CN1161547C - 压缩机 - Google Patents

Abstract

压缩机可以包括压缩机壳体，而压缩机壳体具有压缩室，该压缩室形成于压缩机壳体内。压缩室最好布置和构造成压缩和排出吸入到该压缩室中的流体。可以使组合壳体连接到压缩机壳体上。控制装置可以设置在组合壳体内，并且控制装置最好控制压缩机的电元件。此外，吸入通道最好形成来把流体加入到压缩室中。吸入通道最好穿过组合壳体，因为该流体流过吸入通道，从而可以直接冷却控制装置。

Description

压缩机

发明技术领域

本发明涉及压缩机，尤其涉及包括电驱动装置如用来驱动压缩机的电马达的压缩机。

背景技术

一种公知的压缩机公开在日本专利No.2000-255252中，该压缩机包括电马达和变换器。该变换器控制电马达从而驱动压缩机。此外，该变换器借助于吸入到压缩机中的制冷剂气体来进行冷却。更加具体地说，该变换器包括散热器，该散热器接触把制冷剂吸入到压缩机中的吸入通道，并且该散热器冷却变换器。

发明概述

本发明的一个目的是提供一些改进的压缩机，这些压缩机可以更加有效地冷却压缩机的电控制装置。

在本发明的一个实施例中，例如，典型压缩机包括压缩机壳体、压缩室、组合壳体、控制装置和吸入通道。在压缩机壳体内限制出压缩室，并且压缩和排出吸入到压缩室中的流体。控制装置可以设置在组合壳体内，并且控制装置最好控制压缩机内的电装置。例如，电马达可以设置在压缩机壳体内，并且可以驱动压缩机。此外，根据这些教导，变换器是控制装置的一个典型实施例。

吸入通道可以把流体如制冷剂气体加入到压缩室中。与压缩机压缩过的并被排出的流体温度相比，吸入通道内的流体温度一般相对较低。优选地，吸入通道通到组合壳体中，以致吸入通道内的流体可以直接冷却设置在组合壳体内的控制装置(如变换器)。

如果吸入通道穿过组合壳体中，那么可以直接地、有效地冷却组合壳体内的控制装置。尽管吸入通道内的流体可以直接冷却控制装置，但是可以防止控制装置直接露出到流体中，因为吸入通道提供了隔离。因此，可以防止控制装置被腐蚀，而这种腐蚀可以使控制装置产生故障。

在阅读了下面的详细描述、附图和权利要求之后，容易理解本发明的目的、特征和优点。

附图的简要说明

图1示出了典型的涡旋压缩机。

图2示出了沿图1的线II-II截取的横剖视图。

图3示出了相应转换元件的典型布置。

图4示出了典型实施例的变形的横剖视图。

图5示出了转换元件的布置的变形。

图6示出了转换元件的布置的另一种变形。

图7示出了转换元件的布置的进一步变形。

具体实施方式

所示出的压缩机最好包括压缩机壳体。在该压缩机壳体内限制出压缩室。组合壳体可以设置成最接近压缩机壳体，控制装置设置在组合壳体内。优选地，控制装置起着控制压缩机的电元件的作用。吸入通道最好穿过组合壳体，从而提供用来直接冷却控制装置的有效表面。

在这些教导的一个优选实施例中，绝热区最好设置在压缩机壳体和组合壳体之间。在这些教导的另一个实施例中，组合壳体最好设置在压缩机壳体的外表面上或者设置成邻近压缩机壳体的外表面。优选地，电马达根据控制装置所传递的信号来驱动压缩机，例如，该控制装置可以是变换器。在这些教导的另一个实施例中，根据压缩机的电元件的布置来选择绝热区的位置。

在这些教导的另一实施中，绝热区由设置在压缩机壳体和组合壳体之间的空气层来限制出。随意地，绝热区可以包括散热片材料。在另一个实施例中，绝热材料可以设置在组合壳体内。

在这些教导的另一个方面中，控制装置的发热元件最好设置在组合壳体内的这样位置上：该位置靠近吸入通道的外表面。例如，发热装置可以设置成直接接触吸入通道的外表面，或者一个间隙使发热装置与吸入通道的外表面分离。

在这些教导的另一个方面中，吸入通道的外表面基本上与发热元件的外形一致。例如，吸入通道的外表面包括平面。而且，吸入通道最好包括若干安装表面，这些安装表面设置在吸入通道的圆周方向上。因此，发热元件可以设置在相应的安装表面上。

上面和下面所公开的每个附加特征和方法步骤可以单独使用，或者与其它特征和方法步骤结合使用，从而提供一些改进的压缩机和设计、使用这些压缩机的方法。本发明的这些示例以结合的方式使用了许多辅助特征和方法步骤，现在参照附图来详细描述这些示例。这种详细描述仅仅用来教导本领域的普通技术人员一些用来实现这些教导的优选方面的细节，但不是用来限制本发明的范围。只有权利要求才是限制所要求的本发明的范围。因此，在下面详细描述中所公开的这些特征和步骤的结合不是实现最广泛意义上的本发明所必需的，而应该认识到这些特征和步骤的结合只是详细地描述了本发明的一些典型例子，现在参照附图给出这些典型例子的详细描述。此外，说明书和从属权利要求所列出的这些特征可以以没有具体列举的方式进行结合，从而提供这些教导的辅助有利实施例。

图1到3所示的典型压缩机最好用在汽车空调系统中的制冷剂循环回路中。如图1所示，典型压缩机包括：压缩机壳体7；压缩室32，在压缩机壳体7内的静涡卷2和动涡卷20之间限制出该压缩室。电马达45设置在压缩机壳体7内，从而驱动动涡卷20。变换器60可以位于组合壳体70内，并且吸入通道63穿过组合壳体70，从而直接冷却变换器60。如上所述，根据这些教导，变换器是“控制装置”或者“用来控制的装置”的一个典型例子。

压缩机壳体7包括中心壳体4、马达壳体6和端部壳体2a。静涡卷2设置在端部壳体2a内。动涡卷20和用来驱动动涡卷20的其它合适装置设置在压缩机壳体7内。中心壳体4的第一端表面连接到端部壳体2a上，并且中心壳体4的第二端表面连接到马达壳体6上。径向轴承10和12可旋转地支撑着驱动轴8，这些轴承10和12相应地设置在中心壳体4和马达壳体6内。在中心壳体4内，曲轴14成一体地连接到驱动轴8的端部上。尽管在典型实施例中驱动轴8由设置在马达壳体6内的电马达45来驱动，但是这些教导当然也可以应用到例如其它型式的涡旋压缩机及普通压缩机中，在这些压缩机中，汽车发动机通过皮带来机械驱动驱动轴8。

在曲轴14上形成两个相互平行的平部分14a。但是，在图1中，为了解释方便，只示出了一个平部分14a。衬套16设置成环绕着平面14a，因此衬套16可以与曲轴14一起进行旋转。平衡重18连接到衬套16的一端上，因此平衡重18可以与曲轴14一起进行旋转。动涡卷20包括管形凸台24a，该凸台位于与静涡卷2相对的表面上(即位于图1的动涡卷20的右侧上)。此外，衬套16通过滚针轴承22而连接到凸台24a的内圆周表面上。滚针轴承22通过止动环(该止动环在附图中没有详细示出)而连接到凸台24a的内圆周表面上。

静涡卷2包括静涡卷壁28，该静涡卷壁从静涡卷2的底板26向着动涡卷20伸出。动涡卷20包括动涡卷壁30，该壁30从动涡卷20的底板24向着静涡卷2伸出。静涡卷壁28和动涡卷壁30设置成相互邻近，并且最好对准从而相互接合或者啮合。这些涡卷壁也可以是现有技术所公知的螺旋外壳，当然，这些可以互换使用。

静涡卷壁28和动涡卷壁30在若干位置上形成相互接触，并且设置成啮合接合。其结果是，在静涡卷底板26、静涡卷壁28、动涡卷底板24和动涡卷壁30所围成的空间内限制出若干月牙形的压缩室32。当驱动轴8旋转时，曲轴14绕着驱动轴8的旋转轴线进行旋转。旋转轴线可以被定义成驱动轴8的中心纵向轴线。因此，曲轴14和驱动轴8的旋转轴线之间的距离限制出了旋转轨道的直径。当动涡卷20绕着驱动轴8的旋转轴线进行旋转时，平衡重18偏移由动涡卷20旋转所引起的离心力。与驱动轴8一起旋转的曲轴14、衬套16、滚针轴承22限制出旋转机构19，从而在旋转(轨道)运动时，把驱动轴8的旋转扭矩传递到动涡卷20中，该滚针轴承22设置在曲轴14和动涡卷20的凸台24a之间。

在静涡卷2的底板26内限制出排出口50。此外，排出阀54设置在排出室52内。排出阀54设置成面对排出口50，从而打开和关闭排出口50。排出阀54包括针阀56和挡板58。针阀56具有这样的形状，该形状能充分盖住排出口50的开口。挡板58朝向针阀56，并且设置在排出口50的相对侧上。在排出室52内，针阀56和挡板58借助于螺栓54a而固定到静涡卷2的底板26的内表面上。

根据排出口50或者压缩室32内的压力和排出室52内的压力之间的压差来打开和关闭针阀56。挡板58支撑针阀56，并还限制出针阀56的最大孔。

在朝向动涡卷20的底板24的中心壳体4内，以相同角度设置若干空间(凹口)34。第一自动旋转防止销36和第二自动旋转防止销38设置在相应空间34内。第一自动旋转防止销36固定到中心壳体4上，并且从中心壳体4通向动涡卷20。第二自动旋转防止销38固定到动涡卷20中，并且从动涡卷20的底板24伸出到空间34内的中心壳体4中。在这个实施例中，设置了四个第一自动旋转防止销36和第二自动旋转防止销38。但是，在图1中只示出了每种第一和第二自动旋转防止销36、38中的一个。通过使第一自动旋转防止销36与第二自动旋转防止销38接合来防止动涡卷20的自动旋转。

就电马达45而言，定子46设置在马达壳体6的内圆周表面上。此外，转子48连接到驱动轴8上。定子46和转子48确定出电马达，该电马达使驱动轴8进行旋转。因此，该涡旋压缩机特别有利于双动力汽车或者电动汽车(使用电力进行工作的汽车)。但是，电动马达对于这些教导来讲不是必需的，并且该涡旋压缩机可以改进成与内燃机一起使用。

在如上所述的典型压缩机1中，压缩机壳体7具有平的连接表面7a，而该表面在压缩机壳体7的外部上表面上限制出。优选地，组合壳体70连接到连接表面7a上。如图1所示，连接板65a支撑若干冷凝器(电容器)64。变换器60可以设置在组合壳体70内，并且最好包括两个元件。第一元件可以是发热相对较高的元件如转换元件62，该元件可以产生相对较多的热量。第二元件可以是发热相对较小的元件如冷凝器64，该元件可以产生相对较少的热量。

转换元件62最好设置在组合壳体70的圆柱形部分70a内。如图1所示一样，吸入通道63最好穿过组合壳体70，并且可以包括圆柱形件63a和制冷剂加入通道63b。制冷剂加入通道63b形成于圆柱形件63a内部。转换元件62最好直接接触吸入通道63的制冷剂加入通道63b的外表面。

图3示出了吸入通道63的横剖视图，在该图中，若干平的连接表面63c设置成环绕着圆柱形件63a的外边缘，从而把相应的转换元件62连接到连接表面63c上。在这个典型实施例中，形成了三个连接表面63c，从而形成一个三角形。

如图1所示，吸入通道63的第一端与压缩室32的吸入口44连通。吸入通道63的第二端与外部空调回路的制冷剂返回路线连通(附图中省去了)。

组合壳体70最好包括绝热材料如合成树酯。连接件70c可以用来把底板70b连接到压缩机壳体7的连接表面7a上。在组合壳体70和压缩机壳体之间限制出间隙C。此外，根据这些教导，间隙C是“空气层所限制出的绝热区”的一个典型例子。

组合壳体70内的转换元件62和马达壳体6内的电马达45通过导销66和导线67和68来进行电连接。导销66延伸通过组合壳体70和压缩机壳体7。通过导销66和导线67、68从转换元件62供给驱动电马达45的电功率。

驱动轴8借助于电马达45来旋转。电马达45由设置在组合壳体70内的变换器60来工作。当曲轴14进行旋转时，动涡卷20绕着驱动轴8的旋转轴线进行旋转，而该动涡卷通过凸台24a和滚针轴承22连接到曲轴14上。当动涡卷20相对于静涡卷2进行旋转时，制冷剂气体(液体)通过吸入口44从吸入通道63吸入到压缩室32中。当压缩室向着涡卷2、20的中心进行运动时，压缩室32减少了制冷剂气体量。由于压缩室32的容量减少了并且因此使制冷剂气体的体积减少，因此制冷剂气体被压缩并且达到高压状态。当排出阀54打开排出口50时，压缩过的高压制冷剂气体从排出口50通过排出室52排出到汽车空调系统的冷却或者加热回路(在附图中没有详细示出)中。

在排出阀54打开排出口50时，压缩过的高压制冷剂气体通过排出室52从排出口50排到压缩机1外部的空调系统中。尽管在附图中没有详细示出，但是从典型压缩机1中排出的高压制冷剂可以供给到空调系统中，而该空调系统包括冷凝器、膨胀阀和蒸发器。然后，制冷剂通过吸入通道63和吸入口44而被吸入到压缩机1中。制冷剂在吸入通道63内具有相对较小的压力和较小的温度，然后，这些制冷剂吸收由组合壳体70内的转换元件62所产生的热量。因此，发热元件如转换元件62借助于流过吸入通道63的制冷剂气体而可以直接、很快地被冷却。当然，由于流过吸入通道63的制冷剂气体直接冷却组合壳体70内的发热元件，因此不需要特殊的散热装置如散热器来冷却发热元件。

根据典型实施例，吸入通道63只直接接触设置在组合壳体70内的高发热元件如转换开关62。换句话说，借助于在功能上使变换器60分成两部分即高发热元件和低发热元件，并且借助于可以选择地只冷却高发热元件，可以使变换器的冷却效率最大。而且，如图3详细所示一样，吸入通道63包括若干平的表面63c，并且平的转换元件62可以连接到平的连接表面63c上。因此，可以有效地增加制冷剂气体冷却转换元件62的有效面积。

在压缩机1工作期间，由于压缩制冷剂气体产生了热量并且电马达45产生了热量，因此压缩机壳体7的温度趋于升高。但是，由于组合壳体70和压缩机壳体7之间的间隙C限制出了绝热区，因此组合壳体70与压缩机壳体7之间绝热。因此，可以防止组合壳体70内的变换器60被压缩机壳体7加热。此外，由于使用绝热材料(如合成树酯)来形成组合壳体70，因此组合壳体70可以有效地保护变换器60不受压缩机壳体7所发出的热量的影响。

另一方面，当压缩机1的工作停止时，制冷剂气体没有被压缩和循环。因此，当压缩机1没有工作时，流过吸入通道63的制冷剂气体不会冷却变换器60。但是，在这种情况下，由于绝热区C和组合壳体70由绝热材料形成，因此可以防止组合壳体70内的变换器60的温度由于压缩机壳体7发热而升高。

由于在电马达45被用来驱动压缩机1时压缩机壳体7的温度急剧升高，因此绝热区C最好设置在压缩机壳体7和组合壳体70之间，从而使组合壳体70与压缩机壳体7分开。在这种连接中，组合壳体70通过很小的间隙与压缩机壳体7分开，并且这个间隙形成了绝热区C。根据这个典型实施例，由于组合壳体70只通过绝热区C与压缩机壳体7分开，因此可以使把电马达45与变换器60连接起来所需要的电路长度最小。此外，还可以使用来冷却变换器60的吸入通道63的长度最小。因此，可以防止空调回路中的制冷剂气体受到相对较高的阻力，而该阻力是由流动的制冷剂气体与回路管内壁之间的摩擦所产生的。

在图4中示出了第二个典型实施例。第二典型实施例涉及吸入通道相对于组合壳体的布置的变形。如图4所示，在第二个典型实施例中，吸入通道8 1水平地设置在组合壳体70内。即，吸入通道81设置成基本上平行于压缩机壳体7的表面。吸入通道81直接接触组合壳体70内的变换器60(电元件)，并且吸入通道81的顶部与吸入口44连通。组合壳体70的底板70b通过连接件70c而连接到压缩机壳体7上。绝热区C位于组合壳体70和压缩机壳体7之间。换句话说，组合壳体70通过间隙C而与压缩机壳体7分开。此外，在第二典型实施例中，散热片材料82最好设置在吸入通道81的外表面上，并且吸收压缩机壳体7所发出的热量，从而防止变换器60的温度过度升高。

典型实施例关于吸入通道的各种变形示出在图5到7中。根据图5所示出的变形，圆柱形件63可以具有正方形横截面和四个连接表面63a。根据图6所示出的变形，圆柱形件63可以具有六角形横截面和六个连接表面63a。根据图7所示出的变形，盘形发热件84可以设置在圆柱形件63和转换元件62之间。发热件84允许热量在转换元件62和圆柱形件63之间进行有效转换。

当然，上述典型实施例可以进一步变形。例如，在组合壳体70和壳体7之间的绝热区中，绝热材料可以用来代替空气层，该空气层由组合壳体70和压缩机壳体7之间的间隙C所形成。此外，绝热区可以由散热片材料和绝热材料结合而成。而且，用来连接转换元件62的吸入通道的连接表面63a不局限于平的表面。即，转换元件62和圆柱形元件63可以具有任何配合表面。此外，本发明可以应用到不是上述涡旋形的压缩机上。

Claims (20)

1.一种压缩机，它包括：

压缩机壳体，它具有压缩室，该压缩室形成于压缩机壳体内，其中压缩室布置和构造成压缩和排出吸入到该压缩室中的流体，

组合壳体，它连接到压缩机壳体上，

控制装置，它设置在组合壳体内，其中控制装置控制压缩机的电元件，及

吸入通道，它形成来把流体加入到压缩室中，

其特征在于，吸入通道穿过组合壳体，因为该流体流过吸入通道从而可以直接冷却控制装置。

2.如权利要求1所述的压缩机，还包括绝热区，该绝热区位于压缩机壳体和组合壳体之间。

3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，组合壳体通过绝热区设置在压缩机壳体的外表面上或者设置成邻近压缩机壳体的外表面，控制装置使设置在压缩机壳体内的电元件工作。

4.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，绝热区位于压缩机壳体的外表面和组合壳体之间。

5.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，电元件包括电马达，而该电马达设置在压缩机壳体内并且使压缩室压缩和排出流体。

6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，绝热区设置成最接近电马达。

7.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，绝热区由设置在压缩机壳体和组合壳体之间的空气层来限制出。

8.如权利要求2至7任一项所述的压缩机，其特征在于，绝热区包括散热片材料。

9.如权利要求1至7中任一项所述的压缩机，还包括绝热材料，该绝热材料设置在组合壳体内。

10.如权利要求1至7中任一项所述的压缩机，其特征在于，控制装置包括相对较高的发热元件，这些发热元件设置在吸入通道的外表面上。

11.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，吸入通道的外表面与发热元件的外形相一致。

12.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，吸入通道的外表面包括平的表面。

13.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，若干安装表面设置在吸入通道的圆周方向上，并且发热元件设置在相应的安装表面上。

14.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，散热器设置在吸入通道和发热元件之间。

15.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，发热元件包括转换元件，其中转换元件直接安装在吸入通道上。

16.如权利要求1至7中任一项所述的压缩机，其特征在于，控制装置还包括若干冷凝器，这些冷凝器与吸入通道隔开。

17.如权利要求16所述的压缩机，还包括：绝热区，该绝热区位于压缩机壳体的外表面和组合壳体之间；电马达，它设置在压缩机壳体内，并且引起压缩室压缩和排出流体；及绝热材料，它设置在组合壳体内，从而保护控制装置不受压缩机壳体发热的影响。

18.一种压缩机，它包括：

压缩机壳体，

压缩室，该压缩室形成于压缩机壳体内，压缩室压缩和排出吸入到该压缩室中的流体，

组合壳体，它连接到压缩机壳体上，

控制装置，它设置在组合壳体内，其中控制装置控制压缩机的电元件，

其特征在于，用来直接冷却组合壳体内的控制装置的装置，其中冷却装置限制出一部分空调系统，而该部分空调系统穿过组合壳体。

19.如权利要求18所述的压缩机，其特征在于，控制装置包括：相对较高的发热转换元件，这些发热转换元件直接安装在冷却装置上；及若干冷凝器，它们与冷却装置隔开，并且压缩机还包括：绝热区，该区位于压缩机壳体的外表面和组合壳体之间；电马达，它设置在压缩机壳体内，并且引起压缩室压缩和排出流体；及绝热材料，它设置在组合壳体内，从而保护控制装置不受压缩机壳体发热的影响。

20.一种方法，它包括使流体通过吸入通道，该吸入通道设置在权利要求1-19任一项所述的压缩机内，从而直接冷却设置在组合壳体内的控制装置。

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