压缩机和具有其的制冷设备.pdf

本发明公开了一种压缩机和具有其的制冷设备，所述压缩机包括：壳体；电机，所述电机设在所述壳体内，所述电机的外表面与所述壳体的内表面之间限定出油气通道，限定出所述油气通道的所述电机的外表面与所述壳体的内表面的至少一部分设有疏油涂层。根据本发明实施例的压缩机，疏油涂层能够降低油气通道对润滑油的吸附作用，降低粘滞阻力，从而有效降低气体通过电机产生的排气阻力损失，提高了压缩机的效率；同时，电机上部空间润滑油的回油速度加快，改善了电机上部积油问题，提高了压缩机的可靠性。

权利要求书
1.  一种压缩机，其特征在于，包括：
壳体；
电机，所述电机设在所述壳体内，所述电机的外表面与所述壳体的内表面之间限定出油气通道，限定出所述油气通道的所述电机的外表面与所述壳体的内表面的至少一部分设有疏油涂层。

2.  根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述壳体的内表面设有疏油涂层。

3.  根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，所述电机的外表面设有疏油涂层。

4.  根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述壳体的内表面的疏油涂层的水平高度小于等于所述电机与所述壳体配合的最大水平高度。

5.  根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述电机包括：
定子，所述定子设有定子通孔；
转子，所述转子可枢转地设在所述定子通孔内，所述定子的内表面与所述转子的外表面之间形成间隙，所述定子的内表面和/或所述转子的外表面设有疏油涂层。

6.  根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述转子和/或所述定子上设有通气槽，所述通气槽的侧壁面上设有疏油涂层。

7.  根据权利要求1或6所述的压缩机，其特征在于，所述疏油涂层为树脂材料层或陶瓷材料层或表面改性材料层。

8.  根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述疏油涂层的厚度为0.5μm-500μm。

9.  根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述疏油涂层被构造成所述压缩机润滑油在所述疏油涂层的表面的接触角大于90°。

10.  一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的压缩机。

说明书压缩机和具有其的制冷设备
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，更具体地，涉及一种压缩机和具有其的制冷设备。
背景技术
在压缩机中，为了及时带走电机产生的热量，通常使用冷媒对其进行冷却，冷媒将不可避免的需要通过电机与壳体组成的狭小空间。以高压型滚动转子式压缩机为例，压缩机泵体位于电机的下部，泵体完成气体压缩后将气体排出至电机的下方，对电机下部进行冷却。由于压缩气体中含有冷冻油，排气实际上由油气混合物组成。为了充分冷却电机，这些混合物还将通过电机定转子间隙以及电机与壳体之间的通气孔，进入到电机的上部空间，冷却电机后从壳体上部排出。
然而，由于电机占用了壳体的大部分空间，电机与壳体之间的排气通道较小，混合气体通过电机的横截面积变得很小；并且，由于电机与壳体的排气通道的壁面存在亲油性，油气进入通道后，通道壁面将对油气中的油产生吸附作用，使壁面附近的油气流速降低，产生粘滞阻力损失，降低了压缩机效率。
同时在压缩机的回油过程中，壳体上部分离出来的润滑油在到达电机上端后，由于壳体内壁和电机外壁对润滑油产生粘滞，导致回油不畅，甚至产生定子上部积油现象，影响了压缩机的可靠性。压缩机的结构有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种压缩机，所述压缩机的效率和可靠性提高。
本发明还提出了一种具有上述压缩机的制冷设备。
根据本发明实施例的压缩机，包括：壳体；电机，所述电机设在所述壳体内，所述电机的外表面与所述壳体的内表面之间限定出油气通道，限定出所述油气通道的所述电机的外表面与所述壳体的内表面的至少一部分设有疏油涂层。
根据本发明实施例的压缩机，疏油涂层能够降低油气通道对润滑油的吸附作用，降低粘滞阻力，从而有效降低气体通过电机产生的排气阻力损失，提高了压缩机的效率；同时，电机上部空间润滑油的回油速度加快，改善了电机上部积油问题，提高了压缩机的可靠性。
另外，根据本发明上述实施例的压缩机还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述壳体的内表面设有疏油涂层。
根据本发明的一个实施例，所述电机的外表面设有疏油涂层。
根据本发明的一个实施例，所述壳体的内表面的疏油涂层的水平高度小于等于所述电机与所述壳体配合的最大水平高度。
根据本发明的一个实施例，所述电机包括：定子，所述定子设有定子通孔；转子，所述转子可枢转地设在所述定子通孔内，所述定子的内表面与所述转子的外表面之间形成间隙，所述定子的内表面和/或所述转子的外表面设有疏油涂层。
根据本发明的一个实施例，所述转子和/或所述定子上设有通气槽，所述通气槽的侧壁面上设有疏油涂层。
根据本发明的一个实施例，所述疏油涂层为树脂材料层或陶瓷材料层或表面改性材料层。
根据本发明的一个实施例，所述疏油涂层的厚度为0.5μm-500μm。
根据本发明的一个实施例，所述疏油涂层被构造成所述压缩机润滑油在所述疏油涂层的表面的接触角大于90°。
根据本发明实施例的制冷设备，包括根据本发明实施例的压缩机。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的压缩机的结构示意图；
图2是图1中所示的结构的部分放大结构示意图；
图3是光滑固体表面与液滴的接触情况；
图4是粗糙表面的润湿模型；
图5是液滴在倾斜的粗糙表面上的滚动角的示意图。
附图标记：
压缩机100；
壳体1；电机2；转子21；定子22；压缩组件3；储液器4；排气管5；曲轴6；疏油涂层7；油气通道8。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图详细描述根据本发明实施例的压缩机100。
参照图1和图2所示，根据本发明实施例的压缩机100包括壳体1和电机2。电机2设在壳体1内，电机2的外表面与壳体1的内表面之间限定出油气通道8。限定出油气通道8的电机2的外表面与壳体1的内表面的至少一部分设有疏油涂层7。
根据本发明实施例的压缩机100，通过在限定出油气通道8的电机2的外表面与壳体1的内表面的至少一部分设置疏油涂层7，疏油涂层7能够显著降低油气通道8对润滑油的吸附作用，降低粘滞阻力，从而有效降低气体通过电机2产生的排气阻力损失，提高了压缩机100的效率。同时，电机2上部空间的润滑油由于不存在壳体1及电机2的粘滞阻力，回油速度将会加快，改善了定子22上部积油问题，提高压缩机100的可靠性。
可以理解的是，根据本发明实施例压缩机100的可以是包含壳体1及电机2并使壳体1及电机2之间的空隙为排气及润滑油通道的任意一种压缩机，例如旋转式压缩机、活塞压缩机、滚动转子式压缩机、涡旋压缩机以及转缸压缩机等。
在图1和图2中示的实施例中，根据本发明实施例的压缩机100形成为旋转式压缩机。下面以该压缩机100为例对本发明详细描述。具体而言，压缩机100包括用于密封的壳体1，设置在壳体1内的压缩组件3和电机组件，电机组件中的电机2包括定子22和转子21。定子22设有定子22通孔，转子21设在定子22通孔内并且转子21可以枢转。
压缩组件3位于电机组件的下方并且通过曲轴6与电机2相连。电机2带动曲轴6旋转，实现压缩组件3从储液器4吸入冷媒和压缩、排气等动作，压缩腔排出的冷媒通过消音器的排气孔进入电机2与压缩组件3的空间。冷媒在处于冷却电机2下端后，通过电机2进入壳体1上方，对电机2的上端进行冷却。最后经过油气分离后，冷媒通过排气管5排出压缩机100。
需要注意的是，从压缩腔排出的高压气体并非全部为冷媒，其中还含有大量的冷冻润滑油(简称冷冻油)。这部分冷冻油包括从储液器4中吸入的冷冻油和从压缩腔外部泄漏进入压缩腔的冷冻油。该部分冷冻油进入压缩腔后，以油雾的形式混入高压冷媒。由冷媒与冷冻油组成的油气混合物共同排出到电机2的下部空间。
同时，进入壳体1空间的冷媒还可能对壳体1内的回油或油池中的冷冻油造成冲击，导致二次带油。然而，空调系统并不希望压缩机100中的冷冻油进入空调管路，因此，在压缩机100中设置有油气分离装置，使冷冻油在随着冷媒排出压缩机100壳体1之前与冷媒分离，并回落到压缩机100的底部油池中。
在上述压缩机100排气过程中，由于电机2占用壳体1中部绝大部分空间，加之电机2的转子21处于高速旋转状态，从压缩组件3排出的油气混合物将并不能顺畅的进入壳体1上部空间。在相关技术中，由于电机侧壁对冷冻油的吸附作用，使排气在靠近电机侧壁的流动速度进一步降低，压缩机的排气阻力进一步增加，虚耗了压缩机功耗。
而在根据本发明实施例的压缩机100中，上述过程得到了明显改善。也就是说，通过在电机2的外表面和壳体1的内表面的至少一部分上涂覆疏油涂层7，油气通道8对油气混合物产生的吸附力减小，降低了排气阻力，提高了压缩机100的效率。
同时，电机2上部空间的油气混合物经过分离后，冷冻油将顺着壳体1及定子22壁面从定子22的上端下落至压缩机100的底部油池。此处的冷冻油将受到下部排气的冲击作用。在相关技术中，由于壳体及定子侧壁对冷冻油的吸附作用，回油将变得非常缓慢，更有甚者大部分冷冻油被积聚在定子上部，造成定子上部积油，影响了压缩机可靠性。而在根据本发明实施例的压缩机100中，由于疏油涂层7的作用，壳体1及电机的定子22的侧壁面将不再对冷冻油产生粘滞，能加速回油，提高了压缩机100的可靠性。
其中，疏油涂层7可以仅设在壳体1的内表面上，或者疏油涂层7设在电机2的外表面上，或者电机2的外表面和壳体1的内表面上均设有疏油涂层7。该种结构的压缩机100能够大大降低油气混合物的排气阻力，显著提高了压缩机100的效率。
需要注意的是，由于壳体1上部空间是油气分离的主要空间，而利用壳体1表面对冷冻油的吸附作用也是壳体1上部油气分离的重要手段，因此，为了避免影响壳体1上部的油气分离效果，壳体1的内表面的疏油涂层7的水平高度可以小于或者等于电机2与壳体1配合的最大水平高度。由此，油气混合物在油气通道8内受到的粘滞阻力小，并且在流出油气通道8后，壳体1的上部对冷冻油具有吸附作用，使冷冻油也易于与冷媒相分离。
如图2所示，定子22的内表面与转子21的外表面之间形成间隙，定子22的内表面和/或转子21的外表面设有疏油涂层7。即定子22的内表面上设有疏油涂层7，或者转子21的外表面上设有疏油涂层7，或者转子21的外表面和定子22的内表面上均设有疏油涂层7。该疏油涂层7同样能够显著降低转子21的外表面和/或定子22的内表面对润滑油的吸附作用，降低粘滞阻力，使油气混合物更易于通过电机2内部。
在本发明的一些示例中，转子21和/或定子22上设有通气槽，通气槽的侧壁面上设有疏油涂层7。该疏油涂层7同样能够降低通气槽的侧壁面对润滑油的吸附作用，降低粘滞阻力，使油气混合物更易于通过转子21和/或定子22的内部。
可选地，疏油涂层7可以为树脂材料层或者陶瓷材料层或者表面改性材料层。可以理解的是，只要使油气通道8的壁面对压缩机100所用冷冻油具有疏油的性质，均可成为根据本发明实施例的压缩机100的疏油涂层7的材料。
其中，根据涂层材料形成工艺的不同，疏油涂层7厚度可以在0.5μm至500μm之间变化。具体地，疏油涂层7的涂覆工艺可以根据涂层材料的不同采用沉积法、刻蚀法、喷涂法以及凝胶法等多种工艺。
如图3所示，固体表面的疏油性质通常用接触角θ来表征。光滑、均匀和各项同性的理想固体表面接触角应符合Young`s方程：
cosθ＝(γSV-γSL)/γLV
式中，θ为接触角，Υ为界面张力，下标S,L和V分别表示固相、液相和气相。接触角θ是固、液、气界面间表面自由能热力学平衡的结果。因此，θ又称为平衡接触角，或称材料的本征接触角。
然而，实际的固体表面都是粗糙的，而且表面的粗糙程度往往也不均匀，如图4所示。Cassie模型下的粗糙表面的表观接触角可用下式来表示：
cosθc＝f1cosθ-f2
其中θc为Cassie模型下的表观接触角。该式可进一步转化成f1为固-液界面所占的比例，f2为液-气界面所占的比例，于是该式可进一步转化为：
cosθc＝rffcosθ+f-1
其中，f为液滴润湿固体表面的投影面积的比例，rf为液滴润湿固体表面的粗糙度比。
上式表明，本征接触角θ＜90°的亲液材料也是可以做成疏液表面的，通过构筑合理的微观结构，取得合理的f和rf的值，即可使θc＞90°，使固体表面具有疏液性质。在根据本发明实施例的压缩机100中，疏油涂层7即被构造成压缩机100冷冻油在疏油涂层7的表面的接触角大于90°，从而使疏油涂层7对冷冻油具有疏油性质。
另外，除了接触角以外，滚动角也是衡量固体表面疏水疏油性能的一项指标。所谓滚动角就是指当缓慢倾斜固体表面时，液滴刚刚开始滚落的一瞬间，固体表面与水平基面之间的倾斜角α，如图5所示。在压缩机100中，排气通道通常为竖向的，因此，在设计疏油涂层7时几乎可以不考虑滚动角，这将对材料选择提供极大的便利性。
根据本发明实施例的制冷设备包括冷凝器、蒸发器以及根据本发明实施例的压缩机100等。由于根据本发明实施例的压缩机100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的制冷设备的效率及可靠性高。
根据本发明实施例的制冷设备的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“高度”、“厚度”、“上”、 “下”、“前”、“后”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。