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CN1993555B - 用于旋转压缩机的变容量设备和具有该变容量设备的空调器的驱动方法 - Google Patents

用于旋转压缩机的变容量设备和具有该变容量设备的空调器的驱动方法 Download PDF

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CN1993555B CN2005800267308A CN200580026730A CN1993555B CN 1993555 B CN1993555 B CN 1993555B CN 2005800267308 A CN2005800267308 A CN 2005800267308A CN 200580026730 A CN200580026730 A CN 200580026730A CN 1993555 B CN1993555 B CN 1993555B
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Abstract

在依照本发明的用于旋转压缩机的变容量设备和具有该变容量设备的空调器的操作方法中，一阀孔(14)形成在汽缸上，滑动阀(81)可滑动地插入阀孔(14)中，一旁通孔(15)与阀孔(14)相交地形成，并与汽缸(10)的吸入孔(12)连通，这样，降低了被旁通的制冷剂的阻力，因而可以在冷却能力下降的情况下执行操作。因此，可以大大提高压缩机的效率。而且，采用该变容量设备的空调器可以执行多种操作模式，由于变容量操作，可以降低不必要的电力消耗。另外，简化了变容量设备的结构，从而降低生产成本，简化组件，因而提高生产率。而且，通过使用价格低廉且可靠的先导阀(91)，可以快速、准确地切换滑动阀(81)的背压。因此，依照本发明的变容量设备可以广泛地用于执行频繁冷却能力控制的压缩机或空调器，可以防止效率降低的发生。

Description

用于旋转压缩机的变容量设备和具有该变容量设备的空调器的驱动方法
技术领域
本发明涉及用于旋转压缩机的变容量设备，特别是涉及用于旋转压缩机的变容量设备和能够通过根据需要排出压缩腔的制冷剂气体来控制冷却能力的操作方法。
背景技术
一般而言，旋转压缩机用于空调器。随着空调器功能的多样化，需要能够改变其容量的旋转压缩机。
在用于改变旋转压缩机容量的技术中，所谓的采用逆变器电机来控制压缩机转数的逆变器方法是众所周知的。然而，该方法由于下列原因存在问题。首先，逆变器电机本身价格昂贵，这导致单位成本的增加。而且，即使大多数空调器用作冷却设备，在冷环境下提高冷却能力也比在暖环境下改善冷却能力更困难。
为此，代替逆变器方法，正在广泛使用“一种通过容量排除切换改变压缩制冷剂的能力的技术”(空转或压缩转换技术)，其中，在汽缸中被压缩的一部分制冷剂气体被引到汽缸外面，以改变压缩腔的容量。
然而，因为制冷剂通过阀旁通，所以采用空转或压缩转换技术的大多数变容量压缩机具有旁通回路阻力高的缺点。因而，容量排除操作的冷却能力下降率只有全容量操作时的冷却能力下降率的80～85％。
而且，因为这些压缩机不能快速切换操作模式，所以在将它们用于压缩机或空调器时存在需要频繁冷却能力控制的局限。
发明内容
因而，本发明的目的是，提供一种用于旋转压缩机的变容量设备和通过增加容量排除操作中的冷却能力下降率能够多样地控制空调器和防止不必要的电力消耗的、具有该变容量设备的空调器的操作方法。
本发明的另一个目的是，提供一种用于旋转压缩机的变容量设备和具有该变容量设备的空调器的操作方法，借此，变容量设备可以快速地转换操作模式，这样，它可以用于执行频繁冷却能力控制的压缩机或空调器。
为了实现上述目的，提供了一种用于旋转压缩机的变容量设备，其包括：设置有与蒸发器连通的吸气管和与冷凝器连通的排气管的壳体；固定地安装在壳体内部的汽缸，其具有：在径向方向贯穿形成的吸入孔，该吸入孔直接与吸气管连通；在径向方向相对于吸入孔成一预定角度地贯穿形成的阀孔；在轴向方向贯穿阀孔的中间部分的旁通孔，其排除一部分制冷剂；和导向吸入腔的连通孔，冷冻剂排除到旁通孔；多个支承板，其形成有：通过遮盖汽缸的上、下两侧一起形成的内部空间；与汽缸的内部空间连通并排出压缩制冷剂的排出孔；和在至少一侧上的气体流动路径，气体流动路径将旁通孔与连通孔连接在一起；滚动活塞，所述滚动活塞与以恒定速度旋转的驱动电机的旋转轴耦接在一起，当在汽缸内部环行时，滚动活塞通过离心力压缩制冷剂气体；叶片，其以在径向上可活动的方式耦接于汽缸的叶片缝隙，以压紧地接触滚动活塞的外圆周表面，叶片将汽缸的内部空间分割成吸入腔和压缩腔；滑动阀，其安装在汽缸的阀孔中，以在径向方向上滑动，滑动阀打开和关闭汽缸的旁通孔；和背压切换单元，背压切换单元向滑动阀的后表面差异地供给背压，这样，滑动阀根据压缩机的操作模式在阀孔内部滑动，以打开和关闭旁通孔，所述阀孔形成在入口端的汽缸压力变得低于壳体内的压力的地方。
为了实现上述目的，提供了一种用于旋转压缩机的变容量设备，其包括：设置有与蒸发器连通的吸气管和与冷凝器连通的排气管的壳体；固定地安装在壳体内部的汽缸，其具有：在径向方向贯穿形成的吸入孔，该吸入孔直接与吸气管连通；在径向方向上形成在吸入孔一侧的叶片缝隙；在径向方向相对于吸入孔成一预定角度地贯穿形成的阀孔；在径向方向上贯穿阀孔的中间部分的旁通孔，其排除一部分制冷剂；多个支承板，其形成有：通过遮盖汽缸的上、下两侧一起形成的内部空间；与汽缸的内部空间连通并排出压缩制冷剂的排出孔；和在至少一侧上的储气凹槽，储气凹槽与汽缸的旁通孔连通，以便储气凹槽临时储存制冷剂，并将该制冷剂通过旁通孔返回汽缸；滚动活塞，所述滚动活塞与以恒定速度旋转的驱动电机的旋转轴耦接在一起，当在汽缸内部环行时，滚动活塞通过离心力压缩制冷剂气体；叶片，其以在径向上可活动的方式耦接于汽缸的叶片缝隙，以压紧地接触滚动活塞的外圆周表面，叶片将汽缸的内部空间分割成吸入腔和压缩腔；滑动阀，其安装在汽缸的阀孔中，以在径向方向上滑动，滑动阀打开和关闭汽缸的旁通孔；和背压切换单元，背压切换单元向滑动阀的后表面差异地供给背压，这样，滑动阀根据压缩机的操作模式在阀孔内部滑动，以打开和关闭旁通孔，所述阀孔形成在入口端的汽缸压力变得低于壳体内的压力的地方。
为了实现上述目的，提供了一种用于旋转压缩机的变容量设备，其包括：设置有与蒸发器连通的吸气管和与冷凝器连通的排气管的壳体；固定地安装在壳体内部的汽缸，其具有：在径向方向贯穿形成的吸入孔，该吸入孔直接与吸气管连通；在径向方向上形成在吸入孔一侧的叶片缝隙；在径向方向相对于吸入孔成一预定角度地贯穿形成的阀孔；和在径向方向上贯穿阀孔的中间部分的旁通孔，其排除一部分制冷剂；多个支承板，其形成有：通过遮盖汽缸的上、下两侧一起形成的内部空间；与汽缸的内部空间连通并排出压缩制冷剂的排出孔；和位于至少一侧的导孔，所述导孔与汽缸的旁通孔连通，并贯穿外圆周表面；储气容器，其连接于支承板的导孔，所述储气容器安装在壳体外面，以便临时储存从汽缸排除的制冷剂并将该制冷剂通过旁通孔返回汽缸；滚动活塞，所述滚动活塞与以恒定速度旋转的驱动电机的旋转轴耦接在一起，当在汽缸内部环行时，滚动活塞通过离心力压缩制冷剂气体；叶片，其以在径向上可活动的方式耦接于汽缸的叶片缝隙，以压紧地接触滚动活塞的外圆周表面，叶片将汽缸的内部空间分割成吸入腔和压缩腔；滑动阀，其安装在汽缸的阀孔中，以在径向方向上滑动，滑动阀打开和关闭汽缸的旁通孔；和背压切换单元，背压切换单元向滑动阀的后表面差异地供给背压，这样，滑动阀根据压缩机的操作模式在阀孔内部滑动，以打开和关闭旁通孔，所述阀孔形成在入口端的汽缸压力变得低于壳体内的压力的地方。
为了实现上述目的，提供了一种设置有权利要求1和2所述的变容量旋转压缩机的空调器的操作方法，该方法包括：启动运行模式，其中，当启动包括旁通孔与位于汽缸上、打开和关闭旁通孔的滑动阀的旋转压缩机时，执行该操作，汽缸内部的一部分压缩气体通过旁通孔排除一定时间段；动力运行模式，其中，比较室内单元温度与设定温度(A)，启动运行模式期间，当室内单元温度高于设定温度(A)时，滑动阀堵塞汽缸旁通孔的状态下，执行该操作；节约运行模式，其中，比较室内单元温度与设定温度(A)，当室内单元温度低于设定温度(A)时，执行该操作，通过打开汽缸的旁通孔排除一部分压缩气体；和停止模式，其中，比较室内单元温度与设定温度(B)，节约运行模式期间，当室内单元温度低于设定温度(B)时，通过断电，停止操作。
效果
在依照本发明的用于旋转压缩机的变容量设备和具有该变容量设备的空调器的操作方法中，一阀孔形成在汽缸上，一滑动阀可滑动地插入阀孔中，一旁通孔与阀孔相交地形成，并与汽缸的吸入孔连通，这样，降低了被旁通的制冷剂的阻力，因而可以在冷却能力下降的情况下执行操作。因此，可以大大提高压缩机的效率。而且，采用该变容量设备的空调器可以执行多种操作模式，由于变容量操作，可以降低不必要的电力消耗。另外，简化了变容量设备的结构，从而降低生产成本，简化组件，因而提高生产率。
而且，通过使用价格低廉且可靠的先导阀，可以快速、准确地切换滑动阀的背压。因此，依照本发明的变容量设备可以广泛地用于执行频繁冷却能力控制的压缩机或空调器，可以防止效率降低的发生。
附图说明
图1显示了具有依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的空调器的方框图；
图2是沿图1的I-I线剖取的剖视图；
图3显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的装配剖视图；
图4显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的分解透视图；
图5显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的全容量操作工序的视图；
图6显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机中的容量排除操作工序的视图；
图7显示了依照本发明另一实施例的可变容量式旋转压缩机的剖视图；
图8显示了依照本发明又一实施例的可变容量式旋转压缩机的剖视图；
图9和10显示了依照本发明的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的变更例子的剖视图和分解透视图；
图11和12显示了依照本发明的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的另一变更例子的剖视图和分解透视图；
图13是采用依照本发明的可变容量式旋转压缩机的背压切换单元的另一实施例的空调器的方框图；和
图14是利用依照本发明的可变容量式旋转压缩机的空调器的流程图。
具体实施方式
现在参照附图，将详细描述用于依照本发明的旋转压缩机的变容量设备及其操作方法。
图1显示了具有依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的空调器的方框图，图2是沿图1的I-I线剖取的剖视图，图3显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的装配剖视图，图4显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的分解透视图，图5显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机的全容量操作工序的视图，图6显示了依照本发明实施例的可变容量式旋转压缩机中的容量排除操作工序的视图，图7显示了依照本发明另一实施例的可变容量式旋转压缩机的剖视图，图8显示了依照本发明又一实施例的可变容量式旋转压缩机的剖视图，图9和10显示了依照本发明的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的变更例子的剖视图和分解透视图，图11和12显示了依照本发明的可变容量式旋转压缩机的滑动阀的另一变更例子的剖视图和分解透视图，图13是采用依照本发明的可变容量式旋转压缩机的背压切换单元的另一实施例的空调器的方框图，以及图14是利用依照本发明的可变容量式旋转压缩机的空调器的流程图。
如图1所示，依照本发明的旋转压缩机包括：连接于吸气管(SP)和排气管(DP)的壳体1；安装在壳体1上侧、产生旋转力的电机单元；和安装在壳体1的下侧、通过由电机单元产生的旋转力压缩制冷剂的压缩机单元。
电机单元包括：固定在壳体1内部的定子(Ms)，其从外部接收电力；和设置在定子(Ms)内部旋转的转子(Mr)，转子(Mr)与定子(Ms)之间有一定间隙，转子(Mr)与定子(Ms)相互配合。
压缩机单元包括：具有环形形状的汽缸10，其安装在壳体1内部；主支承板(主轴承)20和副支承板(副轴承)30，主支承板(主轴承)20和副支承板(副轴承)30遮盖汽缸10的上、下两侧，一起形成内部空间(V)；旋转轴40，其压紧地插入转子(Mr)中，旋转轴40由主轴承20和副轴承30支撑并传递旋转力；滚动活塞50，其可旋转地耦接于旋转轴40的偏心部分41，当滚动活塞50在汽缸10的内部空间内环行时压缩制冷剂；耦接于汽缸10的叶片60，叶片60在径向方向上可动，以便压紧地接触滚动活塞50的外圆周表面，叶片60将汽缸10的内部空间(V)分割成吸入腔和压缩腔；和排出阀70，其可打开和可关闭地耦接于在主轴承20的中心部分设置的排出口21的前端，排出阀70限制从压缩腔排出的制冷剂气体。
压缩机单元还包括：容量改变单元80，其设置在汽缸10一侧，用于改变压缩室的容量；和背压切换单元90，其连接于容量改变单元80，用于通过由压缩机的操作模式引起的压差操作容量改变单元80。
如图1-3所示，汽缸10形成环形形状以便允许滚动活塞50进行相对运动，该汽缸10包括：线性形成在其一侧以允许叶片60在径向方向上线性移动的叶片缝隙11；在径向方向上贯穿形成在叶片缝隙11一侧的吸入孔12，吸入孔12与吸气管(SP)连通；形成在叶片缝隙11另一侧的排出导槽13，排出导槽13与主轴承20的排出口21连通，以引导制冷剂气体排出；形成在叶片缝隙11一侧的阀孔14，阀孔14指向汽缸10外面；一部分制冷剂气体在汽缸中被压缩，旁通孔15，其在轴向方向上贯穿形成在阀孔14下面，旁通孔15与阀孔14连通，以便排除制冷剂；和连通孔16，其形成在与旁通孔15相对的一侧，连通孔16允许副轴承30的气体流动路径32(将在后面描述)与吸入孔12连通。
优选地，阀孔14形成在入口端的汽缸压力低于壳体10的内部压力的地方，即形成在从吸入孔12沿旋转活塞旋转的方向大约170～200°、更特别是大约180～190°的范围之内的地方，阀孔14具有的直径相当于汽缸10高度的约30-55％。因而，可以使容量排除操作时的冷却能力变化到约50％，并可以防止压缩机的效率降低。
而且，优选地，为了减少被排除的制冷剂气体的流动路径阻力，旁通孔15的直径可以等于或大于阀孔14的直径。
副轴承30具有圆盘形状，圆盘形状在其中心具有在径向方向上支撑旋转轴的轴承孔31，副轴承30包括其中的气体流动路径32，其允许汽缸10的旁通孔15与连通孔16连通。
如图1-3所示，气体流动路径32可以贯穿副轴承30的内部。但是，根据需要，气体流动路径32可以开槽在接触汽缸10下表面的副轴承30的部分上，即开槽在副轴承表面的上表面上。
如图7所示，副轴承30具有储气凹槽33，储气凹槽33与旁通孔14连通，临时储存被排除的制冷剂气体，并在滚动活塞50经过阀孔14时允许制冷剂气体回流到汽缸10中。
为此，阀孔14沿径向方向形成在汽缸10的吸入孔12一侧，旁通孔15沿轴向方向形成在阀孔14的中间，与储气凹槽33连通。
这里，储气凹槽33可形成在副轴承30内部。更优选地，储气凹槽33开槽在接触汽缸10下表面的副轴承30的部分上，以便有利于制造工序。而且，形成的储气凹槽33体积优选相当于汽缸体积的约50％，以便防止压缩从汽缸旁通之后被储存的制冷剂。
储气空间也可以形成在副轴承30的外边缘上。即，如图8所示，导孔34贯穿形成在副轴承30的外圆周表面上，以便与汽缸10的旁通孔34连通，穿过壳体10的连接管35连接于导孔34的外侧，具有预定体积的储气容器36连接于连接管35的一端。
这里，优选地，储气容器36的内部体积大于汽缸体积的50％，以免压缩从汽缸旁通之后被储存的制冷剂。
如图3和4所示，容量改变单元80包括：滑动阀81，其滑动地插入汽缸10的阀孔14中，用于打开和关闭旁通孔15；放置在滑动阀81后侧的阀止挡件82，其固定到阀孔14外径上，用来限制滑动阀81的运动；和介于滑动阀81与阀止挡件82之间的阀弹簧83，用于弹性地支撑滑动阀81。
滑动阀81形成圆筒体，使得邻接汽缸10内径的滑动阀81一端(前端)封闭，以堵塞阀孔14，在其另一端(后端)的外圆周表面上，贯穿形成停止突起81a，以通过触及阀停止突起14a，限制阀81的移动距离，阀停止突起14a设置在阀孔14外径侧的内圆周表面上。
而且，一弹簧固定端81b阶梯状地形成在滑动阀81前端的内圆周表面上，以固定阀弹簧83，阀停止突起81a形成圆柱形状或圆弧形状。
而且，优选地，滑动阀81具有足够长的长度，以允许在滑动阀81关闭时其前端外表面与汽缸10的内圆周表面几乎对齐，或者具有足够长的长度，以允许滑动阀81被阀孔14遮盖至0.1～0.5mm的程度，这样，能够防止余隙体积和压缩气体泄漏。
阀止挡件82在其中心具有背压孔82a，背压孔82a与阀孔14连通，并通过在阀止挡件82外表面延伸地形成背压管部分，连接到后面描述的背压切换单元90的公共连接管94。弹簧固定凹槽82c开槽在阀止挡件82内表面的中心，这样，阀弹簧83的另一端可以压紧地插入和固定在其上面。优选地，弹簧固定凹槽82c形成为与背压孔82a连通。
这里，优选地，通孔1a形成在壳体1上，与阀孔14连通，滑动阀81、阀弹簧83和阀止挡件82穿过通孔1a装配到一起，然后，安装止挡件支撑管84以支撑阀止挡件82。优选地，为了最小化引入焊接热，装配阀止挡件82之后，折叠(puckered)止挡件支撑管84的外端，然后，通过焊接耦接于背压管部分82b。
如图9和10所示，滑动阀181可形成两侧敞开的圆筒体。在这种情况下，板状副阀182安装在滑动阀181的前端，当汽缸10中出现过度压缩时，板状副阀182堵塞阀孔14，排除一部分压缩气体。
为此，用于防止分离副阀182的阀停止突起181a突出地形成在滑动阀181前端的内圆周表面上，限制副阀182的移动距离的副阀止挡件183压紧地插入到副阀182的后表面侧上，副阀182介于阀停止突起181a与副阀止挡件183之间。
副阀182形成圆板形状，可滑动地接触阀孔14的内圆周表面，副阀182在其外圆周表面具有用于排除压缩气体的气体流通凹槽182a。
副阀止挡件183具有在中心具有气体流通孔183a的环形形状，优选地，阀弹簧83的一端压紧地插入并固定到在气体流通孔183a一侧设置的弹簧固定端183b上。
这里，停止突起181b在滑动阀181后侧的外圆周表面上形成环形形状或圆弧形状，这样，当突起181b触及阀孔14的阀停止突起14a时，限制滑动阀的朝前运动。
如图11和12所示，滑动阀281形成具有封闭前端和敞口后端的圆筒体，当前端触及阀孔14时，可以限制阀281的运动。在这种情况下，优选地，阀停止突起14b形成在靠近汽缸的阀孔14一端的内圆周表面上，其具有环形形状，能够限制滑动阀281的运动。而且，优选地，连通凹槽14c形成在阀停止突起14b与旁通孔15之间，这样，滑动阀281前端的边缘在低压部分的范围之内。
如图1所示，背压切换单元90包括：确定滑动阀81后侧的压力的切换阀组件91；高压连接管92，其将壳体1的内部连接到切换阀组件91的高压侧入口；低压连接管93，其将气体吸入管(SP)的中间部分连接到切换阀组件91的低压侧入口，供给低压氛围；和公共连接管94，其将切换阀组件91的公共侧出口95c连接到滑动阀91的后侧，供给高压氛围或低压氛围。
切换阀组件91是一种先导阀，切换阀组件91包括：切换阀外壳95，其具有高压侧入口95a、低压侧入口95b和公共侧出口95c；切换阀96，其滑动地与切换阀外壳95的内部耦接，并有选择地将高压侧入口95a或低压侧入口95b连接到公共侧出口95c上；安装在切换阀外壳95一侧用于通过所施加的电力移动该切换阀96的电磁体97；和当切断施加于电磁体98的电力时使切换阀97回复到初始位置的压缩弹簧98。
高压连接管92的入口端可以连接到壳体1的下部分，并浸没于外壳内部的油中，以便在容量改变单元80的滑动阀81的后表面形成高压氛围，以及向容量改变单元80供给油。高压连接管92的入口端可以连接到壳体1的上部分，以便通过提供高压排出气体形成高压氛围。
未描述的参考标记181c是气体流通孔，281a是弹簧固定端。
现在将描述依照本发明的旋转压缩机的容量改变设备的操作效果。当电力施加于电机单元时，旋转轴41旋转，滚动活塞50在汽缸10的内部空间(V)之内环行，与叶片60形成一体积，这样，制冷剂气体被吸入、压缩并排出到壳体1中。制冷剂气体通过排气管(DP)排出到冷却循环设备的冷凝器2中，依次流过膨胀机构3和蒸发器4，然后通过吸气管(SP)进入汽缸10的内部空间(V)。重复执行这样的工序。
这里，依照采用变容量式压缩机的空调器的操作状态，变容量式压缩机在容量排除操作模式或全容量操作模式下操作。
首先，如图5所示，在全容量操作模式，通过向为先导阀的背压切换单元90的电磁体97施加电力，切换阀96克服切换阀弹簧98，移动到允许高压侧入口95a和公共侧出口95c相互连通。然后，高压制冷剂或油通过连接于壳体的高压连接管92、切换阀外壳95和公共连接管94被引入阀止挡件82的背压孔82a。这样，滑动阀81克服阀弹簧83、膨胀弹簧的弹性力，前进，以堵塞旁通孔15，以便在汽缸10内部空间(V)内压缩的制冷剂照原样被压缩，并被排出到壳体1中。
这里，因为形成在滑动阀81后端的停止突起81a触及阀孔14的阀停止突起14a，使阀81停止在阀81的前端表面几乎位于与汽缸10的内圆周表面相同的平面上的状态，所以在滚动活塞50的环行不被中断的时候，可以尽可能地防止压缩气体的泄漏。而且，如果油通过高压连接管92被引入，油不仅润滑滑动阀81的滑动表面，从而防止磨损，而且充满元件之间的间隙，从而防止压缩气体的泄漏，降低振动。因此，可以提高压缩机的可靠性和性能。
这里，当压缩机运行在全容量操作模式时，会发生阀震动现象。阀震动现象是因为汽缸10内部空间(V)的压力由于过度压缩而增加过多以及产生了通过增大反抗阀弹簧83回复力的汽缸10压力所获得的力大于供给给滑动阀81后表面的压力的部分而引起的滑动阀81微小震动的现象。在此情况下，滑动阀81的停止突起81b强烈地碰撞阀孔14的阀停止突起14a，增加了压缩机的噪音。
图9和图10中所示的是考虑到这样的问题所提出的滑动阀，当设置在其中的副阀182由汽缸的压力推动并瞬间与滑动阀181的带状座表面分离的时候，滑动阀181排除一部分压缩气体。这样，滑动阀181保保持与阀孔14的阀停止突起14a紧密附着，从而防止滑动阀181的阀噪音。
而且，因为连通凹槽14c占据的面积、即阀停止突起14b覆盖的面积减少了暴露于汽缸10的内部空间(V)的滑动阀28前端表面的面积，所以可以防止图11和图12的滑动阀281的震动。这样，即使压缩机执行过压缩操作，由于被压缩的制冷剂增压的面积减少，也能够防止在全容量操作期间拉动滑动阀10时出现的阀噪音。
接着，在容量排除操作时，如图6所示，切断施加到为先导阀的背压切换单元90的电磁体97的电力，这样，切换阀弹簧98回推切换阀96，以允许低压入口95b和公共侧出口95c连通。然后，从蒸发器4接收到吸气管(SP)内的低压制冷剂通过公共连接管94被引入阀止挡件82的背压孔82a。这样，滑动阀81在为膨胀弹簧的阀弹簧83的回复力作用下后退，这样，旁通孔15打开，汽缸10内部空间(V)中被压缩的一部分制冷剂通过旁通孔15被排除。被排除的制冷剂通过副轴承30的气体流动路径32和汽缸的连通孔16流入吸入孔12，以致被重新吸入汽缸10的内部空间(V)。被排除的制冷剂也可以临时储存在图7所示的副轴承30的储气凹槽33内或者临时储存在图8所示放置在壳体外面的储气容器36内，当滚动活塞50经过时，回流到汽缸10的内部空间(V)内。因此，压缩机容量可以下降约50％的同时，也能够简化压缩机结构，这样，可以实施各种操作模式，以及可以改善压缩机的效率。
在空调器使用四通阀和执行冷却与加热两种操作的情况下，从制冷剂管的中间部分分叉的旁通管可以连接于阀止挡件的背压管部分、即滑动阀的后表面，在压缩机结构中不用专门使用先导阀。
即，如图13所示，旁通管304从室内单元302或室外单元与置于室外单元301与室内单元302之间的四通阀303之间的制冷剂管(例如，附图中的室内单元的制冷剂管)的中间部分分叉，连接到阀止挡件82的背压孔82a。
例如，如果旁通管304从四通阀303与室内单元302之间的制冷剂管分叉，在冷却操作期间制冷剂经过起蒸发器作用的室内单元302时，其压力下降，在该状态下，一部分制冷剂被引入背压管部分82b。然而，因为引入背压管部分82b的制冷剂压力低于汽缸10的压力，所以，滑动阀81后退，允许执行容量排除操作。加热操作期间，一部分高压状态的制冷剂在被引入起冷凝器作用的室内单元302之前，通过旁通管304引入背压管部分82b，从而向前移动滑动阀81，以堵塞旁通孔15。这样，以全容量操作模式自动操作压缩机。
尽管没有在附图中显示，如果旁通管从四通阀与室外单元之间的制冷剂管分叉，则以与上述相反的方式进行操作。即，在冷却操作期间，以全容量操作模式操作压缩机，在加热操作期间，以容量排除操作模式操作压缩机。
如图14所示，可以以图14所描述的方式操作采用依照本发明的压缩机的空调器。首先，在空调器启动阶段，压缩机被控制在容量排除操作模式(启动运行模式)一定时间段。这里，控制单元检测室内单元的温度，并确定室内单元温度是否高于设定温度(A)。如果室内单元温度高于设定温度(A)，压缩机控制在全容量操作模式(启动运行模式)，而如果室内单元温度低于设定温度(A)且高于设定温度(B)，压缩机被控制，保持在容量排除操作模式(节约操作模式)下操作。
然后，在由于上述步骤中室内单元温度高于设定温度(A)而将其操作模式转换为全容量操作模式之后操作压缩机的工序中，不断地检测室内单元温度。在这样的工序中，确定室内单元温度是否低于设定温度(A)。如果室内单元温度低于设定温度(A)，压缩机再次转换成容量排除操作模式(节约操作模式)。但是，如果室内单元温度高于设定温度(A)，压缩机被控制，保持在全容量操作模式(动力运行模式)下操作。这里，根据需要，压缩机可以交替地在全容量操作模式和容量排除操作模式下操作。
然后，在由于上述步骤中室内单元温度低于设定温度(A)而将其操作模式转换为容量排除操作模式之后操作压缩机的工序中，不断地检测室内单元温度。在这样的工序中，确定室内单元温度是否低于设定温度(B)。如果低于设定温度(B)，则停止压缩机。但是，如果室内单元温度仍然高于设定温度(B)，则压缩机被控制，保持在容量排除操作模式(节约操作模式)下操作。而且，根据需要，可以交替地执行容量排除操作和停止模式。
因为在空调器启动时压缩机在容量排除操作模式操作，所以，压缩载荷小，这有利于压缩机的启动，甚至在高压侧与低压侧之间的压力平衡被破坏时，压缩机也有可能启动。这样，可以缩短重复启动所需要的次数。而且，可以降低启动期间压缩机的振动，以及可以防止由于压缩气体的逆流引起的旋转轴的逆转。
用于旋转压缩机的变容量设备和具有该变容量设备的空调器的操作方法可以用于需要压缩机的各个设备，例如空调器、冷藏库、陈列橱等等。
对本领域技术人员来说，显而易见，在没有背离本发明的精神或范围的情况下，对本发明可以进行各种各样的修改和变形。因而，意图是，本发明覆盖了落入附带的权利要求书及其等同物的范围之内的本发明的所有修改和变形。

Claims (28)

1.一种具有变容量设备的旋转压缩机，其包括：
设置有与蒸发器连通的吸气管和与冷凝器连通的排气管的壳体；
固定地安装在壳体内部的汽缸，其具有：在径向方向贯穿形成的吸入孔，该吸入孔直接与吸气管连通；在径向方向相对于吸入孔成一预定角度地贯穿形成的阀孔；在轴向方向贯穿阀孔的中间部分的旁通孔，其排除一部分制冷剂；和导向到吸入腔的连通孔，冷冻剂排除到所述旁通孔；
多个支承板，其形成有：通过遮盖汽缸的上、下两侧一起形成的内部空间；与汽缸的内部空间连通并排出压缩制冷剂的排出孔；和在至少一侧上的气体流动路径，该气体流动路径将旁通孔与连通孔连接在一起；
滚动活塞，所述滚动活塞与以恒定速度旋转的驱动电机的旋转轴耦接在一起，当在汽缸内部环行时，滚动活塞通过离心力压缩制冷剂气体；
叶片，其以在径向上可活动的方式耦接于汽缸的叶片缝隙，以压紧地接触滚动活塞的外圆周表面，并且叶片将汽缸的内部空间分割成吸入腔和压缩腔；
滑动阀，其安装在汽缸的阀孔中，以在径向方向上滑动，并且滑动阀打开和关闭汽缸的旁通孔；和
背压切换单元，背压切换单元向滑动阀的后表面差异地供给背压，使得滑动阀根据压缩机的操作模式在阀孔内部滑动，以打开和关闭旁通孔；
其中，所述阀孔形成在入口端的汽缸压力变得低于壳体内的压力的地方。
2.一种具有变容量设备的旋转压缩机，其包括：
设置有与蒸发器连通的吸气管和与冷凝器连通的排气管的壳体；
固定地安装在壳体内部的汽缸，其具有：在径向方向贯穿形成的吸入孔，该吸入孔直接与吸气管连通；在径向方向上形成在吸入孔一侧的叶片缝隙；在径向方向相对于吸入孔成一预定角度地贯穿形成的阀孔；在轴向方向上贯穿阀孔的中间部分的旁通孔，其排除一部分制冷剂；
多个支承板，其形成有：通过遮盖汽缸的上、下两侧一起形成的内部空间；与汽缸的内部空间连通并排出压缩制冷剂的排出孔；和在至少一侧上的储气凹槽，储气凹槽与汽缸的旁通孔连通，从而储气凹槽临时储存制冷剂，将该制冷剂通过旁通孔返回汽缸；
滚动活塞，所述滚动活塞与以恒定速度旋转的驱动电机的旋转轴耦接在一起，当在汽缸内部环行时，滚动活塞通过离心力压缩制冷剂气体；
叶片，其以在径向上可活动的方式耦接于汽缸的叶片缝隙，以压紧地接触滚动活塞的外圆周表面，并且叶片将汽缸的内部空间分割成吸入腔和压缩腔；
滑动阀，其安装在汽缸的阀孔中，以在径向方向上滑动，并且滑动阀打开和关闭汽缸的旁通孔；和
背压切换单元，背压切换单元向滑动阀的后表面差异地供给背压，使得滑动阀根据压缩机的操作模式在阀孔内部滑动，以打开和关闭旁通孔；
其中，所述阀孔形成在入口端的汽缸压力变得低于壳体内的压力的地方。
3.一种具有变容量设备的旋转压缩机，其包括：
设置有与蒸发器连通的吸气管和与冷凝器连通的排气管的壳体；
固定地安装在壳体内部的汽缸，其具有：在径向方向贯穿形成的吸入孔，该吸入孔直接与吸气管连通；在径向方向上形成在吸入孔一侧的叶片缝隙；在径向方向相对于吸入孔成一预定角度地贯穿形成的阀孔；和在轴向方向上贯穿阀孔的中间部分的旁通孔，其排除一部分制冷剂；
多个支承板，其形成有：通过遮盖汽缸的上、下两侧一起形成的内部空间；与汽缸的内部空间连通并排出压缩制冷剂的排出孔；和位于至少一侧的导孔，所述导孔与汽缸的旁通孔连通，并贯穿外圆周表面；
储气容器，其连接于支承板的导孔，所述储气容器安装在壳体外面，以便临时储存从汽缸排除的制冷剂并将该制冷剂通过旁通孔返回汽缸；
滚动活塞，所述滚动活塞与以恒定速度旋转的驱动电机的旋转轴耦接在一起，当在汽缸内部环行时，滚动活塞通过离心力压缩制冷剂气体；
叶片，其以在径向上可活动的方式耦接于汽缸的叶片缝隙，以压紧地接触滚动活塞的外圆周表面，叶片将汽缸的内部空间分割成吸入腔和压缩腔；
滑动阀，其安装在汽缸的阀孔中，以在径向方向上滑动，滑动阀打开和关闭汽缸的旁通孔；和
背压切换单元，背压切换单元向滑动阀的后表面差异地供给背压，使得滑动阀根据压缩机的操作模式在阀孔内部滑动，以打开和关闭旁通孔；
其中，所述阀孔形成在入口端的汽缸压力变得低于壳体内的压力的地方。
4.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，阀孔的直径相当于汽缸高度的30～55％。
5.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，旁通孔的直径等于或大于阀孔的直径。
6.如权利要求1所述的旋转压缩机，其中，气体流动路径通过贯穿支承板的内部形成。
7.如权利要求1所述的旋转压缩机，其中，气体流动路径在紧密附着于汽缸的支承板的接触表面上开槽形成。
8.如权利要求2所述的旋转压缩机，其中，储气凹槽形成在支承板中。
9.如权利要求2所述的旋转压缩机，其中，储气凹槽在紧密附着于汽缸的支承板的接触表面上开槽形成。
10.如权利要求2或9所述的旋转压缩机，其中，储气凹槽的体积相当于汽缸体积的50％或大于汽缸体积的50％。
11.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，滑动阀形成圆筒体，使得滑动阀靠近汽缸内径的一侧被封闭以便堵塞阀孔，并且其另一侧被打开；
其中，阀停止突起阶梯状地形成在阀孔中间侧的圆周表面上，停止突起形成在滑动阀敞开侧的外圆周表面上，以便通过触及阀孔的阀停止突起来限制该阀的运动。
12.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，滑动阀形成两端都敞开的圆筒体，该设备还包括靠近其一端的副阀，以便当汽缸中发生过度压缩时，堵塞阀孔，并排除一部分压缩气体；
其中，阀停止突起阶梯状地形成在阀孔中间侧的圆周表面上，停止突起形成在滑动阀的靠近与所述副阀相反的一端的敞开侧的外圆周表面上，以便通过触及阀孔的阀停止突起来限制该阀的运动。
13.如权利要求12所述的旋转压缩机，其中，副阀形成板状阀，板状阀在其外圆周表面具有气体流通凹槽并且在滑动阀内滑动，用于防止板状阀分离的阀停止突起形成在靠近汽缸的副阀的内圆周表面上，限制板状阀移动距离的副阀止挡件设置在板状阀的后侧。
14.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，滑动阀形成圆筒体，使得滑动阀靠近汽缸内径的一侧被封闭以便堵塞阀孔，并且其另一侧被打开；
其中，阀停止突起阶梯状地形成在靠近汽缸的阀孔一端的圆周表面上，以便当滑动阀的封闭侧一端触及该阀停止突起时，限制该阀的运动。
15.如权利要求14所述的旋转压缩机，其中，连通凹槽开槽在阀停止突起与旁通孔之间，使得靠近汽缸的滑动阀的前端表面的一部分在构成低压部分的旁通孔的压力范围之内。
16.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，阀止挡件设置在汽缸的阀孔的外径侧，以便限制滑动阀的分离。
17.如权利要求16所述的旋转压缩机，其中，阀止挡件包括延伸形成的背压管部分，使得与阀孔连通的背压孔形成在其中心部分，并连接于背压切换单元。
18.如权利要求16所述的旋转压缩机，其中，弹性元件介于滑动阀与阀止挡件之间。
19.如权利要求18所述的旋转压缩机，其中，弹性元件为膨胀弹簧，以便当滑动阀的靠近汽缸的一侧的压力与背压平衡时，通过朝阀止挡件拉动滑动阀，打开旁通孔。
20.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，背压切换单元包括：
确定滑动阀后侧的压力的切换阀组件；
高压连接管，其将壳体的内部连接到切换阀组件的高压侧入口，并供给高压氛围；
低压连接管，其将吸气管的中间部分连接到切换阀组件的低压侧入口，并供给低压氛围；和
公共连接管，其将切换阀组件的公共侧出口连接到滑动阀的后侧，并供给高压氛围或低压氛围。
21.如权利要求20所述的旋转压缩机，其中，切换阀组件包括：
切换阀外壳，其具有高压侧入口、低压侧入口和公共侧出口；
切换阀，其滑动地耦接于切换阀外壳的内部，并有选择地将高压侧入口或低压侧入口连接到公共侧出口；
安装在切换阀外壳一侧、通过所施加的电力移动该切换阀的电磁体；和
用于当切断施加于该电磁体的电力时将该切换阀复位的弹性元件。
22.如权利要求20所述的旋转压缩机，其中，高压连接管连接于壳体的下部分，从而浸没在壳体内部充入的油中。
23.如权利要求20所述的旋转压缩机，其中，高压连接管连接于壳体的上部分，从而将排出的制冷剂气体引入壳体。
24.如权利要求1-3之一所述的旋转压缩机，其中，背压切换单元包括：
安装在室外单元与室内单元之间的四通阀，其切换制冷剂的流动方向；和
旁通管，其从将四通阀连接到室内单元或室外单元的制冷剂管的中间部分分叉，并与滑动阀的后表面连通。
25.一种设置有权利要求1或2所述的旋转压缩机的空调器的操作方法，该方法包括以下步骤：
启动运行模式，其中，当包括旁通孔和位于汽缸上的、打开和关闭旁通孔的滑动阀的旋转压缩机被启动时，执行所述启动运行模式，一定时间段中，汽缸内部的一部分压缩气体通过旁通孔被排除；
动力运行模式，其中，比较室内单元温度与第一设定温度(A)，启动运行模式期间，在室内单元温度高于第一设定温度(A)时，在滑动阀堵塞汽缸的旁通孔的状态下，执行所述动力运行模式；
节约运行模式，其中，比较室内单元温度与第一设定温度(A)，在动力运行模式期间，当室内单元温度低于第一设定温度(A)时，执行所述节约运行模式，通过打开汽缸的旁通孔排除一部分压缩气体；和
停止模式，其中，比较室内单元温度与第二设定温度(B)，节约运行模式期间，当室内单元温度低于第二设定温度(B)时，通过断电停止操作。
26.如权利要求25所述的方法，其中，如果在启动运行模式中，室内单元的温度低于第一设定温度(A)，则比较室内单元的温度与第二设定温度(B)，如果室内单元的温度高于第二设定温度(B)，则继续执行启动运行模式，而如果室内单元的温度低于第二设定温度(B)，则执行停止模式。
27.如权利要求25所述的方法，其中，如果在动力运行模式中，室内单元的温度仍然高于第一设定温度(A)，则连续执行动力运行模式。
28.如权利要求25所述的方法，其中，如果在所述节约运行模式中，室内单元温度仍然高于第二设定温度(B)，在动力运行模式下进行操作。
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