双头活塞式压缩机中的吸入结构的制作方法

专利名称：双头活塞式压缩机中的吸入结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在双头活塞式压缩机中允许冷却剂从吸入 压力区进入压缩室的吸入结构。更具体地讲，该压缩机具有与旋转轴 成一体地转动的旋转阀，并且该旋转阀具有《i导通道以便将冷却剂从
吸入压力区引入由双头活塞在缸膛(bores)中所限定的压缩室。
背景技术：
在双头活塞式压缩机中存在两种类型的吸入阀。 一种是如未经审 查的日本专利公布No.2007-032445中所公开的旋转阀。另一种是如未 经审查的日本专利公布No.2000-145629中所公开的簧片式吸入阀。与 包括簧片式吸入阀的活塞式压缩才M目比，包括旋转阀的活塞式压缩机 在将冷却剂引入缸膛时具有较低的吸入阻力，并且具有较高的能量效 率。
在以上参考文献No.2007-032445中所公开的压缩机中，成对的前 缸膛和后缸膛在其中容纳有双头活塞，并且该活塞随着旋转轴的转动 而作往复运动。各双头活塞在前缸膛中限定前压缩室，以及在后缸膛 中限定后压缩室。该旋转轴具有与其一体形成的前旋转阀和后旋转 阀。供应通道形成在该旋转轴中，并且该供应通道的出口形成在前旋 转阀和后旋转阀中。连通通道形成在缸体中，以-便与压缩室连通。该 供应通道的出口随着旋转轴的转动或随着旋转阀的转动而间歇性地 与连通通道连通。当供应通道的出口与连通通道连通时，该供应通道 中的冷却剂#1引入压缩室。
通常，连通通道具有细长的截面，如在未经审查的日本专利公布 No.6-129350中所公开的。细长孔以这样的方式形成以使得该细长孔孔是为了收集压缩室中的残余气体，以由此提高容积效率。
供应通道与形成在后壳体中的吸入室连通，以便经由该供应通道 将吸入室中的冷却剂供给到前压缩室和后压缩室。通过推开相应的排 出阀，前压缩室中的冷却剂排出到形成在前壳体中的前排出室中。通 过推开相应的排出阀，后压缩室中的冷却剂排出到形成在后壳体中的 后排出室中。
前排出室中的压力等于后排出室中的压力。压缩室中的冷却剂被 压缩到直至排出室中的压力水平。因此，当引入压缩室中的冷却剂的 量减少时，压缩率升高。当压缩率升高时，受压缩的冷却剂的温度相 应地升高。
从吸入室经由供应通道到前压缩室的距离大于从吸入室经由该 供应通道到后压缩室的距离。因此，在当连通通道分别与旋转阀的出 口连通时的时段中，进入前压缩室中的冷却剂的量少于进入后压缩室 中的冷却剂的量。在前压缩室中压缩的冷却剂的温度相应地变得高于 在后压缩室中压缩的冷却剂的温度。
当在前压缩室中压缩的冷却剂的温度变得过高时，前壳体的温度 升高。置于前壳体与缸体之间的密封部件的密封功能相应地恶化。
本发明的目的在于抑制在双头活塞式压缩机的压缩室中受压缩 的冷却剂的温度升高。

发明内容
根据本发明，提供了一种吸入结构，以便在双头活塞式压缩机中 允许冷却剂从吸入压力区进入压缩室。该压缩才几具有缸体、旋转轴、 双头活塞、第一缸膛和第二缸膛，以及第一压缩室和第二压缩室。该 旋转轴由缸体支承。该双头活塞随着旋转轴的转动而作往复运动。该 第一缸膛和第二缸膛以成对的方式形成在缸体中，以便容纳双头活 塞。该第一压缩室和第二压缩室分别由双头活塞限定在第一缸膛和第二缸膛中。该压缩机中的吸入结构包括第一旋转阀和第二旋转阀，以 及第 一连通通道和第二连通通道。该第 一旋转阀经由第 一 引导通道将 冷却剂从吸入压力区引入第一压缩室。该第二旋转阀经由第二引导通 道将冷却剂从吸入压力区引入第二压缩室。该第一引导通道和第二引
导通道中的各部分均形成在旋转轴中。该第一连通通道具有圓形截面 并形成在缸体中，以便将第一压缩室连接到第一引导通道上。该第二 连通通道具有圆形截面并形成在缸体中，以便将第二压缩室连接到第 二引导通道上。从吸入压力区经由第 一 引导通道到第 一连通通道的距 离大于从该吸入压力区经由第二引导通道到第二连通通道的距离。该 第 一连通通道的直径大于该第二连通通道的直径。
根据结合附图并通过示例方式说明本发明原理的下列描述，本发 明的其它方面和优点将变得显而易见。


本发明视为新颖的特征在所附权利要求中进行了具体地阐述。通 过参考当前优选的实施例并结合附图，可更好地理解本发明及其目的
和优点，附图中
图1是根据本发明优选实施例的压缩机的纵向截面图2A是根据优选实施例的压缩机的局部放大截面图2B是沿着图2A中的III-III线所截取的截面图2C是沿着图2A中的IV-IV线所截取的截面图2D是根据优选实施例的曲线图，其表示前排出室中的温度与
有关第 一连通通道面积与第二连通通道面积的截面比之间的关系； 图3A是沿着图1中的I-I线所截取的截面图；以及 图3B是沿着图1中的II-II线所截取的截面图。
具体实施例方式
根据本发明的双头活塞式压缩机10的优选实施例将参照图1至图3进行描述。注意到的是，双头活塞式压缩机10的前侧和后侧分 别对应于图中的左侧和右侧。另外，压缩机10的前侧和后侧分别作 为第一侧和第二侧。参照图1,前缸体11连结到后缸体12上。前壳 体13连结到前缸体11上。后壳体14连结到后缸体12上。前后缸体 11 ， 12以及前后壳体13， 14构成双头活塞式压缩机10的整个壳体组件。 作为压缩机10中的排出压力区的前排出室131限定在前壳体13中。 作为压缩机10中的排出压力区的后排出室141限定在后壳体14中。 作为吸入压力区的吸入室142限定在后壳体14中。应当注意到，"在 压缩机中，，对应于压缩机10的整个压缩机壳体组件的内部，而"在 压缩机外"则对应于整个压缩机壳体组件的外部。
阀口板15、阀板16和保持器板17置于前缸体11和前壳体13之 间。阀口板18、阀板19和保持器板20置于后缸体12和后壳体14之 间。排出口 151,181分别形成在阀口板15,18中。排出阀161,191分别 形成在阀板16,19中，以开启和关闭相应的排出口 151,181。保持器 171,201分别形成在保持器板17，20中，以调节相应的排出阀161,191 的开启度。
图中未示出的衬垫分别置于在前后缸体11,12之间、前缸体11和 前壳体13之间，以及后缸体12和后壳体14之间。衬垫由金属板制 成，其中金属板两侧的表面由橡胶密封层所覆盖。该衬垫用来防止冷 却剂气体经由前后缸体11，12之间、前缸体11和前壳体13之间以及 后缸体12和后壳体14之间的间隙泄漏。
旋转轴21由前后缸体11,12可旋转地支承，并插入经由前后缸体 11,12延伸的轴孔111,121中。旋转轴21的外圓周与轴孔111,121的 内圆周接触。旋转轴21经由相应轴孔111,121的内圆周直接由前后缸 体11,12支承。旋转轴21的外圆周与轴孔111的接触部分形成密封周 向表面211。旋转轴21的外圓周与轴孔121的接触部分形成密封周向 表面212。
作为凸轮体的旋转斜盘23紧固在旋转轴21上。旋转斜盘23容纳于限定在前后缸体11,12之间的曲轴室24中。唇形密封式轴密封部 件22置于前壳体13和旋转轴21之间。轴密封部件22可防止冷却剂 气体经由前壳体13和旋转轴21之间的间隙泄漏。从前壳体13向外 伸出的旋转轴21的前端通过电磁离合器25连接到作为外驱动源的车 辆发动机26上。旋转轴21通过电磁离合器25从车辆发动机26中接 收用于旋转的驱动力。
如图3A中所示，多个第一缸膛27形成在前缸体11中，并且围 绕旋转轴21布置。如图3B中所示，多个第二缸膛28形成在后缸体 12中，并且围绕旋转轴21布置。双头活塞29容纳于各对缸膛27，28 中。
如图1中所示，双头活塞29通过一对垫块(shoes)30与旋转斜盘 23接合。旋转斜盘23与旋转轴21成一体地转动。旋转斜盘23的旋 转运动通过垫块30传输给双头活塞29，以使得各双头活塞29在相应 的缸膛对27,28中作往复运动。各双头活塞29具有圆柱状的第一头部 291,其在相应的第一缸膛27中限定了第一压缩室271。各双头活塞 29在第一头部291的相反端具有圆柱状的第二头部292，并且该第二 头部292在相应的第二缸膛28中限定了第二压缩室281 。
轴内通道31形成在旋转轴21中。轴内通道31沿着旋转轴21的 旋转轴线210延伸。轴内通道31的进口 311通向后壳体14中的吸入 室142。轴内通道31的第一出口 312在轴孔111中的旋转轴21的前 密封周向表面211处打开。轴内通道31的第二出口 313在轴孔121 中的旋转轴21的后密封周向表面212处打开。
如图2A和图3A所示，第一连通通道32形成在前缸体11中，以 便与第一缸膛27和轴孔111连通。如图2B和图3B所示，第二连通 通道33形成在后缸体12中，以便与第二缸膛28和轴孔121连通。 当旋转轴21转动时，轴内通道31的第一出口 312和第二出口 313间 歇性地分别与第一连通通道32和第二连通通道33连通。
当其中的一个第一缸膛27处于吸入过程中时，也就是处于双头活塞29从图1中的左侧移动到右侧的过程中时，第一出口 312与第 一连通通道32连通。结果，将吸入室142中的冷却剂通过轴内通道 31、第一出口 312以及第一连通通道32引入第一缸膛27的第一压缩 室271中。
当第一缸膛27处于排出过程中时，即处于双头活塞29从图1中 的右侧移动到左侧的过程中时，第一出口 312和第一连通通道32之 间的连通^C关闭。结果，第一压缩室271中的制冷剂通过推开排出阀 161经由排出口 151排出到前排出室131中。排出到排出室131中的 冷却剂经由通道341流出到外冷却剂回路34中。
当其中的一个第二缸膛28处于吸入过程中时，也就是处于双头 活塞29从图1中的右侧移动到左侧的过程中时，第二出口 313与第 二连通通道33连通。结果，将吸入室142中的冷却剂经由轴内通道 31、第二出口 313以及第二连通通道33引入第二缸膛28的第二压缩 室281中。
当第二缸膛28处于排出过程中时，也就是处于双头活塞29从图 1中的左侧移动到右侧的过程中时，第二出口 313与第二连通通道33 之间的连通被关闭。结果，第二压缩室281中的制冷剂通过推开排出 阀191经由排出口 181排出到后排出室141中。排出到排出室141中 的冷却剂经由通道342流出到外冷却剂回路34中。
外冷却剂回路34设置有用于从冷却剂中移除热量的热交换器37、 膨胀阀38,以及用于利用热量使冷却剂蒸发的热交换器39。膨胀阀 38根据热交换器39出口处的冷却剂气体温度的波动来控制冷却剂的 流率。流出到外冷却剂回路34中的冷却剂返回到吸入室142中。
旋转轴21中对应于密封周向表面211的部分形成了第一旋转阀
35。 旋转轴21中对应于密封周向表面212的部分形成了第二旋转阀
36。 旋转阀35,36与旋转轴21成一体地形成。轴内通道31和第一出 口 312形成用于旋转阀35的第一引导通道40。轴内通道31和第二出 口 313形成用于旋转阀36的第二引导通道41。在旋转轴21中第二引导通道41的一部分共用第一引导通道40的一部分。第一引导通道40 的长度大于第二引导通道41的长度。也就是，从吸入室142经由第 一 ？ 1导通道40到第 一连通通道32的距离大于从吸入室142经由第二 引导通道41到第二连通通道33的距离。
如图1中所示，电磁离合器25的启用由计算机C控制。计算机C 连接到用于操作空气调节器的开关W、用于设定目标室温的设定装置 S以及用于检测室温的检测装置F上。当开关W打开时，计算机C 根据目标室温与所检测的室温之间的温差控制用于启用和停用电磁 离合器25的电流。
当所检测的温度低于目标温度时，或者当所检测的温度高于目标 温度且温差处于允许范围之内时，计算机C关闭通往电磁离合器25 的电流。在这种情况下，电磁离合器25处于离合(disengaged)状态， 并且车辆发动机26的驱动力未传输给旋转轴21。当所检测的温度高 于目标温度且所检测的温度与目标温度之间的温差超出允许水平时， 计算机C将电流供给到电磁离合器25。在这种情况下，电磁离合器 25处于接合状态，并且车辆发动机26的驱动力传输给旋转轴21。
如图2B中所示，第一连通通道32具有圆形截面。如图2C中所 示，第二连通通道33具有圆形截面。第一连通通道32的直径D设定 为大于第二连通通道33的直径d。轴内通道31具有圆形截面，并且 轴内通道31的直径设定为大于第 一连通通道32的直径D。
在图2D中，曲线E表示前排出室131在以下条件下温度的变化， 即在第二连通通道33的直径d保持不变时改变第一连通通道32的直 径D。曲线E上的点表示实际测量值。水平轴线表示第一连通通道的 截面面积与第二连通通道的截面面积的截面比。该实施例的截面比用 (兀D"4)/(7rd"4)来表示，其中(兀D々4)表示第 一连通通道32的截面面积， 而(兀d々4)表示第二连通通道33的截面面积。竖直轴线表示前排出室 131中的温度。
图2D的曲线图中的曲线G为处于带有相应细长截面的连通通道的条件下(例如，如在作为背景技术的参考文献No.6-129350中所显示 的)。相应的细长截面在旋转轴21的轴向方向上的尺寸大于在周向方 向上的尺寸。曲线G表示随着细长截面的面积变化时排出室131中的 温度相对于截面比的变化。
在曲线E和曲线G中，第一压缩室271和第二压缩室281的总容 积为200cc,双头活塞式压缩机10的转速为4500rpm，排出压力Pd 与p及入压力Ps之比为12。
如图2D的曲线图中所示，由曲线E所表示的排出室131中的温 度低于由曲线G在截面比小于或等于1.8的范围内所表示的最低温 度。这是在第一连通通道32的直径D大于第二连通通道33的直径d, 并且此外还小于或等于直径d的1.8倍时所发生的情况。特别地，在 截面比为1.4时的温度变得等于截面比为1时的温度。即，如果第一 连通通道32的直径D大于第二连通通道33的直径d且小于或等于直 径d的1.4倍时，则排出室131中的温度变得低于在直径D,d相等情 况下的温度。当第一连通通道32的直径D为第二连通通道33的直径 d的1.2倍时，排出室131中的温度最低。
根据优选的实施例，可获得以下有利的效果。
(l)从吸入室142经由第一引导通道40到第一压缩室271的距离 大于从吸入室142经由第二引导通道41到第二压缩室281的距离。 在这种情况下，假设连通通道32,33的截面面积相等，则经由第一连 通通道32进入第一压缩室271中的冷却剂量可少于经由第二连通通 道33进入第二压缩室281中的冷却剂量。因此，第一压缩室271中 的压缩比可变得高于第二压缩室281中的压缩比。由此前排出室131 中的温度可变得高于后排出室141中的温度。
在该实施例中，第 一连通通道32的直径D设定为大于第二连通 通道33的直径d，以使得第一连通通道32的截面面积设定成大于第 二连通通道33的截面面积。这种结构可减少经由第一连通通道32进 入第一压缩室271中的冷却剂量和经由第二连通通道33进入第二压缩室281中的冷却剂量之间的差异。通过降低冷却剂量的差异，可有 效地抑制第一压缩室271中受压缩的冷却剂的温度升高。
(2) 带有圆形截面的第一连通通道32和第二连通通道33易于制造。
(3) 当第一连通通道32的直径D大于第二连通通道33的直径d 且小于或等于直径d的1.8倍时，可有效地抑制第一压缩室271中受 压缩的冷却剂的温度升高。
(4) 当直径D大于直径d且小于或等于直径d的1.4倍时，与直径 D，d相等情况下相比可有效地抑制第一压缩室271中受压缩的冷却剂 的温度升高。
(5) 当直径D比直径d大1,2倍时，可进一步有效地抑制第一压缩 室271中受压缩的冷却剂的温度升高。
(6) 作为对比的常规技术的连通通道具有细长的截面。各细长截面
通通道的截面面积等于流通通道32,33的截面面积，则流通通道32,33 的直径大于对比的流通通道的细长截面的宽度(在旋转阀35,36的周向 方向上)。因此，基于旋转阀35,36的转动，开启流通通道32,33的时 间早于开启细长截面的流通通道的时间。注意的是，"开启时间"表 示当轴内通道31的出口 312,313开始与流通通道32,33连通时的时间。 类似地，基于旋转阀35,36的转动，关闭流通通道32,33的时间晚于 关闭细长截面的流通通道的时间。还注意到的是，"关闭时间"表示 当轴内通道31的出口 312,313的状态从连接状态变化到断开状态时的 时间。因此，与细长截面的连通通道相比，利用具有圓形截面的连通 通道32,33的结构可适当地提高进入压缩室271,281的冷却剂的供应 量。
(7) 由于连通通道32,33在轴向方向上测得的尺寸Z1，Z2(如图1 中所示)设定得较长，故双头活塞29的头部291,292在轴向方向上的 长度X，Y(如图1中所示)需要设定得较长。当头部291,292的长度X，Y设定得较长时，双头活塞29的重量可增加。
圆形截面的连通通道32,33的直径小于在对比的连通通道的细长 截面的轴向方向上的尺寸，其中对比的连通通道分别具有与连通通道 32,33相等的截面面积。因此，利用具有圓形截面的连通通道32，33的 结构，头部291,292的长度X,Y与具有细长截面的连通通道相比可适 当地缩短。
(8)与具有细长截面的连通通道的情况相比，连通通道32,33的圆 形截面可缩短连通通道32,33在轴向方向上的尺寸Z1,Z2。在吸入过 程中，当双头活塞29的端面完全经过连通通道32,33时的时间因此变 得早于具有细长截面的连通通道的情况。也就是，当双头活塞29完
全打开连通通道32,33时的时间设定得早于具有细长截面的连通通道 的情况，由此增加冷却剂的供应量。
本发明并不受限于上述实施例，而是可修改为以下备选的实施例。
吸入室可形成在前壳体13中，以便经由轴内通道31将冷却剂引 入压缩室271,281。
吸入压力区可设置在压缩机的外部，以便将冷却剂引入第 一引导 通道和第二引导通道。第一旋转阀35和第二旋转阀36可独立于旋转 轴21形成。
因此，本示例和实施例应视为描述性的而非限制性的，并且本发 明并不受限于文中所给出的细节，而是可在所附权利要求的范围内进 行修改。
权利要求
1. 一种用于在双头活塞式压缩机中允许冷却剂从吸入压力区进入压缩室的吸入结构，所述压缩机包括缸体；由所述缸体支承的旋转轴；随着所述旋转轴的转动而作往复运动的双头活塞；以成对的方式形成在所述缸体中以便容纳所述双头活塞的第一缸膛和第二缸膛；由所述双头活塞分别在所述第一缸膛和所述第二缸膛中限定的第一压缩室和第二压缩室；所述压缩机中的所述吸入结构包括第一旋转阀，其经由第一引导通道将冷却剂从所述吸入压力区引入所述第一压缩室；第二旋转阀，其经由第二引导通道将冷却剂从所述吸入压力区引入所述第二压缩室，其中，所述第一引导通道的各部分和所述第二引导通道的各部分均形成在所述旋转轴中；第一连通通道，其具有圆形截面并形成在所述缸体中，以便将所述第一压缩室连接到所述第一引导通道上；以及第二连通通道，其具有圆形截面并形成在所述缸体中，以便将所述第二压缩室连接到所述第二引导通道上，其中，从所述吸入压力区经由所述第一引导通道到所述第一连通通道的距离大于从所述吸入压力区经由所述第二引导通道到所述第二连通通道的距离，且其中，所述第一连通通道的直径大于所述第二连通通道的直径。
2. 根据权利要求1所述的吸入结构，其特征在于，所述第一连 通通道的直径小于或等于所述第二连通通道的直径的1.8倍。
3. 根据权利要求2所述的吸入结构，其特征在于，所述第一连 通通道的直径小于或等于所述第二连通通道的直径的1.4倍。
4. 根据权利要求1所述的吸入结构，其特征在于，所述旋转轴 中的所述第二引导通道共用所述第一引导通道的一部分。
5. —种双头活塞式压缩机，包括 缸体；由所述缸体支承的旋转轴；与所述旋转轴一起形成的凸轮体；与所述凸轮体接合的双头活塞，其中，所述旋转轴的转动经由所 述凸轮体传输给所述活塞；以成对的方式形成在所述缸体中以便容纳所述双头活塞的第一 缸膛和第二缸膛；由所述双头活塞分别在所述第一缸膛和所述第二缸膛中限定的 第一压缩室和第二压缩室；与所述旋转轴成一体地转动的第一旋转阀，其中，所述第一旋转 阀具有第一引导通道，以便将冷却剂从吸入压力区经由所述第一引导 通道引入所述第一压缩室；与所述旋转轴成一体地旋转的第二旋转阀，其中，所述第二旋转 阀具有第二引导通道，以便将冷却剂从所述吸入压力区经由所述第二引导通道引入所述第二压缩室，其中，所述第一引导通道的各部分和 所述第二引导通道的各部分均形成在所述旋转轴中；第一连通通道，其具有圆形截面并形成在所述缸体中，以便将所 述第一压缩室连接到所述第一引导通道上；以及第二连通通道，其具有圆形截面并形成在所述缸体中，以便将所 述第二压缩室连接到所述第二引导通道上，其中，从所述吸入压力区 经由所述第一引导通道到所述第一连通通道的距离大于从所述吸入 压力区经由所述第二引导通道到所述第二连通通道的距离，其中，所 述第一连通通道的直径大于所述第二连通通道的直径。
全文摘要
本发明涉及双头活塞式压缩机中的吸入结构，具体而言，本发明提供了一种吸入结构，以便在双头活塞式压缩机中允许冷却剂从吸入压力区经由第一旋转阀和第二旋转阀以及第一连通通道和第二连通通道进入第一压缩室和第二压缩室。该第一旋转阀和第二旋转阀分别具有第一引导通道和第二引导通道。从吸入压力区经由第一引导通道到第一连通通道的距离大于从该吸入压力区经由第二引导通道到第二连通通道的距离。在缸体中具有圆形截面的第一连通通道将第一压缩室连接到第一引导通道上。在缸体中具有圆形截面的第二连通通道将第二压缩室连接到第二引导通道上。该第一连通通道的直径大于该第二连通通道的直径。
文档编号F04B49/00GK101413495SQ20081016605
公开日2009年4月22日 申请日期2008年10月13日 优先权日2007年10月15日
发明者佐藤真一, 杉浦学, 石川光世 申请人:株式会社丰田自动织机