近十年來(lái)，渦旋式制冷壓縮機(jī)開始走進(jìn)人們的生活。作為一種新形式的制冷壓縮機(jī)，它是目前為先進(jìn)、完善的壓縮機(jī)。20 世紀(jì)初，Cruex 研究并發(fā)明了渦旋式制冷壓縮機(jī)，但由于當(dāng)時(shí)渦旋型線加工設(shè)備不先進(jìn)，并未得到快速發(fā)展。20 世紀(jì)末，渦旋式壓縮機(jī)得到進(jìn)一步利用和發(fā)展。我國(guó)在商用空調(diào)和柜式空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用渦旋式制冷壓縮機(jī)，為人們的生活和工作帶來(lái)了很大方便。

1、渦旋式制冷壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

1.1渦旋式制冷壓縮機(jī)概述

渦旋式制冷壓縮機(jī)是一種容積使壓縮制冷壓縮機(jī)，壓縮部件由靜動(dòng)渦旋盤組成，包括具有使通過(guò)壓縮機(jī)殼體內(nèi)部氣體分路流動(dòng)方式以減少夾帶的油的特征。殼體內(nèi)，很多氣體向上流動(dòng)來(lái)降低向下流動(dòng)朝向油量。為了達(dá)到此目的，壓縮機(jī)中電動(dòng)機(jī)可使用套筒包圍。此套筒中的引導(dǎo)氣流通道處于電動(dòng)機(jī)的上定子端與下定子端中。在一些具體的例子中，與在定子與電動(dòng)機(jī)殼體間的兩氣體通道重要地對(duì)吸入進(jìn)口定位。此進(jìn)口內(nèi)部的位置使一通道接納進(jìn)入氣體與此流動(dòng)，分為沿著相反的方向流動(dòng)，也就是向下流動(dòng)、向上流動(dòng)。同時(shí)，吸入擴(kuò)散件、擋板等也能有利于分離汽油。

1.2渦旋式制冷壓縮機(jī)工作的基本原理

渦旋式制冷壓縮機(jī)是由兩個(gè)雙函數(shù)方程型線的動(dòng)渦盤與靜渦盤組合而成。在壓縮和吸氣中，在機(jī)架上固定靜盤，動(dòng)盤是由驅(qū)動(dòng)偏心軸驅(qū)動(dòng)并受防自動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)構(gòu)的限制，在靜盤基圓中心圍繞，作小幅度的平面轉(zhuǎn)動(dòng)。氣體在空氣濾芯吸入靜盤外圍，在偏心軸的旋轉(zhuǎn)下，在動(dòng)盤和靜盤的噬合下，氣體組合而成多個(gè)月牙，形成了壓縮腔內(nèi)壓縮機(jī)。

1.3渦旋式制冷壓縮機(jī)的主要特點(diǎn)

由于渦旋壓縮機(jī)的特殊設(shè)計(jì)，已經(jīng)被譽(yù)為節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋壓縮機(jī)中的渦盤是主要運(yùn)行件，一般情況下，只有齪合，并不會(huì)磨損。由于使用期限很長(zhǎng)，被稱之為超靜壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)具有多種優(yōu)勢(shì)，如重量輕、結(jié)構(gòu)*、振動(dòng)頻率小、輸氣平穩(wěn)等，被普遍利用在運(yùn)輸業(yè)、工業(yè)和食品業(yè)中。渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)部件有：驅(qū)動(dòng)軸，可按照順時(shí)針或者逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；氣缸，形成相應(yīng)大小的內(nèi)部面積；滾輪，在氣缸四周面內(nèi)接觸，并在偏心部四面旋轉(zhuǎn)，可沿著周面開始滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并與內(nèi)周面形成用于吸入流體的腔室；機(jī)油流路，在軸承和驅(qū)動(dòng)軸之間設(shè)置，并有機(jī)油均勻流動(dòng)；排出端口，有利于流體腔室的連通；端口的吸引，它們?cè)诹黧w腔室連通，并能夠以相應(yīng)的角度來(lái)隔離。

2、研究渦旋式制冷壓縮機(jī)技術(shù)的實(shí)際情況

渦旋式制冷壓縮機(jī)技術(shù)一般圍繞調(diào)節(jié)變?nèi)萘?、拓展運(yùn)行范圍、研究零部件等方面發(fā)展。這幾個(gè)方面的功能不一，每個(gè)方面都非常關(guān)鍵，為推動(dòng)渦旋式制冷壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)揮著不可代替的作用。

2.1零件研究

在開發(fā)渦旋式制冷壓縮機(jī)中，一般針對(duì)如下幾方面進(jìn)行。一是優(yōu)化渦盤與型線，廣泛運(yùn)用渦旋式制冷壓縮機(jī)空氣和結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)科融合方法，對(duì)渦旋型線進(jìn)行優(yōu)化。在加大力度研究客戶開發(fā)渦盤材料中，進(jìn)一步強(qiáng)化渦盤熱力性能。二是摩擦與潤(rùn)滑零部件，需更加深入地研究渦盤的潤(rùn)滑性，建立完善的設(shè)計(jì)渦旋式制冷壓縮機(jī)渦盤摩擦潤(rùn)滑方案。方案中標(biāo)注設(shè)計(jì)中需要注意的問題，具體設(shè)計(jì)中要對(duì)應(yīng)注意的問題格外細(xì)心和謹(jǐn)慎。三是利用柔性機(jī)構(gòu)，盡可能防止泄露，強(qiáng)化渦旋式制冷壓縮機(jī)的使用質(zhì)量；四是電機(jī)。這類型的電機(jī)包括三種，即永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、異步感應(yīng)電機(jī)。其中，永磁同步電機(jī)具備質(zhì)量好、體積小等優(yōu)勢(shì)，受到了人們的廣泛重視，其技術(shù)也越來(lái)越成熟。永磁同步電機(jī)正逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的異步電機(jī)變頻調(diào)速。

2.2調(diào)節(jié)變?nèi)萘?/p>

從渦旋式制冷壓縮機(jī)實(shí)際情況上講，調(diào)節(jié)容量的壓縮機(jī)技術(shù)只有兩種，分別是變頻渦旋技術(shù)和數(shù)碼渦旋技術(shù)。

2001 年，谷輪企業(yè)正式向市場(chǎng)推出數(shù)碼渦旋技術(shù)。此技術(shù)具有控制簡(jiǎn)單、使用效率高、容量范圍大、系統(tǒng)零件少、無(wú)電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，剛剛推出就受到了各大企業(yè)的廣泛歡迎和使用。當(dāng)前，在渦旋式制冷壓縮機(jī)中，變頻技術(shù)的應(yīng)用已非常成熟。當(dāng)前，全封閉渦旋式制冷壓縮機(jī)的變頻調(diào)節(jié)包括二種方式，即交流變頻方式和直流變速方式。變頻調(diào)節(jié)是為了防止多次的開機(jī)和關(guān)機(jī)，以降低這部分的經(jīng)濟(jì)損失。但是，變頻調(diào)節(jié)控制技術(shù)除了具有溫度波動(dòng)小、控制精度高等優(yōu)勢(shì)，其不足在于成本較高。變頻器自身就具有耗能特點(diǎn)，且存在電磁干擾問題。從調(diào)節(jié)能量上講，無(wú)論是變頻技術(shù)還是數(shù)碼渦旋技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)各異。但是，從當(dāng)前*上講，變頻技術(shù)比數(shù)碼渦旋技術(shù)更受人們的歡迎和青睞。

2.3替代制冷劑的研究

當(dāng)前，渦旋式制冷壓縮機(jī)中的制冷劑取代包括兩項(xiàng)工作，

即開發(fā)CO2、開發(fā)R32R32 壓縮機(jī)。與以前的壓縮機(jī)對(duì)比來(lái)講，CO2 壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)尺寸小、吸排氣壓差大等特征。CO2 渦旋式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)方式以全封閉形式為主，排氣量與日常使用的制冷劑小很多，一般應(yīng)用在汽車空調(diào)、熱泵熱水器系統(tǒng)中。

2.4 拓展運(yùn)行范圍

渦旋式制冷壓縮機(jī)運(yùn)行范圍拓展技術(shù)中包括補(bǔ)氣技術(shù)、吸氣噴液。渦旋式制冷壓縮機(jī)的壓比受渦旋盤工作溫度的影響。噴液冷卻是確保渦旋盤與軸承正常運(yùn)作的主要手段。

當(dāng)前，渦旋式制冷壓縮機(jī)采納了降低排氣溫度技術(shù)。在向中間級(jí)壓縮腔對(duì)制冷劑進(jìn)行噴射中，壓縮功會(huì)隨之增加，在增大制冷劑的噴入比下，壓縮機(jī)的排氣溫度會(huì)隨之降低，噴入制冷劑會(huì)影響潤(rùn)滑油溫度，降低其溫度，進(jìn)而降低壓縮機(jī)功能的繼續(xù)增加。低溫環(huán)境中，為了使熱泵能夠繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)作，可使用經(jīng)濟(jì)器強(qiáng)化熱泵在低溫環(huán)境運(yùn)作中的性能。通過(guò)研究在溫度較低地區(qū)中所使用的熱泵技術(shù)后發(fā)現(xiàn)，使用渦旋式制冷壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能夠顯著強(qiáng)化熱泵制熱量，并且還能解決壓縮機(jī)排氣溫度太高這一問題。另外，使用吸氣管直接噴入液體也能夠降低吸氣的過(guò)熱度。上述冷卻內(nèi)部方法各有應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，需結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)噴液系統(tǒng)成本較低和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，針對(duì)性選擇相應(yīng)的冷卻方法，以快速完成冷卻工作。

3、渦旋式制冷壓縮機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展方向

3.1產(chǎn)品發(fā)展方向

與轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)對(duì)比，渦旋式制冷壓縮機(jī)獲取的利潤(rùn)較為可觀，在空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)有著廣闊的應(yīng)用前景。在渦旋式制冷壓縮機(jī)一些技術(shù)越發(fā)成熟的情況下，它在熱泵行業(yè)和冷凍冷藏行業(yè)也獲得了應(yīng)用。將來(lái)渦旋式制冷壓縮機(jī)將會(huì)在熱泵與冷凍冷藏領(lǐng)域中得到更加普遍的應(yīng)用，也將在這些領(lǐng)域應(yīng)用中挖掘出更多的應(yīng)用價(jià)值。

在逐步解決轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)大功率機(jī)型這一技術(shù)難題下，大功率直流變頻轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)得到了重視和研究，已經(jīng)在我國(guó)市場(chǎng)中得到應(yīng)用。成本上，大功率轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但綜合對(duì)比來(lái)講，無(wú)論是大功率轉(zhuǎn)子式變頻壓縮機(jī)還是渦旋式制冷壓縮機(jī)，其都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足，應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，選擇佳形式的壓縮機(jī)。渦旋式制冷壓縮機(jī)具有多臺(tái)并聯(lián)機(jī)的效能，在市場(chǎng)中有資格與單機(jī)頭螺桿式制冷壓縮機(jī)展開競(jìng)爭(zhēng)。在冷凍冷藏市場(chǎng)中，渦旋式制冷壓縮機(jī)得到了普遍應(yīng)用，在小型冷庫(kù)市場(chǎng)中增加顯著。

在日本，已經(jīng)開始批量生產(chǎn)CO2 渦旋式制冷壓縮機(jī)，廣泛應(yīng)用于CO2 熱泵熱水器，有效解決了R32 渦旋式制冷壓縮機(jī)技術(shù)?？梢?，R32 渦旋式制冷壓縮機(jī)和CO2 渦旋式制冷壓縮機(jī)定會(huì)得到令人滿意的應(yīng)用效果。在新能源汽車的快速發(fā)展下，電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)市場(chǎng)以掩耳不及迅雷之勢(shì)得以快速發(fā)展，而以渦旋結(jié)構(gòu)為主的電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)勢(shì)必會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 技術(shù)發(fā)展方向

分析渦旋式制冷壓縮機(jī)的實(shí)際應(yīng)用狀況，歸納日后幾年內(nèi)渦旋式制冷壓縮機(jī)的發(fā)展方向。

（1）提能，利用對(duì)采用渦旋式制冷壓縮機(jī)流體和結(jié)構(gòu)力學(xué)等各個(gè)學(xué)科組合而成的方法整合渦旋型線，尋求簡(jiǎn)化加工的方法。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，隨著對(duì)密封要求的提高，其機(jī)械摩擦損失越低。簡(jiǎn)言之，潤(rùn)滑性能要求的高低與機(jī)械摩擦損失的大小成反比。對(duì)壓縮機(jī)平衡機(jī)構(gòu)的完善和改進(jìn)，尤其是平衡軸向氣體力，可進(jìn)而強(qiáng)化渦旋式制冷壓縮機(jī)工作的有效性和可靠性。此外，需加大力度研究變頻電機(jī)，提高其負(fù)荷能效。

（2）對(duì)結(jié)構(gòu)要求高，新型的制冷工質(zhì)對(duì)設(shè)計(jì)渦旋式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)有著更高要求，尤其是研究R32 與CO2 渦旋式制冷壓縮機(jī)，必然會(huì)成為將來(lái)研究的重點(diǎn)。

（3）拓展運(yùn)行領(lǐng)域，深程度研究補(bǔ)氣增燴技術(shù)，強(qiáng)化拓展渦旋式制冷壓縮機(jī)運(yùn)行領(lǐng)域出現(xiàn)的一些技術(shù)問題探討，尤其要探討在熱泵中的實(shí)際應(yīng)用。

（4）輕量化技術(shù)，在人們逐漸注重舒適性下，渦旋式制冷壓縮機(jī)中的降低噪聲技術(shù)已被重視。輕量化技術(shù)的研究從電機(jī)和材料層面著手，以推動(dòng)渦旋式壓縮機(jī)輕量化技術(shù)的廣泛利用。

可見，渦旋式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)精密，具有振動(dòng)小、噪聲小、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。在制冷空調(diào)行業(yè)中，渦旋式制冷壓縮機(jī)有著非常可觀的應(yīng)用前景。但結(jié)合實(shí)際情況來(lái)講，我國(guó)對(duì)渦旋式制冷壓縮機(jī)技術(shù)的研究起步較晚，尚有很多不完善之處。針對(duì)這種情況，我國(guó)應(yīng)積極借鑒其他國(guó)家研究渦旋式制冷壓縮機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，有效解決我國(guó)渦旋式制冷壓縮機(jī)技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。