CN105874204B - 涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

具备：密闭容器(1)；固定涡管(3)，其设置于密闭容器(1)的内部，具有底板(3a)和从该底板(3a)的下表面立起的螺旋齿(3b)；摆动涡管(4)，其设置于密闭容器(1)的内部，具有底板(4a)和从该底板(4a)的上表面立起的螺旋齿(4b)；压缩室(70)，其通过固定涡管(3)的螺旋齿(3b)和摆动涡管(4)的螺旋齿(4b)的啮合而形成；及注射流路(50)，其贯穿固定涡管(3)的底板(3a)的上下表面而形成开口部(3c)，并经由该开口部(3c)与压缩室(70)连通，在俯视固定涡管(3)的状态下，形成压缩室(70)的固定涡管(3)的螺旋齿(3b)的至少一部分位于开口部(3c)的内侧。

Description

涡旋压缩机
技术领域
本发明涉及涡旋压缩机。
背景技术
在气体制冷剂的压缩过程中，在压力上升的同时温度也上升。在制冷循环中，使压力上升直至达到目标高压，但为了抑制随着发展而变成高温，存在注入(注射)液体制冷剂并利用其蒸发热降低温度的方法。
涡旋压缩机具备：固定涡管，其具有底板和螺旋齿；及摆动涡管，其具有底板和螺旋齿并能够公转，通过该固定涡管的螺旋齿和该摆动涡管的螺旋齿的啮合而形成压缩室。在压缩室中形成有中间室，该中间室用于缩小容积进行升压直到将取入的低压气体作为目标高压气体喷出。
通常情况下，中间室内的压力处于取入时的低压压力和目标高压压力之间的中间压的状态，低温高压的液体制冷剂通过经由注射流路注射到中间室内，从而降低从压缩机喷出的高压气体的温度。上述注射流路一般来说以从固定涡管的底板的背面侧向固定涡管的螺旋齿侧贯通的方式形成。
对此当前存在具有将固定涡管的底板的下表面(齿底)和摆动涡管的螺旋齿的前端部之间的间隙密封的密封件的涡旋压缩机(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-37868号公报(第4页、第5页、图4)
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1所述的涡管压缩机中，当制冷剂被注射到中间室内时，存在因摆动涡管的公转角而使密封件将注射流路的至少一部分塞住的问题。
另外，当密封件塞住注射流路时，密封件受到注射流体产生的压力而下沉，因而存在压缩气体会从密封件的间隙向低压侧泄漏而产生压缩损失的问题。
另外，尤其存在如下问题，由于低温用途的压缩机的吸入压力低而与中间室的压力差变大，从密封件的间隙泄漏的压缩气体的量变多，从而产生压缩损失。
另外，注射流路的开口端的边缘部会损伤塞住注射流路的密封件，若长时间重复该动作，则会使密封件磨损而导致压缩气体泄漏，从而产生压缩损失的问题。
尤其在不进行注射就能够运转的压力条件的情况下，密封件会进入注射孔内，因此存在密封件破碎并被夹入压缩部内，使压缩机产生故障的问题。
本发明以上述问题为背景而完成，其目的在于获得一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机能够不损伤密封件的密封功能地将制冷剂注射到中间室内。
用于解决课题的方案
本发明的涡旋压缩机具备：密闭容器；固定涡管，其设置于所述密闭容器的内部，具有底板和从该底板的下表面立起的螺旋齿；摆动涡管，其设置于所述密闭容器的内部，具有底板和从该底板的上表面立起的螺旋齿；压缩室，其通过所述固定涡管的螺旋齿和所述摆动涡管的螺旋齿的啮合而形成；及注射流路，其贯穿所述固定涡管的底板的上下表面而形成开口部，并经由该开口部与所述压缩室连通，在俯视所述固定涡管的状态下，形成所述压缩室的所述固定涡管的螺旋齿的至少一部分位于所述开口部的内侧。
发明效果
根据本发明，在俯视固定涡管的状态下，形成压缩室的固定涡管的螺旋齿的至少一部分相比开口部位于内侧。因此，能够不损伤密封件的密封功能地将制冷剂注射到中间室内。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的结构的纵剖视图。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路结构的纵剖视图。
图3是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路结构的主要部分放大图。
图4是表示比较例涉及的压缩机的注射流路结构的纵剖视图。
图5是表示比较例涉及的压缩机的注射流路结构的主要部分放大图。
图6是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路结构范围的主要部分放大图。
图7是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路在加工时的中心和齿侧面3b2的位置关系的主要部分放大图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的结构的纵剖视图。图2是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路结构的纵剖视图。图3是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路结构的主要部分放大图。
图1表示一般的涡旋压缩机的内部构造。如图1所示，压缩机100具备：密闭容器1、支架2、主轴7、储存部8、泵9、注射管13、设置于上部的涡旋压缩部30、设置于中间部的马达驱动部40、以及十字滑环45。
在密闭容器1中设有用于取入制冷剂气体的吸入管10和用于喷出压缩后的制冷剂气体的喷出管11。支架2是用于对固定涡管3(后述)进行固定的部件。主轴7是具有内部挖空的甩油孔(揚油穴)(省略图示)并用于向各滑动部供油的部件。储存部8是设置于马达驱动部40的下部并储存润滑油的空间。泵9是安装于主轴7的下端并抽取滞留在储存部8的润滑油的部件。注射管13是向涡旋压缩部30供给制冷剂的配管。作为被注射的制冷剂，例如是R22、R32等。
涡旋压缩部30具备：固定涡管3，其具有经由支架2固定在密闭容器1内的底板3a(图2)；及摆动涡管4，其具有能够公转的底板4a(图2)。在涡旋压缩部30的内部形成有多个压缩室70(图2)。针对压缩室70的详细内容在后面叙述。
马达驱动部40具备：定子5，其固定于密闭容器1的内部；及转子6，其在与定子5相对的位置上以能够将旋转动力传递到压缩部的方式固定于与摆动涡管背面的轴承卡合的主轴7。
十字滑环45被设置成卡合到设置于支架2的槽(省略图示)和设置于摆动涡管4的背面的槽(省略图示)双方。由此形成能够抑制摆动涡管4的自转，仅公转运动可动的构造。
接下来，对动作进行说明。
当从外部电源向定子5供电时，转子6旋转，经由主轴7传递到摆动涡管4。摆动涡管4被十字滑环45限制自转，从而开始公转。
从吸入管10吸入的制冷剂气体被连续地取入压缩室70内，反复进行吸入、压缩、喷出。储存于储存部8的润滑油由于主轴7的旋转而被甩出，在向各滑动部供油之后返回密闭容器1的下部。
在气体制冷剂的喷出温度高的情况下，液体制冷剂从注射管13注入(注射)到中间室70b，但通常情况下，使用压力比要注入的压缩室70的压力高的液体制冷剂，利用差压进行注射。
如图2所示，涡旋压缩部30具备固定涡管3和摆动涡管4。固定涡管3具备：具有齿底面3a1的底板3a；及从底板3a的下表面(齿底面3a1)立起的螺旋齿3b。摆动涡管4具备：具有齿底面4a1的底板4a；及从底板4a的上表面(齿底面4a1)立起的螺旋齿4b。图2中的虚线箭头表示注入制冷剂的方向。
螺旋齿3b具有螺旋侧面3b1和齿侧面3b2，以前端侧朝向摆动涡管4的方式设置。螺旋齿4b具有螺旋侧面4b1和槽4b2，以前端侧朝向固定涡管3的方式设置。槽4b2以从摆动涡管4的螺旋齿4b的前端朝向基端侧沿着长边方向凹陷的方式设置。通过形成槽4b2而设置立起部4b3。在槽4b2中设有密封件14。
在此，通过以固定涡管3的螺旋齿3b和摆动涡管4的螺旋齿4b啮合的方式进行组合，从而齿底面3a1和齿底面4a1相对，螺旋侧面3b1和螺旋侧面4b1接触，形成压缩室70。压缩室70按照压力从低开始的顺序具有低压室70a、中间室70b及高压室70c。
密封件14是在开始压缩后由于相邻压缩室的差压而自动地浮起，始终与对方的螺旋的齿底面接触而保持密封性的密封件。密封件14是插入槽4b2中，并在槽4b2和固定涡管3的底板3a的下表面(齿底面3a1)之间移动自如的部件。通过在摆动涡管4的槽4b2设置密封件14，压缩室70得以密封。
如图3所示，在固定涡管3的底板3a中，从底板3a的背面侧朝向螺旋齿3b侧设置有注射流路50。即，注射流路50以贯穿固定涡管3的底板3a的上下表面的方式形成。注射流路50与注射管13相连，以能够将制冷剂直接注射到中间室70b。这样一来，通过形成注射流路50而在底板3a的下表面形成开口部3c。需要说明的是，图3中的实线箭头表示对密封件14作用的力的方向。另外，如图3所示，摆动涡管4沿着水平方向公转运动。
在俯视固定涡管3的状态下，形成中间室70b的固定涡管3的螺旋齿3b的至少一部分位于开口部3c的内侧。另外，位于注射流路50侧的立起部4b3的内侧面相比开口部3c位于外侧。
图4是表示比较例涉及的压缩机的注射流路结构的纵剖视图。图5是表示比较例涉及的压缩机的注射流路结构的主要部分放大图。在下文中，利用图4、图5对比较例涉及的压缩机的涡旋压缩部130的构造进行说明。
如图4所示，涡旋压缩部130具备固定涡管103和摆动涡管104。在涡旋压缩部130的内部形成有多个压缩室170。针对压缩室170的详细内容在后面叙述。
固定涡管103具备：具有齿底面103a1的底板103a；及从底板103a的下表面立起的螺旋齿103b。摆动涡管104是具备具有齿底面104a1的底板104a和从底板104a的上表面立起的螺旋齿104b的部件。
螺旋齿103b具有螺旋侧面103b1和齿侧面103b2，以前端侧朝向摆动涡管104的方式设置。螺旋齿104b具有螺旋侧面104b1和槽104b2，以前端侧朝向固定涡管103的方式设置。通过形成槽104b2而设置立起部104b3。在槽104b2中设有密封件114。
通过构成为固定涡管103的螺旋齿103b和摆动涡管104的螺旋齿104b啮合，从而齿底面103a1和齿底面104a1相对，螺旋侧面103b1和螺旋侧面104b1接触，形成压缩室170。压缩室170按照压力从低开始的顺序具有低压室170a、中间室170b及高压室170c。
如图5所示，在固定涡管103的底板103a中，从底板103a的背面侧朝向螺旋齿103b侧设置有注射流路150。即，注射流路150以贯穿固定涡管103的底板103a的上下表面的方式形成。注射流路150与注射管113相连，以能够将制冷剂直接注射到中间室170b。这样一来，通过形成注射流路150而在底板103a的下表面形成开口部103c。需要说明的是，图5中的实线箭头表示对密封件14作用的力的方向。另外，如图5所示，摆动涡管4沿着水平方向公转运动。
在固定涡管103和摆动涡管104位于图5所示的位置的情况下，密封件114在摆动涡管104的公转过程中(360度)转过大约90度，塞住注射流路150的一部分。这是因为，在俯视固定涡管103的状态下，形成中间室170b的固定涡管103的螺旋齿103b相比开口部103c位于外侧。
这样一来，当至少一部分密封件114在摆动涡管104的公转过程中位于注射流路150时，承受注射流的流势而在阻碍浮起的方向上受力。并且，由于注射产生的流体压力和密封件114的密封差压的平衡，浮起的力失败，在密封件14和齿底之间产生间隙。通过靠近注射流路150的密封件114的下沉，从而受其影响在密封件114的附近也产生间隙，故丧失密封性。因此，存在被压缩的气体制冷剂在内部泄漏而导致动力损失产生的可能。
另外，在诸如不使用注射这样的压力条件下，在密封件114浮起的力的作用下，密封件114试图进入注射流路150内。根据注射流路150的面积和密封件114的宽度的关系，存在注射流路50的边缘部损伤密封件114而使之破损的可能性。
在此，可以考虑通过采用减少开口部103c的开口面积，或者实施使开口部103c的形状为长孔等的复杂加工来维持开口部103c的开口面积等方法，从而使密封件114不会靠近开口部103c(注射流路150)。但是，从加工性等观点来看，这些方法均不优选。
与此相对，本实施方式1涉及的压缩机100在俯视固定涡管3的状态下，形成中间室70b的固定涡管3的螺旋齿3b的至少一部分位于开口部3c的内侧。因此，在摆动涡管4相对于固定涡管3进行一次公转期间，能够抑制密封件14塞住注射流路50。
因此，密封件14的浮起方向相对于注射流产生的流体压力作用方向错开90°，能够抑制因产生密封间隙而导致的内部泄漏。这样一来，能够不损伤密封件14的密封功能地将制冷剂注射到中间室70b中。
另外，由于本实施方式1涉及的压缩机100能够抑制密封件14进入注射流路50，因此能够抑制压缩机100的破损，不需要进行复杂的加工并且不改变注射压力就能够维持注射流量。
另外，即使在密封件14的滑动面和固定涡管3的齿侧面3b2之间的距离近的情况下，本实施方式1涉及的压缩机100也能够确保必要的注射流量。进而，由于即使在没有注射的情况下也能够抑制开口部3c和密封件14干涉，因此不会损伤密封件14，能够确保可靠性。
在此，在使注射流路50形成为剖面为大致圆形的情况下，一般来说利用旋转工具从固定涡管3的背面进行加工。在如本实施方式1那样加工成在俯视固定涡管3的状态下，形成中间室70b的固定涡管3的螺旋齿3b的至少一部分位于开口部3c的内侧的情况下，使旋转钻头的刀刃中心相比螺旋侧面位于齿厚侧。由此能够抑制刀刃偏离，能够确保加工性。这样使旋转钻头的刀刃中心相比螺旋侧面位于齿厚侧的原因在于，当使用旋转钻头贯穿底板3a而进行螺旋侧面3b1的一部分的加工时，在旋转钻头上会产生施加有用于切削螺旋的载荷的部分和什么也没有切削的无载荷的部分，加工向无载荷侧偏离，不仅完全无法笔直地加工，还存在刀刃中途破损的可能。
图6是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路结构范围的主要部分放大图。如图6所示，当设固定涡管3的螺旋齿3b的宽度为T，摆动涡管4的立起部4b3的宽度为δ1时，注射流路50形成在(T+2×δ1)的范围内。
图7是表示本发明的实施方式1涉及的压缩机100的注射流路在加工时的中心和齿侧面3b2的位置关系的主要部分放大图。如图7所示，注射流路50的与底板3a平行的剖面形状(横截面形状)是圆形。并且，该圆的中心位于将螺旋齿3b的侧面投影到底板3a上时形成的两根曲线内。另外，构成为该圆的中心和齿侧面3b2的距离δ2为正。
尤其是，伴随着产品高性能化的倾向，为了降低相邻压缩室彼此之间的差压造成的泄漏损失，需要使用高强度材料将螺旋齿的宽度构成得较薄。螺旋齿变薄时密封件的宽度也变薄，因此能够避免进一步变薄的密封件进入需要保证某种程度上的流路尺寸的注射孔内。另外，从近来的制冷剂动向来看，存在使用具有压缩时的温度和压力的上升比现有制冷剂容易的性质的制冷剂(例如R32；1，1，2－三氟乙烯等)的倾向，因此能够抑制注射流量和压缩室彼此之间的差压进一步增大而使泄漏损失增大的情况。
符号说明
1：密闭容器、2：支架、3：固定涡管、3a：底板、3a1：齿底面、3b：螺旋齿、3b1：螺旋侧面、3b2：齿侧面、3c：开口部、4：摆动涡管、4a：底板、4a1：齿底面、4b：螺旋齿、4b1：螺旋侧面、4b2：槽、4b3：立起部、5：定子、6：转子、7：主轴、8：储存部、9：泵、10：吸入管、11：喷出管、13：注射管、14：密封件、30：涡旋压缩部、40：马达驱动部、45：十字滑环、50：注射流路、70：压缩室、70a：低压室、70b：中间室、70c：高压室、100：压缩机、103：固定涡管、103a：底板、103a1：齿底面、103b：螺旋齿、103b1：螺旋侧面、103b2：齿侧面、103c：开口部、104：摆动涡管、104a：底板、104a1：齿底面、104b：螺旋齿、104b1：螺旋侧面、104b2：槽、104b3：立起部、113：注射管、114：密封件、130：涡旋压缩部、150：注射流路、170：压缩室、170a：低压室、170b：中间室、170c：高压室、T：宽度、δ1：宽度、δ2：距离。

Claims (3)

1.一种涡旋压缩机，其特征在于，具备：
密闭容器；
固定涡管，其设置于所述密闭容器的内部，具有底板和从该底板的下表面立起的螺旋齿；
摆动涡管，其设置于所述密闭容器的内部，具有底板、从该底板的上表面立起的螺旋齿、以从该螺旋齿的前端朝向基端侧沿着长边方向凹陷的方式设置的槽、以及通过设置所述槽而形成的立起部；以及
密封件，其插入所述槽中，在所述槽和所述固定涡管的底板的下表面之间移动自如，
通过所述固定涡管的螺旋齿和所述摆动涡管的螺旋齿啮合而形成压缩室，
所述固定涡管具有注射流路，该注射流路贯穿所述固定涡管的底板的上下表面而形成开口部，并经由该开口部与所述压缩室连通，
在俯视所述固定涡管的状态下，形成所述压缩室的所述固定涡管的螺旋齿的至少一部分位于所述开口部的内侧，
在所述摆动涡管相对于所述固定涡管进行一次公转期间，位于所述注射流路侧的所述立起部的内侧面相比所述开口部位于所述开口部的外侧。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，
所述注射流路的横截面形状为圆形，
所述圆形的中心位置设置在将所述螺旋齿的侧面投影到所述底板上时形成的两根曲线内。
3.根据权利要求1或2所述的涡旋压缩机，其特征在于，
使用R32或者1，1，2－三氟乙烯作为制冷剂。
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