JP3121585B2 - コンプレッササクションバルブストレス低減のためのオイルフィルムを制御した往復型コンプレッサ - Google Patents
コンプレッササクションバルブストレス低減のためのオイルフィルムを制御した往復型コンプレッサInfo
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compressor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンプレッサに関
し、より詳細には、コンプレッサのサクションバルブに
おけるストレスを低減させるコンプレッサに関する。
し、より詳細には、コンプレッサのサクションバルブに
おけるストレスを低減させるコンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ポジティブディスプレースメントコンプ
レッサは、サクションバルブと吐出バルブとを用いてお
り、これらの２つのバルブには類似点と相違点の双方が
ある。通常、バルブは、概ね同一とされる。各バルブ
は、通常では閉じられており、開方向へと向かうバルブ
を横断した圧力差によって開かれている。このバルブ
は、スプリング材料とされていて、それ自体がシートの
ためのバイアスを加えているか又は分離したスプリング
が用いられている。サクションバルブは、圧縮チャンバ
／シリンダ内に向かって開くので、これらのバルブは、
概ねクリアランス体積を最小化させるためのバルブ裏打
ち部材を有しておらず、このためバルブからの反射は物
理的に制限されない。吐出バルブは、通常バルブ裏打ち
部材の類を有していて吐出バルブの過剰な運動／変形を
避けるようにされている。リーク等の影響を無視すれ
ば、当量の質量のガスは、圧縮チャンバへと導入され、
圧縮チャンバから吐出される。しかしながら、サクショ
ンストロークは、規格的には半サイクルで行われるが、
圧縮ストロークと吐出ストロークとは互いに規格的には
半サイクルで行われる。サクションストロークの場合に
は、サクションバルブは、サクションバルブを横断した
圧力差がバルブを開放することができるようになると直
ちに開かれることになる。典型的には、サクションバル
ブを開くために必要とされる圧力差は、規格サクション
圧の１５〜３５％程度とされている。圧縮ストロークの
場合には、圧縮は、体積の減少を伴って進行し、圧縮さ
れたガスの圧力が吐出バルブにバルブ部材のスプリング
及び／又は別体とされたスプリングによるバイアスとと
もに加えられる複合的なシステム圧力に充分うち勝つよ
うになるまでガス密度が上昇する。典型的には、吐出バ
ルブを開くために必要とされる圧力差は、規格吐出圧力
の２０〜４０％である。したがって、質量フローレート
は、吐出ストロークの間は、より大きくされている。
レッサは、サクションバルブと吐出バルブとを用いてお
り、これらの２つのバルブには類似点と相違点の双方が
ある。通常、バルブは、概ね同一とされる。各バルブ
は、通常では閉じられており、開方向へと向かうバルブ
を横断した圧力差によって開かれている。このバルブ
は、スプリング材料とされていて、それ自体がシートの
ためのバイアスを加えているか又は分離したスプリング
が用いられている。サクションバルブは、圧縮チャンバ
／シリンダ内に向かって開くので、これらのバルブは、
概ねクリアランス体積を最小化させるためのバルブ裏打
ち部材を有しておらず、このためバルブからの反射は物
理的に制限されない。吐出バルブは、通常バルブ裏打ち
部材の類を有していて吐出バルブの過剰な運動／変形を
避けるようにされている。リーク等の影響を無視すれ
ば、当量の質量のガスは、圧縮チャンバへと導入され、
圧縮チャンバから吐出される。しかしながら、サクショ
ンストロークは、規格的には半サイクルで行われるが、
圧縮ストロークと吐出ストロークとは互いに規格的には
半サイクルで行われる。サクションストロークの場合に
は、サクションバルブは、サクションバルブを横断した
圧力差がバルブを開放することができるようになると直
ちに開かれることになる。典型的には、サクションバル
ブを開くために必要とされる圧力差は、規格サクション
圧の１５〜３５％程度とされている。圧縮ストロークの
場合には、圧縮は、体積の減少を伴って進行し、圧縮さ
れたガスの圧力が吐出バルブにバルブ部材のスプリング
及び／又は別体とされたスプリングによるバイアスとと
もに加えられる複合的なシステム圧力に充分うち勝つよ
うになるまでガス密度が上昇する。典型的には、吐出バ
ルブを開くために必要とされる圧力差は、規格吐出圧力
の２０〜４０％である。したがって、質量フローレート
は、吐出ストロークの間は、より大きくされている。
【０００３】設計により、サクションバルブには、吐出
バルブよりはずっと低いシートバイアスが加えられるよ
うにされている。この低いシートバイアスは、バルブ動
作がバルブを横断した圧力差から生じる力によってまず
加えられるようにされているので、本質的なものといえ
る。サクションバルブの場合には、開きは概ね、吐出バ
ルブの場合よりもずっと低い圧力で開始される。したが
って、小さな圧力差、すなわちバルブを開くため吐出バ
ルブを開く力を与える圧力差より小さな力がサクション
バルブに対して発生される。サクションバルブを横切っ
た圧力差をわずかに増加させるとそのバルブを横断した
圧力差は、大きくそのパーセンテージを増加させる。対
照的に、吐出バルブを横断した圧力差を同程度増加させ
ても、規格開圧力が実質的に高いので圧力差はずっと低
いパーセンテージでしか変化しない。
バルブよりはずっと低いシートバイアスが加えられるよ
うにされている。この低いシートバイアスは、バルブ動
作がバルブを横断した圧力差から生じる力によってまず
加えられるようにされているので、本質的なものといえ
る。サクションバルブの場合には、開きは概ね、吐出バ
ルブの場合よりもずっと低い圧力で開始される。したが
って、小さな圧力差、すなわちバルブを開くため吐出バ
ルブを開く力を与える圧力差より小さな力がサクション
バルブに対して発生される。サクションバルブを横切っ
た圧力差をわずかに増加させるとそのバルブを横断した
圧力差は、大きくそのパーセンテージを増加させる。対
照的に、吐出バルブを横断した圧力差を同程度増加させ
ても、規格開圧力が実質的に高いので圧力差はずっと低
いパーセンテージでしか変化しない。
【０００４】バルブに対する開き力Ｆは、下記式（１）
【０００５】
【数１】Ｆ＝Ｐ・Ａ （１） により与えられる。上式中、Ｐは、バルブを横断する圧
力差であり、Ａは、Ｐが作用するバルブ面積である。圧
力差が作用する方向は、サイクルの完了の間に変化する
ので、サイクルの部分の間には圧力差によりバルブシー
トバイアスを加えるようになる。Ａが一定に保たれてい
る場合には、Ｆの変化はＰの変化に比例し、すなわちよ
り具体的にはＦのパーセンテージの変化は、Ｐの変化の
パーセンテージ変化に等しい。例えば、サクション圧力
が２０ｐｓｉａで、吐出圧が３００ｐｓｉａとされてい
る場合に、典型的にはオーバープレッシャー値の３５％
でシリンダーは吐出バルブが開く前に４０５ｐｓｉａま
で上昇する。対照的にサクションバルブが開くまでに、
典型的なアンダープレッシャの３０％、すなわち１４ｐ
ｓｉａにまでシリンダー圧は減少する。双方のバルブを
開くために必要とされる圧力差が１０ｐｓｉａだけ増加
すると、吐出オーバープレッシャーは、３５％から３８
％へと増加し、サクションアンダープレッシャ−値は、
３０％から８０％へと増加する。したがって、サクショ
ンバルブに加えられる開き力は、１６７％増加すること
が予測できる。
力差であり、Ａは、Ｐが作用するバルブ面積である。圧
力差が作用する方向は、サイクルの完了の間に変化する
ので、サイクルの部分の間には圧力差によりバルブシー
トバイアスを加えるようになる。Ａが一定に保たれてい
る場合には、Ｆの変化はＰの変化に比例し、すなわちよ
り具体的にはＦのパーセンテージの変化は、Ｐの変化の
パーセンテージ変化に等しい。例えば、サクション圧力
が２０ｐｓｉａで、吐出圧が３００ｐｓｉａとされてい
る場合に、典型的にはオーバープレッシャー値の３５％
でシリンダーは吐出バルブが開く前に４０５ｐｓｉａま
で上昇する。対照的にサクションバルブが開くまでに、
典型的なアンダープレッシャの３０％、すなわち１４ｐ
ｓｉａにまでシリンダー圧は減少する。双方のバルブを
開くために必要とされる圧力差が１０ｐｓｉａだけ増加
すると、吐出オーバープレッシャーは、３５％から３８
％へと増加し、サクションアンダープレッシャ−値は、
３０％から８０％へと増加する。したがって、サクショ
ンバルブに加えられる開き力は、１６７％増加すること
が予測できる。
【０００６】特に、クリアランス体積の影響により、サ
クションバルブを横切る圧力差の変化は、デバイスが最
初にはクリアランス体積からの圧縮ガスにより充填さ
れ、その後サクションバルブが開くまで吸引ポンプとし
て作用するのでそれほど迅速には増加しない。特に、シ
リンダーに流入するガスは、典型的には膨張ストローク
とサクションストロークの複合ストロークの少なくとも
９５％の間発生するように設計される。対照的に、圧縮
チャンバ圧力は、圧縮ストロークの完了につれて迅速に
上昇し続け、シリンダーから排出される体積流が圧縮チ
ャンバ体積の減少速度に適合していない場合には圧力
は、吐出ストロークの間上昇し続ける。典型的には、シ
リンダーから流出するガスは、圧縮ストローク及び吐出
ストロークの複合ストロークの少なくとも４０％の間に
発生する。これらの関係の１つ以上がいかなるように実
質的に変化してもバルブに対して動作上の問題を生じさ
せる。
クションバルブを横切る圧力差の変化は、デバイスが最
初にはクリアランス体積からの圧縮ガスにより充填さ
れ、その後サクションバルブが開くまで吸引ポンプとし
て作用するのでそれほど迅速には増加しない。特に、シ
リンダーに流入するガスは、典型的には膨張ストローク
とサクションストロークの複合ストロークの少なくとも
９５％の間発生するように設計される。対照的に、圧縮
チャンバ圧力は、圧縮ストロークの完了につれて迅速に
上昇し続け、シリンダーから排出される体積流が圧縮チ
ャンバ体積の減少速度に適合していない場合には圧力
は、吐出ストロークの間上昇し続ける。典型的には、シ
リンダーから流出するガスは、圧縮ストローク及び吐出
ストロークの複合ストロークの少なくとも４０％の間に
発生する。これらの関係の１つ以上がいかなるように実
質的に変化してもバルブに対して動作上の問題を生じさ
せる。
【０００７】別の複雑な要因は、典型的な運転条件下に
おいて潤滑流体（オイル）がサクションバルブ、吐出バ
ルブ及びバルブシートを含むコンプレッサの内側面をコ
ートすることにより生じる。これに伴う吐出バルブに関
連する吐出効率を改善するという問題は、米国特許第
４，５８０，６０４号において対応が取られている。吐
出バルブの場合には、シリンダー圧力は吐出バルブに加
えられているバルブに対して加えられているスプリング
バイアスや、バルブのシートへの付着力等といったシス
テム圧力を超えなければならない。したがって、吐出バ
ルブのシートへの付着は、圧力を過大に加えることを意
味し、このため効率が低下することを意味する。
おいて潤滑流体（オイル）がサクションバルブ、吐出バ
ルブ及びバルブシートを含むコンプレッサの内側面をコ
ートすることにより生じる。これに伴う吐出バルブに関
連する吐出効率を改善するという問題は、米国特許第
４，５８０，６０４号において対応が取られている。吐
出バルブの場合には、シリンダー圧力は吐出バルブに加
えられているバルブに対して加えられているスプリング
バイアスや、バルブのシートへの付着力等といったシス
テム圧力を超えなければならない。したがって、吐出バ
ルブのシートへの付着は、圧力を過大に加えることを意
味し、このため効率が低下することを意味する。
【０００８】典型的な往復型のコンプレッサは、一体と
なったサクションポートとサクションバルブシートとを
備えるバルブシートを有している。閉鎖された位置にあ
る場合には、サクションバルブとそのシートの間にある
オイルフィルムは、極めて薄く、数分子程度の薄さであ
る。この理由の一部は、圧縮ストローク及び吐出ストロ
ークの間には圧縮チャンバ圧力が加えられるとともに、
サクションバルブにはシートバイアスが加えられること
にある。通常の動作においては、サクションバルブに加
えられる開き力は、バルブを横切る圧力差により加えら
れ、この圧力差は、サクションストロークの間にバルブ
からピストンが遠ざかるように運動することによって行
われる。典型的には、この開き力は、バルブ質量（慣
性）とどのようなスプリング又は別のバイアス手段とに
よってでも加えられている開かないようにする抵抗力に
うち勝つだけ充分大きくする必要がある。この力はま
た、バルブとシートの間にトラップされたオイルフィル
ムを広げて分離させることができるだけ充分にする必要
がある。潤滑油フィルムを拡張し分離させるために必要
となる力に影響を与える要因としては、潤滑油フィルム
の粘度と、オイルフィルムの厚さと、潤滑油の間の分子
間引力と、サクションバルブ及び／又はバルブシートを
構成する材料と、冷媒ガスが排出される速度とを挙げる
ことができる。
なったサクションポートとサクションバルブシートとを
備えるバルブシートを有している。閉鎖された位置にあ
る場合には、サクションバルブとそのシートの間にある
オイルフィルムは、極めて薄く、数分子程度の薄さであ
る。この理由の一部は、圧縮ストローク及び吐出ストロ
ークの間には圧縮チャンバ圧力が加えられるとともに、
サクションバルブにはシートバイアスが加えられること
にある。通常の動作においては、サクションバルブに加
えられる開き力は、バルブを横切る圧力差により加えら
れ、この圧力差は、サクションストロークの間にバルブ
からピストンが遠ざかるように運動することによって行
われる。典型的には、この開き力は、バルブ質量（慣
性）とどのようなスプリング又は別のバイアス手段とに
よってでも加えられている開かないようにする抵抗力に
うち勝つだけ充分大きくする必要がある。この力はま
た、バルブとシートの間にトラップされたオイルフィル
ムを広げて分離させることができるだけ充分にする必要
がある。潤滑油フィルムを拡張し分離させるために必要
となる力に影響を与える要因としては、潤滑油フィルム
の粘度と、オイルフィルムの厚さと、潤滑油の間の分子
間引力と、サクションバルブ及び／又はバルブシートを
構成する材料と、冷媒ガスが排出される速度とを挙げる
ことができる。
【０００９】従来の鉱油ベース（ＭＯ）又はアルキルベ
ンゼン（ＡＢ）潤滑剤を用いた冷媒−コンプレッサ用途
においては、潤滑剤により発生する開きへの抵抗は、バ
ルブ開動作を開始させるために必要な圧力差に対し比較
的小さくなるようにされていたので無視できる程度であ
った。この理由は主にＭＯ及びＡＢ潤滑剤は、比較的低
粘度であり、低い分子間力を有し、かつ動作条件におけ
る全範囲にわたって冷媒と良好な溶解性を有しているこ
とによっている。
ンゼン（ＡＢ）潤滑剤を用いた冷媒−コンプレッサ用途
においては、潤滑剤により発生する開きへの抵抗は、バ
ルブ開動作を開始させるために必要な圧力差に対し比較
的小さくなるようにされていたので無視できる程度であ
った。この理由は主にＭＯ及びＡＢ潤滑剤は、比較的低
粘度であり、低い分子間力を有し、かつ動作条件におけ
る全範囲にわたって冷媒と良好な溶解性を有しているこ
とによっている。
【００１０】より近年では、オゾンフレンドリーな冷媒
−コンプレッサ用途においては、ポリエステル（ＰＯ
Ｅ）潤滑剤が用いられる。ＭＯ又はＡＢ潤滑剤と比較す
ると、ＰＯＥ潤滑剤は、究極的に高い潤滑粘度を示すと
ともに、特に低い運転圧力及び／又は温度ではＲ１３４
ａ，Ｒ４０４Ａ，Ｒ５０７といったＨＦＣ冷媒に対して
低い溶解性を有している。ＰＯＥの比較的高い粘度は、
バルブとシートの間にトラップされたオイルフィルムを
広げて分離させるために必要な力を実質的に増加させ
る。これに加えてＰＯＥ潤滑剤は、極めて極性の材料で
あり、このためバルブ及びバルブシートを構成する極性
のイオンベースの材料と強い分子的な吸引力を有してい
る。構成材料とＰＯＥの間の相互の引力はさらにバルブ
シートからバルブを分離させるための力を増加させるこ
とになる。
−コンプレッサ用途においては、ポリエステル（ＰＯ
Ｅ）潤滑剤が用いられる。ＭＯ又はＡＢ潤滑剤と比較す
ると、ＰＯＥ潤滑剤は、究極的に高い潤滑粘度を示すと
ともに、特に低い運転圧力及び／又は温度ではＲ１３４
ａ，Ｒ４０４Ａ，Ｒ５０７といったＨＦＣ冷媒に対して
低い溶解性を有している。ＰＯＥの比較的高い粘度は、
バルブとシートの間にトラップされたオイルフィルムを
広げて分離させるために必要な力を実質的に増加させ
る。これに加えてＰＯＥ潤滑剤は、極めて極性の材料で
あり、このためバルブ及びバルブシートを構成する極性
のイオンベースの材料と強い分子的な吸引力を有してい
る。構成材料とＰＯＥの間の相互の引力はさらにバルブ
シートからバルブを分離させるための力を増加させるこ
とになる。
【００１１】サクションバルブをそのバルブシートから
分離させるために必要な力を増加させるために、バルブ
を横断した圧力差をバルブ開時間を遅延させて増加させ
る必要が生じる。サクションバルブが最終的に開いた場
合には、極めて高い粘度となる。さらに、この条件は、
シリンダーに流入するサクションガスのサクションバル
ブ開の遅延による体積フローレートの増加をもたらすと
いう問題点を生じさせる。このサクションガスの体積フ
ローレートの増加は、サクションガスの流速を増大さ
せ、このことによりサクションバルブに加えられる開き
力、ひいてはバルブが開かれる際の速度を増大させてし
まうことになる。このようにサクションバルブ開速度の
増大は、バルブに加えられる開遅延による高い圧力差の
効果と、サクションバルブに衝突する流れの高い体積フ
ローレートと相俟ってシリンダ開口内へと向かうように
さらにサクションバルブを変形させてしまう。吐出バル
ブに用いられているようにバルブ裏打ち部材を用いない
と、バルブ変形が増加されることによりバルブ開応力が
増加することになる。このように動作応力が過剰となる
とバルブの疲労強度を超えることが明白であり、その後
バルブ損傷が発生することになる。
分離させるために必要な力を増加させるために、バルブ
を横断した圧力差をバルブ開時間を遅延させて増加させ
る必要が生じる。サクションバルブが最終的に開いた場
合には、極めて高い粘度となる。さらに、この条件は、
シリンダーに流入するサクションガスのサクションバル
ブ開の遅延による体積フローレートの増加をもたらすと
いう問題点を生じさせる。このサクションガスの体積フ
ローレートの増加は、サクションガスの流速を増大さ
せ、このことによりサクションバルブに加えられる開き
力、ひいてはバルブが開かれる際の速度を増大させてし
まうことになる。このようにサクションバルブ開速度の
増大は、バルブに加えられる開遅延による高い圧力差の
効果と、サクションバルブに衝突する流れの高い体積フ
ローレートと相俟ってシリンダ開口内へと向かうように
さらにサクションバルブを変形させてしまう。吐出バル
ブに用いられているようにバルブ裏打ち部材を用いない
と、バルブ変形が増加されることによりバルブ開応力が
増加することになる。このように動作応力が過剰となる
とバルブの疲労強度を超えることが明白であり、その後
バルブ損傷が発生することになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、サクション
バルブとバルブシートの間にトラップされたオイルフィ
ルムを拡大することにより、サクションバルブを開くた
めの圧力を低減させることを目的とする。このようにす
ると、高いバルブ速度、高い体積フローレート、高いサ
クションガス速度、高いバルブ応力といったその後に発
生する問題を避けることができる。この効果は、バルブ
とバルブシートの間の接触面積を低減させることにより
バルブを開くために必要な圧力を有用に低減させるとと
もに、その後の開き応力を低減することによって達成さ
れる。
バルブとバルブシートの間にトラップされたオイルフィ
ルムを拡大することにより、サクションバルブを開くた
めの圧力を低減させることを目的とする。このようにす
ると、高いバルブ速度、高い体積フローレート、高いサ
クションガス速度、高いバルブ応力といったその後に発
生する問題を避けることができる。この効果は、バルブ
とバルブシートの間の接触面積を低減させることにより
バルブを開くために必要な圧力を有用に低減させるとと
もに、その後の開き応力を低減することによって達成さ
れる。
【００１３】すなわち、本発明の目的は、サクションバ
ルブのバルブシートへの付着を低減することを目的とす
る。
ルブのバルブシートへの付着を低減することを目的とす
る。
【００１４】本発明はさらに、サクションバルブの開応
力を低減することを目的とする。
力を低減することを目的とする。
【００１５】また、本発明の別の目的は、サクションス
トロークの早い段階においてバルブシートからサクショ
ンバルブを開放しやすくすることを目的とする。本発明
によって達成される上述の目的及び他の目的について
は、後述する説明により明らかとなろう。
トロークの早い段階においてバルブシートからサクショ
ンバルブを開放しやすくすることを目的とする。本発明
によって達成される上述の目的及び他の目的について
は、後述する説明により明らかとなろう。
【００１６】本質的にサクションバルブのバルブシート
は、バルブとバルブシートの間の接触面積及びそれに伴
うオイルフィルムを低減させる構成とされている。
は、バルブとバルブシートの間の接触面積及びそれに伴
うオイルフィルムを低減させる構成とされている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的
は、本発明の構成により達成される。すなわち、本発明
においては、サクションバルブシートの径方向の広が
り、すなわち幅（ｗ）を特定範囲の値に注意深く制御
し、バルブシート面積とバルブポート面積との比を３％
〜３３％の範囲とすることによって、より好ましくは１
３％〜２５％の範囲とすることによって達成される。サ
クションバルブシートの実際的な径方向の延長部は、
０．０１４〜０．０１８インチとされていることが好ま
しく、最大許容幅は、０．０２インチとされていること
が好ましい。ここで、１インチは、約２５．４ｍｍであ
る。
は、本発明の構成により達成される。すなわち、本発明
においては、サクションバルブシートの径方向の広が
り、すなわち幅（ｗ）を特定範囲の値に注意深く制御
し、バルブシート面積とバルブポート面積との比を３％
〜３３％の範囲とすることによって、より好ましくは１
３％〜２５％の範囲とすることによって達成される。サ
クションバルブシートの実際的な径方向の延長部は、
０．０１４〜０．０１８インチとされていることが好ま
しく、最大許容幅は、０．０２インチとされていること
が好ましい。ここで、１インチは、約２５．４ｍｍであ
る。
【００１８】この範囲は、摩耗性、ナイフエッジシート
の最低の付着性、耐久性向上、幅手方向の改善された付
着性を容易に満足させるものである。本質的には、サク
ションバルブシートは、環状で、バルブプレートから延
びた薄い壁の円筒形部分を備えている。
の最低の付着性、耐久性向上、幅手方向の改善された付
着性を容易に満足させるものである。本質的には、サク
ションバルブシートは、環状で、バルブプレートから延
びた薄い壁の円筒形部分を備えている。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１及び図２において、符号１０
は概ね往復型コンプレッサを示す。従来と同様に、コン
プレッサ１０は、リードバルブとして示されたサクショ
ンバルブ２０と吐出バルブ５０と、開口、すなわちシリ
ンダー４０−３内に配置されたピストン４２とを有して
いる。吐出バルブ５０は、裏打ち部材５１を有してお
り、この裏打ち部材５１は、バルブ５０の運動を制限
し、かつ通常ではその全体の開き運動にわたって吐出通
路３０−５を介してバルブ５０へと加えられる開き力を
弱めるような構成とされている。サクションバルブ２０
については、そのチップ２０−１が、クランクケース４
０内の溝４０−２に形成された突部４０−１に係合して
いる。この突部４０−１は、バルブストップとされてい
る。突部４０−１は、０．１インチ程度の開動作の後に
係合して、クリアランス体積を最小化させ、図１の仮想
線に示すように、バルブ２０の湾曲によりさらに開動作
を行うようにされている。特に、バルブ２０の最初の運
動は、チップ２０−１が突部４０−１に係合するまでカ
ンチレバービームとして行われ、その後両端が支持され
たビームの形状として湾曲が形成される。図１の仮想線
に示されるように、バルブ２０は、開口４０−３内へと
運動する。
は概ね往復型コンプレッサを示す。従来と同様に、コン
プレッサ１０は、リードバルブとして示されたサクショ
ンバルブ２０と吐出バルブ５０と、開口、すなわちシリ
ンダー４０−３内に配置されたピストン４２とを有して
いる。吐出バルブ５０は、裏打ち部材５１を有してお
り、この裏打ち部材５１は、バルブ５０の運動を制限
し、かつ通常ではその全体の開き運動にわたって吐出通
路３０−５を介してバルブ５０へと加えられる開き力を
弱めるような構成とされている。サクションバルブ２０
については、そのチップ２０−１が、クランクケース４
０内の溝４０−２に形成された突部４０−１に係合して
いる。この突部４０−１は、バルブストップとされてい
る。突部４０−１は、０．１インチ程度の開動作の後に
係合して、クリアランス体積を最小化させ、図１の仮想
線に示すように、バルブ２０の湾曲によりさらに開動作
を行うようにされている。特に、バルブ２０の最初の運
動は、チップ２０−１が突部４０−１に係合するまでカ
ンチレバービームとして行われ、その後両端が支持され
たビームの形状として湾曲が形成される。図１の仮想線
に示されるように、バルブ２０は、開口４０−３内へと
運動する。
【００２０】上述したように、ＰＯＥ潤滑剤は、バルブ
２０とバルブプレート３０に形成されたシート３０−１
の間を付着させる傾向にある。本発明によるこのような
付着性の低減を行わなければ、バルブ２０は、より高い
圧力差で開かれて、突部、すなわちストップ４０−１へ
と高速で衝突して開口４０−３内へと湾曲されて、サク
ション通路３０−２からの衝突フローと相俟って強度を
超えてバルブ２０が湾曲されるか、又は開口４０−３内
へと深くバルブを変移させチップ２０−１が突部、すな
わちストップ４０−１から滑り落ちさせてしまう。
２０とバルブプレート３０に形成されたシート３０−１
の間を付着させる傾向にある。本発明によるこのような
付着性の低減を行わなければ、バルブ２０は、より高い
圧力差で開かれて、突部、すなわちストップ４０−１へ
と高速で衝突して開口４０−３内へと湾曲されて、サク
ション通路３０−２からの衝突フローと相俟って強度を
超えてバルブ２０が湾曲されるか、又は開口４０−３内
へと深くバルブを変移させチップ２０−１が突部、すな
わちストップ４０−１から滑り落ちさせてしまう。
【００２１】図３を参照すると、シート３０−１は、本
質的に薄い壁のシリンダーとされており、このシリンダ
ーは、平坦で環状のシート面３０−１を備えている。バ
ルブシート面積とバルブポート面積との比が３％〜３３
％の範囲、さらには１３％〜２５％の範囲とされている
ことが好ましい。これに加えて、シート面３０−１の好
適な径方向の延長部、すなわち幅ｗは、０．０１４〜
０．０１８インチとされていることが好ましい。所望す
る幅を維持しやすくするために、精度の高いカウンタボ
ア３０−２ａが設けられておりこのカウンタボア３０−
２ａは、サクション通路３０−２のシートから肩部３０
−２ｂによって分離されている。シート３０−１の外側
円筒面３０−１ｂは、精度の高いカウンタボア３０−２
ａに対して精度高く機械加工されていて、シート面３０
−１ａの径方向幅ｗの許容性を維持するようにされてい
る。肩部３０−４は、面３０−１ａの端部を形成してお
り、肩部３０−２ｂは、シート面３０−１ａに対して垂
直とされ、したがって製造プロセスが容易となるように
されている。また、肩部によって規定される移行部分に
は、面取り又は端部落とし処理がなされていることが可
能であり、又望ましい場合が多い。この面取りは、製造
中において形成されたバリを排除するとともに、バルブ
５０とシート面３０−１ａの間にトラップされたオイル
フィルムの分離を容易にさせるものである。
質的に薄い壁のシリンダーとされており、このシリンダ
ーは、平坦で環状のシート面３０−１を備えている。バ
ルブシート面積とバルブポート面積との比が３％〜３３
％の範囲、さらには１３％〜２５％の範囲とされている
ことが好ましい。これに加えて、シート面３０−１の好
適な径方向の延長部、すなわち幅ｗは、０．０１４〜
０．０１８インチとされていることが好ましい。所望す
る幅を維持しやすくするために、精度の高いカウンタボ
ア３０−２ａが設けられておりこのカウンタボア３０−
２ａは、サクション通路３０−２のシートから肩部３０
−２ｂによって分離されている。シート３０−１の外側
円筒面３０−１ｂは、精度の高いカウンタボア３０−２
ａに対して精度高く機械加工されていて、シート面３０
−１ａの径方向幅ｗの許容性を維持するようにされてい
る。肩部３０−４は、面３０−１ａの端部を形成してお
り、肩部３０−２ｂは、シート面３０−１ａに対して垂
直とされ、したがって製造プロセスが容易となるように
されている。また、肩部によって規定される移行部分に
は、面取り又は端部落とし処理がなされていることが可
能であり、又望ましい場合が多い。この面取りは、製造
中において形成されたバリを排除するとともに、バルブ
５０とシート面３０−１ａの間にトラップされたオイル
フィルムの分離を容易にさせるものである。
【００２２】主要な配慮は、位置を規制することにより
オイルフィルム６０の幅を制限することである。特にシ
ート３０−１の接触部分又はバルブ２０への近接部分を
制限することで、それらの間にオイルフィルム６０を保
持させるようにしている。容易に理解されようが、オイ
ルフィルムが狭くなると、破壊することが容易となり、
この結果サクションストロークの低い圧力差においてよ
り早い段階で開くことが可能となり、破壊的なバルブの
開きが防止できるとともに、フロー速度を低くすること
ができる。
オイルフィルム６０の幅を制限することである。特にシ
ート３０−１の接触部分又はバルブ２０への近接部分を
制限することで、それらの間にオイルフィルム６０を保
持させるようにしている。容易に理解されようが、オイ
ルフィルムが狭くなると、破壊することが容易となり、
この結果サクションストロークの低い圧力差においてよ
り早い段階で開くことが可能となり、破壊的なバルブの
開きが防止できるとともに、フロー速度を低くすること
ができる。
【図１】本発明を用いた往復型コンプレッサ部分の断面
図である。
図である。
【図２】図１の領域２−２に沿った一部切り欠き図であ
る。
る。
【図３】サクションバルブ構造を示した図１の一部の断
面図である。
面図である。
１０…往復型コンプレッサ ２０…サクションバルブ ３０…バルブプレート ３０−１…シート ３０−２…サクション通路 ４０−１…突部 ４０−３…開口 ４２…ピストン ５０…吐出バルブ ５１…裏打ち部材 ６０…オイルフィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワイン フィリップ ベーグル アメリカ合衆国，ニューヨーク，チテン ナンゴー，ホワイト ブリッジ ロード 1469 (72)発明者 ピーター フレデック カイドー アメリカ合衆国，ニューヨーク，ヴェロ ナ，カントリードライヴ 5843 (72)発明者 ケイル ダグラス ウイッセルズ アメリカ合衆国，ニューヨーク，シラキ ュース，ブリッグス ストリート 141 (56)参考文献 特開 平３−194174（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−59932（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−149718（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−71209（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−61631（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−26713（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 39/10
Claims (4)
- 【請求項１】 ピストンを収容するシリンダー（４０−
３）と、サクション通路（３０−２）と、サクションバ
ルブ（２０）と、サクションバルブシート（３０−１）
と一体とされたバルブプレート（３０）とを備え、前記
サクションバルブと前記バルブシートの間の少なくとも
数分子層以上のオイルフィルム部分によって潤滑がなさ
れた往復型コンプレッサにおいて、前記サクション通路は、前記シリンダーに通じる開口部
を形成するカウンタボア（３０−２ａ）を含み、 前記バルブシートは、前記開口部を取り囲む環状の包囲
壁と、この環状の包囲壁の端部に備わった平坦なシート
面（３０−１ａ）と、を含み、前記サクションバルブ
は、前記シート面のみと接触しており、 前記シート面の面積と前記開口部の面積との比が３％〜
３３％であることを特徴とする往復動コンプレッサ。 - 【請求項２】 ＨＦＣ冷媒が前記コンプレッサによって
圧縮されることを特徴とする請求項１に記載のコンプレ
ッサ。 - 【請求項３】 前記ＨＦＣ冷媒は、Ｒ１３４ａ，Ｒ４０
４Ａ，Ｒ５０７とされていることを特徴とする請求項２
に記載のコンプレッサ。 - 【請求項４】 前記シート面（３０−１ａ）の径方向の
幅は、０．０２インチ以下であることを特徴とする請求
項１に記載のコンプレッサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/032,971 US6468060B1 (en) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | Oil film dilation for compressor suction valve stress reduction |
| US09/032971 | 1998-03-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11315787A JPH11315787A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3121585B2 true JP3121585B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=21867858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11045651A Expired - Fee Related JP3121585B2 (ja) | 1998-03-02 | 1999-02-24 | コンプレッササクションバルブストレス低減のためのオイルフィルムを制御した往復型コンプレッサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6468060B1 (ja) |
| EP (1) | EP0940582B1 (ja) |
| JP (1) | JP3121585B2 (ja) |
| KR (1) | KR100323009B1 (ja) |
| CN (1) | CN1312401C (ja) |
| DE (1) | DE69919920T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012077519A1 (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | 株式会社 豊田自動織機 | 圧縮機 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2002055878A1 (fr) * | 2001-01-15 | 2002-07-18 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Compresseur frigorifique a double action |
| US7390176B2 (en) * | 2001-10-05 | 2008-06-24 | Carrier Corporation | Multi-port suction reed valve with optimized tips |
| KR20030039052A (ko) * | 2001-11-09 | 2003-05-17 | 주식회사 엘지이아이 | 토출밸브 조립체의 충격소음 저감 구조 |
| JP5155686B2 (ja) * | 2008-02-17 | 2013-03-06 | サンデン株式会社 | 往復動圧縮機の弁板と吸入弁及び／又は吐出弁との当接部の貼付き防止のための弁板の加工方法及び往復動圧縮機 |
| US20120063940A1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-03-15 | General Electric Company | Suction and discharge mechanisms for an appliance refrigerant compressor |
| BRPI1101993A2 (pt) * | 2011-04-28 | 2014-02-11 | Whirlpool Sa | Arranjo de válvula para compressores herméticos |
| ES2729560T3 (es) | 2012-09-04 | 2019-11-04 | Carrier Corp | Asiento de válvula de succión para compresor de refrigeración recíproco |
| JP7523935B2 (ja) * | 2020-04-06 | 2024-07-29 | 株式会社ミクニ | リードバルブ |
| TWI789742B (zh) * | 2021-04-16 | 2023-01-11 | 周文三 | 空氣壓縮機裝置 |
| JP2023034613A (ja) * | 2021-08-31 | 2023-03-13 | 株式会社東芝 | 圧縮機、および空気調和機 |
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| US1583535A (en) * | 1924-04-28 | 1926-05-04 | Universe Corp | Compressor |
| US1834038A (en) | 1929-12-31 | 1931-12-01 | Frigidaire Corp | Refrigerating apparatus |
| US2001885A (en) | 1932-05-11 | 1935-05-21 | Kelvinator Corp | Refrigerating apparatus |
| US2020508A (en) | 1934-06-25 | 1935-11-12 | Montgomery Ward & Co Inc | Valve mounting for refrigerator compressors |
| US2110107A (en) | 1934-11-01 | 1938-03-01 | Walter J Sugden | Refrigerant compressor |
| US2372938A (en) | 1942-11-12 | 1945-04-03 | Nash Kelvinator Corp | Refrigerating apparatus |
| US2981462A (en) | 1956-07-09 | 1961-04-25 | Niedermayer Egon | Valve comprising a plurality of individual valves |
| DE2162031A1 (de) * | 1971-12-10 | 1973-06-14 | Auergesellschaft Gmbh | Membranpumpe |
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| DE3214713A1 (de) | 1982-04-21 | 1983-10-27 | Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH, 3000 Hannover | Einrichtung zur erzeugung von druckgas |
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| JPS6165973A (ja) | 1984-09-06 | 1986-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機の冷媒吐出弁装置 |
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-
1998
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-
1999
- 1999-02-24 JP JP11045651A patent/JP3121585B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-26 EP EP99630019A patent/EP0940582B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 DE DE69919920T patent/DE69919920T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-27 KR KR1019990006712A patent/KR100323009B1/ko not_active IP Right Cessation
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| CN1227893A (zh) | 1999-09-08 |
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| EP0940582B1 (en) | 2004-09-08 |
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