JP2995317B2 - 逆止弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁体が平行移動す
る逆止弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の典型的な逆止弁は、弾性を有する
薄板部材で構成された弁体の一端を流体孔の側方に止着
し、他端を流体孔に被せる構造であった。このような形
式の逆止弁は例えばエアコンプレッサの吸気弁や排気弁
として広く利用されている。

【０００３】図１０は、この典型的な逆止弁を排気弁２
として３つシリンダヘッドプレート４上面に並べて配設
し、典型的な逆止弁とは若干異なる半円弧状の薄板部材
で構成された弁体を吸気弁６としてシリンダヘッドプレ
ート４下面に配設したエアコンプレッサのシリンダヘッ
ド８の平面図である。排気弁２の基端２ａはシリンダヘ
ッドプレート４上面に止着され、排気弁２の先端２ｂは
シリンダヘッドプレート４の中央部に一列等間隔に形成
された３つの排気孔１０を覆っている。吸気弁６の両端
６ａ，６ａは、シリンダヘッドプレート４下面に図示し
ないねじで止着され、吸気弁６の中間部６ｂによって、
シリンダヘッドプレート４に貫通形成された３つの吸気
孔１２，１３，１４が覆われている。

【０００４】シリンダ１６の上端に形成されたフランジ
部１６ａの上面には、吸気弁６の下面と対向した弁受部
１８が形成されている。この弁受部１８は吸気弁６の最
大開放ストロークを規制して吸気弁６の変形過多による
損傷を防止するもので、吸気弁６の開放時の変形状態に
ほぼ対応した受面１８を形成し、かつ、吸気弁６との密
着的べた当りを避けるためにシリンダボア２０側へわず
かに傾斜させられている。また、排気弁２の上方にも弁
受部１８と同様の機能を果たす別の図示しない弁受部が
配設され、排気弁２の変形過多による損傷を同様に防止
するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の吸気弁６は、そ
の両端６ａが止着され中間部が上下に揺動するため吸気
弁６は開閉時にいわゆる片持梁的な変形をするので、そ
の中央部６ｂが最も開放ストロークが大きく、中央部６
ｂの両側部６ｃの開放ストロークがこれに次いでいる。
このため中央の吸気孔１３と両側の吸気孔１２，１４を
比べると、中央の吸気孔１３では単位開口面積当りの吸
気量（単位吸気量）が最大であるが、両側の吸気孔１
２，１４では単位吸気量がかなり少ない。このように単
位吸気量が最大になる部分が範囲的に非常に限定されて
いるのが従来の逆止弁の欠点であった。このことは排気
弁２についても同様であり、排気弁２が片持梁的に変形
することから、排気孔１０が最も広く開口される位置
は、排気弁２の先端２ｂの最も先端側の一部ということ
になる。このように、単位吸気量ないし単位排気量が弁
の場所によってばらつくということは、吸気抵抗ないし
排気抵抗を少なくする上で不利である。

【０００６】また、前述の如く吸気弁６は片持梁的な変
形をするので、弁受部１８の深さは吸気弁６の両端６ａ
に近い部分の下で最も浅く、吸気弁６の中央部６ｂの下
で最も深く形成しなければならず、そのために弁受部１
８の形状が非常に複雑でその加工が大変である。

【０００７】また、排気弁２も片持梁的な変形をするの
で、弁受部の形状が複雑となり加工が大変なことは吸気
弁６と同様である。

【０００８】本発明の目的は、弁体を平行移動させて開
閉する構成にして、吸気孔や排気孔などの流体孔を場所
によらず均一に開口させることができ、また弁体の弁受
部の形状も場所によらず一定として弁受部の加工を容易
化することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明の逆止弁は、薄板部材で構成された弁体と、弁体
の外周部に沿って等間隔に形成された複数の弾性アーム
部と、アーム部の先端に形成された止着部とを有する。
この逆止弁を使用するときは、弾性アーム部相互間の弁
体部分を流体孔に被せ、弾性アーム部の先端を流体孔の
側方にねじ等で止着する。流体孔に被せた弁体部分に内
側から外側に向かう圧力が作用すると、弾性アーム部が
変形して弾性アーム部以外の弁体部分が平行に外側に移
動し、流体孔を開放する。このとき、弁体が平行移動す
ることにより流体孔と弁体との間隙はどの位置でも一定
であり、実質的に広い開口が実現する。

【００１０】複数の弾性アーム部は、弁体の外周部に沿
って所定長の切込みを形成することにより容易に形成可
能である。弁体は円板状、円形リング状、矩形状等、流
体孔の形状等に合わせて様々な形状を採用可能である。
また弾性アーム部の数は最低２つあればよく、これら弾
性アーム部は弁体の中心に関して対称的に形成するのが
好ましい。例えば弾性アーム部をリング状の弁体の周囲
に２つ形成する場合は、これらを弁体の孔の中心に関し
て点対称に形成し、かつ、例えば弁体の４分の１の円周
の長さで延在させる。

【００１１】本発明に係る逆止弁は、流体の逆流を阻止
する目的のあらゆる部位に使用可能であり、例えばエア
コンプレッサの吸気弁や排気弁として利用できる他、２
サイクルエンジンのリードバルブとしても使用可能であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明をエアコンプレッサ
に適用した一実施例を図に基づいて説明する。図１は本
発明を適用したエアコンプレッサ用の吸気弁３０であ
る。この吸気弁３０の弁体３０ａは、適度の弾性を有す
る薄板鋼をリング状に切り出したもので、弁体３０ａの
外周部に一対のアーム部３０ｂが弁体３０ａと一体、か
つ、弁体３０ａの中心Ｃに関して点対称に形成され、弁
体３０ａの中央には孔が形成されている。アーム部３０
ｂは、弁体３０ａの外周部に沿って中心角で約９０度の
長さ分だけ円弧状の切込３２が形成され、この切込３２
の外側部分がアーム部３０ｂとされている。アーム部３
０ｂの幅及び長さは、必要とされるばね定数など設計条
件に対応して適宜増減することができる。アーム部３０
ｂの先端部にはねじ孔３４が形成され、このねじ孔３４
に通したねじ３６を図１（Ｂ）のようにシリンダヘッド
プレート３８下面に止着することによりアーム部３０ｂ
の先端部がシリンダヘッドプレート３８下面に止着され
る。

【００１３】シリンダヘッドプレート３８には、その中
央部に円形の排気孔４０が形成され、この排気孔４０の
両側位置に排気孔４０の中心を曲率中心とする円弧状を
なす吸気孔４２，４２が一対で形成されている。そして
吸気孔４２の下側に吸気弁３０のアーム部３０ｂ相互間
の弁体３０ａが位置する。また排気孔４０の上側には、
図１（Ｃ）の排気弁４４の先端部４４ａが位置する。

【００１４】図２〜図４に示すように、シリンダヘッド
プレート３８が被冠するシリンダ４６のフランジ部４６
ａ上面には環状の弁受部４８が形成されている。この弁
受部４８は吸気弁３０の最大開放ストロークを規制する
ためのものであって、従来は図１１及び図１２の弁受部
１８のように非常に複雑な形状であったが、この実施の
形態ではシリンダボア５０に隣接する等幅環状をなし、
かつ、一定の傾斜角でシリンダボア５０側に傾斜した環
状面で構成される。従ってこの環状面はどの部分でも同
じ形状をなし、旋盤などで簡単に加工することができ
る。

【００１５】シリンダヘッドプレート３８の上面には、
図５のように排気孔４０の周囲において浅い堀５２が形
成されている。この堀５２は排気弁４４の下面との当り
を避けるためのものであって、堀５２の一端は次第に浅
くなってシリンダヘッドプレート３８の片側方向へ延在
している。このため排気孔４０の上端縁４０ａは堀５２
の中にあってシリンダヘッドプレート３８上面と同一高
さで突出し、ここに排気弁４４の先端４４ｂ下面が当接
するようになっている。排気弁４４の基端４４ａは堀５
２の延在端近傍のシリンダヘッドプレート３８上面にね
じで止着される。

【００１６】吸気弁３０は、図６（Ａ）（Ｂ）のように
アーム部３０ｂが弾性的に屈曲可能なため、シリンダボ
ア５０内のピストンの下降によりシリンダボア５０内が
負圧になると、図６（Ｂ）のように閉塞部３０ｃ及び連
結部３０ｄが面一状平面を維持したまま一体となって下
降し、吸気孔４２を開放する。この時、吸気弁３０は全
体が平行移動して下降するので、吸気孔４２と弁体３０
ａとの隙間は場所によらず一定で均一であるから、吸気
開口を最大かつ十分にとることができる。またこの吸気
時、アーム部３０ｂを除く吸気弁３０の下面は弁受部４
８に当接し、最大開放ストロークが弁受部４８によって
規制される。弁受部４８はシリンダボア５０側へ傾斜し
ているので、ここに吸気弁３０の下面が水平を保ったま
ま平行移動にて下降し当接しても、吸気弁３０下面と弁
受部４８とが密着的にべた当りせず、従ってピストンが
下死点に到達した瞬間、吸気弁３０がスムーズに弁受部
４８から離間し、応答性よく吸気孔４２を閉塞する。

【００１７】吸気弁３０が上下動する時、アーム部３０
ｂの傾斜に起因して弁体３０ａが微小角度ではあるが正
逆両方向に繰返し回動する。この弁体３０ａの回動は有
益であって、アーム部３０ｂに無理な力が作用するのを
防止する効果があり、これによりアーム部３０ｂが折損
しにくくなる。

【００１８】次にピストンが上昇移動に転ずると、シリ
ンダ４６内の圧力上昇にて排気弁４４が押し上げられ、
排気孔４０が開放される。排気弁４４の実施の形態とし
ては図５のような大型の排気弁４４を使用してもよい
が、図７のように吸気弁３０と構造的に類似した排気弁
５４を使用してもよい。この排気弁５４は中央に孔のな
い円板状である以外は図６の吸気弁３０と全く同様の構
成である。排気弁５４で注意すべき点は、図７（Ｂ）の
ように排気孔４０がアーム部５４ｂよりもやや内側に位
置するように排気弁５４の直径ないしアーム部５４ｂの
幅を設定することである。排気弁５４の上には、スペー
サ５５を介在させて弁受部となるバックプレート５６を
ねじ５７で取付ける。これにより排気弁５４はスペーサ
５５の厚み分だけ上方に平行変位可能となる。なおバッ
クプレート５６には排気弁５４との密着を避けるために
透孔５８を複数形成するか、又は透孔５８に代えてバッ
クプレート５６下面に凹凸を形成する。

【００１９】以上、本発明の一実施例につき説明した
が、本発明は前記実施例に限定されることなく種々の変
形が可能であり、例えば図８（Ａ）のように吸気弁３０
のアーム部３０ｂを１本増やして３本を円周方向等間隔
に配設してもよいし、図８（Ｂ）のように４本のアーム
部３０ｂを２本一組で互いに対向状に延在させてもよい
し、図８（Ｂ）で隣接するアーム部３０ｂの先端部を連
結して図８（Ｃ）のように実質２本のアーム部３０ｂと
しその中央部に止着用のねじ孔３４を形成してもよい
し、図８（Ｄ）のように逆止弁３１を方形としてその両
側に互いに逆方向に延在したアーム部３１ｂを形成して
もよい。このような方形の逆止弁３１は流体孔３３が方
形である場合に好適である。

【００２０】また本発明の逆止弁は、図９のように中央
孔のない円板状の吸気弁３０を例に説明すると、弁体３
０ａの中央部に補強用の凸部７７，７８，７９を形成し
たものであってもよい。図９（Ａ）（Ａ’）の凸部７７
は弁体中央部から三方に延びた凸部７７であり、図９
（Ｂ）（Ｂ’）の凸部７８は弁体中央部の円形領域にお
いて緩やかに屈曲した凸部７８であり、図９（Ｃ）
（Ｃ’）の凸部７９は弁体中央部においていわゆる三巴
形に三方に延びた凸部７９である。凸部７７と７９は図
９（Ａ’）（Ｃ’）のように山形断面をなす。特に図９
（Ｃ）のように三巴形の凸部７９にすると、弁体３０ａ
を通過する流体に凸部７９によって旋回作用を及ぼすこ
とができるので、そのような旋回作用が必要とされる使
用例で有益である。

【００２１】さらに本発明はエアコンプレッサ以外にも
適用可能であり、例えば図１３のような２ストロークエ
ンジン６０のリードバルブとしても使用できる。従来の
リードバルブ６２は、吸気管６４内にあって鳥の嘴状に
一対の傾斜弁６６をクランク室６８側に向けた状態で互
いに当接させたものであったが、傾斜弁６６の先端が尖
っているため、傾斜弁６６とコンロッド７０との干渉を
避けるためリードバルブ６２をクランク室６８から少し
離間させて配置する必要があった。従って、リードバル
ブ６２の内側の吸気管６４の端部内に滞留する混合気
が、掃気工程で燃焼室までスムーズに流れにくいという
問題があった。そこで本発明の逆止弁をリードバルブ７
２として図１４のようにクランク室６８内壁の吸気孔７
４に被せれば、吸気管６４の端部がクランク室６８容積
に関与しなくなり、その分だけクランク室６８に吸入さ
れた混合気が強く圧縮され、掃気効率もよくなる。勿
論、リードバルブ７２はフラットなため、クランク室６
８内壁に装着してもコンロッド７０との干渉の心配はな
い。なお、リードバルブ７２は管路内に配設することも
可能であり、この場合、リードバルブ７２の外周部はね
じ又は挟み込みにより管路内壁に固定することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は前記の如く、弁体を平行移動に
て開閉させるようにしたので、流体孔を弁体の位置によ
らず均一に開口させることができ、このため弁の開口度
を十分広くでき、コンプレッサの吸気弁や排気弁として
利用することにより吸排気抵抗が非常に少ないコンプレ
ッサを実現できる。また吸排気抵抗が少ないから弁体の
開閉リフト量を小さくすることも可能となり、それに伴
い弁の開閉騒音も小さくできる。また弁体が平行移動す
るため、弁体の最大開放ストロークを規制する弁受部の
形状も場所によらずすべての位置で一定となるので単純
化されその加工もきわめて容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る吸気弁の平面図と断面
図、（Ｂ）はシリンダヘッドプレートの平面図、（Ｃ）
は排気弁の平面図。

【図２】シリンダの平面図。

【図３】シリンダの断面図。

【図４】弁受部の拡大断面図。

【図５】シリンダヘッドプレートの斜視図。

【図６】（Ａ）は変形前の吸気弁の斜視図、（Ｂ）は変
形後の吸気弁の斜視図。

【図７】（Ａ）はシリンダヘッドプレートの変形例の斜
視図、（Ｂ）は排気弁の変形例の斜視図。

【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ吸
気弁の変形例の平面図。

【図９】（Ａ）は吸気弁の変形例の平面図、（Ａ’）は
同吸気弁の矢視断面図、（Ｂ）は吸気弁の別の変形例の
平面図、（Ｂ’）は同吸気弁の矢視断面図、（Ｃ）は吸
気弁のさらに別の変形例の平面図、（Ｃ’）は同吸気弁
の矢視断面図。

【図１０】従来のシリンダヘッドプレートの平面図。

【図１１】シリンダの断面図。

【図１２】シリンダの平面図。

【図１３】２サイクルエンジンの断面図。

【図１４】本発明を適用したリードバルブの斜視図。

【符号の説明】

３０ 吸気弁 ３０ａ 弁体 ３０ｂ アーム部 ３０ｃ 閉塞部 ３０ｄ 連結部 ３２ 切込 ３８ シリンダヘッドプレート ４０ 排気孔 ４２ 吸気孔 ４４ 排気弁 ４８ 弁受部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 15/00 - 15/20 F04B 39/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板部材で構成された弁体と、 前記弁体の外周部に沿って等間隔に形成された複数の弾
   性アーム部と、 前記アーム部の先端に形成された止着部とを有する逆止
   弁。
2. 【請求項２】 前記弁体が適度の弾性を有する薄板で構
   成されると共に、前記複数の弾性アーム部が、前記弁体
   の外周部に沿って所定長の切込みを形成することにより
   形成されてなる請求項１記載の逆止弁。
3. 【請求項３】 前記弁体がリング状をなし、前記複数の
   アーム部が前記弁体の外周部に沿って等間隔かつ所定長
   で延在してなる請求項２記載の逆止弁。
4. 【請求項４】 前記アーム部が一対で対称的に形成さ
   れ、かつ、リング状の弁体の４分の１円周の長さで延在
   してなる請求項３記載の逆止弁。