多級容量控制渦旋壓縮機的製作方法
2023-04-29 06:30:06 2
專利名稱：多級容量控制渦旋壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可在低容量域進行部分負荷運行的多級容量控制渦旋壓縮機。
背景技術：
過去，螺旋內設有旁通孔而能夠進行部分負荷運行的渦旋壓縮機有圖8和圖9(圖8的X-X向剖視圖)所示的渦旋壓縮機(特開平9-170573號公報)。該渦旋壓縮機屬於第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)的非對稱螺旋式渦旋壓縮機。並且，由第1渦盤1的內表面與第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的內表面形成的第2流體工作室B相對於一個低壓口3交替地開閉，自第2渦盤2與第1渦盤1的最外側接觸點E向內迴繞大約一圈的點J處設有與第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上設有與公共旁通孔4連通的閥孔5，在該閥孔5的側方設有與低壓口3連通的旁通通路6。閥孔5內可自由滑動地裝有開閉公共旁通孔4的帶臺肩圓柱形旁通閥7。另外，旁通閥7的臺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短路的毛細管，18是外殼，19是高壓口。
如上所述，上述公共旁通孔4設置在自第2渦盤2與第1渦盤1的最外側接觸點E向內迴繞大約一圈的點J處。因此，在關閉電磁閥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，由於公共旁通孔4處在開始進行壓縮的位置上，因此，輸出容量將為滿容量的約60％。由此，將渦旋壓縮機的輸出容量在100％與60％二者之間進行切換。
另外，通過在自上述第2渦盤2與第1渦盤1的最外側接觸點E向內迴繞大約3/4圈的位置以及迴繞一圈的位置上設置兩個公共旁通孔，也能夠獲得100％、70％和60％等3種輸出容量。
但是，上述現有的多級容量控制渦旋壓縮機存在如下缺點。首先，在進行50％以下的部分負荷運行時，由於容積比Vr相當小，因此，運行範圍受到限制。
例如，上述第1、第2渦盤1、2的固有容積比Vr為Vr＝2.3時，作為壓縮機，即使在部分負荷下，容積比也不能小於「1」，因此，極限部分負荷率為1/2.3＝0.44，即以44％運行為極限。雖然提高固有容積比Vr可使極限部分負荷率降低而能夠進行50％以下的部分負荷運行，但是這種情況下，反會導致滿負荷時的效率降低，故不能採取提高固有容積比Vr的辦法。然而，在以一臺室外機帶多臺室內機的一帶多式空調機中必須進行20％～30％負荷運行，當將上述現有的多級容量控制渦旋壓縮機應用於上述一帶多式空調機時，將出現壓縮機頻繁起停、不能設定在最佳空調條件等問題。
另外，作為負荷控制渦旋壓縮機，除了上述結構之外，也有以電機變頻器進行控制的。但是，這種控制方法需要有變頻器電路而導致成本大幅度增加。特別是大型變頻器還存在著產生高次諧波的問題。而且存在著變頻器運行時潤滑不良的問題，導致壓縮機可靠性降低。
另外，若如上所述地設置多個公共旁通孔以謀求50％以下較低容量的部分負荷運行，將導致加工性和組裝性降低，或由於第1、第2渦盤在中心部位設置有公共旁通孔而剛性降低。並且，由於第1、第2渦盤的螺旋內的氣體負荷大幅度減小，因此，氣體負荷與可動的第2渦盤的離心負荷之間將失去平衡，或者發生銷軸承(未圖示)潤滑不良等不良現象，或者發生第2渦盤傾覆等現象。
發明的公開為此，本發明的目的是提供一種對於50％以下的部分負荷運行可進行多級切換、價格低廉且可靠性高的多級容量控制渦旋壓縮機。
為實現上述目的，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機的特徵是，具有形成於壓縮室內預定位置上、將流體工作室內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開閉機構，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開閉機構、在打開時僅將預定量的排出腔高壓氣體釋放回吸入腔。
按照上述結構，通過第2開閉機構對第2旁通通路進行開、閉，能夠將壓縮機的負荷在100％和第1預定百分比之間進行切換。而通過第1開閉機構對第1旁通通路進行開、閉，能夠將上述壓縮機的輸出容量在100％與第2預定百分比之間進行切換。因此，通過上述第1開閉機構的開、閉與上述第2開閉機構的開、閉的組合，能夠對上述壓縮機的實際負荷進行4級切換。此時，對於上述壓縮機的輸出容量，通過第1開閉機構僅切換成上述第2預定百分比。因此，若將上述壓縮機的固有容積比和上述第2預定百分比設定成，當上述壓縮機的輸出容量達到上述第2預定百分比時容積比大於等於1，則即使上述壓縮機的實際負荷為最小的情況下也能夠保持容積比大於等於1而能夠進行可靠性高的多級負荷控制。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機一個實施形式的特徵是，形成上述壓縮室的第1渦盤與第2渦盤呈非對稱螺旋狀，即一個渦盤的螺旋終端與另一個渦盤的螺旋終端相比其展開角僅長180度。
按照上述結構，由第1渦盤的內表面與第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渦盤內表面形成的第2流體工作室交替地形成於同一個第1旁通通路的位置上。因此，僅通過一個第1旁通通路使各流體工作室內的高壓氣體返回吸入口。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機的一個實施形式的特徵是，上述第2旁通通路設置在壓縮機本體之外。
按照上述結構，不必使上述第2旁通通路及第2開閉機構形成於上述壓縮機本體內，只要形成於排出管路與吸入管路之間即可。因此，能夠以低成本製造多級容量控制渦旋壓縮機。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機的一個實施形式的特徵是，具有多個上述第2旁通通路及第2開閉機構。
按照上述結構，上述第2旁通通路及第2開閉機構設有多個。因此，通過各第2開閉機構的開、閉與上述第1開閉機構的開、閉的組合，能夠進行8級以上的多級負荷控制。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機的一個實施形式的特徵是，開閉上述第2旁通通路的第2開閉機構是可控制為任意開度的電動閥。
按照上述結構，由於上述第2旁通通路的開度可任意設定，因此，可將壓縮機的負荷切換成100％和任意的百分比。因此，通過上述第1開閉機構的開、閉控制和上述第2開閉機構的開度控制的組合，能夠將壓縮機的實際負荷以任意的多級進行切換。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機的一個實施形式的特徵是，上述第2開閉機構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作的。
按照上述結構，上述第2開閉機構的控制系統能夠簡單地構成，能夠低成本製造多級容量控制渦旋壓縮機。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機的一個實施形式的特徵是，具有對與上述吸入口連通的低壓腔進行冷卻的液體噴射管。
按照上述結構，從液體噴射管噴射的冷卻液冷卻低壓腔和驅動電機。以此防止由於上述壓縮室內的高壓氣體返回吸入口而導致上述低壓腔溫度升高，以降低排出氣體和電機的溫度。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機的一個實施形式的特徵是，上述第1開閉機構和第2開閉機構是靠控制壓力動作的，上述第1開閉機構的控制口與第2開閉機構的控制口二者經設置於壓縮機本體上部中心部位的一個連接件與各自的控制管路連接。
按照上述結構，將上述第1、第2開閉機構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本體的上部中心部位設置一個即可，即從殼頂中心部位的一處引出。因此，與從上述殼頂的兩處偏心位置引出時需要在兩處進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容易進行，可減少組裝工時而進一步降低成本。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機一個實施形式的特徵是，具有輸出容量固定的標準渦旋壓縮機，上述多級容量控制渦旋壓縮機與上述標準渦旋壓縮機並聯連接。
按照上述結構，以多級容量控制渦旋壓縮機與標準渦旋壓縮機構成雙機式多級容量控制渦旋壓縮機。因此，通過上述標準渦旋壓縮機的卸載與滿載兩種負載狀態的切換和多級容量控制渦旋壓縮機的n級負荷切換的組合，能夠以2×n級切換負荷。由此，能夠進行更多級的負荷控制。
此外，本發明的多級容量控制渦旋壓縮機一個實施形式的特徵是，上述第1開閉機構是靠控制壓力動作的，上述第1開閉機構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行連接。
按照上述結構，上述第1開閉機構的控制口與連接件之間以錐形螺紋可靠連接。因此，能夠實現相對於連接件的強烈振動具有很高的耐漏性和耐熱性的裝配結構。
附圖的簡單說明
圖1是本發明多級容量控制渦旋壓縮機第1實施形式的局部剖視圖。
圖2是圖1所示多級容量控制渦旋壓縮機的輸出容量為30％時的局部剖視圖。
圖3是與圖1不同的多級容量控制渦旋壓縮機的局部剖視圖。
圖4是第2實施形式多級容量控制渦旋壓縮機的剖視圖。
圖5是與圖4不同的多級容量控制渦旋壓縮機的局部剖視圖。
圖6是第3實施形式的多級容量控制渦旋壓縮機的結構圖。
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構不同的裝配結構。
圖8是現有的負荷控制渦旋壓縮機的局部剖視圖。
圖9是圖8的X-X向剖視圖。
實施發明的最佳方式下面，結合附圖所示的實施形式對本發明進行詳細說明。圖1是第1實施形式的多級容量控制渦旋壓縮機的局部剖視圖。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、毛細管37、外殼38以及高壓口39具有與圖8和圖9所示的現有的非對稱螺旋式多級容量控制渦旋壓縮機中的第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、毛細管17、外殼18以及高壓口19相同的結構並起到同樣的作用。
本實施形式中，在上述第1渦盤21上的螺旋之外設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大體由突出地設置在第1渦盤21中蓋板41的高壓一側表面上的圓筒狀氣缸部42、前端具有球體並可在氣缸部42內滑動的閥體43、以及壓縮安裝在該閥體43與氣缸部42之間的彈簧44構成。
在上述氣缸部42的低壓一側端部上設有具有與氣缸部42的內部連通的軸孔並且在外周面上設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，將氣缸部42突出地固定在蓋板41的高壓一側表面上，上述吸入腔與氣缸部42的內部經通孔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之間短路的毛細管。
上述閥體43的外周面上設有低壓側為小直徑的臺肩，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有在徑向上將內側與外側連通的通孔51，當閥體43滑動到最下部時，閥體43的大直徑部可將氣缸部42的通孔51關閉。在這裡，通孔51的大小設定為可使壓縮機的負荷為例如50％。
因此，當上述第2電磁閥47關閉而向第2旁通閥40的操作壓室46供給高壓氣體，使閥體43向下方滑動時，閥體43的上述大直徑部將通孔51關閉而將壓縮機的負荷設定為100％(以下，將這樣設定的負荷稱作設定負荷)。而當將第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向上方滑動時，閥體43的通孔51打開，壓縮機的設定負荷成為50％。即，本實施形式中，上述第2旁通通路由通孔45構成，上述第2開閉機構由第2旁通閥40構成。
如上構成的多級容量控制渦旋壓縮機可通過控制第1旁通閥27和第2旁通閥40的開閉實現下述多級負荷控制。首先，如上所述地將上述第2電磁閥47關閉，使得第2旁通閥40關閉，壓縮機的設定負荷成為100％。在該狀態下，當第1電磁閥32關閉、向第1旁通閥27的操作壓室31供給高壓氣體時，第1旁通閥27將關閉，輸出容量成為100％。因此，這種情況下的壓縮機的實際負荷為100％(＝100％×100％)(圖1的狀態)。而當第1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，第1旁通閥27打開，輸出容量成為60％。因此，這種情況下壓縮機的實際負荷成為60％(＝100％×60％)。其次，通過第2電磁閥47打開，第2旁通閥40打開，壓縮機的設定負荷成為50％。在該狀態下，當第1上述電磁閥32打開而打開第1旁通閥27時，輸出容量將成為60％。因此，這種情況下壓縮機的實際負荷成為30％(＝50％×60％)(圖2的狀態)。
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的最外側接觸點E向內迴繞大約一圈的點J處(參照圖9)，開設唯一一個貫穿的公共旁通孔24而設置第1旁通閥27。因此，最小容量運行時的輸出容量為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，最小容量運行時的容積比Vr的值為1.38(＝2.3×0.6)而不小於「1」。即，按照本實施形式，能夠實現可靠性高的50％以下的部分負荷運行。
如上所述，本實施形式中，在上述非對稱螺旋式渦旋壓縮機的第1渦盤21上，自第2渦盤22與第1渦盤21的最外側接觸點E向內迴繞大約一圈的點J處(參照圖9)設有與低壓口23連通而使輸出容量為60％的第1旁通閥27。並且，在第1渦盤21的螺旋之外設有與上述吸入腔和排出腔有選擇地連通以使壓縮機的設定負荷為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關閉，可使壓縮機的實際負荷為100％。若第2旁通閥40關閉、第1旁通閥27打開，可使壓縮機的實際負荷為60％。若第2旁通閥40和第1旁通閥27打開，可使壓縮機的實際負荷為30％。
即，按照本實施形式，可使最小容量運行時的容積比Vr的值不小於「1」，從而能夠進行可靠性高的50％以下的部分負荷運行。
此時，作為具有上述結構的多級容量控制渦旋壓縮機，只要在具有上述第1旁通閥27的現有的非對稱螺旋式多級容量控制渦旋壓縮機中的第1渦盤21的螺旋之外開設貫穿蓋板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即可簡單地構成。而且，設置在螺旋之外的第2渦旋閥40不必具有象設置在螺旋內的第1渦旋閥27那樣的精密性。因此，能夠以較少的零件數量低成本地獲得。
圖3是圖1所示多級容量控制渦旋壓縮機的一個變形例的局部剖視圖。圖3所示的多級容量控制渦旋壓縮機中的第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所示的多級容量控制渦旋壓縮機中的第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相同的結構並起到同樣的作用。
本實施形式中，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上設有彼此不相同的兩個孔74a、74b；第1孔74a上經第1管狀螺栓接頭75連接有操作壓管路67，第2孔74b上經第2管狀螺栓接頭76連接有操作壓管路72。並且，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，進一步降低成本。
圖4是第2實施形式的多級容量控制渦旋壓縮機的局部剖視圖。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所示的多級容量控制渦旋壓縮機中的第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相同的結構並起著同樣的作用。
圖1所示的多級容量控制渦旋壓縮機中，第1渦盤21的蓋板41上所貫穿的通孔45的上部設有第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，從而將壓縮機的設定負荷在100％與50％之間進行切換。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現。
圖4中，將上述低壓管路86和高壓管路87二者以中間設有第2電磁閥91及毛細管92的旁通通路93進行連接，從而能夠實現有選擇地與上述吸入腔和排出腔連通。另外，上述毛細管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的構成使得在其打開時可使壓縮機的設定負荷為50％的場合為例，對本實施形式的多級容量控制渦旋壓縮機的工作原理進行說明。
本多級容量控制渦旋壓縮機是通過對第1電磁閥85和第2電磁閥91的開閉進行控制而實現如下多級負荷控制的。首先，將第2電磁閥91關閉而使壓縮機的設定負荷為100％。在該狀態下，當將第1電磁閥85關閉時，第1旁通閥84關閉，使得輸出容量為100％。因此，此時壓縮機的實際負荷為100％。當將第1電磁閥85打開時，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打開使得壓縮機的設定負荷為50％。在該狀態下，當將第1電磁閥85打開時，輸出容量將為60％。因此，此時壓縮機的實際負荷將為30％。這樣，與第1實施形式同樣，可使最小容量運行時的容積比Vr的值不小於「1」，能夠進行可靠性高的50％以下的部分負荷運行。
在上述實施形式中，通過將上述低壓管路86與高壓管路87經中間設有電磁閥91的旁通通路93進行連接這樣一種非常簡單的方法，能夠實現與上述吸入腔和排出腔有選擇地連通。因此，能夠象第1實施形式那樣，不必在壓縮機本體內設置第2旁通閥40，可進一步降低成本。
另外，也可以使用能夠以步進電機等控制開度的電動閥來代替上述第2電磁閥91，以實現壓縮機設定負荷任意多級的改變。因此，這種情況下，通過與第1電磁閥85的打開、關閉的組合，能夠進行可靠性高的50％以下的任意多級的負荷控制。
圖5是圖4所示的多級容量控制渦旋壓縮機的一個變形例的局部剖視圖。圖5所示的多級容量控制渦旋壓縮機中第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所示的多級容量控制渦旋壓縮機中的第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相同的結構並起著同樣的作用。但是，旁通閥104是設置在使輸出容量為50％的位置上。
圖5中，將上述低壓管路106和高壓管路107二者經中間設有打開時使壓縮機的設定負荷為75％的第2電磁閥111的旁通通路113、以及中間設有打開時使壓縮機的設定負荷為65％的第3電磁閥112的旁通通路114進行連接。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，能夠進行如下多級負荷控制。
首先，通過將第2電磁閥111及第3電磁閥112關閉而使壓縮機的設定負荷為100％。在該狀態下，當將第1電磁閥105關閉時，第1旁通閥104關閉而使輸出容量為100％。因此，此時壓縮機的實際負荷為100％。當第1電磁閥105打開時，第1旁通閥104打開而使輸出容量為50％。因此，此時壓縮機的實際負荷為50％。其次，通過將第3電磁閥112關閉的同時將第2電磁閥111打開，使得壓縮機的設定負荷為75％。在該狀態下，當將第1電磁閥105關閉時，輸出容量將為100％。因此，此時壓縮機的實際負荷為75％。其次，通過將第2電磁閥111和第3電磁閥112打開，使得壓縮機的設定負荷為49％(＝75％×65％)。在該狀態下，當將第1電磁閥105打開時，輸出容量將為50％。因此，此時壓縮機的實際負荷為24％(＝75％×65％×50％)。這樣，可使最小容量運行時的容積比Vr的值不小於「1」，從而能夠進行可靠性高的50％以下的多級負荷控制。在上述說明中，以4級負荷控制為例進行了說明，但也能夠進行最多8級的負荷控制。
圖6是第3實施形式的多級容量控制渦旋壓縮機的結構圖。本實施形式中，通過將具有上述各實施形式中任一個結構的多級容量控制渦旋壓縮機(以下稱作容量控制機)和標準結構(非容量控制)的渦旋壓縮機(以下稱作標準機)組合，能夠進行50％以下的高級數多級負荷控制。
上述標準機121是最大輸出容量為高壓氣體供給對象的系統所需要的最大容量(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。上述容量控制機122例如是圖5所示的多級容量控制渦旋壓縮機，其最大輸出容量為上述系統最大需要容量的1/2。對於容量控制機122，通過第1電磁閥123的開閉對旁通閥(參照圖5)的開閉進行控制，實現輸出容量在100％和50％之間的切換，通過第2電磁閥124的開閉，實現壓縮機設定負荷在100％和75％之間的切換，通過第3電磁閥125的開閉，實現壓縮機設定負荷在100％和65％之間的切換。在容量控制機122中的例如第1渦盤之外設置具有噴嘴的液體噴射管126，與來自系統的液體管路127連接。
如上構成的多級容量控制渦旋壓縮機如下進行工作。首先，使標準機121處於卸載狀態。在該狀態下，使容量控制機122的上述實際負荷如上所述地為24％。這樣，標準機121向系統輸出的容量為最大需要容量的0％(＝50％×0％)，容量控制機122向系統輸出的容量為最大需要容量的12％(50％×24％)，因此，向系統輸出的實際輸出容量為最大需要容量的12％(＝標準機0％+容量控制機12％)。以下，同樣地，當使容量控制機122的實際負荷為50％時，向系統輸出的容量為最大需要容量的25％(＝50％×50％)，因此，向系統輸出的實際輸出容量為最大需要容量的25％。而當使得容量控制機122的實際負荷為75％時，向系統輸出的實際輸出容量將為最大需要容量的37.5％。當容量控制機122的實際負荷為100％時，向系統輸出的實際輸出容量將為最大需要容量的50％。
其次，使上述標準機121處於滿載(100％)狀態。在該狀態下，使容量控制機122的上述實際負荷如上所述地為24％。這樣，標準機121向系統輸出的容量為最大需要容量的50％(50％×100％)，容量控制機122向系統輸出的容量為最大需要容量的12％(50％×24％)，因此，向系統輸出的實際輸出容量為最大需要容量的62％(＝標準機50％+容量控制機12％)。以下，同樣地，當使容量控制機122的實際負荷為50％時，向系統輸出的實際輸出容量為最大需要容量的75％。而當使得容量控制機122的實際負荷為75％時，向系統輸出的實際輸出容量將為最大需要容量的87.5％。當容量控制機122的實際負荷為100％時，向系統輸出的實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122中，上述鐘形排出室內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渦盤構成的壓縮部和驅動上述第2渦盤的電機的溫度變為高溫。為此，在本實施形式中，在容量控制機122中設置了液體噴射管126，從系統一側噴射液體致冷劑。因此，噴射的液體致冷劑從由第1渦盤和第2渦盤構成的壓縮部向驅動第2渦盤旋轉的電機一側流下，對上述壓縮部和電機進行冷卻。這樣，可降低排出氣體和電機的溫度，擴大可運行範圍。這種安裝在容量控制機上的液體噴射管，也可以使用在第1、第2實施形式的多級容量控制渦旋壓縮機而不會有任何妨礙。
如上所述，本實施形式中，由最大輸出容量為系統所需最大容量的1/2的標準機121和最大輸出容量為系統所需最大容量的1/2的容量控制機122構成了雙機式多級容量控制渦旋壓縮機。因此，通過將標準機121在卸載狀態和滿載狀態之間進行切換的同時，將容量控制機122的實際負荷在24％、50％、75％及100％之間進行切換，能夠使雙機式多級容量控制渦旋壓縮機向系統輸出的實際輸出容量在系統最大需要容量的12％、25％、37.5％、50％、62％、75％、87.5％以及100％之間進行8級切換。而且，若容量控制機122的實際負荷能夠最多進行8級切換，則雙機式多級容量控制渦旋壓縮機能夠向系統輸出的實際輸出容量能夠進行16級切換。在上述說明中，為便於說明，將標準機121和容量控制機122的最大輸出容量設為系統最大需要容量的1/2，但並不受此限定，只要根據需要的實際輸出容量適當進行設定即可。
上述各實施形式(以下，以第1實施形式為代表)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在蓋29上的孔內進行安裝，並以O形密封圈52進行密封。但是，這種安裝結構承受連接管36振動的能力較弱，在某種使用條件下會發生洩漏。而且還有耐熱性問題。為此，在第4實施形式中，採用了圖7A、7B所示的安裝結構。
圖7A中，連接管131前端的錐形部設有陽螺紋132，蓋133的錐形孔內設有陰螺紋134。這樣，使連接管131前端錐形部旋合於蓋133的錐形孔內，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強烈振動而具有很高的耐洩漏性和耐熱性的安裝結構。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。之後，使管體136的前端穿過外殼138的孔139而突出出來，並在孔139處進行焊接固定。再後，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137一體構成，並且以錐形螺紋與連接管本體135結合，從而可獲得能夠承受管體136強烈振動而具有很高的耐洩漏性和耐熱性的安裝結構。
另外，在上述各實施形式中，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)，並且以第2渦盤22、62、82、102與第1渦盤21、61、81、101的最外側接觸點E作為上述螺旋終端這樣一種所謂非對稱螺旋式渦旋壓縮機的例子進行了說明。但是，本發明並不僅限於此，對於對稱的一對渦盤的螺旋終端彼此只錯開展開角π(red)的所謂對稱螺旋式渦旋壓縮機也適用。但是，作為該對稱螺旋式渦旋壓縮機，由第1渦盤的內表面與第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渦盤的內表面形成的第2流體工作室B並不形成於同一位置，而是彼此相向地形成，因此，用來改變壓縮機輸出容量的第1旁通閥需要在彼此相向的位置上設置第1流體工作室A用和第2流體工作室B用兩個旁通閥。
權利要求
1.一種多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，具有形成於壓縮室內預定位置上、將流體工作室內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開閉機構(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開閉機構(40)，在打開時僅將預定量的排出腔高壓氣體釋放回吸入腔。
2.如權利要求1所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，形成上述壓縮室的第1渦盤(21)和第2渦盤(22)呈非對稱螺旋狀，即一個渦盤的螺旋終端與另一個渦盤的螺旋終端相比其展開角僅長180度。
3.如權利要求1所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，上述第2旁通通路(93)設置在壓縮機本體之外。
4.如權利要求1或3所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，具有多個上述第2旁通通路(113、114)及第2開閉機構(111、112)。
5.如權利要求3所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，開閉上述第2旁通通路(93)的第2開閉機構是可控制為任意開度的電動閥。
6.如權利要求1所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，上述第2開閉機構(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作的。
7.如權利要求1所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，具有對與上述吸入口(23)連通的低壓腔進行冷卻的液體噴射管(126)。
8.如權利要求1所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，上述第1開閉機構(63)和第2開閉機構(69)是靠控制壓力動作的，上述第1開閉機構(63)的控制口與第2開閉機構(69)的控制口二者經設置於壓縮機本體上部中心部位的一個連接件(74)與各自的控制管路(67、72)連接。
9.一種多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，具有權利要求1所述的多級容量控制渦旋壓縮機(122)和固定輸出容量的標準渦旋壓縮機(121)，上述多級容量控制渦旋壓縮機(122)與上述標準渦旋壓縮機(121)並聯連接。
10.如權利要求1所述的多級容量控制渦旋壓縮機，其特徵是，上述第1開閉機構是靠控制壓力動作的，上述第1開閉機構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)之間通過螺紋進行連接。
全文摘要
在非對稱螺旋式渦旋壓縮機的第1渦盤21上設置有使輸出容量為60%的第1旁通閥(27)。並且,在第1渦盤(21)的螺旋之外設置有使吸入腔和排出腔之間連通而使壓縮機的設定負荷為50%的第2旁通閥(40)。這樣,通過關閉第1、第2旁通閥(27、40),使壓縮機的實際負荷為100%。通過打開第1旁通閥(27)、關閉第2旁通閥(40),使壓縮機的實際負荷為60%。而通過打開第1、第2旁通閥(27、40),使壓縮機的實際負荷為30%。即,使得最小容量運行時的容積比Vr的值達到「1」以上而進行可靠性高的50%以下的部分負荷運行。由此,能夠對50%以下部分負荷運行進行多級變換。
文檔編號F04C28/26GK1272906SQ99800912
公開日2000年11月8日 申請日期1999年5月26日 優先權日1998年6月12日
發明者松葉謙治, 萩原茂喜, 芝本祥孝, 黑巖弘之 申請人:大金工業株式會社