專利名稱：渦旋式壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦旋式壓縮機。
背景技術(shù)：
渦旋式壓縮機，將在端板上分別直立設(shè)置了渦旋狀卷板的定渦盤及動渦盤、面對面地配置并使卷板嚙合，使動渦盤旋轉(zhuǎn)，依次縮小形成于卷板之間的多個壓縮室的容積，由此來壓縮流體。由該壓縮作用，產(chǎn)生了使定渦盤及動渦盤要相互脫離的軸向力(以下，稱之為解脫力)。若兩渦盤離開，則在卷板的齒尖與端板之間產(chǎn)生間隙而破壞壓縮室的密封性，降低壓縮機的效率。為此，在動渦盤的端板背面形成背壓室，并向該背壓室導(dǎo)入以壓縮機排出壓力與吸入壓力的中間壓力作為背壓，利用背壓將動渦盤推向定渦盤側(cè)，以消除解脫力，并且在定渦盤與動渦盤之間產(chǎn)生拉引力。
但是，若拉引力過大，則加大了動渦盤與定渦盤之間的軸向力，并增大各卷板齒尖與齒底的滑動摩擦，降低壓縮機的效率。此時，必須將拉引力調(diào)整為適當(dāng)?shù)拇笮。虼藢＠墨I(xiàn)1所述的渦旋式壓縮機，其通過背壓調(diào)整閥連通了背壓室與吸入室，根據(jù)背壓室與吸入室的壓差使背壓室的流體流向吸入室，以調(diào)整背壓的大小。
專利文獻(xiàn)1特開平10-110688號公報但是根據(jù)專利文獻(xiàn)1所述的背壓調(diào)整法，由于使受壓縮而獲得的中間壓力的流體膨脹并返回吸入室，所以從渦旋式壓縮機整體來看，具有產(chǎn)生了壓縮損失并降低了壓縮機效率的問題。
另外，根據(jù)專利文獻(xiàn)1所述的背壓調(diào)整法，其自動調(diào)整為背壓＝吸入壓力+α(一定值)，但根據(jù)壓縮機的運行條件，有時最佳背壓值大大地偏離吸入壓力+α。其結(jié)果是，背壓過大時增大了滑動損失，過小時增大了泄漏損失，因此產(chǎn)生了無論如何都降低了壓縮機效率的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低隨著調(diào)整定渦盤與動渦盤之間拉引力的背壓調(diào)整而產(chǎn)生的損失。
為了解決上述問題，本發(fā)明的渦旋式壓縮機，具有定渦盤、動渦盤、背壓室和背壓調(diào)整閥，其中，所述定渦盤，在端板上直立設(shè)置有渦旋狀卷板；所述動渦盤，直立設(shè)置有面對該定渦盤并能旋轉(zhuǎn)、與所述定渦盤的卷板之間形成多個壓縮室的渦旋狀卷板；所述背壓室，被設(shè)置在所述動渦盤的背面并導(dǎo)入排出壓力與吸入壓力的中間壓力；所述背壓調(diào)整閥，根據(jù)通過形成于所述定渦盤最外周卷板齒尖上的連通通道導(dǎo)入的吸入壓力或壓縮初始壓力與所述背壓室的壓力差，使所述背壓室的流體通過所述連通通道流入所述吸入室或壓縮初期的壓縮室；其特征在于在所述動渦盤上，設(shè)有將沒有與所述連通通道連通的壓縮室與所述背壓室連通的通孔。
這樣，由于在動渦盤上設(shè)有連通背壓室與壓縮室的通孔，所以當(dāng)背壓室的壓力過大時，背壓室內(nèi)的流體，通過背壓調(diào)整閥及連通通道流到吸入室或壓縮初期的壓縮室，同時一部分通過通孔向比吸入室或壓縮初期的壓縮室壓力高的壓縮室流出。其結(jié)果是，與使為了背壓的調(diào)整受到壓縮而獲得的背壓室的流體、全部流入吸入室或壓縮初期的壓縮室時的膨脹損失相比，由于使一部分流入比吸入室壓力高的壓縮室內(nèi)，所以從渦旋式壓縮機整體來看，能降低損失。
在該情況下，最好將通孔形成為從面對背壓室的動渦盤的端板貫通到卷板的齒尖。另外，也可以形成于面對背壓室的動渦盤的端板上。無論那種情況，通往壓縮室側(cè)的通孔孔徑，最好都比通往背壓室側(cè)的孔徑小。
特別是，在將通孔設(shè)置為從動渦盤的端板貫穿到卷板的齒尖的情況下，當(dāng)背壓室內(nèi)的流體通過通孔進(jìn)入壓縮室時，可通過與卷板齒尖滑動的定渦盤端板(齒底部)的微小間隙。由于該間隙成為流路上的阻力，所以與直接連通背壓室與壓縮室時相比，能抑制流體的自由流出流入，因此能將背壓室內(nèi)的壓力變動抑制的很小。另外，在動渦盤每轉(zhuǎn)一圈的期間，改變一次從背壓室向壓縮室、從壓縮室向背壓室的流動方向，以此能將壓縮損失(或稱為呼吸損失)抑制為很小。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，可以降低伴隨調(diào)整定渦盤與動渦盤之間拉引力的背壓調(diào)整而產(chǎn)生的損失。


圖1是本發(fā)明一實施例的渦旋式壓縮機的整體縱剖視圖。
圖2(A)是本發(fā)明一實施例的動渦盤俯視圖，(B)是(A)的B B剖視圖。
圖3是表示由圖2實施例的動渦盤及定渦盤構(gòu)成的壓縮室的俯視圖。
圖4是本發(fā)明一實施例的定渦盤的俯視圖。
圖5是本發(fā)明一實施例的背壓調(diào)整閥的縱剖視圖。
圖6是表示圖1實施例的背壓與吸入壓力關(guān)系的曲線圖。
圖中1-通孔，2-背壓調(diào)整閥，7-定渦盤，7a、8a-端板，7b、8b-卷板，7c、8c-齒底，7e-最外周卷板，8-動渦盤，13-壓縮室，14-吸入口，15-排出口，18-背壓室。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的一實施例。圖1是本發(fā)明一實施例的渦旋式壓縮機的整體縱剖視圖。圖2(A)是本實施例特征部的從卷板側(cè)所見的動渦盤的俯視圖，(B)是圖1(A)的B B剖視圖。
如圖1所示，定渦盤7由形成圓板狀的端板7a、被直立設(shè)在該端板7a上的旋渦狀的卷板7b、位于端板7a外周側(cè)且被形成能包圍卷板7b的筒狀的支撐部7d構(gòu)成。直立設(shè)置了卷板7b的端板7a表面，是齒底7c。另外，定渦盤7，在支撐部7d用螺栓等固定在機架17上，利用焊接等固定方法將與定渦盤7成為一體的機架17固定在機殼9上。
另一方面，動渦盤8與定渦盤7面對面配置，并能旋轉(zhuǎn)地被設(shè)置在機架17內(nèi)。動渦盤8是具有圓板狀端板8a、與定渦盤7的卷板7b同樣地從作為端板8a表面的齒底8c而直立設(shè)置的旋渦狀卷板8b、設(shè)在端板8a背面中央的軸套部8d的結(jié)構(gòu)。
機殼9，在內(nèi)部收納了由定渦盤7和動渦盤8構(gòu)成的渦旋部、馬達(dá)16、及潤滑油且被形成為密閉構(gòu)造。具有馬達(dá)16轉(zhuǎn)子16a的軸10，能靈活旋轉(zhuǎn)地被設(shè)置在機架17上，與定渦盤7的軸線同軸。在軸10的前端設(shè)有曲柄10a，動渦盤8的軸套部8d，通過旋轉(zhuǎn)軸承11能旋轉(zhuǎn)地安裝在曲柄10a上。動渦盤8，以其軸線相對于定渦盤7的軸線只偏心規(guī)定距離δ的狀態(tài)安裝。另外，動渦盤8的卷板8b，與定渦盤7的卷板7b在圓周方向只錯開規(guī)定角度重合。并且，安裝了十字滑環(huán)12作為用于約束動渦盤8不能相對于定渦盤7自轉(zhuǎn)且能相對地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)，在該狀態(tài)下，當(dāng)使動渦盤8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動時，在卷板7b、8b之間，形成了多個隨著向中央部移動而被連續(xù)縮小容積的月牙形壓縮室13。例如，在非對稱卷板的情況下，如圖3所示，在動渦盤8的內(nèi)線側(cè)及外線側(cè)，分別形成了旋轉(zhuǎn)內(nèi)線側(cè)壓縮室13a及旋轉(zhuǎn)外線側(cè)壓縮室13b。
吸入口14被成于定渦盤7上，該吸入口14能與最外周側(cè)的壓縮室13連通地穿過端板7a的外周側(cè)，形成吸入室。另外，排出口15能與最內(nèi)周側(cè)壓縮室13連通地穿過定渦盤7的端板7a，形成排出室。
在此，說明本實施例的特征結(jié)構(gòu)。如圖2(A)、(B)及圖1所示，在動渦盤8的卷板8b上設(shè)有連通背壓室18與壓縮室13的通孔1。即，通孔1，如圖2所示，被形成為從面對背壓室18的動渦盤端板8a貫通到卷板8b的齒尖。通孔1在卷板8b上的位置，是使通孔1的壓縮室13側(cè)的壓力處于接近適當(dāng)背壓值的值的位置。如圖3所示，通孔1的壓縮室13側(cè)壓力，處于渦旋內(nèi)線側(cè)壓縮室13a與渦旋外線側(cè)壓縮室13b壓力的中間值。另外，由于在動渦盤8轉(zhuǎn)一圈期間，在渦旋內(nèi)線側(cè)壓縮室13a與渦旋外線側(cè)壓縮室13b內(nèi)的壓力變動，所以一圈中的各個平均壓力的中間值為通孔1壓縮室13側(cè)的壓力。
另外，通孔1，如圖2(B)所示，其通往壓縮室13側(cè)的孔徑d1被形成得比通往背壓室18側(cè)的孔徑d2小。即，要盡可能抑制與定渦盤7的齒底進(jìn)行滑動的卷板8b齒寬因通孔1而被減小。
以下，說明這樣構(gòu)成的本實施例的渦旋式壓縮機的動作。首先，當(dāng)由馬達(dá)16旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸10時，該旋轉(zhuǎn)從軸10的曲柄10a通過旋轉(zhuǎn)軸承11被傳遞到動渦盤8。這樣，動渦盤8以定渦盤7的軸線為中心進(jìn)行以規(guī)定距離δ為旋轉(zhuǎn)半徑的旋轉(zhuǎn)運動。在該旋轉(zhuǎn)運動時，動渦盤8被十字滑環(huán)12所約束而不能自轉(zhuǎn)。并且，通過動渦盤8的旋轉(zhuǎn)運動，形成于各卷板7b、8b之間的壓縮室13則連續(xù)地向中央移動，隨著其移動，壓縮室13的容積連續(xù)地縮小。因此，在各壓縮室13內(nèi)將從吸入口14吸入的流體依次壓縮，并從排出口15排出被壓縮的流體。被壓縮的流體，通過機殼9內(nèi)從排出管6供給到例如冷凍循環(huán)系統(tǒng)。
另一方面，在機殼9的底部貯存了潤滑油，且周圍的壓力處于排出壓力。由于背壓室18內(nèi)的壓力比排出壓力低，所以貯存于機殼9底部的潤滑油通過設(shè)在軸10上的通孔3流入背壓室18。具體的是，潤滑油的一部分通過設(shè)在軸10上的橫孔4潤滑主軸承5后到達(dá)背壓室18。另外，其他的潤滑油，通過通孔3到達(dá)軸10的曲柄10a上部，潤滑旋轉(zhuǎn)軸承11后流入背壓室18。此時，潤滑油在通過主軸承5及轉(zhuǎn)軸承11時，因軸承間隙小而被節(jié)流并以低于排出壓力的壓力進(jìn)入背壓室18。進(jìn)入背壓室18的潤滑油，當(dāng)背壓升高時，打開設(shè)在與吸入室連通通道上的背壓調(diào)整閥2并進(jìn)入吸入室。并且，通過壓縮室13從排出口15排出，其一部分從排出管6向冷凍循環(huán)系統(tǒng)排出，剩余的在機殼9內(nèi)與制冷劑分離并貯存于底部。
以下，參照圖4、圖5說明背壓調(diào)整閥2的結(jié)構(gòu)及動作。背壓調(diào)整閥2，其閥體2a被配置為能將通往背壓室18的空間2d、及通過被設(shè)在定渦盤7最外周的卷板7e的齒尖的連通通道2f而通往吸入室(或，壓縮初期的壓縮室13)的空間2e隔開。閥體2a被彈簧2b推壓在通往空間2d的開口部。閥體2a，當(dāng)空間2e內(nèi)的壓力比通過連通通道2f而導(dǎo)入空間2e內(nèi)的吸入室或壓縮初期的壓縮室內(nèi)的壓力、及與彈簧2b的推壓力對應(yīng)的壓力的合力高時，向上方移動并將空間2d和空間2e連通。因此，若以吸入室的壓力(吸入壓)或壓縮初期的壓縮室的壓力為Ps、以對應(yīng)于彈簧2b的壓力為α(恒定值)，則背壓室的壓力(背壓)Pb，如下式1那樣被控制。
(數(shù)1)Pb＝Ps+α以下，說明本實施例特征構(gòu)造的作用。首先，當(dāng)因正常流入背壓室18的潤滑油及溶入其中的制冷劑而背壓升高時，背壓室18內(nèi)的一部分流體通過通孔1流入壓縮室13內(nèi)。與此同時，背壓室1 8內(nèi)的流體通過背壓調(diào)整閥2流入吸入室或比吸入壓力稍微升高的處于壓縮初期狀態(tài)的壓縮室13內(nèi)。此時，所謂背壓上升且打開背壓調(diào)整閥2，是被壓縮的流體再膨脹到吸入壓力或與其接近的壓縮室內(nèi)壓力，所以產(chǎn)生壓縮損失。這一點，在本實施例中，由于背壓室18內(nèi)的流體沒有全部通過背壓調(diào)整閥2而再膨脹到吸入壓力或與其接近的壓縮室內(nèi)的壓力，其一部分通過通通孔1進(jìn)入壓力上升到接近背壓的壓縮室13，所以能實現(xiàn)可以降低再膨脹損失且高壓縮效率的渦旋式壓縮機。另外，由于只在動渦盤8上設(shè)有通孔1，所以不會產(chǎn)生大幅度的成本上升。
另外，在本實施例中，由于在動渦盤8的卷板8b上設(shè)有通孔1，所以當(dāng)在背壓室18內(nèi)的流體通過通孔1進(jìn)入壓縮室13時，能通過動渦盤8卷板8b的齒尖、與定渦盤7齒底7c的微小間隙。該間隙成為流道的阻力，與直接連通背壓室18和壓縮室13時相比，能抑制流體的自由流入流出，因此能將背壓室18內(nèi)的壓力變動抑制得很小。另外，在動渦盤8每轉(zhuǎn)一圈的期間，改變一次從背壓室18向壓縮室13、從壓縮室13向背壓室18的流動方向，以此能將壓縮損失(或稱為呼吸損失)抑制得很小。
以下，參照圖6，說明本發(fā)明的背壓調(diào)整的動作。圖6是模式地表示背壓Pb與吸入壓力Ps關(guān)系的曲線圖，橫軸表示吸入壓力Ps，縱軸表示背壓Pb。在壓縮機的運行條件下，由于背壓Pb過大時增大滑動損失，過小時增大泄漏損失，所以存在最佳背壓值。該最佳背壓值，因壓縮機的各種各樣的運行條件而異?，F(xiàn)將對于壓縮機具代表性的運行條件的最佳值，做成模式的曲線是圖中的點19a～19d。
現(xiàn)在，用能連通背壓室和吸入室的背壓調(diào)整閥2調(diào)整背壓，如上式1所示，Pb＝Ps+α，并以圖中的線C—E—D表示。另外，在用背壓調(diào)整閥2連通壓力升高到比吸入壓力稍微高的初期壓縮狀態(tài)的壓縮室時，則Pb＝k·Ps+α，雖未圖示，但以移動到線C-E-D上方的直線表示。其中，k為初期壓縮狀態(tài)的壓縮系數(shù)。
此時，從利用連通背壓室和吸入室的背壓調(diào)整閥2調(diào)整背壓時來看，在點19a、點19b與最佳背壓值幾乎一致，但點19a、點19b處的背壓Pb比最佳背壓值大得多。另一方面，由于在利用設(shè)在動渦盤8上的通孔1調(diào)整背壓時背壓Pb成為通過通孔1的壓縮室13的平均壓力，因此可以在吸入壓力Ps上乘以相當(dāng)于壓縮室13平均壓力的一定的壓縮系數(shù)β，可以用下式2表示(數(shù)2)Pb＝Ps×β此時的背壓Pb，以圖中的直線A—E—B表示。該直線A—E—B，在最佳背壓值點19b、點19c、19d處幾乎一致，但在19a處比最佳值大得多。
這一點，根據(jù)本實施例，由于用背壓調(diào)整閥2及設(shè)在動渦盤8上的通孔1雙方調(diào)整背壓，所以在背壓Pb變高時，背壓室1 8內(nèi)的流體大多向更低壓力的空間流動。即，在E點的作為比吸入壓力低的吸入壓力的運轉(zhuǎn)條件、即在靠點E左側(cè)的區(qū)域，由虛線所表示的用通孔1的背壓調(diào)整所支配。另外，在點E的作為比吸入壓力高的吸入壓力的運轉(zhuǎn)條件、即靠點E右側(cè)的區(qū)域，由背壓調(diào)整閥2的背壓調(diào)整所支配。換句話來說明圖6的特性，其特征在于背壓調(diào)整閥2的吸入壓力和背壓的動作直線(C-ED)、與通孔1的吸入壓力和背壓的動作直線(A—E—B)在途中交叉，且背壓調(diào)整閥2動作直線的斜率比通孔1的動作直線斜率小。
因此，在用背壓調(diào)整閥2及設(shè)在動渦盤8上的通孔1雙方調(diào)整背壓時，沿圖中的A—E—D動作。此時，通過調(diào)整背壓調(diào)整閥2的彈簧2b的常數(shù)及通孔1位置，能以點19a～19d的代表性的運轉(zhuǎn)條件，使其與最佳背壓值大致相同。即，提高了背壓調(diào)整的自由度，并能實現(xiàn)運轉(zhuǎn)范圍更寬的高壓縮效率的渦旋式壓縮機。
而且，在圖6的點E的右側(cè)區(qū)域，通往通孔1的壓縮室13的平均壓力比背壓室18內(nèi)的壓力高。因此，在通孔1內(nèi)，從壓縮室13向背壓室18的流動成為主流且會減小再膨脹損失的效果。但是由于貯存于處于排出壓力氛圍下的機殼9底部的潤滑油及溶入潤滑油的制冷劑減少了流入背壓室18的量，所以，僅僅從壓縮室13向背壓室18逆流的流體部分，不會降低壓縮效率。
如以上說明所述，根據(jù)本實施例，隨著調(diào)整定渦盤與動渦盤的拉引力的背壓調(diào)整，可以減低因壓縮流體再膨脹的損失。特別是，能實現(xiàn)運轉(zhuǎn)范圍更寬的高壓縮效率的渦旋式壓縮機。
在上述實施例中，說明的是在動渦盤的卷板上貫穿設(shè)有通孔1的實例，但被發(fā)明不局限于此，只要設(shè)置能連通壓縮室和背壓室的通孔即可。例如，也可以在動渦盤的端板部分設(shè)通孔并連通壓縮室和背壓室。此時，最好盡量縮小通孔的孔徑，最好具有流路阻力。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式壓縮機，具有定渦盤、動渦盤、背壓室和背壓調(diào)整閥，其中，所述定渦盤，在端板上直立設(shè)置有渦旋狀卷板；所述動渦盤，直立設(shè)置有面對該定渦盤并能旋轉(zhuǎn)、與所述定渦盤的卷板之間形成多個壓縮室的渦旋狀卷板；所述背壓室，被設(shè)置在所述動渦盤的背面并導(dǎo)入排出壓力與吸入壓力的中間壓力；所述背壓調(diào)整閥，根據(jù)通過形成于所述定渦盤最外周卷板齒尖上的連通通道導(dǎo)入的吸入壓力或壓縮初始壓力與所述背壓室的壓力差，使所述背壓室的流體通過所述連通通道流入所述吸入室或壓縮室；其特征在于在所述動渦盤上，設(shè)有將沒有與所述連通通道連通的壓縮室與所述背壓室連通的通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于所述通孔，從面對所述背壓室的所述動渦盤的端板處、貫通到卷板的齒尖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于所述通孔，被形成于面對所述背壓室的所述動渦盤的端板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的渦旋式壓縮機，其特征在于所述通孔，通過所述壓縮室側(cè)的孔徑比通過所述背壓室側(cè)的孔徑小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項所述的渦旋式壓縮機，其特征在于所述流體是制冷劑氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于所述背壓調(diào)整閥的吸入壓力和背壓的動作直線、與所述通孔的吸入壓力和背壓的動作直線在中途交叉，且背壓調(diào)整閥動作直線的斜率比通孔的動作直線斜率小。
全文摘要
一種渦旋式壓縮機，具有設(shè)在與所述定渦盤(7)面對且能旋轉(zhuǎn)的動渦盤(8)背面并導(dǎo)入排出壓力與吸入壓力的中間壓力的背壓室(18)，和根據(jù)通過形成于定渦盤最外周卷板(7e)齒尖上的連通通道(2f)而被導(dǎo)入的吸入壓力或壓縮初期壓力與所述背壓室的壓力之差、使背壓室的流體通過所述連通通道流入吸入室或壓縮初期的壓縮室的背壓調(diào)整閥(2)；在所述動渦盤(8)上設(shè)有將沒有與所述連通通道(2f)連通的壓縮室(13)與所述背壓室(18)連通的通孔(1)，利用使背壓室(18)的過剩壓力的一部分流入到壓縮室(13)，可降低因再膨脹所產(chǎn)生的壓縮損失。由此，可降低伴隨調(diào)整定渦盤與動渦盤之間的拉引力的背壓調(diào)整而產(chǎn)生的損失。
文檔編號F04C18/02GK1670372SQ20051005502
公開日2005年9月21日 申請日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者近野雅嗣, 大島健一, 岸康弘, 島田昌浩, 佐藤英治 申請人:日立家用電器公司