专利名称：振动式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在冷冻冷藏装置和空调机等用的振动式压缩机。
在冷却循环等系统中使用的压缩机，以往使用的致冷剂以CFC-12(二氯二氟甲烷、CCl2F2)及HCFC-22(一氯二氟甲烷、CHClF2)为主，但由于破坏臭氧层从对人体、生物的影响及地球温暖化的角度出发，而使用在分子内不含氯(Cl)原子的HFC致冷剂、如HFC-134a(1，1，1，(1，1，1，2-4氟乙烷CH2FCF3)等致冷剂。
从而近年，如特开平8-200224号公报记载的那样，在往复式压缩机、旋转压缩机、涡轮压缩机、螺旋板压缩机中开始使用丙烷、异丁烷等可燃性致冷剂及自然致冷剂。
同时，作为所述以外的压缩机，振动式压缩机已在实开昭58-116784号公报记载。
以下，边参照图面边对以往的振动式压缩机进行说明。
图6中显示以往的振动式压缩机，在压缩机构造部1由马达3、汽缸5、轴座6、活塞8、汽缸盖10、共振弹簧11组成，由悬挂弹簧(图中未示出)在密闭箱2内作弹性支撑。马达3由定子4和转子7组成，转子7固定在活塞8上。
汽缸5、轴座6、活塞8被沿轴方向可移动地支撑着。共振弹簧11一端固定在马达3的转子7上，另一端固定在轴座6上，一部分浸入贮留在密闭箱2内的润滑油12内。8a是由汽缸5、活塞8构成的压缩室，从活塞8内的吸入孔8b导入压缩室8a的致冷剂气体由活塞8的往复运动而压缩。
同时，在密闭箱2内的下部贮留的润滑油12，通过伴随活塞8的轴方向往复运动的共振弹簧11的伸缩运动而被搅拌，在密闭箱2内飞散，润滑活塞8和汽缸5间的滑动部，并润滑活塞8和轴座6间的滑动部。
使用的致冷剂，冷却系统主要是从很早以前使用的CFC-12及HCFC-22，润滑油12主要用矿物油。
同时，构成汽缸5、活塞8、轴座6等的滑动部的滑动材料，使用铸铁材料或铝合金，进行磷酸锰形成薄膜的表面处理的情况较多。
然而，所述以往的振动式压缩机使用的润滑油12，同时，无论使用自然致冷剂、可燃致冷剂那种方式，如在往复式压缩机、旋转压缩机、涡旋压缩机、螺旋板压缩机的压缩机中，均使用着某种润滑油。因此，由于使用润滑油12，在冷却系统中，有可能热交换效率低下，冷却系统的效率变低。
同时，作为致冷剂使用丙烷、异丁烷、二氧化碳等的自然致冷剂、可燃性致冷剂的压缩机，譬如将以往某种振动式压缩机中使用所述致冷剂的情况作为一例考虑，自然致冷剂、可燃致冷剂溶解到压缩机内部等润滑油12里，特别是碳化氢比其他致冷剂溶解于润滑油12中的量多。为此，冷却系统中必要的致冷剂量比不用润滑油12的冷却系统，溶解入润滑油中的量要多，特别是碳化氢，致冷剂有必要考虑到要更多。
当更多地使用自然致冷剂、可燃性致冷剂时，不仅使成本变高，并且万一致冷剂泄漏，发生火灾、爆炸的可能性变高。
另外，在振动式压缩机中，压缩机造构部1以往都是同样地横方向安置，在活塞8和汽缸5，活塞8和轴座6等的滑动面处，由于活塞8及马达3的转子7的自重等有侧压负重作用。因此，滑动损失大，当不使用充填润滑油时，则有在滑动面发生磨耗、烧结的可能。
本发明是鉴于以往技术所具的问题点，在降低冷却系统中使用的致冷剂的同时，在冷却系统中谋图提高热交换率，并以提供使冷却系统全体效率提高的价低且安全性、可靠性高的振动式压缩机为目的。
为达到所述目的，本发明振动式压缩机的特征在于，具有密闭箱和在该密闭箱内纵方向安置并且压缩和排出致冷剂的压缩构造部，不充填润滑油，作为所述致冷剂可使用可燃性致冷剂也可用自然致冷剂。
按所述的构成，由于不使用润滑油，冷却系统中的热交换率提高，冷却系统全体的效率提高。并且，由于致冷剂在润滑油里不溶解，所以降低冷却系统中使用的致冷剂量，不仅成本下降，而且万一致冷剂泄漏时的火灾、爆炸的可能性也降低，使安全性提高。
作为致冷剂使用丙烷、异丁烷、二氧化碳，没有臭氧层破坏的问题，并提高安全性。
在压缩机构造部的滑动面，进行聚四氟乙烯、二硫化钼或防蚀铝的表面处理，即使不用润滑油，也由于表面处理剂所具的自润滑作用等，防止活塞及汽缸的滑动面的异常磨耗，提高可靠性。同时，由于进行表面处理，滑动面的磨耗系数下降，滑动损动减少，压缩机的效率提高。
本发明另一例的振动式压缩机，其特征在于，具有密闭箱、在该密闭箱内横方向安置并且压缩和排出致冷剂的压缩构造部和有降低加在该压缩机构造部的滑动面的侧压负重的机构，不充填润滑油，作为所述致冷剂可以使用可燃性致冷剂及自然致冷剂其中之一。
按所述的组成，由于不使用润滑油，可提高冷却系统里的热交换效率，提高冷却系统全体的效率。并且，由于致冷剂不溶解于润滑油，所以降低冷却系统中使用的致冷剂量，不仅成本下降，万一致冷剂泄漏时的火灾、爆炸的可能性也降低，使安全性提高。
下面，对附图进行说明。
图1是本发明实施例1的振动式压缩机的纵剖面图。
图2是本发明实施例2的振动式压缩机的纵剖面图。
图3是本发明实施例3的振动式压缩机的纵剖面图。
图4是本发明实施例4的振动式压缩机的纵剖面图。
图5是图4所示活塞外周部的扩大图。
图6是以往的振动式压缩机的纵剖面图。
以下，参照图就本发明的振动式压缩机实施例进行说明。
实施例1图1示出有关本发明实施例1的振动式压缩机，压缩构造部1在密闭箱2内沿纵方向安置。压缩机构造部1由马达3、汽缸5、轴座6、活塞8、汽缸盖10、共振弹簧11构成，由悬挂弹簧(图中未示出)，在密闭箱2内弹性地支撑。马达3由定子4和转子7组成，转子7固定于活塞8上。
活塞8由在轴方向上滑动自由的汽缸5和轴座6支撑。共振弹簧11其一端固定于马达3的转子7，另一端固定于轴座6。8a是由汽缸5和活塞8组成的压缩室，由在活塞8的轴方向上穿设的吸入孔8b导向压缩室8a的致冷剂气体通过活塞8的往复运动而被压缩。
并且，由压缩机构造部1压缩，排出的致冷剂为丙烷、异丁烷、二氧化碳等的可燃性致冷剂及自然致冷剂，不充填润滑油。
在所述组成的振动式压缩机中，活塞8通过马达3直接在轴方向往复运动，并且，边接受由共振弹簧11的轴方向弹力边在汽缸5及轴座6内往复滑动，因而活塞8由马达3及共振弹簧11仅在轴方向上有力的作用。同时，在活塞8的端面，有由压缩室8a内的气体的气压负重及由密闭箱2内的气体的气压负重作用，这些也是轴方向的负重。而且，压缩构造部1因是纵方向安置的，在活塞8由重力对于轴方向没有直角方向的侧压负重作用，在活塞8、汽缸5及轴座6的滑动部，形成没有侧压负重作用的轴方向往复滑动。
从而，在活塞8、汽缸5及轴座6等的滑动部，即使没有润滑油，在确保半径方向细小的缝隙的同时，可不发生磨耗及挫伤地运转。进而，在冷却系统中，因没有使用润滑油，使冷却系统的热交换效率提高，冷却系统全体的效率提高。
并且，从地球环境保护的观点出发，而将所希望使用的丙烷、异丁烷、二氧化碳等自然致冷剂、可燃性致冷剂作为致冷剂使用，因不使用润滑油，就没有致冷剂溶解于润滑油的情况。为此，在冷却系统中必要的致冷剂量，比用润滑油的冷却系统用量，要少去溶解于润滑油中的量。特别是炭化氢比其他的致冷剂溶解于润滑油的量多，其致冷剂量减少的效果也大。
从而，作为冷却系统使用的自然致冷剂、可燃性致冷剂的使用量可减少，而不仅降低成本，也减少万一致冷剂泄漏时的火灾、爆炸的可能性。
另外，从冷却系统的压缩机设置空间等情况看，在希望纵方向安置压缩构造部的情形，使用与本实施例关联的振动式压缩机是所期望的。
实施例2图2示出关于本发明实施例2的振动式压缩机，与图1的振动式压缩机同样，压缩构造部1在纵方向安置在密闭箱2内。
图2的振动式压缩机的组成，因与图1的振动式压缩机的组成基本相同，以下记载其不同之处。
在本实施例中，代替图1所示的轴座6和共振弹簧11，而使用板弹簧等弹簧体13，其内周部连接活塞8，外周部连接设在汽缸5上的弹性固定材料14上。因此，活塞8通过弹性体13在轴座的半径方向上支撑的同时，伴随活塞8轴方向的变位，承受轴方向的弹性力。同时，滑动部仅是活塞8和汽缸5，与实施例1相比滑动部要少。
在所述的组成中，活塞8由马达3直接作轴方向往复运动，由弹性体13边承受轴方向的反发力，边在汽缸5内滑动，活塞8由马达3仅有轴方向的作用力。
与实施例1同样，因而活塞8上不加侧压负重，在活塞8和汽缸5的滑动部，既使没有润滑油，经常确保半径方向的小缝隙，能够不发生磨耗及挫伤地运转。特别是，因滑动部仅有活塞8和汽缸5变少，没有润滑油的运转比实施例1更容易。
实施例3图3示出本发明实施例3的振动式压缩机，压缩构造部1在密闭箱2内横向安置。
图3的振动式压缩机，虽然与图1的振动式压缩机安置状态不同，但因基本组成相同，以下只记载其不同点。
在本实施例中，在汽缸15上设置了降低活塞8的滑动部的侧压负重的机构16。具体地，在汽缸15的滑动部的内周部15a设有环状沟16a，而且一端连通汽缸盖10内的高压部10a，另一端连通汽缸15的环状沟16a，形成连通路16b。
在所述组成的振动式压缩机中，活塞8由马达3直接在轴方向往复运动，滑动于汽缸15及轴座6内，所以在活塞8由马达3有作用于轴方向的力。并且，压缩构造部1因与以往相同地横方向安置，活塞8由重力对于轴方向有直角方向的侧压负重作用。
然而，由活塞8的往复运动被压缩，在汽缸盖10内排出的高压致冷剂，通过连通路16b由于汽缸15的内周部15a的环状沟16a内的压差而排出。即、汽缸15和活塞8的滑动部的半径方向很小的缝隙处高压的致冷剂排出，这个高压的致冷剂承受活塞8的侧压负重，具有所谓空气轴承的功能。
从而，压缩构造部1沿横方向安置，在活塞8上对轴方向即使有直角方向的自重作用，由于空气轴承而作用于活塞8的滑动部的侧压负重也能够大幅降低。因此，即使压缩机构造部1与以往同样沿横方向安置，在活塞8和汽缸5等的滑动部，没有润滑油，经常确保半径方向上很小的缝隙，也能够不发生磨耗及挫伤而运转。
另外，在本实施例中，作为降低滑动部侧压负重的机构16，将空气轴承设在汽缸15侧，即使设置在活塞8及轴座6，当然也能得到同样的效果。
再有，代替空气轴承，在活塞8和汽缸15及轴座6间的滑动部，由活塞8的往复运动，作为动压发生的机构，设置所谓动压沟当然也可以得到同样的效果，同时这以外的结构、构造如是能够降低活塞8的滑动部的侧压负重的构造的话，同样可以实施。
活塞8用铝那样的比重小的材料形成，对马达3的转子7实行轻量化，由于往复运动的可动部轻量化，能够降低活塞8的滑动部的侧压负重。
进而，从冷却系统中压缩机设置空间等出发，在希望横方向的压缩构造部配置的情况中，使用本实施例中的振动式压缩机是所理想的。
实施例4图4示出本发明实施例4的振动式压缩机，图5是图4的A部的扩大图。
本实施例的振动式压缩机，与实施例2的振动式压缩机基本组成类似，在活塞17的滑动部表面使用聚四氟乙烯，二硫化钼、防蚀铝无论哪一个进行表面处理，形成表面处理层18这一点上不同。
汽缸5和活塞17的组装精度及加工精度差为起因时，滑动面易发生挫伤等，运转中的某些原因在活塞17的滑动面发生侧压负重，但由聚四氟乙烯、二硫化钼、防蚀铝的表面处理层18所具有的润滑作用等，即使不使用润滑油，也能防止在活塞17及汽缸5的滑动部的异常磨耗。
另外，由表面处理层18与汽缸5的摩擦系数下降，滑动损失降低，可提高压缩压的效率。
另外，在本实施例中，在活塞的滑动面进行了表面处理，但如在汽缸的滑动面进行同样的表面处理，可得到同样的效果。
进而，在实施例1及实施例3的振动式压缩机中，对活塞、汽缸及轴座等的滑动部进行同样的表面处理能得到同样的效果。
权利要求
1.一种振动式压缩机，具有密闭箱和在该密闭箱内沿纵方向安置并且压缩排出致冷剂的压缩构造部，不充填润滑油，作为所述致冷剂可以使用可燃性致冷剂和自然致冷剂中任何一种。
2.按照权利要求1所述的振动式压缩机，作为致冷剂使用丙烷、异丁烷、二氧化碳其中之一。
3.按照权利要求1或2所述的振动式压缩机，在所述压缩构造部的滑动面用聚四氟乙烯、二硫化钼、防蚀铝其中之一进行表面处理。
4.一种振动式压缩机，具有密闭箱、在该密闭箱内沿横方向安置、并且压缩排出致冷剂的压缩构造部和并有降低加于该压缩构造部的滑动面的侧压负重的机构，不充填润滑油，作为致冷剂使用可燃性致冷剂和自然致冷剂其中之一。
5.按照权利要求4所述的振动式压缩机，使用丙烷、异丁烷、二氧化碳其中之一作为致冷剂。
6.按照权利要求项4或5所述的振动式压缩机，在所述压缩构造的滑动面用聚四氟乙烯、二硫化钼、防蚀铝其中之一进行表面处理。
全文摘要
一种由压缩构造部压缩排出致冷剂的振动式压缩机,不充填润滑油,作为致冷剂通过使用丙烷、异丁烷、二氧化碳等可燃性致冷剂及自然致冷剂,在提高系统效率的同时,降低了使用致冷剂的量。
文档编号F25B1/00GK1328619SQ99813840
公开日2001年12月26日 申请日期1999年11月30日 优先权日1998年12月1日
发明者森田一郎, 小林正则, 稻垣耕, 片山诚, 林阳 申请人:松下冷机株式会社