JP2991475B2 - 往復気密圧縮機のための吐出し弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は小型冷凍機のための気密（密閉）圧縮機、更
に特定的には往復（動）気密圧縮機のための新規吐出し
弁構造に係る。

［従来の技術］ 小型の排気容積の往復気密圧縮機においては、吐出し
弁は圧縮機のエネルギ損失及び容積損失に直接に影響す
る。

吐出し弁のエネルギ損失は弁の開放方法とガスの排出
周期に係わる。開放のプロセスでは、過圧損失が弁の慣
性、オイルの存在による羽根（ベーン）と弁板との間の
粘着及び予圧力によって基本的に引き起こされる。ガス
排出周期の間は、損失は流れ制限による充填損失（チャ
ージロス）と弁座から羽根を離れさせておくために費や
される出力（パワー）とに係わる。なせなら、前記羽根
はばね効果をもつから近寄る傾向があるからである。

容積損失とエネルギ損失の両方は、排出穴に保たれる
ガス及び遅い弁の閉鎖によるシリンダ内部からの戻りガ
スによっても影響される。

上に説明した通り、排出弁の構造特性の正確な決定は
気密圧縮機の寸法決定のための重要な点であると言うこ
とができよう。普通、この型の圧縮機に適する弁は例え
ばUS特許第４、723、896号及びブラジルPI8400733号（D
EP3305791.5/83）に開示されている。

どちらの場合においても凹部は排出口の領域に沿って
延伸する弁板内で用いられ、これに羽根自体及び付加羽
根が挿入され、付加羽根は装置にばね効果を与えるため
に前記羽根に重ね合わされている。前記弁は移動を制限
するバックストップ材を用い、羽根及び付加羽根の取付
け又は補強を助けることによって完成される。

どちらの場合においても構造形は、羽根の所定の移動
からこれが補強羽根と接触し、装置が、克服されるべき
大きく増加し且つ排出されるべきガスによって保持され
る慣性をもつようになっている。この特性は、シリンダ
内部からガスを簡単に排出するために必要とされるエネ
ルギを付加的に増加する。従ってこれは圧縮機のエネル
ギ効率を減らすであろう。

作動流体として空気を用いる往復圧縮機においては、
主として大排気量を持つものでは、開口に着座している
ときシールとして働く円盤に重なるばねから成る吐出し
弁が用いられている。この場合、前記ばねは円盤の開放
の全行程で一つの剛さだけを持つように作り上げられ
る。

小型冷凍機用の気密圧縮機に用いられる別の型の排気
はブラジル特許出願第8900196号に開示されている。こ
の場合に前記吐出し弁は、開口内に乗っているときシー
ルとして働く円盤に重なって取り付けられたばね、及び
シリンダカバーに取付けられ且つ内側に他方のばね端が
取り付けられたバックストップ材から成る。

このバックストップ材はまた、ばねを案内し且つ密閉
円盤を開口から離す最大軸方向移動（変位）を限定する
ことも目的とする。

［発明が解決しようとする課題］ この種の装置においては、多数の公差が含まれる。こ
うして前記ばねは円盤に予圧力をかけ、それによって前
記弁を開くのを困難にし、そして出力損失が過圧によっ
て引き起こされる。

他の装置では、前記ばねが円盤から離れ、大量のガス
をシリンダに戻してしまうであろう。これは、吐出し室
とシリンダとの間に十分な圧力差が生じたときにのみ前
記円盤が開口に着座するからであり、その結果として容
積損失が生じる。

本発明の一つの目的は、前記の欠点を克服することが
できる往復気密圧縮機のための弁を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、取付けが簡単で受入れ得る原価
をもつ前記の型の吐出し弁を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、前述の目的は、往復駆動ピストンを
収容するシリンダを備える往復気密圧縮機のための吐出
し弁であって、シリンダ上に取り付けられると共に排出
口を有しており、排出口を取り囲んで弁座を画定する側
壁をもつ凹部を外側面に有する弁板と、弁座に接する閉
鎖位置と弁座から離れる開放位置との間を軸方向に移動
可能な密閉部材と、密閉部材における開放のための軸方
向変位を制限するように弁板に外側から取り付けられた
バックストップ部材と、密閉部材を軸方向に変位させる
べく密閉部材のまわりに設けられると共に弁板とバック
ストップ部材との間に配置された案内部材と、バックス
トップ部材に取り付けられた一端と、この一端の反対側
にあり、密閉部材が弁座を閉鎖する位置にあるときに弁
座に着座する面の反対側にある密閉部材の外側面に隣接
した平面に配置される他端とをもっており、密閉部材が
シリンダ内の所定の圧力値によって閉鎖位置から開放位
置へ変位するとき、密閉部材により非圧縮状態から弾性
圧縮状態へ押圧されると共に、密閉部材の軸方向変位に
よる変形移動中、バックストップ部材によって案内され
る弾性変形部材とを備えており、弾性変形部材の固定さ
れた一端は、弾性変形部材が非圧縮状態にあるとき、そ
の反対側の他端が弁座に対して異なる軸方向変位位置に
保持されるように、バックストップ部材に対して調節可
能に取り付けられている吐出し弁によって達成される。

［作用］ 本発明による吐出し弁の有利な点の一つは、バックス
トップ部材が弁板に取り付けられており、シリンダカバ
ーの寸法変化並びにシリンダカバー及び弁板間に配置さ
れる密閉ガスケットの寸法変化の影響を排除することで
ある。

本発明装置の別の有利な点は、ハウジングがシリンダ
カバーと一体化された部品であり（ブラジルPI8900196
号）、普通はばねである弾性変形部材が密閉円盤に対し
て同心的に位置決めされていることである。

更に別の有利な点は、ばねがバックストップ部材に取
り付けられた一端を持ち、こうしてばねの高さを制御す
ることができることである。

このことは、関係する公差がバックストップ部材内の
ばね組立の公差と密閉部材の厚みの公差だけになるよう
に、ばね及びバックストップ部材の公差による影響が排
除される。こうして密閉部材に対するばねの予圧力変化
又は隙間の問題が本質的に取り除かれる。

本発明による吐出し弁の他の有利な効果は、密閉部材
に対するバックストップ部材の軸方向変位（移動）が、
デイフユーザを通る通路領域を圧縮機一組毎により一定
にする、より小さな数の公差を持つことである。

上記の有利な点は、往復気密圧縮機における出力及び
容積損失を減らすために有効である。

［実施例］ 添付図面によれば、前記吐出し弁はピストン20が中を
往復するシリンダ10を含む型の往復気密圧縮機に適用さ
れる。弁板30はシリンダ10の端面に取り付けられ、前記
弁板は排出口31を持ち、壁41によって分割された吐出し
室CD及び吸込室CSを形成する端カバー40を用いてシリン
ダ10に対して保持されている。このカバーと弁板30との
間にはガスケット６が置かれている。カバー40は、これ
と弁板をシリンダに保持するねじ（図示せず）のような
留め具を受け入れるための取付穴16を有する。

第３及び４図に示すように、弁板30の外側面は外壁内
に好ましくは丸味付けされた環形突起33を組み込んだ凹
部32を備えており、突起は排出口31を取り囲み、前記弁
板30の前記外側面に関して軸方向に引っ込められた高さ
に設けられた弁座33を規定するため凹部32の側壁32aに
関して半径方向に引っ込められている。

好ましい形状によれば、凹部32の前記側壁32aは少な
くとも一部の広がりテーパ面を規定するため傾斜を付け
られており、これによって後に説明するようにガスの流
れを容易にする。

凹部32の前記側壁32aは半径方向に配置され等しい間
隔を付けられた複数の案内部材としての突起34を含んで
いる。該突起は前記側壁32aから軸方向に延伸して弁板3
0の外側面と弁座33の面との中間面に設けられた端面を
もち、突起34の中間面と弁座面33との間の軸方向隙間
は、弁座33に着座する密閉部材を形成する平型密閉円盤
（ディスク）50の最大軸方向移動距離に少なくとも等し
く、且つ前記弁座33の直径よりも僅かに大きい直径をも
つ。

突起34の半径方向内面は、密閉円盤50よりも大きな直
径の円周をもつ円弧部を画定するように形状付けられて
おり、弁座33を開閉するために軸方向に交互に移動する
密閉円盤50の側方案内として働く。

前記弁はさらにバックストップ部材60も含み、図示の
実施例では長方形をしており、吐出し室CD内に軸方向に
備えられ且つ弁板30に隣接する胴部の第一端に少なくと
も開口する縦方向ハウジング60aを内側に備えている。
さらに一体の半径方向フランジ61は好ましくは二つで反
対側にあり、長方形輪郭とは同一面にある。そのフラン
ジは、前記弁板30の外側面内に位置する前記凹部内の凹
み35内に部分的にはめ込まれており、突起34の端面の前
記中間面とほぼ一致する平面に位置する底面を持ってい
る。

半径方向フランジ61の弁板30への取付けはリベット65
によってなされ、弁板30の内側面を向いたその頭部は前
記内側面から引っ込められている。前記リベットは、バ
ックストップ部材60の縁部61と弁板30とにある穴66及び
36をそれぞれ通って設けられる。

バックストップ部材60の内側には、弾性変形部材とし
てのらせん（コイル）ばね70が、その一端を弁板30から
遠い方のバックストップ部材60の端に（任意の適当な手
段により）取り付けると共に、その他端を密閉円盤50の
外側面に着座して収容されており、また前記ばね70は密
閉円盤50の軸と一致する軸を持つ。

図示の実施例では、バックストップ部材60はただ一つ
の部品として作られ、その胴部60が二つの相対向する縦
壁62によって形成されている。これらの縦壁は、互いに
離れた半体棒（半棒）のような形状をしており、らせん
ねじが装着される内側中央通過穴69を持つ内部ねじ溝部
分としての端部分67によって、弁板30から遠い方のバッ
クストップ部材60の端で相互接続されている。

バックストップ部材60は、その保持端部分67と対向壁
62の円弧内の凹面によって同時にバックストップ及びば
ね70のための横方向案内として働き、また弁座33が開い
ている間は密閉円盤50の最大軸方向変位を限定するバッ
クストップ部材としても働く。密閉円盤50はバックスト
ップ部材60の縦方向ハウジング60aの内側直径よりも大
きい直径を持つので、縦方向ハウジング60aにばね70を
押し込んだ後はハウジングの隣接端面で衝止される。

前記の好ましい構造では、ばね70の固定端71はバック
ストップ部材60の端相互結合部分67の通過穴のらせんね
じ内に捩じ込まれている。従って、ばね70の可動端72の
位置は、バックストップ部材60内で軸方向に調節可能で
あり、密閉円盤が弁座33上に位置して着座しているとき
の密閉円盤に作用する予圧の大きさを微調整することが
でき、ほとんど若しくは何ら予圧力を及ぼすことなく可
動端72が密閉円盤50の外側面に対して隙間なく自由に支
持される位置でばね70をバックストップ部材に保持する
こともできる。ばね70をバックストップ部材60に取り付
けるための前記システムは、弁座33に対するばね70の軸
方向隙間に関してその位置決め調整を可能にするであろ
う。

第２図に示す通り、対向縦壁62とバックストップ部材
60の半径方向フランジ61との幅は弁板30の凹部32の横傾
斜壁32aのよりも大きな直径に関連して寸法決めされ、
その結果、バックストップ部材60の隣接面と弁板30の外
側面との間で凹部32の領域には、シリンダ10の内側から
排出室CDへ流れ出す冷凍ガスのために傾斜を作られたほ
ぼ半環形の広い通路が作られるであろう。

凹部32の側壁部分の開き形テーパの形成はガスが弁板
30を通って流れ易いようにする。半径方向突起34はガス
が自由に流れ出すのにほとんど障害にならないことが分
かるであろう。

第５図には、密閉円盤50の厚みＢと、密閉円盤の上面
とこの密閉円盤が当接する（第１図にも示された）バッ
クストップ部材の底面との距離Ａが示されている。ばね
70の軸方向調節は密閉円盤を弁座から離すために必要な
力を設定する。

以上本発明の一実施例のみを図示し説明したが、請求
の範囲に限定した発明思想から逸脱することなく修正を
行い得ることが理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吐出し弁を組み込んだ往復気密圧縮機
の閉鎖位置での縦断面図、第２図は第１図のII−II線に
沿う本発明の吐出し弁の横断面図、第３図は第１図にお
ける弁板の外側面の平面図、第４図は第３図のIV−IV線
に沿う弁板の、密閉円盤の軸方向移動案内と弁座の収容
凹部を表す横断面図、第５図は密閉円盤・ばね・バック
ストップ組立の縦方向拡大図である。 10……シリンダ、30……弁板、33……弁座、34……突
起、50……密閉円盤、60……バックストップ部材、70…
…ばね、71……固定端、72……可動端。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイートマール・エリツヒ・ベルンハル ト・リリー ブラジル国、89200・ジヨインビリ‐エ シ・セー、ルア・アドリアーノ・シヨン ダーマツク、365 (56)参考文献 特開 昭62−248877（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−127865（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭61−29991（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 39/10 F16K 15/02

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復駆動ピストンを収容するシリンダを備
   える往復気密圧縮機のための吐出し弁であって、 シリンダ上に取り付けられると共に排出口を有してお
   り、該排出口を取り囲んで弁座を画定する側壁をもつ凹
   部を外側面に有する弁板と、 前記弁座（33）に接する閉鎖位置と該弁座（33）から離
   れる開放位置との間を軸方向に移動可能な密閉部材（5
   0）と、 前記密閉部材（50）における開放のための軸方向変位を
   制限するように前記弁板（30）に外側から取り付けられ
   たバックストップ部材（60）と、 前記密閉部材を軸方向に変位させるべく前記密閉部材
   （50）のまわりに設けられると共に前記弁板（30）と前
   記バックストップ部材（60）との間に配置された案内部
   材（34）と、 前記バックストップ部材（60）に取り付けられた一端
   （71）と、該一端の反対側にあり、前記密閉部材（50）
   が前記弁座（33）を閉鎖する位置にあるときに前記弁座
   （33）に着座する面の反対側にある該密閉部材の外側面
   に隣接した平面に配置される他端（72）とをもってお
   り、前記密閉部材（50）が前記シリンダ（10）内の所定
   の圧力値によって閉鎖位置から開放位置へ変位すると
   き、前記密閉部材（50）により非圧縮状態から弾性圧縮
   状態へ押圧されると共に、前記密閉部材（50）の軸方向
   変位による変形移動中、前記バックストップ部材（60）
   によって案内される弾性変形部材（70）とを備えてお
   り、 前記弾性変形部材（70）の固定された一端（71）は、該
   弾性変形部材（70）が非圧縮状態にあるとき、その反対
   側の他端（72）が前記弁座（30）に対して異なる軸方向
   変位位置に保持されるように、前記バックストップ部材
   に対して調節可能に取り付けられている吐出し弁。
2. 【請求項２】前記弾性変形部材（70）の固定された一端
   （71）が、前記バックストップ部材（60）の内部ねじ溝
   部分（67）にねじ込まれる請求項１に記載の吐出し弁。
3. 【請求項３】前記弾性変形部材（70）が、前記密閉部材
   （50）と同軸のらせんばねである請求項１又は２に記載
   の吐出し弁。
4. 【請求項４】前記らせんばね（70）の固定端（71）が、
   前記弁座（33）から軸方向に離れた前記バックストップ
   部材（60）の部分（67）に設けられた穴の内部らせん溝
   にはめ込まれる巻き部を有する請求項３に記載の吐出し
   弁。
5. 【請求項５】前記バックストップ部材（60）は、長方形
   胴部を備えると共に、少なくとも前記弁板（30）に隣接
   する長方形胴部の一端で開口するところの前記弾性変形
   部材（70）用の縦方向ハウジング（60a）を内部に備え
   ており、該一端が前記弁板（30）の外側面に取り付けら
   れている請求項１から４のいずれか一項に記載の吐出し
   弁。
6. 【請求項６】前記バックストップ部材（60）の長方形胴
   部の一端が、前記密閉部材（50）の開放軸方向変位を制
   限するバックストップを形成する請求項５に記載の吐出
   し弁。
7. 【請求項７】前記長方形胴部の一端が、前記弁板（30）
   の外側面に位置する凹部（35）にはめ込まれて取り付け
   られる径方向フランジ（61）に結合されている請求項５
   又は６に記載の吐出し弁。
8. 【請求項８】前記長方形胴部が、互いに離れて対向する
   二つの半棒状縦壁（62）によって形成されており、該二
   つの半棒状縦壁は、前記長方形胴部の一端とは反対側の
   他端で、前記弾性変形部材（70）の固定端（71）が取り
   付けられる端部（67）を介して相互接続されている請求
   項５から７のいずれか一項に記載の吐出し弁。
9. 【請求項９】前記弁座（33）は、前記凹部（32）の底部
   に結合されると共に前記弁板（30）の外側面の平面から
   引っ込んだ位置に設けられた環形突起に形成されてお
   り、該弁座（33）は該凹部（32）の側壁（32a）からも
   直径方向に引っ込んでいる請求項１から８のいずれか一
   項に記載の吐出し弁。
10. 【請求項１０】前記凹部（32）の側壁が、末広形に傾斜
    した表面部分（32a）を有する請求項９に記載の吐出し
    弁。
11. 【請求項１１】前記密閉部材を軸方向に移動させるため
    の案内部材は、前記凹部（32）の側壁に結合されると共
    に前記弁板（30）の外側面と前記弁座（33）との間に設
    けられて該密閉部材（50）の最大軸方向変位経路に少な
    くとも等しい距離だけ該弁座から軸方向に離れた平面ま
    で軸方向に伸長する突起（34）形状である請求項９又は
    10に記載の吐出し弁。
12. 【請求項１２】前記突起（34）の径方向内面が、前記密
    閉部材（50）の輪郭よりもわずかに大きな直径をもつ周
    方向円弧部分を形成している請求項11に記載の吐出し
    弁。
13. 【請求項１３】前記密閉部材が円盤（50）形状である請
    求項１から12のいずれか一項に記載の吐出し弁。