用于热泵的压缩机及其操作方法

专利名称：用于热泵的压缩机及其操作方法技术领域：本发明涉及一种用于热泵型空调机或类似装置的热泵中的压缩机，还进一步涉及操作这种压缩机的方法。图6所示为可让常规的热泵型空调机的冷却介质循环流动的回路示意图。在空调机加热运转期间，从压缩机01排出的高压/高温气态冷却介质通过四通阀02流入设置在房间内的热交换器03中，如带虚线的箭头所示。气态冷却介质通过向房间内部散发热量而冷凝成液态。此后，高压液态冷却介质流入膨胀阀04。在膨胀阀04中，液态冷却介质通过绝热膨胀而转化成气态/液态双元介质流。接着，冷却介质流入设置在房间外部的另一个热交换器05。在热交换器05中，冷却介质由于从外界空气吸收热量蒸发而转变成低温/低压气态冷却介质。然后，气态冷却介质通过四通阀02返回到压缩机01，从而再以上述方式沿着回路循环。另一方面，在空调机冷却运转或除霜运转期间，冷却介质依次通过压缩机01、四通阀02、设置在房间外部的热交换器05、膨胀阀04、设置在房间内的热交换03和四通阀02沿着回路循环流动。图7为Moriere曲线图，它表示了上述冷却循环过程。此时，假定输入压缩机01的功率是Pi(千卡/小时)，冷却能力由△i1×Gr(千卡/小时)表示，加热能力由△i2×Gr(千卡/小时)表示。其中△i1表示冷却介质蒸发前、后的焓差(千卡/小时)，△i2表示冷却介质冷凝前、后的焓差(千卡/小时)，而Gr表示待循环的冷却介质的量(千克/小时)。图8是示例性地表示压缩机01的内部结构的垂直剖面图。压缩机01是这样构成的，它包括一个位于封闭壳体8的上部的涡型压缩机构C，和一个位于壳体8下部的电动机4。压缩机构C通过一根转轴5与电动机4有效地连接。具体地说，涡型压缩机构C主要包括一个定涡卷1、一个动涡卷2、一个转动抑制机构3、一个支架6、转轴5的上部支承轴承71、转轴5的下部支承轴承72、动涡卷2的支承轴承73和止推轴承74。其中转动抑制机构3能允许动涡卷2运转，但阻止其绕偏心销轴53转动，下面还将对此加以说明。定涡卷1包括一个端板11和多个螺旋件12。端板11上有一个排放口13以及一个用于打开和关闭排放口13的排放阀门17。动涡卷21包括一个端板21和多个螺旋件22。端板21上伸出一个轴套23。在壳体8的底部盛装有一定量的润滑剂81。润滑剂81在转轴5转动所产生的离心力的作用下，通过位于转轴5中输送孔52最下端的进口51向上提升。由此，润滑剂81可对下部支承轴承72、偏心销轴53、上部支承轴承71、转动抑制机构3、支承轴承73、止推轴承74和其它重要组成元件进行适当的润滑。在完成润滑以后，润滑剂81通过腔室61和排泄口62向下流到壳体8的底部。当压缩机01工作时，低温/低压的气态冷却介质通过吸口82引入壳体8内部，并对电动机4进行冷却。此后，气态冷却介质通过定涡卷1上的吸取通道15和吸取腔16引入由螺旋件12和22限定的压缩腔24内。随着动涡卷2的运转，压缩腔24的容积减小，使得气态冷却介质在被压缩的同时进入中央部分。受压缩的气态冷却介质上升到排放口13，以便通过排放口13排入排放腔14，然后再通过排放管83排出。在图8中，参考标号84表示一个紧固在转轴5顶端的配重。然而，对于具有上述结构的压缩机01来说，当要使它在更高效率下运转时，就会发现它不能正常工作，即输入到压缩机01的输入功率降低到Pi′(千卡/小时)，而冷却介质在冷凝前后的焓差△i2降低到△i2′，因此在加热运转期间，加热能力△i2′×Gr(千卡/小时)也就下降了。附带要说明的是，在冷却运转期间，该压缩机能提供与压缩机在高效运转之前完全相同的冷却能力△i1×Gr(千卡/小时)，从而可以降低一部分能耗。本发明的目的就是要克服当常规压缩机高效运转时而导致加热能力降低的缺陷，其旨意在于提供一种用于热泵的压缩机，该压缩机带有一条旁路通道，以此使压缩机的高压侧与进行压缩行程的压缩腔连通;该压缩机还具有用于打开和关闭所述旁路通道的开/闭机构。另外，根据本发明的另一方面，还提供一种操作用于热泵的压缩机的方法。其中，在压缩机高效冷却运转期间，将旁路通道关闭，这条旁路通道的用途在于，将从压缩机排出的气体引入到进行压缩行程的压缩腔中;而在压缩机以高加热能力进行加热运转期间，将旁路通道打开，以便使压缩机能以高能力运转。对于具有上述结构的压缩机来说，在压缩机高效运转时，旁路通道保持关闭状态。与上述情况相反，当压缩机以高能力运转时，旁路通道被打开，以便将高压气体引入进行压缩行程的压缩腔中，由此再次对高压气体进行压缩。因此，当旁路通道在冷却运转期间关闭时，冷却运转便能以高效进行。在加热运转期间，在加热运转起动时或在除霜运转过程中，如希望获得高的加热能力，则将旁路通道打开，以此提高加热能力。旁路通道可以设置在导入排气的排放腔和进行压缩行程的压缩腔之间。开/闭机构可由一个旁路活塞构成，可以通过改变控制压力来控制该活塞的动作。另外，也可以设计成仅当要求压缩机以高能力运转时(例如在加热运转开始时，在除霜或类似运转期间)使旁路通道打开。图1至图5分别表示了本发明的一个实施例。图1是一个压缩机的部分剖视图;图2和图3分别是图1所示压缩机的部分放大剖视图，其中图2表示了处于加热运转状态的压缩机，而图3表示了处于冷却运转状态的压缩机;图4为一个曲线图，表示了压缩腔的容积和其中压力相对于动涡卷转动角度的变化关系;图5为一个曲线图，表示了压缩腔的容积和其中压力的相互关系;图6为冷却介质通过热泵型空调器循环的回路图;图7为Moriere曲线图;图8为常规压缩机的垂直剖面图。现在，结合表示本发明的一个最佳实施例的附图，对本发明给予详细说明。如图1至3所示，定涡卷1具有一个端板11，在端板11上有一个气缸30，一个可滑动的杯形旁路活塞31密封地装在气缸30中。基本上在气缸30的中部加工有一个孔32，以此使得由旁路活塞31左侧限定的气缸腔30a与排放腔14连通。另外，气缸30上还加工有一个孔33，以此使气缸腔30a与进行压缩行程的压缩腔24连通。孔32、33和气缸腔30a构成一条旁路通道，由此使排放腔14与进行压缩行程的压缩腔24连通，如图所示。气缸30具有一条与其右端连接的压力输入管34，此压力输入管与由旁路活塞31右侧限定的气缸腔30b连通。在压力输入管34的中部设置有一个压力控制阀35。旁路活塞31通常由装在气缸腔30b中的螺旋弹簧43向左侧偏压。附带指出的是，标号36表示一个塞头，该塞头限定了气缸腔30b的右端;标号37表示一个装配在旁路活塞31周围的密封件。除了上述所说的以外，本实施例的其它结构与图6和图8所示的常规压缩机是相同的，其中与之相同或相似的元件在图中采用了相同的标号。在空调机加热运转期间，由压缩机产生的低压LP通过压力输入管34传递到气缸腔30b。随着低压LP的传递，旁路活塞34在此低压LP引起的吸力作用下，反抗螺旋弹簧43的弹力向右移动到图1和图2所示的位置，由此将孔32和33打开，从而使旁路通道打开。这样使排放腔14中的排气通过孔32、气缸腔30a和孔33流入压缩腔24。应该注意，压缩行程是在压缩腔24中进行的。其结果是，压缩腔24中的压力增加，而且压缩腔24中的排气被重新压缩，从而使用于压缩机的驱动动力，即输入压缩机的输入功率增加。另一方面，在压缩机冷却运转期间，由压缩机产生的高压HP通过压力输入管34传递到气缸腔30b中，如图3所示。随着高压HP的传递，旁路活塞31在高压HP和弹簧43的弹力作用下向左移动，由此将孔32和33关闭，从而阻断了旁路通道。这样就可允许压缩机以一个高的正常效率运转。在空调机进行冷却运转时，即当旁路通道保持阻断状态时，在动涡卷2通过抽吸关断点以后，压缩腔24的容积随着动涡卷2的回转角度的增加而成比例地减小，如图4所示。这导致压缩腔24中的压力升高，如图4中上侧实线所示。这样，空调机的运转是按照图5中实线所示的循环进行的，其结果是，压缩机是以小输入功率而高效运转的。另一方面，在空调机进行加热运转时，即在旁路通道保持开通状态时，当动涡卷2到达压缩行程(如图4所示)中途点a时，排气便被引入压缩腔24，从而使压缩腔24中压力如图4中虚线所示发生变化。那么，空调机的运转就按照图5中虚线所示的循环进行。因此，用于压缩所需的功，即压缩机所需的驱动动力要增加一个数值，该数值与图5中阴影线所示区域的面积相等并比在冷却运转期间所需的要大得多。下面结合图7中的Moriere图对这种性能加以解释。其中，在压缩机加热运转期间，输入压缩机的输入功率由Pi″(千卡/小时)表示，而加热运转的能力由△i2″×Gr(千卡/小时)表示。另一方面，在压缩机冷却运转期间，输入压缩机的输入功率由Pi′(千卡/小时)表示，而冷却运转的能力由△i2′×Gr(千卡/小时)表示。应附带说明的是，在加热运转期间，在压缩机通过抽吸关断点以后，旁路通道与压缩腔连通，从而没有排气流入抽吸侧。因此，不必担心由于设置旁路通道而使压缩机的容积效率降低。在上述的实施例中，在加热运转期间，旁路通道保持开通状态。不过，也可以使旁路通道仅当需要压缩机以高工作能力运转时才打开，例如在加热运转开始时或在除霜运转期间。另外，在上述实施例中，旁路通道由旁路活塞打开或关闭，也可以利用独立的机构以取代旁路活塞来打开或关闭旁路通道。上面已经对本发明用于涡型压缩机的实施例进行了说明。然而，本发明并不仅限于此。也就是说，本发明可用于其它类型的压缩机中，例如放置活塞式压缩机、螺杆式压缩机、往复活塞式压缩机或类似型式的压缩机。权利要求1.一种用于热泵的压缩机，其特征是所述压缩机装设有一条旁路通道，以此使压缩机的高压侧与进行压缩行程的压缩腔连通，所述压缩机还设置有用于打开或关闭所述旁路通道的开/闭机构。2.根据权利要求1的压缩机，其特征是所述旁路通道设置在引入排气的排放腔和进行压缩行程的压缩腔之间。3.根据权利要求1的压缩机，其特征是所述开/闭机构包括一个适于通过改变控制压力而受到致动的旁路活塞。4.一种操作用于热泵的压缩机的方法，其特征是在需要所述压缩机以高效进行冷却运转期间，将所述旁路通道关闭，这条旁路通道用于将从压缩机排出的气体引入进行压缩行程的压缩腔中，而在需要压缩机以高能力进行加热运转期间，将所述旁路通道打开，以使得压缩机能以高能力运转。5.根据权利要求4的方法，其特征是仅当需要压缩机以高能力运转时，例如在加热运转开始时和在进行除霜或类似运转时，才将所述旁路通道打开。全文摘要一种用于热泵的压缩机，例如涡型压缩机，具有一条旁路通道，以此使压缩机的高压侧与进行压缩行程的压缩腔连通。该压缩机还具有一个开/闭机构，以便当需要压缩机高效运转时，将旁路通道关闭；而当需要压缩机以高能力运转时，将旁路通道打开，以使得高压气体能被引入进行压缩行程的压缩腔，由此对该气体再进行压缩。文档编号F04C28/12GK1045291SQ90100590公开日1990年9月12日 申请日期1990年2月6日 优先权日1989年3月2日发明者平野隆久 申请人:三菱重工业株式会社