專利名稱：一種用于冷凍系統(tǒng)的氣密壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于冷凍系統(tǒng)的氣密壓縮機(jī)，諸如冰箱。冰柜、空調(diào)以及其他需要高泵壓的裝置。
這些通用在冷凍系統(tǒng)和空調(diào)中的壓縮機(jī)應(yīng)滿足這樣一些要求，諸如可靠性、低噪音和振動(dòng)小、高能輸出、小尺寸及低成本。而市場(chǎng)上出售的普通機(jī)型只能部分地滿足上述需求。
常規(guī)壓縮機(jī)的冷凍流體泵壓(例如往復(fù)式?；剞D(zhuǎn)式或離心式壓縮機(jī))是通過(guò)這些壓縮機(jī)的一些部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而達(dá)到的，并要求恒定和有效的潤(rùn)滑來(lái)減小這些部件中接觸件之間的磨擦和摩損，雖然加油可減少摩擦和摩損，但它仍有一缺陷，諸如在冷卻系統(tǒng)中潤(rùn)滑油滲漏、潤(rùn)滑油與冷凍液相混等。冷凍周期中的油循環(huán)降低了系統(tǒng)的效率，且增大了能耗。為了使冷凍系統(tǒng)中的油滲不致污染冷凍流體，在流體之間有一個(gè)相容性問(wèn)題，這就限制了上述流體的選擇范圍。
常規(guī)壓縮機(jī)的另一個(gè)缺陷涉及到上述操作所引起的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能耗，而上述壓縮機(jī)的大部分百分?jǐn)?shù)能耗是用于克服機(jī)械磨擦和慣性，而不是泵壓冷凍氣體，從而限制了壓縮機(jī)的功率輸出并影響效率。而且相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件不斷地受到機(jī)械疲勞和摩損，則需更換耐磨的部件，這些部件很昂貴，因此提高了壓縮機(jī)的成本。業(yè)已看到，壓縮機(jī)中運(yùn)動(dòng)部件愈多，其能耗愈大成本愈高。為了克服上述問(wèn)題，一直在對(duì)上述泵壓系統(tǒng)的解決方案進(jìn)行著研究開(kāi)發(fā)，諸如通過(guò)熱變化、模擬上述冷凍流體或通過(guò)應(yīng)用聲波等來(lái)加壓冷凍流體(美國(guó)專利5,020,977、5,167,124和5,174,130)。
雖然其他一些泵壓方案，諸如利用晶體壓電作用(美國(guó)專利5,271,724)等已為人所知，但是這種解決方案并未應(yīng)用到冷凍系統(tǒng)中。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種用于冷凍系統(tǒng)中的壓縮機(jī)，尤其是用于冰箱和空調(diào)，該壓縮機(jī)，至少在泵壓冷卻劑至冷卻回路中，用了較少數(shù)量進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)組件，以使振動(dòng)和噪音降低。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種諸如上述的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有大的功率輸出且能耗低。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種具有上述優(yōu)點(diǎn)的壓縮機(jī)且體積小、成本低。
所有上述發(fā)明的目的是通過(guò)一種用于冷凍系統(tǒng)的氣密壓縮機(jī)來(lái)達(dá)到，該氣密壓縮機(jī)具有一個(gè)其一端為氣體入口而另一端為氣體出口的氣密殼體；在氣密殼體內(nèi)安置有多個(gè)根據(jù)至少一種順序?qū)?zhǔn)，由壓電材料制成的活塞；當(dāng)上述活塞處在第一通電情況下，該活塞占據(jù)了氣密殼體內(nèi)活塞安裝部分的所有相應(yīng)內(nèi)容積；當(dāng)處在第二通電情況下，各活塞從氣密殼體一個(gè)相同的第一橫向側(cè)壁以吸氣狀態(tài)沿縱向收縮，以使其端面之一與上述氣密殼體的第一橫向壁鄰接內(nèi)面隔開(kāi)一間隔，在氣密殼體內(nèi)限定了一相應(yīng)的氣體容積。該氣體容積從第一活塞到最后活塞逐漸遞減，在由端頭入口的初始?xì)饬康膲嚎s循環(huán)中被壓縮，通電裝置用可選擇的電的瞬間方式使活塞達(dá)到每一第一和第二通電狀態(tài)，以使所述的初始?xì)怏w由入口端向出口端位移和逐漸壓縮。如所述的這種用于冷凍系統(tǒng)的氣密壓縮機(jī)具有超過(guò)常規(guī)壓縮機(jī)的許多優(yōu)點(diǎn)，例如相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件較少，可靠性高和體積小等。
根據(jù)附圖，下文將詳細(xì)敘述本發(fā)明，其中

圖1a到圖1f示意表示一個(gè)冷凍系統(tǒng)氣密壓縮機(jī)的剖視圖，它裝有在壓縮循環(huán)中不同階段的本發(fā)明泵壓組件。
根據(jù)所述附圖，本發(fā)明壓縮機(jī)有一個(gè)氣密殼體10，它是細(xì)長(zhǎng)的平行六面體，有一個(gè)連到冷卻系統(tǒng)低壓側(cè)的端頭氣體入口11和一個(gè)連到冷卻系統(tǒng)高壓側(cè)的相對(duì)端的壓縮氣體出口12，該氣密殼體10有一對(duì)相對(duì)的端壁13和第一和第二對(duì)相對(duì)側(cè)壁14、15。第二對(duì)相對(duì)側(cè)壁15基本限定氣密殼體10的上壁和下壁。
氣密殼體大小使其內(nèi)可以裝置多個(gè)活塞20，活塞也是相互側(cè)面鄰接的平行六面體，最好依縱向?qū)?zhǔn)，各活塞20由一塊壓電材料構(gòu)成，當(dāng)接受一定電荷，例如一個(gè)帶極性電荷或甚至一個(gè)放電，該活塞會(huì)收縮。當(dāng)處在下述的第一通電狀態(tài)形成的膨脹狀態(tài)時(shí)，每一所述活塞完全地充填了活塞被裝配到氣密殼體的相應(yīng)部分的內(nèi)部容積。
雖然未加以說(shuō)明，各活塞20可以根據(jù)一個(gè)以上的縱向?qū)?zhǔn)或橫向?qū)?zhǔn)進(jìn)行排列安置。
所述的各活塞20有一相對(duì)的端面21，基本上限定了相應(yīng)的上下面，當(dāng)所述活塞20處在一確定的通電狀態(tài)時(shí)，如利用選擇的瞬間的極性電荷，例如正電荷，限定所形成的第一通電狀態(tài)，這些活塞與氣密殼體10的第一對(duì)相應(yīng)側(cè)壁14的鄰接內(nèi)面呈密封接觸。
當(dāng)上述活塞20呈負(fù)極電荷形成的第二通電狀態(tài)時(shí)，各活塞20通過(guò)把其相對(duì)端面21之一遠(yuǎn)離氣密殼體10鄰接第二側(cè)壁15的內(nèi)面，被導(dǎo)向收縮位置。
雖然在所述的最佳結(jié)構(gòu)中，通過(guò)用一極性電荷來(lái)達(dá)到通電狀態(tài)，本發(fā)明可以，例如用斷電來(lái)獲得定義第一通電狀態(tài)的所述通電狀態(tài)，或者甚至利用向所述活塞放電來(lái)獲得所述通電狀態(tài)。在最佳方案中，某一個(gè)既不是第一個(gè)也不是最后一個(gè)的活塞，當(dāng)緊靠此活塞之前的一個(gè)活塞20的通電狀態(tài)從第二通電狀態(tài)變到第一通電狀態(tài)，和緊隨其后的一個(gè)活塞20的通電狀態(tài)從第一通電狀態(tài)變到第二通電狀態(tài)的變化中，此活塞保持在第二通電狀態(tài)。
各活塞20還有一第一對(duì)相對(duì)的側(cè)面22與上述氣密殼體10的第二對(duì)相對(duì)的側(cè)壁15的鄰接內(nèi)面呈恒定的密封接觸，而一第二對(duì)相對(duì)的側(cè)壁23則分別限定上述活塞的前面和后面，它們各自與依次對(duì)準(zhǔn)的直接鄰接活塞20呈密封接觸。第一活塞第二對(duì)側(cè)面的前面23和順序的最后活塞20的一相對(duì)后面23都安置成面向氣密殼10鄰接端壁13的內(nèi)面。
在另一種結(jié)構(gòu)方案中，當(dāng)活塞20是順序?qū)?zhǔn)但不是恰好縱向的，各活塞第一對(duì)側(cè)面和第二對(duì)側(cè)面與，應(yīng)通過(guò)鄰接活塞側(cè)面、氣密殼體10第二相對(duì)側(cè)壁之一內(nèi)面和氣密殼體10端壁之一內(nèi)面限定構(gòu)成的部分之一保持密封接觸。
在所述的最佳結(jié)構(gòu)中，活塞20有相同的寬度和縱向長(zhǎng)度，而活塞的厚度在泵壓操作時(shí)依次通電過(guò)程中，在產(chǎn)生泵壓作用下會(huì)隨之變化。
由于活塞20從縱向?qū)?zhǔn)的第一活塞到最后活塞有一個(gè)逐漸減少的橫截面，上述順序的各活塞收縮引發(fā)了一個(gè)新的氣體容積，該新的氣體容積相對(duì)于原先的氣體容積是減小了，因此也就增加了上述容積內(nèi)所含氣體的壓力。
為了壓縮進(jìn)入引進(jìn)壓縮機(jī)中的氣體，氣體容積的減小是由活塞20的厚度成比例的且連續(xù)的變化，以便減小從連續(xù)對(duì)準(zhǔn)中的鄰接氣密殼體10端頭入口11的上述第一活塞20直到鄰接殼體10相反端壓縮氣體出口12的最后一個(gè)活塞的所有活塞厚度，來(lái)達(dá)到的。在該氣體排放到冷凍系統(tǒng)高壓側(cè)之前，根據(jù)氣體進(jìn)入氣密殼體10的連續(xù)壓縮，可計(jì)算出活塞厚度的減小。
在所述的最佳結(jié)構(gòu)中，第一活塞20的前側(cè)面23與氣密殼體鄰接端壁13的內(nèi)面隔開(kāi)一距離，在上述密封殼體10內(nèi)形成一低壓的氣體入口腔30。在該結(jié)構(gòu)中，氣體入口腔30處于與冷凍系統(tǒng)的低壓側(cè)保持連續(xù)且恒定的接通，同時(shí)，壓縮氣體的出口端12由鄰接上述出口端的最后活塞來(lái)封閉，當(dāng)最后活塞20受到第二通電狀態(tài)時(shí)發(fā)生從端部氣體出口12有選擇地排出壓縮氣體。在此結(jié)構(gòu)中，上述最后活塞起的作用是一個(gè)排氣閥，而上述第一活塞則充當(dāng)一個(gè)進(jìn)氣閥。
由于順序上第一活塞20的收縮，到達(dá)端部氣體入口11的氣量進(jìn)入活塞區(qū)20，借助各活塞20連續(xù)的收縮而形成的氣體容積變化，使上述氣量逐漸地位移，并且在第二活塞和直到倒數(shù)第二活塞20之前的活塞之間受到壓縮。
在此結(jié)構(gòu)中，在端部氣體出口處排出的壓縮氣體量有一個(gè)由緊靠倒數(shù)第三個(gè)活塞和倒數(shù)第二個(gè)活塞之間氣體容積與初始?xì)饬咳莘e之間的容積差所構(gòu)成的壓縮率。
在另一種結(jié)構(gòu)中，端頭氣體入口11和/或端頭氣體出口12由各自合適結(jié)構(gòu)的氣體入口閥和氣體排氣閥有選擇地封閉。當(dāng)設(shè)置一排氣閥時(shí)，初始?xì)饬康膲嚎s率是由最后活塞20的氣體容積和初始?xì)饬康娜莘e之間的容積差來(lái)限定，當(dāng)壓縮機(jī)設(shè)有一入口閥時(shí)，所述的初始?xì)饬康娜莘e是第一活塞收縮產(chǎn)生的容積所限定的容積，而在第一活塞20定為入口閥時(shí)，則初始?xì)饬咳莘e為第二活塞收縮產(chǎn)生的容積。
為了壓縮各初始?xì)饬?，各活?0的通電不應(yīng)使氣密殼體10的端頭氣體入口和端頭氣體出口之間的流體同時(shí)聯(lián)通。在氣體進(jìn)入上述氣密殼體10時(shí)，當(dāng)至少第一活塞20處于第二通電狀態(tài)而形成的相應(yīng)的氣體容積，至少最后活塞應(yīng)處于第一通電狀態(tài)，阻擋住端頭氣體入口11和端頭氣體出口12之間的直接且同時(shí)聯(lián)通。同樣，在壓縮氣體排氣狀態(tài)下，在排出壓縮氣體之前，安置至少一個(gè)活塞應(yīng)處于第一通電狀態(tài)。
雖然在各壓縮周期的最佳方案中，當(dāng)順序的一個(gè)活塞20保持在第二通電狀態(tài)，會(huì)發(fā)現(xiàn)，緊靠此活塞的前一個(gè)活塞20處于第一通電狀態(tài)，而緊跟的活塞20則處于從第一通電狀態(tài)向第二通電狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，但可以有其他選擇，而且取決于所要求的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同步壓縮循環(huán)的頻率，最大的同步循環(huán)數(shù)等于氣密殼內(nèi)所裝的活塞數(shù)目的一半。在此方案中，一個(gè)活塞20的第一通電狀態(tài)相應(yīng)于緊鄰活塞20的第二通電狀態(tài)。
本發(fā)明的壓縮機(jī)還有一活塞通電裝置(未示出)，該通電裝置以一個(gè)可選擇的瞬間方式給予一順序中的活塞20各一個(gè)第一和第二通電狀態(tài)，以便使進(jìn)入氣密殼體內(nèi)的初始?xì)饬繌钠涠祟^的氣體入口11到端頭的氣體出口12進(jìn)行位移和逐漸壓縮。
當(dāng)進(jìn)行壓縮運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞通電裝置(未示出)向第一活塞20輸送一個(gè)極性電荷，使活塞瞬間至縱向收縮，隨之其端面之一，最好是其上面21與氣密殼體10的第二對(duì)側(cè)壁15的鄰接壁部的內(nèi)面發(fā)生間隔。
在并未圖示說(shuō)明的另一個(gè)方案中，通過(guò)活塞收縮的差異而達(dá)到順序的容積縮小而產(chǎn)生氣體壓縮，該活塞收縮的差異是向一組活塞中的各活塞通電差異的函數(shù)，即該收縮差異可由通電時(shí)間差異或通電的強(qiáng)度差異來(lái)達(dá)到。在本發(fā)明最佳實(shí)施方案中，對(duì)所有的活塞20，其通電狀態(tài)是均勻和瞬間的。當(dāng)每個(gè)活塞20處于第二通電狀態(tài)下，每個(gè)活塞被相鄰活塞的相鄰面和氣密殼體10內(nèi)的第一和第二相對(duì)側(cè)壁鄰接部分內(nèi)表面所限定，而每一活塞20第一和第二相對(duì)側(cè)面間呈恒定密封接觸，同時(shí)，每個(gè)活塞處在最大膨脹狀態(tài)，在所述活塞的相對(duì)端面和氣密殼體相鄰側(cè)壁內(nèi)面之間也形成恒定密封接觸，因此獲得了在每個(gè)活塞處于第二通電狀態(tài)下形成的每個(gè)氣體容積的氣密狀態(tài)。
雖然所述最佳結(jié)構(gòu)有壓電材料制成的活塞，在一個(gè)細(xì)長(zhǎng)殼體內(nèi)按照唯一的活塞順序準(zhǔn)線排列，也可其它方式安置，例如，連續(xù)縮小橫截面的活塞，從順序的第二活塞起，相對(duì)于密封殼體的縱向延伸而隨橫向延伸而變化。在現(xiàn)有構(gòu)思內(nèi)能有殼體部分成一直線的其他結(jié)構(gòu)，甚至有的殼體是其內(nèi)部限定至少部分是形成容積變化的氣腔。通過(guò)順序的每個(gè)活塞的上面和氣密殼體內(nèi)鄰接側(cè)壁部分內(nèi)面之間的相對(duì)距離，從氣密殼體相同的第一側(cè)壁和相對(duì)于殼體10另一個(gè)第一側(cè)壁鄰接部分內(nèi)面的每個(gè)活塞下面，仍可達(dá)到壓縮。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1.一種用于冷凍系統(tǒng)的氣密壓縮機(jī)，有一個(gè)具有一端頭氣體入口(11)和一相對(duì)端氣體出口(12)的密封殼體(10)；多個(gè)活塞(20)，根據(jù)順序準(zhǔn)線安置在氣密殼體(10)內(nèi)，其特征在于各活塞是由一塊壓電材料制成，當(dāng)上述活塞處于第一通電狀態(tài)，活塞(20)占據(jù)在活塞裝配區(qū)內(nèi)氣密殼體(10)的所有相應(yīng)的內(nèi)部容積，當(dāng)活塞處于第二通電狀態(tài)，各活塞(20)從一個(gè)氣密殼體(10)相同的第一側(cè)壁(14)沿縱向收縮到一個(gè)吸入狀態(tài)，以便使活塞端面(21)之一與上述氣密殼體(10)的第一側(cè)壁(14)的鄰接內(nèi)面隔開(kāi)距離，在氣密殼體內(nèi)限定一相應(yīng)的氣體容積，在該氣體容積從第一活塞到最后活塞逐漸地減小，在一個(gè)進(jìn)入端頭氣體入口(11)的初始?xì)饬康膲嚎s循環(huán)中，氣體容積被壓縮；通電裝置以一選擇的瞬間的電荷方式，使活塞具有每一第一和第二通電狀態(tài)，以便使上述初始?xì)饬繌亩祟^氣體入口(11)到端頭氣體出口(12)進(jìn)行位移和逐漸壓縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于它有多個(gè)至少等于活塞(20)數(shù)目一半的同步壓縮循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)，其特征在于在最大數(shù)目同步循環(huán)的情況下，一活塞(20)的第一通電狀態(tài)相應(yīng)于緊鄰其活塞(20)的第二通電狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于，活塞(20)中，除了第一和最后一個(gè)活塞，在其前一個(gè)和后一個(gè)活塞分別進(jìn)行由第二通電狀態(tài)到第一通電狀態(tài)和由第一通電狀態(tài)向第二通電狀態(tài)的變化時(shí)，保持第二通電狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于，各活塞(20)的氣體容積的逐漸減小是由各上述活塞(20)一相同的第一相對(duì)側(cè)壁(14)的尺寸有順序地且逐步地減小而得到的。
權(quán)利要求
1.一種有于冷凍系統(tǒng)的氣密壓縮機(jī)，其特征在于，它有一個(gè)具有端頭氣體入口(11)和一相對(duì)端氣體出口(12)的氣密殼體(10)；多個(gè)安置在氣密殼體內(nèi)(10)內(nèi)的活塞按照至少一順序準(zhǔn)線排列且由壓電材料制成，當(dāng)處于第一通電狀態(tài)，上述活塞(20)，在活塞裝配區(qū)內(nèi)占據(jù)氣密殼體(10)所有的相應(yīng)內(nèi)部容積，當(dāng)活塞處于第二通電狀態(tài)下，各活塞(20)從氣密殼體(10)的相同第一側(cè)壁(14)沿縱向收縮到一吸入狀態(tài)，以便使活塞端面(21)之一與氣密殼體(10)的第一側(cè)壁(14)的鄰接內(nèi)面呈一隔開(kāi)的距離，在氣密殼體(10)內(nèi)限定了一相應(yīng)的氣體容積，該氣體容積從第一活塞到最后活逐漸減小，初始?xì)饬窟M(jìn)入端頭氣體入口(11)后，在壓縮循環(huán)中受壓縮，通電裝置向活塞(20)以一個(gè)有選擇的、瞬間的電的方式，使活塞(20)具有每一第一和第二通電狀態(tài)，從而所述初始?xì)怏w從端頭氣體入口(11)到端頭氣體出口(12)被位移和逐漸壓縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于壓縮機(jī)有至多等于活塞數(shù)一個(gè)的多個(gè)同步壓縮循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)，其特征在于，在最大數(shù)目同步循環(huán)的情況下，一活塞(20)的第一通電狀態(tài)相應(yīng)于緊鄰活塞(20)的第二通電狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于活塞(20)之中不是第一也不是最后一個(gè)活塞，在其前一個(gè)和后一個(gè)活塞分別由第二通電狀態(tài)向第一通電狀態(tài)和由第一通電狀態(tài)向第二通電狀態(tài)變化時(shí)，仍保持第二通電狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于通過(guò)加上一種電荷可達(dá)到至少一個(gè)通電狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)，其特征在于通過(guò)加上相應(yīng)帶極性的電荷可得到每一通電狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)，其特征在于通過(guò)斷電來(lái)得到第一和第二通電狀態(tài)之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于對(duì)各個(gè)壓縮循環(huán)，初始?xì)饬肯喈?dāng)于第一活塞和第二活塞(20)之間的氣體容積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于壓縮率是由倒數(shù)第二活塞和最后活塞(20)之間的氣體容積與初始?xì)饬咳莘e之間的容積差所限定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于各活塞(20)逐漸縮小的氣體容積是由各上述活塞(20)相同的第一相對(duì)側(cè)壁(14)的尺寸的順序和逐漸減小而得到的。
全文摘要
一種氣密式用于冷凍系統(tǒng)壓縮機(jī)，包括多個(gè)按至少一個(gè)順序準(zhǔn)線排列在一氣密殼體內(nèi)由壓電材料制的活塞(20)。當(dāng)活塞(20)處在第一通電狀態(tài)時(shí)，此活塞占據(jù)氣密殼體內(nèi)所有相應(yīng)容積；當(dāng)活塞(20)處于第二通電狀態(tài)，從氣密殼體相同的第一側(cè)壁(14)沿縱向收縮，以便使活塞端面(21)之一與第一側(cè)壁(14)鄰接內(nèi)面隔開(kāi)一距離，以限定各相應(yīng)氣體容積。從第一到最后活塞(20)氣體容積逐漸減少。使活塞(20)達(dá)到每一第一和第二通電狀態(tài)，使初始?xì)饬恐饾u壓縮。
文檔編號(hào)F04B35/00GK1143405SQ9519190
公開(kāi)日1997年2月19日 申請(qǐng)日期1995年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月2日
發(fā)明者卡約·馬里奧·佛朗哥·內(nèi)圖·達(dá)科斯塔 申請(qǐng)人:巴西船用壓縮機(jī)有限公司