專利名稱：渦旋壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合作為生態(tài)(環(huán)境對(duì)應(yīng))效果高的面向新一代住宅的空調(diào)供熱水系統(tǒng)中的制冷 空調(diào)電路的壓縮機(jī)，且能夠進(jìn)行適用地球暖化系數(shù)(GWP)低的新制冷劑的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率中的大范圍的運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式下能高效率地實(shí)施小容量控制的小型化 輕量化結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，從減少一般住宅中消耗的能量、S卩、由空調(diào)機(jī)消耗的能量和由供熱水機(jī)消耗的能量的觀點(diǎn)出發(fā)，在建筑物的隔熱材料中使用高隔熱材料而減少熱負(fù)載的傾向增強(qiáng)。而且，也存在如下的構(gòu)想通過裝備太陽光發(fā)電或太陽能熱水器，而具體實(shí)現(xiàn)使一整年的累計(jì)消耗電力為零的化石燃料零化住宅。 在這樣的構(gòu)想中，要求在空調(diào)機(jī)或供熱水機(jī)中使用的渦旋壓縮機(jī)能夠通過一臺(tái)進(jìn)行大范圍的容量控制。例如，在空調(diào)機(jī)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)中，運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)，室內(nèi)的溫度通常升高，因此需要急速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種情況下，起動(dòng)時(shí)以大容量進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)(高速旋轉(zhuǎn))，但室內(nèi)冷卻某種程度而從起動(dòng)向常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)過渡時(shí)，以小容量進(jìn)行低速運(yùn)轉(zhuǎn)(低速旋轉(zhuǎn))。該常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的低速運(yùn)轉(zhuǎn)尤其在假定實(shí)施最近的省能量化且在配備有高隔熱材料的建筑物上裝備的空調(diào)機(jī)中使用時(shí)，以非常低的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)渦旋壓縮機(jī)過度地進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在結(jié)構(gòu)上，滑動(dòng)軸承處的油膜斷裂產(chǎn)生而軸承容易損傷，而且正因?yàn)榈退傩D(zhuǎn)而無法順暢地進(jìn)行使曲軸旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等，從而難以進(jìn)行穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作。因此，通常在小容量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，反復(fù)進(jìn)行如下的運(yùn)轉(zhuǎn)模式將旋轉(zhuǎn)速度維持某種程度而進(jìn)行容量控制，例如在室內(nèi)冷卻某種程度之后，使渦旋壓縮機(jī)停止，在室內(nèi)的溫度上升時(shí)，再次起動(dòng)。然而，在這樣的小容量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，反復(fù)進(jìn)行停止 起動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式不僅效率差，而且無法自如地實(shí)施空氣調(diào)節(jié)，因此提出了對(duì)容量控制想辦法的技術(shù)。通常，在通過渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行容量控制時(shí)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來控制旋轉(zhuǎn)速度或改良一部分的結(jié)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)速度恒定而對(duì)噴出量進(jìn)行可變控制或?qū)⑺鼈儾⒂玫姆椒ā＠?，作為使噴出量可變的技術(shù)，列舉了具備在曲軸的軸向上將密封(seal)解除而不進(jìn)行壓縮的結(jié)構(gòu)的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的渦旋式機(jī)械(參照專利文獻(xiàn)I)，在控制壓力低時(shí)將壓縮中途的制冷劑氣體向吸入側(cè)排出而使壓縮開始延遲的渦旋形壓縮機(jī)的容量控制機(jī)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)2)。在專利文獻(xiàn)I中，分別夾設(shè)電磁閥而通過配管將設(shè)置在壓縮機(jī)的一端側(cè)的外殼結(jié)合配件和與非回旋渦盤構(gòu)件連接的活塞之間形成的高壓室、噴出室、低壓的吸入管結(jié)合，對(duì)電磁閥進(jìn)行脈沖寬度調(diào)整(PWM)控制而形成為on(打開)時(shí)，從高壓室朝向低壓的吸入管的管內(nèi)連通，非回旋渦盤構(gòu)件向外殼結(jié)合配件側(cè)移動(dòng)，曲軸的軸向上的密封被解除而不進(jìn)行壓縮。而且，在使電磁閥為off (關(guān)閉)時(shí)，從高壓室朝向噴出室的管內(nèi)連通，非回旋渦盤構(gòu)件向與外殼結(jié)合配件相反側(cè)的曲軸側(cè)移動(dòng)，進(jìn)行曲軸的軸向的密封而進(jìn)行通常的壓縮動(dòng)作。
根據(jù)專利文獻(xiàn)I的渦旋壓縮機(jī)，在通常的容量控制時(shí)使電磁閥為off (關(guān)閉)而運(yùn)轉(zhuǎn)，在小容量控制時(shí)使電磁閥為on(打開)而調(diào)整向低壓側(cè)的吸入管返回的制冷劑氣體的噴出量，由此能夠進(jìn)行0 100%的大范圍的容量控制。其結(jié)果是，能夠進(jìn)行與由于上述的滑動(dòng)軸承的油膜斷裂或轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的問題而實(shí)際上無法實(shí)施的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)引起的旋轉(zhuǎn)速度的下限設(shè)定值(在向電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中為頻率5Hz左右，實(shí)際的設(shè)計(jì)上設(shè)定為比其高的值)以下的超低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相當(dāng)?shù)男∪萘靠刂葡碌膲嚎s動(dòng)作，將該壓縮后的制冷劑氣體向噴出管引導(dǎo)，由此在制冷劑循環(huán)中能夠使制冷劑氣體平緩地循環(huán)。在專利文獻(xiàn)2中，以與壓縮室連結(jié)的方式在固定渦盤上設(shè)置旁通孔，并將具備與旁通孔連結(jié)的卸載活塞的卸載閥體安裝于固定渦盤，通過從壓縮機(jī)外向卸載閥體導(dǎo)入的控制壓力而使卸載活塞工作，在控制壓力高時(shí)，將旁通孔隔斷而成為滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，在控制壓力低時(shí)使旁通孔開口，而進(jìn)行使壓縮室的制冷劑氣體繞過吸入室的容量控制。根據(jù)專利文獻(xiàn)2的渦旋壓縮機(jī)，在控制壓力低時(shí)將壓縮中途的制冷劑氣體向吸入 室排出，減小吸入完成時(shí)的閉入容積，因此能夠在大致50 100%的范圍內(nèi)進(jìn)行容量控制。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開2001-99078號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利第2550612號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開2006-200455號(hào)公報(bào)上述的專利文獻(xiàn)I的技術(shù)通過容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作而具有在曲軸的軸向上將密封解除不進(jìn)行壓縮的功能，在超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式的小容量控制時(shí)，能夠進(jìn)行與進(jìn)行基于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度的下限設(shè)定值以下的超低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相當(dāng)?shù)男∪萘靠刂葡碌膲嚎s動(dòng)作，從而具有能夠進(jìn)行大范圍的容量控制的優(yōu)越的性能。然而，專利文獻(xiàn)I的技術(shù)為了設(shè)置容量調(diào)整機(jī)構(gòu)而改造了相當(dāng)多的壓縮機(jī)主體(密閉殼體)的改造部位，容量調(diào)整機(jī)構(gòu)自身所需的專用的部件或?qū)⒏鞑糠纸Y(jié)合的配管的個(gè)數(shù)多，而且在各部分需要用于將配管的兩端部結(jié)合的煩雜的加工或作業(yè)等，以復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組裝方面會(huì)花費(fèi)勞力和時(shí)間，無法避免成本高的情況，因此結(jié)果是存在無法作為低成本且小型化 輕量化結(jié)構(gòu)而簡(jiǎn)單地量產(chǎn)的問題。另外，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)是具有在從外部導(dǎo)入的控制壓力低時(shí)將壓縮中途的制冷劑氣體向吸入室排出、減小吸入完成時(shí)的閉入容積而使壓縮開始延遲的功能的技術(shù)，壓縮機(jī)主體(密閉殼體)的改造部位和為了容量調(diào)整所需的專用的部件少，為比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，因此作為低成本且小型化 輕量化結(jié)構(gòu)而能夠簡(jiǎn)單地量產(chǎn)。然而，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)與具有容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的專利文獻(xiàn)I的技術(shù)相比，容量控制的范圍特別窄，不面向大范圍的運(yùn)轉(zhuǎn)，其結(jié)果是，存在無法可靠地實(shí)施超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式下的小容量控制這樣的基本性能上的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決這種問題點(diǎn)而作出，其技術(shù)性課題在于提供一種作為低成本且小型化 輕量化結(jié)構(gòu)而能夠簡(jiǎn)單地量產(chǎn)，且在超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式下能夠高效率地進(jìn)行小容量控制的渦旋壓縮機(jī)。
本發(fā)明用于解決上述技術(shù)的課題，提供一種渦旋壓縮機(jī)，在密閉殼體內(nèi)使回旋渦盤的渦卷體與固定渦盤的渦卷體相互嚙合而形成壓縮室，該固定渦盤在中央部分形成噴出口，并在該噴出口的外周側(cè)設(shè)置與向該壓縮室連通的溢流口連結(jié)的溢流閥，所述渦旋壓縮機(jī)的特征在于，具備噴出頭罩，其安裝于固定渦盤的頂板而覆蓋噴出口及溢流閥來形成噴出頭空間，且具備用于對(duì)設(shè)置在規(guī)定的部位上的貫通孔進(jìn)行打開或關(guān)閉的噴出閥；噴出引導(dǎo)管，其從噴出頭空間向密閉殼體外引導(dǎo)該噴出頭空間內(nèi)的制冷劑氣體；電磁閥，其與用于吸入制冷劑氣體的吸入管及噴出引導(dǎo)管結(jié)合并連通，并按照脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)對(duì)打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，其中，噴出頭罩、噴出引導(dǎo)管、及電磁閥形成使該電磁閥為打開狀態(tài)而用于將噴出頭空間內(nèi)的制冷劑氣體從該噴出引導(dǎo)管向吸入管引導(dǎo)的旁通通路。在該渦旋壓縮機(jī)中，優(yōu)選的是，具備生成脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的電磁驅(qū)動(dòng)電路。另外，在上述渦旋壓縮機(jī)中，優(yōu)選的是，具備成為旋轉(zhuǎn)主軸的曲軸，該曲軸將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部安裝在大致中央部分，在軸向上的一端側(cè)隔著框架而安裝回旋渦盤，且在另一端側(cè)安裝有軸支承構(gòu)件，其中，在曲軸中的電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部與軸支承構(gòu)件之間的部位設(shè)有 飛輪。而且，在該渦旋壓縮機(jī)中，優(yōu)選的是，電動(dòng)機(jī)由旋轉(zhuǎn)部和固定部構(gòu)成，并通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而使旋轉(zhuǎn)部及曲軸旋轉(zhuǎn)。而且，在該渦旋壓縮機(jī)中，優(yōu)選的是，具備操作指示控制機(jī)構(gòu)，該操作指示控制機(jī)構(gòu)按照操作指示來控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作和生成脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的電磁驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的渦旋壓縮機(jī)，具有不用大幅地變更已存的基本結(jié)構(gòu)而以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)在超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)用于高效率地進(jìn)行小容量控制的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)，因此，能夠不使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率劣化地執(zhí)行與進(jìn)行了基于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度的下限設(shè)定值以下的超低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相當(dāng)?shù)男∪萘靠刂葡碌膲嚎s動(dòng)作。其結(jié)果是，能夠以低成本形成為小型化 輕量化結(jié)構(gòu)而簡(jiǎn)單地量產(chǎn)具有能夠進(jìn)行0 100%的大范圍的容量控制的優(yōu)越性能的產(chǎn)品。


圖I是將本發(fā)明的實(shí)施例I的渦旋壓縮機(jī)的概略結(jié)構(gòu)沿著旋轉(zhuǎn)主軸的延伸方向剖切表示的側(cè)視圖。圖2是表示圖I所示的渦旋壓縮機(jī)具備的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)的第一運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)的制冷劑氣體的流動(dòng)的主要部分的放大側(cè)視剖視圖。圖3是表示圖I所示的渦旋壓縮機(jī)具備的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的電磁閥處于打開狀態(tài)的第二運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)的制冷劑氣體的流動(dòng)的主要部分的放大側(cè)視剖視圖。圖4是表示包括圖I所示的渦旋壓縮機(jī)具備的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作在內(nèi)的容量控制時(shí)的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度與負(fù)載(容量)的關(guān)系的特性圖。
具體實(shí)施例方式圖I是將本發(fā)明的實(shí)施例I的渦旋壓縮機(jī)的概略結(jié)構(gòu)沿著旋轉(zhuǎn)主軸的延伸方向剖切表示的側(cè)視圖。該渦旋壓縮機(jī)作為以往那樣的基本結(jié)構(gòu)，在密閉殼體(腔室)115設(shè)有用于安裝對(duì)制冷劑氣體進(jìn)行吸入的吸入管113的吸入口和用于安裝進(jìn)行噴出的噴出管114的噴出口，在密閉殼體(腔室)115內(nèi)的端側(cè)安裝具有渦卷體的固定渦盤102，電動(dòng)機(jī)100由轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部)IlOa及定子(固定部)IlOb構(gòu)成，曲軸106成為將電動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)子IOOa安裝在大致中央部分的旋轉(zhuǎn)主軸，在曲軸106的一端側(cè)安裝回旋渦盤101，該回旋渦盤101隔著框架105而具有對(duì)方側(cè)的渦卷體，在曲軸106的另一端側(cè)安裝由軸承支承板111及副軸承112構(gòu)成的軸支承構(gòu)件，由此形成組裝體，以回旋渦盤101的渦卷體與固定渦盤102的渦卷體相互嚙合的方式將該組裝體裝入到密閉殼體115內(nèi)的剩余的空間部分，從而成為將各部安裝、密閉而收納的結(jié)構(gòu)。在該密閉狀態(tài)下，在細(xì)部結(jié)構(gòu)上，對(duì)于安裝在回旋渦盤101的背面上的回旋軸承，插入由框架105的主軸承105a支承的曲軸106的偏心部106a，配置在回旋渦盤101與框架105之間的歐氏環(huán)107在曲軸106的旋轉(zhuǎn)時(shí)限制回旋渦盤101的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行回旋運(yùn)動(dòng)。而且，回旋渦盤101及固定渦盤102均具有豎立設(shè)置在端板上的渦卷體，由于各渦卷體的卷角不同，在組裝狀態(tài)下，呈現(xiàn)出由端板及渦卷體壁面形成的2個(gè)壓縮室的最大密閉容積不同的非對(duì)稱渦旋形狀。
該非對(duì)稱渦旋形狀表示如下結(jié)構(gòu)使回旋渦盤101及固定渦盤102的由漸開線曲線形成的各渦卷體相互嚙合，在回旋渦盤101的卷繞終端側(cè)的卷板的外側(cè)形成的壓縮室與其內(nèi)側(cè)形成的壓縮室的大小不同，相對(duì)于曲軸106的軸旋轉(zhuǎn)而相位錯(cuò)開約180度地形成。具體而言，固定渦盤102在中央附近開設(shè)有噴出口 108，渦卷體的內(nèi)側(cè)曲線的卷繞終端延長(zhǎng)約180度而到達(dá)回旋渦盤101的渦卷體的卷繞終端附近。因此，在將回旋渦盤101及固定渦盤102的各渦卷體組合而形成壓縮室時(shí)，由回旋渦盤101的渦卷體的外側(cè)曲線和固定渦盤102的渦卷體的內(nèi)側(cè)曲線關(guān)閉在內(nèi)而形成的第一壓縮室與由回旋渦盤101的渦卷體的內(nèi)側(cè)曲線和固定渦盤102的渦卷體的外側(cè)曲線關(guān)閉在內(nèi)而形成的第二壓縮室的大小不同，相對(duì)于曲軸106的旋轉(zhuǎn)而相位錯(cuò)開約180度地形成。另外，在該渦旋壓縮機(jī)中，在固定渦盤102中的噴出口 108的外周側(cè)設(shè)有與向壓縮室連通的溢流口 125連結(jié)的過壓縮防止閥即溢流閥124。此外，安裝在固定渦盤102的頂板上的噴出頭罩118覆蓋噴出口 108及溢流閥124而形成噴出頭空間123，且具備噴出閥121，該噴出閥121具有用于對(duì)設(shè)置在規(guī)定的部位上的貫通孔119進(jìn)行打開或關(guān)閉的止回閥作用。而且，噴出引導(dǎo)管120是將噴出頭空間123內(nèi)的制冷劑氣體從噴出頭空間123向密閉殼體115外引導(dǎo)的部件，其一端側(cè)與噴出頭罩118結(jié)合，中途部分貫通密閉殼體115，且另一端側(cè)被向密閉殼體115外拉出。用于吸入制冷劑氣體的吸入管113和噴出引導(dǎo)管120的另一端側(cè)與根據(jù)脈沖寬度調(diào)整(PWM)控制信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)控制打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)的電磁閥122結(jié)合并連通。這里的噴出頭罩118、噴出引導(dǎo)管120及電磁閥122形成使電磁閥122為打開狀態(tài)而用于將噴出頭空間123內(nèi)的制冷劑氣體從噴出引導(dǎo)管120向吸入管113引導(dǎo)的旁通通路。而且，在超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)，使電磁閥122中的打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)反復(fù)動(dòng)作，通過使旁通通路的使用的有無反復(fù)，而作為用于進(jìn)行小容量控制的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用。吸入管113用于取入制冷劑氣體，并與固定渦盤102連通。噴出管114用于將壓縮后的制冷劑氣體向外部噴出。在電動(dòng)機(jī)110的下部的軸承支承板111上安裝的副軸承112與框架105的主軸承105a —起對(duì)曲軸106進(jìn)行支承。順便提一下，密閉殼體115內(nèi)的曲軸106的軸向上的另一端側(cè)的小室被使用作為積存油的油積存室116。在曲軸106中的電動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)子IOOa與軸支承構(gòu)件的副軸承112之間的部位上設(shè)有用于確保旋轉(zhuǎn)的安全的飛輪117。從油積存室116供給的油通過設(shè)置在曲軸106的偏心部106a的周圍的回旋軸承而被導(dǎo)向由固定渦盤102、回旋渦盤101、及框架105形成的背壓室(中間室)109。在背壓室109中，當(dāng)油中的制冷劑氣體發(fā)泡而壓力上升時(shí)，該上升壓力通過控制閥向吸入側(cè)逃散而保持規(guī)定的壓力水平。該吸入側(cè)與設(shè)置在固定渦盤102的渦卷體的外周的固定外周槽連通，但由于該固定外周槽與制冷劑氣體的吸入口連通，所以由此固定外周槽內(nèi)始終成為吸入壓。在回旋渦盤101中，噴出壓力作用在中央部分，中間壓力作用在其外周部分。因此，回旋渦盤101對(duì)固定渦盤102以適當(dāng)?shù)膲毫M(jìn)行按壓，由此能夠確保渦盤卷板間的軸向上的密封。在該渦旋壓縮機(jī)的情況下，成為如下周知的高壓腔室方式的結(jié)構(gòu)當(dāng)在壓縮室中壓縮后的制冷劑氣體為噴出壓力以上時(shí)，經(jīng)由溢流口 125及溢流閥124向噴出室103噴出， 當(dāng)小于噴出壓力時(shí)，關(guān)閉溢流閥124，從噴出口 108噴出。此外，在渦旋壓縮機(jī)主體外具備用于對(duì)電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的逆變器128 ;生成用于對(duì)電磁閥122的打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的電磁驅(qū)動(dòng)電路129 ;根據(jù)操作指示而對(duì)所述逆變器128及電磁驅(qū)動(dòng)電路129的動(dòng)作進(jìn)行控制的作為操作指示控制機(jī)構(gòu)的空調(diào)機(jī)控制電路130。在這種結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī)中，在密閉殼體115內(nèi)存在4個(gè)不同的壓力。第一個(gè)壓力是繞著噴出室103、104或電動(dòng)機(jī)100的壓力、或是油積存室116的壓力，均為高壓的噴出壓力。第二個(gè)壓力是吸入管113內(nèi)的空間與吸入管113連接于固定渦盤102的空間的壓力，為低壓的吸入壓力。第三個(gè)壓力是背壓室109的壓力，使噴出壓力與吸入壓力的中間程度的中間壓力。第四個(gè)壓力通過電磁閥122的關(guān)閉狀態(tài)和打開狀態(tài)的動(dòng)作而設(shè)定為噴出壓力，或者是設(shè)定為吸入壓力的噴出頭空間123的壓力。該渦旋壓縮機(jī)的壓縮動(dòng)作分成電磁閥122的關(guān)閉狀態(tài)下的第一運(yùn)轉(zhuǎn)模式和電磁閥122的打開狀態(tài)下的第二運(yùn)轉(zhuǎn)模式。圖2是表示渦旋壓縮機(jī)具備的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的電磁閥122處于關(guān)閉狀態(tài)的第一運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)的制冷劑氣體的流動(dòng)的主要部分的放大側(cè)視剖視圖。在第一運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)電路129以脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的矩形波的下降區(qū)間的周期Tl形成為電磁閥122的關(guān)閉狀態(tài)，并且逆變器128驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)100而使轉(zhuǎn)子IOOa及曲軸106旋轉(zhuǎn)時(shí)，伴隨于此，回旋渦盤101開始回旋運(yùn)動(dòng)。由于該動(dòng)作而回旋渦盤101及固定渦盤102的渦卷體嚙合，從而形成第一壓縮室及第二壓縮室。此時(shí)，從吸入管113流入的制冷劑氣體在第一壓縮室及第二壓縮室中被壓縮。在第一壓縮室及第二壓縮室中，伴隨著曲軸106的旋轉(zhuǎn)，邊使容積向中央方向減少邊進(jìn)行壓縮動(dòng)作，由此，高壓化的制冷劑氣體從形成于固定渦盤102的噴出口 108向噴出頭空間123噴出。在該壓縮的過程中根據(jù)噴出壓力水平而經(jīng)由溢流口 125及溢流閥124將高壓化的制冷劑氣體向噴出頭空間123噴出。需要說明的是，溢流閥124表示在螺旋彈簧127的前端安裝的罩部分，該螺旋彈簧127安裝在按壓部126的前端側(cè)，但包含各部的溢流閥機(jī)構(gòu)部也稱為溢流閥。
無論如何，噴出頭空間123的制冷劑氣體的壓力比噴出壓力稍高，且比噴出室103的壓力高，因此將覆蓋噴出頭罩118的貫通孔119的噴出閥121壓開，將制冷劑氣體向噴出室103噴出。然后，制冷劑氣體從噴出室104最終通過噴出管114而向外部噴出。在此說明的將電磁閥122形成為關(guān)閉狀態(tài)且不使用旁通通路而使制冷劑氣體流動(dòng)的第一運(yùn)轉(zhuǎn)模式也稱為滿載運(yùn)轉(zhuǎn)。旁通通路表示從與噴出頭空間123連結(jié)的噴出引導(dǎo)管120通過打開狀態(tài)的電磁閥122向吸入管113連通的循環(huán)路。圖3是表示渦旋壓縮機(jī)具備的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的電磁閥122處于打開狀態(tài)的第二運(yùn)轉(zhuǎn)模式下的制冷劑氣體的流動(dòng)的主要部分的放大側(cè)視剖視圖。在第二運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)電路129以脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的矩形波的上升區(qū)間的周期T2形成為電磁閥122的打開狀態(tài)，并且逆變器128驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)100而使轉(zhuǎn)子IOOa及曲軸106旋轉(zhuǎn)時(shí)，伴隨于此，回旋渦盤101開始回旋運(yùn)動(dòng)。由于該動(dòng)作而回旋渦盤101及固定渦盤102的渦卷體嚙合，從而形成第一壓縮室及第二壓縮室。
但是，在第二運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，由于電磁閥122成為打開狀態(tài)，因此形成從與噴出頭空間123連結(jié)的噴出引導(dǎo)管120通過打開狀態(tài)的電磁閥122而向吸入管113連通的旁通通路，由此，噴出頭空間123內(nèi)的制冷劑氣體通過旁通通路向吸入管113流入，該壓力比吸入壓力稍高。因此，噴出頭空間123內(nèi)的壓力下降而設(shè)定為吸入壓力。此時(shí)，由于噴出頭空間123的壓力比噴出室103低，因此覆蓋噴出頭罩118的貫通孔119的噴出閥121閉塞，制冷劑氣體不向噴出室103噴出。在這樣的狀態(tài)下，從吸入管113流入的制冷劑氣體在第一壓縮室及第二壓縮室中被壓縮時(shí)，經(jīng)由溢流口 125及溢流閥124向噴出頭空間123噴出，之后，被壓縮的制冷劑氣體從噴出口 108向噴出頭空間123噴出。向噴出頭空間123噴出的制冷劑氣體從與噴出頭空間123連結(jié)的噴出引導(dǎo)管120通過打開狀態(tài)的電磁閥122而向吸入管113流動(dòng)。在此說明的將電磁閥122形成為打開狀態(tài)而使用旁通通路來使制冷劑氣體流動(dòng)的第二運(yùn)轉(zhuǎn)模式也可以稱為卸載運(yùn)轉(zhuǎn)。需要說明的是，溢流口 125與溢流閥124優(yōu)選設(shè)置成在全部的旋轉(zhuǎn)角度的區(qū)域與噴出頭空間123連通。其理由是能夠避免渦盤卷板處的內(nèi)部壓縮，減小卸載運(yùn)轉(zhuǎn)下的壓縮動(dòng)作。在實(shí)施例I的渦旋壓縮機(jī)中，由逆變器128進(jìn)行電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)，并切換以來自電磁驅(qū)動(dòng)電路129的脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的矩形波的下降區(qū)間的周期Tl形成為電磁閥122的關(guān)閉狀態(tài)的滿載運(yùn)轉(zhuǎn)與以上升區(qū)間的周期T2形成為電磁閥122的打開狀態(tài)的卸載運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠進(jìn)行容量控制。但是，在該渦旋壓縮機(jī)中，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)也能夠進(jìn)行容量控制，但在從高速旋轉(zhuǎn)到比電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度的下限設(shè)定值稍高的規(guī)定的設(shè)定值的低速旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，通過逆變器128對(duì)電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)來實(shí)施通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式，在規(guī)定的設(shè)定值以下的低速旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)需要小容量控制時(shí)，優(yōu)選使容量調(diào)整機(jī)構(gòu)起作用而作為超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式，改變滿載運(yùn)轉(zhuǎn)與卸載運(yùn)轉(zhuǎn)的比率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。圖4是表示包括實(shí)施例I的渦旋壓縮機(jī)具備的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作在內(nèi)的容量控制時(shí)的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度與負(fù)載(容量)的關(guān)系的特性圖。在實(shí)施例I的渦旋壓縮機(jī)中，相對(duì)于滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠使容量變化至Tl/(T1+T2)。在圖4中，表示了當(dāng)電磁閥122的關(guān)閉狀態(tài)的周期Tl為零(S卩，電磁閥122的打開狀態(tài)的周期T2為100% )時(shí)，負(fù)載(噴出容量)如c點(diǎn)所示那樣成為零，當(dāng)使周期Tl為50% (周期T2為50%)時(shí)，負(fù)載(噴出容量)如b點(diǎn)所示那樣成為50%，當(dāng)使周期T2為零(周期Tl為100% )時(shí)，負(fù)載(噴出容量)如a點(diǎn)所示那樣成為100%。S卩，該渦旋壓縮機(jī)能夠進(jìn)行0 100%的大范圍的容量控制,具有在a點(diǎn)以下的低旋轉(zhuǎn)速度的范圍(超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式)內(nèi)進(jìn)行基于容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的容量控制(基于電磁閥122的容量控制)的功能。但是，圖4中的特性上的虛線所示的區(qū)域不是表示在渦旋壓縮機(jī)中通過逆變器128對(duì)電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)速度的下限設(shè)定值(實(shí)際上成為比該值稍高的規(guī)定的設(shè)定值)以下進(jìn)行了運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)果，而是比旋轉(zhuǎn)速度的下限設(shè)定值高的規(guī)定的設(shè)定值的運(yùn)轉(zhuǎn)以及容量調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行的容量控制(基于電磁閥122的容量控制)并用的結(jié)果，表示能夠?qū)崿F(xiàn)與進(jìn)行了下限設(shè)定值以下的超低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相當(dāng)?shù)男∪萘靠刂葡碌膲嚎s動(dòng)作。然而，通常是對(duì)電磁閥122的打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行切換控制來進(jìn)行卸載運(yùn)轉(zhuǎn)和滿載運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)施例I的渦旋壓縮機(jī)中，通過用于對(duì)形成噴出頭空間123的噴出頭罩118的貫通孔119進(jìn)行打開、關(guān)閉的噴出閥121的工作，而能夠進(jìn)行卸載運(yùn)轉(zhuǎn)與滿載運(yùn)轉(zhuǎn)的切 換。通過使電磁閥122為關(guān)閉狀態(tài)，而將從吸入管113吸入的制冷劑氣體在壓縮后向噴出頭空間123噴出，將噴出閥121壓開而進(jìn)行向噴出室103的噴出，但使電磁閥122為打開狀態(tài)時(shí)，壓縮后的制冷劑氣體向吸入管113側(cè)流動(dòng)而噴出頭空間123內(nèi)的壓力下降，因此無法將噴出閥121壓開，不進(jìn)行向噴出室103的噴出。通過這樣的電磁閥122的關(guān)閉狀態(tài)、打開狀態(tài)，而能夠以壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)動(dòng)作狀態(tài))將制冷劑氣體的對(duì)于噴出室103的噴出量形成為on、off。在此，通過改變電磁閥122中的關(guān)閉狀態(tài)的時(shí)間(周期Tl)與打開狀態(tài)的時(shí)間(周期T2)的比率，而能夠使噴出量在0 100%之間變化。但是，渦旋壓縮機(jī)的制冷循環(huán)中的從蒸發(fā)器的吸入壓力(蒸發(fā)溫度)和向冷凝器的噴出壓力(冷凝溫度)發(fā)生變動(dòng)，因此，對(duì)于表示關(guān)閉狀態(tài)與打開狀態(tài)的動(dòng)作切換所需的時(shí)間的I動(dòng)作切換周期(T1+T2)，未設(shè)定得過長(zhǎng)。當(dāng)該I動(dòng)作切換周期(T1+T2)變長(zhǎng)時(shí)，吸入壓力和噴出壓力分別變動(dòng)，它們的變動(dòng)振幅與時(shí)間的長(zhǎng)度成比例地增大，成為使壓縮動(dòng)作不穩(wěn)定的主要原因，因此需要以避免變動(dòng)振幅增大的方式設(shè)定I動(dòng)作切換周期(T1+T2)。另外，實(shí)施例I的渦旋壓縮機(jī)在高壓腔室方式下，密閉殼體115內(nèi)的整體為高壓而其占有體積大，而且由于電磁閥122中的關(guān)閉狀態(tài)、打開狀態(tài)的切換控制而噴出頭空間123的壓力發(fā)生變化，并且噴出頭空間123的體積成為緩沖而成為多余地壓縮的結(jié)構(gòu)。因此，考慮到壓縮動(dòng)作產(chǎn)生噴出頭空間123的體積量的延遲而成為使電磁閥122中的關(guān)閉狀態(tài)、打開狀態(tài)的切換控制的動(dòng)力增大的主要原因的情況，極力減小噴出頭空間123的體積的情況至關(guān)重要。此外，在上述的渦旋壓縮機(jī)的情況下，由于產(chǎn)生旁通通路中的從噴出頭空間123向吸入管113引導(dǎo)為止的配管的壓力損失、以及溢流口 125處的壓力損失，因此優(yōu)選根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定配管的尺寸和溢流口 125的尺寸。在主要以低速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行容量控制時(shí)，溢流口 125的尺寸并不那么相關(guān)，但在以比較高的高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行容量控制時(shí)，優(yōu)選增大溢流口 125的尺寸。但是，當(dāng)溢流口 125的尺寸增大的情況下，滿載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溢流口 125內(nèi)的制冷劑氣體發(fā)生再膨脹，而壓力損失增大，因此需要留意上述點(diǎn)。無論如何，在具備實(shí)施例I的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī)中，具有在超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)用于高效率地進(jìn)行小容量控制的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的容量調(diào)整機(jī)構(gòu)，由此，能夠不使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率劣化地執(zhí)行與進(jìn)行了基于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度的下限設(shè)定值(向電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為頻率5Hz左右)以下的超低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相當(dāng)?shù)男∪萘靠刂葡碌膲嚎s動(dòng)作，具有能夠進(jìn)行0 100%的大范圍的容量控制的優(yōu)越性能。其結(jié)果是，在產(chǎn)品化時(shí)能夠以低成本形成為小型化 輕量化結(jié)構(gòu)而簡(jiǎn)單地量產(chǎn)。符號(hào)說明101回旋渦盤102固定渦盤103、104 噴出室 105 框架105a 主軸承106 曲軸106a 偏心部IO7歐氏環(huán)108 噴出口109背壓室(中間室)110電動(dòng)機(jī)IlOa 轉(zhuǎn)子IlOb 定子111軸承支承板112副軸承113吸入管114噴出管115密閉殼體(腔室)116油積存室117 飛輪118噴出頭罩119貫通孔120噴出引導(dǎo)管121噴出閥(止回閥)122電磁閥123噴出頭空間124溢流閥125 溢流口126按壓部127螺旋彈簧128逆變器(電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路)
129電磁驅(qū)動(dòng)電路130空調(diào)機(jī) 控制電路
權(quán)利要求
1.一種渦旋壓縮機(jī)，在密閉殼體內(nèi)使回旋渦盤的渦卷體與固定渦盤的渦卷體相互嚙合而形成壓縮室，該固定渦盤在中央部分形成有噴出口，并在該噴出口的外周側(cè)設(shè)有與向該壓縮室連通的溢流口連結(jié)的溢流閥，所述渦旋壓縮機(jī)的特征在于， 具備噴出頭罩，其安裝于所述固定渦盤的頂板而覆蓋所述噴出口及所述溢流閥來形成噴出頭空間，且具備用于對(duì)設(shè)置在規(guī)定的部位上的貫通孔進(jìn)行打開或關(guān)閉的噴出閥；噴出引導(dǎo)管，其從所述噴出頭空間向所述密閉殼體外引導(dǎo)該噴出頭空間內(nèi)的制冷劑氣體；電磁閥，其與用于吸入所述制冷劑氣體的吸入管及所述噴出引導(dǎo)管結(jié)合并連通，并按照脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)對(duì)打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制， 所述噴出頭罩、所述噴出引導(dǎo)管及所述電磁閥形成使該電磁閥為打開狀態(tài)而用于將所述噴出頭空間內(nèi)的所述制冷劑氣體從該噴出引導(dǎo)管向所述吸入管引導(dǎo)的旁通通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于， 具備生成所述脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的電磁驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于， 具備成為旋轉(zhuǎn)主軸的曲軸，該曲軸將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部安裝在大致中央部分，在軸向上的一端側(cè)隔著框架而安裝所述回旋渦盤，且在另一端側(cè)安裝有軸支承構(gòu)件， 在所述曲軸中的所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部與所述軸支承構(gòu)件之間的部位設(shè)有飛輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于， 所述電動(dòng)機(jī)由所述旋轉(zhuǎn)部和固定部構(gòu)成，并通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而使該旋轉(zhuǎn)部及所述曲軸旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于， 具備操作指示控制機(jī)構(gòu)，該操作指示控制機(jī)構(gòu)按照操作指示來控制所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作和生成所述脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)的電磁驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以低成本形成為小型化·輕量化結(jié)構(gòu)而能夠簡(jiǎn)單地量產(chǎn)，并且在超低速運(yùn)轉(zhuǎn)模式下能夠高效率地進(jìn)行小容量控制的渦旋壓縮機(jī)。在該壓縮機(jī)中，噴出頭罩(118)設(shè)置在噴出口(108)的外周具備溢流機(jī)構(gòu)的固定渦盤(102)的頂板上，噴出引導(dǎo)管(120)將空間(123)內(nèi)的制冷劑氣體從噴出頭罩(118)內(nèi)的噴出頭空間(123)向密閉殼體(115)外導(dǎo)出，電磁閥(122)按照脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)來控制打開、關(guān)閉，通過電磁閥(122)將噴出引導(dǎo)管(120)與用于吸入制冷劑氣體的吸入管(113)結(jié)合并連通，從而形成將空間(123)內(nèi)的制冷劑氣體從引導(dǎo)管(120)向管(113)引導(dǎo)的旁通通路。在低速旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)需要小容量控制時(shí)，進(jìn)行通過逆變器(128)對(duì)電動(dòng)機(jī)(100)驅(qū)動(dòng)并按照來自電磁驅(qū)動(dòng)電路(129)的脈沖寬度調(diào)整控制信號(hào)來改變使閥(122)關(guān)閉的運(yùn)轉(zhuǎn)與打開的運(yùn)轉(zhuǎn)的比率的運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F04C18/02GK102753828SQ201080063650
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者佐藤英治, 小山昌喜 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所