CN104279783A - 制冷循环 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种制冷循环，从而能够在为了降低喷出气体温度而向压缩室喷射低温的制冷剂的制冷循环中抑制不进行喷射的情况下的压缩机效率的降低。本发明的制冷循环具有：将涡旋压缩机的固定涡盘与喷射配管连接的喷射管；进行喷射管的流路的开闭的第二喷射阀，回旋涡盘的卷板和固定涡盘的卷板彼此啮合而形成压缩室，第二喷射阀具有：在固定涡盘的端板的卷板侧形成的第一孔；将第一孔与喷射管连接的第二孔；位于第二孔，进行喷射管的流路的开闭的阀主体；至少位于第一孔的突起部。

Description

制冷循环

技术领域

本发明涉及制冷循环。

背景技术

HFC32(R32)的臭氧消耗潜值(ODP)为零，其全球变暖潜值(GWP)是作为制冷循环(refrigerating cycle，是指制冷循环设备，为空气调节领域的专门用语，包括例如空气调节器、冷藏库等)的制冷剂被广泛使用的R410A的约1/3左右。因此，将该HFC32作为制冷剂使用的制冷循环能有助于降低环境负载。

以往，作为使用了HFC32的制冷剂压缩机，例如举出有专利文献1所公开的制冷剂压缩机，搭载该制冷剂压缩机的制冷循环不需要大规模的设计变更，效率也优异。

但是，使用了HFC32的制冷剂压缩机与使用R22、R410a、R407c等制冷剂的压缩机相比，虽然压缩机效率相等，但喷出气体温度会变高。

因此，使用了HFC32的以往的制冷剂压缩机与使用了R22等制冷剂的压缩机相比，树脂制部件和机油容易劣化，存在不能长期确保可靠性的问题。

作为解决该喷出气体温度变高的问题的手段，已知有向压缩室中引入中温的制冷剂的方法(以下称作“喷射”)。但是，像室内空调器那样在广泛的条件下进行运转时，根据条件不同也有时不进行喷射，需要使喷射的流动停止的阀。作为隔断该喷射的流动的阀，例如有专利文献1所记载的喷射装置。

专利文献1：日本特开平11-107950号公报

在隔断喷射的流动的阀中存在未被压缩的空间、即所谓的间隙容积，在不进行喷射的情况下，会导致压缩机的效率降低。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种制冷循环，从而能够在为了降低喷出气体温度而向压缩室喷射低温的制冷剂的制冷循环中抑制不进行喷射的情况下的压缩机效率的降低。

本发明的制冷循环具备：用配管将涡旋压缩机、冷凝器、减压装置及蒸发器依次连接而成，供制冷剂进行循环的循环流路；将位于冷凝器与减压装置之间的配管和涡旋压缩机连接的喷射配管；进行喷射配管的流路的开闭的第一喷射阀，涡旋压缩机具有：具有竖立设置在端板上的涡卷状的卷板的回旋涡盘；具有竖立设置在端板上的涡卷状的卷板的固定涡盘；将固定涡盘与喷射配管连接的喷射管；进行喷射管的流路的开闭的第二喷射阀，第二喷射阀具有：在固定涡盘的端板的卷板侧形成的第一孔；将第一孔与喷射管连接的第二孔；位于第二孔，进行喷射管的流路的开闭的阀主体；至少位于第一孔的突起部。

发明效果

根据本发明，能提供一种制冷循环，从而能够在为了降低喷出气体温度而向压缩室喷射低温的制冷剂的制冷循环中抑制不进行喷射时的压缩机效率的降低。

附图说明

图1表示第一实施方式的制冷循环。

图2是第一实施方式的涡旋压缩机的纵剖视图。

图3是图2的喷射阀的放大图。

图4表示喷射阀的阀体。

图5表示进行喷射时的喷射阀的情形。

图6表示不进行喷射时的喷射阀的情形。

图7是从固定涡盘的卷板面观察喷射孔的位置所得的图。

图8是表示喷射孔向压缩室开口的区间的图。

图9是表示喷射时的喷出气体温度的降低量的图。

图10表示第二实施方式的制冷循环。

图11表示第三实施方式的喷射阀。

符号说明

1   涡旋压缩机

2   密闭容器

2a  壳体

2b  盖腔室

2c  底腔室

2d  吸入管

2e  喷出管

3   压缩机构部

4   电动机部

5   固定涡盘

6   回旋涡盘

7   曲轴

9   框架

10  吸入室

11  压缩室

12  欧式环

13  机油

17  下轴承

18  冷凝器

19  减压装置

19a 前段减压装置

20  蒸发器

21  气液分离器

24  四通阀

25  第二喷射阀

25a 第一孔

25b 第二孔

25c 喷射管

25d 阀主体

25e 突起部

25f 喷射通路

26  第一喷射阀

27  第三喷射阀

27a 第三孔

27d 阀体

27f 喷射通路

30  喷射配管

具体实施方式

参照适当附图，详细地说明本发明的实施方式。需要说明的是，对各图中的共通的部分标注同一符号，并省略重复的说明。

[实施例1]

图1表示第一实施方式的制冷循环。如图1所示，本实施方式的制冷循环通过将压缩机1、冷凝器18、减压装置19(膨胀阀)及蒸发器20依次呈环状连接而构成制冷剂的循环流路。四通阀24是切换供暖运转和制冷运转的阀。图中的实线为供暖运转时的流路，虚线为制冷运转时的流路。在本实施方式中，示出实线的供暖运转时的循环结构。喷射配管30是将冷凝器18和减压装置19之间的配管与压缩机1连接的配管。在喷射配管30上设置有第一喷射阀26。喷射管25c将喷射配管30与压缩室11连接。第一喷射阀26是开闭阀或膨胀阀。

图2是第一实施方式的涡旋压缩机的纵剖视图。图3是图2的喷射阀的放大图。

压缩机1具备：由回旋涡盘6及固定涡盘5构成的压缩机构部3；对压缩机构部3进行驱动的电动机部4；用于收纳压缩机构部3和电动机部4的密闭容器2。在密闭容器2内的上部配置有压缩机构部3，在密闭容器2内的下部配置有电动机部4。而且，在密闭容器2的底部储存有机油13(润滑油)。

密闭容器2通过在圆筒状的壳体2a的上下焊接盖腔室2b和底腔室2c而构成。在盖腔室2b设有吸入管2d和喷出管2e。

压缩机构部3构成为具备固定涡盘5、回旋涡盘6、及通过螺栓等紧固工具紧固到固定涡盘5上来对回旋涡盘6进行支承的框架9。

固定涡盘5和回旋涡盘6分别具有端板和卷板，回旋涡盘6与固定涡盘5对置且回旋涡盘6配置为回旋自如，通过固定涡盘5和回旋涡盘6这两者形成压缩室11。

框架9的外周侧通过焊接固定于密闭容器2的内壁面，框架9具备将曲轴7支承为旋转自如的主轴承9a。曲轴7的偏心部7b与回旋涡盘6的下表面侧连结。

在回旋涡盘6的下表面侧与框架9之间配置有欧式环(oldham ring)12，欧式环12装配于在回旋涡盘6的下表面侧形成的槽和在框架9形成的槽中。该欧式环12发挥着使回旋涡盘6不进行自转而是接受曲轴7的偏心部7b的偏心旋转来进行公转运动的作用。

电动机部4具备定子4a及转子4b。定子4a被压入到密闭容器2中，并通过焊接等固定于密闭容器2。转子4b以能旋转的方式配置于定子4a内。曲轴7固定于转子4b。

曲轴7构成为具备主轴7a和偏心部7b，由设于框架9的主轴承9a和下轴承17来支承。偏心部7b相对于曲轴7的主轴7a偏心而形成为一体，偏心部7b与设于回旋涡盘6背面的回旋轴承6a嵌合。曲轴7由电动机部4驱动，偏心部7b相对于主轴7a进行偏心旋转运动，由此使回旋涡盘6进行回旋运动。而且，曲轴7上设有向主轴承9a、下轴承17及回旋轴承6a引导机油13的供油通路7c，且在曲轴7的电动机部4侧的轴端装配有抽吸机油13而将其导向供油通路7c的供油管7d。

气体制冷剂在回旋涡盘6借助由电动机部4驱动的曲轴7而进行回旋运动时被从吸入管2d向由回旋涡盘6及固定涡盘5形成的压缩室11导入。而且，气体制冷剂在回旋涡盘6与固定涡盘5之间以随着向中心方向移动而容积缩小的方式被压缩。被压缩了的气体制冷剂在压缩机1的密闭容器2的内部循环，通过喷出管2e而向外部流出。

当该流出到外部的喷出气体的温度较高时，压缩机1整体的温度上升，致使电动机所使用的树脂材料、轴承的滑动的可靠性显著降低。例如，在室内空调器使用R32作为制冷剂的情况下，相对于使用R410A作为制冷剂的情况而言，喷出气体温度最大上升近30℃。作为使该喷出气体温度降低的手段，已知有向压缩室11喷射低温的制冷剂的方法。目前，广泛使用的空气调节器都是常年运转，因此压缩机的运转条件被大范围化。在使用R32的情况下，若在高负载的条件下，则超过电动机的树脂材料的耐热温度，因此，需要使进行喷射的喷出气体温度为树脂材料的耐热温度以下。另一方面，若在负载小的条件下，则喷出气体温度不会上升至树脂材料的耐热温度，即使不进行喷射也能使喷出气体温度为树脂材料的耐热温度以下。虽然通过进行喷射能降低喷出气体温度，但会导致供暖能力降低。即，在供暖运转时不需要降低喷出气体温度的条件下，为了维持供暖能力期望不进行喷射。

为了使上述两种情况均成立，需要隔断喷射的阀。在本实施方式的涡旋压缩机中设有用于隔断该喷射的第一喷射阀26。

但是，用于隔断喷射的第一喷射阀26设置在压缩机1之外，第一喷射阀26与压缩机1的压缩室11之间的喷射配管30及喷射管25c仍保持着与压缩室11连通的状态。因此，在本实施方式中，在压缩机1中设置第二喷射阀25。

以下，使用图3来说明第二喷射阀25。在固定涡盘5的齿底部(端板)5a形成有第一孔25a。第一孔25a与第二孔25b连通，在第二孔25b的上部，喷射管25c通过压入等安装于固定涡盘5。在第二孔25b中收纳有阀体的阀主体25d，在不进行喷射的情况下，通过阀主体25d来隔断喷射。

图4表示喷射阀的阀体。在阀体形成有阀主体25d及突起部25e，突起部25e插入到第一孔25a中。而且，在阀主体25d的外周部和阀主体25d的根部设有喷射通路25f，该喷射通路25f成为喷射时的制冷剂的通路。

接着，使用图5和图6来说明第二喷射阀25的动作。图5表示进行喷射时的喷射阀的情形。图6表示不进行喷射时的喷射阀的情形。

如图2所示，喷射管25c经由第一喷射阀26与高压中温的制冷剂连通。例如，就一般的制冷循环而言，高压中温的制冷剂是指由冷凝器冷凝后的制冷剂。当打开第一喷射阀26时，高压中温的制冷剂通过喷射管25c向第二喷射阀25流入。当制冷剂流入时，如图5所示，阀主体25d被压下，制冷剂通过第一孔25a及第二孔25b内的喷射通路25f而向压缩室11流入。通过该中温的制冷剂的流入，而使压缩室11内的制冷剂的温度下降，其结果是，使喷出气体温度降低。

当关闭第一喷射阀26时，喷射管25c内的压力降低，在压缩室11的压力的作用下，如图6所示，阀主体25d被推起。当阀主体25d被推起时，阀主体25d的上表面与喷射管25c接触，从而将喷射管25c与压缩室11隔断。

在隔断该喷射时，第一孔25a及第二孔25b的空间成为未被压缩的间隙容积。该间隙容积与压缩室11连通，存在于该间隙容积的制冷剂上升至与压缩室11相同的压力。但是，存在于该间隙容积的高压制冷剂没有作为喷出气体喷出，而是向接着形成的压缩室11流入。即，由于无效的动力的增大致使压缩机效率降低。相对于此，也考虑通过缩短第一孔25a来减小间隙容积，但为了确保强度，第一孔25a的缩短也存在限制。

因此，在本实施方式中，构成为将形成于阀体的突起部25e插入到第一孔25a中的结构，来减小间隙容积。即，在本实施方式的制冷循环中，第二喷射阀25具有：在固定涡盘5的端板的卷板侧形成的第一孔25a；将第一孔25a与喷射管25c连接的第二孔25b；位于第二孔25b且进行喷射管25c的流路的开闭的阀主体25d；至少位于第一孔25a的突起部25e。根据本实施方式，能缩小由于无效的动力的增加所导致的压缩机效率的降低幅度。

本实施方式中的第一孔25a、第二孔25b、阀主体25d及突起部25e为圆柱形状，第二孔25b的直径大于第一孔25a的直径，且阀主体25d的直径大于突起部25e的直径。根据这样的形状，能进一步减小间隙容积。

就第二喷射阀25而言，即使在阀主体25d与喷射管25c接触的状态下突起部25e也插入到第一孔25a中。阀主体25d及突起部25e分别具有喷射通路25f(槽)，从喷射管25c流到第二孔25b及第一孔25a的制冷剂经由喷射通路25f流入到压缩室11中。换言之，阀主体25d与第二孔25b之间的流路以及突起部25e与第一孔25a之间的流路由喷射通路25f(槽)来形成。

接着，说明喷射的动作。当外部气温低且室内的温度低时，例如在空气调节器起动时，为了尽快使室内的温度上升，提高压缩机1的旋转速度，使减压装置19节流来提高喷出压力和喷出气体温度。在达到能确保电动机4的树脂材料的可靠性的温度Tmax以上时，打开第一喷射阀26，通过喷射配管30、喷射管25c、第二孔25b及第一孔25a向压缩室11喷射高压低温的制冷剂，从而使喷出气体温度降低。然后，当室内的温度上升、喷出压力下降且喷出气体温度达到Tmax以下时，关闭第一喷射阀26及第二喷射阀25，从而隔断低温的制冷剂向压缩室11的流入。此时，涡旋压缩机由于第一孔25a及第二孔25b的间隙容积较小，因此能防止压缩机效率的降低。

图7是从固定涡盘的卷板面观察喷射孔的位置所得的图。图7中示出从压缩室11侧观察固定涡盘5时看到的第一孔25a的位置。第一孔25a形成在固定涡盘5的齿底部5a的宽度中央，通过回旋涡盘6的回旋运动而向回旋外线室11a和回旋内线室11b这两方开口。在此，第一孔25a的直径小于回旋涡盘5的齿厚，回旋外线室11a和回旋内线室11b不经由第一孔25a连通。

图8是表示喷射孔向压缩室开口的区间的图。图8中示出图7所示的第一孔25a的开口区间。在此，纵轴表示压力，横轴表示曲轴的旋转角度。

在本实施方式中示出的涡旋卷板为非对称齿形，回旋内线室11b的压缩开始相对于回旋外线室11a而言慢180度(deg)。虚线表示第一孔25a向各压缩室11的开口区间，均不向吸入压力的腔室(吸入室10)开口，而向吸入完成后的压缩室11开口。

图9是表示进行了喷射时的喷出气体温度的降低量的图。图9中示出使用R32作为制冷剂、在图8所示的开口区间内向压缩室11进行了喷射时的喷出气体温度。在纵轴上，将使用R410A且不进行喷射的情况下的喷出气体温度设为100％。作为条件，对室内空调器而言，假定外部气温为-15℃且供暖能力相当于8kW。

图9中记载了喷射气体的情况和喷射液体的情况这两种情况，就气体而言，即使增加喷射量，喷出气体温度也不会降低至像使用R410A的情况那样。相反地，就液体而言，冷却效果较大，用微量的喷射量就能得到与使用R410A的情况下的喷出气体温度同等的喷出气体温度。当液体喷射剂过多地流入到压缩室11时，喷出气体温度过度降低，反而会导致供暖能力的降低。因此，为了将可靠性保持为与使用R410A的情况同等的程度，期望作为喷出气体温度而言与使用R410A的情况同等程度。但是，使喷出气体温度与使用R410A的情况下的喷出气体温度同等的喷射量为微量，为了控制该喷射量，需要增大喷射阀的通路阻力。为了增大通路阻力，有减小第一孔25a的直径的方法，但经发明人研究发现，为了实现使得喷出气体温度与使用R410A的情况下的喷出气体温度同等的喷射量，需要使第一孔25a的直径为1mm以下。1mm以下的孔的加工存在钻头较细、钻头破损等问题，不适于室内空调器用压缩机那样的量产制品。

针对这样的课题，本实施方式的第二喷射阀25形成为阀体的突起部25e插入到第一孔25a中的结构，为了增大通路阻力，将突起部25e与第一孔25a之间的间隙设计得较小即可。例如，当使突起部25e的直径为3mm时，凭借现在的加工技术，直径间隙为0.05mm左右的精度下的加工是能实现足够的量产制品的加工精度。

如以上所说明的那样，第一实施方式的涡旋压缩机虽然为了降低喷出气体温度而向压缩室11喷射低温的制冷剂，但能最大限度地减小隔断喷射时的第二喷射阀25的间隙容积，因此，能防止压缩机效率的降低。而且，在喷射液体制冷剂的情况下，通过减小第一孔25a与突起部25e之间的间隙，由此能防止过量的喷射。

需要说明的是，在本实施方式中，说明了喷射配管30为将冷凝器18和减压装置19之间的配管与压缩机1连接的配管的情况，但也可以在冷凝器18与减压装置19之间还设置减压装置，使喷射配管30为将两个减压装置之间的配管与压缩机1连接的配管。

另外，在本实施方式中，说明了使用HFC32作为制冷剂的情况，但对于喷出气体温度高温化而容易使树脂制部件和机油劣化的其它制冷剂而言也能适用。

[实施例2]

接着，说明第二实施方式。图10表示第二实施方式的制冷循环。需要说明的是，在本实施方式中，对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号，并省略其详细的说明。

本实施方式与第一实施方式的不同点在于，在冷凝器18与减压装置19之间设置气液分离器21，在气液分离器21的上游侧设置前段减压装置19a。

在气液分离器21上除了设置使液体向喷射管25c流入的配管之外，还设置使气体流入喷射管25c的配管。

在喷出气体温度超过电动机的树脂材料的耐热温度的高负载条件下，进行液体喷射，将压缩机1的喷出气体温度控制为电动机的树脂材料的耐热温度以下。另一方面，在喷出气体温度并不那么高的低负载条件下，进行气体喷射。气体喷射能降低蒸发器中的制冷剂的压力损失，因此，根据本实施方式，能降低压缩机1的压缩动力。

[实施例3]

接着，说明第三实施方式。图11表示第三实施方式的喷射阀。需要说明的是，在本实施方式中，对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号，并省略其详细的说明。

就本实施方式的第三喷射阀27而言，形成于固定涡盘5的第三孔27a呈圆锥台形状，呈半球形的阀体27d收纳于第三孔27a。在阀体27d的球面设有喷射通路27f，该喷射通路27f成为进行喷射时的制冷剂的通路。通过形成为该结构，由此能减小不进行喷射时的间隙容积，能抑制压缩机效率的降低。

需要说明的是，作为第三孔27a的形状的圆锥台包含图11所示那样的由圆锥台和长方体构成的形状。另外，作为阀体27d的形状的半球形包含半椭圆体形状等。

Claims (5)

1.一种制冷循环，其具备：

用配管将涡旋压缩机、冷凝器、减压装置及蒸发器依次连接而成，供制冷剂进行循环的循环流路；

将位于所述冷凝器与所述减压装置之间的配管和所述涡旋压缩机连接的喷射配管；

进行所述喷射配管的流路的开闭的第一喷射阀，

所述涡旋压缩机具有：具有竖立设置在端板上的涡卷状的卷板的回旋涡盘；具有竖立设置在端板上的涡卷状的卷板的固定涡盘；将所述固定涡盘与所述喷射配管连接的喷射管；进行所述喷射管的流路的开闭的第二喷射阀，

所述第二喷射阀具有：在所述固定涡盘的端板的所述卷板侧形成的第一孔；将所述第一孔与所述喷射管连接的第二孔；位于所述第二孔，进行所述喷射管的流路的开闭的阀主体；至少位于所述第一孔的突起部。

2.根据权利要求1所述的制冷循环，其特征在于，

所述第一孔的直径小于所述回旋涡盘的卷板的厚度。

3.根据权利要求1所述的制冷循环，其特征在于，

所述第二孔的直径大于所述第一孔的直径，且所述阀主体的直径大于所述突起部的直径。

4.一种制冷循环，其具备：

用配管将涡旋压缩机、冷凝器、减压装置及蒸发器依次连接而成，供制冷剂进行循环的循环流路；

将位于所述冷凝器与所述减压装置之间的配管和所述涡旋压缩机连接的喷射配管；

进行所述喷射配管的流路的开闭的第一喷射阀，

所述涡旋压缩机具有：具有竖立设置在端板上的涡卷状的卷板的回旋涡盘；具有竖立设置在端板上的涡卷状的卷板的固定涡盘；将所述固定涡盘与所述喷射配管连接的喷射管；进行所述喷射管的流路的开闭的第二喷射阀，

所述回旋涡盘的卷板和所述固定涡盘的卷板彼此啮合而形成压缩室，

所述第二喷射阀具有：将所述喷射管与所述压缩室连接的第三孔；位于所述第三孔，进行所述喷射管的流路的开闭的阀体，

所述第三孔为圆锥台形状，所述阀体为半球形状。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的制冷循环，其特征在于，

所述制冷剂是HFC32，

在从所述涡旋压缩机喷出的所述制冷剂的温度为规定值以上时，打开所述第一喷射阀及所述第二喷射阀，

在从所述涡旋压缩机喷出的所述制冷剂的温度小于所述规定值时，关闭所述第一喷射阀及所述第二喷射阀。