CN103511261B - 旋转式压缩机以及冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机以及冷冻循环装置，旋转式压缩机在起动时和除霜运行时吐出了多量的油。吐出的油在冷冻循环中循环，其中大多数被储液器捕获，所以等压缩机回复到安全油量需要几分钟以上的时间。根据本发明实施例的旋转式压缩机在副轴承配备的旁通回路的一方朝油中开口，另一方对吸入孔开口。压缩机停机后壳体内压力和低压侧压力的压差一旦达到常数后、旁通回路中具备的压差阀装置就会打开，所以油从旁通回路经过吸气通道确保处于储液器的容器内。压缩机一旦启动后，容器的油就会从油孔开始流出回到储油腔中。

Description

旋转式压缩机以及冷冻循环装置

技术领域

本发明应用在空调和冷冻设备等中的旋转式压缩机的油量控制技术，一方面控制启动或除霜运行时的油面降低吐油量、另一方面可促使油面尽早恢复。

背景技术

为了降低旋转式压缩机的吐油量使油面稳定、采用了各种技术：通过膨胀阀控制液体冷媒吸入、控制压缩机电机的转速、低温时通过电机加热防止冷媒沉积，还有，增加压缩机壳体容量。

旋转式压缩机启动或除霜运行时会排出大量的油。比如停机时在壳体内有液态冷媒沉积的条件下，油会被多量的冷媒稀释增量。在这样的条件下进行启动的话，多量的油与冷媒一起排出。另外，制热运行时，除霜运行一开始，由于激烈的液态冷媒吸入会发生同样的现象。从压缩机排出的多量的油在冷冻循环系统中循环一周后回到压缩机中、要恢复到安全的油量需要数分钟以上的时间。由于这些现象，使得压缩机供油不足，会影响压缩机的可靠性。

压缩机的启动后有多量的油、通常是因为启动前压缩机中有多量的油残留，油面比较高，同时经常吸入液态冷媒。另外，油量恢复需要很长的时间是因为从压缩机排出的油和冷媒不仅要经过带换热器的冷冻循环的较长的配管而且会被膨胀阀节流，还有一个大的原因是因为与压缩机并行设置的储液器内捕获了油。

作为对策，不仅可通过在压缩机停止时的对电机通电以使压缩机升温防止液体冷媒沉积，另外，还可采用在除霜时限制电机速度等各种方法。另外，也可以增加壳体容积以多封油。但这些对策会引起下述问题:增加耗电量、除霜时间的增加会降低制热的舒适性、油封入量的增加则需要增加冷媒量封入量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种旋转式压缩机。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述旋转式压缩机的冷冻循环装置。

根据本发明实施例的旋转式压缩机，包括：内置于密闭壳体中的电机和压缩部件；在所述述密闭壳体外部的储液器；在所述密闭壳体底部的冷冻机油；与所述压缩部件以及所述储液器相连，包含所述储液器的吸气通道；对所述冷冻机油以及所述吸气通道开口的旁通回路；开关所述旁通回路的压差阀或者电动阀中的任一阀；该压缩机根据所述电机的停止和起动、在所述密闭壳体和所述储液器之间接受供给所述冷冻机油。

根据本发明实施例的旋转式压缩机，可在启动时的再启动前，降低油量，使其在压缩机Ｒ启动时处于安全范围内，防止再启动后的急剧的液体吸入，具有降低吐油量的卸载效果。同时从邻接的储液器Ａ开始供油、逐渐增加保油量可以回避激烈的吐油量。到其后稳定运行前，压缩机Ｒ恢复到停止前的保油量。通过这样连续的压缩机Ｒ的油量控制，可以提高压缩机的可靠性。另外，因为压缩机停止时的压力平衡时间会变快，所以，再启动的时间会变短。而且，通过对以往的压缩机的小部分改造，可以追加本发明的目的和功能等，具有这样的效果。

根据本发明实施例的冷冻循环装置，包括：根据本发明上述实施例的的旋转式压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1与本发明的实施例1相关、表示停止前的压缩机油量和压缩机内部构造和冷冻循环装置；

图2与同实施例1相关、表示旁通回路Ｂ的祥情和动作；

图3与同实施例1相关、表示停止后的压缩机和储液器的油量；

图4与同实施例1相关、表示实施例1和以往例中从压缩机停止开始再启动，以及到稳定运行为止的压力变化；

图5与同实施例1相关、波及设计例；

图6与同实施例1相关、汽缸截面图；

图7与同实施例1相关、2汽缸式旋转式压缩机的相关设计例；

图8与同实施例1相关、横型旋转式压缩机的相关设计图；

图9与同实施例2相关、压缩机的截面图；

图10与同实施例3相关、压缩机的截面图；

图11与同实施例3相关、表示实施例和以往例中油面变化的比较；

图12与同实施例3相关、波及设计例。

具体实施方式

下面参考图1-图12描述根据本发明实施例的旋转式压缩机。

旋转式压缩机Ｒ在停止之前有充分的保油量。压缩机Ｒ停机时，密闭壳体2的压力（高压）和吸气通道Ｕ（低压）的压力差（Δｐ）会减小，Δｐ＜常数（ｋ）的话，旁通回路Ｂ中配备的压差阀装置12会开口。通过该开口、密闭壳体2的油6会通过旁通回路移动到储液器Ａ中。另一方面，压缩机中留下了可以安全启动的最少油量。

压缩机Ｒ再启动后、Δｐ＜常数（ｋ）的期间，压差阀装置12会开口，所以密闭壳体2中排出的冷媒的一部分通过旁通回路Ｂ回到吸气通道Ｕ中。因此，可以防止对压缩机Ｒ的急剧的液体冷媒吸入。但是，在此期间，油6从储液器Ａ的油孔5ｃ到压缩机Ｒ连续供给，但压缩机Ｒ的油量（或者油面）只会稍微增加，所以不会演变成剧烈的吐油现象。其后，一到达Δｐ＞常数（ｋ）的话，压差阀装置12就会关闭。因此，压缩机Ｒ转到通常的吸气与排气作用。其结果，从储液器Ａ出来的供油量会增加，所以，压缩机Ｒ的保油量会恢复到压缩机停机前的状态。

启动时的再启动前，降低油量，使其在压缩机Ｒ启动时处于安全范围内，防止再启动后的急剧的液体吸入，具有降低吐油量的卸载效果。同时从邻接的储液器Ａ开始供油、逐渐增加保油量可以回避激烈的吐油量。到其后稳定运行前，压缩机Ｒ恢复到停止前的保油量。通过这样连续的压缩机Ｒ的油量控制，可以提高压缩机的可靠性。另外，因为压缩机停止时的压力平衡时间会变快，所以，再启动的时间会变短。而且，通过对以往的压缩机的小部分改造，可以追加本发明的目的和功能等，具有这样的效果。

实施例1：

图1表示旋转式压缩机Ｒ的结构和冷冻循环装置。压缩机Ｒ具备：密闭壳体2中内置的电机Ｍ、通过电机Ｍ驱动的旋转式的压缩部件Ｐ、密闭壳体2的底部具备的储油腔8、和封入储油腔8的冷冻机油6（以下、简称为油或油6）。图示的Ｈ为储油腔8的范围、Ｌ1表示油面的位置。图1为冷冻循环装置和压缩机的各部温度稳定运行的状态，所以，油面（作为Ｌ1）足够高。而且，油中大概溶解了大约10～30％的冷媒。

密闭壳体2的侧面配备了储液器Ａ、压缩部件Ｐ的压缩腔22和储液器Ａ通过吸气管4连接。因此，储液器Ａ和吸气管4、吸入孔24与压缩腔22的一部分为低压侧，它们构成了吸气通道Ｕ。吸气通道Ｕ的压力通常处于低压（Ｐｓ）、压缩机Ｒ停机后，冷冻循环压力一旦平衡就成为中间压力（Ｐｍ）。

冷冻循环装置具备：密闭壳体2上端中的排气管3上连接的冷凝器Ｃ、还有膨胀装置Ｖ和蒸发器Ｅ、蒸发器Ｅ连到储液器Ａ的上部吸气管5ｅ。从压缩腔22的排气孔46排出的高压冷媒和油、卷入了储油腔8的油6的一部分通过电机Ｍ后从吐出管3排出。其后，高压冷媒和油按冷凝器C、膨胀装置V、蒸发器E的顺序流动成为低压冷媒、而且流入储液器Ａ从中心管5ｂ经过吸气管4回到压缩腔22。因此、冷媒和油在冷冻循环装置中循环。另外，密闭壳体2的压力为与压缩腔22的排气压力相当的高压侧。

储液器Ａ具备：密闭容器5、上部吸气管5ｅ、中央的中心管5ｂ、上部吸气管5ｅ和中心管5ｂ之间配置的支架5ａ。中心管5ｂ与汽缸20结合的吸气管4连接、对中心管5ｂ的低部开口的油孔5ｃ的孔径约为1．5ｍｍ。而且，根据支架5ａ产生的分流作用、流入储液器Ａ的液冷媒和油被捕获到其中，气体冷媒通过中心管5ｂ的中间。容器5中积存的液冷媒和油、由于通过中心管5ｂ的气体冷媒的压降从油孔5ｃ向中心管5ｂ流出。因此，容器5的液态冷媒和油、虽然是少量但是可以连续地从吸气管4回到汽缸20的压缩腔22中。

如图1所示、副轴承36的法兰部分配置了内置压差阀装置12的旁通回路Ｂ。旁通回路Ｂ的入口对储油腔8的油6中开口、旁通回路Ｂ的出口对汽缸20具备的吸入孔24开口。压差阀装置12具有开关旁通回路Ｂ的作用。另外、图1示的压差阀装置12为简图。

图2表示副轴承36中配备的旁通回路Ｂ中具备的压差阀装置12的详图。压差阀装置12具备被弹簧12ｃ压住的压差阀12ａ、阀座12ｂ、限位板12ｄ。压差阀装置12的一方对旁通回路Ｂ的入口孔16开口、另一方对出口孔17开口。另外，出口孔17通过汽缸20中加工的低压孔18连接到吸入孔24中。

如上所述，入口孔16对油中开口、入口孔16的压力通常与密封壳体2的高压侧压力（Ｐｄ）相当、另外、出口孔17的压力与前述吸气通道Ｕ的低压侧压力（Ｐｓ）相当。因此、压差阀12ａ关闭阀座12ｂ的时候、压差阀12ａ的两面中有Ｐｄ和Ｐｓ作用。Ｐｄ和Ｐｓ、它们的差压（Δｐ）＝Ｐｄ－Ｐｓ、根据运行条件变动。设计时，压差阀装置12的差压（Δｐ）要根据预先设置的常数（ｋ）使旁通回路进行开关。

接下来、对压差阀装置12的开关进行说明。压缩机Ｒ运行中Δｐ＞ｋ、所以通常压差阀12ａ会在阀座12ｂ到位后旁通回路Ｂ关闭。其后、压缩机Ｒ一停止，首先、排气阀48关闭了排气孔46。同时，密闭壳体2的高压冷媒从活塞40的内径（Ｐｄ）通过上下滑动间隙、另外，从滑片（无图示）的背部（Ｐｄ）通过滑片侧面滑动间隙漏到压缩腔22中。因此、壳体压力（Ｐｄ）开始下降的同时，吸气通道Ｕ的压力（Ｐｓ）会上升，所以差压（Δｐ）会持续减小，Δｐ＜ｋ。并且，从冷凝器Ｃ经过膨胀阀Ｖ泄漏到蒸发器Ｅ中的冷媒泄漏也加速了Δｐ的减少。

Δｐ＜ｋ的话、压差阀12ａ从阀座12ｂ脱离，打开旁通回路Ｂ、所以储油腔8的油6从旁通回路Ｂ的入口孔16开始流出到吸气通道Ｕ中，通过储液器Ａ中心管5ｂ确保在容器5中。另一方面，压缩机Ｒ刚停机后的油面Ｌ1低到入口孔16的高度（Ｌ2）以下、旁通回路Ｂ在储油腔8的油面上开口。图3表示、从密闭壳体2到容器5的油流出结束的状态。

而且，油流完后到差压（Δｐ）＝0之前，由于密闭壳体2的气体冷媒的残压留在吸气管4和中心管5ｂ等中间残留的油被排到容器5中。因此、容器5中确保的油量与储油腔8流出的油量相当。而且，储液器Ａ的容器5的容积比压缩机Ｒ中封入的设计油量大很多，所以容器5中确保的油量为容器5的容积的20～50％的范围。

图4表示运行中的压缩机Ｒ从停止（ｔ＝0）到Δｐ＝0之间（时间Ｓ）之间的压力变化、以及从Δｐ＝0开始再启动后，恢复到几乎停止运行前的压力（Ｐｄ和Ｐｓ）之间（时间Ｔ）的压力变化。横轴（ｔ）为从停止后开始的经过时间（分），纵轴（Ｐ）为压力（Ｍｐａ）。另外、图Ａ为本实施例、图Ｂ是为了进行比较而显示的以往的案例。图Ａ的ｔａ和ｔｂ分表示压缩机Ｒ停止后与再启动后到达Δｐ＝ｋ的时间(分)。

在图Ａ中、达到Δｐ＜ｋ的话，压差阀装置12开始开口，所以储油腔8的油6通过旁通回路Ｂ朝吸入孔24流出、并保证处于储液器Ａ的容器5中。同时Δｐ也急速地逐渐变小直到Δｐ＝0。这时的平衡压力为Ｐｍ（Ｐｄ＝Ｐｓ＝Ｐｍ）、从运行停止开始有时间Ｓ1（约2分）经过。

没有旁通回路的图Ｂ的以往例子中，压缩机停止后从运行停止开始达到Δｐ＝0之间的时间Ｓ2为大约2分30秒。与本实施例相比，达到Δｐ＝ｋ之前的高压（Ｐｄ）和低压（Ｐｓ）的经过是一样的，但Δｐ＜ｋ的话，本实施例大约要早30秒达到平衡压力。这个差别当然是内置压差阀装置12的旁通回路Ｂ的效果。

接下来，假设各压缩机达到平衡压力后就启动，对其压力变化进行说明。图Ａ的本实施例的压缩腔22、从储液器Ａ吸入低压冷媒进行压缩、从排气孔46经过消声器26朝电机部Ｍ排出。这时Δｐ＜ｋ、压差阀12ａ有开口，所以排出的冷媒和油的一部分从旁通回路Ｂ开始旁通到吸入孔24、再次被吸入压缩腔22中。因此，压缩腔22的实际吸入冷媒量会减少。

由于低压冷媒回路和旁通回路Ｂ的通道阻力差，密闭壳体2的压力逐渐上升，另一方面，吸气压力会逐渐降低，所以Δｐ增加了。到达Δｐ＞ｋ后，压差阀12ａ会关闭，所以，压缩机Ｒ会开始通常的吸气和压缩。启动后开始到Δｐ＝ｋ之间的时间ｔｂ大约为45秒。另外，高压（Ｐｄ）和低压（Ｐｓ）分别在恢复到停止前的压力的时间Ｔ1约为2分钟。

另一方面，没有旁通回路的图Ｂ的以往例子从启动后立刻开始通常的吸气和压缩作用，所以高压（Ｐｄ）和低压（Ｐｓ）的差会扩大，高压（Ｐｄ）和低压（Ｐｓ）分别恢复到停止前压力的时间Ｔ2约为1分30秒。即、与图Ｂ的以往案例相比，图Ａ的本实施例从停止后到达到平衡压力的时间要早30秒、再启动后到达到运行停止前压力的时间反而要晚约30秒。

但是，本实施例可以发挥卸载效果（降低负荷效果）以便利用该迟延时间缓和启动时的激烈的冷媒吸入。该卸载效果可以在最严格的除霜运行模式等缓和液态冷媒吸入、防止激烈的吐油量和急剧的油面降低。另外、从储液器Ａ回到压缩腔22的容器5的油6具有直接润滑滑片、活塞的效果。

接下来、对常数（ｋ）的设计进行说明。常数（ｋ）的值相关的要因是通过旁通回路Ｂ中具备的弹簧12ｃ相关的对压差阀12ａ的压紧力（Ｆ）和阀座12ｂ的开口面积（Ｄ）、可表示为ｋ＝Ｆ／Ｄ。即、压紧力变大，或者开口面积变小的话，常数（ｋ）会变大。ｋ大的话，压缩机停止后的旁通回路Ｂ的开口会变快，但再启动时，启动后的旁通回路Ｂ的关闭会变慢。

在此，Ｐｄ不能足够大的运行条件、比如制冷运行中室外温度为低温冷凝器Ｃ的温度较低的话、或者制热运行中室内温度为低温，冷凝器Ｃ的温度较低的运行条件中、ｋ值过大的话，再启动后，就会在旁通回路Ｂ未关闭的状态下，压缩机持续运行。

因此，对于常数（ｋ）的设计、考虑到上述特性，优先进行优化。ｋ变小的话，停止后的旁通回路Ｂ的开口会变慢，比如、ｋ变得象0．1Ｍｐａ那么小的话，从密闭壳体2到储液器Ａ的油的移动，在短时间只能是足够可行的。另外，当然应用设备的种类或使用冷媒的种类不同的话ｋ的最佳值也会变化。

接下来，对旁通回路Ｂ的配置进行说明。旁通回路Ｂ根据需要可以配置在所有的构成压缩部件Ｐ的固定部品中。图5为在汽缸20中配置旁通回路Ｂ的设计。图6表示汽缸20的横截面图。图5的设计中，压缩机停止后的储油腔8的静止油面在汽缸20的中央附近。

图7是具备汽缸（Ａ）20ａ和汽缸（Ｂ）20ｂ的2汽缸旋转式压缩机ＲＴ的中隔板25中配置旁通回路Ｂ的设计。低压孔18对汽缸（Ｂ）20ｂ或者汽缸（Ａ）20ａ中任一吸入孔24开口，或者、对这两者开口也没关系。该设计案例中，本实施例的旁通回路Ｂ对2汽缸旋转式压缩机也是可以应用的。

图8中所示2汽缸式卧式旋转式压缩机ＲＨ中、具有电机Ｍ的转子55的外周与油面距离较小，转子55和油面会发生干涉的课题。特别是通过压缩机启动时的液态冷媒吸入引起的干涉较明显、吐油量增加了。该课题对策、可以通过比如上述的在汽缸（Ｂ）20ｂ中配置的旁通回路Ｂ对油6中开口来解决。

实施例2：

图9所示实施例2、将Ｌ形管19连到旁通回路Ｂ的入口孔16处，变更旁通回路Ｂ的开口位置。结果可以任意选择压缩机停机后的油面位置或者油量。图9的实施例中通过追加Ｌ形管19、可以将适合副轴承36高度的开口位置变到汽缸20的上面附近。

另外，即使将旁通回路Ｂ配在主轴承35的法兰部，只要使用先端在下侧开口的Ｌ形管19就可以将旁通回路Ｂ的开口位置变在汽缸20的中央附近。本实施例通过这样简单的操作，就可以自由选择旁通回路Ｂ的配置场所和压缩机停止后的油面位置。

实施例3：

图12所示的实施例3将旁通回路Ｂ的两端开口部对储油腔8和储液器Ａ的容器5开口。另外，作为压差阀装置，电动阀60要配在旁通回路Ｂ的中间。因此，压缩机Ｒ停止后，在密闭壳体和储液器Ａ之间有压差的话，即Δｐ＞0之间打开电动阀60的话，储油腔8的油6经过旁通回路Ｂ直接移到容器5中。

再启动时，不论Δｐ、运行时间如何，关闭电动阀60的话，就能开始进行通常的压缩。可以任意决定卸载时间的长短。电动阀60很难像实施例1的压差阀装置那样配置在密闭壳体2中、但油量控制方面很有优势，其优点是可以在目前的压缩机中简单追加。

图11表示从除霜运行时切换到制热运行之间的油面变化，可以保证油6存在容器5中，表示启动后的卸载效果。横轴表示除霜运行开始后的经过时间（ｔ）、纵轴表示从除霜运行开始（冷房运行模式）切换到制热运行切换后的油面变化。油面变化Ａ（－○－）表示本实施例的油面变化、油面变化Ｂ（―●―）表示没有旁通回路的以往的旋转式压缩机的油面变化。

在这里，本实施例的缩机Ｒ启动前（ｔ＝0）的油面与实施例1相同，为Ｌ2。另一方面，以往的压缩机的油面高度为Ｌ1、储液器处于无油的状态。另外，压缩机Ｒ启动后的卸载时间约为30秒。另外，本实施例与以往压缩机在除霜运行开始3分钟后连续切换为制热运行。

对本实施例的压缩机和现有的压缩机的油面高度进行比较的话，本实施例在起动时的油面低到Ｌ2、但油面平稳下降。另一方面，以往压缩机的油面高到Ｌ1但油面会急剧降低，所以，1分钟以内形成的最低油面的话本实施例较高。其后到除霜时间（ｔ＝3分）为止油面高度也是本实施例比较有利。从制热运行（ｔ＝3分）开始油面差开始减小了，但本实施例有优势。而且，从启动开始大约7分钟后，实施例1和以往的油面在汽缸20的中央附近稳定。

就这样、本实施例从启动开始大约1分钟以内暂时油面会降低，但之后油面会稍有变动但持续上升。以往的话大约1分以内油面会暂时大幅度降低，到达充分恢复的油面Ｌ2需要花大约4分钟。

原因是因为本实施例中由于大约30秒的卸载效果，所以在启动后不会吸入多量的液态冷媒，并且，从压缩腔22的冷媒排出高度（消声器26的上端）开始到油面的距离比以往案例较大，由于该协同增效效果、油面不容易被搅乱，吐油量较少的原因。而且，也因为启动后，储液器Ａ的容器5的油6连续从油孔5ｃ经过压缩腔22向密闭壳体2中供油效果的原因。

图11所示实施例、作为上述电动阀60的替代，在旁通回路Ｂ中使用压差阀装置12的应用设计案例。左图为压缩机Ｒ的截面图、显示压缩机Ｒ停止后的状态，

右图为旁通回路Ｂ中具备的压差阀装置12的详图。压差阀装置12有滑阀51、锥形阀座52、将滑阀51朝限位板53的方向压紧的线圈弹簧54组成。

压缩机停止、密闭壳体2和储液器Ａ的容器5之间的压差Δｐ＜ｋ之后，与实施例1一样滑阀51移动打开锥形阀座52，所以储油腔8的油6通过旁通回路Ｂ从中心管5ｂ上端流出保证处于容器5中。左图表示该状态。

压缩机Ｒ再启动后，与实施例1一样，容器5的油6与吸入冷媒一起从油孔5ｃ通过吸气管4被吸入压缩腔22中储油腔8的油量会增加，但Δｐ＜ｋ期间压差阀装置12会打开，所以，增加的油的一部分通过旁通回路Ｂ、再次从吸气管4沿压缩腔22的顺序流动，回到储油腔8所以储油腔8的油量会增加。其后，Δｐ＞ｋ后、开始通常的吸入和压缩，所以储油腔8的油量会进一步增加使油面稳定。这样，本实施例和实施例发挥一样的作用和效果。

其中，出于提高压缩机和系统可靠性的目的，可搭载旋转式压缩机的空调、冷冻装置和热水器等中广泛应用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

内置于密闭壳体中的电机和压缩部件；

在所述密闭壳体外部的储液器；

在所述密闭壳体底部的冷冻机油；

与所述压缩部件以及所述储液器相连，包含所述储液器的吸气通道；

对所述冷冻机油以及所述吸气通道开口的旁通回路；

开关所述旁通回路的压差阀或者电动阀中的任一阀；

该压缩机根据所述电机的停止和起动、在所述密闭壳体和所述储液器之间接受供给所述冷冻机油。

2.一种冷冻循环装置，其特征在于，包括：根据权利要求1所述的旋转式压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器。