JPH1030565A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンロードピストンの摺動速度を抑えること
により、アンロードピストンが吸込弁に当接するときの
衝撃を緩和し、アンロードピストンや吸込弁の耐久性や
寿命を向上させるようにする。 【解決手段】 アンロード機構３１を、シリンダヘッド
７側の取付部３２と、蓋体３３と、アンロードピストン
３４等とから構成する。また、アンロードピストン３４
を、ピストン部３４Ａと、ロッド部３４Ｃと、凸部３４
Ｄ等とから構成する。さらに、ロッド部３４Ｃの外周側
には仕切板３６を形成し、この仕切板３６によってロッ
ド部３４Ｃと取付部３２との間に上側室３７と下側室３
８とを画成する。そして、アンロードピストン３４が取
付部３２の底部３２Ａ側に向けて摺動するときには、下
側室３８内の空気等が絞り通路３９を介して上側室３７
内へと流出しつつ、アンロードピストン３４に抵抗を与
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空気圧縮機
として好適に用いられる往復動型圧縮機に関し、特に、
ロード運転とアンロード運転の制御を行うアンロード機
構を有した往復動型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここで、図４に従来技術による往復動型
圧縮機として空気圧縮機を例に挙げて説明する。

【０００３】図中、１は略円筒状に形成されたシリンダ
を示し、該シリンダ１の上端部１Ａには後述の弁座板３
およびシリンダヘッド７がボルト等（図示せず）により
固着されている。また、シリンダ１の上端部１Ａには後
述する吸込弁１３の弁開度を規制する段部２が形成され
ている。

【０００４】３はシリンダ１の上端部１Ａ上に設けられ
た弁座板で、該弁座板３は略矩形状の平板として形成さ
れ、後述するピストン１１との間でシリンダ１内に圧縮
室４を画成している。また、弁座板３には、圧縮室４と
連通するように吸込穴５と吐出穴６とが形成されてい
る。

【０００５】７はシリンダ１上に弁座板３を介して搭載
されたシリンダヘッドを示し、該シリンダヘッド７には
弁座板３との間でシリンダヘッド７内に吸込室８と吐出
室９とを画成する隔壁７Ａが形成されている。また、シ
リンダヘッド７には吸込ポート７Ｂと吐出ポート（図示
せず）とが形成され、吸込ポート７Ｂは吸込室８を介し
て吸込穴５と連通し、吐出ポートは吐出室９を介して吐
出穴６と連通するようになっている。

【０００６】ここで、シリンダヘッド７には、吸込室８
側に位置して後述のアンロード機構１９が取付けられる
取付部１０が有底筒状に形成され、該取付部１０の底部
側には、吸込穴５の上方に位置して吸込室８と連通した
挿通穴１０Ａが穿設されている。

【０００７】１１はシリンダ１内に摺動可能に挿嵌され
たピストンで、該ピストン１１は連接棒１２を介してク
ランク軸（図示せず）に連結され、このクランク軸を電
動モータ等の駆動源で回転させることによってシリンダ
１内を往復動する。

【０００８】１３は吸込穴５を開，閉すべく弁座板３の
下面側（圧縮室４側）に取付けられた吸込弁を示し、該
吸込弁１３は基端側がボルト１４等で弁座板３の下面に
固着され先端側が自由端となった弁板１５からなり、該
弁板１５はばね性を有する薄板によって形成されてい
る。

【０００９】１６は吐出穴６を開，閉すべく弁座板３の
上面側（吐出室９側）に取付けられた吐出弁で、該吐出
弁１６は基端側がボルト１７等で弁座板３に固着された
長尺な弁板１８からなり、該弁板１８の先端側は自由端
となって吐出穴６の周囲まで延びている。

【００１０】１９は吸込穴５の上方に位置してシリンダ
ヘッド７の取付部１０に取付けられたアンロード機構を
示し、該アンロード機構１９は、後述の蓋体２０、アン
ロードピストン２１および保持ばね２４等から構成さ
れ、その作動時にはアンロードピストン２１の凸部２１
Ｄが吸込弁１３の弁板１５を押動し、該吸込弁１３を強
制的に開弁状態に保持することによって圧縮機をアンロ
ード運転させる。

【００１１】２０は取付部１０の上側開口部を施蓋する
蓋体で、該蓋体２０は、取付部１０と共にアンロードシ
リンダを形成する筒状のシリンダ部２０Ａと、該シリン
ダ部２０Ａの上側に形成された蓋部２０Ｂとから構成さ
れている。また、蓋部２０Ｂの中央部には、後述のエア
室２２に連通した接続穴２０Ｃが形成され、該接続穴２
０Ｃには例えばエア導管（図示せず）等が接続される。

【００１２】そして、このエア導管は外部のエアタンク
等に電磁弁（いずれも図示せず）等を介して接続され、
アンロード機構１９の作動時には、この電磁弁を開弁す
ることにより前記エアタンク内のエア圧（圧縮空気）が
エア導管を介してエア室２２内に供給される。

【００１３】２１は吸込弁１３の弁板１５を押動するア
ンロードピストンを示し、該アンロードピストン２１
は、基端側（上端側）が蓋体２０のシリンダ部２０Ａ内
に摺動可能に挿嵌されたピストン部２１Ａとなり、該ピ
ストン部２１Ａはシリンダ部２０Ａ内で蓋部２０Ｂとの
間にエア室２２を画成している。また、ピストン部２１
Ａの外周側には環状凹部２１Ｂが形成され、該環状凹部
２１Ｂ内にはＯリング２３が装着されている。

【００１４】そして、ピストン部２１Ａの先端側（下端
側）には円柱状のロッド部２１Ｃが一体形成され、該ロ
ッド部２１Ｃは取付部１０の挿通穴１０Ａを介して吸込
室８内へと突出している。さらに、ロッド部２１Ｃの下
端側には軸方向に延びる小径の凸部２１Ｄが一体形成さ
れている。

【００１５】２４はアンロード機構１９の停止時にアン
ロードピストン２１を停止側位置に保持するための保持
ばねで、該保持ばね２４はロッド部２１Ｃの周囲に配設
され、上端側がピストン部２１Ａの下面に当接し、下端
側が取付部１０内の底部側に当接している。

【００１６】このように構成される従来技術の空気圧縮
機では、電動モータ等の駆動源（図示せず）によってク
ランク軸が回転駆動されると、ピストン１１がシリンダ
１内で往復動し、圧縮室４を拡縮させる。

【００１７】そして、圧縮機のロード運転時には、ピス
トン１１がシリンダ１内で下向きに摺動する吸込行程で
圧縮室４が吸込室８および吐出室９よりも低圧となるか
ら、吸込弁１３が開弁し吐出弁１６が閉弁することによ
り、外部の空気が吸込ポート７Ｂから吸込室８を介して
圧縮室４内に吸込まれる。

【００１８】また、ピストン１１がシリンダ１内で上向
きに摺動する吐出行程では、圧縮室４が吸込室８および
吐出室９よりも高圧となるから、吸込弁１３が閉弁し吐
出弁１６が開弁することにより、圧縮室４内で圧縮され
た空気が吐出室９を介して前記吐出ポートから圧縮空気
として吐出され、外部のエアタンク（図示せず）等に貯
留される。

【００１９】この場合、アンロード機構１９は圧縮機を
ロード運転させるために停止されているから、アンロー
ドピストン２１が保持ばね２４によりエア室２２側へと
上向きに押動され、ロッド部２１Ｃの凸部２１Ｄは吸込
弁１３の弁板１５から離間した状態に保持される。これ
により、吸込弁１３の弁板１５はピストン１１が吸込行
程と吐出行程とを繰返すのに応じて弁座板３に離，着座
するようになる。

【００２０】これに対し、圧縮機をアンロード運転させ
るときには、前記電磁弁等を開弁させることにより、ア
ンロード機構１９のエア室２２内に前記エアタンク等か
らエア圧が供給される。これにより、アンロードピスト
ン２１が保持ばね２４に抗して図４に示す如く下向きに
押動され、ロッド部２１Ｃの凸部２１Ｄが吸込弁１３の
弁板１５を下向きに押動し、該吸込弁１３を強制的に開
弁状態に保持する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、アンロード機構１９のアンロードピストン
２１をエア圧によって下向きに押動し、その先端側の凸
部２１Ｄで吸込弁１３の弁板１５を押動することによ
り、該吸込弁１３を強制的に開弁状態に保持し、圧縮機
のアンロード運転を行うようにしている。

【００２２】この場合、エア室２２内にエア圧が供給さ
れると、このエア圧によってアンロードピストン２１が
急激に下向きに押動されるから、アンロードピストン２
１の凸部２１Ｄは吸込弁１３の弁板１５に強く衝突し、
該弁板１５がシリンダ１の段部２に当接する最大開弁位
置まで弁板１５を下向きに押動する。

【００２３】このため、従来技術では、圧縮機のアンロ
ード運転を行う度毎に、アンロードピストン２１の凸部
２１Ｄが吸込弁１３の弁板１５と強く衝突することによ
り、該凸部２１Ｄや弁板１５が早期に摩耗し、これらを
交換する時期が早くなってしまうという問題がある。

【００２４】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、アンロードピストンが吸込弁に当接する
ときの衝撃を緩和でき、アンロードピストンや吸込弁が
早期に摩耗するのを確実に防止できると共に、これらの
耐久性や寿命を向上できるようにした往復動型圧縮機を
提供することを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、シリンダと、該シリンダ内に往復動可
能に設けられたピストンと、前記シリンダ上に搭載さ
れ、内部に吸込室と吐出室とが形成されたシリンダヘッ
ドと、該シリンダヘッドの吸込室を前記シリンダ内に対
して連通，遮断する吸込弁と、該吸込弁を強制開弁すべ
く前記シリンダヘッドに設けられたアンロード機構とか
らなる往復動圧縮機に適用される。

【００２６】そして、請求項１に記載の発明が採用する
構成の特徴は、前記アンロード機構は、前記シリンダヘ
ッド側に設けられ底部側に前記吸込室と連通する挿通穴
が形成された有底筒状のアンロードシリンダと、基端側
が該アンロードシリンダ内に摺動可能に挿嵌され、先端
側が前記吸込弁を押動すべく該アンロードシリンダの挿
通穴を介して前記吸込室内に突出したアンロードピスト
ンと、前記アンロードシリンダ内に位置して該アンロー
ドピストンに設けられ、前記アンロードシリンダの底部
側に空間を画成する仕切板とから構成したことにある。

【００２７】このように構成することにより、アンロー
ド機構を作動させるときには、アンロードピストンをア
ンロードシリンダ内で底部側に向けて摺動させ、その先
端側で吸込室内の吸込弁を強制的に開弁できる。そし
て、このときはアンロードピストンの仕切板とアンロー
ドシリンダの底部側との間に画成された空間が縮小する
から、該空間内の気体は圧力上昇し、これによってアン
ロードピストンの摺動に抵抗を与えることができ、その
摺動速度を抑制できると共に、アンロードピストンの先
端側が吸込弁に当接するときの衝撃を軽減できる。

【００２８】また、請求項２に記載の発明では、前記仕
切板には、前記空間内から流出する気体に絞り抵抗を与
えるオリフィスを設けたことにある。

【００２９】これにより、アンロードピストンがアンロ
ードシリンダ内を底部側に向けて摺動するときには、前
記空間内の気体を仕切板のオリフィスを介して反対側に
流出させることができ、前記空間内の気体からアンロー
ドピストンが受ける抵抗をオリフィスの開口面積等によ
って適宜に調整できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明する。

【００３１】ここで、図１および図２は本発明による第
１の実施例を示している。なお、本実施例では従来技術
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。

【００３２】図中、３１は本実施例の空気圧縮機に用い
るアンロード機構を示し、該アンロード機構３１は従来
技術で述べたアンロード機構１９とほぼ同様に、後述の
取付部３２、蓋体３３、アンロードピストン３４および
保持ばね４１等を備え、該アンロード機構３１のアンロ
ードピストン３４等は、シリンダヘッド７の吸込穴５の
上方に位置して取付部３２内に取付けられている。

【００３３】３２はシリンダヘッド７に一体に設けられ
た取付部で、該取付部３２は従来技術で述べた取付部１
０と同様に有底筒状に形成され、その底部３２Ａ側には
後述するアンロードピストン３４のロッド部３４Ｃが挿
通される挿通穴３２Ｂが形成されている。

【００３４】３３は取付部３２の上端側開口部を施蓋す
る蓋体で、該蓋体３３は、取付部３２内に螺着され該取
付部３２と共にアンロードシリンダを形成する筒状のシ
リンダ部３３Ａと、該シリンダ部３３Ａの上側に一体形
成された蓋部３３Ｂとからなり、該蓋部３３Ｂの中心部
には従来技術と同様にエア導管（図示せず）を接続する
ための接続穴３３Ｃが設けられている。

【００３５】３４は本実施例によるアンロードピストン
を示し、該アンロードピストン３４は、基端側（上端
側）が蓋体３３のシリンダ部３３Ａ内に摺動可能に挿嵌
されたピストン部３４Ａとなり、該ピストン部３４Ａと
蓋体３３の蓋部３３Ｂとの間には後述のエア室４０が画
成されている。また、ピストン部３４Ａの外周側には環
状凹部３４Ｂが形成され、該環状凹部３４Ｂ内にはシリ
ンダ部３３Ａとピストン部３４Ａとの間を気密にシール
するＯリング３５が装着されている。

【００３６】また、ピストン部３４Ａの先端側（下端
側）には、円柱状のロッド部３４Ｃが一体形成され、該
ロッド部３４Ｃの先端側は取付部３２の挿通穴３２Ｂを
介して吸込室８内へと突出している。さらに、ロッド部
３４Ｃの下端（先端）側には、軸方向下向きに延びる小
径の凸部３４Ｄが一体形成され、該凸部３４Ｄはアンロ
ード機構３１の停止時に図１に示す如く吸込弁１３の弁
板１５から離間した状態を保持され、アンロード機構３
１の作動時には弁板１５を下向きに押動する。

【００３７】３６はアンロードピストン３４のロッド部
３４Ｃに設けた仕切板を示し、該仕切板３６はロッド部
３４Ｃの外周側から径方向外向きに突出する環状板とし
て形成され、図２に示す如く仕切板３６の外径Ｄは取付
部３２の内径よりも僅かに小さく形成されている。そし
て、仕切板３６はロッド部３４Ｃの基端側と共に取付部
３２内に配設され、該取付部３２とロッド部３４Ｃとの
間の空間を上側室３７と下側室３８とに画成している。

【００３８】ここで、上側室３７は仕切板３６によりピ
ストン部３４Ａとの間の環状空気室として画成され、下
側室３８は取付部３２の底部３２Ａと仕切板３６との間
に環状空気室となる空間として画成されている。また、
仕切板３６の外周側と取付部３２の内周側との間には環
状の絞り通路３９が形成され、該絞り通路３９は下側室
３８と上側室３７との間を流通する空気に大きな絞り抵
抗を発生させるものである。

【００３９】そして、アンロード機構３１を作動させる
ことにより、アンロードピストン３４が取付部３２の底
部３２Ａ側に向けて図１中の矢示Ａ方向に摺動するとき
には、下側室３８内の空気が仕切板３６で圧縮されるこ
とにより絞り通路３９を介して上側室３７側へと流出し
つつ、アンロードピストン３４の摺動に抵抗を与え、こ
のときの摺動速度を低く抑える。

【００４０】４０は蓋体３３のシリンダ部３３Ａ内に位
置して蓋部３３Ｂとピストン部３４Ａとの間に画成され
たエア室で、該エア室４０はアンロードピストン３４の
駆動手段を構成し、アンロード機構３１の作動時には蓋
体３３の接続穴３３Ｃ側から外部のエア圧が供給される
ことにより、アンロードピストン３４を後述の保持ばね
４１に抗して図１に示す矢示Ａ方向へと下向きに押動す
る。

【００４１】４１はアンロード機構３１の停止時にアン
ロードピストン３４を停止側位置に保持するための保持
ばねで、該保持ばね４１はロッド部３４Ｃの周囲に配設
され、上端側がアンロードピストン３４の仕切板３６に
当接し、下端側が取付部３２の底部３２Ａ側に当接して
いる。そして、保持ばね４１はこの状態でアンロードピ
ストン３４をエア室４０側に向けて常時付勢している。

【００４２】本実施例による空気圧縮機は上述の如き構
成をするもので、その基本的動作については従来技術に
よるものと格別差異はない。

【００４３】然るに、本実施例によれば、アンロードピ
ストン３４のロッド部３４Ｃに仕切板３６を形成し、該
仕切板３６によってロッド部３４Ｃと取付部３２との間
に上側室３７と下側室３８とを画成すると共に、該上側
室３７と下側室３８とを絞り通路３９を介して連通させ
る構成としたから、アンロード機構３１の作動時には、
取付部３２の底部３２Ａ側に向けて摺動するアンロード
ピストン３４に対して下側室３８内による空気抵抗を与
えることができ、該アンロードピストン３４の摺動速度
を適切に抑制できると共に、その先端側の凸部３４Ｄが
吸込弁１３の弁板１５に当接するときの衝撃を確実に軽
減することができる。

【００４４】即ち、アンロードピストン３４が取付部３
２の底部３２Ａ側に向けて摺動するときには、アンロー
ドピストン３４の仕切板３６と取付部３２の底部３２Ａ
との間に画成された下側室３８が圧縮されるから、該下
側室３８内の空気は絞り通路３９を介して上側室３７へ
と流出しつつ、アンロードピストン３４に対して適切な
摺動抵抗を与えることができる。

【００４５】従って、アンロード機構３１の作動時にア
ンロードピストン３４の凸部３４Ｄが吸込弁１３の弁板
１５に強く衝突するのを防止できるから、アンロードピ
ストン３４や吸込弁１３が早期に摩耗するのを確実に抑
えることができ、これらの耐久性や寿命を大幅に向上で
きると共に、空気圧縮機の圧縮性能等を長期間に亘って
良好に保持することができる。

【００４６】次に、図３は本発明による第２の実施例を
示し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素
に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
しかし、本実施例の特徴は、アンロードピストン５１の
仕切板５２に例えば４個のオリフィス５３，５３，…を
小孔として形成すると共に、仕切板５２の外径Ｄ1 を第
１の実施例による仕切板３６の外径Ｄよりも大きく（Ｄ
1 ＞Ｄ）形成したことにある。

【００４７】かくして、このように構成される本実施例
でも第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることがで
きるが、特に本実施例では、下側室３８から上側室３７
に向けて流出する空気の流れを各オリフィス５３の孔
径，個数等により変化させることができるから、この空
気によってアンロードピストン３４が受ける抵抗を適切
に設定でき、その摺動速度を所望の速度に調整すること
ができる。

【００４８】なお、前記各実施例では、アンロードピス
トン３４を駆動する駆動手段として、エア室４０にエア
圧を供給する構成とした場合を例に挙げて説明したが、
本発明はこれに限らず、アンロードピストン３４の駆動
手段として例えば電磁アクチュエータ等を採用してもよ
い。

【００４９】また、前記各実施例では、仕切板３６，５
２の外周側と取付部３２の内周側との間に環状の隙間を
形成する構成としたが、本発明はこれに限らず、仕切板
３６，５２の外周面を取付部３２の内周面に摺動させる
構成としてもよい。

【００５０】さらに、前記第２の実施例では、各オリフ
ィス５３を仕切板５２に貫通孔として形成したが、本発
明はこれに限らず、オリフィスを仕切板の外周側に形成
した切込みまたは溝等により構成してもよい。

【００５１】さらにまた、前記各実施例では、往復動型
圧縮機として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、例えば空気以外の気体を圧縮する圧
縮機または真空ポンプ等にも広く適用できる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、アンロードピストンに仕切板を形成し、該
仕切板によってアンロードシリンダの底部側に空間を画
成する構成としたから、アンロード機構の作動時には、
アンロードシリンダの底部側に向けて摺動するアンロー
ドピストンに対して前記空間内の気体により抵抗を与え
ることができ、該アンロードピストンの摺動速度を適切
に抑制できると共に、その先端側が吸込弁に当接すると
きの衝撃を確実に軽減することができる。従って、アン
ロード機構の作動時にアンロードピストンの先端側が吸
込弁に強く衝突するのを防止できるから、アンロードピ
ストンや吸込弁が早期に摩耗するのを確実に抑えること
ができ、これらの耐久性や寿命を大幅に向上できると共
に、圧縮機の圧縮性能等を長期間に亘って良好に保持す
ることができる。

【００５３】また、請求項２に記載の発明によれば、仕
切板にオリフィスを形成したから、アンロードピストン
がアンロードシリンダの底部側に向けて摺動するときに
は、該アンロードピストンの仕切板とアンロードシリン
ダの底部側との間に画成された空間内の気体を仕切板の
反対側に向けて流出させ、このときの抵抗をオリフィス
の開口面積等によって適切に変えることができる。従っ
て、前記空間内の空気等によってアンロードピストンが
受ける抵抗を適切に設定でき、その摺動速度を所望の速
度に調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による空気圧縮機のアン
ロード機構等を示す縦断面図である。

【図２】図１に示すアンロードピストンの底面図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例による空気圧縮機のアン
ロードピストンを示す図２と同様の底面図である。

【図４】従来技術による空気圧縮機を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シリンダ ７ シリンダヘッド ８ 吸込室 １１ ピストン １３ 吸込弁 ３１ アンロード機構 ３２ 取付部（アンロードシリンダ） ３２Ａ 底部 ３２Ｂ 挿通穴 ３３ 蓋体 ３３Ａ シリンダ部（アンロードシリンダ） ３４，５１ アンロードピストン ３６，５２ 仕切板 ３８ 下側室（空間） ５３ オリフィス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、該シリンダ内に往復動可能
   に設けられたピストンと、前記シリンダ上に搭載され、
   内部に吸込室と吐出室とが形成されたシリンダヘッド
   と、該シリンダヘッドの吸込室を前記シリンダ内に対し
   て連通，遮断する吸込弁と、該吸込弁を強制開弁すべく
   前記シリンダヘッドに設けられたアンロード機構とから
   なる往復動圧縮機において、 前記アンロード機構は、前記シリンダヘッド側に設けら
   れ底部側に前記吸込室と連通する挿通穴が形成された有
   底筒状のアンロードシリンダと、基端側が該アンロード
   シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、先端側が前記吸込弁
   を押動すべく該アンロードシリンダの挿通穴を介して前
   記吸込室内に突出したアンロードピストンと、前記アン
   ロードシリンダ内に位置して該アンロードピストンに設
   けられ、前記アンロードシリンダの底部側に空間を画成
   する仕切板とから構成したことを特徴とする往復動型圧
   縮機。
2. 【請求項２】 前記仕切板には、前記空間内から流出す
   る気体に絞り抵抗を与えるオリフィスを設けてなる請求
   項１に記載の往復動型圧縮機。