JP2014219005A - 振動分離取り付け具 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の振動分離取り付け具を提供すること。
【解決手段】圧縮機の振動分離取り付け具であって、弾性材料で形成され、スリーブと、スリーブの周りに間隔を置いて配置される複数のテーパ状スタッド又は軸方向のリブと、スリーブの周りに延伸するリップシールとを備える振動分離取り付け具。この取り付け具は圧縮機とハウジングの間に配置されるように意図されている。スタッド又はリブは変形してハウジングを圧縮機の径方向の振動から分離し、リップシールはハウジングと圧縮機の間に環状のシールを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は圧縮機の振動分離取り付け具に関する。

圧縮機は、圧縮機を囲むＯリングによりハウジング内に取り付けられ得る。圧縮機が作動する間、Ｏリングは変形しハウジングを圧縮機の振動から分離する。加えて、Ｏリングは圧縮機とハウジングの間のシールを形成する。この配置の問題は、相対的に言って、ハウジングが圧縮機から十分に分離されないことである。即ち、圧縮機により生じるかなりの量の振動が継続してハウジングへ伝達されることである。

本発明は圧縮機の振動分離取り付け具を提供し、取り付け具は弾性材料で形成され、スリーブと、スリーブの周りに間隔を置いて配置される複数のテーパ状スタッド又は軸方向のリブと、スリーブの周りに延伸するリップシールとを含む。

取り付け具は圧縮機とハウジングの間に配置されることを意図する。スタッド又はリブは変形し、ハウジングを圧縮機の径方向の振動から分離し、リップシールはハウジングと圧縮機の間に環状のシールを形成する。スタッド又はリブを使用することにより、取り付け具とハウジングの間の接触は、例えば複数のＯリングと比較してより小さい領域でなされ得る。その結果、取り付け具は圧縮機とハウジングの間にシールを継続して提供しながら改善した分離を提供する。

圧縮機はハウジング内の円筒形の凹部内に取り付けられ得る。スタッド又は軸方向のリブの提供は圧縮機及び取り付け具を凹部に挿入することを容易にする。対照的に、Ｏリングが使用されるならば、Ｏリングとハウジングの間に発生する摩擦は圧縮機を凹部に挿入することを困難にするであろう。

リップシールはハウジングと比較的広い領域で接触するが、リップシールは圧縮機とハウジングの間のシールを形成することのみを意図しており、圧縮機の径方向の振動を吸収することを意図しない。結果として、リップシールは、シールが圧縮機の径方向の振動が比較的伝達しにくい経路を提供するように構成され得る。特に、シールの径方向の弾性コンプライアンスはスタッド又はリブの弾性コンプライアンスより大きくても良い。結果として、ハウジングに対する圧縮機の径方向の振動はリップシールよりむしろスタッド又はリブにより対抗される。

シールはスリーブの一端に配置され得る。これはスタッド又はリブが流体の経路から分離され得るという利点がある。その結果、ハウジングと圧縮機の間を流れる流体はスタッド又はリブにより妨げられない。尚、シールをスリーブの一端に配置することにより、シールは自由端を有して（即ち、スリーブに取り付けられないもの）形成され得る。これはシールが圧縮機の径方向の振動が比較的伝達しにくい経路を提示するような比較的高い弾性コンプライアンスを確実に達成しつつ、ハウジングと圧縮機の間で良好なシールが一貫して形成されるようなシールの大きさになり得るという利点を有する。

本発明はまた製品を提供し、その製品は、圧縮機と、ハウジングと、前述の請求項の何れか一項に記載の振動分離取り付け具とを含み、振動分離取り付け具は圧縮機とハウジングの間に配置され、スタッド又はリブは変形してハウジングを圧縮機の径方向の振動から分離し、リップシールはハウジングと圧縮機の間に環状のシールを形成する。

圧縮機は軸方向の入口を含んでも良く、軸方向の入口を通って流体が圧縮機に入り、圧縮機は径方向の出口を含んでも良く、径方向の出口を通って流体が圧縮機から出る。更に、入口は圧縮機の一方の端部に配置されても良く、環状のシールが出口と圧縮機の反対側の端部の間の位置に形成されても良い。取り付け具のシールは流体を圧縮機に戻す、即ち圧縮機の部品を冷却するのに使用されても良い。例えば、圧縮機は径方向の出口と圧縮機の反対側の端部の間に配置された入口を更に含んでも良い。リップシールは径方向の入口と圧縮機の反対側の端部の間の位置で環状のシールを形成する。又は、圧縮機のハウジングは圧縮機を囲む壁内に１つ以上の排気開口を含んでも良い。リップシールは圧縮機とハウジングの壁の間に環状のシールを形成する。

圧縮機は軸方向の入口の下流と径方向の出口の上流に配置された遠心力によるインペラ−を含んでも良い。径方向の出口を使用することにより、インペラ−を出る流体は軸方向に転換する必要がない。その結果、比較的小型の圧縮機が達成され得る。尚、圧縮機内の流動損失は減少され得る。

本発明をより容易に理解可能とするため、本発明の実施形態が、例示として、添付の図面を参照して記載される。

本発明による製品の分解図である。 圧縮機及び製品の振動分離取り付け具の分解図である。 圧縮機のモータの分解図である。 圧縮機の不等角投影図である。 圧縮機、振動分離取り付け具及び製品のハウジングの一部の断面図である。 図５の断面図と同様であり、製品を流れる流体がとる経路を強調した図である。

図１の製品１は、ハウジング２と、圧縮機（コンプレッサー）３と、軸方向取り付け具４と径方向取り付け具５を備える。取り付け具４、５のそれぞれはハウジング２と圧縮機３の間に配置され、ハウジング２を圧縮機３により生じる振動から分離する役割を果たす。この特定の例では、製品１は手持ち式の電気掃除機である。

図２及び図３を参照し、圧縮機３は、電気モータ２０と、インペラ−２１と、フレーム２２とシュラウド（覆い）２３とを備える。

モータ２０は、回転子アセンブリ３０と、固定子アセンブリ３１と、回路アセンブリ３２とを備える。回転子アセンブリ３０はシャフト３４を備え、シャフトに回転子コア３５と軸受アセンブリ３６が取り付けられる。固定子アセンブリ３１は１対の固定子コア３７を備え、固定子コアの周りに電気巻線３８が巻かれる、巻線３８は端子コネクタを介して回路アセンブリ３２に連結され、巻線はまた回路アセンブリ３２を固定子アセンブリ３１に固定する役割を果たす。回転子アセンブリ３０と固定子アセンブリ３１はそれぞれフレーム２２に固定され、回転子アセンブリ３０が軸受アセンブリ３６によりフレーム２２に固定された状態となる。

インペラ−２１は遠心力を利用した羽根車であり、モータ２０のシャフト３４に固定される。

シュラウド２３はインペラ−２１及びフレーム２２の一端を覆う。シュラウド２３及びフレーム２２はインペラ−２１を越えて径方向に延伸し、インペラ−２１を囲むディフューザー２４を画定する。フレーム２２は、シュラウド２３の穴２６を通って延伸する複数のディフューザーの羽根２５を含む。環状の接着剤２７がシュラウド２３を羽根２５に固定し、穴２６を封止する。

圧縮機３はインペラ−２１の上流に配置された第１の入口４０と、インペラ−２１の下流に配置された第１の出口４１と、第１の出口４１の下流に配置された第２の入口４２と、第２の入口４２の下流に配置された第２の出口４３とを備える。

第１の入口４０はシュラウド２３の入り口に対応し、シュラウド２３の中央に配置された円形開口を備える。第１の出口４１はフレーム２２とシュラウド２３の周辺の間に存在する軸方向の隙間により画定される環状開口を備える。よって第１の出口４１はディフューザー２４を囲む。実際、第１の出口４１はディフューザー２４の出口と見なされても良い。第２の入口４２は第１の出口４１の下に配置され、フレーム２２の周りに形成された複数の開口を備える。第２の出口４３も同様にフレーム２２の端部と回路センブリ３２の間に画定される複数の開口を備える。

軸方向取り付け具４は、天然又は合成ゴム（例えばエチレンプロピレンジエンゴム）のような弾性材料から形成される。軸方向取り付け具４は形状がシュラウド２３と同様であり、円盤形状部分５０と円盤形状部分５０から上方に延伸する円筒形部分５１を備える。円筒形部分５１は円筒形部分５１の外側の周りに延伸するリップシール５２を含む。円盤形状部分５０は下方に突出するリム５３を含む。更に、リム５３の自由端は僅かに外方に広がり湾曲したリップ５４を画定する。以下に説明するように、このリップ５４は第１の出口４１から出る流体を第２の入口４２に向けさせることを支援する。軸方向取り付け具４は圧縮機３のシュラウド２３に取り付けられる。より詳細には、円筒形部分５１はシュラウドの入口４０を封止し、リム５３は延伸し、シュラウド２３の周辺と締まり嵌めを形成する。

径方向取り付け具５も同様に弾性材料から形成され、スリーブ６０と、リップシール６１と、複数のリブ６２と、複数の係止スタブ６３と、複数の端部スタブ６４とを備える。リップシール６１はスリーブ６０の一端に配置されその周りに延伸する。リブ６２はスリーブ６０の外側の周りに間隔を有して配置され、スリーブ６０の長さに沿って軸方向に延伸する。係止スタブ６３は矩形の形状であり、スリーブ６０の内部の周りに間隔を有して配置される。端部スタブ６４はスリーブ６０の反対側の端部を越えて延伸する。尚、端部スタブ６４はスリーブ６０から径方向内側に突出する。

径方向取り付け具５は圧縮機３のフレーム２２に取り付けられる。スリーブ６０は延伸し、フレーム２２と締まり嵌めを形成する。係止スタブ６３はフレーム２２の外側の周りに形成された対応する凹部２８と係合し、一方端部スタブ６４はフレーム２２の自由端と係合する。係止スタブ６３は圧縮機３と径方向取り付け具５を整列させる役割を果たす。また、係止スタブ６３は圧縮機３が径方向取り付け具５に対して回転することを防止する役割をし、一方係止スタブ６３及び端部スタブ６４は圧縮機３が径方向取り付け具５に対して軸方向に移動することを防止する役割を果たす。その結果、圧縮機３及び取り付け具４、５をハウジング２に挿入すると、圧縮機３は取り付け具４、５に対して移動しない。

ハウジング２は前方部１０と後方部１１を備える。前方部１０は、全体に円筒形の凹部１４を画定する端部壁１２及び側壁１３を備え、凹部の中に圧縮機３及び取り付け具４、５が配置される。軸方向取り付け具４は端部壁１２に当接し、リップシール５２は端部壁１２を封止する。径方向取り付け具５は側壁１３に当接する。更に、リップシール６１は側壁１３を封止し、リブ６２は側壁１３により僅かに押しつぶされる。後方部１１は前方部１０に取り付けられ、凹部１４を封止する。後方部１１は、径方向取り付け具５の端部スタブ６４に当接する多数のフランジ（図示せず）を備える。よって圧縮機３と取り付け具４、５は前方部１０の端部壁１２及び後方部１１のフランジにより軸方向に制限され、前方部１０の側壁１３により径方向に制限される。前方部１０の端部壁１２は入口開口１５を含み、入口開口を通して流体が圧縮機３に入り、後方部１１は複数の排出開口１６を備え、排出開口を通して圧縮機３からの流体が排出される。

軸方向取り付け具４のリップシール５２はハウジング２と圧縮機３の間のシールを第１の入口４０と第１の出口４１の間の位置で形成し、一方径方向取り付け具５のリップシール６１はハウジング２と圧縮機３の間のシールを第２の入口４２と第２の出口４３の間の位置で形成する。２つのシール５２、６１、ハウジング２及び圧縮機３は共同で、第１の出口４１及び第２の入口４２に対して開かれ、第１の入口４０及び第２の出口４３に対して閉じられたチャンバ４４を区切る。

作動の間、流体は第１の入口４０を経由して圧縮機３に入る。流体はインペラ−２１により遠心力で外側に移動し、ディフューザー２４を通って流れ第１の出口４１を経由して圧縮機３を出る。圧縮機３を出る際、流体はシール５２、６１により区切られたチャンバ４４に入る。チャンバ４４は第１の出口４１及び第２の入口４２にのみ開かれているため、流体は第２の入口４２を介して圧縮機３に再び入る。流体は圧縮機３の内部を通過し、第２の出口４３を経由して圧縮機３を出る。

第２の入口４２は、モータ２０の様々な部品、例えば軸受アセンブリ３６、回転子コア３５、固定子アセンブリ３１及び回路アセンブリ３２等の上流に配置され、第２の出口４３はそれらの部品の下流に配置される。結果として、流体は第２の入口４２と第２の出口４３の間を流れるため、流体はこれらの部品を冷却する役割を果たす。

従来の圧縮機は、インペラ−を出る流体が圧縮機の内部を通って戻り、モータの部品を冷却するよう構成され得る。しかし、流体は通常、インペラ−を出る流体を方向転換させるための１つ以上の屈曲部を含む圧縮機の外側ケーシングにより戻る。その結果、圧縮機の全体のサイズは増加する。圧縮機のケーシングを使用する代わりに、ハウジング２及び取り付け具４、５が流体を圧縮機３の内部に戻すよう使用される。その結果、より小型の配置が達成され得る。

第１の入口４０と第１の出口４１の配置により、流体は圧縮機３に軸方向（即ちインペラ−２１の回転軸に平行な方向）に入り、径方向（即ち、回転軸に垂直な方向）に出る。更に、直線状の経路がインペラ−２１の出口と第１の出口４１の間に確立される。よってインペラ−２１を出る流体は第１の出口４１を経由して出る前に圧縮機３内で軸方向に方向転換する必要がない。その結果、より小型の配置が達成され得る。尚、圧縮機３内の流動損失は減少され得る。

第１の出口４１はディフューザー２４の出口を囲む又は形成する環状開口を備える。これは第１の出口４１の高さが、出口４１の比較的広い表面領域を維持しながら比較的低く保たれ得るという利点がある。結果として、比較的小型の圧縮機３が、第１の出口４１が制限を形成又は流体の流れを妨げることなく達成され得る。尚、第１の出口４１が環状のため、出口４１を経由して圧縮機３を出る流体は、流体がハウジング２と圧縮機３の間でチャンバ４４に拡張するにつれ更に拡散する。場合によっては、ディフューザー２４が省かれても良く、第１の出口４１がインペラ−２１の出口を形成しても良い。これは流動損失の増加を犠牲にしてより小型の配置をもたらす可能性がある。

軸方向取り付け具４は圧縮機３の第１の出口４１に配置された湾曲したリップ５４を含む。湾曲したリップ５４は第１の出口４１を出る流体を第２の入口４２に向かう方向へ転換させる役割を果たす。リップ５４が湾曲しているため、流体は第１の出口４１と第２の入口４２の間のより円滑な経路を通り、よって流動損失を減らす。

固定子アセンブリ３１の巻線３８と回路アセンブリ３２の電源スイッチ３９は、巻線３８を通る電流の流れを制御するのに使用されるが、通常巻線により運ばれる電流の大きさのため高いレベルの熱を発生する。第２の入口４２と第２の出口４３は、圧縮機３の内部を通って流れる流体が巻線３８と電源スイッチ３９を冷却する役目を果たすよう配置される。これは巻線３８と電源スイッチ３９がより大きな電流を運ぶことができ、よってモータ２０がより高い電力で稼働することができるという利点を有する。

上述の実施形態では、径方向取り付け具４はハウジング２と圧縮機３の間にシールを形成し、その結果、第１の出口４１を経由して圧縮機３を出る全ての流体が、第２の入口４２を経由して圧縮機３に再び入ることになる。これは使用できる流体の全てが圧縮機３の内部を通って戻るため、冷却を最大化できるという利点を有する。しかし、必要な冷却を達成するため、第１の出口４１を出る流体の全てを圧縮機３の内部を通して戻す必要はないかもしれない。更に、向上した性能（例えば、質量流量又は効率）が圧縮機３の内部を通る流体のほんの一部を戻すことにより達成され得る。従って、ハウジング２と圧縮機３の間のシールを形成するよりも、径方向取り付け具４は代わりに部分的なシールを形成し得る。部分的なシールは、圧縮機３のほんの一部の周りのハウジング２に接触してシールするリップ又はリムの形状をとり得る。又は、部分的なシールはハウジング２へ向けて径方向に延伸するが、必ずしもハウジング２に接触するわけではないリム又はフランジの形をとり得る。従って、より一般的な意味で、径方向取り付け具４は、第１の出口４１を出る流体が第２の入口４２を経由して圧縮機３に再び入るようにするハウジング２と圧縮機３の間の制限（シール又は部分的なシール）を形成すると言われても良い。部分的なシールがハウジング２と圧縮機３の間に形成される場合、第１の出口４１を出る流体の一部は第２の入口４２を経由して圧縮機３に再び入り、流体の一部が第２の入口４２を迂回する。例えば、図５及び図６に示された実施形態では、第２の入口４２を迂回する流体はハウジング２と圧縮機３の間を軸方向に流れ、排気開口１６を経由して製品１を出る。この迂回流体は方向転換又はモータ２０の部品と衝突する必要がないため、向上した性能が達成される。

上述の実施形態では、製品１は、ハウジング２を圧縮機３の軸方向及び径方向の振動から分離するための２つの別個の取り付け具４、５を備える。これは２つの取り付け具４、５が、単一の取り付け具では達成困難な特徴を有して鋳造又は形成されるという利点を有する。尚、必要な場合、異なる物理的特性を有する材料が２つの取り付け具４、５に使用されても良い。例えば、２つの取り付け具４、５は、取り付け具４、５が分離されることを意図した特定の振動により良く適した弾性を取り付け具４、５のそれぞれが有するよう、異なるショア硬度を有する材料から形成されても良い。上述の利点に拘わらず、単一の取り付け具が代わりにハウジング２を軸方向及び径方向の両方の振動から分離するのに使用されても良い。実際、単一の取り付け具は製品１の組み立てを簡単にする可能性が高い。

径方向取り付け具５はスリーブ６０の長さに沿って軸方向に延伸するリブ６２を備える。ことによると、軸方向に延伸するよりむしろ、リブ６２はスリーブ６０の周囲に延伸しても良い。これは、リブがハウジング２と圧縮機３の間に必要なシールを形成するため、別個のリップシール６１の必要性を避けるであろう。しかし、この配置の欠点はスリーブ６０の周囲がスリーブ６０の長さより大きいことである。その結果、周辺のリブはより広い表面領域に亘りハウジング２と接触しやすくなり、よって圧縮機３からハウジング２へ一層多くの振動を伝達する。軸方向のリブ６２は、圧縮機３と取り付け具４、５を軸方向に凹部１４に挿入すると、リブ６２が径方向に押しつぶされて、リブ６２の径方向の弾性コンプライアンスが比較的良好に制御されるという利点を有する。対照的に、リブ６２がスリーブ６０の周囲に延伸するならば、リブは、圧縮機３と取り付け具４、５が凹部１４内に挿入されるときに、径方向に押しつぶされるよりむしろ軸方向に引っ張られる可能性が高くなるであろう。これはリブの弾性コンプライアンス及び径方向の振動を吸収及び分離するリブの有効性に悪影響を及ぼす可能性がある。リブ６２の代替として、径方向取り付け具５はスリーブ６０の外側周辺に配置されたテーパ状スタッド（即ち、円錐形スタッド）を備えても良い。テーパ状スタッドを使用することにより、圧縮機３をハウジング２内により少ない接触点で取り付けられる可能性があり、よってより良い分離をもたらす可能性がある。しかし、この配置に関する可能性のある問題が、圧縮機３及び取り付け具４、５を凹部１４に軸方向に挿入する際に再び起こる。例えば、スタッドは、挿入の間、径方向に押しつぶされるよりむしろ軸方向に引っ張られる可能性が高く、よってスタッドの径方向の弾性コンプライアンスについての制御が比較的不良となり得る。この問題はハウジング２の第１の部分１０を、接合されて圧縮機３及び取り付け具４、５を包囲する多数の部分（例えば、２つの半円筒形の部分）に分けることにより対処され得る。

径方向取り付け具５のリップシール６１はハウジング２と圧縮機３の間のシールを形成することのみを意図する。リップシール６１は圧縮機３の径方向の振動を吸収することを意図していない。結果として、リップシール６１は、シールが圧縮機３の振動が伝達しにくい経路を提供するよう構成されている。特に、リップシール６１の径方向の弾性コンプライアンスは、使用される場合、軸方向のリブ６２又はテーパ状スタッドの弾性コンプライアンスより大きい。その結果、圧縮機３の径方向の振動はリップシール６２よりもむしろリブ６２又はスタッドにより対抗される。結果として、リップシール６１が比較的広い領域に亘りハウジング２と接触するという事実にも拘わらず、ハウジング２は圧縮機３の振動から継続して良好に分離される。

径方向取り付け具５はハウジング２を圧縮機３の径方向の振動から分離し、ハウジング２と圧縮機３の間に環状のシールを形成する役割を果たす。上述の実施形態では、径方向取り付け具５により生成されたシールは、圧縮機３の第１の出口４１を出る流体が第２の入口４２を経由して圧縮機３の内部を通って戻ることを確実にする。しかし、径方向取り付け具５は、特に流体が圧縮機を径方向に出る場合、ハウジング内に他のタイプの圧縮機を取り付けるのに使用されても良い。例えば、図５に示された実施形態を考慮する場合、圧縮機３の第２の入口４２は省かれても（即ち、閉じられても）良く、ハウジング２の排気開口１６はおよそ参照番号１３で示された位置に配置されても良い。径方向取り付け具５により生成されたシールは、圧縮機３を出る流体が排出開口１６を経由してハウジング２から放出されることを確実にし、即ち径方向取り付け具５のシール６１により区分されたチャンバ４４は第１の出口４１と排気開口１６のみに開かれる。この代替の実施形態及び上述の実施形態の両方において、圧縮機３は軸方向の入口４０と径方向の出口４１を備える。軸方向の入口４０は圧縮機３の一つの端部に配置され、径方向取り付け具５は径方向の出口４１と圧縮機３の反対側の端部の間の位置で環状のシールを形成する。

１ 製品
２ ハウジング
３ 圧縮機
４ 軸方向取り付け具
５ 径方向取り付け具
２０ 電気モータ
２１ インペラ−
２２ フレーム
２３ シュラウド

Claims (5)

1. 圧縮機の振動分離取り付け具であって、
   弾性材料で形成され、スリーブと、前記スリーブの周りに間隔を置いて配置される複数のテーパ状スタッド又は軸方向のリブと、前記スリーブの周りに延伸するリップシールとを備える、振動分離取り付け具。
2. 前記リップシールは、前記スタッド又はリブよりも、より径方向に適合している、請求項１に記載の振動分離取り付け具。
3. 前記リップシールは、前記スリーブの一端に配置される、請求項１又は請求項２に記載の振動分離取り付け具。
4. 圧縮機と、ハウジングと、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の振動分離取り付け具とを備え、前記振動分離取り付け具は、前記圧縮機と前記ハウジングの間に配置され、前記スタッド又はリブは、変形して前記ハウジングを前記圧縮機の径方向の振動から分離し、前記リップシールは、前記ハウジングと前記圧縮機の間に環状のシールを形成する、製品。
5. 前記圧縮機は軸方向の入口を備え、前記軸方向の入口を通って流体が前記圧縮機に入り、前記圧縮機は径方向の出口を備え、前記径方向の出口を通って流体が前記圧縮機から出て、前記軸方向の入口は、前記圧縮機の一方の端部に配置され、前記環状のシールは、前記径方向の出口と前記圧縮機の反対側の端部の間の位置に形成される、請求項４に記載の製品。

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