JP4430348B2 - 往復動式圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復動式圧縮機に係るもので、詳しくは、作動(運転)中、吸入過熱による吸入損失を最小化するように、冷媒ガスの吸入構造を改善した往復動式圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、冷凍サイクル装置を構成する圧縮機は、増発器から流入する低温低圧状態の冷媒ガスを圧縮して高温・高圧状態で吐出する機器である。
圧縮機は、流体を圧縮する方式によって回転式圧縮機、往復動式圧縮機、スクロール圧縮機等に分類することができる。
【0003】
特に、往復動式圧縮機は、ピストンが直線状に動きながら流体を吸入・圧縮するものである。往復動式圧縮機は、駆動モータの回転運動をピストンの往復運動に転換して流体を吸入・圧縮する方式と、駆動モータが直線往復動しながらピストンを往復運動させて流体を吸入圧縮する方式とに大別できる。
【0004】
図8は、従来の往復動式圧縮機の内部を示す縦断面図である。
同図に示すように、従来の往復動式圧縮機は、ガス吸入管SPとガス吐出管DPとを有するケース10と、ケース10の内部前後に設置される前後方フレーム21、22、該前後方フレーム21、22の中間に設置される中間フレーム23を具備するフレームユニット20と、駆動力を発生させることができるように中間フレーム23と後方フレーム22との間に設置される往復動式モータ30と、前方フレーム21の中心に設置されるシリンダ40、往復動式モータ30の駆動力によりシリンダ40内へと直線往復動するピストン50、シリンダ40の前面に設置されてその内部に圧縮室Pを形成する吐出カバー61、吐出カバー61の内部に位置されて圧縮室Pを選択的に開閉する吐出バルブ62、吐出バルブ62を付勢するバルブスプリング63、ピストン50の前面に係合し、該ピストン50の内部に形成されたガス吸入流路Fを選択的に開閉する吸入バルブ64を具備する圧縮ユニット70と、ピストン50に弾性力を提供するように前方フレーム20と中間フレーム23との間に設置されたスプリングユニット80とを具備する。
【0005】
往復動式モータ30は、中間フレーム23と後方フレーム22との間に固定される外側固定子31と、外側固定子31の内側にに所定間隔をおいて挿入される内側固定子32と、外側固定子31と内側固定子32との間に直線往復動可能に設置されピストン50に連結される可動子33とからなる。
【0006】
従来の往復動式圧縮機では、ガス吸入管SPが後方フレーム22側に設置されて、ガス吐出管DPが前方フレーム21側に設置される。運転中に発生する吸入騷音を除去するために、後方フレーム22側に吸入消音器Mが設置されている。
【0007】
以下、従来の往復動式圧縮機の作用を説明する。
往復動式モータ30に電源が印加されると、外側固定子31および内側固定子32に形成された磁束によって可動子33が直線往復動する。
この時、可動子33に連結されたピストン50は、シリンダ40の貫通穴41内へと直線往復動する。
【0008】
これと同時に、ケース10のガス吸入管SPを通ってガスが流入されるが、このように流入されたガスは、圧縮ユニット70の動作によって圧縮室Pに吸入された後、ガス吐出管DPを経て吐出され、この過程が繰り返される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、従来の往復動式圧縮機では、ガス吸入管SPから流入された冷媒ガスが往復動式モータ30を通過した後、ピストン50の吸入流路Fを経て圧縮室Pに吸入されるが、圧縮室Pに吸入されたガスが吐出管DPで吐出される運転の過程で往復動式モータ50の発熱によって吸入損失が発生する。このような往復動式モータ50の吸入過熱による吸入損失は、圧縮機の性能劣化させる最も主要な要因となっている。
【0010】
また、従来の往復動式圧縮機には、運転中に発生する吸入騷音を除去するために後方フレーム22に吸入消音器Mが設置されているが、ピストン50の往復運動によって発生する吸音騷音が、ガス吸入管DPを通じて圧縮機の外部へ直ちに漏れるので、吸音効果が低減するとともに、圧縮機の全長または、高さが大きくなるという問題がある。
【0011】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、冷媒ガスの吸入構造を改善して運転中往復動式モータの過熱による吸入損失を防止できる往復動式圧縮機を提供することを目的とする。
【0012】
また、本発明は、シリンダの外周面に冷媒ガス吸音部材を設置して運転中に発生する吸入騷音を減らすことのできる往復動式圧縮機を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る往復動式圧縮機は、ガス吸入管とガス吐出管を有するケースと、前記ケース内部に設置されたフレームユニットと、前記フレームユニットに設置され、その外側面に外周面に沿って多数のスロットが長手方向に形成されたシリンダ、前記シリンダ内へ直線往復動できるように前記往復動式モータに連結され、その外側面には、前記スロットと連通する通孔が複数形成されたピストン、一方は、前記スロットと連通し、他方は、前記ガス吸入管と連通するように前記シリンダの外周面に設置されるガス吸音部材、前記シリンダの全面に設置されてその内部に圧縮室を形成し、前記吐出管と連通する吐出カバー、前記吐出カバーの内部に位置されて前記圧縮室を選択的に開閉する吐出バルブ、前記吐出バルブを弾力的に支持するバルブスプリング、前記ピストンの前面に係合し、そのピストンの内部に形成されたガス吸入流路を選択的に開閉する吸入バルブを具備する圧縮ユニットと、前記ピストンに弾性力を提供するように前記フレームユニットに設置されたスプリングユニットとを具備する。
【0014】
ガス吸入管とガス吐出管とを有するケースと、前記ケースの内部に設置されたフレームユニットと、前記フレームユニットに設置されてその外側面に外周面に沿って多数のスロットが長手方向に形成されたシリンダと、前記シリンダの中へ直線往復動できるように往復動式モータに連結され、その外側面には、前記スロットと連通する通孔が複数形成されたピストンを具備する圧縮ユニットとを具備する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施の形態による復動式圧縮機を詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施の形態による往復動式圧縮機におけるガス吸入運転を示す縦断面図であり、図2は、本発明の一実施の形態による往復動式圧縮機におけるガス吐出運転を示す縦断面図であり、図3は、本発明の一実施の形態による往復動式圧縮機におけるガスの流れを示す縦断面図であり、図4は、本発明のシリンダとピストンの係合を示す分解斜視図であり、図5は、本発明のスロットと通孔の位置を示す平面図であり、図6は、図2のA−A線断面図である。
【0016】
図示するように、本発明の一実施の形態による往復動式圧縮機は、ガス吸入管SPとガス吐出管DPとを有するケース110と、ケース110内部前後に設置される前後方フレーム121、123、その前後方フレーム121、123の中間に設置される中間フレーム122を具備するフレームユニット120と、駆動力を発生させることができるように中間フレーム122と後方フレーム123との間に設置されるモータ130と、前方フレーム121の中心に設置され、その外側面に外周面に沿って多数のスロット141aが長手方向に形成されたシリンダ141、シリンダ141内へと直線往復動できるように往復動式モータ130に連結され、その外側面には、スロット141aと連通する通孔142aが複数形成されたピストン142、一方には、スロット141aと連通され、他側は、ガス吸入管SPと連通するようにシリンダ141の外周面に設置されるガス吸音部材143、シリンダ60の全面に設置されてその内部に圧縮室Pを形成してガス吐出管DPと連通する吐出カバー144、吐出カバー144の内部に位置され、圧縮室Pを選択的に開閉する吐出バルブ145、吐出バルブ145を付勢するバルブスプリング146、ピストン142の前面に係合されて、そのピストン142の内部に形成されたガス吸入流路Fを選択的に開閉する吸入バルブ147を具備する圧縮ユニット140と、ピストン142に弾性力を提供できるように前方フレーム121と中間フレーム122との間に設置されたスプリングユニット150とを含む。
【0017】
より詳しくは、フレームユニット120は、ケース110内部の前面に設置される前方フレーム121とケース110内部後面に設置される後方フレーム123と前後方フレーム121、123との間に設置される中間フレーム122からなる。
【0018】
往復動式モータ130は、中間フレーム122と後方フレーム123との間に設けられ、駆動力を発生する。
往復動式モータ130は、中間フレーム122と後方フレーム123との間に固定される外側固定子131と、外側固定子131の中に所定間隔をおいて挿入される内側固定子132と、外側固定子131と内側固定子132との間に直線往復動自在に設けられ、ピストン142に連結される可動子133とを具備している。
【0019】
圧縮ユニット140は、ガス吸入管SPを介してガスを吸入・圧縮して、ガス吐出管DPを経て吐出するものであり、その構成は、次の通りである。
まず、シリンダ141は、前方フレーム121の中心に嵌合され、シリンダ141の外側面には、その外周面に沿って多数のスロット141aが長手方向に形成される。
【0020】
ピストン142の一方は、往復動式モータ130に固定され、ピストン142の他方は、シリンダ141内へ直線往復動するように構成される。
シリンダ141に接するピストン142の外側面には、その外周面に沿ってスロット141aと連通する通孔142aが複数形成される。
【0021】
通孔142aは、ピストン142の直線往復運動中にも常にスロット141a内に位置される。すなわち、ピストン142は、シリンダ141の内部を直線往復動しながらガスを吸入及び圧縮するが、この時ピストン142は、通孔142aとスロット141aが常に連通された状態を維持する範囲内で移動する。
【0022】
ピストン142がガス吸入運転をする時に、ガス吸入管SPを通じてガス吸音部材143の内に流入されたガスは、スロット141aと通孔142aを経てピストン142の内部に流入されるが、このように流入したガスは、ガス吸入路Fを経て圧縮室Pに流入される。
【0023】
この時、スロット141aと通孔142aとを流れるガスの進行方向は、ピストン142の往復運動方向と交差することにより運転中に発生する吸音騷音が少なくなる。
【0024】
また、ガス吸音部材143は、シリンダ141の外周面を覆い、気密になり、前方フレーム121に固定される。
ガス吸音部材143の内周面側は、スロット141aと連通するように形成され、該外周面側は、ガス吸入管SPと連通するように構成される。
【0025】
ガス吸音部材143は、内側ハウジング143aとそれに係合する外側ハウジング143bで構成される。
ガス吸音部材143の内部には、共鳴空間Vが形成されるが、ガス吸入管SPを通じてガス吸音部材143の共鳴空間Vに流入されたガスは、スロット141aと通孔142aとを経てピストン142のガス吸入流路Fに流れ込む。
【0026】
ガス吸音部材143の外郭の四つの角には、前方スプリング152が通過するようにスプリング装着用の溝143cが形けられる。
吐出カバー144は、シリンダ141の前方に設置され、その内部に圧縮室Pを形成して吐出管DPに連通するように構成される。
【0027】
吐出バルブ145は、吐出カバー144の内部に位置すると同時に、シリンダ141の全面に固定される。吐出バルブ145は、ピストン142の圧縮時にのみ開放され、圧縮室P内のガスを吐出する。
【0028】
バルブスプリング146は、吐出バルブ145を付勢し、吸入バルブ147は、ピストン142の前面に係合し、そのピストン142の内部に形成されたガス吸入流路Fを選択的に開閉するように構成される。
【0029】
ピストン142に弾性力を提供するように前方フレーム121と中間フレーム122との間には、スプリングユニット150が設置される。
以下、のような本発明の一実施例による往復動式圧縮機の作用効果について説明する。
【0030】
まず、往復動式圧縮機の動作を説明すると、往復動式モータ130に電源が印加されると外側固定子131および内側固定子132とに形成された磁束によって可動子134が直線往復動する。
【0031】
この時、可動子133に連結されたピストン142は、シリンダ141内を直線往復動しながらガスを吸入・吐出する。
図1に示すように、ガス吸入運転時には、ピストン142が後退して下賜点に達する時、(ピストンが圧縮室を完全に膨脹させた時)まで、ガスは、ケース110のガス吸入管SPを通じてガス吸音部材143の共鳴空間Vに流入される。このように流入されたガスは、さらにスロット141aと通孔142aとを経てピストン142のガス吸入流路F及び吸入バルブ147を通じて圧縮室Pに流入される。
【0032】
図2に示すように、ガス圧縮及び吐出運転時には、ピストン142が前進して上死点に達した時(ピストンが圧縮室を完全に圧縮させた時)まで、圧縮されたガスは、圧縮室Pの吐出バルブ145及び吐出管DPを通じて吐出される。
【0033】
従来とは違って本発明では、ガスを吸入する際、往復動式モータを経由せずに迂回してシリンダ142の外周に設置されたガス吸音部材143を通じてガスを吸入するため、往復動式モータ130による吸入過熱を效果的に防止することができる。
【0034】
また、本発明では、シリンダ142の外周面にガス吸音部材143が設置されるが、そのガス吸音部材143から流出するガスの流れがピストン142の運動方向と直交する構造となっていることにより、運転中に発生する吸音騷音及び振動がケース10の外部に直ちに伝えられず、共鳴空間Vに流入されながら、ヘルムホルツ(Helmholtz)効果によってその大半が消滅される。
【0035】
一方、図7は、本発明の他の実施例に係る往復動式圧縮機を示す縦断面図である。
図7に示すように、ガス吸音部材143を設置しなくてもガス吸入管SPを通じてケース110内部に流入されたガスは、スロット141a、通孔142aおよび吸入流路Fを経て圧縮室Pに吸入された後、ピストン142により圧縮されガス吐出管DPを通じて排出され、そしてこの一連の過程を繰り返す。
【0036】
一方、図示していないが、振動を減殺する役割をするループパイプを用いてガス吸音部材160とガス吸入管SPとを連結する場合には、残余騷音と振動をもうより一層顕著に低減可能となる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる往復動式圧縮機によれば、圧縮機の側面からガスを吸入し、その吸入ガスをガス吸音部材中へ誘導する構造となっており、往復動式モータによって発生する吸入過熱による吸入損失を防止して、吸入騷音及び振動を最小化して圧縮機を小型化し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による往復動式圧縮機におけるガス吸入運転を示す縦断面図である。
【図2】本発明の一実施例による往復動式圧縮機におけるガス吐出運転を示す縦断面図である。
【図3】本発明の一実施例による往復動式圧縮機におけるガスの流れを示す縦断面図である。
【図4】本発明のシリンダとピストンの係合を示す分解斜視図である。
【図5】本発明のスロットと通孔の位置を示す平面図である。
【図6】図2のA−A線矢視断面図である。
【図7】本発明の他の実施例による往復動式圧縮機を示す縦断面図である。
【図8】従来の往復動式圧縮機の内部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
110…ケース
120…フレームユニット
121…前方フレーム
122…中間フレーム
123…後方フレーム
130…往復動式モータ
141…シリンダ
141a…スロット
142a…通孔
142…ピストン
143…ガス吸音部材
144…吐出カバー
145…吐出バルブ
146…バルブスプリング
147…吸入バルブ
150…スプリングユニット
P…圧縮室
SP…ガス吸入管
DP…ガス吐出管
Claims (5)
- ガス吸入管とガス吐出管とを有するケースと、
前記ケースの内部に設置されたフレームユニットと、
前記フレームユニットに設置され、可動子が外側固定子と内側固定子との間に往復運動自在に設けられる往復動式モータと、
前記フレームユニットに固定設置されるシリンダと、前記往復動式モータの可動子に結合されて前記シリンダ内で往復運動し、内部に吸入流路が運動方向に貫通形成されるピストンと、前記ピストンの先端面に設置されて前記吸入流路を開閉する吸入バルブと、前記シリンダの先端面に設置されて圧縮室を開閉する吐出バルブとを具備する圧縮ユニットと、
前記フレームユニットと前記ピストンとの間に設置され、前記ピストンに弾性力を提供するスプリングユニットと、を含み、
前記シリンダには、複数のスロットが貫通形成され、前記ピストンには、前記スロットと連通する通孔が複数形成され、
前記シリンダの外周面には、前記シリンダのスロットを収容するように共鳴空間を有するガス吸音部材が設置され、前記ガス吸音部材の共鳴空間には、前記ガス吸入管が直接連通するように結合される往復動式圧縮機。 - 前記通孔は、前記ピストンの直線往復運動中、常に前記スロット内に位置されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧縮機。
- 前記スロットは、前記ピストンの運動方向に長く形成されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧縮機。
- 前記ガス吸音部材の外周には、前記スプリングユニットを装着するための複数のスプリング装着用の溝が円周方向に所定の間隔をおいて屈曲形成されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧縮機。
- 前記往復動式モータは、前記外側固定子及び前記内側固定子が前記フレームユニットの中間フレームと後方フレームとの間に固定され、
前記圧縮ユニットのシリンダは、前記フレームユニットの前方フレームに固定され、
前記ガス吸音部材は、前記往復動式モータの外郭に位置するように、前記前方フレームに固定されることを特徴とする請求項1に記載の往復動式圧縮機。
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