JP5001303B2 - リニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー - Google Patents

Description

本発明は、ピストンがシリンダーの内部で往復直線運動することにより圧縮空間に吸入された冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒を吐出空間に吐出するように、シリンダーの一端に吐出バルブが吐出バルブスプリングにより開閉可能に設置されたリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーに関し、特にピストン及びシリンダーの間の振動が吐出バルブスプリングを通して伝えられて外力が発生しても摩擦による摩耗を低減すると同時に、振動の伝達を效果的に改善し得るリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー（DISCHARGE VALVE ASSEMBLY FOR LINEAR COMPRESSOR）に関する。

図１は、従来技術によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを示す側断面図であり、図２は、図1のＡ−Ａ線による断面図であり、図３は、従来技術によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーに適用された吐出バルブサポーターを示す斜視図である。

従来技術によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーは、図１に示すように、ピストン２がリニアモーター(図示せず)により駆動され、シリンダー４内部に往復直線運動し、これにより上記ピストン２とシリンダー４間に形成された圧縮空間Ｐに吸入された冷媒を圧縮させた後、上記シリンダー４の一端に形成された吐出空間Ｄに吐出させるが、上記シリンダー４の一端を押すように吐出バルブ１２が設置されると同時に、上記シリンダー４の一端に上記吐出空間Ｄを形成するように吐出キャップ１６及びその内側にリング形状の吐出バルブサポーター１８が安着するように設置され、上記吐出バルブ１２及び吐出キャップ１６の間に螺旋形の吐出バルブスプリング１４が設置されて上記圧縮空間Ｐの内部圧力により、上記吐出バルブ１２が開閉されるように調節される。

上記圧縮空間Ｐに冷媒が吸入されるように、上記ピストン２の終端にはホールが形成されると同時に、上記ホールを開閉させるように薄型の吸入バルブ６がスクリュー固定され、上記圧縮空間Ｐから冷媒が吐出されるように上記シリンダーの一端には、上記吐出バルブ１２、吐出バルブスプリング１４、吐出バルブサポーター１８及び吐出キャップ１６からなる吐出バルブアセンブリーが設置され、上記吸入バルブ及び吐出バルブアセンブリーは上記圧縮空間Ｐの内部圧力により、開閉が調節される。

ここで、上記吐出バルブ１２は、一面１２Ａが上記シリンダー４の一端と密着されるように平らに形成されると同時に、反対面１２Ｂが中央へ行くほど、膨らむように突出形成されるが、その中央に上記吐出バルブスプリング１４の一端が安着されるように、安着溝１２ｈが段差形成される。

次いで、上記吐出バルブスプリング１４は、螺旋形コイルスプリングが使用されるが、直径が小さい一端が上記吐出バルブ１２に安着すると同時に、直径の大きい他端が上記吐出バルブサポーター８によって支持される。

次いで、上記吐出キャップ１６も円形のキャップ形状であり、終端が上記シリンダー４の一端に固定されるように組立されて、一側に冷媒を外部に案内する冷媒吐出管(図示せず）が連設され、上記吐出バルブサポーター１８は、図２及び図３に示すように断面が「Ｌ字状」であるリング形状に形成されて、上記吐出キャップ１６の内側隅部分に面接触するように安着する。

ここで、上記吐出バルブスプリング１４は、上記圧縮空間Ｐが高圧状態を維持しても上記吐出バルブ１２を上記シリンダー４の一端側に推すことができるように剛性の大きい金属材質からなり、上記吐出キャップ１６も上記圧縮空間Ｐで圧縮された高圧の冷媒が一時的に保存されても内圧に耐えられるように強度の大きい金属材質からなるので、上記吐出バルブスプリング１４が直接上記吐出キャップ１６に接触しないように、上記吐出キャップ１６の内側には軟性材質の吐出バルブサポーター１８が設置される。

したがって、冷媒吐出過程をみると、上記ピストン２がシリンダー４の内部で往復直線運動することにより、上記圧縮空間Ｐの内部圧力が設定吐出圧力未満である場合、上記吐出バルブ１２は上記吐出バルブスプリング１４の弾性力により上記シリンダー４の一端に密着されるので、冷媒が吐出されない反面、上記圧縮空間Ｐの内部圧力が設定吐出圧力以上である場合、上記吐出バルブ１２は上記吐出バルブスプリング１４が圧縮されて上記シリンダー４の一端を開放させることにより圧縮された冷媒が吐出される。

しかし、従来技術によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーは、上記シリンダー４の一端に上記吐出バルブ１２が上記吐出バルブスプリング１４により開閉可能に設置され、上記吐出バルブスプリング１４の一端が上記吐出バルブ１２に支持されると同時に、上記吐出バルブスプリング１４の他端が上記シリンダー４の一端に固定された吐出キャップ１６及びこれに安着された吐出バルブサポーター１８に支持されるために、上記ピストン２が上記シリンダー４内部で往復直線運動しながら発生される振動が上記吐出バルブスプリング１４を通して上記吐出バルブサポーター１８及びこれと面接触された吐出キャップ１６に伝えられて増幅されるだけでなく、それにより騷音が大きくなるという問題点がある。

本発明は、ピストンがシリンダー内部で往復直線運動して発生する振動が吐出バルブスプリングを通して増幅伝えられることを防止すると同時に、振動による外力が可変しても、安定的に作動され得るようにするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供することにその目的がある。

本発明は、シリンダーの内部を往復運動するピストンにより圧縮された冷媒が吐出されるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーにおいて、上記シリンダーの一端に開閉可能に設置された吐出バルブ、上記シリンダーの一端に固定設置されるが、上記シリンダー及び上記吐出バルブを覆う吐出キャップ、上記吐出バルブと上記吐出キャップの間に設置され、冷媒の圧力によって上記吐出バルブが開閉されるようにする吐出バルブスプリング及び上記吐出キャップに設置され、上記吐出キャップの内周面(inner circumference surface)に接触するメーン突起及び上記吐出キャップの内周面と間隔をおいて形成された補助突起を各々少なくとも一つ以上の外周面に備える吐出バルブサポーターを含むことを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。このような構成により、圧縮機の正常的な作動状態ではメーン突起だけが接触し、吐出バルブに過度な外力が加えられる時は、補助突起まで吐出キャップに接触し、吐出バルブによる振動伝達を低減することができる。

また、本発明は、上記吐出バルブサポーターは外周面に各々点対称する位置に形成された複数個の上記メーン突起及び上記補助突起を備えることを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。このような構成により、吐出バルブにより伝えられる振動を吐出バルブサポーターの全部分に分散することができる。

また、本発明は、上記吐出バルブサポーターは外周面に上記メーン突起及び上記補助突起は複数個を備え、間隔をおいて交互に備えることを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。例えば、上記吐出バルブサポーターの外周面に上記三つのメーン突起が１２０゜角度で形成し、上記三つのメーン突起間に三つの補助突起が形成され得る。また、他の実施形態では、四つのメーン突起が９０゜角度で形成され、上記四つのメーン突起間に四つの補助突起が形成される。

また、本発明は、上記メーン突起及び上記補助突起は上記吐出バルブサポーターの軸方向に長く形成されたことを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。このような構成により、上記メーン突起及び上記補助突起がお互い干渉せずに間隔をおいて形成されるが、比較的に上記吐出キャップと接触面積を広めることができる。

また、本発明は、上記吐出バルブサポーターは軟性材質からなることを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。このような構成により、上記吐出バルブサポーターが容易に上記吐出キャップ内に設置されるとともに、上記メーン突起及び上記補助突起が弾性的に変形されて吐出バルブの運動による騷音及び振動を低減することができる。

また、本発明は、上記吐出バルブサポーターは、断面が「Ｌ字状」であるリング形状に形成されることを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。このような構成により、上記吐出バルブサポーターが上記吐出キャップに接触する面積を広めることができ、上記吐出キャップにより接着力が大きくなるように設置される。

上記吐出バルブサポーターは断面が「Ｌ字状」である開いたリング(opened ring)形状に形成されることを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。このような構成により、上記吐出バルブサポーターが柔軟に曲がることができるので、上記吐出キャップ内に容易に上記吐出バルブサポーターを設置することができる。

また、本発明は、上記メーン突起及び補助突起は一定のパターンを有し、上記パターンは各々120゜回転対称をなすことを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。例えば、上記パターンは、メーン突起一つと補助突起一つ、メーン突起二と補助突起一つ、メーン突起二と補助突起二等多様な組み合わせが可能である。また、上記パターンが１２０゜回転対称を成すように形成され、上記メーン突起及び上記補助突起による外力が上記吐出バルブサポーター及び上記吐出キャップ全体に均一に分散することができる。

また、本発明は、上記補助突起は上記吐出キャップの内周面と間隔がお互いに異なる二以上の大きさを有することを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。例えば、大きさが異なる他の複数個の補助突起を有すると、吐出バルブにより加えられる多様な大きさの外力に效果的に対応することができる。

また、本発明は、上記吐出バルブサポーターの外径が吐出キャップの外径より大きいことを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを提供する。このような構成により、上記吐出バルブサポーターが上記吐出キャップに緊密に密着する。

上記のように構成される本発明によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーは、吐出バルブ、吐出バルブスプリング、吐出バルブサポーター、吐出キャップからなるが、吐出バルブサポーターの外周面に吐出キャップの内径と接するメーン突起ら及び吐出キャップの内径と所定間隔を維持する補助突起らが交互に形成されるので、吐出バルブの開閉による振動が吐出バルブスプリングに伝えられて吐出バルブサポーターに外力が作用しても、メーン突起らが吐出キャップに線接触して振動及び騷音が増幅伝えられることを防止し、さらに吐出バルブサポーターに過度な外力が作用され、メーン突起らが変形されても補助突起が吐出キャップに接触され、メーン突起らが過度に変形されることを防止して均一な接触面積を維持するようにし、より多くの部分に外力が分散され、支持され、より安定的に作動されるようにし、結果的に製品の信頼性を高めることができるという利点がある。

以下、本発明の実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。

図４は本発明によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを示す側断面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線による断面図であり、図６は本発明によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーに適用された吐出バルブサポーターを示す斜視図である。

本発明によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーは、図４に示すように、ピストン５２は シリンダー５４の内部を往復直線運動して冷媒を圧縮する。上記シリンダーの一端に、上記シリンダー５４を開閉するように吐出バルブ６２が設置される。吐出キャップ６６は上記シリンダー５４及び上記吐出バルブ６２を覆うように上記シリンダー５４の一端に固定設置される。螺旋形の吐出バルブスプリング６４の一端は上記吐出バルブ６２を弾性的に支持する。また、上記吐出バルブスプリング６４の他端はリング形状の吐出バルブサポーター６８及びその外径に一体に形成されたメーン突起７２ａ， ７２ｂ， ７２ｃが接触されるように上記吐出キャップ６６に安着する。この時補助突起７４ａ， ７４ｂ， ７４ｃは吐出バルブサポーター６８に外力が加えられない状態で、吐出キャップ６６と間隔をおいて吐出キャップ６６に接触しない。以下、上記シリンダー５４、上記ピストン５２及び上記吐出バルブ６２がなす空間を圧縮空間Ｐ、上記シリンダー５４、上記吐出バルブ６２及び上記吐出キャップ６６がなす空間を吐出空間Ｄという。

ここで、上記シリンダー５４は、内部に上記ピストン５２がリニアモーター(図示せず)により往復直線運動するように設置され、上記ピストン５２及びシリンダー５４間には冷媒が圧縮される圧縮空間Ｐが形成されるが、上記ピストン５２の一端には上記圧縮空間Ｐに冷媒が吸入されるようにホール５２ｈが形成されると同時に、上記ホール５２ｈに薄型の吸入バルブ５６が開閉可能に設置される。

次いで、上記吐出バルブ６２は上記シリンダー５４の一端を止めるように一面６２Ａが平らに形成されると同時に、これと反対面６２Ｂが中央へ行くほど膨らむように形成され、その中央に上記吐出バルブスプリング６４の一端が安着されるようにリング形状の安着溝６２ｈが段差形成される。

ここで、上記吐出バルブ６２は上記圧縮空間Ｐ及び吐出空間Ｄから作用する圧力にも耐えられるだけでなく上記シリンダー５４の一端に密着され得るようにエンジニアリングプラスチックの一種であるピーク(PEEK)材質で製作される。

次いで、上記吐出バルブスプリング６４は、螺旋形コイルスプリングが適用されて直径の小さい一端が上記吐出バルブ６２に支持されると同時に、直径の大きい他端が上記吐出バルブサポーター６８に支持される。

ここで、上記吐出バルブスプリング６４は、上記圧縮空間Ｐの内部圧力が高くても上記吐出バルブ６２を上記シリンダー５４の一端側に推すことができるように、剛性の大きい金属材質からなることが好ましい。

次いで、上記吐出キャップ６６はキャップ形状で開放された一端が上記シリンダー５４の一端の外周面に固定され、その内側に高圧の冷媒が吐出される吐出空間Ｄが形成されるが、その一側に高圧の冷媒が外部に吐出されるように冷媒吐出管(図示せず）が連設される。

ここで、上記吐出キャップ６６は、上記吐出空間Ｄの内部圧力が高圧であっても耐えられるように強度の大きい金属材質からなることが好ましい。

次いで、上記吐出バルブサポーター６８は、図５及び図６に示すように断面が「Ｌ字状」のリング形状に形成される。一例としては、上記吐出キャップ６６の内側に安着するように上記吐出バルブサポーター６８の外径が上記吐出キャップ６６の内径と同一に形成される。上記吐出バルブスプリング６４及び吐出キャップ６６のような金属材質間で緩衝作用をするようにテフロン（登録商標）のような軟性材質で製作されることが好ましい。

一方、吐出バルブサポーター６８は製作過程で熱処理を経て大きさ及び形状が変形され得るだけでなく、その外周面に上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃ及び補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃが形成されるので、上記吐出バルブサポーター６８が上記吐出キャップ６６に正確に安着されるように組立てるのが困難である。したがって、他の実施形態では、上記吐出バルブサポーター６８の外径が上記吐出キャップ６６の内径より大きく形成すると同時に、円周方向に一部区間を切開して開いたリング形状に形成する。

上記のような吐出バルブサポーター６８は軟性材質で製作されるので、上記切開区間の両端が相互当接した状態で上記吐出キャップ６６の内側に係合されるため、その製作過程の中に熱処理によって大きさ及び形状が変形されるか、その外周面に上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃ及び補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃが形成されても、上記吐出キャップ６６の内側に容易に組立され得る。

特に、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃ及び補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃは上記吐出キャップ６６と当接する上記吐出バルブサポーター６８の外周面及び/又は外側隅に膨らむように突出され、上記吐出バルブサポーター６８に一体に形成されるが、上記吐出バルブサポーター６８の外径に軸方向に長く形成されて上記吐出キャップ６６と接触するようにして接触面積を低減し得る。

ここで、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃ及び補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃが上記吐出バルブサポーター６８の円周方向に間隔をおいて複数個形成されるが、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃと補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃが交互に上記吐出バルブサポーター６８の外周面に形成されて、上記吐出バルブサポーター６８が上記吐出キャップ６６に安定的に支持されるようにする。

また、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃが上記補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃより突出されるように形成され、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃの頂点は上記吐出キャップ６６の内径に接触され、上記補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃの頂点は上記吐出キャップ６６の内径と所定間隔ａをおいて位置するようにする。

ここで、上記吐出バルブサポーター６８は、所定の軟性材質からなることにより、上記吐出バルブスプリング６４に振動が伝えられて外力の発生により変形が生じるので、これを考慮して上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃは外力が作用しなくても上記吐出キャップ６６に接触するようにその大きさが設定される反面、上記補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃは設定外力以上の力が作用すると、上記吐出キャップ６６に接触するようにその大きさが設定され、上記吐出キャップ６６との間隔ａを維持することができる。

上記補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃと上記吐出キャップ６６との間の間隔ａは、上記吐出バルブサポーター６８及びメーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃを構成する材料の強度を考慮して設定されるが、外力に対する変形が大きい材質であればより大きく設定されることが好ましい。また、上記補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃと上記吐出キャップ６６との間の間隔ａはメーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃの軸方向の長さを考慮して、メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃの長さが長ければ長いほど大きく設定されることが好ましい。

上記のように構成されたリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー作動状態は、次のとおりある。

まず、上記リニアモーターにより上記ピストン５４が上記シリンダー５２内部で往復直線運動し、上記圧縮空間Ｐの内部の圧力が可変することにより冷媒が吸入され、圧縮された後、上記吐出バルブ６２が開放されて圧縮された冷媒が吐出される。
ここで、上記吐出バルブ６２が開閉されて振動が上記吐出バルブスプリング６４を通して上記吐出バルブサポーター６８に伝えられて所定の外力が作用すると、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃが弾性的に変形して上記外力を緩衝することができる。これにより、上記吐出バルブ６２により発生した振動及び騷音が吐出キャップ６６を通して他の構成部品に伝えられることを低減し得る。

一方、外部的な要因により、上記吐出バルブ６２が異常開閉が発生して上記吐出バルブスプリング６４に振動が伝えられて上記吐出バルブサポーター６８に設定以上の外力が作用することができる。この場合、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃが圧縮されて変形され、上記補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃが上記吐出キャップ６６に接触される。これにより、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃが上記吐出キャップ６６に過度に接触しないだけでなく、比較的に均一な接触面積を維持する。また、上記メーン突起７２ａ，７２ｂ，７２ｃ及び補助突起７４ａ，７４ｂ，７４ｃがともに外力を分散するので、均一に外力が分散されることにより過度な外力が作用しても、安定的に作動することができる。

従来技術によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを示す側断面図である。 図１のＡ−Ａ線による断面図である。 従来技術によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーに適用された吐出バルブサポーターを示す斜視図である。 本発明によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーを示す側断面図である。 図４のＢ−Ｂ線による断面図である。 本発明によるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーに適用された吐出バルブサポーターを示す斜視図である。

Claims (10)

1. シリンダーの内部を往復運動するピストンにより圧縮された冷媒が吐出されるリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリーにおいて、
   上記シリンダーの一端に開閉可能に設置された吐出バルブと、
   上記シリンダーの一端に固定設置されるが、上記シリンダー及び上記吐出バルブを覆う吐出キャップと、
   直径の小さい一端と直径の大きい他端とを有し、上記吐出バルブと上記吐出キャップ間に設置され、冷媒の圧力により上記吐出バルブが開閉されるように直径の小さい一端で吐出バルブを弾性的に支持する吐出バルブスプリングと、
   上記吐出キャップの内周面に接触するメーン突起及び上記吐出キャップの内周面と間隔をおいて形成された補助突起を各々外周面に備え、上記吐出バルブスプリングの直径の大きい他端を支持した状態で上記吐出キャップの内側に設置され、上記吐出バルブスプリングからの外力を受けることにより、上記メーン突起が上記吐出キャップの内周面に押し付けられて上記メーン突起が弾性的に変形し、吐出バルブに過度な外力が加えられたときは上記補助突起が上記吐出キャップの内周面に選択的に接触する吐出バルブサポーターと、
   を含むことを特徴とするリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
2. 上記吐出バルブサポーターは外周面に各々点対称する位置に形成された複数個の上記メーン突起及び上記補助突起を備えることを特徴とする請求項１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
3. 上記吐出バルブサポーターは外周面に上記メーン突起及び上記補助突起が複数個備えられて、間隔をおいて交互に備えられることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
4. 上記メーン突起及び上記補助突起は、上記吐出バルブサポーターの軸方向に長く形成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
5. 上記吐出バルブサポーターは軟性材質からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
6. 上記吐出バルブサポーターは断面が「Ｌ字状」であるリング形状に形成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
7. 上記吐出バルブサポーターは断面が「Ｌ字状」である開いたリング形状に形成されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
8. 上記メーン突起及び補助突起は一定のパターンをなし、上記パターンは、各々120゜回転対称をなすことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
9. 上記吐出バルブサポーターは上記吐出キャップの内周面と間隔がお互いに異なる二以上の大きさを有する補助突起を含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。
10. 上記吐出バルブサポーターの外径が吐出キャップの内径より大きく、前記吐出バルブサポータが円周方向で一部区間を切開して開いたリング形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のリニア圧縮機の吐出バルブアセンブリー。

Images