JP7201311B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機に関するものである。

本発明の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１には、「圧縮ガスが吐出される吐出孔を有し、圧縮要素に設けられた静止部材と、この静止部材に固定され、吐出孔を開閉する弁部を有し弾性板からなる吐出弁と、この吐出弁の開放時に、吐出弁の当接部となる弁受板と、吐出弁と弁受板との間に設けられ、吐出弁以上の弾性力を有し、かつ吐出弁側に向かって凸形の曲線を有する弾性板からなり、先端が弁受板及び吐出弁のいずれにも離間するように積層され、弁受板及び吐出弁とともに静止部材に固定された弁押さえ板とを備えた」圧縮機の吐出弁装置が記載されている。

特開平１１－２１０６２４号公報

特許文献１の吐出弁装置は、吐出弁以上の弾性力を有する弾性板があるため、吐出弁が開きづらくなり、圧縮性能の向上が図れなかった。

上記問題点に鑑みて、弁板とシリンダヘッド（弁受）の間に弁板と同形状の応力緩和部材（パッキン）を挟む構造を採用することにした。この構造のパッキンは圧縮機動作時に金属（ＳＵＳ材など）の弁板が開閉する際、弁受に叩きつけられる衝撃音を抑えることができる。

しかし、上記構造ではパッキンのみ組み付けた状態で初期的に圧縮性能を満足する場合があり、弁板の組付け忘れを検出できないという問題点があった。

本発明の目的は、製品性能検査で弁板の組付け不良（組付け忘れ）を検出可能とする圧縮機を提供することにある。

上記構造（パッキン）を採用しない従来の製品の場合、弁板を組付け忘れた状態では、圧縮空気がタンクに貯まらないか、タンク圧力は上昇しない。

しかし、上記構造（パッキン）を採用した場合、製品出荷時点のパッキンが新しい状態ではパッキンが弁板の代わりとして機能してしまうことから、製品性能試験は通過してしまう可能性がある。そして、弁板とパッキンが同形状であることから、弁板及びパッキンを取り付けた状態で弁座を上面から見た場合、弁板がパッキンで隠れてしまい、目視確認でも検出することはできなかった。

本発明は、上記課題に対する解決手段を提案するものであり、次の手段がその一例である。

シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンの往復動に伴い、流体が通過するポートが設けられた弁座と、前記弁座に設けられ前記ポートを開閉する弁板と、前記弁板の開度を規制する弁受けと、前記弁板と前記弁受けとの間に設けられた応力緩和部材とを備えた圧縮機であって、前記応力緩和部材に前記弁板を露出させる弁板露出部を設ける。なお、この弁板露出部は孔で構成してもよいし、切欠きとしてもよい。

本発明によれば、応力緩和部材を弁と弁受けとの間に設けた圧縮機において、弁板の組付け忘れを防止または検出が可能になる。

本発明の実施例１による圧縮機の圧縮部の断面図である。 本発明の実施例１による圧縮機の断面図である。 本発明の実施例２による圧縮機の圧縮部の断面図である。 本発明の実施例３による圧縮機の圧縮部の断面図である。 図４のＡ方向から見たピストンの断面図である。 図６は、シリンダヘッド１２を外した圧縮部の上面図である。

以下、本発明に係る圧縮機の実施例１を、図１、２を用いて説明する。

図２を用いて本実施例の圧縮機について説明する。

本実施例の圧縮機は、クランクケース１とシリンダ１１によって形成された空間内をピストン２１が往復動することによって空気などの流体を圧縮するものである。

ピストン２１は、駆動軸２が回転することにより、駆動される。駆動軸２は、クランクケース１内に収容されたモータ（図示せず）によって回転駆動される。駆動軸２の回転運動は偏心部材３によってピストン２１に接続されたコネクティングロッド２２の基端部の偏心運動に変換される。軸受４は駆動軸２を偏心部材３とともに支持している。コネクティングロッド２２の基端部が偏心運動することにより、ピストン２１が揺動しつつ往復動する。軸受４には錘５が設けられ、偏心運動のバランスを取っている。

なお、本実施例では、ピストン２１がコネクティングロッド２２の先端部に固定され、ピストン２１が揺動しつつ往復動するものを例に挙げて説明するが、ピストンピンを用いて、ピストン２１がコネクティングロッド２２に対して回転可能に接続され、ピストン２１自体は揺動しないものであってもよい。

なお、本実施例では駆動軸２自体は偏心せず、偏心部材３によって偏心運動に変換しているが、駆動軸２自体が偏心したクランク軸として構成することによってもピストン２１を往復運動させることができる。

図１にピストン２１とシリンダ１１と弁座板１４を含む圧縮部の詳細構造を示す。

シリンダ１１内に往復動可能に設けられたピストン２１は、コネクティングロッド２２とコネクティングロッド２２にボルト２３によって締結された円板状のリテーナ２４とによって構成されている。

揺動ピストン２１の外周側に設けられたリップリング２５は、樹脂材料を用いてリング状に形成されている。リップリング２５は、シリンダ１１内の空間の圧力を受け、拡縮径することによって、ピストン２１とシリンダ１１との間の隙間をシールする。

また、リップリング２５は、コネクティングロッド２２とリテーナ２４に挟まれて、ボルト２３によって締結された状態で固定されている。

さらに、リップリング２５はシリンダ１１の内周面に締代をもって摺接している。

シリンダ１１の端部にはシリンダヘッド１２が設けられ、シリンダ１１とシリンダヘッド１２で形成された空間（圧縮室）内をピストン２１が往復動することによって流体を圧縮室に吸込み、圧縮した後、外部に接続されたタンク等に吐き出す。

シリンダ１１とシリンダヘッド１２の間に固定された弁座板１４には吐出ポート１５が設けられている。また、弁座板１４には圧力差によって吐出ポートを開閉する弁（吐出弁）１８がボルト１９によって固定されている。

弁１８は、圧縮機が吸込み工程にあり、ピストン２１が上死点から下死点に（シリンダヘッド１２側からクランクケース１側に）向かって移動するときに閉じられ、タンクからの圧縮流体の逆流を防止している。

一方、圧縮機が圧縮工程にあり、ピストン２１が下死点から上死点（クランクケース１側からシリンダヘッド１２側に）向かって移動するときに開き、シリンダ内で圧縮された空気が吐出ポート１５を通じて外部のタンク等に吐き出される。

弁１８の上側（弁１８が開く方向）には応力緩和部材１７（例えば、耐熱性樹脂など）を設け、その上側には弁１８の開度を規制する弁受け１６が設けられている。応力緩和材１７の材質は、耐熱性があることが必要であり、例えばＰＴＦＥなどの樹脂材料で構成する。

図１に示すように、応力緩和材１７は弁１８の固定端周辺のみではなく、弁１８の先端まで延長して設けてあり、弁１８と弁受け１６の間に挟まるように配置されている。つまり、弁１８の先端（開放端）においても弁１８と弁受け１６との間に応力緩和材１７が挟まれている。これにより、弁１８が弁受け１６の先端に接触することを防止でき、接触音（騒音）の発生を抑制することができる。

本実施例によれば、弁１８に発生する応力を低減し、弁１８の寿命延長を図るとともに、弁１８と弁受け１６の接触音（騒音）を低減することが可能である。

また、本実施例では応力緩和材１７は、弁１８よりも弾性力が低く形成されている。これにより、応力緩和材１７によって弁１８の開度が必要以上に規制されることがなく、圧縮効率の低下を抑制することができる。

弁１８の開度は弁受け１６によって規制されているため、応力緩和材１７の弾性力を低く形成しても、弁１８が開きすぎることによる閉じ遅れや接触音の増加にはつながらない。

図６に、シリンダヘッド１２を外した圧縮部の上面図を示す。弁座板１４の右側に排出ポート１５が配置され、排出ポート１５の上に、弁１８と応力緩和部材１７が順に配置、固定されている。

本実施例の応力緩和部材１７は、弁１８と同じ外形をし、弁１８の一部が露出する弁露出部１００を有している。この弁露出部１００は応力緩和部材１７に設けられた貫通孔で、貫通孔から弁１８が露出している。この貫通孔は弁１８を露出させるものであれば、応力緩和部材１７の外周に切欠きを設けるなどして、弁１８が応力緩和部材１７からはみ出ている構成にしてもよい。

このように、応力緩和部材１７の弁露出部１００から露出している弁１８を目視またはカメラなどで確認することで、弁１８の取付け忘れが防止できるようになる。

本実施例では、弁露出部１００が排出ポート１５と少なくとも一部が重なる位置に配置されている。この構成は、弁１８の取付け忘れが発生したら、貫通抗が圧縮室まで連通する構成を意味している。したがって、弁１８の取付け忘れが発生した場合、さらに、取付け忘れを確認し損なったとしても、この構成であれば、製品性能検査においいて、圧縮室まで圧縮空気が漏れることになるので、製品性能検査時に検出することができる。

また、製品性能検査時における検出容易性を向上するために、例えば弁露出部１００のサイズを直径４ｍｍとし、応力緩和部材１７の色を他の部材とのコントラスト比が高い白色にした。

なお、応力緩和部材１７は、一部に切欠きや貫通孔を設けるようにして、露出されていれば、弁１８よりも大きな外形としてもよい。

逆に、弁１８と弁受け１６との間に応力緩和部材１７が騒音防止できるように挿入されていれば、弁１８よりも小さな外形とすることで、応力緩和部材１７から弁１８をはみ出させるように、弁１８よりも小さな外形としてもよい。

また、図６の斜線部は応力緩和部材１７が弁１８と弁受け１６に繰返し挟まれる、摩耗・つぶれ部１０１である。応力緩和部材１７の破損リスクを低減するために、本実施例では弁露出部１００を摩耗・つぶれ部１０１の範囲外に配置することで、摩耗、つぶれを避けるようにしている。このことにより、耐久性が向上する。

以上、本実施例では吐出弁について説明したが、吸込み弁においても同様の構成とすることにより、圧縮性能の低下を抑制しつつ、弁と弁受けの接触音（騒音）を低減することが可能である。

図３を用いて本発明の実施例２に係る圧縮機を説明する。実施例１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３に本実施例によるピストン２１とシリンダ１１と弁座板１４を含む圧縮部の詳細構造を示す。

弁座板１４はシリンダ１１とシリンダヘッド１２の間に固定されている。シリンダヘッド１２と弁座板１４の間にはパッキン１３が設けられており、圧縮空気が外部へ漏れるのを防止している。また、弁座板１４には圧力差によって吐出ポートを開閉する弁１８がボルト１９によって固定されている。

弁１８の上側のシリンダヘッド１２には弁１８の開度を規制する弁受け１２Ｂが設けられている。つまり、シリンダヘッド１２の弁１８の開放端の上方に位置する部分が弁１８に向けて突出した形状となっている。

ここで、図３に示すように、パッキン１３は弁１８の先端まで延長して設けてあり、弁１８と弁受け１２Ｂの間に挟まるように配置されている。

このため、本実施例によれば、弁１８と弁受け１２Ｂの接触音（騒音）を低減することが可能である。

本実施例も実施例１と同様にパッキン１３の弾性力を弁１８の弾性力よりも低く形成している。これにより、必要以上に弁１５の開度が規制されることがなく、圧縮効率の低下を抑制することができる。

本実施例によれば、弁１５の開放端の上側（弁１５が開く側）にのみ弁受け１２Ｂがある場合に、パッキン１３を応力緩和材として活用することによって、部品点数を削減し、軽量化することができる。

図４を用いて本発明の実施例３に係る圧縮機を説明する。実施例１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に本実施例によるピストン２１とシリンダ１１と弁座板１４を含む圧縮部の詳細構造を示す。

本実施例では、リテーナ２４に溝を形成し、リテーナ２４に形成された溝に吸込み弁３８と応力緩和材３７を設けたものである。リテーナ２４とコネクティングロッド２２には、クランクケース１内に連通する連通ポート３５が形成されている。

吸込み弁３８は、圧縮機が吸込み工程にあり、ピストン２１が上死点から下死点に（シリンダヘッド１２側からクランクケース１側に）向かって移動するとき開き、クランクケース１内の空気がシリンダヘッド１２とピストン２１との間に形成された圧縮室に吸い込まれる。

一方、圧縮機が圧縮工程にあり、ピストン２１が下死点から上死点（クランクケース１側からシリンダヘッド１２側に）向かって移動するときには閉じられ、圧縮室からクランクケース１への圧縮流体の逆流を防止している。

弁受け３６Ａがボルト２３によってリテーナ２４とコネクティングロッド２２に固定されている。弁受け３６と弁３８との間には、応力緩和材３７が設けられている。

応力緩和材３７は弁３８よりも弾性力が低く形成されている。これにより、応力緩和材３７によって弁３８の開度が必要以上に規制されることがなく、圧縮効率の低下を抑制することができる。

図５に図４のＡ方向から見たピストン２１の断面を示す。

図４の弁３８の開放端側（Ａ方向）から見て弁受け３６の左右に壁３６Ｂを設けた。ここで、ピストン２１に応力緩和材３７を設けた場合、ピストンの揺動運動によって応力緩和材が左右方向にずれる可能性がある。応力緩和材が左右方向にずれてしまうと、弁が弁受け３６Ａに接触して騒音が発生する可能性がある。

本実施例によれば、壁３６Ｂを設けることにより、応力緩和材のずれを抑制し、騒音の発生を抑制することができる。

これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。また、本発明は複数の実施例を組み合わせることによって実施してもよい。

１ クランクケース
２ 駆動軸
３ 偏心部材
４ 軸受
５ 錘
１１ シリンダ
１２ シリンダヘッド
１２Ｂ 弁受け部
１３ パッキン
１４ 弁座板
１５ 吐出ポート
１６ 弁受け
１７ 応力緩和材
１８ 弁（吐出弁）
１９ ボルト
２１ ピストン
２２ コネクティングロッド
２３ ボルト
２４ リテーナ
２５ リップリング
３５ 連通ポート
３６ 弁受け
３７ 応力緩和材
３８ 弁（吸込み弁）
１００ 弁露出部
１０１ 摩耗・つぶれ部

Claims (6)

1. シリンダ内を往復動するピストンと、
   前記ピストンの往復動に伴い、流体が通過するポートが設けられた弁座板と、
   前記弁座板に設けられ前記ポートを開閉する弁と、
   前記弁の開度を規制する弁受けと、
   前記弁と前記弁受けとの間に設けられ、前記弁の外形以上の外形を有し、前記弁全体を覆う応力緩和部材とを備え、
   前記応力緩和部材が前記弁を露出させる貫通孔である弁露出部を有し、
   前記弁露出部の開口面積は前記ポートの開口面積より小さく、
   前記弁露出部は、前記ポートの位置と少なくとも一部が重なっていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記弁の開放端において、前記弁と前記弁受けとの間に前記応力緩和部材が配置されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記弁露出部は、前記応力緩和部材の摩耗・つぶれ部の範囲外に配置され、前記摩耗・つぶれ部は、前記弁と前記弁受けに繰り返し挟まれる前記応力緩和部材の部分であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
4. シリンダ内を往復動するピストンと、
   前記シリンダの端部に設けられたシリンダヘッドと、
   前記ピストンに接続され、前記ピストンを駆動するモータと、
   前記シリンダに接続され、前記モータを収容するクランクケースとを備え、
   前記ピストンは、前記モータの駆動軸に接続されたコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドの先端に設けられたリテーナとを有し、
   前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間に圧縮室が形成され、
   前記リテーナと前記コネクティングロッドに前記圧縮室と前記クランクケース内を連通する連通ポートを設け、
   前記リテーナに溝を形成し、前記リテーナの溝に前記連通ポートを開閉する吸込み弁と、前記吸込み弁の開度を規制する弁受けとを設け、
   前記吸込み弁と前記弁受けとの間に前記吸込み弁よりも弾性力の低い応力緩和部材を設け、
   前記応力緩和部材は、前記弁の外形以上の外形であり、前記吸込み弁を露出させる貫通孔である弁露出部を有し、
   前記弁露出部の開口面積は前記連通ポートの開口面積より小さく、
   前記弁露出部は、前記連通ポートの位置と少なくとも一部が重なっていることを特徴とする圧縮機。
5. 前記吸込み弁の開放端において、前記吸込み弁と前記弁受けとの間に前記応力緩和部材が配置されることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
6. 前記弁受けは、前記吸込み弁の開放端側から見て前記吸込み弁の左右に前記吸込み弁の左右方向へのずれを抑制する壁を有することを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。

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