CN100501166C - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡旋式压缩机，可以在低负荷运转到满负荷运转时抑制性能降低。在具有盘旋涡卷(101)和固定涡卷(102)的涡旋式压缩机中，设置与固定涡卷(102)的旁路连通室(128)连通的旁路连通孔(102n)，并在其上设置连通阀板(126)之后，经由控制阀(129)使旁路连通室(128)与吸入管(106)连通，在低负荷运转时，使控制阀(129)打开，进行容量控制，在满负荷运转时，使控制阀(129)关闭，此时，旁路连通孔(102n)的位置在未与多个压缩室中通过吸入压力形成的压缩室连通的位置。

Description

涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及制冷剂气体用涡旋式压缩机，特别是涉及适于需要高温温水的热泵供水机的涡旋式压缩机。

背景技术

众所周知，涡旋式压缩机与具有排出阀，且压缩室内的压力为大致排出压力时开始排出的往复式及回转式压缩机不同，通过使由盘旋涡卷的卷片(wrap)和固定涡卷的卷片形成月牙状的压缩室的容积连续变化而进行压缩。

因此，对于该涡旋式压缩机来说，基本上与压缩室内的压力无关，是如果压缩行程不结束就不能排出的动作方式，因此，例如在低于设计压力比的低压缩比下的运行时，也要进行压缩动作到需要以上的压力，而产生多余的动作，因此存在使压缩机的性能降低的问题。

另外，该涡旋式压缩机存在以下这样的问题，以低压力比且低功率运转时的低转速动作状态时的盘旋涡卷容易摆动，如果引起摆动，则在压缩室内有内部泄漏产生，而且，此时在盘旋涡卷上产生从固定涡卷脱离的力作用的脱离现象，使性能降低。

因此，通过进行压缩室的容量控制，即使在低压力比运转时或低功率运转时也不会影响压缩机的性能降低这样的涡旋式压缩机作为现有技术已被提出(例如参照特许文献1)。

而且，该现有技术中，在固定涡卷的台板上设置旁路连通孔，经由控制阀进行分流，以使压缩室和吸入配管及压缩室和排出配管连通，但此时在压缩室和控制阀之间设有阀板。

该阀板在低于压缩室的压力作用在阀板背面时动作，构成从阀座浮起或打开的状态，与压缩室连通，相反，在高于压缩室的压力作用在阀板背面时构成不会浮起而闭合的状态，进行从压缩室遮断的动作。

因此，在低压力比运转及低能力运转时，通过使控制阀动作，使压缩室和吸入配管分流，由此，该阀板构成打开的状态，可控制减小压缩室的容量。

另外，在满负荷运转时，切换控制阀，使控制阀进行与上述动作不同的动作，使压缩室和排出配管分流，遮断与压缩室的连通以使排出压力作用在阀板背面，将压缩室的容量控制在最大限度使用，得到压缩的动作。

特许文献1：特开2000—314382号公报

上述现有的技术没有考虑满负荷运转时旁路连通孔作为死区容积(dead volume)存在，从而压缩效率的提高有问题。

即，在现有技术中，由于在有多个压缩室中通过吸入压力形成的压缩室即盘旋及固定涡卷吸入结束时的月牙状的压缩室内设有旁路连通孔，因此，在满负荷运转时，该旁路连通孔作为死区容积而存在，所以，容易受到再膨胀损失的影响，因此，压缩机的性能降低，且在压缩效率的提高方面产生问题。

在此，该再膨胀损失是指一次压缩得到的高压的流体膨胀返回吸入室而产生的损失，特别是如热泵供水机，在需要高温供水的运转模式多的情况下，关闭控制阀，构成满负荷运转的期间增长，因此，供水机的系统COP(Coefficient of Performance：制冷系数)大幅降低，运行成本升高。

另外，在现有技术中，由于用于控制低压力比运转及低功率运转时和满负荷运转时的连接配管复杂，因此，也存在压缩机的构件数量增加，制造成本上升的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种涡旋式压缩机，可在低负荷运转到满负荷运转时抑制性能降低。

上述目的如下实现，即，提供一种涡旋式压缩机，其具有：通过盘旋涡卷和固定涡卷的卷片的组合形成多个压缩室的压缩机构部、及设于所述固定涡卷台板上的旁路连通孔、及连通所述压缩室和吸入配管的控制阀，在低负荷时，打开所述控制阀进行容量控制运转，其中，将所述旁路连通孔设置在未与所述多个压缩室中通过吸入压力形成的压缩室连通的位置。

此时，在将所述盘旋涡卷位于吸入结束位置时的该盘旋涡卷驱动的旋转轴的曲轴角度设为0°时，也可以将所述旁路连通孔未与所述多个压缩室中通过吸入压力形成的压缩室连通的位置限制在0°<所述曲轴角度≤70°的范围。

另外，上述目的如下实现，即，提供一种涡旋式压缩机，其具有：通过盘旋涡卷和固定涡卷的卷片的组合形成多个压缩室的压缩机构部、及设于所述固定涡卷台板上的旁路连通孔、及连通所述压缩室和吸入配管的控制阀，在低负荷时，打开所述控制阀进行容量控制运转，其中，将所述旁路连通孔设置在未与所述盘旋涡卷的外线侧形成的多个所述压缩室中通过吸入压力形成的压缩室连通的位置。

同样，上述目的如下实现，即，提供一种涡旋式压缩机，其具有：通过盘旋涡卷和固定涡卷的卷片的组合形成多个压缩室的压缩机构部、及设于所述固定涡卷台板上的旁路连通孔、及连通所述压缩室和吸入配管的控制阀，在低负荷时，打开所述控制阀进行容量控制运转，其中，将所述旁路连通孔设置在未与所述盘旋涡卷的内线侧形成的多个所述压缩室中通过吸入压力形成的压缩室连通的位置。

根据本发明，由于即使在关闭控制阀进行满负荷运转时的运转条件下，也不会降低性能，因此，能够以低的成本提供高效率的涡旋式压缩机。

附图说明

图1是表示将本发明应用在横置式涡旋式压缩机时的一实施方式的纵剖面图；

图2是图1的A—A向视的剖面图；

图3是本发明一实施方式的差压控制阀的放大图；

图4是本发明一实施方式的容量控制阀的放大图；

图5是本发明一实施方式中进行容量控制时的压缩室的状态说明图；

图6是本发明一实施方式中不进行容量控制时的压缩室的状态说明图。

图中；101盘旋涡卷，101a圆板状台板(盘旋涡卷的台板)，101b涡卷卷片(盘旋涡卷的卷片)，101c旋转轴承，101d轴承保持部，101e盘旋奥德姆槽，102固定涡卷，102a固定涡卷基准面，102b周围槽，102c释放孔，102d排出孔，102e吸入通路用槽，102f吸入孔，102g流通孔，102h阀孔，102i阀密封面，102j圆板状台板(固定涡卷的台板)，102k吸入侧导通路，102L涡卷卷片(固定涡卷的卷片)，1021阀帽插入部，102m R槽(R槽)，102n旁路连通孔，103a～103e压缩室，104释放阀板，104a挡板，105a、105b固定螺丝，106吸入管，107吸入侧止回阀，107a阀体，107b止回阀弹簧，108差压控制阀，108a阀体，108b差压阀弹簧，108c弹簧定位突起，108d阀帽，109框架，109a固定安装面，109b盘旋夹入面，109c框架奥德姆槽，109d轴封，109e主轴承，109f轴推力面，109h流通槽，110奥德姆环，110a框架突起部，110b盘旋突起部，111轴，111a轴给油孔，111b主轴承给油孔，111c轴封给油孔，111d副轴承给油孔，111e偏心部，112电动机，112a转子，112b定子，113副轴承，114副轴承支承板，114a通气孔，114b导油孔，115副轴箱体，116吸入孔，117固定背面室，118电动机室，119润滑油，120排出管，121储油室，122密闭容器，122a主体部，122b、122c盖板部，123中间压室，124给油管，125油分离板，126连通阀板，126a挡板，127隔开构件，128旁路连通室，129控制阀，130旁路阀。

具体实施方式

下面，基于图示的实施方式对本发明的涡旋式压缩机做详细说明。在此，首先图1是将本发明应用在了横置式涡旋式压缩机时的一实施方式，该情况下，如图所示，盘旋涡卷101和固定涡卷102、框架109以及电动机112以密封在密闭容器122中的状态设置。

首先，盘旋涡卷101，在圆板状台板101a的面上立设涡卷卷片101b，且在其背面设有插入了旋转轴承101c的轴承保持部101d、和盘旋奥德姆槽101e。

其次，如图2所详示，固定涡卷102在圆板状台板102j的面上立设有涡卷卷片102L，并且其具有与该涡卷卷片102L的齿顶面处于同一面的固定涡卷基准面102a，在其上形成有周围槽102b，在涡卷卷片102L的齿根即台板102j上设有四个释放孔102c。

而且，在该释放孔102c的开口部，如图1所示，设有由弹性薄板状的构件(簧片)制作的被覆盖的释放阀104和限制该释放阀104的开口度的挡板104a，它们通过固定螺丝105a被安装在固定涡卷102上。在此，设置该释放孔102c是由于在压缩室103的压力为排出压力以上时，从此除去制冷剂气体。其中，在该图1中，为了作图的方便，释放孔102c本身没有描绘出来。

另外，在该固定涡卷102上，靠近其中央设有排出孔102d，使其与固定背面室117连通。然后，在其外周部形成与该固定背面室117连通的用于流过排出气体及润滑油的多个流通槽102g，且在其台板102j上，如图4所详示，还设有旁路连通孔102n。

在此，该旁路连通孔102n在固定涡卷102的背面开口的部分为对其进行覆盖而设置有由簧片构件构成的连通阀板126，且还设置有限制该阀板的开口度的挡板126a，它们通过固定螺丝105b被安装在固定涡卷102的背面。

此时，在固定涡卷102上通过压入隔开构件127形成旁路连通室128，在其内装配有旁路连通孔102n和连通阀板126、及挡板126a。而且，在该隔开构件127上压入旁路管130，使其连通到旁路连通室128中。而且，如图1所示，该旁路管130经由控制阀129与吸入管106连接。

另外，在固定涡卷102的台板102j上，如图2所示，在其外缘侧开设吸入通路用的槽102e，且在该槽内设置用于从背面插入吸入管106的吸入孔102f。然后将吸入管106插入到该吸入孔102f内，但此时在吸入管106的前端设置由阀体107a和阀簧107b构成的吸入侧止回阀107。

进而在固定涡卷102的涡卷卷片102L上开设与吸入通路用的槽102e连通且圆弧状延伸的R槽102m。此时，如图2和图3所示，在固定涡卷102上开设阀孔102h，在此形成阀密封面102i，设置从该阀孔102h的侧面与R槽102m连通的吸入侧导通路102k。

然后，在该阀孔102h内插入阀体108a和差压阀弹簧108b，且在弹簧定位突起108c处插入差压阀弹簧108b的后端，在该状态下，将阀帽108d压入直径比阀孔102h大的阀帽插入部1021(L)，形成差压控制阀108。

该固定涡卷102安装在框架109上。因此，在该框架109的外周部设有用于安装固定涡卷102的固定安装部109a，而在内侧分别设有盘旋夹入面109b，在更内侧设置有用于将奥德姆环110配置到框架109和盘旋涡卷101之间的框架奥德姆槽109c。此时，在奥德姆环110上，在其一侧面具有框架突起部110a，在另一侧面具有盘旋突起部110b。

另外，在该框架109的相反侧的中央部设有轴111的轴封109d和主轴承109e，且在该涡卷侧设有用于承受作用在轴111上的推力的轴推力面109f，用于在外周面上流过排出气体及润滑油的多个流通槽109h与固定涡卷102的流通槽102g重合形成。

此时，对于轴111，一端部被框架109的主轴承109e可旋转地支承，另一端部被副轴承113可旋转地支承。而且，在其内部设有轴给油孔111a和主轴承给油孔111b、轴封给油孔111c、以及副轴承给油孔111d，且在该轴111上设有用于将轴封给油孔101旋转驱动的偏心部111e，在其内插入有盘旋涡卷101的盘旋轴承101c。

在此，副轴承113装入副轴箱体115内，副轴箱体115固定在固定于密闭容器122上的副轴承支承板114上。而且，在该轴111上压入安装转子112a，烧嵌于密闭容器122中的定子112b与其构成电动机112。

此时，如图所示，密闭容器122作为由成为大致圆筒形的主体部122a、嵌合并安装于其一端部的盖板部122b、以及嵌入合并安装于另一端部的盖板部122c密封的容器构成，并且在内部封入了润滑油119的状态下保持涡卷部和电动机部，并且也作为压缩了的制冷剂气体的容器工作。

其次，对该实施方式的动作进行说明。此时，首先，吸入管106与未图示的热泵系统的低压部连接，排出管120与相同的减压部连接。而且，经由设于图1的盖板部122b上的密封端子从例如变压器装置对电动机112供给可变电压可变频率的三项交流电力。

因此，如果现在对电动机122供给电力，则在转子112a上产生转距，从而轴111旋转，将盘旋涡卷101盘旋驱动。此时，由于有奥德姆环110，因此，能够防止盘旋涡卷101的自转，且通过偏心部111e给予涡卷式压缩机所需要的盘旋涡卷101的盘旋运转。

而且，由于该盘旋涡卷101的盘旋动作，吸入口116内的制冷剂气体被吸入盘旋涡卷101和固定涡卷102之间形成的压缩室103内，并在此被压缩，之后从排出孔102d排出到固定背面室117，并供给向未图示的热泵系统。而且，排出到固定背面室117内的制冷剂气体通过处于固定涡卷102和框架109外周部的流通槽102g、109h流入电动机室118，此时电动机112中通过制冷剂气体。

在此，在密闭容器122中封入有润滑油119。因此，其与制冷剂气体一起通过电动机112中。而且，在该过程中，制冷剂气体撞击转子112a及定子112b，将其中含有的润滑油分离，落入并贮存在电动机室118的下部。

另一方面，流入电动机室118内的制冷剂气体通过形成于副轴支承板114上的通气孔114a撞击油分离板125，进而将含有的润滑油分离，并将其经由排出管120送出到外部，但此时，由于制冷剂气体通过通气孔114a，因此，由于该通气孔114a的流路阻力作用，从而储油室121的压力会低于电动机室118的压力。

其结果是，由于电动机室118内的润滑油119从副轴支承板114的导油孔114b压出，因此，如图1中点划线所示，储油室121的油面高于电动机室118内的油面，由此实现给油功能。其次对该实施方式中的给油动作进行说明。

由盘旋涡卷101和固定涡卷102以及框架109形成的中间压室123内的压力由于差压控制阀108的动作而成为吸入压力和排出压力之间的压力(下面称作中间压)。因此，处于排出压氛围气的储油室121内的润滑油119通过排出压和中间压的压差，从给油管124通过轴给油孔111a向盘旋轴承101c给油。

此时，由于轴111的旋转产生的离心力进一步动作，因此，通过主轴承给油孔111b和轴封给油孔111c、以及副轴承给油孔111d可靠地对各滑动部给油。此时，供给到盘旋轴承101c的润滑油119漏入中间压室123，从差压控制阀108进入吸入口116，与制冷剂气体一起排出到固定背面室117。

在此，在该实施方式中，如上所述，设有旁路连通孔102n，由此，该实施方式得到特有的控制。因此，下面对该特有的控制做详细说明。

首先，在图1中，如现有技术所说明，控制阀129在涡旋式压缩机为低压力比、且压缩机的转速降低的低功率运转时打开。而且，在打开该控制阀129时，流入压缩室103的制冷剂气体通过旁路连通孔102n脱离旁路管130，经此分流向吸入管106，由此进行容量控制。

此时，旁路连通孔102n通过盘旋涡卷101涡卷卷片101b的位置进行开关，由此，进行上述的容量控制。因此，这里需要的旁路连通孔102n的开口位置在如图5的(a)～(e)中斜线所示的月牙状的压缩室103a～压缩室103e中，从吸入结束时到使主轴111的旋转角度旋转30°时的压缩室即压缩室103b时的涡卷卷片101b卸下并打开，然后，仅盘旋涡卷101的内线侧被压缩，实现容量控制。

这样，进行容量控制的情况与不进行容量控制的情况相比，由于压缩机的压除容量减小，因此，即使在相同的压缩能力时，也可以提高压缩机的转速。因此，不仅能够减少压缩室内的内部泄漏，而且能够抑制因内部泄漏而造成的盘旋涡卷从固定涡卷脱离的方向产生的力，因此，可避免脱离现象，且抑制压缩机的性能大幅降低。

相反，如果进行该容量控制，则如已说明，满负荷运转时效率可能降低，但是，如以下所说明，根据该实施方式，是没有这样的情况的。

在该实施方式中，在满负荷运转时，控制阀129也为关闭的状态。即，在该满负荷运转时，压缩室103a～压缩室103e都不与吸入管106连通，因此，制冷剂气体在盘旋涡卷的外线和内线的全部压缩室103内被压缩。

此时，如图6的(a)～(e)中斜线所示，在盘旋涡卷101的外线侧压缩室103a～压缩室103e中，旁路连通孔102n伴随压缩机的旋转使高压的制冷剂气体从图6(e)的压缩室103e向图6(b)的压缩室103b流出到低压侧，成为死区容积而存在。

但是，此时，由于旁路连通孔102n未与图6(a)的吸入终了的压缩室103a连通，因此，由于死区容积，从而不会产生发生从压缩室向吸入室的泄漏再膨胀损失的影响增大这样的现象。此时，由于旁路连通孔102n与图6(b)的压缩室103b连通，因此，在此只有从压缩室向压缩室的泄漏，所以，与从压缩室向吸入室的泄漏的情况相比，可抑制满负荷运转时的再膨胀损失的影响。

在此，特别是由于CO₂制冷剂的绝热率大，因此，抑制再膨胀损失影响的效果大，由此，如热泵供水机，在需要高温供水的运行模式多的满负荷运转时，根据该实施方式，可有效抑制供水机的系统COP降低。

另外，在该实施方式中，在旁路连通室128内设有连通阀板126。因此，根据该实施方式，在改变运行模式之后，例如在以低压力比进行容量控制时，由于变为满负荷运转，因此，在关闭控制阀129时的运转中，旁路连通室128的压力变为大致吸入压力，因此，其低于压缩室103内的压力。

因此，随着压缩行程从该状态前进，高压制冷剂气体从连通阀板126慢慢流入旁路连通室128，当旁路连通室128内的压力升高时，连通阀体126动作，起到将压缩室103和连通室128遮断这样的连通阀板126本身进行的自身控制作用。

因此，根据该实施方式，如现有技术，不需要用于将高压制冷剂气体导入旁路连通室128的连接配管，因此，实现制造成本的抑制。

但是，在以上说明的实施方式中，在旁路连通孔102n的位置，压缩机的轴111的旋转角度被设置在从吸入结束时到30℃时开口的位置。但是，本发明中，对于此时的旋转角度来说，如果其达到70°，则即使以任何旋转角度开口，都能够得到同样的效果。

另外，在以上的实施方式中，旁路连通孔102n的个数为1个，但不限于此，也可以为多个，此时，也不限于圆形的孔，也可以设为长孔或椭圆孔。

Claims (1)

1、一种涡旋式压缩机，具有：通过盘旋涡卷和固定涡卷的卷片的组合形成多个压缩室的压缩机构部、及设于所述固定涡卷台板上的旁路连通孔、及连通所述压缩室和吸入配管的控制阀，在低负荷时，打开所述控制阀进行容量控制运转，将所述旁路连通孔设置在未与所述多个压缩室中通过吸入压力形成的压缩室连通的位置，所述涡旋式压缩机的特征在于，

在将所述盘旋涡卷位于吸入结束位置时的该盘旋涡卷驱动的旋转轴的曲轴角度设为0°时，

将所述旁路连通孔未与所述多个压缩室中通过吸入压力形成的压缩室连通的位置限制在0°<所述曲轴角度≤70°的范围。

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