专利名称：压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有油分离器的压缩机。
背景技术：
日本专利申请公告H07-12072、2003-214;344和2009-167834公开了叶片式压缩机。所公开的叶片式压缩机中的每一个均具有壳体，壳体中形成有吸入腔和排出腔。吸入腔具有朝向向上的入口，并且通过入口与外部制冷回路连通；而排出腔具有朝向向上的出口， 并且通过出口与所述外部制冷回路连通。壳体固定地容纳有缸体，缸体中形成有缸体内腔。 缸体内腔的相对两端分别由一对侧板封闭。固定在驱动轴上的转子以可转动的方式设置在缸体内腔中。转子中形成有多个径向叶片槽，而每一个叶片槽中均可滑动地插入有叶片，使得叶片可以往复进出转子。叶片、缸体内腔的内表面、转子外表面和两个侧板的内表面协作以形成压缩腔。在吸入行程中，吸入腔与压缩腔连通，而在排出行程中，排出腔通过排出簧片阀与压缩腔连通。缸体内腔、侧板、叶片和转子协作以形成压缩机构，该压缩机构压缩压缩腔中的含有润滑油的制冷气体，并将已压缩的制冷气体排出至排出腔中。在上述叶片式压缩机中，压缩腔内设置有油分离器，该油分离器使润滑油从制冷气体中分离出来，并允许排出已经从中分离出润滑油的制冷气体。具体地，油分离器包括离心分离器，该离心分离器使润滑油在离心力的影响下从制冷气体中分离出来。流过离心分离器的制冷气体通过排出通道向出口排出。在根据日本申请公告H07-12072的叶片式压缩机中，离心分离器包括竖直延伸的筒形构件和引导制冷气体围绕筒形构件的圆周表面的引导表面。油分离器的排出通道位于后壳体中形成的出口的下方，朝向向上，并且与排出腔连通。参照日本专利申请公告 2003-214344的图11，根据所引用的参考文献的油分离器公开了一种离心分离器，该离心分离器的筒形构件和引导表面设置成同心且多层构造。此外，日本申请公告2003-214344 或日本专利申请公告2009-167834中公开的油分离器中，设置有在排出通道与出口之间水平延伸的肋。在上述叶片式压缩机的压缩腔中，随着驱动轴的转动，制冷气体在压缩腔的吸入行程中从吸入腔引入，在压缩行程中在压缩腔中压缩，并在排出行程中排出至排出腔。当制冷气体排出至排出腔时，润滑油与制冷气体分离，而已经从中分离出润滑油的制冷气体通过排出通道排出至外部制冷回路。流入排出腔的制冷气体通过出口排出至外部制冷回路。 因此，叶片式压缩机中储存用于润滑各种滑动零件的润滑油，而制冷回路借助于只有很低润滑油含量的制冷气体有效地执行冷却操作。流过外部制冷回路的制冷气体通过入口再次引入压缩机的吸入腔。为了获得有效的冷却操作，要求压缩机具有很高的油分离能力。当润滑油减少时， 变得很难充分润滑压缩机中的各种滑动零件，由此使零件的耐久性、密封特性和压缩效率恶化。此外，低的分离油的能力致使随制冷气体一起通过外部制冷回路循环的润滑油的量增加，由此降低冷却效率。
具体地，在根据日本专利申请公告H07-12072的压缩机中，油分离器的排出通道位于出口的下方，朝向向上，因此移动通过油分离器的制冷气体很容易带着位于油分离器附近的润滑油通过出口流出至外部制冷回路。鉴于这方面，根据日本专利申请公告 2003-214344和2009-167834的叶片式压缩机具有在排出通道和出口之间水平延伸的肋， 故而与不具有这种肋的压缩机相比，润滑油几乎不流出至外部制冷回路。然而，由发明人进行的实验显示，在具有肋的压缩机中，润滑油未能从制冷气体中充分地分离。这是因为压缩机未构造成使流过油分离器的所有制冷气体撞击在肋上，而是一部分制冷气体在没有撞击在肋上的情况下流至出口。在向上流动并撞击在肋的水平表面上以后，制冷气体沿着水平表面水平流动，到达位于肋上方的出口。向上流动的制冷气体容易地倾向于朝向出口携带附着在水平表面上的润滑油。这个问题不局限于叶片式压缩机，也适用于其他类型的压缩机。此趋势尤为适用于需要被小型化的车辆压缩机。在其排出腔容积由于小型化的需要而制成很小的压缩机中，要求将油分离器也相应地制成很小，故而油分离器变得很难展示很高的油分离性能。本发明涉及提供一种具有高油分离性能的油分离器的压缩机。
发明内容
压缩机包括壳体，该壳体具有排出腔和出口，所述出口在壳体中形成、朝向向上并且连接排出腔和外部制冷回路；压缩机构，该压缩机构设置在壳体内；和油分离装置，油分离装置设置在排出腔内。排出腔具有竖直表面。压缩机构具有压缩腔，从而压缩含有润滑油的制冷气体并且将所述制冷气体排出至排出腔中。油分离装置包括分离装置，该分离装置将润滑油从制冷气体中分离出来；和排出通道，流过分离装置的所有制冷气体通过排出通道朝向出口流动。排出通道水平延伸，面向竖直表面，并且与排出腔连通。通过下文连同附图以示例性方式图示本发明原理的说明，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。
被认为是新颖的本发明的特征具体在所附权利要求中阐述。通过参照当前优选实施方式的如下描述以及附图，本发明及其目标和优点可以获得最佳理解，图中图1是根据本发明第一实施方式的叶片式压缩机的纵向截面图；图2是沿图1中的线II-II截取的该叶片式压缩机的横向截面图；图3是沿图1中的线III-III截取的该叶片式压缩机的横向截面图，图中去除了离心分离器；图4是图1的叶片式压缩机的离心分离器的后视图；图5是沿图1中的线III-III截取的该叶片式压缩机的横向截面图，图中包括了离心分离器；图6是图1的叶片式压缩机的部分放大局部横截面图；图7是示出了使用第一实施方式的叶片式压缩机、现有技术的叶片式压缩机和比较例的叶片式压缩机进行的测试的结果的图表；图8是根据本发明第二实施方式的叶片式压缩机的部分放大局部横截面图；并且
图9是根据本发明第三实施方式的叶片式压缩机的部分放大局部横截面图。
具体实施例方式下文将参照附图描述根据本发明第一至第三实施方式的叶片式压缩机。参照图1和图2，该叶片式压缩机包括前壳体1和后壳体2，该前壳体1和后壳体2 连结在一起并且固定地容纳有缸体3，该缸体3中形成有缸体内腔3A，缸体内腔3A具有垂直于叶片式压缩机轴线观察到的椭圆形横截面。前壳体1和后壳体2中容纳有封闭缸体内腔3A的相反两端的前侧板4和后侧板5。前壳体1和后壳体2协作以形成用于叶片式压缩机的壳体。前侧板4和后侧板5分别在其中心处贯通地形成有轴孔4A、5A，而密封装置6以与轴孔4A、5A对齐的方式设置在前壳体1中。驱动轴9由密封装置6和分别设置在前侧板4 和后侧板5的轴孔4A、5A中的轴承7、8以可转动的方式支撑。轴承8是滑动轴承。驱动轴 9的一端穿过前壳体1的轴孔1A，并从轴孔IA伸出，而电磁离合器或带轮(未示出)则固定至驱动轴9的该端。驱动力从车辆的发动机或马达传递至该电磁离合器或带轮。缸体内腔3A内设置有具有圆形横截面的转子10，该转子10固定地安装在驱动轴 9上。如图2中示出的，该转子10中形成有五个叶片槽10A，叶片槽IOA径向延伸成在转子 10的外周表面敞开，叶片11设置在各叶片槽IOA内，这样叶片11中的每一个都可以滑动从而移动进出叶片槽10A。借助于叶片11的底部，叶片槽IOA中形成有背压腔40。相邻的叶片11、转子10的外周表面、缸体3的内表面、以及彼此相向的前侧板4和后侧板5的内表面协作以形成五个压缩腔12。缸体内腔3A、前侧板4和后侧板5、叶片11以及转子10协作以形成压缩机构，该压缩机构用于在压缩腔12中压缩含有润滑油的制冷气体，并将已压缩的制冷气体排出至排出腔16，这将稍后描述。如图1中示出的，前壳体1与前侧板4之间形成有吸入腔13。前壳体1中形成有向上敞开并且将吸入腔13连接至外部的入口 1B。前侧板4中贯通地形成有两个吸入孔4B， 吸入腔13通过吸入孔4B与缸体3中形成的各吸入空间:3B连通。参照图2，在吸入行程中， 吸入空间3B通过吸入口 3C与压缩腔12连通。缸体3与后壳体2之间形成有两个排出空间3D。在排出行程中，压缩腔12通过排出口 3E与各排出空间3D连通。各排出空间3D中设置有用于关闭排出口 3E的排出阀14 和用于调节排出阀14的提升距离的定位器15。如图1和图3中示出的，后侧板5中形成有具有预定厚度的伸出部5P从而从后侧板5的竖直表面5S向后伸出。伸出部5P包括围绕驱动轴9和轴承8形成并且向后凸起的凸起部5E ；具有厚度小于凸起部5E的厚度并且水平延伸的阶梯部5F ；和具有与阶梯部 5F的厚度相同的厚度并且竖直向下延伸的竖直部5G。阶梯部5F中形成有从凸起部5E上方的位置向下倾斜相互远离而延伸的两个排出槽5H、5I。阶梯部5F还在排出槽5H、5I的下端处贯通地形成有分别与排出空间3D连通的排出口 5J、5K。如图1中示出的，上述排出腔16形成在后侧板5与后壳体2之间。后侧板5的竖直部5G中形成有从竖直部5G的下端部竖直向上延伸的供油通道5M。供油通道5M在其下端处与排出腔16连通。凸起部5E中围绕轴承8形成有环形腔5N。环形腔5N在其上端部处与供油通道5M连通。
离心分离器50固定地保持在后侧板5与后壳体2之间的排出腔16中。离心分离器50包括端部框架17和固定在端部框架17中并且竖直延伸的筒形构件18。离心分离器 50对应于本发明的分离装置。筒形构件18包括大直径部18A和位于大直径部18A下方的小直径部18B。端部框架17中形成有竖直延伸的筒形的油分离腔17A。筒形构件18的大直径部 18A压配合于油分离腔17A的上端部中，而盖21封闭油分离腔17A的上端部。因此，油分离腔17A的一部分形成引导表面17B，所述引导表面允许制冷气体围绕筒形构件18的小直径部18B的外周表面流动。如图4中示出的，端部框架17还贯通地形成有在引导表面17B处敞开并且与油分离腔17A连通的两个分离孔17C、17D。如图5和图6中示出的，通过将分离器50在后侧板5与后壳体2之间固定就位，分离孔17C、17D分别与排出槽5H、5I连通。因此，分离孔17C、17D分别通过排出槽5H、5I与排出口 5J5K连通。分离孔17C、17D形成为使分别通过排出口 5J5K排出的制冷气体沿着引导表面17B围绕筒形构件18在相同方向上流动。贯通地形成有分离孔17C、17D的端部框架17可以与后侧板5—体地形成。在那种情况下，分离孔17C、17D贯穿后侧板5而形成。借助于筒形构件18的大直径部18A、端部框架17和盖21形成水平排出通道50A。 如图5中示出的，从后方看，排出通道50A形成为矩形，其基部与后侧板5的阶梯部5F的上表面5Q齐平。如图6中示出的，排出通道50A以与竖直表面5S成相面对关系的方式、以与阶梯部5F的厚度相对应的距离、与后侧板5的竖直表面5S间隔开，并且排出通道50A与排出腔16连通。换言之，阶梯部5F位于设置在排出腔16内的竖直表面5S与排出通道50A 之间。离心分离器50和排出通道50A协作以形成本发明的油分离装置。阶梯部5F的上表面5Q使排出通道50A与排出腔16的下部分离。如图6中示出的，筒形构件18的小直径部18B的敞开的下端部形成进口 18C，而筒形构件18的内部形成竖直延伸并通过进口 18C与油分离腔17A连通的向上通道18D。进口 18C和向上通道18D形成制冷通道，制冷气体通过该制冷通道在离心分离器50中流动。穿过大直径部18A和端部框架17形成的排出通道50A水平延伸并且在向上通道18D的上端部与向上通道18D连通。进口 18C具有离心分离器50中的制冷气体通道的最小横截面，而排出通道50A的横截面大于进口 18C的横截面。如图1中示出的，端部框架17在其下端部处贯通地形成有连通孔17E，油分离腔 17A通过该连通孔17E与排出腔16连通。端部框架17中还形成有凹部17F，该凹部17F中容纳有驱动轴9、轴承8以及后侧板5的凸起部5E。如图1和图2中示出的，后侧板5中在其内表面上(或其前表面上)形成一对弧形排油槽5C。各排油槽5C与随着转子10的转动而处于吸入行程之类的状态的背压腔40 连通。如图1中示出的，后侧板5贯通地形成有阀腔5D，该阀腔5D中容纳球形阀20，各排油槽5C通过该阀腔5D能够与排出腔16连通。容纳在阀腔5D中的弹簧19沿着朝向排出腔16的方向迫压阀20。阀腔5D和阀20位于阶梯部5F的上表面5Q和排出通道50A下方。连通孔28贯穿后侧板5而形成，使得环形腔5N与凹部17F连通。上供油孔和下供油孔30也贯穿后侧板5而形成，从而从环形腔5N延伸至转子10的后端面。供油孔30 与随着转子10的转动而处于压缩行程的状态中的背压腔40连通。后壳体2中形成有朝向向上、用于将排出腔16连接至外部制冷回路的出口 2。虽然未示出外部制冷回路，但出口 2A连接至冷凝器，该冷凝器连接至膨胀阀，该膨胀阀进一步连接至蒸发器。该蒸发器连接至压缩机的入口 1B。冷凝器、膨胀阀和蒸发器协作以形成外部制冷回路。外部制冷回路与压缩机协作以形成车辆空气调节器。在上文描述的叶片式压缩机中，当驱动轴9由发动机等驱动而转动时，转子10与驱动轴9同步转动，各压缩腔12的容积发生变化。通过入口 IB将流过蒸发器的制冷气体引入吸入腔13。通过吸入孔4B、吸入空间;3B和吸入口 3C将吸入腔13中的制冷气体抽吸至压缩腔12中。通过排出口 3E和排出空间3D将在压缩腔12中压缩的制冷气体排出至排出口 5J、5K。参照图5和图6，从分离孔17C、17D通过排出槽5H、5I朝向引导表面17B排出制冷气体。沿着引导表面17B围绕筒形构件18流动的制冷气体借助于离心作用将制冷气体中含有的润滑油分离。参照图6，分离出来的润滑油从油分离腔17A通过连通孔17E流动至排出腔16，并贮存在排出腔16中。排出腔16中的润滑油通过供油通道5M传递至环形腔5N，并通过连通孔28和凹部17F供给至轴孔5A与轴承8之间以及轴承8与驱动轴9之间的间隙以用于轴孔5A与轴承8之间以及轴承8与驱动轴9之间的润滑。润滑油还通过供油孔30和排油槽 5C供给至各背压腔40。供给至各背压腔40的润滑油润滑叶片11与叶片槽IOA之间的间隙。已经在沿着离心分离器50的引导表面17B围绕筒形构件18流动时使润滑油从中分离的制冷气体通过进口 18C在向上通道18D向上流动。随后，水平流动通过排出通道 50A的所有制冷气体撞击在竖直表面5S上并朝向出口 2A流动。在其中流动通过离心分离器50的所有制冷气体撞击在竖直表面5S上的根据第一实施方式的叶片式压缩机中，润滑油可以从流动至出口 2A的所有制冷气体中分离出来而不降低制冷气体的流速。 制冷气体通过撞击在竖直表面5S上而将流动方向改变90°，朝向出口 2A流动，这样从制冷气体中分离出来并附着至竖直表面5S的润滑油由于润滑油的重力和表面张力容易地向下流动，而不被制冷气体携带至出口 2A。因此，已经使润滑油从中分离的制冷气体从出口 2A朝向冷凝器充分地流出。此外，后侧板5形成有使排出通道50A与排出腔16的下部分离的阶梯部5F。因此，尽管离心分离器50并未密封在叶片式压缩机的排出腔16中，但贮存在排出腔16中的润滑油几乎不会在制冷气体的作用下升起并随制冷气体携带至外部制冷回路。从撞击在竖直表面5S上的制冷气体中分离的润滑油沿着阶梯部5F的上表面5Q在相反的方向上水平流动，这样润滑油几乎不会由制冷气体携带。因此，根据本发明的本实施方式的叶片式压缩机可以展示高的油分离性能。在本实施方式的叶片式压缩机中，前壳体1和后壳体2中的润滑油量与现有技术压缩机的情况相比增加了，从而改进了滑动构件之间例如叶片11与叶片槽IOA之间的润滑、耐久性、密封性能和冷却性能。此外，还减小了流动通过外部制冷回路的润滑油的量，从而改善了空气调节器的冷却性能。由于排出通道50A的横截面大于离心分离器50中的制冷气体通道的最小横截面， 所以制冷气体没有压力损失，并且可以实现高容积效率。如果阀20在压缩机启动时保持阀腔5D敞开，则排出腔16中的高压制冷气体通过排油槽5C供给至各背压腔40，由此推动叶片11抵靠缸体内腔3A的内周表面。在这种情况下，从撞击在竖直表面5S上的制冷气体中分离的润滑油一定从阶梯部5F的上表面5Q供给至阀腔5D和阀20附近。因此，在叶片式压缩机操作期间阀20由润滑油密封，从而防止制冷气体从排出腔16泄漏至背压腔40，结果改善了压缩效率，而且还有效地防止了叶片11 的磕碰。进行测试以针对本第一实施方式的叶片式压缩机、现有技术压缩机和比较例研究在排出压力为2Mpa的条件下按照每分钟转数Nc (rpm)的驱动轴速度与排出腔中贮存的油量之间的关系。日本专利申请公告H07-12072和2009-167834中公开的叶片式压缩机分别用作现有技术压缩机和比较例。除了现有技术和比较例的叶片式压缩机的特有构造以外的特征大致与根据本发明的第一实施方式的叶片式压缩机的特征相同。表1和图7中通过与现有技术叶片式压缩机中贮存的油量进行相对比较示出了测试的结果，当现有技术叶片式压缩机的驱动轴以IOOOrpm转动时，贮存的油量以1表示。[表1]轴速与贮存的油量之间的关系
权利要求
1.一种压缩机，包括壳体，其中所述壳体包括排出腔和出口，所述出口形成在所述壳体中、朝向上并且连接所述排出腔和外部制冷回路，其中所述排出腔具有竖直表面；压缩机构，所述压缩机构设置在所述壳体内，其中所述压缩机构包括压缩腔，压缩含有润滑油的制冷气体并且将所述制冷气体排出至所述排出腔；和油分离装置，所述油分离装置设置在所述排出腔内，其中，所述油分离装置包括 分离装置，所述分离装置将所述润滑油从所述制冷气体中分离出来；和排出通道，流过所述分离装置的所有制冷气体通过所述排出通道朝向所述出口流动， 其特征在于，所述排出通道水平延伸、面向所述竖直表面、并且与所述排出腔连通。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述分离装置是离心分离器，其中所述离心分离器包括筒形构件，所述筒形构件竖直延伸；端部框架，所述端部框架包括引导表面，所述引导表面允许制冷气体围绕所述筒形构件的外周表面流动；进口，所述进口在所述筒形构件的下端部处形成；和向上通道，所述向上通道形成在所述筒形构件中、与所述进口连通并竖直延伸，其中， 所述排出通道在所述离心分离器中形成为在所述向上通道的上端部处与所述向上通道连通、并且水平延伸。
3.如权利要求2所述的压缩机，其中，所述离心分离器还包括制冷气体通道，制冷气体通过所述制冷气体通道流动，其特征在于，所述排出通道的横截面大于所述制冷气体通道的最小横截面。
4.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述壳体还包括 入口，所述入口形成在所述壳体中；和吸入腔，所述吸入腔通过所述入口与所述外部制冷回路连通，所述压缩机还包括 缸体，所述缸体设置在所述壳体中，其中，所述缸体包括在所述缸体中形成的缸体内腔；前侧板，所述前侧板容纳在所述壳体中并且封闭所述缸体内腔的前端部； 后侧板，所述后侧板容纳在所述壳体中并且封闭所述缸体内腔的后端部； 转子，所述转子以可转动的方式设置在所述缸体内腔中，其中，所述转子包括在所述转子中形成的多个叶片槽，和多个叶片，所述多个叶片在各所述叶片槽内设置为使得所述叶片能够滑动以便移进和移出所述叶片槽；其中，所述叶片、所述缸体的内表面、所述转子的外周表面和所述前侧板与后侧板的内表面协作以形成压缩腔，其特征在于，所述竖直表面形成在所述后侧板中，其中，所述后侧板包括贯通所述后侧板形成的分离孔，其中，所述制冷气体通过所述分离孔流动至所述引导表面。
5.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述后侧板还包括阶梯部，所述阶梯部形成在所述排出通道与所述竖直表面之间，并且使所述排出通道与所述排出腔的下部分离。
6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述排出通道的基部与所述阶梯部的上表面齐平，而所述排出通道以对应于所述阶梯部的厚度的间隔距离与所述竖直表面面对。
7.如权利要求5所述的压缩机，还包括背压腔，其中所述背压腔由所述叶片的底部在所述叶片槽中形成，其特征在于，所述后侧板还包括排油槽，所述排油槽形成在所述后侧板的内表面中，并且随着所述转子的转动与所述背压腔连通；阀腔，所述阀腔贯穿所述后侧板而形成，使得所述排油槽与所述排出腔连通；和阀，所述阀容纳在所述阀腔内并且在朝向所述排出腔的方向上受到迫压，其中，所述阀腔和所述阀位于所述阶梯部的上表面和所述排出通道的下方。
8.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述油分离装置还包括盖，所述盖封闭所述分离装置的上端部并且形成所述排出通道的一部分。
9.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述壳体还包括肋，所述肋形成在所述壳体中、向前延伸、与所述竖直表面形成间隔距离、并且形成所述排出通道的一部分。
10.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述后侧板还包括肋，所述肋形成在所述后侧板中、向后延伸、并且形成所述排出通道的一部分，其中，制冷气体在所述排出通道与所述竖直表面之间从所述肋沿着相反方向水平流动。
全文摘要
一种压缩机，包括壳体，其中壳体具有排出腔和出口，出口在壳体中形成，朝向向上并且连接排出腔和外部制冷回路；压缩机构，该压缩机构设置在壳体内；和油分离装置，油分离装置设置在排出腔内。排出腔具有竖直表面。压缩机构具有压缩腔，压缩含有润滑油的制冷气体，并且将所述制冷气体排出至排出腔中。油分离装置包括分离装置，该分离装置将润滑油从制冷气体中分离出来；和排出通道，流过分离装置的所有制冷气体通过排出通道朝向出口流动。排出通道水平延伸，面向竖直表面，并且与排出腔连通。
文档编号F04B39/04GK102374156SQ201110236249
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月15日 优先权日2010年8月17日
发明者佐藤真一, 堀田和宏, 小林和男 申请人:株式会社丰田自动织机