[发明专利]多级旋转型流体机械以及制冷循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以压缩机或膨胀机为代表的多级旋转型流体机械。并且，本发明还涉及一种使用该多级旋转型流体机械的制冷循环装置。

背景技术

提出有一种利用膨胀机回收制冷剂的膨胀能量，并将该回收的能量作为压缩机的一部分功来利用的动力回收式的制冷循环装置。例如，作为适用于这种制冷循环装置的膨胀机，正在研讨日本特开2005-106046号公报所示的二级旋转型膨胀机。

图10A、图10B是现有的二级旋转型膨胀机200的横剖面图。图10A表示第一级的工作缸205(第一工作缸205)，图10B表示第二级的工作缸206(第二工作缸206)。被吸入至第一工作缸205中的制冷剂在膨胀室内膨胀，而该膨胀室由第一工作缸205的动作室215b、第二工作缸206的动作室216a、以及连通两动作室215b、216a的连通孔204a构成。第一工作缸205和第二工作缸206被中板上下分隔开，以在厚度方向上贯通该中板的方式形成有连通孔204a。如果采用这种结构，则能够简单地将吸入制冷剂的动作室215a、使制冷剂膨胀的动作室215b、216a以及喷出制冷剂的动作室216b分隔开，同时在吸入侧的动作室215a可以360°连续吸入，从而能够降低吸入脉动。

在上述这样的二级旋转型膨胀机200中，连通孔204a的开口形状通常为圆形。以下，参照图11A～图11D的动作说明图，对连通孔204a的作用进行说明。图11A～图11D以时间序列来表示旋转轴203(参照图10A、图10B)逆时针旋转时的动作室215a、215b、216a、216b与连通孔204a的连通状态。各图的上段都对应于第一工作缸205侧、下段都对应于第二工作缸206侧。动作室215a、215b、216a、216b与连通孔204a的连通部分用斜线来表示。

图11A表示第一工作缸205的动作室215a与连通孔204a开始连通的瞬间。第一工作缸205的动作室215a与连通孔204a的连通是以伴随旋转轴203的旋转而使连通孔204a逐渐从关闭状态打开的方式开始的。如果根据图11A的例子，则第一工作缸205的动作室215a和连通孔204a开始连通的瞬间也就是连通孔204a的开口边缘和第一工作缸205的内周面的接点Q1与第一活塞209和第一工作缸205的接点P1一致的瞬间。在这一瞬间，在第二工作缸206侧，连通孔204a、动作室216a以及喷出端口206b三者连通。

图11B表示第一活塞209和第二活塞210都处于上止点的瞬间、即表示第一叶片211和第二叶片212最大程度地被压入的瞬间。第一工作缸205和第二工作缸206都只在该瞬间其动作室不会被分隔为两个。连通孔204a与第一工作缸205的动作室215(215a+215b)以及第二工作缸206的动作室216(216a+216b)连通。但是，如果更细致地观察，则会发现第一工作缸205的动作室215与吸入端口205b也连通，并且，第二工作缸206的动作室216与喷出端口206b也连通。即，从吸入端口205b吸入的制冷剂能够依次通过第一工作缸205的动作室215、连通孔204a以及第二工作缸206的动作室216，从而直接偏流喷出端口206b。

接下来，如果使旋转轴203旋转至如图11C所示的状态，则连通孔204a与第二工作缸206的动作室216a、216b之间的连通暂时结束。根据图11C的例子，连通孔204a与第二工作缸206的动作室216a开始连通的瞬间也就是连通孔204a的开口边缘和第二工作缸206内周面的接点Q2与第二活塞210和第二工作缸206的接点P2一致的瞬间。

图11D表示旋转轴203从图11C旋转了20°的状态。由第一工作缸205的动作室215b、第二工作缸206的动作室216a以及连通两动作室215b、216a的连通孔204a构成膨胀室。

如上所述，在这种二级旋转型膨胀机中，在连通孔204a开闭前后，有时产生制冷剂直接从吸入端口偏流到喷出端口的现象。这种现象从图11A的状态到图11C的状态为止的期间一直持续，从而成为降低膨胀机的性能的原因。

进而，再对另一个问题点进行说明。

图11B表示活塞209、210处于上止点的瞬间。第一工作缸205和第二工作缸206都只在该瞬间其动作室不会被分隔为两个。而且，当伴随旋转轴203的旋转而叶片211、212开始前进时，会重新开始形成动作室215a、216a(参照图11C、图11D)。