JP4109250B2 - 往復動式圧縮機の固定子固定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、往復動式圧縮機に係るものであり、詳しくは、モータの固定子を他部品と堅固に結合させるだけではなく、組立の時に、隣接した他の部品との摩耗及び変形が発生することを防止し得る往復動式圧縮機の固定子固定装置に関するものである。
一般に、圧縮機は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換させて該運動エネルギーにより冷媒を圧縮する。圧縮機は、冷凍サイクルシステムを構成する核心要素であり、冷媒を圧縮する圧縮方法によって回転式圧縮機(rotary compressor)、スクロール圧縮機(scroll compressor)、往復動式圧縮機(reciprocal compressor)等多様な種類がある。
前記往復動式圧縮機は、回転力を発生させる回転モータの回転力を直線往復運動に変換させながらガスを圧縮する方式と、直線往復駆動力を発生させる線形モータ(linear motor)の直線往復駆動力によりガスを圧縮する方式と、に分類される。
前記線形モータを利用する往復動式圧縮機においては、フレームと、電源の供給を受けて直線往復駆動力を発生させる線形モータと、該線形モータの直線往復駆動力の伝達を受けてガスを圧縮する圧縮ユニットと、該圧縮ユニットの動きを共振させる共振ユニットと、ガスの流れを制御するバルブユニットと、を包含して構成されている。
前記線形モータにおいては、外側固定子と、該外側固定子の内部に挿入される内側固定子と、前記外側固定子と内側固定子との間に運動可能に挿入される可動子と、を包含して構成される。
また、前記外側固定子と内側固定子は、夫々円筒状に形成されて、外側固定子と内側固定子は、フラックスの損失を最小化するために所定形状を有する各薄板が円筒状を成すようにその円筒状の中心に向かうように放射状に積層された積層体である。
また、前記外側固定子と内側固定子は、普通のフレームに固定結合される。前記内側固定子は、先ず、所定形状を有する複数個の薄板によりその内周面が円を形成する空き瓶のように放射状に積層されて積層体を構成する。その後、該積層体を構成する複数個の薄板を固定し、該固定された積層体の中央を貫通してフレームやシリンダーの外周面に固定結合されるようになる。このような薄板の固定及び結合過程は、モータの効率に莫大な影響を及ぼす。
特に、線形モータを構成する外側固定子と内側固定子との間隔が線形モータの効率を左右するために、その外側固定子と内側固定子との間の間隔が最小化されるように精密に結合されなければならず、且つ、外側固定子と内側固定子にフラックスが流れるようになる場合には、その積層体を構成する各薄板に力が作用するために、これら各薄板が堅固に固定されていなければならない。若し、外側固定子と内側固定子が堅固に固定されることなく、薄板が結合された状態で離脱される場合、その外側固定子と内側固定子との間に挿入される可動子と衝突するようになり、各部品の破損が誘発されるという不都合な点があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたもので、モータの固定子を他部品と堅固に結合させるだけではなく、組立の時に、隣接した他の部品との摩耗及び変形が発生することを防止し得る往復動式圧縮機の固定子固定装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る往復動圧縮機の固定子固定装置は、ケースの内部に固定設置されるフレームと、該フレームに貫通挿入されて結合されるシリンダーと、該シリンダーの中に挿入されて内部に冷媒を吸入する吸入流路が備えられたピストンと、前記フレームに接触支持される外側固定子と、両側面にリング溝が形成され、複数個の薄板が積層されて円筒状に形成され、前記外側固定子の内径と所定間隔を成すように前記フレーム又はシリンダーの外周面に挿入される内側固定子と、リング形状を有して前記リング溝に挿入される少なくとも一つ以上の固定リングと、を具備する往復動式圧縮機の固定子固定装置において、前記内側固定子は、中央付近に突出形成されて前記フレーム又は前記シリンダーの外周面と密着する少なくとも一つ以上の突出部を有し、前記内側固定子の非突出部と前記内側固定子の内周面に対向する前記フレーム又はシリンダーの外周面との間に遊びを有することを特徴とする。
本発明に係る往復動式圧縮機固定子固定装置においては、中央付近に突出部を形成して内側固定子をシリンダー又はフレームに圧着固定することで、前記内側固定子の両側面に固定リングを圧入する時に、内側固定子の両側内径が狭くなることを防止し得ることができ、内側固定子をシリンダーに圧入する時に、該シリンダーの内径が狭くなってピストンとの摩耗が発生することを防止して圧縮機性能を向上し得るという効果がる。
また、モータを構成する内側固定子の固定作業が簡単になり、構成部品が簡単になることで、組立の生産性を向上し得るという効果がある。
以下、本発明に係る往復動式圧縮機のモータ固定子固定装置に対し、図面を用いて詳細に説明する。
本発明に係る往復動式圧縮機においては、図１に示したように、吸入管１１０及び吐出管１２０が備えられたケーシング１００と、該ケーシング１００の内部に位置するフレームユニット２００と、該フレームユニット２００に装着されて直線往復駆動力を発生させるモータ３００と、該モータ３００の駆動力の伝達を受けてガスを圧縮する圧縮ユニット４００と、前記モータ３００の駆動力を共振させる共振スプリングユニット５００と、を包含して構成されている。
また、前記フレームユニット２００は、前記モータ３００の一方側を支持すると共に内部に前記圧縮ユニット４００が結合される前方フレーム２１０と、該前方フレーム２１０と所定間隔を置いて前記モータ３００の他方側を支持する中間フレーム２２０と、該中間フレーム２２０に結合されて内部に前記共振スプリングユニット５００などが位置する後方フレーム２３０と、を包含して構成される。
また、前記モータ３００は、前記前方フレーム２１０と中間フレーム２３０との間に固定される外側固定子３１０と、該外側固定子３１０内部に所定間隔を置いて挿入される内側固定子３２０と、前記外側固定子３１０と内側固定子３２０との間に運動可能に挿入される可動子３３０と、前記外側固定子３１０の内部に結合される巻線コイル３４０と、を包含して構成される。また、前記可動子３３０は、磁石３３１と該磁石３３１を支持する磁石ホルダー３３２と、を包含して構成される。
また、前記内側固定子３２０は、複数個の薄板(lamination sheet)３２１を円筒形に積層してシリンダー４１０の外周面に挿入され、両側面に設けられたリング溝３２２に環形の固定リング６００を圧入して構成される。
また、前記圧縮ユニット４００は、前記前方フレーム２１０と内側固定子３２０に挿入されて固定結合されるシリンダー４１０と、該シリンダー４１０に運動可能に挿入されて冷媒が圧縮される圧縮室Pを形成して内部に冷媒を吸入する吸入流路１３０が備えられたピストン４２０と、該ピストン４２０のシリンダー４１０側に結合されるバルブシステムと、を包含して構成される。
また、前記共振スプリングユニット５００は、前記可動子３３０とピストン４２０の連結部とを結合するスプリング支持台５１０と、該スプリング支持台５１０を中心に前方側を支持する前方側共振スプリング５２０と、前記スプリング支持台５１０の後方側を支持する後方側共振スプリング５３０と、を包含して構成される。
前記バルブシステムは、前記前方フレーム２１０の一方側に装着されてシリンダーの圧縮室Pを覆蓋する吐出カバー４６０と、該吐出カバー４６０の内部に位置してシリンダー４１０の内部空間(P)を開閉する吐出バルブ４４０と、前記吐出カバー４６０の内部に位置して前記吐出バルブ４４０を支持する吐出スプリング４５０と、前記ピストン４２０の端部に装着されて、前記シリンダーの圧縮室(P）に吸入される冷媒の流れを制御する吸入バルブ４３０と、を包含して構成される。
図面の中で、未設名符号RPはループパイプである。
図２は本発明に係る往復動式圧縮機の内側固定子の挿入過程を示した概略図である。
前記内側固定子３２０は、図２に示したように、中央付近に突出形成されてシリンダー４１０の外周面と密着する少なくとも一つ以上の突出部３２４を包含して構成される。
前記突出部３２４の左右両側の長さ(L)は前記リング溝３２２の幅(L１)と重複しないように、即ち、両側リング溝３２２の間に前記突出部が位置するように形成されることが好ましい。このように構成してリング溝３２２周辺の周辺部３２５が開かれても両側端部にシリンダー４１０との間に余裕間隔(t）が維持されるようにする。
図３は本発明に係る第２実施形態を図示した断面図である。
前記突出部３２４は、図３に示したように、その両側端部から薄板３２１の両側端部まで所定の角度に傾斜するように形成することもできる。
上記のように構成される本発明に係る往復動式圧縮機は次のような作用効果がある。
前記モータ３００の外側固定子３１０に電源が印加されると、該外側固定子３１０と内側固定子３２０との間にフラックスが形成されて可動子３３０とピストン４２０が共にフラックスの方向によって動く。これと同時に、前記ピストン４２０が共振スプリングユニット５００により前記シリンダー４１０の内部で直線に往復運動をしながら該シリンダー４１０の圧縮室(P）に圧力差を発生させることで、冷媒を吸入流路１３０を通して圧縮室(P）に吸入して所定圧力まで圧縮してから吐出させる過程を反復するようになる。
ここで、内側固定子３２０は、上記したように、複数枚の薄板３２１を放射状に積層して、その両側面のリング溝３２２に固定リング６００を圧入して円筒状に製作され、この後、前記前方フレーム２１０に固定したシリンダー４１０の外周面に圧入して固定するようになる。この時、前記内側固定子３２０の内径とシリンダー４１０の外径とが殆ど一致するように製作して前記内側固定子３２０がシリンダー４１０と緊密に結合されながらも前記外側固定子３１０との孔隙を最小に維持して圧縮機性能を向上させることができる。
ここで、前記内側固定子３２０を組立てる時に、その両側面に固定リング６００を圧入することで、前記リング溝３２２の周辺の周辺部３２５が内周面側に開かれて実際の内径が狭くなり、前記シリンダー４１０の外周面に圧入される時に、該シリンダー４１０を押し縮める現象が発生することで、該シリンダー４１０とピストン４２０との間に激しい摩耗が発生する恐れがあった。然し、前記内側固定子３２０の両側端部の付近に余裕間隔(t）を形成してその中央部に前記シリンダー４１０の外周面と接する突出部３２４を形成しており、前記内側固定子３２０の圧入の時に、前記突出部３２４の内周面がシリンダーの外周面に密着しながら緊密に固定される反面、前記固定リング６００の圧入の時に、前記リング溝３２２の周辺の周辺部３２５が内周面側に広げられても前記余裕間隔(t）以上には広げられることはなく、結局、前記内側固定子３２０が適正内径を維持して前記シリンダー４１０を押し縮める現象を未然に防止することができる。
このようにして、内側固定子の両側面に固定リングを圧入する時に、該固定リングにより内側固定子の両側内径が狭くなることを防止して、シリンダーに圧入する時も該シリンダーが適正内径を維持し得ることで、該シリンダーとピストン間の摩耗を未然に防止して圧縮機性能を向上させることができる。
図４は、本発明に係る第３実施形態を図示した断面図である。
これまでの実施形態においては、前記シリンダー４１０に内側固定子３２０が挿入されているが、これと相違して、前記シリンダー４１０の外周面まで拡張形成された前方フレーム２１０に前記内側固定子３２０が挿入されるように構成することができる。
本発明に係る第１実施形態の往復動式圧縮機を図示した断面図である。 図２は本発明に係る往復動式圧縮機の内側固定子の挿入過程を示した概略図である。 図３は本発明に係る第２実施形態を図示した断面図である。 図４は本発明に係る第３実施形態を図示した断面図である。
符号の説明
１００ ケーシング
１３０ 吸入流路
２００ フレームユニット
２１０ 前方フレーム
２２０ 中間フレーム
２３０ 後方フレーム
３００ モータ
３１０ 外側固定子
３２０ 内側固定子
３２１ 薄板
３２２ リング溝
３２４ 突出部
３２５ 周辺部
４００ 圧縮ユニット
４１０ シリンダー
４１１ 傾斜面
４２０ ピストン
５００ 共振スプリングユニット
P 圧縮室
RP ループパイプ

Claims (10)

  1. ケースの内部に固定設置されるフレームと、
    該フレームに貫通挿入されて結合されるシリンダーと、
    該シリンダーの中に挿入されて、内部に冷媒を吸入する吸入流路が備えられたピストンと、
    前記フレームに接触支持される外側固定子と、
    両側面にリング溝が形成され、複数個の薄板が積層されて円筒状に形成され、前記外側固定子の内径と所定間隔を成すように前記シリンダーの外周面に挿入される内側固定子と、
    リング形状を有して前記リング溝に挿入される少なくとも一つ以上の固定リングと、を具備する往復動式圧縮機の固定子固定装置において、
    前記内側固定子は、中央付近に突出形成されて前記シリンダーの外周面と密着する少なくとも一つ以上の突出部を有し、前記内側固定子の非突出部と前記内側固定子の内周面に対向する前記シリンダーの外周面との間に遊びを有することを特徴とする往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  2. 前記突出部は、前記リング溝の間に位置するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  3. 前記突出部は、薄板の内周側の段差となるように形成されることを特徴とする請求項２記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  4. 前記突出部は、その両側端部から前記内側固定子の両側端部まで所定の角度に傾斜するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  5. 前記突出部は、その両側端部から前記内側固定子の両側端部まで所定の角度に傾斜するように形成されたことを特徴とする請求項２記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  6. ケースの内部に固定設置されるフレームと、
    該フレームに貫通挿入されて結合されるシリンダーと、
    該シリンダーの中に挿入されて、内部に冷媒を吸入する吸入流路が備えられたピストンと、
    前記フレームに接触支持される外側固定子と、
    両側面にリング溝が形成され、複数個の薄板が積層されて円筒状に形成され、前記外側固定子の内径と所定間隔を成すように前記フレームの外周面に挿入される内側固定子と、
    リング形状を有して前記リング溝に挿入される少なくとも一つ以上の固定リングと、を具備する往復動式圧縮機の固定子固定装置において、
    前記内側固定子は、中央付近に突出形成されて前記フレームの外周面と密着する少なくとも一つ以上の突出部を有し、前記内側固定子の非突出部と前記内側固定子の内周面に対向する前記フレームの外周面との間に遊びを有することを特徴とする往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  7. 前記突出部は、前記リング溝の間に位置するように形成されたことを特徴とする請求項６記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  8. 前記突出部は、薄板の内周側の段差となるように形成されることを特徴とする請求項７記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  9. 前記突出部は、その両側端部から前記内側固定子の両側端部まで所定の角度に傾斜するように形成されたことを特徴とする請求項６記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
  10. 前記突出部は、その両側端部から前記内側固定子の両側端部まで所定の角度に傾斜するように形成されたことを特徴とする請求項７記載の往復動式圧縮機の固定子固定装置。
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