JP4988891B2 - 吐出バルブ - Google Patents

Description

本発明は、特に、バルブの構造的強度を高めると共にバルブの重量を減少させ、かつバルブの製造コストを低減できるようにした吐出バルブに関する。

圧縮機は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換することによりガスを圧縮する。このような圧縮機は、ガスを圧縮する圧縮メカニズムによって、回転式圧縮機、スクロール圧縮機、往復動式圧縮機など多様な種類がある。

往復動式圧縮機は、駆動モータが駆動力を発生すると、その駆動力が圧縮ユニットを構成するピストンに伝達されて、ピストンがシリンダの内部で直線往復運動することによって、ガスを吸入して圧縮した後に吐出する。このような往復動式圧縮機は、駆動モータが回転力を発生してその回転力がクランク軸を介してピストンに伝達される方式と、駆動モータが直線往復駆動力を発生してその直線往復駆動力がピストンに伝達される方式がある。

往復動式圧縮機において、駆動モータの駆動力が伝達されてピストンがシリンダの内部で直線往復運動すると、ピストンの往復運動により、シリンダの内部の圧力差で吸入バルブ及び吐出バルブが開閉され、これにより、シリンダの内部にガスが吸入されて圧縮された後に吐出される。

図１は往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリの一例を示す断面図である。
これに示すように、往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリは、シリンダ１０の内部空間を覆蓋する吐出カバー２０と、吐出カバー２０内に挿入されてシリンダ１０の内部空間を開閉する吐出バルブ３０と、吐出バルブ３０を弾性的に支持するバルブスプリング４０とを含む。

吐出カバー２０は、所定の長さと外径を有して内部に空間が形成された円筒部２１と、円筒部２１の一側から折曲延長されて前方フレーム（図示せず）に結合される固定部２２と、円筒部２１に形成されてガスが吐出されるガス吐出管５０が結合される吐出孔２３とを含む。

吐出バルブ３０は所定の厚さを有する円板状に形成され、バルブスプリング４０は所定の長さを有する円筒形コイルスプリングである。
図中の符号６０はピストンであり、７０は吸入バルブである。

以下、前述したような往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリの動作について説明する。
駆動モータ（図示せず）の駆動力がピストン６０に伝達されると、ピストン６０は直線往復運動する。まず、ピストン６０が上死点から下死点に移動すると、図２に示すように、シリンダの内部の圧力差により、吐出バルブ３０がシリンダ１０の接触面に密着すると同時に、吸入バルブ７０が開いてガスがピストン６０の内部に形成された流路を介してシリンダ１０の内部空間に流入する。

また、ピストン６０が下死点から上死点に移動すると、吸入バルブ７０がピストン６０の流路を遮断することによって、シリンダ１０の内部空間に吸入されたガスが次第に圧縮される。その後、そのガスが設定された圧縮状態になると、バルブスプリング４０に支持される吐出バルブ３０が開いて圧縮されたガスが吐出される。このような過程が継続的に繰り返されることによってガスが圧縮される。

前述したような吐出バルブアセンブリにおいて、シリンダ１０の内部空間を開閉してガスを吐出する吐出バルブ３０は、シリンダ１０の接触面に継続的に接触するだけでなく、ガスの吸入と吐出時に高圧が作用する。吐出バルブ３０に作用する圧力とシリンダ１０の接触面に継続的に接触することによる衝撃により吐出バルブ３０が変形したり摩耗した場合、ガスの漏洩が発生して圧縮効率が低下する。従って、吐出バルブ３０の設計時にこのような問題を考慮しなければならない。

吐出バルブ３０に作用する圧力により吐出バルブ３０が変形することを防止するために、吐出バルブ３０の体積を増加させるか、又は強度の高い材質を使用して吐出バルブ３０の構造的強度を高めた場合、吐出バルブ３０がシリンダ１０の接触面に継続的に接触すると衝撃量が大きくなり、接触騒音が発生するだけでなく、吐出バルブ３０の破損を引き起こす。

そこで、本発明は、バルブの構造的強度を高めると共にバルブの重量を減少させることができるようにした吐出バルブを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、内部空間を有するシリンダに対向する円形平面を備える円板部と、円板部の一面に所定の高さを有するように突設される環状突出部と、円板部と環状突出部の外面に所定の幅を有するように形成される複数の第１補強リブと、を含み、環状突出部にスプリング固定溝が形成される、ことを特徴とする吐出バルブを提供する。

一般的な往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリを示す断面図である。 図１の往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリの作動状態を示す断面図である。 本発明の吐出バルブの第１参考例を示す断面図である。 本発明の吐出バルブの第１参考例を示す斜視図である。 本発明の吐出バルブの第２参考例を示す断面図である。 本発明の吐出バルブの第２参考例を示す斜視図である。 本発明の吐出バルブの第３参考例を示す断面図である。 本発明の吐出バルブの第３参考例を示す斜視図である。 本発明の吐出バルブの第４参考例を示す断面図である。 本発明の吐出バルブの第５参考例を示す断面図である。 本発明の吐出バルブの第１実施形態を示す斜視図である。 本発明の吐出バルブを用いた、往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリを示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図３は本発明の吐出バルブの第１参考例を示す断面図であり、図４は本発明の吐出バルブの第１参考例を示す斜視図である。
これらに示すように、吐出バルブ１００は、シリンダ１０の内部空間を開閉するようにシリンダ１０に接触するカバー１１０と、カバー１１０と一体に形成され、カバー１１０と異なる材質で形成されるバルブ本体部材１２０とを含む。

バルブ本体部材１２０は、シリンダ１０に対向する円形平面１２１を備える円板部１２２と、円板部１２２の一面に所定の厚さと外径を有するように延設される円形突起部１２３とを含む。
カバー１１０は、円板部１２２の円形平面１２１及び縁部、並びに円形平面１２１の反対側面の縁部にわたって所定の厚さを有するように形成される。

バルブ本体部材１２０は非鉄金属で形成され、非鉄金属は、アルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金であることが好ましい。
カバー１１０はプラスチック材質で形成され、プラスチックは、ポリエーテルエーテルケトン（polyetheretherketone：ＰＥＥＫ）であることが好ましい。
カバー１１０は、バルブ本体部材１２０にコーティングして形成することが好ましい。

図５は本発明の吐出バルブの第２参考例を示す断面図であり、図６は本発明の吐出バルブの第２参考例を示す斜視図である。
これらに示すように、吐出バルブ１００は、シリンダ１０の内部空間を開閉するようにシリンダ１０に接触するカバー１３０と、カバー１３０と一体に形成され、カバー１３０と異なる材質で形成されるバルブ本体部材１４０とを含む。

バルブ本体部材１４０は、シリンダ１０に対向する円形平面１４１を備える円板部１４２と、円板部１４２の一面に所定の厚さと外径を有するように延設される円形突起部１４３と、円板部１４２及び円形突起部１４３の中央に貫通形成される貫通孔１４４とを含む。

カバー１３０は、円板部１４２の円形平面１４１及び縁部、並びに円形平面１４１の反対側面の縁部にわたって所定の厚さを有するように形成されるカバー部１３１と、カバー部１３１に延設されてバルブ本体部材１４０の貫通孔１４４を閉塞する閉塞突起部１３２とを含む。

バルブ本体部材１４０は非鉄金属で形成され、非鉄金属は、アルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金であることが好ましい。
カバー１３０はプラスチック材質で形成され、プラスチックは、ポリエーテルエーテルケトンであることが好ましい。
カバー１３０は、インサート成形によりバルブ本体部材１４０と共に形成することが好ましい。

図７は本発明の吐出バルブの第３参考例を示す断面図であり、図８は本発明の吐出バルブの第３参考例を示す斜視図である。
これらに示すように、吐出バルブ１００は、シリンダ１０の内部空間を開閉するようにシリンダ１０に接触するカバー１５０と、カバー１５０と一体に形成され、カバー１５０と異なる材質で形成されるバルブ本体部材１６０とを含む。

バルブ本体部材１６０は、シリンダ１０に対向する円形平面１６１を備える円板部１６２と、円板部１６２の一面に所定の厚さと外径を有するように延設される円形突起部１６３と、円板部１６２の縁部に貫通形成される複数の貫通孔１６４とを含む。貫通孔１６４は、円板部１６２に所定の間隔をおいて４つ形成することが好ましい。

カバー１５０は、円形平面１６１に所定の厚さを有するように形成されるカバー部１５１と、カバー部１５１に延設されてバルブ本体部材１６０の貫通孔１６４をそれぞれ閉塞する複数の閉塞突起部１５２とを含む。

バルブ本体部材１６０は非鉄金属で形成され、非鉄金属は、アルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金であることが好ましい。
カバー１５０はプラスチック材質で形成され、プラスチックは、ポリエーテルエーテルケトンであることが好ましい。
カバー１５０は、インサート成形によりバルブ本体部材１６０と共に形成することが好ましい。

図９は本発明の吐出バルブの第４参考例を示す断面図である。
これに示すように、吐出バルブ１００は、シリンダ１０の内部空間を開閉するようにシリンダ１０に接触するカバー１７０と、カバー１７０と一体に形成され、カバー１７０と異なる材質で形成されるバルブ本体部材１８０とを含む。

バルブ本体部材１８０は、シリンダ１０に対向する円形平面１８１を備え、所定の体積を有する半球状の胴部１８２と、円形平面１８１の反対側に位置するように胴部１８２に形成されるスプリング固定溝１８３と、胴部１８２の円形平面１８１の縁部に所定の深さと幅を有するように形成される環状溝１８４とを含む。

カバー１７０は、環状溝１８４と円形平面１８１を除いた胴部１８２にわたって所定の厚さを有するように形成される。カバー１７０は、バルブ本体部材１８０の環状溝１８４を埋める部分がシリンダ１０に接触する。

バルブ本体部材１８０の環状溝１８４を埋める部分のカバー１７０の面は、バルブ本体部材１８０の円形平面１８１と同一平面をなすことが好ましい。

バルブ本体部材１８０は非鉄金属で形成され、非鉄金属は、アルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金であることが好ましい。
カバー１７０はプラスチック材質で形成され、プラスチックは、ポリエーテルエーテルケトンであることが好ましい。
カバー１７０は、バルブ本体部材１８０にコーティングして形成することが好ましい。

図１０は本発明の吐出バルブの第５参考例を示す断面図である。
これに示すように、吐出バルブ１００は、シリンダ１０の内部空間を開閉するようにシリンダ１０に接触するカバー１９０と、カバー１９０と一体に形成され、カバー１９０と異なる材質で形成されるバルブ本体部材２００とを含む。

バルブ本体部材２００は、シリンダ１０に対向する円形平面２０１を備え、所定の体積を有する半球状の胴部２０２と、円形平面２０１の反対側に位置するように胴部２０２に形成されるスプリング固定溝２０３とを含む。
カバー１９０は、円形平面２０１と胴部２０２の縁部にわたって所定の厚さを有するように形成される。

バルブ本体部材２００は非鉄金属で形成され、非鉄金属は、アルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金であることが好ましい。
カバー１９０はプラスチック材質で形成され、プラスチックは、ポリエーテルエーテルケトンであることが好ましい。
カバー１９０は、バルブ本体部材２００にコーティングして形成することが好ましい。

図１１は本発明の吐出バルブの第１実施形態を示す斜視図である。
これに示すように、吐出バルブ１００は、内部空間を有するシリンダ１０に対向する円形平面１０１を備える円板部１０２と、円板部１０２の一面に所定の高さを有するように突設される環状突出部１０３と、円板部１０２と環状突出部１０３の外面に所定の幅を有するように形成される複数の第１補強リブ１０４と、環状突出部１０３に形成されるスプリング固定溝１０５とを含む。環状突出部１０３の内部には、第２補強リブ１０６を形成することが好ましい。
吐出バルブ１００の材質はポリエーテルエーテルケトンである。

以下、本発明の吐出バルブを製造する方法について具体的に説明すると、バルブ本体部材を構成するアルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金をプレス又はその他の方法によりバルブ本体部材の形状に成形し、その成形されたバルブ本体部材を金型に入れてポリエーテルエーテルケトンでインサート成形することによりカバーを形成する。

第１、第４、及び第５参考例による吐出バルブの場合は、バルブ本体部材を構成するアルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金をプレス又はその他の方法によりバルブ本体部材の形状に成形し、その成形されたバルブ本体部材の表面にポリエーテルエーテルケトンをコーティングすることによりカバーを形成する。
本実施形態による吐出バルブの場合は、ポリエーテルエーテルケトンを金型で成形することが好ましい。

図１２は本発明の実施形態による吐出バルブを用いた、往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリを示す断面図であり、図１と同一の部分には同一の符号を付した。
これに示すように、往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリは、シリンダ１０の内部空間を覆蓋する吐出カバー２１０と、シリンダ１０に接触するプラスチックカバー１１０、及びプラスチックカバー１１０と一体に形成される非鉄金属のバルブ本体部材１２０から構成され、カバー１１０がシリンダ１０に接触することによってシリンダ１０の内部空間を開閉する吐出バルブ１００と、吐出カバー２１０の内面と吐出バルブ１００との間に位置し、吐出バルブ１００を弾性的に支持するスプリング２２０とを含む。

バルブ本体部材１２０は、非鉄金属のうち、アルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金で形成することが好ましい。
カバー１１０はポリエーテルエーテルケトンで形成することが好ましい。
カバー１１０は、バルブ本体部材１２０にコーティングして形成することが好ましい。

図中の符号６０はピストンであり、７０は吸入バルブである。
吐出バルブ１００としては、前述した本実施形態の吐出バルブを適用することができる。

第１〜第３参考例による吐出バルブの場合、円形突起部１２３、１４３、１６３と円板部１２２、１４２、１６２にスプリング２２０の一側が固定支持される。また、第４、第５参考例と、本実施形態による吐出バルブの場合は、スプリング固定溝１８３、２０３、１０５にスプリング２２０の一側が固定支持される。

以下、本発明による吐出バルブ及びこれを備えた往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリの作用効果について説明する。
本発明による吐出バルブ１００においては、バルブ本体部材が、所定の体積を有するようにアルミニウム若しくはマグネシウムなどの非鉄金属で形成され、また、バルブ本体部材を覆うように形成されたカバーが、エンジニアリングプラスチック材質、特に、ポリエーテルエーテルケトンで形成され、シリンダの内部空間の開閉時にシリンダに接触する。

従って、バルブ本体部材の体積が増加することによって構造的強度が高まるだけでなく、バルブ本体部材の体積が増加しても重量が相対的に軽くなる。また、バルブ本体部材の一部を覆ってシリンダに接触するカバーが、プラスチック、特に、ポリエーテルエーテルケトンで形成されるので、吐出バルブのシリンダの内部空間の開閉時にカバーがシリンダに接触しても摩耗が少なくなる。
ポリエーテルエーテルケトンは、１５０〜３００℃の耐熱性を有するだけでなく、優れた耐疲労性及び耐摩耗性を有する。

本発明による吐出バルブ１００は、カバーがバルブ本体部材を覆うか、又はカバーがバルブ本体部材を覆うだけでなく、カバーの一部がバルブ本体部材の内部に挿入されるように、バルブ本体部材とカバーとが一体に形成されるので、構造的強度がさらに増加する。

本発明による吐出バルブ１００は、構造的強度が増加するので、吐出バルブのシリンダの内部空間の開閉時における圧力による変形を防止することができる。
また、本発明による吐出バルブは、バルブ本体部材として、安価な非鉄金属、特に、アルミニウム若しくはマグネシウムを使用し、カバーとして、プラスチック材質、特に、ポリエーテルエーテルケトンを使用するので、製造コストを低減することができる。

本発明による吐出バルブを用いた、往復動式圧縮機の吐出バルブアセンブリは、駆動モータ（図示せず）の直線往復駆動力が伝達されてピストン６０がシリンダ１０の内部空間で直線往復運動し、ピストン６０の往復運動により、シリンダ１０の内部空間の圧力差に応じて吐出バルブ１００が動くことによって、シリンダ１０の内部空間を開閉する。吐出バルブ１００は、スプリング２２０により弾性的に支持され、シリンダ１０の端面、すなわち、接触面に接触することによって、シリンダ１０の内部空間を開閉する。ここで、吐出バルブ１００のカバー１１０がシリンダ１０の接触面に接触する。

吐出バルブ１００が前述したような特性を有するので、構造的強度が高まると共に重量が減少し、また、製造コストが低減する。

本発明は、その精神や必須の特性から外れない範囲内で多様な形態で実現可能であるので、前述した実施形態は、特別な規定がない限り、前述した詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に規定された本発明の範囲内で広範囲に解釈されるべきである。従って、特許請求の範囲内での変形、修正、又はその同等物は添付の特許請求の範囲に含まれるべきである。

本発明による吐出バルブは、重量が減少し、構造的強度及び耐摩耗性が増加するので、動作中の圧力による変形だけでなく、部品の摩耗及び破損を防止することにより、圧縮機の運転中に圧縮ガスの漏洩を防止して圧縮効率を向上させ、また、製品寿命を延ばして信頼性を向上させるという効果がある。

また、本発明は、吐出バルブの製造コストを低減することにより、製品の競争力を高めるという効果がある。

Claims (5)

1. 内部空間を有するシリンダに対向する円形平面を備える円板部と、
   前記円板部の一面に所定の高さを有するように突設される環状突出部と、
   前記円板部と前記環状突出部の外面に所定の幅を有するように形成される複数の第１補強リブと、を含み、
   前記環状突出部にスプリング固定溝が形成される、
   ことを特徴とする吐出バルブ。
2. 前記環状突出部の内部に形成される複数の第２補強リブをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の吐出バルブ。
3. 前記第２補強リブが、前記環状突出部の内壁間に延設される、ことを特徴とする請求項２に記載の吐出バルブ。
4. 前記吐出バルブが、ＰＥＥＫ材質からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の吐出バルブ。
5. 前記第２補強リブが、前記環状突出部の内部で半径方向に延設される、ことを特徴とする請求項２に記載の吐出バルブ。

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