專利名稱：渦旋壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種渦旋壓縮機，該渦旋壓縮機使固定渦旋構件與旋轉渦旋構件嚙合，形成壓縮空間，由旋轉渦旋構件的圓形軌道運動從外周部朝中心部使壓縮空間一邊減小一邊移動，利用這一過程反復進行流體的吸入、壓縮、及排出。
作為設置了具有上述排出口11的固定渦旋構件1的壓縮機構部14，已知有圖9的斷面圖所示構成的機構(例如日本特開平7-189937號公報)。按照該現(xiàn)有構成，壓縮機構部14由固定渦旋構件1和與固定渦旋構件1嚙合的旋轉渦旋構件2構成，固定渦旋構件1具有設于其中心部附近的排出口11、長度方向一端固定于旋轉渦旋構件2的由彈性體構成的排出閥50、及壓閥構件51。排出口11由出口擴大部11a和中央部11b的各通道構成，沿制冷劑氣體的流動方向從中央部11b朝出口擴大部11a使其通道斷面積成為階梯形擴大變化的形狀。該出口擴大部11a擴大接受制冷劑氣體的壓力的排出閥50的受壓面積，起到壓縮結束時平穩(wěn)地打開排出閥50的作用。
然而，雖然排出口的出口擴大部起到平穩(wěn)地打開排出閥的作用，但使排出口的全通道容積即不壓縮的死容積增大，另外，流入阻力的增加影響到全體通道阻力的增加和死容積縮小的極限，渦旋壓縮機的性能和死容積的縮減存在改善的余地。
另外，對于余留于死容積的制冷劑氣體的膨脹導致的再壓縮損失的影響，與作為排出壓力的冷凝壓力為低壓的制冷劑(例如R410a的制冷劑)相比，在高壓的制冷劑(例如二氧化碳的制冷劑)的場合影響大。換言之，死容積的縮小存在極限，從再壓縮損失這一點考慮，在渦旋壓縮機存在作為制冷使用二氧化碳壓縮到臨界壓力的問題。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種不增加排出口的通道阻力即可減小死容積、壓縮效率高的渦旋壓縮機。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種作為制冷循環(huán)的制冷劑使用二氧化碳壓縮到臨界壓力的渦旋壓縮機。
本發(fā)明的第一方面的渦旋壓縮機使固定渦旋構件與旋轉渦旋構件嚙合，形成壓縮空間，通過由上述旋轉渦旋構件的旋轉運動產(chǎn)生的連續(xù)的容積變化而吸入、壓縮流體，從上述固定渦旋構件具有的排出口排出壓縮后的上述流體；其特征在于在上述排出口的上述流體的流入側形成通道斷面積比中央部寬的入口擴大部。
本發(fā)明的第二方面在第一方面的渦旋壓縮機的基礎上還具有這樣的特征上述入口擴大部為圓錐形。
本發(fā)明的第三方面在第二方面的渦旋壓縮機的基礎上還具有這樣的特征在上述排出口的上述流體的流出側形成通道斷面積比中央部寬的出口擴大部，上述出口擴大部為圓錐形。
本發(fā)明的第四方面在第一方面的渦旋壓縮機的基礎上還具有這樣的特征在上述排出口的上述流體的流出側形成通道斷面積比中央部大的出口擴大部，在上述出口擴大部設置用于防止向上述排出口的逆流的排出閥。
本發(fā)明的第五方面在第一～四方面的任一方面的渦旋壓縮機的基礎上還具有這樣的特征上述流體使用二氧化碳，壓縮到臨界壓力。
圖2為示出圖1所示渦旋壓縮機的壓縮機構部的斷面圖。
圖3為圖2所示壓縮機構部的P向視圖。
圖4為示出本發(fā)明另一實施例的固定渦旋構件的斷面圖。
圖5為示出本發(fā)明另一實施例的固定渦旋構件的斷面圖。
圖6為示出本發(fā)明另一實施例的固定渦旋構件的斷面圖。
圖7為示出本發(fā)明一實施例的節(jié)流部的斷面圖。
圖8為示出現(xiàn)有渦旋壓縮機的斷面圖。
圖9為示出圖8所示渦旋壓縮機的壓縮機構部的斷面圖。
本發(fā)明的第2實施形式在第1實施形式的渦旋壓縮機中使入口擴大部為圓錐形。按照本實施形式，由于流入到排出口的流體的流動平緩地縮小，所以，可抑制渦流的發(fā)生，減小流入阻力，另外，由于圓錐形的入口擴大部可由鉆頭加工，所以，可按低成本進行加工。
本發(fā)明的第3實施形式在第1實施形式的渦旋壓縮機中，在排出口的流體的流出側形成通道斷面積比中央部寬的出口擴大部，出口擴大部為圓錐形。按照本實施形式，從排出口流出的流體的流動平緩地擴大，所以，可抑制渦流的發(fā)生，減小流出阻力，另外，由于圓錐形的入口擴大部可由鉆頭加工，所以，可按低成本進行加工。
第4實施形式在第1實施形式的渦旋壓縮機中，使在排出口的流體的流出側形成通道斷面積比中央部大的出口擴大部，在出口擴大部設置用于防止向排出口的逆流的排出閥。按照本實施形式，可平穩(wěn)地打開排出閥，同時，與擴張排出口全體的場合相比，可減小死容積。
第5實施形式在第1～4實施形式的渦旋壓縮機中，使用二氧化碳作為流體，壓縮到臨界壓力。在將排出行程的制冷劑密度高的二氧化碳作為制冷劑的場合，易于受到死容積的影響，但按照本實施形式，與按照第1～第4實施形式擴張排出口全體的場合相比，將死容積形成得較小，所以，可有效地減少再膨脹導致的壓縮損失。
(實施例)下面，參照


本發(fā)明一實施例的渦旋壓縮機的構成和動作。圖1為示出本實施例的渦旋壓縮機的斷面圖。
在圖1所示渦旋壓縮機60中，將壓縮機構部14和電動機17配置到具有吸入管15和排出管16等的密閉容器12的內(nèi)部。電動機17由固定于密閉容器12內(nèi)側的定子18和可自由回轉地支承于定子18內(nèi)側的轉子19構成。在轉子19以貫通狀態(tài)接合曲軸8。曲軸8的一端可自由回轉地支承在固定于構成壓縮機構部14的一部分的軸承構件21的軸承20。在由軸承20支承的曲軸8的前端，設置相對該軸進行偏心運動的偏心部9。
另外，在壓縮機構部14中，由嚙合的固定渦旋構件1和旋轉渦旋構件2形成多個壓縮空間3。旋轉渦旋構件2由自轉防止構件4防止自轉，進行由通過旋轉軸承7的偏心部9的回轉運動進行的旋轉運動。隨著該旋轉渦旋構件2的旋轉運動，壓縮空間3朝渦卷的中心一邊逐漸減少該空間的容積一邊移動，從吸入管15經(jīng)由吸入口10吸入作為流體的制冷劑氣體，朝旋轉渦旋構件2的中心部壓縮。受到壓縮的制冷劑氣體通過設于固定渦旋構件1中心部附近的排出口11、排出閥50、壓閥構件51從密閉容器12的內(nèi)部空間13經(jīng)由排出管16排出。
另一方面，曲軸8的底部端由球軸承23支承，在其前端具有容積型泵22。聚積在設于密閉容器12底部的底部液聚積部25的潤滑油由容積型泵22經(jīng)由設于曲軸8的軸中心的潤滑油的液體供給通道27供給到位于曲軸8上部端的偏心部9的上部液聚積部28。上部液聚積部28的潤滑油對旋轉軸承7進行潤滑和冷卻。另外，從旋轉軸承7經(jīng)由液聚積空間29對軸承20進行潤滑后，返回到底部液聚積部25。
旋轉渦旋構件下部的旋轉鏡面部33在與軸承構件21上面之間設置規(guī)定間隙地離開，該間隙由放入到軸承構件21的槽中的環(huán)狀的密封構件38密封。在軸承構件21設置凹部34，在該凹部34配置自轉防止構件4。另外，凹部34的一部分形成作為由固定渦旋構件下部的固定鏡面部37與旋轉鏡面部33和軸承構件21圍住的空間的背壓室32。
液聚積空間29與背壓室32由密封構件38密封，上部液聚積部28和液聚積空間29與背壓室32由設于旋轉渦旋構件2內(nèi)部的長孔30和節(jié)流部31連通。液聚積空間29通過軸承20等連通到內(nèi)部空間13，上部液聚積部28、液聚積空間29、及內(nèi)部空間13形成高壓空間，背壓室32和凹部34形成中間壓力空間。
供給到上部液聚積部28的潤滑油的一部分從長孔30經(jīng)由節(jié)流部31供給到背壓室32和凹部34，對配置于凹部34的自轉防止構件4進行潤滑。隨著供給到背壓室32的潤滑油聚積，背壓室32的壓力上升。為了調(diào)節(jié)該背壓室32的壓力，設置通過吸入通道40使背壓室32與壓縮空間3連通的壓力調(diào)整機構39。即，當背壓室32的壓力變得比壓力調(diào)整機構39的設定壓力高時，壓力調(diào)整機構39作動，背壓室32與壓縮空間3連通，背壓室32的潤滑油經(jīng)過吸入通道40供給到壓縮空間3，背壓室壓力大體保持一定。從吸入通道40導入至壓縮空間3的潤滑油起到防止壓縮中的制冷劑氣體的泄漏的密封作用和潤滑固定渦旋構件1與旋轉渦旋構件2的接觸面的作用。
另外，雖然渦旋壓縮機的排出壓力、液聚積空間29的壓力、背壓室32的壓力、吸入通道40的壓力適當?shù)卦O定，但特別是背壓室32的壓力為了將旋轉渦旋構件2推壓到固定渦旋構件1而設定得比吸入空間壓力高出規(guī)定壓力。為了獲得規(guī)定壓力通過使液聚積空間29與背壓室32連通的長孔30和節(jié)流部31的尺寸和壓力調(diào)整機構39的設定壓力進行調(diào)整。
上述節(jié)流部31如圖7所示那樣由銷狀構件構成，在外周部具有螺紋部31a，在中心部具有細孔31b和粗孔31c。即，如圖1所示那樣，上部液聚積部28的潤滑油由通過節(jié)流部31的細孔31b對流量進行節(jié)流時的節(jié)流效果進行減壓后，經(jīng)過粗孔31c向背壓室32供給適當量。該潤滑油的適當量由細孔31b的直徑的設定進行調(diào)整。
下面，參照圖2和圖3說明本實施例的壓縮機構部特別是固定渦旋構件的構成和動作。圖2為示出圖1所示渦旋壓縮機的壓縮機構部的斷面圖，圖3為圖2所示壓縮機構部的P向視圖。
圖2所示壓縮機構部14包括具有在中心部附近穿孔的排出口11的固定渦旋構件1和與固定渦旋構件1嚙合的旋轉渦旋構件2。本實施例的固定渦旋構件1具有閉塞排出口11地固定的排出閥50和保護該排出閥50的壓閥構件51。
另外，固定渦旋構件1的排出口11由在流體(例如制冷劑氣體)的流動方向連接的出口擴大部11c、中央部11b、入口擴大部11d的各通道構成，在流體的流入側形成與流體的流動成直角方向的通道斷面積比中央部11b寬的入口擴大部11d，在流體的流出側具有形成通道斷面積比中央部11b大的出口擴大部11c的通道。
在上述構造的排出口11中，當壓縮行程結束、進入到排出行程時，制冷劑氣體從壓縮空間3流入到排出口11。此時，由于排出口11的入口擴大部11d的通道斷面積比中央部11b大，所以，可減小制冷劑氣體從壓縮空間3流入到排出口11時的流入阻力。此后，制冷劑氣體從入口擴大部11d流入到以階梯狀減小通道斷面積的排出口11的中央部11b，另外，從中央部11b流到以階梯狀擴大了通道斷面積的出口擴大部11c，從排出閥50排出到內(nèi)部空間13。此時，由于從排出口11流出的制冷劑氣體的流動平緩地擴大，所以，可抑制渦流的發(fā)生，減小流出阻力。另外，由于出口擴大部11c的通道斷面積擴大，所以，制冷劑氣體對排出閥50施加大的壓力，可平穩(wěn)地打開排出閥50。
可減小包含上述流入阻力的通道阻力，意味著與擴張排出口全體的場合相比，可縮小死容積。換言之，可不增加排出口全體的通道阻力即可減小排出口的死容積。為此，提供這樣的渦旋壓縮機，該渦旋壓縮機可減小余留于死容積的制冷劑氣體的膨脹導致的再壓縮損失，具有高的壓縮效率。
在本實施例中，壓縮機構部14的固定渦旋構件1具有排出閥50和壓閥構件51，在排出行程以外的吸入和壓縮行程中，通過該排出閥50關閉、作為單向閥起作用，可防止制冷劑氣體從排出口11向壓縮空間3逆流，所以，實現(xiàn)了可確保更高壓縮效率的渦旋壓縮機。
另外，排出口的死容積指關閉排出閥50、由出口擴大部11c、中央部11b、入口擴大部11d的各通道形成的空間(全通道容積)。因此，再壓縮損失的減少效果比具有排出閥50的渦旋壓縮機大。
下面參照圖3說明排出口的入口擴大部11d的擴大尺寸。
在圖3中示出排出行程。在壓縮行程中，隨著旋轉渦旋構件2的旋轉運動，使與固定渦旋構件1圍住的壓縮空間3朝渦卷的中心移動，同時，逐漸減少該空間容積，由該壓縮行程對壓縮空間內(nèi)部的制冷劑氣體進行壓縮；在該排出行程中，該受到壓縮的制冷劑氣體從入口擴大部11d流入到中央部11b。
在圖3中，入口外緣部11da示出制作成入口擴大部11d的正規(guī)尺寸(直徑d)的孔的邊緣。另外，入口外緣部11ma示出按比直徑d大的直徑D的非正規(guī)尺寸加工的入口擴大部11d的孔的邊緣。如孔的邊緣如入口外緣部11ma那樣加工得較大，則孔的邊緣從在旋轉渦旋構件外側壁2a的壓縮行程中繪出的旋轉軌跡范圍伸出，制冷劑氣體泄漏，壓縮不充分。即，入口擴大部11d的擴大存在極限，入口擴大部(的入口外緣部)的尺寸最好在旋轉渦旋構件(的外側壁)在壓縮行程中繪出的旋轉軌跡范圍內(nèi)。
下面，參照圖4說明本發(fā)明的第2實施例的渦旋壓縮機。在圖4中，僅示出本第2實施例的渦旋壓縮機的固定渦旋構件1，其它與第1實施例相同，省略例示和其說明。圖4為示出本發(fā)明另一實施例的固定渦旋構件的斷面圖。
本實施例的固定渦旋構件1的排出口11由連接地穿孔的入口擴大部11f、中央部11b、出口擴大部11e的各通道構成，入口擴大部11f和出口擴大部11e的與流線垂直的方向的通道斷面積比中央部11b的通道斷面積大。這些入口擴大部11f和出口擴大部11e例如由立(端)銑刀的加工制作，兩通道成為所謂的階梯式的锪孔構造。
本第2實施例的固定渦旋構件1與第1實施例的固定渦旋構件1不同，為沒有排出閥50和壓閥構件51的構造。
在本實施例的固定渦旋構件1中，在壓縮過程結束后的排出行程，由于排出口11的入口擴大部11f的通道斷面積擴大，所以，可減小從壓縮空間3使作為流體的制冷劑氣體流入到排出口11時的流入阻力。此后，制冷劑氣體流入到以階梯狀縮小斷面積的中央部11b。另外，通道斷面積由以階梯狀擴大的出口擴大部11e抑制形成渦流的現(xiàn)象，制冷劑氣體的排出阻力也可減小。即，流入阻力和流出阻力變小，排出量相應增加，可改善渦旋壓縮機的性能。
由于本實施例的固定渦旋構件1如上述那樣沒有排出閥50，所以，本實施例的出口擴大部11e的外徑尺寸可比圖2所示的具有排出閥50的固定渦旋構件1的出口擴大部11c小，從減小死容積的觀點來看較理想。
下面，參照圖5說明本發(fā)明的第3實施例的渦旋壓縮機。圖5為示出本發(fā)明另一實施例的固定渦旋構件的斷面圖，僅示出本發(fā)明的渦旋壓縮機的固定渦旋部分，其它部位與第2實施例相同，省略說明等。
圖5所示實施例的固定渦旋構件1具有排出口11，該排出口11由入口擴大部11h、中央部11b、出口擴大部11g的各通道構成。出口擴大部11g和入口擴大部11h的兩通道的通道斷面積相比于中央部11b的通道斷面積以圓錐形狀擴大。即，成為圓錐狀的锪孔構造。該圓錐狀锪孔例如由鉆頭加工制作。
如為本實施例的固定渦旋構件1，則在入口擴大部11h中流入阻力變小，在出口擴大部11g，抑制了渦流形成，其排出阻力也減小。即，包含流入阻力和排出阻力的排出口全體的通道阻力變小，排出量相應地增加，可獲得性能良好的渦旋壓縮機。
本第3實施例的出口擴大部11g和入口擴大部11h的圓錐狀锪孔與上述第2實施例的出口擴大部11e和入口擴大部11f的階梯狀锪孔相比，沒有斷面積的急劇縮小和擴大，其流線平滑。因此，圓錐狀锪孔由于可進一步減小排出孔整體的通道阻力，所以，為良好的構造。另外，由鉆頭進行的圓錐狀锪孔加工可由鉆頭刀尖加工，與由立銑進行的階梯狀锪孔加工相比，容易而且成本低，所以較理想。因此，可以說能夠同時獲得性能和加工兩方面的優(yōu)點的圓錐狀锪孔構造較好。
雖然未在圖中進行說明，但也可為僅入口擴大部成為圓錐狀锪孔構造的排出口或僅出口擴大部成為圓錐狀锪孔構造的排出口，由此可與上述第3實施例同樣地提高性能和加工。另外，本發(fā)明的圓錐狀锪孔為比用鉆頭等除去孔邊緣的毛刺或毛邊的倒角(大體尺寸0.1～0.2mm左右)大的尺寸和構造。
下面，參照圖6說明本發(fā)明的第4實施例的渦旋壓縮機。在圖6中，僅示出本第4實施例的渦旋壓縮機的固定渦旋構件部分，其它部位與第1實施例相同，省略說明等。圖6為示出本發(fā)明另一實施例的固定渦旋構件的斷面圖。
本實施例的固定渦旋構件1的排出口11由其通道斷面積擴大的形狀的入口擴大部11i和中央部11b的各通道構成。即，入口擴大部11i成為與流線垂直的方向的通道斷面積平滑地擴大的所謂入口小孔構造。
即使是本實施例的固定渦旋構件1，入口擴大部11i的流入阻力也減小。因此，排出量增加與流入阻力減小相應的量，可改善渦旋壓縮機的性能。
在上述實施例說明的渦旋壓縮機中，可使用其冷凝壓力在臨界壓力下工作的制冷劑例如二氧化碳。一般來說，二氧化碳的制冷劑在渦旋壓縮機的排出行程中工作壓力成為高壓，其密度變高。因此，在下面的壓縮行程中，余留于死容積內(nèi)的高密度的制冷劑膨脹，再壓縮時的壓縮損失的比例與冷凝壓力在低壓下工作的制冷劑例如R410a相比存在增大的傾向。
然而，在本實施例中，該渦旋壓縮機的固定渦旋構件具有在抑制通道阻力的同時將死容積形成得較小的排出孔，所以，即使將在高壓下增大密度的二氧化碳用作制冷劑，也可防止再壓縮損失的增大。換言之，可提供這樣一種渦旋壓縮機，該渦旋壓縮機由于死容積小、可抑制再壓縮損失，所以，可將二氧化碳作為制冷劑，壓縮到臨界壓力。換言之，可提供一種制冷裝置等，該制冷裝置等由對環(huán)境溫和的作為制冷劑的二氧化碳和可進行靜音運行的渦旋壓縮機的組合構成。
用于渦旋壓縮機的流體的、排出行程的排出壓力(或制冷循環(huán)的冷凝壓力)如為與二氧化碳的制冷劑的排出壓力同等或其以上的壓力的流體即在高壓下增大密度的流體，則可獲得與上述同樣的效果，這是很明顯的。另外，上述的所有實施例也例示出將本發(fā)明的渦旋壓縮機適用到在制冷裝置或制冷設備或空調(diào)裝置等的密閉型的渦旋壓縮機的場合。因此，雖然說明了處理的流體為制冷劑的場合，但本發(fā)明不限于制冷劑。
如以上那樣，按照本發(fā)明的渦旋壓縮機，通過在排出口形成其通道斷面積擴大的入口擴大部，從壓縮空間到排出口的制冷劑氣體的流入可平穩(wěn)進行，所以，可減小流入阻力。即，具有可提供一種減小排出口的通道阻力、相應增加排出量、性能良好的渦旋壓縮機的效果。
另外，上述排出口的通道阻力減小，意味著不增加排出口的通道阻力即可減小排出口的死容積，可減少余留于死容積的流體的膨脹導致的再壓縮損失，具有可提供高效率的渦旋壓縮機的效果。
另外，通過設置具有逆流防止功能的排出閥(即單向閥)，可平穩(wěn)地打開排出閥而使排出阻力為最小限，同時，可防止向壓縮空間的逆流，并使設置了死容積的影響明顯的排出閥的渦旋壓縮機具有高效率。
另外，本發(fā)明的渦旋壓縮機由于形成較小的死容積，所以，可減小再壓縮損失，將高壓工作氣體例如二氧化碳用作制冷劑，可獲得壓縮到臨界壓力的效果。因此，還具有可提供組合作為對環(huán)境溫和的制冷劑的二氧化碳與可進行靜音運行的渦旋壓縮機獲得的制冷劑裝置的效果。
權利要求
1.一種渦旋壓縮機，使固定渦旋構件與旋轉渦旋構件嚙合，形成壓縮空間，通過由上述旋轉渦旋構件的旋轉運動產(chǎn)生的連續(xù)的容積變化而吸入、壓縮流體，從上述固定渦旋構件具有的排出口排出壓縮后的上述流體；其特征在于在上述排出口的上述流體的流入側形成通道斷面積比中央部寬的入口擴大部。
2.根據(jù)權利要求1所述的渦旋壓縮機，其特征在于上述入口擴大部為圓錐形。
3.根據(jù)權利要求1所述的渦旋壓縮機，其特征在于在上述排出口的上述流體的流出側形成通道斷面積比中央部寬的出口擴大部，上述出口擴大部為圓錐形。
4.根據(jù)權利要求1所述的渦旋壓縮機，其特征在于在上述排出口的上述流體的流出側形成通道斷面積比中央部大的出口擴大部，在上述出口擴大部設置用于防止向上述排出口的逆流的排出閥。
5.根據(jù)權利要求1～4中任何一項所述的渦旋壓縮機，其特征在于上述流體使用二氧化碳，壓縮到臨界壓力。
全文摘要
一種渦旋壓縮機，其中固定渦旋構件1通過由固定渦旋構件1和旋轉渦旋構件2形成的壓縮空間3的、由旋轉渦旋構件2的旋轉運動產(chǎn)生的容積變化吸入并壓縮流體，具有用于排出壓縮后的流體的排出口11和防止排出的流體的逆流的排出閥50，排出口11通過具有中央部11b及其斷面積比中央部11b大的出口擴大部11c和入口擴大部11d的各通道，從而可減少流入阻力和排出阻力，將該阻力下降量置換成死容積的縮小。這樣，不增加排出口的通道阻力即可減小死容積，可減小余留于死容積的流體的膨脹導致的再壓縮損失，提高渦旋壓縮機的壓縮效率。
文檔編號F04C18/02GK1458423SQ0313673
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月15日 優(yōu)先權日2002年5月15日
發(fā)明者鶸田晃, 飯?zhí)锏? 二上義幸, 澤井清 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社