涡旋式压缩机的制作方法

1.本发明涉及一种涡旋式压缩机，通过使动涡盘相对于定涡盘公转回旋运动，以在由两个涡盘的环绕件之间形成的压缩室中对工作流体进行压缩。


背景技术：

2.以往，这种涡旋式压缩机构成为，包括由定涡盘和动涡盘构成的压缩机构，其中，所述定涡盘在镜板的正面包括涡旋状的环绕件，所述动涡盘在镜板的正面包括涡旋状的环绕件，通过使各涡盘的环绕件相对以在环绕件之间形成压缩室，通过利用电动机使动涡盘相对于定涡盘公转回旋运动，以通过压缩室对工作流体(制冷剂)进行压缩。
3.在这种情况下，在动涡盘的镜板的背面形成有背压室，所述背压室用于对抗来自压缩室的压缩反作用力以将动涡盘按压于定涡盘。以往，通过形成使压缩机构的排出侧(排出空间)与背压室连通的背压通路，并在所述背压通路配置节流孔，以将通过节流孔减压之后的排出压力pd供给至背压室，将克服压缩反作用力的背压载荷施加于动涡盘(例如，参照专利文献1)。
4.此外，在专利文献1中，在动涡盘的镜板形成压力控制用的孔(背压孔)。通过形成所述背压孔，以使从背压通路流入背压室的制冷剂和油返回至压缩室，并且例如在吸入压力ps低的运转状态下，能以背压室内的压力(背压pm)不会变得过剩的方式进行调节。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本专利特许第5859480号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
6.在此，在图9和图10中示出了在以往的涡旋式压缩机的动涡盘形成的背压孔(h1、h2)的开口特性与各部分的压力特性的关系。另外，在上述情况下，在动涡盘形成有两个背压孔h1、h2。
7.虽然各背压孔h1、h2随着动涡盘的公转回旋运动而被定涡盘的环绕件打开、关闭，但以往构成为两个背压孔h1、h2在曲柄角(转轴的旋转角)例如为25
°
～230
°
的范围内打开。因此，在低速运转条件下，背压孔h1、h2的开口时间变长，制冷剂及油从背压室流入压缩室，如图9所示压缩室压力上升，背压pm(背压室压力)也相应地上升。因而，动涡盘被过度按压于定涡盘，从而使消耗电力增大。因此，以往，需要设置使背压逸散到吸入室的压力调节阀(pcv)，存在成本上涨的问题。
8.另一方面，在吸入压力ps变低的运转条件下，与背压孔h1、h2连通的区间的压缩室压力变小，因此，如图10所示背压pm(背压室压力)也不会上升，将动涡盘按压于定涡盘的力不足，存在引起压缩不良的问题。
9.本发明是为了解决上述以往的技术问题而完成的，其目的在于提供一种涡旋式压
缩机，通过改善背压孔的位置及尺寸，能在低速运转条件以及吸入压力低的运转条件下调节至适当的背压。解决技术问题所采用的技术方案
10.本发明提供一种涡旋式压缩机，包括由定涡盘和动涡盘构成的压缩机构，所述定涡盘和所述动涡盘各自的涡旋状的环绕件与各镜板的各正面相对而形成，通过使动涡盘相对于定涡盘公转回旋运动，以通过在两个涡盘的各环绕件之间形成的压缩室对工作流体进行压缩，所述涡旋式压缩机的特征是，包括：背压室，所述背压室形成于动涡盘的镜板的背面；以及背压孔，所述背压孔形成于动涡盘的镜板，使背压室与压缩室连通，所述背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，即，因动涡盘的公转回旋运动，在规定的第一曲柄角范围内在动涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过定涡盘的环绕件而被暂时关闭，随后，在规定的第二曲柄角范围内，在定涡盘的环绕件的内侧释放。
11.技术方案2的发明的涡旋式压缩机在上述发明的基础上，其特征是，背压孔在曲柄角为25
°
～175
°
以及250
°
～310
°
的范围内打开。
12.技术方案3的发明的涡旋式压缩机在上述各发明的基础上，其特征是，在动涡盘的镜板形成有第一背压孔和第二背压孔，通过动涡盘的公转回旋运动，第一背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，即，在定涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过所述定涡盘的环绕件而被关闭，第二背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，在第一曲柄角范围内在动涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过定涡盘的环绕件而被暂时关闭，随后，在第二曲柄角范围内，在定涡盘的环绕件的内侧释放。
13.技术方案4的发明的涡旋式压缩机在上述发明的基础上，其特征是，第一背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，即，因动涡盘的公转回旋运动，在定涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过定涡盘的环绕件而被关闭，随后，在所述定涡盘的环绕件的外侧不释放。
14.技术方案5的发明的涡旋式压缩机在技术方案3或技术方案4的发明的基础上，其特征是，第一背压孔在曲柄角为25
°
～215
°
的范围内释放，第二背压孔在曲柄角为25
°
～175
°
以及250
°
～310
°
的范围内打开。
15.技术方案括6的发明的涡旋式压缩机在上述各发明的基础上，其特征是，包括：背压通路，所述背压通路使压缩机构的排出侧与背压室连通；以及减压部，所述减压部设置于所述背压通路。发明效果
16.根据本发明，由于涡旋式压缩机包括由定涡盘和动涡盘构成的压缩机构，所述定涡盘和所述动涡盘各自的涡旋状的环绕件与各镜板的各正面相对并形成，通过使动涡盘相对于定涡盘公转回旋运动，以通过在两个涡盘的各环绕件之间形成的压缩室对工作流体进行压缩，所述涡旋式压缩机的特征是，包括：背压室，所述背压室形成于动涡盘的镜板的背面；以及背压孔，所述背压孔形成于动涡盘的镜板，使背压室与压缩室连通，所述背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，即，因动涡盘的公转回旋运动，在规定的第一曲柄角范围内在动涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过定涡盘的环绕件而被暂时关闭，随后，在规定的第二曲柄角范围内，在定涡盘的环绕件的内侧释放，因此，能使背压孔打开的第一曲柄角范围比以往小，使低速运转条件下的背压孔开口时间变短，从而能抑制从背压室流向压缩室的制冷剂及油的流入量。由此，能抑制随着压缩室压力的上升的背压的上升。
17.另一方面，背压孔随后在第二曲柄角范围内再次打开，因此，在压缩室压力充分上升之后使背压室与压缩室连通。由此，能将更高的压缩室压力供给至背压室，还能抑制吸入压力变低的运转条件下的背压的下降。
18.综上所述，根据本发明，能在低速运转条件和吸入压力低的运转条件的两方下调节至适当的背压，并能消除低速运转条件下动涡盘被过度按压于定涡盘而使消耗电力增大的不良情况及成本的上涨，同时能消除在吸入压力变低的运转条件下背压下降而使将动涡盘按压于定涡盘的力不足、从而引起压缩不良的不良情况。
19.在上述情况下，例如如技术方案2的发明那样，使背压孔在曲柄角为25
°
～175
°
以及250
°
～310
°
的范围内打开是高效的。
20.此外，最好是如技术方案3的发明那样，在设置第一背压孔和第二背压孔的涡旋式压缩机中，将第一背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，即，在定涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过所述定涡盘的环绕件而被关闭，将第二背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，即，在第一曲柄角范围内在动涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过定涡盘的环绕件而被暂时关闭，随后，在第二曲柄角范围内，在定涡盘的环绕件的内侧释放。
21.此外，通过如技术方案4的发明那样将第一背压孔以如下的位置和/或尺寸形成，即，因动涡盘的公转回旋运动，在定涡盘的环绕件的内侧释放之后，通过所述定涡盘的环绕件而被关闭，随后，在所述定涡盘的环绕件的外侧不释放，从而也不会产生第一背压孔与低压力的压缩机连通的不良情况。
22.在上述情况下，如技术方案5的发明那样第一背压孔在曲柄角为25
°
～215
°
的范围内释放，第二背压孔在曲柄角为25
°
～175
°
和250
°
～310
°
的范围内打开是高效的。
23.此外，以上的发明在如技术方案6的发明那样设置使压缩机构的排出侧与背压室连通的背压通路，并在所述背压通路设置减压部的涡旋式压缩机中是极为合适的。
附图说明
24.图1是应用本发明的一实施方式的涡旋式压缩机的剖视图。图2是说明图1的涡旋式压缩机的动涡盘的公转回旋运动和背压孔的打开、关闭的图(曲柄角为0
°
)。图3是说明上述动涡盘的公转回旋运动和背压孔的打开、关闭的图(曲柄角为90
°
)。图4是说明上述动涡盘的公转回旋运动和背压孔的打开、关闭的图(曲柄角为180
°
)。图5是说明上述动涡盘的公转回旋运动和背压孔的打开、关闭的图(曲柄角为270
°
)。图6是说明图1的涡旋式压缩机的转轴的曲柄角和背压孔的开口率的图。图7是说明图1的涡旋式压缩机的压缩室的压力特性和背压孔的开口特性的图(低速运转条件)。图8是说明上述压缩室的压力特性和背压孔的开口特性的图(吸入压力低的运转条件)图9是说明以往的涡旋式压缩机的压缩室的压力特性和背压孔的开口特性的图
(低速运转条件)。图10是说明上述以往的压缩室的压力特性和背压孔的开口特性的图(吸入压力低的运转条件)。
具体实施方式
25.以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是应用本发明的一实施例的涡旋式压缩机1的剖视图。实施例的涡旋式压缩机1是例如在车用空调装置的制冷剂回路中使用，吸入作为车用空调装置的工作流体的制冷剂，压缩并排出，包括电动机2、用于使所述电动机2运转的逆变器3、通过电动机2而被驱动的压缩机构4的所谓逆变器一体型的涡旋式压缩机。
26.实施例的涡旋式压缩机1包括：主外壳6，所述主外壳6将电动机2以及逆变器3收容于其内侧；压缩机构外壳7，所述压缩机构外壳7将压缩机构4收容于其内侧；逆变器罩8；以及压缩机构罩9。此外，上述主外壳6、压缩机构外壳7、逆变器罩8和压缩机构罩9均是金属制(在实施例中为铝制的)，它们一体地接合并构成涡旋式压缩机1的外壳11。
27.主外壳6由筒状的周壁部6a和分隔壁部6b构成。所述分隔壁部6b是将主外壳6内分隔成对电动机2进行收容的电动机收容部12和对逆变器3进行收容的逆变器收容部13的间隔壁。所述逆变器收容部13的一个端面开口，所述开口在收容了逆变器3之后被逆变器罩8封堵。
28.电动机收容部12的另一个端面也开口，所述开口在收容了电动机2之后被压缩机构外壳7封堵。在分隔壁部6b突出设置有支承部16，所述支承部16用于对电动机2的转轴14的一个端部(与压缩机构4相反一侧的端部)进行支承。
29.压缩机构外壳7的与主外壳6相反的一侧开口，所述开口在收容了压缩机构4之后被压缩机构罩9封堵。压缩机构外壳7由筒状的周壁部7a和该周壁部7a的一端侧(主外壳6一侧)的框架部7b构成，在由这些周壁部7a和框架部7b区划的空间内收容有压缩机构4。框架7b呈将主外壳6内与压缩机构外壳7内分隔开的间隔壁。
30.此外，在框架部7b开设有供电动机2的转轴14的另一端部(压缩机构4一侧的端部)插通的通孔17，在所述通孔17的压缩机构4一侧嵌合有对转轴14的另一端部进行支承的、作为轴承构件的前轴承18。此外，符号19是在通孔17部分对转轴14的外周面与压缩机构外壳7内进行密封的密封件。
31.电动机2由卷绕有线圈35的定子25以及转子30构成。此外，例如构成为来自车辆的电池(未图示)的直流电流通过逆变器3转换为三相交流电流，通过向电动机2的线圈35供电，以驱动转子30旋转。
32.此外，在主外壳6形成有未图示的吸入端口，从吸入端口吸入的制冷剂在经过主外壳6内之后被吸入到压缩机构外壳7内的压缩机构4外侧的后述的吸入部37。由此，电动机2被吸入制冷剂冷却。此外，形成为在压缩机构4中被压缩后的制冷剂从作为所述压缩机构4的排出侧的后述的排出空间27通过形成于压缩机构罩9的未图示的排出端口排出的结构。
33.压缩机构4由定涡盘21和动涡盘22构成。定涡盘21一体地包括圆盘状的镜板23和涡旋状的环绕件24，所述环绕件24由立设于所述镜板23的正面(一个面)的渐开状或近似于渐开状的曲线构成，将立设有所述环绕件24的镜板23的正面作为框架部7b一侧固定于压缩
机构外壳7。在定涡盘21的镜板23的中央形成有排出孔26，所述排出孔26与压缩机构罩9内的排出空间27连通。符号28是设置于排出孔26的镜板23的背面(另一个面)一侧的开口的排出阀。
34.动涡盘22是相对于定涡盘21公转回旋运动的涡盘，一体地包括圆盘状的镜板31、涡旋状的环绕件32和轴套部33，所述环绕件32由立设于所述镜板31的正面(一个面)的渐开状或近似于渐开状的曲线构成，所述轴套部33突出形成于镜板31的背面(另一个面)的中央。所述动涡盘22配置成将环绕件32的突出方向设为定涡盘21一侧,环绕件32与定涡盘21的环绕件24相对，从而互为相向并啮合，在各环绕件24、32之间形成压缩室34。
35.即，动涡盘22的环绕件32与定涡盘21的环绕件24相对，并以环绕件32的前端与镜板23的正面接触，环绕件24的前端与镜板31的正面接触的方式啮合。在转轴14的另一个端部、即动涡盘22一侧的端部设置有圆柱状的驱动突起48，所述驱动突起48在从所述转轴14的轴心偏心的位置处突出。此外，在所述驱动突起48还安装有圆柱状的偏心衬套36，并设置成在转轴14的另一个端部处从所述转轴14的轴心偏心。
36.在这种情况下，在偏心衬套36的从所述偏心衬套36的轴心偏心的位置处安装有驱动突起48，所述偏心衬套36嵌合于动涡盘22的轴套部33。此外，构成为当转轴14与电动机2的转子30一起旋转时，动涡盘22不会自转，而是相对于定涡盘21公转回旋运动。另外，符号49是安装于比前轴承18靠动涡盘22一侧的转轴14的外周面的平衡配重。
37.由于动涡盘22相对于定涡盘21偏心并公转回旋，因此，各环绕件24、32的偏心方向和接触位置一边旋转一边移动，从外侧的前述的吸入部37吸入制冷剂的压缩室34(压缩室压力为吸入压力ps)一边向内侧移动，一边逐渐地缩小。由此，制冷剂被压缩并最终变成排出压力pd(压缩室压力)并从中央的排出孔26经过排出阀28排出到排出空间27。
38.在图1中，符号38是圆环状的推力板。所述推力板38是用于区划出形成于动涡盘22的镜板31的背面侧的背压室39和作为压缩机构外壳7内的压缩机构4外侧的吸入压力区域的吸入部37的构件，其位于轴套部33的外侧并夹设于框架部7b与动涡盘22之间。符号41是安装于动涡盘22的镜板31的背面并与推力板38抵接的密封件，通过所述密封件41和推力板38区划出背压室39和吸入部37。
39.另外，符号42是安装于框架部7b的推力板38一侧的面并与推力板38的外周部抵接，从而对框架部7b与推力板38之间进行密封的密封件。
40.此外，在图1中，符号43是从压缩机构罩9直至压缩机构外壳7形成的背压通路，在所述背压通路43内安装有作为减压部的节流孔44。背压通路43构成为使在压缩机构罩9内的排出空间27(压缩机构4的排出侧)内与背压室39连通，由此，如图1中箭头所示那样在通过节流孔44被减压调节后的排出压力的制冷剂及油(主要是油)被供给至背压室39。
41.通过所述背压室39内的压力(背压)产生将动涡盘22按压于定涡盘21的背压载荷。通过所述背压载荷克服来自压缩机构4的压缩室34的压缩反作用力而将动涡盘22按压于定涡盘21，环绕件24、32与镜板31、23的接触得以维持，从而能通过压缩室34对制冷剂进行压缩。
42.另外，在实施例中，在动涡盘22的镜板31切削设置有两个背压孔51、52。其中，第一背压孔51形成于距动涡盘22的环绕件32的外侧端大致90
°
左右的位置的环绕件之间，第二背压孔52(背压孔)形成于环绕件32从第一背压孔51前进大致90
°
的位置的环绕件之间(图2
～图5)。
43.这些背压孔51、52是使动涡盘22的镜板31的背面侧的背压室39与镜板31的正面侧的压缩室34连通的压力控制用的孔。所述连通孔51在背压室39内的压力(背压pm)过剩时发挥作用，以使制冷剂从背压室39逃逸到压缩室34而不会使背压pm过剩。此外，背压室39内的油此时也返回至压缩室34。这在像实施例那样在通过背压通路43利用节流孔44使排出空间27的压力减压并施加于背压室39时是极为有效的。
44.所述第一背压孔51以及第二背压孔52以规定尺寸(孔径)切削设置于动涡盘22的镜板31的规定位置，但接着参照图2～图8对第一背压孔51和第二背压孔52的作用进行详细描述。各背压孔51、52随着动涡盘22相对于定涡盘21的公转回旋运动而被定涡盘21的环绕件24打开、关闭。
45.在实施例的情况下，第一背压孔51以如下的位置和/或尺寸形成，即，在定涡盘21的环绕件24的内侧在曲柄角(转轴14的旋转角度)为25
°
～215
°
的范围内打开，在其他的曲柄角下关闭。所述第一背压孔51打开的曲柄角范围比前述的以往的范围(25
°
～230
°
)小。
46.另一方面，第二背压孔52以如下的位置和/或尺寸形成，即，在动涡盘22的环绕件32的内侧在曲柄角为25
°
～175
°
的范围(第一曲柄角范围)内打开。随后，在曲柄角为175
°
～250
°
的范围内，在通过定涡盘21的环绕件24而被暂时关闭之后，在所述定涡盘21的环绕件24的内侧，在曲柄角为250
°
～310
°
的范围(第二曲柄角范围)内再次打开，并在其他曲柄角下关闭。即，第二背压孔52跨及定涡盘21的环绕件24打开两次。此外，第一曲柄角范围能比前述的以往的范围(25
°
～230
°
)更小。
47.将上述情况在图2～图5中进行说明。图2示出了曲柄角为0
°
(0deg)的状态，在所述状态下两个背压孔51、52均关闭。图3示出了曲柄角为90
°
的状态，在该状态下第一背压孔51在定涡盘21的环绕件24的内侧打开，第二背压孔51在动涡盘22的环绕件32的内侧打开。图4示出了曲柄角为180
°
的状态，在该状态下第一背压孔51依然在定涡盘21的环绕件24的内侧打开，第二背压孔52通过定涡盘21的环绕件24而被关闭。此外，图5示出了曲柄角为270
°
的状态，在该状态下第一背压孔51通过定涡盘21的环绕件24而被关闭，第二背压孔52跨及定涡盘21的环绕件24并在其内侧打开。
48.在图6中示出了转轴14的曲柄角和各背压孔51、52的开口率。图中虚线(在25
°
～175
°
的范围内与实线重叠)示出了第一背压孔51的开口率，图中实线示出了第二背压孔52的开口率。如图6所示，第一背压孔51在曲柄角为25
°
～215
°
的范围内打开，第二背压孔52在曲柄角为25
°
～175
°
的范围(第一曲柄角范围)以及250
°
～310
°
的范围(第二曲柄角范围)内打开。
49.接着，参照图7和图8对第一背压孔51和第二背压孔52的作用进行说明。如上所述，第一背压孔51打开的曲柄角范围(25
°
～215
°
)和第二背压孔52最初打开的曲柄角范围(第一曲柄角范围：25
°
～175
°
)能比以往的范围(25
°
～230
°
)小，因此，两个背压孔51、52开口的时间变短。由此，能抑制从背压室39流入压缩机34的制冷剂及油的量，在低速运转条件下如图7所示能抑制随着压缩室压力的上升的背压pm的上升。
50.另一方面，第二背压孔52随后在第二曲柄角范围(25
°
～310
°
)内再次打开，因此，在压缩室压力充分上升之后背压室39与压缩室34连通。由此，能将更高的压缩室压力供给至背压室39，还能如图8所示抑制吸入压力ps变低的运转条件下的背压的下降。
51.综上所述，根据本发明，能在低速运转条件和吸入压力低的运转条件的双方下调节至适当的背压pm，能消除在低速运转条件下动涡盘22过度地被按压于定涡盘21而使消耗电力增大的不良情况及成本的上涨，同时还能消除在吸入压力ps变低的运转条件下背压pm下降而使将动涡盘22按压于定涡盘21的力不足，从而引起压缩不良的不良情况。
52.在这种情况下，在实施例中，第一背压孔51在曲柄角为25
°
～215
°
的范围内释放，第二背压孔52在曲柄角为25
°
～175
°
以及250
°
～310
°
的范围内打开，因此，能高效地将背压pm调节至适当的值。
53.在此，若将第一背压孔51形成于更外侧处，并使所述第一背压孔51打开的曲柄角范围更小，则下次例如在曲柄角为0
°
的状态下第一背压孔51将会在定涡盘21的环绕件24的外侧打开，而与低压的压缩室34连通，但在实施例中第一背压孔52形成为在定涡盘21的环绕件24的内侧释放之后通过所述定涡盘21的环绕件24而被关闭，随后，在所述定涡盘21的环绕件24的外侧不释放的位置和/或尺寸，因此，不会产生前述不良情况。
54.此外，以上结构在如实施例那样设置使压缩机构4的排出侧与背压室39连通的背压通路43，并在所述背压通路43设置节流孔44的涡旋式压缩机1中是极为合适的。
55.另外，在实施例中，将第一背压孔51和第二背压孔52分别形成于动涡盘22的镜板31，但在技术方案1和技术方案2的发明中并不局限于此，也可以在动涡盘22的镜板31仅形成第二背压孔52。此外，实施例所示的数值在技术方案1的发明中并不局限于此，应根据涡旋式压缩机的用途、功能、容量适当地设定。
56.此外，在实施例中将本发明应用于在车用空调装置的制冷剂回路中使用的涡旋式压缩机，但并不局限于此，本发明在各种制冷装置的制冷剂回路中使用的涡旋式压缩机中是有效的。此外，在实施例中，将本发明应用于所谓的逆变器一体型的涡旋式压缩机中，但并不局限于此，还能应用于未一体地包括逆变器的通常的涡旋式压缩机中。(符号说明)
57.1涡旋式压缩机；4压缩机构；14转轴；21定涡盘；22动涡盘；23、31镜板；24、32环绕件；27排出空间(排出侧)；34压缩室；39背压室；43背压通路；44节流孔(减压部)；51第一背压孔；52第二背压孔。