CN1134517A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

期望大幅度降低安装涡旋式压缩机的空调机年耗电量为目的。
把上述固定涡旋叶轮部件和旋转涡旋叶轮部之间形成的压缩空间吸入完了时容积比与压缩终了时的容积比(以下称容积比)设定在送暖运行时蒸发压力和冷凝压力所决定的容积比范围之中的、达到额定运转时约1/2能力之蒸发压力和冷凝压力所决定的容积比以下的涡旋式压缩机。

Description

涡旋式压缩机
本发明与空调机用涡旋式压缩机有关。
通常，当家用空调机处于送暖和致冷两种状态使用时，其蒸发温度与冷凝温度的变化是多样的。因此，对于结构上必须使容积比具有某一定值的涡旋式压缩机而言，其容积比的选定是很难的。为了在所有使用范围内确保性能，过去一直选定较大的容积比。但若选定较大的容积比时，在较小的送暖、致冷负荷下运转，会产生涡旋式压缩机特有的压缩不足现象，使压缩机的性能大幅度下降。若容积比选定太小，会产生过压缩，同样大幅度降低压缩机性能。于是特开昭61-14492(涡旋式压缩机)专利提出使此容积比小于热泵运转条件下的冷凝温度和蒸发温度所决定的容积比，并没有排气阀的压缩机方案。
但是上述原有技术存在下列问题。因使用于实际送暖运转时的蒸发温度和冷凝温度所决定的容积比较小，几乎全部的运转都处于所谓的压缩不足状态，导板排出气体的回流，使压缩机的性能显著下降。
为了防止性能下降，设置排气阀，但若借助提高此阀的弹性系数及早闭阀时会发生增加噪声等其他问题。而弹性过小，又得不到预期效果。
结果大幅度降低年空调机电耗成为难事。
为了轴向设置提高压缩机可靠性用随动机构，有一种提案是只在旋转涡旋叶轮部件插入端部密封垫结构，但为阻止涡旋式压缩机特有的倾复力矩而产生的旋转涡旋叶轮的倾斜，必须从旋转涡旋叶轮背面加压或物理手段的强制按压，它成为过大的力量，使压缩机性能显著下降。若轻度按压时，其效果下降。于是期望以适度的较轻压力按压，一方面既能充分密封，同时又可防止性能下降。
尤其对卧式涡旋式压缩机而言，伴随着高速化，希望在曲轴两端构成支承结构，同时必须有向各轴承充分供给润滑油的供油手段，从而导致制造成本上升。
同样卧式涡旋式压缩机也有必要支承作用于曲轴的轴向力。因增加零件，导致成本增加。
本发明以解决上述例子存在的问题，提高涡旋式压缩机性能，从而大幅度降低使用涡旋式压缩机的空调机年电耗为目的。
也就是说，本发明的目的是解决上述原先实例的课题，得到价廉、性能好及可靠性高的涡旋式压缩机。
解决上述原有涡旋式压缩机课题的手段如下：在密封容器内装有电机和用该电机驱动的压缩机构，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件和形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转涡旋叶轮自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成。并把在上述固定涡旋叶轮部件与旋转涡旋叶轮部件之间形成的压缩空间吸入完了和压缩完了时的容积比设定在送暖运转时的蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比之相应容积比中的、额定运转时的约1/2能力之蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比之相应容积比以下。
在密封容器内装有电机和由该电机驱动的压缩机构，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、阻止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成。并把在上述固定涡旋叶轮部件与旋转涡旋叶轮部件之间形成的压缩空气吸入完了和压缩终了时的容积比设定在得自气象数据的发生概率高的气温范围之蒸发温度和冷凝温度所决定的压缩比相对应的容积比附近。
密封容器内装有电机和由该电机驱动的压缩机构，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、阻止该旋转涡旋叶轮部件自转，而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件等组成。并把在上述固定涡旋叶轮部件与旋转涡旋叶轮部件之间形成的压缩空间吸入完了和压缩终了时的容积比设定为达到额定运转时的约1/2能力之蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比相应的容积比以下，同时在上述固定涡旋叶轮部件上设置的排气孔上设逆止阀，使逆止阀的端部面积或对应于排气口部分的面积大于其它部位。
密封容积内装电机和由该电机驱动的压缩机构，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、阻止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成。并把在上述固定涡旋叶轮部件与旋转涡旋叶部件之间形成的压缩空间吸入完了和压缩终了时的容积比设定在送暖运转时的蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比所对应的容积比中的、达到额定运转时的约1/2能力之蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比所对应容积比以下，同时使设在上述固定涡旋叶轮部件上的逆止阀的装配部低于上述固定涡旋叶轮部件的涡旋叶轮反面之镶板平面，其低下量约等于或略小于逆止阀最大升限。
密封容器内装电机和由该电机驱动的压缩机构，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、阻止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成。并在上述旋转涡旋叶轮部件上的旋转涡旋叶轮端部设置轴向密封用端部密封件，同时使上述固定涡旋叶轮部件及旋转涡旋叶轮部件的圈数设定为：在一次旋转中的倾复力矩最大的方向上，在上述固定涡旋叶轮部件外壁与旋转涡旋叶轮部件内壁之间构成的压缩室。
密封容器内装电机和由该电机驱动的压缩机构，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、阻止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件等组成。在上述曲轴的主轴另一端设有副轴，借此使曲轴支承在电机两端，并在副轴端头设有向各轴承供给润滑油的供油机构，该供油机构和副轴的副轴承整体成形于副轴承框上。
密封容器内装电机和由该电机驱动的压缩机构，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、阻止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件等组成。在上述曲轴之主轴另一端设有副轴，借此使曲轴支承在电机两端，并使支承副轴的副轴承制成凸台式轴套。
由于采用了上述结构，空调机实际运行过程中多种用途的压力条件范围内可降低涡旋式压缩机的过压缩机压缩不足的损失，可望提高压缩机的性能，大幅度降低年度空调机的电耗。在送暖，致冷负荷较高的条件下，即所谓压缩比较大的运行条件下能防止显著的压缩不足现象，提高压缩机的效率。尤其在一定速度下运行的压缩机其效果更明显。当送暖，致冷负荷较高，以高压缩比运行时，可使逆止阀的关闭速度加快，可缓和关闭时发生的冲击声，确实防止回流，在大幅度提高压缩机性能的同时，减弱噪音。采取上述措施，因其结构简单，不会大幅度地增加成本的条件下，可增加回流的通路阻力，可防止性能大幅度下降。采取上述措施用较小的按压力即可，不会由于轴向力而降低性能，可防止因倾复产生的叶轮端部间隙泄漏，大幅度提高压缩机的性能。因采用上述手段，可使供油机构和副轴承成为同一部件，故使制造成本大幅度下降。而且由于上述措施，使能用简单的结构廉价地承受施加于曲轴上的轴向力。
下面用图1-图8说明本发明的实施例。
插图的简单说明
图1与本发明有关的涡旋式压缩机实施例的纵剖面图；
图2同部分详细图；
图3使用本发明其他实施例的概图；
图4使用本发明涡旋式压缩机的其他实施例部份详细图；
图5使用本发明的逆止阀的平面图；
图6a使用本发明涡旋式压缩机的其他实施例的部份详细图；
    bA-A侧视图；
图7使用本发明涡旋式压缩机的其他实施例部份详细图；
图8使用本发明涡旋式压缩机的其他实施例部份详细图。
符号说明
1密闭容器；2压缩机构；3电机；6曲轴；10固定涡旋叶轮部件；11旋转涡旋叶轮；12旋转镶板；13旋转涡旋叶轮部件；15自转约束部件；18主轴；19主轴承；21轴承部件；28逆止阀；29前端部；30排气孔；31其他部分；32逆止阀装配部；33镶板平面；35副轴承；36凸台式轴套；37副轴；39供油机构；40副轴承框架；41端部密封垫
在密封容器1内固定压缩机构2和驱动它的电机3的定子4，该电机3的转子5与驱动压缩机构2的曲轴6相联接。压缩机构2配置下列零部件：具有与固定镶板8整体成形的固定涡旋叶轮9的固定涡旋叶轮部件10、把与该固定涡旋叶轮9相啮合以形成多个压缩作业空间14的旋转涡旋叶轮11形成于旋转镶板12上的旋转涡旋叶轮部件13、阻止该旋转涡旋叶轮部件13自转而只使它旋转的约束零件15、设在该旋转镶板12上的旋转叶轮11反面的旋转驱动结合部16、使曲轴6的主轴18置于内部并嵌入该旋转驱动轴16的偏心驱动结合部17、支承该曲轴6的主轴18之带有主轴承19的主轴承部件21、从旋转镶板12背面的旋转镶板背面20隔开微小间隙并带有限制旋转涡旋叶轮部件13轴向运动作用的轴向移动限制平面23的平面板部件24。在平面板24上配置滑动隔离环25，隔离环25把作用于镶板背面20上的压力分隔成作用于中心部的排气压力和作用于镶板背面20且低于排气压力的压力。26为装在曲轴6端头的供油机构，存于密封容器1内的润滑油经由设在曲轴6的贯通孔27供向滑动隔离环25的内部。
图2为涡旋叶轮部件的局部详图，斜线部分表示设置于固定涡旋叶轮部件的固定涡旋叶轮。该图表示吸入完了和压缩终了时的容积比设定在大约2.1的状况。此时，假设用12-22致冷剂时比热比为1.12，则压缩比大约为2.3。当然更换致冷剂时压缩比随比热比变化。图3表示对应于运转频度的能力与运转压缩比的关系。图中QFH、QFH/2分别表示送暖运转时的额定能力、1/2的额定能力，PFH，PFH/2分别表示上述能力所对应的运转压缩比。这里额定能力之半并非指严格的二分之一，而实际上设定在该图椭圆形所示范围内。通常空调机PFH/2值取2.1-2.5，相应容积比约为1.9-2.3。
空调机的年耗电量大致由额定运转和1/2能力运转时的性能决定。其中，1/2能力运转时的性能对耗电量影响尤为大。由于容积比设定在上述值，涡旋式压缩机运转处于最佳点的频率大，可大幅度降低年耗电量。
下面用图3和依据J1S标准的温暖地区外界气温发生概率进行第2实施例的说明。依据J1S，发生概率高的气温为6-10℃左右，此时空调机的运转压缩比处在图中所示椭圆范围之压缩比运转。所以，通过压缩机运转设定在该压缩比对应的容积比，过压缩不足的频度最大，大幅度降低年耗电量。
用图4和图5说明第3实施例。图5为设于排气口上的逆止阀28，其端部29或盖住排气口30部分的面积大于其它部分31。当压缩机处在发生频度较小的高压缩比运转时，因设定容积比较小会产生回流。但是逆止阀28的端部29处于面积较大，可使关闭过程中的回流通路面积变小，故而可大幅度降低回流量。其它部分31是弹簧，虽然它会有力地冲击镶板8，但因其面积比端部29小，不会增加弹力，也不会增大由该冲击引起的噪音。
用图6(a)(b)说明第4实施例。图6(a)中的32为设于固定镶板8上的逆止阀装配部，它比镶板平面33低，而平面差值约等于逆止阀28最大升限。借此结构，逆止阀开始闭合的同时其通路面积34大幅度减小，可几乎完全防止回流，提高压缩机效率。图6(b)为A-A侧视图。
用图7说明第5实施例。图7表示排气开始(压缩终了)时固定涡旋叶轮部件和旋转涡旋叶轮的啮合位置。此时使旋转涡旋叶轮部件(未图示)倾斜的倾复力矩最大。斜线部分表示固定涡旋叶轮部件10，箭头A为曲轴方向，箭头B为最大倾复力矩的作用方向。此时旋转涡旋叶轮部件。由于倾复力矩而产生倾斜，其结果两个涡旋叶轮9，11的端部从旋转、固定镶板离开，招致因空隙扩大的泄漏增加，性能显著下降。此时的轴向间隙最大，泄漏路径是从图中的C到D以及由E到F。但本发明中，因在该泄漏路径上插入端部密封件，最大间隙时也不会增加泄漏。
用图8说明第6及第7实施例。图8为副轴承及供油机构的局部图。35是由凸台式轴套36构成的副轴承，它支承曲轴的副轴37。38是设在曲轴6端部的轴向力受力部，由台阶式轴套36的台阶支承它。39是与副轴承框40整体成形的供油机构，它向各轴承供润滑油。本实施例中用容积型供油方式，而采用差压式供油方式其效果也相同。
权利要求1带来的效果如下：
如同上述，在密封容器内装有电机和由该电机驱动的压缩机构。该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴以及支承形成于该曲轴上带有主轴的主轴承部件构成。把上述固定涡旋叶轮部件与旋转涡旋叶轮部件之间形成的压缩空间吸入完了和压缩终了时的容积比设定在送暖运行时的蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比之相应容积比之中的、达到额定运转时约1/2能力的蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比之相应容积比以下，所以实际运行中可望提高多种范围使用时的压缩机性能，并有望大幅度降低年空调机电耗。
权利要求书2所带来的效果是提高压缩机效率，尤其以一定速度运行的压缩机效率高。因为把容积比设定在按气象数据的发生频度高的气温范围由蒸发温度和冷凝温度所决定的压缩比所对应容积比附近，可防止送暖，致冷负荷较高条件下的过压缩现象。
权利要求书3所带来的效果是因为容积比设定在额定运行时约1/2能力之蒸发压力和冷凝，压力所决定的压缩比相应容积比以下，同时在上述固定涡旋叶轮部件的排气口上设有逆止阀，而其端部或复盖排气口部分的面积大于其它部位，所以在送暖和致冷负荷较大的大压缩比条件下运行时，可使逆止阀关闭速度加快，且可缓和关闭时产生的冲击噪音，确实防止回流，从而提高压缩机性能的同时能降低噪音增加。
权利要求书4带来的效果是，因使设在固定涡旋叶轮部位上的逆止阀装配部件低于上述固定涡旋叶轮部件之涡旋叶轮相反侧的镶板平面，而其下降尺寸约等于或小于逆止阀最大升限量。因其结构简单，不会招致大幅度成本上升的条件下，可增加回流通路阻力，防止性能大幅度下降。
权利要求书5带来的效果：在安装于旋转涡旋叶轮部件处旋转涡旋叶轮的端头，设置轴向密封用端头密封件的同时使上述固定涡旋叶轮部件和旋转涡旋叶轮部件的圈数设定为：在一次旋转中的倾复力矩最大的方向上，由于在前述固定涡旋叶轮部件的外壁和旋转涡旋叶轮部件的内壁之间构成的压缩室，可成为受较小按压力的结构，不会诱发由轴向力产生的性能下降，防止因倾复造成的从叶轮端部产生的泄漏，能大幅度提高压缩机的性能。
权利要求6带来的效果：在曲轴之主轴和另一端端部设置副轴，用前述电机的两端支承曲轴，且在上述副轴端部设向各轴承供给润滑油的供油机构，同时又因使上述供油机构和支承副轴的副轴承整体成形于副轴承框上，使供油机构和副轴承可能构成同一部件，因而大幅度降低制造成本。

Claims (7)

1.一种涡旋式压缩机，它由配置在密封容器内的电机和用该电机驱动的压缩机构组成，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件等组成，其特征在于：把在上述固定涡旋叶轮部件与旋转涡旋叶轮部件之间形成的压缩空间吸入完了时的容积与压缩终了时的容积比(以下简称容积比)设定在送暖运转时的蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比之相应容积比中的、额定运转时的约1/2能力之蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比相应容积比以下。
2.一种涡旋式压缩机，它由配置在密封容器内的电机和用该电机驱动的压缩机构组成，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成，其特征在于：涡旋叶轮部件与旋转涡旋叶轮部件之间形成的压缩空间的吸入完了时的容积与压缩终了时的容积比设定在由气象资料得来的发生概率高的气温范围的蒸发温度和冷凝温度所决定的压缩比相应容积比附近。
3.一种涡旋式压缩机，它由配置在密封容器内的电机和用该电机驱动的压缩机构组成，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成，其特征在于：在上述固定涡旋叶轮与旋转涡旋叶轮之间形成的压缩空间吸入完了和压缩终了时的容积比设定在额定运转时的约1/2能力之蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比的相应容积比以下，同时在上述固定涡旋叶轮部件的排气口上设有逆止阀，该阀的端头或对应于排气口部分的面积比其它部位大。
4.一种涡旋式压缩机，它由配置在密封容器内的电机和用该电机驱动的压缩机构组成，该压缩机结构是由固定涡旋叶轮部件、形成旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成。其特征在于：上述固定涡旋叶轮部件和旋转涡旋叶轮部件之间形成的压缩空间吸入完了和压缩终了时的容积比设定在送暖时的蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩之相应容积比之中的、额定运转时的约1/2能力之蒸发压力和冷凝压力所决定的压缩比之相应容积比以下，同时上述固定涡旋叶轮部件上设置逆止阀的装配部低于上述固定涡旋叶轮部件之涡旋叶轮反面处的镶板平面，低于的量差约等于逆止阀最大升限，或略小于它。
5.一种涡旋式压缩机，它由配置在密封容器内的电机和用该电机驱动的压缩机构组成，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成，其特征在于：上述旋转涡旋叶轮部件上的旋转涡旋叶轮端部设有轴向密封用端部密封件，同时把固定涡旋叶轮部件及旋转涡旋叶轮部件的圈数设定成：在使在一次旋转中倾复力矩最大方向上，在上述固定涡旋叶轮部件外壁与旋转涡旋叶轮部件内壁之间可形成压缩室。
6.一种涡旋式压缩机，它由配置在密封容器内的电机和用该电机驱动的压缩机构组成，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成，其特征在于：在上述曲轴之主轴另一端设有副轴，借此把曲轴支承在电机两端，在上述副轴的端部设置向轴承供润滑油的供油机构，该供油机构和支承副轴的副轴承整体成形于副轴承框上。
7.一种涡旋式压缩机，它由配置在密封容器内的电机和用该电机驱动的压缩机构组成，该压缩机构由固定涡旋叶轮部件、形成于旋转镶板上的旋转涡旋叶轮部件、防止该旋转涡旋叶轮部件自转而只使它旋转的自转约束零件、驱动上述旋转涡旋叶轮部件的曲轴、支承形成于该曲轴上带有主轴承的主轴承部件组成，其特征在于：在上述曲轴之主轴另一端设置副轴，借此把曲轴支承在电机两端，并把支承副轴的副轴承制成凸台式的轴套。
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