JPH08296559A

JPH08296559A - 往復空気圧縮機

Info

Publication number: JPH08296559A
Application number: JP12088495A
Authority: JP
Inventors: Toshio Iida; 敏雄飯田; Hiroshi Inoue; 弘井上
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】往復空気圧縮機のシリンダに弁部のバルブス
ペーサを介してシリンダカバーを取付ける際、金属接合
部にノンアスベスト材料の平板パッキンを挟設すると
き、該平板パッキンが劣化して、シール不良や、破損の
問題と、シリンダボアの変形の問題が発生することか
ら、これを解決する前記圧縮機のシール構造を得ること
を目的とする。【構成】往復空気圧縮機のヘッド部の金属接合部に、
曲線形のパッキン溝を穿設し、該パッキン溝に、耐熱性
のあるゴム弾性の材料で成形される曲線形状のパッキン
を嵌着し、該パッキンが接合面に押しつぶされたとき、
前記パッキン溝に余裕をもって収納され、接合部が金属
面での剛体接合となるようにしたシール構造をもつ往復
空気圧縮機である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】往復空気圧縮機のシリンダに、弁
部を介して、シリンダカバーを取付ける際、接合部にパ
ッキンを挟設するシール構造の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】往復空気圧縮機の気筒には、ピストンが
往復摺動するシリンダ上に、圧縮機の吸込弁、吐出弁を
内蔵するシリンダカバーを配設するもの、または、吸込
弁、吐出弁を別体で設けたバルブスペーサをシリンダと
シリンダカバーの間に挟設する方式が行われている。こ
の構造において、シリンダにシリンダカバーを取付ける
際、その金属面の接合部に、平板で打抜かれたアスベス
ト材料製のパッキンが一般的に用いられている。アスベ
スト材料製のパッキンは、耐熱性が高く、熱変形が少な
いことから長年使われてきた材料である。ところが、ア
スベスト材料が人体に障害となることが判明してから、
使用時、または使用後大気放出の可能性のあるアスベス
ト材料は、人体に吸入される危険のあることから、使用
を回避しなければならなくなっている。

【０００３】アスベストパッキンに替わるパッキンとし
て種々のものが開発されているが、いずれのパッキンも
シール性、耐熱性等が劣り、圧縮機の長期運転時のシー
ル不良やメンテナンス時等のパッキン破損の問題が発生
し、シールパッキンとして完全なものでない難点をもっ
ている。

【０００４】次に、シリンダとシリンダカバーに挟設さ
れる一枚の平板パッキンの場合、または、吸込弁、吐出
弁を別体に設けたバルブスペーサを挟設する場合は、バ
ルブスペーサ上下に二枚の平板パッキンが挟設される。
一方、シリンダカバーの取付は、一定の間隔をもったピ
ッチ、例えば四本のボルトでシリンダに締付けられる。
バルブスペーサを介する場合は、バルブスペーサと共に
共締めされて取付けられる。この取付において、ボルト
が一定間隔をもって締付けられることから、ボルト周辺
の締付力とピッチ間中央部の締付力が異なり、ボルト周
辺のパッキンの収縮とピッチ間中央部のパッキン収縮が
異なり、運転時の温度上昇による熱膨張も加わって、シ
リンダに歪み力が加えられ、シリンダのボアが変形する
問題が発生する。このシリンダのボア変形の問題は一般
的な公知の問題である。シリンダのボア変形によって、
圧縮した空気が逃げるブローバイガス量の増加による圧
縮効率の低下、および飛沫給油式往復圧縮機において
は、シリンダ上へのオイル上がり量の増加によるオイル
消費量の増大等種々の問題が誘起する。

【０００５】また、平板パッキンは、上記歪み力の問題
と、締付けトルクの強弱による平板パッキンのシール性
の問題があるため、四本のボルトの締付力が重要とな
り、適正なトルク範囲を指定して慎重に締付けなければ
ならない。また、長期運転によって平板パッキンが劣化
したとき、ボルトの締付力が弱まりボルトがゆるむ問題
も内包している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】往復空気圧縮機のシリ
ンダにシリンダカバーを弁部別体のバルブスペーサを介
して取付ける際、それぞれの金属接合面にノンアスベス
ト材からなる平板パッキン挟設するとき、熱的等で劣化
して、パッキンのシール不良や、破損の問題が発生する
ことと、シリンダカバーを一定間隔でボルトで締付けて
シリンダに取付ける際、ボルト周辺と、ボルトのピッチ
間中央部のパッキンの収縮率の相違によるシリンダボア
の変形の問題が発生する。

【０００７】一方、金属のフランジ接合等において、円
形のＯリング溝を穿設して、固定シール用Ｏリングを嵌
着する方法は、圧縮機以外の一般的なシール構造として
多用されている。しかし、往復空気圧縮機にあっては、
弁部のバルブスペーサに設けられる吸込弁、吐出弁の配
設位置や、シリンダカバーを取付けるボルト孔位置の関
係、および、吸込弁、吐出弁の区画シールのために、円
形溝を穿設することが困難なことから、曲線形のシール
構造となる。曲線形のシール構造では、従来より平板パ
ッキンが使用され、平板パッキンが安価に製作できる利
点をもっているものである。しかし、ノンアスベスト材
料の平板パッキンが前記したように種々の問題を誘起す
ることから、エンジンほどには高温にならない往復空気
圧縮機のヘッド部に曲線形のパッキン溝を、主に鋳造に
よって穿設し、該曲線形のパッキン溝に対応して嵌着す
る曲線形状のパッキンを、上記圧縮機のヘッド温度に耐
える、耐熱性のゴム弾性をもつ材料で、シリンダカバー
の締付け力とは無関係にシールし、金属接合面を剛体接
合として、前記問題を解決する往復空気圧縮機のシール
構造を得ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機のシリ
ンダにバルブスペーサを介してシリンダカバーを配設す
る往復空気圧縮機において、シリンダとバルブスペー
サ、およびバルブスペーサとシリンダカバーの接合部の
シールのために、該接合部にゴム弾性をもつ材料で成形
されるパッキンを嵌着するための、曲線形のパッキン溝
を穿設し、該パッキン溝にパッキンを嵌着して接合する
とき、該パッキンがパッキン溝内に余裕をもって収納さ
れ、接合部が金属面での剛体接合となるシール構造とし
たものである。そして、シリンダとバルブスペーサ、お
よびバルブスペーサとシリンダカバーの接合部に、曲線
形のパッキン溝を穿設するとき、該パッキン溝がバルブ
スペーサの両面か、または、シリンダ、乃至は、シリン
ダカバーのいずれかを選択して穿設する往復空気圧縮機
である。

【０００９】また、接合部のパッキン溝に嵌着するゴム
弾性をもつ材料で成形するパッキンが、曲線形のパッキ
ン溝に対応する曲線形の形状をもち、パッキン溝内に嵌
着してシリンダカバーを接合する際、該曲線形状のパッ
キンは接合部をシールするための、つぶし代をもつ断面
寸法形状であって、かつ、圧縮機のヘッド温度に対応す
る、耐熱性をもつゴム材質で成形されるパッキンをもつ
往復空気圧縮機である。

【００１０】

【作用】往復空気圧縮機のシリンダにシリンダカバー
を、吸込弁、吐出弁を配設したバルブスペーサを挟設し
て、共締めする圧縮機の気筒構造において、バルブスペ
ーサがシリンダおよび、シリンダカバーが接合する平面
部に曲線形のパッキン溝を穿設して、パッキン溝内にゴ
ム弾性をもつ材料のパッキンを嵌着して、共締めしたと
き、パッキンが適正なつぶし代をもつことによって、押
しつぶされて接合面がシールされる。該パッキンがシー
ルのために押しつぶされたとき、パッキン断面積が、パ
ッキン溝の断面積より小さくなっている。それは、共締
めで押しつぶされたときパッキン溝からパッキンがはみ
出して金属の接合面にパッキンが挟み込まれないように
するためで、曲線形のパッキン溝は押しつぶされるパッ
キンに対して余裕を持った容積となっている。そして、
パッキン溝部分でシールされることによって、シリン
ダ、バルブスペーサ、およびシリンダカバーが金属面の
剛体で接合されることから共締めするときボルト間に余
分のモーメントは発生せずシリンダボアの変形の問題は
解消される。また、従来例の締付け時一定範囲の締付け
トルクで慎重に締付けていたものが、本発明では、一定
以上の締付けトルクでよくなり、長期運転にもシール不
良や、ねじのゆるみの恐れのない組立となり、作業の容
易化と圧縮機性能の信頼性が高まる。

【００１１】また、前記パッキン嵌着のための溝が、バ
ルブスペーサの両面、または、シリンダ、乃至は、シリ
ンダカバー面に選択して穿設されるのは、バルブスペー
サの両面にパッキン溝を穿設することで目的は達成され
るものであるが、シリンダ面、または、シリンダカバー
面にパッキン溝を穿設してパッキンを嵌着するようにし
ても同様の効果が得られるもので、その選択は当該部品
を製作する加工設備、または、加工工程等によって、よ
り有利な配設箇所が選択される。但し、バルブスペーサ
下面または、シリンダカバーの接合面のパッキン溝へ嵌
着するパッキンは、組立の時、重力によってパッキンが
落下し易い難点があることから、組立時の不良発生を避
けるために、バルブスペーサ上面と、シリンダ上面にパ
ッキン溝を穿設することがやや有利な構成になる。

【００１２】また、曲線形のパッキン溝に嵌着するパッ
キンが、該パッキン溝に対応する曲線形の形状で、ゴム
弾性をもつ材料であり、かつ、耐熱性をもつゴム材質と
することによって、使えなくなったアスベストパッキン
に替わって、圧縮空気を完全にシールする。圧縮機のヘ
ッド温度は二百数十度に上昇するが、その温度に耐える
ゴム材質、例えば、ふっ素ゴム、または、シリコンゴム
等を使用することで目的が達成され、非常にシール性の
高いパッキンとなる。また、前記したように、パッキン
溝の断面積がパッキンの断面積より余裕を持った断面積
となっていることから、パッキンが熱膨張等で体積が増
加しても、パッキン溝内に十分収まる容積となってい
る。そして、シリンダ、バルブスペーサ、シリンダカバ
ーの接合面が金属の剛体で接合されるので、熱変化、パ
ッキン劣化等による締付けトルク低下の問題が解消され
る。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。各図において、同一構成要素には同一符号を付し
て説明する。図１は、往復空気圧縮機のヘッド部分を示
す断面模式図である。図１において、１は圧縮機のシリ
ンダ、２は吸込弁，吐出弁を取付けるバルブスペーサ、
３はシリンダカバーを示す。そして、バルブスペーサ２
の上面に曲線形のパッキン溝４が穿設されていて、曲線
形状のパッキン５が嵌着され、シリンダカバー３とバル
ブスペーサ２の接合部がシールされている。バルブスペ
ーサ２とシリンダ１の接合部は、シリンダ上面に曲線形
のパッキン溝が穿設されていて、曲線形状のパッキン７
が嵌着され、バルブスペーサ２とシリンダ１の接合面が
シールされている。この構成で、各々の接合部は金属面
の剛体で接合されることによって、シリンダカバー３と
バルブスペーサ２と共にシリンダに共締めされるとき、
パッキンの収縮等に影響されることもなく、また、余分
な歪み力が加わることもないことから、ボルトのゆるみ
や、シリンダボア８が変形する恐れも解消されて完全に
固定される。

【００１４】図２は、バルブスペーサ２のセット図の上
面図の一例を示す。図において、４は曲線形のパッキン
溝、９はバルブスペーサ２をシリンダ１に共締めするた
めの貫通孔、１１は吐出リード弁板を押さえる押さえ板
で、二本のボルト１２によって共締めされている。この
押さえ板１１の下に吐出孔１４が明けられている。１３
は吸込リード弁１５を取付けるねじを設けるためのボス
である。曲線形のパッキン溝４は、バルブスペーサ２の
金属接合の平面部に共締めのためのボルトの貫通孔９を
回避して曲線的に穿設されている。バルブスペーサ２は
アルミニウム合金製でパッキン溝４とともにダイカス
ト、または金型で鋳造される。但し、パッキン溝４はな
らい加工機による切削加工で穿設される場合もある。パ
ッキン溝４ａは、吸込孔１０の吸込弁部と吐出弁部を区
画してシールするためのもので、区画してシールする必
要から市販の円形のＯリングが使えない大きな理由の一
つである。この曲線形のパッキン溝４，４ａに図４に示
す上部パッキン５，５ａを嵌着し、シリンダカバーと共
締めされることによってシールされる。

【００１５】図３はバルブスペーサ２のセットのＡ−Ａ
で断面した図である。図３において、１６は吐出リード
弁で、該吐出リード弁１６は、押え板１１と共にボルト
１２によって共締めされる。吸込リード弁１５は、二本
のボルト１７によって取付けられている。吸込リード弁
１５はシリンダの負圧によって、吸込リード弁のばね力
に抗して、吸込孔１０が開放され、大気を吸気する。ピ
ストン上昇時の空気圧縮時は吸込リード弁１５のばね力
で閉じられる。吐出リード弁１６側は圧縮圧力によって
吐出側に加わっている圧力に抗して開かれ吐出される。
パッキン溝４，４ａに嵌着される上部パッキン５，５ａ
は、パッキン溝４，４ａより僅か突出した形で嵌着さ
れ、セット時押しつぶされて接合し、押しつぶされて接
合したとき、上部パッキン５，５ａが、パッキン溝４，
４ａに余裕をもって収まるパッキン溝容積となってい
る。

【００１６】図４は、上部パッキン５で、図５は上部パ
ッキン５の断面図を示す。上部パッキン５は、ゴム弾性
をもつ材料で圧縮機のヘッド温度によって劣化や破損の
ない耐熱性をもつ材料で、かつ、曲線形のパッキン溝に
対応する曲線形の形状となっている。該パッキン材料
は、実施例においては、ふっ素ゴムまたは、シリコンゴ
ムが使用される。しかし、ゴム弾性をもち、かつ、耐熱
性のあるウレタン樹脂、または、四弗化樹脂の材料であ
っても、同様の効果が得られることは理解されるところ
であって、本発明は、材料の特性を指定するものであっ
て、材料自体を限定するものではない。また、曲線形状
のパッキン５は型成形で製作される。そして、該上部パ
ッキン５の断面形状は、図５に示すように、パッキン溝
４に容易に挿入できる幅で、上面が半球状に形成され、
パッキン溝４から僅か突出して、半球上面が押しつぶさ
れて、パッキン溝底面と接合面がシールされる。但し、
このパッキンの断面形状は、この形状に限定されるもの
ではなく、パッキン溝４，４ａに押しつぶされたとき余
裕をもって溝内に収まる形状であればよいもので本発明
を限定するものではない。

【００１７】図６は、シリンダ１にパッキン溝６を穿設
する場合のシリンダ上面図を示し、図７は、シリンダの
断面図である。図６において、曲線形のパッキン溝６
が、シリンダ１の金属の平面部に穿設されている。シリ
ンダ１も、バルブスペーサと同じく、ダイカスト、また
は金型で鋳造される際に、同時にパッキン溝も成形され
る。但し、切削加工で行われる場合もあることはバルブ
スペーサの場合と同じである。１８はシリンダカバー３
をバルブスペーサ２と共に共締めして取付ける四本のボ
ルトのねじ孔で、そのねじ孔１８の数はシリンダの種類
によって異なっている。図６，図７に示す符号１９は前
記吸込リード弁１５が開いたとき、吸込リード弁板が必
要以上に曲げられることを押さえるための凹み溝であ
る。従来例の平パッキンの場合、四本のボルト孔１８で
締付けるとき、このねじ孔１８の中間部分と、ねじ孔１
８の周辺部分のパッキンの収縮率が異なるため、歪み力
が加わり、シリンダボア８が変形して、シリンダ内面と
ピストン間の隙間を通って洩れるブローバイガス量の増
加や、オイル上がりの増大となる問題が生じるものであ
る。本発明では、ねじ孔１８周辺を含んだ金属面の剛体
で、パッキンの収縮とは関係なく、接合するのでシリン
ダボア８の変形や、ボルトのゆるみの恐れが解消される
ものである。なお、パッキン溝６の断面形状寸法は、バ
ルブスペーサ２に穿設されたパッキン溝４と同じであ
る。

【００１８】図８は、下部パッキン７を示すもので、全
体形状は、上部パッキンと同じように、ボルト孔や吸込
リード弁取付部等を回避するために曲線形の形状となっ
ている。また、圧縮機の種類により、バルブスペーサ２
のセットや、シリンダ上面に配設される設計要因によっ
てその全体形状も異なってくるが、下部パッキン７の断
面形状、および材質は、前記上部パッキン５で示したも
のと同じである。

【００１９】図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、
パッキン溝を穿設する場合、本発明の同一効果を奏する
種々の実施例を示したものである。図９（ａ）は、本実
施例の図２，図６等で詳細に説明した例を示す。（ｂ）
はシリンダカバー３と、シリンダ１の上面にそれぞれパ
ッキン溝４ｂ，６ｂを穿設する場合、（ｃ）はバルブス
ペーサ２の上下面にパッキン溝４ｃ，６ｃを穿設する場
合、（ｄ）はシリンダカバー３バルブスペーサ２の下面
にパッキン溝４ｄ，６ｄを穿設する場合、（ｅ）はシリ
ンダカバー３とバルブスペーサ２の両面に同形状の溝を
突き合わせた形のパッキン溝４ｅを形成し、両面の溝の
底部でシールするもので、下部のバルブスペーサ２とシ
リンダ１の上面も同様に形成するものを示すもので、い
ずれの場合も本発明の目的に合致し、加工上、組立上等
によって選択することができ、時には、図示されていな
いが、例えば、（ａ）の４と、（ｃ）の６ｃの組み合わ
せを選択することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、バルブ
スペーサ、シリンダカバーをシリンダ上面に共締めする
金属の接合面に曲線形のパッキン溝を穿設し、ゴム弾性
をもち、かつ耐熱性のある成形材料を、該パッキン溝に
嵌着してシールすることによって次に掲げる効果を奏す
る。

【００２１】パッキンによるシール部と、金属接合部が
分けられ、接合部を剛体接合としたことによって、シリ
ンダのボア変形が発生せず、したがって、ブローバイガ
ス量増加や、オイル上がり増大の恐れがなくなり、往復
空気圧縮機の性能の長期安定が得られ信頼性が向上す
る。

【００２２】また、剛体接合としたことによって、従来
例のように、締付けトルク範囲を規定する必要がなくな
り、一定のトルク以上であれば良く、組立が容易となる
とともに、パッキンの劣化等による、ねじのゆるみの恐
れが解消される。

【００２３】また、曲線形のパッキン溝に嵌着するパッ
キンがゴム材質であることから、シール性が従来例に比
較して非常に良く、接合面のシールの信頼性が格段に向
上する。

【００２４】また、パッキン溝に嵌着するので、従来例
の平板パッキンのように、パッキン位置を合わせる必要
がなくなり、組立が容易化される。

【００２５】また、パッキンがゴム材質のふっ素ゴムま
たは、シリコンゴム等の材料で、圧縮機のヘッド温度に
耐えることから、比較的安価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の往復空気圧縮機のヘッド部分を示す一
部断面模式図である。

【図２】本発明のバルブスペーサセットで、バルブスペ
ーサの上面に、パッキン溝を穿設した上面図である。

【図３】図２のバルブスペーサセットのＡ−Ａで断面し
た断面図である。

【図４】本発明のバルブスペーサセットのパッキン溝に
嵌着するゴム材質で成形した上部パッキンの図である。

【図５】図４の上部パッキンを断面した一例を示す断面
図である。

【図６】本発明のシリンダ上面にパッキン溝を穿設した
上面図である。

【図７】図６のシリンダの縦断面図である。

【図８】図６のパッキン溝に嵌着するゴム材質で成形し
た下部パッキンの図である。

【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）パッキン溝を
穿設する場合の本発明の同一効果を奏する他の実施例を
示す模式図である。

【符号の説明】

１シリンダ２バルブスペーサ３シリンダカバー４，６パッキン溝５，７パッキン（上部，下部）１５吸込リード弁１６吐出リード弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機のシリンダにバルブスペーサを介
してシリンダカバーを配設する往復空気圧縮機におい
て、シリンダとバルブスペーサ、およびバルブスペーサ
とシリンダカバーの接合部のシールのために、該接合部
にゴム弾性をもつ材料で成形されるパッキンを嵌着する
ための、曲線形のパッキン溝を穿設し、該パッキン溝
に、パッキンを嵌着して接合するとき、該パッキンがパ
ッキン溝内に余裕をもって収納され、接合部が金属面で
の剛体接合となる往復空気圧縮機。
【請求項２】シリンダとバルブスペーサ、およびバル
ブスペーサとシリンダカバーの接合部に、曲線形のパッ
キン溝を穿設するとき、該パッキン溝がバルブスペーサ
の両面か、または、シリンダ、乃至は、シリンダカバー
のいずれかを選択して穿設する請求項１記載の往復空気
圧縮機。
【請求項３】接合部のパッキン溝に嵌着するゴム弾性
をもつ材料で成形するパッキンが、曲線形のパッキン溝
に対応する曲線形の形状をもち、該パッキン溝内に嵌着
して接合する際、該曲線形状のパッキンは接合部をシー
ルするための、つぶし代をもつ断面寸法形状であって、
かつ、圧縮機のヘッド温度に対応する、耐熱性をもつゴ
ム材質で成形される請求項１記載の往復空気圧縮機。