具有絕緣高強度分隔組件的渦旋壓縮機的製作方法

2023-05-01 00:23:37 1

本公開涉及在渦旋壓縮機中使用的改進的高強度隔熱分隔裝置或消聲板組件。

背景技術：

該部分提供了關於本公開的不必是現有技術的背景信息。

渦旋壓縮機包括：殼體，該殼體容置具有兩個互相嚙合渦旋部件的渦旋壓縮機構；馬達，該馬達用於驅動渦旋壓縮機構；入口，該入口用於接收待壓縮的製冷劑；以及排放口，該排放口用於從殼體排出經加壓的處理的製冷劑。特定的渦旋壓縮機設計可以是在高壓側設計下被密閉地或半密閉地密封，該高壓側設計包括位於殼體內的高壓側區域和低壓側區域。高壓區域或高壓側對應於渦旋壓縮機的暴露於與排放氣體條件(例如，在渦旋壓縮機構中處理製冷劑之後)對應的高壓和高溫條件的區域。低壓區域或低壓側對應於渦旋壓縮機的在渦旋壓縮機構中充分地處理製冷劑之前具有低壓的區域。

在密閉地或半密閉地密封式馬達壓縮機中，製冷劑氣體——作為蒸汽在位於低壓側上的入口處進入殼體——穿過壓縮機構並且在壓縮機構中被處理，其中，製冷劑氣體形成穿過高壓側排放口的經壓縮的加壓製冷劑氣體。在這種渦旋壓縮機中，消聲板或分離分隔板將高壓側(處於高溫和高壓的排放製冷劑)與低壓側(處於低溫和低壓的入口製冷劑或吸入製冷劑)分隔開。當對製冷劑(例如，氣體)進行壓縮時，需要做功，從而產生了熱。因此與預備處理的吸入製冷劑相比，經處理的排放氣體具有顯著較高的溫度和壓力。

熱會不理想地從高壓排放氣體傳遞至低壓側，因此增大了吸入氣體溫度並且不理想地減小了吸入氣體密度。通過對位於低壓吸入側或入口側上的製冷劑氣體進行加熱，製冷劑氣體的體積增大，因此，進入壓縮機構的製冷劑的質量流率低於另外地在製冷劑處於較低溫度的情況下進入壓縮機構的氣體的質量流率。因此，這種製冷劑加熱會致使將較少量的入口製冷劑氣體引入至壓縮機構，從而導致製冷劑循環的效率損失。相應地，增大製冷劑氣體溫度並且因此減小製冷劑氣體的密度會不利地影響壓縮機冷卻性能和功率損耗。如果從高壓力排放側傳遞至低壓吸入/入口側的熱被減小，這會改進壓縮機性能並且提高排放管線溫度。期望的是具有改進的高強度穩固的分隔件或消聲板，高強度穩固的分隔件或消聲板有利地減少從高壓側至低壓力的熱傳遞以提高壓縮機性能和效率。

技術實現要素：

該部分提供了本公開的總體概述，並非是本公開的全部範圍或本公開的所有特徵的全面公開。

本公開提供用於渦旋壓縮機的高強度隔熱分隔組件。在特定的變型中，高強度隔熱分隔組件包括金屬板和與金屬板成一體的絕緣區域。在特定的方面中，絕緣區域具有在標準溫度和壓力條件下的小於或等於大約300mW/m·K的熱導率(K)。在特定的其他方面，高強度隔熱分隔組件具有大於或等於大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強度。

高強度隔熱分隔組件可以可選地具有大於等於大約0.5mW/m·K並且小於等於大約60mW/m·K的熱導率。

在特定的方面，高強度隔熱分隔組件的金屬板可以可選地是第一金屬板，同時組件還包括第二金屬板。絕緣區域可以被夾置在所述第一金屬板與所述第二金屬板之間。在特定的方面，絕緣區域包括絕緣材料。在特定的其他方面，絕緣材料可以選自：聚合物、聚合物複合物、泡沫、乳濁粉末、真空粉末，及其組合。在另一些方面，絕緣材料可選地選自：聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯、聚醯胺、尼龍、橡膠、彈性體、二氧化矽、玻璃、充氣粉末、充氣纖維、氣凝膠、珍珠巖、蛭石、巖棉、炭黑、真空矽酸鈣、乳濁粉末、真空粉末，及其組合。

在特定的其他方面，絕緣區域是低壓室或真空室。

在另一些方面，高強度隔熱分隔組件包括形成為位於金屬板的表面上的絕緣塗層的絕緣區域。在金屬板的與焊接區域對應的邊緣區域上可以沒有絕緣塗層(例如，被移除)。

在其他方面，高強度隔熱分隔組件的絕緣區域是不同的膜部件，不同的膜部件經由機械互鎖裝置或模內(mold-in)特徵緊固至金屬板。膜部件可以可選地限定第一排放部。金屬板可以限定第二排放部。膜部件的第一排放部限定坐置部並且包括多個突片，所述多個突片在第一位置中徑向地壓縮以用於與位於金屬板上的第二排放部滑動接合。在多個突片膨脹至第二位置之後第二排放部被緊固在第一排放部的坐置部中。

在其他方面，膜能夠是模內特徵或嵌件模製特徵，該模內特徵或嵌件模製特徵可以不是單獨的附接件。

在其他方面，膜部件可選地包括位於第一接合表面上的多個突出部，並且金屬板包括位於第二接合表面上的多個切口。因此，多個突出部和多個切口——多個突出部與多個切口彼此互補——限定機械互鎖裝置。當第一接合表面和第二接合表面被滑動或以另外的方式使其彼此接觸時，多個突出部將金屬板緊固至膜部件。

在特定的其他變型中，本公開提供一種渦旋壓縮機。該渦旋壓縮機包括具有排放口和第一螺旋渦卷的第一渦旋構件。渦旋壓縮機還包括具有第二螺旋渦卷的第二渦旋構件。第一螺旋渦卷與第二螺旋渦卷彼此地互相嚙合以限定與用以接納低壓製冷劑的入口流體連通的周邊吸入區域。渦旋壓縮機還包括高強度隔熱分隔組件，該高強度隔熱分隔組件包括金屬板和絕緣區域，該高強度隔熱分隔組件布置在第一渦旋構件和排放室之間，排放室與排放口流體連通。絕緣區域可以具有在標準溫度和壓力條件下的小於或等於大約300mW/m·K的熱導率(K)。在特定的方面，高強度隔熱分隔組件具有大於或等於大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強度。渦旋壓縮機還包括馬達，該馬達使第二渦旋構件相對於第一渦旋構件繞動。以這種方式，第一螺旋渦卷與第二螺旋渦卷在周邊吸入區域與排放口之間形成具有逐漸變化的體積的至少一個封閉的空間以產生高壓製冷劑。高強度隔熱分隔組件使位於排放室中的高壓製冷劑與位於周邊吸入區域中的低壓製冷劑之間熱傳遞最少或防止位於排放室中的高壓製冷劑與位於周邊吸入區域中的低壓製冷劑之間的熱傳遞。

在特定的方面，高強度隔熱分隔組件使位於排放室中的高壓製冷劑與位於周邊吸入區域中的低壓製冷劑之間的熱傳遞最少或防止位於排放室中的高壓製冷劑與位於周邊吸入區域中的低壓製冷劑之間的熱傳遞，使得低壓製冷劑的溫度從入口到進入周邊吸入區域之間由於熱傳遞而升高了小於或等於大約30％。在其他方面，高強度隔熱分隔組件的絕緣區域具有在標準溫度和壓力條件下的小於或等於大約300mW/m·K的熱導率(K)。高強度隔熱分隔組件可選地具有大於或等於大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強度。

高強度隔熱分隔組件的金屬板可以可選地是第一金屬板並且組件還包括第二金屬板。絕緣區域可以可選地被夾置在第一金屬板與第二金屬板之間。在特定的方面，絕緣區域可選地是低壓室、真空室或包括絕緣材料。

在特定的方面，絕緣區域包括絕緣材料。在特定的其他方面，該絕緣材料可以選自：聚合物、聚合物複合物、泡沫，及其組合。在另外的其他方面，該絕緣材料可選地選自：聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯、聚醯胺、尼龍、橡膠、彈性體、二氧化矽、玻璃、充氣粉末、充氣纖維、氣凝膠、珍珠巖、蛭石、巖棉、炭黑、真空矽酸鈣，及其組合。

在特定的其他方面，絕緣區域是低壓室或真空室。

在另外其他的方面，高強度隔熱分隔組件包括形成為位於金屬板的表面上的絕緣塗層的絕緣區域。在金屬板的與焊接區域對應的邊緣區域上可以沒有絕緣塗層(被移除)。

在其他方面，第一金屬板與第二金屬在周緣區域處通過角焊接頭、搭接焊接頭、對接焊接頭、插入焊接頭或電阻焊熔核被連結至彼此以及渦旋壓縮機的殼體的一部分。

在另外的變型中，提供了操作渦旋壓縮機的方法。該方法可以包括：將低壓製冷劑引入至壓縮機構的周邊吸入區域中，壓縮機構包括具有排放口和第一螺旋渦卷的第一渦旋構件和具有第二螺旋渦卷的第二渦旋構件。第一螺旋渦卷與第二螺旋渦卷彼此地互相嚙合以在周邊吸入區域與排放口之間形成具有逐漸地變化的壓縮體積的至少一個封閉的空間從而產生高壓製冷劑。該方法還包括：通過使第二渦旋構件相對於第一渦旋構件繞動而在壓縮機構中對低壓製冷劑進行壓縮，以產生高壓製冷劑，該高壓製冷劑通過第一渦旋構件的排放口排出至排放室中。在第一渦旋構件與排放室之間布置有高強度隔熱分隔組件。高強度隔熱分隔組件包括金屬板和絕緣區域，該絕緣區域具有在標準溫度和壓力條件下的小於或等於大約300mW/m·K的熱導率(K)。高強度隔熱分隔組件具有大於或等於大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強度。

根據文中提供的描述，其他的應用領域將變得明顯。在該發明內容中的描述和特定示例僅出於說明的目的並且不意在限制本公開的範圍。

附圖說明

文中描述的附圖僅是出於說明選擇的各實施方式而不是所有可能的實施例的目的，並且文中描述的附圖不意在限制本公開的範圍。

圖1為穿過渦旋壓縮機的上部的中央的部分截面圖。

圖2示出了橫穿常規消聲板的傳熱機構的示意圖。

圖3為根據本公開的特定變型的具有作為高強度隔熱分隔組件的消聲板的渦旋壓縮機的上部的部分截面圖，該高強度隔熱分隔組件包括具有至少一個絕緣區域的金屬結構件。

圖4為沿圖3的線4-4截取的細部圖。

圖5示出了用於根據本公開的特定方面的高強度隔熱分隔組件的周緣區域的角焊設計；

圖6示出了用於根據本公開的特定的其他方面的高強度隔熱分隔組件的周緣區域的搭焊設計；

圖7示出了用於根據本公開的其他方面的高強度隔熱分隔組件的周緣區域的對接焊設計；

圖8示出了用於根據本公開的特定方面的高強度隔熱分隔組件的周緣區域的插入焊設計；

圖9示出了用於根據本公開的特定的其他方面的高強度隔熱分隔組件的周緣區域的電阻焊設計；

圖10為根據本公開的特定變型的高強度隔熱分隔組件的各個部件的分解圖，該高強度隔熱分隔組件包括金屬板結構件和預成型的絕緣部件膜，該預成型的絕緣部件膜經由機械互鎖裝置附接至金屬板結構件。

圖11為根據本公開的特定的其他變型的高強度隔熱分隔組件的各個部件的分解圖，該高強度隔熱分隔組件包括金屬板結構件和預成型的絕緣部件膜，該預成型的絕緣部件膜經由另一不同的機械互鎖裝置附接至金屬板結構件。在特定的其他變型中，絕緣部件膜可以是模製成型特徵或經由嵌件模製而成型為單件。

圖12示出了根據本公開的特定的其他變型的高強度隔熱分隔組件，該高強度隔熱分隔組件包括金屬板結構件和在金屬板結構件的上表面和下表面上形成為塗層的兩個絕緣區域。

圖13示出了橫穿根據圖3至圖4中所示的本公開的特定實施方式的高強度隔熱分隔組件的傳熱機構的示意圖。

圖14示出了橫穿根據圖10中所示的本公開的特定實施方式的高強度隔熱分隔組件的傳熱機構的示意圖。

圖15示出了根據本公開的特定的變型的高強度隔熱分隔組件的另一變型，其中，高強度隔熱分隔組件包括夾置絕緣低壓室或真空室的金屬結構件。

圖16為示出了根據本公開製備的消聲分隔板的各實施方式的渦旋壓縮機性能改進的能量效率比(EER)的曲線圖，該消聲分隔板具有不同的絕緣材料(夾置絕緣區域的TEFLONTM PTFE和通過以不同厚度(分別為1毫米、1.5毫米以及2毫米)的尼龍-66形成的絕緣膜)。

圖17為用於計算在空氣調節和製冷(ARI)標準操作條件(45°/130°/65°F)下操作的渦旋壓縮機的效率改變百分比的模型，其中，包括將結合有常規消聲板的比較渦旋壓縮機與結合有根據本公開的各實施方式的具有不同絕緣材料的消聲板的渦旋壓縮機進行比較。

圖18是用於計算在CHEER標準操作條件(45°/100°/65°F)下操作的渦旋壓縮機的效率改變百分比的模型，其中，包括將結合有常規消聲板的比較渦旋壓縮機與結合有根據本公開的各實施方式的具有不同絕緣材料的消聲板的渦旋壓縮機進行比較。

圖19是用於計算在正常操作條件下的渦旋壓縮機的效率改變百分比的模型，其中，包括將結合有常規消聲板的比較渦旋壓縮機與結合有根據本公開的各實施方式的具有不同絕緣材料的消聲板的渦旋壓縮機進行比較。

圖20示出了根據本公開的特定的其他變型的高強度隔熱消聲分隔組件，該高強度隔熱消聲分隔組件包括金屬板結構件和形成為位於金屬板結構件的上表面和下表面上的塗層的兩個絕緣區域，其中，在焊接之前在金屬板結構件的將與金屬板的焊接區域對應的邊緣區域中已經移除了下表面絕緣塗層。

貫穿附圖中的若干附圖，對應的附圖標記指示對應的部件。

具體實施方式

現在將參照附圖對示例性實施方式進行更全面地描述。

提供了示例性實施方式使得本公開將會是充分的，並且將充分地將範圍傳達給本領域技術人員。提出了諸如具體組分、部件、設備和方法的示例之類的許多具體細節以提供對本公開的各實施方式的詳盡理解。對於本領域技術人員而言將明顯的是，不必使用具體細節，示例性實施方式可以以許多不同的形式實施，並且不應當理解為是對本公開的範圍的限制。在某些示例性實施方式中，並未對公知的過程、公知的設備結構和公知的技術進行詳細地描述。

在此使用的術語僅用於描述特定的示例性實施方式而並非意在進行限制。如在本文中使用的，單數形式「一」、「一個」以及「所述」可以意在也包括複數形式，除非上下文中另外有明確的指示。術語「包括」、「包括有」、「包含」以及「具有」為包含性的並且因而指明了所述特徵、元件、組分、步驟、整體、操作和/或部件的存在，但不排除一個或更多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或附加。儘管開放式術語「包括」應當理解為用於描述文中所闡述和要求保護的各種實施方式的非限制性術語，在特定的方面，術語可以替代性地理解為作為替代一種更具有限制和局限性的術語，比如「由……組成」或「基本上由……組成」。因此，對於引述組分、材料、成分、元件、特徵、整體、操作和/或工藝步驟的任意給定的實施方式，本公開還特別地包括由所引述的組分、材料、成分、元件、特徵、整體、操作和/或工藝步驟組成或基本上組成。在「由……組成」的情況下，替代性的實施方式排除了任何附加的組分、材料、成分、元件、特徵、整體、操作和/或工藝步驟，而在「基本上由……組成」的情況下，實質上影響基本特徵和新穎特徵的任意附加的組分、材料、成分、元件、特徵、整體、操作和/或工藝步驟被排除在這種實施方式之外，但實質上不影響基本特徵和新穎特徵的任意組分、材料、成分、元件、特徵、整體、操作和/或工藝步驟可以被包括在實施方式中。

在此描述的任何方法步驟、過程和操作不應理解為必須需要其以所描述或示出的特定順序執行，除非具體說明為執行順序。還應理解的是，可以使用附加或替代的步驟，除非另有指示。

當部件、元件或層被提及為處於「在另一元件或層上」、「接合至另一元件或層」、「連接至另一元件或層」、或「聯接至另一元件或層」時，其可以直接地在其他部件、元件或層上，直接地接合至、連接至或聯接至其他部件、元件或層，或者，可以存在中介元件或層。相反，當元件被提及為「直接地在另一元件或層上」、「直接地接合至另一元件或層」、「直接地連接至另一元件或層」或「直接地聯接至另一元件或層」時，可以不存在中介元件或層。用來描述元件之間的關係的其他詞語(例如「之間」與「直接之間」、「相鄰」與「直接相鄰」等等)應當以相似的方式理解。如在此使用的，術語「和/或」包括相關聯的列舉項目中的一個或更多個的任意和所有組合。

儘管可以在此使用第一、第二、第三等術語對各個步驟、元件、部件、區域、層和/或部分進行描述，但是這些步驟、元件、部件、區域、層和/或部分不應當被這些術語所限制，除非上下文另有指示。這些術語可以僅用來區別一個步驟、元件、部件、區域、層或部分與另一步驟、元件、部件、區域、層或部分。除非上下文明確地說明，比如「第一」、「第二」和其他數字術語之類的術語在此使用時意圖不是指次序或順序。因此，下面描述的第一步驟、元件、部件、區域、層或部分在不脫離示例性實施方式的教示的前提下可以被稱作第二步驟、元件、部件、區域、層或部分。

出於易於說明的目的，本文中會使用比如「前」、「後」、「內」、「外」、「在……下面」、「在……下方」、「下」、「在……上方」、「上」等空間或時間相對術語以描述附圖中所示的一個元件或特徵與另一元件(多個元件)或特徵(多個特徵)的關係。空間上或時間上的相對術語意在涵蓋設備或系統在使用或操作中的除圖中所描繪的定向之外的不同定向。

在整個本公開中，數值代表了近似的測量值或範圍的極限，以包括給定值的微小偏差和具有與所述值近似的值的實施方式以及那些具有確切的所述值的實施方式。除了在具體實施方式的末尾處提供的可行示例之外，在本說明書(包括所附權利要求)中的參數(例如，數量或條件)的所有數值均應理解為在所有情況下通過術語「大約」而變化，無論「大約」是否實際地存在於該數值之前。「大約」表明所陳述的數值允許一些輕微的不精確(在某種程度上逼近準確的值；大致地或適當地接近該值；近似地)。如果另外地在本領域中不以該一般意義來理解通過「大約」提供的不精確性，則如在本文中使用的「大約」至少表示因參數的常規測量方法和使用這些參數而可能引起的偏差。

另外，範圍的公開包括所有值的公開以及在整個範圍內的進一步劃分的範圍的公開，包括給出的所述範圍的端點和子範圍。

在各方面，本公開涉及壓縮機，比如渦旋壓縮機，該渦旋壓縮機結合有改進的高強度穩固的分離器或消聲板組件以有利地減少從高壓側至低壓側的熱傳遞，並且因此提高了壓縮機效率。示例性渦旋壓縮機20示出在圖1中。渦旋壓縮機20包括大致筒狀密閉殼體或殼22。殼22包括蓋24和下殼部25，蓋24和下殼部25被焊接在一起。蓋24在開口26處設置有製冷劑排放接頭28，在開口26中可以具有通常的排放閥。入口接頭30布置在位於殼22的中間區域處的開口32上。

附接至殼22的其他主要元件包括橫向延伸分隔件40，在蓋24焊接至殼22的下殼部25的相同位置處圍繞殼22的周緣焊接該橫向延伸分隔件40。因此，由蓋24和分隔件40限定排放室42。橫向延伸分隔件40和排放室42可以基本上形成用於壓縮機20的排放消聲器。

壓縮機構46可以由馬達組件48驅動並且可以由主軸承座50支承。壓縮機構46可以包括第一定渦旋構件70和第二動渦旋構件80。定渦旋構件70具有附接至定渦旋構件70的螺旋渦旋葉片或渦卷72，螺旋渦旋葉片或渦卷72定位成與動渦旋80的螺旋渦旋葉片或渦卷82以嚙合的方式接合。螺旋渦旋葉片82從基板部84延伸。定渦旋70具有由基板部76限定的中央布置的排放通道74。定渦旋70還包括環繞排放通道74的環形轂部77。在定渦旋70中還形成有環形凹部88，在環形凹部88中布置有浮動密封組件90。因此，浮動密封組件90由定渦旋70支承並且浮動密封組件90與坐置部92接合，該坐置部92安裝至分隔件40的一部分或形成分隔件40的一部分以用於將進入室94與排放室42密封地分開。

壓縮機構46的動渦旋80由電動馬達組件48驅動。曲柄軸52——該曲柄軸52在其上端處具有偏心曲柄銷54——可旋轉地軸頸連接在布置於動渦旋80的筒形轂60中的驅動襯套/上軸承組件56中。曲柄軸52的旋轉驅動動渦旋80。因此，曲柄軸52由按壓配合在曲柄軸52的下部分(未示出)上的電動馬達組件48可旋轉地驅動。

主軸承座50可以緊固至殼22。主軸承座50的上表面設置有平面推力支承表面62，動渦旋80布置在平面推力支承表面62上。如上所指出的，動渦旋80的螺旋葉片82定位成與定渦旋70的螺旋葉片72以嚙合的方式接合。

進入室94與布置在入口開口32上的壓縮機入口接頭30流體連通，待壓縮的流體(例如，製冷劑)通過入口開口32被抽吸至限定在互相嚙合的螺旋葉片72、82之間的腔中。在螺旋葉片72、82中處理和壓縮流體之後，流體隨後通過排放通道74釋放。分隔件40包括開口44，經壓縮的流體(從定渦旋70排出)能夠穿過開口44而進入排放室42。排放通道74中可以設置有簧片閥組件78或其他已知的閥組件以調節從排放通道74通過開口44至排放室42(例如，排放消聲室)中的流動，該排放室42與開口26和製冷劑排放接頭28流體連通。

浮動密封組件90由定渦旋70的環形凹部88支承，並且浮動密封組件90接合坐置部92，該坐置部92安裝至分隔件40或安裝在分隔件40上以用於使進入室94與排放室42密封地分開。凹部88和浮動密封組件90配合以限定軸向壓力偏置室，該軸向壓力偏置室接收由螺旋葉片72和82壓縮的加壓流體，以在定渦旋70上施加軸向偏壓力從而迫使相對應的螺旋葉片72、82的梢端與相對的基板表面(定渦旋70的基板部76和動渦旋80的基板部84)密封接合。因此，進入室94和具有低壓的其他區域(在對流體或製冷劑進行壓縮之前)對應於壓縮機20的低壓側或低壓部。排放室42包含在壓縮機構46中處理之後的高壓的經壓縮的流體，並且排放室42被認為是高壓側或高壓部。

如上文討論的，在具有高壓側設計的渦旋壓縮機中，將高壓側與低壓側分隔開的能力能夠提高壓縮機性能，高壓側的情況對應於處於高溫(例如，排放管線溫度)和高壓的排放製冷劑，低壓側的情況對應於處於低溫和低壓的吸入製冷劑。來自高壓側的排放製冷劑流體的熱能夠傳遞至吸入側或低壓側，因此增大了吸入流體的溫度。例如，在渦旋壓縮機吸入側上的製冷劑的質量流率能夠被表示為當待壓縮的製冷劑或流體的溫度被加熱時，該製冷劑或流體具有減小的密度(ρsuction)，用於減小質量流率並且不利地影響壓縮機冷卻容量和功率消耗。通過根據本公開的原理減小從排放側或高壓側傳遞至吸入側或低壓側的潛在的熱，能夠提高渦旋壓縮機的性能和排放管線溫度。

更具體地，在特定的常規的密閉地密封的渦旋壓縮機，吸入(輸入或入口)部和排放(出口)部由分離分隔件或消聲板分開。該分隔件通常為由金屬材料形成的單個板部件。這種分隔件40需要呈現高強度水平，因為，分隔件40限定了排放室與吸入壓力之間的分隔件，並且因此分隔件40必須在物理上是穩固的並且能夠經受高壓和高的溫度差。當製冷劑進入吸入室或進入室94時，該製冷劑處於相當低的溫度和飽和壓力水平。在經受壓縮機構46中的壓縮過程之後，製冷劑進入排放室42，該排放室42由蓋24和消聲板/分隔件40封閉和限定。這種經處理的製冷劑通常處於相當高的壓力和溫度。由於該壓縮過程(例如，通過在壓縮機構46中處理)，壓縮產生的熱被添加至製冷劑。因此，與吸入室或進入室94相比排放室42具有較高的熱承載區域。該熱通過熱傳導和熱對流現象被直接地通過分隔件40朝向進入室94散逸。

在文中未圖示的其他常規的密閉地密封的渦旋壓縮機設計中，該定渦旋自身將吸入(輸入或入口)側和排放(輸出)側進行了分隔。這種設計試圖取消分離分隔件或消聲板並且因此一起省略了厚的分離器/消聲板。在這種設計中，可以使用附接在定渦旋的排放側的薄的屏蔽件以防止排放室中的製冷劑與排放側的定渦旋直接地接觸。這種屏蔽件被直接附接至定渦旋而不是附接至殼體，例如，該屏蔽件作為蓋，因此，該屏蔽件僅經受一側上(以及介於屏蔽件與位於另一側上的定渦旋之間的中性區域)的高排放壓力。這些屏蔽件設計依賴於定渦旋，該定渦旋用作介於排放側與吸入側之間的物理分隔件和屏障件，而不是用作聯接至對排放室進行限定的壓縮機殼體的不同的分隔分離板。該屏蔽件不暴露於通過與高壓排放側和低壓吸入側相接觸所產生的極端壓力差；因此，該屏蔽件不需要在其他設計中使用的分離分隔件或消聲板所需要的高物理強度或大的厚度。

通過進一步引用背景技術，圖2示出了橫穿很少或不絕熱的常規的消聲板或分隔件40的傳熱機構的示意圖。如示出的，Td是排放室42內的排放溫度。Ts是與入口室94的溫度對應的吸入溫度。T1是沿著上表面(參見圖1中的分隔件40的上表面96)的製冷劑溫度以及T2是沿著下表面(參見圖1中的分隔件40的下表面98)的製冷劑溫度。如可以看到的，分隔件40的熱導率越大，通過傳導的熱傳遞和熱傳遞更大，從而導致了溫度T2和Ts的增加程度更大。該傳遞的熱量使吸入氣體溫度Ts升高。因此，吸入氣體在進入壓縮機構46中之前進一步過熱。這種效應導致了壓縮功率的不必要的增加。此外，更高的吸入氣體溫度(Ts)給予了更高的排放管線溫度(DLT)。更高的DLT需要使製冷系統的下遊冷凝器具有更大的尺寸。

根據本公開的各個方面，消聲板或分隔件40設計成通過具有低的熱傳遞係數使從壓縮機中的高壓側至低壓側的熱傳遞最少或者防止壓縮機中的高壓側至低壓側的熱傳遞。然而，在過去，由於這樣的部件在功能上需要高強度，所以通過不導熱材料、比如塑料代替現有金屬消聲器或者分隔板一直是技術挑戰。因此，先前嘗試引入塑料分離器或者消聲板導致了過早失效，因為該材料在承受分離器或者消聲板所暴露的高溫、高壓以及熱循環的同時不能呈現出充足的長時間強度。

根據本發明的特定的方面，提供了一種用於渦旋壓縮機的高強度隔熱分隔組件。高強度隔熱分隔組件包括金屬結構和至少一個絕緣區域。高強度隔熱分隔組件被用作分離器或分隔件，比如消聲板，其可以布置在具有排放口的第一定渦旋構件與同排放口流體連通的排放室之間。

根據本公開的各個方面的高強度隔熱分隔組件使排放室中的高壓製冷劑與周緣吸入區域中的低壓製冷劑之間的熱傳遞最少或者防止排放室中的高壓製冷劑與周緣吸入區域中的低壓製冷劑之間的熱傳遞。在特定的方面，使熱傳遞最小或者防止熱傳遞意在指的是與入口室94的溫度對應的吸入溫度(Ts)的溫度由於從壓縮機的排放室或者高壓側傳遞(例如，通過傳導或對流熱傳遞)的熱而升高了小於或等於約30％，由於從壓縮機的排放室或者高壓側傳遞的熱，所述溫度升高可選地小於或等於約25％，可選地小於或等於約20％，可選地小於或等於約15％，可選地小於或等於約10％，可選地小於或等於約5％，可選地小於或等於約4％，可選地小於或等於約3％，可選地小於或等於約2％，以及可選地小於或等於約1％。

所謂的「高強度」，在特定的變型中，指的是該分隔組件呈現出大於或等於約35,000磅每平方英寸(約241兆帕)的拉伸強度，可選地大於或等於約40,000磅每平方英寸(約276兆帕)，以及在特定的方面，可選地大於或等於約45,000磅每平方英寸(約310兆帕)。

所謂的「絕熱」，在特定的變型中，指的是在分隔組件的絕緣區域(多個區域)中使用的材料在標準溫度和壓力條件(約32°F或0℃和約1標準大氣壓或100千帕的絕對壓強)下呈現出小於或等於約0.5W/m·K(瓦/米·度)的熱導率(K)，可選地小於或等於約0.3W/m·K，可選地小於或等於約0.1W/m·K，可選地小於或等於約90mW/m·K(毫瓦/米·開)，可選地小於或等於約80mW/m·K，可選地小於或等於約70mW/m·K，任選小於或等於約60mW/m·K，可選地小於或等於約50mW/m·K，可選地小於或等於約40mW/m·K，可選地小於或等於約30mW/m·K，可選地小於或等於約20mW/m·K，可選地小於或等於約10mW/m·K，可選地小於或等於約5mW/m·K，並且在特定的方面，可選地小於或等於約1mW/m·K。

在特定的變型中，熱導率為大於等於約0.3mW/m·K且小於等於約0.5W/m·K。在特定的變型中，分隔組件的整體熱導率與由於將這樣的材料結合到分隔組件的絕緣區域(多個區域)中的絕緣材料的熱導率水平類似或者相同。

在特定的方面，高強度隔熱分隔組件包括金屬結構件。該組件可以包括多個絕緣區域和/或多個金屬結構件。金屬結構件提供了具有在分隔件或消聲板暴露至的苛刻的壓力和溫度條件中使用的強度和堅固性的高強度隔熱分隔組件。在特定的變型中，金屬結構件的厚度為大於等於約1mm且小於等於約15mm。合適的金屬可以包括鋼和任何其等同物。在組件具有多個金屬結構件時，金屬結構件可以由相同的金屬或者由不同的金屬形成。

因此，在一個變型中，用於渦旋壓縮機的高強度隔熱分隔組件(例如，消聲板)包括金屬板結構件和與金屬板結構件一體的絕緣區域，其中，絕緣區域在標準溫度和壓力條件下具有小於或等於約300mW/m·K的平均熱導率(K)並且高強度隔熱分隔組件具有大於或等於約35,000磅/平方英寸(約241兆帕)的拉伸強度。絕緣區域可以包括絕緣材料或者絕緣區域在其它變型中可以限定低壓室或真空室。與金屬板結構件一體的絕緣區域可以指的是限定了絕緣區域的金屬板結構件，例如，將絕緣材料夾置在核心區域中或者在核心區域中產生低壓室或真空室。在其它方面，一體的絕緣區域附接至或者聯接至金屬板結構件，例如，通過將絕緣區域塗敷在金屬板的一個或更多個表面上或者在位於排放區域的兩個部件之間具有物理特徵或機械互鎖特徵或模製成型特徵使得絕緣區域以可滑動的方式接納並緊固至金屬板結構件。

金屬結構件在特定的變型中可以夾置絕緣區域。在其它方面，高強度隔熱分隔組件具有第一金屬結構件和第二不同的金屬結構件，其中，絕緣區域是布置在第一金屬結構件與第二金屬結構件之間的室或區域。第一金屬結構件和第二金屬結構件可以是接合在一起以夾置限定絕緣區域的核心區域或內部區域的板。在其它方面，單個的金屬結構件可以具有形成於其間的限定絕緣區域的核心區域或內部區域。替代性地，單個的金屬結構件可以具有形成在金屬結構件(多個結構件)的一個或更多個外部表面上的絕緣區域。例如，在特定的方面，絕熱材料可以是塗層，塗層可以布置在金屬結構件或分隔組件的其它結構的上表面和下表面上。在其它變型中，絕緣區域可以是空隙，例如，低壓室或真空室，絕緣區域還可以填充有惰性氣體或多種氣體。在分隔組件具有多個絕緣區域時，絕緣區域可以包含相同的絕緣材料或不同的絕緣材料(或者替代性地，可以以組合的方式實現，即在一個區域中可以包括低壓室或真空室，在另一區域中包括絕熱材料)。

在其它變型中，絕緣區域可以填充有絕熱材料。合適的示例的絕熱材料具有如以上所描述的熱導率水平。在特定的變型中，絕熱材料可以是層，比如聚合塗層。在其它變型中，絕緣材料可以是複合物，該複合物包括樹脂和包含絕熱材料的增強相。這樣的複合物可以是塗層或結構材料(比如通過模製技術)。在其它變型中，絕緣材料可以是泡沫，例如具有其中吹入且分布有氣體的聚合物基質材料。在特定的變型中，絕熱材料可以是具有通過在泡沫製造期間將氣體引出而形成的蜂窩結構的膨脹泡沫絕緣物。泡沫也可以是包括聚合物基質材料的複合泡沫，該聚合物基質材料包括一個或更多個加強相和分布在其中的吹入的氣體。泡沫絕緣物的熱導率取決於用於使絕緣材料發泡的氣體以及內部輻射傳熱和固體傳導的貢獻。

在特定的變型中，根據本公開的用於絕緣區域的絕熱材料包括膨脹泡沫材料(例如，橡膠、二氧化矽、玻璃、聚氨酯)，氣體填充粉末或纖維絕緣材料(例如，二氧化矽氣凝膠、玻璃纖維、巖棉)，乳濁粉末和/或真空粉末(例如，矽酸鈣、炭黑)。用於玻璃填充粉末或纖維材料中的主要絕緣機制是因為材料內的小尺寸空隙的而使對流減少或消除。然而其它合適的絕熱材料包括真空粉末和纖維絕緣材料。氣態傳導是粉末和纖維絕緣材料內的熱傳遞的主要模式中的一種。下面在表1中列出了具有熱導率水平的一些示例的合適的絕緣材料。

表格1

在特定的方面，絕緣材料選自：聚合物、聚合物複合材料、泡沫，及其組合。在特定的其他變型中，用於根據本公開的絕緣區域的絕熱材料包括選自下列的材料：比如包括可商業上購自DuPont的PTFE的聚四氟乙烯(PTFE)之類的含氟聚合物、聚氨酯、比如尼龍、橡膠和彈性體之類的聚醯胺、二氧化矽、玻璃、氣體填充的粉末或纖維，比如氣凝膠，珍珠巖，包括細珍珠巖、蛭石、巖棉、炭黑、真空矽酸鈣、其他真空粉末、乳濁粉末、以及這些材料的組合。

在又一變型中，提供了一種操作渦旋壓縮機的方法。該方法可以包括將低壓製冷劑引入壓縮機構的周邊吸入區域，壓縮機構包括具有排放口和第一螺旋渦卷的第一渦旋構件和具有第二螺旋渦卷的第二渦旋構件。第一螺旋渦卷和第二螺旋渦卷彼此地相互嚙合以在周邊吸入區域與排放口之間產生壓縮的體積逐漸改變的至少一個封閉空間以用於產生高壓製冷劑。該方法還包括通過使第二渦旋構件相對於第一渦旋構件繞動而在壓縮機構中對低壓製冷劑進行壓縮以產生高壓製冷劑，該高壓製冷劑通過第一渦旋構件的排放口排放到排放室中。在第一渦旋構件與排放室之間布置有高強度隔熱分隔組件。高強度隔熱分隔組件包括金屬板和絕緣區域，該絕緣區域具有在標準溫度和壓力條件下小於或等於約300mW/m·K的熱導率(K)。高強度隔熱分隔組件具有大於或等於約35,000磅/每平方英寸(約241兆帕)的拉伸強度(抗拉強度)。雖然所防止的或所減少的熱傳遞的總量的變化取決於壓縮機的容量和尺寸，但是在一個示例實施方式中，高強度隔熱分隔組件在空調和製冷協會(ARI)標準操作條件下使在排放室中的高壓製冷劑與在周邊吸入區域的低壓製冷劑之間的熱傳遞最小或防止排放室中的高壓製冷劑與周邊吸入區域的低壓製冷劑之間的熱傳遞至小於或等於約350W。該ARI標準在45°/130°/65°F的工作條件下進行測試。在特定的方面，高強度隔熱分隔組件在這種壓縮機中使熱傳遞最小或防止熱傳遞至小於或等於約500W，可選地小於或等於約750瓦。在特定的其它方面，渦旋壓縮機中的高強度隔熱分隔組件與具有常規的消聲器分離板的相同的渦旋壓縮機相比可以為渦旋壓縮機提供從大於等於約2％高達至大於9％的增大的容量增益。此外，在特定的變型中，與具有常規的消聲器分離板的相同的渦旋壓縮機相比，具有高強度隔熱分隔組件的渦旋壓縮機在標準操作條件(例如，ARI條件或CHEER條件，下文將進一步討論)下可以使功率消耗降低了大於或等於約功率消耗的3％，可選地大於或等於約功率消耗的4％，可選地大於或等於約功率消耗的5％。

圖3和4示出了包括根據本公開的特定的方面的高強度隔熱分離器或分隔組件的渦旋壓縮機100。為簡略起見，除非本文另有討論，在某種程度上，以下實施方式和附圖中的部件與在圖1的上下文中描述的相同，可以假定部件具有相同的構型和功能並且將不會本文中明確地討論。分離器或分隔組件110(例如，消聲板)將高壓側排放室42與低壓側入口室94劃分開。在螺旋葉片72、82中處理並壓縮流體之後，接著，流體通過排放通道74(排放通道74具有簧片閥組件78)釋放。分隔組件110包括開口112，壓縮流體(排出定渦旋70)可以穿過該開口112而進入排放室42中。分隔組件110包括第一金屬結構件或上板120和第二金屬結構件或下板122。上板120和下板122將絕緣材料130夾置在其間以限定絕緣區域132。絕緣材料130可以是前文所討論的任何材料。因此，絕緣材料130可以預成型並且接著夾置在上板120與下板122之間以形成絕緣區域132。替代性地，可以將上板120和下板122放置在一起以形成與絕緣區域132對應的打開的腔室。接著，絕緣材料130可以被引入到與絕緣區域132對應的打開的腔室中。

在特定的方面，任選的環134被用於將絕緣區域132相對於外部環境密封。環134可以在上板120與下板122之間沿圍繞開口112的各自的內周緣布置。環134可以由與絕緣材料130不同的材料形成，並且可以用來將絕緣區域132相對於製冷劑或其它材料密封。在特定的方面，該環可以是聚合物、比如彈性體，或者該環可以是金屬。在其它方面，該環可以是將上板120與下板122熔接的金屬材料(例如，釺焊材料、焊料等)。

上板120可以在周緣區域136處接合和密封至下板122。如以上提出的，殼22包括接合或焊接至下殼部25的上蓋24。分隔組件110的至少一部分可以在周緣區域136處接合和焊接至上蓋24和下殼部25。如在圖4中最佳示出的，周緣區域具有使分隔組件110的下板122橫向地延伸超出上板120的端接端部138的設計。因此，下板122接合(例如，通過焊接)至上蓋24和下殼部25。

其它周緣區域焊接設計可以與根據本公開的分隔組件一起使用。例如，在圖5中示出了用於分隔組件110A的周緣區域136A的角焊設計的一個變型。分隔組件110A具有上板120A、下板122A和內部絕緣區域132A，該內部絕緣區域132A具有布置在其中的絕緣材料130A。上板120A具有端接邊緣138A。下板122A側向地延伸以限定超出端接邊緣138A的凸出部140，端接邊緣138A坐靠於下板122A使得上板120A與下板122A相互正交。角式焊接頭142形成在下板122A與上板120A的外表面144之間。這種角式焊接頭142可以圍繞周緣區域136A的圓周延伸，從而使得周緣區域136A被焊接並被密封。這樣的角式焊接頭142可以預成型，並且隨後接著分隔組件110A附接至殼22(如在圖1至圖3中示出的)，或者角式焊接頭142可以同時將分隔組件110A焊接至殼22的一個或更多個部分。

另一種焊接設計可以是用於在圖6中示出的分隔組件110B的周緣區域136B的搭接焊設計。分隔組件110B具有上板120B、下板122B和內部絕緣區域132B，內部絕緣區域132B具有布置在其中的絕緣材料130B。上板120B具有端接邊緣138B。絕緣材料130B在周緣區域136B中更薄，使得絕緣材料130B在下板122B與上板120B的外表面144B之間靠近端接邊緣138B的厚度變窄。下板122B側向地延伸以限定延伸超過端接邊緣138B的凸出部140B。下板122B的凸出部140B完全卷繞在上板120B的端接邊緣138B的周圍並且限定了唇狀部146。凸出部140B以這樣的方式彎曲使得搭接式焊接頭142B因此形成在上板120B的外表面144B與凸出部140B的鄰近於唇狀部146的彎曲部之間。

又一種焊接設計可以是用於在圖7中示出的分隔組件110C的周緣區域136C的對接焊設計。分隔組件110C具有上板120C、下板122C和內部絕緣區域132C，內部絕緣區域132C具有布置在其中的絕緣材料130C。上板120C具有端接邊緣138C，而下板122C具有端接邊緣148。絕緣材料130C在周緣區域136C中更薄，使得絕緣材料130C在接近下板122C的端接邊緣148和上板120C的端接邊緣138C時厚度變窄。上板120C和下板122C這兩者在周緣區域136C中側向地並且平行於彼此延伸。因此，上板120C的內表面150和下板122C的內表面152在周緣區域136C處彼此接觸。因此，對接式焊接頭142C跨越下板122C的端接邊緣148和上板120C的端接邊緣138C的至少一部分形成。

圖8示出了涉及插入焊接的另一焊接設計。分隔組件110D限定了周緣區域136D。分隔組件110D具有上板120D、下板122D和內部絕緣區域132D，該內部絕緣區域132D具有布置在其中的絕緣材料130D。上板120D具有端接邊緣138D，而下板122D具有端接邊緣148D。絕緣材料130D在周緣區域136D中更薄，使得絕緣材料130D在接近下板122D的端接邊緣148D和上板120D的端接邊緣138D時厚度變窄。上板120D和下板122D這兩者在周緣區域136D中側向地並且平行於彼此延伸。因此，上板120D的內表面150D和下板122D的內表面152D在周緣區域136D處彼此接觸。上板120D可以限定開口154，開口154用於接納可消耗的焊接插入件156。開口154可以包括連續的環形結構或凹槽結構，或者替代性地可以包括在分隔組件110D的圓周周圍均勻分布並且呈等間隔的多個開口154。可消耗的焊接插入件156可以是被熔接的預成型金屬材料並且變成了焊接接頭142D的一部分。因此，可消耗的焊接插入件156可以是連續的結構(例如，坐置在周向凹槽開口154中的環)或離散插入件(例如，坐置在布置的離散開口154中的釘)。

又一種焊接設計可以是用於在圖9中示出的分隔組件110E的周緣區域136E的搭接焊設計。分隔組件110E具有上板120E、下板122E和內部絕緣區域132E，內部絕緣區域132E具有布置在其中的絕緣材料130E。上板120E具有端接邊緣138E。絕緣材料130E在周緣區域136E中更薄，使得絕緣材料130E在接近下板122E的端接邊緣148E和上板120E的端接邊緣138E時厚度變窄。上板120E和下板122E這兩者在周緣區域136E中側向地並且平行於彼此延伸。因此，上板120E的內表面150E和下板122E的內表面152E在周緣區域136E處彼此接觸。電阻焊接技術可以被用於通過上板120E和下板122E傳遞電流以形成限定焊接接頭的電阻焊點熔核160。在特定的方面，電阻焊點熔核160可以是連續的並且在周緣區域136E的圓周周圍形成線或環，或者替代性地可以包括在周緣區域136E的圓周周圍以等間隔分布的多個離散焊點熔核160。

在圖10中示出的高強度隔熱分離器或分隔組件200的另一變型具有用於將金屬結構件接合至聚合物絕緣部件的機械互鎖系統的變型。組件200包括呈絕緣部件形式或者作為模製的板的膜210形式的絕緣區域。絕緣膜210與金屬板230附接或接合。絕緣膜210包括本體部212，該本體部212坐靠於金屬板230的本體部232。本體部212包括傾斜側部214和平坦的上區域216。平坦的上區域216具有第一中央布置的孔口218。如示出的，第一中央布置的孔口218坐置在同中心的凹陷部220中，同中心的凹陷部220從平坦的上區域216的平面凹陷。絕緣膜210包括與第一中央布置的孔口218對應的延伸的管狀區域222。延伸的管狀區域222因此朝向金屬板230延伸並終止於突出凸緣224，該突出凸緣朝向傾斜側部214徑向向外延伸。因此，坐置部226沿著延伸的管狀區域222被限定在突出凸緣224與同中心的凹陷部220之間。

金屬板230的本體部232同樣限定了傾斜側部234、平坦的上區域236和端接邊緣242。端接邊緣242可以具有突出環244，突出環244可以如以上所描述的經由周緣區域焊接附接壓縮機的殼體或殼。第二中央布置的孔口238形成在平坦的上區域236中。第二中央布置的孔口238終止於唇狀部240。平坦的上區域236同樣具有同中心的凹陷部242。本體部232的形狀與絕緣膜210的本體部212的形狀大致共形。

絕緣膜210的延伸的管狀區域222可以終止於柔性板條或突片228，該柔性板條或突片228在組裝過程期間在延伸的管狀區域222被迫使向下穿過第二中央布置的孔口238時允許徑向壓縮。絕緣膜210儘管如在圖10中示出的在形狀上與金屬板230到傾斜側部234相符合，但是在可以物理上附接至壓縮機的殼體或殼的端接邊緣242之前終止。當絕緣膜210坐靠於金屬板230時，唇狀部240具有的高度和尺寸使得唇狀部240沿著延伸的管狀區域222在絕緣膜210的突出凸緣224與同中心的凹陷部220之間牢固地坐置在坐置部226內。以此方式，機械互鎖裝置形成在絕緣膜210與金屬板230之間以形成高強度隔熱分離器或分隔組件200。因此，絕緣區域在排放區域中經由機械互鎖裝置以可滑動的方式被接納並固定至金屬板結構，允許快速的配裝組裝技術。粘合劑可以被用來將絕緣膜和金屬板230進一步固定在一起。值得注意的是，同樣可以考慮額外的或其他的機械互鎖裝置。此外，也可以使用形成單件的模製特徵或嵌入模製技術。此外，絕緣膜210可以設計成配裝在金屬板230的相反側。本領域的技術人員應該理解的是，絕緣膜210和金屬板230可以具有與示出的那些不同的互補形狀或表面輪廓。

絕緣膜210因此預成型並且可以由絕緣材料形成，比如具有期望的熱導率水平、在排放溫度和壓力下的期望的堅固性和強度以及允許突片228在徑向壓縮和組裝期間被彎曲的柔性的聚合材料。這樣的預成型部件提供了高強度。一種特別合適的材料是如尼龍-66的脂肪族聚醯胺，儘管同樣可以考慮具有大於或等於至約45兆帕的最小強度的任何其他製冷劑相容的聚合物。這種預成型的絕緣膜210可以例如通過注射成型被模製成期望的形狀。在特定的變型中，儘管厚度可以在本體部212的不同區域中變化，但是預成型的絕緣膜210的最大厚度可以大於等於約0.5mm且小於等於約10mm，可選地大於等於約0.75mm且小於等於約5mm，並且在特定的方面，大於等於約1mm且小於等於約3mm。金屬板230同樣可以例如通過鑄造、壓鑄、鍛壓、燒結粉末金屬等預成型成期望的形狀。這樣的形成過程還可以包含金屬結構件的加工。

在圖11中示出的高強度隔熱分離器或分隔組件300的另一變型具有與圖10中的用於將金屬結構件接合至聚合物絕緣部件的機械互鎖系統的不同的變型。組件300包括呈絕緣部件形式或者形成為模製板的膜310形式的絕緣區域。絕緣膜310與金屬板330附接或接合。絕緣膜310包括本體部312，本體部312坐靠於金屬板330的本體部332。本體部312包括傾斜側部314和平坦的上區域316。平坦的上區域316具有第一中央布置的孔口318。如示出的，第一中央布置的孔口318坐置在同中心的凹陷部320內，同中心的凹陷部320從平坦的上區域316的平面凹陷。多個切邊突出部322形成在絕緣膜310的內表面324上。絕緣膜310的內表面324坐靠於金屬板330的上表面333。

金屬板330的本體部332類似地限定傾斜側部334、平坦的上區域336以及端接邊緣340。端接邊緣340可以具有突出環342，該突出環342能夠經由周緣區域焊接而附接至壓縮機的殼體或殼，如上文描述的。在平坦的上區域336中形成有第二中央布置的孔口338。第二中央布置的孔口338在唇緣部344中終止。平坦的上區域336類似地具有同中心的凹陷部350。多個切邊槽352形成在絕緣膜310的上表面334上。本體部332的形狀與絕緣膜310的本體部312的形狀大致互補。因此，絕緣膜310沿著傾斜側部334與金屬板330相符合。如圖11中所示，絕緣膜310在金屬板330的端接邊緣342之前終止，該端接邊緣342能夠物理上附接至壓縮機的殼體或殼。在這種變型中，當絕緣膜310坐靠於金屬板330時，唇緣部344向下突出。絕緣膜310的同中心的凹陷部320平齊地坐置抵靠金屬板330的同中心的凹陷部350。如本領域的技術人員理解的，絕緣膜310和金屬板330可以具有與所示的那些不同的互補形狀或表面輪廓。

因此，多個切邊突出部322與切邊槽352配合併且坐置和鎖定在切邊槽352中，絕緣膜310的內表面324能夠通過使用呈切邊突出部322和切邊槽352的形式的機械互鎖裝置而抵靠於金屬板330的上表面333被鎖定或緊固到位。以這種方式，形成了高強度隔熱分離器或分隔組件300。因此，絕緣膜310經由金屬互鎖裝置而可滑動地被接收並且緊固至金屬板330，從而允許快速配裝組件的技術。粘合劑可以用於進一步將絕緣膜310和金屬板330緊固在一起。特別地，同樣可以設想其他的機械互鎖裝置和物理連接裝置。此外，絕緣膜310可以設計成具有配裝在金屬板330的相對的側部上的形狀。絕緣膜310和金屬板330可以通過與如上文所述在關於圖10的上下文中的絕緣膜210和金屬板230相同的材料和相同的過程形成。

在圖12中示出了高強度隔熱分離器或分隔組件600的另一變型具有金屬板結構件，其中，金屬板結構件具有呈表面塗層的形式的兩個絕緣區域。組件600包括金屬板602、第一絕緣區域610以及第二絕緣區域612。在這種變型中，第一絕緣區域610和第二絕緣區域612是形成在金屬板602的上表面604和下表面606上的塗層並且是附接至金屬板602的上表面604和下表面606的塗層。第一絕緣區域610和第二絕緣區域612由絕緣材料形成。絕緣材料可以是在排放溫度和壓力下具有期望的導熱水平、期望的穩固性和強度的聚合物材料，比如那些包括如先前描述的聚合物。一種特別地合適的材料是聚四氟乙烯(PTFE)，該聚四氟乙烯(PTFE)在商業上可獲得的為TEFLONTM。可以類似地設想任意其他的製冷劑可兼容的聚合物。例如，絕緣材料還可以是複合聚合物塗層。金屬板602的不同的選擇區域可以由這種第一絕緣區域610和第二絕緣區域612來塗覆；然而，塗層布置在使組件600(在渦旋壓縮機內從高壓側至低壓側)兩側的熱傳遞最少的區域中。第一絕緣區域610和第二絕緣區域612可以由相同的絕緣材料組分形成或可以由不同的絕緣材料組分形成。此外，第一絕緣區域610和第二絕緣區域612可以在替代性的變型中是延伸橫過中央布置的孔口630的表面的單個連續的塗層。

如所示的，金屬板602限定傾斜側部634、平坦的上區域636以及端接邊緣640。中央布置的孔口630坐置在同中心的凹陷部620中，同中心的凹陷部620從平坦的上區域636的平面凹陷。端接邊緣640可以具有突出環642，突出環642能夠經由周緣區域焊接附接壓縮機的殼體或殼，如上文所述。第一絕緣區域610和第二絕緣區域612附接至金屬板602並且與金屬板602的形狀相符合。如同其他實施方式，金屬板602可以具有與所示出的不同的形狀或表面輪廓。第一絕緣區域610和第二絕緣區域612從中央布置的孔口630延伸至傾斜側部634，儘管如圖12中所示，第一絕緣區域610和第二絕緣區域612兩者在端接邊緣240之前終止，該端接邊緣240能夠物理上附接至壓縮機的殼體或殼。第一絕緣區域610和第二絕緣區域612可以塗覆至作為絕緣聚合物塗層的母體的表面。例如，這種絕緣區域塗層的母體可以經由塗漆、液體噴塗、靜電噴塗、鑄造、浸染等來塗覆。隨後，母體可以例如通過使用光化學輻射、電子束固化或升高溫度被乾燥(以移除一個或更多個液體載體)並且可選地被固化或交聯。在特定的變型中，儘管第一絕緣區域610和第二絕緣區域612的厚度可以略微變化，第一絕緣區域和第二絕緣區域的最大厚度可以大於等於大約10微米(μm)且小於等於大約100μm，可選地大於等於大約25μm且小於等於大約75μm，並且在特定的方面中，第一絕緣區域和第二絕緣區域的最大厚度可以大於等於大約40微米(μm)且小於等於大約60μm。在特定的變型中，對於每個相對應的絕緣塗層的合適的厚度可以是大約50μm。由於對塗層厚度的上限範圍和整體強度的限制，與像圖10至圖11中的結構絕緣部件相比較，或與具有更高強度的其他設計(例如，像在圖3至圖4中夾置絕緣區域)相比較，通過非限制性示例的方式，金屬板上的絕緣區域塗層可以在一定程度上被限制在特定的應用中。因此，具有絕緣區域塗層的這種變型可以特別地適用於經受相對較低的溫度和較低壓力條件的渦旋壓縮機應用。

如同在圖20中所示的特定的變型中，根據本公開的特定變型的分隔組件650設置成避免將絕緣區域沿著邊緣放置。因此，第一絕緣區域660和/或第二絕緣區域662可以從靠近端接邊緣672的邊緣區域670省略(例如，在塗覆塗層的母體期間通過掩蔽)或在塗覆之後從邊緣區域670移除。由於在焊接期間的加熱，在絕緣區域660、662中的絕緣材料可以被損壞，因為在進行焊接之後熱從焊接區域擴散。因此，在特定的變型中，第一絕緣區域660和/或第二絕緣區域662可以在將分隔組件650焊接至渦旋壓縮機殼體或殼之前從邊緣區域670移除。

圖13和圖14示出了傳熱機構的示意圖。圖13示出了橫過如同圖3至圖4中的根據本公開的一種實施方式的高強度隔熱分離器或分隔組件110的傳熱機構。圖14示出了橫過如同圖10中的高強度隔熱分離器或分隔組件200的另一變型的傳熱機構。如所示的，Td是排放室內的排放溫度。Ts是與入口室中的溫度對應的吸入溫度。TF-1是分別沿著組件110和組件200的上表面(圖13中的表面400和圖14中的表面410)的製冷劑溫度。TF-2是分別沿著組件110和組件200的下表面(圖13中的表面402和圖14中的表面412)的製冷劑溫度。如能夠觀察到的，組件(例如，100或200)的熱導率越低，通過傳導和熱傳遞發生的熱傳遞越少，從而使TF-2和Ts溫度的任何增加程度最小。減小所傳遞的熱量能夠使吸入氣體溫度Ts的任何增大程度最小。

圖15示出了根據本公開的特定變型的高強度隔熱分離器或分隔組件500的另一變型，該高強度隔熱分離器或分隔組件500包括夾置絕緣真空室的金屬結構件。分隔組件500包括開口512，經壓縮的流體能夠在被壓縮之後穿過開口512。分隔組件500包括第一金屬結構件或上板520和第二金屬結構件或下板522。上板520和下板522在其之間限定了絕緣區域530。可選環534用於將絕緣區域530相對於外部環境密封。環534可以在上板520與下板522之間沿圍繞開口512的相對應的內周邊緣布置。在特定的方面，環可以是聚合物比如彈性體，或者環可以是金屬。在其他方面，環可以是將上板520熔接至下板522的金屬材料(例如，釺焊材料、焊料等)。

在這種變型中，絕緣區域530可以是低壓室或真空室。低壓室可以填充有處於低壓的惰性氣體或絕緣氣體，比如氬、氪、氙及其混合物。合適的真空水平壓力可以小於或等於大約10-2託爾(torr)。絕緣材料130可以是前述討論的任何材料。上板520和下板522可以放置在一起以形成與絕緣區域132對應的敞開的腔室。絕緣區域132可以填充有惰性絕緣氣體，或可以抽吸成真空以形成真空室。在減小絕緣區域132中的壓力之後，口或孔口532可以被密封以形成真空密封。

通過文中包含的特定示例可以進一步理解本公開的各實施方式。提供特定示例僅出於說明根據本教示如何製造和使用組分、裝置和方法的目的，除非另有清楚地陳述，並且其不意在表示該發明的給出的實施方式已經或還未製成或測試。

示例

比較示例1-熱流計算：常規的不具有絕緣件的消聲分隔板

比較示例1是常規的金屬消聲板兩側的從排放側至吸入側的估計的熱損失。理論的熱傳遞被計算並且基於傳導和對流的基本的熱傳遞過程。這種用於常規的分隔或消聲板的傳熱機構還基於圖2A中所示的機構。

在該測試模型中，用於渦旋壓縮機(ZP21K5E-PFV)的在ARI條件(45°/130°/65°F)下對R410A製冷劑(包括二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的近共沸的混合物的氫氟烴製冷劑)進行處理的輸入參數用於執行模擬計算。常規的鋼消聲板的熱導率為65.2W/m·K。基於渦旋壓縮機中的部件尺寸和參數，對消聲板的傳熱阻(R消聲器)被計算為等於0.001242K/W。總傳熱阻——包括R消聲器和對流——被計算為0.091K/W。因此，總熱傳導(Q)被計算為807.2W。該結果指的是常規的非絕緣消聲器或分隔板中兩側傳遞了807.2瓦特(watt)的熱。

示例2-熱流計算：本發明的具有PTFE絕緣材料的消聲分隔板

類似於上文對於比較示例1討論的計算，如下估算出相同ZP21K5E-PFV渦旋壓縮機的根據本公開的特定方面製備的具有聚四氟乙烯(PTFE)絕緣區域的絕緣消聲板(在文中稱為示例2)兩側的從排放側至吸入側的熱損失，其中，ZP21K5E-PFV渦旋壓縮機處於ARI條件下使用R410A製冷劑。所使用的PTFE是商業上購自DuPont的TEFLONTM。該PTFE與關於圖3至圖4的上下文中描述的設計類似的方式夾置在上板與下板之間。

在該測試模型中，用於渦旋壓縮機(ZP21K)的在ARI條件下對R410A製冷劑(包括二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的近共沸的混合物的氫氟烴製冷劑)進行處理的輸入參數包括TEFLONTM塗層的0.30W/m·K的熱導率。總傳熱阻是0.10K/W。總的熱傳導(Q)被計算為706.5W。該結果指的是對於示例2，僅706.5瓦特的熱在包括PTFE塗層的絕緣分隔組件兩側傳遞，而比較示例中的常規的非絕緣消聲板具有807.2瓦特的熱傳遞。因此，與比較示例1的常規消聲板相比，示例2的本發明的消聲組件板提供了在熱傳遞方面的大約12.5％的近似減小。

壓縮機的另外的試驗測試被執行以確認推薦的設計和上文理論的計算。壓縮機(型號ZP21K5E-PFV)被測試以核實效益增益。測試在關鍵操作點處被完成以評估根據不同標準的渦旋壓縮機的性能，例如測量在預定的飽和的蒸發溫度、預定的飽和的冷凝溫度以及預定的吸入氣體溫度下的壓縮機性能。一個這種標準為空氣調節和製冷協會(ARI)標準(45°/130°/65°F)。另一評價標準是CHEER(45°/100°/65°F)，該標準更緊密地接近壓縮機將更頻繁地操作的條件。另一實證性能評價(OP)用於評估更典型的壓縮機操作條件以評估效率獲益。

在不同的ARI、CHEER和OP條件下的各種測試的匯總結果如下在表格2中所示。

表格2

基於該試驗測試，本發明的示例2表示相對於比較示例1的當前EER在ARI條件下的3.9％能效比(EER)增益。與比較示例1相比，對於示例2而言，容量已經增大了3.6％，同時消耗的功率保持不變。除了容量和EER增益之外，示例2的上殼溫度顯著地被減小了大約6°F。在更典型的操作條件下，觀察到示例2相對於比較示例1具有高達8％的性能增益。然而，在低壓差(CHEER)條件下，在示例2與比較示例1之間仍然存在性能獲益，但該性能獲益不如OP和ARI條件下的性能獲益大。

因此，根據本公開的特定的方面，這些比較結果表明當使用較高壓力和較高溫度排放氣體時將具有更大的獲益。隨著吸入氣體過度加熱的程度增大，絕緣的TEFLONTM PTFE塗層在消聲板兩側傳導熱的熱阻更大。由於此，對於特定的壓縮機操作條件，已經觀察到10W的總功率節省。吸入氣體的主要指示是中間殼(Mid-Shell)溫度，通過根據本公開的特定的設計該中間殼溫度被觀察到減小了至少13°F。

示例3-熱流計算：具有尼龍-66絕緣件的本發明的消聲分隔板

類似於上文對於比較示例1和示例2討論的計算，如下估算出根據本公開的特定方面製備的如圖10中的具有尼龍-66膜絕緣區域的絕緣消聲板組件(在文中稱為示例3)兩側的從排放側至吸入側的熱損失。尼龍-66絕緣膜形成為1毫米的厚度。在該測試模型中，用於渦旋壓縮機(ZP21K5E-PFV)的在ARI條件下對R410A製冷劑(包括二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的近共沸的混合物的氫氟烴製冷劑)進行處理的輸入參數。未列出的變量或參數可以被假設為與上述示例2中的變量或參數相同。尼龍-66的熱導率是0.25W/m·K。總傳熱阻被計算為0.22K/W。總導熱(Q)是333W。因此，示例3中的具有尼龍-66膜絕緣區域的絕緣消聲板組件的所計算的傳熱量是333瓦特。該結果意味著，對於示例3，在具有尼龍-66膜的絕緣分隔組件兩側僅傳熱333瓦特，而比較示例中的常規的未絕緣的消聲板具有807.2瓦特的熱傳遞。這種設計的本發明的消聲組件板與常規消聲板相比提供了在傳熱方面大約59％的近似的減小。此外，下文的表格3提供了對於示例3在不同的測試條件下的傳熱結果的匯總。

表格3

類似的壓縮機性能測試如在比較示例1和示例2中的情況下的上文描述的方式來執行。在下文中比較結果(計算的和試驗所得)示出在表格4中。為了比較，還包括具有兩個金屬板的穩固的高強度消聲板組件，所述兩個金屬板夾置包括TEFLONTM PTFE的絕緣區域。另一穩固的高強度消聲板組件具有金屬板，其中在金屬板的上表面和下表面上均具有TEFLONTM PTFE塗層，如同圖12和圖20中所示的設計。

表格4

因此，包括布置在金屬板的頂部上的具有1毫米厚度的尼龍-66絕緣膜的分隔消聲板組件能夠提供特別期望的傳熱減少和改進的性能。

圖16中包括示出了用於具有這種高強度隔熱分隔組件的壓縮機的EER改進的曲線圖。在圖16中，TEFLONTM PTFE(示例2)與具有不同厚度(厚度分別為1毫米(示例3)、1.5毫米以及2毫米)的絕緣尼龍-66膜進行比較。如能夠觀察到的，針對2毫米厚的尼龍-66膜，在ARI、CHEER和OP條件下的性能發生最大的改進。

在圖17至圖19中，針對在單個類型的渦旋壓縮機中具有不同絕緣材料的分隔或消聲板組件，示出處於不同的性能等級條件(圖17處於ARI條件、圖18處於CHEER條件，並且圖19處於OP或正常操作條件)下的效率變化百分比的模型。如由本領域的技術人員所理解的，這種條件可以針對具有不同容量或設計的不同的渦旋壓縮機而變化。現有的技術指的是常規的金屬消聲板，與根據本公開形成的分隔組件——該分隔組件具有夾置如下不同的絕緣材料的金屬板：TEFLONTM PTFE、二氧化矽、橡膠、玻璃、巖棉、聚氨酯、纖維玻璃、二氧化矽氣凝膠以及真空矽酸鈣——相比較，針對這些消聲板還示出了吸入氣體溫度。表格5還提供了通過根據本公開的特定的方面包括絕緣材料的本發明的消聲板的平均傳熱、以及在ARI條件下針對1毫米厚的材料的減小百分比。

表格5

如能夠觀察到的，模型預測到膨脹的泡沫和以空氣填充的粉末具有較低的熱導率並且因此通過減小所傳遞的熱量而提供了改進的性能。EER的1％至19％的增大示出在圖17至圖19中。除了EER增益之外，通過根據本公開的不同的絕緣類型，吸氣溫度已經被顯著地減小了10°F至20°F。在經受最大壓差條件的OP操作條件下提供了最大獲益。此外，作為絕緣材料的真空矽酸鈣提供了在所有條件——包括CHEER測試——下的特別有效的改進。

如此，通過具有TEFLONTM PTFE塗層——該TEFLONTM PTFE塗層作為焊接的壓縮機中的金屬板上的絕緣區域——的消聲板組件而提供了顯著的性能益處。更具體地，在特定的變型中觀察到2％至9％的容量增益。類似地，除了在OP條件下之外，觀察到在功率消耗中高達3％的減小。EER增益是顯著的，例如當在渦旋壓縮機中使用這種變型時EER增益是大約3％至7％。

出於說明和描述的目的已經提供各實施方式的上文描述。各實施方式的上文描述不意在是排他性的或限制本公開。特定的實施方式的各個元件或特徵通常不局限於該特定的實施方式，但在可適用的情況下，其可互換並且可以使用在選定的實施方式中，即使未具體地示出或描述。特定的實施方式的各個元件或特徵還可以以許多方式變化。這些變型不被認為偏離於本公開，並且所有這種修改意在包括在本公開的範圍內。