專利名稱：封閉型壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地是涉及一種封閉型壓縮機(jī)，特別是和制冷設(shè)備一起使用的一種封閉型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。
參考圖5，來說明一般的封閉型壓縮機(jī)。在冰箱，空調(diào)等設(shè)備所用的封閉型壓縮機(jī)中，一臺往復(fù)式壓縮機(jī)包括，一個封閉的容器1，它把壓縮機(jī)構(gòu)2和電機(jī)3罩在里面，制冷機(jī)油4貯存在封閉容器底部?；钊?可滑動地裝在壓縮機(jī)構(gòu)2中汽缸7的缸孔中，該活塞6在汽缸中由于轉(zhuǎn)軸5的偏心部分(曲柄銷)5a的偏心轉(zhuǎn)動而作往復(fù)運(yùn)動，該轉(zhuǎn)軸傳遞著電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由此產(chǎn)生了制冷劑氣體的吸氣，壓縮，排氣。
此外，一個排氣孔11配置在面對活塞6的汽缸蓋8上的一個位置上，這個排氣孔11是由一導(dǎo)閥9形成的排氣閥來開啟和關(guān)閉的。
這種一般的封閉型壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)有一個問題，就是由在汽缸蓋8中的排氣孔11和當(dāng)活塞達(dá)到頂部死點(diǎn)位置時，汽缸蓋8和活塞6之間的頂部余隙形成的間隙形成了有確定容積的余隙容積。這個體積大約占理論排氣量的0.5～2%，它構(gòu)成了降低壓縮機(jī)容積效率的一個因素，特別是排氣孔11的容積約占整個余隙容積的50～60%時更是如此。
為了消除在上述先有技術(shù)中產(chǎn)生的余隙容積的問題，發(fā)明人在日本專利申請第3-51111號(1991年3月15日申請)中提出了一種改進(jìn)方案，它包括一個形成在活塞上的凸?fàn)铙w并與氣缸孔相匹配，因此當(dāng)活塞達(dá)到頂部死點(diǎn)位置時，減小了余隙容積。然而，這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)活塞6接近頂部死點(diǎn)位置時，在活塞上凸?fàn)铙w和缸蓋排氣孔11之間氣流通道中流過的氣流速度異常地增大了。此外，還產(chǎn)生異常的壓力損失。因此，有必要進(jìn)一步研究在凸?fàn)铙w和排氣孔11之間所形成的氣體通道。
本發(fā)明提出了避免上述現(xiàn)有技術(shù)中上述問題出現(xiàn)的方法。其目的是提供一種封閉型壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)在試圖采用活塞頂部的凸?fàn)铙w來減小余隙容積時，能夠避免壓力損失的增加和產(chǎn)生過大的氣體流速帶來的問題并能有效地利用具有凸?fàn)铙w的活塞。
達(dá)到上述目的的首要條件是降低通過排氣孔的氣流速度，使其達(dá)到或低于通過排氣閥閥隙時的流速。第二個條件是降低壓力損失到最低程度?？紤]到這些條件，需要確定活塞凸?fàn)铙w和排氣孔的形狀。
當(dāng)在這樣的條件下確定活塞凸?fàn)铙w和排氣孔的形狀時，相應(yīng)部位的尺寸比被限制成一定值。當(dāng)采用不是上述確定值的比值不能滿足上述條件，或者如果要滿足上述條件，會在活塞凸?fàn)铙w和排氣孔之間產(chǎn)生過大間隙以致不可能有效地減少排氣孔的容積時。就會導(dǎo)致采用具有凸?fàn)铙w的活塞達(dá)不到預(yù)期目的的情況出現(xiàn)。
按照本發(fā)明，提供了一種封閉往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，它包括一個罩在一個封閉容器中的，并適于由一電機(jī)驅(qū)動來壓縮制冷氣體的壓縮機(jī)構(gòu)，該壓縮機(jī)構(gòu)包括一個氣缸，一個在氣缸中往復(fù)運(yùn)動的活塞和一個氣缸蓋，氣缸蓋具有一個形成在其中的面對相應(yīng)活塞頂部配置排氣孔，其特征在于，該活塞具有一形成在活塞頂面上，基本上呈截頭圓錐體的凸?fàn)铙w，并且當(dāng)該活塞至少靠近其頂部死點(diǎn)一個位置時，該凸?fàn)铙w適于插入排氣孔，排氣孔的深度(T)尺寸基本上等于該凸?fàn)铙w的高度(h)并且其尺寸比d1∶d2∶d3∶d4＝1.3-1.4∶1∶1.5-1.7∶1.0-1.1和h/{(d1-d2)/2}＞h/{(d3-d4)/2}其中d1是凸?fàn)铙w大處直徑，d2是凸?fàn)铙w小處直徑，d3是排氣孔大處直徑，d4是排氣孔小處直徑，由于活塞凸?fàn)铙w和排氣孔的尺寸比是按如上指出的比值確定的，因此在排氣孔處的氣流速度不比在閥隙處的氣流速度高，并且壓力損失降到最低程度的要求通過有效地消除余隙容積的主要部份得到滿足。從而顯示出了具有凸?fàn)铙w的活塞的預(yù)期功能。
上述的以及其他目的，本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)，通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的討論將變得更明顯。


圖1是一臺本發(fā)明的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)實(shí)施例的垂直剖面圖。
圖2是圖1所示的壓縮機(jī)的活塞凸?fàn)铙w和排氣孔放大的截面圖。
圖3a和3B是用來說明確定活塞，凸?fàn)铙w和排氣孔的基本尺寸的截面圖。
圖4表示一轉(zhuǎn)軸的曲柄旋轉(zhuǎn)角度與在閥隙處氣流速度及其壓力損失關(guān)系的曲線圖。
圖5是一般的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的垂直剖面圖。
下面參照圖1到圖4來說明本發(fā)明的一個實(shí)施例。注意，圖1到圖3中與圖5中標(biāo)有相同標(biāo)號的部位，表示與圖5所示現(xiàn)有技術(shù)中的部位相似或相等，在下文中對這些部位的描述將被省略。
按照本發(fā)明的封閉型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)包括一個形成在活塞6頂面上的一個凸?fàn)铙w10，該凸?fàn)铙w與壓縮機(jī)構(gòu)2的汽缸蓋8上形成的排汽孔對準(zhǔn)。
從圖2和圖3可明顯看出，該凸?fàn)铙w10是一個截頭圓錐體。作為容納這個凸?fàn)铙w的排氣孔11是由汽缸蓋8上形成的截頭圓錐狀通孔構(gòu)成。如圖2所示，凸?fàn)铙w10具有自活塞6頂面算起的高h(yuǎn)，一個大直徑d1和一小直徑d2。另一方面，排氣孔11有一由缸蓋8厚度所確定的深度T，一個大直徑d3和一個小直徑d4。凸?fàn)铙w10的高度h等于或略小于排氣孔11的深度T。
圖3說明一種狀態(tài)，即活塞在一個壓縮行程中正靠近它的頂部死點(diǎn)，凸?fàn)铙w正要占據(jù)排氣孔的空間。在壓縮行程的這一階段，排氣閥9已經(jīng)由于自活塞6，氣缸7，和缸蓋8之間所確定的壓縮空間通過排氣孔排出的排氣壓力作用，已從氣缸外表面上的閥座上離開，由此而形成閥隙。
從活塞6的凸?fàn)铙w10開始進(jìn)入排氣孔11的時刻到達(dá)它的上死點(diǎn)為止的這段時間內(nèi)，凸?fàn)铙w10外周面和排氣孔的內(nèi)周面之間所確定的環(huán)形氣流通道13的截面積是變化的。這種變化發(fā)生的不同形式取決于活塞凸?fàn)铙w10的直徑d1和d2以及排氣孔11直徑d3和d4的取值。為了消除壓力損失和通過環(huán)形氣流通道13時過大的氣流速度，這個氣體通道13截面積應(yīng)當(dāng)隨壓縮空間12的容積變小而變小。
發(fā)明人進(jìn)行計(jì)算，分析了在活塞6凸?fàn)铙w開始插入排氣孔11到活塞6運(yùn)動結(jié)束到達(dá)其頂部死點(diǎn)為止的期間內(nèi)環(huán)形通道13的截面積和壓縮空間12的容積的變化。
假設(shè)t是時間和A(t)是在指定時刻t時氣體通道13的截面積(參見圖3B)，還假設(shè)V(t)是在此時刻的排氣容積(壓縮空間12的容積)(參見圖3A)。用t+△t表示從該時刻剛過一個短時間的時間點(diǎn)，在此時間點(diǎn)上氣流通道13的截面用A(t+△t)表示，排氣容積用V(t+△t)表示，此時氣體通過氣流通道13的瞬時排氣流速，用下公式給出V＝ (V(t)-V(t+△t))/(A(t).△t) ＝ (V(t))/(A(t))圖4表示了以這個公式為基礎(chǔ)的分析結(jié)果。
在圖4曲線圖中，橫座標(biāo)表示轉(zhuǎn)軸的曲柄5a旋轉(zhuǎn)角，縱座標(biāo)表示排氣速度(排氣孔氣體流速)和壓力損失。表明采用本發(fā)明和不采用本發(fā)明(圖4中以“另一實(shí)例”表示)兩種情況進(jìn)行比較。
在采用本發(fā)明的情況下，用來確定截頭圓錐體的活塞凸?fàn)铙w10和排氣孔的錐度的公式是h/{(d1-d2)/2}＞h/{(d3-d4)/2}。尤其當(dāng)尺寸比d1∶d2∶d3∶d4被確定為等于1.36∶1.0∶1.61∶1.07時，證實(shí)氣體排氣流速和壓力損失兩者都顯示出最佳值，圖4中用實(shí)線表示。在另一實(shí)例中，公式是，h/{(d1-d2)/2}＜h/{(d3-d4)/2}。在這個例子中，當(dāng)尺寸比d1∶d2∶d3∶d4＝1.15∶1.0∶1.21∶1.06時，通過氣流通道13的排氣流速被限制在小于通過閥隙的氣體流速的情況是不曾出現(xiàn)的，這可由圖4看出。此外，壓力損失大于本發(fā)明損失的十倍還多。由此證明，不能采用這樣的尺寸比。
盡管圖4中實(shí)線表示按照所述的實(shí)例中采用的尺寸比d1∶d2∶d3∶d4＝1.36∶1.0∶1.61∶1.07產(chǎn)生的壓力損失和排氣孔流速，然而用虛線表示的范圍和陰影部份實(shí)際上是更可取的。尺寸比d1∶d2∶d3∶d4最好落入1.3～1.4∶1.0∶1.5～1.7∶1.0～1.1的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種封閉型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，它包括一個罩在一個封閉容器(1)中的，并由一電機(jī)(3)驅(qū)動來壓縮制冷氣體的壓縮機(jī)構(gòu)(2)，該壓縮機(jī)構(gòu)包括一個氣缸(7)，一個在該汽缸中往復(fù)運(yùn)動的活塞(6)和一個氣缸蓋(8)，該氣缸蓋具有一個形成在其中的面對相應(yīng)活塞頂部配置的排氣孔(11)，其特征在于，該活塞具有一形成在活塞頂面上基本上呈截頭圓錐體的凸?fàn)铙w(10)，并且當(dāng)該活塞至少靠近其頂部死點(diǎn)的一個位置時，該凸?fàn)铙w適于插入排氣孔(11)，該排氣孔的深度尺寸(T)基本上等于該凸?fàn)铙w(10)的高度(h)，并且其尺寸比d1∶d2∶d3∶d4=1.3～1.4∶1∶1.5～1.7∶1.0～1.1∶且h/{(d-d2)/2}＞h/{(d3-d4)/2}其中d1是該凸?fàn)铙w(10)的大處直徑，d2是該凸?fàn)铙w的小處直徑，d3是該排氣孔(11)的大處直徑，d4是該排氣孔的小處直徑。
全文摘要
一種封閉型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)(12)，具有一個氣缸蓋(8)，其內(nèi)有一面對活塞(6)頂面的截頭圓錐狀排氣孔(11)，該活塞在氣缸(7)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，其頂面有一個基本呈截頭圓錐狀的凸?fàn)铙w(10)，適于在活塞至少在靠近上死點(diǎn)的一個位置時能插入排氣孔。排氣孔的深度(T)基本上等于凸?fàn)铙w(10)的高度(h)，當(dāng)凸?fàn)铙w大、小直徑分別是d
文檔編號F04B27/08GK1070719SQ9210888
公開日1993年4月7日 申請日期1992年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月9日
發(fā)明者小田島毅, 石山明彥 申請人:株式會社日立制作所