JP2000186670A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンロードピストンが吸込口にはまり込むの
を防止することにより、アンロード機構の作動不良を防
止する。 【解決手段】 押圧部材３２Ｂとピストン本体３２Ａと
の接続部周囲に溝を設けた。これにより、アンロード機
構３１が作動する際、ピストン本体３２Ａと押圧部材３
２Ｂとの接続部位に形成された肉盛り部が弁座倍３の吸
込み口５に当接する前にピストン本体３２Ａと弁座板３
とが当接させ、アンロードピストン３２が吸込口５には
まり込むことを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空気圧縮機
として用いられる往復動型圧縮機に関し、特に、負荷運
転と無負荷運転の制御を行うアンロード機構を有した往
復動型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、往復動型圧縮機は、シリンダ
と、該シリンダ内に往復動可能に設けられたピストン
と、前記シリンダ上に搭載され、内部に吸込室と吐出室
とが形成されたシリンダヘッドと、前記シリンダと該シ
リンダヘッドとの間に設けられ、前記シリンダ内と前記
吸込室とを連通する吸込口と、前記シリンダ内と前記吐
出室とを連通する吐出口とが形成された弁座板と、該弁
座板に設けられ、前記吸込口を開口・閉塞することによ
り該シリンダヘッドの吸込室を前記シリンダ内に対して
連通・遮断する吸込弁と、前記シリンダヘッドに設けら
れ、無負荷運転時に該吸込弁を強制的に開弁するアンロ
ード機構とを備えている。

【０００３】また、前記アンロード機構は、底部側に前
記吸込室と連通する挿通孔が形成されたアンロードシリ
ンダと、基端側が該アンロードシリンダ内に摺動可能に
挿入され、先端側が該アンロードシリンダの挿通孔から
前記吸込室内に突出したアンロードピストンとから構成
している。

【０００４】そして、圧縮機の起動と同時に負荷運転を
行って、吸込工程で吸込弁を開弁し、圧縮工程で吐出弁
を開弁させることは電動モータ等の駆動源に大きな負荷
がかかる。このため、アンロード機構は、吸込弁を強制
的に開弁し、往復動型圧縮機の無負荷運転を行うもので
ある。

【０００５】そこで、従来技術による往復動型圧縮機と
して、空気圧縮機を例に挙げ、図３ないし図６に基づい
て説明する。

【０００６】１は例えば鉄、アルミニウム等の金属材料
によって略円筒状に形成されたシリンダを示し、該シリ
ンダ１の上端部１Ａには後述の弁座板３およびシリンダ
ヘッド７がボルト等（図示せず）により固着されてい
る。また、シリンダ１の上端部１Ａには後述する吸込弁
１３の弁開度を規制する段部２が形成されている。

【０００７】３はシリンダ１の上端部１Ａ上に設けられ
た弁座板で、該弁座板３は略矩形状の平板として形成さ
れ、後述するピストン１１との間でシリンダ１内に圧縮
室４を画成している。また、弁座板３には、圧縮室４に
連通するように吸込口５と吐出口６とが形成されてい
る。

【０００８】７はシリンダ１上に弁座板３を挟んで搭載
されたシリンダヘッドを示し、該シリンダヘッド７は、
例えば鉄、アルミニウム等の金属材料によって形成され
ている。また、シリンダヘッド７には弁座板３との間で
シリンダヘッド７内に吸込室８と吐出室９とを画成する
隔壁７Ａが形成されている。また、シリンダヘッド７に
は吸込ポート７Ｂと吐出ポート（図示せず）とが形成さ
れ、吸込ポート７Ｂは吸込室８を経由して吸込口５と連
通し、吐出ポートは吐出室９を経由して吐出口６と連通
している。

【０００９】１０はシリンダヘッド７の吸込室８に位置
して後述のアンロード機構１９が取付けられる取付筒部
で、該取付筒部１０の底部側には、吸込口５の上方に位
置して吸込室８と連通した挿通孔１０Ａが穿設されてい
る。なお、取付筒部１０は、シリンダヘッド７と別部材
によって形成し、該シリンダヘッド７にねじ止め、溶接
等の手段で固着する構成としてもよい。

【００１０】１１はシリンダ１内に招動可能に挿嵌され
たピストンで、該ピストン１１は連接棒１２を用いてク
ランク軸（図示せず）に連結され、このクランク軸を電
動モータ等の駆動源で回転させることによってシリンダ
１内を往復動する。

【００１１】１３は吸込口５を開，閉すべく弁座板３の
下面側（圧縮室４側）に取付けられた吸込弁を示し、該
吸込弁１３は基端側がボルト１４等で弁座板３の下面に
固着され先端側が自由端となった弁板１５からなり、該
弁板１５はばね性を有する薄板によって形成されてい
る。

【００１２】１６は吐出孔６を開，閉すべく弁座板３の
上面側（吐出室９側）に取付けられた吐出弁で、該吐出
弁１６は基端側がボルト１７等で弁座板３に固着された
長尺な弁板１８からなり、該弁板１８の先端側は自由端
となって吐出孔６の周囲まで延びている。

【００１３】１９は吸込口５の上方に位置してシリンダ
ヘッド７の取付筒部１０に取付けられたアンロード機構
を示し、該アンロード機構１９は、後述のアンロードブ
ッシュ２０、アンロードピストン２１および保持ばね２
５等から構成され、その作動時にはアンロードピストン
２１の押圧部２１Ｂが吸込弁１３の弁板１５を押動し、
該吸込弁１３を強制的に開弁状態に保持することによっ
て圧縮機を無負荷運転させる。

【００１４】２０は取付筒部１０の上側開口部を施蓋す
るアンロードブッシュで、該アンロードブッシュ２０
は、取付筒部１０と共にアンロードシリンダを形成する
筒部２０Ａと、該筒部２０Ａの上側に形成された蓋部２
０Ｂとから構成されている。また、蓋部２０Ｂの中央部
には、後述のエア室２３に運通した接続ポート２０Ｃが
形成され、該接続ポート２０Ｃには例えばエア導管（図
示せず）等が接続される。

【００１５】また、このエア導管は外部のエアタンク等
に電磁弁（いずれも図示せず）等を介在させて接続され
ている。そして、エアタンク内が規定圧力に達したと
き、アンロード機構１９はこの電磁弁を開弁し、エアタ
ンク内のエア圧（圧縮空気）がエア導管を通してエア室
２３内に供給することにより、無負荷運転を行う。

【００１６】２１は吸込弁１３の弁板１５を押動するア
ンロードピストンを示し、該アンロードピストン２１
は、図８に示すように、例えば、鉄、ステンレス等の金
属材料によって軸方向に伸長した棒状体として形成され
ている。ここで、アンロードピストン２１は、取付筒部
１０の挿通孔１０Ａを挿通して吸込室８内へ突出するピ
ストン本体２１Ａと、該ピストン本体２１Ａの先端側に
位置して軸方向に延びる小径な押圧部２１Ｂと、ピスト
ン本体２１Ａの基端側に位置しアンロードブッシュ２０
の筒部２０Ａ内に摺動可能に挿入された受圧部２１Ｃ
と、該受圧部２１Ｃの外周側に形成されたＯリング取付
溝２１Ｄとから構成されている。

【００１７】また、前記アンロードピストン２１の外周
には、自己潤滑性の樹脂材料、例えば、カーボンを混練
したフェノール樹脂、四弗化樹脂等からなる潤滑膜２２
が被覆されている。

【００１８】ここで、前記アンロードピストン２１の受
圧部２１Ｃは、筒部２０Ａ内で蓋部２０Ｂとの間にエア
室２３を画成している。また、受圧部２１Ｃの外周側に
形成されたＯリング取付溝２１Ｄ内にはＯリング２４が
装着されている。さらに、該Ｏリング２４にはモリブデ
ン系の耐熱グリースが添着され、このグリースにより、
受圧部２１Ｃと筒部２０Ａとの間をシールしている。

【００１９】２５はアンロード機構１９の停止時にアン
ロードピストン２１を停止側位置に保持するための保持
ばねで、該保持ばね２５はピストン本体２１Ａの周囲に
配設され、上端側が受圧部２１Ｃの下面に当接し、下端
側が取付筒部１０内の底部側に当接している。

【００２０】このように構成される従来技術の空気圧縮
機では、電動モータ等の駆動源（図示せず）によってク
ランク軸が回転駆動されると、ピストン１１がシリンダ
１内で往復動し、圧縮室４を拡縮させる。

【００２１】そして、圧縮機の負荷運転時には、ピスト
ン１１がシリンダ１内で下向きに摺動する吸込行程で圧
縮室４が吸込室８および吐出室９よりも低圧となるか
ら、吸込弁１３が開弁し吐出弁１６が閉弁することによ
り、外部の空気が吸込ポート７Ｂから吸込室８を経由し
て圧縮室４内に吸込まれる。

【００２２】また、ピストン１１がシリンダ１内で上向
きに摺動する吐出行程では、圧縮室４が吸込室８および
吐出室９よりも高圧となるから、吸込弁１３が閉弁し吐
出弁１６が開弁することにより、圧縮室４内で圧縮され
た空気が吐出室９を経由して吐出ボートから圧縮空気と
して吐出され、外部のエアタンク等に貯留される。

【００２３】この場合、アンロード機構１９は、圧縮機
を負荷運転させるために電磁弁は閉弁しているから、ア
ンロードピストン２１が保持ばね２５によりエア室２３
側へと上向きに押動され、ピストン本体２１Ａの押圧部
２１Ｂは吸込弁１３の弁板１５から離間した状態に保持
される。これにより、吸込弁１３の弁板１５はピストン
１１が吸込行程と吐出行程とを繰り返すのに応じて弁座
板３に対して離・着座を行う。

【００２４】これに対し、圧縮機を無負荷運転させると
きには、電磁弁等を開弁させることにより、アンロード
機構１９のエア室２３内に前記エアタンク等からエア圧
が供給される。これにより、アンロードピストン２１
は、図７のように、保持ばね２５に抗して下向きに摺動
し、先端の押圧部２１Ｂが吸込弁１３の弁板１５を下向
きに押動し、該吸込弁１３を強制的に開弁状態に保持す
る。

【００２５】ところで、上述した従来技術による往復動
型圧縮機では、アンロード機構１９のアンロードピスト
ン２１の押圧部２１Ｂは吸込口５内を介して吸込弁１５
を押動する構成であるので、弁座板３の上面図を示す図
６に示されるように押圧部２１Ｂの径は吸込口５の開口
部の径よりも小径とする必要がある。一方、アンロード
機構１９が作動し押圧部２１Ｂの先端と吸込弁１５とが
当接を繰り返すたびにアンロードピストン２１に応力が
生じることになる。そして、この応力は、アンロードピ
ストン２１の吸込口５の開口部の径よりも大径のピスト
ン本体２１Ａと、吸込口５の開口部の径よりも小径の押
圧部２１Ｂとの接続部位に集中してかかることになる。
よって、この接続部位が損傷する恐れを防止するため、
従来は、この接続部に肉盛り（図示せず）による補強を
施していた。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ピスト
ン本体２１Ａと、押圧部２１Ｂとの接続部位に肉盛りを
施した場合には、接続部位の損傷は防ぐことができる。
しかし、この肉盛り部分の径が吸込口５の開口部の径よ
り大きい場合には、この肉盛り部分が吸込口５の開口部
にはまり込み、アンロード機構１９自体が作動不良を起
こしてしまうという問題点があった。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用する往復動型圧縮機は、該シリン
ダ内に往復動可能に設けられたピストンと、前記シリン
ダ上に搭載され、内部に吸込室と吐出室とが形成された
シリンダヘッドと、前記シリンダと該シリンダヘッドと
の間に設けられ、前記シリンダ内と前記吸込室とを連通
する吸込口と、前記シリンダ内と前記吐出室とを連通す
る吐出口とが形成された弁座板と、該弁座板に設けら
れ、前記吸込口を開口・閉塞することにより該シリンダ
ヘッドの吸込室を前記シリンダ内に対して連通，遮断す
る吸込弁と、前記シリンダヘッドに設けられ、無負荷運
転時に該吸込弁を強制的に開弁するアンロード機構とを
備え、該アンロード機構は、底部側に前記吸込室と連通
する挿通孔が形成されたアンロードシリンダと、軸方向
に伸長した棒状体からなり、基端側が該アンロードシリ
ンダ内に摺動可能に挿入され、先端側が該アンロードシ
リンダの挿通孔から前記吸込室内に突出したアンロード
ピストンと、から構成してなる往復動型圧縮機におい
て、前記アンロードピストンは、前記挿通孔内を挿通し
て吸込室内に突出し、かつ、前記吸込口の開口部よりも
大径のピストン本体と、前記ピストン本体の前記吸込室
側先端に接続され、前記吸込口の開口部よりも小径の押
圧部と、からなり、前記押圧部が接続される前記ピスト
ン本体の前記接続部位周囲には、内径が押圧部の径と同
径の環状の溝が当該押圧部を囲んで形成され、前記ピス
トン本体と前記押圧部との接続部位に設けられた肉盛り
部は該溝内に位置することを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１ないし図２の添付図面に基づいて、詳細に説明する。

【００２９】ここで、図１と図２は本発明による第１の
実施の形態を示している。なお、実施の形態では従来技
術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【００３０】３１は本発明の実施の形態によるアンロー
ド機構を示し、該アンロード機構31は、吸込口５の上方
に位置してシリンダヘッド７の取付筒部１０に取付けら
れ、該アンロード機構３１は、アンロードブッシュ２
０、後述するアンロードピストン３２および保持ばね３
５等から構成され、その作動時にはアンロードピストン
３２の押圧部３２Ｂが吸込弁１３の弁板１５を下側に押
動し、該吸込弁１３を強制的に開弁状態に保持すること
によって圧縮機を無負荷運転させる。

【００３１】３２は本発明の実施の形態に適用されるア
ンロードピストンを示し、該アンロードピストン３２
は、図２に示すように、その全体が自己潤滑性の樹脂材
料、例えば、カーボンを混練した熱硬化性のフェノール
樹脂、四弗化樹脂等によって形成されている。

【００３２】ここで、前記アンロードピストン３２は、
取付筒部１０の挿通孔１０Ａを挿通して吸込室８内へ突
出し、かつ、吸込口５の開口部より大径のするピストン
本体３２Ａと、該ピストン本体３２Ａの先端側に位置し
て軸方向に延びる吸込口５の開口部より小径な押圧部３
２Ｂと、前記ピストン本体３２Ａの基端側に位置しアン
ロードブッシュ２０の筒部２０Ａ内に摺動可能に挿入さ
れた受圧部３２Ｃと、該受圧部３２Ｃの外周側に形成さ
れたＯリング取付溝３２Ｄとから構成されている。

【００３３】また、ピストン本体３２Ａと押圧部３２Ｂ
とは一体成形により形成されており、押圧部が接続され
る前記ピストン本体の前記接続部位周囲には、当該押圧
部３２Ｂを囲んで形成され、内径が押圧部の径と同径の
環状の溝５０が形成されている。更に、この溝３２Ｃの
断面はＵ字形状に肉盛り（肉盛り部）されており、これ
により、ピストン本体３２Ａと押圧部３２Ｂとの接続部
位にアンロードピストン３２に作用する応力が集中しな
いようになっている。尚、本実施の形態における溝５０
の断面はＵ字形状とされているが、これに代えて、リブ
（肉盛り部）を用いる等してピストン本体３２Ａと押圧
部３２Ｂとの接続部位への応力集中を防止しても良い
が、いずれの場合においても、この肉盛り部が溝５０内
に位置するように形成する必要がある。

【００３４】また、前記アンロードピストン３２の受圧
部３２Ｃは、筒部２０Ａ内で蓋部２０Ｂとの間にエア室
３３を画成している。また、受圧部３２Ｃの外周側に形
成されたＯリング取付溝３２Ｄ内にはＯリング３４が装
着されている。さらに、該Ｏリング３４にはモリブデン
系の耐熱グリースが添着され、このグリースにより、受
圧部８２Ｃと筒部２０Ａとの間をシールしている。

【００３５】３５はアンロード機構３１の停止時にアン
ロードピストン３２を停止側位置に保持するための保持
ばねで、該保持はね３５はピストン本体３２Ａの周囲に
配設され、上端側が受圧部３２Ｃに当接し、下端側が取
付筒部１０の底部側に当接している。そして、保持ばね
３５はこの状態でアンロードピストン３２をエア室３３
側に向けて常時付勢している。

【００３６】本実施の形態による空気圧縮機は上述の如
き構成をするもので、その基本的動作については従来技
術によるものと格別差異はない。

【００３７】然るに、本発明による実施の形態によれ
ば、ピストン本体３２Ａと押圧部３２Ｂとの接続部位に
形成される肉盛り部は溝５０内に位置しているので、ア
ンロード機構３１が作動する際、ピストン本体３２Ａと
押圧部３２Ｂとの接続部位に形成された肉盛り部が弁座
板３の吸込口５の開口部に当接する前にピストン本体３
２Ａと弁座板３とが当接する。従って、ピストン本体３
２Ａと押圧部３２Ｂとの接続部位に形成された肉盛り部
が吸込口５内にはまり込むことを防止できる。よって、
このはまり込みによるアンロード機構３１の作動不良を
防止できる。

【００３８】なお、前記各実施の形態では、往復動型圧
縮機として空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限らず、例えば空気以外の気体を圧縮する圧縮
機等にも広く適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、ピストン本体と押圧部との接続部位に形成
される肉盛り部は溝内に位置しているので、アンロード
機構が作動する際、ピストン本体と押圧部との接続部位
に形成された肉盛り部が弁座板の吸込口の開口部に当接
する前にピストン本体と弁座板とが当接する。従って、
ピストン本体と押圧部との接続部位に形成された肉盛り
部が吸込口内にはまり込むことを防止できる。よって、
このはまり込みによるアンロード機構の作動不良を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による空気圧縮機の
アンロード機構等を示す縦断面図である。

【図２】図１に示すアンロードピストンの縦断面図、及
び、底面図である。

【図３】従来技術による空気圧縮機を示す縦断面図であ
る。

【図４】図３のアンロード機構１９等を示す縦断面図で
ある。

【図５】図４に示すアンロードピストン３２の縦断面図
である。

【図６】図４に示す弁座板の上面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ３ 弁座板 ７ シリンダヘッド ８ 吸込室 １０ 取付筒部 １０Ａ 挿通孔 １１ ピストン １３ 吸込弁 １５ 弁板 ３１ アンロード機構 ３２ アンロードビストン ３２Ａ ピストン本体 ３２Ｂ 押圧部 ３２Ｃ 受圧部 ５０ 溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダと、 該シリンダ内に往復動可能に設けられたピストンと、 前記シリンダ上に搭載され、内部に吸込室と吐出室とが
   形成されたシリンダヘッドと、 該シリンダヘッドと前記シリンダとの間に設けられ、前
   記シリンダ内と前記吸込室とを連通する吸込口と、前記
   シリンダ内と前記吐出室とを連通する吐出口とが形成さ
   れた弁座板と、 該弁座板に設けられ、前記吸込口を開口・閉塞すること
   により該シリンダヘッドの吸込室を前記シリンダ内に対
   して連通・遮断する吸込弁と、 前記シリンダヘッドに設けられ、無負荷運転時に該吸込
   弁を強制的に開弁するアンロード機構とを備え、 該アンロード機構は、 前記吸込室と連通する挿通孔が形成されたアンロードシ
   リンダと、 軸方向に伸長した棒状体からなり、基端側が該アンロー
   ドシリンダ内に摺動可能に挿入され、先端側が該アンロ
   ードシリンダの挿通孔から前記吸込室内に突出したアン
   ロードピストンと、 から構成してなる往復動型圧縮機において、 前記アンロードピストンは、 前記挿通孔内を挿通して吸込室内に突出し、かつ、前記
   吸込口の開口部よりも大径のピストン本体と、 前記ピストン本体の前記吸込室側先端に接続され、前記
   吸込口の開口部よりも小径の押圧部と、からなり、 前記押圧部が接続される前記ピストン本体の前記接続部
   位周囲には、内径が押圧部の径と同径の環状の溝が当該
   押圧部を囲んで形成され、前記ピストン本体と前記押圧
   部との接続部位に設けられた肉盛り部は該溝内に位置す
   ることを特徴とする往復動型圧縮機。