JP4050818B2

JP4050818B2 - 空気圧縮機

Info

Publication number: JP4050818B2
Application number: JP01972498A
Authority: JP
Inventors: 吉秀北尾; 弘光万年; 信之佐藤; 玄加納
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11210627A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気圧縮機に係り、特に吸込ポート及び吐出ポートが設けられた弁座部材に吸込弁板及び吐出弁板を設けた空気圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気圧縮機としては、ピストンの往復運動により空気の吸い込み、圧縮、吐出を行う往復動圧縮機がある。
図５は往復動圧縮機の要部の縦断面図である。また、図６は弁座部材に吸込弁板及び吐出弁板が取り付けられた状態を示す平面図である。また、図７は弁座部材の平面図である。
【０００３】
図５乃至図７に示されるように、この種の往復動圧縮機は、ピストン１が往復動するシリンダ２と、吸込通路３及び吐出通路４を有するシリンダヘッド５と、シリンダ２とシリンダヘッド５との間に介在する弁座部材８とを有する。また、弁座部材８は、吸込通路３に連通される吸込ポート６及び吐出通路４に連通される吐出ポート７が設けられている。尚、吸込ポート６は、弁座部材８の中心線に沿うように設けられ、その両側に位置するように一対の吐出ポート７が設けられている。
【０００４】
また、弁座部材８の下面には、ピストン１の下動に連動して吸込ポート６の弁座６ａを開とする吸込弁板９が取り付けられている。吸込弁板９は、吸込ポート６に対向して開閉する部分が自由端で、他端がパーカ鋲９ａにより弁座部材８に固定される。
さらに、弁座部材８の上面には、ピストン１の上動に連動して吐出ポート７の弁座７ａを開とする吐出弁板１０が「ハ」字状に取り付けられている。また、吐出弁板１０の上方には、吐出弁板１０の開弁動作位置を規制するための吐出弁板規制部材１０ａが取付ボルト１２により弁座部材８に固定されている。
【０００５】
また、吐出弁板１０は、一端が取付ボルト１２により弁座部材８に固定されており、他端が自由端となっている。そのため、ピストン１の往復動に伴う圧力差により吸込弁板９及び吐出弁板１０の自由端側が閉弁位置あるいは開弁位置に変位する。
そして、弁座部材８の上面には、吐出弁板１０に対向するように吐出ポート７の近傍に角状凹部１１が形成されている。この角状凹部１１は、上方からみると輪郭が長方形に形成されており、プレス加工により形成される。
【０００６】
上記のような構成とされた往復動型の空気圧縮機には、潤滑油をシリンダ内壁や軸受部分に供給する給油式のものと、圧縮空気中に油成分が含まれないようにした無給油式のものとがある。尚、図５に示す構成は、無給油式の空気圧縮機の構成であり、給油式の場合ピストンにライダリングが設けられていない。
そして、給油式の空気圧縮機では、潤滑油の炭化粉等が圧縮空気と共に吐出ポート７へ排出される。
【０００７】
尚、給油式の往復動型空気圧縮機においては、ピストン１が往復動するにつれてピストン１の外周に嵌合されたピストンリング１４がシリンダ２内を摺動してシリンダ２内壁に付着した潤滑油を掻き落とすが、その一部がベーパ（霧化状態）となって圧縮空気に含まれ、この潤滑油のベーパが吐出ポート７内壁に付着し、吐出ポート７自体の温度上昇によりこの潤滑油が炭化することにより炭化粉が発生する。
【０００８】
このように、吐出ポート７へ排出される圧縮空気中に潤滑油の炭化粉あるいはライダリング１３の摩耗粉が混入していると、吐出弁板１０と弁座部材８との間に上記炭化粉あるいは摩耗粉等の塵埃が堆積することがある。このように吐出弁板１０と弁座部材８との間に堆積物があると、吐出弁板１０が閉弁位置に変位したときに堆積物に乗り上げてしまい、吐出ポート７を完全に閉弁できなくなるおそれがあった。
【０００９】
また、無給油式の空気圧縮機では、ピストン１が往復動するにつれてピストン１の外周に嵌合されたライダリング１３の摩耗粉が圧縮空気と共に吐出ポート７へ排出される。
そのため、往復動型の空気圧縮機においては、取付ボルト１２と吐出ポート７との間に角状凹部１１を設けて、角状凹部１１内に堆積物が溜まるようにして堆積物による閉弁不良を防止している。これにより、吐出弁板１０は炭化粉あるいは摩耗粉等の堆積物に乗り上げることが防止され、吐出弁板１０の閉弁動作により自由端側が吐出ポート７の弁座に密着して圧縮動作時の圧縮効率を確保できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の往復動型の空気圧縮機では、吐出弁板１０の延在方向に沿って角状凹部１１が形成されるようにするため、角状凹部１１の輪郭形状が長方形とされている。このように板状に形成された弁座部材８に角状凹部１１を加工する方法として、プレス加工が用いられていた。
【００１１】
また、図８は図７中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。しかしながら、プレス加工により角状凹部１１を形成する加工方法では、図８に示されるように弁座部材８の下面側に角状凹部１１に対応する凸部１４も形成されてしまう。このように弁座部材８の下面側に凸部１４が残ったままでは、ピストン１が凸部１４に衝突するおそれがある。
【００１２】
図９は図８に示す凸部１４を研削加工した状態を示すＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。そのため、プレス加工の後、凸部１４を研削加工により削除する必要があった。
このように従来の空気圧縮機では、角状凹部１１を形成するために工程数が増加して生産効率の低下を招き、角状凹部１１を加工するために生産コストが増大するといった問題がある。
【００１３】
また、従来は、角状凹部１１の深さが吐出ポート７の弁座７ａの周囲に形成された弁座輪郭凹部７ｂの深さとほぼ同じであるため、吐出ポート７を通過した炭化粉あるいは摩耗粉等が吐出ポート７の弁座７ａの周りだけでなく、角状凹部１１側にも堆積することがあり、吐出弁板１０の閉弁動作を妨げるおそれがあった。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題を解決した空気圧縮機を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
上記請求項１記載の発明は、ピストンが往復動するシリンダと、
吸込通路及び吐出通路を有するシリンダヘッドと、
前記シリンダと前記シリンダヘッドとの間に介在し、前記吸込通路に連通される吸込ポート及び前記吐出通路に連通される吐出ポートが設けられた弁座部材と、
該弁座部材に設けられ前記ピストンの下動に連動して前記吸込ポートを開とする吸込弁板と、
前記弁座部材に設けられピストンの上動に連動して前記吐出ポートを開とする吐出弁板と、
前記吐出弁板に対向するように前記弁座部材の前記吐出ポートの近傍に形成された凹部と、を有する空気圧縮機において、
前記凹部を円形に切削加工すると共に、前記吐出ポートの弁座輪郭凹部と交差する交点間距離が前記吐出弁板の横幅よりも大となるように形成したことを特徴とするものである。
【００１７】
従って、上記請求項１記載の発明によれば、凹部を円形に切削加工すると共に、吐出ポートの弁座輪郭凹部と交差する交点間距離が吐出弁板の横幅よりも大となるように形成したため、凹部をエンドミル加工により簡単に加工できると共に、加工後に取り付けられた吐出弁板が非加工部分に当接することが防止される。
また、上記請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の空気圧縮機であって、前記凹部を円形に切削加工すると共に、前記凹部が前記吐出ポートの弁座輪郭凹部よりも浅く形成されたことを特徴とするものである。
【００１８】
従って、上記請求項２記載の発明によれば、凹部を円形に切削加工すると共に、凹部が吐出ポートの弁座輪郭凹部よりも浅く形成したため、吐出ポートを通過した摩耗粉あるいは炭化粉等の塵埃が圧縮空気が通過する吐出ポートの近傍に堆積するようにして摩耗粉あるいは炭化粉を圧縮空気の吐出に伴って生じる空気流により除去すると共に、摩耗粉あるいは炭化粉が凹部に堆積しにくくすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明になる空気圧縮機の一実施例に適用された弁座部材斜の平面図である。また、図２は図１中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。尚、図１及び図２において、前述した従来構成と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、弁座部材８の上面には、吐出ポート７の弁座７ａの周囲に形成された弁座輪郭凹部７ｂと交差するように円形凹部２１が設けられている。この円形凹部２１は、エンドミル等の刃物により切削加工される。
すなわち、円形凹部２１の内径と同径のエンドミルを用いて切削加工する場合、弁座部材８をフライス盤のテーブル（図示せず）上に固定させて回転駆動されたエンドミルを軸方向に送るだけで円形凹部２１を加工することができる。
【００２１】
よって、円形凹部２１の加工工程は、従来のプレス加工に比べて研削加工等の二次加工がいらないので、エンドミルによる切削加工のみで済み、加工工数を削減して生産効率を高めることができる。これにより、弁座部材８を加工する際の製造コストを安価に抑えることができる。また、プレス加工のように弁座部材８に過大な応力が作用せず、弁座部材８の加工時の残留応力を軽減できるので、弁座部材８の強度低下を防止でき、耐久性の向上を図ることも可能となる。
【００２２】
図３は弁座部材８に吐出弁板１０が取り付けられた状態を示す縦断面図である。また、図４は吐出弁板１０の平面図である。
図３及び図４に示されるように、吐出弁板１０は、吐出ポート７の弁座７ａに当接して吐出ポート７を遮断する円形の弁部２２と、弁部２２から半径方向に延在する腕部２３とからなる。また、吐出弁板１０は、腕部２３の端部に取付ボルト１２が挿通される取付孔２４と、位置合わせ用の溝２５とが設けられている。そして、腕部２３は、横幅寸法が弁部２２の直径Ｄ１よりも狭い横幅Ｌ１で直線状に延在している（Ｄ１＞Ｌ１）。
【００２３】
図１に示されるように、弁座部材８に設けられた円形凹部２１と円形に形成された弁座輪郭凹部７ｂとは、交差するように加工される。円形凹部２１は、直径Ｄ２が吐出弁板１０の腕部２３の幅Ｌ１よりも大となるように設定され（Ｄ２＞Ｌ１）、且つ弁座輪郭凹部７ｂとの交点間距離Ｌ２が吐出弁板１０の腕部２３の横幅Ｌ１よりも大となるように設定される（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００２４】
そのため、吐出弁板１０は閉弁動作したとき、腕部２３が円形凹部２１の上方で対向すると共に、円形凹部２１と弁座輪郭凹部７ｂとの交点となる三角形状の張出部２６に腕部２３が接触しないようになっている。よって、吐出弁板１０は、腕部２３が張出部２６に乗り上げることなく閉弁動作することができる。
また、円形凹部２１は、弁座７ａの弁座輪郭凹部７ｂに対して浅く形成されている。すなわち、図２に示されるように、円形凹部２１の深さをＬ３とし、弁座輪郭凹部７ｂの深さをＬ４とすると、Ｌ３＜Ｌ４となる。
【００２５】
このように弁座輪郭凹部７ｂを円形凹部２１よりも深く形成することにより、吐出ポート７を通過した摩耗粉あるいは炭化粉が弁座輪郭凹部７ｂにより多く堆積し易くなる。そして、弁座輪郭凹部７ｂの堆積物は、圧縮空気が吐出ポート７から吐出される際に生じる空気流により外部に吹き飛ばされる。
そのため、吐出ポート７から排出された摩耗粉あるいは炭化粉等の塵埃は、円形凹部２１に溜まりにくく吐出ポート７の周囲に形成された弁座輪郭凹部７ｂに堆積することになるが、圧縮空気の吐出に伴う空気流により除去されるため、弁座部材８に取り付けられた吐出弁板１０と円形凹部２１との間に摩耗粉あるいは炭化粉等の塵埃が堆積しにくくなり、吐出弁板１０の閉弁動作が堆積物によって阻害されることもない。よって、吐出弁板１０は、閉弁動作により吐出ポート７の弁座７ａを密閉して空気圧縮効率を確保することができる。
【００２７】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１記載の発明によれば、凹部を円形に切削加工すると共に、吐出ポートの弁座輪郭凹部と交差する交点間距離が吸込弁板の横幅よりも大となるように形成したため、凹部をエンドミル加工により簡単に加工できると共に、加工後に取り付けられた吐出弁板が非加工部分に当接することが防止される。よって、吐出弁板が閉弁動作したときに円形凹部と弁座輪郭凹部とが交差する非加工部分に乗り上げることが防止され、吐出ポートを安定的に閉弁して空気圧縮効率を確保することができる。
【００２８】
また、上記請求項２記載の発明によれば、凹部を円形に切削加工すると共に、凹部が吐出ポートの弁座輪郭凹部よりも浅く形成したため、吐出ポートを通過した摩耗粉あるいは炭化粉等の塵埃が圧縮空気が通過する吐出ポートの近傍に堆積するようにして摩耗粉あるいは炭化粉を圧縮空気の吐出に伴って生じる空気流により除去すると共に、摩耗粉あるいは炭化粉が凹部に堆積しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる空気圧縮機の一実施例に適用された弁座部材斜の平面図である。
【図２】図１中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【図３】弁座部材に吐出弁板が取り付けられた状態を示す縦断面図である。
【図４】吐出弁板の平面図である。
【図５】往復動圧縮機の要部の縦断面図である。
【図６】弁座部材に吸込弁板及び吐出弁板が取り付けられた状態を示す平面図である。
【図７】弁座部材の平面図である。
【図８】図７中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図９】図８に示す凸部を研削加工した状態を示すＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【符号の説明】
７吐出ポート
７ａ弁座
７ｂ弁座輪郭凹部
８弁座部材
１０吐出弁板
２１円形凹部
２２弁部
２３腕部
２６張出部

Claims

ピストンが往復動するシリンダと、
吸込通路及び吐出通路を有するシリンダヘッドと、
前記シリンダと前記シリンダヘッドとの間に介在し、前記吸込通路に連通される吸込ポート及び前記吐出通路に連通される吐出ポートが設けられた弁座部材と、
該弁座部材に設けられ前記ピストンの下動に連動して前記吸込ポートを開とする吸込弁板と、
前記弁座部材に設けられピストンの上動に連動して前記吐出ポートを開とする吐出弁板と、
前記吐出弁板に対向するように前記弁座部材の前記吐出ポートの近傍に形成された凹部と、を有する空気圧縮機において、
前記凹部を円形に切削加工すると共に、前記吐出ポートの弁座輪郭凹部と交差する交点間距離が前記吐出弁板の横幅よりも大となるように形成したことを特徴とする空気圧縮機。
前記請求項１記載の空気圧縮機であって、
前記凹部を円形に切削加工すると共に、前記凹部が前記吐出ポートの弁座輪郭凹部よりも浅く形成されたことを特徴とする空気圧縮機。