密闭式电动压缩机的制作方法

文档序号:7288379
专利名称:密闭式电动压缩机的制作方法
技术领域
本发明涉及在使用1,1,1,2-四氟乙烷(以下称作R134a)等不含氯的氟碳氢类冷媒或者其混合冷媒的冷媒压缩机中,同时使用以多元醇醚类油为基油的润滑油作为冷冻机油的密闭式电动压缩机。
电冰箱、自动售货机以及低温商品陈列箱用的压缩机多数采用二氯二氟甲烷(以下称作R12)这种以往的冷媒。但该种R12由于有破坏臭氧层的问题而成为限制使用的对象。另外,人们也在探讨用以R134a为代表的不含氯的氟碳氢类冷媒(HFC-Hydrofluorocarbon,FC-fluorocarbon)作为R12的替代冷媒(例如特开平1-271491号公报)。
电动冷媒压缩机的结构一般是在压缩机壳体内安装着作为动力源的马达、和在该马达的驱动下对气体冷媒进行压缩排出或吸入的压缩机元件。
其中有一种类型的压缩机是将由定子和转子构成的马达用螺旋弹簧等支承件悬空地安装在压缩机壳体内,比如实公平1-30631号公报便公开了该种类型的压缩机。
另外,为了向压缩机供电,如特公昭61-56438号公报所示,在压缩机的托架上穿过该托架地装设着用于与外部电源连接的接线柱,用导线将该接线柱和马达定子的绕组连接起来。其中,导线与定子绕组以缠绕形式连接,而与接线柱之间则是通过插入设在导线顶端的连接器来连接的。
然而,由于冷媒R134a与目前使用的矿物油或烷基苯油等冷冻机油之间的相溶性差,油向压缩机的回流不良,以及从静止状态再起动时容易吸入分离油等原因,从而导致产生压缩机润滑不良的问题。
为此,本发明的发明人曾考虑过采用与R134a冷媒具有相溶性的多元醇酯类油作为冷冻机油,但发现在冷媒压缩机中采用该多元醇酯类油时,会因遇热后分解生成脂肪酸而腐蚀滑动构件,从而导致磨损。
本发明的发明人还以R134a作冷媒、以多元醇酯类油作冷冻机油,将二者同时应用于冷媒压缩机,经过反复研究,结果发现,除了有上述问题以外,还发现有以下问题多元醇酯类油会受水分影响发生水分解而使总酸值上升,生成金属皂並形成浆液,从而对冷冻循环产生不良影响;此外,受到氧和氯的影响,造成分解、氧化不良,发生聚合反应,並生成金属皂和高分子浆液,从而对冷冻循环产生不良影响此外,HFC类冷媒的电绝缘性差,而多元醇酯类油具有容易吸水的特性。而且,组装有冷媒压缩机的冷冻装置如果浆液等不纯物增多,就会使毛细管等堵塞,从而降低冷冻能力。
本发明是为解决上述问题而为的,目的是提供一种在使用不含氯的氟碳氢类冷媒(如R134a、R125、R32单体或者其混合冷媒)並以与上述冷媒具有相溶性的多元醇酯类油等极性高的油作为冷冻机油时,能够解决上述问题並能使冷媒压缩机的各个构件不会产生不妥的高性能密闭式电动压缩机。
如权利要求1所述的本发明的密闭式电动压缩机,将不含氯的氟碳氢类冷媒、和以多元醇酯类油或多元醇醚类油等极性高的油为基油的冷冻机油封入密闭容器中,并且将压缩部和电动机部收容在该密闭容器中,在密闭容器上安装有向上述电动机部供电的端子,上述电动机部的导线通过一个连接器连接在该端子上。所述连接器的壳体用聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚萘二甲酸丁二醇酯的合成树脂形成,接在上述端子上的上述连接器的端子是以磷青铜为母材、对其表面通过电镀工序加以无氯镀锡而形成的。
如权利要求2所述的本发明的密闭式电动压缩机,将不含氯的氟碳氢类冷媒、和以多元醇酯类油或多元醇醚类油等极性高的油为基油的冷冻机油封入密闭容器中,并且将压缩部和电动机部收容在该密闭容器中,在构成所述电动机部的定子的电磁钢板上塗有有机类和无机类薄膜,对所述定子的绕组,在其下层塗上H聚酯,在上层塗上含自润滑材料的聚酰胺亚胺绝缘材料,或者在下层塗上酰胺酯,在上层塗上含自润滑材料的聚酰胺亚胺绝缘材料,并且在上述绕组的制造工序中不使用卷绕油,或者塗敷烷基苯油,而且,在制造定子的工序中,在插入绕组时滴入或向毛毡衬垫塗敷烷基苯油。
如权利要求3所述的本发明的密闭式电动压缩机,将不含氯的氟碳氢类冷媒、和以多元醇酯类油或多元醇醚类油等极性高的油为基油的冷冻机油封入密闭容器中,并且将压缩部和电动机部收容在该密闭容器中,对所述电动机部的定子的引出线和导线的连接以焊接、铆接或软钎焊进行,在进行软钎焊时,焊剂以不含氯的异丙醇与乙醇的混合物为主要成分。
如权利要求4所述的本发明的密闭式电动压缩机,将不含氯的氟碳氢类冷媒、和以多元醇酯类油或多元醇醚类油等极性高的油为基油的冷冻机油封入密闭容器中,并且将压缩部和电动机部收容在该密闭容器中,捆束所述电动机部定子的绕组的捆束线用聚对苯二甲酸乙二醇酯为原材料,经过了沸水洗涤或热处理,所述绕组的绝缘材料是从聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯中选取的。
本发明由于具有以上的构成,从电绝缘性来说,能够抑制从绝缘纸等绝缘材料析出低聚物,並在编组导线时,能去除带电防止剂等工程油,在电动机部的绕组工序和制造工序中,能大幅减少与HFC类冷媒没有相溶性的油,另外,能大幅减少电动机部附着物中的非溶解成分,在使用HFC(例如R134a、R125、R32单体或其混合冷媒)作为冷媒,並使用与其有相溶性的多元醇酯类油等极性高的油作冷冻机油时,也能提供不会使压缩机的各个电机部件产生问题的高性能密闭式电动压缩机。
以下简要说明附图。
图1是显示本发明压缩机整体结构的正面断面图。
图2是显示本发明压缩机整体结构的侧面局部断面图。
图3是显示本发明压缩机整体结构的俯视图。
图4是显示本发明压缩机主要部分的分解斜视图。
图5是显示本发明压缩机主要部分的分解斜视图。
图6是显示包括本发明压缩机在内的冷冻循环的图。
以下结合


本发明的实施例。
图1至图3是显示压缩机1000结构的图,其中图1是其正面断面图,图2是其侧面的部分断面图,图3是其俯视图。在这些图中示出的组装体的构成是,通过从提供电源的供电部100提供电力来驱动电动机部200,借助与该电动机部200连接的往复压缩部300,将从吸入部600的吸入通路经由阀装置500吸入的冷媒、例如氟里昂加以压缩后,从排出部700的排出通路排出。该组装体借助缓冲支承部800,被弹性地安装收容在密闭容器900的内部。
而且还构成为能使借助自润滑部400储存在密闭容器900底部的润滑油401,在电动机部200往复压缩部300的机械运动部分进行循环润滑。
图4以及图5是显示图1至图3所示密闭式电动压缩机的主要部分的斜视图。带有标号的各个工作部件按图中点划线所示那样组装,並用必要的固定螺丝和固定弹簧类加以安装固定或嵌合。
定子210、转子220、转子轴230以及轴承架240组装成一体后构成为电动机部200,通过连接器250与供电部100连接。
辅助框架810固定在定子210的上端,螺旋弹簧830以及弹簧卡圈820组装成整体后,上方与安装在轴承架240和辅助框架810上的导向销811卡合,下方与安装在下侧容器910内的导向销840卡合,从而构成支承部800。
转子轴230的顶端部分与半月状平衡盘231共为一体地形成,通过在与半月状平衡盘231相反的一侧设置偏心销310,构成了使偏心销310沿着圆形轨迹运动的运动机构。
被偏心销310驱动的部分如图5所示,在T形曲柄筒330的横向筒部分331的上下设有长孔331A,並在筒内装有滑动筒320,通过将偏心销310经由下方侧的长孔331A嵌入滑动筒320的轴承孔321内,而在滑动筒320上构成了能使T形曲柄筒330的纵向筒部分332作直线往复运动的运动机构。
在纵向筒部分332上,呈冠状地嵌入活塞340,活塞340通过在汽缸350的汽缸孔351内进行往复运动而起到压缩作用,从偏心销310至汽缸350部分构成了往复压缩部300。
与汽缸350相接,安装有阀装置500。阀装置500以吸入侧阀体510、阀座520、簧片阀530、抑制反弹片(在本发明中称作阀衬片)540以及衬垫550为主体构成,並将这些部分夹在汽缸350的端面352和构成排出部700的基板710的端面713之间后,用固定螺丝加以固定组装而成,同时形成了图中由右向左的箭头所示的吸入通路,以及形成了图5中由左向右的箭头所示的排出通路。
将阀衬片540设在簧片阀530的背面侧而形成了阀体560,所述阀衬片540通过反弹来抑制簧片阀530的打开,所述簧片阀530用于开关具有高速反复的排出压力和反压力的流体的排出口522。将该阀体560收容到阀座520的凹部523中后,用设在配置于阀体背面侧的基板710的端面713上的突起部分714来顶住它的一个端侧,以将其固定住。
在吸入侧阀体510上设有簧片阀511和排出孔512,所述簧片阀511是在平面状板簧、例如两面经过磨光加工的不锈钢薄板簧的中央附近处设置切口而形成的,所述排出孔512设在簧片阀511的根部侧,略大于后述的阀座520的排出口522。
簧片阀530是由平面状板簧、例如两面经过磨光加工的不锈钢薄板簧形成的,在它的一个端侧上具有向两侧伸出的2个支点部分531。阀衬片540是由平面状板簧、例如两面经过磨光加工的不锈钢薄板簧形成的,在其一个端侧上具有向两侧伸出的2个支点部分541。
阀座520是由厚金属板、例如不锈钢板形成的,收容簧片阀530和阀衬片540的凹部523通过冷锻形成,而且其两面经过磨光加工。另外在排出口522的周围形成有肋面,肋面部分经过磨光加工以形成簧片阀530的接触面,在没有形成凹部的平面部分上,在与吸入侧阀体510的簧片阀511相对应的位置上配置着吸入口521。
衬垫550设在阀座520和基板710之间,由树脂类材料的板、例如含有纤维的丁基橡胶板形成,並设有用于挤压簧片阀530和阀衬片540的支点部分的舌状部分551。在基板710的突起部分714的挤压下,该舌状部分551从与基板710相对的面开始变形。
设置能使从通路孔711排出的流体流出消音器部分720后再从排出管730排出的通路,以构成排出部700,所述消音器部分720具有能与流体振动产生的不同频率发生共鸣以进行消音的多个共鸣室。
通过将排出管730经由排出中继管750与设在下侧容器910中的排出管760连接而构成了排出通路,所述排出中继管750具有用于缓和压力变动的折迭部分740。
设在下侧容器910内的吸入管610与连接用吸入管620连接以构成吸入通路,然后,冷媒流体流过消音器部分630和共鸣室部分640后,到达吸入连接管650,通过将吸入连接管650与设在基板710上的连接孔670连接而构成吸入部600,所述消音器部分630设有用于过滤在冷媒流经的管路中混入的杂质的过滤器。
将上述各个部分组装之后,将密闭容器900的上侧容器920嵌合到下侧容器910中加以密闭后,便构成图1至图3所示的整体的密闭式压缩机1000。在这种状态下将润滑油401从设在下侧容器910上的润滑油供给栓460处注入到密闭容器900的底部450内,直到使设在底部450内的防扩散杯411浸在润滑油401中。
在防扩散杯411的中央部分有一个嵌合在电动机轴230下端的、带锥形孔的吸入口410,此外,由于电动机轴230的中空部分与润滑孔420、430和偏心销310的中空孔440相通,所以,在电动机轴230的高速旋转下,会在中空孔440的上方开放端出现由涡流导致的真空现象,在该真空现象的作用下,润滑油401被从吸入口410吸入,这样就构成了能使润滑油401在各个部分进行循环的自润滑部400。
图6是显示使用了如上述那样地构成的压缩机1000的冷冻装置所构成的冷冻循环A的图,该冷冻循环是用配管将压缩机1000、冷凝器C、减压装置D、蒸发器E、干燥器F、油泥收集器G连接起来构成的。其中,干燥器F是由公知的材料分子筛形成的,油泥收集器G是将活性氧化铝颗粒用粘结剂粘结形成的。
在冷冻循环A中封入的冷媒如果使用不合氯的氟碳氢类冷媒(HFC-Hydrofluorocarbon,FC-Fluorocarbon)、例如使用R134a时,润滑油401则使用由2价以上的多元醇与直链或支链的烷基类脂肪酸在无催化剂情况下聚合得到的化合物所构成的、流动点为-50℃、二液分离温度为-30℃、总酸值为0.01mgKOH/g以下、粘度在40℃时为32cst、粘度指数为95的多元醇脂油。
2价以上的多元醇例如有新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。直链或支链的烷基类脂肪酸有戊酸、己酸、庚酸、辛酸、新戊酸、新己酸、新庚酸、2-甲基己酸、2-乙基己酸、3,5,5-三甲基己酸等。
该润滑油401虽然与R134a的相溶性差,但其耐磨性、氧化稳定性和电绝缘性等良好,还可以与40℃时粘度为36.2cst的链烷(属)烃类或环烷烃类的矿物类油或者烷基苯类油等进行混合。矿物类油有Suniso-1GS(商品名)、烷基苯类油有Shrieve01-150(商品名)等。
进行混合时,多元醇酯类油的含有量需要至少10-15重量%,最好含有20重量%以上。
为了防止在长期保存时出现氧化退质,在该多元醇酯类油中添加了0.3wt%的2,6-二特丁基对甲酚(DBPC)这种苯酚类防氧化剂,为了防止水分解,还添加了0.25wt%的环氧类添加剂。
另外,根据需要,可在该多元醇酯类油中添加5ppm的苯并三唑(BTA)类铜钝化剂,以及添加1wt%的磷酸三(甲苯)酯(TCP)这种极压添加剂。
防氧化剂虽然也可以使用普通化合物,但最好是使用苯酚类防氧化剂,例如上述的2,6-二特丁基对甲酚、以及2,6-二特丁基苯酚、2,4,6-三特丁基苯酚等。
环氧类添加剂最好是使用苯基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、1,2-环氧环己烷等。
铜钝化剂最好使用苯並三唑类化合物,例如,5-甲基-1H-苯并三唑、1-二辛基氨基甲基苯并三唑等。
极压添加剂最好使用磷酸三酯类化合物,例如,除了上述的磷酸三(甲苯)酯外,还可使用磷酸三苯酯、磷酸三特丁基苯酯等。
封入冷冻循环A中的R134a被调整为纯度为99.97wt%、氯系冷媒混入量为56ppm。此外,冷冻循环A内的平衡水分(如下列式1所示)在运转初期状态被调整为150ppm。
式1 另外,冷冻循环中的干燥器F使用气孔直径约3A的吸水剂。冷冻循环A中的空气残留量被调整为循环内容积的0.005wt%。
此外,冷冻循A中的氧气残留量被调整为循环内容积的0.01vol%以下。
在加工或组装构成冷冻装置的压缩机1000和冷凝器C等时使用烷基苯硬质油(以下称为HAB)或酯类油,使用HAB时,将其使用量控制在向循环A内封入的油的总量的10%以内。
另外,相对于在循环A内封入的油18和R134a冷媒的总量,将残留在冷冻装置的构成部件中的氯的量控制在20ppm以下。
也就是说,相对于在循环A内封入的润滑油401和冷媒的总量,将循环A内封入的R134a冷媒中氯系冷媒(CFC、HCFC等)的混入量和残留在冷冻装置的构成部件中的氯的量的总量控制在100ppm以下。
润滑油401对往复压缩部300的铁类滑动构件即活塞340和汽缸孔351内之间的滑动面等进行润滑。一般来说,润滑油会随着从压缩机1000的排出管730排出的冷媒一起,由密闭容器900内被排往冷凝器C侧,但是,润滑油在冷媒压力高的高温区域内,会在冷媒的作用下在冷冻循环A中流动,而在冷媒压力低的低温区域内便会因油粘度增高而失去流动性,容易停滞在冷冻循环A中。也就是说,润滑油容易滞留在蒸发器E中。特别是与冷媒相溶性差的以往的链烷(属)烃类或环烷烃类的矿物类油或者烷基苯类油等的润滑油,由于冷媒不能使其凝固点温度降低,所以会使蒸发器E内的油粘度更高,并明显地失去了流动性。因此,以与特殊的R134a等冷媒具有相溶性的多元醇酯油为基油,再混合矿物油或烷基苯油等基油,便会弥补多元醇酯油的水解缺点,而且,通过混合,冷媒R134a等便会溶入混合油中,从而使其凝固点温度降低,抑制了粘度的上升,并使其在蒸发器E内的流动性不会受到破坏。
通过将多元醇酯类油在矿物油或烷基苯油中的混合量控制在10至50重量%,就更能保持混合油的化学稳定性。
以下结合图2说明本发明供电部的电机部件的构成。
在密闭容器900的下侧容器910的侧面,设有用于向电动机部200的定子210,具体地说是向定子绕组210a供电的密封端子150。端子150的销端子150a沿横向穿通下侧容器910,与端子150连接的连接器250安装在导线211的顶端,所示连接器250具有供上述那些销端子150a嵌入的孔。也就是说,销端子150a与连接器250的插座端子214嵌合。导线211与定子210各个相的定子绕组210a的引出线(图未示出)配线连接,并用绝缘保护套212包覆。
在密闭容器900内的底部储存着油18,所述油18是由三羟甲基丙烷或季戊四醇等3价以上的多元醇与直链或支链的烷基类脂肪酸在无催化剂情况下聚合得到的原料所构成的、流动点为-50℃、二液分离温度为-30℃、总酸值为0.01mgKOH/g以下、粘度在40℃时为32cst、粘度指数为95的多元醇脂油。
另外,在该压缩机1000中封入了不含氯的氟碳氢类冷媒,例如R134a单体或是R134a与R32和R125的非共沸混合冷媒。
R134a被调整为纯度是99.97wt%、氯系冷媒的混入量为56ppm。
上述连接器250的壳体是由聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯的合成树脂材料形成的。
连接在上述密封端子(气密端子)150的销端子150a上的连接器250的插座端子214是以磷青铜为母材、在电镀工序中进行不含氯的镀锡加工而形成的。
在编组上述导线211时,使用经过沸水洗涤的线或者原线,其油剂含量在0.2wt%以下。
在本实施例中,为了对导线211进行有效的脱油处理和防止导线在运转后发生收缩,事先在一定条件下进行热处理,以得到具有充分可挠性的导线211。
现具体说明如何处理导线211。将在制造之后尚未与端子150和定子绕组210a连接的导线211,也就是在原线状态下用90℃至120℃的热水进行洗涤,通过这种沸水洗涤,能容易地将附着在导线211上的油清除掉(油附着量为0.2wt%以下)。
然后,将经过沸水洗涤的导线211在空气中以约150℃的温度加热一定时间,例如1小时以上。
将导线211在空气中以约150℃的温度加热1小时以上之后,原线充分得到干燥,而且被加热到150℃时其总长度会收缩10至13%左右。
由于事先以高于运转时的120℃的氛围温度、即以150℃来进行加热处理,这样在以后运转时即使受到加热也不会再进一步收缩,从而可以得到具有充分可挠性的导线211。
经过上述处理之后,将具有不变可挠性的、加以改善了的导线211配线连接在端子150和定子210之间后,当压缩机1000在运转或运输过程中发生振动时,导线能利用其柔软的可挠性充分地吸收振动,不会象以往那样发生导线顶端的连接器从端子上脱落,或者因导线缠绕到马达上而产生故障等问题。
另外,在构成上述电动机部200的定子210的电磁钢板上塗敷了有机类和无机类的薄膜。该定子210的内径可以是未经抛光或者是将其非溶解成分的附着量限制在3mg以下。
另外,所采用的定子210的绕组210a是,在下层塗上H聚酯,在上层塗上含自润滑材料的聚酰胺亚胺绝缘材料,或者在下层塗上酰胺酯,在上层塗上含自润滑材料的聚酰胺亚胺绝缘材料,并且在绕组210a的制造工序中不使用卷绕油,或者塗敷烷基苯油,而且,在制造定子210的工序中,在插入绕组210a时滴入或向毛毡衬垫(从绕线轴向绕线框卷绕绕组的过程中用于隔离绕线的衬垫)塗敷烷基苯油。
另外,定子210的引出线和导线211的连接以焊接、铆接或软钎焊进行,在进行软钎焊时,使用的焊剂以不含氯的异丙醇与乙醇的混合物为主要成分。
上述导线211的保护套212,使用经过上述那样的沸水洗涤的线或者原线,其油剂含量在0.2wt%以下。
另外,捆束定子210的绕组210a的捆束线215用聚对苯二甲酸乙二醇酯为原材料,经过了沸水洗涤或热处理。
上述绕组210a的绝缘材料,即楔形绝缘纸、相间绝缘纸以及槽绝缘纸等,是用从聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯中选取的材料制成的。
综上所述,根据本发明,从电绝缘性来说,能够抑制从绝缘纸等绝缘材料析出低聚物;在编组导线时,能去除带电防止剂等工程油;在电动机部的绕组工序和制造工序中,能大幅减少与HFC类冷媒没有相溶性的油;另外,能大幅减少电动机部附着物中的非溶解成分;在使用HFC(例如R134a、R125、R32单体或其混合冷媒)作为冷媒,並使用与其有相溶性的多元醇酯类油等极性高的油作冷冻机油时,也能提供不会使压缩机的各个电机部件产生问题的高性能密闭式电动压缩机。
权利要求
1.一种密闭式电动压缩机,将不含氯的氟碳氢类冷媒、和以多元醇酯类油或多元醇醚类油等极性高的油为基油的冷冻机油封入密闭容器中,并且将压缩部和电动机部收容在该密闭容器中,该种密闭式电动压缩机的特征在于,捆束所述电动机部定子的绕组的捆束线用聚对苯二甲酸乙二醇酯为原材料,经过了沸水洗涤或热处理,所述绕组的绝缘材料是从聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯中选取的。
全文摘要
一种密闭式电动压缩机,将不含氯的氟碳氢类冷媒和以多元醇酯类油或多元醇醚类油等极性高的油为基油的冷冻机油封入密闭容器中,在密闭容器中收容压缩部和电动机部,在其上装有向电动机部供电的气密端子,电动机部的导线通过连接器连接在该端子上,连接器的壳体用聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚萘二甲酸丁二醇酯的合成树脂形成,接在气密端子上的连接器的插座端子是以磷青铜为母材、在电镀工序中对其表面加以无氯镀锡而形成的。
文档编号H02K3/00GK1322052SQ01116919
公开日2001年11月14日 申请日期2001年5月11日 优先权日1994年9月16日
发明者平野裕, 小松原健夫, 须永高史, 阪井数马, 武田胜幸, 小矶繁美, 长濑好彦 申请人:三洋电机株式会社
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