CN1609450B - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

提供从起动开始便向吸入室供给油、可靠性高的涡旋压缩机。涡旋压缩机设有：位于旋转涡旋件(6)的后部、用于使将旋转涡旋件(6)向固定涡旋件(5)一侧推压的背压工作的背压室(9)；连通用于谋求向旋转涡旋件(6)和固定涡旋件(5)之间的压缩室(7)中吸入流体的吸入室(10)和背压室(9)的阀室(11)；用于将球阀(13)向形成于背压室(9)和阀室(11)之间的阀座(15)推压的弹簧(14)；还设有：在排出空间(22)的压力和背压及吸入压力的压差的作用下可以在阀室(11)内移动的弹簧压板(18)；将排出空间(22)的压力作用于弹簧压板(18)、同时限制弹簧压板(18)的移动的限制器(19)。在起动开始时，由于弹簧(14)以小于背压设定值的弹力推压球阀(13)，而背压则将球阀(13)向上推压，所以可以从背压室(9)向压缩室(7)、吸入室(10)供给油(24)。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及用于空调装置或电冰箱等冷冻机械、热泵式热水供给机械等的涡旋压缩机。

背景技术

在该种涡旋压缩机中，为了在旋转涡旋件及固定涡旋件之间的压缩室中吸入、压缩、排出流体，在旋转涡旋件的后部设置有背压室，通过引导至此的背压将旋转涡旋件向固定涡旋件一侧推压，通过压缩室中的流体压力使旋转涡旋件不至从固定涡旋件脱离，以上是在以往的涡旋压缩机中所进行的动作。

该背压，是通过压缩机构的排出流体压、压缩过程中的流体压、供给压等各种方法得到的，前述供给压是在利用与旋转涡旋件连动的泵机构、压缩机构的排出一侧和吸入一侧的压差，向压缩机构各部分供给油时产生的。不论用哪种方式获得的背压，由于不能完全抑制其变动，不论在什么条件下，都有必要进行使旋转涡旋件不至从固定涡旋件被推压脱离的背压设定。但是，由于有时背压的变动过剩，导致将旋转涡旋件强力地向固定涡旋件推压，从而引起推力滑动部的异常磨损和输入增加。用于解决这样的问题的大多数技术，是通过差压阀方式，当背压达到一定值以上时，打开阀，将该过剩压力向吸入一侧放出。(例如，参照专利文献1)

用图3所示的表示以往的涡旋压缩机的背压控制机构的剖面图，说明其结构。

涡旋压缩机(的背压控制机构)，具有背压室109、连通路112、阀室115和弹簧117，该背压室109用于使将旋转涡旋件106向固定涡旋件105一侧推压的背压工作；该连通路112通过固定涡旋件105内部连通旋转蜗轮106、相对固定蜗轮105间的压缩室107的吸入室111和背压室109；该阀室115收纳有连通路112途中的各种形态的阀或者球阀113；该弹簧117用于在背压达到规定值以上之前将各种阀或者球阀113推压在阀座116上使之处于常闭状态，前述阀座116形成于背压室一侧连通路112a和阀室115之间。在阀室115中设置有用于限制由于球阀113的背压而产生的最大推压返回位置的限制器121，同时，从阀室115向侧方延伸的吸入室一侧的连通路112b的朝向阀室115的开口122，从阀座116一侧离开地设置于球阀113在最大推压返回位置的中心位置O以上的位置。

如此，首先，旋转涡旋件106一边通过背压室109的背压被向固定涡旋件105推压一边被旋转驱动，通过相互间的压缩室107能够无泄漏地持续进行制冷剂的吸入、压缩、排出，当背压达到规定值以上时，包含板阀的各式阀或者球阀113顶住弹簧117被推压返回，背压室一侧的连通路112a连通阀室115，背压经由该阀室115、吸入室一侧的连通路112b进入吸入室111；当背压降到规定值时，通过弹簧117关闭各式阀或者球阀113，由此将背压保持为一定值。

专利文献1特开2000-291571号公报

但是，在上述以往的结构中，从压缩机启动开始到背压达到规定值为止期间，由于通过阀关闭连通路，所以会发生油不能供给到吸入室(即，压缩室)内的情况。特别是，当所使用的制冷剂成为高压气体时，旋转涡旋件由于背压一边被紧紧向固定涡旋件推压一边驱动旋转，会引起由于滑动部的摩擦而导致的异常磨损和输入增加。

发明内容

所以本发明便是用于解决这样的问题的发明，以提供一种具有从起动开始便向输入室(即，压缩室)供给油、可靠性高的涡旋压缩机为目的。

为了解决上述问题，本发明的涡旋压缩机，该涡旋压缩机具有如下的压缩机构，通过相互啮合从端板立起有大致相同形状的叶片的固定涡旋件和旋转涡旋件，在两者之间形成压缩室，通过旋转涡旋件相对于固定涡旋件的旋转运动，压缩室一边从外周一侧向中心部移动，一边减小其容积，由此进行流体的吸入、压缩、排出，其特征在于，具有：背压室，该背压室位于所述旋转涡旋件的后部，用于使背压工作，所述背压用于将所述旋转涡旋件向所述固定涡旋件一侧推压；排出空间，该排出空间在通过上述压缩室压缩上述流体后进行排出；吸入室，该吸入室实现向所述压缩室中吸入所述流体；阀室，该阀室连通所述吸入室和所述背压室；阀座，该阀座形成于所述背压室和所述阀室之间；弹簧，该弹簧向上述阀座推压阀；弹簧压板，该弹簧压板按压上述弹簧；限制器，该限制器限制上述弹簧压板的移动；连通孔，该连通孔设置于上述限制器，向上述弹簧压板作用上述排出空间的压力；吸入室一侧的连通路，该吸入室一侧的连通路从阀室向侧方延伸；上述阀室具有定位台阶高差面和座面，在压缩机起动前，弹簧压板通过弹簧的弹力被推压在限制器上，上述阀接受弹簧的弹力而关闭阀座，在排出压力升高到规定值时，弹簧压板被紧紧推压在座面上，关闭排出空间和阀室之间，在排出压力低于规定值时，在到弹簧压板关闭座面为止期间，弹簧以小于背压设定值的弹力上推阀，经由吸入室一侧的连通路从背压室向压缩室供油。

本发明的涡旋压缩机，在背压控制机构中，由于设置有用于限制由背压的变动而开闭的各种阀或者球阀的可动弹簧压板，所以通过该结构，从压缩机的启动开始便能够向吸入室、压缩室供给油；能够减少异常磨损、输入增加等滑动部的摩擦损失；能够提供一种高可靠性的涡旋压缩机。

本发明的涡旋压缩机，具有如下的压缩机构，该压缩机构，通过相互啮合从端板立起有大致相同形状的叶片的固定涡旋件和旋转涡旋件，在两者之间形成压缩室，通过旋转涡旋件的相对于固定涡旋件的旋转运动，压缩室一边从外周一侧向中心部移动，其容积一边减小，由此进行流体的吸入、压缩、排出；本发明的涡旋压缩机设置有：背压室，该背压室位于涡旋压缩机的旋转涡旋件的后部，用于使背压工作，而上述背压用于将旋转涡旋件向固定涡旋件一侧推压；阀室，该阀室连通用于谋求向压缩室中吸入室和背压室；弹簧，该弹簧用于将阀向形成于背压室和阀室之间的阀座推压；还设有：弹簧压板，该弹簧压板在排出空间的压力和背压及吸入压力的压差的作用下可以在阀室内移动；限制器，该限制器将排出空间的压力作用于弹簧压板，同时限制弹簧压板的移动。根据本实施方式，由于在排出压力低的时候，弹簧以小于背压设定值的弹力推压阀，而背压则向上推压阀，所以在压缩机的起动开始时便能向吸入室、压缩室内供给油，由此可提供一种高可靠性的压缩机。

此外，本发明的涡旋压缩机，作为流体使用的制冷剂使用高压气体，例如二氧化碳。根据本实施方式，使用二氧化碳制冷剂作为流体时，虽然为高压状态，但由于能够防止由于滑动部的摩擦而导致的异常磨损和输入增加，所以可以使用该种有利于环保的制冷剂。

附图说明

图1表示本发明的第1实施方式的涡旋压缩机的剖面图。

图2表示本实施方式的背压控制机构的剖面图。

图3表示以往的涡旋压缩机的背压控制机构的剖面图。

具体实施方式

实施例1

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式的涡旋压缩机的剖面图；图2是表示本实施方式的背压控制机构的剖面图。本实施方式，是将本发明应用于密闭型涡旋压缩机的情况下的一个例子，上述密闭型涡旋压缩机用于空调、冷冻机器中。因此，本实施方式使用的流体是制冷剂，以下以制冷剂进行说明。但是本发明并不局限于此。

本实施方式的涡旋压缩机，如图1、2所示，具有压缩机构8，该压缩机构8，通过相互啮合从端板1、2立起有大致相同形状的叶片3、4的固定涡旋件5和旋转涡旋件6，在两者之间形成压缩室7，通过旋转涡旋件6的相对于固定涡旋件5的旋转运动，压缩室7一边从外周一侧向中心部移动，其容积一边减小，由此进行通过吸入口32及吸入室10的制冷剂的吸入、压缩动作和通过排出口30的制冷剂的排出动作；还具有：背压室9，该背压室9位于旋转涡旋件6的后面，用于使背压工作，而上述背压用于将旋转涡旋件6向固定涡旋件5一侧推压；阀室11，该阀室11与用于向压缩室7中吸入制冷剂的吸入室10和背压室9相连通，并容纳有各种形式的阀或者球阀13和弹簧14；弹簧14，在直径比该阀室11小的背压室一侧的连通路12a和阀室11之间形成有阀座15，弹簧14用于将球阀13向阀座15推压；还设有：弹簧压板18，该弹簧压板18在排出压力(即，排出空间22的压力)和背压及吸入压力的压差的作用下可以在阀室11内移动；限制器19，该限制器19具有与排出空间22相连通并将其压力作用于弹簧压板18的连通孔19a，同时该限制器19限制弹簧压板18的移动。只要是本实施方式的涡旋压缩机，都适用本发明并且有效，而与其他的具体的构造差异、用途差异无关。

下面，对本实施方式的涡旋压缩机进行进一步详细说明。在本实施方式的背压控制机构中，如图2放大所示，在固定涡旋件5中设置有阀室11，在阀室11的内部收纳有各种形状的阀或者球阀13、弹簧14、可以在阀室11内运动的弹簧压板18、限制弹簧压板18的移动的限制器19。另外，阀室11还具有直径比该阀室11小的背压室一侧的连通路12a、形成于连通路12a和阀室11之间的阀座15、从阀室11向侧方延伸的吸入室一侧的连通路12b、定位台阶高差面16、座面17。

如此，由于首先在压缩机起动前进行均压，所以排出压力、背压及吸入压力没有压差，弹簧压板18由于弹簧14的弹力被推压在限制器19上。另外，球阀13也接受弹簧14的弹力作用关闭阀座15。

如果从该状态开始起动压缩机，则通过吸入管21，制冷剂将被吸入到吸入室10中，同时，通过吸入室一侧的连通路12b被吸入阀室11中，阀室11中的压力将降低。被吸入的制冷剂，被封闭在形成于旋转涡旋件6和固定涡旋件5之间的压缩室7内，随着旋转涡旋件6的旋转运动而被压缩，并通过排出口30被排出到排出空间22。从排出空间22经由限制器19的连通孔19a到达弹簧压板18一侧的制冷剂的排出压力，成为推压弹簧压板18的力(作用力)。此时的弹簧压板18的移动，根据排出压力和限制器19的连通孔19a的面积、背压及弹簧弹性系数、吸入压力的关系进行，如果排出压力进一步升高，则弹簧压板18将被紧紧推压在座面17上，关闭排出空间22和阀室11之间的空间。

另一方面，装满排出的制冷剂的密闭容器23内的底部的油24，经由设置于曲轴25上的油供给路26，在排出压力作用的状态下被导入高压背压室27，并通过节流阀28减压，以吸入压力和排出压力的中间压力的状态被供给到背压室9。

另外，在排出压力较低时，在到弹簧压板18关闭座面17为止期间，弹簧14以小于背压设定值的弹力推压球阀13，所以，背压能以小于设定值的压力推压球阀13，从背压室9向压缩室7供给油24。即，可以从压缩机的启动开始向压缩室7、吸入室10中供给油24。

在该状态下，随着密闭容器23内的压力上升，若弹簧压板18关闭排出空间22和阀室11之间的空间，则弹簧14以背压设定值的弹簧弹力推压球阀13，关闭连通路12的阀座15和球阀13之间的空间。

伴随着背压室9的压力上升，球阀13顶着弹簧14被向上推压，连通路12的阀座15和球阀13之间的开度逐渐变大。其结果，背压室9中的油24在连通路12中一边被减压一边增加并被供给到吸入室10。同时，抑制背压室9的压力上升，保持对旋转涡旋件6的推压力。另外，流入吸入室10的油24，一边供给到压缩室7的间隙的油膜密封一边吸入制冷剂，同时，再次压缩，排出。

但是，如图1所示的实施方式，是在密闭容器23中共同收纳有压缩机构8及驱动其的电动机29的无需维护型的涡旋压缩机的一个例子。密闭容器23的底部，作为储存油24的储油槽进行使用，利用将该储油槽的油24向压缩机构8的各个滑动部分供给的供给压力获得前述背压。排出口30，开口于密闭容器23的一端部31内，在排出的制冷剂通过电动机29的部分并将其冷却后，到达密闭容器23的排出管44并供给到外部的冷冻循环。吸入口32，与来自密闭容器23的外部的吸入管21相连通，吸入返回到此的在冷冻循环中使用后的制冷剂并向前述压缩供给。

在本实施方式中，通过纵向贯通曲轴25的油供给路26，将油24向压缩机构8的各滑动部分供给，前述曲轴25与电动机29的转子45相接合，经由防止自转用的例如十字环33以旋转运动的形式驱动旋转涡旋件6。油供给压是通过与曲轴25连动的旋轮线泵34得到的，通过将油吸入并使其处于高压然后向供给路26供给。油供给路26分支并到达压缩机构8的各个滑动部分，进行必要的润滑。

另外，电动机29的定子35，热装配于密闭容器23的内周，通过焊接等进行固定，根据需要在外周设置有切槽，该切槽用于在定子和密闭容器23之间形成用于通过冷却用制冷剂的通路。曲轴25的主轴36和与之相反一侧的连结有旋轮线泵34的副轴37，由以焊接等形式固定在密闭容器23内的主、副轴承38、39进行支承，主轴承38上以螺栓固定有固定涡旋件5，在主轴承38和固定涡旋件5之间嵌入夹持有旋转涡旋件6及十字环33，在固定涡旋件5和主轴承38之间形成有前述背压室9。

另外，油供给路26的一部分，经由节流阀28连通背压室9，由旋轮线泵34供给的高压油24，通过节流阀28的节流作用徐徐到达背压室9，在背压室9中油24的供给压力，以通过节流阀降低其变动的状态，推压旋转涡旋件6，使其不能从固定涡旋件5脱离。

在此，如图2所示，阀室11设置于固定涡旋件5的叶片3的卷曲终点部分附近。由此，因背压过剩而进入阀室11的油24，由于返回到吸入室10的叶片3的卷曲终点部分一端的附近位置，所以该油24从吸入室一侧的连通路12b被顺利供给到压缩室7，在有利于叶片3的滑动的同时，还能够提高压缩室7的密封，提高压缩机构的效率。

另外，图2所示的球阀13的外周和阀室11的内周之间的间隙41的通路横截面积，设定为比背压室一侧的连通路12a的通路横截面积大。由此，从背压室一侧的连通路12a进入阀室11内的油24等流体，由于在与背压室一侧连通路12a大致相同的通路阻力或者比其小的通路阻力的作用下，不难通过阀室11的内周和球阀13之间的间隙41，所以由于通路的阻力而使球阀13不稳定、横向摇摆等现象不会发生，能够更安静，且开闭动作稳定地将背压稳定在规定的范围内。

另外，如图2所示，阀座15是以从背压室一侧的连通路12a向阀室11一侧延伸的钝角形圆锥面形成的，该圆锥面与背压室一侧的连通路12a构成的棱部20以阻挡并密封球阀13的形式构成。

由此，由于球阀13以球面与线状的棱部20相接触，所以和面与面相接触的情况相比不容易卡住异物，球阀13在开闭的时候相对于阀座15也不易滑动，且不容易发生横向摇动，所以，与球阀13的背压的变动相对的开闭功能及开闭时的动作保持稳定，能够将背压保持在适当的范围内，且压缩机构中不会产生过剩磨损、过剩负荷。而且，由于棱部20只在短暂的使用过程中与球阀13互相摩擦，并且与球阀13的曲面结合得很紧密，所以能够提高密封性。

另外，如图2所示，弹簧14最好由螺旋弹簧构成，因为螺旋弹簧能够限制球阀13的横向移动。

此外，如图2所示，弹簧压板18形成有相对于用于移动阀室11的密封孔40滑动的滑动间隙42；弹簧压板18的角部18a具有不损伤密封性程度的圆角面，由此能够平稳地在阀室11内移动。弹簧压板18的端部18b，为了确保密封性，通过高精度的加工而制成。

另外，在用于阻挡弹簧14的基端部14a的弹簧压板18的弹簧座18c上，具有嵌入基端部14a内的弹簧压板18的锥部18d，所以可引导锥部18d的锥面，能够容易地将该锥部18d插入基端部14a内，而且用锥部18d的基部能够将基端部14a定位于中心位置等规定的位置上。

此外，如图2所示，在限制器19上形成有与定位台阶高差面16相接触并用于定位的被定位台阶高差面19c，限制器19以比密封孔40大的直径以JIS规格的过盈配合插入密封孔40中。另外，在大致中心部位加工有连通孔19a。

另外，阀室11，在固定涡旋件5的端板1的背面开口有直径比阀室11大的密封孔40，同时，在阀室11和密封孔40之间形成有用于对限制器19进行定位的定位台阶高差面16，上述限制器19朝向阀室11与密封孔40之间的上述开口，并限制弹簧压板18的移动。

限制器19的导引部19b，以和密封孔40之间具有导引间隙43的形式形成，并且不会发生由于阻力或者过度的松动而导致振动、中心接触、倾斜地简单地嵌合于密封孔40中，前述导引间隙43为JIS规格的从过渡配合至间隙配合程度的几乎没有松动的状态。

此外，本实施方式的涡旋压缩机，作为流体使用的制冷剂最好使用高压气体例如二氧化碳。在本实施方式的涡旋压缩机中，使用二氧化碳那样的高压制冷剂，能够防止由于滑动部的摩擦而导致的异常磨损和输入增加，同时使用二氧化碳作为制冷剂也有利于环保。

如以上所述，通过本发明的涡旋压缩机，能够从压缩机的启动开始向吸入室供给油，能够减少异常磨损、输入增加等滑动部的摩擦损失，能够提供可靠性高的涡旋压缩机，因此适用于空调装置或电冰箱等冷冻机械、热泵式热水供给机械等用途。

Claims (2)

1.一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机具有如下的压缩机构，通过相互啮合从端板立起有大致相同形状的叶片的固定涡旋件和旋转涡旋件，在两者之间形成压缩室，通过旋转涡旋件相对于固定涡旋件的旋转运动，压缩室一边从外周一侧向中心部移动，一边减小其容积，由此进行流体的吸入、压缩、排出，其特征在于，具有：

背压室(9)，该背压室位于所述旋转涡旋件的后部，用于使背压工作，所述背压用于将所述旋转涡旋件向所述固定涡旋件一侧推压；

排出空间(22)，该排出空间在通过上述压缩室压缩上述流体后进行排出；

吸入室(10)，该吸入室实现向所述压缩室中吸入所述流体；

阀室(11)，该阀室连通所述吸入室和所述背压室；

阀座(15)，该阀座形成于所述背压室和所述阀室之间；

弹簧(14)，该弹簧向上述阀座推压阀(13)；

弹簧压板(18)，该弹簧压板按压上述弹簧；

限制器(19)，该限制器限制上述弹簧压板(18)的移动；

连通孔(19a)，该连通孔设置于上述限制器(19)，向上述弹簧压板作用上述排出空间的压力；

吸入室一侧的连通路(12b)，该吸入室一侧的连通路从阀室(11)向侧方延伸；

上述阀室(11)具有定位台阶高差面(16)和座面(17)，

在压缩机起动前，弹簧压板(18)通过弹簧(14)的弹力被推压在限制器(19)上，上述阀(13)接受弹簧(14)的弹力而关闭阀座(15)，

在排出压力升高到规定值时，弹簧压板(18)被紧紧推压在座面(17)上，关闭排出空间(22)和阀室(11)之间的连通，

在排出压力低于规定值时，在到弹簧压板(18)关闭座面(17)为止期间，弹簧(14)以小于背压设定值的弹力向下推压阀(13)，经由吸入室一侧的连通路(12b)从背压室(9)向压缩室(7)供油。

2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，作为所述流体使用的制冷剂为二氧化碳。

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