CN1172910A

CN1172910A - 流体机械

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Publication number: CN1172910A
Application number: CN97115590A
Authority: CN
Inventors: 森明; 服部仁司; 大高敏男; 二村元规; 齐藤和夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1998-02-11
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: KR100225278B1; JPH1037705A; KR980009939A; CN1080390C

Abstract

一种流体机械,包括配置在一密封箱体内、构成朗肯循环的膨胀机构部与构成制冷循环的压缩机构部,把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件旋转支承的轴和用压缩机构主轴承构件与副轴承构件旋转支承的轴按共轴线连接,使膨胀机构部的组成构件紧靠密闭箱体内壁面,使膨胀机构外周侧密封,用安装在膨胀机构组成构件上的密封构件使轴的外周密封、形成独立的膨胀机构腔与压缩机构腔,具有各轴的轴承间距离短和性能稳定等优点。

Description

流体机械

本发明涉及将构成朗肯循环的膨胀机构部和构成制冷循环的压缩机构部一起装入一密闭箱体内的流体机械。

已知作为传统的将构成朗肯循环的膨胀机构部与构成制冷循环的压缩机构部一起装入一密闭箱体内的流体机械如日本专利特开昭57-37666号公报所示。

该流体机械的结构是用高温高压气体在膨胀机械部产生旋转动力，再将该旋转动力传递至压缩机构部，在压缩机构部压缩制冷剂而构成制冷循环。

这种将膨胀机械构部发生的旋转动力作为动力使压缩机构部运转的流体机械结构，有单工质方式，即构成朗肯循环的膨胀机构部与构成制冷循环的压缩机构部采用同一种制冷剂。对于这种单工质方式，例如构成如后述图10所示的互相关连的朗肯循环与制冷循环。

因此，当按最佳条件设定制冷循环的运转条件时，将影响到朗肯循环，此外，当按最佳条件设定朗肯循环时将影响到制冷循环，从而难以达到同时使两循环按最佳条件运行。

在此，若用专用的隔壁分隔密闭箱体的内室，将其一侧作为配置膨胀机构部的膨胀机构腔。另一侧作为配置压缩机构部的压缩机构腔、虽然能使膨胀机构部与压缩机构部分离达到分别构成独立的朗肯循环与制冷循环，但是，这样作的反面，则出现不希望的使构件数增加，装配性下降和制造成本提高的问题。此外用了隔壁，使膨胀机构部一侧的轴与压缩机构部一侧的轴的长度变长、难于将其按共轴线进行传动连接。

因此，本发明目的在于提供能不用隔壁将一密闭箱体的内室分离，使各轴的轴承间距离缩短，达到性能稳定的流体机械。

为达到上述目的的本发明的第1方案包括配置在一密闭箱体内、构成朗肯循环的膨胀机构部和构成制冷循环的压缩机构部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴按共轴线连接、一方面，通过使膨胀机构部的组成构件紧靠密闭箱体的内壁面达到所述膨胀部的外周侧密封，另一方面，在中心部通过安装在膨胀机构部的组成构件上的密封构件使轴的外周面密封，形成使膨胀机构部与压缩机构部分离、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。

根据本发明的第2方案，包括配置在一密闭箱体内、构成朗肯循环的膨胀机构部与构成制冷循环的压缩机构部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴按共轴线连接，一方面，通过使压缩机构部的组成构件紧靠密闭箱体的内壁面，使所述压缩机构部的外周侧密封，另一方面，在中心部一侧，通过安装在压缩机构部的组成构件上的密封构件使轴的外周面密封，形成使膨胀机构部与压缩机构部分离、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。

根据本发明的第3方案，包括配置在一密闭箱体内，构成朗肯循环的膨胀机构部与构成制冷循环的压缩机构部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴按共轴线连接，一方面，通过使固定隔板紧靠密闭箱体的内壁面，使所述膨胀机构部的外周侧密封，另一方面，通过安装在膨胀机构部的副轴承构件上的密封构件使轴的外周面密封、形成使膨胀机构部与压缩机构部分离、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。

根据本发明的第4方案，包括配置在一密闭箱体内、构成朗肯循环的膨胀机构部与构成制冷循环的压缩机构部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴按共轴线连接，一方面，通过使固定隔板紧靠密闭箱体的内壁面，使所述压缩机构部的外周侧密封，另一方面，在中心部侧，通过安装在压缩机构部的主轴承构件上的密封构件使轴的外周面密封、形成使膨胀机构部与压缩机构部分离、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。

而且，作为适当的实施形式，所述膨胀机构部的组成构件为副轴承构件。

或者，所述压缩机构部的组成构件为主轴承构件。

根据上述的流体机械，由于能用膨胀机构部的副轴承构件或压缩机构部的主轴承构件形成分隔的膨胀机械腔与压缩机构腔，分别得到膨胀机构部的独立的朗肯循环与压缩机构部的独立的制冷循环，使朗肯循环与制冷循环都能达到按最佳条件运转。

此外，由于不设置隔壁，而使膨胀机构部与压缩机构部的各轴的轴承间的距离缩短，能容易高精密地按共轴线连接结合，有利于使性能稳定。

对附图的简单说明，

图1为有关本发明流体机械主要部分的剖面图，

图2为沿图1的A-A线剖面图，

图3为沿图1的B-B线剖面图，

图4为表示高压室和第1轴的密封状态剖面图，

图5为说明朗肯循环与制冷循环运转状态的图，

图6为使膨胀机构部的气缸紧靠密闭箱体内壁、达到膨胀机构部侧外周部密封、与图1相当的图，

图7为通过固定分隔板使膨胀机构部的副轴承构件紧靠密闭箱体内壁面、达到膨胀机构侧外周部密封、与图7相当的剖面图，

图8为使膨胀机构部的主轴承构件紧靠密封箱体内壁面、达到压缩机构部侧外周部密封、与图1相当的剖面图。

图9为通过固定分隔板，使压缩机构部主轴承构件紧靠密闭箱体内壁面，达到压缩机部侧外周部的密封、与图1相当的剖面图，

图10为说明传统的朗肯循环与制冷循环运转状态的图。

以下，参照图1-5对共同的实施例进行说明。

图1中，1为表示流体机构3的密闭箱体，分别将膨胀机构5配置在密闭箱体1的右侧，压缩机构7配置在左侧。用后述的膨胀机构5的副轴承构件9分离成具有吸入管11与排出管13的膨胀机构腔15和具有吸入管17与排出管19的压缩机构腔21。膨胀机构部5与压缩机构部7分别位于这些腔内。膨胀机构腔15的膨胀机构部5使从吸入管送入的高压气体膨胀作功后，从排出管13排出，而构成独立的朗肯循环。压缩机构部7对从吸入管17吸取的制冷介质进行压缩，从排出管19排出，构成独立的制冷循环。

如图1所示，配置在密封箱体1内的膨胀机构部5为由气缸37与38组成的双缸型，用中间分隔板39将气缸37和38分隔成独立部件，使第1轴41贯通于两气缸37和38内。

膨胀机构5的第1轴41的两端用主轴承构件43与副轴承构件9支承成可自由旋转，通过使副轴承构件9的外周紧靠密闭箱体1的内壁、确保密封。此外，在副轴承构件9的中心侧，用安装在副轴承构件9的轴筒部9a上的密封构件45确保延伸到压缩机构7一侧的第1轴41外周面的密封，从而使膨胀机构腔15与压缩机构腔21分离成独立的腔。

在第1轴41中设有后述的气体吸入通路47以及和上述气缸37、38相应并相互错开180°的偏心轴部49、50。在这些偏心轴上，分别嵌装着配置在上述两气缸37、38内的第1转轴51与第2转轴52。

据此，因偏心轴部49、50的回转而使各转轴51、52产生相位错开180°的偏心旋转。

依靠如图2所示的背压、或弹簧等加压机构55，使滑片57经常与第1、第2转轴51、52的外周面接触，借助于各转轴51、52和滑片分别构成膨胀室59。

设置在第1轴41中成为高压气体通路的吸入通路47的一侧的吸出口47a通过高压室61与上述吸入管11连通。

高压室61用配置在密闭箱体9内的隔壁63独立形成，并兼作支承所述主轴承构件43的支承构件。

如图4所示在隔壁63与主轴承构件43的轴承端部43a间用第1密封构件65保持密封；在第1轴41与主轴承构件43间用第2密封构件67保持密封。

第2密封构件67的密封端面与主轴承构件43的轴承端部43a的端面，以及该密封件的内侧密封面与第1轴41的外周面分别接触、用压缩弹簧69经常压紧向主轴承构件43的轴承端部43a的端面加压、防止高压室61内的高压气体漏向密闭箱体9的内部、或气缸37内。在此场合，第2密封构件67最好采用特氟隆材料(聚四氟乙烯)制造。

压缩弹簧69为螺旋弹簧，将其安装在垫圈73与第2密封构件67的端面间。垫圈73用嵌在第1轴41的外周面上的环槽内的C形环71定位。

此外，通过使穿通在第1轴41中的结合销77嵌装在第2密封构件67端面侧的凹槽75内，第2密封构件67可同步旋转。

此外，如图2所示，在气体吸入通路47的吸入口47a的另一侧，通过按照180°相位差设置在各偏心轴部49、50的外周面上的连通口81与各膨胀室59、59连通。

通过偏心轴部49、50约旋转180°、吸入口79与连通口81正好连通、从而用吸入口79与连通口81构成将高压气体送入膨胀室59内的正时控制机构83。

在构成膨胀机构5的两气缸37、38上，分别具有排出口85、85，将气缸37的排出口85，设在主轴承构件43侧；气缸38的排出口85，则位于副轴承构件44侧。

一侧的气缸37的排出口85紧靠消声室87、从消声室87、通过密闭箱体1内部与排出管13连通。另一侧的气缸38的排出口85，通过装有中间分隔板39的气缸37、38的贯通孔89而紧靠消声室87，且从消声室87通过密闭箱体1内部与上述排出管13连通。

压缩机构部7为双缸型，设有用分隔板91分隔的第1、第2气缸93、94。第1、第2气缸93、94具有贯穿的第2轴95。

使压缩机构7的第2轴95通过联轴器97与膨胀机构部5的第1轴41连成一体并在一根轴线上，同时用主轴承构件99与副轴承构件101支承成可自由旋转。第2轴95具有设置在对应于各气缸93、94的偏心轴部103、104，分别同配置在气缸93、94内的转轴105、106嵌合。借助于偏心轴部103、104的旋转，各滚子105、106产生相位差为180°的偏心旋转。

在主轴承构件99与副轴承构件101中分别设置具有开闭阀109、111的排出口113、114。排出口113、114从各消声室117、119、通过密闭箱体1的内部空间与排出管19连通。

如图5所示，在第1、第2气缸93、94中设置与吸入管5连通的吸入口121，以及用背压或弹簧等压缩机构与转子105、106的外周面始终保持接触的滑片123，滚子105、106及滑片123构成压缩室125与吸入室127。

通过使膨胀机构部5一侧的副轴承构件9与压缩机构部7一侧的主轴承构件99相接合、用固定螺栓129将膨胀机构部5与压缩机构部7连接成一体。

在膨胀机构部5与压缩机构部7间的膨胀机构部5的内侧，设置未图示的、向膨胀机构部5与压缩机构部7的各滑动部供给润滑油的给油泵；此外，在处于压缩机构部7的外侧的副轴承构件101的内部，设置承受高压气体通过第1轴41作用于第2轴95上的推力P1的推力轴承构件133。

根据如上构成的流体机构3，使通过吸入管11供给的高压气体在高压室61内暂时贮存后，从高压室61通过吸入通路47送入膨胀室59内，使完成膨胀后的制冷剂从排出管13排出。另外，膨胀所产生的旋转动力传给第1轴41、驱动压缩机构部7的第2轴95，使各滚子105、106作偏心旋转，对从吸入管17送入的制冷剂进行压缩、从排出管19排出。据此，就能分别得到如图5所示的独立的朗肯循环与制冷循环，且能最佳设定朗肯循环与制冷循环的两运转条件。此外，由于膨胀机构部5与压缩机构部7的各轴41、95的轴承间的距离D较短，从而容易高精度地将其配置在同一轴线上，也有利于使性能稳定。

在此场合，也可以如图8所示，可将膨胀机构5的外周面依着副轴承构件9，使一侧的气缸38的外周紧靠密闭箱体1的内壁面，造成密封。

或者，如图7所示，也可以将副轴承构件9的外周部通过固定隔板135紧靠密闭箱体1的内壁面而造成密封。

图9表示使膨胀机构部5与压缩机构部7分隔的另外的实施例。

也就是，使旋转支承压缩机构部7的第2轴95的主轴承99与副轴承101的内侧中的主轴承构件99的外周面紧靠密闭箱体1的内壁面而造成密封。此外，在主轴承构件99的中心侧，通过安装在主轴承构件99的轴筒部99a侧上的密封构件139，使延伸到膨胀机构部5一侧的第2轴95的外周面密封，将独立的膨胀机构腔15与压缩机构腔21分隔。

此外，其它组成构件因与图1相同，用同一标号表示，省略对其详细说明。

根据如上构成的流体机械3，使通过吸入管11供给的高压气体在高压室61内暂贮存后，从高压室61通过吸入通路47送入膨胀室59内，使完成膨胀后的制冷剂从排出管13排出。另外，膨胀而产生的旋转动力传至第1轴41，驱动压缩机构部7的第2轴95、使各滚子105、106作偏心旋转、对从吸入管送入的制冷剂进行压缩、从排出管19排出。据此，成为能分别得到如图5所示的独立的朗肯循环与制冷循环，且能最佳设定朗肯循环与制冷循环的运转条件。此外，由于膨胀机构部5与压缩机构部7的各轴41、95的轴承间的距离D较短，而容易高精度地将按共轴线配置，有利于性能稳定。

在此场合，也能如图9所示使主轴承构件99的外周部通过固定隔板141紧靠密闭箱体1的内壁面而达到密封。

综上所述，根据本发明，即使不用专用隔板、能将独立的膨胀机构腔与压缩机构腔分隔、最佳设定朗肯循环与制冷循环的两种运转条件。

此外，由于膨胀机构部与压缩机构部的各轴的轴承间的距离短，容易高精度地将其按共轴线配置，且利于使性能稳定。

Claims

1.一种流体机械，包括配置在一密闭箱体内、构成朗肯循环的膨胀机构部和构成制冷循环的压缩机构部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴按其线轴连接，其特征在于一方面、通过使膨胀机构部的组成构件紧靠密闭箱体的内壁面、达到使所述膨胀机构部的外周侧密封，另外，在中心部侧，通过安装在膨胀机构部组成构件上的密封构件，使轴的外周面密封，形成使膨胀机构部与压缩机构部分隔、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。

2.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于所述的膨胀机构的组成构件为副轴承构件。

3.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于把使膨胀机构部的外周面紧靠密闭箱体的内壁面达到密封的膨胀机构的组成构件是气缸、而安装着使轴的外周面密封的密封构件的膨胀机构部的组成构件是副轴承构件。

4.一种流体机械，包括配置在一密闭箱体内，构成朗肯循环的膨胀机构部与构成制冷循环部的压缩机械部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴按其轴线连接，其特征在于一方面，通过使压缩机构部的组成构件紧靠密闭箱体的内壁面而使所述压缩机构部的外周侧密封，另外，在中心部侧，通过安装在压缩机构部的组成构件上的密封构件、使轴的外周面密封，形成使膨胀机构部与压缩机构部分隔、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。

5.根据权利要求4所述的流体机械，其特征在于所述压缩机构部的组成构件为主轴承构件。

6.一种流体机构，包括配置在一密闭箱体内、构成朗肯循环的膨胀机构部和构成制冷循环的压缩机构部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴按共轴线连接。其特征在于一方面，通过使固定隔板紧靠密闭箱体的内壁面而达到所述膨胀机构部外周侧的密封，另外，在中心部侧，通过安装在膨胀机构部的副轴承构件上的密封构件使轴的外周面密封，形成将膨胀机构部与压缩机构部分隔、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。

7.一种流体机构，包括配置在一密闭箱体内、构成朗肯循环的膨胀机构部和构成制冷循环的压缩机构部，把用膨胀机构部的主轴承构件与副轴承构件自由旋转支承的轴和用压缩机构部的主轴承与副轴承自由旋转支承的轴按共轴线连接，其特征在于一方面，通过使固定隔板紧靠密闭箱体的内壁面，使所述膨胀机构部的外周侧密封，另一方面，在中心部侧，通过安装在压缩机构部的主轴承构件一侧的密封构件使轴的外周面密封，形成将膨胀机构部与压缩机构部分隔、独立的膨胀机构腔与压缩机构腔。