密封型壓縮機的製作方法

2023-11-06 04:55:37 1

專利名稱：密封型壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種密封型壓縮機，特別是涉及一種具有更好可靠性和性能的密封壓縮機，它在箱體中用一種符合氟利昂(氟碳化合物)管制要求的替代致冷劑R134a進行工作。
近來，由於破壞臭氧層的問題，氯化物型氟利昂受到管制。例如，曾用於如冰箱的製冷設備中的致冷循環的氟利昂12(R12)受到了管制。因此，趨向於用R134a作為替代致冷劑。
首先，參照圖7和8描述一下常規的密封型壓縮機。
如圖7所示，一種屬於用在冰箱，冷藏箱或空氣調節裝置的密封壓縮機的往復運動壓縮機A具有都裝在密封容器1內的一個壓縮機構2和一個馬達3。還有，致冷器或潤滑油4裝在密封箱1的底部。此外，在壓縮機構2的氣缸21中裝有一個可滑動的活塞22。如此安裝的活塞22由一個將馬達3的旋轉運動傳來的曲柄軸23的偏心頭24帶動作往復運動。從而，致冷劑氣體被吸取，壓縮，排放。
被壓縮機構2壓縮並從壓縮機A排放的致冷劑處於高溫高壓下。因此，當其通過如圖8所示的由之字形管形成的冷凝器B時，就輻射出熱並被液化。液化的致冷劑在被引入蒸發器D之前被具有毛細管管子的降壓機構C所降壓。致冷劑通過蒸發器D時，它被蒸發，同時吸收蒸發器外部的熱。結果，它重新形成低溫低壓氣體，然後被壓縮機A所吸取。
在上述常規密封壓縮機中，R12，R22或R502等被用作致冷劑。密封壓縮機的工作溫度，可動部分各元件的材料，氣缸的容量等等取決於所用致冷劑的類型。因此，當使用R134a作為替代的致冷劑時，就可以預計到在常規壓縮機工作溫度時的可靠性問題。存在這個問題的原因在於制冷機油(潤滑油)的失效，潤滑油的潤滑性能，漆包線31材料的穩定性，以及絕緣元件32材料的穩定性，例如，低聚物排出問題的惡化。在使用R134a的情況下，又產生另外問題，這就是由於氣缸容積必須擴大而使壓縮機的尺寸必須增大，這是因為原來氣缸容量所得到的致冷性能由於R134a的熱性能而比用別的致冷劑時低。
因此，本發明的一個目的是提供一種密封型壓縮機，它能克服上述問題，按照使用R134a來設計，這種致冷劑不破壞臭氧層而且表現出較用R12時取得更好的可靠性和性能。
根據本發明的密封壓縮機用於以R134a作為致冷劑氣體的製冷循環。壓縮機的基本結構包括一個密封的箱體，一個位於箱體內的往復活塞型的壓縮機構和一個驅動該壓縮機構的馬達。箱體的底部形成一個油池用於收集潤滑油。此外，本發明的特徵在於油池中設有一個冷卻裝置。
冷卻裝置將油池中的潤滑油冷卻從而使壓縮機排出的氣體和馬達線圈的溫度降至使用致冷劑R12時的溫度以下。因此潤滑油(制冷機油)的失效可以防止。此外，從暴露於致冷劑R134a的漆包線和絕緣元件排放的低聚物量等於或小於它們暴露於致冷劑R12時的排放量。
在本發明的一個實施例中，製冷循環包括一個用於冷凝從壓縮機構排出的致冷劑氣體的冷凝器和一個蒸發冷凝的致冷劑的蒸發器。冷凝器包括一個相鄰於壓縮機構的第一部分和一個相鄰於蒸發器的第二部分。冷卻裝置設於油池中，其入口通道和出口通道分別與冷凝器第一部分出口和冷凝器第二部分入口相連，從而已經通過冷凝器第一部分的致冷劑流入與油池中的潤滑油進行熱交換以冷卻潤滑油，然後流入冷凝器的第二部分。
在本發明的實施例中，在將壓縮機構與馬達相連接的曲柄軸的至少一部分表面上形成磷酸錳層。最好在磷酸錳層上再噴塗上一層二硫化鉬。由於使用致冷劑R134a時的壓縮比比用致冷劑R12時的高，作用在作為壓縮機構滑動表面的曲柄軸表面和活塞表面的摩擦力比使用R12時的大。磷酸錳層和二硫化鉬噴塗層改進了滑動表面的自潤滑性能。因此，即使應用了R134a，活動部分的工作可靠性也可能保持很長時間。
最好壓縮機構還包括一個氣缸蓋，它在其面對活塞頂的位置設有一排放口，而活塞頂在對準氣缸蓋排放口的地方有一個凸出部，從而當活塞達到其上死點時該凸出部容納於排放口中。這樣，由於排放口死容積引起的再膨脹損失可以減少，以提高容積效率。
以下的描述可以使本發明的上述及其他的目的、特點和優點更加清楚。
附圖簡介

圖1為體現本發明的密封壓縮機的垂直剖面視圖;
圖2為包括圖1所示壓縮機的製冷循環的示意圖;
圖3為表示評價應用致冷劑R12時和應用致冷劑R134a時潤滑油失效的試驗結果的曲線圖;
圖4為表示評價應用致冷劑R12時和應用致冷劑R134a時漆包線和絕緣件排放低聚物程度的試驗結果的曲線圖;
圖5為蓋有磷酸錳層的曲柄軸部分表面的放大圖;
圖6為表示在磷酸錳層上噴塗有一層二硫化鉬的放大圖;而圖7和8分別相應於圖1和2表示出上述常規壓縮機。
參看圖1和2，其上與圖7和8中相同的零件給予相同的標號。
一個封閉壓縮機A設計成應用R134a冷卻一個冰箱，它具有一個密封金屬箱體。箱體1中置有壓縮機構2和馬達3，二者用曲柄軸23傳動連接。馬達3有一個定子3a，它有一個線圈31通過絕緣材料32繞在一個定子芯上。馬達3的轉子3b固定在曲柄軸23的端部上，與其一同旋轉。壓縮機構2有一個氣缸21和一個在氣缸孔中往復運動的活塞22。活塞22連接於曲柄軸23的偏心部分24上從而能被驅動在氣缸21中作往復運動。一個氣缸蓋25與氣缸21和活塞22一起形成一個封閉的工作腔21a。當活塞22作往復運動時工作腔21a的容積產生變化。氣缸蓋25有一個排放口26，其位置與活塞22的端部相對。另一方面，在活塞22的端部形成一個凸出部22a，從而當活塞22達到其上死點時凸出部22a容納於排放口26中。
密封箱體1的底部形成一個油池4以收集潤滑油(也稱為「制冷機油」)，潤滑油潤滑壓縮機構2的運動部分如偏心部分24和活塞22的外表面。收集在油池4中的潤滑油用一個已知的潤滑油循環機構(圖中已省略)強迫送至上述各運動部分使其潤滑。然後，潤滑油沿馬達3的定子3a流動以冷卻定子3a的線圈31和絕緣件32，最後落下回到油池4中。
氣缸蓋26除排放口26之外還有一個吸氣口(圖中未示出)。排放口26和吸氣口連接於圖2所示的製冷循環。活塞22的往復運動改變了工作腔21a的容積，使工作腔21a吸入致冷劑R134a，壓縮它和排放它。
圖2所示的製冷循環象常規的製冷循環一樣，包括有一個接受從壓縮機A排放的高溫高壓致冷劑氣體使其冷凝的冷凝器，一個由毛細管形成的用於降低冷凝致冷劑的壓力的降壓機構C，以及一個蒸發已降壓致冷劑使其吸收周圍熱量的蒸發器D。除了上述部件，圖2所示的製冷循環尚有如下所述的變化圖1所示的油池4有一個潤滑油冷卻裝置E，它包括一個伸過積聚在油池的潤滑油的管子5。圖2所示冷凝器B包括一個第一部分，也就是上遊部分B1，它有一個連接於壓縮機構2排放口的入口通道E1。冷凝器B還包括一個第二部分，也就是下遊部分B2，它有一個連接於降壓機構C的出口通道E4。圖1所示管子5的兩端部分連接於冷凝器B的第一部分B1的出口通道E2和第二部分B2的入口通道E3。結果，從壓縮A排出的致冷劑氣體首先通過冷凝器B的第一部分B1，然後通過冷卻裝置E的管子5，再通過冷凝器B的第二部分B2。然後，致冷劑氣體被引入降壓機構C，再按前述順序通過製冷循環。最後，致冷劑氣體返回壓縮機A。
用於冰箱的製冷循環應用一個常規的往復活塞壓縮機(一種250公升級的往復活塞壓縮機，其名義輸出為100瓦)，它沒有如圖2所述的冷卻裝置E，壓縮機內潤滑油的溫度達到90°至100℃。另一方面，從壓縮機排出的致冷劑氣體的溫度冷凝至40°到50℃。在冷凝器B第一部分B1的出口通道E2出現的致冷劑是處於氣體和液體互相混合的狀態。因此，當上述狀態的製冷劑通過冷卻裝置E的管子5時，它與油池4中的潤滑油進行熱交換，從潤滑油中吸熱，降低潤滑油的溫度。由於冷卻的潤滑油被供至壓縮機構的運動部分，壓縮機構被潤滑並被冷卻。此外，起潤滑作用的潤滑油也冷卻了馬達3。
通過冷卻裝置管子5的致冷劑的溫度可以通過調整管子5與冷凝器B連接的位置而得到改變，從而改變引入冷卻裝置管子5的致冷劑的氣液比。在圖2所示的實施例中，管子5連接於冷凝器B的中間部分(以熱容量計的中間部分)。結果發現，具有上述規格的壓縮機A的溫度(所排出致冷劑氣體的溫度和馬達線圈31的溫度)與沒有冷卻裝置E的常規壓縮機相比，降低了大約10°至15℃。
圖3示出了潤滑油隨壓縮機工作時間的失效程度的測量結果，測量是通過色度進行的。參看圖3，兩條實線曲線X和Y表示壓縮機用致冷劑R134a工作時的測量結果，而虛線曲線Z則表示壓縮機用致冷劑R12工作時的測量結果。曲線X和Z分別表示壓縮機沒有潤滑油冷卻裝置E而使用致冷劑R134a和致冷劑R12在同一工作溫度(為使用R12所定的常規工作溫度)時的測量結果。另一方面，曲線Y表示壓縮機有潤滑油冷卻裝置E並使用致冷劑R134a時所得的結果。從曲線X，Y和Z可以看出，即使使用了致冷劑R134a，根據本發明的具有潤滑油冷卻裝置E的壓縮機，其潤滑油失效度仍基本上和沒有潤滑油冷卻裝置的常規壓縮機使用致冷劑R12時的潤滑油失效度一樣。
圖4表示出從漆包線31和絕緣件32隨壓縮機工作時間(按天計)排放出的低聚物量的測量結果。參看圖4，兩條實線曲線X和Y表示壓縮機都用致冷劑R134a工作時所得結果，而虛線曲線Z則表示壓縮機用致冷劑R12工作時所得結果。曲線X和Z表示壓縮機沒有潤滑油冷卻裝置E而分別用致冷劑R134a和致冷劑R12工作於相同工作溫度(為R12所定的常規工作溫度)時所得的結果。另一方面，曲線Y表示壓縮機具有潤滑油冷卻裝置E而用致冷劑R134a工作時所得的結果。從曲線X，Y和Z可以看出，根據本發明具有潤滑油冷卻裝置E的壓縮機的低聚物排放量Y比沒有潤滑油冷卻裝置的壓縮機使用致冷劑R12工作時的低聚物排放量Z少。因此，根據本發明的壓縮機即使使用致冷劑R134a，壓縮機運動部分仍可避免由於從漆包線或絕緣件掉下的低聚物的作用所引起的問題。
做在活塞22端頭的凸出部22a減少了由於排放口26的死容積而引起的再膨脹。因此，壓縮機的容積效率可以提高大約5%。此外，由於整個壓縮機被潤滑油冷卻裝置E所冷卻，在密封箱體1內的致冷劑氣體降低了大約10℃，容積效率因而額外地提高3%。因此，由於活塞22的凸出部22a提高容積效率大約5%而使總的容積效率提高大約8%，從而補償了由於R134a的物理性能而引起的製冷性能的降低。
另外，參看圖5和6，在本發明的優選實施例中，活塞22和曲柄軸23各自的滑動表面上形成有一個磷鹽錳層27以提高各滑動表面的自潤滑油性能。因此，壓縮機構的工作可靠性可以提高。如果只在活塞22或曲柄軸23上形成有磷鹽錳層27，也可以得到相應的效果。在本發明的另一優選實施例中，在磷鹽錳層27上再噴塗上一層二硫化鉬28，二硫化鉬(MoS2)是一種固體潤滑劑28a。二硫化鉬塗層28的形成是先將固體潤滑劑28a和一種溶於溶劑的粘結劑(環氧樹脂或氨基醯亞胺樹脂)28b的混合物噴塗在磷酸錳層27的表面上。然後在大約100℃下將溶劑完全去除，從而形成二硫化鉬噴塗層27。接著，將二硫化鉬噴塗層按一定方向揩擦，迫使固體潤滑劑28a的顆粒按一定方向排列。繼而，將塗層28加熱至大約120°至150℃，使粘結劑28b通過熱凝反應而聚化。用於氨基醯亞胺樹脂的溶劑可以是例如N甲基吡咯烷酮，用於環氧樹脂的溶劑可以是例如醋酸溶纖劑或甲基乙基酮。由於被揩擦過的固體潤滑劑28a的顆粒朝向一定方向，當施加摩擦力於其上時其表面就因劈理而剝落。因此，它的抗摩擦力非常小。
如上所述，本發明提供了一種用於不破壞臭氧層的致冷劑R134a的可靠的和高性能的密封壓縮機。
權利要求
1.一種以R134a作為致冷劑用於製冷循環中的密封型壓縮機，它包括一個密封的箱體，一個位於箱體內的往復活塞型壓縮機構，和一個位於箱體內用於驅動該壓縮機構的馬達，上述箱體的底部形成一個收集潤滑油的油池，其特徵在於，在上述油池中設有一個冷卻潤滑油的冷卻裝置。
2.一種根據權利要求1所述的密封型壓縮機，其特徵在於，上述製冷循環包括一個用於冷凝從上述壓縮機構排出的致冷劑氣體的冷凝器和一個用於蒸發冷凝的致冷劑的蒸發器，上述冷凝器包括一個相鄰於上述壓縮機構的第一部分和一個相鄰於上述蒸發器第二部分，上述冷卻裝置位於上述油池中並具有分別與上述冷凝器的上述第一部分的出口和上述冷凝器的上述第二部分的入口相連接的入口和出口通道，從而已通過上述冷凝器的上述第一部分的致冷劑流入與上述油池中的上述潤滑油油進行熱交換，以冷卻潤滑油，然後致冷劑被引入上述冷凝器的上述第二部分。
3.一種根據權利要求1或2所述的密封型壓縮機，其特徵在於，在連結上述壓縮機構和上述馬達的曲柄軸的至少一部分表面上形成一個磷酸錳層。
4.一種根據權利要求3所述的密封型壓縮機，其特徵在於，在上述磷酸錳層上形成一個二硫化鉬噴塗層。
5.一種根據權利要求1或2所述的密封型壓縮機，其特徵在於，在上述壓縮機構的活塞的至少一部分表面上形成一個磷酸錳層。
6.一種根據權利要求5所述的密封型壓縮機，其特徵在於，在上述磷酸錳層上形成一個二硫化鉬噴塗層。
7.一種根據權利要求1或2所述的密封型壓縮機，其特徵在於，在將上述壓縮機構和上述馬達相連接的曲柄軸的至少一部分表面上和在上述壓縮機構的活塞的至少一部分表面上形成有磷酸錳層。
8.一種根據權利要求7所述的密封型壓縮機，其特徵在於，在上述曲柄有上述表面的磷酸錳層上和在上述活塞的上述表面的磷酸錳層上分別形成一個二硫化鉬噴塗層。
9.一種根據權利要求1至8中任何一項所述的密封型壓縮機，其特徵在於，上述壓縮機包括一個氣缸蓋，它在與活塞端頭相對的位置做有一個排放口，上述活塞的上述端頭在與上述氣缸蓋的排放口相對準的位置有一個凸出部，從而當上述活塞達到其上死點時上述凸出部被容納於上述排放口中。
10.一種裝設有根據權利要求1至9所述的密封型壓縮機的冰箱。
全文摘要
一種以R134a作為致冷劑用於一製冷循環中的壓縮機，它包括有一個位於密封箱體1中的往復活塞壓縮機構2和一個驅動壓縮機構的馬達。箱體的底部形成一個收集潤滑油的油池4。油池設有冷卻油池中潤滑油的冷卻裝置，從而抑制由於使用R134a所產生的潤滑油潤滑性能的失效和馬達線圈等絕緣材料的失效，從而提高壓縮機的工作可靠性。
文檔編號F25B31/00GK1065127SQ9210120
公開日1992年10月7日 申請日期1992年2月24日 優先權日1991年3月15日
發明者石山明彥, 小田島毅, 飯塚董 申請人:株式會社日立製作所