CN1071852C - 旋转式压缩机及制冷装置 - Google Patents

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Abstract

在滚筒1的径向外方，固定滑片8与滚筒7成为一体，而滚筒7嵌合在转轴21的偏心部22上，滑片8将气缸41内划分为压缩室X和吸入室Y。该滑片8的突出前端插在支持体11的接收槽11a内，而支持体11可转动地装在静止构件4上。使用替代氟里昂制冷剂作为气缸41内的工作流体，使用与替代氟里昂制冷剂相应的油作为压缩机CP的润滑油。可使用替代氟里昂制冷剂，并可防止压缩机内的油质劣化。

Description

旋转式压缩机及制冷装置
技术领域
本发明涉及旋转式压缩机以及组装有旋转式压缩机的制冷装置。
技术背景
过去，旋转式压缩机是如图6及图7所示的形式(参考日本实用公开昭61-114082号公报)。这种传统的压缩机，在封闭的套筒内配置由电动机驱动的压缩件A。该压缩件A设有气缸体C和滚筒E，气缸体C形成气缸B，滚筒E插嵌在从上述电动机伸出的转轴的偏心部D上。由于上述转轴的旋转该滚筒E在气缸B内公转。另外，上述压缩件A还设有滑片H。该滑片H设在上述气缸体C上形成的吸入口F与排出口G之间的中间部位，并可做进退运动。并且，从排出口G排出的高压气体的一部分作为背压作用于该滑片H的后侧。上述滑片H，由于上述背压的作用，使其前端部与上述滚筒E外周表面的一部分保持接触。由此，上述滑片H将气缸B划分为压缩室X和吸入室Y。另外，在上述排出口G的出口周围形成阀座面。阀体I的端部固定在该阀座面上。该阀体I可以开闭上述排出口G。
上述形式的压缩机，当上述转轴D旋转时，滚筒E在气缸B内公转。该公转的滚筒E在气缸B内的由滑片H划分成的压缩室X内压缩气体。而且，当该压缩过程结束而转入排出过程时，利用被上述滚筒E压缩的高压气体打开阀体I，使上述高压气体从排出口G排至套筒内。
当排出过程结束而转入吸入过程时，阀体I做关闭动作将排出口G封住。上述滚筒E一边公转，一边将低压气体从吸入口F吸入气缸B内的由滑片H划分成的吸入室Y内。这样，上述滚筒E一边在上述气缸室B内公转，一边反复进行压缩过程及排出过程。
但是，上述压缩机，如上所述，滑片H支持在气缸体C上可以做进退运动，由于背压，一边使上述滑片H的前端与滚筒E的外周面接触，一边使滑片H与滚筒E做相对移动，因此，必须使滑片H受背压的作用，使滑片H的前端压在滚筒外周面上并与之接触。然而，因为滑片H与滚筒外周面的接触部分难以供油，所以处于临界润滑状态。在该临界润滑状态下，存在着由于容易发生金属直接接触的状态，而产生发热胶着的问题。
不过，当压缩机上使用的工作流体是HCFC类氟里昂制冷剂(例如R22)时，即使发生润滑不良的情况，由于氟里昂制冷剂中所含的氯形成氯化物覆膜，该氯化物覆膜多少也可抑制上述发热胶着的现象。
但是，当使用HFC类的替代氟里昂制冷剂(如R134a)时，相应该替代氟里昂制冷剂使用的润滑油(主要为合成油)与相应传统氟里昂制冷剂使用的润滑油(矿物油)相比，其润滑性能低。并且，因为替代氟里昂制冷剂中不含氯，所以不会形成氯化物覆膜。因此，会产生在上述临界润滑部形成局部高温、油质劣化、发生水解作用及产生油泥的问题。
并且，在制冷回路中装有传统旋转式压缩机的制冷装置中，当制冷装置的减压机构使用毛细管时，由于油质劣化而产生的油泥大量附着在该毛细管内。因为该油泥的附着导致制冷剂流量减少，因而降低了制冷装置的可靠性。
因此，针对以上的问题，本发明的目的是提供一种旋转式压缩机，该压缩机既能使用替代氟里昂制冷剂，又可防止压缩机内的油质劣化。另外，本发明的另一目的是提供一种制冷装置，该制冷装置采用不发生油质劣化的旋转式压缩机，从而提高制冷装置的可靠性。
发明概述
本发明的旋转式压缩机，设有以下部分：嵌合在转轴的偏心部上并可转动的滚筒；固定在该滚筒的外周与滚筒成为一体并向上述滚筒的径向外方伸出的滑片，该滑片将气缸体内的气缸划分为压缩室和吸入室；可转动地设在上述气缸体上的支持体，该支持体上形成接收槽，以接收并引导上述滑片的突出前端。其中，用制冷剂作为上述气缸内出入的工作流体，该制冷剂为基本化学成份中不含氯的物质，而作为润滑油，则使用与上述制冷剂相应的油。
根据本发明，因为滑片固定在滚筒上，滑片的前端在支持体的接收槽内滑动，所以不会发生传统形式那样的滑片与滚筒间的边界润滑状态。因此，如果采用本发明，就可使用环保型替代氟里昂制冷剂，并且减少了压缩机内的滑动部的摩擦损失与动力损失，可防止发热胶着，并可防止润滑油的油质劣化。
另外，本发明也在于，在所述旋转式压缩机上，包括插入在上述滚筒内周表面与转轴偏心部之间的筒状金属件。
因此，即使在因使用替代氟里昂制冷剂导致润滑性能下降的时候，也可利用上述筒状金属件防止上述偏心部与滚筒之间发热胶着。
本发明还在于：所述旋转式压缩机上使用的上述制冷剂是类属液态氟代烃(HFC)的单一物质；
所述旋转式压缩机上使用的上述制冷剂是由类属液态氟代烃(HFC)的多种物质混合而成的混合制冷剂；
所述旋转式压缩机上使用的上述润滑油采用脂油或醚油类合成油、氟油、烷基本油、矿物油中的任何一种油。
本发明也在于提供一种制冷装置，具有设旋转式压缩机和毛细管的制冷回路。其中旋转式压缩机包括：嵌合在转轴的偏心部上并可转动的滚筒；固定在该滚筒的外周与滚筒成为一体，并向上述滚筒的径向外方伸出的滑片，该滑片将气缸体内的气缸划分为压缩室和吸入室；可转动地设在上述气缸体上的支持体，该支持体上形成接收槽，以接收并引导上述滑片的突出前端。毛细管作为与上述旋转式压缩机连接的减压机构。其中用制冷剂作为上述制冷回路中循环的工作流体，该制冷剂是基本化学成分中不含氯的物质。并使用与上述制冷剂相应的油作为上述压缩机的润滑油。
因此，本发明的制冷装置，因为其旋转式压缩机的滑片固定在滚筒上，滑片的前端在支持体的接收槽内滑动，所以没有传统形式那样的滑片与滚筒间的边界润滑状态。并且，可以减少压缩机内的滑动部的摩擦损失和动力损失，不会导致发热胶着及润滑油的油质劣化，可以使用能确保环境安全的替代氟里昂制冷剂。另外，由于可防止油泥附着在毛细管内，所以，能防止制冷剂流量下降，提高了制冷装置的可靠性。
本发明也在于：所述制冷装置上使用的上述制冷剂是类属液态氟代烃(HFC)的单一物质；
所述制冷装置上使用的上述制冷剂是由类属液态氟代烃(HFC)的多种物质混合而成的混合制冷剂；
所述制冷装置上使用的上述润滑油是脂油或醚油类合成油、氟油、烷基本油、矿物油中的任何一种油。
附图的简单说明
图1是本发明第1实施例的旋转式压缩机气缸的主要部分横剖面图。
图2是上述旋转式压缩机整体构造的纵剖面图。
图3是本发明第2实施例气缸体主要部分的横剖面图。
图4是本发明第3实施例制冷装置的制冷回路。
图5是毛细管的流量比随运转时间变化的特性图。
图6是传统旋转式压缩机压缩件的横剖面图。
图7是上述传统旋转式压缩机的部分剖面图。
实施发明的最佳形式
参照附图，就本发明的实施对本发明作更详细的说明。
第1实施例：
图2所示为本发明实施的旋转式压缩机CP。该旋转式压缩机CP，在密封套筒1的内部上方设置电动机2，并在上述电动机2的下侧设置压缩件3。从上述电动机2伸出的转轴21与上述压缩件3连接并使上述压缩件3与电动机2连动。
上述压缩件3设有：内部形成气缸41的气缸4；分别对应上述气缸体4的上下开口部而设置的前盖5及后盖6；设在上述气缸41内并可公转的滚筒。利用具有上述各盖5、6的轴承部支承上述转轴21的下部。并且将上述滚筒7可滑动地插入并嵌合在该轴转21的偏心部22上。这样，在转轴21旋轴时，上述滚筒7一边相对偏心部22滑动接触一边公转。
另外，在上述转轴21的中心形成供油路23。该供油路23有孔通向设在上述套筒1底部的油槽1b。并在该供油路23的入口处设泵24。而且，上述供油路23的中间出口有孔通向上述滚筒7与偏心部22的滑动接触面。因此，由上述泵24从油槽1b吸上的润滑油通过供油路23可以提供给上述滑动接触面。图2中，1a是连接在上述套筒1上部的外排管。
另外，如图1所示，在上述气缸体4的侧壁上，形成向气缸41开口的吸入口3a。并在该吸入口3a的附近，于上述气缸体4的侧壁上形成向气缸41开口的排出口36。一方面从上述吸入口3a向气缸41内吸入气体，另一方面从上述排出口3b将气缸41内的气体排出。
并且，如图1所示，在上述滚筒7的外周上，一体形成向滚筒7的径向外方突出的滑片8。而在上述气缸体4的内侧，于吸入口3a与排出口3b之间形成圆筒形筒状定位孔42。在该定位孔42内，装入支持体11并可转动。该支持体11由截面为半圆形的2个半圆柱体12、12构成。上述半圆柱体12的相对的平面构成接收槽11a。该接收槽11a的一端与气缸41连通，上述滑片8的前端8a可滑动地插入该接收槽11a内。该滑片8将上述气缸41划分成压缩室X和吸入室Y。另外，开闭排出口3b的板状阀体9设置为紧贴上述排出口3b出口周边的阀座面42。该阀体9与托板10贴合。而且上述旋转式压缩机CP，进出上述气缸41的工作流体采用替代氟里昂制冷剂。使用HFC类的R134a、或R407c作为上述替代氟里昂制冷剂。另外，用与替代氟里昂制冷剂相应的油作为润滑油。与替代氟里昂制冷剂相应的油是酯油、醚油等合成油。
在上述结构的旋转式压缩机CP中，当上述转轴21旋转时，上述滚筒7上所设滑片8的突出端8a沿支持体11的接收槽11a进退，同时，支持体11转动。即，上述滑片8随着滚筒7的公转边摇动边沿径向做进退滑动，由此将气缸41内部总是划分成压缩室X和吸入室Y。
上述旋转式压缩机CP，当滚筒7相对偏心部22不做自转而只公转的时候，与传统形式不同的是，滑片8的前端与滚筒7的外周面不接触，滑片8与滚筒7没有相对移动。因此，如果采用这种形式，滑片8与滚筒7不发生滑动摩擦，没有边界润滑。因此，可减少压缩机内的滑动部的摩擦损失及动力损失，不会引起发热胶着以及发生油质劣化，可采用替代氟里昂制冷剂作工作流体，并用与替代氟里昂制冷剂相应的油作润滑油，从而可以达到环境保护的目的。
并且，在上述实施例中，也可使用氟油替代上述合成油，还可使用烷基苯油，而且，还可使用矿物油。另外，也可使用由类属液态氟代烃(HFC)的多种物质混合而成的混合制冷剂作为上述替代氟里昂制冷剂。
另外，在上述的实施例中，虽然滑片8是在滚筒7的外周上形成一体，但也可采用以下形式：在上述滚筒7上形成滑片8的端部能插入的安装槽，将滑片8的端部插入该安装槽内，并用粘接剂粘成一体。还可用焊接的方式取代上述用粘接剂粘接的方法将滑片8与滚筒7连成一体。另外，也可用销钉等将上述滑片8的端部固定在滚筒7上。
并且，上述支持体11也可由一个圆柱体构成，在该圆柱体上形成切槽，作为滑片8可以滑动的接收槽。
第2实施例：
另外，如图3所示，也可在上述滚筒7的内周面7a与转轴21偏心部22之间，嵌入筒状金属件72，这种情况下，即使是由于使用替代氟里昂制冷剂而降低了润滑性能，但由于有了上述筒状金属件72，可以防止偏心部22与滚筒7之间发热胶着。
第3实施例：
图4所示为装有前述第1种旋转式压缩机CP的热泵式制冷装置。
该热泵式制冷装置，其制冷回路设有：旋转式压缩机CP；利用侧热交换器J；毛细管K；热源侧热交换器L。上述利用侧热交换器J，在采暖时是冷凝器，在制冷时则是蒸发器。而上述热源侧热交换器上，在采暖时是蒸发器，在制冷时是冷凝器。另外，毛细管K为膨胀机构。N是设在旋转式压缩机CP吸入侧的储液器。上述制冷回路设有四路切换阀M，并设配管P，而使系统可由切换该四路切换阀M而实现逆循环。
上述旋转式压缩机CP是图1所示的第1实施例的旋转式压缩机CP。即，在嵌合在转轴21偏心部22上的滚筒7的径向外方设有一体的滑片8，该滑片8将气缸41内划分为压缩室X和吸入室Y。而且，上述滑片8的突出前端8a嵌入支持体11的接收槽11a内，而支持体11在气缸体4上可以转动。
并且，在上述制冷回路中循环的工作流体，使用与上述第1实施例中同样的替代氟里昂制冷剂。而旋转式压缩机CP的润滑油，使用与上述第1实施例中同样的相应替代氟里昂制冷剂的油。
图5所示为上述第3实施例制冷装置的毛细管K堵塞情况与装有图6中所示叶片型传统旋转式压缩机的制冷装置毛细管堵塞情况的特性比较。图5所示为制冷剂的流量比随运转时间过程的变化情况。该流量比的变化是由于毛细管堵塞引起的。在图5中，白色圆圈表示使用上述第2实施例的旋转式压缩机时的流量比，黑色圆圈表示使用图6所示的传统旋转式压缩机时的流量比。在上述流量比测定的实验中，运转的房间空调器为1马力，替代氟里昂制冷剂是HFC类的R134a，相应替代氟里昂制冷剂的油是脂油，毛细管的直径为1mm。
从图5可以看到，在使用图6所示传统的旋转式压缩机的情况下，如黑色圆圈所示，运转时间达到1000小时时，毛细管的流量比下降约0.13，与此相比，在使用本发明的旋转式压缩机的情况下，如白色圆圈所示，运转时间达到2500小时时，流量比才下降0.01。也就是说，可以看到，根据上述本发明的形式，与传统例子相比，可大大减少流量比的下降量，毛细管几乎不会发生堵塞。
如上所述，如果采用上述第3实施例的制冷装置，就不会引起旋转式压缩机CP中油质劣化，因而可以使用为确保环境安全的替代氟里昂制冷剂。并且，可以防止毛细管K内附着油泥，从而防止制冷剂流量下降，提高制冷装置的可靠性。因此，采用上述第3实施例，既可提高制冷装置的可靠性，又可达到环境保护的目的，一举两得。
此外，装入制冷装置的旋转式压缩机CP，当然也可以是前述第2实施例的旋转式压缩机。这时，可以进一步减少摩擦损失以及动力损失。产业上的可利用性
如上所述，本发明的旋转式压缩机及制冷机，可适用于各种空调器和冷藏库。特别是如果使用于采用环保型替代氟里昂制冷剂的空调器和冷藏库；则会有效地提高其可靠性。

Claims (9)

1．一种旋转式压缩机，设有：
嵌合在转轴(21)的偏心部(22)上并可转动的滚筒(7)；固定在该滚筒(7)的外周与滚筒(7)成为一体，并向上述滚筒(7)的径向外方伸出的滑片(8)，该滑片(8)将气缸体(4)内的气缸(41)划分成压缩室(X)和吸入室(Y)；可转动地设在上述气缸体(4)上的支持体(11)，该支持体(11)上形成接收槽(11d)，以接收并引导上述滑片(8)的突出前端(8a)；
其特征在于：用制冷剂作为上述气缸(41)内出入的工作流体，该制冷剂是基本化学成分中不含氯的物质；使用与上述制冷剂相应的油作为润滑油。
2．如权利1所述的旋转式压缩机，其特征在于：包括插入在上述滚筒(7)的内周面与转轴的偏心部(22)之间的筒状金属件(72)。
3．如权利1所述的旋转式压缩机，其特征在于：上述制冷剂是类属液态氟代烃(HFC)的单一物质。
4．如权利1所述的旋转式压缩机，其特征在于：上述制冷剂是由类属液态氟代烃(HFC)的多种物质混合而成的混合制冷剂。
5．如权利1所述的旋转式压缩机，其特征在于：上述润滑油是脂油或醚油类合成油、氟油、烷基本油、矿物油中的任何一种油。
6．一种制冷装置，具有旋转式压缩机(CP)以及具有毛细管(K)的制冷回路，其中旋转式压缩机包括：嵌合在转轴(21)的偏心部(22)上并可转动的滚筒(7)；固定在该滚筒(7)的外周与滚筒(7)成为一体，并向上述滚筒(7)的径向外方伸出的滑片(8)、该滑片(8)将气缸体(4)内的气缸(41)划分为压缩室(X)和吸入室(Y)；可转动地设在上述气缸体(4)上的支持体(11)，该支持体上形成接收槽(11d)，以接收并导引上述滑片(8)的突出前端(8a)，毛细管(K)为减压机构；
其特征在于：用制冷剂作为上述制冷回路中循环的工作流体，该制冷剂是基本化学成份中不含氯的物质；使用与上述制冷剂相应的油作为上述压缩机(CP)的润滑油。
7．如权利6所述的制冷装置，其特征在于：上述制冷剂是类属液态氟代烃(HFC)的单一物质。
8．如权利6所述的制冷装置，其特征在于：上述制冷剂是由类属液态氟代烃(HFC)的多种物质混合而成的混合制冷剂。
9．如权利6所述的制冷装置，其特征在于：上述润滑油是脂油或醚油类合成油、氟油、烷基本油、矿物油中的任何一种油。
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