TW201805533A - 旋轉式壓縮機配置 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種旋轉式壓縮機配置(100)，其包含以一軸線(shaft axis)為中心之一本體(40)、及一圓柱活塞(10)，該圓柱活塞相對於該本體(40)而偏心地配置使得在該本體與該圓柱活塞之間建立一內體積，一可壓縮流體可導入至該內體積中；該配置(100)進一步包含導引構件，其等以相對於該軸線之一偏移軸線配置，該等導引構件環繞該軸線而旋轉，帶動且導引該圓柱活塞(10)在該本體(40)上之旋轉；該等導引構件與該圓柱活塞(10)之外表面接觸時，該等導引構件提供至少二個導引點(201，301)；該等導引點(201，301)以相對於該圓柱活塞(10)之方式被定位，使得在該圓柱活塞(10)旋轉期間確保在該內體積內之介於該本體(40)與該圓柱活塞(10)之間的一接觸點(400)。
本發明進一步關於一種降溫/冷卻系統，其包含一如所述者之旋轉式壓縮機配置(100)。
Description
本發明係關於一種旋轉式壓縮機配置，且更明確地係關於一種較佳地用於降溫或冷卻系統中之葉片型式旋轉式壓縮機配置。
目前，降溫或冷卻系統中使用不同型式之壓縮機。應用於住家時，由於其縮小之尺寸，通常使用葉片旋轉式壓縮機。
一般來說，一葉片旋轉式壓縮機包含一圓形轉子(rotor)，其在該壓縮機外殼內壁所組態之一較大圓形空腔內側旋轉。該轉子之中心與該空腔之中心偏置，造成偏心(eccentricity)。葉片配置於該轉子中，且一般來說滑入與滑出該轉子，且拉張以在該空腔之內壁上密封，以建立工作流體(典型地為冷卻劑氣體)壓縮所在之葉片室。在循環之抽吸部分之期間，冷卻劑氣體經由一入口埠而進入至一壓縮室中，其中該體積藉由該轉子之偏心運動而縮小，且接著經由一出口埠排放壓縮流體。
儘管小尺寸葉片旋轉式壓縮機具有優勢，然而冷卻劑經由壓縮機外殼內壁表面之洩漏為其缺點。這係此等壓縮機為何亦使用潤滑油之原因，潤滑油具有二主要功能：其一為潤滑運動部件，及其二為密封此等運動部件之間的餘隙，使可對壓縮機效率造成不利影響的氣體洩漏減至最小。
目前最佳技術中已知者係小尺寸旋轉式葉片型式壓縮機，例如歐洲專利案第EP 1831561 B1中描述者，其中藉由製作非常具體之設計、且保持壓縮機部件之尺寸在極嚴格公差下以對抗冷卻劑之損失，以在保持微型之規模同時仍提供良好之壓縮機性能。結果為此等公差之微小偏差即大幅影響壓縮機之效率，且同時如此設計之壓縮機將使製造非常複雜且非常昂貴。
文件第KR 101159455號揭示一種旋轉式葉片壓縮機，其中與一轉子連接之一軸係藉複數個球軸承導引而旋轉：此組態之問題在於，此等軸承如硬點反應，不容許此旋轉下之彈性，因此阻礙系統調整或吸收震動，如此可容易在特定情形下損壞。
專利申請案第EP 15161944.2號係由同一申請人申請，該案揭示一旋轉式壓縮機配置，其包含一導引元件(衛星元件)環繞一軸線(shaft axis)繞行且帶動一圓柱活塞在該壓縮機之一本體上環繞該軸線旋轉。此配置係以一導引元件(衛星)工作，且在該本體與該圓柱活塞之間確保一接觸點。此外，該配置中有該衛星元件相對於該圓柱活塞外壁之一導引點，該衛星元件與該圓柱活塞之間保持一特定壓力或力，以保持此類導引點。在該配置中，內壓縮機室中之壓力所施加的力係由該衛星在單一接觸點接受，而導致相當大之力道。
為克服目前最佳技術中存在之問題，且進一步將來自壓縮之力道分佈最佳化，而提出本發明。另外，本發明亦針對其他目的、及特別是將在本說明其餘部份出現之其他問題的解決方案。
依據一第一態樣，本發明關於一種旋轉式壓縮機配置，其包含以一軸線為中心之一本體、及一圓柱活塞，該圓柱活塞相對於該本體而偏心地配置使得在該二者之間建立一內體積，一可壓縮流體可導入該體積中。該配置進一步包含導引構件，其等以相對於該軸線之一偏移軸線配置，該等導引構件環繞該軸線而旋轉，帶動且導引該圓柱活塞在該本體上之旋轉。該等導引構件接觸該圓柱活塞之外表面時，該等導引構件提供至少二個導引點，使得該等導引點以相對於該圓柱活塞之方式被定位，使得在該圓柱活塞旋轉期間確保在該內體積內之介於該本體與該圓柱活塞之間的一接觸點。
較佳地，該等導引構件經配置，使得被建立之該等導引點於該接觸點之各側上成角度地定位，該等導引點之至少一者位於由該內體積中之流體在該圓柱活塞上所產生之所得力之側上。
一般來說，依據本發明，該等導引點之至少一者位於靠近由該內體積中之流體在該圓柱活塞上所產生的最大所得力之點處。
該等導引構件較佳地以一最大角度180°配置。
依據本發明之一可能實施例，該等導引點相對於該軸線以一相同半徑來配置，相對於該接觸點以實質上相等角度來配置。在一不同實施例中，該等導引點相對於該軸線以二個不同半徑來配置。
本發明之一第一實施例中，該等導引構件包含二衛星導引構件，各一者在一導引點接觸該圓柱活塞，該等導引構件在環繞該軸線繞行的同時，在該圓柱活塞上滾動及/或滑動。一般來說，該等導引構件安裝於環繞該軸線而旋轉之支撐繞行構件上。
本發明之一第二實施例中，該等導引構件安裝至一可樞轉支撐件上，該可樞轉支撐件係環繞該軸線而旋轉且進一步能夠在一樞轉點上樞轉。
又在本發明之一第三實施例中，該等導引構件包含一滑動件，其覆蓋該圓柱活塞外壁之一全角度弧從而建立複數個導引點。該滑動件較佳地係以鋼製成，或者以諸如PTFE、聚合物、石墨或相似物之一具有適當摩擦學特性的材料製成以使摩擦最小化。
一般來說，依據本發明，該旋轉式壓縮機配置進一步包含至少一葉片，該至少一葉片可在該圓柱活塞旋轉期間以其接觸該圓柱活塞之內壁之方式於該本體內滑動。
較佳地，該旋轉式壓縮機裝置進一步包含一張力裝置，該張力裝置對該至少一葉片施加壓力，使得當該圓柱活塞環繞該本體旋轉時，該至少一葉片接觸該圓柱活塞之內壁。
依據本發明，該至少一葉片一般建立至少一壓縮室，該至少一壓縮室之體積係隨該圓柱活塞之旋轉而減小，使得一可壓縮流體在排放前被壓縮。
本發明之旋轉式壓縮機配置較佳地包含一進口(entry)及一出口，該入口用於將冷卻劑流體引進該內體積中，該出口用於壓縮的該冷卻劑流體離開該內體積，該入口與出口(140)各配置於該葉片之一側上。
本發明之旋轉式壓縮機配置一般進一步包含驅動該等導引構件以環繞該軸線繞行的一馬達。
該可壓縮流體較佳地包含一冷卻劑氣體。
依據本發明，潤滑油亦可與該可壓縮流體一起提供，該潤滑油係與該可壓縮流體相容。
一般來說，本發明之旋轉式壓縮機配置進一步包含一上方板及一下方板，該上方板及該下方板被配置以在高度上依一緊密方式封閉在該本體與該圓柱活塞之間所建立的至少一壓縮室。較佳地，該旋轉式壓縮機裝置進一步包含配置於該等上方及/或下方板之間之至少一片段元件，以容許至少一壓縮室之緊密密封及該圓柱活塞之運動。一般來說，該至少一片段元件包含一低摩擦材料。
依據一第二態樣，本發明關於一種降溫/冷卻系統，其包含一如上述者之旋轉式壓縮機配置。
10‧‧‧圓柱活塞
20‧‧‧軸線
30‧‧‧葉片
31‧‧‧狹槽
32‧‧‧拉緊裝置
40‧‧‧本體
100‧‧‧旋轉式壓縮機；旋轉式壓縮機配置
110‧‧‧壓縮室
130‧‧‧入口；進口
140‧‧‧出口
200‧‧‧第一導引構件
201‧‧‧第一導引點
300‧‧‧第二導引構件
301‧‧‧第二導引點
400‧‧‧接觸點
500‧‧‧支撐繞行構件；支撐構件
600‧‧‧可樞轉支撐件
602‧‧‧樞轉點
700‧‧‧完整滑動件
901‧‧‧作用表面
902‧‧‧力向量
X‧‧‧軸線
α‧‧‧角度
β‧‧‧角度
δ‧‧‧距離
熟知此項技藝之人士在結合隨附圖式來閱讀以下本發明實施例詳細說明時，本發明之進一步特點、優勢、及目的將為顯而易見的。
圖1顯示依據本發明之一第一實施例的旋轉式壓縮機配置概述。
圖2顯示圖1之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一0°角度位置配置。
圖3顯示圖1之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一90°角度位置配置。
圖4顯示圖1之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一180°角度位置配置。
圖5顯示圖1之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一270°角度位置配置。
圖6顯示依據本發明之一第二實施例的旋轉式壓縮機配置概述。
圖7顯示圖6之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一270°角度位置配置。
圖8顯示依據本發明之一第三實施例的旋轉式壓縮機配置概述。
圖9顯示圖8之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一0°角度位置配置。
圖10顯示圖8之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一90°角度位置配置。
圖11顯示圖8之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一180°角度位置配置。
圖12顯示圖8之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以一270°角度位置配置。
圖13顯示圓柱活塞與本體位於一位置時之例示性概述，其在一使得接觸點以一180°角度位置配置的位置。
圖14顯示類似於圖13之圓柱活塞與本體的例示性概述，但其在一使得接觸點以一大約225°角度位置配置的位置。
圖15顯示圖1之旋轉式壓縮機配置的上方平面視圖，其中圓柱活塞與本體之間的接觸點以室中流體之所得力為最大之一角度位置來配置。
圖16顯示一幾何代表圖，其顯示出與圖15者相似之組態中的導引構件定位，該等導引構件配置在接觸點之二側、配置在以中心軸線共心的同一圓周上。
圖17顯示一幾何代表圖，其顯示出與圖15者相似之組態中的導引構件定位，該等導引構件配置在接觸點之二側、配置在兩者都以中心軸線共心而配置的二個不同圓周上。
圖18顯示一圖表，其表示在圓柱活塞在本體上之二次完整360°循環之後，在依據本發明之一壓縮機配置中的一冷卻劑氣體(n)所佔據體積及壓力。
圖19顯示一圖表，其表示在圓柱活塞在本體上之二次完整360°循環之後，在依據本發明之一壓縮機配置中的冷卻劑氣體(n-1)、(n)、及(n+1)所佔據體積之比較。
圖20顯示一圖表，其表示在圓柱活塞在本體上之二次完整360°循環之後，在依據本發明之一壓縮機配置中的冷卻劑氣體(n-1)、(n)、及(n+1)壓力以及作用表面。
圖21顯示一圖表，其表示在圓柱活塞在本體上之二次完整360°循環之後，在依據本發明之一壓縮機配置中，考慮作用表面所計算出之冷卻劑氣體(n-1)、(n)、及(n+1)所施加的力、以及該等力之總所得力。
圖22顯示一示意圖，其表示在依據本發明第一實施例之一旋轉式壓縮機配置中，藉內室中流體所施加之力為最大時的組態。
本發明關於一葉片旋轉式壓縮機配置，以下稱作旋轉式壓縮機配置100、或簡稱旋轉式壓縮機100。本發明之旋轉式壓縮機100較佳地用於降溫或冷卻系統，且工作流體一般為任何可壓縮氣體、較佳地為一冷卻劑氣體或包含一冷卻劑氣體之一混合物。
旋轉式壓縮機100包含一入口130及一出口140，工作流體經由該入口進入該壓縮機，且此流體一旦被壓縮後即經由該出口離開所提及之壓縮機。
本發明之壓縮機進一步包含一圓柱活塞10，其內配置以一軸線X為中心之一本體40。該壓縮機亦包含一葉片30，其可滑入一狹槽31中，以與圓柱活塞10之內壁接觸，且建立一密封壓縮室而流體將在該密封壓縮室壓縮，以下將對此作更詳細地進一步解說。本體40偏心地配置於圓柱活塞10內側。圖13與圖14顯示依據本發明之壓縮機配置100的流體入口130與流體出口140：用於工作流體之入口130及出口140配置於本體40中，且較佳地配置於葉片30附近。
本發明之配置以此方式製成，使得軸線20與本體40為旋轉式壓縮機100內之單一件且為靜態：軸線20被配置於本體40中心。然而，此時係圓柱活塞10環繞本體40(事實上，環繞本體40以及軸線20)旋轉。
依據本發明，配置100包含依照一實施例(參見例如圖1或圖6)之第一導引構件200及第二導引構件300，使得藉由此等第一及第二導引構件200、300帶動圓柱活塞10旋轉，如將對此作更詳細地進一步解說。
葉片30可在被配置於本體40中之狹槽31內滑動：在圓柱活塞10相對於本體40之全部旋轉期間，在狹槽31中保持壓力，以使葉片30與圓柱活塞10之內壁接觸。為達成此，本發明之配置包含一在狹槽31內側之張力裝置32，其對葉片30施加壓力，使得該葉片與圓柱活塞10之內壁接觸：可將提供此類功能之任何類型張力裝置32用於本發明之配置中，該張力裝置典型地為一彈簧，然亦可能為一氣動裝置。葉片30可將流體室中、介於本體40與圓柱活塞10之間的內體積分隔。
本發明旋轉式壓縮機100中之參考系統實際上係與先前技術中之標準解決方案顛倒：本體40固定，且圓柱活塞10係環繞固定本體40而旋轉之部件。
本專利申請案之圖式係顯示僅具有一個葉片30之一本發明實施例：然而，依據本發明且包含其於發明範疇內者，該旋轉式壓縮機配置包含超過一個葉片30亦為可能，因此在本體40與圓柱活塞10之間形成超過一個壓縮室110。在此情況下，將有超過一個流體出口140，使壓縮流體在經壓縮後(壓縮係在數個步驟中發生)經由該等流體出口施配。
圖1顯示本發明之壓縮機配置的一第一實施例，其具有第一導引構件200及第二導引構件300。第一與第二導引構件200、300兩者在各自之第一與第二導引點201、301中與圓柱活塞10之外壁接觸，因此確保在圓柱活塞10與本體40之間存在一接觸點400。在該壓縮機配置之整個運動及運作期間，確保在圓柱活塞10外部具有二導
引點，且在活塞10於本體40上之運動期間持續保持有接觸點400，以在本體40與活塞10之間的內室中提供一正確之緊密度，使得有效地壓縮流體。
第一導引構件200與圓柱活塞10之外壁接觸，界定出第一導引點201。相似地，第二導引構件300與圓柱活塞10之外壁界定出第二導引點301。圖1顯示，在一較佳實施例中相對於接觸點400而對稱配置之導引構件200、300，然本發明之其他實施例則將導引構件200、300置放於並非必須對稱之不同位置中，以下將對此作進一步解說。在任何情形下，導引200、300最大可容許總分離為180°。
依據圖1所示之第一實施例，第一及第二導引構件200及300安裝於支撐繞行構件500上：當此等支撐繞行構件500被帶動旋轉(藉由一馬達，未顯示)，使得其等環繞圓柱活塞10及本體40繞行時，導引構件200、300環繞其本身旋轉(自旋轉)、在圓柱活塞10之外壁上滾動及/或滑動、且同時環繞活塞10及本體40繞行。支撐繞行構件500以使二導引點接觸圓柱活塞10之壁上以確保接觸點400的方式安裝，如先前所解說者。在該壓縮機之整個旋轉與運作期間皆保持如此。支撐構件500、與第一及第二導引構件200、300之繞行係環繞軸線20之軸進行。在一整圈中，圓柱活塞10藉由導引構件200、300偏心地帶動而在本體40上(事實上，軸線20之軸上)旋轉，以壓縮該內室中之流體。
圖2、圖3、圖4、及圖5顯示，支撐構件500、與第一及第二導引構件200、300在一整圈中、位於本體40上方分別在0°、
90°、180°、及270°之位置之不同位置。之後有進一步相似之循環。如此等圖式所示，葉片30相對於本體40之位置角度上保持固定，但由於張力裝置32而在狹槽31內滑動，確保活塞30與圓柱活塞10內壁之間恆有接觸。
以如依據本發明之壓縮機配置所描述的組態，可能保證在整個壓縮循環期間，極佳地導引圓柱活塞10在本體40上之運動，同時將力道最小化(相較於已知系統耗散較少能量)，且亦將該配置中之可能振動最小化。
依據圖6中所示之本發明之第二實施例(圖7顯示處於270°角度的此位置，與圖5中所示者類似)，第一及第二導引構件200、300現在安裝於一可樞轉支撐件600上，該可樞轉支撐件能夠在一樞轉點602上樞轉。本實施例與已說明者非常類似，但具有不同的力分配且容許該等導引構件在圓柱活塞10上更高程度地調整。一般來說，導引構件200、300安裝於可樞轉支撐件600上。
又，圖8至圖11中顯示本發明之一第三可能組態，其中該等第一及第二導引構件已由一完整滑動件700取代，該完整滑動件覆蓋圓柱活塞10外壁在第一與第二導引點201、301之間的一全角度弧。滑動件700係依如第一及第二實施例所描述之類似方式，在本體40上滑動且推動圓柱活塞10。滑動件700可以鋼、或以具有適當摩擦學特性之材料(PTFE、聚合物、石墨等)製成。此解決方案相對於其他二個實施例中者之主要優點為其製造簡單且成本減至最低。
圖16顯示一例示性幾何分佈，其顯示第一及第二導引構件200及300配置於圓柱活塞10上、環繞相同共心圓周(或繞行軌道)、分別在第一與第二導引點201與301接觸活塞10外壁、且界定配置於與導引構件200與300為相等成角度距離處之一接觸點400。
圖17顯示出與圖16解說者類似之另一可行執行方式，但其中第一與第二導引構件200、300配置於以一特定距離δ偏置之外圓周處。該等導引構件與活塞10外壁在導引點201及301接觸，但介於該本體與該活塞之間的接觸點400目前在幾何上配置於非與該二個導引構件成角度等距之位置處。δ越大，接觸點400越接近第二導引構件300，如圖17中所表示者。
現在請回到圖表，圖18顯示對至由圓柱活塞10內壁與本體40所形成之室中的一特定流體n(一般為一氣體)而言，當活塞10在本體40上轉二圈360°時，該流體所佔據之體積及該室中最終壓力的變化。水平軸代表接觸點400相對於葉片30與圓柱活塞10內壁之接觸點所形成之角度。以圖2為例，在一0°角度時，一特定氣體n開始在一特定進口壓力下由入口130引進該室中，其體積增加到如圖3中所表示之一90°接觸點位置(葉片30、活塞10內壁與本體40之間形成的室空間的體積在0°與90°之間增加，圖式左側為較小體積)。在180°(圖4)、270°(圖5)、及360°(回到圖2)接觸點位置處，繼續引進流體n，使其在該室中之體積繼續增加，同時其壓力則保持於該流體經由入口130所提供之進入壓力下。這代表活塞10在本體40上之一整圈。稍後，在第二圈中，引進之氣體n開始壓縮，使其佔據
內室中之體積開始減小，因此氣體之壓力開始增加，直到到達一特定之出口壓力值為止：接著，出口140開啟，讓壓縮氣體離開。0°、90°、180°、及270°之圖式分別與圖2、圖3、圖4、及圖5中者類似，但現在請見葉片30、活塞10、與本體40之間形成的另一體積室。流體n之壓力值主要取決於該流體之本質、及其溫度，因此該圖表中未指出任何具體值。
圖19顯示在二次360°循環中之體積變化，各針對氣體(n)、氣體(n-1)及氣體(n+1)。曲線顯示氣體(n)之後的體積變化在圖19中以連續表示且與圖18中者相似。虛線曲線之左側係指一氣體(n-1)，其疊加於氣體(n)曲線上：分別以0°、90°、及180°角度之圖2、圖3、及圖4為例，氣體(n)僅在圖2中開始被引進，而來自前次循環之氣體(n-1)則已被引進，因此佔據整個內室體積，其體積為最大。在圖3描繪之90°位置中，開始引進氣體(n)且其體積增加(葉片30左側處為小室體積)，而同時氣體體積(n-1)開始減小(其佔據之室體積，即葉片30右側者，已從0°處者減小)。依解說之趨勢繼續，氣體(n)持續增加其體積，且同時氣體(n-1)持續減小體積，直到如圖4中所示於180°之位置，其中二氣體佔據之體積相同(如圖4中所示，二類似室體積在葉片30左與右側處)。該循環將在圖5(270°)中繼續，直到360°(再次與圖2類似)，其中氣體(n-1)繼續壓縮、繼續減小其體積，且同時藉進口130持續引進氣體(n)及因此該氣體(n)佔據較大體積。
圖19中之曲線右側顯示氣體(n)及一氣體(n+1)之體積變化：一旦完全引進氣體(n)於該室中且該氣體(n)在點360°處佔據最大
體積，該氣體(n)之體積即開始減小，使該氣體(n)壓縮且因此通過出口140來提供，氣體(n+1)體積則依循如氣體(n)先前所遵循者之一類似曲線、即該氣體(n+1)從一開始位置起被引進，直到其佔據該室全部內體積為止，此與氣體(n)於先前循環中所發生者類似。應了解，此等曲線將以360°循環週期地持續，由氣體(n+1)取代氣體(n-1)、氣體(n+2)取代氣體(n)、且氣體(n+3)取代氣體(n+1)等。
接續以上解說，圖20現在顯示二次360°循環中之作用表面值。就作用表面而言，應了解到，由接觸點400與葉片30接觸圓柱活塞10內壁之點所形成之片段長度值，乘以該片段之高度(或深度)，將因此獲致一表面值。該作用表面於0°位置(圖2)處由0開始，此時接觸點400對應於葉片30與活塞10內部接觸之一點。該作用表面增大直到180°之位置(圖4)，此時其值最大，且從該最大值開始減小至其零值回到圖2。
一旦計算出作用表面，圖20中之圖表進一步顯示氣體(n-1)、氣體(n)、及氣體(n+1)之氣體壓力：氣體(n)壓力與圖18中所示者相同，而氣體(n-1)與(n+1)者相同，但轉動360°。
從圖20之圖表中的數值出發，該室內側氣體朝向圓柱活塞10內壁、及朝向本體40之所得力顯示於圖21中。現在，該氣體之力計算為該作用表面(圖22中以901標示，介於接觸點400與葉片30接觸圓柱活塞10內壁之點之間，理解該值為此長度乘以高度)乘以該氣體之壓力。在第一次360°循環中，所得力為先前引進氣體(n-1)與新近引進者(n)的和(向量力之和，由於該等力方向相反，因此圖20之
圖表中的數值係以減法計算)，兩者之和在圖表中標示為所得力。由氣體朝活塞10及該本體所施加之最大力出現在位於一角α°處之接觸點400(在圖式給出之實例中係以接近270°例示)。相同曲線出現在圖21右側所示之第二次360°循環，但現在為氣體(n)及氣體(n+1)，該氣體(n)在本循環中完全引進且正被壓縮，而氣體(n+1)係新近被引進該室中之氣體。依相同方式計算所得力，其為二氣體施加之力的和。當考慮被引進之相同氣體(本質、數量及溫度)時，該所得力係與先前循環中者相同。在這些情況下，接觸點400於角度α°處之相同位置係給出該室內側氣體所施加之最大力者。
圖15顯示於一α°角度之接觸點400位置，此時氣體所施加之所得力最大。典型地，為計算第一及第二導引構件200及300之位置、或至少導引點201及301(其他實施例時)之位置，依照圖21之圖表，首先建立施加力為最大之角度α°。請看圖22，接著配置於角度α°處之接觸點400之位置。藉此組態，接觸點400與葉片30與圓柱活塞10壁接觸處所形成之一角度的等分線中衍生出力向量902，其形成相對於葉片30之一角度(β/2)°、及相對於接觸點400之相同角度(β/2)°。因此，該第一導引點位置(圖22中之201)被界定以在該點處施加反作用力。接著為導引及平衡目的，將該第二導引點(圖22中之301)置放於接觸點400之另一側。如圖22所示，角度β°相等於360°減α°。
最大力之位置與氣體型式、壓縮機操作條件、及進口處之例如氣體壓力及溫度之流體條件高度相關，且可在運作期間之一段時間後改變：因此，最大力之定位亦可在該壓縮機運作期間改變。
為此，導引點201及301之位置大致上剛好界定於距離接觸點400二側之一低於180°之給定角處，以避免藉壓縮期間在該內室中生成之壓力所引發的力所致之環繞接觸點400之任何槓桿效應。
導引點201、301可相對於接觸點400為對稱(等距離)、或不為對稱。
儘管已參考較佳實施例來說明本發明，然所屬領域中具有通常知識者可實施眾多修改及變更，而不致脫離隨附申請專利範圍所定義之本發明範疇。
10‧‧‧圓柱活塞
30‧‧‧葉片
31‧‧‧狹槽
40‧‧‧本體
100‧‧‧旋轉式壓縮機；旋轉式壓縮機配置
130‧‧‧入口；進口
200‧‧‧第一導引構件
201‧‧‧第一導引點
300‧‧‧第二導引構件
301‧‧‧第二導引點
400‧‧‧接觸點
500‧‧‧支撐繞行構件；支撐構件
Claims (22)
- 一種旋轉式壓縮機配置(100)，其包含以一軸線(shaft axis)為中心之一本體(40)、及一圓柱活塞(10)，該圓柱活塞相對於該本體(40)而偏心地配置，使得在該本體與該圓柱活塞之間建立一內體積，一可壓縮流體可導入至該內體積中；該配置(100)進一步包含導引構件，其等以相對於該軸線之一偏移軸線配置，該等導引構件環繞該軸線而旋轉、帶動且導引該圓柱活塞(10)在該本體(40)上之旋轉；其中該等導引構件接觸該圓柱活塞(10)之外表面時，該等導引構件提供至少二個導引點(201，301)；該等導引點(201，301)以相對於該圓柱活塞(10)之一方式被定位，使得在該圓柱活塞(10)的該旋轉期間確保在該內體積內之介於該本體(40)與該圓柱活塞(10)之間的一接觸點(400)。
- 如請求項1之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引構件經配置，使得被建立之該等導引點(201，301)於該接觸點(400)之各側上成角度地定位，該等導引點之至少一者定位於由該內體積中之該流體在該圓柱活塞(10)上所產生之所得力之側上。
- 如請求項2之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引點之至少一者定位於靠近由該內體積中之該流體在該圓柱活塞(10)上所產生的最大所得力之點處。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引構件(201，301)以一最大角度180°配置。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引點(201，301)相對於該軸線以一相同半徑來配置，相對於該接觸點(400)以實質上相等角度來配置。
- 如請求項1至請求項4中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引點(201，301)相對於該軸線以二個不同半徑來配置。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引構件包含二個衛星導引構件(200，300)，各該等衛星導引構件在一導引點接觸該圓柱活塞，該等導引構件在環繞該軸線繞行的同時，在該圓柱活塞(10)上滾動及/或滑動。
- 如請求項7之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引構件(200，300)安裝於環繞該軸線而旋轉之支撐繞行構件(500)上。
- 如請求項7之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引構件(200，300)安裝至一可樞轉支撐件(600)上，該可樞轉支撐件係環繞該軸線而旋轉且進一步能夠在一樞轉點(602)上樞轉。
- 如請求項1至請求項6中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該等導引構件包含一滑動件(700)，該滑動件覆蓋該圓柱活塞(10)的外壁之一全角度弧(full angular arc)從而建立複數個導引點。
- 如請求項10之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該滑動件(700)係以鋼製成，或以諸如PTFE、聚合物、石墨或相似物之一具有適當摩擦學特性的材料製成以使摩擦最小化。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其進一步包含至少一葉片(vane)(30)，該至少一葉片可在該圓柱活塞(10)之旋轉期間以其接觸該圓柱活塞(10)之內壁之一方式於該本體(40)內滑動。
- 如請求項12之旋轉式壓縮機配置(100)，其進一步包含一張力裝置(32)，該張力裝置對該至少一葉片(30)施加壓力，使得當該圓柱活塞(10)環繞該本體(40)而旋轉時，該至少一葉片接觸該圓柱活塞(10)之該內壁。
- 如請求項12至請求項13中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該至少一葉片(30)建立至少一壓縮室，該至少一壓縮室之體積係隨該圓柱活塞(10)之旋轉而減小，使得一可壓縮流體在被排放前被壓縮。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其包含一進口(entry)(130)及一出口(140)，該進口用於將冷卻劑流體引進至該內體積中，該出口用於使經壓縮的該冷卻劑流體離開該內體積，該入口(inlet)(130)與該出口(140)各配置於該葉片(30)之一側上。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其進一步包含驅動該等導引構件環繞該軸線繞行的一馬達。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該可壓縮流體包含一冷卻劑氣體。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其中潤滑油亦與該可壓縮流體一起提供，該潤滑油係與該可壓縮流體相容。
- 如前述請求項中任一項之旋轉式壓縮機配置(100)，其進一步包含一上方板及一下方板，該上方板及該下方板被配置以在高度上依一緊密方式封閉在該本體(40)與該圓柱活塞(10)之間所建立的至少一壓縮室。
- 如請求項19之旋轉式壓縮機配置(100)，其進一步包含配置於該等上方及/或下方板之間之至少一片段元件，以容許至少一壓縮室之一緊密密封及該圓柱活塞(10)之運動。
- 如請求項20之旋轉式壓縮機配置(100)，其中該至少一片段元件包含一低摩擦材料。
- 一種降溫/冷卻系統，其包含如請求項1至請求項21中任一項之一旋轉式壓縮機配置(100)。
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