(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復動するピストンと、
前記シリンダ内に設けられた弁座板と、
前記弁座板に一端が固定され、前記ピストンの往復動に伴って前記弁座板のポート部を開閉する弁と、
前記弁座板に一端が弁とともに固定され、前記弁の開き量を抑制する弁受けとを備え、
前記弁受けの前記弁座板側の面は、前記ポート部と対向する位置において開放端側が前記ポート部に近づくように傾斜し、前記ポート部と固定端との間に前記弁座板から最も離間した部分を設け、
前記弁受けは、前記弁座板から最も離間した部分と前記固定端との間の固定端側接触面と前記ポート部と対向する位置にある開放端接触面とにおいて、前記弁と接触することを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記弁受けの前記弁座板から最も離間した部分と前記固定端との間における前記弁座板側の面は傾斜が異なる少なくとも２つの平面をつなぎ合わせた形状であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記固定端側の傾斜よりも前記弁受けの前記弁座板から最も離間した部分に近い側の傾斜を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記弁受けの前記弁座板から最も離間した部分と前記固定端との間における前記弁座板側の面を前記弁座板に向けて凸な曲面として形成することを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項５】
前記曲面の曲率が変化することを特徴とする請求項４に記載の流体機械。
【請求項６】
前記弁受けの前記弁座板から最も離間した部分と前記固定端との間における前記弁座板側の面は平面と曲面とをつなぎ合わせた形状であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項７】
前記弁受けはシリンダヘッドと一体に形成された弁固定部であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項８】
前記弁受けの前記弁座板から最も離間した部分と前記開放端との間における前記弁座板側の面は平面と曲面とをつなぎ合わせた形状であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項９】
シリンダ内を往復動するピストンと、
前記シリンダ内に設けられた弁座板と、
前記弁座板に一端が固定され、前記ピストンの往復動に伴って前記弁座板のポート部上で開閉する弁と、
前記弁座板に一端が弁とともに固定され、前記弁の開き量を抑制する弁受けとを備え、
前記弁受けは、前記ポート部と固定端との間に屈曲部を有し、前記ポート部上では、開放端側に向けて前記ポート部に前記弁座板に近くづくように傾斜し、
前記弁受けは、前記屈曲部と前記固定端との間の固定端側接触面と前記ポート部と対向する位置にある開放端接触面とにおいて、前記弁と接触することを特徴とする流体機械。
【請求項１０】
前記弁受けの前記屈曲部と前記固定端との間における前記弁座板側の面は少なくとも２つの傾斜が異なる平面をつなぎ合わせた形状であることを特徴とする請求項９に記載の流体機械。
【請求項１１】
前記固定端側の傾斜よりも前記屈曲部に近い側の傾斜を大きくすることを特徴とする請求項１０に記載の流体機械。
【請求項１２】
前記弁受けの前記屈曲部と前記固定端との間における前記弁座板側の面を前記弁座板に向けて凸な曲面として形成することを特徴とする請求項９に記載の流体機械。
【請求項１３】
前記曲面の曲率が変化することを特徴とする請求項１２に記載の流体機械。
【請求項１４】
前記屈曲部と前記固定端との間における前記弁座板側の面は平面と曲面とをつなぎ合わせた形状であることを特徴とする請求項９に記載の流体機械。
【請求項１５】
前記弁受けはシリンダヘッドと一体に構成された弁固定部であることを特徴とする請求項９に記載の流体機械。
【請求項１６】
前記弁受けの前記屈曲部と前記開放端との間における前記弁座板側の面は平面と曲面とをつなぎ合わせた形状であることを特徴とする請求項９に記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１、２がある。特許文献１には、弁押さえ部をフロントマフラーに設けた圧縮機が記載されている。特許文献２には、吐出弁の近傍に上方向に曲がったわん曲リテーナが設けられたロータリ圧縮機の消音装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８１２９０号公報
【特許文献２】特開昭６１−７９８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の弁抑え部（弁受け）は、吐出ポートの上方で開放端側が吐出弁から遠ざかるように傾斜している。そのため、吐出弁が開放したときに吐出弁と弁受けが面接触せず、吐出弁の振動を十分に低減することができない。【０００５】
特許文献２のわん曲リテーナ（弁受け）は吐出ポートの上方で水平になっているため、吐出弁が開放したときに吐出弁と弁受けが面接触せず、吐出弁の振動を十分に低減することができない。【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、吐出弁の閉じ遅れを抑制しつつ、吐出弁の振動を低減することができる流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、「シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダ内に設けられた弁座板と、前記弁座板のポート部に設けられ、前記ピストンの往復動に伴って開閉する弁と、前記弁の開き量を規制する弁受けとを備え、前記弁受けの前記弁座板側の面は、前記ポート部上では前記開放端側が前記ポート部に近づくように傾斜し、前記ポート部と前記固定端との間に前記弁座板から最も離間した部分を設けることを特徴とする流体機械」を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、吐出弁の閉じ遅れを抑制しつつ、吐出弁の振動を低減することができる流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における往復動圧縮機を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の弁受けの比較構造１を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の弁受けの比較構造２を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の弁受けを示す図である。
【図５】本発明の実施例１の吐出弁の変形を示す図である。
【図６】本発明の実施例１のピストンの位相に対する弁受けの比較構造１の変位を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例１のピストンの位相に対する弁受けの比較構造２の変位を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１のピストンの位相に対する弁受けの変位を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例１の弁受けと比較構造１、２の弁受けの性能を比較したグラフである。
【図１０】本発明の実施例２の弁受けを示す図である。
【図１１】本発明の実施例３の弁受けを示す図である。
【図１２】本発明の実施例３の変形例の弁受けを示す図である。
【図１３】本発明の実施例４の弁受けを示す図である。
【図１４】本発明の実施例５の弁受けを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例１について図１、２を用いて説明する。【００１１】
図１は、本実施例における流体機械の一例である、流体を圧縮する往復動圧縮機の全体構造を示す図である。往復動圧縮機は、シリンダ６内をピストン９が往復動することにより空気等の気体（流体）を吸引し圧縮して吐出するものである。図１に示すように、往復動圧縮機は、ピストン９を収納するクランクケース７を有しており、クランクケース７は、内部がクランク室８とされている。クランク軸１４はクランクケース７に回転可能に支持されている。【００１２】
クランク軸１４は、偏心して設けられた偏心軸１５を有しており、偏心軸１５の反対に位置する部位に、バランスウェイト１６が設けられている。クランク軸１４は、クランクケース７の外側に突出する連結軸部に駆動源が接続され回転駆動される。【００１３】
クランクケース７の上部には、内周面がクランク軸１４と直交する方向に円筒状のシリンダ６が、クランク軸１４と直交する方向に軸線を配して取り付けられている。このシリンダ６は、その内周面が軸方向のほぼ全体にわたって一定径をなしており、クランク室８に開口している。また、シリンダ６内のクランクケース７とは反対側には、弁座板５およびシリンダヘッド本体からなるシリンダヘッド４が搭載されている。【００１４】
シリンダヘッド本体には、外部に連通する吸込室１７と、吐出室１８とが画成されており、吸入室１７側には吸入弁２１などの音が外部に直接聞こえないようにするためのケース１とケース１内部に設置された粉塵吸入防止のためのフィルタ２が配管３を介して吸入室１７と連通している。また、吸入室１７側の弁座板５には、吸込室１７をシリンダ６内の圧縮室２３に連通させる吸入穴１９（ポート部）と、吐出室１８を圧縮室２３に連通させる吐出穴２０（ポート部）とが形成されている。また、弁座板５には、リード弁としての吸入弁２１および吐出弁２２が取り付けられ、これら吸入弁２１および吐出弁２２は、基端側（一端）がネジ等を介して弁座板５に固定された固定端２５となり、先端側（他端）は自由端（開放端２６）となってピストン９の往復動に伴って、吸入穴１９、吐出穴２０上を開閉する。なお、吐出弁２２よりも十分剛性が高い弁受け２４が固定端に吐出弁２２とともに固定され、弁受け２４によって吐出弁２２の開き量が抑制される。【００１５】
クランク軸１４の偏心軸１５には、連接棒１２が軸受を介して回転可能に連結されている。連接棒１２はその一端側にあって軸受を介してクランク軸１２に回転可能に連結される略円環状の大端部１３と、この大端部１３からシリンダ６内へと伸長するロッド部と、その他端側にある、大端部１３よりも小径の略円環状の小端部１１とを有する一体成形品である。円環状の大端部１３の中心軸線と円環状の小端部１１の中心軸線とは平行をなしており、これらの中心軸線は、ロッド部の中心軸線と直交している。【００１６】
連接棒１２の小端部１１には、円筒状のピストンピン１０が同軸で回転可能に挿入されており、このピストンピン１０を介してピストン９が回動可能に連結されている。つまり、ピストン９には、径方向に貫通する二カ所のピン穴が形成されており、一方のピン穴、連接棒１２の小端部１１、他方のピン穴にピストンピンが挿入されることで、ピストン９が連接棒１２に連結される。ピストン９は、シリンダ６内にその軸線方向に沿って往復摺動可能となるように挿嵌されている。言い換えれば、連接棒１２は、ピストン９をシリンダ６内で往復動させるべく、一端側がピストン９に連結され、他端側がクランク軸１４に連結されている。ピストン９は、シリンダ６と弁座板５との間に上記した圧縮室２３を画成する。【００１７】
連接棒１２は、大端部１３がクランク軸１４の偏心軸１５によって偏心運動させられることによって、ピストン９をシリンダ６内で摺動させながら往復動させることになり、その際に、ピストン９に連結された小端部１１がシリンダ６の中心軸線上を直線運動するのに対して、大端部１３が偏心運動することから、全体として、クランク軸１４の中心軸線に直交し且つシリンダ６の中心軸線に直交する方向に揺動する。このクランク軸１４の中心軸線に直交し且つシリンダ６の中心軸線に直交する方向（図１の左右方向）を揺動方向とする。他方、連接棒１２は、クランク軸１４の軸線方向には揺動しない。このクランク軸１４の軸線方向を非揺動方向とする。【００１８】
ここで、連接棒１２の揺動について説明すると、図１に示すように連接棒１２を揺動方向と直交するクランク軸１４の軸線方向に沿って見た場合に、下死点では全体が揺動方向の中央に位置しており、この状態からクランク軸１４が圧縮行程を行うべく図１に示す反時計回りの方向に回転して連接棒１２を上昇させると、上死点と下死点との間の中間まで大端部１３が揺動方向の片側（図１の右側）に移動しながら上昇し、上死点と下死点との間の中央（例えば３時の位置）で最も揺動方向の片側（図１の右側）に位置する。【００１９】
続いて、上死点に向かうにしたがって大端部１３は揺動方向の中央に戻ることになり、上死点では大端部１３が揺動方向の中央に位置することで連接棒１２の全体が揺動方向の中央に位置することになって圧縮行程が終了する。【００２０】
ピストン９が上死点にある状態からクランク軸１４が吸込行程を行うべく回転すると連接棒１２を下降させることになり、上死点と下死点との中間まで、大端部１３が揺動方向の逆の片側（図１の左側）に移動しながら下降し、上死点と下死点との間の中央（例えば９時の位置）で最も揺動方向の逆の片側（図１の左側）に位置する。【００２１】
続いて、下死点に向かうにしたがって大端部１３は揺動方向の中央に戻ることになり、下死点では大端部１３が揺動方向の中央に位置することで連接棒１２の全体が揺動方向（左右方向）の中央に位置することになって吸込行程が終了する。【００２２】
なお、ここでは、小端部１１が直線運動し、揺動運動しないものについて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、小端部１１が揺動運動するものであってもよい。【００２３】
本実施例における往復動圧縮機の吸入弁２１、吐出弁２２の動作について説明する。吸込行程では、ピストン９が上死点から下死点に向かって下降し、吸入弁２１が開き、吐出弁２２は閉じる。これにより、外部から吸込んだ空気が吸入室１７を介して圧縮室２３に流入する。続いて、圧縮行程では、ピストン９が下死点から上死点に向かって上昇し、吸入弁２１が閉じ、吐出弁２２は開く。これにより、圧縮室２３内の空気が圧縮され、吐出室１８に流入する。【００２４】
本実施例における弁受け２４の形状について比較構造と比較しつつ説明する。比較構造１、２における弁受け２４の形状を図２、３に示し、本実施例における弁受けの形状を図４に示す。また、比較構造１、２、本実施例における弁受け２４の測定点３０における変位とピストン９の位相との関係を図５、６、７にそれぞれ示す。ここで、ピストン９の位相とは、クランク軸１４の回転角に対応した位相で、下死点を０、上死点をπとしたものである。【００２５】
図２に比較構造１における弁受け２４の形状を示す。比較構造１において、弁受け２４は、固定端２５から開放端２６に向けて弁座板５から遠ざかるように傾斜している。比較構造１の弁受け２４の形状における吐出弁２２の動作について説明する。まず、圧縮行程では、吐出弁２２は開き始めに吐出室１８と圧縮室２３の圧力差で開弁するが、開弁と同時に圧縮された空気が吐出穴２０から流出し、この流出した空気によって動圧が発生し、吐出弁２２を閉じようとする力も発生する。これにより吐出弁２２に掛かる力が上死点に近づくにつれて変わり、ピストン９が上死点に近づいて、圧縮室２３から流出する空気量が少なくなってくると差圧による力が大きくなる。ここで、図６に示すように、吐出穴２０中心に対応する吐出弁２２の位置（測定点３０）の変位はピストン９が上死点に近づく直前で最大となる。それに伴い、ピストン９が上死点に近づく直前で弁座板５と吐出弁２２の距離が大きくるため、吐出弁２２が閉じるまでに時間が掛かり、閉じ遅れが発生し圧縮機の性能が低下する。【００２６】
図３に比較構造２における弁受けの形状を示す。比較構造２では、屈曲部２７を設け、弁受け２４の開放端２６側が弁座板５側に近づくように弁受け２４を傾斜させている。これにより、弁受け２４の開放端２６の変位を比較構造１よりも小さく抑制し、吐出弁２２の閉じ遅れを抑制することができる。また、吐出穴２０の直上に屈曲部２７を設け、かつ屈曲部２７の位置が弁受け２４と弁座板５との距離を最大にして吐出穴２０直上の空間を大きくした。これにより、弁受け２４の開放端２６と弁座板５の隙間が狭くなることで、吐出し抵抗が大きくなるのを抑制し、性能を維持することができる。【００２７】
しかし、吐出穴２０の位置は吐出弁２２に力が一番掛かる位置であり、空気が噴出すことによる流体力の影響を受けやすい。そのため、弁受け２４の開放端２６と固定端２５を支点として図７に示すように振動が発生する。吐出弁２２が振動することで吐出弁２２と弁受け２４の開放端２６の接触部が摩耗したり、吐出弁２２の動きが不安定になり性能・信頼性の低下といった問題が発生する。【００２８】
ここで、図４を用いて本実施例における弁受け２４の構成について説明する。弁受け２４は吐出弁２２の固定端側にある固定端２５で弁座板５に吐出弁２２とともに固定される。本実施例では、吐出穴２０と固定端２５の間に屈曲部２７を設け、屈曲部２７において、吐出弁２２と弁受け２４とが最も離間するようにした。また、吐出弁２２の開放端の弁受け２４の開放端２６側は特に吐出穴２０上（吐出穴２０上と対向する位置）において、屈曲部２７部から弁座板５（吐出穴２０）に近づくように傾斜させ、開放端側傾斜面２８を構成する。また、開放端側傾斜面２８は平面で構成した。【００２９】
屈曲部２７を吐出穴２０と固定端２５の間に設けることで、吐出穴２０直上の空間を小さくすることができ、吐出弁２２の開放端２６側の変位量が大きくなり過ぎないようにすることができる。吐出弁２２の開放端２６側の変位量が抑制されることで、閉じ遅れを防止し、性能低下を防止することができる。また、吐出弁２２の変形は図５に示すような形状となり、吐出弁２２の変位は図８に示すようになる。吐出弁２２は平面で構成されている開放端側傾斜面２８にある開放端側接触面３１aに加えて、屈曲部２７と固定端２５との間にある固定端側傾斜面２９においても固定端側接触面３１bにおいて接触するように構成される。これにより、吐出弁２２が弁受け２４と２箇所で面接触することができ、吐出弁２２の振動を抑制することができる。【００３０】
図９に比較構造１、２と本実施例における圧縮機の性能を示す。ここで、圧縮機の性能とは、圧縮機の単位時間当たりの吐出し量（L/min）を示す。図９に示すとおり、本実施例における屈曲部２７を吐出穴２０と固定端２５の間に設け、開放端側傾斜面２８を直線とする構成が比較構造１、２と比較して吐出し性能が高いことがわかる。【００３１】
以上より、本実施例によれば、屈曲部２７を吐出弁２２の吐出穴２０と固定端２５との間に設け、吐出穴２０上で開放端２６側が弁座板５（吐出穴２０）に近づくように傾斜させることにより、吐出弁の閉じ遅れを抑制しつつ、吐出弁の振動を低減させ、さらに騒音も低減させることができる。
【実施例２】
【００３２】
図１０を用いて、本発明の実施例２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。【００３３】
本実施例では、図１０に示すように、屈曲部２７から固定端側傾斜面２９を弁座板５に向けて凸部を設けた点に特徴がある。即ち、屈曲部２７から固定端２５側の弁座板５側の面を傾斜が異なる少なくとも２つの面をつなぎ合わせて構成した。また、固定端２５側の傾斜よりも屈曲部２７に近い側の傾斜を大きくした。【００３４】
これにより、吐出弁２２が開いたとき、実施例１と同様に弁受け２４の開放端側傾斜２８にある開放端側接触面３１aと固定側傾斜面２９にある固定端側接触面３１bの２箇所で接触するが、実施例１と比較して、開放端側接触面３１aと固定端側接触面３１bの間隔を狭めることができる。従って、本実施例によれば、弾性変形する部分が短くなることで、実施例１と比較して、さらに吐出弁２４の振動を抑制でき、性能・信頼性が向上させることができる。
【実施例３】
【００３５】
図１１、１２を用いて、本発明の実施例３を説明する。実施例１、２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。【００３６】
本実施例では、図１１に示すように、屈曲部２７と固定端２５との間の弁座板５側の面を弁座板５側に向けて凸な曲面として構成した。また、図１２の変形例に示すように、屈曲部２７と固定端２５との間の弁座板５側の面を平面と曲面とを繋ぎ合わせた形状として構成してもよい。【００３７】
本実施例によれば、曲面で吐出弁２２と接するため，吐出弁２２が接している間の応力集中を低減でき，実施例２と比較して、さらに吐出弁２４の振動を抑制でき、性能・信頼性が向上させることができる。
【実施例４】
【００３８】
図１３を用いて、本発明の実施例４を説明する。実施例１−３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。【００３９】
本実施例では、図１３に示すように、弁受けをシリンダヘッド４と一体に形成された弁固定部３２とした点に特徴がある。弁固定部３２には、実施例１−３と同様に弁受け２４の開放端側傾斜面２８、屈曲部２７、固定端側傾斜面２９が設けられ、吐出弁２２を弁座板５と間に挟み込んでいる。【００４０】
本実施例によれば、実施例１と比較して、部品点数を低減することができる，組立性の向上やコスト削減が可能となる。
【実施例５】
【００４１】
図１４を用いて、本発明の実施例４を説明する。実施例１−４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。【００４２】
本実施例では、図１４に示すように、屈曲部２７と開放端２６側との間における弁座板５側の面を平面と弁座板５に向けて凹んだ曲面とをつなぎ合わせた形状とした点に特徴がある。また、平面を吐出穴２０上までとすることで、吐出弁２２と開放端側傾斜面２８の接触部に面で接する部分を確保できる。【００４３】
本実施例によれば、実施例１と比較して，弁座板５に向けて凹曲面設けることで，吐出弁２２と弁受け２４の間の空間を広くとることができるため，吐出しの損失低減することができる。また，実施例３と組み合わせることで，弁の振動も低減させることができ，性能・信頼性を向上させることができる。【００４４】
上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１：ケース
２：フィルタ
３：配管
４：シリンダヘッド
５：弁座板
６：シリンダ
７：クランクケース
８：クランク室
９：ピストン
１０：ピストンピン
１１：小端部
１２：連接棒
１３：大端部
１４：クランク軸
１５：偏心軸
１６：バランスウェイト
１７：吸入室
１８：吐出室
１９：吸入穴（ポート部）
２０：吐出穴（ポート部）
２１：吸入弁
２２：吐出弁
２３：圧縮室
２４：弁受け
２５：固定端
２６：開放端
２７：屈曲部
２８：開放端側傾斜面
２９：固定端側傾斜面
３０：吐出弁の変位の測定点
３１a：開放端側接触面
３１b：固定端側接触面
３２：弁固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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