专利名称：涡旋压缩机及冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡旋压缩机以及冷冻装置，该涡旋压缩机设有具有固定涡轮和旋转涡轮的涡旋压缩机构，在至少一方的涡轮端板的背面设置有充满气体冷媒的背面室，利用背压室的冷媒气体压力将一方的涡轮按压在另一方的涡轮上。
背景技术：
众所周知的涡旋压缩机具有由固定涡轮和旋转涡轮构成的压缩机构以及驱动压缩机构的驱动部，将上述压缩机构和驱动部收容在密闭容器中，这样的压缩机经常用于由冷凝器、膨胀阀、蒸发器等构成的冷冻循环中。并且，在这样的结构的冷冻循环中，也具有通过向上述压缩室注入上述冷凝器下游的气体冷媒，而增加蒸发器前后的热函、增加制冷能力、提高冷冻循环的COP的技术。
另一方面，在需要以高压力比进行运转的冷冻用或冷藏用的压缩机、或者供暖时需要以高压力比进行运转的寒冷地区用的空调机压缩机中，也有通过向上述压缩室注入膨胀阀上游的低温度的液体冷媒，以此降低排出气体温度、抑制电动机线圈温度的上升、扩大运转范围的装置。
而且，也有利用同一压缩机根据需要区别使用上述气体注入和液体注入、提高冷冻循环COP，同时也可扩大运转范围的压缩机。
作为在涡轮背面设置有充满气体冷媒的背面室、利用背压室的冷媒气体压力将一方的涡轮按压在另一方的涡轮上的结构的涡旋压缩机，由被吸入气体或中间压力的气体充满的空间和被排出压力的气体充满的空间构成背面室。在这样的压缩机中，由于利用吸入气体压力或中间压力与排出气体压力的总和将一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，因此在排出气体压力高、吸入气体压力低的高压力比条件下，背面室的冷媒气体压力的总和增大。
设背面室处于吸入气体压力的情况下的压力为Ps，或设背面室形成中间压力的情况下的压力为Pb，设受到这些压力的涡轮端板的面积为S1。并且，如果设受到充满排出气体压力Pd的涡轮背面室的气体压力的涡轮端板的面积为S2，则将背面室的冷媒气体压力所作用的涡轮向另一方的涡轮的按压的力F1形成以下公式(1)或(2)。
F1＝Ps·S1+Pd·S2...(1)F1＝Pb·S1+Pd·S2...(2)在上述公式(1)中，在排出气体压力Pd高、吸入气体压力Ps低的高压力比条件下，可以看出F1增大、其大小受到排出气体压力的制约。并且，如果吸入气体压力Ps较小则中间压力Pb也变小，因此，在上述公式(2)中，看出在排出气体压力Pd高、吸入气体压力Ps低的高压力比的条件下，F1增大、其大小受到排出气体压力制约。尤其是在背压室是利用密封部件密封吸入气体或中间压充满的空间和排出压充满的空间时，由于排出气体压力Pd所作用的受压面积S2具有增大的趋势，因此按压力F1受到排出气体压力Pd的制约，而不容易受吸入气体压力Ps或中间压力Pb的影响。
另一方面，由通过固定涡轮和旋转涡轮形成的压缩室的内压产生的力F2与按压力F1朝向相反方向地进行作用。假设压缩过程是多变指数k为一定的绝热变化，则由于PVk＝一定的关系，在压缩室容积为V、刚开始困油后的最大困油容积为Vmax时压缩室内压力P用以下公式(3)表示。
P=(VmaxV)kPs---(3)]]>而且，设压缩刚结束后的排出压力所作用的压缩室的受压面积为Smin，则内压产生的力F2形成公式(4)。
F2=∫Pds+Pd·Smin]]>=PsVmaxk∫1Vkds+Pd·Smin---(4)]]>从该公式(4)中可以看出，一旦吸入气体压力Ps缩小，则公式(4)的第一项的值变小，因此内压产生的力(反力)F2缩小。
将一方的涡轮按压在另一方的涡轮上的实际的力F3是背压室形成的按压力F1与内压形成的反力F2的差(F3＝F1-F2)，该关系如图2所示。从图2可以看出，在排出气体压力Pd高、吸入气体压力Ps低的高压力比的条件下，将背压室的冷媒气体压力所作用的涡轮向另一方的涡轮按压的实际的力F3过大。因此，在形成高压力比的运转条件下，涡轮齿顶的接触面积过大，具有导致涡轮齿顶磨损或发生咬住的问题。
本发明的目的是通过可进一步缩小将一方的涡轮向另一方的涡轮按压的按压力，而获得如下的一种压缩机及冷冻装置，即，可降低涡轮齿顶的磨损或咬住的发生，并可扩大运转范围。
发明内容
本发明提供一种涡旋压缩机，具有由固定涡轮和旋转涡轮等构成的压缩机构部和驱动压缩机构的驱动部，将所述压缩机构部和驱动部收容在密闭容器中，在所述一方的涡轮背面设置充满气体冷媒的背压室，通过背压室的冷媒气体压力将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，在用于具有冷凝器、蒸发器的冷冻循环的压缩机中，利用吸入压力的空间和排出压力的空间构成所述背压室，利用吸入压力和排出压力的总和将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，同时，也可从所述冷冻循环的冷凝器下游向由所述固定涡轮和旋转涡轮形成的压缩室内注入气体冷媒以及液体冷媒中的任何一种，在向上述压缩机吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)，大于所述压缩机的设定容积比、且小于比设定容积比大的任意设定值的情况下进行气体注入，在大于所述任意设定值的情况下进行液体注入。
在此，最好在固定涡轮上形成用于向涡旋压缩机的所述压缩室注入气体冷媒或液体冷媒的注入孔。并且，最好用密封部件密封所述背压室的吸入压力的空间和排出压力的空间。
本发明提供一种涡旋压缩机，具有由固定涡轮和旋转涡轮等构成的压缩机构部和驱动压缩机构的驱动部，将所述压缩机构部和驱动部收容在密闭容器中，在所述一方的涡轮背面设置充满气体冷媒的背压室，通过背压室的冷媒气体压力将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，在用于具有冷凝器和蒸发器的冷冻循环的压缩机中，利用充满排出压力和吸入压力的中间压力的空间和充满排出压力的空间构成所述背压室，利用中间压力和排出压力的总和将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，同时，也可从所述冷冻循环的冷凝器下游向由所述固定涡轮和旋转涡轮形成的压缩室内注入气体冷媒以及液体冷媒中的任何一种，在向上述压缩机吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)大于所述压缩机的设定容积比、且小于比设定容积比大的任意设定值的情况下进行气体注入，在大于所述任意设定值的情况下进行液体注入。
在此，最好将连通中间压力的所述背压室空间和所述压缩室的中间压孔设置在背面室的压力所作用的涡轮的端板上，而且，在所述固定涡轮的端板上形成用于向压缩室注入气体冷媒或液体冷媒的注入孔。
在此，形成上述注入孔，使其与比上述中间压孔所连通的压缩室更高压侧的压缩室连通，而且最好形成上述中间压孔和注入孔，使上述中间压孔向压缩室开口的区间与上述注入孔向压缩室开口的区间不重合。并且，上述注入孔最好设置在不与压缩机的排出空间连通的位置、即开口有注入孔的压缩室设置在不形成排出压力的位置，上述中间压孔设置在不与压缩机的吸入空间连通的位置、即开口有中间压孔的压缩机设置在不形成吸入压力的位置。
这样，由于中间压孔向压缩室开口的区间与上述液体注入孔向压缩室开口的区间不重合、注入孔设置在不与压缩机的排出空间连通的位置、中间压孔也设置在不与压缩机的吸入空间连通的位置，因此可以降低在进行气体注入和液体注入的情况下中间压力对背压室的影响，可以使旋转涡轮的运转稳定化。
在上述中，最好利用密封部件密封所述背压室的中间压力的空间和排出压力的空间，并且，受到背面室的吸入压力或中间压力的涡轮端板的面积S1与受到排出压力的涡轮端板的面积S2的面积比S1/S2最好小于5。
另外，最好进行以下控制，以便在吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)超过3的运转条件下，向压缩室注入气体冷媒或液体冷媒，在3或3以下的情况下不进行注入。并且，最好在吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)为3～8时进行气体注入，在超过8的运转条件下向压缩室注入液体冷媒。
另外，本发明提供一种冷冻装置，具有压缩机、冷凝器和副冷却器，具有从所述冷凝器和副冷却器之间的冷媒配管分支、经由副冷却器之后与压缩机的压缩室连接的注入配管，在所述注入配管上，将节流机构(膨胀阀)A设置在所述副冷却器的上游侧、将节流机构(膨胀阀)B设置在下游侧，在向压缩机进行气体注入的情况下，缩小所述节流机构A的开度，同时，使节流机构B的开度大于节流机构A的开度(最好是全开)，在进行液体注入的情况下，缩小所述节流机构B的开度，同时，使节流机构A的开度大于节流机构B的开度(最好是全开)地进行控制。
本发明提供一种冷冻装置，具有压缩机、冷凝器以及气液分离器，其特征在于，具有液体注入系统(配管)，该液体注入系统与所述气液分离器内下部的液体储存部和所述压缩机的压缩室连通，具有节流机构(膨胀阀)F，和气体注入系统(配管)，该气体注入系统与所述气液分离器内上部的气体空间部和所述压缩机的压缩室连通，具有节流机构(膨胀阀)E；在向压缩机进行液体注入的情况下使用所述液体注入系统，在向所述压缩机进行气体注入的情况下使用所述气体注入系统，以此向压缩机注入冷媒。
在此，向压缩机进行液体注入的情况下，最好在缩小上述节流机构F的开度的同时、将节流机构E的开度控制为比节流机构F的开度更小(最好是全关)，在进行气体注入的情况下，最好在缩小上述节流机构E的开度的同时、将节流机构F的开度控制为比节流机构E的开度更小(最好是全关)，通过这样可进行各注入。
另外，上述冷冻装置中的压缩机具有由固定涡轮和旋转涡轮构成的压缩机构部和驱动压缩机构的驱动部，将所述压缩机构部和驱动部收容在密闭容器中，在所述一方的涡轮背面设置背压室，通过背压室的压力将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，利用排出压力的空间以及比其压力低的低压空间(吸入压力或中间压力的空间)构成所述背压室，利用吸入压力和排出压力的总和将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，而且，具有控制机构，该控制机构控制设置在所述注入线路上的各节流机构，以便在向压缩机吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)大于所述压缩机的设定容积比、且小于比设定容积比大的任意的设定值的情况下进行气体注入，在大于所述任意的设定值的情况下进行液体注入。
根据本发明，由于形成可从冷冻循环的冷凝器下游向压缩室注入气体冷媒或液体冷媒中的任何一种的结构，并且可根据压缩机的运转条件选择气体注入和液体注入地进行实施，因此进一步缩小将涡旋压缩机中的一方的涡轮向另一方的涡轮按压的按压力，并可以降低涡轮齿顶的磨损和发生咬住，可以扩大运转范围。
并且，如果将注入孔位置和中间压孔位置设置在互不干涉的位置，则在使用气体注入以及液体注入中的一种的运转条件下，都可以使旋转涡轮的运转稳定化，由此可以提高压缩机的体积效率、且可以获得振动以及噪音低的压缩机。
图1是表示本发明的涡旋压缩机的实施例的纵剖视图。
图2是说明本发明的实施例中的运转条件(压力比)与按压力的关系的线图。
图3是说明本发明的实施例中的压缩室内压的变化与中间压孔的连通区间以及注入孔的连通区间的线图。
图4是通过扩大表示图1中的压缩机构部以及背压室周边的结构的要部扩大剖视图来表示本发明的第一实施例的图。
图5是表示本发明的第二实施例的、相当于图4的图。
图6是表示图5所示的旋转涡轮的详细结构的俯视图。
图7是表示沿着图6的VII-VII线的纵剖视图。
图8是表示图5所示的固定涡轮的详细结构的俯视图。
图9是表示沿着图8的IX-IX线的纵剖视图。
图10是表示本发明的冷冻装置的一例的冷冻循环结构图。
图11是表示本发明的冷冻装置的另一例的冷冻循环结构图。
图12是表示与压缩机负荷相对应地选择气体冷媒或液体冷媒、进行注入的示例的控制流程图。
图13是说明进行图12所示的控制时的效果的图，是说明运转条件(压力比)与按压力的关系的线图。
具体实施例方式
下面说明用于实施本发明的最佳实施方式。
本发明的涡旋压缩机的结构是在旋转或固定涡轮的背面设置充满气体冷媒的背压室，通过背压室的冷媒气体压力将一方的涡轮按压在另一方的涡轮上。并且，上述背压室由充满吸入气体或中间压力的气体的低压侧空间和充满排出压力的高压侧空间构成，通过吸入气体压力或中间压力与排出气体压力的总和将一方的涡轮按压在另一方的涡轮上。而且，在本发明中，在固定涡轮上设置有注入孔，可向由旋转和固定涡轮构成的压缩室注入气体冷媒或液体冷媒。
利用图10、就根据需要可选择上述气体冷媒或液体冷媒中的一种向涡旋压缩机的压缩室进行注入的冷冻装置(冷冻循环)的示例进行说明。
在图10中，冷冻循环通过依次用配管连接压缩机300、冷凝器301、副冷却器304、膨胀阀C以及蒸发器302等而构成。注入配管305从冷凝器301和副冷却器304之间的冷媒配管中分支，该注入配管在经过副冷却器304之后与压缩机300的压缩中途的压缩室连接。在副冷却器304中，形成流经主冷媒配管的冷媒和流经注入配管的冷媒可进行热交换。分别将膨胀阀A设置在副冷却器上游侧的注入配管上，将膨胀阀B设置在副冷却器下游侧的注入配管上，这些膨胀阀由可进行流量调整的电子膨胀阀等构成。
在向压缩机注入气体冷媒的情况下，可缩小膨胀阀A的开度、使膨胀阀B的开度比其大，最好是通过全开以此向压缩室注入被副冷却器气化的气体冷媒。在这种情况下，可通过膨胀阀A的开度的大小调整注入的气体冷媒的流量。
进行液体注入的情况下，增大膨胀阀A的开度、最好是全开，通过以使膨胀阀B的开度比其小的方式进行节流，可向压缩室进行液体注入。在这种情况下，由于在膨胀阀A的前后液体冷媒的物理性质没有发生变化，因此膨胀阀B的前面是排出压力下的液体冷媒的状态，可利用膨胀阀B的开度的大小调整液体注入流量、向压缩室进行液体注入。
另外，在既不进行气体注入也不进行液体注入的情况下，将膨胀阀A和膨胀阀B全关闭即可。
图11是本发明的冷冻装置的其他示例，该示例适用于具有气液分离器306的冷冻循环。冷冻循环通过依次用配管连接压缩机300、冷凝器301、气液分离器306、蒸发器302以及膨胀阀C等而构成。具有膨胀阀C的主冷媒配管被从气液分离器306内的下部的液相中引出，注入配管305从气液分离器306与膨胀阀C之间的主冷媒配管分支、与压缩机300的压缩室连接。在该注入配管上设置液体注入用的膨胀阀F，而且利用旁路配管(バイパス配管)307连接该膨胀阀F下游侧的注入配管和上述气液分离器306内的形成气相的上部空间，在该旁路配管上也设置膨胀阀E。
另外，在该示例中，虽然是将注入配管305从主冷媒配管中分出的结构，但也可以将注入配管305的一端侧与成为气液分离器306内部下方的液相的部分连通。并且，虽然膨胀阀E、F最好是可调节流量的电子膨胀阀，但也可用电磁阀(开关阀)与毛细管组合的结构代替。
在图11的示例中，在向压缩机注入气体冷媒的情况下，通过增大膨胀阀E的开度、将膨胀阀F全关或形成小于膨胀阀E的开度，可将在气液分离器306中分离的气体冷媒通过旁路配管307和注入配管305向压缩室注入。在这种情况下，通过调节膨胀阀E的开度可调整气体冷媒的流量。
在注入液体的情况下，通过将膨胀阀E全关或缩小、使膨胀阀F的开度大于膨胀阀E的开度，可使被气液分离器分离、在主冷媒配管中流动的液体冷媒的一部分通过膨胀阀F从注入配管305向压缩室注入。这种情况下也可以通过调节膨胀阀F的开度来调整液体注入量。
另外，在既不进行气体注入也不进行液体注入的情况下，将膨胀阀E和F都全关闭即可。
在上述图10或图11的冷冻装置中设置控制各膨胀阀A～F的开关或开度的控制装置(无图示)。
通过利用上述冷冻装置向压缩室注入气体冷媒或液体冷媒，压缩室内的压力上升、由压缩室的内压形成的力F2增加、成为F2’。其结果，在排出气体压力Pd高、吸入气体压力Ps低的高压力比的条件下，将一方的涡轮按压在另一方的涡轮上的实际的按压力F3成为F3＝F1-F2’与没注入时相比可将其缩小。
即，如图2所示，由于由压缩室内压形成的反力(離反力)从F2增加到F2’，因此上述实际的按压力可从F3如图2的F3’所示地降低。这样，可以减小涡轮齿顶与涡轮端板的接触面压、抑制涡轮齿顶与涡轮端板的磨损和咬住(かじり)的发生，可以实现可靠性高的涡旋压缩机。
其结果，在高压力比的运转条件下，即使在由于涡轮齿顶与涡轮端板的面压增高而不能运转的运转范围内，也可通过采用本发明而进行运转。即，由于可使用相同的压缩机扩大运转范围，因此可得到也适用于寒冷地区的热泵空调等用途的冷冻装置和涡旋压缩机。并且，由于通过注入也可降低涡轮齿顶的温度，因此也可提高齿顶和端板的滑动特性、提高可靠性。液体注入比气体注入可得到更高的效果。
通过使用上述图10和图11中结构的冷冻循环，可以向压缩机的压缩室注入气体冷媒或液体冷媒，通过根据压缩机的负荷选择气体或液体进行注入，可在任何运转条件下使涡轮齿顶与端板的接触面压保持为大致一定，可以实现具有高度可靠性的涡旋压缩机。
以下，根据图12所示的控制流程图，就根据压缩机负荷选择气体冷媒或液体冷媒进行注入的控制示例进行说明。在压缩机开始运转后，通过压力传感器等检测出吸入冷媒压力Ps和排出冷媒压力Pd。通过检测出的压力计算出运转压力比Pd/Ps＝ε。在该示例中，进行以下控制，即，在“设定容积比≤ε≤8”的运转条件下进行气体注入，在“8＜ε”的运转条件下进行液体注入。在此，设定容积比是指涡旋压缩机刚开始困油后的压缩室的容积(最大容积)与连通排出空间之前的压缩室的容积(最小容积)之比。
即使在气体注入中、如果是可充分冷却排出气体温度的压缩机也可不进行液体注入，但一般来说，如果不进行液体注入则不能冷却排出气体温度，因此最好进行液体注入。另外，排出气体温度的临界值为在压缩机内部处于排出气体氛围中的部件的许容温度，因压缩机的规格而异。在电动机或滚动轴承处于排出气体氛围中的情况下，排出气体温度的临界值为120℃左右。由于在ε＜8的情况下即使不进行液体注入也可以形成冷却排出气体温度的运转范围，因此最好优先实施可得到更高循环COP的气体注入。但是，在排出气体温度超过临界值的情况下进行液体注入。
在运转压力比ε小于设定容积比的运转条件下，由于由冷媒气体形成的背压室的压力变小，因此如果由于注入而导致内压过于上升，则涡轮将被向背压室侧按压，旋转涡轮与固定涡轮脱离的可能性增大。因此，在该示例中，在运转压力比ε小于设定容积比的情况下，控制为不进行气体注入或液体注入。
利用图13说明图12的控制所得到的本实施例的效果。图13表示根据运转压力比、即压缩机运转负荷，进行选择实施气体或液体注入的控制时的涡轮按压力与运转压力比的关系。F1是利用背压室的压力按压涡轮的力，F2是利用由涡轮内压形成的要使涡轮离开(離反)的力而不进行注入时的力，F3是实际的按压力(＝F1-F2)。F2GINJ是进行气体注入时的由涡轮内压形成的反力，F2液INJ是进行液体注入时的由涡轮内压形成的反力，F3GINJ是进行气体注入时的实际的按压力，F3液INJ是进行液体注入时的实际的按压力。
从该图中可以看出，在根据运转压力比区别使用气体或液体注入的情况下，与不进行注入时相比可以减小两个涡轮的实际的按压力，同时，相对于运转压力比的变化可以缩小实际按压力的变动幅度。因此，根据本发明，在任何运转条件下都可以将涡轮齿顶与端板的接触面压保持为大致一定，可以得到可靠性高的涡旋压缩机。
图1表示本发明的涡旋压缩机的实施例。
涡旋压缩机1的结构是将压缩机构部2、电动机部3、副轴承部4以及供油机构等收容在密闭容器100内。本实施例是表示将压缩机构部2和电动机部3上下设置的纵型涡旋压缩机的示例。
压缩机构部2由旋转涡轮5、固定涡轮6、机架7、驱动轴8、旋转轴承13以及旋转机构9等构成。并且，压缩机构部2使固定涡轮6和旋转涡轮5啮合而形成压缩室81。
旋转涡轮5由端板10、垂直立设在其一侧上的螺旋状的盖板11以及轴支撑部(轴毂部)5a等构成。在旋转涡轮5的端板10的背面侧上设置有旋转装置(十字滑环)9和插入有驱动轴8的曲轴部12的旋转轴承13。
固定涡轮6由端板14、垂直立设在其一侧上的螺旋状的盖板15、吸入口16、排出口17等构成，通过螺栓固定在机架7上。旋转涡轮5被可旋转地夹在固定涡轮6和机架7之间。在固定涡轮6的吸入口16上连接有设置在密闭容器100上的吸入管85。而且，在密闭容器100上设置有与机架7和电动机3之间的空间连通的排出管22。
机架7的外周部固定在密闭容器100上，在其中央部设置有主轴承63，并通过机架7和罩84覆盖主轴承63。罩84以从下方按压主轴承63的方式可拆卸地安装在机架上，主轴承63设置在电动机部3和旋转涡轮5之间。
在驱动轴8的主轴部上部设置曲轴部12，通过将该曲轴部12与旋转涡轮5连接来驱动旋转涡轮5。曲轴部12插入旋转轴承13内、轴支撑旋转涡轮。
电动机部3构成通过驱动轴8驱动压缩机构部2的旋转驱动机构，以定子18和转子19作为基本元件。定子18设置在密闭容器100上。定子18的外周面以大致紧贴密闭容器100的内周面的方式形成。
副轴承部4在电动机部3的下方支撑驱动轴8，由副轴承51、插入有该副轴承51的副轴承壳52、固定在该副轴承壳52上的下机架53等构成，上述下机架53固定在密闭容器100上。驱动轴8在电动机3的两侧被主轴承63和副轴承51轴支撑，同时，利用上端部的曲轴部12通过旋转轴承13驱动旋转涡轮。
即，若通过电动机3的旋转使驱动轴8进行转动，则旋转涡轮5将通过旋转机构9的作用保持姿势不动地相对于固定涡轮6进行旋转运动。为了消除由该旋转运动而产生的不均衡力，在转子19和旋转涡轮5之间安装有平衡块20，同时，在转子19上安装有转子平衡块21。
通过啮合固定涡轮6和旋转涡轮5而形成的压缩室81，通过旋转涡轮5进行旋转运动而进行减少其容积的压缩动作。在该压缩动作中，随着旋转涡轮5的旋转运动，工作流体被从吸入口16向压缩室81吸入，被吸入的工作流体经过压缩工序被从固定涡轮6的排出口17向密闭容器100内的排出空间排出，并经由电动机一侧的室从排出管22向密闭容器100外部排出。由此，将密闭容器100内的空间保持在排出压力。
供油机构由供油泵83、供油孔61以及排油管60构成，供油泵83将储存在油槽82中的润滑油通过供油孔61向副轴承51、旋转轴承13以及主轴承63供给。另外，从供油孔61向各轴承部供给的油也向旋转涡轮5与固定涡轮6的滑动部流动。在驱动轴8的副轴承51附近设置与供油孔61连通的横供油孔，向副轴承51供油。
排油管60将润滑主轴承63的油通过电动机部3的定子外周凹部18a向密闭容器100的油槽82引导。排油管60的水平部60a的端部被压入安装在覆盖机架7的主轴承63的部分的圆形孔上。通过该安装结构，可以简单可靠地将排油管60安装在机架7上。排油管60的安装部在机架7内开口，润滑主轴承63的油被从该开口部向排油管60内引导。
排油管60的垂直部60b沿着密闭容器100的内壁面上下延伸，并通过定子18的线圈端部18c与密闭容器100之间、以及定子外周的凹部18a向下方延伸，排油管60的下端部被固定在安装于下机架53上的管按压件65上。
以下通过图4就压缩机构部以及背压室周边的结构进行说明。在旋转涡轮5的端板10的背面形成有充满吸入气体的空间(背压室111)和充满排出压力的空间(背压室112)，吸入压的背压室111和排出压的背压室112被安装在机架7的槽113中的密封部件114密封。在固定涡轮的吸入空间16下部形成有与背压室111连通的连通孔110，背压室111处于吸入压力状态。处于密闭容器100下部的排出压力的环境中的润滑油通过供油泵83以及供油孔61被向背压室112中供给，背压室112中充满排出压力下的润滑油等。密封部件114被充满机架槽113的间隙的排出气体压力按压在旋转涡轮上，形成密封背压室111和背压室112的结构。通过该结构，旋转涡轮被背压室111的吸入气体压力和背压室112的排出气体压力的总和按压在固定涡轮上。
注入孔205形成在固定涡轮6的端板14上，与压缩室81连通。通过该注入孔205的形成位置可调整与压缩室81的连通区间。
图5表示与图4不同的实施例，在该实施例中，具有充满中间气体压力的空间(背压室204)和充满排出气体压力的空间(背压室112)。该实施例也与图4的示例相同，用密封部件114密封中间压的背压室204和排出压的背压室112。
在旋转涡轮5的端板10上形成有与盖板侧连通的コ字形的连通孔(中间压孔)201。在固定涡轮端板14的外周部下面形成切槽203，以便与该コ字形的连通孔201的外周侧的出口部202间歇性地连通，通过旋转涡轮5的旋转运动，连通孔出口202与切槽203间歇性地连通。由此，中间压的压缩室81与背压室204断续地连通，背压室204中充满着中间压力的气体。通过适当地设定上述コ字形的连通孔201、连通孔出口202以及上述切槽203的形状以及位置关系，可以调整压缩室81与背压室204连通的区间，可以将背压室204设定为适当的中间压力。
该实施例中的旋转涡轮的详细结构如图6和图7所示，固定涡轮的详细结构如图8和图9所示。在这些图中使用相同符号的部分表示相同的部分。
图3表示在上述实施例的涡旋压缩机中、其压缩室内压的变化与中间压孔201的连通区间以及注入孔205的连通区间的一个示例。如该图所示，设定上述中间压孔201以及注入孔205的位置，以使注入孔205与压缩室连通的区间和中间压孔(连通孔)201与压缩室连通的区间形成不重合的位置关系。并且，确定注入孔205以及中间压孔201的位置，以使注入孔205所连通的压缩室不处于排出压力状态、而且使中间压的背压室204也不处于吸入压力状态，使中间压室204不受液体注入或气体注入的压力的影响。
权利要求
1.一种涡旋压缩机，具有由固定涡轮和旋转涡轮等构成的压缩机构部、和驱动压缩机构的驱动部，将所述压缩机构部和驱动部收容在密闭容器中，在所述一方的涡轮背面设置充满气体冷媒的背压室，通过背压室的冷媒气体压力将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，其特征在于，在用于具有冷凝器、蒸发器的冷冻循环的压缩机中，利用吸入压力的空间和排出压力的空间构成所述背压室，利用吸入压力和排出压力的总和将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，同时，也可从所述冷冻循环的冷凝器下游向由所述固定涡轮和旋转涡轮形成的压缩室内注入气体冷媒以及液体冷媒中的任何一种，在向上述压缩机吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)大于所述压缩机的设定容积比、且小于比设定容积比大的任意设定值的情况下进行气体注入，在大于所述任意设定值的情况下进行液体注入。
2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，在固定涡轮上形成用于向涡旋压缩机的所述压缩室注入气体冷媒或液体冷媒的注入孔。
3.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，用密封部件密封所述背压室的吸入压力的空间和排出压力的空间。
4.一种涡旋压缩机，具有由固定涡轮和旋转涡轮等构成的压缩机构部、和驱动压缩机构的驱动部，将所述压缩机构部和驱动部收容在密闭容器中，在所述一方的涡轮背面设置充满气体冷媒的背压室，通过背压室的冷媒气体压力将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，其特征在于，在用于具有冷凝器、蒸发器的冷冻循环的压缩机中，利用充满排出压力和吸入压力的中间压力的空间和充满排出压力的空间构成所述背压室，利用中间压力和排出压力的总和将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，同时，也可从所述冷冻循环的冷凝器下游向由所述固定涡轮和旋转涡轮形成的压缩室内注入气体冷媒以及液体冷媒中的任何一种，在向上述压缩机吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)大于所述压缩机的设定容积比、且小于比设定容积比大的任意设定值的情况下进行气体注入，在大于所述任意设定值的情况下进行液体注入。
5.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，将连通中间压力的所述背压室空间和所述压缩室的中间压孔设置在背面室的压力所作用的涡轮的端板上，而且，在所述固定涡轮的端板上形成用于向压缩室注入气体冷媒或液体冷媒的注入孔。
6.如权利要求5所述的涡旋压缩机，其特征在于，形成所述注入孔，使其与比所述中间压孔所连通的压缩室更高压侧的压缩室连通。
7.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，形成所述中间压孔和注入孔，使所述中间压孔向压缩室开口的区间与所述注入孔向压缩室开口的区间不重合。
8.如权利要求7所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述注入孔设置在不与压缩机的排出空间连通的位置上。
9.如权利要求7所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述中间压孔设置在不与压缩机的吸入空间连通的位置上。
10.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，利用密封部件密封所述背压室的中间压力的空间和排出压力的空间。
11.如权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于，受到背面室的吸入压力或中间压力的涡轮端板的面积S1与受到排出压力的涡轮端板的面积S2的面积比S1/S2小于5。
12.如权利要求10所述的涡旋压缩机，其特征在于，受到背面室的吸入压力或中间压力的涡轮端板的面积S1与受到排出压力的涡轮端板的面积S2的面积比S1/S2小于5。
13.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，在吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)超过3的运转条件下，向压缩室注入气体冷媒或液体冷媒。
14.如权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，在吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)超过3的运转条件下，向压缩室注入气体冷媒或液体冷媒。
15.如权利要求13所述的涡旋压缩机，其特征在于，在吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)超过8的运转条件下，向压缩室注入液体冷媒。
16.如权利要求14所述的涡旋压缩机，其特征在于，在吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)超过8的运转条件下，向压缩室注入液体冷媒。
17.一种冷冻装置，具有压缩机、冷凝器和副冷却器，具有从所述冷凝器和副冷却器之间的冷媒配管分支、经由副冷却器之后与压缩机的压缩室连接的注入配管，其特征在于，在所述注入配管上，将节流机构A设置在所述副冷却器的上游侧、将节流机构B设置在下游侧，在向压缩机进行气体注入的情况下，缩小所述节流机构A的开度，同时，使节流机构B的开度大于节流机构A的开度，在进行液体注入的情况下，缩小所述节流机构B的开度，同时，使节流机构A的开度大于节流机构B的开度地进行控制。
18.一种冷冻装置，具有压缩机、冷凝器以及气液分离器，其特征在于，具有液体注入系统，该液体注入系统与所述气液分离器内下部的液体储存部和所述压缩机的压缩室连通，具有节流机构F，和气体注入系统，该气体注入系统与所述气液分离器内上部的气体空间部和所述压缩机的压缩室连通，具有节流机构E；在向压缩机进行液体注入的情况下使用所述液体注入系统，在向压缩机进行气体注入的情况下使用所述气体注入系统，以此向压缩机注入冷媒。
19.如权利要求18所述的冷冻装置，其特征在于，在向压缩机进行液体注入的情况下，在缩小所述节流机构F的开度的同时、将节流机构E的开度控制为比节流机构F的开度更小，在进行气体注入的情况下，在缩小所述节流机构E的开度的同时、将节流机构F的开度控制为比节流机构E的开度更小。
20.如权利要求17所述的冷冻装置，其特征在于，所述压缩机为涡旋压缩机，具有由固定涡轮和旋转涡轮等构成的压缩机构部、和驱动压缩机构的驱动部，将所述压缩机构部和驱动部收容在密闭容器中，在所述一方的涡轮背面设置背压室，通过背压室的压力将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，利用排出压力的空间以及比其压力低的低压空间构成所述背压室，利用吸入压力和排出压力的总和将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，而且，具有控制机构，该控制机构控制设置在所述注入线路上的各节流机构，以便在向所述压缩机吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)大于所述压缩机的设定容积比、且小于比设定容积比大的任意的设定值的情况下进行气体注入，在大于所述任意的设定值的情况下进行液体注入。
21.如权利要求18所述的冷冻装置，其特征在于，所述压缩机为涡旋压缩机，具有由固定涡轮和旋转涡轮等构成的压缩机构部、和驱动压缩机构的驱动部，将所述压缩机构部和驱动部收容在密闭容器中，在所述一方的涡轮背面设置背压室，通过背压室的压力将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，利用排出压力的空间以及比其压力低的低压空间构成所述背压室，利用吸入压力和排出压力的总和将所述一方的涡轮按压在另一方的涡轮上，而且，具有控制机构，该控制机构控制设置在所述注入线路上的各节流机构，以便在向所述压缩机吸入冷媒的压力Ps和排出冷媒的压力Pd之比(Pd/Ps)大于所述压缩机的设定容积比、且小于比设定容积比大的任意的设定值的情况下进行气体注入，在大于所述任意的设定值的情况下进行液体注入。
全文摘要
本发明利用充满吸入气体(或中间压力气体)的空间(111)和充满排出压力的空间(112)构成涡旋压缩机中的涡轮背压室，利用吸入气体压力(或中间压力)和排出气体压力的总和将一方的涡轮向另一方的涡轮按压。用于向涡旋压缩机构部(2)的压缩室(81)注入气体冷媒或液体冷媒的注入孔(205)设置在固定涡轮(6)上，根据运转压力比选择并进行气体注入或液体注入。
文档编号F25B41/00GK1877126SQ200610091680
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月9日 优先权日2005年6月10日
发明者中村聪, 松永睦宪, 长谷川修士, 东条健司 申请人:日立空调·家用电器株式会社