CN101275563A - 回转式压缩机及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能减少连接压缩机和储存器的制冷剂吸入管内压力损失、提高压缩效率的回转式压缩机。使得储存器(6)的出口侧的制冷剂吸入管(64)的内径(D2)形成为比入口侧的制冷剂回流管(62)的内径(D1)大，即，D2＞D1。

Description

回转式压缩机及热泵系统

技术领域

本发明涉及用于空气调节器等的热泵系统(heat pump system)的制冷循环的回转式压缩机(rotary compressor)，更详细地说，涉及降低压缩机主体和储存器(accumulator)的连接配管中的压力损失。

背景技术

在用于空气调节器等的热泵系统的回转式压缩机中，考虑压缩部的可靠性，为了防止在过渡状态液体制冷剂流入压缩部，在压缩机主体的侧方设有储存器，用于使得从系统的制冷循环回流的制冷剂气液分离。

在储存器上部，连接从制冷循环回流的制冷剂流入的制冷剂回流管。在储存器下部，设有制冷剂吸入管，其L字状一端延伸至储存器内部的上方，另一端从压缩机侧面与低段侧压缩部的吸入室相连。

在此，在以往的设在回转式压缩机的储存器中，没有详细考虑制冷剂回流管和制冷剂吸入管的内径的例子。即，例如专利文献1(日本专利公开H05-195954号公报)所示，流过制冷剂回流管和制冷剂吸入管的制冷剂流量在稳定连续运转时相同，因此，大致相同内径。

但是，以往，在连接回转式压缩机和储存器的制冷剂吸入管上，存在以下那样的课题。即，回转式压缩机回转一周中的吸入容积变化率并不一定，在制冷剂吸入管内发生制冷剂流速变化。

与此相反，在连接储存器和制冷循环的低压制冷剂配管及制冷剂回流管内，储存器具有压缩部的吸入室的容积的30～100倍的容积，因此，流速变化大幅度降低。因此，即使制冷剂回流管和制冷剂吸入管的管内平均流速相同，压力损失大约与流速平方成正比，因此，若流速变化大，则压力损失变大，结果，压缩效率变差。

发明内容

本发明就是为了解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，提供一种能减少连接压缩机和储存器的制冷剂吸入管的压力损失、提高压缩效率的回转式压缩机。

为了实现上述目的，本发明有以下所示几个特征。一种回转式压缩机包括：压缩机主体，在密闭外壳内部包含电动机及回转式压缩部；储存器，设在上述压缩机主体侧方，在上述储存器上部连接着与制冷循环连接的制冷剂回流管，在下部连接着一根与上述压缩部连接的制冷剂吸入管，其特征在于：

将上述制冷剂回流管内径设为D1，上述制冷剂吸入管内径设为D2时，D2＞D1。

按照本发明的回转式压缩机，通过使得出口侧的制冷剂吸入管内径D2大于储存器入口侧的制冷剂回流管内径D1，即D2＞D1，能抑制连接压缩机主体和储存器的制冷剂吸入管内的流速变化，降低压力损失，提高压缩机的压缩效率。

作为更好的实施形态，其特征在于，上述制冷剂吸入管相对上述储存器的中心轴在与上述压缩机主体相反方向偏离配置。

按照本发明的回转式压缩机，若制冷剂吸入管内径变大，则从配管耐压强度及配管加工性角度考虑，需要加大弯曲半径。于是，通过使得制冷剂吸入管相对上述储存器的中心轴在与上述压缩机主体相反方向偏离配置，即使管径粗的配管，也能顺利地安装在储存器上。

作为更好的实施形态，其特征在于，压缩机的转速可变。

按照本发明的回转式压缩机，电动机转速使用可变的变换器方式以高转速运转场合，制冷剂吸入管内流速加快，压力损失变大，作用效果更大。

作为更好的实施形态，其特征在于，回转式压缩部包括低段侧压缩部及高段侧压缩部，构成2段压缩部，设有连通低段侧压缩部的排出侧和高段侧压缩部的吸入侧的手段。

按照本发明的回转式压缩机，将两个压缩室的压缩位相错开180°，将其串列连接，分担为低段侧压缩部及高段侧压缩部，通过使用这样的2段压缩部，压缩扭矩平衡及偏心部分的离心力平衡良好，能以更高转速运转，流速变快，其作用效果更好。

本发明还包括一种热泵系统。即，具有包含压缩机，冷凝器，膨胀机构及蒸发器的制冷循环，设有用于连接上述压缩机的储存器和上述蒸发器的低压制冷剂配管，其特征在于：

使用上述技术方案中任一个记载的回转式压缩机作为上述压缩机；

将上述低压制冷剂配管内径设为D0时，D2＞D0。

附图说明

图1是本发明一实施形态的回转式压缩机的纵截面图。

图2是本发明一实施形态的回转式压缩机的压缩部的横截面图。

图3是表示本发明一实施形态的回转式压缩机的回转一周中的相对回转角的吸入流速变化的图线。

图4是表示本发明一实施形态的回转式压缩机的回转一周中的相对回转角的吸入压力变化的图线。

图5是表示本发明一实施形态的回转式压缩机的回转一周中的相对吸入容积的吸入压力变化的图线。

图6是从上方看本发明一实施形态的回转式压缩机状态的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明实施形态，在以下实施例中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

图1是本发明一实施形态的回转式压缩机的纵截面图。

在图1中，回转式压缩机1将圆筒状密闭容器2配置在纵方向，在密闭容器2内部上方设有电动机4，在下方设有压缩部3。

密闭容器2由圆筒状主外壳21，封闭主外壳21的上部的圆顶状顶部外壳22及封闭主外壳21的下部的底部外壳23构成。顶部外壳22及底部外壳23焊接固定在主外壳21上。

在顶部外壳22上设有制冷剂排出管24，用于将从压缩部3排出到密闭容器2内部的制冷剂排向密闭容器2外部。

电动机4的定子41热压固定在主外壳21中。电动机4的转子42热压固定在机械式连结电动机4和压缩部3的轴7上。转子42的上部装有上部平衡器43，转子42的下部装有下部平衡器44，以平衡全体回转部件的离心力。

压缩部3在上方设有高段侧压缩部32，在下方设有低段侧压缩部31，低段侧压缩部31的排出侧和高段侧压缩部32的吸入侧通过密闭容器2外部的中间连接管26连接，这样，构成所谓2段压缩部。

下面，参照图2说明各压缩部31，32的结构。图2是图1中低段侧压缩部31的横截面图。高段侧压缩部32仅仅活塞位相差180度，结构相同。

压缩部31设有气缸400以及圆筒状活塞420，在所述气缸400内侧形成圆筒状气缸内腔400a，所述活塞420收纳在该气缸内腔400a内部，在气缸内腔400a内壁和活塞420外周面之间形成制冷剂的作用空间；压缩部32设有气缸200以及圆筒状活塞220，在所述气缸200内侧形成圆筒状气缸内腔200a，所述活塞220收纳在该气缸内腔200a内部，在气缸内腔200a内壁和活塞220外周面之间形成制冷剂的作用空间。

在气缸200，从气缸内腔200a朝外周方向设有气缸槽200b，在气缸槽200b内设有平板状叶片(vane)230；在气缸400，从气缸内腔400a朝外周方向设有气缸槽400b，在气缸槽400b内设有平板状叶片430。

在叶片230和密闭容器2的内壁之间，设有弹簧240，在叶片430和密闭容器2的内壁之间，设有弹簧440。由于所述弹簧240，440的赋能力，叶片230，430的前端分别与活塞220，420的外壁滑接。由此，将作用空间划分为吸入室V1，V2和压缩室C1，C2。

下面，再次参照图1，说明压缩机1整体。在高段侧气缸200上侧设有主支架100，在高段侧气缸200和低段侧气缸400之间设有中中间隔板300，在低段侧气缸400下侧设有辅助支架500，由主支架100，中间隔板300和辅助支架500封闭2个作用空间的上下部，分别成为密闭空间。

在主支架100上方设有高段侧排出消音罩130，形成用于减低排出制冷剂压力脉动的高段侧排出消音室M2。在辅助支架500下方设有低段侧排出消音罩510，形成用于减低排出制冷剂压力脉动的低段侧排出消音室M1。

高段侧排出消音罩130，主支架100，高段侧气缸200，中间隔板300，低段侧气缸400，辅助支架500，低段侧排出消音罩510由螺栓(图中未示)固定为一体，并且，主支架100外周部通过点焊固定在密闭容器2上。

主支架100设有轴承部110，辅助支架500设有轴承部502，通过将轴7嵌合到轴承部110，502，支承轴7回转自如。

轴7设有2个沿180度不同方向偏心的曲轴72，73。一方的曲轴72与高段侧压缩部32的活塞220嵌合，另一方的曲轴73与低段侧压缩部31的活塞420嵌合。

随着轴7回转，活塞220，420一边与各自气缸内腔200a，400a内壁滑接，一边作旋转运动，随此叶片230，430进行往复运动，这样，各吸入室V1，V2和压缩室C1，C2的容积连续变化。由此，压缩部3反复进行制冷剂吸入和压缩。

低段侧压缩部31的吸入室V1通过设在气缸400的低段侧吸入孔410与制冷剂吸入管64相连。低段侧压缩部31的压缩室C1通过设在辅助支架500的低段侧排出孔520及低段侧排出消音室M1，与中间连接管26相连。

更详细地说，在低段侧排出孔520设有逆止阀540，制冷剂吸入管64通过低段侧吸入连接管411与低段侧吸入孔410相连，中间连接管26通过中间排出连接管521与低段侧排出消音室M1相连。

高段侧压缩部32的吸入室V2通过设在气缸200的高段侧吸入孔210与中间连接管26相连。高段侧压缩部32的压缩室C2通过设在主支架100的高段侧排出孔120及高段侧排出消音室M2朝密闭容器2内部开口。

更详细地说，在高段侧排出孔120设有逆止阀140，中间连接管26通过中间吸入连接管211与高段侧吸入孔210相连。

在压缩机主体1的侧面设有由独立的密闭容器61构成的储存器6。在储存器6的上部，设有与图中未示的热泵系统侧相连的制冷剂回流管62，在储存器6的下部，设有制冷剂吸入管64，其L字状一端延伸至储存器6内部的上方，另一端从压缩机1侧面与低段侧压缩部31的吸入室V1相连。

制冷剂吸入管64相对储存器6的密闭容器61的中心轴偏置配置在压缩机主体的相反侧，制冷剂吸入管64内径D2比制冷剂回流管62内径D1大，即，D2＞D1，更好的是，D2≥1.2×D1。使得制冷剂吸入管64偏置在压缩机主体的相反侧结构并不局限于偏置配置在连接压缩机主体1中心和储存器6中心的假想线上，也可以配置在如图6所示那样的离开压缩机主体1距离大的位置。

下面，参照图1和图2说明上述结构的制冷剂流动。制冷剂从系统侧通过制冷剂回流管62流入储存器6内。在此，制冷剂分离成液体制冷剂和气体制冷剂，所述液体制冷剂在储存器6下部，气体制冷剂在储存器6上部。

低段侧活塞420作旋转运动，使低段侧吸入室V1容积扩大，由此，储存器6内的气体制冷剂通过制冷剂吸入管64吸入压缩机主体1的低段侧吸入室V1。

回转一周后，低段侧吸入室V1成为与低段侧吸入孔410隔断的位置，在这种状态下切换到低段侧压缩室C1，制冷剂被压缩。

低段侧排出消音室M1成为设在低段侧排出孔520的逆止阀540的外侧，若被压缩的制冷剂的压力达到低段侧排出消音室M1的压力即中间压力，则逆止阀540开启，被压缩的制冷剂排出至低段侧排出消音室M1。

在低段侧排出消音室M1，减低成为噪音原因的压力脉动后，制冷剂通过中间连接管26导入高段侧压缩部32的吸入室V2。

导入高段侧压缩部32吸入室V2的制冷剂，按照与低段侧压缩部31同样的原理，在高段侧压缩部32吸入，压缩，排出，在高段侧排出消音室M2减低压力脉动后，排出至密闭容器2的内部。

再通过电动机4的定子41的芯部切口(图中未示)和芯部与绕组之间的间隙，导向电动机4上部，通过排出管24排出至系统侧。

在上述制冷剂流动中，低段侧吸入室V1的容积变化率在回转一周中并不一定，在制冷剂吸入管64内发生制冷剂流速变化。与此相反，在制冷剂回流管62内，储存器6具有低段侧吸入室V1容积30～100倍的容积，因此，流速变化大幅度降低。

因此，通过使得流速变化大的制冷剂吸入管64内径D2比制冷剂回流管62内径D1大，即D2＞D1，制冷剂吸入管64内的流速变慢，吸入过程压力损失降低，由此，提高压缩机的压缩效率。

参照图3～图5说明上述效果。

图3表示相对活塞回转角的制冷剂吸入管64内的吸入流速图线。将活塞最靠近气缸的叶片槽的位置的回转角设为0°。图中，图线①表示制冷剂吸入管内径D2＝制冷剂回流管62内径D1，设为吸入容积变化率一定场合，没有流速变化，即时间平均流速作为1.0。图线②表示制冷剂吸入管内径D2＝1.2×D1，设为吸入容积变化率一定场合。图线③表示制冷剂吸入管内径D2＝制冷剂回流管62内径D1场合实际流速，图线④表示制冷剂吸入管内径D2＝1.2×D1场合实际流速，由图线③及图线④可知，在一周回转中变化。

图4是相对图3的吸入流速，表示压力损失与吸入流速平方成正比时的吸入压力图线。将压力损失完全没有场合设为1.0MPa。如图4所示，因吸入流速变化，吸入压力在一周回转中变化。图中，图线①表示制冷剂吸入管内径D2＝制冷剂回流管62内径D1，设为吸入容积变化率一定场合。图线②表示制冷剂吸入管内径D2＝1.2×D1，设为吸入容积变化率一定场合。图线③表示制冷剂吸入管内径D2＝制冷剂回流管62内径D1场合，图线④表示制冷剂吸入管64内径D2设为制冷剂回流管62内径D1的1.2倍场合，相对上述图线③，图线④的压力变化幅度大约减少到二分之一。

图5是将图4的横轴的回转角变换成吸入室容积的图线。通过将横轴设为容积，吸入压力1.0Mpa的直线和各曲线围成部分的面积表示吸入过程中损失，即压缩机的消耗电力增加。

如图所示，图线①表示制冷剂吸入管内径D2＝制冷剂回流管62内径D1，设为吸入容积变化率一定场合。图线②表示制冷剂吸入管内径D2＝1.2×D1，设为吸入容积变化率一定场合。图线③表示制冷剂吸入管内径D2＝制冷剂回流管62内径D1场合，图线④表示制冷剂吸入管64内径D2设为制冷剂回流管62内径D1的1.2倍场合，相对上述图线③，图线④的表示损失的面积大约减少到二分之一，其与制冷剂吸入管64内径D2与制冷剂回流管62内径D1相同、没有流速变化场合的图线①的面积相当。

如上所述可知，通过使得制冷剂吸入管64内径D2大于制冷剂回流管62内径D1，能降低消耗电力，通过使得D2≥1.2×D1，能使得消耗电力降低到在制冷剂吸入管64没有流速变化程度。

通过使得制冷剂吸入管64相对储存器6的密闭容器61偏置固定在压缩机主体1的相反侧，即使制冷剂吸入管64比以往粗场合，也能将储存器6配置在更靠近压缩机主体1，搭载在系统中时，能使得形状紧凑。

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

例如，在本实施例中，回转式压缩机1设有包含低段侧压缩部31和高段侧压缩部32的2段压缩式的压缩部3，将其作为合适实施形态例示，但是，也可以是以下构成的2段压缩式的回转式压缩机：利用气体喷射循环作为制冷循环，喷射制冷剂能够流入低段侧压缩部31和高段侧压缩部32之间的中间压力部。

又，也可以适用于设有一个压缩室的单段压缩的回转式压缩机。作为压缩部3的压缩机构，只要是利用通过曲轴72，73使得活塞220，420旋转运动、使吸入室V1，V2及压缩室C1，C2容积发生变化的压缩机，并不限定为本实施例的压缩机构。

在上述实施例中，例举制冷剂吸入管64内径D2设为制冷剂回流管62内径D1的1.2倍，但本发明并不局限于此，也可以是其他尺寸比。

Claims (5)

1.一种回转式压缩机，包括：

压缩机主体，在密闭外壳内部包含电动机及回转式压缩部；

储存器，设在上述压缩机主体侧方，在上述储存器上部连接着与制冷循环连接的制冷剂回流管，在下部连接着一根与上述压缩部连接的制冷剂吸入管，其特征在于：

将上述制冷剂回流管内径设为D1，上述制冷剂吸入管内径设为D2时，D2＞D1。

2.根据权利要求1中记载的回转式压缩机，其特征在于：

上述制冷剂吸入管相对上述储存器的中心轴在与上述压缩机主体相反方向偏离配置。

3.根据权利要求1或2中记载的回转式压缩机，其特征在于：

上述压缩部的转速可变。

4.根据权利要求1或2中记载的回转式压缩机，其特征在于：

上述回转式压缩部包括低段侧压缩部及高段侧压缩部，构成2段压缩部，设有连通低段侧压缩部的排出侧和高段侧压缩部的吸入侧的手段。

5.一种热泵系统，具有包含压缩机，冷凝器，膨胀机构及蒸发器的制冷循环，设有用于连接上述压缩机的储存器和上述蒸发器的低压制冷剂配管，其特征在于：

使用上述权利要求1-4中任一个记载的回转式压缩机作为上述压缩机；

将上述低压制冷剂配管内径设为D0时，D2＞D0。

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