(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開放されたシリンダ本体と、
該シリンダ本体の両端にそれぞれ設けられ、それぞれ冷媒吸込孔が形成された一対のバルブプレートユニットと、
前記シリンダ本体内に往復動自在に設けられる一対のピストンと、
一端が連接棒に連結され前記ピストンを支持したまま往復動されるよう前記各バルブプレートユニットに摺動自在に支持され、外部と前記ピストンの間から外部に冷媒を吐出させる冷媒吐出孔を有するピストンバーと、
前記各ピストンの間に移動自在に設けられ、前記ピストンの前後進位置に応じて前記一対のピストンのうちいずれか一つと前記シリンダ本体との間を開放させ、残りは閉鎖させる吐出バルブとを備え、
前記吐出バルブは、前記一対のピストンの間に移動自在に設けられ、前記シリンダ本体の内周に密着され移動自在な一対のリング状バルブと、該リング状バルブが外部の圧力により互いに接近及び離隔されるよう連結するばねとを備え、前記ピストンの前後進時前記リング状バルブが圧縮されながら前記ピストンとシリンダ内周間のうちいずれか一方は開放させ、他の一方は閉鎖させるようになることを特徴とする往復動式二重シリンダ装置。
【請求項２】
前記一対のピストンは、前記ピストンバーに所定間隔離隔されるよう結合され、前記シリンダ本体の内径より小直径を有することを特徴とする請求項１に記載の往復動式二重シリンダ装置。
【請求項３】
前記バルブプレートユニットは、前記シリンダ本体の両端それぞれを閉鎖させるよう結合され冷媒吸込孔を有するバルブプレートと、前記ピストンの前後進運動に従って前記冷媒吸込孔を選択的に開閉させるよう前記バルブプレートの前記シリンダ本体のシリンダ室に向かい合う内側に設けられる吸入バルブとを備えることを特徴とする請求項１に記載の往復動式二重シリンダ装置。
【請求項４】
前記リング状バルブの幅は少なくとも前記ピストンと前記シリンダの内周間の間隔より大きいことを特徴とする請求項１に記載の往復動式二重シリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は往復動式圧縮機に係り、さらに詳しくは往復動式圧縮機の二重シリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、往復動式圧縮機は、図１に示した通り、ステータ２とそのステータ２の周りに回転自在に設けられるロータ４を有するモータ部１と、クランク軸６と、連接棒８と、シリンダ装置１０とを備えて構成される。
【０００３】
クランク軸６はロータ４に結合され一体に回転され、下部には偏心部６ａを有する。偏心部６ａには連接棒８の一端に設けられた大径部８ａが連結される。連接棒８の他側に設けられた小径部８ｂにはピストン９が連結される。
【０００４】
シリンダ装置１０は、図２に示した通り、ピストン９が往復動自在に挿入されるシリンダ本体１１と、シリンダ本体１１の一側に設けられるシリンダヘッド１３及びシリンダ本体１１とシリンダヘッド１３との間に設けられるバルブプレート１５を備える。バルブプレート１５には吐出バルブ１６により開閉される冷媒吐出孔１５ａと、吸込バルブ１７により開閉される冷媒吸込孔１５ｂそれぞれが形成される。
【０００５】
前記構成によれば、ピストン９が連接棒８に連動され往復動しつつシリンダ室１１ａ内の冷媒を圧縮／膨張させる。すなわち、ピストン９の後進時吸込バルブ１７が開き、吐出バルブ１６が閉りながらシリンダ室１１ａに冷媒が吸込まれる。逆に、ピストン９が前進時吸込バルブ１７が閉り、吐出バルブ１６が開きながらシリンダ室１１ａの冷媒が圧縮及び吐出される。
【０００６】
このようなシリンダ装置は一般的な構造であって、クランク軸６の１回転当り１行程の吸込及び吐出がなされる。従って、効率が低く振動及び吸込/吐出によるアンバランシングによる騒音が増加する要因になる問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的はクランク軸の１回転時吐出と吸込が同時に２回なされるよう構造が改善された往復動式圧縮機のシリンダ装置を提供するところにある。
【０００８】
【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往復動式圧縮機のシリンダ装置は、両端が開放されたシリンダ本体と、該シリンダ本体の両端にそれぞれ設けられ、それぞれ冷媒吸込孔が形成された一対のバルブプレートユニットと、前記シリンダ本体内に往復動自在に設けられる一対のピストンと、一端が連接棒に連結され前記ピストンを支持したまま往復動されるよう前記各バルブプレートユニットに摺動自在に支持され、外部と前記ピストンの間から外部に冷媒を吐出させる冷媒吐出孔を有するピストンバーと、前記各ピストンの間に移動自在に設けられ、前記ピストンの前後進位置に応じて前記一対のピストンのうちいずれか一つと前記シリンダ本体との間を開放させ、残りは閉鎖させる吐出バルブとを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記一対のピストンは前記ピストンバーに所定間隔離隔されるよう結合され、前記シリンダ本体の内径より小直径を有することが望ましい。
【００１０】
また、前記バルブプレートユニットは、前記シリンダ本体の両端それぞれを閉鎖させるよう結合され、冷媒吸込孔を有するバルブプレートと、前記ピストンの前後進運動に従って前記冷媒吸込孔を選択的に開閉させるよう前記バルブプレートの前記シリンダ本体のシリンダ室に向かい合う内側に設けられる吸込バルブを備えることが望ましい。
【００１１】
また、前記吐出バルブは、前記一対のピストン間に移動自在に設けられ、前記シリンダ本体の内周に密着され移動自在な一対のリング状バルブと、該リング状バルブが外部の圧力により互いに接近及び離隔されるよう連結するばねを含んで、前記ピストンの前後進時前記リング状バルブが圧縮されながら前記ピストンとシリンダ内周の間のうちいずれか一方は開放させ、もう一方は閉鎖させることが望ましい。
【００１２】
また、前記リング状バルブの幅は少なくとも前記ピストンと前記シリンダの内周間の間隔より大きいことが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図に基づき本発明の実施例による往復動式二重シリンダ装置を詳述する。
【００１４】
図３を参照するに、本発明の実施例による往復動式二重シリンダ装置は、クランク軸２０の１回転時圧縮及び膨張が同時に２回起る。このようなシリンダ装置は、両端が開放されたシリンダ本体３０と、シリンダ本体３０の両端にそれぞれ設けられる一対のバルブプレートユニット４０、５０と、シリンダ本体３０内に設けられる一対のピストン６１、６２と、ピストン６１、６２を所定間隔離隔されるよう支持し往復動させるピストンバー７０及びピストン６１、６２の間に設けられる吐出バルブ８０とを備える。
【００１５】
一対のバルブプレートユニット４０、５０は、シリンダ本体３０の両端それぞれに結合されるバルブプレート４１、５１と、吸込バルブ４３、５３を備える。バルブプレート４１、５１にはシリンダ本体３０の内部に冷媒が吸込まれる冷媒吸込孔４１ａ、５１ａを備える。吸込バルブ４３、５３それぞれは冷媒吸込孔４１ａ、５１ａを選択的に開閉させるようバルブプレート４０、５０の内側、すなわちシリンダ本体３０の内部に向かい合うバルブプレート４０、５０の内側にそれぞれ設けられる。各吸込バルブ４３、５３はピストン６１、６２の前進または後進時にいずれか一方冷媒吸込孔４１ａ、５１ａを開放させ、残り一方は閉鎖させるよう個別的に動作される。また、バルブプレート４１、５１それぞれにはピストンバー７０が摺動自在に嵌合されるガイド孔４１ｂ、５１ｂがそれぞれ形成される。
【００１６】
一対のピストン６１、６２は円板状であって、シリンダ本体３０の内径より小直径を有する。従って、ピストン６１、６２とシリンダ本体３０の内周、すなわちシリンダ室の内壁の間には所定のギャップが発生する。このギャップを通して冷媒が移動自在になる。また、ピストン６１、６２は図４に示した通り、所定間隔離隔されるよう並んで配され、ピストンバー７０に支持される。
【００１７】
ピストンバー７０は、一端がクランク軸２０の回転運動を直線運動に変換する連接棒２１に連結される。このピストンバー７０はピストン本体３０を通過するよう各バルブプレート４１、５１に摺動自在に支持される。このピストンバー７０に一対のピストン６１、６２が所定間隔離隔設置される。そして、ピストンバー７０にはシリンダ本体３０の外部と内部を連結する冷媒吐出孔７１が形成される。この冷媒吐出孔７１はピストンバー７０の端部から中心部まで形成された冷媒経路であって、各ピストン６１、６２間の空間と連結される。従って、ピストン６１、６２間の冷媒を冷媒吐出孔７１を通して外部に吐出することができる。
【００１８】
吐出バルブ８０は、一対のピストン６１、６２の間に移動自在に設けられる一対の第１及び第２リング状バルブ８１、８２と、第１及び第２リング状バルブ８１、８２を外部の圧力により接近及び復元されるよう連結する複数のばね８３とを備える。
【００１９】
各リング状バルブ８１、８２は、シリンダ本体３０の内周に密着移動されるようそのシリンダ本体３０の内径に対応する外径を有する。また、リング状バルブ８１、８２の幅はピストン６１、６２とシリンダ本体３０の内周間のギャップより大きく形成されることにより、冷媒の流れを選択的に遮断できる。ばね８３はリング状バルブ８１、８２が弾力的に接近及び位置復元自在に各リング状バルブ８１、８２を連結支持する。
【００２０】
次に前記構成を有する本発明の実施例による往復動式二重シリンダ装置の動作を説明する。まず、説明の便宜のため、図３においてシリンダ本体３０の内部、すなわちシリンダ室をピストン６１、６２を基準に左側を第１シリンダ室３１と称し、右側を第２シリンダ室３２と称する。また、各ピストン６１、６２間を冷媒吐出室３３と称する。図３のように、クランク軸２０がＡの位置からＢの位置に約１８０°回転する場合、クランク軸２０に連結された連接棒２１がクランク軸２０の回転運動をピストンバー７０の直線往復運動に変換する。この際、ピストンバー７０が左側に移動してピストン６１、６２が前進する。すると、第１シリンダ室３１の体積が減少されながら圧力が増加する。その圧力により第１リング状バルブ８１が後ろに押されながらばね８３が圧縮される。従って、ピストン６１とシリンダ本体３０の内周間が開放され第１シリンダ室３１の圧縮冷媒が吐出室３３に移動し、吐出室３３に移動された冷媒は吐出孔７１を通して外部に吐出される。かつ第２シリンダ室３２の体積が増加しつつ圧力が落ちる。従って、吸込バルブ４３は第２シリンダ室３２と外部との圧力差により開放されながら第２シリンダ３２に冷媒が吸込まれる。勿論、この際第２リング状バルブ８２は第１シリンダ室３１から吐出室３３に流れ込まれる冷媒の圧力によりピストン６２に密着された状態なので、ピストン６２とシリンダ本体３０内周との間は密閉され、よって第２シリンダ室３２に流入される低圧の冷媒が吐出室３３に流入されない。以上説明した通り、クランク軸２０が１／２回転する間シリンダ本体３０内では冷媒の圧縮及び膨張行程が同時に起る。
【００２１】
また、クランク軸２０がＢの位置からＡの位置にさらに１８０°回転すれば、ピストンバー７０が右側に移動しつつピストン６１、６２を右側に移動させる。すると、図３とは逆に、第１シリンダ室３１が膨張しながら吸込バルブ５３が開放され冷媒吸込孔５１ａを通して冷媒が第１シリンダ室３１に流入される。かつ、第２シリンダ室３２の体積が減少しながら冷媒が圧縮され圧力が高まる。高圧の冷媒により第２リング状バルブ８２がばね８３を圧縮させながら移動することにより、第２シリンダ室３２の圧縮冷媒が吐出室３３に移動される。すると、吐出室３３に移動される圧縮冷媒は 吐出孔７１を介して外部に吐出される。
【００２２】
前述した通り、クランク軸２０がＢの位置から再びＡ位置に復帰する間にもシリンダ本体３０内では冷媒の圧縮及び膨張行程が同時に起る。すなわち図３及び図４を通して分かる通り、クランク軸２０の１回転時冷媒の圧縮及び膨張行程が２回発生する。従って、従来のように１回転時１回の圧縮及び膨張行程が発生するシリンダ装置に比べて二倍の効率が得られる。
【００２３】
また、前述したように効率の高いシリンダ装置を圧縮機に適用する際圧縮機の排気量増加により効率を改善することができる。
【００２４】
そして、シリンダ本体の左側及び右側の両側に同時に圧縮及び膨張が起るので、シリンダ動作のアンバランスを改善して騒音及び振動が軽減できる利点がある。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明に係る往復動式二重シリンダ装置によれば、クランク軸の１回転時圧縮及び膨張行程を２回繰り返せるので効率を高められる。
【００２６】
また、圧縮及び膨張による冷媒の吸込及び吐出がシリンダ本体の左右で反復して発生するので、アンバランスを改善して振動及び騒音を減らせる利点がある。
【００２７】
以上本発明を本発明の原理を例示するための望ましい実施例と関連して説明しかつ示したが、本発明はそのように示しかつ説明されたそのままの構成及び作用に限定されない。かえって、特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱せず多様な変形及び修正が可能なことを当業者は良く理解できるだろう。従って、そのような全ての適切な変形及び修正と均等物も本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般の密閉型往復動式圧縮機を示した概略的な部分断面図である。
【図２】一般のシリンダ装置を示した図である。
【図３】本発明の実施例による往復動式二重シリンダ装置を示した断面図である。
【図４】図３の要部を抜粋して示した斜視図である。
【図５】本発明の実施例による往復動式二重シリンダ装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
２０  クランク軸
２１  連接棒
３０  シリンダ本体
３１  第１シリンダ室
３２  第２シリンダ室
３３  冷媒吐出室
４０、５０  バルブプレートユニット
４１、５１  バルブプレート
４１ａ、５１ａ  冷媒吸込孔
４１ｂ、５１ｂ  ガイド孔
４３、５３  吸込バルブ
６１、６２  ピストン
７０  ピストンバー
７１  冷媒吐出孔
８０  吐出バルブ
８１  第１リング状バルブ
８２  第２リング状バルブ
８３  ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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