(57)【要約】【課題】  吸入流路を傾斜するように形成して吸入される冷媒の流動抵抗を減らすことにより、冷媒吸入量を増加させるとともに、これを通じて圧縮機の効率を向上させることができる往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造を提供することにある。【解決手段】  内部に収容空間を持ったシリンダーと、内部に冷媒が吸入される吸入流路を具備しシリンダーに挿入されて直線往復運動をするピストンと、ピストンの端部に具備されて吸入流路を開閉する吸入バルブと、吸入バルブをピストンに結合するバルブ固定部材と、ピストンの吸入流路は冷媒の流れに応じて吸入バルブが先に開けられる外側に案内する傾斜面と、を備える。【選択図】      図１
2006057634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に収容空間を持ったシリンダーと、
内部に冷媒が吸入される吸入流路を備え前記シリンダーに挿入されて直線往復運動をするピストンと、
前記ピストンの端部に配設され吸入流路を開閉する吸入バルブと、
前記吸入バルブをピストンに結合するバルブ固定部材と、
前記ピストンの吸入流路に連通され冷媒の流れに応じて冷媒を吸入バルブが先に開けられる外側に案内する傾斜面と、を具備することを特徴とする往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造。
【請求項２】
前記吸入流路はピストンの内部に軸方向に形成された第１吸入流路と、
前記第１吸入流路と連結されピストンの一端に軸方向に貫通形成される第２吸入流路と、を含んで構成され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冷媒吸入案内構造。
【請求項３】
前記傾斜面は第２吸入流路に形成されることを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造。
【請求項４】
前記第１吸入流路はピストン内部の中央部を貫通するように単数個に形成し、第２吸入流路は第１吸入流路と全て連通するように同じ円周上に複数個を等間隔に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造。
【請求項５】
前記傾斜面はそれぞれの第２吸入流路に平行した方向に傾くように形成されることを特徴とする請求項２または４に記載の往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造。
【請求項６】
前記傾斜面はそれぞれの第２吸入流路にバルブが固定される固定点を中心に放射方向に傾くように形成されることを特徴とする請求項２または４に記載の往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造。
【請求項７】
前記傾斜面は第２吸入流路の外側内部面が出口側へ行くほど外側に傾斜するように形成されることを特徴とする請求項２または４に記載の往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造。
【請求項８】
前記バルブ固定部材はボルト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冷媒吸入案内構造。
【請求項９】
前記バルブ固定部材は熔接による熔接部材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冷媒吸入案内構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造に係るもので、特に吸入流路を傾斜するように形成して吸入される冷媒の流動抵抗を減らすことにより、冷媒吸入量を増加させるとともに、これを通じて圧縮機の効率を向上させることができる往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に圧縮機は、機械的エネルギーを圧縮性流体の圧縮エネルギーに変換させる装置で、冷凍システム、例えば冷蔵庫やエアコン等の 一部分として使用される。
圧縮機中の往復動式圧縮機(reciprocating compressor)は内部ピストンをシリンダーの内部で線形に往復運動させることによって、冷媒ガスを吸入/圧縮及び吐出する。
ピストンを駆動する方式はレシプロ(recipro) 方式とリニア(linear)方式に区分される。
【０００３】
レシプロ方式は回転するモータにクランクシャフト(Crankshaft)を結合し、クランクシャフトにピストンを結合してモータの回転力を直線往復運動に転換する方式である。リニア方式は直線運動するモータの可動子にピストンを連結してモータの直線運動でピストンを往復運動させる方式である。
【０００４】
図８はこのような往復動式圧縮機の一例を示した断面図である。図示したように、従来の往復動式圧縮機は密閉されたケーシング１０に吸入管ＳＰ及び吐出管ＤＰが連通される。ケーシング１０の内部空間にはフレームユニット２０が設置され、フレームユニット２０には駆動力を発生する往復動式モータ３０と冷媒を圧縮する圧縮ユニット４０が固定される。往復動式モータ３０は可動子３３を直線に往復運動させ、これはピストン４２と連結される。圧縮ユニット４０はフレームユニット２０に固定設置されるシリンダー４１と、内部に吸入流路を備えたピストン４２と、ピストン４２の先端に装着されて冷媒ガスの吸入を制限する吸入バルブ４３と、シリンダー４１の吐出側に装着されて圧縮空間Ｐを開閉しながら圧縮ガスの吐出を制限する吐出バルブ組立体４４と、からなる。
【０００５】
図９は従来の往復動式圧縮機のピストンを示した断面図である。図示したように、ピストン４２はその内部にケーシング１０のガス吸入管ＳＰと連通するように第１吸入流路４７をピストン運動方向に貫通形成したピストン本体部４２Ａと、第１吸入流路４７の出口側端部には吸入バルブ４３により開閉される第２吸入流路４８を形成したピストンヘッド部４２Ｂと、から構成される。第２吸入流路４８は一つまたは複数個が形成され、その各々は同一直径に軸方向を貫通して形成される。
【０００６】
図１０は従来の往復動式圧縮機のピストンの一端と吸入バルブを示した正面図である。図示したように、吸入バルブ４３はその内部が一部切欠されて両腕の形状に形成され、その一側はピストンの第２吸入流路４８を開閉するように開閉部４３Ａと、中央部位は締結ボルトＢによりピストンに固定される固定部４３Ｂと、からなる。
【０００７】
図面中の未説明符号２１は前方フレーム、２２は中間フレーム、２３は後方フレーム、３１及び３２は外側及び内側固定子、３１Ａは巻線コイン、３３Ａはマグネットフレーム、３３Ｂはマグネット、４５は吐出カバー、４６は吐出スプリング、５０は共振スプリングユニット、５１はスプリング支持台、５２及び５３は前方側共振スプリング及び後方側共振スプリングである。
【０００８】
上記のような従来の往復動式圧縮機は以下のように動作する。
往復動式圧縮機３０に電源を印加して外側固定子３１と内側固定子３２間に フラックス(flux)を形成すると、その外側固定子３１と内側固定子３２間の空隙に置かれた可動子３３がフラックスの方向に応じて動く。可動子３３は共振スプリングユニット５０により持続的に往復運動をすることにより、可動子３３に連結したピストン４２がシリンダー４１の内部で往復運動をする。ピストン４２の往復運動によって圧縮空間Ｐの体積が変化して冷媒ガスを圧縮空間に吸入した後、圧縮して吐出する一連の過程を反復するようになる。
【０００９】
この時、冷媒は吸入管ＳＰを通って密閉容器内に流入してピストン４２内に形成された第１吸入流路４７及び第２吸入流路４８を経て圧縮空間Ｐに至って圧縮されるようになる。吸入バルブ４３はピストン４２の運動に従う吸入流路４７、４８と圧縮空間Ｐ間の圧力差により第２吸入流路４７を開閉しつつ、冷媒が圧縮空間Ｐに吸入されるようにする。
【００１０】
然し、上記のような従来の往復動式圧縮機においては、吸入バルブ４３の略中央にボルトＢで固定されるに従い開閉部４３Ａが曲がった状態に開けられ、よって、冷媒ガスは大部分相対的に多く開けられた吸入バルブの外側に吸入されるようになる。しかし、第２吸入流路４８が同じ直径に形成されるに従い、流路抵抗のため冷媒ガスの吸入が円滑でなかった。このような第１、２吸入流路４７、４８での冷媒の流れを図８に実線及び点線の矢印に表した。即ち、吸入流路を通って流入した空気が吸入バルブ４３の開けられた途端に圧縮空間Ｐにすべてが進入されずに吸入流路に残留することにより、圧縮機の効率低下の原因になるとの問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は上記のような従来技術の問題点を勘案して案出されたもので、本発明の目的は吸入流路を傾斜するように形成し吸入される冷媒の流動抵抗を減らすことにより、冷媒吸入量を増加させるとともに、これを通じて圧縮機の効率を向上させることができる往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するための本発明による往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造は、内部に収容空間を持ったシリンダーと、内部に冷媒が吸入される吸入流路を具備しシリンダーに挿入されて直線往復運動をするピストンと、ピストンの端部に具備されて吸入流路を開閉する吸入バルブと、吸入バルブをピストンに結合するバルブ固定部材と、ピストンの吸入流路は冷媒の流れに応じて吸入バルブが先に開けられる外側に案内する傾斜面と、を含んで構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、往復動式圧縮機の吸入冷媒構造において吸入流路に傾斜面を形成することにより、冷媒の吸入の際に流動抵抗を低減させて冷媒が迅速に圧縮空間に吸入されるようにして冷媒の吸入量を増やし、これを通じて圧縮機の性能及び本発明が使用される冷凍システムのエネルギー効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳しく説明する。従来の技術と同じな事項に対してはその説明を省略する。
図１は本発明の第１実施例による往復動式圧縮機のピストン及び吸入バルブを示した断面図で、図２はピストンの一端と吸入バルブを示した正面図である。
【００１５】
図示したように、本発明の往復動式圧縮機の冷媒吸入案内構造は、内部に収容空間を持ったシリンダー(図示せず)と、内部に冷媒が吸入される吸入流路１１１、１１２を具備しシリンダーに挿入されて直線往復運動をするピストン１１０と、ピストン１１０の端部に配設されて吸入流路を開閉する吸入バルブ１２０と、吸入バルブ１２０をピストン１１０に結合するバルブ固定部材１３０と、ピストン１１０の吸入流路に連通され冷媒の流れに応じて冷媒を吸入バルブ１２０が先に開けられる外側に案内する傾斜面１１３と、を含んで構成される。
【００１６】
ピストン１１０はその内部に冷媒の流路において一部の構成として第１吸入流路１１１及び第２吸入流路１１２が形成される。
第１吸入流路１１１はピストン１１０の内部に軸方向に形成される。第２吸入流路１１２は第１吸入流路１１１と連結され、ピストンの一端に軸方向に傾斜して貫通形成されて吸入バルブ１２０により開閉される。
【００１７】
第１吸入流路１１１はピストン１１０内部の中央部を貫通するように単数個に形成し、第２吸入流路１１２は第１吸入流路１１１と全て連通するようにピストン先端部と同一円周上に複数個(本実施例では３個)を等間隔に偏心されるように形成する。
吸入バルブ１２０は強弾性材質を板金加工しその内部が一部切欠されて両腕のような形状に形成する。吸入バルブ１２０はその一側はピストン１１０の第２吸入流路４８を開閉するように第２吸入流路と接触される所定領域で開閉部１２１をなし、且つ、中央部位はバルブ固定部材１３０によりピストン１１０に固定する固定部１２２で成される。
【００１８】
バルブ固定部材１３０は上記のボルトであるか、または熔接により接合することができる。
傾斜面１１３は吸入バルブ１２０の開閉部１２１が曲がりながら第２吸入流路１１２ごとに外側から内側に順次的に開けられることを考慮して、吸入バルブ１２０を固定させる中央部から遠ざかる方向、即ち、外側に冷媒を案内するように冷媒の吸入方向に応じて漸次外側に傾斜するように形成されることが望ましい。
傾斜面１１３は第２吸入流路１１２上に形成されることが望ましいが、第１、２吸入流路１１１、１１２に各々形成されることもできる。
【００１９】
図３は本発明の第２実施例による往復動式圧縮機のピストン及び吸入バルブを示した正面図である。図示したように、傾斜面１１３は吸入バルブが固定される固定点Ｏを中心に放射状方向に傾くように形成されることもできる。即ち、図１、図２に示した第１実施例は傾斜方向が平行であるが、図３に示した第２実施例の場合にはより円滑な冷媒の吸入のために放射方向に傾いて形成される。冷媒がもっと分散されて圧縮空間Ｐに吸入されることにより、冷媒間の抵抗をより低減させることができる。
【００２０】
以下、本発明の作用を説明する。
図４は本発明の実施例によるピストンにおいて冷媒の流動過程を示した断面図である。図示したように、シリンダー４１０中に挿入されたピストン１１０が吸入動作のために後進をすると、吸入流路の圧力と圧縮空間Ｐ間の圧力差によって吸入バルブ１２０が開放される。即ち、ピストン１１０が後進すれば冷媒はピストン１１０の運動方向と反対方向に力を受ける。そして、このような冷媒の力により吸入バルブ１２０はバルブ固定部材１３０に支持された固定部１２２を中心に開閉部１２１が曲がりながら第２吸入流路１１３が開放されて、冷媒がシリンダー４１０の圧縮空間Ｐに急速に流入するようになる。
【００２１】
この時、傾斜面１１３が吸入バルブ１２０の開閉部１２１が開けられる動作に合うように出口側へ行くほど外側に傾斜するように形成されて、大部分の冷媒が吸入バルブ１２０の外側に吸入されることにより、冷媒に対する流動抵抗を低減させ、且つ、これを通じて冷媒が第２吸入流路１１２を迅速に通過することにより圧縮空間の吸入量を高めることができる。
【００２２】
図５は本発明の第３実施例によるピストンにおいて冷媒の流動過程を示した断面図である。図示したように、傾斜面１１３は第２吸入流路１１２の外側の内周面が出口側へ行くほど外側に傾斜するように形成される。即ち、第１、２実施例は傾斜面１１３が平行するように傾いて形成されたが、第３実施例は内側の内周面は軸方向に平行するように形成され、外側の内周面のみに傾斜面１１３が形成される。
【００２３】
第２実施例と第３実施例がすべて適用された実施例も可能である。即ち、第２吸入流路１１２の外側の内周面が出口側へ行くほど外側に傾斜するように形成され、その傾いた方向は吸入バルブが固定される固定点Ｏを中心に放射状方向に傾くように形成されることもできる。
【００２４】
図６は傾斜面を具備しない従来の往復動式圧縮機が適用された冷凍システムのエネルギー効率の変化を示した図表で、図７は傾斜面を具備した本発明の第１実施例による往復動式圧縮機が適用された冷凍システムのエネルギー効率の変化を示した図表である。
【００２５】
ここで、Ｗｃは冷凍システムにおいて圧縮機に掛かった作業（work）で、その単位は[Ｗ]となり、Ｑｅは蒸発器で吸収する熱量で、その単位は[Ｗ]となり、ＥＥＲはエネルギー消費効率としてＱｅ/Ｗｃ*３．４１２５で求められる。図示したように、図６に比べて図７において同一入力（Ｗｃ）に対して冷力（Ｗｅ）が増加しながらエネルギー 効率が向上されることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例による往復動式圧縮機のピストン及び吸入バルブを示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による往復動式圧縮機のピストンの一端と吸入バルブを示した正面図である。
【図３】本発明の第２実施例による往復動式圧縮機のピストン及び吸入バルブを示した正面図である。
【図４】本発明の実施例によるピストンでの冷媒の流動過程を示した断面図である。
【図５】本発明の第３実施例によるピストンでの冷媒の流動過程を示した断面図である。
【図６】傾斜面を具備しない従来の往復動式圧縮機が適用された冷凍 システムのエネルギー効率を示した図表である。
【図７】傾斜面を具備した本発明の第１実施例による往復動式圧縮機が適用された冷凍システムのエネルギー効率を示した図表である。
【図８】従来の往復動式圧縮機を示した断面図である。
【図９】従来の往復動式圧縮機のピストンを示した断面図である。
【図１０】従来の往復動式圧縮機のピストンの一端と吸入バルブを示した正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１０    ピストン
１１１，１１２    吸入冷媒
１１３    傾斜面
１２０    吸入バルブ
１２１    開閉部
１３０    バルブ固定部材
４１０    シリンダ
【図１】
2006057634.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006057634.tif 000011
【図１０】
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