專利名稱：密封式壓縮機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于電冰箱、冷藏柜等的冷凍環(huán)路中的密封式壓縮機。
背景技術：
近年來，對于使用在比方說家用電冰箱等冷凍裝置中的密封式壓縮機而言，迫切希望其能夠達到很高的節(jié)能效果。在有的現(xiàn)有密封式壓縮機中，通過改進活塞的外形形狀來降低活塞和汽缸之間的滑動損失，以提高工作效率(其中的一例可參考國際公開第02/002944號公報)。
下面參照附圖對上述的現(xiàn)有密封式壓縮機進行說明。
圖6為上述參考文獻中所述的現(xiàn)有密封式壓縮機的縱剖面圖，圖7為現(xiàn)有密封式壓縮機中所使用的活塞的斜視圖。
如圖6、7中所示，密封殼體1內(nèi)安裝有由設有繞組2a的定子2和轉子3構成的電動機構4、和由該電動機構4加以驅(qū)動的壓縮機構5。密封殼體1內(nèi)的下部貯存有潤滑油6。
壓縮機構5中的曲軸10中包括套有并固定著轉子3的主軸部分11、和相對于主軸部分11呈偏心狀態(tài)的偏心部分12。同時，在主軸部分11的內(nèi)部還設有在潤滑油6中開口的供油泵13。電動機構4的上方設有氣缸體20，氣缸體20中設有大致成圓筒形的汽缸21、和將主軸部分11支承在軸向上的軸承部分22。活塞30以能夠自如地往復滑動的方式插入到氣缸體20中的汽缸21內(nèi)，并通過連桿41與偏心部分12之間進行聯(lián)接。
如圖7中所示，活塞30由頂面31、裙側面32和外側面33構成，外側面33中包括設置成與汽缸21的內(nèi)壁面緊密接觸的密封面部分34；設置成與汽缸21的部分內(nèi)壁面緊密接觸、并與活塞30的運動方向基本平行地延伸的至少2個引導面35、和與汽缸21的內(nèi)壁面不進行緊密接觸的切去部分36?；钊?0的特點在于圓筒中心軸37和引導面35上的2個邊緣棱邊35a、35b之間沿活塞30的半徑方向的連線構成的角度為40°以下，最好為30°以下。
下面對具有上述構成的密封式壓縮機的操作情況進行描述。
當壓縮機進行工作時，活塞30作往復運動。在下止點附近，活塞30的部分裙側從汽缸21中露出，伸到外面。然后，當活塞30縮回到汽缸21內(nèi)時，引導面35將產(chǎn)生引導作用，從而可以使活塞30可以順暢地回到到汽缸21中。同時，由于活塞30上設有切去部分36，汽缸21的內(nèi)壁面和活塞30的外側面之間形成的滑動面積將會減少，故滑動阻力也會減少，滑動損耗也就能降低。
在壓縮行程中，當活塞30從下止點朝上止點前進時，其頂面31將承受著致冷劑氣體的壓縮負載(壓縮反作用力)，從而通過連桿41在曲軸10上施加上與活塞運動方向相反的巨大壓力，使曲軸10發(fā)生彎曲。這樣，活塞30上也將被加上使之在水平方向上發(fā)生很大傾斜的力量。
但是，在上述的現(xiàn)有構成中，對于活塞30相對于汽缸21在水平方向上的傾斜而言，只不過是通過從活塞30的頂面31的邊緣到密封面部分34的邊緣為止的短小區(qū)間以及活塞30的外側面33和汽缸21之間的間隙來加以限制。
其結果則是，活塞30將發(fā)生很大的傾斜，在活塞30從上止點一側運動至下止點一側的過程中，隨著活塞的傾斜角度的增大，外側面33和汽缸21之間的間隙也將增大，故致冷劑氣體的泄漏量也將增大，造成冷凍能力下降。
另外，隨著傾斜角度的增大，活塞30的引導面部35的邊緣棱邊35a、35b處的表面壓力也將增大，有可能產(chǎn)生局部摩損，造成可靠性下降。另外，還存在著隨著輸入的增加壓縮效率也將發(fā)生下降的問題。
特別是在致冷劑使用R600a的場合下，由于活塞30的外徑將變大，致冷劑就更容易發(fā)生泄漏，因此，上述這些問題就會變得更加嚴重，效率將會明顯下降。
實用新型內(nèi)容本實用新型旨在解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，其目的在于提供一種可靠性高、冷凍能力和效率也高的密封式壓縮機。
為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題，在本實用新型的密封式壓縮機中的活塞的周圍的上側面及下側面上，設有至少在下止點附近與所述密封殼體內(nèi)的空間相連通、但與所述活塞的頂面及裙側面不發(fā)生連通的低洼部分，另外，在至少在下止點附近與所述密封殼體內(nèi)的空間相連通的部分中，所述低洼部分在平面上展開時的形狀中不形成與活塞軸線相平行的平行線。這樣，通過減少滑動面積，滑動損失也能降低，從而可以提高效率。同時，由于活塞相對于汽缸而言不易在水平方向上發(fā)生傾斜，致冷劑的泄漏可以得到抑制，體積效率的下降可以防止，同時，活塞傾斜時發(fā)生的對滑動部分的側壓負載也能降低，局部摩損也可以減少。
本實用新型產(chǎn)生的技術效果如下。本實用新型的壓縮機可以降低局部摩損，防止體積效率下降，因此，可以提供一種可靠性高、冷凍能力和效率也高的密封式壓縮機。
本實用新型的具體實施方式
如下。在實施方案1所述的密封式壓縮機中，密封殼體內(nèi)存積有潤滑油，并裝有對致冷劑氣體進行壓縮的壓縮機構，所述壓縮機構中包括設置在垂直方向上、具有主軸部分及偏心部分的曲軸；形成汽缸的氣缸體；在所述汽缸內(nèi)進行往復運動的呈圓筒形的活塞；將所述偏心部分和所述活塞加以聯(lián)接的連桿；和將所述潤滑油供給到活塞周圍的供油裝置，所述活塞的周圍的上側面及下側面上設有至少在下止點附近與所述密封殼體內(nèi)的空間相連通、但與所述活塞的頂面及裙側面不發(fā)生連通的低洼部分，另外，在至少在下止點附近與所述密封殼體內(nèi)的空間相連通的部分中，所述低洼部分在平面上展開時的形狀中不形成與活塞軸線相平行的平行線。這樣，滑動面積可以通過在活塞外側面上設置低洼部分而減少，滑動損失可望降低；另外，活塞相對于汽缸不易在水平方向上發(fā)生傾斜，因此可以抑制致冷劑的泄漏，防止體積效率下降。同時，由于活塞傾斜時發(fā)生的對滑動部分的側壓負載可以降低，還可以降低局部摩損，提高可靠性，從而提供一種冷凍能力和效率都很高的密封式壓縮機。
實施方案2中所述的密封式壓縮機為，在實施方案1的基礎上，所述低洼部分還在平面展開時的形狀中不形成任何與活塞軸線相平行的平行線。這樣，由于活塞在作往復運動之際可以很好地向滑動部分中提供潤滑油，因此可望進一步提高體積效率和可靠性。
實施方案3中所述的密封式壓縮機為，在實施方案1或者2的基礎上，所述低洼部分的從活塞外表面算起的深度被設定為50μm至400μm。這樣，降低粘性阻力引起的滑動損失的效果和防止致冷劑氣體的泄漏的密封性效果都可以達到最佳，從而可望使效率進一步得到提高。
實施方案4中所述的密封式壓縮機為，在實施方案1至3的任一項的基礎上，所述低洼部分的形狀為向活塞的裙邊一側伸出的、大致呈半月狀的形狀，向所述裙邊一側伸出的部分的曲率比與活塞的頂面一側相連接的圓弧的曲率要小。這樣，在通過使用立銑刀等進行切削加工之際，由于在同一加工軌跡在無需來回往返，因此可以縮短生產(chǎn)時間，從而可望進一步降低制造成本。
實施方案5中所述的密封式壓縮機為，在實施方案1至4的任一項的基礎上，所述的致冷劑為碳氫化合物類致冷劑。這樣，與使用現(xiàn)有的R134a致冷劑的壓縮機相比，雖然氣缸容積增大了，活塞的直徑也相應地變大，致冷劑容易發(fā)生泄漏，但是，由于活塞相對于汽缸而言不容易在水平方向上發(fā)生傾斜，致冷劑的泄漏可以得到抑制，體積效率的降低也能防止，從而可使效率進一步得到提高。


圖1為本實用新型的一個實施例中的密封式壓縮機的縱剖面圖，圖2為該密封式壓縮機中所使用的活塞及周圍部件經(jīng)放大后的示意圖，圖3為該密封式壓縮機中的活塞的俯視圖，圖4為該密封式壓縮機中的活塞上的低洼部分深度和效率系數(shù)之間的特性圖，圖5為表示該密封式壓縮機中所使用的活塞的低洼部分加工方法的概略示意圖，圖6為現(xiàn)有密封式壓縮機的縱剖面圖，圖7為現(xiàn)有密封式壓縮機中所使用的活塞的斜視圖。
上述附圖中，101為密封殼體，105為壓縮機構，106為潤滑油，110為曲軸，111為主軸部分，112為偏心部分，120為供油裝置，130為氣缸體，131為汽缸，140為活塞，146為連桿，150為活塞的外側面，151為頂面，152為裙側面，153為低洼部分，154為上側面，155為下側面，156為與頂面?zhèn)戎g的連接圓弧，157為向裙邊一側凸出的部分，170為活塞軸線。
具體實施方式
下面參照附圖來對本實用新型的一個實施例進行詳細說明。需要說明的是，本實用新型的技術范圍不受這一實施例的限制。
圖1為本實用新型的實施例中的密封式壓縮機的縱剖面圖，圖2為該密封式壓縮機中所使用的活塞及周圍部件經(jīng)放大后的示意圖，圖3為該密封式壓縮機中所使用的活塞的俯視圖，圖4為本實施例的特性圖，橫軸表示活塞的低洼部分深度，縱軸表示效率系數(shù)(COP)。圖5為表示該密封式壓縮機中所使用的活塞的低洼部分加工方法的概略示意圖。
如圖1至圖3中所示，密封殼體101內(nèi)安裝有電動機構104、以及由該電動機構104加以驅(qū)動的壓縮機構105。電動機構104中包括定子102和轉子103，由變頻器加以驅(qū)動，可以在包含電源頻率以下的工作頻率在內(nèi)的多個頻率上工作。另外，密封殼體101內(nèi)存積有潤滑油106。
本實用新型的密封式壓縮機中所使用的致冷劑為全球變暖系數(shù)低的自然致冷劑，如碳氫化合物類致冷劑R600a。
曲軸110中包括套有并固定著轉子103的主軸部分111；和相對于主軸部分111呈偏心狀態(tài)的偏心部分112。另外，曲軸110被大致設置在垂直方向上。
供油裝置120中包括形成在曲軸110的內(nèi)部的、一端在潤滑油106中開口、另一端與粘液泵121相連通的離心泵122；和與粘液泵121的另一端相連的、在密封殼體101內(nèi)的空間開口的豎孔部分123和橫孔部分124。
氣缸體130中設有大致呈圓筒形的汽缸131和用于將主軸部分111保持在軸向上的主軸承132。汽缸131的上部設有彎曲的擋油部分134。
活塞140以可以自如地往復滑動的方式插入到氣缸體130中的汽缸131內(nèi)，經(jīng)連桿146與偏心部分112相聯(lián)接。另外，如圖1中所示的那樣，活塞140的部分裙側面在下止點附近呈從汽缸131內(nèi)伸出的構成。
在活塞的外側面150上，設有至少在下止點附近與密封殼體101內(nèi)的空間相連通、且與活塞140的頂面151及裙側面152不連通的低洼部分153(見圖3)，所述低洼部分153形成在活塞140的圓周面的上側面154及下側面155上。
低洼部分153在平面上展開(壓平)時的形狀為使活塞140與汽缸131內(nèi)壁之間的互相滑動部分的寬度在朝向活塞裙邊的方向上逐漸增大的曲線形狀，且不構成與活塞140的軸心平行的任何平行線。此外，朝活塞140的裙邊一側伸出的部分157的曲率被設置成小于與活塞140的頂面?zhèn)认嗦?lián)接的圓弧156的曲率。
低洼部分153的深度為50μm 400μm。用于使低洼部分153加工成形的立銑刀被設置成沿低洼部分153的外表面轉動一周就能加工出低洼部分153的形狀。另外，低洼部分153的總面積被設置成超過活塞的外圓周面150的面積的一半。
活塞140的周圍的頂面附近，設有多個環(huán)狀低洼部分191。
下面對具有上述構成的密封式壓縮機中的操作和產(chǎn)生的作用進行說明。
電動機構104中的轉子103使曲軸110發(fā)生旋轉，偏心部分112的轉動通過連桿146和活塞銷傳遞到活塞140上，從而使活塞140在汽缸131內(nèi)作往復運動。這樣，致冷劑氣體會從冷卻回路(圖中未示出)吸入到汽缸131內(nèi)，經(jīng)壓縮后再排出到冷卻回路中。
另一方面，隨著曲軸110的旋轉，離心泵122也發(fā)生旋轉，供油裝置120利用由此產(chǎn)生的離心力使?jié)櫥?06在離心泵122內(nèi)上升，并且使到達粘液泵121中的潤滑油106在粘液泵121內(nèi)繼續(xù)上升，并從縱孔部分123和橫孔部分124撒布到密封殼體101內(nèi)。
撒布出來的潤滑油106碰到擋油部分134后，會沿汽缸體上的導油槽流動，然后沾附在活塞的外側面150上。沾附著的潤滑油106在活塞140作往復運動時會流到活塞的外側面150上及低洼部分153、環(huán)狀低洼部分191中，對活塞的外側面150和汽缸131之間進行潤滑。
在本實施例中，由于活塞140的部分裙邊在下止點附近如圖1及圖2中所示的那樣從汽缸131內(nèi)伸出，故當活塞140到達下止點時，低洼部分153將從汽缸131中露出，接住潤滑油106，這樣，潤滑油106能夠充分地加到低洼部分153中。
這里，為了使低洼部分153在平面上展開時的形狀中不形成與活塞140的軸心平行的平行線，低洼部分153被制成滑動部分的寬度在朝向活塞140的裙邊方向上逐漸增大的曲線形狀。這樣，進入到低洼部分153中的潤滑油106會被貯存在低洼部分153的上端部附近，在活塞140從下止點運動到上止點時會被送入汽缸131的深處；在活塞140從上止點運動到下止點時，潤滑油106會隨著活塞140的運動被加到汽缸131和活塞的外側面150之間，對頂端滑動面附近進行有效的潤滑。
在這一作用下，汽缸131和活塞的外側面150之間能夠維持充分的油膜，因此可以得到極高的密封性，體積效率能夠得到提高，從而使冷凍能力也得到提高。
此外，通過將低洼部分153設置成其平面展開時的形狀中不形成任何與活塞140的軸心平行的平行線，可以防止存在與活塞140的軸心平行的平行線時發(fā)生的往復運動方向上的階梯摩損等局部摩損，提高潤滑性能，從而得到極高的可靠性。
另外，當活塞140位于上止點附近時，汽缸131內(nèi)的致冷劑被壓縮，成為高壓，故致冷劑氣體具有從汽缸131和活塞的外側面150之間發(fā)生泄漏的傾向。此時，在汽缸131內(nèi)產(chǎn)生的壓縮負載(壓縮反作用力)會通過活塞銷、連桿146將曲軸110推向下止點方向，使曲軸110中相對于垂直方向產(chǎn)生很大的彎曲，活塞140相對于汽缸131則具有在水平方向上發(fā)生傾斜的趨勢。但是，在本實施例中，由于活塞上的低洼部分153的形狀中形成了滑動寬度朝活塞140的裙邊方向逐漸增大的曲率，故對于傾斜具有很大程度的糾正能力，從而可以防止活塞140發(fā)生大幅度的傾斜。
這樣，不但可以抑制致冷劑從汽缸131泄漏至密封殼體101內(nèi)，同時還可以減少傾斜時發(fā)生的對滑動部分的側壓負載，防止局部摩損，提高滑動部分的可靠性。
圖4中示出了現(xiàn)有的壓縮機和本實施例中的壓縮機的低洼部分深度和效率系數(shù)(W/W)特性之間的關系。這里的致冷劑使用的是R600a。
從圖4中可以看出，將低洼部分153從活塞外側面算起的深度設置成50μm至400μm后，在電冰箱等的節(jié)能效果較高的低速操作過程中，可以使降低粘性阻力引起的滑動損失的效果和防止致冷劑氣體泄漏的密封效果同時達到最佳，故能實現(xiàn)很高的效率。
另外，當?shù)屯莶糠?53的深度超過400μm時，效率系數(shù)會發(fā)生下降，其原因可以認為是當?shù)屯莶糠?53太深時，存積在其中的潤滑油就不易傳播到活塞140周圍，密封性將會惡化。另一方面，在加工尺寸的管理方面，較淺的尺寸也是以50μm為極限。
另外，如圖3、圖5中所示，低洼部分153的形狀大致為朝活塞140的裙邊一側伸出的半月狀，且朝裙邊一側伸出的部分157中的曲率設置成比與活塞140的頂面一側相連的圓弧156的曲率小，因此，通過使立銑刀一邊沿活塞1401的軸線進行往復運動、一邊沿低洼部分153的周圍運動一周，就可以加工出低洼部分153，對于同一加工軌跡無需進行多次往返，在短時間就能加工完成，從而可以縮短生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本。
此外，由于R600a致冷劑的密度比常規(guī)電冰箱中使用的R134a致冷劑要小，故為了得到與使用R134a致冷劑的密封式壓縮機相同的冷凍能力，在使用R600a致冷劑的場合下需要增大氣缸容積，活塞140的外徑也會變大，因此，由于其流路面積增大，從汽缸131泄漏到密封殼體101內(nèi)的致冷劑量也會增加。但是，由于本實施例的活塞140相對于汽缸131不易發(fā)生傾斜，從而可以產(chǎn)生很好的提高效率的效果。
另外，在曲軸110上隔著偏心部分112設有與主軸部分111同軸的副軸部分的場合下，偏心部分112的兩端都會被支承在軸向上，故曲軸110幾乎不會發(fā)生傾斜，活塞140相對于汽缸131更不易在水平方向上發(fā)生傾斜，活塞140的運動將更加穩(wěn)定。這樣，不但可以降低滑動損失，同時還可以抑制噪聲的增大，實現(xiàn)高效率和低噪聲。
綜上所述，本實用新型中的壓縮機由于能夠在降低活塞周圍的滑動損失的同時提高保油性，因此不但可望實現(xiàn)高效率，同時還可以抑制活塞滑動時的傾斜，提高滑動部分的可靠性，故可以廣泛適用在空調(diào)裝置、自動售貨機等的密封式壓縮機中。
權利要求1.一種密封式壓縮機，其特征在于密封殼體內(nèi)存積有潤滑油，并裝有對致冷劑氣體進行壓縮的壓縮機構，所述壓縮機構中包括設置在垂直方向上、具有主軸部分及偏心部分的曲軸；形成汽缸的氣缸體；在所述汽缸內(nèi)進行往復運動的呈圓筒形的活塞；將所述偏心部分和所述活塞加以聯(lián)接的連桿；和將所述潤滑油供給到活塞周圍的供油裝置，所述活塞的周圍的上側面及下側面上設有至少在下止點附近與所述密封殼體內(nèi)的空間相連通、但與所述活塞的頂面及裙側面不發(fā)生連通的低洼部分，另外，在至少在下止點附近與所述密封殼體內(nèi)的空間相連通的部分中，所述低洼部分在平面上展開時的形狀中不形成與活塞軸線相平行的平行線。
2.如權利要求1中所述的密封式壓縮機，其特征在于所述低洼部分在平面展開時的形狀中不形成任何與活塞軸線相平行的平行線。
3.如權利要求1或者2中所述的密封式壓縮機，其特征在于所述低洼部分的從活塞外表面算起的深度被設定為50μm至400μm。
4.如權利要求1或者2中所述的密封式壓縮機，其特征在于所述低洼部分的形狀為向活塞的裙邊一側伸出的、大致呈半月狀的形狀，向所述裙邊一側伸出的部分的曲率比與活塞的頂面一側相連接的圓弧的曲率要小。
專利摘要本實用新型提供了一種高冷凍能力、高效率的密封式壓縮機，該密封式壓縮機能夠防止因壓縮時的活塞傾斜發(fā)生的局部摩損及密封性的下降，并使可靠性得到提高。其中，在活塞(140)的周圍的上側面(154)及下側面(155)上，設有至少在下止點附近與密封殼體(101)內(nèi)的空間連通、且與活塞的頂面(151)及裙側面(152)不發(fā)生連通的低洼部分(153)。同時，在至少在下止點附近與密封殼體(101)內(nèi)的空間相連通的部分中，低洼部分在平面展開時的形狀中不形成與活塞軸線(170)平行的平行線，活塞在水平方向上不易發(fā)生傾斜。這樣，致冷劑的泄漏可以得到抑制，另外對滑動部分的側壓負載也可以降低。
文檔編號C09K5/04GK2913667SQ20052013214
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權日2004年12月14日
發(fā)明者片山誠, 坪井康祐 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社