专利名称：密闭型二级压缩式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及密闭型二级压缩式压缩机，尤其涉及对设在球节式活塞的球与球座间的缓冲环进行改进后的密闭型二级压缩式压缩机。
背景技术：
容积式压缩机的设在球节式活塞的球部与球座之间的缓冲环，使用耐蠕变性和耐磨损性稍低但摩擦系数小的聚四氟乙烯树脂(以下简称PTFE)的单独聚合体。如图7所示，传统的单级压缩式容积式压缩机61，其密闭壳体2内充满了具有压缩前的低压PL的吸入气体，故压缩行程时，通过作用于面对压缩室31d内的活塞32前面32a的压缩引起的大的压力和作用于面对密闭壳体2内的活塞32背面32b的低的压力PL的吸入气体压力的差压，活塞32被推压到连接杆33前端的球部33a，较大力作用于球部33a。相反，在吸入行程时，尽管压缩室31d内的压力因吸入气体的通道阻力等而比密闭壳体2内的压力稍微下降压力dP，但作用于活塞32前面32a和背面32b的压力的压差极小，故对球部33a没有较大力的作用，对缓冲环34O没有较大力的作用，故也可使用柔软而易变形的PTFE。
相反，如图8所示，在2级压缩式容积式压缩机62中，受到密闭壳体2内的压力的影响，在密闭壳体2内充满了具有在低压级压缩的中间压PM的排出气体的场合，和被由第2压缩部压缩的高压P排出气体所充满的场合，当吸入气体的压力PL比密闭壳体内部的气体的压力低时，在吸入行程时，以作用于活塞32前面32a的压力与作用于背面32b的压力的差压(负荷)(PM+dP-PL)将球部33a朝缓冲环34O推压。因难以将足够的润滑油供给于该缓冲环34O，故一旦缓冲环34O使用PTFE，则缓冲环34O变得容易磨损。另外，重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态时，缓冲环34O容易发生蠕变。因此，PTFE制的缓冲环34O的耐久性差和可靠性低。
另外，在活塞的球部与球座之间设置垫片结构的球节式活塞压缩机，已揭示于日本专利特开平3-130585号公报第2页下段右栏第16行～第3页左栏第5行及图2、以及日本专利特开2003-83247号公报段落1045及图4。但是，该垫片也容易磨损，而且，在重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态时，缓冲环34O容易发生蠕变。因此，设置垫片结构的球节式活塞压缩机也耐久性差、可靠性低。
本发明是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，提供一种如下一种密闭型二级压缩式压缩机，其即使在重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态下的运行时，也能使缓冲环的磨损和沉淀物少，具有耐久性好、高可靠性和高性能。
本
发明内容
为了达到上述目的，本发明的一个实施形态是，密闭型二级压缩式压缩机分别具有球节式活塞，吸入制冷剂形成第1级的压缩并进行排出的第1压缩部以及吸入从该第1压缩部排出的制冷剂形成第2级的压缩并进行排出的第2压缩部，被收放在密闭壳体内，所述密闭壳体内成为从第1压缩部排出的制冷剂所具有的中间压状态及从第2压缩部排出的制冷剂所具有的高压状态中的任何1种状态，其特征在于，至少设置在所述第1压缩部的球节式活塞的球部与球座之间的缓冲环由具有全氟烃基(perfluoroalkoxy group)的聚四氟乙烯树脂构成。由此，密闭型二级压缩式压缩机能实现即使在重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态下也能使缓冲环的磨损和沉淀物少，具有耐久性好、高可靠性和高性能。
另外，本发明的其他实施形态是，密闭型二级压缩式压缩机分别具有球节式活塞，吸入制冷剂进行第1级的压缩并进行排出的第1压缩部以及吸入从该第1压缩部排出的制冷剂进行第2级的压缩并进行排出的第2压缩部，被收放在密闭壳体内，所述密闭壳体内成为从第1压缩部排出的制冷剂所具有的中间压状态及从第2压缩部排出的制冷剂所具有的高压状态中的任何1种状态，其特征在于，至少设置在所述第1压缩部的球节式活塞的球部与球座之间的缓冲环，由交联聚四氟乙烯树脂构成。由此，闭型二级压缩式压缩机能实现即使在重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态下也能使缓冲环的磨损和沉淀物少，具有耐久性好、高可靠性和高性能。
采用本发明的密闭型二级压缩式压缩机，即使在重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态下也能使缓冲环的磨损和沉淀物少，具有耐久性好、高可靠性和高性能。
附图的简单说明
图1是表示本发明的密闭型二级压缩式压缩机的一实施形态的纵向剖视图。
图2是表示本发明的密闭型二级压缩式压缩机的一实施形态的横向剖视图。
图3是表示本发明的密闭型二级压缩式压缩机的一实施形态的活塞部分的纵向剖视图。
图4是表示图3的A-A向视的剖视图。
图5是表示本发明的密闭型二级压缩式压缩机的一实施形态的第1压缩部的吸入行程的纵向剖视图。
图6是表示本发明的密闭型二级压缩式压缩机的一实施形态的第2压缩部的吸入行程的纵向剖视图。
图7是表示传统的密闭型一级压缩式压缩机的第1压缩部的吸入行程的纵向剖视图。
图8是表示传统的密闭型二级压缩式压缩机的第1压缩部的吸入行程的纵向剖视图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的密闭型二级压缩式压缩机的一实施形态进行说明。
图1是表示本发明的密闭型二级压缩式压缩机的纵向剖视图，图2是其横向剖视图。
如图1及图2所示，本发明的密闭型二级压缩式压缩机1包括密闭壳体2；在该密闭壳体2内、吸入制冷剂进行第1级的压缩的第1压缩部3和吸入由该第1压缩部3压缩并排出的制冷剂进行第2级的压缩的第2压缩部4；以及驱动第1压缩部3及第2压缩部4的电动机部5，第1压缩部3通过设置在密闭壳体2上的吸入管2a而将比如从冰箱的冷冻室用蒸发器吸入的低压制冷剂压缩为中间压后向密闭壳体2内排出，将朝密闭壳体2内排出的中间压的制冷剂及借助中间压吸入管2c从冰箱的冷藏室用蒸发器吸入的中间压的制冷剂吸入第2压缩部4内压缩为高压，借助排出管2b向机外排出。
第1压缩部3及第2压缩部4，一体设在与安装在电动机部5的上方的框架6上。
第1压缩部3包括设有具有吸入口31a及排出口31b的气缸31c的缸体31；为在气缸31c内形成压缩室31d而在气缸31c内进行往复移动的活塞32；将该活塞32与曲柄轴51用球节进行连接的连接杆33。在该连接杆33的一端形成有可动地与设在活塞32的背面32b上的球座32c相嵌合的球节的球部33a，在其另一端形成有旋转自如地嵌合曲柄轴51的曲柄部51a的筒状结合部33b。而且，如图3所示，在活塞32的球座32c与连接杆33的球部33a之间设有缓冲环34。
该缓冲环34由具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE构成。
具有全氟烃基的PTFE摩擦系数比PTFE大，但耐蠕变性和耐磨损性好。因此，具有全氟烃基的PTFE构成的缓冲环，即使在重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态下也能使缓冲环的磨损和沉淀物少，压缩机具有耐久性好、高可靠性和高性能。
另外，交联PTFE是PTFE的大约1/104(mm3/N·m)的比磨损量，蠕变的发生提高至约1/2。因此，使用了由交联PTFE构成的缓冲环的压缩机，对于伴随滑动的高负荷也能稳定地运行，提高可靠性，而且，虽然摩擦系数比PTFE大，但其本身极小，故可在不增加摩擦阻力的情况下维持压缩机的高效率。
另外，在用于缓冲环34的具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE中，含有玻璃纤维或碳纤维在10重量％以下为佳，最好是5重量％。通过做成10重量％以下可得到高的可靠性。加入了玻璃纤维或碳纤维的具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE的单件的磨损滑动试验中，能抑制在PTFE的大约1/2的磨损量，即使装入压缩机的场合，也能实际证明即使重负荷运行和运行开始时的严酷的负荷状态下，缓冲环的磨损和沉淀物较少。通过将充填量控制在10重量％以下，材料的弹性系数不会上升很多，故球座不需要用力紧固，经与传统的PTFE同等时间的跑合运行使缓冲环与球部相适应，以短的跑合运行得到规定的性能，实现节能。当玻璃纤维和碳纤维的充填量超过10重量％，则缓冲环的磨损量增加。另外，其弹性也增大，故需要用力紧固球座，要比传统的PTFE花费更多时间使缓冲环与球部相适应。
另外，具有玻璃纤维或碳纤维含有10重量％以下的全氟烃基的PTFE或交联PTFE，其耐磨损性好，故即使润滑油很少也能确保高的可靠性，并可减小与球部的滑动损失，提高运行效率。
而且，通过将缓冲环的压缩弹性率做成1000Mpa以下，球座用很小的力紧固，就可使缓冲环与球面密接。因此，可减小缓冲环与球部之间的滑动损失。当缓冲环的压缩弹性率超过1000Mpa，则为了使缓冲环与球部密接需要大的紧固力，上述滑动损失增大，运行效率下降。另外，将球座紧固时缓冲环与球部的密接性差的话，缓冲环与球部间会产生间隙，导致局部接触，它们间的滑动损失增大。另外，因该间隙的存在，球部与缓冲环之间产生所谓的松动，活塞运动变得不稳定。极端的场合，球部从球座上脱落二无法压缩。因此，通过使缓冲环的压缩弹性率控制在1000Mpa以下，能以小的紧固力与球面密接，故可防止局部的磨损，确保高的可靠性。
另外，第2压缩部4具有与第1压缩部3相同的结构，相对于第1压缩部3和曲柄轴51对称地配置。第2压缩部4包括设有具有吸入口41a及排出口41b的气缸41c的缸体41；为在气缸41c内形成压缩室41d而进行往复移动的活塞42；将该活塞42与曲柄轴51进行连接的连接杆43。在该连接杆43的一端形成可动地与设置在活塞42上的球座42c嵌合的球部43a，在其另一端形成筒状的结合部43b，其旋转自如地外嵌于第1压缩部3的连接杆33的结合部33b上且具有可使连接杆33摇摆的避让部。
而且，在活塞42的球座42c与连接杆43的球部43a之间设有缓冲环44，该缓冲环由具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE构成。图1中，标上2c的部位是中间压制冷剂吸入管。
下面对使用了本发明的密闭型2级压缩式压缩机的制冷剂的压缩方法进行说明。
图1及图2所示的结构中，曲柄轴51朝逆时针方向旋转的场合，活塞32从上死点移动至下死点的吸入行程中制冷剂气体吸入压缩室31d内。此时，制冷剂气体借助吸入管2a及第1压缩部3的吸入孔31a吸入压缩室31d内。活塞32从下死点向上死点移动的压缩行程中该制冷剂气体被压缩成中间压PM，朝密闭壳体2内排出。
如图5所示，在上述第1压缩部3的吸入行程中，因从制冷循环至压缩机31d的通道阻力，吸入压缩室31d的制冷剂气体的压力比制冷循环内的制冷剂气体压力PL低通道阻力大小的压力dP，变为(PL-dP)。而制冷剂从制冷循环以液状回归的场合，该通道阻力的压力dP就变得很大。
第1压缩部3的吸入行程中压力(PL-dP)作用于活塞32的前面32a上，具有密闭壳体2内的制冷剂气体所具有的中间压PM作用于面对密闭壳体2内的活塞32的背面32b上，故作用于活塞32的差压(负荷)为(PM+dP-PL)。通过该差压(PM+dP-PL)，活塞32受到向上死点的拉伸力。该拉伸力在差压(PM+dP-PL)的基础上还加有活塞32与气缸31c之间的滑动损失、作用于活塞32的惯性力(实验中有超过10kgf的力作用)，活塞32受到朝上死点方向(图2的右方向)的力，曲柄轴51朝逆时针方向旋转时，曲柄轴51朝图2中左方向移动，故球部33a和缓冲环34受到推压。而且，曲柄轴51进行偏心运动，故球部33a随其偏心运动而进行旋转运动。
上述压差(PM+dP-PL)在压缩机运行开始时等过渡运行时增大，故作用于缓冲环34的负荷也增大。而且，有压差(PM+dP-PL)、滑动阻力及惯性力作用，缓冲环34承受很大的负荷。
因此，缓冲环34是在与进行旋转运动的球部33a滑动的状态下承受负荷的，必须经受得住上述负荷。而且，制冷剂压缩时压缩室31d内的制冷剂变为高温，活塞32成为高温，故需要耐热性好。而且，缓冲环34与活塞32的球座32c铆接连接，故要求具有规定的弹性。为此，缓冲环需要是满足上述耐热性及弹性要求的具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE。通过使用其中的任何1种，就可减少缓冲环的磨损和沉淀物。因此，压缩机可提高耐久性、可靠性及性能。
而且，如图6所示，对于第2压缩部4，在吸入行程中吸入密闭壳体2内的具有中间压力PM的制冷剂气体，故压缩室41d的吸入压力下降通道阻力压力dP大小，成为(PM-dP)，压力为(PM-dP)作用于活塞42的前面42a，中间压力PM作用于活塞42的背面42b，作用于活塞42的力(负荷)仅为因吸入阻力引起的压力dP，没有大的负荷作用。
因此，第2压缩部4的缓冲环44并不一定非要由具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE构成，也可由与传统的缓冲环相同的单独聚合物的PTFE构成。
而在第2压缩部的吸入行程中，有时活塞的惯性力增大，但惯性力受活塞质量、速度等的影响，故第2压缩部压缩负荷增大的场合，需要确保强度以使不产生压缩引起的变形等，该场合，存在增加活塞壁厚等质量增加的趋势。因惯性力与质量成比例，故作用于缓冲环的负荷也增加。因此，该场合，第2压缩部的缓冲环也与上述第1压缩部的缓冲环相同，最好由具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE构成。
但是，第2压缩部及第1压缩部的缓冲环并不需要做成同一特性。两者具有不同特性的场合，只要事先做成可用颜色区分，组装时可防止出错，非常方便。当然可根据第1压缩部的压缩比及第2压缩部的压缩比，对第1压缩部的气缸内径及第2压缩部的气缸内径的大小进行适宜的设定。
如上所述，本实施形态的密闭型二级压缩式压缩机，因密闭壳体内的中间压或高压的制冷剂气体，造成很大的力作用于第1压缩部的活塞上，而且还有滑动阻力、惯性力作用，故有很大的负荷作用于缓冲环，但缓冲环由具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE构成，故即使在重负荷运行和高温度下的运行时，也能减少缓冲环的磨损和沉淀物。因此，压缩机可提高耐久性、可靠性及性能。
另外，缓冲环含有玻璃纤维或碳纤维在10重量％以下，故铆接球座时用小的力就可使球部密接，即使刚组装完毕，运行时也可由缓冲环的面支承负荷，可减轻面压，而且，缓冲环的压缩弹性率在1000Mpa以下，故可以小的铆接力使球部密接，故可防止局部的磨损，确保高的可靠性。
权利要求
1.一种密闭型二级压缩式压缩机，分别具有球节式活塞，将吸入制冷剂进行第1级的压缩并进行排出的第1压缩部以及吸入从该第1压缩部排出的制冷剂进行第2级的压缩并进行排出的第2压缩部收放在密闭壳体内，所述密闭壳体内成为从第1压缩部排出的制冷剂所具有的中间压状态及从第2压缩部排出的制冷剂所具有的高压状态中的任何1种状态，其特征在于，至少设置在所述第1压缩部的球节式活塞的球部与球座之间的缓冲环，由具有全氟烃基的聚四氟乙烯树脂构成。
2.一种密闭型二级压缩式压缩机，分别具有球节式活塞，将吸入制冷剂进行第1级的压缩并进行排出的第1压缩部以及吸入从该第1压缩部排出的制冷剂进行第2级的压缩并进行排出的第2压缩部收放在密闭壳体内，所述密闭壳体内成为从第1压缩部排出的制冷剂所具有的中间压状态及从第2压缩部排出的制冷剂所具有的高压状态中的任何1种状态，其特征在于，至少设置在所述第1压缩部的球节式活塞的球部与球座之间的缓冲环，由交联聚四氟乙烯树脂构成。
3.如权利要求1或2所述的密闭型二级压缩式压缩机，其特征在于，所述缓冲环含有玻璃纤维或碳纤维在10重量％以下。
4.如权利要求1或2所述的密闭型二级压缩式压缩机，其特征在于，所述缓冲环，其压缩弹性率为1000MPa以下。
全文摘要
本密闭型二级压缩式压缩机，第1压缩部(3)及第2压缩部(4)使用球节式活塞(32、42)，使密闭壳体(2)内成为从第1压缩部(3)排出的中间压制冷剂或从第2压缩部(4)排出的高压制冷剂的环境，至少设置在第1压缩部(3)的球节式活塞(32)的球部(33a)与球座(32c)之间的缓冲环(34)，由具有全氟烃基的PTFE或交联PTFE形成。本发明能提供一种即使在重负荷运行和高温度下的运行时也能使缓冲环的磨损和沉淀物少，具有耐久性好、高可靠性和高性能的密闭型二级压缩式压缩机。
文档编号F04B27/02GK1594881SQ20041007850
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年9月11日
发明者坂田宽二, 小山聪, 吉田政敏 申请人:东芝开利株式会社