CN1892024A - 密封式压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于降低小型吸气消音器中的脉动音、并使其性能保持稳定。其中，吸气消音器(140)中的连通管(150)的消音空间内开口端(154)和尾管(152)中的消音空间内开口端(158)被设置在远离消音空间(142)的长度方向中心的位置上，并在相同的方向开口且互相靠近。在吸气消音器(140)的消音特性中形成反谐振频率(171)，并且与密封壳体的内部空间(141)的空气柱谐振频率(162)保持一致。这样，不但可以有效地降低脉动音，而且还可以促进冷冻油(102)与致冷剂气体(200)的分离作用，使性能保持稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种主要使用在家用电气冷冻冷藏箱等中的、采用变频控制的密封式压缩机。
背景技术
近年来，对于地球环境保护的要求越来越高。在电冰箱及其它循环式冷冻装置等中，用户对于低噪声化及高效率化的要求和希望也非常强烈。
在现有的这种密封式压缩机中，有的使用了树脂制成的吸气消音器(其中的一例可参考日本专利公报特开2003-172265)。
下面，参照附图对上述的现有密封式压缩机进行描述。
图5为上述参考文献中的现有密封式压缩机的纵截面图，图6为该现有吸气消音器的正视图，图7为图6中的吸气消音器的A-A’线截面图。
如图5至图7中所示，密封壳体1中装有：由卷有绕组3a的定子3和转子4构成的电动机构5；由电动机构5进行驱动的压缩机构6；和贮存在密封壳体1下部的冷冻油8。
曲轴10具有插入固定在转子4中的主轴部分11和与主轴部分11形成偏心的偏心部分12。主轴部分11的内部设有冷冻油泵13，该冷冻油泵13在冷冻油8中开着口。电动机构5的上方设有汽缸体20，该汽缸体20中具有大致呈圆筒形的压缩室22、和用于对主轴部分11进行轴向支承的轴承23。
活塞30以可以往复自如地进行滑动的方式插入到压缩室22中，并通过联接装置31与偏心部分12进行联接。阀板32将压缩室22的端面加以封闭。板簧状可动阀33中设有：穿设在阀板中并与压缩室22相连通的吸气孔34和吸气阀35。汽缸盖36被固定在阀板32上与压缩室22相反的一侧，内部形成高压室。吸气管39被固定在密封壳体1上，并与冷冻循环回路中的低压侧(图中未示出)相联结，将致冷剂气体如R134a(图中未示出)引导到密封壳体1内。
这里的密封壳体1用铁板经冲压加工成型。在使用的致冷剂气体为R134a时，密封壳体1内的空气柱谐振频率大约为500Hz。
吸气消音器40的内部形成消音空间41(图7)。如图6中所示，消音空间41由左右分开的二个室即第一室40a和第二室40b、和将第一室40a与第二室40b进行连通的连通空间40c形成。第1连通道42将可动阀33和消音空间41加以连通，并以大约50度的角度在消音空间41内发生弯曲后继续延伸，其第1开口部分42a在消音空间41内开口。第2连通道43将密封壳体1内部和消音空间41加以连通，其第2开口部分43a在消音空间41内延伸，并在消音空间41内开口。另外，第一室40a形成大约为500Hz的谐振型消音器。
下面对具有以上构成的密封式压缩机中的操作情况进行描述。
电动机构5中的转子4使曲轴10发生旋转，偏心部分12的旋转运动通过联接装置31传递到活塞30上，使活塞30在压缩室22内作往复运动。这样，R134a致冷剂气体从冷却系统(图中未示出)中被吸入到密封壳体1内，并通过吸气管39导入到密封壳体1内。吸入的R134a致冷剂气体首先经吸气消音器40中的第2连通道43释放到第二室40b中，之后经第1连通道42穿过吸气孔34，在可动阀33打开时流入到压缩室22内；经压缩后再次排出到冷却系统中。
这里，在将致冷剂气体R134a吸入到压缩室22内的过程中，可动阀33将会发生开闭。此时，在可动阀33发生开闭时，会发生含有各种频率的压力脉动，并沿着上述致冷剂流的相反方向传播。在这些压力脉动中，当能够产生空气柱谐振模式的500Hz到达密封壳体1内时，将会成为振荡源，造成密封壳体1内处于密封壳体1的空气柱谐振模式亦即500Hz频带的噪声增加。但是，由于第一室40a已经形成了约为500Hz的谐振型消音器，因此压力脉动中的500Hz带域的噪音能由第一室40a进行很大的衰减。
但是，在上述的现有构成中，需要由吸气消音器40的消音空间41自身来对特定的频率构成谐振型消音器，故要想使其容积减小非常困难。
此外，由于第1开口部分42a和第2开口部分43a的开口端互相对置着，虽然在向消音空间41释放的中途致冷剂气体的流速会下降，能够进行一些冷冻油分离，但是极大部分的致冷剂气体在第1连通道42的引导下进入到压缩室22中。这样，压缩室22内就会被导入含有不少冷冻油8的致冷剂气体。
由于现有的吸气消音器均试图在保持着内部形状的同时实现小型化，因此无法得到足够的消音量，对脉动音也无法进行衰减，同时还会出现对含有不少冷冻油8的致冷剂气体进行压缩的现象，造成其压缩性能恶化。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，其目的在于实现一种噪声低、且性能稳定的密封式压缩机。
为了解决现有技术中存在的问题，在本发明的密封式压缩机中，吸气消音器的连通管上的消音空间内开口端、及尾管上的消音空间内开口端被设置成在远离消音空间的长度方向中心的位置上开口且互相靠近。这样，在吸气消音器的消音特性中生成反谐振部分，再通过使其与特定的对象频率保持一致，就能产生有效地降低脉动音的作用。
另外，通过使连通管的消音空间内开口端及尾管的消音空间内开口端朝相同方向开口，并且使连通管的消音空间内开口端比尾管的消音空间内开口端凸出，就可以在吸气消音器内产生促使致冷剂气体和冷冻油发生分离的作用。
本发明产生的技术效果如下。本发明密封式压缩机即使减少吸气消音器的消音空间，也能有效地使脉动音发生衰减，促使致冷剂气体与冷冻油进行分离，从而可以降低噪声，使性能保持稳定。
本发明的具体实施方式概述如下。本发明的技术方案1为一种密封式压缩机，其密封壳体内装有压缩机构，所述压缩机构中包括使活塞作往复动的汽缸和形成消音空间的吸气消音器，所述吸气消音器中设有连通管和尾管，所述连通管的一端与所述汽缸中相连通，另一端与所述消音空间连通、并在其中开口；所述尾管的一端与所述密封壳体的内部空间相连通，另一端与所述消音空间连通、并在其中开口。同时，所述连通管的所述消音空间内开口端及所述尾管的所述消音空间内开口端被设置在远离所述消音空间的长度方向中心的位置上，并在相同的方向开口并互相靠近。这样，在吸气消音器的消音特性中可以形成反谐振部分，使特定频率的音源降低到极低的等级上，对于造成问题的脉动音可以进行局部降噪，促使致冷剂气体和冷冻油发生分离，使性能保持稳定。
技术方案2为，技术方案1中所述的吸气消音器的反谐振频率和密封壳体内的空气柱谐振频率被调整成互相一致。这样，吸气消音器的音响放射成分中会激励起密封壳体内的空气柱谐振的成分会急剧下降，从而可以有效地降低脉动音。
技术方案3为，技术方案1或者2中所述的连通管的消音空间内开口端设置成比所述尾管的消音空间内开口端凸出。这样，含有冷冻油雾的致冷剂气体被连通管的消音空间内开口端吸入时，致冷剂气体将一边与连通管的消音空间内开口端部附近的壁面发生碰撞一边被吸入，从而可以促使致冷剂气体和冷冻油发生分离，可望提高效率，并且使性能保持稳定。
技术方案4为，技术方案1至3的任一项中所述的连通管的消音空间内开口端位于所述尾管的消音空间内开口端的上方。这样，冷冻油将在连通管的消音空间内开口端的下方的壁面上进行分离，再掉入消音空间的下方。因此，滴下的冷冻油不会从连通管的消音空间内开口端吸入，从而可以向汽缸导入纯度更高的致冷剂气体，不但可以使效率飞跃地提高，同时还可以使性能保持稳定。
技术方案5为，技术方案1至4的任一项中构成尾管的管壁的一个壁面与消音空间的壁面实现共享，而且构成所述尾管的管壁的延长部分朝使所述消音空间逐渐扩大的方向倾斜。这样，含有冷冻油雾的致冷剂气体在尾管内流动时能通过构成尾管的管壁使冷冻油发生分离，在致冷剂气体从尾管的消音空间内开口端流入消音空间内时分离出来的冷冻油将传递到延长部分上，并且移动到逐渐离开用来吸入致冷剂气体的连通管的消音空间内开口端的位置上，然后再掉到消音空间的下方空间中。因此，可以促使致冷剂气体中的冷冻油发生分离，从而可望提高效率，且使性能保持稳定。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中的密封式压缩机的纵截面图，
图2为该实施例中的吸气消音器的截面图，
图3为该实施例中如图2所示的吸气消音器的A-A’线截面图，
图4为该实施例中的吸气消音器的音响特性图，
图5为现有的密封式压缩机的纵截面图，
图6为现有的吸气消音器的正视图，
图7为图6中所示的现有吸气消音器的A-A’线截面图。
上述附图中，101为密封壳体，102为冷冻油，120为压缩机构，128为活塞，130为汽缸，140为吸气消音器，141为密封壳体内部空间，142为消音空间，150为连通管，152为尾管，154、158为消音空间内开口端，162为空气柱谐振频率，171、174为反谐振频率，212为管壁，214为延长部分。
具体实施方式
下面参照附图来对本发明的一个实施例进行详细说明。其中需要说明的是，这一实施例对本发明不产生限定作用。
图1为本发明的一个实施例中的密封式压缩机的纵截面图，图2为其中的吸气消音器的纵截面图，图3为图2中的吸气消音器的A-A’线截面图，图4为该吸气消音器的音响特性图。
从图1至图4中所示，本实施例中的密封式压缩机的总高度比现有的密封式压缩机低约20mm左右，密封壳体101的内底部贮存有冷冻油102。同时，密封壳体101还装有由电动机构110和由其驱动的压缩机构120构成的压缩机机体104，且充填着如R600a等对地球温暖化影响小的碳化氢类致冷剂。另外密封壳体101上还设有电源端子108，用于向电动机构110提供电源。
首先对电动机构110进行具体描述。
电动机构110由凸极集中卷绕式直流无刷电机构成，其中备有定子112和转子114。此外，电动机构110经电源端子108和导线与变频器驱动电路(图中未示出)相连接。
定子112通过在由铁损少的电磁钢板形成的定子铁芯的磁极齿中隔着绝缘材料直接卷绕上绕组而构成。转子114被设置在定子112的里侧，由转子铁芯和设置在转子铁芯内的永久磁铁构成。转子114被固定在曲轴121中的主轴122上。
另外，电动机构110由变频器加以驱动，可在从18转/秒至81转/秒之间的多种转速上工作。
下面对压缩机构120进行详细描述。
压缩机构120被设置在电动机构110的上方。
构成压缩机构120的曲轴121中包括主轴122及偏心轴124，并且还设有从浸泡在冷冻油102中的主轴122的下端一直连通到偏心轴124的上端的供油机构125。气缸体126中设有将主轴122支承成可以旋转自如的轴承部分127以及汽缸130。
活塞128以往复自如的方式插入到汽缸130中，与设置在汽缸130的端面上的阀板132一起形成压缩室134。活塞128通过联接装置136与偏心轴124进行联接。
吸气消音器140被夹在阀板132和汽缸盖138之间并被固定，主要由添加有玻璃纤维的结晶性树脂如上用聚丁烯对酞酸盐树脂等合成树脂形成。
吸气消音器140的内部形成消音空间142，设有连通管150和尾管152。连通管150的一端为在消音空间142中开口的消音空间内开口端154，另一端为与汽缸130的压缩室134相连通的压缩室开口端156。尾管152的一端为在消音空间142中开口的消音空间内开口端158，另一端为在密封壳体的内部空间141中开口的密封壳体内开口端160。
另外，连通管150的消音空间内开口端154及尾管152的消音空间内开口端158均被设置在远离消音空间142的长度方向的中心位置(图3)上，且这两个开口端朝着相同的方向并互相靠近。
脉动音中的主要成分为密封壳体的内部空间141的空气柱谐振音。如图4中所示，密封壳体的内部空间141的空气柱谐振频率162和吸气消音器140的音响特性170中的反谐振频率171被调整成互相一致。
另外，消音空间内开口端154被设置成比消音空间内开口端158要凸出。
而且，连通管150的消音空间内开口端154位于尾管152的消音空间内开口端158的上方。
另外，尾管152的管壁212中的一个臂面与消音空间142中的管壁212实现共享，且构成尾管152的管壁212的延长部分214朝消音空间142扩大的方向上倾斜。
下面对具有以上构成的密封式压缩机中的操作情况和作用进行描述。
当通过变频器驱动电路使电动机构110通电时，定子112中将产生出磁场，使转子114和曲轴121一起发生旋转。当主轴122进行旋转时，偏心轴124将发生偏心旋转，这一偏心运动通过联接装置136变换成往复运动，使活塞128在汽缸130内作往复运动。这样，密封壳体101内的致冷剂气体被吸入到压缩室134内，并被进行压缩(压缩操作)。
在吸气行程中，密封壳体101内的致冷剂气体经吸气消音器140被间断地吸入到压缩室134内；在压缩操作中被压缩之后，经排气管等被送到密封壳体101外的公知的冷冻循环回路(图中未示出)中。吸气消音器140中具有连通管150、尾管152和消音空间142，用于降低因致冷剂气体的间断吸入而发生的脉动音。另外，吸气消音器140用热传导比金属等少得多的聚丁烯对酞酸盐树脂树脂形成后，可以防止对从冷冻环路返回的低温致冷剂进行加热，从而可以防止性能下降。
下面对吸气消音器140的消音效果进行详细描述。
图4中示出了吸气消音器140中的消音空间142的音响特性，其中的横轴为频率，纵轴为从吸气消音器140中的尾管152的密封壳体内开口端160放出的声压等级。这一声压等级越是负值，则表示消音量也就越大。另外，本实施例的音响特性170用实线表示，图中的虚线示出了尾管152的消音空间内开口端158设置在吸气消音器140的长度方向中心线上时的音响特性173。
当尾管152的消音空间内开口端158逐渐离开连通管150的消音空间内开口端154并接近中心线时，反谐振频率171会象反谐振频率174那样朝高频区域一侧移动。另外，当反谐振频率171接近谐振频率172时，反谐振频率171的消音量会象反谐振频率174那样显著下降。
由此可知，尾管152的消音空间内开口端158最好在远离中心线的位置上开口，而且越是接近连通管150的消音空间内开口端154，反谐振频率171处的消音量也就越大。通过将这一反谐振频率171与会在密封式压缩机中产生问题和脉动音中的特定对象频率相一致，脉动音就可以大大降低。
这里，音响特性170中的谐振频率172的峰值虽然比音响特性173的谐振频率175的峰值还大，但是由于这已经偏离密封式压缩机中的脉动音中的特定对象频率，故不会被放大，压缩机不会向外发出很大的噪声。
因此，消音空间142的容量可以随着压缩机的小型化而被减小，即使消音器的基本消音能力会有下降，但对于特定对象频率的消音效果可以有很大的提高。
另外，通过使这一特定的对象频率与密封壳体的内部空间141的空气柱谐振频率162相一致，本实施例中的压缩机就可以实现极低的噪声特性。
此外，在进行压缩操作的时候，贮存在密封壳体101的下部的冷冻油102受到曲轴121中的供油机构125的作用，从主轴122的下端被引导到偏心轴124的上端，并对各个滑动部位以及密封壳体101内进行喷雾。冷冻油中有一部分成为油雾，混入到致冷剂气体中，大部分则被引导回/存积在密封壳体101内的下部空间中。
含有大量冷冻油雾的致冷剂气体200通过尾管152从密封壳体的内部空间141导入到消音空间142内，再被连通管150的消音空间内开口端154吸入。由于连通管150的消音空间内开口端154和尾管152的消音空间内开口端158朝相同的方向开着口，因此从消音空间内开口端158喷入至消音空间142内的致冷剂气体200中的大部分首先与构成消音空间内开口端154的壁面发生碰撞，然后再被吸入。
这样一来，含在致冷剂气体200中的冷冻油雾会沾附在消音空间内开口端154附近的壁面上，冷冻油102将与致冷剂气体200发生分离。分离出来的冷冻油102流到消音空间142内的下部，从冷冻油排出孔178排到密封壳体的内部空间141内，贮存在密封壳体101内的下部空间中。
这样，从连通管150的消音空间内开口端154可以向汽缸130内导入纯度更高的致冷剂气体，从而可以使性能达到稳定。
另外，通过使连通管150的消音空间内开口端154设置成比尾管152的消音空间内开口端158凸出，构成消音空间内开口端154的壁面中与冷冻油雾发生碰撞的面积可以增大，从而可以促进致冷剂气体200与冷冻油的分离作用，实现更高的效率和更稳定的性能。
另外，通过使连通管150的消音空间内开口端154位于尾管152的消音空间内开口端158的上方，可以在连通管150的消音空间内开口端154下方的壁面上进行冷冻油分离，分离出来的冷冻油102流到消音空间142的下方。因此，从连通管150的消音空间内开口端154流下的冷冻油102不会被再次吸入，从而可以向汽缸130内导入纯度更高的致冷剂气体，效率可以达到飞跃的提高，性能也可以变得更加稳定。
另外，通过使构成尾管152的管壁212的一个臂面与消音空间142的管壁212实现共享，而且构成尾管152的管壁212的延长部分214朝使消音空间142扩大的方向倾斜，使得含有冷冻油雾的致冷剂气体200在尾管152内流动时将会一边与构成尾管152的管壁212发生碰撞一边进行流动，冷冻油102在尾管152内就被进行分离，只让致冷剂气体200从尾管152的消音空间内开口端158流入到消音空间142内。
另一方面，冷冻油102先沿着逐渐远离致冷剂气体200的流动方向亦即处于相反方向上的延长部分214流动，其后再滴落到消音空间142的下方。这样，从连通管150的消音空间内开口端154吸入的致冷剂气体200中的致冷剂纯度非常高，能够使密封式压缩机的效率有飞跃的提高，同时还可以使性能保持稳定。
另外，本实施例的电动机构110虽然采用的是凸极集中卷绕式直流无刷电机，但是也可以采用分布卷绕式感应电机。在采用分布卷绕式感应电机时，可以使用能够降低本发明的高度方向尺寸的、内容积小的吸气消音器140。这样，不但可望降低噪声，使性能稳定，而且还可以使密封式压缩机实现小型化。
特别是，由于电动机构110中使用了能够产生强大的磁力的稀土金属类磁铁，高度方向的尺寸可以进一步减小，即使高度低但也能降噪这一本发明的效果将变得十分显著，使得密封式压缩机高度的进一步变低成为可能。
此外，本发明的密封式压缩机通过变频器在很宽的转速范围内工作，冷冻油102的飞散状况也随着转速的不同发生很大的变化。即便这样，在冷冻油102发生大量飞散、冷冻油102容易被吸入到吸气消音器140中的高转速工作状态下，与尾管152的管壁212发生碰撞的致冷剂气体的流速也将增大，从而可以促进冷冻油分离作用。因此，本发明可以在很宽的工作范围内防止冷冻油102被吸入到压缩室134内，不但可以提高密封式压缩机的效率，同时还可以使其性能保持稳定。
如上所述，本发明的密封式压缩机可望使吸气消音器140的音响特性实现最佳化，并且可以将致冷剂气体中的冷冻油102进行可靠的分离，降低工作噪声，使性能达到稳定。
综上所述，本发明中的密封式压缩机能够降低压缩机的噪声，并且使其性能保持稳定。因此，本发明不但可以用于家用冷冻冷藏箱中，还可以广泛地适用在空调器、自动售货机及其它冷冻装置等中。
Claims (5)
1.一种密封式压缩机，其特征在于：其密封壳体内装有压缩机构，所述压缩机构中包括使活塞作往复动的汽缸和形成消音空间的吸气消音器，所述吸气消音器中设有连通管和尾管，所述连通管的一端与所述汽缸中相连通，另一端与所述消音空间连通、并在其中开口；所述尾管的一端与所述密封壳体的内部空间相连通，另一端与所述消音空间连通、并在其中开口，
同时，所述连通管的所述消音空间内开口端及所述尾管的所述消音空间内开口端被设置在远离所述消音空间的长度方向中心的位置上，并在相同的方向开口并互相靠近。
2.如权利要求1中所述的密封式压缩机，其特征在于：所述吸气消音器的反谐振频率和密封壳体内的空气柱谐振频率被调整成互相一致。
3.如权利要求1或者2中所述的密封式压缩机，其特征在于：所述连通管的消音空间内开口端设置成比所述尾管的消音空间内开口端凸出。
4.如权利要求1至3的任一项中所述的密封式压缩机，其特征在于：所述连通管的消音空间内开口端位于所述尾管的消音空间内开口端的上方。
5.如权利要求1至4的任一项中所述的密封式压缩机，其特征在于：构成尾管的管壁的一个壁面与消音空间的壁面实现共享，而且构成所述尾管的管壁的延长部分朝使所述消音空间逐渐扩大的方向倾斜。
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