(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁プレート（２）によって閉じられた一端をもつ圧縮シリンダ（１）を呈するタイプの小型密閉圧縮機用の吸気弁であって、該吸気弁が柔軟なベーン（１０）を有し、該柔軟なベーン（１０）が、弁プレート（２）に取り付けられた固定端部（１１）と、吐出オリフィス（３）と位置合わせされた中央開口（１３）を備える曲げ中央部（１２）と、弁プレート（２）に備えられた吸気オリフィス（４）と作用可能に組合わされる密封端部（１４）とを呈するように形成されており、柔軟なベーン（１０）の外部エッジ（１５）と中央開口（１３）の隣接する内部エッジ部（１６）との間の距離が、弁の柔軟なベーン（１０）のより曲げ易い領域（１７）に沿って、固定端部（１１）に近い最大値から、柔軟なベーン（１０）のより曲げ易い領域（１７）の境界に近い最小値へ次第に減少しており、柔軟なベーン（１０）の中央開口（１３）の幅が、固定端部（１１）に隣接する領域から、少なくとも反対側のより曲げ易い領域（１７）の境界まで次第に増加しており、柔軟なベーン（１０）の全体の幅は、初めの部分で固定端部（１１）から減少し、それから、密封端部（１４）に向かって、反対側のより曲げ易い領域（１７）の境界の前方から次第に増加し始めることを特徴とする、前記吸気弁。
【請求項２】
より曲げ易い領域（１７）が、固定端部（１１）の領域から柔軟なベーン（１０）の長さの約５０％のところまで延びることを特徴とする、請求項１に記載された吸気弁。
【請求項３】
より曲げ易い領域（１７）の幅（Ｌ）が、式Ｌ／Ｌｏ＝ａｘ４＋ｂｘ３＋ｃｘ２＋ｄｘ＋１によって決定され、この式で、Ｌｏは最大幅であり、係数ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、柔軟なベーン（１０）の剛性および曲げパラメータによって定められ、またｘは、比Ｃ／Ｃｏであり、この式でＣは、固定端部（１１）の境界から測定された、より曲げ易い領域（１７）の延長であり、Ｃｏは、より曲げ易い領域（１７）の長さであり、係数ａ、ｂ、ｃ、およびｄの値がそれぞれ、１．４９４６、−４．４４５２、５．０２８、および−２．７２５４であることを特徴とする、請求項１に記載された吸気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫、噴水水飲器などの小型冷却装置に使用されるタイプの密閉圧縮機用の吸気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却の小型密閉圧縮機のエネルギー効率は、大部分は、気体の流れを制御するその弁の優れた性能に起因する。
【０００３】
家庭用冷却装置のための圧縮機は、動作中に気体の流れを制御する一方向弁を使用する。吸気弁は、冷却システムの低圧力側に連結される吸気ラインから来て、かつ圧縮シリンダを通って吸い込まれる気体の流れを制御し、一方、吐出弁は、既に圧縮された気体の流れを、冷却システムの高圧力側に導くように制御する。
【０００４】
通常、吸入および吐出弁は、弁プレートに配置された１つまたは複数の気体通過オリフィスによって、および鋼板から通常得られその端の１つが固定された柔軟なベーンによって形成され、したがって、弁を介して差圧が起きるとき、柔軟なベーンは変位させられて、気体が好ましい必要な方向に通過することを可能にする。
【０００５】
気体通過オリフィスの面積、柔軟なベーンの剛性および固有周波数、ならびに最終的な音響フィルタを備える取り付け特性などのいつかの設計態様が、このタイプの弁で適切な動作を得るために考慮されるべきである。
【０００６】
動作特性に加えて、圧縮機の通常動作範囲内で、疲労破壊に関して無限寿命状態を達成することを意図する信頼性態様も考慮されるべきである。柔軟なベーンに起こる疲労破壊の主要なタイプは、弁固定部に近い領域の高い曲げ応力、気体通過オリフィスにわたる領域の高い曲げ応力、弁座に対するまたは絞りに対する高い衝撃応力である。
【０００７】
現在の弁の製造は、設計の制限を考慮しており、そのことが、一定の方法で、その動作効率を決める。そのような効率は、柔軟なベーン用に定められた剛性の程度によって強く影響を受ける。
【０００８】
柔軟なベーンの剛性と、吸気または吐出プロセスを行うために消費されるパワーとの間には相関があり、パワーが高ければ高いほど、剛性が高くなる。この構成部品の動的動作態様は、効果的に剛性を低減することが、圧縮機の性能の改良をもたらすように考慮されるべきであり、逆流を避けるために正確な弁の閉鎖点が、達成されなければならない。
【０００９】
したがって、柔軟なベーンの剛性の低減によって、製品の性能を改良することができるが、この可動の構成部品のより高い可撓性をもたらし、また定められた動作状態で、変位の振幅が、固定領域の曲げ応力が禁止的なレベルに達する振幅に最終的に達する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、曲げ抵抗を損なうことなく、最小の剛性を呈する小型密閉圧縮機用の吸気弁を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、柔軟なベーンを、より薄い厚さのシートから得ることを可能にし、かつ曲げ疲労に対してより耐性のある上述の吸気弁を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、圧縮デッドボリュームの低減と、柔軟なベーンの適切な周辺の仕上げを提供することによる曲げ応力に対する耐性の増加との間で、最適化されたバランスをもたらす上述の吸気弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これらの、または他の目的が、弁プレートによって閉じられた一端をもつ圧縮シリンダを呈するタイプの小型密閉圧縮機用の吸気弁によって達成される。
【００１４】
本発明の吸気弁は、柔軟なベーンを有し、この柔軟なベーンは、弁プレートに取り付けられた固定端部と、弁プレートの吐出オリフィスと位置合わせされた中央開口を備える曲げ中央部と、弁プレートに備えられた吸気オリフィスと作用可能に組合わされる（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ）密封端部とを呈するように形成され、柔軟なベーンの外部エッジと中央開口のその隣接する内部エッジ部との間の距離が、弁のより曲げ易い領域（ｈｉｇｈｅｒ  ｂｅｎｄｉｎｇ  ｒｅｇｉｏｎ）に沿って、固定端部に近い最大値から、弁のより曲げ易い領域の境界に近い最小値へ次第に減少する。
【００１５】
本発明は、添付の図面を参照して以下で説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、電動圧縮機アセンブリの電動モータによって駆動されるとき、冷却気体を吸気しかつ圧縮する往復するピストン（図示せず）をその内部に収容する、圧縮シリンダ１を画定するシリンダブロックを備える電動圧縮機アセンブリを、図示されないシェルの内部に含む小型密閉圧縮機に関して説明される。圧縮シリンダ１は、前記シリンダブロックに取り付けられた弁プレート２によって閉じられた一端をもち、弁プレート２は、吐出オリフィス３と少なくとも１つの吸気オリフィス４（１つだけが図示されている）とを備える。ピストン上部と弁プレート２との間に、圧縮シリンダ１の内部に、図示されていない圧縮室が画定される。シリンダブロックは、低圧力側から高圧力側を分離するために、弁プレート２に取り付けられた、図示されないシリンダカバーをさらにもっており、シリンダカバーは、圧縮室との選択的な流体連通によって、吐出オリフィス３および吸気オリフィス４を介して、それぞれ維持される吸気および吐出室（図示されない）を内部に画定する。この選択的な連通は、両方がベーンの形状であり、各々がそれぞれ吸気オリフィス４および吐出オリフィス３として働く、吸気および吐出弁の開閉によって定められる。
【００１７】
図によれば、弁プレート２は、圧縮シリンダ１の内部輪郭の軸方向突起５に関してほぼ中心に合わせられた吐出オリフィス３と、圧縮シリンダ１の内部輪郭の前記軸方向突起５に対して内側で、かつ吐出オリフィス３の輪郭の外側に配置された吸気オリフィス４とを呈する。
【００１８】
図示された構成では、吐出オリフィス３は、円形で圧縮シリンダ１の内部輪郭に同軸であり、吸気オリフィス４は、圧縮シリンダ１および吐出オリフィス３の内部輪郭の少なくとも１つとほぼ同心の環状扇形の形状である。
【００１９】
本発明は、図４に示されるように、支持ブレード６に打ち抜き加工された柔軟なベーン１０を含むタイプの小型密閉圧縮機用の吸気弁に関して記載され、前記支持ブレード６が、吸気オリフィス４の開閉の際の柔軟なベーン１０の動作に適切な特性を備えた材料で定められ、弁プレート２とシリンダヘッドとの間で、適切な手段、例えば前記シリンダヘッドを、弁プレート２に、またシリンダブロック（図示せず）に固定する適切な手段によって固定される。支持ブレード６は、シリンダヘッドと弁プレート２との間で前記支持ブレード６を保持するための固定手段（図示せず）を受ける穴Ｆを備える。
【００２０】
柔軟なベーン１０は、弁プレート２に取り付けられた固定端部１１と、中央部１３を備える曲げ中央部１２と、吸気オリフィス４と作用可能に組合わされる密封端部１４とを呈するように構成され、中央開口１３が、弁プレート２の吐出オリフィス３と位置合わせされ、曲げ中央部１２および密封端部１４において、柔軟なベーン１０に「Ｕ」字形が与えられ、脚部が固定端部１１に結合される。
【００２１】
本発明によれば、ベーン１０は、以下に述べる、剛性と最大曲げ応力との間で最適な関係をもつベーン１０を結果としてもたらすように定められた明確な幾何形状を呈する。
【００２２】
本発明のベーン１０は、ベーンの外側輪郭、例えばほぼ「Ｕ」字形状を画定する外部エッジ１５と、中央開口１３の輪郭を画定する内部エッジ１６とを含む、低減された厚みを有する柔軟なシートに画定される。
【００２３】
本発明によれば、柔軟なベーン１０の外部エッジ１５と、中央開口１３を画定する内部エッジ１６の隣接部との間の距離が、ベーン１０のより曲げ易い領域１７に沿って、固定端部１１に近い最大値から、より曲げ易い領域１７の境界に近い最小値へ次第に減少する。
【００２４】
本解決方法では、ベーン１０を開けるための力は、固定端部１１から柔軟なベーン１０の長さの約５０％−６０％、好ましくは５５％の前記長さに延びる、より曲げ易い領域１７に沿って分布され、前記より曲げ易い領域の最大長は、図１に参照記号Ｃｏによって示される。
【００２５】
より曲げ易い領域１７は、幅Ｌを呈し、この幅Ｌは、最大が、固定端部領域１１を含む境界領域にあり、その長さに沿って変化する。曲げ領域の最大幅は、図１でＬｏとして示され、以下の数式に従って変化する。すなわち
Ｌ／Ｌｏ＝ａｘ４＋ｂｘ３＋ｃｘ２＋ｄｘ＋１であり、この式でａ、ｂ、ｃ、およびｄ係数は、支持ブレード６の剛性および曲げパラメータに応じて定められ、またｘは比Ｃ／Ｃｏであり、この式でＣは、固定端部１１の境界から測定されたより曲げ易い領域１７の延長であり、Ｃｏは、より曲げ易い領域１７の長さである。
【００２６】
上述の数式に従って求められた曲線Ｌ／Ｌｏが、Ｃ／Ｃｏの関数として示されており、この式でａ、ｂ、ｃ、およびｄ係数は、それぞれ以下の値、１．４９４６、−４．４４５２、５．０２８、および−２．７２５４を示す、添付の図面の図３に見ることができるように、本発明によれば、外部エッジ１５と柔軟なベーン１０の内部エッジ１６との間の距離が、固定端部１１の近くで、残りのより曲げ易い領域１７に沿って減少するより、より急激に減少する。柔軟なベーン１０の幾何形状は、上述の数式に従って、より曲げ易い領域１７に沿った幅Ｌの変化によって、固定端部１１の境界線に関する延長Ｃの関数として定められ、前記数式によって求められた値に関して、プラスまたはマイナス２０％の変化を示す幅Ｌの値を適切としてさらに受け入れる。
【００２７】
本発明の解決方法では、柔軟なベーン１０の中央開口１３の幅が、固定端部１１に隣接する領域から、少なくとも反対側のより曲げ易い領域１７の境界まで次第に増加し、一方、柔軟なベーン１０の全体の幅は、初めの部分で固定端部１１から減少し、それから密封端部１４に向かって、反対側のより曲げ易い領域１７の境界の前から次第に増加する。
【００２８】
図示された構造では、弁の柔軟なベーン１０の中央開口１３は、より曲げ易い領域１７に沿って、その頂点が、固定端部１１と接するほぼ半楕円形の輪郭を呈し、例えば、その軸が弁の柔軟なベーン１０の軸と一致するほぼ楕円形の輪郭を呈する。
【００２９】
本発明によれば、また添付の図面に示されたように、柔軟なベーン１０が、支持ブレード６から打ち抜かれ、柔軟なベーン１０の固定端部１１に隣接するより大きい幅をもつギャップ８によって、支持ブレード６に画定された隣接する切断エッジ７から間隔を置いて配置された外部エッジ１５を有し、柔軟なベーン１０の輪郭を描くエッジと、この領域における支持ブレード６の切断エッジ７との両方の仕上げを容易にし、柔軟なベーン１０の残りの部分の周りに最小の幅を画定する。
【００３０】
柔軟なベーン１０の外部エッジ１５および支持ブレード６の切断エッジ７の仕上げは、前記エッジに丸みのある形状を与える、がら研磨（ｔｕｍｂｌｉｎｇ）およびトリミングによってもたらされる。
【００３１】
ギャップ８が小さければ小さいほど、圧縮デッドボリュームの低減と、柔軟なベーンの周辺の仕上げによってもたらされる曲げ応力に対する耐性の増加との間で、最適化されたバランスをもたらす、ベーン１０の外部エッジ１５の仕上げを得るのが難しくなる。
【００３２】
したがって、本発明のギャップ８は、前記ギャップ８が、より高い値を示す固定端部１１に隣接する領域を除いて、柔軟なベーン１０の輪郭の周辺で最小値を示すように得られ、また、より大きい力のこの領域において、曲げ応力に対する耐性を増加させるために、柔軟なベーン１０をよりよく仕上げることを可能にする。
【００３３】
柔軟なベーン１０の密封端部１４の角度変位のために、その外部エッジ１５のがら研磨、ならびに密封端部１４および柔軟なベーン１０の中央部１２に沿う、支持ブレード６の切断エッジ７のがら研磨は、前記柔軟なベーン１０の固定端部１１に隣接する領域に比べてより簡単に達成される。これは、柔軟なベーン１０の最大の角度変位を与える、中央部１２および密封端部１４に沿って最小のギャップ８を定めることを可能にする。
【００３４】
知られている従来技術の構成では、固定端部１１に隣接した柔軟なベーン１０の領域で、前記柔軟なベーン１０のより小さい曲りがあり、がら研磨を得ることを難しくし、柔軟なベーン１０の耐性を減少させる。
【００３５】
本発明によれば、柔軟なベーン１０の固定端部１１に隣接したギャップ８の増大は、ベーン１０の外部エッジ１５および支持ブレード６の切断エッジ７のよりよいがら研磨をもたらし、したがって、この領域における柔軟なベーン１０の曲げ応力に対する耐性の増加をもたらす。
【００３６】
本発明の解決方法は、剛性を有する柔軟なベーンを可能にし、この剛性を有する柔軟なベーンは、従来の柔軟なベーンの剛性と比べて相当に低く、かつ現在製造されている構成部品の曲げ応力に等しい曲げ応力を固定領域において呈するが、通常、曲げ応力が、固定端１１に隣接した領域に集中された従来のベーンの領域より大きな領域に沿って分布され、その耐用寿命に関して製品の信頼性を低減させることなく、密閉圧縮機のよりよいエネルギー性能をもたらす。
【００３７】
本発明は、最大応力を低減し、かつ柔軟なベーン１０の重要な曲げ領域の応力のよりよい分布を可能にする、柔軟なベーン１０およびその中央開口１３の輪郭を画定する最適曲線を前もって決定する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】弁プレートを受ける圧縮シリンダの側部より見て、弁プレート内の吸気および吐出オリフィスを示す、本発明に従って構成された吸気弁を概略的に示す平面図である。
【図２】弁プレートに結合され、かつ開いた状態での吸気弁を概略的に示す部分長手方向断面図である。
【図３】より曲げ易い領域における、この領域での長さの変化に応じた柔軟なベーンの幅の変化の基準曲線、および提供された基準曲線による曲げ領域の幅および長さの限界値から求められた２つの追加の曲線を概略的に示すグラフである。
【図４】本発明の吸気弁の柔軟なベーンを切断することによって組み込む弁ブレードを概略的に示す平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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