JP3591727B2

JP3591727B2 - 往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置

Info

Publication number: JP3591727B2
Application number: JP2001560017A
Authority: JP
Inventors: オウ，ウォン−シク; パーク，ジュン−シク
Original assignee: エルジーエレクトロニクスインコーポレイテッド
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2001-02-17
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2021-02-17
Also published as: US20020134436A1; BR0107267B1; DE10190607T1; CN1161545C; BR0107267A; CN1363019A; JP2003522907A; DE10190607B4; AU3615001A; US6695596B2; WO2001061192A1

Description

【０００１】
発明の技術分野
本発明は、往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置に係るもので、詳しくは、ガスを吸入させるバルブの応答性に優れると共に、構造を簡単にすることで該構造体からの熱伝逹を最小化して、冷媒の高効率を図り得る、往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置に関するものである。
発明の背景
一般に、圧縮機とは、冷媒ガスなどの流体を圧縮する機器である。このような圧縮機は、動力を発生させる電動機構部と、該電動機構部の駆動力を受けて流体を圧縮する圧縮機構部と、により構成される。前記圧縮機構部は、その形態が多様であるが、通常、シリンダーに挿入されたピストンが前記電動機構部の駆動力を受けて、シリンダー内部で直線往復運動を行いながら流体を吸入し、圧縮して吐出させるようになっていた。
【０００２】
図１は、前記ピストン及び該ピストンに装着された圧縮機の吸入ガスバルブ装置を示したもので、図示されたように、シリンダー１にピストン１０が挿入され、該ピストン１０には、所定直径及び所定長さを有する円筒形のピストン本体部１１が形成され、該ピストン本体部１１の一方側端部には吸入バルブ体２０が装着されるバルブ装着部Ｋが形成され、他方側端部には所定内径及び深さを有するホールＨが形成されている。
また、前記ピストン本体部１１には、所定内径及び深さを有する装着溝１２が形成され、該装着溝１２の底面から上方向（図面を基準にして）の前記ピストン本体部１１の中心部に装着突起部Ｎが多段に突出形成されている。前記ピストン本体部１１の一方側端部は、前記装着溝１２によって前記ピストン１０の円周方向に放射状の所定高さ及び厚さを有する環形の枠部１３が形成され、該枠部１３の内側端部は、前記ピストン１０の中心方向に傾斜された第１バルブシート１４を形成する。そして、前記枠部１３には、前記装着溝１２と連通される複数個の吸入ホール１５が形成されている。
【０００３】
また、前記装着突起部Ｎは、前記装着溝１２の底面から上方側に所定高さに延長形成され、前記装着溝１２の外径よりも小さく該装着溝１２の内径を外径とする第１円形突起１６と、該第１円形突起１６の外径よりも小さい外径及び所定高さを有して該第１円形突起１６の上面に形成される第２円形突起１７と、により構成される。
また、前記第１、第２円形突起１６、１７の中央部には、前記装着突起部Ｎの反対側に形成されたホールＨと連通される貫通孔１８が形成され、また、前記第１、第２円形突起１６、１７の高さは、前記枠部１３の高さよりも低く形成される。また、前記第１円形突起１６の縁は、前記ピストン１０の中心方向に傾いた傾斜面を有するように突出されて、第１円形突起１６の上面と共に第２バルブシート１９を形成する。
【０００４】
また、前記ピストン１０のバルブ装着部Ｋの内部に装着される吸入バルブ体２０は、図面上、所定高さを有し、角部分が存在せずにヘッド部が平たいな面をなす円錐形に形成されている。また、前記円錐形の吸入バルブ体２０の外周面は段差を有するように形成されて、外径の大きい上方側外周面は第１接触面２１を形成し、その下方側に位置される外径の小さい外周面は第２接触面２２を形成し、前記平たい面の面積の小さい下端面は第３接触面２３を形成する。
また、前記吸入バルブ体２０の中心部には軸方向に貫通された貫通孔２４が形成され、前記第３接触面２３の中心部には、前記ピストン１０のバルブ装着部Ｋの第２円形突起１７の外径及び高さに相応する内径及び深さを有する第１挿入溝２５が形成され、前記円錐形の面積の広い底面の中心部には、所定内径及び深さを有する第２挿入溝２６が形成される。このとき、前記第１挿入溝２５の内径は、前記第２挿入溝２６の内径よりも大きく形成され、それら第１、第２挿入溝２５、２６の中心線は、前記貫通孔２４の中心線と同一線上に位置される。
【０００５】
以下、前記ピストン１０に吸入バルブ体２０が装着される過程について説明する。
先ず、前記吸入バルブ体２０の第１挿入溝２５が前記ピストン１０のバルブ装着部Ｋの第２円形突起１７に挿入結合される。このとき、前記吸入バルブ体２０の第３接触面２３及び第２接触面２２の一部が第２バルブシート１９に接触されると共に、第１接触面２１が第１バルブシート１４に接触される。また、前記吸入バルブ体２０の貫通孔２４と、前記ピストン１０の貫通孔１８と、が中心線が一致するように結合される。
そして、一致された前記吸入バルブ体２０の貫通孔２４及び前記ピストン１０の貫通孔１８の内部に、所定長さを有し、両方端にヘッド部３１が結合された結合ガイド棒３０が締結され、該結合ガイド棒３０の一方側に結合された前記ヘッド部３１は、前記吸入バルブ体２０の第２挿入溝２６内に位置され、このとき、前記ヘッド部３１の高さは前記第２挿入溝２６の深さよりも低く、その外径は前記第２挿入溝２６の内径よりも小さく形成される。また、前記ガイド棒３０の他方側に形成されたヘッド部３１’は、前記ピストン本体部１１の下方端に形成されたホールＨの内部に位置される。従って、前記吸入バルブ体２０は、前記結合ガイド棒３０が締結された状態で上下運動可能になる。
【０００６】
以下、このように構成された従来往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の動作について説明する。
吸入バルブ体２０の開閉は、全て該吸入バルブ体２０の両方側の圧力差及びピストン１０の運動による慣性力によって行われ、先ず、図２に示したように、前記ピストン１０が駆動力を受けて上死点から下死点に、即ち、ａ方向に移動すると、前記吸入バルブ体２０が結合ガイド棒３０と共に前記ピストン１０の運動方向とは反対方向に移動しながら、その吸入力によって吸入孔１５にガスが流入されると共に、該流入されたガスが装着溝１２及び吸入バルブ体２０の第１接触面２１と第１バルブシート１４間を通ってシリンダー１の内部に吸入される。
次いで、前記ピストン１０が下死点から上死点に、即ち、ｂ方向に移動すると、前記吸入孔１５へのガス吸入が停止されると同時に、加圧力により前記吸入バルブ体２０が前記結合ガイド棒３０と共に下方側に移動しながら前記吸入バルブ体２０の第１接触面２１が前記第１バルブシート１４に安着されると共に、第２接触面２２の下部及び第３接触面２３が第２バルブシート１９に接触してシーリングされながら前記シリンダー１内に流入されたガスを圧縮し、このような過程を反復的に行ってガスがシリンダー１の内部に流入される。
【０００７】
然し、このような構造は、吸入バルブ体２０の開閉が両方側の圧力差及びピストン１０の運動による慣性力によってのみ行われるため、該吸入バルブ体２０の応答性が悪いという問題点があった。
また、結合ガイド棒３０が吸入バルブ体２０及びピストン１０を貫通しているため、冷媒漏洩を防止するために、第２バルブシート１９と吸入バルブ体２０の第２、第３接触面２２、２３間及び、結合ガイド棒３０のヘッド部３１とピストン１０の間等にシーリング構造を形成すべきで、よって、構造が複雑で加工が困難になる短所があった。
且つ、結合ガイド棒３０が挿入された吸入バルブ体２０の第２挿入溝２６により死体積（ＤｅａｄＶｏｌｕｍｅ）が常に存在するため、再膨脹損失が発生するという問題点があった。
【０００８】
発明の詳細な説明
従って、本発明の目的は、上述したような問題点を勘案してなされたもので、構造を簡単にして冷媒の高効率化を図り得る、往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置を提供しようとする。
また、本発明の他の目的は、吸入バルブ体の応答性に優れると共に、死体積を最小化し得る、往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置を提供しようとする。
上述した本発明の目的を達成するために、円筒状に形成されたピストン本体の内部にガスが流動されるガス流路が形成され、前記ピストン本体の端部に前記ガス流路が拡開されてバルブシートが形成され、該バルブシートの内側に所定厚さを有すると共にその内部に複数個のガス通孔及び装着通孔が形成された突出部が具備されたピストンと、前記ピストンのバルブシートと相応して形成されたコーン部に延長形成されて、前記ピストン突出部の装着通孔に動き可能に挿入固定される着脱結合部が具備されたバルブコーンと、により構成されるを特徴とする往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置が提供される。
【０００９】
発明を実施するための最善の形態
以下、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第１実施形態に対し、図面を参照して説明する。
図３は、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置を示したもので、図示されたように、シリンダー１の内部に挿入されて電動機構部から発生する駆動力を受けて直線往復運動を行う円筒形のピストン本体４１の内部にガスが流動するガス流路４２が形成され、前記ピストン本体４１の端部には、前記ガス流路４２が拡開されたバルブシート４３が形成される。
そして、前記バルブシート４３の内側には、所定間隔をおいて前記ガス流路４２を閉鎖する所定厚さの突出部４４が形成され、該突出部４４は、図４に示したように、中央部に装着通孔４５が貫通形成されると共に、該装着通孔４５の周辺にガスが通過する複数個のガス通孔４６が形成される。
【００１０】
また、円錐形のバルブコーン５０は、前記ピストン４０のバルブシート４３と対応して形成されたコーン部５１と、該コーン部５１に延長形成されて前記ピストン突出部４４の装着通孔４５に動きできるように挿入固定される着脱結合部５２と、により構成される。
前記コーン部５１は、前記バルブシート４３に安着されて前記ガス流路４２を閉鎖し得るようにヘッド部が切断された円錐状に形成され、その外周面は前記バルブシート４３と同一傾斜及び幅を有するように形成される。
そして、前記着脱結合部５２は、前記ピストン４０の装着通孔４５と相応する断面及び所定長さを有するように形成され、端部内側には開口されたスリット溝５３が形成され、端部外側には掛止突起部５４が突出形成されて、作動時、前記ピストン４０に形成された突出部４４に引っ掛って前記バルブコーン５０の移動を制限するようになっている。
【００１１】
前記バルブコーン５０は、前記コーン部５１が前記ピストン４０のバルブシート４３に接触されながらも前記着脱結合部５２が前記ピストン４０の突出部４４の装着通孔４５内で動きできるように挿入結合される。
より詳しく説明すると次のようである。
前記着脱結合部５２を前記突出部４４の装着通孔４５に挿入するとき、前記着脱結合部５２の端部がスリット溝５３の窪みによってその断面が縮小されて前記装着通孔４５に挿入され、その後、弾性により前記スリット溝５３が元の状態に復元しながら掛止突起部５４が前記装着通孔４５の縁部に引っ掛れるので、離脱が防止されると共に動きが可能になる。
一方、図７に示したように、前記掛止突起部５４の外周断面には複数個のスリット溝５３が相互交差されるように形成されて、前記掛止突起部５４全体が幾つかに分枝して形成されることが望ましい。
【００１２】
図３の変形例として、図５に示したように、前記バルブコーン５０が前記ピストン４０の突出部４４に結合された後、前記バルブコーン５０に形成された着脱結合部５２のスリット溝５３には、該スリット溝５３が作動するときに熱変形などのような理由で内側に変形されて前記突出部４４から離脱することを防止するための充填部材６０を結合させることもできる。
また、他の変形例として、図６に示したように、所定長さを有する吸入管７０が前記ピストンのガス流路４２に挿入されるが、このとき、前記吸入管７０の端部が前記着脱結合部５２のスリット溝５３内に位置するように結合させる。すると、前記吸入管７０は、冷媒ガスの吸入を案内するだけでなく、その端部が前記スリット溝５３内に位置されるため、前記結合突起５４が熱により若干変形される場合、前記スリット溝５３に位置する前記吸入管７０によりそれ以上の変形が防止されて、前記掛止突起部５４が前記装着通孔４５から抜けて前記バルブコーン５０が離脱されることを防止するようになっている。
【００１３】
以下、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第１実施形態の作動について説明する。
先ず、電動機構部の駆動力を受けてピストン４０がシリンダーの内部で直線往復運動を行う。このとき、図８に示したように、前記ピストン４０が上死点から下死点に、即ちｃ方向（吸入行程）に移動すると、バルブコーン５０の両方側圧力差及び慣性力により前記ピストン４０の突出部４４に形成されたガス流路４２及びガス通孔４６を通って冷媒ガスが流入され、次いで、前記ピストン４０のバルブシート４３と前記バルブコーン５０の外周面間に隙間が形成されて、該隙間から冷媒ガスが継続して流入される。このとき、前記バルブコーン５０は、着脱結合部５２の掛止突起部５４が前記突出部４４の装着通孔４５の縁部に引っ掛って動きの幅が限定拘束される。
次いで、前記ピストン４０が下死点から上死点に、即ちｄ方向（圧縮行程）に移動すると、前記バルブコーン５０の両方側圧力差により該バルブコーン５０が前記ピストン４０のバルブシート４３に安着されるので、前記ピストン４０のガス流路４２及びバルブシート４３を通って前記シリンダー１の内部に吸入された冷媒ガスの流入が停止されて、前記シリンダー１の内部に吸入された冷媒ガスが圧縮される。次いで、このように圧縮されたガスは、圧力が設定値以上になると、別途に装着された吐出バルブ（未図示）を通って排出される。
このような過程はピストン４０が電動機構部の駆動力を受けてシリンダー１の内部を反復的に往復運動することによって持続的に行われるようになっている。
【００１４】
以下、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第２実施形態に対し、図面を用いて説明する。
図９及び図１０に示したように、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第２実施形態は、圧縮機構部を構成するシリンダー１００の内部に該シリンダー１００の内径と相応する円筒状のピストン１４０が挿入され、該ピストン１４０の本体部１４１の端部にバルブシートＶが形成される。前記バルブシートＶは陰刻に傾斜して傾斜接触面１４２が形成され、該傾斜接触面１４２に連続して断面と平行するように所定面積を有する平接触面１４３が形成されている。また、前記バルブシートＶを構成する平接触面１４３には、バルブコーン１５０が挿入されて案内される装着通孔１４４が形成され、該装着通孔１４４に連続して該装着通孔１４４よりも大きい内径を有するガス流路１４５が形成され、前記装着通孔１４４とガス流路１４５との内径差により掛止面１４６が形成される。且つ、前記掛止面１４６及び平接触面１４３により形成される隔壁にはガスが流動するガス通孔１４７が複数個形成され、それらガス通孔１４７は前記装着通孔１４４と連通形成されることが望ましい。
【００１５】
そして、前記バルブコーン１５０は、外周面に前記バルブシートＶの形状と相応するコーン部１５１が形成され、該コーン部１５１から所定長さ延長して前記装着通孔１４４に挿入される着脱結合部１５２の端部に掛止突起部１５３が突出形成される。また、前記着脱結合部１５２の内部には所定深さ及び内径を有する円筒溝１５４が形成される。
且つ、前記掛止突起部１５３の外周断面には複数個の切欠部が相互交差するように形成されて、前記掛止突起部１５３の全体が幾つかに分岐して形成されることが望ましい。
また、前記掛止面１４６と前記掛止突起部１５３の間には弾性を有する断面円錐状のコイルスプリングからなる弾性部材１６０が装着される。
以下、このように構成された本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第２実施形態の作動に対し、図面を用いて説明する。
【００１６】
先ず、ピストン１４０がシリンダー１００に挿入され、前記ピストン１４０が駆動力を発生させる電動機構部と連結される。また、バルブコーン１５０は、コーン部１５１が前記ピストン１４０のバルブシートＶに安着されると共に、着脱結合部１５２が前記ピストン１４０の装着通孔１４４に挿入される。且つ、弾性部材１６０の断面円錐状のコイルスプリングの長径端部は掛止面１４６により支持されて、短径端部は前記バルブコーン１５０の掛止突起部１５３により支持される。前記バルブコーン１５０は、停止の際、前記弾性部材１６０の弾性力により前記コーン部１５１が前記ピストン１４０のバルブシートＶに密着される。このような状態で、図１１に示したように、前記ピストン１４０が駆動力を受けて上死点から下死点に、即ちｃ方向（吸入行程）に移動すると、該バルブコーン１５０の両方側の圧力差及び慣性力により前記バルブコーン１５０のコーン部１５１と前記ピストン１４０のバルブシートＶと前記バルブコーン１５０の外周面間に隙間が形成されるので、該隙間から冷媒ガスが継続して圧縮空間内に吸入される。このとき、前記弾性部材１６０には圧縮力が作用する状態となる。一方、前記ピストン１４０が下死点から上死点に、即ちｄ方向（圧縮行程）に移動すると、前記バルブコーン１５０の両方側圧力差による力及び前記弾性部材１６０の復原力により、前記コーン部１５１が前記ピストン１４０のバルブシートＶに安着されて前記ピストン１４０に形成されたガス通孔１４７を閉鎖するので、圧縮空間Ｐへのガス流入が遮断されて、圧縮空間Ｐに吸入されたガスを圧縮するようになる。このとき、弾性部材１６０は自由状態となる。
【００１７】
産業上の利用可能性
以上のような本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の作用効果は、バルブコーンがバルブシートに安着された状態で、シリンダー内部の圧縮空間と接触するバルブコーンの面が別途の溝や結合部分を有せずに平面状態を形成するので、死体積を最小化することができる。また、ピストン内部を通って突出部のガス通孔に冷媒ガスが吸入されるので、周辺部からの熱伝逹が最小化されて再膨脹損失を減らして、圧縮機の効率を上昇し得る効果がある。
また、前記シリンダーの内部へのガスの吸入を制御するバルブコーンと、該バルブコーンが装着されるピストンと、により構成されるので、部品数が少ないだけでなく、構造が簡単になるため部品の製作が簡便で、組立工程が簡単であるため量産に適合すると共に、組立生産性を向上し得る効果がある。
また、圧縮空間と接触されるバルブコーンの面が別途の溝や結合部分を有せずに平面状態を形成するので、死体積を最小化すると共に再膨脹損失を減少させて圧縮性能を向上し得る効果がある。
また、バルブコーンの両方側の圧力差及び弾性部材のコイルスプリングの弾性力によりバルブコーンの開閉が行われるので、バルブコーンの開閉が容易で、応答性も改善される効果がある。
また、突出部及び掛止部に弾性部材が介在されているため、緩衝作用を行って、バルブの作動時、掛止部が突出部にぶつかって発生する衝撃騷音が低減され、よって、圧縮機の信頼性を上昇し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置を示した断面図である。
【図２】従来の往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の作動状態を示した断面図である。
【図３】本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第１実施形態を示した断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’部を示した拡大断面図である。
【図５】図３の他の実施例を示した断面図である。
【図６】図３のその他の実施例を示した断面図である。
【図７】前記図６のＢ−Ｂ’部を示した拡大断面図である。
【図８】本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第１実施形態の作動状態を示した断面図である。
【図９】本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第２実施形態を示した断面図である。
【図１０】図９の平面図である。
【図１１】本発明に係る往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置の第２実施形態の作動状態を示した断面図である。

Claims

円筒状に形成されたピストン本体の内部にガスが流動されるガス流路が形成され、前記ピストン本体の端部に前記ガス流路が拡開されてバルブシートが形成され、該バルブシートの内側に所定厚さを有すると共にその内部に複数個のガス通孔及び装着通孔が形成された突出部が具備されたピストンと、
前記ピストンのバルブシートと相応して形成されたコーン部に延長形成されて、前記ピストン突出部の装着通孔に動き可能に挿入固定される着脱結合部が具備されたバルブコーンと、
により構成されるを特徴とする往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置。
前記バルブコーンの着脱結合部は、前記ピストンの装着通孔に相応する断面及び所定長さを有して形成され、端部内側には開口されたスリット溝が形成され、外側には掛止突起部が突出形成されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置。
前記着脱結合部のスリット溝には、該スリット溝と相応して形成された充填部材が挿入固定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吸入ガスバルブ装置。
前記着脱結合部のスリット溝には、前記ピストンのガス流路の吸入管が挿入されると共に、該スリット溝と相応して形成されるように前記吸入管の端部が前記スリット溝の内側に位置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吸入ガスバルブ装置。
前記着脱結合部の内部には所定深さ及び内径を有する円筒溝が形成され、該円筒溝はバルブ外周面の空間と連通されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置。
前記着脱結合部に形成された掛止突起部及び前記円筒溝部の外周面には、複数個のスリット溝または切欠部が形成されて分岐されていることを特徴とする請求項２から５までのいずれか一項に記載した往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置。
前記圧縮機のガス吸入装置は、前記バルブコーンとピストンの内面間に位置して該バルブコーンの動きを弾性的に支持する弾性部材を追加包含して構成されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置。
前記ガス通孔は、前記装着通孔と連通されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置。
前記弾性部材は、円錐状のコイルスプリングからなることを特徴とする請求項７記載の往復動式圧縮機の吸入ガスバルブ装置。