JP3011237U - 吐出弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容積型圧縮機の吐出弁におけるバルブストッ
パが固有振動数で振動して騒音を生じるのを防止する。 【構成】 従来のバルブストッパが、曲線Ａに示すよう
に、一定の曲率半径を有しているのに対し、曲線Ｂに示
すように、基部寄りの部分では、大きな曲率半径を有
し、かつ先端側部分では、小さな曲率半径を有してい
る。つまり、基部寄りの部分では、高さが低く、かつ先
端側は急に高さが高くなる。これにより、弁体は、先ず
基部側でバルブストッパに当接し、かつ徐々に先端側に
向かって接触が進行する。従って、弁体先端での急激な
衝突が生じない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、容積型圧縮機の吐出弁に関し、特にリード弁を用いた吐出弁のバ ルブストッパの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

容積型圧縮機に用いられているリード弁においては、その弁体が１分間に数百 回も開閉を繰り返すことがある。バルブストッパは、一般に、弁体に過大な応力 が作用しないように、弁体の変形を規制するために設けられている。バルブスト ッパがない場合には、例えば、流体が液化しているような条件下で、１サイクル で流れる体積流量によって弁体が過度に大きく変形してしまう。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このバルブストッパと弁体との衝突は、騒音の大きな発生要因の一つとなる。 特に、ローリングピストン型回転圧縮機における吐出弁のバルブストッパは、弁 体からの運動エネルギの伝達による衝撃によって、従来から主要な騒音源の一つ となっている。弁体とバルブストッパとの衝突による騒音は、特にバルブストッ パの固有振動数において顕著となる。つまり、弁体の運動エネルギがバルブスト ッパおよび圧縮機のシェルつまり外殻へと伝達され、バルブストッパが固有振動 数の刺激を受けることにより、大きな騒音となる。

【０００４】 回転圧縮機における吐出弁のバルブストッパは、このように弁体からの運動エ ネルギの伝達を伴う衝突によって大きな騒音源となることが従来から知られてい る。従来のバルブストッパの設計によって大きな騒音が発生する主たる理由は、 弁体の基部がバルブストッパに衝突する前に、弁体の先端がバルブストッパに衝 突し、通常１ミリ秒程度の開動作の中の最後の１／１０ミリ秒の間に、弁体とバ ルブストッパとの全体的な接触が生じるためである。

【０００５】 この考案の目的は、容積型圧縮機における放射騒音を低減することにある。

【０００６】 また、バルブストッパがその固有振動数でもって加振されることを回避し、こ の固有振動数の騒音が発生しないようにすることにある。

【０００７】 さらに、この考案の他の目的は、弁体とバルブストッパとの衝突が、弁体の開 期間の全体に亙って生じるようにすることである。

【０００８】 この考案のさらに他の目的は、弁体からバルブストッパへ伝達される運動エネ ルギを最小とし、かつバルブストッパへ一定の運動エネルギが伝達される時間を 最大限に確保することである。

【０００９】 これらの目的は、本考案によって達成される。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る吐出弁は、先端と基部との間が自由長となった弁体と、バルブス トッパとを備えてなる吐出弁において、上記バルブストッパの形状が、基部側に 、曲率半径を増加させた第１部分を有し、かつ曲率半径を減少させた第２部分へ 変化していくようになっている。

【００１１】

【作用】

本考案においては、基本的に、弁体とバルブストッパとの接触が、弁体の開作 動の期間全体に亙って生じるようにバルブストッパの形状が設定されており、弁 体の基部から中間部さらには先端部へと徐々に接触が進行するようになっている 。

【００１２】 本考案では、弁体とバルブストッパとの間で発生する衝撃を減少させるために 、弁体の運動エネルギがまだ少ししか発生していないときに最初の衝突が起こり 、かつ弁体の開動作の間、弁体の基部から中間部さらには先端部へと徐々に接触 が進行する形で接触し続けるように、バルブストッパの形状が設定されている。 これにより、弁体とバルブストッパとの間の接触は、継続的なものとなり、かつ バルブストッパの表面を弁体が徐々に覆っていくころがり接触のような形となる 。このように長期間に亙って徐々にかつ円滑に接触することにより、瞬間的に高 速で衝突する場合に比べて、可聴周波数域での伝達エネルギが減少し、かつバル ブストッパのたわみが小さくなる。

【００１３】

【実施例】

以下、この考案を添付図面に示す一実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１４】 図１において、符号１０は、シェル１２を備えた容積型圧縮機の高圧側を示し ている。吐出ポート１６は、部材１４に形成されている。この部材１４は、固定 ベーン式あるいは回転ピストン式圧縮機のケースにおけるモータのサイドベアリ ングエンドキャップともなっている。また、固定ベーン式あるいは回転ロータ式 圧縮機のケースにおいては、通常は、シェル１２の内部空間に流入する前に脈動 を弱めるように、吐出ポート１６が消音室に開口している。この吐出ポート１６ は、吐出弁２０によって開閉される。吐出弁２０は、弁体２１と、バルブストッ パ２２と、これらの弁体２１およびバルブストッパ２２を部材１４に固定するた めのボルト２３等の固定部材と、を備えている。

【００１５】 圧縮機の運転中に、吐出ポート１６の圧力が、吐出弁２０に隣接するチャンバ １７の圧力を越えると、弁体２１が変形もしくは湾曲して開き、吐出ポート１６ からチャンバ１７へ流体が流れ出ることができる。バルブストッパ２２がないと すると、弁体２１は、吐出行程の間、湾曲した形状に撓み、かつ吸入行程の間、 吐出ポート１６に着座する。バルブストッパ２２は、流体が液状化している条件 下などで、弁体２１が過度に撓み変形し、永久変形してしまうことを防止するた めに設けられている。

【００１６】 前述したように、従来の構成では、通常の運転時に弁体２１がバルブストッパ ２２に衝突する結果、騒音が発生する。これは、先ず最初に弁体２１の先端がバ ルブストッパ２２に当接し、吐出行程の中の一部の期間のみで衝突が起こること に、主に起因する。本考案では、吐出行程の中でより一層長い期間、接触し続け るようにバルブストッパ２２の形状が設定されており、弁体２１がバルブストッ パ２２の表面を丸く包みこむかのように、弁体２１の基部から中間部さらには先 端部へと徐々に接触するようになっている。

【００１７】 弁体２１の曲げ方向の厚さは非常に薄く、通常、０．４ｍｍ程度の厚さである ので、剪断応力の合成最大主応力への影響は無視することができる。バルブスト ッパ２２の厚さは、弁体２１に比較して非常に厚いので、弁体２１は、片持ち梁 と同様に、バルブストッパ２２の基部でもって固定されているものとみなすこと ができる。また、弁体２１の先端部に加わる力は、弁体２１の先端部中央に対応 する片持ち梁先端に加わる力と同様に作用する。

【００１８】 図２において、曲線Ａは、従来の一般的な一定曲率半径のバルブストッパ形状 を示している。この例では、３８ｍｍの曲率半径を有している。また曲線Ｂは、 この考案によるバルブストッパ２２の形状を示している。図示するように、この バルブストッパの形状は、一例として、変形可能な自由部の長さがほぼ２７ｍｍ で固定部の長さがほぼ１０ｍｍの弁体に対応している。曲線Ｂの自由部において は、曲線Ａに比較して、相対的に曲率半径が増加している部分と、相対的に曲率 半径が減少している部分とがあり、かつ、自由部のほぼ１７ｍｍ付近の位置で変 化している。また、曲線Ａと曲線Ｂとを比較した場合に、両者は、自由部のほぼ ２４ｍｍ付近の位置で初めて交差しており、それ以前の部分では交差していない 。さらに、従来の一定曲線半径の形状に比べて、本考案の曲線Ｂでは、自由部の 長さのほぼ９０％の領域において、その高さが低くなっている。そして、自由部 の最後のほぼ１０％の領域においては、その高さが従来の曲線Ａよりも高くなっ ている。このように曲線Ｂでは自由部の先端側の部分で一層急に立ち上がる形状 となっており、これによって、弁体２１とバルブストッパ２２との全体的な当接 が完了するまでに要する時間が長くなり、弁体２１が発生させる衝撃が緩和され 、かつバルブストッパ２２へ伝達される運動量が減少する。このように弁体２１ とバルブストッパ２２との接触時間が長くなり、かつ伝達運動量が減少すること によって、弁体２１とバルブストッパ２２の振動、および放射騒音は、大幅に低 減する。一定の曲率半径を有する従来の曲線Ａにおいては、最初の衝突が弁体２ １の先端で生じるのに対し、本考案の曲線Ｂは、弁体２１の自由端に対向する先 端側部分を高く形成することで、この部分での接触を遅らせ、また弁体２１の基 部から伸びた部分に対向する基部寄りの部分を低く形成することで、この部分で の接触を早めている。したがって、最初の衝突は基部で始まり、ここから弁体２ １の先端側へ徐々に接触が進行する。つまり、弁体２１がバルブストッパ２２の 湾曲表面を覆っていく形となる。弁体２１がバルブストッパ２２と接触すること により支点位置が決定されるので、弁体２１が開いていくと、弁体２１の応答性 を決定する自由長が一定量づつ減少し、その応答性が変化する。

【００１９】 図３において、曲線Ｃ，Ｄは、それぞれ上述した曲線Ａ，Ｂに対応し、かつ弁 体２１がバルブストッパに衝突する際の弁体２１の有限要素解析による運動量と 時間との関係を示している。従来の曲線Ａに対応する曲線Ｃに示されているよう に、弁体２１の先端で生じる最初の衝突は、弁体２１の開行程の中の遅い時期に 起こり、かつ短時間で集中的に発生する。そして、曲線Ｃに明らかなように、大 きな運動エネルギが伝達される。これに対し、本考案では、曲線Ｄに示されてい るように、接触が早期に開始され、従ってその際の運動エネルギは小さい。また 、その後長期間、接触状態が継続するが、衝突に伴う運動エネルギは大幅に抑制 されるため、放射騒音が低減する。

【００２０】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、この考案に係る吐出弁によれば、容積型圧縮機 において問題となる放射騒音とりわけバルブストッパの固有振動数での騒音を低 減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る吐出弁の構成を示す断面図。

【図２】本考案のバルブストッパの形状と従来のバルブ
ストッパの形状とを対比して示す特性図。

【図３】衝突時の運動量と時間との関係を、本考案のも
のと従来のものとで対比して示す特性図。

【符号の説明】

１６…吐出ポート ２０…吐出弁 ２１…弁体 ２２…バルブストッパ

フロントページの続き (72)考案者 マーク イー．マーラー アメリカ合衆国，コネチカット，ミドルタ ウン，ノースウッズ レイン 47 (72)考案者 ケシャヴァ ビー．クマール アメリカ合衆国，ニューヨーク，フェイエ ットヴィル，アパートメント 31−イー, ハイブリッジ ストリート 5100

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端と基部との間が自由長となった弁体
   （２１）と、バルブストッパ（２２）とを備えてなる吐
   出弁において、上記バルブストッパの形状が、基部側
   に、曲率半径を増加させた第１部分を有し、かつ曲率半
   径を減少させた第２部分へ変化していくことを特徴とす
   る吐出弁。
2. 【請求項２】 上記第２部分は、上記自由長のほぼ９０
   ％の位置で上記第１部分よりも小さな曲率半径を有して
   いることを特徴とする請求項１記載の吐出弁。
3. 【請求項３】 固有振動数を有するバルブストッパ（２
   ２）と、このバルブストッパに接離し、かつ先端と基部
   との間が自由長となった弁体（２１）と、を備えてなる
   吐出弁において、上記弁体とバルブストッパとの当接が
   開作動のほぼ全域で生じ、弁体からバルブストッパへ伝
   達される運動エネルギの量が最小になるとともに、その
   伝達期間が最大になるように、上記バルブストッパの形
   状が、基部側に、曲率半径を増加させた第１部分を有
   し、かつ曲率半径を減少させた第２部分へ変化していく
   ことを特徴とする吐出弁。
4. 【請求項４】 上記弁体と上記バルブストッパとの当接
   によって上記固有振動数での加振を防止するようにした
   ことを特徴とする請求項３記載の吐出弁。