旋轉壓縮機及具有其的製冷循環裝置的製作方法

2023-05-19 19:42:46 2

本發明涉及製冷領域，尤其是涉及一種旋轉壓縮機及具有其的製冷循環裝置。

背景技術：

為了應對全球變暖、減少氟系冷媒的使用量，採用自然冷媒等手段備受關注，將可燃性冷媒R290和超高壓冷媒CO2用於旋轉壓縮機的研究和實用化的進程正在推進。碳化氫氣體具有很強的可燃性，一方面，因為碳酸氣體的動作壓力為超過10MPa的超高壓，所以有必要將壓縮腔殼內設為低壓。但是，因為以下原因未能投入實用。

原因1：在標準運行條件下，如果從壓縮機排氣管排出的油量一超過1.5％或者2.0％，冷凍循環的熱交換器效率就會惡化，冷量會降低。但是低壓式殼體壓縮機難以將從壓縮機排放到冷凍循環的吐油量(OCR)控制在1％以下。

原因2：在汽缸的滑片槽中往復運動的滑片的潤滑存在問題。滑片滑動面的供油不足的話，不只是滑片磨損，從高壓消聲腔洩露到壓縮腔的氣體洩漏也會導致壓縮效率降低。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明提出一種旋轉壓縮機，可以減少滑片的磨損，可以防止從滑片滑動面洩露大量的高壓氣體，減少壓縮機的吐油量。

本發明還提出一種具有上述旋轉壓縮機的製冷循環裝置。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機，在與製冷循環裝置的低壓側壓力相等的殼體中收納了電機部、壓縮機構部和潤滑油，所述殼體上設有吸氣管，所述電機部包括定子和轉子，所述壓縮機構部包括：滑動支撐曲軸的第1軸承和第2軸承；位於所述第1軸承和所述第2軸承之間的具備壓縮腔的汽缸，所述壓縮腔中設有由所述曲軸驅動的活塞，所述汽缸上設有在滑片槽內進行往復運動的滑片，所述汽缸中設有位於所述滑片槽的後端部的滑片背面腔，設在所述第1軸承或所述第2軸承一側的高壓消音器；從所述壓縮腔排出的高壓冷媒從所述高壓消音器經由所述滑片背面腔排出到與所述製冷循環裝置的冷凝器相連的排氣管。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機，利用排入到高壓消音器中的潤滑油對滑片進行潤滑，從而可以減少滑片的磨損，可以防止從滑片滑動面洩露大量的高壓氣體，避免冷量損失，同時還可以減少壓縮機的吐油量。

在本發明的一些實施例中，所述滑片槽的相對側壁上設有開孔於所述滑片背面腔的供油孔。

在本發明的一些實施例中，開孔於所述高壓消音器的旁通孔經由所述供油孔與所述滑片背面腔相通。

在本發明的一些實施例中，旋轉壓縮機還包括固定在所述轉子的遠離所述壓縮機構部的一側的迴轉板，所述吸氣管朝向所述迴轉板開孔。

在本發明的一些實施例中，所述第1軸承或所述第2軸承的一端設有所述曲軸的供油迴路的油排出孔。

根據本發明實施例的製冷循環裝置，包括根據本發明上述實施例的旋轉壓縮機。

根據本發明實施例的製冷循環裝置，通過設置上述的旋轉壓縮機，可以減少滑片的磨損，可以防止從滑片滑動面洩露大量的高壓氣體，避免冷量損失，同時還可以減少壓縮機的吐油量。

附圖說明

圖1與本實施例1相關的、旋轉壓縮機內部截面圖與製冷循環圖；

圖2與本實施例1相關的、壓縮機構部詳細構造的縱截面圖；

圖3與本實施例1相關的、高壓消音器內部詳細的平面圖；

圖4與本實施例1相關的、壓縮機構部的油的流動的平面圖；

圖5與本實施例2相關的、壓縮機構部詳細構造的縱截面圖；

圖6與本實施例2相關的、汽缸與相關零部件組裝的平面圖；

圖7與本實施例3相關的、壓縮機構部詳細構造的縱截面圖。

附圖標記：

旋轉壓縮機1、殼體2、儲油腔7、潤滑油8、

壓縮機構部5、曲軸50、偏心部52、第1軸承20、第1軸承座25、螺旋油槽25a、第1法蘭21、第1法蘭孔21a、第2軸承30、第2法蘭31、第2法蘭孔31a、排氣孔33、汽缸10、壓縮腔10a、活塞44、滑片40、先端滑動面40c、低壓消音器27、高壓消音器36、吸氣孔22、低壓供油槽35、滑片槽12、第1軸承橫孔23、滑片背面腔15、供油孔18、密封螺釘13、油排出孔26、旁通孔19、低壓管28、

電機部6、定子6a、轉子6b、電機線圈6c、

迴轉板9、

冷凝器70、膨脹閥71、蒸發器72、吸氣管4、排氣管3。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面參考圖1-圖7詳細描述根據本發明實施例的旋轉壓縮機1。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機1，在與製冷循環裝置的低壓側壓力相等的殼體2中收納了電機部6、壓縮機構部5和潤滑油8，殼體2上設有吸氣管4，也就是說，根據本發明實施例的旋轉壓縮機1為殼體低背壓壓縮機，吸氣管4吸入的低壓冷媒進入到殼體2內的空間，吸氣管4與製冷循環裝置的蒸發器72相連。

電機部6包括定子6a和轉子6b，轉子6b可轉動地設在定子6a中。壓縮機構部5包括：曲軸50、第1軸承20、第2軸承30、汽缸10和高壓消音器36，其中曲軸50與轉子6b配合以由轉子6b驅動轉動。第1軸承20和第2軸承30滑動支撐曲軸50。具備壓縮腔10a的汽缸10位於第1軸承20和第2軸承30之間，壓縮腔10a中設有由曲軸50驅動的活塞44，汽缸10上設有在滑片槽12內進行往復運動的滑片40，汽缸10中設有位於滑片槽12的後端部的滑片背面腔15。高壓消音器36設在第1軸承20或第2軸承30一側。

從壓縮腔10a排出的高壓冷媒從高壓消音器36經由滑片背面腔15排出到與製冷循環裝置的冷凝器70相連的排氣管3。

具體而言，高壓消音器36中的具有潤滑油8的一部分冷媒通過滑片背面腔15、滑片40的滑動面的間隙流入到壓縮腔10a中，從而不僅潤滑油8可以潤滑往復運動的滑片40、活塞44和汽缸10的內周壁，同時還可以防止壓縮中的高壓氣體的洩露。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機1，利用排入到高壓消音器36中的潤滑油8對滑片40進行潤滑，從而可以減少滑片40的磨損，可以防止從滑片40滑動面洩露大量的高壓氣體，避免冷量損失，同時還可以減少壓縮機的吐油量。

在本發明的一些實施例中，滑片槽12的相對側壁上設有開孔於滑片背面腔15的供油孔18。從而可以增加對滑片40滑動面的供油量，進一步減少滑片40的磨損量。具體地，供油孔18中可以插入止抵在滑片40上的線圈彈簧。

在本發明的一些進一步實施例中，開孔於高壓消音器36的旁通孔19經由供油孔18與滑片背面腔15相通，從而可以提高對滑片40的潤滑效果。優選地，旁通孔19在滑片40兩側滑動面均等開孔。

根據本發明的一些進一步實施例，旋轉壓縮機1還包括固定在轉子6b的遠離壓縮機構部5的一側的迴轉板9，吸氣管4朝向迴轉板9開孔。從而可以減小壓縮機的吐油量。

在本發明的一些實施例中，第1軸承20或第2軸承30的一端設有曲軸50的供油迴路的油排出孔26。具體而言，儲油腔7中的潤滑油8可以進入到供油迴路中對曲軸50的外周壁進行潤滑，供油迴路中的潤滑油8可以從油排出孔26直接排回到儲油腔7中，從而可以防止供油迴路中的潤滑油8進入到壓縮腔10a內，減少旋轉壓縮機1的吐油量。

根據本發明實施例的製冷循環裝置，包括根據本發明上述實施例的旋轉壓縮機1。

根據本發明實施例的製冷循環裝置，通過設置上述的旋轉壓縮機1，可以減少滑片的磨損，可以防止從滑片滑動面洩露大量的高壓氣體，避免冷量損失，同時還可以減少壓縮機的吐油量。

下面參考圖1-圖7詳細描述根據本發明三個實施例的旋轉壓縮機1。

實施例1：

圖1為設有根據本發明實施例的殼體低壓式旋轉壓縮機1的製冷循環裝置的示意圖。旋轉壓縮機1由收納到殼體2內的壓縮機構部5、電動式電機部6、注入儲油腔7的潤滑油8(以下簡稱為油)構成。電機部6包括固定於殼體2的內周壁的定子6a和通過其內周壁固定於曲軸50外周壁的轉子6b。連接於圓柱狀殼體2的中央上端的吸氣管4的出口端面向固定於轉子6b上端的迴轉板9的中心開孔。

壓縮機構部5包括第1軸承20、第2軸承30、通過軸承滑動支撐的曲軸50、汽缸10、在汽缸的壓縮腔10a中被曲軸50的偏心部52偏心迴轉驅動的活塞44、隨著活塞44迴轉而進行往復運動的滑片40。汽缸10位於第1軸承20和第2軸承30之間且採用螺釘固定在第1軸承20和第2軸承30上。第1軸承20上配置低壓消音器27，第2軸承30上配置高壓消音器36。構成第1軸承20的圓板狀的第1法蘭21的外周壁點焊到殼體2的內周壁上。

含有1％的循環油量、約3～10℃的低壓冷媒從蒸發器72經由吸氣管4流出到殼體2的內部，低壓冷媒與高速迴轉的迴轉板9相撞。低壓冷媒沿著迴轉板9的迴轉方向擴散，從高溫電機線圈6c的內側開始滲透到其內部。此時，溼冷媒冷卻電機線圈6c的同時被氣體化，從氣體冷媒分離出的油通過定子6a的外周間隙面向儲油腔7落下。

一方面，含油量減少的流到轉子6b下部的低壓氣體含有0.3％的噴霧油。含有0.3％噴霧油的低壓氣體經由低壓消音器27從吸氣孔22流入到壓縮腔10a。另一方面，將從後述的低壓供油槽35(圖3、圖4)到壓縮腔10a的吸氣油量設計為0.7％，從殼體2的低壓部到壓縮腔10a的總吸氣油量為製冷循環或殼體2的循環冷媒量的1.0％(OCR)。在此，循環冷媒量所含的油量比稱為OCR(Oil Circulation Ratio)。

在壓縮腔10a中被活塞44和滑片40壓縮的高壓氣體，從配置於第2法蘭31的排氣孔33排出到密封的高壓消音器36。從排氣孔33排出的高壓氣體的溫度很高為70℃以上，油變為均勻的噴霧油，如以下所述，排出氣體含有2.5％的噴霧油(OCR)。

從殼體2到壓縮腔10a的總吸氣油量為1.0％，從高壓消音腔36潤滑滑片槽12(圖2、圖3)、排油到壓縮腔10a的油量為1.5％，該油再次在壓縮腔10a中被壓縮，從排氣孔33返回到高壓消音器36。也就是說，潤滑滑片槽12的油進行循環。因此，包括上述的吸氣油量1.0％，高壓消音器36一般含有2.5％的噴霧油。

一方面，滑片40的持續潤滑中，從高壓消音器36經由排氣管3排出的排油量變為1％(2.5－1.5％)。也就是說，從殼體2到壓縮腔10a的總吸氣量變為1％。從排氣管3排出的含有1％的油的高壓冷媒，按照冷凝器70、膨脹閥71、蒸發器72的順序流動後從吸氣管4流入到殼體2。

含有噴霧油的高壓氣體從配置於第2法蘭31的第2法蘭孔31a、至下而上貫通汽缸10的滑片背面腔15流到第1法蘭孔21a。其後，經由第1軸承橫孔23從排氣管3排出。在此，把流入製冷循環的1％的油稱作循環排油量。

圖2為壓縮機構部5的詳細圖。第2法蘭31的平面上設有消音器板37，消音器板37為鈑金衝壓板或鑄件成型件，消音器板37與第2軸承30一起被6根螺釘38密封固定於汽缸10。如上所述，從配置於第2法蘭31的排氣孔33排出的噴霧狀排出氣體排出到高壓消音器36，然後排出氣體從下至上通過貫通於汽缸10的滑片背面腔15。

接下來，對在滑片背面腔15的中央、水平方向加工的供油孔18進行效果說明。滑片背面腔15的壓力為高壓(Pd)，而壓縮腔10a的壓力為低壓(Ps)～高壓(Pd)，根據該壓力差、通過滑片背面腔15的噴霧狀排出氣體面向供油孔18流入。

進入供油孔18的噴霧狀排出氣體擴散到在滑片槽12內往復運動的滑片40的兩側滑動面，起到潤滑的重要作用。也就是說，噴霧油粒子在約5～6μm的狹小的滑片滑動間隙接合變為油膜，進行位於最嚴酷的邊界潤滑的滑片40的側面滑動面和先端滑動面40c(與活塞44的外周滑動面)的潤滑。

過分擴大滑片40的側面滑動間隙後，供油量增加，高壓氣體也洩漏到壓縮腔10a，導致製冷能力下降、輸入增加。滑片40的側面滑動間隙，根據實驗，可容易獲得最佳值。但是，長時間停止中的壓縮機起動直到滑片供油量穩定，至少需要15～20分。

實施例1中，供油孔18中插入線圈彈簧45，線圈彈簧45按壓滑片40的後端部。密封螺釘13是供油孔18的加工密封栓。即使供油量下降、也沒有影響的條件下，可省略供油孔18。

如圖1和圖2所示，加工於第1軸承座25的內周壁的螺旋油槽25a的上端不開孔於第1軸承座25的外側，油不會流到低壓消音器27。而且，完成曲軸50和兩個軸承等的潤滑的油通過油排出孔26直接回收到儲油腔7。其結果是，到低壓消音器27的供油量，可獲得正確控制的效果。

圖3是基於圖2的X―X截面圖，顯示高壓消音器36的內部。高壓消音器36，和以往一樣、不需要配置油分離功能，和一般的消音器一樣，內容積小型化、隔音效果佳。

圖3及圖4所示的低壓供油槽35，是配置於第2法蘭31的活塞滑動面側的槽，其一側的端部一般位於吸氣孔22中，另外一側的端部隨著活塞44的公轉、間隔地開孔於活塞44的平面滑動的內外。低壓供油槽35開孔於活塞44的內徑時，活塞44的油經由低壓供油槽35被吸入到低壓的吸氣孔22，與吸氣冷媒一起流入到壓縮腔10a。如上所述，流入的油量為吸氣冷媒量的0.7％，根據需要可增減。

在此，來自低壓消音器27和低壓供油槽35的供油量是外部供油量，滑片供油量是封閉空間中的循環供油量，從原理上而言，不會變為排油量。但是，在外部供油量和滑片供油量之間，油的互補經常發生。該關係，通過圖4更加明確。滑片40的A滑動面40a和B滑動面40b為滑片側面滑動面，先端滑動面40c為與活塞44的外周滑動的面。

實施例2：

圖5為實施例2的壓縮機構部5的縱截面圖，為了顯示滑片槽12，滑片40無圖示。圖6為實施例2的汽缸組裝平面圖。圖5和圖6中，與供油孔18正交的旁通孔19沿著滑片槽12的上下方向追加在該槽中心。因此，如圖6所示，旁通孔19在滑片40兩側滑動面均等開孔。而且，如圖5所示，將第2法蘭孔31a的位置變更為與旁通孔19連通。

通過追加旁通孔19，從排氣孔33排出到高壓消音器36的高壓氣體，方向由從第2法蘭31a二等分的旁通孔19流到供油孔18，高壓氣體從滑片背面腔15通過第1法蘭孔21a且經由第1軸承橫孔23流出到排氣管3。通過追加旁通孔19，在旁通孔19中、高壓消音器36的噴霧油冷媒的100％流動。旁通孔19接近滑片40所需的潤滑面，可進行對滑片40最合適的潤滑。

實施例3：

圖7所示的實施例3，與實施例1相比，可進行高壓消音器36到第1軸承20、低壓消音器27到第2軸承30的配置變更。根據該變更，殼體2的內部低壓氣體從通過汽缸10的低壓管28流入到低壓消音器27，然後低壓氣體經由吸氣孔22流入到壓縮腔10a。其後，被壓縮的高壓氣體從高壓消音器36，經由第1法蘭孔21a、滑片背面腔15、第2法蘭孔31a、第2軸承橫孔39從排氣管3排出。

本發明的旋轉壓縮機，應用於碳化氫或二氧化碳為冷媒的設備例如空調機、製冷設備或熱水器等最合適，也可作為替代現行殼體高壓式旋轉壓縮機而被採用。而且，還可共用現行的量產設備。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。