JP2005508479A - 往復動式圧縮機の摩耗防止構造 - Google Patents
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Abstract
Description
【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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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