JPH08200227A - 往復型空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率よく空気を吸収することができ、製造コス
トを低く抑えることが可能で、往復型空気圧縮機を軽量
化でき、組立て作業も容易で、部品点数も少なくでき
て、シール部分が少なく圧縮空気が洩れにくい構造の往
復型空気圧縮機を提供する。 【構成】バルブシート７１には吸入シート穴８４が形成
されている。吸入シート穴８４の内周部には傾斜面が形
成されており、この傾斜面によって吸入側バルブストッ
パ８５が形成されている。バルブシート７１に形成され
た吸入側バルブストッパ８５は吸入リード弁９２が弾性
変形する際にこれを支持して、吸入リード弁９２が破損
するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吹き付け塗装などに用い
る往復型空気圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に往復型空気圧縮機の指圧線図を示
す。一般に往復型空気圧縮機では、ピストンＰＩが上死
点に達した位置でもピストンＰＩとシリンダＳの天井部
との間にはすきまが開くようになっている。これはピス
トンＰＩとシリンダＳの天井部とが衝突するのを防止す
るためと、吸入リード弁、吐出リード弁およびその周囲
における設計上の必要性からである。

【０００３】ここですきま容積比εは数式１によって表
される。

【数１】 さらに空気圧縮機の吸入効率の指標である理論体積効率
ηｖｔｈは数式２によって表される。

【数２】 ｎは気体の状態変化により決まる定数で往復型空気圧縮
機では、１．３から１．４の値を採る。

【０００４】上記の数式からすきま容積Ｖｃが小さく、
すきま容積比が小さい程、体積効率はよくなり、効率よ
く空気を吸入することができる。また逆に吐出圧力を高
く設定すると、体積効率は低下することになる。

【０００５】したがって往復型空気圧縮機では、すきま
容積Ｖｃを如何に小さくするかが、設計上のポイントに
なる。すなわち図３において、吸入行程における吸入リ
ード弁開の位置ＡをＡ’に、また吐出行程における吐出
リード弁閉の位置ＤをＤ’にずらし、すきま容積Ｖｃを
小さくして、すきま容積Ｖｃ’とすれば、体積効率はよ
くなり、効率よく空気を吸入することができる。したが
ってかかる点を考慮して往復型空気圧縮機を設計するこ
とが重要である。

【０００６】図４に第１従来例にかかる往復型空気圧縮
機１の主要部を示す。同図において符号３はシリンダを
示し、このシリンダ３の上端部には凹部５が形成されて
いる。シリンダ３にはコンロッド９が取り付けられたピ
ストン７が前進後退自在に収容されており、このピスト
ン７の上端部には凹部１１が形成されている。シリンダ
３にはガスケットシリンダヘッド１３、バルブシート１
５およびガスケットヘッドカバー１７を介してシリンダ
ヘッドカバー１９が取り付けられている。シリンダヘッ
ドカバー１９には吸入口２１と、この吸入口２１が連通
する吸入側連通室１８が形成され、さらに吐出口２２
と、この吐出口２２が連通する吐出側連通室２０が形成
されている。

【０００７】バルブシート１５には吸入シート穴２３、
吐出シート穴２５が形成されている。バルブシート１５
には吸入リード弁２７および吸入側バルブストッパ２９
の基端部がネジ３１によって取り付けられ、吸入リード
弁２７は吸入シート穴２３を塞いでいる。吸入リード弁
２７、吸入側バルブストッパ２９およびネジ３１は、凹
部５と凹部１１に収容されている。またバルブシート１
５には吐出リード弁３３および吐出側バルブストッパ３
５の基端部がネジ３６によって取り付けられ、吐出リー
ド弁３３は吐出シート穴２５を塞いでいる。符号３７は
アンローダプランジャーを示し、このアンローダプラン
ジャー３７に接続されたエアパイプ３８は図示しないエ
アタンクに接続されている。

【０００８】この往復型空気圧縮機１では、コンロッド
９によってピストン７が引かれて後退すると、シリンダ
３内の負圧によって吸入リード弁２７が弾性変形させら
れてバルブシート１５から離れ、吸入側連通室１８とシ
リンダ３とが吸入シート穴２３を介して連通する。なお
吸入側バルブストッパ２９は吸入リード弁２７が弾性変
形する際にこれを支持して、吸入リード弁２７が破損す
るのを防止する。ピストン７が後退することによって吸
入口２１から空気が吸引され、この空気は吸入側連通室
１８およびに吸入シート穴２３を通りシリンダ３へ供給
される。ピストン７が下死点に到達すると、空気の吸引
が停止し、吸入リード弁２７は自らの弾性力によってバ
ルブシート１５に圧接して、吸入シート穴２３が塞がれ
る。

【０００９】次いでコンロッド９によってピストン７が
押されて進行すると、シリンダ３内の空気圧によって吐
出リード弁３３が弾性変形させられてバルブシート１５
から離れ、吐出側連通室２０とシリンダ３とが吐出シー
ト穴２５を介して連通する。なお吐出側バルブストッパ
３５は吐出リード弁３３が弾性変形する際にこれを支持
して、吐出リード弁３３が破損するのを防止する。

【００１０】ピストン７が進行することによって吐出穴
２５から空気が吸引され、この空気は吐出シート穴２５
および吐出側連通室２０を通り、吐出穴２２から押し出
されて、図示しないエアタンクへ供給される。ピストン
７が上死点に到達すると、空気の供給が停止し、吐出リ
ード弁３３は自らの弾性力によってバルブシート１５に
圧接して、吐出シート穴２５が塞がれる。かかる動作が
繰り返されて、エアタンクに圧縮空気が貯められる。

【００１１】エアタンク内の圧縮空気の圧力が一定の値
以上になると、エアタンク内の空気がエアパイプ３８を
通って、アンローダプランジャー３７へ送られ、アンロ
ーダプランジャー３７が突出し、吸入リード弁２７を押
圧し、弾性変形させてバルブシート１５から離す。この
ように圧縮行程でも吸入リード弁２７を強制的に開いた
ままにして、圧縮機駆動用原動機の負荷を軽減し、圧縮
空気の使用量が少なくなった時でも、圧縮機駆動用原動
機を停止させることなく連続運転を行うことができる。
なおエアタンク内の圧縮空気の圧力が一定の値より下が
ると、アンローダプランジャー３７の吸入リード弁２７
に対する押圧が解除され、往復型空気圧縮機１は通常の
駆動状態となる。

【００１２】図５に第２従来例にかかる往復型空気圧縮
機４１の主要部を示す。この往復型空気圧縮機４１は、
第１従来例にかかる往復型空気圧縮機１と同様の構成部
分を有しているので、同様の構成部分に関しては第１従
来例と同じ符号を付してその説明を省略し、相違点につ
いてのみ説明する。往復型空気圧縮機４１のシリンダ４
３には第１従来例にかかる往復型空気圧縮機１のシリン
ダ３と異なり、凹部は形成されていない。またピストン
４７にも凹部は形成されていない。

【００１３】往復型空気圧縮機４１では、ガスケットシ
リンダヘッド１３、バルブシート１５およびガスケット
ヘッドカバー１７の他、さらにバルブシート４９および
シール部材５１を介してシリンダヘッドカバー１９が取
り付けられている。バルブシート４９には、バルブシー
ト１５の吐出シート穴２５に対応する吐出シート穴５３
が形成され、さらに吸入シート穴２３に連通する大径シ
ート穴５５が形成されている。吸入リード弁２７、吸入
側バルブストッパ２９およびネジ３１は大径シート穴５
５に収容されている。この往復型空気圧縮機４１の動作
は、第１従来例にかかる往復型空気圧縮機１と同様であ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図４に示
した第１従来例にかかる往復型空気圧縮機１では、シリ
ンダ３に凹部５が、またピストン７に凹部１１が形成さ
れているので、図３において説明したすきま容積Ｖｃが
大きくなってしまい、体積効率が悪く、効率よく空気を
吸入することができないという問題がある。そればかり
か凹部５、１１を形成しなくてはいけないので、製造コ
ストが高くなってしまう問題もある。

【００１５】またピストン７に凹部１１を形成するた
め、ピストン７の肉厚寸法が大きくなり、重量が大きく
なるためピストン７の前進後退時に発生する振動エネル
ギーが大きいものとなる。このためシリンダ３を往復型
空気圧縮機１の本体にかなり強固に取り付けなくてはな
らない。したがって取り付け金具等も頑丈なものが必要
となり、往復型空気圧縮機１が重いものとなってしま
う。また凹部５と凹部１１とが対応するようにシリンダ
３とピストン７とを組み付けなければならず、組立て作
業が煩雑になるという欠点もある。

【００１６】図５に示した第２従来例にかかる往復型空
気圧縮機４１では、バルブシート４９に吐出シート穴５
３および大径シート穴５５が形成されているので、図３
において説明したすきま容積Ｖｃが大きくなってしま
い、体積効率が悪く、効率よく空気を吸入することがで
きないという問題がある。また往復型空気圧縮機４１で
は、バルブシート４９、シール部材５１を備える必要が
あるので、部品点数が多くなり、部品のコストが高くな
って、しかも往復型空気圧縮機４１が重いものとなって
しまう。さらに部品点数が多くなると組立てにも手間が
かかってしまうという問題がある。シリンダ３にはガス
ケットシリンダヘッド１３、バルブシート１５およびガ
スケットヘッドカバー１７を介してシリンダヘッドカバ
ー１９が取り付けられているので、シール部分が３か所
になり、圧縮空気が洩れる可能性が高い構造となる問題
もある。

【００１７】往復型空気圧縮機１、４１ともに、ネジ３
１をシリンダ３、４３の内側から締めなければならない
ので、組立て作業が行いにくく、また振動等によってネ
ジ３１が弛んで脱落すると、シリンダ３、４３内に落ち
てしまい、ピストン７、４７やシリンダ３、４３を破損
してしまうおそれもある。さらに脱落しないまでもネジ
３１が弛んで吸入側バルブストッパ２９が固定できなく
なると、アンローダプランジャー３７が作動して吸入リ
ード弁２７を押圧している際に、ピストン７、４７の頂
部が吸入リード弁２７や吸入側バルブストッパ２９に衝
突して、吸入リード弁２７やピストン７、４７を破損し
てしまうおそれもある。

【００１８】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたものであり、すきま容積Ｖｃが小さく、体積効率が
よくて、効率よく空気を吸入することができ、製造コス
トを低く抑えることが可能で、往復型空気圧縮機を軽量
化でき、組立て作業も容易で、部品点数も少なくでき
て、シール部分が少なく圧縮空気が洩れにくい構造で、
吸入リード弁および吸入側バルブストッパを取り付けて
いるネジが弛んで脱落しても、シリンダ内に落ちてしま
いことがなく、ピストンやシリンダを破損するおそれが
なく、さらにアンローダプランジャーが作動し、吸入リ
ード弁を押圧している際に、ピストンの頂部が吸入リー
ド弁に衝突するおそれのない往復型空気圧縮機を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シリ
ンダと、前記シリンダに前進後退自在に収容されたピス
トンと、前記シリンダに取り付けられ吸入口と吐出口が
形成されたシリンダヘッドカバーと、前記シリンダヘッ
ドカバーに形成され吸入口が連通する吸入側連通室と、
前記シリンダヘッドカバーに形成され吐出口が連通する
吐出側連通室と、前記シリンダと前記シリンダヘッドカ
バーとの間に介在するバルブシートと、前記バルブシー
トに形成され前記吸入側連通室に連通する吸入シート穴
と、前記バルブシートに形成され前記吐出側連通室に連
通する吐出シート穴と、前記ピストンが後退すると前記
吸入口から空気を前記吸入シート穴を介して前記シリン
ダへ供給できるように弾性変形して弁座から離れ開いた
状態となる吸入リード弁と、前記ピストンが前進すると
前記シリンダ内の空気を前記吐出シート穴から吐出側連
通室へ供給できるように弾性変形して弁座から離れ開い
た状態となる吐出リード弁と、前記吸入リード弁が開く
際に吸入リード弁を支持する吸入側バルブストッパと、
前記吐出リード弁が開く際に吸入リード弁を支持する吐
出側バルブストッパとを有する往復型空気圧縮機におい
て、前記吸入シートの内周部に形成した傾斜面によって
前記吸入側バルブストッパを構成したことを特徴とする
往復型空気圧縮機である。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１において、吸
入リード弁が圧接する弁座は、吸入側連通室に配置され
た弁座部材に形成されていることを特徴とする往復型空
気圧縮機である。

【００２１】

【作用】請求項１の発明では、ピストンが後退すると、
シリンダ内に発生する負圧によって吸入リード弁が弾性
変形して弁座から離れ、吸入側バルブストッパに当接し
て支持される。そしてピストンが後退するのに伴い、吸
入口から吸引された空気は吸入側連通室を通りシリンダ
内へ供給され、ピストンが下死点に到達すると、空気の
シリンダ内への供給が停止し、吸入リード弁が自らの弾
性力によって弁座に圧接し閉じられる。次いでピストン
が前進するとシリンダ内の空気の圧力によって吐出リー
ド弁が弾性変形して開き、吐出側バルブストッパに支持
される。そしてピストンの前進に伴いシリンダ内の空気
は吐出シート穴から吐出側連通室へ送られ、吐出穴から
送り出される。

【００２２】請求項２の発明では、吸入リード弁が圧接
する弁座は、吸入側連通室に配置された弁座部材に形成
されているので、弁座部材を収容するための空間を得る
ための新たな加工を施す必要がない。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例にかかる往復型空気圧縮機６
１を図１、図２の図面にしたがって説明する。同図にお
いて符号６３はシリンダを示し、このシリンダ６３には
コンロッド６７が取り付けられたピストン６５が前進後
退自在に収容されている。シリンダ６３にはガスケット
シリンダヘッド６９、バルブシート７１およびガスケッ
トヘッドカバー７３を介してシリンダヘッドカバー７５
が取り付けられている。シリンダヘッドカバー７５には
吸入口７９と、この吸入口７９が連通する吸入側連通室
７７が形成され、さらに吐出口８３と、この吐出口８３
が連通する吐出側連通室８１が形成されている。

【００２４】バルブシート７１には吸入シート穴８４が
形成されている。吸入シート穴８４の内周部には傾斜面
が形成されており、この傾斜面によって吸入側バルブス
トッパ８５が形成されている。バルブシート７１には吸
入リード弁９２、シール部材８９および弁座シート９１
が、この順で重ねられてネジ９３、９６によって取り付
けられている。弁座シート９１には穴９５が形成され、
この穴９５を介して吸入シート穴８４と吸入側連通室７
７とが連通している。吸入リード弁９２は穴９５の周囲
を弁座９４として、この弁座９４に自らの弾性力によっ
て圧接し穴９５を塞いでいる。吸入リード弁９２、シー
ル部材８９、弁座シート９１およびネジ９３、９６は吸
入側連通室７７に収容されている。

【００２５】またバルブシート７１には吐出リード弁９
７および吐出側バルブストッパ９９がネジ１０１によっ
て取り付けられ、吐出リード弁９７は吐出シート穴８７
を塞いでいる。符号１０３はアンローダプランジャーを
示し、このアンローダプランジャー１０３に接続された
エアパイプ１０５は図示しないエアタンクに接続されて
いる。

【００２６】この往復型空気圧縮機６１では、コンロッ
ド６７によってピストン６５が引かれて後退すると、シ
リンダ６３内の負圧によって吸入リード弁９２が弾性変
形させられて弁座シート９１の弁座９４から離れ、吸入
側連通室７７とシリンダ６３とが穴９５および吸入シー
ト穴８４を介して連通する。なおバルブシート７１に形
成された吸入側バルブストッパ８５は吸入リード弁９２
が弾性変形する際に、これを支持して、吸入リード弁９
２が破損するのを防止する。

【００２７】ピストン６５が後退することによって吸入
口７９から空気が吸引され、この空気は吸入側連通室７
７、穴９５およびに吸入シート穴８４を通りシリンダ６
３へ供給される。ピストン６５が下死点に到達すると、
空気の吸引が停止し、吸入リード弁９２は自らの弾性力
によって弁座９４に圧接して、吸入シート穴８４が塞が
れる。

【００２８】次いでコンロッド６７によってピストン６
５が押されてピストン６５が進行すると、シリンダ６３
内の空気圧によって吐出リード弁９７が弾性変形させら
れてバルブシート７１から離れ、吐出側連通室８１とシ
リンダ６３とが吐出シート穴８７を介して連通する。な
お吐出側バルブストッパ９９は吐出リード弁９７が弾性
変形する際にこれを支持して、吐出リード弁９７が破損
するのを防止する。

【００２９】ピストン６５が進行するのに伴い、シリン
ダ６３内の空気が吐出シート穴８７から吐出側連通室８
１へ押し出され、さらに空気は吐出シート穴８７および
吐出側連通室８１を通り、吐出穴２２から押し出され
て、図示しないエアタンクへ供給される。ピストン６５
が上死点に到達すると、空気の供給が停止し、吐出リー
ド弁９７は自らの弾性力によってバルブシート７１に圧
接して閉じ、吐出シート穴８７が塞がれる。かかる動作
が繰り返されて、エアタンクに圧縮空気が貯められる。

【００３０】エアタンク内の圧縮空気の圧力が一定の値
以上になると、エアタンク内の空気がエアパイプ１０５
を通って、アンローダプランジャー１０３へ送られ、ア
ンローダプランジャー１０３が突出し、吸入リード弁９
２を押圧して弾性変形させて弁座９４から離す。このよ
うに圧縮行程でも吸入リード弁９２を強制的に開いたま
まにして、圧縮機駆動用原動機の負荷を軽減し、圧縮空
気の使用量が少なくなった時でも、圧縮機駆動用原動機
を停止させることなく連続運転を行うことができる。な
おエアタンク内の圧縮空気の圧力が一定の値より下がる
と、アンローダプランジャー１０３の吸入リード弁９２
に対する押圧が解除され、往復型空気圧縮機６１は通常
の駆動状態となる。

【００３１】以上のように往復型空気圧縮機６１では、
従来例１にかかる往復型空気圧縮機１のようにシリンダ
３に凹部５を、ピストン７に凹部１１を形成する必要も
なく、また従来例２にかかる往復型空気圧縮機４１のよ
うに吐出シート穴５３と大径シート穴５５が形成された
バルブシート４９を備える必要がないので、すきま容積
が小さく、体積効率がよく、効率よく空気を吸入するこ
とができるようになる。また吸入側リード弁９２が吸入
側連通室７７内に配置されているので、ピストン６５が
衝突するおそれがない。以上、本発明の実施例について
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における
設計の変更などがあっても本発明に含まれる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、すきま容
積が小さく、体積効率がよく、効率よく空気を吸入する
ことができるようになる。また製造コストを低く抑える
ことができるようになり、軽量化が可能となる。さらに
部品点数も少なくできて、組立て作業も容易なり、しか
もシール部分が少なく圧縮空気が洩れにくい構造とな
る。

【００３３】吸入リード弁およびバルブストッパを取り
付けているネジが弛んで脱落しても、シリンダに落ちて
しまいことがなく、ピストンやシリンダを破損するおそ
れがなくなる。またアンローダプランジャーが作動し、
吸入リード弁を押圧している際に、ピストンの頂部が吸
入リード弁に衝突するおそれもなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる往復型空気圧縮機の一
部分解斜視図である。

【図２】本発明の実施例にかかる往復型空気圧縮機の主
要部の断面図である。

【図３】往復型空気圧縮機の指圧線図である。

【図４】従来例１ににかかる往復型空気圧縮機の主要部
の断面図である。

【図５】従来例１ににかかる往復型空気圧縮機の主要部
の断面図である。

【符号の説明】

６１ 往復型空気圧縮機 ６３ シリンダ ６５ ピストン ６７ コンロッド ６９ ガスケットシリンダヘッド ７１ バルブシート ７３ ガスケットヘッドカバー ７５ シリンダヘッドカバー ７７ 吸入側連通室 ７９ 吸入口 ８１ 吐出側連通室 ８３ 吐出口 ８４ 吸入シート穴 ８５ 吸入側バルブストッパ ８７ 吐出シート穴 ８９ シール部材 ９１ 弁座シート ９２ 吸入リード弁 ９３ ネジ ９４ 弁座 ９５ 穴 ９７ 吐出側リード弁 ９９ 吐出側バルブストッパ １０１ ネジ １０３ アンローダプランジャー １０５ エアパイプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダと、前記シリンダに前進後退自在
   に収容されたピストンと、前記シリンダに取り付けられ
   吸入口と吐出口が形成されたシリンダヘッドカバーと、
   前記シリンダヘッドカバーに形成され吸入口が連通する
   吸入側連通室と、前記シリンダヘッドカバーに形成され
   吐出口が連通する吐出側連通室と、前記シリンダと前記
   シリンダヘッドカバーとの間に介在するバルブシート
   と、前記バルブシートに形成され前記吸入側連通室に連
   通する吸入シート穴と、前記バルブシートに形成され前
   記吐出側連通室に連通する吐出シート穴と、前記ピスト
   ンが後退すると前記吸入口から空気を前記吸入シート穴
   を介して前記シリンダへ供給できるように弾性変形して
   弁座から離れ開いた状態となる吸入リード弁と、前記ピ
   ストンが前進すると前記シリンダ内の空気を前記吐出シ
   ート穴から吐出側連通室へ供給できるように弾性変形し
   て弁座から離れ開いた状態となる吐出リード弁と、前記
   吸入リード弁が開く際に吸入リード弁を支持する吸入側
   バルブストッパと、前記吐出リード弁が開く際に吸入リ
   ード弁を支持する吐出側バルブストッパとを有する往復
   型空気圧縮機において、前記吸入シートの内周部に形成
   した傾斜面によって前記吸入側バルブストッパを構成し
   たことを特徴とする往復型空気圧縮機。
2. 【請求項２】請求項１において、吸入リード弁が圧接す
   る弁座は、吸入側連通室に配置された弁座部材に形成さ
   れていることを特徴とする往復型空気圧縮機。