CN101835979A

CN101835979A - 线性压缩机

Info

Publication number: CN101835979A
Application number: CN200880113276A
Authority: CN
Inventors: 姜亮俊; 全永焕
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: US20100290936A1; US8317495B2; KR20090041688A; KR101273710B1; WO2009054630A1; CN101835979B

Abstract

一种线性压缩机(100)，包括：静态构件，包含用于提供空间以压缩制冷剂的汽缸(200)；可移动构件，相对于静态构件线性地往复运动，并包括用于压缩汽缸(200)内的制冷剂的活塞(300)以及具有沿活塞(300)的径向延伸的支撑部的支撑件活塞(320)；多个前主弹簧(820)，被设置为与活塞(300)和支撑件活塞(320)的中心对称，一端被支撑件活塞(320)的支撑部的前表面支撑，另一端被静态构件支撑；一个后主弹簧(840)，一端被支撑件活塞(320)的背表面支撑；吸入消音器(700)，提供用于引入制冷剂的通道且同时与可移动构件一起往复运动，用以降低噪音，并包括向支撑件活塞(320)延伸的延伸部；弹簧导件，被固定到支撑件活塞(320)以在前表面上支撑后主弹簧(840)的一端；凹入部，其尺寸足以容纳形成在弹簧导件(900)的背表面上的吸入消音器(700)的延伸部。

Description

线性压缩机

技术领域

本发明涉及一种线性压缩机，尤其涉及一种具有三个主弹簧(其谐振频率与该线性压缩机的驱动频率匹配)的线性压缩机，其避免与吸入消音器(suction muffler)直接接触，以防止被吸入消音器接收到的后主弹簧的负荷导致的塑性变形。

背景技术

通常，压缩机是一种通过从功率产生设备(如电动机或涡轮机)接收功率来压缩空气、制冷剂或其它多种操作气体(operation gas)并提高这些气体的压力的机械设备。压缩机已被广泛用于家用电器(例如冰箱和空调)或整个工业中。

压缩机大体上被分为往复式压缩机、旋转式压缩机以及涡旋式压缩机，其中：在该往复式压缩机中，在活塞和汽缸之间形成用于吸入或排出操作气体的压缩空间并且活塞在汽缸内线性地往复运动以压缩制冷剂；在该旋转式压缩机中，在离心旋转辊和汽缸之间形成用于吸入或排出操作气体的压缩空间，并且该辊沿着汽缸的内壁离心地旋转以压缩制冷剂；在该涡旋式压缩机中，在绕动卷轴和固定(fixed)卷轴之间形成用于吸入或排出操作气体的压缩空间，并且绕动卷轴沿着固定卷轴旋转以压缩制冷剂。

近来，在往复式压缩机中已经广泛地研制出一种线性压缩机，该线性压缩机可以通过将活塞直接连接到线性地往复运动的驱动电机来提高压缩效率并简化整个结构，而不会由于运动的传送导致机械损耗。

一般来说，在线性压缩机中，活塞通过密封外壳内的线性马达在汽缸中线性地往复运动，以吸入、压缩以及排出制冷剂。线性马达包括设置在内部定子和外部定子之间的永磁体，并且该永磁体由于相互的电磁力而线性地往复运动。由于永磁体是在被耦合至活塞的状态下被驱动的，所以活塞在汽缸内线性地往复运动，以吸入、压缩以及排出制冷剂。

图1为示出现有的线性压缩机的视图。

参见图1，在现有的线性压缩机1中，活塞30通过密封外壳10中的线性马达40在汽缸20内线性地往复运动，以吸入、压缩以及排出制冷剂。线性马达40包括内部定子44、外部定子42以及永磁体46。永磁体46由于相互的电磁力而在内部定子44和外部定子42之间线性地往复运动。由于永磁体46是在被耦合至活塞30的状态下被驱动的，所以活塞30在汽缸20内线性地往复运动，以吸入、压缩以及排出制冷剂。

线性压缩机1还包括框架52、定子盖54以及后盖(back cover)56。线性压缩机可具有其中是由框架20固定汽缸20的配置，或具有其中汽缸20和框架52被整体形成的配置。在汽缸20的前部，排出阀62被弹性元件弹性地支撑，并且根据汽缸内的制冷剂的压力选择性地打开和闭合。排出帽(cap)64和排出消音器66被安装在排出阀62的前部，并且排出帽64和排出消音器66被固定至框架52。内部定子42或外部定子44的一端也被框架52支撑，内部定子42的O型圈等被形成在汽缸20上的分离元件或突出物支撑，并且外部定子44的另一端被定子盖54支撑。后盖56安装在定子盖54上，并且吸入消音器70位于后盖56和定子盖54之间。

进而，支撑件活塞(supporter piston)32被耦合到活塞30的后部。将主弹簧80(其固有频率被调节)安装在支撑件活塞32处，从而活塞30可以谐振地(resonantly)移动。主弹簧80被分成前弹簧82和后弹簧84，其中前弹簧82的两端被支撑件活塞32和定子盖54支撑，后弹簧84的两端被支撑件活塞32和后盖56支撑。此处，主弹簧80包括四个前弹簧82和四个后弹簧84。因此，这样大数量的主弹簧80会导致需要控制大量的位置参数以保持活塞30的运动平衡。因此，制造工艺变得复杂并且时间较长，制造成本也很高。

另外，吸入消音器70在通过紧固元件(fastening member)固定到支撑件活塞32的部位处从后弹簧84接收直接负荷。在此结构中，在吸入消音器的延伸部处发生塑性变形，从而导致弹簧的装配距离的变化并造成线性压缩机的控制可靠性的问题。

发明内容

技术问题

业已完成的本发明致力于解决现有技术中存在的上述问题，并且本发明的目的在于提供线性压缩机的弹簧导件(spring guide)，该弹簧导件由于其凹入部大于吸入消音器的延伸部的厚度而允许吸入消音器的延伸部免于接收到后主弹簧的负荷。

技术方案

本发明提供一种线性压缩机，包括：静态(stationary)构件，其包含用于提供空间以压缩制冷剂的汽缸；可移动构件，相对于所述静态构件线性地往复运动，并且该可移动构件包含活塞以及支撑件活塞，该活塞用于压缩所述汽缸内的所述制冷剂，并且该支撑件活塞具有沿所述活塞径向延伸的支撑部；多个前主弹簧，被设置为与所述活塞和所述支撑件活塞的中心对称，所述前主弹簧的一端被所述支撑件活塞的支撑部的前表面支撑，并且所述前主弹簧的另一端被所述静态构件支撑；一个后主弹簧，该后主弹簧的一端被所述支撑件活塞的背表面支撑；吸入消音器，用于提供引入制冷剂的通道且同时与所述可移动构件一起往复运动，该吸入消音器用以降低噪音，并包括向所述支撑件活塞延伸的延伸部；以及弹簧导件，被固定到所述支撑件活塞，以在所述前表面上支撑所述后主弹簧的一端；凹入部，其尺寸足以容纳形成在所述弹簧导件的背表面上的所述吸入消音器的延伸部。

在本发明的另一方案中，所述吸入消音器的延伸部通过紧固元件被固定到所述支撑件活塞，并且所述弹簧导件通过另一紧固元件被固定到所述支撑件活塞。

在本发明的另一方案中，用于固定所述吸入消音器的一个紧固元件和用于固定所述弹簧导件的另一个紧固元件被设置在不同的位置。

在本发明的另一方案中，所述吸入消音器连接所述活塞和所述支撑件活塞至少之一，并穿过所述弹簧导件。

有益效果

根据本发明这样构建的线性压缩机具有如下优点：通过减少主弹簧的数量来降低部分生产成本。

进而，根据本发明的线性压缩机具有如下优点：避免与吸入消音器直接接触，从而防止由弹簧导件接收到的后主弹簧的负荷导致的塑性变形。

附图说明

图1为示出现有的线性压缩机的侧剖视图；

图2为示出根据本发明的线性压缩机的侧剖视图；

图3为示出根据本发明的线性压缩机的后主弹簧部的侧剖视图；

图4为放大示出图3的A部分的侧剖视图；

图5为示出根据本发明的吸入消音器的延伸部的负荷关系的视图；

图6为根据本发明的弹簧导件的俯视图以及沿线A-O-B的剖视图；

图7为示出根据本发明的弹簧导件和吸入消音器的叠置情形的视图；

图8为示出根据本发明的吸入消音器和弹簧导件的固定结构的视图；

图9为示出对照实例的线性压缩机的侧视图；

图10为示出对照实例的后主弹簧部的侧剖视图；

图11为示出对照实例中的吸入消音器的延伸部的负荷关系的侧剖视图；

图12为示出对照实例中的吸入消音器和弹簧导件的叠置情形的视图；以及

图13为对照实例中的弹簧导件的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图具体描述本发明的实施例。

图2为示出根据本发明的线性压缩机的侧剖视图。图3为示出根据本发明的线性压缩机的后主弹簧部的侧剖视图。图4为放大示出图3的A部分的侧剖视图。

参见图2，活塞300通过密封外壳110中的线性马达400在汽缸200内线性地往复运动，以吸入、压缩以及排出制冷剂。线性马达400包括内部定子440、外部定子420以及永磁体460。永磁体460由于相互的电磁力而在内部定子440和外部定子420之间线性地往复运动。由于永磁体460是在被耦合至活塞300的状态下被驱动的，所以活塞300在汽缸200内线性地往复运动，以吸入、压缩以及排出制冷剂。

线性压缩机100还包括框架520、定子盖540以及后盖560。线性压缩机可具有其中是由框架520固定汽缸200的配置，或具有其中汽缸200和框架520被整体形成的配置。在汽缸200的前部，排出阀620被弹性元件弹性地支撑，并且根据汽缸200内的制冷剂的压力选择性地打开和闭合。排出帽(cap)640和排出消音器660安装在排出阀620的前部，并且排出帽640和排出消音器660被固定至框架520。内部定子420或外部定子440的一端被框架520支撑，内部定子420的O型圈等被形成于汽缸200上的分离元件或突出物支撑，并且外部定子440的另一端被定子盖540支撑。后盖560安装在定子盖540上，并且吸入消音器700位于后盖560和定子盖540之间。

进而，将支撑件活塞320耦合到活塞300的后部。将主弹簧800(其固有频率被调节)安装在支撑件活塞320处，从而活塞300可以谐振地移动。主弹簧800被分成前主弹簧820和后主弹簧840，其中前主弹簧820的两端被支撑件活塞320和定子盖540支撑，后主弹簧840的两端被支撑件活塞320和后盖560支撑。此处，后主弹簧840的中心与活塞300的中心重合。

将吸入消音器700连接到活塞300和支撑件活塞320至少之一，以将其置于后主弹簧840和活塞300的内部，并将制冷剂引入活塞300。此处，吸入消音器700穿过弹簧导件900。另外，吸入消音器700可由一种可进行注入模塑(injection moldable)的材料制成。

前主弹簧820和后主弹簧840的装配距离MSf和Msb可作为能够改变活塞和汽缸之间的距离(初始值IS)的因素。本发明防止初始值IS有任何改变，从而控制可靠性不会有任何问题。为此，本发明提供弹簧导件900和吸入消音器700彼此没有直接接触的一种结构，并能够防止由塑料制成的吸入消音器的延伸部的塑性变形。

图3允许集中关注于对根据本发明的线性压缩机的后主弹簧部的结构的理解。首先，后主弹簧840的一端被弹簧导件900支撑并被稳固安装。

更具体而言，吸入消音器的形成为凸缘状的延伸部720被紧固元件沿支撑件活塞320的径向固定。弹簧导件900形成如下结构：凹入部的深度大于延伸部720的厚度，从而吸入消音器的延伸部720被容纳在上面支撑了后主弹簧840的表面的背表面(back surface)上。此处，必须注意不能在吸入消音器的延伸部720和弹簧导件900之间出现接触表面。以此方式，当将弹簧导件900通过紧固元件固定到支撑件活塞320时，后主弹簧840可被支撑，同时后主弹簧840的负荷不会被传送到吸入消音器的延伸部720。

在图4中，可具体地看到弹簧导件900和吸入消音器的延伸部720的结构。吸入消音器的延伸部720通过紧固元件被固定到支撑件活塞320。弹簧导件900支撑后主弹簧840。此处，吸入消音器的延伸部720的扩散结构(evacuation structure)和支撑件活塞320的紧固元件可形成在弹簧导件900处。此时，将后主弹簧840适配至弹簧导件的台阶部(stepped part)920，并且弹簧导件的凹入部940的深度大于吸入消音器的延伸部720的厚度。因此，弹簧导件的凹入部940可形成如下结构：该凹入部940与吸入消音器的延伸部720在上面支撑了后主弹簧840的表面的背表面上没有接触。

此处，由于弹簧导件900通过紧固元件被固定到支撑件活塞320，所以后主弹簧840的负荷可经由弹簧导件900而被传送到支撑件活塞320。以此方式，后主弹簧840的负荷不会被传送到吸入消音器700。因此，能够使吸入消音器的延伸部720避免因为后主弹簧840的负荷而塑性变形。

图5为示出根据本发明的吸入消音器的延伸部的负荷关系的视图。图6为根据本发明的弹簧导件的俯视图以及沿线A-O-B的剖视图。图7为示出根据本发明的弹簧导件和吸入消音器的叠置情形的视图。图8为示出根据本发明的吸入消音器和弹簧导件的固定结构的视图。

在图5中，当后主弹簧840被压缩和伸展时，若考虑到弹簧常数K和压缩量δ，则根据下述等式计算出的后主弹簧的负荷Fs被施加到弹簧导件900。

[等式]

Fs＝K·δ

其中示出后主弹簧的负荷(Fs；箭头)被弹簧导件900支撑。凹入部940(其深度大于由塑料制成的吸入消音器的延伸部720的厚度)形成在其上是由弹簧导件900支撑后主弹簧负荷的表面的背表面上。这样就形成了一种结构：其中弹簧导件900和吸入消音器的延伸部720彼此不接触。从而，后主弹簧的负荷没有被传送到吸入消音器的延伸部720，而是被传送到支撑件活塞320。

在现有技术中，后主弹簧的负荷被直接施加到由塑料制成的吸入消音器的延伸部720，从而增加了在吸入消音器的延伸部720处的塑性变形。结果是，图2的前主弹簧820和后主弹簧840的装配距离MSf和Msb被改变，并且活塞和汽缸之间的距离(初始值，IS)也被改变。当初始值IS出现这种变化时，就会造成控制可靠性的问题。为了避免此问题，本发明用以提供这样的一种结构，其中弹簧导件900和吸入消音器700彼此没有直接接触，以防止由塑料制成的吸入消音器的延伸部720的塑性变形。

图6示出根据本发明的弹簧导件900。对于后主弹簧840的一端，弹簧导件的台阶部920与其适配。凹入部940(其厚度大于吸入消音器的延伸部720)被设置在弹簧导件的台阶部920的外侧，以在其上支撑了后主弹簧840的表面的背表面上容纳吸入消音器700。此处，吸入消音器700穿过弹簧导件900的中心。可形成间隙以不让图6的吸入消音器的延伸部与弹簧导件900的虚线部分(dotted-line portion)接触。

图7为示出根据本发明的弹簧导件和吸入消音器的叠置情形的视图，其中***部分彼此没有叠置。当然，由于吸入消音器700穿过弹簧导件900的中心，所以吸入消音器的延伸部的大部分被遮蔽而不可见。

图8依次示出根据本发明的吸入消音器700和弹簧导件900的固定结构。

首先，上部的步骤(a)的右侧图示的是吸入消音器700被固定到支撑件活塞320的视图。紧固螺栓(fastening bolt)340被置于导孔处，从而将吸入消音器的延伸部720固定到支撑件活塞320。此处，使用了四个紧固螺栓340。另外，左侧示出的是与此图示对应的剖视图。

中部的步骤(b)的右侧图示的是在吸入消音器700被固定到支撑件活塞320之后装配的弹簧导件900的视图。弹簧导件900使用两个被置于导孔(该导孔与吸入消音器700的外径对应)处的紧固螺栓360，以使该弹簧导件900被固定到支撑件活塞320。此处，在通过紧固螺栓360将弹簧导件900固定到支撑件活塞320之前，可在支撑件活塞320上形成用于固定的离散(separate)孔。另外，左侧示出的是与此图示对应的剖视图。此处，弹簧导件900形成扩散结构，该扩散结构用于使紧固螺栓340固定吸入消音器的延伸部720和支撑件活塞320。最后，步骤(c)为另外装配了后主弹簧840的视图。用来按此顺序固定吸入消音器700和弹簧导件900的结构具有两级固定结构，在该两级固定结构中，吸入消音器700被安装并固定到支撑件活塞320的上端部，接着弹簧导件900被固定到支撑件活塞320。当吸入消音器700和弹簧导件具有这种两级固定结构并接收到后主弹簧840的负荷时，后主弹簧840的负荷没有被直接传送到吸入消音器700。

图9为示出对照实例的线性压缩机的侧视图。图10为示出对照实例的后主弹簧部的侧剖视图。图11为示出对照实例中的吸入消音器的延伸部的负荷关系的侧剖视图。图12为示出对照实例中的吸入消音器和弹簧导件的叠置情形的视图。图13为对照实例中的弹簧导件的视图。

与本发明不同，图9示出弹簧导件900与吸入消音器700直接连接的对照实例。

图10具体示出支撑后主弹簧840的弹簧导件900与吸入消音器的延伸部720直接接触。

此处，与图3不同，弹簧导件900不具有用于容纳吸入消音器700的凹入部分(该吸入消音器700被形成在上面支撑了后主弹簧的表面的背表面上)。另外，吸入消音器的延伸部720和弹簧导件700被一起固定到支撑件活塞320。

在图11中，由于弹簧导件900和吸入消音器700彼此直接接触，因此它们直接接收后主弹簧840的负荷。此处，由塑料制成的吸入消音器的延伸部720会遭受塑性变形。

此处，在后主弹簧840被压缩和伸展时，若K为弹簧常数N/m且δ为压缩量(m)，则被施加到吸入消音器的延伸部的后主弹簧的负荷Fs由Fs＝K·δ表示。

如果后主弹簧的负荷被直接施加到由塑料制成的吸入消音器的延伸部720，则会发生塑性变形。结果是，图9的前主弹簧820和后主弹簧840的装配距离MSf和MSb被改变，并且活塞和汽缸之间的距离(初始值，IS)也被改变。当初始值IS发生这种变化时，就会造成控制可靠性的问题。

图12示出对照实例中的吸入消音器和弹簧导件的叠置情形。吸入消音器700穿过弹簧导件900的中心。此时，吸入消音器的延伸部的大部分被遮蔽而不可见。

图13示出对照实例中的弹簧导件的俯视图以及沿线A-O-B的侧视图。

对于后主弹簧840的一端，图13示出的弹簧导件的台阶部920可与其适配。与图6相比，在图13中的弹簧导件的台阶部920的外侧没有设置厚度大于吸入消音器的延伸部720的凹入部(所述凹入部用以在其上支撑了后主弹簧840的表面的背表面上容纳吸入消音器700)。

像这样，根据本发明的线性压缩机的弹簧导件900具有这样的结构，其中后主弹簧840的负荷没有被直接传送到由塑料制成的吸入消音器的延伸部720。也就是说，设置有深度大于吸入消音器的延伸部720的厚度的凹入部，以防止吸入消音器700和弹簧导件900彼此叠置。这就防止了吸入消音器的延伸部720处的塑性变形，从而保证了线性压缩机的控制可靠性。

另外，根据本发明的线性压缩机还可以通过减少主弹簧的数量来降低部分生产成本。

上文描述的本发明并不限于前述实施例和附图。显然，在不脱离本发明的技术精神的情况下，本领域普通技术人员可以对其做出各种替代、修改和变化。

Claims

1.一种线性压缩机，包括：

静态构件，其包含用于提供空间以压缩制冷剂的汽缸；

可移动构件，相对于所述静态构件线性地往复运动，并且该可移动元件包含活塞和支撑件活塞，该活塞用于压缩所述汽缸内的所述制冷剂，并且该支撑件活塞具有沿所述活塞径向延伸的支撑部；

多个前主弹簧，被设置为与所述活塞和所述支撑件活塞的中心对称，所述前主弹簧的一端被所述支撑件活塞的支撑部的前表面支撑，并且所述前主弹簧的另一端被所述静态构件支撑

一个后主弹簧，该后主弹簧的一端被所述支撑件活塞的背表面支撑；

吸入消音器，用于在与所述可移动构件一起往复运动的同时提供引入制冷剂的通道，该吸入消音器用以降低噪音，并包括向所述支撑件活塞延伸的延伸部；以及

弹簧导件，被固定到所述支撑件活塞，以在所述前表面上支撑所述后主弹簧的一端；

凹入部，其尺寸足以容纳形成在所述弹簧导件的背表面上的所述吸入消音器的延伸部。

2.根据权利要求1所述的线性压缩机，其中所述吸入消音器的延伸部通过紧固元件被固定到所述支撑件活塞，并且所述弹簧导件通过另一紧固元件被固定到所述支撑件活塞。

3.根据权利要求2所述的线性压缩机，其中用于固定所述吸入消音器的一个紧固元件和用于固定所述弹簧导件的另一个紧固元件被设置在不同的位置。

4.根据权利要求2或3所述的线性压缩机，其中所述弹簧导件具有紧固元件容纳孔，该紧固元件容纳孔用于容纳紧固所述支撑件活塞和所述吸入消音器的紧固元件。

5.根据权利要求1到4的任一项权利要求所述的线性压缩机，其中所述弹簧导件具有与所述活塞和所述支撑件活塞的中心对准的中心，并且该弹簧导件被固定到所述支撑件活塞。

6.根据权利要求1到5的任一项权利要求所述的线性压缩机，其中所述弹簧导件具有台阶部，该台阶部用于限制所述后主弹簧的一端沿所述弹簧导件的径向的移动。

7.根据权利要求1到6的任一项权利要求所述的线性压缩机，其中所述支撑件活塞和所述弹簧导件在用于引导耦合位置的相应位置处具有导孔。

8.根据权利要求1到7的任一项权利要求所述的线性压缩机，其中至少所述弹簧导件的与所述后主弹簧接触部分的硬度大于所述后主弹簧的硬度。

9.根据权利要求1到8的任一项权利要求所述的线性压缩机，其中所述吸入消音器连接所述活塞和所述支撑件活塞至少之一，并且该吸入消音器穿过所述弹簧导件。

10.根据权利要求1到9的任一项权利要求所述的线性压缩机，其中所述吸入消音器由可进行注入模塑的材料制成。

11.根据权利要求1到10的任一项权利要求所述的线性压缩机，还包括后盖，该后盖用于支撑所述后主弹簧的另一端。

12.一种线性压缩机，包括：

密封容器，被填充有制冷剂；

线性马达，包括内部定子、外部定子以及永磁体；

活塞，通过所述线性马达线性地往复运动；

汽缸，用于提供空间以基于所述活塞的往复运动而压缩所述制冷剂；

支撑件活塞，具有连接部、支撑部以及附加的主元件固定部，其中所述连接部连接到所述活塞的一端并与所述活塞接触，所述支撑部从所述连接部延伸，并且所述附加的主元件固定部从所述连接部延伸；

多个前主弹簧，被设置在相对于所述活塞的中心对称的位置处，所述前主弹簧的一端被所述支撑件活塞的一个表面支撑；

一个后主弹簧，该后主弹簧的一端被所述支撑件活塞的另一个表面支撑；

弹簧导件，被固定到所述支撑件活塞，以在所述前表面上支撑所述后主弹簧的一端。

13.根据权利要求12所述的线性压缩机，其中在所述弹簧导件的背表面上形成凹入部，该凹入部的尺寸足以容纳所述吸入消音器的延伸部。

14.根据权利要求12或13所述的线性压缩机，其中所述吸入消音器的延伸部通过紧固元件被固定到所述支撑件活塞，并且所述弹簧导件通过另一紧固元件被固定到所述支撑件活塞。

15.根据权利要求14所述的线性压缩机，其中用于固定所述吸入消音器的一个紧固元件和用于固定所述弹簧导件的另一个紧固元件被设置在不同的位置。

16.根据权利要求12到15的任一项权利要求所述的线性压缩机，其中所述吸入消音器连接所述活塞和所述支撑件活塞至少之一，并且该吸入消音器穿过所述弹簧导件。

17.根据权利要求12到16的任一项权利要求所述的线性压缩机，还包括后盖，用于支撑所述后主弹簧的另一端。

18.根据权利要求12到17的任一项权利要求所述的线性压缩机，还包括定子盖，用于支撑所述外部定子的一端和所述前主弹簧的另一端。