CN100419261C - 封闭式压缩机 - Google Patents

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Abstract

提供了一种封闭式压缩机，其具有一个阀板底座，其中，一根配备有开/关部分和排气簧片固定部分的排气簧片，一根配备有活动部分和弹簧簧片固定部分的弹簧簧片，以及一根配备有控制部分和挡板固定部分的挡板，依此顺序固定在底座上，其还具有一个排气阀装置，其中，提供有基本上呈曲柄状的形状的弹簧簧片。在弹簧簧片的活动部分与排气簧片的开/关部分之间形成了一个间隔，且二者相互间不发生吸附，因此防止了排气簧片关闭过程中的延迟。这一构造抑制了冰箱等设备的制冷能力的降低，因而实现了更高的效率。

Description

封闭式压缩机
技术领域
本发明涉及一种用于冰箱等的封闭式压缩机。
背景技术
日本专利早期公开申请第2002-195160号公开了一种常规的封闭式压缩机(以下称其为“压缩机”)的实例。即，装备有排气阀装置的压缩机，该装置用以降低运行中的噪音及开启/关闭排气簧片时的损失，以改善能量效率。
以下，参照图7至10，对此常规压缩机进行描述。图7是常规压缩机的剖视图；图8是常规压缩机的俯视图；图9是常规压缩机的排气阀装置的侧向剖视图；图10是常规压缩机的排气阀装置的部件分解图。
气密性容器(以下称其为“容器”)1装备有排气管2和吸气管3，均与一个冷却***(未示出)相连接；其内装有电动部件7，该部件在其底部储存有机油4，且由定子5和转子6，及由电动部件7旋转驱动的压缩机构8组成。容器1内充满了制冷剂9。
接下来，对压缩机构8的主要组成部分进行描述。
汽缸10装备有基本上为圆柱形的压缩腔11和轴承部12。阀板13的两侧中，在背对与汽缸10接触的一侧装备有排气阀装置14，以封闭压缩腔11。端盖15罩在阀板13上。吸气***16的一端开口于容器1内，而***16的另一端与压缩腔11的内部相连通。曲轴17具有主轴18及偏心部19，并由汽缸的轴承部12枢轴地支撑，且转子6压入配合并固定于其上。活塞20可往复滑移地嵌入压缩腔11内，并通过连接杆21与偏心部19相连接。
接下来，对提供于压缩机构8中的排气阀装置14进行描述。
阀板13在背对汽缸的一侧具有凹槽22。凹槽22内配备有与汽缸10相连通的排气孔23、形成以围绕排气孔23的阀片24、以及形成于基本上与阀片24同一平面的底座25。排气簧片26、弹簧簧片27、及挡板28由铆钉29依次固定在底座25上。
排气簧片26由一根舌状的片弹簧部件构成，其配备有排气簧片固定部分30以固定在底座25上，以及开/关部分31以开启/关闭阀片24。
弹簧簧片27由一根舌状的片弹簧部件构成，其配备有固定在底座25上的弹簧簧片固定部分32，以及活动部分33，且在排气簧片26的开/关部分31的根部附近位置具有弯曲部分34。
挡板28配备有固定在底座25上的挡板固定部分35，及控制排气簧片26动作的控制部分36。挡板28的控制部分36的一边的形状与包括阀片24和底座25的平面基本上平行。弹簧簧片27的活动部分33通过弯曲部分34的弯曲角度进行调整，从而在活动部分33与排气簧片26的开/关部分31及与挡板28的控制部分36之间形成给定的间隙。
以下，对如上述构成的压缩机的运转进行描述。
给电动部件7供电引起转子6旋转，并旋转驱动曲轴17。在此情况下，偏心部19的偏心旋转运动通过连接杆21传递给活塞20，作为结果，活塞20在压缩腔11内做往复运动。
随着活塞20的往复运动，容器1内的制冷剂9由吸气***16吸入到压缩腔11中，同时低压制冷剂9由冷却***(未示出)经吸气管3流入容器1中。吸入压缩腔11中的制冷剂9被压缩，并经过阀板13上的排气阀装置14排放到端盖15中。而且，排放到端盖15中的高压气体经过排气管2排放到冷却***(未示出)中。
然而，在上述常规的构造中，有时可观察到如下现象。也就是，在压缩机刚启动时，与其固有制冷能力相比，在相当长的一段时间中会保持在较低制冷能力的状态。这一机理可通过以下对排气簧片26和弹簧簧片27的性能分析来进行描述。
当启动会发生此低制冷能力现象的压缩机时，机油4与制冷剂9一起由制冷循环(未示出)返回。因为机油4与制冷剂9一起被压缩和排放，导致了大量的机油4介入排气簧片26和弹簧簧片27之间。
而且，压缩机在启动时通常在高压下吸气，且压缩和排放密度较高的制冷剂9，直到容器1内减压为止。因此，一个重载荷施加在排气簧片的开/关部分31上。同时，排气簧片26的开/关部分31的位移受到挡板28的控制部分36的控制。作为结果，排气簧片26的开/关部分31由于高密度制冷剂9的作用被强烈地挤压在位于开/关部分31与挡板28的控制部分36之间的弹簧簧片27的活动部分33上。
接着，由于机油4的作用，上述很大的挤压载荷导致排气簧片26的开/关部分31和弹簧簧片27的活动部分33产生吸附。这样，排气簧片26和弹簧簧片27结合为一体，并如同一根加厚的排气簧片一样执行开启/关闭操作。
这里，弹簧簧片27的活动部分33在弯曲部分34处向排气簧片26的开启方向产生弯曲，作为结果，弹簧弹力作用于与排气簧片26的关闭方向相反的方向。这样，排气簧片26被拉向其开启的方向，从而延迟了关闭时间。
因此，当活塞20在压缩腔11中通过上止点并进入吸气行程后，排气簧片26保持开启的时间变长。同时，一股高压制冷剂流回到压缩腔11中，因而由活塞排开的实际容积减小，导致低制冷能力的现象发生。
当此低制冷能力的现象发生时，压缩机的效率降低且功率消耗增加，而且同时引发了装载此压缩机的制冷机的制冷能力减弱的问题。
发明内容
本发明提供一种封闭式压缩机，其中弹簧簧片的一侧基本上呈曲柄状的形式，且在弹簧簧片与排气簧片和挡板之间相应于排气簧片开/关部分的位置形成有间隙。
这一构造防止了排气簧片与弹簧簧片由于介入其中的机油产生的吸附以及排气簧片关闭的延迟，从而提供了一种高效率的封闭式压缩机。
本发明涉及一种压缩机，其包括：一个压缩机构；一个电动部件，用于旋转驱动压缩机构；及一个容器，用于容纳压缩机构和电动部件，以及储存机油。压缩机构具有一个活塞，一个汽缸，活塞可在汽缸中往复运动，及一个阀板，其密封汽缸的开放端且在背对汽缸的一侧配备有一个排气阀装置。形成于阀板上的排气阀装置具有一个与汽缸内部相连通的排气孔，一个提供于排气孔外的阀片，以及一个形成于基本上与阀片同一平面上的底座。在排气阀装置中，一根排气簧片，其由片弹簧部件构成，且配备有开/关部分以开启/关闭排气孔，及排气簧片固定部分以固定在底座上；一根弹簧簧片，其由片弹簧部件构成，且配备有活动部分，及弹簧簧片固定部分以固定在底座上；以及一根挡板，其配备有控制部分，及挡板固定部分以固定在底座上，依此顺序固定在底座上。而且，弹簧簧片的一侧基本上呈曲柄状的形状，且在弹簧簧片与排气簧片和挡板之间，相应于排气簧片的开/关部分的位置，形成有间隙。这样，例如在启动时，机油介入排气簧片与弹簧簧片之间，因而即使有一个过度载荷施加在排气簧片上，在弹簧簧片的活动部分与排气簧片的开/关部分之间仍形成有空隙。因为活动部分与开/关部分不再产生相互之间的吸附，这一构造防止了排气簧片关闭的延迟，从而提供了一种抑制制冷能力降低并具有高能量效率的压缩机。
此外，在本发明给出的压缩机中，排气簧片的弯曲部分在靠近开/关部分的一侧向阀片一侧弯曲。这样，稳定地存在一个将排气簧片的开/关部分压在阀片上的作用力，因而排气簧片的开/关部分与阀片之间的密封性能得以改善，进而改善了能量效率。
同时，在本发明给出的压缩机中，排气簧片的弯曲部分设置在阀片与底座间形成的一处凹切部分。这样，可稳定排气簧片的倾斜量，因而可稳定提供一个将排气簧片的开/关部分压在阀片上的作用力。因此，排气簧片的开/关部分与阀片之间的密封性能得以改善，进而改善了能量效率。
另外，在本发明给出的压缩机中，在挡板的控制部分上，形成有一个弯向弹簧簧片的一侧的接触部分。这样，当排气簧片的位移受到挡板的控制部分的控制时，对弹簧簧片的活动部分的支撑方式由“悬臂”变为“中心叶轮”，因此弹簧簧片的活动部分的弹簧弹力同时可更有效地得以利用。这允许分段设定所需的弹簧特性。因此，在低循环量区域及高循环量区域都存在有最佳弹簧特性，进而改善了能量效率。
附图说明
图1是根据本发明的实施方案给出的压缩机的剖视图。
图2是根据本发明的实施方案给出的压缩机的俯视图。
图3是根据本发明的实施方案给出的排气阀装置在关闭时的侧向剖视图。
图4是根据本发明的实施方案给出的排气阀装置的部件分解图。
图5是根据本发明的实施方案给出的排气阀装置在开启时的侧向剖视图。
图6是根据本发明的实施方案给出的排气阀装置的弹簧特性曲线图。
图7是常规压缩机的剖视图。
图8是常规压缩机的俯视图。
图9是常规压缩机的排气阀装置的侧向剖视图。
图10是常规压缩机的排气阀装置的部件分解图。
具体实施方式
以下，参照图1至6，对根据本发明给出的压缩机的实施例进行详细描述。这里，附图为示意性的，并未按尺寸正确地显示各自的位置关系。
实施例
容器101装备有排气管102和吸气管103，均与一个冷却***(未示出)相连接；在其底部储存有机油104；其内装有电动部件107，该电动部件包括定子105和转子106，及由电动部件107旋转驱动的压缩机构108。容器101内充满了制冷剂109。
由于近年来的环境问题，优选地，制冷剂109与氯氟碳化合物(CFCs)无关，而是使用如R134a和R600a的制冷剂。
接下来，对压缩机构108的主要组成部分进行描述。
汽缸110装备有基本上为圆柱形的压缩腔111和轴承部112。阀板113的两侧中，在背对与汽缸110接触的一侧装备有排气阀装置114，以封闭压缩腔111。端盖115罩在阀板113上。吸气***116的一端开口于容器101内，而***的另一端与压缩腔111的内部相连通。曲轴117具有主轴118及偏心部119，并由汽缸110的轴承部112枢轴地支撑，且压入配合于定子105中并固定。活塞120可往复滑移地嵌入压缩腔111内，并通过连接杆121与偏心部119相连接。
接下来，对提供于压缩机构108中的排气阀装置114进行描述。阀板113具有凹槽122，其内提供有与汽缸110相连通的排气孔123、形成以围绕排气孔123的阀片124、以及形成于基本上与阀片124同一平面上的底座125。
排气簧片126、弹簧簧片127、及挡板128由铆钉129依次固定在底座125上。排气簧片126由一根舌状的片弹簧部件构成，其配备有排气簧片固定部分130以固定在底座125上，以及开/关部分131以开启/关闭阀片124。
弹簧簧片127由一根舌状的片弹簧部件构成，其配备有弹簧簧片固定部分132以固定在底座125上，以及活动部分133，且通过提供于活动部分133上的第一弯曲部分134和第二弯曲部分135，形成一个基本上为曲柄状的形状。
而且，第一弯曲部分134设置在弹簧簧片127的活动部分133的根部附近位置，而第二弯曲部分135设置在弹簧簧片127的活动部分133上。
挡板128配备有挡板固定部分136以固定在底座125上，及控制部分137以控制排气簧片126的动作。控制部分137的一边的形状与包括阀片124和底座125的平面基本上平行。
对每个弯曲部分的弯曲角度进行的设定，使得弹簧簧片127的活动部分133在活动部分与排气簧片126的开/关部分131及与挡板128的控制部分137之间都具有间隙。
排气簧片126的排气簧片弯曲部分138在靠近开/关部分131的一侧向阀片124的一侧弯曲。
深于底座125的凹切部分139形成于阀片124与底座125之间，且排气簧片弯曲部分138设置在凹切部分139内。
在挡板128的控制部分137上，形成有弯向弹簧簧片127的一侧的接触部分140，且接触部分140的一边的形状与包括阀片124和底座125的平面基本上平行。
对如上述构成的压缩机的运转和操作进行描述。
给电动部件107供电引起转子106旋转，并旋转驱动曲轴117。在此情况下，偏心部件119的偏心旋转运动通过连接杆121传递给活塞120，作为结果，活塞120在压缩腔111内做往复运动。
随着活塞120的往复运动，容器101内的制冷剂109由吸气***116吸入到压缩腔111中，同时低压制冷剂109由冷却***(未示出)经吸气管103流入容器101中。
吸入压缩腔111中的制冷剂109被压缩，并经过阀板113上的排气阀装置114排放到端盖115中。而且，排放到端盖115中的高压气体经过排气管102排放到冷却***(未示出)中。
这里，当启动压缩机时，机油104与制冷剂109一起由制冷循环(未示出)返回。因为机油104与制冷剂109一起被压缩和排放，导致了大量的机油104介入排气簧片126和弹簧簧片127之间。
而且，压缩机在启动时通常在高压下吸气，且压缩和排放密度较高的制冷剂109，直到容器101内减压为止。因此，一个重载荷施加在排气簧片126的开/关部分131上。
同时，排气簧片126的开/关部分131的位移受到挡板128的控制部分137的控制。因此，排气簧片126的开/关部分131由于高密度制冷剂109的作用被强烈地挤压在位于开/关部分131与挡板128的控制部分137之间的弹簧簧片127的活动部分133上。
这导致排气簧片126的开/关部分131和弹簧簧片127的活动部分133由于机油104而产生吸附。
然而，在弹簧簧片127的活动部分133上形成有第一和第二弯曲部分，因此在排气簧片126的开/关部分131与弹簧簧片127的活动部分133之间形成了间隔141，如图5所示。因此，弹簧簧片127的活动部分133得以从排气簧片126的开/关部分131上立即分离。换言之，吸附不再继续，且弹簧簧片127不会与排气簧片126成为一体进行操作，因此防止了关闭延迟。
因此，防止了由于高压制冷剂流回到压缩腔111中而导致的低制冷能力的现象，从而提供了一种具有高能量效率的压缩机。
同时，排气簧片126的排气簧片弯曲部分138在靠近开/关部分131的一边向阀片124的一侧弯曲，因而产生一个将排气簧片126的开/关部分131压在阀片124上的作用力。
这一作用力防止排气簧片126的开/关部分131在阀片124上浮动，从而进一步保持了有利的密封性，因而提供了一种具有高能量效率的压缩机。
另外，比底座125深的凹切部分139形成于阀片124与底座125之间，且排气簧片弯曲部分138设置在凹切部分139内，因而防止凹切部分139受底座125与弹簧簧片127的弹簧弹力的挤压。因此，排气簧片126的开/关部分131的倾斜量可得以稳定，因而提供了一种具有稳定的制冷能力的压缩机。
此外，根据此实施例，挡板128的控制部分137上形成有弯向弹簧簧片127的一侧的接触部分140，因而当弹簧簧片127接触到接触部分140时，排气簧片126可继续位移。
也就是说，排气簧片126的弹簧特性如图6所示具有两个拐点，因此存在着三段弹簧弹力。
在图6中，水平轴表示位移；垂直轴表示弹簧弹力。“A”和“B”分别表示第一和第二拐点。这里，第一拐点是排气簧片126的开/关部分131接触到弹簧簧片127的活动部分133时的点，且从这点起到第二拐点，存在着一个排气簧片126的开/关部分131与弹簧簧片127的活动部分133的合成的弹簧弹力。
第二拐点是弹簧簧片127的活动部分133接触到挡板128的接触部分140时的点，且从这点起，弹簧簧片的支撑方式由“悬臂”变为“中心叶轮”，作为结果，弹簧弹力进一步提高。
如上面所述，由于具有两个拐点，获得了三段弹簧特性，作为结果，当排气簧片126开启程度很大时，产生很大的弹簧弹力，从而导致排气簧片126快速关闭。
这样，即使是在排气簧片126开启程度很大的高循环量区域，由于排气簧片126关闭过程中的短暂延迟，本发明提供了一种具有高能量效率的压缩机。
工业实用性
由于排气簧片关闭过程中的非常短暂的延迟，即使是对相对较大的循环量，本发明也可提供具有高能量效率的压缩机。此外，此压缩机可使用各种类型的制冷剂，因此其还可用于例如使用CO2制冷剂的制冷和空气调节设备。

Claims (3)

1. 一种封闭式压缩机，其包括：
压缩机构；
电动部件，用于旋转驱动所述压缩机构；及
气密性容器，用于容纳所述压缩机构和所述电动部件，以及储存机油，其中所述压缩机构包括：
活塞；
汽缸，活塞可在其中往复运动；及
阀板，其密封所述汽缸的开放端，且在背对汽缸的一侧具有排气阀装置，其中所述排气阀装置在阀板上形成有：
与所述汽缸内部相连通的排气孔；
提供于所述排气孔外的阀片；以及
形成于基本上与所述阀片同一平面上的底座，其中所述底座依如下顺序分别固定有：
排气簧片，其由片弹簧部件构成，具有开/关部分以开启/关闭所述排气孔，及排气簧片固定部分以固定在所述底座上；
弹簧簧片，其由片弹簧部件构成，具有活动部分，及弹簧簧片固定部分以固定在所述底座上；以及
挡板，其具有控制部分，及挡板固定部分以固定在所述底座上，而且，其中弹簧簧片的一侧基本上呈曲柄状的形状，且在弹簧簧片与排气簧片和挡板两者之间相应于排气簧片的开/关部分的位置都形成有间隙，并且
其中所述排气簧片在靠近开/关部分的排气簧片的弯曲部分处向阀片一侧弯曲。
2. 如权利要求1所述的封闭式压缩机，其中排气簧片的弯曲部分设置在形成于阀片与底座间的凹切部分处。
3. 如权利要求1至2中任一项所述的封闭式压缩机，其中在挡板的控制部分上靠近弹簧簧片的位置弯曲形成有接触部分。
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