CN101165350A - 涡旋压缩机以及使用其的冷冻循环 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是，在气体注入循环中，可靠地向压缩室注入制冷剂，提高压缩室性能。为此提供一种涡旋压缩机(40)，具备：固定涡盘(7)，其在镜板(7a)上立起设置有旋涡状的盖板(7b)；旋转涡盘(8)，其与固定涡盘相对设置且可以旋转；背压室(18)，其位于旋转涡盘的背面，压力处于排出压力与吸入压力之间。在旋转涡盘，旋涡状的盖板(8b)立起设置在镜板(8a)上。在固定涡盘的盖板与旋转涡盘的盖板之间形成有多个压缩室(13)。在背压室具有注入气体状制冷剂的注入管(1)。

Description

涡旋压缩机以及使用其的冷冻循环

技术领域

本发明涉及涡旋压缩机，尤其涉及适合于冷冻循环的涡旋压缩机。

背景技术

为了提高冷冻循环的性能，专利文献1记载有使用气体注入循环(gasinjection cycle)。如该公报所述，在利用了气体注入循环的冷冻循环中，在减压部配置两个减压装置，并且在两个减压装置之间配置有气液分离器。然后，将在蒸发过程中产生的无助于吸热能力的具有中间压力(注入压力)的气体制冷剂，从气液分离器中取出，将取出的气体制冷剂注入(injection)压缩机的压缩室。因为导入压缩机的制冷剂从中间压力被压缩，所以压缩机的工作量减少。由此，可以提高冷冻循环的性能，并且因为注入气体不经过蒸发器，所以可以减少在蒸发器的压力损失。

气体注入有各种方法，在专利文献1记载的涡旋压缩机中，在固定涡盘上设有一个注入口(injection port)，注入制冷剂。并且气体制冷剂可以顺次并且间歇性地供应向密闭容积不同的两个压缩室，确定注入口的位置，以使其供应时间变得比较长。此时，确定注入口的位置以使注入的气体制冷剂不向吸入侧流出，只要有一个注入口，就可以将气体制冷剂可靠注入压缩室。

制冷剂注入的其它例子，记载于专利文献2。在该公报记载的涡旋压缩机中，取代气体注入，将液体制冷剂注入背压室。因为将低温的液体制冷剂从背压室向压缩室引导，所以排出温度的上升被抑制，其结果是可以抑制马达的绕组和润滑油等的温度上升。此处，因为不直接向压缩室注入而是向背压室注入，所以即使是吸入压力与排出压力的比值大的情况下，也可以确保将旋转涡盘向固定涡盘按压的力。

专利文献1：日本特开2003-120555号公报

专利文献2：日本特开平5-26188号公报

在涡旋压缩机中，压缩室的压力随着旋转涡盘的旋转运动而变动。在上述专利文献1记载的涡旋压缩机中，因为有一个注入口，所以根据旋转涡盘的相位(位置)，存在因压缩室的压力变动而导致注入量极度下降的顾虑。在注入量下降的最差的情况下，制冷剂从压缩室向注入口逆流。

另外，在具备注入循环的冷冻循环中，根据其运转条件，有压缩机中不被注入制冷剂而运转的情况。在该情况下，设于固定涡盘的注入口成为无助于压缩的死容积(dead volume)。而且若随着旋转涡盘的旋转，该部分变为低压，则再膨胀后再膨胀损失增大，压缩机效率降低。

并且，如果将气体制冷剂注入压缩室，则压缩室内的压力上升，要使旋转涡盘与固定涡盘相互分离的轴方向的力变大。其结果是在旋转、固定两涡旋盖板的齿顶和齿底之间产生空隙，压缩室的密闭性恶化，引起压缩机的效率下降。

在上述专利文献2记载的涡旋压缩机中，通过将液体制冷剂注入背压室，可以抑制排出温度的上升，并且可以抑制旋转涡盘与固定涡盘的分离力的增大。但是，虽然在气体注入中可以分离无助于吸热能力的气体冷却剂并减少压缩机的工作量，然而在液体注入时无法期待这样的效果。

另外，在液体注入时也存在着如下顾虑，即若压缩室内的压力变动，则注入量极度下降，或者制冷剂从压缩室经过背压室向注入配管逆流。另外在专利文献2记载的涡旋压缩机中，由于采用差压供油，因此如果向背压室注入，则向轴承等滑动部的供油量减少。在差压供油中，如下述那样因为没有供油用的泵等，所以难以增大供油量。

此处，在差压供油中，利用排出压力和背压室内压力(背压)的差压，将存积在密闭型压缩机的密闭容器的底部的润滑油，供应给轴承等滑动部。然后，在背压降低时，处于排出压力的环境中的润滑油经过轴承等滑动部流入背压室，维持背压。在该差压供油中，如果向背压室注入，则流入背压室的润滑油的量减少，向轴承等滑动部的供油量减少。

发明内容

本发明鉴于上述现有技术的缺点，一个目的是可靠地向压缩室注入制冷剂以及防止注入制冷剂的逆流。本发明的其他目的，是可靠注入制冷剂，提高压缩机性能。本发明的另外的其他目的，是抑制在不注入制冷剂时的压缩机的性能下降。而且本发明以达成这些目的中的至少任一个为目的。

为了达成上述目的，本发明的特征在于，一种涡旋压缩机，其在旋转涡盘的背面侧形成有用于将该旋转涡盘向固定涡盘按压的背压室，其中，设有注入管，向所述背压室注入压力处于该涡旋压缩机的排出压力与吸入压力之间的气体状制冷剂。

而且在该特征中，也可以在注入的气体状制冷剂中混入压力大致相同的液体制冷剂。也可以具有驱动旋转涡盘的轴，该轴在轴心部形成有贯通孔，在该轴的下端设置润滑油泵，对该涡旋压缩机的滑动部进行强制润滑。

达成上述目的的本发明的其他特征在于，一种涡旋压缩机，具备：固定涡盘，其在镜板上立起设置有旋涡状的盖板；旋转涡盘，其与固定涡盘相对设置且可以旋转；背压室，其位于旋转涡盘的背面，压力处于排出压力与吸入压力之间，在旋转涡盘，旋涡状的盖板立起设置在镜板上，在固定涡盘的盖板与旋转涡盘的盖板之间形成有多个压缩室，其中，在背压室具有注入气体状制冷剂的回路。

另外在该特征中，注入回路除了注入气体状制冷剂，也注入液状制冷剂也可以。也可以：具有收容旋转涡盘以及固定涡盘的密闭容器，在旋转涡盘的背面中心部形成压力接近于排出压力的第一空间，设有将存积于密闭容器底部的润滑油引导向该第一空间的装置，并设有使润滑油从第一空间向背压室漏出的装置、和使第一空间内的大部分润滑油不与密闭容器内的压缩气体混合而回到密闭容器底部的装置。

另外在上述特征中，也可以：在固定涡盘的最外周盖板的齿顶形成连通路，设有背压调整阀，所述背压调整阀对应于通过该连通路导入的吸入压力或压缩室压力与背压室压力之差，通过连通路将背压室的流体放出至吸入室或者压缩室，以此调整背压室的压力。也可以：在旋转涡盘的镜板上形成有连通背压室与压缩室或背压室与吸入室的背压孔，调整背压室的压力。也可以：在旋转涡盘的镜板上形成有间歇性地连通背压室与压缩室或背压室与吸入室的背压孔，调整背压室的压力。

为了达成上述目的，本发明的另外的其他特征在于，在将压缩机、切换阀、第一热交换器、第一减压阀、气液分离器、第二减压阀、第二热交换器用配管顺次连接的冷冻循环中，压缩机在旋转涡盘的背面侧，形成有用于将该旋转涡盘向固定涡盘按压的背压室，设有注入管，该注入管将压力处于该涡旋压缩机的排出压与吸入压之间的气体状制冷剂向背压室注入，连接气液分离器和压缩机的注入管。

根据本发明，即使压缩室的压力发生变动，也能够可靠地将气体制冷剂或气液混合制冷剂注入压缩机，因此冷冻循环的性能得到提高。另外，因为注入制冷剂不会从压缩室倒流，所以不再需要注入配管中的止回阀。并且，可以抑制不注入制冷剂时的压缩机的效率下降。

附图说明

图1是有关本发明的冷冻循环的系统图；

图2是有关本发明的涡旋压缩机的一个实施例的纵截面图；

图3是由图2所示的涡旋压缩机具有的旋转涡盘和固定涡盘形成的压缩室的俯视图；

图4是说明图2所示的涡旋压缩机的压缩室内的压力变化的图表；

图5是形成于图2所示的涡旋压缩机上的背压孔的详细纵截面图；

图6是形成于图2所示的涡旋压缩机上的背压孔的俯视图；

图7是有关本发明的涡旋压缩机的其他实施例的纵截面图；

图8是图2或图7所示的涡旋压缩机具有的背压调整阀的纵截面图。

图中，

1-注入管；2-背压调整阀；7-固定涡盘；8-旋转涡盘；13-压缩室；18-背压室；35-背压孔；40-涡旋压缩机；50-冷冻循环。

具体实施方式

以下，利用附图说明关于本发明的冷冻循环以及其使用的涡旋压缩机的一个实施例。图1表示具有注入循环的冷冻循环50的系统图。该图1表示空调的冷冻循环50。空调通过切换阀41切换冷气运转循环和暖气运转循环。以下，对于冷气运转的情况，说明该冷冻循环50。在冷气运转中，切换阀41如图1的实线所示被切换，制冷剂向箭头方向流动。

冷冻循环50具备：压缩制冷剂的涡旋压缩机40；切换该涡旋压缩机40的排出气体的流向的切换阀41；作为凝结器发挥作用的第一热交换器42；对在该第一热交换器42凝结的制冷剂进行减压的第一、第二膨胀阀43、45；在该第一、第二膨胀阀43、45之间配置的气液分离器44；以及使在第二膨胀阀45减压了的制冷剂蒸发的第二热交换器46，这些设备按顺序由配管连接。

气液分离器44连接有注入配管47。注入配管47的一端连接于涡旋压缩机40。注入配管47内流通有气体制冷剂，该气体制冷剂是从在压缩机40被压缩并在第一热交换器42凝结的气液混合制冷剂中由气液分离器44分离出来的。在注入配管47的中途设有止回阀48。压缩机40以及第一热交换器42、第一减压阀43、气液分离器44、注入配管47等形成注入循环。

第一热交换器42配置于室外侧，通过图中未表示的室外风扇与室外空气通风，与室外空气进行强制热交换。第一膨胀阀43以及第二膨胀阀45，不论是在冷气还是在暖气循环中，都对制冷剂压力进行二级减压，令其膨胀。第一膨胀阀43以及第二膨胀阀45的阀开度可变，由图中没有表示的控制装置控制。

在第一膨胀阀43以及第二膨胀阀45之间设置的气液分离器44，对在第一膨胀阀43或者第二膨胀阀45处膨胀的制冷剂中含有的液体制冷剂和气体制冷剂进行分离。然后，将液体制冷剂送出至第二膨胀阀45，将气体制冷剂送出至注入配管47。气液分离器44内的制冷剂，由于在第一膨胀阀43中膨胀被减压，所以其压力是压缩机40的排出压力和吸入压力中间的压力。第二热交换器46，是配置于室内侧的热交换器，通过图中未表示的室内风扇，与室内空气进行强制热交换。

以下，详细叙述如此构成的本实施例中表示的冷冻循环50的动作。在涡旋压缩机40被压缩了的高温高压的气体制冷剂，通过切换阀41被送往第一热交换器42，在第一热交换器42处与室外风扇送来的室外空气进行热交换而放热，凝结液化。凝结了的制冷剂被送往第一膨胀阀43，在第一膨胀阀43处减压至低于涡旋压缩机40的排出压力、且高于涡旋压缩机40的吸入压力的中间压力。然后，成为气液两相的湿润制冷剂，被送往气液分离器44。该湿润制冷剂在气液分离器44处被分离为液体制冷剂和气体制冷剂。

在气液分离器44处被分离的气体制冷剂，通过注入配管47以及止回阀48，注入后述的涡旋压缩机40的背压室。在涡旋压缩机40内，从背压室流入压缩室。因此，在冷气运转循环中，由于将在气液分离器44处被分离的气体制冷剂在压缩机40从中间压力开始压缩，所以涡旋压缩机40的工作量减少，可以提高冷冻循环的效率。

其理由是，即使使气体制冷剂膨胀至低压再引导向第二热交换器46，对作为蒸发器发挥作用的第二热交换器46的蒸发过程中产生的吸热能力也没有贡献。因为在本实施例中，利用液体制冷剂蒸发而变为气相的气体制冷剂时的潜热吸热，所以蒸发器只需要液体制冷剂，不需要气体制冷剂。因此，不使制冷剂膨胀至压缩机40的吸入压力等的低压，而使其膨胀至中间压力，在该状态下将气体化的部分导入处于压缩途中阶段的压缩室。因为在压缩机40压缩中间压力的气体制冷剂，所以节省了将气体制冷剂从吸入压力等低压压缩至中间压力的动力。并且，分离后的气体制冷剂由于不经过第二热交换器46，因此可以降低在第二热交换器46处的压力损失。

另一方面，在气液分离器44处被分离的液体制冷剂，被送往第二膨胀阀45进一步减压，成为低温低压的气液两相的湿润制冷剂。该湿润制冷剂在第二热交换器46处与室内风扇送来的室内空气进行热交换而吸热、气化。其结果是变为气体制冷剂并流入涡旋压缩机40的吸入侧。从第二热交换器46送来的气体制冷剂，与被注入到在涡旋压缩机40上形成的压缩途中的压缩室的气体制冷剂混合而被压缩。然后，在涡旋压缩机40处被压缩至一定压力，作为高温高压的制冷剂气体被送往第一热交换器42。

以上是冷气运转循环时各机器的作用。在暖气运转循环时，切换阀41如图1的虚线所示被切换，制冷剂向图中箭头相反的方向流动。此时，第一热交换器42作为蒸发器，第二热交换器46作为凝结器发挥作用。在第二减压阀45被减压的制冷剂流入气液分离器44。

利用图2以及图3，详细说明在该注入循环使用的涡旋压缩机40。图2是有关本发明的涡旋压缩机的一个实施例的纵截面图。固定涡盘7具备：形成为圆板状的镜板7a；在该镜板7a上旋涡状地立起设置的盖板7b；位于镜板7a的外周侧，形成为包围盖板7b的筒状的支承部7d。立起设有盖板7b的镜板7a的表面形成齿底7c。支承部7d形成于固定涡盘7的外周部，用螺栓等将支承部7d固定于框架17。被支承部7d固定并与固定涡盘7成为一体的框架17的周缘部通过焊接等被固定于箱体9。

与固定涡盘7相向配置的旋转涡盘8被保持在框架17内并可以旋转。旋转涡盘8具备：圆板状的镜板8a；在该镜板8a上立起设置的旋涡状的盖板8b；以及设于镜板8a背面中央的轮毂部8d。与固定涡盘7同样，镜板8a的形成有盖板8b侧的表面形成齿底8c。在旋转涡盘8上，形成盖板8b的部分的外径侧的部分，即旋转涡盘8与固定涡盘7的齿顶侧端面相接的面，形成旋转涡盘8的镜板面8e。

箱体9是密闭容器，其上部收纳具有固定涡盘7和旋转涡盘8的涡盘部，下部收纳旋转驱动旋转涡盘8的马达16。在箱体9的底部存积有润滑油39。马达16的转子16a安装于驱动旋转涡盘8的轴10上。轴10旋转自如地设置在框架17上，与固定涡盘7的轴线同轴。在轴10的前端设有曲柄10a，曲柄10a上通过旋转轴承11安装有旋转涡盘8的轮毂部8d，其可以旋转。

旋转涡盘8的轴线相对于固定涡盘7的轴线偏心规定距离δ。旋转涡盘8的盖板8b与固定涡盘7的盖板7b在周方向上变化规定角度而重合。在旋转涡盘8的背面侧安装有欧氏环12，以使旋转涡盘8相对于固定涡盘7不自转而进行相对旋转运动。

若组合旋转涡盘8的盖板8b与固定涡盘7的盖板7b，使旋转涡盘8进行旋转运动，则在两个盖板7b、8b之间形成有多个压缩室13。压缩室13为月牙状，随着压缩室13向中央部移动，容积连续缩小。形成的多个压缩室13在所谓非对称盖板的情况下，如图3所示形成于旋转涡盘8的盖板8b的内壁面侧和外壁面侧，分别为旋转内线侧压缩室13a和旋转外线侧压缩室13b。

在固定涡盘7的盖板7b的外径侧端部形成有吸入部38。从与固定涡盘7的盖板7b形成面相反的一侧，形成有作为停止孔的吸入口14。吸入口14在冷气运转循环时将来自第二热交换器46的制冷剂引导向涡盘部。吸入部38从盖板面形成停止孔，到对应于吸入口14的位置为止，槽深逐渐变化，在其端部与吸入口14的一部分连通。吸入部38缓和从吸入口14吸入的制冷剂的流向的变化。

将向吸入部38开放的由固定涡盘7的盖板7b与旋转涡盘8的盖板8b形成的空间称为吸入室20。吸入室20是在冷气运转循环时从第二热交换器46在暖气运转循环时吸入来自第一热交换器42的制冷剂的途中空间。如果旋转涡盘8的旋转运动的相位前进，则吸入口14侧被两个涡盘盖板7b、8b关闭，变成压缩室13。在固定涡盘7的镜板7a的旋涡中心附近，形成有作为贯通孔的排出口15。该排出口15与最内周侧的压缩室13连通。

以下，对于如此构成的本实施例的涡旋压缩机的动作进行说明。如果马达16旋转驱动轴10，则通过被轴10的曲柄10a部保持的旋转轴承11，向旋转涡盘8传递旋转。由此，旋转涡盘8以固定涡盘7的轴线为中心，以距离δ为旋转半径进行旋转运动。此时，为了使旋转涡盘8不发生自转，形成在欧氏环12上的突起在形成于旋转涡盘8背面侧的槽内移动。

伴随着旋转涡盘8的旋转运动，在固定、旋转盖板7b、8b之间形成的压缩室13连续向中央移动。同时，压缩室13的容积连续缩小。通过该旋转涡盘8的运动，从吸入口14吸入的制冷剂，在各压缩室13内顺次被压缩。压缩结束后的制冷剂从排出口15被排出。从排出口15排出的制冷剂，通过箱体9内的固定涡盘7的外周部后，从在箱体9的侧部、安装于涡盘部的下部的排出管6到达压缩机40的外部，被送往切换阀41。

在轴10的下端安装有容积型或离心式的供油泵21。如果轴10旋转，那么供油泵21也旋转，通过设于供油泵箱体22的润滑油吸入口25吸入存积于箱体9底部的润滑油39。由供油泵21吸入的润滑油39，从供油泵的排出口29，通过形成于轴10的轴部上的在轴方向延伸的贯通孔3而被导向涡旋压缩机40的各部分。

被引导向上部的润滑油39的一部分，流入第一空间33，第一空间33由以下构成：框架17、轴10、旋转涡盘8、以及设于旋转涡盘8的轮毂部8d上的帽檐状的旋转轮毂构件34。在轴10的下部形成有在半径方向上延伸的横孔24，润滑油39的一部分从该横孔24喷出，在对旋转支承轴10的下部的副轴承23进行了润滑后，回到箱体9底部的润滑油39的存积部。

在轴10的上部与主轴承5相对的部分，形成有在半径方向上延伸的横孔4，润滑油39的一部分从该横孔4喷出，润滑主轴承5。润滑了主轴承5的润滑油39，流入第一空间33。通过上下延伸的贯通孔3达到轴10的曲柄10a上部的润滑油39，在润滑了旋转轴承11后，流入第一空间33。此处，在轴10形成有相比于轴承5、11的轴承间隙槽宽足够大的供油槽27、28。因为供油槽27、28的宽度大，所以润滑油39通过主轴承5以及旋转轴承11时的流路阻力小，在轴承5、11各自的上端和下端处几乎不产生压力梯度。因此，可以防止溶解于润滑油39中的制冷剂减压发泡，可以得到很高的轴承可靠性。

流入第一空间33的润滑油的大部分，通过形成在框架17上的排油孔26a以及排油管26b落下至箱体9的底部。此时，使排油管26b的出口接近于箱体9的内壁面，并且为使润滑油39向下流出而形成出口位置，因此可以抑制润滑油39与排出气体混合而被送往机器外边。其结果，可以尽量减少压缩室13内的润滑油39，可防止损害压缩机40的可靠性的情况。

在流入第一空间33的剩余的润滑油39中，润滑欧式环12以及压缩室13并且用于密封压缩室13所需的最低限度的润滑油，从油漏出装置流入背压室18，该油漏出装置设于位于主轴承5上方的密封构件32的上端面和旋转轮毂构件34的端面之间。此处，背压室18是形成于旋转涡盘8的背面侧和框架17间的空间。

但是，在涡旋压缩机40中，固定涡盘7和旋转涡盘8相对配置，如果旋转涡盘8旋转，则在旋转、固定两盖板7b、8b之间形成的多个压缩室13的容积顺次减少。通过涡旋压缩机40的压缩作用，在固定涡盘7和旋转涡盘8产生要使两者相互分离的轴方向的力(以下，称为分离力)。如果固定、旋转涡盘7、8分离，则在固定涡盘7的盖板7b的齿顶和旋转涡盘8的齿底，以及旋转涡盘8的盖板8b的齿顶和固定涡盘7的齿底之间产生间隙，压缩室13的密闭性恶化，压缩机的效率降低。

因此，在旋转涡盘8的镜板8a的背面侧，形成有为压缩机40的排出压力和吸入压力之间的压力(中间压)的背压室18。若使中间压作为旋转涡盘8的背压发挥作用，则旋转涡盘8被按压向固定涡盘7侧，抵消上述分离力。与此同时，在旋转涡盘8与固定涡盘7间产生吸引力。

但是，如果吸引力过大，则作用于旋转涡盘8与固定涡盘7之间的推力变大，两盖板7b、8b的齿顶和齿底的滑动摩擦增大。因此，将吸引力调整至适当大小。为了调整该吸引力即背压的大小，如图2所示，在旋转涡盘8的镜板8a上形成有背压孔35。

背压孔35是连通背压室18和压缩室13的连通路。如果背压变高，则对应于背压室18和压缩室13的压力差，背压室18的流体自动流向压缩室13，维持背压处于适当值。相反，如果背压变低，压缩室13的流体流入背压室18，增大背压，维持背压处于适当值。

密封构件32为环状，与未图示的波状弹簧一起插入到在框架17上形成的圆环槽31中。密封构件32分隔压力为压缩机40的排出压力的第一空间33、和压力为压缩机40的吸入压力和排出压力的中间压力的背压室18。作为油漏出装置，在旋转轮毂构件34上沿着轴方向延伸形成有多个孔30。如果旋转涡盘8作旋转运动，则多个孔30夹着密封构件32在圆周上移动，在第一空间33和背压室18其开口部交互相邻。由此，将第一空间33的润滑油39送往背压室18。

向背压室18的供油量，可以通过改变在旋转轮毂构件34上形成的多个孔30的数量、各孔30的直径以及深度而进行自由调整。流入背压室18的润滑油39，如果背压变高，则通过在旋转涡盘8的镜板8a形成的背压孔35流入向压缩室13。然后，随着旋转涡盘8的旋转移动向旋转涡盘8的中央部，从排出口15排出。从排出口15排出的润滑油39的一部分，从排出管6流出至机器外部。剩余的润滑油39与制冷剂分离，存积在箱体9的底部。

设定上述背压孔35的位置如下。背压孔35形成于旋转涡盘8的镜板8a。此时，对背压孔35进行定位，以使伴随旋转涡盘8的旋转而形成的压缩室13的在背压孔35部的压力成为接近于预先设定的背压值的值。图3表示背压孔35的一个例子。压缩室13的在背压孔35部的压力，是旋转外线侧压缩室13b的压力。

旋转外线侧压缩室13b内的压力，在旋转涡盘8转动一圈的期间发生变动，因此转动一圈中的平均压力成为压缩室13的背压孔35部的压力。图4表示旋转涡盘8的旋转角与压缩室13的压力的关系。横轴是与旋转涡盘8的旋转角对应的曲柄角。伴随着旋转涡盘8的旋转运动，旋转外线侧压缩室13b的压力，如图中的线A-B-C所示从吸入压力上升至排出压力。另一方面，旋转内线侧压缩室13a的压力，如图中的线A-D-E-C那样上升。

此时，因为压缩室13的位置随着旋转涡盘8的旋转向中央移动，所以有在压缩室13不包含背压孔35的情况发生。因此，只有在压缩室13包含背压孔35时，即，只在开口区间，旋转外线侧压缩室13b的压力即线F-G的压力作用于背压孔35。形成背压孔35以使该线F-G的平均压力与作用于背压室18的背压平衡。

背压孔35的压缩室13侧的压力，如上所述以线F-G那样变动，因此制冷剂的流向，在旋转涡盘8的旋转中，在某一曲柄角范围从背压室18变化向压缩室13，在某一曲柄角范围从压缩室13变化向背压室18。如此在背压孔35往复的制冷剂的流动，产生所谓的呼吸损失。因此为了降低该呼吸损失，使背压孔35间歇性地连通于背压室18以及压缩室13。

用图5以及图6说明使背压孔35间歇性地连通于背压室以及压缩室的例子。图5是关于图2所示的涡旋压缩机40，将背压孔35周围的部分放大表示的纵截面图。另外图6是在旋转涡盘8的齿底面即镜板8a部的横截面图，是仅表示固定涡盘7与旋转涡盘8的图。一并表示背压孔35和连通槽36，所述背压孔35在旋转涡盘8的镜板8a形成为截面呈“コ”字形，所述连通槽36形成于固定涡盘7的盖板7b的侧表面，从半径方向外方倾斜地向内径侧延伸。

连通槽36构成背压室18的一部分。若旋转涡盘8旋转一圈，则背压孔35的背压室1 8侧的开口35a，沿图6中以圆37表示的轨迹前进。此时，旋转一圈中的某一曲柄角范围、具体来说是仅在背压孔35的开口35a面对连通槽36的期间，背压室18与压缩室13连通。在曲柄角的其他范围，背压孔35的开口35a被固定涡盘7的盖板7b侧的表面7e封闭，背压室18与压缩室13被隔断。因为使背压室18与压缩室13间歇性地连通，所以图4所示的压缩曲线的线F-G长度变短，可以抑制压力变动。

下面，利用图2说明在注入循环使用的压缩机40的构成。为了与背压室18连通，贯通箱体9而设有注入管1。注入管1的端部连接于图1所示的注入配管47。

在如此构成的涡旋压缩机40中，将由气液分离器44分离的气体制冷剂注入背压室18。被注入的气体制冷剂，与经过上述润滑路径、即从箱体9底部的润滑油存积处经过轴10内到达背压室18的润滑油一起，通过背压孔35流入压缩室13。如上所述，因为通过背压孔35间歇性地使背压室18与压缩室13连通，所以来自背压室18的气体制冷剂的流出目的即压缩室13侧的压力变动变小，呼吸损失也变小。其结果，与将气体制冷剂直接注入压缩室13的情况相比，可以降低呼吸损失，并且也可以增大注入量。

如果气体制冷剂的注入量增大，则可以更大幅度降低将无助于蒸发器的吸热能力的气体制冷剂从低压压缩至中间压力的动力。以往，由于呼吸损失以及流路阻力造成的压力损失，将分离出来的气体制冷剂全部注入很困难，通过蒸发器压缩一部分气体制冷剂。在本实施例中，因为增加了注入量，所以可以避免此种无益的压缩。

在气液分离器44分离的气体制冷剂，因为不通过第二热交换器46，所以可以降低在第二热交换器46处的压力损失。另外，因为可以抑制气体制冷剂的流出目的地即压缩室13侧的压力变动的影响，所以可以将注入压力设定为比气体制冷剂的流出目的地的最大压力还高的压力。其结果是可以防止气体制冷剂从压缩室13通过背压室18向注入配管47逆流，不再需要成为注入循环中的噪音源的止回阀48。

在以往采用的向压缩室13直接注入制冷剂气体的方法中，因制冷剂气体的注入使得压缩室13的压力变高，与不注入的情况相比，将旋转涡盘8从固定涡盘7分离的分离力增大，存在压缩机的效率下降的顾虑。

相对于此，根据本实施例，由于使气体制冷剂流入背压室18，在通过背压孔35时的压力损失，气体制冷剂在其压力稍微变低的状态下流入压缩室13。其结果是由于分离力增大的同时按压力也增大，因此可以防止由于固定、旋转两涡盘7、8分离导致的压缩机40的效率下降。

另外，在以往的向压缩室13直接注入的方法中，由注入口与止回阀形成的压缩室13侧的空间，在没有注入而运转时，成为无助于压缩的死容积，有产生再膨胀损失的顾虑。根据本实施例，由于不需要注入口，所以不产生死容积，即使在没有注入的状态下运转，压缩机40的效率也不会降低。另外，根据本实施例，通过供油泵向主轴承5以及旋转轴承11供应润滑油39。因此，即使向背压室18注入制冷剂气体，也不存在向轴承滑动部的供油量减少的顾虑。

在上述实施例中，将在气液分离器44分离的气体制冷剂向背压室18注入，但是除了气体制冷剂以外也可以将一部分液体制冷剂注入背压室18。在还注入液体制冷剂时，低温的液体制冷剂经由背压室18流入压缩室13，所以压缩室13被冷却，可以降低从排出口15排出的制冷剂气体的排出温度。其结果是也可以抑制马达的绕组、润滑油等的温度上升。

利用图7以及图8，说明关于本发明的涡旋压缩机40的其他实施例。图7是涡旋压缩机40的纵截面图，图8是放大表示涡旋压缩机40具备的背压调整阀2部的纵截面图。本实施例与图2所示的实施例不同之处在于：通过排出压力和背压的压力差进行向轴承部的供油的差压供油；以及取代背压孔，用背压调整阀2调整背压。

对于差压供油结构进行说明。润滑油39存积于箱体9的底部的润滑油存积处39a，该润滑油存积处39a部分的环境压力为排出压力。与此相对，背压室18内的压力低于排出压力。因此，存积于润滑油存积处39a的润滑油39，在润滑油存积处39a部的环境压力与背压室18的压力的压力差的作用下，通过在轴10的轴心部形成的贯通孔3流入背压室18。

此时，润滑油39的一部分通过横孔4润滑主轴承5，横孔4在轴10的与主轴承5相对的部分开口，在轴10内沿半径方向延伸。而且，润滑了主轴承5后到达背压室18。剩余的润滑油39通过贯通孔3到达轴10的曲柄10a上部，润滑旋转轴承11，流入背压室18。润滑油39在通过主轴承5以及旋转轴承11时，因为轴承间隙小而被压缩，以低于排出压力的压力流入背压室18。

流入背压室18的润滑油39的背压如果变高，则设于通向吸入室20或压缩室13的连通路上的背压调整阀2打开。因为背压调整阀2已经打开，所以润滑油39从背压室18流入吸入室20或压缩室13，通过压缩室13从排出口15排出。

下面说明背压调整阀2的构成以及动作。在固定涡盘7的盖板7b的外侧，从背面侧形成有沿轴方向延伸的带阶梯的孔，可以收纳背压调整阀2的阀体2a。另一方面，在对应于该带阶梯孔的位置，从背压室18侧形成有孔。背压室18侧的孔形成与背压室18相通的下侧的空间2d。

在带阶梯孔的侧部，倾斜形成有连通该带阶梯孔与背压室18侧的孔。倾斜形成的孔的背压室18侧端部与连通路2f连接，连通路2f为形成于固定涡盘7的盖板7b侧表面上的槽。由带阶梯孔以及斜孔形成的空间2e，通过连通路2f连通于吸入室20或压缩室13。在下侧空间2d的上面配置有可以关闭该空间的阀体2a。阀体2a被在嵌合于带阶梯孔的构件2c的下部固定的弹簧2b按压向下侧的空间2d一侧。

因此，当连通于背压室18的下侧空间2d的压力产生的力，大于通过连通路2f向空间2e传递的吸入室20或压缩室13的压力产生的力与弹簧2b的按压力的合计时，阀体2a向上方移动。然后，使下侧空间2d与空间2e连通。即，当背压室18内的压力大于预先设定的值时，背压调整阀2将背压室18内的流体放出至吸入室20或者压缩室13。

在具有该背压调整阀2的结构中，经过注入配管47注入背压室18的气体制冷剂，与到达背压室18的润滑油混在一起。然后，通过背压调整阀2流入吸入室20或压缩室13。因此，在本实施例中，由于背压调整阀2也间歇性地使背压室18和吸入室20或者压缩室13连通，因此，背压室18内的压力不受吸入室20或者压缩室13侧的压力变动的影响，为几乎恒定的压力，可以实现呼吸损失少的良好的注入。

另外根据本实施例，与将气体制冷剂直接注入压缩室13的情况相比，具有以下效果：可以降低呼吸损失，可以增大注入量；可以防止气体制冷剂向注入配管47逆流，不再需要止回阀48；气体制冷剂流入背压室18后，因为通过背压调整阀2，此时有压力损失，所以以与图2所示的实施例相同的理由，固定、旋转两涡盘7、8间的分离力和按压力都增大，可以防止体积效率的下降；由于不再需要以往必需的注入口，因此不产生死容积，即使不注入运转时压缩机的效率也不会降低。

另外在本实施例中，由于利用排出压力与背压的差压将润滑油39供应给主轴承5以及旋转轴承11，因此如果通过注入流入背压室18的气体制冷剂的量多，则经由轴承流入背压室18的润滑油的量相应减少该部分量。即，在不注入时，从背压室流出流体的流动，可以看作是来自箱体底部的积油处的润滑油的流动，注入时，注入气体的气流加到该润滑油的流动上合并。其结果是，如果来自背压室18的流体的流量一定，则润滑油量减少。

因此，减小背压调整阀2的弹簧2b的按压力。如果弹簧2b的按压力变小，则从背压室18放出向吸入室20或者压缩室13的流体的量增加。调整注入压力，以使流入向背压室18的润滑油的量，与不注入向背压室18时的程度相同。由此，可以避免向轴承部的供油量减少。与图2所示的实施例相同，不只是气体制冷剂，也可以注入含有液体制冷剂的气体制冷剂。

Claims (11)

1.一种涡旋压缩机，其在旋转涡盘的背面侧形成有用于将该旋转涡盘向固定涡盘按压的背压室，其特征在于，

设有注入管，向所述背压室注入压力处于该涡旋压缩机的排出压力与吸入压力之间的气体状制冷剂。

2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

在所述注入的气体状制冷剂中混入压力大致相同的液体制冷剂。

3.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

具有驱动所述旋转涡盘的轴，该轴在轴心部形成有贯通孔，在该轴的下端设置润滑油泵，对该涡旋压缩机的滑动部进行强制润滑。

4.一种涡旋压缩机，具备：固定涡盘，其在镜板上立起设置有旋涡状的盖板；旋转涡盘，其与固定涡盘相对设置且可以旋转；背压室，其位于旋转涡盘的背面，压力处于排出压力与吸入压力之间，

在旋转涡盘，旋涡状的盖板立起设置在镜板上，在所述固定涡盘的盖板与所述旋转涡盘的盖板之间形成有多个压缩室，

所述涡旋压缩机的特征在于，

在所述背压室具有注入气体状制冷剂的回路。

5.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述注入回路除了注入气体状制冷剂，也注入液状制冷剂。

6.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，

具有收容所述旋转涡盘以及固定涡盘的密闭容器，在旋转涡盘的背面中心部形成压力接近于排出压力的第一空间，设有将存积于所述密闭容器底部的润滑油引导向该第一空间的装置，并设有使润滑油从所述第一空间向所述背压室漏出的装置、和使所述第一空间内的大部分润滑油不与密闭容器内的压缩气体混合而回到密闭容器底部的装置。

7.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述注入回路除了注入气体状制冷剂，也注入液状制冷剂。

8.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，

在所述固定涡盘的最外周盖板的齿顶形成连通路，设有背压调整阀，所述背压调整阀对应于通过该连通路导入的吸入压力或压缩室压力与背压室压力之差，通过所述连通路将背压室的流体放出至吸入室或者压缩室，以此调整所述背压室的压力。

9.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，

在所述旋转涡盘的镜板上形成有连通所述背压室与压缩室或所述背压室与吸入室的背压孔，调整所述背压室的压力。

10.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，

在旋转涡盘的镜板上形成有间歇性地连通所述背压室与压缩室或所述背压室与吸入室的背压孔，调整所述背压室的压力。

11.一种冷冻循环，将压缩机、切换阀、第一热交换器、第一减压阀、气液分离器、第二减压阀、第二热交换器用配管顺次连接而成，其特征在于，所述压缩机为权利要求1所述的压缩机，连接所述气液分离器和所述压缩机的注入管。

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