涡旋式压缩机的制作方法

专利名称：涡旋式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制冷空调设备等的涡旋式压缩机。
背景技术：
以往，在具有低振动、低噪音特性的涡旋式压缩机中，吸入室位于形成压缩空间的 卷板的外周部，喷出口设于卷板的中心部，且由吸入容积和最终压缩室容积确定的容积比 固定。特别是，当吸入压力和喷出压力所确定的压缩比的变动少时，通过设定与其对应的容 积比，能够在不采用喷出阀装置的情况下进行高效率的压缩。在往复运动式压缩机和旋转 式压缩机中，需要采用喷出阀装置。当将该涡旋式压缩机作为制冷空调设备用制冷剂压缩机使用时，由于可变速运转 和空调负荷的变动，会使制冷剂的吸入压力和喷出压力改变。并且，因实际压缩比与设定压 缩比之间的差而产生压缩不足或过压缩运转。在压缩不足时，喷出室的高压制冷剂气体从喷出口间歇地向压缩室逆流，导致压 缩输入增加。另外，在过压缩时，由于在压缩中途形成压力大于喷出压力的压缩室，因此需 要与该压力增大部分对应的更多的运转转矩，从而导致压缩输入的增加。为此，已知在具有与吸入室和喷出室间歇性不通的时常成为密闭空间的压缩室的 压缩空间中，设有如下机构而防止过压缩，即，设有在从该压缩室与喷出室相通的对称位置 配置的旁通孔，并在旁通孔的出口侧设有仅允许流体向喷出室流出的旁通阀装置。具体参 照专利文献1。此外，在此所称的对称是指相对于涡卷中心成为点对称的意思。专利文献1 日本特开平9-170574号公报。过压缩时，高压制冷剂从旁通孔释放即可，但是，制冷剂通过旁通孔时，会产生与 旁通孔的截面积成反比例的称为喷出压损的损失。当为减少该喷出压损而加大旁通孔时， 会产生后述的残留气体问题。此外，若为了减少喷出压损而加大喷出口，则会导致涡卷的卷 数减小，而得不到所需的压力。另外，在非对称涡旋卷板中，由于成对的回旋涡盘内线侧压缩室和外线侧压缩室 的容积变化不同，因此，当对称配置旁通孔时，要使旁通孔始终与压缩室连通，需要在由回 旋涡盘的卷板最外周部分与固定涡盘内周壁在吸入完成时形成的非对称卷板所特有的压 缩室设置多余的旁通孔。

发明内容
本发明的目的在于提高过压缩区域的压缩效率。另外，本发明的目的还在于提高 压缩不足区域和过压缩区域即在整个运转压缩比区域的整体的压缩效率。本发明的目的在于提供一种涡旋式压缩机，其由回旋涡盘和固定涡盘的各卷板形 成压缩室，从喷出口喷出被压缩的制冷剂，并且具有用于从所述压缩室释放压力以使所述 压缩室的压力不会变得过高的放气阀装置，其中，所述涡旋式压缩机具备分别设于最靠近所述喷出口的两个压缩室中的两个所述放气阀装置，所述两个压缩室是相对于涡卷中心成对的压缩室，各放气阀装置彼此相对于涡卷中心非对称配置，且在所述两个压缩室处于以下两 种状态的情况下，使所述各放气阀装置中的至少一个位于与所述喷出口连通的位置，所述 两个压缩室的一种状态为所述两个压缩室即将与所述喷出口连通之前的状态，另一种状态 为所述两个压缩室以从上述状态前行了 180度的状态与所述喷出口连通的状态。发明效果根据本发明，能够提高过压缩区域的压缩效率。另外，根据本发明还能够提高在整 个运转压缩比区域的整体的压缩效率。


图1是本实施方式的立式涡旋式压缩机的剖视图。图2是沿图1的A-A线的剖视图。图3是图2的压缩空间前行180度时的剖视图。图4是表示图2的压缩空间顺次变化的剖视图。图5是放气阀装置的装配图。图6是向固定涡盘安装隔环、放气阀装置的装配图。图7是表示压缩室的容积变化和压力变化状态的特性图。图8是表示喷出空间与喷出压损的关系的特性图。符号说明1密闭容器2电动机3压缩机构4腔盖5腔底6壳体7喷出口8曲轴9卷板支持圆盘10镜板IlF固定涡盘卷板IlS回旋涡盘卷板12吸入口13回旋涡盘14固定涡盘15欧氏环16固定部件17吸入管18喷出管50a第一压缩室
51a第二压缩室51b第三压缩室22第一放气流路23第二放气流路24第三放气流路25第四放气流路沈放气阀装置27喷出压力空间28放气流路四放气阀30阀按压体31 隔环32导向部33弹性部60与喷出口连通的各压缩室
具体实施例方式以下，参照图1 图3说明本发明的一个实施方式。图1是立式涡旋式压缩机的剖视图。作为主要结构，使用混合了氟化碳氢系制冷 剂组中至少一种或两种以上的混合制冷剂作为制冷剂，在密闭容器1的内部配设有电动机 2和在由该电动机2驱动的回旋涡盘13与固定涡盘14之间压缩该混合制冷剂的涡旋式压 缩机构3，并且在密闭容器1的内部还具有作为防自转部件的欧氏环15，该欧氏环15在固 定涡盘14和固定部件16之间支承引导回旋涡盘13，使回旋涡盘13不自转地相对于固定涡 盘14进行回旋运动。压缩机构3由固定涡盘13和回旋涡盘14啮合构成。回旋涡盘14经由曲轴8接 受电动机2的旋转，被欧氏环15限制自转的同时被回旋驱动。通过上述一系列动作，由吸 入管17吸入的制冷剂气体被压缩，并从喷出口 7向作为喷出压力空间27的腔内喷出，腔内 的制冷剂从喷出管18向密闭容器1外部喷出。在固定涡盘14的镜板部上，在喷出口 7的出口没有配置喷出阀装置。这样，被压 缩的制冷剂的压力不会比喷出空间即喷出室的压力大，因而不能喷出制冷剂，从而不会引 起压缩不足。并且，配置喷出阀装置也会成为在流路设置障碍物的情况，从降低喷出压损的 观点考虑也优选不配设喷出阀装置。因此，不配设喷出阀装置，使喷出口 7的出口直接与喷 出室连通。被喷出的制冷剂在制冷循环系统内循环而从吸入管17被再次吸入密闭容器1内 部。密闭容器1通过在圆筒状的壳体6上下焊接腔盖4和腔底5而构成。图1所示的压缩机为铁制的密闭容器1的内部整体即喷出室成为与喷出管18连 通的高压气氛的所谓高压腔式压缩机。与电动机3的旋转一起从固定涡盘14中央的喷出 口 7向密闭容器1上部喷出制冷剂气体。与固定涡盘14啮合而形成压缩室的回旋涡盘13 由涡卷状的回旋涡盘卷板IlS和使回旋涡盘卷板IlS与回旋轴竖立的卷板支承圆盘9 (未图示)构成。固定涡盘14由镜板10和涡卷状的固定涡盘卷板IlF构成，在固定涡盘卷板 IlF的中央部配置有喷出口 7，且在外周部配置有吸入口 12。26表示放气阀装置，用于从压缩室释放压力而使压缩室的压力不过高。图2是表示沿图1的A-A线的剖视图。50a表示第一压缩室、5Ia表示第二压缩室、 51b表示第三压缩室，放气流路从外径侧开始依次为22表示第一放气流路、23表示第二放 气流路、M表示第三放气流路、25表示第四放气流路。放气阀装置沈以在压缩中途的压缩室至少配设一个以上的放气流路的方式设置 四个以上。该放气阀装置沈用于防止过压缩，实现在压缩比大的运转状态下压缩效率的提尚ο图2表示与喷出口 7间歇性连通的第二压缩室51a和第三压缩室51b要与喷出口 7连通之前的压缩空间的状态。放气流路观(参照图5)的朝向压缩室的开口部设定为比回 旋涡盘卷板IlS的宽度即齿尖小，与成对的第二压缩室51a、第三压缩室51b对应配置第三 放气流路对、第四放气流路25。图3表示图2的回旋涡盘卷板以曲轴8的旋转角前行了 180度时的压缩空间的状 态。在该状态下，喷出口 7与第二压缩室51a、第三压缩室51b完全连通(60)。此时，第二 压缩室51a、第三压缩室51b由于不是被完全封闭的空间，因此不称其为最终压缩室(最早 压縮室)，而是简单地称为压缩室。另外，该空间也与第四放气流路25连通，图3表示第四 放气流路25要闭口之前的状态。S卩，与第三放气流路M、第四放气流路25对应的各放气阀装置分别设于相对于涡 卷中心成对的两个压缩室、即最靠近喷出口 7的两个压缩室(51a、51b)中，且相对于涡卷 中心非对称配置。并且，在两种状态的压缩室中，各放气阀装置中至少一个位于与喷出口 7 连通的位置，所述两种状态的压缩室中的其中之一是两个压缩室(51a、51b)即将与喷出口 7连通之前的状态的两个压缩室(51a、51b)，第二种是两个压缩室以从上述状态前行了 180 度的状态与喷出口 7连通的两个压缩室(60)。根据上述结构，能够在过压缩时使流体除从 喷出口 7之外还从放气流路M、25排出，从而能够获得在不减小涡卷数的情况下扩大喷出 口的效果。即，能够减小喷出压损。图4是表示图2及图3的第三放气流路24、第四放气流路25伴随回旋 涡盘卷板IlS的回旋移动而顺次开闭的状态的图，回旋涡盘卷板lis的旋转角以 (a) — (b) — (c) — (d) — (a) — (b)—的顺序前行。需要说明的是，(b)表示作为图2的 状态的(a)与作为图3的状态的(c)中间的状态、(d)表示作为图3的状态的(c)与作为 图2的状态的(a)中间的状态。在(a)状态的接下来的瞬间，第三放气流路M与喷出口 7连通。并且，旋转角前 行而要成为(b)状态之前，第三压缩室51b与喷出口 7连通。此时，第四放气流路25与喷 出口 7连通。此后，第三放气流路M与喷出口 7的连通被遮断而成为(b)状态。旋转角前行而从(b)状态成为(c)状态期间，第四放气流路25与喷出口 7连通。 在(c)状态的接下来的瞬间，第四放气流路25与喷出口 7的连通遮断。并且，旋转角前行而 成为(d)时，与喷出口 7连通的放气流路消失。其后，旋转角继续前行而成为(a)的状态， 在接下来的瞬间，第三放气流路M与喷出口 7连通。以下，重复与上述相同状况。根据上述结构，在图2、图3的区间，相对于与喷出口 7连通的压缩室，第三放气流路M、第四放气流路25始终成为开路的状态。即，如图8所示，向喷出口 7开口的体积即成 为喷出压的空间大时，放气流路发挥作用。反之，当成为喷出压的空间小时，放气流路不发 挥作用。其次，参照图5说明放气阀装置26。图5是图1的放气阀装置沈处于闭路状态下 的放大剖视图。放气阀装置沈用于在压缩室内的压力成为喷出压力以上时，从压缩室向喷 出压力空间27喷出流体，且与形成于涡旋式压缩机构3的部分的多个压缩室相对应地设置 于固定涡盘14的多个部位。该放气阀装置沈通常处于闭路状态，当从吸入口 12将气体制 冷剂、液体制冷剂或雾状的润滑油等作为工作流体吸入压缩室等，并通过回旋涡盘13的回 旋运动而压缩这些工作流体的过程中，压缩室内的压力成为喷出压力以上时，放气阀装置 26成为开路，使压缩室与密闭容器1内的喷出压力空间27连通。放气阀装置沈具备放气流路观、放气阀29、阀按压体30、隔环31及弹性部33。 导向部32引导阀按压体30的移动。其中，放气流路观、放气阀29、阀按压体30、弹性部33 以连通压缩室和喷出压力空间27的方式形成于固定涡盘14的镜板10的部分。放气阀四 是用于对由圆形状的薄铁板构成的放气流路观进行开闭而遮断压缩室和导向部连通的部 件。阀按压体30是用于通过弹性部33在放气阀四被关闭之际对其施加弹性按压力的部 件，该阀按压体30配置于放气阀四与隔环31之间。弹性部33在对放气阀四施加弹性按 压力的同时，还对阀按压体30施加弹性按压力。阀按压体30在该力的作用下移动，但由隔 环31限制阀按压体30的移动。隔环31固定在固定涡盘14上。阀按压体30配置于放气阀四与隔环之间，因此，通过将阀按压体30任意地设置 于固定涡盘镜板上，能够容易地相对于要与喷出口 7连通之前的压缩室体积而较小地设定 放气流路观的体积。由此，与设置旁通孔的情况比较，能够降低压缩不足时来自放气流路 的高压制冷剂气体的逆流。采用在喷出口附近的成为高压的压缩室设置旁通孔的方式，使得压缩中途的气体 残留在压缩室内的放气流路，从而容易导致压缩效率降低。而在仅指定设置旁通孔的角度 范围的情况下，剩余在旁通孔中的残留气体也不能够根本性消失。另外，在仅指定旁通孔设 置位置的情况下，能够将旁通孔流路体积即放气流路抑制为较小。但不限于此，还可以通过 改变固定涡盘镜板的厚度来加长旁通孔，但若这样设置，不能够将放气流路抑制为较小，剩 余气体的量能够变动，因此也未必能够实现提高压缩效率的效果。因此，通过应用所述放气阀装置，与采用旁通孔构造相比，能够将放气流路观的 体积降低到1/5以下。将放气流路观抑制为这种小体积，是由于包括阀按压体30等的放 气阀装置沈的结构。由此，在放气阀四闭路时，能够将压缩行程中剩余流体的再膨胀损失 抑制为允许范围以下。另外，在放气阀四开路时，成为除喷出口 7之外排出压缩流体的流路，因此能够降 低喷出压损。在过压缩区域中，放气流路的体积与提高效率几乎没有关系，但利用上述结构，能 够在压缩不足区域中提高压缩效率。图6是从腔盖4侧描绘固定涡盘14的图，以沿多个放气流路观及喷出口 7的方 式设计隔环31。图7是横轴表示压缩室的容积变化，纵轴表示压缩室的压力变化的涡旋式压缩机的P-V线图。单点划线表示理论隔热压缩线图。特别是，在家庭用和车载用等制冷空调设备中，实际使用时发生频率高的压缩机 低速运转时等中间条件(JIS C9612 :2005、JIS B8616 2006)时的压力比小于以额定负荷 运转状态设定的压力比而成为过压缩状态。在该情况下，闭塞第三放气流路M、第四放气流 路25的放气阀四打开，使压缩流体向喷出压力空间27流出，将压缩室压力的上升限制为 喷出压，从而能够抑制压缩负荷的增加。在放气阀四闭塞时，在压缩行程剩余的流体的再膨胀损失消失的理想状态下，压 缩室压力的损失以喷出压损为主要原因，其他情况下压力损失原因为固定涡盘卷板IlF与 回旋涡盘卷板IlS之间的制冷剂漏入。并且，如图2、图3、图8所示，在与喷出口 7连通的 各压缩室60中，当向喷出口 7开口的体积大时，在放气流路能够发挥作用的位置、即放气流 路观没有被回旋涡盘卷板IlS闭塞的位置配设各个放气阀装置沈，将上述两个放气阀装置 26相对于涡卷中心非对称设置。换言之，与第三放气流路M、第四放气流路25对应的各放气阀装置分别设置于相 对于涡卷中心成对的两个压缩室、即最靠近喷出口 7的两个压缩室(51a、51b)中，且相对于 涡卷中心非对称配置。并且，在两种状态的压缩室中，各放气阀装置中至少一个位于与喷出 口 7连通的位置，所述两种状态的压缩室中的其中之一是两个压缩室(51a、51b)即将与喷 出口 7连通之前的状态的两个压缩室(51a、51b)，第二种是两个压缩室以从上述状态前行 了 180度的状态与喷出口 7连通的两个压缩室(60)。由此，在过压缩区域，除喷出口 7之外还能够得到从放气流路28排出流体的效果， 能够实现喷出压损的降低。并且，通过应用放气阀装置，能够降低在压缩行程剩余的再膨胀 损失，并能够抑制高压制冷剂气体向压缩室泄露的效果，因此能够接近理想的隔热压缩。从 而，能够使图7所示的外侧的压缩线A更靠近接近理论隔热压缩线的压缩线B。在此，设为 非对称的原因在于，当成对的压缩室的最大密闭空间不同时，即具有所谓的非对称卷板型 的压缩机构的涡旋式压缩机的情况下，能够有效地设定与喷出口 7连通的放气流路观。利用以上结构，能够降低压缩过程中的再膨胀损失，并能够降低喷出压损，从而能 够提高过压缩区域的压缩效率。因而，与上述结构对应，能够提高在全部运转压缩比区域的 整体压缩效率。
权利要求
1.一种涡旋式压缩机，其由回旋涡盘和固定涡盘的各卷板形成压缩室，从喷出口喷出 被压缩的制冷剂，并且具有用于从所述压缩室释放压力以使所述压缩室的压力不会变得过 高的放气阀装置，其中，所述涡旋式压缩机具备分别设于最靠近所述喷出口的两个压缩室中的两个所述放气 阀装置，所述两个压缩室是相对于涡卷中心成对的压缩室，各放气阀装置彼此相对于涡卷中心非对称配置，且在所述两个压缩室处于以下两种状 态的情况下，使所述各放气阀装置中的至少一个位于与所述喷出口连通的位置，所述两个 压缩室的一种状态为所述两个压缩室即将与所述喷出口连通之前的状态，另一种状态为所 述两个压缩室以从上述状态前行了 180度的状态与所述喷出口连通的状态。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述放气阀装置设于形成有放气流路和比其体积大的导向部的所述固定涡盘内，且具备由所述导向部引导移动的阀按压体； 遮断所述压缩室与所述导向部的连通的放气阀； 配设于所述阀按压体与所述放气阀之间并产生弹力的弹性部； 配设于所述固定涡盘用于限制所述阀按压体的移动的隔环。
3.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述放气阀装置至少设置四个。
4.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于， 所述涡旋式压缩机的压缩机构为非对称卷板型。
5.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在所述固定涡盘的镜板部的所述喷出口的出口处不配置用于避免压缩不足的喷出阀 装置，而使所述喷出口的出口与所述涡旋式压缩机的喷出室直接连通。
全文摘要
在过压缩时，从旁通孔释放高压制冷剂即可，但制冷剂通过旁通孔之际会产生与旁通孔的截面积成反比例的称为喷出压损的损失。本发明的目的在于提高过压缩区域的压缩效率。本发明提供一种涡旋式压缩机，其具备两个放气阀装置，所述两个放气阀装置分别设于最靠近喷出口的两个压缩室中，该两个压缩室是相对于涡卷中心成对的两个压缩室，各放气阀装置彼此相对于涡卷中心非对称配置，且在所述两个压缩室处于以下两种状态的情况下，使所述各放气阀装置中至少一个位于与所述喷出口连通的位置，所述两个压缩室的一种状态为所述两个压缩室即将与所述喷出口连通之前的状态，另一种状态为所述两个压缩室以从上述状态前行了180度的状态与所述喷出口连通的状态。
文档编号F04C18/02GK102052310SQ20101026053
公开日2011年5月11日 申请日期2010年8月20日 优先权日2009年10月26日
发明者岛田敦, 新村修平, 村上晃启, 田所哲也, 藤村和幸 申请人:日立空调·家用电器株式会社