振動式壓縮機的製作方法

2023-10-10 14:38:49 6

專利名稱：振動式壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在冷凍冷藏裝置和空調機等用的振動式壓縮機。
在冷卻循環等系統中使用的壓縮機，以往使用的致冷劑以CFC-12(二氯二氟甲烷、CCl2F2)及HCFC-22(一氯二氟甲烷、CHClF2)為主，但由於破壞臭氧層從對人體、生物的影響及地球溫暖化的角度出發，而使用在分子內不含氯(Cl)原子的HFC致冷劑、如HFC-134a(1，1，1，(1，1，1，2-4氟乙烷CH2FCF3)等致冷劑。
從而近年，如特開平8-200224號公報記載的那樣，在往復式壓縮機、旋轉壓縮機、渦輪壓縮機、螺旋板壓縮機中開始使用丙烷、異丁烷等可燃性致冷劑及自然致冷劑。
同時，作為所述以外的壓縮機，振動式壓縮機已在實開昭58-116784號公報記載。
以下，邊參照圖面邊對以往的振動式壓縮機進行說明。
圖6中顯示以往的振動式壓縮機，在壓縮機構造部1由馬達3、汽缸5、軸座6、活塞8、汽缸蓋10、共振彈簧11組成，由懸掛彈簧(圖中未示出)在密閉箱2內作彈性支撐。馬達3由定子4和轉子7組成，轉子7固定在活塞8上。
汽缸5、軸座6、活塞8被沿軸方向可移動地支撐著。共振彈簧11一端固定在馬達3的轉子7上，另一端固定在軸座6上，一部分浸入貯留在密閉箱2內的潤滑油12內。8a是由汽缸5、活塞8構成的壓縮室，從活塞8內的吸入孔8b導入壓縮室8a的致冷劑氣體由活塞8的往復運動而壓縮。
同時，在密閉箱2內的下部貯留的潤滑油12，通過伴隨活塞8的軸方向往復運動的共振彈簧11的伸縮運動而被攪拌，在密閉箱2內飛散，潤滑活塞8和汽缸5間的滑動部，並潤滑活塞8和軸座6間的滑動部。
使用的致冷劑，冷卻系統主要是從很早以前使用的CFC-12及HCFC-22，潤滑油12主要用礦物油。
同時，構成汽缸5、活塞8、軸座6等的滑動部的滑動材料，使用鑄鐵材料或鋁合金，進行磷酸錳形成薄膜的表面處理的情況較多。
然而，所述以往的振動式壓縮機使用的潤滑油12，同時，無論使用自然致冷劑、可燃致冷劑那種方式，如在往復式壓縮機、旋轉壓縮機、渦旋壓縮機、螺旋板壓縮機的壓縮機中，均使用著某種潤滑油。因此，由於使用潤滑油12，在冷卻系統中，有可能熱交換效率低下，冷卻系統的效率變低。
同時，作為致冷劑使用丙烷、異丁烷、二氧化碳等的自然致冷劑、可燃性致冷劑的壓縮機，譬如將以往某種振動式壓縮機中使用所述致冷劑的情況作為一例考慮，自然致冷劑、可燃致冷劑溶解到壓縮機內部等潤滑油12裡，特別是碳化氫比其他致冷劑溶解於潤滑油12中的量多。為此，冷卻系統中必要的致冷劑量比不用潤滑油12的冷卻系統，溶解入潤滑油中的量要多，特別是碳化氫，致冷劑有必要考慮到要更多。
當更多地使用自然致冷劑、可燃性致冷劑時，不僅使成本變高，並且萬一致冷劑洩漏，發生火災、爆炸的可能性變高。
另外，在振動式壓縮機中，壓縮機造構部1以往都是同樣地橫方向安置，在活塞8和汽缸5，活塞8和軸座6等的滑動面處，由於活塞8及馬達3的轉子7的自重等有側壓負重作用。因此，滑動損失大，當不使用充填潤滑油時，則有在滑動面發生磨耗、燒結的可能。
本發明是鑑於以往技術所具的問題點，在降低冷卻系統中使用的致冷劑的同時，在冷卻系統中謀圖提高熱交換率，並以提供使冷卻系統全體效率提高的價低且安全性、可靠性高的振動式壓縮機為目的。
為達到所述目的，本發明振動式壓縮機的特徵在於，具有密閉箱和在該密閉箱內縱方向安置並且壓縮和排出致冷劑的壓縮構造部，不充填潤滑油，作為所述致冷劑可使用可燃性致冷劑也可用自然致冷劑。
按所述的構成，由於不使用潤滑油，冷卻系統中的熱交換率提高，冷卻系統全體的效率提高。並且，由於致冷劑在潤滑油裡不溶解，所以降低冷卻系統中使用的致冷劑量，不僅成本下降，而且萬一致冷劑洩漏時的火災、爆炸的可能性也降低，使安全性提高。
作為致冷劑使用丙烷、異丁烷、二氧化碳，沒有臭氧層破壞的問題，並提高安全性。
在壓縮機構造部的滑動面，進行聚四氟乙烯、二硫化鉬或防蝕鋁的表面處理，即使不用潤滑油，也由於表面處理劑所具的自潤滑作用等，防止活塞及汽缸的滑動面的異常磨耗，提高可靠性。同時，由於進行表面處理，滑動面的磨耗係數下降，滑動損動減少，壓縮機的效率提高。
本發明另一例的振動式壓縮機，其特徵在於，具有密閉箱、在該密閉箱內橫方向安置並且壓縮和排出致冷劑的壓縮構造部和有降低加在該壓縮機構造部的滑動面的側壓負重的機構，不充填潤滑油，作為所述致冷劑可以使用可燃性致冷劑及自然致冷劑其中之一。
按所述的組成，由於不使用潤滑油，可提高冷卻系統裡的熱交換效率，提高冷卻系統全體的效率。並且，由於致冷劑不溶解於潤滑油，所以降低冷卻系統中使用的致冷劑量，不僅成本下降，萬一致冷劑洩漏時的火災、爆炸的可能性也降低，使安全性提高。
下面，對附圖進行說明。


圖1是本發明實施例1的振動式壓縮機的縱剖面圖。
圖2是本發明實施例2的振動式壓縮機的縱剖面圖。
圖3是本發明實施例3的振動式壓縮機的縱剖面圖。
圖4是本發明實施例4的振動式壓縮機的縱剖面圖。
圖5是圖4所示活塞外周部的擴大圖。
圖6是以往的振動式壓縮機的縱剖面圖。
以下，參照圖就本發明的振動式壓縮機實施例進行說明。
實施例1圖1示出有關本發明實施例1的振動式壓縮機，壓縮構造部1在密閉箱2內沿縱方向安置。壓縮機構造部1由馬達3、汽缸5、軸座6、活塞8、汽缸蓋10、共振彈簧11構成，由懸掛彈簧(圖中未示出)，在密閉箱2內彈性地支撐。馬達3由定子4和轉子7組成，轉子7固定於活塞8上。
活塞8由在軸方向上滑動自由的汽缸5和軸座6支撐。共振彈簧11其一端固定於馬達3的轉子7，另一端固定於軸座6。8a是由汽缸5和活塞8組成的壓縮室，由在活塞8的軸方向上穿設的吸入孔8b導向壓縮室8a的致冷劑氣體通過活塞8的往復運動而被壓縮。
並且，由壓縮機構造部1壓縮，排出的致冷劑為丙烷、異丁烷、二氧化碳等的可燃性致冷劑及自然致冷劑，不充填潤滑油。
在所述組成的振動式壓縮機中，活塞8通過馬達3直接在軸方向往復運動，並且，邊接受由共振彈簧11的軸方向彈力邊在汽缸5及軸座6內往復滑動，因而活塞8由馬達3及共振彈簧11僅在軸方向上有力的作用。同時，在活塞8的端面，有由壓縮室8a內的氣體的氣壓負重及由密閉箱2內的氣體的氣壓負重作用，這些也是軸方向的負重。而且，壓縮構造部1因是縱方向安置的，在活塞8由重力對於軸方向沒有直角方向的側壓負重作用，在活塞8、汽缸5及軸座6的滑動部，形成沒有側壓負重作用的軸方向往復滑動。
從而，在活塞8、汽缸5及軸座6等的滑動部，即使沒有潤滑油，在確保半徑方向細小的縫隙的同時，可不發生磨耗及挫傷地運轉。進而，在冷卻系統中，因沒有使用潤滑油，使冷卻系統的熱交換效率提高，冷卻系統全體的效率提高。
並且，從地球環境保護的觀點出發，而將所希望使用的丙烷、異丁烷、二氧化碳等自然致冷劑、可燃性致冷劑作為致冷劑使用，因不使用潤滑油，就沒有致冷劑溶解於潤滑油的情況。為此，在冷卻系統中必要的致冷劑量，比用潤滑油的冷卻系統用量，要少去溶解於潤滑油中的量。特別是炭化氫比其他的致冷劑溶解於潤滑油的量多，其致冷劑量減少的效果也大。
從而，作為冷卻系統使用的自然致冷劑、可燃性致冷劑的使用量可減少，而不僅降低成本，也減少萬一致冷劑洩漏時的火災、爆炸的可能性。
另外，從冷卻系統的壓縮機設置空間等情況看，在希望縱方向安置壓縮構造部的情形，使用與本實施例關聯的振動式壓縮機是所期望的。
實施例2圖2示出關於本發明實施例2的振動式壓縮機，與圖1的振動式壓縮機同樣，壓縮構造部1在縱方向安置在密閉箱2內。
圖2的振動式壓縮機的組成，因與圖1的振動式壓縮機的組成基本相同，以下記載其不同之處。
在本實施例中，代替圖1所示的軸座6和共振彈簧11，而使用板彈簧等彈簧體13，其內周部連接活塞8，外周部連接設在汽缸5上的彈性固定材料14上。因此，活塞8通過彈性體13在軸座的半徑方向上支撐的同時，伴隨活塞8軸方向的變位，承受軸方向的彈性力。同時，滑動部僅是活塞8和汽缸5，與實施例1相比滑動部要少。
在所述的組成中，活塞8由馬達3直接作軸方向往復運動，由彈性體13邊承受軸方向的反發力，邊在汽缸5內滑動，活塞8由馬達3僅有軸方向的作用力。
與實施例1同樣，因而活塞8上不加側壓負重，在活塞8和汽缸5的滑動部，既使沒有潤滑油，經常確保半徑方向的小縫隙，能夠不發生磨耗及挫傷地運轉。特別是，因滑動部僅有活塞8和汽缸5變少，沒有潤滑油的運轉比實施例1更容易。
實施例3圖3示出本發明實施例3的振動式壓縮機，壓縮構造部1在密閉箱2內橫向安置。
圖3的振動式壓縮機，雖然與圖1的振動式壓縮機安置狀態不同，但因基本組成相同，以下只記載其不同點。
在本實施例中，在汽缸15上設置了降低活塞8的滑動部的側壓負重的機構16。具體地，在汽缸15的滑動部的內周部15a設有環狀溝16a，而且一端連通汽缸蓋10內的高壓部10a，另一端連通汽缸15的環狀溝16a，形成連通路16b。
在所述組成的振動式壓縮機中，活塞8由馬達3直接在軸方向往復運動，滑動於汽缸15及軸座6內，所以在活塞8由馬達3有作用於軸方向的力。並且，壓縮構造部1因與以往相同地橫方向安置，活塞8由重力對於軸方向有直角方向的側壓負重作用。
然而，由活塞8的往復運動被壓縮，在汽缸蓋10內排出的高壓致冷劑，通過連通路16b由於汽缸15的內周部15a的環狀溝16a內的壓差而排出。即、汽缸15和活塞8的滑動部的半徑方向很小的縫隙處高壓的致冷劑排出，這個高壓的致冷劑承受活塞8的側壓負重，具有所謂空氣軸承的功能。
從而，壓縮構造部1沿橫方向安置，在活塞8上對軸方向即使有直角方向的自重作用，由於空氣軸承而作用於活塞8的滑動部的側壓負重也能夠大幅降低。因此，即使壓縮機構造部1與以往同樣沿橫方向安置，在活塞8和汽缸5等的滑動部，沒有潤滑油，經常確保半徑方向上很小的縫隙，也能夠不發生磨耗及挫傷而運轉。
另外，在本實施例中，作為降低滑動部側壓負重的機構16，將空氣軸承設在汽缸15側，即使設置在活塞8及軸座6，當然也能得到同樣的效果。
再有，代替空氣軸承，在活塞8和汽缸15及軸座6間的滑動部，由活塞8的往復運動，作為動壓發生的機構，設置所謂動壓溝當然也可以得到同樣的效果，同時這以外的結構、構造如是能夠降低活塞8的滑動部的側壓負重的構造的話，同樣可以實施。
活塞8用鋁那樣的比重小的材料形成，對馬達3的轉子7實行輕量化，由於往復運動的可動部輕量化，能夠降低活塞8的滑動部的側壓負重。
進而，從冷卻系統中壓縮機設置空間等出發，在希望橫方向的壓縮構造部配置的情況中，使用本實施例中的振動式壓縮機是所理想的。
實施例4圖4示出本發明實施例4的振動式壓縮機，圖5是圖4的A部的擴大圖。
本實施例的振動式壓縮機，與實施例2的振動式壓縮機基本組成類似，在活塞17的滑動部表面使用聚四氟乙烯，二硫化鉬、防蝕鋁無論哪一個進行表面處理，形成表面處理層18這一點上不同。
汽缸5和活塞17的組裝精度及加工精度差為起因時，滑動面易發生挫傷等，運轉中的某些原因在活塞17的滑動面發生側壓負重，但由聚四氟乙烯、二硫化鉬、防蝕鋁的表面處理層18所具有的潤滑作用等，即使不使用潤滑油，也能防止在活塞17及汽缸5的滑動部的異常磨耗。
另外，由表面處理層18與汽缸5的摩擦係數下降，滑動損失降低，可提高壓縮壓的效率。
另外，在本實施例中，在活塞的滑動面進行了表面處理，但如在汽缸的滑動面進行同樣的表面處理，可得到同樣的效果。
進而，在實施例1及實施例3的振動式壓縮機中，對活塞、汽缸及軸座等的滑動部進行同樣的表面處理能得到同樣的效果。
權利要求
1.一種振動式壓縮機，具有密閉箱和在該密閉箱內沿縱方向安置並且壓縮排出致冷劑的壓縮構造部，不充填潤滑油，作為所述致冷劑可以使用可燃性致冷劑和自然致冷劑中任何一種。
2.按照權利要求1所述的振動式壓縮機，作為致冷劑使用丙烷、異丁烷、二氧化碳其中之一。
3.按照權利要求1或2所述的振動式壓縮機，在所述壓縮構造部的滑動面用聚四氟乙烯、二硫化鉬、防蝕鋁其中之一進行表面處理。
4.一種振動式壓縮機，具有密閉箱、在該密閉箱內沿橫方向安置、並且壓縮排出致冷劑的壓縮構造部和並有降低加於該壓縮構造部的滑動面的側壓負重的機構，不充填潤滑油，作為致冷劑使用可燃性致冷劑和自然致冷劑其中之一。
5.按照權利要求4所述的振動式壓縮機，使用丙烷、異丁烷、二氧化碳其中之一作為致冷劑。
6.按照權利要求項4或5所述的振動式壓縮機，在所述壓縮構造的滑動面用聚四氟乙烯、二硫化鉬、防蝕鋁其中之一進行表面處理。
全文摘要
一種由壓縮構造部壓縮排出致冷劑的振動式壓縮機,不充填潤滑油,作為致冷劑通過使用丙烷、異丁烷、二氧化碳等可燃性致冷劑及自然致冷劑,在提高系統效率的同時,降低了使用致冷劑的量。
文檔編號F25B1/00GK1328619SQ99813840
公開日2001年12月26日 申請日期1999年11月30日 優先權日1998年12月1日
發明者森田一郎, 小林正則, 稻垣耕, 片山誠, 林陽 申請人:松下冷機株式會社