氦用密闭型涡旋式压缩的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种实现了氦用涡旋式压缩机的大幅性能提高和可靠性提高的密闭型涡旋式压缩机。吸入室和油注入用口经由由回旋涡盘外侧曲线与固定涡盘内侧曲线形成的回旋外侧的吸入工作室而在其一恒定的回旋角度范围内连通，另一方面，以使所述吸入室和由回旋涡盘内侧曲线与固定涡盘外侧曲线形成的回旋内侧的吸入工作室处于不与该油注入用口连通的位置的方式，将该油注入用口的开口部设于固定涡盘部的齿槽底面。
【专利说明】氦用密闭型涡旋式压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氦用密闭型涡旋式压缩机的整体结构和最佳的运转范围。
【背景技术】
[0002]作为氦用涡旋式压缩机中的现有的公知例，已有在专利文献1(日本特开2002-89469号)公开的结构。在该专利文献I中记载有如下内容:“以获得即便在极端低的压力比区域中也不会使效率降低而能够稳定的运转的氦用的涡旋式压缩机为目的，将空调用涡盘卷板部的前端(虚线部分)切除，形成为a点和c点由半径rl的圆滑的圆弧曲线66连结的涡盘卷板齿形形状。65为渐开线曲线，其始点为a点。68也为渐开线曲线。另夕卜，d点和c点由半径r3的圆弧曲线连结。如此构成的话，固定涡盘及回旋涡盘具有涡盘卷板部的设定容积比Vr为1.8?2.3的涡盘齿形形状。”(参考说明书摘要)。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2002-89469号公报发明概要
[0006]发明要解决的课题
[0007]在上述的专利文献I中，具有氦用密闭型涡旋式压缩机的结构例，该氦用密闭型涡旋式压缩机具备油注入机构部，其将用于冷却工作氦气的油喷射管贯通密闭容器而与设于固定涡盘的镜板部的油注入用口连接。并且，公开了以下内容，即，由固定涡盘侧与回旋涡盘侧形成的压缩室的设定容积比Vr (成为最大吸入容积的行程容积Vth与最内室的容积Vd之比=Vth/Vd)为2.1前后，作为运转压力条件，根据标准条件，作为最大的吸入压力而设为约0.6?1.0MPaG以下的条件。
[0008]在这样的现有技术中，所获得的氦气流量存在界限，及在运转压力比(喷出压力Pd与吸入压力Ps之比)为Pd/Ps = 1.5?1.7这样的低运转压力比下，伴随着冷却用喷射油量的极端地降低，有可能产生伴随着压缩室内部的密封性不良的压缩机输入的增加和容积效率的大幅降低。
[0009]
【发明内容】
[0010]为了解决上述课题，例如采用技术方案所记载的结构。
[0011]本申请包括了多个解决上述课题的方法，但若举出其一例时，
[0012]本发明提供一种氦用密闭型涡旋式压缩机，其中，
[0013]工作气体为氦气，
[0014]在密闭容器内收纳有涡旋式压缩机部和电动机部，
[0015]所述涡旋式压缩机部通过回旋涡盘和在固定侧板部竖直设立有螺旋状的卷板的固定涡盘使各自的卷板相互啮合来构成压缩室，
[0016]所述回旋涡盘同与旋转轴连续设置的偏心机构卡合，并且不会自转地相对于固定涡盘进行回旋运动，
[0017]在所述固定涡盘设有在中心部开口的喷出口和在外周部开口的吸入口，
[0018]从该吸入口吸入的所述気气在所述压缩室中向中心部移动而被压缩之后，从所述喷出口喷出，
[0019]用于冷却所述氦气的油喷射管贯通所述密闭容器而与设于所述固定侧板部的油注入用口连接，
[0020]所述氦用密闭型涡旋式压缩机的特征在于，
[0021]所述油注入用口和位于所述两涡盘卷板终端部的吸入室经由由回旋涡盘外侧曲线与固定涡盘内侧曲线形成的回旋外侧的吸入工作室而在某一恒定的回旋角度范围内连通，
[0022]以使所述吸入室和由回旋涡盘内侧曲线与固定涡盘外侧曲线形成的回旋内侧的吸入工作室处于不与该油注入用口连通的位置的方式，将该油注入用口的开口部设于所述固定涡盘部的齿槽底面。
[0023]并且，优选的是，所述吸入室和所述油注入用口经由由回旋涡盘外侧曲线与固定涡盘内侧曲线形成的回旋外侧的吸入工作室而连通的回旋角度范围为约180度，
[0024]所述油注入用口的开口部为圆形，且其孔径设定得比所述回旋涡盘的卷板厚度大。
[0025]另外，优选的是，所述油注入用口的开口部的中心位置设置在相对于固定涡盘内侧曲线的卷板卷绕结束端部而作为涡盘卷板卷绕角度为大致(2π/3)rad内周侧的位置处，其中π为圆周率。
[0026]另外，优选的是，吸入压力设定在1.5MPaG~1.8MPaG的范围内，喷出压力设定在
2.8MPaG~3.1MPaG的范围内。
[0027]此外，优选的是，吸入压力Ps与由所述固定涡盘及所述回旋涡盘形成的压缩室的设定容积比Vr之比(Ps/Vr)处于0.7~1.2 (MPaG)的范围内。
[0028]发明效果
[0029]根据本发明的上述结构，在氦用密闭型涡旋式压缩机的结构中，具有以下的效果。
[0030](1)根据本发明的油注入用口结构，在吸入过程中容易受到来自周边部的加热的影响，借助单侧的回旋外侧的吸入工作室侧的油喷射来促进气体冷却，因此，即便在所需的低运转压力比条件的Pd/Ps = 1.6前后，也可获得高容积效率和压缩室间的内部泄漏量的降低、从而压缩动力降低的效果。
[0031](2)根据高吸入压力条件的设定，可获得高气体流量，并且能够实现压缩机的小型化，从而制造成本变得有利。另外，气体流量的控制幅度获取得较大，故节能效果较大地提闻。
[0032](3)由于设定为设定容积比和吸入压力的最佳关系，故在所需的低运转压力比条件的Pd/Ps = 1.6前后，相对于现有设备而能够使He效率系数飞跃性地提高，故节能效果变得极高。
[0033](4)当压缩动力降低时，作用于轴承部等滑动部的载重降低，故压缩机整体的可靠性提高。另外，由于轴承载重的降低，具有实现了滚柱轴承(40)的长寿命化的效果。
[0034]上述以外的课题、结构及效果通过以下的实施方式的说明而变得明了。【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是表示本实施例的纵形类型的氦用密闭型涡旋式压缩机的整体结构的一实施例的纵向剖视图。
[0036]图2是固定涡盘5的俯视图。
[0037]图3是固定涡盘5的纵向剖视图。
[0038]图4是回旋涡盘6的俯视图。
[0039]图5表示外线室8a、内线室8b的吸入行程完成时的固定涡盘5和回旋涡盘6组合而成的状态。
[0040]图6是从图5的状态进展了约1/2 31旋转角的状态的两涡盘卷板5、6的组合例。
[0041]图7是从图6的状态再进展了约1/2 31旋转角的状态的两涡盘卷板5、6的组合例。
[0042]图8表示旋转角和压缩室的内部压力的变化(压缩线)。
[0043]图9是表示运转压力范围的说明图。
[0044]图10是表不运转频率Hd和气体流量Qs之间的关系的说明图。
[0045]图11是表示吸入压力Ps和效率系数E(比率)之间的关系的说明图。
[0046]附图标记说明如下:
[0047]1...密闭容器、3...电动机部、3a...定子、3b...转子、5...固定润盘、6...回
旋涡盘、8...压缩室、8a:回旋外侧压缩室、8b:回旋内侧压缩室、8c:回旋外侧的吸入工作室、8d:回旋内侧的吸入工作室、10...喷出口、7...框架、15...吸入口、14...旋转轴、14a...偏心轴、17...吸入管、20...喷出管、22...油注入用口、31...油喷射管、400...逆变器、40...主轴承、32...回旋轴承。
【具体实施方式】
[0048]以下，利用图1?图11对本发明的一实施例进行详细的说明。
[0049]实施例1
[0050]图1是表示纵形结构中的本发明的注油式密闭型氦用涡旋式压缩机的一实施例的纵向剖视图。图2是固定涡盘5的俯视图，图3是上述的固定涡盘5的纵向剖视图。图4是回旋涡盘6的俯视图。图5?图7是本发明的将两涡盘卷板5、6组合而成的剖视图。图8是表示旋转角和压缩室(回旋外侧压缩室(外线室)8a和回旋内侧压缩室(内线室)8b的压缩时的压力变化的压缩线。
[0051]利用图1，对于工作氦气的流动和喷射出的冷却油的流进行说明。将用于冷却氦气的油喷射管31贯通密闭容器I的上盖2a而与设于固定涡盘5的镜板部5a的油注入用口 22连接，该油注入用口 22的开口部与回旋涡盘6的卷板6b (回旋侧卷板)的齿尖面对置而开口。在密闭容器I内的成为吸入配管17侧的上部收纳有涡旋式压缩机构部，在下侧收纳有电动机部3。并且，密闭容器I内被划分为将框架7夹持在中间的喷出室Ia和电动机室lb。
[0052]如图5和图6所示，涡旋式压缩机构部中，使固定涡盘5与回旋涡盘6相互啮合而形成压缩室8(8a、8b)。回旋涡盘6包括:圆板状的镜板6a (回旋侧板部)；竖直设立于该镜板6a且形成为与固定涡盘的卷板相同形状的卷板6b (回旋侧卷板)；形成在镜板的卷板相反面的轮毂部6c。如图7所示，在基于两涡盘5、6的回旋运动的氦气的吸入行程的动作时，通过回旋涡盘6的外侧曲线661和固定涡盘5的内侧曲线561来形成回旋外侧的吸入工作室8c。另一方面，通过回旋涡盘6的内侧曲线662和固定涡盘5的外侧曲线562来形成回旋内侧的吸入工作室8d。框架7在中央部形成有轴承部40(滚柱轴承)，在该轴承部支承有旋转轴14，旋转轴前端的偏心轴14a以能够进行回旋运动的方式插入上述轮毂部6c中。另外，在框架7借助多根螺栓而固定有固定涡盘5，回旋涡盘6通过由欧氏环及欧氏键构成的欧氏机构38而支承于框架7，回旋涡盘6以相对于固定涡盘5不自转而进行回旋运动的方式形成。在旋转轴14 一体地连续设置有电动机轴14b，并直接连结有电动机部3。
[0053]电动机部3从内部导线3m经由密封端子部72与连接器模块70而与逆变器部400相连。该逆变器部400既可以为AC规格，也可以为DC规格的逆变器。通常而言，DC规格的逆变器有效地处于几％优势。500为商用电源部。450、390为三相的电源线缆。在固定涡盘5的吸入口 15贯通过密闭容器I的上盖2a而连接有吸入管17，开口有喷出口 10的喷出室Ia经由框架7的外缘部的第一通路18a、18b而与电动机室lb(lbl、lb2)连通。该电动机室Ib与在密闭容器中央部的壳体部2b中贯通的喷出管20连通。喷出管20设置在相对于上述通路18a、18b的位置而大致相反侧的位置处。电动机室Ib区分为定子3a的上部空间Ibl和定子3a的下部空间lb2。
[0054]以将该两侧的空间lbl、lb2连通的方式,在定子3a与壳体部Id的内壁面Im侧之间形成有成为油和气体的流路部的通路25 (25b,25c)。另外，电动机3的气隙的间隙26也成为通路，且经由该间隙26而将空间Ibl和空间lb2连通。在这样的容器内部的电动机室lbl、lb2内，在气体和冷却用喷射油的混合体的流的作用下，能够实现由60°C?70°C的比较低温的上述混合体进行的向电动机的直接冷却。
[0055]在吸入管17与固定涡盘5之间设有对高压部和低压部进行密封的O形环53。另夕卜，在回旋涡盘6的镜板的背面形成有由涡旋式压缩机部2与框架7围绕而成的空间36 (以下称为背压室)，经由贯穿设置于回旋涡盘的镜板的两个微孔6d与6f、6h而向该背压室36导入有吸入压力Ps与喷出压力Pd的中间压力Pb，从而施加有将回旋涡盘6向固定涡盘5靠压的轴向上的作用力。润滑油23储存在密闭容器I的底部，该润滑油23经由油吸上管27和设于旋转轴14a、14b内的中心孔13而向回旋轴承32供给。向回旋轴承32供给并被排出的油向背压室36移动。
[0056]另一方面，从中心孔13借助横孔51的离心泵作用而向下轴承39供给油。从该轴承39排出的油到达上方的滚柱轴承的主轴承部40，并向背压室36移动。如此移动到背压室36的油经由所述孔6d、6f与横孔6h而向压缩室8a、8b排出并与压缩气体混合，接着与氦气一同向喷出室Ia喷出。在所述密闭容器I的底部设有将该底部的润滑油23向设备外取出的油取出管30。贮存在密闭容器I的底部的润滑油23在密闭容器I内的喷出压力Pd与所述压缩室8内部的压力Pi的差压、具体而言是油注入孔22的开口部的压力(Pi)的作用下，从油取出管30的流入部30a向该油取出管30内流出。向油取出管30内流出的油通过外部油配管36a而到达油冷却器33，在该油冷却器33处进行适当冷却之后，通过油配管36b并经由油喷射管31及口 22而向吸入工作室8c与压缩室8(8a、8b)注入。
[0057]如此，向吸入工作室Sc与压缩室8a、8b的油注入通过差压来实现，因此，通过设为以下说明的本实施例的油注入结构，由于该孔的开口部22靠近吸入压力侧，故能够确保比现有设备大的用于供油的差压、进而能够确保油喷射量。
[0058]如图2所示，固定涡盘5包括圆板状的镜板5a(固定侧板部)和竖直设立于该镜板5a且呈渐开线曲线或者与该渐开线曲线近似的曲线形成的卷板5b，且在该固定涡盘5的中心部具备喷出口 10，在该固定涡盘5的外周部具备吸入口 15(15a、15b)。Ok是坐标中心点，Xk、Yk是坐标轴。点53和点54表示形成压缩室的最外周部的接点位置。在图5中，回旋外侧压缩室(外线室)8a通过回旋涡盘卷板外侧曲线661和固定涡盘卷板内侧曲线561来形成。回旋内侧压缩室(内线室)8b通过回旋涡盘卷板的内侧曲线662和固定涡盘卷板外侧曲线562来形成。需要说明的是，齿槽尺寸(图2的Dt尺寸)由下式来赋予。
[0059]Dt = 2 X ε th+t
[0060]此处，eth:回旋半径
[0061]t:卷板厚度
[0062]如图1和图3所示，用于冷却工作氦气的油喷射管31贯通密闭容器I且在所述固定涡盘5的镜板部5a的齿槽底面5z上设定有单数的油注入用口 22 (22a)。如此为了压缩机主体的冷却及使氦气的隔热压缩时的产生热的气体温度降低，具备冷却用油喷射结构。22a为供油喷射管31插入的圆形孔。如图7所示，上述油注入用口 22和位于上述两涡盘卷板终端部的吸入室5f经由由回旋涡盘外侧曲线661与固定涡盘内侧曲线561形成的回旋外侧的吸入工作室8c而在其一恒定的回旋角度范围内连通，且该角度最佳为约180度(图8的Θ 5的值)。
[0063]另一方面，如图6所示，以使吸入室5f和由回旋涡盘内侧曲线662与固定涡盘外侧曲线562形成的回旋内侧的吸入工作室8d处于与油注入用口完全不连通的位置的方式，将该油注入用口 22的开口部设定于固定涡盘5的齿槽底面5z。
[0064]上述回旋外侧的吸入工作室8c与回旋内侧的吸入工作室8d为吸入行程时的工作空间，且为与吸入容积相关的空间。
[0065]如图2所示，上述该油注入用口 22的位置设定在:相对于固定涡盘卷板内侧曲线561的成为最外周部的点54而作为涡盘卷板卷绕角度的Λ Θ s =约(2 π /3)rad的内周侧的位置处。另外，如图3所示，上述油注入用口 22的开口部为圆形，且将其孔径do设定得比回旋涡盘6的卷板厚度t大。S卩，设定为do>t。需要说明的是，固定涡盘5和回旋涡盘6各自的卷板厚度以t计设定为相同的值。
[0066]通过设定为上述的位置关系，由此从氦气的吸入行程的中途的较早的时间(时期)开始，通过油注入来促进向氦气的冷却，故可获得压缩机的容积效率的提高效果。图6和图7中由箭头来表示吸入室5f周边的氦气的流。如两图所示，到达回旋外侧的吸入工作室Sc的吸入通路成为如下的通路，即，从吸入孔15b在吸入室5f中逆时针地流动，自回旋涡盘卷板终端部6k向外侧流动，进而经由凹部5m而到达固定涡盘卷板终端部54。另一方面，向回旋内侧的吸入工作室8d进而向压缩室Sb侧的吸入通路长度成为从上述的吸入孔15b在吸入室5f中逆时针地流动并到达回旋涡盘卷板终端部6k的通路。因此，到达回旋外侧的吸入工作室8c的吸入通路相对于到达另一方的回旋内侧的吸入工作室8d的吸入通路的长度而言，大概增长凹部5m的通路等的半周量，从而变得容易受到来自壁面的热传递的影响。但是，通过设为上述结构，以能够排除与通路长度相关的来自通路壁的加热损失的影响的方式，在早期实现由油喷射带来的冷却促进。[0067]在图4中，Os为坐标中心点，Xs、Ys为坐标轴。通过由回旋涡盘卷板外侧曲线661与固定涡盘卷板内侧曲线561形成的回旋外侧压缩室8a设定的设定容积比Vrs定义为下述式。
【权利要求】
1.一种氦用密闭型涡旋式压缩机，其中， 工作气体为氦气， 在密闭容器内收纳有涡旋式压缩机部和电动机部， 所述涡旋式压缩机部通过回旋涡盘和在固定侧板部竖直设立有螺旋状的卷板的固定涡盘使各自的卷板相互啮合来构成压缩室， 所述回旋涡盘同与旋转轴连续设置的偏心机构卡合，并且不会自转地相对于固定涡盘进行回旋运动， 在所述固定涡盘设有在中心部开口的喷出口和在外周部开口的吸入口， 从该吸入口吸入的所述氦气在所述压缩室中向中心部移动而被压缩之后，从所述喷出口喷出， 用于冷却所述氦气的油喷射管贯通所述密闭容器而与设于所述固定侧板部的油注入用口连接， 所述氦用密闭型涡旋式压缩机的特征在于， 所述油注入用口和位于所述两涡盘卷板终端部的吸入室经由由回旋涡盘外侧曲线与固定涡盘内侧曲线形成的回旋外侧的吸入工作室而在某一恒定的回旋角度范围内连通， 以使所述吸入室和由回旋涡盘内侧曲线与固定涡盘外侧曲线形成的回旋内侧的吸入工作室处于不与该油注入用口连通的位置的方式，将该油注入用口的开口部设于所述固定涡盘部的齿槽底面。
2.根据权利要求1所述的氦用密闭型涡旋式压缩机，其特征在于， 所述吸入室和所述油注入用口经由由回旋涡盘外侧曲线与固定涡盘内侧曲线形成的回旋外侧的吸入工作室而连通的回旋角度范围为约180度， 所述油注入用口的开口部为圆形，且其孔径设定得比所述回旋涡盘的卷板厚度大。
3.根据权利要求2所述的氦用密闭型涡旋式压缩机，其特征在于， 所述油注入用口的开口部的中心位置设置在相对于固定涡盘内侧曲线的卷板卷绕结束端部而作为涡盘卷板卷绕角度为大致2 JiArad内周侧的位置处，其中π为圆周率。
4.根据权利要求1所述的氦用密闭型涡旋式压缩机，其特征在于， 吸入压力设定在1.5MPaG?1.8MPaG的范围内，喷出压力设定在2.8MPaG?3.1MPaG的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的氦用密闭型涡旋式压缩机，其特征在于， 吸入压力Ps与由所述固定涡盘及所述回旋涡盘形成的压缩室的设定容积比Vr之比Ps/Vr处于0.7?1.2MPaG的范围内。
【文档编号】F04C18/02GK103790826SQ201310515747
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】椎林正夫, 伊豆永康, 足立隆雅 申请人:日立空调·家用电器株式会社