CN1247279A - 制冷循环用压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制冷循环用压缩机,在轴承的法兰部通过抑制凹部的变形,并使阀座部的壁厚比以往的薄,可以防止轴承的破损,提高制冷系数,减低噪音,在轴承的法兰部,在壁厚h与凹部的辐度a的比例h/a为0.07以上的范围,比例h/a越小制冷系数越高,因此使比例h/a大于0.07,并使阀座部的壁厚t与排出孔的内径b的比例t/b小于0.3,由此可在轴承的法兰部抑制凹部的变形,并使阀座部的壁厚t比以往的薄。

Description

制冷循环用压缩机
本发明涉及在支撑驱动轴的轴承的法兰部上、设有与排出阀对应的凹部和排出孔的制冷循环用压缩机，特别涉及对轴承的凹部和排出孔之间的尺寸关系的发明。
图8所示为一般的旋转式制冷循环用压缩机，包括收纳在密闭壳内的压缩机构部21和电动机部22。另外还设有与电动机部22的转子24和压缩机构部21连接的驱动轴(曲柄轴)2。
在这里，上述压缩机构部21具有一对汽缸〔シリンダ〕1、1’，驱动轴2贯通这一对汽缸1、1’，另外在各个汽缸1、1’内设有滚筒10，其随着驱动轴2的旋转向汽缸1、1’的内壁传动。
还设有主轴承3和副轴承3’，该主轴承3和副轴承3’夹持上述一对汽缸1、1’。在这里图9表示主轴承3，副轴承3’的结构基本上与主轴承3相同。即这些轴承3、3’如图9所示，具有在对应汽缸1、1’(参照图8)的端面上安装的法兰部5、和支撑上述驱动轴2的凸起部6。
如图10和图11所示，排出孔4以贯通轴承3、3’的法兰部5的形式而形成。图11表示沿通过图10所示的轴承3、3’的凸起部中心6C和排出孔中心4C的直线(XI-XI线)的纵剖面图。
如图9所示，在各轴承3、3’法兰部5上，装有用于打开和关闭排出孔4的排出阀7、和用于限制该排出阀7的开度的阀柱护套12。而且，各轴承3、3’的法兰部5具有对应于排出阀7而形成的凹部8。另外，如图10和图11所示，在各轴承3，3’的凹部8，使排出孔4的出口侧周边缘从凹部8的底面80凸出，形成阀座部9。
上述制冷循环用压缩机在以往存在有以下的问题。即在图11中，当阀座部9的壁厚t增大时，制冷剂排出后残留在排出孔4内的量增加，从而使制冷循环的制冷系数(COP)降低，并增大运转噪音。
但是阀座部9的壁厚t被设定为与凹部8的壁厚h相等，或为了防止气穴(cavitation)，设定为大于上述壁厚h的尺寸。因此，单纯使阀座部9的壁厚t变小的话，与之相关联，凹部8的壁厚h也变小，由此使因压力差导致的凹部8的变形增大。
因此由于制冷剂的泄漏，反而导致制冷系数的降低，并产生轴承3、3’的破损。因此在以往，在图11中，阀座部9的壁厚t与排出孔4的内径b的比率t/b设定为大于0.3。
本发明的目的是为了解决上述存在的问题，提供一种制冷循环用压缩机，在轴承的法兰部，通过抑制凹部的变形并使阀座部的厚度比过去的薄，可以由此防止轴承的破损，并且与过去相比，能够提高制冷系数，并减少噪音。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种制冷循环用压缩机，其特征在于包括：
略圆筒形状的汽缸；
贯通该汽缸的驱动轴；
轴承，其被安装于上述汽缸的端面、并具有形成排出孔的法兰部、和支撑上述驱动轴的凸起部的；
装在该轴承的法兰部上、用于开闭上述排出孔的排出阀，
上述轴承的法兰部具有与上述排出阀对应而形成的凹部、和将上述排出孔的出口侧周边部从上述凹部的底面突出而形成的阀座部；在通过上述轴承的凸起部中心和排出孔中心的纵剖面，壁厚h与上述凹部的幅度a的比例h/a为0.07以上，且上述阀座部的壁厚t与上述排出孔的内径b的比例t/b为0.3以下。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于：
上述排出孔的内径b与上述凹部的幅度a的比例b/a为0.2以上。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料的杨氏模量为70GPa以上。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料为铸铁。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料是铝。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料是铁类的烧结材料。
一种制冷循环用压缩机，其特征在于包括：
略圆筒形状的汽缸；
贯通该汽缸的驱动轴；
轴承，其被安装于上述汽缸的端面、并具有形成排出孔的法兰部、和支撑上述驱动轴的凸起部；
装在该轴承的法兰部上、用于开闭上述排出孔的排出阀，
上述轴承的法兰部具有与上述排出阀对应而形成的凹部、和将上述排出孔的出口侧周边部从上述凹部的底面突出而形成的阀座部，在上述凹部的上述阀座部和上述凸起部侧之间，形成壁厚比上述凹部的其它部分厚的加强部。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述凹部的加强部的壁厚朝着上述凸起部侧连续增大。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述凹部的加强部的壁厚朝着上述凸起部侧分级增大。
所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，工作流体使用比R22制冷剂高压的制冷剂。
第1个方案的制冷循环用压缩机，其特征在于包括：大致为圆筒形状的汽缸；贯通该汽缸的驱动轴；具有装在上述汽缸的端面上并形成有排出孔的法兰部和支撑上述驱动轴的凸起部的轴承；装在该轴承的法兰部上、用于开闭上述排出孔的排出阀，其中，上述轴承的法兰部具有与上述排出阀对应而形成的凹部、和将上述排出孔的出口侧周边部从上述凹部的底面突出而形成的阀座部；在通过上述轴承的凸起部中心和排出孔中心的纵剖面，壁厚h与上述凹部的幅度a的比例h/a为0.07以上，且上述阀座部的壁厚t与上述排出孔的内径b的比例t/b为0.3以下。
根据第1个方案，在通过轴承的凸起部中心和排出孔中心的纵剖面，通过使壁厚h与上述凹部的幅度a的比例h/a为0.07以上，且上述阀座部的壁厚t与上述排出孔的内径b的比例t/b为0.3以下，可以在轴承的法兰部抑制凹部的变形，并使阀座部的壁厚t比以往要薄。
第2个方案是使第1个方案中的上述排出孔的内径b与上述凹部的幅度a的比例b/a为0.2以上。
根据第2个方案，可以使第1个方案中轴承的法兰部的凹部的变形变得更小。
第3个方案是使第1个方案中上述轴承的材料为杨氏模量在70GPa以上的材料。
根据第3个方案，可以使第1个方案中轴承的法兰部的凹部变形更小，能防止制冷系数的降低。
第4个方案是使第3个方案中上述轴承的材料为铸铁。
第5个方案是使第3个方案中上述轴承的材料为铝。
第6个方案是使第3个方案中的轴承的材料为铁类的烧结材料。
第7个方案的制冷循环用压缩机，其特征在于包括：大致为圆筒形状的驱动轴；贯通该汽缸的驱动轴；装在上述汽缸的端面上、并形成有排出孔的法兰部；具有支撑上述驱动轴的凸起部的轴承；装在该轴承的法兰部上、用于开闭上述排出孔的排出阀，其中，上述轴承的法兰部具有与上述排出阀对应而形成的凹部、和将上述排出孔的出口侧周边部从上述凹部的底面突出而形成的阀座部；在上述凹部的上述阀座部和上述凸起部侧之间，形成壁厚比上述凹部的其它部分厚的加强部。
根据第7个方案，通过在上述凹部的上述阀座部和上述凸起部侧之间，形成壁厚比上述凹部的其它部分厚的加强部，可以增强凹部的刚性，抑制轴承的法兰部的凹部的变形，并能使阀座部的壁厚t比以往要薄。
第8个方案是使第7个方案中的凹部的加强部的壁厚朝着上述凸起部侧连续增大。
第9个方案是使第7个方案中上述凹部的加强部的壁厚朝着上述凸起部侧阶段性增大。
第10个方案是使第1至第9个方案中的任一项的工作流体使用比R22制冷剂高压的制冷剂。
根据第10个方案，通过抑制第1至第9个方案中任一项的轴承的法兰部的凹部变形，即使工作流体使用比R22制冷剂高压的制冷剂，也可以将制冷剂的气体泄漏控制为最小。
本发明的积极效果：
根据本发明，可以在轴承的法兰部抑制凹部的变形，并使阀座部的壁厚t比以前的薄。因而可以防止轴承的破损，能提高制冷系数比以往的高，并能减少噪音。
以下参照附图，详细说明本发明的实施例。
图1是用于说明本发明的制冷循环用压缩机的第一实施例的图，表示比例t/b和比例h/a与制冷系数(COP)及噪音等级的关系的曲线图。
图2是用于说明本发明的制冷循环用压缩机的第一实施例的图，是表示排出孔的内径b和制冷系数(COP)间的关系的曲线图。
图3是用于说明本发明的制冷循环用压缩机的第一实施例的图，是表示比例h/a和比例a4/h3间的关系的曲线图。
图4是用于说明本发明的制冷循环用压缩机的第一实施例的图，是表示比例b/a与挠性系数α的关系的曲线图。
图5是用于说明本发明的制冷循环用压缩机的第一实施例的图，是表示轴承材料的杨氏模量E和凹部的最大变形量w及制冷系数(COP)间的关系的曲线图。
图6是表示本发明的制冷循环用压缩机的第二实施例的主要部分的纵剖面图。
图7是表示图6所示制冷循环用压缩机的变形例的主要部分的纵剖面图。
图8是适用于本发明的一般的制冷循环用压缩机结构的主要部分的纵剖面图。
图9是图8所示制冷循环用压缩机的主轴承的斜视图。
图10是图8所示制冷循环用压缩机的轴承的平面图。
图11是图10的XI-XI线的剖面图。
图1至图7是表示本发明的制冷循环用压缩机的实施例的图。在图1至图7所示的本发明的实施例中，与图8至图11所示的一般的制冷循环用压缩机相同的结构部分用同一符号表示，并适当参照图8至图11进行说明。
第1实施例
首先，用图1至图5和图8至图11说明本发明的第1实施例。在图8中，旋转式制冷循环用压缩机具有收纳在密闭壳20内的压缩机构部21和电动机部22。另外设有连接电动机部22的转子24和压缩机构部21的驱动轴(曲柄轴)2。
在这里，上述压缩机构部21具有将隔板15夹在中间并重叠的一对汽缸〔シリンダ〕1、1’。这些汽缸1、1’大致为圆筒的形状，驱动轴2贯通其内侧。在各汽缸1、1’内分别设有滚筒10。这些滚筒10相对于旋转轴线被偏心安装，随着驱动轴2的旋转而向汽缸1、1’内壁传动。
还设有将上述一对汽缸1、1’夹在中间的主轴承3和副轴承3’。在这里，图9表示的是主轴承3，副轴承3’的结构也基本与主轴承3相同。即，如图9所示，这些轴承3、3’具有装在对应的汽缸1、1’(参照图8)的端面上的法兰部5、和支撑上述驱动轴2的凸起部6。
如图10和图11所示，排出孔4以贯通轴承3、3’的法兰部5的形式而形成。图11表示沿通过图10所示的轴承3、3’的凸起部中心6C和排出孔中心4C的直线(XI-XI线)的纵剖面图。
如图9所示，在各轴承3、3’法兰部5上，装有用于开闭排出孔4的排出阀7、和用于限制该排出阀7的开度的压板12。而且，各轴承3、3’的法兰部5具有对应于排出阀7而形成的凹部8。另外，如图10和图11所示，在各轴承3，3’的凹部8，使排出孔4的出口侧周边缘从凹部8的底面80凸出，形成阀座部9。
此时，当在各汽缸1、1’内被压缩的制冷剂的压力超过给定的排出压力时，排出阀7与阀座部9分离，将排出孔4的出口打开，被压缩的制冷剂通过排出孔4从上述密闭壳20内排出。
此时，如图1所示，在本实施例中，沿通过上述轴承3，3’的凸起部中心6C和排出孔中心4C的XI-XI线的剖面(参照图10和图11)，设定各尺寸a、b、h、t，使壁厚h与凹部8的幅度a的比例h/a在0.07以上，且阀座部9的壁厚t与排出孔4的内径b的比例t/b在0.3以下。
接着说明具有这样的结构的本实施例的作用。首先，在压缩机的压缩行程中，打开排出阀7，制冷剂通过排出孔4流出后，在压缩行程的最后，排出阀7关闭，但此时，排出孔4内残留有高压的制冷剂。在该排出孔4内残留的制冷剂逆流入压力较低的汽缸1、1’的压缩室内，导致制冷系数(COP)下降。而且，在排出孔4内残留的制冷剂在逆向流入上述压缩室内时发生膨胀，引起运转噪音的增大。因此，为了提高制冷系数(COP)，并减少运动噪音，减少在排出孔4内残留的制冷剂的量是很有效的。
在这里，作为减少在排出孔4内残留的制冷剂的量的手段，可以考虑有减少排出孔4的内径b和减少阀座部9的壁厚t(即排出孔4的长度)两种方案。但是，由于排出孔4的内径b对从排出孔4流出的制冷剂的流速和流体的阻力影响很大，如图2所示，排出孔4的内径b与制冷系数(COP)间的关系存在最佳的值。因此，作为减少排出孔4内的残留制冷剂的量的方案，减少阀座部9的壁厚t最有效。
但是，如上所述，阀座部9的壁厚t被设定为与凹部8的壁厚h相同，或为了防止气穴的产生，设定为大于上述尺寸。因此，如单纯使阀座部9的壁厚t变小，与之相关联，凹部8的壁厚也变小。
因此，单纯使阀座部9的壁厚t(及与其联动的凹部8的壁厚h)变小时，由于压差产生的凹部8的变形变大，且制冷剂泄漏(气体泄漏)，反而导致制冷系数的下降，并有可能出现轴承3、3’的破损。因此，在不使压力差导致的凹部8的变形过大的范围内，需要使阀座部9的壁厚t能比过去小(此时，上述比例t/b在0.3以下)。
在这里，轴承3、3’的凹部8的理论上的最大变形量w，利用挠性系数α、施加在凹部8上的压力差P(排出压力和汽缸1、1’内的压缩压力的差)、和轴承3、3’的材料的杨氏模量(纵弹性模量)E，用公式
w＝α·(P/E)·(a4/h3)
来表示。
根据上式，凹部的最大变形量w与a4/h3成比例增大，但在假定凹部8的幅宽a为一定时，比例h/a与a4/h3关系如图3的曲线图所示。根据该曲线图，当比例h/a小于0.07时，a4/h3的值急剧增大。
图1表示当使排出孔4的内径b和阀座部9的(从凹部底面80开始的)突出高度(t-h)为一定，并使阀座部9的壁厚t小的情况下，比例t/b和比例h/a与制冷系数(COP)及噪声等级的关系。
如图1所示，对于噪声来说，比例h/a越大，噪声等级越低。另一方面，对于制冷系数(COP)来说，在比例h/a在0.07以上的范围内，比例h/a越小，制冷系数越大，当比例h/a小于0.07时，由于凹部8的变形产生制冷剂的泄漏，使制冷系数下降，进而使轴承3、3’破损。
本实施例如图1所示，通过使壁厚h与上述凹部的幅度a的比例h/a在0.07以上，并使阀座部9的壁厚t与上述排出孔4的内径b的比例t/b在0.3以下，在轴承3、3’的法兰部5，可以抑制凹部8的变形，并使阀座部9的壁厚t比以往要薄。由此，能够防止轴承3、3’的破损，使与以往的上述比例t/b设定为大于0.3相比，能提高制冷系数，并减少噪音。
在本实施例中，设定各尺寸a、b、h和t，使排出孔4的内径b与凹部8的幅度a的比例b/a在0.2以上，从进一步抑制凹部8的变形的观点来看这一设定为较佳。即，根据表示上述凹部8的最大变形量w的上述公式，最大变形量w与挠性系数α成比例，如图4所示，在上述比例b/a在0.2以上的范围内，挠性系数α急剧减少。因此，通过使上述比例b/a在0.2以上，可以使得凹部8的最大变形量w更小。
在本实施例中，从将凹部8的变形控制为更小，并防止制冷系数下降的观点来看，较佳的是使轴承3、3’的材料的杨氏模量E大于70Gpa。即，根据表示凹部8的最大变形量w的上述公式，由于最大变形量w与材料的杨氏模量E成反比，如图5的下段部的曲线所示，材料的杨氏模量E越大，最大变形量w越小。
如图7的上段部的曲线所示，如果轴承3、3’的设计尺寸相同，在材料的杨氏模量E小于70GPa的范围内，随着凹部8的变形，制冷剂泄漏，使制冷系数(COP)，与之相反，在材料的杨氏模量E大于70Gpa的范围内，凹部8的变形被抑制、不会产生制冷剂泄漏导致制冷系数下降的情况。
作为轴承3、3’的材料，通过使用杨氏模量E大于70GPa的材料，使凹部的变形被抑制为更小，可以防止制冷系数的下降。作为杨氏模量E大于70Gpa的材料，可以考虑铸铁、铝、及其它铁类的烧结材料。
第2实施例
下面通过图6和图7说明本发明的第二实施例。在图6和图7所示的本实施例中，与图8至图11所示的一般制冷循环用压缩机相同的结构部分，用同一符号表示并省略其详细的说明。
图6和图7是用与图11同样的剖面表示本实施例的制冷循环用压缩机的轴承3、3’和汽缸1、1’的主要部分。如图6和图7所示，本实施例的轴承3、3’在凹部8的阀座部9和凸起部6侧之间(与在汽缸内周面1a内侧的压缩室c对应的部分)，形成壁厚比凹部8的其它部分(包括阀座部9)厚的加强部85、87。这些加强部85、87以不干涉排出阀7的尺寸而形成。
此时，如图6所示，可以形成壁厚向着凸起部6侧连续增大的锥状的加强部85，也可以如图7所示，向着凸起部6侧形成壁厚分级增大的阶梯状87。图7表示的是一级结构的阶梯状加强部87，但也可以是壁厚为两级以上增大的由多级构成的阶梯状加强部。
下面说明这样的结构的本实施例的作用效果，根据本实施例，通过在凹部8的阀座部9和凸起部6侧之间形成壁厚比凹部的其它部分厚的加强部85、87，可以增强轴承3，3’的法兰部5的凹部8的钢性，能抑制凹部8的变形，并可以使阀座部9的壁厚t(参照图10)比以往的薄。
因此，根据与第1实施例同样的理由，可以防止轴承3、3’的破损，并且与以往的制冷循环用压缩机相比，可以提高制冷系数，并能减少噪音。
在以上的实旋例中，通过抑制轴承3、3’的法兰部5的凹部8的变形，即使作为工作流体使用比R22制冷剂还要高压的制冷剂(例如R410A等的HFC氢氟碳(hydroflurocarbon)制冷剂)，也可以使制冷剂的气体泄露控制在最小。因此在使用这样的高压制冷剂的情况下，对提高制冷系数的效果特别显著。在以上的实施例中，以具有一对汽缸1、1’、并在一对轴承3、3’上分别设有排出孔4和排出阀7的2汽缸型旋转压缩机为例进行了说明，而对具有单一的汽缸、且只在主轴承3上设有排出孔4和排出阀7的旋转压缩机，也适用于本发明。

Claims (10)

1、一种制冷循环用压缩机，其特征在于包括：
略圆筒形状的汽缸；
贯通该汽缸的驱动轴；
轴承，其被安装于上述汽缸的端面、并具有形成排出孔的法兰部、和支撑上述驱动轴的凸起部；
装在该轴承的法兰部上、用于开闭上述排出孔的排出阀，
上述轴承的法兰部具有与上述排出阀对应而形成的凹部、和将上述排出孔的出口侧周边部从上述凹部的底面突出而形成的阀座部；在通过上述轴承的凸起部中心和排出孔中心的纵剖面，壁厚(h〕与上述凹部的幅度〔a〕的比例(h/a〕为0.07以上，且上述阀座部的壁厚〔t)与上述排出孔的内径〔b〕的比例〔t/b〕为0.3以下。
2、根据权利要求1所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于：
上述排出孔的内径〔b〕与上述凹部的幅度〔a〕的比例〔b/a〕为0.2以上。
3、根据权利要求1所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料的杨氏模量为70GPa以上。
4、根据权利要求3所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料为铸铁。
5、根据权利要求3所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料是铝。
6、根据权利要求3所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述轴承的材料是铁类的烧结材料。
7、一种制冷循环用压缩机，其特征在于包括：
略圆筒形状的汽缸；
贯通该汽缸的驱动轴；
轴承，其被安装于上述汽缸的端面、并具有形成排出孔的法兰部、和支撑上述驱动轴的凸起部；
装在该轴承的法兰部上、用于开闭上述排出孔的排出阀，
上述轴承的法兰部具有与上述排出阀对应而形成的凹部、和将上述排出孔的出口侧周边部从上述凹部的底面突出而形成的阀座部，在上述凹部的上述阀座部和上述凸起部侧之间，形成壁厚比上述凹部的其它部分厚的加强部。
8、根据权利要求7所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述凹部的加强部的壁厚朝着上述凸起部侧连续增大。
9、根据权利要求7所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，上述凹部的加强部的壁厚朝着上述凸起部侧分级增大。
10.根据权利要求1至9中的任一项所记载的制冷循环用压缩机，其特征在于，工作流体使用比R22制冷剂高压的制冷剂。
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