(57)【要約】【課題】圧縮機において吐出される圧縮ガスの流れを改善して絞り損失を減少或いは消滅させる、スプリング用のリテーナを備えた吐出弁装置を提供する。【解決手段】スプリングを収容する凹溝５２を底面に形成してあるリテーナ４８の上面に、該リテーナの厚みを均一化することとする溝穴１１０を形成した。リテーナは少量のモリブデンと炭素を含む低合金鋼粉末から粉末冶金法で製作され、約６．８−７．６ｇｍ／ｃｃの密度を有し、またロックウェル１５Ｎ  ８９−９３の表面硬さを得るように浸炭窒化、焼入れ及び焼戻しされる。【選択図】図４ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出弁座を形成する弁板組立体、
上記吐出弁座に対し係合する閉鎖位置と該吐出弁座から離間した開放位置との間で移動
可能な吐出弁部材、
この吐出弁部材を上記閉鎖位置に向けて移動付勢する付勢部材、及び
上記弁板組立体に取り付けられていて、上記吐出弁部材の上方に位置し該吐出弁部材の
開放移動を制限するリテーナ、
を備えた、圧縮機用の吐出弁装置であって、上記リテーナが、
中央の円形ボデーであって、底面に凹溝を有していて該凹溝内に上記した吐出弁部材と
付勢部材とを配置してある円形ボデー、
この中央の円形ボデーから放射方向外向きに延出する１対の突縁であって、該リテーナ
を上記弁板組立体に取り付けるための穴をそれぞれ形成してある１対の突縁、及び
上記した中央の円形ボデーの上面に、該リテーナの壁厚を均一化するように形成してあ
る環状の溝穴、
を備えている吐出弁装置。
【請求項２】
前記した中央の円形ボデーが、第１の輪郭付けされた面と第２の輪郭付けされた面とそ
の間に位置する融合部分とを有する外面を備えている請求項１の吐出弁装置。
【請求項３】
前記リテーナがＡｎｃｏｒｓｔｅｅｌ（登録商標）１５０  ＨＰ、Ａｓｔａｌｏｙ（登
録商標）Ｍｏ、ＦＬＣ４６０８、ＦＬ４４０５、ＦＣ０２０５及びＦＣ０２０８から成る
群から選択された粉末金属材料から製作されたものである請求項１又は２の吐出弁装置。
【請求項４】
前記リテーナが約６．８−７．６ｇｍ／ｃｃの密度を有する請求項３の吐出弁装置。
【請求項５】
前記リテーナがロックウェル硬さ１５Ｎ  ８９−９３の表面硬さを有する請求項４の吐
出弁装置。
【請求項６】
前記リテーナが粉末金属材料から製作され、約６．８−７．６ｇｍ／ｃｃの密度を有す
るものである請求項１又は２の吐出弁装置。
【請求項７】
前記した第１の輪郭付けされた面が截頭円錐面である請求項２の吐出弁装置。
【請求項８】
前記した第２の輪郭付けされた面が截頭円錐面である請求項７の吐出弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は冷凍用圧縮機、特に同圧縮機の信頼性と性能を改善する独特の設計の吐出弁
用リテーナを組み込んである往復動ピストン式の圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動ピストン式の圧縮機は普通、圧縮機ボデーにより形成されたシリンダの端に位置
させてある弁板組立体上に配置されていて吸入圧力及び吐出圧力により作動されるバルブ
機構を、備えている。弁板組立体は普通、圧縮機ヘッドと圧縮機ボデー間で挟持されてい
る。弁板組立体と圧縮機ボデー間にはその境界面を密封するために弁板ガスケットを配置
してあり、また弁板組立体と圧縮機ヘッド間にはその境界面を密封するためにヘッドガス
ケットを配置してある。
【０００３】
吐出弁装置は普通、弁板組立体によって形成された弁座に対し係合する吐出弁部材、弁
板組立体に対し吐出弁部材を取り付けるための吐出弁リテーナ、及び吐出弁部材と吐出弁
リテーナ間に配置されていて吐出弁部材を弁板組立体によって形成された上記弁座に対し
係合するように付勢する吐出スプリングを、備えている。
【特許文献１】米国特許Ｎｏ．６，０４４，８６２
【０００４】
往復動式圧縮機のための１つの重要な設計目標は、ピストンが上死点に到達するときの
シリンダの再膨張ないし空隙容積を最小化することである。この再膨張ないし空隙容積を
最小化することによって往復動式圧縮機の容量と効率が最大化される。再膨張ないし空隙
容積を最小化するためには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
は可能であるが、この複雑な形状のものを製作することは極めて高価につき、また装置の
製作がより困難となり、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
。
【０００５】
従来技術に従った吸入弁装置及び吐出弁装置は再膨張ないし空隙容積に関する上述の設
計目標を達成するように開発されて来ており、従来技術に従った圧縮機においては満足の
行くように働いて来ている。
【０００６】
往復動ピストン式圧縮機に対し追加の利点を提供できる１つの領域は、圧縮ガス流の領
域である。ピストンが圧縮行程を開始するにつれて圧縮チャンバ内のガスが圧縮され、つ
いには吐出弁装置が開放して吐出チャンバ内への圧縮ガスの流れを可能とする。圧縮ガス
は吐出弁装置の全ての構成要素を通過して流れなければならず、したがってこれらの構成
要素の設計は、圧縮ガスの流れが制限されずして絞り損失が減少或いは消滅されることを
保証するように厳密であるべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明はガス流れを改善して圧縮ガス流に関連する絞り損失を減少或いは消滅させる
こととする、新規な設計の吐出弁リテーナ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】
この発明の圧縮機用吐出弁装置は、
吐出弁座を形成する弁板組立体、
上記吐出弁座に対し係合する閉鎖位置と該吐出弁座から離間した開放位置との間で移動
可能な吐出弁部材、
この吐出弁部材を上記閉鎖位置に向けて移動付勢する付勢部材、及び
上記弁板組立体に取り付けられていて、上記吐出弁部材の上方に位置し該吐出弁部材の
開放移動を制限するリテーナ、
を備えていて、上記リテーナが、
中央の円形ボデーであって、底面に凹溝を有していて該凹溝内に上記した吐出弁部材と
付勢部材とを配置してある円形ボデー、
この中央の円形ボデーから放射方向外向きに延出する１対の突縁であって、該リテーナ
を上記弁板組立体に取り付けるための穴をそれぞれ形成してある１対の突縁、及び
上記した中央の円形ボデーの上面に、該リテーナの壁厚を均一化するように形成してあ
る環状の溝穴、
を備えているものに構成される。吐出弁リテーナの幾何学的形状は、吐出弁まわりを流れ
る加圧ガスに乱流が生ぜずして吐出弁装置の性能が最良のものとなるように設定される。
【０００９】
この発明に係るリテーナは、リテーナの信頼性と性能を最良とする密度を有する粉末金
属材料から粉末冶金法を利用して製作される。仕上げられたリテーナは約６．８−７．６
ｇｍ／ｃｃの密度を有する。リテーナはロックウェル１５Ｎ  ８９−９３の表面硬さを得
るように浸炭窒化、焼入れ及び焼戻しされる。
【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１−３にはこの発明に従っ
た独特の吐出弁リテーナを組み込んである圧縮機装置１０を示してある。この圧縮機装置
１０は圧縮機ボデー１２、圧縮機ヘッド１４、ヘッドガスケット１６、弁板組立体１８、
及び弁板ガスケット２０を備えている。
【００１２】
圧縮機ボデー１２には１対の圧縮シリンダ２２を形成してあり、各圧縮シリンダ２２内
にはピストン２４を摺動可能に配置してある。各圧縮シリンダ２２は吐出チャンバと吸入
チャンバとの両者に、弁板組立体１８を介して連通している。
【００１３】
弁板組立体１８は上部弁板２６、下部弁板２８、及び環状スペーサ３０を備えている。
弁板組立体１８は圧縮機装置１０の吸入チャンバと連通する１対の吸入通路３２、及び圧
縮機装置１０の吐出チャンバと連通する１対の吐出通路３４を区画形成している。各吐出
通路３４は弁板組立体１８の上面３８と下面４０間にまたがる、放射方向内向きに傾斜し
た側壁３６によって形成されている。傾斜側壁３６は上部弁板２６から形成されている。
傾斜側壁３６の面４２は吐出弁部材４４用の弁座を提供しており、吐出弁部材４４は同弁
座に対し吐出ガス圧力、及び吐出弁部材４４とブリッジ状リテーナ４８との間に延在させ
たスプリング４６によって密封係合するように付勢されている。
【００１４】
図示のように吐出弁部材４４はその寸法と形状を吐出通路３４に対し相対的に、その下
面５０が弁板組立体１８の下面４０と実質的に同一平面上におかれるように設定されてい
る。スプリング４６は、リテーナ４８中に設けた凹溝５２内に配置してある。吐出弁部材
４４は本質的に圧力作動型のものであり、スプリング４６は主として安定性を付与するた
め、及び初期シールを達成するための初期の閉鎖付勢ないし予荷重を付与するために選択
されている。この目的のために図示以外の他のタイプのスプリングも勿論、使用可能であ
る。吐出弁部材４４の開放運動を制限するストップとしても機能するリテーナ４８は、１
対の適当な締付け具５４によって弁板組立体１８に固定してある。
【００１５】
環状スペーサ３０は上部弁板２６と下部弁板２８間に配置されており、上部弁板２６及
び下部弁板２８と共に吸入通路３２を形成している。弁板組立体１８は圧縮機ボデー１２
に対し、圧縮機ヘッド１４が圧縮機ボデー１２に対し固定されるのと同時に固定される。
弁板組立体１８は圧縮機ヘッド１４と圧縮機ボデー１２間で、弁板ガスケット２０が弁板
組立体１８と圧縮機ボデー１２間で挟持されヘッドガスケット１６が弁板組立体１８と圧
縮機ヘッド１４間で挟持された状態の下で、挟持される。
【００１６】
圧縮機ヘッド１４、ヘッドガスケット１６、弁板組立体１８の上部弁板２６、弁板組立
体１８の環状スペーサ３０、弁板組立体１８の下部弁板２８、及び弁板ガスケット２０を
貫通させた複数本のボルト６０を、圧縮機ボデー１２に対しねじ嵌めしてある。ボルト６
０を締め付けることにより弁板ガスケット２０が圧縮されて弁板組立体１８と圧縮機ボデ
ー１２間のシールが得られ、ヘッドガスケット１６が圧縮されて弁板組立体１８と圧縮機
ヘッド１４間のシールが得られる。
【００１７】
弁板組立体１８にはさらに環状の弁座７０が形成され、また側壁３６にはその端で環状
の弁座７２が形成されている。これらの弁座７０，７２間に吸入通路３６を配置してある
。
【００１８】
側壁３６の弁座７２は弁板組立体１８の弁座７０と同一平面上に位置させてある。環状
リングの形式の吸入リード弁部材７６がその閉鎖位置において側壁３６の弁座７２と弁板
組立体１８の弁座７０とに対し密封的に係合して、圧縮シリンダ２２から吸入通路３２中
への流体通路を遮断する。吸入リード弁部材７６には中央の開口７８を、圧縮シリンダ２
２と吐出弁部材４４の下面５０間の直接の流体連通を許容するように吐出通路３４と同心
的に配置して設けてある。吸入リード弁部材７６は一直径線上に位置し放射方向外向きに
延出する１対のタブ８０も、有する。１個のタブ８０は吸入リード弁部材７６を、１対の
駆動植込みボルト８２を用いて弁板組立体１８に対し固定するために用いられている。
【００１９】
吸入行程において圧縮シリンダ２２内でピストン２４が弁板組立体１８から遠ざかるに
つれ、圧縮シリンダ２２と吸入通路３２間の圧力差によって吸入リード弁部材７６が圧縮
シリンダ２２に関し相対的に内向きに開放位置（図３に破線図示）へと屈折し、それによ
って吸入通路３２から圧縮シリンダ２２内へのガス流れが弁座７０，７２間で可能とされ
る。吸入リード弁部材７６のタブ８０のみが圧縮シリンダ２２の側壁を越えて放射方向外
向きに延出していることから吸入流体流れは圧縮シリンダ２２内へ容易に、吸入リード弁
部材７６の実質的に全内外周まわりで流入する。ピストン２４の圧縮行程が開始するにつ
れ吸入リード弁部材７６は、弁座７０及び弁座７２との密封係合状態へともたらされる。
圧縮シリンダ２２内の圧力が吐出通路３４内の圧力及びスプリング４６により及ぼされる
力を越えることによって、吐出弁部材４４が開放し始める。圧縮ガスは中央の開口７８を
介し、吐出弁部材４４を通して吐出通路３４中へともたらされる。弁板組立体１８と吸入
リード弁部材７６とを同心的に配置したことによって圧縮シリンダ２２上にある実質的に
全有効面積を、吸入及び吐出弁作用及びポート開閉作用のために利用でき、それによって
圧縮シリンダ２２中への、そして同シリンダ２２からの最大限のガス流れが可能となって
いる。
【００２０】
圧縮シリンダ２２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７６
と吐出弁部材４８は、これらの弁部材の開放位置と閉鎖位置との間で連続的に動かされる
。圧縮機ボデー１２は吸入リード弁部材７６の自由端に隣接する圧縮シリンダ２２の外縁
において、吸入リード弁部材７６がそれに対し湾曲できる補助的な面を付与するための湾
曲部分８４を含んでおり、それによって自由端のタブ８０内で発生する曲げ応力が有意義
に減少される。
【００２１】
図４−９を参照して、この発明は独特の設計の吐出弁リテーナ４８に係る。吐出弁リテ
ーナ４８は円形であって中央に位置するボデー１００、及び放射方向外向きに延出する１
対の突縁１０２を有する。
【００２２】
各突縁１０２には穴１０４を形成してあり、この穴１０４は吐出弁リテーナ４８を、締
付け具５４（図３）を用いて弁板組立体１８に対し固定するために利用されている。
【００２３】
中央の円形ボデー１００には、その内部にスプリング４６（図３）を位置させてある凹
溝５２を形成してある。凹溝５２内に位置させた複数個の穴１０６は、中央の円形ボデー
１００を貫通させてある。穴１０６は圧縮された吐出ガスの流れによって吐出弁部材４４
及びスプリング４６の動きが促されこととすると共に、加圧されたガスを吐出弁部材４４
の背後へと導いて該吐出弁部材４４を、側壁３６により形成された弁座に向けて付勢する
。
【００２４】
凹溝５２を形成してある面とは反対側の面で中央の円形ボデー１００には、環状の溝穴
１１０を設けてある。この環状の溝穴１１０は図示のように、放射方向でみて凹溝５２を
外れた外周部分で円形ボデー１００に形成されていて、吐出弁リテーナ４８に対し一様な
壁厚を付与しリテーナの機能のために重要な条件である、特に外周部分での一様な密度を
得させるのを援ける。
【００２５】
図７には中央の円形ボデー１００の外形を示してある。中央の円形ボデー１００の外形
は、乱流がより少なくて圧縮機の性能がより優れることとなる、より良い吐出ガス流れが
与えられるように設計されている。中央の円形ボデー１００の外形は凹溝５２の頂端を始
点として第１の截頭円錐形壁１１２の形式の第１の輪郭付け面、融合部分１１４及び第２
の截頭円錐形壁１１６の形式の第２の輪郭付け面を有する。図示の好ましい実施例では第
１の截頭円錐形壁１１２は吐出弁リテーナ４８の軸線方向に関し４５°の角度を形成して
おり、また第２の截頭円錐形壁１１６は同軸線方向に関し１５°の角度を形成している。
好ましい融合部分１１４は０．２５０インチの半径のものである。吐出弁リテーナ４８の
軸線方向は穴１０６の軸線方向である。
【００２６】
粉末金属から吐出弁リテーナ４８を製作するのに適した材料は、マトリックス中で１．
５重量パーセントのモリブデン及び０．２重量パーセントの炭素をプレアロイされた低合
金鋼粉末（グラファイトをプレアロイ又は混和することで得られる。）である。この材料
はアメリカ合衆国、ニュージャージー州、シナミンソンのヘエガネス  コーポレーション
（Ｈｏｅｇａｎａｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から商品名Ａｎｃｏｒｓｔｅｅｌ（登
録商標）１５０  ＨＰとして、又はスウェーデン国のヘエガネス  エィビー（原語名は表
１参照）から商品名Ａｓｔａｌｏｙ  Ｍｏとして入手でき、この材料は好ましい約６．８
−７．６ｇｍ／ｃｃ、より好ましくは約７．６ｇｍ／ｃｃ、の密度を有する最良の構造特
性を与える。上述の材料が好ましいが吐出弁リテーナ４８用に用いることができる他の材
料としてはＦＬＣ４６０８、ＦＬ４４０５、ＦＣ０２０５及びＦＣ０２０８が挙げられる
。
【表１】
2004257375.tif 000003
【００２７】
吐出弁リテーナ４８の信頼性と性能に対して表面硬さと機能強度が重要であることから
、ロックウェル硬さ１５Ｎ  ８９−９３の表面硬さを得るために吐出弁リテーナ４８を浸
炭窒化、焼入れ及び焼戻しするのが好ましい。
【００２８】
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】
【００２９】
【図１】この発明に従った独特の吐出弁リテーナを組み込んである圧縮機装置を示す側面図である。
【図２】図１に示した圧縮機装置の平面図である。
【図３】図１，２に示した圧縮機装置の部分断面図で、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４】図３に示した吐出弁リテーナを、中央の円形ボデーとリテーナの突縁とを通る断面（図５の４−４線に沿う。）で切断して示す断面図である。
【図５】図４に示した吐出弁リテーナの平面図である。
【図６】図４に示した吐出弁リテーナの底面図である。
【図７】図４に示した吐出弁リテーナの、該リテーナの中央の円形ボデーを通る断面（図６の７−７線に沿う。）で切断して示す縦断面図である。
【図８】図４に示した吐出弁リテーナの、上面側からみた斜視図である。
【図９】図４に示した吐出弁リテーナの、底面側からみた斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１８            弁板組立体
２２            面（弁座）
３４            吐出通路
４４            吐出弁部材
４６            スプリング
４８            リテーナ
５２            凹溝
５４            締付け具
１００          中央の円形ボデー
１０２          突縁
１０４          穴
１１０          溝穴
１１２          第１の截頭円錐形壁
１１４          融合部分
１１６          第２の截頭円錐形壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004257375.tif 000009
【図７】
2004257375.tif 000010
【図８】
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【図９】
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