JPH08509794A - 密閉圧縮機用吐出し弁作動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 シリンダ（２）内で往復するピストン（３）を備えており、該ピストンがガスを吐出し室（２２）へ圧送し、弁板（１０）に設けられ、夫々のリード吐出し弁（４０）によって閉鎖される吐出しオリフィス（１２）を通じてシリンダ（２）との選択的な流体連通に維持されている密閉圧縮機用の吐出し弁作動システムであって、少なくとも一つの補助室（７０）を備えており、該補助室（７０）が可動ブロッキング要素（６０）によって定常的に閉鎖されている流体連通を吐出し室（２２）との間で維持しており、該ブロッキング要素（６０）が吐出し弁（４０）が閉鎖位置にあるときに該吐出し弁と接触する作動位置と前記吐出し弁（４０）から離隔した非作動位置との間を移動し、該非作動位置及び作動位置がピストン（３）の各ポンピングサイクル中に補助室（７０）内に存在する圧力に関する吐出し室（２２）内部の圧力の関数で定義されている。

Description

【発明の詳細な説明】 密閉圧縮機用吐出し弁作動システム 発明の技術分野 本発明は、小型冷蔵冷凍器具置に使用されると共に推進手段を有する吐出し弁 を備えている往復動形密閉圧縮機用の吐出し弁作動システムに関する。発明の背景 冷蔵冷凍用の往復動形密閉圧縮機は密封シェル内に取り付けられたブロックを 備えている。該ブロック内にはシリンダが画定されており、その内部でコネクテ ィングロッドを介して電気モータのシャフトによって駆動されるピストンが往復 動して冷媒ガスの吸入及び圧縮を行っている。 シリンダは、ピストンがコネクティングロッドに連結される端部の反対側で弁 板の方へ開口している端部を有しており、該弁板は前記シリンダの内部キャビテ ィをシリンダヘッドから分離しており、該シリンダヘッドには圧縮機の吐出し室 及び吸込み室が画定されている。シリンダの内部キャビティと前記各室との間の 連通は、前記弁板に設けられた吐出しオリフィスと吸込みオリフィスによって行 われる。これらのオリフィス は前記弁板に取り付けられた吐出し弁及び吸込み弁の夫々によって周期的かつ選 択的に閉鎖される。 構成の単純化を図るために、これらの圧縮機はリードタイプの吸込み弁及び吐 出し弁を使用しており、これらの弁はピストンと共に冷媒ガスの間欠流を発生す る。これらのシステムは更に、冷媒ガスの前記間欠流によって生じる騒音を減衰 させるために圧縮機の吸込み管と吐出し管とに取り付けられたマフラアセンブリ 又は音響フィルタを備えている。 このようなマフラアセンブリは少なくとも一つの吐出しマフラを含んでおり、 このマフラで、圧縮機からくる圧縮ガスが膨張してその圧力を下げ、従って騒音 の強さを低下させる。 周知の吐出しマフラは通常、シリンダの鋳造ブロック内に形成され、吐出し室 に連通する第１のチャネルと、吐出し管に連通する第２のチャネル、あるいは、 構成によっては、第２の吐出しマフラ室に連通する第２のチャネルとを有してい る室によって画定されている。吐出し室への冷媒ガスの吐出し中に、密閉圧縮機 が吐出し弁の開き遅れによって生じる発生損失を受けることが知られている。こ れは吐出し弁が吐出し圧力に達した瞬間よりも遅れた時点で開くことを意味する 。すなわち、圧縮 終了時のシリンダ内部の圧力は吐出し弁を開かせるのに必要な最低圧力を超えて いることになる。この開きの遅れは弁の構造特性による弁の運動の慣性の問題、 あるいは弁座に存在している油膜及び前記吐出し面の接触面における接着効果に よって生じる。 圧縮中の吐出し弁の開きの遅れに関する問題を排除する解決策は、ブラジル特 許PI9002967号公報に記載されているように、前記吐出し弁共に作動する弁推進 手段を使用することである。 それにもかかわらずこの解決策においては、推進手段が吐出し弁共に常時作動 して吐出し弁を開かせるので該弁の閉鎖が妨げられる。推進手段のこの定常作動 によってシリンダ内部へのガスの逆流が生じ、結果とし圧縮機に容積損失が生じ る。本発明の開示 それ故、本発明の総括的な目的は、圧縮中に吐出し弁の開きを遅らせる吐出し 弁に作用する力の効果を最小限とし、これによって該吐出し弁の閉鎖を損なうこ となく圧縮機の効率を向上させる、往復動形密閉圧縮機用の吐出し弁作動システ ムを提供することである。 本発明の更に詳細な目的は、圧縮機で利用できる動力を使用して前記弁の開き を遅らせる力の効果を最小限とする、上述のタイプの往復密閉圧縮機用の吐出し 弁作動システムを提供することである。 これら及びその他の目的は、シリンダ内で往復するピストンと、シリンダのポ ンプ端部を閉鎖する弁板と、弁板に取り付けられて該弁板によって吐出し室を画 定するシリンダヘッドとを備えており、該吐出し室が吐出しオリフィスによって シリンダと選択的な流体連通状態に維持され、該オリフィスが弁板の上に設けら れ、かつ夫々のリード吐出し弁によって閉鎖される吐出し弁作動システムであっ て、更に少なくとも一つの補助室を備えており、該補助室が可動ブロッキング要 素によって定常的に閉鎖されている流体連通を吐出し室との間で維持しており、 該ブロッキング要素が吐出し室内の圧力と補助室内の圧力とがほぼ同一であると きに画定される作動位置と、補助室の方へ変位させられ、吐出し室内の圧力が非 作動位置から作動位置へのブロッキング要素の変位を引き起こすに十分な値だけ 補助室の圧力を上回ったときに達成される非作動位置の間を移動し、該ブロッキ ング要素が作動位置へ定常的かつ弾性的に押圧されて おり、該作動位置において前記ブロッキング要素が、吐出し弁をその閉鎖位置か ら、吐出しオリフィスから離隔した位置へ移動させる力を吐出し弁に印加するタ イプの往復密閉圧縮機用の吐出し弁作動システムによって達成される。図面の簡単な説明 本発明を添付図面を参照して以下に説明する。 第１図は、シリンダとシリンダヘッド及び弁板間に形成されたガス吸込み室及 びガス吐出し室とを示す従来技術のコンプレッサのシリンダブロッキングの部分 水平断面図である。 第２図は、本発明の弁作動システムを備えたコンプレッサにおける吐出し室及 び吐出しマフラ室を示す第１図の詳細水平断面概略図である。本発明を達成する最良の形態 第１図及び第２図によれば、本発明に使用される往復密閉圧縮機はコネクティ ングロッド４によって駆動されるピストン３が内部で往復動するシリンダ２を画 定するシリンダブロッキング１を備えている。シリンダブロッキング１はシリン ダ２の端部が開口する一対の対向面と、シリンダ１の前記対向面の一方に取り付 けられた弁板１０及びシリンダヘッド２０とを備えて おり、シリンダヘッド２０は該弁板１０共に二つの内部キャビティを形成してお り、該キャビティの一方は吸込み室２１を画定し、他方は吐出し室２２を画定し ている。シリンダ２は弁板１０に設けられたガス吸込みオリフィス１１及びガス 吐出しオリフィス１２の夫々を介して前記吸込み室２１及び吐出し室２２との選 択的な流体の連通を維持しており、弁板１０には両方ともリードタイプであり、 往復ピストン３の作動サイクルの吸込みストローク及び吐出しストローク中に作 動する吸込み弁３０及び吐出し弁４０が形成されている。該弁の各々は閉鎖状態 にあるときに弁板１０の夫々のオリフィスの隣接部分に画定された対応する弁座 １１ａ、１２ａに着座したシール部分を備えており、吐出し弁４０は吐出し室２ ２の内部に面した弁板１０の前面１０ａに隣接して取り付けられている。 周知のコンプレッサにおいて吐出し弁４０が開くのは、弁が同一出願人のブラ ジル特許出願P19002967号に記載されているような推進手段付きの弁であっても 、シリンダ２内の圧力が推進手段（存在している場合の）の力共に、吐出し弁４ ０を対応する弁座１２ａに着座させたままにしておくために該吐出し弁４０に作 用する保持力の合計値に対応する開放力を該吐出し 弁４０の上流にもたらしたときである。しかしながら、この開放力の作用はシリ ンダ２内の圧力が吐出し値に達した瞬間よりも後の時点で保持力を上回るに過ぎ ない。更に、この時間差を最小限のものとするための推進手段のある圧縮機は該 推進手段を常時作動させておかなければならず、これによって吐出し弁４０の閉 鎖が阻害されるという不都合がある。 これらの保持力は、前記吐出し弁４０の運動慣性と、弁板１０に向き合った吐 出し弁４０の下面の一部と該吐出し弁４０の前記弁座１２ａとの間に油膜が存在 することによって引き起こされる吐出し弁４０の対応する弁座１２ａに対する付 着の影響とを含んでいる。 弁板１０はその前面１０ａに下部１３を備えており、該下部１３は吐出しオリ フィス１２に隣接して設けられ、空気圧弁推進手段６０を収納している。該手段 ６０は弁板１０に向かい合った吐出し弁４０の面に作用して、少なくとも圧縮行 程の最終段階で前記吐出し弁４０を開かせる。この作動は以下で説明するように 圧縮終了からある時間が経過した後開始される。 推進手段６０は吐出し室２２と前記下部１３との間に、吐出し室２２に隣接し 可動ブロッキング要素又は壁によって該室か ら分離された補助室７０を画定して下部１３を通じた前記吐出し室２２との直接 の流体連通を防止している。 吐出し室２２との一定の流体の連通が中間接続容積部８０を通じて発生し、圧 縮ガスは該容積部を通過してから補助室７０に到達する。図示の構造において前 記中間接続容積部８０はシリンダブロッキング１に設けられた吐出しマフラ室に よって画定されている。 推進手段６０は吐出し室２２内の圧力が補助室７０内の圧力とほぼ等しくなっ たときに画定される作動位置と、吐出し室２２内の圧力が補助室７０の圧力より も高いときに補助室の方へ変位した非作動位置とを備えており、前記推進手段は この状態に定常的に弾性的に保持される共に吐出し室２２及び補助室７０間に圧 力差が存在している。作動位置において、推進手段６０は少なくとも吐出し弁４ ０の一点において該吐出し弁４０との接触を維持している。好ましい図示の形態 において該接触は独特なものであって、弁推進手段６０は吐出し弁４０にその長 手軸まわりのねじれを生じることなく吐出し弁４０に開放力を及ぼすように設計 されている。 中間容積部８０を使用することによって吐出し室２２内の圧 力変動が補助室７０に伝わることが防止され、それ故、推進手段６０が、したが って吐出し弁４０が予定の開放時期以前に開放力を及ぼし、これによって吐出し 弁４０の適正な閉鎖が損なわれることが回避される。更に、前記中間容積部８０ は補助室７０へ伝搬する圧縮ガスが吐出し弁４０の閉鎖に影響を及ぼすことなく 、この閉鎖前に、かつシリンダ２内が新たに吐出し圧力になる前に弁推進手段６ ０を作動位置とするのに間に合う時期に補助室７０に到達するように構成されて いる。弁推進手段６０の作動位置は、吐出し弁４０を閉鎖する所定の時間の経過 後に確立されるところの補助室７０と吐出し室２２との間の圧力バランスの状態 と関連している。このバランス状態は吐出し弁が新たに開く時期まで推進手段６ ０に作用している。 図示の構成において、弁推進手段６０はバルブ作動手段６２を担持するところ の可撓性の空気圧薄膜等の分離要素６１を備えており、該可撓性薄膜は下部１３ に取り付けられ、補助室７０を吐出し室２２から分離し、これらの間の流体の連 通を防止している。 この構成において、補助室７０に、推進手段６０に作用する保護停止部を設け て該推進手段６０の後退を制限、すなわち前 記吐出し弁４０の開放時に吐出し室２２内で圧力が突然上昇した場合に弁作動手 段６２と吐出し弁４０との間隔を獲得かつ維持するのに必要な変形より最大でも 若干大きい変形までその湾曲を制限することができる。 弁作動手段６２は空気圧弁作動手段の形態をしており、可撓性膜６１から突出 しており、前記弁作動手段６２を前記可撓性膜６１に取り付ける接続端部と、吐 出し弁４０が閉鎖位置にあると共に弁作動手段６２が吐出し室２２及び補助室７ ０間の圧力バランスによって達成される作動位置にあるときに吐出し弁４０の隣 接部分に接触する対向する自由端とを有している。 この作動位置において、弁作動手段６２は、吐出し弁４０がこれに作用する保 持力を受けておらずかつ該弁が開くまで夫々の弁座１２ａに接触したままとなっ ているときに、前記吐出し弁４０を部分的に開いた状態に暫定的に押圧している 。 図示の構成において、吐出しマフラ室８０と吐出し室２２との間の連通は、吐 出し室２２の内部に開いている第１のガス導通管８１を通じてシリンダヘッド２ ０の本体に吐出しマフラ室８０に隣接した壁に対して横断方向に設けられている スルーボア２３によって行われる。吐出しマフラ室８０と補助室７０と の間の連通は一端が吐出しマフラ室８０に取り付けられており、他端が弁板１０ の一部に沿って設けられている貫通チャネル２４の第１の端部に接続されている 第２のガス導通管８２を通じて行われる。前記チャネルの第１の端部の反対側の 第２の端部は補助室７０に開いている。 本発明によれば、シリンダ２内部の圧力が吐出し圧力に達すると吐出し弁４０ がただちに開き、シリンダ２内で圧縮されたガスが吐出しオリフィス１２を通っ て吐出し室２２へ到達できるようになる。この開放は前記吐出し弁４０上の弁推 進手段６０の作用によるものであり、上述のように前記弁を保持力の作用から解 除して部分開放位置にする。 吐出し弁４０が開くと吐出し室２２内に一時的な圧力上昇が発生し、吐出し室 ２２と補助室７０との間の圧力をアンバランスとする。吐出し室２２におけるこ の圧力上昇は、推進手段６０が吐出し弁４０の隣接部分から分離されたときに該 推進手段６０を後退した非作動位置にする。該非作動位置は補助室７０内の圧力 が吐出し室２２内の圧力と等しくなるまで継続し、再度弁作動手段６２を作動位 置とする。この分離は可撓性薄膜６１と弁作動手段６２とが両方共吐出し室２２ と補助室７０の 間の圧力変動に対して敏感なものである場合、可撓性薄膜６１の個別の後退並び に弁作動手段６２の個々の後退によって生じる。 推進手段６０の後退状態は吐出し室２２と補助室７０との間の圧力がアンバラ ンスである限り継続する。このアンバランスは吐出し弁４０の閉鎖状態となるま で継続する。バランス状態への、従って弁作動手段６２の作動位置への復帰時間 を計算してシリンダ内の吐出し圧力が新しい状態となる前に前記の状態に達する ようにする。 圧力バランス状態への復帰時間は圧縮ガスが吐出し室２２から補助室７０へ流 れるのにかかる時間、すなわち、前記ガスが中間容積部８０を通過する時間、あ るいは好ましい図示の形態によれば吐出しマフラ室８０を通過するのに要する時 間に対応している。 バランス状態は吐出し弁４０の閉鎖後、任意の時点で発生することができる。 本発明によれば、バランス状態がシリンダ内でのガス吐出し圧力の新しい状態 に達する時間に近い時間で達成されるため、中間容積部で偶然減衰しなかった可 能性のある振動が弁推進手 段に伝えられて吐出し弁４０を早期の不適切な部分開放状態に導くという事態が 回避される。 弁作動手段６２は吐出し弁４０の隣接するシール部分との選択的接触を維持す るところの推進ニードル等の剛性要素の形態であってもかまわない。吐出し弁４ ０が開くと、吐出し室２２内の高い出力が吐出し弁４０に関して可撓性薄膜６１ を後退させる向きの力を該可撓性薄膜６１に及ぼす。この力は前記推進ニードル を後退させ、吐出し弁４０が閉鎖位置にあるときであっても吐出し弁４０とのあ らゆる接触を防止する。 本発明の他の実施例（図示せず）において、推進ニードル又はステムは、上述 のように受容凹部に取り付けられ、シリンダヘッド２０の内壁に弁板１０に対向 して設けられた可撓性薄膜に取り付けられるので、該推進ニードルの自由端が、 吐出し弁４０のシール部分に対向する該吐出し弁の上面の一部と接触したままと なる。 図示しないが、吐出し弁４０の作動を補助室７０に取り付けられた二つ以上の 推進手段によって行うその他の構造も可能である。更に、前記補助室７０の少な くとも一つをシリンダヘッドから離隔させてあるいは隣接させて画定することも できる。 これらの解決策は補助室７０が気密であって所定の一定圧の室を画定する可能性 を更に含んでいる。上記構造のいずれかにより、シリンダ２内が吐出し圧力とな る時点に近い時点で弁が開くようにするが、往復ピストン３の作動サイクル中に 前記吐出し弁４０の閉鎖に影響を及ぼしたり、更にはこれを変化させることのな いようにすることが可能となる。上記の説明は密閉圧縮機の吐出し弁のみを対象 とした構造に関するものであるが、該解決策を吸込み弁に適用することもできる 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダ（２）内で往復するピストン（３）と、シリンダ（２）のポンプ端 部を閉鎖する弁板（１０）と、弁板（１０）に取り付けられて、該弁板（１０） によって吐出し室（２２）を画定するシリンダヘッド（２０）とを備えており、 該吐出し室が吐出しオリフィス（１２）によってシリンダ（２）と選択的な流体 連通状態に維持され、該オリフィス（１２）が弁板（１０）の上に設けられ、か つ夫々のリード吐出し弁（４０）によって閉鎖されるタイプの密閉圧縮機用吐出 し弁作動システムであって可動ブロッキング要素（６０）によって定常的に閉鎖 されている流体連通を吐出し室（２２）との間で維持する少なくとも一つの補助 室（７０）を備えており、該ブロッキング要素（６０）が吐出し室（２２）内の 圧力と補助室（７０）内の圧力とがほぼ同一であるときに画定される作動位置と 補助室（７０）の方へ変位させられると共に吐出し室（２２）内の圧力が非作動 位置から作動位置へのブロッキング要素（６０）の変位を引き起こすに十分な値 だけ補助室（７０）の圧力を上回ったときに達成される非作動位置との間を移動 し、該ブロッキ ング要素（６０）が作動位置へ定常的かつ弾性的に押圧されており、該作動位置 において前記ブロッキング要素（６０）が、吐出し弁（４０）をその閉鎖位置か ら吐出しオリフィス（１２）から離隔した位置へ移動させる力を吐出し弁（４０ ）に印加することを特徴とする往復密閉圧縮機用の吐出し弁作動システム。 ２．少なくとも一つの補助室（７０）が吐出し室（２２）に隣接していることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の吐出し弁作動システム。 ３．各補助室（７０）が吐出し室（２２）の内壁の一つに設けられた夫々の下部 （１３）に画定されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の吐出し弁 作動システム。 ４．下部（１３）が弁板（１０）の吐出しオリフィス（１２）に隣接した部分に 設けられていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の吐出し弁作動システ ム。 ５．ブロッキング要素（６０）が少なくとも１点において吐出し弁（４０）との 接触を維持していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吐出し弁作動シ ステム。 ６．補助室（７０）が、吐出し室（２２）から補助室（７０）への圧力の瞬間的 な移動を回避するように寸法付けされている 接続中間容積部（８０）を通じて吐出し室（２２）との永続的な流体連通を維持 していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吐出し弁作動システム。 ７．接続中間容積部（８０）が圧縮機の少なくとも一つの吐出しマフラ室を含ん でおり、吐出し室（２２）及び補助室（７０）との定常的な流体連通を維持して いることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の吐出し弁作動システム。 ８．補助室（７０）が吐出し室（２２）の壁部の少なくとも一つに設けられた貫 通チャネル（２４）によって接続中間容積部（８０）との流体連通を維持してい ることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の吐出し弁作動システム。 ９．貫通チャネル（２４）が接続中間容積部（８０）に隣接した弁板（１０）の 一端と補助室（７０）に隣接した一端との間の弁板（１０）の延長部全体にわた って設けられていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の吐出し弁作動シ ステム。