專利名稱：直線壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直線(線性)壓縮機用來使一個配裝在汽缸內的活塞被直線電動機來回驅動，從而將氣體吸入、壓縮并排放。
在制冷循環(huán)中，HCFC致冷劑如R22為穩(wěn)定的化合物并能分解臭氧層。近年來HFC致冷劑開始被用來作為HCFC致冷劑的替代品，但這種HFC致冷劑的性質為容易使地球變暖。因此，開始研究采用HC致冷劑，該致冷劑不會分解臭氧層或大量影響地球變暖。只是由于這種HC致冷劑是易燃的，必須防止爆炸或點燃以確保安全。為此目的，需要使該致冷劑的使用量盡可能地減少。在另一方面，HC致冷劑本身并無潤滑能力并且容易熔化在潤滑劑內。為此理由，當采用HC致冷劑時需要使用無油壓縮機。在直線壓縮機中，人們知道如果垂直施加在活塞軸線上的載荷較小并且滑動表面的壓力較小，那么與往復式壓縮機旋轉壓縮機、和渦卷壓縮機相比，實現(xiàn)無油就較容易。
但在直線壓縮機中，在汽缸和活塞之間的滑動表面的滑動程度也會影響到直線壓縮機的效率和耐用性。因此需要相當復雜的設施來構造無油直線壓縮機。
例如，美國專利5920133曾公開一種Stirling發(fā)動機，其中有一對葉片彈簧被設置在直線電動機的兩端，有一活塞可滑動地被葉片彈簧支承著。采用這種結構，即使用直線電動機產(chǎn)生的磁場吸引力將使活塞傾斜的力施加在活塞上，活塞也不容易在其直徑方向上位移。
但這種結構的問題是，由于活塞被設置在一對彈簧件的外側，構成直線電動機的移動件在其軸向上就比較長，并且很難縮小直線電動機的尺寸。
在另一方面，為了縮短軸向尺寸，在有的直線電動機中就形成一個壓縮室而將彈簧件只是設置在壓縮室的兩側并利用直線電動機的內部空間。
但采用這種結構，由于活塞只是被壓縮室兩側的彈簧件支承著，活塞在其直徑方向上的位移頗大，并且施加在活塞和汽缸的滑動表面上的壓力也增加。另外還有一個問題是，由于壓縮室設在直線電動機的附近，壓縮室容易接受直線電動機的熱。
有鑒于上述情況，本發(fā)明的一個目的是要提供一種高效的直線壓縮機，其中即使壓縮室的形成是利用直線電動機的內部空間來縮減其尺寸，也能減少從直線電動機傳到壓縮室的熱量，因為在直線電動機和形成壓縮室的汽缸之間存在著空間。
另外，本發(fā)明的另一個目的是要提供一種直線壓縮機，其中即使將直線電動機產(chǎn)生的磁場吸引力施加在活塞上，也可防止活塞和汽缸的滑動表面上的壓力增加，并且用設在直線電動機兩端的彈簧件通過連接件來支承活塞的兩端使直線壓縮機能夠縮小尺寸。
為了達到上述目的，按照本發(fā)明第一方面所提供的直線壓縮機包括一個具有法蘭和圓筒形部的汽缸被一支承機構支承在氣密容器內，一個沿著軸向可移動地支承在圓筒形部內的活塞，一個將軸向力施加給活塞的彈簧件，和一個直線電動機，其定子固定在汽缸的法蘭上并設置在圓筒形部外周的周圍，其移動件則與活塞連接，其時在定子和圓筒形部之間形成一個空間。
就第一方面言，由于在定子和圓筒形部之間存在著空間，因此從直線電動機發(fā)出的熱不容易傳到汽缸壓縮室內的致冷劑上，從而可減少直線壓縮機的受熱損失并提高其效率。
按照本發(fā)明的第二方面，在第一方面的直線壓縮機中，直線壓縮機還具有一條連通路徑使空間與汽缸和直線電動機的外周區(qū)域互相連通。
就第二方面言，由于空間內的致冷劑可對流而不會被沉淀，受熱損失可進一步減少。
按照本發(fā)明的第三方面，在第二方面的直線壓縮機中，連通路徑是在法蘭內制出的。就第三方面言，在空間內的高溫的致冷劑能有效地被排放到汽缸和直線電動機的外周區(qū)域內，因此，受熱損失能被降低。
按照本發(fā)明的第四方面提供的直線壓縮機包括一個具有法蘭和圓筒形部的汽缸被一支承機構支承在氣密容器內，一個沿著軸向可移動地支承在圓筒形部內的活塞，一個直線電動機，其定子固定在汽缸的法蘭上并設置在圓筒形部外周的周圍，其移動件則與活塞連接，以及一對分別設置在直線電動機兩端附近并將軸向力施加給活塞的彈簧件，其時在定子和圓筒形部之間形成一個空間并有一個使移動件和彈簧件更接近法蘭的連通件設置在空間內。采用這種配置，從直線電動機發(fā)出的熱就不容易傳到汽缸壓縮室內的致冷劑內，從而與第一實施例相比，直線壓縮機的尺寸能縮小。
按照本發(fā)明的第五方面，在第一或第四方面的直線壓縮機中，彈簧件為一基本上成C形的板，該板被這樣設置使從該板一端到一虛中心的距離不同于從該板另一端到虛中心的距離。當彈簧件用壓力機成形時，如果彈簧件被整體制成復雜的形狀，就必須把彈性部之間的多余部分沖去。但若將彈簧件的彈性部劃分成基本上為C形的板然后將這些板組合起來時，就不再需要沖去彈性部之間的多余部分，彈性部的每一塊板的寬度便可相應地增加。采用這種設計，能夠提高彈簧件的強度。
按照本發(fā)明的第六方面，所有C形板被組合起來。這樣彈性部的每一塊板的寬度可相應地增加。
按照本發(fā)明的第七方面，在第五方面的直線壓縮機中，C形板的較接近虛中心的一端被固定在移動件上，而C形板的另一端被固定在定子上。因此，彈性部的寬度能被增加。
按照本發(fā)明的第八方面，在第四方面的直線壓縮機中，一對彈簧件包括多個彈性部從一中心沿圓周方向螺旋地延伸出來，并且一對彈簧件被這樣設置和固定使各彈性部從中心向外延伸的方向各不相同。采用這種配置，一對彈簧件的直徑位移力的方向不會互相重合，因此結合在一起的彈簧件的直徑上的位移能被減少，從而在活塞的外周面和汽缸的內周面之間的滑動表面的壓力能進一步被降低。因此，直線壓縮機的機械損失可被降低，效率可被提高，可靠性也被提高。
按照本發(fā)明的第九方面，在第四方面的直線壓縮機中，連接件由非磁性材料制成。因此，即使連接件在直線電動機附近的泄漏磁場內來回移動，鐵芯損失如渦流不會產(chǎn)生，這能有助于直線壓縮機效率的提高。
按照本發(fā)明的第十方面，在第四方面的直線壓縮機中，連接件沿其移動方向設有多條狹長的槽。因此，即使連接件在直線電動機附近的泄漏磁場內來回移動，鐵芯損失如渦流不會產(chǎn)生，這能有助于直線壓縮機效率的提高。
圖1為示出本發(fā)明一個實施例的直線壓縮機的整個結構的剖視圖；圖2為示出本發(fā)明另一實施例的直線壓縮機的整個結構的剖視圖；圖3為本發(fā)明實施例的連接件的側視圖；圖4為本發(fā)明實施例的彈簧件的平面圖；圖5和6分別為在圖4中沿A-A線和B-B線切開時的剖視圖，其中示出當圖4中所示彈簧件被圖1中所示實施例的彈簧件270替代時按照另一個實施例的直線壓縮機的整個結構；圖7和8分別為在圖4中沿A-A線和B-B線切開時的剖視圖，其中示出當圖4中所示彈簧件被圖2中所示實施例的彈簧件440a和440b替代時按照另一個實施例的直線壓縮機的整個結構；圖9為示出本發(fā)明的實施例的彈簧件的放樣平面圖。
現(xiàn)在根據(jù)


本發(fā)明的直線壓縮機的一個實施例，請看圖1。
首先說明這個實施例的直線壓縮機的整個結構。它主要具有一個由支承機構292支承在氣密容器295內的汽缸200，一個沿著汽缸200的軸向可滑動地被支承著的活塞220，一個將軸向力施加給活塞220的彈簧件270，一個直線電動機，其定子260固定在汽缸200上，其移動件250則支承在定子260內制出的往復路徑內而可往復移動，有一個桿狀件230連接到活塞220上，和一個頭蓋290，其上設有吸入閥和排出閥以資將致冷劑吸入及從汽缸200和活塞220構成的壓縮室210內排出。桿狀件230的一端被連接到彈簧件270上，移動件250也被連接到彈簧件270上?；钊?20被設置在直線電動機240的內部空間內，在那里構成壓縮室，從而可縮小直線壓縮機的尺寸。
氣密容器295為一可容納直線壓縮機主要構件的容器。致冷劑從一吸入管(未示出)供到這容器內并被引入到頭蓋290的吸入側。壓縮后的致冷劑從與氣密容器295外面連通的排出管(未示出)排出。
支承機構292具有一個固定在氣密容器295上的彈簧支承板294和多個裝在該板上用來支承汽缸200的螺旋彈簧293，其作用是防止振動從汽缸200傳到氣密容器295上。
汽缸200包括一個具有平整表面的法蘭201。螺旋彈簧293對接在法蘭201上。汽缸200與從法蘭201的中心向另一端(在圖中為向上)突起的圓筒形部202制成一體。圓筒形部202的內周表面被制成一個活塞220對接在其上而滑動的表面200d?；钊?20具有一個圓筒形體可滑動地被汽缸200的滑動表面支承著。
彈簧件270為一板狀件。當該板狀件的周邊被固定時，其從周邊到中心的部分被彈性地變形。
桿狀件230為一細長的桿狀件，其一端被連接在活塞220上，另一端則被固定在彈簧件270的中心。在本實施例中，這個另一端用螺栓231被連接到一個可拆卸的結構上。
直線電動機240具有移動件250和定子260。定子260具有內軛261和外軛262。內軛261具有一個圓筒形體，該體被設置得離開汽缸200的圓筒形部的外周一個預定的距離并被固定在法蘭201上。采用這種配置，可在汽缸200的縱長方向上在圓筒形部202和內軛261之間形成一個空間280。在法蘭201內制有一條連通路徑使汽缸200的外周區(qū)域和直線電動機240和空間280互相連通。線圈241被容納在內軛261內并被連接到電源(未示出)上。在另一方面，外軛262具有一個覆蓋內軛261的圓筒形體并被固定在汽缸200的法蘭201上。順便說說，在外軛262的內周表面和內軛261的外周表面之間制有一條只占很少空間的往復移動路徑。另外，在這個實施例中，彈簧件270的周邊被支承并固定在外軛262上。
直線電動機240的移動件250具有一個永久磁鐵251和一個用來保持它的圓筒形保持件252。這個保持件252被容納在往復移動路徑242內可在其內往復移動，并具有一個固定永久磁鐵251用的周邊252a和一個成為一體連接在周邊252a上的圓盤252b。圓盤252b的中心被固定在彈簧件270的中心。永久磁鐵251被設置在與線圈241相對的位置上。在永久磁鐵251和線圈241之間形成一個細小的間隙。內軛261和外軛262被同心地設置使該細小間隙在整個圓周區(qū)域內保持均勻。
頭蓋290通過一塊閥板291被固定到汽缸200的法蘭201的端表面?zhèn)壬?。吸入閥(未示出)、排出閥(未示出)和能與壓縮室210連通的類似物都被裝配在閥板291內，這些閥門被連接到設在頭蓋290內的吸入側空間(未示出)和排出側空間內。
其次，說明具有上述結構的直線壓縮機的操作。首先，如果內軛261的線圈241被供電，那么按照Fleming的左手定則會產(chǎn)生與電流成正比的磁力成為在移動件250和永久磁鐵251之間的推力，這個推力驅動移動件250使它在軸向上移動。由于移動件250的圓筒形保持件252與桿狀件230一同被連接到彈簧件270上，致使活塞220移動。線圈241被正弦波的電流供電，因此直線電動機交替產(chǎn)生在正常方向的推力和在反轉方向的推力，從而使活塞220往復移動。
致冷劑從吸入管被引入到氣密容器295內，引入的致冷劑從頭蓋290的吸入側空間通過裝配在閥板291內的吸入閥進入到壓縮室210內。在那里被活塞220壓縮，然后通過裝配在閥板291內的排出閥和頭蓋290的排出側空間從排放管排出。另外，由往復移動引起的汽缸200的振動可被螺旋彈簧293加以限制。
如上所述，按照本實施例，由于在構成直線電動機240定子260的內軛261和汽缸200的圓筒形部202之間留有空間280，因此，直線電動機240發(fā)出的熱不容易傳到在汽缸200內形成的壓縮室210內的致冷劑上。直線壓縮機的受熱損失可被減少，效率可被提高。另外，由于在汽缸200的法蘭201內設有連通路徑300，在空間280內的致冷劑能夠對流而不會被沉淀，受熱損失還可進一步減少。
現(xiàn)在結合圖2說明本發(fā)明的另一個實施例。圖2為示出本發(fā)明的另一個實施例的直線壓縮機的整個結構的剖視圖，與上一實施例說明的零件相同的零件用相同的標號指出，不再作說明。
彈簧件440a和440b均為板狀件，其周邊440a和440b分別被支承并固定在固定件450(圖2中上面的一個)和460(圖2中下面的一個)上，這兩固定件被設置在構成直線電動機240的外軛262的相對的兩端上。
構成直線電動機240的內軛261具有一個圓筒形體。內軛261與汽缸200的圓筒形部202間隔開一個預定的距離并被固定在固定件460上。采用這種配置，在縱長方向上可形成一個空間470。順便說說，外軛262具有一個圓筒形體覆蓋在內軛261上并被固定在固定件460上。為了在外軛262和內軛261之間形成一個均勻的細小間隙，外軛262和內軛261被同心地設置在固定件460上。
汽缸200的法蘭201被固定并保持在固定件460上。另外，具有一個可滑動地支承著的圓筒形體的活塞220被設置在圓筒形部202的內周部上。
連接件420具有一個圓筒形件402a被接納在空間470內使桿狀件230能在其內往復移動。連接件420的一端(圖2中的上端)被連接到并固定在彈簧件440a的中心部上，而另一端(圖2中的下端)制有一個法蘭420b，彈簧件440b的彈性變形端固定在其上?；钊?20通過桿狀件230固定到并支承在連接件420的中心上。直線電動機240的移動件250和連接件420在其中心部互相連接并固定。在這個實施例中，連接件420的材料為非磁性材料如鋁和不銹鋼。如圖3的側視圖所示，連接件420在其移動方向上設有多條細長的槽421。
如上所述，分別連接著設在直線電動機240兩端附近的彈簧件440a和440b的連接件420連接并支承活塞220。因此，活塞220的兩端是通過連接件420而被支承著，即使有磁場吸引力施加在活塞220上，活塞220的外周表面也不會被推向汽缸200的圓筒形部202的內周表面上，因此，滑動表面上的滑動表面壓力可被降低。采用這種配置，可減少直線電動機的機械損失，提高其效率和可靠性。另外，由于在直線電動機240的內軛261和汽缸200的圓筒形部202之間形成一個縱長空間470，用來將彈簧件440a和440b連接在一起的連接件420可被容納在空間470內，因此，壓縮室210能利用直線電動機240的內部空間構成。采用這種配置，直線壓縮機的尺寸能在第一實施例得到的效果上進一步縮小。
再者，由于設有多條細長槽421的連接件420由非磁性材料制成，因此即使連接件420在直線電動機240附近的泄漏磁場內往復移動，鐵芯損失如渦流也不會產(chǎn)生，這能有助于提高直線壓縮機的效率。
圖4為本發(fā)明另一實施例的彈簧件的平面圖。該彈簧件為兩塊基本上成C形的板500和501結合在一起如同從一虛中心0以圓周的方向螺旋地延伸出來。兩個外周端500a和501a中的一個及兩個內周端500b和501b中的一個被固定到定子上而另外兩端則被固定到往復移動件上使該板500和501能被彈性變形。
當這兩彈簧件用壓力機成形時，如果彈性部被整體制成一個復雜的形狀，那么就必需將彈性部之間的多余部分沖去。但若將彈簧件劃分成基本上為C形的板500和501，然后把這兩板結合起來，那么就不需將彈性部之間的多余部分沖去，而彈性部的每一塊板的寬度能相應地增加。采用這種設計，能夠增加彈簧件的強度。
圖5和6為示出按照本發(fā)明另一實施例的直線壓縮機的整個結構的剖視圖，其中圖4中所示彈簧件被圖1中所示實施例的彈簧件270替代。圖5為圖4中沿A-A線看去的剖視圖，圖6為圖4中沿B-B線看去的剖視圖。
圖7和8為示出按照另一個實施例的直線壓縮機的整個結構的剖視圖，其中圖4中所示彈簧件被圖2中所示實施例的彈簧件440a和440b取代。圖7為圖4中沿A-A線看去的剖視圖，圖8為圖4中沿B-B線看去的剖視圖。
在以上實施例中說明過的相同零件用相同的標號指出，其說明從略。
圖9為按照本發(fā)明另一實施例的彈簧件及其布置。該彈簧件包括彈簧件600a和600b。彈簧件600a包括彈性部601a、602a和603a，它們從中心沿著圓周方向螺旋地延伸出來，被固定在直線電動機610的一端610a；彈簧件600b包括彈性部601b、602b和603b，它們從中心沿著圓周方向螺旋地延伸出來，但延伸的方向與600a不同，并且被固定在直線電動機610的另一端610b。在這個實施例中，600a和600b的彈性部相對于一條垂直軸線而互相對稱。采用這種布置，彈簧件600a和600b的直徑方向位移力不會互相重合，因此，連接在一起的彈簧件600a和600b的直徑上的位移能被減少，從而在活塞外周表面和汽缸內周表面之間的滑動表面壓力能進一步被降低。這樣，直線壓縮機的機械損失可被降低，效率可被提高，并且可靠性也被提高。
這個實施例的彈簧件可使用于圖2所示直線壓縮機的桔構上，但彈簧件600a和600b中只有一個能被使用于圖1所示直線壓縮機的結構上。
按照本發(fā)明，由于在直線電動機和汽缸的圓筒形部之間制有空間，從直線電動機發(fā)出的熱不容易傳到在汽缸內形成的壓縮室內的致冷劑上，因此直線壓縮機的受熱損失可被減少，效率可被提高。
按照本發(fā)明，由于在汽缸的法蘭內制有連通路徑，使致冷劑可以對流而不會被沉淀，因此受熱損失可進一步減少。
另外，按照本發(fā)明，由于將設置在直線電動機兩端附近的彈簧件連接起來的連接件連接并支承著活塞，即使有磁場吸引力施加在活塞上，活塞的外周表面也不會被推向汽缸的圓筒形部的內周表面，因此滑動表面所受到的壓力可被減少。采用這種配置，直線壓縮機的機械損失可被減少，效率可被提高，可靠性可被提高。另外，用來將彈簧件連接在一起的連接件可被容納在直線電動機的定子和汽缸的圓筒形部之間的空間內，因此，壓縮室可利用直線電動機的內部空間構成。采用這種配置，直線壓縮機可進一步縮小尺寸。
另外，按照本發(fā)明，將彈簧件的彈性部劃分成基本上為C形的板，然后將板結合起來使它們如同從一個虛中心沿圓周方向螺旋地延伸出來，這樣在用壓力機成形時，可不需將彈性部之間的多余部分沖去，而彈性部的每一塊板的寬度可在壓力機成形時相應地增加，這樣便能提高彈簧件的強度。
另外，按照本發(fā)明，由于具有多個沿圓周方向螺旋地延伸出來的彈性部的兩個彈簧件的彈性部的延伸方向各不相同，因此，兩個彈簧件的直徑方向位移力不會互相重合，連接起來的彈簧件的直徑上的位移能被減少，在活塞的外周表面和汽缸的內周表面之間的滑動表面壓力能被減少，從而直線電動機的機械損失能被減少，效率能被提高，可靠性也被提高。
另外，按照本發(fā)明，由于連接件由非磁性材料制成或設有多條細長槽，即使連接件在直線電動機附近的泄漏磁場內往復移動，鐵芯損失如渦流也不會產(chǎn)生，這能有助于直線壓縮機效率的提高。
權利要求
1.一種直線壓縮機，包括一個具有法蘭和圓筒形部的汽缸被一支承機構支承在氣密容器內，一個沿著軸向可移動地支承在所說圓筒形部內的活塞，一個將軸向力施加給所說活塞的彈簧件，和一個直線電動機，其定子固定在所說汽缸的法蘭上，并設置在所說圓筒形部外周的周圍，其移動件則與所說活塞連接，其中在所說定子和所說圓筒形部之間形成一個空間。
2.權利要求1的直線壓縮機，還具有一條連通路徑使所說空間與所說汽缸和所說直線電動機的外周區(qū)域互相連通。
3.權利要求2的直線壓縮機，其中所說連通路徑是在所說法蘭內制出的。
4.一種直線壓縮機，包括一個具有法蘭和圓筒形部的汽缸，被一支承機構支承在氣密容器內，一個沿著軸向可移動地支承在所說圓筒形部內的活塞，一個直線電動機，其定子固定在所說汽缸的法蘭上并設置在所說圓筒形部外周的周圍，其移動件則與所說活塞連接，以及一對分別設置在所說直線電動機兩端附近并將軸向力施加給所說活塞的彈簧件，其中在所說定子和所說圓筒形部之間形成一個空間，并有一個使所說移動件和彈簧件更接近所說法蘭的連通件設在所說空間內。
5.權利要求1或4的直線壓縮機，其中所說彈簧件包括一基本上成C形的板，所說板被這樣設置使從所說板一端到一虛中心的距離不同于從所說板另一端到所說虛中心的距離。
6.權利要求5的直線壓縮機，其中所說板被組合起來。
7.權利要求5的直線壓縮機，其中所說板的較接近虛中心的一端被固定在所說移動件上，而所說板的另一端被固定在所說定子上。
8.權利要求4的直線壓縮機，其中所說彈簧件包括多個彈性部從一中心沿圓周方向螺旋地延伸出來，并且所說一對彈簧件被這樣設置和固定，使所說各彈性部從中心向外延伸的方向各不相同。
9.權利要求4的直線壓縮機，其中所說連接件由非磁性材料制成。
10.權利要求4的直線壓縮機，其中所說連接件沿著其移動方向設有多條狹長的槽。
全文摘要
直線壓縮機包括一個具有法蘭和圓筒形部的汽缸由一支承機構支承在氣密容器內,一個沿著軸向可移動地支承在圓筒形部內的活塞,一個將軸向力施加給活塞的彈簧件,和一個直線電動機,其定子固定在汽缸的法蘭上并設置在圓筒形部外周的周圍,其移動件則與活塞連接。其時在定子和圓筒形部之間形成一個空間。
文檔編號F04B35/04GK1330223SQ0112162
公開日2002年1月9日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權日2000年6月19日
發(fā)明者河原定夫, 赤澤輝行 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社