涡旋式压缩的制造方法
涡旋式压缩的制造方法
【专利摘要】本发明的涡旋式压缩机具备：固定涡盘(112)；回旋涡盘(109)；在端部具有偏心部(108)的曲柄轴(103)；沿着轴向在该曲柄轴内贯通且在所述偏心部的端面具有开口部的供油孔(115)；设于回旋涡盘且与所述偏心部卡合而滑动的回旋滑动轴承(110)；设于所述偏心部的外周的供油通路(116)，利用从所述供油孔供给的润滑油对偏心部与回旋滑动轴承之间进行润滑。在所述偏心部的外周上独立于所述供油通路而设有轴向的损失降低槽(117)，在该损失降低槽中的所述偏心部的端面侧和基端侧中的至少一方具备密封部(118a、118b)。由此，能够降低因存在于曲柄轴的偏心部的外周面和回旋滑动轴承的内周面之间的润滑油产生的油膜的剪切阻力，从而能够降低流体润滑时的轴承损失。
【专利说明】涡旋式压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在制冷空调装置中使用的涡旋式压缩机，尤其涉及一种将与曲柄轴的偏心部卡合而滑动的回旋滑动轴承装备于回旋涡盘的涡旋式压缩机。
【背景技术】
[0002]涡旋式压缩机是通过使具有螺旋状的齿型形状的两个涡盘构件相对地回旋运动来进行制冷剂等气体的压缩的压缩机。通常而言，构成为相对于由螺钉或焊接等约束的固定涡盘而言，使另一方的可动的回旋涡盘进行回旋运动。大多采用如下所述的机构:在回旋涡盘设有与曲柄轴的偏心部卡合而滑动的回旋滑动轴承，曲柄轴的偏心部和所述回旋滑动轴承一边借助润滑油而滑动，一边将曲柄轴的振摆回转旋转运动向回旋涡盘传递而进行回旋运动。
[0003]近年来，为了实现涡旋式压缩机的能量消耗量的降低、及电动机的负载降低，因轴和轴承之间的滑动产生的轴承损失的降低成为课题。
[0004]作为要实现该轴承损失的降低的现有技术，在日本特开2003-239876号公报(专利文献I)中有所记载。在该文献中记载有如下内容:“在形成于回旋涡盘的下部的轮毂的插入槽中保持有自转和空转自如的浮动环构件，向浮动环构件的中心插入有固定于旋转轴的偏心部的滑动衬套而构成涡旋式压缩机的摩擦损失降低装置”。
[0005]通常而言，在两个面借助润滑油而滑移滑动的轴承等的滑动部中，已知伴随着滑动速度的增加、摩擦损失增加。在所述专利文献I记载的结构中，形成为在由润滑油充满的旋转轴的偏心部和轮毂(回旋轮毂部)之间的空间中插入有能够自转的滑动衬套的结构。由此，能够使在旋转轴和轮毂之间产生的滑动分散为在旋转轴外周和滑动衬套内周之间的滑动和在滑动衬套外周和轮毂内周之间的滑动，使各滑动部位中的相对滑动速度降低，尤其使高速运转时的轴承的摩擦损失降低。
[0006]作为其他的现有技术，已有日本特开平11-159484号公报(专利文献2)记载的技术。在该专利文献2中记载有如下内容:“在相对于曲柄轴而从偏心销部的偏心方向向曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离30°以上且120°以下的范围内的偏心销部的外周面上形成有D切口”。另外，关于所述D切口记载有如下内容:“在偏心轴部和轴承部之间的间隙比较大的领域中设有供油用缺口”。
[0007]通过在偏心轴部和轴承部之间的间隙的比较大的领域中设有所述供油用缺口(D切口)，从而在起动时、低速运转时及过渡运转时均促进稳定的供油，由此可实现油膜破裂的防止和流体润滑的确保。其结果是，能够防止曲柄轴外周和轴承内周的直接接触，从而防止摩擦损失的增加。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2003-239876号公报
[0011]专利文献2:日本特开平11-159484号公报发明概要
[0012]发明所要解决的课题
[0013]但是，在上述专利文献I的结构中，部件个数增加，故结构变得复杂，滑动部位也增加，从而产生了要求轴承间隙尺寸较高的管理精度等新课题。另外，在低速运转时由于滑动速度的减少而难以形成油膜，从而还存在容易在与滑动衬套之间发生直接接触的课题。
[0014]另外，在上述专利文献2的结构中，在促进从外部向轴承间隙的润滑油的流入而防止油膜破裂并防止轴和轴承的直接接触这一方面有效，但由于在偏心轴部和轴承部的间隙较大的地方设有缺口，故无法期待流体润滑油膜的剪切阻力的降低、或降低效果较小。因而，一旦形成有流体润滑油膜而形成了没有直接接触部分的状态时，在此以上的损失降低无法实现、或受到限定。
[0015]
【发明内容】
[0016]本发明的目的在于，通过降低因存在于所述曲柄轴的偏心部的外周面和所述回旋滑动轴承的内周面之间的润滑油而产生的油膜的剪切阻力，由此来降低流体润滑时的轴承损失。
[0017]解决方案
[0018]为了实现上述目的，本发明提供一种涡旋式压缩机，其具备:固定涡盘；回旋涡盘，其与该固定涡盘啮合；曲柄轴，其在端部具有偏心部而用于使该回旋涡盘进行回旋运动；供油孔，其沿着轴向在该曲柄轴内贯通，且在所述偏心部的端面具有开口部；回旋滑动轴承，其设于所述回旋涡盘，且与所述曲柄轴的偏心部卡合而滑动；供油通路，其以将该偏心部的上端侧和下端侧连通的方式设于所述曲柄轴的偏心部的外周，利用从所述供油孔供给的润滑油对所述偏心部与所述回旋滑动轴承之间进行润滑，其特征在于，所述涡旋式压缩机还具备:轴向的损失降低槽，其独立于所述供油通路而设于所述曲柄轴的偏心部的外周；密封部，其设于该损失降低槽中的所述偏心部的端面侧和基端侧中的至少一方。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，具有如下所述的效果:能够降低因存在于曲柄轴的偏心部的外周面和回旋滑动轴承的内周而之间的润滑油而产生的油膜的剪切阻力，从而能够降低流体润滑时的轴承损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的涡旋式压缩机的实施例1的纵向剖视图。
[0022]图2是图1所示的偏心部附近的放大立体图。
[0023]图3是图1所示的偏心部附近的放大剖视图。
[0024]图4是图3的A-A剖视图。
[0025]图5是图3的B-B剖视图。
[0026]图6是图3的C-C剖视图。
[0027]图7是说明图3的B-B剖面中的轴旋转方向、角度位置、轴承载重方向的图。
[0028]图8是说明本发明中的损失降低槽的开始位置的图，(a)是说明损失降低槽的开始位置和相对轴承损失之间的关系的线图，(b)是说明损失降低槽的开始位置和相对最小油膜厚度之间的关系的线图。
[0029]图9是说明本发明中的损失降低槽的深度和相对轴承损失之间的关系的线图。
[0030]图10是说明本发明中的损失降低槽的周向角度宽度和相对轴承损失之间的关系的线图。
[0031]图11是说明本发明中的轴的旋转速度和相对轴承损失之间的关系的线图。
[0032]图12是表示设于曲柄轴的外周的损失降低槽的其他例的偏心部附近的放大立体图。
[0033]图13是表示设于曲柄轴的外周的损失降低槽的另一其他例的偏心部附近的放大立体图。
[0034]图14是表示设于曲柄轴的外周的损失降低槽的另一其他例的偏心部附近的放大立体图。
【具体实施方式】
[0035]以下，采用【专利附图】
【附图说明】本发明的涡旋式压缩机的具体的实施例。在各附图中，标以相同符号的部分表不相同或相应的部分。
[0036]实施例1
[0037]图1是表示本发明的涡旋式压缩机的实施例1的纵向剖视图。
[0038]图1所示的涡旋式压缩机I为在空气调节器等空调装置、制冷装置等的制冷空调用中使用的密闭形的涡旋式压缩机。在密闭容器2内的上部设有固定涡盘112和与该固定涡盘112啮合而回旋运动的回旋涡盘109。另外，在密闭容器2内设有电动机102，在该电动机102连接有曲柄轴103，该曲柄轴103由设于在密闭容器2内固定设置的框架104的主轴承105、及设于下框架106的副轴承107而被支承成旋转自如。
[0039]在曲柄轴103的上部设有偏心部108，该偏心部108与设于所述回旋涡盘109的端板下表面的回旋滑动轴承110卡合而滑动，偏心部108的振摆回转旋转运动(偏心运动)向回旋涡盘109传递。该回旋涡盘109被欧氏环111限制自转，而相对于固定涡盘112进行回旋运动。由此，从吸入口 113吸入低压的制冷剂气体，并对其压缩之后，经由排出口 114向外部排出。
[0040]需要说明的是，在曲柄轴103的内部设有从其下端贯通至所述偏心部108的端面(上端面)侧的供油孔115，且以如下方式构成:储存在密闭容器下部中的润滑油3借助压力差或另行安装在曲柄轴下端部的泵，通过供油孔115而压上并向各轴承部(主轴承105、副轴承107、回旋滑动轴承110)等的滑动部供给。在本实施例中，密闭容器2内成为排出压力，另外，所述回旋涡盘109的端板背面的中间室(背压室)119成为排出压力和吸入压力的中间的压力。因此，成为储存在密闭容器下部中的润滑油在排出压力与所述中间压力的压力差的作用下经由所述供油孔115而向所述各轴承部等供油的结构。
[0041]图2是图1所示的偏心部108附近的放大立体图。在偏心部108的上端面开口有所述供油孔115。在偏心部108设有将从其上端(端面)108a侧到下端(基端)108b侧连通的轴向的供油通路116。另外，独立于所述供油通路116地沿着轴向形成有对偏心部108的外周面下挖而成的损失降低槽117。在该损失降低槽117的上端108a侧和下端108b侧分别设有未对所述偏心部108的外周面下挖的密封部118a、118b。[0042]图3是图1所示的偏心部108附近的放大剖视图。在回旋涡盘109的回旋轮毂部109a内设有回旋滑动轴承110，向该回旋滑动轴承110内捅入有曲柄轴103的偏心部108并使该曲柄轴103的偏心部108与该回旋滑动轴承110卡合，该偏心部108和所述回旋滑动轴承110进行滑移滑动。在所述偏心部108的上端(端面)108a和回旋涡盘109之间所围成的空间与所述供油孔115连通，由于是供油路径的上游，因此此处所供给的润滑油的压力大致成为排出压力。
[0043]与其相对地，偏心部108的下端(基端)108b侧的压力与压力比所述上端108侧低的所述中间室119连通，从供油孔115供给的润滑油在将由回旋涡盘109、偏心部108及回旋滑动轴承110所围成的空间(回旋轮毂部内空间)4充满之后，通过所述供油通路116等而向下方的中间室119排出。
[0044]所述供油通路116由将所述偏心部108的外周向内侧下挖而成的下挖槽或缺口形成，该供油通路116使偏心部108与回旋滑动轴承110的间隙扩大，并且沿着轴向横跨回旋滑动轴承110而通向偏心部108的上端108a侧和下端108b侧这两方。因而，回旋轮毂部内空间4的润滑油通过供油通路116而向中间室119流动的流路阻力变得比在偏心部108外周面的除所述供油通路116以外的部分中流动的润滑油的流路阻力小。
[0045]另一方面，所述损失降低槽117也由将偏心部108的外周向内侧下挖而成的下挖槽或缺口形成，但在该损失降低槽117的上端108a侧和下端108b侧形成有直径与偏心部108的外周面相同的密封部118，损失降低槽117的轴向长度比所述回旋滑动轴承110短。因而，所述损失降低槽117成为不沿着轴向横跨所述回旋滑动轴承110、而不同时向偏心部108的上端108a侧和下端108b侧开口的结构。
[0046]进而，在所述密封部118a、118b的部分中，偏心部108的外周与回旋滑动轴承110的内周的间隙和偏心部108的外周中的除所述供油通路116以外的部分同等。即，通过所述损失降低槽117而从偏心部108的上端108a朝向下端108b的流路阻力与在偏心部108外周面的除供油通路116以外的部分中流动的流路阻力大概同等。因此，从供油孔115向回旋轮毂部内空间4供给的润滑油优先通过供油通路116的部分，从而容易向中间室119侧流动。另外，在回旋滑动轴承110的部分整体中，润滑油沿着轴向流动的流路阻力和未设有所述损失降低槽117的情况大概同等，即便设有损失降低槽117也可防止供油量的增大。
[0047]图4是图3的A-A剖视图，图5是图3的B-B剖视图，图6是图3的C-C剖视图。偏心部108的外周面的直径比回旋滑动轴承110的内周面的直径小，故在它们之间存在有间隙，且该间隙被润滑油充满。
[0048]如图4所示，供油通路116在偏心部108的上端108a的部分处开口，该供油通路116的部分与回旋滑动轴承110之间的间隙远比未设有供油通路116的部分的偏心部108与回旋滑动轴承110之间的间隙宽。
[0049]另外，在所述偏心部108的轴向中间的部位处，如图5所示，偏心部108的供油通路116与回旋滑动轴承110之间的间隙、及偏心部108的损失降低槽117与回旋滑动轴承110之间的间隙远比偏心部108的其他的部分与回旋滑动轴承110之间的间隙宽。
[0050]进而，在所述偏心部108的轴向的下端(基端)附近，如图6所示，所述损失降低槽117不存在，偏心部108的供油通路116的部分与回旋滑动轴承110之间的间隙远比未设有供油通路116的部分的偏心部108与回旋滑动轴承110之间的间隙宽。[0051]图7是说明图3的B-B剖面中的轴旋转方向、角度位置、轴承载重方向的图。回旋滑动轴承110压靠于供油通路116、损失降低槽117、曲柄轴103的旋转方向120及偏心部108的轴承载重方向121的位置如图7所示。更详细地说明。首先，使用以偏心部108的中心为基准，将偏心部108的偏心方向的相反侧设为0°的坐标系，说明各种部位的角度位置。
[0052]曲柄轴103如轴旋转方向120所示，当沿着附图的顺时针方向旋转运动时，回旋涡盘109在轴承载重方向121上产生轴承载作为压缩气体的反作用力和回旋涡盘沿着偏心方向振摆回转的离心力的合力。此时，偏心部108与回旋滑动轴承110之间的间隙在周向上不均勻而产生偏差，且在从所述轴承载重方向121向旋转方向的相反方向偏移的最小间隙部122中成为最小。
[0053]对在轴的外周设有所述损失降低槽117且使该轴相对于圆筒状的滑动轴承经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失进行评价，对基于所述损失降低槽的轴承损失的降低效果进行了验证。该验证结果示于图8?图11。另外，根据该结果，对能够有效地降低轴承损失的所述损失降低槽117的位置、深度、宽度进行了探讨。需要说明的是，在该验证时，在空气调节器用的涡旋式压缩机中，将所述偏心部的轴径假定为14?18_来进行验证。
[0054]以下，采用图8?图11进行详细的说明。
[0055]图8是说明本发明中的损失降低槽117的开始位置的图，(a)是说明损失降低槽117的开始位置和相对轴承损失之间的关系的线图，(b)是说明损失降低槽的开始位置和相对最小油膜厚度之间的关系的线图。
[0056]所述(a)图示出了将损失降低槽117形成为对轴的外周下挖而成的下挖槽，且相对于圆筒状的滑动轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对形成于轴的外周的所述损失降低槽117的周向开始位置进行各种改变而进行了评价。横轴表示损失降低槽117的周向开始位置，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的轴承损失设为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，所述损失降低槽117设为深度为0.1mm且沿着周向横跨30度的角度范围(角度宽度)的下挖槽。
[0057]该验证的结果是，如(a)图所示，相对轴承损失在损失降低槽的开始角度为140度?210度的范围内尤其显示减少的趋势。因而，损失降低槽117的开始位置优选设置在140°?210°的范围内，通过设为该范围内，能够使轴承损失至少降低2%以上。另外，当将所述开始位置设为145°?180°的范围内时，降低效果变得最大。需要说明的是，如果设置成在所述140°?210°的范围内存在有所述损失降低槽117的至少一部分的话，能够使轴承损失降低效果比现有技术降低。
[0058]所述(b)图是表示损失降低槽的开始位置和相对最小油膜厚度之间的关系的图，横轴表示损失降低槽117的周向开始位置，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的最小油膜厚度设为100%且相对于此的相对最小油膜厚度。如该图所示，若损失降低槽117的开始位置为140度以下，则损失降低槽117的开始位置成为作为最小油膜厚度的角度附近，因此，当在比140度小的角度范围内设置轴承降低槽117时，轴承动作变得不稳定，因轴与轴承的接触引起的磨损容易进展，故优选至少在140度以上的角度范围内确定所述损失降低槽117的开始位置。需要说明的是，损失降低槽117的一部分即便涉及210度以上的部分，最小油膜厚度也充分地大，因此，如果损失降低槽117的开始位置位于140°?210°的范围内，其结束位置成为210度以上的位置亦可。
[0059]图9是说明本发明中的损失降低槽117的深度和相对轴承损失之间的关系的线图。示出了所述损失降低槽117形成为对轴的外周下挖而成的下挖槽且相对于圆筒状的滑动轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对形成于轴的外周的所述损失降低槽117的深度(离加工前的所述偏心部外周圆的径向深度)进行各种改变而进行了评价。横轴表示损失降低槽117的深度(下挖深度)，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的轴承损失设为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，损失降低槽117沿着周向形成在30度的角度范围(角度宽度)内，该损失降低槽的开始角度设为150度。
[0060]该验证的结果是，如图9所示，通过将损失降低槽的下挖深度设为0.002mm以上，能够使轴承损失至少降低2%以上。另外，如果将所述损失降低槽的深度设为0.0lmm以上，则至少存在5%以上的轴承损失降低效果，如果将所述损失降低槽的深度设为0.05mm以上，则轴承损失降低效果变得最大。需要说明的是，当过于增大损失降低槽117的深度时，会引发轴的刚性降低，故优选损失降低槽117的深度即便最大也设为轴径(曲柄轴的偏心部的轴径)的20%以下。因而，通常而言，优选将所述损失降低槽的深度设为0.05?0.5mm左右。
[0061]图10是说明本发明中的损失降低槽的周向角度宽度和相对轴承损失之间的关系的线图。示出了所述损失降低槽117形成为对轴的外周下挖而成的下挖槽且相对于圆筒状的滑动轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对形成在轴的外周的所述损失降低槽117的周向角度宽度进行各种改变而进行了评价。横轴表示损失降低槽117的周向角度宽度，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的轴承损失设为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，损失降低槽117的深度设为0.1mm，该槽的开始角度设为150度。
[0062]该验证的结果是，如图10所示，相对轴承损失通过将损失降低槽117的周向角度宽度设为10度以上、即在本例中从开始角度150度的位置沿着周向设为10度以上的角度宽度，由此能够使轴承损失至少降低2%以上。另外，在使损失降低槽从开始角度150°到周向角度宽度60度逐渐扩宽的情况下，显示出如下趋势:相对轴承损失与周向角度宽度的增加相应而减少，且即便形成为比60度宽的角度宽度，相对轴承损失也几乎不减少。因而，所述角度宽度在还考虑到轴承损失槽117的加工性等时，优选设为20°?60°的范围。
[0063]根据以上说明可验证到，在曲柄轴103的偏心部108的外周形成损失降低槽117时，在下挖槽或缺口的作用下，通过在图7所示的坐标系中的从角度140度到210度的范围内设置下挖深度成为0.002mm以上的部分，能够降低轴承损失，尤其是如果将所述损失降低槽117的开始位置设为图7所示的坐标系中的角度150度附近的位置，将该槽的角度宽度设为20°?60°，并将该槽的深度设为0.0lmm以上的话，可获得较大的轴承损失降低效果O
[0064]图11是说明本发明中的轴的旋转速度和相对轴承损失之间的关系的线图。S卩，示出了采用在外周设有损失降低槽117的轴和没有损失降低槽的轴且相对于圆筒状的轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对轴的旋转速度进行各种改变而进行了评价。图11的横轴表示旋转速度，纵轴表示将使用没有损失降低槽的轴而以转速6000转/分钟旋转时的轴承损失为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，所述损失降低槽117的深度设为0.1mm的下挖槽，使该损失降低槽117沿着周向形成在30度的角度范围(角度宽度)内，且该损失降低槽的开始角度设为150度。
[0065]该验证的结果是，如图11所示，能够确认到，通过设置损失降低槽117，在各转速中轴承损失降低。另外可知，当旋转速度增加时轴承损失会增加，但设有损失降低槽的本发明相对于未设有损失降低槽的现有技术而言，旋转速度越增加，轴承损失降低效果也越相对增加。
[0066]图12?图14分别是表示设于曲柄轴的外周的所述损失降低槽117的其他例的偏心部附近的放大立体图。
[0067]对于所述损失降低槽117而言，由图9可明确，期望形成为从加工前的轴外周面下挖了深度0.05mm以上而成的下挖槽，但如图12所示，也可以形成为缺口形状，能够获得与形成为下挖槽时大致相同的轴承损失降低效果。
[0068]在形成为这样的缺口形状的情况下，从轴的加工前的外周面向轴中心方向的深度根据周向的角度位置而从Omm连续性地增减，故为了确保轴承损失降低效果尤为变大的0.05mm以上的深度，需要更宽的周向角度宽度。但是，形成为图12所示那样的缺口形状的情况与形成为图2所示的下挖槽的情况相比，存在能够降低加工成本的效果。
[0069]另外，在图12的例子中，在所述损失降低槽117中的所述偏心部的端面108a侧设有密封部118a，而在基端108b侧设有密封部118b，但该密封部118也可以设于所述密封部118a与118b中的至少一方。在图13所示的例子中，形成为将密封部118仅仅设置在损失降低槽117的基端108b侧(中间室侧)的结构。在这种情况下，从在偏心部108的上端开口的供油孔115流出的润滑油变得容易流入损失降低槽117，供油量稍稍增加。不过，在设为图13的例子的情况下，即便损失降低槽117的周向宽度相同，也能够使损失降低槽117的面积增加，故存在能够使轴承损失降低效果进一步地提高的优点。另外，如果与中间室侧(基端侧)邻接地设置密封部118的话，则能够防止极端的供油量的增加。
[0070]另外，关于损失降低槽117而言，如图14所示，在所述偏心部108的周向上形成有多个。即，在将从所述偏心部108的偏心方向的相反方向沿着曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140度的位置作为所述损失降低槽117的开始位置而将该槽的结束位置设为210度的情况下，损失降低槽117的周向角度宽度成为70度。在设为如此较宽的角度宽度的槽的情况下，在其中途如图14所示以例如沿着周向20度左右的宽度取得在偏心轴的外周面未设有缺口的部分，并将所述损失降低槽117在所述角度位置处分割设置为成为140°?165°的范围的损失降低槽117a和185°?210°的范围的损失降低槽117b，且在损失降低槽117的中间部的165°?185°的范围内残留未设有所述缺口的部分。
[0071]损失降低槽117的部分中难以形成支承轴承载重的油膜压力，但如图14所示，将损失降低槽沿着周向分开设置为多个，且在其之间在一定周向角度范围内不形成下挖槽或缺口而残留有偏心轴外周面，由此在该残留有偏心轴外周面的部分中能够确保产生一定程度的油膜压力的能力。由此，万一发生地震或较大的振动等，而即便在所述损失降低槽的部分中负载有未预期的动载重的情况下，也能够防止偏心轴108和回旋滑动轴承110的碰撞，从而能够防止粘结或烧剥等的产生。
[0072]需要说明的是，在该图14所示的例子中，优选的是，将多个所述损失降低槽117a、117b这两方的周向开始位置均设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的位置处，但通过将所述多个损失降低槽中的至少一个周向开始位置设置在所述140°?210°的位置处，也可获得所述轴承损失降低效果。
[0073]根据以上所述的本实施例，在曲柄轴的偏心部的外周面和回旋滑动轴承的内周面借助润滑油而滑动的结构中，能够降低因存在于所述偏心部外周面和所述滑动轴承内周面之间的润滑油而产生的油膜的剪切阻力，故能够降低流体润滑时的轴承损失。对该效果进行更详细的说明。
[0074]通常而言，可知较薄的流体润滑油膜的剪切应力τ具有伴随着润滑油的轴旋转方向流速U的关于油膜厚度h方向的变化梯度dU/dh和润滑油粘度η而增加的关系。根据本实施例，几乎没有通过油膜压力来进行载重支承的作用，且通过在偏心轴外周设置由所述下挖槽或缺口形成的损失降低槽而能够扩大偏心轴外周和回旋滑动轴承内周的间隙比较小的部分的间隙。其结果是，能够增加基于充满所述损失降低槽的部分的润滑油的油膜厚度h，使所述变化梯度dU/dh减少，从而能够减少油膜的剪切应力。因而，作为所述剪切应力的积分值的油膜的剪切阻力得以降低，故能够降低轴承损失。
[0075]另外，在所述损失降低槽中的所述偏心部的端面(上端)侧和基端(下端)侧的至少一方设有成为沿着曲柄轴的轴向的流路阻力的密封部，因此，所述的损失降低槽沿着轴向横跨所述回旋滑动轴承地未与所述偏心部的端面侧和基端侧同时连通。另一方面，所述供油通路成为沿着轴向横跨所述回旋滑动轴承地与所述偏心部的端面侧和基端侧连通的结构。其结果是，轴向的流路阻力在所述供油通路中成为最小，从供油孔供给的润滑油优选向所述供油通路流动。因而，所述偏心部中的润滑油的供油状态被维持为与未设有所述损失降低槽的现有技术大概同样，即便如本实施例那样设有损失降低槽，也能够防止供油量增大等供油状态恶化的情况。
[0076]在本实施例中，形成为所述损失降低槽的开始位置设置在绕所述偏心轴的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的角度范围内的结构。该理由如前述那样，当将所述损失降低槽的开始位置设为140度以下时，会妨碍支承载重的油膜压力的产生，没有降低轴承损失的效果，除此之外，存在因使油膜压力降低而导致引发油膜破裂的可能性，故设为140度以上。另外，即便将所述损失降低槽的开始位置设为210度以上，其领域为在涡旋式压缩机的运转中轴与轴承的间隙处于原本比较大的状态下的部分，因此，难以获得使所述变化梯度dU/dh降低并使油膜剪切应力降低而使轴承损失降低的效果，因而设为210度以下。
[0077]另外，在本实施例中，所述损失降低槽中距其加工前的所述偏心部外周圆成为0.002mm以上(优选0.01?0.05mm以上)的径向深度的部分形成为存在于从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210° (优选145°?180° )的范围内，因此，能够获得因尺寸误差等引起的偏差少且稳定的轴承损失降低效果。
[0078]附图标记说明如下:
[0079]1:涡旋式压缩机，2:密闭容器，3:润滑油，4:回旋轮毂部内空间，
[0080]102:电动机，103:曲柄轴，104:框架，105:主轴承,[0081]106:下框架，107:副轴承，
[0082]108:偏心部，108a:端面(上端)，108b:基端(下端)，
[0083]109:回旋涡盘，110:回旋滑动轴承，
[0084]111:欧氏环，
[0085]112:固定涡盘，
[0086]113:吸入口，
[0087]114:排出口，
[0088]115:供油孔，
[0089]116:供油通路，
[0090]117、117a、117b:损失降低槽，
[0091]118、118a、118b:密封部，
[0092]119:中间室(背压室)，
[0093]120:轴旋转方向，121:轴承载重方向，
[0094]122最小间隙部。
【权利要求】
1.一种涡旋式压缩机，其具备: 固定润盘； 回旋涡盘，其与所述固定涡盘啮合； 曲柄轴，其在端部具有偏心部而用于使所述回旋涡盘进行回旋运动； 供油孔，其沿着轴向在所述曲柄轴内贯通，且在所述偏心部的端面具有开口部； 回旋滑动轴承，其设于所述回旋涡盘，且与所述曲柄轴的偏心部卡合而滑动； 供油通路，其以将所述偏心部的端面侧和基端侧连通的方式设于所述曲柄轴的偏心部的外周， 利用从所述供油孔供给来的润滑油对所述偏心部与所述回旋滑动轴承之间进行润滑， 所述涡旋式压缩机的特征在于，还具备: 轴向的损失降低槽，其独立于所述供油通路而设于所述曲柄轴的偏心部的外周； 密封部，其设于所述损失降低槽中的所述偏心部的端面侧和基端侧中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的开始位置设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的位置处。
3.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的开始位置设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离145°?180°的位置处。
4.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述供油通路及所述损失降低槽分别是在所述偏心部的外周由下挖槽或缺口形成的，且所述损失降低槽形成为存在有距其加工前的所述偏心部外周圆有0.002mm以上的径向深度的部分。
5.根据权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的深度为0.0lmm以上且为所述偏心部的轴径的20%以下。
6.根据权利要求5所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的深度为0.05?0.5mm。
7.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽在所述偏心部的周向上形成有多个。
8.根据权利要求7所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 多个所述损失降低槽中的至少一个设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的位置处。
9.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述密封部至少设置在所述损失降低槽中的所述偏心部的基端侧。
【文档编号】F04C18/02GK103502645SQ201180070247
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年4月22日 优先权日:2011年4月22日
【发明者】小山田具永, 柳濑裕一, 小山昌喜, 佐藤英治, 大野耕作 申请人:株式会社日立制作所
【专利摘要】本发明的涡旋式压缩机具备：固定涡盘(112)；回旋涡盘(109)；在端部具有偏心部(108)的曲柄轴(103)；沿着轴向在该曲柄轴内贯通且在所述偏心部的端面具有开口部的供油孔(115)；设于回旋涡盘且与所述偏心部卡合而滑动的回旋滑动轴承(110)；设于所述偏心部的外周的供油通路(116)，利用从所述供油孔供给的润滑油对偏心部与回旋滑动轴承之间进行润滑。在所述偏心部的外周上独立于所述供油通路而设有轴向的损失降低槽(117)，在该损失降低槽中的所述偏心部的端面侧和基端侧中的至少一方具备密封部(118a、118b)。由此，能够降低因存在于曲柄轴的偏心部的外周面和回旋滑动轴承的内周面之间的润滑油产生的油膜的剪切阻力，从而能够降低流体润滑时的轴承损失。
【专利说明】涡旋式压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在制冷空调装置中使用的涡旋式压缩机，尤其涉及一种将与曲柄轴的偏心部卡合而滑动的回旋滑动轴承装备于回旋涡盘的涡旋式压缩机。
【背景技术】
[0002]涡旋式压缩机是通过使具有螺旋状的齿型形状的两个涡盘构件相对地回旋运动来进行制冷剂等气体的压缩的压缩机。通常而言，构成为相对于由螺钉或焊接等约束的固定涡盘而言，使另一方的可动的回旋涡盘进行回旋运动。大多采用如下所述的机构:在回旋涡盘设有与曲柄轴的偏心部卡合而滑动的回旋滑动轴承，曲柄轴的偏心部和所述回旋滑动轴承一边借助润滑油而滑动，一边将曲柄轴的振摆回转旋转运动向回旋涡盘传递而进行回旋运动。
[0003]近年来，为了实现涡旋式压缩机的能量消耗量的降低、及电动机的负载降低，因轴和轴承之间的滑动产生的轴承损失的降低成为课题。
[0004]作为要实现该轴承损失的降低的现有技术，在日本特开2003-239876号公报(专利文献I)中有所记载。在该文献中记载有如下内容:“在形成于回旋涡盘的下部的轮毂的插入槽中保持有自转和空转自如的浮动环构件，向浮动环构件的中心插入有固定于旋转轴的偏心部的滑动衬套而构成涡旋式压缩机的摩擦损失降低装置”。
[0005]通常而言，在两个面借助润滑油而滑移滑动的轴承等的滑动部中，已知伴随着滑动速度的增加、摩擦损失增加。在所述专利文献I记载的结构中，形成为在由润滑油充满的旋转轴的偏心部和轮毂(回旋轮毂部)之间的空间中插入有能够自转的滑动衬套的结构。由此，能够使在旋转轴和轮毂之间产生的滑动分散为在旋转轴外周和滑动衬套内周之间的滑动和在滑动衬套外周和轮毂内周之间的滑动，使各滑动部位中的相对滑动速度降低，尤其使高速运转时的轴承的摩擦损失降低。
[0006]作为其他的现有技术，已有日本特开平11-159484号公报(专利文献2)记载的技术。在该专利文献2中记载有如下内容:“在相对于曲柄轴而从偏心销部的偏心方向向曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离30°以上且120°以下的范围内的偏心销部的外周面上形成有D切口”。另外，关于所述D切口记载有如下内容:“在偏心轴部和轴承部之间的间隙比较大的领域中设有供油用缺口”。
[0007]通过在偏心轴部和轴承部之间的间隙的比较大的领域中设有所述供油用缺口(D切口)，从而在起动时、低速运转时及过渡运转时均促进稳定的供油，由此可实现油膜破裂的防止和流体润滑的确保。其结果是，能够防止曲柄轴外周和轴承内周的直接接触，从而防止摩擦损失的增加。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2003-239876号公报
[0011]专利文献2:日本特开平11-159484号公报发明概要
[0012]发明所要解决的课题
[0013]但是，在上述专利文献I的结构中，部件个数增加，故结构变得复杂，滑动部位也增加，从而产生了要求轴承间隙尺寸较高的管理精度等新课题。另外，在低速运转时由于滑动速度的减少而难以形成油膜，从而还存在容易在与滑动衬套之间发生直接接触的课题。
[0014]另外，在上述专利文献2的结构中，在促进从外部向轴承间隙的润滑油的流入而防止油膜破裂并防止轴和轴承的直接接触这一方面有效，但由于在偏心轴部和轴承部的间隙较大的地方设有缺口，故无法期待流体润滑油膜的剪切阻力的降低、或降低效果较小。因而，一旦形成有流体润滑油膜而形成了没有直接接触部分的状态时，在此以上的损失降低无法实现、或受到限定。
[0015]
【发明内容】
[0016]本发明的目的在于，通过降低因存在于所述曲柄轴的偏心部的外周面和所述回旋滑动轴承的内周面之间的润滑油而产生的油膜的剪切阻力，由此来降低流体润滑时的轴承损失。
[0017]解决方案
[0018]为了实现上述目的，本发明提供一种涡旋式压缩机，其具备:固定涡盘；回旋涡盘，其与该固定涡盘啮合；曲柄轴，其在端部具有偏心部而用于使该回旋涡盘进行回旋运动；供油孔，其沿着轴向在该曲柄轴内贯通，且在所述偏心部的端面具有开口部；回旋滑动轴承，其设于所述回旋涡盘，且与所述曲柄轴的偏心部卡合而滑动；供油通路，其以将该偏心部的上端侧和下端侧连通的方式设于所述曲柄轴的偏心部的外周，利用从所述供油孔供给的润滑油对所述偏心部与所述回旋滑动轴承之间进行润滑，其特征在于，所述涡旋式压缩机还具备:轴向的损失降低槽，其独立于所述供油通路而设于所述曲柄轴的偏心部的外周；密封部，其设于该损失降低槽中的所述偏心部的端面侧和基端侧中的至少一方。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，具有如下所述的效果:能够降低因存在于曲柄轴的偏心部的外周面和回旋滑动轴承的内周而之间的润滑油而产生的油膜的剪切阻力，从而能够降低流体润滑时的轴承损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的涡旋式压缩机的实施例1的纵向剖视图。
[0022]图2是图1所示的偏心部附近的放大立体图。
[0023]图3是图1所示的偏心部附近的放大剖视图。
[0024]图4是图3的A-A剖视图。
[0025]图5是图3的B-B剖视图。
[0026]图6是图3的C-C剖视图。
[0027]图7是说明图3的B-B剖面中的轴旋转方向、角度位置、轴承载重方向的图。
[0028]图8是说明本发明中的损失降低槽的开始位置的图，(a)是说明损失降低槽的开始位置和相对轴承损失之间的关系的线图，(b)是说明损失降低槽的开始位置和相对最小油膜厚度之间的关系的线图。
[0029]图9是说明本发明中的损失降低槽的深度和相对轴承损失之间的关系的线图。
[0030]图10是说明本发明中的损失降低槽的周向角度宽度和相对轴承损失之间的关系的线图。
[0031]图11是说明本发明中的轴的旋转速度和相对轴承损失之间的关系的线图。
[0032]图12是表示设于曲柄轴的外周的损失降低槽的其他例的偏心部附近的放大立体图。
[0033]图13是表示设于曲柄轴的外周的损失降低槽的另一其他例的偏心部附近的放大立体图。
[0034]图14是表示设于曲柄轴的外周的损失降低槽的另一其他例的偏心部附近的放大立体图。
【具体实施方式】
[0035]以下，采用【专利附图】
【附图说明】本发明的涡旋式压缩机的具体的实施例。在各附图中，标以相同符号的部分表不相同或相应的部分。
[0036]实施例1
[0037]图1是表示本发明的涡旋式压缩机的实施例1的纵向剖视图。
[0038]图1所示的涡旋式压缩机I为在空气调节器等空调装置、制冷装置等的制冷空调用中使用的密闭形的涡旋式压缩机。在密闭容器2内的上部设有固定涡盘112和与该固定涡盘112啮合而回旋运动的回旋涡盘109。另外，在密闭容器2内设有电动机102，在该电动机102连接有曲柄轴103，该曲柄轴103由设于在密闭容器2内固定设置的框架104的主轴承105、及设于下框架106的副轴承107而被支承成旋转自如。
[0039]在曲柄轴103的上部设有偏心部108，该偏心部108与设于所述回旋涡盘109的端板下表面的回旋滑动轴承110卡合而滑动，偏心部108的振摆回转旋转运动(偏心运动)向回旋涡盘109传递。该回旋涡盘109被欧氏环111限制自转，而相对于固定涡盘112进行回旋运动。由此，从吸入口 113吸入低压的制冷剂气体，并对其压缩之后，经由排出口 114向外部排出。
[0040]需要说明的是，在曲柄轴103的内部设有从其下端贯通至所述偏心部108的端面(上端面)侧的供油孔115，且以如下方式构成:储存在密闭容器下部中的润滑油3借助压力差或另行安装在曲柄轴下端部的泵，通过供油孔115而压上并向各轴承部(主轴承105、副轴承107、回旋滑动轴承110)等的滑动部供给。在本实施例中，密闭容器2内成为排出压力，另外，所述回旋涡盘109的端板背面的中间室(背压室)119成为排出压力和吸入压力的中间的压力。因此，成为储存在密闭容器下部中的润滑油在排出压力与所述中间压力的压力差的作用下经由所述供油孔115而向所述各轴承部等供油的结构。
[0041]图2是图1所示的偏心部108附近的放大立体图。在偏心部108的上端面开口有所述供油孔115。在偏心部108设有将从其上端(端面)108a侧到下端(基端)108b侧连通的轴向的供油通路116。另外，独立于所述供油通路116地沿着轴向形成有对偏心部108的外周面下挖而成的损失降低槽117。在该损失降低槽117的上端108a侧和下端108b侧分别设有未对所述偏心部108的外周面下挖的密封部118a、118b。[0042]图3是图1所示的偏心部108附近的放大剖视图。在回旋涡盘109的回旋轮毂部109a内设有回旋滑动轴承110，向该回旋滑动轴承110内捅入有曲柄轴103的偏心部108并使该曲柄轴103的偏心部108与该回旋滑动轴承110卡合，该偏心部108和所述回旋滑动轴承110进行滑移滑动。在所述偏心部108的上端(端面)108a和回旋涡盘109之间所围成的空间与所述供油孔115连通，由于是供油路径的上游，因此此处所供给的润滑油的压力大致成为排出压力。
[0043]与其相对地，偏心部108的下端(基端)108b侧的压力与压力比所述上端108侧低的所述中间室119连通，从供油孔115供给的润滑油在将由回旋涡盘109、偏心部108及回旋滑动轴承110所围成的空间(回旋轮毂部内空间)4充满之后，通过所述供油通路116等而向下方的中间室119排出。
[0044]所述供油通路116由将所述偏心部108的外周向内侧下挖而成的下挖槽或缺口形成，该供油通路116使偏心部108与回旋滑动轴承110的间隙扩大，并且沿着轴向横跨回旋滑动轴承110而通向偏心部108的上端108a侧和下端108b侧这两方。因而，回旋轮毂部内空间4的润滑油通过供油通路116而向中间室119流动的流路阻力变得比在偏心部108外周面的除所述供油通路116以外的部分中流动的润滑油的流路阻力小。
[0045]另一方面，所述损失降低槽117也由将偏心部108的外周向内侧下挖而成的下挖槽或缺口形成，但在该损失降低槽117的上端108a侧和下端108b侧形成有直径与偏心部108的外周面相同的密封部118，损失降低槽117的轴向长度比所述回旋滑动轴承110短。因而，所述损失降低槽117成为不沿着轴向横跨所述回旋滑动轴承110、而不同时向偏心部108的上端108a侧和下端108b侧开口的结构。
[0046]进而，在所述密封部118a、118b的部分中，偏心部108的外周与回旋滑动轴承110的内周的间隙和偏心部108的外周中的除所述供油通路116以外的部分同等。即，通过所述损失降低槽117而从偏心部108的上端108a朝向下端108b的流路阻力与在偏心部108外周面的除供油通路116以外的部分中流动的流路阻力大概同等。因此，从供油孔115向回旋轮毂部内空间4供给的润滑油优先通过供油通路116的部分，从而容易向中间室119侧流动。另外，在回旋滑动轴承110的部分整体中，润滑油沿着轴向流动的流路阻力和未设有所述损失降低槽117的情况大概同等，即便设有损失降低槽117也可防止供油量的增大。
[0047]图4是图3的A-A剖视图，图5是图3的B-B剖视图，图6是图3的C-C剖视图。偏心部108的外周面的直径比回旋滑动轴承110的内周面的直径小，故在它们之间存在有间隙，且该间隙被润滑油充满。
[0048]如图4所示，供油通路116在偏心部108的上端108a的部分处开口，该供油通路116的部分与回旋滑动轴承110之间的间隙远比未设有供油通路116的部分的偏心部108与回旋滑动轴承110之间的间隙宽。
[0049]另外，在所述偏心部108的轴向中间的部位处，如图5所示，偏心部108的供油通路116与回旋滑动轴承110之间的间隙、及偏心部108的损失降低槽117与回旋滑动轴承110之间的间隙远比偏心部108的其他的部分与回旋滑动轴承110之间的间隙宽。
[0050]进而，在所述偏心部108的轴向的下端(基端)附近，如图6所示，所述损失降低槽117不存在，偏心部108的供油通路116的部分与回旋滑动轴承110之间的间隙远比未设有供油通路116的部分的偏心部108与回旋滑动轴承110之间的间隙宽。[0051]图7是说明图3的B-B剖面中的轴旋转方向、角度位置、轴承载重方向的图。回旋滑动轴承110压靠于供油通路116、损失降低槽117、曲柄轴103的旋转方向120及偏心部108的轴承载重方向121的位置如图7所示。更详细地说明。首先，使用以偏心部108的中心为基准，将偏心部108的偏心方向的相反侧设为0°的坐标系，说明各种部位的角度位置。
[0052]曲柄轴103如轴旋转方向120所示，当沿着附图的顺时针方向旋转运动时，回旋涡盘109在轴承载重方向121上产生轴承载作为压缩气体的反作用力和回旋涡盘沿着偏心方向振摆回转的离心力的合力。此时，偏心部108与回旋滑动轴承110之间的间隙在周向上不均勻而产生偏差，且在从所述轴承载重方向121向旋转方向的相反方向偏移的最小间隙部122中成为最小。
[0053]对在轴的外周设有所述损失降低槽117且使该轴相对于圆筒状的滑动轴承经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失进行评价，对基于所述损失降低槽的轴承损失的降低效果进行了验证。该验证结果示于图8?图11。另外，根据该结果，对能够有效地降低轴承损失的所述损失降低槽117的位置、深度、宽度进行了探讨。需要说明的是，在该验证时，在空气调节器用的涡旋式压缩机中，将所述偏心部的轴径假定为14?18_来进行验证。
[0054]以下，采用图8?图11进行详细的说明。
[0055]图8是说明本发明中的损失降低槽117的开始位置的图，(a)是说明损失降低槽117的开始位置和相对轴承损失之间的关系的线图，(b)是说明损失降低槽的开始位置和相对最小油膜厚度之间的关系的线图。
[0056]所述(a)图示出了将损失降低槽117形成为对轴的外周下挖而成的下挖槽，且相对于圆筒状的滑动轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对形成于轴的外周的所述损失降低槽117的周向开始位置进行各种改变而进行了评价。横轴表示损失降低槽117的周向开始位置，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的轴承损失设为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，所述损失降低槽117设为深度为0.1mm且沿着周向横跨30度的角度范围(角度宽度)的下挖槽。
[0057]该验证的结果是，如(a)图所示，相对轴承损失在损失降低槽的开始角度为140度?210度的范围内尤其显示减少的趋势。因而，损失降低槽117的开始位置优选设置在140°?210°的范围内，通过设为该范围内，能够使轴承损失至少降低2%以上。另外，当将所述开始位置设为145°?180°的范围内时，降低效果变得最大。需要说明的是，如果设置成在所述140°?210°的范围内存在有所述损失降低槽117的至少一部分的话，能够使轴承损失降低效果比现有技术降低。
[0058]所述(b)图是表示损失降低槽的开始位置和相对最小油膜厚度之间的关系的图，横轴表示损失降低槽117的周向开始位置，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的最小油膜厚度设为100%且相对于此的相对最小油膜厚度。如该图所示，若损失降低槽117的开始位置为140度以下，则损失降低槽117的开始位置成为作为最小油膜厚度的角度附近，因此，当在比140度小的角度范围内设置轴承降低槽117时，轴承动作变得不稳定，因轴与轴承的接触引起的磨损容易进展，故优选至少在140度以上的角度范围内确定所述损失降低槽117的开始位置。需要说明的是，损失降低槽117的一部分即便涉及210度以上的部分，最小油膜厚度也充分地大，因此，如果损失降低槽117的开始位置位于140°?210°的范围内，其结束位置成为210度以上的位置亦可。
[0059]图9是说明本发明中的损失降低槽117的深度和相对轴承损失之间的关系的线图。示出了所述损失降低槽117形成为对轴的外周下挖而成的下挖槽且相对于圆筒状的滑动轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对形成于轴的外周的所述损失降低槽117的深度(离加工前的所述偏心部外周圆的径向深度)进行各种改变而进行了评价。横轴表示损失降低槽117的深度(下挖深度)，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的轴承损失设为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，损失降低槽117沿着周向形成在30度的角度范围(角度宽度)内，该损失降低槽的开始角度设为150度。
[0060]该验证的结果是，如图9所示，通过将损失降低槽的下挖深度设为0.002mm以上，能够使轴承损失至少降低2%以上。另外，如果将所述损失降低槽的深度设为0.0lmm以上，则至少存在5%以上的轴承损失降低效果，如果将所述损失降低槽的深度设为0.05mm以上，则轴承损失降低效果变得最大。需要说明的是，当过于增大损失降低槽117的深度时，会引发轴的刚性降低，故优选损失降低槽117的深度即便最大也设为轴径(曲柄轴的偏心部的轴径)的20%以下。因而，通常而言，优选将所述损失降低槽的深度设为0.05?0.5mm左右。
[0061]图10是说明本发明中的损失降低槽的周向角度宽度和相对轴承损失之间的关系的线图。示出了所述损失降低槽117形成为对轴的外周下挖而成的下挖槽且相对于圆筒状的滑动轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对形成在轴的外周的所述损失降低槽117的周向角度宽度进行各种改变而进行了评价。横轴表示损失降低槽117的周向角度宽度，纵轴表示将使用了没有损失降低槽117的轴时的轴承损失设为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，损失降低槽117的深度设为0.1mm，该槽的开始角度设为150度。
[0062]该验证的结果是，如图10所示，相对轴承损失通过将损失降低槽117的周向角度宽度设为10度以上、即在本例中从开始角度150度的位置沿着周向设为10度以上的角度宽度，由此能够使轴承损失至少降低2%以上。另外，在使损失降低槽从开始角度150°到周向角度宽度60度逐渐扩宽的情况下，显示出如下趋势:相对轴承损失与周向角度宽度的增加相应而减少，且即便形成为比60度宽的角度宽度，相对轴承损失也几乎不减少。因而，所述角度宽度在还考虑到轴承损失槽117的加工性等时，优选设为20°?60°的范围。
[0063]根据以上说明可验证到，在曲柄轴103的偏心部108的外周形成损失降低槽117时，在下挖槽或缺口的作用下，通过在图7所示的坐标系中的从角度140度到210度的范围内设置下挖深度成为0.002mm以上的部分，能够降低轴承损失，尤其是如果将所述损失降低槽117的开始位置设为图7所示的坐标系中的角度150度附近的位置，将该槽的角度宽度设为20°?60°，并将该槽的深度设为0.0lmm以上的话，可获得较大的轴承损失降低效果O
[0064]图11是说明本发明中的轴的旋转速度和相对轴承损失之间的关系的线图。S卩，示出了采用在外周设有损失降低槽117的轴和没有损失降低槽的轴且相对于圆筒状的轴承而经由润滑油进行了滑动时的由油膜剪切引起的轴承损失，对轴的旋转速度进行各种改变而进行了评价。图11的横轴表示旋转速度，纵轴表示将使用没有损失降低槽的轴而以转速6000转/分钟旋转时的轴承损失为100%且与此相对的相对轴承损失。另外，所述损失降低槽117的深度设为0.1mm的下挖槽，使该损失降低槽117沿着周向形成在30度的角度范围(角度宽度)内，且该损失降低槽的开始角度设为150度。
[0065]该验证的结果是，如图11所示，能够确认到，通过设置损失降低槽117，在各转速中轴承损失降低。另外可知，当旋转速度增加时轴承损失会增加，但设有损失降低槽的本发明相对于未设有损失降低槽的现有技术而言，旋转速度越增加，轴承损失降低效果也越相对增加。
[0066]图12?图14分别是表示设于曲柄轴的外周的所述损失降低槽117的其他例的偏心部附近的放大立体图。
[0067]对于所述损失降低槽117而言，由图9可明确，期望形成为从加工前的轴外周面下挖了深度0.05mm以上而成的下挖槽，但如图12所示，也可以形成为缺口形状，能够获得与形成为下挖槽时大致相同的轴承损失降低效果。
[0068]在形成为这样的缺口形状的情况下，从轴的加工前的外周面向轴中心方向的深度根据周向的角度位置而从Omm连续性地增减，故为了确保轴承损失降低效果尤为变大的0.05mm以上的深度，需要更宽的周向角度宽度。但是，形成为图12所示那样的缺口形状的情况与形成为图2所示的下挖槽的情况相比，存在能够降低加工成本的效果。
[0069]另外，在图12的例子中，在所述损失降低槽117中的所述偏心部的端面108a侧设有密封部118a，而在基端108b侧设有密封部118b，但该密封部118也可以设于所述密封部118a与118b中的至少一方。在图13所示的例子中，形成为将密封部118仅仅设置在损失降低槽117的基端108b侧(中间室侧)的结构。在这种情况下，从在偏心部108的上端开口的供油孔115流出的润滑油变得容易流入损失降低槽117，供油量稍稍增加。不过，在设为图13的例子的情况下，即便损失降低槽117的周向宽度相同，也能够使损失降低槽117的面积增加，故存在能够使轴承损失降低效果进一步地提高的优点。另外，如果与中间室侧(基端侧)邻接地设置密封部118的话，则能够防止极端的供油量的增加。
[0070]另外，关于损失降低槽117而言，如图14所示，在所述偏心部108的周向上形成有多个。即，在将从所述偏心部108的偏心方向的相反方向沿着曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140度的位置作为所述损失降低槽117的开始位置而将该槽的结束位置设为210度的情况下，损失降低槽117的周向角度宽度成为70度。在设为如此较宽的角度宽度的槽的情况下，在其中途如图14所示以例如沿着周向20度左右的宽度取得在偏心轴的外周面未设有缺口的部分，并将所述损失降低槽117在所述角度位置处分割设置为成为140°?165°的范围的损失降低槽117a和185°?210°的范围的损失降低槽117b，且在损失降低槽117的中间部的165°?185°的范围内残留未设有所述缺口的部分。
[0071]损失降低槽117的部分中难以形成支承轴承载重的油膜压力，但如图14所示，将损失降低槽沿着周向分开设置为多个，且在其之间在一定周向角度范围内不形成下挖槽或缺口而残留有偏心轴外周面，由此在该残留有偏心轴外周面的部分中能够确保产生一定程度的油膜压力的能力。由此，万一发生地震或较大的振动等，而即便在所述损失降低槽的部分中负载有未预期的动载重的情况下，也能够防止偏心轴108和回旋滑动轴承110的碰撞，从而能够防止粘结或烧剥等的产生。
[0072]需要说明的是，在该图14所示的例子中，优选的是，将多个所述损失降低槽117a、117b这两方的周向开始位置均设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的位置处，但通过将所述多个损失降低槽中的至少一个周向开始位置设置在所述140°?210°的位置处，也可获得所述轴承损失降低效果。
[0073]根据以上所述的本实施例，在曲柄轴的偏心部的外周面和回旋滑动轴承的内周面借助润滑油而滑动的结构中，能够降低因存在于所述偏心部外周面和所述滑动轴承内周面之间的润滑油而产生的油膜的剪切阻力，故能够降低流体润滑时的轴承损失。对该效果进行更详细的说明。
[0074]通常而言，可知较薄的流体润滑油膜的剪切应力τ具有伴随着润滑油的轴旋转方向流速U的关于油膜厚度h方向的变化梯度dU/dh和润滑油粘度η而增加的关系。根据本实施例，几乎没有通过油膜压力来进行载重支承的作用，且通过在偏心轴外周设置由所述下挖槽或缺口形成的损失降低槽而能够扩大偏心轴外周和回旋滑动轴承内周的间隙比较小的部分的间隙。其结果是，能够增加基于充满所述损失降低槽的部分的润滑油的油膜厚度h，使所述变化梯度dU/dh减少，从而能够减少油膜的剪切应力。因而，作为所述剪切应力的积分值的油膜的剪切阻力得以降低，故能够降低轴承损失。
[0075]另外，在所述损失降低槽中的所述偏心部的端面(上端)侧和基端(下端)侧的至少一方设有成为沿着曲柄轴的轴向的流路阻力的密封部，因此，所述的损失降低槽沿着轴向横跨所述回旋滑动轴承地未与所述偏心部的端面侧和基端侧同时连通。另一方面，所述供油通路成为沿着轴向横跨所述回旋滑动轴承地与所述偏心部的端面侧和基端侧连通的结构。其结果是，轴向的流路阻力在所述供油通路中成为最小，从供油孔供给的润滑油优选向所述供油通路流动。因而，所述偏心部中的润滑油的供油状态被维持为与未设有所述损失降低槽的现有技术大概同样，即便如本实施例那样设有损失降低槽，也能够防止供油量增大等供油状态恶化的情况。
[0076]在本实施例中，形成为所述损失降低槽的开始位置设置在绕所述偏心轴的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的角度范围内的结构。该理由如前述那样，当将所述损失降低槽的开始位置设为140度以下时，会妨碍支承载重的油膜压力的产生，没有降低轴承损失的效果，除此之外，存在因使油膜压力降低而导致引发油膜破裂的可能性，故设为140度以上。另外，即便将所述损失降低槽的开始位置设为210度以上，其领域为在涡旋式压缩机的运转中轴与轴承的间隙处于原本比较大的状态下的部分，因此，难以获得使所述变化梯度dU/dh降低并使油膜剪切应力降低而使轴承损失降低的效果，因而设为210度以下。
[0077]另外，在本实施例中，所述损失降低槽中距其加工前的所述偏心部外周圆成为0.002mm以上(优选0.01?0.05mm以上)的径向深度的部分形成为存在于从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210° (优选145°?180° )的范围内，因此，能够获得因尺寸误差等引起的偏差少且稳定的轴承损失降低效果。
[0078]附图标记说明如下:
[0079]1:涡旋式压缩机，2:密闭容器，3:润滑油，4:回旋轮毂部内空间，
[0080]102:电动机，103:曲柄轴，104:框架，105:主轴承,[0081]106:下框架，107:副轴承，
[0082]108:偏心部，108a:端面(上端)，108b:基端(下端)，
[0083]109:回旋涡盘，110:回旋滑动轴承，
[0084]111:欧氏环，
[0085]112:固定涡盘，
[0086]113:吸入口，
[0087]114:排出口，
[0088]115:供油孔，
[0089]116:供油通路，
[0090]117、117a、117b:损失降低槽，
[0091]118、118a、118b:密封部，
[0092]119:中间室(背压室)，
[0093]120:轴旋转方向，121:轴承载重方向，
[0094]122最小间隙部。
【权利要求】
1.一种涡旋式压缩机，其具备: 固定润盘； 回旋涡盘，其与所述固定涡盘啮合； 曲柄轴，其在端部具有偏心部而用于使所述回旋涡盘进行回旋运动； 供油孔，其沿着轴向在所述曲柄轴内贯通，且在所述偏心部的端面具有开口部； 回旋滑动轴承，其设于所述回旋涡盘，且与所述曲柄轴的偏心部卡合而滑动； 供油通路，其以将所述偏心部的端面侧和基端侧连通的方式设于所述曲柄轴的偏心部的外周， 利用从所述供油孔供给来的润滑油对所述偏心部与所述回旋滑动轴承之间进行润滑， 所述涡旋式压缩机的特征在于，还具备: 轴向的损失降低槽，其独立于所述供油通路而设于所述曲柄轴的偏心部的外周； 密封部，其设于所述损失降低槽中的所述偏心部的端面侧和基端侧中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的开始位置设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的位置处。
3.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的开始位置设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离145°?180°的位置处。
4.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述供油通路及所述损失降低槽分别是在所述偏心部的外周由下挖槽或缺口形成的，且所述损失降低槽形成为存在有距其加工前的所述偏心部外周圆有0.002mm以上的径向深度的部分。
5.根据权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的深度为0.0lmm以上且为所述偏心部的轴径的20%以下。
6.根据权利要求5所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽的深度为0.05?0.5mm。
7.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述损失降低槽在所述偏心部的周向上形成有多个。
8.根据权利要求7所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 多个所述损失降低槽中的至少一个设置在绕所述偏心部的中心而从所述偏心部的偏心方向的相反方向沿着所述曲柄轴的旋转方向的相反方向偏离140°?210°的位置处。
9.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述密封部至少设置在所述损失降低槽中的所述偏心部的基端侧。
【文档编号】F04C18/02GK103502645SQ201180070247
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年4月22日 优先权日:2011年4月22日
【发明者】小山田具永, 柳濑裕一, 小山昌喜, 佐藤英治, 大野耕作 申请人:株式会社日立制作所
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