JP4658253B2 - 往復動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気、冷媒等を圧縮するのに好適に用いられる往復動圧縮機に関する。

一般に、往復動圧縮機は、シリンダ内でピストンを往復動させることにより、空気、冷媒等の気体を圧縮するものである（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５７−１３６８７５号公報

この種の従来技術による往復動圧縮機としては、例えばクランクケース内に収容した潤滑油によって圧縮機の各部を潤滑する構成とした給油式の圧縮機と、例えば自己潤滑性を有するシールリング（ピストンリング）等を用いることにより、クランクケース内に潤滑油を収容せずに潤滑機能をもたせる構成とした無給油式（オイルフリー）の圧縮機とが知られている。

そして、これらの圧縮機は、先端にシリンダヘッドが搭載された筒状のシリンダと、該シリンダと前記シリンダヘッドとの間に設けられ吸込口と吐出口とを有する弁座部材と、前記シリンダ内に往復動可能に挿嵌され、該弁座部材との間に圧縮室が画成するピストンと、前記弁座部材の吸込口を開，閉する吸込弁と、前記吐出口を開，閉する吐出弁とによって構成されている。

ここで、給油式の圧縮機では、例えばシリンダの開口端部の内周に凹状の弁ストッパを設けることにより、吸込弁が開弁したときには、その先端側をシリンダの弁ストッパによって受止める構成としている。この場合、吸込弁と弁ストッパとの接触部位は、クランクケース内の潤滑油によって潤滑、保護されている。

また、ピストンの頭頂部には、例えば吸込弁に対応する位置に吸込弁逃し溝が設けられ、この吸込弁逃し溝は、一定の幅寸法をもってピストンの直径方向に延びる溝として形成されている。そして、ピストンが上死点に達したときには、吸込弁が吸込弁逃し溝内に入込むことにより、ピストンとの干渉が防止される。

一方、無給油式の圧縮機では、シリンダの弁ストッパによって吸込弁を受止めると、これらの接触部位に磨耗等が生じ易いため、吸込弁を外側から覆う位置に金属板等の弁受けを設ける構成としている。この場合、ピストンの吸込弁逃し溝は、吸込弁と弁受けとが入込む深さの溝として形成されている。

そして、これら給油式と無給油式の圧縮機において、吸込弁は、例えばばね性を有する細長い金属板等によって形成され、その基端側は、弁座部材に固定された固定端となっている。また、吸込弁の先端側は、厚さ方向に撓み変形することによって弁座部材に離着座する自由端となっている。

この場合、吸込弁は、主として基端側寄りの部位が大きく弾性変形するため、この部位には高い強度が要求される。このため、従来技術では、シリンダの径方向に延びる吸込弁の幅寸法を、基端側から先端側に向けて漸次小さく形成することがあり、これによって基端側寄りの部位を広幅に形成し、その強度を確保するようにしている。

ところで、上述した従来技術では、吸込弁の幅寸法を基端側から先端側に向けて漸次小さくなるように形成し、吸込弁の耐久性を確保したいという要求がある。しかし、この場合には、ピストンの上死点位置で吸込弁逃し溝内に吸込弁が入込んだときに、吸込弁の細幅な先端側と吸込弁逃し溝との間に大きな隙間が形成されることになり、この隙間は、ピストンが上死点に達したときに圧縮室内に残存する空間、即ち圧縮効率に寄与しない無効空間の一部となる。

このため、従来技術では、例えば吸込弁の形状を各種の条件等に応じて変更するときに、無効空間が増大して圧縮効率が低下し易くなり、圧縮機の性能を高めるのが難しいという問題がある。

これに対し、例えば吸込弁逃し溝の形状を吸込弁とほぼ同様に形成し、その幅寸法を長さ方向の一側から他側に向けて漸次小さくすることにより、吸込弁と吸込弁逃し溝との間の無効空間を小さくする方法も考えられる。

しかし、この場合には、例えば圧縮機の組立ライン等において、ピストンの組付位置を定める作業が難しくなる。即ち、仮りにピストンをシリンダ内で１８０°回転させた場合には、吸込弁逃し溝と吸込弁との形状が互いに逆向きとなるため、この位置でピストンをシリンダに組付けると、誤組付状態となってしまう。

従って、この方法では、ピストンの組付作業を行うときに、吸込弁逃し溝と吸込弁の向きを合わせるために余分な注意を払う必要が生じ、作業効率が低下したり、誤組付けが生じ易くなるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、吸込弁の形状等に影響されることなく、シリンダ内の無効空間を減らして圧縮効率を高めることができ、しかも組立時の作業性を向上できるようにした往復動圧縮機を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、先端にシリンダヘッドが搭載された筒状のシリンダと、該シリンダと前記シリンダヘッドとの間に設けられ吸込口と吐出口とを有する弁座部材と、前記シリンダ内に往復動可能に挿嵌され該弁座部材との間に圧縮室を画成するピストンと、基端側が前記弁座部材に固定され先端側が前記シリンダの直径方向に延びて前記吸込口を開，閉する吸込弁と、前記弁座部材に設けられ前記吐出口を開，閉する吐出弁とを備えてなる往復動圧縮機に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記ピストンの頭頂部には、前記シリンダの直径方向に延在し長さ方向中間部の幅寸法を小さく、両側の幅寸法を大きく形成した吸込弁逃し溝を設け、前記吸込弁は、前記吸込弁逃し溝の幅寸法よりも小さく、かつ基端側から先端側に向けて幅寸法が漸次小さくなるように形成し、前記ピストンが上死点の近傍に達したときに前記吸込弁逃し溝内に入込む構成としたことにある。

また、請求項２の発明によると、前記吸込弁逃し溝は前記ピストンの軸中心を挟んで長さ方向の両側を対称に形成する構成としている。

さらに、請求項３の発明によると、前記吸込弁逃し溝は、前記ピストンの頭頂部に開口し長さ方向中間部の幅寸法を小さく両側の幅寸法を大きく形成した広幅溝部と、該広幅溝部の底面側に該広幅溝部よりも小さな幅寸法をもって開口し前記吸込弁が入込む狭幅溝部とにより２段の段付溝として形成し、前記シリンダヘッドには、始動時に無負荷運転を行うために前記吸込弁の先端側を前記狭幅溝部に対応する位置まで開弁させるアンロード機構を設ける構成としている。

請求項１の発明によれば、吸込弁の幅寸法を基端側から先端側に向けて漸次小さく形成できるので、吸込弁のうち開弁時に弾性変形し易い部位（基端側寄りの部位）を広幅に形成でき、吸込弁の強度を確保することができる。また、吸込弁逃し溝の長さ方向中間部では、吸込弁の形状に対応して幅寸法を小さく形成することができる。このため、ピストンが上死点に達したときには、吸込弁逃し溝と、その内部に入込んだ吸込弁との間に形成される隙間の容積（圧縮動作に寄与しない無効空間の容積）を減少させることができ、これによって圧縮効率を向上させることができる。

しかも、吸込弁逃し溝は、長さ方向の両側から中間部に向けて幅寸法が小さくなるので、その長さ方向を左，右方向としたときに、左向きでも右向きでも吸込弁に対応する溝形状として形成することができる。即ち、吸込弁逃し溝の左半分の溝形状と右半分の溝形状とを、何れも吸込弁の広幅部位の形状に合わせることができる。また、吸込弁の先端側は幅寸法が小さくなるので、この狭幅部位は吸込弁逃し溝の左，右何れの位置にも配置することができる。

従って、ピストンが左，右何れの向きでも組付可能となるような吸込弁逃し溝を形成することができる。このため、圧縮機の組立時には、ピストンの向き等に影響されることなく、その組付作業を効率よく行うことができ、誤組付け等を防止できると共に、生産性を向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、吸込弁逃し溝を左，右対称な形状に形成することができ、ピストンが左，右何れの向きでも組付可能となるような吸込弁逃し溝を高い精度で形成することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、例えば給油式の圧縮機等では、吸込弁が開弁したときに、潤滑されたシリンダの一部によって吸込弁を受止めることができるので、吸込弁の開弁位置を定める弁受け等を設けていないことがある。そして、弁受けが存在しない場合には、アンロード機構によって吸込弁を強制的に開弁させると、その開弁量が通常の開弁時よりも大きくなり易い。

この場合、吸込弁逃し溝は広幅溝部と狭幅溝部とを備えているから、吸込弁の先端側が通常の開弁時よりも大きく開弁したときには、この先端部位を広幅溝部から狭幅溝部に入込ませることができる。これにより、無負荷運転時にも、吸込弁がピストンと接触するのを防止でき、吸込弁を保護して寿命を延ばすことができる。しかも、狭幅溝部の幅寸法は広幅溝部よりも狭いので、例えば吸込弁の先端側だけに対応した小さな溝幅に形成することができる、従って、アンロード機構を搭載した圧縮機においても、吸込弁の先端側と狭幅溝部との間の無効空間を確実に減少させることができ、高い圧縮効率を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態による往復動圧縮機として、クランクケース内に潤滑油を収容した給油式の圧縮機と、自己潤滑性の部品や潤滑油封入式の部品等を用いる無給油式の圧縮機とを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図６は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、給油式の空気圧縮機を例に挙げて述べる。

図中、１はクランクケース（図示せず）内に潤滑油が収容された給油式の空気圧縮機で、該空気圧縮機１の運転時には、クランクケース内の潤滑油がクランク軸の回転等によって掻上げられ、この潤滑油は、後述のシリンダ２、弁ストッパ３、ピストンリング１３、オイルリング１４等を潤滑する構成となっている。

２は空気圧縮機１のクランクケースに設けられた筒状のシリンダで、該シリンダ２は、その内周面が円筒状のシリンダボア２Ａとして形成されている。また、シリンダ２の先端側には、図１、図３に示す如く、例えばシリンダボア２Ａの軸中心Ｏを挟んで直径方向の両側に窪み部２Ｂ，２Ｃが設けられ、これらの窪み部２Ｂ，２Ｃはシリンダボア２Ａの径方向外側に延びている。そして、各窪み部２Ｂ，２Ｃのうち一方の窪み部２Ｂ内には、後述する吸込弁１８の固定端１８Ａが配置されている。

さらに、他方の窪み部２Ｃ内には吸込弁１８の最先端部１８Ｃが挿入され、この窪み部２Ｃの周壁の一部は、図２に示す如く、吸込弁１８の開弁位置を定める弁ストッパ３となっている。この場合、弁ストッパ３と吸込弁１８との接触部位は、クランクケース内の潤滑油が供給されることによって潤滑されている。

４は後述の弁座部材７を介してシリンダ２の先端側に搭載されたシリンダヘッドで、該シリンダヘッド４の内部は吸込室４Ａと吐出室４Ｂとに画成されている。そして、吸込室４Ａは、シリンダヘッド４の外壁に穿設された吸込ポート５を介して外部に連通し、吐出室４Ｂは、シリンダヘッド４の外壁に穿設された吐出ポート６を介して空気タンク（図示せず）等に接続されている。

７はシリンダ２とシリンダヘッド４との間に設けられた平板状の弁座部材で、該弁座部材７は、後述の吸込弁１８、吐出弁１９がそれぞれ離着座するものである。そして、弁座部材７には、図１、図４に示す如く、シリンダヘッド４の吸込室４Ａとシリンダ２内とを連通させる吸込口８と、吐出室４Ｂとシリンダ２内とを連通させる吐出口９とが設けられている。この場合、吸込口８は、例えばシリンダボア２Ａの軸中心Ｏ付近から径方向に延びる長穴として形成されている。

１０はシリンダ２内に摺動可能に挿嵌されたピストンを示し、該ピストン１０は、図１、図３に示す如く、例えばアルミニウム合金等の金属材料を鋳造することによって形成され、頭頂部が閉塞された有蓋円筒状をなしている。また、ピストン１０の頭頂部には、シリンダボア２Ａと同じ軸中心Ｏを有する円形状の受圧面１０Ａが設けられ、この受圧面１０Ａは、シリンダ２内に位置して弁座部材７との間に圧縮室１１を画成している。

そして、ピストン１０の内部にはピストンピン１０Ｂが設けられ、このピストンピン１０Ｂは、連接棒１２等を介してクランク軸（図示せず）に連結されている。これにより、例えばモータ等の駆動源によってクランク軸を回転駆動したときには、ピストン１０がシリンダ２内で往復動し、圧縮動作が行われる。

また、ピストン１０の外周側には、ピストンリング１３と、例えば２本のオイルリング１４，１４とが装着され、これら３本のリング１３，１４はシリンダボア２Ａの内周面に摺接している。この場合、ピストンリング１３は、圧縮室１１の気密性を高めるものであり、各オイルリング１４は圧縮室１１の気密保持、潤滑油の油掻き等を行うものである。

１５はピストン１０の頭頂部（受圧面１０Ａ側）に設けられた吸込弁逃し溝を示し、該吸込弁逃し溝１５は、図１に示す如く、ピストン１０が上死点に達したときに、吸込弁１８が吸込弁逃し溝１５内に入込むことにより、吸込弁１８をピストン１０との接触から逃すものである。

ここで、吸込弁逃し溝１５は、図５、図６に示す如く、後述の広幅溝部１６と狭幅溝部１７とにより例えば２段の段付溝として形成され、ピストン１０等の軸中心Ｏを通って直径方向に延びている。この場合、吸込弁逃し溝１５の広幅溝部１６と狭幅溝部１７とは、長さ方向の両側（図５中の左側と右側）が軸中心Ｏを挟んで左，右対称な形状に形成されている。

なお、ピストン１０は鋳造等によって形成し、吸込弁逃し溝１５は、鋳造したピストン１０に切削加工を施して形成するか、またはピストン１０を鋳造するときに一体形成する。そして、ピストン１０の鋳造時に吸込弁逃し溝１５を一体形成した場合には、生産性を向上させることができる。

１６はピストン１０の受圧面１０Ａに開口して設けられた広幅溝部で、該広幅溝部１６は、図１中に実線で示す如く、吸込弁１８が閉弁した状態で入込む凹溝であり、閉弁した吸込弁１８とピストン１０との干渉を防止するものである。

ここで、広幅溝部１６の溝形状は、図５に示す如く、長さ方向中間部の幅寸法Ａが小さく、両側の幅寸法Ｂが大きく形成され（Ｂ＞Ａ）、長さ方向中間部から両側に向けて幅寸法が漸次小さくなっている。また、広幅溝部１６の深さ寸法は、図１、図２に示す如く、例えば閉弁した吸込弁１８と広幅溝部１６の底面とが接触しないように、吸込弁１８の厚さ寸法よりも僅かに大きく形成され、広幅溝部１６の全長にわたってほぼ一定の寸法値となっている。

このように、広幅溝部１６は、吸込弁逃し溝１５の溝形状を吸込弁１８の形状に合わせて小さく抑えることにより、ピストン１０の上死点位置で吸込弁逃し溝１５と吸込弁１８との間に形成される隙間（圧縮効率に寄与しない無効空間）の容積を減少させることができる。

また、広幅溝部１６のうち軸中心Ｏを挟んで左半分の溝形状と右半分の溝形状とは、それぞれ吸込弁１８（自由端１８Ｂ）の根元側の形状に対応しており、この根元側の形状と比べて一定の寸法だけ大きく形成されている。これにより、例えば図５中のピストン１０を軸中心Ｏの周囲で１８０°回転させたとしても、吸込弁１８は広幅溝部１６内に入込むことができる。

１７は広幅溝部１６の底面側に開口して設けられた狭幅溝部で、該狭幅溝部１７は、図１中に仮想線で示す如く、後述のアンロード機構２０が作動した状態で、ピストン１０が上死点に達したときに、吸込弁１８の自由端１８Ｂ側が入込むものである。

ここで、狭幅溝部１７は、ピストン１０の直径方向に延びる凹溝として形成され、その長さ寸法中間部は、例えば広幅溝部１６と等しい幅寸法（幅寸法Ａ）を有している。また、狭幅溝部１７は、長さ方向の中間部から左，右両側に向けて幅寸法が漸次小さくなるように形成され、その左，右両側の幅寸法Ｃは、広幅溝部１６の幅寸法Ａ，Ｂよりも小さくなっている（Ｂ＞Ａ＞Ｃ）。

そして、狭幅溝部１７のうち軸中心Ｏを挟んで左半分の溝形状と右半分の溝形状とは、それぞれ吸込弁１８（自由端１８Ｂ）の先端側の形状に対応しており、この先端側の形状と比べて一定の寸法だけ大きく形成されている。さらに、狭幅溝部１７の深さ寸法は、吸込弁１８の開弁量に対応したほぼ一定の寸法値として形成されている。

これにより、狭幅溝部１７は、例えばアンロード機構２０によって吸込弁１８の自由端１８Ｂ側が大きく開弁するときに、この自由端１８Ｂ側が入込む深い溝を形成し、ピストン１０と吸込弁１８との干渉を防止している。また、狭幅溝部１７は、吸込弁１８が入込む深い溝を自由端１８Ｂ側の形状に対応した狭い範囲だけに抑えることにより、吸込弁逃し溝１５と吸込弁１８との間に形成される無効空間をできるだけ減少させる構成となっている。

一方、１８はシリンダ２内に面して弁座部材７に設けられた吸込弁で、該吸込弁１８は、例えばばね性を有する細長い金属板等によって形成され、図１、図２に示す如く、厚さ方向に撓み変形して弁座部材７に離，着座することにより、吸込口８を開，閉するものである。

ここで、吸込弁１８は、図３に示す如く、その基端側に位置してシリンダ２の窪み部２Ｂ内で弁座部材７に固定された固定端１８Ａと、該固定端１８Ａからシリンダボア２Ａの軸中心Ｏを通って直径方向に延びる自由端１８Ｂと、該自由端１８Ｂのうち最も先端側の部位として形成され、シリンダ２の窪み部２Ｃ内に挿入された最先端部１８Ｃとによって構成されている。

この場合、吸込弁１８は、基端側から先端側に向けて幅寸法が漸次小さくなるように形成され、自由端１８Ｂは、基端側の幅寸法ａよりも先端側の幅寸法ｂが小さくなっている（ａ＞ｂ）。これにより、自由端１８Ｂの基端側を広幅に形成して強度を高めることができる。

また、自由端１８Ｂの各部位の幅寸法は、吸込弁逃し溝１５の広幅溝部１６よりも一定の寸法だけ小さく形成され、自由端１８Ｂは、吸込弁逃し溝１５内に接触することなく入込む構成となっている。

１９はシリンダヘッド４に面して弁座部材７に設けられた吐出弁で、この吐出弁１９は、吸込弁１８とほぼ同様に、例えばばね性を有する金属板等からなり、弁座部材７に離，着座することによって吐出口９を開，閉するものである。

２０は吸込弁１８に付設されたアンロード機構で、該アンロード機構２０は、圧縮機の始動時に吸込弁１８を強制的に開弁状態に保持することにより、無負荷運転を行うものである。

ここで、アンロード機構２０は、図１に示す如く、シリンダヘッド４に設けられた筒部２０Ａと、該筒部２０Ａを外側から閉塞するブッシュ２０Ｂと、筒部２０Ａ内に摺動可能に挿嵌され、先端側が吸込弁１８に対して進退するアンロードピストン２０Ｃと、該アンロードピストン２０Ｃを後退方向に付勢する戻しばね２０Ｄと、アンロードピストン２０Ｃとブッシュ２０Ｂの間に画成され、外部から空気圧が供給されるエア室２０Ｅとによって構成されている。

そして、通常の圧縮運転時には、図１中に実線で示す如く、アンロード機構２０が停止され、アンロードピストン２０Ｃが戻しばね２０Ｄによって停止位置に保持されている。このため、吸込弁１８は、吐出行程が行われるときに吸込口８を閉塞することができる。

一方、圧縮機の始動時等には、図１中に仮想線で示す如く、エア室２０Ｅに空気圧を供給してアンロード機構２０を作動させると、アンロードピストン２０Ｃが空気圧によってシリンダ２側に侵入し、吸込弁１８を強制的に開弁させる。これにより、圧縮機を無負荷状態で運転することができる。

この場合、アンロード機構２０の作動時には、吸込弁１８が通常の開弁時よりも大きく開弁したとしても、その自由端１８Ｂを吸込弁逃し溝１５の狭幅溝部１７内に入込ませることができ、これによってピストン１０と吸込弁１８との干渉を防止することができる。

本実施の形態による給油式の空気圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、圧縮機を始動するときには、アンロード機構２０を作動させることによって無負荷状態で運転を開始し、駆動源の回転数が上昇した後には、アンロード機構２０を停止して通常の圧縮運転を行う。そして、圧縮運転時には、モータ等の駆動源によってクランク軸が回転駆動されると、ピストン１０がシリンダボア２Ａ内で往復動することにより、吸込行程と圧縮行程とが交互に繰返される。

この場合、吸込行程では、図２に示す如く、ピストン１０が上死点から下死点に向けて変位することにより、圧縮室１１内に負圧が生じ、この負圧によって吸込弁１８が開弁すると共に、吐出弁１９が閉弁する。これにより、圧縮室１１には、吸込ポート５から吸込口８を通じて空気が吸込まれる。

また、吐出行程では、ピストン１０が下死点から上死点に向けて変位することにより、圧縮室１１内の空気が圧縮され、この圧力によって吸込弁１８が閉弁すると共に、吐出弁１９が開弁する。これにより、圧縮室１１内の圧縮空気が吐出口９から吐出ポート６を通じて外部に吐出され、タンク等に貯留される。

この場合、ピストン１０が上死点の近傍に達したときには、吸込弁１８が吸込弁逃し溝１５の広幅溝部１６内に入込むから、ピストン１０と吸込弁１８との干渉を防止することができる。また、この状態で、互いに対応した形状をもつ広幅溝部１６と吸込弁１８との間には、小さな隙間が形成されるだけなので、無効空間の容積を減少させることができる。

一方、圧縮機の組立時には、ピストン１０に連接棒１２を連結し、ピストンリング１３、オイルリング１４等を装着した後に、ピストン１０をシリンダ２内に挿嵌して組付ける。この組付作業では、例えばピストン１０を図３に示す状態でシリンダ２内に挿嵌する場合だけでなく、ピストン１０を図３の位置から軸中心Ｏ周りに１８０°回転した状態でシリンダ２内に挿嵌する場合でも、吸込弁逃し溝１５の溝形状を吸込弁１８に適合させることができる。

かくして、本実施の形態によれば、ピストン１０の受圧面１０Ａ側には、長さ方向中間部の幅寸法Ａを小さく、両側の幅寸法Ｂを大きく形成した吸込弁逃し溝１５を設け、吸込弁１８の幅寸法ａ，ｂを基端側から先端側に向けて漸次小さくなるように構成している。

これにより、吸込弁１８の自由端１８Ｂのうち開弁時に弾性変形し易い基端側の部位を広幅に形成でき、吸込弁１８の強度を確保することができる。また、吸込弁逃し溝１５の長さ方向中間部では、吸込弁１８の形状に対応して幅寸法Ａを小さく形成することができる。

このため、ピストン１０が上死点に達したときには、吸込弁逃し溝１５の広幅溝部１６と、その内部に入込んだ吸込弁１８との間に形成される隙間の容積を確実に減少させることができ、上死点での無効空間を減らして圧縮効率を向上させることができる。

しかも、吸込弁逃し溝１５は、長さ方向の両側から中間部に向けて幅寸法が小さくなるので、その長さ方向を左，右方向としたときに、左向きでも右向きでも吸込弁１８に対応する溝形状に形成することができる。即ち、吸込弁逃し溝１５の左半分の溝形状と右半分の溝形状とを、何れも吸込弁１８の広幅部位の形状に合わせることができ、また吸込弁１８の先端側は幅寸法が小さくなるので、この狭幅部位は吸込弁逃し溝１５の左，右何れの位置にも配置することができる。

従って、ピストン１０が左，右何れの向きでも組付可能となるような吸込弁逃し溝１５を形成することができる。このため、圧縮機の組立時には、ピストン１０の向き等に影響されることなく、その組付作業を効率よく行うことができ、誤組付け等を防止できると共に、生産性を向上させることができる。

この場合、吸込弁逃し溝１５は、軸中心Ｏを挟んで左，右対称に形成したから、ピストン１０が左，右何れの向きでも組付可能となるような吸込弁逃し溝１５を高い精度で形成することができる。

また、例えば給油式の空気圧縮機１では、吸込弁１８が開弁したときに、潤滑されたシリンダ２の弁ストッパ３によって吸込弁１８を受止めることができるので、吸込弁１８の開弁位置を定める弁受け等を設けていないこと多い。そして、弁受けが存在しない場合には、アンロード機構２０によって吸込弁１８を強制的に開弁させると、その開弁量が通常の開弁時よりも大きくなり易い。

この場合、吸込弁逃し溝１５は広幅溝部１６と狭幅溝部１７とを備えているから、吸込弁１８の自由端１８Ｂ側が通常の開弁時よりも大きく開弁したときには、ピストン１０の上死点位置において、この自由端１８Ｂ側を広幅溝部１６から狭幅溝部１７に入込ませることができる。これにより、無負荷運転時にも、吸込弁１８がピストン１０と接触するのを防止でき、吸込弁１８を保護してその寿命を延ばすことができる。

しかも、狭幅溝部１７の幅寸法Ｃは広幅溝部１６よりも狭いので、例えば吸込弁１８の自由端１８Ｂ側だけに対応した小さな溝幅に形成することができる、従って、アンロード機構２０を搭載した無給油式の圧縮機１においても、吸込弁１８の自由端１８Ｂ側と狭幅溝部１７との間に形成される無効空間を確実に減少させることができ、高い圧縮効率を実現することができる。

次に、図７ないし図１０は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、無給油式の空気圧縮機に適用する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

２１は無給油式の空気圧縮機で、この空気圧縮機２１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、シリンダ２、シリンダヘッド４、弁座部材７、吸込弁１８、吐出弁１９と、後述のピストン２２、吸込弁２６とによって大略構成されている。しかし、空気圧縮機２１は、クランクケース（図示せず）内に潤滑油を収容しない所謂オイルフリー式の圧縮機として構成されている。

２２はシリンダ２内に摺動可能に挿嵌された有蓋円筒状のピストンで、該ピストン２２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、受圧面２２Ａ、ピストンピン２２Ｂ等を有し、弁座部材７との間に圧縮室１１を画成している。また、ピストン２２の外周側には、例えば自己潤滑性を有する材料等によって形成されたピストンリング２３と、例えば２個のライダリング２４とが装着され、これらのリング２３，２４はシリンダボア２Ａに摺接している。

２５はピストン２２の受圧面２２Ａに開口して設けられた吸込弁逃し溝で、該吸込弁逃し溝２５は、図９、図１０に示す如く、第１の実施の形態の広幅溝部１６とほぼ同様の平面形状を有しているものの、本実施の形態では、段差をもたない１段の凹溝として形成されている。

この場合、吸込弁逃し溝２５は、後述の吸込弁２６と弁受け２７とに対応した溝形状を有し、長さ方向中間部の幅寸法Ａ′が小さく、両側の幅寸法Ｂ′が大きく形成され（Ｂ′＞Ａ′）、長さ方向中間部から両側に向けて幅寸法が漸次小さくなっている。

また、本実施の形態では、図７、図８に示す如く、後述する吸込弁２６の外側に弁受け２７が設けられ、これらの吸込弁２６と弁受け２７とは、ピストン２２が上死点に達したときに、吸込弁逃し溝２５に入込む構成となっている。このため、吸込弁逃し溝２５の深さ寸法は、ピストン２２が上死点に達したときに、弁受け２７が吸込弁逃し溝２５の底面側に接触しない程度の寸法値として形成されている。

２６はシリンダ２内に面して弁座部材７に設けられた吸込弁で、該吸込弁２６は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば細長い金属板等からなり、固定端２６Ａ、自由端２６Ｂ及び最先端部２６Ｃによって構成されている。そして、吸込弁２６は、最先端部２６Ｃがシリンダ２の窪み部２Ｃ内に挿入されている。

ここで、無給油式の圧縮機２１では、シリンダ２の弁ストッパ３によって吸込弁２６を受止めると、これらの接触部位に磨耗等が生じ易い。このため、弁座部材７には、例えば金属板等からなる弁受け２７が設けられている。そして、弁受け２７は吸込弁２６をピストン２２側から覆うことにより、吸込弁２６の開弁時には、図８に示す如く、その開弁位置を定める構成となっている。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、吸込弁２６と弁受け２７とが吸込弁逃し溝２５内に入込む構成としたので、弁受け２７を有する無給油式の空気圧縮機２１にも適用でき、適用範囲を広げることができる。

なお、前記各実施の形態では、吸込弁逃し溝１５，２５を一定の溝深さに形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１１、図１２に示す変形例のように構成してもよい。この場合、吸込弁逃し溝１５′の狭幅溝部１７′は、吸込弁１８の固定端１８Ａ側に対応する端部側の部位が他の部位よりも浅底に形成されている。

また、実施の形態では、往復動型の空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば冷媒圧縮機、真空ポンプ等を含めて各種の圧縮機にも適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態による給油式の空気圧縮機を示す縦断面図である。 空気圧縮機が吸込行程となった状態を示す縦断面図である。 空気圧縮機を図１中の矢示III−III方向からみた横断面図である。 空気圧縮機を図１中の矢示IV−IV方向からみた横断面図である。 ピストンを上側からみた平面図である。 図１中のピストンを示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による無給油式の空気圧縮機を示す縦断面図である。 空気圧縮機が吸込行程となった状態を示す縦断面図である。 ピストンを上側からみた平面図である。 図７中のピストンを示す斜視図である。 本発明の変形例による給油式の空気圧縮機を図２と同様位置からみた縦断面図である。 図１１中のピストンを示す斜視図である。

符号の説明

１，２１ 空気圧縮機（往復動圧縮機）
２ シリンダ
２Ａ シリンダボア
３ 弁ストッパ
４ シリンダヘッド
７ 弁座部材
８ 吸込口
９ 吐出口
１０，２２ ピストン
１０Ａ，２２Ａ 受圧面（頭頂部）
１１ 圧縮室
１５，１５′，２５ 吸込弁逃し溝
１６ 広幅溝部
１７，１７′ 狭幅溝部
１８，２６ 吸込弁
１８Ａ，２６Ａ 固定端
１８Ｂ，２６Ｂ 自由端
１８Ｃ，２６Ｃ 最先端部
１９ 吐出弁
２０ アンロード機構
２７ 弁受け
Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，ａ，ｂ 幅寸法
Ｏ 軸中心

Claims (3)

1. 先端にシリンダヘッドが搭載された筒状のシリンダと、該シリンダと前記シリンダヘッドとの間に設けられ吸込口と吐出口とを有する弁座部材と、前記シリンダ内に往復動可能に挿嵌され該弁座部材との間に圧縮室を画成するピストンと、基端側が前記弁座部材に固定され先端側が前記シリンダの直径方向に延びて前記吸込口を開，閉する吸込弁と、前記弁座部材に設けられ前記吐出口を開，閉する吐出弁とを備えてなる往復動圧縮機において、
   前記ピストンの頭頂部には、前記シリンダの直径方向に延在し長さ方向中間部の幅寸法を小さく、両側の幅寸法を大きく形成した吸込弁逃し溝を設け、
   前記吸込弁は、前記吸込弁逃し溝の幅寸法よりも小さく、かつ基端側から先端側に向けて幅寸法が漸次小さくなるように形成し、前記ピストンが上死点の近傍に達したときに前記吸込弁が前記吸込弁逃し溝内に入込む構成としたことを特徴とする往復動圧縮機。
2. 前記吸込弁逃し溝は前記ピストンの軸中心を挟んで長さ方向の両側を対称に形成してなる請求項１に記載の往復動圧縮機。
3. 前記吸込弁逃し溝は、前記ピストンの頭頂部に開口し長さ方向中間部の幅寸法を小さく両側の幅寸法を大きく形成した広幅溝部と、該広幅溝部の底面側に該広幅溝部よりも小さな幅寸法をもって開口し前記吸込弁が入込む狭幅溝部とにより２段の段付溝として形成し、前記シリンダヘッドには、始動時に無負荷運転を行うために前記吸込弁の先端側を前記狭幅溝部に対応する位置まで開弁させるアンロード機構を設けてなる請求項１または２に記載の往復動圧縮機。

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