(57)【要約】      （修正有）【課題】バルブプレートを案内する凸部の段付き摩耗を低コストで防止できる往復動圧縮機の弁装置を提供する。【解決手段】往復動圧縮機のピストン昇降に伴って変化する気圧により開閉作動される弁装置１４であって、シリンダの吸入口又は吐出口に装着されるバルブシート１６と、バルブシート１６の穴１５を開閉するように着座離間されるリング板状のバルブプレート１７と、バルブプレート１７をバルブシート１６に押し付ける波板状のバルブスプリング１９と、波板状のバッキングプレート２０と、バルブスプリング１９からの反力を支持する支持プレート２２と、バルブプレート１７の外縁又は内縁に接してバルブプレート１７の着座離間方向の移動をガイドする凸部２３とを有し、バルブシート１６及びバルブスプリング１９が金属製であり、これらに挟まれた状態で凸部２３にガイドされるバルブプレート１７が樹脂製である。【選択図】図５
2010270824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動圧縮機のシリンダに装着され、ピストンの昇降に伴って変化する気圧により開閉作動される弁装置であって、
上記シリンダの吸入口又は吐出口に装着される板体からなり、気体が通過する穴が貫通形成されたバルブシートと、
該バルブシートの穴を開閉するように上記バルブシートに対して着座離間されるリング板状のバルブプレートと、
該バルブプレートを上記バルブシートに押し付ける方向に付勢する波板状のバルブスプリングと、
該バルブスプリングに上記バルブプレートとは反対側から接する波板状のバッキングプレートと、
該バッキングプレートに上記バルブスプリングとは反対側から接して上記バルブスプリングからの反力を支持すると共に気体が通過する穴が貫通形成された支持プレートと、
該支持プレートに備えられ、上記バルブプレートの外縁又は内縁に接して上記バルブプレートの着座離間方向の移動をガイドする凸部とを有し、
上記バルブシート及びバルブスプリングが金属製であり、これらに挟まれた状態で上記凸部にガイドされる上記バルブプレートが樹脂製である
ことを特徴とする往復動圧縮機の弁装置。
【請求項２】
上記バルブプレートが、複数同芯的に配設され、径方向に隣り合うバルブプレートの外縁と内縁との間に、上記凸部が配設された請求項１に記載の往復動圧縮機の弁装置。
【請求項３】
上記バルブプレートが、ポリゾイミダゾール樹脂を含む耐熱強化樹脂から成る請求項１又は２に記載の往復動圧縮機の弁装置。
【請求項４】
上記凸部と上記支持プレートとが、金属により一体成型された請求項１〜３のいずれかに記載の往復動圧縮機の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動圧縮機のシリンダに装着され、ピストンの昇降に伴って変化する気圧により開閉作動される弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動圧縮機として、図１に示すように、回転軸１に取り付けられたクランクアーム２と、クランクアーム２にピンを介して連結されたコンロッド３と、コンロッド３にピンを介して連結されたクロスヘッド４と、クロスヘッド４を直線的にガイドするクロスヘッドガイド５と、クロスヘッド４に取り付けられた昇降ロッド６と、昇降ロッド６に取り付けられたピストン７と、ピストン７を収容するシリンダ８と、シリンダ８の図中右側の上下に設けられた吸入口９と、シリンダ８の図中左側の上下に設けられた吐出口１０と、吸入口９に接続された吸入管１１と、吐出口１０に接続された吐出管１２とを備えたものが知られている（特許文献１、２）。この往復動圧縮機１３は、回転軸１を図示しないモーターで回転させることで、クロスヘッド４をクロスヘッドガイド５に沿って昇降させ、昇降ロッド６を介してピストン７をシリンダ８内にて昇降させ、吸入管１１内の空気を吸入口９からシリンダ８内に取り込み、それをシリンダ８内で圧縮して吐出口１０から吐出管１２に吐出するものである。
【０００３】
吸入口９及び吐出口１０には、ピストン７の昇降に伴って変化する気圧により開閉作動される弁装置１４Ｊが装着されている。
【０００４】
この弁装置１４Ｊは、図２、図３に示すように、吸入口９又は吐出口１０に装着される板体からなり気体が通過する穴１５が貫通形成されたバルブシート（金属製）１６と、バルブシート１６の穴１５を開閉するようにバルブシート１６に対して着座離間されるリング板状のバルブプレート（金属製：斜線で表す）１７Ｊと、バルブプレート１７Ｊのバルブシート１６とは反対側に装着されたリング板状のクッションプレート（樹脂製：ドットで表す）１８と、クッションプレート１８のバルブプレート１７Ｊとは反対側に接してバルブプレート１７Ｊをバルブシート１６に押し付ける方向に付勢する波板状のバルブスプリング（金属製）１９と、バルブスプリング１９にクッションプレート１８とは反対側から接する波板状のバッキングプレート（金属製）２０と、バッキングプレート２０にバルブスプリング１９とは反対側から接してバルブスプリング１９からの反力を支持すると共に気体が通過する穴２１が貫通形成された支持プレート（金属製）２２と、支持プレート２２に備えられバルブプレート１７Ｊの外縁１７Ｊａ又は内縁１７Ｊｂに接してバルブプレート１７Ｊの着座離間方向の移動をガイドする凸部２３とを有する。なお、バルブプレート１７Ｊは、図２では、二枚同芯的に配設されているが、三枚以上同芯的に配設されるケースもある。
【０００５】
図３に示すように、バルブプレート１７Ｊは、通常、バルブスプリング１９の付勢力によってバルブシート１６に押し付けられてその穴１５を塞いでおり、バルブシート１６下方の圧力がピストン７（図１参照）の昇降に伴い支持プレート２２上方の圧力よりも高まって、バルブプレート１７Ｊに作用する開弁方向の力がバルブスプリング１９による閉弁方向の力を上回ると、バルブプレート１７Ｊがリフトし、バルブシート１６の穴１５が開放される。より具体的には、図３にて、バルブシート１６の下方にピストン７が配置されていれば、ピストン７がバルブプレート１６に近付く圧縮方向の移動時にバルブプレート１７Ｊがリフトするので、その弁装置１４Ｊは吐出弁となる。逆に、図３にて、支持プレート２２の上方にピストン７が配置されていれば、ピストン７がバルブプレート１７Ｊから離間する吸込方向の移動時にバルブプレート１７Ｊがリフトするので、その弁装置１４Ｊは吸入弁となる。
【０００６】
このような往復動圧縮機１３の弁装置１４Ｊにおいては、従来、金属製（ＳＵＳ製）のバルブプレート１７Ｊと金属製（ＳＵＳ製）のバルブスプリング１９との間に、樹脂製のクッションプレート１８を挟む構成とすることで、金属製バルブプレート１７Ｊと金属製バルブスプリング１９との接触を回避し、金属部品同士の接触による摩耗を防止していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８１３８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２２０７号公報
【特許文献３】実公昭６０−６６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属製のバルブプレート１７Ｊは、上述したように樹脂製のクッションプレート１８によって金属製のバルブスプリング１９との接触が防止されるものの、その外縁１７Ｊａ又は内縁１７Ｊｂが凸部２３に接することで着座離間方向に案内されるので、凸部２３が金属製であると、その金属製の凸部２３と摺接することになる。このため、経年使用により凸部２３に段付き摩耗が発生し、バルブプレート１７Ｊがその段差部に引っ掛かってスムーズに昇降しなくなり、圧縮漏れが生じる可能性がある。
【０００９】
この対策として、凸部２３をテフロン（登録商標）等の非金属固体潤滑材にて形成し、これを金属製の支持プレート２２に組み付けるようにし、凸部２３の段付き摩耗を防止したものがある（特許文献３）。しかし、この対策では、凸部２３を支持プレート２２から切り離した別体として別材料で成形し、それを支持プレート２２に組み付ける必要があるため、管理する部品点数が増え、製造コストが上昇してしまう。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、バルブプレートの移動を案内する凸部の段付き摩耗を低コストで防止できる往復動圧縮機の弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、往復動圧縮機のシリンダに装着され、ピストンの昇降に伴って変化する気圧により開閉作動される弁装置であって、上記シリンダの吸入口又は吐出口に装着される板体からなり、気体が通過する穴が貫通形成されたバルブシートと、該バルブシートの穴を開閉するように上記バルブシートに対して着座離間されるリング板状のバルブプレートと、該バルブプレートを上記バルブシートに押し付ける方向に付勢する波板状のバルブスプリングと、該バルブスプリングに上記バルブプレートとは反対側から接する波板状のバッキングプレートと、該バッキングプレートに上記バルブスプリングとは反対側から接して上記バルブスプリングからの反力を支持すると共に気体が通過する穴が貫通形成された支持プレートと、該支持プレートに備えられ、上記バルブプレートの外縁又は内縁に接して上記バルブプレートの着座離間方向の移動をガイドする凸部とを有し、上記バルブシート及びバルブスプリングが金属製であり、これらに挟まれた状態で上記凸部にガイドされる上記バルブプレートが樹脂製であることを特徴とする往復動圧縮機の弁装置である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、上記バルブプレートが、複数同芯的に配設され、径方向に隣り合うバルブプレートの外縁と内縁との間に、上記凸部が配設された請求項１に記載の往復動圧縮機の弁装置である。
【００１３】
請求項３に係る発明は、上記バルブプレートが、ポリゾイミダゾール樹脂を含む耐熱強化樹脂から成る請求項１又は２に記載の往復動圧縮機の弁装置である。
【００１４】
請求項４に係る発明は、上記凸部と上記支持プレートとが、金属により一体成型された請求項１〜３のいずれかに記載の往復動圧縮機の弁装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る往復動圧縮機の弁装置によれば、バルブプレートの移動を案内する凸部の段付き摩耗を低コストで防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】往復動圧縮機の概要を示す断面図である。
【図２】従来例を示す往復動圧縮機の弁装置の分解説明図である。
【図３】従来例を示す往復動圧縮機の弁装置の部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る往復動圧縮機の弁装置の分解説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る往復動圧縮機の弁装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図４、図５に示す本実施形態に係る往復動圧縮機の弁装置１４は、図１に示す往復動圧縮機１３のシリンダ８の吸入口９又は吐出口１０に装着され、ピストン７の昇降に伴って変化する気圧により開閉作動されるものである。
【００１９】
この弁装置１４は、シリンダ８の吸入口又９は吐出口１０に装着される円形の板体からなり気体が通過する穴１５が貫通形成されたバルブシート１６と、バルブシート１６の穴１５を開閉するようにバルブシート１６に対して着座離間されるリング板状のバルブプレート１７と、バルブプレート１７をバルブシート１６に押し付ける方向に付勢する波板状のバルブスプリング１９と、バルブスプリング１９にバルブプレート１７とは反対側から接する波板状のバッキングプレート２０と、バッキングプレート２０にバルブスプリング１９とは反対側から接してバルブスプリング１９からの反力を支持すると共に気体が通過する穴２１が貫通形成された支持プレート２２と、支持プレート２２に備えられバルブプレート１７の外縁１７ａ又は内縁１７ｂに接してバルブプレート１７の着座離間方向の移動をガイドする凸部２３とを有する。
【００２０】
バルブシート１６は、金属製の円板からなり、後述するように二枚同芯的に配設されたリング板状のバルブプレート１７の夫々によって開閉される穴１５が貫通形成されている。すなわち、バルブシート１６には、径方向外側のバルブプレート１７により開閉される穴１５が周方向に間隔を隔てて複数貫通形成されていると共に、径方向内側のバルブプレート１７により開閉される穴１５が周方向に間隔を隔てて複数貫通形成されている。また、バルブシート１６には、バルブプレート１７を着座離間方向に案内する凸部２３の先端が係合する係合部２４が形成されている。
【００２１】
バルブプレート１７は、本実施形態では二枚同芯的に配設され、径方向に隣り合うバルブプレート１７の外縁１７ａと内縁１７ｂとの間に、凸部２３が配置されている。これにより、径方向外側のバルブプレート１７は、その内縁１７ｂが凸部２３に接することで着座離間方向に案内され、径方向内側のバルブプレート１７は、その外縁１７ａが凸部２３に接することで着座離間方向に案内されることになる。なお、バルブプレート１７を三枚以上同芯的に配設し、径方向に隣り合うバルブプレート１７の外縁と内縁との間の夫々に凸部２３を配設してもよい。
【００２２】
バルブスプリング１９は、各バルブプレート１７に対応するように二枚同芯的に配置され、夫々ステンレス等の金属から波形（波の山が所定間隔を有する）に形成され、各バルブプレート１７を独立してバルブシート１６に押し付けるものである（独立懸架式）。
【００２３】
バッキングプレート２０は、各バルブスプリング１９に対応するように二枚同芯的に配置され、夫々ステンレス等の金属からバルブスプリング１９の二倍の山数を有する波形に形成されている。これにより、バルブプレート１７がバルブシート１６からリフトするに伴って、バッキングプレート２０とバルブスプリング１９との接触点が移動し、バルブスプリング１９のバネ定数が大きくなるようになっている。
【００２４】
この結果、バルブプレート１７のリフト初期はバルブスプリング１９のバネ定数が小さいため速やかにリフトし、リフト終期はバルブスプリング１９のバネ定数が大きくなるため最大リフト位置からバルブプレート１７が閉弁方向に移動する際に素早く移動し、バルブプレート１７がバルブシート１６に着座する際にはバルブスプリング１９のバネ定数が小さくなるので着座の際の衝撃力が小さくなる。よって、バルブプレート１７の開放閉鎖の作動が滑らかに抵抗なく行われることになる。
【００２５】
支持プレート２２は、金属製の円板からなり、バルブスプリング１９からの反力を支持すると共に気体が通過する穴２１が貫通形成されている。
【００２６】
凸部２３は、金属製であり、支持プレート２２に一体的に形成されている。
【００２７】
支持プレート２２とバルブシート１６とは、それらの間にバルブプレート１７、バルブスプリング１９及びバッキングプレート２０を挟み込んだ状態で、凸部２３を上下に貫通するように配置された図示しないボルトによって一体化され、以て弁装置１４が構成されている。
【００２８】
本実施形態の特徴は、図４、図５に示すように、バルブシート１６及びバルブスプリング１９が金属製（斜線で表す）であるのに対し、これらに挟まれた状態で凸部２３にガイドされるバルブプレート１７を樹脂製（ドットで表す）とした点にある。
【００２９】
これにより、金属製バルブシート１６と金属製バルブスプリング１９との接触がそれらの間に介在された樹脂製バルブプレート１７によって回避され、金属部品同士の接触による金属製バルブシート１６及び金属製バルブスプリング１９の摩耗が防止されることは勿論、径方向内外の各バルブプレート１７が夫々着座離間方向に移動する際に、各バルブプレート１７の移動を案内する凸部２３に段付き摩耗が生じることが抑制される。
【００３０】
すなわち、径方向外側のバルブプレート１７は、その内縁１７ｂが凸部２３に摺接して着座離間方向にガイドされ、径方向内側のバルブプレート１７は、その外縁１７ａが凸部２３に摺接して着座離間方向にガイドされるため、これらバルブプレート１７及び凸部２３が従来のように共に金属製であると、凸部２３に段付き摩耗が生じてしまうところ、本実施形態では、バルブプレート１７が金属製の凸部２３よりも柔らかい樹脂製となっているため、凸部２３に段付き摩耗が生じることはない。
【００３１】
よって、弁装置１４の寿命が延び、耐久性が向上する。
【００３２】
なお、樹脂製のバルブプレート１７はその外縁１７ａ及び内縁１７ｂが金属製の凸部２３に摺接することで摩耗するが、バルブプレート１７は基本的には消耗品であると考えられるため、定期的に交換すれば問題とならない。
【００３３】
また、本実施形態に係る弁装置１４は、バルブプレート１７を凸部（金属製）２３よりも柔らかい樹脂製とすることで凸部２３の段付き摩耗を防止しているので、従来例のように凸部２３をテフロン（登録商標）等の非金属固体潤滑材にて形成してこれを支持プレート２２に組み付ける必要がなく、そのようなものと比べると低コストで製造できる。
【００３４】
本実施形態では、凸部２３と支持プレート２２とは、ステンレス等の金属から一体成形されているので、それらを組み付ける作業が不要となり、極めて低コストとなる。ただし、金属製の凸部２３を金属製の支持プレート２２と別体として組み付けるようにしてもよい。この場合であっても、凸部２３をテフロン製とする従来例と比べれば低コストとなる。
【００３５】
また、図４、図５に示す本実施形態の弁装置１４は、図２、図３に示す従来の弁装置１４Ｊのバルブプレート１７Ｊとクッションプレート１８とを一枚のバルブプレート１７で兼用しているので、部品点数が減り、低コストとなる。
【００３６】
本実施形態では、バルブシート１６に対して着座離間方向に繰り返し移動するバルブプレート１７を樹脂製としたので、バルブプレート１７が金属製であった従来例と比べると、バルブシート１７の慣性質量が大幅に小さくなる。このため、バルブシート１７が従来例よりも素早く着座離間移動することになり、性能（体積効率、全断熱効率）が向上する。すなわち、本実施形態と従来例とで図１の回転軸１を駆動するモーターの出力を同じとすると本実施形態の方が従来例よりも吐出風量が大きくなり、本実施形態と従来例とで同じ吐出風量を確保しようとした場合には本実施形態の方が従来例よりもモーターの必要出力が小さくて足りる。
【００３７】
本実施形態では、バルブシート１６に繰り返し着座離間するバルブプレート１７を樹脂製としたので、バルブプレート１７が金属製であった従来例と比べると、バルブプレート１７がバルブシート１６に着座するときに生じる騒音が小さくなる。すなわち、金属部品（従来のバルブプレート１７Ｊ）が金属部品（バルブシート１６）に衝突するときに生じる音よりも、樹脂部品（本実施形態のバルブプレート１７）が金属部品（バルブシート１６）に衝突するとき生じる音の方が小さいことは明らかである。
【００３８】
ところで、図１に示すシリンダ８の吐出口１０の部分は、圧縮された空気により１３０℃〜１５０℃程度まで昇温するところ、本実施形態に係る弁装置１４のバルブプレート１７を成す樹脂には、ポリゾイミダゾール樹脂（ＰＢＩ（登録商標）、Ｃｅｌａｚｏｌｅ（登録商標）等）を含む耐熱強化樹脂が用いられている。よって、上述の弁装置１４がシリンダ８の吐出口１０に装着された場合であっても、バルブプレート１７の強度が極端に経年劣化（熱劣化）することはなく、耐久性も問題ない。
【００３９】
また、図４、図５に示す本実施形態に係る弁装置１４の樹脂製バルブプレート１７の厚さ（１．６ｍｍ）は、図２、図３に示す従来の金属製バルブプレート１７Ｊの厚さ（０．８ｍｍ）に樹脂製クッションプレート１８の厚さ（０．８ｍｍ）を加算した厚さとなっている。よって、図２、図３に示す従来の弁装置１４Ｊのメンテナンス時に、従来の金属製バルブプレート１７Ｊ及び樹脂製クッションプレート１８を取り外し、代わりに本実施形態の樹脂製バルブプレート１７を装着することができ、極めて低コストで上述した種々の効果を発揮できる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限られるものではない。
【００４１】
例えば、図４、図５に示す凸部２３は、支持プレート２２と別体となっていてもよい。その場合、凸部２３の材質は金属に限られず、従来例と同様に、テフロン（登録商標）等の非金属固体潤滑材にて形成し、これを金属製の支持プレート２２に組み付けるようにしてもよい。この構造は、従来例を示す図２、図３にて、凸部２３をテフロン製とした弁装置１４Ｊに対し、金属製バルブプレート１７Ｊと樹脂製クッションプレート１８とを本実施形態の樹脂製バルブプレート１７に交換した場合の構造である。
【符号の説明】
【００４２】
７  ピストン
８  シリンダ
９  吸入口
１０  吐出口
１３  往復動圧縮機
１４  弁装置
１５  穴
１６  バルブシート
１７  バルブプレート
１７ａ  外縁
１７ｂ  内縁
１９  バルブスプリング
２０  バッキングプレート
２１  穴
２２  支持プレート
２３  凸部
【図１】
2010270824.tif 000003
【図２】
2010270824.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010270824.tif 000006
【図５】
2010270824.tif 000007