专利名称：涡旋式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及制冷剂气体压缩用涡旋式压缩机，特别是涉及适于室内空调器的涡旋式压缩机。
背景技术：
众所周知，涡旋式压缩机为如下这样的结构，使用在圆板状盖板上立设有涡卷状卷片的两个涡卷，并将各卷片对向配置使其相互啮合，通过设一个涡卷为固定涡卷，设另一个为盘旋涡卷并使其盘旋，使形成于相互卷片之间的多个压缩室的容积顺次缩小，压缩流体。
因此，在涡旋式压缩机中，当进行压缩动作时，产生将固定涡卷和盘旋涡卷相互拉开的轴向的力(下面称作拉开力)。此时，当两个涡卷被拉开时，卷片的齿顶和齿根之间出现间隙(空隙)，导致压缩室的密闭性不良，因此，压缩效率降低。
因此，在盘旋涡卷的盖板背面形成背压室，使该背压室中的压力构成排出压力和吸入压力之间的压力，通过该压力将盘旋涡卷推压到固定涡卷侧，将拉开力消除，同时在盘旋涡卷和固定涡卷之间产生吸引力(吸引力)。
但是，当此时吸引力过大时，盘旋涡卷和固定涡卷之间作用的推力增大，各卷片的齿顶和齿根的滑动摩擦增大，压缩机的效率降低，因此，需要将吸引力调整到适当的强度，因此，经由背压调节阀使背压室和吸入室连通，并对应背压室和吸入室的压力差使背压室内的流体脱离吸入室，由此来调节背压的大小，以上这样的涡旋式压缩机作为现有技术而被提出(例如参照特许文献1)。
另外，作为其它现有技术，通常已知有调整对压缩室的给油量的机构。在此，贮存于压缩机底部的润滑油由于轴承部及滑动部的润滑、和压缩室的润滑及密封，因此，经由轴承部供给向压缩室，但此时轴承部需要的给油量通常多于压缩室，因此，当经过轴承部的润滑油全部供给到压缩室内时，对压缩室的给油量过大。
这样，当对压缩机的给油量增多时，处于与排出气体同等温度的润滑油加热吸入空气，发生加热损失产生等不良现象，构成性能降低的主要原因。因此，对轴承部进行了润滑的大部分润滑油返回密闭容器的底部，只有一部分润滑油供给到压缩室中，这样的涡旋式压缩机在此也作为现有技术被提出(例如参照特许文献2)。
特许文献1特开平10-110688号公报特许文献2特许公报3344843号上述现有技术不用说是充分考虑了损失的产生，但对效率的进一步提高有问题。
即，首先，特许文献1中记载的现有技术中，在背压室内的压力升高时，通过压力调节阀使背压室内的流体脱离吸入室，但在该情况下会使一次压缩后的高压的流体膨胀而返回吸入室，其结果是产生了所谓的再膨胀损失。
其次，特许文献2中记载的现有技术中，是通过调整背压来实现损失降低的，但作为该方法，在盘旋涡卷的盖板上设置了使背压室和压缩室总是连通的孔，在该情况下，在盘旋涡卷旋转一次的期间，从背压室向压缩室，之后从压缩室向背压室，流体的流动方向每次都改变，因此，产生了其造成的压缩损失，也就是所谓的呼吸损失。
因此，现有技术不能充分抑制再膨胀及呼吸损失的产生，而在效率的进一步提高方面产生问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种涡旋式压缩机，以简单的构成实现损失的抑制，实现效率的提高。
上述目的如下实现，即，提供一种涡旋式压缩机，其具有立设有涡卷状卷片的固定涡卷；与该固定涡卷相对可旋转地设置、且立设有在与所述固定涡卷的卷片之间形成多个压缩室的涡卷状卷片的盘旋涡卷；设于所述盘旋涡卷的背面且构成与排出压力和吸入压力之间的压力的空间，为进行所述空间内的压力调节，还具有根据经由所述固定涡卷的最外周卷片的齿顶形成的连通路导入的吸入压力或压缩初期压力和所述空间内的压力之差，使所述空间内的流体经由所述连通路脱离吸入室或压缩室的背压调节阀，其中，在所述压缩室中，将连通平均压力比所述连通路内的平均压力高的压缩室、和所述空间的通孔设置在所述盘旋涡卷上。
此时，所述通孔也可以从面向所述空间的所述盘旋涡卷的盖板贯通到该盘旋涡卷的卷片齿顶形成，且也可以使通过所述压缩室侧的孔径比通过所述空间侧的孔径小。
这样，由于设置了将成为盘旋涡卷的背压室的空间和压缩室连通的通孔，所以，在背压室的压力过大时，背压室内的流体经由背压调节阀和连通路流出到吸入室或压缩初期的压缩室，同时其一部分通过通孔流出到吸入室或压力高于压缩初期的压缩室内的压力的压缩室。
其结果是，与为进行背压调节而使一次压缩得到的背压室的流体全部脱离吸入室或压缩初期的压缩室时的再膨胀损失相比，只有一部分脱离吸入室或压力高于压缩初期的压缩室内的压力的压缩室，因此，可降低再膨胀造成的损失。
另外，在背压室的压力过小时，仅背压调节阀是不能实现提高背压的作用的，但如果具有背压孔，则流体就会从压缩室流入背压室，使背压提高，由于这样的恢复力起作用，从而可防止拉开两涡卷而造成的压缩机效率降低。
特别是在将通孔从盘旋涡卷的盖板贯通到卷片的齿顶设置的情况下，在背压室内的流体通过背压孔进入压缩室时，卷片的齿顶通过与滑动的固定涡卷的盖板(齿根部)之间微小的间隙。由于该间隙成为流路阻力，因此，与将背压室和压缩室直接连通的情况相比，可抑制流体的自由流入流出，因此，可将背压室内的压力变动抑制地更小。
此时，如上所述，在盘旋涡卷旋转1次之间，从背压室向压缩室、从压缩室向背压室，流体的方向每次改变引起的呼吸损失产生，但由于上述的背压室内的压力变动被抑制地更小，因此，该呼吸损失也可以被抑制地更小。
根据本发明，由于可降低随着用于调节固定涡卷和盘旋涡卷的吸引力的背压调整的损失，因此，可实现压缩效率的进一步提高。另外，根据本发明，由于在背压降低时，用于提高背压的恢复力起作用，因此，在这一方面，也可以实现压缩效率的进一步提高。
图1是表示本发明的涡旋式压缩机的一实施方式的纵剖面图；图2是用于说明本发明一实施方式的固定涡卷的详细结构的正视图；图3是用于说明本发明一实施方式的盘旋涡卷的详细结构的正视图和剖面图；图4是本发明一实施方式的固定涡卷和盘旋涡卷的俯视图；图5是本发明一实施方式的背压调节阀的剖面图；图6是用于说明本发明一实施方式的动作的特性图。
图中1通孔、2背压调节阀、3通孔、4横孔、5主轴承、6排出管、7固定涡卷、8盘旋涡卷、9箱体、10轴、10a曲轴、11旋转轴承、12奥德姆环、13压缩室、14吸入孔、15排出孔、16电动机、17空间、18背压室。
具体实施例方式
下面，根据图示的实施方式对本发明的涡旋式压缩机做详细说明。在此，首先，图1是本发明一实施方式的剖面图，在该图中，首先，7是固定涡卷，如图2所详述，其由圆板状的盖板7a、涡卷状立设于该盖板7a的一侧的面的卷片7b、以及在盖板7a的外周侧筒状形成的包围该卷片7b的支承部7d构成，立设有盖板7a的卷片7b的面构成齿根7c。在此，该图2表示从图1的下侧看到的固定涡卷7的情况。
而且，通过螺丝等将支承部7d安装在框架17上，并通过焊接等固定方法将框架17安装在形成大致圆筒形的箱体9上，由此，该固定涡卷7保持在该箱体9中的规定位置。
另一方面，8是盘旋涡卷，该盘旋涡卷如图3(a)所详示，由圆板状的盖板8a、与固定涡卷7的卷片7b相同的从盖板8a的表面即齿根8c立设起来的涡卷状的卷片8b、以及设于盖板8a的背面中央的凸台8d构成，在框架17中与固定涡卷7相对配置，且在框架17内可旋转地保持着。此时，在该盖板8a的外周部，与固定涡卷7的盖板7a抵接的面成为盘旋涡卷8的盖板面8e。
其次，如上所述，箱体9成为大致圆筒形，在其内部收纳有电动机16及由固定涡卷7和盘旋涡卷8构成的涡卷部，封入润滑油后做成密闭构造。此时，电动机16的轴10在保持着转子16a的状态下与固定涡卷7的轴线同轴，通过主轴承5和副轴承23保持在框架17上且可自由旋转。
而且，在该轴10的前端形成有具有规定的偏心距离δ的曲轴10a，该曲轴10a通过旋转轴承11可旋转地插入到盘旋涡卷8的凸台部8d。因此，盘旋涡卷8在其轴线相对于固定涡卷7的轴线偏心了规定距离δ的状态下配置在框架7内。
此时，如图4所示，盘旋涡卷8的卷片8b在周方向错开规定角度与固定涡卷7的卷片7b重叠。而且，在该盘旋涡卷8上设有奥德姆环12，使其作为用于在限制该盘旋涡卷8使其相对于固定涡卷7不能自转的状态下相对旋转运动的机构。
因此，在该状态下，如果通过电动机16使盘旋涡卷8旋转运动，则在卷片7b和卷片8b之间形成有容积随着从周边部向中央部移动而连续缩小的月牙状的多个压缩室13。例如，在非对称卷片的情况，如图4所示，在盘旋涡卷8的内线侧及外线侧分别形成盘旋内线侧压缩室13a和盘旋外线侧压缩室13b。
此时，图4所示的空间20是吸入室，该吸入室20表示吸入流体的中途的空间，其与设于固定涡卷7上的吸入孔14连通，且从盘旋涡卷8的旋转运动的相位进行，将吸入孔14关闭，流体的关闭结束的时刻变化为压缩室13(13a、13b)。
因此，如图4所示，吸入孔14为与吸入室20连通而穿设到固定涡卷7的盖板7a的外周侧。而且，在该固定涡卷7的盖板7a的涡卷中心附近穿设有排出孔15，使其与最内周侧的压缩室14连通。
其次，对该图1所示的涡旋式压缩机的动作进行说明。首先，对电动机16通电，使转子16a产生转距，轴10旋转，此时，该旋转从轴10的曲轴10a经由旋转轴承11传给盘旋涡卷18，由此，盘旋涡卷8以固定涡卷7的轴线为中心旋转运动规定距离δ的旋转半径。此时，上述的奥德姆环12的限制功能起作用，使盘旋涡卷8不进行自转而盘旋(下面将该动作称作“旋转”)。
而且，由于该盘旋涡卷8的旋转而使各卷片7b、8b之间形成的压缩室13向中央移动，压缩室13的容积随该移动而连续地缩小，其结果是，在各压缩室13内顺次压缩从吸入孔14吸入的流体(含气体的流体)，压缩后的流体从排出管15排出到箱体9内，并从箱体9内通过排出管6供给到例如冷冻循环中。
此时，在轴10的下端设有容积式或离心式的给油泵21，润滑油驻留在箱体9的底部。因此，当轴10旋转时，给油泵21动作，从设于给油泵箱体22内的润滑油吸入口25吸入润滑油。然后，吸入的润滑油从给油泵的排出口28通过轴10的通孔3被导向上部，从框架17中进入盘旋涡卷8中，并流入由处于盘旋涡卷8的凸台部8d的凸缘状的凸台部件34形成的第一空间33内，此时实现各部分的润滑。
对此时的润滑做具体说明，首先，润滑油的一部分通过设于轴10上的横孔24润滑副轴承23，并返回箱体底部。另外，润滑油的其它一部分通过设于轴10上的横孔4润滑主轴承5，同时到达第一空间33。进而润滑油的其它一部分通过通孔3达到曲轴10a的上部，润滑旋转轴承11，进入第一空间33。
此时，由于在轴10上设有比轴承间隙大许多的通路即给油槽27、28，因此，通过主轴承5和旋转轴承11时的润滑油几乎没有压力梯度，因此，润滑油中溶解的制冷剂不会被减压，且也不会发泡，因此，可较高地保持轴承的可靠性。
在此，流入第一空间33的大部分润滑油从排油孔26a通过排油管26b返回箱体底部，但此时由于其为排油管26b的出口靠近箱体9的内壁面且润滑油向下方流出的构造，因此，抑制润滑油与排出气体混合而被冷冻循环带走，其结果是，防止冷冻循环的性能降低，且可消除压缩室内的润滑油极度减少，损害压缩机的可靠性的担心。
而且，流入到该第一空间33内的润滑油的剩余部分用于奥德姆环12的润滑和压缩室13的密封及润滑，此时密封部件32的上端面和盘旋凸台部件34的端面间作为漏油装置动作，由此，此时仅需要的最低量的润滑油流入背压室18。
另外，该密封部件32插入设置在框架17上的圆环槽31内，此时与波状的弹簧部件(未图示)一同插入，由此，成为排出压力的第一空间33、与成为吸入压力和排出压力的中间压力的背压室18之间被隔开。
此时，在盘旋凸台部件34上设有多个孔30，其也作为上述的漏油装置动作。该多个孔30由于伴随盘旋涡卷8的盘旋运转跨过密封部件32进行圆周运动，因此，与第一空间33和背压室18交互相邻，起到将第一空间33内的润滑油运送到背压室18的作用。而且，此时向背压室18给油的润滑油的量可通过这些多个孔30的个数及各孔的直径及深度任意调节。
因此，根据该实施方式，具备在与固定涡卷7相对可旋转地设置的盘旋涡卷8的背面中心部具有接近排出压力的压力，并且引导贮存在密闭容器底部的润滑油的第一空间33；和设于盘旋涡卷8的背面并成为排出压力和吸入压力的中间压力的第二空间18；从第一空间33向第二空间18漏处需要最小限的润滑油的装置，由此，第一空间33内的大部分润滑油不与密闭容器内的压力混合而返回密闭容器底部。
但是，在该图1的涡旋式压缩机中，如图所示，在固定涡卷7上设有背压调节阀2。因此，当背压升高时，将设于吸入室20(或压缩初期的压缩室13)的连通路上的背压调节阀2打开，进入背压室18的润滑油，流入吸入室20(或压缩初期的压缩室13)中。然后，通过压缩室13从排出孔15排出，一部分从排出管6供给冷冻循环，剩余部分在箱体9内与制冷剂分离，贮留在底部。
在此，用图2和图5对该背压调节阀2做详细说明，该背压调节阀2具有阀体2a、弹簧2b、抑制该弹簧2b的构件2c、与背压室18连通的空间2d、与吸入室20(或压缩初期的压缩室13)连通的空间2e、与固定涡卷7连通的连通路2f，由空间2e将空间2d隔开，配置阀体2a和弹簧2b。
因此，阀体2a被由构件2c固定的弹簧2b推压在与空间2d连通的开口部，空间2d内的压力在高于经由连通路2f导入的空间2e内的吸入室20(或压缩初期的压缩室13)内的压力和对应于弹簧2b的推压力的压力的总计压力时，向上方(图5中上方)动作，起到将空间2d和空间2e连通的作用。此时，如果设背压室18内的压力(背压)为Pb，则其被控制为下式(1)所示的压力。
Pb＝Ps+α·······(1)在此，Ps是吸入室20(或压缩初期的压缩室13)的压力(吸入压力)，α是对应于弹簧2b的推压力的压力(＝一定值)。
但是，至此的构成与现有技术是相同的，在此，下面对该实施例特有的构成进行说明。首先，在该实施例中，如图1所示，在盘旋涡卷8的卷片8b上设有通孔1。然后，该通孔1如图3所详示，从盖板8a的背压室18侧的面到卷片8的齿顶以贯通该齿顶8b的方式设置。在该图3中，同图的(a)是从图1的上侧看到的盘旋涡卷8的情况，图3的(b)是同图(a)的B-B线的剖面图。
而且，此时的通孔1的卷片8b上的位置为通孔1的压缩室13侧的压力成为大致背压值的位置。在此，对通孔1的压缩室13侧的压力进行说明。通孔1的压缩室13侧(图1中上侧)的压力为盘旋内线侧压缩室13a的压力和盘旋外线侧压缩室13b的压力的中间值。
但是，由于此时盘旋内线侧压缩室13a的压力和盘旋外线侧压缩室13b的压力在盘旋涡卷8旋转1次的期间变化，因此，旋转1次中的各平价压力的中间值成为通孔1的压缩室13侧的压力。因此，参照图6对其做更详细地说明。
在此，首先图6是模式地表示曲轴角(盘旋涡卷的相位)和压缩室内压力的关系的图表，横周表示曲轴角，纵周表示压缩室内压力。随着盘旋涡卷的盘旋运动，盘旋内侧线压缩室13a的压力如特性线A-D-E-C所示那样上升，盘旋外线侧压缩室13b的压力如特性线A-B-C所示那样从吸入压力上升到排出压力。
此时，通孔1的压缩室13侧的压力在其开口区间如两者之间的压力的线F-G那样变化。成为该线F-G的时间平均值的压力为了成为大致背压值，而在卷片8b上的位置设置通孔1。
此时，通孔1如图3(a)所示，通过压缩室13的一侧的孔径d1比通过背压室18的一侧的孔径d2小。由此，抑制与固定涡卷7c的齿根进行滑动的卷片8b的齿宽因通孔1而减少，同时只在通孔1的局部设置孔径d1的部分即可，因此，在加工时，可缩短使用细的钻头的区间，且可使加工简单。
其次，对该实施例的通孔1的作用和动作进行说明，目前，在此通过流入背压室18内的流体(溶入了制冷剂的润滑油)提高背压。这样一来，在该情况下，背压室18内的流体通过背压调节阀2流入吸入室或压力比吸入压力稍高的初期压缩状态的压缩室13内。这样一来，背压上升，背压调节阀2打开，这会使暂时压缩了的流体再次膨胀到吸入压力、或处于与其接近的初期压缩状态的压缩室内的压力，因此，此时产生大的压缩损失。
然而，在该实施例中，由于设有通孔1，因此，在背压上升的情况下，背压室18内的流体的一部分通过该通孔1流入压缩室13内。此时，通孔1的位置已如图6所说明那样，为压缩室13内的压力上升到接近背压的位置，因此，流入的流体不会再膨胀而被压缩。
因此，在该实施例的情况中，即使在背压上升时，背压室18内的全部流体也不会通过背压调节阀2再膨胀到吸入压力或与之接近的压缩室内压力，而其一部分通过通孔1流入上升到接近背压的压缩室13内，不再膨胀而被压缩，因此，可实现降低损失且压缩效率高的涡旋式压缩机。
此时，根据该实施例，上述的损失降低通过仅在盘旋涡卷8上设置通孔1这样简单的构成即可实现，因此，可在抑制成本升高的同时实现压缩效率高的涡旋式压缩机。
另外，在该实施例中，由于在盘旋涡卷8上设置了通孔1，因此，在背压室18内的流体通过通孔1流入压缩室13内时，通过处于盘旋涡卷8的卷片8b的齿顶8b和固定涡卷7的齿根7c之间的微小的间隙。
因此，该间隙成为流路阻力，抑制流体的自由的流入流出，因此，根据该实施例，与例如在盘旋涡卷盖板8a上设置孔而将背压室18和压缩室13直接连通的情况相比，可将背压室18内的压力变动抑制为更小。
在该情况下，盘旋涡卷8每旋转1圈，流体的流动方向每次就从背压室18变换向压缩室13，从压缩室13变换向背压室18，但在该实施例中，由于通过上述的流体阻力抑制随这样的流动方向的反转的流体的流量，因此，可将压缩损失(所谓的呼吸损失)抑制得更小，且可实现更高的效率。
但是，在这样的涡旋式压缩机中，存在因其运转条件使背压降低的情况。而且，在该情况下，两涡卷被拉开，压缩室的密闭性恶化，使压缩效率降低，但根据该实施例，可防止上述不良。因此，下面对其理由进行说明。
例如在压缩气压力增大的压力条件下运转时，盘旋涡卷8因该压缩气压力而倾斜的倾覆力矩增大，产生盘旋涡卷8如陀螺那样振摆回转地做盘旋运转这样的所谓的摆动运转，使盘旋涡卷8的盖板面8e和固定涡卷7的滑动面之间的间隙增大，且通过该间隙从背压室18泄漏向吸入室20或从背压室18泄漏向压缩初期的压缩室13的润滑油的量增大。
另一方面，由于流入背压室18的润滑油只从第一空间33进入密封环32，因此，其量通过压缩机的转速和盘旋涡卷8的凸台部件34上设置的多个孔的个数及各孔的直径及深度决定，并且如果流入该背压室18内的润滑油的量低于从两盖板面流入吸入室20或压缩初期的压力13的润滑油的量，则背压降低。
此时，在仅具有背压调节阀作为背压调节机构的现有的涡旋式压缩机中，即使在这样的背压降低时，由于设于其上的背压调节阀只是简单地作为止回阀动作，因此，也不能实现提高背压的作用。
与此相对，根据上述实施例，由于具有通孔1，因此，如果背压降低，则流体从压缩室13流入背压室18，使背压升高，因此，可起到将两涡卷密封的方向的恢复力的作用，因此，可防止量涡卷被拉开引起的压缩机效率的降低。
如以上所说明，根据上述实施例，可降低为调节固定涡卷和盘旋涡卷的吸引力而起作用的伴随背压调节的损失，进而可在背压降低时起到提高背压的方向的恢复力的作用。
权利要求
1.一种涡旋式压缩机，具有立设有涡卷状卷片的固定涡卷；与该固定涡卷相对可旋转地设置且立设有在与所述固定涡卷的卷片之间形成多个压缩室的涡卷状卷片的盘旋涡卷；第一空间，其在所述盘旋涡卷的背面中心部具有接近排出压力的压力并引导贮存于密封容器底部的润滑油；第二空间，其设于所述盘旋涡卷的背面并成为排出压力和吸入压力之间的压力，并设置使需要最小限的润滑油从所述第一空间向所述第二空间泄漏的装置、和使所述第一空间内的大部分润滑油不与密闭容器内的压缩气体混合而返回密闭容器底部的装置，另外，为进行所述第二空间内的压力调节，还具有根据经由所述固定涡卷的最外周卷片的齿顶形成的连通路导入的吸入压力或压缩初期压力和所述第二空间内的压力之差，使所述第二空间内的流体经由所述连通路脱离吸入室或压缩室的背压调节阀，该涡旋式压缩机的特征在于，在所述压缩室中，将连通平均压力比所述连通路内的平均压力高的压缩室和所述第二空间的通孔设置在所述盘旋涡卷上。
2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述通孔形成为从面向所述空间的所述盘旋涡卷的盖板贯通到该盘旋涡卷的卷片齿顶。
3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述通孔，通过所述压缩室侧的孔径比通过所述空间一侧的孔径小。
4.如权利要求1～3中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述流体是制冷剂气体。
全文摘要
本发明涉及一种涡旋式压缩机，以简单的构成实现损失的抑制及效率的提高。其具有设置的盘旋涡卷(8)的背面中心部引导贮存于密封容器底部的润滑油的第一空间(33)；设于盘旋涡卷(8)的背面并成为排出压力和吸入压力之间的压力的第二空间(18)，为进行第二空间(18)内的压力调节，还具有根据经由固定涡卷(7)上形成的连通路(2f)导入的吸入压力或压缩初期压力和第二空间(18)内的压力之差，使第二空间(18)内的流体经由连通路(2f)脱离吸入室或压缩室的背压调节阀(2)，其中，在盘旋涡卷(8)的卷片(8b)上设置通孔(1)，由此，将平均压力比连通路(2f)内的平均压力高的压缩室和第二空间(18)连通。
文档编号F04C18/02GK1971050SQ20061013997
公开日2007年5月30日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年11月21日
发明者近野雅嗣, 大岛健一, 寺井利行, 岛田昌浩 申请人:日立空调·家用电器株式会社