JP2006214434A - 往復動式圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】１つの往復動式モータを利用して冷媒を２段圧縮することにより、構成部品の数を減少し、制御を容易にして、負荷を減らすと共に高圧力比に冷媒を圧縮し得る往復動式圧縮機を提供する。
【解決手段】往復動式圧縮機は、ケーシング２００と、ケーシング２００の内部に備えられたフレームユニットＵに装着されて直線往復駆動力を発生する往復動式モータ２４０と、往復動式モータ２４０の駆動力によりケーシング２００の内部を経ずに直接吸入される冷媒を圧縮する第１圧縮ユニットと、前記往復動式モータの駆動力により前記ケーシング２００の内部に流入する冷媒と前記第１圧縮ユニットから吐出された冷媒とを混合してもう一回冷媒を圧縮する第２圧縮ユニットと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、往復動式圧縮機に関し、特に、１つの往復動式モータを利用して冷媒を２段圧縮することにより、構成部品の数が減少し、制御が容易になり、さらに、負荷を減らすと共に高圧力比で冷媒を圧縮することができる往復動式圧縮機に関する。
一般に、圧縮機は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して冷媒を圧縮する機構であり、冷凍サイクルシステムを構成することにより、冷蔵庫、エアコン又はショーケースなどに装着されて通用される。
また、前記圧縮機は、冷媒を圧縮する機構学的メカニズムによって、回転式圧縮機、往復動式圧縮機、及びスクロール圧縮機などに分類され、前記冷蔵庫に装着される冷凍サイクルシステムを構成する圧縮機としては、主に往復動式圧縮機が使用される。
一方、前記冷蔵庫は、１つの蒸発機が備えられて該１つの蒸発機から発生する冷気を冷凍室及び冷蔵室に循環流動させる方式と、２つの蒸発機が備えられてそれら蒸発機から発生する冷気を冷凍室及び冷蔵室にそれぞれ循環流動させる方式とがある。
図６は、一般の往復動式圧縮機の構成を示す断面図である。
図６に示すように、一般の往復動式圧縮機は、２つの吸入管１０１、１０２及び１つの吐出管１０３がそれぞれ備えられたケーシング１００と、該ケーシングの内部に所定径のシリンダー穴Ｃ１が備えられて装着されたフレームユニット１１０と、該フレームユニット１１０の両側に対向してそれぞれ装着されて直線往復駆動力を発生し、それぞれ可動子１２１、１３１及び内外側固定子１２２、１２３、１３２、１３３が備えられた第１及び第２往復動式モータ１２０、１３０と、該シリンダー穴Ｃ１に挿入されて第１往復動式モータ１２０の可動子１２１に連結される第１ピストン１４０と、該第１ピストン１４０に対向してシリンダー穴Ｃ１内に挿入され、第２往復動式モータ１３０の可動子１３１に連結される第２ピストン１５０と、第１ピストン１４０を付勢して共振運動を誘発する第１共振スプリングユニット１６０と、第２ピストン１５０を付勢して共振運動を誘発する第２共振スプリングユニット１７０と、第１及び第２ピストン１４０、１５０の端部にそれぞれ結合されて各第１及び第２ピストン１４０、１５０の内部に形成される吸入流路を開閉する吸入弁１８１、１８２と、前記吐出管１０３に連通される吐出流路を開閉する吐出弁１８３とを含んで構成される。
ここで、各吸入管１０１、１０２は、対称的にケーシング１００の両側にそれぞれ位置する。
また、吐出管１０３は、第１及び第２ピストン１４０、１５０によりシリンダー穴Ｃ１の内部に形成される圧縮空間Ｐ１と連通するようにフレームユニット１１０に結合される。
また、第１及び第２往復動式モータ１２０、１３０は、同様の構造に構成され、フレームユニット１１０に所定間隔を置いて結合される各内側固定子１２２、１３２及び外側固定子１２３、１３３と、それら内側固定子１２２、１３２と外側固定子１２３、１３３間に移動可能に結合されてモータの駆動力を第１及び第２ピストン１４０、１５０にそれぞれ伝達する可動子１２１、１３１とを含んで構成される。
また、第１及び第２共振スプリングユニット１６０、１７０は、同様の構造を有し、 第１及び第２ピストン１４０、１５０とそれぞれ結合されるスプリング支持台１６１、１７１とそれらスプリング支持台１６１、１７１の両側にそれぞれ位置する各スプリング１６２、１７２とを含んで構成される。
以下、このように構成された一般の往復動式圧縮機の動作を説明する。
まず、電源が印加されると、第１及び第２往復動式モータ１２０、１３０の可動子１２１、１３１が相互反対方向に直線往復運動し、それら可動子１２１、１３１の直線往復運動はそれぞれ第１及び第２ピストン１４０、１５０に伝達されて、それら第１及び第２ピストン１４０、１５０がシリンダー穴Ｃ１で相互反対方向に直線往復運動をする。次いで、第１及び第２ピストン１４０、１５０の直線往復運動により、各吸入管１０１、１０２から吸入された冷媒が第１ピストン１４０及び第２ピストン１５０の各吸入流路１４１、１５１を通じてシリンダー穴Ｃ１の内部の圧縮空間Ｐに吸入された後、圧縮されて吐出される。
すなわち、第１及び第２ピストン１４０、１５０がそれぞれシリンダー穴Ｃ１の外側に動くと、第１及び第２ピストン１４０、１５０とシリンダー穴Ｃ１により形成される圧縮空間Ｐの圧力が低くなって吸入弁１８１、１８２がそれぞれ開き、吸入管１０１、１０２を通じてそれぞれ吸入された冷媒は第１ピストンの吸入流路１４１と第２ピストンの吸入流路１５１を通じて圧縮空間Ｐに吸入される。
また、第１及び第２ピストン１４０、１５０がそれぞれシリンダー穴Ｃ１の内側に動くと、圧縮空間Ｐ１の体積変化により冷媒が圧縮されて該冷媒の圧力が設定された圧力以上になると、吐出弁１８３が開いて圧縮された冷媒は吐出される。
ここで、往復動式圧縮機は、２つの往復動式モータを個別に制御することにより、各ピストンのストロークを制御し、冷媒圧縮容量を調節することにより、往復動式モータを対向して配置することにより、振動を相殺させることができる。
しかしながら、このような一般の往復動式圧縮機は、往復動式モータ以外にも、構成部品が２つずつ備えられているため、構成が複雑で、製造単価も高価であるという不都合な点があった。
一方、図７は、一般の他の往復動式圧縮機の構成を示す断面図である。
図７に示すように、一般の他の往復動式圧縮機は、１つの吸入管２０１及び２つの吐出管２０２、２０３が備えられたケーシング２００と、該ケーシング２００内に弾性支持されたフレームユニット２１０と、該フレームユニット２１０の両側にそれぞれ固定結合される第１及び第２シリンダー２２０、２３０と、フレームユニット２１０に装着されて直線往復駆動力を発生する往復動式モータ２４０と、両側が第１及び第２シリンダー２２０、２３０にそれぞれ挿入され、往復動式モータ２４０の駆動力を受けて直線往復運動をするダブルピストン２５０と、該ダブルピストン２５０の両端にそれぞれ装着されて該ダブルピストン２５０の内部に貫通形成された吸入流路Ｆ１を開閉する各吸入弁２６１、２６２と、第１及び第２シリンダー２２０、２３０をそれぞれ覆蓋する各吐出カバー２６３、２６４と、前記吐出カバー２６３、２６４内にそれぞれ挿入されて第１及び第２シリンダー２２０、２３０の圧縮空間Ｐ２、Ｐ３をそれぞれ開閉する各吐出弁２６５、２６６と、ダブルピストン２５０を付勢して共振運動を誘発する共振スプリングユニット２７０とから構成される。
ここで、２つの吐出管２０２、２０３は、それぞれ吐出カバー２６３、２６４に連結される。
また、往復動式モータ２４０は、フレームユニット２１０に固定結合される内側固定子２４１及び外側固定子２４２と、それら内側固定子２４１と外側固定子２４２間に嵌合された可動子２４３とを含んで構成され、該可動子２４３は、ダブルピストン２５０と結合される。
また、共振スプリングユニット２７０は、ダブルピストン２５０に結合されるスプリング支持台２７１と、該スプリング支持台２７１の両側にそれぞれ位置した共振スプリング２７２とを含んで構成される。
図中、未説明符号２６７及び２６８はそれぞれバルブスプリングを示すものである。
このように構成された一般の往復動式圧縮機の動作は、次の通りである。
まず、電源が印加されると、往復動式モータ２４０の駆動により可動子２４３が直線往復運動をし、該可動子２４３の直線往復運動がダブルピストン２５０に伝達されて該ダブルピストン２５０が直線往復運動をする。次いで、ダブルピストン２５０の直線往復運動により第１シリンダーの圧縮空間Ｐ２及び第２シリンダーの圧縮空間Ｐ３がそれぞれ交互に冷媒を吸入した後、圧縮して吐出する。
すなわち、ダブルピストン２５０が第１シリンダー２２０側に動くと、該第１シリンダー２２０に吸入された冷媒が圧縮されて該冷媒の圧力が設定された圧力以上になると、第１シリンダーの圧縮空間Ｐ２を閉じていた吐出弁２６５が開いて圧縮された冷媒が吐出され、これと同時に、第２シリンダーの圧縮空間Ｐ３内に冷媒が吸入される。また、ダブルピストン２５０が第２シリンダー２３０側に動くと、第１シリンダーの圧縮空間Ｐ２に冷媒が吸入され、これと同時に、第２シリンダー２３０の圧縮空間Ｐ３に吸入された冷媒が圧縮されて該冷媒の圧力が設定された圧力以上になると、第２シリンダーの圧縮空間Ｐ３を閉じていた吐出弁２６６が開いて圧縮された冷媒が吐出される。
このような往復動式圧縮機は、１つの往復動式モータ２４０を備えているため、製造単価が低下し、２つのシリンダー２２０、２３０で冷媒が圧縮されるため、圧縮容量が増加する。しかしながら、ダブルピストン２５０の動きが第１及び第２シリンダー２２０、２３０のいずれか一方に集中されると、その動きが集中された側の部品間に衝突が発生すると共に、他の一方の圧縮がうまく行われないため、ダブルピストン２５０のストローク制御が困難になるという不都合な点があった。
また、前記往復動式圧縮機は、冷蔵庫に装着される場合、冷媒を１回だけ圧縮するので、冷媒を高圧力比で圧縮することに限界がある。特に、冷凍室及び冷蔵室にそれぞれ蒸発機を備える冷蔵庫の場合、冷凍室側の蒸発機を経た冷媒の圧力が相対的に低くなり、このように、相対的に圧力が低い冷媒を適正圧力で圧縮するときは圧縮機の負荷が加重されるため、それだけ圧縮機の効率が低下するという不都合な点があった。
本発明は、このような問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、１つの往復動式モータを利用して冷媒を２段に圧縮することにより、構成部品の数を減少し、制御を容易にして、負荷を減らすと共に高圧力比に冷媒を圧縮できる往復動式圧縮機を提供することにある。
このような本発明の目的を達成するために、本発明に係る往復動式圧縮機は、ケーシングと、該ケーシングの内部に備えられたフレームユニットに装着されて直線往復駆動力を発生する１つの往復動式モータと、該往復動式モータの駆動力を受けてケーシングの内部を経ずに直接吸入される冷媒を圧縮する第１圧縮ユニットと、前記往復動式モータの駆動力により前記ケーシングの内部に流入する冷媒と前記第１圧縮ユニットから吐出された冷媒とを混合してもう一回冷媒を圧縮する第２圧縮ユニットと、を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る往復動式圧縮機の前記第１及び第２圧縮ユニットは、相異なる内径を有する第１及び第２シリンダーホールが段差を有して連続して備えられて前記フレームユニットに装着された２段シリンダーと、前記第１及び第２シリンダーホールの内径に対応して形成された第１ピストン部及び第２ピストン部が備えられ、前記往復動式モータの駆動力により前記２段シリンダーで直線往復運動を行う２段ピストンと、前記第１ピストン部及び第１シリンダーホールにより形成される第１圧縮空間に前記ケーシングの内部を経ずに直接冷媒が吸入されるように案内する第１吸入流路を開閉する第１吸入弁と、前記第１圧縮空間に吐出される冷媒の流れを制御する第１吐出弁と、前記第２ピストン部及び第２シリンダーホールより形成される第２圧縮空間に前記第１圧縮空間から吐出された冷媒と前記ケーシング内に流入された冷媒とが共に吸入されるように案内するためのガス通路を開閉する第２吸入弁と、前記第２圧縮空間から吐出される冷媒の流れを制御する第２吐出弁とを含むことを特徴とする。
本発明に係る往復動式圧縮機は、往復動式モータ、２段シリンダー、２段ピストンをそれぞれ１つずつ備えて冷媒を連続的に２回圧縮するため、構成部品の数が減少し、製造が容易になることにより、製造単価を低減すると共に、生産性を向上し得るという効果がある。
また、往復動式モータの駆動力を受けて２段ピストンが２段シリンダーの内部で一方向に動くとき、第１圧縮空間と第２圧縮空間で冷媒がそれぞれ同時に圧縮されるため、２段ピストンのストローク制御がより容易かつ正確に行われるにより、圧縮効率を向上し得るという効果がある。
また、本発明に係る往復動式圧縮機を備えた冷蔵庫は、往復動式圧縮機によって連続的に２回冷媒を圧縮するため、往復動式圧縮機の負荷を減少し、よって、往復動式圧縮機の効率を向上して、冷蔵庫の効率を向上し得るという効果がある。また、往復動式圧縮機の製造単価及び冷蔵庫の製造単価を低減するという効果がある。
以下、図面に基づいて、本発明に係る往復動式圧縮機の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る往復動式圧縮機の第１実施形態を示す断面図である。
図１に示すように、本発明に係る往復動式圧縮機は、ケーシング３００と、該ケーシング３００の内部に弾性的に支持されるように装着されたフレームユニットＵと、該フレームユニットＵに装着されて直線往復駆動力を発生させる往復動式モータ３１０と、該往復動式モータ３１０の駆動力を受けてケーシング３００の内部を経ずに直接吸入される冷媒を圧縮する第１圧縮ユニットと、往復動式モータ３１０の駆動力を受けてケーシング３００の内部に流入される冷媒と前記第１圧縮ユニットから吐出された冷媒とを混合してもう一回圧縮する第２圧縮ユニットとから構成される。
また、ケーシング３００には、第１吸入管３０１、第２吸入管３０２、吐出管３０３が結合される。
また、フレームユニットＵは、所定形状の前方フレーム３２０と、該前方フレーム３２０と共に往復動式モータ３１０を支持する中間フレーム３３０と、該中間フレーム３３０に連結された下部フレーム３４０とを含んで構成される。
また、前方フレーム３２０には２段シリンダー３５０が結合され、該２段シリンダー３５０の内部には直線運動可能に２段ピストン３６０が結合される。
ここで、２段シリンダー３５０は、所定形状のシリンダー本体３５１と、該シリンダー本体３５１の内部に所定内径及び深さを有して形成された第１シリンダーホール３５２と、該第１シリンダーホール３５２に連続して該第１シリンダーホール３５２の内径より小さい内径を有して形成された第２シリンダーホール３５３とを含んで構成される。ここで、第１シリンダーホール３５２及び第２シリンダーホール３５３はシリンダー本体３５１の中央を貫通し、それら第１シリンダーホール３５２と第２シリンダーホール３５３との境界面には段差面が形成されることにより、該段差面３５４は、第１及び第２シリンダーホール３５２、３５３の中心線と垂直をなす。
また、２段ピストン３６０は、第１シリンダーホール３５２の内径に対応する外径及び所定長さを有して形成される第１ピストン部３６１と、該第１ピストン部３６１に連続して第２シリンダーホール３５３の内径に対応する外径及び長さを有して形成される第２ピストン部３６２と、それら第１及び第２ピストン部３６１、３６２の内部に貫通形成されるガス通路３６３とを含んで構成される。ここで、第１ピストン部３６１と第２ピストン部３６２との境界面は段差面３６４が形成され、該段差面３６４は第１及び第２ピストン部３６１、３６２の中心線と垂直をなす。
また、２段シリンダー３５０の第１シリンダーホール３５２と２段ピストン３６０の第１ピストン部３６１により第１シリンダーホール３５２の内部に第１圧縮空間Ｐ４が形成され、２段シリンダー３５０の第２シリンダーホール３５３と２段ピストン３６０の第２ピストン部３６２により第２シリンダーホール３５３の内部に第２圧縮空間Ｐ５が形成される。
また、前方フレーム３２０と２段ピストン３６０間には第１圧縮空間Ｐ４と連通する第１吸入流路が形成されるが。該第１吸入流路は、前方フレーム３２０の一方側に形成される開口溝３２１と、開口溝３２１と連通して前方フレーム３２０に形成される第１吸入孔３２２と、２段シリンダー３５０に形成されて第１吸入孔３２２及び第１圧縮空間Ｐ４に連通された第２吸入孔３５５とを含んで構成される。
また、前方フレーム３２０には、所定形状のカバー３２３が開口溝３２１を覆蓋して結合され、それら開口溝３２１とカバー３２３間にはチャンバ３２４が形成され、第１吸入流路を通じて流入される液冷媒がチャンバ３２４で気化される。
また、２段シリンダー３５０の一方側には、第１圧縮空間Ｐ４で圧縮されたガスが吐出される吐出孔３６５が形成され、該吐出孔３６５は、第１ピストン部３６１と第２ピストン部３６２間の境界面である段差面３６４の一方側に貫通形成されることにより、第１圧縮空間Ｐ４及びガス通路３６３が連通される。
２段シリンダー３５０の段差面３５４には第１吸入流路を開閉する第１吸入弁３７１が装着されることにより、該第１吸入弁３７１は第１圧縮空間Ｐ４内に位置する。
また、２段ピストン３６０には吐出孔３６５を開閉する第１吐出弁３７２が装着される。該第１吐出弁３７２は、ガス通路３６３内に位置するように第１ピストン部３６１と第２ピストン部３６２の段差面３６４に装着される。
また、２段ピストン３６０の第２ピストン部３６２の端面にはガス通路３６３を開閉する第２吸入弁３８１が装着されることにより。該第２吸入弁３８１は、第２圧縮空間Ｐ５内に位置する。
また、２段シリンダー３５０の端面には第２圧縮空間Ｐ５を開閉する第２吐出弁３８２が装着され、該第２吐出弁３８２を覆う吐出カバー３８３が２段シリンダー３５０に装着され、該吐出カバー３８３の内部には第２吐出弁３８２を付勢するバルブスプリング３８４が位置する。
また、ケーシング３００には第１吸入管３０１が固定結合され、該第１吸入管３０１の一側端が第１吸入流路のチャンバ３２４のカバー３２３に結合されることにより、第１吸入管３０１に流入される冷媒が直接第１吸入流路に流入されるようになっている。
また、ケーシング３００の一方側に第２吸入管３０２が固定結合されることにより、該第２吸入管３０２に流入される冷媒がケーシング３００の内部に流入され、該ケーシング３００の他方側に吐出管３０３が固定結合され、該吐出管３０３の一側端が吐出カバー３８３に固定結合されることにより、吐出管３０３が吐出カバー３８３の内部と連通されるようになっている。
また、往復動式モータ３１０は、前方フレーム３２０と中間フレーム３３０間に固定結合される外側固定子３１１と、該外側固定子３１１の内部に所定間隔を置いて挿入され、前方フレーム３２０又は２段シリンダー３６０の外周面に固定結合される内側固定子３１２と、外側固定子３１１と内側固定子３１２間に直線運動可能に挿入される可動子３１３とを含んで構成される。ここで、往復動式モータ３１０の直線往復駆動力が２段ピストン３６０に伝達されるように可動子３１３と２段ピストン３６０が次のように連結される。
すなわち、中間フレーム３３０と後方フレーム３４０間には２段ピストン３６０の共振運動を誘発させる共振スプリングユニット３９０が備えられ、それら共振スプリングユニット３９０は、２段ピストン３６０と結合されるスプリング支持台３９１と、該スプリング支持台３９１の両側にそれぞれ位置する複数の共振スプリング３９２、３９３とを含んで構成される。
また、第１圧縮ユニットは、２段シリンダー３５０及び２段ピストン３６０により形成される第１圧縮空間Ｐ４と、第１吸入流路と、第１吸入弁３７１と、第１吐出弁３７２と、吐出孔３６５とから構成される。
また、第２圧縮ユニットは、２段シリンダー３５０及び２段ピストン３６０により形成される第２圧縮空間Ｐ５と、第２吸入弁３８１と、第２吐出弁３８２とから構成される。
以下、このように構成された往復動式圧縮機の第１実施形態の動作を説明する。
まず、往復動式モータ３１０に電源が印加されると、外側固定子３１１と内側固定子３１２に形成される磁束と可動子３１３の磁石による磁束との電気的相互作用により可動子３１３が直線往復運動をし、該可動子３１３の直線往復運動が２段ピストン３６０に伝達されて該２段ピストン３６０が２段シリンダー３５０内部で直線往復運動をする。
図２に示すように、２段ピストン３６０が右側に動くと、第１圧縮空間Ｐ４と第２圧縮空間Ｐ５の圧力が低くなり第１吸入弁３７１及び第２吸入弁３８１がそれぞれ開く。第１吸入弁３７１の開きにより冷媒が第１吸入流路を通じて低圧力の第１圧縮空間Ｐ４に吸入される。また、第２吸入弁３８１の開きにより第２吸入管３０２を通じてケーシング３００の内部に流入された冷媒がガス通路３６３を通じて低圧力の第２圧縮空間Ｐ５に吸入される。
図３に示すように、２段ピストン３６０が右側から左側に動くと、第１圧縮空間Ｐ４と第２圧縮空間Ｐ５内の圧力が高くなり第１吸入弁３７１が第１吸入流路を塞ぐと同時に、第２吸入弁３８１もガス通路３６３を塞ぐ。また、２段ピストン３６０が左側に継続して動くと、第１圧縮空間Ｐ４及び第２圧縮空間Ｐ５の容積がそれぞれますます小さくなって冷媒を圧縮し、その冷媒の圧力が設定された圧力以上になると、第１吐出弁３７２及び第２吐出弁３８２がそれぞれ開いて各第１圧縮空間Ｐ４及び第２圧縮空間Ｐ５で圧縮された冷媒がそれぞれ吐出される。
第１圧縮空間Ｐ４から吐出された冷媒は吐出孔３６５及びガス通路３６３を通じてケーシング３００の内部に吐出され、第２圧縮空間Ｐ５から吐出された冷媒は吐出カバー３８３及び吐出管３０３を通じてケーシング３００の外部に吐出される。
第１圧縮空間Ｐ４で一回圧縮されてケーシング３００内に吐出された冷媒は、第２吸入管３０２を通じてケーシング３００内に吸入された冷媒と混合されて吸入行程時にガス通路３６３を通じて再び第２圧縮空間Ｐ５に吸入される。
第２圧縮空間Ｐ５に吸入される冷媒は、第１圧縮空間Ｐ４で一回圧縮された冷媒であり、該一回圧縮された冷媒は第２圧縮空間Ｐ５で再び圧縮されてケーシング３００の外部に吐出される。
このような過程が繰り返されることにより冷媒が持続的に２段圧縮される。
一方、図４は、本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態を示す断面図である。図１と同一の部分に対しては同一符号を付けて説明する。
図４に示すように、本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態は、ケーシング３００と、ケーシング３００の内部に備えられたフレームユニットＵに装着にされて直線往復駆動力を発生する１つの往復動式モータ３１０と、該往復動式モータ３１０の駆動力によりケーシング３００の内部を経ずに直接吸入される冷媒を１段圧縮させる第１圧縮ユニットと、往復動式モータ３１０の駆動力により第１圧縮ユニットで１段圧縮された冷媒を２段圧縮させる第２圧縮ユニットとから構成される。
フレームユニットＵと往復動式モータ３１０は、前述の第１実施形態の往復動式モータ３１０と同様であるため、説明を省略する。
また、前記第１及び第２圧縮ユニットは、相異なる内径を有する第１及び第２シリンダーホール３５２、３５３が段差を有して連続して備えられ、フレームユニットＵに装着された２段シリンダー３５０と、第１及び第２シリンダーホール３５２、３５３の内径に対応して形成される第１及び第２ピストン部３６１、３６２が備えられて往復動式モータ３１０の駆動力を受けて２段シリンダー３５０の内部で直線往復運動をする２段ピストン３６０と、第１ピストン部３６１及び第１シリンダーホール３５２により形成される第１圧縮空間Ｐ４にケーシング３００の内部を経ずに直接第１吸入管３０１から吸入される冷媒を案内する第１吸入流路を開閉する第１吸入弁３７１と、第１圧縮空間Ｐ４に吐出される冷媒の流れを制御する第１吐出弁３７２と、第２ピストン部３６２及び第２シリンダーホール３５３により形成される第２圧縮空間Ｐ５に第１圧縮空間Ｐ４から吐出された冷媒の吸入を案内するガス通路３６３を開閉する第２吸入弁３８１と、第２圧縮空間Ｐ５から吐出される冷媒の流れを制御する第２吐出弁３８２とを含んで構成される。
すなわち、本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同様構成されることにより、２段ピストン３６０の共振運動を誘発させる共振スプリングユニットＵも前述の第１実施形態の共振スプリングユニットＵと同様に構成される。
また、ケーシング３００には第１吸入流路と連結される吸入管３０１と、前記吐出側と連結される吐出管３０３とがそれぞれ結合される。
吸入管３０１の一側端が第１吸入流路のチャンバ３２４のカバー３２３に結合されることにより、吸入管３０１に流入される冷媒が直接第１吸入流路に流入される。
また、吐出管３０３の一側端が吐出カバー３８３の一側に固定結合されることにより、吐出管３０３が吐出カバー３８３の内部と連通される。
以下、このような往復動式圧縮機の第２実施形態の動作を説明する。
まず、往復動式モータ３１０に電源が供給されると、往復動式モータ３１０の可動子３１３が直線往復運動をし、該可動子３１３の直線往復駆動力が２段ピストン３６０に伝達されて、該２段ピストン３６０が２段シリンダー３５０の内部で直線往復運動をする。
２段ピストン３６０が２段シリンダー３５０の内部で直線往復運動をすることにより、第１圧縮空間Ｐ４及び第２圧縮空間Ｐ５の体積がそれぞれ同時に変化し、該第１圧縮空間Ｐ４の体積変化により、吸入管３０１及び第１吸入流路を通じて冷媒が直接第１圧縮空間Ｐ４に吸入されて圧縮された後、ケーシング３００の内部に吐出される。次いで、ケーシング３００の内部に吐出された前記一回圧縮された冷媒は、ガス通路３６３を通じて第２圧縮空間Ｐ５に吸入されてもう一回圧縮される。次いで、第２圧縮空間Ｐ５でもう一回圧縮された冷媒は、吐出管３０３を通じてケーシング３００の外部に吐出される。
このような過程が繰り返されることにより冷媒は持続的に２段圧縮される。
本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態は、吸入管３０１と吐出管３０３がそれぞれ１つであるため、該吸入管３０１に吸入される冷媒は、第１圧縮空間Ｐ４及び第２圧縮空間Ｐ５で順次２回圧縮され、その２回圧縮された冷媒が吐出管３０３を通じてケーシング３００の外部に吐出される。
図５に示すように、本発明に係る往復動式圧縮機を備えた冷蔵庫は、冷凍室及び冷蔵室が備えられた冷蔵庫本体４００と、該冷蔵庫本体４００にそれぞれ装着される冷凍室側蒸発機４１０及び冷蔵室測蒸発機４２０と、それら冷凍室側蒸発機４１０及び冷蔵室測蒸発機４２０に連結される往復動式圧縮機とから構成される。
また、前記往復動式圧縮機は、冷蔵庫本体４００に装着されるケーシング３００と、該ケーシング３００の内部に備えられたフレームユニットＵに装着されて直線往復駆動力を発生する１つの往復動式モータ３１０と、該往復動式モータ３１０の駆動力により冷凍室側蒸発機４１０を経た冷媒を直接吸入して圧縮する第１圧縮ユニットと、往復動式モータ３１０の駆動力を受けて冷蔵室測蒸発機４２０を経てケーシング３００内に流入された冷媒と第１圧縮ユニットから吐出された冷媒とが混合された冷媒を圧縮する第２圧縮ユニットとを含んで構成される。
ここで、前記往復動式圧縮機は、上述した往復動式圧縮機の第１実施形態の構成を同様であるため、具体的な説明は省略する。
前記往復動式圧縮機の第１吸入管３０１は冷凍室側蒸発機４１０と連結され、第２吸入管３０２は冷蔵室測蒸発機４２０と連結される。
図中、未説明符号４３０は凝縮機を示すものである。
以下、本発明の往復動式圧縮機が備えられた冷蔵庫の動作を説明する。
まず、冷蔵庫が駆動されると、前記往復動式圧縮機が動作し、前記往復動式圧縮機の動作により、その往復動式圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮機側に吐出される。前記凝縮機を経た冷媒は、液体状態になり、該液体状態の冷媒の一部は、冷凍室側の蒸発機４１０に流入され、残りの冷媒は冷蔵室測の蒸発機４２０に流入される。冷凍室側の蒸発機４１０を経て気体状態になった冷媒は、第１吸入管３０１を通じて往復動式圧縮機の第１圧縮ユニットに流入される。また、冷蔵室測の蒸発機４２０を経て気体状態になった冷媒は、第２吸入管３０２を通じて前記往復動式圧縮機の第２圧縮ユニットに流入される。
一方、前記冷媒が冷凍室側蒸発機４１０で気化された後、外部の熱を吸収して冷気を形成し、冷媒が冷蔵室測蒸発機４２０で気化されて外部の熱を吸収して冷気を形成する。冷凍室側の蒸発機４１０を経た冷媒は、冷蔵室測の蒸発機４２０を経た冷媒よりも圧力が低くなり、従って、第１吸入管３０１に流入される冷媒の圧力は第２吸入管３０２に流入される冷媒の圧力より相対的に低い。
前記往復動式圧縮機は、上述した往復動式圧縮機の第１実施形態と同様に動作する。
前記第１圧縮ユニットに流入された冷媒が該第１圧縮ユニットで１回圧縮された後、ケーシング３００内部に吐出される。また、第１圧縮ユニットから吐出された冷媒は、第２吸入管３０２を通じてケーシング３００の内部に流入される冷媒と混合され、該混合された冷媒は、第２圧縮ユニットで圧縮されて凝縮機４３０に吐出される。
このような過程が繰り返されることにより、冷凍室側の蒸発機４１０と冷蔵室測の蒸発機４２０はそれぞれ持続的に冷気を形成する。
このような本発明に係る往復動式圧縮機を備えた冷蔵庫は、冷凍室側の蒸発機４１０を経た相対的に低圧力の冷媒を第１圧縮ユニットで１回圧縮した後、冷蔵室側の蒸発機４２０を経た相対的に高圧力の冷媒と混合し、それら混合された冷媒を第２圧縮ユニットでもう１回圧縮することにより、往復動式圧縮機の負荷を低減し得る。
本発明に係る往復動式圧縮機の構成の第１実施形態を示す断面図である。 図１の往復動式圧縮機の冷媒が吸入されるときの動作状態を示す断面図である。 図１の往復動式圧縮機の冷媒が吐出されるときの動作状態を示す断面図である。 本発明に係る往復動式圧縮機の構成の第２実施形態を示す断面図である。 本発明に係る往復動式圧縮機を備えた冷蔵庫を示す断面図である。 一般の往復動式圧縮機の構成を示す断面図である。 一般の他の往復動式圧縮機の構成を示す断面図である。
符号の説明
３００ ケーシング
３０１ 第１吸入管
３０２ 第２吸入管
３０３ 吐出管
３１０ 往復動式モータ
３２２ 第１吸入孔
３２４ チャンバ
３５０ ２段シリンダー
３５２ 第１シリンダーホール
３５３ 第２シリンダーホール
３５５ 第２吸入孔
３６０ ２段ピストン
３６１ 第１ピストン部
３６２ 第２ピストン部
３６３ ガス通路
３７１ 第１吸入弁
３７２ 第１吐出弁
３８１ 第２吸入弁
３８２ 第２吐出弁
４００ 冷蔵庫本体
４１０ 冷凍室側の蒸発機
４２０ 冷蔵室測の蒸発機
Ｐ４ 第１圧縮空間
Ｐ５ 第２圧縮空間
Ｕ フレームユニット

Claims (10)

  1. ケーシングと、
    前記ケーシングの内部に備えられたフレームユニットに装着されて直線往復駆動力を発生する往復動式モータと、
    該往復動式モータの駆動力を受けてケーシングの内部を経ずに直接吸入される冷媒を圧縮する第１圧縮ユニットと、
    前記往復動式モータの駆動力により前記ケーシングの内部に流入する冷媒と前記第１圧縮ユニットから吐出された冷媒とを混合してもう一回冷媒を圧縮する第２圧縮ユニットと、
    を含むことを特徴とする往復動式圧縮機。
  2. 前記第１及び第２圧縮ユニットが、
    相異なる内径を有する第１及び第２シリンダーホールが段差を有して連続して備えられて前記フレームユニットに装着された２段シリンダーと、
    前記第１及び第２シリンダーホールの内径に対応して形成された第１ピストン部及び第２ピストン部が備えられ、前記往復動式モータの駆動力により前記２段シリンダーで直線往復運動を行う２段ピストンと、
    前記第１ピストン部及び第１シリンダーホールにより形成される第１圧縮空間に前記ケーシングの内部を経ずに直接冷媒が吸入されるように案内する第１吸入流路を開閉する第１吸入弁と、
    前記第１圧縮空間に吐出される冷媒の流れを制御する第１吐出弁と、
    前記第２ピストン部及び第２シリンダーホールより形成される第２圧縮空間に前記第１圧縮空間から吐出された冷媒と前記ケーシング内に流入された冷媒とが共に吸入されるように案内するためのガス通路を開閉する第２吸入弁と、
    前記第２圧縮空間から吐出される冷媒の流れを制御する第２吐出弁とを含むことを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機。
  3. 前記第１吸入流路が、液冷媒を気化させる所定空間のチャンバを備えたことを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機。
  4. 前記チャンバが、前記フレームユニットの一部分に形成された開口溝と、該開口溝を覆蓋するカバーとを含むことを特徴とする請求項３に記載の往復動式圧縮機。
  5. 前記ケーシングに前記第１吸入流路と連結される第１吸入管と、前記ケーシングの内部と連通される第２吸入管と、前記吐出側に連結される吐出管とがそれぞれ結合されたことを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機。
  6. 前記２段シリンダーの第１シリンダーホールと第２シリンダーホール間の段差面はそれら第１及び第２シリンダーホールの中心線に対して垂直であり、前記２段ピストンの第１ピストン部と第２ピストン部間の段差面はそれら第１及び第２ピストン部の中心線に対して垂直であることを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機。
  7. 前記ガス通路が、前記２段ピストンの内部に貫通形成されたことを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機。
  8. 前記第１吸入流路が、
    前記フレームユニットに形成された第１吸入孔と、
    前記２段シリンダーに形成されて前記第１吸入孔と前記第１圧縮空間とを連通する第２吸入孔とを含むことを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機。
  9. ケーシングと、
    前記ケーシングの内部に備えられたフレームユニットに装着されて直線往復駆動力を発生する１つの往復動式モータと、
    前記往復動式モータの駆動力によりケーシングの内部を経ずに直接吸入される冷媒を１段圧縮する第１圧縮ユニットと、
    前記往復動式モータの駆動力により前記第１圧縮ユニットで圧縮された冷媒をもう一回圧縮する第２圧縮ユニットと
    を含むことを特徴とする往復動式圧縮機。
  10. 前記第１及び第２圧縮ユニットが、
    相異なる内径を有する第１及び第２シリンダーホールが段差を有して連続して備えられ、前記フレームユニットに装着される２段シリンダーと、
    前記第１及び第２シリンダーホールの内径に対応して形成される第１ピストン部及び第２ピストン部が備えられことで、前記往復動式モータの駆動力により前記２段シリンダーで直線往復運動をする２段ピストンと、
    前記第１ピストン部及び第１シリンダーホールにより形成される第１圧縮空間に前記ケーシングの内部を経ずに直接冷媒が吸入されるように案内する第１吸入流路を開閉する第１吸入弁と、
    前記第１圧縮空間を開閉する第１吐出弁と、
    前記第２ピストン部及び第２シリンダーホールにより形成される第２圧縮空間に前記第１圧縮空間から吐出された冷媒が吸入されるように案内するガス通路を開閉する第２吸入弁と、
    前記第２圧縮空間から吐出された冷媒の流れを制御する第２吐出弁とを含むことを特徴とする請求項９に記載の往復動式圧縮機。
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