渦旋膨脹機的製作方法

2023-06-26 07:31:36

專利名稱：渦旋膨脹機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種渦旋膨脹機，通過使定渦旋和動渦旋嚙合，在雙方之間形成膨脹 室，根據自轉控制機構的自轉控制使動渦旋轉動時，膨脹室改變容積的同時進行移動，從而 進行工作流體的吸入、膨脹、排出。
背景技術：
—直以來在這種渦旋膨脹機中，為了對定渦旋和動渦旋的滑動面進行潤滑，由供 油泵將存儲在密封箱底部的潤滑油抽上來進行供給。但是由於在製造供油泵時，必須需要 複雜的切削加工等，因而存在引起成本增加的問題。針對該問題，公開了一種下述那樣的通 過廉價結構可進行可靠地潤滑的技術(例如參考專利文獻1)。 圖12是現有渦旋膨脹機的大致剖視圖。在該渦旋膨脹機中，包括工作流體導入管 44和潤滑油吸入管46。工作流體導入管44固定在定渦旋41上，將密封箱42內的工作流 體引導到膨脹室43內。潤滑油吸入管46的一端與工作流體導入管44相連，另一端浸泡在 存儲於密封箱42底部的潤滑油45內。根據伯努利定理，由從工作流體導入管44流入膨脹 室43內的製冷劑，將存儲在密封箱42底部的潤滑油45抽上來。
專利文獻1 :日本特開2003-166402號公報 但是，為了對定渦旋和動渦旋的滑動部之外的滑動部位、例如軸承或自轉控制機 構進行潤滑，必須設置其它的供油泵等。 而且，在根據伯努利定理進行供油時，由於通過從工作流體導入管流入膨脹室內 的製冷劑將潤滑油抽上來，所以當流入的製冷劑流量多時，會大量吸入潤滑油，因此具有吸 入效率低下的問題。

發明內容
因而本發明的目的是解決上述問題，提供一種由簡單結構即可對滑動部進行潤 滑，且可防止吸入效率低下的渦旋膨脹機。 本發明的技術方案1所涉及的渦旋膨脹機，包括膨脹機構部，該膨脹機構部使從 端板立起渦旋狀渦巻部的定渦旋和動渦旋嚙合並在雙方之間形成膨脹室，並在根據自轉控 制機構的自轉控制條件下使上述動渦旋沿圓軌道轉動時通過上述膨脹室一邊改變體積一 邊移動而進行工作流體的吸入、膨脹、排出，其特徵在於，將由吸入壓力所保持的潤滑油供 給到上述動渦旋的渦巻背部側的端板背面上，在上述動渦旋的端板上設置了對上述端板背 面和上述動渦旋中心部的渦巻部底面進行聯通的通路，在上述通路內設置節流部，以針對 作為吸入的上述工作流體的製冷劑量，以大於等於2重量％但小於20重量％的比例，向上 述膨脹室供應潤滑油。
本發明的技術方案2所涉及的渦旋膨脹機，包括膨脹機構部，該膨脹機構部使從 端板立起渦旋狀渦巻部的定渦旋和動渦旋嚙合並在雙方之間形成膨脹室，並在根據自轉控 制機構的自轉控制條件下使上述動渦旋沿圓軌道轉動時通過上述膨脹室一邊改變體積一 邊移動而進行工作流體的吸入、膨脹、排出，其特徵在於，在上述動渦旋的渦巻背部側的端 板背面上，設置了將中心部和外周部隔開的密封部件，將由吸入壓力所保持的潤滑油供給 到上述端板背面中心部，將由比吸入壓力低但比排出壓力高的壓力所保持的潤滑油供給到 上述端板背面外周部，而且，在上述動渦旋的端板上設置了對上述端板背面中心部和上述 動渦旋中心部的渦巻部底面進行聯通的通路。 本發明的技術方案3所涉及的渦旋膨脹機，包括膨脹機構部，該膨脹機構部使從 端板立起渦旋狀渦巻部的定渦旋和動渦旋嚙合並在雙方之間形成膨脹室，並在根據自轉控 制機構的自轉控制條件下使上述動渦旋沿圓軌道轉動時通過上述膨脹室一邊改變體積一 邊移動而進行工作流體的吸入、膨脹、排出，其特徵在於，將由吸入壓力所保持的潤滑油供 給到上述動渦旋的渦巻背部側的端板背面上，在上述動渦旋的渦巻前端部上形成了密封片 存儲槽，用於存儲密封片，在上述動渦旋的端板上設置了對上述端板背面和上述密封片存 儲槽的底面進行聯通的通路。 本發明的技術方案4所涉及的渦旋膨脹機，包括膨脹機構部，該膨脹機構部使從 端板立起渦旋狀渦巻部的定渦旋和動渦旋嚙合並在雙方之間形成膨脹室，並在根據自轉控 制機構的自轉控制條件下使上述動渦旋沿圓軌道轉動時通過上述膨脹室一邊改變體積一 邊移動而進行工作流體的吸入、膨脹、排出，其特徵在於，在上述動渦旋的渦巻背部側的端 板背面上，設置了將中心部和外周部隔開的密封部件，將由吸入壓力所保持的潤滑油供給 到上述端板背面中心部，將由比吸入壓力低但比排出壓力高的壓力所保持的潤滑油供給到 上述端板背面外周部，而且，在上述動渦旋的渦巻前端部上形成了密封片存儲槽，用於存儲 密封片，在上述動渦旋的端板上設置了對上述端板背面中心部和上述密封片存儲槽的底面 進行聯通的通路。 本發明的技術方案5所涉及的渦旋膨脹機，在第1或第2技術方案的基礎上，其 特徵在於上述通路與形成在上述動渦旋的渦巻部內壁側上且剛封閉後的上述膨脹室相聯 通。 本發明的技術方案6所涉及的渦旋膨脹機，在第1或第2技術方案的基礎上，其 特徵在於上述通路與形成在上述動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉後的上述膨脹室相聯 通。 本發明的技術方案7所涉及的渦旋膨脹機，在第1或第2技術方案的基礎上，其特 徵在於作為上述通路，設置了第1通路和第2通路，第1通路與形成在上述動渦旋的渦巻 部內壁側上且剛封閉後的第1上述膨脹室相聯通，第2通路與形成在上述動渦旋的渦巻部 外壁側上且剛封閉後的第2上述膨脹室相聯通。 本發明的技術方案8所涉及的渦旋膨脹機，在第3或第4技術方案的基礎上，其特 徵在於除了上述通路之外，還設置了第1通路，上述第1通路與形成在上述動渦旋的渦巻 部內壁側上且剛封閉後的上述膨脹室相聯通。 本發明的技術方案9所涉及的渦旋膨脹機，在第3或第4技術方案的基礎上，其特 徵在於除了上述通路之外，還設置了第2通路，上述第2通路與形成在上述動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉後的上述膨脹室相聯通。 本發明的技術方案10所涉及的渦旋膨脹機，在第3或第4技術方案的基礎上，其 特徵在於除了上述通路之外，設置了第1通路和第2通路，上述第1通路與形成在上述動 渦旋的渦巻部內壁側上且剛封閉後的第1上述膨脹室相聯通，上述第2通路與形成在上述 動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉後的第2上述膨脹室相聯通。 本發明的技術方案11所涉及的渦旋膨脹機，在第2 第4技術方案的基礎上，其 特徵在於在上述通路內設置節流部，以針對作為吸入的上述工作流體的製冷劑量，以大於 等於2重量％但小於20重量％的比例，向上述膨脹室供應潤滑油。 本發明的技術方案12所涉及的渦旋膨脹機，在第1 第4技術方案的基礎上，其 特徵在於作為上述工作流體的製冷劑為高壓製冷劑，例如是二氧化碳。
發明效果 本發明的渦旋膨脹機能夠可靠地對定渦旋和動渦旋的滑動部進行潤滑，並且防止 吸入效率下降。特別是在使用高壓 低壓縮比製冷劑即二氧化碳製冷劑時，能夠實現高效 率化。


圖1是表示本發明實施例1中的渦旋膨脹機的剖視圖； 圖2是表示圖1所示渦旋膨脹機的動渦旋的立體圖； 圖3是表示本發明實施例2中渦旋膨脹機的動渦旋的立體圖； 圖4是表示對本發明實施例3中渦旋膨脹機的製冷劑進行封閉過程的說明圖(剛
封閉後的狀態)； 圖5是表示對本發明實施例3中渦旋膨脹機的製冷劑進行封閉過程的說明圖(從 剛封閉後轉動了30。的狀態)； 圖6是表示對本發明實施例3中渦旋膨脹機的製冷劑進行封閉過程的說明圖(從 剛封閉後轉動了60。的狀態)； 圖7是表示對本發明實施例4中渦旋膨脹機的製冷劑進行封閉過程的說明圖(剛 封閉後的狀態)； 圖8是表示對本發明實施例4中渦旋膨脹機的製冷劑進行封閉過程的說明圖(從 剛封閉後轉動了30。的狀態)； 圖9是表示對本發明實施例4中渦旋膨脹機的製冷劑進行封閉過程的說明圖(從 剛封閉後轉動了60。的狀態)； 圖10是表示本發明實施例5中膨脹機效率相對於渦旋膨脹機的膨脹室的潤滑油 供給量的特性圖； 圖11是表示本發明實施例5中潤滑油與渦旋膨脹機的製冷劑循環量的最佳供給 比例的特性圖； 圖12是現有渦旋膨脹機的簡略剖視圖。
具體實施例方式
符合本發明第1實施形態的渦旋膨脹機將由吸入壓力所保持的潤滑油供給到上述動渦旋的渦巻背部側的端板背面，並在上述動渦旋的端板上設置了對上述端板背面和上 述動渦旋中心部的渦巻部底面進行聯通的通路。根據本實施形態，由於將潤滑油供應到膨 脹室的吸入部內，伴隨著膨脹過程，按順序對定渦旋和動渦旋的滑動部進行潤滑，因而能夠 提供可靠性高的渦旋膨脹機。 符合本發明第2實施形態的渦旋膨脹機是這樣一種渦旋膨脹機，即，在上述動渦 旋的渦巻背部側的端板背面上，設置了將中心部和外周部隔開的密封部件，將由吸入壓力 所保持的潤滑油供給到端板背面中心部，將由比吸入壓力低但比排出壓力高的壓力所保持 的潤滑油供給到端板背面外周部，而且，在上述動渦旋的端板上設置了對上述端板背面中 心部和上述動渦旋中心部的渦巻部底面進行聯通的通路。根據本實施形態，特別是在膨脹 比大的場合下，由於動渦旋不以過大壓力對定渦旋進行推壓，因而能夠提供可靠性高的渦 旋膨脹機。 符合本發明第3實施形態的渦旋膨脹機是這樣一種渦旋膨脹機，即，將由吸入壓 力所保持的潤滑油供給到上述動渦旋的渦巻背部側的端板背面，在上述動渦旋的渦巻前端 部上形成了密封片存儲槽，用於存儲密封片，在上述動渦旋的端板上設置了對端板背面和 密封片存儲槽的底面進行聯通的通路。根據本實施形態，由於能夠由潤滑油充滿密封片存 儲槽和密封片的間隙，因而相對於逸出渦巻部而洩漏的製冷劑，提高了密封性，可以提供高 性能的渦旋膨脹機。而且由於潤滑油通過密封片存儲槽和密封片的間隙，伴隨著膨脹過程， 按順序對定渦旋和動渦旋的滑動部進行潤滑，因而能夠提供可靠性高的渦旋膨脹機。
符合本發明第4實旋形態的渦旋膨脹機是這樣一種渦旋膨脹機，即，在動渦旋的 渦巻背部側的端板背面上，設置了將中心部和外周部隔開的密封部件，將由吸入壓力所保 持的潤滑油供給到端板背面中心部，將由比吸入壓力低但比排出壓力高的壓力所保持的潤 滑油供給到端板背面外周部，而且，在動渦旋的渦巻前端部上形成了密封片存儲槽，用於存 儲密封片，在上述動渦旋的端板上設置了對端板背面中心部和密封片存儲槽的底面進行聯 通的通路。根據本實施形態，特別是在膨脹比大的場合下，由於動渦旋不以過大壓力對定渦 旋進行推壓，因而能夠提供可靠性更高的渦旋膨脹機。 本發明第5實施形態是在符合第1或第2實施形態的渦旋膨脹機中，通路與形成 在動渦旋的渦巻部內壁側上且剛封閉後的上述膨脹室相聯通。根據本實施形態，特別是在 低負荷下膨脹機構部的溫度升高時，構成形成於動渦旋的渦巻部內壁側的膨脹室的動渦旋 和定渦旋渦巻部的接觸部的空隙會因熱膨脹而變寬，但是在此場合下，注入到膨脹室內的 潤滑油將仍然可以提高密封性，能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。 本發明第6實施形態是在符合第1或第2實施形態的渦旋膨脹機中，通路與形成 在動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉後的上述膨脹室相聯通。根據本實施形態，特別是在 過負荷下膨脹機構部的溫度下降時，構成形成於動渦旋的渦巻部外壁側的膨脹室的動渦旋 和定渦旋渦巻部的接觸部的空隙會因熱收縮而變寬，但是在此場合下，注入到膨脹室內的 潤滑油仍然可提高密封性，能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。 本發明第7實施形態是在符合第1或第2實施形態的渦旋膨脹機中，作為上述通 路，設置了第1通路和第2通路，第1通路與形成在上述動渦旋的渦巻部內壁側上且剛封閉 後的第1膨脹室相聯通，第2通路與形成在上述動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉後的第 2膨脹室相聯通。根據本實施形態，即使在低負荷下膨脹機構部的溫度升高時，或在過負荷下膨脹機構部的溫度下降時，注入到膨脹室內的潤滑油也可提高密封性，能夠提供性能更 高的渦旋膨脹機。 本發明第8實施形態是在符合第3或第4實施形態的渦旋膨脹機中，除了上述通 路之外，還設置了第1通路，上述第1通路與形成在上述動渦旋的渦巻部內壁側上且剛封閉 後的上述膨脹室相聯通。根據本實施形態，不僅可以將逸出渦巻部的製冷劑漏走，還特別是 在低負荷下膨脹積構部的溫度升高時，構成形成於動渦旋的渦巻部內壁側的膨脹室的動渦 旋和定渦旋渦巻部的接觸部的空隙會因熱膨脹而變寬，在此場合下，注入到膨脹室內的潤 滑油將仍然可以提高密封性，能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。 本發明第9實施形態是在符合第3或第4實施形態的渦旋膨脹機中，除了上述通 路之外，還設置了第2通路，上述第2通路與形成在上述動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉 後的上述膨脹室相聯通。根據本實施形態，不僅可以將逸出渦巻部的製冷劑漏走，還特別是 在過負荷下膨脹機構部的溫度下降時，構成形成於動渦旋的渦巻部外壁側的膨脹室的動渦 旋和定渦旋的渦巻部的接觸部空隙會因熱收縮而變寬，在此場合下，注入到膨脹室內的潤 滑油將仍然可以提高密封性，能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。 本發明第10實施形態是在符合第3或第4實施形態的渦旋膨脹機中，除了上述通 路之外，設置了第1通路和第2通路，上述第1通路與形成在上述動渦旋的渦巻部內壁側上 且剛封閉後的第1膨脹室相聯通，上述第2通路與形成在上述動渦旋的渦巻部外壁側上且 剛封閉後的第2膨脹室相聯通。根據該實施形態，不僅可以將逸出渦巻部的製冷劑漏走，還 可以在低負荷下膨脹機構部的溫度升高時，在過負荷下膨脹機構部的溫度下降時，通過注 入到膨脹室內的潤滑油提高密封性，因而能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。
本發明第11實施形態是在符合第1 第4實施形態的渦旋膨脹機中，針對作為被 吸入的上述工作流體的製冷劑的量，以大於等於2重量％但是小於20重量％的比例，向上 述膨脹室供應潤滑油，在上述通路內設置節流部。根據本實施形態，在提高吸入效率的同 時，還提高了密封性，能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。 本發明第12實施形態是在符合第1 第4實施形態的渦旋膨脹機中，作為上述工 作流體的製冷劑為高壓製冷劑，例如是二氧化碳。根據本實施形態，由於與氟利昂系製冷劑 相比，在膨脹過程中理論回收動力大，因而能夠進一步提高循環效率。而且由於與氟利昂系 製冷劑相比，二氧化碳製冷劑壓差大，因而使密封性進一步提高，能夠提供性能更高的渦旋 膨脹機。〔實施例1〕 下文將參考附圖對本發明的實施例進行介紹。本發明並不局限於該實施例的記 載。
圖1是表示本發明實施例1中的渦旋膨脹機的剖視圖。 本實施例中的渦旋膨脹機將與定渦旋12嚙合的動渦旋13夾持在主軸承部件11 與由螺栓緊固在該主軸承部件11上的定渦旋12之間，主軸承部件11對通過焊接或熱壓配 合等方式固定在密封容器1內的曲柄軸4的主軸部4a進行支撐。在動渦旋13和主軸承部 件11之間設置了防止動渦旋13自轉並以圓軌道運動的方式進行導向的奧德姆環(才^夕' 等自轉控制機構14。 在上述結構中，通過由位於曲柄軸4上端的偏心軸部4b對動渦旋13進行偏心驅動，使動渦旋13進行圓軌道運動。由該運動，形成在定渦旋12和動渦旋13之間的膨脹室 15 —邊從中央部向外周側移動一邊擴大。利用該變化，從通到密封容器1外的吸入管16和 定渦旋12中央部的吸入口 17吸入製冷劑並使其膨脹。規定壓力以下的製冷劑氣體從定渦 旋12外周側的排出口 18排出到密封容器1外。 曲柄軸4的下端側由副軸承部件21支撐，在曲柄軸4的下端配置了容積式泵25。 潤滑油6由容積式泵25從潤滑油池20抽上來，經過設置在曲柄軸4軸向中心的供油路徑 (圖中未示)，將由吸入壓力所保持的潤滑油6供給到端板背面上，對主軸承部lla和偏心 軸承部lib進行潤滑和冷卻。然後經過潤滑油返回孔26，返回潤滑油20，進行再循環。
另一方面，到達了偏心軸承部lib的潤滑油6的一部分由設置在動渦旋13內部的 節流通路28減壓，供給到背壓室29。而且，在動渦旋13的渦巻背部側的端板背面上，設置 了將中心部和外周部隔開的密封部件5。密封部件5將到達偏心軸承部lib的潤滑油6的 壓力和背壓室29的壓力隔開。 隨著供應到背壓室29內的潤滑油6的積存，背壓室29的壓力升高。為了保持該 壓力恆定，設有背壓調整機構9。 一旦背壓室29的壓力比所設定的壓力高，則背壓調整機構 9工作，將背壓室29的潤滑油6與製冷劑一起排出到密封容器1外。通過該背壓調整機構 29的工作，特別是在膨脹比大時，由於動渦旋13不以過大壓力對定渦旋12進行推壓，所以 能夠提供可靠性高的渦旋膨脹機。 圖2是表示圖1所示渦旋膨脹機的動渦旋的立體圖。 在圖2中，在動渦旋13的端板13a的上面即渦巻部底面13b上形成了渦旋狀渦巻 部13c，而且在端板13a上形成了對動渦旋13的渦巻背部側的端板背面13d和動渦旋13中 心部的渦巻部底面13b進行聯通的通路30。 由這種結構，潤滑油6供應到膨脹室15的吸入部內，伴隨著膨脹過程，按順序對定
渦旋12和動渦旋13的滑動部進行潤滑。從而能夠提供可靠性高的渦旋膨脹機。 在動渦旋13的渦巻背部側的端板背面13d上也可以不設置將中心部和外周部隔
開的密封部件5 (圖中未示)，此時，由於結構簡單，能夠減少加工工序，因而能夠提供成本
更低的渦旋膨脹機。〔實施例2〕 圖3是表示本發明實施例2中渦旋膨脹機的動渦旋的立體圖。 該實施例的渦旋膨脹機在動渦旋13的渦巻部13c前端部上形成了密封片存儲槽
32，用於存儲密封片31。在端板13a上形成了對密封片存儲槽32的底面和端板背面13d進
行聯通的通路33。 由該結構，能夠由潤滑油6充滿密封片存儲槽32和密封片31的間隙，從而提高對 逸出渦巻部13c而洩漏的製冷劑的密封性，提供高性能的渦旋膨脹機。
此外，由於潤滑油6通過密封片存儲槽32和密封片31的間隙，伴隨著膨脹過程， 按順序對定渦旋12和動渦旋13的滑動部進行潤滑，因而能夠提供可靠性高的渦旋膨脹機。
在動渦旋13的渦巻背部側端板背面13d上也可以不設置將中心部和外周部隔開 的密封部件5 (圖中未示)，此時，由於結構簡單，能夠減少加工工序，因而能夠提供成本更 低的渦旋膨脹機。
〔實施例3〕
圖4 圖6是表示本發明實施例3中渦旋膨脹機對製冷劑進行封閉過程的說明 圖。根據曲柄軸的轉動角度而圖示出兩個渦巻部對製冷劑進行封閉的過程。這裡，第l通 路30a表示設置在圖中未示的動渦旋13的端板13a上的位置。 圖4顯示形成第1膨脹室15a的瞬間。也就是示出了 通過動渦旋13的渦巻部 13c內壁側和定渦旋12的渦巻部12c外壁側的接觸而產生的接觸部34，形成第1膨脹室 15a的狀態(剛封閉後的狀態)。 圖5和圖6顯示第1膨脹室15a由動渦旋13的左旋轉動而順序膨脹的狀態(從 剛封閉後轉動了30。的狀態；從剛封閉後轉動了60。的狀態)。 在本實施例的渦旋膨脹機中，在動渦旋13的渦巻部13c內壁側形成了已經完成對
製冷劑封閉的第1膨脹室15a時，第1通路30a就和第1膨脹室15a相聯通。 通過形成第1通路30a，特別是在低負荷下膨脹機構部的溫度升高時，構成第1膨
脹室15a的、渦巻部12c與渦巻部13c的接觸部34部分的空隙由於熱膨脹而變寬，但是在
此場合下，注入到第1膨脹室15a內的潤滑油6起到提高密封性的作用。由該作用，能夠提
供性能更高的渦旋膨脹機。 此外，由第1通路30a，隨著第1膨脹室15a的膨脹，潤滑油6注入第1膨脹室15a， 但是一旦轉動到圖6所示的角度時，則第1通路30a由定渦旋12的渦巻部12c閉塞。從而 使潤滑油6不能過度地流入第1膨脹室15a內。 通過將本實施例的第1通路30a設置在圖3所示實施例2中的渦旋膨脹機的動渦
旋上，不僅可以將逸出渦巻部的製冷劑漏走，還特別是在低負荷下膨脹機構部的溫度升高
時，儘管構成形成於動渦旋的渦巻部內壁側上的膨脹室的動渦旋和定渦旋的渦巻部的接觸
部的空隙會變寬，但注入到膨脹室內的潤滑油仍然可以提高密封性，因而能夠提供性能更
高的渦旋膨脹機。〔實施例4〕 圖7 圖9是表示本發明實施例4中渦旋膨脹機對製冷劑進行封閉過程的說明 圖。根據曲柄軸的轉動角度而圖示出兩個渦巻部對製冷劑進行封閉過程。此時，第2通路 30b表示設置在圖中未示的動渦旋13的端板13a上的位置。 圖7顯示形成了第2膨脹室15b的瞬間。也就是示出了 由動渦旋13的渦巻部 13c外壁側和定渦旋12的渦巻部12c內壁側的接觸而產生的接觸部34，形成第2膨脹室 15b的狀態。 圖8和圖9顯示第2膨脹室15b由動渦旋13的左旋轉動而順序膨脹的狀態。 在本實施例的渦旋膨脹機中，在動渦旋13的渦巻部13c外壁側形成了已經完成對
製冷劑封閉的第2膨脹室15b時，第2通路30b和第2膨脹室15b相聯通。 通過形成第2通路30b，特別是在過負荷下膨脹機構部的溫度下降時，構成第2膨
脹室15b的渦巻部12c和渦巻部13c的接觸部34部分的空隙因熱收縮而變寬，但是在此場
合下，注入到第2膨脹室15b內的潤滑油6起到提高密封性的作用。由該作用，能夠提供性
能更高的渦旋膨脹機。 由第2通路30b，隨著第2膨脹室15b的膨脹，潤滑油6注入第2膨脹室15b，但是 一旦轉動到圖9所示的角度時，則第2通路30b由定渦旋12的渦巻部12c閉塞。因而使得 潤滑油6不會超出需要地流入第2膨脹室15b內。
也可以同時形成第l通路30a和第2通路30b兩個通路，其中第l通路30a在動 渦旋13的渦巻部13c內壁側形成了已經完成對製冷劑封閉的第1膨脹室15a時和第1膨 脹室15a相聯通，第2通路30b在動渦旋13的渦巻部13c外壁側形成了已經完成對製冷劑 封閉的第2膨脹室15b時和第2膨脹室15b相聯通。而且也可以相對於1個膨脹室，形成 多條通路。 通過這種結構，在低負荷下膨脹機構部的溫度升高時，或在過負荷下膨脹機構部 溫度下降時，均可對潤滑油的注入進行精細地控制，從而提高注入的潤滑油的密封性，能夠 提供性能更高的渦旋膨脹機。 通過將本實施例的第2通路30b設置在圖3所示實施例2中的渦旋膨脹機的動渦 旋上，不僅可以將逸出渦巻部的製冷劑漏走，而且還可以特別是在過負荷下膨脹機構部的 溫度下降時，儘管構成形成於動渦旋渦巻部外壁側上的膨脹室的動渦旋和定渦旋的渦巻部 的接觸部的空隙會變寬，但注入到膨脹室內的潤滑油仍然可以提高密封性，因而能夠提供 性能更高的渦旋膨脹機。 而且，通過將上述實施例的第1通路30a和本實施例的第2通路30b設置在圖3 所示實施例2中的渦旋膨脹機的動渦旋上，不僅可以將逸出渦巻部的製冷劑漏走，而且在 低負荷下膨脹機構部的溫度升高時，或在過負荷下膨脹機構部的溫度下降時，注入到膨脹 室內的潤滑油都可以提高密封性，因而能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。
〔實施例5〕 圖10是表示本發明實施例5中膨脹機效率相對於渦旋膨脹機的膨脹室的潤滑油 供給量的特性圖。 如圖所示，即使使條件1、條件2、條件3、條件4與運行條件變化，針對這些條件，也 存在效率變為最大的潤滑油6的供給比例。也就是如果向膨脹室15供給潤滑油6，則製冷 劑密封性提高，如果過量供給潤滑油，則潤滑油6與吸入體積的比值變大，因而吸入效率下 降。 圖11是表示本發明實施例5中潤滑油相對渦旋膨脹機的製冷劑循環量的最佳供 給比例的特性圖。 如圖所示，如果以大於等於2重量％但是小於20重量％的比例，向膨脹室15供應 潤滑油6，則會提高吸入效率並使密封性提高，從而能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。例如 通過在通路內設置縮小內徑等的節流部，就能夠實現大於等於2重量％但是小於20重量％ 的供給比例(圖中未示)。 作為工作流體的製冷劑可以使用高壓製冷劑，例如二氧化碳，由於與氟利昂系制 冷劑相比，在膨脹過程中理論回收動力大，因而通過使膨脹機高效率化，能夠進一步提高循 環效率。而且由於與氟利昂系製冷劑相比，二氧化碳製冷劑差壓大，因而使密封性提高，通 過在本發明中使用二氧化碳製冷劑，能夠提供性能更高的渦旋膨脹機。 如上所述，符合本發明的渦旋膨脹機將由吸入壓力所保持的潤滑油供給到動渦旋 的渦巻背部側的端板背面上，並且在端板上設置了對端板背面和動渦旋中心部的渦巻部底 面進行聯通的通路。通過該結構，將潤滑油供應到吸入部，隨著膨脹過程，按順序對定渦旋 和動渦旋的滑動部進行潤滑，從而能夠提供可靠性高的渦旋膨脹機。而且，工作流體並不局 限於製冷劑，也可以應用在以空氣、氦作為工作流體的渦旋膨脹機、或渦旋流體機械中。
權利要求
一種渦旋膨脹機，包括膨脹機構部，該膨脹機構部使從端板立起渦旋狀渦卷部的定渦旋和動渦旋嚙合並在雙方之間形成膨脹室，並在根據自轉控制機構的自轉控制條件下使上述動渦旋沿圓軌道轉動時通過上述膨脹室一邊改變體積一邊移動而進行工作流體的吸入、膨脹、排出，其特徵在於，將由吸入壓力所保持的潤滑油供給到上述動渦旋的渦卷背部側的端板背面上，在上述動渦旋的渦卷前端部上形成了密封片存儲槽，用於存儲密封片，在上述動渦旋的端板上設置了對上述端板背面和上述密封片存儲槽的底面進行聯通的通路。
2. —種渦旋膨脹機，包括膨脹機構部，該膨脹機構部使從端板立起渦旋狀渦巻部的定 渦旋和動渦旋嚙合並在雙方之間形成膨脹室，並在根據自轉控制機構的自轉控制條件下使 上述動渦旋沿圓軌道轉動時通過上述膨脹室一邊改變體積一邊移動而進行工作流體的吸 入、膨脹、排出，其特徵在於，在上述動渦旋的渦巻背部側的端板背面上，設置了將中心部和外周部隔開的密封部 件，將由吸入壓力所保持的潤滑油供給到上述端板背面中心部，將由比吸入壓力低但比排 出壓力高的壓力所保特的潤滑油供給到上述端板背面外周部，而且，在上述動渦旋的渦巻 前端部上形成了密封片存儲槽，用於存儲密封片，在上述動渦旋的端板上設置了對上述端 板背面中心部和上述密封片存儲槽的底面進行聯通的通路。
3. 根據權利要求1或2記載的渦旋膨脹機，其特徵在於除了上述通路之外，還設置了 第1通路，上述第1通路與形成在上述動渦旋的渦巻部內壁側上且剛封閉後的上述膨脹室 相聯通。
4. 根據權利要求1或2記載的渦旋膨脹機，其特徵在於除了上述通路之外，還設置了第2通路，上述第2通路與形成在上述動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉後的上述膨脹室 相聯通。
5. 根據權利要求1或2記載的渦旋膨脹機，其特徵在於除了上述通路之外，設置了第l通路和第2通路，上述第l通路與形成在上述動渦旋的渦巻部內壁側上且剛封閉後的第1 上述膨脹室相聯通，上述第2通路與形成在上述動渦旋的渦巻部外壁側上且剛封閉後的第 2上述膨脹室相聯通。
6. 根據權利要求1或2記載的渦旋膨脹機，其特徵在於在上述通路內設置節流部，以 針對作為吸入的上述工作流體的製冷劑量，以大於等於2重量％但小於20重量％的比例， 向上述膨脹室供應潤滑油。
7. 根據權利要求1或2記載的渦旋膨脹機，其特徵在於作為上述工作流體的製冷劑 為二氧化碳。
全文摘要
本發明用以提高渦旋膨脹機的可靠性和性能。將由吸入壓力所保持的潤滑油(6)供給到動渦旋(13)的渦卷背部側的端板背面(13d)上，在端板(13a)上設置了對端板背面(13d)和動渦旋中心部的渦卷部底面(13b)進行聯通的通路(30)。藉助於該結構，將潤滑油(6)供應到膨脹室的吸入部，隨著膨脹過程，按順序對定渦旋(12)和動渦旋(13)的滑動部進行潤滑。從而能夠提供可靠性高的渦旋膨脹機。
文檔編號F04C18/02GK101713299SQ200910252648
公開日2010年5月26日 申請日期2006年4月28日 優先權日2005年4月28日
發明者森本敬, 澤井清, 鶸田晃 申請人:松下電器產業株式會社