專利名稱：致冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種致冷循環(huán)裝置，特別是一種在使用不含氯的替代致冷劑的情況下仍有高可靠性的致冷循環(huán)裝置。
以往的大多數(shù)致冷循環(huán)裝置，例如以冰箱和室內(nèi)空調(diào)器為代表的致冷循環(huán)裝置，其中冰箱的致冷劑一般采用含氯氟烴系列的CFC12等物質(zhì)，室內(nèi)空調(diào)器一般采用氫化氯氟烴(hydro-chorofluoro carbon)系列中的HCF22等物質(zhì)。這些致冷劑都是化學(xué)成分中含氯的物質(zhì)。最近，日本特開平5-157379號公報中記載了一種使用HFC134a的致冷循環(huán)系統(tǒng)，并公開了一種該現(xiàn)有技術(shù)中使用的一般稱作滾動活塞式的壓縮機(jī)，如圖3所示，該壓縮機(jī)帶有構(gòu)成壓縮室的下列結(jié)構(gòu)元件，這些結(jié)構(gòu)元件包括帶圓筒狀內(nèi)周面的氣缸，將氣缸圓筒狀內(nèi)周面的兩端封閉住的數(shù)個側(cè)板，具有圓筒狀外周面、保持該圓筒狀外周面與上述氣缸的圓筒狀內(nèi)周面的間隙最小、同時進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)子，在前述氣缸上所形成的槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動、其前端與上述轉(zhuǎn)子的圓筒狀外周面保持壓緊式線性接觸的板狀葉片。
需要指出的是，現(xiàn)有技術(shù)中，致冷循環(huán)裝置所使用的致冷劑一般都是含氯物質(zhì)，一旦這類致冷劑排放到大氣中，將會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而減少臭氧層或?qū)е缕渌鼝汗?，這樣可能會對地球環(huán)境造成極惡劣的影響。
另一方面，在考慮到致冷循環(huán)的主要結(jié)構(gòu)元件是壓縮機(jī)的情況下，最近，人們發(fā)現(xiàn)，含氯致冷劑具有下述效果，由于包含在致冷劑中的氯會與壓縮機(jī)內(nèi)部滑動部件的金屬表面等結(jié)合，形成化合物薄膜，這樣，可以避免相互滑動的金屬之間直接接觸，從而防止它們的磨損或燒傷。而且，這種效果在相互滑動的金屬之間潤滑油膜還未形成的邊界潤滑狀態(tài)下更為顯著。
如上文所述，為了消除人們對地球環(huán)境保護(hù)的擔(dān)憂，這種情況下，就須變換致冷劑，使其化學(xué)成分中不含氯，以便能夠替代對臭氧層造成惡劣影響的含氯致冷劑。但是，與上文所述相反，這卻會產(chǎn)生使壓縮機(jī)滑動部件磨損和燒傷的可能性增大等可靠性方面的新問題。特別是，在上述現(xiàn)有技術(shù)使用的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的場合，由于葉片前端與轉(zhuǎn)子的圓筒狀外周面的線性接觸部位，會在局部產(chǎn)生非常高的表面壓力，容易出現(xiàn)邊界潤滑狀態(tài)，在這種情況下，如果使用不含氯的致冷劑HFC134a，就不能再期待致冷劑會產(chǎn)生防止磨損和燒傷的效果，由此就出現(xiàn)了可靠性低的嚴(yán)重實用性問題。
進(jìn)一步，在使用不含氯的HFC型致冷劑時，由于致冷機(jī)油與該致冷劑存在著相互溶解性，這樣便需要考慮這種致冷機(jī)油是否容易從致冷循環(huán)回歸壓縮機(jī)的問題。在使用酯系列的致冷機(jī)油的場合下，便會產(chǎn)生下列問題。首先，由于前述酯系列的致冷機(jī)油具有吸水性，加水分解可生成脂肪酸，由于它的這種性質(zhì)，在上述現(xiàn)有技術(shù)的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中，因葉片前端與轉(zhuǎn)子圓筒狀外周面的線性接觸部位處于邊界潤滑狀態(tài)，會使局部溫度變得非常高，而這種溫度又會促進(jìn)酯系列的致冷機(jī)油因加水分解而生成脂肪酸。其次，生成大量的脂肪酸會直接腐蝕滑動表面，更促進(jìn)了滑動表面間的磨損。再者，前述的脂肪酸使管道等所使用的銅材料溶解后在壓縮機(jī)的其它部件表面析出，這會引起滑動特性和部件尺寸的變化，導(dǎo)致滑動部件的磨損。另外，前述脂肪酸會與致冷循環(huán)內(nèi)部各種金屬進(jìn)行化合反應(yīng)而生成金屬皂堿，再者，脂肪酸還會從驅(qū)動壓縮機(jī)的電機(jī)銅線的瓷漆包覆層及絕緣薄膜等有機(jī)材料中抽取齊聚物，由于齊聚物都是粘性物質(zhì)，會使致冷循環(huán)節(jié)流裝置所使用的毛細(xì)管產(chǎn)生堵塞，還會降低裝在制冷循環(huán)中的干燥器的粘著吸濕性能，諸如此類及其它類的現(xiàn)象都是不合適的。
這樣，若將致冷劑變換成不含氯的致冷劑，就需要考慮致冷循環(huán)裝置所使用的壓縮機(jī)也應(yīng)變更成往復(fù)式和渦旋式的結(jié)構(gòu)，從而不會出現(xiàn)圖3所示的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的葉片前端與轉(zhuǎn)子圓筒狀外周面所產(chǎn)生的極端線性接觸部分，使邊界潤滑狀態(tài)不易發(fā)生。
但是，為了實現(xiàn)上述目的，需要考慮下面幾點問題(1)如上述現(xiàn)有技術(shù)所公開的，由于目前大多數(shù)致冷循環(huán)裝置都采用滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，因此用往復(fù)式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮代替時，需要大量生產(chǎn)這些替代壓縮機(jī)，這會出現(xiàn)新的較大設(shè)備投資的問題。特別是，更換成渦旋型壓縮機(jī)時，由于渦旋壓縮機(jī)與由形狀比較簡單的部件所構(gòu)成的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)不同，其渦卷部件是一種形狀特殊的部件，加工時精度要求高，因此，加工的設(shè)備投資大，這便增大了生產(chǎn)成本，以往的渦旋壓縮機(jī)都存在有價格高的問題。此外，在更換成往復(fù)式壓縮機(jī)的情況下，由于往復(fù)式壓縮機(jī)比現(xiàn)有的一般滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)大，是大型壓縮機(jī)，其振動也大，這便出現(xiàn)了需要變更整個致冷循環(huán)裝置的設(shè)計，使結(jié)構(gòu)大型化，并需要采用防振措施的問題。(2)就壓縮機(jī)的效率這點而言，往復(fù)式壓縮機(jī)一般較滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)低，在冰箱等使用的小容量的壓縮機(jī)中，即使是渦旋壓縮機(jī)其效率也不及滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，因此，若變更壓縮機(jī)的形式，致冷循環(huán)裝置整體消耗的動力增大，這便出現(xiàn)了影響地球環(huán)境使氣候變暖等問題。
本發(fā)明的目的是，提供一種對地球環(huán)境的惡劣影響極小、不會引起臭氧層減少和氣候變暖、使用不含氯的致冷劑時仍有高的可靠性且廉價的致冷循環(huán)裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種致冷循環(huán)裝置，其改進(jìn)是，該裝置所使用的致冷劑是一種基本化學(xué)成份中不含氯的致冷劑，壓縮該致冷劑的壓縮機(jī)是由下列元件形成壓縮室的壓縮機(jī)，這些元件包括帶有圓筒狀內(nèi)周面的氣缸、將氣缸圓筒狀內(nèi)周面的兩端封閉住的側(cè)板、具有圓筒狀外周面部分且使該圓筒狀外周面部分與前述氣缸圓筒狀內(nèi)周面的間隙保持微小并進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)子以及與該轉(zhuǎn)子圓筒狀外周面結(jié)合為一體的沿半徑方向突伸的板狀葉片部分，將對該壓縮機(jī)壓縮后變?yōu)楦邏旱闹吕鋭怏w進(jìn)行冷卻的冷凝器、對由該冷凝器液體化后的高壓致冷劑進(jìn)行減壓的節(jié)流裝置、對減壓后的液體致冷劑進(jìn)行氣化的蒸發(fā)器用管道與壓縮機(jī)連接起來便構(gòu)成了所述的致冷循環(huán)裝置。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了另外一種致冷循環(huán)裝置，其改進(jìn)是，該裝置所使用的致冷劑是一種基本化學(xué)成份不含氯的致冷劑，壓縮該致冷劑的壓縮機(jī)備有帶圓筒狀內(nèi)周面的氣缸、將該氣缸圓筒狀內(nèi)周面的兩端封閉住的側(cè)板、帶有圓筒狀外周面部分且使該圓筒狀外周面部分與上述氣缸圓筒狀內(nèi)周面的間隙保持微小并進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)子以及板狀葉片，該轉(zhuǎn)子與葉片在接觸面處受載荷的作用，如此構(gòu)成一種旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，將對該壓縮機(jī)壓縮后變成高壓的致冷劑進(jìn)行冷卻的冷凝器、對該冷凝器液化后的高壓致冷劑進(jìn)行減壓的節(jié)流裝置以及對減壓后的液體致冷劑進(jìn)行氣化的蒸發(fā)器用管道與壓縮機(jī)連接起來便構(gòu)成了所述的致冷循環(huán)裝置。
另外，在本發(fā)明中，前述的致冷劑是一種從氫化碳氟化合物(hydrofluorocarbon)(HFC)分類出的物質(zhì)群中由單一物質(zhì)形成的致冷劑?；蛘呤菍臍浠挤衔?hydro fluorocarbon)分類出的物質(zhì)群中的多種物質(zhì)進(jìn)行混合的混合致冷制。或者是混合致冷劑?；蛘?，將酯系列的致冷機(jī)油封入，在與前述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的圓筒狀外周面結(jié)合為一體的沿半徑方向突伸的板狀葉片和前述氣缸圓筒狀內(nèi)周面的外側(cè)所形成的圓筒內(nèi)孔之間組裝滑動部件，該滑動部件帶有與前述氣缸的圓筒內(nèi)孔可滑動接觸的圓筒面部分和與上述葉片部的平面可滑動接觸的平面部分。
首先，由于致冷循環(huán)裝置是由上述方式所構(gòu)成的，即使該裝置中的致冷劑排放到大氣中，引起化學(xué)反應(yīng)時，因致冷劑中不含氯，所以不會引起臭氧層的減少。
另一方面，在壓縮機(jī)中，由于具有圓筒狀外周面的轉(zhuǎn)子與板狀葉片形成一體，兩者之間不會發(fā)生線性接觸的相互滑動，并且葉片與滑動部件是平面接觸，滑動部件又與氣缸的圓筒面接觸，因而壓縮機(jī)各部件的滑動部分不僅是以面接觸的滑動部分，而且滑動面之間由流體潤滑而形成油膜，不易發(fā)生直接接觸，這樣，即使無氯存在，也很難發(fā)生磨損和燒傷。再者，由于油膜的形成而降低了摩擦系數(shù)，使?jié)櫥糠值木植繙囟认陆?，且潤滑油可以使用酯系列的致冷機(jī)油，確保了致冷循環(huán)中油的返回，同時，由加水分解而生成脂肪酸的現(xiàn)象得以抑制，保證了致冷循環(huán)裝置總體的可靠性。
再者，上述壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)與以往的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)相比較，其區(qū)別僅是轉(zhuǎn)子與葉片形成一體，相應(yīng)地，氣缸形狀有些變更，部件的追加數(shù)目有些變化，而生產(chǎn)大部分部件的設(shè)備可以與以往的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的生產(chǎn)設(shè)備通用，這使生產(chǎn)致冷循環(huán)裝置的必要設(shè)備投資小而且經(jīng)濟(jì)。
更進(jìn)一步講，由于上述壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)與以往的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相類似，因而，其性能、生產(chǎn)費(fèi)用與以往的相比較，無太大差別，達(dá)到期望的效果，使用這種壓縮機(jī)的致冷循環(huán)裝置與以往的相比較，性能雖同等而價格都未提高，并且維持了其結(jié)構(gòu)的緊湊性。


圖1是本發(fā)明一實施例的致冷循環(huán)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1所述實施例的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的橫斷面圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的橫斷面圖。
以下，結(jié)合圖1及圖2敘述本發(fā)明的一實施例。圖1是本發(fā)明一實施例的致冷循環(huán)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1所示致冷循環(huán)裝置所使用的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的橫斷面圖。
如圖1所示，本實施例的致冷循環(huán)裝置，例如專用于冷氣設(shè)備循環(huán)，在這種情況下，它主要由壓縮機(jī)1、冷凝器2、節(jié)流裝置3和蒸發(fā)器4構(gòu)成，這些機(jī)器由管道裝置5連接起來，使致冷劑可以循環(huán)，并使機(jī)器內(nèi)部空間與外部保持氣密封，從而形成閉合回路空間。不含氯的致冷劑6被封入該閉合回路空間中。該致冷劑6與現(xiàn)有的大多數(shù)致冷循環(huán)裝置所使用的致冷劑不同，是一種由基本化學(xué)成分不含氯的物質(zhì)構(gòu)成的。
也就是說，致冷劑6不采用如含氯氟烴系列的CFC12及氫化氯氟烴系列的HCF＝C22等那類化學(xué)成分中含氯的物質(zhì)，而是采用從氫化碳氟化合物(hydrofluoro carbon)系列中分類出的化學(xué)成分中不含氯的物質(zhì)HFC32、HFC125、HFC134a等。此時，致冷劑可采用從上述氫化碳氟化合物系列中選擇出的單一物質(zhì)，或采用從該系列的物質(zhì)中選擇出的多種物質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)混合的混合物質(zhì)。特別是對于致冷機(jī)、空調(diào)機(jī)器的致冷循環(huán)，應(yīng)選擇與現(xiàn)有技術(shù)所使用的致冷劑物質(zhì)特性較接近的物質(zhì)，進(jìn)行組合后使用，其優(yōu)點是，使循環(huán)的耐壓不會產(chǎn)生大幅度地改變，對現(xiàn)有的設(shè)計變更少。致冷劑6除了使用氫化碳氟化合物系列的物質(zhì)之外，也可以使用從碳?xì)浠衔锵盗兄蟹诸惓龅?、化學(xué)成分中也不含氯的物質(zhì)如丁烷、丙烷等。總之，由于致冷劑6不含氯，萬一排放到大氣中，也不會使臭氧層減少。
進(jìn)一步，致冷機(jī)油可以使用合成油，代替以往與無氯致冷劑之間無相互溶解性的礦物油，它與致冷劑6相互溶解后從致冷循環(huán)內(nèi)部循環(huán)返回壓縮機(jī)10。特別是，在密閉型壓縮機(jī)中，驅(qū)動用的電動機(jī)置于致冷劑氣氛中，由于對與致冷劑一起循環(huán)的致冷機(jī)油的電絕緣性有要求，因而在上述合成油中，要使用電緣性優(yōu)良的酯系列致冷機(jī)油。這不但保證了壓縮機(jī)1內(nèi)部有潤滑油，而且保證了電動機(jī)的電絕緣性。再者，為了降低潤滑油從壓縮機(jī)的排出量，可采用如設(shè)置油分離器使?jié)櫥头祷貕嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，在這種情況下，可以使用無相互溶解性的潤滑油。必要時，還可在循環(huán)內(nèi)部設(shè)置吸濕物質(zhì)和酸性補(bǔ)充劑等。
下文結(jié)合圖2敘述壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。本實施例壓縮機(jī)1的結(jié)構(gòu)與以往大多數(shù)致冷循環(huán)裝置所使用的如圖3所示壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)不完全一樣。
如圖2所示，在氣缸9的中心部位形成圓筒狀內(nèi)周面9a。由圓筒狀轉(zhuǎn)子部分10a及做成板狀的葉片部分10b，兩者形成一體的轉(zhuǎn)子葉片10組裝在該內(nèi)周面9a之內(nèi)。曲軸11的曲柄銷部分11a安裝在轉(zhuǎn)子部分10a的圓筒狀內(nèi)周面中。數(shù)個側(cè)板(圖中未示)用螺栓12固定在氣缸9上，將氣缸9的圓筒狀內(nèi)周面9a的兩端封閉住。它可使轉(zhuǎn)子葉片10端面之間的間隙很小，曲軸11的回轉(zhuǎn)軸部分11b由軸承可轉(zhuǎn)動地支撐在這些側(cè)板上。轉(zhuǎn)子葉片的葉片部10b插入氣缸9上所形成的圓筒內(nèi)孔9b之中。在轉(zhuǎn)子葉片的葉片部分10b及氣缸9上所形成的圓筒內(nèi)孔9b兩者之間的間隙中組裝有滑動部件13，滑動部件13帶有與氣缸9的圓筒內(nèi)孔9b可滑動接觸的圓筒面部分和與前述葉片部分10b的平面可滑動接觸的平面部分。其結(jié)果是，轉(zhuǎn)子葉片10相對于氣缸9繞圓筒內(nèi)孔9b的軸線回轉(zhuǎn)時，將葉片部分10b在其平面中以沿葉片長度方向可移動的方式支撐住。而上述結(jié)構(gòu)中的滑動部件13，可以使用例如碳一類與金屬材料固著在一起的各種性能良好的公知材料，這樣，即使轉(zhuǎn)子葉片10在與曲軸的曲柄銷部分11a和滑動部件13兩者中任一個的一端接觸時，由于滑動部件13初期的適應(yīng)性，也可使它們之間的接觸變?yōu)楸砻娼佑|。若不用滑動部件13，而將轉(zhuǎn)子10、曲柄銷部分11a兩者中的任一滑動表面用碳一類與金屬固著在一起的各種性能優(yōu)良的公知材料來制作時，也可產(chǎn)生同樣的效果。
曲軸11由裝在回轉(zhuǎn)軸部11b延長部分上的電機(jī)(圖中未示)驅(qū)動回轉(zhuǎn)時，安裝在曲柄銷部分11a上的轉(zhuǎn)子葉片10的轉(zhuǎn)子部分10a進(jìn)行公轉(zhuǎn)，其圓筒狀外周面及氣缸9的圓筒狀內(nèi)周面9a之間的間隙以能夠保持最小的方式來設(shè)定各部件的尺寸。此時，整個轉(zhuǎn)子葉片10隨著葉片部10b朝氣缸9的圓筒內(nèi)孔9b方向的擺動而相對于滑動部件13往復(fù)運(yùn)動。如此，隨著曲軸11的回轉(zhuǎn)，由氣缸9、轉(zhuǎn)子葉片10、滑動部件13及側(cè)板(圖中未示)構(gòu)成了容積變化的工作空間，根據(jù)該空間周期性的擴(kuò)大、縮小而壓縮致冷劑6。
殼體部件14內(nèi)部容納的工作氣體致冷劑6，通過氣缸9上所形成的吸入孔9c吸入工作空間，并通過氣缸9上所形成的排出孔9d、排氣閥15、排氣閥限程器16從工作空間排到氣缸9和殼體14之間所形成的排氣室17中，此后，再從壓縮機(jī)1排到致冷循環(huán)側(cè)。再者，如圖2所示，吸入致冷劑6的工作空間18和壓縮致冷劑6的工作空間19形成如圖中所示的結(jié)構(gòu)形式。
按照上述方式所構(gòu)成的致冷循環(huán)裝置，可對致冷劑6加壓、冷卻使其變成液體，再通過減壓、加熱又使其變成氣體。壓縮機(jī)1由圖中未示的電動機(jī)等驅(qū)動，氣相致冷劑6從低壓狀態(tài)經(jīng)升壓后變成高壓狀態(tài)，經(jīng)過升壓后的致冷劑6變成高壓致冷劑，由此沿管道裝置5、按圖1中箭頭所指方向流動。在下文敘述其工作過程。
從壓縮機(jī)1吸入口吸入的致冷劑6是低壓、低溫氣體，經(jīng)壓縮機(jī)升壓后變成高壓、高溫氣體，并流向冷凝器2，再經(jīng)過冷凝器2，例如經(jīng)過風(fēng)扇鼓入的空氣冷卻并冷凝，變成高壓、低溫的液體。該液體經(jīng)過節(jié)流裝置3減壓后，一部分變成低壓、低溫氣體，其余部分變成低壓、低溫液體，再送到蒸發(fā)器4中，在蒸發(fā)器4中用風(fēng)扇等鼓風(fēng)而送入的空氣加熱并蒸發(fā)，此后再吸入壓縮機(jī)1中，升壓后再進(jìn)行同樣的循環(huán)操作。
冷凝器2或蒸發(fā)器4等是熱交換器，在上文所述的例子中，在用送風(fēng)機(jī)將空氣鼓入的場合，也可以用泵(圖中未示)等泵送的水等冷卻源7或加熱源8與致冷劑6之間進(jìn)行交換，使致冷劑6冷卻或?qū)ζ浼訜帷?br> 再者，上述實施例敘述了冷氣設(shè)備專用的致冷循環(huán)裝置，它對下述情況也是適用的，即，致冷劑6在蒸發(fā)器4中從加熱源8得到熱量，在冷凝器2中對冷卻源7放出熱量，而在蒸發(fā)器4和冷凝器2之間是由壓縮機(jī)1加壓的，此時，考慮了一般物質(zhì)的飽和冷凝溫度與飽和蒸發(fā)溫度是隨著壓力的提高而上升的，因此，在冷卻源7的溫度高于加熱源8的溫度時也沒有關(guān)系。也即，本實施例的致冷循環(huán)裝置與以往的致冷循環(huán)裝置相同，能夠讓熱量向溫度相對較高的場所移動。對于冰箱和致冷裝置來說，熱量可以從其內(nèi)部向相對溫度較高的裝置外部移動，從而保持裝置內(nèi)部溫度低于其外部溫度。而夏季所使用的冷氣裝置中，熱量可以從室內(nèi)向相對溫度較高的室外移動，從而保持室內(nèi)溫度低于室外溫度。對于冬季所使用的暖氣裝置，熱量可以從室外向相對溫度較高的室內(nèi)移動，從而保持室內(nèi)溫度高于室外溫度，而對于除濕機(jī)，則是利用上述冷氣裝置的原理，在空氣溫度下降時，空氣相對濕度上升，用它將結(jié)露的水分進(jìn)行分離，而對于制造低溫水的冷水機(jī)以水作為加熱源的致冷循環(huán)裝置，它可從低溫水中奪取熱量，以上這些均適用于致冷空調(diào)機(jī)器，以下對于所有這些裝置總稱為致冷循環(huán)裝置。
下面敘述使用不含氯致冷劑和圖2所示結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)的致冷循環(huán)裝置的作用和效果。
圖2所示的壓縮機(jī)，與以往使用含氯致冷劑的致冷循環(huán)裝置所使用的圖3所示的壓縮機(jī)有以下幾點不同之處(a)如上文所述，在圖3所示的壓縮機(jī)中，圖筒狀轉(zhuǎn)子20與板狀葉片21做成分體形式的相對獨(dú)立部件，而圖2所示壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片10，其轉(zhuǎn)子部分10a及葉片部分10b兩者形成一體;(b)圖3所示的壓縮機(jī)，為使葉片21可滑動地裝配而在氣缸22上形成槽部22b，對比之下，圖2所示的壓縮機(jī)，是在氣缸9上形成有圓筒內(nèi)孔9b;(c)圖3所示的壓縮機(jī)，葉片21前端部必須始終與轉(zhuǎn)子20的圓筒狀外周面保持壓緊狀態(tài)的緊密接觸，為此必須使用彈簧23，而圖2所示壓縮機(jī)不需要兩者間的緊密接觸，也就不需使用彈簧23。除此之外，還有其它不同之處。
為了構(gòu)成上述結(jié)構(gòu)，除了必須使用滑動部件13外，其它結(jié)構(gòu)可以使用與圖3所示現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機(jī)相同的通用部件。這樣可以利用現(xiàn)有技術(shù)中的大部分生產(chǎn)設(shè)備，使新設(shè)備的投資少，因而經(jīng)濟(jì)。再有，對于致冷循環(huán)裝置的性能及費(fèi)用具有較大影響力的壓縮機(jī)，由于其基本結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)相近，因而，即使如上文所述，變更致冷劑時，致冷循環(huán)裝置整體性能與費(fèi)用仍可保持在與現(xiàn)有致冷循環(huán)裝置同等的水平上。再者，由于也合理地考慮了使壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)具有同等的緊湊性，因此，如上述，在致冷劑6變成不含氯的物質(zhì)時，致冷循環(huán)裝置的整體設(shè)計并未產(chǎn)生大幅度的變化。
其優(yōu)點在下文作進(jìn)一步地描述。首先，如圖3所示的壓縮機(jī)，由于葉片21上作用著由彈簧23的背壓將葉片21推壓在轉(zhuǎn)子20上的力24及由壓差所產(chǎn)生的力25(各個力如圖3中細(xì)箭頭所示)，為了支撐住這些力，這就不可避免的在葉片21周圍相對的局部表面上作用著高壓載荷，即集中載荷26、27、28(圖3中粗箭頭所示)。
相比之下，圖2所示實施例的壓縮機(jī)，在轉(zhuǎn)子葉片10的葉片部分上作用著由壓差而引起的力29(圖中細(xì)箭頭所示)，支持該力29的是滑動部件13及曲軸曲柄銷11a的任何一個接觸表面，由此，作用于轉(zhuǎn)子葉片10上的載荷是局部表面壓力并不高的分布在各個面上的載荷30，31(圖2中的細(xì)箭頭所示)。再者，支持滑動部件3的氣缸圓筒內(nèi)孔9b上作用的載荷同樣變?yōu)楸砻娣植驾d荷。各滑動部件的滑動狀態(tài)，由于隨致冷劑6的流動而同時供給的潤滑油的油膜形成于這些滑動部件之間，因而使得具有相對速度的部件之間保持不直接接觸的液體潤滑狀態(tài)，結(jié)果是，即使所使用的致冷劑沒有含氯致冷劑那樣的潤滑效果，也能降低各部件的磨損、燒傷，從而確保致冷裝置的可靠性確保了致冷裝置的可靠性。
也就是說，一般地，潔凈的金屬表面任意接觸時，相互的金屬表面之間很容易粘合在一起，這樣易于發(fā)生滑動表面的磨損或燒傷。現(xiàn)有的致冷循環(huán)裝置，如圖3所示，葉片21與轉(zhuǎn)子20的線接觸部位很難形成潤滑油油膜，因此，滑動部分的滑動表面很容易處于直接接觸的邊界潤滑狀態(tài)，但由于使用的致冷劑是CFC12和HFC22等這類從含氯氟烴、氫化氯氟烴(hydrofluoro-carbon)中分類出的化學(xué)成分中含有氯的物質(zhì)，氯可與滑動部分的金屬表面形成化合物，這樣可防止?jié)崈艚饘俦砻嬷g由于粘合在一起而產(chǎn)生磨損和燒傷。相比之下，在本實施例中，即使致冷劑是不含氯的物質(zhì)，在這種情況下，利用潤滑油膜也能可靠地防止滑動面之間的直接接觸，避免磨損和燒傷的發(fā)生，從而可確保致冷循環(huán)裝置的可靠性。
再者，各滑動部分油膜的形成也降低了摩擦系數(shù)，防止了滑動部件的局部溫度上升，因而，即使使用酯系列的致冷機(jī)油，也可抑制加水分解反應(yīng)，因加水分解反應(yīng)生成脂肪酸而引起的腐蝕磨損、鍍銅現(xiàn)象，以及由脂肪酸生成的金屬皂堿和齊聚物引起的毛細(xì)管的堵塞及干燥器性能降低等不合理現(xiàn)象的發(fā)生也得以避免，并且避免了一些隨之而來的弊病，由于酯系列致冷機(jī)油與HFC致冷劑的相互溶解性，確保了致冷循環(huán)內(nèi)部的回油性能。由此，保證了致冷循環(huán)裝置的綜合可靠性。
以上實施例描述的致冷循環(huán)裝置，將對臭氧層的這種惡劣影響減到很小、具有能耗小、可靠性高、價格合理的優(yōu)點，并可在對現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備不進(jìn)行大幅度變更的情況下實施。
也就是說，將世界上所有的致冷、空調(diào)器變更成為對地球環(huán)境造成的惡劣影響極小、在全球處于優(yōu)秀的致冷、空調(diào)器，上述實施例則加速了這種變更。
如上述，本發(fā)明能夠提供一種在使用不含氯致冷劑的場合下，可靠性仍很高的致冷循環(huán)裝置，結(jié)果是，可極早地降低由致冷、空調(diào)器對地球環(huán)境造成的惡劣影響，將來也如此，雖然能靈活運(yùn)用致冷、空調(diào)器的機(jī)能，但仍能達(dá)到保護(hù)地球環(huán)境的效果。
權(quán)利要求
1.一種致冷循環(huán)裝置，其特征是，該裝置所使用的致冷劑是一種基本化學(xué)成份中不含氯的致冷劑，壓縮該致冷劑的壓縮機(jī)是由下列元件形成壓縮室的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，這些元件包括帶有圓筒狀內(nèi)周面的氣缸、將氣缸圓筒狀內(nèi)周面的兩端封閉住的側(cè)板、具有圓筒狀外周面部且使該圓筒狀外周面部與前述氣缸圓筒狀內(nèi)周面的間隙保持微小并進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)子、以及與該轉(zhuǎn)子圓筒狀外周面結(jié)合為一體的沿半徑方向突伸的板狀葉片部，將對該壓縮機(jī)壓縮后變?yōu)楦邏旱闹吕鋭怏w進(jìn)行冷卻的冷凝器、對由該冷凝器液化后的高壓致冷劑減壓的節(jié)流裝置和對減壓后的液體致冷劑進(jìn)行氣化的蒸發(fā)器用管道與壓縮機(jī)連接起來便構(gòu)成了所述的致冷循環(huán)裝置。
2.一種致冷循環(huán)裝置，其特征是，該裝置所使用的致冷劑是一種基本化學(xué)成份不含氯的致冷劑，壓縮該致冷劑的壓縮機(jī)備有帶圓筒狀內(nèi)周面的氣缸、將該氣缸圓筒狀內(nèi)周面的兩端封閉住的側(cè)板、帶有圓筒狀外周面部分且使該圓筒狀外周面部與前述氣缸圓筒狀內(nèi)周面的間隙保持微小并進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)子以及板狀葉片，該轉(zhuǎn)子與葉片在接觸面處受載荷的作用，如此構(gòu)成旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，將對該壓縮機(jī)壓縮后變成高壓的致冷劑進(jìn)行冷卻的冷凝器、對該冷凝器液化后的高壓致冷進(jìn)行減壓的節(jié)流裝置以及對減壓后的液體致冷劑進(jìn)行氣化的蒸發(fā)器用管道與壓縮機(jī)連接起來構(gòu)成所述的致冷循環(huán)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致冷循環(huán)裝置，其特征是，所述的致冷劑是從氫化碳氟化合物(hydrofluorocarbon)(HFC)分類出的物質(zhì)群中的由單一物質(zhì)形成的致冷劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致冷循環(huán)裝置，其特征是，所述的致冷劑是將從氫化碳氟化合物(hydrofluorocarbon)(HFC)分類出的物質(zhì)群中的多種物質(zhì)進(jìn)行混合的混合致冷劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一個所述的致冷循環(huán)裝置，其特征是，在與前述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的圓筒狀外周面結(jié)合為一體并沿半徑方向突伸的板狀葉片部和前述氣缸圓筒狀內(nèi)周面外側(cè)所形成的圓筒內(nèi)孔部兩者之間組裝滑動部件，該滑動部件帶有可與前述氣缸圓筒內(nèi)孔滑動接觸的圓筒表面部分和與前述葉片的平面部分可滑動接觸的平面部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1于4中之一所述的致冷循環(huán)裝置，其特征是，將酯系列的致冷機(jī)油封入，在與前述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的圓筒狀外周面結(jié)合為一體的沿半徑方向突伸的板狀葉片和前述氣缸圓筒狀內(nèi)周面的外側(cè)所形成的圓筒內(nèi)孔之間組裝有滑動部件，該滑動部件帶有與前述氣缸的圓筒內(nèi)孔可滑動接觸的圓筒面部分和與述葉片部的平面可滑動接觸的平面部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致冷循環(huán)裝置，其特征是，所述致冷劑是從碳?xì)浠衔?HC)所分類出的物質(zhì)群中的單一物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致冷循環(huán)裝置，其特征是，所述的致冷劑是從碳?xì)浠衔?HC)所分類出的物質(zhì)群中的多種物質(zhì)混合在一起的混合致冷劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對地球環(huán)境造成的惡劣影響極小、不會引起臭氧層的減少和氣候變暖、在使用不含氯致冷劑的場合下可靠性高且廉價的致冷循環(huán)裝置。該裝置使用無氯致冷劑和轉(zhuǎn)子與葉片做成一體的壓縮機(jī)，將該壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置及蒸發(fā)器等用管道連接起來便構(gòu)成了該致冷循環(huán)裝置。本發(fā)明所提供的致冷循環(huán)裝置在使用無氯致冷劑時可靠性仍很高，這樣可極早地減少對地球環(huán)境所造成的惡劣影響，將來也是如此，雖然能靈活運(yùn)用致冷、空調(diào)器的機(jī)能，但仍能保護(hù)地球環(huán)境。
文檔編號F25B1/04GK1108750SQ9412049
公開日1995年9月20日 申請日期1994年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月20日
發(fā)明者早瀨功, 小田島毅, 幸野雄, 關(guān)上和夫, 大島健一 申請人:株式會社日立制作所