JPS645186B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 相互に連結される堅固部材からなるハウジン
グと、該ハウジングの隣接する堅固部材間に締め
つけられる歯付きプレートとして形成された閉止
部材とを備え、各堅固部材の一側に吸入溝及び座
表面を有し、各堅固部材の他側に別の堅固部材の
吸入溝及び座表面と向き合うように配置された制
限表面を有する直通弁において、前記各歯付きプ
レート１０は互いに分離した複数個の歯１１又は
１２からなり、複数個の歯１１又は１２は各々の
根元部１９で裏当て２０に固定されて裏当て２０
を介して相互に連結されていることを特徴とする
直通弁。

２ 裏当て２０は締めつけ領域２１から更に座７
に向かつて延びている歯１１又は１２を座７に向
けて押しつけていることを特徴とする請求の範囲
第１項記載の直通弁。

３ 裏当て２０は曲げられていてその縁部２２が
歯１１又は１２を支持していることを特徴とする
請求の範囲第２項記載の直通弁。

技術分野 本発明は弁に関し、更に詳しくは直通弁に関す
るものである。

背景技術 現在、産業界ではピストン型コンプレツサの経
済的効率を維持したままピストンのスピードを早
めることが切望されている。弁はピストン型コン
プレツサのガス室内における抵抗を決定する主要
な要素であり、また、ガス室内に現われる損失は
コンプレツサ内における最大のエネルギ損失であ
るので、弁の信頼性を損なうことなく且つ弁全体
の大きさを増大させることなく、弁の流通断面を
増加させることが必要である。

公知の先行技術は上述の問題を解決する直通弁
であり、例えば1974年に特許された米国特許第
3786833号に係る直通弁（典型モデルとして選ば
れた）がある。この直通弁は相互に連結される堅
固部材からなるハウジングと、該ハウジングの隣
接する堅固部材間に締めつけられた歯付きプレー
トとして作られる閉止部材とを備えており、各堅
固部材はその一側に吸入溝と座表面とを有してお
り、該表面は別の堅固部材の吸入溝及び座表面と
対向するように配置されている。

上記直通弁においては、多数の歯を備えたプレ
ートが吐出溝の長さに等しい長さに引延ばされて
いるので、該弁の全体の大きさを増大させること
なく該弁の流通断面を増大させることができる。

しかしながら、その多数の歯を備えたプレート
を製作するためには実質的に複雑な打抜き型が必
要であるため、該プレートの製作は面倒である。
更に、このようなプレートを製作するためには、
高い強度と高い弾性とをもつている薄い板厚で非
常に幅の広い帯材が必要である。しかも、帯板材
料の異方性のため、歯の一部が圧延方向に対し好
ましくない方向に向く。このため、プレートの強
度が低下し、弁の信頼性が低下する。

その上、プレートの型鍛造の際に歯の縁部で微
小な亀裂が発生成長する。このため、プレートの
耐用年数が低下し、弁全体の耐用年数が低下す
る。

回転ドラム内の研摩剤による振動研摩はプレー
トの強度を高めるための効果的な手段である。し
かしながら、多数の歯を備えている薄いプレート
は歯間の溝によつて弱められているので、この強
化方法をこうしたプレートに適用することはでき
ない。

発明の要約 本発明の第１の目的は、効率を高め、信頼性を
向上させ且つ製造を簡単にするように閉止部材を
構成した直通弁を提供することにある。

上記第１の目的を達成するため、本発明は、相
互に連結される堅固部材からなるハウジングと、
該ハウジングの隣接する堅固部材間に締めつけら
れる歯付きプレートの形態からなる閉止部材とを
備え、各堅固部材の一側に吸入溝と座をなす表面
とを有し、各堅固部材の他側に別の堅固部材の吸
入溝及び座と向き合うように配置された制限表面
を有している直通弁であつて、前記各歯付きプレ
ートが互いに分離した複数個の歯からなり、複数
個の歯は各々の根元部で裏当てに固定されて裏当
てを介して相互に連結されている直通弁を提供す
る。

根元部で裏当てに固定された歯として作られる
歯付きプレートによれば、歯の向きを板の圧延方
向に対して好適な方向に向けることができるよう
になり、また、歯を後で振動研摩によつて強化さ
せることができるようになるので、弁の信頼性を
向上させることができるようになる。分離形歯及
び裏当ては簡単な打抜き型によつて作ることがで
きる。更に、種々の寸法のプレートを得るための
歯を統一させることができる。

歯を座に向かわせるために、裏当ては締めつけ
領域より更に延びていることが望ましい。

裏当てが締めつけ領域よりも更に延びているの
で、制限表面の方向への歯の曲りが防止され、そ
れ故、作動媒体の洩れが防止されるとともに弁の
効率が向上する。

各裏当ての縁部が歯を支持するように各裏当て
を曲げることが望ましい。

裏当てを上述した如く構成すれば、作動媒体の
洩に関する限りにおいて弁の信頼性がより一層向
上する。

【図面の簡単な説明】

以下の説明と本発明の好実施例を示す添付図面
とによつて本発明はより明確に理解されるであろ
う。

添付図面において、第１図は直通弁の概略図、
第２図は第１図に示す直通弁の第１図中−線
に沿つた一部破断半断面図、第３図は第１図に示
す直通弁に用いられている歯付きプレートの要部
の平面図、第４図は第１図に示す直通弁の第２図
中−線に沿つた拡大断面図、第５図は第１図
に示す直通弁に用いられている裏当ての平面図で
ある。

発明を実施するための最良の形態 はじめに添付図面の第１図を参照すると、円筒
状直通型吸入・吐出弁は、相互に連結した部材２
からなるハウジング１を備えている。各堅固部材
２はその一側に吸入溝３，４（第１図及び第２図
参照）と、吐出溝５，６と、座７をなす表面とを
有している。各堅固部材２の他側には凹所８，９
として作られた制限表面が形成されている。１つ
の堅固部材２の制限表面は別の堅固部材２の吸入
溝３，４及び吐出溝５，６と対向する位置に配置
されている。環状の歯付きプレート１０は歯１
１，１２を有しており、これらの歯１１，１２の
根元部分は隣接する堅固部材２間に締めつけられ
ている。

プレート１０の歯１１，１２は座７の吸入溝
３，４を覆つている。吐出溝５，６は歯１１間及
び歯１２間の隙間と対向するように配置されてい
る。第２図を参照すると、直通形円筒状弁は中心
面に沿つて２つの半円筒体に分割される。これら
半円筒体の一方は吸入領域１３を有しており、他
方は吐出領域１４を有している。これら領域１
３，１４間には分離部分１５が配置される。

吸入領域１３内において、堅固部材２の吸入溝
３は環状部材１６外表面側に開口しており、吐出
溝５及び凹所８は内表面側に開口している。吐出
領域１４内においてはそれらは逆に配置されてい
る。すなわち、吸入溝４は環状部材１６の内表面
側に開口しており、吐出溝６及び凹所９は外表面
側に開口している。環状プレート１０の歯１１，
１２の先端部は吸入領域１３内においては内方に
向つており、吐出領域１４内においては、それら
の先端部は外方に向つている。

環状歯付プレート１０（第３図参照）は個々の
歯１１，１２のセツト物から成つている。これら
歯１１，１２は、これら歯１１，１２の根元部１
９において縁部１７，１８を介して互いにぴつた
りと接合されている。これら歯１１，１２の根元
部１９の箇所において、歯１１，１２は薄い裏当
て２０に接触しており、裏当て２０は組立てられ
た弁内で歯１１，１２を一緒に保持している。裏
当て２０が制限表面の側から堅固部材２（第１図
参照）の端面に対面するように、プレート１０が
配置されている。

裏当て２０について説明すると、裏当て２０
（第２図及び第５図参照）の外形は締付け領域２
１の外形に近い形をしているが、完全には一致し
ていない。裏当て２０は縁部２２を有しており、
この縁部２２はプレートの歯のたわみ長の10分の
１だけ凹所８，９内で半径方向に延びていて歯の
撓みを可能にしている。

プレート１０（第３図参照）の歯１１，１２を
裏当て２０に取り付ける前に、これら歯１１，１
２の半完成品を振動研摩機にかけて、これら歯１
１，１２の強化、ばり取り及び縁部の丸味付けを
行なう。次いで、積み重ね状態で組立てられる歯
１１，１２の側縁部１７，１８は、歯１１，１２
がぴつたりと組み合わされるように、研摩され
る。そうするうちに、歯の縁部間の寸法及び角度
は、類似した歯１１，１２の半完成品から変化
し、異なる直径の弁のためのプレート１０を組み
立てることができるようになる。

他の実施例によると、弁のプレート１０は、
個々の歯１１，１２の代りに、裏当て２０に取り
付けられるいくつかの歯例えば２つ、３つ若しく
はそれ以上の歯からなる部材によつて構成され
る。これにより、弁の締付け性が改善されるが、
個々の歯を有しているプレートによつて達成され
る多くの利点は失われる。このような実施例の特
質は上記説明から明らかである。

歯１１，１２は、堅固部材２間のプレート１０
の締付け領域２１に沿つた溶接によつて裏当て２
０に結合される。

使用条件下では歯１１，１２は弁部材を互いに
押しつける力によつて付加的に締め付けられるの
で、歯１１，１２と裏当て２０との結合強度を高
める必要はない。

裏当て２０に取り付けられる個々の歯１１，１
２からなるプレート１０は、吸入領域１３におい
て薄い歯１１を有し且つ吐出領域１４（第２図参
照）において厚い歯１２を有するように作られて
いてもよい。歯の厚みの差は裏当て２０の２つの
領域２３，２４（第５図参照）の厚さに差をもた
せることによつて埋合せされる。

歯１１，１２及び裏当て２０の厚みの総和はプ
レート１０の締付け領域全体を通じて等しい。プ
レート１０の歯１１，１２の剛性の違いにより、
弁の効率が実質的に増大する。

個々の円筒状バルブ（吸入弁及び排出弁）の組
立てプレートは、組合せ弁すなわち吸入・排出弁
のプレートと同じように形成される。それらプレ
ートは裏当てに固定される歯からなる。これらプ
レートの裏当ては、小さい幅の連続したリングの
形状を有しており、この裏当ては、吸入弁に対し
てはプレートの外側縁部に配置され、且つ、吐出
弁に対してはプレートの内側縁部に配置される。
裏当てに固定されている全ての歯の先端部は、吸
入弁に対しては内方に向き、吐出弁に対しては外
方に向く。

個々の弁のプレート１０の裏当て２０には放射
状の舌部２５（第３図及び第５図参照）が備えら
れており、これら舌部２５はプレート１０に対し
て吸入流路内では内方に向いており、吐出流路内
では外方に向いている。舌部２５はプレート１０
を堅固部材に固定するために用いられる。舌部２
５には一群の環状部材を締結するねじを通すため
の穴が設けられている。舌部２５は堅固部材の座
部と浮上規制部材との間で締めつけられており、
浮上規制部材は組み立てられた弁内で完全に静止
している。

裏当て２０を歯に向けて曲げることが好まし
い。裏当て２０の縁部２６（第４図参照）は弁座
部７（第１図参照）の平面に向けてプレート１０
の歯１１を押圧し、該歯１１が弁座部７の平面か
ら浮上するのを防止する。

本発明は円筒状弁だけでなく、堅固な角柱形の
構成部材と、Ｕ字状の外形に沿つて該構成部材間
に締めつけられた歯付きプレートとを備えている
丸味をおびた矩形のフラツト型直通弁をも包含す
る。

フラツト型直通弁の組立てプレートにおける歯
の可動部の形状・寸法は円筒状弁の組立て環状プ
レートの歯と近似しているので、フラツト型直通
弁の組立てプレートは円筒状弁の組立てプレート
の半完成品から作り出すことができる。

本発明によつて作られた直通弁は次のように作
動する。弁の背圧に比べて過剰な圧力が弁の前方
側空間内に作用すると（組合せ弁においては異な
る時間に吸入側と吐出側とにこの過剰圧が生じ
る。）、プレート１０の歯１１，１２は制限表面の
凹所８，９の内側に曲がり、これにより、弁の開
口度を決定する溝が歯１１，１２の周辺に沿つて
歯１１，１２と弁座部７との間に形成される。流
れの強さが増大すると、圧力差が増してプレート
１０の歯１１，１２のリフト量が増す。しかし、
流れの強さが減少すると、歯１１，１２のリフト
量は減少する。流れの強さが零に達すると、信号
が反転する。反対の圧力差が作用しているとき
は、プレート１０は弁座部７に向けて押し付けら
れ、ガスが弁を介して逆方向に流れないように保
たれる。

コンプレツサを作動させているときは、直通弁
の薄いプレート１０は弁を閉じた後に弁に作用す
る圧力差によつて周期的に負荷を受ける。この圧
力差はプレート１０に対し制限表面から弁座部７
への方向に作用する。この圧力差によつてプレー
ト１０が吸入溝３，４の内側に曲がり、局部的な
扁形状溝（図示せず）がこれらプレート１０と吸
入溝３，４との間に形成される。このような局部
的な扇形状溝は直通弁の弛みや作動媒体の洩れの
発生の主たる原因の１つとなり、このような局部
的な扇形状溝はプレート１０が薄ければ薄い程ま
たプレート１０のたわみが大きければ大きい程大
きくなる。プレート１０のたわみはプレート１０
の厚さの３乗に反比例する。従つて、プレート１
０の全厚みを実質的に増大させる裏当て２０の使
用により、上述した扇形状溝の大きさがはるかに
減少する。作動媒体の洩れは、小さい幅の扇形状
溝に関して順番に該扇形状溝の幅（層状の横断面
についての幅）の３乗に反比例するので、作動媒
体はより一層減少する。従つて、本発明による弁
によれば、プレート１０の締め付け縁部に沿つて
弁の耐漏洩性を改善することができる。

本発明による弁の作動上の特徴は、歯１１，１
２を裏当て２０にしつかりと固定し且つ裏当て２
０の縁部２６によつて歯１１，１２を弁座部７に
押しつけることによつて得られる。弁における圧
力差が零のときに、プレート１０の歯１１，１２
が裏当て２０の縁部２６の押しつけ力によつて弁
座部７の表面にしつかりと押えつけられることは
明らかである。この縁部２６による押しつけ作用
によつて、弁が無負荷状態にあるときの歯１１，
１２の浮き上りが防止され、弁の閉止が遅れるこ
とはなく、また、作動媒体の逆洩れが防止され
る。縁部２６による押しつけ作用は、逆流によつ
て弁がいきおいよくしまつた後にのみ停止する。

裏当て２０の剛性によつて、弁の弁座部７内の
吸入溝３，４の内側で周期的に繰り返される薄い
プレート１０のたわみは減少し、プレート１０の
締めつけ線に沿つて形成される扇形状溝からの作
動媒体の洩れも減少する。

本発明によつて提供される弁の作動上の上記特
徴により、弁の効率が向上する。したがつて、こ
のような本発明による弁をコンプレツサに装備す
れば、コンプレツサの容量が増加し、消費エネル
ギーが減少することは明らかである。コンプレツ
サ内での使用状態下における弁のプレート１０の
移動特性は、プレート１０のばね部品の剛性即ち
歯１１，１２の厚さに直接依存する。歯１１，１
２の剛性が増大すると閉弁時期が早まり、歯１
１，１２の剛性が減少すると閉弁の遅れが生じ
る。環状の堅固部材２と組立てプレート１０とを
装備した本発明による円筒状直通型吸入・吐出弁
においては、吸入側の歯１１と吐出側の歯１２と
の厚みを異ならせることができ、これにより、弁
が実質的な案内部材若しくは脚部によることなく
閉じられている時及び小さい圧力差で完全に開い
ている時に弁を最適条件で作動させることができ
る。

産業上の利用可能性 本発明による直通弁は低圧及び中圧の高速往復
動コンプレツサ及び高圧コンプレツサの第１段階
圧縮部に使用することが最も好ましい。