TW571027B - Scroll compressor with vapor injection - Google Patents

Description

發明之領域 發明係、有關於涡卷式機器。尤其是，本發明係 、封騎料式壓縮機，:其包括使用直接架設 卷式壓縮機之雙辦Μ Μ 爲 體的一熱父換機或閃蒸槽之一蒸氣噴出系 統。 ，: 發明之背景及摘要 ^ 〇2]冷/東及空調系統基本，上包括一壓縮機、一冷凝 ^一膨脹閥以及一蒸發器。這些元件依序連接在一連續 的机動通路巾。-工作液或冷;東誠經該系統並在一流體 相位及蒸氣或氣體相位間;改變。 [0003]冑種壓縮機形式已使用於冷;東及空調系統中，包 括 < 不限於往復式壓縮_、螺釘壓縮機及轉動式壓縮機。 轉動式I職可包括葉片式及料式壓職。料式機器 使用兩_卷元件’而各料元件具有_端板；以及大體 上垂直於各別端罩而延伸的一螺旋形罩。該螺旋形罩以相 對方式配置，使兩個螺旋形罩相互交叉配置。該螺旋形元 件架設成使其可相互以相對的轉動動作接合。在此轉動移 動時，該螺旋形罩界定連續的包封袋或空間，且由一相當 低的吸氣壓力下的一徑向外位置向内移動至一顯著地較高 或排氣壓力下的中間位置。該壓縮之流體由中間位置的包 封空間流經通過渦卷元件之一的端板而形成一排氣通道。 [0004]目前的冷凍及空調系統加入蒸氣噴射系統，其中 氣態冷凍劑的一部份噴入在低吸氣壓力及高排氣廢力之間 的一壓力下的包封袋或空間中。此氣態冷凍劑通過延伸而 571027 五、發明說明（2 ) ~ ~~— 通過兩個渦卷元件之一的一個或:數個噴射口而噴入包封袋 2空間中。喷射此種氣態冷輯具有增加冷束或空調系統 此力的效果，進而增加冷;東或空.調系統之效率。在加入蒸 氣噴射以達到最大能力及最高政能的冷;東或空調系統中， 開發工程師想要提供一種寸使噴射至包封袋的冷滚氣體量 最大化以及最大化中間壓力，在該壓力下冷束劑氣體喷射 至包封袋中藉由最大化冷凑氣體的量以及冷凍劑氣體喷射 的壓力，系統之能力以及冷凍或空調系統之系統效率可增 加至最高。 [0005] 當開發蒸氣噴射:系統時，開發工程師必須考慮噴 射至袋中的蒸氣源。基夺上，蒸氣冷凍源通過在冷凍迴路 内的位置下之一連接部：而如閃蒸槽或節熱器的一裝置用 來自軋體冷/東劑分開蒸氣冷;東劑的一裝置内的一位置上的 一連接部，以確保僅氣體或蒸氣冷凍劑噴射至包封袋或空 間中。當自冷凍迴路内的一位置接觸流體冷凍劑時，蒸氣 或氣體冷凍劑基本上通過冷凍迴路内的位置及壓縮機之間 延伸的一流體管線而引導至壓縮機。在蒸氣源或氣體冷束 劑之間使用流體管備置一系統，其中由於流體管線之漏失 以及/或溫度之喪失可產生氣體冷;東劑壓力降。雖然可隔絕 此管線，以限制溫度的喪失，此隔絕增加了冷凍或空調系 統的價格及複雜性，且在系統維修上產生問題。 [0006] 因此，蒸氣噴射系統之繼續的發展係朝向增加可 噴射至包封空間中的中間加壓蒸氣的量及壓力。 [0007] 本發明備置一種蒸氣噴射系統，其中一閃蒸槽、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公菠） ........... 裝：........-…訂.........線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 571027 A7 _；__B7 _ 五、發明説明（3 ) 一節熱器或一熱交換機直接架設至壓縮機之密封殼體。閃 蒸槽、節熱器、或熱交換機.之直接連接省去中間加壓氣體 冷凍劑所需的所有外管。閃蒸槽::、節熱器、或熱交換機的 優點在於其較輕巧的單一單元，較少的壓力水滴，架設較 容易’且不需隔絕蒸氣噴||流體管線，架設時須連接的元 件較少，因此冷凍或空調系統的造價較低。 [0008] 本發明的應用將在下文中更為清楚。須瞭解的是 詳細說明、特定實例、較隹實施例均為例示而非限制本發 明之用。 圖式乏簡要說明 [0009] 本發明將配合_式加以詳細說明，其中： [〇〇1〇]第1圖為依據本:發明之一渦卷式壓縮機之橫截面 圖， [0011] 第2圖為如第1圖中所示的渦卷式壓縮機由隔板下 所取的一水平截面圖； [0012] 第3圖為如第1圖中所示備置一相連之閃蒸槽的渦 卷式壓縮機之橫側面圖； [0013] 第4圖為依據本發明之另一實施例的與一冷凍系 統的一蒸氣噴射系統連用的一熱交換機之概略圖； [0014] 第5圖為如第1圖中所示的渦卷式壓縮機之側視 圖，其配合如第4圖中所示的一熱交換機；.· [0015] 第6圖為如第1圖中所示的渦卷式壓縮機之立體 圖’其配合依據本發明之另一實施例的一熱交換機；而 [0016] 第7圖為如第5圖中所示渦卷式壓縮機的側視圖， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公赞） — -6 - ·_ —------------------裝-----------.-訂-L----------------線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 571027 A7 B7 五、發明説明 其配合依據本發 器。 明之另一實施例的一熱交換機及一轉換 較佳實施例之詳纟田說明 [0017] 以下說明僅為例示之甩，非限制本發明之應用或 使用。 ι; [0018] 現在參看圖式，其:中使用相同或相似標號。在第j 圖中顯不一滿卷式壓縮機，其設計成可容納依據本發明之 獨特療氣噴射系統，且大體上以標號1〇表示。以下較佳實 施例僅為例示之用，非用以限制本發明之應用或使用。 [0019] 洞卷式壓縮機1;ϋ包括一大體上圓筒形密封殼體 12 ’其上端炫接一蓋14，而下端為具有與其一體成型之數 個架設腳（未顯示）的一年16。蓋14備置一冷凍劑，其中可 有一般排出閥的排出裝置18。其他固定至殼體12的主要元 件包括一橫向延伸隔板2〇，其在與蓋14熔接至殼體12相 的點上繞著其週邊熔接，一入口 22，適當地固定至殼體 的一主要軸承殼體24以及一下軸承殼體26，而該下軸承殼 肢具有數個徑向向外延伸腳，而各腳適當地固定至殼 12°大體上橫截面為方形但角為圓形的一馬達定子按壓 殼體12中。在馬達定子28上的圓形角之間的扁平部在馬達 定子28及殼體12之間形成通道，以利潤滑劑至殼體12頂回 流至其底部。 [0020 ]在其上端上具有一偏心曲柄銷32的一驅動軸或曲 柄輛.30可滑動地軸頸於在主要軸承殼體24上的一軸承％， 以及在下軸承殼體26上的一軸承36中。曲柄軸30的下端上 同 12 體 至 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭· 訂丨卜 :線丨 本紙張尺度適用中關家標準（CNS) Μ規格⑵㈣97公幻 571027 A7 -----~~~~_- B7 —___ 五、發明説明（5 ) 有一相當大直徑的共中心孔3 8，其與一徑向向外定位且向 上延伸至曲柄軸30之頂之較小直徑孔4〇相通。配置在孔38 内的是一攪拌器42。内殼體12_下部份填充潤滑油，而孔 38及40作為一泵以向上汲取潤滑油至曲柄軸3〇，最後至需 要潤滑的渦卷式壓縮機1 〇冬各部份。 [0021 ]曲柄軸30以一電動馬達驅動，該馬達包括具有通 過其中的馬達繞組44之馬違定子28以及按壓在曲柄軸30上 且分別具有上及下配重48:，50的一馬達轉子46。一般形式 的一馬達保護器52備置在.靠近馬達繞組44處，使得在馬達 超過其正常溫度範圍時，:馬達保護器52會使馬達停止。 [0022] 軸承殼體24之+表面備置一環形扁平止推軸承表 面54,其上配置一轉動-卷元件56。渦卷元件56包括一端 板58，該端板的上表面上具有一般的螺旋形閥，而在其下 表面上具有一環形扁平止推表面62。自下表面向下突出的 是一圓筒形輪轂64，其中有一軸頸軸承66，且其中轉動地 配置一驅動襯罩66，該襯罩具有一内孔，而孔内驅動地配 置曲柄銷32。曲柄銷32的一表面（未顯示）上具有一扁平 部，其驅動地接合在驅動套管68之内孔的一部份上的一扁 平表面’以備置一徑向具彈性的驅動組合，如受讓人的美 國專利第4，8 7 7，3 8 2號案，該專利之揭露併入本文中作為灸 考資料。 [0023] 罩60與一非轉動渦卷罩72嚙合，形成一非轉動渦 卷元件74的一部份。在轉動渦卷元件56相對於非轉動渦卷 元件74作轉動移動時形成流體的移動袋，而當袋自渴卷元 --—___________ '________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公茇) " --

-------------------裝…： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁). .訂，丨Γ -線—— 571027 A7 五、發明説明（6 ) 件56 ’ 74的一徑向外面的位置移動至中間位置時，該流體 袋被壓縮。非轉動渦卷元件74以任何所欲的方式架設至主 要抽承殼體24，以限制非轉動爽卷元件74的軸向移動。此 架設的特定方法非為本發明之特徵。 [0024]非轉動渴卷元件h具有一配置在中間的排出口 76，其經由在隔板20上的丁開口 78與由蓋14及隔板2〇界定 的一排氣消音器80作流體相通。由在渦卷罩6〇及72之間的 移動袋所壓縮的流體經由口 76及開口 78排至排氣消音器8〇 中。非轉動渦卷元件74的上表面上有一環形凹槽82，該凹 槽具有平行共軸側壁，其中密封地配置作軸向移動的一環 形封口總成84，其用來峄絕凹槽82之底，使得非轉動渦卷 兀件74可藉由一通道86争一中間流體壓力作流體相通。因 此，非轉動渦卷元件74藉由作動在非轉動渦卷元件74之中 間部份上的排出壓力所產生的力量軸向地偏動而靠向轉動 渦卷元件56。此軸向壓力偏動，以及用以支持非轉動渦卷 元件7 4作有限的輛向移動之各種技術已詳細地揭露於美國 專利第4, 877, 382號案中。 [0025] 渦卷元件56及74之相對轉動由一般具有一對可滑 動地配置在非轉動渦眷元件74上的對稱相對長形孔中的鏈 以及第二對可滑動地配置在轉動渦卷元件56上之對稱地相 對之長形孔中的鍵的歐姆聯結器88所阻止。 [0026] 渦卷式壓縮機1〇最好為、、低側邊，，形式，其中吸 氣進入殼體12部份地被允許有助於冷卻馬達。只要有足夠 的回流吸氣’馬達即會維持在所欲溫度内。然而，當此氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公f) -----------------------裝！ (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 訂| .線，.............—............. . 571027 A7 I ------- B7 五、發明說明（7 ) ~ ^~ -- ⑽彳τ止％ ’冷氣之喪失會造成馬達保護器⑽請 縮機10 〇 乂堂 [°〇2孓廣義地說，渦卷式壓·為習知技藝，或為申請 A之又讓人的其他有料請案之主要内容。制本發明之 !則的構造體之細節為大-上以標號刚所代表的一獨特 I 了軋噴射系統之細節。療氣:噴射系統100用來喷出蒸氣或氣 體冷H以增加料式f縮機ίο的能力及效率。 ⑽28]現在參看第卜3圖，蒸氣喷射系統则包括通過非 | 轉動渦卷元件74的一端叔9〇而延伸的一蒸氣喷射通道 1〇2,開放至包封流體袋申的一單一蒸氣噴射口 1〇4，一連 接官106，通過殼體12而延伸至殼體12外的一流體噴射口 108。 、 [0029] 蒸氣喷射通道102為一橫向鑽孔，其大體上自在非 轉動渦卷元件74的外部上之一位置通過非轉動渦卷元件74 至其與瘵氣噴射口 104相通的一位置大體上水平地延伸。蒸 氣喷射口 104大體上自通道1〇2通過非轉動渦卷元件74作垂 直的延伸，並開放至由罩6〇，70形成的包封空間或袋中。 連接管106自蒸氣噴射通道1〇2延伸至流體噴射口 1〇8，在該 處連接管106固定至流體噴射口 1〇8，其依次連接至上述冷 /東系統的閃蒸槽或熱交換機。 [0030] 現在參看第3圖，渦卷式壓縮機1〇為一冷;東系統 120的一部份。冷凍系統120包括渦卷式壓縮機1〇，一冷凝 器122，為一膨脹閥或固定孔124的一第一膨脹裝置，一閃 条槽126 ’為一膨脹:閥128的一第二膨服裂置及一蒸發器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公梵）

-10 - 571027 A7 B7 五、發明説明 130。 [0031 ]在操作時，由渦卷式壓縮機1〇所壓縮的冷凍劑通 過一流體管線流至藉由移除其中:’的熱而冷卻及凝結冷凍劑 的冷凝器122中。流體冷凍劑自冷凝器122流過膨脹閥或孔 124。膨脹閥或孔124減少養凍劑的壓力。冷凍劑自膨脹閥 或孔124流至閃蒸槽126。在閃蒸槽126中，冷凍劑的一部份 由於下降的壓力而蒸發，自.‘收集在閃蒸槽126底部的剩餘流 體冷/東劑中取走蒸發熱。呔冷卻的流體冷凍劑自閃蒸槽126 流經膨脹閥128，然後通過蒸發器138，在該處藉由吸收熱 而蒸發流體。然後，蒸發:之冷凍劑流至渦卷式壓縮機1 〇的 吸氣室中’在該處冷凍齊丨被再壓縮，而循環繼續。在閃蒸 槽126中產生的閃蒸或气態冷凍劑朝向通過殼體12而延伸 之喷射口 108流動。如上所述，密封地固定至噴射口 1〇8的 連接管10 6延伸至與蒸氣噴射口丨〇 4相通之蒸氣噴射通道 102，而蒸氣噴射口 104開放至由渦卷罩60，70界定的一個 或數個包封空間中。在抵達蒸發器130之前由上述系統所達 成之在閃蒸槽126中的流體冷凍劑的次冷卻增加了蒸發器 130之冷凍力（亦即，在蒸發器130上有一較大熱焓差異）。 [0032] 現在參看第4, 5圖，渦卷式壓縮機1〇為一冷凍系 統220的一部份。冷凍系統220包括渦卷式壓縮機1〇，一冷 凝器222，為一膨脹閥或固定孔224的一第一膨脹裝置，一 熱交換機226,為一膨脹閥的一第二膨脹裝置，以及一蒸發 器 230 〇 [0033] 在操作時，由渦卷式壓縮機1〇壓縮的冷凍劑流經 A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、^*1 :線丨 本紙張尺度適用中國國家標準（) 11 571027 A7 五、發明説明 一流體管線至冷凝器222，在該處冷凍劑藉由移除其中的熱 而冷卻並凝結。流體冷凍劑自冷凝器222通過一口 232以及 膨脹閥或固定孔224流至熱交換；^ 226。膨脹閥或固定孔224 減少流至熱交換機226。膨脹閥或固定孔224減少冷凍劑的 壓力及溫度，然後冷凍劑g到氣體狀態。該蒸發之冷凍劑 通過一口 234流至熱交換機;226，其在該處流體冷凍劑之額 外的熱被移除以次冷卻流體冷凍劑，然後冷凍劑直接自冷 凝器222通過口 232供應至熱交換機226,並直接流動通過貫 穿殼體12而延伸的喷射口 1 〇8。如上述，密封地固定至喷射 口 108的連接管1〇6延伸堇與蒸氣噴射口 1〇4相通的蒸氣噴 射通道102，而蒸氣喷射口 1〇4開放至由渦卷元件6〇及72界 定的一個或數個包封空巧中。 [0034] 次冷卻流體冷凍劑通過一口 238而離開熱交換機 226 ’並流經膨脹閥228，然後通過蒸發器230，在該處冷床 劑藉由吸收熱而蒸發。然後，蒸發之冷凍劑流至渦卷式壓 縮機10的吸氣室，在該:處它被再壓縮，而循環繼續。在抵 達蒸發器230之前由上述系統達成的在熱交換機226中流體 冷凍劑之次冷卻增加了蒸發器230之冷凍力（亦即，可在整 個蒸發器130上得到的一較大的熱焓差異）。 [0035] 現在參看第6圖，渦卷式壓縮機1〇與一熱交換機 .326併用。熱交換機326設計成置於底16内的渦卷式壓縮機 10之下。底16使用一圓形突緣340而增加高度，為以底架設 的熱交換機326增加空間。熱交換機326包括冷凝器222的 232，膨脹閥或固定孔224在熱交換機326及口 234之内部 v (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭丨 、可| :線丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 12 571027 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 喷射口 108再定位以通過底16而非殼體12延伸，而熱交換機 326包括與通過底16延伸的喷射口 108相配的一内口 236。連 接管106構形成與噴射口 108相配;。熱交換機326亦包括用來 使次冷卻流體冷凍劑流動至蒸發器230的口 238。備置熱交 換機226的冷凍系統220的滅作，功能及優點與配設熱交換 機326取代熱交換機226的冷凍系統220相同。 [0036] 現在參看第7圖，：渦卷式壓縮機10配設冷凍系統 220，該系統包括冷凝器22:2、膨脹閥或固定孔224、熱交換 機226、膨脹閥228、蒸發器230以及架設在熱交換機226之 一外冷卻板上的一轉換器:4 00。因此，第7圖與第5圖相同， 但加上轉換器400。 [0037] 轉換器400與渦卷式壓縮機10通過一電線402作電 '1 力相通。轉換器400包括一輸入終端404，其連接至起動轉 換器400及渦卷式壓縮機10之電源。在轉換器400操作時產 生大量的熱。熱交換機326之能力對於轉換器400及使用通 過熱交換機326之氣態冷凍劑之流體冷凍劑已足夠。包括轉 換器400的冷凍系統220之操作、功能及優點與無轉換器400 的冷凍系統220相同。 [0038] 所有上述之系統的優點在於無外蒸氣噴射管線。 如此備置一精巧單一壓縮機及流體源之單元，其減少流體 之壓力生，簡化架設，避免蒸氣噴射管線之隔離，減少系 統的造價。此外，上述系統允許第一膨脹裝置124，224為 一電子膨脹閥，一熱膨脹閥或一固定孔。 [0039] 本發明之說明僅為例示之用，因此，不脫離本發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -----------------------裝..........---------------線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 571027 A7 B7 五、發明説明（η ) 明之改變均在本發明之範圍内。該等改變被認為不脫離本 發明之精神及範圍。 ----------------------裝：：：：：：......訂：Γ:------------線· (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公茇） 571027 A7 B7 五、發明説明（l2 ) 元件標號對照 10 渦卷式壓縮機 54 軸承表面 12 殼體 56 渦卷元件 14 蓋 :58 端板 16 底 60 罩 18 排出裝置 62 表面 20 隔板 64 輪轂 22 入口 66 軸頸軸承 24 主要軸承殼體 ： 68 驅動套管 26 下軸承殼體 72 渦卷元件 28 馬達定子 丨 74 渦卷元件 30 曲柄軸 76 排出口 32 偏心曲柄銷 78 開口 34 轴承 80 排氣消音器 36 軸承 82 凹槽 38 7L 84 環形封口總成 40 86 通道 42 攪拌器 88 歐姆聯結器 44 馬達繞組 90 端板 46 馬達轉子 100 蒸氣喷射系統 48 配重 102 蒸氣喷射通道 50 配重 104 蒸氣喷射口 52 馬達保護器 106 連接管 ':· 裝！ ---------r#;r:-------------線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公赘） 571027 A7 B7 五、發明説明（13 ) 108 噴射口 228 膨脹閥 120 冷凍系統 230 蒸發器 122 冷凝器 232 口 124 膨脹閥或固定孔 234 口 126 閃蒸槽 236 口 128 膨脹閥 238 a 130 蒸發器 :326 熱交換機 220 冷凍系統 340 圓形突緣 222 冷凝器 400 轉換器 224 膨脹閥或固定孔 ； 402 電線 226 熱交換機 404 輸入終端 !---------------------裝-----------tr_----------------線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 16

Claims (1)

1. 571027 Λ B CD 、申請專利範圍 第091119876號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：92年11月 i· 一種渦卷機，其包括： 界定一噴出口的一殼體； 配置在該殼體中且具有自-第-端板延伸的-第— 渦卷罩的一第一渦卷元件； 、、配置在該殼體中且具有自—第二端板延伸的_第二 屑卷罩的一第二渦卷元件，該第二渦卷罩與該第—渦卷 罩嚙合’以界定至少兩個移動袋，在該渴卷罩相對轉動 移動時’其尺寸自一徑向外位置至一徑向内位置減少； —蒸氣噴射通道，其通過該第一及第二渦卷罩之— 訂 而延伸’該蒸氣噴射通道在噴射口及該移動袋之一 延伸； 一瘵氣源，其與該流體噴射通道經由該噴射口相 通’而該流體源固定至該殼體，以直接備置蒸氣至該喷 射口。 線 士申口月專利I巳圍第1項的渦卷機，其中該蒸氣源為一閃蒸 槽。 3·如申凊專利範圍第i項的渦卷機，其中該蒸氣源為一熱交 換機。 4·如申請專利範圍第3項㈣卷機，其中該熱交換機固定至 该殼體的一側。 5·如中請專利範圍第3項的满卷機’其中該熱交換機固定至 該殼體的一底。 17 571027 A8 B8 C8 D8 申清專利範圍 弟3項的渦卷機，其中該機器以一轉換 控制馬達起動，哕鉍& ^ ^ 〜轉換器與該熱交換機作熱交換接觸。 7.如申請專利範圍第 乐1項的渦卷機，其中該蒸氣源固定至該 设體的一側。 8·如申請專利範圍第1項的渦卷機，其中該蒸氣源固定至今 殼體的一底。 人 9.一種渦卷式壓縮機，其包括： 配置在體中且具有自-第-端板延伸的-第„ 渦卷罩的一第一渦卷元件； 配置在該殼體中且具有自一第二端板延伸的一第二 渦卷罩的一第二渦卷元件，該第二渦卷罩與該第一渦卷 罩嚙合，以界定至少兩個移動袋，在該渦卷罩相對轉動 移動時，其尺寸自一徑向外位置至一徑向内位置減少； 一轉換器控制馬達，其用以起動該渦i元件； 一熱交換機，其與以該渦卷式壓縮機壓縮之流體相 通’且該熱交換機固定至該殼體； 該轉換器與該熱交換器作熱傳送接觸。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 線 18