CN1274959C - 封闭式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种封闭式压缩机，在汽缸体(2)的螺栓孔(10)中设置空心部(10a)，并使其深度(H1)大于压缩室(V)的压力达到排出压力(Pd)时的压缩室(V)的厚度(H2)。利用所述封闭式压缩机，将减少组装时的汽缸筒变形的影响，提高活塞和汽缸体之间的密封性，使压缩机的性能得到提高。

Description

封闭式压缩机
技术领域
本发明涉及用于冰箱、室内空调器等的封闭式压缩机，尤其涉及具有汽缸体的封闭式压缩机。
背景技术
用于冰箱、室内空调器等的封闭式压缩机，是压缩制冷剂并向制冷循环供给压缩制冷剂。作为这种制冷剂的种类有氟里昂系制冷剂和自然系制冷剂，从防止地球变暖的角度来讲，考虑使用自然系制冷剂。
所述自然系制冷剂中，当特别是烃系制冷剂时，为了使其冷却能力与氟里昂系制冷剂的冷却能力相等，必须加大封闭式压缩机的气缸容积。而作为封闭式压缩机考虑往复式压缩机时，需要将汽缸筒直径变大。
如果将汽缸筒大直径化，则活塞和汽缸筒之间的密封长度变长，在活塞和汽缸筒之间发生压缩制冷剂的泄漏，而成为封闭形压缩机性能下降的主要原因。
活塞和汽缸筒之间产生泄漏的另一个原因，是汽缸筒的变形。汽缸筒的变形，是在汽缸体的开口端面上紧固吸入阀片、汽缸盖、排出阀片、以及前盖等时发生。
以往，为了缓和用螺栓在汽缸体上紧固汽缸盖时发生的汽缸筒的变形，通过向汽缸盖侧弯曲的阀片，用螺栓在汽缸体紧固汽缸盖(例如参考特开昭63-230975号公报(第3-11图))。另外，也有通过在汽缸体的螺栓孔的周围设置槽而断开对汽缸筒的螺栓的紧固应力(例如参考特开2000-205136号公报(图3、7、8))。
但是，以往的紧固方法中分别存在以下的问题。
特开昭63-230975号公报中记载的使用阀片的方法中，存在因为阀片在弯曲，所以在排出阀片和汽缸盖的接触面容易发生压缩气体的泄漏，特性变得不稳定的问题。
在特开2000-205136号公报中所记载的、于汽缸体的螺栓孔的周围设置槽的方法，因为必须使槽的深度充分地深，所以加工性变差。
发明内容
本发明是为了解决所述以往的课题而完成的，其目的在于，减少紧固螺栓时的汽缸筒变形量，以抑制压缩气体的泄漏。
本发明的封闭式压缩机在封闭容器内具有：具有活塞在往复运动的汽缸筒的汽缸、封闭所述汽缸筒的开口端的阀部、固定所述阀部的螺栓，并且由汽缸的汽缸筒和活塞与阀部构成的压缩室的压力达到排出压力时从汽缸筒的开口端到活塞前端位置为止的距离，比从与汽缸筒的开口端相同的平面到与贯穿在汽缸设置的不带螺纹的空心部的螺栓相连结的内螺纹的开始位置为止的距离短。由此，达到所述目的。
本发明中，与螺栓连结的内螺纹可以设置在汽缸上。另外，也可以通过具有内螺纹的螺母，把螺栓固定在阀部上。
另外，本发明的另一种封闭式压缩机，在封闭容器内具有：具有活塞作往复运动的汽缸筒的汽缸、封闭所述缸筒的开口端的阀部、固定所述阀部的螺栓，并设有由所述汽缸筒和所述活塞与所述阀部构成的压缩室，其特征在于，所述封闭式压缩机，其结构为：具有设置在所述汽缸上并贯穿所述螺栓的不带螺纹的空心部，并且从所述汽缸筒的开口端到所述压缩室内的压力达到排出压力时的所述活塞的前端位置为止的距离，比从与所述汽缸筒的开口端相同的平面到所述不带螺纹的空心部的后端为止的距离短。
本发明的另一种封闭式压缩机中，与所述空心部连续、在所述汽缸上与所述螺栓连结的内螺纹设置在所述汽缸上。
本发明的另一种封闭式压缩机，包含具有与所述螺栓连结的所述内螺纹部的螺母，所述螺栓通过所述空心部固定所述阀部。
此外，本发明的还另一种封闭式压缩机，在封闭容器内具有：具有随着电动机的旋转驱动而活塞在作往复运动的汽缸筒的汽缸、封闭所述汽缸筒的开口端的阀部、固定所述阀部的螺栓，并设有由所述汽缸筒和所述活塞与所述阀部构成的压缩室，其特征在于，所述封闭式压缩机，其结构为：具有设置在所述汽缸上并贯穿所述螺栓的不带螺纹的空心部，从随所述电动机的转速而所述压缩室内的压力达到排出压力时的所述汽缸筒的开口端到所述活塞的前端位置为止的距离，比从与所述汽缸筒的开口端相同的平面到与贯穿所述不带螺纹的空心部的螺栓连结的内螺纹的开始位置为止的距离短。
该本发明的另一种封闭式压缩机中，从所述汽缸筒的开口端到所述活塞的前端位置的距离，是指所述电动机的转速为该压缩机运转过程中的最低转速时，所述压缩室达到排出压力时的所述活塞的前端位置和所述汽缸筒的开口端之间的位置。
该本发明的另一种封闭式压缩机中，从所述汽缸筒的开口端到所述活塞的前端位置的距离，是指所述电动机的转速为该压缩机作额定运转时的转速时，所述压缩室达到排出压力时的所述活塞的前端位置和所述汽缸筒的开口端之间的距离。
本发明的阀部，是包括安装在汽缸的汽缸筒开口端上的汽缸盖、排出阀片、前盖等。
通过所述构成，能够减少从要求活塞和汽缸筒之间密封性的排出压附近的压缩室泄漏的压缩制冷剂的量。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的容积式压缩机的纵向剖视图。
图2是设置在本发明一个实施例的汽缸体上的螺栓孔的说明图。
图3是具有空心部的螺栓孔的A-A剖面的放大图。
图4是用螺栓15在图3的汽缸体2紧固各部件时，螺栓孔10附近的变形形状的模式图。
图5是用螺栓和螺母在汽缸体紧固各部件时，螺栓孔10附近的A-A截面变形形状的放大图。
图6是用螺栓和螺母在汽缸体紧固各部件时，螺栓孔10附近的A-A剖面变形形状的模式图。
图7是在汽缸盖紧固图2中的各部件时，螺栓孔10附近的B-B剖视图。
图中：1-构架，2-汽缸体，3-滑块，4-活塞，7-曲轴，7a-曲轴销，8-汽缸筒，10-螺栓孔，11-吸入阀，12-汽缸盖，13-排出阀，14-前盖、15-螺栓，16-螺母，17-缸体部件，17a-内螺纹部。
具体实施方式
下面，根据各附图说明本发明的实施例。
图1中表示了于端部连结有滑动管3a的活塞4在于封闭容器内的构架1的上部安装的汽缸体2内进行往复运动而构成压缩单元的本发明的往复式压缩机。在构架1的下部安装有构成电动机的定子5和转子6。在偏离曲轴7的旋转中心的位置上有曲柄销7a。所述曲轴7，是贯穿构架1的轴承部而被安装。所述曲轴7和转子6为直接连结，由于此曲轴7(向顺时针方向转动)转动时，通过在于活塞4的端部上连结的滑动管3a内部进行滑动的滑块3，使活塞4作往复运动。
下面，根据图2详细说明汽缸体2。汽缸体2是由插入活塞4的汽缸筒8、用于紧固构架1和汽缸体2的紧固用螺栓孔9、以及用于紧固图1中所示的作为阀部的吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、以及前盖14的螺栓孔10构成。下面详细说明螺栓孔10的形状。
实施例1
图3表示图2中所示的用于紧固吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、前盖14的螺栓孔10附近的A-A剖面。在该图中，省略了吸入阀11或前盖14等。压缩机工作时的压缩室，是由汽缸体2、活塞4和未在图3所示的吸入阀11来构成的空间V。
螺栓孔10是由长度为H1的空心部10a和内螺纹部10b构成。螺栓孔10的空心部10a的长度H1，即从与汽缸筒8的开口端相同的平面到与汽缸筒8的开口端相对的空心部10a的后端为止的距离，要比空间V的压力达到排出压力时的排出压力空间Vd的厚度H2长。H1越长，汽缸体2和活塞4之间的密封性越高。下面利用图4来详细说明。
空心部10a的长度H1可以根据曲轴7的曲柄销7a的偏心矩R而定。所述空心部10a的长度H1为偏心矩R的0.6倍以上是理想的。例如，可以使螺栓孔10的空心部10a的长度H1为7.5mm、空间V的压力达到排出压力Pd时的空间Vd的厚度H2为2.1mm、曲轴7的曲柄销7a的偏心矩R为9.1mm。另外，如果考虑制冷剂，则制冷剂为R600a(异丁烯)时，空心部10a的长度H1为偏心矩R的0.6倍以上是理想的，而制冷剂为R134a时，空心部10a的长度H1为偏心矩R的0.88倍以上是理想的。
在图4中，紧固螺栓15时，螺栓孔10的内螺纹部10b附近的汽缸筒8向外径方向扩展并局部地变形。但是，在本实施例中，因为压缩室V的位置和局部变形部分相隔一定距离，所以不会降低汽缸筒8和活塞4之间的密封性。
所述局部变形，是由于螺栓15的外螺纹与内螺纹部10b连结，内螺纹部10b周围的部件被螺栓15所拉伸而产生的变形。另外，活塞4在活塞内径8移动时，压缩室内工作流体的压力还没有上升的情况下，即使活塞汽缸筒8多少有些变形，工作流体的泄漏较少，但是被压缩至排出压力左右的工作流体泄漏的情况下，将会使压缩效率大幅度下降。另外，封闭容器内的压力达到排出压力时，即使在压缩工序的初期密封性下降，但因为压缩室外的压力高，所以工作流体的泄漏也是较轻的。因此，用与压缩工序中的活塞的前端位置间的关系来决定汽缸筒的汽缸盖侧开口端到内螺纹部10b的位置，由此即使汽缸筒8产生变形，也能够得到规定的排出压力。即，形成了由汽缸筒8变形的区域脱离了要求活塞4和汽缸筒8之间的高密封性的区域的结构。
实际上对汽缸筒8和活塞4之间密封性的要求是在空间V内的气体压力达到排出压力左右的时候，当达到排出压力时，如果活塞4的前端碰到汽缸筒8发生变形的部分，则因为损害密封性，所以泄漏压缩气体。
本实施例中，紧固螺栓15时，螺栓孔10的内螺纹部10b附近的汽缸筒向外侧的最大变形值为7.5μm，但因为其变形位置离压缩室压力达到排出压力Pd时的活塞4的前端位置H2有6.2mm，所以不会降低压缩机的性能。
根据由以上构成的本实施例的封闭式压缩机，因为离开压力达到排出压力Pd的空间Vd而设置了通过由空心部10a和内螺纹部10b构成的螺栓孔10和由螺栓15来紧固吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、前盖14时的汽缸筒8的变形位置，所以能够提高汽缸体2和活塞4之间的封闭性并提高封闭式压缩机的性能。作为一例，例如适用于汽缸筒8和螺栓孔10之间的距离为12mm以下，汽缸筒8的内径为20mm以上，使用材料为灰口铸铁的汽缸体2的封闭式压缩机时，得到了良好的效果。
另外，本实施例中的活塞前端，是指活塞4中具备与汽缸筒8的内周面相接触的外周面的部分中的阀部侧端部。例如在压缩工序中的上死点上有活塞4时，即使在活塞上设有突起状的部分并现出在阀部产生的无效空间，仍以所述的阀部侧端部作为基准。
实施例2
实施例1中，螺栓孔10是由空心部10a和内螺纹部10b构成，但本实施例中螺旋孔10仅是由空心部10a构成。图5中用螺栓15和螺母16，插入吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、前盖14、汽缸体2进行紧固。
这时，螺栓孔10的空心部10a的长度H1，可以用与实施例1的情况相同的理由决定，理想的长度H1是偏心矩R的0.6倍以上。作为适用本实施例的一例例如是使螺栓孔10的空心部10b的长度H1为7.5mm，空间V的压力达到排出压力Pd时的空间Vd的厚度H2为2.1mm，曲轴7的曲柄销7a的偏心矩R为9.1mm。另外，如果考虑制冷剂，则制冷剂为R600a(异丁烯)时，空心部10a的长度H1为偏心矩R的0.6倍以上是理想的，而制冷剂为R134a时，空心部10a的长度H1为偏心矩R的0.88倍以上是理想的。
如图6所示，通过紧固螺栓15和螺母16，螺母16附近的汽缸筒8的内径向扩展的方向局部变形。因为该变形与近似于排出压力的压缩室V的位置相隔一定距离，即因为发生变形的位置离开达到排出压力Pd时的活塞的前端位置，所以不会发生汽缸筒8和活塞4之间的密封性下降。作为适用本实施例的一例，紧固螺栓15和螺母16时，螺母16附近的汽缸筒8向外侧变形的最大值为5.5μm，但因为其变形位置离压缩室压力达到排出压力Pd时的活塞4的前端位置H2有7.5mm，所以不会降低压缩机的性能。
根据由以上构成的本实施例，因为由螺栓15和螺母16紧固汽缸体2、吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、前盖14时的汽缸筒8的变形位置，离开压力达到排出压力Pd时的空间V，所以能够提高汽缸体2和活塞4之间的封闭性，并可提高封闭式压缩机的性能。作为一例，例如适用于汽缸筒8和螺栓孔10之间的距离为12mm以下，汽缸筒8的内径为20mm以上，并使用材料为灰口铸铁的汽缸体2的封闭式压缩机时，得到了良好的效果。
实施例3
参照图7，在实施例1中，螺栓孔10是由空心部10a和内螺纹部10b来构成，但本实施例中螺旋孔10仅由空心部10a构成。内螺纹部17a设置在与汽缸体2分体的缸体部件17上，用螺栓15与缸体部件17插入吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、前盖14、汽缸体2而紧固在一起。
这时，螺栓孔10的空心部10a的长度H1，可以用与实施例1的情况相同的理由而决定。该空心部10a的长度H1，理想的是偏心矩R的0.6倍以上。例如使螺栓孔10的空心部10b的长度H1为7.5mm，空间V的压力达到排出压力Pd时的空间Vd的厚度H2为2.1mm，曲轴7的曲柄销7a的偏心矩R为9.1mm。另外，考虑制冷剂，当制冷剂为R600a(异丁烯)时，空心部10a的长度H1为偏心矩R的0.6倍以上是理想的，而制冷剂为R134a时，空心部10a的长度H1为偏心矩R的0.88倍以上是理想的。
本实施例中，通过紧固螺栓15和缸体部件17在汽缸体2上紧固吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、前盖14时的螺栓孔10附近的变形形状，与实施例2的情况相同，固紧螺栓15和部件17时，部件17的内螺纹部17a附近的汽缸筒8的内径向扩展的方向局部变形。因为该变形的部位与压缩室V的位置相隔一定距离，所以不会发生汽缸筒8和活塞4之间的密封性降低。本实施例中，紧固螺栓15和部件17时，缸体部件17的内螺纹部17a附近的汽缸筒向外侧变形最大值为5.5μm，但因为其变形位置离压缩室压力达到排出压力Pd时的活塞4的前端位置H2有7.5mm，所以不会降低压缩机的性能。
根据由以上构成的本实施例，因为由缸体部件17的内螺纹部17a和螺纹15紧固汽缸体2、吸入阀11、汽缸盖12、排出阀13、前盖14时的汽缸筒8的变形位置，离开压力达到排出压力Pd时的空间Vd，所以能够提高汽缸体2和活塞4之间的封闭性，并可提高封闭式压缩机的性能。作为一例，例如适用于汽缸筒8和螺栓孔10之间的距离为12mm以下，汽缸筒8的内径为20mm以上，并使用材料为灰口铸铁的汽缸体2的封闭式压缩机时，得到了良好的效果。
在本发明的各实施例中说明的容积式压缩机中有转速一定的压缩机和转速可变的压缩机。在这些容积式压缩机中，本发明的活塞的前端位置未必就恒定。这是因为组装有这些压缩机的制冷循环内的压力在改变，所以压缩机的排出压力不一定恒定的缘故。
但是，把适用本发明的容积式压缩机适用于冰箱时，随排出压力的变化而引起的活塞前端位置的变化并不那么大。例如，用于制冷冰箱或冰箱等的制冷循环时，本发明的容积式压缩机的活塞的前端位置离汽缸筒的前端最远的条件之一是压缩机的转速最慢。而这时冷冻循环内部将成为最不需要对制冷剂进行压缩工作的状态，并且要求压缩机所作的功也尽量少的状态。
另外以一定转速旋转的容积式压缩机用于制冷冰箱或冰箱等的制冷循环时，存在是一定转速旋转还是变速旋转的问题。因此，考虑以一定转速旋转时的活塞前端的位置当然是好的。
综上所述，如果适用本发明的各实施例，则活塞在汽缸筒内进行往复运动，该活塞处于压缩工序时，由螺栓的紧固而产生的汽缸筒的变形产生于比压缩室达到排出压力时的活塞的前端位置更远离汽缸筒的开口部的位置上，所以能够提高汽缸和活塞之间的密封性，提高压缩机的效率。另外，因为通过考虑压缩工序中的活塞的前端位置和汽缸筒的变形位置的结构来提高了压缩机的效率，所以无需进行大规模的设备投资。并且能够从一开始就考虑汽缸筒的变形，从而提高生产率，减少制造成本。
根据本发明，在不损害汽缸体和活塞之间密封性的前提下用螺栓在汽缸体上紧固汽缸盖时，可制造出高效率的压缩机。

Claims (9)

1.一种封闭式压缩机，在封闭容器内具有：具有活塞作往复运动的汽缸筒的汽缸、封闭所述汽缸筒的开口端的阀部、固定所述阀部的螺栓，并设有由所述汽缸筒和所述活塞与所述阀部构成的压缩室，其特征在于，所述封闭式压缩机，其结构为：具有设置在所述汽缸上并贯穿所述螺栓的不带螺纹的空心部，并且从所述汽缸筒的开口端到所述压缩室内的压力达到排出压力时的所述活塞的前端位置为止的距离，比从与所述汽缸筒的开口端相同的平面到与贯穿所述不带螺纹的空心部的螺栓连结的内螺纹的开始位置为止的距离短。
2.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，所述内螺纹设置在所述汽缸上。
3.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，在所述螺栓固定所述阀部时，具有所述内螺纹的螺母与所述螺栓连结。
4.一种封闭式压缩机，在封闭容器内具有：具有活塞作往复运动的汽缸筒的汽缸、封闭所述缸筒的开口端的阀部、固定所述阀部的螺栓，并设有由所述汽缸筒和所述活塞与所述阀部构成的压缩室，其特征在于，所述封闭式压缩机，其结构为：具有设置在所述汽缸上并贯穿所述螺栓的不带螺纹的空心部，并且从所述汽缸筒的开口端到所述压缩室内的压力达到排出压力时的所述活塞的前端位置为止的距离，比从与所述汽缸筒的开口端相同的平面到所述不带螺纹的空心部的后端为止的距离短。
5.根据权利要求4所述的封闭式压缩机，其特征在于，与所述空心部连续、在所述汽缸上与所述螺栓连结的内螺纹设置在所述汽缸上。
6.根据权利要求4所述的封闭式压缩机，其特征在于，包含具有与所述螺栓连结的所述内螺纹部的螺母，所述螺栓通过所述空心部固定所述阀部。
7.一种封闭式压缩机，在封闭容器内具有：具有随着电动机的旋转驱动而活塞在作往复运动的汽缸筒的汽缸、封闭所述汽缸筒的开口端的阀部、固定所述阀部的螺栓，并设有由所述汽缸筒和所述活塞与所述阀部构成的压缩室，其特征在于，所述封闭式压缩机，其结构为：具有设置在所述汽缸上并贯穿所述螺栓的不带螺纹的空心部，从随所述电动机的转速而所述压缩室内的压力达到排出压力时的所述汽缸筒的开口端到所述活塞的前端位置为止的距离，比从与所述汽缸筒的开口端相同的平面到与贯穿所述不带螺纹的空心部的螺栓连结的内螺纹的开始位置为止的距离短。
8.根据权利要求7所述的封闭式压缩机，其特征在于，从所述汽缸筒的开口端到所述活塞的前端位置的距离，是指所述电动机的转速为该压缩机运转过程中的最低转速时，所述压缩室达到排出压力时的所述活塞的前端位置和所述汽缸筒的开口端之间的位置。
9.根据权利要求7所述的封闭式压缩机，其特征在于，从所述汽缸筒的开口端到所述活塞的前端位置的距离，是指所述电动机的转速为该压缩机作额定运转时的转速时，所述压缩室达到排出压力时的所述活塞的前端位置和所述汽缸筒的开口端之间的距离。
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