特開 2023-85782 圧縮機用リングバルブの試験方法、及び圧縮機用リングバルブの試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023085782

(43)【公開日】2023-06-21

(54)【発明の名称】圧縮機用リングバルブの試験方法、及び圧縮機用リングバルブの試験装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 51/00 20060101AFI20230614BHJP

   F16K 51/00 20060101ALI20230614BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20230614BHJP

【ＦＩ】

F04B51/00

F16K51/00 F

G01M99/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021200000

(22)【出願日】2021-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】000148357

【氏名又は名称】株式会社前川製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】辻 琢磨

(72)【発明者】

【氏名】奥 達也

(72)【発明者】

【氏名】小林 桂

(72)【発明者】

【氏名】▲桑▼原 剛

(72)【発明者】

【氏名】山本 篤

(72)【発明者】

【氏名】関根 一郎

【テーマコード（参考）】

2G024

3H066

3H145

【Ｆターム（参考）】

2G024AA15

2G024AD01

2G024CA30

2G024DA12

3H066AA01

3H066BA12

3H066BA15

3H066BA16

3H066BA31

3H145FA03

3H145FA16

3H145FA22

3H145FA23

3H145FA24

(57)【要約】

【課題】圧縮機の稼働条件を再現した環境下でリングバルブを試験できる圧縮機用リングバルブの試験方法、及び圧縮機用リングバルブ試験装置を提供する。
【解決手段】圧縮機用リングバルブの試験方法は、リングバルブ試験装置を用いて圧縮機用のリングバルブを試験する圧縮機用リングバルブの試験方法であって、圧縮機のバルブシートを模した模擬バルブシートと、リングバルブを案内するためのガイドと、模擬バルブシートに向けてリングバルブを付勢するためのスプリングとを含むリングバルブ試験装置にリングバルブを装着する装着工程（Ｓ１１）と、装着工程の実行によって模擬バルブシートに着座したリングバルブに対して、模擬バルブシートから離隔する離隔方向を向く衝撃力を付与する衝撃力付与工程（Ｓ１３）と、衝撃力が付与されたリングバルブの応答を示すパラメータを計測する計測工程（Ｓ１５）とを備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リングバルブ試験装置を用いて圧縮機用のリングバルブを試験する圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
圧縮機のバルブシートを模した模擬バルブシートと、前記リングバルブを案内するためのガイドと、前記模擬バルブシートに向けて前記リングバルブを付勢するためのスプリングとを含む前記リングバルブ試験装置に前記リングバルブを装着する装着工程と、
前記装着工程の実行によって前記模擬バルブシートに着座した前記リングバルブに対して、前記模擬バルブシートから離隔する離隔方向を向く衝撃力を付与する衝撃力付与工程と、
前記衝撃力が付与された前記リングバルブの応答を示すパラメータを計測する計測工程と
を備える圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項2】

前記衝撃力付与工程では、前記リングバルブのうちで前記模擬バルブシートと対向する面であるシート面に対して、圧力の印加によって発生する前記衝撃力を付与する
請求項１に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項3】

前記衝撃力付与工程では、前記離隔方向へ移動する前記リングバルブが反対方向への移動を開始する前に、前記衝撃力の付与が終了する
請求項１または２に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項4】

前記衝撃力付与工程では、高圧空間と低圧空間とを仕切る弁を操作することで、前記衝撃力を付与する
請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項5】

前記計測工程では、前記リングバルブに取り付けた少なくとも１つのひずみゲージの出力結果に基づき、前記リングバルブで発生するひずみを前記パラメータとして計測する
請求項１乃至４の何れか１項に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項6】

前記計測工程では、前記少なくとも１つのひずみゲージは、前記リングバルブのうち前記模擬バルブシートと対向する面であって、前記スプリングとは反対側に位置する面であるバックシート面に取り付けられる
請求項５に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項7】

前記装着工程では、前記模擬バルブシートと並ぶように配置される模擬バルブバックシートを含む前記リングバルブ試験装置に前記リングバルブを装着し、
前記計測工程では、前記少なくとも１つのひずみゲージは、前記リングバルブのうち前記模擬バルブバックシート側の面であって、前記スプリングと接触する面であるバックシート面に取り付けられる
請求項５に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項8】

前記計測工程では、非接触センサを用いて前記リングバルブの傾きまたは速度の少なくとも一方を計測する
請求項１乃至７の何れか１項に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法。

【請求項9】

圧縮機のバルブシートを模した模擬バルブシートと、
圧縮機用のリングバルブを案内するためのガイドと、
前記模擬バルブシートに向けて前記バルブシートを付勢するためのスプリングと、
前記模擬バルブシートに着座した前記リングバルブに対して、前記模擬バルブシートから離隔する方向を向く衝撃力を付与するように構成される衝撃力付与部と
を備える圧縮機用リングバルブの試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧縮機用リングバルブの試験方法、及び圧縮機用リングバルブの試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

リングバルブを備える圧縮機が知られている。例えば、特許文献１に開示される圧縮機は、吸入バルブ及び吐出バルブを備える。吸入バルブと吐出バルブはいずれも、圧縮機に設けられる圧縮室などにおける圧力変動に伴い作動するように構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５８６３１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者らの知見によれば、圧縮機の稼働時に吸入バルブまたは吐出バルブなどのリングバルブには、上記の圧力変動によって衝撃力が付与される。このときにリングバルブに関する事象を詳らかにできれば、圧縮機の仕様に応じたリングバルブの設計が可能となる。従って、圧縮機の稼働条件を再現した環境下でリングバルブを試験することが望まれる。

【0005】

本開示の目的は、圧縮機の稼働条件を再現した環境下で試験できる圧縮機用リングバルブの試験方法、及び圧縮機用リングバルブの試験装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の少なくとも一実施形態に係る圧縮機用リングバルブの試験方法は、
リングバルブ試験装置を用いて圧縮機用のリングバルブを試験する圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記圧縮機のバルブシートを模した模擬バルブシートと、前記リングバルブを案内するためのガイドと、前記模擬バルブシートに向けて前記リングバルブを付勢するためのスプリングとを含む前記リングバルブ試験装置に前記リングバルブを装着する装着工程と、
前記装着工程の実行によって前記模擬バルブシートに着座した前記リングバルブに対して、前記模擬バルブシートから離隔する離隔方向を向く衝撃力を付与する衝撃力付与工程と、
前記衝撃力が付与された前記リングバルブの応答を示すパラメータを計測する計測工程と
を備える。

【0007】

本開示の少なくとも一実施形態に係る圧縮機用リングバルブの試験装置は、
圧縮機のバルブシートを模した模擬バルブシートと、
圧縮機用のリングバルブを案内するためのガイドと、
前記模擬バルブシートに向けて前記リングバルブを付勢するためのスプリングと、
前記模擬バルブシートに着座した前記リングバルブに対して、前記模擬バルブシートから離隔する方向を向く衝撃力を付与するように構成される衝撃力付与部と
を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、圧縮機の稼働条件を再現した環境下で試験できる圧縮機用リングバルブの試験方法、及び圧縮機用リングバルブの試験装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る圧縮機の概念的な断面図である。

【図2】第１の実施形態に係る試験装置の概念的な説明図である。

【図3】一実施形態に係る供試ユニットの概念的な説明図である。

【図4】一実施形態に係る圧縮機用リングバルブの試験方法のフローチャートである。

【図5】一実施形態に係る吐出バルブの応答を示すパラメータの概念的なグラフである。

【図6】第２の実施形態に係る試験装置の概念的な説明図である。

【図7】他の実施形態に係る仕切作動部の概念的な説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

【0011】

＜１．レシプロ圧縮機１０の概要＞
図１は、本開示の一実施形態に係るレシプロ圧縮機１０（以下、「圧縮機１０」という場合がある）の概念的な断面図である。圧縮機１０は、例えば、凝縮器及び蒸発器などの複数の熱交換器を含んだ冷凍サイクルに組み込まれる。冷凍サイクルとしては、２元冷凍サイクル、２段圧縮冷凍サイクル、または逆ブレイトン冷凍サイクルなどが挙げられる。この場合、圧縮機１０によって圧縮されるガスは冷媒ガスである。他の実施形態では、圧縮機１０は内燃機関などに組み込まれてもよく、圧縮機１０によって圧縮されるガスは燃焼ガスなどであってもよい。

【0012】

本開示の一実施形態に係る圧縮機１０は、クランクケース１６と、クランクケース１６に収容される複数の気筒４０とを備える。各気筒４０は、ピストン４２が収容されるシリンダ室Ｓｃを内側に形成する。各々のピストン４２は、クランクケース１６に設けられた軸受５０によって支持されるクランク軸４８に、コネクティングロッド５２などを介して接続されている。また、クランク軸４８の一端はモータ５４に連結されており、モータ５４の駆動によって各ピストン４２は各気筒４０の内部で往復動することができる。
なお、図１で示す例示的な実施形態では、例えば４個または８個などであってもよい複数の気筒４０の一部を省略して２個の気筒４０を代表的に示している。クランクシャフトのトルク変動を抑えるため、複数の気筒４０ではクランクの方向を変えている。気筒４０内のピストン４２は異なる位相で往復動するようにクランク軸４８に接続されている。

【0013】

気筒４０の一端側（図１では気筒４０の上端側）には、吐出バルブ１２を支持するためのバルブプレート４４が設けられる。バルブプレート４４に形成される開口の内側には、バルブシートの一例であるディスチャージバルブシート７０が配置される。ディスチャージバルブシート７０は、ボルト６８によってバルブケージ６６と結合されており、ディスチャージバルブシート７０とバルブケージ６６との間ではリングバルブとしての吐出バルブ１２が保持される。バックシートの一例であるバルブケージ６６は、ヘッドスプリング６４によって気筒４０に向けて付勢されている。また、バルブケージ６６に設けられたスプリング穴６９に収容されるバルブスプリング６７によって、吐出バルブ１２はディスチャージバルブシート７０に向けて付勢されている。さらに、バルブケージ６６には、吐出バルブ１２の往復移動を案内するための吐出バルブガイド５６が設けられる。吐出バルブガイド５６は、バルブケージ６６の周方向に延在する壁面であり、バルブケージ６６の径方向の一方側（図１の例では径方向の内側）を向く。

【0014】

本開示の一実施形態に係る圧縮機１０は、気筒４０の周囲に設けられるリングバルブとしての吸入バルブ６３と、吸入バルブ６３が着座するように構成される吸入バルブシート６１をさらに備える。吸入バルブシート６１はバルブシートの一例である。吸入バルブ６３に対して吸入バルブシート６１とは反対側には、バックシートの一例である吸入バックシート７１が設けられる。吸入バックシート７１には、吸入バルブ６３の往復移動を案内するための吸入バルブガイド５７が設けられる。本実施形態の吸入バルブガイド５７は、吸入バックシート７１の周方向に延在する壁面であり、吸入バックシート７１の径方向の一方側（図１の例では径方向外側）を向く。なお、圧縮機１０は、吸入バルブ６３を吸入バルブシート６１に押し当てる吸入バルブスプリング（図示外）を備えてもよい。吸入バルブスプリングは、例えば吸入バルブ６３と対向して接触するプレート形状を呈し、吸入バルブ６３と吸入バックシート７１との間に配置される。

【0015】

図１で示される圧縮機１０の動作概要は以下の通りである。モータ５４の駆動に伴いピストン４２が下降してシリンダ室Ｓｃ内の密閉空間が減圧されると、気筒４０の外側に形成されている吸入空間Ｓｉの圧力が密閉空間の圧力を一定程度上回る。吸入バルブシート６１に着座していた吸入バルブ６３が押し上げられ、吸入バックシート７１に衝突する。このとき、吸入空間Ｓｉにあるガスが吸入バルブシート６１を通ってシリンダ室Ｓｃに吸入される。その後、ピストン４２が下降を終えて上昇を開始する。ピストン４２によってガスが圧縮されて密閉空間が加圧される結果、吸入バルブ６３は押し下げられて吸入バルブシート６１に着座する。ピストン４２がさらに上昇して密閉空間の圧力が吐出空間Ｓｄの圧力を一定程度上回ると、吐出バルブ１２がディスチャージバルブシート７０から押し上げられ、バルブケージ６６に衝突する。このとき、シリンダ室Ｓｃにある圧縮ガスは吐出空間Ｓｄに吐出される。その後ピストン４２が下降を始めると、シリンダ室Ｓｃの密閉空間の圧力が減圧され、吐出バルブ１２は、バルブスプリング６７に付勢されてディスチャージバルブシート７０に着座する。

【0016】

本例の圧縮機１０が上記のように動作する場合、吐出バルブ１２は、ディスチャージバルブシート７０及びバルブケージ６６との衝突を繰り返し、吸入バルブ６３は、吸入バルブシート６１及び吸入バックシート７１との衝突を繰り返す。これらの衝突の周期はいずれも、ピストン４２の往復動作の周期と同じである。つまり、吐出バルブ１２及び吸入バルブ６３は短時間の間に非常に多くの衝突を繰り返す。この衝突においてバルブで発生する応力が過大であると、バルブが破損に至るおそれがある。従って、圧縮機１０が規定の仕様を発揮するためには、衝突に伴いこれらバルブにおいて発生する応力を正確に把握する必要がある。また、衝突が発生するときのこれらバルブの速度または傾き（姿勢）も併せて正確に把握し、こういった類の情報が、衝突に耐えうるバルブの設計に活用されることが好ましい。そこで本開示では、圧縮機用リングバルブの試験装置１（以下、単に「試験装置１」という場合がある）が用意される。以下の説明では、第１の実施形態に係る試験装置１Ａ（１）と、第２の実施形態に係る試験装置１Ｂ（１）とが用意される。以下、順にその詳細を例示する。

【0017】

＜２．第１の実施形態に係る試験装置１Ａ＞
図２～図５を参照し、吐出バルブ１２を試験するように構成された、第１の実施形態に係る試験装置１Ａ（１）を例示する。図２は、第１の実施形態に係る試験装置１Ａ（１）の概念的な説明図である。図３は、本開示の一実施形態に係る供試ユニット１０１Ａ（１０１）の概念的な説明図である。図４は、本開示の一実施形態に係る圧縮機用リングバルブの試験方法のフローチャートである。図５は、本開示の一実施形態に係る吐出バルブ１２の応答を示すパラメータの概念的なグラフである。

【0018】

図２に示すように、本実施形態の試験装置１Ａは、供給源２０、衝撃力付与部８０、及び供試ユニット１０１Ａ（１０１）を備える。供給源２０は、例えば空気などであってもよいガスを高圧状態にして貯留する。供給源２０は、ガスを貯留する代わりに液体を貯留してもよい。該液体は、供給源２０から排出される過程でガスに変化する。

【0019】

本開示の一実施形態に係る衝撃力付与部８０は、衝撃波管ユニット（ショックチューブユニット）である。衝撃力付与部８０は、供給源２０に接続されるガス供給ライン８１と、ガス供給ライン８１からガスが供給される配管８５とを備える。図２で例示されるガス供給ライン８１には、上流側から順に、圧力調整弁８９及び遮断弁８８が設けられる。配管８５は、供給源２０から供給されるガスを高圧の状態で蓄積するように構成される高圧配管８５Ｈと、高圧配管８５Ｈの下流側（図２の例では右側）に配置される低圧配管８５Ｌとを含む。高圧配管８５Ｈの内部空間である高圧空間Ｓｈと、低圧配管８５Ｌの内部空間である低圧空間Ｓｌは、仕切作動部８７Ａ（８７）によって仕切られる。仕切作動部８７Ａが作動することによって、高圧空間Ｓｈと低圧空間Ｓｌは互いに連通するようになる。一例として仕切作動部８７Ａは弾性を有するシート材であり、作動に伴い破裂するように構成される。より具体的な一例として、仕切作動部８７Ａはメンブレンである。

【0020】

図３で例示されるように、本開示の一実施形態に係る供試ユニット１０１Ａは、圧縮機１０のディスチャージバルブシート７０（図１参照）を模した模擬バルブシート１０５Ａ（１０５）と、バルブケージ６６を模した模擬バルブバックシート１０９Ａ（１０９）とを備える。模擬バルブシート１０５Ａと模擬バルブバックシート１０９Ａは、それぞれの軸線方向が互いに平行になるよう、並んで配置されており、これらのシートの間に吐出バルブ１２が配置される。模擬バルブシート１０５Ａは、低圧配管８５Ｌの下流端（図２の例では右端）に接続されており、低圧空間Ｓｌから排出されるガスを吐出バルブ１２に案内するように構成される。

【0021】

本例の模擬バルブシート１０５Ａは、ディスチャージバルブシート７０に対して供試用の追加工が施されることで得られる。具体的な一例として、模擬バルブバックシート１０９Ａとは反対側に向けて開放されたシート孔１９５が模擬バルブシート１０５Ａに設けられている点で、模擬バルブシート１０５Ａとディスチャージバルブシート７０は互いに異なる。本例では、模擬バルブシート１０５Ａと模擬バルブバックシート１０９Ａを互いに結合させる締結部材１１５の軸部は、シート孔１９５から露出している。締結部材１１５には、軸方向に開放された孔１１５Ａが形成されている。また、本例の模擬バルブバックシート１０９Ａは、バルブケージ６６に対して供試用の追加工が施されることで得られる。具体的な一例として、模擬バルブシート１０５Ａとは反対側に向けて開口するバックシート孔１９９が模擬バルブバックシート１０９Ａに設けられている点で、模擬バルブバックシート１０９Ａとバルブケージ６６は互いに異なる。

【0022】

また、バックシート孔１９９は、模擬バルブシート１０５Ａ側に向けても開口しており、その内側には非接触センサ１６０が取り付けられる。非接触センサ１６０は、吐出バルブ１２までの距離に応じた信号を出力するように構成され、プロセッサ及びメモリを含む演算装置１７０に接続されている。非接触センサ１６０は、一例として渦電流式変位センサである。なお、非接触センサ１６０は、超音波センサまたはレーザ距離センサなどであってもよい。

【0023】

非接触センサ１６０は信号を継続的に出力するように構成される。従って、演算装置１７０は、非接触センサ１６０の出力結果の経時的な変化に基づいて、往復移動する吐出バルブ１２の速度を取得することも可能である。さらに本実施形態では、詳細な図示は省略するが、模擬バルブバックシート１０９Ａの周方向に沿ってバックシート孔１９９は複数（より具体的には３つ）設けられ、各バックシート孔１９９の内側に非接触センサ１６０が設けられている。従って、吐出バルブ１２を構成する複数の部位のそれぞれにおける位置を演算装置１７０は取得する。つまり、演算装置１７０は、往復移動する吐出バルブ１２の傾き（姿勢）を取得することも可能である。

【0024】

本開示の一実施形態に係る供試ユニット１０１Ａは、さらに、吐出バルブ１２を案内するためのガイド１０６Ａ（１０６）と、模擬バルブシート１０５Ａに向けて吐出バルブ１２を付勢するためのスプリング１０８Ａとを備える。ガイド１０６Ａは、既述の吐出バルブガイド５６（図１参照）と略同一形状であり、スプリング１０８Ａは、既述したバルブスプリング６７（図１参照）と略同一形状である。以上の構成によって、供試ユニット１０１Ａは、吐出バルブ１２が圧縮機１０の稼働時に動作する環境を再現することができる。

【0025】

本実施形態では、吐出バルブ１２のうちで、模擬バルブシート１０５Ａと対向する面であって、スプリング１０８Ａとは反対側の面であるシート面３９Ａに、少なくとも１つのひずみゲージ１３０が設けられる。より具体的には、複数のひずみゲージ１３０が、吐出バルブ１２の周方向に沿って等間隔に配置されている。ひずみゲージ１３０の個数は一例として１０個以上である。各ひずみゲージ１３０は、配線１３６を介して演算装置１７０に接続されている。吐出バルブ１２のひずみは吐出バルブ１２で発生する応力と相関する。従って、演算装置１７０は、少なくとも１つのひずみゲージ１３０の出力結果に基づき吐出バルブ１２で生じるひずみを計測することで、吐出バルブ１２で生じる応力を演算により求めることができる。なお、配線１３６の一部は、上述した締結部材１１５に形成される孔１１５Ａの内側に配置されており、孔１１５Ａから外部に引き出された配線１３６が演算装置１７０に接続されている。

【0026】

図４を参照して、試験装置１Ａ（１）を用いて吐出バルブ１２を試験する圧縮機用リングバルブの試験方法を例示する。以下の説明では、ステップを「Ｓ」と略記する場合がある。はじめに、試験装置１Ａに吐出バルブ１２を装着する装着工程が実行される（Ｓ１１）。具体的には図３に示すように、吐出バルブ１２は、模擬バルブシート１０５Ａと模擬バルブバックシート１０９Ａとの間に配置され、且つ、スプリング１０８Ａによって付勢される。これにより、吐出バルブ１２は模擬バルブシート１０５Ａに着座し、吐出バルブ１２の装着は完了する。このとき、複数のひずみゲージ１３０が吐出バルブ１２のシート面３９Ａに取り付けられる。

【0027】

次いで図４に示すように、装着工程の実行によって模擬バルブシート１０５Ａに着座した吐出バルブ１２に対して、模擬バルブシート１０５Ａから離隔する離隔方向を向く衝撃力を付与する衝撃力付与工程が実行される（Ｓ１３）。

【0028】

例えば、図２に例示される仕切作動部８７Ａが作動して、高圧空間Ｓｈと低圧空間Ｓｌは互いに連通するようになる。より詳細な一例として、仕切作動部８７Ａがメンブレンである実施形態では、例えば高圧空間Ｓｈと低圧空間Ｓｌとの圧力差が規定値以上になるとメンブレンが破裂する。高圧配管８５Ｈから低圧配管８５Ｌに瞬時的にガスが流れて、低圧空間Ｓｌの圧力は印加される（このとき圧力調整弁８９は、高圧空間Ｓｈにおける圧力の変化速度を調整する機能を果たす）。圧力印加により生じた衝撃波が、模擬バルブシート１０５を経由して吐出バルブ１２に伝わる。吐出バルブ１２のシート面３９Ａには、模擬バルブシート１０５Ａから離隔する離隔方向（矢印Ｓ）を向く衝撃力が付与される。吐出バルブ１２は、ガイド１０６Ａによって案内されながら、離隔方向へ移動する。
なお、メンブレンが破裂する圧力差である上記の規定値は、例えば、メンブレンの膜厚、硬さ、または剛性などに応じて定まる。つまり、低圧空間Ｓｌにおける印加圧力は、メンブレンの特性値に基づき定まる。
他の実施形態では、圧力調整弁８９が操作されることで高圧空間Ｓｈにおける圧力が規定圧力に達した後、仕切作動部８７Ａを作動させ（例えばメンブレンを電熱線または針などで破裂させ）、低圧空間Ｓｌの圧力を印加してもよい。

【0029】

なお、衝撃力が付与された直後、遮断弁８８は開状態から閉状態に切り替わり、吐出バルブ１２への衝撃力の付与は終了する。より詳細には、高圧配管８５Ｈに設けられた圧力計が下がりはじめてから規定時間が経過したことを条件に遮断弁８８は閉状態に切り替わる。従って、遮断弁８８はコントローラ（図示外）によって制御されることが好ましい。

【0030】

図４に示すように、衝撃力が付与された吐出バルブ１２の応答を示すパラメータを計測する計測工程が実行される（Ｓ１５）。本例では、応答を示すパラメータとして、吐出バルブ１２のひずみと、吐出バルブ１２の位置とが計測される。演算装置１７０は、ひずみゲージ１３０の出力結果に基づき吐出バルブ１２のひずみを取得し、非接触センサ１６０の出力結果に基づき吐出バルブ１２の位置を取得する。これにより、吐出バルブ１２で発生する応力と、往復移動する吐出バルブ１２の傾き（姿勢）及び速度とが特定される。

【0031】

図３を参照し、計測工程が実行されるときの吐出バルブ１２の動作を説明する。衝撃力の付与によって模擬バルブシート１０５Ａから離隔した吐出バルブ１２は、スプリング１０８Ａの付勢力に抗ってガイド１０６Ａによって案内されながら移動し、模擬バルブバックシート１０９Ａに衝突する（本例ではこの衝突前に、上述の遮断弁８８は閉状態への切替えを終えている）。その後、スプリング１０８Ａの付勢力によって吐出バルブ１２の移動方向は切り替わり、吐出バルブ１２は反対方向への移動を開始する。ガイド１０６Ａによって案内されながら反対方向に移動する吐出バルブ１２は、模擬バルブシート１０５Ａに衝突する。吐出バルブ１２は、さらにその後、模擬バルブバックシート１０９Ａに向かって跳ね返る。このように、吐出バルブ１２が模擬バルブバックシート１０９Ａと模擬バルブシート１０５Ａとに対して順に衝突をするとき、上記のパラメータが計測される。

【0032】

パラメータの計測結果は、図５において概念的に示される。同図では、吐出バルブ１２に付与される衝撃力の経時的な変化が上段のグラフで示される。また、非接触センサ１６０の出力結果の経時的変化が中段のグラフで、ひずみゲージ１３０の出力結果の経時的変化が下段のグラフでそれぞれ示される。本実施形態では、非接触センサ１６０は３つ設けられ、ひずみゲージ１３０は１０個以上設けられるが、概念図としての図５では、各々の計測結果を代表的に１つずつ示す。

【0033】

同図で示されるｔｆは、遮断弁８８の作動タイミングであり、吐出バルブ１２に対する衝撃力の付与が終了するタイミングである。上述したようにｔｆは、衝撃力を付与された吐出バルブ１２が移動方向を離隔方向から反対方向に切り替えるタイミング（ｔ１）よりも前のタイミングである。コントローラ（図示外）は、高圧空間Ｓｈにおける圧力低下を圧力計の出力結果に基づき検知してから規定時間経過後に遮断弁８８を閉状態に切り替える。この規定時間が一例として、供試ユニット１０１Ａの固有周期の１／４以上且つ１／２以下に設定されることで、ｔｆはｔ１よりも前になる。なお、固有周期は、吐出バルブ１２の質量、吐出バルブ１２に作用する衝撃力、及びスプリング１０８Ａのバネ定数などに基づき予め算出することが可能である。他の実施形態では、上述の規定時間は、圧縮機１０のピストン４２の周期の１／４以上且つ１／２以下に設定されてもよい。遮断弁８８は、吐出バルブ１２が往復移動を終えて停止するまで閉状態を維持する。つまり、衝撃力の付与は、吐出バルブ１２の往復移動を終えて停止するまで再開されない。

【0034】

ｔｆよりも後のタイミングを示すｔ１において、吐出バルブ１２は模擬バルブバックシート１０９Ａに衝突し、ｔ２によって示されるタイミングにおいて吐出バルブ１２は模擬バルブシート１０５Ａに衝突する。そして、それぞれの衝突に応じて、吐出バルブ１２のひずみは瞬時的にピークになる。演算装置１７０は、ひずみゲージ１３０と非接触センサ１６０のそれぞれの出力結果に基づき、衝突が起きたときの吐出バルブ１２で発生する応力、及び、衝撃力が付与されてから吐出バルブ１２の衝突が起こるまでの時間、衝突が起こるときの吐出バルブ１２の傾き（姿勢）を取得することができる。つまり、衝突が起こるときの吐出バルブ１２に関する事象を詳らかにできる。

【0035】

上記構成によれば、試験装置１Ａに装着された吐出バルブ１２に対して衝撃力が付与されると、吐出バルブ１２は、模擬バルブシート１０５Ａから離隔した後にスプリング１０８Ａによる付勢力によって模擬バルブシート１０５Ａに衝突する。計測工程（Ｓ１５）では、吐出バルブ１２が模擬バルブシート１０５Ａに衝突するまでの応答を示すパラメータとして、吐出バルブ１２のひずみと吐出バルブ１２の位置（速度及び傾き）とを取得する。よって、圧縮機１０の稼働条件を再現した環境下で吐出バルブ１２を試験できる圧縮機用リングバルブの試験方法が実現する。計測工程によって取得されたパラメータである吐出バルブ１２のひずみ（応力）と吐出バルブ１２の位置（速度及び傾き）は、吐出バルブ１２の設計に反映され、所望の機能を発揮することができる吐出バルブ１２の開発に寄与できる。

【0036】

また、衝撃力付与工程（Ｓ１３）では、吐出バルブ１２のシート面３９Ａに対して、低圧空間Ｓｌにおける圧力の印加によって発生する衝撃力が付与される。上記構成によれば、実際の圧縮機１０が稼働するときに気筒４０での圧力変動によって生じる衝撃力を衝撃力付与工程で再現することができる。よって、圧縮機１０の稼働条件をより忠実に再現することができる。また、圧縮機１０の稼働時には吐出バルブ１２が傾いた姿勢で往復動し得ることが発明者らによって確認されており、衝撃力付与工程ではこのような吐出バルブ１２の動作を再現することができる。

【0037】

また、衝撃力付与工程（Ｓ１３）では、離隔方向へ移動する吐出バルブ１２が反対方向への移動を開始する前に、衝撃力の付与が終了する。発明者らの知見によれば、実際の圧縮機１０が稼働するとき、気筒４０の内部で繰り返される圧力変動によって往復移動を続ける吐出バルブ１２は、周方向に回転する傾向にある。上記構成によれば、吐出バルブ１２に衝撃力を付与する時間が短時間になるので、衝撃力が比較的長い時間に亘り付与されるときに発生しうる、吐出バルブ１２の周方向の回転を抑制することができる。これにより、吐出バルブ１２の計測を安定的に実行することができる。例えば、吐出バルブ１２の周方向の回転が抑制されるので、ひずみゲージ１３０に接続される配線１３６の絡みつき又は断線を回避できる。よって、ひずみの計測を安定的に実行することができる。

【0038】

また、計測工程（Ｓ１５）では、吐出バルブ１２に取り付けた少なくとも１つのひずみゲージ１３０の出力結果に基づき、吐出バルブ１２で発生するひずみをパラメータとして計測する。上記構成によれば、吐出バルブ１２で発生する衝撃応力を取得でき、吐出バルブ１２の開発に活用することができる。

【0039】

また、計測工程（Ｓ１５）では、少なくとも１つのひずみゲージ１３０は、吐出バルブ１２のシート面３９Ａに取り付けられる。上記構成によれば、衝撃力付与工程の実行に伴って吐出バルブ１２が周方向に回転する場合であっても、ひずみゲージ１３０に取り付けられる配線１３６とスプリング１０８Ａとの干渉を抑制することができる。よって、安定的な計測を実行することができる。

【0040】

また、計測工程（Ｓ１５）では、非接触センサ１６０を用いて吐出バルブ１２の傾きまたは速度の少なくとも一方を計測する。上記構成によれば、衝撃力を付与される吐出バルブ１２の詳細な挙動を把握することができ、吐出バルブ１２の開発に活用することができる。

【0041】

＜３．第２の実施形態に係る試験装置１Ｂ＞
図６を参照し、吸入バルブ６３を試験するように構成された、第２の実施形態に係る試験装置１Ｂ（１）を例示する。図６は、第２の実施形態に係る試験装置１Ｂの概略的な説明図である。以下では、試験装置１Ａと共通する構成についての説明を省略または簡略化する。

【0042】

試験装置１Ｂは、供試ユニット１０１Ａ（図３参照）に代えて、供試ユニット１０１Ｂ（１０１）を備える。供試ユニット１０１Ｂは、圧縮機１０の吸入バルブシート６１を模した模擬バルブシート１０５Ｂ（１０５）と、吸入バックシート７１を模した模擬バルブバックシート１０９Ｂ（１０９）と、吸入バルブ６３の往復移動を案内するためのガイド１０６Ｂとを備える。ガイド１０６Ｂは、吸入バルブガイド５７（図１参照）と略同一形状であり、模擬バルブシート１０５Ｂは、吸入バルブシート６１と略同一形状である。模擬バルブバックシート１０９Ｂは、吸入バックシート７１に供試用の追加工を施すことで得られる。具体的には、模擬バルブバックシート１０９Ｂには、周方向に配列される複数のバックシート孔１９７が設けられる。複数のバックシート孔１９７のいずれかには、非接触センサ１６０が設けられ、別のバックシート孔１９７には、ひずみゲージ１３０に接続される配線１３６が引き出されている。

【0043】

本実施形態では、模擬バルブシート１０５Ｂと模擬バルブバックシート１０９Ｂとの間に設けられた吸入バルブ６３のうちで、模擬バルブシート１０５Ｂとは反対側の面であるバックシート面３８Ｂに、少なくとも１つのひずみゲージ１３０が設けられる。ひずみゲージ１３０に接続される配線１３６は、バックシート孔１９７の内側から外部に引き出されている。吸入バルブ６３が模擬バルブシート１０５Ｂと模擬バルブバックシート１０９Ｂとの間で往復移動するとき、ひずみゲージ１３０はバックシート孔１９７の内側に進入するので、ひずみゲージ１３０と模擬バルブバックシート１０９Ｂとの衝突は回避される。

【0044】

また、バックシート面３８Ｂと模擬バルブバックシート１０９Ｂとの間であって、ひずみゲージ１３０を避けた位置には、圧縮機１０の吸入バルブスプリング（図示外）と同一形状のスプリング（図示外）が設けられてもよい。このスプリングは、バックシート面３８Ｂに接触する。

【0045】

試験装置１Ｂにおいても、既述の方法によって、吸入バルブ６３に対して衝撃力を付与することが可能である。また、衝撃力が付与された吸入バルブ６３の応答を示すパラメータであるひずみと、吸入バルブ６３の位置（速度及び傾き）を取得することができる。説明の重複を避けるため、その詳細な説明は省略する。

【0046】

少なくとも１つのひずみゲージ１３０は、バックシート面３８Ｂに取り付けられる。上記構成によれば、衝撃力付与工程（Ｓ１３）の実行に伴って模擬バルブバックシート１０９Ｂまたは模擬バルブシート１０５Ｂの少なくともいずれかに衝突した吸入バルブ６３において発生する応力を正確に計測することができる。よって、吸入バルブ６３の開発に活用することができる。

【0047】

＜４．他の実施形態に係る仕切作動部８７の例示＞
図７は、他の実施形態に係る仕切作動部８７Ｂ（８７）の概念的な説明図である。仕切作動部８７Ｂは、高圧空間Ｓｈと低圧空間Ｓｌとを仕切る弁である。より具体的には、仕切作動部８７Ｂ（８７）は、スリーブ９２と、スリーブ９２の内部を往復動するように構成されるスプール９５と、スリーブ９２の内部でスプール９５と連結するバネ９１とを備える往復式のスプール弁である。スリーブ９２は、ガス供給ライン８１から分岐する分岐ライン９９と接続されており、分岐ライン９９に設けられる圧力調整弁９８によって、スリーブ９２の内部圧力は調整可能である。仕切作動部８７Ｂの作動部９７が押圧されて、スプール９５がバネ９１の弾性変形量を増大させるように移動すると、高圧空間Ｓｈと低圧空間Ｓｌは連通するようになり、吐出バルブ１２または吸入バルブ６３に衝撃力が付与される。その直後、バネ９１の復元力によって、スプール９５は作動部９７と共に逆方向に移動し、高圧空間Ｓｈと低圧空間Ｓｌは互いに非連通となる。なお、仕切作動部８７Ｂは、往復式のスリーブ弁である代わりに、スプール９５がスリーブ９２の軸方向回りに回転する回転式のスプール弁であってもよい。

【0048】

衝撃力付与工程（Ｓ１３）では、高圧空間Ｓｈと低圧空間Ｓｌとを仕切る弁である仕切作動部８７Ｂを操作することで、吐出バルブ１２または吸入バルブ６３に衝撃力が付与される。上記構成によれば、所望のタイミングで複数回に亘って吐出バルブ１２または吸入バルブ６３に衝撃力を付与することができる。よって、メンブレンの交換作業が発生しないので、吐出バルブ１２の応答パラメータを効率的に取得することができる。よって、試験を効率化することができる。

【0049】

本開示は、以上説明した幾つかの実施形態に限定されない。第１の実施形態に係る試験装置１Ａにおいて、ひずみゲージ１３０の取り付け位置は、吐出バルブ１２のうちシート面３９Ａとは反対側の面であってもよい。あるいは、第２の実施形態に係る試験装置１Ｂにおいて、吸入バルブ６３のうちバックシート面３８Ｂとは反対側の面にひずみゲージ１３０が取り付けられてもよい。この場合、ひずみゲージ１３０の配線１３６を配置するためのシートバルブ孔（図示外）が、模擬バルブシート１０５Ｂに供試用の追加工が施されることで設けられてもよい。また、衝撃力の付与は、低圧空間Ｓｌにおける圧力の印加によって行われる代わりに、インパルスハンマまたは加振機が用いられてもよい。

【0050】

＜５．まとめ＞
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

【0051】

１）本開示の少なくとも一実施形態に係る圧縮機用リングバルブの試験方法は、
リングバルブ試験装置（１）を用いて圧縮機用のリングバルブ（吐出バルブ１２、吸入バルブ６３）を試験する圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
圧縮機（１０）のバルブシート（ディスチャージバルブシート７０、吸入バルブシート６１）を模した模擬バルブシート（１０５）と、前記リングバルブを案内するためのガイド（１０６Ａ、１０６Ｂ）と、前記模擬バルブシートに向けて前記リングバルブを付勢するためのスプリング（１０８Ａ）とを含む前記リングバルブ試験装置（１）に前記リングバルブを装着する装着工程（Ｓ１１）と、
前記装着工程の実行によって前記模擬バルブシートに着座した前記リングバルブに対して、前記模擬バルブシートから離隔する離隔方向を向く衝撃力を付与する衝撃力付与工程（Ｓ１３）と、
前記衝撃力が付与された前記リングバルブの応答を示すパラメータを計測する計測工程（Ｓ１５）と
を備える。

【0052】

上記１）の構成によれば、リングバルブ試験装置に装着されたリングバルブに対して衝撃力が付与されると、リングバルブは模擬バルブシートから離隔した後にスプリングによる付勢力によって模擬バルブシートに衝突する。計測工程では、リングバルブが模擬バルブシートに衝突するまでの応答を示すパラメータを取得する。よって、圧縮機の稼働条件を再現した環境下で試験できる圧縮機用リングバルブの試験方法が実現する。計測工程によって取得されたパラメータは、リングバルブの設計に反映され、所望の機能を発揮することができるリングバルブの開発に寄与できる。

【0053】

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記衝撃力付与工程では、前記リングバルブのうちで前記模擬バルブシートと対向する面であるシート面（３９Ａ）に対して、圧力の印加によって発生する前記衝撃力を付与する。

【0054】

上記２）の構成によれば、実際の圧縮機が稼働するときに圧力変動によって生じる衝撃力を衝撃力付与工程で再現することができる。よって、圧縮機の稼働条件をより忠実に再現することができる。例えば、圧縮機の稼働時にはリングバルブが傾いた姿勢で往復動することが発明者らによって確認されており、衝撃力付与工程ではこのようなリングバルブの動作を再現することができる。

【0055】

３）幾つかの実施形態では、上記１）または２）に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記衝撃力付与工程では、前記離隔方向へ移動する前記リングバルブが反対方向への移動を開始する前に、前記衝撃力の付与が終了する。

【0056】

発明者らの知見によれば、実際の圧縮機が稼働するときに、断続的な圧力変動によってリングバルブは周方向に回転する傾向にある。上記３）の構成によれば、リングバルブに衝撃力を付与する時間が短時間になる。従って、衝撃力が比較的長い時間帯に亘り付与されるときに発生しうる、リングバルブの周方向の回転を抑制することができる。これにより、リングバルブの試験を容易化させることができる。

【0057】

４）幾つかの実施形態では、上記１）から３）のいずれかに記載の圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記衝撃力付与工程では、高圧空間（Ｓｈ）と低圧空間（Ｓｌ）とを仕切る弁（仕切作動部８７Ｂ）を操作することで、前記衝撃力を付与する。

【0058】

上記４）の構成によれば、所望のタイミングで複数回に亘ってリングバルブに衝撃力を付与することができる。よって、試験を効率化することができる。

【0059】

５）幾つかの実施形態では、上記１）から４）のいずれかに記載の圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記計測工程では、前記リングバルブに取り付けた少なくとも１つのひずみゲージ（１３０）の出力結果に基づき、前記リングバルブで発生するひずみを前記パラメータとして計測する。

【0060】

上記５）の構成によれば、衝突が発生する時にリングバルブにおいて発生する衝撃応力を取得でき、リングバルブの開発に活用することができる。

【0061】

６）幾つかの実施形態では、上記５）に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記計測工程では、前記少なくとも１つのひずみゲージは、前記リングバルブのうち前記模擬バルブシートと対向する面であって、前記スプリングとは反対側に位置する面であるバックシート面（３８Ｂ）に取り付けられる。

【0062】

上記６）の構成によれば、衝撃力付与工程の実行に伴ってリングバルブが周方向に回転する場合であっても、ひずみゲージに取り付けられる配線（１３６）と、スプリングとの干渉を抑制することができる。

【0063】

７）幾つかの実施形態では、上記５）に記載の圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記装着工程では、前記模擬バルブシートと並ぶように配置される模擬バルブバックシート（１０９）を含む前記リングバルブ試験装置に前記リングバルブを装着し、
前記計測工程では、前記少なくとも１つのひずみゲージは、前記リングバルブのうち前記模擬バルブバックシート側の面であって、前記スプリングと接触する面であるバックシート面（３８Ｂ）に取り付けられる。

【0064】

上記７）の構成によれば、衝撃力付与工程の実行に伴って模擬バルブバックシートに衝突したリングバルブにおいて発生する応力を正確に計測することができる。よって、リングバルブの開発に活用することができる。

【0065】

８）幾つかの実施形態では、上記１）から７）のいずれかに記載の圧縮機用リングバルブの試験方法であって、
前記計測工程では、非接触センサ（１６０）を用いて前記リングバルブの傾きまたは速度の少なくとも一方を計測する。

【0066】

上記８）の構成によれば、衝撃力を付与されるリングバルブの詳細な挙動を把握することができ、リングバルブの開発に活用することができる。

【0067】

９）本開示の少なくとも一実施形態に係る圧縮機用リングバルブの試験装置（１）
圧縮機（１０）のバルブシート（ディスチャージバルブシート７０、吸入バルブシート６１）を模した模擬バルブシート（１０５）と、
圧縮機用のリングバルブ（吐出バルブ１２、吸入バルブ６３）を案内するためのガイド（１０６Ａ、１０６Ｂ）と、
前記模擬バルブシートに向けて前記バルブシートを付勢するためのスプリング（１０８Ａ）と、
前記模擬バルブシートに着座した前記リングバルブに対して、前記模擬バルブシートから離隔する方向を向く衝撃力を付与するように構成される衝撃力付与部（８０）と
を備える。

【0068】

上記９）の構成によれば、模擬バブルシートに着座したリングバルブに対して衝撃力が付与されると、リングバルブは模擬バルブシートか離隔した後にスプリングによる付勢力によって模擬バルブシートに衝突する。よって、圧縮機の稼働条件を再現した環境下で試験できるリングバルブ試験装置（１）が実現する。

【符号の説明】

【0069】

１ ：圧縮機用リングバルブの試験装置（試験装置）
１０ ：圧縮機
１２ ：吐出バルブ（リングバルブ）
３８Ｂ ：バックシート面
３９Ａ ：シート面
８０ ：衝撃力付与部
１０５ ：模擬バルブシート
１０６Ａ ：ガイド
１０６Ｂ ：ガイド
１０８ ：スプリング
１０９ ：模擬バルブバックシート
１３０ ：ひずみゲージ

Ｓｈ ：高圧空間
Ｓｌ ：低圧空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】