带有可变容积装置的涡漩式压缩机 本发明涉及一种带有可变容积装置的涡漩式压缩机。更确切地说，是涉及一种改进了最小容量的带有可变容积装置的涡漩式压缩机。
通常，在压缩机领域里，众所周知一种压缩腔中的部分制冷气体返回到吸入腔的方法。图1是依据日本专利公告Hei5-280476，使用现有技术的常规压缩机的纵剖而图。在图1中，容量控制装置600包括：位于固定涡旋件500的端板501内的中空的缸510；若干使压缩腔520a，520b和缸510连通的通孔530；一个顺序打开或关闭通孔530的柱活塞540；一个调整柱活塞540沿着缸510轴线的位置地装置。通孔530中最外部的一个使缸510和吸入腔550连通。调整柱活塞540位置的装置包括：控制阀组件560，控制压力腔570，弹簧580和止动件590。控制阀组件560调整压力控制腔570中的压力，当空调系统终端负载较高时，增加所述压力，负载较低时，减少压力。因此，当终端负载较高时，压力控制腔570中的压力在压缩机径向朝外的方向上推动柱活塞540，顺序关闭通孔530。结果，制冷气体从压缩腔中520a，520b向吸入腔550的返回被阻止了，压缩机工作在其最大容量。当终端负载较低时，弹簧580施加的力克服了压力控制腔570中的压力所施加的力，因此，在压缩机径向朝内的方向上推动柱活塞540，顺序打开通孔530。结果，制冷气体从压缩腔520a，520b向吸入腔550的返回被允许了，压缩机的容量自动减少了。
当终端负载很小时，柱活塞540位于缸510最内部，打开了所有通孔530。在这种状态下，压缩腔520a中的部分制冷气体通过如图1中所示的通道L1′返回到吸入腔550。期望压缩机工作在最小容量，如约为压缩机满容量的百分之25。
然而，依据现有技术设计的压缩机，其最小工作容量不能减少到百分之25。由于通道阻力阻碍了气体从压缩腔520a，520b吸入腔550的返回，该设计阻碍压缩机下降到其所期望的最小容量。通道阻力受许多因素影响，比如通孔530的直径，缸510的横截面积，以及返回气体通道的长度和弯曲度。通道阻力现象表现为大量的压力损失，这意味着在返回气体出发的压缩腔和其到达的吸入腔间存在着很大的压力差。长期以来，为了保证足够量的返回气体和实现期望的最小容量，一直希望减少返回气体在容量控制装置中的压力损失。
但是，存在的实际约束限制了改进通道阻力的能力。例如，通孔的直径不能大于螺旋件502的厚度，否则当通孔被柱活塞540关闭时，在相邻的压缩腔中存在着不希望的连通。类似地，缸510的截面直径不能大于固定涡旋件500的端板501的厚度。而且，如果为了提供一个大截面的缸510而增加端板501的厚度，将不合需要地加大压缩机的轴向尺寸和重量。
本发明的主要目的是提供一种带有容量控制装置的涡漩式可变容积压缩机，它能够有效地降低最小工作容量而不用增加压缩机的轴向尺寸和重量。
图1是依据现有技术的涡漩式可变容积压缩机的剖面图。
图2是依据本发明第一种实施例的涡漩式可变容积压缩机的剖面图。
图3是依据本发明第一种实施例的涡漩式可变容积压缩机的固定涡旋件的部分组装端板后视图。
图4是依据本发明第一种实施例的涡漩式可变容积压缩机沿图2中线IV-IV′的横截面图。
图5是依据本发明第二种实施例的涡漩式可变容积压缩机的剖面图。
图6是依据本发明第二种实施例的涡漩式可变容积压缩机的固定涡旋件的部分组装端板后视图。
图7是依据本发明第三种实施例的涡漩式可变容积压缩机的剖面图。
现在参照图2-4讲述本发明的第一种实施例。如图2所示，涡漩式压缩机1具有一壳体10和一与其相连的前板11。在壳体10中，固定放置有一固定涡旋件25，并设置有一公转涡旋件26。
固定涡旋件25包括一盘形固定端板251，和一与其制成一体并从固定端板251突出的固定螺旋件252。类似地，公转涡旋件26包括一盘形公转端板261，和一与其制成一体并从公转端板261突出的公转螺旋件262。由于螺旋件252和262彼此相对，在固定涡旋件25和公转涡旋件26之间形成了一些压缩腔P1，P2。
在前板11，一驱动轴13由径向轴承16和19可旋转地支撑着。一偏心杆14从驱动轴13的大直径部分的轴向端面轴向伸出。配重331靠近偏心杆14基部端面固定。套筒33安装在偏心杆14的自由端。公转涡旋件26通过齿轮34可旋转地支撑在套筒33上。
固定环28固定在前板11的一个轴向端面上，朝着带有固定在其端面的公转环29的公转涡旋件26。一系列公转调节孔30和31分别在固定环28和公转环29上以相同的间距镗制出。位置调节孔30和31成对的面对安排，在每对面对位置调节孔30和31之间设有一传输瓦27。
固定环28、公转环29和传输瓦27组成了一个防自转装置。这个防自转装置的作用使当一偏心杆14旋转时，公转涡旋件26公转而没有自转。
当这种涡漩式压缩机用作车用空调的压缩机时，驱动轴13通过一电磁线圈13a与车辆发动机的驱动装置耦合。当驱动轴13随着发动机的旋转而旋转时，驱动轴13的旋转通过杆14传递到套筒33和与公转涡旋件26相连的防自转装置。结果，公转涡旋件26绕着固定涡旋件25的轴旋转。
当公转涡旋件26公转时，公转螺旋件262逐渐减少压缩腔P1、P2的体积，直到最终的压缩水平。参见图3，被压缩的制冷气体推开设置在流出部位53a外侧的流出阀53b，这些压缩气体从而流出到流出腔(末显示)。
再回来参见图2，依据本发明第一种实施例的容量控制装置包括：设置在端板251内的活塞阀装置400；控制阀装置450；设置在壳体10后侧部分的低压腔54a。
活塞阀装置400包括：在端板251内与压缩机的纵向轴线相垂直的中空缸48a：可滑动地设置在里面的活塞43；在操纵腔47(下面讲述)的方向上推动活塞43的线圈弹簧42b；一个阻止活塞43朝外移动的止动件42a和开口环42c。开口环42c压紧缸48a内的活塞阀装置400的其他部分。在缸48a最内端部位，设有一直径小于缸48a的直径的操纵腔47，控制压力通过通道46b从中间压力腔44传输到这里。操纵腔47内的压力在活塞43上作用了一个操纵力，而线圈弹簧42b在操纵腔47的压力的反方向上推动活塞43。这样控制活塞43的位置，即它停止在线圈弹簧42b产生的力和操纵腔47中压力产生的力相平衡处。
在固定端板251上，设置有垂直穿过固定端板251的一些通孔51a、51a′、51b、51b′。当活塞43完全处于缸48a最内部(即紧邻操纵腔47的位置)时，缸48a通过通孔51a、51b与由公转涡旋件26和固定涡旋件25围成的压缩腔P1、P2相连通。同时缸48通过通孔51a′、51b′和低压腔54a相连通。因此，缸48可以与低压腔54a相连通地放置。缸48a的外部总是与吸入腔40相通。低压腔54a始终通过通孔54a′与吸入腔40相通。
参见图3，与缸48a相同结构的另缸48b设置在端板251内，缸48b与缸4a逆平行放置(即操纵腔47位于板251的另一侧)，在缸48b上设置有通孔51c、51d(未显示)、51c′、51d′。
图4是从压缩机后侧看的低压腔54a和54b的剖面图。如上所述，低压腔54a可以与图3中所示缸48a相连通。相似地，低压腔54b能通过通孔51c′和51d′与缸48b相通。
再参照图2，解释控制阀装置450的工作，控制阀装置450包括：波纹管45，第一调节件60，球阀体45b，圆锥形线圈弹簧61，第二调节件62和棒45c。波纹管腔45e环绕着波纹管45并通过通道46a与吸入腔40连通，中间压力腔44通过通道46b与操纵腔47相通。高压腔45d通过通道45h和流出腔(未显示)连通。当压缩机工作时，制冷气体被导入高压腔45d，在棒体45c的底面作用一向上的力，将其向上推。
在棒体45c的外表面和第二调节件62的通孔的内表面间设有一小间隙。通过这个间隙，导入高压腔45d的制冷气体始终渗流到中间压力腔44。然后中间压力腔44中的这些气体被导入操纵腔47，在那里，在活塞43的顶部作用一向下的力，将其向下推。
波纹管45的上部固定在壳体63上。突起45f配置在波纹管45的端面，可滑动地位于小通孔60h内。由于波纹管45的上部是固定的，突起45f根据波纹管45的收缩，在小通孔60h移进或移出。在突出45f的外表面和小通孔60h的内表面间设有一间隙。所以，如果中间压力腔44中的压力大于波纹管腔45e中的压力，制冷气体通过这一间隙从中间压力腔44渗流入波纹管腔45e。
当压缩机工作时，波纹管45的突起45f产生的向下的力和圆锥形线圈弹簧61及棒体45c产生的向上的力带动球阀体45b。当作用在球阀体45b上的向上的力大于向下的力时，球阀体45b在中间压力腔44中向上移动，将突起45f的外表面和小通孔60h的内表面间的间隙完全关闭，从而防止制冷气体从中间压力腔44到波纹管腔45e的渗流。但是如果作用在球阀体45b上的向下的力大于向上的力，球阀体45b在中间压力腔44内向下移动，打开突起45f的外表面和小通孔60h内表面间的间隙，从而允许制冷气体从中间压力腔44到波纹管腔45e的渗流。
当冷却循环的终端负载较高，如起动压缩机时，吸入腔40内的压力也相对较高。和吸入腔40相通的波纹管腔45e内的压力也相对应地较高。结果波纹管45收缩。由于波纹管45收缩，球阀体45b向上运动。关闭第一调节件60上的通孔60h的间隙。结果通过围绕在棒体45c外缘的间隙从高压腔45d渗流到中间压力腔的所有制冷气体被导入操纵腔47中。在操纵腔中，压力增长到克服线圈弹簧42b的力的幅度，然后向下推动活塞43，直到此活塞运动被止动件42a阻挡。
当冷却循环的终端负载较低，比如，压缩机已启动一段时间并冷却了周围的空气时，吸入腔40和波纹管腔45e中的压力降低。然后波纹管45扩张，突起45f向下推动球阀体45b。结果，制冷气体通过第一调节件60的小通孔60h渗流。因此通过环绕在棒体45c的外表面的间隙从高压45d渗流到中间压力腔44的部分制冷气体，通过小孔60h的间隙进入波纹管腔45e，通过通道46a进入吸入腔40。因此，少量的制冷气体(与较高终端负载的情况相比)从中间压力腔44进入操纵腔47。结果，在操纵腔47中不能获得足够的压力以克服线圈弹簧42b的力，因而使得活塞43向操纵腔47的方向逐渐移动。
通过上面讲解的装置，活塞43在缸48a中的位置相应于冷却循环的终端负载而进行调节。也就是说，当终端负载较高时，活塞43移动到止动件42a阻挡的位置，关闭所有各对通孔51a、51b、51a′、51b′，从而防止了冷却空气从压力腔P1、P2返回到吸入腔40。所以压缩机工作在它的最大容量。相反，当终端负载减小、降低时，活塞43朝着操纵腔47移动，从而顺序地打开成对通孔51a、51a′、51b、51b′。在这种情况下，从被公转涡旋件26和固定涡旋件25包围的压力腔p1、p2来的制冷气体，被允许返回吸入腔40，使得压缩机在这种状态时工作在其最小容量。
本发明的主要目的是改进涡旋式可变容积压缩机的最小容量，而不必增加压缩机的尺寸和重量。本发明的另一目的是设置一个低压腔54a，作为返回气体的旁道，所述低压腔54a位于涡旋式可变容积压缩机的壳体内，以便于增大返回气体通道的有效截面积。通过增加其有效截面积，可以减少从压缩腔到吸入腔的压力损失，增加返回气体的量，归根结底，压缩机的最小工作容积相对现在技术降低了。
在图2中，本发明的两个返回气体的典型通道用L1和L2表示。通道L1起始于压缩腔P1，经过通孔51b，缸48a，到达吸入腔40。通道L2起于压缩腔P1，通过通孔51b、缸48a、通孔51b′、低压腔54a到达吸入腔40。和图1所示的涡旋式可变容积压缩机相比较，其只为返回气体提供了唯一通道L1′，依据图2所示的本发明的压缩机除了相应于图1中所示通道L1′的L1外，还设有一通道L2。
另设的通道L2大大地减少了返回气体的压力损失，因为通孔51b′和低压腔54a使返回气体通道的截而积显著增加了。实际上，基于通道L1和L2截面积的比例返回气体流过通道L1和L2的量的比率估计大约分别为40％和60％。所以大大地减少了返回气体的压力损失，依据本发明的压缩机的最小容量可以有效地减少到期望值。
在图5和图6中显示了本发明的第2种实施例。将本发明的第2实施例和第1实施例相比较，在通孔51b′和51a′之间设置了一附加通道55a。结果，除了返回通道L1和L2外，又设置了返回通道L3，更加减少了返回气体的压力损失。这样压缩机的最小工作容量减小到比只有通道L1和L2的压缩机还要小。参见图6，缸48a在通孔51a′和51b′之间设有一附加通孔55a，缸48b在通孔51c′和51d′之间设有附加通孔55b。
图7显示了本发明的第3种实施例。表示了通孔51b′被壳体10中的块10a永久关闭的情形。尽管通孔51b′被关闭，如图7所示仍然设置有一旁道L4，它起始于压缩腔P1，经过通孔51b、缸48a、通孔51a′、低压腔54a到达吸入腔40。
如上所述，依据本发明的涡旋式可变容积压缩机可以减少返回气体的压力损失，降低压缩机的最小工作容量，这是除了利用仅通过缸的常规返回通路外，还利用壳体的一部分，设置一通过低压腔的旁道实现的。而且，本发明没有增加压缩机的尺寸和重量而达到了这个目的。
尽管已经联系最佳实施例详细讲述了本发明，但本发明不限于此。应该理解到，在后面权利要求书说所述范围内，本领域的普通技术人员可进行各种变化和改进。