CN103423163B - 旋转压缩机及包括该旋转压缩机的喷射冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转压缩机及包括该旋转压缩机的喷射冷冻循环装置，旋转压缩机在密封壳体内设置有电机以及带有冷媒注入装置的压缩机构，冷媒注入装置包括在气缸压缩腔中开孔的第一孔注入孔、连接了在壳体的外侧设置的冷媒注入回路的第二注入孔、在第一孔注入孔和第二注入孔之间设置有阀动作腔、在阀动作腔内设置有用于控制开关第二注入孔的动作阀、在阀动作腔内设置有沿关闭第二注入孔方向按压动作阀的弹性件。动作阀的外缘上设置有阀孔，线圈弹簧的一端压接在动作阀上，线圈弹簧的另一端压接在气缸上，通过第二注入孔的冷媒从线圈弹簧的外侧通过线圈弹簧的内侧注入第一孔注入孔。本发明具有防止由于冷媒注入而导致压缩机的效率降低的特点。

Description

旋转压缩机及包括该旋转压缩机的喷射冷冻循环装置

技术领域

本发明涉及一种旋转压缩机，特别是一种旋转压缩机及包括该旋转压缩机的喷射冷冻循环装置，与将冷冻循环的液体冷媒或气体冷媒注入气缸压缩腔的喷射式旋转压缩机相关，可以防止由于冷媒注入而导致压缩机的效率降低。

背景技术

旋转压缩机的冷媒喷射系统不单是防止热带地区空调的过热，近期，全球预定采纳的冷媒R32相关的防止过热和提高供暖能力手段被关注。冷媒喷射系统有几种方案，其中，单向阀式喷射旋转压缩机是根据各种运转条件的变动对冷媒的注入与停止的时机进行优化。但是，单向阀式喷射旋转压缩机中的喷射装置因为单向阀开孔过早或单向阀闭孔太晚，导致各冷媒注入回路的冷媒流出到吸入孔，另外，也因为压缩机的高压气体会逆流到冷媒注入回路中，结果会降低冷冻能力和喷射冷却效率。

专利文献1日本专利文献特许公开平5(1993)-60085旋转压缩机

专利文献2日本专利文献特许公开平5(1993)-44670旋转压缩机

专利文献3日本专利文献特许公开平5(1999)-93874旋转压缩机

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、改善单向阀式喷射旋转压缩机的效率、防止由于冷媒注入而导致压缩机的效率降低、适用范围广的旋转压缩机及包括该旋转压缩机的喷射冷冻循环装置，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种旋转压缩机，在密封壳体内设置有电机以及带有冷媒注入装置的压缩机构，其结构特征是冷媒注入装置包括在气缸压缩腔中开孔的第一孔注入孔、连接了在壳体的外侧设置的冷媒注入回路的第二注入孔、在第一孔注入孔和第二注入孔之间设置有阀动作腔、在阀动作腔内设置有用于控制开关第二注入孔的动作阀、在阀动作腔内设置有沿关闭第二注入孔方向按压动作阀的弹性件。

所述弹性件为线圈弹簧，动作阀的外缘上设置有阀孔，线圈弹簧的一端压接在动作阀上，线圈弹簧的另一端压接在气缸上，通过第二注入孔的冷媒从线圈弹簧的外侧通过线圈弹簧的内侧注入第一孔注入孔。

所述弹性件为线圈弹簧，动作阀的外缘上设置有阀孔，且阀孔位于线圈弹簧内；线圈弹簧的一端压接在动作阀上，线圈弹簧的另一端压接在气缸上。

相对于第二注入孔的内径，将第一孔注入孔的内径变小。

相对于第二注入孔的中心，将第一孔注入孔的中心偏置。

一种包括旋转压缩机的喷射冷冻循环装置，其特征是至少还包括冷冻循环的液体冷媒注入回路或者气体冷媒注入回路。

本发明中的线圈弹簧是由于将动作阀向关闭阀座的方向增压，所以压缩腔可以在向低压转换时延迟第二注入孔的开孔；另外，当压缩腔的压力与冷媒注入压力达到相等前，可以关闭第二注入孔；因此，可以防止冷媒向吸入孔流出和对冷媒注入回路的逆流。

本发明可以应用于空调机、冷冻机、热水器等的冷冻循环装置的改善，其具有结构简单合理、防止由于冷媒注入而导致压缩机的效率降低、适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明实施例1中，搭载旋转压缩机的空调机的冷冻循环示意图。

图2为实施例1中，压缩机构的纵截面示意图。

图3为实施例1中，行程A时的压缩机构的横截面示意图。

图4为实施例1中的动作阀的主视示意图。

图5为实施例1中的线圈弹簧的主视示意图。

图6为实施例1中，行程B时的压缩机构的横截面示意图。

图7为实施例1中，行程C时的压缩机构的横截面示意图。

图8为实施例1中，在气缸压缩腔上显示冷媒注入的时机示意图。

图9为本发明实施例2中，冷媒注入装置的纵截面示意图。

图10为本发明实施例3中，冷媒注入装置的横截面示意图。

图11为本发明实施例4中，搭载旋转压缩机的空调机的冷冻循环示意图。

图中：R为压缩机，P为压缩机构，M为电机，E为冷媒注入装置，2为壳体，3为排气管，4为四通阀，5为室内热交换器，6为室外热交换器，7为二通阀，8为膨胀阀，13为储液器，14为吸入管，15为毛细管，16为冷媒注入回路，17为冷媒注入管，22为吸入孔，23为气缸，24为压缩腔，25为主轴承，26为副轴承，27为偏心曲轴，28为活塞，29为滑片，32为气缸横孔，33为导管，34为阀座，35为线圈弹簧，36为动作阀，37为阀孔，39为阀动作腔，40为第一孔注入孔，45为第二注入孔，50为气液分离器，51为液体冷媒。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

参见图1，是表示搭载液体喷射旋转压缩机R的空调机的制冷、供暖兼用的冷冻循环。在室内热交换器5和室外热交换器6之间设置了膨胀阀8以及其前后的单向阀，在这两个单向阀之间连接冷媒注入回路16的一端。该冷媒注入回路16的另一端与设置在旋转压缩机R中的冷媒注入管17相连。另外，在冷媒注入回路16中设置二通阀7和毛细管15。因此，不管是制冷还是供暖模式，冷冻循环的液体冷媒也会流入冷媒注入管17。

二通阀7根据排气管3等的温度情报会自动开关。当排气管3的温度如超过允许范围以上，二通阀7就会打开，冷媒注入管17中有液体冷媒注入，防止压缩机的过热。当压缩机的排气管3的温度在允许范围内，二通阀7会关闭，可以防止压缩机的过冷却。

毛细管15是在一定范围内减少液体冷媒的注入量的阻力回路。二通阀7和毛细管15的设置可以不分前后。另外，在制冷专用空调机中可以省略设置二通阀7。

参见图2，表示是压缩机构P和冷媒注入装置E的详细展示的纵截面示意图，图3是压缩机构的横截面示意图。

在密封壳体2内设置有电机M以及带有冷媒注入装置E的压缩机构P，冷媒注入装置E包括在气缸压缩腔24中开孔的第一孔注入孔40、连接了在壳体2的外侧设置的冷媒注入回路16的第二注入孔45、在第一孔注入孔40和第二注入孔45之间设置有阀动作腔39、在阀动作腔39内设置有用于控制开关第二注入孔45的动作阀36、在阀动作腔39内设置有沿关闭第二注入孔45方向按压动作阀36的弹性件。

在气缸23的气缸横孔32的前端部上，第一孔注入孔40在压缩腔24上开孔。第一孔注入孔40为了最大程度延伸到压缩腔开孔的吸入孔22的圆周距离，比较接近滑片29。

在气缸横孔32压入导管33的前端上设置有第二注入孔45，在第二注入孔45的开孔端上配备阀座34。在由第一孔注入孔40和第二注入孔45之间构成的阀动作腔39中设置有动作阀36和将动作阀36朝向阀座34压紧的线圈弹簧35。

在导管33的开孔端上连接了冷媒注入管17。通过以上的结构，完成冷媒注入装置E。并且，冷媒注入装置E的外径和阀动作腔39由于说明的需要，描述的比实际设计更大。

弹性件为线圈弹簧35，动作阀36的外缘上设置有阀孔37，线圈弹簧35的一端压接在动作阀36上，线圈弹簧35的另一端压接在气缸上。

参见图3-图5，动作阀36是具有六个阀孔37的板状圆形阀，动作阀36的中心部安装在阀座34上用于控制第二注入孔45的开关。动作阀36的中心部没有设置阀孔，故可以用于密封阀座34上的第二注入孔45。阀孔37是将从第二注入孔45流出的冷媒排出到第一孔注入孔40中的流路，阀孔37有限制冷媒流量的功能。

动作阀36形状可能是如图所示的不仅限于设计，可多样化设计。

两端被研磨加工后的线圈弹簧35，当从第二注入孔45到动作腔39的冷媒流量多时，如图2及图3所示，会压紧成为动作阀36的限位器。因此，阀座34和动作阀36之间的间隙变成最大，来维持冷媒通道的间隙。相反，从第二注入孔45出来的冷媒流量减少时，压紧的线圈弹簧35开始伸长，动作阀36在阀座34中固定。

因此，本发明不单是第二注入孔45和第一孔注入孔40的设计(内径等方面)，由于线圈弹簧35的设计，可以实现第二注入孔45的开关的时机和冷媒量的最优化。在此，实施例1中的动作阀36的阀孔37是在线圈弹簧35内开孔。并且，如线圈弹簧35可以弹性推动动作阀36就可以了，可以不限于在此公开的设计，可实现多样化设计。

接下来，根据实施例1的公开的技术方案来说明：活塞28的旋转和动作阀36的动作关系以及线圈弹簧35的作用和效果。

在行程A时，如图3所示，从滑片29的中心到活塞28的旋转角用θ来表示。从θ＝0°旋转角前进，通过吸入孔22(例如，θ＝25°)之后，第二注入孔45的冷媒注入压力Pi比压缩腔24的压力Pm要高，即Pi＞Pm。因此，在阀座34中固定的动作阀36从阀座34中脱离浮起，冷媒从第二注入孔45按动作阀36、第一孔注入孔40、压缩腔24的顺序注入，来降低压缩腔的排气温度。由于这个冷媒注入效果，会降低压缩腔24的排出气体温度、使电机M和油温度控制在允许范围内。

在行程B时，如图6所示，活塞旋转角θ继续向前，压缩中的气体变成高压，在Pi＝Pm前，由于压缩过的线圈弹簧35的反弹力，动作阀36在阀座34上固定，停止压缩机腔24的冷媒注入。因此，可以防止由于线圈弹簧35的作用，高压气体从压缩腔24逆流到冷媒注入管17，导致动作阀36的关闭较迟。即，在Pi＜Pm前，第二注入孔45是处在闭孔状态。

在行程C时，如图7所示，活塞旋转角θ继续向前，活塞28的外周通过第一孔注入孔40(例如，θ＝330°)的瞬间，由于第一孔注入孔40是连接压缩腔24的低压侧面(此时，低压侧面的压力Ps)，压力差Δp处在最大状态(由于此时Pi＞＞Ps)。但是，由于线圈弹簧35的作用，动作阀36无法立刻从阀座34中脱离出来，从第二注入孔45到第一孔注入孔40、甚至流向压缩腔24的冷媒流动变慢。即，活塞28的外周是通过吸入孔22后，立刻开始从第一孔注入孔40向压缩腔24注入冷媒。因此，由于从冷媒注入管17到吸入孔22的冷媒有泄漏，可以预先防止冷冻能力损耗。

为了进行有配备和无配备上述的线圈弹簧35时的比较，图8表示活塞旋转角θ与压缩腔24的压力变化和冷媒注入的关系。横轴表示活塞旋转角θ，纵轴表示压力P(θ)，其中，Ps是吸入压力，Pi是喷射压力，Pd是排出压力。曲线C是压缩腔24的压力变化曲线。N是表示阀动作腔39中无配备线圈弹簧35的状态，Y是表示配备有线圈弹簧35的状态下的冷媒注入的从开始到停止的范围。

无配备线圈弹簧的状态下(N)，活塞旋转角θ是在330°的时候开始注入液体冷媒，在θ＝195°时上停止注入。

配备有线圈弹簧的状态下(Y)，活塞旋转角θ超过0°之后开始注入冷媒，在约θ＝1180°上停止注入。即，由于线圈弹簧35的效果，可以延迟第二注入孔45的开孔，另外，也表示可以提前闭孔。

上述的结果表示在无配备线圈弹簧的状态下(N)，由于过早注入液体冷媒，会造成气缸吸入孔泄漏，由于单向阀的延迟关闭，会造成从压缩腔的冷媒注入回路发生逆流。但是，在配备线圈弹簧的状态下(Y)，不会过早注入液体冷媒，另外，由于单向阀关闭较早，所以不会发生逆流。

如果想进一步发挥线圈弹簧35的效果，可以进一步增大线圈弹簧35的弹力。这时，由于液体冷媒注入的开始时间会延迟、而注入停止时间会提前，所以注入开始与停止的范围会缩小。但是，如实施例1所示，具有动作阀36的单向阀式喷射方式，原理上可以容易增减第一孔注入孔40、第二注入孔45和动作阀36的阻力。因此，在短时间或者小角度范围内可以向压缩腔注入大量的冷媒。

接下来，在以往的带喷射装置的旋转压缩机的运转中，由于关闭二通阀，会遮挡冷媒注入回路，冷媒注入装置的压力会受到压缩腔压力的影响。即每次活塞转动时，压缩腔的高温高压气体会流向冷媒注入装置及冷媒注入回路，另外，由于它们从压缩腔流出，也就是说由于呼吸动作，会发生再膨胀损耗。

但是，实施例1，由于线圈弹簧35的增压效果，可以防止呼吸动作。即，在实施例1中，关于压缩机的运转中产生的压缩腔的压力变动，在动作阀36没产生动作情况下，可以保持固定在阀座34上的动作。因此，上述的再膨胀损耗难以产生，所以对冷冻能力损耗的减少是有利的。

如上述，本发明是由于在具有单向阀这样的动作阀的冷媒注入装置里追加了线圈弹簧，才能轻易地实现了喷射式旋转压缩机的效率改善。另外，由于调整了线圈弹簧的弹力，可以容易实现效率最优化。

实施例2

在实施例1中，在压缩机运转中关闭二通阀而停止喷射时，第二注入孔45因为动作阀36会持续保持闭孔状态。但是，压缩腔24的高压气体会流入阀动作腔39。这个高压气体和压缩腔24在低压Ps中交换流出，使冷冻能力降低，变成余隙容积，所以成为再膨胀损耗的原因。

解决这个课题，请看实施例2，如图9所示：相对于第二注入孔45的内径，将第一孔注入孔40的内径变小。另外，从动作阀36的阀孔37排出的冷媒从线圈弹簧35的外部通过其内部流入第一孔注入孔40。

其结果是：由于可以缩小阀动作腔39的内径，所以可以缩小余隙容积。并且，相对于实施例1，缩小了动作阀36的内径，可以进一步缩小阀动作腔39的内径。如上述所说，阀动作腔和线圈弹簧的设计是根据本发明的主旨，可以实现多样化。

其余未述部分见实施例1，不再赘述。

实施例3

当第一孔注入孔40相对于压缩腔24的开孔位置，越靠近滑片29这边的话，由于余隙容积引起的再膨胀损耗可以减小，也可以扩大第一孔注入孔40和吸入孔22之间的周向距离。根据该主旨，如图10所示：相对第二注入孔45，偏置时第一孔注入孔40较接近滑片29。

其余未述部分见实施例2，不再赘述。

实施例4

实施例1所示：公开的液体冷媒喷射式旋转压缩机是在无基本变更的情况下，使用气体冷媒喷射旋转压缩机。例如，实施例1中，可以通过调整公开的动作阀和注入孔的气体通道，作为气体冷媒喷射旋转压缩机采用。

图11所示的实施例4，是在制冷、供暖兼用的空调机上应用气体冷媒喷射旋转压缩机的案例。在气液分离器50中分离出来的气体冷媒52，从冷媒注入回路16经过冷媒注入管17向压缩机R的压缩腔注入。而液体冷媒51会移动到室外热交换器6中。

其余未述部分见实施例3，不再赘述。

最后，从本发明的实施例1到实施例4，上述公开的技术方案可以应用在由2个气缸组成的喷射旋转压缩机中、或者在2级压缩式旋转压缩机中。另外，上述公开的技术方案不仅限于空调机，而且冷冻机、热水器等也可以采用。

Claims (5)

1.一种旋转压缩机，在密封壳体(2)内设置有电机(M)以及带有冷媒注入装置(E)的压缩机构(P)，其特征是冷媒注入装置(E)包括在气缸压缩腔(24)中开孔的第一孔注入孔(40)、连接了在壳体(2)的外侧设置的冷媒注入回路(16)的第二注入孔(45)、在第一孔注入孔(40)和第二注入孔(45)之间设置有阀动作腔(39)、在阀动作腔(39)内设置有用于控制开关第二注入孔(45)的动作阀(36)、在阀动作腔(39)内设置有沿关闭第二注入孔(45)方向按压动作阀(36)的弹性件，相对于第二注入孔(45)的中心，将第一孔注入孔(40)的中心偏置。

2.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征是所述弹性件为线圈弹簧(35)，动作阀(36)的外缘上设置有阀孔(37)，且阀孔(37)位于线圈弹簧(35)内；线圈弹簧(35)的一端压接在动作阀(36)上，线圈弹簧(35)的另一端压接在气缸上。

3.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征是所述弹性件为线圈弹簧(35)，动作阀(36)的外缘上设置有阀孔(37)，线圈弹簧(35)的一端压接在动作阀(36)上，线圈弹簧(35)的另一端压接在气缸上，通过第二注入孔(45)的冷媒从线圈弹簧(35)的外侧通过线圈弹簧(35)的内侧注入第一孔注入孔(40)。

4.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征是相对于第二注入孔(45)的内径，将第一孔注入孔(40)的内径变小。

5.一种包括权利要求1所述旋转压缩机的喷射冷冻循环装置，其特征是至少还包括冷冻循环的液态冷媒注入回路或者气体冷媒注入回路。