CN113614378A - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

提供涡旋压缩机，其能够在较宽的吸入压范围内消除成为过剩背压的不良。具备：在可动涡旋盘（22）的壁板（31）的背面形成的背压室（39）、将排出空间（27）和背压室（39）连通的背压通路（43）、在背压通路（43）设置的孔板（44）、在可动涡旋盘（22）的壁板（31）形成并将背压室（39）和压缩室（34）连通的压力控制用的连通孔（51）、以及在背压室（39）与主壳体（6）内之间设置的压力调节阀（47）。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及涡旋压缩机，其使可动涡旋盘相对于固定涡旋盘公转旋转运动，从而用形成于两个涡旋盘的搭接部（Wrap）之间的压缩室压缩工作流体。

背景技术

从前，这种涡旋压缩机构成为：具备由在壁板的表面具备旋涡状的搭接部的固定涡旋盘和在壁板的表面具备旋涡状的搭接部的可动涡旋盘组成的压缩机构，使各涡旋盘的搭接部相对并在搭接部之间形成压缩室，通过马达使可动涡旋盘相对于固定涡旋盘公转旋转运动，从而用压缩室压缩工作流体（冷媒）。

在该情况下，在可动涡旋盘的壁板的背面形成有背压室，该背压室用于与来自压缩室的压缩反力相对而将可动涡旋盘向固定涡旋盘按压。在从前，形成将压缩机构的排出侧（排出空间）和背压室连通的背压通路，在该背压通路配置孔板（减压部），从而向背压室供给由孔板调节后的排出压，对可动涡旋盘附加克服压缩反力的背压载荷（背压）（例如参照日本专利文献1、专利文献2）。

另外，在专利文献1中，在背压室与壳体（吸入压区域）之间设置压力调节阀（安全阀），在背压室的压力（背压）上升到最大值的情况下打开，使背压不会上升到最大值以上。该最大值设定为如下的值：在使用涡旋压缩机的空调装置的制冷运转中的运转范围中背压适当。

进而，在专利文献2中，在可动涡旋盘的壁板形成有压力控制用的连通孔。通过形成该连通孔从而使从背压通路流入背压室的油返回到压缩室，并且在例如吸入压较低的运转状态中，能够调节以使背压室内的压力（背压）不会过剩。该连通孔以在制热运转中的运转范围中背压适当的方式设定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-166366号公报；

专利文献2：日本专利第5859480号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在此，在图4示出如专利文献1那样在背压室与吸入压区域之间设置有压力调节阀的系统的构成图，在图6示出如专利文献2那样在可动涡旋盘的壁板形成有压力控制用的连通孔的系统的构成图。此外，在各图中，Ps是吸入压，Pc是压缩室的压力，Pd是排出压，Pb是背压室的压力、即背压。另外，图4中由PCV示出的是前述的压力调节阀。

另外，图5中示出的图表的纵轴是图4的系统中的实际的背压Pba与需要的背压Pbn的差（Pba-Pbn），横轴是排出压Pd ，L1是阈值，若（Pba-Pbn）大到其以上则成为过剩背压。进而，图7中示出的图表的纵轴是图6的系统中的实际的背压Pba与需要的背压Pbn的差（Pba-Pbn），横轴是排出压Pd ，L1同样为阈值，若（Pba-Pbn）大到其以上则成为过剩背压。

在使用图4的压力调节阀的系统中，背压Pb变为依赖于吸入压Ps。而且，在吸入压Ps相对较高的运转状态中，压缩室的压力Pc或排出压Pd、背压Pb也整体变高，因而如图5中由L4示出那样，差（Pba-Pbn）变得比过剩背压的阈值L1更低。

另一方面，在制热运转时吸入压Ps相对较低的运转状态中，压缩室的压力Pc或排出压Pd、背压Pb整体变低，但压力调节阀仅在前述的制冷运转时的背压Pb的最大值工作，因而如图5中由L5示出的那样，差（Pba-Pbn）变得比过剩背压的阈值L1更高，可动涡旋盘被过剩地向固定涡旋盘按压，消耗电力增大。

另外，在使用图6的压力控制用的连通孔的系统中，配合于制热运转时的吸入压Ps相对较低的运转状态来设计连通孔的位置，因而在吸入压Ps相对较低的运转状态中，连通孔发挥功能而控制背压Pb，如图7中由L6示出那样，差（Pba-Pbn）变得比过剩背压的阈值L1更低。

然而，特别是在使用二氧化碳作为冷媒（工作流体）的情况下，在压缩机构的吸入侧（外侧）和排出侧（中心侧），压缩室的压力Pc的差变大，因而在吸入压Ps相对较高的运转状态中，经由孔板供给的背压Pb进一步变高，如图7中由L7示出那样，差（Pba-Pbn）变得比过剩背压的阈值L1更高，存在可动涡旋盘被过剩地向固定涡旋盘按压而消耗电力增大这一问题。

本发明是为了解决这些从前的技术课题而完成的，目的在于提供涡旋压缩机，其能够在较宽的吸入压范围内消除成为过剩背压的不良。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的涡旋压缩机具备由在各壁板的各表面分别相对形成有旋涡状的搭接部的固定涡旋盘和可动涡旋盘组成的压缩机构，使可动涡旋盘相对于固定涡旋盘公转旋转运动，从而在形成于两个涡旋盘的各搭接部之间的压缩室压缩工作流体，该涡旋压缩机特征在于具备：背压室，其形成在可动涡旋盘的壁板的背面；背压通路，其将压缩机构的排出侧和背压室连通；减压部，其设置在该背压通路；压力控制用的连通孔，其形成在可动涡旋盘的壁板，将背压室和压缩室连通；以及压力调节阀，其设置在背压室与吸入压区域之间。

技术方案2的发明的涡旋压缩机特征在于：在上述发明中，压力调节阀在背压室的压力上升到既定的最大值的情况下，将该背压室和吸入压区域连通。

技术方案3的发明的涡旋压缩机特征在于：在上述各发明中，使用二氧化碳作为工作流体。

发明的效果

依据本发明，关于涡旋压缩机，具备由在各壁板的各表面分别相对形成有旋涡状的搭接部的固定涡旋盘和可动涡旋盘组成的压缩机构，使可动涡旋盘相对于固定涡旋盘公转旋转运动，从而在形成于两个涡旋盘的各搭接部之间的压缩室压缩工作流体，所述涡旋压缩机中设置有：背压室，其形成在可动涡旋盘的壁板的背面；背压通路，其将压缩机构的排出侧和背压室连通；减压部，其设置在该背压通路；压力控制用的连通孔，其形成在可动涡旋盘的壁板，将背压室和压缩室连通；以及压力调节阀，其设置在背压室与吸入压区域之间；因而在一边始终由连通孔合适地控制背压室的压力一边成为吸入压较高的运转状态且背压室的压力上升到最大值的情况下，能够通过压力调节阀将背压室和主吸入压区域连通。

由此，能够从低吸入压的运转状态到高吸入压下的运转状态消除对可动涡旋盘施加过剩的背压（背压室的压力）的不良，谋求运转范围的扩大。这特别是在使用二氧化碳作为工作流体的情况下极为有效。

附图说明

图1是适用了本发明的一个实施方式的涡旋压缩机的截面图。

图2是图1的涡旋压缩机的系统构成图。

图3是示出图1的涡旋压缩机的情况的实际的背压与需要的背压的差、排出压和吸入压的关系的图。

图4是设置有压力调节阀的涡旋压缩机的系统构成图。

图5是示出图4的涡旋压缩机的情况下的实际的背压与需要的背压的差、排出压和吸入压的关系的图。

图6是在可动涡旋盘形成有压力控制用的孔的涡旋压缩机的系统构成图。

图7是示出图6的涡旋压缩机的情况下的实际的背压与需要的背压的差、排出压和吸入压的关系的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式详细地进行说明。图1是适用了本发明的一个实施例的涡旋压缩机1的截面图。实施例的涡旋压缩机1使用于例如车辆用空调装置的冷媒回路，吸入、压缩并排出作为车辆用空调装置的工作流体的二氧化碳冷媒，且是具备电动马达2、用于运转该电动马达2的逆变器3、和通过电动马达2驱动的压缩机构4的所谓逆变器一体型的涡旋压缩机。在使用二氧化碳作为冷媒的情况下，冷媒回路的高压侧成为超临界状态。

实施例的涡旋压缩机1具备：主壳体6，在其内侧容纳电动马达2和逆变器3；压缩机构壳体7，在其内侧容纳压缩机构4；逆变器盖8；以及压缩机构盖9。而且，这些主壳体6、压缩机构壳体7、逆变器盖8和压缩机构盖9任一均为金属制品（在实施例中铝制品），它们一体地接合而构成涡旋压缩机1的壳体11。

主壳体6由筒状的周壁部6A和隔断壁部6B构成。该隔断壁部6B是将主壳体6内隔断成容纳电动马达2的马达容纳部12和容纳逆变器3的逆变器容纳部13的分隔壁。该逆变器容纳部13的一个端面开口，在逆变器3被容纳后通过逆变器盖8封闭该开口。

马达容纳部12的另一个端面也开口，在电动马达2被容纳后通过压缩机构壳体7封闭该开口。在隔断壁部6B突出设置有用于支撑电动马达2的旋转轴14的一个端部（与压缩机构4相反的一侧的端部）的支撑部16。

压缩机构壳体7的与主壳体6相反的一侧开口，在压缩机构4被容纳后通过压缩机构盖9封闭该开口。压缩机构壳体7由筒状的周壁部7A和其一端侧（主壳体6侧）的框架部7B构成，在由这些周壁部7A和框架部7B划分的空间内容纳压缩机构4。框架部7B构成隔断主壳体6内与压缩机构壳体7内的分隔壁。

另外，在框架部7B开设有插入贯通电动马达2的旋转轴14的另一个端部（压缩机构4侧的端部）的贯穿孔17，在该贯通孔17的压缩机构4侧嵌合有作为支撑旋转轴14的另一个端部的轴承部件的前轴承18。另外，19是在贯通孔17部分将旋转轴14的外周面和压缩机构壳体7内密封的密封件。

电动马达2由转子30和卷绕安装有线圈35的定子25构成。而且，构成为例如来自车辆的电池（未图示）的直流电流通过逆变器3变换为三相交流电流并向电动马达2的线圈35供电，从而旋转驱动转子30。

另外，在主壳体6形成有未图示的吸入端口，从吸入端口吸入的冷媒通过主壳体6内之后被吸入到压缩机构壳体7内的压缩机构4外侧的后述吸入部37。由此，电动马达2被吸入冷媒冷却。另外，成为这样的构成：由压缩机构4压缩的冷媒通过形成于压缩机构盖9的未图示的排出端口，从作为该压缩机构4的排出侧的后述的排出空间27排出。

压缩机构4由固定涡旋盘21和可动涡旋盘22构成。关于固定涡旋盘21，一体地具备圆盘状的壁板23和竖立设置于该壁板23的表面（一个面）的由渐开线状或与其近似的曲线组成的旋涡状的搭接部24，以竖立设置有该搭接部24的壁板23的表面作为框架部7B侧并固定于压缩机构壳体7。在固定涡旋盘21的壁板23的中央形成有排出孔26，该排出孔26与压缩机构盖9内的排出空间27连通。28是在排出孔26的壁板23的背面（另一个面）侧的开口设置的排出阀。

可动涡旋盘22是相对于固定涡旋盘21公转旋转运动的涡旋盘，一体地具备圆盘状的壁板31、竖立设置于该壁板31的表面（一个面）的由渐开线状或与其近似的曲线组成的旋涡状的搭接部32、和在壁板31的背面（另一个面）的中央突出形成的凸台部33。关于该可动涡旋盘22，以搭接部32的突出方向为固定涡旋盘21侧，以搭接部32与固定涡旋盘21的搭接部24相对、相互相向地咬合的方式配置，在各搭接部24、32之间形成压缩室34。

即，可动涡旋盘22的搭接部32与固定涡旋盘21的搭接部24相对，以搭接部32的前端与壁板23的表面相接、搭接部24的前端与壁板31的表面相接的方式咬合。在旋转轴14的另一个端部、即可动涡旋盘22侧的端部，设置有在从该旋转轴14的轴心偏心的位置突出的圆柱状的驱动突起48。而且，在该驱动突起48，其还安装有圆柱状的偏心衬套36，在旋转轴14的另一端部处从该旋转轴14的轴心偏心设置。

在该情况下，偏心衬套36在从该偏心衬套36的轴心偏心的位置安装于驱动突起48，该偏心衬套36嵌合于可动涡旋盘22的凸台部33。而且，构成为当旋转轴14和电动马达2的转子30一起旋转时，可动涡旋盘22不自转，而是相对于固定涡旋盘21公转旋转运动。此外，49是在旋转轴14的比前轴承18更靠可动涡旋盘22侧的外周面安装的平衡配重。

可动涡旋盘22相对于固定涡旋盘21偏心地公转旋转，因而各搭接部24、32的偏心方向和接触位置会一边旋转一边移动，从外侧的前述的吸入部37吸入了冷媒的压缩室34一边朝向内侧移动一边逐渐缩小。由此冷媒被压缩，最终从中央的排出孔26经过排出阀28排出到排出空间27。

在图1中38是圆环状的止推板（thrust plate）。该止推板38用于划分在可动涡旋盘22的壁板31的背面侧形成的背压室39和压缩机构壳体7内的压缩机构4外侧的作为吸入压区域的吸入部37，位于凸台部33的外侧并居间设置在框架部7B与可动涡旋盘22之间。41是安装于可动涡旋盘22的壁板31的背面并与止推板38抵接的密封件，通过该密封件41和止推板38划分背压室39和吸入部37。

此外，42是安装于框架部7B的止推板38侧的表面并与止推板38的外周部抵接、在框架部7B与止推板38之间进行密封的密封件。

另外，在图1中，43是从压缩机构盖9到压缩机构壳体7形成的背压通路，在该背压通路43内安装有作为减压部的孔板（orifice）44。背压通路43将压缩机构盖9内的排出空间27（压缩机构4的排出侧）内与背压室39连通，由此，如图1中由箭头示出那样，构成为主要向背压室39供给由孔板44减压调节了的排出压的油。

通过该背压室39内的压力（背压）产生将可动涡旋盘22向固定涡旋盘21按压的背压载荷。通过该背压载荷，抵抗于来自压缩机构4的压缩室34的压缩反力而将可动涡旋盘22向固定涡旋盘21按压，维持搭接部24、32与壁板31、23的接触，能够用压缩室34压缩冷媒。

另一方面，在旋转轴14内形成有遍及轴向的油通路46，在该油通路46内，位于支撑部16侧设置有压力调节阀（安全阀）47。油通路46连通背压室39和主壳体6内（吸入压区域），从背压通路43流入背压室39内的油流入油通路46内并流出到主壳体6内。另外，压力调节阀47在背压室39与主壳体6（吸入压区域）之间设置，在背压室39内的压力（背压）上升到既定的最大值的情况下开放，发挥功能以使背压不上升到最大值以上。该最大值以在车辆用空调装置的制冷运转中的运转范围中能够运转的方式设定。

进而，在可动涡旋盘22的壁板31切削设置有连通孔51。该连通孔51是将可动涡旋盘22的壁板31的背面侧的背压室39和壁板31的表面侧的压缩室34连通的压力控制用的孔。连通孔51在吸入压相对较低的运转状态中，以将背压室39内的压力（背压）释放到压缩室34而使背压不变得过剩的方式起作用。另外，背压室39内的油此时也返回到压缩室34。这在如实施例的在背压通路43将排出空间27的压力由孔板44减压并施加到背压室39时极为有效。另外，连通孔51的位置设定为在车辆用空调装置的制热运转的条件下施加适当的背压。

接下来，一边参照图2和图3，一边对图1的涡旋压缩机1的压力调节阀47和连通孔51的功能进行说明。图2是图1的涡旋压缩机1的系统构成图，在该图中，Ps是吸入部37（主壳体6内）的吸入压，Pc是压缩室34的压力，Pd是排出空间27的排出压，Pb是背压室39的压力、即背压。另外，图2中由PCV示出的是压力调节阀47，51是前述的连通孔。

另外，图3中示出的图表的纵轴是图2的系统中的实际的背压Pba与需要的背压Pbn的差（Pba-Pbn），横轴是排出压Pd ，L1与前述同样地为阈值，若（Pba-Pbn）大到其以上则成为过剩背压。

在图1的涡旋压缩机1的情况下，连通孔51的位置配合于制热运转时的吸入压Ps相对较低的运转状态来设计。因而，在吸入压Ps相对较低的运转状态中，连通孔51发挥功能而控制背压Pb，如在图3中由L2示出的那样，差（Pba-Pbn）被控制在与过剩背压的阈值L1相比足够低的区域。

而且，例如在制冷运转中成为吸入压Ps相对较高的运转状态时，由于使用二氧化碳作为冷媒的关系，在压缩机构4的吸入侧（外侧）和排出侧（中心侧），压缩室34的压力Pc的差变大。因此，经由孔板44供给的背压Pb也变高，但在背压Pb上升到最大值的情况下，压力调节阀47打开，背压Pb不会上升到最大值以上。由此，即使在吸入压Ps相对较高的运转状态中，如图3中由L3示出的那样，差（Pba-Pbn）也不会上升到过剩背压的阈值L1以上。

如以上详细叙述那样，在本发明中，在将在可动涡旋盘22的壁板31的背面形成的背压室39和排出空间27连通的背压通路43设置孔板44，将排出压减压调节并向背压室39供给的涡旋压缩机1中，在可动涡旋盘22的壁板31形成将背压室39和压缩室34连通的压力控制用的连通孔51，在背压室39和主壳体6内（吸入压区域）之间设置有压力调节阀47，因而在一边始终由连通孔51合适地控制背压室39的压力一边成为吸入压较高的运转状态且背压室39的压力（背压）上升到最大值的情况下，能够通过压力调节阀47将背压室39和主壳体6内（吸入压区域）连通。

由此，能够从低吸入压的运转状态到高吸入压下的运转状态消除对可动涡旋盘22施加过剩的背压（背压室的压力）的不良，谋求运转范围的扩大。这特别是在如实施例的使用二氧化碳作为冷媒（工作流体）的情况下极为有效。

此外，在实施例中，本发明适用于在车辆用空调装置的冷媒回路使用的涡旋压缩机，但不限于此，在各种冷冻装置的冷媒回路中使用的涡旋压缩机中本发明是有效的。另外，在实施例中，本发明适用于所谓逆变器一体型的涡旋压缩机中，但不限于此，也能够适用于并非一体地具备逆变器的普通的涡旋压缩机。

符号说明

1 涡旋压缩机

4 压缩机构

6 主壳体

7 压缩机构壳体

9 压缩机构盖

11 壳体

14 旋转轴

21 固定涡旋盘

22 可动涡旋盘

23、31 壁板

24、32 搭接部

27 排出空间（排出侧）

34 压缩室

39 背压室

43 背压通路

44 孔板（减压部）

46 油通路

47 压力调节阀

51 连通孔。

Claims (3)

1.一种涡旋压缩机，其具备由在各壁板的各表面分别相对形成有旋涡状的搭接部的固定涡旋盘和可动涡旋盘组成的压缩机构，使所述可动涡旋盘相对于所述固定涡旋盘公转旋转运动，从而在形成于两个涡旋盘的所述各搭接部之间的压缩室压缩工作流体，其特征在于，具备：

背压室，其形成在所述可动涡旋盘的壁板的背面；

背压通路，其将所述压缩机构的排出侧和所述背压室连通；

减压部，其设置在该背压通路；

压力控制用的连通孔，其形成在所述可动涡旋盘的壁板，将所述背压室和所述压缩室连通；以及

压力调节阀，其设置在所述背压室与吸入压区域之间。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述压力调节阀在所述背压室的压力上升到既定的最大值的情况下，将该背压室和所述吸入压区域连通。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，使用二氧化碳作为所述工作流体。

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