JP4071711B2 - 密閉型圧縮機の弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型圧縮機に関し、より詳しくは、圧縮機のシリンダーの内外部への作動流体の出入りを制御する弁装置に関する。

密閉型圧縮機においては、シリンダーブロックの内部に設けられたシリンダーにてピストンが直線往復運動しながら作動流体を圧縮している。この作動流体は、弁装置の制御によってシリンダーの内外部に出入りされる。

一般に、前記弁装置は、前記シリンダーブロックの先端に設けられ、前記シリンダーの内部を遮蔽する弁板を備えている。前記弁板には、前記シリンダーと外部(吸入チャンバー及び吐出チャンバー)を連通する流路が形成され、この流路は、吸入弁や吐出弁によって開閉される。前記吸入弁や吐出弁の開閉は、前記ピストンの往復運動による前記シリンダー内と外部との間の圧力差によって行われる。

このような吸入弁や吐出弁は、圧縮機の動作中に極めて速い速度で前記流路を開閉している。ここで、前記吸入弁や吐出弁は、自由端部であるその先端によって前記弁板の流路を開閉しているが、これらの吸入弁や吐出弁の先端部が前記弁板の弁座に押し付けられると、前記流路が閉塞され、前記弁の先端部が弁座から離れられると、前記流路が開放される。

しかし、前述のように、弁の先端が前記流路の開閉を繰り返すことにより、圧縮機の動作中に前記弁の先端が前記弁座をたたいて騒音が多く発生することになる。

一方、圧縮機の効率は、前記弁装置と大きく関連している。圧縮機におけるエネルギーの損失は、前記弁板に形成された流路を開閉する前記吸入弁や吐出弁の動作に影響される。

前記弁装置においては、圧縮機の効率に影響を与えているのは、前記吸入弁や吐出弁の開放遅延現象である。このような弁の開放遅延現象の最も重要な要因の１つは、弁の形状や重さなどによる慣性(inertia)である。前記慣性は、弁が元の運動状態を維持しようとする傾向を言うもので、特に、弁が前記流路を閉塞した状態で、作動流体の圧力差によって開放される初期に流路を閉塞した状態を維持しようとして弁の開放を遅延している。

その他にも、前記弁と弁板の弁座との間に介在する粘性オイルによる粘着力が前記弁の開放を遅延させ、前記弁板に形成された流路と弁座の不適当な形状が、弁の開放遅延現象を引き起こしていた。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、圧縮機の動作中に弁装置から生じる騒音を最小化するための密閉型圧縮機の弁装置を提供することを目的とする。

また、圧縮機の効率を最大化するための密閉型圧縮機の弁装置を提供することを他の目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による密閉型圧縮機の弁装置は、シリンダーの先端に設けられ、シリンダーの内外部を連通させ、作動流体が流動するようにする流路が貫通して設けられた弁板と、前記弁板上に取り付けられ、一端部が固定され、自由端部が前記作動流体の圧力によって前記流路を選択的に開閉する弁と、前記弁に一体に設けられ、前記弁の開弁方向に付勢する弾性リードとを備えることを特徴する。

前記弁上に設けられ、弁の開度を制御し、前記弁の開放時に前記弁を閉じる方向に付勢する弁ばねをさらに備えることを特徴とする。

前記弾性リードは、前記弁の一部を切除し、その先端部が前記弁板に支持されるように、傾斜して折り曲げて形成されている。

前記弾性リードは、その先端部が前記弁の先端部方向に形成される。

前記弾性リードは、その先端部が前記弁の先端部の反対方向に形成される。

前記弾性リードは、前記弁の中間部分に設けられる。

前記弾性リードの先端部には、接触部が前記弁板に設けられた凹溝の表面に密着するように折り曲げて形成される。

また、本発明による密閉型圧縮機の弁装置は、シリンダーの先端に設けられ、シリンダーの内外部を連通させ、作動流体が流動するようにする流路が貫通して形成された弁板と、前記弁板上に取り付けられ、一端部が固定され、自由端部が前記作動流体の圧力によって前記流路を選択的に開閉する弁と、前記弁に関して前記弁板の反対側に当たる弁の一面に固定され、その先端部が前記弁の中央部を貫通して前記弁と弁板との間で前記開弁方向に付勢する開放ばねとを備えることを特徴とする。

前記弁上に設けられ、前記弁の開度を制御し、前記弁の開放時に前記弁を閉じる方向に付勢する弁ばねをさらに備えている。

前記弁の中間部には、前記開放ばねが貫通され、前記弁の下面と弁板との間で弁の先端部に向けた切除部が設けられている。

前記開放ばねは、その一端部が前記弁の一面に取り付けられ、弁と共に固定され、自由端部が前記弁板と弁との間で前記弁の他面に密着するように設けられ、前記弁の切除部を貫通する部分によって分けられた二つの部分が段差を形成する。

前記弁と開放ばねが固定される部分の前記弁板には、前記弁板の流路の周りに位置する弁座よりも高い段差部が設けられる。

前記開放ばねの先端に対応する前記弁板上には凹溝が設けられる。

このような構成となる本発明に係る密閉型圧縮機の弁装置によれば、圧縮機の駆動中に発生する騒音が最小に抑えられ、圧縮機の効率が高くなるという利点を有する。

このような本発明による密閉型圧縮機の弁装置によれば、開弁方向に付勢する弾性リードや開放ばねを備えて、弁の開閉動作を円滑にし、弁による弁座の打撃音を最小化しているため、圧縮機の効率が向上すると共に、動作騒音を最小化するという効果を有する。

また、本発明によれば、弁の開弁方向に付勢する弾性リードが弁に一体に設けられており、それにより、弁装置の構成が単純化する。選択的に、弁と別に設けられた開放ばねも前記弁と仮組立て状態で組立てラインに呈され、組立て作業の作業性が向上する効果も有する。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。

図１に示すように、シリンダーブロック１０の内部には、作動流体の圧縮が行われる圧縮室１２が形成される。前記圧縮室１２の内部には、ピストン１４が往復運動可能に設けられている。前記ピストンは、密閉型圧縮機を構成するモーター部の駆動力によって前記圧縮室１２内で直線往復運動を行う。

前記シリンダーブロック１０の先端には、弁板２０が設けられている。前記弁板２０は、前記シリンダーブロック１０の前面との間にガスケット２２を介在した状態でシリンダーブロック１０に取り付けられる。前記弁板２０を貫通して流路２４が形成されるが、この流路２４は、前記圧縮室１２と後述する吐出チャンバー７２を連通させる役割を担う。前記流路２４は、前記弁板２０の一面に設けられた弁チャンバー２５内へ貫通される。前記弁チャンバー２５は、前記弁板２０の一面に凹み状に設けられた部分で、前記流路２４を介する作動流体の流動を制御するための部品を備えている。

前記弁チャンバー２５に開放する前記流路２４の縁部に沿って弁座２６が設けられている。前記弁座２６は、その周辺部より相対的に高く設けられ、後述する吐出弁３０が流路２４の閉塞時に当接する部分である。

一方、前記弁チャンバー２５の一側には、凹溝２７が設けられている。前記凹溝２７内には、後述する弾性リード４０の自由端部が位置し、弾性リード４０の先端部が凹溝２７の底面に当接している。また、前記弁チャンバー２５の一側には、他の部分よりも相対的に高く突出された段差部２８が備えられている。前記段差部２８は、前記弁座２６と同じ高さで突設されるのが好ましい。前記段差部２８には、吐出弁３０の固定部３２が位置している。

前記弁チャンバー２５の内部には、吐出弁３０が設けられている。前記吐出弁３０は、前記流路２４を前記圧縮室１２の内外部の作動流体の圧力差によって開閉するもので、図２に示すように、板状のばね鋼から幅が長さに比べて狭くなるように所定の長さで形成されている。前記吐出弁３０の一端部である固定部３２は、前記段差部２８上に取り付けられている。前記固定部３２の両端には、固定羽根３４、３４'が延設されている。前記吐出弁３０の自由端部３６は、前記流路２４を開閉する部分であり、その面積は、少なくとも弁座２６の周りまで覆うように設定しなければならない。

前記吐出弁３０の中間部には、弾性リード４０が設けられている。前記弾性リード４０は、前記吐出弁３０に一体に設けられており、前記吐出弁３０の内側を長手方向に所定の幅で切除し、前記吐出弁３０の開弁方向に付勢することができるように折り曲げて形成されている。前記弾性リード４０の先端部には、前記凹溝２７の底面に密着する接触部４２が設けられている。前記接触部４２は、前記弾性リード４０の先端部を折り曲げて形成しており、前記凹溝２７の底面との接触面積を大きくして前記弾性リード４０がより安定して付勢することができるようにしている。また、前記接触部４２は、前記凹溝２７や弾性リード４０の磨耗を防止する役割も担う。このような構成において、前記弾性リード４０の一側は前記吐出弁３０に連結され、自由端部側は前記弁チャンバー２５に吐出弁３０が設けられた状態で前記接触部４２が凹溝２７の底面に当接するようになる。

この弾性リード４０は、前記吐出弁３０を前記流路２４が開放される方向に付勢し、前記吐出弁３０が前記弁座２６をたたく打撃力を減らし、吐出弁３０の開閉動作をより円滑にする。かつ、前記弾性リード４０は、前記凹溝２７にその自由端部が接触することにより、普段に前記吐出弁３０の自由端部３６が前記弁座２６から少し離れた状態を維持するようにしている。

一方、前記吐出弁３０上には、弁ばね５０が位置している。前記弁ばね５０は、前記吐出弁３０と同じ材質からなり、所定の弾性力を有しており、前記吐出弁３０の開度を規制し、吐出弁３０を前記流路２４が閉塞される方向に付勢し、吐出弁３０の開閉動作を円滑にする。このような弁ばね５０の自由端部は、前記吐出弁３０の自由端部の先端から離れる方向に延長している。

前記弁チャンバー２５内に前記吐出弁３０及び弁ばね５０を固定するために、リテーナー６０を使用している。前記リテーナー６０は、前記弁チャンバー２５の内部に押し込まれた状態で前記吐出弁３０及び弁ばね５０の固定部を押圧するように設置される。

そして、前記弁板２０には、ヘッドカバー７０が設けられている。もちろん、前記弁板２０とヘッドカバー７０は、ボルト(図示せず)によって前記シリンダーブロック１０に共に締結される。前記ヘッドカバー７０は、前記弁板２０との間に作動流体の漏れを防止するためのガスケット７１を介在した状態で締結される。前記弁板２０とヘッドカバー７０との間には吐出チャンバー７２が設けられる。もちろん、前記ヘッドカバー７０と弁板２０との間の一側には、吸入チャンバー(図示せず)が備えられている。前記吸入チャンバーは、図示しない吸入弁を介して前記圧縮室１２の内部と選択的に連通される。

一方、図３及び図４には、本発明の他の実施形態を示している。図示のように、前記吐出弁３０に弾性リード４０’が図２に示す実施例とは反対方向に設けられている。即ち、弾性リード４０’の自由端部が前記吐出弁３０の固定部３２に対向して折り曲げられ、その先端の接触部４２が前記凹溝２７の底面に支持される。このような実施の形態においては、前記弾性リード４０’は、前記吐出弁３０が前記流路２４を開放しようとする方向に動作するように吐出弁３０に弾性力を発生する。

以下、前述の構成となる実施の形態の動作について説明する。

先ず、図１に示す実施の形態において、前記ピストン１４が矢印Ａ方向に移動すれば、前記圧縮室１２の内部には負圧が発生し、吸入弁(図示せず)が開放され、吸入チャンバーの作動流体が前記圧縮室１２に吸い込まれる。このとき、前記吐出弁３０は、前記圧縮室１２の内部の負圧によって前記弾性リード４０の弾性力を克服し、前記弁座２６に押し付けられる。よって、前記圧縮室１２の内部に吸い込まれた作動流体は、吐出チャンバー７２に吐出されない。

前述のように、作動流体の吸入が終了すれば、前記ピストン１４が矢印Ａの反対方向に移動し始め、前記圧縮室１２の内部の作動流体を圧縮することになる。このとき、吸入弁は、前記圧縮室１２の内部の圧力によって閉塞される。また、作動流体が圧縮されると、前記圧縮室１２の内部の圧力が高くなるにつれ、前記吐出弁３０が開放される。このとき、前記吐出弁３０の開放は、前記圧縮室１２と吐出チャンバー７２との内部の圧力差によって行われる。

前記吐出弁３０は、前記圧力差及び前記弾性リード４０の弾性力によってその自由端部３６が前記弁座２６から離れ、前記流路２４を開放する。このように、流路２４が開放されると、前記圧縮室１２の内部の作動流体が前記吐出チャンバー７２に吐出される。かつ、前記吐出弁３０の弁の開度は、前記弁ばね５０によって規制され、前記弁ばね５０の弾性力により、前記吐出弁３０は、迅速に次の行程のために前記流路２４を閉塞することになる。ここで、前記吐出弁３０の閉弁は、前記ピストン１４が再び矢印Ａ方向に移動することによって行われ、このようにして、作動流体を圧縮室１２の内部に吸い込み、前述の過程を繰り返す。

一方、前記吐出弁３０は、前記弾性リード４０によって常に前記流路２４を開放する方向に付勢されている。従って、前記吐出弁３０の自由端部３６が前記流路２４を閉じるように前記弁座２６に接触するとき、前記吐出弁３０が前記弁座２６をたたく打撃力を前記弾性リード４０によって減らしている。また、前記弾性リード４０は、前記吐出弁３０が前記流路２４を開放するときにも付勢して、前記吐出弁３０が前記弁座２６からより円滑に離れられるようにする。

図３に示す実施の形態の動作は、上述の図１の実施の形態と同様である。

次に、図５には本発明のさらに他の実施形態が示されている。図示のように、シリンダーブロック１１０の内部には、作動流体の圧縮が行われる圧縮室１１２が設けられている。前記圧縮室１１２の内部には、ピストン１１４が往復運動可能に設けられている。前記ピストン１１４は、密閉型圧縮機を構成するモーター部の駆動力によって前記圧縮室１１２内で直線往復運動を行う。

前記シリンダーブロック１１０の先端には、弁板１２０が設けられている。前記弁板１２０は、前記シリンダーブロック１１０の前面との間に、ガスケット１２２を介在した状態でシリンダーブロック１１０に取り付けられる。前記弁板１２０を貫通して流路１２４が形成されるが、この流路１２４は、前記圧縮室１１２と後述する吐出チャンバー１７２とを連通させている。前記流路１２４は、前記弁板１２０の一面に設けられた弁チャンバー１２５内へ貫通している。前記弁チャンバー１２５は、前記弁板１２０の一面に凹み状に形成された部分で、前記流路１２４を介する作動流体の流動を制御するための部品を備えている。

前記弁チャンバー１２５に開放された前記流路１２４の縁部に沿って弁座１２６が設けられている。前記弁座１２６は、その周辺部分よりも相対的に高く形成され、後述する吐出弁１３０が流路１２４の閉塞時に当接する部分である。

一方、前記弁チャンバー１２５の一側には凹溝１２７が設けられている。前記凹溝１２７には、後述する開放ばね１４０が弁板１２０と干渉しないように配置されている。また、前記弁チャンバー１２５の一側には他の部分よりも相対的に高く突出された段差部１２８が備えられている。前記段差部１２８は、前記弁座１２６よりも相対的に高く形成される。このとき、前記段差部１２８の高さは、前記弁座１２６に比べて後述する吐出弁１３０の厚さだけ差を有するのが好ましい。前記段差部１２８には吐出弁１３０の固定部１３２が位置している。

前記弁チャンバー１２５の内部には、吐出弁１３０が設けられている。前記吐出弁１３０は、前記流路１２４を前記圧縮室１１２の内外部の作動流体の圧力差によって開閉するもので、図６に示すように、板状のばね鋼から幅が長さに比べて狭くなるように所定の長さで形成されている。前記吐出弁１３０の一端部である固定部１３２は、前記段差部１２８上に取り付けられる。前記固定部１３２の両端には、固定羽根１３４、１３４'が延設されている。前記吐出弁１３０の自由端部１３６は、前記流路１２４を開閉する部分であり、その面積は、少なくとも弁座１２６の周りまで覆うように設定しなければならない。

前記吐出弁１３０の中間部には、切除部１３５が設けられている。前記切除部１３５は、前記吐出弁１３０の長手方向に直交する方向に吐出弁１３０の中間において切除したもので、その両端に互いに逆方向に折り曲げられるルーバー部１３５’が設けられる。前記ルーバー部１３５’は、図６ｂに示すように、前記吐出弁１３０の自由端部１３６と固定部１３２とに対向して互いに逆方向に延長される。

前記吐出弁１３０の固定部１３２上には、開放ばね１４０が設けられている。前記開放ばね１４０は、図７ａ及び７ｂに示すように、前記吐出弁１３０の固定部１３２と対応する固定部１４２を備えている。前記固定部１４２にはその両端に固定羽根１４４、１４４'が延設されている。このような開放ばね１４０は、前記吐出弁１３０と同じ材質からなる。前記開放ばね１４０の前記固定部１４２の反対側は自由端部１４６であり、前記固定部１４２に対して前記吐出弁１３０の厚さに対応する段差ｓを有して形成されている。即ち、前記自由端部１４６が前記固定部１４２に比べて低く形成される。

従って、前記開放ばね１４０は、前記固定部１４２が前記吐出弁１３０の固定部１３２上に位置しているが、前記開放ばねの前記自由端部１４６は、弁板１２０に対向する前記吐出弁１３０の一面に接触して配置される。このような開放ばね１４０は、前記吐出弁１３０を開弁方向に付勢して前記吐出弁１３０がより円滑に開放できるようにすると共に、前記吐出弁１３０が前記弁座１２０に接触するときの打撃音を減らす。

一方、前記吐出弁１３０上には弁ばね１５０が位置している。前記弁ばね１５０は、前記吐出弁１３０と同じ材質からなり、所定の弾性力を有しており、前記吐出弁１３０の開度を規制し、吐出弁１３０が前記流路１２４を閉塞する方向に付勢して吐出弁１３０の開閉動作を円滑にする。このような弁ばね１５０の自由端部は、前記吐出弁１３０の自由端部１３６の先端から離れる方向に延びている。

前記弁チャンバー１２５内に前記吐出弁１３０、開放ばね１４０及び弁ばね１５０を固定するためにリテーナー１６０が使用される。前記リテーナー１６０は、前記弁チャンバー１２５の内部に押し込まれた状態で前記吐出弁１３０、開放ばね１４０及び弁ばね１５０の固定部１３２、１４２を押圧するように設置される。

また、前記弁板１２０にはヘッドカバー１７０が設けられている。もちろん、前記弁板１２０とヘッドカバー１７０とは、ボルト(図示せず)によって前記シリンダーブロック１１０に共に締結される。前記ヘッドカバー１７０は、前記弁板１２０との間に作動流体の漏れを防止するためのガスケット１７１を介在した状態で締結される。前記弁板１２０とヘッドカバー１７０との間には吐出チャンバー１７２が設けられている。もちろん、前記ヘッドカバー１７０と弁板１２０との間の一側には吸入チャンバー(図示せず)を備えている。前記吸入チャンバーは、吸入弁（図示せず）を介して前記圧縮室１１２の内部と選択的に連通される。

以下、前述のような構成となる本実施形態の動作を説明する。図５において、前記ピストン１１４が矢印Ａ方向に移動すれば、前記圧縮室１１２の内部には負圧が発生し、吸入弁(図示せず)が開放され、吸入チャンバーの作動流体が前記圧縮室１１２に吸い込まれる。このとき、前記吐出弁１３０は、前記圧縮室１１２の内部の負圧によって前記開放ばね１４０の弾性力を克服し、前記弁座１２６に押し付けられる。従って、前記圧縮室１１２の内部に吸い込まれた作動流体は、吐出チャンバー１７２に吐出されない。

このようにして、作動流体の吸入が終了すれば、前記ピストン１１４が矢印Ａの反対方向に移動し始め、前記圧縮室１１２の内部の作動流体を圧縮することになる。このとき、吸入弁は、前記圧縮室１１２の内部の圧力によって閉塞される。かつ、作動流体が圧縮されると、前記圧縮室１１２の内部の圧力が高くなるにつれ、前記吐出弁１３０が開放される。このとき、前記吐出弁１３０の開放は、前記圧縮室１１２と吐出チャンバー１７２の内部との圧力差によって行われる。

前記吐出弁１３０は、前記圧力差や前記開放ばね１４０の弾性力によってその自由端部１３６が前記弁座１２６から離され、前記流路１２４を開放する。このように、流路１２４が開放されると、前記圧縮室１１２の内部の作動流体が前記吐出チャンバー１７２に吐出される。また、前記吐出弁１３０の開度は、前記弁ばね１５０によって規制され、前記弁ばね１５０の弾性力によって前記吐出弁１３０は、次の行程のために、迅速に前記流路１２４を閉塞するようになる。ここで、前記吐出弁１３０の閉弁は、前記ピストン１１４が再び矢印Ａ方向に移動することによって行われ、このようにして、作動流体を圧縮室１１２の内部に吸い込み、上述の過程を繰り返す。

一方、前記吐出弁１３０は、前記開放ばね１４０によって常に前記流路１２４の開放方向に付勢されている。従って、前記開放ばね１４０は、前記吐出弁１３０の自由端部１３６が前記流路１２４を閉じるように前記弁座１２６に接触するとき、前記吐出弁１３０が前記弁座１２６をたたく打撃力を減らしている。かつ、前記開放ばね１４０は、前記吐出弁１３０が前記流路１２４を開放するときにも前記吐出弁１３０を付勢して前記吐出弁１３０が前記弁座１２６からより円滑に離れるようにする。

以上のように、本発明の好適な実施形態が説明されたが、本発明は、吐出弁に限定されるものでなく、このような本発明の基本的な技術的思想を逸脱しない範囲内で、当業界の通常の知識を有する者にとっては、例えば、吸入弁への適用も可能であろう。また、本発明は、添付の特許請求の範囲により解釈されるべきであることは言うまでもない。

本発明の好適な実施形態による密閉型圧縮機の弁装置の構成を示す断面図である。 図１に示す実施形態で使用される吐出弁を示す平面図である。 本発明のもう一つの好適な実施形態による弁装置の構成を示す断面図である。 図３に示す実施形態で使用される吐出弁を示す平面図である。 本発明のさらにもう一つの好適な実施形態による弁装置の構成を示す断面図である。 図５に示す実施形態で使用される吐出弁を示す平面図である。 図５に示す実施形態で使用される吐出弁を示す断面図である。 図５に示す実施形態で使用される開放ばねを示す平面図である。 図５に示す実施形態で使用される開放ばねを示す断面図である。

Claims (6)

1. シリンダーの先端に取り付けられ、前記シリンダーの内外部を連通させて作動流体を流動させるようにする流路が貫通して設けられた弁板と、
   一端部が前記弁板上に固定されるように取り付けられ、自由端部が前記作動流体の圧力によって前記流路を選択的に開閉する弁と、
   前記弁に関して前記弁板の反対側に相当する前記弁の一面に固定され、その先端部が前記弁の中央部を貫通して前記弁と前記弁板との間に位置し、前記弁の開弁方向に前記弁に弾性力を発生する開放ばねとを具備する密閉型圧縮機の弁装置。
2. 前記弁に取り付けられて前記弁の開度を制御し、前記弁を閉じる方向に前記弁に弾性力を発生する弁ばねをさらに具備する請求項１に記載の密閉型圧縮機の弁装置。
3. 前記弁の中間部には切除部が形成され、前記開放ばねが前記切除部を貫通して前記弁の下面と前記弁板との間で前記弁の先端部へ向けられる請求項１または２に記載の密閉型圧縮機の弁装置。
4. 前記開放ばねは、その一端部が前記弁の前記一面に取り付けられて前記弁と共に固定され、その自由端部が前記弁と前記弁板との間で前記弁の他面に密着するように取り付けられ、前記弁の前記切除部を貫通する部分によって分けられた二つの部分が段差を有して形成される請求項３に記載の密閉型圧縮機の弁装置。
5. 前記弁と前記開放ばねが固定される前記弁板の部分には、前記弁板の前記流路の周りに位置する弁座よりも相対的に高い段差部が形成される請求項１または４に記載の密閉型圧縮機の弁装置。
6. 前記開放ばねの先端に対応する前記弁板の部分には凹溝が形成される請求項５に記載の密閉型圧縮機の弁装置。

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