JP2007309205A - 圧縮機 - Google Patents

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Hiroyasu Nadamoto
浩康 灘本
Hideyuki Takasaki
英幸 高崎
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Marelli Corp
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Abstract

【課題】吐出工程での圧縮機の負荷を低減し、弁体開閉時のバルブ叩き音の低減する。
【解決手段】シリンダブロック1と、シリンダブロック1の後端側に接合され、吸入室9,61および吐出室10,62を有するリアヘッド2と、これらのシリンダブロック1とリアヘッド2との間に介在し、吐出孔12を有するバルブプレート3とを備えた圧縮機に、リアヘッド2に一体に形成され、吐出孔12へ向かって開口するガイド穴43と、筒状の筒体部45と筒体部45の一端を閉止する閉止部44とを備えた弁体41と、弁体41を吐出孔12に向かって付勢保持するバネ材42とを備え、弁体41を閉止部44が吐出孔12に面して位置しつつ、ガイド穴43内に摺動自在に、且つ吐出孔12を開閉可能に収納し、バネ材42を弁体41内に収納しつつ、ガイド穴43内に収納する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、車両用の空調装置などに設けられる空調用圧縮機の吐出弁構造に関する。
この種の従来技術に関連するものとして、図16に示す空調用圧縮機の吐出弁構造がある。この従来の空調用圧縮機は、シリンダブロック101と、このシリンダブロック101の後端側(図16の右側)に接合されるリアヘッド102と、これらのシリンダブロック101とリアヘッド102との間に介在するバルブプレート103と、シリンダブロック101に回転可能に支持され、回転駆動される回転軸104と、この回転軸104の中間部に固設される回転支持体105と、この回転支持体105を介して支持される斜板106と、この斜板106に連結され、複数のシリンダボア107内をそれぞれ往復動するピストン108とにより主として構成されている。この従来の圧縮機にあっては、リアヘッド102内の吸入室109および吐出室110が図示しない外部冷媒回路と接続されており、シリンダボア107内でピストン108が往復動することにより冷媒ガスが吸入室109からシリンダボア107内に流入し、このシリンダボア107内で所定の圧力まで圧縮された後、高圧冷媒ガスが吐出室110へ吐出されて外部冷媒回路を循環するようになっており、リアヘッド102は、気密用ガスケット111を介してシリンダブロック101の後端に装着されている。そして、従来の吐出弁構造にあっては、バルブプレート103に設けられる吐出孔112が、リテーナ113で保持されるリード弁114により開閉可能であり、これらのリテーナ113およびリード弁114はリベット115によりバルブプレート103にかしめ固定されている。
また、この種の従来技術に関連するものとして、特許文献1に記載されているように「弁装置」が提案されている。この従来技術では、図17に示すように薄板状のリード弁からなる吐出弁116およびバルブプレート117に樹脂コーティングするとともに、吐出孔118を非円形穴とすることによって、樹脂コーティング部分の摩擦箇所を分散する。これにより、樹脂の非粘着性を利用して吐出弁116の貼り付きを防止できるとともに、機密性の低下を防止できる。
また、他の従来例として、特許文献2に記載されている「エアコンプレッサ」が挙げられる。これは、図18に示すように、吐出孔121を開閉可能な弁体(プランジャ)122と、この弁体122を吐出孔121の方向に付勢する巻バネ123と、巻バネ123の一端を受けるバネ座124とを備えている。この従来例では、吐出孔121より所定以上の圧力が弁体122にかかった場合、巻バネ123が軸方向にたわむことにより、弁体122が後退して吐出孔121が開いて流路が形成される。その後、上記の圧力が減少すると巻バネ123の付勢により弁体122が吐出孔121を閉じるようになっている。
また、他の従来例として、特許文献3に記載されている「斜板式圧縮機」が挙げられる。これは、図19に示すように、リアヘッド131の吐出室132に、バルブプレート133の吐出孔134を開閉可能な弁体135と、この弁体135を吐出孔134の方向に付勢する巻バネ136と、弁体135の後端側を受け入れるガイド穴137とを備えている。この従来例では、吐出孔134より所定以上の圧力が弁体135にかかった場合、巻バネ136が軸方向にたわむことにより、弁体135が後退して吐出孔134が開いて流路が形成される。その後、上記の圧力が減少すると巻バネ136の付勢により弁体135が吐出孔134を閉じるようになっている。
特開2005−36694号公報 特開平5−106559号公報 特開2002−257037号公報
しかしながら、上述した図16に示す従来技術では、リード弁114の耐久性を考慮してバルブリフト量がリテーナ113により比較的小さく設定され、吐出孔112を所定の開口面積まで開くのに大きな圧力を要するため、吐出工程でリード弁114が開きにくく過圧縮してしまうとともに、無駄な動力消費が発生するという問題がある。なお、上述した特許文献1に記載されている従来技術でも同様の問題がある。
また、上述した特許文献2に記載されている従来技術では、吐出孔121を開閉可能な弁体122が開くとき一端がバネ座124に勢いよく当接することによって、いわゆるバルブ叩き音が生じ、同様に、弁体122が閉じるときバルブプレート103に勢いよく当接することによってもバルブ叩き音が生じる。なお、上述した特許文献3に記載されている従来技術でも同様の問題がある。
本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、吐出工程での過圧縮を抑制して圧縮機の動力を低減できるとともに,バルブプレート吐出孔を開閉する際のバルブ叩き音の低減を図ることのできる圧縮機を提供することにある。
上記目的を達成する請求項1の発明は、シリンダブロックと、このシリンダブロックの後端側に接合され、吸入室および吐出室を有するリアヘッドと、これらのシリンダブロックとリアヘッドとの間に介在し、吐出孔を有するバルブプレートとを備えた圧縮機であって、前記リアヘッドに一体に形成され、前記吐出孔へ向かって開口するガイド穴と、筒状の筒体部と、この筒体部の一端を閉止する閉止部とを備えた弁体と、この弁体を吐出孔に向かって付勢保持するバネ材とを備え、前記弁体は、閉止部が前記吐出孔に面して位置しつつ、前記ガイド穴内に摺動自在に、且つ前記吐出孔を開閉可能に収納され、前記バネ材は、前記弁体内に収納されつつ、前記ガイド穴内に収納されたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の圧縮機であって、前記シリンダブロックに形成されたシリンダボア内に摺動自在に収納されたピストンを備え、前記弁体が前記吐出孔を閉じた状態で、前記閉止部に設けられた突出部が前記吐出孔内に挿入されることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1に記載の圧縮機であって、前記ガイド穴に前記弁体が隙間無く形成され、前記筒体部に前記弁体の内部と外部とを連通する緩衝孔を備え、前記弁体が前記吐出孔を閉じた状態では、前記緩衝孔を開き、且つ前記弁体が前記吐出孔を開きつつ、前記ガイド穴の底部近傍に位置した状態では、前記緩衝孔を塞ぐ開閉壁部を前記ガイド穴に形成したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の圧縮機であって、前記弁体と前記バルブプレートとの間にガスケットを介設したことを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1に記載の圧縮機であって、前記リアヘッドの一部を削ることで前記開閉壁部に、ガイド穴と前記吐出室とを連通する通路を形成したことを特徴とする。
本願請求項1の発明では、空調用圧縮機の吐出工程でバルブプレートの吐出孔より所定以上の圧力が弁体にかかった場合、バネ材が軸方向にたわむことにより弁体がリアヘッドのガイド穴内に後退して、バルブプレートの吐出孔から吐出室への流路が形成される。その後、上記の圧力が減少するとバネ材の付勢により弁体がガイド穴から突出して吐出孔を閉じる。これにより、筒体部と閉止部とからなるコップ状の弁体およびバネ材を設けて開弁荷重を低くして所定圧力で確実に開閉する構造とし、弁体のバルブリフト量を比較的大きく設定できるので、吐出工程での過圧縮を抑制して圧縮機の動力を低減できる。
本願請求項2の発明では、請求項1の作用効果に加え、弁体がバルブプレートの吐出孔を閉じた状態で突出部が吐出孔内に挿入されるので、ピストンが上死点に位置した状態でのデッドスペースを小さくすることができる。
本願請求項3の発明では、請求項1の作用効果に加え、弁体がリアヘッドのガイド穴内に後退して、ガイド穴底部に接近すると、開閉壁部によって弁体の緩衝孔が塞がれることにより、弁体内の気体がバネ材とともに圧縮されるためて、圧縮反力によって弁体が減速するので、吐出孔を開く際に弁体がガイド穴底部に当って発生するバルブ叩き音の低減を図ることができる。
本願請求項4の発明では、請求項1〜請求項3の作用効果に加え、弁体とバルブプレートとの間にガスケットを介設することにより、弁体が吐出孔を閉じる際にバルブプレートではなくガスケットに当るので、弁体が吐出孔を閉じる際のバルブ叩き音の低減を図ることができる。
本願請求項5の発明では、請求項1の作用効果に加え、煩雑な加工工程を経ることなく、ガイド穴と前記吐出室とを連通する通路を形成できるため、製造コストの増大を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る圧縮機を図に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る空調用圧縮機の吐出弁構造を示す断面図、図2はリアヘッドを示す斜視図、図3は図2のA部分に冷媒通路を形成した状態を示す斜視図、図4は第1実施形態に設けられる弁体の断面図、図5はバルブプレートの吐出孔を弁体で閉じた状態を示す断面図、図6は弁体がガイド穴底部に接近した状態を示す断面図、図7は弁体がガイド穴底部まで移動した状態を示す断面図、図8はバルブプレートの吐出孔を弁体で閉じた状態を示す斜視図、図9は弁体がガイド穴底部まで移動した状態を示す斜視図、図10は第1実施形態に設けられる弁体の変形例を示す断面図、図11は図10の弁体がガイド穴底部に接近した状態を示す断面図である。なお、図2はリアヘッドに冷媒通路を形成する前の状態を示してあり、図8および図9は説明を分かりやすくするためバルブプレートおよびリアヘッドなどの一部を除いた状態で示してある。
本実施形態の圧縮機40は、シリンダブロック1と、このシリンダブロック1の後端側(図1の右側)に接合されるリアヘッド2と、これらのシリンダブロック1とリアヘッド2との間に介在するバルブプレート3と、シリンダブロック1に回転可能に支持され、回転駆動される回転軸4と、この回転軸4の中間部に固設される回転支持体5と、この回転支持体5を介して支持される斜板6と、この斜板6に連結され、複数のシリンダボア7内をそれぞれ往復動するピストン8とにより主として構成されている。
本実施形態の圧縮機40にあっては、リアヘッド2内の吸入室9および吐出室10が図示しない外部冷媒回路と接続されており、シリンダボア7内でピストン8が往復動することにより冷媒ガスが吸入室9からシリンダボア7内に流入し、このシリンダボア7内で所定の圧力まで圧縮された後、高圧冷媒ガスが吐出室10へ吐出されて外部冷媒回路を循環するようになっており、リアヘッド2は、ガスケット11を介してシリンダブロック1の後端に装着されている。また、リアヘッド2には、リアヘッド2に一体に形成され、吐出孔12へ向かって開口するガイド穴43が形成されている。
このガイド穴43には、図1に示すように、筒状の筒体部45と、この筒体部45の一端を閉止する閉止部44とを備えたコップ状の中空形状を有する弁体41と、弁体41内に収納されつつ、ガイド穴43内に収納され、弁体41を吐出孔12に向かって付勢保持するバネ材としての巻バネ42とが収納されている。なお、弁体41は、ガイド穴43に弁体41が隙間無く形成されており、閉止部44が吐出孔12に面して位置しつつ、ガイド穴43内に摺動自在に、且つ吐出孔12を開閉可能に収納されている。また、弁体41の筒体部45には、弁体41内外の圧力を均等にする複数の緩衝孔45aが設けられており、弁体41の閉止部44から緩衝孔45aまでの距離は、所定寸法D1に設定されている。
吐出孔12の孔径は、弁体41の筒体部45の外径よりも小さく設定されている。そして、閉止部44の中央には、吐出孔12と同形状の突出部が設けられており、弁体41が吐出孔12を閉じた状態で、突出部44aが吐出孔12内に挿入される。また、図5に示すようにリアヘッド2とバルブプレート3との気密のために介設されるガスケット11には、バルブプレート3の吐出孔12と同一の孔径を有する貫通孔11aが形成されており、ガスケット11が弁体41の閉止部44とバルブプレート3との間にも介設される構成となっている。
リアヘッド2には上記のガイド穴43を囲む開閉壁部46が一体に形成されるとともに、図2に示す状態のリアヘッド2の一部を削り、図3に示すように上記の開閉壁部46をリアヘッド2との当接面から軸方向に所定寸法D2切欠くことで、吐出室10へ冷媒を導く通路としての冷媒通路47が形成されている。なお、弁体41の閉止部44に近づくように緩衝孔45aを配置することによって、冷媒通路47の端面からの深さ(所定寸法D2)を比較的少なくすることができる。このようにして所定寸法D1,D2を設定することにより、図5に示すように弁体41が吐出孔12を閉じた状態から開き始めまでの間は、弁体41内部が緩衝孔45aと冷媒通路47を介して吐出室10と連通している。その後、図6に示すように弁体41が吐出孔12を完全に開き、ガイド穴底部43aに接近したとき、上記の開閉壁部46が弁体41の緩衝孔45aを徐々に塞ぎ、図7に示すように弁体41がガイド穴底部43aまで移動したとき、上記の開閉壁部46が弁体41の緩衝孔45aを完全に塞ぐようになっている。これにより、開弁時に弁体41およびガイド穴43の内部の密閉空間が圧縮されてダンパー効果を持つので、弁体41の緩衝孔45aを介して流出する冷媒の流量制御を行なうことにより、吐出孔12を開くまでは弁体41を素早く移動させ、吐出孔12を開いた後は弁体41内の冷媒の圧縮反力によって弁体41の移動速度を遅くする。
この第1実施形態の圧縮機40の吐出弁構造では、バルブプレート3の吐出孔12から所定以上の圧力が弁体41の閉止部44にかかった場合、巻バネ42が軸方向にたわむことにより、弁体41がリアヘッド2のガイド穴43内に後退して、吐出孔12が開いて吐出室10への流路が形成される。その際に、弁体41およびガイド穴43の内部から冷媒が緩衝孔45aおよび冷媒通路47を介して吐出室10へ流出する。そして、図6に示すように弁体41がガイド穴底部43aに接近したとき、リアヘッド2の開閉壁部46で弁体41の緩衝孔45aを徐々に塞ぐことにより、弁体41を減速させた後、図7に示すように弁体41がガイド穴底部43aで停止する。その後、上記の圧力が減少すると巻バネ42の付勢により、図5に示すように弁体41が押し戻されてガイド穴43内より軸方向に突出し、弁体41がバルブプレート3に接近した際にガスケット11に当接することにより吐出孔12を閉じる。
このように構成した第1実施形態では、コップ状の弁体41および巻バネ42を設けて開弁荷重を低くすることにより、所定圧力で確実に開閉する構造としたので、弁体41のバルブリフト量を比較的大きい寸法、4mmに設定できるので吸入効率を改善できるとともに、吐出工程での過圧縮を抑制して圧縮機40の動力を低減できる。
また、この第1実施形態では、弁体41がガイド穴底部43aに接近したとき弁体41が減速するとともに、バルブプレート3の吐出孔12を開く際のバルブ叩き音や振動を低減できるとともに、弁体41がバルブプレート3に接近した際にガスケット11に当接する際に緩衝されるので、バルブプレート3の吐出孔12を閉じる際のバルブ叩き音や振動の低減を図ることができ、かつ弁体41とバルブプレート3との間のシール性を向上できるので冷媒洩れを防止できる。
また、この第1実施形態では、従来行っていたバルブプレート3へのリード弁のかしめ固定を廃止したので、生産性を向上させることができる。また、リアヘッド2に、弁体41をガイドする筒状のガイド穴43、および吐出室10へ冷媒を導く冷媒通路47を形成するようにしたので、製作コストの削減を図ることができる。また、弁体41がバルブプレート3の吐出孔12を閉じたとき突出部44aが吐出孔12内に挿入されるので、ピストン8の上死点でのデッドスペースを小さくすることができる。
なお、上記第1実施形態では、リアヘッド2の開閉壁部46をリアヘッド2との当接面から軸方向に所定寸法D2切欠くようにしたが、本発明はこれに限らず、図10および図11に示すように、リアヘッド2の開閉壁部46を、リアヘッド2との当接面からの軸方向の距離が所定寸法D3から所定寸法D4までにわたって切欠くことで、吐出室10へ冷媒を導く冷媒通路48を形成することもでき、この場合、弁体41の閉止部44から比較的離れた位置に、緩衝孔45aを配置するようになっている。、バルブプレート3の吐出孔12より所定以上の圧力が弁体41の先端にかかった場合、巻バネ42が軸方向にたわむことにより、弁体41がリアヘッド2のガイド穴43内に後退して、吐出孔12が開いて吐出室10への流路が形成される。その際に、弁体41およびガイド穴43の内部から冷媒が緩衝孔45aおよび冷媒通路48を介して吐出室10へ流出する。そして、図11に示すように弁体41がガイド穴底部43aに接近したとき、リアヘッド2の開閉壁部46で弁体41の緩衝孔45aを徐々に塞ぐことにより、弁体41を減速させた後、弁体41がガイド穴底部43aで停止する。その後、上記の圧力が減少すると巻バネ42の付勢により、図10に示すように弁体41が押し戻されてガイド穴43内より軸方向に突出し、弁体41がバルブプレート3に接近した際にガスケット11に当接することにより吐出孔12を閉じる。
図12は本発明の第2実施形態に係る圧縮機を示す断面図、図13は第2実施形態に設けられる弁体の断面図、図14は第2実施形態に設けられるリアヘッドの開閉壁部および冷媒通路を示す斜視図である。なお、図12〜図14において前述した図1〜図11および図16に示すものと同様のものには同一符号を付してある。
図12に示すように本実施形態の吐出弁構造50では、図1〜図11に示す第1実施形態と比べて、弁体41の筒体部に緩衝孔を設けることなく、リアヘッド2の一部を削り、開閉壁部46をリアヘッド2との当接面から軸方向に所定寸法D5切欠くことで、吐出室10へ冷媒を導くスリット状の冷媒通路51が複数形成されている。なお、上記の所定寸法D5は、弁体41の軸方向の長さ寸法D6より大きく設定されている。
この第2実施形態にあっては、弁体41が閉じた状態から開き始めたとき、弁体41およびガイド穴43の内部が冷媒通路51を介して吐出室10と連通する。その後、弁体41がガイド穴底部43aに接近したとき、弁体41で上記の冷媒通路51を塞ぐので弁体41が減速して、図12に示すように弁体41がガイド穴底部43aで停止する。その後、上記の圧力が減少すると巻バネ42の付勢により、弁体41が押し戻され、弁体41がバルブプレート3に接近した際にガスケット11に当接することにより吐出孔12を閉じる。
このように構成した第2実施形態でも、前述した図1〜図11に示す第1実施形態と同様の効果が得られる。
図15は本発明の第3実施形態に係る圧縮機を示す断面図である。なお、図15において前述した図1〜図14および図16に示すものと同様のものには同一符号を付してある。
図15に示すように本実施形態では、図1〜図11に示す第1実施形態と比べて、リアヘッド2の内径側(軸心部)に吸入室61を設け、リアヘッド2の外径側に吐出室62を設けたことが異なっており、その他の構成は基本的に同様である。
このように構成した第3実施形態でも、前述した図1〜図11に示す第1実施形態と同様の効果が得られる。
本発明の第1実施形態に係る圧縮機を示す断面図である。 リアヘッドを示す斜視図である。 図2のA部分に冷媒通路を形成した状態を示す斜視図である。 第1実施形態に設けられる弁体の断面図である。 バルブプレートの吐出孔を弁体で閉じた状態を示す断面図である。 弁体がガイド穴底部に接近した状態を示す断面図である。 弁体がガイド穴底部まで移動した状態を示す断面図である。 バルブプレートの吐出孔を弁体で閉じた状態を示す斜視図である。 弁体がガイド穴底部まで移動した状態を示す斜視図である。 第1実施形態に設けられる弁体の変形例を示す断面図である。 図10の弁体がガイド穴底部に接近した状態を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る空調用圧縮機の吐出弁構造を示す断面図である。 第2実施形態に設けられる弁体の断面図である。 第2実施形態に設けられるリアヘッドの開閉壁部および冷媒通路を示す斜視図である。 本発明の第3実施形態に係る圧縮機を示す断面図である。 第1の従来例を示す断面図である。 第2の従来例を示す断面図である。 第3の従来例を示す断面図である。 第4の従来例を示す断面図である。
符号の説明
1 シリンダブロック
2 リアヘッド
3 バルブプレート
9 吸入室
10 吐出室
11 ガスケット
12 吐出孔
40 圧縮機
41 弁体
42 巻バネ
43 ガイド穴
44a 突出部
45a 緩衝孔
46 開閉壁部
47 冷媒通路
48 冷媒通路
50 吐出弁構造
51 冷媒通路
61 吸入室
62 吐出室

Claims (5)

  1. シリンダブロック(1)と、このシリンダブロック(1)の後端側に接合され、吸入室(9、61)および吐出室(10、62)を有するリアヘッド(2)と、これらのシリンダブロック(1)とリアヘッド(2)との間に介在し、吐出孔(12)を有するバルブプレート(3)とを備えた圧縮機であって、
    前記リアヘッド(2)に一体に形成され、前記吐出孔(12)へ向かって開口するガイド穴(43)と、
    筒状の筒体部(45)と、この筒体部(45)の一端を閉止する閉止部(44)とを備えた弁体(41)と、
    この弁体(41)を吐出孔(12)に向かって付勢保持するバネ材(42)とを備え、
    前記弁体(41)は、閉止部(44)が前記吐出孔(12)に面して位置しつつ、前記ガイド穴(43)内に摺動自在に、且つ前記吐出孔(12)を開閉可能に収納され、
    前記バネ材(42)は、前記弁体(41)内に収納されつつ、前記ガイド穴(43)内に収納されたことを特徴とする圧縮機。
  2. 請求項1に記載の圧縮機であって、
    前記シリンダブロック(1)に形成されたシリンダボア(7)内に摺動自在に収納されたピストン(8)を備え、
    前記弁体(41)が前記吐出孔(12)を閉じた状態で、前記閉止部(44)に設けられた突出部(44a)が前記吐出孔(12)内に挿入されることを特徴とする圧縮機。
  3. 請求項1に記載の圧縮機であって、
    前記ガイド穴(43)に前記弁体(41)が隙間無く形成され、
    前記筒体部(45)に前記弁体(41)の内部と外部とを連通する緩衝孔(45a)を備え、
    前記弁体(41)が前記吐出孔(12)を閉じた状態では、前記緩衝孔(45a)を開き、且つ前記弁体(41)が前記吐出孔(12)を開きつつ、前記ガイド穴(43)の底部近傍に位置した状態では、前記緩衝孔(45a)を塞ぐ開閉壁部(46)を前記ガイド穴(43)に形成したことを特徴とする圧縮機。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の圧縮機であって、
    前記弁体(41)と前記バルブプレート(3)との間にガスケット(11)を介設したことを特徴とする圧縮機。
  5. 請求項1に記載の圧縮機であって、
    前記リアヘッド(2)の一部を削ることで前記開閉壁部(46)に、ガイド穴(43)と前記吐出室(10、62)とを連通する通路(47、48、51)を形成したことを特徴とする圧縮機。
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