JP2003286951A - 往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体 - Google Patents

往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮室内部のデッドボリュームを最小化し得
る往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体を提供すること。 【解決手段】 往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体が、
内部に形成された吸入通路８、前方に形成されたバルブ
シート１４を有するピストン６と、ピストン６のバルブ
シート１４に対して密着、離反して吸入通路８を閉鎖、
開放するバルブプレート２０と、該バルブプレート２０
の後面から垂直に延設されて吸入通路８に挿入され、外
周面に所定間隔をおいて複数のガイド溝２４が形成され
た支持棒２２とを具備する慣性バルブ１６と、慣性バル
ブのガイド溝２４に摺動自在に挿入されてピストン６の
側壁面に固定され、バルブプレート２０の開度を制限す
るガイドピン１８とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、往復動式圧縮機の
吸入バルブ集成体に関し、特に、圧縮機の圧縮室の内部
にデッドボリューム(dead volume)が発生することを防
止すると共に、圧縮機の動作信頼性を向上し得る往復動
式圧縮機の吸入バルブ集成体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、往復動式圧縮機の吸入バルブ集
成体は、往復動式圧縮機の流体が圧縮される圧縮室と流
体が吸入される吸入通路との間に設置されており、流体
を吸入するときは慣性により開き、吸入通路を通して流
入する流体を圧縮室に供給し、流体が圧縮されるとき
は、圧縮室で圧縮される流体が吸入通路に逆流すること
を防止する役割をする。
【０００３】図６は従来技術による圧縮機の吸入バルブ
集成体の構成を示した部分断面図で、図７は従来技術に
よる圧縮機の吸入バルブの分解斜視図で、図８は従来技
術による圧縮機の吸入バルブの正面図である。
【０００４】従来の圧縮機は、ケーシング（図示せず）
の内部に固設されて圧縮室１０２を形成するシリンダー
１０４と、該シリンダー１０４の内部に直線状往復移動
自在に挿入されて流体の圧縮作用をするピストン１０６
と、該ピストン１０６の前方側に装着されて吸入される
流体の開閉作用を行う円板状の吸入バルブ１１０と、前
記圧縮室の前方に形成されて該圧縮機で圧縮された流体
の圧力が所定値以上になるとき、圧縮室１０２内部の流
体を外部に吐出させる排出バルブ集成体１０８とを具備
している。
【０００５】ピストン１０６は、その内部中央の長手方
向に流体を吸入する吸入通路１１２が形成され、該吸入
通路１１２の前方側には流入した流体を圧縮室１０２に
供給するための吸入口１１４が形成され、その前方には
該吸入口１１４の開閉作用を行う吸入バルブ１１０が装
着され、該吸入バルブ１１０は、その一方側がピストン
１０６の前方面に溶接、又はボルトにより固定される弾
性を有した円板状に形成されている。
【０００６】吸入バルブ１１０は、中央がピストン１０
６の前方中央面に溶接、またはボルトにより螺合される
固定部１２０が形成されている。また、切欠溝１２２
が、固定部１２０に近接して、中央から外周縁まで所定
幅を有するＳ字状に穿設されており、該切欠溝の首部１
２４が切欠溝１２２に沿って開閉されて、吸入口１１４
に断続的に密着する開閉部１２６が形成されている。開
閉部１２６は、首部１２４から開かれるとき所定の弾性
力を備える。
【０００７】そして、排出バルブ集成体１０８は、シリ
ンダー１０４の前方に所定の空間を有して覆うように装
着されたバルブカバー１３２を具備しており、バルブカ
バー１３２の側壁には、流体を排出する排出口１３０が
形成されている。また、排出バルブ集成体１０８は、バ
ルブカバー１３２の内部に挿合されてシリンダー１０４
の前方側面に開閉自在に密着された排出バルブ１３４
と、該排出バルブ１３４とバルブカバー１３２の内側壁
面との間に配設され排出バルブ１３４を弾性支持するス
プリング１３６とを具備している。
【０００８】図８は、従来技術による往復動式圧縮機の
吸入バルブ集成体の動作説明図である。このように構成
された従来技術による往復動式圧縮機の吸入バルブ１１
０では、図６から図８に示すように、ピストン１０６
が、圧縮機の駆動機構（図示せず）の動作によって後退
すると、流体の圧力により、吸入バルブ１１０の開閉部
１２６がピストン１０６の前方面から離反することによ
り、吸入口１１４が開き吸入通路１１２に流入した流体
が圧縮室１０２に供給される。
【０００９】次いで、ピストン１０６が流体の圧縮のた
めに前進すると、吸入バルブ１１０は、それ自体の弾性
力によりピストン１０６の前方面に密着して吸入口１１
４を密閉する。ピストン１０６が更に前進すると、スプ
リング１３６の弾性力を克服して、排出バルブ１３４が
シリンダー１０４の前方側面から離反し、圧縮室１０２
で圧縮された流体が排出口１３０から外部に排出され
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の往復
動式圧縮機の吸入バルブでは、吸入バルブ１１０は、開
閉部１２６が穿設された薄い円板状に形成されており、
首部１２４を中心に撓む吸入口１１４の開閉作用をなす
ため、開閉部１２６がピストン１０６の前方面から離反
するとき、首部１２４に応力が集中し、長期間な開閉作
用による疲労、または、過度な開閉作用により前記首部
が破損する虞があるという問題がある。
【００１１】このような問題点を解決するために圧縮機
の容量を増大させる場合は、流体の圧縮容量を大きく設
計するとき開閉部１２６の開放面積が制限されるので圧
縮機の効率が低下するという問題がある。
【００１２】このような従来の往復動式圧縮機の吸入バ
ルブでは、吸入バルブ１１０はピストンの前方面に溶接
されるか、または、ボルトによって螺合されている。ボ
ルトで螺合する場合は、圧縮室内部でデッドボリューム
が発生して圧縮効率を低下させ、溶接で固定する場合
は、高圧力により吸入バルブの固定部がピストンの前方
から脱離するという問題がある。
【００１３】本発明は、このような従来技術の問題に鑑
みてなされたもので、圧縮室に接するバルブ面を平坦な
面状に形成して、圧縮室内部でのデッドボリュームを最
小化し得る往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、バルブの構造的
な結合強度を強化して、製品の信頼性を向上し得る往復
動式圧縮機の吸入バルブ集成体を提供することを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明による往復動式圧縮機の吸入バルブ集成
体は、圧縮室が形成されるシリンダー内に直線状に移動
自在に挿入され、流体が吸入される吸入通路が形成さ
れ、前方にバルブシートが形成されたピストンと、前記
ピストンのバルブシートに対して密着、離反すること
で、前記吸入通路を閉鎖、開放する円板状のバルブプレ
ート、および、前記バルブプレートの後面から延設され
て前記吸入通路に挿入され、外側壁面に所定間隔をおい
て複数のガイド溝が形成された支持棒を備えた慣性バル
ブと、前記慣性バルブの前記ガイド溝に摺動自在に挿入
されると共に、前記ピストンに固定され、前記バルブプ
レートの開度を制限するガイドピンとを具備する。
【００１５】本発明による前記慣性バルブは、好ましく
は、複数のバルブガイドを更に含んでおり、該バルブガ
イドは、前記支持棒の外側壁面から放射状に所定長さ延
設されて、前記ピストンの内側壁面に接触することで前
記慣性バルブをピストンの前方内部に支持し、その一方
側面が前記バルブプレートの後面に接着することで、前
記バルブプレートを補強するようになっている。
【００１６】本発明による前記バルブガイドは、好まし
くは、１２０度の間隔をおいて配設され前記支持棒の外
周面から外方に延設されている。本発明による前記バル
ブプレートは、好ましくは、前記ピストンの内径よりも
大きく、かつ、前記シリンダーの内径よりは小さな直径
を有する円板状に形成される。
【００１７】本発明による前記バルブシートは、好まし
くは、環状に形成され、前記バルブプレートは平坦な円
板状に形成され、バルブシートの内側面にバルブプレー
トの外側面が当接するようになっている。
【００１８】本発明による前記バルブプレートは、好ま
しくは、その端縁部位が所定の傾斜角を有する形態に形
成され、前記バルブシートもバルブプレートの傾斜角に
対応して同様な傾斜角を有する形態に形成されており、
それら両側傾斜面が互いに当接するようになっている。
【００１９】本発明による前記ガイド溝は、好ましく
は、前記支持棒の外側壁面に沿って１２０度の角度をお
いて配設され、軸方向に所定長さを有して形成される。
本発明による前記ガイドピンは、好ましくは、その一方
端部が前記ピストンの外側壁面に所定間隔を有して形成
された圧入溝に嵌合、固定され、他方端部は前記ガイド
溝に沿って移動できるように前記各ガイド溝に摺動自在
に挿入されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。図１は本発明による吸入バル
ブ集成体が備えられた圧縮機の構造を示した部分縦断面
図である。
【００２１】本発明による圧縮機は、図１に示すよう
に、圧縮機ケーシング（図示せず）の内部に固設されて
圧縮室２を形成するシリンダー４と、該シリンダー４の
内部に直線状移動自在に挿入されて流体の圧縮作用をな
し、中央に吸入通路８が形成されたピストン６と、該ピ
ストン６の内部前方に前後方向揺動自在に嵌合されて、
ピストン６が後退するとき圧縮室２に流体を供給し、ピ
ストン６が前進するとき、圧縮室２の内部流体が吸入通
路８に逆流することを防止する筒状の吸入バルブ集成体
１０と、シリンダー４の前方側に装着されて、圧縮室の
圧力が設定値以上に上昇したとき、その圧縮された流体
を吐出させる吐出バルブ集成体１２とを具備している。
【００２２】ピストン６は、シリンダー４の内側壁面に
嵌合されて直線状に往復移動する円筒状に形成され、そ
の内周面には流体を吸入する吸入通路８が長手方向に形
成され、該吸入通路８の前方側には、前記吸入バルブ集
成体が開閉自在に係合する環状のバルブシート１４が形
成され、その後方側には電動駆動機構（図示せず）に連
結されるピストンフランジ１５が形成されている。
【００２３】第１実施形態による吸入バルブ集成体１０
は、ピストン６の吸入通路８の内部に直線状移動自在に
挿入され、ピストン６の前方のバルブシート１４に係
合、離反することで、吸入通路８を閉鎖、開放する慣性
バルブ１６と、慣性バルブ１６の外側壁面とピストン６
の内側壁間に係合して、慣性バルブ１６がピストン６か
ら脱離することを防止するガイドピン１８とを具備して
いる。
【００２４】慣性バルブ１６は、図２に示すように、バ
ルブシート１４に対して係合、離反することで、吸入通
路８を閉鎖、開放する円板状のバルブプレート２０と、
該バルブプレート２０の中央部分から垂直に延設され、
吸入通路８の内径によりも小さな外形を有する支持棒２
２と、支持棒２２の基端部の外周面から放射状にバルブ
プレート２０の後面に沿って延設された複数のバルブガ
イド２６と、支持棒２２の外周面に放射状に穿設された
ガイド溝２４とを具備している。バルブガイド２６は、
ピストン６の吸入通路８の内部に嵌合され慣性バルブ１
６の直線状移動を案内、支持する。また、ガイド溝２４
の内部には、ガイドピン１８の先端部が係合しており、
該ガイドピン１８の基端部は、後述するピストン６の側
壁に形成された圧入ホール３０に嵌合、固定されてい
る。
【００２５】バルブプレート２０は、ピストン６の内径
より大きく、かつ、シリンダー４の内径より小さな直径
を有する円板状に形成されており、その後面はバルブシ
ート１４に対して緊密に係合し、またバルブシート１４
から離反することで吸入通路８を閉鎖、開放するように
なっている。
【００２６】バルブガイド２６は略矩形状に形成されて
おり、各々の一方側面がバルブプレート２０の後面に接
触し、所定の角度間隔をおいて支持棒２２の外周面から
放射状に延設されている。バルブガイド２６は、その各
々の外側面の一部がピストン６の内周面に当接すること
により、慣性バルブ１６の直線状の運動を案内、支持す
ると共に、バルブプレート２０を補強する作用をなす。
【００２７】本実施形態では、バルブガイド２６は、支
持棒２２の外周面に沿って互いに約１２０度の間隔をお
いて３枚配設されている。ガイド溝２４は、支持棒２２
の外周に１２０度の間隔をおいて配設されており、支持
棒２２の軸方向に慣性バルブ２０の開放量を適切に維持
する長さを以て穿設されている。
【００２８】ガイドピン１８は、図３に示すように、そ
の基端部が、ピストン６の外周側壁に所定の角度間隔で
形成された各圧入ホール３０に嵌合、固定され、先端部
はガイド溝２４の各々に摺動自在に係合しており、吸入
バルブ１０の前後方向に移動する慣性バルブ１６の開度
を制限するようになっている。
【００２９】吐出バルブ集成体１２は、シリンダー４の
前方側に装着されたバルブカバー３４を具備している。
バルブカバー３４の側壁には、流体を吐出する吐出口３
２が形成されている。吐出バルブ集成体１２は、更に、
バルブカバー３４の内部に収納されて、シリンダー４の
前方面に密着することで圧縮室２の一部を形成する吐出
バルブ３８と、該吐出バルブ３８の一方側面とバルブカ
バー３４の内側壁面間に係合して、吐出バルブ３８を弾
性支持するバルブスプリング３６とを具備している。
【００３０】このように構成された吐出バルブ集成体１
２は、圧縮室２の圧力が所定値以上になると、吐出バル
ブ３８がバルブスプリング３６の弾性力を克服して撓
め、圧縮室２で圧縮された流体が排出口３２を通して外
部に吐出されるようになっている。
【００３１】本発明による吸入バルブ集成体の第２実施
形態を略示した図４を参照すると、ピストンのバルブシ
ート４２と、バルブシート４２に係合する吸入バルブ集
成体４０との間の当接面を相互に所定の角度を以て傾斜
するように形成することができる。但し、その他の構成
は第１実施形態と同様に構成されている。
【００３２】以下、このように構成される本発明による
往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体の作用について説明
する。本発明による往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体
の作用を示した動作説明図である図５を参照すると、ま
ず、電動駆動機構（図示せず）の駆動力がピストンロッ
ド１５によりピストン６に伝達され、ピストン６が後退
すると、流体の圧力差及びピストン６の後退に伴う慣性
により、慣性バルブ１６が前方に移動して、バルブプレ
ート２０がピストンのバルブシート１４から離反する。
これにより吸入通路８が開き、吸入通路８に流入した流
体が圧縮室２に供給される。
【００３３】慣性バルブ１６は、ガイドピン１８に係合
して開度が制限される。即ち、慣性バルブ１６が前方に
移動すると、ピストン６に取り付けられたガイドピン１
８がガイド溝２４に沿って移動し、バルブプレート２０
の開度が最大の時点で、ガイドピン１８がガイド溝２４
の端部に当接して、バルブプレート２０の開度が制限さ
れる。
【００３４】次いで、前記電動駆動機構が逆方向に駆動
されてピストン６が前進すると、圧縮室２内の流体が圧
縮され、圧縮室２の圧力が所定値以上になると、バルブ
スプリング３６の弾性力を克服して吐出バルブ３８が移
動してシリンダー４の前面から離反し、圧出室２で圧縮
された流体が、バルブカバー３４の吐出口３２を通して
外部に排出される。
【００３５】このとき圧縮室２の圧力により慣性バルブ
１６が後退すると、バルブプレート２０がピストン６の
バルブシート１４に密着し、圧縮室２の流体が吸入通路
に逆流することが防止される。
【００３６】慣性バルブ１６が前進、後退するとき、図
示するバルブガイド２６がピストン６の内壁面に沿って
摺動しながら慣性バルブ１６を案内、支持するため、前
記慣性バルブのティルティングモーメントの発生が防止
され、正確な前進及び後退が可能となる。バルブガイド
２６の一方側面が、バルブプレート２０の後面に一体に
形成されているため、バルブプレート２０の剛性を補強
することになる。
【００３７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明による往
復動式圧縮機の吸入バルブ集成体では、ピストンのバル
ブシートに密着する慣性バルブのバルブプレートの前面
を平坦に形成したので、前記圧縮室内部のデッドボリュ
ームを最小化し得るという効果を奏する。
【００３８】本発明による往復動式圧縮機の吸入バルブ
集成体では、慣性バルブの支持棒の外周面にはバルブガ
イドが形成されており、慣性バルブが移動する際、前記
支持棒の直線動作を案内しティルティングモーメントの
発生を防止する。また、前記バルブガイドは、前記バル
ブプレートの後面に密着しているために前記バルブプレ
ートを補強する。
【００３９】本発明による往復動式圧縮機の吸入バルブ
集成体では、複数のガイドピンが支持棒の外周面に所定
間隔をおいて係合するため、前記慣性バルブの開閉の際
に発生する衝撃に十分に耐えられ、バルブの破損を防止
し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧縮機の吸入バルブ集成体の第１
実施形態の構成を示した部分縦断面図である。
【図２】本発明による吸入バルブ集成体の慣性バルブを
示した斜視図である。
【図３】図１の矢視線ＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。
【図４】本発明による吸入バルブ集成体の第２実施形態
の構成を示した部分縦断面図である。
【図５】本発明による吸入バルブ集成体の動作説明図で
ある。
【図６】従来技術による圧縮機の吸入バルブの構成を示
した部分縦断面図である。
【図７】従来技術による圧縮機の吸入バルブを示した分
解斜視図である。
【図８】従来技術による圧縮機の吸入バルブを示した正
面図である。
【符号の説明】
２…圧縮室 ４…シリンダー ６…ピストン ８…吸入通路 １０…吸入バルブ集成体 １２…吐出バルブ集成体 １４…バルブシート １６…慣性バルブ １８…ガイドピン ２０…バルブプレート ２２…支持棒 ２４…ガイド溝 ２６…バルブガイド ３０…圧入溝 ３２…排出口 ３４…バルブカバー ３６…バルブスプリング ３８…吐出バルブ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AB00 AC01 CB00 CC06 CD03 3H076 AA03 BB26 BB38 BB43 CC02 CC43 CC92 CC93

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮室が形成されるシリンダー内に直線
    状に移動自在に挿入され、流体が吸入される吸入通路が
    形成され、前方にバルブシートが形成されたピストン
    と、 前記ピストンのバルブシートに対して密着、離反するこ
    とで、前記吸入通路を閉鎖、開放する円板状のバルブプ
    レート、および、前記バルブプレートの後面から延設さ
    れて前記吸入通路に挿入され、外側壁面に所定間隔をお
    いて複数のガイド溝が形成された支持棒を備えた慣性バ
    ルブと、 前記慣性バルブの前記ガイド溝に摺動自在に挿入される
    と共に、前記ピストンに固定され、前記バルブプレート
    の開度を制限するガイドピンとを具備する往復動式圧縮
    機の吸入バルブ集成体。
  2. 【請求項２】 前記慣性バルブは複数のバルブガイドを
    更に含んでおり、該バルブガイドは、前記支持棒の外側
    壁面から放射状に所定長さ延設されて、前記ピストンの
    内側壁面に接触することで前記慣性バルブをピストンの
    前方内部に支持し、その一方側面が前記バルブプレート
    の後面に接着することで、前記バルブプレートを補強す
    るようになっている請求項１記載の往復動式圧縮機の吸
    入バルブ集成体。
  3. 【請求項３】 前記バルブガイドは、前記支持棒の外側
    壁面に１２０度の間隔をおいて配設されている請求項２
    記載の往復動式圧縮機の吸入バルブ集成体。
  4. 【請求項４】 前記バルブプレートは、前記ピストンの
    内径よりも大きく、かつ、前記シリンダーの内径よりは
    小さな直径の円板状に形成されている請求項１記載の往
    復動式圧縮機の吸入バルブ集成体。
  5. 【請求項５】 前記バルブシートは環状に形成され、前
    記バルブプレートは平坦な円板状に形成されており、バ
    ルブシートの内側面にバルブプレートの外側面が当接す
    るようになっている請求項１記載の吸入バルブ集成体。
  6. 【請求項６】 前記バルブプレートは、その端縁部位が
    所定の傾斜角を有する形態に形成されて、前記バルブシ
    ートも前記バルブプレートの傾斜角に対応して同様な傾
    斜角を有する形態に形成されることで、それら両側傾斜
    面が互いに当接する請求項１記載の吸入バルブ集成体。
  7. 【請求項７】 前記ガイド溝は、前記支持棒の外側壁面
    に沿って１２０度の間隔をおいて配設され、軸方向に所
    定長さを有して穿設されている請求項１記載の往復動式
    圧縮機の吸入バルブ集成体。
  8. 【請求項８】 前記ガイドピンは、その一方端部が、前
    記ピストンの外側壁面に所定間隔を有して形成された圧
    入溝に嵌合、固定され、他方端部は、前記各ガイド溝に
    摺動自在に挿入されることで該ガイド溝に沿って移動す
    るようになっている請求項１記載の往復動式圧縮機の吸
    入バルブ集成体。
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