CN101842596A - 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，其包括：限定压缩机(100)外表的密封容器(101)；设置在密封容器中的两级压缩组件，其中，低压气缸(121)、中间板(140)和高压气缸(131)从上部和下部中的任一个起依次叠置；和第一排放口(161p)，所述第一排放口排放在低压气缸(121)中压缩的制冷剂且其内部容积等于低压气缸(121)的内部容积的0.5％到2.5％。阀安装在排放口之上或之下。当阀被打开时，经压缩的制冷剂通过排放口排出。当阀被关闭时，与排放口的容积一样多的制冷剂保留在排放口中。因此，保留在排放口中的制冷剂在气缸中重新膨胀，从而产生压缩损耗。此外，在排放口容积非常小的情况下，在制冷剂通道中存在阻力。因此，应当适当限制排放口的容积。

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，将在低压气缸中压缩的制冷剂排出的第一排放口的内径或容积和将在高压气缸中压缩的制冷剂排出的第二排放口的内径或容积受到控制以提高压缩效率。
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和固定涡卷之间，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。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种两级旋转式压缩机，其中，将在低压气缸中压缩的制冷剂排出的第一排放口的内径和容积以及将在高压气缸中压缩的制冷剂排出的第二排放口的内径和容积受到限制以实现最佳性能。
本发明的另一目的是提供一种两级旋转式压缩机，其中，第一排放口和第二排放口之间的内径比受到限制以实现最佳性能。
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：限定压缩机外表的密封容器；设置在所述密封容器中的两级压缩组件，其中，低压气缸、中间板和高压气缸从上部和下部中的任一个起依次叠置；第一排放口，用于排出在低压气缸中压缩的制冷剂；和第二排放口，用于排出在高压气缸中压缩的制冷剂，其中，第二排放口的直径为第一排放口的直径的0.5-1.0倍。在两级旋转式压缩机中，在低压气缸中压缩的制冷剂的容积流量大于在高压气缸中压缩的制冷剂的容积流量。因此，第一排放口的直径优选地大于或至少等于第二排放口的直径。另外，在第二排放口的直径非常小的情况下，经压缩的制冷剂的流阻显著增大。因此，第二排放口的直径优选地为第一排放口的直径的至少0.5倍。
根据本发明的一个方面，第一排放口的内部容积等于低压气缸的内部容积的0.5％到2.5％。阀安装在排放口之上或之下。当阀被打开时，经压缩的制冷剂通过排放口排出。其后，当阀被关闭时，与排放口的容积相当的制冷剂保留在排放口中。于是，保留在排放口中的制冷剂在气缸中重新膨胀，从而产生压缩损耗。此外，在排放口容积非常小的情况下，在制冷剂通道中会存在阻力。因此，应当适当限制排放口的容积。
根据本发明的另一个方面，第一排放口的内部容积等于低压气缸的内部容积的1.0％到2.0％。
根据本发明的又一方面，第一排放口的内径等于低压气缸的内径的10％到25％。
根据本发明的再一方面，第一排放口的内径等于低压气缸的内径的15％到23％。
根据本发明的再一方面，第二排放口的内部容积等于高压气缸的内部容积的0.5％到2.5％。
根据本发明的再一方面，第二排放口的内部容积等于高压气缸的内部容积的1.0％到2.0％。
根据本发明的再一方面，第二排放口将在高压气缸中被压缩的制冷剂排出，并且其内径等于高压气缸的内径的10％到25％。
根据本发明的再一方面，第二排放口的内径等于高压气缸的内径的15％到23％。
根据本发明的再一方面，两级旋转式压缩机还包括设置在低压气缸的上部和下部中任一个上的第一支承件，其中，所述第一排放口形成在所述第一支承件上。在这种结构中，依次叠置在低压气缸上的第一支承件可以支撑两级压缩组件，将在低压气缸中压缩的制冷剂排出的第一排放口可以形成在第一支承件上。
根据本发明的再一方面，两级旋转式压缩机还包括设置在高压气缸的上部和下部中任一个上的第二支承件，其中，所述第二排放口形成在所述第二支承件上。
有益效果
根据本发明的两级旋转式压缩机，排放口的容积与压缩制冷剂的气缸的容积之比被控制为小于预定上限值，从而减少了在压缩组件的排出冲程中未排出而是留在排放口中的压缩制冷剂的数量。因此，可以减少因压缩制冷剂重新膨胀引起的损耗。
另外，根据本发明的两级旋转式压缩机，排放口的容积与压缩制冷剂的气缸的容积之比被控制为大于预定下限值，从而抑制在压缩组件的排出冲程中的流阻。因此，可以防止由流阻引起的效率下降。
此外，根据本发明的两级旋转式压缩机，第一排放口和第二排放口两者的内径比被控制在预定范围内。因此，两级旋转式压缩机的效率提高，其中，流过第一排放口的制冷剂的容积流量大于流过第二排放口的制冷剂的容积流量。
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一个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一个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一个实施例的具有第二排放口的上支承件的视图；
图13是示出了根据排放口容积与气缸容积之比的压缩机能量效率比(EER)的图表；
图14是示出了根据排放口内径与气缸内径之比的压缩机EER的图表；和
图15是示出了根据第一排放口内径与第二排放口内径之比的压缩机EER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是包括根据本发明的两级旋转式压缩机的循环系统(cycle)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且被冷凝。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，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引入压缩机100。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用于将经压缩的制冷剂排放到密封容器101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施加电流时，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，从而有助于旋转轴113的旋转并支撑两级压缩组件的各竖向叠置部件的负荷。
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中压缩的制冷剂排放到该空间内，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。
下面将对在下支承件161处限定中压室Pm的结构进行解释。例如，在下支承件161中，插入或安装旋转轴113的中心部和与下盖171接触的周边部分别沿向下方向伸出。下盖171形成为平板形状，具有供旋转轴113从中穿过的孔，并附接到下支承件161。这里，下支承件161向下伸出的周边部和下盖171的平坦周边部被同时用螺栓紧固到低压气缸121上。作为另外一个实例，在下支承件161中，插入或安装旋转轴113的中心部沿向下方向伸出，其它部分为平坦的。在下盖171中，具有供旋转轴113从中穿过的孔的中心部为平坦的，周边部沿向上方向伸出并具有阶梯差(step difference)。这里，下支承件161的平坦周边部和下盖171的具有阶梯差的向上伸出的周边部被同时用螺栓紧固到低压气缸121上。在这种情况下，下支承件161的形状可被简化，从而减少了加工次数。此外，下盖171可以通过冲压工艺容易地制造。下支承件161和下盖171的形状和紧固方法不限于上述说明。另外，中压室Pm以举例方式形成在下支承件161上，但是中压室Pm可以形成在上支承件162和中间板140中的任一个上。
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排出到外部。
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，与压缩机100的轴线方向平行。
由于内部通道180不是单独的管，用于引入在相分离器500(参见图3)中分离的制冷剂气体的注入管153(参见图3)可以安装在内部通道180的任一部分上。例如，在限定中压室Pm的下支承件161、中间板140和高压气缸131中的任一个上形成通孔(未示出)，注入管153被插入所述通孔中以引入制冷剂气体，从而提高压缩效率。
图5是示出了根据本发明的两级旋转式压缩机的低压压缩组件的视图。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，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，会产生同内部通道180的与制冷剂流入管151交叠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，它就被排放到中压室Pm中。排放到中压室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上形成的中压连通孔161a和在高压气缸131上形成的中压流入槽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，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可以形成为具有恒定的顶端或底端高度的圆弧形状，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，从而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103a。此外，弯曲成螺旋形状的薄板搅拌器103b被插入空心旋转轴113中。搅拌器103b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103b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103b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103a排出至低压气缸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中分离出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)紧固到所述紧固孔上。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13-15是分别示出了由排放口和气缸容积比和内径比变化以及第一排放口和第二排放口的内径比变化引起的两级旋转式压缩机的EER变化情况的图表。
两级压缩机的EER按照Ashrae-T和ARI条件进行测量。
Ps(吸入压力)：5.34kg/cm2
Pd(排放压力)：20.86kg/cm2
冷凝温度：54.4℃
蒸发温度：7.2℃
液体辅助冷却温度：46.1℃
吸入温度(Ashrae-T)：35℃
吸入温度(ARI)：18.3℃
参考图13，当排放口容积与气缸容积之比增大时，EER增大。当排放口容积超过气缸容积的1.8％时，EER开始减小。
在排放口容积相对于气缸容积过大的情况下，例如，制冷剂不被排出，而是留在低压压缩组件120(参见图4)的排出冲程中，与排放口容积和低压气缸121(参见图6)的中压排放孔127(参见图5)的容积之和一样多。因此，留在排放口和中压排放孔127中的中压制冷剂在低压压缩组件120(参见图4)的吸入冲程中重新膨胀和压缩，从而导致能效损失。
同时，在排放口容积相对于气缸容积过小的情况下，当经压缩的中压制冷剂被排出时，会产生阻力。由于经压缩的中压制冷剂不能被顺畅排出，气缸内部的压缩空间的压力过大，从而导致压缩组件过载。这同样会导致能效损失。
因此，排放口容积与气缸容积之比优选地限制在大于0.5％且小于2.5％的范围内；更优选地，被限制在大于1.0％且小于2.0％的范围内。这里，第一排放口和低压气缸的容积比与第二排放口和高压气缸的容积比被限制在上述范围内。
参考图14，由于上述原因，排放口内径与气缸内径之比优选地受到限制。排放口内径与气缸内径之比优选地大于10％且小于25％；更优选地，大于15％且小于23％。在这种结构中，可以设定设计参考值，将排放口内径与气缸内径之比限制在20％前/后，以使EER最佳化。
参考图15，第二排放口内径与第一排放口内径之比同样被限制在预定范围内。在两级旋转式压缩机的情况下，在低压压缩组件中压缩的制冷剂的容积流量远大于在高压压缩组件中压缩的制冷剂的容积流量。因此，低压气缸的高度大于高压气缸的高度，使得低压气缸的压缩空间宽于高压气缸的压缩空间。另外，在低压压缩组件中压缩并由此排出的中压制冷剂的容积流量大于在高压压缩组件中压缩并由此排出的高压制冷剂的容积流量。因此，将在低压压缩组件中压缩的中压制冷剂排出的第一排放口的内径应当大于或至少等于将在高压压缩组件中压缩的高压制冷剂排出的第二排放口的内径。另一方面，在第二排放口远小于第一排放口的情况下，会对通过第二排放口排出的高压制冷剂产生流阻，从而使得高压压缩组件过载。因此，第二排放口的尺寸应当大于或至少等于第一排放口的尺寸的0.5倍。
在这种结构中，可以设定第一排放口和第二排放口的设计参考值，使得其中制冷剂首先在低压压缩组件中压缩，其次在高压压缩组件中压缩的两级压缩机的效率最大化。如上所述，压缩机的这些排放口不是手动排出经压缩的制冷剂的部分。压缩机的能效根据排放口和气缸之间的尺寸比以及这些排放口之间的尺寸比而改变。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，所以排放口的设计会对压缩机的效率产生很大影响。根据本发明，在不改变其他构成元件的情况下通过限制第一、第二排放口的尺寸可以使压缩机效率最大化。
下面将参考图3-12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。通过由低压气缸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进行压缩。
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而被排出到在低压气缸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打开而被排放到中压室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中分离出的气态制冷剂注入内部通道180中。在相分离器500中分离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，进行压缩并被排放时，压缩机100的输入功率可被降低。
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而被引入高压气缸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被压缩至高压。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中被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。高压制冷剂被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。高压制冷剂被填充于密封容器101中。填充于密封容器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中，并且在压缩机100中压缩。
此外，用于润滑压缩组件105的润滑油被填充于密封容器101的下部中。润滑油由于插入旋转轴113中的搅拌器103b的旋转而沿着旋转轴113的内部提升，通过在旋转轴113中形成的这些油连通孔103a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 (11)

1.一种两级旋转式压缩机，包括：
限定压缩机外表的密封容器；
设置在所述密封容器中的两级压缩组件，其中，低压气缸、中间板和高压气缸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气缸中压缩的制冷剂；和
第二排放口，用于排出在所述高压气缸中压缩的制冷剂，其中，所述第二排放口的直径为所述第一排放口的直径的0.5-1.0倍。
2.如权利要求1所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第一排放口的内部容积等于所述低压气缸的内部容积的0.5％到2.5％。
3.如权利要求2所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第一排放口的内部容积等于所述低压气缸的内部容积的1.0％到2.0％。
4.如权利要求2所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第一排放口的内径等于所述低压气缸的内径的10％到25％。
5.如权利要求4所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第一排放口的内径等于所述低压气缸的内径的15％到23％。
6.如权利要求1所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第二排放口的内部容积等于所述高压气缸的内部容积的0.5％到2.5％。
7.如权利要求6所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第二排放口的内部容积等于所述高压气缸的内部容积的1.0％到2.0％。
8.如权利要求6所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第二排放口将在所述高压气缸中压缩的制冷剂排出，并且所述第二排放口的内径等于所述高压气缸的内径的10％到25％。
9.如权利要求8所述的两级旋转式压缩机，其中，所述第二排放口的内径等于所述高压气缸的内径的15％到23％。
10.如权利要求1所述的两级旋转式压缩机，还包括位于所述低压气缸的上部和下部中任一个上的第一支承件，其中，所述第一排放口形成在所述第一支承件上。
11.如权利要求1所述的两级旋转式压缩机，还包括位于所述高压气缸的上部和下部中任一个上的第二支承件，其中，所述第二排放口形成在所述第二支承件上。
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