CN103835946A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种维持设定容积比并降低从压缩室喷出时的压力损失的涡旋式压缩机。喷出口(54)的形状形成在由固定涡盘卷板(52)的前端轮廓(52p)、固定涡盘卷板(52)的内侧轮廓(52i)、压缩室形成最小密闭空间(31)时的回旋涡盘卷板(42)的前端轮廓(42p)、压缩室形成最小密闭空间(31)时的回旋涡盘卷板(42)的外侧轮廓(42o)、在回旋涡盘(4)从压缩室形成最小密闭空间(31)时起沿着压缩方向的相反方向进行回旋运动至90度的过程中将回旋涡盘卷板(42)的外侧轮廓(42o)在固定涡盘卷板(52)的外侧轮廓(52o)的外侧处最为接近的点连结的轨迹(42t)、压缩室形成最小密闭空间(31)时的回旋涡盘卷板(42)的内侧轮廓(42i)围成的区域内。

Description

涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋式压缩机，尤其是涉及一种固定涡盘的喷出口的形状。

背景技术

涡旋式压缩机具备回旋涡盘及固定涡盘。回旋涡盘及固定涡盘具有镜板、竖直设立在该镜板上的漩涡状的涡盘卷板，且通过彼此相对的涡盘卷板的啮合来形成压缩室。

涡旋式压缩机通过使回旋涡盘进行回旋运动，由此使压缩室从回旋涡盘及固定涡盘的外周侧向中央部侧移动且同时使压缩室的容积减少，从而能够将压缩室的内部的制冷剂气体从低压压缩为高压。并且，通过使压缩室与设于固定涡盘的中央部的喷出口连通，能够使压缩室的内部的高压的制冷剂气体向喷出口喷出。需要说明的是，在压缩室与喷出口刚刚连通之前，压缩室构成压缩室的容积变为最小的最小密闭空间。另外，当使回旋涡盘进行回旋运动并借助涡盘卷板将制冷剂气体闭入而形成压缩室时，压缩室构成压缩室的容积变为最大的最大密闭空间。

涡旋式压缩机的设定容积比由将制冷剂气体闭入时的最大密闭空间的容积(Vs)和作为压缩室刚刚与喷出口连通之前的最小密闭空间的容积(Vd)之比(Vs/Vd)来定义。涡旋式压缩机由于为容积型压缩机，故涡旋式压缩机的压缩过程的压力变化由该设定容积比来确定。在此，在喷出压力比最小密闭空间的压力高的情况下(以下，称为“高压力比运转”。)，通过增大设定容积比，使涡旋式压缩机的压缩所需的动力降低，涡旋式压缩机的效率得以提高。

作为增大设定容积比的方法，存在扩大最大密闭空间的容积的方法和缩小最小密闭空间的容积的方法。通过增大回旋涡盘及固定涡盘的漩涡数，由此能够扩大最大密闭空间的容积而增大设定容积比。但是，在该方法中，回旋涡盘及固定涡盘大型化，伴随于此，涡旋式压缩机的各种机构部件也大型化，故需要较多部件的变更，故并不优选。

作为缩小最小密闭空间而增大设定容积比的涡旋式压缩机的一例，公开有专利文献1(日本特开平10-89269号公报)。在专利文献1中，固定涡盘中央部的喷出口为圆形形状(参考图1等)，通过缩小该喷出口的直径而使压缩室与喷出口连通的时机延迟，由此缩小最小密闭空间而增大设定容积比(参考摘要)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-89269号公报

发明概要

发明要解决的课题

但是，在最小密闭空间的压缩室与喷出口连通而从压缩室喷出制冷剂气体时，制冷剂气体具有与喷出口的面积相应的流速。因此，当如专利文献1的涡旋式压缩机那样缩小喷出口的面积时，制冷剂气体喷出时的气体流速增加，喷出口处的压力损失增大，从而呈涡旋式压缩机的压缩所需的动力增大的趋势。

另外，在最小密闭空间的压缩室刚刚与喷出口连通之后，喷出口相对于压缩室而言完全不开口，而成为喷出口的一部分由回旋涡盘卷板闭塞的状态。因此，在刚刚连通之后，制冷剂气体喷出时的流路面积变小，故制冷剂气体喷出时的气体流速与喷出口完全开口时相比变快。因而，喷出口的形状期望设为在压缩室与喷出口连通之后迅速地以较大的面积进行开口的形状。

发明内容

对此，本发明的课题在于，提供一种维持设定容积比并降低从压缩室喷出时的压力损失的涡旋式压缩机。

解决方案

为了解决上述课题，本发明提供一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述涡旋式压缩机具备：漩涡状的固定涡盘卷板，其在固定涡盘的镜板形成；漩涡状的回旋涡盘卷板，其在相对于所述固定涡盘而进行回旋运动的回旋涡盘的镜板形成，并与所述固定涡盘卷板啮合；喷出口，其在所述漩涡状的中心部向所述固定涡盘的镜板开口，将由在所述固定涡盘卷板与所述回旋涡盘卷板之间形成的压缩室压缩后的气体从该压缩室喷出，所述喷出口的形状在由如下的轮廓及轨迹围成的区域内形成：所述固定涡盘卷板的前端轮廓；所述固定涡盘卷板的内侧轮廓；所述压缩室形成最小密闭空间时的所述回旋涡盘卷板的前端轮廓；所述压缩室形成最小密闭空间时的所述回旋涡盘卷板的外侧轮廓；在所述回旋涡盘从所述压缩室形成最小密闭空间时起沿着压缩方向的相反方向进行回旋运动至90度的过程中将所述回旋涡盘卷板的外侧轮廓在所述固定涡盘卷板的外侧轮廓的外侧处最为接近的点连结起来的轨迹；以及所述压缩室形成最小密闭空间时的所述回旋涡盘卷板的内侧轮廓。

发明效果

根据本发明，能够提供维持设定容积比并降低从压缩室喷出时的压力损失的涡旋式压缩机，从而能够提高涡旋式压缩机的运转效率。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机的剖视图。

图2是说明沿着曲柄轴的轴向观察时由涡盘卷板形成的压缩室的图，表示压缩室成为最小密闭空间的状态。

图3是表示第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机的喷出口的形状的局部放大图。

图4是说明回旋涡盘卷板的外侧轮廓的位置与轨迹之间的关系的局部放大图。

图5是对于第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机及比较例所涉及的涡旋式压缩机而言、示出回旋涡盘的旋转角度和喷出口的开口面积之间的关系的曲线图。

图6是表示第二实施方式所涉及的涡旋式压缩机的喷出口的形状的局部放大图。

图7是表示第三实施方式所涉及的涡旋式压缩机的喷出口的形状的局部放大图。

附图标记说明如下：

SC  涡旋式压缩机

1  密闭容器

2  涡旋式压缩机构部

3  电动机

4  回旋涡盘

41  镜板

42  回旋涡盘卷板

42i  内侧轮廓

42o  外侧轮廓

42p  前端轮廓

42t  轨迹

5  固定涡盘

51  镜板

52  固定涡盘卷板

52i  内侧轮廓

52o  外侧轮廓

52p  前端轮廓

54、54A、54B  喷出口

6  框架

7  曲柄轴

71  偏心轴部

8  回旋机构

30  密闭空间(压缩室)

31  最小密闭空间(压缩室)

具体实施方式

以下，参照附图并对用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)进行详细地说明。需要说明的是，在各附图中，对共同的部分标以相同的附图标记并省略重复的说明。需要说明的是，在图2、图3、图6、图7中，比较例所涉及的喷出口54C由双点划线表示。

《第一实施方式》

<涡旋式压缩机SC>

使用图1及图2对第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC进行说明。图1是第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的剖视图。图2是说明沿着曲柄轴的轴向观察时由涡盘卷板形成的压缩室的图，表示压缩室成为最小密闭空间的状态。

如图1所示，涡旋式压缩机SC在密闭容器1的内部收纳有涡旋式压缩机构部2和电动机3。涡旋式压缩机构部2具备：回旋涡盘4；固定涡盘5；框架6；曲柄轴7；回旋机构8。

回旋涡盘4具有竖直设立在镜板41上的漩涡状的回旋涡盘卷板42(参考图2)，在镜板41的背面设有回旋机构8和供曲柄轴7的偏心轴部71***的回旋轴承43。固定涡盘5具有竖直设立在镜板51上的漩涡状的固定涡盘卷板52(参考图2)，在镜板51的外周部设有吸入口53，在镜板51的中央部设有喷出口54。回旋涡盘4和固定涡盘5互相以涡盘卷板42、52作为内侧而进行组合，固定涡盘5紧固在框架6上。

曲柄轴7在一方侧(图1的上侧)设有偏心轴部71，并向回旋涡盘4的回旋轴承43***。在另一方侧(图1的下侧)设置有电动机3，并与电动机3的转子(旋转件)连接。需要说明的是，电动机3的定子(固定件)固定在密闭容器1上。当通过电动机3的旋转而使曲柄轴7旋转时，回旋涡盘4在回旋机构8的作用下，不会自转而相对于固定涡盘5进行回旋运动。

设于密闭容器1的吸入管11与固定涡盘5的吸入口53连接。密闭容器1的内部的上部空间12与固定涡盘5的喷出口54连通。密闭容器1的内部的空间13与上部空间12连通。设于密闭容器1的喷出管14与空间13连通。另外，在密闭容器1的内部下侧收容有润滑油21，从而能够通过与曲柄轴7相连的供油装置22向涡旋式压缩机构部2供油。

如此，涡旋式压缩机SC中，通过回旋涡盘4及固定涡盘5各自的镜板41、51和各自的涡盘卷板42、52来形成密闭空间30。密闭空间30借助回旋涡盘4的回旋运动而向回旋涡盘4及固定涡盘5的中心部移动，且其容积减少。由此，涡盘压缩机SC对经由吸入管11而从吸入口53吸入的制冷剂气体进行压缩，并使密闭空间30与喷出口54连通，由此喷出制冷剂气体。被喷出的制冷剂气体从密闭容器1内的上部空间12向空间13内流入，最终从喷出管14喷出。

在此，由涡旋式压缩机SC的回旋涡盘卷板42与固定涡盘卷板52所形成的压缩室成为在刚刚与喷出口54连通之前其容积最小的最小密闭空间31(参考图2)。然后，喷出口54与最小密闭空间31(压缩室)连通，被压缩的制冷剂气体喷出。第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的喷出口54与现有的圆形形状的喷出口(图2中，由双点划线表示的比较例所涉及的喷出口54C)相比较，成为能够降低喷出时的压力损失这样的形状。由此，能够降低涡旋式压缩机SC的压缩所需的动力，从而提高涡旋式压缩机SC的运转效率。

<喷出口54的形状>

接着，使用图3及图4对第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的形成于固定涡盘5的喷出口54的形状进行说明。图3是表示第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的喷出口54的形状的局部放大图。需要说明的是，图3表示形成有喷出口54与压缩室刚刚连通之前的最小密闭空间31的状态。

在此，回旋涡盘卷板42的轮廓(profile)由作为内侧的渐开线曲线的内侧轮廓42i、作为外侧的渐开线曲线的外侧轮廓42o以及作为将内侧轮廓42i及外侧轮廓42o连结起来的曲线的前端轮廓42p形成。另外，固定涡盘卷板52的轮廓(profile)由作为内侧的渐开线曲线的内侧轮廓52i、作为外侧的渐开线曲线的外侧轮廓52o以及作为将内侧轮廓52i及外侧轮廓52o连结起来的曲线的前端轮廓52p形成。

如图3所示，第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的形成于固定涡盘5的喷出口54(图3中，由粗实线表示)形成在由固定涡盘卷板52的前端轮廓52p、固定涡盘卷板52的内侧轮廓52i、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的前端轮廓42p、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o、后述的轨迹42t、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的内侧轮廓42i围成的范围内。

在此，使用图4对轨迹42t进行说明。图4是说明回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o的位置和轨迹42t之间的关系的局部放大图。

图4中示出了从回旋涡盘4形成最小密闭空间31时(参考图3)起沿着压缩方向的相反方向进行回旋运动至90度的过程中的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o。作为一例，在图4中，图示出了从形成最小密闭空间31时起沿着压缩方向的相反方向回旋运动了15度的状态的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o₁₅、从形成最小密闭空间31时起沿着压缩方向的相反方向回旋运动了30度的状态的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o₃₀、从形成最小密闭空间31时起沿着压缩方向的相反方向回旋运动了45度的状态的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o₄₅、从形成最小密闭空间31时起沿着压缩方向的相反方向回旋运动了60度的状态的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o₆₀、从形成最小密闭空间31时起沿着压缩方向的相反方向回旋运动了75度的状态的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o₇₅、从形成最小密闭空间31时起沿着压缩方向的相反方向回旋运动了90度的状态的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o₉₀。

如图4所示，轨迹42t被设定作为在从回旋涡盘4形成最小密闭空间31时起沿着压缩方向的相反方向进行回旋运动至90度的过程中将回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o在固定涡盘卷板52的外侧轮廓52o的外侧处最为接近的点连结起来的轨迹。

<作用·效果>

与比较例所涉及的涡旋式压缩机进行对比并使用图5对第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的作用·效果进行说明。图5是对于第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC及比较例所涉及的涡旋式压缩机而言、示出回旋涡盘4的旋转角度和喷出口的开口面积之间的关系的曲线图。

在最小密闭空间31的压缩室刚刚与喷出口54连通之后，喷出口54相对于压缩室而言完全不开口，使喷出口54的一部分开口，从而成为喷出口54的剩余部分由回旋涡盘卷板42闭塞的状态。图5的纵轴为喷出口54(喷出口54C)实际向压缩室开口的开口面积，图5的横轴为回旋涡盘4的旋转角度(曲柄轴7的旋转角度)。

另外，比较例所涉及的涡旋式压缩机和第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC除了喷出口的形状不同的点以外为相同的结构，省略其说明。需要说明的是，比较例所涉及的涡旋式压缩机中，图3所示的状态为形成喷出口54C与压缩室刚刚连通之前的最小密闭空间31的状态，且第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的设定容量比和比较例所涉及的涡旋式压缩机的设定容量比相等。

如图5的曲线图所示，具有喷出口54的第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC与具有喷出口54C的比较例所涉及的涡旋式压缩机相比，能够增大向压缩室开口的开口面积，因此，能够降低从压缩室向上部空间12(参考图1)喷出时的制冷剂气体的流速，从而能够降低压力损失。

尤其是，刚刚开口后的开口面积小的区间为压力损失变大的旋转角度的区间。与其相对地，具有喷出口54的第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC如图5所示那样，能够自刚刚开口后起迅速地增大开口面积。由此，能够降低压力损失大的区间。

如上所述，第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC与比较例所涉及的涡旋式压缩机相比较，能够在始终维持设定容积比的状态下，扩大喷出口的尺寸，降低在喷出口处的制冷剂气体的流速，从而能够降低喷出时的压力损失。由此，能够降低涡旋式压缩机SC的压缩所需的动力，从而提高涡旋式压缩机SC的运转效率。

《第二实施方式》

接着，对第二实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC进行说明。第二实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC与第一实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC相比较，形成于固定涡盘5的喷出口的形状不同。其他结构相同，而省略说明。

<喷出口的形状>

使用图6对第二实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的喷出口54A的形状进行说明。图6是表示第二实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的喷出口54A的形状的局部放大图。

喷出口54A(图6中，由粗实线表示)形成在图3所示的第一实施方式的喷出口54A的范围(即，由固定涡盘卷板52的前端轮廓52p、固定涡盘卷板52的内侧轮廓52i、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的前端轮廓42p、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o、轨迹42t、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的内侧轮廓42i围成的范围)的内侧，且为由直线及/或曲线构成的形状。作为一例，图6所示的喷出口54A由四条圆弧(曲线54Aa、曲线54Ab、曲线54Ac、曲线54Ad)和一条直线(直线54Ae)形成。

如此，根据第二实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC，能够利用立铣刀(end mill)加工等公知的加工技术来形成喷出口54A，因此能够容易地进行喷出口54A的加工。

《第三实施方式》

接着，对第三实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC进行说明。第三实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC与第一实施方式及第二实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC相比较，形成于固定涡盘5的喷出口的形状不同。其他结构相同，而省略说明。

<喷出口的形状>

使用图7对第三实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的喷出口54B的形状进行说明。图7是表示第三实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的喷出口54B的形状的局部放大图。

喷出口54B(图7中，由粗实线表示)形成在图3所示的第一实施方式的喷出口54A的范围(即，由固定涡盘卷板52的前端轮廓52p、固定涡盘卷板52的内侧轮廓52i、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的前端轮廓42p、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的外侧轮廓42o、轨迹42t、形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的内侧轮廓42i围成的范围)的内侧，且为由直线及/或曲线构成的形状。作为一例，图7所示的喷出口54B由四条圆弧(曲线54Ba、曲线54Bb、曲线54Bc、曲线54Bd)和一条直线(直线54Be)形成。

进而，喷出口54B的形状与形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的前端轮廓42p一致(或大致一致)。作为一例，在图7所示的喷出口54B中，形成喷出口54B的曲线54Bc与形成最小密闭空间31时的回旋涡盘卷板42的前端轮廓42p一致。

如此，通过使第三实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC的喷出口54B的形状与回旋涡盘卷板42的前端轮廓42p一致(或大致一致)，由此能够自刚刚开口后起迅速地增大开口面积。由此，能够抑制流速的增加，从而能够降低压力损失。

以上对第一～第三实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC进行了说明，但本实施方式所涉及的涡旋式压缩机SC并不局限于上述实施方式的结构，在不超出发明的主旨的范围内能够进行各种各样的变更。

Claims (3)

1.一种涡旋式压缩机，其特征在于，

所述涡旋式压缩机具备：

漩涡状的固定涡盘卷板，其在固定涡盘的镜板形成；

漩涡状的回旋涡盘卷板，其在相对于所述固定涡盘而进行回旋运动的回旋涡盘的镜板形成，并与所述固定涡盘卷板啮合；

喷出口，其在所述漩涡状的中心部向所述固定涡盘的镜板开口，将由在所述固定涡盘卷板与所述回旋涡盘卷板之间形成的压缩室压缩后的气体从该压缩室喷出，

所述喷出口的形状在由如下的轮廓及轨迹围成的区域内形成：

所述固定涡盘卷板的前端轮廓；

所述固定涡盘卷板的内侧轮廓；

所述压缩室形成最小密闭空间时的所述回旋涡盘卷板的前端轮廓；

所述压缩室形成最小密闭空间时的所述回旋涡盘卷板的外侧轮廓；

在所述回旋涡盘从所述压缩室形成最小密闭空间时起沿着压缩方向的相反方向进行回旋运动至90度的过程中将所述回旋涡盘卷板的外侧轮廓在所述固定涡盘卷板的外侧轮廓的外侧处最为接近的点连结起来的轨迹；以及

所述压缩室形成最小密闭空间时的所述回旋涡盘卷板的内侧轮廓。

2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，

所述喷出口的形状由曲线或曲线和直线构成。

3.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，

所述喷出口的形状由曲线或曲线和直线构成，

该曲线的一部分与所述压缩室形成最小密闭空间时的所述回旋涡盘卷板的前端轮廓大致一致。

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