CN1113204C - 采用涡壳压缩机的空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装有仅需很小安装空间的卧式涡壳压缩机的空调器,压机中采用了减少流过制冷循环的制冷机油量的技术。由于使用了这种涡壳压缩机,可使空调器机组主体厚度变薄,并可获得满意的通风效率和循环效率。该涡壳压缩机包括一个分隔成容纳电动机和压缩机构的空间及装有排出管的空间的密闭室。为了确保所需的制冷机油量,将制冷机油贮存在装有排出管的空间内。在制冷剂气体通道内装有油分离装置。此外,将电器部分和涡壳压缩机安排在装有热交换器和离心风机的热交换部分的下方,以构成室外组件。
Description
本发明涉及一种涡壳压缩机及采用这种压缩机的空调器,尤其涉及一种结构简单且为卧式的涡壳压缩机以及采用这种涡壳压缩机的空调器,这种压缩机有利于节约空间、减小尺寸,并能提高可靠性和效率。
目前,涡壳压缩机已被广泛使用,由于它们的结构原理,这种压缩机能有利地减少自身的振动和噪音。但是,由于考虑到供油结构的限制等等,大多数涡壳压缩机是垂直安装的。
为了降低制冷机组的高度或使安装空间减到最小,对压缩机来说安装成水平状态则更加有利。能满足这种需要的结构例如已公开在未审查的日本专利申请64-87894中。
考虑到与空调器要求有关的室内空间限制,需要减小尺寸和噪音并提高工作能力。此外,对其外形的改进也认为是有意义的。
在未作审查的日本专利公开号2-169938申请中提出了能满足这些需要的措施,尤其能通过这种措施减少室外组件的尺寸。
为保证压缩机的滑动部件的必要的可靠性并使压缩机内温度均匀分布,通常都要将制冷机油密封在压缩机内。制冷机油与制冷剂气体混合,而混合状的制冷机油的粘度比未混合的油的粘度低。因此,为确保制冷机油具有足够高的粘性以维持必需的可靠性,制冷机油量不可避免地应由密封在制冷机组内的制冷剂气体量来确定。
如上面所提到的在未审查的日本专利申请公开号64-87894所披露的现有技术中,当安装成水平状态时,就其供油结构而言是非常好的。可是,为确保需要的制冷机油量而又能避免油表面受电机转子的妨碍,密闭腔的纵向尺寸必须较大。因此,尽管现有的这种技术有助于使制冷机组的高度减小到较低水平,但从减少所需的安装空间考虑仍不能令人满意。
在上面所提及的那篇未审查的公开号为2-169938的日本专利申请中所披露的空调器的室外组件包括一个位于热交换室下方的机室。其吸入新鲜空气的鼓风机为混流风机,带有若干吹出孔的极设置的混流风机的前面,空气通过上述吹出孔从机组主体的周围吹出。电器部件和压缩机设置在机室内,但该说明书中没有公开压机的结构。
在这种室外组件中,鼓风机由一个大尺寸的混流风机组成,压缩机为标准的卧式封闭的电动缩机。此外,风机前面的板具有气体通道,以便把空气流从混流风机引入机组主体的四周。因此,这种室外组件的结构相当复杂,而且没有充分考虑风机的效率。就减小尺寸和简化室外组件的结构而言,这种室外组件仍不能令人满意。
本发明的目的就是要解决上述现有技术中所存在的问题。本发明的第一个目的是要提供一种空调器,其机室容纳仅需较小安装空间的卧式涡壳压缩机。
本发明的第二个目的是要提供一种空调器,其机室容纳涡壳压缩机,该压机能减少混合在排出压缩机的制冷剂气体中并进入制冷循环回路的制冷剂油量,从而,防止压缩机内油量减少并提高了压机的可靠性,还能减少制冷循环内的压力损失,从而提高了效率。
本发明的第三个目的是要提供一种空调器,其机室容纳可靠性高的涡壳压缩机,该压机能收集所有从供油管供给滑动部件的润滑油内的杂质。
本发明的第四个目的是要提供一种空调器,其机室容纳涡壳压缩机,其机组主体稳定,而且厚度减小,该压机具有较高的通风效率且制冷剂压力损失较小,因而具有高循环效率。
为完成第一个目的,本发明第一方面的内容是提供了一种空调器,其机室容纳涡壳压缩机,该压机包括容纳一台电动机及通过一根曲轴与电动机相连的压缩机构的密闭腔,压缩机构至少包括两个涡壳,每个涡壳都有从端板直线伸出的螺旋搭接部分,两个涡壳由位于内侧的搭接部分彼此啮合,一个涡壳相对于另一涡壳沿轨道运动,同时防止其本身转动。将该涡壳压缩机安装成使上述曲轴基本上保持水平,压机中有一块对气态流体有阻碍作用的分隔板,该板将密闭腔的内部分隔成容纳电动机和压缩机构的空间及一个装有把压缩的制冷剂气体送到外循环回路的排气管的空间,其中,在分隔板部件上设有将两分隔空间连通的连通部分,该连通部分低于电机转动中心。
更确切地说,与沿轨道运动的涡壳搭接部分相对的一侧设有一个后室,后室的压力大约保持在吸入压力和排出压力之间;在曲轴那一端的附近,即与压缩机构相连的部分的相对侧上设有辅助轴承;还设有用于支承辅助轴承的支承板,该支承板由密闭腔的内圆表面支撑,支承板上有一个比电动机转子外圆周相应位置低的切口;一个盖住辅助轴承的帽盖被固定到支承板的曲轴轴端头一侧的支承板面上,帽盖上有一向下延伸的供油管;在供油管和支承板之间设有一块分隔板,在分隔板和支承板之间设有气体通道。
此外,密闭腔内部被分成容纳电机和压缩机构的部分及装有将压缩的制冷气体输送到制冷循环中冷凝器的排出管的部分;压机运转时,借助于从压缩机构排出的制冷剂气体的压力把制冷机油贮存在装有排气管的部分内,因此,可避免制冷机油受电机转子的妨碍,而且确保了所需的制冷机油量。
为了完成上述的第二个目的,本发明的第二方面的内容是提供了空调器,其机室容纳一种涡壳压缩机,其中一根管子与设置在支承板上形成气体通道的连通孔相连,管子的排出口处于与密闭腔内壁相距预定距离的位置处,在支承板和分隔板上设置的每个连通孔内或其中的一个连通孔内设有油分离器,或在与压缩机构的排出口相对的密闭腔的内壁部分内设有油分离器。
也就是说,在制冷剂通道的合适的位置上设有油分离装置,能将包含在由压缩机构排出的制冷剂气体中的部分制冷机油从气体中除出,因此,排出管排出的制冷剂气体中只混有较少量的制冷机油。
为完成上述的第三个目的,本发明的第三方面的内容是提供了一种空调器,其机室容纳涡壳压缩机,其中将一块磁铁安装在供油管的吸入口上,以便吸附任何杂质;或在供油管内设一块螺旋油板,并使油管内部的某部分构成一扩大空间,以便将任何杂质收集在该空间内。
为了完成上述第四个目的,本发明的第四方面内容是提供了一种空调器,该空调器包括一个热交换器、一个将新鲜空气引入热交换器的鼓风机以及设置在它们下方的机室,上述机室至少容纳电器部分和本发明的卧式涡壳压缩机。
更准确地说,上述鼓风机为离心风机,风机的叶片位于热交换器的前面,使新鲜空气从热交换器后面吸入,并朝离心风机的外圆周方向吹出。此外,将空调器的外壳做成薄箱状,从前面看过去大体上为方形,用一块装饰板作为离心风机的前表面。
上述技术措施产生了下述效果:
本发明的第一部分内容中,密闭腔内部被分隔成容纳电机和压缩机构的部分及装有将压缩过的制冷剂气体输到制冷循环中冷凝器的排出管的部分,而且,在两个分离部分的边界处设置了一块还可用作支撑辅助轴承的支承板以及一块安装成与支承板间留有间隙的分隔板。通过使制冷剂气体流过该间隙,将制冷机油贮存在装有排出管的部分内,且制冷机油不会受电机转子的妨碍,从而确保了所需要的制冷机油量。另外,也防止了制冷剂气体漏入贮存的制冷机油内而在其内形成气泡。
在本发明的第二方面内容中,将一根管子连到制冷剂气体通道上,通道内气体流速较高,可将制冷剂气体送到密闭腔的内壁附近并使气体高速撞击在内壁上,以使制冷剂气体的油分和气体成分彼此分离开;或在气流速度相当高的地方设置网状阻挡部件,以便当气体流过该地方时,使制冷剂气体中的油和气体成分彼此分离开,而使压缩机排出的制冷剂气体中混有较少的制冷机油。
在本发明的第三方面内容中,将一块磁铁安装在供油管的吸入口上,因此,可吸附掉任何杂质;或者在供油管内设螺旋油板,并在其内部的某部分形成扩大空间。由于这种布置,把旋转运动传给了流过供油管的油,从而可以通过离心方式将任何杂质收集在扩大空间内。
在本发明的第四方面的内容中,把装有上述技术部件的卧式压缩机安装在机室内,使其低于装有热交换器和为热交换器配置的鼓风机的热交换器部分。用一离心式风机作为鼓风机,就可以从热交换器后面吸进新鲜空气,并将空气朝离心式风机的外圆周方向吹出,因此具有满意的通风效率。
由于本发明的涡壳压缩机振动减少了,所以可以减少缓冲管路装置中管的圈数。此外,通过把压缩机和电器部分设置成低于热交换部分,就可以降低机组的重心,从而使涡壳压缩机具有极好的稳定性而且紧凑、薄。
下面对附图进行描述:
图1是本发明第一个实施例的涡壳压缩机的纵向剖面图;
图2是图1的主要部分的剖面图;
图3是图2沿III-III线箭头方向的剖面图;
图4是辅助轴承部分的放大视图;
图5是图4箭头P方向的透视图;
图6是一个实施例的主要部件的剖视图,该例中,通过气体撞击引起油分离;
图7是一个实施例的主要部件的剖视图,该例中通过网状阻挡部件对油进行分离;
图8是一个实施例的主要部件的剖视图:该例中,把网状阻挡部件安放在排出口的附近而促进了油分离;
图9是一个实施例的主要部件的剖视图,该例中,把一块磁铁安装在供油管的吸入口上;
图10是一个实施例的主要部件的剖视图,该例中,在供油管内设置有杂质收集部件;
图11是图10的杂质收集部分的放大图;
图12表示了本例中工作条件与油位差之间关系;
图13表示了本发明的一个实施例的空调器的室外组件结构的透视图,在空调器中使用了如图1所示的卧式涡壳压缩机。
现在参考图1-13对本发明的实施例作详细描述。
首先,结合图1对本发明的卧式压缩机的总体结构及其功能作一描述。
图1所示的涡壳压缩机包括容纳压缩机构和电动机的密闭腔1。压缩机构的主要部分包括固定涡壳2、沿轨道运动的涡壳3、框架4、曲轴5和奥尔德海姆环(Oldham ring)6。与外循环相连的吸气管8被安装在固定涡壳2的吸入口内。
电动机由定子23和转子7组成。定子23通过热压冷缩配合或类似方式固定到密闭腔1中。转子7通过压配或类似方式固定到曲轴5上。
框架4的外圆周固定在密闭腔1上且装有轴承,曲轴5在轴承内旋转。沿轨道运动的涡壳3可旋转地被安装在曲轴5的偏心部分上。为了防止沿轨道运动的涡壳3转动,将Oldham环6可滑动地装入框架4和涡壳3间的槽内。固定涡壳2通过螺栓24固定在框架4上,该固定涡壳2与沿轨道运动的涡壳3啮合,因而在它们之间形成了压缩腔。
在曲轴偏心部分的另一端的曲轴5的轴端部分10由辅助轴承11支承,该辅助轴承被安装在固定到密闭腔1的支承板12上。由框架4和沿轨道运动的涡壳3所确定的后室21内的空间保持在吸入压力和排出压力间的某压力水平上。密闭室1内部的压力为排出压力。由于存在压力差,由供油管15和设在曲轴5内的油孔22可将压缩机油供给压缩机的滑动部件。
现在描述这种涡壳压缩机的正常运行方式。
定子23将转矩供给转子7并使曲轴5旋转,由于Oldham环6的作用,沿轨道运动的涡壳3作偏心的轨道运动而不旋转。由于沿轨道运动的涡壳3的轨道运动的结果,使从固定涡壳2的吸入口通过吸气管8吸入的制冷剂气体逐渐被压循并通过一个排气口9而被排入密闭腔1中。排出的制冷剂气体冷却电动机部件并通过排出管19被送到外部循环回路中。
下面将参考图2-5并结合图1一起描述本发明的涡壳压缩机的第一实施例。
在该实施例中,如图1-3所示的那样,用一块支承板12将密闭室1的内部分隔开。支承板12包括一个切口34和一个连通孔17,切口位于转子7的外圆周下方的支承板部分上;连通孔在转子7的旋转中心上方的部分中。
由于曲轴5的旋转经压缩的制冷剂气体通过固定涡壳2的排气口9排出时,电机部分和压缩机后部内的压力增加,油位降低,因此产生了一个与支承板连通孔17的压力损失相应的油位差H。
由该连通孔的截面、排出压力与吸入压力之比、制冷剂气体循环量确定支承板连通孔17的压力损失。
可由下式求得油位差H:
H=G2(ζ/2g)·{(Ps/Pd)l/n/ρA}2………………(1)
其中G:循环制冷剂量;
ζ:阻力系数;
g:重力加速度;
Ps:吸入压力;
Pd:排放压力;
ρ:吸入气体的密度;
A:连通孔的截面积;
n:多变指数;
图12示出了油位差H的数据。横轴代表转速,纵轴代表压缩比(Pd/Ps)。
为了即使在各种条件发生变化时也能维持合适的油位差H,本实施例的支承板切口34设置在低于转子7的外圆周的支承板部分上。当电机部件内的油位低于支承板切口34时,不能通过支承板连通孔17的部分制冷剂气体可通过支承板切口34并漏入设置有排出管19的空间内。为了防止制冷机油因气体漏到该空间产生包泡,为了防止制冷剂气体被吸入供油管15内,设置了盖住辅助轴承部分11的帽盖16。围着帽盖16设置了一块分隔板13,在支承板12和分隔板13间设有气体通道36。
这样,不能通过支承板连通孔17的部分气体可流过支承板切口34和气体通道36,并通过设在分隔板13上的通孔18被输送到设有排出管19的空间内。设置在分隔板13上的切口35向下延伸,而超出支承板的切口34,因此,一般情况下,气体漏入贮有油并设有排出管19的空间内不会有危险。如果排出的气体量特别多,如果发生某些意外,部分气体可漏过分隔板切口35,那么由于分隔板13的一部分向下延伸较远,而在供油管15附近构成防吸气板27,滑动部件的可靠性不会受影响。这样,气体可从位于防吸气板27的两侧的部分漏过,而不会被吸入供油管15内,因此,滑动部件的可靠性不会降低。
此外,如图4和图5所示,装入辅助轴承11中的曲轴5的轴端部10有一条螺旋槽28,该槽在辅助轴承11的整个长度内延伸(至少比辅助轴承整个长度小2mm),因此,可防止气体侵入电动机一侧的空间,同时,又对轴承部件起到润滑作用。
根据实施例可以获得一种卧式涡壳压缩机,其中,所需要的制冷机油量可被密封在压机中,而不会增加压缩机的总长度,因此,可获得高度降低、所需空间小的更加紧凑的制冷机组。
下面参考图6-8对本发明的第二个实施例进行描述。
如果将混有制冷机油的制冷剂气体供入制冷循环中,管内就会产生压力损失,循环效率也会降低。如图6-8所示,第二实施例中采用了一种具有分离管29的结构,分离管29设在气流速度较高的流动区内,通过使气体撞击在密闭腔1(见图6)的内壁上而将油组分26(用粗黑线箭头表示)从气体25(用空心箭头表示)中分离出来,或采用使气体流过网状阻挡件30,30a和30b(见图7和8)而将油组分26从气体25中分离出来的结构。
由于上述这种结构,就有可能向制冷循环提供将所含的油分分离达满意程度的制冷剂,因此提高了循环效率。此外,可以避免压机内制冷机油的减少,并将其维持在一定量,从而提高了涡壳压机的可靠性。
下面,参考图9-11对本发明的第三实施例作描述。
如果通过供油管15吸入的制冷机油中含有杂质,这些杂质可能会挤入滑动部件的区域中,而引起部件损坏。据此,第三个实施例采用两种收集杂质的结构,它们如图9-11中所示。
在图9的结构中,在供油管15的吸入口附近设置了一块磁铁31,因此可收集铁质杂物。在图10的11所示的结构中,在供油管15内设了一螺旋油板32,而在该管的吸入口和排出口之间形成了一个其直径大于管孔剩余部分直径的部分33。由于这种结构,吸入管内的油作旋转运动,那些比重超过油的杂质沿管内壁上升并被收集在部分33内。因此,在制冷机油到达滑动部件以前就已将杂质收集起来了,从而提高了压缩机的可靠性。
下面,参考图13对采用上述实施例的任一种卧式涡壳压缩机的空调器(即本发明的第四方面内容)的一个实施例进行描述。
参见图13,标号100表示一台室外空调器组件,标号101表示一台如上所述的卧式涡壳压缩机;标号102代表有关电器部件的转换开关装置;标号103代表一个热交换器;标号104代表离心风机的涡轮风扇,风扇104的叶片部分位于热交换器103的前面;标号105表示安装在涡轮风扇104前面的装饰板,该板也是空调器机组壳体的前表面。
如图13所示,涡壳压缩机101和转换开关装置102都安装在构成热交换部分的热交换器103和涡轮风扇104等的下方。
涡轮风扇104工作时,从热交换器103的后面吸入新鲜空气(如由代表吸入空气的箭头106所指示的那样)在与流过制冷循环(未示出)中的管道的制冷剂进行热交换后,朝涡轮风扇104的外圆周方向吹出,即,如由代表排出空气的箭头107所指示的那样,以离心运动的方式吹出。
尽管在结合图13所描述的实施例中采用了涡轮风扇,显然,也可以采用例如多叶片风扇之类的风扇。
如上面详细描述的那样,本发明具有如下优点:
1.提供了一种只需要小安装空间的卧式涡壳压缩机。
2.提供了一种涡壳压缩机,这种压缩机可减少混入从该压缩机流出通过循环系统进行循环的制冷剂气体中的制冷机油量,因此避免了压缩机内部油量减少,提高了压机的可靠性,而且减少了制冷循环内的压力损失,因而进一步提高了可靠性。
3.提供了一种涡壳压缩机,这种压机能收集通过供油管流到滑动部件的润滑油内所含的杂质,从而可获得更高的可靠性
④由于使用了如上所述的卧式涡壳压缩机,所提供的空调器机体稳定性很高而且能做得很薄,且可获得满意的通风效率、制冷剂压力损失小、循环效率高。
使用本发明的涡壳压缩机的空调器具有下述优点:
①与通常所使用的旋转式压缩机相比,该涡壳压缩机更紧凑。
旋转式压缩机一周完成一次压缩过程,反之,涡壳压缩机在旋转几圈后排出经压缩的气体,因此,旋转式压缩机单位时间压缩室的体积变化是涡壳压缩机的几倍。本涡壳压缩机的结构很难对液体进行压缩,因此无需吸入槽,压缩机更紧凑。
此外,涡壳压缩机内的振动较小,因而可以比传统的缓冲管路装置中管的圈数少,从而减小了管系统所占的空间。
由于减小了管子所占的空间而且不用吸入槽,安装涡壳压缩机的机室容积大体上是容纳旋转压缩机的机室容积的一半。
②由于涡壳压缩机和转换开关设在热交换部分的下方,空调器机组的重心较低,从而提高了安装的稳定性。如果壳体很薄,与传统的空调机组(在这种机组中压机与热交换部分并排垂直安装)相比则具有更高的稳定性。
此外,用离心风机作为鼓风机同样有助于减小机组的厚度,涡轮风扇,多叶片风扇等等的厚度也都较小。
(3)若从前面看过去壳体外形大体上为方形,一块装饰板构成了壳体的前表面,因此,从设计角度来看,机组外观更美。
(4)由于使用离心风机作为鼓风机从热交换器的后面吸入新鲜空气,并向风机的外圆周方向吹出,因而可根据吸入的空气来保证足够的排出空气量,因此,提高了通风效率,而且可使热交换器更紧凑。
(5)由于涡壳压缩机振动小且管路短,在制冷系统的管路中可采用粗管。此外,可使制冷剂的压力损失减小、循环效率提高,因而所提供的空调器可靠性高。
Claims (8)
1.一种装有一个热交换器、一个将新鲜空气引向热交换器的鼓风机及一个位于热交换器和鼓风机下方的机室的空调器,其特征在于所述机室至少容纳电器部分和一个涡壳压缩机,所述涡壳压缩机,它包括容纳一台电动机和通过一根曲轴与电动机相连的压缩机构的密闭腔,所述压缩机构至少包括两个涡壳,每个涡壳有一从端板直线伸出的螺旋搭接部分,上述两个涡壳由位于内侧的搭接部分彼此啮合,一个涡壳相对于另一涡壳沿轨道运动,同时防止运动涡壳本身转动,该涡壳压缩机安装成使上述曲轴基本上保持水平,有一块对气态流体有阻碍作用的分隔板,该板将密闭腔内部分隔成容纳电动机和压缩机构的第一空间及装有把压缩的制冷剂气体送到外循环回路的排气管的第二空间;
在分隔板部件上设有将两分隔空间连通的连通部分,该连通部分低于电机转动中心;
在沿轨道运动的涡壳搭接部分相对的一侧设有一个后室,后室的压力大约保持在吸入压力和排出压力之间,在曲轴一端的附近装有辅助轴承,该端在与压缩机构相连的部分的相对侧,
设有用于支承辅助轴承的支承板,该支承板由密封腔的内圆表面支撑,支承板上有一个比电动机转子外圆周相应位置低的切口;
一个被固定到曲轴轴端头一侧的支承板上的盖住辅助轴承的帽盖;帽盖上有一向下延伸的供油管,在供油管和支承板之间设有一块分隔板,在分隔板和支承板之间设有气体通道。
2.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于
上述支承板和分隔板都有连通孔,这些连通孔均位于转子转动中心的上方且沿垂直于上述板平面的方向延伸,
分隔板有一个切口,该切口位于转子外圆周相应位置下方且朝下延伸而超出支承板的切口,
与供油管相对且比油管宽的分隔板部分延伸一定范围,但没有达到供油管的吸入口。
3.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于上述鼓风机为离心风机,将风机的叶片装在热交换器的前面,使新鲜空气从热交换器的后面吸入,并朝离心风机的外圆周方向吹出。
4.根据权利要求2所述的空调器,其特征在于上述鼓风机为离心风机,将风机的叶片装在热交换器的前面,使新鲜空气从热交换器的后面吸入,并朝离心风机的外圆周方向吹出。
5.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于所述空调器的外壳为薄箱状,从前面看过去大体上为方形,用一块装饰板作为离心风机的前表面。
6.根据权利要求2所述的空调器,其特征在于所述空调器的外壳为薄箱状,从前面看过去大体上为方形,用一块装饰板作为离心风机的前表面。
7.根据权利要求3所述的空调器,其特征在于所述空调器的外壳为薄箱状,从前面看过去大体上为方形,用一块装饰板作为离心风机的前表面。
8.根据权利要求4所述的空调器,其特征在于所述空调器的外壳为薄箱状,从前面看过去大体上为方形,用一块装饰板作为离心风机的前表面。
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