由马达驱动的密封压缩机 本发明涉及了一种由马达驱动的密封压缩机。用于制冷机或空调系统。
在由马达驱动的常规密封压缩机中设有一个压缩机装置和一个马达装置，压缩机装置装在作为气密容器主体的柱形筒的上部，马达装置装在压缩机装置的下侧，用于驱动压缩机装置。从装在柱形筒上部的制冷剂吸入管吸入自制冷机、空调之类的制冷循环系统返回的制冷剂，由压缩机装置对它压缩，然后从装在压缩机中部的制冷剂排出口临时送入气密容器中。从线圈端(它位于构成马达的定子的压缩机装置一侧上)的间隙，充满在柱形筒中气体的一部分到达转子的上部。气体的其它部分在通过装在定子外部钢板区上的制冷剂气体通道之后到达马达地下部，然后在通过定子和转子之间的间隙之后流入转子的上部空间。此后，把已流入转子上部空间的气体从排出管(安装成从柱形筒内壁向外突出)送到制冷循环系统中。
此时，从位于定子的压缩机装置一侧的线圈端间隙流入转子上部空间的气体是包含了大量制冷机油的雾状气体，因为它是从压缩机装置刚送出之后的气体，以及在被转子上部搅动的同时，通过排出管把包含大量制冷机油的雾状制冷剂气体送入制冷循环系统中。
另外，JP-A-63-213885公布了一种由马达驱动的密封压缩机，它减少了送入制冷循环系统中的制冷机油。自涡旋压缩机上部送出的制冷剂，从压缩机装置上部通过设在压缩机装置和气密容器之间的制冷剂通道，并通过装在缸体(在它上面装有可承受轨道涡卷的推力载荷的主轴承)和马达定子之间的导流板，从压缩机装置导入定子的下部。在此方法中，一个油分离器装在柱形筒和定子之间，因此，通过油分离器的制冷剂分离出制冷机油，并且把制冷机油返回到气密容器下部的油贮存区中。同时，分离了制冷机油的制冷剂通过装在柱形筒和定子之间的第二个油分离器，在分离油的同时导入缸体的下部，并从装在柱形筒缸体和定子之间的排出管送入制冷循环系统中。
按照在马达驱动的常规密封压缩机中的制冷剂流动路线，产生了将在下面说明的以下一些问题。一般说，为了提高滑动效率和减少压缩机装置零件和轴承区之间的摩擦力来防止零件的磨损，在马达驱动的密封压缩机内部充以润滑剂(制冷机油)。
几乎所有的制冷机油贮存在气密容器内的底部，特别是贮存在一个贮油区中，它通过设在轴(轴的下部浸在贮油区中)中的供油道，来润滑主轴承区、压缩机装置中轨道涡卷和固定涡卷之间的中间区、以及涡卷叠边前端和端板之间的中间区。已经通过轴中供油道并送到轴承区的制冷机油通过轴承间隙区，再贮存在容器的底部。
同时，相似于制冷剂，把供应压缩机装置的压缩机油从排出口送入容器，再贮存在容器的底部。但是，从排出口送入的一部分压缩机油是以雾状形式送入，因此几乎所有的雾状压缩机油通过相似于上述制冷剂流动路线的通道，与制冷剂一起从排出管排入制冷循环系统，再通过吸入管回到气密容器的压缩机装置中。
如果按这样方式转移到制冷系统中的制冷机油数量增加，则产生了热交换器中热交换率降低，对轴承区、压缩机装置之类供油不足等等的问题。
另外，按照上述JP-A-63-21385说明的结构，从排出口送出的制冷剂通过设在压缩机装置、导流板和油分离器上的单个通孔，到达设在气密容器下部的贮油区，从那里通过第二油分离器，到达缸体和定子之间的空间中。另外，所构成的制冷剂经过排出管从上述空间流入制冷循环系统。
这样，按照常规技术产生了一个问题，因为在气密容器中通过制冷剂的通道受到限制，增加了压力损失，如果该结构用作制冷循环的压缩机，则制冷循环的效率下降。
本发明的一个目的是提供一种压缩机，它可减少制冷机油从排出管的流出，同时抑制了压力损失。
本发明的另一个目的是提供一种压缩机，它具有可减少气密容器中液体搅动的平衡重量。
为了达到上述目的，提供了一种由马达驱动的压缩机，其中压缩机装置和驱动压缩机装置的马达装置均包含在一个气密容器中，把制冷剂从压缩机装置送入气密容器，并且从排出管送到气密容器之外，排出管插入气密容器中并设在压缩机装置和马达装置之间，提供了一个构件来减少在压缩机装置一侧的马达装置的定子线圈端间隙，以及从线圈端的外周边向内插入排出管。
另外，为了达到上述的其它目的，提供了一种由马达驱动的密封压缩机，它包括了均包含在气密容器中的压缩机装置和驱动压缩机装置的马达装置，还包括了一个平衡重量，平衡重量在压缩机装置一侧装在马达装置的转子端部上，在其外周边的一个部位上设有一个缺口，在其内部包括一个空间。
图1是按照本发明的一个马达驱动的密封压缩机结构视图；
图2是一个透视图，用于说明按照本发明实施例把环装到定子上；
图3(a)是按照常规例的转子透视图；
图3(b)是按照本发明实施例的转子透视图；以及
图4是一个曲线图，表示了按照本发明的马达驱动的密封压缩机特性，用于说明减少油送出量的效果。
以下图1表示了本发明的马达驱动的密封压缩机构造，图2和图3(b)表示了其有关部分的构造。另外，图4表示了按照实施例减少油送出量的效果。
在图1中，一个压缩机装置2装在一个柱形筒1的上部中，柱形筒是气密容器的主体，以及一个驱动压缩机装置的马达装置12装在压缩机装置2的下侧。压缩机装置2由涡卷压缩机类型构成，其中，竖立在端板上带着涡卷叠边的一个固定涡卷与一个轨道涡卷在轨道位置上相互配合，并且由于轨道涡卷的打旋，从其周围吸入制冷剂，由于工作室容积的减少，制冷剂被压缩，并从设在工作室中部的排出口3送出。从制冷剂吸入管13吸入制冷剂，吸入管插入气密容器的顶部并连接到压缩机装置2上，制冷剂被压缩机装置2压缩，然后从装在压缩机装置2中部的制冷剂排出口3送入柱形筒1的上部。充满在柱形筒1上部的制冷剂气体经过通孔17流到马达装置12的一侧，通孔17在压缩机装置2周围的许多部位上打通。排出管10装在压缩机装置2和马达装置12之间，在气密容器内侧，排出管的开口区安装得尽可能靠近压缩机驱动轴18的转动中心(安装得远离气密容器的内壁面)。采用这种排出管结构，可从排出管10的开口区吸入流速尽可能慢的制冷剂气体。
现在，除了由压缩机装置2的压缩室压缩的气体状制冷剂，还包含大量雾状的制冷机油，并从设在压缩机装置2上的制冷剂排出口3送出。例如，在上述前一个常规技术中原来设想：从制冷剂排出口送出并包含大量制冷机油的雾状气体通过马达装置的一侧时，依靠通过设在定子上的制冷剂通道，把制冷机油从制冷剂气体中充分分离出来，把制冷机油贮存在气密容器的底部，仅使制冷剂气体通过定子和转子之间的间隙，从装在压缩机装置和马达装置之间的排出管送到制冷循环系统中。但实际上，由于在压缩机装置一侧的定子线圈端存在很大的间隙，包含大量制冷机油的雾状气体从线圈间隙泄漏到转子，并且最后送到制冷循环系统中。
另外，安装了一个转子的平衡重量用于修正压缩机装置的转动不平衡度，它位于通向制冷循环系统的排出管附近，其形状为如图3(a)所示的马蹄形，由于搅动了在转子上部空间中的制冷剂，使得从上述线圈间隙的泄漏增加，并把大量制冷机油包含在送到制冷循环系统的气体中。
另外，按照上述后一个常规技术，排出管的开口区位于柱形筒的内壁上，因此，由于转子引起的涡流，使得在压缩机中的制冷剂气体以这样的状态送出：其中流速为最大，以及附在柱形筒内壁上的制冷机油被送入制冷循环系统中。
如果送入制冷循环系统中的制冷机油量增加，则流经制冷循环系统的制冷剂气体速率降低，结果是，降低了构成制冷循环系统的热交换器的热交换率。另外产生了一个问题：由于减少了压缩机中的制冷机油，稀释率等增加，不能对轴承区、压缩室等充分供油，由此降低了可靠性。
为了解决这个问题，按照本实施例，把排出管10设在压缩机装置2和马达装置12之间，排出管10的开口区装得尽可能靠近压缩机轴的转动中心(排出管10深深地插入气密容器中，使得在气密容器一侧的排出管10开口区位于气密容器内的一个区域上，它从插了排出管10的气密容器内壁面的位置向内)，以及在压缩机装置一侧的定子6线圈端8的外周边上，安装一个由绝缘材料制成的柱形环9。图2示意地表示了线圈端8和定子6。盖住线圈端8的柱形环9具有的材料相同于插入定子线圈各相的塑料类型的相间绝缘纸材料，它薄而具有优良的绝缘和制造性能。把比线圈端8外周边稍长的一张矩形材料纸形成柱形，相对于直径盖在线圈端8的外周边上。在几个位置上切开纸的上部，也来盖住线圈端8的上部，向内折叠切开的部分，并切去重叠的部分来断开它们，使得露出转子4的全部或一部分(在图2中在环9的上部沿径向画了许多线)。另外，可采用压制方法来制造。另外，几乎所有经过线圈端8流到转子4上部的制冷剂均位于线圈8的根部附近，因此线圈端8的端区(线圈线均被折叠的小曲率半径区域)可以不需要被盖住。另外，虽然环9装在外周边上，但是，在不会因为与转子4接触而影响转子4转动的范围内，即使把环9装在线圈端的内周边上也可达到相似的效果(此时排出管10插入的深度比线圈端8外周边和柱形筒内壁之间的间隔更大)。
由于如图2所示在线圈端8的外周边上安装了柱形环9，制冷剂的流动改变如下。从排出口3送出的包含大量制冷机油的制冷剂气体，经过在压缩机装置2周围打通的通孔17，到达马达装置12一侧。在常规技术的情形中，制冷剂气体从定子线圈端的间隙大量流到转子上部中间附近，即使排出管插到中间部分附近也是如此，包含大量制冷机油的制冷剂流到制冷循环系统中。按照本实施例，流到马达装置12一侧的包含大量制冷机油的气体，通过了盖住线圈端8周围的环9外壁面和气密容器柱形筒1的内壁面之间的中间区，并通过了设在定子6上的制冷剂通道7，由此从制冷剂中充分地分离出制冷机油。此后，制冷剂气体中的涡流流速变慢和制冷机油的含量降低，它通过定子6和转子4之间的间隙，并流到转子4的上部空间。另外，通过深深插入该空间附近的排出管10(插得跨过在环9和柱形筒1内壁之间形成的间隔)，把制冷剂气体送到制冷循环系统中。
由此，如图4所示，从排出口3送出的大量雾状制冷机油飘浮在气密容器1中，可减少它排出到制冷循环系统中的量，并可把制冷机油贮存在气密容器的底部。
同时，按照上述后一个常规技术，制冷剂不能象本实施例那样流经这样的通道：依靠通过线圈端8周围的总周边以及定子6和柱形筒1内壁之间中间区的总周边，经过设在气密容器底部的贮油区上部，依靠通过转子4和定子6之间的间隙，达到推力轴承和转子4之间空间，而是建立了这样的通道：仅经过装在线圈底部和柱形筒之间的单个导流板和油分离器，达到容器底部贮油区，以及经过另一个油分离器和转子和定子之间的间隙，从贮油区达到缸体和转子之间的空间。因此，产生了一个问题：压力损失显著，并且如果结合到制冷循环系统中，输入变得很大，因而制冷循环的效率(性能系数COP)受损失。按照本实施例，建立了这样的通道：其中把制冷剂从线圈端8周围的总周边引导到气密容器的底部，与后一个常规技术中使制冷剂通过单个导流板的情形相比，减少了压力损失。
另外，按照上述常规技术，在夜间运行(停止启动的时间间隔很长，例如一个晚上)等情形中，如果从吸入管吸入液体制冷剂，由于制冷剂流动的通道很窄，从排出口向压缩机下部送入了高压的液体制冷剂，因此贮存在压缩机下部的制冷机油11由于喷射的制冷剂而形成泡沫，包含大量制冷机油的泡沫状制冷剂出现在定子的上部空间。在此情形下，通向气密容器的排出管开口区基本上与与柱形筒内壁齐平，因此由于转子转动在压缩机内制冷剂气体中产生涡流，并从具有最大流速的柱形筒内壁附近送出制冷剂气体。因此，把上述泡沫状的制冷剂或与制冷剂混合的制冷机油(由于刮除附在柱形筒内壁上的制冷机油而产生)送到制冷循环系统中，降低了热交换率。
如上所述，按照本实施例可减少压力损失，从而降低了送到气密容器底部的制冷剂流速，因此难以形成泡沫，另外，排出管插入很深，因此从柱形筒内壁刮除的制冷机油难以从排出管10送出。
另外，虽然按照上述常规技术会产生了这样的问题：其中制冷机油易于流入制冷循环系统中，因此减少了压缩机中的制冷机油，以及不能充分地把油供应到轴承区、压缩机装置之类，等等，但按照本实施例，不会产生这种问题，因为可防止制冷机油流入制冷循环系统中。
上述环9可防止包含大量制冷机油的制冷剂气体从压缩机装置一侧的定子6线圈8的间隙泄漏出来和送到制冷循环系统中，减少了排出到制冷循环系统的制冷机油量。按照本实施例，为了达到进一步的效果，平衡重量5的形状作成这样：使得外周边形状基本上是圆的(一部分有开口的圆柱形)和端面是平的。
如图1所示，转子4的压缩机装置一侧(转子4的上部)位于排出管10的附近。如图3(b)所示，平衡重量5的形状基本上为圆形(一部分有开口的圆柱形)，在压缩机装置一侧的端面作成平的(它的外周边形状基本上是圆柱形，其一半变薄，一半变厚)，由此减少了在转子4上侧的排出管10附近空间中的搅动，因而可以减少进入制冷循环系统的排出气体中的制冷机油。
另外，在平衡重量的一个部位上设置了一个开口区5a(设在薄壁区上的一个缺口部分，缺口部分比半圆弧小)，因此由于排出了制冷机油(它从轴承区间隙14流到在压缩机下部的转子4上部)，可减少由于转子4搅动操作在排出气体中产生的制冷机油。也就是说，由于离心力使得贮存在内部的制冷机油流到薄壁区，从而由于设在薄壁区上的开口部分5a，可依靠离心力排出制冷机油。
这样，可减少排出到制冷循环系统中的制冷机油量，结果是，可防止降低热交换率，另外，可提供一种由马达驱动的密封压缩机，它具有高的可靠性，能对轴承区、压缩机室等充分供油。
按照本发明，可减少从排出管流出的制冷机油，同时抑制了压缩机的压力损失。另外，可减少在压缩机气密容器中因平衡重量引起的液体搅动。