CN102207088A - 涡旋流体机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡旋压缩机，其在将液态制冷剂吸入到压缩室内时被液态压缩的高压液体排出到外部而不使之进入背压区域等。在上述回旋涡旋件的搭接部和底板设置自压缩室连通到回旋涡旋件(20)的背压区域(31)的连通流路(21)，在固定涡旋件(10)设置将与设置于回旋涡旋件(20)的搭接部的连通流路相连接的压缩室的室内规定压力流体向外部释放的释放机构(11)，由此在液态制冷剂被吸入到压缩室内引起压力上升时，可容易地排出制冷剂，并减少液态制冷剂进入背压区域(31)。在背压区域(31)等处含有大量的制冷剂的油发泡时，通过回旋涡旋件(20)的连通流路(21)排出到压缩室，进而从固定涡旋件(10)的释放机构(11)排出，还可减少背压区域以及压缩室的设想外的压力上升。

Description

涡旋流体机械
技术领域
本发明涉及一种用于冷冻空调装置、空气压缩机等中的流体压缩机以及流体输送机械，特别涉及一种涡旋压缩机。
背景技术
以往，在适用于室内空调装置的涡旋压缩机中，具有以下的构成的涡旋压缩机由于例如专利文献1而被公知，即：使在底板上形成有螺旋状搭接部(lap)的固定涡旋件与回旋涡旋件搭接部相对地相互咬合，并形成多个压缩室，对回旋涡旋件背面施加背压，使两个涡旋件的面板(底板的周边部)接触，且在回旋涡旋件背面配备自转防止机构使回旋涡旋件不自转而进行回旋运动，由此连续地缩小压缩室容积来进行流体的压缩。
并且，在专利文献1中公开了，其通过设置贯通回旋涡旋件的搭接部以及底板的贯通孔，通过该贯通孔从轴承部的高压区域向背压区域或压缩室供油，由此来提高压缩室的密封性(形成油膜密封)。
专利文献：特开2004-225644号公报
在上述专利文献1所公开的涡旋压缩机中，成为问题的是，在大量吸入来自冷冻循环的液态制冷剂时，存在压缩非压缩性的液态制冷剂导致在压缩室内发生高的液压的情况。在专利文献1所公开的涡旋压缩机中，由于设置有贯通回旋涡旋件的搭接部以及底板的贯通孔，因而考虑使液态制冷剂从压缩室侧经过贯通孔而流入非压缩室区域(背压区域或轴承部)。当液态制冷剂流入时，在背压区域或轴承部发生润滑性降低、以及因液态制冷剂发泡而产生油膜断裂等，存在降低可靠性的可能性。
另外，还存在着这样的问题，在低温条件下停止一定时间运行时，在压缩机(由压缩机构和电动机构成)内的油中溶解了制冷剂，当油的油中制冷剂比率高时，油容易发生以下的现象：在背压区域，溶解有制冷剂的油发泡导致背压上升、回旋涡旋件推压力的增大、发泡而产生的制冷剂气体(比通常动作时进入压缩室的制冷剂气体的压力更高的制冷剂)流入压缩室内，使压缩室内压力上升到设想之外，导致性能、可靠性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡旋压缩机，其将液态制冷剂吸入到压缩室内时被液态压缩的高压液体，排出到外部而不是通过回旋涡旋件的连通流路使之进入背压区域等，并且当含有大量的制冷剂的油在背压区域等处发泡而导致背压上升时，容易地通过回旋涡旋件的连通流路将流入压缩室内的制冷剂排出。
为解决上述问题，本发明主要采用如下的构成。
一种涡旋压缩机，设置有螺旋状搭接部的固定涡旋件与回旋涡旋件以使各自的搭接部相对的方式咬合而形成多个压缩室，对上述回旋涡旋件的背面施加背压，使上述回旋涡旋件不自转而进行回旋运动，由此使上述压缩室的容积连续缩小来进行流体压缩，其中，
在上述回旋涡旋件的搭接部和底板设置有连通流路，该连通流路自上述压缩室连通到上述回旋涡旋件的背压区域或轴承部等上述压缩室以外的区域，
在上述固定涡旋件设置有将压缩室的室内规定压力流体向外部释放的释放机构，该压缩室与设置于上述回旋涡旋件的搭接部的连通流路相连接。
而且，在上述涡旋压缩机中，设置于上述固定涡旋件的释放机构的流路阻力比上述连通流路的流路阻力小。
另外，一种涡旋压缩机，设置有螺旋状搭接部的固定涡旋件与回旋涡旋件以使各自的搭接部相对的方式咬合而形成多个压缩室，对上述回旋涡旋件的背面施加背压，使上述回旋涡旋件不自转而进行回旋运动，由此使上述压缩室的容积连续缩小来进行流体压缩，其中，
在上述回旋涡旋件的搭接部和底板设置有连通流路，该连通流路自上述压缩室连通到上述回旋涡旋件的背压区域或轴承部等上述压缩室以外的区域，
在上述固定涡旋件设置有将压缩室的室内规定压力流体向外部释放的释放机构，该压缩室与设置于上述回旋涡旋件的搭接部的连通流路相连接，
在设置于上述回旋涡旋件的连通流路设置有根据流体的流动方向而变化流路阻力的流路阻力变化机构，
上述流路阻力变体机构具有：增大从上述压缩室到上述压缩室以外的区域的流体流动方向的第一流路阻力，减小从上述压缩室以外的区域到上述压缩室的流体流动方向的第二流路阻力的功能，
使设置于上述固定涡旋件的释放机构的流路阻力比上述流路阻力变化机构的上述第一流路阻力小。
(发明的效果)
根据本发明，可提供一种具有高效率以及高可靠性的压缩机，其尤其可减少液态流体从压缩室侧流入到压缩室以外的区域(例如背压区域、回旋涡旋件轴承部等)。
另外，即使在含有大量的制冷剂的油被供给到背压区域而发泡时，也可抑制背压区域以及压缩室内的无用的压力上升，从而提高压缩机的性能以及可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的涡旋压缩机中的压缩室的剖面即沿图2中箭头所示的A-A’线的剖视图。
图2是表示本实施方式的涡旋压缩机的概略整体构成的图。
图3是表示本实施方式的涡旋压缩机中的设置于回旋涡旋件的搭接部的连通流路的阻力变化的一例的图。
图4是表示本实施方式的涡旋压缩机中的设置于回旋涡旋件的搭接部的连通流路的阻力变化的另一例的图。
图5是表示本实施方式的涡旋压缩机中的设置于回旋涡旋件的搭接部的连通流路的阻力变化的再一个例的图。
附图符号说明
1流体入口
2流体出口
3中间出口
5回旋涡旋件底板
6固定涡旋件底板
7回旋涡旋件面板
8固定涡旋件面板
10固定涡旋件
11释放机构
12、12a、12b释放端口
15回旋涡旋件搭接部
16固定涡旋件搭接部
20回旋涡旋件
21贯通孔
22逆流减少机构
23射流二极管
30、30a、30b压缩室
31背压区域
40间隙
50框体
60轴杆
70自转防止机构
80背压调整机构。
具体实施方式
以下，参照图1～图5，对本发明的实施方式的涡旋压缩机进行详细的说明。图1是表示本发明的实施方式的涡旋压缩机中的压缩室的剖面即沿图2的A-A’线的剖视图。图2是表示本实施方式的涡旋压缩机中的概略整体构成的图。图3是表示本实施方式的涡旋压缩机中的设置于回旋涡旋件的搭接部的连通流路的阻力变化的一例的图。图4是表示本实施方式的涡旋压缩机中的设置于回旋涡旋件的搭接部的连通流路的阻力变化的另一例的图。图5是表示本实施方式的涡旋压缩机中的设置于回旋涡旋件的搭接部的连通流路的阻力变化的再一个例的图。
在附图中，符号1表示流体入口，2表示流体出口，3表示中间出口，5表示回旋涡旋件底板，6表示固定涡旋件底板，7表示回旋涡旋件面板，8表示固定涡旋件面板，10表示固定涡旋件，11表示释放机构，12、12a、12b表示释放端口，15表示回旋涡旋件搭接部，16表示固定涡旋件搭接部，20表示回旋涡旋件，21表示贯通孔，22表示逆流减少机构，23表示射流二极管，30、30a、30b表示压缩室，31表示背压区域，40表示间隙，50表示框体(frame)，60表示轴杆(shaft)，70表示自转防止机构，80表示背压调整机构。
在图1和图2中，本实施方式的涡旋压缩机由以下部件构成：主要由定子和转子构成的电动机(未图示)、和主要由压缩室30a、30b、固定涡旋件10、回旋涡旋件20和背压区域31构成的压缩机构。在该涡旋压缩机适用于冷冻循环的情况下，将用于冷冻循环的制冷剂气体导入流体入口1，使之通过压缩室30a、30b，由此进行压缩，压缩气体从中间出口被送出，并经过涡旋压缩机内部从流体出口2输出。
从图3显示的图示结构也可知，本实施方式的涡旋压缩机，在固定涡旋件底板6上形成了螺旋状搭接部16的固定涡旋件10、与形成了搭接部15的回旋涡旋件20以互相朝向搭接部15、16的方式相互咬合，并形成多个压缩室30a、30b，对该回旋涡旋件20背面施加背压，使两个涡旋件的面板7、8接触。进而，在回旋涡旋件20背面上设置自转防止机构70，使回旋涡旋件20不自转地进行回旋运动，由此连续地缩小压缩室30容积来进行流体的压缩。
另外，在回旋涡旋件20的搭接部15，设置有贯通孔21，该贯通孔21的一端在回旋涡旋件20的搭接部端面开口，另一端与背压区域31连接。即，贯通孔21是贯通搭接部15和底板5的孔。压缩室30a和30b以夹着贯通孔21的开口部(搭接部端面侧的开口部)的方式形成(参照图1)。此时，参照图3，搭接部的端面侧与固定涡旋件10的底板6之间形成间隙40。于是，在压缩室30与背压区域31之间形成有间隙40以及贯通孔21，压缩室30通过由间隙40和贯通孔21构成的连通流路，与背压区域31连通。
另外，在本实施方式中，在压缩室30a，开设有设置于固定涡旋件10的释放端口12a，同样，在压缩室30b开设有释放端口12b，该构成是本实施方式的涡旋压缩机的特征之一。这里，具有释放端口12的释放机构11的功能是，在压缩室30达到预先设定的规定压力时，将该压力向外部释放。
另外，背压区域31的背压被设定为，在压缩机运行中产生作用于回旋涡旋件20的底板5的压缩室相反侧，且将回旋涡旋件20向固定涡旋件10推压的力，从而获得压缩所需的密封性，并降低滑动摩擦损失。这里，背压在压缩机内通过轴承部来降低喷吐压力，并被导入背压区域。另一方面，经由设置于固定涡旋件10内的阀体和组合有弹簧的背压调整机构80，将背压室的制冷气体从背压室向大致形成吸入压力的压缩室排出。而且，形成以下所述的构成：经由设于回旋涡旋件20的贯通孔21，从背压区域接近压缩室内的背压的区域排出。由于与吸入流体相比，通过背压调整机构80而流入压缩室的吸入区域的流体是高温高压，故存在流入时再次膨胀或吸入的流体被加热等影响，但通过配置贯通孔21，使得流入压力和温度等条件与背压区域31近似的区域，从而可降低上述的损失。
这样，本实施方式通过在压缩室30设置释放机构11，当来自冷冻循环的液体的返回引起液体被吸入压缩室时，制冷剂容易从释放端口排出，进而，通过该液态制冷剂的排出，可减少制冷剂通过连通贯通孔21而流入背压区域31，从而性能、可靠性得到更大的提高。这样，不使压缩室内的制冷剂通过连通流路而导入到背压区域或回旋涡旋件的轴承部。
其次，对与释放机构(设置于压缩室30以及固定涡旋件10)相关的连通流路的功能以及作用进行如下说明。回旋涡旋件20与轴杆60、自转防止机构80一起组入在固定涡旋件10与框体50之间的特定空间内。在通常运行用，回旋涡旋件20通过背压区域31的背压作用，在图2的图示构成例中向上方推压在固定涡旋件10而进行回旋运转。
然而，在液态制冷剂流入压缩室而对液态制冷剂进行压缩时(引起压缩室的设想压力上升)，由于该上升压力，还存在使回旋涡旋件20从固定涡旋件10脱离，边与下方的框体50接触边运转的情况。这样，考虑贯通回旋涡旋件20的搭接部15的贯通孔21、和在通常运转时处于浮上状态的余隙(clearance)(间隙40)以及在进行流体压缩时处于向下方脱离的状态的余隙(间隙40)，优选的是，将释放机构11的流路阻力设定为，比连通压缩室30和背压区域31的连通流路(贯通回旋涡旋件20的底板5以及搭接部15的孔21+间隙40)的流路阻力小。换而言之，优选的是，当压缩室30内的压力上升时，使压缩室内的制冷剂不经由连通流路连通到背压区域31或轴承部，而是通过释放机构11而排出。
由此，作为取决于框体50的配置关系的余隙40的大小、贯通孔21的尺寸形状，可通过适当地使流路的截面积变小，如图3所示，使截面积呈阶梯式变化(实际加工时可容易地适当改变流路阻力)、或连续地变化的形状等来实现。
下面，参照图4和图5，对使连通流路的流路阻力变化的其他构成例进行以下的说明。图4是表示在回旋涡旋件20内具备逆流减少机构的例。在回旋涡旋件20内设置逆流减少机构22，当从背压区域31流入压缩室30时使阻力变小，而出现逆流时(基于液态制冷剂的压缩的设想外的压力上升时的流动)使流路阻力变大，从而减小逆流。从图4的上图可知，因为来自背压区域的压力，使受弹簧推顶的滑块克服弹力而向右移动，从而使来自背压区域的流体受阻力小地被送入压缩室(确保压缩室的密封性)。对此，如图4的下图所示的结构具有以下的功能：受弹簧推顶的滑块堵塞连通流路，使来自压缩机的液态制冷剂流路的阻力增大。
作为逆流减少机构，还有组合阀体和弹性体的机构、基于对应于液态制冷剂温度降低的温度感应的机构，另外，也可以使用通过如图5所示的流动方向而使流路阻力变化的所谓的射流二极管23。特别是，回旋涡旋件20在沿旋转轴方向上下移动的间隙变大的情况下，更容易发生制冷剂的逆流，因此上述逆流减少机构更有效。另外，当然也可以是不仅可减少逆流而且可抑制逆流的结构。
根据以上说明，本发明的实施方式的涡旋压缩机的主要特征在于，一方面，通过背压区域与压缩室的连通流路可降低由再次膨胀或被基于加热的损失，另一方面，在压缩室以及固定涡旋件上设置释放机构，使得在压缩室内的液态制冷剂的压缩引起压力上升时，不使制冷剂通过连通流路进入背压区域。
作为具体的构成以及作用，在回旋涡旋件搭接部设置与压缩室和压缩室之外处连通的连通流路(在具体例中为贯通孔)，对与连通流路的压缩室侧的开口部连通的压缩室，可在固定涡旋件上开设释放机构，由此在吸入液态制冷剂在时容易排出并减少液态制冷剂进入到压缩室之外处。另外，当在压缩室之外处的背压区域、轴承部等处的含有大量的制冷剂的油发泡时，不仅通过回旋涡旋的流路而被排出到压缩室，而且还从固定涡旋件被排出，由此还可减少背压区域以及压缩室的无用的压力上升。虽然已经以连通压缩室与背压区域的压缩机作为例进行了说明，但是在回旋涡旋件具备连通压缩室与轴承部的贯通孔的压缩机中也得到同样的效果。另外，在以上的说明中已对涡旋压缩机作例示进行了说明，但本发明不限定于此，是可适用于流体压缩机以及流体输送机械的技术。

Claims (2)

1.一种涡旋压缩机，设置有螺旋状搭接部的固定涡旋件与回旋涡旋件以使各自的搭接部相对的方式咬合而形成多个压缩室，对所述回旋涡旋件的背面施加背压，使所述回旋涡旋件不自转而进行回旋运动，由此使所述压缩室的容积连续缩小来进行流体压缩，该涡旋压缩机的特征在于，
具有从背压室向形成大致吸入压力的压缩室排出背压室的制冷气体的排出机构，该排出机构由设置在固定涡旋件内的阀体和弹簧组合而成，
在所述回旋涡旋件的搭接部和底板设置有连通流路，该连通流路自所述压缩室连通到所述回旋涡旋件的背压区域，
在所述固定涡旋件设置有释放机构，该释放机构将与所述连通流路相连接的压缩室室内的规定压力流体向压缩室外部释放。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，
所述连通流路所连通的所述压缩室为形成所述背压室的压力的区域。
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