JPH06147124A - 変形し得る環状弁を具備する環状弁式空気コンプレッサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環状弁が作働中に多くの運動及び反り変形ス
テージを受け得る、空気コンプレッサーのための環状弁
アセンブリーを提供すること。 【構成】 空気コンプレッサー弁体１０１には第１の
円形リリーフチャンネル１０２とこれに対応しリリーフ
領域４８の表面１０４に向けて半径方向内側に伸延する
環状リング凹所１０３が設けられる。この環状リング凹
所１０３の直上にリング弁リリーフ領域１０５が同心状
態で配設される。リング弁リリーフ領域１０５には円形
リリーフチャンネル１０６及び環状リング凹所１０７が
含まれる。環状リング凹所１０７はリリーフ領域４８の
表面１０４に向けて半径方向内側に伸延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１９９１年６月２６日の
米国特許出願番号第０７／７２１０３５号の部分継続出
願である。本発明は一般に流体流れを自動的に断続する
べく作動する流体流れ制御のための弁に関し、詳しくは
高圧ガスコンプレッサー及び流体ポンプに於ける空気取
り入れ弁及び空気排気弁として使用される環状式弁構造
に関する。詳しくは、本発明は部分継続出願である”環
状弁式空気コンプレッサー”と題する米国特許出願番号
第０７／２７８，２５５号に記載される環状弁構造の改
良に関するものである。

【０００２】

【従来技術】環状弁それ自体は従来既知であり、空気コ
ンプレッサー及び空気ポンプのために広汎に使用されて
いる。本来こうした環状弁は、その各側における圧力差
によって開閉する。ケース毎に選択されたばねのばね力
を越える圧力差が生じた場合に弁の運動を正確に制御す
るために、そうした環状弁と共にばねデバイスを偏倚さ
せることもまた現在既知である。このように環状弁は、
そうした圧力差が、弁の作動を予測し得る選択されたば
ねのばね特性及び弁の質量に基き、予め決定された値に
達した場合にのみ開閉される。前記米国特許出願は、米
国特許第２３８２７１６号、第１２２５３２１号そして
第３７８６８３４号に示されたような構造によって例示
された如き従来技術の特定の問題を解決する。そうした
構造では一般に、環状弁を所望の位置に偏倚させるため
に自由支持されたばねワッシャーの使用が開示される。
この形式のばねワッシャー及び環状弁アセンブリーで
は、ばねワッシャーを保持するための追加的な支持構造
が必要であり、それが各シリンダーの圧縮容積を吸い込
みストロークの終端位置に於て低下させることで空気コ
ンプレッサーの効率が低下し、また弁アセンブリーのコ
スト、重量そして複雑さが増大する。前記米国特許出願
は従来技術におけるこうした問題を、環状弁をシリンダ
ーヘッド及びバイアス手段間に維持するためにその周辺
部分が流体ポンプに結合された偏倚手段を提供しそれに
よりそうした追加的な支持構造並びに従来技術デバイス
における効率の低下を排除することによって解決してい
る。しかしながら、特定の用途に於ては空気の乱流その
他により、そうした改良デバイスにも幾つかの問題が生
じることが見出された。そうした問題とは即ち、環状弁
が”旋回”運動を起こして共振状況下に損耗しそれによ
り、過剰な力で弁座に衝突し、弁座及び環状弁間の接触
部分の周囲に凹みが生じ、結局、漏れを生じ易い状態を
生じることである。かくして、この問題を解決するため
の新たな改良及び発明が必要である。前記米国特許第２
７２８３５１号の技術の改良策の１つは、シリンダーブ
ロック及びライナーに傾斜面を加工し、リング弁を、そ
の切頭円錐形状への反り変形が前記傾斜面によって制限
されるように位置決めすることであった。この方策の１
つの欠点は、その経費と、傾斜面の加工に失敗するとシ
リンダーブロック及びライナー全体がスクラップとなっ
てしまう危険があることである。他の欠点は、リング弁
の寸法形状がその性質上限定されてしまうことである。
シリンダーボア寸法が変わると、リング弁をそのボア寸
法によって変わる傾斜面寸法に合ったものに交換する必
要がある。本発明の１具体例では、この欠点は別個のリ
ング弁保持体を使用することによって克服されている。
このリング弁保持体は、リング弁の反り変形のためのバ
ックアップ部材として使用される傾斜面を提供するが、
そのコスト分は小さく然もシリンダーブロック及びライ
ナーに対する加工を特に必要としない。リング弁保持体
における加工が失敗した場合、低コスト部品がスクラッ
プとなり、シリンダーブロック及びライナーは影響を受
けることがない。本発明では、同じリング弁保持体を、
３ ５／８インチ（約１１．６５センチ）ボアのみなら
ず３ ７／８インチ（約９．８４センチ）ボアの如き異
なる寸法のシリンダーボアと共に使用可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】容積効率及び耐久性が
向上される一方、製造コスト、重量そして複雑さが低減
された、空気コンプレッサーの如き流体ポンプデバイス
を提供することであり、外部ばね式偏倚手段が排除され
た、空気コンプレッサーのための弁アセンブリーを提供
することであり、環状弁が作働中に多くの運動及び反り
変形ステージを受け得る、空気コンプレッサーのための
環状弁アセンブリーを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】先に議論された問題は、
外部ばね式偏倚手段をもはや有さず、しかし”内側”ば
ね式偏倚手段と称し得る偏倚手段、即ち環状弁の特性に
基いた偏倚手段を有する環状弁アセンブリーを提供する
ことによって解決される。これは、対向する面同士の間
に環状弁の内側或は外側の周囲縁部を、所望であれば僅
かな間隙を有する状態で物理的に束縛し、そして環状弁
をその作用中に切頭円錐形状に変形させることにより達
成される。環状弁に多くの反り変形ステージを提供する
ことによって所望の”スチフネス”を、複雑な弁形状及
びバックプレートを使用することなく入手可能である。
その周囲縁部が拘束された環状弁は、空気コンプレッサ
ー分野では米国特許第２７２８３５１号及び第３１１２
０６４号に記載される如く既知である。そうした環状弁
はオーストラリア特許第Ａ２１４５／６９−１号及びオ
ーストラリア特許出願番号第８７１３３６号に於てもま
た既知である。しかしながら、これらの従来技術公報に
示される環状弁は一般に極めて複雑であり然も製造の困
難な形状を有している。またその反り変形作用は限定的
なものに過ぎず及び或はその運動を拘束するためのバッ
クプレートが必要である。かくして、その使用に際して
はそれらに固有の問題を生じる。本発明の環状弁はバッ
クプレートを必要とすることなく広範囲の反り変形を提
供しまたその形状も複雑ではない。本発明の環状弁では
そうした広範囲の反り変形を提供するために、多くの反
り変形ステージを受ける簡単な構造の環状弁が使用され
る。

【０００５】

【実施例】本発明の原理の理解を促進する目的上、図示
された具体例を参照して本発明を詳しく説明するが、本
発明はこうした具体例に限定されるものでは無く、本発
明の範囲の内で多くの変更を為し得るものであることを
銘記されたい。図面、特に図１及び２を参照するに、空
気コンプレッサー或は流体ポンプの一部分を構成する弁
アセンブリーが例示されている。ここでの説明は主に空
気コンプレッサーに関して為されるが、弁アセンブリー
は任意の類似形式の流体ポンプにおいて使用可能である
ことを理解されたい。弁アセンブリーはまた、水平方向
に於て示されているが本発明の範囲内に於て異なる方向
とし得る。図示された空気コンプレッサー２０は往復作
動形式のものであり、ピストンシリンダー２１を具備
し、このピストンシリンダー内には連結ロッド２３に連
結された往復作動するピストン２２が取付けられ、前記
連結ロッド２３はクランクシャフト２４に連結され、ピ
ストン２２の往復運動が結局、このクランク軸２４の回
転運動に変換される。ピストンシリンダー２１の頂部は
全体を参照番号２５によって示されるシリンダーヘッド
によって閉じられる。このシリンダーヘッド２５は代表
的には、今後説明される環状弁のためのシール面（弁座
手段）を具備するコンプレッサー弁体２６と、コンプレ
ッサーヘッド２７とそしてカバープレート２８とから成
る。カバープレートガスケット２９がカバープレート２
８をコンプレッサーヘッド２７からシールするために設
けられる。ヘッドガスケット３０がコンプレッサーヘッ
ドをコンプレッサー弁体２６にシール状態で接続する一
方、弁体ガスケット３１がコンプレッサー弁体２６をピ
ストンシリンダー２１の頂部にシール状態で接続する。

【０００６】カバープレート２８は、ボルト３３を先ず
ワッシャー３４に通し、次いでカバープレート２８に設
けた第１の孔３５に通すことによりコンプレッサー弁体
２６に締着される。前記ボルト３３は次いで、コンプレ
ッサーヘッド２７の中央に設けた第２の孔３６、カバー
カバープレート２８の中央支柱部分３８に設けたねじ溝
付き開口３７に送通される。ボルト３３が締め付けられ
ると、カバープレート２８及びコンプレッサーヘッド２
７はコンプレッサー弁体２６にシール状態で締着され
る。カバープレート２８には凹所３２が設けられる。コ
ンプレッサー弁体２６は結局、図１には例示目的上その
一部分のみが示されるヘッドボルト３９によってピスト
ンシリンダー２１の頂部に締着される。ピストンシリン
ダー２１、ピストン２２そしてシリンダーヘッド２５が
流体チャンバーを、詳しくはガス圧縮チャンバー４０を
画定する。このガス圧縮チャンバー４０の容積はピスト
ン２２の運動によって変化する。コンプレッサーヘッド
２７は、コンプレッサー弁体２６と共に、空気取り入れ
及び排出のための空気流路を画定する。空間４６内に開
口する空気取入れ口４５がコンプレッサー弁体２６に少
なくとも１つ設けられる。この空間４６は同様にコンプ
レッサー弁体２６に設けられその底面に空気を分配する
ための環状チャンネルを提供する。空間４６は、第１の
内側円形***部４７及び第１の外側円形***部４９によ
りコンプレッサー弁体２６の底面上に於て画定される。
リリーフ領域４８が第１の内側円形***部４７に直隣り
合って設けられる。これら第１の内側円形***部４７及
び第１の外側円形***部４９は相互に、取り入れ弁、即
ち第１の環状弁５０のための弁座として作用する。

【０００７】図示されるように、第１の外側円形***部
４９はピストンシリンダー２１及び弁体ガスケット３１
と重なり、従って第１の環状弁５０の外側周囲縁部は弁
体ガスケット３１及びコンプレッサー弁体２６によって
形成される対向する一対の第１の環状面間でしかるべく
クランプされ或は拘束される。今後説明されるように、
本発明の１つの改変例では、第１の環状弁５０及び第１
の外側円形***部４９間には間隙が設けられこれが、第
１の環状弁５０をしてその変形開始に僅かに先立ってピ
ボット廻動可能ならしめる。この詳細は図１３から１６
を参照して今後説明される。類似態様に於て、コンプレ
ッサー弁体２６の上面には第２の内側円形***部５５
と、第２の外側円形***部５６が設けられる。これらは
相互に、第２の環状弁５７のための第２の弁シール手段
として作用する。第２の内側円形***部５５及び排出
弁、即ち第２の環状弁５７の内側寸法形状は、前記第２
の環状弁がコンプレッサー弁体２６の環状支柱部分５８
を覆って摺動し前記第２の内側円形***部に載置される
ようなものである。それにより第２の環状弁は、環状弁
保持体５９及び第２の内側円形***部５５によって形成
される対向する一対の第２の環状面によって拘束され
る。第２の環状弁５７の場合はその内側の周囲縁部が、
環状支柱部分５８上の第２の環状弁５７の頂部を覆って
取付けられた環状弁保持体５９によって然るべく保持さ
れる。環状弁保持体５９とコンプレッサー弁体２６との
間には若干の間隙を設けそれにより、そうでない場合に
は共振が問題となる特定の作動状況下での若干の運動を
可能とさせ得る。

【０００８】環状弁保持体５９は、第２の環状弁５７に
対する十分な圧力を維持しそれによって第２の環状弁５
７を、今後説明する流体ポンプの排出ストローク中に切
頭円錐形状に変形可能とするための十分な圧力を行使す
べきである。第２の環状弁５７に対する十分な圧力を維
持するために、環状弁保持体５９の上部に環状凹所６０
（図５参照）が設けられそして波形ワッシャー６１がシ
リンダーヘッド２７及び環状弁保持体５９間に介在され
る。第１の環状弁に於てそうである如く、環状弁保持体
５９の最も下方の位置と第２の環状弁５７の上部との間
には間隙が存在し得、それが第２の環状弁５７をしてそ
の変形開始に僅かに先立ってピボット廻動可能ならしめ
る。この詳細もまた、図１３から１６を参照して今後説
明される。コンプレッサーヘッド２７には排出孔６２が
設けられる。この排出孔６２は、コンプレッサー弁体２
６の上方表面の壁及び環状弁保持体５９間で第２の環状
弁５７の上方に形成された円形通路６４と連通する排気
通路６３と連通される。

【０００９】図８から１０を参照して改良された環状弁
式の空気コンプレッサーの作動を説明する。例示目的
上、環状弁並びにコンプレッサー弁体或は環状弁保持体
は省略されている。図８には、ピストン２２が圧縮後、
空気を取り入れるためのストロークをまさに開始せんと
する位置にあるコンプレッサー２０が示される。ピスト
ン２２が降下することにより、第１の環状弁５０を下方
に向けて切頭円錐形状に変形せしめるに十分な吸引力が
生じそれにより、第１の環状弁５０及び第１の内側円形
***部４７間に空気或は流体がそこを貫いて送通し得る
開口が提供される。これにより、取入れ口４５に入る空
気は第１の環状弁５０を通過して圧縮チャンバー４０に
入る。第２の環状弁５７がコンプレッサー弁体２６の上
面に位置付けられることから、第２の環状弁５７に作用
する吸引力が、この第２の環状弁５７を第２の内側円形
***部５５及び第２の外側円形***部５６に追加的に押
し付けそれにより、この排気弁、即ち第２の環状弁５７
をシール状態に保持する。ピストン２２がそのストロー
クの下端に向けて連続的に降下するに従い、圧縮チャン
バー４０は空気で完全に満たされる。

【００１０】図９を参照するに、ピストン２２（図示さ
れない）がその上昇ストロークをまさに開始せんとする
状況が示される。この上昇ストロークにより、圧縮チャ
ンバー４０内の空気は第１の環状弁５０を上昇させてこ
れを第１の内側円形***部４７に座着せしめそれにより
取入れ口４５からの空気の漏れ出しを防止させるに十分
な量が排斥せしめられる。空気は、図１０に示される如
く第２の環状弁５７を開放させるに十分な圧力に達する
まで圧縮され続ける。第１の環状弁５０及び第２の環状
弁５７のみならずその構成材料の寸法形状は、その用途
に応じ第１の環状弁５０の開口部及び第２の環状弁５７
の開口部間の適正な関係を保証するために注意深く選択
される。仮に同一の材料から構成されたとしても、第２
の環状弁５７における空気に提示される領域はずっと小
さいことから空気は、第２の環状弁５７を開放させめる
ために、第１の環状弁５０を開放させるに必要な僅かな
吸引力と比較してずっと高い圧力に圧縮される。第２の
環状弁５７が開放されると空気は円形通路６４を通して
圧縮チャンバー４０から出、通路６３を経てコンプレッ
サー排出口６２（図２参照）に至る。

【００１１】図５及び図８から１０には環状弁保持体５
９の好ましい具体例が示され、一方図６及び７にはその
別態様が示され、図１１及び１２には環状弁保持体５９
の更に別の態様が示される。図８に示される環状弁保持
体５９の好ましい具体例は、第２の環状弁５７の内側周
囲表面を今後説明される様式で維持するために、その半
径方向寸法が第２の内側円形***部５５のそれと実質的
に同一の環状のへん平部分６８を有している。傾斜面６
９が、環状弁保持体５９の下方表面と相対して配設さ
れ、環状弁をしてそこへの空気圧力の適用に際して切頭
円錐形状に変形可能としている。

【００１２】図６及び７には環状弁保持体の別態様が参
照番号５９で示され、環状弁保持体のその他全ての別態
様と同一の凹所６０を有している。しかしながら、ここ
では完全な傾斜面に代えて半径方向に伸延する平面６５
がその下方面６６にその直径部分を横断して形成され、
下方面６６の残余部分は図７に示されるように多少とも
Ｖ字型とされる。従って、第２の環状弁５７はそこに空
気圧力が適用されると切頭円錐形状ではなく、”Ｖ”字
型に変形する。図１１及び１２に示される別態様は、”
Ｖ”型の下方面６６と共に平面６５を具備し、また内側
環状平面７０及び外側環状面７１を有している。内側環
状平面７０及び外側環状面７１の寸法形状的な差異は、
第２の環状弁５７がそこに空気圧力を適用するに際して
尚、切頭円錐形状に変形するようなものであるが、しか
しこの場合、凹所７２がそうした圧力を釈放可能とす
る。

【００１３】本発明に於て開示された改良型の環状弁式
空気コンプレッサーを、”空気コンプレッサーアンロー
ダーシステム”と題する部分継続出願である米国特許出
願番号第２７８１７９号に記載される如き空気コンプレ
ッサーアンローダーシステムに於て使用可能である。該
米国特許出願の第３図及び４図に示されるようなアンロ
ーダーが、本発明を具体化するコンプレッサーの第１の
環状弁のために設けられる。図３及び４を参照するに、
アンローダー弁７５が示され、取り入れ開口７８Ａ及び
中央開口７８Ｂを具備するインテークマニホールド７８
から構成されている。入口７６、中央開口７８Ｂそして
取り入れ開口７８Ａを通過した空気は、トップハット８
３が開放している場合はコンプレッサーの取入れ口に入
る。インテークマニホールド７８にはアンローダー弁体
８０がＯ−環状９０によってインテークマニホールド７
８にシール結合された状態で取付けられる。アンローダ
ー弁体８０の中央には中央穿孔８１と連通する加圧空気
入口７７が設けられる。中央穿孔８１には、トップハッ
ト８３が矩形シール８２によってシール取付けされる。

【００１４】コンプレッサーがそのアンロードサイクル
に於て作動される場合は、アンローダー回路からの加圧
空気は加圧空気入口７７に入りそしてトップハット８３
に作用してこれをばね８４に抗して押し下げそれによ
り、中央開口７８Ｂを閉鎖せしめ、かくして空気コンプ
レッサーの取入れ口が塞がれる。空気コンプレッサーの
再始動が所望される場合、斯界に周知の手段によって加
圧空気入口７７から圧力が釈放されそれにより、トップ
ハット８３はばね８４によって入口７６及び空気コンプ
レッサーの取入れ口間の通路を再度越えて強制的に上昇
せしめられる。

【００１５】図１３から１６を参照するに、先に言及し
た如く、本発明の最も好ましい具体例が示される。第１
の環状弁５０は第１の外側円形***部４９及び弁体ガス
ケット３１によって形成される対向する一対の環状表面
間できつく保持されてはいないが、それに代えてＣ２に
よって示される小間隙が設けられている。図１３には、
第２の環状弁５７が環状弁保持体５９の傾斜面６９に押
しつけられた場合の圧縮ストロークの頂部に接近するピ
ストン２２が示される。第１の環状弁５０は第１の内側
円形***部４７及び第１の外側円形***部４９に当接状
態で押し上げられる。この位置に於て、第１の環状弁５
０の底部及び弁体ガスケット３１の頂部間には間隙Ｃ２
が存在する。代表的には第１の環状弁の肉厚は約０．０
４センチ（０．０１５インチ）であり間隙Ｃ２の高さは
約０．００８センチ（０．００３インチ）である。

【００１６】図１４を参照するに、ピストン２２が降下
を開始する状況が示される。この場合、第１の環状弁５
０は初期に於て極めて小さい力によって間隙Ｃ２の距離
下方に偏倚される。この時環状弁は変形を生じず、必要
とされる力は極めて小さい。これは、第１の環状弁が受
ける３つの反り変形ステージの内の最初の、即ち第１の
反り変形ステージである。

【００１７】図１５を参照するに、ピストン２２が更に
下方に移動され、第１の環状弁が弁体ガスケット３１の
上方内側縁部Ａを中心としてピボット廻動を開始し、切
頭円錐形状へと反り変形される第１の反り変形ステージ
状況が例示される。この第１の反り変形ステージ中に第
１の環状弁を図１３に示されるように距離Ｃ２だけ偏倚
させこれを前記上方内側縁部Ａと接触状態に持ち来すた
めに必要な力は極めて小さい。しかしながら第１の環状
弁は上方内側縁部Ａと接触すると更に、切頭円錐形状へ
と変形する第２の反り変形ステージを開始しそれにより
この第２の反り変形ステージ中に有効となる第１のばね
定数が生じる。この第２の反り変形ステージを制限する
ための裏当て部材がないことから、第２の反り変形ステ
ージは第１の環状弁５０が第１の外側円形***部４９の
外側縁部Ｂと接触するまで継続される。これが第１の環
状弁５０における、仮想線で示される第３の反り変形ス
テージ中に有効な第２のばね定数を生じせしめる。第１
の反り変形ステージに於て提供される初期の間隙Ｃ２が
第１の環状弁の極めて急速な開放を可能とする。第１及
び第２の反り変形ステージは図１５で点Ａの位置から開
始され、第１の環状弁の非常に効率的な作動を提供する
のみならず、第１の環状弁５０及び弁体ガスケット３１
の上方内側縁部Ａ及び或は第１の外側円形***部４９の
外側縁部Ｂ間での摩擦によってその”旋回”を防止しそ
れにより、従来技術における問題を解決する。

【００１８】図１４を再度参照するに、第２の環状弁５
７がその最も下方位置にある状態が示され、コンプレッ
サー弁体２６の底部から距離Ｘの位置で第２の内側円形
***部５５及び第２の外側円形***部５６に載置されて
いる。図１３に示されるように、ピストン２２がその圧
縮ストロークの終端に近づくに従い、第２の環状弁は第
１及び第２の２つの反り変形ステージを受ける。第１の
反り変形ステージでは第２の環状弁５７の内側周囲縁部
が環状弁保持体５９の平坦面６８に当接し、それにより
第２の環状弁はコンプレッサー弁体２６の底部から距離
Ｙの位置へと直線的に上昇する。Ｙ及びＸ間の距離は本
発明の好ましい具体例に於て提供される間隙Ｃ１と等し
い。代表的には第２の環状弁の肉厚は約０．０４６セン
チ（０．０１８インチ）であり、間隙Ｃ１の距離は約
０．０１８センチ（０．００７インチ）の公称間隙であ
る。第２の環状弁５７のための間隙Ｃ１と第１の環状弁
５０のための間隙Ｃ２は本発明の適用例によって変更可
能であることを理解されたい。

【００１９】第１の環状弁が制限を受けることなく反り
変形されるのとは対照的に、第２の環状弁の開放は制限
され従って、この第２の環状弁を通しての逆流が即座に
停止され空気コンプレッサーの容積効率が改善される点
が重要である。これは空気コンプレッサーが、取り入れ
側の圧力が大気圧力よりも大きいターボチャージ用途に
使用される場合に特に重要である。これを達成するため
に、第２の環状弁５７の移動距離は、第２の環状弁が弁
保持対５９の傾斜面６９に当接するべく切頭円錐形状へ
と十分に反り変形する場合の距離Ｚに限定される。初期
の間隙Ｃ２が、第２の環状弁５７をして急速な開放を可
能とする一方、限定された反り変形が逆流の即座停止を
可能としそれにより、空気コンプレッサーの容積効率を
改善する。この第２の反り変形ステージは図１６に於て
排気と記された線によって示される。この線上の点Ａ
は、先に説明した如く初期の、即ち第１の反り変形ステ
ージのための必要な力が僅かであることを示している。

【００２０】当業者には、取り入れ及び排気弁、即ち第
１の環状弁及び第２の環状弁の肉厚、剛性そして弁それ
自体の寸法形状のみならず、空気コンプレッサー或は流
体ポンプの種々の寸法形状を、本発明の範囲内で広範囲
に変更し得ることを容易に理解されよう。各環状弁の構
成材料もまた、本発明の範囲内で広範囲に変更可能であ
る。本発明の好ましい具体例では、各環状弁は鋼製であ
り、第１の環状弁（支点を有する）は弁体ガスケットで
覆われたラバー上の上方内側縁部Ａ位置で廻動される。

【００２１】かくして、従来からの空気コンプレッサー
に於ける問題を注意深く分析することにより、そうした
問題を解決する新規な且つ改良されたリング弁式の空気
コンプレッサーが提供された。図１７及び１８を参照す
るに本発明のリング弁の別態様が例示される。図１３及
び図１７から１８に示される具体例では各部品が類似の
参照番号で示され、図１７から１８における部品、表面
及び特徴は図１３におけるそれと同じである。図１７か
ら１８の具体例と図１３のそれとの主たる相違は、図１
７から１８の具体例では弁体ガスケット３１が取り外さ
れ、取り入れ側のリング弁に取り入れ側リング弁保持体
が追加されていることである。この取り入れ側リング弁
保持体を収受するために、空気コンプレッサー弁体は図
１７に番号１０１で示される空気コンプレッサー弁体に
改変されている。

【００２２】この空気コンプレッサー弁体１０１には更
に、第１の円形リリーフチャンネル１０２とこれに対応
する環状リング凹所１０３にして、リリーフ領域４８の
表面１０４に向けて半径方向内側に伸延する環状リング
凹所１０３が設けられる。この環状リング凹所１０３の
直上にリング弁リリーフ領域１０５が同心状態で配設さ
れる。リング弁リリーフ領域１０５には円形リリーフチ
ャンネル１０６及び環状リング凹所１０７が含まれる。
環状リング凹所１０７はリリーフ領域４８の表面１０４
に向けて半径方向内側に伸延する。空間４６（図１３参
照）の基部は、図１７に於ては円錐面１０８を追加する
ことによって拡開されている。この円錐面１０８は前記
環状リング凹所１０７と共に、空間１０９を画定する。
空間１０９の底面は更に、内側円形***部１１０及び外
側円形***部１１１によって部分的に画定される。

【００２３】図１８を参照するに、取り入れ弁、即ち第
１のリング弁５０及び取り入れリング弁保持体１１５が
空気コンプレッサー弁体に組み込んだ状態で例示されて
いる。リング弁保持体１１５は環状リング形状を有し、
半径方向内側に向けて伸延するに従い、表面１１５ｂに
沿って支点を構成する縁部１１５ａからテーパー状に約
４度の角度で下降する。この４度の角度は矢印１１６の
範囲に示す如く画定される。取り入れリング弁保持体１
１５は環状リング凹所１０３内でライン接触状態でか或
は極小の間隙を有する状態で嵌着され組み立てられるよ
う寸法付けされる。取り入れリング弁保持体１１５の外
径は同様に、それが環状リング凹所１０３内部で密着状
態に嵌合しそれにより、第１の円形リリーフチャンネル
１０２の下方に伸延するよう寸法付けされる。取り入れ
リング弁保持体１１５の、支点を構成する縁部１１５ａ
の半径方向外側部分の断面形状は一般に、その半径方向
内側に向けて傾斜されてなる矩形である。第１のリング
弁５０の肉厚は、環状リング凹所１０７内部に嵌着する
ための寸法形状とされる。また第１のリング弁５０の外
径は、それが円形リリーフチャンネル１０６の下方へと
半径方向に伸延するような寸法形状である。ピストン２
２がその圧縮ストロークの頂点に接近するに従い、図１
８に示される如き間隙Ｃ３が第１のリング弁の底部及び
取り入れリング弁保持体１１５の頂部間に創出される。
内部の圧力が第１のリング弁５０を押上げ、この第１の
リング弁５０が内側円形***部１１０及び外側円形***
部１１１に押し付けられる。

【００２４】図１９を参照するに、第１のリング弁５０
の初期の運動が例示される。ピストン２２が下方に移動
を開始すると、第１のリング弁５０は初期に於て極めて
僅か拉致からによって下方に偏倚され、間隙Ｃ３の距離
を移動する。この時、第１のリング弁５０には変形が生
じず、間隙Ｃ３を横断しての移動に必要な力は僅かであ
る。この初期の運動は、第１のリング弁が図１７から１
８に示される具体例に於て受ける２つの運動／反り変形
ステージの最初のものである。

【００２５】図２０には第１のリング弁が受ける第２の
運動／反り変形ステージが例示される。ピストン２２が
更に降下すると、第１のリング弁５０に作用する力が増
大されそれにより、第１のリング弁の内側部分が下方に
反り変形せしめられ、その半径方向外側の縁部が支点を
構成する縁部１１５ａを中心として上方にピボット廻動
する。前述の如き、支点を構成する縁部１１５ａから角
度４度でのテーパー状の傾斜が、第１のリング弁が下方
に反り変形するための間隙を提供しそれにより、第１の
リング弁はその損耗の原因となるピンチング或は噛み込
みを生じることなく比較的自由に反り変形可能となる。
またこうした比較的自由な反り変形は第１のリング弁を
変形させることなく生じる。第１のリング弁５０は結局
表面１１５ｂに当接し、その配向状態に於て切頭円錐形
状（実際は先端の無い）を有する。第１のリング弁５０
の肉厚に関しての、支点を構成する縁部１１５ａの位置
並びに、リング弁リリーフ領域１０５及び円形リリーフ
チャンネル１０６の寸法形状は、第１のリング弁の半径
方向外側の縁部が第１のリング弁の任意の変形を防止す
るために十分な距離自由に上昇するようなものである。
かくして、図１８に示される具体例における運動／反り
変形ステージの数は、図１３に示される先の具体例のそ
れと比較して僅かに２回に過ぎない。

【００２６】一般に、図１７から１８の具体例の残余部
分は図１３のそれと同一である。第１のリング弁は極め
て効率的に作動し、受け入れられざるいかならがれの制
限、そして”旋回”は存在しない。図１７から１８の具
体例では排出弁、即ち第２のリング弁は図１３に示され
たそれと同じ様式で作動する。以上本発明を具体例を参
照して説明したが、本発明の内で多くの変更を成し得る
ことを理解されたい。

【００２７】

【発明の効果】第１の環状弁を非制限的に開放する構成
としたことによりその作動が非常に効率的なものとな
り、第１の環状弁５０及び弁体ガスケット３１の上方内
側縁部Ａ及び或は第１の外側円形***部４９の外側縁部
Ｂ間での摩擦が第１の環状弁の”旋回”を防止し、また
第２の環状弁の開放を制限したことにより、第２の環状
弁を通しての逆流が即座に停止され空気コンプレッサー
の容積効率が改善され、環状弁形式の空気コンプレッサ
ーの耐久性が向上する。内側偏倚手段を具備する簡単な
環状弁を提供することにより、環状弁アセンブリー及び
関連する空気コンプレッサーの製造コストを減少し、重
量そして複雑さが低減された、空気コンプレッサーの如
き流体ポンプデバイスが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化する環状弁式の空気コンプレッ
サーの、部分破除した側面図である。

【図２】図１の環状弁式の空気コンプレッサーのシリン
ダーヘッド部の拡大断面図である。

【図３】図１に示されると類似の、しかしそのインテー
ク部分に、その一部が例示されるアンローダーデバイス
を有する環状弁式の空気コンプレッサーのシリンダーヘ
ッド部の断面図である。

【図４】図３を線４−４方向から見た側面図である。

【図５】本発明に使用される環状弁及び弁リテーナーア
センブリーの分解斜視図である。

【図６】図３に示される弁リテーナーの別態様の平面図
である。

【図７】図６を線７−７で切断した弁リテーナーの部分
破除した側面図である。

【図８】図２に示されるシリンダーヘッド部の各第断面
図であり、ここでは本発明の環状弁の吸入ストローク開
始に際しての作動状況が例示される。

【図９】本発明の流体ポンプがその圧縮ストロークを開
始した時点における図８に示される流体ポンプの部分拡
大断面図である。

【図１０】流体ポンプがその圧縮ストロークの終端付近
にあり、取り入れ側の環状弁が閉じそして排出側の環状
弁が開放した状態にある図８及び図９に示される流体ポ
ンプの部分拡大断面図である。

【図１１】図５に示される弁リテーナーの別態様の部分
拡大断面図である。

【図１２】図１１に示される弁リテーナーの改変例の部
分破除した拡大図である。

【図１３】図８から１０に示される環状弁の一部分の部
分拡大断面図であり、ここでは取り入れ側及び排出側の
環状弁の作用間隙が示される。

【図１４】流体ポンプのピストンがその取り入れストロ
ークをまさに開始しようとする時点の状態を示す図１３
と類似の部分拡大断面図である。

【図１５】流体ポンプのピストンの取り入れストローク
中の状況及び取り入れ側の環状弁の反り変形のステージ
を例示する図１４と類似の拡大断面図である。

【図１６】環状弁を偏倚させるために必要な圧力或は力
に対する変位量を示すグラフである。

【図１７】リング弁及びリング弁保持体を受けるべく加
工された弁体の一部分の拡大断面図である。

【図１８】組み立てられたリング弁及びリング弁保持体
並びにピストンを含む図１７の部分拡大断面図である。

【図１９】リング弁が縦方向運動の第１ステージを受け
た後の状態を示す図１８と同様の部分拡大断面図であ
る。

【図２０】リング弁がリング弁保持体に当接する状態で
切頭円錐形状へと反り変形した後の状態を示す、図１９
と同様の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

２０：空気コンプレッサー ２１：ピストンシリンダー ２２：ピストン ２３：連結ロッド ２５：シリンダーヘッド ２６：コンプレッサー弁体 ２８：カバープレート ３０：ヘッドガスケット ４０：ガス圧縮チャンバー ４６：通路 ４７：第１の内側円形***部 ４９：第１の外側円形***部 ５０：第１の環状弁 ５５：第２の内側円形***部 ５６：第２の外側円形***部 ５７：第２の環状弁 ５９：環状弁保持体 ６０：環状凹所 ６２：排出孔 ６３：排気通路 ６８：へん平部分 ６９：傾斜面 １０１：空気コンプレッサー弁体 １０２：第１の円形リリーフチャンネル １０３：環状リング凹所 １０５：リング弁リリーフ領域 １０６：円形リリーフチャンネル １０７：環状リング凹所 １０９：空間 １１０：内側円形***部 １１１：外側円形***部 １１５：リング弁保持体 １０５ａ：支点を構成する縁部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンシリンダー及びシリンダーヘッ
   ドを具備する往復作動式の流体ポンプに使用するための
   弁アセンブリーであって、 ａ）シリンダーヘッドの流路を選択的に閉じるための流
   体シール面を具備するリング弁と、 ｂ）該リング弁を第１の方向に付勢するための偏倚手段
   にして、対向する環状面間に予め決定された小間隙を有
   する状態で固着されそれにより、前記リング弁がその作
   働中に於て多くの運動及び反らせ変形ステージを受ける
   前記リング弁の外側周囲縁部を含む前記偏倚手段とを包
   含する前記弁アセンブリー。
2. 【請求項２】 ピストンシリンダーと、該ピストンシリ
   ンダーに固着され流体チャンバーを画定するシリンダー
   ヘッドとを具備する弁アセンブリー及び往復作動式流体
   ポンプであって、 ａ）前記シリンダーヘッドに隣り合って配設され、前記
   シリンダーヘッド上の座手段と選択的に係合し該シリン
   ダーヘッドを通る少なくとも１つの流路を閉じるための
   シール面をその一方の側に具備する第１のリング弁と、 ｂ）前記シリンダーヘッド上の前記座手段への前記第１
   のリング弁のシール状態での当接を可能とするための偏
   倚手段にして、対向する環状面間に予め決定された小間
   隙を有する状態で固着されたる前記第１のリング弁の外
   側周囲縁部とを含みそれにより、 前記第１のリング弁がその作働中に少なくとも２回の運
   動及び反り変形ステージを受けるようになっている前記
   弁アセンブリー及び往復作動式流体ポンプ。
3. 【請求項３】 ピストンシリンダーと、該ピストンシリ
   ンダーに固定され圧縮チャンバーを画定するシリンダー
   ヘッドとを具備する空気コンプレッサーであって、 ａ）前記シリンダーヘッドに隣り合って配設され、前記
   シリンダーヘッド上の座手段と選択的に係合し該シリン
   ダーヘッドを通る少なくとも１つの流路を閉じるための
   シール面をその一方の側に具備する取り入れ弁と、 ｂ）前記シリンダーヘッド上の前記座手段への前記取り
   入れ弁のシール状態での当接を可能とするための偏倚手
   段にして、対向する環状面間に予め決定された小間隙を
   有する状態で固着されて成る前記取り入れ弁の外側周囲
   縁部と、 を含みそれにより、 前記取り入れ弁が空気コンプレッサーの取り入れ周期中
   に３回の運動及び反り変形ステージを受けるようになっ
   ている前記空気コンプレッサー。
4. 【請求項４】 弁アセンブリーにおけるリング弁の作動
   方法であって、 ａ）前記リング弁を縦方向に短距離移動させる段階と、 ｂ）前記リング弁の縦方向のそれ以上の移動を防止する
   支点を設ける段階とを含みそれにより、 前記リング弁にそれ以降加えられる力が前記リング弁を
   して前記支点を中心とする切頭円錐形状へと変形せしめ
   られる前記リング弁の作動方法。
5. 【請求項５】 ピストンシリンダーと、シリンダーヘッ
   ドとを具備する往復作動式の流体ポンプに於て使用する
   ためのリング弁アセンブリーであって、 ａ）シリンダーヘッドの流路を選択的に閉じるための流
   体シール面を具備するリング弁と、 ｂ）支点を構成する縁部及び傾斜面を具備する保持手段
   にして、前記リング弁の前記支点を構成する縁部を中心
   としての反り変形のための間隙を提供するために前記リ
   ング弁の下方に配設されて成る前記保持手段とから成る
   前記弁アセンブリー。
6. 【請求項６】 ピストンシリンダーと該ピストンシリン
   ダーに固定され流体チャンバーを画定するシリンダーヘ
   ッドとを具備する弁アセンブリー及び往復作動式流体ポ
   ンプであって、 前記弁アセンブリーが、 ａ）前記シリンダーヘッド上の座と選択的に係合しそれ
   により前記シリンダーヘッドを通る少なくとも１つの流
   路を閉じるためのシール面をその一方側に具備し、前記
   シリンダーヘッドと隣り合って配設されたリング弁と、 ｂ）支点を構成する縁部及び傾斜面を具備する弁保持手
   段にして、前記リング弁の前記支点を構成する縁部を中
   心としての反り変形のための間隙を提供するために前記
   リング弁の下方に配設されて成る前記弁保持手段とを含
   み、 前記リング弁が対向する環状面間で予め決定された小間
   隙を有する状態で位置決めされそれにより、前記リング
   弁が前記弁アセンブリーの作働中に先ず運動ステージ
   を、そしてそれに続き反り変形ステージを受けるように
   なっている前記弁アセンブリー。
7. 【請求項７】 空気コンプレッサーと組み合わせて使用
   するための取り入れ弁保持体であって、 ２つに区分された配列構成を有する環状リング形状の主
   胴部にして、前記２つの区分が、支点を構成する縁部に
   よってその上面に沿って分割することによって形成さ
   れ、一方の区分が実質的に矩形の横方向断面を有し、他
   方の区分が実質的に傾斜された横方向断面を有している
   前記手動部を含む前記取り入れ弁保持体。
8. 【請求項８】 弁アセンブリー内でのリング弁の作動方
   法であって、 ａ）前記リング弁を縦方向に短距離移動させる段階と、 ｂ）前記リング弁のそれ以上の縦方向移動を防止する支
   点を構成する縁部を具備する保持体を設ける段階とを含
   みそれにより、 前記リング弁にそれ以降加えられる力が、前記リング弁
   をして前記支点を構成する縁部を中心として切頭円錐形
   状に反り変形を生じせしめる前記リング弁の作動方法。