冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置制造方法

冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置制造方法
【专利摘要】冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置。冷媒压缩机具备：密闭外壳(9)；收纳于该密闭外壳内的压缩机构部(2)和电动机部(16)；以及形成于所述密闭外壳的下部的油积存部(53)。还具备：供油管(62)，其连通所述油积存部和所述压缩机构部的吸入侧，用于将所述油积存部的油引导到所述吸入侧；供油量调整单元(61)，其设于该供油管，用于调整提供给所述吸入侧的供油量；转速检测单元，其检测所述电动机部的转速；和供油量控制部(80)，其按照所述转速检测单元所检测出的转速来控制所述供油量调整单元。所述供油量控制部控制供油量调整单元，以使得随着电动机部的转速增加而从供油管提供给所述吸入侧的供油量减少。根据本发明，从高速旋转到非常低的旋转速度，都能降低在压缩室的冷媒泄漏、和油引起的冷媒加热损耗。
【专利说明】冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置【技术领域】
[0001]本发明涉及在室内空气调节机或柜式空气调节机、热泵供热水机等中使用的旋转压缩机、涡旋压缩机等的冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置，特别涉及适于作为面向经济(环境对应)效果高的新世代住宅的空调供热水系统中的冷冻/空调电路的冷媒压缩机、井能实施应用全球变暖系数(GWP)低的新冷媒的马达系统驱动信号频率下的宽范围的运转的技术，特别是实施超低速运转模式下的运转的技木。
【背景技术】
[0002]现有技术中，在涡旋压缩机等的冷媒压缩机中，例如如专利文献I中记载那样，通过将润滑轴承等的冷冻机油(以下、仅称作油)的一部分或全部提供给压缩室，来降低在压缩室的冷媒泄漏，实现了高效率化。但是，在该专利文献I记载的冷媒压缩机的情况下，由于向压缩室的供油量是由供油路径中的固定孔径決定的，因此不能在压缩机运转中调整供油量。
[0003]另外，如专利文献2记载那样，已知在供油路径的中途设置开闭该供油路径的阀，通过以高压部与低压部之间的压力差来开闭所述阀，2阶段地改变供油路径的孔径(aperture),由此进行供油量的调整。
[0004]另外，已知在具有油冷式的螺杆压缩机的冷冻装置、车辆用空气调和装置等中使用的冷媒压缩机中，将在与压缩机的喷出侧连接的油分离器内从喷出冷媒气体分离出的油从外部调整流量后注入到压缩机构 部(例如，參照专利文献3以及4)。
[0005]先行技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I JP特开2003-239880号公报
[0008]专利文献2 JP特开2006-336543号公报
[0009]专利文献3 JP特开2007-232230号公报
[0010]专利文献4 JP特开2006-170500号公报
[0011]发明的概要
[0012]发明要解决的课题
[0013]近年来，从降低在一般住宅中消耗的能源、即在空调机中消耗的能源或在供热水机中消耗的能源的观点出发，在建筑物的隔热材料中使用高隔热材料来降低热负载的倾向不断变强。另外，还构想通过装备太阳能发电和太阳能热水器，来使I年间的累积消耗电カ为零的零化石燃料住宅具象化。
[0014]在这样的构想中，对在空调机或供热水机中使用的冷媒压缩机要求能在一台中宽范围地进行容量控制，特别在低热负载时要求非常小的能力下的运转。例如，在空调机的制冷运转中，由于运转开始时一般室内的温度变高，因此需要急速地运转。在这种情况下，在开动时以大容量进行高速运转(高速旋转)，在室内凉到某种程度而从开动移转到稳定运转状态时，以小容量进行低速运转(低速旋转)。特别在想定实施了最近的节能化、由设置在配备高隔热材料的建筑物中的空调机使用的情况时，该稳定运转状态下的低速运转成为以非常低的旋转速度(超低速运转模式)进行的运转。
[0015]在上述专利文献I中，通过旋转轴承部空间与背压室之间的压力差，旋转轴承部空间的油被引导到背压室，之后穿过吸入部被提供给压缩室。为此，存在如下课题:在压カ差小的低负载条件下难以确保能确保压缩室的密封性的供油量，反之，在压カ差大的高负载条件下，由于供油量过于变多，发生由通过油加热吸入冷媒气体而引起的体积效率的降低，存在这样的课题。因此，在非常低的旋转速度、或高的旋转速度下进行运转的情况下，效率降低。
[0016]在上述专利文献2中，设置开闭供油路径的阀，通过以高压部与低压部之间的压力差来开闭所述阀，使供油路径中的孔径2阶段地变化，在高差压条件下抑制供油量，来防止由于高负载时的供油量过多引起的吸入加热而造成体积效率降低。
[0017]但是，在专利文献2中，也未考虑非常低的旋转速度(超低速运转模式)下的供油量调整，另外，由于所述阀的开闭动作与压缩机转速没关系，因此不能在转速变化时适当地維持压缩机的效率。
[0018]另外，由于向压缩室的适当的供油量是lOOcc/min以下的微小量，因此，需要使供油路径中的孔径成为数十Pm程度的非常浅的槽或直径数百Pm程度的非常小的孔，由于不仅加工困难，还容易被异物堵住，因此在上述专利文献1、2等记载的现有技术中，难以将供油量縮小到适当的范围。
[0019]在上述专利文献3以及4的记载中，根据运转条件来对在与压缩机的喷出侧连接的油分离器内从喷出冷媒气体分离出的油进行流量控制后再对压缩机构部供油。但是，其目的是防止压缩机的温度上升。即，在专利文献3中，通过使用油冷却器来降低提供给压缩机构的油的温度，按照喷出冷媒气体的温度来调整供给的油的流量，由此谋求防止喷出冷媒气体的温度上升。
[0020]另外，在专利文献4中，在高负载条件下，将油阀向关闭方向控制，不将来自油分离器的高温的油直接提供给压缩机吸入侧，使在循环内循环的温度低的油返回，来谋求防止喷出冷媒气体的温度上升。
[0021]在这些专利文献3、4中，虽然有加热损耗的降低效果，但未顾虑到成为低负载条件的低旋转速度下的运转时在压缩室的冷媒泄漏所引起的损耗，不能谋求低速运转时的效
率提升。

【发明内容】

[0022]本发明的目的在干，获得在从高速旋转到非常低的旋转速度(超低速运转模式)的宽的运转范围内降低在压缩室的冷媒泄漏、和油引起的冷媒加热损耗从而能进行效率良好的运转的冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置。
[0023]用于解决课题的手段
[0024]为了达成上述目的，本发明是ー种冷媒压缩机，具备:密闭外売；压缩机构部，其收纳于该密闭外壳内；电动机部，其收纳于所述密闭外壳内，并用于经由曲柄轴来驱动所述压缩机构部；以及油积存部，其形成于所述密闭外壳的下部；所述冷媒压缩机的特征在干，还具备:供油管，其连通所述密闭外壳内的油积存部和所述压缩机构部的吸入侧，将所述油积存部的油引导到所述吸入侧；供油量调整单元，其设置在该供油管处，用于调整提供给所述吸入侧的供油量；转速检测单元，其检测所述电动机部的转速；和供油量控制部，其按照由所述转速检测单元检测到的转速来控制所述供油量调整单元；所述供油量控制部控制所述供油量调整单元，以使得随着所述电动机部的转速增加而从所述供油管提供给所述吸入侧的供油量減少。
[0025]本发明的其它的特征在于，冷媒压缩机具备:密闭外壳；压缩机构部，其收纳于该密闭外壳内；电动机部，其收纳于所述密闭外壳内，并用于经由曲柄轴来驱动所述压缩机构部；以及油积存部，其形成于所述密闭外壳的下部；所述压缩机构部构成为:通过在台板处立设涡旋状的涡齿的固定涡盘、和在壁板上立设涡旋状的涡齿的旋转涡盘相互啮合而形成多个压缩室，在所述旋转涡盘的背面设置有保持为喷出压カ和吸入压カ的中间压カ的背压室，所述旋转涡盘通过所述中间压カ而被按压在所述固定涡盘侧，；所述冷媒压缩机的特征在干，还具备:供油管，其连通所述密闭外壳内的油积存部和所述背压室，用于将所述油积存部的油引导到所述背压室；供油量调整单元，其设置在该供油管处，用于调整提供给所述背压室侧的供油量；转速检测单元，其检测所述电动机部的转速；和供油量控制部，其按照由所述转速检测单元检测到的转速来控制所述供油量调整单元；所述供油量控制部控制所述供油量调整单元，以使得随着所述电动机部的转速增加而从所述供油管提供给吸入管的供油量減少。
[0026]本发明的再其它特征在于，冷冻循环装置由冷媒配管连接冷媒压缩机、室外热交换器、膨胀阀、以及室内热交換器而构成冷冻循环，所述冷冻循环装置的特征在于，在所述冷媒压缩机中使用上述冷媒压缩机，所述冷冻循环装置进ー步设置检测所述室外热交換器的温度的室外温度传感器、和检测所述室内热交換器的温度的室内温度传感器，设置在所述冷媒压缩机处的供油量控制部进行控制，以使得随着电动机部的转速增加而供油量減少，并且进行控制，以使得随着由所述室外温度传感器以及室内温度传感器检测到的冷凝温度和蒸发温度之间的温度差増加而进ー步减少所述供油量。
[0027]发明的效果
[0028]根据本发明，能得到在从高速旋转到非常低的旋转速度(超低速运转模式)的宽的运转范围内降低在压缩室的冷媒泄漏、和油引起的冷媒加热损耗，从而能进行效率良好的运转的冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置。
【专利附图】

【附图说明】
[0029]图1是表示本发明的实施例1的冷媒压缩机的纵截面图。
[0030]图2是说明本发明的实施例1中的压缩机转速和目标供油量的关系的线图。
[0031]图3是说明本发明的实施例1中的供油量控制的控制流程图。
[0032]图4是表示本发明的实施例2的冷媒压缩机的纵截面图。
[0033]图5是说明本发明的实施例2中的压缩机转速和目标供油量的关系的线图。
[0034]图6是本发明的实施例2中的供油量的控制流程图。
[0035]图7是使用了表示本发明的实施例3的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图。
[0036]图8是使用了表示本发明的实施例4的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图。
[0037]图9是说明本发明的实施例4中的供油量控制的控制流程图。
[0038]图10是说明本发明的实施例4中的供油量控制的其它的示例的控制流程图。
[0039]图11是使用了表示本发明的实施例5的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图。
[0040]图12是说明本发明的实施例5中的供油量控制的控制流程图。
[0041]图13是说明本发明的实施例5中的供油量控制的其它的示例的控制流程图。
[0042]图14是使用了本发明的实施例6中的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图。
[0043]图15是使用了本发明的实施例7中的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图。
【具体实施方式】
[0044]下面，基于附图来说明本发明的具体的实施例。
[0045]实施例1
[0046]图1是表示本发明的实施例1的冷媒压缩机的纵截面图，是将本发明应用在涡旋压缩机的情况下的实施例。
[0047]作为图1所示的冷媒压缩机的涡旋压缩机(压缩机)I具备:固定涡盘7，其具有圆板状的台板、在该台板上涡旋状地立设的涡齿(wrap)、以及具有位于所述台板的外周侧并与所述涡齿的前端面连续的壁板面且包围所述涡齿的筒状的支承部；和旋转涡盘8，其具有圆板状的壁板、在该壁板上立设的涡旋状的涡齿、以及设于所述壁板的背面中央的轮毂部。所述旋转涡盘8与所述固定涡盘7对置配置，旋转涡盘的涡齿设置为与固定涡盘的涡齿啮合，能在机架17内旋转。
[0048]所述固定涡盘7的外周部(支承部)通过螺钉等固定于机架17，与固定涡盘7成为一体的机架17通过焊接等的固定単元被固定于密闭外壳9。所述旋转涡盘8的外周侧成为与所述固定涡盘7的外周侧滑动的壁板面，另外，与旋转涡盘的壁板面滑动的固定涡盘7的表面成为固定润盘7的壁板面。
[0049]在所述密闭外壳9内容纳由所述固定涡盘7和旋转涡盘8等构成的压缩机构部(涡旋部)2、用于经由曲柄轴10来驱动该压缩机构部2的电动机部16、用于旋转自由地支承所述曲柄轴10的主轴承5和副轴承23等，进ー步地，在所述密闭外壳9的下部成为设有积存润滑油的油积存部53的密闭容器构造。
[0050]所述曲柄轴10与所述电动机部16的转子(rotor) —体固定，与固定涡盘7的中心轴线成为同轴。在该曲柄轴10的前端设有曲柄部10a，该曲柄部IOa插入到设于所述旋转涡盘8的轮毂部34内的旋转轴承11，旋转涡盘8构成为能伴随曲柄轴10的旋转而旋转运动。旋转涡盘8的中心轴线相对于固定涡盘7的中心轴线偏心所定距离，旋转涡盘8的涡齿相对于固定涡盘7的涡齿在周方向上错开所定角度而重合。所述旋转涡盘8构成为通过欧氏环(Oldham ring) 12—边拘束为不相对于所述固定涡盘7自转ー边相对地进行旋转运动。
[0051]14是贯通所述密闭外壳9并与所述固定涡盘7的外周侧的吸入室20连通地设置的吸入管，15是与所述固定涡盘7的最内周侧的压缩室13连通地形成于固定涡盘台板的涡旋中心附近的喷出喷ロ。[0052]在用电动机部16对曲柄轴10进行旋转驱动时，驱动カ经由曲柄轴10的曲柄部IOa以及旋转轴承11传递给旋转涡盘8，该旋转涡盘8以固定涡盘7的中心轴线为中心，以所定的旋转半径进行旋转运动。通过旋转涡盘8的旋转运动，在各涡齿间作出的压缩室13向固定涡盘7的中心侧连续移动，伴随该移动而压缩室13的容积连续缩小。由此，从吸入管14吸入的流体(例如在冷冻循环中进行循环的冷媒气体)在各压缩室13内依次压缩，压缩后的流体从喷出喷ロ 15向密闭外壳9上部的喷出空间24喷出。喷出到喷出空间24的流体经由形成于固定涡盘7以及机架17的外周部和密闭外壳9内面之间的通路(未图示)而流入容纳所述电动机部16的电动机室25，油(润滑油、冷冻机油)被分离后从喷出管6向压缩机外、例如冷冻循环提供。
[0053]从冷媒气体分离出的油积存在密闭外壳9的底部的油积存部53。所述油积存部53的油通过设于所述曲柄轴10的下端的容积型或离心式的供油泵21而再度给提供给轴承等的滑动部。即，伴随曲柄轴10的旋转，所述供油泵21也旋转，油积存部53的油从设于供油泵外壳22的润滑油吸入ロ被吸入，并从供油泵21的喷出口喷出。喷出的油穿过在轴方向上貫通曲柄轴10内而形成的贯通孔3而向上方提供。穿过所述贯通孔3的油的一部分穿过形成于曲柄轴10的横孔，提供给所述副轴承23来润滑该副轴承，并返回密闭外壳9底部的所述油积存部53。穿过所述贯通孔3的其它的大部分的油穿过贯通孔3到达曲柄轴10的曲柄上端，穿过设于曲柄部外周的油槽57来润滑旋转轴承11。从旋转轴承11流出的油之后在润滑了设于旋转轴承11的下部的所述主轴承5后，穿过排油管26返回所述油积存部53。
[0054]在此，将设置所述油槽57和旋转轴承11的旋转轮毂部34内的空间、以及容纳主轴承5的空间(由机架17、曲柄轴10以及机架封ロ(轴承盖)56、下端为帽檐状的旋转轮毂部34、设于所述旋转轮毂部下端面与所述机架之间的密封部件32形成的空间)合起来称作第I空间33。该第I空间是具有接近于喷出压カ的压カ的空间。
[0055]为了主轴承5以及旋转轴承11的润滑而流入所述第I空间33的润滑油的大部分穿过排油管26返回所述油积存部53，但一部分润滑油，即所述欧氏环12的润滑、以及固定涡盘7和旋转涡盘8的滑动部的润滑所需要的最低限的量经由设于所述密封部件32的上端面和旋转轮毂部件34的下端面之间的油漏出単元(孔)30而进入到通过所述机架17、所述固定涡盘7、以及旋转涡盘8划分的空间即背压室18。
[0056]所述密封部件32在形成于机架17的圆环槽31中与波状弹簧(未图示)一起被容纳，并对成为喷出压カ的所述第I空间33、和成为吸入压カ与喷出压力的中间的压力的所述背压室(第2空间)18进行划分。
[0057]所述油漏出単元30由设于旋转轮毂部34的下端面的多个孔构成，所述多个孔伴随旋转涡盘8的旋转运动而进行跨越所述密封部件32的圆运动，在所述第I空间33和所述背压室(第2空间)18之间移动。由此，通过使第I空间33内的润滑油积存在所述孔(油漏出単元)30中，间歇地移送到背压室18侧，将需要的最小限度的油引导到背压室18。也可以取代所述多个孔而设置狭缝等作为向背压室18的油漏出単元30。
[0058]进入到所述背压室18的油穿过连通背压室18和压缩室13的背压孔35而向压缩室13流入。即，背压室18的油在背压(背压室18的压力)高于所述背压孔35所连通的所述压缩室13的压カ时，因该压カ差而流向压缩室13。流入到压缩室13的油在润滑了固定涡盘7和旋转涡盘8的滑动面后，与冷媒气体一起从喷出喷ロ 15喷出，在所述喷出空间24和电动机室25中，大部分油从冷媒气体分离后积存在油积存部53中。剰余的油与冷媒气体一起从喷出管6向冷冻循环喷出。
[0059]通过具备上述的所述第I空间33、背压室18以及油漏出単元30，能向各轴承部提供需要的量的油，另外，能通过所述油漏出単元30独立地调整润滑所述欧氏环12、固定涡盘7和旋转涡盘8的滑动部并最终从压缩室13与冷媒气体一起排出的油的量。由此，在本实施例中，使从所述油漏出単元30向背压室18漏出的油量为最小限度，通过用后述的供油量调整单元61使需要向压缩室即涡齿滑动面的供油量适当化，能得到高效率的冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置。
[0060]如图1所示，在本实施例的冷媒压缩机中，设置连通积存润滑油的密闭外壳9底部的所述油积存部53、和所述吸入管14的供油管62。另外，在该供油管62的中途设置供油量调整单元61。在本实施例中，该供油量调整单元61由电磁阀构成,该电磁阀61构成为通过脉冲宽度调整控制(以下、也称作PWM控制)来接通断开(开闭)。即，在使电磁阀61接通(打开)吋，高压的油积存部53和低压的吸入管14经由供油管62而连通，油积存部53的油被提供给吸入管14侧(吸入侧)。另外，在使电磁阀61断开(关闭)时，所述油积存部53与吸入管14的连通被阻断，停止油的供给。
[0061]所述供油量控制部80中的所述电磁阀61的PWM控制通过来自设于所述供油量控制部80的电磁驱动电路的脉冲宽度调整控制信号中的矩形波的下降区间的周期Tl、和上升区间的周期T2，来切换关闭状态与打开状态，进行流量控制。即，由于改变所述周期Tl和T2的比率来进行流量控制，因此，与针阀那样调节孔径量来进行流量控制相比，能容易地进行微小流量的控制，由于也能取较大的流路面积，因此还能避免异物引起的闭塞的问题。
[0062]接下来，进ー步具体说明所述供油量控制部80进行的供油量控制。在本实施例中，所述供油量控制部80按照由压缩机的转速检测单元检测出的转速来决定脉冲宽度调整控制信号的矩形波的所述周期Tl以及所述周期T2。另外，按照预先设定的表来决定来自所述电磁驱动电路的脉冲宽度调整控制信号中的所述周期Tl、T2，以使得向冷媒压缩机的所述吸入管14侧的供油量在0~60cc/min的范围内成为目标流量。
[0063]供油量Q、与脉冲宽度调整控制信号中的所述周期T1、T2的关系通过电磁阀61的流量系数、由配管的流路阻カ等決定的系数Cl、与占空比和流量相关的系数C2以及压力差A P，基本由下式来表征。
[0064]Q = Cl ? T2/(T1+T2) ? AP
[0065]= C2 ? T2/ (T1+T2)...(数式 I)
[0066]在本实施例中，如前述那样，按照压缩机的转速来使目标流量变化，并控制所述供油量以使得其成为0~60cc/min的范围,在图2示出该目标供油量与压缩机转速的关系。本实施例中的目标供油量如直线A所示那样,在压缩机的转速为最小转速时成为Ql (例如55cc/min)，在转速NI (例如100Hz)时成为Occ/min，随着压缩机转速变大而减少供油量。为了沿着所述直线A使供油量变化，使所述脉冲宽度调整控制信号的所述周期Tl与T2之比变化即可。
[0067]所述压缩机的转速检测单元构成为通过将压缩机驱动电路71中的目标转速的信号输入到所述供油量控制装置80来进行检測。在针对压缩机目标转速来进行供油量控制的情况下，控制为在最小转速时成为供油量Q1，随着转速的增加而使供油量減少，在转速NI时使供油量成为O。
[0068]在图3示出该供油量控制的控制流程图。
[0069]在开始电磁阀61的控制时，首先读入压缩机的目标转速N(步骤SI)。接下来，在步骤S2，由于系数C2、以及Ql和NI如图2所示那样是已知的数值，因此能根据在步骤SI读入的当前的目标转速N来求取占空比“T2パT1+T2)”。将该求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出到所述电磁阀61，作为脉冲宽度调整控制信号(步骤S3)。下面，例如每当例如压缩机转速发生变化，就能通过反复所述步骤SI?S3，按照压缩机转速来控制从油积存部53提供给吸入管14的油量。
[0070]如此，切换电磁阀61的打开状态和关闭状态来进行流量调整，并能通过改变电磁阀61中的关闭时间(周期Tl)和打开时间(周期T2)的比率来使供油量在0?100%可变。
[0071]在以上说明的本发明的实施例1所涉及的冷媒压缩机中，在大容量下成为高速旋转的运转模式到进行非常低的旋转速度(例如5?20Hz程度)下的运转的超低速运转模式的宽的转速区域中，能防止从压缩室的冷媒泄漏，井能实现能使由油加热冷媒而引起的损耗最小的最合适的供油。由此，在与所有负载容量对应的宽的运转范围内，都能得到效率高的冷媒压缩机。
[0072]实施例2
[0073]使用图4?图6来说明本发明的实施例2。
[0074]图4是表示作为本实施例的冷媒压缩机的涡旋压缩机的纵截面图。在图4中赋予与上述图1相同符号的部分由于表示相同或相当的部分，因此对重复的部分省略其说明。该实施例2与上述实施例1不同点在于，供油管62设置为连通油积存部53与背压室18，在所述供油管62的中途，与实施例1同样地设置供油量调整单元(电磁阀)61。
[0075]另外，在对所述电磁阀进行脉冲宽度调整控制(PWM控制)而使其接通(打开)吋，连接高压的油积存部53、和成为高压与低压的中间的压力的背压室18的供油管62连通，油积存部53的油被提供给背压室18。另外，在使所述电磁阀61断开(关闭)时，阻断前期供油管的连通，停止油的提供。进入到背压室18的油在背压变高吋，经由连通背压室18和压缩室13的背压孔35而向压缩室13流入。
[0076]在本实施例中，与实施例1相同，具备由设于旋转轮毂部34的多个孔30和密封部件32构成的油漏出単元，但在本实施例的情况下，所述油漏出单元并非一定需要。S卩，由所述供油量调整单元(电磁阀)61进行流量控制并提供给背压室18的油在进行欧氏环12、以及固定涡盘7与旋转涡盘8的滑动部的润滑后被提供给压缩室。
[0077]另外，在本实施例中，不能分别独立控制向欧氏环12的供油量、和向固定涡盘7与旋转涡盘8的滑动部的供油量。由此，优选在所述欧氏环12、以及固定涡盘7与旋转涡盘8的滑动部中使用具有合适的耐磨损性的部件，即使在縮小了向压缩室13的供油量的范围的情况下，也能确保充分的可靠性。
[0078]根据本实施例，由于经由供油量调整单元61而提供的油的量增加到将向欧氏环12的供油量、和向固定涡盘7与旋转涡盘8的滑动部的供油量合起来的流量，因此能更容易地进行流量控制。[0079]接下来，说明供油量控制部80进行的供油量控制。所述供油量控制部80与实施例I相同，按照压缩机的转速来决定脉冲宽度调整控制信号的矩形波的周期Tl以及T2。在本实施例的冷媒压缩机中，按照预先设定的表来决定从供油量控制部80的电磁驱动电路输出的脉冲宽度调整控制信号中的周期Tl、T2，以使得供油量成为图5所示那样的供油特性。供油量Q、与脉冲宽度调整控制信号中的所述周期Tl、T2之间的关系的基本式与前述数式I相同。
[0080]按照随着压缩机的转速变大而減少供油量的方式来控制本实施例中的目标供油量，以使得其在压缩机的转速为最小转速时成为Ql (例如80cc/min)，在转速NI (例如45Hz)下成为Q2(例如45cc/min)。另外，在转速为NI以上时供油量以Q2成为恒定地使所述周期Tl与T2之比变化。压缩机转速通过将压缩机驱动电路71中的目标转速的信号输入到所述供油量控制部80来检测。
[0081]在图6示出该供油量控制的控制流程图。
[0082]在开始电磁阀61的控制时，首先读入压缩机的目标转速N(步骤SI)。接下来，在步骤S4中，比较读入的目标转速N是否为图5所示的转速NI以上，在所述N为NI (图5中为45Hz)以上的情况下移转到步骤S5，如图5所示的本实施例中的供油特性的线B所示那样，求取占空比“T2/(T1+T2) ”，以使得成为最小的供油量Q2(图5中为45cc/min)。将该求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出给电磁阀61，作为脉冲宽度调整控制信号(步骤S3)。
[0083]在所述步骤S4中，在读入的目标转速N小于图5所示的转速NI的情况下，移转到步骤S6，用该步骤S6所示的计算式来求取供油量(该供油量相当于图5所示的供油特性的线B中的有斜率的BI的部分)，求取占空比“T2バT1+T2) ”，以使得成为该求得的供油量。将该求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出到电磁阀61，作为脉冲宽度调整控制信号(步骤S3)。
[0084]以下，通过例如每当压缩机转速变化就反复所述步骤S1、S4?S6、S3，能按照压缩机转速来控制从油积存部53提供给背压室18的油量。
[0085]实施例3
[0086]接下来，基于图7来说明使用了表示本发明的实施例3的冷媒压缩机的冷冻循环装置。另外，在以下各实施例的说明中，作为冷媒压缩机基本说明使用上述实施例1中说明的冷媒压缩机的情况，但使用上述实施例2中说明的冷媒压缩机也能大致同样地实施。
[0087]图7是在作为冷冻循环装置(空调装置)100的室内空气调节机中使用上述实施例I的冷媒压缩机的情況。在图7所示的冷冻循环装置中，在制冷运转吋，由压缩机101压缩的冷媒从高压侧连接配管107向四通阀105流入，向室外连接配管108流出，并流入到室外热交換器102。在该室外热交換器102中，高温高压的冷媒气体通过与室外空气热交换而冷凝、液化，在通过储液器106后，由膨胀阀103减压。減压而成为低温、低压的冷媒流入室内热交換器104而与室内空气热交換，冷却室内空气且自身通过从室内空气夺取热而蒸发、气体化。该冷媒气体从室内连接配管109流入到所述四通阀105，从该四通阀的低压侧连接ロ流出，并穿过低压侧连接配管110，再度返回所述压缩机101的吸入侧，再度被压缩，以下反复同样的循环。
[0088]在制冷运转向制热运转切換的情况下，切換四通阀105的冷媒配管连接目的地，从压缩机101喷出的高温、高压的冷媒气体从高压侧连接配管107流入四通阀10，向室内连接配管109流出，并流向室内热交換器104。然后，通过使冷媒气体的热向室内空气散热，能进行制热运转。冷媒气体在室内热交換器104冷凝并由膨胀阀103减压，成为低温、低压的冷媒在室外热交換器102中与室外空气热交换而蒸发、气体化，在从室外连接配管108流入四通阀105后，向低压侧连接配管110流出，再度被吸入到压缩机101，反复这样的冷冻循环。
[0089]62是供油管,如图1所不地连通压缩机底部的油积存部53、和作为压缩机构部2的吸入侧的低压侧配管110。在所述供油管62的中途设置供油量调整单元(电磁阀)61。通过控制所述供油量调整单元61来调整从所述油积存部53向低压侧连接配管110的供油量。该供油量调整单元61通过从供油量控制部80输出的脉冲宽度调整控制信号来控制阀的关闭状态和打开状态，能使供油量在0?100%可变。
[0090]在室内空气调节机中，在设置于室内的所述室内热交換器104的通风路径入口附近设置温度传感器(未图示)，由此来检测室内温度，由逆变器装置(压缩机驱动电路)71使压缩机101的转速可变，进行控制，来使得室内温度与用户设定的目标温度一致。所述供油量控制部80从所述逆变器装置71读入压缩机目标转速，按照该目标转速决定脉冲宽度调整控制信号的矩形波的周期Tl以及T2，并将決定的周期Tl以及T2输出给所述供油量调整单元61。
[0091]实施例4
[0092]接下来，基于图8?图10来说明使用了表示本发明的实施例4的冷媒压缩机的冷冻循环装置。
[0093]图8所示的冷冻循环装置也在室内空气调节机中使用，冷冻循环的基本动作与上述的图7的情况相同，对同一部分赋予同一符号并省略其说明。
[0094]在图8中，由供油量控制部80对供油量调整单元(电磁阀)61进行脉冲宽度调整控制。在供油量控制部80中，从逆变器装置71读入压缩机的目标转速。进ー步地，在本实施例中，在喷出管6设置喷出压カ检测单元72，在吸入管14设置吸入压カ检测单元73 (都參照图1)，还通过这些检测单元72、73来检测喷出压カ以及吸入压力。按照所述目标转速、和检测出的所述喷出压カ以及吸入压カ来决定脉冲宽度调整控制信号的矩形波的周期Tl以及T2，并将周期Tl以及T2输出给所述供油量调整单元61。
[0095]在图9示出该实施例4中的供油量的控制流程图。通过了电磁阀(供油量调整单元)61的供油量不仅依赖于电磁阀中的关闭状态的时间(周期Tl)和打开状态的时间(周期T2)的比率，还依赖于压カ差AP。为此，在本实施例中，根据由所述喷出压カ检测单元72以及所述吸入压カ检测单元73检测出的喷出压力Pd以及吸入压カPs (步骤S7以及S8)来算出压カ差dP (步骤S9)，基于该算出的压カ差dP来进行所述周期Tl以及T2的补压，以使得供油量成为最合适(步骤S10)。将该求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出给电磁阀61，作为脉冲宽度调整控制信号(步骤S3)。下面，例如能通过每当压缩机转速发生变化，就反复所述步骤S1、S7?S10、S3，来按照压缩机转速控制从油积存部53提供给吸入管14的油量。
[0096]由此，即使在转速相同但运转压カ不同的运转条件的情况下，也能将供油量调整为合适，能进行效率高的运转。[0097]另外，在上述实施例中，作为冷媒压缩机使用上述实施例1进行了说明，使用上述实施例2的冷媒压缩机的情况下的供油量的控制流程图成为如图10所示那样。在图10中，关于步骤S1、S7~S9、S3与图9所示相同。图10所示的示例与图9所示的示例的不同点在于步骤S4、S11、S12。在步骤S4中，比较读入的目标转速N是否为图5所示的转速NI以上，在所述N为NI以上的情况下移转到步骤311，求取占空比‘12/(11+12) ”，以使得成为考虑了步骤S9求得的压カ差dP的最小的供油量“Q2/(Cl ? dP) ”。将该求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出给电磁阀61，作为脉冲宽度调整控制信号(步骤S3)。
[0098]在所述步骤S4中，在读入的目标转速N小于所述转速NI的情况下，移转到步骤S12，通过该步骤S12所示的计算式、即按照转速N和压カ差dP来决定占空比的数式来求取供油量，求取占空比“T2バT1+T2) ”，以使得成为该求得的供油量。另外，步骤S12的所述计算式中的％、&1、&2分别是预先求得的系数。
[0099]接下来，前进到步骤S3，将上述求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出给电磁阀61,作为脉冲宽度调整控制信号。
[0100]下面,例如能通过姆当压缩机转速发生变化就反复所述步骤S1、S7~S9、S4、S11、S12、S3，来按照压缩机转速和所述压カ差控制从油积存部53提供给背压室18的油量。
[0101]实施例5
[0102]图11是使用了表示本发明的实施例5的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图，是应用在作为冷冻循环装置的室内空气调节机中的示例。由于在图11中赋予与所述图7同一符号的部分是同一部分，因此省略重复的说明。
[0103]在图11中，由供`油量控制部80对供油量调整单元(电磁阀)61进行脉冲宽度调整控制。所述供油量控制部80从逆变器装置(压缩机驱动电路)71得到压缩机的目标转速N的信号，并通过设于室内热交換器104的温度传感器74以及设于室外热交換器102的温度传感器75来检测蒸发温度以及冷凝温度，按照这些检测到的蒸发温度以及冷凝温度决定脉冲宽度调整控制信号的矩形波的周期Tl以及T2，并将決定的周期Tl以及T2输出到所述供油量调整单元61。
[0104]在图12示出本实施例中的供油量的控制流程图。通过了电磁阀(供油量调整单元)61的供油量不仅依赖于电磁阀中的关闭状态的时间(周期Tl)与打开状态的时间(周期T2)的比率，还依赖于所述压カ差AP。为此，在本实施例中，根据由设于室内热交換器104的温度传感器74以及设于室外热交換器102的温度传感器75所检测出的蒸发温度以及冷凝温度来推算所述压カ差△ P，进行所述周期Tl以及T2的补正，以使得供油量成为最合适。根据本实施例，不使用上述实施例4所示那样的压カ检测单元(压カ传感器)72、73就能适当进行运转压力不同的运转条件下的供油量调整，能得到与实施例4相同的效果。
[0105]图12所示的控制流程图与所述图9所示的控制流程图不同点在于步骤S13~S16。即，读入温度传感器74、75所检测的蒸发温度Ts和冷凝温度Td (步骤S13、S14)，求取它们的温度差dT(步骤S15)，基于该求得的温度差dT来进行所述周期Tl以及T2的补正，以使得供油量成为最合适(步骤S16)。其它的与图9所示的控制相同。
[0106]在本实施例中，也与上述实施例4相同，即使在转速相同但运转压カ不同的运转条件的情况下，也能将供油量调整为合适。[0107]另外，上述控制流程图是作为冷媒压缩机使用上述实施例1的情况，使用上述实施例2的冷媒压缩机的情况的供油量的控制流程图成为图13所示那样。在图13中，关于步骤S1、S13~S15、S3与图12所示相同。图13所示的示例与图12所示的示例的不同点在于步骤S4、S17、S18。[0108]在步骤S4中，比较读入的目标转速N是否为图5所示的转速NI以上，在所述N为NI以上的情况下移转到步骤S17，求取占空比“T2/(T1+T2)”，以使得成为考虑了在步骤S15求得的温度差dT的最小的供油量“Q2バCl -dT) ”。将该求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出给电磁阀61，作为脉冲宽度调整控制信号(步骤S3)。
[0109]在所述步骤S4中，在读入的目标转速N小于所述转速NI的情况下，移转到步骤S18，通过在该步骤S18所示的计算式、即按照转速N和温度差dT来决定占空比的数式来求取供油量，求取占空比“T2バT1+T2)”，以使得成为该求得的供油量。另外，步骤S18的所述计算式中的I^bpb2分别是预先求得的系数。
[0110]接下来，前进到步骤S3，将上述求得的周期Tl和T2从供油量控制部80的电磁驱动电路输出到电磁阀61，作为脉冲宽度调整控制信号。
[0111]下面，例如通过每当压缩机转速发生变化就反复所述步骤S1、S13~S15、S4、S17、S18、S3，能够按照压缩机转速和所述温度差控制从油积存部53提供给背压室18的油量。
[0112]实施例6
[0113]图14是使用了表示本发明的实施例6的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图。该示例也是应用在作为冷冻循环装置的室内空气调节机中的示例，由于在图14中赋予与所述图7同一符号的部分是同一或相当的部分，因此省略重复的说明。
[0114]在本实施例中，在中途设置所述供油量调整单元61的供油管62连接压缩机101下部的油积存部和低压侧连接配管110，在所述供油量调整单元61与压缩机101下部的油积存部之间设置冷媒/油热交換器(油冷却単元)111。通过使所述供油量调整单元61为打开状态，从压缩机下部(密闭外壳9底部)的油积存部53流向低压侧连接配管110的油穿过所述冷媒/油热交換器111而与大致成为蒸发温度的低压侧冷媒进行热交換。由此，向低压侧连接配管110提供的油的温度降低，高粘度化。
[0115]作为所述供油量调整单元61，也可以与前述的实施例相同地使用电磁阀。这种情况下，通过前述的实施例1或2的方法来进行油的流量调整即可，但由于所述冷媒/油热交换器111的效果而使油高粘度化，因此系数Cl以及C2成为不同的值。但是，在本实施例中，作为供油量调整单元61不采用电磁阀，而采用电动针阀。电动针阀能通过从供油量控制部80输出的脉冲数调制控制信号来控制阀的开度，使供油量在0~100%可变。由于通过阀的流量系数、配管的流路阻カ等決定的系数(相当于前述的系数C2)由于油高粘度化而变小，因此与在高温下对低粘度的油进行流量调整的情况相比，在本实施例，由于油在低温下高粘度化，因此能较大地取阀的开度。由此，微小流量的控制变得容易，另外，由于也能较大地取流路，因此还能回避异物引起的闭塞的问题从而使用针阀。
[0116]另外，在本实施例中，由于使用能连续变更开度的电动针阀，因此不会发生电磁阀那样的伴随阀的开闭的噪声，还有能低噪声化的效果。
[0117]由供油量控制部80对所述供油量调整单元61进行脉冲数调制控制。在本实施例的冷媒压缩机中，按照预先设定的表来决定来自脉冲驱动电路的脉冲数调整控制信号的脉冲数，以使得供油量从O成为例如60cc/min的目标流量。所述供油量控制部80从逆变器装置(压缩机驱动电路)71得到压缩机的目标转速N的信息，按照该目标转速决定脉冲数，并将決定的脉冲数输出给由步进电动机驱动的电动针阀(供油量调整单元)61。
[0118]实施例7
[0119]图15是使用了表示本发明的实施例7的冷媒压缩机的冷冻循环装置的概略构成图，该示例也是应用在作为冷冻循环装置的室内空气调节机中的示例。由于图15中赋予与所述图14同一符号的部分是同一或相当的部分，因此，省略重复的说明。
[0120]图15所示的实施例与图14所示的实施例的不同点在于省略了图14中的冷媒/油热交換器111，使室外热交換器102带有所述冷媒/油热交換器的功能。即，在中途配置供油量调整单元(电动针阀)61的供油管62连接压缩机101下部的油积存部和低压侧连接配管110，但通过使该供油管62的所述供油量调整单元61和压缩机101下部的油积存部之间的配管穿过所述室外热交換器102，能将所述室外热交換器102的一部分作为冷媒/油热交換器(油冷却単元)来利用。
[0121]在本实施例中，通过使所述供油量调整单元61为打开状态，从压缩机下部的油积存部53流向低压侧连接配管110的油穿过所述室外热交換器102，由此与大致成为蒸发温度的低压侧冷媒进行热交換。因此，能使向低压侧连接配管110提供的油的温度与上述实施例6同样地降低，能高粘度化。
[0122]另外，在本实施例中，由于将冷媒/油热交換器作为室外热交換器102的一部分来一体地设置，因此在室内空气调节机(冷冻循环装置)的狭窄的室外机内不需要另外与室外热交換器102分开地配置冷媒/油热交換器。因此，除了实际安装变得容易以外，还能谋求成本降低的效果。
[0123]如以上说明那样，根据本发明的各实施例，能在从成为以大容量高速旋转的运转模式到以非常低的旋转速度的超低速运转模式的全部的转速区域中实现最合适的供油，能达成在压缩室的冷媒泄漏降低、以及伴随油加热冷媒的加热损耗的低減这两者。因此，能得到对应于全部的负载容量效率高的冷媒压缩机以及使用其的冷冻循环装置。特别是，本实施例在设置于高隔热住宅的室内空气调节机中的非常低的旋转速度下的运转时，能实现效率高的运转。
[0124]符号的说明
[0125]UlOl:压缩机
[0126]2: 压缩机构部
[0127]3:贯通孔
[0128]5: 主轴承
[0129]6:喷出管
[0130]7:固定涡盘
[0131]8:旋转涡盘
[0132]9:密闭外壳
[0133]10: 曲柄轴
[0134]11: 旋转轴承
[0135]12: 欧氏环[0136]13:压缩室
[0137]14:吸入管
[0138]15:喷出喷 ロ
[0139]16:电动机部
[0140]17:机架
[0141]18:背压室(第2空间)、
[0142]20:吸入室
[0143]21:供油泵
[0144]22:供油泵外壳
[0145]23:副轴承
[0146]24:喷出空间
[0147]25:电动机室
[0148]26:排油管
[0149]30:油漏出单元(孔)
[0150]31:圆环槽
[0151]32:密封部件
[0152]33:第 I 空间
[0153]34:旋转轮毂部
[0154]35:背压孔
[0155]53:油积存部
[0156]56:机架封ロ(轴承盖)
[0157]57:油槽
[0158]61:供油量调整单元(电磁阀、电动针阀)
[0159]62:供油管
[0160]71:压缩机驱动电路(逆变器装置)
[0161]72:喷出压力检测单元
[0162]73:吸入压カ检测单元
[0163]74:室内温度传感器
[0164]75:室外温度传感器
[0165]80:供油量控制部
[0166]100:冷冻循环装置(空调装置)
[0167]102:室外热交換器
[0168]103:膨胀阀
[0169]104:室内热交換器
[0170]105:四通阀
[0171]106:储液器
[0172]107:高压侧连接配管
[0173]108:室外连接配管
[0174]109:室内连接配管[0175]110: 低压侧连接配管
[0176]111: 冷媒/油热交換器(油冷却单元)
【权利要求】
1.一种冷媒压缩机,具备: 密闭外壳； 压缩机构部，其收纳于该密闭外壳内； 电动机部，其收纳于所述密闭外壳内，并用于经由曲柄轴来驱动所述压缩机构部；以及 油积存部，其形成于所述密闭外壳的下部， 所述冷媒压缩机的特征在于，还具备: 供油管，其连通所述密闭外壳内的油积存部和所述压缩机构部的吸入侧，用于将所述油积存部的油引导到所述吸入侧； 供油量调整单元，其设置在该供油管处，用于调整提供给所述吸入侧的供油量； 转速检测单元，其检测所述电动机部的转速；和 供油量控制部，其按照由所述转速检测单元检测到的转速来控制所述供油量调整单元， 所述供油量控制部控制所述供油量调整单元，以使得随着所述电动机部的转速增加而从所述供油管提供给所述吸入侧的供油量減少。
2.根据权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于， 所述冷媒压缩机具备: 喷出压力检测单元，其检 测所述冷媒压缩机的喷出侧的压力；和 吸入压力检测单元，其检测所述冷媒压缩机的吸入侧的压力， 所述供油量控制部进行控制，以使得随着所述电动机部的转速增加而从所述供油管提供给所述吸入侧的供油量減少，并且控制所述供油量调整单元，以使得随着由所述喷出压力检测单元检测到的喷出压力、和由所述吸入压力检测单元检测到的吸入压力之间的压力差增加而使所述供油量进一步減少。
3.根据权利要求2所述的冷媒压缩机，其特征在于， 所述冷媒压缩机具备: 吸入管，其贯通所述密闭外壳，用于将冷媒引导到所述压缩机构部的吸入室；和 喷出管，其与所述密闭外壳内连通，将密闭外壳内的高压的冷媒引导到密闭外壳外， 在所述吸入管处设置所述吸入压力检测单元，在所述喷出管处设置所述喷出压力检测单元。
4.根据权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于， 所述供油量调整单元是电磁阀， 在所述供油量控制部中具备: 电磁驱动电路，其生成用于进行所述电磁阀的开闭控制的脉冲宽度调整控制信号。
5.—种冷媒压缩机,具备: 密闭外壳； 压缩机构部，其收纳于该密闭外壳内； 电动机部，其收纳于所述密闭外壳内，并用于经由曲柄轴来驱动所述压缩机构部；以及 油积存部，其形成于所述密闭外壳的下部， 所述压缩机构部构成为:通过在台板处立设涡旋状的涡齿的固定涡盘、和在壁极上立设涡旋状的涡齿的旋转涡盘相互啮合而形成多个压缩室，在所述旋转涡盘的背面设置有保持为喷出压力和吸入压力的中间压力的背压室，所述旋转涡盘通过所述中间压力而被按压在所述固定涡盘侧， 所述冷媒压缩机的特征在于，还具备: 供油管，其连通所述密闭外壳内的油积存部和所述背压室，用于将所述油积存部的油引导到所述背压室； 供油量调整单元，其设置在该供油管处，用于调整提供给所述背压室侧的供油量； 转速检测单元，其检测所述电动机部的转速；和 供油量控制部，其按照由所述转速检测单元检测到的转速来控制所述供油量调整单元， 所述供油量控制部控制所述供油量调整单元，以使得随着所述电动机部的转速增加而从所述供油管提供给吸入管的供油量減少。
6.一种使用了冷媒压缩机的冷冻循环装置，由冷媒配管连接冷媒压缩机、室外热交换器、膨胀阀、以及室内热交换器而构成冷冻循环，所述冷冻循环装置的特征在于， 对所述冷媒压缩机使用权利要求1所述的冷媒压缩机， 所述冷冻循环装置进一步设置检测所述室外热交换器的温度的室外温度传感器、和检测所述室内热交换器的温度的室内温度传感器， 设置在所述冷媒压缩机处的供油量控制部进行控制，以使得随着电动机部的转速增加而供油量減少，并且进行控制，以使得随着由所述室外温度传感器以及室内温度传感器检测到的冷凝温度和蒸发温度之间的温度差增加而进一步减少所述供油量。`
7.根据权利要求6所述的使用了冷媒压缩机的冷冻循环装置，其特征在于， 在连接所述冷媒压缩机的油积存部和压缩机构部的吸入侧的所述供油管的中途设置用于冷却流过该供油管的油的油冷却单元。
8.根据权利要求7所述的使用了冷媒压缩机的冷冻循环装置，其特征在于， 所述油冷却单元是使在与所述冷媒压缩机的吸入侧连接的低压侧配管中流动的低温、低压的冷媒与在所述供油管中流动的高温、高压的油进行热交换的冷媒/油热交换器。
9.根据权利要求7所述的使用了冷媒压缩机的冷冻循环装置，其特征在于， 所述油冷却单元通过使所述供油管中的供油量调整单元与油积存部之间的配管穿过所述室外热交换器，来将该室外热交换器的一部分作为冷媒/油热交换器进行利用。
10.根据权利要求7所述的使用了冷媒压缩机的冷冻循环装置，其特征在于， 设置在所述供油管处的供油量调整单元是电动针阀。
【文档编号】F04B39/02GK103492719SQ201180070389
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2011年4月25日 优先权日:2011年4月25日
【发明者】小山昌喜, 佐藤英治 申请人:株式会社日立制作所