渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置的製作方法
2023-09-20 04:26:55 1
專利名稱：渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種渦卷壓縮機，特別是涉及一種渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置，其可以通過增加壓縮容量的變化範圍在相應的條件下進行最適合的驅動，並且可以簡化容量變換。
背景技術：
一般來說，壓縮機將電能轉變成動能，並通過該動能壓縮製冷氣體。壓縮機是構成製冷循環系統的重要組成部分，並根據壓縮機械裝置可分為迴轉壓縮機、渦卷壓縮機、往復壓縮機等。包括所述壓縮機的製冷循環系統應用於冰箱、空調、櫥窗等等。
在渦卷壓縮機中，驅動馬達的驅動力被傳送到繞動渦卷，並且該繞動渦卷與固定渦卷嚙合進行繞動運動，由此吸入、壓縮、並排出氣體。該繞動渦卷和該固定渦卷分別具有漸開線形的卷體(wrap)，並且該繞動渦卷的卷體和該固定渦卷的卷體形成多個壓縮腔(compression pocket)。在繞動渦卷進行繞動運動時，當所述的壓縮腔移向用於排出氣體的排出孔時，每一個壓縮腔的體積會逐漸的減小從而可以壓縮氣體。
通常，在排出口的基礎上形成一對彼此對稱的壓縮腔。兩個壓縮腔具有相同的體積。當該對壓縮腔在吸入一側吸入氣體後移向排出孔時，另外的一對壓縮腔在吸入一側形成。上述過程重複進行。
為了增加由所述壓縮腔壓縮的壓縮體積，正在開發一種非對稱的渦卷壓縮機，其中一個壓縮腔的體積大於另外一個壓縮腔的體積。
在該渦卷壓縮機中，在連接到驅動馬達的旋轉軸的偏心部插入設置在繞動渦卷的圓盤下部的凸出部的狀態下，驅動馬達所產生的旋轉力通過該旋轉軸的偏心部傳遞到該繞動渦卷的凸出部。然而，當所述的固定渦卷的卷體和該繞動渦卷的卷體形成的每個壓縮腔的體積差異很大時，由於用於壓縮氣體的壓縮腔位於與該凸出部和該偏心部相距一定距離的位置，該馬達的旋轉力傳遞至該凸出部和該偏心部，該繞動渦卷進行不穩定地繞動運動。
作為用於增加渦卷壓縮機的壓縮容量的結構，如圖1和圖2所示，具有一定高度的卷體12在該繞動渦卷10的圓盤11上形成。同樣，具有一定高度的填充部13在該卷體12的內端部形成，以位於該圓盤11的中心。該填充部13以一定高度形成，以便從該卷體12的內端到對應360°的部分位於該卷體12的內側。用於插入旋轉軸20的偏心部21的插入槽14在該繞動渦卷圓盤11的下表面形成，並且該插入槽14向上形成至該填充部13的內側。旋轉軸的偏心部21插入到插入槽14中。形成該填充部13的截面，以使旋轉軸的偏心部21可以插入其中。
在該結構下，由於旋轉軸的偏心部21位於上至該繞動渦卷的填充部13的內部，因此由該固定渦卷30的卷體31和該繞動渦卷的卷體12形成的壓縮腔P、與旋轉力傳遞到其上的旋轉軸的偏心部21重疊。據此，該旋轉軸10在較大的壓縮比的情況下進行穩定的繞動運動。此外，因為該填充部13在該繞動渦卷的卷體12的中心形成，排出側的體積大大減小，這樣就相對增加了排出氣體的壓縮比。上述技術在JP2000-329079中公開。
在具有壓縮機的製冷循環系統應用到空調的情況下，有必要改變壓縮機的容量以根據季節變化減少空調的能源消耗。
用於改變壓縮機容量的機械裝置包括控制構成壓縮機的驅動馬達的RPM的方法，用於旁路(bypassing)或洩漏氣體的方法，以及兩者的混合方法。
在用於控制驅動馬達的RPM的機械裝置中，即使容量變化範圍寬並且性能良好，但是需要高的製造成本。此外，需要有額外的用於在低RPM的供油的裝置，以及在高RPM時摩擦部分的可靠性。
在用於旁路氣體的機械裝置中，即使製造成本能夠降低，但是其容量變化範圍小，並且性能不好。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置，其能夠通過增加壓縮容量的變化範圍，在相應的條件下進行最適合的驅動，並且能夠簡化容量轉換。
本發明的另外一個目的是提供一種能夠降低製造成本的渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置。
為了達到本發明的目的和實現這些和其它的有益效果，如在這裡實施和廣義描述的那樣，提供了一種渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置，其包括繞動渦卷，其具有第一填充部，該第一填充部從卷體的外端部到卷體的內側凸起成一固定高度形成(step-formed)；以及第二填充部，該第二填充部以一定長度從該卷體的外端在該第一填充部延伸而形成；固定渦卷，通過設置以階梯狀的區域形成的下卷體，該固定渦卷與該繞動渦卷嚙合，該區域與該繞動渦卷的該第一填充部和該第二填充部相對應；以及開/關組件，其用於開啟和關閉由該繞動渦卷的第二填充部和該固定渦卷的階梯型下卷體形成的通道。
本發明的上述的和其它的目的、特徵、方面和有益效果，在下面對本發明結合附圖的詳細描述中將會更加清楚。
用於進一步理解本發明並且與在本說明書中構成本說明書的一部分的這些附圖，示出了本發明的具體實施例並與說明書一起用於解釋本發明的原理。
其中圖1為根據現有技術中的渦卷壓縮機的壓縮部分的截面示意圖；圖2為根據現有技術中的構成渦卷壓縮機壓縮部分的繞動渦卷的俯視圖；圖3和圖4分別為根據本發明的具有階梯型變容量裝置的渦卷壓縮機的壓縮部分的主視剖面圖和分解立體圖；圖5為根據本發明的構成渦卷壓縮機的壓縮部分的繞動渦卷的立體圖；圖6和圖7分別為根據本發明的構成渦卷壓縮機的壓縮部分的固定渦卷的立體圖和主視圖；圖8和圖9為根據本發明的渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置的分解立體圖；和圖10和圖11為按順序示出了根據本發明的渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置的運行狀態的分解立體圖。
具體實施例方式
現在將對本發明的優選實施例進行詳細的說明，其實例示出於所述的說明書附圖中。
下面將參考附圖詳細描述根據本發明的渦卷壓縮機的階梯型變容量的裝置。
圖3和圖4分別為根據本發明的一個實施例的具有變容量裝置的渦卷壓縮機的壓縮部分的主視剖面圖和分解立體圖。
下面描述渦卷壓縮機的壓縮部分。
在具有一定形狀的密封容器100中，主框架200和固定渦卷300安裝成彼此之間具有一定間隙。另外，繞動渦卷400位於固定渦卷300和主框架200之間，以進行繞動運動並與該固定渦卷300嚙合。連接到驅動馬達的旋轉軸500穿設進該主框架200中，並與該繞動渦卷400連接。
如圖5所示，在繞動渦卷400中，具有一定厚度和高度的漸開曲線形的卷體420形成於具有一定厚度和面積的圓盤部410的一個表面，並且在該卷體420的最外端部R1到內端部R2的全部區域形成具有一定高度的第一填充部430。朝著該卷體420外部方向的具有一定高度的第二填充部440從第一填充部430延伸形成。具有一定長度的凸起部450在該圓盤部410的另一側的下表面形成，並且，在該凸起部450中形成具有一定深度的插入槽460。優選的是，該第一填充部430和第二填充部440從該圓盤部410的一個表面突出一定高度。該第一填充部430和第二填充部440的高度h低於該卷體的高度H。該第一填充部430形成於該卷體420所在的全部區域。此外，該第二填充部440在該卷體420的外端部延伸形成，並且端面F形成為一個平面。該第二填充部440的端面F可以形成為曲面。插入槽460形成至該第一填充部430之內，並且在旋轉軸500的一側形成的偏心部510插入該插入槽460中。
該第一填充部430和第二填充部440也可以作為附加元件並在該卷體420中相互連接。
如圖6和圖7所示，在固定渦卷300中，在有一定形狀的本體部310的一個表面形成具有一定厚度和高度的漸開曲線形的卷體320，並在該本體部310的中心形成有排出孔330。該卷體320隨著具有一定深度的螺旋槽350凸出，該螺旋槽在與該繞動渦卷的圓盤部410的上表面接觸的該本體部310的接觸面340上形成。
該固定渦卷的卷體320包括下卷體321，該下卷體以階梯狀的區域形成，該區域朝向該繞動渦卷的該第一和第二填充部430和440；和具有一般高度的常態卷體322。該下卷體321和該常態卷體322之間的階梯差通過從該繞動渦卷的卷體的高度中減去該第一填充部430或者該第二填充部440的高度獲得。
該固定渦卷的本體部310上設置安裝部。該安裝部包括從該螺旋槽350的末端以一定形狀延伸形成的滑動槽360；連接到該滑動槽360的彈簧插入孔370；以及在該滑動槽360的側壁貫穿形成的導向孔380。該滑動槽360的兩個側壁的表面都是平的。該導向孔380形成有一定的寬度和長度。
用於吸氣的吸入孔390在該固定渦卷的本體部310的側表面朝向該卷體320內側的方向形成，該吸入孔390優選與該螺旋槽350的內側連接，並形成正方形。該導向孔380與該吸入孔390相鄰。
具有一定形狀的阻塞部件610可滑動地插入該滑動槽360和該導向孔380中，並且用於彈性支撐滑動阻塞部件610的彈簧620插入該彈簧孔370中。用於選擇性地拔取該阻塞部件610的拔取組件630設置於該固定渦卷的本體部310。
該阻塞部件610包括滑塊611，其具有一定厚度並形成為正方形，並插入滑動槽360；與該滑塊611連接的柱塞612；導銷613，其連接到該滑塊611並插入導向孔380中。該柱塞612形成為具有一定長度。該導銷613與該滑塊611的寬面(wide area)垂直相連。
該彈簧620優選為壓縮螺旋彈簧。
該拔取組件630是電磁鐵。該電磁鐵安裝在該固定渦卷的本體部310的外表面。該柱塞612可移動地位於該電磁鐵中。
如圖8和圖9所示，繞動渦卷400的該卷體420插入該主框架200和該固定渦卷300之間以與該固定渦卷的卷體320進行嚙合。此時，該固定渦卷的下卷體321的端面與該繞動渦卷的該第一填充部430和該第二填充部440接觸，並且該固定渦卷的接觸面340與該繞動渦卷的圓盤部410接觸。繞動渦卷的第二填充部440的端面F和該固定渦卷的卷體的階梯面f以一定間隔彼此相對，且該間隔形成通道C。該卷體的階梯表面f作為固定渦卷的該下卷體321和該常態卷體322之間的交界面。該滑塊611由該彈簧620彈性的支撐，以使該滑塊611的一個面與該第二填充部440的端面F連接。此時，該電磁鐵沒有運行。在該滑塊611與該第二填充部440的端面接觸時，該通道C處於被阻塞的狀態。在此狀態下，該滑塊611阻塞了該吸入孔390的一部分。
該安裝部、該滑動阻塞部件610、該彈簧620、和該拔取組件630構成用於開啟和關閉該通道C的開/關組件。
用於防止該繞動渦卷400自轉的歐丹環(oldham』ring)連接到該繞動渦卷400和該主框架200之間，並且，用於開啟和關閉該固定渦卷300的排出孔330的排出閥部件800安裝在該固定渦卷300的上表面。
用於吸氣的吸入管110連接在密封容器100的一側，並且，用於排氣的排出管120連接到該密封容器100的另外一側。
由該固定渦卷的卷體320和該繞動渦卷的卷體420所形成的一對壓縮腔可以是彼此對稱或者非對稱的。當該對壓縮腔為彼此非對稱時，它們的體積互不相同，當該對壓縮腔相互對稱時，它們的體積則相同。
還未描述的附圖標記160代表高/低壓隔板。
下面，將描述渦卷壓縮機的容量變化裝置的運行效果。
馬達構件的旋轉力傳遞給該旋轉軸500，然後通過該旋轉軸的偏心部510傳遞給該繞動渦卷400。該繞動渦卷400與該固定渦卷300嚙合，圍繞該旋轉軸500進行繞動運動。
如圖10所示，在渦卷壓縮機以100％容量運行時，沒有電力供應給該電磁鐵、即該拔取組件630。由於該電磁鐵沒有運行，該滑塊611由該彈簧620彈性的支撐。據此，該滑塊611與該繞動渦卷的第二填充部440的端面F接觸，因此就阻塞了由該第二填充部440的端面F和該固定渦卷的卷體的階梯而之間形成的通道C。
在這種情況下，當該繞動渦卷400進行繞動運動時，該繞動渦卷的卷體420與該固定渦卷的卷體320嚙合進行繞動運動。據此，該繞動渦卷的卷體420的最外側的壁和朝向卷體420的最外側的壁的固定渦卷300的內壁之間形成第一外壓縮腔P1，並且氣體通過該吸入孔390導入該第一外壓縮腔P1。
當該繞動渦卷400進一步繞動時，該第一外壓縮腔P1移向該排出孔330，並因此該第一外壓縮腔P1的體積減少。同時，繞動渦卷的卷體420的最內側的壁和固定渦卷的卷體320的最外側的壁之間形成第一內壓縮腔P2。氣體通過吸入孔390導入該第一內壓縮腔P2。此時，該第一外壓縮腔P1位於該繞動渦卷的該第一填充部430和該第二填充部440，因此具有很大的體積改變量。該第一內壓縮腔P2也位於該繞動渦卷的該第一填充部430和該第二填充部440。
當該繞動渦卷400進一步繞動時，該第一外壓縮腔P1和該第一內壓縮腔P2向該固定渦卷300的中心部移動，並因此每個體積都發生了改變。在該第一外壓縮腔P1和該第一內壓縮腔P2中壓縮的氣體通過該排出孔330排進該密封容器100中。當上述的過程重複進行時，氣體就被壓縮了。排進該密封容器100的高溫高壓氣體通過該排出管120排出到外面。
當該繞動渦卷400與該固定渦卷300嚙合進行繞動運動時，插入該固定渦卷300的滑塊611在該彈簧620彈性支撐狀態下，在該固定渦卷300的滑動槽360中進行直線往復運動，該滑塊611與該第二填充部440的端面F接觸。
當已經完成吸氣過程的該第一外壓縮腔P1通過繞動渦卷的第一填充部430和該第二填充部440向該排出孔330移動時，該第一外壓縮腔P1的體積大大減小，因此壓縮比非常大。
在該渦卷壓縮機以容量可變化地運行情況下，如圖11所示，該電磁鐵和該拔取組件630與電源接通，並且該滑動阻塞部件610通過拔取組件630被拔出。由於該拔取組件630拔取該滑動阻塞部件610，滑動阻塞部件的滑塊611移向該電磁鐵，並打開由該第二填充部440的端面F和該固定渦卷的卷體的階梯面f形成的通道C。
在這種狀態下，當該繞動渦卷400進行繞動運動時，該繞動渦卷的卷體420與該固定渦卷的卷體320嚙合進行繞動運動。據此，該繞動渦卷的卷體420的最外側的壁和朝向卷體420的最外側的壁的固定渦卷300的內壁之間形成了第一外壓縮腔P1。氣體通過該吸入孔390被導入該第一外壓縮腔P1。然而，由於隨著該滑塊611移向該電磁鐵，由該第二填充部440的端面F和該固定渦卷的卷體的階梯面f形成的通道C是打開的，該第一外壓縮腔P1有與該吸入孔390具有相同的壓力。
當該繞動渦卷400進一步繞動時，該第一外壓縮腔P1移向該排出孔330，並因此該第一外壓縮腔P1的體積減少。同時，繞動渦卷的卷體420的最內側的壁和固定渦卷的卷體320的最外側的壁之間形成第一內壓縮腔P2。氣體通過吸入孔390被導入該第一內壓縮腔P2。
該第一內壓縮腔P2位於該繞動渦卷的第一填充部430和第二填充部440的一部分的位置。
當該繞動渦卷400進一步繞動時，該第一外壓縮腔P1移向該排出孔330，開且，在該第一外壓縮腔P1通過該通道C後，壓縮過程就完成了。當該第一內壓縮腔P2移向該固定渦卷300的中心部時，該第一內壓縮腔P2的體積改變並完成了壓縮過程。當第一外壓縮腔P1和該第一內壓縮腔P2的體積減少時，壓縮的氣體通過該排出孔330排進該密封容器100中。
如上所述，在渦卷壓縮機以100％容量運行時，在該繞動渦卷的卷體420的整個內側形成有第一填充部430。據此，位於吸入一側的壓縮腔的體積與位於該第一填充部430的壓縮腔的體積差別很大。此外，由於壓縮腔中的壓縮氣體通過該第一填充部430和該第二填充部440排出到排出孔330，壓縮比非常大。
在該渦卷壓縮機以容量可變化地運行情況下，當該壓縮腔位於該吸入一側，該壓縮腔與該吸入孔390相連，因此未執行壓縮過程。該壓縮腔移動並且從該第一填充部430和該第二填充部440開始執行壓縮過程，這樣壓縮比非常小。
同樣，從100％容量到可變化的容量的運行轉變可以通過該拔取組件630很容易的完成。
作為本發明的另一實施例，該第一填充部430和該第二填充部440可以在該固定渦卷300形成，並且可以在該繞動渦卷的卷體420設置與該第一填充部430和該第二填充部440對應的下卷體321。
如上所述，在根據本發明渦卷壓縮機的階梯型容量變化裝置中，當渦卷壓縮機以100％容量運行時，壓縮比非常大，並在該渦卷壓縮機容量可變化地運行時，壓縮比很小。因此，該渦卷壓縮機的整個可變化容量的範圍很大，因此可以減少電力消耗。同樣，因為該渦卷壓縮機的容量通過機械結構進行變化，與使用可變速馬達的容量改變結構相比，製造成本更低，因此價格競爭力增加了。
因為在不脫離本發明的構思和主要特徵的情況下，本發明可以有多種實施方式，應當了解上述實施例並不局限於以上的詳細描述，除非特別說明，應當在如權利要求書所定義的精神和範圍內作廣泛的解釋，因此落入該權利要求保護範圍或者該保護範圍的等同範圍的所有改變和修改，應當包括在權利要求當中。
權利要求
1.一種渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置，其中包括繞動渦卷，其具有第一填充部，該第一填充部從卷體的外端部到卷體的內側凸起成一固定高度形成；以及第二填充部，該第二填充部以一定長度從該卷體的外端在該第一填充部延伸而形成；固定渦卷，其通過設置與該繞動渦卷的該第一填充部和該第二填充部相對應的階梯型下卷體，與該繞動渦卷嚙合；以及開/關組件，其用於開啟和關閉由該繞動渦卷的第二填充部和該固定渦卷的階梯型下卷體形成的通道。
2.如權利要求1所述的裝置，其中該第二填充部的端面沿縱向為平面。
3.如權利要求1所述的裝置，其中用於吸氣的吸入孔形成在該固定渦卷的側表面上，且該吸入孔形成為正方形。
4.如權利要求1所述的裝置，其中該開/關組件包括安裝部，其在該固定渦卷中形成；滑動阻塞部件，其與該安裝部可滑動地連接，用於開啟和關閉該通道；彈簧，其用於彈性支撐該滑動阻塞部件；以及拔取組件，其用於選擇性地拔取該滑動阻塞部件。
5.如權利要求4所述的裝置，其中該拔取組件為電磁鐵。
6.如權利要求5所述的裝置，其中該電磁鐵安裝在該固定渦卷的外表面。
7.如權利要求4所述的裝置，其中該安裝部包括滑動槽，其以一定的形狀形成在該固定渦卷中；彈簧插入孔，其與該滑動槽連接，用於插入彈簧；以及導向孔，其在該固定渦卷中形成。
8.如權利要求4所述的裝置，其中該滑動阻塞部件包括滑塊，其用於開啟和關閉該通道；柱塞，其與該滑塊配合併與該拔取組件相連；以及導銷，其與該滑塊相連。
9.如權利要求8所述的裝置，其中該滑塊形成為具有一定厚度的正方形。
10.如權利要求8所述的裝置，其中該導銷與該滑塊相連，以使該導銷與該滑塊的寬面垂直。
全文摘要
本發明公開了一種渦卷壓縮機的階梯型變容量裝置，包括繞動渦卷，其具有第一填充部，該第一填充部從卷體的外端部到卷體的內側凸起成一固定高度形成；以及第二填充部，該第二填充部以一定長度從該卷體的外端在該第一填充部延伸而形成；固定渦卷，通過設置與該繞動渦卷的該第一填充部和該第二填充部相對應的階梯型下卷體，與該繞動渦卷嚙合；以及開/關組件，其用於開啟和關閉由該繞動渦卷的第二填充部和該固定渦卷的階梯型下卷體形成的通道。因此，製造成本降低，容量變化範圍大大增加，並且便於操作。
文檔編號F04C18/02GK1815027SQ20051008455
公開日2006年8月9日 申請日期2005年7月26日 優先權日2005年2月4日
發明者金明均, 李丙哲 申請人:Lg電子株式會社