JPS6032464Y2 - 容積型機関における吸入弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エア・コンプレッサ等の容積型機関における
吸入弁に関する。

容積型機関における容積効率は、その容積型機関に使用
されている吸入弁の性能によって左右され、その吸入弁
における理想は、容積型機関が吐出行程に入ると同時に
、該吸入弁が全開になり、逆に吸入行程に入ると同時に
、吸入弁が全開となることである。

このようなことに対し、従来の吸入弁は、弁の質量とも
どりスプリングからなる質量ばね系を考え、その動的な
運動において、いかに適確に弁が開閉するかについて数
置の設計を行なっていた。

しかし、本考案者は、数置の動きにおいては上記質量か
ら生ずる弁の慣性力および上記スプリング力の他に、数
置に作用する流体力が大きく影響しいいることを発見し
た。

すなわち、その流体力とは、数置と数置の背後における
スプリングとの間において、流体軸受におけるいわゆる
スクイーズ・アクション （ｓｑｕｅｅｚｅ ａｃｔｉｏｎ）と同じ現象の流体力
が大きく生じているということであり、弁の動きには、
この流体力を出来る限り小さくすることが必要であると
いうことである。

本考案の目的は、以上のような弁に生じている流体力を
減少させることによって、更に容積効率を改善した容積
型機関における吸入弁を提供することにある。

本考案の構成は下記のとおりである。

弁座から浮上しあるいは前記弁座に着坐することによっ
て、押しのけ室と前記弁座に穿設したポートとの連通を
開閉する構成の弁に対し、前記弁座に対する前記弁の背
面側へ、前記弁の前記浮上による動きを受は止めるスト
ッパを設け、 前記弁における前記ストッパの側となる背面、あるいは
前記ストッパにおける前記弁の背面に対抗した部分の少
なくともいずれか一方には、前記ストッパが前記弁の動
きを受は止める部分の他に空間部分を削設し、且つ前記
空間部分は通路を介して押しのけ室に連通している 以上の構成となっている。

上記本考案の構成において、その作用は下記のとおりで
ある。

押しのけ室が吸入工程に入ったときは、押しのけ室が真
空圧となり、そのことによって弁はポートにおける流体
圧によって押し開かれ、その結果、弁はストッパに当接
するまで、弁座から浮上し、そのことによってポートに
おける流体は押しのけ室へ流入してゆく。

この弁が弁座から浮上する作用において、弁の背面、あ
るいはストッパにおける弁の背面に対面した部分のいず
れか一方には押しのけ室へ連通した空間部分を削設して
いることより、弁が浮上する際に生ずる弁の背面とスト
ッパの間におけるスクイーズ・アクションにおいては、
弁の背面とストッパとの間に存在する流体がその背面と
ストッパとの狭い室間においてその弁の外径方向に押し
出されるだけでなく、該狭い空間部分からは該流体が流
路面積の十分広い該空間部分を介して真空圧となってい
る押しのけ室へ積極的に吸引されてゆき、弁はストッパ
の側へ急速に吸引されてゆく。

その結果、弁が弁座から浮上上してストッパに当接する
際の弁とストッパとの間の流体押し出し抵抗、すなわち
スクイーズ・アクションにおける流体抵抗は非常に小さ
くなる。

そのため、この際における弁は速やかにストッパに当接
することができる。

その結果、ポートにおける開口面積が短時間のうちに最
大の開口面積となる。

このように、ポートにおける開弁時の開口面積が短時間
のうちに全開の値となるため、ポートにおける開弁時の
ポートから押しのけ室への流体の流入損失も小さく、押
しのけ室へは有効にポートから流体が充填されることに
なる。

以上の吸入行程が終了し、押しのけ室が圧縮行程に入る
ときは、押しのけ室に充填された流体が値の吐出弁から
吐出されてゆくことになるが、この吸入行程から吐出行
程に移行する際は、押しのけ室内の流体圧が前述の真空
圧から大気圧以上の高圧状態へ急速に変化する。

このことによって、弁は押しのけ室内における流体圧と
スプリングの附勢力とによって弁座の側へ押圧され、そ
の結果、弁は弁座に着坐することによってポートを閉じ
、押しのけ室内の高圧流体が吸入孔へ吹き抜けることを
防止している。

この場合、弁が弁座に着坐するまでの作用を考えると、
押しのけ室内の圧縮され始めた流体は弁の外径方向から
流体抵抗を有しながら弁の背面に入り込んでゆことに対
し、押しのけ室に連通した空間部分からは、該増圧した
流体が何らの抵抗もなく直接に弁の背面から弁を積極的
に弁座の側へ押し上げることになる。

その結果、弁の背面に流体が容易に入り込み、弁が弁座
側へ移行する際においてその移行にブレーキをかける流
体力は非常に小さいものとなって、弁は速やかに弁座へ
着坐し、該圧縮行程において、背面からポートへの圧力
流体が吹は抜けることを最小限にとどめている。

以下、実施例に基づいて本考案を説明する。

第１図は、本考案における一実施例としての容積型機関
における吸入弁を側断面図によって示したものであり、
第１図における仮想線（２点破線）図示の部分は、容積
型機関としてのエア・コンプレッサを考えた場合におけ
る該吸入弁（実線図示の部分）まわりのエア・コンプレ
ッサ側Ｍｉを示したものであり、第２図は第１図におけ
るイ、イ断面を示したものである。

ポート２ｂを穿設したシート２には弁座２ａを削設し、
弁座２ａ上に着出腰あるいは弁座２ａから下方へ浮上す
る行程を繰り返す弁３はスプリング４によって常に弁座
２ａの側は附勢力を与えられ、該附勢力の反力を支えて
いる弁ホルダ１には、弁３における背面３ａが当接する
ストッパ１ｃを削設し、１ａは空気が通過するための通
路であり、１ｂは穿孔である。

５および５ａはそれぞれピストンおよびシリンダであり
、５ｂはシリンダ５ａ、ピストン５およびシリンダヘッ
ド６によって形成する押しのけ室であり、６ａはシリン
ダヘッド６へ穿設した空気の吸入孔であり、シート２は
弁ホルダ１によってシリンダヘッド６へ締着されている
。

以上の構成において、以下、その作用説明をする前に前
述したスクイーズ・アクションの作用を説明しておく。

第１図の構成において、従来は、穿孔１ｂが存在しなか
った。

そのため、弁３下方に押し下げられるときは、弁′３と
ストッパＩＣの間に存在する空気が弁３の径方向へ排除
されようとするが、このとき該排除されようとする際、
該空気の流れはその粘性によって抵抗を示す。

その結果、その抵抗する空気の流体抵抗力が弁３の降下
に対してブレーキ作用を及ぼしていたのである。

また逆に、弁３がストッパＩＣに着生して後上方へ押し
上げられようとするときは、背面３ａとストッパＩＣの
間が真空状態になり、そのことによって、弁３の径方向
から空気が入り込もうとするが、このときその流体は空
気の粘性によって抵抗を示し、この流体抵孔が弁３の上
昇にブレーキをかけていたものである。

このような流体力によって従来の弁は、その上下方向へ
の動きを鈍くしていたのであり、その結果、該容積型機
関における容積効率が低くなっていたのである。

このような従来の弁におけるスクイーズ・アクションを
改善するため、本考案の第１図においては、ストッパＩ
Ｃに穿孔１ｂを穿設している。

以下、第１図わよび第２図の構成において、その作用説
明をする。

ピストン５がシリンダ５ａに沿って下降する押しのけ室
５ｂの吸入行程においては、押しのけ室５ｂが真空圧と
なり、そのことによって弁３は吸入孔６ａにおける大気
圧の空気によって下方へ押圧され、その結果、弁３はス
トッパ１ｃに当接するまで弁座２ａから下方へ浮上し、
吸入弁６ａにおける空気はポート２ｂおよび通路１ａを
介して押しのけ室５ｂへ流入してゆく。

この弁３が浮上する作用において、弁３の背面３ａと押
しのけ室５ｂとの間が穿孔１ｂによって連通しているた
め、弁３が下方へ押し下げられる際に生ずる、背面３ａ
とストッパ１ｃの間におけるスクイーズ・アクションに
おいては、背面３ａとストッパ１ｃとの間に存在する空
気が弁３の径方向に押し出されるだけでなく、その中心
において穿孔１ｂからも押し出される。

その結果、弁３が下降しようとする力に対して、該スク
イーズ・アクションにおける流体抵抗力は非常に小さく
なる。

そのため、この際における弁３は速やかにストッパ１ｃ
に当接することができる。

このように、ボート２ｂにおける開弁時の開口面積は短
時間のうちに全開の値となるため、ボー）２ｂにおける
開弁時のボート２ｂから押しのけ室５ｂへの空気の流体
損失が小さくなって、押しのけ室５ｂへは有効に吸入孔
６ａの空気が充填されることになる。

以上の吸入行程が終了し、ピストン５が上昇を始めるこ
とによって押しのけ室５ｂが圧縮行程に入るときは、押
しのけ室５ｂに充填された空気が図示していない吐出弁
から吐出されてゆくことになるが、この吸入行程から吐
出行程に移行する際、押しのけ室５ｂ内の空気圧は前述
の真空圧から、大気圧以上の高圧状態へ急速に変化する
。

このことによって、弁３は押しのけ室５ｂ内における空
気圧とスプリング４の附勢力とによって弁座２ａの側へ
押圧され、弁３は弁座２ａに着生することによってポー
ト２ｂを閉じ、押しのけ室５ｂ内の高圧空気が吸入弁６
ａへ吹き抜けることを防止しているものである。

しかし、弁３が弁座２ａに着生するまでの作用を考える
と、押しのけ室５ｂ内の圧縮され始めた空気が通路１ａ
を介して、弁３の外径方向から背面３ａに入り込んでゆ
くだけでなく、背面３ａの径方向中心に位置する穿孔１
ｂからも、該増圧した空気が背面３ａへ強制的に入り込
んでゆくことになる。

その結果、弁３の背面３ａに空気が容易に入り込み、弁
３が弁座２ａ側へ移行する際においてその移行にブレー
キをかける流体力は非常に小さいものとなって弁３は速
やかに弁座２ａへ着坐し、該圧縮行程において、押しの
け室５ｂからポート２ｂへの圧力空気の吹は抜けを最小
限にとどめている。

第３図は本考案における他の実施例としての容積型機関
における吸入弁を、第１図と同じ側断面図によって示し
たものであり、第４図は第３図における弁ホルダ１０の
みの口矢視を示したものであり、第１図および第２図に
おける実施例と異なる点は、第１図における穿孔１ｂに
替って、ストッパ１０ｃの面に径方向への溝１０ｂを削
設していることにあり、通路１０ａおよびストッパ１０
Ｃは、それぞれ第１図における通路１ａおよびストッパ
１ｃに相当し、他の第１図と同一符号によって示すそれ
ぞれの部分は、第１図におけるそれぞれと同一材を示し
ている。

第３図および第４図における構成においてその作用を説
明すると、第１図および第２図において説明した吸入行
程においては、該吸入行程の場合におけると同様、弁３
が下方へ押圧され、この際、ストッパ１０ｃ面に溝１０
ｂを設けていることより、ストッパ１０ｃへ弁３が接近
するときに生ずるスクイーズ・アクションはそのスクイ
ーズ・アクションに寄与する面積が減少し、ストッパ１
０ｃ面上の空気が径方向および溝１０ｂ内から通路１０
ａへ逃げ易くなっているため、弁３は急速にストッパ１
０ｃまで移行して、弁３を全開状態とすることができる
。

また、逆に吐出行程においても、第１図および第２図に
おいて説明したと同様に、弁３を上方へ押し上げるが、
この際、通路ｌｅａへ流れ込む空気の流れは、溝１０ｂ
が存在することによって、弁３の背面３ａの部分の、よ
り低圧部分へ急速に流入し易くなっており、この空気の
流入する運動量によって、弁３は一気に弁座２ａの側へ
吹き上げられ、ポート２ｂを早急に閉じるものである。

第５図は第３図に対する考案の他の実施例であり、第６
図は第５図における弁ホルダ１１のみのハ矢視を示し、
第３図と異なる点は、第３図における溝ｉｏｂに対して
、第５図においては突起１１ｄをストッパｌｌｃ部分に
設けることによって、溝１０ｂに対応する、より拡大さ
れた空間部１１ｂを設けていることにあり、第３図にお
けると同様の上述の作用において、空間部１１ｂが溝１
０ｂにおける効果と同様効果を有し、その効果は空間部
１１ｂの通路１１ａに通ずる空間をより大としているこ
とによる効果が、第３図において説明した作用のものよ
り優れていることは容易に理解されよう。

また、第３図あるいは第５図において、空間部分として
の溝１０ｂあるいは空間部１１ｂは、ストッパ１０ｃあ
るいはｌｌｃの側へ設けているが、これらは弁３の側へ
設けても、その効果は同様となる。

第７図は、この場合に相当する弁３０のみを側断面図に
よって示したものであり、第８図は第７図における二矢
視を示したものである。

第８図における構成は、弁３０の背面３０ｂの側へ、径
方向十文字形に溝３０ａを削設してなるものである。

なお、上記実施例において、容積型機関をコンプレッサ
としているため、その作動流体として空気を使用して説
明している。

しかし、本考案はその容積型機関として、他の気体ある
いは液体の流体を作動流体とすることができることは容
易に理解することができるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の容積型機関にわける吸入弁を側断面
図によって示し、第２図は、第１図におけるイイ断面図
を示し第３図および第５図は、それぞれ本考案の他の実
施例としての容積型機関における吸入弁をそれぞれ側断
面図によって示したものであり第４図は、第３図におけ
る弁ホルダ１０のみの口矢視を示し、第６図は、第５図
における弁ホルダ１１のみのハ矢視を示したものである
。 第７図は、第１図、第３図あるいは第５図における弁３
に対する本考案の他の実施例としての弁３０を側断面図
によって示したものであり第８図は、第７図における二
矢視を示したものである。 実施例に使用した町今は下記のとおりである。 １．１０および１１：弁ホルダ、ｌａ、１０ａおよび１
１ａ：通路、１ｂ：穿孔、１０ｂ＝溝、１１ｂ＝空間部
、ｌｃ、１０ｃおよび１１ｃ：ストッパ、１１ｄ：突起
、２：シート、２ａ：弁座、２ｂ：ポート、 ３および３０：弁、 ３ａおよび３ ０ｂ＝背面、 ３０ａ：溝、 ４ニスプリング、 ５： ピストン、 ５ａニジリンダ、 ５ｂ：押しのけ室、 ６：シリンダヘッド、 ６ａ：吸入孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 弁座から浮上しあるいは前記弁座に着出することに
   よって、押しのけ室と前記弁座に穿設したボートとの連
   通を開閉する構成の弁に対し、前記弁座に対する前記弁
   の背面側へ、前記弁の前記浮上による動きを受は止める
   ストッパを設け、 前記弁における前記ストッパの側となる背面、あるいは
   前記ストッパにおける前記弁の背面に対抗した部分の少
   なくともいずれか一方には、前記ストッパが前記弁の動
   きを受は止める部分の他に空間部分を削設し、且つ前記
   空間部分は通路を介して押しのけ室に連通している容積
   型機関における吸入弁。 ２ 空間部分は、ストッパにおける弁の背面に対抗した
   部分へ設けた穿孔であり、通路は、前記穿孔がそのまま
   押しのけ室へ連通している該穿孔の前記押しのけ室側へ
   延長した部分である実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の容積型機関における吸入弁。 ３ 空間部分は、弁の背面に削設した溝であり、且つ前
   記溝は前記弁の径方向外周に開口した状態に削設した構
   成をなし、通路は、前記弁における前記溝の開口したて
   いる部分に接して存在し、且つ押しのけ室に連通してい
   る流路部分である実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   容積型機関における吸入弁。 ４ 空間部分は、ストッパにおける弁の背面に対抗した
   部分へ削設した溝であり、且つ前記溝は前記ストッパの
   径方向外周に開口した状態に削設した構成をなし、通路
   は、前記ストッパにおける前記溝の開口している部分に
   接して存在し、且つ押しのけ室に連通している流路部分
   である実用新案登録請求の範囲第１項記載の容積型機関
   における吸入弁。