專利名稱：渦輪壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)空調(diào)機等的壓縮冷卻劑氣體的渦輪壓縮機。
背景技術(shù)：
在冷凍循環(huán)中的冷卻劑壓縮機的運轉(zhuǎn)中，壓縮機構(gòu)的密封墊或軸承等的滑動部的潤滑用冷凍機油在壓縮機構(gòu)中或通過變成霧狀混入壓縮氣體中，或通過從軸承的間隙噴出，而混入排氣中?；烊脒@種霧狀油的排氣如果經(jīng)壓縮機的排氣管流入冷凍循環(huán)的配管中，霧狀油液化附著在該配管的內(nèi)側(cè)。如果是熱交換器的配管，附著的油成為隔熱層，阻礙熱交換性能，在其他配管內(nèi)出現(xiàn)阻礙通風(fēng)、產(chǎn)生壓力損失、使冷凍循環(huán)的熱交換效率降低等現(xiàn)象。防止油混入排向所述配管的排氣中是以省電化為目標(biāo)的空調(diào)機生產(chǎn)廠家的一大技術(shù)課題。
作為傳統(tǒng)的技術(shù)有，將從壓縮機構(gòu)排出的混有霧狀油的壓縮氣體(排氣)，在中途通過電動機的轉(zhuǎn)子內(nèi)通路，經(jīng)過分割密封容器的內(nèi)部空間形成的另一通行的制冷劑氣體通路，向密封容器外排放，利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心分離作用使成為霧狀的冷凍機油液滴化，減少混入壓縮氣體中的冷凍機油的技術(shù)(例如，參見專利文獻1)。
專利文獻1特開2002-115686號公報(第7頁，圖1)在上述的傳統(tǒng)技術(shù)中，由于通過轉(zhuǎn)子內(nèi)的氣體通路，壓力損失大。此外，由于運轉(zhuǎn)條件不同，有時制冷劑氣體的溶入引起油面升高，還要預(yù)測油霧混入量的不穩(wěn)定變化。即，研究的課題是，在低成本并且在可假設(shè)的運轉(zhuǎn)條件范圍內(nèi)減小冷凍機油向外部循環(huán)的流出。

發(fā)明內(nèi)容
為了減少油霧從密封容器向外部循環(huán)的流出，對于從壓縮機構(gòu)排出孔排出的含有油霧的排氣，需要在其循環(huán)路徑的早期時間和地點，通過液化分離油霧，改變排氣的流動方向和液化油滴下方向，來達到減少油霧的目的。


圖1是表示一例本發(fā)明渦輪壓縮機結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的圖1的E-E剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的油套蓋形狀的一例剖面圖。
圖4是表示一例用具有電絕緣性及耐制冷劑性的樹脂一體形成本發(fā)明的變流器、油環(huán)圈、油套蓋的剖面圖。
圖5是表示一例部分用金屬一體形成本發(fā)明的變流器和油套蓋、組合用樹脂材料制作的環(huán)圈部分時的剖面圖。
圖6是表示一例用金屬一體形成本發(fā)明的變流器、油環(huán)圈、油套蓋，其中部分包覆具有電絕緣性及耐制冷劑性的樹脂材料時的剖面圖。
圖中1…密封容器、2…壓縮機構(gòu)、3…電動機、4…曲軸、5…副軸承、6…油槽、7…副軸承支持板、8…油面起波防止板、9…框架、10…旋轉(zhuǎn)渦輪、11…十字頭連桿、12…固定渦輪、13…壓縮室、14…變流器、15…油套蓋、16…油環(huán)圈、17…包覆被膜具體實施方式
以下，參照圖1～圖6說明應(yīng)用本發(fā)明渦輪壓縮機的一實施方式。在圖1中，壓縮機構(gòu)2配置在密封容器1的上部，電動機3配置在下部，上下用曲軸4連接。電動機3的定子3a通過熱嵌等方法固定在密封容器1的殼1a中，此外，通過例如壓入曲軸4固定電動機3的轉(zhuǎn)子3b。
密封容器1以圓筒狀外殼1a為基體，上部焊接雙腔室1b，下部焊接有底腔室1c。在外殼1a的側(cè)面安裝有排氣管1d，雙腔室1b上安裝有吸入管1e，以連接各自壓縮機構(gòu)2。
壓縮機構(gòu)2具有框架9，框架9上有支撐曲軸4的軸承9a，在框架9的凹部9b裝有使蓋板10c直立的旋轉(zhuǎn)渦輪10的護板10b。此旋轉(zhuǎn)渦輪10的蓋板10c的相反一側(cè)(圖1的下側(cè))形成的軸承10a能夠滑動地與曲軸4的偏心部4b嵌合在一起。此外，在旋轉(zhuǎn)渦輪10和框架9之間，在各自的主槽中插入十字頭連桿11，控制旋轉(zhuǎn)渦輪10的自轉(zhuǎn)。在框架9的上部組裝有固定渦輪12，以使直立于頂板12a的蓋板12b與旋轉(zhuǎn)渦輪10的蓋板10c咬合在一起，框架9的凸緣部與固定渦輪12的凸緣部搭接在一起，由螺栓固定。
在該固定渦輪12的頂板12a的中央部附近設(shè)有氣體排出孔12e。將旋轉(zhuǎn)渦輪10的蓋板10c和固定渦輪12的蓋板12b精密加工成渦卷狀的形狀(未圖示)，與曲軸4的偏心部4b的轉(zhuǎn)動組合在一起，相互結(jié)合并相互保持精密的間隙，形成壓縮室13。框架9的凸緣部和固定渦輪12的凸緣部的外周尺寸以極小的間隙接近密封容器1內(nèi)徑，框架9的凸緣部固定在后面的外殼1a上。此外，在框架9的凸緣的下部，設(shè)有與密封容器1的排氣管1d相連設(shè)置的凹部。
在框架9的凸緣和固定渦輪12的凸緣部的外周，設(shè)置有相互連通的成為各自氣體通路的縱槽9c和12c。在與固定渦輪12的縱槽12c連接的框架9的縱槽9c的正下方，設(shè)有氣體變流器14。該氣體變流器14將沿縱槽9c和12c垂直降下的排氣氣流變換成水平方向的氣流。具體是，氣體變流器14設(shè)在密封容器1中，使接近外殼1a，設(shè)置如圖1及圖1的E～E剖面的圖2所示。
從設(shè)置在固定渦輪12的頂板12a的中央部附近的氣體排出孔12e排出的排氣排入在固定渦輪12和密封容器1的上部形成的第1空間即空間A。在空間A排出的排氣流入縱槽9c和12c。
在定子3a的末端線圈3c內(nèi)側(cè)，插入以末端線圈3c的內(nèi)徑作為外徑的油套蓋15的環(huán)圈部15a，形成空間B。在空間B的內(nèi)側(cè)，包括框架9的下部中心部，也包含軸承9a。此外，在空間B內(nèi)，存在可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3b的上部。
在定子3a的下側(cè)和密封容器1下部的油槽6之間，形成空間C。空間B和空間C通過插入線圈的定子3a的切口(未圖示)與圖2所示的定子3a和轉(zhuǎn)子3b間的空隙(空間)3e相連接。在該空間C內(nèi)，配設(shè)有與曲軸4的頂端嵌合在一起的副軸承5及其支持板7和油面起波防止板8。曲軸4的軸頸部4a的頂端浸漬在密封容器1的底部的油槽6中，副軸承5與其外徑嵌合在一起，副軸承5通過支持板7固定在外殼1a上。室內(nèi)空調(diào)機等冷凍機，在其使用條件例如在寒冷時啟動運轉(zhuǎn)暖氣等情況下，有時冷凍劑大量返回密封容器內(nèi)。此時，油槽6中的油面升高，通過轉(zhuǎn)子3b的轉(zhuǎn)動攪拌，有時呈現(xiàn)起泡狀態(tài)，油加速向密封容器1外流失。因此，在空間C內(nèi)設(shè)置的油起波防止板8的外徑最好接近密封容器1外殼1a的內(nèi)壁一側(cè)，如圖1所示，最好是外殼內(nèi)徑尺寸的80％～90％，而轉(zhuǎn)子3b的轉(zhuǎn)動中心及排氣下吹空隙3e盡量遠離密封容器1的外殼1a內(nèi)壁。
此外，在電動機3和框架9之間設(shè)有油環(huán)圈16，油環(huán)圈16以末端線圈3c的大致外徑和沿圖1中下方一側(cè)的框架9的凸緣部擴展的油套蓋15的凸緣部15b的外徑作為其內(nèi)徑。相對于定子3a的上面，該油環(huán)圈16具有若干的間隙，設(shè)置在與框架9的之間。以外殼1內(nèi)壁作為外徑，以末端線圈3c的大致外徑作為內(nèi)徑的環(huán)形狀空間D(前述的變流器配置在空間D)，通過在定子3a的中心外周設(shè)置的多個孔槽3d，與前述的空間C連接。
如上所述，本實施方式的渦輪壓縮機通過電動機3的轉(zhuǎn)動發(fā)揮所期望的壓縮機功能，油從曲軸4的油孔4c上升，為曲軸4的軸頸4a與框架9的軸承9a之間及偏心部4b與旋轉(zhuǎn)渦輪10的軸承10a之間的各自潤滑、框架9的凹部9b和旋轉(zhuǎn)渦輪10的護板10b的上下面以及旋轉(zhuǎn)渦輪10的蓋板10c和固定渦輪12的蓋板12b的側(cè)面及端面等、壓縮機構(gòu)2的密封墊等處提供給潤滑油。
上述提供的油有隨以實線箭頭表示的排氣流動方向移動的路線。首先，侵入壓縮室的油成為霧狀，混入排氣中，從固定渦輪12的排出孔12e向密封容器上部的空間A排出。隨后，含霧狀油的排氣從空間A經(jīng)過固定渦輪12和框架9的縱槽12c、9c，從變流器流入空間D。進而，排氣從空間D通過油環(huán)圈16的下方，經(jīng)油環(huán)圈16和油套蓋15的環(huán)圈15a之間的空間向密封容器1的排出管1d流入。
在空間D內(nèi)，氣體變流器14提供的排氣氣流沿著外殼1c的內(nèi)壁形成旋轉(zhuǎn)流，此外，由于通過油環(huán)圈16形成空間D與排出管1d連通的結(jié)構(gòu)，所以在油充分液滴化后可以將排氣導(dǎo)入排出管1d。
此時，如果油環(huán)圈16和末端線圈3c的間隙窄，附著在末端線圈3c上的液狀油從底部上吹到在油環(huán)圈16與油套蓋15的環(huán)圈部15a之間的空間，可促使液狀的油再次霧化，但是，在流速減慢的空間D內(nèi)的氣流即使加快其流速也不能使液狀油霧化，這樣通過形成具有能從油環(huán)圈16下方通過的間隙的流路，就能向密封容器1外排放不含霧狀油的排氣。
排氣從截面積小的排出孔12e進入截面積大的空間A，此外排氣從截面積小的縱槽12c、9c進入截面積大的空間D時，降低排氣流速。如降低流速，密度大的油霧容易液化，在空間A液化了的油通過固定渦輪12的凸緣部和框架9的凸緣部與外殼1a之間的間隙，滴到空間D。
此外，從縱槽12c、9c垂直降下的排氣沖撞變流器14的底面14a后，轉(zhuǎn)向水平方向，從變流器14的開口部14b流出的排氣沖撞空間D的外殼1a的內(nèi)壁，各自排氣流動方向的轉(zhuǎn)換促使油霧液化。液化的油如空心箭頭所示那樣，隨從空間A滴下的油，沿外殼1a的內(nèi)壁，從定子3a外周的孔槽3d滴到密封容器1下部的油槽6。而后，將分離出油的排氣大部分導(dǎo)入密封容器1的排氣管1d。
此外，一部分經(jīng)過變流器14的排氣，從空間D通過油環(huán)圈16和定子3a的中心上面之間的通路，到達油套蓋15的內(nèi)側(cè)。此油霧通過沖撞高集成形成的電動機線圈及在油套蓋15的內(nèi)側(cè)高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子3b而液化，如空心箭頭所示，經(jīng)過定子3的開口滴到油槽6中。其中一部分排氣到達密封容器1下部的空間C，隨后，如實線箭頭所示，從定子3a外周的孔槽3d，經(jīng)上述空間D到達密封容器1排出管1d。
另一方面外，從框架9的軸承9a噴出的油，形成液狀或霧狀，噴到油套蓋15的內(nèi)側(cè)，通過沖撞高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3b，利用離心力分離高密度的油分，如空心箭頭所示，從空隙3e通過開口滴到密閉容器1下部的油槽6中。
圖2是表示本發(fā)明的改變從縱槽12c、9c垂直降下的排氣流動方向的變流器14、設(shè)置在定子3a的末端線圈3c的外徑上的油環(huán)圈16、設(shè)置在定子3a的末端線圈3c的內(nèi)徑上的油套蓋15的各自形狀的一例。
即，圖2所示的變流器14配置在框架9的縱槽9c的下側(cè)，具有排氣沖撞的底面14a及排氣流出的開口部14b。
為使油環(huán)圈16的下側(cè)與普通末端線圈3c接觸，以修整夾住狀態(tài)將電動機用絕緣膜等制成圓筒狀。在油環(huán)圈16的上部，在框架9的階梯部形成橫穴(未圖示)上，適當(dāng)開口用鉚釘(未圖示)等固定的固定孔。
在空間D內(nèi)，氣體通過變流器14沿外殼1a內(nèi)壁流動，氣流碰到內(nèi)壁后，液化的油與氣體流成直角方向滴下，由此可以改變氣體流和油的滴下方向。通過這種方向的改變，可以防止液化的油再度霧化。
圖3所示的油套蓋15具有與環(huán)圈部15a和凸緣部15b復(fù)合的形狀。與末端線圈3c的內(nèi)徑部搭接的環(huán)圈部15a嵌合在框架9的凸緣部下側(cè)的階梯部，固定在凸緣部15b的固定孔15d上。環(huán)圈部15a與油環(huán)圈16同樣，如圖所示，以修正夾住狀態(tài)將電動機用絕緣膜等制成圓筒狀，與凸緣部15b組合，用鉚釘15c等固定。此時的油套蓋15的凸緣部15b一般用板金加工等方法制作。
圖4表示了用具有電絕緣性及耐制冷劑性的樹脂一體形成的變流器14、油環(huán)圈16、油套蓋15三要素的一例。此時，變流器14’設(shè)在接受來自框架9的縱槽9c的排氣的位置，改變方向的氣流通過油環(huán)圈16’和外殼1a形成的空間D內(nèi)，沿外殼1a的內(nèi)壁流動。
圖5表示了用金屬板等一體形成變流器14和油套蓋15的凸緣部15b，在接近定子3a的末端線圈3c的部分上，組合用電動機絕緣膜及具有電絕緣性和耐制冷劑性的樹脂材料制作的環(huán)圈部16’和環(huán)圈部15’的一例。
圖6表示了用金屬板等一體形成變流器14和油套蓋15，在接近定子3a的末端線圈3c的下側(cè)形成的、由具有適宜厚度的電絕緣性和耐制冷劑性樹脂材料構(gòu)成的包覆被膜17的一例。
以上，如本發(fā)明的各實施例所述，通過改進混入排氣中的油霧和從軸承噴出的油霧的循環(huán)通路，能夠使經(jīng)密封容器的排氣管向壓縮機外部排放的油量最小化。
首先，來自壓縮機構(gòu)的排氣，一旦從小口徑的固定渦輪排出孔到達截面極大的空間A，通過截面積小的縱槽到達流入截面積大的空間D，在排氣的流通初期階段能夠分離液化油霧。到達空間D的排氣從油套蓋的下側(cè)進入與排氣管相通的空間，通過排氣管在外部循環(huán)導(dǎo)出。
此外，部分泄入定子內(nèi)部方向的排氣中所含的油霧和為潤滑軸承在密封容器內(nèi)環(huán)流的油，與上述排氣的排出路徑隔離，或通過定子的末端線圈及插入線圈的轉(zhuǎn)子等的狹窄間隙，或沖撞高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，利用離心力分離油和氣體，由此能使在排出路徑以外的空間懸浮的油霧盡量液化。
即，通過增大含大量油霧的排氣的流路的截面積，降低其氣體流速，使氣體沖撞密封容器的內(nèi)壁，能夠使油霧高效率液化。此外，通過使壓縮機中央部軸承的以霧狀侵入排氣中的少量潤滑油沖撞高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，并強制附加離心力，能夠確實地分離油。此外，通過確實分開上述排氣的路徑，最終能夠排出要排出氣體中所含的冷凍機油。
其結(jié)果表明，由于很少形成造成室內(nèi)空調(diào)機等冷凍冷房機器的配管內(nèi)產(chǎn)生隔熱層及壓力損失的油膜，所以能夠提供節(jié)省電力的制品。此外，在油槽上部配置的起波防止板可抑制在某種特定運轉(zhuǎn)條件下發(fā)生油霧，具有提高制品可靠性的效果。
根據(jù)本發(fā)明，能夠大大降低渦輪壓縮機排出的氣體制冷劑中混入的冷凍機油的比例。此外，作為室內(nèi)空調(diào)機等空調(diào)機的壓縮機，通過使用采用本發(fā)明的渦輪壓縮機，能夠提供高性能的空調(diào)機。
權(quán)利要求
1.一種渦輪壓縮機，其特征在于具有配置在密封容器內(nèi)的用曲軸連接的壓縮機構(gòu)部及具有定子和轉(zhuǎn)子的電動機，所述壓縮機構(gòu)部配置在上部，其電動機配置在下部；配置在所述密封容器的底部的浸漬所述曲軸頂端的油槽和為所述壓縮機構(gòu)供油的設(shè)在所述曲軸上的油孔，所述壓縮機構(gòu)部具有支撐所述曲軸的框架、與該框架連接的固定渦輪和配置在該固定渦輪和所述框架之間的且協(xié)助該固定渦輪形成多個壓縮室的旋轉(zhuǎn)渦輪；配置在所述密封容器上部并從所述固定渦輪排出在所述壓縮室壓縮的氣體冷凍劑的第1空間、貫穿所述固定渦輪和所述框架并與第1空間連通的連通路、以及與把從該連通路流出的氣體冷凍劑導(dǎo)入所述密封容器外部的與排氣管連通的并沿所述密封容器的內(nèi)壁設(shè)置的第2空間；具有設(shè)在第2空間內(nèi)的變流器，變流器具有接受由所述連通路流出的氣體冷凍劑的開口部和向與從所述連通路的流出方向不同的方向排出氣體冷凍劑的排出口。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪壓縮機，其特征在于在所述框架的下面與所述電動機定子的末端線圈上面之間，設(shè)置以與所述末端線圈的外徑大約相等的直徑作為外徑的第1油套蓋，并形成所述的第2空間。
3.一種渦輪壓縮機，其特征在于具有配置在密封容器內(nèi)的用曲軸連接的壓縮機構(gòu)部及具有定子和轉(zhuǎn)子的電動機，所述壓縮機構(gòu)部配置在上部，電動機配置在下部；配置在所述密封容器的底部的浸漬所述曲軸頂端的油槽和為所述壓縮機構(gòu)部供油的設(shè)在所述曲軸上的油孔，所述壓縮機構(gòu)部具有支撐所述曲軸的框架、與該框架連接的固定渦輪和配置在該固定渦輪和所述框架之間的且協(xié)助該固定渦輪形成多個壓縮室的旋轉(zhuǎn)渦輪；配置在所述密封容器上部并從所述固定渦輪排出在所述壓縮室壓縮的氣體冷凍劑的第1空間、貫穿所述固定渦輪和所述框架的并與第1空間連通的連通路、以及與把從連通路流出的氣體冷凍劑導(dǎo)入所述密封容器外部的與排氣管連通的并沿所述密封容器內(nèi)壁設(shè)置的第2空間；具有設(shè)在第2空間內(nèi)的變流器，變流器具有接受由所述連通路流出的氣體冷凍劑的開口部和向與從所述連通路的流出方向不同的方向排出氣體冷凍劑的排出口；設(shè)置在所述框架下面與所述電動機定子的末端線圈上面之間的、由所述框架的下面和所述電動機的轉(zhuǎn)子的上方構(gòu)成的第3空間，第3空間內(nèi)設(shè)置有第2油套蓋，用該第2油套蓋隔開第3空間，第2油套蓋的外徑大約與所述末端線圈的外徑相等。
4.如權(quán)利要求3所述的渦輪壓縮機，其特征在于具有由所述定子的中心下側(cè)和設(shè)置在所述密封容器的底部的油貯留部上面組成的第4空間，通過所述轉(zhuǎn)子和所述定子的間隔及插入所述定子線圈的切口連接該第4空間和所述的第3空間。
5.如權(quán)利要求3所述的渦輪壓縮機，其特征在于在所述的第4空間內(nèi)，相對于密封容器內(nèi)徑尺寸設(shè)置了具有80％～90％的外徑尺寸的圓形油面起波防止板。
6.如權(quán)利要求1或3所述的渦輪壓縮機，其特征在于為用具有電絕緣性和耐冷卻劑性的樹脂材將所述變流器、所述第1或第2油套蓋整體或部分連接的結(jié)構(gòu)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種渦輪壓縮機。在排氣循環(huán)路徑的初期階段，將以霧狀混入排氣中的油從狹窄的通路流入截面積大的通路，使流速產(chǎn)生極大的速度差，并用變流器改變其流動方向，通過使排氣碰撞密封容器的內(nèi)壁，液化分離油霧。然后，將進入電動機末端線圈內(nèi)側(cè)的油霧及從軸承流入的潤滑油導(dǎo)入轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動部，附加離心力，使其沖撞隔開轉(zhuǎn)子外徑部(定子的末端線圈內(nèi)徑)的油套蓋，進行液化分離。根據(jù)本發(fā)明，能夠大大降低渦輪壓縮機排出的氣體制冷劑中混入的冷凍機油的比例。
文檔編號F04C18/02GK1482365SQ03137820
公開日2004年3月17日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者大沼敦, 田村和巳, 小山昌喜, 關(guān)上和夫, 坪野勇, 小田島毅, 喜, 夫, 巳, 毅 申請人:日立家用電器公司