(57)【要約】【課題】性能と耐久性とに優れた圧力応動吸入弁を提供する。【解決手段】吸入リード弁部材６０は中央のリング状ボデー８２、及び該ボデーから互いに反対側で放射方向の外向きに突出する固定タブ６６及び可動タブ６８を有する。固定タブは締付け具７０によって弁板に固定され、可動タブは自由に移動できる。吸入リード弁部材の曲がりないし反り返りを容易とするために、固定タブと中央のリング状ボデーとの間にくびれ領域９４を設けた。【選択図】図２ 
2004257376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダハウジングによって区画形成された圧縮チャンバ用の圧力応動バルブ装置であ
って、
吐出チャンバと吸入チャンバとを区画する弁板、
上記吐出チャンバと上記圧縮チャンバ間に配置された圧力応動吐出弁部材、及び
上記吸入チャンバと上記圧縮チャンバ間に配置された圧力応動吸入弁部材、
を備えており、上記圧力応動吸入弁部材が、
中央のリング状ボデー、
この中央のリング状ボデーから放射方向外向きに突出する固定タブであって、上記弁板
に対し取り付けられる固定タブ、及び
この固定タブと上記した中央のリング状ボデーとの間に設けられたくびれ領域であって
、上記固定タブの幅よりも小さな幅を有するくびれ領域、
を備えた圧力応動バルブ装置。
【請求項２】
前記くびれ領域を、前記した中央のリング状ボデーに隣接させてある請求項１の圧力応
動バルブ装置。
【請求項３】
前記した中央のリング状ボデーから放射方向外向きに突出する可動タブを備えた請求項
１又は２の圧力応動バルブ装置。
【請求項４】
前記可動タブの形状が、ほぼ長方形である請求項３の圧力応動バルブ装置。
【請求項５】
前記可動タブを、前記固定タブのほぼ反対側に配置してある請求項３又は４の圧力応動
バルブ装置。
【請求項６】
前記固定タブが、前記くびれ領域の近くでクランプラインを有する請求項１又は５の圧
力応動バルブ装置。
【請求項７】
シリンダハウジングによって区画形成された圧縮チャンバ用の圧力応動バルブ装置であ
って、
吐出チャンバと吸入チャンバとを区画する弁板、
上記吐出チャンバと上記圧縮チャンバ間に配置された圧力応動吐出弁部材、及び
上記吸入チャンバと上記圧縮チャンバ間に配置された圧力応動吸入弁部材、
を備えており、上記圧力応動吸入弁部材が、
中央のリング状ボデー、
この中央のリング状ボデーから放射方向外向きに突出する固定タブであって、上記弁板
に対し取り付けられる固定タブ、
この固定タブと上記した中央のリング状ボデーとの間に設けられたくびれ領域であって
、上記固定タブの幅よりも小さな幅を有するくびれ領域、及び
上記した中央のリング状ボデーから放射方向外向きに突出する可動タブであって、上記
固定タブのほぼ反対側に配置してある可動タブ、
を備えた圧力応動バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は圧力応動バルブ装置、特に吸入リード弁を有する圧力応動バルブ装置に関す
るものである。同バルブ装置は、例えば冷凍用圧縮機のような往復動ピストン式圧縮機に
おいて使用するのに適している。
【背景技術】
【０００２】
往復動ピストン式の圧縮機は普通、シリンダハウジングの端に配置されているところの
圧力作動されるバルブ機構を、備えている。この種のバルブ装置を設計する上で全系の作
動にとって特に重要であるのは、所与の時間間隔内及び許容される小圧力降下の下で最大
量の流体流れを可能とするのに十分大きなポート面積が与えられることである。このこと
は空調系で使用される冷媒圧縮機では特に、空調系では一般に比較的高い質量流速が必要
とされることからして、重要である。
【０００３】
所与の寸法のシリンダのポート面積を極力大きくしたいといった希望と関連しこの希望
に反することは、可動のバルブ部材の重量を減らす必要性にある。可動のバルブ部材の重
量を減らすことによってはバルブの慣性効果が制限され、またバルブの開閉に伴う騒音レ
ベルが減らされる。
【０００４】
別の設計目標は、シリンダの再膨張ないし空隙容積を減らすことである。バルブ系とシ
リンダ頂端壁とは次のような形状、すなわちピストンの形状と相補的であってピストンに
、該ピストンが上死点にあるときガス流を制限することなく圧縮チャンバの容積を最小限
の容積へと減らすことを可能とする形状を、有するべきである。この目標を、複雑なピス
トンのヘッド部形状の設計によって達成することは極めて高価につき、また装置の製作が
困難となり、さらにピストンが上死点に近づくとき一般に絞り損失が発生する。このこと
からして、再膨張容積を減らす高速流バルブ系を設計することが唯一の手段としてなって
いた。
【０００５】
典型的な吸入リード弁は、弁板の円形吸入ポートをおおうために用いられる円形のボデ
ーを備えている。１対のタブが円形の部分から放射方向外向きに延出して、吸入リード弁
を弁板に対し取り付ける手段を提供している。シリンダ穴中にピストンが落ち込むにつれ
てシリンダの容積が増し、シリンダ穴中に真空がつくり出される。この真空によって吸入
リード弁が引き下げられ、該吸入リード弁が湾曲ないし反り返って吸入ポートが開放され
る。吸入リード弁がこの湾曲ないし反り返り位置にある間に、ガスがシリンダ中に流入す
る。普通１個のタブは弁板に対しリベット止め又は他の方法で取り付けられて固定端を形
成し、他の１個のタブは圧縮機の作動中に自由に動き得て自由端を形成している。
【特許文献１】米国特許Ｎｏ．６，０４４，８６２
【０００６】
リード弁の形状ないし構成は、リード弁がどの程度反り返るかに影響する。リード弁は
最大の柔軟性を与えるように設計でき、それによって最大のガス流を可能とするように大
きく反り返ることから最良の性能を発揮する。この最大の柔軟性をもつ設計に付随する問
題は、一般にリード弁が動けば動くほど該リード弁がより多くの応力を受けることからし
て最悪の応力を受けるといった点にある。逆にリード弁を最大の応力抵抗性を与えるもの
に設計できるが、これによっては圧縮機の性能の低下が結果する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、最良のガス流れ特性を与えつつ曲げ応力と衝撃応力とに対し優れた抵抗性
を有するように最適化された設計のリード弁を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の圧力応動バルブ装置は、シリンダハウジングによって区画形成された圧縮チ
ャンバ用の圧力応動バルブ装置であって、
吐出チャンバと吸入チャンバとを区画する弁板、
上記吐出チャンバと上記圧縮チャンバ間に配置された圧力応動吐出弁部材、及び
上記吸入チャンバと上記圧縮チャンバ間に配置された圧力応動吸入弁部材、
を備えており、上記圧力応動吸入弁部材が、
中央のリング状ボデー、
この中央のリング状ボデーから放射方向外向きに突出する固定タブであって、上記弁板
に対し取り付けられる固定タブ、及び
この固定タブと上記した中央のリング状ボデーとの間に設けられたくびれ領域であって
、上記固定タブの幅よりも小さな幅を有するくびれ領域、
を備える。上記くびれ領域は、圧力応動吸入弁部材の反り返りを容易とする。上記した圧
力応動吸入弁部材はさらに、上記した中央のリング状ボデーから放射方向外向きに突出す
る可動タブであって、上記固定タブのほぼ反対側に配置してある可動タブを、備えたもの
であるのが好ましい。
【０００９】
圧力応動吸入弁部材ないしリード弁の外径（ＯＤ）、内径（ＩＤ）、厚さ、くびれ部の
形状、くびれ部の曲率半径、及びクランプラインの位置は、該リード弁に対する変形応力
を低くしつつリード弁に対し圧縮機の良好な性能を発揮するのに十分な柔軟性を与えるよ
うに、設計される。リード弁についての柔軟性及び曲げ応力に対する考慮に加えて、衝撃
応力についても対処する。リード弁のＯＤ／ＩＤ比が大きすぎると（すなわちリード弁の
リング部幅が広すぎると）、該リード弁は堅すぎて適切なガス流れを与えるほどには反り
返らない。逆にＯＤ／ＩＤ比が小さすぎると（すなわちリード弁のリング部幅が狭すぎる
と）、該リード弁に対する衝撃応力があまりに高くなって弁の破砕が生じる。この発明に
係る独特のリード弁は、優れた性能をもつリード弁をつくり出すのに適当したＯＤ／ＩＤ
比を有するものに設計される。
【００１０】
この発明の他の利用範囲は、以下の詳細な説明から明らかとなる。以下の詳細な説明と
特定の例はこの発明の好ましい実施例を示してはいるが、例示のためのみのものであって
この発明の範囲を限定する意図のものでない点を、理解すべきである。
【実施例】
【００１１】
好ましい実施例についての以下の説明は単に例示的なものであって、この発明、その利
用分野、或いは用途を限定する意図のものでは決してない。図１，２にはこの発明に従っ
たバルブ装置を、符号１０で全体を指して示してある。バルブ装置１０は弁板組立体１２
を備え、この弁板組立体１２はその下面１６へと延びているところの、比較的大きく不規
則な形状でほぼ環状の凹部ないし吸入チャンバ１４を有する。截頭円錐形の吐出チャンバ
１８も設けられ、この吐出チャンバ１８は弁板組立体１２の上面２２と下面１６間にまた
がる、放射方向内向きの傾斜側壁２０によって仕切られている。側壁２０の面２４は吐出
弁部材２６用の弁座を提供し、吐出弁部材２６はガス圧力、及び該弁部材２６と橋状リテ
ーナ３０間に設けた皿ばね２８によって上記弁座に対し係合する向きに付勢されている。
【００１２】
図示のように吐出弁部材２６は吐出チャンバ１８に対し相対的に、その下面３２が弁板
組立体１２の下面１６と実質的に同一面をとるように、寸法と形状を設定されている。皿
ばね２８は、リテーナ３０に設けた凹溝３６内に配置されている。吐出弁部材２６は本質
的に圧力で作動されるものであり、皿ばね２８は主として安定性を付与するため、及び初
期密封を得させる初期の閉鎖付勢力ないし予荷重を付与するために、選択されている。皿
ばね以外の他のタイプのスプリングも勿論、この目的のために使用できる。吐出弁部材２
６の開放動を制限するストップとしても機能するリテーナ３０は、１対の適当な締付け具
３８により弁板組立体１２に対し取り付けられている。
【００１３】
弁板組立体１２は圧縮機ボデー４２に対し、圧縮機ヘッド４６と弁板組立体１２とを貫
通させ圧縮機ボデー４２に螺合した複数本のボルト４４を用いて固定してある。弁板組立
体１２と圧縮機ボデー４２間には弁板ガスケット４８を配置してあり、弁板組立体１２と
圧縮機ヘッド４６間にはヘッドガスケット５０を配置してある。
【００１４】
弁板組立体１２は環状の弁座５２を形成し、側壁２０はその末端に環状の弁座５４を形
成している。これらの弁座５２，５４間には、吸入流体の供給通路５６が配置されている
。
【００１５】
側壁２０の弁座５４は、弁板組立体１２の弁座５２と同一平面上に位置させてある。環
状リング形の吸入リード弁部材６０がその閉鎖位置で側壁２０の弁座５４と弁板組立体１
２の弁座５２とに対し密封的に係合して、供給通路５６を介しての圧縮チャンバ６２から
吸入チャンバ１４へのガス流れを阻止する。吸入リード弁部材６０には中心の開口６４を
設けてあり、この開口６４は、圧縮チャンバ６２と吐出弁部材２６の下面３２との間の直
接の流体流れを許容するように吐出チャンバ１８と同心的に配置されている。吸入リード
弁部材６０はまた、一直径線上で対向配置され放射方向の外向きに延出する１対のタブ６
６，６８を有する。このうちタブ６６は後述するように、吸入リード弁部材６０を弁板組
立体１２に対し１対の駆動植え込みボルト、ボルト又はリベット等の締付け具７０を用い
て固定するために用いられている。
【００１６】
圧縮チャンバ６２内に配置された往復動ピストン７２が吸入工程中にバルブ装置１０か
ら遠去かる向きに移動するとき、圧縮チャンバ６２と吸入チャンバ１４間の圧力差で吸入
リード弁部材６０が圧縮チャンバ６２に対し相対的に、図１に破線図示のように内向きに
屈曲して開放位置をとり、それによって弁座５２，５４間の供給通路５６を介し吸入チャ
ンバ１４から圧縮チャンバ６２内へのガス流れが可能となる。吸入リード弁部材６０のタ
ブ６６，６８のみが圧縮チャンバ６２の側壁を越えて外向きに突出していることから、ガ
ス流れは、吸入リード弁部材６０の全内外周域まわりで圧縮チャンバ６２内へと容易に流
入する。ピストン７２の圧縮行程が始まると吸入リード弁部材６０は弁座５４，５２に対
し強性的に、密封的に係合せしめられる。吐出弁部材２６は、圧縮チャンバ６２内の圧力
が吐出チャンバ１８内の圧力及び皿ばね２８の力を越えることによって開放し始める。圧
縮ガスは中心の開口６４及び吐出弁部材２６を介して、吐出チャンバ１８内へと強制的に
流入せしめられる。弁板組立体１２と吸入リード弁部材６０とが同心的に配置されている
ことにより圧縮チャンバ６２に重なる実質的に全ての利用可能な面領域が吸入及び吐出弁
作用と通路開閉作用とに利用され、圧縮チャンバ６２内へのガス流れの出入りが最大限に
行われる。
【００１７】
圧縮チャンバ６２内でのピストン２４の連続した往復動によって吸入リード弁部材６０
は、その開放位置と閉鎖位置との間で連続的に動かされる。したがってタブ６６，６８は
絶えず曲げないし反り返りを生じる。圧縮機ボデー４２は圧縮チャンバ６２の外縁におい
て、吸入リード弁部材６０のタブ６８がそれに対し湾曲できる補助的ないし好意的な面を
付与するための湾曲部分７４を含んでおり、それによって該タブ内で発生する曲げ応力が
有意義に減少されることとなっている。弁板組立体１２はまた、吸入リード弁部材６０の
屈曲中にタブ６８の上向きの動きを許容する成形凹み７６も有する。
【００１８】
この発明は独特に形成された吸入リード弁部材６０に係り、この吸入リード弁部材６０
は同弁部材６０の性能と耐久性との両者を著しく向上させる。
【００１９】
吸入リード弁部材６０は、リード弁内径６４及びリード弁外径８６を決定するところの
中央のリング状ボデー８２を有する。この中央のリング状ボデー８２の中心は、リード弁
部材６０の中心を形成している。固定タブ６６はリング状ボデー８２から放射方向外向き
に突出しており、リード弁部材６０を前記した１対の駆動植え込みボルト、ボルト、リベ
ット又は本技術分野で公知の他の締付け具７０を用いて弁板組立体１２に対し取り付ける
ための１対の穴９０を有する。固定タブ６６とリング状ボデー８２間の領域はくびれ部な
いしくびれ領域９４に形成されており、該くびれ部ないしくびれ領域９４の寸法は、圧縮
機の作動中に吸入リード弁部材６０の移動を損なうことなく該リード弁部材６０に対する
応力レベルを釣り合わせるように設定されている。図３に示すようにクランプライン９６
は、リード弁部材６０の中心に関して明確に位置づけられている。クランプライン９６は
弁板ガスケット４８の端縁に接するラインであり、したがってリード弁部材６０が圧縮機
の作動中に屈曲するときの曲がり端縁である。
【００２０】
固定タブ６６の反対側には可動タブ６８が配置されている。この可動タブ６８はほぼ長
方形のものに形成され、リング状ボデー８２から放射方向外向きに突出している。吸入リ
ード弁部材６０がその開放位置と閉鎖位置間で動くとき、可動タブ６８は圧縮チャンバ６
２の外縁の湾曲部分７４に沿って摺動してリード弁部材６０の屈曲、したがって開放を許
す。固定タブ６６はそれが駆動植え込みボルト、ボルト又はリベット等の締付け具７０に
よって弁板組立体１２に対し取付けられていることから、圧縮チャンバ６２の外縁に沿っ
て摺動或いは曲がりを起こさないがガスケット・クランプライン９６のまわりで曲がりを
生じる。したがって圧縮機の作動中に固定タブ６６は、リード弁部材６０の移動を損なう
ことなしに該リード弁部材６０の応力レベルを釣り合わせるようにくびれ部９４の寸法を
設定しつつ、ガスケット・クランプライン９６に沿って曲げを生じる。
【００２１】
図示の好ましい実施例では吸入リード弁部材６０は、次の諸寸法を有する。
リード弁部材６０の中心からクランプライン９６まで＝１．７７１インチ
くびれ領域９４の幅＝０．６１０インチ
リード弁部材６０の中心６０Ａからくびれ部９４の位置まで＝１．２７９インチ
リード弁外径（ＯＤ）＝２．４４９インチ
リード弁内径（ＩＤ）＝１．６２８インチ
リード弁材料厚さ＝０．０２２インチ
外端面（図４に図示のＡ）の曲率半径＝０．００７５インチ
くびれ領域の曲率半径＝０．１２５インチ
クランプラインからくびれ領域までの距離（図３に図示のｃ）＝０．０８４インチ
【００２２】
上述したリード弁部材料６０についての好ましい実施例は、吸入流体の供給通路５６用
の外径（ＯＤ）２．３４２インチ、内径（ＩＤ）１．７４６インチを有する弁板のために
設計したものである。これは外径について０．０５３５インチ、内径について０．０５９
インチの重なりを与える。
【００２３】
弁板組立体１２用の上述したリード弁部材６０は、少なくとも４つの長所を与える。第
１に該リード弁部材６０はクランプライン９６、くびれ領域９４、及び中間幅部分で小さ
な曲げ応力をもつものに設計されている。第２に該リード弁部材６０は、低い衝撃応力を
もつものに設計されている。第３に該リード弁部材６０は、良好なガス流れを与えて性能
を改善するのに十分にたわみ性のものに設計されている。最後にリード弁部材６０の設計
はこれらの長所が、該リード弁部材６０が優れた応力抵抗性を有しつつ良好な柔軟性を有
するように最適に組合わされたものとなっている。
【００２４】
以上に述べた実施例についての説明は単に例示的なものであり、この発明の要旨とする
ところを外れることのない変形例はこの発明の範囲内であることを意図したものである。
そのような変形例を、この発明の範囲から逸脱するものと見做すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に従って独特に形成されたリード弁を組み込んであるバルブ装置を示す縦断部分図で、各シリンダは中心軸線まわりで９０°回転させて図示してある。
【図２】図１に示したバルブ装置の弁板とリード弁の底面図（圧縮チャンバ側から見た図）で、１個のシリンダについてはリード弁を破線で示してある。
【図３】図１，２に示したリード弁の平面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０              バルブ装置
１２              弁板組立体
１４              吸入チャンバ
１８              吐出チャンバ
２６              吐出弁部材
６０              吸入リード弁部材
６２              圧縮チャンバ
６６              固定タブ
６８              可動タブ
７０              締付け具
８２              中央のリング状ボデー
９０              穴
９４              くびれ領域
９６              クランプライン
【図１】
2004257376.tif 000003
【図２】
2004257376.tif 000004
【図３】
2004257376.tif 000005
【図４】
2004257376.tif 000006