JP6724032B2 - 往復圧縮機弁装置 - Google Patents

Description

対象の発明は往復圧縮機弁装置に関し、より具体的には、少なくとも１つの主弁、少なくとも１つの支持および／または固定手段、ならびに選択的に、少なくとも１つの補助弁を組み込んだ弁に関する。本発明によれば、従来技術に関する弁装置の対応物で行われるように、セパレータ要素および／またはベアラを使用する必要性を伴わずに、弁装置の動作中に、弁の機能領域の間の機械的干渉および摩耗を回避することができる。

対象の発明は、主弁および補助弁の両方がリード弁を備え、冷却システム内で適用される密封往復圧縮機内で伝統的に使用される、弁装置を特に対象とする。

当業者にとって周知のように、往復圧縮機は、作動流体として特定の気体を圧縮することが可能な電気機械器具を備える。冷却システム内で使用される往復圧縮機は、特に冷媒を圧縮することが可能である。

往復圧縮機を組み込んだ複数のサブシステムおよび構成要素の中でも、対象の発明によれば、圧縮機の圧縮機構によって吸気および排気される流体流を制御することが可能な弁によって構成される、弁システムが強調される。

一般的に、往復圧縮機の弁装置は、（板弁の下、圧縮機の圧縮シリンダの内側に設けられた）少なくとも１つの吸気弁および（板弁の上、圧縮機の圧縮機構のヘッドの排気チャンバの内側に設けられた）少なくとも１つの排気弁によって構成される。この種の圧縮機の弁装置は、当業者によって広く知られている。

特に、通常は冷却システム内で適用される小型の密封往復圧縮機を考慮すると、弁装置を組み込んだ弁はリード弁、すなわち可撓性の金属箔によって形成された弁を備えることが一般的であり、これらの一端は（支持および／または固定手段によって、固定要素内に）固定されており、他方は可動端であって、これは作動流体の流れを存在させる吸気または排気ポートとほぼ一致している。リード弁もまた、当業者によって非常によく知られている。

さらに、現在の最新技術に属するいくつかの弁装置は、（吸気弁または排気弁またはその両方になり得る）「主」弁のほかに、少なくとも１つの補助弁を備えることも、知られている。補助弁の使用は排気弁を有する設定において一般的であるが、しかしこれに限定されるものではない。補助弁は主弁と排気弁止め部材との間に組み立てられるが、これは弁運動経路の剛性のリミッタである。補助弁は、主弁の特定の開口部からの、主弁に対するばね効果を示唆する。開放プロセスでは、補助弁との接触高さに到達することにより、補助弁の剛性が高いため、弁止め部材との接触の前に設定が遅くなり、弁を破砕する可能性のある高衝突速度を回避する。主弁の運動量は、ばね力を用いて、圧縮チャンバ用の排気チャンバのガス還流を回避する閉鎖プロセスのため主弁を加速させる補助弁上に保存されるが、これは圧縮機効率が低下させる。一般的なやり方では、吸気弁または排気弁のいずれかでは、これらはリード弁であるので補助弁の使用が普通であり、これもまたリード弁を備える。

しかしながら、そして主弁および補助弁が少なくとも１つの運動可能な端部を有し、この端部は自由であるかまたは支持されていることを考慮すると、このような弁の間の運動力学に関するいくつかの問題が観察される。

一般的には、このような問題は基本的に、主弁および補助弁の固定領域上の摩耗の発生に関わる。ここでは弁屈曲が生じる圧着線と呼ばれる、機能および固定領域の境界上には、主弁と補助弁との間で関連するわずかに接触する集中的で頻繁な微小変位があるが、これは一般的な摩耗のメカニズムである。固定手段がこの境界領域上に集中した圧縮張力を印加した場合、このプロセスはさらに悪化する。この構成は通常、往復密封圧縮機に見られるが、これは弁システムに印加されるバイアスに応じて故障する可能性があり、これは弁屈曲領域の付近の集中的相対運動および通常強度である。

現在の最新技術は、この問題を緩和するように意図された、いくつかの建設的な解決法を備え、とりわけ特開２０１３−１７７８２０号公報および国際公開第２００７１１６９８９号パンフレットに記載された解決法が強調される。

特開２０１３−１７７８２０号公報は、基本的に主弁、補助弁、弁止め部材、および固定手段を組み込んだ弁の装置を記載している。この装置上では、主弁はやはり固定手段によって固定されたスペーサ要素によって補助弁から離間している。前記スペーサ要素は、弁が固定された領域（固定手段領域）上で互いに物理的接触を有するのを防止し、結果的に弁屈曲領域での摩耗の発生を低減する。しかしながら、付加的な部位（スペーサ要素）の導入はすべてのマイナス面を排除するものではなく、これはまた屈曲領域上の固定強度も維持する。建設的な観点からは、弁システムの構成要素の追加により、複雑さおよび費用が増加する。

国際公開第２００７／１１６９８９号パンフレットは、基本的に主弁、補助弁、弁止め部材、および固定手段を組み込んだ弁装置を記載している。この装置上では、補助弁は、ばね効果の弾性スペーサとして機能する、圧造された突起を固定領域上に示す図において著明である。弁止め部材は、シリンダ蓋によって押圧されると固定強度の一部を伝達するスペーサ領域上に補助弁を押圧する突起部を有するが、一定の間隔を保つ。この間隔は、弁が固定される領域（固定手段領域）上で互いの物理的接触を有することを防止し、結果的に、弁屈曲領域の摩耗の発生を低減する。しかしながら、国際公開第２００７／１１６９８９号パンフレットに記載されたような補助弁および弁止め部材を使用すると、より複雑な構造を伴うので、製造プロセスが複雑かつ高額になる。

このように、現在の最新技術は、少なくとも１つの主弁および少なくとも１つの補助弁によって提供される弁装置の摩耗に関する信頼性問題を提言することが可能な単純な解決法が欠けていることを考慮して、対象の発明がなされた。

特開２０１３−１７７８２０号公報 国際公開第２００７／１１６９８９号

したがって、対象の発明の主な目的は、圧縮機効率にとって重要な、前記信頼性問題が解消され、ガス流の制御に有効な、少なくとも１つの主弁および少なくとも１つの補助弁によって構成された往復圧縮機の弁装置を開示することである。この意味において、（国際公開第２００７／１１６９８９号パンフレットに記載された弁止め部材のような）複雑な構成要素を用いることなく、ならびに（特開２０１３−１７７８２０号公報に記載されたスペーサ要素のような）付加的な構成要素を追加することなく、このような問題が解決されることもまた、対象の発明の主な目的である。

この意味において、対象の発明の目的の１つは、固定領域上で両者の間に間隔を有することなく、弁が並んで実装されることである。

対象の発明のもう１つの目的は、往復圧縮機の弁装置の固定要素に対して動的に移動するすべての弁もまた、主弁および補助弁の屈曲領域での摩耗の発生を伴わずに展開され、冷却流体の流動制御に対して効果的な機能性を維持することである。

往復圧縮機の弁装置が主弁および補助弁のみを組み込んでおり、それでもなお好適な実施形態のすべての利点および恩恵が観察される選択的な実施形態を開示することもまた、対象の発明の目的である。

上述の目的は、少なくとも１つの主弁および少なくとも１つの弁止め部材を備える、本明細書に開示される往復圧縮機の弁装置の機能において達成されるが、ここで主弁は少なくとも１つの固定端部、少なくとも１つの可動端部、および少なくとも１つの屈曲領域を備え、弁止め部材は少なくとも１つの端部によって輪郭が示された少なくとも１つの支持領域を備える。

対象の発明によれば、主弁の屈曲領域および弁止め部材の支持弁の端部は、互いに対して縦方向にずれている。

より具体的には、主弁の固定基部の起点と屈曲領域の起点との間の形成された伸長部に関する寸法、および弁止め部材の支持領域の起点と端部との間の形成された伸長部に関する寸法が予測され、第一関係寸法は第二関係寸法よりも大きい。好ましくは、第一関係寸法は第二関係寸法の１．２から２．５倍大きい。

対象の発明の代替実施形態によれば、少なくとも１つの固定端部および少なくとも１つの屈曲領域を備える少なくとも１つの補助弁の存在がさらに予測され、前記弁は、主弁と弁止め部材との間に設けられた補助弁である。この実施形態では、主弁の固定端部、補助弁の固定端部、および弁止め部材の支持領域は、互いに並置されている。さらに、主弁の屈曲領域、補助弁の屈曲領域、および弁止め部材の支持領域端部は、互いに対して縦方向にずれている。

この代替実施形態では３つの関係寸法が予見される：１つ目は弁止め部材の支持領域の起点と端部との間に形成された伸長部に関係し、２つ目は補助弁の固定基部の起点と屈曲領域の起点との間に形成された伸長部に関係し、３つ目は主弁の固定基部の起点と屈曲領域の起点との間に形成された伸長部に関係する。このため、第三関係寸法は第一関係寸法よりも大きく、第二関係寸法は第一関係寸法よりも大きく第三関係寸法よりも小さい。

より具体的には、第三関係寸法は第一関係寸法の１．２から２．５倍大きく、第二関係寸法は第一関係寸法の１．１から２．４倍大きく、第二関係寸法は第三関係寸法よりも必ず小さくなければならない。

対象の発明は、以下の図面に基づいて詳述される。

対象の発明の好適な実施形態の分解斜視図である。 対象の発明の好適な実施形態の発明的主要部の概略図である。 対象の発明の好適な実施形態の発明的主要部の概略図である。 対象の発明の代替実施形態の分解斜視図である。 対象の発明の好適な実施形態の発明的主要部の概略図である。

対象の発明の目的を考慮して、弁止め部材に対しておよび／または例えば補助弁などの弁上に直接設けられた要素に対して弁（リード、吸気、または排気弁）の屈曲点が意図的にずらされ、好ましくは伸長された、往復圧縮機の弁装置が開示される。

対象の好適な実施形態では、弁上に直接設けられた要素は（当業者に公知の）補助弁であり、主弁の主要な屈曲点は補助弁の屈曲点に対して意図的にずらされている。

対象の好適な実施形態では、弁上に直接設けられた要素は（当業者に公知の）補助弁であり、主弁の屈曲点は弁止め部材の支持領域に対して意図的にずらされている。

図１、図２、および図３に示されるように、対象の発明の好適な実施形態は、（吸気弁または排気弁を備えることが可能な）主弁１、補助弁２、弁止め部材３、および支持体５を組み込んだ、好ましくは密封性であって冷却システム内に適用される、往復圧縮機の弁装置を備える。

主弁１はリード弁を備え、好ましくは金属合金で作られており、固定端部１１、可動端部１２、および屈曲端部（または点）１３を組み込んでいる。

補助弁２は、概念的に主弁１と同じであってリード弁を備え、好ましくは金属合金で作られており、固定端部２１、可動端部２２、および屈曲領域（または点）２３を組み込んでいる。

主弁１および補助弁２は、幾何学的に類似であって平坦である（その端部１１および１２は縦方向に揃っており、端部２１および２２も揃っている）のが一般的である。しかしながら、あらかじめ張力がかかった補助弁２の代替構成（その端部２１および２２がその屈曲点２３から縦方向にずれている）が見いだされている。

このようになるのは、当業者にとって周知のように、圧縮機のあらゆる動作の間に主弁１の可動端部１２が弾性運動を呈するように主弁１が突起しており、その一方で補助弁２は前記主弁１の運動を減衰するために突起しているからである。

しかしながら、対象の発明の好適な実施形態は、弁止め部材３をさらに備える。

当業者にとって周知のように、弁止め部材とは、主弁１および補助弁２の開放ストロークを制限する構成要素に関する。この場合には、板弁４に関する弁位置１および２の組み立ておよび保守にも役立ち、少なくとも１つの支持領域３１を備える。

往復圧縮機の弁装置の好適な実施形態の組み立ては単純である：主弁１は板弁４の特定の筐体上に配置され；補助弁２は補助弁２の上に直接配置され、弁止め部材３は補助弁２上に直接配置され、支持体５（通常は圧縮機ヘッドの蓋５１に属する）は弁止め部材３の上に配置される。

対象の発明の大きな長所は、特開２０１３−１７７８２０号公報および国際公開第２００７／１１６９８９号パンフレットに見られるものとは異なり、弁１および２の固定端部１１および２１が互いに並置されており、両方とも同じ弁止め部材３を通じて同じ支持体５上に間接的に支持されているという事実からなる。

したがって、やはり本発明の大きな長所を参照すると、弁１および２の屈曲領域１３および２３ならびに弁止め部材３の支持領域３１の端部３２は互いに縦方向にずれており、屈曲領域１３は端部３２の下方にあり、屈曲領域２３は屈曲領域１３と端部３２との間にある。

このような特徴が実現されるためには、主弁１の屈曲領域１３および補助弁２の屈曲領域２３および弁止め部材３からの支持領域３１の端部３２がいずれもあらかじめ確立されていることが必要であるが、このことは現在の最新技術に属するリード弁では必ずしも一般的ではない。しかしながら、この必要性は簡単に実現され、例えば弁の製造プロセスそのもの（金属箔圧造）の間、より剛性の固定基部１１および２１の範囲を意図的に形成する。

こうして、弁止め部材３からの支持領域３１の端部３２および補助弁２の屈曲領域２３に対して主弁１の屈曲領域１３を「離間」させることが可能である。

弁１および２の屈曲領域１３および２３と弁止め部材３からの支持領域３１の端部３２との間のこの「離間」すなわち縦方向ずれは、屈曲と固定領域との間の接触を排除し、また（「自動」作動または「命令」作動を通じて）主弁１の可動端部１２が自由に動けるようにして、これにより弁の摩耗現象を解消して機能できるようにする。

弁１および２の屈曲領域１３および２３と弁止め部材３の支持領域３１の端部３２との間の「離間」すなわち縦方向ずれは、符号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ２を通じて図３においてわかりやすい。

主弁１に関する寸法Ｄ３は、主弁１の固定基部１１の長さすなわち伸長部を備え、つまり、固定基部１１の起点から屈曲領域１３の起点までの間で形成される弁部品１全体を備える。

補助弁２に関する寸法Ｄ２は、補助弁２の固定基部２１の長さすなわち伸長部を備え、つまり、固定基部２１の起点から屈曲領域２３の起点までの間で形成される弁部品２全体を備える。

弁止め部材３に関する寸法Ｄ１は、弁止め部材３の支持領域３１の長さすなわち伸長部、つまり、支持領域３１の起点から支持領域３１の前記端部３２までの間で形成される弁部品全体を備える。

このように、対象の発明によれば、寸法Ｄ３は寸法Ｄ１よりも大きく、寸法Ｄ２は寸法Ｄ１よりも大きいが寸法Ｄ３よりも小さい。

より具体的には、および好適には、距離Ｄ３は距離Ｄ１の１．１から２．５倍であり、距離Ｄ２は距離Ｄ１の１．２から１．４倍である。

図４および図５に示されるように、対象の発明の代替実施形態は、（吸気弁または排気弁を備えることが可能な）主弁１、弁止め部材３、および支持体５を組み込んだ、好ましくは密封性であって冷却システム内に適用される、往復圧縮機弁装置、すなわち補助弁のない弁装置を備える。

概して、対象の発明の好適な実施形態の優位な特徴は代替実施形態に存在する。

このため、図５に示されるように、主弁１の屈曲領域１３および弁止め部材３からの支持領域３１の端部３２は互いに対して縦方向にずれており、屈曲領域１３は端部３２の下方にある。

図示されないものの、代替実施形態はまた、寸法Ｄ３は寸法Ｄ１よりも大きいということも前提としている。

対象の発明の２つの実施形態が記載および図示されたが、対象の保護範囲はその他の可能な変形例を含むことができ、これらは請求項の内容によってのみ限定され、本明細書では可能な同等手段を含むことは、理解されるべきである。

Claims (3)

1. １つの主弁（１）および１つの弁止め部材（３）を備える往復圧縮機弁装置であって、
   主弁（１）は、１つの固定端部（１１）と、少なくとも１つの可動端部（１２）と、１つの屈曲領域（１３）と、を備え、
   弁止め部材（３）は、少なくとも１つの圧着線端部（３２）によって輪郭が示された１つの支持領域（３１）を備え、
   主弁（１）の屈曲領域（１３）の起点は、横断する屈曲線（１３）であり、
   主弁（１）の屈曲領域（１３）の横断する屈曲線（１３）と弁止め部材（３）の固定支持領域（３１）の圧着線端部（３２）とが互いに縦方向にずれており、
   往復圧縮機弁装置はさらに、少なくとも１つの固定端部（２１）と、少なくとも１つの横断する屈曲線（２３）と、を備える少なくとも１つの補助弁（２）を備え、前記補助弁（２）が主弁（１）と弁止め部材（３）との間に設けられており、
   主弁（１）の固定端部（１１）、補助弁（２）の固定端部（２１）、および弁止め部材（３）の固定支持領域（３１）が互いに上下に固定されており、
   主弁（１）の横断する屈曲線（１３）、補助弁（２）の横断する屈曲線（２３）、および弁止め部材（３）の固定支持領域（３１）の圧着線端部（３２）が互いに対して縦方向にずれていることを特徴とする、往復圧縮機弁装置。
2. 主弁（１）の固定端部（１１）の起点と屈曲領域（１３）の起点との間の形成された第３の伸長部に関する第３の寸法（Ｄ３）と、
   補助弁（２）の固定端部（２１）の起点と屈曲領域（２３）の起点との間の形成された第２の伸長部に関する第２の寸法（Ｄ２）と、
   弁止め部材（３）の固定支持領域（３１）の起点と圧着線端部（３２）との間の形成された第１の伸長部に関する第１の寸法（Ｄ１）と、
   が予見され、
   往復圧縮機弁装置が、第３の寸法（Ｄ３）が第１の寸法（Ｄ１）よりも大きく、第２の寸法（Ｄ２）が第１の寸法（Ｄ１）よりも大きくて第３の寸法（Ｄ３）よりも小さいことを特徴とする、
   請求項１に記載の往復圧縮機弁装置。
3. 第３の寸法（Ｄ３）が第１の寸法（Ｄ１）の１．２から２．５倍の大きさであり、
   第２の寸法（Ｄ２）が第１の寸法（Ｄ１）の１．１から２．４倍の大きさであり、第２の寸法（Ｄ２）は第３の寸法（Ｄ３）よりも必ず小さくなければならない、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の往復圧縮機弁装置。

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