CN1339087A - 涡旋式压缩机和空调机 - Google Patents

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Abstract

涡旋式压缩机包括检测运转状态的运转状态检测部件(27)、变速马达(28)、控制部件(26)和作为容量控制装置的卸荷机构(12)。根据用运转状态检测部件(27)检测的运转状态,由控制部件(26)进行对卸荷机构(12)的动作控制和马达(28)的转速控制。空调机具有上述涡旋式压缩机、冷凝器(23)、膨胀阀(24)和蒸发器(25)。

Description

涡旋式压缩机和空调机
技术领域
本发明关于涡旋式压缩机和空调机，尤其关于可根据运转状态的检测结果进行卸荷运转/满负荷运转的变换及制冷剂喷射等的容量控制和马达转速控制的涡旋式压缩机和空调机。
背景技术
图17表示以往的一种制冷剂压缩机。这种压缩机发表在特开平11-182479号公报中。
如图17所示，制冷剂压缩机具有密封容器63，该密封容器63内装有固定涡旋体56和摇动涡旋体(未图示)。密封容器63的端部形成气缸53。气缸53内设有活塞式控制阀51和压缩弹簧52。
另外在气缸53中设有和中间压力腔59连通的第一通道60、和吸入压力腔57连通的第二通道61及通过排出口55与排出压力腔58连通的第三路通道62。活塞式控制阀51的背压腔54与第三通道62相通。
在上述构成的压缩机中，活塞式控制阀51根据制冷剂吸入压力(Ps)和排出压力(Pd)的压差大小移动，对第一通道60的开闭进行控制。由此，可将压缩机的运转状态切换成第一通道60关闭、排出容量为100％运转(满负荷运转)的状态或第一通道打开、排出容量降低的运转(卸荷运转)状态。
上述压缩机由于可根据压缩机内部的压力条件自动进行卸荷运转和满负荷运转的切换控制，故存在以下问题，该问题用图18来说明。图18表示冷凝温度(Tc)、蒸发温度(Te)和运转压力比(Pr)间的关系。
例如在冷冻循环中，在蒸发温度低、冷凝温度高(图18中斜线所示的范围)、且必要的冷冻能力小时，上述压缩机不作卸荷运转。这是因为，在蒸发温度(Te)低、冷凝温度(Tc)高时，制冷剂的吸入压力(Ps)低而排出压力(Pd)高，故上述第一通道60关闭。
如果在小功率运转时上述压缩机不能作卸荷运转，则压缩机只能作低速运转，不仅要在严酷的润滑条件下运转，而且低速运转时马达效率比中高速运转时低，还会因压缩机内部的压缩气体泄漏等使其效率降低。
如上所述，由于以往的压缩机不检测运转状态而自动地进行卸荷运转和满负荷运转的切换控制，故有时不能根据运转状态进行适宜而有效的运转。这个问题在装有上述那种压缩机的空调机中也同样产生。
发明的公开
本发明正是为了解决上述问题。本发明的目的是提供能根据一切运转状态选择适宜且高效的运转的涡旋式压缩机和空调机。
本发明的涡旋式压缩机具有形成压缩制冷剂的压缩室(40)的可动涡旋体(2)及固定涡旋体(1)，具有变速马达(28)、容量控制装置(12、35)、运转状态检测部件(27)及控制部件(26)。变速马达(28)驱动可动涡旋体(2)。容量控制装置(12、35)通过向压缩室(40)内提供制冷剂或从压缩室(40)向低压侧旁通制冷剂来控制涡旋式压缩机的容量。运转状态检测部件(27)检测涡旋式压缩机的运转状态。控制部件(26)根据运转状态检测部件(27)测到的运转状态控制容量控制装置(12，35)的动作和马达(28)的转速。
由于涡旋式压缩机设有运转状态检测部件(27)，可检测到涡旋式压缩机的运转状态。在此，由于上述涡旋式压缩机设有控制部件(26)，可以根据涡旋式压缩机的运转状态来控制容量控制装置(12，35)的动作和马达(28)的转速。因此能在所有运转条件下选择合适且高效的运转。另外，上述的运转状态检测部件(27)及控制部件(26)不仅可设置在压缩机内，还可设置在冷冻·空调机系统内。
另外在本发明的涡旋式压缩机中，运转状态检测部件(27)最好包括对制冷剂的吸入压力与制冷剂的排出压力之比、即对运转压力比进行检测的检测部件和对涡旋式压缩机运转时的必要能力进行检测的必要能力检测部件，控制部件(26)根据上述运转压力比和必要能力来控制容量控制装置(12、35)的动作和马达(28)的转速。
如上所述，由于运转状态检测部件(27)装有运转压力比检测部件和必要能力检测部件，故能够测知涡旋式压缩机的运转压力比和必要能力等运转状态。根据这样检测到的运转压力比和必要能力，通过控制部件(26)来控制容量控制装置(12、35)的动作和马达(28)的转速，可使涡旋式压缩机在所有的运转条件下高效率运转。
另外，在本发明的涡旋式压缩机中，容量控制装置(12、35)最好包含将压缩室(40)中的压缩开始点实质上延迟、以进行卸荷运转用的卸荷装置(12)。
卸荷装置(12)作为容量控制装置(12、35)的一个例子，在具有卸荷装置(12)的场合中，能根据涡旋式压缩机的运转状态有意地使卸荷装置(12)动作，可进行卸荷运转。具体譬如在蒸发温度低、冷凝温度高且必要冷冻能力小的条件下，能有意地使卸荷装置(12)动作以进行卸荷运转。这样可以避免传统技术的在严酷的润滑条件下进行低速运转的问题。
另外在本发明的涡旋式压缩机中，容量控制装置(12、35)包含向压缩室(40)内喷射制冷剂用的制冷剂喷射装置装置(35)。
制冷剂喷射装置装置(35)可作为容量控制装置(12、35)的其他用例，在具有制冷剂喷射装置(35)的场合，可以根据涡旋式压缩机的运转状态使制冷剂喷射装置(35)动作，使涡旋式压缩机的容量增大。从而可使涡旋式压缩机的可变能力幅度增大。另外，在与上述卸荷装置(12)合用的场合中，为了避免在喷射制冷剂时卸荷装置(12)不必要地动作，可用控制部件(26)控制卸荷装置(12)的动作。这样可避免因喷射制冷剂泄漏到吸入压力室中而不能充分增加制冷剂循环量。
另外，本发明的涡旋式压缩机最好装有排出压缩后的制冷剂的排出口(19)及开闭排出口(19)、防止制冷剂逆流用的排出阀(20)。
涡旋式压缩机在卸荷运转时一般进行低速运转。为此，制冷剂排出阻力变小，在排出口(19)的制冷剂会产生逆流。由于设置上述排出阀(20)，可防止制冷剂逆流，减少逆流损失。因此能提高低速运转时的效率。
另外，本发明的涡旋式压缩机最好装有与达到排出压力的压缩室(40)连通的减压口(29)和开闭减压口(29)的减压阀(31a)。
譬如在蒸发温度高、冷凝温度低且必要冷冻能力大的条件下，在卸荷状态下进行高速运转。但高速运转时，排出气体流速增大、使过压缩损失增大。因此，通过设置减压口(29)和减压阀(31a)，可经过该减压口(29)和减压阀(31a)而适当地将达到排出压力的制冷剂排到高压腔。因此，能减少过压缩损失，提高运转效率。
另外，在本发明的涡旋式压缩机中，可动涡旋体(2)和固定涡旋体(1)最好具有涡卷体(41、42)，且一方涡卷体(41)的涡卷终端部延伸到另一方涡卷体(42)的涡卷终端部。
这样，由于涡旋式压缩机具有所谓的非对称涡卷，在设有作为卸荷机构一构成要素的卸荷口的场合，能够将其汇集到一处，并且在设有作为制冷剂喷射机构一构成要素的喷射口的场合，也能够将其汇集到一处。
另外，本发明的涡旋式压缩机最好在固定涡旋体(1)的背面装有吸入压力腔(33)。
通过在固定涡旋体(1)的背面设置吸入压力腔(33)，就不必设置卸荷运转时使制冷剂向低压腔流的迂回通路，可使卸荷机构精简。
本发明的空调机装有上述任意一种涡旋式压缩机。另外，在本申请的说明书中，所谓空调机，不仅包括冷暖空调装置，而且包括冷冻机。
空调机通过设置上述结构的涡旋式压缩机，可在一切运转状态下高效率运转。
本发明的空调机是所谓多机型(マルチ型)空调机，设有：具有对制冷剂进行压缩的压缩要素的压缩机(37)、使制冷剂冷凝或蒸发的多个负荷侧热交换器(25a、25b、25c)，还装有变速马达、容量控制装置(12a)、运转状态检测部件(39)及控制部件(38)。变速马达驱动压缩要素。容量控制装置(12a)通过向压缩要素提供制冷剂或从压缩要素提取制冷剂来控制压缩机的容量。运转状态检测部件(39)检测空调机的运转状态。控制部件(38)根据运转状态检测部件(39)检测到的运转状态来控制容量控制装置(12a)的动作和马达的转速。另外，作为上述的负荷侧热交换器，可举出空调机的室内机(蒸发器或冷凝器)。
这样，空调机通过装有运转状态检测部件(39)，可知道空调机的运转状态。可根据此运转状态的检测结果用控制部件(38)来控制容量控制装置(12a)的动作及马达的转速。
因此，譬如在蒸发温度和冷凝温度之差小且需要大能力的场合，可通过控制部件(38)使容量控制装置(12a)动作，可进行卸荷运转且让马达高速运转，从而能使过压缩损失减少。另外，在蒸发温度和冷凝温度之差大且能力可较小的场合，可通过控制部件(38)不让容量控制装置(12a)动作而进行满载运转且让马达低速运转，从而能减少逆流损失(压缩不足损失)。其结果，可使其在所有运转条件下进行高效率运转。而且譬如在外部温度低且蒸发温度也低的供暖运转时，可通过控制部件(38)让容量控制装置(12a)动作，进行气体制冷剂的喷射且让马达高速运转，可在不使马达转速极端上升的情况下增加排出制冷剂的量。在这种场合，可提高压缩机的可靠性。另外，在压缩机低速运转时压缩机隔热效率低、排出制冷剂的温度上升的场合，通过控制部件(38)让容量控制装置(12a)动作，以喷射液体制冷剂，能使排出制冷剂的温度下降。因此，不仅抑制了制冷剂和润滑油的寿命降低，而且不必由于排出制冷剂的温度上升而停止空调机的运转。
另外，在本发明的空调机中，运转状态检测部件(39)最好包括检测压缩机中制冷剂吸入压力与排出压力之比、即运转压力比的检测部件和检测空调机运转时负荷侧热交换器(25a、25b、25c)必要能力的必要能力检测部件，控制部件(38)根据上述运转压力比和必要能力来控制容量控制装置(12a)的动作和马达的转速。
通过这样检测运转压力比和必要能力等运转状态，并据此来控制容量控制装置(12a)的动作和马达的转速，可如上述那样进行高效率运转。
另外，在本发明的空调机中，运转状态检测部件(39)包含对负荷侧热交换器(25a、25b、25c)的运转台数进行检测的运转台数检测部件，控制容量控制装置(12a)动作和马达的转速时也考虑到运转台数。
在多机型空调机中，除蒸发温度和冷凝温度的关系以外，负荷侧热交换器(25a、25b、25c)的运转台数也对必要能力有影响。在此，通过设有上述运转台数检测部件，可结合运转台数来控制容量控制装置(12a)的动作和马达转速。因此即使是在蒸发温度和冷凝温度之差小时的全负荷侧热交换器(25a、25b、25c)的运转状态下，或是在上述温差大时的负荷侧热交换器(25a、25b、25c)的局部运转状态下，都能进行高效率运转。
附图的简单说明
图1是设有冷冻循环的本发明涡旋式压缩机的简要构成图。
图2是沿图1中II-II的剖视图。
图3表示卸荷口、减压口、喷射口及排出口的开口角度范围示例。
图4表示运转温度条件(冷凝温度、蒸发温度)与运转压力比的关系。
图5表示压缩机效率比与运转压力比的关系。
图6A表示卸荷断开时的低运转压力比条件下制冷剂的压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图6B表示卸荷断开时的通常运转压力比条件下制冷剂的压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图6C表示卸荷断开时的高运转压力比条件下制冷剂的压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图7A表示卸荷接通时的低运转压力比条件下制冷剂的压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图7B表示卸荷接通时的通常运转压力比条件下制冷剂的压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图7C表示卸荷接通时的高运转压力比条件下制冷剂的压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图8表示在卸荷接通时的高运转压力比条件下装有排出阀时的制冷剂压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图9是设有减压口和减压阀的涡旋式压缩机局部剖视图。
图10表示在卸荷接通时的低运转压力比条件下装有减压阀和不装有减压阀时制冷剂压力变化与可动涡旋体回转角的关系。
图11是将固定涡旋体的背腔作为低压(吸入压)腔时的涡旋式压缩机局部剖视图。
图12是装有卸荷机构及制冷剂喷射机构的涡旋式压缩机简要构成图。
图13是本发明空调机的简要构成图。
图14表示冷凝温度与蒸发温度的关系。
图15是说明图13所示空调机动作示例的流程图。
图16是说明在图13的空调机上附加制冷剂喷射机构后的空调机动作示例的流程图。
图17是传统制冷剂压缩机的局部剖视图。
图18表示运转温度条件(冷凝温度、蒸发温度)与运转压力比的关系。
实施发明的最佳形态
以下用图1～图16来说明本发明的实施形态，图1是本发明一实施形态的涡旋式压缩机的简要构成图。
如图1所示，本发明的涡旋式压缩机由外壳18、固定涡旋体1、可动涡旋体2、卸荷机构、排出管(高压管)14、控制部件26、运转状态检测部件27和马达28组成。
外壳18内装有固定涡旋体1、可动涡旋体2和马达28。固定涡旋体1中有排出制冷剂的排出口19、卸荷运转时打开的卸荷口4、阀孔5、旁通路6、旁通阀7、螺旋弹簧8、盖9、操作压力室11、排出阀20、阀弹簧21和阀盖22。
旁通路6使容纳压缩前的制冷剂的低压腔3与压缩室40连通，在卸荷运转时把制冷剂从压缩室40吸到低压腔3，使制冷剂的压缩开始点实质上延迟。旁通阀7设在操作压力室11内，开闭卸荷口4。
盖9用来封闭阀孔5的开口。盖9上有连接管16穿过。排出阀20用来开闭排出口19，排出阀20打开时使达到排出压力的制冷剂排出到圆顶10。
可动涡旋体2通过未图示出的曲轴由马达28驱动。在此可动涡旋体2与固定涡旋体1之间形成压缩室40，制冷剂在此压缩室40内被压缩。
卸荷机构包含上述卸荷口4、阀孔5、旁通路6、旁通阀7、螺旋弹簧8、盖9、操作压力室11、卸荷操作阀12、操作压力管路15、连接管16及毛细管17。通过打开卸荷操作阀12使卸荷机构动作，能进行涡旋式压缩机的卸荷运转。
排出管(高压管路)14把排到圆顶10的高压制冷剂排出到外壳18的外部。这样排出的制冷剂经过譬如冷凝器23、膨胀阀24及蒸发器25，并通过低压管路13再次进到涡旋式压缩机内。
运转状态检测部件27检测涡旋式压缩机的运转状态。运转状态检测部件27具体有运转压力比检测部件和必要能力检测部件，可测知涡旋式压缩机的运转压力比Pr及涡旋式压缩机运转时的必要能力。
另外，运转压力比Pr是制冷剂吸入压力Ps相对排出压力Pd的比值(Pd/Ps)，因排出压力Pd可换算成制冷剂冷凝过程中的冷凝压力Pc，吸入压力Ps可换算成制冷剂蒸发过程中的蒸发压力Pe，故通过对压力Pc、Pe进行检测，就能算出运转压力比Pr。压力Pc、Pe譬如可根据冷凝温度Tc、蒸发温度Te得到。
另外，关于涡旋式压缩机的必要能力，在用于装有涡旋式压缩机的机器、譬如空调机的场合，可根据室内机吸入空气温度、室内设定温度、室内湿度及外部空气温度等温度条件检测到。
马达28是变频驱动的可变速马达，可根据需要增减转速。
控制部件26基于由运转状态检测部件27检测到的结果来控制卸荷机构的动作和马达的转速。具体地说，当判断为适宜的卸荷运转时，就打开卸荷操作阀12进行卸荷运转，在上述运转状态下需要进一步的容量控制时就增减马达28的转速。
图2表示沿图1中II-II线的剖视构造，如图2所示，固定涡旋体1和可动涡旋体2有各自的涡卷体41、42，涡卷体41、42间形成多个压缩室40，在图2的示例中，涡卷体41、42为非对称形状，涡卷体41的涡卷终端部位于涡卷体42的涡卷终端部附近。
在固定涡旋体1中，除上述的排出口19和卸荷口4外，如图2所示，还设有喷射口30和减压口29。
喷射口30是向压缩室内喷射气体制冷剂或液体制冷剂用的喷射口，通过喷射气体制冷剂能让涡旋式压缩机的容量增大，通过喷射液体制冷剂能让排出制冷剂的温度降低。
如上所述，由于涡旋式压缩机具有所谓非对称涡卷，能把卸荷口4及喷射口30汇总到一处。即，只是将这些口设在一处，就能使各口依次与错开约180度开始压缩的2个压缩室40连通。
图3表示卸荷口4，排出口19，减压口29及喷射口30与压缩室40的连通角度范围。在图3中，α表示卸荷口4的连通角度范围，β表示减压口29的连通角度范围，γ表示排出口19的连通角度范围，δ表示喷射口30的连通角度范围。
以下说明上述构成的涡旋式压缩机的动作特征。
首先，用运转状态检测部件27测得涡旋式压缩机的运转状态，具体地说，是用运转状态检测部件27中的运转压力比检测部件测得运转压力比Pr，并用运转状态检测部件27中的必要能力检测部件测得涡旋式压缩机的必要能力。
运转压力比Pr的检测是用温度传感器等来测得冷凝温度Tc和蒸发温度Te，根据该值得到冷凝压力Pc和蒸发压力Pe，并且从这些压力值中算出运转压力比Pr。
这里，图4表示运转压力比Pr与冷凝温度Tc和蒸发温度Te的关系。另外，图4中表示的是使用R22(CHCIF2)作为制冷剂时的数据。另外，图5表示涡旋式压缩机的效率比η*与运转压力比Pr间的关系。上述效率比η*是以满负荷运转时的效率最大时的压力比效率为1，用比值表示其他场合的效率。
从图4可知，冷凝温度Tc和蒸发温度Te的组合可使运转压力比Pr的值发生变化。另外，从图5可知，由于运转压力比Pr的值，存在满负荷运转的最佳场合和卸荷运转的最佳场合，这是因为在涡旋体的卷角、排出口的位置等，是用压缩开始时的压缩室体积与压缩室开始同排气口连通时的压缩室体积之比来决定最适合的压力比。
因此，为了维持涡旋式压缩机的高效率，最好是根据运转压力比Pr的值来切换满负荷运转和卸荷运转。
在图4和图5的示例中，只要将成为切换卸荷和满负荷运转的目标的卸荷/满负荷切换目标运转压力比Pro设为2.2～3即可。不过，考虑到此压力比Pro的值因所用的制冷剂种类、冷冻·空调机的用途等而变化，故应根据所用的制冷剂种类和用途等预先求出压力比Pro的值。
在控制部件26中，把在涡旋式压缩机运转时算出的压力比Pr和上述压力比Pro相比较，在压力比Pr比Pro大的场合，原则上选用满负荷运转；在压力比Pr比Pro小的场合，原则上选择卸荷运转。另外，在可从时刻变化的室内温度、冷凝温度Tc及蒸发温度Te等预测到压力比Pr比压力比Pro小时，也可以选择卸荷运转。
因此，如图6A～图7C所示，可在低运转压力比条件下减少过压缩损失，在高运转压力比条件下减少逆流损失。
为了进行满负荷运转，将卸荷操作阀12保持在关闭状态，为了进行卸荷运转，由控制部件26打开卸荷操作阀12。
但是，即使在压力比Pr比压力比Pro大的场合，选择卸荷运转时也有有利的时候。具体地说，譬如在蒸发温度Te低、冷凝温度Tc高(运转压力比Pr高)且必要能力小的场合。
在这样的场合，还要用上述的必要能力检测部件根据涡旋式压缩机运转时的温度条件等检测必要能力，故基于这个检测结果，通过控制部件26而有意地打开卸荷操作阀12。因此可避免润滑条件严酷的满负荷低速运转，可提高涡旋式压缩机的可靠性。
另外，根通过用控制部件26适当调节马达28的转速，在运转压力比Pr高时，即使选择卸荷运转也能确保必要能力。
然而，如图6C及图7C所示，当在运转压力比Pr高的场合进行卸荷运转时，与满负荷运转场合相比，压缩不足(逆流损失)增大。
但是，通过如图1那样设置排出阀20，可防止卸荷运转时制冷剂的逆流，能减少上述逆流损失(参考图8)。其结果，可提高在低速运转时的效率。
图9是带有减压阀机构31的涡旋式压缩机的剖视图。如图9所示，设有与达到排出压力的压缩室40相通的减压口29和开闭该减压口29的减压阀31a。在减压阀31a上有阀压板32，减压阀31a和阀压板32用螺栓43安装在固定涡旋体1上。
通过这样设置减压阀31a，譬如在卸荷状态下进行高速运转时，能通过减压口29把达到排出压力的制冷剂排出到圆顶，如图7A和图10所示，能减少过压缩损失。这也有助于提高涡旋式压缩机的效率。
如图11所示，最好在固定涡旋体1的背面设置吸入压力腔33。由此可在卸荷运转时使制冷剂通过旁通路6a释放到吸入压力腔33中，不必再为使制冷剂释放到低压腔而设置迂回通路，可精简化卸荷机构。
图12是在上述涡旋式压缩机构成中加上制冷剂喷射机构的涡旋式压缩机的概略结构图。
如图12所示，涡旋式压缩机装有向压缩室40喷射制冷剂用的喷射口30、向喷射口30引导制冷剂的喷射管35及向喷射管35提供制冷剂的喷射制冷剂供给部件44。
通过这样设置制冷剂喷射机构，比上述情况更能增加可变能力幅度。即，在满负荷运转时即使让马达28高速旋转也达不到必要能力的情况下，可由控制部件26驱动喷射制冷剂供给部件44，向压缩室40提供气体制冷剂。由此可提高涡旋式压缩机的能力。
另外，制冷剂喷射时，用控制部件26保持卸荷操作阀12的关闭状态。由此防止喷射制冷剂泄漏到吸入压缩室。
另外，还通过运转状态检测部件2检测从排出管排出的制冷剂温度。而且在制冷剂温度高于必要温度时，可通过控制部件26对喷射制冷剂供给部件44进行驱动，以向压缩室40提供液体制冷剂。由此不仅能抑制制冷剂及润滑油寿命的减少，还可以避免因制冷剂温度上升引起机器停转。
以上说明了本发明的涡旋式压缩机。本发明的涡旋式压缩机只要将向压缩室40内供给制冷剂的制冷剂喷射机构和从压缩室40向低压侧吸出制冷剂的卸荷机构中至少一个作为涡旋式压缩机的容量控制装置设置即可。
以下用图13～图16来说明本发明的空调机。图13是本发明空调机的简要结构图。
图13所示空调机，是所谓多机型空调机，装有几个负荷侧热交换器。更详细地说，该空调机包括冷凝器23、膨胀阀24、作为负荷侧热交换器的蒸发器25a～25c、压缩机37、卸荷操作阀12a、四路切换阀36、运转状态检测部件39和控制部件38。
压缩机37只要是可变容量型的压缩机即可，最好是涡旋式压缩机。而且，压缩机37具有对制冷剂进行压缩的压缩要素、对该压缩要素进行驱动的可变速马达及作为容量控制机构的卸荷机构。另外，与上述涡旋式压缩机同样，也可设置制冷剂喷射机构作为容量控制机构。
运转状态检测部件39检测空调机的运转状态。此运转状态检测部件39同前述涡旋式压缩机的情况相同，包括运转压力比检测部件、必要能力检测部件和运转台数检测部件。其中运转压力比检测部件是检测压缩机37中制冷剂的吸入压力对排出压力之比、即运转压力比；必要能力检测部件是检测空调机运转时蒸发器25a～25c的必要能力；运转台数检测部件是检测蒸发器25a～25c的运转台数。运转压力比和必要能力的检测方法则与前述的涡旋式压缩机相同。
控制部件38是根据上述运转压力比、必要能力和蒸发器25a～25c的运转台数来控制卸荷机构的动作和马达的转速。
空调机通过设置运转状态检测部件39和控制部件38，可以根据空调机的运转状态检测结果来控制卸荷机构的动作及马达的转速。
因此，譬如在蒸发器25a～25c中制冷剂的蒸发温度与冷凝器23中制冷剂的冷凝温度之差小且需要大能力的情况下，就通过控制部件38打开卸荷操作阀12a，以进行卸荷运转，同时让马达高速回转。由此可以减少过压缩损失。
另外，在上述温差大且能力可小的情况下，通过控制部件38使卸荷操作阀12a关闭以进行满负荷运转，同时让马达低速运转。由此可减少逆流损失。
这样，即使在图14中的领域2和领域4所示的条件下也能高效率运转。
在空调机设置制冷剂喷射机构(未图示)作为容量控制装置时，譬如在外部气温低且蒸发温度也低的供暖运转时，可通过控制部件38让制冷剂喷射机构动作以喷射气体制冷剂并让马达高速回转。这种情况下，可在不使马达转速极端上升的情况下使制冷剂排出量增加，可提高压缩机的可靠性。
另外，在压缩机低速运转时压缩机的隔热效率低而排出制冷剂的温度上升的场合，可让制冷剂喷射机构动作以喷射液体制冷剂，由此可降低排出制冷剂的温度。这样不仅能抑制制冷剂和润滑油的寿命下降，且不必由于排出制冷剂的温度上升而让空调机停止运转。
可是，在图13所示的多机型空调机中，除了蒸发温度和冷凝温度关系外，负荷侧热交换器的运转台数也会影响必要能力。为此，通过设置运转台数检测部件，可在考虑了运转台数后控制卸荷机构的动作和马达的转速。
因此，即使是在蒸发温度和冷凝温度间的温差小时的全部蒸发器25a～25c运转状态下，或是在上述温差大时的蒸发器25a～25c部分运转状态下，也能高效率运转。
另外，在压缩机37中，与前述涡旋式压缩机同样，也可设置排出阀及减压阀等。
以下用图15和图16来说明本发明的空调机的动作。图15是说明图13所示空调机的动作一例(制冷运转的场合)的流程图。图16是说明图13所示的附加有制冷剂喷射机构的空调机的动作一例的流程图。
首先，参考图15，在步骤S1中，通过运转状态检测部件39检测冷凝器(室外机)23中的冷凝温度Tc和蒸发器(室内机)25a～25c中的蒸发温度Te。这时，还预先检测压缩机37的运转频率f和当前各室内机能力。
然后在步骤S2中，从冷凝温度Tc和蒸发温度Te得到制冷剂冷凝时压力Pc(大约等于排出压力Pd)及制冷剂蒸发时压力Pe(大约等于吸入压力Ps)，由此算出运转压力比Pr(Pc/Pe)。
然后进入步骤S3，由控制部件38，把上述运转压力比Pr与预先作为数据输入的卸荷/满负荷切换目标运转压力比Pro相比较。
在压力比Pr比压力比Pro小时，进入步骤S4，由控制部件38打开卸荷操作阀12a，进行卸荷运转。
在步骤S5中，在上述卸荷运转时，由运转状态检测部件39检测蒸发器(室内机)25a～25c的能力是否充分。并且在能力适当时在步骤S6中维持压缩机37的原来频率f，在能力不足时则进入步骤S8，通过控制部件38使上述运转频率f上升，在能力过大时则进入步骤S7，通过控制部件38使上述运转频率f下降。
在步骤S8中使运转频率上升后，进入步骤S9，通过运转状态检测部件39来判断是否运转频率f为可运转的最大值且蒸发器(室内机)25a～25c的能力不足。而且在能力不足时进入步骤S13，通过控制部件38使卸荷操作阀12a关闭，并进行满负荷运转。在能力充足时，进入步骤S10中，维持原来的运转频率f。
在步骤S7中，让上述运转频率f下降后，进入步骤S11，判断是否运转频率f为可运转的最小值且蒸发器(室内机)25a～25c的能力过大。而且在能力过大时进入步骤S12，通过控制部件38使压缩机37停止，在能力不过大时进入步骤S10中，维持原来的运转频率f。
在步骤S3中，当压力比Pr大于压力比Pro时，移至步骤S13，并通过控制部件38来维持卸荷操作阀12a关闭的状态，进行满负荷运转。
在这样进行满负荷运转后，在步骤S14中，通过运转状态检测部件39判断蒸发器(室内机)25a～25c的能力是否充分。而且在能力适合时，进入步骤S15中维持压缩机37原来的运转频率f，在能力不足时，进入步骤S19，通过控制部件38使上述运转频率f上升，在能力过大时，则进入步骤S16，通过控制部件38使上述运转频率f下降。
在步骤S16中，让运转频率f下降后，进入步骤S17中，判断是否运转频率f为可运转的最小值且蒸发器(室内机)25a～25c的能力过大。而且在能力过大时移到步骤S4，由控制部件38使卸荷操作阀12a打开以进行卸荷运转，在能力不过大时，进入步骤S18中，维持原来的运转频率f。
在步骤S19中，在让运转频率f上升后。进入步骤S20中，判断是否运转频率f为可运转的最大值且蒸发器(室内机)25a～25c的能力不足。而且在能力不足时进入步骤S22中维持压缩机37的运转频率f的最大值，在能力并非不足时进入步骤S21中维持上述的运转频率f。
顺便说一下，在作能力调整时，会频繁地作卸荷/满负荷的切换，可能发生异常振动，但通过使满负荷(或卸荷)状态下的最小运转频率时能力Qmin和最大运转频率时能力Qmax的能力变化率Qmax/Qmin大于同一运转频率下的卸荷运转时能力Qu和满负荷运转时能力Qf的能力变化率Qf/Qu大，可防止卸荷/满负荷切换时的振荡。
以下说明附加了制冷剂喷射机构时的动作示例。
参照图16，步骤S21前的动作与上述相同，故省略说明。在步骤S20中，当运转频率f为可运转的最大值且蒸发器(室内机)25a～25c的能力不足时，进入步骤S22中，让制冷剂喷射机构动作，以向压缩机37的压缩要素内喷射气体制冷剂。
进行了上述喷射后，进入步骤S23中，判断蒸发器(室内机)25a～25c的能力是否充分。在能力合适时，进入步骤S24中维持压缩机37原来的频率f，能力不足时，进入步骤S25中维持上述运转频率f的最大值，在能力过大时，进入步骤S26中，通过控制部件38使运转频率f下降。
通过以上的动作控制，能在所有运转状态下使空调机高效运转。
不过，图13所示的空调机装有一台压缩机，但也可装有多台压缩机。同时，当空调机装有多台压缩机时，前述的带容量控制机构的变频压缩机也可与其他类型的压缩机(如带定速容量控制机构的压缩机、定速定容量压缩机等)组合在一起。
如上所述，根据本发明，可得到能在一切运转状态下进行高效率运转、可变能力幅度大、而且可靠性高的涡旋式压缩机和空调机。同时在空调机的场合，可避免并联多个小压缩机的复杂系统，可降低成本。
以上说明了本发明的实施形态，但本发明不限于上述实施形态。
工业上利用的可能性
本发明能有效地适用于涡旋式压缩机和空调机中。

Claims (12)

1.一种涡旋式压缩机，具有形成对制冷剂进行压缩的压缩室(40)的可动涡旋体(2)和固定涡旋体(1)，其特征在于，设有：
对所述可动涡旋体(2)进行驱动的可变速马达(28)、
通过向所述压缩室(40)内供给制冷剂或将制冷剂从所述压缩室(40)向低压侧旁通来控制所述涡旋式压缩机的容量的容量控制装置(12，35)、
检测所述涡旋式压缩机的运转状态的运转状态检测部件(27)、
根据由所述运转状态检测部件(27)检测的运转状态来控制所述容量控制装置(12，35)的动作和所述马达(28)的转速的控制部件(26)。
2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述运转状态检测部件(27)包括运转压力比检测部件和必要能力检测部件，其中运转压力比检测部件检测制冷剂的吸入压力与排出压力之比、即运转压力比，必要能力检测部件检测所述涡旋式压缩机运转时的必要能力，
所述控制部件(26)根据所述运转压力比及所述必要能力来控制所述容量控制装置(12，35)的动作和所述马达(28)的转速。
3.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述容量控制装置(12，35)包括使在所述压缩室(40)的压缩开始点推迟以进行卸荷运转的卸荷装置(12)。
4.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述容量控制装置(12，35)包括向所述压缩室(40)内喷射制冷剂用的制冷剂喷射装置(35)。
5.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，装有：将压缩后的制冷剂排出的排出口(19)、
开闭所述排出口(19)并防止制冷剂逆流的排出阀(20)。
6.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，装有：与达到排出压力的所述压缩室(40)连通的减压口(29)、
开闭所述减压口(29)的减压阀(31a)。
7.据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述可动涡旋体(2)及所述固定涡旋体(1)具有涡卷体(41、42)，
一方的所述涡卷体(41)的涡卷终端部延伸到另一方的所述涡卷体(42)的涡卷终端部附近。
8.据权利要求3所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在所述固定涡旋体(1)的背面设有吸入压力腔(33)。
9.一种空调机，其特征在于，装有权利要求1所述的涡旋式压缩机。
10.一种空调机，设有：具有对制冷剂进行压缩的压力要素的压缩机(37)、使制冷剂冷凝或蒸发的多个负荷侧热交换器(25a、25b、25c)，
其特征在于，还设有：对所述压缩要素进行驱动的变速马达、
通过向所述压缩要素供给制冷剂或从所述压缩要素吸出制冷剂来控制所述压缩机的容量的容量控制装置(12a)、
对所述空调机的运转状态进行检测的运转状态检测部件(39)、
根据用所述运转状态检测部件(39)检测的运转状态来控制所述容量控制装置(12a)的动作和所述马达的转速的控制部件(38)。
11.根据权利要求10所述的空调机，其特征在于，所述运转状态检测部件(39)包括运转压力比检测部件和必要能力检测部件，其中运转压力比检测部件检测所述压缩机的制冷剂吸入压力与排出压力之比、即运转压力比，必要能力检测部件检测所述空调机运转时所述负荷侧热交换器(25a、25b、25c)的必要能力。
所述控制部件(38)根据所述运转压力比和所述必要能力来控制所述容量控制装置(12a)的动作和所述马达的转速。
12.根据权利要求11所述的空调机，其特征在于，所述运转状态检测部件(39)包括检测所述负荷侧热交换器(25a、25b、25c)的运转台数的运转台数检测部件，
在考虑了所述运转台数后控制容量控制装置(12a)的动作和所述马达的转速。
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