JP3586233B2 - 往復動式圧縮機のバルブ締結構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復動式圧縮機のバルブ締結構造に係るもので、詳しくは、マグネットを用いて吸入バルブをピストンに堅固に固着し得る往復動式圧縮機のバルブ締結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機の吸入バルブは、圧縮空間の吸入側に装着されて、ピストンが吸入及び圧縮運動を行う際、両方側の圧力差により開閉されて流体の吸入度を制限し得るようになっている。
そして、このような吸入バルブが装着された従来の往復動式圧縮機においては、図３に示したように、底面にオイルが充填された中空円筒状のケーシングＶと、該ケーシングＶの内部底面に弾支されたほぼ環形のフレーム１と、該フレーム１の一方側に固定されたカバー２と、該カバー２の反対側の前記フレーム１の開放部に横支されたシリンダー３と、該シリンダー３を支持する前記フレーム１の外周面に固定される内側固定子組立体４Ａと、該内側固定子組立体４Ａの外周面に所定空隙を置いて固定される外側固定子組立体４Ｂと、前記内／外側固定子組立体４Ａ、４Ｂ間の空隙に介在されて駆動モータ（未図示）の可動子を成すマグネット組立体５と、該マグネット組立体５に一体に結合されて前記シリンダー３の内部で滑り運動を行いながら冷媒ガスを吸入／圧縮させるピストン６と、前記マグネット組立体５が前記内／外側固定子組立体４Ａ、４Ｂ間の空隙で持続的に共振運動を行うように誘導する内側共振スプリング７Ａ及び外側共振スプリング７Ｂと、前記シリンダー３の先端部に装着されて前記ピストン６が往復運動を行うときに圧縮ガスの吐出を制限する吐出バルブ組立体８と、を備えて構成されていた。
【０００３】
且つ、前記ピストン６においては、図４（Ａ）（Ｂ）に示したように、所定長さを有する中空筒状の本体部６ａが形成されて、該本体部６ａの前方側壁にヘッド部６ｂが形成され、前記本体部６ａの後方側には前記マグネット組立体５と連結されるフランジ状の連結部６ｃが連続して屈曲形成され、前記本体部６ａの内部中央には冷媒ガスを前記シリンダー３に案内するための冷媒流路Ｆが切削形成され、前記ヘッド部６ｂには前記冷媒流路Ｆに連通される複数のガス通孔６ｄが穿孔形成されて構成されていた。
また、前記ピストン６のヘッド部６ｂの前面には、前記冷媒流路Ｆを経由した冷媒ガスの吸入を制限するための吸入バルブ９が固定ボルトＢによりバルブ締結孔９ｂを介して締結されていた。
図中、未説明符号ＤＰは吐出管、ＳＰは吸入管、Ｏはオイルフィーダをそれぞれ示したものである。
【０００４】
また、このように構成された従来の往復動式圧縮機の動作においては、内、外側固定子組立体４Ａ、４Ｂに電流が印加されてマグネット組立体５が直線往復運動を行うと、該マグネット組立体５に結合されたピストン６がシリンダー３の内部で直線往復運動を行うことで該シリンダー３の内部に圧力差が発生され、該圧力差によってケーシングＶ内の冷媒ガスが前記ピストン６の冷媒流路Ｆを通って前記シリンダー３に吸入されることで圧縮及び吐出の過程が反復して行われる。且つ、このとき、前記ピストン６が後方側に移動する吸入行程の際は、冷媒ガスが冷媒流路Ｆ及びガス通孔６ｄを経由して流出されながら吸入バルブ９を押し退けるため、該吸入バルブ９が前記ピストン６に堅固に装着されていないと、前記ピストン６の往復運動時に離脱して圧縮機の信頼性を低下させる憂いがある。
【０００５】
従って、近来、図４（Ａ）（Ｂ）に示したように、別途の固定ボルトＢを用いて前記吸入バルブ９を前記ピストン６のヘッド部６ｂの先端面に締結させる方法を利用しているが、この方法は、前記固定ボルトＢの頭部分が前記シリンダー３の圧縮空間内に突出された形態になっているため、死体積が発生して圧縮効率が低下すると共に、前記突出された固定ボルトＢの頭部分により前記ピストン６の上死点及び下死点の位置センシングが困難になって、前記ピストン６の往復運動に対するストロークの制御が困難であるという欠点があった。
そこで、このような問題点を解決した最近の往復動式圧縮機の吸入バルブ締結構造においては、図５（Ａ）（Ｂ）に示したように、死体積を最小化すると共にピストンのストローク制御を容易に行うために、図５（Ｂ）のＷで示したように、前記吸入バルブ９を前記ピストン６の先端面に溶接を施して直接装着させていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の往復動式圧縮機の吸入バルブ締結構造においては、前記吸入バルブ９を前記ピストン６の先端面に溶接を施して装着するように構成されているが、前記ピストン６は鋳鉄により製作されているのに対し、前記吸入バルブ９は高炭素スプリング鋼により製作されるため、材質の差によって溶接が難しく、不良品が発生して、圧縮機の信頼性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、シリンダーとピストン間の死体積を最小化することでピストンのストローク制御を容易に行い、且つ、前記吸入バルブを前記ピストンに堅固に締結することで、製品の信頼性を向上し得る往復動式圧縮機のバルブ締結構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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バルブ締結構造においては、駆動モーターの可動子に結合されてシリンダーの内部で直線往復運動を行い、該直線往復運動の方向と同一方向の冷媒流路が内部に形成された中空円筒状のピストンと、該ピストンの先端面に磁力により固着されて該ピストンの冷媒流路を開閉させる吸入バルブと、前記ピストンの先端面に圧入装着されて、前記吸入バルブを磁力により装着させるマグネットと、を備えて構成されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
本発明に係る往復動式圧縮機のバルブ締結構造においては、図１及び図３に示したように、駆動モーター（未図示）の可動子であるマグネット組立体５に結合されてシリンダー３の内部に挿入される中央に冷媒流路Ｆが切削形成された中空円筒状のピストン１０と、該ピストン１０の先端面に磁力により固着されて冷媒流路Ｆを開閉させる金属材質の吸入バルブ２０と、該吸入バルブ２０を前記ピストン１０の先端面に固着させるための２個のマグネット３０と、を備えて構成されている。
そして、前記ピストン１０においては、中空円筒状に形成されてその中空部が冷媒流路Ｆとして切削形成された本体部１１と、該本体部１１の先方に所定厚さの側壁を有して形成されたヘッド部１２と、前記本体部１１の後方に連結してフランジ状に屈曲拡張された連結部１３と、から構成され、該連結部１３が前記可動子のマグネット組立体５に連結されるようになっている。
【０００９】
また、前記ヘッド部１２の中央には前記冷媒流路Ｆと連通されるガス通孔１２ａが穿孔形成され、該ガス通孔１２ａの両方側には前記各マグネット３０を装着させるために複数の、例えば、二つのマグネット固定溝１２ｂ、１２ｂがそれぞれ切刻形成されている。
且つ、前記吸入バルブ２０においては、環状の薄板にて形成された支持部２１と、該支持部２１の一方側から中心方向に延長されて先方が円状に形状された開閉部２２と、により形成され、このとき、前記支持部２１は、前記ピストン１０の先端面に装着される各マグネット３０の直径に対応する幅を有するように形成され、前記円状の開閉部２２の径は、前記ピストン１０のガス通孔１２ａの直径よりも大きい直径を有するように形成される。
【００１０】
また、前記各マグネット３０は、前記ピストン１０のヘッド部１２に切刻形成された２つのマグネット装着溝１２ｂ、１２ｂに圧入されて装着されるもので、前記マグネット３０が２個である場合は、各マグネット３０の極性が相互異なるように装着して、それらマグネット３０の周辺部に配置される強磁性体への磁束漏洩を減少させることが好ましい。
また、前記複数個のマグネット３０から発生される磁気力の大きさは、前記吸入バルブを吸引するためには、前記吸入バルブ２０の磁性及び自重に対抗し得る磁気力を有することが好ましい。
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バルブ締結構造の動作及び作用効果について説明する。
【００１１】
駆動モーター（未図示）に電源が印加されて可動子であるマグネット組立体５が直線往復運動を行うと、該マグネット組立体５に結合されたピストン１０がシリンダー３の内部で直線往復運動を行いながらケーシングＶの内部に充填されている冷媒ガスを吸入して圧縮及び吐出の過程を反復して行う。
このとき、もし、図２（Ａ）に示したように、前記ピストン１０が図面の右側に移動する吸入行程を行うと、冷媒ガスが前記ピストン１０の冷媒流路Ｆ及びガス通孔１２ａを通って吸入されて、前記ピストン１０のヘッド部１２に装着された吸入バルブ２０を開放させながらシリンダー３の圧縮空間に吸入される。
【００１２】
即ち、前記吸入バルブ２０の支持部２１は前記ピストン１０のヘッド部１２に装着された各マグネット３０に固着されているが、前記吸入バルブ２０の開閉部２２は自由状態であるため、前記ピストン１０の冷媒流路１０ａ及びガス通孔１２ａを通って吸入される冷媒ガスの吸入圧力により前記開閉部２２だけが撓められて前記ピストン１０から離隔され、よって、冷媒ガスが圧縮空間に吸入される。
このとき、前記冷媒ガスが過度に吸入されて前記吸入バルブ２０に過圧力が掛かる場合は、前記吸入バルブ２０の支持部２１全体が前記マグネット３０から一時微細に離隔されて前記吸入バルブ２０に加えられる過度な応力を回避させるため、前記吸入バルブ２０の破損が防止される。
【００１３】
このとき、後述する前記ピストン１０の圧縮行程時には、離隔された前記吸入バルブ２０が前記各マグネット３０の磁力により前記ピストン１０に容易に復帰して固着されるということは勿論である。
一方、前記ピストン１０が図面の左側に移動する圧縮行程を行う場合は、図２（Ｂ）に示したように、前記ピストン１０のヘッド部１２に装着された前記吸入バルブ２０が冷媒通孔１２ａを閉鎖させながら前記シリンダー３に充填された冷媒ガスを圧縮させ、このような状態で前記シリンダー３の圧縮空間の圧力が所定値以上になる瞬間、吐出バルブ組立体８が開放されて圧縮ガスが吐出される。
【００１４】
このようにして、前記吸入バルブ２０は、前記ピストン１０に予め圧入して装着されている前記各マグネット３０の磁力により前記ピストン１０に固着されるため、該ピストン１０が往復運動を行うとき、前記吸入バルブ２０は前記吐出バルブ組立体８の方向に最大限近接した位置まで接近することで前記シリンダー３の死体積が殆ど発生しなくなると共に、前記ピストン１０の先端面側に突出する部材もないため、正確な位置センシングを容易に行って前記ピストン１０のストローク制御を容易に行うことができる。
また、前記吸入バルブ２０に従来のような溶接を施さないため、溶接熱による前記吸入バルブ２０の弱化を防止すると共に、吸入行程中に過負荷が発生しても、前記吸入バルブ２０が前記マグネット３０から瞬間的に離隔されて過度な応力を回避することができるため、圧縮機の信頼性を向上し得るという効果がある。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る往復動式圧縮機のバルブ締結構造においては、前記ピストンの先端面にマグネットを圧入して装着させ、該マグネットに吸入バルブを磁力により固着させるように構成されているため、前記シリンダー内の死体積を最小化すると共に、ピストンの先端面を起点に設定して該ピストンのストローク制御を行うので、ピストンのストローク制御が容易になって圧縮機の効率を向上し得るという効果がある。
且つ、吸入バルブを長時間使用したときの劣化や過度な吸入圧力による破損を防止して、圧縮機の信頼性を向上し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る往復動式圧縮機のバルブ締結構造を示した構成図で、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は、縦断面図である。
【図２】本発明に係る往復動式圧縮機のバルブ締結構造の動作説明図で、（Ａ）は、ピストンが往復運動を行う際、吸入バルブの開放動作を示した縦断面図、（Ｂ）は、ピストンが往復運動を行う際、吸入バルブの閉鎖動作を示した縦断面図、である。
【図３】従来の往復動式圧縮機の構成を示した縦断面図である。
【図４】従来の往復動式圧縮機の吸入バルブ締結構造の１例を示した構成図で、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は、縦断面図、である。
【図５】従来の往復動式圧縮機の吸入バルブ締結構造の他の例を示した構成図で、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は、縦断面図、である。
【符号の説明】
１０…ピストン
１１…本体部
１２…ヘッド部
１２ａ…ガス通孔
１２ｂ…マグネット装着溝
１３…連結部
２０…吸入バルブ
２１…支持部
２２…開閉部
３０…マグネット

Claims (5)

1. 駆動モーターの可動子に結合されてシリンダーの内部で直線往復運動を行い、該直線往復運動の方向と同一方向の冷媒流路（Ｆ）が内部に形成されたピストンと、
   前記ピストンの先端面に磁力により固着されて該ピストンの冷媒流路（Ｆ）を開閉させる吸入バルブと、
   前記ピストンの先端面に圧入装着されて、前記吸入バルブを磁力により装着させるマグネットと、
   を備えて構成されることを特徴とする往復動式圧縮機のバルブ締結構造。
2. 前記マグネットは、圧入方式により前記ピストンに固定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バルブ締結構造。
3. 前記マグネットは複数個具備され、それらマグネットの極性が相互交差するように装着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バルブ締結構造。
4. 前記複数個のマグネットから発生される磁力の大きさは、前記吸入バルブを吸引するために、該吸入バルブの磁性及び自重に対抗する磁力を有するように設定されることを特徴とする請求項３記載の往復動式圧縮機のバルブ締結構造。
5. 前記複数個のマグネットから発生される磁力の大きさは、吸入行程の際、前記吸入バルブに過度な圧力が掛かると、前記吸入バルブ全体が一時離隔するようにして、該吸入バルブ自体の応力発生が抑制されるように設定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バルブ締結構造。

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