CN101858328A - 密闭型压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种密闭型压缩机。密闭型压缩机的压缩元件包括块体、活塞、配置于压缩室的开口端并形成有吸入孔的阀板、吸入阀、形成消音空间并具有连通管的吸入消音器、和汽缸盖，连通管具有与吸入孔连通的吸入消音器出口部，并且以在与贯穿吸入孔的中心线垂直的方向上延伸的方式进行配置，并且配设为当将吸入消音器出口部投影到中心线方向上时，在位于在连通管内流动的冷介质气体的下游侧的吸入消音器出口部，吸入消音器出口部的一部分覆盖吸入孔的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于家庭用电冰箱、陈列柜等的密闭型压缩机的吸入消音器。
背景技术
近年来，对于地球环境保护的要求越来越加强，特别是，也强烈期望在冰箱以及其他制冷循环装置等中实现高效率化。目前，如日本特表2001-503833号公报所示的那样，公开有一种密闭型压缩机，其在吸入孔直接安装有吸入消音器。
以下，参照附图，对上述现有的密闭型压缩机进行说明。
图5为记载于日本特表2001-503833号公报中的现有的密闭型压缩机的纵截面图，图6为该密闭型压缩机的冷介质吸入通路的主要部分的截面图，图7为表示该密闭型压缩机的冷介质吸入通路内的冷介质气体运动的流速矢量图。
在图5和图6中，压缩机主体3在密闭容器1内由悬挂式弹簧5弹性地支承。此外，将冷介质气体7填充于密闭容器1内。
压缩机主体3具有电动元件9、和配设于电动元件9的上方的压缩元件11，电动元件9具有定子13和转子15。
压缩元件11包括曲轴21、汽缸体(cylinder block)25、活塞27、吸入阀33、和连结部件35。这里，曲轴21具有离心轴17和主轴19。汽缸体25形成压缩室23。吸入阀33对吸入孔31进行开闭。吸入孔31位于对压缩室23的开口端进行密封的阀板29上。连结部件35连结离心轴17和活塞27。
主轴19能够由汽缸体25的轴承部37旋转自由地轴支承。此外，在主轴19上固定有转子15。
此外，吸入消音器41由阀板29和汽缸盖39夹持来进行固定。这里，汽缸盖39将阀板29关闭。
吸入消音器41利用PBT(Polybutylene terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯)等树脂进行成型。吸入消音器41具有消音器主体45、入口管47、和连通管51。这里，消音器主体45形成消音空间43。入口管47将消音空间43和密闭容器1内的空间连通。连通管51具有吸入消音器出口部49，吸入消音器出口部49将消音空间43和吸入孔31直接连通。
此外，在吸入消音器出口部49与连通管51之间设置有弯曲部53。连通管51配置为在与贯穿吸入孔31的中心线垂直的方向上延伸，以吸入孔31的整个区域与吸入消音器出口部49连通的方式进行固定。
图7表示通过计算机模拟所得到的、表示经由连通管51而被吸入压缩室23中的冷介质气体7的运动的流速矢量55。各流速矢量55的长度表示流速的大小，并且流速矢量55的方向表示冷介质气体7的流向。另外，为了使冷介质气体7的流动变得易于理解，以虚线表示吸入阀33。
关于如以上所述构成的现有的密闭型压缩机，以下对其动作进行说明。
首先，密闭型压缩机使电流流过定子13来产生磁场，从而使固定在主轴19上的转子15旋转。由此，曲轴21旋转，通过能够旋转自由地安装在离心轴17上的连结部件35，活塞27在压缩室23内进行往复运动。
然后，通过活塞27的往复运动，反复进行冷介质气体7的向压缩室23的吸入和压缩、以及向制冷循环(未图示)的排出。
在吸入行程中，通过制冷循环而返回的冷介质气体7经过吸入消音器41，利用吸入阀33的开闭，经由与压缩室23连通的吸入孔31，被导入压缩室23内。
这里，吸入消音器41能够降低由于间断地吸入冷介质气体7而产生的噪音。此外，吸入消音器41由热传导率较小的树脂形成，因此能够防止对通过吸入消音器41内的冷介质气体7的加热。
此外，吸入消音器出口部49与吸入孔31直接连通，能够防止噪音的泄漏。进而，吸入消音器出口部49与吸入孔31直接连通，还能够防止将由电动元件9等加热的温度较高的冷介质气体7吸入密闭容器1内。
发明内容
然而，在上述的现有的结构中，由于具有由连通管51和吸入消音器出口部49呈直角地弯曲而成的弯曲部53，如图7所示那样，在弯曲部53的内周侧产生冷介质气体7不流动的死水域(区域)57。由于形成该死水域57，导致冷介质气体7的流路面积变小。因此，在吸入消音器出口部49中，在连通管51内流动的冷介质气体7的密度(流量)，在弯曲部53外侧的比在死水域57一侧的多，并且在下游侧冷介质气体7集中，更多的冷介质气体7加速地流动。由此，即使在吸入孔31内，也产生冷介质气体7不流动的死水域59，形成吸入孔31的冷介质气体通路的有效面积变小，导致体积效率恶化的问题。
这里，本发明是为了解决上述现有的问题而完成的，其目的在于提供一种密闭型压缩机，通过增加流过吸入孔的冷介质气体量而使得效率较高。
本发明的密闭型压缩机，在密闭容器内收纳有由电动元件驱动的压缩元件，压缩元件包括：形成压缩室的块体；在压缩室内往复运动的活塞；配置于压缩室的开口端、形成有吸入孔的阀板；对吸入孔进行开闭的吸入阀；形成消音空间、具有连通管的吸入消音器；和将阀板从压缩室相反侧按压固定在块体上的汽缸盖，连通管具有与吸入孔连通的吸入消音器出口部，并且配置为在与贯穿吸入孔的中心线垂直的方向上延伸，并且在将吸入消音器出口部投影在中心线方向上的状态下，配设为位于在连通管内流动的冷介质气体的下游侧的吸入消音器出口部的一部分覆盖吸入孔的一部分。
上述的密闭型压缩机，在吸入消音器出口部，由于冷介质气体较多流过的一侧靠近吸入孔的中央，因此从吸入消音器出口部排出的冷介质气体流入吸入孔的中央附近。因此，能够增加吸入孔的有效面积，从而能够提高体积效率。
附图说明
图1为本发明实施方式1的密闭型压缩机的纵截面图。
图2为该实施方式的密闭型压缩机的冷介质吸入路径的主要部分的截面图。
图3为表示该实施方式的冷介质吸入路径内的冷介质气体运动的流速矢量图。
图4为表示该实施方式的密闭型压缩机的体积效率的测定结果的特性比较图。
图5为现有的密闭型压缩机的纵截面图。
图6为该密闭型压缩机的冷介质吸入路径的主要部分的截面图。
图7为表示该密闭型压缩机的冷介质吸入路径内的冷介质气体运动的流速矢量图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，并非通过本实施方式对该发明进行限定。
(实施方式)
图1为本发明实施方式的密闭型压缩机的纵截面图，图2为该密闭型压缩机的冷介质吸入路径的主要部分的截面图，图3为表示该密闭型压缩机的冷介质吸入路径内的冷介质气体运动的流速矢量图，图4为表示该密闭型压缩机的体积效率的测定结果的特性比较图。图4为表示当使现有的密闭型压缩机的体积效率为1时、本实施方式的密闭型压缩机的体积效率的特性比较图。
在图1和图2中，本发明的实施方式的密闭型压缩机，在密闭容器101内底部贮存油液103，并且作为冷介质气体105，封入有例如地球温暖化系数较低的碳氢类的R600a等。
此外，密闭容器101具有由铁板拉伸成型而形成的吸入管107。吸入管107的一端连通密闭容器101内，另一端与制冷循环的低压侧(未图示)连接。
此外，压缩机主体113由悬挂式弹簧115相对于密闭容器101被弹性地支承，收纳在密闭容器101内。这里，压缩机主体113具有压缩元件109和电动元件111。而且，压缩元件109由电动元件111驱动。
压缩元件109包括曲轴117、块体119、活塞121、阀板143、吸入阀145、吸入消音器151、汽缸盖147、和连结部件123等。曲轴117具有离心轴125和主轴127，并且具有设置于主轴127表面的由螺旋状的槽等构成的加油机构129。
电动元件111，包括：利用螺栓(未图示)固定于块体119的下方的定子131；和在定子131的内侧的同轴上配置、烧嵌固定于主轴127上的转子133。
在块体119，一体地形成有形成压缩室135的汽缸137，并且具有能够旋转自由地支承主轴127的轴承部139。
此外，在汽缸137的开口端，阀板143、吸入阀145、和汽缸盖147，一并通过盖螺栓149被按压固定，使得将密封汽缸137的开口端密封。进而，在汽缸137的开口端，利用阀板143和汽缸盖147来握持吸入消音器151，将其固定。这里，阀板143具有吸入孔141和排出孔(未图示)。即，阀板143配置于压缩室的开口端，形成有吸入孔141。吸入阀145对吸入孔141进行开闭。汽缸盖147将阀板143从压缩室的相反侧按压固定于块体119上。从而，阀板143由汽缸137和汽缸盖147夹持来固定。
吸入消音器151主要利用添加有玻璃纤维的PBT(Polybutyleneterephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯)等合成树脂来成型。此外，吸入消音器151将消音器主体155和盖体161组合并进行一体化，形成有消音空间163。这里，消音器主体155一体地成型有入口管153。盖体161具有连通管159，连通管159具有与吸入孔141连通的圆筒状的吸入消音器出口部157。
此外，弯曲部165配置在吸入消音器出口部157和连通管159之间。连通管159配置为将吸入孔141在与相对于其开口面垂直地贯穿的中心线190垂直的方向上延伸。
进而，在吸入消音器出口部157，垂直地贯穿其开口端面的中心线192，相对于贯穿吸入孔141的中心线190，在图中配置于向下方偏离若干的位置。
即，参照图2进行说明，吸入消音器151配设为：在将吸入孔141投影在相对于其开口面垂直地贯穿的中心线190的方向上(从图2的右侧看)的状态下，位于在连通管159内流动的冷介质气体105的下游侧的吸入消音器出口部157的上方的壁部157a遮住吸入孔141的内周上缘部141a，此外，以遮挡吸入消音器出口部157的内周下缘的方式形成使吸入孔141的入口下部周缘突出的结构。
换言之，吸入孔141和吸入消音器出口部157按照以下方式设定各自的形状和尺寸：在分别垂直地贯穿吸入孔141和吸入消音器出口部157的中心线190、192为如上所述的偏离若干的位置关系时，在上述的投影状态下，吸入消音器出口部157的上方的壁部157a遮住吸入孔141的内周上缘部141a、覆盖吸入孔141的一部分，此外，吸入孔141的入口下部周缘相对于吸入消音器出口部157的内周下缘突出。
另外，在本发明的实施方式中，由于吸入消音器出口部157的壁部157a遮挡而被覆盖的吸入孔141的面积，设定为占构成吸入孔141的主体的圆筒形状部180的截面积的约17％。其结果是，由吸入消音器出口部157的壁部157a所覆盖的吸入孔141的半径方向上的最大尺寸(距离)，设定为占构成吸入孔141的主体的圆筒形状部180的内径的约17％。
阀板143由烧结金属形成，并且如上所述，在相对于吸入消音器出口部157的内周下缘突出的吸入孔141的入口下部周缘，具有将冷介质气体105导向吸入孔141的吸入流路167。
吸入流路167与吸入消音器出口部157连通。此外，在吸入流路167设置有位于在连通管159内流动的冷介质气体105的上游侧的导向部181。换言之，吸入流路167为使从吸入消音器出口部157一侧的端面流向吸入孔141的冷介质气体105顺畅地流动的导向部。
具体而言，导向部181形成为如R形状那样截面弯曲的形状。
此外，在阀板143与吸入消音器151之间，配设有垫圈(gasket)169。垫圈169、与阀板143的吸入孔141和吸入消音器出口部157两者相对。此外，垫圈169具有连通孔171。
此外，连通孔171形成开口面积比吸入孔141大、并且对吸入消音器出口部157的开口面积不进行遮挡的开口面积，与吸入消音器出口部157的大致整个开口面连通。进而，连通孔171的与其开口面垂直地贯穿该连通孔171的中心线194，相对于贯穿吸入孔141的中心线190，在图2中稍向下方偏离。
图3表示利用计算机模拟所得到的表示经由连通管159而被吸入压缩室135的冷介质气体105的运动的流速矢量173。各流速矢量173的长度表示流速的大小，并且流速矢量173的方向表示冷介质气体105的流动方向。另外，为了使冷介质气体105的流动易于理解，用虚线表示吸入阀145。
关于如以上那样构成的密闭型压缩机，以下就其动作、作用进行说明。
在密闭型压缩机，通过使电流流过定子131来产生磁场、从而使固定在主轴127上的转子133旋转，曲轴117旋转。其结果是，利用能够旋转自由地安装于离心轴125上的连结部件123，活塞121在汽缸137内往复运动。然后，伴随活塞121的往复运动，冷介质气体105经过吸入消音器151被吸入压缩室135内、进行压缩后，向制冷循环(未图示)排出。
接着，对密闭型压缩机的吸入行程进行说明。
当活塞121从上死点在使压缩室135内的容积增加的方向上动作时，压缩室135内的冷介质气体105膨胀。其结果是，压缩室135内的压力降低，利用压缩室135内的压力与吸入消音器151内的压力之差，开始打开吸入阀145。
然后，从制冷循环返回的温度较低的冷介质气体105，从吸入管107被暂时开放至密闭容器101内，然后经由吸入消音器151的入口管153，被开放至消音空间163。然后，被开放的冷介质气体105经由连通管159，流入压缩室135内。
然后，当活塞121的动作变化为从下死点在使压缩室135内的容积减少的方向上进行时，压缩室135内的压力上升。然后，利用压缩室135内的压力与吸入消音器151内的压力之差，吸入阀145关闭。
这里，吸入消音器151由入口管153、连通管159、消音空间163构成膨胀型消音器。此外，吸入消音器151通过在吸入消音器出口部157与阀板143之间配设垫圈169，对吸入消音器出口部157与吸入孔141进行密封、并使它们直接连通，因此能够降低由于间歇地吸入冷介质气体105而产生的噪音。此外，能够防止将由电动元件111等加热的温度较高的冷介质气体105吸入密闭容器101内。
此外，吸入消音器151由热传导率较小的树脂形成。因此，会减少通过吸入消音器151内的冷介质气体105的温度由于受到电动元件111的发热等的影响而上升的情况。其结果是，能够将密度较大的冷介质气体105吸入压缩室135内，因此能够增加冷介质气体105的质量流量，提高体积效率。
这里，吸入消音器151在吸入消音器出口部157与连通管159之间具有成直角地弯曲的弯曲部165。因此，如图3所示那样，在弯曲部165的内周侧产生冷介质气体105不流动的死水域(区域)175。其结果是，在吸入消音器出口部157中，在连通管159内流动的冷介质气体105的密度(流量)，在弯曲部165的外侧比在死水域175一侧的多，并且在下游侧冷介质气体集中，更多的冷介质气体105加速地流过。
但是，本实施方式的密闭型压缩机的吸入消音器151，从将吸入消音器出口部157投影到在贯穿吸入孔141的中心线190延伸的方向上的方向(图2的右侧)来看，配设为作为吸入消音器出口部157的一部分的壁部157a遮住吸入孔141的上部，覆盖吸入孔141。其结果是，如图3所示那样，吸入消音器出口部157的冷介质气体105更多流过的一侧，即，形成有死水域175的一侧的相反侧，靠近贯穿吸入孔141的中心线190一侧。
因此，从吸入消音器出口部157排出的冷介质气体105，在其较多地流过的一侧容易被导向吸入孔141。其结果是，能够认为：使、吸入孔141的开口面积作为冷介质气体105的通路能够有效地发挥作用，使冷介质气体105流入压缩室135内。
进而，在将吸入消音器出口部157投影到贯穿吸入孔141的中心线190的方向上的状态下，吸入孔141由作为吸入消音器出口部157的一部分的壁部157a所覆盖的面积，设定为占吸入孔141的构成主体的圆筒形状部180的开口面积的约17％。此外，由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的在吸入孔141的半径方向上的最大尺寸(距离)，设定为相对于吸入孔141的圆筒形状部180的内径大约为17％。
其结果是，能够不增加吸入消音器出口部157与吸入孔141的连结部分的流路阻力地、增加吸入孔141的有效面积，从而能够提高体积效率。
另外，在本发明的实施方式中，将由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的吸入孔141的面积设定为占约17％，但是，经确认：如果将其面积设定为占吸入孔141的构成主体的圆筒形状部180的开口面积的约10％以上、约20％以下的范围内，则能够得到同等的效果。即，其面积为约10％以上、约20％以下的范围，能够使流路阻力大致一样地、使吸入孔141的有效面积增加，从而能够提高体积效率。
以上的结果为将由作为吸入消音器出口部157的一部分的壁部157a所覆盖的吸入孔141的面积在适当范围内进行设定而得到的结果，当将其面积设定为相对于圆筒形状部180的开口面积过分小时，会降低以下效果，即，使在吸入消音器出口部157的冷介质气体105的主要的流动接近贯穿吸入孔141的中心线190来减少流路阻力的效果，导致不能够实现体积效率的提高。
相反，当将由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的吸入孔141的开口面积设定为相对于圆筒形状部180的开口面积过分大时，圆筒形状部180的实质上的流路面积变小。因此，能够认为导致减少流路阻力的效果被降低。
此外，经确认：在将消音器出口部157投影到贯穿吸入孔141的中心线190的方向上的状态下，将由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的吸入孔141的在半径方向上的最大尺寸(距离)，在相对于吸入孔141的构成主体的圆筒形状部180的内径为约5％以上、约20％以下的范围内进行设定，能够得到同等的效果。
以上的结果也同样地，在将由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的吸入孔141的在半径方向上的最大尺寸(距离)设定为相对于吸入孔141的构成主体的圆筒形状部180的内径过分小时，能够认为会导致以下效果被降低，即，使在吸入消音器出口部157的冷介质气体105的主要的流动接近贯穿吸入孔141的中心线190来减少流路阻力的效果。
相反地，在将由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的吸入孔141的在半径方向上的最大尺寸(距离)，设定为相对于吸入孔141的构成主体的圆筒形状部180的内径过分大时，圆筒形状部180的实质上的流路截面积变小。因此，能够认为导致减少流路阻力的效果降低。
如以上所述，着眼于由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的吸入孔141的面积相对于圆筒形状部180的开口面积的比率、和由吸入消音器出口部157的一部分所覆盖的吸入孔141的在半径方向上的最大尺寸(距离)相对于圆筒形状部180的内径的比率，能够实现流路阻力的降低。
接着，对阀板143的吸入孔141、垫圈169的连通孔171、与吸入消音器出口部157的关系进行说明。
目前，阀板143的吸入孔141和垫圈169的连通孔171大致以相同半径的同心圆形成，但是由于加工公差而导致在吸入孔141与连通孔171之间产生高度差。由于该高度差而导致在从吸入消音器出口部157排出的冷介质气体105的流动中产生微小的漩涡。其结果是，在冷介质气体105的流动中产生阻力，可能导致使体积效率降低。
因此，连通孔171形成为，与吸入消音器出口部157在大致整个区域连通，并且开口面积比吸入孔141大、且与吸入消音器出口部157连通的开口面积为最大。
进而，贯穿连通孔171的中心线194相对于贯穿吸入孔141的中心线190，向在连通管159内流动的冷介质气体105的上游侧稍稍偏离。由此，连通孔171的端面面对形成吸入消音器出口部157的死水域175的区域进行配置，这样能够防止微小漩涡的产生，因此能够降低冷介质气体105的流动阻力，从而能够提高效率。
进而，在阀板143具有将冷介质气体导向吸入孔141的、截面弯曲的吸入流路167，该吸入流路167构成从吸入消音器出口部157一侧的端面朝向吸入孔141的冷介质气体105的导向部。即，利用吸入流路167的曲面，使通过吸入流路167的冷介质气体105的流动变得顺畅，能够抑制流动的分离，在紊乱较少的流动状态下将冷介质气体105导向吸入孔141。
此外，通过形成吸入流路167，能够抑制冷介质气体105的流动的分离，并且能够降低从吸入消音器出口部157流入吸入孔141的冷介质气体105的流动阻力，能够进一步提高体积效率。
另外，在本发明的实施方式中，在弯曲形状的导向部181形成有吸入流路167。但是，导向部181的截面也可以形成为相对于贯穿吸入孔141的中心线具有45度左右的倾斜的倾斜面的形状。这样的倾斜面形状，由于呈弯曲的形状而使流路阻力增加，但是能够比现有技术更进一步抑制冷介质气体105的流动的分离。
以上的结果是，能够使流过吸入孔141的冷介质气体105增加，并且如图4所示那样，通过实验能够确认与现有技术相比提高约2％的体积效率。
Claims (7)
1.一种密闭型压缩机，在密闭容器内收纳有由电动元件驱动的压缩元件，其特征在于：
所述压缩元件包括：
形成压缩室的块体；
在所述压缩室内往复运动的活塞；
配置于所述压缩室的开口端、形成有吸入孔的阀板；
对所述吸入孔进行开闭的吸入阀；
形成消音空间、具有连通管的吸入消音器；和
将所述阀板从所述压缩室的相反侧按压固定在所述块体上的汽缸盖，
所述连通管具有与所述吸入孔连通的吸入消音器出口部，并且以在与贯穿所述吸入孔的中心线垂直的方向上延伸的方式进行配置，并且配设为在将所述吸入消音器出口部投影到所述中心线方向上的状态下，位于在所述连通管内流动的冷介质气体的下游侧的所述吸入消音器出口部的一部分覆盖所述吸入孔的一部分。
2.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于：
在所述中心线方向上的投影中，由所述吸入消音器出口部的一部分覆盖的所述吸入孔的截面积，在所述吸入孔的圆筒形状部的截面积的10％以上、20％以下的范围内。
3.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于：
在所述中心线方向上的投影中，由所述吸入消音器出口部的一部分覆盖的所述吸入孔的半径方向上的最大尺寸(距离)，在所述吸入孔的圆筒形状部的内径的5％以上、20％以下的范围内。
4.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于：
在所述阀板与所述吸入消音器之间配设有垫圈，所述垫圈配置成：与所述吸入孔和所述吸入消音器出口部两者相对，并且具有与所述吸入孔和所述吸入消音器出口部连通的连通孔，所述连通孔的中心相对于所述吸入孔的中心，向在所述连通管内流动的冷介质气体的上游侧偏离，并且所述连通孔的截面积比所述吸入孔的截面积大、且所述连通孔的整个区域与所述吸入消音器出口部连通。
5.如权利要求4所述的密闭型压缩机，其特征在于：
所述连通孔以与所述吸入消音器出口部连通的截面积为最大的方式形成。
6.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于：
所述阀板具有将所述冷介质气体导向所述吸入孔的吸入流路，所述吸入流路为从所述吸入消音器出口部一侧的端面朝向所述吸入孔的导向部。
7.如权利要求6所述的密闭型压缩机，其特征在于：
所述导向部与所述吸入消音器出口部连通，并且在所述中心线方向上的投影中，设置于在所述连通管内流动的所述冷介质气体的上游侧的所述吸入孔。
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