CN101634500B - 冷却循环系统 - Google Patents

Abstract

一冷却循环系统设置有一双汽缸型旋转压缩机，它具有一压缩机构，该机构包括一切换机构，以便在一低压模式和一高压模式之间切换一叶片的后表面侧并在低压模式切换时控制汽缸室的内部空间至高压。在一高负载状态下，通过切换一个压缩机构的叶片的后表面侧的压力在高压模式而执行正常运转。在一低负载状态下，通过切换一个压缩机构的叶片的后表面侧的压力在低模式并控制汽缸室的内部空间至高压以移动叶片离开辊子而执行非压缩运转。这使它可以提供不产生噪声和不危及叶片的冷却循环系统，这样，允许非压缩运转连续地进行。

Description

冷却循环系统

本申请是申请人为东芝开利株式会社、申请号为200480035621.8(国际申请号为PCT/JP2004/018320)、国际申请日为2004年12月2日、题为“冷却循环系统”的国际专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及装备有双汽缸旋转压缩机的冷却循环系统，特别涉及构造成在低负载状态下执行压缩段之一的无压缩操作，以便实现低性能操作。

背景技术

通常，一双汽缸旋转压缩机构造成执行在低负载状态下的一个压缩机构的非压缩运转，以便低性能运转，从而提高运转效率。

日本专利申请未审公开HEI 1-247786号(专利公开文件1)描述了一种系统，它构造成在高水平的汽缸室里设定压力，以及在中间水平的一叶片的后表面上的一背压室里设定压力，并且通过高压和中间压力之间的压差移动叶片离开一辊子，以便执行非压缩运转。

日本专利申请未审公开HEI 6-58280(专利公开文件2)描述了一种系统，它在叶片的一侧设置有输送压力室，该系统构造成降低在低水平的叶片后表面上的背压室的压力，这样，在输送压力室的高压之下，叶片被压靠在相反的输送压力室上，以及在执行非压缩运转的压缩下、通过在背压室里的低压力和汽缸室的压力之间的压差叶片移动离开辊子。

然而，在专利公开文件1里，由于汽缸室和在叶片后表面上的背压室之间的压差在非压缩运转过程中较小，必需使在正常运转过程中的，迫使叶片抵靠在辊子上的弹簧件的弹簧常数较小，以便在非压缩运转过程中使叶片移离辊子。在上述情况下，叶片可能在正常运转过程中跳动(短暂地移离辊子)，导致噪声的产生或危及叶片。在专利公开文件2中所述的系统里，在非压缩运转过程中输送压力室里的高压逐渐地泄漏至背压室，以及汽缸室里的压力逐渐降低。结果，叶片不能保持收缩，从而未能继续非压缩运转。

发明内容

本发明的目的是提供一种能继续非压缩运转的冷却循环系统，同时防止噪声和危及叶片。

按照本发明的第一方面，该目的可通过提供一种带有旋转压缩机的冷却循环系统达到，该旋转压缩机包括一密封的壳体、一设置在密封壳体里电动机、以及设置在密封壳体里并连接电动机的压缩机构，

其中，压缩机构设置有第一压缩部分和第二压缩部分，各部分包括具有汽缸室的第一汽缸和第二汽缸，诸辊子分别保持在汽缸室里以便可偏心地转动，还在第一和第二汽缸里设置有叶片，各叶片具有被一弹簧件压迫的前端，从而邻接辊子的弯曲表面，并用来将汽缸室沿着辊子的转动方向分成两部分，

第一和第二压缩部分之一设置有容量调节机构，该容量调节机构包括一开关件，该开关件在一低压模式和一高压模式之间切换叶片的后表面侧，并用来在切换低压模式下的叶片的后表面侧时控制汽缸室的内部空间至高压，以及

通过切换在高压模式下的第一和第二压缩部分之一中的叶片的后表面侧在高负载情况下执行正常运转，以及通过切换在低压模式下的叶片的后表面侧和控制汽缸室的内部空间至高压以使叶片移动离开辊子而在低负载情况下执行非压缩运转。

在上述方面的一较佳实施例中，设置有容量调节机构的一个压缩部分可包括一在叶片后表面侧的背压室，该背压室通过一阀体打开和关闭，在低压通过与背压室连通并形成以引导低压的压力引导孔引导进入背压室时，阀体关闭以密封背压室，并且在引导高压时打开阀体，以建立背压室和密封壳体的内部空间之间的连通。

上述方面的冷却循环系统还可包括一可改变容量的四通开关阀，该四通开关阀设置有一与冷却循环的高压侧连接的高压端口，一与冷却循环的低压侧连接的低压端口，一与在一个压缩机构里的叶片的后表面侧连接的第一引导端口，以及一与一个压缩机构的汽缸室连接的第二引导端口，其中，在正常运转过程中，在高压端口和第一引导端口之间以及在低压端口和第二引导端口之间建立连通，而在非压缩运转过程中，在高压端口和第二引导端口之间以及在低压端口和第一引导端口之间建立连通。

电动机包括一以商用电源频率驱动的单相电动机，以便用来切换一电容器的容量，而在正常运转和非压缩运转之间进行运转。

按照上述性质的冷却循环系统，它装备有一容量调节机构，该机构允许有一压力调节四通阀的滑动件，从而使它可以改变压缩机的容量。

这种容量调节机构的位置不会使系统的性能变坏。此外，由于弹簧的弹簧常数不必降低，因此在正常运转过程中，在高压下由弹簧推压的叶片可防止跳动，结果不会产生噪声和危及叶片。还有，在容量调节运转过程中，在叶片的前端和后表面之间的大的压差用来将叶片保持在汽缸叶片凹槽里，这样，防止由于叶片的跳动而产生的异常的噪声。在系统运转过程中，容量调节机构可运转，导致改进的舒适和节能效果。在该系统里，由于在密封壳体里的高压制冷剂不会泄漏至吸气侧，该容量调节机构可降低泄漏损失至零。这使它可以继续非压缩运转。

附图说明

图1是示意地显示按照本发明的冷却循环系统的视图；

图2是显示在本发明的冷却循环系统的压缩机构的后部操作的双路汽缸旋转压缩机的垂直剖视图；

图3是显示在按照本发明的冷却循环系统压缩机构的后部(在全荷运转过程中)操作的容量调节机构的背压室的剖视图；

图4是显示用于按照本发明的冷却循环系统(在容量调节运转过程中)的容量调节机构的背压室的剖视图；

图5是用于按照本发明的冷却循环系统的电源的线路图；

图6是显示对于按照本发明的冷却循环系统的电源线路图的在单相感应电动机的效率、负载和电容器容量之间的相互关系的视图；

图7是显示本发明的冷却循环系统的容量调节的状态的视图；

图8是显示本发明另一实施例的冷却循环系统的容量调节的状态的视图；

图9是用于按照本发明的冷却循环系统的另一电源线路图。

具体实施方式

下面将参考附图描述按照本发明的冷却循环系统的实施例。

图1是显示按照本发明的冷却循环系统的概念图。图2是用于冷却循环系统的双路汽缸转子压缩机的垂直剖视图。

参看图1和2，冷却循环系统1是通过顺序地连接垂直型的双路汽缸转子压缩机2、用于在冷却和加热操作之间进行切换的四通阀3、内部热交换器4、作为膨胀器的毛细管5、一外部热交换器6和蓄能器7而构成的。

压缩机2包括高压密封的壳体11、由储存在密封的壳体11中的第一压缩部分12和第二压缩部分13组成的压缩机构14、以及通过曲轴15致动压缩机构14的电动机(发动机构)16。

压缩机构14由沿曲轴15的轴向方向布置在两阶段里的、构成第一压缩部分12的第一汽缸12c和构成第二压缩部分13的第二汽缸13c组成。上部第一汽缸12c和下部第二汽缸13c的汽缸室由一中间隔板17分开。

第一汽缸12c被设置成具有与第二汽缸13c相同的高度、内径和容量。曲轴15由主轴承18和副轴承19可转动地支承。在180度相位上移动的偏心部分15x和15y分别设置在对应于第一和第二汽缸12c和13c的位置上。

与曲轴15的偏心部分15x配合的第一辊12r储存在第一汽缸12的汽缸室里。与偏心部分15y配合的第二辊13r可转动地储存在第二汽缸13c里。第一和第二汽缸12c和13c的各汽缸室分别通过第一叶片12b和第二叶片13b分开进入低压室和高压室。第一辊12r和第二辊13r的各外周壁部分地邻接汽缸室的周壁，而汽缸室通过液压膜密封件伴有偏心转动。

只有第二压缩部分13的第二汽缸13c设置有容量调节机构20，它使第二辊13r空转。

参看图3和4，容量调节机构20包括弹簧13p，它储存在在叶片13b后表面一侧的第二汽缸13c的叶片槽13m中形成的背压室13s里，以便推压第二叶片13b的后表面；一压力进入管21，它穿过密封的壳体11，具有与形成在背压室13s里的压力入口13c1连通的一端；一对形成在第二汽缸13c里的连通孔22，以便使背压室13s和高压密封的壳体11的内部空间连通；阀体23，以便打开和关闭连通孔22；以及与压力进入管21的另一端连通的压力调节四通阀24。

钢的密封壳体11组装有用铜管形成的引导管11p，而在引导管11p和压配在形成于汽缸13c中的锥形孔13c2中的锥形压力进入管21之间的间隙被铜焊，这样，压力进入管21与压力入口13c1配合。

此外，阀体23设置成当密封壳体11里的高压和背压室13s里的高压被施加在压力接受表面时正常打开。阀体23可是一导向阀、一自由阀或其它类型的阀。

参看图1和2，滑动型的压力调节四通阀24设置有一高压端口24H，它通过高压连通管25与包括密封壳体11内部空间的冷却循环的高压侧连通；一低压端口24L，它通过低压连通管26与冷却循环的低压侧、即蓄能器7连通；一第一引导端口24a，它通过压力进入管21与第二汽缸13c的背压室13s连通；以及一第二引导端口24b，它通过吸气管27与第二汽缸13c的汽缸室连通。在正常运转期间，高压端口24H和第一引导端口24a连通，以通过压力进入管21和高压连通管25建立背压室13s和冷却循环的高压侧之间的连通。低压端口24L和第二引导端口24b也连通，以便通过吸气管27和低压连通管26建立第二汽缸13c和汽缸室和蓄能器7之间的连通。在非压缩(调节)运转期间，滑动件24s工作以连通高压端口24H和第二引导端口24b，由此通过吸气管27和高压连通管25建立第二汽缸13c的汽缸室和冷却循环的高压侧之间的连通。第一引导端口24a和低压端口24L也连通，以建立背压室13s和蓄能器7之间的连通。用于引导高压至背压室的结构可通过使用压力调节四通阀来实现，该四通阀用来引导来自用来进入管的高压。然而，这种结构也可通过只使用低压进入管实现，该低压进入管在从非压缩运转切换至正常运转时关闭，以便通过阀体23和连通孔22之间的间隙、以及叶片凹槽和叶片之间的间隙使高压制冷剂流入背压室，这样，压力逐渐增加至高水平。

在商用电源的频率下被驱动的作为单相感应发动机的电动机16用来在正常运转和非压缩运转模式之间切换电容器的容量。参看图5，一副线圈16b与一主线圈16a并联连接，主线圈16a与商用电源P连接。电容器R1串联至副线圈16b。此外，串联的电容器R2和电容器开关SW1并联地连接至电容器R1。当开关SW1关闭时电容器的容量变成R1+R2，而当开关SW1打开时它们的容量变成R1。

电容器R1和R2可串联连接，此外，电容器开关SW1可与电容器R2并联连接，如图9所示。这样，当开关SW1断开时，电容器的容量变成R1·R2/(R1+R2)。

通过开关线圈16c操纵电容器开关SW1，线圈16c与四通阀开关线圈24c并联地连接商用电源P，以便如图2所示，通过压力调节四通阀开关SW2操纵滑动件24s。

单相感应发动机呈现单一最大效率点，并具有根据准备连接的电容器的容量可变化的特征。在全荷运转过程中，图5所示的容量开关SW1被关闭，以便并联连接电容器R1和R2，达到增加容量的目的。同时，在容量调节运转过程中，电容器开关SW1被打开，以便只使用电容器R1的容量。这样，电动机16可在全荷运转和容量调节运转时均可在最大效率点运转(如图6所示)。这使它可以高效率运转冷却循环系统1。

按照本发明第一实施例的冷却循环系统的运转将在下面描述。

在全荷运转(运转两个压缩部分)过程中，没有调节机构的第一压缩部分12进行正常的压缩工作。具有调节机构20的第二压缩部分13也进行正常的压缩工作。参看图3，在正常压缩工作至第二压缩部分13里，背压室13s和冷却循环的高压侧通过如图2所示的压力调节四通阀24连通，以便引导高压进入第二叶片13b的背压室13s内。第二汽缸13c的汽缸室和蓄能器7连通，以便用弹簧13p和高压推压第二叶片13b。第二叶片13b和第二辊13r用来分开第二汽缸13c的汽缸室。此时，阀体23打开，以便通过连通孔22在高压密封壳体11的内部空间和背压室13s之间建立连通。

在正常运转过程中，第二叶片13b允许第二辊13r通过从蓄能器7抽取低压制冷剂进入第二汽缸13c的汽缸室内进行压缩。在第二叶片13b背压室13s里的润滑剂伴随第二叶片13b的运动流入或流出背压室13s。如上所述，由于阀体23围绕作为纵向孔的连通孔22设置，以便扩大叶片槽13m，这样，阀体23和连通孔22得以建立，同时以任意间隔被保持，润滑剂流不会中断。润滑剂不经受压缩，这样，在全荷运转过程中节省了能量。

在容量调节运转(运转单个压缩部分)过程中，背压室13s和蓄能器7通过压力调节四通阀24之间的连通，从而抽取吸入压力至第二叶片13b的后表面，并建立第二汽缸13c和冷却循环高压侧的连通，如图1和4所示。在低压下的背压室13s和在高压下的密封壳体11的内部空间之间的压差使阀体23关闭连通孔22，从而完全地中断背压室13s和高压密封壳体11的内部空间之间的连通。

在上述情况下，背压室13s里的压力变低，而吸入压力作用在第二叶片13b的后表面。第二汽缸13c的汽缸室里的高压作用在第二叶片13b的前端。在第二叶片13b的前端和后表面之间由此产生的压力上的差异使它肯定收缩朝向背压室13s，而与弹簧13p无关。第二叶片13b不邻接第二辊13r，这造成偏心转动。第二汽缸13c的汽缸室不被分成低压室和高压室。然后，第二辊13r空转，而在第二压缩部分13里不进行压缩。这样，压缩机2以全压缩容量的50％容量进行压缩工作。

不需要降低推压第二叶片13b抵靠第二辊13r的弹簧13p的弹簧常数，在非压缩运转过程中，可通过使用大的压差达到使第二叶片13b移动离开第二辊13r的目的。在正常运转过程中，弹簧13p用来推压在高压下的背压室13s的第二叶片13b。这种推压可防止第二叶片13b跳动，这样，不产生噪声和危险。此外，由于在非压缩运转过程中第二叶片13b可收缩进入第二叶片凹槽13m和保持在那里，第二叶片13b的跳动可防止产生。

通过改变第二汽缸13c和第一汽缸12c之间的容量比率可调节压缩容量。例如，如果容量比设定为7∶3，容量调节运转变成30％的全压缩容量，如图8所示。

按照上述实施例的冷却循环系统可使用容量调节机构，它操纵压力调节四通阀的滑动件，以便不使用诸如变换器的复杂的电子线路使压缩机容量可变化。

使用能够低成本制造和几乎不会失效的容量变化机构不会恶化冷却循环系统的使用。在正常运转过程中，弹簧在高压下推压叶片，以防止叶片跳动，从而不会产生噪声和危及叶片。在容量调节运转过程中，叶片可可靠地保持在汽缸叶片凹槽里。使用在启动后立即以50至60rps运转的商用压缩机也可防止叶片跳动，由此避免产生异常的噪声。容量调节机构可在运转过程中致动，从而获得舒适和节省能量的效果。阀体用来中断密封的壳体的内部空间和背压室之间的连通。由于在密封壳体里的高压制冷剂不会泄漏进入抽吸侧，容量调节机构里的泄漏损失可控制到零。

工业应用

按照本发明，双汽缸型旋转压缩机构的一个压缩部分设置有一容量调节机构，它在低负载情况下执行非压缩运转，以实现低性能运转。这使它可以抑制噪声的产生和防止叶片受到危险，这样允许非压缩运转连续地进行。这种设置有上述压缩机构的冷却循环系统可在工业领域内以各种形式使用。

Claims (1)

1.一种设置有旋转压缩机的冷却循环系统，所述旋转压缩机包括密封壳体、设置在所述密封壳体内的电动机、以及设置在所述密封壳体内并连接所述电动机的压缩机构，

其中，所述压缩机构设置有第一压缩部分和第二压缩部分，各压缩部分包括具有汽缸室的汽缸，辊子分别在汽缸室内收容成可偏心地转动，还在第一和第二汽缸内设置有叶片，叶片的前端邻接所述辊子的弯曲表面，并将汽缸室沿着辊子的转动方向分成两部分，

所述第一和第二压缩部分中的一个压缩部分设置有容量调节机构，所述容量调节机构包括开关件，所述开关件将冷却循环的低压制冷剂或高压制冷剂切换地向形成于叶片后表面侧的背压室引导，

所述容量调节机构在高负载情况下切换开关件，以将高压制冷剂向一个压缩部分的所述背压室引导，并将叶片压在辊子上而执行正常运转，所述容量调节机构在低负载情况下切换开关件，以将低压制冷剂向一个压缩部分的所述背压室引导，并使叶片离开辊子而执行非压缩运转，

并且具有：建立所述背压室和高压的密封壳体的内部空间之间的连通的连通孔、以及开闭该连通孔的阀体，在向背压室导入低压时，所述阀体关闭以密封背压室，在向背压室导入高压时，所述阀体打开以建立背压室和密封壳体的内部空间之间的连通，

设置有所述容量调节机构的一个压缩部分在执行正常运转时建立所述背压室和高压的密封壳体的内部空间之间的连通，使润滑油流入。

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