JP3898644B2 - 往復動式圧縮機のスプリング支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
＜技術分野＞
本発明は、往復動式圧縮機のスプリング支持構造に関し、特に、往復動式モータのアーマチュアを弾力支持する往復動式圧縮機のスプリング支持構造に関する。
【０００２】
＜背景技術＞
一般に、往復動式圧縮機は、ピストンがシリンダーの内部で往復運動をしながらガスを吸入、圧縮して吐出する。図１は従来技術による往復動式圧縮機の一例を示した縦断面図である。
【０００３】
図１に示すように、従来技術による往復動式圧縮機は、吸入管（ＳＰ）及び吐出管（ＤＰ）が連通される密閉容器１０と、密閉容器１０の内部に固定される往復動式モータ２０と、密閉容器１０の内部に設置されてガスを吸入、圧縮して吐出させる圧縮ユニット３０と、往復動式モータ２０及び圧縮ユニット３０を支持するフレームユニット４０と、往復動式モータ２０のアーマチュアを運動方向に弾性支持して共振を誘導するスプリングユニット５０とを具備している。
【０００４】
往復動式モータ２０は、インナーステータ(inner stator)２１Ａ及びアウターステータ(outer stator)２１Ｂで形成されたステータ２１と、インナーステータ２１Ａとアウターステータ２１Ｂ間の空隙(air gap)に介在されて、後述するピストン３１と一緒に往復運動をするアーマチュア２２とを具備している。
【０００５】
圧縮ユニット３０は、往復動式モータ２０のマグネット支持部材２２Ａに結合されて共に往復運動をするピストン３１と、該ピストン３１が滑動自在に挿入されるように後述する前方フレーム４１に固定されて、ピストン３１と一緒に圧縮空間を形成するシリンダー３２と、ピストン３１の先方端に装着されて、ピストン３１のガス通口３１ｂを開閉しながらガスの吸入を制限する吸入バルブ３３と、シリンダー３２の先方端面に装着されて圧縮空間を覆うと共に圧縮されたガスの吐出を制限する吐出バルブ組立体３４とを具備している。
【０００６】
フレームユニット４０は、インナーステータ２１Ａ及びアウターステータ２１Ｂの前方側面に接触されて一括的に支持すると共に、シリンダー３２が挿入結合される前方フレーム４１と、アウターステータ２１Ｂの後方側面に接触されて該アウターステータ２１Ｂを支持する中間フレーム４２と、該中間フレーム４２に結合されて後述する後方スプリング５２の後方端を支持する後方フレーム４３とを具備している。
【０００７】
スプリングユニット５０は、アーマチュア２２とピストン３１との結合部の前方面、及びこれに対応される前方フレーム４１の内側面に両方端がそれぞれ支持されてシリンダー３２の外周に挿入される前方スプリング５１と、アーマチュア２２とピストン３１との結合部の後方面、及びこれに対応される後方フレーム４３の前方面に両方端がそれぞれ支持される後方スプリング５２とを具備している。
【０００８】
このような従来技術による往復動式圧縮機は次のように動作される。
即ち、往復動式モータ２０のアウターステータ２１Ｂに電源が印加され、インナーステータ２１Ａとアウターステータ２１Ｂ間にフラックス(flux)が形成されると、インナーステータ２１Ａとアウターステータ２１Ｂ間の空隙に置かれたアーマチュア２２がフラックスの方向に従って動きながら、スプリングユニット５０により持続的に往復運動をするようになり、これと共に、アーマチュア２２に結合されたピストン３１がシリンダー３２の内部で往復運動をしながら圧縮空間の容積が変化して、冷媒ガスが圧縮空間に吸入、圧縮されて吐出される。
【０００９】
冷媒ガスは、ピストンの吸入行程の時、吸入管（ＳＰ）を通して密閉容器１０の内部に吸入された後、ピストン３１のガス流路３１ａ及びガス通口３１ｂを通過して吸入バルブ３３を開放しながらシリンダー３２の圧縮空間に吸入され、ピストンの圧縮行程の時、所定圧力まで圧縮された後、吐出バルブ組立体３４を開放しながら吐出管３４を通して吐出される一連の過程を反復するようになっている。
【００１０】
然し、このような従来技術による往復動式圧縮機では、前方スプリング５１及び後方スプリング５２がアーマチュア２２を間に置いて一直線上に配置されることで、図２に示すように、スプリングの横方向の長さ（Ｌ）は少なくとも前方スプリング５１の長さ（Ｌ１）と後方スプリング５２の長さ（Ｌ２）との合計になるため、圧縮機の横長さが長くなるという問題がある。
【００１１】
前方スプリング５１及び後方スプリング５２はすべて圧縮コイルスプリングであるが、このコイルスプリングは、圧縮引張の時、巻かれた方向によろめきながら半径方向に偏向される性質があり、アーマチュア２２とピストン３１との往復運動の時、これを支持する前方スプリング５１及び後方スプリング５２の特性により、アーマチュア２２とピストン３１とが半径方向に振動することで、全体的な圧縮機の安定性が低下されるという問題がある。
【００１２】
＜発明の開示＞
本発明は、このような従来課題に鑑みてなされたもので、圧縮機の横方向の長さを低減可能な往復動式圧縮機のスプリング支持構造を提供することを目的とする。
【００１３】
圧縮機のアーマチュアとピストンとを両方側で弾力支持するコイルスプリングによる半径方向の振動を低減し、圧縮機の安定性を向上し得る往復動式圧縮機のスプリング支持構造を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明によれば、密閉容器の内部に弾力支持されるフレームユニットと、該フレームユニットに固定される往復動式モータと、該往復動式モータのアーマチュアに結合されるピストン、及びそのピストンが滑動自在に挿入されてフレームユニットに固定されるシリンダーで構成される圧縮ユニットと、前記アーマチュア、或いはピストンに具備されたスプリング支持部により支持されピストンの往復運動を誘導する圧縮コイルスプリングと、を含んで構成された往復動式圧縮機であって、
前記スプリング支持部は、
前記アーマチュアとピストンとの結合部に結合された本体と、前記本体の一側面方向に折れ曲がるように、前記本体の周縁部から外側に延設されて一体に形成される複数の前方支持部と、前記各前方支持部の間にそれぞれ配置され、かつ、前記本体と同一の平面を有するように、前記本体の縁部から延びて一体に形成される複数の後方支持部とを具備し、
前記スプリングが、前記前方支持部の折曲方向と反対方向に延びるように、前記前方支持部の各々の端部に結合され、前記本体の中心周りにたスプリング線を有した圧縮コイルスプリングより成る複数の前方スプリングと、前記前方スプリングとは反対方向に延びるように、その一端において前記後方支持部の各々の先端部分に結合されたスプリング線を有した圧縮コイルスプリングより成る複数の後方スプリングとを具備し、
前記前方スプリングおよび後方スプリングは、前記前方支持部と後方支持部とに結合された端部に隣接する部分において互いに重なり合う区間を有していることを特徴とする往復動式圧縮機のスプリング支持構造が提供される。
【００１５】
＜発明を実施する形態＞
以下、添付図面に示す本発明の実施形態に基づき、本発明に係る往復動式圧縮機のスプリング支持構造を詳細に説明する。
【００１６】
図３、４に示すように、本発明に係る往復動式圧縮機のスプリング支持構造は、往復動式モータ２０のアーマチュア２２と該アーマチュア２２に結合されて共に往復運動をするピストン３１間の結合部（図示せず）に固定されるスプリング支持部１００と、該スプリング支持部１００の両方側にそれぞれ支持されて、アーマチュア２２とピストン３１との往復運動を誘導する複数の前方スプリング５１及び複数の後方スプリングとを具備している。
【００１７】
スプリング支持部１００は、前記結合部に固定される支持部の本体１１０と、該支持部の本体１１０に一体に形成されて、各前方スプリング５１をそれぞれ並列に支持する前方支持部１２０と、それら前方支持部１２０と一緒に支持部の本体１１０に一体に形成されて、各後方スプリング５２をそれぞれ並列に支持する後方支持部１３０とを具備している。
【００１８】
それら前方支持部１２０及び後方支持部１３０は、図５に示すように、支持部の本体１１０を基準として両側面方向に広がり、そのうち、各前方スプリング５１の一方側端と各前方支持部１２０とが結合され、各後方スプリング５２の一方側端と各後方支持部１３０とが結合される。
【００１９】
複数（図面では四つずつ）の前方支持部１２０および後方支持部１３０が周方向に交互に等間隔に配置されており、支持部の本体１１０の中心を基準に直径を挟んで２つの前方支持部１２０が対向配置され、また同様に支持部の本体１１０の中心を基準に直径を挟んで２つの後方支持部１３０が対向配置されている。
【００２０】
また、各前方支持部１２０及び各後方支持部１３０は、図６に示すように、それぞれ側面投影の時、支持部の本体１１０の垂直中心線を基準に約４５゜に折り曲げた傾斜面部１２１、１３１と、該傾斜面部１２１、１３１で再び折り曲げた垂直部１２２、１３２とから形成される。然し、場合によっては、各支持部１２０、１３０は傾斜面部なしに水平部（図示せず）及び垂直部（図示せず）で形成することもできる。
【００２１】
また、図７、８に示すように、各後方支持部２３０は支持部の本体２１０と同一の垂直線上に配列する反面、各前方支持部２２０は、後方側に直角に折り曲げた水平部２２１と、その水平部２２１で再び直角に折り曲げた垂直部２２２とから形成することもできる。もちろん、これとは反対に、各前方支持部２２０を支持部の本体２１０と同一の垂直線上に配列する反面、各後方支持部２３０は直角に折り曲げて形成することもできる。両方とも、スプリング５１、５２の設置空間を勘案したのものである。従って、スプリング５１、５２の設置空間が充分である場合、何れか一つの支持部２２０、２３０を傾斜して折り曲げることもできる。
【００２２】
また、各前方支持部１２０、２２０及び各後方支持部１３０、２３０の支持面（図示せず）には、各前方スプリング５１及び各後方スプリング５２の一方側端を圧入して固定し得るように固定突起１２０ａ、２２０ａ、１３０ａ、２３０ａをそれぞれ形成する。
【００２３】
一方、各前方スプリング５１及び各後方スプリング５２はすべて圧縮コイルスプリングであって、各前方スプリング５１の他方側端はフレームユニット４０のうち、往復動式モータ２０が固定される前方フレーム４１や中間フレーム４２に密着して支持され、各後方スプリング５２の他方側端はフレームユニット４０のうち、往復動式モータ２０の後方側に結合した後方フレーム４３の内側面に密着して支持される。
【００２４】
図９に示すように、各前方スプリング５１において各前方支持部１２０、２２０に固定される一方側端に隣接した部分（図９における前方スプリング５１の右側の端部分）、及び各後方スプリング５２において各後方支持部１３０、２３０に固定される一方側端に隣接した部分（図９における後方スプリング５２の左側の端部分）は、それら各前方支持部１２０と各後方支持部１３０、２３０とを上述したように折り曲げることにより、所定範囲内で重なるように配置される。
【００２５】
また、図１０及び図１１に示すように、前方スプリング５１の各々の端部（ａ）が支持部の本体１１０の中心軸に向かうようにして相互対称となり、かつ、後方スプリング５２の各々の端部（ａ）が支持部の本体１１０の中心軸に向かうようにして相互対称となるように、前方スプリング５１および後方スプリング５２を配置することが好ましい。
図面中従来と同様な部分に対しては同様な符号を付与した。
【００２６】
図中、未説明符号１０は密閉容器、２１Ａ及び２１Ｂはインナーステータ及びアウターステータ、３０は圧縮ユニット、３２はシリンダー、３３は吸入バルブ、３４は吐出バルブ組立体、ＳＰは吸入管、ＤＰは吐出管をそれぞれ示したものである。
【００２７】
このような本発明に係る往復動式圧縮機の一般的な動作は従来と同様である。
即ち、往復動式モータ２０に電源が印加されてステータ２１にフラックスが形成されると、アーマチュア２２がピストン３１と一緒にフラックスの方向に動きながら、スプリングユニット５０により直線状往復運動をするようになり、これと共に、ピストン３１がシリンダー３２の内部で直線状往復運動をしながら、該シリンダー３２の圧縮空間に圧力差が発生され、この圧力差により冷媒ガスがピストン３１のガス流路３１ａを通してシリンダー３２の圧縮空間に吸入、圧縮、及び吐出される一連の過程を反復するようになる。
【００２８】
この時、各前方スプリング５１と各スプリング５２とが周方向に交互に、かつ、前方スプリング５１の後方端が後方スプリング５２の前方端と一部重なるように配置されることで、前方スプリング５１の前方端から後方スプリング５２の後方端までの長さ（Ｌ′）が、図９に示すように、前方スプリング５１の長さ（Ｌ１）と後方スプリング５２の長さ（Ｌ２）との合計より短くなり、よって、圧縮機の横方向の長さが減少されて小型化を図ることができる。
【００２９】
また、各前方スプリング５１及び各後方スプリング５２を等間隔に配置すると共に、前方スプリング５１の各々の端部（ａ）が支持部の本体１１０の中心軸に向かうようにして相互対称となり、かつ、後方スプリング５２の各々の端部（ａ）が支持部の本体１１０の中心軸に向かうようにして相互対称となるように、前方スプリング５１および後方スプリング５２を配置することで、各スプリング５１、５２が圧縮引張する時、何れか一方に偏向されながら半径方向に振動する傾向を相互相殺させることができ、よって、アーマチュア２２とピストン３１との安定的な往復運動が可能になるだけでなく、各スプリング５１、５２が回る時に発生するスプリング５１、５２、スプリング支持部１００、及びフレームユニット４０間の摩滅を抑制し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００３０】
＜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のスプリング支持構造によれば、アーマチュアとピストンとの両方側を弾力支持する複数の前方スプリングと複数の後方スプリングとがある程度重なるようにして並列に配列されることで、スプリングが占有する横方向の長さが減るようになり、圧縮機を小型化し得るという効果を奏する。
【００３１】
複数のスプリング線が対称されるように配列することで、コイルスプリングの特性上発生される偏向性が相殺されるようにし、圧縮機の半径方向の振動を低減すると共に、相対的に硬質であるスプリング支持部の摩滅を防止し、圧縮機の信頼性を向上し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術による往復動式圧縮機の一例を示した縦断面図である。
【図２】 従来技術による往復動式圧縮機のスプリングの全長を示した概略図である。
【図３】 本発明に係る往復動式圧縮機の一例を示した縦断面図である。
【図４】 本発明に係る往復動式圧縮機のスプリングの支持状態を示した縦断面図である。
【図５】 本発明に係る往復動式圧縮機のスプリング支持部の一例を示した斜視図である。
【図６】 図５の矢視線I-Iに沿う本発明の好ましい実施形態による圧縮機の断面図である。
【図７】 本発明に係る往復動式圧縮機のスプリング支持部の変形例を示した斜視図である。
【図８】 図７の矢視線II-IIに沿う本発明の好ましい実施形態による圧縮機の断面図である。
【図９】 本発明に係る往復動式圧縮機のスプリングの全長を示した概略図である。
【図１０】 本発明に係る往復動式圧縮機のスプリング支持部材とスプリングとの相互結合関係を示した平面図である。
【図１１】 図１０の矢視線III-IIIに沿う本発明の好ましい実施形態による圧縮機の断面図である。

Claims (4)

1. 密閉容器の内部に弾力支持されるフレームユニットと、該フレームユニットに固定される往復動式モータと、該往復動式モータのアーマチュアに結合されるピストン、及びそのピストンが滑動自在に挿入されてフレームユニットに固定されるシリンダーで構成される圧縮ユニットと、前記アーマチュア或いはピストンに具備されたスプリング支持部により支持されピストンの往復運動を誘導する圧縮コイルスプリングと、を含んで構成された往復動式圧縮機であって、
   前記スプリング支持部は、
   前記アーマチュアとピストンとの結合部に結合された本体と、
   前記本体の一側面方向に折れ曲がるように、前記本体の周縁部から外側に延設されて一体に形成される複数の前方支持部と、
   前記各前方支持部の間にそれぞれ配置され、かつ、前記本体と同一の平面を有するように、前記本体の縁部から延びて一体に形成される複数の後方支持部とを具備し、
   前記スプリングが、
   前記前方支持部の折曲方向と反対方向に延びるように、前記前方支持部の各々の端部に結合され、前記本体の中心周りに等間隔に配設された複数の前方スプリングと、
   前記前方スプリングとは反対方向に延びるように、その一端において前記後方支持部の各々の先端部分に結合され、前記本体の中心周りに等間隔に配設された複数の後方スプリングとを具備し、
   前記前方スプリングおよび後方スプリングは、前記前方支持部と後方支持部とに結合された端部に隣接する部分において互いに重なり合う区間を有していることを特徴とする往復動式圧縮機のスプリング支持構造。
2. 前記前方スプリングの各々は、スプリング線の端部の位置が前記本体の中心に関して対称となるように配置されており、
   前記後方スプリングの各々は、スプリング線の端部の位置が前記本体の中心に関して対称となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機のスプリング支持構造。
3. 前記前方支持部は、前記本体に関して４５°に傾斜する傾斜部と、該傾斜部から前記本体と平行な垂直部とを有する請求項１に記載の往復動式圧縮機のスプリング支持構造。
4. 前記圧縮コイルスプリングは、４つの前記前方スプリングと、４つの後方スプリングとを具備しており、
   前記４つの前方スプリングにおいて、前記支持部の本体の中心に関して対称位置に配置されている２つの前方スプリングは、そのコイル状のスプリング線が互いに反対向きの巻線方向を有し、
   前記４つの後方スプリングにおいて、前記支持部の本体の中心に関して対称位置に配置されている２つの後方スプリングは、そのコイル状のスプリング線が互いに反対向きの巻線方向を有していることを特徴とする請求項１に記載の往復動式圧縮機のスプリング支持構造。

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