专利名称：旋转压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转叶片式、滑动叶片式、螺杆式、涡形道式等各种旋转压缩机。
图10、图11表示出现有的一种旋转压缩机，这是一种密封式电机驱动旋转压缩机。图10是垂直剖面图，而图11是沿图10中Ⅺ-Ⅺ线看时的剖面图。在图10和图11中，标号10是动力单元A和压缩单元B的罩壳，动力单元A由电机转子09、电动机定子08等构成，而压缩单元B由曲轴01、滚轴02、上轴承03、下轴承04、气缸05、隔膜06(图11)、弹簧07(图11)等构成。电动机定子08和转子09转动曲轴01，使其在滚轴02里产生偏心运动，通过改变压缩室05a的容积来吸进和压缩气体。吸入的气体，通过诸气筒11、进气管12、进气室31，被送入压缩室05a，经过压缩作用变成高压气体，然后通过排气孔30、排气阀15、排气阀孔21、排气口22、排气消声器20和排气通道17，由排气管18排放到罩壳10之外。另一方面，罩壳10内盛有润滑油，其油面在正常油面19的附近，並通过润滑油进口13进入油泵14内，分别润滑滚轴02、上轴承03、下轴承04等。隔膜06浸在润滑油中，並随着滚轴02的偏心运动而作往复运动，从而完成充分的润滑。在压缩机用作空调装置一部分时，在排气温度随冷却能力增加而下降的情况下，则蒸发器的防霜热电偶继电器温度调节器开始工作，使压缩机反复地起动、停止。结果就会发生一系列问题，例如由于排气温度变动而使凉爽感觉减弱，由于起动时力矩加大而增大电动机功率，由于压缩机起动、停止时的冲击而发生振动。
考虑到上述情况，提出了如下所述的压缩机。这种压缩机如图12所示，在下轴承04内装有气缸32，该气缸32通过旁通孔33与压缩室05a的一部分相通，通过旁通道34与进气室31相通。此外可通过滑动安装在气缸32内的活塞35使旁通孔33和旁通道34相通或隔开;在活塞35之后装有压力弹簧36，还通过回路37和电磁阀38在活塞的进气一侧加低压，以便控制压缩机的效率或出力在采用这种结构情况下，如果热负荷较大，则可用活塞35堵住旁通孔33，压缩机就在最大效率下运转。如果热负荷下降，电磁阀打开，使活塞35向图的左侧移动，使旁通孔33和旁通道34连通，从而受压的致冷气体进入进气室31一侧;由于使压缩机效率与负荷相适应，压缩机起动和停止的次数得以减少。在使用不配有效率调节机构的常规压缩机情况下，就有可能使致冷能力大于负荷，于是由蒸发器的防霜热电偶继电器温度调节器来使压缩机间歇地运转，不过这会导致人的凉爽感觉效果下降问题。
如果使用配有效率调节机构的压缩机，则使用无效率调节功能的压缩机所发生的上述问题在很大程度上得以克服。在使用无效率调节功能的压缩机时，还发生如下问题在空调装置一年四季均使用时，当到了中间季节及冬季时，冷却能力就显得过大;而冷却能力过大会使压缩机功率过大，使压缩机间歇运转，从而有时导致空调效果不好的感觉。此外，如果压缩机是以高转速运转，偶然也会发生类似现象。换句话说，常规压缩机存在着一个效率调节范围不够大的缺点。
本发明就是为解决上述问题而提出的，因而本发明的目的是提出一种能解决上述问题的旋转压缩机，这种压缩机能连续运转，并且产生的效率正好与负荷相适应。
为达到目的，在旋转压缩机上开有旁通孔，该孔使受压流体进入进气室，並且可通过调节阀来由活塞开启或关闭旁通孔，从而调节压缩机的效率;本发明提出的压缩机具有如下面(1)项和(2)项所述的结构。
(1)旁通孔开设在某旋转角位置上，在该位置压缩容积相当于压缩容积的零到几个百分点(参见压缩容积与旋转角关系图)，同时使压缩机的效率可在其100%到大体为零的范围内调节。
(2)沿旋转方向开设若干个旁通孔，其中至少一个孔开设在某旋转角位置上，在该位置压缩容积相当于压缩室容积的零到几个百分点(参见压缩容积与旋转角关系图)，同时使压缩机的效率可在其100%到大体为零的范围内调节。
本发明装置的工作原理如下所述。
在某一位置上开设有旁通孔，根据压缩容积与旋转角之间关系，来使受压气体从压缩室到进气室的流速达到适当量。然后通过调节阀来控制活塞的运动，从而来控制旁通孔的开启和关闭，可以控制效率使压缩机的实际排放量的零到100%或几个百分点到100%范围内调节。
根据上面介绍可知本发明可达到如下效果通过对压缩机的效率或出力进行调节，可以使压缩机的效率与负荷相适应;当这种压缩机用于空调装置中时，则可使致冷能力与热负荷相适应;不需使用防霜热电偶继电器温度调节器，从而压缩机可连续运转，改善凉爽感觉，降低功率消耗。
下面对附图作简要介绍。图1是本发明的第一实施例的旋转压缩机的剖面图，该图与表示常规压缩机的图11相对应;图2是与常规压缩机的图10中沿Ⅱ-Ⅱ线的剖面图相对应的剖面图，图3是图2中沿Ⅲ-Ⅲ线的剖面图，图4是作为本发明第二实施例的旋转压缩机的剖面图，图5是与图2相对应的剖面图，图6是与图3相对应的剖面图，图7是本发明的旋转压缩机的第三实施例的剖面图，该图与图1、图4相对应，图8是与图2、图5相对应的剖面图，图9是与图3、图6相对应的剖面图，图10是现有的旋转压缩机的纵剖面图，图11是图10中沿Ⅺ-Ⅺ线的剖面图，图12是配有效率调节机构的现有旋转压缩机的剖面图，图13是众所周知的涡形道压缩机的纵剖面图，图14是配有效率调节机构的现有的涡形道压缩机的旁通道的剖面图，图15是图14所示的涡形道压缩机的固定涡形道的剖面图，图16是表示容积(压缩容积)-旋转角关系图，图17是适用于涡形压缩机的本发明第四实施例的容积-旋转角关系图，图18是固定涡形道的剖面图，图19是本发明第五实施例的固定涡形道的剖面图，图20是螺旋形元件内部的放大图，图21是本发明第六实施例的容积-旋转角关系图，图22是第六实施例的固定涡形道的剖面图，图23是本发明的第七实施例的容积-旋转角关系图，图24是第七实施例的固定涡形道的剖面图。
下面对本发明的最佳实施例进行详细介绍。
图1～图9分别表示本发明的第一、第二和第三实施例，这些实施例适用于密封式电动机驱动旋转压缩机。
〔第一实施例〕图1是本发明所提出的旋转压缩机的第一实施例剖面图，该图与现有技术的压缩机的图11相对应，图2是一与现有技术的压缩机的图10中沿Ⅱ-Ⅱ线的剖面图相对应的剖面图，图3是图2中沿Ⅲ-Ⅲ线的剖面图。在这些图中，标号40是在气缸05上的孔，它与进气室31连通。标号41也是一开在气缸05上的孔，它与设在排气阀15之前的排气口30连通。在上轴承03里装有一种装置，它由减压活塞孔42、调节通道48、压力调节阀43、加强板45、止动环、活塞46和弹簧47构成。标号40A是一与减压活塞孔42相通的旁通气缸，该旁通气缸通过气缸孔40与进气室连通。标号41A是贯穿到减压活塞孔42的旁通孔，该旁通孔通过气缸孔41与排气口30连通。换句话说，旁通道是由排气孔30、减压活塞孔42和进气室31形成。
标号43是压力调节阀，调节后的压力经过通道48加到活塞46上並推动活塞46，从而开启和关闭旁通孔40A和41A。标号49是开在活塞46上的环形槽，标号50是用来连通减压活塞孔42的一个孔(有可能开几个孔，其数量取决于旁通气量的大小)。标号45是一加强板，对活塞46和弹簧47起止动件和密封件的作用，标号44是固定加强板用的固定环(为便于密封最好装O型环)。
本实施例中由于形成了旁通道，就可以经过旁通道把在排气阀前的压缩气体回流到进气室，从而根据所需的致冷能力来调节压缩机的效率。通过操纵效率调节阀来调节减压活塞的位置，从而调节旁通孔的开放程度，最后就可以调节压缩机的效率。结果，压缩机的排气量就可以在100～0%范围内调节;从而不再需要开闭压缩机，使压缩机连续运转，这就可以增强凉爽的感觉。图3表示连接排气阀前部和进气室的旁通道完全开启、压缩机效率接近于零的状况。
〔第二实施例〕图4是本发明第二实施例的旋转压缩机的剖面图，本图与图1相对应，而图5是与图2相对应的剖面图，图6是与图3相对应的剖面图。在这些图中，标号70是开在上轴承03上的旁通孔，在此位置容积相当于全部的50%。也就是说，旁通孔70开在滚轴的某一旋转角处，根据滚轴旋转角与压缩机压缩容积之间关系(以下简略称之为容积-旋转角关系)，在此处压缩容积为50%。此外有一旁通孔通道71，它把旁通孔70与减压活塞孔42连通起来。标号72是密封塞。其它结构与第一实施例相似。
在第一实施例的情况下，在作效率调节时，只有在排气阀前面的压缩气体回流到进气室中，这样在这种旁通孔开设情况下，压缩机的出力调节有时不够充分。本实施例的目的是确保第一实施例顺利实施。在第二实施例中，旁通道采用图4、图5所示结构，因此在开始作效率调节时，由于活塞移动使旁通孔在相当于50%左右容积处开启，从而使压缩气体先回流到进气室中，随着活塞进一步移动，在排气阀前面的旁通道也与进气室连通，进一步加大效率调节功能。结果，与第一实施例相比，本实施例可确保更优良的容积调节功能，並改善凉爽感觉。图6表示压缩机效率接近于0%时的状态，此时由于活塞移动，在排气阀前的旁通道41A和相当于50%容积处的孔70完全开启。
〔第三实施例〕图7是本发明第三实施例的旋转压缩机的剖面图，该图与图1、图4相对应，图8是与图2、图5相对应的剖面图，图9是与图3、图6相对应的剖面图。标号80是开在上轴承03上的旁通孔，处于相当于30%左右容积的位置。
另外还有一旁通孔通道81，用来使旁通孔80与减压活塞孔42相通。标号82是一密封塞。其它结构与第二实施例相似。
在采用第二实施例情况下，当进行效率调节时，只有在排气阀前面以及在相当于50%左右能力处的压缩气体回流到进气室，因此根据这些旁通道的开设方式，效率的调节有时仍不够充分。第三实施例可确保第二实施例顺利实施。按图7和图8所示形成旁通道以后，在开始作效率调节时，在相当于50%左右容积处的孔随活塞移动而开启，与进气室连通。随着活塞进一步移动，在相当于30%左右容积处的孔也开启，也与进气室连通。随着活塞再进一步移动，在排气阀之前通道开启，与进气室连通，于是效率调节功能进一步提高。结果，与第二实施例相比，可更加可靠无误地实施效率调节，同时可改善凉爽的感觉。图9表示压缩机功率接近于0%的状态，其中由于活塞的移动在相当于50%左右容积处的孔、在相当于30%左右容积处的孔以及在排气阀前的旁通道完全开启。
在上述各实施例中，在排气阀和压缩室之间的排气口上开有旁通孔。但是，当效率下调到几个百分点时，与调到0%就没有多大差别。因此，可以在表示压缩机的容积-旋转角关系图中在相当于几个百分点容积处开旁通孔，而不是像上述各实施例中那样在排气口上开相当于0%的旁通孔。
〔第四实施例〕下面说明用于涡形道压缩机的本发明的一个实施例。
首先参看图13，来说明涡形道压缩机的基本结构。图13是涡形道压缩机的纵剖面图，其中压缩机主体001是由前盖011、前端部012和罩壳013构成。在前盖011的中心附近装有主轴承021，在前端部012上装有辅助轴承022，在这两轴承上可旋转地支承有主轴承003。另一方面，在罩壳013里装设有固定涡形道004和旋转涡形道005，其中固定涡形道004是用螺钉014固定在罩壳013上。固定涡形道004是由一大体成圆盘形的端板041和螺旋形件042构成。在螺旋形件042的顶部装有尖头密封件043，以形成较好的密封，在端板041的中心部附近开有排气口044。此外，旋转涡形道005由大体成圆盘形的端板051、螺旋形体052和向外突出安装在端板051上的凸台053构成。在凸台053中，装设有用于旋转涡形道005的滚动轴轴承023;与固定涡形道004相似，在螺旋形件052的顶尖上装有尖头密封件054。主轴003上有一平衡块031和驱动套管032，驱动套管032由旋转涡形道005的滚动轴承023支承，並可作相对转动。在前盖011上装有球状联接器，该联接器不让旋转涡形道005旋转而允许其自转，并能承受旋转涡形道005的推力。把旋转涡形道005的螺旋形件052插入固定涡形道004的螺旋形件042中，並使两螺旋形件之间相位差180°，这样就可以形成密封的小室055、056和057。当发动机经过离合器(均未画出)转动主轴003时，通过驱动套管032也驱动旋转涡形道005。由于球形联接器026作用，旋转涡形道005绕固定涡形道自转而不发生转动。当旋转涡形道005以一定半径绕固定涡形道004自转时，两螺旋形件042和052之间的接触点就从螺旋线的外侧向内侧移动。结果，涡形道044和005之间形成的密封小室055、056、057就向螺旋形件042、052的中心移动，同时它们的容积也缩小。从外部热交换器(未画出)吸入进气室(未画出)的致冷气体，经过螺旋形件042、052的螺旋形外端开口058而吸入密封的小室005中，並随着密封小室055、056、057容积的改变而受压缩。然后致冷气体逐渐进入螺旋形件052和042的中心，经过固定涡形管004的端板041上的排气口044而排入排气室045中，並通过排气室045排放到压缩机主体001之外。
当这种压缩机用于汽车空调装置时，由于压缩机的主轴003是由发动机驱动的，空调装置的致冷能力会随着汽车发动机转速提高而增强。因此，当汽车高速行驶时，空调装置的致冷能力就过大，车内温度过低，而且由于压缩机间歇运转而使对空调效果的感觉降低。此外，由于加大了压缩机的负荷，还会影响汽车的行车效率。为了克服这些缺点，有时就为压缩机配上效率调节机构100，参见图14和图15(图14纵剖面图在局部地方与图13纵剖面图有所不同)。第一旁通孔121a和121b以及第二旁通孔122a和122b可以分别把密封小室111和112打开，这两小室面对固定涡形道004的端板041。此外还有活塞130a和130b，它们可以开启和关闭第一和第二旁通孔121a、122a、121b和122b。活塞130a内部装有弹簧131a，该活塞是用来承受来自在活塞101另一端的压力调节阀132的工作压力。在全负荷情况下，来自压力调节阀132的工作压力上升，对活塞130a的另一端101施加高压。从而让活塞130a关闭旁通孔121a和122a。与此同时，由另一活塞130b(图14中未画出)关闭旁通孔121b和122b。而在进行效率调节时，降低来自压力调节阀132的压力，由弹簧131a移动活塞130a而打开旁通孔121a和122a，来自密封小室111和112的致冷气体经过旁通孔121a和122a进入旁通道123，再进入螺旋形外端开口058或进气室(未画出)，参看图14就可以明白这些情况。通常按图16中所示的容积-旋转角关系，第一旁通孔121a、121b和第二旁通孔122a、122b开在压缩容积分别相当于压缩室总容积50～60%和25～40%的附近。也就是说，通过第一和第二旁通孔的作用，容积调节通常可供压缩容积相当于总容积的25～40%。需要注意的是在图16中的曲线是针对忽略顶部余隙容积这种情况;这种顶部余隙容积是在两涡形道开始在中心部分开的那个旋转角时所形成的。
从上面介绍可知，涡形道压缩机与旋转压缩机相类似，其效率调节范围不够大，为此压缩机要作间歇运转，从而一直存在着空调感觉不好的问题。
下面将介绍适用于涡形道压缩机的本发明的一个实施例。
图17是表示本发明第四实施例的容积-旋转角关系图，也就是表示压缩室的压缩容积与旋转涡形道的旋转角之间的关系图;图18是该实施例的固定涡形道的剖面图。在该图中，004是固定涡形道，它与常规的装置类似，也是由端板041和螺旋形件042构成;与常规装置类似，也开有第一旁通孔121a和121b。最好供第一旁通孔121a和121b的开启程度能对应在容积-旋转角关系图上从100%到较低百分比的容积。第二旁通孔211a和211b是这样开的各孔的一端与排气口044相通，另一端开在固定涡形道004的端板041上，从而可与旁通道123a或123b相通，后者可用活塞(未画出)开启或关闭。除上述以外的零件，例如活塞、弹簧、旁通孔123a和123b以及压力调节阀是按常规的效率调节机构同样的方式安装。
只要像上述那样使旁通孔与排气口相通，就可以使旋转涡形道的旋转角范围能包括100～0%压缩容积的范围，从而可大幅度增大常规的出力调节机构的效率调节范围。通过在控制出力时增大效率调节范围，即使是在中间季节及冬季时，致冷能力也可大幅度降低，因而产生的致冷能力不会超过所需水平。结果，压缩机就可连续运转，且由于压缩机间歇运转造成的空调效果差的感觉也得以避免。这种情况与压缩机快速运转时相似。
〔第五实施例〕按照第四实施例，与压缩容积0%相对应的旁通孔是开在排气口上的。但按照图19和图20所示的本发明第五实施例，不开旁通孔211a和211b，代之以在螺旋形件上临界点侧区内开第二旁通孔511a和511b，临界点是由临界角决定，而临界角是用来限定适当的螺旋形件的渐开线的。在此情况下，也可以像第四实施例那样在100～0范围内进行效率调节。
图20是螺旋形件内端部的放大图，还表示了在62-17074号日本特许申请中提出的确定其形状的方法。在该图中，B点和E点代表临界点，这两点是由为限定渐开线用的临界角B来确定的。在B点和E点内侧区域内，留有一小的间隙△，以免与旋转涡形道发生不正常的碰撞。由于这样，两涡形道之间的接合在B点和E点内侧区域内开始分离。如果在容积-旋转角关系图中忽略掉两涡形道在内中心部的分离所产生的顶部余隙容积，则在B点和E点处的压缩容积就等于0%。
由于通用的压缩机的螺旋形件的数量为3个，所以相应于压缩容积与压缩室总容积之比为几个百分点的固定涡形道的位置在3×360°×(0.08～0.05)＝86°～54°范围内。就是说其位置在相对于B点和E点的外侧不到90°的地方。
〔第六实施例〕图21和图22表示第六实施例，其出力调节范围为100%到几个百分点。图22是该实施例的固定涡形道的剖面图。与几个百分点的容积量相对应的旁通孔311a和311b开在第五实施例中的511a和511b处，第六实施例的其余结构与第五实施例相似;其效果与第五实施例一样。
〔第七实施例〕图23是本发明第七实施例的容积-旋转角关系图，图24则是该实施例的固定涡形道的剖面图。该实施例采用了三对旁通孔。标号410a和410b是第一旁通孔，标号411a和411b是第二旁通孔，开在相应于30%容积的位置上，标号412a和412b是第三旁通孔。其它部分与第六实施例一样。第七实施例的效率调节功能更强。
下面对上述各实施例进行归纳。
按照第一实施例，在排气口和排气室之间设有通道，在旁通道上装有效率调节阀(压力调节阀)，从而可通过开启效率调节阀来使压缩机的排气量在0～100%范围内变化。
按照第二实施例，除了第一实施例中的旁通孔之外，在相当于50%左右容量处另装有旁通孔，从而通过调节效率调节阀的开启程度来使压缩机的排气量在0～100范围内变化。
按照第三实施例，除了第二实施例中的那些旁通孔之外，在相当于30%左右容量处另装有旁通孔，从而可通过调节效率调节阀的开启程度来使压缩机的排气量在0～100%范围内变化。
按照第四实施例和第五实施例，在表示压缩机容积-旋转角关系图中，在假设进气停止时容积为100%、排气完成时容积为0%的前提下，在排气口上或在两临界点之间装有旁通孔(临界点是由用来限定渐开线的临界角确定)，在旁通孔和进气室之间装有旁通道，在旁通道上装有效率调节阀，从而可通过调节效率调节阀的开启程度来使压缩机的排气量在0～100%范围内变化。
按照第六实施例，相应于0%容积的旁通孔的位置移到了相应于几个百分点容积的位置上，新的位置稍稍在0%位置的外侧，从而可通过调节效率调节阀的开启程度来使压缩机的排气量在几个百分点到100范围内变化。
按照第七实施例，除了第六实施例中的各旁通孔以外，在相当于30%左右容积处装有一旁通孔，从而可通过调节效率调节阀的开启程度来使压缩机的排气量在几个百分点到100%范围内变化。
权利要求
1.一种装有把压力流体回流到进气室的旁通孔的旋转压缩机，可通过调节阀来控制活塞的位置，进而开启、关闭旁通孔，从而来调节压缩机的效率或出力，其特征在于在表示压缩机的压缩容积一旋转角关系的图中，与压缩容积为零到几个百分点压缩室容积相对应的旋转角位置上开有旁通孔，从而压缩机的效率可以在100%到大体为0%的范围内调节。
2.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征在于旁通孔开在压缩机的排气孔上或其附近。
3.一种装有把压力流体回流到进气室的旁通孔的旋转压缩机，可通过调节阀来控制活塞的位置，进而开启、关闭旁通孔，从而来调节压缩机的效率，其特征在于沿压缩机的旋转方向开设有若干个上述旁通孔，其中至少一个旁通孔设在某一旋转角位置上，在表示压缩机的压缩容积-旋转角关系的图中，该旋转角下压缩容积相当于压缩室容积的零到几个百分点，从而压缩机的效率可以在100%到大体为0%的范围内调节。
4.根据权利要求3所述的旋转压缩机，其特征在于若干个旁通孔分别开在与压缩容积等于压缩室容积的0到几个百分点、30%和50%的各旋转角位置上。
全文摘要
本发明提出一种带有旁通孔的旋转压缩机，该旁通孔把压力流体回流到进气室中，可通过调节阀移动活塞的位置，来开启，关闭旁通孔，从而达到调节压缩机效率的目的，旁通孔开在压缩机的排气口之上或其附近，压缩机效率的调节范围为从100％到几乎为0％。当这种压缩机用于空调装置时，由于可以使其效率在几乎为0％到100％范围内调节，故能使空调装置的致冷能力与热负荷相适应。
文档编号F04C28/26GK1040417SQ89106378
公开日1990年3月14日 申请日期1989年8月11日 优先权日1988年8月12日
发明者広冈胜実, 平野隆久, 小野哲夫, 谷垣龙平 申请人:三菱重工业株式会社