WO2024103379A1 - 一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构 - Google Patents

Abstract

一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，包括压缩机本体（10）、涡盘组件（20）及温控阀（40），压缩机本体具有排气通道（132），涡盘组件（20）设于压缩机本体（10）而隔出高压腔室（24）及背压腔室（25）且设有泄压通道（30），高压腔室（24）连通排气通道（132）、泄压通道（30）及背压腔室（25），温控阀（40）设于泄压通道（30）且包括筒体（41）、热膨胀材料（42）及阀杆（43），筒体（41）具有连通泄压通道（30）的旁路通道（413），热膨胀材料（42）填充于筒体（41），阀杆（43）可活动地穿设筒体（41）而调整旁路通道（413）与泄压通道（30）之间的连通量，高温高压气体经由泄压通道（30）及旁路通道（413）朝背压腔室（25）泄压，热膨胀材料（42）受热产生膨胀时其推抵阀杆（43），从而减少连通量来调节泄压量以达到调压的功效。

Description

一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构 技术领域

本发明有关于一种压缩机，尤指一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构。

背景技术

随着节能减碳及环保意识的高涨，冷冻空调相关领域的厂商开始寻找及开发传统冷媒的有效替代方案，借以达到绿化环保的目的以吸引消费者购买，因而近年来研发出二氧化碳涡旋压缩机，其主要将二氧化碳作为制冷剂进行压缩，并且由于高效、低噪音及体积小等优势而广泛的应用在车用领域，且一般的二氧化碳涡旋式压缩机为避免压力过高导致停机，大多会设置泄压机制以调节压力。

然而，常规的二氧化碳涡旋式压缩机大多在高压腔室与低压腔室之间设置泄压通道，并配合滚珠单向阀来控制泄压通道的开启或关闭，从而导致高压仅能够以单一固定的泄压量宣泄，而无法因应压缩机的运转情況调整，且当泄压通道的泄压量过大时亦会影响压缩机的排气量，乃亟待改善之缺弊。

发明内容

本发明之主要目的，在于使温控阀受到高压腔室所排出的高温高压气体而加热升温时，内部的热膨胀材料能够产生膨胀而推抵阀杆以调整泄压量而达到调节压力的作用。

为了达成上述之目的，本发明提供一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，包括一压缩机本体、一涡盘组件及一温控阀，压缩机本体具有一涡盘容腔及连通涡盘容腔的一排气通道，涡盘组件设于涡盘容腔内而分隔出一高压腔室及一背压腔室，涡盘组件设有一泄压通道，排气通道连通高压腔室并 经由泄压通道而连通背压腔室，温控阀设于泄压通道内且包括一筒体、一热膨胀材料及一阀杆，筒体具有一容腔及连通泄压通道的一旁路通道，热膨胀材料填充于容腔内，阀杆设于容腔内并可活动地穿设筒体而调整旁路通道与泄压通道之间的一连通量，高压腔室所排出的高温高压气体能够经由泄压通道及旁路通道而朝背压腔室泄压，且当热膨胀材料受热产生膨胀时，热膨胀材料推抵阀杆以减少连通量来调节泄压量。

于本发明的一实施例中，热膨胀材料为石蜡、膨胀石墨或石蜡/膨胀石墨复合材料中的任一种。

于本发明的一实施例中，筒体远离排气通道的一端设有一穿孔，穿孔连通容腔、旁路通道及泄压通道，阀杆的末端可活动地穿设穿孔，当阀杆的末端穿设穿孔时能够减少旁路通道与泄压通道之间的连通量，阀杆的外径大于泄压通道的内径，泄压通道在与穿孔的交接处形成有一限位面，阀杆的末端能够抵接限位面，且温控阀还包括一压缩弹簧，阀杆于远离穿孔的一端形成有一挡板，压缩弹簧套设阀杆并弹性抵接在挡板及容腔的内壁之间。

于本发明的一实施例中，旁路通道位于容腔的一侧。

于本发明的一实施例中，涡盘组件包括一静涡盘、一动涡盘及一止推盘，动涡盘与静涡盘与相套接并被夹持在静涡盘及止推盘之间，高压腔室形成在静涡盘与动涡盘之间，背压腔室形成在动涡盘相对于高压腔室的一侧，温控阀设于静涡盘内，且还包括一支撑座，支撑座抵接止推盘并封闭涡盘容腔，支撑座朝向止推盘的一侧面形成有一连通槽，连通槽连通泄压通道。

于本发明的一实施例中，压缩机本体设有一分歧道，分歧道连通排气通道并倾斜延伸至涡盘组件而连通泄压通道。

本发明的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，通过温控阀受到高压腔室所排出的高温高压气体而加热升温时，内部的热膨胀材料能够产生膨胀而使温控阀开启，从而让高温高压气体能够经由泄压通道朝背压腔室泄压以达 到调节压力的作用。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的立体外观图。

图2是本发明的剖视图。

图3是图2的3-3剖视图。

图4是本发明泄压通道的剖视图。

图5是图4的5-5剖视图。

图6是本发明温控阀的局部剖视图。

图7是本发明温控阀使用状态的剖视图。

图8是本发明支撑座的剖视图。

附图标号说明：

10：压缩机本体，11：基座，111：进气腔，112：进气阀口，12：桶体，121：马达容室，13：盖体，131：排气阀口，132：排气通道，133：偏心排气道，14：支撑座，141：连通槽，15：涡盘容腔，20：涡盘组件，21：静涡盘，211：中继腔室，22：动涡盘，23：止推盘，24：高压腔室，25：背压腔室，30：泄压通道，301：限位面，31：分歧道，40：温控阀，41：筒体，411：容腔，412：底盖，413：旁路通道，414：穿孔，42：热膨胀材料，43：阀杆，431：挡板，44：压缩弹簧，A：马达，A1：驱动轴。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

有关本发明之详细说明及技术内容，将配合图式说明如下，然而所附图式仅作为说明用途，并非用于局限本发明。

本发明提供一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，请参照图1至图8所示，其主要包括一压缩机本体10、一涡盘组件20及一温控阀40。

请参阅图1、图2及图4所示，压缩机本体10包括一基座11、一桶体12、一盖体13及一支撑座14。桶体12设置在基座11的上方，盖体13则设置在桶体12 上方。桶体12具有一进气腔111并设有一进气阀口112，进气阀口112连通进气腔111。桶体12还具有被盖体13及基座11所上下封闭的一马达容室121，马达容室121供一马达A设置并位于进气腔111的一侧，从而通过马达A驱动涡盘组件20将液态的低压制冷剂自进气阀口112和进气腔111吸入后压缩为高温高压气体。支撑座14对应设置在盖体13的底部，并在支撑座14及盖体13之间形成有供涡盘组件20设置的一涡盘容腔15。盖体13设置有一排气阀口131及一端连接排气阀口131的一排气通道132，排气通道132连通于涡盘容腔15并和桶体12相互垂直。马达A的驱动轴A1穿设支撑座14，从而连接涡盘容腔15内的涡盘组件20。

请接着参阅图2至图4所示，涡盘组件20设置于涡盘容腔15内，且涡盘组件20包括朝着排气通道132依序远离配置的一静涡盘21、一动涡盘22及一止推盘23。静涡盘21卡设于盖体13而无法转动，静涡盘21及动涡盘22分別具有如图3所示的一螺旋结构(图未标号)而相互套接使动涡盘22可相对于静涡盘21螺旋作动，进而达到压缩制冷剂的功效。且如图3所示，静涡盘21穿设有连通进气腔111的至少一缺口(图未标号)，从而能够自缺口将进气腔111内的低压制冷剂吸入静涡盘21及动涡盘22之间作压缩。止推盘23的一侧设于支撑座14上，另一侧抵接于静涡盘21并且和静涡盘21共同夹持动涡盘22，使动涡盘22能够被夹持地保持在两者之间作动。静涡盘21与动涡盘22之间形成有连通排气通道132的一高压腔室24，而动涡盘22在高压腔室24的相对侧和止推盘23之间形成有一背压腔室25。具体而言，压缩机在运转后所吸入的低压制冷剂会逐渐于高压腔室24压缩为高温高压气体，并经由排气通道132从排气阀口131排出，而背压腔室25则在压缩机运转时提供一定的背压力，使动涡盘22能保持动态平衡且不易受到高温高压气体的影响而远离静涡盘21。

涡盘组件20设有一泄压通道30。于本实施例中，泄压通道30穿设静涡盘21及止推盘23，且经由静涡盘21及止推盘23而分別连通排气通道132及背压腔 室25。支撑座14抵接止推盘23并封闭涡盘容腔15，且支撑座14朝向止推盘23的一侧面形成有一连通槽141。连通槽141和止推盘23围设而连通泄压通道30，即连通槽141连通背压腔室25及排气通道132。压缩机本体10的盖体13还设有一分歧道31，分歧道31连通排气通道132并延伸至静涡盘21而连通泄压通道30。具体而言，分歧道31连接排气通道132的一端设置在排气通道132邻近排气阀口131的一侧，并且穿设盖体13的一部分而连接于涡盘组件20的泄压通道30，再经由泄压通道30穿过静涡盘21以及止推盘23，并通过支撑座14上的连通槽141和马达A的驱动轴A1及背压腔室25连通。

温控阀40设置在泄压通道30内。于本实施例中，温控阀40设置在泄压通道30位于静涡盘21的部分内，但本发明不以此为限，例如温控阀40也可以设置在分歧道31的盖体13内或泄压通道30的止推盘23内。温控阀40主要包括一筒体41、一热膨胀材料42及一阀杆43。筒体41呈中空而具有一容腔411，本实施例中的筒体41为两件式而具有一底盖412以方便加工制造。筒体41具有一旁路通道413，旁路通道413位于容腔411的一侧且两端分別连通于泄压通道30。于本实施例中，旁路通道413概呈「]」的形状而围绕在容腔411的上侧、右侧及下侧，但本发明不以此为限。热膨胀材料42填充于筒体41的容腔411内，而能够在受热时使体积产生明显膨胀。于本实施例中，热膨胀材料42为石蜡，但本发明不以此为限，例如热膨胀材料42也可以为膨胀石墨或是石蜡/膨胀石墨复合材料。阀杆43设于容腔411内，且阀杆43的末端可活动地穿设筒体41而能够调整旁路通道413与泄压通道30之间的一连通量。

借此，本实施例之高压腔室24所排出的高温高压气体能够经由排气通道132、分歧道31、泄压通道30及旁路通道413而朝背压腔室25泄压，同时通过热传导而对温控阀40进行加热，而当筒体41内的石蜡受热熔化为液态并产生膨胀时，热膨胀材料42的石蜡受限于容腔411为固定容积而仅能够向下推抵阀杆43，从而使阀杆43的末端逐渐阻挡在旁路通道413与泄压通道30之间，亦即 逐渐减少了旁路通道413与泄压通道30之间的连通量，进而起到了调节压力的效果，同时避免高温高压气体过度宣泄至背压腔室25而影响排气阀口131的排气量。另外，高压腔室24的泄压亦能够增加背压腔室25所产生的背压力，借以使动涡盘22能够贴紧静涡盘21而维持涡盘组件20的密封性。再者，高压腔室24及排气通道132内的高温高压气体所挟带的润滑油，亦能够以油气混合的方式经由分歧道31及泄压通道30而回收至支撑座14的连通槽141上，进而对穿设支撑座14的驱动轴A1产生回油润滑的功效。

进一步说明，筒体41在远离排气通道的一端设有一穿孔414，即穿孔414设置在筒体41的底盖412上。穿孔414连通容腔411、旁路通道413及泄压通道30。阀杆43的末端可活动地穿设穿孔414。因此当阀杆43未受到热膨胀材料42推抵时，其末端未完全穿设穿孔414而使旁路通道413与泄压通道30完全地相互连通，而能够在压缩机的运转初期有效地宣泄压力并形成良好的背压力；而当阀杆43的末端逐渐穿设穿孔414时，则能够减少旁路通道413与泄压通道30之间的连通量，从而避免高温高压气体过度宣泄至背压腔室25而影响排气阀口131的排气量，甚至是完全封闭旁路通道413与泄压通道30之间的连通，但本发明不对此多作限制，端看使用上的需求而能够作调整。又，阀杆43的外径大于泄压通道30的内径，且泄压通道30在与穿孔414的交接处形成有一限位面301，使得阀杆43的末端在完全穿设穿孔414后能够抵接于限位面301以避免过度伸出筒体41。于本实施例中，阀杆43的末端呈锥形，且限位面301相对地为圆锥斜面，但本发明不以此为限，例如阀杆43的末端及限位面301也可以皆为平面。

又，本发明之温控阀40还包括一压缩弹簧44。阀杆43于远离穿孔414的一端形成有一挡板431，压缩弹簧44套设于阀杆43并且弹性抵接在挡板431及容腔411的内壁之间。借此，当本实施例热膨胀材料42之石蜡受热熔化为液态时，热膨胀材料42推抵阀杆43而使压缩弹簧44被压缩，且由于压缩弹簧44被压缩 时会对阀杆43的挡板431施加反向的弹力，从而避免了阀杆43过快地阻挡在旁路通道413与泄压通道30之间而大幅地降低连通量，以达到良好的压力调节效果；而当热膨胀材料42之石蜡逐渐冷却为半融态时，石蜡解除了对阀杆43的压制推抵效果，因此能够一并释放压缩弹簧44的弹力而使其向上推抵挡板431以将阀杆43推开而复位，从而恢复正常状态的连通量。

进一步说明，请参阅图4所示，分歧道31自静涡盘21偏向排气阀口131而倾斜连接排气通道132。借此，高压腔室24及排气通道132内的高温高压气体在朝背压腔室25进行泄压时，混合油气所挟带的润滑油亦有部分会吸附在泄压通道30的管壁上，进而通过分歧道31而使管壁上的润滑油因重力朝向静涡盘21掉落，从而通过泄压通道30及连通槽141回收，进一步提升回油的效果。

又，复参阅图4所示，压缩机本体10的盖体13还具有一偏心排气道133，且偏心排气道133连通涡盘容腔41115及排气通道132。而当静涡盘21卡设于压缩机本体10的盖体13时，静涡盘21与盖体13之间形成有一中继腔室211，中继腔室211连通前述之偏心排气道133及高压腔室24，且中继腔室211的中心和偏心排气道133的中心错位。具体而言，偏心排气道133的中心位于分歧道31及中继腔室211的中心之间。借此，通过涡盘组件20所压缩产生的高温高压气体，能够经由中继腔室32及偏心排气道133适度地控制压力，从而避免高温高压气体直接排放至排气通道132内，导致压力过大而使压缩机的保护装置启动。

进一步说明，本发明之二氧化碳涡旋压缩机，其二氧化碳制冷剂的压缩作动流程简述如下：

压缩机启动运行时，动涡盘22相对于静涡盘21开始螺旋作动，使自进气阀口112进入进气腔111内的低压制冷剂被吸至高压腔室24内压缩为高温高压气体，再通过静涡盘21而进入中继腔室211，并通过偏心排气道133排放至排气通道132内，最后从排气通道132的排气阀口131排出至压缩机外部，同时部分高温高压气体能够经由泄压通道30及旁路通道413而朝背压腔室25泄压。

而当排气通道132内的高温高压气体进入泄压通道30内的温控阀40时，温控阀40的容腔411受到旁路通道413中高温高压气体的热传导影响而升温，使得容腔411内的热膨胀材料42产生膨胀而向下推抵阀杆43，使得旁路通道413与泄压通道30之间的连通量减少，从而起到了调节压力的效果，同时避免高温高压气体过度宣泄至背压腔室25而影响排气阀口131的排气量；而当压缩机停止运作而使温控阀40的容腔411逐渐降温时，容腔411内的热膨胀材料42产生冷缩而使压力弹簧44推动阀杆43复位，从而恢复旁路通道413与泄压通道30的完全导通。

值得注意的是，本实施例中热膨胀材料42的石蜡，由于其在不同的温度变化下在固态与液态之间转变，从而使其体积能够产生膨胀或缩小，因此本发明之温控阀40对于旁路通道413与泄压通道30之间的连通量能够随着温度的变化而相应地微调，而非仅仅是单纯的开启或关闭，是以相较于传统的钢珠式单向阀更能够起到良好的压力调节效果，从而适度地宣泄高压腔室24及排气通道132的压力及平衡背压腔室25的压力，并避免高温高压气体过度宣泄至背压腔室25而影响排气阀口131的排气量。

综上所述，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情況下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明演化出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所申请专利的保护范围。

Claims (10)

1. 一种二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，包括：

   一压缩机本体(10)，具有一涡盘容腔(15)及连通该涡盘容腔(15)的一排气通道(132)；

   一涡盘组件(20)，设于该涡盘容腔(15)内而分隔出一高压腔室(24)及一背压腔室(25)，该涡盘组件(20)设有一泄压通道(30)，该排气通道(132)连通该高压腔室(24)并经由该泄压通道(30)而连通该背压腔室(25)；及

   一温控阀(40)，设于该泄压通道(30)内且包括一筒体(41)、一热膨胀材料(42)及一阀杆(43)，该筒体(41)具有一容腔(411)及连通该泄压通道(30)的一旁路通道(413)，该热膨胀材料(42)填充于该容腔(411)内，该阀杆(43)设于该容腔(411)内并可活动地穿设该筒体(41)而调整该旁路通道(413)与该泄压通道(30)之间的一连通量；

   其中该高压腔室(24)所排出的高温高压气体能够经由该泄压通道(30)及该旁路通道(413)而朝该背压腔室(25)泄压，且当该热膨胀材料(42)受热产生膨胀时，该热膨胀材料(42)推抵该阀杆(43)以减少该连通量来调节泄压量。
2. 如权利要求1所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其中该热膨胀材料(42)为石蜡、膨胀石墨或石蜡/膨胀石墨复合材料中的任一种。
3. 如权利要求1所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其中该筒体(41)远离该排气通道(132)的一端设有一穿孔(414)，该穿孔(414)连通该容腔(411)、该旁路通道(413)及该泄压通道(30)，该阀杆(43)的末端可活动地穿设该穿孔(414)，且当该阀杆(43)的末端穿设该穿孔(414)时能够减少该旁路通道(413)与该泄压通道(30)之间的该连通量。
4. 如权利要求3所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其 中该阀杆(43)的外径大于该泄压通道(30)的内径，该泄压通道(30)在与该穿孔(414)的交接处形成有一限位面(301)，该阀杆(43)的末端能够抵接该限位面(301)。
5. 如权利要求3所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其中该温控阀(40)还包括一压缩弹簧(44)，该阀杆(43)于远离该穿孔(414)的一端形成有一挡板(431)，该压缩弹簧(44)套设该阀杆(43)并弹性抵接在该挡板(431)及该容腔(411)的内壁之间。
6. 如权利要求1所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其中该旁路通道(413)位于该容腔(411)的一侧。
7. 如权利要求1所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其中该涡盘组件(20)包括一静涡盘(21)、一动涡盘(22)及一止推盘(23)，该动涡盘(22)与该静涡盘(21)与相套接并被夹持在该静涡盘(21)及该止推盘(23)之间，该高压腔室(24)形成在该静涡盘(21)与该动涡盘(22)之间，该背压腔室(25)形成在该动涡盘(22)相对于该高压腔室(24)的一侧。
8. 如权利要求7所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其中该温控阀(40)设于该静涡盘(21)内。
9. 如权利要求7所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其还包括一支撑座(14)，该支撑座(14)抵接该止推盘(23)并封闭该涡盘容腔(15)，该支撑座(14)朝向该止推盘(23)的一侧面形成有一连通槽(141)，该连通槽(141)连通该泄压通道(30)。
10. 如权利要求1所述的二氧化碳涡旋压缩机的温感调压结构，其特征是，其中该压缩机本体(10)设有一分歧道(31)，该分歧道(31)连通该排气通道(132)并倾斜延伸至该涡盘组件(20)而连通该泄压通道(30)。

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