(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサケース内に配置した内周面が略楕円形のシリンダ内に、複数のベーンを備えるロータを回転可能に設けて、ベーンで仕切られた空間を圧縮室とし、シリンダの側壁に形成された３個以上の孔からなりリードバルブが付設された吐出口から、圧縮室で圧縮された気体をシリンダ外部の吐出チャンバへ吐出するようにした気体圧縮機において、
前記リードバルブに重ねられてリードバルブの変位量を規制するバルブサポートが、先端を前記孔のそれぞれに対応させた枝部を基部から延ばした櫛歯状をなし、それぞれ最外側の枝部に隣接する内側の枝部の中心線から外方であって、前記内側の枝部の外側の辺の延長線よりも中央寄りに穴中心を位置させた２つの取付穴を前記基部に備えて、前記バルブサポートを前記取付穴に通したボルトにより前記シリンダに固定したことを特徴とする気体圧縮機のバルブサポート取付構造。
【請求項２】
前記吐出口が略等間隔に並んだ４個の孔からなって、前記バルブサポートの基部から延びる枝部が４本であることを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機のバルブサポート取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体圧縮機の吐出口におけるリードバルブのバルブサポート取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体圧縮機は、コンプレッサケース内に配置した内周面が略楕円形のシリンダ内に、複数のベーンを備えるロータを回転可能に設け、その回転にしたがってベーンで仕切られた空間が容積変化を繰り返す圧縮室を形成し、吸入口から圧縮室へ吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出口から吐出するようになっている。
【０００３】
図６は、気体圧縮機におけるシリンダ部の横断面図である。
コンプレッサケース１内にシリンダ２が固定され、ロータ３の回転軸５に関して対称に、ロータ３の回転方向においてシリンダ２の短径位置直後に吸入口６が設けられ、また吐出口７も、ロータ３の回転軸５に関して対称に、シリンダ２の周辺部にそった２個所に設けられている。
【０００４】
シリンダ２の外周部とコンプレッサケース１の間には、バルブ取り付け面１１を備える吐出チャンバ１０が形成されている。バルブ取り付け面１１はシリンダ２の長径方向に略平行に形成されている。
各吐出口７は、図７に示すように、それぞれシリンダ２の短径位置直前に軸方向に複数個設けられた孔８からなり、シリンダ２内のベーン４間の圧縮室Ｒと吐出チャンバ１０間を連通する。各吐出口７から出た高圧の冷媒ガスはその後図示しない吐出室へ導かれる。
【０００５】
バルブ取り付け面１１には、先端が吐出口の孔８をカバーする逆止用のリードバルブ１４が設けられ、その上にリードバルブ１４の変位量（バルブリフト量）を規制するバルブサポート２０Ｚが重ねられている。リードバルブ１４とバルブサポート２０Ｚは、リードバルブ１４の吐出口７をカバーする先端部から離間した基部２２でボルト１６によりシリンダ２に共締めして固定されている。
【０００６】
リードバルブ１４は弾性材から形成され、吐出チャンバ１０の圧力が、孔８（吐出口７）が開口する圧縮室Ｒの圧力より高いときは該孔８を閉じ、吐出チャンバ１０の圧力が圧縮室Ｒの圧力より低いときは開く。
バルブサポート２０Ｚはリードバルブ１４に対して厚板で形成され、その先端部はリードバルブ１４の開時に許容する変位量分だけ基部２２に対して反り上がっている。
【０００７】
図８は従来のバルブサポート２０Ｚを示す平面図である。バルブサポート２０Ｚは吐出口７を形成する４つの孔８に対応して４本の枝部２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）が基部２２から延びる櫛歯状を呈しており、各枝部２３の先端が各孔８上に位置している。そして基部２２の幅方向両端部に固定用のボルト１６を通す取付穴２４（２４ａ、２４ｂ）を有している。なお、図８にはボルト１６の座面が仮想線で示されている。
とくに図示しないが、リードバルブ１４もバルブサポート２０Ｚと略同一の平面形状を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような気体圧縮機の動力効率を向上させようとする場合、バルブリフト量を大きくすることが考えられる。しかし、このために単純にリードバルブ１４の板厚を薄くするなどしてバルブリフト量を大きくすると、バルブサポート２０Ｚ側の負担が増大して、バルブサポート２０Ｚに生じる応力が大きくなることが予想される。
そのため、耐久性の実験確認を行ってみると、上記従来のバルブサポート、すなわち基部２２の幅方向両端部に設けた取付穴２４を通してボルト１６で固定し、ボルト間隔をほぼ最大としたバルブサポート２０Ｚでは、やはり応力が高くなり、バルブサポート２０Ｚが破損するおそれのあることが判明した。
【０００９】
これをシミュレーションで確認したものを図９に示す。ここで用いたバルブサポート２０Ｚは材料をヤング率２００００ｋｇｆ／ｍｍ２、板厚３．２ｍｍとし、形状諸元は、図８に示すように、全幅Ｗ＝４５ｍｍ、左右対称で取付穴間隔Ｓ＝３５．１６ｍｍ、取付穴径Ｂ＝４ｍｍ、各枝部２３の幅Ｄ＝８ｍｍ、取付穴２４ａ、２４ｂを結ぶ線から荷重点Ｐ（孔８に対応）までの距離Ａ＝２１ｍｍ、基部２２から荷重点Ｐまでの長さＨ＝１７ｍｍである。このバルブサポート２０Ｚの各取付穴２４まわりをボルト座面相当で拘束して、荷重点Ｐには吐出口の孔８に相当する６．５ｍｍ径に１００ｋｇｆ／ｃｍ２を加えた。
図９は、主応力の分布状態をハッチングの密度で示しており、密度が高くなるほど高い主応力となっている。最大主応力は６０．８ｋｇｆ／ｍｍ２、荷重点中心点の変位量は０．１９ｍｍであった。
【００１０】
この対策としては、バルブサポート２０Ｚをより高強度の材料で製作すればよいが、それではコストが増大するという問題がある。
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、コストの増大を招くことなく、発生応力を低減させた気体圧縮機のバルブサポート取付構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、コンプレッサケース内に配置した内周面が略楕円形のシリンダ内に、複数のベーンを備えるロータを回転可能に設けて、ベーンで仕切られた空間を圧縮室とし、シリンダの側壁に形成された３個以上の孔からなりリードバルブが付設された吐出口から、圧縮室で圧縮された気体をシリンダ外部の吐出チャンバへ吐出するようにした気体圧縮機において、リードバルブに重ねられてリードバルブの変位量を規制するバルブサポートが、先端を上記孔のそれぞれに対応させた枝部を基部から延ばした櫛歯状をなし、それぞれ最外側の枝部に隣接する内側の枝部の中心線から外方であって、前記内側の枝部の外側の辺の延長線よりも中央寄りに穴中心を位置させた２つの取付穴を基部に備えて、バルブサポートを取付穴に通したボルトによりシリンダに固定したものとした。バルブサポートの取付穴を最外側の枝部に隣接する内側の枝部の中心線から外方であって、この枝部の外側の辺の延長線よりも中央寄りとすることにより、最外側の枝部に隣接する内側の枝部の先端からボルトによる拘束部位までの距離が短くなり、内側の枝部の先端にかかる力により拘束部位にかかる曲げモーメントが低減する。
【００１２】
請求項２の発明は、とくに吐出口が略等間隔に並んだ４個の孔からなって、バルブサポートの基部から延びる枝部が４本であるものとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は第１の実施例を示すバルブサポート２０Ａの平面図である。取付穴２４の間隔を除いて、他の寸法、および形状は図８に示した従来例と同じである。
取付穴２４の間隔はＳ＝２７．７５ｍｍとしてある。
図２は、荷重点Ｐに図９に示した場合の条件と同じく、６．５ｍｍ径に１００ｋｇｆ／ｃｍ２を加えたときの主応力分布を示す。
最大主応力は５３．２ｋｇｆ／ｍｍ２、荷重点中心点の変位量は０．１８ｍｍであった。
【００１４】
図３は第２の実施例を示すバルブサポート２０Ｂの平面図である。取付穴２４の間隔を除いて、他の寸法、および形状は図８に示した従来例と同じである。
取付穴の間隔はＳ＝１５．８５ｍｍとしてある。
図４は、荷重点Ｐに図９に示した場合の条件と同じく、６．５ｍｍ径に１００ｋｇｆ／ｃｍ２を加えたときの主応力分布を示す。
最大主応力は５１．８ｋｇｆ／ｍｍ２、荷重点中心点の変位量は０．２０ｍｍであった。
【００１５】
以上の第１および第２の実施例と従来例のシミュレーション結果を比較して図示すると図５のようになる。
図５から明らかなように、第１と第２の実施例におけるバルブサポート２０Ａ、２０Ｂの最大主応力は互いに同レベルにあるが、従来例のバルブサポート２０Ｚにおける最大主応力からは明確な差をもって低減している。
【００１６】
第１と第２の実施例に共通する点は、取付穴２４ａ、２４ｂ（の中心）がいずれも最外側の枝部２３ａ、２３ｄの内側の辺の延長線ｆａ、ｆｄよりも内側に位置する構成にある。このことから、上記最大主応力の低減について検討すると、取付穴２４を基部２２の幅方向両端部に設けてボルト１６で固定する従来例では、各ボルトによる拘束部位には当該ボルトに近い３本の枝部、すなわち取付穴２４ａまわりの拘束部位については枝部２３ａ、２３ｂおよび２３ｃの、取付穴２４ｂまわりの拘束部位については枝部２３ｂ、２３ｃおよび２３ｄの、各先端に加えられる力による曲げモーメントがその各枝部の相対位置に応じた割合で及んでおり、とくに影響の大きい内側隣接の枝部（取付穴２４ａについては枝部２３ｂ、取付穴２４ｂについては枝部２３ｃ）に関してその荷重点Ｐから取付穴２４までの距離が大きく、したがって大きな曲げモーメントを受けることにより、大きな最大主応力が生じているものと推定される。
【００１７】
一方、本発明の第１および第２の実施例では、取付穴２４ａ、２４ｂが最外側の枝部２３ａ、２３ｄの内側の辺の延長線ｆａ、ｆｄよりも内側に移動したことにより、最外側の枝部に起因する曲げモーメントは若干増大するが、荷重点Ｐから取付穴２４までの距離がとくに大きかった内側２本の枝部２３ｂ、２３ｃからの曲げモーメントが顕著に減少して、総合的に最大主応力が低減したものと考えられる。
【００１８】
以上のように、バルブサポートにおけるシリンダ２への固定用の取付穴２４を基部２２の幅方向中央寄りに配置することにより、最大主応力低減の効果が得られる。一方、取付穴２４が内側の枝部２３ｂ、２３ｃの各中心線ｇｂ、ｇｃを越えて中央側へ移動すると、各取付穴２４まわりの拘束部位が受け持つ曲げモーメントは、それぞれ片側２本の枝部（取付穴２４ａについては枝部２３ａと２３ｂ、取付穴２４ｂについては枝部２３ｃと２３ｄ）による曲げモーメントのみとなるので、最外側の枝部２３ａ、２３ｄの荷重点Ｐから取付穴２４までの距離がとくに大きいものになるとともに、安定した固定機能の面からも配置バランスを欠いたものとなる。したがって、取付穴２４の中央寄せは最外側の枝部に隣接する内側の枝部２３ｃ、２３ｄの中心線線ｇｂ、ｇｃ上までに止めるのが好ましい。
【００１９】
なお、実施の形態では４本の枝部２３ａ〜２３ｄを備えるバルブサポートに関して説明したが、枝部２３の本数はシリンダ２の吐出口７の孔数に対応させて設定され、本発明は３本以上の枝部を備えるバルブサポートの取り付けに適用することができる。
例えば、３本の枝部を備えるバルブサポートの場合においても、基部の取付穴を最外側の枝部の内側の辺の延長線よりも中央寄りに配置することによって、最大主応力低減の効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、リードバルブが付設された吐出口から、圧縮室で圧縮された気体をシリンダ外部の吐出チャンバへ吐出するようにした気体圧縮機において、バルブサポートが、先端を吐出口の孔のそれぞれに対応させた枝部を基部から延ばした櫛歯状をなし、基部のそれぞれ最外側の枝部に隣接する内側の枝部の中心線から外方であって、この枝部の外側の辺の延長線よりも中央寄りに穴中心を位置させた２つの取付穴に通したボルトでバルブサポートを固定したものとしたので、最外側の枝部に隣接する内側の枝部の先端にかかる力により拘束部位にかかる曲げモーメントが低減し、バルブサポートに生じる応力が低減する。
【００２１】
さらに、吐出口が略等間隔に並んだ４個の孔からなり、リードバルブの枝部を４本とするとき、リードバルブの２つの取付穴を、その穴中心をそれぞれ最外側の枝部に隣接する内側の枝部の中心線から外方に位置させて中央側へ寄りすぎないようにした。よって、「最外側の枝部の先端から取付穴までの距離が逆に長くなり過ぎて拘束部位にかかる最外側の枝部に起因する曲げモーメントが増大して応力増大を招く」ということが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すバルブサポートの平面図である。
【図２】第１の実施例におけるバルブサポートの主応力分布を示す図である。
【図３】第２の実施例を示すバルブサポートの平面図である。
【図４】第２の実施例におけるバルブサポートの主応力分布を示す図である。
【図５】実施例と従来例との応力を比較して示す図である。
【図６】気体圧縮機の横断面図である。
【図７】シリンダの吐出口を示す斜視図である。
【図８】従来のバルブサポートを示す平面図である。
【図９】従来例におけるバルブサポートの主応力分布を示す図である。
【符号の説明】
１        コンプレッサケース
２        シリンダ
３        ロータ
４        ベーン
５        回転軸
６        吸入口
７        吐出口
８        孔
１０      吐出チャンバ
１１      バルブ取り付け面
１４      リードバルブ
１６      ボルト
２０Ａ、２０Ｂ    バルブサポート
２０Ｚ    バルブサポート
２２      基部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ    枝部
２４ａ、２４ｂ    取付穴
Ｒ        圧縮室
【図１】
0004043224.tif 000002
【図２】
0004043224.tif 000003
【図３】
0004043224.tif 000004
【図４】
0004043224.tif 000005
【図５】
0004043224.tif 000006
【図６】
0004043224.tif 000007
【図７】
0004043224.tif 000008
【図８】
0004043224.tif 000009
【図９】
0004043224.tif 000010