CN101835987A - 两级旋转式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种两级旋转式压缩机(100)，其包括：密封容器(101)；设置在密封容器中的两级压缩组件，其中，低压压缩组件(120)、中间板(130)和高压压缩组件(140)从上部和下部中的任一个起依次叠置；第一排放口(124)，用于排出在低压压缩组件(120)中压缩的中压制冷剂；第二排放口(162p)，用于排出在高压压缩组件(130)中压缩的高压制冷剂；和第三排放口(172p)，其位于两级压缩组件的上部和下部中的任一个上以将在两级压缩组件中被压缩的高压制冷剂排出到密封容器(101)中，其中，第三排放口(172p)的面积大于第一排放口的面积的0.5倍并小于其1.0倍。由于在低压压缩组件(120)中压缩的制冷剂的容积流量确定了在整个两级压缩组件中压缩的制冷剂的容积流量，所以优选的是，将在两级压缩组件中压缩的制冷剂排出的第三排放口的尺寸与第一排放口(127)的尺寸之比达到最佳化。因此，可以使第三排放口(172p)的尺寸最佳化以抑制压缩机噪音。

Description

两级旋转式压缩机
技术领域
本发明涉及一种两级旋转式压缩机；更特别地，涉及这样的两级旋转式压缩机，其中，将在两级压缩组件中压缩的制冷剂排出的消音器的排放口的尺寸被限制在预定范围内。
背景技术
通常，压缩机是这样的机械设备，其接收来自动力生成设备(例如电动机、涡轮机等)的动力，并且压缩空气、制冷剂或各种工作气体以增大压力。压缩机已广泛应用于例如冰箱、空调的家电用品，或者整个产业中。
压缩机大致分为往复式压缩机、旋转式压缩机以及涡旋式压缩机，其中，在往复式压缩机中，吸入/排出工作气体的压缩空间限定在活塞和气缸之间，活塞在气缸内线性往复运动以压缩制冷剂；在旋转式压缩机中，吸入/排出工作气体的压缩空间限定在偏心旋转的滚子(roller)和气缸之间，滚子沿着气缸内壁偏心旋转以压缩制冷剂；在涡旋式压缩机中，吸入/排出工作气体的压缩空间限定在绕动涡卷(orbiting scroll)和固定涡卷(fixed scroll)之间，绕动涡卷沿着固定涡卷旋转以压缩制冷剂。
尤其是，旋转式压缩机已经发展为：双旋转式压缩机，其中，两个滚子和两个气缸设置在上部和下部，上部和下部的成对滚子和气缸对总压缩容量的一部分或另一部分进行压缩；和两级旋转式压缩机，其中，两个滚子和两个气缸设置在上部和下部，两个气缸彼此连通，使得一对可以压缩压力较低的制冷剂，另一对可以压缩经过低压压缩级的压力较高的制冷剂。
韩国登记专利公开文献1994-0001355披露了一种旋转式压缩机。电动机布置在外壳内，旋转轴安装为穿过电动机。另外，气缸位于电动机之下，围绕旋转轴安装的偏心部和安装在偏心部上的滚子布置在气缸中。制冷剂排放孔和制冷剂流入孔形成在气缸上，在制冷剂排放孔和制冷剂流入孔之间安装用于防止未压缩的低压制冷剂与已压缩的高压制冷剂混合的叶片。此外，在叶片的一端安装弹簧，使得偏心旋转的滚子和叶片可以彼此连续接触。当旋转轴通过电动机而旋转时，偏心部和滚子沿着气缸的内周旋转以压缩制冷剂气体，已压缩的制冷剂气体通过制冷剂排放孔排出。
韩国早期公开的专利公开文献10-2005-0062995提出了一种双旋转压缩机。参考图1，设置用于压缩相同容量的两个气缸1035、1045和中间板1030，以提高压缩容量，使之达到单级压缩机的两倍。
韩国早期公开的专利公开文献10-2007-0009958教导了一种两级旋转式压缩机。如图2所示，压缩机2001包括位于密封容器2013的内侧上部的电动机2014和连接至所述电动机2014的旋转轴2002，所述电动机具有定子2007和转子2008，所述旋转轴包括两个偏心部。主支承件2009、高压压缩元件2020b、中间板2015、低压压缩元件2020a和副支承件2019从电动机2014的一侧相对于旋转轴2002依次叠置。另外，中间管2040安装成用于将在低压压缩元件2020a中压缩的制冷剂引入高压压缩元件2020b中。
在传统的双旋转压缩机中，在消音器中形成的排放口的面积等于将在两个气缸中压缩的制冷剂排出的各排放口的面积之和。此外，在传统的两级旋转式压缩机中，在消音器中形成的排放口的面积等于或大于第一排放口或第二排放口的面积之和，或者等于或大于双旋转压缩机中的第一排放口的面积的两倍。因此，在两级旋转式压缩机的两级压缩组件的排出冲程中排出的制冷剂容积流量以及消音器排放口的面积未被优化，从而整体上增大了噪声频谱。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种能够降低噪音的两级旋转式压缩机。
本发明的另一目的是提供这样一种两级旋转式压缩机，其中，将在两级压缩组件中压缩的制冷剂排出到密封容器中的排放口的面积相对于将在低压压缩组件中压缩的中压制冷剂排出的排放口的面积之比被限制在预定范围内。
本发明进一步的目的在于提供一种包括消音器的两级旋转式压缩机，其中，在消音器中形成的排放口的面积处于预定范围内。
技术方案
根据本发明，提供了一种两级旋转式压缩机，其包括：密封容器；设置在所述密封容器中的两级压缩组件，其中，低压压缩组件、中间板和高压压缩组件从上部和下部中的任一个起依次叠置；第一排放口，用于排出在低压压缩组件中压缩的中压制冷剂；第二排放口，用于排出在高压压缩组件中压缩的高压制冷剂；和第三排放口，其位于两级压缩组件的上部和下部中的任一个上以将在两级压缩组件中压缩的高压制冷剂排出到密封容器中，其中，第三排放口的面积大于第一排放口的面积的0.5倍并小于其1.0倍。由于在低压压缩组件中压缩的制冷剂的容积流量确定了在整个两级压缩组件中压缩的制冷剂的容积流量，所以优选的是，用于将在整个两级压缩组件中压缩的制冷剂排出的第三排放口的尺寸相对于第一排放口的尺寸具有一定比率。因此，在这种结构中，可以使第三排放口的尺寸最佳化以抑制压缩机的噪音。
根据本发明的一个方面，两级旋转式压缩机还包括消音器，其位于两级压缩组件上以临时储存从第二排放口排出的制冷剂，其中，第三排放口形成在消音器上。在这种结构中，在两级压缩组件中被压缩的高压制冷剂排出到密封容器中之前，可以减少振动和噪音。
根据本发明的另一方面，消音器包括支承件和盖。在这种结构中，消音器由用于将两级压缩组件固定并支撑在密封容器中的支承件和用于覆盖支承件的盖组成，因此可以减小压缩机的尺寸。
根据本发明的又一方面，形成两个或两个以上的第三排放口。在这种结构中，高压制冷剂通过多个排放口排出到密封容器中，因此可以显著降低振动和噪音。
根据本发明的再一方面，两级旋转式压缩机还包括用于将通过第一排放口排出的中压制冷剂引导至高压压缩组件的通道。
根据本发明的再一方面，所述通道由穿过密封容器的U形管限定。
根据本发明的再一方面，所述通道是由在两级压缩组件中加工的孔限定的内部通道。在这种结构中，中压制冷剂流过内部通道，因此可以显著降低压缩机的振动和噪音。
根据本发明的再一方面，两级旋转式压缩机还包括与所述通道相联接的注入管。
另外，根据本发明，提供了一种两级旋转式压缩机，其包括：密封容器；设置在所述密封容器中的两级压缩组件，其中，低压压缩组件、中间板和高压压缩组件从上部和下部中的任一个起依次叠置；第一排放口，用于排出在低压压缩组件中压缩的中压制冷剂；第二排放口，用于排出在高压压缩组件中压缩的高压制冷剂；和第三排放口，其位于两级压缩组件的上部和下部中的任一个上，以将在两级压缩组件中压缩的高压制冷剂排出到密封容器中，其中，第三排放口的面积大于第二排放口的面积的0.5倍并小于其1.0倍。
第二排放口的直径等于第一排放口的直径的0.5到1.0倍。
此外，根据本发明，提供了一种两级旋转式压缩机，其包括：密封容器；低压气缸，其设置在密封容器中以限定压缩低压制冷剂的空间；高压气缸，其设置在密封容器中以限定压缩在低压气缸中被压缩的中压制冷剂的空间；消音器，其形成为帽形并且联接至高压气缸以降低经压缩的高压制冷剂的噪音；中压排放孔，其形成在低压气缸上以排出被压缩至中压的制冷剂；和高压排放孔，其形成在消音器上，大于中压排放孔的面积的0.5倍并小于其1.0倍。
根据本发明的一个方面，形成在消音器上的高压排放孔为多个，这些高压排放孔的面积之和大于中压排放孔的面积的0.5倍并小于其1.0倍。
根据本发明的另一方面，中压排放孔与高压气缸的压缩空间相连通。
根据本发明的又一方面，中压排放孔和高压气缸的压缩空间利用穿过密封容器的U形管彼此连通。
根据本发明的再一方面，两级旋转式压缩机还包括位于低压气缸和高压气缸之间的中间板，其中，中压排放孔和高压气缸的压缩空间利用在中间板上形成的孔彼此连通。
另外，根据本发明，提供了一种两级旋转式压缩机，其包括：密封容器；低压气缸，其设置在密封容器中以限定压缩低压制冷剂的空间；高压气缸，其设置在密封容器中以限定压缩在低压气缸中压缩的中压制冷剂的空间；消音器，其形成为帽形并且联接至高压气缸以降低经压缩的高压制冷剂的噪音；形成在高压气缸上的高压排放孔，用于排出被压缩至高压的制冷剂；和形成在消音器上的高压排放孔，其大于形成在高压气缸上的高压排放孔的面积的0.5倍并小于其1.0倍。
根据本发明的一个方面，两级旋转式压缩机还包括形成在低压气缸上以排出被压缩至中压的制冷剂的中压排放孔，其中，形成在高压气缸上的高压排放孔的直径的值介于中压排放孔的直径的0.5到1.0倍之间。
根据本发明的另一方面，中压排放孔与高压气缸的压缩空间相连通。
根据本发明的又一方面，中压排放孔和高压气缸的压缩空间利用穿过密封容器的U形管彼此连通。
根据本发明的再一方面，两级旋转式压缩机还包括位于低压气缸和高压气缸之间的中间板，其中，中压排放孔和高压气缸的压缩空间利用在中间板上形成的孔彼此连通。
有益效果
根据本发明的两级旋转式压缩机，可以使用于将在两级压缩组件中压缩的高压制冷剂排放到密封容器中的第三排放口的面积最佳化，以抑制压缩机的噪音。
另外，根据本发明的两级旋转式压缩机，第三排放口的面积相对于将在低压压缩组件中压缩的制冷剂排出的第一排放口的面积具有介于预定范围内的比率。因此，第三排放口的面积可被最佳化，与确定两级压缩机的总压缩容量的第一排放口的面积相对应。
附图说明
图1是示出了传统的双旋转压缩机的一个实例的视图；
图2是示出了传统的两级旋转式压缩机的一个实例的视图；
图3是示出了包括两级旋转式压缩机的循环系统(cycle)的一个实例的示意图；
图4是示出了根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的视图；
图5是示出了根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的低压压缩组件的视图；
图6和图7是示出了根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机分别从顶部和底部观察的部分的视图；
图8是示出了根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的剖视图；
图9是示出了设置在根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机中的旋转轴的一个实例的视图；
图10是示出了根据本发明第一实施例的内部安装有注入管的两级旋转式压缩机的视图；
图11是示出了根据本发明第一实施例的具有第一排放口的下支承件的视图；
图12是示出了根据本发明第一实施例的具有第二排放口的上支承件的视图；
图13是示出了具有设置在根据本发明第一实施例的两级旋转式压缩机中的第三排放口的上盖的一个实例的视图；
图14是示出了根据本发明第二实施例的两级旋转式压缩机的视图；
图15是示出了传统的两级旋转式压缩机的噪音频谱的图表；
图16是示出了根据本发明第一实施例的两级旋转式压缩机的噪音频谱的图表；和
图17是根据第三排放口与第一排放口之比的性能、噪音和最优化曲线的图表。
具体实施方式
接下来，将参考附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
图3是由两级旋转式压缩机构造的冷冻循环系统的一个实例的示意图。冷冻循环系统包括两级旋转式压缩机100、冷凝器300、蒸发器400、相分离器500、四通阀600等。冷凝器300构成室内单元，压缩机100、蒸发器400和相分离器500构成室外单元。在压缩机100中压缩的制冷剂通过四通阀600被引入冷凝器300中。经压缩的制冷剂气体与环境空气交换热量并被冷凝。经冷凝的制冷剂通过膨胀阀变成低压。流过膨胀阀的制冷剂在相分离器500中被分离成气体和液体。液体流入蒸发器400中。液体在蒸发器400中进行热交换并被蒸发，以气相被引入储液器200中(accumulator)，并且从储液器200通过压缩机100的制冷剂流入管151输送至低压压缩组件(未示出)。另外，在相分离器500中分离的气体通过注入管153被引入压缩机100中。在压缩机100的低压压缩组件中压缩的中压制冷剂和通过注入管153输送的制冷剂被供应给压缩机的高压压缩组件(未示出)，压缩至高压，并且通过制冷剂排放管152排放到压缩机100的外部。
图4是示出了根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的视图。根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机100从底部起，包括位于密封容器101中的低压压缩组件120、中间板140、高压压缩组件130和电动机110。另外，两级旋转式压缩机100包括制冷剂流入管151和制冷剂排放管152，其中制冷剂流入管151连接至储液器200，制冷剂排放管152用于将压缩制冷剂排放到密封容器101的外部，所述制冷剂排放管穿过密封容器101。
电动机110包括定子111、转子112和旋转轴113。定子111具有由环状电用钢板(electronic steel plate)构成的叠层结构和缠绕所述叠层结构的线圈。转子112也具有由电用钢板构成的叠层结构。旋转轴113穿过转子112的中心并且固定到转子112上。当向电动机110供电时，转子112由于定子111和转子112之间的相互电磁力而旋转，固定到转子112上的旋转轴113随转子112一起旋转。旋转轴113从转子112延伸到低压压缩组件120以穿过低压压缩组件120、中间板140和高压压缩组件130三者的中心部。
低压压缩组件120和高压压缩组件130与位于其间的中间板140一起，可以按照从底部起低压压缩组件120-中间板140-高压压缩组件130的顺序叠置。相反地，低压压缩组件120和高压压缩组件130可以按照从底部起高压压缩组件130-中间板140-低压压缩组件120的顺序叠置。另外，下支承件161和上支承件162安装在叠置组件的下方和安装在叠置组件上，与低压压缩组件120、中间板140和高压压缩组件130的叠置顺序无关，从而便于旋转轴113的旋转并支撑两级压缩组件的各竖向叠置部件的负荷。上支承件162通过三点焊接固定到密封容器101上以支撑两级压缩组件的负荷。
从外部穿过密封容器101的制冷剂流入管151连接到低压压缩组件120上。此外，下支承件161和下盖171位于低压压缩组件120之下。中压室Pm限定在下支承件161和下盖171之间。中压室Pm是这样的空间，在低压压缩组件120中压缩的制冷剂排出到该空间内，制冷剂在其被引入高压压缩组件130之前临时储存在该空间内。中压室Pm在从低压压缩组件120到高压压缩组件130的制冷剂流动通道上用作缓冲空间。
排放口(未示出)在位于高压压缩组件130上的上支承件162的上部形成。从高压压缩组件130通过上支承件162的排放口排出的高压制冷剂通过位于密封容器101上部的制冷剂排放管152排放到外部。
连接成使制冷剂从低压压缩组件120流向高压压缩组件130的内部通道180在下支承件161、低压压缩组件120、中间板140和高压压缩组件130上形成。内部通道180竖直地形成为与压缩机100的轴线方向平行。
图5是示出了低压压缩组件120的剖视图。低压压缩组件120包括低压气缸121、低压偏心部122、低压滚子123、低压叶片124、低压弹性构件125、低压流入孔126和中压排放孔127。旋转轴113穿过低压气缸121的中心部，低压偏心部122固定到旋转轴113上。这里，低压偏心部122可以与旋转轴113一体形成。另外，低压滚子123可旋转地安装到低压偏心部122上，使得低压滚子123由于旋转轴113的旋转而沿着低压气缸121的内径滚动并旋转。低压流入孔126和中压排放孔127在低压叶片124的两侧形成。此外，低压气缸121内侧的空间由低压叶片124和低压滚子123分隔开，使得压缩前的制冷剂和压缩后的制冷剂在低压气缸121内共存。由低压叶片124和低压滚子123分隔并包括低压流入孔126的部分被称作低压制冷剂流入部S1，包括中压排放孔127的部分被称作中压制冷剂排放部Dm。这时，低压弹性构件125是用于向低压叶片124施加作用力的装置，使得低压叶片124可以与低压滚子123连续接触。在低压气缸121中形成用于使低压叶片124位于其中的叶片孔124h，叶片孔124h沿着水平方向穿过低压气缸121。低压叶片124被引导穿过叶片孔124h，向低压叶片124施加力的低压弹性构件125穿过低压气缸121并穿过叶片孔124h延伸到密封容器101。低压弹性构件125的一端与低压叶片124接触，另一端与密封容器101接触以推动低压叶片124与低压滚子123连续接触。
另外，中压连通孔120a形成在低压气缸121中，使得在低压压缩组件120中压缩的制冷剂可以通过由下支承件161限定的中压室Pm引入高压压缩组件130中。中压连通孔120a形成为避开制冷剂流入管151，使得中压连通孔120a不会与插入低压流入孔126中的制冷剂流入管151交叠(overlap)，即，内部通道180不会与制冷剂流入管151交叠。即使中压连通孔120a与制冷剂流入管151部分地交叠，这也会导致中压制冷剂从中压室Pm流向高压压缩组件130。然而，在这种情况下，会产生同与制冷剂流入管151交叠的内部通道180的截面积相当的损耗。另外，由于制冷剂从旁路绕过制冷剂流入管151，所以压力会下降。
如图5所示，当低压偏心部122由于旋转轴113的旋转而旋转，并且低压滚子123沿着低压气缸121滚动时，低压流入部S1的容积增大，使得低压流入部S1具有低压。因此，制冷剂通过低压流入孔126被引入。同时，中压排放部Dm的容积减小，使得填充于中压排放部Dm中的制冷剂压缩并且通过中压排放孔127排出。低压流入部S1和中压排放部Dm的容积根据低压偏心部122和低压滚子123的旋转情况而连续改变，经压缩的制冷剂在每一次旋转中排出。
图6-8是示出了根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的几个部分的视图。下支承件161、低压压缩组件120、中间板140和高压压缩组件130从底部起依次叠置。如上所述，低压制冷剂通过制冷剂流入管151和低压流入孔126而被引入低压气缸121中，进行压缩，再通过中压排放孔127排放到中压室Pm，所述中压室是由低压压缩组件120的底面、下支承件161和下盖171限定的空间。中压排放孔161h形成在下支承件161中，以与中压排放孔127重叠，阀(未示出)固定在下支承件161的中压排放孔161h之下。当在低压压缩组件120的中压排放部Dm中压缩的制冷剂被压缩到预定压力时，它就被排出到中压室Pm中。排出到中压室Pm中的制冷剂通过在下支承件161中形成的中压连通孔161a、在低压气缸121中形成的中压连通孔120a、在中间板140上形成的中压连通孔140a以及在高压气缸131中形成的中压流入槽130a，被引入高压压缩组件130中。下支承件161的中压连通孔161a、低压压缩组件120的中压连通孔120a、中间板140的中压连通孔140a和高压压缩组件130的中压流入槽130a限定出在低压压缩组件120中被压缩的中压制冷剂所用的内部通道180。这里，高压压缩组件130的中压流入槽130a形成为斜槽状以与高压气缸131的内部空间相连通。中压流入槽130a的一部分下部与中间板140的中压连通孔140a接触以形成内部通道180的一部分。经压缩的中压制冷剂通过中压流入槽130a而被引入高压气缸131中。当中压制冷剂通过内部通道180供应给高压压缩组件130时，高压压缩组件130以与低压压缩组件120相同的工作原理，将中压制冷剂压缩至高压。
如上所述，当用于中压制冷剂的内部通道180不由单独的管限定，而是形成在密封容器101中时，噪音可以得到抑制，并且内部通道180的长度可被减少，从而可以减少由阻力引起的制冷剂压力损失。在上面的描述中，尽管中压室Pm形成在下支承件161上，但是它可以在上支承件162和中间板140中的任一个上形成。因此，细部结构可略有改变。然而，在每种情况下，内部通道180形成在两级压缩组件中，以将在中压压缩组件120中压缩的中压制冷剂导向高压压缩组件130。在这种结构中，因为用于引导中压制冷剂的通道的长度减少，所以流动损失可被最小化；因为制冷剂不流过从密封容器101穿过的连接管，所以噪音和振动可以得到抑制。
这里，为了防止内部通道180被制冷剂流入管151阻挡，构成内部通道180的低压压缩组件120的中压连通孔120a、中间板140的中压连通孔140a和高压压缩组件130的中压流入槽130a均与制冷剂流入管151隔开，如沿压缩机100的轴线方向观察的那样。
下支承件161的中压连通孔161a形成为避开连接至低压气缸121的制冷剂流入管151的插入位置，使得中压连通孔161a不被制冷剂流入管151阻挡。制冷剂流入管151被插入在低压气缸121中形成的低压流入孔126中。低压流入孔126邻近低压叶片插入孔124h，低压叶片(参见图5)插入所述低压叶片插入孔中。当低压流入孔126远离低压叶片124(图5所示)时，低压气缸121的内部空间中无助于制冷剂压缩的死容积增大。
另外，高压气缸131的中压流入槽130a不从高压气缸131的下部向上部形成，而是从高压气缸131的下部向内部空间倾斜地形成。这里，中压流入槽130a邻近高压叶片孔134h，高压叶片(未示出)插入所述高压叶片孔中。与低压压缩组件120中的情况一样，当中压流入槽130a邻近高压叶片(未示出)时，高压气缸131的内部空间中的死容积减小。
低压叶片124和高压叶片(未示出)布置在同一轴线上。因此，在下支承件161中形成的中压连通孔161a和在高压气缸131中形成的中压流入槽130a不在同一轴线上形成，而是沿着水平方向彼此隔开。根据本发明的第三实施例，低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a形成为螺旋形状，以将下支承件161的中压连通孔161a连接至高压气缸131的中压流入槽130a。低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a形成为螺旋形状以彼此重叠。也就是说，低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a彼此重叠以限定螺旋连通孔。在这个时候，螺旋连通孔的一端与下支承件161的中压连通孔161a重叠，其另一端与高压气缸131的中压流入槽130a重叠。这里，低压气缸121的中压连通孔120a的一端连接至下支承件161的中压连通孔161a。也就是说，低压气缸121的中压连通孔120a与下支承件161的中压连通孔161a相接触的一端沿低压气缸121的竖直方向形成，中压连通孔120a的其它部分完全形成为螺旋形状，使其底端从一端向另一端逐渐升高。相反地，中间板140的中压连通孔140a的另一端，即，螺旋连通孔与高压气缸131的中压流入槽130a相重叠的另一端沿中间板140的竖直方向形成。另外，中压连通孔140a完全形成为螺旋形状，使其顶端从与下支承件161的中压连通孔161a相重叠的一端向另一端逐渐升高。
在低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a形成为螺旋形状的情况下，当制冷剂流过低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a时，作用于制冷剂的阻力减小。同时，低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a可以形成为顶端或底端高度恒定的圆弧形状，以及形成为螺旋形状。
此外，当低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a形成为螺旋或圆弧形状时，紧固孔120b和140b可以在螺旋或圆弧形状的中压连通孔120a和140a两者的中心部上形成。通常，下支承件161、低压气缸121、中间板140、高压气缸131和上支承件162被利用螺栓紧固。这里，螺栓紧固孔161b、120b、130b、140b和162b应当形成为避开各种构件和内部通道，例如制冷剂流入管151，中压连通孔161a、120a、140a和162a，中压流入槽130a和中压排放孔127。另外，这些螺栓紧固孔161b、120b、130b、140b和162b应当在至少三个位置形成以将紧固作用力均匀地分配给整个压缩组件105。在这个时候，低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a长于下支承件161的中压连通孔161a和高压气缸131的中压流入槽130a，这使得难以形成多个此类紧固孔161b、120b、130b、140b和162b。因此，当低压气缸121的中压连通孔120a和中间板140的中压连通孔140a形成为螺旋或圆弧形状时，由于这些紧固孔161b、120b、130b、140b和162b形成在螺旋或圆弧形状的中央处，紧固孔161b、120b、130b、140b和162b可以分散地布置在整个压缩组件105上。
图9是示出了设置在根据本发明的两级旋转式压缩机中的旋转轴的一个实例的视图。低压偏心部122和高压偏心部132与旋转轴113相联接。为了降低振动，低压偏心部122和高压偏心部132通常以180°相位差与旋转轴113相联接。另外，旋转轴113为空心轴，在低压偏心部122的下方和高压偏心部132的上方形成有油连通孔113a。此外，弯曲成螺旋形状的薄板搅拌器113b被插入旋转轴113中。搅拌器113b安装在旋转轴113中，并且在旋转轴113旋转期间随旋转轴113一起旋转。当搅拌器113b由于旋转轴113的旋转而旋转时，填充在密封容器101(参见图4)下部中的油通过搅拌器113b沿着旋转轴的内部提升。一部分油通过在旋转轴113中形成的这些油连通孔113a排放至低压气缸121、中间板140和高压气缸131，从而润滑低压滚子123(参见图5)和高压滚子(未示出)。
图10是示出了根据本发明第一实施例的内部插有注入管的压缩机的视图。在根据本发明的两级压缩机100中，由于内部通道180不是单独的管，用于注入在相分离器500中分离的制冷剂气体的注入管153可以安装在内部通道180的任何部位。例如，通孔153h形成在构成中压室Pm的下支承件161、中间板140和高压气缸131中的任一个上，注入管153被插入通孔153h中以注入制冷剂气体。如图8所示，在通孔153h形成为穿过低压气缸121的中压排放孔127或者形成在下支承件161中的情况下，当注入管153被插入通孔153h中时，沿着中压室Pm和内部通道180产生压力损失。然而，尽管液相制冷剂被通过注入管153引入，但是它被收集在中压室Pm的下部，因此压缩机100可以稳定地工作。
图11是示出了根据本发明第一实施例的具有第一排放口的下支承件的视图。下支承件161包括第一排放口161p、中压连通孔161a、紧固孔161b、旋转轴通孔161c、排放阀紧固孔161d和排放阀接收槽161e。
根据本发明的第一实施例，两级压缩组件105(参见图4)容纳在密封容器101(参见图4)中，其中，低压压缩组件120(参见图4)、中间板140(参见图4)和高压压缩组件130(参见图4)从底部起依次叠置。
另外，压缩机100包括位于低压压缩组件120(参见图4)之下的下支承件161，和位于下支承件161之下的下盖171(参见图4)。这里，下支承件161和下盖171之间的空间用作中压室Pm。第一排放口161p形成在下支承件161的顶面，即，下支承件161的与低压压缩组件120(参见图4)的底面相接触的表面上。在低压压缩组件120(参见图4)中压缩的中压制冷剂通过在低压气缸121(参见图5)中形成的中压排放孔127(参见图5)和第一排放口161p引入中压室Pm中，并且通过内部通道180(参见图4)导入高压压缩组件130(参见图4)。
此外，用于开闭第一排放口161p的排放阀(未示出)设置在下支承件161的顶面上。例如，排放阀(未示出)是薄阀。排放阀(未示出)的一端通过紧固构件紧固到下支承件161上。因此，下支承件161包括紧固孔161d，排放阀(未示出)被紧固到所述紧固孔。此外，下支承件161包括用于接收排放阀(未示出)的排放阀接收槽161e。排放阀(未示出)设定为在超过预定压力时打开排放口161p。这里，施加给排放阀(未示出)的压力是由低压压缩组件120(参见图4)的排出冲程产生的正压和由高压压缩组件130(参见图4)的吸入冲程产生的负压之和。
图12是示出了根据本发明第一实施例的具有第二排放口的上支承件的视图。上支承件162包括第二排放口162p、紧固孔162b、旋转轴通孔162c、排放阀紧固孔162d和排放阀接收槽162e。根据本发明的第一实施例，上支承件162位于两级压缩组件105(参见图4)上，并且叠置成使高压压缩组件130的顶面和上支承件162的底面可以彼此接触。用于排出在高压压缩组件130中压缩的高压制冷剂的第二排放口162p形成在上支承件162中。另外，上盖172(参见图4)位于上支承件162上，由上支承件162和上盖172(参见图4)限定的空间起到用于减少脉动、振动和噪音的消音器的作用。
薄排放阀(未示出)形成在第二排放口162p上以像第一排放口161p(参见图11)那样开闭第二排放口162p。上支承件162包括排放阀紧固孔162d和排放阀接收槽162e，排放阀(未示出)紧固到所述排放阀紧固孔上，所述排放阀接收槽在排放阀(未示出)关闭第二排放口162p时接收排放阀(未示出)。排放阀(未示出)在超过设定压力时打开第二排放口162p。在高压压缩组件130(参见图4)中压缩的高压制冷剂由于打开第二排放口162p的缘故在上支承件162和上盖172(参见图4)之间的空间内脉动式降低，并被排放到密封容器101(参见图4)中。
参考图11和图12，由于加工方便，第一排放口161p和第二排放口162p通常形成为(圆)柱形孔。因此，第一排放口161p和第二排放口162p的容积可以通过计算气缸容积的公式容易地算出。也就是说，第一排放口161p和第二排放口162p的容积可以通过其内径和高度算出。
图13是示出了具有设置在根据本发明的两级旋转式压缩机中的第三排放口的上盖的一个实例的视图。根据两级压缩组件105(参见图4)的叠置顺序，第三排放口可以设置在两级压缩组件105(参见图4)的上部和下部中的任一个上。在本实施例中，举例来说，第三排放口形成在上部。
上盖172位于上支承件162(参见图4)上，以与上支承件162(参见图4)组成消音器。上盖172以帽形形成在上支承件162(参见图4)上，从而提供临时储存来自高压压缩组件130(参见图4)的压缩空气的空间，以降低振动和噪音。旋转轴通孔172c形成在上盖172的中心部，以供旋转轴113(参见图4)从中穿过。另外，供紧固构件插入其中的紧固孔172b形成在上盖172中，使得上盖172可被紧固到上支承件162(参见图4)上。除了紧固孔172b之外的部分向上伸出以限定起到消音器作用的空间。通过在上支承件162(参见图4)中形成的第二排放口162p(参见图12)排出的高压制冷剂气体临时储存在限定于上盖172和上支承件162之间的空间内，并且在振动和脉动降低的情况下通过第三排放口172p排出到密封容器101(参见图4)中。这里，优选地，排放口172p的三分之二形成在上盖172的两侧。
这里，第三排放口172p的面积的值优选地大于第一排放口161p(参见图11)的面积的0.5倍并小于其1.0倍。在多个第三排放口172p形成在上盖172上的情况下，多个第三排放口172p的面积之和的值优选地处于上述范围之内。
图14是示出了根据本发明第二实施例的两级旋转式压缩机的视图。第三排放口172p位于上盖172的中心部上。旋转轴113和上支承件162的与旋转轴113相联接的部分穿过上盖172。这里，在上支承件162中形成的轮毂槽与穿过所述轮毂槽的上支承件162之间的间隙形成第三排放口172p。第三排放口172p的面积的值通过从轮毂槽的面积减去上支承件162的穿过所述轮毂槽的部分的面积而得出。与第一实施例一样，第三排放口172p的面积的值优选地大于第一排放口161p(参见图11)的面积的0.5倍并小于其1.0倍。
图15是传统的两级旋转式压缩机的噪音频谱的图表。由于第三排放口的面积未被优化，在5kHz附近产生78dB的噪音。
图16是根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的噪音频谱的图表。与图15相比，在现有技术中显示出最大噪音的5kHz附近，噪音降低到大约72dB，噪音得到全面降低。
两级旋转式压缩机的第一、第二和第三排放口不是手动排放经压缩的制冷剂的部分。各个排放口的尺寸作为确定流体流过各个排放口的摩擦力和速度的因素。因此，两级旋转式压缩机的能效和工作噪音根据各个排放口的尺寸、各个气缸的尺寸比以及各个排放口的尺寸比而改变。另外，由于两个压缩元件以180°的相位差联接到一根旋转轴上并旋转以压缩两级压缩机中的制冷剂，所以排放口的设计对压缩机的效率产生很大影响。根据本发明，在不改变其它构成元件的情况下通过限制第一、第二和第三排放口的尺寸，可以使两级旋转式压缩机的效率最大化，并使两级旋转式压缩机的噪音最小化。
也就是说，以两级旋转式压缩机可在制冷剂被供应给每个压缩组件并由其排出时产生噪音的事实为基础，排放口的尺寸被优化成使两级旋转式压缩机的噪音最小化。此外，以制冷剂的容积可在制冷剂被供应给每个压缩组件并由其排出时发生改变的事实为基础，排放口的尺寸被优化成使两级旋转式压缩机的效率最大化。
图17是与根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的第三排放口和第一排放口之比相关的性能(1/COP)、噪音(dB)和最佳曲线的图表。A1表示第一排放口的面积，a表示第三排放口的面积。在设置多个第三排放口的情况下，a是多个排放口的面积之和。参考图17，当a与A1之比增大时，噪音增大。然而，当a与A1之比增大时，1/COP减少，即，COP提高。因此，与噪音增大和COP减小成反比的最佳曲线形成与由图中虚线表示的曲线类似的抛物线。因此，a与A1之比，即，第三排放口的面积与第一排放口的面积之比的值优选地介于0.5到1.0之间。特别地，更优选地，所述面积之比接近0.75。第三排放口的面积与第一排放口的面积之比被确定成使得两级旋转式压缩机的效率和噪音最佳化。
下面将参考图3-13，对根据本发明一个实施例的两级旋转式压缩机的示意性工作原理进行解释。
在冷冻循环系统中循环的制冷剂在被引入压缩机100之前临时储存在储液器200中。储液器200作为制冷剂的临时储存空间，并且起到气-液分离器的作用以便只将气体引入压缩机100中。气态制冷剂从储液器200通过制冷剂流入管151流到低压压缩组件120的低压气缸121。制冷剂流入管151穿过密封容器101并且通过焊接固定到密封容器101上。另外，制冷剂流入管151被插入在低压气缸121上形成的制冷剂流入孔126中。制冷剂流入孔126形成为到达低压气缸121的内径。由低压气缸121、低压滚子123和低压叶片124限定的空间因低压气缸121和低压滚子123相对运动而产生的容积变化对通过制冷剂流入孔126引入低压气缸121的内部空间的制冷剂进行压缩。经压缩的制冷剂通过内部通道180从低压气缸121输送至高压气缸131，并且由高压压缩组件130压缩。
内部通道180连接成使得中压制冷剂从低压气缸121通过低压气缸121的中压排放孔127、中压室Pm、下支承件161的中压连通孔161a、低压气缸121的中压连通孔120a、中间板140的中压连通孔140a和高压气缸131的中压流入槽130a流到高压气缸131。这里，中压室Pm可以由管代替或者被省去。
也就是说，由低压压缩组件120压缩的制冷剂通过在低压气缸121中形成的中压排放孔127而被排放到在低压气缸121之下形成的中压室Pm中。中压室Pm由下支承件161和下盖171限定。另外，中压排放孔161h形成在下支承件161中，以与低压气缸121的中压排放孔127重叠。此外，用于开闭中压排放孔161h的阀191安装在下支承件161上。阀191在超过设定压力时打开低压气缸121的中压排放孔127和下支承件161的中压排放孔161h。因阀191打开而排放到中压室Pm中的中压制冷剂通过下支承件161的中压连通孔161a、低压气缸121的中压连通孔120a、中间板140的中压连通孔140a和高压气缸131的中压流入槽130a引入高压气缸131的内部空间中。这里，注入管153连接到低压气缸121的中压连通孔120a上，从而将在相分离器500中分离的气态制冷剂注入内部通道180中。在相分离器500中分离出的制冷剂具有比流过蒸发器400的制冷剂更高的压力。因此，当在相分离器500中分离出的制冷剂与在低压压缩组件120中压缩的制冷剂一起被引入高压压缩组件130中，进行压缩并排放时，压缩机100的输入功率可以降低。
在相分离器500中分离的制冷剂和在低压压缩组件120中压缩的制冷剂通过高压气缸131的中压流入槽130a引入高压气缸131中，以与低压压缩组件120相同的工作原理通过高压压缩组件130压缩至高压。在高压压缩组件130中压缩至高压的制冷剂通过高压气缸131的高压排放孔137和上支承件162的高压排放孔162h排放到限定于上支承件162和上盖172之间的排放空间D中。这里，阀192安装在上支承件162上以开闭高压气缸131的高压排放孔137和上支承件162的高压排放孔162h。因此，只有当制冷剂在高压压缩组件130中压缩到预定压力之上时，阀192打开高压气缸131的高压排放孔137和上支承件162的高压排放孔162h，从而将制冷剂排放到排放空间D中。高压制冷剂临时储存在排放空间D中，随后通过上盖172的排放口172p排放到密封容器101的顶部。高压制冷剂被填充在密封容器101中。填充在密封容器101中的高压制冷剂经由穿过密封容器101的上部的排放管152排放到外部，在冷冻循环系统中循环，再次通过储液器200和相分离器500引入压缩机100，并且在压缩机100中进行压缩。
此外，用于润滑压缩组件105的润滑油填充在密封容器101的下部。润滑油由于插入旋转轴113中的搅拌器113b的旋转而沿着旋转轴113的内部提升，通过在旋转轴113中形成的油连通孔113a而被供应给低压压缩组件120和高压压缩组件130以润滑压缩组件105。另外，油可以通过在低压气缸121和高压气缸131中形成的叶片孔124h和134h而被供应给低压压缩组件120和高压压缩组件130以润滑压缩组件105。

Claims (20)

1.一种两级旋转式压缩机，包括：
密封容器；
设置在所述密封容器中的两级压缩组件，其中，低压压缩组件、中间板和高压压缩组件从上部和下部中的任一个起依次叠置；
第一排放口，用于排出在所述低压压缩组件中压缩的中压制冷剂；
第二排放口，用于排出在所述高压压缩组件中压缩的高压制冷剂；和
第三排放口，其位于所述两级压缩组件的上部和下部中的任一个上，以将在所述两级压缩组件中压缩的高压制冷剂排出到所述密封容器中，其中，所述第三排放口的面积大于所述第一排放口的面积的0.5倍并小于所述第一排放口的面积的1.0倍。
2.如权利要求1所述的两级旋转式压缩机，还包括消音器，其位于所述两级压缩组件上以临时储存从所述第二排放口排出的制冷剂，其中，所述第三排放口形成在所述消音器上。
3.如权利要求2所述的两级旋转式压缩机，其中，所述消音器包括支承件和盖。
4.如权利要求1所述的两级旋转式压缩机，其中，形成两个或更多个第三排放口。
5.如权利要求1所述的两级旋转式压缩机，还包括用于将通过所述第一排放口排出的中压制冷剂引导至所述高压压缩组件的通道。
6.如权利要求5所述的两级旋转式压缩机，其中，所述通道由穿过所述密封容器的U形管限定。
7.如权利要求5所述的两级旋转式压缩机，其中，所述通道是由在所述两级压缩组件中加工的孔限定的内部通道。
8.如权利要求5所述的两级旋转式压缩机，还包括与所述通道相联接的注入管。
9.一种两级旋转式压缩机，包括：
密封容器；
设置在所述密封容器中的两级压缩组件，其中，低压压缩组件、中间板和高压压缩组件从上部和下部中的任一个起依次叠置；
第一排放口，用于排出在所述低压压缩组件中压缩的中压制冷剂；
第二排放口，用于排出在所述高压压缩组件中压缩的高压制冷剂；和
第三排放口，其位于所述两级压缩组件的上部和下部中的任一个上，以将在所述两级压缩组件中压缩的高压制冷剂排出到所述密封容器中，其中，所述第三排放口的面积大于所述第二排放口的面积的0.5倍并小于所述第二排放口的面积的1.0倍。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第二排放口的直径等于所述第一排放口的直径的0.5到1.0倍。
11.一种两级旋转式压缩机，包括：
密封容器；
低压气缸，其设置在所述密封容器中以限定压缩低压制冷剂的空间；
高压气缸，其设置在所述密封容器中以限定压缩在低压气缸中被压缩的中压制冷剂的空间；
消音器，其形成为帽形并且联接至所述高压气缸以降低经压缩的高压制冷剂的噪音；
中压排放孔，其形成在低压气缸上以排出被压缩至中压的制冷剂；和
高压排放孔，其形成在消音器上，大于所述中压排放孔的面积的0.5倍并小于所述中压排放孔的面积的1.0倍。
12.如权利要求11所述的两级旋转式压缩机，其中，形成在所述消音器上的高压排放孔为多个，所述高压排放孔的面积之和大于所述中压排放孔的面积的0.5倍并小于所述中压排放孔的面积的1.0倍。
13.如权利要求11所述的两级旋转式压缩机，其中，所述中压排放孔与所述高压气缸的压缩空间相连通。
14.如权利要求13所述的两级旋转式压缩机，其中，所述中压排放孔和所述高压气缸的压缩空间利用穿过密封容器的U形管彼此连通。
15.如权利要求13所述的两级旋转式压缩机，还包括位于所述低压气缸和所述高压气缸之间的中间板，其中，所述中压排放孔和所述高压气缸的压缩空间利用在所述中间板上形成的孔彼此连通。
16.一种两级旋转式压缩机，包括：
密封容器；
低压气缸，其设置在所述密封容器中以限定压缩低压制冷剂的空间；
高压气缸，其设置在所述密封容器中以限定压缩在所述低压气缸中被压缩的中压制冷剂的空间；
消音器，其形成为帽形并且联接至所述高压气缸以降低经压缩的高压制冷剂的噪音；
形成在高压气缸上的高压排放孔，用于排出被压缩至高压的制冷剂；和
形成在消音器上的高压排放孔，其大于所述形成在高压气缸上的高压排放孔的面积的0.5倍并小于所述形成在高压气缸上的高压排放孔的面积的1.0倍。
17.如权利要求16所述的两级旋转式压缩机，还包括形成在低压气缸上以排出被压缩至中压的制冷剂的中压排放孔，其中，所述形成在高压气缸上的高压排放孔的直径的值介于所述中压排放孔的直径的0.5到1.0倍之间。
18.如权利要求17所述的两级旋转式压缩机，其中，所述中压排放孔与高压气缸的压缩空间相连通。
19.如权利要求18所述的两级旋转式压缩机，其中，所述中压排放孔和所述高压气缸的压缩空间利用穿过所述密封容器的U形管彼此连通。
20.如权利要求18所述的两级旋转式压缩机，还包括位于所述低压气缸和所述高压气缸之间的中间板，其中，所述中压排放孔和所述高压气缸的压缩空间利用在所述中间板上形成的孔彼此连通。
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