JP4538818B2

JP4538818B2 - 往復動型圧縮機

Info

Publication number: JP4538818B2
Application number: JP2007330135A
Authority: JP
Inventors: 隆本田
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: JP2009150340A

Description

本発明は、例えば空気、冷媒等の流体を圧縮する往復動型圧縮機に関するものである。

一般に往復動型圧縮機は、特許文献１にも記載されているように、シリンダ内に設けられたピストンが往復動作してシリンダ内の圧縮室の容積を増減することにより、例えば流体を圧縮するようになっている。

ピストンは、駆動源の回転によりピストンロッドを介してシリンダ内を軸方向に沿って往復運動するように駆動される。シリンダの軸方向の一端部には、弁座を介してシリンダヘッドが取り付けられており、このシリンダヘッドには、吸込室と吐出室が設けられている。弁座には、吸込室とシリンダ内とを連通する吸込口と、吐出室とシリンダ内とを連通する吐出口がそれぞれ設けられている。

弁座の吐出室側には、吐出口を覆うようにして可撓板状の吐出弁が設けられており、ピストンの往復動作によってシリンダ内の圧縮空気を吐出室内に吐出することができるようになっている。また弁座のシリンダ内側には、吸込口を覆うようにして長手方向の一端部が固定された可撓板状の吸込弁が設けられており、ピストンの往復動作によって大気から吸込室を介してシリンダ内に空気を吸込むことができるようになっている。

このような構成を有する往復動型圧縮機において、ピストンが往復動作したときの弁座に最も接近した位置を上死点、最も離れた位置を下死点とすると、ピストンが下死点の方向へ動作しているときには、吸込弁が開放（リフト）され、大気からシリンダヘッドの吸込室を介してシリンダ内の圧縮室に空気が吸込まれる。

一方、ピストンが上死点の方向に動作しているときには、吐出弁が開放され、圧縮室から圧縮された空気がシリンダヘッド内の吐出室に吐出される。

このようにしてピストンが下死点まで下降してシリンダ内の圧縮室内に吸い込んだ空気を、ピストンが上死点まで移動して圧縮室の容積を縮小させることで、圧縮空気を製造する。
特開２００６−２８３６４２号公報

ところで、例えば空気圧縮機は、工場の動力源などに使用され、工場の設備機器の中でも電気消費量の多い機器であるため、空気圧縮機に対する省エネニーズが非常に高くなってきている。往復動型の空気圧縮機における省エネ対策としては、ピストンが上死点に到達したときの圧縮室の容積をできる限り小さくして圧縮効率を高めることが知られている。この場合、圧縮室内には吸込弁のリフト量を確保する空間を設けなければならず、この空間の、特に吸込弁の固定端側の周辺に、吸込弁のリフト動作とは関係のない不要な空間が形成され、これが圧縮室の容積を縮小する上での障害となっていた。

この対策として、上記特許文献１に記載されているように、ピストンの先端面に吸込弁逃し溝を設けることが考えられている。しかしながら、この構造は、吸込弁逃し溝を設けたピストンが可動系の部品であり、吸込弁を設けた弁座が固定系の部品であり、異なる系の部品を嵌合させることが必要となることから、両部品の製作や組立作業が複雑になり、高度な組立作業精度が要求されることになる問題がある。

本発明は、上述のような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、組立てが容易で、しかもピストンが上死点に位置したときの圧縮室の容積を極力小さくして圧縮効率を高くすることのできる往復動型圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明による往復動型圧縮機は、筒状のシリンダと、このシリンダの軸方向一端部に取り付けられ、吸込室と吐出室が形成されたシリンダヘッドと、シリンダの内部に挿入され、往復動作するピストンと、シリンダとシリンダヘッドとの間に介在され、吸込室とシリンダ内とを連通する吸込口および吐出室とシリンダ内とを連通する吐出口が形成された弁座と、弁座の吐出室側に吐出口を覆うようにして設けられ、ピストンの往復動作によってシリンダ内の圧縮流体を吐出室に吐出することができるように開閉動作する可撓板状の吐出弁と、弁座のシリンダ内側に吸込口を覆うようにして長手方向の一端部を固定して設けられ、ピストンの往復動作によって吸込室からシリンダ内に流体を吸込むことができるように開閉動作する可撓板状の吸込弁と、を備えた往復動型圧縮機において、弁座のシリンダ内側の面に吸込弁を収納する吸込弁溝を形成するとともにこの吸込弁溝に、ピストンの往復動作方向に対して直交する平坦面に対し、吸込弁の固定端側から自由端側に向かって溝深さが徐々に深くなる傾斜面を形成し、吸込弁を、その傾斜面に沿わせて設けたことを特徴とする。

本発明によれば、吸込弁を収納する吸込弁溝を設けるとともにこの吸込弁溝に、吸込弁の固定端側から自由端側に向かって溝深さが徐々に深くなる傾斜面を形成し、その傾斜面に沿わせて吸込弁を配設したことにより、吸込弁のリフト量を確保する空間を吸込弁溝内に確保することができ、吸込弁の固定端側の周辺に吸込弁のリフト動作とは関係のない不要な空間が形成されなくなるので、ピストンが上死点に到達したときの圧縮室の容積を小さくして圧縮機の圧縮効率を高めることができる。

また圧縮室の容積を小さくする吸込弁溝の傾斜面と吸込弁との組み合わせ構成は、固定系の部品の弁座のみで構成できるので、可動系と固定系の両部品の組み合わせで構成する場合に比して部品の製作や組立てに高精度の作業を伴うことがなく、組立作業が容易になる。

以下、本発明による往復動型圧縮機の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る往復動型圧縮機の主要部を示す正面断面図である。図２は図１に使用されている弁座を単独で示す図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は下面図である。

図１および図２において、筒状のシリンダ１内にはピストン２が設けられており、このピストン２が往復動作することにより、例えば空気や冷媒等の流体を圧縮するようになっている。

ピストン２は、図示しない駆動源の回転によりピストンロッド３およびピストンピン４を介してシリンダ１内を軸方向に沿って往復動作するように駆動される。またピストン２の外周面には、シリンダ１の内周面を気密に摺動するようにピストンリング５が設けられている。

シリンダ１の上部（軸方向一端部）には、弁座６を介してシリンダヘッド７が設けられており、このシリンダヘッド７には、吸込室８と吐出室９が形成されている。シリンダ１とシリンダヘッド７との間に介在された弁座６には、吸込室８とシリンダ１内の圧縮室１０とを連通する吸込口６ａと、吐出室９とシリンダ１内の圧縮室１０とを連通する吐出口６ｂとがそれぞれ設けられている。

弁座６の吐出室９側には、吐出口６ｂを覆うようにして、長手方向の一端部が固定ネジ１１ａにより弁座６に固定された可撓板状の吐出弁１１が設けられ、ピストン２の往復動作によって、この吐出弁１１が開閉動作することにより、シリンダ１内の圧縮室１０で圧縮した空気を、矢印で示すように吐出室９内に吐出できるようになっている。

弁座６のシリンダ１内側には、吸込口６ａを覆うようにして長手方向の一端部が固定ネジ１２ａにより弁座６に固定された可撓板状の吸込弁１２が設けられ、ピストン２の往復動作によって、この吸込弁１２が開閉動作することにより、大気から吸込室８を介してシリンダ１内の圧縮室１０内に空気を吸込むことができるようになっている。

この吸込弁１２は、長楕円形状に形成されており、弁座６のシリンダ１内側の面に長楕円形状に形成された吸込弁溝１３内に収納されている。この吸込弁溝１３は、自由端側の最深部が吸込弁１２のリフト量に見合った深さを有しており、しかもピストン２の往復動作方向（軸方向）に対して直交する平坦面に対し、吸込弁１２の固定端（固定ネジ１２ａ）側から自由端側に向かって溝深さが徐々に深くなるように角度θの傾斜面が形成されている。そして吸込弁１２は、この傾斜面に沿わせて配設されて離着座するようになっている。

したがって本実施の形態によれば、吸込弁１２を吸込弁溝１３内に収納するとともに、吸込弁溝１３に吸込弁１２の固定端側から自由端側に向かって溝深さが徐々に深くなる傾斜面を形成し、その傾斜面に沿わせて吸込弁１２を配設したことによって、吸込弁１２のリフト量を確保する空間を吸込弁溝１３内に確保することができる。しかも吸込弁１２の固定端側の周辺には、吸込弁１２のリフト動作とは関係のない不要な空間が形成されなくなる。

これによりピストン２が上死点に到達したときの圧縮室１０の容積を小さくすることができ、圧縮機の圧縮効率を高めることができる。

また本実施の形態における、圧縮室１０の容積を小さくするための吸込弁溝１３の傾斜面と吸込弁１２との組み合わせ構成は、固定系の部品である弁座６のみを対象にして構成できるので、可動系と固定系の両部品の組み合わせで構成する場合に比して部品の製作や組立てに高精度の作業を伴うことがなく、組立作業が容易になる。

本発明に係る往復動型圧縮機の主要部を示す正面断面図である。図１に使用されている弁座を単独で示す図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は下面図である。

符号の説明

１…シリンダ
２…ピストン
３…ピストンロッド
４…ピストンピン
５…ピストンリング
６…弁座
７…シリンダヘッド
８…吸込室
９…吐出室
１０…圧縮室
１１…吐出弁
１１ａ，１２ａ…固定ネジ
１２…吸込弁
１３…吸込弁溝

Claims

筒状のシリンダと、
このシリンダの軸方向一端部に取り付けられ、吸込室と吐出室が形成されたシリンダヘッドと、
前記シリンダの内部に挿入され、往復動作するピストンと、
前記シリンダと前記シリンダヘッドとの間に介在され、前記吸込室と前記シリンダ内とを連通する吸込口および前記吐出室と前記シリンダ内とを連通する吐出口が形成された弁座と、
前記弁座の吐出室側に前記吐出口を覆うようにして設けられ、前記ピストンの往復動作によって前記シリンダ内の圧縮流体を前記吐出室に吐出することができるように開閉動作する可撓板状の吐出弁と、
前記弁座のシリンダ内側に前記吸込口を覆うようにして長手方向の一端部を固定して設けられ、前記ピストンの往復動作によって前記吸込室から前記シリンダ内に流体を吸込むことができるように開閉動作する可撓板状の吸込弁と、
を備えた往復動型圧縮機において、
前記弁座のシリンダ内側の面に前記吸込弁を収納する吸込弁溝を形成するとともにこの吸込弁溝に、前記ピストンの往復動作方向に対して直交する平坦面に対し、前記吸込弁の固定端側から自由端側に向かって溝深さが徐々に深くなる傾斜面を形成し、前記吸込弁を、その傾斜面に沿わせて設けたことを特徴とする往復動型圧縮機。