TWI557318B

TWI557318B - Miniature DC compressor

Info

Publication number: TWI557318B
Application number: TW103117409A
Authority: TW
Inventors: Qing-Ke Zhang
Original assignee: Qing-Ke Zhang
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2016-11-11
Also published as: TW201544697A

Description

微型直流壓縮機

本發明係有關一種微型直流壓縮機，尤指一種壓縮機內具備無刷直流電動機，且機體可縮小在10cm以內的微型體，特別適用於室內或小空間的空調設計，並具有運轉穩定可降低抖動及噪音之功效，進而提升整體使用效益。

按，先前技術中用來調節室內溫度之冷氣機，其使用在冷凍循環之冷媒之壓縮機通常是使用往復型或滾動活塞型之壓縮機。惟此種壓縮機的體積大，且散發的熱能高，因此較適合裝設在室外，而不適合應用於室內或小空間的空調設計中。

次按，在傳統汽車所採用的冷氣壓縮機，大部分係使用汽車的引擎作為動力源來驅動，惟，如此一來冷氣壓縮機，當汽車停下來，引擎關掉時冷氣壓縮機就無法運作，此時車內如果有乘客或駕駛，則將悶熱難挨，但是停車時如果啟動引擎讓冷氣壓縮機可以運轉，除了浪費能源且會排放二氧化碳污染環境，再者，怠速中開啟引擎超過幾分鐘後將違反法規，會被開單告發。

另按，有些汽車冷氣壓縮機，係利用一直流馬達帶動壓縮機運轉，進而將冷媒進行壓縮與循環，以達到汽車冷氣空調的效果。惟查，習知使用馬達驅動壓縮機構造，其直流馬達偏心軸的設計，導致直流馬達動力不平衡，運轉時易產生振動與噪音。此外，直流有刷馬達運轉時，存有電刷換相所產生的火花與電磁波干擾的問題點。

是以，先前技術中的壓縮機體積，惟仍有上述缺失，因此尚有其改善空間。

本發明之主要目的，係在提供一種微型直流壓縮機，其具有機體小但壓縮效率高之特性，特別適用於室內或小空間的空調設計，進而提升使用效益。

本發明之主要目的，則在提供一種微型直流壓縮機，其具有運轉穩定，可降低抖動及噪音之功效增進。

為達上述功效，本發明之結構特徵包含：一本體，係呈係呈臥式設置，其一端封閉另一端呈一開口之中空圓筒體；一壓縮裝置，係設在該本體內接近底部位置，其包括：一座體，中間設成圓形壓縮室，且該壓縮室側壁設有一徑向溝槽，該徑向溝槽內側與該壓縮室連通，外側端之壁面上設有一徑向孔，一彈簧，係套置在該徑向孔內；另該壓縮室在壁面上設有一徑向之吸入孔；一滑塊，係設在該徑向溝槽內，且受該彈簧所推頂，呈可徑向位移之狀態；一冷媒噴出口，係設在該徑向溝槽內緣側邊及該壓縮室周邊上方；一內側蓋，係鎖定在該座體底面，其中央設有一小於該壓縮室之第一軸孔；一迴轉環，係外徑小於該壓縮室，其可置於該壓縮室內迴轉；一中空軸，其具備一內側端及一外側端，中段處形成偏心凸圓體，恰可套置在該迴轉環內，該中空軸之內側端係設在該第一軸孔，且該中空軸徑向設有複數個小圓孔；一外側蓋，係鎖定在該座體外側，其中央相對於該第一軸孔，設有供該中空軸外側端穿伸出來之一第二軸孔，利用該內、外側蓋將該中空軸定位在該座體中間，且該中段之偏心凸圓體可帶動該迴轉環，使其呈偏心狀在該壓縮室內迴轉，再者，該外側蓋上設有一長形凹面，該長形凹面之一端設有貫穿至該壓縮室之冷媒噴出口的軸向孔，另一端設有一第一螺孔；一長形撓性片，係置於該長形凹面內，其遠離該軸向孔之另一端設有一第一鎖定孔；一長形固定片，其相對於該長形撓性片之第一鎖定孔，設有一第二鎖定孔，藉由一螺絲鎖定在該第一螺孔，據以將該長形撓性片及長形固定片二者相同的一端鎖在該長形凹面上，並使該長形撓性片其另一端之自由端係呈彈性狀壓制於該軸向孔上方，且該長形固定片係不緊迫該長形撓性片的自由端，俾使該長形撓性片的自由端具有一可以向上掀起之空間；一定子，係由環形體及其上之繞組線圈所構成，其固定在該本體接近該開口位置，且該繞組線圈設有一引線及電性接頭，再者該定子上設有軸向溝縫；一轉子，係由圓柱體及其外周緣之永久磁鐵所構成，其耦合在該定子內，且該圓柱體內側中央相對於該中空軸之外側端，設有一可供該外側端嵌入定位之第三軸孔，俾可帶動該中空軸旋轉，再者，該轉子之內側面鎖定一半環形之第一配重塊，且其外側面之對向位置鎖定一半環形之第二配重塊，且該第一配重塊之重量係大於該第二配重塊；一封蓋，係固定在該開口上，據以將該本體封閉，其上設有一與該定子之電性接頭連接之電極；一冷媒輸入管，係設在該本體上，且其內端係通過該本體與該座體之吸入孔連接；以及一冷媒輸出管，係由該封蓋上接出；藉此，當冷媒由該冷媒輸入管流至該壓縮室，該轉子受到該定子之磁力的驅動，進而帶動該中空軸轉動，並驅動該迴轉環呈偏心運轉，強迫該壓縮室內部之冷媒，由該徑向溝槽側邊之該冷媒噴出口流出，經由該外側蓋之軸向孔，以高壓將該長形撓性片的自由端推開，使冷媒經過該定子之軸向溝縫噴至該封蓋內壁，並經由該冷媒輸出管流出，據以構成一微型直流壓縮機。

依據前揭特徵，該冷媒輸入管上更包括設有一過濾器，該過濾器內部設有濾網。

依據前揭特徵，該中空軸內部更包括設有一螺旋片。

依據前揭特徵，該本體底部更包括設有複數之緩衝墊。

依據前揭特徵，該轉子之圓柱體的外側面上，相對於該第三軸孔設有一第二螺孔，該中空軸外端面相對於該第二螺孔，設有一第三螺孔，可供一第二螺絲鎖入，將該轉子之圓柱體鎖固在該中空軸上。

依據前揭特徵，更包括一密封型外殼體供該微型直流壓縮機容置其內，僅該冷媒輸入管及冷媒輸出管的端部延伸至該密封型外殼體的外部，且密封型外殼體內部填入液體及吸水性緩衝物，據以構成一密封型直流壓縮機。

藉助上述技術特徵，本發明整體的機體可縮小在10cm以內的微型體，可方便運用於室內或小空間的空調設計，且體積雖小但具有壓縮效率高之特性，因此可提升整體的使用效益及省電之效果。再者本發明具有運轉穩定，進而可降低抖動及噪音之功效增進。

10‧‧‧本體

11‧‧‧開口

12‧‧‧冷媒輸入管

13‧‧‧過濾器

131‧‧‧濾網

14‧‧‧緩衝墊

20‧‧‧壓縮裝置

21‧‧‧座體

211‧‧‧內側蓋

212‧‧‧第一軸孔

22‧‧‧壓縮室

221‧‧‧冷媒噴出口

222‧‧‧冷媒吸入孔

23‧‧‧徑向溝槽

231‧‧‧徑向孔

232‧‧‧彈簧

24‧‧‧滑塊

25‧‧‧迴轉環

26‧‧‧中空軸

261‧‧‧內側端

262‧‧‧一外側端

263‧‧‧凸圓體

264‧‧‧第三螺孔

265‧‧‧小圓孔

266‧‧‧螺旋片

27‧‧‧外側蓋

271‧‧‧第二軸孔

272‧‧‧長形凹面

273‧‧‧軸向孔

274‧‧‧第一螺孔

28‧‧‧長形撓性片

281‧‧‧第一鎖定孔

282‧‧‧自由端

29‧‧‧長形固定片

291‧‧‧第二鎖定孔

292‧‧‧第一螺絲

30‧‧‧定子

31‧‧‧環形體

32‧‧‧繞組線圈

33‧‧‧引線

34‧‧‧電性接頭

35‧‧‧軸向溝縫

40‧‧‧轉子

40a‧‧‧圓柱體

40b‧‧‧永久磁鐵

41‧‧‧第三軸孔

42‧‧‧第一配重塊

43‧‧‧第二配重塊

44‧‧‧第二螺孔

45‧‧‧第二螺絲

50‧‧‧封蓋

51‧‧‧電極

52‧‧‧冷媒輸出管

60‧‧‧微型直流壓縮機

70‧‧‧密封型外殼體

71‧‧‧液體

72‧‧‧吸水性緩衝物

80‧‧‧密封型直流壓縮機

C‧‧‧冷媒

(S)‧‧‧空間

圖1係本發明一較佳實施例之分解立體圖(一)。

圖2係本發明一較佳實施例之分解立體圖(二)。

圖3係本發明一較佳實施例之分解立體圖(三)。

圖4係本發明一較佳實施例之外觀立體圖。

圖5係本發明一較佳實施例之剖視圖。

圖6係本發明壓縮室之結構示意圖。

圖7係本發明壓縮裝置之結構示意圖。

圖7A係圖7中部分結構之剖視圖。

圖8係本發明另一可行實施例之剖視圖。

首先，請參閱圖1~圖7所示，本發明一較佳實施例包括有：一本體10，係呈橫臥式設置，其一端封閉另一端呈一開口11之中空圓筒體；本實施例中，該本體10底部更包括設有複數之緩衝墊14。

一壓縮裝置20，係設在該本體10內接近底部位置，其包括：一座體21，中間設成圓形壓縮室22，且該壓縮室22側壁設有一徑向溝槽23，該徑向溝槽23內側與該壓縮室22連通，外側端之壁面上設有一徑向孔231，一彈簧232，係套置在該徑向孔231內；另該壓縮室22在壁面上設有一徑向之冷媒吸入孔222；一滑塊24，係設在該徑向溝槽23內，且受該彈簧232所推頂，呈可徑向位移之狀態；一冷媒噴出口221，係設在該徑向溝槽23內緣側邊及該壓縮室22周邊上方。

一內側蓋211，係鎖定在該座體21底面，其中央設有一小於該壓縮室22之第一軸孔212；一迴轉環25，係外徑小於該壓縮室22，且可置於該壓縮室22內迴轉。

一中空軸26，其具備一內側端261及一外側端262，中段處形成偏心凸圓體263，恰可套置在該迴轉環25內，該中空軸26之內側端261係定位在該第一軸孔212，且該中空軸26徑向設有複數個小圓孔265。本實施例中，該中空軸26內部更包括設有一螺旋片266，如圖1及圖5所示。

一外側蓋27，係鎖定在該座體21外側，其中央相對於該第一軸孔212，設有供該中空軸26外側端262穿伸出來之一第二軸孔271，利用該內側蓋211、外側蓋27將該中空軸26定位在該座體21中間，且該中段之偏心凸圓體263可帶動該迴轉環25，使其呈偏心狀在該壓縮室22內迴轉。

再者，該外側蓋27上設有一長形凹面272，該長形凹面272之一端設有貫穿至該壓縮室22之冷媒噴出口221的軸向孔273，另一端設有一第一螺孔274；一長形撓性片28，係置於該長形凹面272內，其遠離該軸向孔273之另一端設有一第一鎖定孔281；一長形固定片29，其相對於該長形撓性片28之第一鎖定孔281，設有一第二鎖定孔291，藉由一第一螺絲292鎖定在該第一螺孔274，據以將該長形撓性片28及長形固定片29二者相同的一端鎖在該長形凹面272上，並使該長形撓性片28其另一端之自由端係呈彈性狀壓制於該軸向孔273上方，且該長形固定片29係不緊迫該長形撓性片28的自由端282，俾使該長形撓性片28的自由端282具有一可以向上掀起之空間(S)，如圖7A所示。

一定子30，係由環形體31及其上之繞組線圈32所構成，其固定在該本體10接近該開口11位置，且該繞組線圈32設有一引線33及電性接頭34，再者該定子30上設有軸向溝縫35。

一轉子40，係由圓柱體40a及其外周緣之永久磁鐵40b所構成，其耦合在該定子30內，且該圓柱體40a內側中央相對於該中空軸26之外側端262，設有一可供該外側端262嵌入定位之第三軸孔41，俾可帶動該中空軸26旋轉，再者，該轉子40之內側面利用螺絲421鎖定一半環形之第一配重塊42，且其外側面之對向位置螺絲431鎖定一半環形之第二配重塊43，且該第一配重塊42之重量係大於該第二配重塊43。本實施例中，該轉子40之圓柱體40a的外側面上，相對於該第三軸孔41設有一第二螺孔44，該中空軸26外端面相對於該第二螺孔44，設有一第三螺孔264，可供一第二螺絲45鎖入，將該轉子40之圓柱體40a鎖固在該中空軸26上。

一封蓋50，係固定在該開口11上，據以將該本體10封閉，其上設有一與該定子30之電性接頭34連接之電極51。

一冷媒輸入管12，係設在該本體10上，且其內端係通過該本體10與該座體21之吸入孔25連接出。一冷媒輸出管52，係由該封蓋50上接出。本實施例中，該冷媒輸入管12上更包括設有一過濾器13，該過濾器13內部設有濾網131，用以將冷媒之雜質濾除。

藉此，當冷媒由該冷媒輸入管12流至該壓縮室22，該轉子40受到該定子30之磁力的驅動，進而帶動該中空軸26轉動，並驅動該迴轉環25呈偏心運轉，強迫該壓縮室22內部之冷媒，由該徑向溝槽23側邊之該冷媒噴出口221流出，經由該外側蓋27之軸向孔273，以高壓將該長形撓性片28的自由端推開，使冷媒經過該定子30之軸向溝縫35噴至該封蓋50內壁，並經由該冷媒輸出管52流出，據以構成一微型直流壓縮機60。

本發明上述所揭露之技術手段，其具有如下之功效增進需再闡明者：

一、本發明之本體10係設成臥式(水平)，其與一般開口朝上之直立式壓縮機不同，由於該本體10係設成水平臥式，使得內部之壓縮裝置20、定子30及轉子40等機構，皆隨其設成水平臥式，且該本體10底部更包括設有複數之緩衝墊14，經實際測試可降低壓縮機在運轉時的抖動，具有增進穩定性之功效。

二、如圖5所示，本發明由該定子30及轉子40所構成的無刷直流電動機，其中該轉子40係裝設在該中空軸26的外側端262，因此當定子30激磁後驅動轉子40旋轉時，由於中空軸26的中段形成偏心凸圓體263，使轉子40內側面及外側面的離心力不同，為此，本發明在該轉子40之內側面鎖定該第一配重塊42，在其外側面之斜對向位置鎖定該第二配重塊43，且令該第一配重塊42之重量係大於該第二配重塊43，如此一來，可以使得該轉子40在轉動時達到動力平衡，進而降低無刷直流電動機的抖動及噪音。

三、如圖5所示，本發明之該中空軸26徑向設有複數個小圓孔265，內部更包括設有一螺旋片266，當該中空軸26轉動時，螺旋片266會吸入冷媒液體，經由該複數個小圓孔265流入該第一軸孔212、第二軸孔271及迴轉環25的內徑中，作為潤滑及冷卻之用，如此一來，具有防止機體過熱之功效增進。

四、如圖6及圖7所示，本發明之滑塊24設在徑向溝槽23內，且受該彈簧232推頂呈可徑向位移，當該中空軸26驅動該迴轉環25順時針方向在該壓縮室22呈偏心運轉時，滑塊24會隨著迴轉環25的迴轉位移而調整其徑向位置，於是該迴轉環25沿該壓縮室22內壁順時針方向迴轉一圈時，滑塊24受該彈簧232推頂進出壓縮室22，緊貼迴轉環25進而強迫該壓縮室22內部之冷媒，由該徑向溝槽23側邊之該冷媒噴出口221流至該外側蓋27之軸向孔273，如圖7A所示，並以高壓將該長形撓性片28的自由端282推開，使冷媒噴出後經過該定子30之軸向溝縫35噴至該封蓋50內壁，並經由該冷媒輸出管52流出；本實施例中，該長形撓性片28因具有彈性，所以冷媒由軸向孔273高壓噴出時，該長形撓性片28的自由端282會掀起，但為防止其過度掀起而造成機械疲乏或變形，影響使用壽命；是以，本發明利用該長形固定片29鎖定在該長形撓性片28上方，但不緊迫該長形撓性片28的自由端282，使得長形撓性片28的自由端282可於軸向孔273上方有一可以向上掀起的空間，俾使高壓冷媒順利噴出。

五.由上說明，雖然以直流馬達驅動的壓縮機係屬一種先前技術；惟，本發明巧妙運用上述機構的空間組合型態，可獲得之功效例如：該壓縮室22的冷氣容量(Cool Capacity)為2.0cc，中空軸26的轉速2000RPM以上(但不超過6500RPM)，約可獲得460watts/1567Btuh以上的，使得組合之壓縮機整體上具有相加乘之功效增進，因此機體雖小但壓縮效率高。藉此，使得本發明可如如圖4所示，機體的直徑(ψ)可在6cm以內，長度(L)可在8cm以內，加上周邊的配件也可控制在10cm至12cm以內，因此特別適用於室內或小空間的空調設計，且可達到省電之效果。

請參閱圖8所示，本發明另一可行實施例，係以一密封型外殼體70供該微型直流壓縮機60容置其內，僅該冷媒輸入管12及冷媒輸出管52的端部延伸至該密封型外殼體70的外部，且密封型外殼體70內部填入液體71及吸水性緩衝物72，據以構成一密封型直流壓縮機80。本實施例中，該液體71包括：冷卻液、油或水其中任一或其組合式所構成，該吸水性緩衝物72包括：海棉、布或纖維其中任一或其組合式所構成。該密封型直流壓縮機80除了具有前揭該微型直流壓縮機60之特性及功效外，進一步使噪音降的更低，使其更適合運用在室內的空調設計。

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。