JPH07310664A - 圧縮機用制振型弁座 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍、空調、等の圧縮機の逆止弁に適用され
る制振型弁座に関し、チャタリングによる騒音を低減す
る。 【構成】 弁座１１は絶縁材９を介して弁座支持板１２
に支持され、圧縮機からの吐出ガスはシール８により弁
座支持板１２に固定の吐出部７から導入し、逆止弁３を
押して通路４、５より流出する。ガスが通路５、６より
逆流すると、逆止弁３は吐出部を閉として逆止弁として
機能する。逆止弁３が作動時弁座１１に衝突してチャタ
リングを起すと、絶縁材９を含む弁座１１の固有振動数
を弁座支持板１２のものよりも低くなるように材料、寸
法を選定するのでチャタリングによる騒音が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍空調用、空気圧縮
用、等の圧縮機に用いられる逆止弁の弁座を制振支持し
て弁の衝突による衝撃音の低減を図った圧縮機用制振型
弁座に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の圧縮機の弁座構造を示す断
面図であり、（ａ）は圧縮機稼動中の弁挙動、ガス流れ
の状態を、（ｂ）は圧縮機停止直後の弁挙動、ガス流れ
の状態を、それぞれ示している。図５（ａ）において、
図示しない圧縮機本体部につながる吐出部７の通路４か
ら、実線矢印方向に圧縮ガスが流れ、逆止弁３を押し上
げつつ、弁座１の通路５を通り、図示しない吐出ガスチ
ャンバに流入する。吐出ガスチャンバと圧縮機本体部
は、弁座支持板２によって仕切られ、かつ、シール８に
よってシールされる。また弁座１は弁座支持板２の一部
を加工して形成したもので、圧縮ガスに押し上げられた
逆止弁３を、吐出部７の座面７ａからある決まった高さ
（リフト）で規制する役割を持つ。

【０００３】図５（ｂ）において、圧縮機の停止後に
は、図示しない吐出ガスチャンバ内の圧力が、圧縮機部
の圧力より高い為、差圧により破線矢印方向のガス流れ
が発生し、通路５、通路６の流れが逆止弁３を速やかに
座面７ａへ着座させる結果、流れが遮断される。

【０００４】図５（ａ）において、逆止弁３は、弁押さ
え面１ａに密着し、通路４から通路５へのガス流れを妨
げない事が望ましいが実際は、ガス流れ変動や逆止弁３
の上面に通路６を介して作用する圧力変動によって逆止
弁３がチャタリングを起こし、弁押さえ面１ａに衝突す
る事によって衝撃音が発生する問題がある。しかし、弁
座構造を逆止弁３のチャタリングを発生させないような
仕様にすると、実稼動時のガス通路抵抗が増加したり、
圧縮機停止時の逆止弁３の作動遅れが生じる等の問題が
あり、チャタリングによる衝撃音の低減と、その他の問
題を回避する弁座仕様を見い出す事が大きな課題であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように逆止弁が
作動中にガス流れ変動や圧力変動によってチャタリング
を起し、弁押さえ面に衝突して衝突音を発生し、騒音が
増大する。そこで、このような騒音を逆止弁の機能を低
下することなく、低減するような構造の弁の開発が望ま
れていた。

【０００６】そこで、本発明は、逆止弁が弁押さえ面に
衝突して生じる衝撃振動を圧縮機ケース表面に伝播する
事を防止し、逆止弁チャタリングによる騒音を低減する
制振型の弁座を提供することを目的としてなされたもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、弁
が作動して弁座内で衝突する面を含む弁座部分を、弁座
の支持板から切り離し、弁座の支持板の振動の固有値に
対し、十分低い固有値となるように絶縁材で防振支持す
る構成とする。又、この絶縁材を特定し、接着材で固定
する弁座も提供する。

【０００８】即ち、本発明は、（１）の発明として、弁
座の弁押さえ部分を弁座支持板の固有振動数より低い固
有振動数で防振し得る質量相当となるように切離し、同
弁座を同弁座支持板に対して絶縁材を介して支持したこ
とを特徴とする圧縮機用制振型弁座を提供する。

【０００９】又、（２）前述の（１）の発明において、
前記絶縁材にプラスチック材を用いたことを特徴とする
圧縮機用制振型弁座を提供する。

【００１０】更に、（３）の発明では、（１）又は
（２）の発明において、前記弁座、絶縁材、弁座支持板
を接着剤で固定してなることを特徴とする圧縮機用制振
型弁座も提供する。

【００１１】

【作用】本発明は前述の手段により、（１）の発明にお
いては、弁が作動して弁座内の弁押さえ面に衝突する
と、弁押さえ面に作用する衝撃力が絶縁材を介して防振
支持された弁座質量の慣性力に変換され、弁座の固有振
動数が弁座支持板の固有振動数よりも低いので弁座支持
板への振動伝達力が低減し、弁座支持板から圧縮機ケー
ス表面への振動伝達が低減する。従って、騒音が低く抑
えられる。

【００１２】又、（２）の発明では、弁座を支持する絶
縁材の材料をプラスチックにすることにより、前述の作
用に加えて、耐久性、耐冷媒性の材料を容易に採用する
ことが可能となり、又、その加工性も容易になるもので
ある。

【００１３】更に、（３）の発明として、弁座、絶縁
材、弁座支持板を接着材により固定するので、前述の
（１）の作用、効果を奏すると共に弁の加工性も容易と
なるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る圧縮機用
制振型弁座を示す図で、（ａ）は弁座構造の断面図、
（ｂ）は衝撃力発生の原理説明図である。

【００１５】図１（ａ）において、符号３乃至８は図５
（ａ）の従来例と同じであるので詳しい説明は省略し、
そのまま引用して説明するが、本発明の特徴部分は符号
９で示す絶縁材及び弁座１１、弁座支持板１２の構造部
分にある。なお、１１ａは弁押さえ面で従来の１ａと同
じである。以下、この点につき詳しく説明する。弁座１
１は弁座支持板１２とは分離しており、この支持板１２
上に絶縁材９を介して防振支持される。支持方法は弁座
１１と弁座支持板１２との間で絶縁材９を接着材で固定
するのが好ましい。次に、逆止弁３のチャタリングによ
って発生する衝撃力の発生原理を図１（ｂ）に示す。こ
こで、弁座１１の質量をＭ、絶縁材９のばね定数をＫ、
逆止弁３の質量をｍ、逆止弁３が弁座１１と衝突する際
の接触点剛性をｋと置き、ある時刻に逆止弁へＦ_o の力
が作用し、その時の逆止弁３と弁座１１との距離がδで
あるとする。逆止弁３が弁座１１へ衝突する事による弁
座１１へ作用する力積Ｑは次の式で表わされる。

【００１６】

【数１】

【００１７】ここで、αは逆止弁３が傾いて弁座１１へ
衝突する事による距離δの不均一、逆止弁３の慣性モー
メントの寄与に関する係数である。逆止弁３の接触点剛
性ｋは、絶縁材９のばね定数Ｋより極めて大きく、逆止
弁３の質量ｍに対し、弁座１１の質量Ｍは極めて大きい
為、上記の力積Ｑはすべて弁座１１の質量Ｍの運動量に
変換される事から、弁座１１から弁座支持板１２への伝
達力Ｆ_t は次式となる。

【００１８】

【数２】

【００１９】ここで、ｆ_o は弁座１１が絶縁材９で防振
支持された系の固有振動数である。絶縁材９を弁座支持
板２の材料に置換したものが図５に示す従来構造に対応
する。従来構造における弁座支持板２の固有振動数をｆ
_o ′、伝達力をＦ_t ′として、弁のチャタリングによる
力積Ｑが同じとすれば、伝達力は次の式となる。

【００２０】

【数３】

【００２１】従って、防振支持した場合の従来構造に対
する伝達力低減効果をＩＬ（ｄＢ）とすると、ＩＬは次
の式で表わされる。

【００２２】

【数４】

【００２３】防振支持系の固有振動数ｆ_o をｆ_o ′の１
／ｎに設定した場合は、ＩＬは次の（２）式となる。

【００２４】

【数５】

【００２５】弁座支持板２の固有振動数ｆ_o ′は、ハン
マリング、等で容易に求められ、例えば、２０００ＨＺ
と決まる。防振系固有振動数ｆ_o を、（１）式よりＭ、
Ｋを調整して２００ＨＺとすると、（２）式より、２０
ｄＢの低減効果が得られることがわかり、この効果は、
チャタリングに伴う騒音低減効果となる。１／ｎは、こ
のような要領で容易に決めることができる。

【００２６】以上説明したように図１に示す構造によっ
て、逆止弁３の挙動にかかわる弁座構造の仕様を変更す
る事なく、逆止弁チャタリングに伴う騒音の問題が解決
できる。

【００２７】次に、弁座１１及び絶縁材９の概略の大き
さと物性値を示して、本願発明の実現可能性について説
明する。図２は弁座１１及び絶縁材９の要部断面図、図
３は絶縁材９の形状の特徴、寸法の一例を示すもので、
（ａ）は絶縁材９の斜視図、（ｂ）は絶縁材９の要部拡
大斜視図である。図４（ａ）は角柱のバネ定数計算モデ
ル、（ｂ）は絶縁材９のバネ定数計算モデルの説明図で
ある。

【００２８】ここで、図２、図３に示す弁座及び絶縁材
の各項目における寸法を次の〔表１〕に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記の〔表１〕に示す寸法で求める各諸元
を次の〔表２〕に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】ここで物性値Ｅ、γに関し、エポキシ樹脂
乃至、耐久冷媒性プラスチック（グラスファイバー入り
ＰＥＥＫ材、グラスファイバー入りＰＥＳ材）に対し
て； Ｅ＝２〜１０＊１０⁴ Ｋｇ^f ／ｃｍ² 、 鋳鉄に対して； γ＝７．１ ｇ^f ／ｃｍ³ 、とそれぞれ見
積れる。

【００３３】更に、図２に示した絶縁材９は、図４
（ａ）（ｂ）に示すように、柱体をバネとする多点支持
系としてモデル化することができる。柱体のバネ定数は
次の（３）式でモデル化できる。

【００３４】

【数６】

【００３５】次に、〔表１〕の各寸法を代入して〔表
２〕に示す各項目を概算すると次のようになる。

【００３６】

【数７】

【００３７】これより次のとおり、ｆが求まる。

【００３８】

【数８】

【００３９】これから弁座１と弾性材９から成る振動系
の一次の固有振動数ｆは、ｆ＝５３３ＨＺと計算され
る。バネ定数ｋを決める諸元を変えれば、ｆは変る。例
えば、Ｎ＝４をＮ＝３にすれば、次のようになる。

【００４０】ｆ＝５３３＊√（３／４）＝４６０ＨＺ、 更に、断面積を１／２にすれば、次のようにｆは変り、
必要な共振周波数はこのような要領で設定し得る。

【００４１】ｆ＝４６０＊√（１／２）＝３２０ＨＺ、 ここで、問題となるのはｆ₀ ′が１５００〜３０００Ｈ
Ｚクラスの高周波での騒音であるから、ｆ₀ ＝３２０Ｈ
Ｚとすればｎは次のようになる。

【００４２】ｎ＝ｆ₀ ／ｆ₀ ′＝３２０／１５００〜３
２０／３０００＝１／４．６９〜１／９．３ となり充分な減衰効果が得られる。

【００４３】このように、弁座１１の部分を弁座支持板
１２から切り離し、絶縁材９を介してこの弁座１１を弁
座支持板１２へ支持するようにし、弁座１１と絶縁材９
とよりなる支持系の固有振動数を低くするようにしたの
で、逆止弁３が弁押さえ面１１ａに衝突して発生するチ
ャタリングによる騒音を減衰させることができる。又、
従来の逆止弁の衝突面に緩衝材を設けて衝撃を抑える方
法と比較すると、緩衝材の摩耗、等の問題も生じない
し、絶縁材９としてエポキシ樹脂、耐久性冷媒性プラス
チックをはじめとする耐熱、耐ガス性の高分子材料を選
択することができるものである。

【００４４】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明に
おいては、弁座の弁押さえ部分を弁座支持板から切離
し、絶縁材を介してこの弁座を弁座支持板に支持するよ
うにし、又、この絶縁材をプラスチック材としたり、
又、これら弁座、絶縁材、弁座支持板を接着材で固定す
るような構成としたので、次のような効果を奏するもの
である。

【００４５】（１）逆止弁としての機能を損なう事無
く、チャタリングによる騒音増大を防ぐ事ができる。

【００４６】（２）逆止弁の衝突面に緩衝材を設けて、
衝撃力を低減させる方法と比較して、緩衝材の摩耗等の
信頼性にかかわる問題は生じない。又、支持する質量が
大きくとれるので、固有振動数が低く設定でき、騒音の
大幅低減が可能である。又、その事により、絶縁材とし
て耐熱、耐ガス性のよい高分子材料を選択する事も可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る圧縮機用制振型弁座の
構造を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は衝撃力発生原理
の説明図である。

【図２】図１における弁座及び絶縁材の主要部の詳細な
断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る弁座に用いる絶縁材を
示し、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）はその要部拡大斜
視図である。

【図４】本実施例に係るバネ定数計算モデルの説明図
で、（ａ）は角柱のバネ定数計算モデル、（ｂ）は絶縁
材のバネ定数計算モデルを示す。

【図５】従来の圧縮機弁座を示す図で、（ａ）は圧縮機
稼動中の弁挙動、ガス流れの状態での断面図、（ｂ）は
圧縮機停止直後の弁挙動、ガス流れの状態での断面図で
ある。

【符号の説明】

３ 逆止弁 ４ 通路 ５ 通路 ６ 通路 ７ 吐出部 ８ シール ９ 絶縁材 １１ 弁座 １２ 弁座支持板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座の弁押さえ部分を弁座支持板の固有
   振動数より低い固有振動数で防振し得る質量相当となる
   ように切離し、同弁座を同弁座支持板に対して絶縁材を
   介して支持したことを特徴とする圧縮機用制振型弁座。
2. 【請求項２】 前記絶縁材にプラスチック材を用いたこ
   とを特徴とする請求項１記載の圧縮機用制振型弁座。
3. 【請求項３】 前記弁座、絶縁材、弁座支持板を接着剤
   で固定してなることを特徴とする請求項１又は２記載の
   圧縮機用制振型弁座。