JP3730180B2 - 流体圧縮装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮装置に係り、さらに詳しくはピストンの直線往復動を用いて流体を圧縮したりポンピングして排出させる流体圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の流体圧縮装置の典型的な一例を図１及び図２に示し、これを簡単に説明する。図１及び図２は従来の一般の流体圧縮装置の構造及び作用を概略的に示した断面図であって、１０はシリンダブロック、２０はピストン、３０はバルブプレート、４０はシリンダヘッドである。
【０００３】
図１及び図２に示した通り、シリンダブロック１０にはその長手方向に沿って一定直径のシリンダボア１１が貫通して形成されている。ピストン２０はシリンダブロック１０のシリンダボア１１に直線往復動自在に設けられ、バルブプレート３０はシリンダブロック１０に設けられる。バルブプレート３０には流体吸込穴/吐出穴３１、３２が形成され、また流体吸込穴/吐出穴３１、３２を開閉する吸込バルブ/吐出バルブ３３、３４が設けられる。そして、シリンダヘッド４０は前記バルブプレート３０が設けられた側のシリンダブロック１０に設けられ、シリンダヘッド４０にはバルブプレート３０の流体吸込穴/吐出穴３１、３２と連通される流体吸込室/吐出室４１、４２が形成される。また、シリンダヘッド４０にはその流体吸込室/吐出室４１、４２と連通される流体吸込マニフォルド/吐出マニフォルド４３、４４がそれぞれ連結される。
【０００４】
以上のように構成された一般の流体圧縮装置は、ピストン駆動源(図示せず)から伝達される動力によりピストン２０がシリンダブロック１０のシリンダボア１１で直線往復動することにより流体が吸込まれ圧縮され吐出される。
【０００５】
言い換えれば、ピストン２０がシリンダボア１１の上死点Ｔから下死点Ｂへ移動すれば、シリンダボア１１の内外間の圧力差により図２に示した通り、吸込バルブ３３がバルブプレート３０の吸込穴３１を開放し、よって流体が吸込マニフォルド４３、シリンダヘッド４０の吸込室４１及びバルブプレート３０の吸込穴３１を介してシリンダブロック１０のシリンダボア１１の内部に吸込まれる。この際、吐出バルブ３４はシリンダヘッド４０の吐出室４２の圧力がシリンダボア１１の内部の圧力より高いため、吐出穴３２を閉鎖したまま維持される。
【０００６】
一方、ピストン２０が下死点Ｂを頂点にして進行方向が変って上死点Ｔに移動すれば、シリンダボア１１の内部に吸込まれた流体は次第に圧縮される。最終的にピストン２０が図１に示した通り上死点Ｔに至れば、シリンダボア１１の内部の圧力がシリンダヘッド４０の吐出室４２の圧力より高まり、吐出バルブ３４がバルブプレート３０の吐出穴３２を開放するようになり、これにより圧縮された流体はバルブプレート３０の吐出穴３２、シリンダヘッド４０の吐出室４２及び吐出マニフォルド４４を通して排出される。この際、吸込バルブ３３はシリンダヘッド４０の吸込室４１の圧力がシリンダボア１１の内部の圧力より低いため、吸込穴３１を閉鎖したまま維持される。
【０００７】
そして、ピストン２０が再び下死点Ｂに移動すれば、吸込バルブ３３により吸込穴３１が開放され、吐出バルブ３４により吐出穴３２が閉鎖され流体の吸込がなされ、追ってピストン２０が再び上死点Ｔに移動する際、吸込まれた流体が圧縮され吐出穴３２に吐出される前記の過程を繰り返しながら流体を圧縮して排出させる。
【０００８】
しかし、前述したような一般の流体圧縮装置においては、ピストン２０により圧縮された流体が全て吐出されずバルブプレート３０の吐出穴３２に一部が残存し、このためピストン２０が上死点Ｔから下死点Ｂに移動する流体吸込過程において前記高圧の残存流体がピストン２０の移動により再膨張する。このように再膨張する高圧の残存流体のため、ピストン２０が下死点Ｂ方向に移動する流体吸込過程の初期にはシリンダボア１１の内部の圧力がシリンダヘッド４０の吐出室４２の圧力より低い状態であるが、吸込室４１の圧力よりは高い状態になって、ピストン２０が下死点に移動し始める時点で直ちに吸込行程が行われず、ピストン２０が下死点Ｂ方向に十分移動してシリンダボア１１の内部の圧力が吸込室４１の圧力より低い圧力に至ってようやく吸込バルブ３３が開きながら新たな流体が吸込まれる。結局、一般の流体圧縮装置は、流体圧縮及び吐出過程において残った高圧の残留流体が各行程毎にシリンダボア１１の空間一部を無効化する無効空間として働くので、吸込まれる流体の量がやむをえず少なくなり、これによる効率低下の問題が必然的にある。
【０００９】
また、従来の流体圧縮装置は流体吸込穴３１及び吐出穴３２を開閉するための複雑な構造の吸込バルブ３３及び吐出バルブ３４を必ず有すべき為、組立性及び生産性面において望ましくなく、作製コストがアップする問題もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は圧縮された流体が全て吐出されることにより従来のようなシリンダボア内部の無効空間を排除して効率を向上させうる流体圧縮装置を提供するところにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、別の吸込バルブ装置を必要とせずピストン自体が流体吸引口を開閉するよう構成されると共に、単純な構造の吐出バルブ装置が採用されることにより構造が簡単なので組立性及び生産性を改善させることができ、作製コストを低減させうる流体圧縮装置を提供するところにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明に係る流体圧縮装置は、長手方向に沿って貫通された一定直径のシリンダボアと、該シリンダボアと直交する方向に貫通された少なくとも一つの流体吸引口及びシリンダボアの端部両側に一側が開口されたスロット状に形成される少なくとも一対の流体吐出口を備えたシリンダブロックと、シリンダブロックのシリンダボア内で直線往復動するよう設けられたピストンと、シリンダブロックの流体吐出口を選択的に開閉するようシリンダボアに流動自在に設けられ、その流動制限のためのフランジが備えられたバルブピストンを含む吐出バルブ組立体と、シリンダブロックに結合されシリンダブロックの流体吐出口と連通する吐出室を形成し、該吐出室の流体排出経路になる流体排出通路を備えたシリンダヘッドとを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような本発明に係る流体圧縮装置は、シリンダブロックのシリンダボア内で直線往復動するピストンにより流体吸引口が選択的に開放しつつ流体吸込がなされ、シリンダボア内の流体圧が増大することによりバルブピストンが流動することにより開放される流体吐出口を通して流体吐出がなされる。従って、従来のような複雑な構造の吸込バルブが除去されると共に、吐出バルブの構造が単純になされるため組立性及び生産性を改善させることができ、またその作製コストを大幅に節減できる。そして、シリンダボアで圧縮された高圧の流体が全て流体吐出口を通して排出されるため、従来のような残留流体によるシリンダボア内の無効空間を排除できるので圧縮効率を向上させうる。
【００１４】
本発明の望ましい実施例によれば、流体圧縮装置はピストンの上死点位置がシリンダボアの端部よりやや突出する位置に設定される。これにより、上死点でピストンとバルブピストンが接触しつつシリンダボア内で圧縮された流体が完全に吐出することができる。
【００１５】
また、流体吸引口はピストンの最大後進位置である下死点直前に位置するよう配され、これによりピストンが下死点に至る時流体吸引口が瞬間的に開放されながら流体がシリンダボア内の真空により迅速に流入されうる。
【００１６】
吐出バルブ組立体は、シリンダブロックのシリンダボアで流動するよう設けられ、シリンダボアの端部壁に接触することにより流動を制限するフランジが一側面に形成され、該フランジの略中央部には第１ボスが形成されたバルブピストンと、バルブピストンと一定間隔離隔されるようシリンダヘッドに設けられ、一側面にはバルブピストンの第１ボスに対応する第２ボスが形成され、該第１ボスを中心に多数の流体経路が放射状に形成された支持プレートと、バルブピストンと支持プレートとの間に介されバルブピストンを該バルブピストンが流体吐出口を閉鎖させる方向に流動するよう弾持する弾性体とを備えて構成されうる。
【００１７】
そして、シリンダブロックは円形の外観構造を有するよう形成されることができ、また四角形の外観構造を有するよう形成されることもできる。
【００１８】
流体吸引口はシリンダブロックの向かい合う位置に二つが配されることができ、それ以上の個数がシリンダブロックに一定間隔を隔てて配されることもできる。
【００１９】
流体吸引口はテーパ状、一定直径の穴形態及び大径部と小径部を有する２段構造で形成でき、これら形態の組合わせで形成することもできる。
【００２０】
また、流体吸引口はシリンダブロックの少なくとも一部を切り取ることにより一層拡張された吸込面積を有する形態に形成されることができ、この場合流体吸引口の面積が大きくなるので流体吸込を一層円滑にできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例を詳述する。図３は本発明の一実施例による流体圧縮装置を示した分解斜視図であり、図４ないし図６は図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【００２２】
図３ないし図６に示した通り、本発明の一実施例による流体圧縮装置は、シリンダブロック１００と、ピストン２００と、吐出バルブ組立体３００、及びシリンダヘッド４００とを備える。
【００２３】
シリンダブロック１００は、その長手方向に沿って貫通して形成された一定直径のシリンダボア１１０と、シリンダボア１１０と直交する方向に貫通された少なくとも一つの流体吸引口１３０と、シリンダボア１１０の端部両側に一側が開口されたスロット状に形成される少なくとも一対の流体吐出口１５０とを備える。また、シリンダブロック１００は後述するシリンダヘッド４００を結合するための結合ボス１７０を備える。
【００２４】
このようなシリンダブロック１００は、図７Ａないし図７Ｇに示した通り、円形の外観構造を有するよう構成されることができ、図８に示した通り、四角形の外観構造を有するよう構成されることもでき、その他のいずれの形態のシリンダブロック１００も理論的に可能である。従って、シリンダブロック１００の外観形態は必ずしも図示例の形態に限らない。
【００２５】
また、流体吸引口１３０が図示例ではシリンダボア１１０と直交する方向に形成された例を示しているがこれに限らず、流体の流れや構造面において有利であれば、シリンダボア１１０について一定角度に傾斜して(鈍角と鋭角を全て含む)形成されうる。
【００２６】
ピストン２００は、シリンダブロック１００のシリンダボア１１０の内部で直線往復動するよう設けられ、別の駆動源(図示せず)から動力を伝達されシリンダボア１１０の内部で直線往復動しつつ流体を吸込、圧縮する。このピストン２００はその負荷を減らすために内部を中空状に形成することが望ましく、同じ理由から重さ軽減のためにアルミニウム合金で形成することが良い。
【００２７】
吐出バルブ組立体３００は、シリンダブロック１００の流体吐出口１５０を選択的に開閉するようシリンダボア１１０に流動自在に設けられるバルブピストン３１０を備える。
【００２８】
バルブピストン３１０は、シリンダボア１１０の内径とほぼ同直径を有する円筒体よりなり、一側にはシリンダボア１１０の端部壁に接触することによりバルブピストン３１０の流動を制限するフランジ３１１が形成されている。これにより、バルブピストン３１０はシリンダボア１１０の内部に完全に入れず与えられたストローク内で流動しつつ流体吐出口１５０を開閉する。また、フランジ３１１の略中央部には第１ボス３１２が形成されている。また、吐出バルブ組立体３００はバルブピストン３１０と一定間隔離隔されるようシリンダヘッド４００に設けられる支持プレート３２０と、バルブピストン３１０と支持プレート３２０との間に介されバルブピストン３１０を、バルブピストン３１０が流体吐出口１５０を閉鎖させる方向に流動するよう弾持する弾性体３３０を備える。これによりバルブピストン３１０はシリンダボア１１０に圧力が加えられない、例えば流体吸込過程では弾性体３３０により初期状態を維持することにより流体吐出口１５０を閉鎖し、シリンダボア１１０の圧力が大きくなれば、すなわち流体圧縮過程ではシリンダボア１１０内の高い流体圧により弾性体３３０の弾力を抗して押されながら流体吐出口１５０を開放することにより流体を吐出させる。支持プレート３２０はその前面の略中央部にバルブピストン３１０の第１ボス３１２に対応する第２ボス３２１が形成され、第２ボス３２１の外側に三つまたはそれ以上の流体経路３２２が任意の間隔または一定間隔を維持して放射状に形成される。ここで、支持プレート３２０は図４ないし図５に示した通り、シリンダブロック１００の結合ボス１７０の端部に置かれたまま結合ボス１７０にシリンダヘッド４００が結合されることにより固設できるが、その取付け方向を図示例に限定されない。支持プレート３２０は溶接などにより結合されうる。一方、弾性体３３０としては圧縮コイルバネが使用され、この場合前記圧縮コイルバネはバルブピストン３１０及び支持プレート３２０にそれぞれ形成された第１及び第２ボス３１２、３２１に支えられ設けられる。また、弾性体３３０としては前記圧縮コイルバネ以外も板バネを用いられるなどいずれの弾性体を使用しても構わない。
【００２９】
シリンダヘッド４００は、シリンダブロック１００の結合ボス１７０に結合され設けられ、これによりシリンダヘッド４００の内部には流体吐出口１５０と連通される吐出室４１０が形成される。また、シリンダヘッド４００には吐出室４１０と連通される流体排出通路４２０が形成されている。シリンダヘッド４００の取付構造も別に限られないが、図示例では螺合方式で設けられる例を図示している。
【００３０】
図３ないし図６において５００は流体吸込マニフォルドである。
【００３１】
以上のように構成される本発明に係る流体圧縮装置は、シリンダボア１１０内で直線往復動するピストン２００により流体吸引口１３０が選択的に開放されながらシリンダボア１１０の内部の真空により流体が極めて迅速に吸込まれ、シリンダボア１１０に形成された高圧の流体圧によりバルブピストン３１０が押されながら流体吐出口１５０が開放され流体が完全に吐出される。
【００３２】
このような本発明の特徴及びこれにより得られる著しい効果のための構造は、第１に図４ないし図６に示した通り、ピストン２００の上死点Ｔの位置がシリンダボア１１０の端部よりやや突出する位置に設定される点である。これにより前記上死点でピストン２００とバルブピストン３１０が接触しつつシリンダボア１１０内で圧縮された流体が完全に吐出することができる。すなわち、従来のように吐出されず残った高圧の残留流体が、本発明の構造ではシリンダボアの内部で留まる箇所がないため、従来のような無効空間を効率よく排除できる。
【００３３】
本発明の特徴及びこれにより得られる著しい効果のための構造の二番目は、流体吸引口１３０がピストン２００の最大後進位置である下死点直前に置かれるよう配され、このような流体吸引口１３０を開閉するための別の吸込バルブ装置が備えられず、ピストン２００それ自体がシリンダボア１１０内で直線往復動しつつ流体吸引口１３０を選択的に開閉させるという点である。これにより、ピストン２００が下死点に至る時、流体吸引口１３０が瞬間的に開放されながら流体がシリンダボア１１０内の真空吸引力により迅速に流入され、また従来のような別の複雑な構造の吸込バルブ装置を必要としないため構造的な単純化がなされる。かつ、前述したような流体の迅速な吸込によるシリンダブロックの冷却効果もある程度期することができる。
【００３４】
一方、本発明に係る流体圧縮装置は、前述したような流体吸引口１３０を通した流体の吸込時ピストン２００の移動により極めて瞬間的に流体吸引口１３０が開きながら流体が吸込まれるため、流体吸込量が多くない場合があるところ、 これを勘案して本発明では図７Ａないし図７Ｇに示した通り、少なくとも二つの流体吸引口１３０、１３０'をシリンダブロック１００の対面位置に形成して一層多量の流体が迅速に吸込まれうるよう構成する他の変形例を提供する。
【００３５】
本発明の他の変形例によれば、流体吸引口１３０、１３０'は、図７Ａに示した通り、シリンダブロック１００の外側から内側に行くほど直径が次第に縮小するテーパ状に形成することができ、図７Ｂに示した通り、大径部と小径部を有する２段構造で形成されることもできる。また、流体吸引口１３０、１３０'は図７Ｃに示した通り、二つの流体吸引口のうちいずれか一つの流体吸引口１３０は大径部と小径部を有する２段構造に、それからもう一つの流体吸引口１３０'は一定直径を有する穴形態に形成されることができ、図７Ｄに示した通り、二つの流体吸引口１３０、１３０'が全て一定直径を有する穴形態に形成されることもできる。
【００３６】
また、本発明の他の変形例によれば、流体吸引口１３０、１３０'は、図７Ｇに示した通り、一層大きい流体吸込面積を確保するため、シリンダブロック１００の外周面の全体にかけて複数の流体吸引口を形成して構成したり、図７Ｅに示した通り、シリンダブロック１００の一部またはそれ以上の部分をその内部のシリンダボア１１０と連通するよう切り取ることにより形成されることもできる。図７Ｆに示した例はシリンダブロック１００の流体吸引口形成部位にその外周面に沿って一定幅及び深さを有する切取部を形成し、該切取部に多数の流体吸引口を一定間隔を隔てて配置して構成した例を示す。
【００３７】
また、図８は本発明のさらに他の変形例を示したもので、示した通り、本発明のさらに他の変形例はシリンダブロック１００が四角形の外観構造を有し、この四角形シリンダブロック１００のいずれか片面または両面にその内部のシリンダボア１１０と連通する切取部を形成して流体吸引口１３０、１３０'を構成したことを特徴とする。この場合も流体吸引口の面積を大きくすることができるため、流体の吸込を円滑になされうる。
【００３８】
以下、前述したように構成された本発明に係る流体圧縮装置の作用を図４ないし図６に基づき説明する。
【００３９】
図４はピストン２００がシリンダボア１１０から下死点Ｂに完全に移動した状態を示す。示した通り、ピストン２００が下死点Ｂに完全に移動されるにつれピストン２００により閉鎖されていた流体吸引口１３０が開放され流体が流体吸引口１３０を通してシリンダボア１１０に流入される。この際、ピストン２００が上死点Ｔから下死点Ｂに移動し始める際、バルブピストン３１０によりシリンダボア１１０の流体吐出口１５０は閉鎖状態であり、ピストン２００により流体吸引口１３０も閉鎖されたままピストン２００が外部の動力源により下死点に強制移動されるため、シリンダボア１１０の内部には真空がかかる。ピストン２００が次第にさらに移動して下死点Ｂに近くなるほど前記真空力はさらに大きくなり、最終的にピストン２００が下死点Ｂに至って自分が塞いでいた流体吸引口１３０を開放すれば、流体吸引口１３０を通した流体吸込が極めて迅速になされる。
【００４０】
前述したような流体の吸込がなされれば、ピストン２００は下死点Ｂを頂点に上死点Ｔに向けて移動しつつ吸込まれた流体を圧縮し始めるが、この際ピストン２００の移動により流体吸引口１３０は自然に閉鎖され、バルブピストン３１０はその外側の弾性体３３０及び吐出室４１０の圧力により初期状態の維持しつつ流体吐出口１５０を閉鎖する。従って、外部の駆動源によりピストン２００が強いて上死点Ｔに向けて移動するので、その内部に存する流体は次第に圧縮される。
【００４１】
図５は上死点Ｔに向けて移動していたピストン２００が最終的に上死点Ｔに至る状態を示した図である。ピストン２００が上死点Ｔに向けて次第にさらに移動するにつれ流体はさらに圧縮され、ピストン２００が一定位置まで移動すれば、流体の圧力とバルブピストン３１０を弾持している弾性体３３０の弾性力のバランスが崩れながら(流体圧力)弾性体弾性力)バルブピストン３１０が押されて流体吐出口１５０が開放されることにより圧縮された高圧の流体が吐出室４１０に吐出される。その後、ピストン２００は引き続き上死点Ｔに向けてさらに前進しつつシリンダボア１１０内の流体が完全に排出されるようにする。この過程においてピストン２００とバルブピストン３１０が接触されるが、ピストン２００とバルブピストン３１０との間に存した流体が完全に抜け出る瞬間とほぼ同時に接触がなされるので、その間に存していた高圧流体の緩衝作用によりピストン２００とバルブピストン３１０は衝突せず柔らかく接触する。以上のようにピストン２００がシリンダボア１１０の端部を越えて設定された上死点Ｔまで移動するので、シリンダボア１１０には圧縮された流体が残留せず、よって無効空間は０になる。
【００４２】
図６は上死点Ｔまで移動して圧縮過程を終えたピストン２００が前記上死点を頂点にして下死点Ｂ方向に移動する流体吸込過程を示した図である。示した通り、ピストン２００は下死点Ｂに向けて移動するが、ここでピストン２００が上死点Ｔから下死点Ｂに向けて移動すると同時に、バルブピストン３１０は弾性体３３０により初期位置に復帰しつつ流体吐出口１５０を閉鎖し、流体吸引口１３０はピストン２００により閉鎖される。ピストン２００が下死点Ｂに向けて移動するにつれシリンダボア１１０の内部の真空度は次第にさらに高まり、このような状態がさらに進んでピストン２００が図４に示した通り、下死点Ｂに至れば、流体吸引口１３０が開放されながらシリンダボア１１０の内部の真空吸引力により流体が流体吸引口１３０を介してシリンダボア１１０内に迅速に流入される。追って、前述した圧縮及び吸込過程が行われるが、このような過程を連続的に繰り返しながら流体を吸込、圧縮、排出する。
【００４３】
一方、以上では流体、特に気体を吸込んで高圧に圧縮して吐出する圧縮装置について示しかつ説明したが、本発明は液体をポンピングする装置、例えばポンプにも有利に適用できることは当業者ならよく分かるだろう。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば圧縮空間、すなわちシリンダボア内に圧縮された高圧の流体が残留しないため、残留流体の再膨張により発生する従来のような無効空間を排除できるので圧縮効率の向上が図れ、このことから特に冷蔵庫や空気調和機向け冷凍サイクルに本発明の構造を採用した圧縮機が適用されれば、冷凍および冷房能力を大幅にアップさせうる。
【００４５】
また、本発明によれば、複雑な構造の吸込バルブが除去され吐出バルブも単純な構造よりなるので、圧縮機の全体的な構造が簡単化し全部品の自動組立が可能になるため、組立性および生産性を大幅に向上でき、作製コストも著しく低減できる。
【００４６】
そして、本発明によれば、既存の吸込バルブが除去され吐出バルブの作動が改善されたため、従来のバルブ作動によるバルブの挙動損失が減ることにより入力の低減効果を期することができるのみならず、バルブ接触音による騒音の影響が無くなって一層静かに稼働する圧縮機を提供することができる。
【００４７】
つまり、本発明によれば、高い圧縮効率及び信頼性を有しながらも構造が簡単なので組立及び生産が優秀な低コストの圧縮機やポンプを提供できる。
【００４８】
以上、本発明を本発明の原理を例示するのに望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明はそのように示しかつ説明されたままの構成及び作用に限定されない。かえって特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱せず本発明に対する多数の変形及び修正が可能なことを当業者はよく理解できる。従って、そのような全ての適切な変形及び修正と均等物も本発明の範疇に属することと見做すべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般の流体圧縮装置の構造及び作用を概略的に示した断面図である。
【図２】従来の一般の流体圧縮装置の構造及び作用を概略的に示した断面図である。
【図３】本発明の一実施例による流体圧縮装置を示した分解斜視図である。
【図４】図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【図５】図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【図６】図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【図７Ａ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｂ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｃ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｄ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｅ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｆ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｇ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図８】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口のさらに他の変形例を示した斜視図である。
【符号の説明】
１００ シリンダブロック
１１０ シリンダボア
１３０、１３０’ 流体吸引口
１５０ 流体吐出口
１７０ 結合ボス
２００ ピストン
３００ 吐出バルブ組立体
３１０ バルブピストン
３１１ フランジ
３１２ 第１ボス
３２０ 支持プレート
３２１ 第２ボス
３２２ 流体経路
３３０ 弾性体
４００ シリンダヘッド
４１０ 吐出室
４２０ 流体排出通路
５００ 流体吸込マニフォルド
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮装置に係り、さらに詳しくはピストンの直線往復動を用いて流体を圧縮したりポンピングして排出させる流体圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の流体圧縮装置の典型的な一例を図１及び図２に示し、これを簡単に説明する。図１及び図２は従来の一般の流体圧縮装置の構造及び作用を概略的に示した断面図であって、１０はシリンダブロック、２０はピストン、３０はバルブプレート、４０はシリンダヘッドである。
【０００３】
図１及び図２に示した通り、シリンダブロック１０にはその長手方向に沿って一定直径のシリンダボア１１が貫通して形成されている。ピストン２０はシリンダブロック１０のシリンダボア１１に直線往復動自在に設けられ、バルブプレート３０はシリンダブロック１０に設けられる。バルブプレート３０には流体吸込穴/吐出穴３１、３２が形成され、また流体吸込穴/吐出穴３１、３２を開閉する吸込バルブ/吐出バルブ３３、３４が設けられる。そして、シリンダヘッド４０は前記バルブプレート３０が設けられた側のシリンダブロック１０に設けられ、シリンダヘッド４０にはバルブプレート３０の流体吸込穴/吐出穴３１、３２と連通される流体吸込室/吐出室４１、４２が形成される。また、シリンダヘッド４０にはその流体吸込室/吐出室４１、４２と連通される流体吸込マニフォルド/吐出マニフォルド４３、４４がそれぞれ連結される。
【０００４】
以上のように構成された一般の流体圧縮装置は、ピストン駆動源(図示せず)から伝達される動力によりピストン２０がシリンダブロック１０のシリンダボア１１で直線往復動することにより流体が吸込まれ圧縮され吐出される。
【０００５】
言い換えれば、ピストン２０がシリンダボア１１の上死点Ｔから下死点Ｂへ移動すれば、シリンダボア１１の内外間の圧力差により図２に示した通り、吸込バルブ３３がバルブプレート３０の吸込穴３１を開放し、よって流体が吸込マニフォルド４３、シリンダヘッド４０の吸込室４１及びバルブプレート３０の吸込穴３１を介してシリンダブロック１０のシリンダボア１１の内部に吸込まれる。この際、吐出バルブ３４はシリンダヘッド４０の吐出室４２の圧力がシリンダボア１１の内部の圧力より高いため、吐出穴３２を閉鎖したまま維持される。
【０００６】
一方、ピストン２０が下死点Ｂを頂点にして進行方向が変って上死点Ｔに移動すれば、シリンダボア１１の内部に吸込まれた流体は次第に圧縮される。最終的にピストン２０が図１に示した通り上死点Ｔに至れば、シリンダボア１１の内部の圧力がシリンダヘッド４０の吐出室４２の圧力より高まり、吐出バルブ３４がバルブプレート３０の吐出穴３２を開放するようになり、これにより圧縮された流体はバルブプレート３０の吐出穴３２、シリンダヘッド４０の吐出室４２及び吐出マニフォルド４４を通して排出される。この際、吸込バルブ３３はシリンダヘッド４０の吸込室４１の圧力がシリンダボア１１の内部の圧力より低いため、吸込穴３１を閉鎖したまま維持される。
【０００７】
そして、ピストン２０が再び下死点Ｂに移動すれば、吸込バルブ３３により吸込穴３１が開放され、吐出バルブ３４により吐出穴３２が閉鎖され流体の吸込がなされ、追ってピストン２０が再び上死点Ｔに移動する際、吸込まれた流体が圧縮され吐出穴３２に吐出される前記の過程を繰り返しながら流体を圧縮して排出させる。
【０００８】
しかし、前述したような一般の流体圧縮装置においては、ピストン２０により圧縮された流体が全て吐出されずバルブプレート３０の吐出穴３２に一部が残存し、このためピストン２０が上死点Ｔから下死点Ｂに移動する流体吸込過程において前記高圧の残存流体がピストン２０の移動により再膨張する。このように再膨張する高圧の残存流体のため、ピストン２０が下死点Ｂ方向に移動する流体吸込過程の初期にはシリンダボア１１の内部の圧力がシリンダヘッド４０の吐出室４２の圧力より低い状態であるが、吸込室４１の圧力よりは高い状態になって、ピストン２０が下死点に移動し始める時点で直ちに吸込行程が行われず、ピストン２０が下死点Ｂ方向に十分移動してシリンダボア１１の内部の圧力が吸込室４１の圧力より低い圧力に至ってようやく吸込バルブ３３が開きながら新たな流体が吸込まれる。結局、一般の流体圧縮装置は、流体圧縮及び吐出過程において残った高圧の残留流体が各行程毎にシリンダボア１１の空間一部を無効化する無効空間として働くので、吸込まれる流体の量がやむをえず少なくなり、これによる効率低下の問題が必然的にある。
【０００９】
また、従来の流体圧縮装置は流体吸込穴３１及び吐出穴３２を開閉するための複雑な構造の吸込バルブ３３及び吐出バルブ３４を必ず有すべき為、組立性及び生産性面において望ましくなく、作製コストがアップする問題もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は圧縮された流体が全て吐出されることにより従来のようなシリンダボア内部の無効空間を排除して効率を向上させうる流体圧縮装置を提供するところにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、別の吸込バルブ装置を必要とせずピストン自体が流体吸引口を開閉するよう構成されると共に、単純な構造の吐出バルブ装置が採用されることにより構造が簡単なので組立性及び生産性を改善させることができ、作製コストを低減させうる流体圧縮装置を提供するところにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明に係る流体圧縮装置は、長手方向に沿って貫通された一定直径のシリンダボアと、該シリンダボアと直交する方向に貫通された少なくとも一つの流体吸引口及びシリンダボアの端部両側に一側が開口されたスロット状に形成される少なくとも一対の流体吐出口を備えたシリンダブロックと、シリンダブロックのシリンダボア内で直線往復動するよう設けられたピストンと、シリンダブロックの流体吐出口を選択的に開閉するようシリンダボアに流動自在に設けられ、その流動制限のためのフランジが備えられたバルブピストンを含む吐出バルブ組立体と、シリンダブロックに結合されシリンダブロックの流体吐出口と連通する吐出室を形成し、該吐出室の流体排出経路になる流体排出通路を備えたシリンダヘッドとを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような本発明に係る流体圧縮装置は、シリンダブロックのシリンダボア内で直線往復動するピストンにより流体吸引口が選択的に開放しつつ流体吸込がなされ、シリンダボア内の流体圧が増大することによりバルブピストンが流動することにより開放される流体吐出口を通して流体吐出がなされる。従って、従来のような複雑な構造の吸込バルブが除去されると共に、吐出バルブの構造が単純になされるため組立性及び生産性を改善させることができ、またその作製コストを大幅に節減できる。そして、シリンダボアで圧縮された高圧の流体が全て流体吐出口を通して排出されるため、従来のような残留流体によるシリンダボア内の無効空間を排除できるので圧縮効率を向上させうる。
【００１４】
本発明の望ましい実施例によれば、流体圧縮装置はピストンの上死点位置がシリンダボアの端部よりやや突出する位置に設定される。これにより、上死点でピストンとバルブピストンが接触しつつシリンダボア内で圧縮された流体が完全に吐出することができる。
【００１５】
また、流体吸引口はピストンの最大後進位置である下死点直前に位置するよう配され、これによりピストンが下死点に至る時流体吸引口が瞬間的に開放されながら流体がシリンダボア内の真空により迅速に流入されうる。
【００１６】
吐出バルブ組立体は、シリンダブロックのシリンダボアで流動するよう設けられ、シリンダボアの端部壁に接触することにより流動を制限するフランジが一側面に形成され、該フランジの略中央部には第１ボスが形成されたバルブピストンと、バルブピストンと一定間隔離隔されるようシリンダヘッドに設けられ、一側面にはバルブピストンの第１ボスに対応する第２ボスが形成され、該第１ボスを中心に多数の流体経路が放射状に形成された支持プレートと、バルブピストンと支持プレートとの間に介されバルブピストンを該バルブピストンが流体吐出口を閉鎖させる方向に流動するよう弾持する弾性体とを備えて構成されうる。
【００１７】
そして、シリンダブロックは円形の外観構造を有するよう形成されることができ、また四角形の外観構造を有するよう形成されることもできる。
【００１８】
流体吸引口はシリンダブロックの向かい合う位置に二つが配されることができ、それ以上の個数がシリンダブロックに一定間隔を隔てて配されることもできる。
【００１９】
流体吸引口はテーパ状、一定直径の穴形態及び大径部と小径部を有する２段構造で形成でき、これら形態の組合わせで形成することもできる。
【００２０】
また、流体吸引口はシリンダブロックの少なくとも一部を切り取ることにより一層拡張された吸込面積を有する形態に形成されることができ、この場合流体吸引口の面積が大きくなるので流体吸込を一層円滑にできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例を詳述する。図３は本発明の一実施例による流体圧縮装置を示した分解斜視図であり、図４ないし図６は図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【００２２】
図３ないし図６に示した通り、本発明の一実施例による流体圧縮装置は、シリンダブロック１００と、ピストン２００と、吐出バルブ組立体３００、及びシリンダヘッド４００とを備える。
【００２３】
シリンダブロック１００は、その長手方向に沿って貫通して形成された一定直径のシリンダボア１１０と、シリンダボア１１０と直交する方向に貫通された少なくとも一つの流体吸引口１３０と、シリンダボア１１０の端部両側に一側が開口されたスロット状に形成される少なくとも一対の流体吐出口１５０とを備える。また、シリンダブロック１００は後述するシリンダヘッド４００を結合するための結合ボス１７０を備える。
【００２４】
このようなシリンダブロック１００は、図７Ａないし図７Ｇに示した通り、円形の外観構造を有するよう構成されることができ、図８に示した通り、四角形の外観構造を有するよう構成されることもでき、その他のいずれの形態のシリンダブロック１００も理論的に可能である。従って、シリンダブロック１００の外観形態は必ずしも図示例の形態に限らない。
【００２５】
また、流体吸引口１３０が図示例ではシリンダボア１１０と直交する方向に形成された例を示しているがこれに限らず、流体の流れや構造面において有利であれば、シリンダボア１１０について一定角度に傾斜して(鈍角と鋭角を全て含む)形成されうる。
【００２６】
ピストン２００は、シリンダブロック１００のシリンダボア１１０の内部で直線往復動するよう設けられ、別の駆動源(図示せず)から動力を伝達されシリンダボア１１０の内部で直線往復動しつつ流体を吸込、圧縮する。このピストン２００はその負荷を減らすために内部を中空状に形成することが望ましく、同じ理由から重さ軽減のためにアルミニウム合金で形成することが良い。
【００２７】
吐出バルブ組立体３００は、シリンダブロック１００の流体吐出口１５０を選択的に開閉するようシリンダボア１１０に流動自在に設けられるバルブピストン３１０を備える。
【００２８】
バルブピストン３１０は、シリンダボア１１０の内径とほぼ同直径を有する円筒体よりなり、一側にはシリンダボア１１０の端部壁に接触することによりバルブピストン３１０の流動を制限するフランジ３１１が形成されている。これにより、バルブピストン３１０はシリンダボア１１０の内部に完全に入れず与えられたストローク内で流動しつつ流体吐出口１５０を開閉する。また、フランジ３１１の略中央部には第１ボス３１２が形成されている。また、吐出バルブ組立体３００はバルブピストン３１０と一定間隔離隔されるようシリンダヘッド４００に設けられる支持プレート３２０と、バルブピストン３１０と支持プレート３２０との間に介されバルブピストン３１０を、バルブピストン３１０が流体吐出口１５０を閉鎖させる方向に流動するよう弾持する弾性体３３０を備える。これによりバルブピストン３１０はシリンダボア１１０に圧力が加えられない、例えば流体吸込過程では弾性体３３０により初期状態を維持することにより流体吐出口１５０を閉鎖し、シリンダボア１１０の圧力が大きくなれば、すなわち流体圧縮過程ではシリンダボア１１０内の高い流体圧により弾性体３３０の弾力を抗して押されながら流体吐出口１５０を開放することにより流体を吐出させる。支持プレート３２０はその前面の略中央部にバルブピストン３１０の第１ボス３１２に対応する第２ボス３２１が形成され、第２ボス３２１の外側に三つまたはそれ以上の流体経路３２２が任意の間隔または一定間隔を維持して放射状に形成される。ここで、支持プレート３２０は図４ないし図５に示した通り、シリンダブロック１００の結合ボス１７０の端部に置かれたまま結合ボス１７０にシリンダヘッド４００が結合されることにより固設できるが、その取付け方向を図示例に限定されない。支持プレート３２０は溶接などにより結合されうる。一方、弾性体３３０としては圧縮コイルバネが使用され、この場合前記圧縮コイルバネはバルブピストン３１０及び支持プレート３２０にそれぞれ形成された第１及び第２ボス３１２、３２１に支えられ設けられる。また、弾性体３３０としては前記圧縮コイルバネ以外も板バネを用いられるなどいずれの弾性体を使用しても構わない。
【００２９】
シリンダヘッド４００は、シリンダブロック１００の結合ボス１７０に結合され設けられ、これによりシリンダヘッド４００の内部には流体吐出口１５０と連通される吐出室４１０が形成される。また、シリンダヘッド４００には吐出室４１０と連通される流体排出通路４２０が形成されている。シリンダヘッド４００の取付構造も別に限られないが、図示例では螺合方式で設けられる例を図示している。
【００３０】
図３ないし図６において５００は流体吸込マニフォルドである。
【００３１】
以上のように構成される本発明に係る流体圧縮装置は、シリンダボア１１０内で直線往復動するピストン２００により流体吸引口１３０が選択的に開放されながらシリンダボア１１０の内部の真空により流体が極めて迅速に吸込まれ、シリンダボア１１０に形成された高圧の流体圧によりバルブピストン３１０が押されながら流体吐出口１５０が開放され流体が完全に吐出される。
【００３２】
このような本発明の特徴及びこれにより得られる著しい効果のための構造は、第１に図４ないし図６に示した通り、ピストン２００の上死点Ｔの位置がシリンダボア１１０の端部よりやや突出する位置に設定される点である。これにより前記上死点でピストン２００とバルブピストン３１０が接触しつつシリンダボア１１０内で圧縮された流体が完全に吐出することができる。すなわち、従来のように吐出されず残った高圧の残留流体が、本発明の構造ではシリンダボアの内部で留まる箇所がないため、従来のような無効空間を効率よく排除できる。
【００３３】
本発明の特徴及びこれにより得られる著しい効果のための構造の二番目は、流体吸引口１３０がピストン２００の最大後進位置である下死点直前に置かれるよう配され、このような流体吸引口１３０を開閉するための別の吸込バルブ装置が備えられず、ピストン２００それ自体がシリンダボア１１０内で直線往復動しつつ流体吸引口１３０を選択的に開閉させるという点である。これにより、ピストン２００が下死点に至る時、流体吸引口１３０が瞬間的に開放されながら流体がシリンダボア１１０内の真空吸引力により迅速に流入され、また従来のような別の複雑な構造の吸込バルブ装置を必要としないため構造的な単純化がなされる。かつ、前述したような流体の迅速な吸込によるシリンダブロックの冷却効果もある程度期することができる。
【００３４】
一方、本発明に係る流体圧縮装置は、前述したような流体吸引口１３０を通した流体の吸込時ピストン２００の移動により極めて瞬間的に流体吸引口１３０が開きながら流体が吸込まれるため、流体吸込量が多くない場合があるところ、 これを勘案して本発明では図７Ａないし図７Ｇに示した通り、少なくとも二つの流体吸引口１３０、１３０'をシリンダブロック１００の対面位置に形成して一層多量の流体が迅速に吸込まれうるよう構成する他の変形例を提供する。
【００３５】
本発明の他の変形例によれば、流体吸引口１３０、１３０'は、図７Ａに示した通り、シリンダブロック１００の外側から内側に行くほど直径が次第に縮小するテーパ状に形成することができ、図７Ｂに示した通り、大径部と小径部を有する２段構造で形成されることもできる。また、流体吸引口１３０、１３０'は図７Ｃに示した通り、二つの流体吸引口のうちいずれか一つの流体吸引口１３０は大径部と小径部を有する２段構造に、それからもう一つの流体吸引口１３０'は一定直径を有する穴形態に形成されることができ、図７Ｄに示した通り、二つの流体吸引口１３０、１３０'が全て一定直径を有する穴形態に形成されることもできる。
【００３６】
また、本発明の他の変形例によれば、流体吸引口１３０、１３０'は、図７Ｇに示した通り、一層大きい流体吸込面積を確保するため、シリンダブロック１００の外周面の全体にかけて複数の流体吸引口を形成して構成したり、図７Ｅに示した通り、シリンダブロック１００の一部またはそれ以上の部分をその内部のシリンダボア１１０と連通するよう切り取ることにより形成されることもできる。図７Ｆに示した例はシリンダブロック１００の流体吸引口形成部位にその外周面に沿って一定幅及び深さを有する切取部を形成し、該切取部に多数の流体吸引口を一定間隔を隔てて配置して構成した例を示す。
【００３７】
また、図８は本発明のさらに他の変形例を示したもので、示した通り、本発明のさらに他の変形例はシリンダブロック１００が四角形の外観構造を有し、この四角形シリンダブロック１００のいずれか片面または両面にその内部のシリンダボア１１０と連通する切取部を形成して流体吸引口１３０、１３０'を構成したことを特徴とする。この場合も流体吸引口の面積を大きくすることができるため、流体の吸込を円滑になされうる。
【００３８】
以下、前述したように構成された本発明に係る流体圧縮装置の作用を図４ないし図６に基づき説明する。
【００３９】
図４はピストン２００がシリンダボア１１０から下死点Ｂに完全に移動した状態を示す。示した通り、ピストン２００が下死点Ｂに完全に移動されるにつれピストン２００により閉鎖されていた流体吸引口１３０が開放され流体が流体吸引口１３０を通してシリンダボア１１０に流入される。この際、ピストン２００が上死点Ｔから下死点Ｂに移動し始める際、バルブピストン３１０によりシリンダボア１１０の流体吐出口１５０は閉鎖状態であり、ピストン２００により流体吸引口１３０も閉鎖されたままピストン２００が外部の動力源により下死点に強制移動されるため、シリンダボア１１０の内部には真空がかかる。ピストン２００が次第にさらに移動して下死点Ｂに近くなるほど前記真空力はさらに大きくなり、最終的にピストン２００が下死点Ｂに至って自分が塞いでいた流体吸引口１３０を開放すれば、流体吸引口１３０を通した流体吸込が極めて迅速になされる。
【００４０】
前述したような流体の吸込がなされれば、ピストン２００は下死点Ｂを頂点に上死点Ｔに向けて移動しつつ吸込まれた流体を圧縮し始めるが、この際ピストン２００の移動により流体吸引口１３０は自然に閉鎖され、バルブピストン３１０はその外側の弾性体３３０及び吐出室４１０の圧力により初期状態の維持しつつ流体吐出口１５０を閉鎖する。従って、外部の駆動源によりピストン２００が強いて上死点Ｔに向けて移動するので、その内部に存する流体は次第に圧縮される。
【００４１】
図５は上死点Ｔに向けて移動していたピストン２００が最終的に上死点Ｔに至る状態を示した図である。ピストン２００が上死点Ｔに向けて次第にさらに移動するにつれ流体はさらに圧縮され、ピストン２００が一定位置まで移動すれば、流体の圧力とバルブピストン３１０を弾持している弾性体３３０の弾性力のバランスが崩れながら(流体圧力)弾性体弾性力)バルブピストン３１０が押されて流体吐出口１５０が開放されることにより圧縮された高圧の流体が吐出室４１０に吐出される。その後、ピストン２００は引き続き上死点Ｔに向けてさらに前進しつつシリンダボア１１０内の流体が完全に排出されるようにする。この過程においてピストン２００とバルブピストン３１０が接触されるが、ピストン２００とバルブピストン３１０との間に存した流体が完全に抜け出る瞬間とほぼ同時に接触がなされるので、その間に存していた高圧流体の緩衝作用によりピストン２００とバルブピストン３１０は衝突せず柔らかく接触する。以上のようにピストン２００がシリンダボア１１０の端部を越えて設定された上死点Ｔまで移動するので、シリンダボア１１０には圧縮された流体が残留せず、よって無効空間は０になる。
【００４２】
図６は上死点Ｔまで移動して圧縮過程を終えたピストン２００が前記上死点を頂点にして下死点Ｂ方向に移動する流体吸込過程を示した図である。示した通り、ピストン２００は下死点Ｂに向けて移動するが、ここでピストン２００が上死点Ｔから下死点Ｂに向けて移動すると同時に、バルブピストン３１０は弾性体３３０により初期位置に復帰しつつ流体吐出口１５０を閉鎖し、流体吸引口１３０はピストン２００により閉鎖される。ピストン２００が下死点Ｂに向けて移動するにつれシリンダボア１１０の内部の真空度は次第にさらに高まり、このような状態がさらに進んでピストン２００が図４に示した通り、下死点Ｂに至れば、流体吸引口１３０が開放されながらシリンダボア１１０の内部の真空吸引力により流体が流体吸引口１３０を介してシリンダボア１１０内に迅速に流入される。追って、前述した圧縮及び吸込過程が行われるが、このような過程を連続的に繰り返しながら流体を吸込、圧縮、排出する。
【００４３】
一方、以上では流体、特に気体を吸込んで高圧に圧縮して吐出する圧縮装置について示しかつ説明したが、本発明は液体をポンピングする装置、例えばポンプにも有利に適用できることは当業者ならよく分かるだろう。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば圧縮空間、すなわちシリンダボア内に圧縮された高圧の流体が残留しないため、残留流体の再膨張により発生する従来のような無効空間を排除できるので圧縮効率の向上が図れ、このことから特に冷蔵庫や空気調和機向け冷凍サイクルに本発明の構造を採用した圧縮機が適用されれば、冷凍および冷房能力を大幅にアップさせうる。
【００４５】
また、本発明によれば、複雑な構造の吸込バルブが除去され吐出バルブも単純な構造よりなるので、圧縮機の全体的な構造が簡単化し全部品の自動組立が可能になるため、組立性および生産性を大幅に向上でき、作製コストも著しく低減できる。
【００４６】
そして、本発明によれば、既存の吸込バルブが除去され吐出バルブの作動が改善されたため、従来のバルブ作動によるバルブの挙動損失が減ることにより入力の低減効果を期することができるのみならず、バルブ接触音による騒音の影響が無くなって一層静かに稼働する圧縮機を提供することができる。
【００４７】
つまり、本発明によれば、高い圧縮効率及び信頼性を有しながらも構造が簡単なので組立及び生産が優秀な低コストの圧縮機やポンプを提供できる。
【００４８】
以上、本発明を本発明の原理を例示するのに望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明はそのように示しかつ説明されたままの構成及び作用に限定されない。かえって特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱せず本発明に対する多数の変形及び修正が可能なことを当業者はよく理解できる。従って、そのような全ての適切な変形及び修正と均等物も本発明の範疇に属することと見做すべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般の流体圧縮装置の構造及び作用を概略的に示した断面図である。
【図２】従来の一般の流体圧縮装置の構造及び作用を概略的に示した断面図である。
【図３】本発明の一実施例による流体圧縮装置を示した分解斜視図である。
【図４】図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【図５】図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【図６】図３に示した本発明の一実施例による流体圧縮装置の構造及び作用を説明するための断面図である。
【図７Ａ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｂ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｃ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｄ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｅ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｆ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図７Ｇ】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口の他の変形例を示した図である。
【図８】本発明に係る流体圧縮装置のシリンダブロック及び流体吸引口のさらに他の変形例を示した斜視図である。
【符号の説明】
１００ シリンダブロック
１１０ シリンダボア
１３０、１３０’ 流体吸引口
１５０ 流体吐出口
１７０ 結合ボス
２００ ピストン
３００ 吐出バルブ組立体
３１０ バルブピストン
３１１ フランジ
３１２ 第１ボス
３２０ 支持プレート
３２１ 第２ボス
３２２ 流体経路
３３０ 弾性体
４００ シリンダヘッド
４１０ 吐出室
４２０ 流体排出通路
５００ 流体吸込マニフォルド
Claims (18)
- 流体を吸込んで圧縮、排出する装置であって、
長手方向に沿って貫通して形成された一定直径のシリンダボアと、
該シリンダボアと直交する方向に貫通された少なくとも一つの流体吸引口及び前記シリンダボアの端部両側に一側が開口されたスロット状に形成される少なくとも一対の流体吐出口を備えたシリンダブロックと、
該シリンダブロックのシリンダボア内で直線往復動するよう設けられ、上死点位置が前記シリンダボアの端部よりやや突出する位置に設定されたピストンと、
前記シリンダブロックの流体吐出口を選択的に開閉するよう前記シリンダボアに流動自在に設けられ、その流動制限のためのフランジが備えられたバルブピストンを含む吐出バルブ組立体と、
前記シリンダブロックに結合されシリンダブロックの流体吐出口と連通する吐出室を形成し、前記吐出室の流体排出経路になる流体排出通路を備えたシリンダヘッドとを備えて構成され、
前記シリンダボア内で直線往復動するピストンにより前記流体吸引口が選択的に開放しつつ流体吸込がなされ、前記シリンダボア内の流体圧が増大することによりバルブピストンが流動することにより開放される前記流体吐出口を通して流体吐出がなされ、
前記上死点で前記ピストンと前記バルブピストンが接触しながらシリンダボア内で圧縮された流体が完全に吐出される、ことを特徴とする流体圧縮装置。 - 前記流体吸引口は、ピストンの最大後進位置である下死点直前に位置するよう配され、これによりピストンが下死点に至る時流体吸引口が瞬間的に開放されながら流体がシリンダボア内の真空により迅速に流入される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮装置。 - 前記吐出バルブ組立体は、前記シリンダブロックのシリンダボアで流動するよう設けられ、前記シリンダボアの端部壁に接触することにより流動を制限するフランジが一側面に形成され、該フランジの略中央部には第１ボスが形成されたバルブピストンと、
該バルブピストンと一定間隔に離隔されるよう前記シリンダヘッドに設けられ、一側面には前記第１ボスに対応する第２ボスが形成され、該第１ボスを中心に多数の流体経路が放射状に形成された支持プレートと、
前記バルブピストンと前記支持プレートとの間に介され前記バルブピストンを該バルブピストンが前記流体吐出口を閉鎖させる方向に流動するよう弾持する弾性体と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の流体圧縮装置。 - 前記バルブピストンは、内部が中空状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の流体圧縮装置。
- 前記弾性体は、圧縮コイルバネで構成されることを特徴とする請求項３に記載の流体圧縮装置。
- 前記シリンダブロックは、円形の外観構造を有することを特徴とする請求項２に記載の流体圧縮装置。
- 少なくとも二つの前記流体吸引口がシリンダブロックの向かい合う位置にそれぞれ配されることを特徴とする請求項６に記載の流体圧縮装置。
- 前記流体吸引口は、シリンダブロックの外側から内側に行くほど直径が縮小するテーパ状に形成されることを特徴とする請求項７に記載の流体圧縮装置。
- 前記流体吸引口は、大径部と小径部を有する２段構造で形成されることを特徴とする請求項７に記載の流体圧縮装置。
- 前記二つの流体吸引口のうち一つは大径部と小径部を有する２段構造に、それからもう一つは外側から内側に行くほど直径が次第に縮小するテーパ状または一定直径の穴で形成されることを特徴とする請求項７に記載の流体圧縮装置。
- 複数個の前記流体吸引口がシリンダブロックの外周面に沿って一定間隔を隔てて配されることを特徴とする請求項６に記載の流体圧縮装置。
- 前記流体吸引口は、一定直径を有する穴で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の流体圧縮装置。
- 前記シリンダブロックの流体吸引口形成部位に一定幅及び深さを有する切取部がシリンダブロックの外周面に沿って形成され、該切取部に一定直径を有する穴よりなる複数の流体吸引口が一定間隔を隔てて配されることを特徴とする請求項６に記載の流体圧縮装置。
- 前記流体吸引口は、前記シリンダブロックの一部を切り取ることにより一層拡張された吸込面積を有する形態に形成されることを特徴とする請求項６に記載の流体圧縮装置。
- 少なくとも二つの前記流体吸引口がシリンダブロックの両側に向かい合うよう形成されることを特徴とする請求項１４に記載の流体圧縮装置。
- 前記シリンダブロックは、四角形の外観構造を有することを特徴とする請求項２に記載の流体圧縮装置。
- 前記流体吸引口は、シリンダブロックの少なくともいずれか片面を切取することにより一層拡張された吸込面積を有する形態に形成されることを特徴とする請求項１６に記載の流体圧縮装置。
- 少なくとも二つの前記流体吸引口がシリンダブロックの向かい合う面にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１７に記載の流体圧縮装置。
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