具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的实施例。
【实施例1】
使用图1~图8,说明本发明的螺旋压缩机的实施例1。
图1是表示本发明的螺旋压缩机的实施例1的纵向剖视图,图2是图1的右侧视图,图3是图1的III-III向视剖视图(是表示喷出箱的喷出侧端面的图,利用双点划线表示主箱的端面中的腔室的位置),图4是图1的IV-IV向视剖视图(是表示主箱的端面的图,利用双点划线表示喷出箱的喷出侧端面中的阀孔的位置),图5是说明本发明的实施例1中的压缩工作室、喷出口、阀孔及旁通流路的位置关系的图。
在图1中,螺旋压缩机具备压缩机主体1、驱动该压缩机主体1的电动机(马达)2、收纳该电动机2的电动机箱13。电动机箱13在电动机2的压缩机主体相反侧形成有吸入室(低压室)5,从而使气体从吸入口6经由过滤器7流入所述吸入室5内。所述电动机2由安装在旋转轴10上的转子11和配设在该转子11的外周侧的定子12构成,所述定子固定在所述电动机箱13的内表面。
所述压缩机主体1具备:与所述电动机箱13连接,且内置有螺旋转子14的主箱15;与该主箱15的喷出侧连接的喷出箱16。
在所述主箱15形成有对所述螺旋转子14的齿部进行收容的圆筒状的腔室20,该腔室20的转子轴向喷出侧开口。在形成该开口的所述主箱15的端面21侧形成有径向的喷出口23,而且也形成有与该喷出口23连接的喷出流路90。
如图4所示,所述螺旋转子14由旋转轴平行地相互啮合并进行旋转的外转子14A及内转子14B构成。而且,所述腔室20由收容外转子的腔室20A和收容内转子的腔室20B构成,所述喷出口23也由外转子侧的喷出口23A和内转子侧的喷出口23B构成。
所述主箱15的转子轴向吸入侧(图1的左侧)与所述电动机箱13连接,该电动机箱13内部的所述转子11与定子12之间的间隙等成为使所述吸入室5与所述压缩机主体1连通的吸入通路。
在所述外转子14A及内转子14B的齿槽形成有图4所示的压缩工作室36A、36B,伴随螺旋转子的旋转,该压缩工作室依次变化成与形成在主箱15的吸入侧(电动机箱13侧)的吸入口22连通的吸气行程的压缩工作室、对吸气后的气体进行压缩的压缩行程的压缩工作室、以及与所述喷出口23、25连通而将压缩后的气体喷出的喷出行程的压缩工作室。所述喷出口23A、23B相对于喷出行程的压缩工作室,形成在外转子或内转子的径向外侧(图1的上侧)。
如图1、图3所示,在所述喷出箱16的喷出侧端面24上形成有轴向的喷出口25和喷出室26。即,喷出箱16具有:与主箱15的端面21抵接而对所述腔室20A、20B的开口进行覆盖的喷出侧端面24;形成在该喷出侧端面24上的外转子侧的喷出口25A及内转子侧的喷出口25B;从所述压缩工作室经由所述喷出口23A、23B、25A、25B喷出的压缩气体所流入的喷出室26。
如图1所示,所述外转子14A的吸入侧轴部由配设在所述主箱15上的滚子轴承17及配设在电动机箱13上的球轴承91支承,所述外转子14A的喷出侧轴部由配设在喷出箱16上的滚子轴承18及球轴承19支承。而且,所述内转子14B的吸入侧轴部由配设在所述主箱15上的滚子轴承(未图示)支承,所述内转子14B的喷出侧轴部由配设在喷出箱16上的滚子轴承及球轴承(未图示)支承。外转子14A的所述吸入侧轴部与电动机2的旋转轴10直接连结,在电动机2的驱动下,外转子14A进行旋转,伴随于此,所述内转子14B与外转子14A啮合并进行旋转。
由所述螺旋转子14压缩后的气体从所述喷出口23、25向所述喷出室26或所述喷出流路90内流出,从该喷出通路90向设置在主箱15上的喷出口9流动,并经由与该喷出口9连接的喷出配管94向分油器92传送。在该分油器92中,对在压缩机主体1内被压缩的气体和混入有该气体的油进行分离。由分油器92分离后的油经由回油管93返回设置在所述压缩机主体1下部的油罐95,并积存在此,之后,为了对支承螺旋转子14的轴部和电动机2的旋转轴10的所述轴承17、18、19、91进行润滑,而再次向这些轴承供给。另一方面,由分油器92将油分离后的高压气体经由配管96向外部(例如构成制冷循环的冷凝器)供给。
从吸入口6吸入到吸入室5中的气体在穿过电动机箱13的内部时,对转子11及定子12进行冷却,之后,经由压缩机主体1的吸入口22向由所述螺旋转子14形成的压缩工作室流入,伴随外转子14A及内转子14B的旋转,压缩工作室36A、36B沿转子轴向移动且容积缩小,对气体进行压缩。由压缩机工作室压缩后的气体经由喷出口23A、23B、25A、25B及喷出室26流入喷出流路90,从喷出口9向喷出配管94送出。
如图3所示,在所述喷出箱16上,在该喷出侧端面24中的内转子14B侧的喷出口25B的附近形成有阀孔(工作缸)28,该阀孔28在该内转子14B的旋转方向的相反侧(图3的右侧)的位置开口,该阀孔28的大致中心位于所述主箱15的端面21中的内转子14B侧的腔室20B的开口缘。而且,在所述喷出箱16上形成有旁通槽29,该旁通槽29位于比主箱15的端面21中的内转子14B侧的腔室20B的开口缘靠转子径向外侧,并将阀孔28和喷出室26连通,通过该旁通槽29和覆盖该旁通槽29的主箱15的端面21形成旁通流路。在所述阀孔28上设有对该阀孔28进行开闭的阀芯31。
接下来,利用图6~图8,说明用于驱动所述阀芯31的阀芯驱动装置。
图6及图7是图2的VI-VI线向视剖视图,是说明驱动所述阀芯31的阀芯驱动装置的结构的图,图6是表示阀芯31的闭状态的图,图7是表示阀芯31的开状态的图。图8是图6的VIII-VIII线向视剖视图。
在图6及图7中,阀芯驱动装置30具备:杆53,其一端侧与阀芯31的背面侧(图6的右侧)连接,该阀芯31设置成在所述阀孔28内能够滑动;活塞51,其经由螺栓52与该杆53的另一端侧连接;工作缸35,其将该活塞51收纳成能够滑动。所述工作缸35形成在喷出箱16上,在该喷出箱16上还设有将所述杆53支承为滑动自如的杆孔101。在所述杆孔101设有密封环50,对工作缸35的工作缸室内与阀芯31的背压室28a之间进行密封。而且,压缩机喷出侧的压力经由形成在喷出箱16上的连通孔102而被导入所述背压室28a。即,如图6及图8所示,所述连通孔102的一端侧向所述背压室28a开口,所述连通孔102的另一端侧与所述喷出室26(参照图3)连通。
在所述活塞51的外周安装有密封环54,该密封环54用于防止形成在该活塞51两侧的工作缸室35A、35B之间的泄漏。而且,在所述工作缸室35A(阀芯相反侧的工作缸35内),连通孔32的一端侧向所述活塞51的移动范围外的部分(工作缸室35A的右端侧)开口,该连通孔32的另一端侧如图8所示向所述喷出室26开口。即,工作缸室35A经由所述连通孔32与所述喷出室26(参照图3)连通,压缩机喷出侧的压力始终被导入所述工作缸室35A。
在所述工作缸室35B(阀芯侧的工作缸内),如图6及图7所示,连通孔34的一端向活塞51的移动范围外的部分(工作缸室35B的左端侧)开口,如图2所示,该连通孔34的另一端侧经由毛细管120与油罐95连通,形成液压供给路。而且,所述连通孔34经由连通路(液压排出路)80与低压空间(在图6中为吸入口22)连通,在该连通路80的中途设有用于对该连通路80进行开闭的电磁阀42。通过如此构成,在所述电磁阀42的开闭的作用下,能够将油罐95的高压油导入工作缸室35B或将工作缸室35B的油经由连通路80及电磁阀42向吸入口22侧排出。而且,在所述工作缸室35B上设有对所述活塞51向端盖60侧(阀芯31相反侧,图6中的右侧)施力的弹簧33。
所述阀芯31在所述压缩工作室36A、36B未发生过压缩时被控制成关闭,但当关闭阀芯31时,所述电磁阀42为开状态。由此,工作缸室35B经由连通孔34及连通路80与吸入口22侧连通而成为低压。另一方面,压缩机喷出侧的气压一直作用于工作缸室35A。因此,如图6所示,活塞51克服弹簧33的按压力而向主箱15侧移动,阀芯31被按压到所述主箱15的端面21上,阀孔28被关闭。
需要说明的是,虽然所述毛细管120的所述连通孔34侧也与所述吸入口22连通,但在所述毛细管120的作用下,油的流动被节流,因此能够使从油罐95向吸入口22排出的油量为充分少的量,从而将向压缩机吸入的吸入气体(例如制冷剂气体)因所述油而发生过热的情况抑制得较少,而抑制体积效率的下降。而且,在本实施例中,由于所述油向吸入口22排出,因此能够使被压缩机吸入的制冷剂气体因所述油而发生过热的时间极小,从该点出发也能够减少制冷剂气体被所述油加热的情况,因此能够抑制体积效率的下降。
在所述压缩工作室36A、36B发生过压缩时,所述阀芯31被控制成打开。这种情况下,通过使所述电磁阀42为闭状态,而将油罐95的高压油导入工作缸室35B。即,通过关闭电磁阀42,而油罐95的高压油经由毛细管120被导入工作缸室35B,工作缸室35B的压力大致成为喷出压力。因此,作用在活塞51上的压力无论在工作缸室35A侧还是在工作缸室35B侧都大致相同,因此将所述活塞51向阀芯相反侧(端盖60侧)按压的力增大了设置在工作缸室35B内的弹簧33产生的按压力的量。因此,如图7所示,活塞51向端盖60侧移动,阀芯31从所述主箱15离开,所述阀孔28被打开。
对阀芯31进行开闭的阀芯驱动装置30成为以上说明的结构,但在本实施例中,还具备控制装置,该控制装置检测所述压缩工作室36A、36B是否发生过压缩,当检测到发生过压缩时,控制所述阀芯驱动装置30,以打开所述阀芯31,以下,利用图1对此进行说明。
在图1中,110是检测从吸入口6吸入的气体的压力的吸入压力传感器,111是检测从压缩机主体1喷出的压缩气体的压力的喷出压力传感器,来自所述压力传感器110、111的信号向控制装置112发送。在控制装置112中,基于来自所述压力传感器110、111的信号,计算该时刻下的运转中的压力比(喷出压/吸入压)。而且,在所述控制装置112中存储预先设定的压力比,并与所述计算出的运转中的压力比进行比较。
该比较的结果是计算出的运转中的压力比与预先设定的压力比相同或比其高时,判断为压缩工作室36A、36B未发生过压缩,使电磁阀42为开状态,从而阀芯31向主箱15侧移动而被按压,将阀孔28控制成关闭。
另一方面,当计算出的运转中的压力比低于预先设定的压力比时,判断为压缩工作室36A、36B发生过压缩,使电磁阀42为闭状态,从而使阀芯31向主箱15的相反侧(图6的右侧)移动,将阀孔28控制成打开。由此,从压缩工作室36A、36B经由阀孔28及旁通流路(旁通槽29)向喷出室26喷出压缩气体,因此压缩工作室的压力大致减少至喷出室26的压力。因此,能够减少过压缩,从而能够抑制多余的动力的消耗。
需要说明的是,在本实施例中,吸入关闭时的压缩工作室的容积Vs与阀孔28进行的喷出开始时的压缩工作室的容积Vd的比即设定容积比Vs/Vd构成在1.5~3.0的范围内。
另外,在本实施例中,喷出箱16的喷出侧端面24上的所述阀孔28的大致中心位于主箱15的端面21上的腔室20B的开口缘。即,所述阀孔28中,如图3所示,位于比腔室20B的开口缘靠转子径向内侧的内侧区域向压缩工作室36B开口,因此其开口面积取为较大,而位于比腔室20B的开口缘靠转子径向外侧的外侧区域被主箱15的端面21覆盖。由此,可以使对阀孔28的外侧区域进行覆盖的主箱15的端面21作为阀芯31的止动件发挥作用(即,阀芯31碰触到所述端面21而能够防止倾斜)。因此,与以往那样在阀芯及阀孔形成阶梯部而构成用于定位阀芯的止动件的情况相比,在本实施例的结构中,能够简化用于定位阀芯的止动件,不需要以往那样高精度的加工,因此能够提高生产性。
另外,例如与阀孔28的大致中心位于比腔室20B的开口缘靠转子径向内侧的情况相比,能够将阀芯驱动装置30配置在转子径向外侧,由于对内转子14B的喷出侧轴部进行支承,因此能够避免与设置在喷出箱16上的滚子轴承18及球轴承19的干涉。因此,不再需要增加螺旋转子14的喷出侧轴部的长度,因此能够抑制压缩机的大型化。
此外,在本实施例中,所述旁通流路由形成在喷出箱16的喷出侧端面24上的旁通槽29和对该旁通槽29进行覆盖的主箱15的端面21构成,因此能够在铸造的阶段中成形旁通槽29,例如与加工形成旁通孔作为旁通流路的情况相比,能够减少加工工时。
接下来,对上述的实施例1的变形例进行说明。在上述实施例1中,如图3所示,说明了在喷出箱16的喷出侧端面24上的内转子14B侧设有一个阀孔28的例子,但设置上述阀孔的个数、位置并不局限于此,例如,也可以如以下说明的图9~图11所示的变形例1~3那样构成。
图9表示变形例1,该例子仅在喷出箱16的喷出侧端面24上的外转子14A侧设有一个阀孔37。即,在喷出箱16的喷出侧端面24上的外转子14A侧的喷出口25A的附近,在外转子14A的旋转方向的相反侧进行开口的位置上设有阀孔37。38是将所述阀孔37和喷出室26连通的旁通槽。与图6~图8所示的结构同样地,在所述阀孔37上还设有阀芯31和用于对该阀芯31进行开闭的阀芯驱动装置30。而且,关于吸入关闭时的压缩工作室的容积Vs与阀孔37进行的喷出开始时的压缩工作室的容积Vd的比即设定容积比Vs/Vd,也与上述的实施例1同样地,成为1.5~3.0的范围内。此外,喷出箱16的喷出侧端面24上的阀孔37的中心也与上述的实施例1同样地大致位于主箱15的端面21上的腔室20A的开口缘。
因此,在图9所示的变形例1中,也能得到与上述实施例1大致同样的效果。
图10是表示变形例2的图,该例子在喷出箱16的喷出侧端面24上的外转子14A侧及内转子14B侧这双方分别各设有一个阀孔28或37。即,与图3所示的结构同样地,在所述喷出箱16的内转子14B侧设有阀孔28、旁通槽29及阀芯驱动装置30等,与图9所示的结构同样地,在所述喷出箱16的外转子14A侧设有阀孔37、旁通槽38及阀芯驱动装置等。需要说明的是,在该例子中,在阀孔28侧和阀孔37侧,吸入关闭时的压缩工作室的容积Vs与各阀孔进行的喷出开始时的压缩工作室的容积Vd的比即设定容积比Vs/Vd既可以彼此相同,也可以不同。
在该变形例2中,能够得到与上述实施例同样的效果,并且由于在外转子14A侧及内转子14B侧这双方分别设有阀孔28或37,因此在过压缩时,能够更迅速地将过压缩的气体从压缩工作室向喷出侧排出,能够防止过压缩而进一步抑制多余的动力的消耗。
图11是表示变形例3的图。在上述的各例中,说明了在内转子14B侧或外转子14A侧设有一个阀孔28或38,或者在内转子14B侧及外转子14A侧这双方分别设有一个阀孔28或38的结构。相对于此,该变形例3在内转子14B侧或外转子14A侧中任一方设有多个阀孔或在这双方分别设有多个阀孔。例如图11所示,在喷出箱16的内转子14B侧设有两个阀孔28A、28B,而且形成有将所述阀孔28A、28B和喷出室26连通的旁通槽29A。与所述实施例同样地,在所述各阀孔28A、28B上分别设有阀芯,而且还设有分别对这些阀芯进行开闭的阀芯驱动装置。
需要说明的是,在该例子中,吸入关闭时的压缩工作室的容积Vs与各阀孔28A、28B进行的喷出开始时的压缩工作室的容积Vd的比即设定容积比Vs/Vd成为阀孔28A侧及28B侧这双方总共为1.5~3.0的范围。然而,由于阀孔28A侧和28B侧在内转子的旋转方向上相互错开配置,因此各自的设定容积比Vs/Vd相互不同。而且,在该例子中,喷出箱16的喷出侧端面24上的阀孔28A、28B的各自的中心分别大致位于主箱15的端面21上的腔室20B的开口缘。
在该变形例3中,也能够得到与上述实施例同样的效果,并且阀孔在转子的旋转方向上相互错开配置多个,因此能够与转子不干涉而高效率地将多个阀孔的总计的通路面积形成得较大。
图12是说明将本发明的实施例1所示的螺旋压缩机装入冷却装置的例子的制冷循环结构图。
在图12中,130是实施例1所示的螺旋压缩机,从该压缩机130喷出的制冷剂气体经由喷出配管94进入分油器92,在此将油分离,制冷剂气体经由配管(制冷剂配管)96向冷凝器140发送。在冷凝器中,制冷剂气体被外部气体冷却而发生冷凝,成为液体制冷剂,向电子膨胀阀142传送而进行膨胀。在电子膨胀阀142的下游设有蒸发器141,所述膨胀后的制冷剂在蒸发器141中从外部的冷却水等吸收热量而蒸发,再次被所述压缩机130吸入。被所述蒸发器141冷却后的冷却水使用于制冷用途等。
在所述压缩机130的吸入侧设有吸入压力传感器110,而且在压缩机130的喷出侧设有喷出压力传感器111,对制冷剂气体的吸入压力及喷出压力进行检测。42是与图6、图7所示的电磁阀42相同的电磁阀,该电磁阀42根据来自控制装置112的指令进行开闭。所述控制装置112基于向压缩机130吸入的吸入压力和压缩机130喷出的喷出压力而求出运转中的压力比,将该压力比与预先存储的设定的压力比进行比较,当运转中的压力比小于所述设定的压力比时,判断为发生过压缩,如图7所示,控制所述电磁阀42,以便于使阀芯驱动装置30将阀芯31打开。
在冷却装置中,通常以使冷却水的温度成为目标值的方式进行控制,因此几乎没有受冷却水温度影响的吸入压力的变动,但冷凝器中的冷凝压力在外部气体为低温时下降,因此由喷出压力传感器111检测的压缩机的喷出侧的压力进行变动。因此,虽然压缩机130容易发生过压缩,但通过采用本实施例所示的螺旋压缩机,能够得到一种减少过压缩的发生且动力损失少的冷却装置。
根据以上说明的本实施例,当根据测定到的吸入压力和喷出压力而计算出的压力比高于预先设定的压力比(喷出压/吸入压)时,通过将活塞的阀芯侧的工作缸内的液压向压缩机的吸入侧排出而将所述阀芯关闭,当根据测定到的吸入压力和喷出压力而计算出的压力比低于预先设定的压力比时,关闭所述工作缸内的液压而打开所述阀芯,因此能够可靠地对阀芯进行开闭而能够减少过压缩。其结果是,能够抑制多余的动力的消耗而提高性能。与以往那样通过使作用在阀芯上的压缩工作室的压力和喷出侧的压力与弹簧力的平衡而对阀进行开闭的情况相比,不及能够可靠地对阀芯进行开闭,而且能够防止因压缩工作室的压力变动而阀芯跳动的情况,因此能够得到减少了阀芯的打击音和振动的螺旋压缩机。
尤其是,由于在活塞的阀芯侧的工作缸内设有将活塞向阀芯相反侧按压的弹簧,因此即使压缩工作室发生压力变动,阀芯也不会因所述弹簧而敲打止动件,因此能够消除阀芯敲打止动件的打击音及阀芯的振动,而且也消除了设置在工作缸内的所述弹簧激烈地反复伸缩的情况,因此能够提高其可靠性。
此外,在专利文献1所记载那样的以往的结构中,在阀芯进行开闭的情况下,当气体通过阀部时,流动被节流,因此流体摩擦增大,未能充分地减少过压缩。相对于此,根据本实施例,通过控制装置将阀芯控制成全开或全闭,因此能够防止以往那样因阀芯的开度变动而将从阀芯部分流出的气体节流以至于流体摩擦变大的情况,因此能够充分地减少过压缩。