CN101535599B - 流体机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流体机械，是在壳体(31)内设置压缩制冷剂的压缩机构(50)、使制冷剂膨胀的膨胀机构(60)、连结这些压缩机构(50)及膨胀机构(60)的旋转轴(40)。将壳体(31)的内部空间分隔成设置膨胀机构(60)的第一空间(48)和设置压缩机构(50)的第二空间(49)，旋转轴(40)穿过隔热材料(90)。用能够弹性变形的O形环(92)密封隔热材料(90)的外周面和壳体(31)的内周面之间的间隙。
Description
技术领域
本发明，涉及一种压缩机构和膨胀机构设置在一个壳体内的流体机械。
背景技术
迄今为止，将膨胀机构、电动机和压缩机构用一条旋转轴连结的流体机械已为众所周知。在这种流体机械中，膨胀机构是通过导入的流体的膨胀而产生动力的。膨胀机构产生的动力和电动机产生的动力一起通过旋转轴传给压缩机构。并且，压缩机构由膨胀机构及电动机传来的动力驱动，吸入流体进行压缩。
在这样的流体机械中，膨胀机构被从高温的压缩机喷出的流体加热。因此，在供热水的用途中，由于喷出气体温度的降低而导致水温的降低。还有，在空调用途中，制热运转时吹出的空气温度会降低，而在制冷运转时制冷能力也会降低。就膨胀机构自身而言能够抵消由于内部热损失的动力回收效果。
因此，为了防止这样的能力降低以及动力回收效果的降低的问题，例如在专利文献1中揭示了在膨胀机构一侧设置隔热材料的技术。
专利文献1：日本公开专利公报特开2005-106064号公报
-发明所要解决的技术问题-
然而，所述专利文献1中，因为是接着前顶部(front head)设置隔热材料的，由于组装的难易程度、以及壳体和隔热材料的线膨胀系数的不同，所以，从防止隔热材料被热膨胀损坏的角度考虑，有必要在隔热材料及前顶部的外周部和壳体内周面之间设置一定的间隙。
但是，如果设置了间隙，因为膨胀机构一侧的第一空间低温高密度，压缩机构一侧的第二空间又是高温低密度，所以膨胀机构一侧的制冷剂和压缩机构一侧的制冷剂通过这个间隙而相互流通。例如，作为制冷剂，若在空调制热运转条件下使用二氧化碳，则在压缩机构的喷出压力为9MPA而喷出温度为85℃的情况下，膨胀机构表面的温度在20℃程度。这时，压缩机构一侧的第二空间及膨胀机构一侧的第一空间的制冷剂密度分别为180kg/m3、840kg/m3，两空间的密度比在4倍以上。
其结果，即便是设置了所述隔热材料，由于膨胀机构一侧的第一空间和压缩机构一侧的第二空间之间产生制冷剂对流，所以压缩机构一侧的制冷剂由膨胀机构一侧的制冷剂而冷却，流动在膨胀机构内的制冷剂又由于压缩机构一侧的制冷剂通过膨胀机构的热传导而被加热。为此，如上所述，产生供热水用途中热水温度降低以及空调用制热运转时吹出空气温度降低、制冷运转时的制冷能力不足等的同时，膨胀机构自身的动力回收效果相互抵消的问题也还没有解决。
发明内容
本发明是鉴于所述各点而研发的，其目的在于：在压缩机构和膨胀机构设置在一个壳体内的流体机械中，既考虑组装的难易程度以及隔热材料由于线膨胀的损坏，又防止膨胀机构一侧的第一空间和压缩机构一侧的第二空间之间的制冷剂对流，从而防止由于物质的移动产生的热交换，进而防止能力的降低以及动力回收效果的降低。
-为解决技术问题的方法-
为了达到所述目的，这个发明是用密封部件密封了隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间的间隙。
具体地讲，第一方面的发明，是以设置在使制冷剂循环而进行冷冻循环的制冷剂回路20中的流体机械为对象的。
所述流体机械，包括：壳体31，设置在所述壳体31内压缩制冷剂的压缩机构50，设置在所述壳体31内使制冷剂膨胀的膨胀机构60，设置在所述壳体31内连结所述压缩机构50及所述膨胀机构60的旋转轴40，设置在所述壳体31的内部空间的、将该内部空间分隔成内装所述膨胀机构60的第一空间48和内装所述压缩机构50的第二空间49的隔热材料90，且所述旋转轴40穿过该隔热材料90，以及，能够弹性变形、以密封所述隔热材料90的外周面和所述壳体31的内周面之间的间隙的密封部件92、94。
根据所述构成，在设置于制冷剂回路20中的压缩机构50内压缩了的制冷剂，在放热用的热交换器中放热后流入流体机械30的膨胀机构60。在膨胀机构60中流入的高压制冷剂膨胀。在膨胀机构60中从高压制冷剂回收的动力，通过旋转轴40传递给压缩机构50，用于驱动压缩机构50。在膨胀机构60中膨胀了的制冷剂，于吸热用的热交换器中吸热后被吸入流体机械30的压缩机构50。
通过将所述壳体31的内部空间用隔热材料90分隔为设置膨胀机构60的第一空间48、和设置压缩机构50的第二空间49，第一空间48成为低温高密度，第二空间49成为高温低密度。另一方面，从组装的难易以及壳体31和隔热材料90的线膨胀系数的不同，考虑到防止由于隔热材料90的热膨胀的破损，在隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间有必要设置所规定的间隙。即便是设置了这个间隙，因为能够弹性变形的密封部件密封了这个间隙，所以膨胀机构60一侧的制冷剂和压缩机构50一侧的制冷剂都不会通过这个间隙流过。因此，不会发生由于物质移动而产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
第二方面的发明，是在所述第一方面的发明中，构成为将制冷剂从所述制冷剂回路20直接导入压缩机构50，从该压缩机构50将压缩了的制冷剂喷出到所述第二空间49再从第二空间49向壳体31外流出，所述隔热材料90与所述膨胀机构60的接近压缩机构50的一侧接触。
根据所述构成，壳体31内保持了高温高压，也就是成为所谓的高压圆顶型的流体机械。这种情况下，通过用隔热材料90分隔与壳体31内的环境温度差大的且接近低温膨胀机构60的第一空间48和第二空间49，有效地防止了制冷剂对流，不发生由于物质移动产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
第三方面的发明，是在第一方面的发明中，构成为将制冷剂从所述制冷剂回路20直接导入压缩机构50，被压缩了的制冷剂直接喷出壳体31外，所述隔热材料90与所述压缩机构50的接近膨胀机构60的一侧接触。
根据所述构成，壳体31内保持了低温低压，也就是成为所谓的低压圆顶型的流体机械。因此，膨胀机构60不会被高温喷出制冷剂加热，高温喷出制冷剂也不会被膨胀机构60冷却。而且，通过用隔热材料90分隔与壳体31内的环境温度差大的且接近高温压缩机构50的第一空间48和第二空间49，有效地防止了制冷剂对流，不发生由于物质移动产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
第四方面的发明，是在所述第一至第三方面的发明中的任何一方面发明中，所述密封部件是安装在隔热材料90外周的O形环92。
根据所述构成，组装时，能够弹性变形的O形环92被压缩变形，所以容易向壳体31内插入隔热材料90。还有，即便是所述隔热材料90热膨胀，也只是O形环92被压缩，隔热材料90不破损，相反即便是隔热材料90热收缩，还只是被压缩了的O形环92恢复原形，同样能够密封隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间的间隙。为此，防止了制冷剂对流，不发生由于物质移动产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
第五方面的发明，是在所述第一至第三方面的发明中的任何一方面发明中，所述密封部件是与隔热材料90外周形成为一体的凸缘94。
根据所述构成，在组装时，能够弹性变形的凸缘94被压缩变形，所以容易向壳体31内插入隔热材料90。还有，即便是所述隔热材料90热膨胀，也只是凸缘94被压缩，隔热材料90不破损，相反即便是隔热材料90热收缩，还只是被压缩了的凸缘94恢复原形，同样能够密封隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间的间隙。为此，防止了制冷剂对流，不发生由于物质移动产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
第六方面的发明，是在所述第一至第五方面的发明中的任何一方面发明中，所述流体机械中形成有连通第一空间48和第二空间49以减小第一空间48和第二空间49之间的压力差的通路93。
根据所述构成，高压制冷剂经过通路93流入低压一侧空间内，所以缓和了第一空间48和第二空间49之间的压力差，防止了由于压力差大而使隔热材料90破损。例如，只设置一条细通路93就能够防止制冷剂对流。
第七方面的发明，是在所述第六方面的发明中，所述通路93形成在所述隔热材料90中。
根据所述构成，只是在隔热材料90中设置通路93，就可以防止由于第一空间48和第二空间49之间压力差大而导致的隔热材料90破损。
第八方面的发明，是在所述第六方面的发明中，所述通路93是由位于所述壳体31外跨过所述隔热材料90连通所述第一空间48和第二空间49的毛细管构成的。
根据所述构成，高压制冷剂通过毛细管流入低压一侧空间内，所以在防止制冷剂对流的同时，还防止由于第一空间48和第二空间49之间压力差大而导致的隔热材料90破损。
第九方面的发明，是在所述第一至第八方面的发明中的任何一方面发明中，所述制冷剂回路20是以二氧化碳为制冷剂进行超临界冷冻循环的。
根据所述构成，在连接了流体机械30的制冷剂回路20中循环作为制冷剂的二氧化碳。流体机械30的压缩机构50压缩吸入的制冷剂至临界压力以上后喷出。另一方面，临界压力以上的高压制冷剂被导入流体机械30的膨胀机构60而膨胀。
第十方面的发明，是在所述第一至第九方面的发明中的任何一方面发明中，所述膨胀机构60是由旋转式膨胀机构成，该膨胀机包括两端封闭的汽缸71、81，结合在所述旋转轴40上的同时设置在所述汽缸71、81内而形成膨胀室72、82的活塞75、85，将所述膨胀室72、82分隔为高压一侧和低压一侧的叶片76、86。
根据所述构成，若导入膨胀室72、82的制冷剂膨胀，则活塞75、85移动驱动旋转轴40。并且，压缩机构50由从膨胀机构60及电动机45传来的动力驱动，吸入制冷剂压缩。
-发明的效果-
正如以上所说明的，根据所述第一方面的发明，在隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间设置间隙，从组装的难易以及由于隔热材料90的线膨胀破损考虑，通过在这个间隙内设置能够弹性变形的密封部件进行密封，所以防止了膨胀机构60一侧的第一空间48和压缩机构50一侧的第二空间49之间的制冷剂对流，就防止了由于物质移动而产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
根据所述第二方面的发明，通过用隔热材料90分隔与壳体31内的环境温度差大的且接近膨胀机构60的第一空间48和第二空间49，有效地防止了制冷剂对流，不发生由于物质移动产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
根据所述第三方面的发明，通过用隔热材料90分隔与壳体31内的环境温度差大的且接近压缩机构50的第一空间48和第二空间49，有效地防止了制冷剂对流，不发生由于物质移动产生的热交换，所以就不会发生能力降低以及动力回收效果下降的现象。
根据所述第四方面的发明，通过用O形环92密封隔热材料90和壳体31内周面之间的缝隙，所以能够得到容易组装且不发生能力降低以及动力回收效果下降现象的流体机械。
根据所述第五方面的发明，通过在隔热材料90的外周上一体设置凸缘94密封隔热材料90和壳体31内周面之间的缝隙，所以能够得到容易组装且不发生能力降低以及动力回收效果下降现象的流体机械。
根据所述第六方面的发明，通过设置通路93缓和第一空间48和第二空间49之间的压力差，就可以防止隔热材料90的破损。
根据所述第七方面的发明，通过在隔热材料90中设置通路93缓和第一空间48和第二空间49之间的压力差，就可以防止隔热材料90的破损提高隔热材料90的耐久性。
根据所述第八方面的发明，通过设置在壳体31外跨过隔热材料90的毛细管缓和第一空间48和第二空间49的压力差，就可以防止隔热材料90的破损提高隔热材料90的耐久性。
附图说明
图1，是表示实施方式1的制冷剂回路的构成的配管系统图。
图2，是表示实施方式1中压缩膨胀机组的概况构成的纵剖视图。
图3，是表示实施方式1的膨胀机构及隔热材料的纵剖视图。
图4，是表示实施方式1的膨胀机构主要部位的主要部位放大图。
图5，是表示旋转轴每旋转90°的实施方式1的膨胀机构的状态的膨胀机构的概况横剖视图。
图6，是实施方式1的变形例的相当于图3的图。
图7，是表示实施方式2中压缩膨胀机组的概况构成的纵剖视图。
图8，是表示实施方式2的压缩机构及隔热材料的纵剖视图。
符号说明
20制冷剂回路
30压缩膨胀机组(流体机械)
31壳体
40旋转轴
48第一空间
49第二空间
50压缩机构
60膨胀机构
71第一汽缸
72第一膨胀室
75第一活塞
76叶片
76第一叶片
81第二汽缸
82第二膨胀室
85第二活塞
86叶片
90隔热材料
92 O形环(密封部件)
93通路
94凸缘(密封部件)
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。本实施方式包括本发明所涉及的流体机械的压缩膨胀机组的空调机。
(空调机的整体构成)
如图1所示，本实施方式的空调机10包括制冷剂回路20。这个制冷剂回路20中，连接了压缩膨胀机组30、室外热交换器23、室内热交换器24、第一四通换向阀21和第二四通换向阀22。还有，这个制冷剂回路20中填充了作为制冷剂的二氧化碳(CO2)。
所述压缩膨胀机组30包括形成为纵长圆筒形的密封容器状的壳体31。这个壳体31内，设置了压缩机构50、膨胀机构60和电动机45。在壳体31内，压缩机构50、电动机45和膨胀机构60从下向上按顺序配置。在后面详细叙述压缩膨胀机组30。
所述制冷剂回路20中，压缩机构50，它的喷出侧(喷出管37)与第一四通换向阀21的第一接口连接，它的吸入侧(吸入管36)与第一四通换向阀21的第四接口连接。另一方面，膨胀机构60，它的流出侧(流出管39)与第二四通换向阀22的第一接口连接，它的流入侧(流入管38)与第二四通换向阀22的第四接口连接。
还有，所述制冷剂回路20中，室外热交换器23，它的一端与第二四通换向阀22的第二接口连接，它的另一端与第一四通换向阀21的第三接口连接。另一方面，室内热交换器24，它的一端与第一四通换向阀21的第二接口连接，它的另一端与第二四通换向阀22的第三接口连接。
所述第一四通换向阀21和第二四通换向阀22，都构成为能够切换第一接口和第二接口连通且第三接口和第四接口连通的状态(图1中实线表示的状态)、与第一接口和第三接口连通且第二接口和第四接口连通的状态(图1中虚线表示的状态)。
<压缩膨胀机组30的构成>
如图2所示，压缩膨胀机组30，包括纵长圆形的密闭容器的壳体31。在这个壳体31的内部，从下到上按顺序配置了压缩机构50、电动机45和膨胀机构60。还有，在壳体31的底部，储留着润滑油的冷冻机油。也就是说，壳体31内部，在靠近压缩机构50的位置储留着冷冻机油。
壳体31的内部空间，由设置在前顶部61下侧的在后面要叙述的隔热材料90分隔成上下侧，上侧构成第一空间48，下侧构成第二空间49。第一空间48中配置有膨胀机构60，第二空间49中配置有压缩机构50和电动机45。
壳体31上安装了喷出管37。这个喷出管37配置在电动机45和膨胀机构60之间，连通壳体31内的第二空间49。还有，喷出管37形成为比较短的直管状，基本设置成水平状。
电动机45配置在壳体31长向的中部。这个电动机45由定子46和转子47构成。定子46通过热装等固定到所述壳体31上。转子47配置在定子46的内侧。在这个转子47上，穿过与该转子47同轴的旋转轴40的主轴部44。
旋转轴40构成旋转轴。这个旋转轴40中，在它的下端侧形成有两个下侧偏心部58、59，在它的上端侧形成有两个大直径偏心部41、42。旋转轴40，形成有下侧偏心部58、59的下端部分与压缩机构50结合，形成有大直径偏心部41、42的上端部分与膨胀机构60结合。
两个下侧偏心部58、59的直径形成为比主轴部44的直径更大，下侧的构成第一下侧偏心部58，上侧的构成第二下侧偏心部59。第一下侧偏心部58和第二下侧偏心部59，偏心方向相对于主轴部44的轴心相反。
两个大直径偏心部41、42的直径形成为比主轴部44的直径还大，下侧的构成第一大直径偏心部41，上侧的构成第二大直径偏心部42。第一大直径偏心部41和第二大直径偏心部42都向着一个方向偏心。第二大直径偏心部42的外径比第一大直径偏心部41的外径还大。还有，相对于主轴部44的轴心的偏心量，第二大直径偏心部42的比第一大直径偏心部41的大。
尽管没有图示，旋转轴40中形成有供油路。供油路沿着旋转轴40延伸，它的始端在旋转轴40的下端开口，它的终端在旋转轴40的上侧开口。从这个供油路向压缩机构50及膨胀机构60供给冷冻机油。但是，供给膨胀机构60的冷冻机油，限制在最少量，润滑了膨胀机构60的冷冻机油，不流到第一空间48而从流出管39喷出。
压缩机构50，构成所谓的摇动活塞型的旋转式压缩机。压缩机构50中包括两个汽缸51、52和两个活塞57。压缩机构50中，从下向上按顺序叠置有后顶部55、第一汽缸51、中间隔板56、第二汽缸52、前顶部54。
在第一及第二汽缸51、52内部各配置了一个圆筒状活塞57。尽管没有图示，活塞57的侧面突起设置了平板状叶片(blade)，这个叶片通过摇动衬套支撑在汽缸51、52上。第一汽缸51内的活塞57与旋转轴40的第一下侧偏心部58结合。另一方面，第二汽缸52内的活塞57，它的内周面与下侧偏心部58、59的外周面滑动接触，它的外周面与汽缸51、52的内周面滑动接触。并且，活塞57、57的外周面和汽缸51、52的内周面之间形成有压缩室53。
第一及第二汽缸51、52中各形成有一个吸入口32。各吸入口32从半径方向贯穿汽缸51、52，其终端开口在汽缸51、52的内周面上。还有，各吸入口32通过吸入管36延长到壳体31外部。
前顶部54及后顶部55上分别形成有一个喷出口。前顶部54的喷出口连通第二汽缸52内的压缩室53与第二空间49。后顶部55的喷出口使第一汽缸51内的压缩室53与第二空间49连通。还有，各喷出口，其端部设置有簧片阀形成的喷出阀，由这个喷出阀进行开闭。另外，在图2中，省略了喷出口及喷出阀的图示。并且，从压缩机构50向第二空间49喷出的气体制冷剂通过喷出管37从压缩膨胀机组30送出。
如图3的放大表示，膨胀机构60由所谓的摇动汽缸型旋转式压缩机构成。这个膨胀机构60中，设置了两组成对的汽缸71、81及活塞75、85。还有，膨胀机构60中，还设置有前顶部61、中间隔板(plate)63、和后顶部62。
膨胀机构60中，从下向上按顺序叠置有前顶部61、第一汽缸71、中间隔板63、第二汽缸81、和后顶部62。在这个状态下，第一汽缸71，它的下侧端面被前顶部61封闭，它的上端面被中间隔板63封闭。另一方面，第二汽缸81，它的下侧端面被中间隔板63封闭，它的上侧端面被后顶部62封闭。还有，第二汽缸81的内径比第一汽缸71的内径大。
旋转轴40贯穿叠置状态的前顶部61、第一汽缸71、中间隔板63、和第二汽缸81。在后顶部62的中央部，形成有从厚度方向贯穿该后顶部62的中央孔。旋转轴40的上端部插入这个后顶部62的中央孔。还有，旋转轴40，它的第一大直径偏心部41位于第一汽缸71内，它的第二大直径偏心部42位于第二汽缸81内。
还是如图4及图5所示，第一汽缸71内设置有第一活塞75，第二汽缸81内设置有第二活塞85。第一及第二活塞75、85都形成为圆环状或者是圆筒状。第一活塞75的外径和第二活塞85的外径相互相等。第一活塞75的内径和第一大直径偏心部41的外径基本相等，第二活塞85的内径和第二大直径偏心部42的外径基本相等。并且，第一活塞75中贯穿第一大直径偏心部41，第二活塞85中贯穿第二大直径偏心部42。
所述第一活塞75，它的外周面与第一汽缸71的内周面滑动接触，一个端面与前顶部61滑动接触，另一个端面与中间隔板63滑动接触。第一汽缸71内，它的内周面与第一活塞75的外周面之间形成有第一膨胀室72。另一方面，所述第二活塞85，它的外周面与第二汽缸81的内周面滑动接触，一个端面与后顶部62滑动接触，另一个端面与中间隔板63滑动接触。第二汽缸81内，它的内周面和第二活塞85的外周面之间形成有第二膨胀室82。
所述第一及第二活塞75、85上，各自一体设置有一个叶片76、86。叶片76、86形成为向着活塞75、85的半径方向延伸的板状，从活塞75、85的外周面向外侧突出。第一活塞75的叶片76插入第一汽缸71的衬套孔78内，第二活塞85的叶片86插入第二汽缸81的衬套孔88内。各汽缸71、81的衬套孔78、88，在从厚度方向贯穿汽缸71、81的同时，在汽缸71、81的内周面上开口。这些衬套孔78、88构成贯穿孔。
所述各汽缸71、81上，各设置有一组的一对衬套77、87。各衬套77、87是形成为内侧面为平面外侧面为圆弧面的小片。在各汽缸71、81中，一对衬套77、87插入衬套孔78、88成为夹入叶片76、86的状态。各衬套77、87，它的内侧面在叶片76、86上滑动，它的外侧面在汽缸71、81上滑动。并且，与活塞75、85一体的叶片76、86通过衬套77、87被汽缸71、81所支撑，相对于汽缸71、81可自由旋转且可自由进退。
第一汽缸71内的第一膨胀室72由与第一活塞75一体的第一叶片76分隔，在图4及图5中，第一叶片76的左侧成为高压侧的第一高压室73，它的右侧成为低压侧的第一低压室74。第二汽缸81内的第二膨胀室82由与第二活塞85一体的第二叶片86分隔，在图4及图5中，第二叶片86的左侧成为高压侧的第二高压室83，它的右侧成为低压侧的第二低压室84。
所述第一汽缸71和第二汽缸81配置为在各自的圆周方向上衬套77、87的位置一致的姿势。换句话说，第二汽缸81相对于第一汽缸71的配置角度为零度。如上所述，第一大直径偏心部41和第二大直径偏心部42相对于主轴部44的轴心偏心于同一个方向。因此，第一叶片76成为向第一汽缸71的外侧退到最外侧的状态的同时，第二叶片86成为向第二汽缸81的外侧退到最外侧的状态。
所述第一汽缸71上形成有流入接口34。流入接口34，开口在第一汽缸71内周面中的图4及图5中衬套77的稍稍左侧的位置。流入接口34能够与第一高压室73连通。另一方面，所述第二汽缸81中形成有流出接口35。流出接口35开口在第二汽缸81内周面的图4及图5中的衬套87的稍稍右侧的位置。流出接口35能够与第二低压室84连通。
所述中间隔板63中形成有通路93、64。这个通路93、64从厚度方向贯穿中间隔板63。中间隔板63中的第一汽缸71一侧的面上，通路93、64的一端开口在第一叶片76的右侧。中间隔板63中的第二汽缸81一侧的面上，通路93、64的另一端开口在第二叶片86的左侧。并且，如图4所示，通路93、64相对于中间隔板63的厚度方向斜延伸，连通第一低压室74和第二高压室83。
如以上那样构成的本实施方式的膨胀机构60中，第一汽缸71、设置在它当中的衬套77、第一活塞75、和第一叶片76构成第一旋转机构部70。还有，第二汽缸81、设置在它当中的衬套87、第二活塞85、和第二叶片86构成第二旋转机构部80。
并且，作为本发明的特征，所述隔热材料90设置在所述膨胀机构60中接触压缩机构50一侧，覆盖从所述旋转轴40周围到所述壳体31内周面为止。这样一来，就通过用隔热材料90将与壳体31内的环境的温度差大的且接近低温膨胀机构60一侧的第一空间48与第二空间49分开了。
具体地讲，因为隔热材料90是中心具有插入旋转轴40的中心孔的圆盘状，所以，在膨胀机构60中设置为与前顶部61的下表面接触。还有，隔热材料90是由耐热性高的特殊工程塑料等构成的。旋转轴40的外周面和隔热材料90的内周面之间，形成有不妨碍旋转轴40旋转的最小间隙。
隔热材料90的外周，形成有O形环设置凹部91。隔热材料90的外周面和壳体31内周面之间，以在常温下多少产生一些间隙的形式设定隔热材料90的大小。O形环设置凹部91上设置有作为密封部件的O形环92。这个能够弹性变形的O形环92起到密封与壳体31的内周面之间的间隙的效果。
所述隔热材料90中，形成有连通第一空间48和第二空间49，减缓第一空间48和第二空间49之间的压力差的通路93。也就是说，这个通路93是由贯穿从第一空间48到第二空间49的贯通孔形成。这样一来，第一空间48和第二空间49就不是气密型分隔，第一空间48和第二空间49的内压基本相等。
-运转动作-
说明所述空调机10。在此，说明空调机10的制冷运转时及制热运转时的动作，接下去说明膨胀机构60的动作。
<制冷运转>
制冷运转时，第一四通换向阀21及第二四通换向阀22切换为图1中虚线所示的状态。若在这个状态下向压缩膨胀机组30的电动机45通电，则在制冷剂回路20中使制冷剂循环而进行蒸气压缩冷冻循环。
在压缩机构50中被压缩了的制冷剂，通过喷出管37从压缩膨胀机组30喷出。这种状态下，制冷剂的压力比它的临界压力还高。这个喷出制冷剂被送到室外热交换器23中向室外空气放热。在室外热交换器23中放了热的制冷剂，通过流入管38流入膨胀机构60。在膨胀机构60中，高压制冷剂膨胀，从这些高压制冷剂回收动力。膨胀后的低压制冷剂通过流出管39被送向室内热交换器24。在室内热交换器24中，流入的制冷剂从室内空气吸热而蒸发，室内空气被冷却。从室内热交换器24流出的低压气体制冷剂，通过吸入管36从吸入接口32被吸入压缩机构50。压缩机构50压缩吸入的制冷剂后喷出。
<制热运转>
制热运转时，第一四通换向阀21及第二四通换向阀22切换为图1的实线所示的状态。若在这个状态下向压缩膨胀机组30的电动机45通电，则在制冷剂回路20中使制冷剂循环而进行蒸气压缩冷冻循环。
在压缩机构50中被压缩了的制冷剂，通过喷出管37从压缩膨胀机组30喷出。这种状态下，制冷剂的压力比它的临界压力还高。这个喷出制冷剂被送到室内热交换器24。在室内热交换器24中，流入的制冷剂向室内空气放热而加热室内空气。在室内热交换器24中放了热的制冷剂，经过流入管38流入膨胀机构60。在膨胀机构60中，高压制冷剂膨胀，从这些高压制冷剂回收动力。膨胀后的低压制冷剂经过流出管39被送向室外热交换器23，从室外空气吸热而蒸发。从室外热交换器23流出的低压气体制冷剂，经过吸入管36从吸入接口32被吸入压缩机构50。压缩机构50压缩吸入的制冷剂后喷出。
<膨胀机构的动作>
参照图5说明膨胀机构60的动作。
首先，说明向第一旋转机构部70的第一高压室73流入超临界状态的高压制冷剂的过程。从旋转角为0°的状态稍稍旋转旋转轴40，第一活塞75和第一汽缸71的接触位置通过流入接口34的开口部，开始从流入接口34向第一高压室73流入高压制冷剂。其后，随着旋转轴40的旋转角90°、180°、270°的逐步增大，向第一高压室73流入高压制冷剂。这个高压制冷剂向第一高压室73流入的过程，持续到旋转轴40的旋转角达到360°为止。
接下来，说明膨胀机构60中制冷剂的膨胀过程。从旋转轴40的旋转角为0°的状态稍稍转动一下旋转轴40，第一低压室74和第二高压室83通过通路93、64便相互连通，制冷剂开始从第一低压室74流向第二高压室83。其后，随着旋转轴40的旋转角90°、180°、270°的逐步增大，第一低压室74的容积逐步减小的同时第二高压室83的容积逐步增大，其结果膨胀室66的容积逐步增加。这个膨胀室66的容积增加，持续到旋转轴40的旋转角接近且就要达到360°为止。并且，在膨胀室66的容积增加的过程中膨胀室66内的制冷剂膨胀，通过这个制冷剂的膨胀推动(驱动)旋转轴40的旋转。这样，第一低压室74内的制冷剂，在经过通路93、64时边膨胀边流向第二高压室83。
接下来，说明从第二旋转机构部80的第二低压室84流出制冷剂的过程。第二低压室84，从旋转轴40的旋转角为0°的时刻起开始连通流出接口35。也就是说，从第二低压室84开始向流出接口35流出制冷剂。其后，旋转轴40的旋转角从90°、180°、270°逐步增大，在这个旋转角到达360°为止的期间里，从第二低压室84流出膨胀后的低压制冷剂。
<隔热材料的作用>
通过用隔热材料90将壳体31的内部空间分隔成设内装胀机构60的第一空间48、和内装压缩机构50的第二空间49，第一空间48就成为低温高密度空间，第二空间49就成为高温低密度空间。
另一方面，根据组装的难易以及壳体31和隔热材料90的线膨胀系数的不同，从防止隔热材料90由于热膨胀而损坏的角度考虑，隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间需要设置所规定的间隙。
亦即，在组装时，因为能够弹性变形的O形环92被压缩变形，所以就容易将隔热材料90插入壳体31内。还有，即便是隔热材料90热膨胀，也只是O形环92被压缩，隔热材料90本身不会破损，相反即便是隔热材料90热收缩，也只是通过被压缩了的O形环92恢复原状，就可以密封隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间的间隙。
这样，壳体31内保持了高温高压。又通过用隔热材料90将与壳体31内的环境温度差大的且接近低温膨胀机构60一侧的第一空间48分开，就可以有效地防止制冷剂的对流。
另一方面，因为是第二空间49内的高压制冷剂通过通路93流入第一空间48，所以缓解了第一空间48和第二空间49之间的压力差。为此，就防止了由于压力差增大而损坏隔热材料90。
-实施方式1的效果-
因此，根据本实施方式的压缩膨胀机组30，在隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间设置了间隙，既考虑了组装的难易程度以及由于隔热材料90的热膨胀的损坏，又防止了膨胀机构60侧的第一空间48和压缩机构50侧的第二空间49之间的制冷剂对流，从而防止了由于物质移动而产生的热交换，也就可以防止能力的降低以及能力回收效果的降低。
还有，通过用隔热材料90分隔与壳体31内的环境温度差大的且接近膨胀机构60的第一空间48和第二空间49，有效地防止了制冷剂对流，也就防止了由于物质移动的热交换，也就可以防止能力降低以及动力回收效果的降低。
还有，通过用O形环92密封隔热材料90和壳体31内周面之间的间隙，就可以得到容易组装，也不产生能力降低以及动力回收效果下降的压缩膨胀机组30。
还有，通过在隔热材料90内设置通路93来缓和第一空间48和第二空间49之间的压力差，就防止了隔热材料90的破损，所以就可以提高隔热材料90的耐久性。
-实施方式1的变形例-
所述实施方式1中，如图6所示，作为密封部件，在隔热材料90的外周安装了O形环92，但是，也可以在隔热材料90的外周一体设置凸缘94。也就是说，只要在隔热材料90外周整体上一体形成薄的凸缘94即可。这样，在组装时，能够弹性变形的凸缘94被压缩变形，所以就容易将隔热材料90插入壳体31内。还有，即便是隔热材料90热膨胀，只是压缩凸缘94，不会损坏隔热材料90，相反，即便是隔热材料90热收缩，也只是被压缩了的凸缘94复原，就能够密封隔热材料90的外周面和壳体31的内周面之间的间隙。
所述实施方式1中，是在隔热材料90中设置了通路93，但是也可以是在壳体31外设置跨过隔热材料90连通第一空间48和第二空间49的毛细管(未图示)。这样，经过毛细管第二空间49的高压制冷剂流入第一空间48，所以既防止了制冷剂对流，也防止了压力差大损坏隔热材料90。为此，就可以提高隔热材料90的耐久性。
所述实施方式1中，所述隔热材料90是设置在膨胀机构60一侧从旋转轴40周围覆盖到壳体31内表面为止，但是，也可以是覆盖隔热材料90的外周面即上表面。这样，膨胀机构60表面和第一空间48之间绝热，所以就可以防止能力的进一步降低以及动力回收效果的下降。
(实施方式2)
图7表示本发明的实施方式2，壳体31内为低压，即是低压圆顶型压缩膨胀机组30，在这一点上与所述实施方式1不同。另外，以下各实施方式中，与图1至图6相同的部分标注相同的符号省略详细说明。
如图7所示，所述壳体31与所述实施方式1一样，包括流入管38及流出管39、和吸入管36及喷出管37。各个吸入管36，一端分别与压缩机构50的吸入接口32连接，另一端贯穿壳体31连接于制冷剂回路20的配管。也就是说，所述各吸入管36构成为从壳体31外部将低温低压的制冷剂导入压缩机构50。
在本实施方式中，也是在室内热交换器24或者是室外热交换器23中蒸发了的低温低压制冷剂，经过吸入管36不是吸入壳体31的内部空间而是直接吸入压缩机构50。也就是说，本实施方式中，压缩膨胀机组30是由低压圆顶型构成的。
具体地讲，所述前顶部54及后顶部55中，各自形成有一个喷出接口33、33a。所述前顶部54一侧的喷出接口33，始端与第二汽缸52中的压缩室53的高压一侧连通。所述后顶部55一侧的喷出接口33a，始端与第一汽缸51中的压缩室53的高压一侧连通的同时，终端与设置在后顶部55的外部的喷出室33b连通。这个喷出室33b与前顶部54一侧的喷出接口54一侧的喷出接口33连通。也就是说，在所述第一汽缸51的压缩室53被压缩了的制冷剂，通过喷出室33b流向前顶部54一侧的喷出接口33，与在第二汽缸52的压缩室53被压缩了的制冷剂合流。还有，尽管未图示，所述各喷出接口33、33a设置了由簧片阀形成的喷出阀，由这个喷出阀进行开闭。
所述喷出管37，一端与压缩机构50中的前顶部54一侧的喷出接口33的终端连接，另一端贯穿壳体31与制冷剂回路20的配管连接。也就是说，喷出管37构成为将在压缩机构50压缩了的制冷剂从该压缩机构50导向壳体31的外部。
这样，壳体31内部的空间中不会流入压缩机构50的高温高压喷出制冷剂，而是充满了由吸入管36吸入的低温低压制冷剂，所以，壳体31是由所谓的低压圆顶型构成的。由此，膨胀机构60不会被高温制冷剂加热，同时高温喷出制冷剂也不会被膨胀机构60冷却。
而且，作为本发明的特征，壳体31的内部空间是由在压缩机构50的前顶部54上侧的与该前顶部54相接近而设的隔热材料90分隔为上下(空间)。上侧空间构成第一空间48，下侧空间构成第二空间49。第一空间48中内装了膨胀机构60和电动机45，第二空间49中内装了压缩机构50。
也就是说，通过用隔热材料90分隔壳体31内的环境温度差大的且在高温压缩机构50一侧的第二空间49，有效地防止了制冷剂对流，就不会产生由于物质对流的热交换，也就不会发生能力降低以及动力回收效果下降。
-实施方式2的效果-
因而，根据本实施方式所涉及的压缩膨胀机组30，通过用隔热材料90将与壳体31内的环境温度差大的且接近高温压缩机构50一侧的第一空间48和第二空间49分隔，有效地防止了制冷剂对流，就防止了由于物质移动的热交换，也就可以防止能力降低以及动力回收效果的降低。
-实施方式2的变形例-
与所述实施方式1的变形例一样作为密封部件，也可以在隔热材料90的外周一体设置凸缘94。另外，还可以是在壳体31外设置跨过隔热材料90连通第一空间48和第二空间49的毛细管。
所述实施方式中，所述隔热材料90是设置成在压缩机构50的前顶部54的上侧从旋转轴40周围覆盖到壳体31内周面为止的，但还可以是也覆盖膨胀机构60外周面以及下表面的。这样，压缩机构50表面和第二空间49之间绝热，就可以进一步防止能力下降以及动力回收效果的降低。
(其他实施方式)
所述各实施方式中，膨胀机构60是由摇动活塞型旋转式膨胀机构成的，但是，还可以是由旋转活塞型旋转式膨胀机构成膨胀机构60。该膨胀机构60中，在各旋转机构部70、80中，叶片76、86和活塞75、85分体形成。而且，这个叶片76、86，它的先端被推压到活塞75、85的外周面上，伴随着活塞75、85的移动而进退。
所述各实施方式中，制冷剂是使用了二氧化碳，但也可以是R410A、R407C以及异乙烷。
所述各实施方式中，在第二空间49中，是在压缩机构50的上侧配置了电动机45，但还可以是(将电动机45)配置在压缩机构50的下侧。
另外，以上的实施方式，从本质上是优选的示例，本发明无意于限制它的适用物或者是它的用途范围。
-产业上的实用性-
综上所述，本发明对于压缩机构和膨胀机构设置在一个壳体内的流体机械是有用的。
Claims (10)
1.一种流体机械，设置在使制冷剂循环而进行冷冻循环的制冷剂回路(20)中，其特征在于包括：
壳体(31)，
压缩机构(50)，设置在所述壳体(31)内，压缩制冷剂，
膨胀机构(60)，设置在所述壳体(31)内，使制冷剂膨胀，
旋转轴(40)，设置在所述壳体(31)内，连结所述压缩机构(50)及所述膨胀机构(60)，
隔热材料(90)，设置在所述壳体(31)的内部空间中，将该内部空间分隔成内装所述膨胀机构(60)的第一空间(48)、和内装所述压缩机构(50)的第二空间(49)，且所述旋转轴(40)穿过该隔热材料(90)，以及
密封部件(92、94)，能够弹性变形，以密封所述隔热材料(90)的外周面和所述壳体(31)的内周面之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于：
该流体机械构成为将制冷剂从所述制冷剂回路(20)直接导入所述压缩机构(50)，从该压缩机构(50)将压缩了的制冷剂喷出到所述第二空间(49)，再从该第二空间(49)向所述壳体(31)外流出，
所述隔热材料(90)与所述膨胀机构(60)的接近所述压缩机构(50)的一侧接触。
3.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于：
该流体机械构成为将制冷剂从所述制冷剂回路(20)直接导入所述压缩机构(50)，被压缩了的制冷剂直接喷出所述壳体(31)外，
所述隔热材料(90)与所述压缩机构(50)的接近所述膨胀机构(60)的一侧接触。
4.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于：
所述密封部件是安装在所述隔热材料(90)外周的O形环(92)。
5.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于：
所述密封部件是与所述隔热材料(90)外周形成为一体的凸缘(94)。
6.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于：
该流体机械中形成有通路(93)，该通路(93)连通所述第一空间(48)和所述第二空间(49)以减小所述第一空间(48)和所述第二空间(49)之间的压力差。
7.根据权利要求6所述的流体机械，其特征在于：
所述通路(93)形成在所述隔热材料(90)中。
8.根据权利要求6所述的流体机械，其特征在于：
所述通路(93)是由位于所述壳体(31)外跨过所述隔热材料(90)连通所述第一空间(48)和所述第二空间(49)的毛细管构成的。
9.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于：
所述制冷剂回路(20)以二氧化碳为制冷剂进行超临界冷冻循环。
10.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于：
所述膨胀机构(60)由旋转式膨胀机构成，该膨胀机包括两端封闭的汽缸(71、81)、结合在所述旋转轴(40)上的同时设置在所述汽缸(71、81)内而形成膨胀室(72、82)的活塞(75、85)、为将所述膨胀室(72、82)分隔为高压一侧和低压一侧的叶片(76、86)。
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