CN101542072A - 流体机械和冷冻循环装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种流体机械以及冷冻循环装置，该流体机械(201)具有压缩工作流体的压缩机构(2)、使工作流体膨胀并从膨胀的工作流体回收动力的膨胀机构(4)、连结压缩机构(2)和膨胀机构(4)并将膨胀机构(4)回收的动力传递给压缩机构(2)的轴(5)、收容压缩机构(2)、轴(5)以及膨胀机构(4)并使由压缩机构(2)压缩的工作流体向内部喷出的密闭容器(1)。在膨胀机构(4)的膨胀室和密闭容器(1)的内部空间之间形成有膨胀机构(4)的吸入致冷剂流通的致冷剂通过空间(7)。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于冷冻空调和热水供应机等的冷冻循环装置，以及能够适用于冷冻循环装置的流体机械。
背景技术
作为构成冷冻循环装置的流体机械，如图7所示，已知将压缩致冷剂的压缩机构402和将致冷剂减压膨胀时的膨胀能量转换为机械力的膨胀机构404一体化的流体机械419(特开昭62-77562号公报)。通过将膨胀机构404所得的机械力通过轴405供给压缩机构402，从而提高冷冻循环装置的效率。
压缩机构402由于隔热压缩致冷剂，所以压缩机构402的结构要素的温度与致冷剂的温度上升一起上升。另一方面，膨胀机构404由于吸入由散热器冷却的致冷剂，将吸入的致冷剂隔热膨胀，所以膨胀机构404的结构要素与致冷剂的温度降低一起温度降低。因此，如图7所示，若单纯地使压缩机构402和膨胀机构404一体化，则压缩机构402的热移动到膨胀机构404，膨胀机构404被加热，压缩机构402被冷却。这种情况下，如图8A的莫里尔线图使用箭头所示，与理论循环比较，实质循环中，从压缩机构402喷出的致冷剂的热函减少，在散热器中的加热能力降低。另外，从膨胀机构404喷出的致冷剂的热函增加，在蒸发器中的冷冻能力降低。
特别是，在热水供应机中的情况下，需要通过散热器将水加热到储存热水的设定温度，所以来自压缩机构的喷出致冷剂的温度必须比储存热水的设定温度高。但是，若在压缩机构和膨胀机构之间引起热的短路，则压缩机构的喷出致冷剂的温度降低，所以水的加热不充分，储存热水的温度也比设定温度低。作为弥补由该热短路产生的压缩机构的喷出致冷剂的温度降低的方法，如图8B所示的喷出温度控制理论循环所示，具有使压缩机构的喷出致冷剂的压力上升的方法。即，通过稍稍过度压缩致冷剂，使喷出致冷剂的温度上升。这样的话，如图8B所示的喷出温度控制实质循环所示，能够补偿因热短路引起的加热能力的降低。但是，在该方法中，压缩机构进行多余的工作，所以电动机的消耗电力增大，由膨胀机构进行动力回收失去意义。
为了解决这样的课题，如图9所示，具有将密闭容器501的内部由从蒸发器导入压缩机构502的低压致冷剂填满，将压缩机构502和膨胀机构504分离配置的结构(特开2005-264829号公报)。
另外，如图10所示，具有将密闭容器601的内部划分为低压侧652和高压侧651，并且将膨胀机构602设于低压侧652，将压缩机构604设于高压侧651，将压缩机构604的吸入致冷剂导入低压侧652，将压缩机构604的喷出致冷剂导入高压侧651的结构(特开2006-105564号公报)。
根据图9所示的结构，由于膨胀机构504的周围由压缩机构502的吸入致冷剂填满，所以能够抑制从密闭容器501的内部的致冷剂向膨胀机构504的热移动。虽然在压缩机构502和其吸入致冷剂之间也产生热移动，但是从压缩机构502取得热的致冷剂由压缩机构502压缩，将压缩机构502本身加热，所以压缩机构502的喷出致冷剂的温度不会降低。
但是，在密闭容器501的内部由低压的致冷剂填满的结构中，压缩机构502的喷出致冷剂从喷出配管509直接向冷冻循环(致冷剂回路)喷出。因此，与密闭容器501的内部由压缩机构502的喷出致冷剂填满的结构相比，油对冷冻循环的喷出量增加。喷出的油附着在致冷剂配管上，致使压力损失增加，或降低散热器和蒸发器的能力。
另一方面，根据图10所示的结构，压缩机构604的喷出致冷剂暂时向密闭容器601的高压侧651开放，之后朝向散热器从高压侧651的喷出配管609喷出。在密闭容器601的内部从压缩机构604的喷出致冷剂分离出油，所以能够防止压缩机构604的喷出致冷剂伴随大量的油而在冷冻循环中循环。
但是，图10所示的流体机械由于构成将密闭容器601分隔成低压侧652和高压侧651的结构，所以连结膨胀机构602和压缩机构604的轴605需要穿过分隔部650。这种情况下，防止致冷剂从轴605和分隔部650之间的间隙泄漏的机械密封成为必要项目，并且要担心滑动损失的增加。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种能够降低油对循环的喷出量(循环量)，且不会增加机械损失，而能够抑制从压缩机构向膨胀机构发生的热移动的流体机械。
即，本发明提供一种流体机械，其具有：
压缩机构，其压缩工作流体；
膨胀机构，其使工作流体膨胀，并且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结压缩机构和膨胀机构，将膨胀机构回收的动力传递给压缩机构；
密闭容器，其收容压缩机构、轴和膨胀机构，并且向该密闭容器的内部喷出由压缩机构压缩的工作流体，
其中，膨胀机构是包括安装在轴上的辊、在内部配置辊的缸体、用于将欲要膨胀的工作流体导入该膨胀机构的吸入配管的回转式膨胀机构，
在缸体中，具有比吸入配管的流路面积大的流路面积的贯通孔以沿轴的轴方向延伸的方式设置于该缸体内的膨胀室和该缸体的外周面之间，
吸入配管、贯通孔以及吸入孔沿着工作流体的流通方向依次排列，以使通过吸入配管而流入贯通孔的工作流体从轴方向的第一侧朝向第二侧流通之后，从朝向膨胀室的吸入孔被吸入膨胀室。
另外，本发明提供一种流体机械，具有：
压缩机构，其压缩工作流体；
膨胀机构，其使工作流体膨胀，并且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结压缩机构和膨胀机构，将膨胀机构回收的动力传递给压缩机构；
密闭容器，其收容压缩机构、轴和膨胀机构，并且向该密闭容器的内部喷出由压缩机构压缩的工作流体，
膨胀机构是包括安装在轴上的辊、在内部配置辊的缸体、用于将工作流体导入形成于辊和缸体之间的膨胀室的吸入配管的回转式膨胀机构，
在缸体中，沿轴的轴方向延伸的多个贯通孔设置于膨胀室和该缸体的外周面之间，
膨胀机构还包括：分支路径，其中转吸入配管和多个贯通孔，并设于轴方向的第一侧以使工作流体从吸入配管向多个贯通孔的每一个引导；汇合路径，其中转多个贯通孔和朝向膨胀室的吸入孔，并设于轴方向的第二侧以使工作流体流通多个贯通孔的每一个之后汇合，从吸入孔被吸入膨胀室。
另外，本发明还提供一种流体机械，具有：
压缩机构，其压缩工作流体；
膨胀机构，其使工作流体膨胀，并且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结压缩机构和膨胀机构，将膨胀机构回收的动力传递给压缩机构；
密闭容器，其收容压缩机构、轴和膨胀机构，并且向该密闭容器的内部喷出由压缩机构压缩的工作流体；
护套，其配置于膨胀机构的周围，
由护套以包围膨胀机构的方式形成用于使欲要被吸入膨胀机构的工作流体流通的空间。
在上述本发明的流体机械的第一方面中，通过吸入配管而导入缸体的贯通孔中的工作流体从轴方向的第一侧向第二侧流通贯通孔后，从吸入孔向膨胀室被吸入。贯通孔设于膨胀室和缸体的外周面之间。通过在膨胀室的周围设置贯通孔，从而与不设置贯通孔的情况相比，缸体的热阻变大，因此，从缸体的周围向膨胀室的热移动得以抑制。即，从压缩机构向膨胀机构的热移动得以抑制。
向密闭容器的内部喷出高温高压的工作流体，膨胀机构的周围也构成高压气氛，所以在贯通孔为单纯的空洞的情况下，考虑出现缸体的耐压的问题。但是，在本发明中，由于膨胀前的低温高压的工作流体流通贯通孔，所以也不会产生缸体因外压而变形的问题。另外，贯通孔的流路面积比吸入配管的流路面积大，所以工作流体在贯通孔内形成流速降低的形态。于是，设有贯通孔的部分中的工作流体侧的传热系数降低，所以热移动的抑制效果进一步提高。
另外，膨胀前的工作流体流通贯通孔的过程中受热而温度上升，所以膨胀过程中的理论回收动力增加，在膨胀机构中能够回收的动力的绝对值变大。即，能够提高将本发明的流体机械使用于冷冻循环装置中的情况下的冷冻循环性能。
另外，本发明的流体机械是压缩后的工作流体向密闭容器的内部喷出的所谓的高压壳型。因此，混入由压缩机构压缩的工作流体中的油在密闭容器的内部，能够从工作流体中充分分离。
另外，根据本发明，不需要将密闭容器的内部分隔为高压侧和低压侧。因此，没必要如以往那样将密闭容器的内部分隔为高压侧和低压侧的例子(参照图10)所示，在轴的周围设置防止致冷剂泄漏的机械密封等特别结构，也不会产生机械损失增大的问题。
另外，根据本发明的流体机械的第二方面，在缸体上设有多个贯通孔。经由分支路径从吸入配管导入多个贯通孔中的工作流体，从第一侧向第二侧流通多个贯通孔后在汇合路径中汇合，被吸入膨胀室。通过在膨胀室的周围设置多个贯通孔，从而与不设置贯通孔的情况相比，缸体的热阻增大，因此，从缸体的周围向膨胀室的热移动得以抑制。这种情况下，吸入配管的流路面积和贯通孔的流路面积的大小是没有关系的。
另外，根据本发明的流体机械的第三方面，通过配置在膨胀机构的周围的护套，以包围膨胀机构的方式来形成用于使欲要被吸入膨胀机构的工作流体流通的空间。膨胀前的工作流体所流通的该空间的热阻比膨胀机构的结构要素的热阻大。因此，能够得到抑制从膨胀机构的周围向膨胀室的热移动的效果、即抑制从压缩机构向膨胀机构的热移动的效果。
附图说明
图1是本发明的冷冻循环装置的结构图。
图2是本发明的第一实施方式的流体机械的纵剖面图。
图3A是图2所示的流体机械的B-B横剖面图。
图3B是图2所示的流体机械的A-A横剖面图。
图4是表示贯通孔的另一方式的横剖面图。
图5是本发明的第二实施方式的流体机械的纵剖面图。
图6是本发明的第三实施方式的流体机械的纵剖面图。
图7是以往的流体机械的示意图。
图8A是表示以往的冷冻循环装置的问题点的莫里尔线图。
图8B是接着图8A的莫里尔线图。
图9是另一以往的流体机械的示意图。
图10是再一以往的流体机械的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是本发明的冷冻循环装置的结构图。图2是适用于图2所示的冷冻循环装置的本发明的流体机械的纵剖面图。图3A是图2所示的流体机械的B-B剖面图。图3B是A-A剖面图。
如图1所示，冷冻循环装置100具有流体机械201(膨胀机一体型压缩机)、散热器102、蒸发器103、形成将它们相互连接而使致冷剂循环的主致冷剂回路的多个致冷剂配管105。作为工作流体的致冷剂，例如是二氧化碳或氢氟碳。
流体机械201包含压缩致冷剂的压缩机构2、电动机3、使致冷剂膨胀的膨胀机构4、轴5、收纳这些结构要素的密闭容器1。压缩机构2、电动机3以及膨胀机构4由轴5连结，在密闭容器1的内部从上依次排列。膨胀机构4从致冷剂回收动力。膨胀机构4的回收动力经由轴5而与驱动压缩机构2的电动机3的动力重叠。密闭容器1的底部作为储存用于润滑压缩机构2和膨胀机构4的各滑动部的油的油储存部6利用。
流体机械201还具有用于使膨胀机构4的吸入致冷剂流通的致冷剂通过空间7。致冷剂通过空间7是相对于密闭容器1的内部空间划分开的空间，形成在膨胀机构4的膨胀室和密闭容器1的内部空间之间。膨胀机构4的吸入致冷剂所流通的致冷剂通过空间7的热阻比膨胀机构4的结构要素(例如缸体)的热阻大。因此，致冷剂通过空间7起到抑制从压缩机构2的喷出致冷剂和油储存部6中储存的油向膨胀机构4的膨胀室的热移动的效果。压缩机构2的喷出致冷剂和油储存部6中储存的油所损失的热量也相对降低。即，因致冷剂通过空间7的存在，使得从压缩机构2向膨胀机构4的热移动得以抑制。
下面详细说明流体机械201的结构。
密闭容器1将压缩机构2和膨胀机构4的周围保持与压缩机构2的喷出致冷剂的压力相等的压力。即，流体机械201是所谓的高压壳型。由压缩机构2压缩的致冷剂暂时向密闭容器1的内部喷出，之后，从密闭容器1朝向散热器从喷出配管9喷出。由于在密闭容器1的内部能够从压缩机构2的喷出致冷剂中充分分离出油，所以油会附着在致冷剂配管105上使压力损失增加，或使散热器102和蒸发器103的热交换性能降低的问题难以发生。
如图2所示，储存在油储存部6中的油被吸入设于轴5的下部的油泵34中，经由轴5的内部的供油路径而向压缩机构2和膨胀机构4的各滑动部供给。油由于比致冷剂密度高，所以因重力而在密闭容器1的内部下沉，从膨胀机构4的上轴承21的切口21d再次返回油储存部6。伴随压缩机构2的喷出致冷剂的油也在密闭容器1的内部分离，返回油储存部6。
压缩机构2是包含主轴承15、固定涡管16、回旋涡管17以及欧式环(Oldham link)这样的自转规制机构18的所谓的涡旋型机构。支承轴5的主轴承15通过焊接或烧嵌(焼き嵌め)等方法固定在密闭容器1的内壁上。在主轴承15的上部螺栓固定有固定涡管16，在该固定涡管16和主轴承15之间配置有与固定涡管16啮合的回旋涡管17。防止回旋涡管17的自转的自转规制机构18设于回旋涡管17和主轴承15之间。通过设于轴5的上端的主轴部5a来偏心驱动回旋涡管17，从而回旋涡管17进行圆轨道运动。
在密闭容器1的上部以贯通密闭容器1的方式配置有用于对电动机3供给来自商用电源104的电力的终端14。电动机3包含有固定在密闭容器1的定子19和固定在轴5上的转子20，并配置在压缩机构2和膨胀机构4之间。
膨胀机构4是包含如下结构的二级回转式膨胀机构，即包含：安装在轴5上的辊26、27(活塞)；在内部配置辊26、27的缸体22、24；将形成在辊26、27和缸体22、24之间的膨胀室37、38分隔为吸入侧和喷出侧的叶片28、29(参照图3A、图3B)；配置在缸体22、24的叶片槽中的弹簧30、31；用于将欲要膨胀的致冷剂导入该膨胀机构槽4的吸入配管12；将膨胀后的致冷剂从该膨胀机构槽4向密闭容器1的外部喷出的喷出配管11；轴承21、25；密闭板32。膨胀机构4的周围由储存在油储存部6中的油填满。
轴5能够旋转地由上轴承21和下轴承25支承。在本实施方式中，使用包含有压缩机构侧的第一部分和与该第一部分同轴连结的膨胀机构侧的第二部分的轴5。其中，也可以使用由单一的部件构成的轴。
上轴承21固定在密闭容器1的内壁上。在上轴承21的内部，以从与密闭容器1的内壁相接的部分朝向轴5延伸的方式设有吸入路径21c和喷出路径21a。在上轴承21上直接连接有吸入配管12和喷出配管11，以使膨胀前的致冷剂从吸入配管12向吸入路径21c引导，膨胀后的致冷剂从喷出路径21a向喷出配管11引导。在上轴承21的下部固定有第二缸体24。在第二缸体24的膨胀室38上面对上轴承21内的喷出路径21a的一端。在第二缸体24的下部固定有中板23，在该中板23的下部固定有第一缸体22。另外，在第一缸体22的下部固定有下轴承25。下轴承具有作为致冷剂向第一缸体22的膨胀室37吸入的吸入路径的吸入孔25a。另外，在下轴承25上覆盖下轴承25的下部而固定密闭板32。
如图3B所示，第一辊26配置在第一缸体22内，能够旋转地嵌合在轴5的第一偏心部5b上。如图3A所示，第二辊27配置在第二缸体24内，能够旋转地嵌合在轴5的第二偏心部5c上。第一叶片28能够滑动地配置在形成于第二缸体24的第一叶片槽22a上。第二叶片29能够滑动地配置在形成于第二缸体24的第二叶片槽24a上。第一弹簧30的一端与第一缸体22接触，另一端与第一叶片28接触，使第一叶片28按压在第一辊26上。第二弹簧31的一端与第二缸体24接触，另一端与第二叶片29接触，使第二叶片29按压在第二辊27上。形成于缸体22、24和辊26、27之间的膨胀室37、38被叶片28、29分隔为两个房间。
另外，在本实施方式中，采用叶片28、29的前端能够滑动地相接于辊26、27的所谓“旋转活塞型”的回转机构，但是，辊与叶片一体化了的所谓“摆动活塞型”的回转机构也能够适用于本发明。
图1说明的致冷剂通过空间7在本实施方式中，含于膨胀机构4中。具体地，如图2所示，由设于上轴承21的凹部21b、贯通孔30以及设于下轴承25的凹部25c构成致冷剂通过空间7。贯通孔30在轴5的轴方向将设于第二缸体24上的贯通孔24b、设于中板23上的贯通孔23b、设于第一缸体22上的贯通孔22b、设于下轴承25上的贯通孔25b相连而成。换言之，贯通孔30沿上下方向穿过第二缸体24、中板23、第一缸体22以及下轴承25，在轴方向的第一侧(上侧)与轴承21的凹部21b相连，在第二侧(下侧)与下轴承25的凹部25c相连。
另外，吸入配管12、贯通孔30以及吸入孔25a沿着致冷剂的流通方向依次排列，以使通过吸入配管12而流入贯通孔30中的致冷剂从轴方向的第一侧朝向第二侧流通后，从吸入孔25a被吸入膨胀室37、38。在本实施方式中，轴方向的第一侧为上侧，第二侧为下侧，但是，也可以是第一侧为下侧，第二侧为上侧。
在膨胀室37、38的周围设置贯通孔30，从而由于缸体22、24的热阻变大，所以能够达到抑制从缸体22、24的周围向膨胀室37、38的热移动的效果。另外，贯通孔30的流路面积比吸入配管12的流路面积大，比向膨胀室37、38的吸入孔25a的开口面积大。因此，通过吸入配管12而导入贯通孔30的致冷剂的流速比吸入配管12中的流速慢。于是，在设置有贯通孔30的部分上的致冷剂侧的传热系数降低，所以能够充分发挥热移动的抑制效果。另外，贯通孔30的流路面积意味着与轴方向正交的方向的剖面积，吸入配管12的流路面积意味着与配管的长度方向正交的方向的剖面图。
如图3A、图3B所示，贯通孔30可以设置在缸体22、24的多个部位上，以使贯通孔30的流路面积的合计比吸入配管12的流路面积以及吸入孔25a的开口面积大。更具体地，贯通孔30设置成，沿周方向包围膨胀室37、38，并以大致等角度间隔设于缸体22、24的外周面和膨胀室37、38之间的多个部位。这样，则能够得到充分确保缸体22、24的强度，同时抑制从膨胀机构4的周围的油向膨胀室37、38内的致冷剂的热移动的效果。这些贯通孔30可以通过用于制造缸体22、24的模具形成，也可以通过切削、研削、研磨等机械加工形成。
另外，如图4所示，例如也可以仅将一个圆弧状的贯通孔30a设于缸体22、24上。
如图2所示，在上轴承21上，凹部21b设于与第二缸体24相接的部分。在该凹部21b上，经由吸入路径21c连接吸入配管12。这样，上轴承21的凹部21b起到作为中转吸入配管12和多个贯通孔30，将致冷剂从吸入配管12向多个贯通孔30的每一个引导而设于轴5的轴方向的第一侧(图2中上侧)的分支路径的作用。换言之，膨胀机构4所有这样的分支路径。通过作为分支路径的凹部21b的功能，能够使膨胀机构4的吸入致冷剂遍及全部多个贯通孔30。
这样，膨胀机构4包含有作为在第一侧闭塞第二缸体24的第一闭塞部件的上轴承21，作为分支路径起作用的凹部21b设于上轴承21，在上轴承21上连接吸入配管12，以能够将致冷剂供给凹部21b。因此，与以往的回转式膨胀机构相比，也能够不增加部件数，也没有生产成本增高的担心。
另外，分支路径由设于上轴承21中与第二缸体24相接的一侧的部分的凹部21b构成，多个贯通孔30的每一个面对上轴承21的凹部21b。由此，能够使膨胀机构4的吸入致冷剂遍及全部多个贯通孔30。另外，上轴承21的凹部21b只要能够使致冷剂送入全部多个贯通孔30，则形状和尺寸不作特别限定。本实施方式中，上轴承21的凹部21b的形状是沿着多个贯通孔30的配置的环状。
另一方面，下轴承25由支承轴5的中心部251、固定有密闭板32的堤状的外周部255、作为中心部251和外周部255之间的部分即在与缸体22相接的一侧的相反侧厚度比中心部251和外周部255少的薄壁部253构成。在薄壁部253上设有向膨胀室37的吸入孔25a。另外，通过圆板状的密闭板32覆盖下轴承25，形成基于薄壁部253的环状的凹部25c。
下轴承25的凹部25c位于与第一缸体22相接的一侧的相反侧，凹部25c和第一缸体22的膨胀室37通过吸入孔25a而连接。另外，凹部25c起到作为中转多个贯通孔30和吸入孔25a，使流通多个贯通孔30的每一个的致冷剂在该部分汇合而从吸入孔25a被吸入膨胀室37而设于轴方向的第二侧(图2中下侧)的汇合路径的作用。换言之，膨胀机构4所有这样的汇合路径。通过作为汇合路径的凹部25c的功能，能够将流通多个贯通孔30的致冷剂顺畅地送入膨胀室37。
这样，膨胀机构4包含有作为在第二侧(轴方向的下侧)闭塞第一缸体22的第二闭塞部件的下轴承25。并且，起到作为向膨胀室37的吸入孔25a和汇合路径的功能的凹部25c设于该下轴承25上。因此，与以往的回转式膨胀机构相比，也能够不使部件数增加，也没有生产成本增高的担心。另外，通过上轴承21的凹部21b以及下轴承25的凹部25c，使膨胀机构4俄吸入致冷剂顺畅地流通多个贯通孔30，之后，顺畅地从吸入孔25a被吸入膨胀室37。因此，在冷冻循环装置100的运转时，难以引起致冷剂滞留特定的贯通孔中的现象。
另外，如图2所示，下轴承25的薄壁部253中的吸入孔25a的位置被定位在从吸入配管12的位置绕轴5的周围旋转大约180°的位置上。根据这样的配置，从吸入配管12导入上轴承21的内部的致冷剂沿相反侧旋入180°而进入吸入孔25a，所以能够使流入多个贯通孔30的致冷剂的量均匀化。
接着，说明流体机械201的动作。
从终端14对电动机3供给电力，则在定子19和转子20之间产生旋转动力，由轴5驱动压缩机构2。由此，形成在固定涡管16和回旋涡管17之间的压缩室35从外周部向中央部移动，同时缩小。利用该压缩机35的容积变化，从与密闭容器1之外相通的吸入配管8和固定涡管16的外周部的吸入口16a吸入并压缩致冷剂。构成规定压力以上的致冷剂从固定涡管16的中央部的喷出口16b挤开簧片阀(reed valve)36而向密闭容器1的内部喷出。
喷出到密闭容器1的内部的高压的致冷剂边吸收电动机3的热量，边经由喷出配管9而朝向外部的散热器102(参照图1)。并且，由散热器102冷却的致冷剂从吸入配管12被吸入膨胀机构4。致冷剂沿轴方向从上到下流通致冷剂通过空间7，从吸入孔25a被吸入第一缸体22的膨胀室37。
如图3B所示，在膨胀机构4上形成由下轴承25、第一缸体22、第一辊26和中板23围成的空间即第一膨胀室37。第一膨胀室37由第一叶片28分隔为吸入侧和喷出侧这两个房间。如图3A所示，隔着中板23在第一膨胀室37的相反侧形成由中板23、第二缸体24、第二辊27以及上轴承21围成的空间即第二膨胀室38。第二膨胀室38也由第二叶片29分隔为吸入侧和喷出侧这两个房间。第一膨胀室37的喷出侧的部分和第二膨胀室38的吸入侧的部分由设于中板23上的连通孔23a连接为一个。连通孔23a从第一膨胀室37侧看，隔着第一叶片28位于吸入孔25a的相反侧，从第二膨胀室38侧看，隔着第二叶片29位于喷出路径21a的相反侧。
流通致冷剂通过空间7的高压的致冷剂流入吸入孔25a，则第一辊26被挤压，轴5旋转，吸入孔25a面对的第一膨胀室37的吸入侧的部分的容积增加。第一辊26偏心旋转运动而吸入致冷剂达到规定的吸入容积，则第一膨胀室37的吸入侧的部分和吸入孔25a的连通被隔绝。取而代之，第一膨胀室37的喷出侧的部分与连通孔23a连通，经由连通孔23a而使第一膨胀室37的喷出侧的部分和第二膨胀室38的吸入侧的部分连接为一个。另外，当轴5旋转，则第一膨胀室37的喷出侧的部分的容积减少，与此同时，气筒容积更大的第二膨胀室38的吸入侧的部分的容积开始增加，致冷剂膨胀，同时从第一膨胀室37向第二膨胀室38移动。
另外，当轴5旋转，第二辊27继续偏心旋转移动，则第二膨胀室38的致冷剂的压力降低到流通蒸发器103的致冷剂的压力(概括地说、冷冻循环的低压)。之后，通过轴5的进一步旋转，使第二膨胀室38的容积减少，致冷剂经由喷出路径21a从喷出配管11朝向蒸发器103喷出。由膨胀机构4隔热膨胀并对轴5用功的致冷剂由蒸发器103加热，返回压缩机构2的吸入配管8。
在上述的动作过程中，从散热器102朝向膨胀机构4流动的致冷剂(膨胀机构4的吸入致冷剂)通过致冷剂通过空间7后，吸入膨胀室37。在膨胀机构4的吸入致冷剂流通由凹部21b、25c以及贯通孔30构成的致冷剂通过空间7的过程中，从密闭容器1的内部的致冷剂以及油受热。通过在膨胀室37、38的周围设置贯通孔30，从而缸体22、24的热阻变大，所以与没有这样的贯通孔30的情况相比，从缸体22、24的周围向膨胀室37、38的热移动得以抑制。另外，通过设置这样的凹部21b、25c，从而轴承21、25的热阻也变大。
接着，说明本实施方式中的流体机械201的其他特征。根据本实施方式，致冷剂通过空间7从密闭容器1的内部的空间被隔离，轴5不面对致冷剂通过空间(不露出)。因此，流通致冷剂通过空间7的致冷剂从轴5的周围泄漏的问题实质上并不存在。因此，没必要在轴5的周围设置机械密封那样的密封结构，因这样的密封结构导致机械损失增加的问题也不会发生。
另外，在密闭容器1的内部从上依次配置压缩机构2、电动机3以及膨胀机构4，以使膨胀机构4的周围由储存在油储存部6中的油填满。油面位于第二缸体24的上端面和下端面之间。油的粘度比致冷剂的粘度高，所以储存在油储存部6中的油的对流没有填满压缩机构2和电动机3的周围的致冷剂的对流那样激烈。另外，通过油的密封效果，使得通过部件间的间隙而漏入膨胀机构4的内部的高温致冷剂的量也减少。因此，能够使向膨胀机构4的热移动进一步降低。
不过，也可以使压缩机构2的位置和膨胀机构4的位置相反，即在密闭容器1的上部配置膨胀机构4，在下部配置压缩机构2。另外，轴5的轴方向与竖直方向平行的配置也并非是必要项目，例如，也可以在密闭容器的内部以使轴的轴方向与水平方向平行，或与从竖直方向以及水平方向倾斜的斜方向平行的方式来配置压缩机构和膨胀机构。
另外，致冷剂通过空间7的流路面积比吸入配管12的流路面积大。换言之，与轴方向正交的横剖面所表现的多个贯通孔30的合计面积比吸入配管12的横面积大。在这种情况下，致冷剂通过空间7中的致冷剂的流通速度比吸入配管12中的致冷剂的流通速度慢，所以能够稳定地对膨胀机构4供给致冷剂。另外，由基于流速降低的传热系数的降低，使隔热效果大幅度升高。另外，通过致冷剂通过空间7的消音效果，也能够得到降低膨胀机构4的吸入过程中产生的水击现象引起的压力脉动和噪音的效果。更优选地，多个贯通孔30的各流路面积比吸入配管12的流路面积以及吸入孔25a的开口面积大。这种情况下，上述的效果更高。
(第二实施方式)
图5是适用于图1的冷冻循环装置100的另一流体机械的纵剖面图。如图5所示，本实施方式的流体机械202的基本结构与第一实施方式中说明的流体机械的结构共通。
本实施方式和前面的第一实施方式的不同点在于，致冷剂通过空间7的方式。本实施方式中，用于使膨胀机构40的吸入致冷剂流通的致冷剂通过空间7由配置在膨胀机构40的周围的护套构成。这样的护套的例子为卷绕在膨胀机构40的周围的配管39，配管39的内部作为致冷剂通过空间7利用。根据本实施方式，由于仅是配管39卷绕在膨胀机构40中所以比较经济。作为这样的配管39，适合使用热交换器用的带内面槽的管。
如图5所示，配管39以相邻的彼此之间相接的方式螺旋状卷绕在膨胀机构40上。另外，配管39兼用作用于使欲要膨胀的工作流体导入膨胀机构40的吸入配管12，一端向密闭容器1的外部延伸，另一端与膨胀机构4连接。这样的话，能够省略配管的连接，所以能够将配管39紧密卷绕在膨胀机构40上。另外，构成致冷剂通过空间7的配管39由于兼用作吸入配管12，所以不会导致部件数增加的问题。
如图5所示，配管39的另一端与闭塞第一缸体22的闭塞部件的下轴承25连接。在下轴承25中与第一缸体22相接的一侧的相反侧设有环状的凹部25c。下轴承25由密闭板32覆盖，从而形成基于凹部25c的空间。基于凹部25c的空间为致冷剂通过空间7的一部分。在下轴承25中连接有配管39的部分上设有吸入路径25d，以对基于凹部25c的空间供给致冷剂。流通配管39的内部的致冷剂经由下轴承25的吸入路径25d和基于下轴承25的凹部25c的空间，从吸入孔25a被吸入第一缸体22的膨胀室37。
膨胀机构40的吸入致冷剂在流通配管39的过程中，从密闭容器1的内部的致冷剂和油接受热量。膨胀前的致冷剂所流通的配管39的热阻比膨胀机构40的结构要素(例如缸体22、24)的热阻大。因此，能够得到抑制从膨胀机构40的周围向膨胀室37、38的热移动的效果、即从压缩机构2向膨胀机构40的热移动的效果。
另外，配管39依次卷绕在膨胀机构40的第二缸体24、中板23以及第一缸体22上。并且，在轴方向上配管39彼此相接，在径方向上缸体22、24和配管39相接。即，配管39发挥其长度的最大限度而紧密卷绕在缸体22、24上。这样，抑制从密闭容器1的内部的致冷剂和油向膨胀机构40的热移动的效果增高。另外，也可以在缸体的外周面形成浅槽，沿着该槽配置配管39。
(第三实施方式)
图6是适合被图1的冷冻循环装置100采用的另一流体机械的纵剖面图。如图6所示，本实施方式的流体机械203的基本结构与由第一实施方式说明的流体机械的结构共通。
本实施方式的流体机械203中的膨胀机构40是包含有安装在轴5上的辊26、27、在内部配置辊26、27的缸体22、24、用于将欲要膨胀的致冷剂导入该膨胀机构4的吸入配管12的回转式膨胀机构。回转式膨胀机构的基本结构如第一实施方式中所说明。
另外，如第二实施方式所说明，用于使膨胀机构40的吸入致冷剂流通的致冷剂通过空间7由配置于膨胀机构40的周围的护套构成。在本实施方式中，这样的护套由覆盖缸体22、24的罩部件42构成。罩部件42以在该罩部件42和缸体22、24之间形成致冷剂通过空间7的方式，而从轴5的轴方向上侧(第一侧)到下侧(第二侧)覆盖缸体22、24的外周面。
另外，罩部件42的端部通过焊接或硬钎焊等方法而固定在上轴承21和密闭板32上，以使密闭容器1的内部的致冷剂和油不能够进入致冷剂通过空间7。并且，吸入配管12贯通罩部件42的内外，以能够对罩部件42的内侧的致冷剂通过空间7供给膨胀机构40的吸入致冷剂。
根据本实施方式，与其他的实施方式同样地，能够抑制从密闭容器1的内部的致冷剂或油向膨胀机构40的热移动。
Claims (13)
1、一种流体机械，具有：
压缩机构，其压缩工作流体；
膨胀机构，其使工作流体膨胀，并且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结所述压缩机构和所述膨胀机构，将所述膨胀机构回收的动力传递给所述压缩机构；
密闭容器，其收容所述压缩机构、所述轴和所述膨胀机构，并且向该密闭容器的内部喷出由所述压缩机构压缩的工作流体，
其中，所述膨胀机构是包括安装在所述轴上的辊、在内部配置所述辊的缸体、用于将欲要膨胀的工作流体导入该膨胀机构的吸入配管的回转式膨胀机构，
在所述缸体中，具有比所述吸入配管的流路面积大的流路面积的贯通孔以沿上述轴的轴方向的延伸方式设置于该缸体内的膨胀室和该缸体的外周面之间，
所述吸入配管、所述贯通孔以及所述吸入孔沿着工作流体的流通方向依次排列，以使通过所述吸入配管而流入所述贯通孔的工作流体从所述轴方向的第一侧朝向第二侧流通之后，从朝向所述膨胀室的吸入孔被吸入所述膨胀室。
2、如权利要求1所述的流体机械，其中，
所述贯通孔设于所述缸体的多个部位，以使所述贯通孔的流路面积的合计比所述吸入配管的流路面积大。
3、如权利要求2所述的流体机械，其中，
多个所述贯通孔设置成沿周方向包围所述膨胀室。
4、如权利要求2所述的流体机械，其中，
所述膨胀机构还包括：分支路径，其中转所述吸入配管和多个所述贯通孔，并设于所述轴方向的第一侧以使工作流体从所述吸入配管向多个所述贯通孔的每一个引导；汇合路径，其中转多个所述贯通孔和所述吸入孔，并设于所述轴方向的第二侧以使工作流体流通多个所述贯通孔的每一个之后汇合，从所述吸入孔被吸入所述膨胀室。
5、如权利要求4所述的流体机械，其中，
所述膨胀机构还具有在所述第一侧闭塞所述缸体的第一闭塞部件，
所述分支路径设于所述第一闭塞部件，
所述吸入配管连接于所述第一闭塞部件，以能够对所述分支路径供给工作流体。
6、如权利要求5所述的流体机械，其中，
所述分支路径由设于所述第一闭塞部件中与所述缸体相接的一侧的部分上的凹部构成，
多个所述贯通孔的每一个面向所述第一闭塞部件的所述凹部。
7、如权利要求4所述的流体机械，其中，
所述膨胀机构还包括在所述第二侧闭塞所述缸体的第二闭塞部件，
所述吸入孔和所述汇合路径设于所述第二闭塞部件。
8、如权利要求2所述的流体机械，其中，
多个所述贯通孔的每一个流路面积比所述吸入配管的流路面积大。
9、一种流体机械，具有：
压缩机构，其压缩工作流体；
膨胀机构，其使工作流体膨胀，并且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结所述压缩机构和所述膨胀机构，将所述膨胀机构回收的动力传递给所述压缩机构；
密闭容器，其收容所述压缩机构、所述轴和所述膨胀机构，并且向该密闭容器的内部喷出由所述压缩机构压缩的工作流体，
其中，所述膨胀机构是包括安装在所述轴上的辊、在内部配置所述辊的缸体、用于将工作流体导入形成于所述辊和所述缸体之间的膨胀室的吸入配管的回转式膨胀机构，
在所述缸体中，沿所述轴的轴方向延伸的多个贯通孔设置于所述膨胀室和该缸体的外周面之间，
所述膨胀机构还包括：分支路径，其中转所述吸入配管和多个所述贯通孔，并设于所述轴方向的第一侧以使工作流体从所述吸入配管向多个所述贯通孔的每一个引导；汇合路径，其中转多个所述贯通孔和朝向所述膨胀室的吸入孔，并设于所述轴方向的第二侧以使工作流体流通多个所述贯通孔的每一个之后汇合，从所述吸入孔被吸入所述膨胀室。
10、一种流体机械，具有：
压缩机构，其压缩工作流体；
膨胀机构，其使工作流体膨胀，并且从膨胀的工作流体回收动力；
轴，其连结所述压缩机构和所述膨胀机构，将所述膨胀机构回收的动力传递给所述压缩机构；
密闭容器，其收容所述压缩机构、所述轴和所述膨胀机构，并且向该密闭容器的内部喷出由所述压缩机构压缩的工作流体；
护套，其配置于所述膨胀机构的周围，
其中，由所述护套以包围所述膨胀机构的方式形成用于使欲要被吸入所述膨胀机构的工作流体流通的空间。
11、如权利要求10所述的流体机械，其中，
所述护套包含配管，该配管的内部作为所述空间利用，并且以相邻的彼此之间相接的方式螺旋状卷绕在所述膨胀机构上，
所述配管兼用作用于将欲要膨胀的工作流体导入所述膨胀机构的吸入配管，且一端向所述密闭容器的外部延伸，另一端与所述膨胀机构连接。
12、如权利要求10所述的流体机械，其中，
所述膨胀机构是包括安装在所述轴上的辊、在内部配置所述辊的缸体、用于将欲要膨胀的工作流体导入所述膨胀机构的吸入配管的回转式膨胀机构，
所述护套包含以在该轴和所述缸体之间形成所述空间的方式从所述轴的轴方向的第一侧到第二侧覆盖所述缸体的外周面的罩部件。
13、一种冷冻循环装置，其中，
包含权利要求1、9或10所述的流体机械。
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