[发明专利]涡旋式压缩机

说明书

本发明涉及一种用于家用和商用空调器之类的装置中的涡旋式压缩机。

涡旋式压缩机已凭借其低噪声、低振动的特点而在家用和商用空调器之类的装置中付诸实用。下面参照图13到16，以一内装有电动机的封闭式涡旋压缩机为例来描述一种传统的涡旋式压缩机。

图13是该传统涡旋式压缩机的纵剖图。在一密闭壳1内设置有一压缩机构，该机构由一固定涡旋件2和一旋转涡旋件3、一支承旋转涡旋件3的止推轴承4、一轴承部5、一设置在旋转涡旋件3与轴承部5之间的十字环6、和一围绕一转轴L1旋转的曲轴7以及一电动机8构成。

旋转涡旋件3的轴3a插设于一设置在曲轴7一端的偏心轴承9中，从而保持一偏心距离r和受十字环6约束的旋转涡旋件3的旋转。因此，旋转涡旋件3随曲轴7的转动而旋转。

电动机8的转子8a连接于曲轴7，定子8b冷缩配合于密闭壳1中。电极(未图示)设置在密闭壳1的一侧，它们用电线连接于定子8b而为电动机8提供电能。曲轴7由一设置在轴承部5中的主轴承10和一设置在密闭壳1下面的副轴承11支承。轴承部5用螺栓固定于固定涡旋件2，并且固定涡旋件2密封焊接固定于密闭壳1。

密闭壳1侧部上设置有一吸入管12，用于将致冷剂气体引导至压缩机构。而且，密闭壳1上设置有一排出管13，用于将致冷剂气体送出到一致冷循环的一侧。

固定涡旋件2的中心形成有一排出孔14，其上面设有一防止旋转涡旋件3在停机时反向旋转的阀15和一限制阀15移动的阀挡16。

在密闭壳1的下面设置有一储存润滑油的油槽17，因而润滑油可通过一位于曲轴7下端的导油管18吸出，并通过一形成于曲轴7中的贯穿孔19输送至各轴承。

下面描述上述结构的压缩机构的功能。来自致冷循环一低压侧的致冷剂气体通过吸入管12被吸入压缩机构。当旋转涡旋件3相对于固定涡旋件2旋转时，致冷剂气体被压缩成高压致冷剂气体，并通过排出孔14排入密闭壳1。然后，该致冷剂气体从排出管13被送出到致冷循环的一高压侧。

下面参照图14和15来描述该压缩机构的压缩原理。图14是该压缩机构的横剖图，图15是该压缩机构靠近中心附近的放大横剖图。固定涡旋件2的卷边20a由一基圆21a的渐开线22a和23a形成，该基圆的中心位于坐标轴X0-Y0的原点0a，半径为rb，外渐开线22a的渐开角以X0轴的正方向为标准进行测量，而内渐开线23a偏离一个与卷边厚度对应的相角θ(=w／rb)。

旋转涡旋件3的卷边20b具有类似的形状，它由一基圆21b的渐开线22b和23b形成，该基圆的中心位于坐标轴X1-Y1的原点0b，半径为rb。这些渐开线对应于固定涡旋件2的卷边20a，该固定涡旋件在一中心位于坐标轴X0-Y0的原点0a、半径为ra(=π×rb-w)的旋转圆24上平行移动，并转过180度。

固定和旋转涡旋件2和3的卷边20a和20b在多个点P1、P2、Q1和Q2彼此接触和配合，因而形成吸入腔25a、25b，压缩腔26a、26b，以及排出腔27，如图14中所示。在这种条件下，当旋转涡旋件3在旋转半径为ra的旋转圆24上顺时针旋转时，接触点P1、P2、Q1和Q2变得更靠近于坐标轴的原点，因而减小各压缩腔26a和26b的容积。由于这种旋转造成压缩腔26a和26b的容积逐渐减小，同时使这些腔更靠近于坐标轴原点，因而在这些腔中的致冷剂气体被压缩。

吸入腔是位于固定涡旋件与旋转涡旋件之间的、基本未被固定涡旋件和旋转涡旋件封闭的腔，而压缩腔是位于固定涡旋件与旋转涡旋件之间的、基本被固定涡旋件和旋转涡旋件封闭的腔。因此，当固定涡旋件2和旋转涡旋件3的卷边20a和20b在该多个点P1、P2、Q1和Q2相接触和配合时，吸入腔是腔25a和25b，压缩腔是腔26a和26b。

图16表示吸入腔25a、25b和压缩腔26a、26b的容积以及吸入腔25a和25b的开口28a和28b中的间隙t的变化。与一坐标对应的容积和间隙表示为取容积和间隙的最大值为100％。与横坐标对应的旋转角度是旋转涡旋件3的旋转角度，它以吸入过程的开端为标准来表示。从图16可以看出，吸入腔25a和25b的容积在吸入过程中为最大值，被吸入吸入腔25a和25b的一部分致冷剂气体通过开口28a和28b排出。

对于上述传统的涡旋式压缩机，压缩机固有的压缩比取决于构成固定涡旋件和旋转涡旋件的卷边的渐开线圈数。然而，在用于空调器的致冷循环中，压缩机所需的压缩比是不恒定的，这是因为高压侧和低压侧的压力会依赖于热交换器中热交换率的变化以及使用变频器的压缩机的工作频率的变化而变化。