專利名稱：多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在低容量域進(jìn)行部分負(fù)荷運(yùn)行的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
過去，螺旋內(nèi)設(shè)有旁通孔而能夠進(jìn)行部分負(fù)荷運(yùn)行的渦旋壓縮機(jī)有圖8和圖9(圖8的X-X向剖視圖)所示的渦旋壓縮機(jī)(特開平9-170573號(hào)公報(bào))。該渦旋壓縮機(jī)屬于第1渦盤1的螺旋終端與第2渦盤2的螺旋終端相比其展開角僅長π(rad)的非對(duì)稱螺旋式渦旋壓縮機(jī)。并且，由第1渦盤1的內(nèi)表面與第2渦盤2的外表面形成的第1流體工作室A與由第1渦盤1的外表面與第2渦盤2的內(nèi)表面形成的第2流體工作室B相對(duì)于一個(gè)低壓口3交替地開閉，自第2渦盤2與第1渦盤1的最外側(cè)接觸點(diǎn)E向內(nèi)回繞大約一圈的點(diǎn)J處設(shè)有與第1流體工作室A和第2流體工作室B均連通的公共旁通孔4。
此外，在上述第1渦盤1上設(shè)有與公共旁通孔4連通的閥孔5，在該閥孔5的側(cè)方設(shè)有與低壓口3連通的旁通通路6。閥孔5內(nèi)可自由滑動(dòng)地裝有開閉公共旁通孔4的帶臺(tái)肩圓柱形旁通閥7。另外，旁通閥7的臺(tái)肩部位上卡止有螺旋彈簧8，旁通閥7的上部被蓋9密閉而與鐘形排出室10隔開而形成操作壓室11。在操作壓室11上，經(jīng)連接管16連接有通過電磁閥12有選擇地與低壓管路13或高壓管路14連通的操作壓管路15。17是防止高壓管路14與低壓管路13短路的毛細(xì)管，18是外殼，19是高壓口。
如上所述，上述公共旁通孔4設(shè)置在自第2渦盤2與第1渦盤1的最外側(cè)接觸點(diǎn)E向內(nèi)回繞大約一圈的點(diǎn)J處。因此，在關(guān)閉電磁閥12而向旁通閥7的操作壓室11供給高壓氣體、旁通閥7關(guān)閉的狀況下，輸出容量將為滿容量(100％)。在打開電磁閥12而向旁通閥7的操作壓室11供給低壓氣體、旁通閥7打開的狀況下，由于公共旁通孔4處在開始進(jìn)行壓縮的位置上，因此，輸出容量將為滿容量的約60％。由此，將渦旋壓縮機(jī)的輸出容量在100％與60％二者之間進(jìn)行切換。
另外，通過在自上述第2渦盤2與第1渦盤1的最外側(cè)接觸點(diǎn)E向內(nèi)回繞大約3/4圈的位置以及回繞一圈的位置上設(shè)置兩個(gè)公共旁通孔，也能夠獲得100％、70％和60％等3種輸出容量。
但是，上述現(xiàn)有的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)存在如下缺點(diǎn)。首先，在進(jìn)行50％以下的部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于容積比Vr相當(dāng)小，因此，運(yùn)行范圍受到限制。
例如，上述第1、第2渦盤1、2的固有容積比Vr為Vr＝2.3時(shí)，作為壓縮機(jī)，即使在部分負(fù)荷下，容積比也不能小于“1”，因此，極限部分負(fù)荷率為1/2.3＝0.44，即以44％運(yùn)行為極限。雖然提高固有容積比Vr可使極限部分負(fù)荷率降低而能夠進(jìn)行50％以下的部分負(fù)荷運(yùn)行，但是這種情況下，反會(huì)導(dǎo)致滿負(fù)荷時(shí)的效率降低，故不能采取提高固有容積比Vr的辦法。然而，在以一臺(tái)室外機(jī)帶多臺(tái)室內(nèi)機(jī)的一帶多式空調(diào)機(jī)中必須進(jìn)行20％～30％負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)將上述現(xiàn)有的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)應(yīng)用于上述一帶多式空調(diào)機(jī)時(shí)，將出現(xiàn)壓縮機(jī)頻繁起停、不能設(shè)定在最佳空調(diào)條件等問題。
另外，作為負(fù)荷控制渦旋壓縮機(jī)，除了上述結(jié)構(gòu)之外，也有以電機(jī)變頻器進(jìn)行控制的。但是，這種控制方法需要有變頻器電路而導(dǎo)致成本大幅度增加。特別是大型變頻器還存在著產(chǎn)生高次諧波的問題。而且存在著變頻器運(yùn)行時(shí)潤滑不良的問題，導(dǎo)致壓縮機(jī)可靠性降低。
另外，若如上所述地設(shè)置多個(gè)公共旁通孔以謀求50％以下較低容量的部分負(fù)荷運(yùn)行，將導(dǎo)致加工性和組裝性降低，或由于第1、第2渦盤在中心部位設(shè)置有公共旁通孔而剛性降低。并且，由于第1、第2渦盤的螺旋內(nèi)的氣體負(fù)荷大幅度減小，因此，氣體負(fù)荷與可動(dòng)的第2渦盤的離心負(fù)荷之間將失去平衡，或者發(fā)生銷軸承(未圖示)潤滑不良等不良現(xiàn)象，或者發(fā)生第2渦盤傾覆等現(xiàn)象。
發(fā)明的公開為此，本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)于50％以下的部分負(fù)荷運(yùn)行可進(jìn)行多級(jí)切換、價(jià)格低廉且可靠性高的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的特征是，具有形成于壓縮室內(nèi)預(yù)定位置上、將流體工作室內(nèi)的壓縮氣體向吸入口回送的第1旁通通路，開閉上述第1旁通通路的第1開閉機(jī)構(gòu)，使排出腔與吸入腔二者連通的第2旁通通路、以及開閉上述第2旁通通路的第2開閉機(jī)構(gòu)、在打開時(shí)僅將預(yù)定量的排出腔高壓氣體釋放回吸入腔。
按照上述結(jié)構(gòu)，通過第2開閉機(jī)構(gòu)對(duì)第2旁通通路進(jìn)行開、閉，能夠?qū)嚎s機(jī)的負(fù)荷在100％和第1預(yù)定百分比之間進(jìn)行切換。而通過第1開閉機(jī)構(gòu)對(duì)第1旁通通路進(jìn)行開、閉，能夠?qū)⑸鲜鰤嚎s機(jī)的輸出容量在100％與第2預(yù)定百分比之間進(jìn)行切換。因此，通過上述第1開閉機(jī)構(gòu)的開、閉與上述第2開閉機(jī)構(gòu)的開、閉的組合，能夠?qū)ι鲜鰤嚎s機(jī)的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行4級(jí)切換。此時(shí)，對(duì)于上述壓縮機(jī)的輸出容量，通過第1開閉機(jī)構(gòu)僅切換成上述第2預(yù)定百分比。因此，若將上述壓縮機(jī)的固有容積比和上述第2預(yù)定百分比設(shè)定成，當(dāng)上述壓縮機(jī)的輸出容量達(dá)到上述第2預(yù)定百分比時(shí)容積比大于等于1，則即使上述壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為最小的情況下也能夠保持容積比大于等于1而能夠進(jìn)行可靠性高的多級(jí)負(fù)荷控制。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)一個(gè)實(shí)施形式的特征是，形成上述壓縮室的第1渦盤與第2渦盤呈非對(duì)稱螺旋狀，即一個(gè)渦盤的螺旋終端與另一個(gè)渦盤的螺旋終端相比其展開角僅長180度。
按照上述結(jié)構(gòu)，由第1渦盤的內(nèi)表面與第2渦盤的外表面形成的第1流體工作室和第1渦盤的外表面與第2渦盤內(nèi)表面形成的第2流體工作室交替地形成于同一個(gè)第1旁通通路的位置上。因此，僅通過一個(gè)第1旁通通路使各流體工作室內(nèi)的高壓氣體返回吸入口。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施形式的特征是，上述第2旁通通路設(shè)置在壓縮機(jī)本體之外。
按照上述結(jié)構(gòu)，不必使上述第2旁通通路及第2開閉機(jī)構(gòu)形成于上述壓縮機(jī)本體內(nèi)，只要形成于排出管路與吸入管路之間即可。因此，能夠以低成本制造多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施形式的特征是，具有多個(gè)上述第2旁通通路及第2開閉機(jī)構(gòu)。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第2旁通通路及第2開閉機(jī)構(gòu)設(shè)有多個(gè)。因此，通過各第2開閉機(jī)構(gòu)的開、閉與上述第1開閉機(jī)構(gòu)的開、閉的組合，能夠進(jìn)行8級(jí)以上的多級(jí)負(fù)荷控制。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施形式的特征是，開閉上述第2旁通通路的第2開閉機(jī)構(gòu)是可控制為任意開度的電動(dòng)閥。
按照上述結(jié)構(gòu)，由于上述第2旁通通路的開度可任意設(shè)定，因此，可將壓縮機(jī)的負(fù)荷切換成100％和任意的百分比。因此，通過上述第1開閉機(jī)構(gòu)的開、閉控制和上述第2開閉機(jī)構(gòu)的開度控制的組合，能夠?qū)嚎s機(jī)的實(shí)際負(fù)荷以任意的多級(jí)進(jìn)行切換。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施形式的特征是，上述第2開閉機(jī)構(gòu)是靠控制壓力與上述吸入腔壓力或排出腔壓力之間的壓力差動(dòng)作的。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第2開閉機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)能夠簡單地構(gòu)成，能夠低成本制造多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施形式的特征是，具有對(duì)與上述吸入口連通的低壓腔進(jìn)行冷卻的液體噴射管。
按照上述結(jié)構(gòu)，從液體噴射管噴射的冷卻液冷卻低壓腔和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。以此防止由于上述壓縮室內(nèi)的高壓氣體返回吸入口而導(dǎo)致上述低壓腔溫度升高，以降低排出氣體和電機(jī)的溫度。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施形式的特征是，上述第1開閉機(jī)構(gòu)和第2開閉機(jī)構(gòu)是靠控制壓力動(dòng)作的，上述第1開閉機(jī)構(gòu)的控制口與第2開閉機(jī)構(gòu)的控制口二者經(jīng)設(shè)置于壓縮機(jī)本體上部中心部位的一個(gè)連接件與各自的控制管路連接。
按照上述結(jié)構(gòu)，將上述第1、第2開閉機(jī)構(gòu)的控制口與各自的控制管路連接起來的連接件只在壓縮機(jī)本體的上部中心部位設(shè)置一個(gè)即可，即從殼頂中心部位的一處引出。因此，與從上述殼頂?shù)膬商幤奈恢靡鰰r(shí)需要在兩處進(jìn)行與操作管的橢圓形焊接相比，上述殼頂和操作管之間的焊接作業(yè)容易進(jìn)行，可減少組裝工時(shí)而進(jìn)一步降低成本。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)一個(gè)實(shí)施形式的特征是，具有輸出容量固定的標(biāo)準(zhǔn)渦旋壓縮機(jī)，上述多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)與上述標(biāo)準(zhǔn)渦旋壓縮機(jī)并聯(lián)連接。
按照上述結(jié)構(gòu)，以多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)渦旋壓縮機(jī)構(gòu)成雙機(jī)式多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)。因此，通過上述標(biāo)準(zhǔn)渦旋壓縮機(jī)的卸載與滿載兩種負(fù)載狀態(tài)的切換和多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的n級(jí)負(fù)荷切換的組合，能夠以2×n級(jí)切換負(fù)荷。由此，能夠進(jìn)行更多級(jí)的負(fù)荷控制。
此外，本發(fā)明的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)一個(gè)實(shí)施形式的特征是，上述第1開閉機(jī)構(gòu)是靠控制壓力動(dòng)作的，上述第1開閉機(jī)構(gòu)的控制口和將控制管路與該控制口連接起來的連接件之間通過螺紋進(jìn)行連接。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第1開閉機(jī)構(gòu)的控制口與連接件之間以錐形螺紋可靠連接。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)于連接件的強(qiáng)烈振動(dòng)具有很高的耐漏性和耐熱性的裝配結(jié)構(gòu)。
附圖的簡單說明
圖1是本發(fā)明多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)第1實(shí)施形式的局部剖視圖。
圖2是圖1所示多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的輸出容量為30％時(shí)的局部剖視圖。
圖3是與圖1不同的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的局部剖視圖。
圖4是第2實(shí)施形式多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的剖視圖。
圖5是與圖4不同的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的局部剖視圖。
圖6是第3實(shí)施形式的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
圖7A、7B是表示與圖1、圖3～圖5所示的連接管裝配在蓋上的裝配結(jié)構(gòu)不同的裝配結(jié)構(gòu)。
圖8是現(xiàn)有的負(fù)荷控制渦旋壓縮機(jī)的局部剖視圖。
圖9是圖8的X-X向剖視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面，結(jié)合附圖所示的實(shí)施形式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是第1實(shí)施形式的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的局部剖視圖。第1渦盤21、第2渦盤22、低壓口23、公共旁通孔24、閥孔25、旁通通路26、旁通閥27、螺旋彈簧28、蓋29、鐘形排出室30、操作壓室31、電磁閥32、低壓管路33、高壓管路34、操作壓管路35、連接管36、毛細(xì)管37、外殼38以及高壓口39具有與圖8和圖9所示的現(xiàn)有的非對(duì)稱螺旋式多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中的第1渦盤1、第2渦盤2、低壓口3、公共旁通孔4、閥孔5、旁通通路6、旁通閥7、螺旋彈簧8、蓋9、鐘形排出室10、操作壓室11、電磁閥12、低壓管路13、高壓管路14、操作壓管路15、連接管16、毛細(xì)管17、外殼18以及高壓口19相同的結(jié)構(gòu)并起到同樣的作用。
本實(shí)施形式中，在上述第1渦盤21上的螺旋之外設(shè)有有選擇地與同低壓口23連通的吸入腔和鐘形排出室30內(nèi)的排出腔連通的第2旁通閥40。以下，稱旁通閥27為第1旁通閥，旁通閥40為第2旁通閥。第2旁通閥40大體由突出地設(shè)置在第1渦盤21中蓋板41的高壓一側(cè)表面上的圓筒狀氣缸部42、前端具有球體并可在氣缸部42內(nèi)滑動(dòng)的閥體43、以及壓縮安裝在該閥體43與氣缸部42之間的彈簧44構(gòu)成。
在上述氣缸部42的低壓一側(cè)端部上設(shè)有具有與氣缸部42的內(nèi)部連通的軸孔并且在外周面上設(shè)有裝配螺紋的安裝部42a。另外，蓋板41上開有貫穿該蓋板41的通孔45，該通孔45的上端部設(shè)有供氣缸部42的安裝部42a旋合的安裝孔45a。這樣，通過將氣缸部42的安裝部42a旋合在蓋板41的安裝孔45a內(nèi)，將氣缸部42突出地固定在蓋板41的高壓一側(cè)表面上，上述吸入腔與氣缸部42的內(nèi)部經(jīng)通孔45和安裝部42a的軸孔相連通。此外，氣缸部42的上部與鐘形排出室30隔離而形成操作壓室46。在操作壓室46上，經(jīng)連接管49連接有通過第2電磁閥47有選擇地與低壓管路33或高壓管路34連通的操作壓管路48。以下，稱電磁閥32為第1電磁閥，電磁閥47為第2電磁閥。50是防止高壓管路34與低壓管路33之間短路的毛細(xì)管。
上述閥體43的外周面上設(shè)有低壓側(cè)為小直徑的臺(tái)肩，該小直徑部上安裝有彈簧44。在氣缸部42的軸向上的中間部位設(shè)有在徑向上將內(nèi)側(cè)與外側(cè)連通的通孔51，當(dāng)閥體43滑動(dòng)到最下部時(shí)，閥體43的大直徑部可將氣缸部42的通孔51關(guān)閉。在這里，通孔51的大小設(shè)定為可使壓縮機(jī)的負(fù)荷為例如50％。
因此，當(dāng)上述第2電磁閥47關(guān)閉而向第2旁通閥40的操作壓室46供給高壓氣體，使閥體43向下方滑動(dòng)時(shí)，閥體43的上述大直徑部將通孔51關(guān)閉而將壓縮機(jī)的負(fù)荷設(shè)定為100％(以下，將這樣設(shè)定的負(fù)荷稱作設(shè)定負(fù)荷)。而當(dāng)將第2電磁閥47打開以向第2旁通閥40的操作壓室46供給低壓氣體，使閥體43向上方滑動(dòng)時(shí)，閥體43的通孔51打開，壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷成為50％。即，本實(shí)施形式中，上述第2旁通通路由通孔45構(gòu)成，上述第2開閉機(jī)構(gòu)由第2旁通閥40構(gòu)成。
如上構(gòu)成的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)可通過控制第1旁通閥27和第2旁通閥40的開閉實(shí)現(xiàn)下述多級(jí)負(fù)荷控制。首先，如上所述地將上述第2電磁閥47關(guān)閉，使得第2旁通閥40關(guān)閉，壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷成為100％。在該狀態(tài)下，當(dāng)?shù)?電磁閥32關(guān)閉、向第1旁通閥27的操作壓室31供給高壓氣體時(shí)，第1旁通閥27將關(guān)閉，輸出容量成為100％。因此，這種情況下的壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為100％(＝100％×100％)(圖1的狀態(tài))。而當(dāng)?shù)?電磁閥32打開、向第1旁通閥27的操作壓室31供給低壓氣體時(shí)，第1旁通閥27打開，輸出容量成為60％。因此，這種情況下壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷成為60％(＝100％×60％)。其次，通過第2電磁閥47打開，第2旁通閥40打開，壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷成為50％。在該狀態(tài)下，當(dāng)?shù)?上述電磁閥32打開而打開第1旁通閥27時(shí)，輸出容量將成為60％。因此，這種情況下壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷成為30％(＝50％×60％)(圖2的狀態(tài))。
在這種情況下，在上述第1渦盤21上，僅在自第2渦盤22與第1渦盤21的最外側(cè)接觸點(diǎn)E向內(nèi)回繞大約一圈的點(diǎn)J處(參照?qǐng)D9)，開設(shè)唯一一個(gè)貫穿的公共旁通孔24而設(shè)置第1旁通閥27。因此，最小容量運(yùn)行時(shí)的輸出容量為60％。因而，在第1、第2渦盤21、22的固有容積比Vr為2.3的情況下，最小容量運(yùn)行時(shí)的容積比Vr的值為1.38(＝2.3×0.6)而不小于“1”。即，按照本實(shí)施形式，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的50％以下的部分負(fù)荷運(yùn)行。
如上所述，本實(shí)施形式中，在上述非對(duì)稱螺旋式渦旋壓縮機(jī)的第1渦盤21上，自第2渦盤22與第1渦盤21的最外側(cè)接觸點(diǎn)E向內(nèi)回繞大約一圈的點(diǎn)J處(參照?qǐng)D9)設(shè)有與低壓口23連通而使輸出容量為60％的第1旁通閥27。并且，在第1渦盤21的螺旋之外設(shè)有與上述吸入腔和排出腔有選擇地連通以使壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為50％的第2旁通閥40。通過第1電磁閥32和第2電磁閥47的開閉，利用低壓管路33和高壓管路34的壓力與上述吸入腔的壓力之間的壓力差使第1旁通閥27和第2旁通閥40開閉。因此，若第2旁通閥40和第1旁通閥27關(guān)閉，可使壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為100％。若第2旁通閥40關(guān)閉、第1旁通閥27打開，可使壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為60％。若第2旁通閥40和第1旁通閥27打開，可使壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為30％。
即，按照本實(shí)施形式，可使最小容量運(yùn)行時(shí)的容積比Vr的值不小于“1”，從而能夠進(jìn)行可靠性高的50％以下的部分負(fù)荷運(yùn)行。
此時(shí)，作為具有上述結(jié)構(gòu)的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，只要在具有上述第1旁通閥27的現(xiàn)有的非對(duì)稱螺旋式多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中的第1渦盤21的螺旋之外開設(shè)貫穿蓋板41的通孔45，在該通孔45上端部上旋合氣缸部42的安裝部42a即可簡單地構(gòu)成。而且，設(shè)置在螺旋之外的第2渦旋閥40不必具有象設(shè)置在螺旋內(nèi)的第1渦旋閥27那樣的精密性。因此，能夠以較少的零件數(shù)量低成本地獲得。
圖3是圖1所示多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)變形例的局部剖視圖。圖3所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中的第1渦盤61、第2渦盤62、第1旁通閥63、第1電磁閥64、低壓管路65、高壓管路66、操作壓管路67、高壓口68、第2旁通閥69、通孔70、第2電磁閥71以及操作壓管路72具有與圖1所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中的第1渦盤21、第2渦盤22、第1旁通閥27、第1電磁閥32、低壓管路33、高壓管路34、操作壓管路35、高壓口39、第2旁通閥40、通孔45、第2電磁閥47以及操作壓管路48相同的結(jié)構(gòu)并起到同樣的作用。
本實(shí)施形式中，上述操作壓管路67、72通過安裝在外殼73頂面中央的一個(gè)連接管74而與第1旁通閥63和第2旁通閥69連接。連接管74上設(shè)有彼此不相同的兩個(gè)孔74a、74b；第1孔74a上經(jīng)第1管狀螺栓接頭75連接有操作壓管路67，第2孔74b上經(jīng)第2管狀螺栓接頭76連接有操作壓管路72。并且，第1孔74a通過第1配管77與第1旁通閥63的操作壓室78連接，第2孔74b通過第2配管79與第2旁通閥69的操作壓室80連接。
這樣，通過將上述兩根操作壓管路67、72歸攏為一根連接管74自外殼73的頂蓋中央引出，可以減少組裝工時(shí)，進(jìn)一步降低成本。
圖4是第2實(shí)施形式的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的局部剖視圖。第1渦盤81、第2渦盤82、低壓口83、旁通閥84、第1電磁閥85、低壓管路86、高壓管路87、操作壓管路88、連接管89以及高壓口90具有與圖1所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中的第1渦盤21、第2渦盤22、低壓口23、第1旁通閥27、第1電磁閥32、低壓管路33、高壓管路34、操作壓管路35、連接管36以及高壓口39相同的結(jié)構(gòu)并起著同樣的作用。
圖1所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中，第1渦盤21的蓋板41上所貫穿的通孔45的上部設(shè)有第2旁通閥40，通過第2旁通閥40的開閉，有選擇地與上述吸入腔和排出腔連通，從而將壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷在100％與50％之間進(jìn)行切換。然而，所述的有選擇地與上述吸入腔和排出腔的連通也可以以其它方法實(shí)現(xiàn)。
圖4中，將上述低壓管路86和高壓管路87二者以中間設(shè)有第2電磁閥91及毛細(xì)管92的旁通通路93進(jìn)行連接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有選擇地與上述吸入腔和排出腔連通。另外，上述毛細(xì)管92可防止高壓管路87與低壓管路86之間短路。下面，以第2電磁閥91的構(gòu)成使得在其打開時(shí)可使壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為50％的場合為例，對(duì)本實(shí)施形式的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的工作原理進(jìn)行說明。
本多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)是通過對(duì)第1電磁閥85和第2電磁閥91的開閉進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)如下多級(jí)負(fù)荷控制的。首先，將第2電磁閥91關(guān)閉而使壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為100％。在該狀態(tài)下，當(dāng)將第1電磁閥85關(guān)閉時(shí)，第1旁通閥84關(guān)閉，使得輸出容量為100％。因此，此時(shí)壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為100％。當(dāng)將第1電磁閥85打開時(shí)，第1旁通閥84打開，輸出容量為60％。其次，通過將第2電磁閥91打開使得壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為50％。在該狀態(tài)下，當(dāng)將第1電磁閥85打開時(shí)，輸出容量將為60％。因此，此時(shí)壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷將為30％。這樣，與第1實(shí)施形式同樣，可使最小容量運(yùn)行時(shí)的容積比Vr的值不小于“1”，能夠進(jìn)行可靠性高的50％以下的部分負(fù)荷運(yùn)行。
在上述實(shí)施形式中，通過將上述低壓管路86與高壓管路87經(jīng)中間設(shè)有電磁閥91的旁通通路93進(jìn)行連接這樣一種非常簡單的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)與上述吸入腔和排出腔有選擇地連通。因此，能夠象第1實(shí)施形式那樣，不必在壓縮機(jī)本體內(nèi)設(shè)置第2旁通閥40，可進(jìn)一步降低成本。
另外，也可以使用能夠以步進(jìn)電機(jī)等控制開度的電動(dòng)閥來代替上述第2電磁閥91，以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)設(shè)定負(fù)荷任意多級(jí)的改變。因此，這種情況下，通過與第1電磁閥85的打開、關(guān)閉的組合，能夠進(jìn)行可靠性高的50％以下的任意多級(jí)的負(fù)荷控制。
圖5是圖4所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的一個(gè)變形例的局部剖視圖。圖5所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中第1渦盤101、第2渦盤102、低壓口103、旁通閥104、第1電磁閥105、低壓管路106、高壓管路107、操作壓管路108、連接管109以及高壓口110具有與圖1所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)中的第1渦盤21、第2渦盤22、低壓口23、第1旁通閥27、第1電磁閥32、低壓管路33、高壓管路34、操作壓管路35、連接管36以及高壓口39相同的結(jié)構(gòu)并起著同樣的作用。但是，旁通閥104是設(shè)置在使輸出容量為50％的位置上。
圖5中，將上述低壓管路106和高壓管路107二者經(jīng)中間設(shè)有打開時(shí)使壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為75％的第2電磁閥111的旁通通路113、以及中間設(shè)有打開時(shí)使壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為65％的第3電磁閥112的旁通通路114進(jìn)行連接。這樣，通過控制第1電磁閥105、第2電磁閥111和第3電磁閥112的開閉，能夠進(jìn)行如下多級(jí)負(fù)荷控制。
首先，通過將第2電磁閥111及第3電磁閥112關(guān)閉而使壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為100％。在該狀態(tài)下，當(dāng)將第1電磁閥105關(guān)閉時(shí)，第1旁通閥104關(guān)閉而使輸出容量為100％。因此，此時(shí)壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為100％。當(dāng)?shù)?電磁閥105打開時(shí)，第1旁通閥104打開而使輸出容量為50％。因此，此時(shí)壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為50％。其次，通過將第3電磁閥112關(guān)閉的同時(shí)將第2電磁閥111打開，使得壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為75％。在該狀態(tài)下，當(dāng)將第1電磁閥105關(guān)閉時(shí)，輸出容量將為100％。因此，此時(shí)壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為75％。其次，通過將第2電磁閥111和第3電磁閥112打開，使得壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為49％(＝75％×65％)。在該狀態(tài)下，當(dāng)將第1電磁閥105打開時(shí)，輸出容量將為50％。因此，此時(shí)壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為24％(＝75％×65％×50％)。這樣，可使最小容量運(yùn)行時(shí)的容積比Vr的值不小于“1”，從而能夠進(jìn)行可靠性高的50％以下的多級(jí)負(fù)荷控制。在上述說明中，以4級(jí)負(fù)荷控制為例進(jìn)行了說明，但也能夠進(jìn)行最多8級(jí)的負(fù)荷控制。
圖6是第3實(shí)施形式的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施形式中，通過將具有上述各實(shí)施形式中任一個(gè)結(jié)構(gòu)的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)(以下稱作容量控制機(jī))和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(非容量控制)的渦旋壓縮機(jī)(以下稱作標(biāo)準(zhǔn)機(jī))組合，能夠進(jìn)行50％以下的高級(jí)數(shù)多級(jí)負(fù)荷控制。
上述標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121是最大輸出容量為高壓氣體供給對(duì)象的系統(tǒng)所需要的最大容量(以下簡稱為最大需要容量)的1/2的非容量控制式渦旋壓縮機(jī)。上述容量控制機(jī)122例如是圖5所示的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其最大輸出容量為上述系統(tǒng)最大需要容量的1/2。對(duì)于容量控制機(jī)122，通過第1電磁閥123的開閉對(duì)旁通閥(參照?qǐng)D5)的開閉進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)輸出容量在100％和50％之間的切換，通過第2電磁閥124的開閉，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)設(shè)定負(fù)荷在100％和75％之間的切換，通過第3電磁閥125的開閉，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)設(shè)定負(fù)荷在100％和65％之間的切換。在容量控制機(jī)122中的例如第1渦盤之外設(shè)置具有噴嘴的液體噴射管126，與來自系統(tǒng)的液體管路127連接。
如上構(gòu)成的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)如下進(jìn)行工作。首先，使標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121處于卸載狀態(tài)。在該狀態(tài)下，使容量控制機(jī)122的上述實(shí)際負(fù)荷如上所述地為24％。這樣，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121向系統(tǒng)輸出的容量為最大需要容量的0％(＝50％×0％)，容量控制機(jī)122向系統(tǒng)輸出的容量為最大需要容量的12％(50％×24％)，因此，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量為最大需要容量的12％(＝標(biāo)準(zhǔn)機(jī)0％+容量控制機(jī)12％)。以下，同樣地，當(dāng)使容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷為50％時(shí)，向系統(tǒng)輸出的容量為最大需要容量的25％(＝50％×50％)，因此，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量為最大需要容量的25％。而當(dāng)使得容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷為75％時(shí)，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量將為最大需要容量的37.5％。當(dāng)容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷為100％時(shí)，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量將為最大需要容量的50％。
其次，使上述標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121處于滿載(100％)狀態(tài)。在該狀態(tài)下，使容量控制機(jī)122的上述實(shí)際負(fù)荷如上所述地為24％。這樣，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121向系統(tǒng)輸出的容量為最大需要容量的50％(50％×100％)，容量控制機(jī)122向系統(tǒng)輸出的容量為最大需要容量的12％(50％×24％)，因此，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量為最大需要容量的62％(＝標(biāo)準(zhǔn)機(jī)50％+容量控制機(jī)12％)。以下，同樣地，當(dāng)使容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷為50％時(shí)，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量為最大需要容量的75％。而當(dāng)使得容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷為75％時(shí)，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量將為最大需要容量的87.5％。當(dāng)容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷為100％時(shí)，向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量將為最大需要容量的100％。
在這種情況下，上述容量控制機(jī)122中，上述鐘形排出室內(nèi)的高溫高壓氣體返回上述吸入腔，因此，由上述第1渦盤和第2渦盤構(gòu)成的壓縮部和驅(qū)動(dòng)上述第2渦盤的電機(jī)的溫度變?yōu)楦邷?。為此，在本?shí)施形式中，在容量控制機(jī)122中設(shè)置了液體噴射管126，從系統(tǒng)一側(cè)噴射液體致冷劑。因此，噴射的液體致冷劑從由第1渦盤和第2渦盤構(gòu)成的壓縮部向驅(qū)動(dòng)第2渦盤旋轉(zhuǎn)的電機(jī)一側(cè)流下，對(duì)上述壓縮部和電機(jī)進(jìn)行冷卻。這樣，可降低排出氣體和電機(jī)的溫度，擴(kuò)大可運(yùn)行范圍。這種安裝在容量控制機(jī)上的液體噴射管，也可以使用在第1、第2實(shí)施形式的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)而不會(huì)有任何妨礙。
如上所述，本實(shí)施形式中，由最大輸出容量為系統(tǒng)所需最大容量的1/2的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121和最大輸出容量為系統(tǒng)所需最大容量的1/2的容量控制機(jī)122構(gòu)成了雙機(jī)式多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)。因此，通過將標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121在卸載狀態(tài)和滿載狀態(tài)之間進(jìn)行切換的同時(shí)，將容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷在24％、50％、75％及100％之間進(jìn)行切換，能夠使雙機(jī)式多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量在系統(tǒng)最大需要容量的12％、25％、37.5％、50％、62％、75％、87.5％以及100％之間進(jìn)行8級(jí)切換。而且，若容量控制機(jī)122的實(shí)際負(fù)荷能夠最多進(jìn)行8級(jí)切換，則雙機(jī)式多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)能夠向系統(tǒng)輸出的實(shí)際輸出容量能夠進(jìn)行16級(jí)切換。在上述說明中，為便于說明，將標(biāo)準(zhǔn)機(jī)121和容量控制機(jī)122的最大輸出容量設(shè)為系統(tǒng)最大需要容量的1/2，但并不受此限定，只要根據(jù)需要的實(shí)際輸出容量適當(dāng)進(jìn)行設(shè)定即可。
上述各實(shí)施形式(以下，以第1實(shí)施形式為代表)中的第1旁通閥27的操作壓室31上所連接的連接管36，是將其前端插入開設(shè)在蓋29上的孔內(nèi)進(jìn)行安裝，并以O(shè)形密封圈52進(jìn)行密封。但是，這種安裝結(jié)構(gòu)承受連接管36振動(dòng)的能力較弱，在某種使用條件下會(huì)發(fā)生泄漏。而且還有耐熱性問題。為此，在第4實(shí)施形式中，采用了圖7A、7B所示的安裝結(jié)構(gòu)。
圖7A中，連接管131前端的錐形部設(shè)有陽螺紋132，蓋133的錐形孔內(nèi)設(shè)有陰螺紋134。這樣，使連接管131前端錐形部旋合于蓋133的錐形孔內(nèi)，從而將連接管131安裝在蓋133上。這種錐形螺紋密封提供了能夠承受連接管131強(qiáng)烈振動(dòng)而具有很高的耐泄漏性和耐熱性的安裝結(jié)構(gòu)。而圖7B中，連接管本體135與管體136二者彼此分離，使管體136與蓋137一體形成。之后，使管體136的前端穿過外殼138的孔139而突出出來，并在孔139處進(jìn)行焊接固定。再后，使連接管本體135的錐形孔與管體136前端的錐形部旋合。如上所述，管體136與蓋137一體構(gòu)成，并且以錐形螺紋與連接管本體135結(jié)合，從而可獲得能夠承受管體136強(qiáng)烈振動(dòng)而具有很高的耐泄漏性和耐熱性的安裝結(jié)構(gòu)。
另外，在上述各實(shí)施形式中，如圖9所示，第1渦盤21、61、81、101的螺旋終端與第2渦盤22、62、82、102的螺旋終端相比其展開角僅長π(red)，并且以第2渦盤22、62、82、102與第1渦盤21、61、81、101的最外側(cè)接觸點(diǎn)E作為上述螺旋終端這樣一種所謂非對(duì)稱螺旋式渦旋壓縮機(jī)的例子進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不僅限于此，對(duì)于對(duì)稱的一對(duì)渦盤的螺旋終端彼此只錯(cuò)開展開角π(red)的所謂對(duì)稱螺旋式渦旋壓縮機(jī)也適用。但是，作為該對(duì)稱螺旋式渦旋壓縮機(jī)，由第1渦盤的內(nèi)表面與第2渦盤的外表面所形成的第1流體工作室A與由第1渦盤的外表面和第2渦盤的內(nèi)表面形成的第2流體工作室B并不形成于同一位置，而是彼此相向地形成，因此，用來改變壓縮機(jī)輸出容量的第1旁通閥需要在彼此相向的位置上設(shè)置第1流體工作室A用和第2流體工作室B用兩個(gè)旁通閥。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，具有形成于壓縮室內(nèi)預(yù)定位置上、將流體工作室內(nèi)的壓縮氣體向吸入口(23)回送的第1旁通通路(26)，開閉上述第1旁通通路(26)的第1開閉機(jī)構(gòu)(27)，使排出腔和吸入腔二者連通的第2旁通通路(45)，開閉上述第2旁通通路(45)的第2開閉機(jī)構(gòu)(40)，在打開時(shí)僅將預(yù)定量的排出腔高壓氣體釋放回吸入腔。
2.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，形成上述壓縮室的第1渦盤(21)和第2渦盤(22)呈非對(duì)稱螺旋狀，即一個(gè)渦盤的螺旋終端與另一個(gè)渦盤的螺旋終端相比其展開角僅長180度。
3.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，上述第2旁通通路(93)設(shè)置在壓縮機(jī)本體之外。
4.如權(quán)利要求1或3所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，具有多個(gè)上述第2旁通通路(113、114)及第2開閉機(jī)構(gòu)(111、112)。
5.如權(quán)利要求3所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，開閉上述第2旁通通路(93)的第2開閉機(jī)構(gòu)是可控制為任意開度的電動(dòng)閥。
6.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，上述第2開閉機(jī)構(gòu)(40)是靠控制壓力與上述吸入腔的壓力或排出腔的壓力之間的壓力差動(dòng)作的。
7.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，具有對(duì)與上述吸入口(23)連通的低壓腔進(jìn)行冷卻的液體噴射管(126)。
8.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，上述第1開閉機(jī)構(gòu)(63)和第2開閉機(jī)構(gòu)(69)是靠控制壓力動(dòng)作的，上述第1開閉機(jī)構(gòu)(63)的控制口與第2開閉機(jī)構(gòu)(69)的控制口二者經(jīng)設(shè)置于壓縮機(jī)本體上部中心部位的一個(gè)連接件(74)與各自的控制管路(67、72)連接。
9.一種多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，具有權(quán)利要求1所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)(122)和固定輸出容量的標(biāo)準(zhǔn)渦旋壓縮機(jī)(121)，上述多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)(122)與上述標(biāo)準(zhǔn)渦旋壓縮機(jī)(121)并聯(lián)連接。
10.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)容量控制渦旋壓縮機(jī)，其特征是，上述第1開閉機(jī)構(gòu)是靠控制壓力動(dòng)作的，上述第1開閉機(jī)構(gòu)的控制口和將控制管路與該控制口連接起來的連接件(131、135)之間通過螺紋進(jìn)行連接。
全文摘要
在非對(duì)稱螺旋式渦旋壓縮機(jī)的第1渦盤21上設(shè)置有使輸出容量為60%的第1旁通閥(27)。并且,在第1渦盤(21)的螺旋之外設(shè)置有使吸入腔和排出腔之間連通而使壓縮機(jī)的設(shè)定負(fù)荷為50%的第2旁通閥(40)。這樣,通過關(guān)閉第1、第2旁通閥(27、40),使壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為100%。通過打開第1旁通閥(27)、關(guān)閉第2旁通閥(40),使壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為60%。而通過打開第1、第2旁通閥(27、40),使壓縮機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為30%。即,使得最小容量運(yùn)行時(shí)的容積比Vr的值達(dá)到“1”以上而進(jìn)行可靠性高的50%以下的部分負(fù)荷運(yùn)行。由此,能夠?qū)?0%以下部分負(fù)荷運(yùn)行進(jìn)行多級(jí)變換。
文檔編號(hào)F04C28/26GK1272906SQ99800912
公開日2000年11月8日 申請(qǐng)日期1999年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者松葉謙治, 萩原茂喜, 芝本祥孝, 黑巖弘之 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社