CN103216442B - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

在回旋涡盘上设有连通压缩室与固定涡盘喷出口的槽时，虽能够降低过压缩损伤，但因逆流作用会导致制冷剂从喷出压力空间向吸入压力空间的泄漏增大。本发明提供一种能够抑制因制冷剂从喷出压力空间向吸入压力空间的泄漏引起的容积效率的降低的涡旋压缩机。涡旋压缩机中，固定涡盘具有将处于压缩室中的制冷剂喷出的喷出口，回旋涡盘具有将喷出口与压缩室连通的槽，在回旋涡盘的卷板的内线侧形成有第一压缩室，在槽与第一压缩室及喷出口这两者连通前，在回旋涡盘的卷板的内线侧形成有第二压缩室。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及容积形压缩机，涉及制冷机或供热水机、空调设备等使用了制冷剂的压缩机。

背景技术

在涡旋压缩机中，通过回旋涡盘旋转，由回旋涡盘卷板与固定涡盘卷板形成的压缩室的面积减少，压缩室的制冷剂被压缩。之后，通过压缩室与喷出口连通，由此将被压缩的制冷剂从喷出口喷出。这里，在压缩室与喷出口连通后，需要一定的时间将压缩室中的全部制冷剂从喷出口喷出。因此，在压缩室与喷出口刚连通后未被喷出的制冷剂被进一步压缩，造成过压缩损伤。

相对于此，目前，通过在回旋涡盘的中央部设置与固定涡盘喷出口连通的槽，使喷出流路扩大，由此实现了过压缩损伤的降低。例如，专利文献1所记载的涡旋压缩机中，在固定涡盘上设有将被压缩的制冷剂气体喷出的喷出口，在回旋涡盘的涡卷中央部设有圆锥状凹部。并且，在喷出时，除从压缩室直接向喷出口流动的流路外，还形成从压缩室经由圆锥状凹部而向喷出口流动的流路，由此扩宽喷出流路，降低了过压缩损伤。

另外，专利文献2所记载的涡旋压缩机中，在回旋涡盘的中央部设有与固定涡盘喷出口连通的槽，使由回旋涡盘卷板和固定涡盘卷板形成的压缩室的压力不为设计上必要的压力以上，由此抑制回旋涡盘的摆动且降低过压缩损伤。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平9-296786号公报

【专利文献2】特开平3-3990号公报

然而，因空气调节器的运转状态的不同，在压缩室与喷出压力空间连通时压缩室中的制冷剂的压力与喷出压力空间中的制冷剂的压力相比成为低压。这种情况下，制冷剂从喷出压力空间向压缩室逆流。

这里，涡旋压缩机中，在固定涡盘卷板与回旋涡盘卷板之间存在侧面间隙。制冷剂从喷出压力空间向压缩室逆流时，压缩室的制冷剂从侧面间隙泄漏。

并且，容积比设计得小的涡旋压缩机中，回旋涡盘未旋转一周时压缩室就与喷出口连通，吸入压力空间与喷出压力空间经由上述的卷板侧面间间隙而相邻。这种情况下，喷出压力空间的制冷剂向压缩室逆流，并且，从压缩室通过卷板侧面间隙而向吸入压力空间泄漏。由于高温高压的制冷剂流入吸入压力空间，由此吸入压力空间被加热而容积效率降低，压缩机的性能降低。

这里，专利文献1及专利文献2中，由于在回旋涡盘的中央部设置槽来扩大喷出流路，由此比逆流时还多的制冷剂从喷出压力空间向压缩室逆流。即，由于压缩室的制冷剂的压力急剧地上升，因此更多的压缩室的制冷剂从卷板侧面间隙向吸入压力空间泄漏。即，在回旋涡盘上设置槽时，虽然能够降低过压缩损伤，但制冷剂从喷出压力空间向吸入压力空间的泄漏增大。

发明内容

本申请发明的目的在于降低因制冷剂从喷出压力空间向吸入压力空间的泄露引起的损伤。

为了解决上述课题，本发明涉及的涡旋式压缩机具备分别具有涡卷状的卷板且通过各自的卷板啮合而形成压缩室的固定涡盘及回旋涡盘，固定涡盘具有将处于压缩室中的制冷剂喷出的喷出口，回旋涡盘具有将喷出口与压缩室连通的槽，在回旋涡盘的卷板的内线侧形成有第一压缩室，在槽与第一压缩室及喷出口这两者连通前，在回旋涡盘的卷板的内线侧形成有第二压缩室。

【发明效果】

根据本发明，能够降低因制冷剂从喷出压力空间向吸入压力空间的泄漏引起的损伤。

附图说明

图1是表示实施例1的代表性的涡旋压缩机的纵剖视图。

图2是回旋涡盘的中央槽剖视图和俯视图。

图3是由回旋涡盘卷板内线和固定涡盘卷板外线形成压缩开始的最大密闭空间时的卷板啮合状态图。

图4是表示图3中的前后的压缩行程的卷板啮合状态图。

图5是表示曲柄角与压缩室压力的关系的示功图。

图6是表示本发明的另一实施例2的固定涡盘的剖视图。

图7是表示本发明的又一实施例3的固定涡盘的剖视图。

【符号说明】

1 密闭容器

2 压缩机构部

3 回旋涡盘

3a 回旋涡盘的涡卷状卷板

3b 回旋涡盘台板

4 固定涡盘

4a 固定涡盘的涡卷状卷板

4b 固定涡盘吸入口

4c 固定涡盘喷出口

5 曲轴

6 框架

7 电动机部

8 欧式环

9 压缩室

10 吸入室

11 密闭容器的盖体

12 接线柱

13 接线柱罩安装用销

14 吸入管

15 转子

16 定子

17 喷出管

18 喷出压力空间

19 中央槽

20 溢流阀装置

21 溢流流路

22 溢流阀

23 限动器

24 弹性体

25 护圈

28 低压侧压缩室

29 高压侧压缩室

30 过压缩条件时的示功线

31 过压缩条件时的理论绝热压缩线

32 基于回旋涡盘的中央槽19配置和溢流阀装置20的过压缩条件时的示功线

33 基于溢流阀装置的过压缩降低区域

34 区域

35 第一压缩行程中的压缩开始曲柄角

36 第一压缩行程中的喷出开始曲柄角

37 从第一压缩行程的开始旋转约360°后的第二压缩行程开始曲柄角

38 第二压缩行程的示功线

39 吸入压力空间

40、41、45、46 区间

42 不足压缩条件时的示功线

43 不足压缩条件时的理论绝热压缩线

44 基于回旋涡盘的中央槽19配置和溢流阀装置20的不足压缩条件时的示功线

47 喷出阀装置

48 钢板簧片阀

49 喷出阀用护圈

具体实施方式

近年来，以出于环境问题的观点而削减二氧化碳排出量为背景，产生了电气产品的节能化的需求，强烈要求高性能·高Annual Performance Factor(全年性能系数，以下称作“APF”)，基于空调的运转中称作制冷中间条件、供暖中间条件这样的低速·低压力比的运转下的性能变得被重视的背景，预先将在涡盘卷板间形成的压缩室的容积比设计得小以使过压缩不易产生。

在涡盘卷板分别存在卷板的齿顶的间隙、卷板的侧面间的间隙。为了提高压缩机的效率，需要将上述的间隙变窄。对于卷板齿顶的间隙而言，通过在回旋涡盘上设置的具有磨合性的表面处理或由叶端密封等形成的密封件而能够变窄。另一方面，对于卷板的侧面间的间隙而言，虽然通过具有磨合性的表面处理等能够一定程度上变窄，但将侧面间隙变窄时，因压缩机的轴承间隙或轴的偏芯量等多个要因而导致组装性恶化，因此其结果是，侧面间隙变得比齿顶间隙大。若考虑到组装性或可靠性，则无论如何也需要涡盘卷板的侧面间隙，但反之，可能会因从该间隙的泄漏而造成性能降低。需要说明的是，回旋涡盘变大时，滑动面积变大，且回旋涡盘变重时，来自外部的旋转力矩变大，容易锁定。因此，压缩机越大型化，需要的间隙越大。

并且，通过将容积比设计得小，且在回旋涡盘未旋转一周时与喷出口连通，由此在涡盘卷板间形成的压缩室中吸入室与喷出压力缩室经由上述的卷板侧面间间隙的部分而相邻，构成喷出压力的高压高温的制冷剂气体和油从固定涡盘的喷出口经由设置在回旋涡盘中央部的槽而向吸入室漏入，将吸入压力空间加热，压缩的制冷剂的密度变小。即，由于吸入压力空间中的制冷剂的一部分返回到吸入管14，因此存在容积效率降低而压缩机的性能降低的情况。

以下，使用图1～图5对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的涡旋压缩机的纵剖视图，图2表示回旋涡盘的中央槽剖视图和俯视图。

在图1中，符号1表示密闭容器，2表示压缩机构部，3表示回旋涡盘，3a表示回旋涡盘的涡卷状卷板，4表示固定涡盘，4a表示固定涡盘的涡卷状卷板，5表示曲轴。另外，框架6具备对固定涡盘4和曲轴5的旋转进行支承的轴承。7表示电动机部，欧式环8表示用于阻止回旋涡盘3的自转且使其回旋运动的自转阻止构件，11表示密闭容器的盖体，12表示接线柱，13表示接线柱罩安装用销。电动机部7经由引线与接线柱12连接。

图1所示的本实施方式的涡旋压缩机中，压缩机构部2与电动机部7经由曲轴5连结而收纳在密闭容器1内。压缩机构部2中，涡卷状卷板4a、3a彼此相互啮合而形成压缩室9。并且，通过用于阻止回旋涡盘3的自转且使其回旋运动的自转阻止构件即欧式环8、与固定涡盘4结合的框架6来构成。

接下来，对涡旋压缩机的压缩作用进行说明。转子15被定子16所产生的旋转磁场而赋予旋转力，固定在转子15上的曲轴5随着转子15的旋转而进行旋转动作，回旋涡盘3在欧式环8的作用下不自转地进行回旋运动(公转)。通过回旋涡盘3的偏心转动，经由吸入管14吸入的气体制冷剂从吸入室10在压缩室9中被逐渐压缩，从固定涡盘喷出口4c向密闭容器1中放出。放出的气体制冷剂对电动机部7进行冷却而从喷出管17向外部的制冷循环供给。

涡旋压缩机中，由其齿形形状来确定可压缩的容积比(以下称作“设计容积比”)。压缩机在各种运转条件下运转，当喷出压力与吸入压力的比大于设计容积比时，成为不足压缩。尤其在寒冷地域等需要高的供暖能力的条件下容易成为不足压缩。

使用图2对回旋涡盘的中央槽19的结构进行说明。如剖视图所示，为了抑制流路阻力且防止在加工时产生的变动，中央槽的形状制成圆锥形状。图3表示，在固定涡盘喷出口4c与高压侧压缩室29连通而开始来自高压侧压缩室29的喷出后，从高压侧压缩室29经由回旋涡盘的中央槽19也与固定涡盘喷出口4c连通时的配置。图4表示，在高压侧压缩室29的压缩行程、高压侧压缩室29的喷出开始、低压侧压缩室28的压缩开始、从高压侧压缩室29经由回旋涡盘的中央槽19也与固定涡盘喷出口4c开始连通的时刻下的配置。

如图4所示，在本实施例中，首先固定涡盘喷出口4c与高压侧压缩室29连通而开始来自高压侧压缩室29的喷出。此时，高压侧压缩室29为成为最小密闭空间的回旋涡盘卷板内线侧压缩室。接着，形成低压侧压缩室28。此时的低压侧压缩室28为最大密闭空间即回旋涡盘卷板内线侧压缩室。之后，回旋涡盘的中央槽19与固定涡盘喷出口4c及高压侧压缩室29这两方连通。

另外，本实施例的涡盘卷板形状以设计容积比小的方式设计，在下一个的回旋涡盘卷板内线侧压缩室即低压侧压缩室28形成之前高压侧压缩室29与喷出口连通。因此，如图3所示，在压缩开始点，低压侧压缩室28和与固定涡盘喷出口相连的高压侧压缩室29成为相邻的关系。这种情况下，喷出压力的制冷剂气体和油从高压侧压缩室29和对吸入室10进行密封的卷板间的侧面间隙经由回旋涡盘的中央槽19向吸入压力空间漏入，将吸入压力空间39加热，而导致容积效率降低。

本发明的特征在于设计成，在第一压缩行程中，在喷出开始点即形成最小密闭空间的压缩行程中，高压侧压缩室29与固定涡盘喷出口4c尚未经由回旋涡盘的中央槽19连通，在低压侧压缩室28吸入完成后开始压缩的第二压缩行程中，高压侧压缩室29与固定涡盘喷出口4c经由回旋涡盘的中央槽19连通。由此，能够抑制喷出压力的制冷剂气体对吸入压力空间39进行加热而导致容积效率降低这样的现象。

使用图5对本实施例进行说明。横轴表示回旋涡盘的回旋运动的相位(以下称作“曲柄角”)，纵轴表示由回旋涡盘卷板3a内线和固定涡盘的涡卷状卷板4a外线形成的压缩室的压力。

在现有技术中，由于涡盘卷板的设计容积比大，因此回旋涡盘旋转一周后与喷出口连通。然而，虽然使回旋涡盘的中央槽19在高压侧压缩室29刚喷出开始后从固定涡盘的涡卷状卷板4a外线开口，但由于设计容积比小的涡盘卷板在回旋涡盘未旋转一周时就与喷出口连通，因此吸入完成前的吸入压力空间39与高压侧压缩室29相邻，因而喷出压力的制冷剂气体和油从高压侧压缩室29穿过进行密封的卷板间的侧面间隙而向吸入压力空间39漏入，对吸入压力空间39进行加热而导致容积效率降低。

由图5来表示该现有技术的课题和本发明的效果。区间4表示现有技术的压缩室间的压力差和制冷剂气体·油的泄漏方向及漏入区间，制冷剂气体·油从高压侧压缩室29向吸入压力空间39漏入。同样地，区间41表示本发明的压缩室间的压力差的降低和制冷剂气体·油的泄漏位置·区间改善，制冷剂气体·油从高压侧压缩室29向第二压缩行程的示功线38上的压缩室漏入，能够抑制对吸入压力空间39进行加热而导致容积效率降低这样的现象。

另外，为了防止过压缩条件下的效率降低，本实施例的固定涡盘4具备将压缩室9与喷出压力空间18连通的溢流阀装置20。构成溢流阀机构的阀体为一种止回阀，仅在压缩室9内的压力高于喷出压力的过压缩条件下阀打开，将压缩室9内的制冷剂气体向喷出压力空间18放出而起到抑制压缩室9的压力上升的作用。如图3所示，本实施例的溢流阀气孔与和固定涡盘喷出口4c连通的高压侧压缩室29连通。

相对于过压缩条件下的运转中的过压缩条件时的理论绝热压缩线31，现有技术的基于回旋涡盘的中央槽19配置下的过压缩时的示功线30由图5表示。现有技术构成为，在高压侧压缩室29开始喷出且低压侧压缩室28尚未完成吸入前，回旋涡盘的中央槽19从固定涡盘的涡卷状卷板4a外线开口，将固定涡盘喷出口4c与高压侧压缩室29连通。相对于此，在本实施例中，将溢流阀装置20设置在固定涡盘4上，在刚进入低压侧压缩室28吸入完成后的第二压缩行程后回旋涡盘的中央槽19立刻从固定涡盘的涡卷状卷板4a外线开口。本实施例为基于回旋涡盘的中央槽19配置和溢流阀装置20的过压缩时的示功线32。回旋涡盘的中央槽19在区域34中对于降低过压缩而言是有效的。

另外，示出了相对于不足压缩条件时的运转下的理论绝热压缩线43，现有技术的不足压缩条件时的示功线42那样的示功线。相对于此，本实施例的示功线成为基于回旋涡盘的中央槽19配置和溢流阀装置20的不足压缩条件时的示功线44。在不足压缩条件下，由于制冷剂气体从喷出压力空间18经由回旋涡盘的中央槽19向高压侧压缩室29逆流，因此与现有技术那样在高压侧压缩室29开始喷出后回旋涡盘的中央槽19立刻从固定涡盘的涡卷状卷板4a外线开口的配置相比，像本发明那样在低压侧压缩室28完成吸入后回旋涡盘的中央槽19从固定涡盘的涡卷状卷板4a外线开口的配置更能抑制逆流的程度，如基于回旋涡盘的中央槽19配置和溢流阀装置20的不足压缩条件时的示功线44所示，图示效率得以改善。

进而，与过压缩条件时同样，用区间45表示现有技术的压缩室间的压力差和制冷剂气体·油的泄漏方向及漏入区间，制冷剂气体·油从高压侧压缩室29向吸入压力空间39漏入。另一方面，用区间46表示本发明的压缩室间的压力差的降低和制冷剂气体·油的泄漏位置·区间改善，制冷剂气体·油从高压侧压缩室29向第二压缩行程的示功线38上的压缩室漏入，能够抑制对吸入压力空间39进行加热而导致容积效率降低这样的现象。

在制冷剂从高压侧压缩室29向吸入室10泄漏的情况下，吸入室10被加热，压缩的制冷剂的密度变小。即，由于吸入室10的空间中的制冷剂的一部分返回吸入管14，因此存在容积效率降低而压缩机的性能降低的情况。

另一方面，在制冷剂从高压侧压缩室29向低压侧压缩室28泄漏的情况下，低压侧压缩室28被加热，压缩的制冷剂的密度变小，但由于低压侧压缩室28为密闭空间，因此制冷剂的一部分并未返回吸入管14。从而，容积效率不会降低。

另外，在制冷剂从高压侧压缩室29向低压侧压缩室28泄漏的情况下，若低压侧压缩室28的压力上升且该低压侧压缩室28的制冷剂被压缩，则成为通常以上的高压。然而，本申请发明中，在不足压缩时比通常以上多的制冷剂从喷出压力空间18向高压侧压缩室29逆流的情况下，将该制冷剂向吸入室10的泄漏变成向低压侧压缩室28的泄漏。即，在比通常以上多的制冷剂向低压侧压缩室28泄漏时，由于为不足压缩，因此即使该低压侧压缩室28的制冷剂被压缩，成为过压缩的可能性也小。

并且，由于低压侧压缩室28的压力上升，因此虽然图示效率降低，但与容积效率的降低相比而言还是少。

需要说明的是，通过调整中央槽19的位置，由此在形成低压侧压缩室28后，中央槽19能够与固定涡盘喷出口4c及高压侧压缩室29这两方连通。

需要说明的是，为了争取设计容积比，固定涡盘喷出口4c设置在固定涡盘卷板4a的内线侧。

需要说明的是，在本实施例的固定涡盘喷出口4c的出口未设置喷出阀装置。虽然设置喷出阀装置不会引起不足压缩，但喷出阀自身成为流路阻力，从降低喷出压力损失这样的观点来说不优选。从而，本实施例构成为，将固定涡盘喷出口4c的出口与喷出压力空间18直接连通。

另一方面，图6是构成本发明的另一实施例2的固定涡盘剖视图，构成为在固定涡盘上未设置溢流阀装置20的结构。即使未设置将压缩室9与密闭容器1内的喷出压力空间18连通的槽，也能够通过本发明的回旋涡盘的中央槽19来实现过压缩降低，同样能够提供高性能的涡旋压缩机。

图7是构成本发明的又一实施例3的固定涡盘俯视图及剖视图，构成为在固定涡盘的喷出口设置喷出阀装置47的结构。喷出阀装置47由钢板簧片阀48和喷出阀用护圈49构成，喷出阀装置47的设置虽未有不足压缩条件下的图示效率的改善效果，但同样能够降低过压缩条件下的过压缩损伤且提高过压缩·不足压缩条件下的容积效率。

通过以上的结构，别说是过压缩条件下的运转，连不足压缩条件下的运转也进一步实现了过压缩损伤的降低，能够抑制因制冷剂从喷出压力空间经由固定涡盘的喷出口的泄漏引起的容积效率的降低，能够提供高性能的涡旋压缩机。进而，本发明除空调用的压缩机以外，用于搭载有涡旋压缩机的制冷循环用装置、例如供热水机中也能够获得同样的效果。尤其在用于供热水机的情况下，所使用的制冷剂为二氧化碳，高压侧压缩室29与吸入压力空间39的压力差与空调用相比增大3倍以上，因此本发明的效果更为显著。

如以上所述，本发明的涡旋压缩机具备分别具有涡卷状的卷板且通过各自的卷板啮合而形成压缩室的固定涡盘及回旋涡盘，固定涡盘具有将压缩室中的制冷剂喷出的喷出口，回旋涡盘具有将喷出口与压缩室连通的槽，在回旋涡盘的卷板的内线侧形成第一压缩室，在槽与第一压缩室及喷出口这两方连通前，在回旋涡盘的卷板的内线侧形成第二压缩室。

并且，在第一压缩室与喷出口连通后，形成第二压缩室。

并且，固定涡盘具有溢流阀，该溢流阀将喷出压力空间与压缩中途的所述压缩室连通，所述喷出压力空间对从压缩室通过喷出口而喷出的制冷剂进行引导，溢流阀在压缩室的压力大于喷出压力空间的压力时打开。

Claims (4)

1.一种涡旋压缩机，其中，

具备分别具有涡卷状的卷板且通过各自的所述卷板啮合而形成压缩室的固定涡盘及回旋涡盘，

所述固定涡盘具有将处于所述压缩室中的制冷剂喷出的喷出口，

所述回旋涡盘具有将所述喷出口与所述压缩室连通的槽，

在所述回旋涡盘的所述卷板的内线侧形成有第一压缩室，

在所述槽与所述第一压缩室及所述喷出口这两者连通前，在所述回旋涡盘的所述卷板的内线侧形成有第二压缩室，所述第二压缩室在所述回旋涡盘的所述卷板的内线侧与所述第一压缩室相邻，且成为最大密闭空间，

在所述第一压缩室与所述喷出口连通后而形成所述第二压缩室。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述固定涡盘具有将喷出压力室与压缩中途的所述压缩室连通的溢流阀，该喷出压力室对从所述压缩室通过所述喷出口而喷出的制冷剂进行引导，

所述溢流阀在所述压缩室的压力大于所述喷出压力室的压力时打开。

3.一种空气调节器，其中，具备对权利要求1或2所述的涡旋压缩机的转速进行控制的控制机构。

4.一种供热水机，其中，具备对权利要求1或2所述的涡旋压缩机的转速进行控制的控制机构。