CN109563834A - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

在应用喷射循环的涡旋压缩机中，实现将回旋涡盘向定涡盘按压的背压的最优化。对背压室(H4)的背压(Pm)进行调节的背压调节阀(400)根据吸入室(H1)的吸入压力(Ps)、排出室(H2)的排出压力(Pd)和喷射压力(Pinj)，增减从在压缩室中被压缩的气体制冷剂中分离出的润滑油向背压室(H4)供给，以对第一阀芯(424)的开度进行调节。此外，背压调节阀(400)除了根据吸入压力(Ps)和排出压力(Pd)之外，还根据喷射压力(Pinj)增减润滑油的流量，以调节至根据喷射压力(Pinj)变化的目标背压。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及对制冷循环中的制冷剂进行压缩的涡旋压缩机。

背景技术

涡旋压缩机包括涡旋单元，该涡旋单元具有彼此啮合的定涡盘和回旋涡盘。涡旋单元通过使回旋涡盘绕定涡盘的轴心公转，从而使由定涡盘和回旋涡盘区划出的压缩室的容积增减，以对气体制冷剂进行压缩并将其排出。在涡旋压缩机中，通过使背压作用于回旋涡盘的背面以将回旋涡盘按压于定涡盘，来抑制在压缩运转过程中回旋涡盘与定涡盘分开，从而不易发生压缩不良。此时，如国际公开2012/147145号手册(专利文献1)所记载的那样，基于气体制冷剂的吸入压力和排出压力对作用于回旋涡盘的背面的背压进行调节。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/147145号手册

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，近年来，为了提高性能系数COP(Coefficient of Performance)，应用气体喷射循环的涡旋压缩机被实用化。气体喷射循环在以压缩机、冷凝器、第一膨胀阀、气液分离器、第二膨胀阀以及蒸发器的顺序配置的制冷剂回路中，将通过气液分离器分离出的气体制冷剂喷射到压缩机的压缩室，以改善制冷效果。

然而，在应用这种气体喷射循环的涡旋压缩机中，将气体制冷剂喷射到压缩室，因此，目标背压会根据喷射到压缩室的气体制冷剂的压力(喷射压力)而发生变化。具体而言，在喷射压力高的情况下，背压不足而使将回旋涡盘按压于定涡盘的力变弱，从而存在例如气体制冷剂从压缩室泄漏而使得压缩效率降低的可能性。另一方面，在喷射压力低的情况下，背压变得过剩，存在例如回旋涡盘公转的动力变大，并发生压缩效率的降低或涡盘的缠绕件的划拉(日文：かじり)等的可能性。

因此，本发明的目的在于在应用气体喷射循环的涡旋压缩机中实现背压的最优化。

解决技术问题所采用的技术方案

因此，涡旋压缩机具有：涡盘单元，上述涡盘单元使被定涡盘和回旋涡盘区划的压缩室的容积增减，同时将从制冷剂回路的中途抽取的气体制冷剂喷射至压缩室，并且上述涡盘单元将气体制冷剂吸入、压缩并排出；以及背压调节阀，上述背压调节阀根据吸入至压缩室的气体制冷剂的吸入压力、从压缩室排出的气体制冷剂的排出压力以及喷射至压缩室的气体制冷剂的喷射压力，对将回旋涡盘向定涡盘按压的背压室的压力进行调节。

发明效果

根据本发明，能在应用喷射循环的涡旋压缩机中实现背压的最优化。

附图说明

图1是应用气体喷射循环的制冷循环的示意图。

图2是气体喷射循环的莫里尔图。

图3是表示涡旋压缩机的一例的剖视图。

图4是表示曲柄机构的细节的局部放大图。

图5是对气体制冷剂的流动进行说明的框图。

图6是表示制冷运转时要求的背压调节阀的工作特性的一例的图。

图7是表示制热运转时要求的背压调节阀的工作特性的一例的图。

图8是表示背压调节阀的第一实施方式的剖视图。

图9是表示排出压力上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图10是表示吸入压力上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图11是表示喷射压力上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图12是表示背压上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图13是表示制冷运转时实现的背压调节阀的工作特性的一例的图。

图14是表示制热运转时实现的背压调节阀的工作特性的一例的图。

图15是表示背压调节阀的第二实施方式的剖视图。

图16是表示排出压力上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图17是表示吸入压力上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图18是表示喷射压力上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图19是表示背压上升时的背压调节阀的动作的剖视图。

图20是表示背压调节阀的变形例的剖视图。

图21是电磁致动器的控制框图。

图22是表示电磁致动器的控制内容的一例的流程图。

图23是表示制冷运转时实现的背压调节阀的工作特性的一例的图。

图24是表示制热运转时实现的背压调节阀的工作特性的一例的图。

图25是表示背压调节阀的另一变形例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行详细叙述。

图1表示作为本实施方式的前提的、应用气体喷射循环的制冷循环100的一例。在此，制冷循环100被列举为制冷回路的一例。

制冷循环100构成为相对于供制冷剂循环的制冷剂配管110以压缩机120、冷凝器130、第一膨胀阀140、气液分离器150、第二膨胀阀160和蒸发器170的顺序配置。压缩机120对低温、低压的气体制冷剂进行压缩，以形成高温、高压的气体制冷剂。冷凝器130对经过压缩机120的高温、高压的气体制冷剂进行冷却，以形成高压、低温的液体制冷剂。第一膨胀阀140和第二膨胀阀160分两个阶段将低温、高压的液体制冷剂减压，以形成低温、低压的液体制冷剂。蒸发器170使低温、低压的液体制冷剂气化，以形成低温、低压的气体制冷剂。此外，气液分离器150从通过第一膨胀阀140减压后的中间压的液体制冷剂中分离出气体制冷剂，并将该气体制冷剂作为喷射气体向压缩机120供给。

图2表示气体喷射循环的莫里尔图。

经过冷凝器130的高压Ph的液体制冷剂通过第一膨胀阀140被减压至中间压的喷射压力Pinj而成为气液两态,并向气液分离器150导入。在气液分离器150中，入口的状态在A点处，在内部被分离成B点的饱和气体制冷剂和C点的饱和液体制冷剂。随后，饱和液体制冷剂通过第二膨胀阀160被进一步减压成低压，并向蒸发器170导入。在蒸发器170中，通过与外部气体进行热交换，从而使低压P1的液体制冷剂气化而成为气体制冷剂，并向压缩机120导入。另一方面，喷射压力Pinj的饱和气体制冷剂被喷射至压缩机120的压缩室。

接着，作为构成气体喷射循环的压缩机120的一例，对通过定涡盘和回旋涡盘来压缩气体制冷剂的涡旋压缩机200进行说明。

图3表示涡旋压缩机200的一例。

涡旋压缩机200包括：涡盘单元220；外壳240，该外壳240具有气体制冷剂的吸入室H1和排出室H2；作为对涡盘单元220进行驱动的驱动部的电动马达260；以及电动马达260的驱动控制用的逆变器280。另外，逆变器280也可以不被装入涡旋压缩机200。

涡盘单元220具有相互啮合的定涡盘222和回旋涡盘224。定涡盘222包括圆板状的底板222A和从底板222A的一个面立设的渐开形状(涡卷状)的缠绕件222B。回旋涡盘224与定涡盘222同样地，包括圆板状的底板224A和从底板224A的一个面立设的渐开状的缠绕件224B。

定涡盘222和回旋涡盘224以使它们的缠绕件222B与缠绕件224B啮合的方式配置。详细而言，配置成定涡盘222的缠绕件222B的前端部与回旋涡盘224的底板224A的一个面接触，回旋涡盘224的缠绕件224B的前端部与定涡盘222的底板222A的一个面接触。另外，在缠绕件222B和缠绕件224B的前端部安装有顶端密封件(未图示)。

此外，定涡盘222和回旋涡盘224配置成在定涡盘222和回旋涡盘224的缠绕件222B、224B的周向的角度相互偏离的状态下，使上述缠绕件222B、224B的侧壁彼此局部地接触。因此，在定涡盘222的缠绕件222B与回旋涡盘224的缠绕件224B之间，形成有作为压缩室H3发挥功能的新月状的密闭空间。

回旋涡盘224配置成能在回旋涡盘224的自转被阻止的状态下，经由后述的曲柄机构绕定涡盘222的轴心公转。因此，涡盘单元220使由定涡盘222的缠绕件222B和回旋涡盘224的缠绕件224B区划出的压缩室H3朝中央部移动，以使压缩室H3的容积逐渐减小。其结果是，涡盘单元220对从缠绕件222B和224B的外端部吸入至压缩室H3的气体制冷剂进行压缩。

外壳240具有：前外壳242，该前外壳242对电动马达260和逆变器280进行收容；中心外壳244，该中心外壳244对涡盘单元220进行收容；后外壳246；以及逆变器罩248。此外，通过前外壳242、中心外壳244、后外壳246和逆变器罩248被例如包括螺栓和垫圈的紧固件(未图示)紧固成一体，从而构成涡旋压缩机200的外壳240。

前外壳242具有大致圆筒状的周壁部242A和分隔壁242B。前外壳242的内部空间被分隔壁部242B分隔成用于对电动马达260进行收容的空间和用于对逆变器280进行收容的空间。周壁部242A的一端侧(在图3中的下侧)的开口被逆变器罩248封闭。此外，周壁部242A的另一端侧(在图3中的上侧)的开口被中心外壳244封闭。在分隔壁部242B的径向中央部处，朝向周壁部242A的另一端侧突出设置有大致圆筒状的支承部242B1，所述支承部242B1将后述的驱动轴266的一个端部支承成能自由旋转。

此外，通过前外壳242的周壁部242A及分隔壁部242B和中心外壳244，区划出气体制冷剂的吸入室H1。在吸入室H1中，经由形成于周壁部242A的吸入端口P1吸入有低温、低压的气体制冷剂。另外，在吸入室H1中，气体制冷剂在电动马达260周围流通而能对电动马达260进行冷却，以形成电动马达260的上侧空间与其电动马达260的下侧空间连通的一个吸入室H1。在吸入室H1中，为了进行被驱动而旋转的驱动轴266等滑动部位的润滑，储存有适量的润滑油。因此，在吸入室H1中，气体制冷剂作为与润滑油的混合流体流动。

中心外壳244呈与前外壳242紧固一侧的相反侧开口的大致有底圆筒状，并能将涡盘单元220收容于中心外壳244的内部。中心外壳244具有圆筒部244A和在该圆筒部244A的一端侧的底壁部244B。在由圆筒部244A和底壁部244B区划出的空间中收容有涡盘单元220。在圆筒部244A的另一端侧形成有供定涡盘222嵌合的嵌合部244A1。因此，中心外壳244的开口被定涡盘222封闭。此外，底壁部244B以其径向中央部向电动马达260膨出的方式形成。在底壁部244B的膨出部244B1的径向中央部处形成有用于使驱动轴266的另一个端部贯穿的通孔。此外，在膨出部244B1的涡盘单元220一侧形成有供轴承300嵌合的嵌合部，该轴承300将驱动轴266的另一个端部支承成自由旋转。

在中心外壳244的底壁部244B与回旋涡盘224的底板224A之间配置有圆环状的推力板310。底壁部244B的外周部经由推力板310接受来自回旋涡盘224的推力。在底壁部244B及底板224A的与推力板310抵接的部位分别埋设有密封构件(未图示)。

此外，在底板224A的电动马达260一侧端面与底壁部244B之间，即回旋涡盘224的、与定涡盘222相反一侧的端面与中心外壳244之间形成有背压室H4。在中心外壳244中形成有制冷剂导入通路L1，该制冷剂导入通路L1用于从吸入室H1向涡盘单元220的缠绕件222B、224B的外端部附近的空间H5导入气体制冷剂(详细而言，气体制冷剂与润滑油的混合流体)。由于制冷剂导入通路L1使空间H5与吸入室H1连通，因此，空间H5的压力与吸入室H1的压力(吸入压力Ps)相等。

后外壳246被紧固件紧固于中心外壳244的圆筒部244A的嵌合部244A1一侧端部处。因此，定涡盘222以底板222A被夹持在嵌合部244A1与后外壳246之间的方式固定。此外，后外壳246呈与中心外壳244的紧固侧开口的大致有底圆筒状，并具有圆筒部246A及后外壳246的另一端侧的底壁部246B。

由后外壳246的圆筒部246A、底壁部246B和定涡盘222的底板222A区划出气体制冷剂的排出室H2。在底板222A的中央部处形成有压缩制冷剂的排出通路(排出孔)L2，在排出通路L2附设有对从排出室H2向涡盘单元220的流动进行限制的、例如由簧片构成的止回阀320。在涡盘单元220的压缩室H3中被压缩的压缩制冷剂经由排出通路L2和止回阀320排出至排出室H2。排出室H2的压缩制冷剂经由形成于底壁部246B的排出端口P2向冷凝器130排出。

另外，虽省略图示，但在后外壳246配置有用于从排出室H2的压缩制冷剂中分离出润滑油的油分离器。被油分离器分离出润滑油后的压缩制冷剂(还存在微量的润滑油残存的情况)经由排出端口P2向冷凝器130排出。另一方面，被油分离器分离出的润滑油被向后述的压力供给通路L3引导。在图3中，用带斜线的箭头表示润滑油混合前或混合后的气体制冷剂的流动，用粗线箭头表示与润滑油混合后的气体制冷剂(混合流体)的流动，用空心箭头表示从气体制冷剂中分离出的润滑油的流动。在此，压力供给通路L3列举作为将润滑油供给至背压室的通路的一例。

电动马达260例如由三相交流马达构成，并具有转子262和定子铁芯单元264，该定子铁芯单元264配置于转子262的径向外侧。此外，例如来自车载的蓄电池(未图示)的直流电流通过逆变器280转换成交流电流，并供给至电动马达260。

转子262经由压入至形成于该转子262的径向中心的轴孔的驱动轴266被支承成能在定子铁芯单元264的径向内侧旋转。驱动轴266的一个端部能旋转地支承于前外壳242的支承部242B1。驱动轴266的另一个端部贯穿形成于中心外壳244的通孔，并被轴承300支承成能旋转。当因来自逆变器280的供电而在定子铁芯单元264上产生磁场时，旋转力会作用在转子262上，以使驱动轴266被驱动而旋转。驱动轴266的另一个端部经由曲柄机构连结于回旋涡盘224。

如图4所示，曲柄机构具有：圆筒状的轴套部330，该轴套部330突出形成于回旋涡盘224的底板224A的背压室H4一侧端面；以及偏心衬套350，该偏心衬套350以偏心状态安装在设于驱动轴266的另一个端部的曲柄340。偏心衬套350被支承成能在轴套部330中旋转。另外，在驱动轴266的另一个端部(曲柄340一侧端部)安装有克服回旋涡盘224动作时的离心力的配重360。因而，回旋涡盘224在其自转受到阻止的状态下经由曲柄机构绕定涡盘222的轴心公转。

图5是用于对涡旋压缩机200中的气体制冷剂的流动进行说明的框图。

如图3和图5所示，来自蒸发器170的低压、低温气体制冷剂经由吸入端口P1被导入到吸入室H1，随后，经由制冷剂导入通路L1被引导至涡盘单元220的外端部附近的空间H5。此外，空间H5的气体制冷剂被吸入到涡盘单元220的压缩室H3并被压缩。在压缩室H3中被压缩的压缩制冷剂经由排出通路L2和止回阀320排出到排出室H2，随后，从排出室H2经由排出端口P2向冷凝器130排出。这样，构成有涡盘单元220，上述涡盘单元220在压缩室H3中对经由吸入室H1流入的气体制冷剂进行压缩，并经由排出室H2将上述压缩制冷剂排出。

在此，如图3所示，涡旋压缩机200还包括背压室H4的压力调节用的背压调节阀400。

背压调节阀400是与吸入室H1的吸入压力Ps、排出室H2的排出压力Pd以及喷射压力Pinj对应地动作，且以使背压室H4的背压Pm接近于与吸入压力Ps、排出压力Pd以及喷射压力Pinj对应的目标背压Pc的方式自动调节该背压调节阀400的阀开度的机械式(自调节式)的流量控制阀。背压调节阀400收容在后外壳246的底壁部246B中的、以沿与电动马达260的驱动轴266的中心轴正交的方向延伸的方式形成的收容室246C中。后文对背压调节阀400的结构和背压调节动作进行叙述。

如图3和图5所示，涡旋单元200除了制冷剂导入通路L1和排出通路L2之外，包括压力供给通路L3、释压通路L4、吸入压力感知通路L5、喷射气体导入通路L6和喷射压力感知通路L7。在此，释压通路L4列举为将润滑油从背压室排出的通路的一例。

压力供给通路L3是用于使排出室H2与背压室H4连通的通路。通过油分离器从排出室H2的压缩制冷剂中分离出的润滑油经由压力供给通路L3导向背压室H4，以供各滑动部位的润滑。此外，通过经由压力供给通路L3将润滑油供给至背压室H4，使背压室H4的背压Pm上升。

压力供给通路L3具体而言包括：使排出室H2与收容室246C连通的通路；一端开口于收容室246C、同时另一端开口于后外壳246的圆筒部246A与中心外壳244抵接的端面部分的通路；以及与该通路连接同时以贯穿中心外壳244的圆筒部244A和底壁部244B的方式开口于背压室H4的通路。

背压调节阀400以构成压力供给通路L3的一部分的方式配置于压力供给通路L3的中途。因此，从排出室H2的压缩制冷剂分离出的润滑油被背压调节阀400适当地减压，同时经由压力供给通路L3供给至背压室H4。也就是说，通过利用背压调节阀400对与背压室H4的入口侧(上游侧)连接的压力供给通路L3的开度进行调节，以增减向背压室H4流入的润滑油的流量，从而对背压Pm进行调节。

释压通路L4是用于使背压室H4与吸入室H1连通的通路。在释压通路L4的中途配置有孔口OL1。此外，配置有孔口OL1的释压通路L4以贯穿驱动轴266的方式形成，并以沿驱动轴266的中心轴的方式延伸。孔口OL1例如配置于驱动轴266的吸入室H1一侧(在图3中，前外壳242的支承部242B1一侧)。背压室H4的润滑油通过孔口OL1限制流量，同时向吸入室H1返回。

吸入压力感知通路L5是用于在背压调节阀400中对吸入室H1的吸入压力Ps进行感知的通路。吸入压力感知通路L5包括：一端开口于收容室246C，同时另一端开口于后外壳246的圆筒部246A的与定涡盘222抵接的端面部分的通路；和与前述通路连接，同时以贯穿定涡盘222的底板222A的外周部的方式开口于空间H5的通路。此外，如图5所示，从吸入压力感知通路L5的规定部位分叉，以形成开口于收容室246C底侧的吸入压力感知分岔通路L5A。另外，在图3中，为了图的简化，吸入压力感知分岔通路L5A省略图示。此外，虽然列举吸入压力感知通路L5开口于空间H5的情况为一例进行说明，但也可以直接开口于吸入室H1。

喷射气体导入通路L6是用于将被气液分离器150从气体制冷剂中分离出的喷射气体导入到压缩室H3并进行喷射的通路。喷射气体导入通路L6包括：一端开口于后外壳246的外壁，同时另一端开口于后外壳246的圆筒部246A的与定涡盘222抵接的端面部分的通路；以及与前述通路连接，并且以贯穿定涡盘222的底板222A的方式开口于压缩室H3的通路。此外，为了使背压调节阀400能感知喷射压力Pinj，在后外壳246的底壁部246B上形成有喷射压力感知通路L7，该喷射压力感知通路L7从喷射气体导入通路L6的规定部分分岔，并开口于收容室246C。

在此，如前文所述，在背压室H4的背压Pm的作用下，回旋涡盘224被朝向定涡盘222按压。在涡盘单元220的压缩动作中，当作用于回旋涡盘224的底板224A的背压室H4一侧端面的背压Pm的合力比作用于底板224A的压缩室H3一侧端面的压缩反作用力小，即处于背压不足状态时，在回旋涡盘224的缠绕件224B的前端部与定涡盘222的底板222A之间会产生间隙，同时在回旋涡盘224的底板224A与定涡盘222的缠绕件222B的前端部之间会产生间隙，从而存在压缩机的体积效率降低的可能性。因而，通过背压调节阀400对背压Pm进行调节，以使合力大于压缩反作用力。

另一方面，当背压室H4的背压Pm的合力与压缩反作用力相比过高、即处于背压过剩状态时，定涡盘222与回旋涡盘224之间的摩擦力会变大，因此，压缩机的机械效率降低。如后文所述，背压调节阀400在背压Pm超过目标背压Pc的情况下，为了防止变成背压过剩状态，降低背压Pm并使其接近于目标背压Pc。

在此，在以车用空调设备以前提的情况下，对背压调节阀400所需的动作特性、即根据喷射压力Pinj以及涡盘单元220的转速Nc而发生变化的背压Pm与吸入压力Ps之间的压差ΔP(Pm－Ps)进行考察。

图6表示制冷运转时要求的压差ΔP的理论值，图7表示制热运转时要求的压差ΔP的理论值。

可以理解为，若参照制冷运转时的理论值和制热运转时的理论值，则与喷射压力Pinj相应的压差ΔP的变化特性根据转速Nc而变化。此外，可以理解为，在喷射压力Pinj高的情况下，若转速Nc变高，则压差ΔP降低。此外，还可以理解为，制冷运转时的压差ΔP比制热运转时的压差ΔP稍低。因而，背压调节阀400控制成至少对根据吸入压力Ps、排出压力Pd、喷射压力Pinj以及背压Pm来增减压力供给通路L3的开度，并成为图6和图7所示的压差ΔP。

图8表示对供给至背压室H4的润滑油的流量进行调节的、背压调节阀400的第一实施方式。

背压调节阀400具有：阀外壳410，该阀外壳410呈大致带台阶的圆柱状的外形；阀单元420，该阀单元420内嵌于阀外壳410内；以及波纹管组装体430，该波纹管组装体430将阀单元420朝闭阀方向施力。在此，波纹管组装体430被列举为弹性体的一例。

在阀外壳410的大径部，沿远离该阀外壳410的小径部的方向分别形成有呈大致圆柱状的排出压力导入室H6、第一感压室H7、第二感压室H8和呈大致带台阶的圆柱状的第三感压室H9。排出压力导入室H6经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的多个第一连通孔410A连接于排出室H2一侧的压力供给通路L3。第一感压室H7经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的多个第二连通孔410B连接于背压室H4一侧的压力供给通路L3。第二感压室H8经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的多个第三连通孔410C连接于喷射压力感知通路L7。第三感压室H9经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的第四连通孔410D连接于吸入压力感知通路L5。

此外，在阀外壳410的小径部形成有呈大致圆柱状的阀背压室H10。阀背压室H10经由形成于阀外壳410的小径部的前端的第五连通孔410E连接于从吸入压力感知通路L5分岔出的吸入压力感知分岔通路L5A。

阀单元420具有：阀轴422，该阀轴422呈大致圆柱状；第一阀芯424，该第一阀芯424呈大致圆板状；以及第二阀芯426，该第二阀芯426呈大致圆柱状。第一阀芯424和第二阀芯426相对于阀轴422在其轴向的中央部处以隔开规定间隔的方式一体化。在此，第一阀芯424的外径形成得比第二阀芯426的外径大。另外，第一阀芯424被列举为阀芯的一例。

在阀外壳410的横截面的中央部处，以阀单元420的第一阀芯424位于第一感压室H7而阀单元420的第二阀芯426将第二感压室H8与第三感压室H9的分隔壁贯穿的状态，使阀单元420配置成能沿轴向往复移动。此外，在阀外壳410的排出压力导入室H6与第一感压室H7的分隔壁形成有第六连通孔410F，该第六连通孔410F具有比阀单元420的阀轴422的外径大的内径。因此，当阀单元420从闭阀位置向开阀方向移动时，分隔壁与第一阀芯424之间的间隔发生变化，能使从排出压力导入室H6经由第六连通孔410F向第一感压室H7被减压同时供给的背压调节用的润滑油的流量发生变化。

在第三感压室H9配置有波纹管组装体430，该波纹管组装体430经由阀单元420的阀轴422将上述阀单元420的第一阀芯424朝闭阀方向施力。波纹管组装体430具有：波纹管432，该波纹管432能沿轴向伸缩；螺旋弹簧434，该螺旋弹簧434收容于波纹管432的内部；第一盖436，该第一盖436将波纹管432的轴向的一端开口封闭；以及第二盖438，该第二盖438将波纹管432的轴向的另一端开口封闭，同时嵌合于第三感压室H9的小径部。此外，阀单元420的阀轴422的一个端部以能接触、分离的方式与形成于第一盖436中央部的凹部436A嵌合。

在阀背压室H10中配置有螺旋弹簧440，该螺旋弹簧440经由阀单元420的阀轴422将上述阀单元420的第一阀芯424朝开阀方向施力。

接着，对由背压调节阀400进行的背压Pm的调节动作进行说明。

当排出压力Pd从平衡状态上升时，如图9所示，第一阀芯424经由第六连通孔410F从排出压力Pd受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、波纹管组装体430和螺旋弹簧440的力的合力朝向图中下方，从而使阀单元420朝开阀方向移动。当阀单元420朝开阀方向移动时，压力供给通路L3的开度变大，经由第六连通孔410F从排出压力导入室H6向第一感压室H7供给的润滑油的流量增加。此外，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量增加，使得背压室H4的背压Pm上升。

另一方面，当排出压力Pd从平衡状态降低时，第一阀芯424经由第六连通孔410F从排出压力Pd受到的力减少，使得阀单元420在波纹管组装体430的螺旋弹簧434的施力的作用下朝闭阀方向移动。因此，压力供给通路L3的开度变小，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量减少，使得背压室H4的背压Pm降低。

当吸入压力Ps从平衡状态上升时，如图10所示，波纹管组装体430的第一盖436和阀单元420的阀轴422从吸入压力Ps受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、波纹管组装体430和螺旋弹簧440的力的合力朝向图中下方，从而使阀单元420朝开阀方向移动。当阀单元420朝开阀方向移动时，压力供给通路L3的开度变大，经由第六连通孔410F从排出压力导入室H6向第一感压室H7供给的润滑油的流量增加。此外，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量增加，使得背压室H4的背压Pm上升。

另一方面，当吸入压力Ps从平衡状态降低时，波纹管组装体430的第一盖436和阀单元420的阀轴422从吸入压力Ps接受的力减少，使得阀单元420在波纹管组装体430的螺旋弹簧434的施力的作用下朝闭阀方向移动。因此，压力供给通路L3的开度变小，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量减少，使得背压室H4的背压Pm降低。

当喷射压力Pinj从平衡状态上升时，如图11所示，第二阀芯426从喷射压力Pinj受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、波纹管组装体430和螺旋弹簧440的力的合力朝向图中下方，从而使阀单元420朝开阀方向移动。当阀单元420朝开阀方向移动时，压力供给通路L3的开度变大，经由第六连通孔410F从排出压力导入室H6向第一感压室H7供给的润滑油的流量增加。此外，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量增加，使得背压室H4的背压Pm上升。

另一方面，当喷射压力Pinj从平衡状态降低时，第二阀芯426从喷射压力Pinj接受的力减少，使阀单元420在波纹管组装体430的螺旋弹簧434的施力的作用下朝闭阀方向移动。因此，压力供给通路L3的开度变小，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量减少，使得背压室H4的背压Pm降低。

当背压Pm从平衡状态上升时，如图12所示，第一阀芯424从背压Pm受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、波纹管组装体430以及螺旋弹簧440的力的合力朝向图中上方，从而使阀单元420朝闭阀方向移动。当阀单元420朝闭阀方向移动时，压力供给通路L3的开度变小，经由第六连通孔410F从排出压力导入室H6向第一感压室H7供给的润滑油的流量减少。此外，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量减少，使得背压室H4的背压Pm降低。

另一方面，当背压Pm从平衡状态降低时，第一阀芯424从背压Pm受到的力减少，使得阀单元420在螺旋弹簧440的施力的作用下朝开阀方向移动。因而，压力供给通路L3的开度变大，经由压力供给通路L3向背压室H4供给的润滑油的流量增加，使得背压室H4的背压Pm上升。

因此，背压调节阀400通过适当设定阀单元420各部分的受压面积、波纹管组装体430的受压面积及弹簧系数、螺旋弹簧440的弹簧系数等，从而具有图13(制冷运转时)和图14(制热运转时)所示的动作特性。可以理解为，当参照这些动作特性时，背压调节阀400除了根据吸入压力Ps及排出压力Pd之外，还根据喷射压力Pinj对背压室H4的背压Pm进行调节。因此，能在应用了气体喷射循环的涡旋压缩机200中实现背压的最优化。

总之，背压调节阀400利用吸入压力Ps、排出压力Pd和喷射压力Pinj使第一阀芯424朝开阀方向移动，该第一阀芯424通过波纹管组装体430及背压室H4的背压Pm朝闭阀方向施力。此外，背压调节阀400通过增减将从在压缩室H3中被压缩的气体制冷剂中分离出的润滑油供给至背压室H4的流量，以对背压室H4的背压Pm进行调节。

图15表示在背压室H4的出口侧(下游侧)处对供给至背压室H4的润滑油的流量进行调节的、背压调节阀400的第二实施方式。另外，在第二实施方式中，背压调节阀400的第一连通孔410A和第四连通孔410D设于使背压调节用的润滑油从背压室H4向吸入室H1返回的释压通路L4的中途。

背压调节阀400具有：阀外壳410，该阀外壳410呈大致带台阶的圆柱状的外形；阀单元420，该阀单元420内插于阀外壳410内；以及波纹管组装体430，该波纹管组装体430朝开阀方向对阀单元420施力。在此，波纹管组装体430被列举为弹性体的一例。

在阀外壳410的大径部，沿远离该阀外壳410的小径部的方向分别形成有呈大致圆柱状的排出压力导入室H6、第一感压室H7、第二感压室H8和呈大致带台阶的圆柱状的第三感压室H9。排出压力导入室H6经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的多个第一连通孔410A连接于排出室H2一侧的压力供给通路L3。第一感压室H7经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的多个第二连通孔410B连接于喷射压力感知通路L7。第二感压室H8经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的多个第三连通孔410C连接于吸入压力感知通路L5。第三感压室H9经由形成于阀外壳410的大径部的周壁的第四连通孔410D连接于背压室H4一侧的压力供给通路L3。

此外，在阀外壳410的小径部形成有呈大致圆柱状的阀背压室H10。阀背压室H10经由形成于阀外壳410的小径部的前端的第五连通孔410E连接于从吸入压力感知通路L5分岔出的吸入压力感知分岔通路L5A。

阀单元420具有：阀轴422，该阀轴422呈大致圆柱状；第一阀芯424，该第一阀芯424呈大致圆柱状；第二阀芯426，该第二阀芯426呈大致圆柱状；以及第三阀芯428，该第三阀芯428呈大致圆板状。第一阀芯424、第二阀芯426和第三阀芯428相对于阀轴422在其轴向的中央部处连续地一体化。在此，形成为第一阀芯424、第二阀芯426和第三阀芯428的外径依次变大。另外，第三阀芯428被列举作为阀芯的一例。

在阀单元420的第一阀芯424将排出压力导入室H6与第一感压室H7的分隔壁贯穿，上述阀单元420的第二阀芯426将第一感压室H7与第二感压室H8的分隔壁贯穿，上述阀单元420的第三阀芯428位于第二感压室H8的状态下，阀单元420以能沿轴向往复移动的方式配置于阀外壳410的横截面的中央部处。此外，在阀外壳410的第二感压室H8与第三感压室H9的分隔壁形成有第六连通孔410F，该第六连通孔410F具有比阀单元420的阀轴422的外径大的内径。因而，当阀单元420从闭阀位置向开阀方向移动时，分隔壁与第三阀芯428之间的间隔变化，能使从第三感压室H9经由第六连通孔410F向第二感压室H8被减压同时返回的背压调节用的润滑油的流量变化。

在第三感压室H9配置有经由阀单元420的阀轴422将上述第三阀芯428朝开阀方向施力的波纹管组装体430。波纹管组装体430具有：波纹管432，该波纹管432能沿轴向伸缩；螺旋弹簧434，该螺旋弹簧434收容于波纹管432的内部；第一盖436，该第一盖436将波纹管432的轴向的一端开口封闭；以及第二盖438，该第二盖438将波纹管432的轴向的另一端开口封闭，同时嵌合于第三感压室H9的小径部。此外，阀单元420的阀轴422的一个端部以能接触、分离的方式与形成于第一盖436的中央部的凹部436A嵌合。

在阀背压室H10中配置有螺旋弹簧440，该螺旋弹簧440经由阀单元420的阀轴422将上述第三阀芯428朝闭阀方向施力。

接着，对由背压调节阀400进行的背压Pm的调节动作进行说明。

当排出压力Pd从平衡状态上升时，如图16所示，第一阀芯424从排出压力Pd受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、第三阀芯428、波纹管组装体430以及螺旋弹簧440的力的合力朝向图中下方，从而使阀单元420朝闭阀方向移动。当阀单元420朝闭阀方向移动时，释压通路L4的开度变小，从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量减少，使背压室H4的背压Pm上升。

另一方面，当排出压力Pd从平衡状态降低时，第一阀芯424从排出压力Pd受到的力减少，使得阀单元420在波纹管组装体430的螺旋弹簧434的施力的作用下朝开阀方向移动。因此，释压通路L4的开度变大，从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量增加，使背压室H4的背压Pm降低。

当吸入压力Ps从平衡状态上升时，如图17所示，第三阀芯428和阀单元420的阀轴422从吸入压力Ps受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、第三阀芯428、波纹管组装体430和螺旋弹簧440的力的合力朝向图中下方，从而使阀单元420朝闭阀方向移动。当阀单元420朝闭阀方向移动时，释压通路L4的开度变小，从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量减少，使背压室H4的背压Pm上升。

另一方面，当吸入压力Ps从平衡状态降低时，第三阀芯428和阀单元420的阀轴422从吸入压力Ps受到的力减少，使阀单元420在波纹管组装体430的螺旋弹簧434的施力的作用下朝开阀方向移动。因而，释压通路L4的开度变大，从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量增加，使背压室H4的背压Pm降低。

当喷射压力Pinj从平衡状态上升时，如图18所示，第二阀芯426从喷射压力Pinj受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、第三阀芯428、波纹管组装体430和螺旋弹簧440的力的合力朝向图中下方，从而使阀单元420向闭阀方向移动。当阀单元420朝闭阀方向移动时，释压通路L4的开度变小，从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量减少，使背压室H4的背压Pm上升。

另一方面，当喷射压力Pinj从平衡状态降低时，第二阀芯426从喷射压力Pinj受到的力减少，使阀单元420在波纹管组装体430的螺旋弹簧434的施力的作用下朝开阀方向移动。因此，释压通路L4的开度变大，从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量增加，使背压室H4的背压Pm降低。

当背压Pm从平衡状态上升时，如图19所示,第三阀芯428经由第六连通孔410F从背压Pm受到的力增加，波纹管组装体430从背压Pm受到的力增加，使得作用于第一阀芯424、第二阀芯426、第三阀芯428、波纹管组装体430和螺旋弹簧440的力的合力朝向图中上方，从而使阀单元420朝开阀方向移动。当阀单元420朝开阀方向移动时，释压通路L4的开度变大，使得从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量增加，从而使背压室H4的背压Pm降低。

另一方面，当背压Pm从平衡状态降低时，第三阀芯428经由第六连通孔410F从背压Pm受到的力、波纹管组装体430从背压Pm受到的力减少，从而使阀单元420在螺旋弹簧440的施力的作用下朝闭阀方向移动。因此，释压通路L4的开度变小，从背压室H4经由释压通路L4向吸入室H1返回的润滑油的流量减少，从而使背压室H4的背压Pm上升。

因此，背压调节阀400与之前的第一实施方式同样地，通过适当设定阀单元420各部分的受压面积、波纹管组装体430的受压面积及弹簧系数、螺旋弹簧440的弹簧系数等，以具有图13(制冷运转时)和图14(制热运转时)所示的动作特性。因此，能在应用气体喷射循环的涡旋压缩机200中实现背压的最优化。

总之，背压调节阀400利用吸入压力Ps、排出压力Pd和喷射压力pinj使第三阀芯428朝闭阀方向移动，该第三阀芯428通过波纹管组装体430及背压室H4的背压Pm朝开阀方向施力。此外，背压调节阀400通过增减将从在压缩室H3中被压缩的气体制冷剂中分离出的润滑油供给至背压室H4的流量，以对背压室H4的背压Pm进行调节。

图20表示图8所示第一实施方式的背压调节阀400的变形例。

变形例的调节阀400构成为，在阀外壳410的小径部设有电磁致动器450，并能通过上述电磁致动器450强制性地使阀单元420移动。此外，为了对电磁致动器450进行电子控制，在背压调节阀400附设有将微型计算机等内置的控制装置460。控制装置460输入有吸入压力传感器470、排出压力传感器480、喷射压力传感器490、背压传感器500、转速传感器510的各输出信号，其中，上述吸入压力传感器470对吸入压力Ps进行检测，上述排出压力传感器480对排出压力Pd进行检测，上述喷射压力传感器490对喷射压力Pinj进行检测，上述背压传感器500对背压Pm进行检测，上述转速传感器510对涡盘单元220的转速Nc进行检测。另外，变形例的背压调节阀400的大部分与第一实施方式是共通的，因此，通过标注相同符号以省略对其进行说明(以下相同)。

此外，如图21所示，控制装置460对与吸入压力Ps、排出压力Pd、喷射压力Pinj以及转速Nc对应的目标背压Pc进行计算，并将与背压Pm和目标背压Pc之间的偏差e对应的操作量输出至电磁致动器450。因此，变形例的背压调节阀400即使在背压Pm在自调整控制的作用下偏离目标背压Pc，该偏离也会被电磁致动器450强制地修正，因此，能提高背压Pm的控制精度。在此，作为操作量，例如能利用电流值、电压值、占空比等。

图22表示控制装置460每规定时间重复执行的、电磁致动器450的控制内容的一例。

在步骤1(在图中简记为“S1”。下同。)中，控制装置460从吸入压力传感器470、排出压力传感器480、喷射压力传感器490、背压传感器500和转速传感器510中分别读取吸入压力Ps、排出压力Pd、喷射压力Pinj、背压Pm和转速Nc。

在步骤2中，控制装置460参照预先设定有作为与吸入压力、排出压力、喷射压力和转速对应的目标控制值的目标背压的控制映射图，来计算出与吸入压力Ps、排出压力Pd、喷射压力Pinj和转速Nc对应的目标背压Pc，以实现图6和图7所示的动作特性。在此，控制映射图例如能通过理论或试验获得。

在步骤3中，控制装置460对从背压Pm中减去目标背压Pc所得的偏差e(e＝Pm－Pc)进行计算。

在步骤4中，控制装置460对偏差e的绝对值是否大于规定值进行判断。在此，规定值是用于对背压Pm是否接近于目标背压Pm、即用于通过反馈来判断控制背压Pm是否变成目标背压Pc的阈值，例如能根据背压调节阀400的动作特性、背压的要求精度等适当设定。此外，控制装置460若判断为偏差e的绝对值大于规定值(是)，则处理进入步骤5。另一方面，控制装置460若判断为偏差e的绝对值为规定值以下(否)，则结束处理。

在步骤5中，控制装置460将与偏差e对应的操作量输出至电磁致动器450。

在步骤6中，控制装置460从背压传感器500中读取背压Pm，随后，使处理返回步骤3。

这样，即使在因自调整控制使背压Pm从目标背压Pc偏离的情况下，电磁致动器450也会进行反馈控制以使背压Pm接近于目标背压Pc。因此，背压调节阀400变成具有图23(制冷运转时)和图24(制热运转时)所示的动作特性。可以理解为，当参照这些动作特性时，背压调节阀400除了根据吸入压力Ps、排出压力Pd及喷射压力Pinj之外，还根据转速Nc对背压室H4的背压Pm进行调节。因此，涡旋压缩机200向背压室H4供给的润滑油的流量的控制精度得到提高，从而能减小背压Pm与目标背压Pc之间的偏离。

作为包括电磁致动器450的背压调节阀400，如图25所示，还能以对背压室H4的出口侧的流量进行控制的、第二实施方式的背压调节阀400(参照图15)为前提。另外，上述背压调节阀400的作用及效果与变形例的背压调节阀400相同，因此，对其省略说明。

在此，在背压Pm的控制要求精度不高的情况下，还能在不使用转速Nc的条件下，对与吸入压力Ps、排出压力pd以及喷射压力Pinj对应的目标背压Pc进行计算。这样，能在对控制负荷的增加进行抑制的同时，实现控制精度比自调整式的背压调节阀400更高的特性。

另外，作为背压调节阀400，例如能采用通过电磁致动器直接驱动阀芯的公知的流量控制阀。在这种情况下，背压调节阀400沿图22所示的控制内容被电子控制。

(符号说明)

100 制冷循环(制冷剂回路)；

200 涡旋压缩机；

220 涡盘单元；

222 定涡盘；

224 回旋涡盘；

400 背压调节阀；

424 第一阀芯(阀芯)；

428 第三阀芯(阀芯)；

430 波纹管组装体(弹性体)；

450 电磁致动器；

460 控制装置；

470 吸入压力传感器；

480 排出压力传感器；

490 喷射压力传感器；

500 背压传感器；

510 转速传感器；

H3 压缩室；

H4 背压室；

L3 压力供给通路；

L4 释压通路。

Claims (7)

1.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括：

涡盘单元，所述涡盘单元使被定涡盘和回旋涡盘区划的压缩室的容积增减，同时将从制冷剂回路的中途抽取的气体制冷剂喷射至所述压缩室，并且所述涡盘单元将气体制冷剂吸入、压缩并排出；以及

背压调节阀，所述背压调节阀根据吸入至所述压缩室的气体制冷剂的吸入压力、从该压缩室排出的气体制冷剂的排出压力以及喷射至该压缩室的气体制冷剂的喷射压力，对将所述回旋涡盘向所述定涡盘按压的背压室的压力进行调节。

2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述背压调节阀通过利用所述吸入压力、所述排出压力以及所述喷射压力使在弹性体和所述背压室的压力的作用下朝闭阀方向被施力的阀芯朝开阀方向移动，并增减将从在所述压缩室中被压缩的气体制冷剂中分离出的润滑油供给至所述背压室的流量，从而对所述背压室的压力进行调节。

3.如权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述背压调节阀配置于将所述润滑油供给至所述背压室的通路。

4.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述背压调节阀通过利用所述吸入压力、所述排出压力以及所述喷射压力使在弹性体和所述背压室的压力的作用下朝闭阀方向被施力的阀芯朝闭阀方向移动，并增减将从在所述压缩室中被压缩的气体制冷剂中分离出的润滑油供给至所述背压室的流量，从而对所述背压室的压力进行调节。

5.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述背压调节阀配置于将所述润滑油从所述背压室排出的通路。

6.如权利要求1至5中任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述背压调节阀还具有：电磁致动器，所述电磁致动器使所述阀芯移动；以及控制装置，所述控制装置对所述电磁致动器进行电子控制，

所述控制装置以使所述背压室的压力成为与所述吸入压力、所述排出压力以及所述喷射压力对应的目标压力的方式对所述电磁致动器进行控制。

7.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，

所述控制装置计算出除了与所述吸入压力、所述排出压力以及所述喷射压力对应之外、还与所述涡盘单元的转速对应的目标压力进行计算。