CN104235017A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡旋式压缩机，通过将从涡卷部的吸入端到第一位置为止的部位形成为，能够增加吸入体积的圆弧区间，另一方面，将从第二位置到涡卷部的排出端附近为止的部位形成为，能够增加涡卷部厚度的对数螺线区间，从而能够使压缩机的体积比变大来提高压缩机的容量，而且能够防止因高压缩比运行而引起的涡卷部的破损，从而提高压缩机的可靠性。

Description

涡旋式压缩机
技术领域
本发明涉及涡旋式压缩机的涡卷部形状。
背景技术
通常，冷媒压缩机适用于冰箱或空调那样的蒸气压缩式冷冻循环(下面，简称为冷冻循环)。作为冷媒压缩机，介绍有以恒定的速度被驱动的定速压缩机或者旋转速度被控制的变频压缩机。
在冷媒压缩机中，通常可将作为电动机的驱动马达和通过该驱动马达进行动作的压缩部一同设置在密闭机壳的内部空间的压缩机，称为密闭式压缩机，将驱动马达单独设置在机壳外部的压缩机，称为开放式压缩机。家用或者店铺用冷冻设备，大部分使用密闭式压缩机。
并且，根据对冷媒进行压缩的方式，可将冷媒压缩机分为往复移动式、涡旋式、旋转式等。涡旋式压缩机为如下压缩机，即，在密闭容器的内部空间内固定有固定涡旋盘，回旋涡旋盘与该固定涡旋盘相咬合来进行回旋运动，从而在固定涡旋盘的固定涡卷部和回旋涡旋盘的回旋涡卷部之间形成连续移动的两对压缩室。
由于涡旋式压缩机与其它种类的压缩机相比，具有如下优点，因此在空气调节装置等中广泛用于进行冷媒压缩，即，能够获得相对更高的压缩比，而且能够柔和地连接冷媒的吸入、压缩、排出行程，从而能够获得稳定的扭力。
并且，在上述那样的以往的涡旋式压缩机中，如图1所示，由于固定涡旋盘的固定涡卷部(涡卷部的形状与回旋涡卷部相同，因此下面以回旋涡卷部为代表来进行说明)与回旋涡旋盘1的回旋涡卷部1a呈渐开线形状，因此存在如下问题，即，涡卷部只能偏心地形成，由此在各涡旋盘1(未图示)的外围部产生不能用作压缩室的区域A，使相对于相同直径的压缩容量降低或者使相对于相同容量的压缩机的外径增加。
另外，在以往的固定涡卷部和回旋涡卷部1a呈渐开线曲线的情况下，一般涡卷部的厚度t恒定，因此体积变化率也恒定。因此，在涡旋式压缩机中，为了得到高的体积比(即，高压缩比)，需要增加涡卷部的匝数，或者使涡卷部的高度变高，但是若增加涡卷部的匝数，则压缩机的大小也变大，若增加涡卷部的高度，则使涡卷部强度变弱，从而降低可靠性。
发明内容
本发明的目的在于，可提供如下涡旋式压缩机，即，能够将固定涡旋盘和回旋涡旋盘的外围部用作压缩室，从而能够进行高体积比运行。
本发明的另外的目的在于，提供如下涡旋式压缩机，即，能够响应高体积比运行，而且能够防止排出侧的涡卷部破损或者轴向泄露。
为了达到本发明的目的，提供一种涡旋式压缩机，包括：固定涡旋盘，其具有固定涡卷部，回旋涡旋盘，其具有回旋涡卷部，该回旋涡卷部与所述固定涡卷部相啮合来形成压缩室，并且该回旋涡旋盘相对于所述固定涡旋盘进行回旋运动；在所述固定涡卷部和回旋涡卷部中，从各自的吸入端到排出端方向上的任意位置为止的部位形成为圆弧区间，从其它任意位置到排出端为止的部位形成为对数螺线区间。
在此，所述圆弧区间形成为以各涡卷部的排出端为中心具有相同的半径。
并且，所述圆弧区间可形成在从吸入端至向排出端方向180°～360°为止的区间内
并且，所述对数螺线区间形成为越接近各涡卷部的排出端则涡卷部厚度变得越大。
并且，所述圆弧区间的最大涡卷部厚度相对所述对数螺线区间的最大涡卷部厚度的比在1.5～1.8。
并且，在所述固定涡卷部的排出端周边形成有分流孔，所述分流孔的直径小于所述对数螺线区间的涡卷部厚度。
并且，所述分流孔的直径相对所述对数螺线区间的涡卷部厚度的比在0.6～0.8。
并且，所述圆弧区间和对数螺线区间之间具有多曲面区间，该多曲面区间通过将多个曲线连续连接而形成。
为了达到本发明的目的，提供一种涡旋式压缩机，包括：固定涡旋盘，其具有固定涡卷部，回旋涡旋盘，其具有回旋涡卷部，该回旋涡卷部与所述固定涡卷部相啮合来形成压缩室，并且该回旋涡旋盘相对于所述固定涡旋盘进行回旋运动；在所述固定涡卷部和回旋涡卷部的外侧面和内侧面中，从所述固定涡卷部和回旋涡卷部的吸入端到沿着旋转角的任意的第一位置为止的部位形成为，以各涡卷部的排出端为中心具有相同的半径，从任意的第二位置到沿着旋转角的排出端为止的部位形成为，使各涡卷部的涡卷部厚度逐渐地增加。
在此，所述第一位置和第二位置之间可具有多曲面区间，该多曲面区间通过将多个曲线连续连接而形成。
并且，所述圆弧区间可形成在从所述涡卷部的吸入端以旋转角为基准前进的180°～300°为止的区间内。
并且，所述圆弧区间的最大涡卷部厚度相对所述对数螺线区间的最大涡卷部厚度的比在1.5～1.8。
并且，在所述固定涡旋盘或者回旋涡旋盘上可形成有用于排出压缩的冷媒的排出口，在所述固定涡旋盘或者回旋涡旋盘上形成有用于使压缩的冷媒的一部分在到达排出口之前进行分流的分流孔，所述分流孔的直径相对所述对数螺线区间的涡卷部厚度的比在0.6～0.8。
在本发明的涡旋式压缩机中，通过将从涡卷部的吸入端到第一位置为止的部位形成为，能够增加吸入体积的圆弧区间，另一方面，将从第二位置到涡卷部的排出端附近为止的部位形成为，能够增加涡卷部厚度的对数螺线区间，从而能够使压缩机的体积比变大来提高压缩机的容量，而且能够防止因高压缩比运行而引起的涡卷部的破损，由此提高压缩机的可靠性。
附图说明
图1是示出以往的涡旋式压缩机的回旋涡卷部的涡卷部形状的俯视图。
图2是示出本发明的涡旋式压缩机的纵向剖视图。
图3以及图4是示出图2的涡旋式压缩机的固定涡卷部和回旋涡卷部的涡卷部形状的俯视图。
图5是示出图3以及图4的固定涡卷部和回旋涡卷部结合的状态的俯视图。
图6是将在应用图3以及图4的涡旋式压缩机的涡卷部形状的情况下的压缩室的扩大情况，与以往进行比较来示出的俯视图。
图7是示出在应用以往的渐开线曲线的涡卷部的情况和形成为本实施例的圆弧曲线的涡卷部的情况下的体积比变化的图表。
具体实施方式
下面，基于附图所示的一个实施例，对本发明的涡旋式压缩机进行详细说明。
图2是示出本发明的涡旋式压缩机的纵向剖视图，图3以及图4是示出图2的涡旋式压缩机的固定涡卷部和回旋涡卷部的涡卷部形状的俯视图，图5是示出图3以及图4的固定涡卷部和回旋涡卷部结合的状态的俯视图。
如图所示，在具有本实施例的涡卷部形状的涡旋式压缩机中，在密闭容器10的内部空间内可设置有用于产生旋转力的驱动马达20，在驱动马达20的上侧可固定设置有主框架30。
在主框架30的上表面上可固定设置有固定涡旋盘40，在主框架30和固定涡旋盘40之间以能够回旋的方式可设置有回旋涡旋盘50，该回旋涡旋盘50偏心地结合在驱动马达20的曲轴23上，并且与固定涡旋盘40一起形成连续移动的两对压缩室S。并且，在固定涡旋盘40和回旋涡旋盘50之间可设置有用于防止回旋涡旋盘50的自转运动的十字环60。
在固定涡旋盘40中，可从其硬板部41的底面突出而形成有固定涡卷部42，该固定涡卷部42与后述回旋涡旋盘50的回旋涡卷部52一起形成涡旋侧压缩室S。在固定涡卷部42的外侧端部、即固定涡卷部42的末端侧可形成有吸入槽43，在固定涡卷部42的里侧端部、即固定涡卷部42的始端可形成有排出口44。
固定涡卷部42可形成为多个曲线。即，如图3所示，固定涡卷部42的外侧可形成为圆弧区间42a，固定涡卷部42的里侧可形成为对数螺线(logarithmic spiral)区间42b，可形成用于连接圆弧区间和对数螺线区间的多曲面区间42c。固定涡卷部的外侧面和内侧面可彼此相对应。
例如，在固定涡卷部42的圆弧区间42a中，从涡卷部的外侧面吸入端P411到任意的外侧面第一位置P412为止的部位可形成为，从固定涡卷部42的排出端O具有相同半径的圆弧曲线。并且，在固定涡卷部42的对数螺线区间42b中，从第二位置P413到固定涡卷部42的排出端O或者排出端附近为止的部位可形成为如下对数螺线曲线，即，越接近固定涡卷部42的排出端，则涡卷部厚度变得越大，即与第二位置P413附近的涡卷部厚度t1相比，排出端O附近的涡卷部厚度t2更大，并且以螺旋状卷绕。多曲面区间42c可通过连续的多个曲线连接圆弧区间和对数螺线区间来形成。
在此，从涡卷部的内侧面吸入端P421到任意的第一位置P422为止的部位、从内侧面第二位置P423到内侧面排出端O为止的部位、并且从内侧面第一位置P422到第二位置P423为止的部位，可与外侧面同样地，形成为圆弧区间42a、对数螺线区间42b、多曲面区间42c。
并且，由于压缩空间外扩，因此在固定涡卷部42的圆弧区间42a中，形成为涡卷部厚度t3在从吸入端到第一位置为止的部位恒定，但是在多曲面区间42c中，形成为涡卷部厚度t3越接近对数螺线区间则变得越小。对数螺线区间42b的涡卷部厚度可形成为最大5.7mm左右。由此，在设计高体积比时，即使排出压力上升，也可通过使涡卷部厚度增加来防止固定涡卷部的排出端附近破损的情况。
并且，优选地，固定涡卷部42的圆弧区间42a至少为从吸入端开始以旋转角为基准的持续180°以上的区间。在圆弧区间小于180°的情况下，不能充分利用固定涡旋盘40的外周缘，因此在扩大吸入体积上具有局限性。
并且，优选地，固定涡卷部42的圆弧区间42a至少小于360°，更准确地说，小于大致300°。即，在圆弧区间42a形成得太长的情况下，对数螺线区间42b的始点、即第二位置P413离固定涡卷部42的末端太近，从而难以形成涡卷部，而且不能顺畅地形成压缩室。因此，优选地，圆弧区间42a形成在能够充分利用固定涡旋盘40的外周缘且能够顺畅地形成压缩室的范围内，即大致为从固定涡卷部42的吸入端至180～300°为止的范围的区间。
并且，可在固定涡卷部42的排出端上形成有用于排出在两侧压缩室S中压缩的冷媒的排出口44，在排出口44的周边形成有用于事先分流(Bypass)已压缩冷媒的一部分的分流(Bypass)孔45。
分流孔45的直径可至少小于对数螺线区间42b的最小涡卷部厚度，即大致在4.2mm左右。这与以往的渐开线涡卷部情况下的分流孔大致在3mm左右的情况相比，可使过压缩的冷媒迅速地分流，由此能够有效防止过压缩。
另一方面，在回旋涡旋盘50中，以能够在主框架30和固定涡旋盘40之间进行回旋运动的方式形成有圆板状的硬板部51，在硬板部51的上表面上形成有用于与固定涡卷部42相咬合来形成压缩室S的回旋涡卷部52，在硬板部51底面上突出形成有用于与旋转轴23相结合的轴衬部53。
回旋涡卷部52可以以与固定涡卷部42相对应的方式形成为多个曲线。即，如图4所示，回旋涡卷部52的外侧形成为圆弧区间52a，回旋涡卷部52的里侧形成为对数螺线区间52b，并且形成用于连接圆弧区间和对数螺线区间的多曲面区间52c。回旋涡卷部的外侧面和内侧面可彼此对应。
例如，在回旋涡卷部52中，从涡卷部的外侧面吸入端P511到任意的第一位置P512为止的部位形成为，从回旋涡卷部52的排出端O'具有相同半径的圆弧区间52a，从第二位置P513到回旋涡卷部52的排出端O'或者排出端附近为止的部位可形成为如下对数螺线区间52b，即，随着朝向回旋涡卷部52的排出端，涡卷部的厚度逐渐变大，并以螺旋状卷绕。并且，可通过连续的多个曲线连接圆弧区间和对数螺线区间来形成多曲面区间52c。在此，从涡卷部的内侧面吸入端P521到任意的第一位置P522为止的部位、从内侧面第二位置P523到内侧面排出端O'为止的部位、并且从内侧面第一位置P522到第二位置P523为止的部位，可与外侧面同样地，形成为圆弧区间52a、对数螺线区间52b、多曲面区间52c。
并且，在回旋涡卷部52的圆弧区间52a上涡卷部厚度相同，另一方面，在多曲面区间52c，可随着从第一位置P512、P522朝向第二位置P513、P523，涡卷部厚度逐渐变大。由此，在设计高体积比时，即使排出压力上升，也可通过使涡卷部厚度增加来防止回旋涡卷部的始端附近破损的情况。
在附图中未说明的附图标记11为吸入空间、12为排出空间、21为定子、22为转子。
在具有上述那样的本实施例的涡卷部形状的涡旋式压缩机中，当向驱动马达20施加电源时，旋转轴23与转子22一起进行旋转，从而向回旋涡旋盘52传递旋转力。
那么，回旋涡旋盘52以被十字环60支撑在主框架30上的状态进行偏心距离那么多的回旋运动，从而在固定涡卷部42和回旋涡卷部52之间形成连续移动的两对压缩室S。
则，反复如下一系列的过程，即，压缩室S由于回旋涡旋盘50的持续的回旋运动而向中心侧移动而体积减小，从而对冷媒进行压缩，并该进行了压缩的冷媒通过与最终压缩室相连通的排出口44向密闭容器10的排出空间12排出。
在此，在涡旋式压缩机进行制热运行时，需要进行高压缩比运行。为了使涡旋式压缩机进行高压缩比运行，吸入体积应当显著大于排出体积。但是，从涡旋式压缩机的涡卷部特性来说，在设计涡卷部时已经决定了压缩室体积。以往，为了扩大涡旋式压缩机的压缩室体积，增加了涡卷部的匝数或者使排出侧的硬板高度高于吸入侧的硬板高度，但是若增加涡卷部的匝数，则使压缩机大小变大，若使排出侧的硬板高度变高，则可能使涡卷部的横向刚性变若。
考虑到上述情况，在本实施例中，将从固定涡卷部的各吸入端P411、P421或者回旋涡卷部的各吸入端P511、P521到所述固定涡卷部的第一位置P412、P422或者回旋涡卷部的第一位置P512、P522为止的部位形成为圆弧区间，以便增加吸入体积，另一方面，将从各涡卷部42、52的第二位置P413、P423、P513、P523到各涡卷部的排出端O、O'附近为止的部位形成为能够增加涡卷部厚度的对数螺线区间，从而能够使压缩机的体积比变大来提高压缩机的容量，而且能够防止因高压缩比运行而引起的涡卷部的破损，从而提高压缩机的可靠性。
由此，如图6所示，回旋涡卷部52向回旋涡旋盘50的硬板部51外周缘扩大阴影部分那么多的面积B，相应地吸入体积增大，从而能够设计高体积比。
图7是示出在应用以往的渐开线曲线的涡卷部的情况和本实施例的圆弧曲线的涡卷部的情况下的体积比变化的图表。如图所示，与以往相比，在本实施例的情况下，可知，在路径A(S1)中吸入面积增加大致12.0％，另一方面在路径B(S2)中吸入面积大致增加15.6％。由此可知，路径A的体积比大致从2.7上升为3.02，路径B的体积比大致从2.69上升为3.11。
在本实施例中，将纵向低压式涡旋式压缩机作为一个实施例，但可同样适用于高压式涡旋盘或横向涡旋式压缩机等所有涡旋式压缩机的涡旋盘中。

Claims (8)

1.一种涡旋式压缩机，其特征在于，
包括：
固定涡旋盘，其具有固定涡卷部，
回旋涡旋盘，其具有回旋涡卷部，该回旋涡卷部与所述固定涡卷部相啮合来形成压缩室，并且该回旋涡旋盘相对于所述固定涡旋盘进行回旋运动；
在所述固定涡卷部和回旋涡卷部中，从各自的吸入端到排出端方向上的任意位置为止的部位形成为圆弧区间，从其它任意位置到排出端为止的部位形成为对数螺线区间。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述圆弧区间和对数螺线区间之间具有多曲面区间，该多曲面区间通过将多个曲线连续连接而形成。
3.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述圆弧区间形成为以各涡卷部的排出端为中心具有相同的半径。
4.根据权利要求3所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述圆弧区间形成在从吸入端至向排出端方向180°～360°为止的区间内。
5.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述对数螺线区间形成为越接近各涡卷部的排出端则涡卷部厚度变得越大。
6.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述圆弧区间的最大涡卷部厚度相对所述对数螺线区间的最大涡卷部厚度的比在1.5～1.8。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于，
在所述固定涡卷部的排出端周边形成有分流孔，
所述分流孔的直径小于所述对数螺线区间的涡卷部厚度。
8.根据权利要求7所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述分流孔的直径相对所述对数螺线区间的涡卷部厚度的比在0.6～0.8。
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