JPS63186977A - ポート付プレート型流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体制御弁に関するものであり、特に、往復
動圧縮機で用いられるようなポート付プレート型流体制
御弁に関するものである。

〔従来の技術〕

普通には、複数のこれらの弁を各圧縮機シリンダで用い
る。すなわち、各シリンダの端には、多数の入口弁と排
出弁があることがある。一つの特定の弁の寸法は、シリ
ンダ内の利用できる空間に非常に左右される。利用可能
な空間の量は本質的には、弁設計者に利用できるポート
面積を指示する。設計者は、弁要素の寿命を減する可能
性のある高過ぎる揚程を用いる必要なくかなりの有効な
流れ面積という特性を有する弁構成を適用できるように
するのに十分瀝空間を持つのが望ましい。

設計者は、圧縮機の効率に関する多数の判断に直面する
。弁のポート位置決め、弁要素幾何学的形状、ばね取付
けおよび弁揚程法弁設計に与えられる最初の考慮事項の
中の二、三のものである。

各々は、弁要素が開放位置にある間流れ伝達過程の非能
率から生ずる弁損失に影響を与える可能性がある。弁損
失は、弁が装着されている圧縮機シリンダの性能に直接
に影響を与える。圧縮機製造者は、二、三の点の効率の
差によって注文をとりそこなうという形で罰を受けるこ
とがあるので。

できるだけ多く全体の損失および特に弁損失を少なくす
ることが益々重要になりつつある。

シリンダの仕様が一旦確立されて終うと、弁設計者は、
いろいろな選択をしはじめることができる。そのような
設計者は、多数の異なる弁座の幾何学的形状の任意の一
つを設計するとか可能である利用可能なポート領域に名
前をつけることによって着手する。弁座の幾何学的形状
が一旦確立されると、弁組立体の残部が解析されて詳細
に設計される。

〔発明が解決しようとする間争点〕

本発明の開示は、弁を通る有効な流れを改良することを
達成するのに向けることのできる設計努力の特定の面が
何であるかを明らかにすることである。

特に本発明の目的は、ポート付弁座、止め板。

前記弁座と止め板を平行に間隔を離して結合する手段、
および前記弁座と止め板との間に挿入されるプレート型
弁作用要素を備え、前記弁座、止め板および弁作用要素
が、（ａ）第１の流体入口帯域。

第２の流体出口帯域、および前記第１と第２の帯域の中
間の複数の別個の流体誘導帯域を定める第１の手段と、
（ｂ）前記各帯域を流れる流体の事実上なめらかな流れ
をもたらす第２の手段とを備えているポート付プレート
型流体制御弁を提供することである。

〔実施例〕

従来のポート付プレート型弁組立体１０の半分の断面が
第１図に示されている。図示のように。

弁座１２．弁板１４．緩衝板１６と１８および止め板２
０は、一連の流路“ａ・、・ｂ”−Ｃ・および“ｄｏを
説明するための特定な方法で一線に揃えて位置決めされ
ている。弁座にあるポート２２．２ヰ、２６および２ｇ
ならびに前記止め板と緩衝板にある対応するポートは、
各場合ごとに、実際には弧状になっており、・腎臓形・
といゎれることが多い。これらのポートは、この組立体
を通るヰ流路“ａｏ、“ｂ“、”Ｃｏおよび“ｄ・を画
定する。三つの場合に、弁座１２にある流れポート、す
なわち、ポート２４．２６および２ｇは、破線で分割さ
れている。これは１組立体１゜の中の各帯域を通る流れ
移送過程を取扱うときの基本的仮定である。実際の移送
過程を検討するために、各重要な帯域をロ′−マ数字で
名づけた。第１図で名付けた特定の帯域は。

■　弁座への入口 ■　シール環状部への入口 ■　シール環状部 ■　上昇領域 ■　突出弁板開口部 ■　止め板への入口 ■　止め板からの出口 弁組立体１０の上部名称付き帯域の各すの幾何学的形状
の面積を系統的に計算することによって。

第２図に略図で示されているように帯域から帯域への遷
移を表すことが可能である。略図で示されているように
１組立体１０を通る流路“ａｏ。

“ｂｏ、“Ｃ“および“ｄｏは、気体の流れが弁組立体
の前記帯域の一つから次の帯域へ移るとき。

一連の急な収縮と膨張によって複雑になっている。

第２図は、弁組立体１０の名称付き帯域の各々における
合計面積を表している。すなわち、それは各特定の帯域
におけるすべてのポートの寄与を合計した値を表してい
る。個々の流路“ａｏ、・ｂｏ。

“Ｃｏおよび“ｄｏを弁組立体１０を通して追跡すれば
、各帯域の面積寄与を第５図に示したような曲線で表せ
る。流れが弁座１２に入ったあとでさえ、急峻で迅速な
遷移が与えられることに注意されたい。流路“ｄ“を介
してポート２８に利用できる大きな外側環状頭載に注目
することが特に重要である。弁組立体１０の全流れ面積
の約ＩＩＯ％がこの外側環状部にある。

弁組立体１０を通って流れる気体によってもたらされる
損失は、二つの原因に帰することができる。すなわち、
構成部品の壁と接触することによる摩擦損失、および流
れが一つの帯域からもう一つの帯域へゆくときみられる
並進効果によるエネルギーの散逸に帰する。第２の源に
関連した主なｔ過失機構は、急な収縮および膨張によっ
て分離が生ずる部位に起こる混合によるエネルギー散逸
の機構である。所望の流れ遷移方式は、角がなめらかに
なっており、急速な断面変化が最小になっていて面積の
変化がゆるやかな方式である。

従来の弁組立体１０のための面積計算に基づいて一つの
帯域部分から次の帯域部分への遷移を考慮して損失機構
で基本構成を再設計することを試みた。発明的改良弁１
０ａを定めるためになされた新な賛更を描く例示が第４
〜８図に示されている。

以下の記載は、本発明によりできるだけ円滑な流体流れ
の２移を達成するために基本的な弁の幾何学的形状にな
された変更である。第１〜５図の参照番号と同じか類似
の第４〜８図の参照番号または文字は同じかまたは類似
の構成要素または領域または帯域を表わす。

最初の段階は、弁座ポート位置決めを従来の設計（第１
図）に見られる大きな環状領域と及び不釣合いな組合わ
せを避けるように行う方法を考えることであった。本発
明によれば、ポート２２゜２１、２６および２ｇを外方
に動かしたので環状ギャップが少なくなり、しかも弁座
のポート２８内の利用できる面積との面積の釣合いを改
良される。

帯域工における弁座１２への入口に見られる面積の急な
収縮は扱い酢い。一般に、大きな体積が弁座のすぐ上流
にあり、空間が制限されているために、帯域遷移を著し
く変えることを内器にしている。最良の取り組み方法は
、各ポートの導入部分の半径を十分大きくする方法であ
る。

第４□□□を特に参照すると、弁座１２ａの外周辺部３
０におけるポートの配置を知ることができる。

もちろん、ポート２ｇは与えられた半径にある複数のポ
ートの一つであり、ポート２６および２１１もまたそう
である。後者の二つも、それらの半径のところに弁座１
２ａにおいて組を構成するポートがある。ボー）２ｇが
代表的である最も外側のポートは、それに最も近い中心
より弁座ポートに対するのと事実上同じ位周辺部３０に
近接しており、ポート２６は、そのような最も近い中心
より弁座ポートの代表的なものである。

ポート入口の図示の丸みづけについては、ボー１−２１
１！、２６などの開口部をしきっている半径５２が結合
されているということを特記できる。ポート２８の中心
よシの半径３２が１例えばポート２６の外向きの半径３
２と隣接している。

次の急激な変化は、シール環状部に導く帯域■における
ものである。本発明におれば、これは。

弁座１２ａにある腎臓形ポートの両端にあるリガメント
３４に逆テーパを設計することによって処理される。

この型式の従来の弁においては、放射状のポート分離リ
ガメントは、第５図に破線で示したような断面形状をも
っている。シール環状部への入口。

すなわち、帯域■における幾何学的形状の急激な変化を
少なくするために１本発明は、前述の逆テーパをもった
リガメントを定めている。第５図のリガメント３Ｆ＋は
１代表的なものである。

水平投影において、利用可能な弁領域を有効に用いると
弁板１２ａの周辺にある大きな環状部の大部分がなくな
る。しかし、まだほかにもある。

ポートを弁開辺部３０の方へ動かすことによって。

直径効果により流れ領域の自然増加が生ずる。結果とし
て、上昇領域もまた各要素がよシ大きな半径のところに
あるので増大する。また、この新規な教えは、もう一つ
の流路にも適応し、これについては、以下にさらに説明
する。

止め板への入口、すなわち、帯域■における不釣合いな
組合わせは、止め板２０ａを単にかなり開けるだけで処
理される。第６図に見られるように、止め板２０ａは、
中央植込みボルト３６に取付けられナツト３８によって
固定された半径の小さいポート付円板にすぎない。それ
は、弁１０ａの壁ＩＩＯまで伸びていない。

各ポートを弁開辺部３０の方へ移したので、案内リング
キ２および緩衝板１６ａと１８ａを改良することによっ
て、第５の流路を設けている。

案内リング４２は、中央植込みボルト３６に中心を置い
ているが、弁板１４ａを案内する案内リングの最下部、
すなわちベースは、複数の扇形のＩＪ　ＩＪ−フを有し
、弁板１４ａを案内する放射状の腕１４６を残している
。同様に、緩衝板１６ａとＩｇａの内側部分は、扇形リ
リーフすなわち切除部Ｉ！８を形成され、リング４２に
係合して案内をする内向きの肢５０を残している。また
、前述の止め板２０ａも同様である。

ＩＪ　ＩＪ−フｌＩ８および１１１１は、相互および止
め板２０ａにあるポートと一線に重なって、新しい最内
側の流路“ａｏを形成する。（図示してない位置合せビ
ンがリング４２と板１１１ａ、１６ａおよび１８ａを一
線に重なった状態に維持する。）従つて、第１図を参照
すると、・ａ・、・ｂ・。

“Ｃ”および”ｄ“で表わされた流路は、すべて新しい
弁において拡大されている。すなわち１本発明の弁１０
ａにおいては、最外側の流路は、第５の流路・ｅ・であ
り、流路・ｄｏは１次の内側流路であるなどで、従来技
術の弁１０と同じ与えられた全直径の弁１０ａの内部で
１本発明は、従来の弁１０では流路が四つしか設けられ
ていなかった半径方向の板に沿って五つの流路を設けて
いる。

総合すると１本発明の新しい弁の最終的効果は。

五つの流路（“ａｏ、“ｂｏ、“Ｃ“、“ｄｏおよび“
ｅ“）の具体化に対して第１図に描かれたようなもので
ある。同様の従来の弁設計と比較して、一つの帯域から
次の帯域への合計面積の遷移がずっとなめらか、すなわ
ち、一様であること、および弁内の各帯域に面積の正味
の増加があることに注意されたい。従って、利用可能な
ポート面積を再配分することおよび本発明の新規な特徴
を用いることによってさらに効率のよい弁が提供される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のポート付プレート形流体制御弁の半ば
を通る断面図。 第２図は、第１図の弁のいくつかの帯域内において占有
する面積の図である。 第５図は、異なるグラフ表示の仕方で第２図の各面積を
プロットしたもので、いくつかの帯域における別個の流
路内で占有している各面積を区別している。 第１＋図は１本発明の実症例の外側部分を通る断面図で
ある。 第５図は、第４図の断面５−５に沿って見た断面図であ
る。 第６図は、第４図および第５図の新規な弁の第４図およ
び第５図の縮尺を拡大した部分断面図であり、中央植込
みボルトと、ナツトと、弁座、弁板および緩衝板の内側
部分と、案内リングの全半分と、止め板の全半分を示し
ている。 明細書の浄書（内容に変更なし） 第７因及び第８図は、第６図の断面７−７及び８−８に
沿ってとった断面図である・ 第９図は、５流路が形成されている本発明に依って限定
された弁に対するもので、第う図のものと顛俄の面積の
プロットであり、本発明の新規な５流路弁に比較して類
供の従来の５流路弁に対する面積の和のプロットをも含
んでいる。 Ｆ／６３ 帯　戚。 手　　続　　補　　正　　書（方式） 昭和６５年２月２日 和許庁長官　小　川　邦　夫　　殿 （審査官　　　　　　　　　殿） １　事件の表示 昭和６２年　特　　許　　　願第２６９５２１号２　発
明←ｌｄの名称、指÷商品Ｇ区分ポート付プレート型流
体制御弁 ３　補正する者 事件との関係　特許出願人 ４代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポート付弁座と、止め板と、前記弁座と止め板を平
   行に間隔を離して結合する手段と、前記弁座と止め板と
   の間に挿入されるプレート型弁作用要素とを具備し、前
   記弁座、止め板および弁作用要素が（ａ）第１の流体入
   口帯域、第２の流体出口帯域および前記第１と第２の帯
   域の中間の複数の別個の流体誘導帯域を定める第１の手
   段と、（ｂ）前記各帯域を流れる流体の事実上なめらか
   な流れをもたらす第２の手段とを備え、前記弁座が（ａ
   ）内側と外側の平行な表面および（ｂ）前記外側表面に
   形成されたポート入口開口部を中に形成されている複数
   のポートを備え、前記各ポートがリガメントを介在させ
   ることによつて離して設定され、前記リガメントがテー
   パ付断面の前記リガメントを画定する大小の幅を有し、
   前記大きい幅が前記外側表面により近接しており、前記
   小さい幅が前記内側表面により近接していることを特徴
   とするポート付プレート型流体制御弁。 ２、前記第２の手段は、前記各開口部を仕切つている結
   合され丸くなつた縁を備えている特許請求の範囲第１項
   に記載の弁。 ３、前記弁座が一つの外側周辺部を有し、前記弁座がさ
   らに複数のポートを中に形成され、そのうちのいくつか
   が前記周辺部に対して最外側の弁座ポートであり、別の
   いくつかが内側の弁座ポートであり、前記最外側の弁座
   ポートは、それらがそれらに最も近い前記内側弁座ポー
   トのすべてに対するのと事実上同程度に前記周辺部に近
   接している特許請求の範囲第１項に記載の弁。 ４、案内リングをさらに備え、前記リングがベースを有
   し、前記ベースがそれから放射状に伸びる複数の腕を有
   し、前記弁作用要素が中央穴を有し、前記穴が前記腕の
   半径方向に最外側の端と摺動可能に係合して案内を行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の弁。 ５、前記弁作用要素が中央穴を有し、前記弁座と前記止
   め板との間に挿入されて前記弁作用要素を前記弁座に近
   づけたり遠ざけたりするように動かす案内をする手段を
   さらに備え、前記案内手段が前記中央穴の中に閉じ込め
   られた複数の腕を備え、前記中央穴が前記腕の表面と摺
   動可能に係合して案内を行うことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の弁。 ６、ポート付弁座と、止め板と、前記弁座と止め板を平
   行に間隔を離して結合する手段と、前記弁座と止め板と
   の間に挿入されるプレート型弁作用要素とを具備し、前
   記弁座、止め板および弁作用要素が（ａ）第１の流体入
   口帯域、第２の流体出口帯域および前記第１と第２の帯
   域の中間の複数の別個の流体誘導帯域を定める第１の手
   段と、（ｂ）前記各帯域を流れる流体の事実上なめらか
   な流れをもたらす第２の手段とを備え、さらに案内リン
   グを備え、前記リングがベースを有し、前記ベースはリ
   リーフを中に形成され、また前記弁座と止め板との間に
   可動に挿入された緩衝板を備え、前記緩衝板が扇形切除
   部を中に形成され、前記リリーフと切除部が一線に重な
   つてそれらを通る流体の流路を画定することを特徴とす
   るポート付プレート型流体制御弁。 ポート付弁座と、止め板と、前記弁座と止 め板を平行に間隔を離して結合する手段と、前記弁座と
   止め板との間に挿入されるプレート型弁作用要素とを具
   備し、前記弁座、止め板および弁作用要素が（ａ）第１
   の流体入口帯域、第２の流体出口帯域および前記第１と
   第２の帯域の中間の複数の別個の流体誘導帯域を定める
   第１の手段と、（ｂ）前記各帯域を流れる流体の事実上
   なめらかな流れをもたらす第２の手段とを備え、さらに
   前記弁座と前記止め板との間に挿入された案内リングと
   、前記弁座ど前記止め板との間に可動に挿入された緩衝
   板とを備え、前記緩衝板がそれから放射状に伸びる複数
   の肢を有し、前記肢が前記案内リングと滑動可能に係合
   して案内をすることを特徴とするポート付プレート型流
   体制御弁。