。並且，背壓室29經由設置於旋轉渦旋件13的背面側的導入路54和設置於軸4內的油供給孔26，與貯油部20連通。另一方面，搭接部內供油路55的另一邊的開口 55b形成在與固定渦旋件12的端板12a滑動接觸的搭接部13a的頂面。該搭接部內供油路55的開口 55b，如圖3的虛線所示，通過旋轉渦旋件13的旋轉運動，以繪出圓形的旋轉軌跡的方式，相對於固定渦旋件12，相對移動。圖3表示與固定渦旋件12嚙合的旋轉渦旋件13的多個狀態，具體而言，表示每個相位岔開90度的旋轉渦旋件13的狀態。如圖3所示，作為由固定渦旋件12和旋轉渦旋件13形成的壓縮室15，包括形成在旋轉渦旋件13的搭接部13a的外側的第一壓縮室15a和形成在搭接部13a的內側的第二壓縮室15b。第一壓縮室15a、第二壓縮室15b分別通過旋轉渦旋件13的旋轉運動，一邊縮小容積一邊向中央移動。當壓縮室15內的製冷劑達到排出壓力並且壓縮室15與排出孔18連通時，壓縮室15內的製冷劑推開簧片閥19，移動至排出室31內。如圖3所示，搭接部內供油路55的開口 55b與形成在固定渦旋件12的端板12a的一部分12c的凹部12d間歇地連通。由此，搭接部內供油路55與第二壓縮室15b經由凹部12d間歇地連通。下面，著眼於第二壓縮室15b進行說明。如圖3 (a)所示，形成在旋轉渦旋件13的最外側的第二壓縮室15b與吸入口 17連通，製冷劑開始向第二壓縮室15b導入(開始吸入工序)。並且，如圖3 (c)所示，通過旋轉渦旋件13的旋轉運動關閉第二壓縮室15b，製冷劑就被關入第二壓縮室15b內(開始壓縮工序)。之後，如圖3 (d)所示，通過旋轉渦旋件13的旋轉運動，搭接部內供油路55的開口 55b經由凹部12d與第二壓縮室15b連通，並且，經由搭接部內供油路55從背壓室29將油6供給至關入製冷劑之後的第二壓縮室15b。與此相反，如圖3 Ca) (C)，當開口 55b與凹部12d未連通時，幾乎不將油從背壓室29供給至第二壓縮室15b。這樣，通過使搭接部內供油路55的開口 55b和第二壓縮室15b經由固定渦旋件12的凹部12d間歇地連通，油6經由搭接部內供油路55間歇地供給至第二壓縮室15b。其中，對將油6供給至第二壓縮室15b的原因在後面敘述。如上所述，根據本實施方式1，通過使用臭氧層破壞係數和全球變暖係數小的、氫氟烯烴的單一製冷劑或含有上述氫氟烯烴的混合製冷劑，能夠抑制對地球環境的影響。另夕卜，通過將油6供給至關入製冷劑之後(壓縮工序)的第二壓縮室15b，壓縮至規定壓力之後的製冷劑的溫度與吸入工序(即與吸入口 17連通的狀態)中供給油6的情況相比降低。將油6供給至壓縮工序的第二壓縮室15b的情況與將油6供給至吸入工序的第二壓縮室15b的情況相比，壓縮至規定壓力之後的製冷劑的溫度更低的原因如下。在吸入第二壓縮室15b途中(吸入行程中)的製冷劑的溫度最低。當對這樣的製冷劑供給高溫的油6時，製冷劑與油6的溫差大，所以製冷劑被強烈加熱(其結果是，大大地促進位冷劑的分解)。與此相反，壓縮途中的製冷劑則伴隨著壓縮，製冷劑本身的溫度上升，所以與所供給的油6的溫差小。進一步，在被壓縮至接近排出壓的製冷劑的情況下，製冷劑的溫度比所供給的油6的溫度高。從而，將油6供給至關入製冷劑之後(壓縮工序)的第二壓縮室15b的情況，更能夠抑制油6所致的製冷劑的加熱。這樣，通過避免吸入行程中的油6的供給而在壓縮工序中供給油6，能夠抑制製冷劑的加熱，並且通過油6提高關入製冷劑之後的第二壓縮室15b的密封性。其中，油6優選在與製冷劑的溫差儘可能小的時刻進行供
5口 O其次，通過油6第二壓縮室15b (固定渦旋件12的端板12a與旋轉渦旋件13的搭接部13b之間及搭接部12b與端板13a之間)的密封性得以提高，所以能夠抑制再膨脹加熱，也就是說能夠抑制來自第二壓縮室15b的製冷劑的洩漏。其結果是，製冷劑的溫度上升受到抑制，製冷劑的分解也受到抑制。並且，能夠提供一種既考慮到地球環境又具有高度可靠性、耐久性的高效率的旋轉式壓縮機。再其次，能夠將旋轉渦旋件13的背面的油6在旋轉渦旋件13為特定的相位時(即，軸4為特定的旋轉角度時)經由搭接部內供油路55和凹部12d供給至第二壓縮室15b。即，能夠在能夠有效實現第二壓縮室15b的密封性的提高和油6的供給所致的製冷劑的溫度上升的抑制的最適當的時機並且以最適當的量將油6供給至第二壓縮室15b。由此，能夠進一步可靠地抑制油6的供給所致的製冷劑的溫度上升和製冷劑的洩漏所致的再膨脹加熱。由此開始說明經由搭接部內供油路55將油6供給至第二壓縮室15b的原因。首先，說明固定渦旋件12和旋轉渦旋件13所具有的搭接部的形狀。在本實施方式中，固定渦旋件和旋轉渦旋件的搭接部的渦旋形狀是由漸開(involute)曲線定義的。若將漸開線角設為Θ，將基圓半徑設為a，則漸開曲線在笛卡爾坐標系由如下的函數描述。(式I)x=a (cos θ + Θ sin θ )y=a (sin θ + Θ cos θ )由式I表示的曲線設為基準曲線。當旋轉半徑ε旋轉時的基準曲線所描述的兩個包絡線當中，外側的包絡線由如下的函數表示。(式2)x=a (cos (0-e/a)+0 sin( θ - ε /a))y=a (sin ( θ - ε /a) + θ cos ( θ - ε /a))同樣，內側包絡線由以下的函數表示。(式3) x=a (cos (0 + e/a)+0 sin( θ + ε /a))y=a (sin ( θ + ε /a) + θ cos ( θ + ε /a))通過由上述的基準曲線(參考曲線)的函數定義固定渦旋件12或旋轉渦旋件13中的任一個的搭接部的外表面，由上述的外側包絡線的函數定義與其組合的另一個搭接部的內表面，通過使固定渦旋件的搭接部與旋轉渦旋件的搭接部嚙合而同時形成的、旋轉渦旋件13的搭接部13b的內表面側的多個最小徑向間隙或旋轉渦旋件13的搭接部13b的外表面側的多個最小徑向間隙變得相等。在本實施方式中，通過以卷繞數不同的方式形成固定渦旋件12的搭接部12b和旋轉渦旋件13的搭接部13b來實現非對稱的壓縮室15，由此實現壓縮室15的容積的擴大。為了形成非對稱的壓縮室，形成在旋轉渦旋件13的搭接部13b的內表面側的第二壓縮室15b的容積變化率與形成在搭接部13b的外表面側的第一壓縮室15a的容積變化率相比更大。在容積變化率較大的第二壓縮室15b中，製冷劑的壓力與第一壓縮室15a相比更急劇地上升，所以與低壓側的壓縮室15的壓力差增大。因此，從第二壓縮室15b通過搭接部與端板之間的流向低壓側的壓縮室15的製冷劑容易發生洩漏，需要提高密封性。於是，在本實施方式I中，對容積變化率較大的第二壓縮室15b，適當設置搭接部內供油路55和凹部12d，以供給更多的油6。由此，從第二壓縮室15b流向低壓側的壓縮室15的製冷劑的洩漏受到抑制，從而對低壓側的壓縮室15內的製冷劑的再膨脹加熱受到抑制，並且能夠抑制內部洩漏所致的壓力上升。其結果是，高溫下容易分解的、本實施方式I的渦旋式壓縮機中使用的製冷劑的溫度上升受到抑制。其中，也可以設置用於將油6供給至第一壓縮室15a的另外的壓縮室供油通路(除第一壓縮室供油通路之外的第二壓縮室供油通路)，將與間歇地供給至第二壓縮室15b的油6的量相比更少量的油6經由另外的壓縮室供油通路供給至第一壓縮室15a。作為這樣的另外的壓縮室供油通路，例如設置有如圖2所示的壓縮室供油通路57。壓縮室供油通路57形成於旋轉渦旋件13。另外，壓縮室供油通路57的一邊的開口形成在搭接部13b的頂面。另一邊的開口經由設置在旋轉渦旋件13的背面的導入路54、設置在軸4處的油供給孔26等，與貯油部20連通。由此，能夠從固定渦旋件12的端板12a與旋轉渦旋件13的搭接部13b的頂面的間隙供給若干量的油6。此時，也能夠抑制對製冷劑的再膨脹加熱，並且能夠抑制內部洩露所致的壓力上升。另外，向容積變化率較高的第二壓縮室15b進行供給的油6的供給量與向第一壓縮室15a供給的供給量相比更多，所以能夠利用最適當的量的油提高由於與低壓側的壓縮室15的壓力差大而容易發生的製冷劑的洩漏的壓縮室的密封性。由此，也能夠抑制通過供給過剩量的冷凍機油而引起的、多餘的冷凍機油所致的製冷劑的加熱。另外，供給至第二壓縮室15b的油6的量與關入製冷劑之後(第二壓縮室15b關閉之後)供給的油的量相比更少量的油，也能夠在製冷劑被關入之前(第二壓縮室15b開始關閉之前)或正在關入製冷劑時(從第二壓縮室15b開始關閉至完全關閉的期間)進行供給。即，只要所需的油6的量的大部分在關入製冷劑後供給，就能夠抑制製冷劑的溫度上升、即製冷劑的分解。(實施方式2)圖4是本發明的實施方式2的渦旋式壓縮機的壓縮機構的局部放大截面圖。圖5是表示旋轉渦旋件的多個狀態的圖。壓縮室供油通路56以外的結構部件與上述實施方式I相同。在圖4、圖5中，對與圖2、圖3相同的結構部件標註相同的符號。另外，只進行對壓縮室供油通路56的說明，省略其他的結構部件的說明。如圖4所示，在本實施方式2的渦旋式壓縮機中，壓縮室供油通路56形成於旋轉渦旋件13的端板13a。另外，壓縮室供油通路56使背壓室29與形成在旋轉渦旋件13的搭接部13b的外表面側的第一壓縮室15a連通。然而，壓縮室供油通路56在旋轉渦旋件13處於如圖5 (b)所示的狀態時與第一壓縮室15a連通從而將油6供給至第一壓縮室15a，但是，在處於圖5 (a)、5 (c)、5 (d)所示的狀態時，被固定渦旋件12的端板12a封閉，不進行對第一壓縮室15a的油6的供給。隨著從外周向中央移動壓縮室的容積縮小的渦旋式壓縮機中，位於外側的壓縮室的容積比位於中央側的壓縮室的容積大。因此，就作為製冷劑從容積較小的高壓側的壓縮室向容積較大的低壓側的壓縮室洩漏的地方的長度的洩漏長度(換而言之，所需密封長度)而言，形成在旋轉渦旋件13的搭接部13b的外側的第一壓縮室15a的比形成在內側的第二壓縮室15b的長。因此，通過對洩漏長度較長的第一壓縮室15a，經由壓縮室供油通路56供給比供給至第二壓縮室15b的油6的量更多量的油6，洩漏長度較長的第一壓縮室15a被充分密封。由此，抑制高溫容易分解的製冷劑的溫度上升。根據本實施方式2，由於能夠抑制製冷劑的再膨脹加熱和內部洩露所致的壓力上升，並且由於能夠通過使對洩漏長度較長的第一壓縮室15a的油6的供給量與對第二壓縮室15b的供給量相比更多，與壓縮室的洩漏處的長度對應地使用於提高密封性的油6的供油量最優化，所以也能夠抑制通過供給過剩量的冷凍機油而引起的、多餘的冷凍機油所致的製冷劑的加熱。(實施方式3)圖6是本發明的實施方式3的旋轉式壓縮機的縱截面圖。圖7是旋轉式壓縮機的壓縮機構的放大截面圖。圖8是旋轉式壓縮機的壓縮機構的組裝結構圖。並且，圖9是表示旋轉式壓縮機的壓縮機構的多個狀態的圖。如圖6和圖7所示，在旋轉式壓縮機中，電動機102和壓縮機構103以經由曲柄軸(crank shaft) 131連結的狀態收納在密閉容器101內。壓縮機構103具有:氣缸130 ;吸入室149與壓縮室139，其由封閉上述氣缸130的兩端面的上側軸承134a的端板134和下側軸承135a的端板135形成；活塞132，其配置在氣缸內130內；和葉片(vane) 133，其與活塞132的外周面接觸並將氣缸130分隔為吸入室149和壓縮室139。活塞132與被側軸承134a和下側軸承135a支承的曲柄軸131的偏心部131a嵌合，通過曲柄軸131偏心旋轉。葉片133為了維持與偏心旋轉的活塞132的外周面的接觸，構成為與活塞132的偏心旋轉相應地，向活塞132往復運動。在曲柄軸131處，形成有從貯油部20汲取油的、沿中心軸的油孔141。在與上側軸承134a、下側軸承135a相對的曲柄軸131的部分，設置有分別與油孔141連通的供油孔142、143。另外，在曲柄軸131的偏心部131a的與活塞132相對的部分，形成有與油孔141連通的供油孔144和與供油孔14連通的油槽145。另一方面，在氣缸130，形成有用於將氣體狀態的製冷劑吸入到吸入室149的吸入口 140。當與氣缸130的內周面滑動接觸的活塞132的滑動接觸部通過吸入口 140離開吸入口 140時，吸入室149慢慢擴大，由此，製冷劑從吸入口 140被吸入到吸入室149內。在上側軸承134a，開通有用於從壓縮室139排出製冷劑的排出口 138。排出口 138作為貫通上側軸承134a的具有圓形截面的孔形成。在排出口 138的上表面，設置有在受到規定壓力以上的壓力時開啟的排出閥136和覆蓋該排出閥136的杯式消聲器(cup muffler) 137。隨著與氣缸130的內周面滑動接觸的活塞132的滑動部接近排出口 138，壓縮室139緩慢縮小。當壓縮室139內的製冷劑壓縮至規定壓力以上時，排出閥136開啟。當排出閥136開啟時，製冷劑從排出口 138流出並通過杯式消聲器137排出到密閉容器101內。另一方面，構成有:由曲柄軸131的偏心部131a、上側軸承134a的端板134及活塞132的內周面包圍的空間146 ;和由曲柄軸131的偏心部131a、下側軸承135a的端板135及活塞132的內周面包圍的空間147。油從油孔141經由供油孔142、143漏入上述空間146、147。該空間146、147的壓力大致總是比壓縮室139內的壓力高，大體與排出壓力相等。另外，氣缸130的高度設定為稍微比活塞132的高度大，以使得活塞132能夠在氣缸130的內部滑動。因此，該活塞132的端面與上側軸承134a的端板134、下側軸承135a的端板135之間有間隙。空間146、147內的油經由該間隙漏入壓縮室139內。
在如上所述的那樣構成的旋轉式壓縮機中，如圖8所示，在下側軸承135a的端板135設置有凹部狀的壓縮室供油通路155。圖9表示從曲柄軸131的中心軸方向觀察的、活塞132與供油路155的位置關係。如圖9的左下處所示，壓縮室供油通路155的入口 155a與活塞132的內側連通的同時，在壓縮室供油通路155的出口 155b與壓縮室139連通的、曲柄軸131的曲柄角度的區間，對壓縮室139進行供油。通過將壓縮室供油通路155設置為相對於入口 155a與出口 155b的曲柄軸中心的角度位置不同，能夠決定油流入入口 155a的曲柄角度的區間。由此，出口 155b的位置的自由度增加。其結果是，能夠在製冷劑洩漏的位置附近設置壓縮室供油通路155的出口 155b。
另外，如圖9左下處所示，通過將壓縮室155的出口 155b設置在壓縮室139內的活塞132與氣缸130的接觸點附近位置，能夠以所需最小量的油抑制經由活塞132與氣缸130之間的製冷劑的洩漏。由此，抑制高溫容易分解的製冷劑的溫度上升。
根據本實施方式3，通過使用臭氧層破壞係數和全球變暖係數低的製冷劑，能夠抑制對地球環境的影響。另外，通過對關入製冷劑之後的壓縮室139供給油，製冷劑的再膨脹加熱受到抑制，並且冷凍機油所致的製冷劑的加熱與吸入工序(在製冷劑被關入壓縮室之前)供給冷凍機油的情況相比受到抑制。其結果是，製冷劑的分解受到抑制。
上面，說明了實施方式I 3的旋轉式壓縮機。在實施方式I 3的旋轉式壓縮機中，使用具有碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或含有上述氫氟烯烴的混合製冷劑。作為該混合製冷劑，也可以使用混合氫氟烯烴與不具有碳雙鍵的氫氟烴的製冷劑。
另外，也可以使用作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯(HF01234yf或HF01234ze)或三氟丙烯(HF01243zf)與作為氫氟烴的一種的二氟甲烷(HFC32)的混合製冷劑。
其次，也可以使用作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯(HF01234yf或HF01234ze)或三氟丙烯(HF01243zf)與作為氫氟烴的一種的五氟乙烷(HFC125)的混合製冷劑。
再其次，也可以使用作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯(HF01234yf或HF01234ze)或三氟丙烯(HF01243zf)與作為氫氟烴的一種的五氟乙烷(HFC125)及二氟甲烷(HFC32)混合的、包括三種成分的混合製冷劑。
並且，上述的混合製冷劑優選為以全球變暖係數為5以上750以下，優選為5以上350以下的方式，分別將兩種成分或三種成分混合。
另外，作為本發明的旋轉式壓縮機所使用的冷凍機油，優選為:(I)聚亞氧烷基乙二醇類、(2)聚乙烯醚類、(3)聚亞(氧)烷基乙二醇或其單醚與聚乙烯醚的共聚體、(4)含有多元醇酯和聚碳酸酯類的含氧化合物的合成油、(5)以烷基苯類為主要成分的合成油、或(6)以α烯烴類為主要成分的合成油。
本發明中，參照附圖充分對優選的實施方式進行了說明，但是對本領域技術人員很明確，能過對其作出各種變形和修正。應該理解:那些變形和修改，只要不脫離附加的申請的範圍的本發明的範圍，就包含於其中。
2010年9月27日申請的日本特許出願(日本專利申請)第2010-214877號的說明書、附圖以及權利要求的公開內容全部作為參考已寫入本說明書之中。
產業上的利用可能性
如上所述，根據本發明，當使用具有碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或含有上述氫氟烯烴的混合製冷劑時，旋轉式壓縮機也能夠實現高度可靠性、高的耐久性以及高效率。因此，本發明能夠適用於具有旋轉式壓縮機的空氣調節機、熱泵式熱水器、冷凍冷藏庫、除溼器等用途。
附圖符號說明
12固定渦旋件
12a 端板
12b搭接部
12d 凹部
13旋轉渦旋件
13a 端板
13b搭接部
14自轉限制機構
15壓縮室
15a第一壓縮室
15b第二壓縮室
17 吸入口
18排出孔
19簧片閥
20忙油部
29背壓室
30高壓區域
55搭接部內供油路
56壓縮室供油通路
130 氣缸
131 曲軸
133 葉片
134a 上軸承
135a 下軸承
139壓縮室
141 油孔
155壓縮室供油通路
權利要求
1.一種旋轉式壓縮機，其特徵在於: 使用具有碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或含有所述氫氟烯烴的混合製冷劑，並且包括: 壓縮室，其壓縮所述製冷劑；和 第一壓縮室供油通路，其將冷凍機油供給至關入所述製冷劑之後的所述壓縮室。
2.如權利要求1所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 構成為間歇地封閉所述第一壓縮室供油通路。
3.如權利要求1或2所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 所述壓縮室通過使固定渦旋件與旋轉渦旋件嚙合而形成在所述固定渦旋件與所述旋轉渦旋件之間，所述固定渦旋件和所述旋轉渦旋件分別具有端板和作為形成在所述端板的渦旋狀的壁的搭接部， 並且具有: 貯藏冷凍機油的貯油部；和 從所述貯油部將冷凍機油供給至所述壓縮室的至少一個第二壓縮室供油通路， 所述第二壓縮室供油通路中的至少一個是所述第一壓縮室供油通路。
4.如權利要求3所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 作為所述壓縮室具有: 在所述旋轉渦旋件的搭接部的外側形成的第一壓縮室；和 在所述旋轉渦旋件的搭接部的內側形成的第二壓縮室，並且 使供給至所述第一壓縮室和所述第二壓縮室中洩漏長度較長的壓縮室的冷凍機油的供給量多於供給至另一個壓縮室的供給量。
5.如權利要求3或4所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 作為所述壓縮室具有: 在所述旋轉渦旋件的搭接部的外側形成的第一壓縮室；和 在所述旋轉渦旋件的搭接部的內側形成的第二壓縮室，並且 使供給至所述第一壓縮室和所述第二壓縮室中容積變化率較高的壓縮室的冷凍機油的供給量多於供給至另一個壓縮室的供給量。
6.如權利要求3 5中的任一項所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 所述第一壓縮室供油通路包括: 導入路部，其設置於所述旋轉渦旋件的背面，從所述貯油部導入冷凍機油； 搭接部內供油路部，其設置於所述旋轉渦旋件的搭接部內部，與所述導入路部連通，並且在搭接部頂面具有開口 ；和 凹部，其設置於所述固定渦旋件的端板並且與所述搭接部內供油路部的開口間歇地連通。
7.如權利要求1 6中的任一項所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 所述製冷劑包括作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯和三氟丙烯中的至少一個，並且使全球變暖係數為5以上750以下，優選為5以上350以下。
8.如權利要求1 6中的任一項所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 所述製冷劑以作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯或三氟丙烯作為主要成分，並且以使全球變暖係數成為5以上750以下，優選使其成為5以上350以下的方式混合二氟甲烷和五氟乙烷。
9.如權利要求1 8中的任一項所述的旋轉式壓縮機，其特徵在於: 作為所述冷凍機油可以使用(I)聚亞氧烷基乙二醇類、(2)聚乙烯醚類、(3)聚亞(氧)烷基乙二醇或其單醚與聚乙烯醚的共聚體、(4)含有多元醇酯和聚碳酸酯類的含氧化合物的合成油、(5)以烷基苯 類為主要成分的合成油、或(6)以α烯烴類為主要成分的合成油。
全文摘要
通過使用至少含有臭氧層破壞係數和全球變暖係數小的具有碳雙鍵的氫氟烯烴的製冷劑並且設置對關入製冷劑之後的壓縮室(15)供給冷凍機油的第一壓縮室供油通路，能夠抑制對地球環境的影響，並且也能夠抑制再膨脹加熱和高溫的冷凍機油的供給所致的製冷劑的溫度上升，即，能夠抑制製冷劑的分解。
文檔編號F04C18/02GK103154521SQ201180046608
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月26日 優先權日2010年9月27日
發明者中井啟晶, 大八木信吾, 吉田裕文, 苅野健, 船越大輔, 大野龍一, 飯田登 申請人:松下電器產業株式會社