实施例1
本实施例涉及在制冷用、空调用等的制冷循环中使用的制冷剂压缩机、或者适合作为压缩空气、其他气体的气体压缩机的涡旋式压缩机。首先,对涡旋式压缩机的基本构造进行说明。
图1是本实施例的涡旋式压缩机的纵向剖视图。如图所示,固定涡盘(固定涡盘构件)7具有:圆板状的固定侧平板部7a(台板);第一卷板7b,其以漩涡状竖立设置在该固定侧平板部7a之上;以及筒状的支承部7d,其位于固定侧平板部7a的外周侧,具有与第一卷板7b的顶端面连续的镜板面且包围第一卷板7b。
竖立设置有第一卷板7b的固定侧平板部7a的表面因位于第一卷板7b之间而被称作齿底7c。另外,支承部7d与回旋涡盘(回旋涡盘构件)8的回旋侧平板部8a(镜板)接触的面形成为固定涡盘7的镜板面7e。固定涡盘7的支承部7d利用螺栓等固定于框体17,与固定涡盘7形成为一体的框体17利用焊接等固定机构固定于壳体(密闭容器)9。
所述回旋涡盘8以与固定涡盘7对置的方式配置,使固定涡盘的第一卷板7b与回旋涡盘的第二卷板8b啮合且以能够回旋的方式设置在框体17内。回旋涡盘8具有:圆板状的回旋侧平板部8a;第二卷板8b,其以漩涡形状保持并竖立设置在该回旋侧平板部8a的表面即齿底8c上;以及突起部8d,其设置在回旋侧平板部8a的背面中央处。另外,回旋侧平板部8a的外周部的与固定涡盘7接触的表面形成为回旋涡盘8的镜板面8e。第二卷板8b与第一卷板7b一边啮合一边相对于固定涡盘7公转,由此形成压缩室13。
壳体9形成为在内部收纳有由固定涡盘7与回旋涡盘8构成的涡盘部、电动机部16(16a:转子、16b:定子)以及润滑油等的密闭容器构造。与电动机部16的转子16a一体固定的轴体(旋转轴)10经由主轴承5以回旋自如的方式支承于框体17,且与固定涡盘7的中心轴线同轴。
在轴体10的顶端设置有曲柄部10a,该曲柄部10a***到设置在回旋涡盘8的突起部8d上的回旋轴承11,回旋涡盘8构成为能够伴随着轴体10的旋转而进行回旋。回旋涡盘8的中心轴线成为相对于固定涡盘7的中心轴线偏心有规定距离的状态。另外,回旋涡盘8的第二卷板8b与固定涡盘7的第一卷板7b以在周向上错开规定角度的方式重叠。附图标记12是十字滑环,其用于将回旋涡盘8限制为相对于固定涡盘7不自转但能够相对回旋运动。
图6是示出固定涡盘与回旋涡盘的啮合状态的俯视图,如图所示,在第一卷板7b、8b之间形成有月牙状的多个压缩室13(13a、13b),当使回旋涡盘8回旋运动时,各压缩室随着向中央部移动而容积连续缩小。即,在回旋涡盘8的第二卷板8b的内线侧以及外线侧分别形成有回旋内线侧压缩室13a以及回旋外线侧压缩室13b。附图标记20是吸入室,且是吸入流体的中途的空间。该吸入室20从回旋涡盘8的回旋运动的相位前进而结束流体的封入的时刻起成为压缩室13。
如图1、图6所示,吸入口14设置在固定涡盘7上。该吸入口14以与吸入室20连通的方式贯穿设置在固定侧平板部7a的外周侧。另外,排出口15以与最内周侧的压缩室13连通的方式贯穿设置在固定涡盘7的固定侧平板部7a的旋涡中心附近处。
当利用电动机部16对轴体10进行回旋驱动时,旋转从轴体10的曲柄部10a经由回旋轴承11而传递至回旋涡盘8,回旋涡盘8以固定涡盘7的中心轴线为中心而以规定距离的回旋半径进行回旋运动。在进行该回旋运动时,回旋涡盘8被十字滑环12限制为不进行自转。
在各第一卷板7b、第二卷板8b之间形成的压缩室13因回旋涡盘8的回旋运动而向中央连续地移动,压缩室13的容积随着该移动而连续地缩小。由此,在各压缩室13内对从吸入口14吸入的流体(例如,在制冷循环中环流的制冷剂气体)依次压缩,压缩后的流体从排出口15排出到壳体上部的排出空间54。被排出的流体从排出空间54进入壳体9内的电动机室52,从排出管6向压缩机外、例如制冷循环供给。
润滑油贮存在壳体9的底部,在轴体10的下端设置有容积型或者离心式的供油泵21。使供油泵21与轴体的回旋一并回旋,从设置在供油泵壳体22上的润滑油吸入口25吸入润滑油并将润滑油从供油泵的排出口28排出。被排出的润滑油穿过设置在轴体上的贯通孔3而向上部供给。润滑油的一部分穿过设置在轴体10上的横孔24来润滑副轴承23并返回到壳体底部的贮油部53。其他大部分的润滑油穿过贯通孔3到达轴体10的曲柄部10a上部,并穿过设置在曲柄部10a上的油槽57来润滑回旋轴承11。然后,在对设置在回旋轴承11的下部的主轴承5进行润滑后穿过排油孔26a以及排油管26b向壳体底部返回。在此,将由油槽57和回旋轴承11形成的空间以及用于收纳主轴承5的空间(由框体17、轴体10、框体密封56、设置在回旋涡盘8的突起部8d的凸边形状的回旋突起构件34、密封构件32形成的空间)一并称作第一空间33。该第一空间33是压力接近排出压力的空间。为了润滑主轴承5以及回旋轴承11而流入第一空间33的润滑油的大部分穿过排油孔26a以及排油管26b向壳体底部返回,但一部分润滑油、即十字滑环12的润滑、固定涡盘7与回旋涡盘8的滑动部的润滑以及密封所需的最低限度量的润滑油经由密封构件32的上端面与回旋突起构件34的端面之间的第一供油机构进入作为第二空间的背压室18。
密封构件32与波状弹簧(未图示)一起***设置在框体17上的圆环槽31,将形成为排出压力的第一空间33和形成为吸入压力与排出压力的中间的压力的背压室18分隔开。
如图2所示,所述第一供油机构由设置在回旋突起构件34上的一个或者多个第一狭缝60与所述密封构件32构成,所述第一狭缝60以跨过密封构件32的方式配置。换句话说,第一供油机构由设置在回旋涡盘8的与固定涡盘7相反的一侧的面上的第一狭缝构成,该第一狭缝使排压空间(54、52、33)与背压室18始终连通。由此,油利用第一空间33与背压室18的压力差从第一空间33穿过作为微小间隙的第一狭缝60向背压室18流入。
该第一狭缝60的配置并非始终跨越密封构件32,也可以伴随着回旋涡盘8的回旋运动间歇地跨越。换句话说,第一狭缝60也可以构成为伴随着回旋涡盘8的回旋使排压空间(54、52、33)与背压室18间歇地连通。
如图3所示,作为其他所述第一供油机构,例如由设置在回旋突起构件34上的多个孔30与所述密封构件32构成,所述多个孔30伴随着回旋涡盘8的回旋运动而进行跨过密封构件32的圆运动,并在第一空间33与背压室18之间移动。由此,将第一空间33的润滑油积存于孔30,间歇地移送到背压室18并排出,由此能够将所需最小限度的油引导至背压室18。
若进入背压室18后的润滑油的背压增高,则润滑油通过将背压室18与吸入室20(或者压缩室13)连通起来的背压阀61而进入吸入室20(或者压缩室13),并从排出口15排出。从排出口15排出的油的一部分例如与制冷剂气体一起从排出管6向制冷循环排出,剩余的油在壳体9内与制冷剂气体分离并贮存在壳体底部的贮油部53。
需要说明的是,如以上所说明,因具备所述第一空间33、背压室18以及第一供油机构而能够独立地控制各轴承部所需的供油量和压缩室所需的供油量,因此能够使压缩室供油量合理化,能够获得高效率的压缩机。另外,作为其他结构,也可以采用如下构造:不设置供油泵21、第一空间33、第一供油机构,利用轴承部的微小间隙处的节流对排出压力即贮油部53的油进行减压并向背压室导入。在该情况下,通过轴承部后的油全部进入背压室,因此虽无法独立地控制向轴承部与压缩室供给的供油量,但不需要供油泵21、密封构件32等构件,能够提供构造简单且低成本的压缩机。
接下来对背压进行详细叙述。在涡旋式压缩机中,因其压缩作用而产生想要使固定涡盘7与回旋涡盘8相互分离的轴向的力。若因该轴向的力而发生两个涡盘分离、即所谓的回旋涡盘8的脱离现象,则压缩室的密闭性恶化而压缩机的效率降低。因此,在回旋涡盘8的回旋侧平板部的背面侧设置形成为排出压力与吸入压力之间的压力的背压室18,利用其背压抵消分离力,并且将回旋涡盘8按压于固定涡盘7。此时,若按压力过大,则回旋涡盘8的镜板面8e与固定涡盘7的镜板面7e的滑动损失增大,压缩机效率降低。换句话说,背压存在最佳值,若过小则压缩室的密闭性恶化,热流体损失增大,若过大则滑动损失增大。因而,将背压维持在最佳值对于提高压缩机的性能、可靠性是重要的。
为了获得该最佳的背压值,在图1的涡旋式压缩机中具备背压阀61。
如图4所示,背压阀61具有与背压室18相通的空间61a、以及利用设置在固定涡盘7的连通路61b与吸入室20(或者压缩室13)相通的空间61c,且该背压阀61以分隔出两个空间的方式配置有阀61d。阀61d被由止挡件61e固定的弹性体即弹簧61f按压于与空间61a连通的开口部。阀61d的空间61a内的压力即背压比经由连通路61b而导入的空间61c内的吸入室20(或者压缩室13)的压力与对应于弹簧61f的按压力的压力的总和高的情况下向上方移动,使空间61a与空间61c连通。换句话说,背压阀61在背压室18内的压力比某值高时将背压室18内的流体向吸入室20或者压缩室13放出,由此将背压调整为适合值。需要说明的是,背压阀61的背压值为“吸入压力+α(与弹簧61f的按压力对应的压力)”。
为了获得最佳的背压值,也可以代替背压阀61而使用背压孔35。
如图5所示,背压孔35是コ字形的通路,使压缩室13与背压室18连通起来并将与压缩室压力相应的压力导入到背压室18。压缩室13的压力随着曲柄轴的回旋而上升。背压的值决定在该压缩过程中的压缩室13的哪个区间与背压室18连通。因而,能够通过调整该连通区间而设定为最佳的背压值。需要说明的是,背压孔35处的背压值为“吸入压力×β(由与压缩室13连通的连通区间确定的压缩比)”。
以上是涡旋式压缩机的基本构造。作为本构造的缺陷,能够列举出在低压力比条件下背压为排出压力的同等以上的情况下,无法向背压室18供给油。在低压力比条件下,排出压力与吸入压力之差小。背压的值如上所述由背压阀61或者背压孔35确定,分别用“吸入压力+α”、“吸入压力×β”表示。在低压力比条件的排出压力与吸入压力之差小的情况下,用这些算式表示的背压值还可能存在与排出压力相等或比排出压力大的情况。此时,不存在第一空间33与背压室18的供油差压,无法利用第一狭缝60或者油移送用的孔30向背压室18供油。
若无法向背压室18供油,则因十字滑环12的滑动部的润滑不良而可靠性降低。另外,由于不存在经由背压室18供给至压缩室13的油,因此压缩室13的密闭性降低,渗漏损失增大,压缩机的效率降低。
因此,如图7所示,在本实施例中,在回旋涡盘的镜板面8e或者固定涡盘的镜板面7e设置一个或者多个第二狭缝62作为第二供油机构。即,在从供来自所述压缩室13的压缩制冷剂排出的排压空间(54、52、33)向背压室18供给油的第一供油机构(第一狭缝60)的基础上,还设置有从背压室18向压缩室13的压缩初始阶段的位置、或者朝形成在向压缩室13吸入的吸入侧的吸入室20供给油的第二供油机构(第二狭缝62)。
更具体而言,第二供油机构由设置在回旋侧平板部8a的一面或者固定侧平板部7a的一面上的第二狭缝62构成,该第二狭缝62设置为使背压室18与压缩室13的压缩初始阶段的位置、或者与所述吸入室始终连通。或者,第二狭缝62也可以设置为伴随着回旋涡盘8的回旋而使背压室18与压缩室13的压缩初始阶段的位置、或者与吸入室20间歇地连通。通过以此方式构成而配置为始终或者间歇地与吸入室20连通,使油从背压室18向吸入室20(或者压缩室13的压缩初始阶段的位置)流出。由此,背压降低,油流出到吸入室20,与之相应地,油从第一空间33向背压室18流入。也可以代替第二狭缝62而设置油移送用的孔。
在此,在采用背压孔35作为背压室18的压力调整机构的情况下,如图5所示,背压孔35使背压室18与压缩室13或者与形成于所述压缩室的吸入侧的吸入室20始终或者间歇地连通,如上所述,通过调整连通区间而设定为最佳的背压值。但是,在低压力比条件下,如上所述,背压室18的压力“吸入压力×β(由与压缩室13连通的连通区间确定的压缩比)”增高而变为与排压空间相等,因此可能无法利用第一供油机构(第一狭缝60)向背压室进行供油。
因此,在本实施例中,利用第二供油机构(第二狭缝62)向压缩室13或者背压室18供给油的位置设为比利用背压孔35与压缩室13或者与背压室18连通的位置靠外周侧(吸入侧)的位置,由此能够释放背压室18的压力,由此降低背压室18的压力,能够利用第一供油机构(第一狭缝60)向背压室进行供油。另外,优选第二供油机构(第二狭缝62)的供油流路的截面面积比背压孔35的供油流路的截面面积小。
需要说明的是,一般在固定涡盘镜板面7e与回旋涡盘镜板面8e之间存在微小间隙,从该流路中的背压室18向吸入室20或者向压缩室13发生油的渗漏。考虑该镜板面处的油的渗漏,预先使第二狭缝62或者油移送用的孔的流路阻力比设置在回旋突起构件34的第一狭缝60或者油移送用的孔30的流路阻力大是理想的,在该情况下,能够抑制背压的异常降低等不良情况。由于流路阻力受狭缝的深度较大影响,因此,例如只要将设置在回旋涡盘镜板面8e的第二狭缝62的深度设定为比设置在回旋突起构件34的第一狭缝60的深度浅即可。
另外,将回旋突起构件34的第一狭缝60设置为伴随着回旋涡盘8的回旋运动间歇地使第一空间33与背压室18连通,回旋涡盘镜板面8e的第二狭缝62也设置为间歇地使背压室18与吸入室20(或者压缩室13)连通,使两个狭缝分别连通的区间相同的情况更理想。换言之,使第一狭缝60以及第二狭缝62的间歇连通的时刻彼此相同。例如,各狭缝设置为在回旋涡盘8以角度计进行360度回旋运动中的仅90度使各空间连通,由此,相对于360度中始终连通的狭缝,能够加深狭缝深度,能够抑制狭缝处的异物堵塞并且狭缝的加工简单。此外,在上述例子中,若预先使第一狭缝60以及第二狭缝62在90度连通时的连通开始角度(相位)吻合,由于油相对于背压室18的流入与流出几乎同时完成,因此能够将背压的变动抑制为较小。
需要说明的是,在使用背压孔35作为背压调整机构的情况下,在通过设置第二狭缝62来背压降低时,除了油从第一空间33向背压室18流入以外,压缩室13与背压室18的压力差也增大,制冷剂气体以及油穿过背压孔35而流入到背压室18,因此本实施例的效果比使用背压阀61的情况弱。在使用背压阀61的情况下,即便在背压降低时,背压阀61也实现单向阀的作用,因此利用油从第一空间33向背压室18的流入来增高背压,本实施例的效果增强。
如图8所示,将以上说明的涡旋式压缩机1应用于具备对由该涡旋式压缩机1压缩后的制冷剂进行冷凝的冷凝器40、对由冷凝器40冷凝后的制冷剂进行减压的减压机构(膨胀阀41)、使由减压机构(膨胀阀41)减压后的制冷剂蒸发的蒸发器42、以及对该蒸发器42进行送风的送风机构的制冷循环装置,能够提供年耗电量小并且运行范围广且使用便利性好的空调机。
附图标记说明如下:
3 贯通孔
5 主轴承
6 排出管
7 固定涡盘(7a:固定侧平板部、7b:第一卷板、7c:齿底、7d:支承部、7e:镜板面)
8 回旋涡盘(8a:回旋侧平板部、8b:第二卷板、8c:齿底、8d:突起部、8e:镜板面)
9 壳体(密闭容器)
10 轴体(回旋轴)(10a:曲柄部)
11 回旋轴承
12 十字滑环
13 压缩室(13a:回旋内线侧压缩室、13b:回旋外线侧压缩室)
14 吸入口
15 排出口
16 电动机部(16a:转子、16b:定子)
17 框体
18 背压室
20 吸入室
21 供油泵
23 副轴承
30 孔
32 密封构件
33 第一空间
34 回旋突起构件
35 背压孔
52 电动机室
53 贮油部
54 排出空间
60 设置在回旋涡盘突起部上的第一狭缝
61 背压阀(61a:与背压室相通的空间、61b:连通路、61c:与吸入室或者压缩室相通的空间、61d:阀、61e:止挡件、61f:弹簧)
62 设置在回旋涡盘镜板面上的第二狭缝
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种涡旋式压缩机,其具备:
固定涡盘,其具有固定侧平板部和以保持漩涡形状的方式竖立设置在该固定侧平板部的一面上的第一卷板;以及
回旋涡盘,其具有回旋侧平板部和以保持漩涡形状的方式竖立设置在该回旋侧平板部的一面上的第二卷板,所述第二卷板与所述第一卷板一边啮合一边相对于所述固定涡盘回旋,由此形成压缩室,
相对于所述固定涡盘而在所述回旋涡盘的背面侧形成有用于将该回旋涡盘按压于所述固定涡盘的背压室,
所述涡旋式压缩机的特征在于,
所述涡旋式压缩机设置有:
背压阀或者背压孔,其用于调整所述背压室的压力;
第一供油机构,其从供来自所述压缩室的压缩制冷剂排出的排压空间向所述背压室供给油;以及
第二供油机构,其从所述背压室向所述压缩室或者形成于所述压缩室的吸入侧的吸入室供给油,
该第二供油机构由设置在所述回旋侧平板部的所述一面或者所述固定侧平板部的所述一面上的第二狭缝构成,
该第二狭缝设置为使所述背压室与所述压缩室的压缩初始阶段的位置或者所述吸入室始终连通。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机,其特征在于,
所述背压阀在规定的条件成立的情况下使所述背压室与所述压缩室或者形成于所述压缩室的吸入侧的吸入室连通。
3.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机,其特征在于,
所述背压阀具有弹性体,
所述规定的条件是所述背压室的压力比所述弹性体的按压力与所述压缩室或者所述吸入室的压力的总和高的情况。
4.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机,其特征在于,
所述背压孔使所述背压室与所述压缩室或者形成于所述压缩室的吸入侧的吸入室始终或者间歇地连通,
利用所述第二供油机构向所述压缩室或者所述吸入室供给油的位置比利用所述背压孔而与所述压缩室或者所述吸入室连通的位置靠外周侧。
5.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机,其特征在于,
所述背压孔使所述背压室与所述压缩室或者形成于所述压缩室的吸入侧的吸入室始终或者间歇地连通,
所述第二供油机构的供油流路的截面面积比所述背压孔的供油流路的截面面积小。
6.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机,其特征在于,
所述第一供油机构由设置在所述回旋涡盘的与所述固定涡盘相反的一侧的面上的第一狭缝构成,该第一狭缝设置为使所述排压空间与所述背压室始终连通。
7.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机,其特征在于,
所述第一供油机构由设置在所述回旋涡盘的与所述固定涡盘相反的一侧的面上的第一狭缝或者多个孔构成,该第一狭缝或者多个孔设置为伴随着所述回旋涡盘的回旋而使所述排压空间与所述背压室间歇地连通。
8.(删除)
9.(删除)
10.(修改后)一种涡旋式压缩机,其具备:
固定涡盘,其具有固定侧平板部和以保持漩涡形状的方式竖立设置在该固定侧平板部的一面上的第一卷板;以及
回旋涡盘,其具有回旋侧平板部和以保持漩涡形状的方式竖立设置在该回旋侧平板部的一面上的第二卷板,所述第二卷板与所述第一卷板一边啮合一边相对于所述固定涡盘回旋,由此形成压缩室,
相对于所述固定涡盘而在所述回旋涡盘的背面侧形成有用于将该回旋涡盘按压于所述固定涡盘的背压室,
所述涡旋式压缩机的特征在于,
所述涡旋式压缩机设置有:
背压阀或者背压孔,其用于调整所述背压室的压力;
第一供油机构,其从供来自所述压缩室的压缩制冷剂排出的排压空间向所述背压室供给油;以及
第二供油机构,其从所述背压室向所述压缩室或者形成于所述压缩室的吸入侧的吸入室供给油,
所述第二供油机构的流路阻力比所述第一供油机构的流路阻力大。
11.(修改后)根据权利要求10所述的涡旋式压缩机,其特征在于,
构成所述第二供油机构的狭缝的深度比构成所述第一供油机构的狭缝的深度浅。
12.(修改后)一种涡旋式压缩机,其具备:
固定涡盘,其具有固定侧平板部和以保持漩涡形状的方式竖立设置在该固定侧平板部的一面上的第一卷板;以及
回旋涡盘,其具有回旋侧平板部和以保持漩涡形状的方式竖立设置在该回旋侧平板部的一面上的第二卷板,所述第二卷板与所述第一卷板一边啮合一边相对于所述固定涡盘回旋,由此形成压缩室,
相对于所述固定涡盘而在所述回旋涡盘的背面侧形成有用于将该回旋涡盘按压于所述固定涡盘的背压室,
所述涡旋式压缩机的特征在于,
所述涡旋式压缩机设置有:
背压阀或者背压孔,其用于调整所述背压室的压力;
第一供油机构,其从供来自所述压缩室的压缩制冷剂排出的排压空间向所述背压室供给油;以及
第二供油机构,其从所述背压室向所述压缩室或者形成于所述压缩室的吸入侧的吸入室供给油,
所述第一供油机构由设置在所述回旋涡盘的与所述固定涡盘相反的一侧的面上的第一狭缝构成,该第一狭缝设置为伴随着所述回旋涡盘的回旋而使所述排压空间与所述背压室间歇地连通,
所述第二供油机构由设置在所述回旋侧平板部的所述一面或者所述固定侧平板部的所述一面上的第二狭缝构成,该第二狭缝设置为伴随着所述回旋涡盘的回旋而使所述背压室与所述压缩室或者所述吸入室间歇地连通,
所述第一狭缝以及所述第二狭缝的间歇连通的时刻彼此相同。
13.(修改后)一种制冷循环装置,其具备:
压缩机,其用于压缩制冷剂;
冷凝器,其对由该压缩机压缩后的制冷剂进行冷凝;
减压机构,其对由该冷凝器冷凝后的制冷剂进行减压;
蒸发器,其使由该减压机构减压后的制冷剂蒸发;以及
送风机构,其对该蒸发器进行送风,
所述制冷循环装置的特征在于,
所述压缩机采用权利要求1至7中任一项所述的涡旋式压缩机。