JP2006097637A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮空気などの流体が吐出口を通る際の騒音を低減でき、しかも吐出弁の寿命が短くなることを防止できる流体機械の提供。
【解決手段】 シリンダ３１に連結され、シリンダ３１とピストン３２とで圧縮室３８を画成するとともに、圧縮室３８に空気を吸い込む吸込口、吸込口を開閉させる吸込弁、圧縮室３８から空気を吐出させる吐出口４５および吐出口４５を開閉させる吐出弁５２が設けられたシリンダヘッド３７を備え、吐出口４５を複数の孔６７とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、動力により空気などの流体を吐出する流体機械に関する。

流体機械は、動力により流体を吐出する機械であり、たとえば、その一種である往復動型空気圧縮機は、クランク軸が回転可能に設けられたクランクケースと、このクランクケースに連結されたシリンダと、このシリンダ内に往復動可能に挿嵌されたピストンと、このピストンとクランク軸との間に設けられてクランク軸の回転でピストンを往復動させる連接棒と、シリンダに連結されシリンダとピストンとで圧縮室を画成するとともに圧縮室に空気を吸い込む吸込口、吸込口を開閉させる吸込弁、圧縮室から空気を吐出させる吐出口および吐出口を開閉させる吐出弁が設けられたシリンダヘッドとを備えている。

このような往復動型空気圧縮機では、圧縮された空気が圧縮室から吐出される際に生じる騒音が問題となることがあるが、この騒音は圧縮空気が吐出口を通る際に生じるものである。このため、吐出口とエアタンクとを連通させる吐出路に吸音材を配置することで騒音防止を図ったものがある（例えば特許文献１参照）。
実開平５−１２６７５号公報

上記のように吐出路に吸音材を配置するのでは、吐出口から吐出された圧縮空気が吐出路を通る際の騒音とタンク内での共鳴音とを減少させる効果は得られるものの、吐出口から吐出される際に生じる騒音そのものを減少させることはできないという問題があった。

ところで、吐出口の大きさを変更することで音の大きさを変化させることができ、例えば吐出口を大きくすると音は大きくなる一方、吐出口を小さくすれば音は小さくなる。しかし、音を小さくするために吐出口を小さくすると、吐出口を通過する圧縮空気の流速が速くなってこの吐出口を開閉させる吐出弁に大きな衝撃を集中的に与え、その寿命を短くしてしまう可能性があった。

したがって、本発明は、圧縮空気などの流体が吐出口を通る際の騒音を低減でき、しかも吐出弁の寿命が短くなることを防止できる流体機械の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、流体を吐出させる吐出口および該吐出口を開閉させる吐出弁を備えた流体機械であって、前記吐出口が複数の孔からなることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記吐出口が三つ以上の孔からなることを特徴としている。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記吐出弁が円形のシール面を有し、前記三つ以上の孔が前記シール面に対しその中で円周方向に均等に配置されることを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、吐出口が複数の孔からなっているため、圧縮空気などの流体が各孔を通る際の騒音を低減するために各孔を小さくしても、孔が複数あることによって各孔を通過する圧縮空気などの流体の流速を抑えることができ、その結果、圧縮空気などの流体が吐出口を開閉する吐出弁に与える衝撃を小さくできる。しかも複数の孔に分けることで圧縮空気などの流体が吐出弁に与える衝撃を分散させることができる。したがって、圧縮空気などの流体が吐出口を通る際の騒音を低減でき、しかも吐出弁の寿命が短くなることを防止できる。

請求項２に係る発明によれば、吐出口を三つ以上の孔とすることで、例えば吐出弁が円形状のシール面を有している場合に、このシール面に対し各孔を面積的にバランス良く配置することができる。したがって、仮に各孔を通過した圧縮空気などの流体が吐出弁に衝撃を与えたとしても吐出弁はバランス良く衝撃を受けることになり、偏って衝撃を受ける場合と比較して寿命をさらに延ばすことができる。
請求項３に係る発明によれば、吐出弁が円形のシール面を有し、前記三つ以上の孔が前記シール面に対しその中で円周方向に均等に配置されるようにすることで、円形のシール面に対し各孔を面積的にバランス良く配置することができる。したがって、仮に各孔を通過した圧縮空気などの流体が吐出弁に衝撃を与えたとしても吐出弁はバランス良く衝撃を受けることになり、偏って衝撃を受ける場合と比較して寿命をさらに延ばすことができる。

本発明の一実施形態の流体機械を図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の流体機械２０は、例えば自動車等の車両に搭載されるエアサスペンションシステムに用いられてエアサスペンションに圧縮空気を供給するもので、その下部においてモータケース２１とクランクケース２２とが連結されており、モータケース２１内には出力軸２３をクランクケース２２側に突出させるようにモータ２４が収納されている。

モータ２４の出力軸２３は、中間部がベアリング２６を介してクランクケース２２に回転可能に支持されており、クランクケース２２内に突出するその先端部には軸直交方向に延出するクランク部材２７が固定されている。このクランク部材２７にはモータ２４の出力軸２３と平行にクランクピン２８が支持されている。これにより、モータ２４の出力軸２３が回転するとクランク部材２７を介してクランクピン２８が出力軸２３を中心に旋回することになる。その結果、これら出力軸２３、クランク部材２７およびクランクピン２８がクランク軸２９を構成することになり、このクランク軸２９がクランクケース２２に回転可能に設けられている。

クランクケース２２には、シリンダ３１が上側に搭載された状態で連結されており、シリンダ３１の内側には、ピストン３２が往復動可能に挿嵌されている。このピストン３２にはピストンピン３３を介して連接棒３４の一端側が回転可能に連結されており、この連接棒３４の他端側はベアリング３５を介してクランク軸２９のクランクピン２８に回転可能に連結されている。これにより、モータ２４の回転でクランクピン２８が旋回すると連接棒３４を介してピストン３２がシリンダ３１内で往復動する。つまり、ピストン３２とクランク軸２９との間に設けられた連接棒３４は、クランク軸２９の回転でピストン３２を往復動させる。

シリンダ３１には、シリンダヘッド３７が上側に搭載された状態で連結されており、このシリンダヘッド３７はシリンダ３１とピストン３２とで圧縮室３８を画成する。シリンダヘッド３７には、一端側が機外に臨む外気取入口４０とされ他端側が圧縮室３８に開口してこの圧縮室３８に空気を吸い込む吸込口４１とされた吸込通路４２と、一端側が空気から水分を取り除くエアドライヤ４３に接続される接続口４４とされ、他端側が圧縮室３８に開口してこの圧縮室３８から空気を吐出させる吐出口４５とされた吐出通路４６とが形成されている。

吸込通路４２には、吸込口４１を開閉させる吸込弁４８が設けられており、吸込弁４８は外気取入口４０側から吸込口４１側への空気の流れのみを許容するように開閉する。この吸込弁４８は、吸込口４１を開閉させる弁体４９と、弁体４９を吸込口４１を閉塞する方向に付勢するスプリング５０とを有しており、圧縮室３８の圧力が外気圧よりスプリング５０の付勢力分を越えて低くなると弁体４９が移動して吸込口４１を開く。

吐出通路４６には、吐出口４５を開閉させる吐出弁５２が設けられており、吐出弁５２は吐出口４５側から接続口４４側への空気の流れのみを許容するように開閉する。この吐出弁５２は、吐出口４５を開閉させる合成樹脂製の弁体５３と、弁体５３を吐出口４５を閉塞する方向に付勢するスプリング５４とを有しており、圧縮室３８の圧力が接続口４４側の圧力よりもスプリング５４の付勢力分を越えて高くなると弁体５３が移動して吐出口４５を開く。

エアドライヤ４３は、上記した接続口４４に接続される通気口５６と圧縮空気の供給先へ通じる通気口５７とを有するドライヤケース５８を備えており、ドライヤケース５８には、通気口５６側に通気性のある仕切板６０が、通気口５７側にも通気性のある仕切板６１がそれぞれ嵌装されており、これら仕切板６０と仕切板６１とによって画成される吸着室６２内に、球状のシリカゲル（水分吸着剤）６３が多数充填されている。また、仕切板６１とドライヤケース５８との間には仕切板６１を仕切板６０の方向に押圧するスプリング６４が介装されており、仕切板６１が押圧されることで、仕切板６０と仕切板６１との間の吸着室６２内はシリカゲル６３が密に充填された状態となっている。

そして、本実施形態においては、図２および図３に示すように、吐出通路４６の吐出口４５が複数具体的には七つの同径の孔６７からなっている。ここで、これらの孔６７を一度に開閉させる弁体５３は、孔６７の圧縮室３８とは反対側が開口する平坦な弁座面６８に当接してこれら孔６７を閉塞させるシール面７０が平坦な円形状をなしており、複数の孔６７は、弁座面６８に当接した状態のシール面７０に対しその中で円周方向に均等に配置されるように形成されている。

具体的には、一つの孔６７がシール面７０の中心位置に設けられ、残り六つの孔６７がシール面７０の中心に対しすべて同じ半径位置でしかも円周を等間隔に分けるように６０度おきに設けられている。このようにして、七つの孔６７がシール面７０の中心を中心として均等に配置されているため、シール面７０に対し各孔６７を孔６７の部分と孔６７のない部分とで面積的に偏りがない。なお、このようにシール面７０に対し孔６７の部分と孔６７のない部分とで面積的に偏りがないようにバランス良く配置するためには、孔６７の数を三つ以上とするのが好ましい。

このような構成の流体機械２０のモータ２４を起動すると、モータ２４の出力軸２３が回転し、クランク部材２７を介してクランクピン２８が旋回する。すると、連接棒３４を介してピストン３２がシリンダ３１内で往復動して圧縮室３８の容積を増減させることになり、圧縮室３８の容積を増大させる際に吸込弁４８を開いて吸込通路４２を介して外気を圧縮室３８に導入し、圧縮室３８の容積を減少させる際に空気を圧縮しその圧力で吐出弁５２を開いて吐出口４５の複数の孔６７から吐出通路４６を介して圧縮空気を吐出させる。

ここで、各孔６７は径が小さくされており、その結果、圧縮空気が各孔６７を通る際の騒音が低減されて静粛性に優れることになる。また、このように各孔６７を小さくしても、孔６７が複数であることによって各孔６７を通過する圧縮空気の流速を抑えることができ、その結果、圧縮空気が各孔６７を開閉する吐出弁５２の合成樹脂製の弁体５３に与える衝撃を小さくできる。しかも複数の孔６７に分けることで圧縮空気が弁体５３に与える衝撃を分散させることができる。したがって、圧縮空気が吐出口４５を通る際の騒音を低減でき、しかも吐出弁５２の弁体４９の寿命が短くなることを防止できる。

そして、上記のように吐出された圧縮空気はエアドライヤ４３のドライヤケース５８に通気口５６から導入され、仕切板６０を通って、吸着室６２を通り、その際に吸着室６２のシリカゲル６３に水分が吸着されることで除去され、その後、仕切板６１を通って、通気口５７から吐出される。

ここで、吐出口４５を複数の孔６７とする場合に、上記したように、３つ以上の孔６７とすることで、吐出弁５２が円形状のシール面７０を有している場合に、このシール面７０に対し各孔６７を面積的にバランス良く配置することができる。したがって、仮に各孔６７を通過した圧縮空気が吐出弁５２に衝撃を与えたとしても吐出弁５２はバランス良く衝撃を受けることになり、偏って衝撃を受ける場合と比較して寿命をさらに延ばすことができる。

なお、吐出口４５を構成する複数の孔６７を別体の焼結部品に焼結時に形成し、この焼結部品をシリンダヘッド３７の取付穴に取り付けるようにすることも可能である。このようにすれば複数の孔６７を容易に形成することができる。
本実施形態においては、流体を圧縮空気としたが、他の気体、水・油などの液体、その他の流体であってもよい。また、本実施形態の流体機械はいわゆる往復動型空気圧縮機であるが、吐出口と吐出弁とを備えるものであれば、スクロール型、ロータリー型などの流体機械であってもよい。

本発明の一実施形態の流体機械を示す断面図である。 本発明の一実施形態の流体機械の要部を示す部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態の流体機械の吐出口を示す平面図である。

符号の説明

２０ 流体機械
４５ 吐出口
５２ 吐出弁
６７ 孔
７０ シール面

Claims (3)

1. 流体を吐出させる吐出口および該吐出口を開閉させる吐出弁を備えた流体機械であって、
   前記吐出口が複数の孔からなることを特徴とする流体機械。
2. 前記吐出口が三つ以上の孔からなることを特徴とする請求項１記載の流体機械。
3. 前記吐出弁が円形のシール面を有し、前記三つ以上の孔が前記シール面の中心を中心として均等に配置されることを特徴とする請求項２記載の流体機械。
   

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