JP2005508479A - 往復動式圧縮機の摩耗防止構造 - Google Patents

Abstract

本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造は、その構成部品中、頻繁な接触が発生する前方側共振スプリング（９２）と後方側共振スプリング（９３）とが接するフレーム、スプリング支持台（９１）のスプリング挿合溝（９１ａ、９２ａ）、スプリング支持突条及びシリンダ一体型フレームの内周壁に硬度の高いＮｉ−Ｐ合金材料のコーティング層を形成することで、各共振スプリング（９２、９３）が圧縮／弛緩を反復しながら回転しても、スプリング挿合溝（９１ａ、９２ａ）やスプリング支持突条が摩耗される現象を防止して、圧縮機の信頼性を向上させる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動式圧縮機に係るもので、詳しくは、各構成要素間の接触が頻繁に発生する部位での摩耗を防止して、構成部品の数を低減するだけでなく、その構成部品の加工及び組立寸法管理を簡単化し得る往復動式圧縮機の摩耗防止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、往復動式圧縮機は、ピストンがシリンダの内部で直線状往復運動をしながら、ガスを吸入、圧縮及び吐出させるもので、図１は従来技術による往復動式圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【０００３】
図示するように、従来技術による往復動式圧縮機は、中空円筒状の容器１０と、該容器１０の内部に装着されて直線状往復駆動力を発生する往復動式モータ２０と、該往復動式モータ２０の両方側を夫々支持する後方フレーム３０及び中間フレーム４０と、該中間フレーム４０に隣接して結合された前方フレーム５０と、往復動式モータ２０と所定距離を有して前方フレーム５０に固定結合されたシリンダ６０と、往復動式モータ２０と連結されると共に、シリンダ６０に挿合されて、往復動式モータ２０の直線状往復駆動力を受けてシリンダ６０の内部で直線状往復運動を行うピストン７０と、シリンダ６０及びピストン７０に結合されて、該ピストン７０の往復運動から発生する圧力差によってシリンダ６０の内部にガスを吸入及び吐出させる圧縮ユニット８０と、往復動式モータ２０及びピストン７０の直線状往復運動を弾性支持する共振スプリングユニット９０とを具備している。
【０００４】
往復動式モータ２０は、中空円筒状に形成されて後方フレーム３０及び中間フレーム４０に固定結合されたアウターステータ２１と、該アウターステータ２１に所定間隔を有して挿合されたインナーステータ２２と、アウターステータ２１に結合された巻線コイル２３と、それらアウターステータ２１とインナーステータ２２間に直線状往復運動自在に挿合された可動子２４とを具備している。
【０００５】
可動子２４は、中空円筒状に形成された磁石ホルダー２５と、該磁石ホルダー２５に所定間隔を有して結合される複数の永久磁石２６と、から構成され、磁石ホルダー２５はピストン７０に連結される。
【０００６】
圧縮ユニット８０は、シリンダ６０の圧縮空間Ｐを覆蓋する吐出カバー８１と、該吐出カバー８１の内部に挿合されて、シリンダ６０の圧縮空間Ｐを開閉する吐出バルブ８２と、該吐出バルブ８２に隣接されて該吐出バルブを弾性支持するバルブスプリング８３と、ピストン７０の端部に結合されて、該ピストン７０の前面に当接されて該ピストン７０の内部に形成された吸入流路Ｆを開閉する吸入バルブ８４とを具備している。
【０００７】
共振スプリングユニット９０は、所定面積を有して屈曲形成されて、前方フレーム５０と中間フレーム４０間に挿合されるように、その一方端がピストン７０の一方側又は可動子２４に結合されるスプリング支持台９１と、前方フレーム５０とスプリング支持台９１間に挿合される前方側共振スプリング９２と、スプリング支持台９１と中間フレーム４０間に挿合される後方側共振スプリング９３とを具備している。
【０００８】
前方フレーム５０の内側面及びスプリング支持台９１の前方側面には、図２に示すように、前方側共振スプリング９２をプレスにより嵌合して固定させる各スプリング挿合溝９１ａが共振スプリング９２の設置個数だけ形成される。且つ、スプリング支持台９１の後方側面及び中間フレーム４０の前方側面にも、後方側共振スプリング９３を固定させるスプリング挿合溝９２ａが夫々形成される。
【０００９】
即ち、共振スプリングユニット９０は、往復動式モータ２０の可動子２４とピストン７０とが結合されたスプリング支持台９１の両方側に夫々結合されて、可動子２４及びピストン７０の共振運動を誘導するもので、圧縮コイルスプリンにより形成されてピストン７０側に配置される前方側共振スプリング９２と、往復動式モータ２０側に配置される後方側共振スプリング９３とを具備している。
【００１０】
スプリング支持台９１の左右両側面には、前方側共振スプリング９２及び後方側共振スプリング９３をプレスにより嵌合して固定するためのスプリング支持突条９４が夫々突成されている。
【００１１】
図中、未説明符号ＳＰは吸入管、ＤＰは吐出管を夫々示したものである。
以下、従来技術による往復動式圧縮機の動作に対して説明する。
【００１２】
まず、往復動式モータ２０に電源が供給されて巻線コイル２３に電流が流れると、該巻線コイル２３に流れる電流によってアウターステータ２１及びインナーステータ２２に形成されるフラックスと永久磁石２６との相互作用により、該永久磁石２６を含む可動子２４が直線状往復運動する。
【００１３】
次いで、可動子２４の直線状往復駆動力がピストン７０に伝達されて、該ピストン７０がシリンダ圧縮空間Ｐで直線状往復運動すると共に、圧縮ユニット８０が動作しながらガスがシリンダ圧縮空間Ｐに吸入、圧縮及び吐出される過程を反復する。
共振スプリングユニット９０は、往復動式モータ２０の直線状往復運動力を弾性エネルギーに貯蔵して放出すると共に、共振運動を誘発する。
【００１４】
然し、このような従来技術による往復動式圧縮機では、前方フレーム５０にシリンダ６０が結合される構造になって、前方フレーム５０とシリンダ６０との結合部分を精密に加工すべきであるため、構成部品としての前方フレーム５０及びシリンダ６０の加工が非常に難しくなることで、製作及び組立の生産性が低下して、構成部品が相対的に多くなるという問題がある。
【００１５】
前方フレーム５０とシリンダ６０との組立状態が精密でない場合は、ピストン７０とシリンダ６０との組立誤差によって圧縮ガスが漏洩し、若しくは、シリンダ６０とピストン７０間の接触部位に摩耗が発生するため、ピストン７０に結合される往復動式モータの可動子２４と、該可動子２４が挿合されるアウターステータ２１とインナーステータ２２間に干渉又は接触が発生することで、部品の破損を誘発するという問題がある。
【００１６】
このような従来技術による往復動式圧縮機では、更に、前方側共振スプリング９２及び後方側共振スプリング９３が圧縮／弛緩を反復することで、圧縮コイルスプリングの形状が偏心され、且つ、各共振スプリング９２、９３と接触する各スプリング挿合溝９１ａ、９２ａと、各スプリング支持突条９４が持続的に摩耗されることで、各共振スプリング９２、９３の定位置が捩じられ、又は各共振スプリング９２、９３が脱去されるため、圧縮機の信頼性が低下されるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、各往復動式圧縮機の内部で接触する部位の摩耗を未然に防止するだけでなく、ガスを圧縮する構成部品の数を減らすことで、その構成部品の加工及び組立を簡単化し得る往復動式圧縮機の摩耗防止構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するため、本発明によれば、円筒状の容器と、該容器の内部に弾性支持されるフレームと、該フレームの内部に装着されて直線状往復運動を行う往復動式モータと、該往復動式モータの可動子に結合されて、一緒に直線状往復運動をしながら流体を吸入及び圧縮するピストンと、該ピストンが滑動自在に挿合されて、圧縮空間を形成するようにフレームに固定されるシリンダと、前記往復動式モータの可動子とピストンとが一緒に共振するように、可動子又は該可動子に結合されたスプリング支持台と前記フレーム間に具備される共振スプリングと、を包含して構成され、各構成部品間で接触が発生する部分に表面強化層が被覆形成されることを特徴とする往復動式圧縮機の摩耗防止構造が提供される。
【００１９】
本発明によれば、円筒状の容器と、該容器の内部に弾性支持されたフレームと、該フレームの内部に装着されて直線状往復運動を行う往復動式モータと、該往復動式モータの可動子に結合されて、一緒に直線状往復運動をしながら流体を吸入及び圧縮するピストンと、該ピストンが滑動自在に挿合されて、圧縮空間を形成するようにフレームに固定されるシリンダと、前記往復動式モータの可動子とピストンとが一緒に共振するように、可動子又は該可動子に結合されたスプリング支持台と前記フレーム間に具備された共振スプリングと、を包含して構成され、前記フレームは、所定内径のピストン挿合穴が穿孔形成されたシリンダ一体型フレームに形成され、該シリンダ一体型フレームのピストン挿合穴の内周壁には、潤滑及び耐摩耗性を有する材質によりコーティング処理された表面強化層が被覆形成されることを特徴とする往復動式圧縮機の摩耗防止構造が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造によれば、前方側共振スプリングと後方側共振スプリングとが接するフレーム、スプリング支持台のスプリング挿合溝、スプリング支持突条及びシリンダ一体型フレームの内周壁に硬度の高いＮｉ−Ｐ合金材料のコーティング層を被覆形成することで、各共振スプリングが圧縮／弛緩を反復しながら回転しても、前記スプリング挿合溝及びスプリング支持突条が摩耗される現象を防止し、圧縮機の信頼性を向上し得るという効果を奏する。
【００２１】
本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造によれば、摩耗防止だけでなく、往復動式モータの直線状往復駆動力を受けてガスを圧縮する構成部品の数を減少させ、その構成部品の加工及び組立を簡単化し得るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図３は本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造が具備された往復動式圧縮機を示す縦断面図で、図４は本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造を分解して示す縦断面図で、図５は本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造における共振スプリングの固定部位を示す縦断面図である。
【００２３】
各図面に基づいて説明すると、まず、往復動式圧縮機は、所定の内部空間を有する密閉容器１０の内部に直線状往復駆動力を発生する往復動式モータ２０が収納され、該往復動式モータ２０の両方側に後方フレーム３０及び中間フレーム４０が夫々収納されることで結合されている。
【００２４】
往復動式モータ２０は、中空円筒状に形成され、後方フレーム３０及び中間フレーム４０に固定結合されたアウターステータ２１と、該アウターステータ２１に所定間隔を有して挿合されたインナーステータ２２と、アウターステータ２１に結合された巻線コイル２３と、アウターステータ２１とインナーステータ２２間に直線状往復運動自在に挿合された可動子２４とを具備している。
【００２５】
該可動子２４は、中空円筒状に形成された磁石ホルダー２５と、該磁石ホルダー２５に所定間隔を有して結合された複数の永久磁石２６とを具備している。
中間フレーム４０には、シリンダが一体に形成されたシリンダ一体型フレーム１００が結合されるが、該シリンダ一体型フレーム１００は、所定長さ及び外径を有するフレーム本体１０１の中央に所定内径のピストン挿合穴１０２が穿孔形成され、フレーム本体１０１の外周面前方側にほぼ円板状にプレート部１０３が拡大形成され、該プレート部１０３の外周縁から所定長さの側壁１０４が延長形成されて中間フレーム４０に支持されるように構成される。
【００２６】
シリンダ一体型フレーム１００のピストン挿合穴１０２の内周壁には、潤滑及び耐摩耗性を有する材質によりコーティング処理された表面強化層２００が形成される。
このとき、シリンダ一体型フレーム１００は、アルミニウム材料により形成されることが好ましく、前記表面強化層は、Ｎｉ−Ｐ合金材料により形成されることが好ましい。
【００２７】
シリンダ一体型フレーム１００は、生産性及び製作単価を考慮して、ダイカスト加工により製造されることが好ましい。
シリンダ一体型フレーム１００のピストン挿合穴１０２にピストン７０が挿合され、該ピストン７０は、往復動式モータ２０を構成する可動子２４の磁石ホルダー２５と結合される。
【００２８】
即ち、シリンダ一体型フレーム１００のピストン挿合穴１０２と該ピストン挿合穴１０２に挿合されたピストン７０とにより圧縮空間Ｐが形成される。
シリンダ一体型フレーム１００と中間フレーム４０間には、往復動式モータ２０の可動子２４及びピストン７０の動作を弾性支持する共振スプリングユニット９０が挿合される。
【００２９】
このとき、該共振スプリングユニット９０は、所定面積を有して屈曲形成されて、シリンダ一体型フレーム１００と中間フレーム４０間に挿合されることで、一方側がピストン７０の一方側又は可動子２４に係合されたスプリング支持台９１と、シリンダ一体型フレーム１００とスプリング支持台９１間に挿合される前方スプリング９２と、スプリング支持台９１と中間フレーム４０間に挿合される後方スプリング９３とを具備している。
【００３０】
共振スプリングユニット９０は、往復動式モータ２０の可動子２４とピストン７０とが一緒に係合されたスプリング支持台９１の両方側に夫々挿合されることで、可動子２４及びピストン７０の共振運動を誘導する。
【００３１】
シリンダ一体型フレーム１００の内側面及び中間フレーム４０の一方側面と、それらに対向するスプリング支持台９１の両側面とには、前方側共振スプリング９２と後方側共振スプリング９３との両方端を夫々挿合又はプレスにより嵌合させるためのスプリング挿合溝９１ａ、９２ａ及びスプリング支持突条９４が夫々形成される。
【００３２】
前方及び後方共振スプリング９２、９３が挿接されるスプリング挿合溝９１ａ、９２ａの内側面及びスプリング支持突条９４の外側面には、夫々Ｎｉ−Ｐ合金材料によりコーティング処理された表面強化層２００が被覆形成される
【００３３】
後方フレーム３０とインナーステータ２２とが結合される面にも、Ｎｉ−Ｐ合金材料によりコーティング処理された表面強化層２００が形成され、インナーステータ２２と後方フレーム３０との結合時に発生し得るバーを抑制する。又、図面には示してないが、前方フレーム５０の下部に結合されて、潤滑油を供給する供給装置の内部に形成されたオイルシリンダ（図示せず）及びオイルピストンの内周面又は外周面にも、Ｎｉ−Ｐ合金材料によりコーティング処理された表面強化層が形成される。
【００３４】
ピストン７０がシリンダ６０の内部で直線状往復運動することで発生する圧力差により、シリンダ６０の内部にガスを吸入及び吐出させる圧縮ユニット８０がシリンダ６０及びピストン７０に結合される。
【００３５】
このとき、圧縮ユニット８０は、シリンダ６０の圧縮空間Ｐを覆蓋する吐出カバー８１と、該吐出カバー８１の内部に挿合されてシリンダ一体型フレーム１００の圧縮空間Ｐを開閉する吐出バルブ８２と、該吐出バルブ８２を弾性支持するバルブスプリング８３と、ピストン７０の前面に係合されて、該ピストン７０の内部に形成された吸入流路Ｆを開閉する吸入バルブ８４とを具備している。
なお、図中、従来と同様な部分は同様な符号で示し、未説明符号ＳＰは吸入管、ＤＰは吐出管を夫々示したものである。
【００３６】
以下、本発明に係る往復動式圧縮機のガス圧縮構造の作用効果を説明する。
まず、往復動式モータ２０に電源が供給されて巻線コイル２３に電流が流れると、該巻線コイル２３に流れる電流によってアウターステータ２１及びインナーステータ２２に形成されるフラックスと永久磁石２６との相互作用により、該永久磁石２６を含む可動子２４が直線状往復運動する。
【００３７】
次いで、可動子２４の直線状往復駆動力がピストン７０に伝達されて、該ピストン７０がシリンダ一体型フレーム１００のピストン挿合穴１０２で直線状往復運動すると共に、圧縮ユニット８０が動作しながら、冷媒ガスがシリンダ一体型フレーム１００の内部の圧縮空間Ｐに吸入、圧縮及び吐出される過程が反復される。
【００３８】
共振スプリングユニット９０は、往復動式モータ２０の直線状往復運動力を弾性エネルギーに貯蔵して放出すると共に、共振運動を誘発する。
【００３９】
従って、本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造は、シリンダ一体型フレーム１００にピストンが挿合されるピストン挿合穴１０２が穿孔形成され、そのシリンダ一体型フレーム１００のピストン挿合穴１０２にピストン７０が結合されるため、その構成部品が簡単になる。且つ、シリンダ一体型フレーム１００のピストン挿合穴１０２の内周壁に表面強化層２００が被覆形成されることで、ピストン７０の直線状往復運動時、該ピストン７０の外周面とシリンダ一体型フレーム１００のピストン挿合穴１０２の内周壁間の摩擦及び摩耗を最小化することが可能である。
【００４０】
一方、シリンダ一体型フレーム１００にピストン挿合穴１０２が穿孔形成されて、該ピストン挿合穴１０２にピストン７０が結合されるため、組立作業及び組立工程が極めて簡単になり、組立寸法管理が相対的に容易になると共に、そのピストン７０と結合される往復動式モータ可動子２４と、該可動子２４が挿合されるアウターステータ２１とインナーステータ２２間の寸法管理が容易になるという利点がある。
【００４１】
従来共振スプリングユニット９０の各共振スプリング９２、９３は、可動子２４とピストン７０の往復運動時、圧縮／弛緩を反復する過程で圧縮コイルスプリングにより偏心力が発生することで、各共振スプリング９２、９３が回転しながら、接触面であるスプリング挿合溝９１ａ、９２ａの内側面及びスプリング支持突条９４の外表面を摩耗させる恐れがあったが、本発明のように、スプリング挿合溝９１ａ、９２ａの内側面及びスプリング支持突条９４の外表面に硬度の高いＮｉ−Ｐ合金材料の表面強化層を被覆形成することで、各共振スプリング９２、９３の回転によるスプリング挿合溝９１ａ、９２ａ又はスプリング支持突条９４の摩耗を未然に防止することができる。
【００４２】
このようにして、圧縮機の動作中、圧縮コイルスプリングの前方側共振スプリング９２と後方側共振スプリング９３とが接するシリンダ一体型フレーム１００、中間フレーム４０及びスプリング支持台９１の摩耗及び破損を防止することで、各共振スプリング９２、９３の捩じれや脱去を未然に防止し、圧縮機の信頼性を向上可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来技術による往復動式圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【図２】従来技術による往復動式圧縮機における共振スプリングの固定部位を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造を備えた往復動式圧縮機を示す断面図である。
【図４】本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造を分解して示す縦断面図である。
【図５】本発明に係る往復動式圧縮機の摩耗防止構造における共振スプリングの固定部位を示す縦断面図である。

Claims (10)

1. 中空円筒状の容器と、該容器の内部に弾性支持されたフレームと、該フレームの内部に装着されて直線状往復運動する往復動式モータと、該往復動式モータの可動子に結合されて、一緒に直線状往復運動をしながら流体を吸入及び圧縮するピストンと、該ピストンが滑動自在に挿合されて、圧縮空間を形成するようにフレームに固定されたシリンダと、前記往復動式モータの可動子とピストンとが一緒に共振するように、可動子又は該可動子に結合されたスプリング支持台と前記フレーム間に具備された共振スプリングと、を包含して構成される往復動式圧縮機であって、
   各構成部品間で接触が発生する部分に表面強化層が被覆形成されることを特徴とする往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
2. 前記表面強化層は、Ｎｉ−Ｐ合金材料によりコーティング処理されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
3. 前記共振スプリングの端部が接するフレームと、前記可動子又は該可動子に結合されたスプリング支持台の表面に表面強化層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
4. 共振スプリングの端部が接するフレームと、前記可動子又は該可動子が結合されたスプリング支持台に、夫々スプリングの端部を挿合又はプレスにより嵌合するスプリング挿合溝及びスプリング支持突条を形成し、そのスプリング挿合溝の内側面又はスプリング支持突条の外表面には、表面強化層が被覆形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
5. 前記フレームを構成する前方フレームの内側面に結合されて、潤滑油を供給する供給装置の内部に形成されたシリンダと、該シリンダの内部に挿合されるピストンの内外周面間に夫々Ｎｉ−Ｐ合金材料によりコーティング処理された表面強化層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
6. 前記フレームを構成する後方フレームの側面中、インナーステータが結合される結合面に表面強化層が被覆形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
7. 円筒状の容器と、該容器の内部に弾性支持されたフレームと、該フレームの内部に装着されて直線状往復運動する往復動式モータと、該往復動式モータの可動子に結合されて、一緒に直線状往復運動をしながら流体を吸入及び圧縮するピストンと、該ピストンが滑動自在に挿合されて、圧縮空間を形成するようにフレームに固定されるシリンダと、前記往復動式モータの可動子とピストンとが一緒に共振するように、可動子又は該可動子に結合されたスプリング支持台と前記フレーム間に具備された共振スプリングと、を包含して構成される往復動式圧縮機であって、
   前記フレームは、所定内径のピストン挿合穴が穿孔形成されたシリンダ一体型フレームにより形成され、該シリンダ一体型フレームのピストン挿合穴の内周壁には、潤滑及び耐摩耗性を有する材質によりコーティング処理された表面強化層が被覆形成されることを特徴とする往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
8. 前記シリンダ一体型フレームは、アルミニウム材料により形成されることを特徴とする請求項７に記載の往復動式圧縮機のガス圧縮構造。
9. 前記表面強化層は、Ｎｉ−Ｐ合金材料によりコーティング処理されることを特徴とする請求項７に記載の往復動式圧縮機の摩耗防止構造。
10. 前記シリンダ一体型フレームは、ダイカスト加工により鋳造されることを特徴とする請求項７に記載の往復動式圧縮機のガス圧縮構造。