JPH02180382A - One-way valve device - Google Patents

One-way valve device

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JPH02180382A
JPH02180382A JP33544588A JP33544588A JPH02180382A JP H02180382 A JPH02180382 A JP H02180382A JP 33544588 A JP33544588 A JP 33544588A JP 33544588 A JP33544588 A JP 33544588A JP H02180382 A JPH02180382 A JP H02180382A
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JP
Japan
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pressure
valve body
piston
cylinder
gap
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Pending
Application number
JP33544588A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Iwamoto
昭一 岩本
Fujio Toda
戸田 富士夫
Masahiro Matsuo
松尾 政弘
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Original Assignee
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to use the device in the title in substitute for the inlet valve or the exhaust valve of a pump or the like by providing a piston ring between a piston and a cylinder with a valve function to positively let operating fluid flow in one direction while restraining operating fluid from leaking in the reverse direction. CONSTITUTION:A sealing property is heightened as a ring 5 pressure-contact to the surface opposite to a peripheral groove 3a with sliding frictional resistance between the periphery of piston rings 4 and 5 and the inner wall of a cylinder 2 during the compression stroke. Additionally, as the pressure at the side of a discharge chamber 7 presses the piston rings 4 and 5 on the cylinder 2 through a tension ring 6, the sealing property between the piston rings 4 and 5 and the cylinder 2 is heightened. Accordingly, it is possible to prevent fluid from leaking from the discharge chamber 7 to the atmospheric space and it is possible to discharge fluid after a lead valve 10 is opened. On the other hand, the piston ring 4 makes pressure-contact to the surface opposite to the peripheral groove 3a with the frictional resistance between the piston rings 4 and 5 and the cylinder 2 at the time of expansion stroke, and the opposite side is separated and a clearance is generated. Accordingly, when the capacity of the discharge chamber 7 increases because of the movement of the cylinder 2 and the pressure decreases to a lower level than that in the space on the opposite side, operating fluid flows to the side of the discharge chamber 7 through grooves 6a and 4a from a clearance between the piston ring 5 and the peripheral groove 3a.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シリンダとピストンとを含んで構成される各
種のポンプ、エンジン等のシリンダ内壁とピストン外壁
間に介装されて、その両側に形成される2つの空間相互
間の流体の流れを一方向にのみ流れやすくした一方向弁
装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is applied to various types of pumps and engines that include a cylinder and a piston, and is installed between the inner wall of the cylinder and the outer wall of the piston, and The present invention relates to a one-way valve device that facilitates the flow of fluid between two spaces in only one direction.

〈従来の技術〉 従来、コンプレッサーにおいては、吸入弁、バキューム
ポンプにおいては、排気弁を備えることが夫々必須であ
る。
<Prior Art> Conventionally, a compressor must be equipped with a suction valve, and a vacuum pump must be equipped with an exhaust valve.

また、スターリング機関においては、系内に密封された
ガスが圧縮・膨張を繰り返すため、サイクル毎に圧縮室
から少しずつガス漏れを生じ、このガス漏れ量が大きく
なると圧縮室における圧力変化幅が減少して仕事量を減
少させ、引いては出力を低下させることになるので、多
段のピストンリングを装着してガス漏れ防止を図ってい
る。
In addition, in a Stirling engine, the gas sealed within the system is repeatedly compressed and expanded, so gas leaks little by little from the compression chamber with each cycle, and as the amount of gas leakage increases, the range of pressure change in the compression chamber decreases. This reduces the amount of work done, which in turn reduces output, so multi-stage piston rings are installed to prevent gas leaks.

また往復動内燃機関等においても、燃焼室からの燃焼ガ
ス漏れは仕事率の低下に繋がり、更にこの燃焼ガスは有
害であるため、同様にピストンリングを多段装着して燃
焼室からガス漏れを可及的に抑制することを図っている
Also, in reciprocating internal combustion engines, etc., leakage of combustion gas from the combustion chamber leads to a decrease in power, and since this combustion gas is harmful, piston rings are similarly installed in multiple stages to prevent gas leakage from the combustion chamber. We are trying to suppress this issue as much as possible.

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記コンプレッサーやバキュームポンプ
における吸入弁や排気弁は、その駆動機構をも必要とし
、構造の複雑、大型化さらにはコストアップを招くこと
となる。
<Problems to be Solved by the Invention> However, the suction valve and exhaust valve in the compressor and vacuum pump also require a drive mechanism, resulting in a complicated structure, an increase in size, and an increase in cost.

一方、スターリング機関において、現状のピストンリン
グではガス漏れが大きく、仕事率用いては出力低下が大
きくなっていた。特に、スターリング機関は密封サイク
ルであるため作動ガスの汚れや熱交換器に対する問題か
ら無潤滑運転することが望まれているが、その場合は更
にガス漏れが増大して出力を低下させていた。
On the other hand, in the Stirling engine, the current piston ring causes a large amount of gas leakage, and when the power is used, the output decreases significantly. In particular, since the Stirling engine has a sealed cycle, it is desirable to operate without lubrication due to contamination of the working gas and problems with the heat exchanger, but in this case, gas leakage increases and output decreases.

また、内燃機関の場合も同様にピストンリングのガス漏
れ抑止機能には限界があり、有害なブローバイガスの増
大による出力低下を大きくしていた。
Similarly, in the case of internal combustion engines, the piston rings have a limited ability to prevent gas leakage, resulting in a significant drop in output due to an increase in harmful blow-by gas.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、ピストンとシリンダとの間に設けられるピストンリ
ング等の構造を改良して作動流体の一方向の漏れは可及
的に抑制しつつ、逆方向には積極的に作動流体を流入さ
せるという弁機能をもたせるという全く新規な着想に基
づく構成により前記各種の問題を解決できるのみならず
、広い範囲に渡って応用されうる画期的な機能を有した
一方向弁装置を提供することを目的とする。
The present invention was made in view of such conventional problems, and improves the structure of the piston ring etc. provided between the piston and the cylinder to suppress leakage of working fluid in one direction as much as possible. At the same time, the configuration is based on a completely new idea of having a valve function that actively allows working fluid to flow in the reverse direction.It is an innovative design that not only solves the various problems mentioned above, but can also be applied over a wide range of areas. The purpose of the present invention is to provide a one-way valve device with such functions.

く課題を解決するための手段〉 このため本発明は、シリンダ内を運動するピストンの外
壁と前記シリンダの内壁との一方に、弾性力により圧接
して摺動する弁体を、他方に形成された溝内に嵌挿して
該弁体の両側に2つの空間を形成する一方、前記弁体と
溝とを弁体の前記摺動側とは反対側及び前記2つの空間
が並ぶ方向に隙間を持つ大きさに形成し、かつ、弁体と
溝との前記2つの空間の並び方向の一方の側における対
向面相互は両者の接触により当該一方の側の空間と前記
弁体摺動側とは反対側の隙間とを遮断するシール性の高
い面形状とし、他方の側における対向面相互は両者の接
触、非接触時共に当該他方の側の空間と前記弁体摺動側
とは反対側の隙間とを通じる隙間が大きく保持される面
形状に形成した構成とする。
Means for Solving the Problems> For this reason, the present invention provides a valve body that slides in pressure contact with one of the outer wall of a piston that moves within a cylinder and the inner wall of the cylinder by an elastic force, and the other is formed with a valve body that slides in pressure contact with one of the outer wall of a piston that moves within a cylinder and the inner wall of the cylinder. The valve body is inserted into a groove formed on the valve body to form two spaces on both sides of the valve body, while a gap is formed between the valve body and the groove on the side opposite to the sliding side of the valve body and in the direction in which the two spaces are lined up. The opposing surfaces of the valve body and groove on one side in the direction in which the two spaces are arranged are in contact with each other, so that the space on one side and the sliding side of the valve body are separated from each other. The surface shape has a high sealing property that blocks the gap on the opposite side, and the opposing surfaces on the other side are connected to the space on the other side and the side opposite to the sliding side of the valve body, both when they are in contact and when they are not in contact. The configuration is such that the surface is formed into a surface shape that maintains a large gap between the gap and the gap.

更に、第2の発明は、シリンダ内を運動するピストンの
外壁と前記シリンダの内壁との、一方に弾性圧接して摺
動する弁体を他方に形成された溝内に嵌挿し、該弁体の
両側にピストンの運動によって圧力の大小関係が逆転す
る2つの空間を形成する一方、弁体と溝との前記2つの
空間の並び方向の一方の側における対向面の間から弁体
摺動側とは反対側の対向面の間に通じる隙間を大きく形
成保持する第1の隙間形成手段と、前記並び方向の他方
の側における弁体と溝との対向面の一部を弾性力によっ
て常時圧接さ廿る圧接手段と、当該他方の側の空間の圧
力が反対側空間の圧力より大のときに該圧力を受けて前
記圧接部分を弁体摺動側とは反対側に移動させることに
より、前記圧接部分より弁体摺動側に近い側から前記空
間の並び方向の一方の側の隙間に通じる隙間を形成する
第2の隙間形成手段とを備えた構成とする。
Furthermore, a second invention includes a valve body that slides in elastic pressure contact with one of the outer wall of a piston moving in a cylinder and an inner wall of the cylinder, and is inserted into a groove formed in the other. On both sides, two spaces are formed in which the magnitude relationship of pressure is reversed by the movement of the piston, and from between the facing surfaces of the valve body and the groove on one side in the alignment direction of the two spaces, to the valve body sliding side. a first gap forming means that forms and maintains a large gap communicating between the opposing surfaces on the opposite side, and a part of the opposing surface between the valve body and the groove on the other side in the alignment direction, which is constantly pressed by elastic force. the pressure contact means, and when the pressure in the space on the other side is greater than the pressure in the space on the opposite side, by receiving the pressure and moving the pressure contact part to the side opposite to the sliding side of the valve body, and second gap forming means for forming a gap communicating from a side closer to the valve body sliding side than the press-contact portion to a gap on one side in the arrangement direction of the spaces.

く作用〉 第1の発明において、弁体と溝とが2つの空間が並ぶ方
向の中、対向面相互がシール性の高い面形状に形成され
ている側が接触した場合には、反対側の対向面相互には
弁体の摺動側とは反対側の隙間に通じる隙間が確保され
ているので、該反対側の隙間に進入した圧力により弁体
は摺動側方向へ押し付けられ摺動面相互のシール性が強
化される。したがって、この場合には、弁体と溝との間
及び弁体摺動面相互のシール性が高められる結果2つの
空間との間の流体の流動が効果的に阻止される。
Effect> In the first invention, when the valve body and the groove are in contact with each other in the direction in which the two spaces are lined up, and the opposite surfaces are formed in a surface shape with high sealing properties, the opposite side Since there is a gap between the surfaces that leads to the gap on the opposite side of the valve body from the sliding side, the pressure that enters the gap on the opposite side pushes the valve body toward the sliding side and the sliding surfaces are mutually connected. The sealing performance of the product is strengthened. Therefore, in this case, the sealing properties between the valve body and the groove and between the sliding surfaces of the valve body are enhanced, and as a result, the flow of fluid between the two spaces is effectively prevented.

一方、前記とは逆に弁体と溝との常時隙間が確保されて
いる側の対向面相互が接触している状態では、反対側の
対向面相互に弁体摺動側と反対側の隙間に通じる隙間が
形成されるため、これらの隙間を介して2つの空間の間
で流体の流動が容易に行われる。
On the other hand, contrary to the above, when the facing surfaces of the valve body and the groove are in contact with each other on the side where a gap is always maintained, the gap between the sliding side of the valve body and the opposite side is Since gaps are formed leading to the space, fluid can easily flow between the two spaces through these gaps.

第2の発明においては、第1の隙間形成手段により、弁
体と溝との2つの空間の並び方向の一方の側には弁体摺
動側と反対側の隙間に通じる隙間が常時大きく形成され
ている。一方、前記並び方向の他方の側の対向面相互は
、圧接手段により常時少な(とも一部は弾性力により圧
接している。
In the second invention, by the first gap forming means, a large gap is always formed on one side in the direction in which the two spaces of the valve body and the groove are lined up, leading to the gap on the sliding side of the valve body and the gap on the opposite side. has been done. On the other hand, the opposing surfaces on the other side in the alignment direction are always in slight (and partially pressed) contact with each other due to elastic force by the pressure contact means.

したがって、今前記一方の側の空間の圧力が他方の側の
空間の圧力より高い場合には、該空間相互の差圧により
弁体の前記並び方向の他方の側の対向面相互を圧接させ
る方向の力が、圧接手段による圧接力に加えられて、弁
体と溝との間のシール性が確保されると共に、弁体摺動
側と反対側の隙間に高圧側の圧力が導かれて弁体を摺動
側に押し付けるため、摺動面相互のシール性も高められ
るので、2つの空間の間の流体の流動が阻止される。
Therefore, if the pressure in the space on one side is higher than the pressure in the space on the other side, the pressure difference between the spaces will cause the facing surfaces of the valve bodies on the other side in the alignment direction to be brought into pressure contact with each other. The force is added to the pressure contact force by the pressure contact means to ensure sealing between the valve body and the groove, and the pressure on the high pressure side is introduced to the gap on the side opposite to the sliding side of the valve body, thereby increasing the pressure of the valve. Since the body is pressed against the sliding side, the sealing performance between the sliding surfaces is also improved, so that fluid flow between the two spaces is prevented.

尚、前記の状態から、ピストンの移動方向が逆転すると
きに、弁体の摺動摩擦抵抗は弁体を空間の並び方向の一
方の側に押しつける方向に作用するが、その場合でも圧
接手段により弁体の少なくとも一部を弾性力により圧接
してシール性を確保しているため、高圧側の流体が低圧
側に漏れ出すことを防止できる。
In addition, when the moving direction of the piston is reversed from the above state, the sliding frictional resistance of the valve body acts in the direction of pressing the valve body against one side in the direction in which the spaces are arranged, but even in this case, the valve body is pressed by the pressure contact means. Since at least a portion of the body is pressed against the body by elastic force to ensure sealing performance, fluid on the high pressure side can be prevented from leaking to the low pressure side.

また、ピストンのサイクル運動により2つの空間の間の
圧力関係が前記とは逆転すると、第2の隙間形成手段に
より、高圧側空間の圧力を受けて弁体の圧接手段による
圧接部分を弁体摺動側とは反対側に移動させることによ
り、前記圧接部分より弁体摺動側に近い側に前記空間の
並び方向の一方の側の隙間に通じる隙間が形成される。
Further, when the pressure relationship between the two spaces is reversed due to the cyclic movement of the piston, the second gap forming means receives the pressure of the high pressure side space and moves the pressure contact portion of the valve body by the pressure contact means to the valve body sliding portion. By moving it to the side opposite to the moving side, a gap communicating with the gap on one side in the arrangement direction of the spaces is formed on a side closer to the valve body sliding side than the press-contact portion.

これにより、前記隙間を通じて高圧側の流体が低圧側空
間に容易に流動する。
Thereby, the fluid on the high pressure side easily flows into the low pressure side space through the gap.

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。<Example> Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は、第1発明の実施例を示し、本発明に係る一方
向弁装置をコンプレッサーに適用したものである。
FIG. 1 shows an embodiment of the first invention, in which a one-way valve device according to the invention is applied to a compressor.

図において、吐出口1には、該吐出口1方向のみに開く
リード弁lOが装着され、シリンダ2内に嵌挿されるピ
ストン3のシリンダ2との間に本発明に係る一方向弁装
置が装着される。即ち、ピストン3の周壁には周溝3a
が形成され、該周溝3aにはピストン3の軸方向に重ね
て装着される2本のピストンリング4,5と、これらピ
ストンリング4.5の内周面側に装着され、ピストンリ
ング4,5の外周面をシリンダ2内壁に弾性力をもって
圧接させるように拡開付勢するテンションリング6が嵌
挿されている。なお、これらピストンリング4.5及び
テンションリング6は合い口を有しており、この合い口
を拡げて周溝3a内に嵌挿できるようになっている。
In the figure, a reed valve lO that opens only in one direction of the discharge port is installed at the discharge port 1, and a one-way valve device according to the present invention is installed between the cylinder 2 and the piston 3 inserted into the cylinder 2. be done. That is, the peripheral wall of the piston 3 has a peripheral groove 3a.
Two piston rings 4, 5 are formed in the circumferential groove 3a, and two piston rings 4, 5 are mounted on top of each other in the axial direction of the piston 3, and two piston rings 4, 5 are mounted on the inner peripheral surface side of these piston rings 4.5. A tension ring 6 is inserted into the tension ring 6 to force the outer circumferential surface of the cylinder 5 to expand so as to elastically press the outer peripheral surface of the cylinder 2 against the inner wall of the cylinder 2. Note that the piston ring 4.5 and the tension ring 6 have an abutment, which can be expanded to fit into the circumferential groove 3a.

そして、前記ピストンリング4.5及びテンションリン
グ6は第1発明における弁体を構成し、該弁体の両側に
はシリンダ2とピストン3との隙間を介して、吐出室7
側空間と反対側空間とが区画され、周溝3aは同じく第
1発明における溝を構成する。また、前記ピストンリン
グ4,5を重ねた軸方向の厚さと、テンションリング6
の軸方向の厚さとは周溝3aの軸方向の幅より狭く、且
つ、テンションリング6と周溝3aとの間には隙間CI
が形成されている。つまり、弁体と溝とを弁体の摺動側
及び前記2つの空間が並ぶ方向に隙間を持つ大きさに各
部材が形成されている。
The piston ring 4.5 and the tension ring 6 constitute a valve body in the first invention, and a discharge chamber 7 is provided on both sides of the valve body through a gap between the cylinder 2 and the piston 3.
A side space and an opposite side space are defined, and the circumferential groove 3a also constitutes the groove in the first invention. Also, the thickness in the axial direction of the overlapping piston rings 4 and 5, and the tension ring 6
The axial thickness of is narrower than the axial width of the circumferential groove 3a, and there is a gap CI between the tension ring 6 and the circumferential groove 3a.
is formed. That is, each member is formed to a size that provides a gap between the valve body and the groove on the sliding side of the valve body and in the direction in which the two spaces are lined up.

さらに、ピストンリング4とテンションリング6には、
吐出口1側に径方向に複数箇所の溝4a。
Furthermore, the piston ring 4 and the tension ring 6 have
Grooves 4a are provided at a plurality of locations in the radial direction on the discharge port 1 side.

6aが形成され、この溝4a、6aにより該溝形成側の
ピストンリング4及びテンションリング6と周溝3aと
の対向面相互は、両者の接触、非接触時共に吐出室7側
の空間と、前記隙間CIとを通じる隙間が大きく保持さ
れる形状となっている。
6a is formed, and these grooves 4a, 6a allow the facing surfaces of the piston ring 4 and tension ring 6 on the side where the grooves are formed and the circumferential groove 3a to connect to the space on the discharge chamber 7 side both when they are in contact and when they are not in contact. The shape is such that the gap communicating with the gap CI is kept large.

一方、ピストンリング5は、ピストンリング4と周溝3
aの内壁に対向する両側面が平坦面に形成されると共に
、第1図(D)に示すように環状部材の中央部を周方向
の一部を残して軸方向に切断し、且つ、該切断面の外側
の一部と、内側の一部とを周方向に切断する合い口5a
、5bを略180゜ずらした位置に形成しである。これ
により、ピストンリング4,5相互間の対向面及びピス
トンリング5と周溝3aとの対向面は接触時のシール性
が高い形状に形成されている。又は、かかるピストンリ
ング5に代えて該1図(E)に示すように径方向に重ね
て複数回らせん状に巻回したスパイラルリング5′を使
用しても、両端の切り口位置をずらせるので同様の効果
が得られる。
On the other hand, the piston ring 5 is connected to the piston ring 4 and the circumferential groove 3.
Both side surfaces facing the inner wall of a are formed as flat surfaces, and the center part of the annular member is cut in the axial direction leaving a part in the circumferential direction as shown in FIG. A joint 5a that cuts a part of the outside and a part of the inside of the cut surface in the circumferential direction
, 5b are formed at positions shifted by approximately 180 degrees. As a result, the opposing surfaces between the piston rings 4 and 5 and the opposing surfaces between the piston ring 5 and the circumferential groove 3a are formed in a shape that provides a high sealing performance during contact. Alternatively, instead of the piston ring 5, a spiral ring 5' which is radially stacked and wound in a spiral shape multiple times as shown in FIG. A similar effect can be obtained.

かかる一方向弁装置を備えたコンプレッサーの作動を説
明する。
The operation of a compressor equipped with such a one-way valve device will be explained.

ピストン2が、吐出室7方向に動く圧縮行程時には、第
1図(B)に示すようにピストンリング4.5外周面と
シリンダ2内壁との摺動摩擦抵抗により、ピストンリン
グ5の吐出室7側と反対側の側面が周溝3aの対向面に
圧接しており、これにより、該圧接部分のシール性が高
められる。
During the compression stroke in which the piston 2 moves in the direction of the discharge chamber 7, as shown in FIG. The opposite side surface is in pressure contact with the opposing surface of the circumferential groove 3a, thereby improving the sealing performance of the pressure contact portion.

また、吐出室7側の圧力が高く、この圧力が前記溝4a
、6aを通って隙間C2に導かれ、テンションリング6
を介してピストンリング4.5をシリンダ2内壁側へ押
し付ける方向に作用するので、ピストンリング4.5と
シリンダ内壁との摺動面のシール性も高められる。
In addition, the pressure on the discharge chamber 7 side is high, and this pressure
, 6a to the gap C2, and the tension ring 6
Since it acts in the direction of pressing the piston ring 4.5 toward the inner wall of the cylinder 2 through the piston ring 4.5, the sealing performance of the sliding surface between the piston ring 4.5 and the inner wall of the cylinder is also improved.

したがって、かかる吐出行程時の吐出室7から大気空間
側への作動流体の漏れを効果的に防止でき、リード弁1
0を押し開いて作動流体を効率良く吐出することができ
る。
Therefore, leakage of the working fluid from the discharge chamber 7 to the atmospheric space side during such a discharge stroke can be effectively prevented, and the reed valve 1
0 can be pushed open and the working fluid can be efficiently discharged.

一方、ピストン2が吐出室7と反対側に移動する膨張行
程時には、第1図(C)に示すようにピストンリング4
,5外周面とシリンダ2内壁との摺動摩擦抵抗により、
ピストンリング4の吐出室7側の側面が周溝3aの対向
面に圧接し、ピストンリング5と周溝3aとの吐出室7
と反対側の対向面相互は切り離されて隙間を生じる。
On the other hand, during the expansion stroke in which the piston 2 moves to the side opposite to the discharge chamber 7, the piston ring 4
, Due to the sliding friction resistance between the outer peripheral surface of 5 and the inner wall of cylinder 2,
The side surface of the piston ring 4 on the discharge chamber 7 side is in pressure contact with the opposing surface of the circumferential groove 3a, and the discharge chamber 7 between the piston ring 5 and the circumferential groove 3a
The opposing surfaces on the opposite side are separated from each other, creating a gap.

したがって、ピストン2の移動により、吐出室7容積が
拡大して、反対側空間より圧力が低下すると、該反対側
空間の作動流体が前記ピストンリング5と周溝3aとの
隙間から隙間C3,さらにはテンションリング6の溝6
a、  ピストンリング4の溝4aを通じて吐出室7側
へ容易に流動する。
Therefore, when the displacement of the piston 2 expands the volume of the discharge chamber 7 and lowers the pressure from the space on the opposite side, the working fluid in the space on the opposite side flows from the gap between the piston ring 5 and the circumferential groove 3a to the gap C3 and further. is groove 6 of tension ring 6
a. It easily flows toward the discharge chamber 7 through the groove 4a of the piston ring 4.

これにより、膨張行程時に前記一方向弁装置を介して作
動流体を吐出室7に吸入させることができ、別途吸入弁
を備える必要がなく一組の一方向弁装置を装着するのみ
でよいから、安価で摩擦損失も減少でき消費電力も低減
することができる。
Thereby, the working fluid can be sucked into the discharge chamber 7 through the one-way valve device during the expansion stroke, and there is no need to provide a separate suction valve, and it is only necessary to install a set of one-way valve devices. It is inexpensive, reduces friction loss, and reduces power consumption.

また、かかる一方向弁装置の逆特性を利用してバキュー
ムポンプに適用することもできる。
Further, the inverse characteristic of such a one-way valve device can be used to apply it to a vacuum pump.

第2図は、バキュームポンプに適用した実施例を示し、
吸い込み口11にはシリンダ12とピストンエ3とで画
成されるバキューム室14方向へのみ開くリード弁15
が装着され、ピストン13の周壁に形成された周溝13
aに、前記ピストンリング4,5及びテンションリング
6をコンプレッサーの場合とは、左右を入れ換えて装着
しである。
FIG. 2 shows an example applied to a vacuum pump,
The suction port 11 is provided with a reed valve 15 that opens only in the direction of the vacuum chamber 14 defined by the cylinder 12 and the piston 3.
is installed, and the circumferential groove 13 formed in the circumferential wall of the piston 13
In the case of the compressor, the piston rings 4, 5 and the tension ring 6 are installed with the left and right sides reversed.

この場合、ピストン2がバキューム室14と反対側へ移
動する吸い込み行程では、リード弁15を開いて吸い込
み口11を介して該吸い込み口11に接続されるバキュ
ームタンク等からバキューム室14内にガス(空気)を
吸い込み、ピストン13がバキューム室14側に移動す
る排気行程で、バキューム室14に吸い込んだガスを前
記一方向弁装置を介して大気圧空間に排出する。
In this case, during the suction stroke in which the piston 2 moves to the side opposite to the vacuum chamber 14, the reed valve 15 is opened and gas ( During the exhaust stroke in which the piston 13 moves toward the vacuum chamber 14, the gas sucked into the vacuum chamber 14 is discharged to the atmospheric pressure space via the one-way valve device.

かかるバキュームポンプの場合も、従来必要であった排
気弁が不要となり、同じく一方向弁装置を一組装着する
だけで十分な機能を得られるため安価で摩擦損失が小さ
く消費電力を低減できる。
In the case of such a vacuum pump as well, the conventionally necessary exhaust valve is no longer necessary, and a sufficient function can be obtained just by installing one set of one-way valve devices, so that it is inexpensive, has low friction loss, and can reduce power consumption.

また、ピストンリング4の代わりに第3図に示すように
軸方向に重ねて複数回らせん状に巻回したスパイラルリ
ング4′を使用しても周溝3aの対向面との接触時に隙
間を確保できるので同様の効果を得られる。
Furthermore, even if a spiral ring 4', which is stacked in the axial direction and wound multiple times in a spiral shape, is used instead of the piston ring 4, as shown in Fig. 3, a gap is ensured when making contact with the facing surface of the circumferential groove 3a. You can get the same effect.

第4図は、単気筒圧縮試験機によって回転数60Orp
mで行った場合の実験結果を示し、図中■は従来型の流
体流動方向性のないピストンリングを使用した場合を示
し、■はピストンリング4゜5及びテンションリング6
を周溝3aにコンプレッサー機能を持たせて嵌挿した第
1の実施例の場合を示す。図で明らかなように、本実施
例装置の場合は、圧縮行程で高いシール機能により高い
圧力が得られ、一方、膨張行程では空気の流入を良好に
して負圧を低く抑えられる特性となっている。
Figure 4 shows a rotation speed of 60 Orp using a single cylinder compression tester.
In the figure, ■ shows the case where a conventional piston ring with no fluid flow direction was used, and ■ shows the case where the piston ring 4°5 and the tension ring 6 were used.
The case of the first embodiment is shown in which the compressor is fitted into the circumferential groove 3a with a compressor function. As is clear from the figure, in the case of this example device, high pressure can be obtained in the compression stroke due to the high sealing function, while in the expansion stroke, the characteristic is that the inflow of air is good and the negative pressure can be kept low. There is.

これら実施例では、ピストンリング2つとテンションリ
ング1つの計3つのリング部材を用いて弁体を構成した
が、ピストンリング4の幅を大きくして合い口を階段状
にしてシール性を高めることでピストンリング5を省略
し、また、ピストンリング4自体を拡開弾性力を強い材
料で形成することによりテンションリング6を省略する
こと等も可能である。
In these embodiments, the valve body was constructed using a total of three ring members, two piston rings and one tension ring, but by increasing the width of the piston ring 4 and making the abutment step-like, the sealing performance could be improved. It is also possible to omit the piston ring 5 and to omit the tension ring 6 by forming the piston ring 4 itself from a material with strong expansion elastic force.

第5図は第1発明にかかる一方向弁装置をロータリー式
コンプレッサーに使用した実施例を示す。
FIG. 5 shows an embodiment in which the one-way valve device according to the first invention is used in a rotary compressor.

図において、シリンダ51内に、その外周面の一部をシ
リンダ51内周面と摺動させつつシリンダ51の中心軸
53の回りを回転するロータ52と、シリンダ51側に
形成したスリット58内を往復動するベーン57とが配
設される。該ベーン57は前記スリット58の端面64
に一端が係止されているコイルバネ59により、ロータ
52の外周面に先端を圧接されており、ベーン57とロ
ータ52とでシリンダ51内に仕切られた吸入室65に
、容積拡大時に吸入口56よりガスを吸入すると同時に
、同様に構成される吐出室66からガスを吐出している
。吐出口55には、該吐出口55方向にのみ開くリード
弁54が介装されている。
In the figure, a rotor 52 that rotates around a central axis 53 of the cylinder 51 with a part of its outer peripheral surface sliding on the inner peripheral surface of the cylinder 51 is installed in a cylinder 51, and a slit 58 formed on the cylinder 51 side is shown. A reciprocating vane 57 is provided. The vane 57 is connected to the end surface 64 of the slit 58.
The tip of the coil spring 59 is pressed against the outer circumferential surface of the rotor 52 by a coil spring 59, which has one end engaged with the coil spring 59. At the same time as the gas is sucked in, the gas is discharged from the discharge chamber 66 configured in the same manner. The discharge port 55 is provided with a reed valve 54 that opens only in the direction of the discharge port 55 .

前記ベーン57が第1発明における弁体、スリット58
が溝を構成し、ベーン57の往復方向と平行に切り欠き
57aが複数本断続的に形成してあり、吸入室65例の
側面はスリット58の対向面との接触時に高いシール性
を有する平坦な形状に形成されている。
The vane 57 is the valve body in the first invention, and the slit 58
constitutes a groove, a plurality of notches 57a are intermittently formed in parallel with the reciprocating direction of the vane 57, and the side surface of the suction chamber 65 is flat with high sealing performance when in contact with the opposing surface of the slit 58. It is formed into a shape.

次に作用を説明する。Next, the effect will be explained.

吸入口56より大気を吸入して大気圧と略等しい圧力の
吸入室65の容積を拡大しながら、同時に吐出室66の
ガスを吐出しつつ容積を縮小している。
Atmospheric air is sucked in through the suction port 56 to expand the volume of the suction chamber 65, which has a pressure substantially equal to atmospheric pressure, while simultaneously discharging gas from the discharge chamber 66 and reducing the volume.

この状態からさらに吐出室66の容積が減少するように
ロータ52が時計回りに回転し、該ロータ52が吐出口
55に接したところで吐出行程は終了する。
From this state, the rotor 52 rotates clockwise so that the volume of the discharge chamber 66 further decreases, and when the rotor 52 comes into contact with the discharge port 55, the discharge stroke ends.

前記吐出行程が終了した時点から次の吐出行程が開始さ
れる。また、引き続きロータ52が回転し、該ロータ5
2が吸入口56に接するまで吸入行程が継続され、該吸
入行程が終了した時点より、前述した吐出行程と同様に
吸入行程が開始される。
The next discharge stroke is started from the time when the discharge stroke ends. Further, the rotor 52 continues to rotate, and the rotor 52 continues to rotate.
The suction stroke continues until the suction port 2 contacts the suction port 56, and from the time the suction stroke ends, the suction stroke is started in the same way as the above-mentioned discharge stroke.

このように、ロータリー式コンプレッサーにおいては、
吸入行程、吐出行程が連続して行われる。
In this way, in rotary compressors,
The suction stroke and the discharge stroke are performed continuously.

かかる運転下における一方向弁装置の作用を説明すると
、吐出室66側の圧力Aが反対側である吸入室65の圧
力(大気圧)Bに対して高圧となるので、ベーン57は
吐出室66と反対側に移動してスリット側面67に圧接
され、接触面相互のシール性が高められる。
To explain the operation of the one-way valve device under such operation, the pressure A on the discharge chamber 66 side becomes higher than the pressure (atmospheric pressure) B in the suction chamber 65 on the opposite side, so the vane 57 It moves to the opposite side and comes into pressure contact with the slit side surface 67, improving the sealing performance between the contact surfaces.

これにより、スリット58とベーン57の吐出室66側
側面との間に形成される隙間を介してベーン57のロー
タ52との摺動側とは反対側のスリット58内部に形成
される隙間C2が吐出室66の圧力と略等しい圧力に保
たれる。そして、該圧力に比例的な力がベーン57のロ
ータ52への押し付は力として作用するので、該摺動面
相互も適度な力で圧接し、良好なシール性が得られる。
As a result, a gap C2 is formed inside the slit 58 on the opposite side of the sliding side of the vane 57 with the rotor 52 through the gap formed between the slit 58 and the side surface of the vane 57 on the discharge chamber 66 side. The pressure is maintained at approximately the same pressure as the pressure in the discharge chamber 66. Since a force proportional to the pressure acts as a force when the vanes 57 are pressed against the rotor 52, the sliding surfaces are also brought into pressure contact with each other with an appropriate force, resulting in good sealing performance.

また、吐出室66内の吐出圧の変化により、ベーン57
がスリット58の軸方向に対して傾斜するようなことが
あってもベーン57に形成した切り欠き57aを介して
隙間C!に確実に吐出圧力が導かれるので、安定した押
し付は力が得られ引いては安定したシール性が得られる
Also, due to a change in the discharge pressure in the discharge chamber 66, the vane 57
Even if the gap C! is inclined with respect to the axial direction of the slit 58, the gap C! Since the discharge pressure is reliably guided to the position, stable pressing force is obtained, and stable sealing performance is obtained when pulling.

ところで、かかる第1発明においては、特にピストンが
往復動するものに適用した場合、隙間量が常時大きく保
持される側が高圧となっているときにピストンの移動方
向が切り替わって低圧側に移動した直後の、未だ圧力大
小関係が逆転していない間は、高圧側の流体が前記隙間
を通じて低圧側に漏れることとなる。
By the way, in the first invention, especially when applied to a piston that reciprocates, when the side where the gap amount is always kept large is high pressure, the direction of movement of the piston is switched and immediately after it moves to the low pressure side. While the pressure magnitude relationship has not been reversed yet, the fluid on the high pressure side leaks to the low pressure side through the gap.

これはピストンのサイクル運動周波数が低いとき、従っ
て始動からの立ち上がり時等には流体のボンピング流量
に占める漏れ流量の割合が大きいため、少し効率を下げ
ることにはなるが、ある周波数を趙えると効率の低下は
極僅かに抑えられるため、通常の所定周波数(例えば6
00rpm)以上の中・高速領域で運転されるコンプレ
ッサーやバキュームポンプにとって効率上問題になるこ
とはない。
This is because when the cycle motion frequency of the piston is low, such as during start-up, the leakage flow rate accounts for a large proportion of the fluid pumping flow rate, so the efficiency decreases a little, but if the frequency is lowered, Since the decrease in efficiency is suppressed to a very small extent, it is possible to reduce the efficiency by
This poses no problem in terms of efficiency for compressors and vacuum pumps that operate at medium to high speeds (00 rpm) or higher.

但し、作動流体が空気等大気中への漏れが害にならない
場合や、ヒートポンプ等作動流体が密封系を循環する場
合には一方向弁装置からの漏れは問題にならないが、内
燃機関等に通用する場合には、有害なブローバイガスを
増大させ、その結果として出力を低下させることになり
、低速域で使用される機関(小型スターリング機関等)
も効率の低下が大きくなるため、ピストン移動方向切換
直後のシール性も高く維持する必要があり、このような
場合には第2の発明が適用される。
However, leakage from one-way valve devices is not a problem if the working fluid leaks into the atmosphere such as air, or if the working fluid circulates in a sealed system such as in a heat pump, but this is not a problem for internal combustion engines, etc. If the
In this case, the efficiency decreases significantly, so it is necessary to maintain high sealing performance immediately after the piston movement direction is switched. In such a case, the second invention is applied.

第6図は、第2の発明の実施例を示す。FIG. 6 shows an embodiment of the second invention.

図において、ピストン31の周壁に形成された周溝31
aには、外周面がシリンダ32内壁と摺動するバイアス
リング33.34が軸方向に重ねて装着され、これらバ
イアスリング33.34の内周面は、これらを重ねた状
態でピストン31とシリンダ32とで図で右側に画成さ
れる圧縮室35方向に内径が連続して減少するテーバ面
33a、34aに形成されている。
In the figure, a circumferential groove 31 formed in the circumferential wall of the piston 31
Bias rings 33, 34 whose outer circumferential surfaces slide on the inner wall of the cylinder 32 are mounted on the cylinder 32 in an overlapping manner in the axial direction. 32 and are formed on tapered surfaces 33a, 34a whose inner diameters continuously decrease in the direction of the compression chamber 35 defined on the right side in the figure.

また、前記バイアスリング33の圧縮室35側の側面と
、バイアスリング34の圧縮室35と反対側の側面には
、夫々径方向に放射状に複数の溝33b、34bが形成
されている。
Furthermore, a plurality of grooves 33b and 34b are formed radially in the radial direction on the side surface of the bias ring 33 on the compression chamber 35 side and on the side surface of the bias ring 34 on the side opposite to the compression chamber 35, respectively.

さらに、前記バイアスリング33.34の内周側には、
外周面がバイアスリング33.34の内周面に圧接する
テーバ面36a、37aに形成されたバイアスリング3
6.37が、径方向に重ねて装着されている。
Furthermore, on the inner peripheral side of the bias ring 33, 34,
Bias ring 3 formed on tapered surfaces 36a and 37a whose outer peripheral surfaces are in pressure contact with the inner peripheral surfaces of bias rings 33 and 34.
6.37 are mounted one on top of the other in the radial direction.

バイアスリング36の圧縮室35側の側面には径方向に
放射状に複数の溝36bが形成され、バイアスリング3
7の外周面は前記バイアスリング34の周溝34bを通
じて圧縮室35と逆側の空間の圧力を受圧する受圧面3
7bが形成されている。また、バイアスリング36.3
7の圧縮室35と反対側の側面36C137cと周溝3
1aの対向面とは相互の接触時に高いシール性が得られ
る平坦面に形成しである。
A plurality of grooves 36b are formed radially in the radial direction on the side surface of the bias ring 36 on the compression chamber 35 side.
The outer peripheral surface of 7 is a pressure receiving surface 3 that receives the pressure of the space opposite to the compression chamber 35 through the circumferential groove 34b of the bias ring 34.
7b is formed. Also, bias ring 36.3
7, the side surface 36C137c opposite to the compression chamber 35 and the circumferential groove 3
The opposing surfaces 1a are formed into flat surfaces that provide high sealing performance when they come into contact with each other.

そして、前記量も内周側のバイアスリング36の内周面
側には、バイアスリング36.37を介してバイアスリ
ング33.34の外周面をシリンダ2内壁に弾性力をも
って圧接させるように拡開付勢すると共に、バイアスリ
ング36.37のテーパ面36a、37aを、バイアス
リング33.34のテーパ面33a、34aに押し付け
ることによって、バイアスリング36゜37に圧縮室3
5とは逆方向の分力を作用させて、側面を周溝31aに
圧接させるテンションリング38が嵌挿されている。
The amount is also expanded to the inner peripheral surface side of the bias ring 36 on the inner peripheral side so that the outer peripheral surface of the bias ring 33, 34 is pressed against the inner wall of the cylinder 2 with elastic force via the bias ring 36, 37. By pressing the tapered surfaces 36a and 37a of the bias rings 36 and 37 against the tapered surfaces 33a and 34a of the bias rings 33 and 34, the compression chamber 3 is formed in the bias rings 36 and 37.
A tension ring 38 is inserted into the tension ring 38, which applies a component force in the opposite direction to that of the tension ring 38 to press the side surface into contact with the circumferential groove 31a.

尚、バイアスリング33.34.36.37には夫々合
い口が形成され、これら合い口が周方向に離れた位置に
くるように装着されて合い口からの漏れを防止している
Note that the bias rings 33, 34, 36, and 37 are each formed with abutments, and are mounted so that these abutments are spaced apart in the circumferential direction to prevent leakage from the abutments.

次にこのものの作用を説明する。Next, the function of this product will be explained.

ピストン31が圧縮室35側に移動する圧縮行程時には
、バイアスリング34.36.37の圧縮室35と反対
側の側面が周溝31aの圧縮室35と反対側の側面に圧
接し、この状態で、圧縮室35例の高圧流体が溝33b
及び溝36bを介してテンションリング38と周溝31
aとの隙間C5に流入する。これにより、テンションリ
ング38の拡開付勢力に加えてバイアスリング36.3
7を介してバイアスリング33.34の外周面をシリン
ダ2内壁に押し付ける力が強化されると共に、バイアス
リング33.34のテーパ面からの反力によりバイアス
リング36.37の側面36c37cを周溝31aに圧
接させる力が強化される。
During the compression stroke in which the piston 31 moves toward the compression chamber 35, the side surface of the bias ring 34, 36, 37 on the opposite side to the compression chamber 35 comes into pressure contact with the side surface of the circumferential groove 31a on the opposite side to the compression chamber 35, and in this state. , the high pressure fluid in the 35 compression chambers flows through the groove 33b.
and the tension ring 38 and the circumferential groove 31 via the groove 36b.
It flows into the gap C5 with a. As a result, in addition to the expansion urging force of the tension ring 38, the bias ring 36.3
7, the force pressing the outer circumferential surface of the bias ring 33.34 against the inner wall of the cylinder 2 is strengthened, and the reaction force from the tapered surface of the bias ring 33.34 causes the side surface 36c37c of the bias ring 36.37 to be pushed into the circumferential groove 31a. The force that presses against the surface is strengthened.

したがって、圧縮室側の圧力P、が高まれば高まる程、
バイアスリング33.34.36.37によるシール性
が高められ低圧側空間への漏れを確実に防止できる。
Therefore, the higher the pressure P on the compression chamber side, the more
The bias ring 33, 34, 36, 37 improves the sealing performance and can reliably prevent leakage to the low pressure side space.

一方、ピストン31が圧縮室35とは反対側に移動する
膨張行程時にはバイアスリング33.34は、シリンダ
32内壁との摺動摩擦抵抗により周溝31a内を圧縮室
35側に移動し、バイアスリング33の側面が周溝31
aの対向面に圧接するが、周溝31aを介して圧縮室3
5側と隙間Offとの連通は保持されている。
On the other hand, during the expansion stroke in which the piston 31 moves to the side opposite to the compression chamber 35, the bias rings 33, 34 move within the circumferential groove 31a toward the compression chamber 35 due to sliding frictional resistance with the inner wall of the cylinder 32, and the bias rings 33, 34 The side surface is the circumferential groove 31
A is pressed against the opposing surface of the compression chamber 3 through the circumferential groove 31a.
Communication between the 5 side and the gap Off is maintained.

ここで、例えば内燃機関の燃焼行程時の場合は膨張行程
ではあっても、圧縮室35側の圧力P、の方が圧倒的に
高く、したがって隙間C3に進入した高い圧力により、
該圧力と比例的にバイアスリング33.34.36.3
7によるシール性が高められるので燃焼ガスの低圧側空
間への漏れを確実に防止できる。
Here, for example, during the combustion stroke of an internal combustion engine, even though it is an expansion stroke, the pressure P on the compression chamber 35 side is overwhelmingly higher, and therefore, due to the high pressure that has entered the gap C3,
Bias ring 33.34.36.3 proportional to the pressure
Since the sealing performance is improved by 7, it is possible to reliably prevent combustion gas from leaking into the low-pressure side space.

また、内燃機関の排気行程終了直後の吸入行程時の場合
は、圧縮室35側圧力P+の方が少し高い状況があるが
、この場合でもバイアスリング36゜37は圧縮室35
側から隙間C3に導かれる圧力の他テンシシンリング3
8の弾性拡開力により、径を拡大しつつテーパ面からの
反力を受けて、圧縮室35と反対側の側面を周溝31a
に圧接した状態が保持されるため、やはり、低圧側空間
への漏れを確実に防止できるのである。
Furthermore, during the intake stroke immediately after the end of the exhaust stroke of the internal combustion engine, the compression chamber 35 side pressure P+ may be slightly higher, but even in this case, the bias ring 36° 37
In addition to the pressure introduced into the gap C3 from the side, the tension ring 3
8, the diameter is expanded while receiving the reaction force from the tapered surface, and the side opposite to the compression chamber 35 is formed into the circumferential groove 31a.
Since the pressure contact state is maintained, leakage to the low pressure side space can be reliably prevented.

一方、引き続く吸入行程で圧縮室35と反対側空間の圧
力P2の方が、圧縮室35例の圧力P、より高くなると
、該高圧側の圧力P2が、前記バイアスリング37の受
圧面37cに作用してバイアスリング37.36を径を
縮める方向に変形させ、これにより、バイアスリング3
3.34のテーバ面33a、34aとバイアスリング3
6.37のテーバ面35a、37aとの間に隙間が形成
され、この隙間を介して高圧側の作動流体が圧縮室35
側に流入する。また、高圧側の作動流体の一部は、バイ
アスリング33.34のシリンダ32内壁との摺動面と
の隙間を押し拡げつつ圧縮室35側空間へ流入する。
On the other hand, in the subsequent suction stroke, when the pressure P2 in the space opposite to the compression chamber 35 becomes higher than the pressure P in the compression chamber 35, the pressure P2 on the high pressure side acts on the pressure receiving surface 37c of the bias ring 37. The bias rings 37 and 36 are deformed in the direction of decreasing their diameters, and as a result, the bias rings 37 and 36 are
3.34 Taper surfaces 33a, 34a and bias ring 3
A gap is formed between the tapered surfaces 35a and 37a of 6.37, and the working fluid on the high pressure side flows into the compression chamber 35 through this gap.
Flow into the side. Further, a part of the high-pressure side working fluid flows into the compression chamber 35 side space while expanding the gap between the sliding surface of the bias ring 33, 34 and the inner wall of the cylinder 32.

このように本実施例にかかる一方向性弁装置では、圧縮
室35側が高圧であるときは、該圧力P。
In this way, in the one-way valve device according to this embodiment, when the pressure on the compression chamber 35 side is high, the pressure P is high.

に比例的な大きさのシール力が発生して低圧側への漏れ
を確実に防止でき、圧力がそれ程高くなくシール力が小
さくて済む場合にはバイアスリング33、34とシリン
ダ32内壁との摺動摩擦抵抗も小さくて済むため駆動力
を軽減でき運転コストを低減できる。
A sealing force proportional to the pressure is generated to reliably prevent leakage to the low pressure side, and when the pressure is not so high and a small sealing force is required, the sliding between the bias rings 33, 34 and the inner wall of the cylinder 32 Since dynamic frictional resistance is also small, driving force can be reduced and operating costs can be reduced.

また、圧縮室35と反対側の圧力P2の方が高い時には
、圧縮室35側へ容易に流体を流動できるため、吸入効
率が向上し、運転コストの低減に繋がる。
Furthermore, when the pressure P2 on the side opposite to the compression chamber 35 is higher, the fluid can easily flow toward the compression chamber 35, which improves suction efficiency and reduces operating costs.

尚、本実施例において、バイアスリング33.34゜3
6、37が第2発明における弁体、周溝31aが溝を構
成すると共に、溝33b、36bが第1の隙間形成手段
、テンションリング38とテーパ面33a、34a。
In this example, the bias ring is 33.34°3.
6 and 37 are the valve body in the second invention, the circumferential groove 31a constitutes a groove, the grooves 33b and 36b are the first gap forming means, the tension ring 38 and the tapered surfaces 33a and 34a.

36a、37aとが圧接手段を構成し、受圧面37cと
テーバ面33a、34a、36a、37aとが第2の隙
間形成手段を構成する。
36a and 37a constitute a pressure contact means, and the pressure receiving surface 37c and the tapered surfaces 33a, 34a, 36a, and 37a constitute a second gap forming means.

第7図は、第2発明の第2の実施例を示す。FIG. 7 shows a second embodiment of the second invention.

図において、ピストン41の周壁に形成さた周溝41a
には、径方向多重にらせん状に巻回されたスパイラルリ
ング42と該スパイラルリング42の最も内周側に装着
されてスパイラルリング42をシリンダ43内壁に圧接
させる弾性力を付与するテンションリング44が嵌挿さ
れている。
In the figure, a circumferential groove 41a formed in the circumferential wall of the piston 41
The spiral ring 42 is spirally wound multiple times in the radial direction, and the tension ring 44 is attached to the innermost side of the spiral ring 42 and provides an elastic force that presses the spiral ring 42 against the inner wall of the cylinder 43. It is inserted.

前記スパイラルリング42は、各巻回部分の隣接する周
面相互が軸方向に少しずつずれる弾性力が付与されて形
成され該スパイラルリング42の軸方向の弾性力により
、自然状態では、スパイラルリング42の外周側の圧縮
室側の側面42aが周溝41aの対向面に圧接すると共
に、内周側の圧縮室と反対側の側面42bが周溝41a
の対向面に圧接して装着されている。また、スパイラル
リング42の圧縮室側の側面42aには径方向に複数の
溝42cが形成されている。
The spiral ring 42 is formed by applying an elastic force that causes the adjacent circumferential surfaces of each winding portion to be slightly shifted in the axial direction. Due to the elastic force in the axial direction of the spiral ring 42, in a natural state, the spiral ring 42 The side surface 42a on the side of the compression chamber on the outer circumferential side is in pressure contact with the opposing surface of the circumferential groove 41a, and the side surface 42b on the side opposite to the compression chamber on the inner circumferential side is in pressure contact with the opposing surface of the circumferential groove 41a.
It is attached in pressure contact with the opposing surface of the Further, a plurality of grooves 42c are formed in the radial direction on the side surface 42a of the spiral ring 42 on the compression chamber side.

この状態で、ピストン41が圧縮室方向に移動するとき
にはスパイラルリング42の外周面とシリンダ43内壁
との摺動面の摩擦抵抗とピストン41の慣性力とが、ス
パイラルリング42の持つ弾性力に打ち勝ち、スパイラ
ルリング42の圧縮室と反対側の側面42bの全面が周
溝41aの対向面に圧接する。
In this state, when the piston 41 moves toward the compression chamber, the frictional resistance of the sliding surface between the outer peripheral surface of the spiral ring 42 and the inner wall of the cylinder 43 and the inertial force of the piston 41 overcome the elastic force of the spiral ring 42. , the entire surface of the side surface 42b of the spiral ring 42 on the side opposite to the compression chamber is pressed against the opposing surface of the circumferential groove 41a.

この場合、圧縮室側の高圧流体がスパイラルリング42
の側面42aと周溝41aの対向面との隙間を介して圧
縮室側の高圧流体がテンションリング44の内周面と周
溝41aとの隙間C4に流入する。これにより、スパイ
ラルリング42の側面42bと周溝41aの対向面との
シール性が確保されると共に、スパイラルリング42の
外周面がシリンダ43内壁に押し付けられて摺動のシー
ル性を強化されることにより、圧縮室45側の高圧流体
の低圧側空間への漏れを確実に防止できる。
In this case, the high pressure fluid on the compression chamber side
The high pressure fluid on the compression chamber side flows into the gap C4 between the inner circumferential surface of the tension ring 44 and the circumferential groove 41a through the gap between the side surface 42a and the opposing surface of the circumferential groove 41a. Thereby, the sealing performance between the side surface 42b of the spiral ring 42 and the facing surface of the circumferential groove 41a is ensured, and the outer peripheral surface of the spiral ring 42 is pressed against the inner wall of the cylinder 43, thereby strengthening the sliding sealing performance. This reliably prevents the high-pressure fluid on the compression chamber 45 side from leaking into the low-pressure side space.

一方、ピストン42が圧縮室とは反対側に移動する膨張
行程時には、スパイラルリング42の軸方向の弾性力に
より自然状態の時と同様スパイラルリング42の圧縮室
側の側面42aの外周側と周溝41aとの対向面が圧接
すると共に、側面42bの内周側と周溝41aの対向面
とが圧接する。
On the other hand, during the expansion stroke in which the piston 42 moves to the side opposite to the compression chamber, the elastic force in the axial direction of the spiral ring 42 causes the outer periphery of the side surface 42a of the spiral ring 42 on the compression chamber side and the circumferential groove to The surface facing the circumferential groove 41a is in pressure contact with the inner peripheral side of the side surface 42b and the surface facing the circumferential groove 41a is in pressure contact with each other.

これにより、圧縮室側の圧力が高い中はスパイラルリン
グ42の各接触面相互及びシリンダ43内壁との摺動面
相互が圧接して高いシール性を確保できるので低圧側へ
の漏れを防止でき、一方、圧縮室45側と反対側の圧力
の方が高くなったときは該圧力がスパイラルリング42
の軸方向にずれた各面に作用して前記弾性による側面4
2aの圧接部分をシリンダ43内壁との摺動側と反対側
に移動させつつ、各巻回部分の接触面相互に隙間を開け
つつ圧縮室側に流体が流動する。
As a result, when the pressure on the compression chamber side is high, the contact surfaces of the spiral ring 42 and the sliding surfaces with the inner wall of the cylinder 43 come into pressure contact with each other to ensure high sealing performance, thereby preventing leakage to the low pressure side. On the other hand, when the pressure on the side opposite to the compression chamber 45 becomes higher, the pressure
side surface 4 due to the elasticity acting on each surface shifted in the axial direction of
While moving the pressure contact part 2a to the side opposite to the sliding side with the inner wall of the cylinder 43, the fluid flows toward the compression chamber while creating a gap between the contact surfaces of the respective winding parts.

したがって、このものにおいても前記実施例同様の機能
が得られる。
Therefore, this device also provides the same functionality as the embodiment described above.

この実施例では、溝42cが第1の隙間形成手段を構成
し、スパイラルリング42自身の持つ軸方向にずれる弾
性機能が圧接手段を構成し、軸方向にずれて形成される
受圧面と径方向に重ねて巻回される形状が第2の隙間形
成手段を構成する。
In this embodiment, the groove 42c constitutes the first gap forming means, and the elastic function of the spiral ring 42 itself, which shifts in the axial direction, constitutes the pressure contact means, and the pressure receiving surface formed to shift in the axial direction and the radial direction The shape that is wound in an overlapping manner constitutes the second gap forming means.

このように、第2発明においては、低速〜高速の運転速
度、低圧〜高圧の作動流体圧力に対して高いシール性を
確保でき、スターリング機関や内燃機関等に広く応用可
能である。
As described above, the second invention can ensure high sealing performance against low to high operating speeds and low to high working fluid pressures, and is widely applicable to Stirling engines, internal combustion engines, and the like.

以上説明した第1.第2の発明の実施例においては、弁
体側に凹凸面を形成して溝との一方の接触面相互に隙間
を形成する構成としたが、溝側を凹凸面に形成しても同
様の機能が得られることは勿論である。
The first point explained above. In the embodiment of the second invention, an uneven surface is formed on the valve body side to form a gap between one contact surface with the groove, but the same function can be achieved even if the groove side is formed as an uneven surface. Of course, this can be obtained.

また、ピストンが往復動する装置に適用される実施例に
おいて、シリンダ側に周溝を形成し、該周溝に嵌挿した
弁体の内周側に軸方向にストレートな形状のピストンを
摺動自由に嵌挿する構成であってもよい。
In addition, in an embodiment applied to a device in which a piston reciprocates, a circumferential groove is formed on the cylinder side, and a piston having a straight shape in the axial direction is slid on the inner circumferential side of a valve body fitted into the circumferential groove. It may be configured to be inserted freely.

さらに、本発明にかかる一方向弁装置の形成材料は有機
、無機を問わず如何なる材料も使用でき、適用箇所に応
じて適宜の形状に形成して使用できる。
Further, the one-way valve device according to the present invention can be formed of any material, whether organic or inorganic, and can be formed into an appropriate shape depending on the location of application.

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、ピストンとシリン
ダとの間に介装される一方向弁装置の両側に画成される
2つの空間の一方から他方への流体の流動は高いシール
性を持たせて抑止するが、逆向きの流動は容易に行わせ
る構成とすることにより、コンプレッサーやバキューム
ポンプ等のポンプ類の吸入弁や排気弁の代わりに用いる
ことが可能であり、更に第2の発明では上記機能に加え
て高圧側からの低圧側への流体の漏れをより確実にシー
ルすることができるため、スターリング機関や内燃機関
への適用も可能とし、構造のコンパクト化、低コスト化
の他、駆動摩擦低減に伴う運転コスト低減、静粛化等を
も促進できるものである。
<Effects of the Invention> As explained above, according to the present invention, fluid flows from one of the two spaces defined on both sides of the one-way valve device interposed between the piston and the cylinder to the other. It has a high sealing performance to prevent flow, but by having a structure that allows for easy flow in the opposite direction, it can be used in place of the intake and exhaust valves of pumps such as compressors and vacuum pumps. Furthermore, in addition to the above-mentioned functions, the second invention can more reliably seal fluid leakage from the high-pressure side to the low-pressure side, making it possible to apply it to Stirling engines and internal combustion engines, and making the structure more compact. In addition to cost reduction, it is possible to promote reduction in operating costs and quietness due to reduction in drive friction.

更に、これらポンプ類、機関等への適用に限られず、シ
ョックアブソーバ等ピストンとシリンダを有してシール
性を要求されるものであれば如何なる箇所にも適用しう
るちのであり、その用途は無限に広められるものである
Furthermore, the application is not limited to these pumps, engines, etc., but can be applied to any device that has a piston and cylinder and requires sealing properties, such as shock absorbers, and its uses are limitless. It is something that can be disseminated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)は、本発明の第1の発明にかかる第1の実
施例の構成を示す断面図、同図(B)は、同図(A)の
圧縮行程時の要部拡大図、同図(C)は、同じく膨張行
程時の要部拡大図、同図(D)は、同上装置に使用され
るピストンリングの正面図、同図(E)は、同上装置に
使用可能な別のピストンリングを示す正面図、第2図は
、第1の発明にかかる第2の実施例の構成を示す断面図
、第3図はこれら実施例に使用可能なピストンリングの
別の例を示す斜視図、第4図は前記第1の実施例におけ
る作動特性を従来例と比較して示す線図、第5図(A)
は、第1の発明の第3の実施例の構成を示す断面図、同
図(B)は、同上実施例に使用するベーンの形状を示す
斜視図、同図(C)は、同図(A)の要部拡大図、第6
図(A)は、第2の発明の第1の実施例の圧縮行程時の
要部拡大図、同図(B)は、同じく膨張行程時の要部拡
大図、第7図(A)は、第2の発明の第2の実施例の圧
縮行程時の要部拡大図、同図(B)は、同じく膨張行程
時の要部拡大図、同図(C)は、同上装置に使用される
スパイラルリングの正面図である。 2、12.32.43.51・・・シリンダ  3. 
13.31゜41・・・ピストン  3 a、13a、
31a、Na・・・周溝4.5・・・ピストンリング 
 4 a、33a、36b。 42c・・・溝  4’、5’・・・スパイラルリング
6、38.44・・・テンションリング  7・・・吐
出室14・・・バキューム室33,34,36.37・
・・バイアスリング  33a、34a、36a、37
a・・・テーパ面37c・・・受圧面  57・・・ベ
ーン  57a・・・切り欠き  58・・・スリット
  59・・・コイルバネ  65・・・吸入室  6
6・・・圧縮室  c、、c、、c、、c4・・・隙間 第1 図(D) v、2図 第1図(E) 第3図 第4図 クランク角 eg 第6図(A) P2 < P+ 9a6間(B) p2>F’。
FIG. 1(A) is a cross-sectional view showing the configuration of a first embodiment according to the first invention of the present invention, and FIG. 1(B) is an enlarged view of the main part of FIG. 1(A) during the compression stroke. , Figure (C) is an enlarged view of the main part during the expansion stroke, Figure (D) is a front view of the piston ring used in the above device, and Figure (E) is a view of the piston ring that can be used in the same device. FIG. 2 is a front view showing another piston ring, FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the second embodiment according to the first invention, and FIG. 3 is another example of a piston ring that can be used in these embodiments. FIG. 4 is a diagram showing the operating characteristics of the first embodiment in comparison with the conventional example, and FIG. 5(A) is a perspective view.
1 is a sectional view showing the configuration of the third embodiment of the first invention, FIG. Enlarged view of main parts of A), No. 6
Figure (A) is an enlarged view of the main parts of the first embodiment of the second invention during the compression stroke, Figure (B) is an enlarged view of the main parts during the expansion stroke, and Figure 7 (A) is , Figure (B) is an enlarged view of the main part during the compression stroke of the second embodiment of the second invention, Figure (C) is an enlarged view of the main part during the expansion stroke, and Figure (C) is It is a front view of the spiral ring. 2, 12.32.43.51...Cylinder 3.
13.31°41...Piston 3a, 13a,
31a, Na... Circumferential groove 4.5... Piston ring
4a, 33a, 36b. 42c...Groove 4', 5'...Spiral ring 6, 38.44...Tension ring 7...Discharge chamber 14...Vacuum chamber 33, 34, 36.37.
・・Bias ring 33a, 34a, 36a, 37
a... Tapered surface 37c... Pressure receiving surface 57... Vane 57a... Notch 58... Slit 59... Coil spring 65... Suction chamber 6
6...Compression chamber c,,c,,c,,c4...Gap Fig. 1 (D) v, Fig. 2 Fig. 1 (E) Fig. 3 Fig. 4 Crank angle eg Fig. 6 (A ) P2 < P+ between 9a6 (B) p2>F'.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シリンダ内を運動するピストンの外壁と前記シリ
ンダの内壁との一方に、弾性力により圧接して摺動する
弁体を、他方に形成された溝内に嵌挿して該弁体の両側
に2つの空間を形成する一方、前記弁体と溝とを弁体の
前記摺動側とは反対側及び前記2つの空間が並ぶ方向に
隙間を持つ大きさに形成し、かつ、弁体と溝との前記2
つの空間の並び方向の一方の側における対向面相互は両
者の接触により当該一方の側の空間と前記弁体摺動側と
は反対側の隙間とを遮断するシール性の高い面形状とし
、他方の側における対向面相互は両者の接触、非接触時
共に当該他方の側の空間と前記弁体摺動側とは反対側の
隙間とを通じる隙間が大きく保持される面形状に形成し
たことを特徴とする一方向弁装置。
(1) A valve body that slides in pressure contact with one of the outer wall of the piston moving in the cylinder and the inner wall of the cylinder due to elastic force is inserted into a groove formed in the other, and both sides of the valve body are fitted. two spaces are formed in the valve body, and the valve body and the groove are formed to have a size with a gap on the side opposite to the sliding side of the valve body and in the direction in which the two spaces are lined up; Said 2 with groove
Opposing surfaces on one side in the direction in which the two spaces are lined up have a surface shape that has a high sealing property that blocks the space on one side from the gap on the opposite side to the valve body sliding side by contact between the two, and the other side The opposing surfaces on both sides are formed in a surface shape that maintains a large gap between the space on the other side and the gap on the side opposite to the valve body sliding side, both when the two are in contact and when they are not in contact. Features a one-way valve device.
(2)シリンダ内を運動するピストンの外壁と前記シリ
ンダの内壁との、一方に弾性力により圧接して摺動する
弁体を他方に形成された溝内に嵌挿し、該弁体の両側に
ピストンの運動によって圧力の大小関係が逆転する2つ
の空間を形成する一方、弁体と溝との前記2つの空間の
並び方向の一方の側における対向面の間から弁体摺動側
とは反対側の対向面の間に通じる隙間を大きく形成保持
する第1の隙間形成手段と、前記並び方向の他方の側に
おける弁体と溝との対向面の一部を弾性力によって常時
圧接させる圧接手段と、当該他方の側の空間の圧力が反
対側空間の圧力より大のときに該圧力を受けて前記圧接
部分を弁体摺動側とは反対側に移動させることにより、
前記圧接部分より弁体摺動側に近い側から前記空間の並
び方向の一方の側の隙間に通じる隙間を形成する第2の
隙間形成手段とを備えたことを特徴とする一方向弁装置
(2) A valve body that slides in pressure contact with one side of the outer wall of the piston moving in the cylinder and the inner wall of the cylinder is fitted into a groove formed on the other side, and the valve body is inserted into a groove formed on the other side, and Two spaces are formed in which the magnitude relationship of pressure is reversed by the movement of the piston, while the valve body and the groove form a space between opposing surfaces on one side in the direction in which the two spaces are arranged, opposite to the sliding side of the valve body. a first gap forming means for forming and maintaining a large gap communicating between opposing surfaces on one side; and a pressure contact means for constantly pressing a part of the opposing surface between the valve body and the groove on the other side in the alignment direction by elastic force. and, when the pressure in the space on the other side is higher than the pressure in the space on the opposite side, by receiving the pressure and moving the pressure contact part to the side opposite to the valve body sliding side,
A one-way valve device comprising: second gap forming means for forming a gap communicating from a side closer to the valve body sliding side than the pressure contact portion to a gap on one side in the arrangement direction of the spaces.
JP33544588A 1988-12-29 1988-12-29 One-way valve device Pending JPH02180382A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03114669U (en) * 1990-03-07 1991-11-26

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