JP3917527B2 - 往復動式圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
技術分野
本発明は、往復動式圧縮機に係るもので、詳しくは、各構成部品をコンパクトに構成すると共に、運転中の各部品間の衝突を防止して衝突騷音の発生を抑制するだけでなく、運転を安定化し得る往復動式圧縮機に関するものである。
【０００２】
背景技術
一般に、圧縮機は流体を圧縮する機器であって、ガスを圧縮する方式に従って、回転式圧縮機、スクロール圧縮機、及び往復動式圧縮機に大別される。
前記回転式圧縮機は、回転モータの駆動力によって回転軸が回転すると共に、その回転軸に具備された偏心部がシリンダーに具備された円筒状の圧縮空間で偏心回転しながらガスを圧縮させるものである。
【０００３】
前記スクロール圧縮機は、回転モータの駆動力によって回転軸が回転すると共に、その回転軸に結合された旋回スクロールが固定スクロールと噛合されて旋回運動しながらガスを圧縮させるものである。
前記往復動式圧縮機は、回転モータの駆動力によって回転軸が回転すると共に、その回転軸に結合されたコネクティングロッドが回転運動を直線状往復運動に変換させてピストンに伝達して、そのピストンがシリンダーで直線状往復運動をしながらガスを圧縮させるものである。
また、前記往復動式圧縮機の他の形態としては、往復動式モータの駆動力によってピストンがシリンダー内部で直線状往復運動をしながらガスを圧縮させるものがある。
【０００４】
図１は本出願人が研究開発中の往復動式圧縮機の一例を示したもので、図示されたように、前記往復動式圧縮機は、ガスが吸入される吸入管１０が具備された容器１００と、該容器１００の内部に装着されるフレームユニットと、該フレームユニットに装着されて直線状往復駆動力を発生させる往復動式モータと、該往復動式モータと所定間隔をおいて前記フレームユニットに装着されて、前記往復動式モータの駆動力によってガスを圧縮する圧縮ユニットと、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を弾性支持するスプリングユニットと、前記圧縮ユニットに装着されてガスが圧縮される圧縮空間を開閉するバルブユニットと、を含んで構成されている。
【０００５】
前記容器１００は、所定の内部空間を有するように密閉された形態に形成され、前記吸入管１０は前記容器１００に連通されるように貫通結合されている。
前記往復動式モータは、前記フレームユニットを構成する後方フレーム２１０に装着されるアウターステーター３１０と、該アウターステーター３１０に所定間隔をおいて挿入されるインナーステーター３２０と、前記アウターステーター３１０に形成された開口溝３１１に挿入される巻線コイル３３０と、前記アウターステーター３１０とインナーステーター３２０間に直線状往復運動自在に挿入される可動子３４０と、を含んで構成されている。
そして、前記往復動式モータの一方側には、前記後方フレーム２１０と対面されるように中間フレーム２２０が固定結合されている。
【０００６】
前記圧縮ユニットは、前記往復動式モータと所定間隔をおいて位置する前方フレーム２３０に結合されるシリンダー４１０と、該シリンダー４１０の内部、即ち、圧縮空間４１１に挿入されると共に、前記往復動式モータの可動子３４０と連結されるピストン４２０と、を含んで構成されている。
そして、前記前方フレーム２３０には、所定面積を有するように形成されたプレート部２３１の一方側面に所定長さに突出延長された支持部２３２が形成され、その支持部２３２には、前記シリンダー４１０が挿入される貫通穴２３３が具備されている。
前記シリンダー４１０には所定長さに形成されたシリンダーのボディー部４１２の内部に貫通された圧縮空間４１１が具備され、該シリンダー４１０は前記前方フレームの貫通穴２３３に挿入されている。
【０００７】
この時、前記前方フレームの支持部２３２の端面と前記シリンダーのボディー部４１２の端面は同一の面をなすようになる。
前記ピストン４２０は、所定長さに形成されたボディー部４２１と、該ボディー部４２１の一方側に所定面積を有して延長形成されて前記可動子３４０と連結されるフランジ部４２２と、を含んで構成されている。
前記ピストン４２０のフランジ部４２２が前記可動子３４０と結合されると共に、そのボディー部４２１は前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１に挿入されている。
前記スプリングユニットは、所定の形状に形成されて、前記前方フレーム２３０と中間フレーム２２０間に位置するように、その一方側が前記ピストン４２０のフランジ部４２２または可動子３４０に結合されるスプリング支持台５１０と、該スプリング支持台５１０の両方側にそれぞれ位置するスプリング５２０と、を含んで構成されている。
【０００８】
前記バルブユニットは、前記シリンダーの圧縮空間４１１を覆蓋するように前記前方フレーム２３０に結合される吐出カバー６１０と、該吐出カバー６１０の内部に位置して前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１を開閉する吐出バルブ６２０と、該吐出バルブ６２０を弾性支持するバルブスプリング６３０と、前記ピストン４２０の端部に結合されて、そのピストン４２０の内部に形成された吸入流路４２３を開閉する吸入バルブ６４０と、を含んで構成されている。
図中、未説明符号２０は吐出管、２４０はフレームユニットを構成する連結部材、３４１は永久磁石をそれぞれ示している。
【０００９】
以下、このような従来の往復動式圧縮機の動作に対して説明する。
前記往復動式モータに電源が供給されると、その往復動式モータを構成する巻線コイル３３０に電流が流れることで、アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０にフラックスが形成され、前記アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０に形成されるフラックスと可動子３４０の永久磁石３４１によるフラックスとの相互作用によって、前記可動子３４０は直線状往復運動をするようになる。
前記可動子３４０の直線状往復駆動力が前記ピストン４２０に伝達されると、そのピストン４２０はシリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をするようになる。
【００１０】
前記スプリングユニットは、前記往復動式モータ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、共振運動を誘発させるようになる。
前記ピストン４２０がシリンダー４１０の圧縮空間４１１で直線状往復運動をすると共に、前記バルブユニットの動作によって、前記吸入管１０に流入されたガスが前記ピストン４２０の吸入流路４２３を通してシリンダーの圧縮空間４１１に吸入、圧縮、及び吐出され、その吐出されたガスは前記吐出カバー６１０及び吐出管２０を通して外部に吐出される。
【００１１】
一般に、圧縮機は冷凍サイクル装置を構成して、エアコンディショナー、冷蔵庫、及びショーケースなどに装着される。前記圧縮機がエアコンディショナー、冷蔵庫、及びショーケースなどのシステムに装着されるためには、圧縮機の構造を簡単にして設置空間を小さく占有させるだけでなく、圧縮機の運転が安定的に行われるようにすべきである。
一方、前記往復動式圧縮機は、他の圧縮機とは異なり、駆動源である往復動式モータの出力方式が直線状往復運動力を発生させるだけでなく、その往復動式モータの直線状往復運動力がピストン４２０に伝達されて、そのピストン４２０がシリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をしてガスを圧縮させるため、軸方向に動く各部品の相互緊密な構成は構造を簡易化するにおいて重要な課題である。
【００１２】
一方、このような点を勘案して提示された往復動式圧縮機の構成は、図２に示されたように、前記往復動式モータの駆動力によって、前記シリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をする前記ピストンのフランジ部４２２が直線状往復運動をする時、そのピストンのフランジ部４２２の両方側に所定距離を置いてそれぞれ位置する前記往復動式モータのインナーステーター３２０と前記フレームユニットの前方フレーム２３０間の距離は、前記ピストンのフランジ部４２２の往復運動距離に相応するように構成される。
【００１３】
そして、前記ピストンのフランジ部４２２は前記インナーステーター３２０と前方フレーム２３０間に位置するように構成され、前記前方フレームの支持部２３２の端面とピストンのフランジ部４２２間の距離（ａ）及び前記インナーステーター３２０とピストンのフランジ部４２２間の距離（ｂ）は同様に位置するようになる。
そして、前記ピストン４２０が挿入されるシリンダー４１０と、該シリンダー４１０が挿入されるフレームユニットの前方フレーム２３０においては、図３に示されたように、前記往復動式モータ側に位置するシリンダー４１０の端面（ｃ）と該シリンダー４１０の挿入される前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）とが同一の面上に位置するようになる。
【００１４】
然し、このように提示された構成は、前記ピストン４２０が前記往復動式モータの直線状往復駆動力によって前記シリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をしながらガスを吸入、圧縮、及び吐出させる過程において、前記シリンダーの圧縮空間４１１に加圧されたガスによって、前記ピストン４２０が初期の位置から前記往復動式モータ側に往復運動の中心位置が移動された状態で直線状往復運動をすることで、前記ピストン４２０の直線状往復運動の時、そのピストンのフランジ部４２２が前記往復動式モータのインナーステーター３２０に衝突するようになり、よって、衝突騷音が発生するだけでなく、運転が不安定になるという問題点があった。
【００１５】
また、前記ピストン４２０が不安定な往復運動をする場合、前記ピストン４２０のフランジ部４２２が前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）及び前記シリンダー４１０の端面（ｃ）に衝突するようになり、前記シリンダー４１０及び前方フレーム２３０に衝撃を与えるだけでなく、前記シリンダー４１０と連結されたバルブユニットの組立状態が堅固でなくなるという問題点があった。
【００１６】
発明の詳細な説明
このような点を勘案して案出した本発明は、部品の構成をコンパクトにすると共に、運転中の各部品間の衝突を防止して衝突騷音の発生を抑制するだけでなく、運転を安定化し得る往復動式圧縮機を提供することを目的とする。
このような本発明の目的を達成するために、ガスが吸入される吸入管が具備された容器と、該容器の内部に装着されるフレームユニットと、該フレームユニットに装着されて直線状往復駆動力を発生させる往復動式モータと、該往復動式モータと所定間隔をおいて前記フレームユニットに装着されて、前記往復動式モータの駆動力によってガスを圧縮する圧縮ユニットと、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を弾性支持するスプリングユニットと、前記圧縮ユニットに装着されてガスが圧縮される圧縮空間を開閉するバルブユニットと、を含んで構成された往復動式圧縮機であって、前記圧縮ユニットを構成するピストンに、前記往復動式モータを構成する可動子と連結されるフランジ部を具備して、前記ピストンのフランジ部と前記フレームユニットの前方フレーム間の距離が前記ピストンのフランジ部と前記往復動式モータ間の距離より短く設置されたことを特徴とする往復動式圧縮機が提供されている。
【００１７】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の往復動式圧縮機を図面に示された実施例に基づいて説明する。
本発明の往復動式圧縮機は、図４に示されたように、ガスが吸入される吸入管が具備された容器と、該容器の内部に装着されるフレームユニットと、該フレームユニットに装着されて直線状往復駆動力を発生させる往復動式モータと、該往復動式モータと所定間隔をおいて前記フレームユニットに装着されて、前記往復動式モータの駆動力によってガスを圧縮する圧縮ユニットと、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を弾性支持するスプリングユニットと、前記圧縮ユニットに装着されてガスが圧縮される圧縮空間を開閉するバルブユニットと、を含んで構成されている。
【００１８】
前記容器１００は所定の内部空間を有するように密閉された形態に形成され、前記吸入管１０は前記容器１００に連通されるように貫通結合される。
前記圧縮ユニットは、前記往復動式モータと所定間隔をおいて位置されると共に、前記フレームユニットを構成する前方フレーム２３０に結合されるシリンダー４１０と、該シリンダーの圧縮空間４１１に挿入されると共に、前記往復動式モータの可動子３４０と連結されるピストン４２０と、を含んで構成されている。
前記前方フレーム２３０には、所定面積を有するように形成されたプレート部２３１の一方側面に所定長さに突出するように延長された支持部２３２が形成され、その支持部２３２には前記シリンダー４１０の挿入される貫通穴２３３が具備される。
【００１９】
そして、前記前方フレームの支持部２３２は前記往復動式モータが位置する方向に突出形成される。
前記シリンダー４１０には、所定長さに形成されるシリンダーのボディー部４１２の内部に貫通された圧縮空間４１１が具備され、そのシリンダー４１０は前記前方フレームの貫通穴２３３に挿入される。
前記シリンダー４１０が前記前方フレームの貫通穴２３３に結合された状態で、図５に示されたように、前記シリンダー４１０の端部は前記前方フレームの支持部２３２の貫通穴２３３内に位置するように結合される。
【００２０】
即ち、前記ピストンのフランジ部４２２と前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）が前記ピストンのフランジ部４２２と前記シリンダー４１０の端面（ｃ）間の距離（ｆ）より短くなるように、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記シリンダー４１０の端部（ｃ）とは一致しないように結合される。
前記ピストン４２０は、所定長さに形成されて前記シリンダーの圧縮空間４１１に挿入されるボディー部４２１と、そのボディー部４２１の一方側に所定面積を有するように延長形成されて前記往復動式モータを構成する可動子３４０と連結されるフランジ部４２２と、を含んで構成されている。
【００２１】
前記往復動式モータは、前記フレームユニットを構成する後方フレーム２１０に装着されるアウターステーター３１０と、該アウターステーター３１０に所定間隔をおいて挿入されて前記後方フレーム２１０に結合されるインナーステーター３２０と、前記アウターステーター３１０に形成された開口溝３１１に挿入される巻線コイル３３０と、前記アウターステーター３１０とインナーステーター３２０間に直線状往復運動自在に挿入される可動子３４０と、を含んで構成されている。
前記巻線コイル３３０に電流が流れる場合、前記アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０はフラックスの流れる閉ループを形成するようになり、この時、前記アウターステーターの開口溝３１１の両方側に位置する部分にはそれぞれ極をなすポール部３１２を形成するようになる。
【００２２】
前記可動子３４０は所定長さに形成される永久磁石３４１を含んで構成される。該永久磁石３４１は、図６に示されたように、前記開口溝３１１の入口の長さ（ｇ）と片方のポール部の長さ（ｈ）とを合わせた長さになり、前記永久磁石３４１は、前記アウターステーター３１０の両方のポール部３１２にかかると共に、前記開口溝３１１に対面されるように位置して、その永久磁石３４１の中心及び開口溝３１１の中心は偏心されて位置するようになる。
即ち、前記永久磁石３４１の中心は、前記開口溝３１１の中心を基準にして前記圧縮ユニット側に所定間隔偏心されるように位置することになる。
【００２３】
そして、前記往復動式モータの一方側には、前記後方フレーム２１０と一緒に前記往復動式モータのアウターステーター３１０を固定結合する中間フレーム２２０が固定結合される。
即ち、前記中間フレーム２２０は、前記前方フレーム２３０と後方フレーム２１０間に位置するようになる。
そして、前記フレームユニットは、前記前方フレーム２３０、中間フレーム２２０、後方フレーム２１０、及び前記前方フレーム２３０と中間フレーム２２０間に位置する連結部材２４０を含んで構成されている。
前記往復動式モータの可動子３４０は、前記圧縮ユニットを構成するピストンのフランジ部４２２と連結される。
【００２４】
前記ピストン４２０のフランジ部４２２は、図７に示されたように、前記前方フレーム２３０と往復動式モータ間に位置するようになり、前記ピストンのフランジ部４２２と前記フレームユニットの前方フレーム２３０間の距離（ｋ）は、前記ピストンのフランジ部４２２と前記往復動式モータ間の距離（ｍ）より短く設置される。
より具体的に説明すると、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）とそれに対面される前記ピストンのフランジ部４２２の一面間の距離（ｋ）は、前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一面とそれに対面される前記ピストンのフランジ部４２２の他方面間の距離（ｍ）より短く設置される。
【００２５】
前記ピストンのフランジ部４２２とそのピストンのフランジ部４２２に対面される往復動式モータの一方側面間の距離（ｍ）は、図８に示されたように、前記往復動式モータの可動子３４０の端面（ｎ）とそれに対面される前記後方フレーム２１０面間の距離（ｐ）より短く設置される。
前記往復動式モータを構成するステーターの極をなすポール部３１２の長さ（ｈ）は、図９に示されたように、前記ピストンのフランジ部４２２と前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）、及び前記ピストンのフランジ部４２２とそれに対面される前記往復動式モータの一面間の距離（ｍ）とを合せた距離より短く形成される。
【００２６】
前記スプリングユニットは、所定の形状に形成され、前記前方フレーム２３０と中間フレーム間に位置するように、その一方側が前記ピストン４２０のフランジ部４２２または可動子３４０に結合されるスプリング支持台５１０、及び前記スプリング支持台５１０の両方側にそれぞれ位置するスプリング５２０を含んで構成されている。
前記バルブユニットは、前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１を覆蓋するように、前記前方フレーム２３０に結合される吐出カバー６１０と、該吐出カバー６１０の内部に位置して前記シリンダーの圧縮空間４１１を開閉する吐出バルブ６２０と、該吐出バルブ６２０を弾性支持するバルブスプリング６３０と、前記ピストン４２０の端部に結合されて、そのピストン４２０の内部に形成された吸入流路４２３を開閉する吸入バルブ６４０と、を含んで構成されている。
【００２７】
そして、図１０に示されたように、前記吐出バルブ６２０と前記ピストン４２０の端部、即ち、前記ピストン４２０の端部に結合される吸入バルブ６４０間の距離（ｒ）は、前記シリンダー４１０が挿入される前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記ピストンのフランジ部４２２間の距離（ｋ）より短く設置される。
以下、本発明の往復動式圧縮機の作用効果に対して説明する。
前記往復動式モータに電源が供給されると、その往復動式モータを構成する巻線コイル３３０に電流が流れることで、アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０にフラックスが形成され、前記アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０に形成されるフラックスと前記可動子３４０の永久磁石３４１によるフラックスとの相互作用によって、前記可動子３４０は前記アウターステーター３１０とインナーステーター３２０間で直線状往復運動をするようになる。
【００２８】
この時、前記可動子３４０の往復運動距離は、その可動子３４０を構成する永久磁石３４１及び前記アウターステーター３１０によって決定される。即ち、前記永久磁石３４１は、前記アウターステーター３１０の片方のポール部３１２の長さ（ｈ）と開口溝３１１の入口の長さ（ｇ）とを合せた長さになると共に、前記巻線コイル３３０に流れる電流によって、アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０に形成されるフラックスによる相互作用によって動くこととなり、前記永久磁石３４１は、前記アウターステーターのポール部３１２の長さ（ｈ）を往復距離にし、その永久磁石３４１の端が前記アウターステーターのポール部３１２の端を脱しない範囲で直線状往復運動をするようになる。
【００２９】
そして、前記可動子３４０の直線状往復駆動力がその可動子３４０と結合されたピストン４２０に伝達されて、そのピストン４２０はシリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をするようになる。
この時、前記可動子３４０と連結されるピストンのフランジ部４２２は、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一面間で往復運動をするようになる。
前記スプリングユニットは、前記往復動式モータ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、共振運動を誘発させるようになる。
【００３０】
前記ピストン４２０がシリンダー４１０の圧縮空間４１１で直線状往復運動をすると共に、前記バルブユニットが動作することで、前記吸入管１０に流入されたガスは、前記ピストン４２０の吸入流路４２３を通してシリンダーの圧縮空間４１１に吸入、圧縮、及び吐出され、その吐出されたガスは前記吐出カバー６１０及び吐出管２０を通して外部に吐出される。
これをより詳しく説明すると、前記ピストン４２０が下死点に移動すると、前記シリンダーの圧縮空間４１１と外部との圧力差によって、吸入流路４２３は前記吸入バルブ６２０が撓まれると共に開放され、前記吸入管１０に吸入されるガスは、前記吸入流路４２３を通してシリンダーの圧縮空間４１１に吸入される。
【００３１】
そして、前記ピストン４２０が下死点から上死点に移動すると、前記吸入バルブ６４０が前記吸入流路４２３を塞いだ状態で、前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１に吸入されたガスを圧縮する。圧縮されたガスが設定された圧力状態になると、前記バルブユニットの吐出バルブ６２０の開放と共に圧縮されたガスが吐出される。
このように、前記ピストン４２０はシリンダー４１０の圧縮空間４１１で往復運動をしながらガスを圧縮するようになる。
前記運転中、往復動式モータの駆動力によって、前記ピストン４２０が下死点から上死点に動きながらガスを圧縮する過程で、前記ピストン４２０にガスの圧縮力が作用するようになる。
【００３２】
本発明は、前記フレームユニットの前方フレームの支持部２３２と前記往復動式モータのインナーステーター３２０間に位置して、前記往復動式モータの駆動力によって直線状往復運動をするピストン４２０のフランジ部４２２を前記前方フレームの支持部２３２側に偏るように位置させることで、前記ピストン４２０は、ガスの圧縮力によって押されるとしても、その位置の補償された状態で動くようになる。
【００３３】
前記ピストン４２０が圧縮力によって前記往復動式モータ側に押された状態で直線状往復運動をするため、前記前方フレーム２３０側に偏心された状態にあったピストンのフランジ部４２２は、前記前方フレーム２３０と前記往復動式モータのインナーステーター３２０間の中間に位置した状態で動作することになり、前記ピストンのフランジ部４２２が他の部品と衝突することを防止するようになる。
即ち、前記ピストンのフランジ部４２２が他の部品と衝突することを防止すると共に、前記前方フレームの支持部２３２と前記往復動式モータのインナーステーター３２０間の距離を最小化し得るようになる。
【００３４】
また、本発明は、前記ピストンのフランジ部４２２と対面されて位置する前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）及びその前方フレームの支持部２３２の貫通穴２３３に挿入されるシリンダー４１０の端面（ｃ）において、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記ピストンのフランジ部４２２間の距離（ｋ）を前記シリンダー４１０の端面（ｃ）とピストン４２０のフランジ部４２２間の距離（ｆ）より近く位置させることで、不安定な運転によって、前記ピストンのフランジ部４２２が前方フレーム２３０側に過度に移動する場合、前記ピストンのフランジ部４２２は前記シリンダー４１０に衝突しないで、前記前方フレームの支持部２３２に衝突することになり、衝突による影響を最初化し得るようになる。
【００３５】
また、前記ピストンのフランジ部４２２と前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）は、前記ピストン４２０の先端と前記吐出バルブ６２０間の距離（ｒ）、即ち、ピストン４２０の先端に結合された吸入バルブ６４０と吐出バルブ６２０間の距離（ｒ）より長く位置することで、前記ピストンのフランジ部４２２が前記前方フレームの支持部２３２に衝突することなく、ピストン４２０が上死点の位置に移動するようになる。
【００３６】
また、前記往復動式モータの可動子３４０の往復運動距離の基準になる往復動式モータのアウターステーターのポール部３１２の長さ（ｈ）は、前記ピストンのフランジ部４２２と前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）、及び前記ピストンのフランジ部４２２とそれに対面される前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一面間の距離（ｍ）を合せた距離より短く形成され、前記可動子３４０と一緒に直線状往復運動をするピストンのフランジ部４２２は、前記前方フレーム２３０の支持部２３２及び往復動式モータのインナーステーター３２０と衝突することを防止するようになる。
【００３７】
また、前記ピストンのフランジ部４２２とそのピストンのフランジ部４２２に対面される往復動式モータの一方側面間の距離（ｍ）は、前記往復動式モータを構成する可動子３４０の端面（ｎ）とその往復動式モータが装着される前記後方フレーム２１０面間の距離（ｐ）より短く設置され、前記可動子３４０またはピストン４２０に異常な動作が発生した時、前記可動子３４０が後方フレーム２１０に衝突される前に、前記ピストン４２０のフランジ部４２２が前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一方側面に衝突するようになり、部品の破損を最小化し得るようになる。
【００３８】
また、前記可動子３４０を構成する永久磁石３４１は、前記巻線コイル３３０が位置する前記アウターステーターの開口溝３１１の中心を基準にして前記圧縮ユニット側に偏って位置され、運転の時、圧縮力によって前記ピストン４２０及び可動子３４０が押されるとしても、その押された位置の補償された状態で可動子３４０が動くようになり、よって、前記可動子３４０の永久磁石３４１は、前記アウターステーター３１０のポール部３１２の両方端から外側に脱することなく、安定的に動くようになる。
【００３９】
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明に係る往復動式圧縮機においては、往復動式モータの直線状往復駆動力によって圧縮ユニットでガスを圧縮する過程で、前記圧縮ユニットを構成するピストンに作用する圧縮力によって変位が発生した時、前記往復動式モータの可動子と一緒に動く各部品が他の部品と衝突することを防止することで、運転中の各部品間の衝突及び破損を防止して圧縮機の安全性を高めることができ、また、構成部品をコンパクトに構成することで圧縮機の小型化が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 現在開発進行中の往復動式圧縮機を示した断面図である。
【図２】 前記往復動式圧縮機の主要部分をそれぞれ示した断面図である。
【図３】 前記往復動式圧縮機の主要部分をそれぞれ示した断面図である。
【図４】 本発明に係る往復動式圧縮機を示した断面図である。
【図５】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図６】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図７】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図８】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図９】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図１０】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【符号の説明】
１０…吸入管
２０…吐出管
１００…容器
２１０…後方フレーム
２２０…中間フレーム
２３０…前方フレーム
３１０…アウターステーター
３２０…インナーステーター
３３０…巻線コイル
３４０…往復動式モータの可動子
３４１…永久磁石
４１０…シリンダー
４１１…圧縮空間
４２０…ピストン
４２２…フランジ部
５１０…スプリング支持台
５２０…スプリング
６１０…吐出カバー
６２０…吐出バルブ
６３０…バルブスプリング
６４０…吸入バルブ
技術分野
本発明は、往復動式圧縮機に係るもので、詳しくは、各構成部品をコンパクトに構成すると共に、運転中の各部品間の衝突を防止して衝突騷音の発生を抑制するだけでなく、運転を安定化し得る往復動式圧縮機に関するものである。
【０００２】
背景技術
一般に、圧縮機は流体を圧縮する機器であって、ガスを圧縮する方式に従って、回転式圧縮機、スクロール圧縮機、及び往復動式圧縮機に大別される。
前記回転式圧縮機は、回転モータの駆動力によって回転軸が回転すると共に、その回転軸に具備された偏心部がシリンダーに具備された円筒状の圧縮空間で偏心回転しながらガスを圧縮させるものである。
【０００３】
前記スクロール圧縮機は、回転モータの駆動力によって回転軸が回転すると共に、その回転軸に結合された旋回スクロールが固定スクロールと噛合されて旋回運動しながらガスを圧縮させるものである。
前記往復動式圧縮機は、回転モータの駆動力によって回転軸が回転すると共に、その回転軸に結合されたコネクティングロッドが回転運動を直線状往復運動に変換させてピストンに伝達して、そのピストンがシリンダーで直線状往復運動をしながらガスを圧縮させるものである。
また、前記往復動式圧縮機の他の形態としては、往復動式モータの駆動力によってピストンがシリンダー内部で直線状往復運動をしながらガスを圧縮させるものがある。
【０００４】
図１は本出願人が研究開発中の往復動式圧縮機の一例を示したもので、図示されたように、前記往復動式圧縮機は、ガスが吸入される吸入管１０が具備された容器１００と、該容器１００の内部に装着されるフレームユニットと、該フレームユニットに装着されて直線状往復駆動力を発生させる往復動式モータと、該往復動式モータと所定間隔をおいて前記フレームユニットに装着されて、前記往復動式モータの駆動力によってガスを圧縮する圧縮ユニットと、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を弾性支持するスプリングユニットと、前記圧縮ユニットに装着されてガスが圧縮される圧縮空間を開閉するバルブユニットと、を含んで構成されている。
【０００５】
前記容器１００は、所定の内部空間を有するように密閉された形態に形成され、前記吸入管１０は前記容器１００に連通されるように貫通結合されている。
前記往復動式モータは、前記フレームユニットを構成する後方フレーム２１０に装着されるアウターステーター３１０と、該アウターステーター３１０に所定間隔をおいて挿入されるインナーステーター３２０と、前記アウターステーター３１０に形成された開口溝３１１に挿入される巻線コイル３３０と、前記アウターステーター３１０とインナーステーター３２０間に直線状往復運動自在に挿入される可動子３４０と、を含んで構成されている。
そして、前記往復動式モータの一方側には、前記後方フレーム２１０と対面されるように中間フレーム２２０が固定結合されている。
【０００６】
前記圧縮ユニットは、前記往復動式モータと所定間隔をおいて位置する前方フレーム２３０に結合されるシリンダー４１０と、該シリンダー４１０の内部、即ち、圧縮空間４１１に挿入されると共に、前記往復動式モータの可動子３４０と連結されるピストン４２０と、を含んで構成されている。
そして、前記前方フレーム２３０には、所定面積を有するように形成されたプレート部２３１の一方側面に所定長さに突出延長された支持部２３２が形成され、その支持部２３２には、前記シリンダー４１０が挿入される貫通穴２３３が具備されている。
前記シリンダー４１０には所定長さに形成されたシリンダーのボディー部４１２の内部に貫通された圧縮空間４１１が具備され、該シリンダー４１０は前記前方フレームの貫通穴２３３に挿入されている。
【０００７】
この時、前記前方フレームの支持部２３２の端面と前記シリンダーのボディー部４１２の端面は同一の面をなすようになる。
前記ピストン４２０は、所定長さに形成されたボディー部４２１と、該ボディー部４２１の一方側に所定面積を有して延長形成されて前記可動子３４０と連結されるフランジ部４２２と、を含んで構成されている。
前記ピストン４２０のフランジ部４２２が前記可動子３４０と結合されると共に、そのボディー部４２１は前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１に挿入されている。
前記スプリングユニットは、所定の形状に形成されて、前記前方フレーム２３０と中間フレーム２２０間に位置するように、その一方側が前記ピストン４２０のフランジ部４２２または可動子３４０に結合されるスプリング支持台５１０と、該スプリング支持台５１０の両方側にそれぞれ位置するスプリング５２０と、を含んで構成されている。
【０００８】
前記バルブユニットは、前記シリンダーの圧縮空間４１１を覆蓋するように前記前方フレーム２３０に結合される吐出カバー６１０と、該吐出カバー６１０の内部に位置して前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１を開閉する吐出バルブ６２０と、該吐出バルブ６２０を弾性支持するバルブスプリング６３０と、前記ピストン４２０の端部に結合されて、そのピストン４２０の内部に形成された吸入流路４２３を開閉する吸入バルブ６４０と、を含んで構成されている。
図中、未説明符号２０は吐出管、２４０はフレームユニットを構成する連結部材、３４１は永久磁石をそれぞれ示している。
【０００９】
以下、このような従来の往復動式圧縮機の動作に対して説明する。
前記往復動式モータに電源が供給されると、その往復動式モータを構成する巻線コイル３３０に電流が流れることで、アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０にフラックスが形成され、前記アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０に形成されるフラックスと可動子３４０の永久磁石３４１によるフラックスとの相互作用によって、前記可動子３４０は直線状往復運動をするようになる。
前記可動子３４０の直線状往復駆動力が前記ピストン４２０に伝達されると、そのピストン４２０はシリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をするようになる。
【００１０】
前記スプリングユニットは、前記往復動式モータ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、共振運動を誘発させるようになる。
前記ピストン４２０がシリンダー４１０の圧縮空間４１１で直線状往復運動をすると共に、前記バルブユニットの動作によって、前記吸入管１０に流入されたガスが前記ピストン４２０の吸入流路４２３を通してシリンダーの圧縮空間４１１に吸入、圧縮、及び吐出され、その吐出されたガスは前記吐出カバー６１０及び吐出管２０を通して外部に吐出される。
【００１１】
一般に、圧縮機は冷凍サイクル装置を構成して、エアコンディショナー、冷蔵庫、及びショーケースなどに装着される。前記圧縮機がエアコンディショナー、冷蔵庫、及びショーケースなどのシステムに装着されるためには、圧縮機の構造を簡単にして設置空間を小さく占有させるだけでなく、圧縮機の運転が安定的に行われるようにすべきである。
一方、前記往復動式圧縮機は、他の圧縮機とは異なり、駆動源である往復動式モータの出力方式が直線状往復運動力を発生させるだけでなく、その往復動式モータの直線状往復運動力がピストン４２０に伝達されて、そのピストン４２０がシリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をしてガスを圧縮させるため、軸方向に動く各部品の相互緊密な構成は構造を簡易化するにおいて重要な課題である。
【００１２】
一方、このような点を勘案して提示された往復動式圧縮機の構成は、図２に示されたように、前記往復動式モータの駆動力によって、前記シリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をする前記ピストンのフランジ部４２２が直線状往復運動をする時、そのピストンのフランジ部４２２の両方側に所定距離を置いてそれぞれ位置する前記往復動式モータのインナーステーター３２０と前記フレームユニットの前方フレーム２３０間の距離は、前記ピストンのフランジ部４２２の往復運動距離に相応するように構成される。
【００１３】
そして、前記ピストンのフランジ部４２２は前記インナーステーター３２０と前方フレーム２３０間に位置するように構成され、前記前方フレームの支持部２３２の端面とピストンのフランジ部４２２間の距離（ａ）及び前記インナーステーター３２０とピストンのフランジ部４２２間の距離（ｂ）は同様に位置するようになる。
そして、前記ピストン４２０が挿入されるシリンダー４１０と、該シリンダー４１０が挿入されるフレームユニットの前方フレーム２３０においては、図３に示されたように、前記往復動式モータ側に位置するシリンダー４１０の端面（ｃ）と該シリンダー４１０の挿入される前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）とが同一の面上に位置するようになる。
【００１４】
然し、このように提示された構成は、前記ピストン４２０が前記往復動式モータの直線状往復駆動力によって前記シリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をしながらガスを吸入、圧縮、及び吐出させる過程において、前記シリンダーの圧縮空間４１１に加圧されたガスによって、前記ピストン４２０が初期の位置から前記往復動式モータ側に往復運動の中心位置が移動された状態で直線状往復運動をすることで、前記ピストン４２０の直線状往復運動の時、そのピストンのフランジ部４２２が前記往復動式モータのインナーステーター３２０に衝突するようになり、よって、衝突騷音が発生するだけでなく、運転が不安定になるという問題点があった。
【００１５】
また、前記ピストン４２０が不安定な往復運動をする場合、前記ピストン４２０のフランジ部４２２が前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）及び前記シリンダー４１０の端面（ｃ）に衝突するようになり、前記シリンダー４１０及び前方フレーム２３０に衝撃を与えるだけでなく、前記シリンダー４１０と連結されたバルブユニットの組立状態が堅固でなくなるという問題点があった。
【００１６】
発明の詳細な説明
このような点を勘案して案出した本発明は、部品の構成をコンパクトにすると共に、運転中の各部品間の衝突を防止して衝突騷音の発生を抑制するだけでなく、運転を安定化し得る往復動式圧縮機を提供することを目的とする。
このような本発明の目的を達成するために、ガスが吸入される吸入管が具備された容器と、該容器の内部に装着されるフレームユニットと、該フレームユニットに装着されて直線状往復駆動力を発生させる往復動式モータと、該往復動式モータと所定間隔をおいて前記フレームユニットに装着されて、前記往復動式モータの駆動力によってガスを圧縮する圧縮ユニットと、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を弾性支持するスプリングユニットと、前記圧縮ユニットに装着されてガスが圧縮される圧縮空間を開閉するバルブユニットと、を含んで構成された往復動式圧縮機であって、前記圧縮ユニットを構成するピストンに、前記往復動式モータを構成する可動子と連結されるフランジ部を具備して、前記ピストンのフランジ部と前記フレームユニットの前方フレーム間の距離が前記ピストンのフランジ部と前記往復動式モータ間の距離より短く設置されたことを特徴とする往復動式圧縮機が提供されている。
【００１７】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の往復動式圧縮機を図面に示された実施例に基づいて説明する。
本発明の往復動式圧縮機は、図４に示されたように、ガスが吸入される吸入管が具備された容器と、該容器の内部に装着されるフレームユニットと、該フレームユニットに装着されて直線状往復駆動力を発生させる往復動式モータと、該往復動式モータと所定間隔をおいて前記フレームユニットに装着されて、前記往復動式モータの駆動力によってガスを圧縮する圧縮ユニットと、前記往復動式モータの直線状往復駆動力を弾性支持するスプリングユニットと、前記圧縮ユニットに装着されてガスが圧縮される圧縮空間を開閉するバルブユニットと、を含んで構成されている。
【００１８】
前記容器１００は所定の内部空間を有するように密閉された形態に形成され、前記吸入管１０は前記容器１００に連通されるように貫通結合される。
前記圧縮ユニットは、前記往復動式モータと所定間隔をおいて位置されると共に、前記フレームユニットを構成する前方フレーム２３０に結合されるシリンダー４１０と、該シリンダーの圧縮空間４１１に挿入されると共に、前記往復動式モータの可動子３４０と連結されるピストン４２０と、を含んで構成されている。
前記前方フレーム２３０には、所定面積を有するように形成されたプレート部２３１の一方側面に所定長さに突出するように延長された支持部２３２が形成され、その支持部２３２には前記シリンダー４１０の挿入される貫通穴２３３が具備される。
【００１９】
そして、前記前方フレームの支持部２３２は前記往復動式モータが位置する方向に突出形成される。
前記シリンダー４１０には、所定長さに形成されるシリンダーのボディー部４１２の内部に貫通された圧縮空間４１１が具備され、そのシリンダー４１０は前記前方フレームの貫通穴２３３に挿入される。
前記シリンダー４１０が前記前方フレームの貫通穴２３３に結合された状態で、図５に示されたように、前記シリンダー４１０の端部は前記前方フレームの支持部２３２の貫通穴２３３内に位置するように結合される。
【００２０】
即ち、前記ピストンのフランジ部４２２と前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）が前記ピストンのフランジ部４２２と前記シリンダー４１０の端面（ｃ）間の距離（ｆ）より短くなるように、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記シリンダー４１０の端部（ｃ）とは一致しないように結合される。
前記ピストン４２０は、所定長さに形成されて前記シリンダーの圧縮空間４１１に挿入されるボディー部４２１と、そのボディー部４２１の一方側に所定面積を有するように延長形成されて前記往復動式モータを構成する可動子３４０と連結されるフランジ部４２２と、を含んで構成されている。
【００２１】
前記往復動式モータは、前記フレームユニットを構成する後方フレーム２１０に装着されるアウターステーター３１０と、該アウターステーター３１０に所定間隔をおいて挿入されて前記後方フレーム２１０に結合されるインナーステーター３２０と、前記アウターステーター３１０に形成された開口溝３１１に挿入される巻線コイル３３０と、前記アウターステーター３１０とインナーステーター３２０間に直線状往復運動自在に挿入される可動子３４０と、を含んで構成されている。
前記巻線コイル３３０に電流が流れる場合、前記アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０はフラックスの流れる閉ループを形成するようになり、この時、前記アウターステーターの開口溝３１１の両方側に位置する部分にはそれぞれ極をなすポール部３１２を形成するようになる。
【００２２】
前記可動子３４０は所定長さに形成される永久磁石３４１を含んで構成される。該永久磁石３４１は、図６に示されたように、前記開口溝３１１の入口の長さ（ｇ）と片方のポール部の長さ（ｈ）とを合わせた長さになり、前記永久磁石３４１は、前記アウターステーター３１０の両方のポール部３１２にかかると共に、前記開口溝３１１に対面されるように位置して、その永久磁石３４１の中心及び開口溝３１１の中心は偏心されて位置するようになる。
即ち、前記永久磁石３４１の中心は、前記開口溝３１１の中心を基準にして前記圧縮ユニット側に所定間隔偏心されるように位置することになる。
【００２３】
そして、前記往復動式モータの一方側には、前記後方フレーム２１０と一緒に前記往復動式モータのアウターステーター３１０を固定結合する中間フレーム２２０が固定結合される。
即ち、前記中間フレーム２２０は、前記前方フレーム２３０と後方フレーム２１０間に位置するようになる。
そして、前記フレームユニットは、前記前方フレーム２３０、中間フレーム２２０、後方フレーム２１０、及び前記前方フレーム２３０と中間フレーム２２０間に位置する連結部材２４０を含んで構成されている。
前記往復動式モータの可動子３４０は、前記圧縮ユニットを構成するピストンのフランジ部４２２と連結される。
【００２４】
前記ピストン４２０のフランジ部４２２は、図７に示されたように、前記前方フレーム２３０と往復動式モータ間に位置するようになり、前記ピストンのフランジ部４２２と前記フレームユニットの前方フレーム２３０間の距離（ｋ）は、前記ピストンのフランジ部４２２と前記往復動式モータ間の距離（ｍ）より短く設置される。
より具体的に説明すると、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）とそれに対面される前記ピストンのフランジ部４２２の一面間の距離（ｋ）は、前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一面とそれに対面される前記ピストンのフランジ部４２２の他方面間の距離（ｍ）より短く設置される。
【００２５】
前記ピストンのフランジ部４２２とそのピストンのフランジ部４２２に対面される往復動式モータの一方側面間の距離（ｍ）は、図８に示されたように、前記往復動式モータの可動子３４０の端面（ｎ）とそれに対面される前記後方フレーム２１０面間の距離（ｐ）より短く設置される。
前記往復動式モータを構成するステーターの極をなすポール部３１２の長さ（ｈ）は、図９に示されたように、前記ピストンのフランジ部４２２と前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）、及び前記ピストンのフランジ部４２２とそれに対面される前記往復動式モータの一面間の距離（ｍ）とを合せた距離より短く形成される。
【００２６】
前記スプリングユニットは、所定の形状に形成され、前記前方フレーム２３０と中間フレーム間に位置するように、その一方側が前記ピストン４２０のフランジ部４２２または可動子３４０に結合されるスプリング支持台５１０、及び前記スプリング支持台５１０の両方側にそれぞれ位置するスプリング５２０を含んで構成されている。
前記バルブユニットは、前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１を覆蓋するように、前記前方フレーム２３０に結合される吐出カバー６１０と、該吐出カバー６１０の内部に位置して前記シリンダーの圧縮空間４１１を開閉する吐出バルブ６２０と、該吐出バルブ６２０を弾性支持するバルブスプリング６３０と、前記ピストン４２０の端部に結合されて、そのピストン４２０の内部に形成された吸入流路４２３を開閉する吸入バルブ６４０と、を含んで構成されている。
【００２７】
そして、図１０に示されたように、前記吐出バルブ６２０と前記ピストン４２０の端部、即ち、前記ピストン４２０の端部に結合される吸入バルブ６４０間の距離（ｒ）は、前記シリンダー４１０が挿入される前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記ピストンのフランジ部４２２間の距離（ｋ）より短く設置される。
以下、本発明の往復動式圧縮機の作用効果に対して説明する。
前記往復動式モータに電源が供給されると、その往復動式モータを構成する巻線コイル３３０に電流が流れることで、アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０にフラックスが形成され、前記アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０に形成されるフラックスと前記可動子３４０の永久磁石３４１によるフラックスとの相互作用によって、前記可動子３４０は前記アウターステーター３１０とインナーステーター３２０間で直線状往復運動をするようになる。
【００２８】
この時、前記可動子３４０の往復運動距離は、その可動子３４０を構成する永久磁石３４１及び前記アウターステーター３１０によって決定される。即ち、前記永久磁石３４１は、前記アウターステーター３１０の片方のポール部３１２の長さ（ｈ）と開口溝３１１の入口の長さ（ｇ）とを合せた長さになると共に、前記巻線コイル３３０に流れる電流によって、アウターステーター３１０及びインナーステーター３２０に形成されるフラックスによる相互作用によって動くこととなり、前記永久磁石３４１は、前記アウターステーターのポール部３１２の長さ（ｈ）を往復距離にし、その永久磁石３４１の端が前記アウターステーターのポール部３１２の端を脱しない範囲で直線状往復運動をするようになる。
【００２９】
そして、前記可動子３４０の直線状往復駆動力がその可動子３４０と結合されたピストン４２０に伝達されて、そのピストン４２０はシリンダーの圧縮空間４１１で直線状往復運動をするようになる。
この時、前記可動子３４０と連結されるピストンのフランジ部４２２は、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一面間で往復運動をするようになる。
前記スプリングユニットは、前記往復動式モータ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、共振運動を誘発させるようになる。
【００３０】
前記ピストン４２０がシリンダー４１０の圧縮空間４１１で直線状往復運動をすると共に、前記バルブユニットが動作することで、前記吸入管１０に流入されたガスは、前記ピストン４２０の吸入流路４２３を通してシリンダーの圧縮空間４１１に吸入、圧縮、及び吐出され、その吐出されたガスは前記吐出カバー６１０及び吐出管２０を通して外部に吐出される。
これをより詳しく説明すると、前記ピストン４２０が下死点に移動すると、前記シリンダーの圧縮空間４１１と外部との圧力差によって、吸入流路４２３は前記吸入バルブ６２０が撓まれると共に開放され、前記吸入管１０に吸入されるガスは、前記吸入流路４２３を通してシリンダーの圧縮空間４１１に吸入される。
【００３１】
そして、前記ピストン４２０が下死点から上死点に移動すると、前記吸入バルブ６４０が前記吸入流路４２３を塞いだ状態で、前記シリンダー４１０の圧縮空間４１１に吸入されたガスを圧縮する。圧縮されたガスが設定された圧力状態になると、前記バルブユニットの吐出バルブ６２０の開放と共に圧縮されたガスが吐出される。
このように、前記ピストン４２０はシリンダー４１０の圧縮空間４１１で往復運動をしながらガスを圧縮するようになる。
前記運転中、往復動式モータの駆動力によって、前記ピストン４２０が下死点から上死点に動きながらガスを圧縮する過程で、前記ピストン４２０にガスの圧縮力が作用するようになる。
【００３２】
本発明は、前記フレームユニットの前方フレームの支持部２３２と前記往復動式モータのインナーステーター３２０間に位置して、前記往復動式モータの駆動力によって直線状往復運動をするピストン４２０のフランジ部４２２を前記前方フレームの支持部２３２側に偏るように位置させることで、前記ピストン４２０は、ガスの圧縮力によって押されるとしても、その位置の補償された状態で動くようになる。
【００３３】
前記ピストン４２０が圧縮力によって前記往復動式モータ側に押された状態で直線状往復運動をするため、前記前方フレーム２３０側に偏心された状態にあったピストンのフランジ部４２２は、前記前方フレーム２３０と前記往復動式モータのインナーステーター３２０間の中間に位置した状態で動作することになり、前記ピストンのフランジ部４２２が他の部品と衝突することを防止するようになる。
即ち、前記ピストンのフランジ部４２２が他の部品と衝突することを防止すると共に、前記前方フレームの支持部２３２と前記往復動式モータのインナーステーター３２０間の距離を最小化し得るようになる。
【００３４】
また、本発明は、前記ピストンのフランジ部４２２と対面されて位置する前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）及びその前方フレームの支持部２３２の貫通穴２３３に挿入されるシリンダー４１０の端面（ｃ）において、前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）と前記ピストンのフランジ部４２２間の距離（ｋ）を前記シリンダー４１０の端面（ｃ）とピストン４２０のフランジ部４２２間の距離（ｆ）より近く位置させることで、不安定な運転によって、前記ピストンのフランジ部４２２が前方フレーム２３０側に過度に移動する場合、前記ピストンのフランジ部４２２は前記シリンダー４１０に衝突しないで、前記前方フレームの支持部２３２に衝突することになり、衝突による影響を最初化し得るようになる。
【００３５】
また、前記ピストンのフランジ部４２２と前記前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）は、前記ピストン４２０の先端と前記吐出バルブ６２０間の距離（ｒ）、即ち、ピストン４２０の先端に結合された吸入バルブ６４０と吐出バルブ６２０間の距離（ｒ）より長く位置することで、前記ピストンのフランジ部４２２が前記前方フレームの支持部２３２に衝突することなく、ピストン４２０が上死点の位置に移動するようになる。
【００３６】
また、前記往復動式モータの可動子３４０の往復運動距離の基準になる往復動式モータのアウターステーターのポール部３１２の長さ（ｈ）は、前記ピストンのフランジ部４２２と前方フレームの支持部２３２の端面（ｄ）間の距離（ｋ）、及び前記ピストンのフランジ部４２２とそれに対面される前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一面間の距離（ｍ）を合せた距離より短く形成され、前記可動子３４０と一緒に直線状往復運動をするピストンのフランジ部４２２は、前記前方フレーム２３０の支持部２３２及び往復動式モータのインナーステーター３２０と衝突することを防止するようになる。
【００３７】
また、前記ピストンのフランジ部４２２とそのピストンのフランジ部４２２に対面される往復動式モータの一方側面間の距離（ｍ）は、前記往復動式モータを構成する可動子３４０の端面（ｎ）とその往復動式モータが装着される前記後方フレーム２１０面間の距離（ｐ）より短く設置され、前記可動子３４０またはピストン４２０に異常な動作が発生した時、前記可動子３４０が後方フレーム２１０に衝突される前に、前記ピストン４２０のフランジ部４２２が前記往復動式モータのインナーステーター３２０の一方側面に衝突するようになり、部品の破損を最小化し得るようになる。
【００３８】
また、前記可動子３４０を構成する永久磁石３４１は、前記巻線コイル３３０が位置する前記アウターステーターの開口溝３１１の中心を基準にして前記圧縮ユニット側に偏って位置され、運転の時、圧縮力によって前記ピストン４２０及び可動子３４０が押されるとしても、その押された位置の補償された状態で可動子３４０が動くようになり、よって、前記可動子３４０の永久磁石３４１は、前記アウターステーター３１０のポール部３１２の両方端から外側に脱することなく、安定的に動くようになる。
【００３９】
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明に係る往復動式圧縮機においては、往復動式モータの直線状往復駆動力によって圧縮ユニットでガスを圧縮する過程で、前記圧縮ユニットを構成するピストンに作用する圧縮力によって変位が発生した時、前記往復動式モータの可動子と一緒に動く各部品が他の部品と衝突することを防止することで、運転中の各部品間の衝突及び破損を防止して圧縮機の安全性を高めることができ、また、構成部品をコンパクトに構成することで圧縮機の小型化が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 現在開発進行中の往復動式圧縮機を示した断面図である。
【図２】 前記往復動式圧縮機の主要部分をそれぞれ示した断面図である。
【図３】 前記往復動式圧縮機の主要部分をそれぞれ示した断面図である。
【図４】 本発明に係る往復動式圧縮機を示した断面図である。
【図５】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図６】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図７】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図８】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図９】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【図１０】 本発明に係る往復動式圧縮機の主要部分を示した断面図である。
【符号の説明】
１０…吸入管
２０…吐出管
１００…容器
２１０…後方フレーム
２２０…中間フレーム
２３０…前方フレーム
３１０…アウターステーター
３２０…インナーステーター
３３０…巻線コイル
３４０…往復動式モータの可動子
３４１…永久磁石
４１０…シリンダー
４１１…圧縮空間
４２０…ピストン
４２２…フランジ部
５１０…スプリング支持台
５２０…スプリング
６１０…吐出カバー
６２０…吐出バルブ
６３０…バルブスプリング
６４０…吸入バルブ
Claims (6)
- ガスが吸入される吸入管が具備された容器と、該容器の内部に装着されるフレームユニットと、
該フレームユニットに装着されて直線状往復駆動力を発生させる往復動式モータと、
該往復動式モータと所定間隔をおいて前記フレームユニットに装着されて、前記往復動式モータの駆動力によってガスを圧縮する圧縮ユニットと、
前記往復動式モータの直線状往復駆動力を弾性支持するスプリングユニットと、
前記圧縮ユニットに装着されてガスが圧縮される圧縮空間を開閉するバルブユニットと、を含んで構成される往復動式圧縮機であって、
前記圧縮ユニットを構成するピストンには、前記往復動式モータを構成する可動子と連結されるフランジ部が具備されて、該ピストンのフランジ部と前記フレームユニットの前方フレーム間の距離（ｋ）は、前記ピストンのフランジ部と前記往復動式モータ間の距離（ｍ）より短く設置されることを特徴とする往復動式圧縮機。 - 前記フレームユニットを構成する前方フレームには、前記圧縮ユニットを構成するシリンダーが挿入される支持部が具備され、前記前方フレームの支持部に挿入されるシリンダーの端面と前記ピストンのフランジ部間の距離（ｆ）は、前記前方フレームの支持部の端面と前記ピストンのフランジ部間の距離（ｋ）より長く設置されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
- 前記バルブユニットを構成して、前記シリンダーの圧縮空間を開閉する吐出バルブと前記ピストンの端部に装着されて、そのピストンに形成された吸入流路を開閉する吸入バルブ間の距離（ｒ）は、前記シリンダーが挿入される前方フレームの支持部の端面と前記ピストンのフランジ部間の距離（ｋ）より短く設置されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
- 前記ピストンのフランジ部とそのピストンのフランジ部に対面される往復動式モータの一方側面間の距離（ｍ）は、前記往復動式モータを構成する可動子の端面とその往復動式モータが装着される前記フレームユニットの後方フレーム面間の距離（ｐ）より短く設置されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
- 前記往復動式モータを構成するステーターの極をなすポール部の長さ（ｈ）は、前記ピストンのフランジ部と前方フレームの支持部の端面間の距離（ｋ）、及び前記ピストンのフランジ部とそれに対面される前記往復動式モータの一面間の距離（ｍ）を合わせた距離（ｋ＋ｍ）より短く形成されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
- 前記往復動式モータを構成するステーターの極をなすポール部とポール部間には、巻線コイルが位置する開口溝が具備され、前記往復動式モータの可動子を構成する永久磁石は、前記開口溝の中心を基準にして前記圧縮ユニット側に偏るように位置することを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
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