JPH0643872B2 - 単向流体制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は弁に関するものであり、さらに詳しくいえば往
復動気体圧縮器に普通に用いられるような単向流体制御
弁に関するものである。

従来の技術 往復動気体圧縮器に普通に用いられるような単向流体制
御弁は、形や寸法が様々である。一般にそれらはプレー
ト、リング、チヤネルまたは他の幾何的形を有し、圧力
を加えて弁座に押しつけてシールする変位可能な弁要素
をもつものとして特徴づけることができる。これらの弁
要素は、弁の相対的動き方ならびに開閉点を制御するた
めに一般にばねを用いている。

弁設計者は、弁の特性を選択するに当つて多くの取捨選
択事項に遭遇することが多い。設計者は、効率的（低圧
力降下）である弁設計と同時に良好な寿命特性を示す設
計をしたいと思つている。いくつかの目的を一つの設計
で満足させようとするやり方では、一つの面での目的を
充分に達成しようとすると他の面では許容できる水準を
保つのが困難になるものである。

時には良い性能の弁が、許容できる寿命をもたないこと
がある。一般にとられる設計段階は、止め部材または弁
座に弁要素が衝突する速度を小さくする方向に向けられ
ている。この目的のために、通常二つのことが別々に
か、または一緒に規定される、すなわち 1.ばねの選択を変えること、 2.弁の持ち上げ距離を小さくすること である。

弁の持ち上げ距離を小さくする結果として、弁の寿命の
問題を改良できるが、そのために弁の性能は落ちてしま
うであろう。従つて、使用者は弁の寿命が延びた代りに
性能について損をしている。

弁設計者は、長い間、弁を開ける過程を種々の設計と用
途における一つの問題として認めてきた。弁を開く間に
生ずる弁要素の衝突を緩和する種々の空気緩衝装置や機
械的緩衝装置が考案されて従来の技術においてよく述べ
られている。

発明が解決しようとする問題点 プレート形弁による実験は、弁要素が弁座に衝突したこ
とによつて生じた応力レベルが観測された弁の破壊を説
明するのに十分な大きさのものであることを示した。こ
の発明の目的は、通常の持ち上げ距離の弁の寿命を大き
くすること、または弁の寿命を著しく縮めることなく、
持ち上げ距離を増加させることである。すなわち、弁の
耐久性について犠牲を払わずによりよい性能（より小さ
な圧力降下）を達成するように通常の持ち上げ距離を増
大できるようにすることである。

問題点を解決するための手段 従つて、本発明の目的は、閉止面と流体ポートを形成さ
れた弁座を形成している第１の手段と、前記弁座に結合
されて平らな止め面を有するポートの付いた弁要素止め
を形成する第２の手段と；前記弁座と前記弁要素止めと
の間に可動に置かれて(a)前記弁座に係合して前記弁座
内の前記ポートを閉塞して、前記弁座内の前記ポートを
通る流体の流れを抑止したり、(b)前記弁座から持ち上
がると前記弁座内の前記ポートを露出させて前記弁座内
の前記ポートを流体の流れが通ることができるようにす
る第３の手段とを備え、前記第３の手段が穴のあいた弁
要素と穴のあいた緩衝容素を備え、前記緩衝要素は、前
記弁要素と前記弁座との間に挿入され、前記緩衝要素内
の穴は前記弁要素によつてふさがれ、さらに前記閉止面
と前記止め面との間に挿入されて前記緩衝要素の持ち上
げ距離を制限する手段を備えた単向流体制御弁を提供す
ることである。

また本発明の目的は、閉止面と流体ポートが形成された
弁座を形成する第１の手段と、前記弁座に結合されて平
らな止め面を有するポート付弁要素止めを形成する第２
の手段と、前記弁座と前記弁要素止めとの間に可動に配
置されて、(a)前記弁座に係合して前記弁座の中の前記
ポートをふさいで前記弁座の中の前記ポートを通る流体
の流れを抑止し、(b)前記弁座から持ち上がると前記弁
座の中の前記ポートを露出させて前記弁座の中の前記ポ
ートを通る流体の流れを可能にする第３の手段とを備
え、前記第３の手段は、穴のあいた弁要素と穴のあいた
緩衝要素を備え、前記緩衝要素は前記弁要素と前記弁座
との繰間に挿入され、前記緩衝要素の中の穴は前記弁座
の中の前記ポートと通じて流体を流すようにあいてお
り、さらに前記閉止面と前記止め面との間に挿入されて
前記緩衝要素の持ち上げ距離を制限する手段を備えた単
向流体制御弁を提供することである。

本発明のもう一つの目的は閉止面と流体ポートを形成さ
れている弁座を形成する第１の手段と；前記弁座に結合
されて平らな止め面を有するポート付き弁要素止めを形
成する第２の手段と；前記弁座と前記弁要素止めとの間
に可動に配置されて、(a)前記弁座に係合して前記弁座
の中の前記ポートをふさぎ、それによつて前記弁座の中
の前記ポートを通る流体の流れを抑止し、(b)前記弁座
から持ち上がると前記弁座の中の前記ポートを露出させ
て、前記弁座の中の前記ポートを通る流体の流れを可能
にする第３の手段とを備え；前記第３の手段は穴付き弁
要素と穴付き緩衝要素とを備え、前記緩衝要素は、前記
弁要素と前記弁座との間に挿入され；前記緩衝要素の中
の穴と前記弁要素止めの中のポートは、一線に並んでお
らず；さらに前記閉止面と前記止め面との間に挿入され
て前記緩衝要素の持ち上げ距離を制限する手段を備える
単向流体制御弁を提供することである。

本発明のなおほかの目的は閉止面と流体ポートを形成さ
れた弁座を形成する第１の手段と；前記弁座に結合され
て平らな止め面を有するポート付き弁要素止めを形成す
る第２の手段と；前記弁座と前記止めとの間に挿入され
て与えらられた距離を(a)前記止めに向かう第１の方向
と(b)前記弁座の方に向かう第２の方向とに移動する穴
付き弁要素と；前記弁要素と前記弁座との間に可動に配
置されて、(a)前記弁座から持ち上がり、(b)前記弁要素
が前記第２の方向に動く間前記一定の距離の中間で前記
弁要素を捕える第３の手段とを備えた単向流体制御弁を
提供することである。

本発明のこのほかの目的ならびに新規な特徴は添付図面
に関連して行う以下の説明を参照することによつてさら
に明らかになるであろう。

実施例 図面に示したように、新規な弁１０がラデイアルアーム
２２によつて分離された複数の同心環１４、１６、１８
及び２０で形成された弁座１２を備えている。図に示す
ように、アーム２２は、弁座１２の中に形成されたポー
ト２４と２６と２８と３０の間に半径方向に伸びてい
る。弁座１２（第２図）に直接のつている穴開き緩衝板
３２が示されており、緩衝板３２にあるポート３４、３
６、３８及び４０が弁座ポート２４、２６、２８及び３
０の上にあいていることに気付くであろう。緩衝板３２
のポート３８及び４０はそれぞれ１対の弁座ポート、す
なわちそれぞれ数対のポート２８と数対のポート３０の
直上にあいている。緩衝板３２のポート３４及び３６
は、それぞれ弁座１２のポート２４及び２６の直上にあ
いており、それらと直接一線になつている。

第１図において、緩衝板３２が再び示されているが、今
度は、穴あき弁板４２の一部分が切取られた状態で穴あ
き弁板４２と共に示されている。弁板４２は、１９８５
年８月６日に許可された「プレート形弁用の弁要素」と
いう名称の本願発明者の米国特許第４，５３２，９５９
号による扇形にした形状のものである。第２図に示した
ように、緩衝板３２の中のポート３４、３６、３８及び
４０と弁板４２の中のポートすなわちポート４４、４６
及び４８は弁板４２が緩衝板３２の中のポートを塞ぐよ
うにするために一線に並んでいない。弁１０を流体の流
れが通れるようにするためには、弁板４２が緩衝板３２
から移動することが必要である。

第３図は断面の形で弁１０の一部の完全な組立体を示
し、それは弁座１２、止め板５０、弁要素または弁板４
２、緩衝板３２、案内リング５２、組立てボルト５４及
び圧縮ばね５６（及び５６ａ）を備えている。止め板５
０にはめられた圧縮ばね５６（一つだけが示されてい
る）は、弁要素または弁板４２を弁座１２の方へ押しや
り、案内リング５２は、緩衝板３２に係合してそれの持
ち上げ距離を拘束的に制限する肩６０を形成するように
段がついている。従つて、動作時には、弁要素４２及び
緩衝板３２は弁座１２から無理に引離されたのちに、緩
衝板３２は、弁座１２より上の高さに一種の慣性浮遊状
態を生じさせて、緩衝板が弁座１２へ戻る間弁要素４２
の動きをさまたげる。止め板にある圧縮ばね５６は、弁
板４２の弁座１２の方への戻りを促進する。なお、緩衝
板３２は、その閉止作用を加速するのにばねを用いてい
ない。その結果として、加速された弁板４２が緩衝板と
衝突するときなお自由に浮いている状態にある。次に、
緩衝板３２は、静止状態に戻る間弁板４２を途中で捕え
て減速させる。

緩衝板を止め板と弁要素との間に用いることは従来技術
において周知である。しかし、そのようなやり方は本発
明を示唆していない。本発明は止め板への衝突を緩和す
る技術が与えないし、かつ与えることのできない予期さ
れない利益を与える。本発明の弁座への衝突を緩和する
技術は、従来技術に示されてもいないし、従来技術によ
って示唆されていないものであり、弁要素の持ち上げ距
離を著しく大きくすることを可能にする。本発明の弁は
弁をよぎるときの圧力降下が小さいので、持ち上げ距離
を大きくすることによってよりよい性能の弁ができる。
持ち上げ距離が制限され、弁要素４２と弁座１２との間
におかれた緩衝板３２を用いるという本発明の考えは、
弁要素４２を自由空間内で捕えて弁要素が閉止する前に
それを減速することを確実にする。従つて緩衝板の重
さ、弁要素戻しばね５６のばね力などを選択することに
よつて事実上大いに改良された弁要素持ち上げ距離を実
現できる。

本発明を特定の実施例に関して説明したが、これは例と
してだけ行われたものであり、本発明の目的で述べた本
発明の範囲を制限するものではない。例えば、選択自由
なばね５６ａ（一つだけ示されている）を弁座１２に第
３図に示すようにセツトして、緩衝板３２を弁座から離
すように押すことができる。従つて緩衝板の応答または
そのダンピング特性を弾性的に変えることができるであ
ろう。

弁要素４２と緩衝板３２との間の相対的回転を抑止する
ため及び緩衝板の構成要素の弁要素との正しい向きを維
持するため、弁座１２はそれから突出て緩衝板３２と弁
要素４２に設けられたピンホールを貫く位置決めピンを
もつている。この技術は従来技術において周知なのでこ
れのどれも図示されていない。またプレート形弁１０だ
けを図示して説明した。しかし、特許請求の範囲は本発
明がリング、チヤネル及びほかの形に作られて構成され
た弁に等しく適用でき、かつそれらで具体化できるので
プレート形弁に制限されない。また本願の新規な扇状弁
板４２を本発明の好ましい実施例において示したが、丸
い弁板を使用できることを理解すべきである。ここに図
示して説明した実施例のすべてのそのような変更は本願
の発明の範囲に入ると思われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するために本願発明者によつて知
られた本発明の最良の実施例に従つており、止め板を省
略されてかつ下にある穴あき緩衝板を示すためにプレー
ト形弁要素の一部分を切取つた流体制御弁の平面図、 第２図は第１図と同様のもので、弁要素を省略し下にあ
る弁座内のポートならびに弁座の同心円環及びラジアル
アームを示すために緩衝板の一部分を切取つた平面図、 第３図は第１図及び第２図に対応するが止めばねと圧縮
ばねを含む本願の実施例による新規な弁の部分断面図で
ある。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】閉止面と流体ポート（２４、２６、２８、
   ３０）を中に形成された弁座（１２）を形成する第１の
   手段と、 前記弁座に結合されて、平らな止め面を有するポート付
   き弁要素止め（５０）を形成する第２の手段と、 前記弁座と前記弁要素止めとの間に挿入されてそれらが
   所定の距離にわたって(a)前記弁要素止めの方に向かう
   第１の方向と(b)前記弁座の方に向かう第２の方向とに
   動く穴付弁要素(42)と、 前記弁要素と前記弁座との間に可動に配置されて、(a)
   前記弁座から持ち上がり、(b)前記所定の距離の中間
   で、前記弁要素が前記第２の方向に動かす間、前記弁要
   素の動きをさえぎる第３の手段（３２）と、 前記弁座と前記弁要素止めとの間に挿入されて前記第３
   の手段の前記弁座からの持ち上げ距離を制限する第４の
   手段（５２、６０）を備え、 前記第３の手段が(a)前記弁要素にある穴と一線に並ん
   でいないで、(b)前記弁要素によってさえぎられる穴を
   中に形成された緩衝板を備えていることを特徴とする単
   向流体制御弁。
2. 【請求項２】前記弁要素と前記弁要素止めとの間に挿入
   されて前記弁要素を前記第２の方向に押付ける手段（５
   ６）をさらに含む特許請求の範囲第１項に記載の弁。
3. 【請求項３】前記第３の手段と前記弁座との間に挿入さ
   れて前記第３の手段を前記弁座から離すように押す手段
   （５６ａ）をさらに含む特許請求の範囲第１項に記載の
   弁。
4. 【請求項４】前記弁座が同心環（１４、１６、１８、２
   ０）と前記環と一体になって環を同心円状に固定するラ
   ジアルアーム（２２）を備え、前記閉止面に直角に伸び
   る平面に沿ってとった寸法にわたって、前記環が与えら
   れた深さを有し、前記アームが前記与えられた深さより
   浅い深さであり、前記環と前記アームは、前記弁座の前
   記閉止面とは反対の側の共通平面内で終り、前記アーム
   が前記閉止面からくぼんでいて、その上にある浅い通路
   （５８）を直ぐ隣の環と環の間で形成し、前記緩衝板
   （３２）が複数の前記通路の上にあいている穴（３４、
   ３６、３８、４０）を形成されている特許請求の範囲第
   １項に記載の弁。
5. 【請求項５】前記緩衝板が複数の半径方向に配置された
   つなぎを有し、前記つなぎが前記弁座の前記ラジアルア
   ームの上にのっている特許請求の範囲第４項に記載の
   弁。
6. 【請求項６】複数の穴が各々前記弁座の中の１対の前記
   流体ポートに通じている特許請求の範囲第４項に記載の
   弁。