CN104895785A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供涡旋式压缩机，抑制涡旋式压缩机的旋转涡旋盘和固定涡旋盘的端板滑动面上的制冷剂泄漏而提高压缩机的效率。本发明的涡旋式压缩机具有以与吸入室连通并隔着吸入室地向压缩室的相反侧延伸的方式形成于固定端板面或旋转端板面，导入吸入室的压力的吸入压导入槽、和位于相对于固定涡旋齿的中心与吸入压导入槽成点对称的位置且形成于固定端板面或旋转端板面，导入背压室的压力的背压导入槽。按照倾覆力矩大的相位角度产生与倾覆力矩相对的力矩来减小端板面之间的间隙，由此，能够有效地减少泄漏损失。尤其是，有效地适用于容易发生制冷剂泄漏的R32制冷剂。

Description

涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋式压缩机。

背景技术

涡旋式压缩机具有将螺旋状的涡旋齿立设在台板上而形成的固定涡旋盘和将螺旋状的涡旋齿立设在端板上而形成的旋转涡旋盘，并将两个涡旋盘的涡旋齿相互啮合且相对地配置，通过使旋转涡旋盘做公转运动并使形成于彼此的涡旋齿之间的多个压缩室的容积逐渐缩小，从而来压缩制冷剂。

作为空调设备领域中的制冷剂，一直以来广泛使用了由R32和R125混合的制冷剂，即R410A。但是近年，R32制冷剂受到关注，该制冷剂的全球变暖潜能值(GWP)是R410A的约1/3左右，不需要更大幅度的设计变更，并且具有优良的效率。

但是，由于R32制冷剂与R410A相比分子量小，分子速度快，所以容易发生从压缩机的压缩部的制冷剂泄漏。因此，会发生由于体积效率降低而导致的压缩机效率的降低。

作为在涡旋式压缩机中提高体积效率的措施，如专利文献1中公开的那样，通过槽或挖入部来调整旋转涡旋盘相对于固定涡旋盘的推压力。

专利文献1:日本特开2006－152930号公报

在专利文献1中，能够减小旋转涡旋盘的倾覆力矩的角度被限定在将吸入孔位置和螺旋中心连结的角度附近，在旋转涡旋盘的倾覆力矩最大的角度从吸入孔位置偏离的情况下则难以应对，针对易泄漏的制冷剂需要进一步的对策。

发明内容

本发明的课题是减少伴随端板面上的制冷剂泄漏的损失。

用于解决问题的手段

本发明的涡旋式压缩机具备密闭容器、压缩机构部和背压室，所述压缩机构部具有固定涡旋盘、旋转涡旋盘、吸入室和压缩室，所述固定涡旋盘具有立设在固定台板上并且齿顶与固定端板面连续的螺旋状的固定涡旋齿，所述旋转涡旋盘具有立设在旋转台板的旋转端板面上的螺旋状的旋转涡旋齿，所述吸入室由所述固定涡旋盘和所述旋转涡旋盘形成，并且制冷剂从所述密闭容器外部被吸入所述吸入室，所述压缩室由所述固定涡旋盘和所述旋转涡旋盘形成，与所述吸入室连通并且供制冷剂被压缩，所述背压室位于所述旋转涡旋盘的背面侧，具有在所述压缩室中被压缩了的制冷剂的压力和被吸入所述吸入室的制冷剂的压力之间的压力，该涡旋式压缩机还具有吸入压导入槽和背压导入槽，所述吸入压导入槽以与所述吸入室连通并隔着所述吸入室地向所述压缩室的相反侧延伸的方式形成于所述固定端板面或所述旋转端板面，导入所述吸入室的压力，所述背压导入槽位于相对于所述固定涡旋齿的中心与所述吸入压导入槽成点对称的位置，且形成于所述固定端板面或所述旋转端板面，导入所述背压室的压力。

发明的效果

根据本发明，能够有效地减少从固定涡旋盘和旋转涡旋盘的端板面上的背压室向吸入室或压缩室的泄漏损失。尤其是，有效地适用于容易发生制冷剂泄漏的R32制冷剂。

附图说明

图1是与图2的A-A截面对应的涡旋式压缩机的压缩机构部的横剖视图。

图2是本发明的实施方式的涡旋式压缩机的纵剖视图。

图3是示意地表示本发明的实施方式的端板面上的压力分布的图。

图4是示意地表示现有技术中的端板面上的压力分布的图。

图5是本发明的实施方式的固定涡旋盘的端板形状例。

附图标记的说明

6排出管；7 固定涡旋盘；7a 台板；7b 涡旋齿；7c 齿根；7d 支承部；7e 端板；7f 环状槽；7g 吸入室；7h 吸入口；7j 排出口；7k 背压调整阀；7m 槽(背压导入槽)；7n槽(吸入压导入槽)；7p 槽(背压调整阀7k连通槽)；8 旋转涡旋盘；8a 端板；8b 涡旋齿；8c 齿根；8d 轴套部；8e 端板面；8f 旋转轴承；9 壳体；10 轴；10a 曲轴；10b 贯通孔；10c 横孔；12 十字环；13 压缩室；13a 旋转内线侧压缩室；13b 旋转外线侧压缩室；16 马达；16a 转子；17 框架；17a 主轴承；18 背压室；19 润滑油；22 区域(槽7m的效果区域)；23 区域(槽7n的效果区域)。

具体实施方式

本实施例的涡旋式压缩机具备密闭容器、压缩机构部和背压室，所述压缩机构部具有固定涡旋盘、旋转涡旋盘、吸入室和压缩室，所述固定涡旋盘具有立设在固定台板上并且齿顶与固定端板面连续的螺旋状的固定涡旋齿，所述旋转涡旋盘具有立设在旋转台板的旋转端板面上的螺旋状的旋转涡旋齿，所述吸入室由所述固定涡旋盘和所述旋转涡旋盘形成，并且制冷剂从所述密闭容器外部被吸入所述吸入室，所述压缩室由所述固定涡旋盘和所述旋转涡旋盘形成，与所述吸入室连通并且供制冷剂被压缩，所述背压室位于所述旋转涡旋盘的背面侧，具有在所述压缩室中被压缩了的制冷剂的压力和被吸入所述吸入室的制冷剂的压力之间的压力，该涡旋式压缩机还具有吸入压导入槽和背压导入槽，所述吸入压导入槽以与所述吸入室连通并隔着所述吸入室地向所述压缩室的相反侧延伸的方式形成于所述固定端板面或所述旋转端板面，导入所述吸入室的压力，所述背压导入槽位于相对于所述固定涡旋齿的中心与所述吸入压导入槽成点对称的位置，且形成于所述固定端板面或所述旋转端板面，导入所述背压室的压力。根据本实施例的涡旋式压缩机，由于具有上述吸入压导入槽和背压导入槽，能够按照倾覆力矩大的相位角度产生与倾覆力矩相对的力矩来减小端板面之间的间隙，因此能够有效地减少泄漏损失，能够提高压缩机效率。尤其是，有效地适用于容易发生制冷剂泄漏的R32制冷剂。

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。图2是本发明的实施方式的涡旋式压缩机的纵剖视图。如图2所示，固定涡旋盘7具有台板7a、涡旋齿7b和筒状的支承部7d，所述台板7a是圆板状的，所述涡旋齿7b以螺旋状立设在台板7a之上，所述支承部7d位于台板7a的外周侧，具有与涡旋齿7b的前端面连接的端板面并包围涡旋齿7b。

立设有涡旋齿7b的台板7a的表面由于位于涡旋齿7b之间，因此被称为齿根7c。另外，支承部7d的与旋转涡旋盘8的端板8a接触的面是固定涡旋盘7的端板面7e。

固定涡旋盘7在支承部7d由螺栓等固定在框架17上，与固定涡旋盘7成为一体的框架17通过焊接等固定方法固定在壳体9上。

另一方面，旋转涡旋盘8与固定涡旋盘7相对地配置，并以能够在框架17内做公转运动的方式设置。旋转涡旋盘8具有圆板状的端板8a、螺旋状的涡旋齿8b、和轴套(ボス)部8d，所述涡旋齿8b与固定涡旋盘7的涡旋齿7b同样地从端板8a的表面即齿根8c立设，所述轴套部8d设置在端板8a的背面中央。另外，端板8a的外周部的与固定涡旋盘7接触的表面成为旋转涡旋盘8的端板面8e。

壳体9将由固定涡旋盘7和旋转涡旋盘8构成的涡旋盘部、马达16、和润滑油19收纳于内部，并形成密闭结构。设置有马达16的转子16a的轴10能够旋转自如地设置在框架17上，并与固定涡旋盘7的轴线同轴。

在轴10的前端设置有曲轴10a，曲轴10a安装在旋转轴承8f上，旋转涡旋盘8以能够旋转的方式安装在轴10上，所述轴承8f设置在旋转涡旋盘8的轴套部8d中。此时，旋转涡旋盘8成为轴线相对于固定涡旋盘7的轴线以规定距离偏心的状态。另外，旋转涡旋盘8的涡旋齿8b与固定涡旋盘7的涡旋齿7b在周向上以规定角度错开地重合。

并且，安装有十字环12，所述十字环12为了使旋转涡旋盘8不相对于固定涡旋盘7自转而限制旋转涡旋盘8并使其做公转运动。

另外，设置在端板面7e的外周部分并以规定的(大致固定的)宽度形成的环状槽7f具有从端板面7e起以规定的高度不同的面，旋转涡旋盘8的端板面8e的端部伴随着旋转涡旋盘8的公转运动通过其下方。环状槽7f面向背压空间，因此，即使旋转涡旋盘8的端板面8e的端部伴随着旋转涡旋盘8的公转运动与环状槽7f重叠，也会成为向背压空间开放的状态。

以这种状态使旋转涡旋盘8做公转运动时，在涡旋齿7b、8b之间，形成随着向中央部移动而容积连续地缩小的月牙形的多个压缩室13。例如，如图1所示，在旋转涡旋盘涡旋齿8b的内线侧和外线侧分别形成旋转内线侧压缩室13a和旋转外线侧压缩室13b。另外，吸入室7g是将流体吸入的中途的空间。吸入室7g从旋转涡旋盘8的公转运动的相位向前变化并完成了流体的封入的时刻起成为压缩室13。

吸入口7h设置在固定涡旋盘7上。吸入口7h以与吸入室7g连通的方式贯穿设置在台板7a的外周侧。从吸入口7h流入的流体流入吸入室7g，旋转涡旋盘8的公转运动的相位向前变化并完成流体的封入，从该时刻起形成压缩室13。该流体处于吸入压力时的区域是吸入压力区域。另外，排出口7j以与最内周侧的压缩室13连通的方式贯穿设置在固定涡旋盘7的台板7a的螺旋中心附近。

接下来说明其动作。首先，当利用马达16驱动轴10旋转时，旋转从轴10的曲轴10a经由旋转轴承8f传递至旋转涡旋盘8。由此，旋转涡旋盘8以固定涡旋盘7的轴线为中心并以规定的偏心半径做公转运动。为了在做该公转运动时使旋转涡旋盘8不自转，通过十字环12来限制旋转涡旋盘8。

并且，通过旋转涡旋盘8的公转运动，形成于各涡旋齿7b、8b之间的压缩室13向中央连续地移动，随着该移动压缩室13的容积连续地缩小。由此，将从吸入口7h被吸入的流体在各压缩室13内逐渐压缩，并将被压缩了的流体从排出口7j排出。被排出了的流体通过壳体9内从排出管6供给至例如制冷循环中。

另一方面，润滑油19积存在壳体9的底部，周围的压力成为排出压力。由框架17、轴10、固定涡旋盘7和旋转涡旋盘8形成的背压室18内的压力比排出压力低，因此，积存在壳体9的底部的润滑油19通过设置在轴10上的贯通孔10b流入背压室18。具体来说，润滑油的一部分通过设置在轴10上的横孔10c一边润滑主轴承17a一边到达背压室18。

另外，其它的润滑油通过贯通孔10b到达轴10的曲轴10a的上部，润滑旋转轴承8f并进入背压室18。在此，润滑油在通过主轴承17a和旋转轴承8f时，由于轴承间隙小而被节流并以比排出压力低的压力进入背压室18。进入了背压室18的润滑油在背压变高时，将设置在通向压缩室13的连通路上的背压调整阀7k打开并流入压缩室13。并且，经过压缩工序并从排出口7j被排出了的润滑油的很少的一部分从排出管6向制冷循环排出，而大部分则在壳体9内被与制冷剂分离并积存在底部。

接下来，说明两涡旋盘的端板面上的流体的泄漏。在涡旋式压缩机中，由于其压缩作用，会产生欲将固定涡旋盘7和旋转涡旋盘8彼此分离的轴向的力。如果两涡旋盘分离，则压缩室的密闭性变差，压缩机的效率降低。

因此，在旋转涡旋盘8的端板的背面侧设置具有背压的背压室18，利用该背压来抵消分离力并将旋转涡旋盘8向固定涡旋盘7推压，所述背压是在排出压力和吸入压力之间的压力。此时，旋转涡旋盘8的端板面8e和固定涡旋盘7的端板面7e彼此滑动。

该端板上的滑动面以微小的间隙相对，起到将背压室18与吸入室7g或压缩室13分隔的密封的作用。该滑动面的间隙的大小根据端板面上的位置和时间变化。该理由在以下陈述。

由于压缩作用，在旋转时的旋转涡旋盘8上不仅产生轴向的力，还产生切线方向和半径方向的力，另外还产生离心力。在旋转涡旋盘8的某个相位上的、这些与轴向正交的方向的力的合力用图4和图5中的力Fg表示。另外，在旋转轴承8f上产生力Fc，所述力Fc是力Fg的反作用力，并使旋转涡旋盘8做公转运动。在此，力Fg和力Fc彼此反向，并且两作用点在轴向上分开，因此，旋转涡旋盘8受到如箭头M那样的力矩。该力矩M是欲使旋转涡旋盘8倾斜的、所谓的倾覆力矩。并且，伴随着旋转涡旋盘8的公转运动，在与轴向正交的面内，力Fg和力Fc的方向发生变化，因此，由于倾覆力矩，旋转涡旋盘8的倾斜方向也发生变化。因此，旋转涡旋盘8在公转运动中进行摆动运动，两端板面始终不平行，间隙的大小也始终不固定。

如果旋转涡旋盘8的摆动运动大，则旋转涡旋盘8对于固定涡旋盘7的端板面7e的推压力局部地变小。因此，从端板面上的背压室18向吸入室7g或压缩室13的制冷剂的泄漏增加，旋转涡旋盘8容易脱离，并且压缩机的效率下降。本发明与倾覆力矩大的相位角度相应地产生与倾覆力矩相对的力矩，使端板面之间的间隙变小，减少泄漏。

下面更详细地说明本实施方式。如图1所示，在固定涡旋盘7的端板面7e上设置有槽7m、槽7n和槽7p。槽7m向环状槽7f开口，成为流体几乎不节流地与背压室18连通的空间。槽7n是向吸入室7g开口的槽，槽7p是在背压变高时经由背压调整阀7k连通背压室18和压缩室13的槽。

槽7m被设置成通过如下位置：所述位置是以螺旋中心为基准相对于导入吸入压力的槽7n大致成点对称的位置。关于周向上，在周向上具有如下长度：如果将槽7m以点对称映射到相反侧的话，则覆盖槽7n的至少一部分区域。

图示的固定涡旋盘7从外侧开始依次排列有支承部7d、环状槽7f、端板面7e和涡旋齿7b，所述支承部7d安装有用于固定在框架17上的螺栓等紧固部件，所述涡旋齿7b将端板面7e的内侧侧壁作为其一部分并相对于螺旋中心绕卷成螺旋状。如果改变观察方式，槽7m是环状槽7f的一部分相对于端板面7e扩展而成的形状，或者是环状槽的槽宽度向螺旋中心的方向扩展而成的形状。另外，槽7m是设置在固定涡旋盘7的端板面7e的台阶。例如即使不具有环状槽7f，也可以通过设置在端板面7e上的台阶即槽7m来导入背压。

接下来，说明本实施方式的特征结构的作用。图3和图4是示意地表示旋转涡旋盘8的端板面8e上产生的压力分布的图。图3是设置了槽7m和槽7n的情况下的压力分布，图4是没有设置槽7m和槽7n的情况下的压力分布。

槽7m内的压力成为背压，因此，与没有设置槽7m的情况相比，将旋转涡旋盘8的端板面8e从上方推压的力增加了由三角形表示的区域22的部分，并且相应地向下推压的方向的力矩沿减轻倾覆力矩的方向产生。

此外，在旋转涡旋盘端板面8e的、同以螺旋中心为基准与槽7m对应的位置大致成点对称的相反侧的区域设置有槽7n，与不设置槽7n的情况相比，将旋转涡旋盘8的端板面8e从上方推压的力减少了区域23的部分，并且相应地向上推压的方向的力矩沿减轻倾覆力矩的方向产生。

通过调整槽7m的位置和槽7n的长度，能够调整由区域22和区域23产生的力矩的角度，因此，通过在与倾覆力矩相对的方向上产生力矩，从而能够有效地减少摆动和泄漏。通过摆动而推压力为最小的角度根据压缩机的运转条件变化，因此，优选按照最容易受到倾覆力矩的影响的运转条件来调整槽7m和槽7n的长度和位置。

在上述实施方式中，说明了在固定涡旋盘7的端板面7e上设置槽7m、槽7n和槽7e的例子，但也可以如图5所示地不设置槽7p，而是扩大槽7n，以便将吸入压室和背压调整阀7k连通。在该情况下，润滑油经由背压调整阀7k与制冷剂一起流入吸入室7g，因此，能够从压缩开始前向滑动部供给润滑油。

Claims (2)

1.一种涡旋式压缩机，其特征在于，

该涡旋式压缩机具备密闭容器、压缩机构部和背压室，

所述压缩机构部具有固定涡旋盘、旋转涡旋盘、吸入室和压缩室，

所述固定涡旋盘具有立设在固定台板上并且齿顶与固定端板面连续的螺旋状的固定涡旋齿，

所述旋转涡旋盘具有立设在旋转台板的旋转端板面上的螺旋状的旋转涡旋齿，

所述吸入室由所述固定涡旋盘和所述旋转涡旋盘形成，并且制冷剂从所述密闭容器外部被吸入所述吸入室，

所述压缩室由所述固定涡旋盘和所述旋转涡旋盘形成，与所述吸入室连通并且供制冷剂被压缩，

所述背压室位于所述旋转涡旋盘的背面侧，具有在所述压缩室中被压缩了的制冷剂的压力和被吸入所述吸入室的制冷剂的压力之间的压力，

该涡旋式压缩机还具有吸入压导入槽和背压导入槽，

所述吸入压导入槽以与所述吸入室连通并隔着所述吸入室地向所述压缩室的相反侧延伸的方式形成于所述固定端板面或所述旋转端板面，导入所述吸入室的压力，

所述背压导入槽位于相对于所述固定涡旋齿的中心与所述吸入压导入槽成点对称的位置，且形成于所述固定端板面或所述旋转端板面，导入所述背压室的压力。

2.如权利要求1所述涡旋式压缩机，其特征在于，

所述吸入压导入槽经由调整所述背压室的压力的背压调整阀与所述背压室连通。