JP4689964B2 - 往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリに係るもので、詳しくは、吸入弁の疲労による破損を防止して圧縮機の信頼性を向上し得る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリに関するものである。

一般に、圧縮機は、流体を圧縮する方式によって、回転式圧縮機（rotary compressor）、往復動式圧縮機（reciprocating compressor)及びスクロール圧縮機（scroll compressor)などに区分される。

図５は、従来の往復動式圧縮機の構造を示した断面図で、図示されたように、従来の往復動式圧縮機は、吸入管１０２及び吐出管１０４が連結される密閉されたケース１０６と、該ケース１０６の内部に配置されて往復運動力を発生する往復動式モータ（reciprocating motor）１０８と、該往復動式モータ１０８の中心から発生する往復運動力の伝達を受けて流体を圧縮する圧縮ユニット（compressing unit）１１０と、前記往復動式モータ１０８及び圧縮ユニット１１０を支持するフレーム１３２，１３４，１３６と、を包含して構成されている。

前記往復動式モータ１０８は、内部にコイル１２２が巻回された円筒状のアウターステータ１１８と、該アウターステータ１１８の内周面と所定エアギャップ（air gap）を有して配置されたインナーステータ１２０と、前記アウターステータ１１８とインナーステータ１２０間に所定間隔を有して配置され、前記コイル１２２に電源が印加されることで直線往復運動されるマグネット１２４と、から構成される。

また、前記マグネット１２４は、マグネットホルダー１２６の外周面に等間隔に固定され、該マグネットホルダー１２６は、前記圧縮ユニット１１０のピストン１２８に連結されている。

前記マグネットホルダー１２６の両方側面と前記各フレーム１３２，１３６間には、第１共振バネ１３８及び第２共振バネ１４０がそれぞれ設置されることで、前記ピストン１２８の共振運動を誘導する。

また、前記圧縮ユニット１１０は、前記マグネットホルダー１２６に連結されて直線往復運動を行う前記ピストン１２８と、該ピストン１２８が摺動自在に挿入されて所定圧縮室１４２を形成し、前記第１フレーム１３２に固定されたシリンダ１４４と、前記ピストン１２８の前方に装着された吸入弁１４８と、前記シリンダ１４４の前方に装着されて、前記圧縮室１４２内部の圧力が設定圧以上になると該圧縮室１４２内部の流体を吐出管１０４を通して外部に排出させる吐出弁１５０と、から構成される。

また、前記ピストン１２８は、その中央に長手方向に流体が吸入される吸入通路（suction passage）１５２が切削形成され、前方に該吸入通路１５２に流入された流体を前記圧縮室（compression chamber）１４２に供給するための複数の吸入口（suction hall）１５４が穿孔形成され、前記ピストン１２８の前方面中央には、前記吸入弁１４８がボルト締結されるボルト締結溝１５８（図６参照）が切削形成されている。

また、前記吸入弁１４８は、図６に示したように、その一方側が前記ピストン１２８の前方面にボルト１６０により螺合され、所定弾性力を有する円板状に形成される。

即ち、前記吸入弁１４８は、その中央を前記ピストン１２８の前方面中央にボルト１６０により螺合するためのボルトホール１６２が穿孔形成された固定部１６４と、該固定部１６４を中心に曲線状に切開されて前記吸入口１５４を開閉させる開閉部１６６と、から構成される。

このように構成された従来の往復動式圧縮機の吸入弁においては、図７及び図８の吸入弁の動作状態を示した断面図に示したように、往復動式モータ１０８の駆動により、マグネット１２４が直線往復運動し、該マグネット１２４に連結されたピストン１２８が直線往復運動することで、流体を圧縮する。

即ち、前記ピストン１２８が後退すると、図７に示したように、流体の圧力により、前記ピストン１２８の前方面から前記吸入弁１４８の開閉部１６６が弾性変形することで前記吸入口１５４が開放され、前記ピストン１２８の吸入通路１５２に流入された流体が圧縮室１４２に供給される。

このような状態で、流体を圧縮するため、前記往復動式モータ１０８の駆動により前記ピストン１２８が前進すると、図８に示したように、前記吸入弁１４８は、自体の弾性力により前記ピストン１２８の前方面に密着されて吸入口１５４が閉じられる。次いで、前記ピストン１２８が更に前進して圧縮室１４２内部の圧力が設定圧以上になると、吐出弁１５０が開放されて前記圧縮室１４２の内部で圧縮された流体が外部に吐出される。

然るに、このような従来の往復動式圧縮機の吸入弁は、薄い円形の平板状に形成され、ピストンに固定された固定部を中心に前記開閉部が弾性変形されることで吸入口の開閉が行われるため、前記開閉部の持続的な開閉動作によって吸入弁が疲労により破損するか、または過度な開きにより破損して、製品の信頼性が低下するという不都合な点があった。

また、前記吸入弁の弾性変形により吸入口の開閉が行われるため、過度な開閉動作により応答性が低下するという不都合な点があった。

また、吸入弁がピストンの前方面にボルトにより螺合されるため、圧縮室の内部に死体積（dead volume）が存在して、圧縮効率が低下するという不都合な点があった。

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、回動及び直線往復運動により吸入弁が開閉動作を行うようにし、吸入弁が過度に開かれることを防止して、吸入弁が疲労により破損することを防止して、圧縮機の信頼性を向上し得る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、吸入弁が過度に開くことを防止することで、開閉動作による弁の応答性を向上し得る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリを提供することにある。

また、本発明の更に他の目的は、流体が圧縮される圧縮室の内部に存在する死体積を最小化することで、圧縮効率を向上し得る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリを提供することにある。

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の吸入弁アセンブリは、ピストンに形成された弁装着部に挿入係合され、前記ピストンの吸入通路に流入した流体をシリンダの圧縮室に供給するための吸入口が少なくとも一つ以上穿孔形成された弁支持体と、該弁支持体に所定設定範囲内で回動するように係合されて、該弁支持体に形成された吸入口を開閉する動作を行う吸入弁とを含み、前記弁支持体は、段付円板状に形成され、該弁支持体の外周面が前記弁装着部に係合し、該弁支持体の段部に前記吸入弁をヒンジ軸支するためのヒンジピンが挿入されるピンホールが穿孔形成されることを特徴とする。

また、前記弁支持体は、前記ピンホールを境界にして、前記吸入弁と対向する面の一側には吸入口が少なくとも一つ以上穿孔形成され、前記吸入弁と対向する面の他側には前記吸入弁が係止されることで該吸入弁が設定範囲以上開放されることを防止するストッパが形成されることを特徴とする。

更に、前記吸入弁は、段付円板状に形成され、その中央に前記ヒンジピンが挿入されるスロットが穿孔形成されることを特徴とする。更に、前記吸入弁は、前記スロットを境界にして、一方面には前記弁支持体の吸入口を開閉する動作を行う開閉部が形成され、他方面には前記弁支持体のストッパに係止される係止部が形成されることを特徴とする。

本発明に係る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリによれば、吸入弁がヒンジピンが挿入されたスロットを中心に回動されると共に、該スロットに沿って直線移動されることで開閉動作を行うため、前記吸入弁が持続的な開閉動作を行っても疲労による変形または破損を防止して製品の信頼性を向上し得るという効果を奏する。

また、前記吸入弁が開放されるとき、弁支持体に形成されたストッパに吸入弁の係止部が係止されて前記吸入弁の開放角度が制限されるため、前記吸入弁の過度な開放による弁の破損を防止して弁の応答性を向上し、弁の動作時に発生する騒音及び振動を最小化し得るという効果を奏する。

また、前記圧縮室の一部をなす吸入弁の前面が平面状に形成されることで、前記圧縮室内部のデッドボリュームを最小化し得るという効果を奏する。

以下、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリの実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る往復動式圧縮機の構造を示した断面図で、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機は、所定密閉空間を有し、流体が吸入される吸入管２、及び圧縮された流体が吐出される吐出管４がそれぞれ連結されるケース６と、該ケース６の内部に収納配置され、電源の印加により往復運動力を発生する往復動式モータ８と、該往復動式モータ８から発生する往復運動力の伝達を受けて流体を圧縮する圧縮ユニット１０と、前記往復動式モータ８及び圧縮ユニット１０を支持するフレーム１２，１４，１６と、を包含して構成されている。

前記往復動式モータ８は、内部にコイル２２が巻回された中空円筒状のアウターステータ１８と、該アウターステータ１８の内周面に所定エアギャップを有して配置されたインナーステータ２０と、前記アフターステータ１８とインナーステータ２０間のエアギャップに往復運動自在に配置されたマグネット２４と、から構成される。

ここで、前記マグネット２４は、マグネットホルダー２６の外周面に円周方向に等間隔を有して固定され、該マグネットホルダー２６は、前記圧縮ユニット１０の後述するピストン３０に連結される。

また、前記マグネットホルダー２６の両方側面と前記フレーム１２，１６間に、第１共振バネ４８及び第２共振バネ５０が設置されることで、後述するピストン３０の共振運動が誘導される。

また、前記圧縮ユニット１０は、前記マグネットホルダー２６に連結されて往復運動を行うピストン３０と、該ピストン３０が摺動自在に挿入されて圧縮室３２を形成するシリンダ３４と、前記ピストン３０の前方に装着された吸入弁アセンブリ３８と、前記シリンダ３４の前方に装着されて、前記圧縮室３２内部の圧力が設定圧以上になると該圧縮室３２の内部で圧縮された流体を外部に吐出する吐出弁アセンブリ４０と、から構成される。

また、前記ピストン３０は、長手方向に流体が吸入される吸入通路５１が貫通形成され、前記ピストン３０の前方内周面には、前記吸入弁アセンブリ３８が装着される段状の弁装着部５２が形成される。

また、前記吸入弁アセンブリ３８は、図２に示したように、前記ピストン３０に形成された弁装着部５２に挿入係合され、前記ピストン３０の吸入通路５１に流入された流体を前記シリンダ３４の圧縮室３２に供給するための吸入口５４が少なくとも一つ以上穿孔形成された段付円板状の弁支持体６０と、該弁支持体６０に所定設定範囲内で回動されるように係合されることで、該弁支持体６０に形成された吸入口５４を開閉させる吸入弁７０と、から構成される。

前記弁支持体６０は、円板状に形成されてその外周面が前記弁装着部５２に挿入係合され、前記弁支持体６０の中心には、前記吸入弁７０をヒンジ軸支するためにヒンジピン８０が挿入されるピンホール６２が直径方向に穿孔形成される。また、該ピンホール６２を境界にして、前記弁支持体６０の一方面には前記吸入口５４が穿孔形成され、他方面には前記吸入弁７０が所定範囲以上開くことを防止するためのストッパ６４が形成される。

前記弁支持体６０のストッパ６４は、該弁支持体６０の中心から縁部に行くほど高さが低くなるように傾斜している。

また、前記吸入弁７０は、円板状で、前記ヒンジピン８０が挿入されて前記弁支持体６０に回動自在に支持されるスロット７２が形成される。前記吸入弁７０は、前記スロット７２を境界にして、一方面に所定高さに突出して前記吸入口５４が形成された弁支持体６０の一方面６６に密着される開閉部７４と、前記弁支持体６０のストッパ６４に係止されて前記開閉部７４の開放角度を制限する係止部７６と、から構成される。

また、前記吸入弁７０のスロット７２は、該吸入弁７０が開かれるとき回動すると共に、前記ピストン３０の長手方向に直線移動されるように所定長さの長孔に形成される。前記吸入弁７０の開閉部７４は、前記係止部７６に比べてその高さが高く形成される。

また、前記ピストン３０の弁装着部５２の前方側内周面には、前記吸入弁７０の外周面が密着して密封される弁シート部８２が切削形成され、該弁シート部８２は、前記吸入弁７０が回動し得るように所定曲面状に形成される。且つ、前記吸入弁７０の外周面も、前記弁シート部８２に対応して曲面状に切削形成されることで、該弁シート部８２に面接触された状態で前記吸入弁７０が摺動するようになる。

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弁アセンブリの動作を説明する。

図３及び図４は、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリの動作状態を示した断面図で、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリにおいては、往復動式モータ８が駆動すると、マグネット２４が直線往復運動し、該マグネット２４に連結されたピストン３０が直線往復運動することで、流体を圧縮する。

即ち、ピストン３０が後退すると、図３に示したように、前記ピストン３０の吸入通路５１に流入された流体と前記シリンダ３４の圧縮室３２間の圧力差により吸入弁７０が開かれる。つまり、該吸入弁７０が、前記ヒンジピン８０が挿入されたスロット７２を中心に回動すると共に、該スロット７２に沿って直線移動することで、前記吸入弁７０の開閉部７４が前記弁支持体６０に形成された吸入口５４から分離されて前記吸入口５４を開放し、よって、前記ピストン３０の吸入通路５１の流体が、前記吸入口５４を通して前記シリンダ３４の圧縮室３２に供給される。

このとき、前記吸入弁７０の係止部７６が、前記弁支持体６０に形成されたストッパ６４に係止されて前記吸入弁７０の開放角度が制限されることで、該吸入弁７０が過度に開くことが防止される。

このような状態で、図４に示したように、前記ピストン３０が前進すると、前記吸入弁７０が閉じられることで前記圧縮室３２内部の流体が圧縮され、該圧縮室３２内部の圧力が設定圧以上になると、前記吐出弁アセンブリ４０の吐出弁９０が開放されながら、圧縮された流体が前記吐出管４を通して外部に吐出される。

ここで、前記吸入弁７０の動作をより詳しく説明すると、前記圧縮室３２内の圧力により回動されると共に直線移動されることで、前記吸入弁７０の開閉部７４が前記弁支持体６０の吸入口５４が形成された一方面６６に密着され、前記吸入弁７０の外周面が前記ピストン３０に形成された弁シート部８２に面接触されることでシーリング作用が行われる。

本発明に係る往復動式圧縮機の構造を示した縦断面図である。 本発明に係る吸入弁アセンブリの分解斜視図である。 本発明に係る吸入弁アセンブリの開放状態を示した縦断面図である。 本発明に係る吸入弁アセンブリの閉鎖状態を示した縦断面図である。 従来の往復動式圧縮機の構造を示した縦断面図である。 従来の吸入弁の分解斜視図である。 従来の吸入弁の開放状態を示した縦断面図である。 従来の吸入弁の閉鎖状態を示した縦断面図である。

符号の説明

２…吸入管
４…吐出管
６…ケース
８…往復動式モータ
１０…圧縮ユニット
１２…第１フレーム
１４…第２フレーム
１６…第３フレーム
１８…アウターステータ
２０…インナーステータ
２２…コイル
２４…マグネット
２６…マグネットホルダー
３０…ピストン
３２…圧縮室
３４…シリンダ
３８…吸入弁アセンブリ
４０…吐出弁アセンブリ
５１…吸入通路
５２…弁装着部
５４…吸入口
６０…弁支持体
６２…ピンホール
６４…ストッパ
７０…吸入弁
７２…スロット
７４…開閉部
７６…係止部
８０…ヒンジピン
９０…吐出弁

Claims (9)

1. ピストンに形成された弁装着部に挿入係合され、前記ピストンの吸入通路に流入した流体をシリンダの圧縮室に供給するための吸入口が少なくとも一つ以上穿孔形成された弁支持体と、
   該弁支持体に所定設定範囲内で回動するように係合して、該弁支持体に形成された吸入口を開閉する動作を行う吸入弁とを含み、
   前記弁支持体は、段付円板状に形成され、該弁支持体の外周面が前記弁装着部に係合し、該弁支持体の段部に前記吸入弁をヒンジ軸支するためのヒンジピンが挿入されるピンホールが穿孔形成されることを特徴とする往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリ。
2. 前記弁支持体は、前記ピンホールを境界にして、前記吸入弁と対向する面の一側には吸入口が少なくとも一つ以上穿孔形成され、前記吸入弁と対向する面の他側には前記吸入弁が係止されることで該吸入弁が設定範囲以上開放されることを防止するストッパが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弁アセンブリ。
3. 前記ストッパは、前記弁支持体の中心から縁部に行くほど高さが低くなる傾斜面を有す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吸入弁アセンブリ。
4. 前記吸入弁は、段付円板状に形成され、その中央に前記ヒンジピンが挿入されるスロットが穿孔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弁アセンブリ。
5. 前記スロットは、前記吸入弁が所定範囲内で直線移動するように、前記ヒンジピンが摺動する所定距離を有する長孔であることを特徴とする請求項４記載の往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリ。
6. 前記吸入弁は、前記スロットを境界にして、一方面には前記弁支持体の吸入口を開閉する動作を行う開閉部が形成され、他方面には前記弁支持体のストッパに係止される係止部が形成されることを特徴とする請求項４記載の往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリ。
7. 前記吸入弁の開閉部は、前記係止部に比べてその高さが高く形成されることを特徴とする請求項６記載の往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリ。
8. 前記ピストンの弁装着部の内周面には、前記吸入弁の外周面が密着して密封される弁シート部が切削形成されることを特徴とする請求項４記載の往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリ。
9. 前記弁シート部は、前記吸入弁が回動し得るように曲面状に切削形成され、該吸入弁の外周面は、前記弁シート部の表面に密着して摺動するように、該弁シート部の曲面に対応する曲面状に切削形成されることを特徴とする請求項８記載の往復動式圧縮機の吸入弁アセンブリ。

Images