涡旋压缩机和空气调节机

摘要

本发明提供一种即使在使回旋涡旋盘高速回旋的情况下也具有优异的强度的涡旋压缩机以及具备该涡旋压缩机的空气调节机。本发明的涡旋压缩机(1)具备回旋涡旋盘(100)和固定涡旋盘(200)，并通过这些回旋涡旋盘(100)和固定涡旋盘(200)压缩工作气体，其中，回旋涡旋盘(100)由球墨铸铁形成，固定涡旋盘(200)由灰口铸铁形成。另外，本发明的空气调节机具备上述涡旋压缩机(1)。

权利要求

1.一种涡旋压缩机，所述涡旋压缩机用于空气调节机，所述涡旋压缩机具备回旋涡旋盘和固定涡旋盘，并通过这些回旋涡旋盘和固定涡旋盘压缩工作气体，其特征在于，所述回旋涡旋盘由球墨铸铁形成，所述固定涡旋盘由灰口铸铁形成，球墨铸铁的抗拉强度为600N/mm2以上且700N/mm2以下，球墨铸铁的布氏硬度为170以上且270以下，灰口铸铁的抗拉强度为250N/mm2以上且

300N/mm2以下，且布氏硬度为241以下，所述球墨铸铁为FCD400、FCD500或FCD600。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，工作气体含有质量70％以上的R32。

3.一种空气调节机，具备权利要求1所述的涡旋压缩机。

说明书

涡旋压缩机和空气调节机

技术领域

[0001] 本发明涉及使用于制冷用、空调用等的制冷循环的涡旋压缩机以及具备该涡旋压缩机的空气调节机。

背景技术

[0002] 涡旋压缩机在密闭容器内具备固定涡旋盘和回旋涡旋盘，并通过使这些涡旋盘啮合而使回旋涡旋盘进行回旋运动，从而压缩被导入两涡旋盘间的密闭室内的工作气体。

[0003] 以往，这样的涡旋压缩机的涡旋盘已知如下的涡旋盘：固定涡旋盘和回旋涡旋盘的材料采用了灰口铸铁或固定涡旋盘的材料采用了灰口铸铁且回旋涡旋盘的材料采用了由半熔融压铸法形成的铸铁等(例如，参考专利文献1)。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开2009-52564号公报

发明内容

[0007] 发明要解决的课题

[0008] 近年来，从为了减少环境负荷而削减材料使用量等的观点出发，对于涡旋压缩机的小型化的要求有所提高。在使涡旋压缩机小型化的情况下，为了确保与以往的涡旋压缩机同等程度的压缩能力，与形成于回旋涡旋盘和固定涡旋盘的搭接部间的密闭室的容量变小相应地，需要使回旋涡旋盘以更快速度进行回旋运动。

[0009] 但是，在使回旋涡旋盘高速回旋的情况下，回旋涡旋盘的离心力增加，因此，回旋涡旋盘、其轴承等需承受很大负荷，存在这些构件破损的风险。

[0010] 本发明基于如上所述的情况而完成，其目的在于，提供一种即使在使回旋涡旋盘高速回旋的情况下也具备优异的强度的涡旋压缩机以及具备该涡旋压缩机的空气调节机。

[0011] 用于解决课题的手段

[0012] 为了解决上述课题而完成的本发明是一种涡旋压缩机，其具备回旋涡旋盘和固定涡旋盘，通过这些回旋涡旋盘和固定涡旋盘压缩工作气体，其中，所述回旋涡旋盘由球墨铸铁形成，所述固定涡旋盘由灰口铸铁形成。

[0013] 另外，本发明是一种具备该涡旋压缩机的空气调节机。

[0014] 此外，在本说明书中，“抗拉强度”是指JIS Z2241-2011中规定的抗拉强度。另外，在本说明书中，“布氏硬度(HB)”是指JIS Z2243-2008中规定的布氏硬度。

[0015] 发明的效果

[0016] 本发明能够提供一种即使在使回旋涡旋盘高速回旋的情况下也具备优异的强度的涡旋压缩机和具备该涡旋压缩机的空气调节机。

附图说明

[0017] 图1是表示本发明的涡旋压缩机的一实施方式的主要部分的概略纵剖视图。

[0018] 图2是表示实施例和比较例的耐磨性的评价结果的图。

[0019] 图3是本发明的空气调节机的制冷循环系统图。

具体实施方式

[0020] <涡旋压缩机>

[0021] 本发明的涡旋压缩机，如上所述，具备回旋涡旋盘和固定涡旋盘，并通过这些回旋涡旋盘和固定涡旋盘压缩工作气体，其中，所述回旋涡旋盘由球墨铸铁形成，所述固定涡旋盘由灰口铸铁形成。回旋涡旋盘由抗拉强度比灰口铸铁大的球墨铸铁形成，因此能够保持构成回旋涡旋盘的基板、搭接部等的强度，并且能够减小它们的厚度而实现该回旋涡旋盘的轻量化。结果，本发明的涡旋压缩机，即使在伴随着回旋涡旋盘的小型化的同时使回旋运动高速化的情况下，也抑制离心力的增加而具备优异的强度。

[0022] 此外，在本说明书中，“涡旋压缩机”是包括开放型涡旋压缩机和密闭型涡旋压缩机这两者的概念。

[0023] 作为上述球墨铸铁，可以列举出例如JIS G5502-2001中规定的FCD350-22、FCD350-22L、FCD400-18、FCD400-18L、FCD400-15、FCD450-10、FCD500-7、FCD600-3、FCD700-2、FCD800-2等，但本发明不限定于该例示。

[0024] 作为上述灰口铸铁，可以列举出例如JIS G5501-1995中规定的FC100、FC150、FC200、FC250、FC300、FC350等，但本发明不限定于该例示。

[0025] 以下，将基于附图对本发明的涡旋压缩机进行说明。

[0026] 图1是表示作为本发明的涡旋压缩机的一个例子的密闭型涡旋压缩机的一具体实施方式的主要部分的概略纵剖视图。

[0027] 如图1所示，本发明的密闭型涡旋压缩机1具有压缩机构部11，该压缩机构部11经由旋转轴3与未图示的电动机连结。该压缩机构部11、旋转轴3和电动机收纳于密闭容器5内。

[0028] 压缩机构部11通过使用了电动机的旋转轴3的旋转来驱动进而压缩工作气体。该压缩机构部11具备回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200。

[0029] 回旋涡旋盘100在基板101的板面竖立设置有旋涡状的搭接部102，并且在搭接部102的相反侧(背面侧)突出设置有轮毂部103，在该轮毂部103设有回旋轴承104。

[0030] 固定涡旋盘200在基板201的板面竖立设置有漩涡状的搭接部202。

[0031] 在基板101的背面侧配置有防止自转接头105。该防止自转接头105是作为使回旋涡旋盘100相对于固定涡旋盘200不发生自转地进行回旋运动的防止自转机构的接头，固定于框架4。

[0032] 上述回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200配置成使搭接部102和搭接部202相互啮合。

[0033] 在回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200的外周侧设置有吸入口203，并且在回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200的中心部设置有排出口204。

[0034] 旋转轴3由主轴承41轴支承，主轴承41经由框架4固定于密闭容器5。另外，在旋转轴3的与电动机相反侧的端部安装有锁紧销31，该锁紧销31与回旋轴承104卡合。

[0035] 工作气体是被导入密闭型涡旋压缩机1的内部并由回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200进行压缩的气体。

[0036] 作为工作气体，可以列举出例如在制冷循环中输送热的气体状的制冷剂、用于压缩机的空气等，但本发明不限定于该例示。

[0037] 作为上述制冷剂，可以列举出例如R11、R12等CFC(氯氟烃)类制冷剂；R22、R123等HCFC(氢氯氟烃)类制冷剂；R32、R134a、R407C、R407E、R410A等HFC(氢氟烃)类制冷剂；R290、R717、R744等非碳氟化合物类制冷剂等。

[0038] 在使用制冷剂作为工作气体的情况下，从对于可燃性、毒性等的安全性的观点来看，工作气体优选含有HFC，从防止臭氧层破坏及防止全球气候变暖的观点以及通过提高热输送能力而带来的压缩机的小型化等观点来看，更优选含有R32。此外，R32由于密度小而导致容易从涡旋压缩机的密闭室漏出。因此，从防止漏出的观点来看，R32适用于能够实现回旋运动的高速化的本发明的密闭型涡旋压缩机1的工作气体。

[0039] 在工作气体含有R32的情况下，从有效地体现防止全球气候变暖性能等的观点来看，工作气体优选含有质量70％以上的R32，更优选含有质量90％以上的R32，特别优选含有质量100％的R32(R32单一工作气体)。

[0040] 下面，说明密闭型涡旋压缩机1的动作机构。在压缩机构部11中，当通过连结到电动机上的旋转轴3的回旋使锁紧销31进行偏心旋转时，回旋涡旋盘100通过防止自转接头105相对于固定涡旋盘200不发生自转地进行回旋运动。这时，从吸入口203吸入的工作气体，从搭接部102和搭接部202的外周侧，被导入到形成于搭接部102和搭接部202之间的密闭室(压缩室)内。

[0041] 然后，导入了工作气体的上述密闭室，伴随着回旋涡旋盘100的回旋运动，一边减少其容积一边向该回旋涡旋盘100的中央部侧移动，通过上述容积的减少而压缩密闭室内的工作气体，该被压缩了的工作气体从设置在固定涡旋盘200的排出口204排出到排出室205。

[0042] 形成回旋涡旋盘100的球墨铸铁的抗拉强度优选为600N/mm2以上且700N/mm2以下。通过使球墨铸铁的抗拉强度的下限值为600N/mm2以上，能够保持构成回旋涡旋盘100的基板101、搭接部102、轮毂部103等的强度，并且能够使它们的厚度变小，结果，能够通过由回旋涡旋盘100的轻量化带来的离心力的减小来实现回旋运动的高速化。另外，通过使抗拉强度的上限值为700N/mm2以下，能够提高加工性，作为结果，能够降低制作成本。

[0043] 在此，说明构成回旋涡旋盘100的基板101、搭接部102等的厚度。将形成回旋涡旋盘100的材料与作为以往所采用的灰口铸铁的一例的FC250比较，则相对于该FC250的抗拉强度的下限值250N/mm2，在采用了具有例如接近上述上限值的699N/mm2的抗拉强度的球墨铸铁的情况下，基板101、搭接部102等的抗拉强度变为约2.8倍。这意味着，即使将基板201、搭接部102等的厚度分别缩小为约0.36倍，也具有与采用了FC250的情况同等程度的基板、搭接部等的强度。

[0044] 这样，通过使用抗拉强度比灰口铸铁大的球墨铸铁，能够保持构成回旋涡旋盘100的基板101、搭接部102等的强度，并且能使它们的厚度变小，因此能够实现回旋涡旋盘100的轻量化。结果，密闭型涡旋压缩机1即使在伴随着回旋涡旋盘100的小型化的同时使回旋运动高速化的情况下，也抑制离心力的增加而具有优异的强度。尤其是从由强度增加带来的轻量化以及加工性的平衡的观点来看，优选使用600N/mm2以上且700N/mm2以下的球墨铸铁。

[0045] 作为上述抗拉强度为600N/mm2以上且700N/mm2以下的球墨铸铁，可列举出例如上述的FCD600-3等，但本发明不仅限定于该例示。

[0046] 另外，形成回旋涡旋盘100的球墨铸铁优选为布氏硬度为170以上且270以下，形成固定涡旋盘200的灰口铸铁优选为抗拉强度为250N/mm2以上且300N/mm2以下，且布氏硬度为241以下。通过使球墨铸铁的布氏硬度、以及灰口铸铁的抗拉强度和布氏硬度在上述范围内，能够提高对随着回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200的接触造成的磨损的耐磨性，结果，能够抑制磨耗造成的压缩性能的下降。这是因为，通过使作为回旋涡旋盘100的材料的上述特定的球墨铸铁的布氏硬度和作为固定涡旋盘200的材料的上述特定的灰口铸铁的布氏硬度为同等程度的值，回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200接触时不易磨耗。

[0047] 作为上述布氏硬度为170以上且270以下的球墨铸铁，可列举出例如上述的FCD600-3等，但本发明不仅限定于该例示。

[0048] 作为上述灰口铸铁，可列举出例如上述的FC250等，但本发明不仅限定于该例示。

[0049] 在此，说明耐磨性。表1表示用于评价耐磨性的本发明的实施例和比较例的固定涡旋盘用材料和回旋涡旋盘用材料的组合。此外，表1中的“种类”，在灰口铸铁的情况下，表示JIS G5501-1995中规定的种类的符号；在球墨铸铁的情况下，表示JIS G5502-2001中规定的种类的符号。

[0050] [表1]

[0051]

[0052] 耐磨性是算出各实施例的磨损量与比较例1的磨损量的比(以下也称“磨损量比”)并以该磨损量比为指标而评价的。此外，上述磨损量是指如下的变化量，即，使采用固定涡旋盘的材料(种类)做成的中空圆筒状试验片的轴方向的端面与采用回旋涡旋盘的材料(种类)制作的圆板状试验片的板面接触，并在载荷3.0N/mm2、圆板状试验片的速度1.8m/s、接触时间1200分钟的条件下实施滑动磨损试验，在试验前后测定的中空圆筒状试验片的轴方向的长度的变化量。

[0053] 耐磨性的评价结果示于图2。如图2所示，在实施例1和2中，通过分别使用球墨铸铁FCD400和FCD500，与比较例1相比能够提高抗拉强度，另一方面，耐磨性却下降。这是因为，由于变更了材料，回旋涡旋盘100和固定涡旋盘200的布氏硬度变成不同的值。

[0054] 因此，使用了具有与灰口铸铁FC250相近的布氏硬度的FCD600的实施例3的磨损量比是0.3。也就是说，可知在实施例3中使用的固定涡旋盘和回旋涡旋盘的材料(种类)的组合中，通过提高回旋涡旋盘100侧的抗拉强度和使布氏硬度为同等程度，与比较例1相比耐磨性提高。

[0055] 因此，对于本发明的密闭型涡旋压缩机1，从提高强度和提高耐磨性的观点来看，形成回旋涡旋盘100的球墨铸铁更优选为抗拉强度为600N/mm2以上且700N/mm2以下，且布氏硬度为170以上且270以下；形成固定涡旋盘200的灰口铸铁更优选为抗拉强度为250N/mm2以上且300N/mm2以下，且布氏硬度为241以下。作为这样的密闭型涡旋压缩机1，可列举出例如如下的压缩机等：形成回旋涡旋盘100的球墨铸铁是JIS G5502-2001中规定的FCD600-3，形成固定涡旋盘200的灰口铸铁是JIS G5501-1995中规定的FC250。

[0056] ＜空气调节机＞

[0057] 本发明的空气调节机具备上述的该涡旋压缩机。由于上述空气调节机具备该涡旋压缩机，所以，本发明的空气调节机即使在使回旋涡旋盘高速回旋的情况下也具有优异的强度。

[0058] 下面，将基于附图说明本发明的空气调节机的一实施方式。此外，在本说明书中，将作为制冷剂的工作气体称为“气体制冷剂”、液体状的制冷剂称为“液体制冷剂”，气液混合状的制冷剂称为“气液混合制冷剂”，在仅写作“制冷剂”时，不限气体制冷剂、液体制冷剂、气液混合制冷剂中的任意一种。

[0059] 图3是本发明的空气调节机的制冷循环系统图。如图3所示，本发明的空气调节机6具备室外机7和室内机8，它们通过气体配管91和液体配管92相互连接。

[0060] 室外机7具备密闭型涡旋压缩机1、四通阀71、室外热交换器72和室外膨胀阀73，分别通过配管连接。

[0061] 密闭型涡旋压缩机1将低温低压的工作气体压缩为高温高压的工作气体并排出。此外，由于图3的密闭型涡旋压缩机1和图1的密闭型涡旋压缩机1同样，因此标注同一符号并省略详细的说明。

[0062] 空气调节机6通过切换四通阀71，使制冷剂的流动变化，切换制冷运转和制热运转。室外热交换器72在屋外的空气和制冷剂之间进行热交换。室外膨胀阀73将制冷剂减压而使其变为低温。

[0063] 室内机8具备室内热交换器81和室内膨胀阀82。室内热交换器81在制冷剂和室内的空气之间进行热交换。室内膨胀阀82对制冷剂进行减压。

[0064] 下面，以制冷运转为例说明本发明的空气调节机6的动作。此外，图3中的箭头表示空气调节机在制冷运转时的制冷剂的流向。

[0065] 在制冷运转中，如实线所示，四通阀71使密闭型涡旋压缩机1的排出侧和室外热交换器72连通，使密闭型涡旋压缩机1的吸入侧和气体配管91连通。

[0066] 从密闭型涡旋压缩机1排出的高温高压的工作气体通过四通阀71，流到室外热交换器72侧。流入室外热交换器72的气体制冷剂与由未图示的室外风扇供给的外部气体进行热交换而冷凝，成为液体制冷剂。该液体制冷剂通过全开状态的室外膨胀阀73和液体配管92，流入室内机8。流入室内机8的液体制冷剂通过室内膨胀阀82减压，成为低温低压的气液混合制冷剂。该低温低压的气液混合制冷剂，流入室内热交换器81，与由未图示的室内风扇供给的室内的空气进行热交换而蒸发，成为气体制冷剂。此时，室内的空气，利用气液混合制冷剂的蒸发潜热而冷却，冷风被送达房间内。其后，从室内机8流出的气体制冷剂通过气体配管91回到室外机7。

[0067] 回到了室内机7的气体制冷剂通过四通阀71，被吸入到密闭型涡旋压缩机1，并再次由密闭型涡旋压缩机1压缩，由此形成连续的制冷循环。

[0068] 此外，本发明不限定于上述实施方式的构成，旨在包括由权利要求书示出的、与权利要求书等同的意思以及权利要求书范围内的所有变更。

[0069] 例如，在图1中，作为涡旋压缩机的一例，说明了密闭型涡旋压缩机1，但本发明的涡旋压缩机不限定于密闭型涡旋压缩机，也可以是开放型涡旋压缩机。

[0070] 另外，在图3中，对具备密闭型涡旋压缩机1的空气调节机6进行了说明，但本发明的空气调节机不限定于采用密闭型涡旋压缩机，而是也可以采用开放型涡旋压缩机。

[0071] 另外，在上述空气调节机6的说明中，对制冷运行时的制冷循环的例子进行了说明，但本发明的空气调节机也适用于制热运行时的制冷循环。

[0072] 另外，在图3中，对室内机8的数量为1台的空气调节机6进行了说明，但只要在室外机7的性能的上限以内，也可以是相对于气体配管91和液体配管92并联地连接了多台室内机的空气调节机。另外，在图3中，对室外机7的数量为1台的空气调节机6进行了说明，但也可以是相对于气体配管91和液体配管92并联地连接了多台室外机的空气调节机。

[0073] 附图标记说明

[0074] 1 密闭型涡旋压缩机

[0075] 11 压缩机构部

[0076] 100 回旋涡旋盘

[0077] 101 基板

[0078] 102 搭接部

[0079] 103 轮毂部

[0080] 200 固定涡旋盘

[0081] 201 基板

[0082] 202 搭接部

[0083] 3 旋转轴

[0084] 4 框架

[0085] 5 密闭容器

[0086] 6 空气调节机

[0087] 7 室外机

[0088] 8 室内机。