JP3806346B2 - 往復動式圧縮機の弁アセンブリ - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は往復動式圧縮機の弁アセンブリに係り、さらに詳しくは圧縮機のシリンダーヘッド部位に設けられシリンダー内で圧縮された冷媒の吐出動作を調節する往復動式圧縮機の弁アセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫などのような冷凍システムは、冷媒を圧縮するための圧縮機を有している。図１はこのような圧縮機の一例を示した図であって、密閉型往復動式圧縮機を示す。
【０００３】
圧縮機１は密閉した内部空間を形成するケーシング３と、冷媒を圧縮するためのシリンダー装置２１、及びシリンダー装置２１を駆動するための駆動モータ１１とを有している。
【０００４】
ケーシング３には気体状態の冷媒を吸入する吸入管５と、圧縮機１により圧縮された冷媒を吐出するための吐出管(図示せず)、及び圧縮機１に電力を供給するための電源端子９が設けられている。
【０００５】
駆動モータ１１は固定子１３、回転子１５、及び回転子１５により回転するシャフト１９を有している。電源端子９を介して電力が供給されると、駆動モータ１１が動作してシャフト１９が回転する。シャフト１９はその下部に偏心軸２０を備えている。
【０００６】
シリンダー装置２１は、シリンダー室２３ａを形成するシリンダー本体２３と、シリンダー本体２３に設けられたシリンダーヘッド６５と、シリンダー室２３ａ内で往復運動するピストン２５と、ピストン２５と偏心軸２０を連結する連接棒２７を有している。偏心軸２０と連接棒２７がシャフト１９の回転運動をピストン２５の往復運動に変換する。
【０００７】
シリンダー本体２３の一側は開放されており、シリンダーヘッド６５はこの開放された部位を閉鎖するように設けられる。シリンダー本体２３とシリンダーヘッド６５の間には弁プレート３１やニードル弁６１などより構成された弁アセンブリ３０が設けられている。弁プレート３１には冷媒をシリンダー室２３ａ内に吸込む吸入孔３１ａとシリンダー室２３ａから吐出する吐出孔３１ｂとが形成されている。吸入管５を通して外部から流入した冷媒は吸入孔３１ａを通してシリンダー室２３ａ内に流入し、シリンダー室２３ａ内でピストン２５の往復運動により圧縮された冷媒は吐出孔３１ｂを通して吐出管(図示せず)内に吐出される。
【０００８】
図２は図１の部分拡大図であって、シリンダー本体２３とシリンダーヘッド６５との間に設けられている弁アセンブリ３０を示した図である。弁アセンブリ３０は、前述したとおり吸入孔３１ａ(図２には図示されていない)と吐出孔３１ｂを有する弁プレート３１と、弁プレート３１上に設けられ吐出孔３１ｂを開閉するニードル弁６１と、ニードル弁６１の上部に設けられているストッパ７１と、ストッパ７１の上部に設けられているキーパ７３とから構成されている。
【０００９】
キーパ７３は固定ボルト７５により弁プレート３１上に固定されており、ニードル弁６１とストッパ７１はキーパ７３により弁プレート３１上に固定される。シリンダー室２３ａ内の冷媒が吐出孔３１ｂを通して吐出される時、ニードル弁６１は冷媒の吐出圧力により上向きに湾曲し、このときストッパ７１はニードル弁６１の上向きに湾曲する力に抵抗する力を加える。キーパ７３はニードル弁６１により加わる力によりストッパ７１が変形する場合において、その変形範囲を制限する機能を有する。このキーパ７３の機能により、持続的に反復されるニードル弁６１の開閉動作によってもニードル弁６１及びストッパ７１などが本来の形を損なうことがないように保たれ、その動作が安定的に行われる。
【００１０】
ところが、前述したような従来の弁アセンブリ３０はストッパ７１とキーパ７３の位置が固定されているので、冷媒の吐出圧力が高い場合にニードル弁６１の動作が円滑に行えないおそれがあるという短所がある。すなわち冷媒の吐出圧力が異常に高まるとニードル弁６１の吐出孔３１ｂの開放動作のための湾曲変形力が異常に大きくなる。この場合もストッパ７１により加わる抵抗力とキーパ７３により制限されるストッパ７１の位置が一定のため吐出孔３１ｂの開放の程度が制限され、シリンダー室２３ａの内部の圧力上昇が誘発される。このような圧力上昇により冷媒の吐出が円滑になされなくなることに加え、圧縮機１の圧縮効率が低下が生じる。また、ニードル弁６１とストッパ７１との衝突する力が強くなるため騒音発生が増え、更にニードル弁６１とストッパ７１が破損するおそれがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は吐出孔を開閉するニードル弁の湾曲変形の程度の調節が可能なようにすることにより、吐出圧力が上昇または下降する場合に応じてニードル弁を開放する程度を調節できるようにした往復動式圧縮機用の弁アセンブリを提供するところにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明に係る弁アセンブリは、シリンダー本体とシリンダーヘッドとの間に配され冷媒吐出孔が形成された弁プレートと、前記冷媒吐出孔を開閉するニードル弁と、前記冷媒吐出孔を通して冷媒を吐出する時に、その吐出圧力により湾曲する前記ニードル弁の湾曲変形力に抵抗する第１ストッパと、前記ニードル弁による前記第１ストッパの湾曲変形力に抵抗する少なくとも一つの第２ストッパと、前記第１ストッパによる前記第２ストッパの湾曲変形の程度を制限するキーパとを備え、前記第１及び第２ストッパは、前記ニードル弁の湾曲変形時に前記第１ストッパと前記ニードル弁が接する部位に隣接した部位で相互重畳するように配置され、さらに前記キーパの一部位に設けられ、前記第２ストッパの最大湾曲度を調節する調節手段を備えることを要旨とするものである。
【００１３】
前記キーパの一部位には前記第２ストッパの最大湾曲度を調節する調節手段が設けられる。該調節手段は、前記第２ストッパと前記キーパとの間に配設されたバネで構成することができ、また前記キーパに締結され前記第１ストッパにより湾曲する前記第２ストッパと接触し、その締結度により前記第２ストッパとの距離を調節するボルトで構成することもできる。
【００１４】
本発明の望ましい他の実施例によれば、シリンダー本体とシリンダーヘッドとの間に配され冷媒吐出孔が形成された弁プレートと、前記冷媒吐出孔を開閉するニードル弁と、前記冷媒吐出孔を通して冷媒を吐出する時に湾曲する前記ニードル弁の湾曲変形力に抵抗するストッパと、前記ニードル弁による前記ストッパの湾曲変形程度を制限するキーパと、前記キーパに締結され前記ニードル弁により湾曲する前記ストッパと接し、その締結度により前記ストッパとの距離を調節できるボルトとを備えることが望ましい。
【００１５】
前記ストッパと前記ボルトとの間には前記ストッパの湾曲変形力に抵抗するバネが設けられることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、冷媒の吐出圧力の変化に応じてニードル弁の変形に抵抗する力を変えられるので、冷媒の吐出作動が円滑になされて圧縮効率が高まり、ニードル弁の衝撃が減ってニードル弁の破損が防止され騒音が減るという利点がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の実施例を詳述する。本発明に対する説明においては、図１で示し説明した従来の圧縮機の各部分に対する説明は省略し、同一の参照符号を付して引用する。
【００１８】
図３は本発明に係る弁アセンブリの拡大断面図である。本発明に係る弁アセンブリ１００は、吸入孔(図示せず)と吐出孔１１３が形成されている弁プレート１１０と、弁プレート１１０上に固定ボルト１７０により固定されているキーパ１４０と、弁プレート１１０とキーパ１４０との間に固定されているニードル弁１２０と、ニードル弁１２０の変形力に抵抗する第１及び第２ストッパ１３０、１３５とから構成されている。
【００１９】
ニードル弁１２０は吐出孔１１３を開閉する。ピストン２５が上死点から下死点に向けて移動する間はシリンダー装置２１は冷媒の吸入動作をし、この間はニードル弁１２０はシリンダー室２３ａ内の圧力減少により吐出孔１１３を気密状態に閉鎖する。また、ピストン２５が下死点から上死点に向けて移動する間はシリンダー装置２１は冷媒の吐出動作をし、この間はシリンダー室２３ａ内の圧力増加により冷媒が吐出孔１１３を通して吐出される。これによりニードル弁１２０が上方に向かって吐出圧力を受け、その結果ニードル弁１２０が上向きに湾曲する。
【００２０】
第１ストッパ１３０は一端がキーパ１４０と弁プレート１１０との間に配設されており、固定ボルト１７０の固定圧力により堅固に取付けられている。第１ストッパ１３０は冷媒の吐出時に上向きに湾曲するニードル弁１２０の湾曲変形力に抵抗する力を加える。
【００２１】
第１ストッパ１３０の上部には第２ストッパ１３５が設けられている。弁プレート１１０の一端には第２ストッパ１３５を固定するための取付部材１８０が設けられており、第２ストッパ１３５はストッパ固定具１８３により取付部材１８０に堅固に固定される。図３に示した通り、第２ストッパ１３５の端部領域は第１ストッパ１３０の端部領域と、すなわち第１ストッパ１３０とニードル弁１２０が接する部位に隣接した部位と相互に重畳するように配されている。従って、第１ストッパ１３０がニードル弁１２０の湾曲変形力により上向きに湾曲すると、第１ストッパ１３０の端部領域は第２ストッパ１３５の端部領域に接するようになり、これにより第２ストッパ１３５は第１ストッパ１３０の湾曲変形力に抵抗する力を加える。
【００２２】
キーパ１４０は第２ストッパ１３５の上部に設けられる。キーパ１４０は第２ストッパ１３５が第１ストッパ１３０により上向きに湾曲する場合、その湾曲変形の程度を制限する機能を果たす。キーパ１４０には貫通孔１４０ａが形成されている。貫通孔１４０ａは第２ストッパ１３５の端部領域の直上方の付近に形成される。貫通孔１４０ａの内周面にはネジ山が形成されている。貫通孔１４０ａにはそのネジ山に嵌合される調節ボルト１４３が締結される。
【００２３】
調節ボルト１４３の下方にはバネ１４５が設けられている。バネ１４５は調節ボルト１４３の下方に固定されており、調節ボルト１４３の締結程度により、すなわち調節ボルト１４３を締結する深さによりバネ１４５の上下方向の位置が調節される。従って、調節ボルト１４３の締結の程度を調節して上下方向上の位置を移動させることにより、調節ボルト１４３の下方部と第２ストッパ１３５との距離に加え、バネ１４５の下方部と第２ストッパ１３５との距離も調節できる。
【００２４】
前述したような構成を有する弁アセンブリ１００の動作は次の通りである。冷媒が吐出孔１１３を通して吐出されると、その吐出圧力によりニードル弁１２０が図４に示した通り上向きに湾曲する。この時湾曲したニードル弁１２０の端部領域が第１ストッパ１３０に接触し、第１ストッパ１３０はニードル弁１２０の湾曲変形力に抵抗する力を加える。第１ストッパ１３０はニードル弁１２０の変形により少し変形し、同時に、第１ストッパ１３０の端部は第２ストッパ１３５の端部に接触する。第２ストッパ１３５は湾曲変形する第１ストッパ１３０の湾曲変形力に抵抗する力を加える。
【００２５】
第２ストッパ１３５が第１ストッパ１３０により上向きに湾曲すれば、第２ストッパ１３５の端部はバネ１４５の下部に接触する。このため、第２ストッパ１３５はバネ１４５により変形方向に抵抗する弾性力を受ける。第２ストッパ１３５の変形の程度が大きくバネ１４５が予め定められた範囲以上に圧縮される場合は第２ストッパ１３５の上部はキーパ１４０の下部に接触し、これにより第２ストッパ１３５の変形範囲はキーパ１４０により制限される。
【００２６】
このように第１ストッパ１３０がニードル弁１２０から加わる力が増加して予め定められた範囲以上に変形した場合は、第２ストッパ１３５及びバネ１４５により２次及び３次の抵抗力が加わる。従って、シリンダー室２３ａ内の吐出圧力が低い場合は第１ストッパ１３０によりニードル弁１２０に抵抗力が加わり、吐出圧力が何らかの原因により予め定められた範囲以上に上昇する場合はニードル弁１２０が一層大きい範囲にまで湾曲変形できるように許容され、第２ストッパ１３５及びバネ１４５によりニードル弁１２０に抵抗力が加わる。また、吐出圧力の上昇時はニードル弁１２０の開放の範囲がそれに応じて増加するので、圧縮された冷媒の吐出が円滑に行われ冷媒圧縮効率が高まる。
【００２７】
一方、シリンダー室２３ａ内の吐出圧力が異常に増加した状態で動作を続けたり、動作を続けるおそれがある場合には、図５に示した通り、調節ボルト１４３により第２ストッパ１３５の最大湾曲度を調節することができる。すなわち、調節ボルト１４３をドライバなどを用いて回して上向きに移動させれば、第２ストッパ１３５と調節ボルト１４３との距離は勿論、第２ストッパ１３５とバネ１４５との距離が増加して、第１及び第２ストッパ１３０、１３５の最大変形可能範囲を広げることができる。
【００２８】
従って、吐出圧力の異常増大によりニードル弁１２０の変形が大きくなると、ニードル弁１２０と第１及び第２ストッパ１３０、１３５がそれに応じて増加された範囲までさらに湾曲する。従って、ニードル弁１２０に加わる圧力が減ってニードル弁１２０の破損を防止できることは勿論、ニードル弁１２０に加わる衝撃の減少により騒音が減る。また、吐出圧力の上昇時はニードル弁１２０の開放範囲がそれに応じて広まるので、圧縮された冷媒の吐出が円滑に行われ冷媒圧縮効率が高まる。
【００２９】
図３〜図５に示した実施例では、第２ストッパ１３５と調節ボルト１４３、及びバネ１４５を全て採用した弁アセンブリ１００を示しているが、これらのうちいずれか一つまたは二つのみを組み合わせて採用するように変更することも可能である。
【００３０】
以上では本発明の特定の望ましい実施例について示しかつ説明した。しかしながら、本発明は前述した実施例に限らず、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱せず、また、当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰でも多様な変形実施が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
前述したように、本発明によれば、冷媒の吐出圧力の変化に応じてニードル弁１２０の変形に抵抗する力が変わるため冷媒の吐出作動が円滑になされるようになる。特に、調節ボルト１４３により第１及び第２ストッパ１３０、１３５の最大湾曲度が調節できるため、冷媒吐出圧力の異常増加時もニードル弁１２０に過負荷がかからないように調節することができる。従って、冷媒の圧縮効率が高まり、ニードル弁１２０の破損が防止され、騒音が減るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般の密閉型往復動式圧縮機の側断面図である。
【図２】 図１の部分拡大図である。
【図３】 本発明に係る往復動式圧縮機用弁アセンブリの拡大断面図であって、動作状態の１形態を示した図である。
【図４】 本発明に係る往復動式圧縮機用弁アセンブリの拡大断面図であって、動作状態の１形態を示した図である。
【図５】 本発明に係る往復動式圧縮機用弁アセンブリの拡大断面図であって、動作状態の１形態を示した図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
３ ケーシング
５ 吸入管
９ 電源端子
１１ 駆動モータ
１３ 固定子
１５ 回転子
１９ シャフト
２０ 偏心軸
２１ シリンダー装置
２３ シリンダー本体
２３ａ シリンダー室
２５ ピストン
２７ 連接棒
３０ 弁アセンブリ
３１ 弁プレート
３１ａ 吸入孔
３１ｂ 吐出孔
６１ ニードル弁
６５ シリンダーヘッド
７１ ストッパ
７３ キーパ
７５ 固定ボルト
１００ 弁アセンブリ
１１０ 弁プレート
１１３ 吐出孔
１２０ ニードル弁
１３０ 第１ストッパ
１３５ 第２ストッパ
１４０ キーパ
１４０ａ 貫通孔
１４３ 調節ボルト
１４５ バネ
１７０ 固定ボルト
１８０ 取付部材
１８３ ストッパ固定部材

Claims (4)

  1. シリンダー本体とシリンダーヘッドとの間に配され冷媒吐出孔が形成された弁プレートと、前記冷媒吐出孔を開閉するニードル弁と、前記冷媒吐出孔を通して冷媒を吐出する時に、その吐出圧力により湾曲する前記ニードル弁の湾曲変形力に抵抗する第１ストッパと、前記ニードル弁による前記第１ストッパの湾曲変形力に抵抗する少なくとも一つの第２ストッパと、前記第１ストッパによる前記第２ストッパの湾曲変形の程度を制限するキーパとを備え、前記第１及び第２ストッパは、前記ニードル弁の湾曲変形時に前記第１ストッパと前記ニードル弁が接する部位に隣接した部位で相互重畳するように配置され、さらに前記キーパの一部位に設けられ、前記第２ストッパの最大湾曲度を調節する調節手段を備えることを特徴とする往復動式圧縮機の弁アセンブリ。
  2. 前記調節手段は、前記第２ストッパと前記キーパとの間に配設されたバネであ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弁アセンブリ。
  3. 前記調節手段は、前記キーパに締結され前記第１ストッパにより湾曲する前記第２ストッパと接触し、その締結の程度により前記第２ストッパとの距離を調節できるボルトを備え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弁アセンブリ。
  4. 前記キーパには貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面には前記ボルトのネジ部と噛み合うネジ部が形成され、前記ボルトは前記貫通孔を貫通するように締結されていることを特徴とする請求項３に記載の往復動式圧縮機の弁アセンブリ。
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