CN1906413A - 往复式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高度可靠的往复式压缩机，该往复式压缩机利用较少的能量有效地工作，并产生较小的振动。该往复式压缩机包括曲轴、缸体、活塞、连杆以及平衡重。气缸偏置设置成其轴线与主轴部的轴线不相互交叉。平衡重的重心设置成相对于主轴部的轴线与偏心部的中心基本相对，并从与偏心部的中心恰好相对的位置沿旋转方向偏离。上述结构允许减小活塞的侧压力，从而可提高往复式压缩机的可靠性和效率，并允许利用平衡重的运动消除由活塞、连杆以及偏心部的运动产生的不平衡的力。

Description

往复式压缩机

技术领域

本发明涉及如何减小往复式压缩机产生的振动。

背景技术

由于全球环境保护运动，对家用冰箱节能的要求日益增加。在这种趋势下，家用冰箱所用的制冷剂压缩机已采用逆变器技术以减小转数(rpm)，即，该技术可使往复式压缩机以较低转数工作。还开始使用具有较低温室效应系数的R600a气体作为制冷剂气体。这些技术变革要求制冷剂压缩机内的气缸具有较大容量，以便保持制冷剂的制冷效果。然而，往复式压缩机的活塞较大使得难以将由于活塞的往复运动产生的振动抑制到低水平。另一方面，已采取各种措施来提高往复式压缩机的可靠性。

日本专利特开平No.07-238885中公开了一种常规的往复式压缩机。该常规往复式压缩机通过使气缸相对于轴的旋转中心偏移而减小活塞的侧压力，从而提高可靠性。图5示出该常规往复式压缩机的截面图，图6示出图5中所示的往复式压缩机的一部分的俯视截面图。在图5和图6中，密闭容器1容纳电动元件2及由电动元件2驱动的压缩元件3。电动元件2和压缩元件3一体地装配，并通过多个支承弹簧4弹性地支承在容器1内。弹簧4沿容器1的周向以适当间隔设置。

电动元件2包括由层叠板状定子铁心形成的定子5，以及可转动地容纳于定子5内的转子6。曲轴7包括经由平衡重8的轴9和偏心部10。转子6安装到轴9上，并由压缩元件3的滑动轴承11可转动地支承。

压缩元件3包括活塞15、连杆16、阀盘17以及气缸盖18。压缩元件3由电动元件2经由轴9驱动。活塞15可滑动地设置在通过气缸12形成的压缩室14内。连杆16使活塞15与曲轴7的偏心部10相连。阀盘17设置在气缸12的气缸盖侧，并包括吸入阀(未示出)和排出阀(未示出)。气缸盖18从外部罩住阀盘17。

气缸12设置成其轴线以偏移量“e”偏离轴9的轴线。平衡重8设置成其重心位于通过轴9的轴心和偏心部10的轴心的线上，并相对于轴9与偏心部10相对。

在曲轴7的下部设置有油泵19，油泵19的一端浸入密闭容器1内汇集的油20内。转动的曲轴7使油泵19工作，从而经由曲轴7内设置的油路21向压缩元件3的滑动部分供给油20。这样润滑各个滑动部分。

下面说明这样构造的往复式压缩机的操作。向电动元件2通电使该电动元件2运转，并使转子6旋转。从而，与转子6一体地形成的曲轴7旋转，并且偏心部10的运动经由连杆16传递，然后使活塞15在气缸12内往复运动，从而连续压缩制冷剂气体(未示出)。在压缩制冷剂时，由于气缸12的轴线设置成以偏移量“e”偏离轴9的轴线，所以可减小作用于活塞15与气缸12之间的滑动面的负荷。结果，可实现高可靠性和高能量效率。

平衡重8与曲轴7一起旋转可减小由于活塞15的往复运动导致的不平衡，从而可减小往复式压缩机产生的振动。然而，上述日本专利特开平No.07-238885中公开的平衡重8的重心的位置可能会因气缸12的偏置设置而比气缸12没有偏置设置的情况产生更大的振动。

发明内容

本发明提供了在能量消耗方面更有效地工作且产生较小的振动的可靠的往复式压缩机。本发明的往复式压缩机包括气缸和平衡重。该气缸偏置地设置成其轴线与主轴部的轴线不相互交叉；该平衡重设置成其重心定位成相对于主轴部的轴线与偏心部的中心基本相对，并从与偏心部的中心恰好相对的位置沿旋转方向偏离。上述结构使得可减小活塞的侧压力，从而可提高往复式压缩机的可靠性和效率。该结构还使得能够利用平衡重的运动力更有效地消除由于活塞、连杆以及偏心部的运动产生的不平衡力，从而可减小往复式压缩机的振动。

附图说明

图1是示出根据本发明的一实施例的往复式压缩机的截面图；

图2是示出图1中所示的往复式压缩机的俯视图；

图3示意性地示出图1中所示的往复式压缩机的主要部分；

图4示出图1中所示的往复式压缩机的振动特性；

图5示出一常规往复式压缩机的截面图；

图6示出该常规往复式压缩机的局部俯视截面图。

具体实施方式

本发明的往复式压缩机包括容纳用于压缩制冷剂气体的压缩元件的密闭容器。压缩元件包括以下构件：

基本垂直设置并具有主轴部和偏心部的曲轴；

形成圆筒形气缸的缸体；

在该气缸内往复运动的活塞；

连接偏心部和活塞的连杆；以及

用于平衡由包括活塞、连杆以及偏心部中的至少一个的上述构件产生的振动的平衡重。

气缸偏置设置成其轴线与主轴部的轴线不相互交叉，并且平衡重设置成其重心定位成相对于主轴部的轴线与偏心部的中心基本相对，并从与偏心部的中心恰好相对的位置沿旋转方向偏离。

上述结构能够减小活塞的侧压力，从而可增大往复式压缩机的可靠性和效率。该结构还能够利用平衡重的运动力更有效地抵消由活塞、连杆以及偏心部的运动产生的不平衡力，从而可减小往复式压缩机的振动。结果，可获得在能量消耗方面高效且产生很少振动的高度可靠的往复式压缩机。

当活塞位于上止点时，平衡重可被定位成其重心不会越过包括主轴部的轴线并与气缸的轴线平行的平面。该结构允许容易地指定平衡重的安装位置。

使用R600a制冷剂气体允许本发明的往复式压缩机产生较小的振动，尽管该气体由于制冷剂特性而需要较大容积即较大直径的活塞，而这种较大的活塞将产生很大振动。

本发明的往复式压缩机的曲轴可由以低于市电频率的转数操作的逆变器驱动。该结构允许往复式压缩机抑制易于因逆变器的低速操作而变得更大的振动。

下面参照附图说明本发明的实施例。图1示出根据本发明的一实施例的往复式压缩机的截面图。图2示出图1中所示的往复式压缩机的俯视图。图3示意性地示出图1中所示的往复式压缩机的主要部分。图4示出图1中所示的往复式压缩机的振动特性。

在图1、2及3中，密闭容器101容纳电动元件102及由电动元件102逆变器驱动的压缩元件103。电动元件102和压缩元件103一体地形成并通过多个弹簧104弹性地支承在容器101内。弹簧104沿容器101的内周以适当间隔设置。在此使用制冷剂气体R600a作为制冷剂。

电动元件102包括由层叠板状定子铁心形成的定子105，以及可转动地容纳于定子105内的转子106。曲轴107包括经由平衡重108的主轴部109和偏心部110。转子106安装到主轴部109上，并由压缩元件103的滑动轴承111可转动地支承。

压缩元件103包括缸体115、活塞117、连杆118、阀盘119以及气缸盖120。缸体115包括气缸114，该气缸设置成气缸轴线112通过以偏移量“e”偏离主轴部109的轴线113的位置。活塞117可滑动地设置在由气缸114形成的压缩室116内。连杆118将活塞117连接到曲轴107的偏心部110。阀盘119设置在气缸114的气缸盖120侧，并包括吸入阀(未示出)和排出阀(未示出)。气缸盖120从外部罩住阀盘119。

本发明的往复式压缩机还包括设置在进行旋转运动的曲轴107的偏心部110内的平衡重108。调节平衡重108的重量以便平衡由活塞117往复运动、偏心部110转动以及连杆118摆动产生的不平衡。

平衡重108设置成其重心定位成相对于主轴部的轴线113与偏心部110的中心基本相对，并沿主轴部109的旋转方向偏离。另外，当活塞117位于上止点时，平衡重108被定位成其重心不会越过包括主轴部的轴线113并与气缸轴线112平行的平面B。更具体地，平衡重108的重心相对于恰好相对位置成+2°。

曲轴107的下部设置有油泵121，该油泵121的一端浸入密闭容器101内汇集的油122内。转动的曲轴107使油泵121工作，从而经由曲轴107内设置的油路123向压缩元件103的滑动部分供给油122。从而润滑各个滑动部分。

下面说明这样构造的往复式压缩机的操作。逆变器驱动电路(未示出)向电动元件102供电以使其开始运转，这使转子106旋转。具有平衡重108的曲轴107与转子106一起旋转，并且偏心部110的运动通过连杆118传递，然后使活塞117在气缸114内往复运动，从而连续压缩制冷剂气体(未示出)。

在这种情况下，由于气缸114设置成其轴线112以偏移量“e”偏离主轴部109的轴线113，所以可减小作用于气缸114上的活塞117的侧压力，从而提高往复式压缩机的可靠性。另外，可减小活塞117的总长度和滑动面积，从而较小的输入可操作该往复式压缩机。电动元件102的转矩可被设计成较小，这可提高电动元件102的效率，从而较小的输入可操作该往复式压缩机。结果，往复式压缩机更有效地工作并消耗更少的电力。

另一方面，平衡重108设置成其重心定位成相对于主轴部的轴线113与偏心部110的中心基本相对，并从与偏心部110的中心恰好相对的位置沿主轴部109的旋转方向偏离。另外，当活塞117位于上止点时，平衡重108可被定位成其重心不会越过包括主轴部的轴线113并与气缸轴线112平行的平面B。该结构能够减小振动。

从图4中的振动特性可见，平衡重108的重心相对于主轴部的轴线113从与偏心部110恰好相对位置(图4中所示的0°位置)偏离到振动最小的位置(偏离该恰好相对位置+2°)，从而可使振动最小。通过实验方法可发现该振动最小位置位于恰好相对位置与平面B之间。在图4中，平衡重108的配设角在曲轴107的旋转方向上为正。

在该实施例中，使用异丁烷气体(R600a)作为制冷剂气体，并且R600a制冷剂因其特性而需要较大的气缸容积，从而需要较重的活塞117，因此往复式压缩机本质上会产生较大的振动。采用平衡重108使得本发明的往复式压缩机可有利地减小振动。逆变器的较低工作频率通常会增加往复式压缩机的振动，然而，由于本发明的往复式压缩机采用平衡重108，所以即使在逆变器的低工作频率下仍可大大减小振动。

如上所述，该实施例针对包括逆变器驱动的电动元件的往复式压缩机；然而，本发明也可应用于包括由市电驱动的感应电动元件的往复式压缩机。该实施例针对由主轴部109和轴承111形成的承载结构的结构，然而，本发明也可应用于使用两端承载，即设置有相对于偏心部110与主轴部109相对的第二轴的往复式压缩机。

在该实施例中，平衡重108添加到曲轴107的偏心部110；然而，本发明并不局限于该示例。平衡重108可添加到主轴部109或转子106在压缩元件103侧的一端。在具有第二轴的往复式压缩机的情况下，平衡重108可添加到第二轴的端面上。在这些情况下，指定重心位置将产生与前文说明的优点相同的优点。可在不同位置设置多个平衡重。在这种情况下，根据本发明指定所述多个平衡重的复合重心，从而可获得与前文所述相同的优点。

平衡重108并不局限于如该实施例中讨论的添加到曲轴107或转子106上的类型，其可与它们一体地形成。在该实施例中，压缩元件103设置在电动元件102上，然而，该压缩元件可设置在电动元件下而具有相同的优点。

工业应用

本发明的往复式压缩机非常可靠、非常有效，消耗较少的功率并产生较小的振动，从而其可用于需要制冷循环的各种应用，例如家用电冰箱、减湿器、橱窗和自动贩卖机。

Claims (4)

1.一种往复式压缩机，包括：

密闭容器；以及

容纳在该密闭容器内并压缩制冷剂气体的压缩元件，所述压缩元件包括：

基本沿垂直方向设置并具有主轴部和偏心部的曲轴；

形成圆筒形气缸的缸体；

在所述气缸内往复运动的活塞；

连接所述偏心部和所述活塞的连杆；以及

用于平衡由所述压缩元件的构件产生的振动的平衡重，所述构件包括所述活塞、所述连杆以及所述偏心部中的至少一个，

其中，所述气缸偏置地设置成该气缸的轴线与所述主轴部的轴线不相互交叉，

所述平衡重的重心设置成相对于所述主轴部的轴线与所述偏心部的中心基本相对，并从与所述偏心部的中心恰好相对的位置沿所述主轴部的旋转方向偏离。

2.根据权利要求1所述的往复式压缩机，其特征在于，当所述活塞位于上止点时，所述平衡重的重心不会越过包括所述主轴部的轴线并与所述气缸的轴线平行的平面。

3.根据权利要求1所述的往复式压缩机，其特征在于，所述制冷剂气体是R600a。

4.根据权利要求1所述的往复式压缩机，其特征在于，所述曲轴由以不大于市电频率的频率工作的逆变器驱动。

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