説明

往復動圧縮機

【課題】 往復動圧縮機のシリンダの構造を簡略化し、不必要な圧力損失による消費動力の損失を低減することができる往復動圧縮機を提供する。
【解決手段】 内部にピストン2が収容され、圧縮室3が形成されるシリンダ10を備え、シリンダ10内におけるピストン2の往復動作によって圧縮室3の吸込口から吸込まれたガスを圧縮してその圧縮室3の吐出口より吐出する往復動圧縮機において、吸込口および吐出口が、シリンダ10に設けられ圧縮室3の内外を連通させる連通口10aと、連通口10aの両端の間の一方の流れのみを許容する構造を有し,連通口10aに嵌装されて係合する吸込弁4および吐出弁6と、これら吸込弁4および吐出弁6のそれぞれをシリンダ10の軸に向かって押圧して連通口10aに嵌装される弁抑え部材20から構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気、水素、ヘリウム等のガスを圧縮して供給先に供給する往復動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
空気、水素、ヘリウム等のガスを圧縮する往復動圧縮機としては、例えば、後述するような構成になるものが公知である。先ず、従来例1に係る往復動圧縮機の構成を、その主要部を模式的に示す断面構成説明図の図6を参照しながら説明する。この往復動圧縮機は、ピストン棒31に取付けたピストン32をシリンダ内の圧縮室33内で往復動させるタイプのもので、前記圧縮室33は、吸込弁34を介して吸込流路35に連通すると共に、吐出弁36を介して吐出流路37に連通している。また、この往復動圧縮機はピストン32をピストン棒31により駆動する構造になっているため、圧縮室33内の気密性を保つために、ピストン棒31の周囲に軸封装置38が設けられている。
【0003】
次に、従来例2に係る往復動圧縮機の構成を、その主要部を模式的に示す断面構成説明図の図7を参照しながら、上記従来例1に係る往復動圧縮機と同一のものに同一符号を付して説明する。この従来例2に係る往復動圧縮機は、大径部45Lと小径部45Sとからなる段付きのピストン棒45を有し、大径部45Lにピストン32が取付けられている。
また、ピストン棒45の大径部45Lの摺動空間が小径部45S用の冷却室46になっており、小径部45Sの部分に軸封装置38が設けられている。そして、図7において破線で示すように、冷却室46を通過してから吸込弁34に至る吸込流路47を形成して、低温の被圧縮ガスによりピストン棒45を冷却するように構成されている。なお、この被圧縮ガスは、上記従来例1に係る往復動圧縮機の場合と同様に、圧縮室33にて圧縮された後、吐出弁36を介して吐出流路37に吐出されるように構成されている。
【0004】
前記従来例1,2に係る往復動圧縮機は、ともに、ピストン32の両側に圧縮室33が形成されている。そして、その圧縮室33に吸込弁34を介して連通する吸込流路35または吸込流路47がシリンダ内に形成されており、その吸込流路35または吸込流路47の吸込口はシリンダに各々1つ設けられている。また、同様に、圧縮室33に吐出弁36を介して連通する吐出流路37もシリンダ内に形成されており、その吐出流路37の吐出口はシリンダに1つ設けられている。即ち、往復動圧縮機をこのような構成にすることにより、吸込口または吐出口に連なる配管を簡略なものとすることができる。(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
そして、ここで上記従来例1,2に係る往復動圧縮機に準じた構成を有する、従来例3に係る往復動圧縮機の構成を、その構成の主要部を示す断面構成説明図の図8を参照しながら、より詳細に説明する。この図8に示す従来例3に係る往復動圧縮機は、図6に示した往復動圧縮機の構成をより詳細に示したものである。従って、図6に示した各構成品については、図8でも同一の符号を付して示している。
【0006】
この図8に示す往復動圧縮機の吸込流路35は、シリンダ50の外部に位置し、シリンダ50に接続される吸込配管35aと、シリンダ50の内部に形成されたガス通路35bとからなっている。また、吐出流路37は、シリンダ50の外部に位置し、シリンダ50に接続される吐出配管37aと、シリンダ50の内部に形成されたガス通路37bとからなっている。
【0007】
また、ガス通路35b、37bの両端のそれぞれには、後述する弁抑え51が配設されている。これら弁抑え51は筒状に形成されており、その筒部分には複数の開口51aが設けられている。そして、吸込弁34、吐出弁36には、後述するシリンダ弁が採用されている。このシリンダ弁は、逆止弁の機能を有するものであり、シリンダ50の連通口の両端の間の一方の流れ、吸込弁34が配される部位で言えば、図面上で上から下に向かう矢印方向の流れのみを許容する構造を有している。
【0008】
上記弁抑え51によって、上記吸込弁34、吐出弁36はそれぞれ、上記シリンダ50に形成された連通口50aの鍔部50bに係合してシリンダ50の軸に向かって押圧されて、その連通口50aに嵌め込まれる。また、上記弁抑え51は弁蓋52によって、やはりシリンダ50の軸に向かって押圧されている。弁蓋52は、そのフランジ部を貫通するボルト等によってシリンダ50に締結されて固定されている。また、シリンダ50の図における左右方向(軸方向)の開口は、シリンダ蓋部材53、仕切り部材54によって閉塞されている。(非特許文献1、図2−9参照)。
【0009】
【特許文献1】特開平7−119634号公報(第5図、第8図)
【非特許文献1】Heinz P.Bloch AND John J.Hoefner,「Reciprocating Compressors」,Gulf Publishing Company(Houston,Texes).1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、上述した従来例に係る往復動圧縮機では、吸込流路、吐出流路をシリンダ内に形成しているために、シリンダの形状が複雑となる。また、そのシリンダは、高圧のガスを内包する圧力容器の役割も担っており、圧力容器としての剛性を高めるためには構造は簡略なものが望ましい。また、シリンダの加工上の容易性を高めるためにもその構造は簡略なものが望ましい。
【0011】
また、シリンダ内の吸込流路でガスの流れを屈曲させて圧縮室にガスを吸入する構成になっている。そのために、そのシリンダ内のガスの流れが屈曲される部位で、不必要な圧力損失が生じ、またその圧力損失によって消費動力の損失が生じるという問題があった。
【0012】
従って、本発明の目的は、往復動圧縮機のシリンダの構造を簡略化し、不必要な圧力損失による消費動力の損失を低減することができる往復動圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明に係る往復動圧縮機は、下記のように構成されている。
【0014】
本発明の請求項1に係る発明は、内部にピストンが収容され、圧縮室が形成されるシリンダを備え、上記ピストンの上記シリンダ内の往復動作によって上記圧縮室の吸込口から吸込まれたガスを圧縮してこの圧縮室の吐出口より吐出する往復動圧縮機において、上記吸込口および上記吐出口が、上記シリンダに設けられ、上記圧縮室の内外を連通する連通口と、上記連通口の両端の間の一方の流れのみを許容する構造を有し、上記連通口に嵌装されて係合する逆止弁と、上記逆止弁を上記シリンダの内側に向かって押圧して上記連通口に嵌装される弁抑え部材から構成されてなるものである。
【0015】
また、本発明の請求項2に係る発明は、請求項1記載の往復動圧縮機において 上記シリンダの上記連通口の内側に鍔部が設けられてなり、上記逆止弁が小径の略円柱部と大径の略円柱部が接続された断面凸状で構成され、上記弁抑え部材が上記逆止弁の大径の略円柱部と略同一径の略円筒とそれに接続するフランジ部からなり、上記鍔部と上記小径の略円柱部が合わさって上記逆止弁が上記連通口に嵌装されてなり、上記フランジ部が上記シリンダの外部に配されて上記弁抑え部材が上記連通口に嵌装されてなるものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明の請求項1または2に係る往復動圧縮機によれば、シリンダの軸方向に吸込流路、吐出流路が形成されていないから、圧縮室の吸込口、吐出口を形成する連通口を除けば、シリンダを特段難しい加工を要しない簡略な構造のものとすることができる。従って、シリンダの圧力容器としての剛性を高めることができ、またシリンダの加工上の容易性も高めることができる。また、シリンダの外径を小さくすることができ、ひいては、往復動圧縮機全体のコンパクト化が可能となる。さらに、シリンダ内でガスの流れが屈曲することがないから、不必要な圧力損失による消費動力の損失を低減することができる。
【0017】
また、請求項2に係る往復動圧縮機によれば、吸込弁、吐出弁等をシリンダの連通口に嵌装し易くなるから、この往復動圧縮機の組み立ての作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の形態1に係る往復動圧縮機を説明する。図1は本発明の形態1に係る往復動圧縮機の主要部を示す断面構成説明図である。なお、図1は本発明の形態1に係る往復動圧縮機の構成のうち、シリンダ10の先端部分に近い部分のみの断面構成を示したものである。また、図2は本発明の形態に係る往復動圧縮機の構成のうち、後述する吸込弁4と弁抑え部材20のみを示す断面構成説明図である。
【0019】
この図1に示す本発明の形態1に係る往復動圧縮機は、先端がシリンダ蓋部材22で閉蓋されてなるシリンダ10を備えており、その内部にピストン棒1を有するピストン2が収容されると共に、このピストン2と上記シリンダ蓋部材22との間に圧縮室3が形成されている。そして、この往復動圧縮機は、シリンダ10内におけるピストン2の往復動作によって上記圧縮室3の吸込口から吸込まれたガスを圧縮して、この圧縮室3の吐出口から吐出させるように構成されている。
【0020】
上記吸込口および上記吐出口は、上記シリンダ10に設けられ、上記圧縮室3の内外を連通する連通口10aからなっている。図1においては、同図に示されている上下2つの連通口10aのうち、上方のものが吸込口を構成し、下方のものが吐出口を構成するようになっている。上記吸込口には吸込弁4が嵌装され、上記吐出口には吐出弁6が嵌装されている。そして、上記吸込弁4、上記吐出弁6は何れも、上記連通口10aの両端の間の一方の流れのみを許容する構造を有する逆止弁である。ここでいう「上記連通口10aの両端の間の一方の流れ」とは、図面上、吸込弁4の上から下に通じる流れ、吐出弁6の上から下に通じる流れとなる。
【0021】
上記シリンダ10の連通口10aの内側には吸込弁4、吐出弁6と係合する鍔部10bが設けられている。つまり、吸込弁4は、図2に示すように、小径の略円柱部4aと大径の略円柱部4bとが一体的になっており、断面形状が凸状になるように形成されている。
そして、吸込弁4は、鍔部10bと小径の略円柱部4aとが合わさった形態にて、上記連通口10aに嵌装されている。また、吐出弁6も吸込弁4と同様の形状になっており、吸込弁4と同様の形態にて上記連通口10aに嵌装されている。なお、吸込弁4は、上述のとおり、逆止弁であり、小径の略円柱部4aから大径の略円柱部4bにかけて、その内部には複数の小流路やシリンダ等が形成されているが、ここではそれらの図示を省略している。
【0022】
上記吸込弁4と上記吐出弁6はともに、弁抑え部材20によって上記シリンダ10の内側、より具体的には、上記シリンダ10の軸に向かって押圧されている。この弁抑え部材20は、図2に示すように、上記吸込弁4の大径の略円柱部4bと略同一の外径を有する略円筒20aと、それに一体的に連なるフランジ部20bとからなっている。また、この弁抑え部材20は、上記フランジ部20bが上記シリンダ10の外部に配された状態にて上記連通口10aに嵌装される。そして、この弁抑え部材20は、フランジ部20bに設けられた貫通穴20cに貫通されたボルト等によって、シリンダ10と締結されるように構成されている。さらに、略円筒20aの外周には、Oリング等のシール用の部材が嵌め込まれた、シール部20dが設けられている。
【0023】
上記連通口10aの内面の形状と、吸込弁4、吐出弁6の外側の形状、弁抑え部材20の外側の形状とを略同一とし、また連通口10aの鍔部10bで吸込弁4、吐出弁6を支持し易くし、さらに弁抑え部材20のフランジ部20bで弁抑え部材20自体をシリンダ10に支持し易くすることによって、上記吸込弁4、吐出弁6、上記弁抑え部材20が上記連通口10aに嵌装し易くなるため、この往復動圧縮機の組立て作業性が向上する。
【0024】
上記吸込口の弁抑え部材20には、吸込配管5aが接続され、吐出口の弁抑え部材20には、吐出配管7aが接続される。シリンダ10では、ピストン2が往復動することによって、シリンダ10のピストン2で仕切られた、図1における左側の空間である圧縮室3に、吸込配管5a、弁抑え部材20、吸込弁4を介して、ガスが流入する。そして、この圧縮室3から圧縮されたガスが、吐出弁6、弁抑え部材20、吐出配管7aを介して吐出されるように構成されている。
【0025】
以下、本発明の形態1に係る往復動圧縮機の作用態様を説明する。即ち、上記シリンダ10の軸方向には、従来例のように吸込流路、吐出流路が形成されていない。つまり、このシリンダ10の圧縮室3の吸込口、吐出口を形成する連通口10aを除けば、シリンダ10を特段難しい加工を要しない簡略な構造のものとすることができる。従って、シリンダ10の圧力容器としての剛性を高めることができ、またシリンダ10の加工上の容易性も高めることができる。また、シリンダ10の外径を小さくすることができ、ひいては、往復動圧縮機全体のコンパクト化が可能となる。さらに、シリンダ10内でガスの流れを屈曲させることがないので、シリンダ10での不必要な圧力損失による消費動力の損失を低減することができる。
【0026】
図3は、本発明の形態2に係る往復動圧縮機の弁抑え部材20の断面構成説明図である。
このように、図2に示した弁抑え部材20を、図3に示すような2つの部材に分割可能な構成にしてもよい。より詳しくは、この図3に示す弁抑え部材21は、部材21aと部材21bとに分割可能に構成されている。上記図2に示す弁抑え部材20の場合、部品点数の削減による組立て作業性の向上という利点があった。他方、図3に示すこの弁抑え部材21の場合には、個々の部材の軽量化を図ることができ、部材毎の取扱いが容易になるという利点がある。
【0027】
図4は、本発明の形態3に係る往復動圧縮機の吸込口または吐出口の断面構成説明図である。上述のとおり、弁抑え部材20は、この弁抑え部材20のフランジ部20bに設けられた貫通穴20cに貫通されたボルト等によりシリンダ10に締結されるが、図4に示すように、吸込配管5a、吐出配管7aそれぞれの端部にフランジを形成し、上記フランジ部20bとこのフランジとをともにボルト等によって、この弁抑え部材20をシリンダ10に締結する構成にしてもよい。
【0028】
図5は、本発明の形態4に係る往復動圧縮機の吸込口または吐出口の断面構成説明図である。本発明の弁抑え部材20、吸込配管5a、吐出配管7aは、それら全てが単一のボルトでシリンダ10に締結されるものに限らない。例えば、図5に示すように、弁抑え部材20はシリンダ10と締結され、吸込配管5a、または吐出配管7aの端部のフランジは、弁抑え部材20と締結されるように構成されていても良い。
【0029】
以上、往復動圧縮機を水平に配置したものを示したが、本発明はそれに限定されるものではない。設置スペースに応じて、自由な位置に配置されてよく、垂直に配置されていても構わない。また、本発明の技術的思想を、従来例のように、シリンダ内のピストンの往復動方向の前後に圧縮室が設けられてなる往復動圧縮機に対しても適用することができ、さらにシリンダ内のピストンのピストン棒側に圧縮室が設けられてなる往復動圧縮機に対しても適用することができる。
【0030】
また、シリンダはその断面が略円形であることが望ましいが、本発明はそれに限定されるものではない。さらに、上述した本発明の形態1では、弁抑え部材20は吸込弁4、吐出弁6をシリンダ10の軸に向かって押圧するものとしたが、弁抑え部材は吸込弁、吐出弁をシリンダの内側に向かって押圧するものであればよく、必ずしもシリンダの軸に向かって押圧するものである必要はない。例えば、シリンダの断面が略矩形である場合において、弁抑え部材が逆止弁(吸込弁、吐出弁)をシリンダの内側であるが、その軸とは異なる部位に向かって押圧するものである形態もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の形態1に係る往復動圧縮機の主要部を示す断面構成説明図である。
【図2】本発明の形態1に係る往復動圧縮機の吸込弁と弁抑え部材のみを示す断面構成説明図である。
【図3】本発明の形態2に係る往復動圧縮機の弁抑え部材の断面構成説明図である。
【図4】本発明の形態3に係る往復動圧縮機の吸込口または吐出口の断面構成説明図である。
【図5】本発明の形態4に係る往復動圧縮機の吸込口または吐出口の断面構成説明図である。
【図6】従来例1に係る往復動圧縮機の構成の主要部を模式的に示す断面構成説明図である。
【図7】従来例2に係る往復動圧縮機の構成の主要部を模式的に示す断面構成説明図である。
【図8】従来例3に係る往復動圧縮機の構成の主要部を示す断面構成説明図である。
【符号の説明】
【0032】
1…ピストン棒
2…ピストン
3…圧縮室
4…吸込弁,4a…小径の略円柱部,4b…大径の略円柱部
5a…吸込配管
6…吐出弁
7a…吐出流路
10…シリンダ,10a…連通口,10b…鍔部
20…弁抑え部材,20a…略円筒,20b…フランジ部,20c…貫通穴,20d…シール部
21…弁抑え部材,21a…部材,21b…部材
22…シリンダ蓋部材


【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部にピストンが収容され、圧縮室が形成されるシリンダを備え、上記ピストンの上記シリンダ内の往復動作によって上記圧縮室の吸込口から吸込まれたガスを圧縮してこの圧縮室の吐出口より吐出する往復動圧縮機において、上記吸込口および上記吐出口が、上記シリンダに設けられ、上記圧縮室の内外を連通する連通口と、上記連通口の両端の間の一方の流れのみを許容する構造を有し、上記連通口に嵌装されて係合する逆止弁と、上記逆止弁を上記シリンダの内側に向かって押圧して上記連通口に嵌装される弁抑え部材から構成されてなることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項2】
上記シリンダの上記連通口の内側に鍔部が設けられてなり、上記逆止弁が小径の略円柱部と大径の略円柱部が接続された断面凸状で構成され、上記弁抑え部材が上記逆止弁の大径の略円柱部と略同一径の略円筒とそれに接続するフランジ部からなり、上記鍔部と上記小径の略円柱部が合わさって上記逆止弁が上記連通口に嵌装されてなり、上記フランジ部が上記シリンダの外部に配されて上記弁抑え部材が上記連通口に嵌装されてなることを特徴とする請求項1に記載の往復動圧縮機。


【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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【公開番号】特開2006−37908(P2006−37908A)
【公開日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−222077(P2004−222077)
【出願日】平成16年7月29日(2004.7.29)
【出願人】(000001199)株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Fターム(参考)】