静圧軸受弁
【課題】摺動抵抗が小さく且つ耐久性の高い開閉弁を提供すること。
【解決手段】高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２と当該作動流体が導入される作動流体動作室３とを連通又は遮断させる筒状の弁体５と、この弁体５の周壁部５ｂとの間に微小隙間ｇを形成し且つ当該弁体５を軸線方向に案内する筒状のガイド部６ａとを備え、弁体５の内方に高圧作動流体流路２よりも相対的に低圧となる蓄圧室１０を設け且つ弁体５に蓄圧室１０と作動流体動作室３との連通路１３を設け、周壁部５ｂをガイド部６ａの外周面側に配置した場合、前記高圧の作動流体を微小隙間ｇへと供給する高圧作動流体供給通路９を周壁部５ｂに設け且つ微小隙間ｇの高圧の作動流体を蓄圧室１０へと流入させる圧抜き通路１１をガイド部６ａに設け、周壁部５ｂをガイド部６ａの内周面側に配置した場合、高圧作動流体供給通路９をガイド部６ａに設け且つ圧抜き通路１１を周壁部５ｂに設けること。
【解決手段】高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２と当該作動流体が導入される作動流体動作室３とを連通又は遮断させる筒状の弁体５と、この弁体５の周壁部５ｂとの間に微小隙間ｇを形成し且つ当該弁体５を軸線方向に案内する筒状のガイド部６ａとを備え、弁体５の内方に高圧作動流体流路２よりも相対的に低圧となる蓄圧室１０を設け且つ弁体５に蓄圧室１０と作動流体動作室３との連通路１３を設け、周壁部５ｂをガイド部６ａの外周面側に配置した場合、前記高圧の作動流体を微小隙間ｇへと供給する高圧作動流体供給通路９を周壁部５ｂに設け且つ微小隙間ｇの高圧の作動流体を蓄圧室１０へと流入させる圧抜き通路１１をガイド部６ａに設け、周壁部５ｂをガイド部６ａの内周面側に配置した場合、高圧作動流体供給通路９をガイド部６ａに設け且つ圧抜き通路１１を周壁部５ｂに設けること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁体を静圧軸受で保持する静圧軸受弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮された高圧の作動流体（空気）をシリンダ内の作動流体動作室に導入して密封し、その高圧の作動流体の膨張動作を利用してクランクシャフトから動力を得る膨張機や、密閉された作動流体動作室の作動流体をピストンで圧縮して高圧の作動流体を生成する圧縮機等のピストン機関がある。例えば、そのような膨張機や圧縮機は、熱エネルギを機械エネルギに変換する為の機関に適用される。この種の機関の一例としては、下記の特許文献１，２に開示されたものがあり、これに類するものとしてブレイトンサイクル機関がある。
【０００３】
このブレイトンサイクル機関とは、吸入した作動流体（作動ガス）を断熱圧縮する圧縮機と、この圧縮機で断熱圧縮された高圧の作動流体に高温流体の熱を等圧力で吸熱させる熱交換器と、この熱交換器で等圧受熱された高圧の作動流体を断熱膨張させる膨張機とを備えた機関であり、高圧の作動流体を膨張機に効率良く供給して、熱エネルギから機械エネルギへの変換効率を向上させるものである。
【０００４】
ここで、その膨張機の断熱膨張に伴って発生するクランクシャフトの回転力は、そのクランクシャフトに結合されたフライホイールを介して内燃機関の駆動力補助用として利用することができ、また、発電機（図示略）を駆動させて蓄電池へ蓄電させることもできる。このことから、このブレイトンサイクル機関を例えば内燃機関の排気ガスの排気熱回収装置（熱エネルギ回収装置）として構築することができる。
【０００５】
ところで、そのような膨張機や圧縮機等のピストン機関においては、作動流体動作室に作動流体を導入する一方で当該作動流体動作室を密閉する吸入側の開閉弁や、その作動流体動作室から作動流体を排出する一方で当該作動流体動作室を密閉する排出側の開閉弁が設けられている。
【０００６】
例えば、その開閉弁としては、下記の特許文献２に開示されているものがある。この特許文献２の開閉弁は、弁体と、クランクシャフトに設けたカムと、このカムにより動作して弁体を押下するロッカーアームと、その押下された弁体を押し戻す弦巻バネとで構成されている。同様の開閉弁としては、弁体と、チェーンや歯車等を介してクランクシャフトの回転に連動するカムシャフトと、このカムシャフトに設けたカムと、このカムにより動作して弁体を押下するロッカーアームと、その押下された弁体を押し戻す弦巻バネとで構成されたものがある。
【０００７】
尚、下記の特許文献３にはピストンの背面の圧力を変更して当該ピストンを往復運動させる内燃機関が開示されており、また、下記の特許文献４には作動流体動作室の高圧の作動流体（空気）をピストン内に取り込み、その高圧の作動流体をピストンの外周面から噴出させてシリンダとの間に空気軸受を形成したスターリングエンジンが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２６５８５３号公報
【特許文献２】特開平６−１７３７０２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６６６０９号公報
【特許文献４】特開２０００−４６４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来のピストン機関に適用される開閉弁には、その弁体を摺動軸（所謂ステム）において保持すると共に当該摺動軸にて軸線方向へと弁体を摺動させる一般的な機械構造の軸受が設けられている。
【００１０】
これが為、その摺動軸と軸受との間においては摺動抵抗が大きく、かかる部位にて大きな摩擦損失を生じさせるので、例えば、上述したが如き膨張機や圧縮機に用いられた場合にはエネルギ効率が悪化する、という不都合があった。また、この種の開閉弁は、その摺動部分において摩耗が発生するので、耐久性の観点からも好ましくない。
【００１１】
ここで、そのような摩擦損失や摩耗については、一般に、摺動部分に潤滑性能の高い材料や耐摩耗性の高い材料等を使用したり、潤滑油を塗布したりすることによって、ある程度は回避することができるが、原価の高騰を招来する等、完全なる方策とは言い難い。一方、この種の開閉弁を食品関係の機器や外燃機関（スターリングエンジン等）等の潤滑油の使用が好ましくない部位に用いることは、衛生上や安全上の点から不可能であった。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、潤滑油を用いずとも摺動抵抗が小さく且つ耐久性の高い開閉弁，所謂静圧軸受弁を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路と当該高圧の作動流体が導入される作動流体動作室とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部とを備え、その弁体の内方に高圧作動流体流路の内圧よりも相対的に低圧となる作動流体を溜める蓄圧室を設けると共に、その弁体に蓄圧室と作動流体動作室とを連通させる連通路を設けている。そして、その弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、高圧作動流体流路における高圧の作動流体を微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路を周壁部に設けると共に、その微小隙間に供給された高圧の作動流体を蓄圧室へと流入させる圧抜き通路をガイド部に設ける一方、その弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、上記の高圧作動流体供給通路をガイド部に設けると共に、上記の圧抜き通路を周壁部に設けている。
【００１４】
この請求項１記載の発明によれば、高圧作動流体流路と蓄圧室との間の差圧によって微小隙間に静圧が発生し、その微小隙間に静圧軸受が形成される。これが為、弁体は、ガイド部に非接触状態で保持される。また、その静圧軸受を形成する為に、例えば高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な高圧供給手段を必要としない。
【００１５】
ここで、請求項２記載の発明の如く、上記請求項１記載の静圧軸受弁において、弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、その周壁部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、そのガイド部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける。そして、圧抜き通路は、弁体の往復運動方向にて高圧作動流体供給通路とラビリンスとの間に配置することが好ましい。
【００１６】
これにより、微小隙間に発生した静圧を保持することができる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明の如く、上記請求項１又は２に記載の静圧軸受弁において、連通路は、蓄圧室から作動流体動作室への流路抵抗が小さく且つ当該作動流体動作室から当該蓄圧室への流路抵抗が大きくなるよう構成することが好ましい。
【００１８】
これにより、作動流体動作室から蓄圧室への作動流体の逆流を抑制することができるので、高圧作動流体流路と蓄圧室との間の差圧を保ち、有効に静圧を発生させることができる。
【００１９】
また、請求項４記載の発明の如く、上記請求項１，２又は３に記載の静圧軸受弁において、弁体の往復運動方向における当該弁体とガイド部との間に空間を設けると共に、その弁体に前記空間と蓄圧室とを連通させる連通孔を設けることが好ましい。
【００２０】
これにより、弁体の往復運動に伴う空間（弁体作動室）の容積変化によって発生し得る当該空間内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができるので、摩擦損失の増加を回避することができる。
【００２１】
更に、上記目的を達成する為、請求項５記載の発明では、高圧の作動流体を生成する作動流体動作室と当該高圧の作動流体が排出される高圧作動流体流路とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部とを備え、その弁体の内方に蓄圧室を設けると共に、その弁体に作動流体動作室で生成された高圧の作動流体を蓄圧室へと供給する連通路を設けている。そして、その弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、蓄圧室における高圧の作動流体を微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路をガイド部に設けると共に、その微小隙間に供給された高圧の作動流体を高圧作動流体流路へと流入させる圧抜き通路を周壁部に設ける一方、その弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、上記の高圧作動流体供給通路を周壁部に設けると共に、上記の圧抜き通路をガイド部に設けている。
【００２２】
この請求項５記載の発明によれば、前述した請求項１記載の発明と同様に、蓄圧室と高圧作動流体流路との間の差圧によって微小隙間に静圧が発生し、その微小隙間に静圧軸受が形成される。これが為、弁体は、ガイド部に非接触状態で保持される。また、その静圧軸受を形成する為に、例えば高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な高圧供給手段を必要としない。
【００２３】
ここで、請求項６記載の発明の如く、上記請求項５記載の静圧軸受弁において、弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、そのガイド部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、その周壁部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける。そして、圧抜き通路は、弁体の往復運動方向にて高圧作動流体供給通路とラビリンスとの間に配置することが好ましい。
【００２４】
これにより、微小隙間に発生した静圧を保持することができる。
【００２５】
また、請求項７記載の発明の如く、上記請求項５又は６に記載の静圧軸受弁において、連通路は、作動流体動作室から蓄圧室への流路抵抗が小さく且つ当該蓄圧室から当該作動流体動作室への流路抵抗が大きくなるよう構成することが好ましい。
【００２６】
これにより、蓄圧室から作動流体動作室への作動流体の逆流を抑制することができるので、蓄圧室と高圧作動流体流路との間の差圧を保ち、有効に静圧を発生させることができる。
【００２７】
また、請求項８記載の発明の如く、上記請求項５，６又は７に記載の静圧軸受弁において、弁体の往復運動方向における当該弁体とガイド部との間に空間を設けると共に、ガイド部に前記空間と高圧作動流体流路とを連通させる連通孔を設けることが好ましい。
【００２８】
これにより、弁体の往復運動に伴う空間（弁体作動室）の容積変化によって発生し得る当該空間内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができるので、摩擦損失の増加を回避することができる。
【００２９】
更に、請求項９記載の発明の如く、上記請求項１，２，３，５，６又は７に記載の静圧軸受弁において、弁体の往復運動方向における当該弁体とガイド部との間に空間を設けると共に、この空間内の圧力を制御する圧力制御手段を設けることが好ましい。
【００３０】
これにより、その空間内（弁体作動室内）の圧力を調節して弁体を開弁させることができるので、例えば高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な開弁手段を必要としない。これが為、更なる摩擦損失の低減を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る静圧軸受弁は、弁体とガイド部との間の微小隙間に形成された静圧軸受によって当該弁体をガイド部に非接触状態で保持することができるので、潤滑油を用いずとも弁体が開閉動作する際の摺動抵抗を小さくすることができる。これが為、その開閉動作時の摩擦損失を低減することができ、耐久性の向上をも図ることができる。また、高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な高圧供給手段等を用いずとも静圧軸受を形成することができるので、その高圧供給手段等の故障等を考慮せずともよく、信頼性が向上し、このことによっても耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
本発明に係る静圧軸受弁の実施例１を図１から図４に基づいて説明する。
【００３４】
図１の符号１は、本実施例１の静圧軸受弁を示す。本実施例１の静圧軸受弁１は、例えば、膨張機の吸入弁，即ち圧縮された高圧の作動流体を作動流体動作室へと導入する一方、その作動流体動作室を密閉する為の吸入弁として用いる場合を例示したものである。
【００３５】
最初に、ここで例示する膨張機の概要について説明する。
【００３６】
本実施例１の膨張機は、図１に示す如く、例えば圧縮機等から圧縮された高圧の作動流体（例えば空気等の気体）が送り込まれる作動流体流路（以下、「高圧作動流体流路」という。）２と、この高圧作動流体流路２の高圧の作動流体が導入されて膨張を行う作動流体動作室３と、その高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を作動流体動作室３に導入する作動流体導入孔４とを備えている。ここで、その作動流体動作室３は、シリンダ３ａの内壁面と当該シリンダ３ａ内を往復運動するピストン３ｂの頂面とで囲まれた空間によって構成される。
【００３７】
この膨張機においては、ピストン３ｂが上死点近傍に位置しているときに、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体が作動流体導入孔４を介して作動流体動作室３へと導入されて密封される。これにより、その作動流体動作室３内で高圧の作動流体が膨張し始めてピストン３ｂを押下する（下降させる）ので、この膨張機は、そのピストン３ｂに連結されたコネクティングロッド３ｃを介してクランクシャフト３ｄから動力を発生させる。
【００３８】
ここで、そのシリンダ３ａの周壁にはピストン３ｂが下死点近傍に位置しているときの作動流体動作室３と連通する作動流体流路（以下、「作動流体排出流路」という。）３ｅが設けられている。これが為、その作動流体排出流路３ｅから作動流体動作室３内における膨張後の作動流体が排出され、その後、クランクシャフト３ｄの回転に伴ってピストン３ｂが再び上死点に向けて上昇する。
【００３９】
この種の膨張機においては、高圧の作動流体の吸入行程で高圧作動流体流路２と作動流体動作室３との間の作動流体導入孔４を開口させる一方、それ以外の膨張行程や排出行程では作動流体導入孔４を閉塞させる必要がある。これが為、この膨張機には作動流体導入孔４を開閉可能な開閉弁，即ち高圧の作動流体の吸入弁が設けられている。本実施例１にあっては、その吸入弁として以下に示す静圧軸受弁１を適用する。
【００４０】
以下、本実施例１の静圧軸受弁１について詳述する。
【００４１】
本実施例１の静圧軸受弁１は、図２に示す如く、略円形の作動流体導入孔４を開閉し得る一端が開口された筒状の弁体５と、この弁体５をその軸線方向に案内する弁体ガイド部材６とを備えており、高圧作動流体流路２に形成された静圧軸受弁保持孔２ａから高圧作動流体流路２内へと挿入して配置される。
【００４２】
具体的に、先ず、本実施例１の弁体５には、略円形の作動流体導入孔４を高圧作動流体流路２側から閉塞可能な略円形の導入孔閉塞部５ａと、この導入孔閉塞部５ａの周縁から高圧作動流体流路２の内方に立設された筒状の周壁部５ｂとが設けられている。この周壁部５ｂは、その内周面においては後述するガイド部６ａにより弁体５が案内される役目を果たす一方、その外周面においては作動流体の気流ガイドの役目を果たす。即ち、導入孔閉塞部５ａからの連続形状として形成された周壁部５ｂの外周面によって、作動流体の流線が整えられ、縮流損失が軽減される。
【００４３】
また、この静圧軸受弁１を構成する弁体ガイド部材６には、弁体５の周壁部５ｂとの間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部６ａと、このガイド部６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部６ｂとが設けられている。
【００４４】
本実施例１にあっては、弁体５の内方にガイド部６ａを配置することによって、周壁部５ｂの内周面とガイド部６ａの外周面との間に上述した微小隙間ｇを形成する一方、そのガイド部６ａの外周面に沿って弁体５を軸線方向へと案内させる。
【００４５】
ここで、本実施例１の静圧軸受弁１においては、上記弁体５に対して閉弁方向の押圧力を常時掛けている閉弁手段７が設けられている。この閉弁手段７とは、弁体５に対する開弁状態の解除動作（ここでは、後述するピストン３ｂの下降）に伴って当該弁体５を閉弁動作させると共に、この弁体５よる作動流体導入孔４の閉塞状態（即ち閉弁状態）を保持させるものである。
【００４６】
例えば、この閉弁手段７としては図２に示す弦巻バネ等の弾性部材を用いることができる。本実施例１にあっては、弁体５の導入孔閉塞部５ａと弁体ガイド部材６の係止部６ｂとの間に弾性部材を配置して閉弁手段７を構成し、作動流体導入孔４を閉塞し得る押圧力を発生させる。ところで、本実施例１では、その弾性部材を弁体５及び弁体ガイド部材６の内方に配置しているので、作動流体の流線が乱れることなく、また、弾性部材が伸縮する際の作動音の外部への漏れを回避することができる。
【００４７】
一方、本実施例１にあっては、上記の閉弁状態を解除して高圧作動流体流路２と作動流体動作室３とを連通させる開弁手段も設けられている。例えば、本実施例１の開弁手段としては、ピストン３ｂの頂面の略中央に突設した図１に示す突出部（以下「弁体押圧用突出部」という。）３ｆを用いる。即ち、一般に、膨張機においては、ピストン３ｂが上死点近傍に位置しているときに高圧の作動流体を作動流体動作室３へと吸入させる。これが為、ピストン３ｂの頂面に上記の如き弁体押圧用突出部３ｆを設けることによって、ピストン３ｂが上死点近傍まで上昇した際に弁体押圧用突出部３ｆで弁体５を閉弁手段（弾性部材）７の押圧力に抗して押動することができるので、吸入行程において高圧作動流体流路２と作動流体動作室３とを連通させることができる。
【００４８】
更に、本実施例１の静圧軸受弁１には、その弁体５を弁体ガイド部材６に非接触状態で軸支させる静圧軸受８が設けられている。本実施例１の静圧軸受８とは、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を前述した微小隙間ｇに噴出させ、発生した静圧で弁体５をガイド部６ａに対して浮上させるものである。即ち、この静圧軸受８は、その微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体で流体潤滑膜を形成することによって弁体５をガイド部６ａに非接触状態で軸支し、これにより、その弁体５が動作する際の摺動抵抗を低減させるものである。
【００４９】
そこで、先ず、本実施例１における弁体５の周壁部５ｂには、微小隙間ｇと高圧作動流体流路２とを連通させ、その微小隙間ｇへと高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を供給する高圧作動流体供給通路９が設けられている。
【００５０】
本実施例１の高圧作動流体供給通路９は、図２及び図３−１に示す如く、高圧作動流体流路２側のオリフィス９ａと、このオリフィス９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部９ｂとで構成される。尚、そのオリフィス９ａの直径と拡大部９ｂの直径は、夫々弁体５の仕様等に応じて適宜最適な値を設定する。また、微小隙間ｇのクリアランスについても同様に適宜最適な値（例えば、１５μｍ〜３０μｍ程度）を設定する。
【００５１】
また、本実施例１の静圧軸受弁１においては、弁体５の内方と弁体ガイド部材６の内方とにより囲まれた空間（以下、「蓄圧室」という。）１０が形成されている。この蓄圧室１０は、高圧作動流体流路２よりも相対的に低圧である。これが為、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス９ａを通って拡大部９ｂで拡がり、弁体５の周壁部５ｂの内周面とガイド部６ａの外周面との間の微小隙間ｇに噴出されて、弁体５をガイド部６ａに対して浮上させる。即ち、高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧によって微小隙間ｇに流体潤滑膜としての高圧の作動流体が供給されて静圧が発生し、弁体５がガイド部６ａに対して浮上する。
【００５２】
その拡大部９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体５の動作開始時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定して弁体５を浮上させることができる。
【００５３】
また、弁体５が動作し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【００５４】
一方、そのオリフィス９ａは、弁体５の移動速度が遅い場合には微小隙間ｇのクリアランスを保持させ易いが、その移動速度が速い場合には、これのみをもって流量を調整し切れずにクリアランスを略一定に保てない虞もある。
【００５５】
そこで、本実施例１における弁体ガイド部材６のガイド部６ａには、その微小隙間ｇと蓄圧室１０とを連通させ、その微小隙間ｇの高圧の作動流体を蓄圧室１０へと流出可能な圧抜き通路１１が設けられている。
【００５６】
本実施例１の圧抜き通路１１は、ガイド部６ａの軸線方向に対して、弁体５の開口端と高圧作動流体供給通路９との間に配置される。その圧抜き通路１１は、図２及び図３−２に示す如く、蓄圧室１０側のオリフィス１１ａと、このオリフィス１１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１１ｂとで構成される。尚、そのオリフィス１１ａの直径と拡大グルーブ１１ｂの直径は、夫々ガイド部６ａの仕様等に応じて適宜最適な値を設定する。
【００５７】
これにより、例えば、微小隙間ｇのクリアランスに変化が生じる場合には、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体が拡大グルーブ１１ｂを介してオリフィス１１ａから蓄圧室１０に噴出される。これが為、そのクリアランスを略一定に保つことができる。
【００５８】
ここで、本実施例１の高圧作動流体供給通路９及び圧抜き通路１１のオリフィス１１ａは、弁体５及びガイド部６ａの中心軸に対して対称に２つ配置されており、均等な静圧の発生を図っている。
【００５９】
また、本実施例１にあっては、圧抜き通路１１よりも弁体５の周壁部５ｂの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にラビリンスシール１２を設けている。即ち、弁体５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路９とラビリンスシール１２との間に圧抜き通路１１を配置している。これが為、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【００６０】
また、本実施例１にあっては、上述した高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧を保つ，即ち蓄圧室１０を高圧作動流体流路２よりも低圧に保持しておく為に、その蓄圧室１０と作動流体動作室３とを連通させる連通路１３が弁体５の導入孔閉塞部５ａの略中央に設けられている。
【００６１】
この連通路１３は、蓄圧室１０の作動流体を作動流体動作室３へと供給して上記の差圧を保持するものである。例えば、微小隙間ｇからの作動流体の供給や弁体押圧用突出部３ｆによる弁体５の押圧に伴い蓄圧室１０の圧力が上昇し、微小隙間ｇの静圧を維持し得るだけの高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧が確保されなくなった場合に、連通路１３から蓄圧室１０の作動流体が作動流体動作室３へと供給されるので、上記の差圧を保持することができる。
【００６２】
しかしながら、弁体５が往復運動し始める前（即ちピストン３ｂの弁体押圧用突出部３ｆが弁体５を押し上げる吸入行程の前）又は膨張工程の初期においては、作動流体動作室３の方が蓄圧室１０よりも高圧になり、その連通路１３の形状如何で作動流体動作室３の残留作動流体や膨張中の作動流体が蓄圧室１０へと流入し、高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧を保持することができなくなってしまう虞がある。
【００６３】
そこで、本実施例１の連通路１３は、蓄圧室１０から作動流体動作室３への作動流体の流入（順流）が可能で且つ作動流体動作室３から蓄圧室１０への逆流を抑止し得るように構成する。即ち、図２に示す如く、作動流体動作室３側に絞りを設けて順流と逆流の流量係数に差をつけ、蓄圧室１０から作動流体動作室３への流路抵抗が小さく且つ当該作動流体動作室３から当該蓄圧室１０への流路抵抗が大きくなるよう構成する。
【００６４】
例えば、本実施例１にあっては、その連通路１３を図４に示す如き流体素子で構成する。
【００６５】
この流体素子は、蓄圧室１０側の開口部１３ａの曲率Ｒ１が作動流体動作室３側の開口部１３ｂの曲率Ｒ２よりも相対的に大きく形成されている。その作動流体動作室３側の開口部１３ｂの曲率Ｒ２は、極めて小さく設定し、限りなく０に近くすることが好ましい。ここで、蓄圧室１０側の開口部１３ａは、突起のない滑らかな表面に形成する一方、作動流体動作室３側の開口部１３ｂは、作動流体動作室３に向けて高さｈの突起を突出させる。また、作動流体動作室３側の開口１３ｂ1の端面１３ｂ2は、通路１３ｃの軸線方向となす角度θを鋭角に形成する。これにより、作動流体は、蓄圧室１０側の開口１３ａ1からは作動流体動作室３へと滑らかに流れ込むが、作動流体動作室３の開口１３ｂ1からは蓄圧室１０へと流入し難くなる。
【００６６】
ここで、本実施例１の弁体５はピストン３ｂの弁体押圧用突出部３ｆにより押圧されるので、その際に弁体押圧用突出部３ｆと流体素子とが当接しないよう弁体押圧用突出部３ｆに凹部等の逃げ形状を設ける。
【００６７】
尚、連通路１３は、流体素子に替えて逆止弁を用いて構成してもよい。
【００６８】
このように、本実施例１の静圧軸受弁１においては、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路９，蓄圧室１０，圧抜き通路１１，ラビリンスシール１２及び連通路１３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受８を弁体５の保持機構として設けている。
【００６９】
これが為、その静圧軸受８が弁体５を動作させる際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受８によって、潤滑油を要せずとも弁体５の開閉動作を行うことができる。
【００７０】
更に、この静圧軸受弁１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室１０との間における差圧を利用して静圧軸受８を構成するので、静圧軸受８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例２】
【００７１】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例２を図５に基づいて説明する。本実施例２の静圧軸受弁２１は、前述した実施例１と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例１で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。
【００７２】
前述した実施例１にあっては弁体５の内方にガイド部６ａを配置した静圧軸受弁１を例示したが、本実施例２にあっては、その逆、即ち、ガイド部６ａの内方に弁体５を配置したものを例示する。以下に、かかる場合の構成について図５を用いて説明する。
【００７３】
本実施例２の静圧軸受弁２１は、実施例１の静圧軸受弁１と同様に、略円形の作動流体導入孔４を開閉し得る一端が開口された筒状の弁体２５と、この弁体２５を軸線方向に案内する弁体ガイド部材２６と、弁体２５を閉弁動作させると共に当該弁体２５による作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得る閉弁手段（弦巻バネ等の弾性部材）２７と、その弁体２５を弁体ガイド部材２６に非接触状態で軸支する静圧軸受２８とを備えており、高圧作動流体流路２の静圧軸受弁保持孔２ａから高圧作動流体流路２内へと挿入して配置される。
【００７４】
ここで、その弁体２５には、実施例１の弁体５と同様の導入孔閉塞部２５ａと周壁部２５ｂとが設けられており、その導入孔閉塞部２５ａの略中央に実施例１と同様の連通路３３が形成されている。一方、弁体ガイド部材２６には、実施例１の弁体ガイド部材６と同様のガイド部２６ａと係止部２６ｂとが設けられており、そのガイド部２６ａの内周面と周壁部２５ｂの外周面との間に微小隙間ｇが形成されている。
【００７５】
この静圧軸受弁２１は、ガイド部２６ａの内方に弁体２５が配置されていても、その弁体２５が実施例１の静圧軸受弁１と同様に動作するが、その一方で、弁体２５の周壁部２５ｂとガイド部２６ａとの位置関係が実施例１に対して入れ替えられているので、静圧軸受２８を構成する為には高圧作動流体供給通路２９と圧抜き通路３１とラビリンスシール３２の配置を変更しなければならない。
【００７６】
具体的に、先ず、本実施例２にあっては、高圧作動流体供給通路２９をガイド部２６ａに設けて微小隙間ｇと高圧作動流体流路２とを連通させる。この高圧作動流体供給通路２９は、高圧作動流体流路２側のオリフィス２９ａと、このオリフィス２９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部２９ｂとで構成される。
【００７７】
また、圧抜き通路３１は、弁体２５の周壁部２５ｂに設けて微小隙間ｇと蓄圧室３０とを連通させる。この圧抜き通路３１は、蓄圧室３０側のオリフィス３１ａと、このオリフィス３１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ３１ｂとで構成され、弁体２５の軸線方向にてガイド部２６ａの開口端と高圧作動流体供給通路２９との間に配置される。
【００７８】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス２９ａを通って拡大部２９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ３１ｂを介してオリフィス３１ａから蓄圧室３０に噴出される。
【００７９】
ここで、その蓄圧室３０の圧力が上昇した際には、蓄圧室３０の作動流体が連通路３３を介して作動流体動作室３へと流入するので、高圧作動流体流路２と蓄圧室３０との間の適正な差圧を確保することができる。尚、その連通路３３は、実施例１の連通路１３と同様に、作動流体動作室３から蓄圧室３０への作動流体の逆流を抑制する。
【００８０】
このようにして、本実施例２の静圧軸受弁２１は、実施例１の静圧軸受８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室３０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受２８を構成し、弁体２５をガイド部２６ａに対して浮上させる。
【００８１】
かかる構成においても、上述した拡大部２９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体２５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体２５の浮上を図ることができる。
【００８２】
また、弁体２５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス２９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【００８３】
ここで、本実施例２にあっても、圧抜き通路３１よりもガイド部２６ａの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にラビリンスシール３２が設けられている。即ち、弁体２５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路２９とラビリンスシール３２との間に圧抜き通路３１が配置されている。これが為、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【００８４】
このように、本実施例２においても、前述した実施例１と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路２９，蓄圧室３０，圧抜き通路３１，ラビリンスシール３２及び連通路３３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室３０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受２８を弁体２５の保持機構として設けている。
【００８５】
これが為、本実施例２の静圧軸受弁２１は、実施例１と同様に、弁体２５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体２５の開閉動作を行うことができる。
【００８６】
更に、この静圧軸受弁２１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室３０との間における差圧を利用して静圧軸受２８を構成するので、静圧軸受２８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例３】
【００８７】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例３を図６及び図７に基づいて説明する。
【００８８】
図６の符号４１は、本実施例３の静圧軸受弁を示す。本実施例３の静圧軸受弁４１は、例えば、圧縮機の排出弁，即ち作動流体動作室で圧縮された作動流体を排出する為の排出弁として用いる場合を例示したものである。
【００８９】
最初に、ここで例示する圧縮機の概要について説明する。
【００９０】
本実施例３の圧縮機は、図６に示す如く、供給された作動流体を圧縮する作動流体動作室４２と、この作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体が排出される高圧作動流体流路４３と、その作動流体動作室４２における高圧の作動流体を高圧作動流体流路４３へと排出する作動流体排出孔４４とを備えている。ここで、その作動流体動作室４２は、シリンダ４２ａの内壁面と当該シリンダ４２ａ内を往復運動するピストン４２ｂの頂面とで囲まれた空間によって構成される。
【００９１】
この圧縮機においては、ピストン４２ｂが下死点近傍に位置しているときに、シリンダ４２ａの周壁に設けた作動流体供給通路４２ｃから作動流体が作動流体動作室４２へと供給され、その後、コネクティングロッド４２ｄ及びクランクシャフト４２ｅを介してピストン４２ｂが上昇して作動流体動作室４２の作動流体を圧縮する。
【００９２】
ここで、この圧縮機のピストン４２ｂにおいても、前述した実施例１，２の膨張機と同様に、その頂面に弁体押圧用突出部（開弁手段）４２ｆが設けられており、ピストン４２ｂが上死点近傍まで上昇した際に後述する静圧軸受弁４１の弁体４５を押し上げる。これにより、高圧の作動流体は、作動流体排出孔４４を介して高圧作動流体流路４３へと排出される。
【００９３】
この種の圧縮機においては、高圧の作動流体の排出行程で作動流体動作室４２と高圧作動流体流路４３との間の作動流体排出孔４４を開口させる一方、それ以外の圧縮行程や吸入行程では作動流体排出孔４４を閉塞させる必要がある。これが為、この圧縮機には作動流体排出孔４４を開閉可能な高圧の作動流体の排出弁が設けられている。本実施例３にあっては、その排出弁として以下に示す静圧軸受弁４１を適用する。
【００９４】
以下、本実施例３の静圧軸受弁４１について詳述する。
【００９５】
本実施例３の静圧軸受弁４１は、図７に示す如く、実施例１の静圧軸受弁１と同様の外観形状及び位置関係からなる排出孔閉塞部４５ａ及び周壁部４５ｂを有する弁体４５，ガイド部４６ａ及び係止部４６ｂを有する弁体ガイド部材４６，閉弁手段（弦巻バネ等の弾性部材）４７並びに微小隙間ｇの静圧軸受４８を備えており、高圧作動流体流路４３に形成された静圧軸受弁保持孔４３ａから高圧作動流体流路４３内へと挿入して配置される。その弁体４５の内方と弁体ガイド部材４６の内方とにより囲まれた空間は、実施例１と同様に蓄圧室５０として構成される。
【００９６】
尚、本実施例３にあっても、その閉弁手段４７の押圧力に抗して弁体４５を押し上げる開弁手段としての弁体押圧用突出部４２ｆが上述したが如くピストン４２ｂに設けられている。
【００９７】
ここで、本実施例３の圧縮機において静圧軸受４８を成すに十分な作動流体動作室４２と高圧作動流体流路４３との間の差圧は、圧縮行程において発生する。即ち、圧縮行程においては、高圧作動流体流路４３よりも作動流体動作室４２の方が十分に高圧になる。一方、排出行程や吸入行程においては、その間に適正な差圧が発生し得ない。また、静圧軸受４８を成す為には、実施例１と同様に微小隙間ｇへと高圧の作動流体を供給する必要がある。これが為、本実施例３にあっては、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体を蓄圧室５０へと供給し、この蓄圧室５０を介して高圧の作動流体を微小隙間ｇに供給する。
【００９８】
そこで、本実施例３における弁体４５の導入孔閉塞部４５ａの略中央に作動流体動作室４２と蓄圧室５０とを連通させる連通路５３を設け、弁体ガイド部材４６のガイド部４６ａに高圧作動流体供給通路４９を形成し、弁体４５の周壁部４５ｂに圧抜き通路５１を形成している。
【００９９】
ここで、排出行程を終えた後にピストン４２ｂが下降していくと作動流体動作室４２には負圧が発生するので、その連通路５３は、実施例１の連通路１３とは逆に構成する。即ち、蓄圧室５０側に絞りを設けて順流と逆流の流量係数に差をつけ、作動流体動作室４２から蓄圧室５０への流路抵抗が小さく且つ当該蓄圧室５０から当該作動流体動作室４２への流路抵抗が大きくなるよう構成する。この連通路５３についても、実施例１，２と同様の流体素子で構成することができる。これにより、弁体４５によって作動流体排出孔４４が閉塞されている圧縮行程において作動流体動作室４２の高圧の作動流体が蓄圧室５０へと供給され、この蓄圧室５０は、作動流体動作室４２よりも低く、高圧作動流体流路４３よりも高い中間の圧力になる。
【０１００】
尚、本実施例３にあっても、その連通路５３は、流体素子に替えて逆止弁を用いて構成してもよい。
【０１０１】
また、本実施例３の高圧作動流体供給通路４９は、蓄圧室５０側のオリフィス４９ａと、このオリフィス４９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部４９ｂとで構成される。また、圧抜き通路５１は、高圧作動流体流路４３側のオリフィス５１ａと、このオリフィス５１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ５１ｂとで構成される。
【０１０２】
ここで、本実施例３のガイド部４６ａの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にはラビリンスシール５２が設けられており、上述した圧抜き通路５１は、弁体４５の往復運動方向において、そのラビリンスシール５２と高圧作動流体供給通路４９との間に配置されるので、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。また、本実施例３にあっても、高圧作動流体供給通路４９及び圧抜き通路５１のオリフィス５１ａを弁体４５及びガイド部４６ａの中心軸に対して対称に２つ配置して、均等な静圧の発生を図っている。
【０１０３】
以上示したが如く構成された静圧軸受弁４１において、蓄圧室５０における高圧の作動流体は、オリフィス４９ａを通って拡大部４９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ５１ｂを介してオリフィス５１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室５０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体４５がガイド部４６ａに対して浮上する。
【０１０４】
また、本実施例３の静圧軸受４８においても、上述した拡大部４９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体４５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体４５の浮上を図ることができる。
【０１０５】
更に、弁体４５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス４９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１０６】
このように、圧縮機に好適な本実施例３の静圧軸受弁４１においても、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路４９，蓄圧室５０，圧抜き通路５１，ラビリンスシール５２及び連通路５３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室５０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受４８を弁体４５の保持機構として設けている。
【０１０７】
これが為、その静圧軸受４８は弁体４５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁４１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受４８によれば、潤滑油を要せずとも弁体４５の開閉動作を行うことができる。
【０１０８】
更に、この静圧軸受弁４１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室５０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受４８を構成するので、静圧軸受４８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例４】
【０１０９】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例４を図８に基づいて説明する。本実施例４の静圧軸受弁６１は、前述した実施例３と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例３で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。
【０１１０】
前述した実施例３にあっては弁体４５の内方にガイド部４６ａを配置した静圧軸受弁４１を例示したが、本実施例４にあっては、その逆、即ち、ガイド部４６ａの内方に弁体４５を配置したものを例示する。以下に、かかる場合の構成について図８を用いて説明する。
【０１１１】
本実施例４の静圧軸受弁６１は、図８に示す如く、実施例２の静圧軸受弁２１と同様の外観形状及び位置関係からなる排出孔閉塞部６５ａ及び周壁部６５ｂを有する弁体６５，ガイド部６６ａ及び係止部６６ｂを有する弁体ガイド部材６６，閉弁手段（弦巻バネ等の弾性部材）６７並びに微小隙間ｇの静圧軸受６８を備えており、高圧作動流体流路４３に形成された静圧軸受弁保持孔４３ａから高圧作動流体流路４３内へと挿入して配置される。その弁体６５の内方と弁体ガイド部材６６の内方とにより囲まれた空間は、蓄圧室７０として構成される。
【０１１２】
ここで、本実施例４にあっては、弁体６５の導入孔閉塞部６５ａの略中央に作動流体動作室４２と蓄圧室７０とを連通させる実施例３と同様の連通路７３を設けている。
【０１１３】
また、実施例３とは逆に、弁体６５の周壁部６５ｂに微小隙間ｇと蓄圧室７０とを連通させる高圧作動流体供給通路６９を形成し、弁体ガイド部材６６のガイド部６６ａに微小隙間ｇと高圧作動流体流路４３とを連通させる圧抜き通路７１を形成している。
【０１１４】
その高圧作動流体供給通路６９は、蓄圧室７０側のオリフィス６９ａと、このオリフィス６９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部６９ｂとで構成される。また、その圧抜き通路７１は、高圧作動流体流路４３側のオリフィス７１ａと、このオリフィス７１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ７１ｂとで構成され、ガイド部６６ａの軸線方向にて弁体６５の開口端と高圧作動流体供給通路６９との間に配置される。
【０１１５】
また、本実施例３のラビリンスシール７２については、圧抜き通路７１よりも弁体６５の周壁部６５ｂの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面に設ける。即ち、その弁体６５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路６９とラビリンスシール７２との間に圧抜き通路７１を配置し、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持している。
【０１１６】
このように構成された本実施例４の静圧軸受弁６１においては、蓄圧室７０に供給された高圧の作動流体がオリフィス６９ａを通って拡大部６９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ７１ｂを介してオリフィス７１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室７０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体６５がガイド部６６ａに対して浮上する。
【０１１７】
また、本実施例４の静圧軸受６８においても、上述した拡大部６９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体６５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体６５の浮上を図ることができる。
【０１１８】
更に、弁体６５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス６９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１１９】
このように、本実施例４にあっても、前述した実施例３と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路６９，蓄圧室７０，圧抜き通路７１，ラビリンスシール７２及び連通路７３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室７０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受６８を弁体６５の保持機構として設けている。
【０１２０】
これが為、その静圧軸受６８は弁体６５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁６１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受６８によれば、潤滑油を要せずとも弁体６５の開閉動作を行うことができる。
【０１２１】
更に、この静圧軸受弁６１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室７０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受６８を構成するので、静圧軸受６８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例５】
【０１２２】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例５を図９及び図１０に基づいて説明する。本実施例５の静圧軸受弁８１は、前述した実施例１，２と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例１，２で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。尚、本実施例５の静圧軸受弁８１は、実施例１，２とは逆に作動流体動作室３側へと弁体８５が押下されて作動流体導入孔４を開く構成のものであり、これが為、ピストン３ｂには弁体押圧用突出部３ｆを設けていない。
【０１２３】
本実施例５の静圧軸受弁８１は、図９に示す如く、略円形の作動流体導入孔４を開閉する両端が閉塞された筒状の弁体８５と、この弁体８５を軸線方向に案内する弁体ガイド部材８６と、その弁体８５を閉弁動作させると共に当該弁体８５による作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得る閉弁手段８７と、その弁体８５を弁体ガイド部材８６に非接触状態で軸支する静圧軸受８８とを備えている。
【０１２４】
具体的に、先ず、本実施例５の弁体８５は、略円形の作動流体導入孔４を作動流体動作室３側から閉塞可能な円錐台形状の導入孔閉塞部８５ａと、この導入孔閉塞部８５ａの小径側から高圧作動流体流路２の内方に立設された筒状の周壁部８５ｂと、この周壁部８５ｂにおける立設方向の開口端を閉塞する頂面８５ｃとを備えており、内部が蓄圧室９０として機能するよう中空になっている。
【０１２５】
ここで、その周壁部８５ｂにおける導入孔閉塞部８５ａ側には周壁部８５ｂよりも小径となるように絞り８５ｂ1が設けられており、この絞り８５ｂ1によって開弁時の作動流体の流路を確保している。
【０１２６】
また、本実施例５の弁体ガイド部材８６には、弁体８５の周壁部８５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体８５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部８６ａと、このガイド部８６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部８６ｂとが設けられている。
【０１２７】
このように、本実施例５の弁体８５は、ガイド部８６ａの内方に配置され、そのガイド部８６ａの内周面に沿って開閉動作を行うように構成されている。本実施例５にあっては、その開閉動作を以下の如き構成によって行う。
【０１２８】
ここで、本実施例５の弁体８５と弁体ガイド部材８６との間（具体的には弁体８５の頂面８５ｃと弁体ガイド部材８６の係止部８６ｂとの間）には図９に示す空間９４が形成されており、その空間９４内に開閉動作を行わせる機構を配備する。以下、その「空間」を「弁体作動室」という。
【０１２９】
先ず、その弁体作動室９４には、弁体８５による作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得る手段として上述した閉弁手段８７が設けられている。例えば、この閉弁手段８７としては、図９及び図１０に示す如き、一端が弁体８５の頂面８５ｃに保持される一方、他端がガイド部８６ａに保持されるトーションバーを備えた所謂トーショナルスプリングが考えられる。
【０１３０】
ここで、この閉弁手段８７は、弁体８５が如何様な位置にあっても閉弁方向の力を発生させるように設定（即ち、トーショナルスプリングの捻れの反力が常時掛かっている）されており、これにより、作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得ると共に、下記の開弁手段９５による開弁動作の後に弁体８５を閉弁させることができる。本実施例５にあっては、その閉弁方向の力が弁体８５の軸線方向へと均等に発生するように閉弁手段８７を２つ設けている。これが為、作動流体導入孔４の閉塞状態の均等化が図れると共に、閉弁時の弁体８５の傾倒を抑制することができる。
【０１３１】
続いて、上述した弁体作動室９４には、弁体８５を押下して開弁させる一方、上記の閉弁手段８７による閉弁動作を付勢する開弁手段９５が設けられている。例えば、この開弁手段９５としては、図９及び図１０に示す如き、両端がガイド部８６ａに保持された主軸９５ａと、この主軸９５ａに対して偏心して回転するカム部材９５ｂとを備えた所謂偏心カムが考えられる。本実施例５にあっては、そのカム部材９５ｂを弁体８５の頂面８５ｃの略中央に設け、主軸９５ａの回転に連動して弁体８５を押下させる。
【０１３２】
ここで、本実施例５の弁体８５は、吸入行程にて開弁動作を行う必要があり、これが為、クランクシャフト３ｄの回転に連動して主軸９５ａを回転させることが好ましい。そこで、例えば、タイミングチェーンやスプロケット又はタイミングベルトやプーリ等を介してクランクシャフト３ｄの駆動力を主軸９５ａに伝達させる一方、吸入行程で開弁動作が行われるようにタイミングチェーン等の設定を行う。尚、その主軸９５ａは、電動モータ等で駆動してもよい。
【０１３３】
次に、本実施例５の静圧軸受８８について説明する。本実施例５の静圧軸受８８は、前述した実施例２の静圧軸受２８と同様に構成されている。
【０１３４】
即ち、ガイド部８６ａには、高圧作動流体流路２側のオリフィス８９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部８９ｂからなる高圧作動流体供給通路８９と、開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面のラビリンスシール９２とが実施例２と同等の位置関係で設けられている。また、弁体８５には、蓄圧室９０側のオリフィス９１ａ及び微小隙間ｇ側の拡大グルーブ９１ｂからなる圧抜き通路９１と、蓄圧室９０と作動流体動作室３とを連通させる実施例２と同一形状の連通路９３とが実施例２と同等の位置関係で設けられている。
【０１３５】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス８９ａを通って拡大部８９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ９１ｂを介してオリフィス９１ａから蓄圧室９０に噴出される。
【０１３６】
ここで、本実施例５における弁体８５の頂面８５ｃには、蓄圧室９０と上述した弁体作動室９４とを連通させる連通孔８５ｃ1が形成されている。これが為、その蓄圧室９０に供給された作動流体は、その連通孔８５ｃ1を介して弁体作動室９４へと流入することができる。これにより、弁体作動室９４の内圧が上昇して弁体８５による作動流体導入孔４の閉塞力を高めることができるので、上述した閉弁手段（トーショナルスプリング）８７のバネ力を軽減させることができ、その閉弁手段８７の構造の簡素化、閉弁時における弁体８５と作動流体導入孔４との間の打音の抑制が可能になる。
【０１３７】
一方、弁体８５の往復運動時においては、弁体作動室９４の容積が変化し、これに伴って、その内圧も変化する。即ち、弁体８５の往復運動時には、弁体作動室９４内の作動流体が圧縮又は膨張されて摩擦損失が発生してしまう。しかしながら、上述した連通孔８５ｃ1によって、適宜、弁体作動室９４の作動流体を蓄圧室９０へと流入させる又は当該蓄圧室９０の作動流体を弁体作動室９４へと流入させることができるので、弁体作動室９４内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができ、摩擦損失の増加を回避することができる。
【０１３８】
更に、その蓄圧室９０の圧力が上昇した際には、連通路９３や連通孔８５ｃ1を介して蓄圧室９０の作動流体を作動流体動作室３へと流入させることができるので、高圧作動流体流路２と蓄圧室９０との間の適正な差圧を確保することができる。
【０１３９】
このようにして、本実施例５の静圧軸受弁８１は、実施例２の静圧軸受２８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室９０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受８８を構成し、弁体８５をガイド部８６ａに対して浮上させる。ここで、本実施例５にあっても、弁体８５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路８９とラビリンスシール９２との間に圧抜き通路９１が配置されているので、その微小隙間ｇに発生した静圧が保持される。
【０１４０】
かかる構成においても、上述した拡大部８９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体８５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体８５の浮上を図ることができる。
【０１４１】
また、弁体８５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス８９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１４２】
このように、本実施例５にあっても、前述した実施例２と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路８９，蓄圧室９０，圧抜き通路９１，ラビリンスシール９２及び連通路９３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室９０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受８８を弁体８５の保持機構として設けている。
【０１４３】
これが為、本実施例５の静圧軸受弁８１は、実施例２と同様に、弁体８５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体８５の開閉動作を行うことができる。
【０１４４】
更に、この静圧軸受弁８１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室９０との間における差圧を利用して静圧軸受８８を構成するので、静圧軸受８８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例６】
【０１４５】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例６を図１１に基づいて説明する。本実施例６の静圧軸受弁１０１は、前述した実施例３，４と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例３，４で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。尚、本実施例６の静圧軸受弁１０１は、実施例３，４とは逆に作動流体動作室４２側へと弁体１０５が押下されて作動流体排出孔４４を開く構成のものであり、これが為、ピストン４２ｂには弁体押圧用突出部４２ｆを設けていない。
【０１４６】
本実施例６の静圧軸受弁１０１は、図１１に示す如く、実施例５の静圧軸受弁８１と同様の外観形状及び位置関係からなる弁体１０５，弁体ガイド部材１０６，閉弁手段１０７，静圧軸受１０８及び開弁手段１１５を備えたものであって、高圧作動流体流路４３の静圧軸受弁保持孔４３ａにて保持される。
【０１４７】
即ち、本実施例６の弁体１０５は、略円形の作動流体排出孔４４を作動流体動作室４２側から閉塞可能な排出孔閉塞部１０５ａと、この排出孔閉塞部１０５ａ側に絞り１０５ｂ1が形成された筒状の周壁部１０５ｂと、この周壁部１０５ｂの開口端を閉塞する頂面１０５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１１０として機能するよう中空になっている。
【０１４８】
また、本実施例６の弁体ガイド部材１０６は、弁体１０５の周壁部１０５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１０５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１０６ａと、このガイド部１０６ａを高圧作動流体流路４３内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔４３ａを閉塞する係止部１０６ｂとを備えている。
【０１４９】
ここで、本実施例６にあっても、その弁体１０５の頂面１０５ｃと弁体ガイド部材１０６の係止部１０６ｂとの間には弁体作動室１１４が形成されており、その弁体作動室１１４内に実施例５と同様の閉弁手段（トーショナルスプリング）１０７と開弁手段１１５（主軸１１５ａ、カム部材１１５ｂ）とが配設されている。尚、本実施例６の開弁手段１１５は、圧縮行程の後期に作動流体排出孔４４が開かれるよう設定されている。
【０１５０】
次に、本実施例６の静圧軸受１０８について説明する。本実施例６の静圧軸受１０８は、前述した実施例３，４と同様に、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体を蓄圧室１１０へと供給し、この蓄圧室１１０から微小隙間ｇへと高圧（作動流体動作室４２よりは低圧）の作動流体を供給することで機能するものである。
【０１５１】
そこで、本実施例６にあっては、先ず、作動流体動作室４２と蓄圧室１１０とを連通させる実施例３，４と同様の連通路１１３が弁体１０５の排出孔閉塞部１０５ａの略中央に形成されている。
【０１５２】
また、本実施例６にあっては、蓄圧室１１０と微小隙間ｇとを連通させる高圧作動流体供給通路１０９が弁体１０５の周壁部１０５ｂに形成されている。この高圧作動流体供給通路１０９は、蓄圧室１１０側のオリフィス１０９ａと、このオリフィス１０９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部１０９ｂとで構成される。ここで、この高圧作動流体供給通路１０９は、微小隙間ｇで発生する静圧の均等化を図る為に、その微小隙間ｇの略中間位置に配置することが好ましい。
【０１５３】
これにより、本実施例６の静圧軸受弁１０１においては、蓄圧室１１０に供給された高圧の作動流体がオリフィス１０９ａを通って拡大部１０９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。
【０１５４】
ここで、本実施例６のガイド部１０６ａには高圧作動流体流路４３と上述した弁体作動室１１４とを連通させる連通孔１０６ａ1が形成されている。また、実施例３，４の如きラビリンスシールは設けていない。これが為、微小隙間ｇの一端（図１１の紙面上方）からは、高圧の作動流体が相対的に低圧の弁体作動室１１４に流入し、連通孔１０６ａ1を介して高圧作動流体流路４３へと流れる。一方、その微小隙間ｇの他端（図１１の紙面下方）からは、高圧の作動流体が相対的に低圧の高圧作動流体流路４３へと流入する。このことから、本実施例６にあっては、実施例３，４の如き圧抜き通路が不要になり、更に、弁体１０５による作動流体排出孔４４の閉塞力が高まるので、上述した閉弁手段（トーショナルスプリング）１０７のバネ力を軽減させることができ、その閉弁手段１０７の構造の簡素化、閉弁時における弁体１０５と作動流体排出孔４４との間の打音の抑制が可能になる。
【０１５５】
また、その連通孔１０６ａ1によって、弁体１０５の往復運動に伴い、適宜、弁体作動室１１４の作動流体を高圧作動流体流路４３へと流入させる又は当該高圧作動流体流路４３の作動流体を弁体作動室１１４へと流入させることができるので、弁体作動室１１４内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができ、摩擦損失の増加を回避することができる。
【０１５６】
このように、本実施例６にあっては、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１１０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体１０５がガイド部１０６ａに対して浮上する。
【０１５７】
ここで、上述した拡大部１０９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体１０５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１０５の浮上を図ることができる。
【０１５８】
また、弁体１０５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１０９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１５９】
このように、本実施例６にあっては、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１０９，蓄圧室１１０及び連通路１１３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１１０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１０８を弁体１０５の保持機構として設けている。
【０１６０】
これが為、その静圧軸受１０８は弁体１０５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１０１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受１０８によれば、潤滑油を要せずとも弁体１０５の開閉動作を行うことができる。
【０１６１】
更に、この静圧軸受弁１０１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室１１０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受１０８を構成するので、静圧軸受１０８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例７】
【０１６２】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例７を図１２に基づいて説明する。本実施例７の静圧軸受弁１２１は、前述した実施例５と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例５で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。
【０１６３】
本実施例７の静圧軸受弁１２１は、図１２に示す如く、実施例５の静圧軸受弁８１と同様の外観形状及び位置関係からなる弁体１２５，弁体ガイド部材１２６，閉弁手段１２７及び静圧軸受１２８を備えたものであり、その弁体１２５の開弁手段１３５を以下の如く変更したものである。
【０１６４】
即ち、本実施例７の弁体１２５は、略円形の作動流体導入孔４を作動流体動作室３側から閉塞可能な導入孔閉塞部１２５ａと、この導入孔閉塞部１２５ａ側に絞り１２５ｂ1が形成された筒状の周壁部１２５ｂと、この周壁部１２５ｂの開口端を閉塞する頂面１２５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１３０として機能するよう中空になっている。
【０１６５】
また、本実施例７の弁体ガイド部材１２６は、弁体１２５の周壁部１２５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１２５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１２６ａと、このガイド部１２６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部１２６ｂとを備えている。
【０１６６】
ここで、本実施例７にあっても、その弁体１２５の頂面１２５ｃと弁体ガイド部材１２６の係止部１２６ｂとの間には弁体作動室１３４が形成されており、その弁体作動室１３４内に実施例５と同様の閉弁手段（トーショナルスプリング）１２７が配設されている。
【０１６７】
一方、本実施例７にあっては、実施例５の如き偏心カムの開弁手段１１５に替えて下記のような開弁手段１３５が設けられている。
【０１６８】
本実施例７の開弁手段１３５は、弁体作動室１３４における圧力を制御することによって、弁体１２５を押下して開弁させる一方、閉弁手段１２７による閉弁動作を付勢する圧力制御手段である。
【０１６９】
具体的に、本実施例７の開弁手段１３５には、図１２に示す如く、高圧を発生させる高圧源ＨＰと、その高圧よりも相対的に低い低圧を発生させる低圧源ＬＰと、その高圧と低圧を切り替えて弁体作動室１３４に作動流体を供給する３方向切替弁１３５ａとが設けられている。その３方向切替弁１３５ａは、例えば、クランクシャフト３ｄの回転に連動して適宜切り替えを行うものであってもよく、電子制御装置等で制御されるものであってもよい。
【０１７０】
ここで、その高圧源ＨＰとしては高圧を発生させる高圧ポンプを用い、低圧源ＬＰとしては低圧を発生させる低圧ポンプを用いる。尚、そのような高圧ポンプや低圧ポンプに替えて、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を３方向切替弁１３５ａに導く一方、その高圧の作動流体よりも相対的に低い低圧の作動流体を機関の流路から３方向切替弁１３５ａに導いて利用してもよい。
【０１７１】
以上の如く構成された開弁手段１３５は、弁体１２５の開弁時（ここでは吸入行程）に高圧源ＨＰ側へと３方向切替弁１３５ａを切り替える。これにより、高圧源ＨＰの高圧の作動流体が係止部１２６ｂの連通孔１２６ｂ1を介して弁体作動室１３４に供給されるので、その弁体作動室１３４の内圧が高くなって弁体１２５が押下され、高圧作動流体流路２と作動流体導入孔４とが連通する。一方、この開弁手段１３５は、弁体１２５の閉弁時（ここでは吸入行程終了後）に低圧源ＬＰ側へと３方向切替弁１３５ａを切り替える。これにより、弁体作動室１３４の内圧が低下していくので、閉弁手段１２７（トーショナルスプリングの捻れの反力）による閉弁動作が始まる。
【０１７２】
このように、本実施例７の如き開弁手段１３５を用いることによって、弁体１２５が開閉動作する際の摩擦損失を更に軽減することができる。即ち、実施例５の如き偏心カムの開弁手段１１５においては、カム部材１１５ｂが弁体１０５の頂面１０５ｃに接しながら開閉動作を行わせるので、その接点において摩擦損失が生じる。しかしながら、本実施例７の開弁手段１３５においては、かかる接点が不要なので摩擦損失が無くなる。また、実施例５では摩擦損失を軽減させる為に潤滑油等で接点を潤滑させなければならないが、本実施例７においては、その潤滑も不要になるので、下記の静圧軸受１２８と相俟って完全な弁体１２５の無潤滑作動が可能になる。
【０１７３】
次に、本実施例７の静圧軸受１２８について説明する。本実施例７の静圧軸受１２８は、前述した実施例５の静圧軸受８８と同様に構成されている。
【０１７４】
即ち、ガイド部１２６ａには、高圧作動流体流路２側のオリフィス１２９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１２９ｂからなる高圧作動流体供給通路１２９と、開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面のラビリンスシール１３２とが実施例５と同等の位置関係で設けられている。また、弁体１２５には、蓄圧室１３０側のオリフィス１３１ａ及び微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１３１ｂからなる圧抜き通路１３１と、蓄圧室１３０と作動流体動作室３とを連通させる実施例５と同一形状の連通路１３３とが実施例５と同等の位置関係で設けられている。
【０１７５】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス１２９ａを通って拡大部１２９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１３１ｂを介してオリフィス１３１ａから蓄圧室１３０に噴出される。
【０１７６】
ここで、その蓄圧室１３０の圧力が上昇した際には、蓄圧室１３０の作動流体が連通路１３３を介して作動流体動作室３へと流入するので、高圧作動流体流路２と蓄圧室１３０との間の適正な差圧を確保することができる。
【０１７７】
このようにして、本実施例７の静圧軸受弁１２１は、実施例５の静圧軸受８８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室１３０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受１２８を構成し、弁体１２５をガイド部１２６ａに対して浮上させる。ここで、本実施例７にあっても、弁体１２５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路１２９とラビリンスシール１３２との間に圧抜き通路１３１が配置されているので、その微小隙間ｇに発生した静圧が保持される。
【０１７８】
かかる構成においても、上述した拡大部１２９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体１２５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１２５の浮上を図ることができる。
【０１７９】
また、弁体１２５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１２９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１８０】
このように、本実施例７にあっても、前述した実施例５と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１２９，蓄圧室１３０，圧抜き通路１３１，ラビリンスシール１３２及び連通路１３３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室１３０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１２８を弁体１２５の保持機構として設けている。
【０１８１】
これが為、本実施例７の静圧軸受弁１２１は、実施例５と同様に、弁体１２５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体１２５の開閉動作を行うことができる。
【０１８２】
更に、この静圧軸受弁１２１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室１３０との間における差圧を利用して静圧軸受１２８を構成するので、静圧軸受１２８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例８】
【０１８３】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例８を図１３に基づいて説明する。本実施例８の静圧軸受弁１４１は、前述した実施例５，７と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例５，７で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。
【０１８４】
本実施例８の静圧軸受弁１４１は、前述した実施例７の静圧軸受弁１２１における閉弁手段１２７，即ち弁体作動室１３４に配備されたトーショナルスプリングに替えて、蓄圧室１５０に弾性部材を配備することで弁体１４５による作動流体導入孔４の閉塞状態の維持及び弁体１４５の閉弁動作を行う閉弁手段１４７を構成する。
【０１８５】
具体的に、本実施例８の静圧軸受弁１４１には、実施例７の弁体１２５と略等々の外観形状からなる弁体１４５が設けられている。即ち、本実施例８の弁体１４５は、略円形の作動流体導入孔４を作動流体動作室３側から閉塞可能な導入孔閉塞部１４５ａと、この導入孔閉塞部１４５ａ側に絞り１４５ｂ1が形成された筒状の周壁部１４５ｂと、この周壁部１４５ｂの開口端を閉塞する頂面１４５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１５０として機能するよう中空になっている。
【０１８６】
また、この静圧軸受弁１４１には、弁体１４５の周壁部１４５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１４５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１４６ａと、このガイド部１４６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部１４６ｂとを備えた弁体ガイド部材１４６が設けられている。
【０１８７】
更に、この静圧軸受弁１４１には、実施例７と同様の静圧軸受１４８が構成されている。即ち、ガイド部１４６ａには、高圧作動流体流路２側のオリフィス１４９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１４９ｂからなる高圧作動流体供給通路１４９と、開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面のラビリンスシール１５２とが実施例７と同等の位置関係で設けられている。また、弁体１４５には、蓄圧室１５０側のオリフィス１５１ａ及び微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１５１ｂからなる圧抜き通路１５１と、蓄圧室１５０と作動流体動作室３とを連通させる実施例７と同一形状の連通路１５３とが実施例７と同等の位置関係で設けられている。
【０１８８】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス１４９ａを通って拡大部１４９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１５１ｂを介してオリフィス１５１ａから蓄圧室１５０に噴出される。
【０１８９】
ここで、その蓄圧室１５０の圧力が上昇した際には、蓄圧室１５０の作動流体が連通路１５３を介して作動流体動作室３へと流入するので、高圧作動流体流路２と蓄圧室１５０との間の適正な差圧を確保することができる。
【０１９０】
このようにして、本実施例８の静圧軸受弁１４１は、実施例７の静圧軸受１２８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室１５０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受１４８を構成し、弁体１４５をガイド部１４６ａに対して浮上させる。ここで、本実施例８にあっても、弁体１４５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路１４９とラビリンスシール１５２との間に圧抜き通路１５１が配置されているので、その微小隙間ｇに発生した静圧が保持される。
【０１９１】
かかる構成においても、上述した拡大部１４９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体１４５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１４５の浮上を図ることができる。
【０１９２】
また、弁体１４５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１４９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１９３】
ところで、本実施例８にあっても、弁体１４５の開弁動作は実施例７と同様の開弁手段１５５によって行われるので、その弁体１４５が開閉動作する際の摩擦損失の更なる軽減や、弁体１４５の完全なる無潤滑作動が可能になる。尚、本実施例８では、後述する弾性部材保持部１４６ｃが弁体ガイド部材１４６における係止部１４６ｂの略中央に設けられているので、弁体作動室１５４と３方向切替弁１５５ａとを連通させる連通孔１４６ｂ1は、その弾性部材保持部１４６ｃを回避した係止部１４６ｂの中央近傍に形成する。
【０１９４】
一方、前述したが如く、本実施例８にあっては、実施例７に対して、その弁体１４５による作動流体導入孔４の閉塞状態の維持及び弁体１４５の閉弁動作を行わせる閉弁手段１４７に変更を加えている。
【０１９５】
具体的に、本実施例８の閉弁手段１４７は、蓄圧室１５０に弾性部材を配置し、この弾性部材によって閉弁方向の力を弁体１４５に与える。ここでは、その弾性部材として弦巻バネを例示する。
【０１９６】
そこで、先ず、弁体ガイド部材１４６における係止部１４６ｂの略中央からは、作動流体導入孔４に向けて弾性部材保持部１４６ｃを立設する。この弾性部材保持部１４６ｃは、弁体１４５の内方，即ち蓄圧室１５０まで延設される。これが為、その弁体１４５の頂面１４５ｃの略中央には、上記の弾性部材保持部１４６ｃの外周面との間に微小隙間を設け得る大きさの孔１４５ｃ1が形成されている。
【０１９７】
ここで、その孔１４５ｃ1と弾性部材保持部１４６ｃとの間の微小隙間は、蓄圧室１５０と弁体作動室１５４との間で夫々の作動流体が流通して当該蓄圧室１５０等で所望の内圧を得られないとの観点からすれば無い方がよい。しかしながら、その微小隙間が無ければ、弁体１４５が往復運動する際の摺動抵抗が大きくなり、摩擦損失が発生する。これが為、本実施例８にあっては、孔１４５ｃ1の周壁面にラビリンスシール１５６を形成することによって、蓄圧室１５０と弁体作動室１５４の夫々の内圧を確保する一方、摩擦損失の軽減を図る。
【０１９８】
続いて、本実施例８の閉弁手段（弾性部材）１４７は、一端を弁体１４５の頂面１４５ｃに係止する一方、他端を弾性部材保持部１４６ｃに係止し、閉弁状態において伸長方向の力が掛かり且つ更に圧縮し得るように設定する。ここで、本実施例８の弾性部材保持部１４６ｃは、その延設端が円盤状に形成されており、かかる円盤部分に弾性部材の他端が係止される。
【０１９９】
このように、本実施例８にあっても、前述した実施例５，７と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１４９，蓄圧室１５０，圧抜き通路１５１，ラビリンスシール１５２及び連通路１５３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室１５０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１４８を弁体１４５の保持機構として設けている。
【０２００】
これが為、本実施例８の静圧軸受弁１４１は、実施例５，７と同様に、弁体１４５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体１４５の開閉動作を行うことができる。
【０２０１】
更に、この静圧軸受弁２１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室３０との間における差圧を利用して静圧軸受２８を構成するので、静圧軸受２８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例９】
【０２０２】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例９を図１４に基づいて説明する。本実施例９の静圧軸受弁１６１は、前述した実施例６と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例６で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。
【０２０３】
本実施例９の静圧軸受弁１６１は、図１４に示す如く、実施例６の静圧軸受弁１０１と同様の外観形状及び位置関係からなる弁体１６５，弁体ガイド部材１６６，閉弁手段（トーショナルスプリング）１６７及び静圧軸受１６８、更には前述した実施例７と同様の開弁手段１７５を備えたものであって、高圧作動流体流路４３の静圧軸受弁保持孔４３ａにて保持される。
【０２０４】
即ち、本実施例９の弁体１６５は、略円形の作動流体排出孔４４を作動流体動作室４２側から閉塞可能な排出孔閉塞部１６５ａと、この排出孔閉塞部１６５ａ側に絞り１６５ｂ1が形成された筒状の周壁部１６５ｂと、この周壁部１６５ｂの開口端を閉塞する頂面１６５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１７０として機能するよう中空になっている。
【０２０５】
また、本実施例９の弁体ガイド部材１６６は、弁体１６５の周壁部１６５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１６５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１６６ａと、このガイド部１６６ａを高圧作動流体流路４３内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔４３ａを閉塞する係止部１６６ｂとを備えている。
【０２０６】
ここで、本実施例９の閉弁手段１６７及び開弁手段１７５は、排出行程にて３方向切替弁１７５ａを高圧源ＨＰ側へと切り替え、高圧の作動流体を連通孔１６６ｂ1から弁体作動室１７４に供給して弁体１６５を開弁させる。一方、その排出行程終了後には、３方向切替弁１７５ａを低圧源ＬＰ側へと切り替え、弁体作動室１７４の内圧を低下させて閉弁手段１６７の動作（トーショナルスプリングの捻れの反力）により弁体１６５を閉弁させる。これが為、前述した実施例７と同様の効果を奏することができる。即ち、本実施例９の如き開弁手段１７５によって、実施例６よりも更なる摩擦損失の軽減が図れると共に、完全なる弁体１６５の無潤滑作動が可能になる。
【０２０７】
次に、本実施例９の静圧軸受１６８について説明する。本実施例９の静圧軸受１６８は、前述した実施例６の静圧軸受１０８とは異なり、前述した実施例４の静圧軸受６８と同様の構成によって形成されている。
【０２０８】
即ち、先ず、弁体１６５の排出孔閉塞部１６５ａの略中央には実施例４と同等形状の連通路１７３が形成されており、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体が蓄圧室１７０に供給される。
【０２０９】
また、この弁体１６５の周壁部１６５ｂには蓄圧室１７０側のオリフィス１６９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１６９ｂからなる高圧作動流体供給通路１６９が形成されており、蓄圧室１７０から高圧の作動流体が微小隙間ｇへと供給される。更に、その弁体１６５の周壁部１６５ｂにおける頂面１６５ｃ側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にはラビリンスシール１７２が形成されており、その微小隙間ｇに発生する静圧を保持している。
【０２１０】
一方、弁体ガイド部材１６６のガイド部１６６ａには、高圧作動流体流路４３側のオリフィス１７１ａと微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１７１ｂとからなる圧抜き通路１７１が形成されている。この圧抜き通路１７１は、ガイド部１６６ａの軸線方向（弁体１６５の往復運動方向）において、上記高圧作動流体供給通路１６９とラビリンスシール１７２との間に配置される。その微小隙間ｇには発生した静圧が保持される。
【０２１１】
これにより、本実施例９の静圧軸受弁１６１においては、蓄圧室１７０に供給された高圧の作動流体がオリフィス１６９ａを通って拡大部１６９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１７１ｂを介してオリフィス１７１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１７０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体１６５がガイド部１６６ａに対して浮上する。
【０２１２】
また、本実施例９の静圧軸受１６８においても、上述した拡大部１６９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体１６５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１６５の浮上を図ることができる。
【０２１３】
更に、弁体１６５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１６９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０２１４】
また更に、高圧作動流体供給通路１６９とラビリンスシール１７２との間に圧抜き通路１７１が配置されているので、微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【０２１５】
このように、本実施例９にあっても、前述した実施例６と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１６９，蓄圧室１７０，圧抜き通路１７１，ラビリンスシール１７２及び連通路１７３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１７０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１６８を弁体１６５の保持機構として設けている。
【０２１６】
これが為、その静圧軸受１６８は弁体１６５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１６１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受１６８によれば、潤滑油を要せずとも弁体１６５の開閉動作を行うことができる。
【０２１７】
更に、この静圧軸受弁１６１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室１７０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受１６８を構成するので、静圧軸受１６８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例１０】
【０２１８】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例１０を図１５に基づいて説明する。本実施例１０の静圧軸受弁１８１は、前述した実施例６，９と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例６，９で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。
【０２１９】
本実施例１０の静圧軸受弁１８１は、図１５に示す如く、前述した実施例９の静圧軸受弁１６１における閉弁手段１６７，即ち弁体作動室１７４に配備されたトーショナルスプリングに替えて、蓄圧室１９０に前述した実施例８と同様の弾性部材を配備することで弁体１８５による作動流体排出孔４４の閉塞状態の維持及び弁体１８５の閉弁動作を行う閉弁手段１８７を構成する。
【０２２０】
即ち、本実施例１０の弁体１８５は、略円形の作動流体排出孔４４を作動流体動作室４２側から閉塞可能な排出孔閉塞部１８５ａと、この排出孔閉塞部１８５ａ側に絞り１８５ｂ1が形成された筒状の周壁部１８５ｂと、この周壁部１８５ｂの開口端を閉塞する頂面１８５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１９０として機能するよう中空になっている。その頂面１８５ｃの略中央には、弾性部材保持部１８６ｃの外周面との間に微小隙間を設け得る大きさの孔１８５ｃ1が形成されている。
【０２２１】
また、本実施例１０の弁体ガイド部材１８６は、弁体１８５の周壁部１８５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１８５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１８６ａと、このガイド部１８６ａを高圧作動流体流路４３内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔４３ａを閉塞する係止部１８６ｂとを備えている。この係止部１８６ｂには、弁体作動室１９４と３方向切替弁１９５ａとを連通させる連通孔１８６ｂ1が形成されている。
【０２２２】
ここで、本実施例１０の閉弁手段１８７及び開弁手段１９５は、実施例９と同様に、排出行程にて３方向切替弁１９５ａを高圧源ＨＰ側へと切り替える一方、排出行程終了後に３方向切替弁１９５ａを低圧源ＬＰ側へと切り替え、弁体作動室１９４の圧力を調整して弁体１８５の開閉を行う。これが為、本実施例１０にあっても、下記の静圧軸受１８８と相俟って、実施例９と同様に、更なる摩擦損失の軽減が図れると共に完全なる弁体１８５の無潤滑作動が可能になる。
【０２２３】
次に、本実施例１０の静圧軸受１８８については、実施例９の静圧軸受１６８と同様の構成によって形成されている。
【０２２４】
即ち、先ず、弁体１８５の排出孔閉塞部１８５ａの略中央には実施例９と同等形状の連通路１９３が形成されており、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体が蓄圧室１９０に供給される。
【０２２５】
また、この弁体１８５の周壁部１８５ｂには蓄圧室１９０側のオリフィス１８９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１８９ｂからなる高圧作動流体供給通路１８９が形成されており、蓄圧室１９０から高圧の作動流体が微小隙間ｇへと供給される。更に、その弁体１８５の周壁部１８５ｂにおける頂面１８５ｃ側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にはラビリンスシール１９２が形成されている。
【０２２６】
一方、弁体ガイド部材１８６のガイド部１８６ａには、高圧作動流体流路４３側のオリフィス１９１ａと微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１９１ｂとからなる圧抜き通路１９１が形成されている。この圧抜き通路１９１は、ガイド部１８６ａの軸線方向にて上記高圧作動流体供給通路１８９とラビリンスシール１９２との間に配置される。
【０２２７】
これにより、本実施例１０の静圧軸受弁１８１においては、蓄圧室１９０に供給された高圧の作動流体がオリフィス１８９ａを通って拡大部１８９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１９１ｂを介してオリフィス１９１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１９０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体１８５がガイド部１８６ａに対して浮上する。
【０２２８】
また、本実施例１０の静圧軸受１８８においても、上述した拡大部１８９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体１８５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１８５の浮上を図ることができる。
【０２２９】
更に、弁体１８５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１８９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０２３０】
また更に、高圧作動流体供給通路１８９とラビリンスシール１９２との間に圧抜き通路１９１が配置されているので、微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【０２３１】
このように、本実施例１０にあっても、前述した実施例９と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１８９，蓄圧室１９０，圧抜き通路１９１，ラビリンスシール１９２及び連通路１９３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１９０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１８８を弁体１８５の保持機構として設けている。
【０２３２】
これが為、その静圧軸受１８８は弁体１８５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１８１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受１８８によれば、潤滑油を要せずとも弁体１８５の開閉動作を行うことができる。
【０２３３】
更に、この静圧軸受弁１８１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室１９０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受１８８を構成するので、静圧軸受１８８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例１１】
【０２３４】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例１１を図１６に基づいて説明する。
【０２３５】
本実施例１１にあっては、その静圧軸受弁を以下の如きピストン機関の吸入弁及び排出弁として用いた場合を例示する。
【０２３６】
ここで例示するピストン機関においては、シリンダ２０２ａの内壁とピストン２０２ｂの頂面とにより囲まれた作動流体動作室２０２と、その作動流体動作室２０２に連通するシリンダ２０２ａの頂面の作動流体導入孔２０３及び作動流体排出孔２０１とが備えられている。このピストン機関は、その作動流体導入孔２０３を介して低圧側の作動流体流路２０４の作動流体を作動流体動作室２０２に導入し、ピストン２０２ｂで圧縮する。しかる後、その圧縮された高圧の作動流体を作動流体排出孔２０１を介して高圧側の作動流体流路２００へと排出する。
【０２３７】
ここでは、その作動流体導入孔２０３の開閉を行う吸入弁として、前述した実施例９の静圧軸受弁１６１を低圧側の作動流体流路２０４の静圧軸受弁保持孔２０４ａから挿入して配設する。一方、その作動流体排出孔２０１の開閉を行う排出弁としては、前述した実施例７の静圧軸受弁１２１を高圧側の作動流体流路２００の静圧軸受弁保持孔２００ａから挿入して配設する。
【０２３８】
これにより、先ず、作動流体導入孔２０３に係る静圧軸受弁１６１においては、作動流体動作室２０２で生成された高圧の作動流体が連通路１７３を介して蓄圧室１７０に供給される。この蓄圧室１７０に供給された高圧の作動流体は、オリフィス１６９ａを通って拡大部１６９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出されて弁体１６５をガイド部１６６ａに対して浮上させる。
【０２３９】
一方、作動流体排出孔２０１に係る静圧軸受弁１２１においては、高圧側の作動流体流路２００における高圧の作動流体がオリフィス１２９ａを通って拡大部１２９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出されて弁体１２５をガイド部１２６ａに対して浮上させる。
【０２４０】
ここで、実施例９及び実施例７においては、静圧軸受弁１６１，１２１の弁体１６５，１２５を開閉させる為の駆動源として低圧ポンプからなる低圧源ＬＰと高圧ポンプからなる高圧源ＨＰとを具備しているが、本実施例１１にあっては、その低圧源ＬＰ及び高圧源ＨＰとして機関内で流動している高圧の作動流体と低圧の作動流体を利用する。
【０２４１】
具体的には、低圧側の作動流体流路２０４は高圧側の作動流体流路２００よりも相対的に低圧になっているので、その低圧側の作動流体流路２０４の作動流体を低圧源ＬＰとして利用する一方、その高圧側の作動流体流路２００の作動流体を高圧源ＨＰとして利用する。
【０２４２】
これが為、作動流体導入孔２０３に係る静圧軸受弁１６１側においては、その３方向切替弁１７５ａと低圧側の作動流体流路２０４の貫通孔（以下、「低圧源供給孔」という。）２０４ｂとを連通させる一方、その３方向切替弁１７５ａと高圧側の作動流体流路２００の貫通孔（以下、「高圧源供給孔」という。）２００ｂとを連通させる。また、作動流体排出孔２０１に係る静圧軸受弁１２１側においても、その３方向切替弁１３５ａと低圧側の作動流体流路２０４の低圧源供給孔２０４ｂとを連通させる一方、その３方向切替弁１７５ａと高圧側の作動流体流路２００の高圧源供給孔２００ｂとを連通させる。
【０２４３】
このピストン機関は、作動流体の吸入行程（ピストン２０２ｂは下死点近傍に位置している）において静圧軸受弁１６１側の３方向切替弁１７５ａを高圧源ＨＰ（高圧側の作動流体流路２００）側へと切り替え、高圧の作動流体を連通孔１６６ｂ1から弁体作動室１７４に供給して弁体１６５を開弁させる。これにより、低圧側の作動流体流路２０４から作動流体が作動流体動作室２０２に導入される。一方、その作動流体の導入後には、３方向切替弁１７５ａを低圧源ＬＰ（低圧側の作動流体流路２０４）側へと切り替え、弁体作動室１７４の内圧を低下させて閉弁手段１６７の動作（トーショナルスプリングの捻れの反力）により弁体１６５を閉弁させる。その後、ピストン２０２ｂの上昇に伴って作動流体動作室２０２内の作動流体が圧縮される。
【０２４４】
続いて、その作動流体動作室２０２で生成された高圧の作動流体の排出行程において、静圧軸受弁１２１側の３方向切替弁１３５ａを高圧源ＨＰ（高圧側の作動流体流路２００）側へと切り替え、高圧の作動流体を連通孔１２６ｂ1から弁体作動室１３４に供給して弁体１２５を開弁させる。これにより、作動流体動作室２０２における高圧の作動流体が高圧側の作動流体流路２００へと排出される。一方、その高圧の作動流体の排出後には、３方向切替弁１３５ａを低圧源ＬＰ（低圧側の作動流体流路２０４）側へと切り替え、弁体作動室１３４の内圧を低下させて閉弁手段１２７の動作（トーショナルスプリングの捻れの反力）により弁体１２５を閉弁させる。
【０２４５】
このように、本実施例１１によれば、前述した実施例７，９と同様の効果を奏するだけでなく、低圧ポンプや高圧ポンプ等の機関外部に配設される低圧源ＬＰや高圧源ＨＰが不要になるので、搭載スペースの確保が容易になり、また、開弁手段の信頼性の向上を図ることができる。
【０２４６】
尚、本実施例１１にあっては、前述した実施例７，９の静圧軸受弁１２１，１６１を適用しているが、これらに替えて、前述した実施例８，１０の静圧軸受弁１４１，１８１を用いてもよい。
【０２４７】
また、本実施例１１にあっては、夫々異なる構成の静圧軸受弁１２１，１６１を設けているが、例えば、作動流体排出孔２０１にも実施例９の静圧軸受弁１６１を設けてもよい。かかる場合、その作動流体排出孔２０１に係る静圧軸受弁１６１は、作動流体導入孔２０３側の静圧軸受弁１６１と同様に、作動流体動作室２０２で生成された高圧の作動流体を蓄圧室１７０へと供給して静圧軸受１６８を形成する。
【産業上の利用可能性】
【０２４８】
以上のように、本発明に係る静圧軸受弁は、弁体が開閉動作する際の摺動抵抗を低減させ、耐久性をも向上させることのできる技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２４９】
【図１】本発明に係る静圧軸受弁の適用対象の一例たる膨張機について示す図である。
【図２】本発明に係る静圧軸受弁の実施例１の構成を示す図である。
【図３−１】図２のＸ−Ｘ線で切った静圧軸受弁の断面図である。
【図３−２】図２のＹ−Ｙ線で切った静圧軸受弁の断面図である。
【図４】図２のＡ部の拡大図であって、静圧軸受弁に設けた連通路の具体的な構成について示す断面図である。
【図５】本発明に係る静圧軸受弁の実施例２の構成を示す図である。
【図６】本発明に係る静圧軸受弁の適用対象の一例たる圧縮機について示す図である。
【図７】本発明に係る静圧軸受弁の実施例３の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る静圧軸受弁の実施例４の構成を示す図である。
【図９】本発明に係る静圧軸受弁の実施例５の構成を示す図である。
【図１０】図９の矢印Ｂから見た弁体作動室内の上面図である。
【図１１】本発明に係る静圧軸受弁の実施例６の構成を示す図である。
【図１２】本発明に係る静圧軸受弁の実施例７の構成を示す図である。
【図１３】本発明に係る静圧軸受弁の実施例８の構成を示す図である。
【図１４】本発明に係る静圧軸受弁の実施例９の構成を示す図である。
【図１５】本発明に係る静圧軸受弁の実施例１０の構成を示す図である。
【図１６】本発明に係る静圧軸受弁の実施例１１の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２５０】
１，２１，８１，１２１，１４１ 静圧軸受弁
２ 高圧作動流体流路
３ 作動流体動作室
３ａ シリンダ
３ｂ ピストン
３ｆ 弁体押圧用突出部（開弁手段）
４ 作動流体導入孔
５，２５，８５，１２５，１４５ 弁体
５ａ，２５ａ，８５ａ，１２５ａ，１４５ａ 導入孔閉塞部
５ｂ，２５ｂ，８５ｂ，１２５ｂ，１４５ｂ 周壁部
６，２６，８６，１２６，１４６ 弁体ガイド部材
６ａ，２６ａ，８６ａ，１２６ａ，１４６ａ ガイド部
７，２７，８７，１２７，１４７ 閉弁手段
８，２８，８８，１２８，１４８ 静圧軸受
９，２９，８９，１２９，１４９ 高圧作動流体供給通路
９ａ，２９ａ，８９ａ，１２９ａ，１４９ａ オリフィス
９ｂ，２９ｂ，８９ｂ，１２９ｂ，１４９ｂ 拡大部
１０，３０，９０，１３０，１５０ 蓄圧室
１１，３１，９１，１３１，１５１ 圧抜き通路
１１ａ，３１ａ，９１ａ，１３１ａ，１５１ａ オリフィス
１１ｂ，３１ｂ，９１ｂ，１３１ｂ，１５１ｂ 拡大グルーブ
１２，３２，９２，１３２，１５２ ラビリンスシール
１３，３３，９３，１３３，１５３ 連通路
４１，６１，１０１，１６１，１８１ 静圧軸受弁
４２ 作動流体動作室
４２ａ シリンダ
４２ｂ ピストン
４２ｆ 弁体押圧用突出部（開弁手段）
４３ 高圧作動流体流路
４４ 作動流体排出孔
４５，６５，１０５，１６５，１８５ 弁体
４５ａ，６５ａ，１０５ａ，１６５ａ，１８５ａ 排出孔閉塞部
４５ｂ，６５ｂ，１０５ｂ，１６５ｂ，１８５ｂ 周壁部
４６，６６，１０６，１６６，１８６ 弁体ガイド部材
４６ａ，６６ａ，１０６ａ，１６６ａ，１８６ａ ガイド部
４７，６７，１０７，１６７，１８７ 閉弁手段
４８，６８，１０８，１６８，１８８ 静圧軸受
４９，６９，１０９，１６９，１８９ 高圧作動流体供給通路
４９ａ，６９ａ，１０９ａ，１６９ａ，１８９ａ オリフィス
４９ｂ，６９ｂ，１０９ｂ，１６９ｂ，１８９ｂ 拡大部
５０，７０，１１０，１７０，１９０ 蓄圧室
５１，７１，１７１，１９１ 圧抜き通路
５１ａ，７１ａ，１７１ａ，１９１ａ オリフィス
５１ｂ，７１ｂ，１７１ｂ，１９１ｂ 拡大グルーブ
５２，７２，１７２，１９２ ラビリンスシール
５３，７３，１１３，１７３，１９３ 連通路
８５ｃ1，１０６ａ1，１６６ｂ1 連通孔
９４，１１４，１３４，１５４，１７４，１９４ 弁体作動室
９５，１１５，１３５，１５５，１７５，１９５ 開弁手段
９５ａ，１１５ａ 主軸
９５ｂ，１１５ｂ カム部材
１２６ｂ1，１４６ｂ1 連通孔
１３５ａ，１５５ａ，１７５ａ，１９５ａ ３方向切替弁
２００ 高圧側の作動流体流路
２００ｂ 高圧源供給孔
２０１ 作動流体排出孔
２０２ａ シリンダ
２０２ｂ ピストン
２０２ 作動流体動作室
２０３ 作動流体導入孔
２０４ 低圧側の作動流体流路
２０４ｂ 低圧源供給孔
ｇ 微小隙間
ＨＰ 高圧源
ＬＰ 低圧源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁体を静圧軸受で保持する静圧軸受弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮された高圧の作動流体（空気）をシリンダ内の作動流体動作室に導入して密封し、その高圧の作動流体の膨張動作を利用してクランクシャフトから動力を得る膨張機や、密閉された作動流体動作室の作動流体をピストンで圧縮して高圧の作動流体を生成する圧縮機等のピストン機関がある。例えば、そのような膨張機や圧縮機は、熱エネルギを機械エネルギに変換する為の機関に適用される。この種の機関の一例としては、下記の特許文献１，２に開示されたものがあり、これに類するものとしてブレイトンサイクル機関がある。
【０００３】
このブレイトンサイクル機関とは、吸入した作動流体（作動ガス）を断熱圧縮する圧縮機と、この圧縮機で断熱圧縮された高圧の作動流体に高温流体の熱を等圧力で吸熱させる熱交換器と、この熱交換器で等圧受熱された高圧の作動流体を断熱膨張させる膨張機とを備えた機関であり、高圧の作動流体を膨張機に効率良く供給して、熱エネルギから機械エネルギへの変換効率を向上させるものである。
【０００４】
ここで、その膨張機の断熱膨張に伴って発生するクランクシャフトの回転力は、そのクランクシャフトに結合されたフライホイールを介して内燃機関の駆動力補助用として利用することができ、また、発電機（図示略）を駆動させて蓄電池へ蓄電させることもできる。このことから、このブレイトンサイクル機関を例えば内燃機関の排気ガスの排気熱回収装置（熱エネルギ回収装置）として構築することができる。
【０００５】
ところで、そのような膨張機や圧縮機等のピストン機関においては、作動流体動作室に作動流体を導入する一方で当該作動流体動作室を密閉する吸入側の開閉弁や、その作動流体動作室から作動流体を排出する一方で当該作動流体動作室を密閉する排出側の開閉弁が設けられている。
【０００６】
例えば、その開閉弁としては、下記の特許文献２に開示されているものがある。この特許文献２の開閉弁は、弁体と、クランクシャフトに設けたカムと、このカムにより動作して弁体を押下するロッカーアームと、その押下された弁体を押し戻す弦巻バネとで構成されている。同様の開閉弁としては、弁体と、チェーンや歯車等を介してクランクシャフトの回転に連動するカムシャフトと、このカムシャフトに設けたカムと、このカムにより動作して弁体を押下するロッカーアームと、その押下された弁体を押し戻す弦巻バネとで構成されたものがある。
【０００７】
尚、下記の特許文献３にはピストンの背面の圧力を変更して当該ピストンを往復運動させる内燃機関が開示されており、また、下記の特許文献４には作動流体動作室の高圧の作動流体（空気）をピストン内に取り込み、その高圧の作動流体をピストンの外周面から噴出させてシリンダとの間に空気軸受を形成したスターリングエンジンが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２６５８５３号公報
【特許文献２】特開平６−１７３７０２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６６６０９号公報
【特許文献４】特開２０００−４６４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来のピストン機関に適用される開閉弁には、その弁体を摺動軸（所謂ステム）において保持すると共に当該摺動軸にて軸線方向へと弁体を摺動させる一般的な機械構造の軸受が設けられている。
【００１０】
これが為、その摺動軸と軸受との間においては摺動抵抗が大きく、かかる部位にて大きな摩擦損失を生じさせるので、例えば、上述したが如き膨張機や圧縮機に用いられた場合にはエネルギ効率が悪化する、という不都合があった。また、この種の開閉弁は、その摺動部分において摩耗が発生するので、耐久性の観点からも好ましくない。
【００１１】
ここで、そのような摩擦損失や摩耗については、一般に、摺動部分に潤滑性能の高い材料や耐摩耗性の高い材料等を使用したり、潤滑油を塗布したりすることによって、ある程度は回避することができるが、原価の高騰を招来する等、完全なる方策とは言い難い。一方、この種の開閉弁を食品関係の機器や外燃機関（スターリングエンジン等）等の潤滑油の使用が好ましくない部位に用いることは、衛生上や安全上の点から不可能であった。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、潤滑油を用いずとも摺動抵抗が小さく且つ耐久性の高い開閉弁，所謂静圧軸受弁を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路と当該高圧の作動流体が導入される作動流体動作室とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部とを備え、その弁体の内方に高圧作動流体流路の内圧よりも相対的に低圧となる作動流体を溜める蓄圧室を設けると共に、その弁体に蓄圧室と作動流体動作室とを連通させる連通路を設けている。そして、その弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、高圧作動流体流路における高圧の作動流体を微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路を周壁部に設けると共に、その微小隙間に供給された高圧の作動流体を蓄圧室へと流入させる圧抜き通路をガイド部に設ける一方、その弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、上記の高圧作動流体供給通路をガイド部に設けると共に、上記の圧抜き通路を周壁部に設けている。
【００１４】
この請求項１記載の発明によれば、高圧作動流体流路と蓄圧室との間の差圧によって微小隙間に静圧が発生し、その微小隙間に静圧軸受が形成される。これが為、弁体は、ガイド部に非接触状態で保持される。また、その静圧軸受を形成する為に、例えば高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な高圧供給手段を必要としない。
【００１５】
ここで、請求項２記載の発明の如く、上記請求項１記載の静圧軸受弁において、弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、その周壁部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、そのガイド部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける。そして、圧抜き通路は、弁体の往復運動方向にて高圧作動流体供給通路とラビリンスとの間に配置することが好ましい。
【００１６】
これにより、微小隙間に発生した静圧を保持することができる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明の如く、上記請求項１又は２に記載の静圧軸受弁において、連通路は、蓄圧室から作動流体動作室への流路抵抗が小さく且つ当該作動流体動作室から当該蓄圧室への流路抵抗が大きくなるよう構成することが好ましい。
【００１８】
これにより、作動流体動作室から蓄圧室への作動流体の逆流を抑制することができるので、高圧作動流体流路と蓄圧室との間の差圧を保ち、有効に静圧を発生させることができる。
【００１９】
また、請求項４記載の発明の如く、上記請求項１，２又は３に記載の静圧軸受弁において、弁体の往復運動方向における当該弁体とガイド部との間に空間を設けると共に、その弁体に前記空間と蓄圧室とを連通させる連通孔を設けることが好ましい。
【００２０】
これにより、弁体の往復運動に伴う空間（弁体作動室）の容積変化によって発生し得る当該空間内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができるので、摩擦損失の増加を回避することができる。
【００２１】
更に、上記目的を達成する為、請求項５記載の発明では、高圧の作動流体を生成する作動流体動作室と当該高圧の作動流体が排出される高圧作動流体流路とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部とを備え、その弁体の内方に蓄圧室を設けると共に、その弁体に作動流体動作室で生成された高圧の作動流体を蓄圧室へと供給する連通路を設けている。そして、その弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、蓄圧室における高圧の作動流体を微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路をガイド部に設けると共に、その微小隙間に供給された高圧の作動流体を高圧作動流体流路へと流入させる圧抜き通路を周壁部に設ける一方、その弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、上記の高圧作動流体供給通路を周壁部に設けると共に、上記の圧抜き通路をガイド部に設けている。
【００２２】
この請求項５記載の発明によれば、前述した請求項１記載の発明と同様に、蓄圧室と高圧作動流体流路との間の差圧によって微小隙間に静圧が発生し、その微小隙間に静圧軸受が形成される。これが為、弁体は、ガイド部に非接触状態で保持される。また、その静圧軸受を形成する為に、例えば高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な高圧供給手段を必要としない。
【００２３】
ここで、請求項６記載の発明の如く、上記請求項５記載の静圧軸受弁において、弁体の周壁部をガイド部の外周面側に配置した場合には、そのガイド部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、弁体の周壁部をガイド部の内周面側に配置した場合には、その周壁部の開口端側で且つ微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける。そして、圧抜き通路は、弁体の往復運動方向にて高圧作動流体供給通路とラビリンスとの間に配置することが好ましい。
【００２４】
これにより、微小隙間に発生した静圧を保持することができる。
【００２５】
また、請求項７記載の発明の如く、上記請求項５又は６に記載の静圧軸受弁において、連通路は、作動流体動作室から蓄圧室への流路抵抗が小さく且つ当該蓄圧室から当該作動流体動作室への流路抵抗が大きくなるよう構成することが好ましい。
【００２６】
これにより、蓄圧室から作動流体動作室への作動流体の逆流を抑制することができるので、蓄圧室と高圧作動流体流路との間の差圧を保ち、有効に静圧を発生させることができる。
【００２７】
また、請求項８記載の発明の如く、上記請求項５，６又は７に記載の静圧軸受弁において、弁体の往復運動方向における当該弁体とガイド部との間に空間を設けると共に、ガイド部に前記空間と高圧作動流体流路とを連通させる連通孔を設けることが好ましい。
【００２８】
これにより、弁体の往復運動に伴う空間（弁体作動室）の容積変化によって発生し得る当該空間内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができるので、摩擦損失の増加を回避することができる。
【００２９】
更に、請求項９記載の発明の如く、上記請求項１，２，３，５，６又は７に記載の静圧軸受弁において、弁体の往復運動方向における当該弁体とガイド部との間に空間を設けると共に、この空間内の圧力を制御する圧力制御手段を設けることが好ましい。
【００３０】
これにより、その空間内（弁体作動室内）の圧力を調節して弁体を開弁させることができるので、例えば高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な開弁手段を必要としない。これが為、更なる摩擦損失の低減を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る静圧軸受弁は、弁体とガイド部との間の微小隙間に形成された静圧軸受によって当該弁体をガイド部に非接触状態で保持することができるので、潤滑油を用いずとも弁体が開閉動作する際の摺動抵抗を小さくすることができる。これが為、その開閉動作時の摩擦損失を低減することができ、耐久性の向上をも図ることができる。また、高圧ポンプ等の装置に代表される機械的な高圧供給手段等を用いずとも静圧軸受を形成することができるので、その高圧供給手段等の故障等を考慮せずともよく、信頼性が向上し、このことによっても耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
本発明に係る静圧軸受弁の実施例１を図１から図４に基づいて説明する。
【００３４】
図１の符号１は、本実施例１の静圧軸受弁を示す。本実施例１の静圧軸受弁１は、例えば、膨張機の吸入弁，即ち圧縮された高圧の作動流体を作動流体動作室へと導入する一方、その作動流体動作室を密閉する為の吸入弁として用いる場合を例示したものである。
【００３５】
最初に、ここで例示する膨張機の概要について説明する。
【００３６】
本実施例１の膨張機は、図１に示す如く、例えば圧縮機等から圧縮された高圧の作動流体（例えば空気等の気体）が送り込まれる作動流体流路（以下、「高圧作動流体流路」という。）２と、この高圧作動流体流路２の高圧の作動流体が導入されて膨張を行う作動流体動作室３と、その高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を作動流体動作室３に導入する作動流体導入孔４とを備えている。ここで、その作動流体動作室３は、シリンダ３ａの内壁面と当該シリンダ３ａ内を往復運動するピストン３ｂの頂面とで囲まれた空間によって構成される。
【００３７】
この膨張機においては、ピストン３ｂが上死点近傍に位置しているときに、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体が作動流体導入孔４を介して作動流体動作室３へと導入されて密封される。これにより、その作動流体動作室３内で高圧の作動流体が膨張し始めてピストン３ｂを押下する（下降させる）ので、この膨張機は、そのピストン３ｂに連結されたコネクティングロッド３ｃを介してクランクシャフト３ｄから動力を発生させる。
【００３８】
ここで、そのシリンダ３ａの周壁にはピストン３ｂが下死点近傍に位置しているときの作動流体動作室３と連通する作動流体流路（以下、「作動流体排出流路」という。）３ｅが設けられている。これが為、その作動流体排出流路３ｅから作動流体動作室３内における膨張後の作動流体が排出され、その後、クランクシャフト３ｄの回転に伴ってピストン３ｂが再び上死点に向けて上昇する。
【００３９】
この種の膨張機においては、高圧の作動流体の吸入行程で高圧作動流体流路２と作動流体動作室３との間の作動流体導入孔４を開口させる一方、それ以外の膨張行程や排出行程では作動流体導入孔４を閉塞させる必要がある。これが為、この膨張機には作動流体導入孔４を開閉可能な開閉弁，即ち高圧の作動流体の吸入弁が設けられている。本実施例１にあっては、その吸入弁として以下に示す静圧軸受弁１を適用する。
【００４０】
以下、本実施例１の静圧軸受弁１について詳述する。
【００４１】
本実施例１の静圧軸受弁１は、図２に示す如く、略円形の作動流体導入孔４を開閉し得る一端が開口された筒状の弁体５と、この弁体５をその軸線方向に案内する弁体ガイド部材６とを備えており、高圧作動流体流路２に形成された静圧軸受弁保持孔２ａから高圧作動流体流路２内へと挿入して配置される。
【００４２】
具体的に、先ず、本実施例１の弁体５には、略円形の作動流体導入孔４を高圧作動流体流路２側から閉塞可能な略円形の導入孔閉塞部５ａと、この導入孔閉塞部５ａの周縁から高圧作動流体流路２の内方に立設された筒状の周壁部５ｂとが設けられている。この周壁部５ｂは、その内周面においては後述するガイド部６ａにより弁体５が案内される役目を果たす一方、その外周面においては作動流体の気流ガイドの役目を果たす。即ち、導入孔閉塞部５ａからの連続形状として形成された周壁部５ｂの外周面によって、作動流体の流線が整えられ、縮流損失が軽減される。
【００４３】
また、この静圧軸受弁１を構成する弁体ガイド部材６には、弁体５の周壁部５ｂとの間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部６ａと、このガイド部６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部６ｂとが設けられている。
【００４４】
本実施例１にあっては、弁体５の内方にガイド部６ａを配置することによって、周壁部５ｂの内周面とガイド部６ａの外周面との間に上述した微小隙間ｇを形成する一方、そのガイド部６ａの外周面に沿って弁体５を軸線方向へと案内させる。
【００４５】
ここで、本実施例１の静圧軸受弁１においては、上記弁体５に対して閉弁方向の押圧力を常時掛けている閉弁手段７が設けられている。この閉弁手段７とは、弁体５に対する開弁状態の解除動作（ここでは、後述するピストン３ｂの下降）に伴って当該弁体５を閉弁動作させると共に、この弁体５よる作動流体導入孔４の閉塞状態（即ち閉弁状態）を保持させるものである。
【００４６】
例えば、この閉弁手段７としては図２に示す弦巻バネ等の弾性部材を用いることができる。本実施例１にあっては、弁体５の導入孔閉塞部５ａと弁体ガイド部材６の係止部６ｂとの間に弾性部材を配置して閉弁手段７を構成し、作動流体導入孔４を閉塞し得る押圧力を発生させる。ところで、本実施例１では、その弾性部材を弁体５及び弁体ガイド部材６の内方に配置しているので、作動流体の流線が乱れることなく、また、弾性部材が伸縮する際の作動音の外部への漏れを回避することができる。
【００４７】
一方、本実施例１にあっては、上記の閉弁状態を解除して高圧作動流体流路２と作動流体動作室３とを連通させる開弁手段も設けられている。例えば、本実施例１の開弁手段としては、ピストン３ｂの頂面の略中央に突設した図１に示す突出部（以下「弁体押圧用突出部」という。）３ｆを用いる。即ち、一般に、膨張機においては、ピストン３ｂが上死点近傍に位置しているときに高圧の作動流体を作動流体動作室３へと吸入させる。これが為、ピストン３ｂの頂面に上記の如き弁体押圧用突出部３ｆを設けることによって、ピストン３ｂが上死点近傍まで上昇した際に弁体押圧用突出部３ｆで弁体５を閉弁手段（弾性部材）７の押圧力に抗して押動することができるので、吸入行程において高圧作動流体流路２と作動流体動作室３とを連通させることができる。
【００４８】
更に、本実施例１の静圧軸受弁１には、その弁体５を弁体ガイド部材６に非接触状態で軸支させる静圧軸受８が設けられている。本実施例１の静圧軸受８とは、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を前述した微小隙間ｇに噴出させ、発生した静圧で弁体５をガイド部６ａに対して浮上させるものである。即ち、この静圧軸受８は、その微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体で流体潤滑膜を形成することによって弁体５をガイド部６ａに非接触状態で軸支し、これにより、その弁体５が動作する際の摺動抵抗を低減させるものである。
【００４９】
そこで、先ず、本実施例１における弁体５の周壁部５ｂには、微小隙間ｇと高圧作動流体流路２とを連通させ、その微小隙間ｇへと高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を供給する高圧作動流体供給通路９が設けられている。
【００５０】
本実施例１の高圧作動流体供給通路９は、図２及び図３−１に示す如く、高圧作動流体流路２側のオリフィス９ａと、このオリフィス９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部９ｂとで構成される。尚、そのオリフィス９ａの直径と拡大部９ｂの直径は、夫々弁体５の仕様等に応じて適宜最適な値を設定する。また、微小隙間ｇのクリアランスについても同様に適宜最適な値（例えば、１５μｍ〜３０μｍ程度）を設定する。
【００５１】
また、本実施例１の静圧軸受弁１においては、弁体５の内方と弁体ガイド部材６の内方とにより囲まれた空間（以下、「蓄圧室」という。）１０が形成されている。この蓄圧室１０は、高圧作動流体流路２よりも相対的に低圧である。これが為、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス９ａを通って拡大部９ｂで拡がり、弁体５の周壁部５ｂの内周面とガイド部６ａの外周面との間の微小隙間ｇに噴出されて、弁体５をガイド部６ａに対して浮上させる。即ち、高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧によって微小隙間ｇに流体潤滑膜としての高圧の作動流体が供給されて静圧が発生し、弁体５がガイド部６ａに対して浮上する。
【００５２】
その拡大部９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体５の動作開始時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定して弁体５を浮上させることができる。
【００５３】
また、弁体５が動作し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【００５４】
一方、そのオリフィス９ａは、弁体５の移動速度が遅い場合には微小隙間ｇのクリアランスを保持させ易いが、その移動速度が速い場合には、これのみをもって流量を調整し切れずにクリアランスを略一定に保てない虞もある。
【００５５】
そこで、本実施例１における弁体ガイド部材６のガイド部６ａには、その微小隙間ｇと蓄圧室１０とを連通させ、その微小隙間ｇの高圧の作動流体を蓄圧室１０へと流出可能な圧抜き通路１１が設けられている。
【００５６】
本実施例１の圧抜き通路１１は、ガイド部６ａの軸線方向に対して、弁体５の開口端と高圧作動流体供給通路９との間に配置される。その圧抜き通路１１は、図２及び図３−２に示す如く、蓄圧室１０側のオリフィス１１ａと、このオリフィス１１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１１ｂとで構成される。尚、そのオリフィス１１ａの直径と拡大グルーブ１１ｂの直径は、夫々ガイド部６ａの仕様等に応じて適宜最適な値を設定する。
【００５７】
これにより、例えば、微小隙間ｇのクリアランスに変化が生じる場合には、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体が拡大グルーブ１１ｂを介してオリフィス１１ａから蓄圧室１０に噴出される。これが為、そのクリアランスを略一定に保つことができる。
【００５８】
ここで、本実施例１の高圧作動流体供給通路９及び圧抜き通路１１のオリフィス１１ａは、弁体５及びガイド部６ａの中心軸に対して対称に２つ配置されており、均等な静圧の発生を図っている。
【００５９】
また、本実施例１にあっては、圧抜き通路１１よりも弁体５の周壁部５ｂの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にラビリンスシール１２を設けている。即ち、弁体５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路９とラビリンスシール１２との間に圧抜き通路１１を配置している。これが為、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【００６０】
また、本実施例１にあっては、上述した高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧を保つ，即ち蓄圧室１０を高圧作動流体流路２よりも低圧に保持しておく為に、その蓄圧室１０と作動流体動作室３とを連通させる連通路１３が弁体５の導入孔閉塞部５ａの略中央に設けられている。
【００６１】
この連通路１３は、蓄圧室１０の作動流体を作動流体動作室３へと供給して上記の差圧を保持するものである。例えば、微小隙間ｇからの作動流体の供給や弁体押圧用突出部３ｆによる弁体５の押圧に伴い蓄圧室１０の圧力が上昇し、微小隙間ｇの静圧を維持し得るだけの高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧が確保されなくなった場合に、連通路１３から蓄圧室１０の作動流体が作動流体動作室３へと供給されるので、上記の差圧を保持することができる。
【００６２】
しかしながら、弁体５が往復運動し始める前（即ちピストン３ｂの弁体押圧用突出部３ｆが弁体５を押し上げる吸入行程の前）又は膨張工程の初期においては、作動流体動作室３の方が蓄圧室１０よりも高圧になり、その連通路１３の形状如何で作動流体動作室３の残留作動流体や膨張中の作動流体が蓄圧室１０へと流入し、高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧を保持することができなくなってしまう虞がある。
【００６３】
そこで、本実施例１の連通路１３は、蓄圧室１０から作動流体動作室３への作動流体の流入（順流）が可能で且つ作動流体動作室３から蓄圧室１０への逆流を抑止し得るように構成する。即ち、図２に示す如く、作動流体動作室３側に絞りを設けて順流と逆流の流量係数に差をつけ、蓄圧室１０から作動流体動作室３への流路抵抗が小さく且つ当該作動流体動作室３から当該蓄圧室１０への流路抵抗が大きくなるよう構成する。
【００６４】
例えば、本実施例１にあっては、その連通路１３を図４に示す如き流体素子で構成する。
【００６５】
この流体素子は、蓄圧室１０側の開口部１３ａの曲率Ｒ１が作動流体動作室３側の開口部１３ｂの曲率Ｒ２よりも相対的に大きく形成されている。その作動流体動作室３側の開口部１３ｂの曲率Ｒ２は、極めて小さく設定し、限りなく０に近くすることが好ましい。ここで、蓄圧室１０側の開口部１３ａは、突起のない滑らかな表面に形成する一方、作動流体動作室３側の開口部１３ｂは、作動流体動作室３に向けて高さｈの突起を突出させる。また、作動流体動作室３側の開口１３ｂ1の端面１３ｂ2は、通路１３ｃの軸線方向となす角度θを鋭角に形成する。これにより、作動流体は、蓄圧室１０側の開口１３ａ1からは作動流体動作室３へと滑らかに流れ込むが、作動流体動作室３の開口１３ｂ1からは蓄圧室１０へと流入し難くなる。
【００６６】
ここで、本実施例１の弁体５はピストン３ｂの弁体押圧用突出部３ｆにより押圧されるので、その際に弁体押圧用突出部３ｆと流体素子とが当接しないよう弁体押圧用突出部３ｆに凹部等の逃げ形状を設ける。
【００６７】
尚、連通路１３は、流体素子に替えて逆止弁を用いて構成してもよい。
【００６８】
このように、本実施例１の静圧軸受弁１においては、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路９，蓄圧室１０，圧抜き通路１１，ラビリンスシール１２及び連通路１３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室１０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受８を弁体５の保持機構として設けている。
【００６９】
これが為、その静圧軸受８が弁体５を動作させる際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受８によって、潤滑油を要せずとも弁体５の開閉動作を行うことができる。
【００７０】
更に、この静圧軸受弁１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室１０との間における差圧を利用して静圧軸受８を構成するので、静圧軸受８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例２】
【００７１】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例２を図５に基づいて説明する。本実施例２の静圧軸受弁２１は、前述した実施例１と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例１で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。
【００７２】
前述した実施例１にあっては弁体５の内方にガイド部６ａを配置した静圧軸受弁１を例示したが、本実施例２にあっては、その逆、即ち、ガイド部６ａの内方に弁体５を配置したものを例示する。以下に、かかる場合の構成について図５を用いて説明する。
【００７３】
本実施例２の静圧軸受弁２１は、実施例１の静圧軸受弁１と同様に、略円形の作動流体導入孔４を開閉し得る一端が開口された筒状の弁体２５と、この弁体２５を軸線方向に案内する弁体ガイド部材２６と、弁体２５を閉弁動作させると共に当該弁体２５による作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得る閉弁手段（弦巻バネ等の弾性部材）２７と、その弁体２５を弁体ガイド部材２６に非接触状態で軸支する静圧軸受２８とを備えており、高圧作動流体流路２の静圧軸受弁保持孔２ａから高圧作動流体流路２内へと挿入して配置される。
【００７４】
ここで、その弁体２５には、実施例１の弁体５と同様の導入孔閉塞部２５ａと周壁部２５ｂとが設けられており、その導入孔閉塞部２５ａの略中央に実施例１と同様の連通路３３が形成されている。一方、弁体ガイド部材２６には、実施例１の弁体ガイド部材６と同様のガイド部２６ａと係止部２６ｂとが設けられており、そのガイド部２６ａの内周面と周壁部２５ｂの外周面との間に微小隙間ｇが形成されている。
【００７５】
この静圧軸受弁２１は、ガイド部２６ａの内方に弁体２５が配置されていても、その弁体２５が実施例１の静圧軸受弁１と同様に動作するが、その一方で、弁体２５の周壁部２５ｂとガイド部２６ａとの位置関係が実施例１に対して入れ替えられているので、静圧軸受２８を構成する為には高圧作動流体供給通路２９と圧抜き通路３１とラビリンスシール３２の配置を変更しなければならない。
【００７６】
具体的に、先ず、本実施例２にあっては、高圧作動流体供給通路２９をガイド部２６ａに設けて微小隙間ｇと高圧作動流体流路２とを連通させる。この高圧作動流体供給通路２９は、高圧作動流体流路２側のオリフィス２９ａと、このオリフィス２９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部２９ｂとで構成される。
【００７７】
また、圧抜き通路３１は、弁体２５の周壁部２５ｂに設けて微小隙間ｇと蓄圧室３０とを連通させる。この圧抜き通路３１は、蓄圧室３０側のオリフィス３１ａと、このオリフィス３１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ３１ｂとで構成され、弁体２５の軸線方向にてガイド部２６ａの開口端と高圧作動流体供給通路２９との間に配置される。
【００７８】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス２９ａを通って拡大部２９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ３１ｂを介してオリフィス３１ａから蓄圧室３０に噴出される。
【００７９】
ここで、その蓄圧室３０の圧力が上昇した際には、蓄圧室３０の作動流体が連通路３３を介して作動流体動作室３へと流入するので、高圧作動流体流路２と蓄圧室３０との間の適正な差圧を確保することができる。尚、その連通路３３は、実施例１の連通路１３と同様に、作動流体動作室３から蓄圧室３０への作動流体の逆流を抑制する。
【００８０】
このようにして、本実施例２の静圧軸受弁２１は、実施例１の静圧軸受８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室３０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受２８を構成し、弁体２５をガイド部２６ａに対して浮上させる。
【００８１】
かかる構成においても、上述した拡大部２９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体２５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体２５の浮上を図ることができる。
【００８２】
また、弁体２５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス２９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【００８３】
ここで、本実施例２にあっても、圧抜き通路３１よりもガイド部２６ａの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にラビリンスシール３２が設けられている。即ち、弁体２５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路２９とラビリンスシール３２との間に圧抜き通路３１が配置されている。これが為、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【００８４】
このように、本実施例２においても、前述した実施例１と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路２９，蓄圧室３０，圧抜き通路３１，ラビリンスシール３２及び連通路３３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室３０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受２８を弁体２５の保持機構として設けている。
【００８５】
これが為、本実施例２の静圧軸受弁２１は、実施例１と同様に、弁体２５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体２５の開閉動作を行うことができる。
【００８６】
更に、この静圧軸受弁２１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室３０との間における差圧を利用して静圧軸受２８を構成するので、静圧軸受２８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例３】
【００８７】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例３を図６及び図７に基づいて説明する。
【００８８】
図６の符号４１は、本実施例３の静圧軸受弁を示す。本実施例３の静圧軸受弁４１は、例えば、圧縮機の排出弁，即ち作動流体動作室で圧縮された作動流体を排出する為の排出弁として用いる場合を例示したものである。
【００８９】
最初に、ここで例示する圧縮機の概要について説明する。
【００９０】
本実施例３の圧縮機は、図６に示す如く、供給された作動流体を圧縮する作動流体動作室４２と、この作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体が排出される高圧作動流体流路４３と、その作動流体動作室４２における高圧の作動流体を高圧作動流体流路４３へと排出する作動流体排出孔４４とを備えている。ここで、その作動流体動作室４２は、シリンダ４２ａの内壁面と当該シリンダ４２ａ内を往復運動するピストン４２ｂの頂面とで囲まれた空間によって構成される。
【００９１】
この圧縮機においては、ピストン４２ｂが下死点近傍に位置しているときに、シリンダ４２ａの周壁に設けた作動流体供給通路４２ｃから作動流体が作動流体動作室４２へと供給され、その後、コネクティングロッド４２ｄ及びクランクシャフト４２ｅを介してピストン４２ｂが上昇して作動流体動作室４２の作動流体を圧縮する。
【００９２】
ここで、この圧縮機のピストン４２ｂにおいても、前述した実施例１，２の膨張機と同様に、その頂面に弁体押圧用突出部（開弁手段）４２ｆが設けられており、ピストン４２ｂが上死点近傍まで上昇した際に後述する静圧軸受弁４１の弁体４５を押し上げる。これにより、高圧の作動流体は、作動流体排出孔４４を介して高圧作動流体流路４３へと排出される。
【００９３】
この種の圧縮機においては、高圧の作動流体の排出行程で作動流体動作室４２と高圧作動流体流路４３との間の作動流体排出孔４４を開口させる一方、それ以外の圧縮行程や吸入行程では作動流体排出孔４４を閉塞させる必要がある。これが為、この圧縮機には作動流体排出孔４４を開閉可能な高圧の作動流体の排出弁が設けられている。本実施例３にあっては、その排出弁として以下に示す静圧軸受弁４１を適用する。
【００９４】
以下、本実施例３の静圧軸受弁４１について詳述する。
【００９５】
本実施例３の静圧軸受弁４１は、図７に示す如く、実施例１の静圧軸受弁１と同様の外観形状及び位置関係からなる排出孔閉塞部４５ａ及び周壁部４５ｂを有する弁体４５，ガイド部４６ａ及び係止部４６ｂを有する弁体ガイド部材４６，閉弁手段（弦巻バネ等の弾性部材）４７並びに微小隙間ｇの静圧軸受４８を備えており、高圧作動流体流路４３に形成された静圧軸受弁保持孔４３ａから高圧作動流体流路４３内へと挿入して配置される。その弁体４５の内方と弁体ガイド部材４６の内方とにより囲まれた空間は、実施例１と同様に蓄圧室５０として構成される。
【００９６】
尚、本実施例３にあっても、その閉弁手段４７の押圧力に抗して弁体４５を押し上げる開弁手段としての弁体押圧用突出部４２ｆが上述したが如くピストン４２ｂに設けられている。
【００９７】
ここで、本実施例３の圧縮機において静圧軸受４８を成すに十分な作動流体動作室４２と高圧作動流体流路４３との間の差圧は、圧縮行程において発生する。即ち、圧縮行程においては、高圧作動流体流路４３よりも作動流体動作室４２の方が十分に高圧になる。一方、排出行程や吸入行程においては、その間に適正な差圧が発生し得ない。また、静圧軸受４８を成す為には、実施例１と同様に微小隙間ｇへと高圧の作動流体を供給する必要がある。これが為、本実施例３にあっては、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体を蓄圧室５０へと供給し、この蓄圧室５０を介して高圧の作動流体を微小隙間ｇに供給する。
【００９８】
そこで、本実施例３における弁体４５の導入孔閉塞部４５ａの略中央に作動流体動作室４２と蓄圧室５０とを連通させる連通路５３を設け、弁体ガイド部材４６のガイド部４６ａに高圧作動流体供給通路４９を形成し、弁体４５の周壁部４５ｂに圧抜き通路５１を形成している。
【００９９】
ここで、排出行程を終えた後にピストン４２ｂが下降していくと作動流体動作室４２には負圧が発生するので、その連通路５３は、実施例１の連通路１３とは逆に構成する。即ち、蓄圧室５０側に絞りを設けて順流と逆流の流量係数に差をつけ、作動流体動作室４２から蓄圧室５０への流路抵抗が小さく且つ当該蓄圧室５０から当該作動流体動作室４２への流路抵抗が大きくなるよう構成する。この連通路５３についても、実施例１，２と同様の流体素子で構成することができる。これにより、弁体４５によって作動流体排出孔４４が閉塞されている圧縮行程において作動流体動作室４２の高圧の作動流体が蓄圧室５０へと供給され、この蓄圧室５０は、作動流体動作室４２よりも低く、高圧作動流体流路４３よりも高い中間の圧力になる。
【０１００】
尚、本実施例３にあっても、その連通路５３は、流体素子に替えて逆止弁を用いて構成してもよい。
【０１０１】
また、本実施例３の高圧作動流体供給通路４９は、蓄圧室５０側のオリフィス４９ａと、このオリフィス４９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部４９ｂとで構成される。また、圧抜き通路５１は、高圧作動流体流路４３側のオリフィス５１ａと、このオリフィス５１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ５１ｂとで構成される。
【０１０２】
ここで、本実施例３のガイド部４６ａの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にはラビリンスシール５２が設けられており、上述した圧抜き通路５１は、弁体４５の往復運動方向において、そのラビリンスシール５２と高圧作動流体供給通路４９との間に配置されるので、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。また、本実施例３にあっても、高圧作動流体供給通路４９及び圧抜き通路５１のオリフィス５１ａを弁体４５及びガイド部４６ａの中心軸に対して対称に２つ配置して、均等な静圧の発生を図っている。
【０１０３】
以上示したが如く構成された静圧軸受弁４１において、蓄圧室５０における高圧の作動流体は、オリフィス４９ａを通って拡大部４９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ５１ｂを介してオリフィス５１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室５０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体４５がガイド部４６ａに対して浮上する。
【０１０４】
また、本実施例３の静圧軸受４８においても、上述した拡大部４９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体４５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体４５の浮上を図ることができる。
【０１０５】
更に、弁体４５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス４９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１０６】
このように、圧縮機に好適な本実施例３の静圧軸受弁４１においても、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路４９，蓄圧室５０，圧抜き通路５１，ラビリンスシール５２及び連通路５３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室５０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受４８を弁体４５の保持機構として設けている。
【０１０７】
これが為、その静圧軸受４８は弁体４５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁４１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受４８によれば、潤滑油を要せずとも弁体４５の開閉動作を行うことができる。
【０１０８】
更に、この静圧軸受弁４１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室５０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受４８を構成するので、静圧軸受４８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例４】
【０１０９】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例４を図８に基づいて説明する。本実施例４の静圧軸受弁６１は、前述した実施例３と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例３で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。
【０１１０】
前述した実施例３にあっては弁体４５の内方にガイド部４６ａを配置した静圧軸受弁４１を例示したが、本実施例４にあっては、その逆、即ち、ガイド部４６ａの内方に弁体４５を配置したものを例示する。以下に、かかる場合の構成について図８を用いて説明する。
【０１１１】
本実施例４の静圧軸受弁６１は、図８に示す如く、実施例２の静圧軸受弁２１と同様の外観形状及び位置関係からなる排出孔閉塞部６５ａ及び周壁部６５ｂを有する弁体６５，ガイド部６６ａ及び係止部６６ｂを有する弁体ガイド部材６６，閉弁手段（弦巻バネ等の弾性部材）６７並びに微小隙間ｇの静圧軸受６８を備えており、高圧作動流体流路４３に形成された静圧軸受弁保持孔４３ａから高圧作動流体流路４３内へと挿入して配置される。その弁体６５の内方と弁体ガイド部材６６の内方とにより囲まれた空間は、蓄圧室７０として構成される。
【０１１２】
ここで、本実施例４にあっては、弁体６５の導入孔閉塞部６５ａの略中央に作動流体動作室４２と蓄圧室７０とを連通させる実施例３と同様の連通路７３を設けている。
【０１１３】
また、実施例３とは逆に、弁体６５の周壁部６５ｂに微小隙間ｇと蓄圧室７０とを連通させる高圧作動流体供給通路６９を形成し、弁体ガイド部材６６のガイド部６６ａに微小隙間ｇと高圧作動流体流路４３とを連通させる圧抜き通路７１を形成している。
【０１１４】
その高圧作動流体供給通路６９は、蓄圧室７０側のオリフィス６９ａと、このオリフィス６９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部６９ｂとで構成される。また、その圧抜き通路７１は、高圧作動流体流路４３側のオリフィス７１ａと、このオリフィス７１ａの径よりも幅の広い周方向に穿設された微小隙間ｇ側の拡大グルーブ７１ｂとで構成され、ガイド部６６ａの軸線方向にて弁体６５の開口端と高圧作動流体供給通路６９との間に配置される。
【０１１５】
また、本実施例３のラビリンスシール７２については、圧抜き通路７１よりも弁体６５の周壁部６５ｂの開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面に設ける。即ち、その弁体６５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路６９とラビリンスシール７２との間に圧抜き通路７１を配置し、その微小隙間ｇに発生した静圧を保持している。
【０１１６】
このように構成された本実施例４の静圧軸受弁６１においては、蓄圧室７０に供給された高圧の作動流体がオリフィス６９ａを通って拡大部６９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ７１ｂを介してオリフィス７１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室７０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体６５がガイド部６６ａに対して浮上する。
【０１１７】
また、本実施例４の静圧軸受６８においても、上述した拡大部６９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体６５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体６５の浮上を図ることができる。
【０１１８】
更に、弁体６５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス６９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１１９】
このように、本実施例４にあっても、前述した実施例３と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路６９，蓄圧室７０，圧抜き通路７１，ラビリンスシール７２及び連通路７３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室７０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受６８を弁体６５の保持機構として設けている。
【０１２０】
これが為、その静圧軸受６８は弁体６５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁６１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受６８によれば、潤滑油を要せずとも弁体６５の開閉動作を行うことができる。
【０１２１】
更に、この静圧軸受弁６１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室７０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受６８を構成するので、静圧軸受６８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例５】
【０１２２】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例５を図９及び図１０に基づいて説明する。本実施例５の静圧軸受弁８１は、前述した実施例１，２と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例１，２で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。尚、本実施例５の静圧軸受弁８１は、実施例１，２とは逆に作動流体動作室３側へと弁体８５が押下されて作動流体導入孔４を開く構成のものであり、これが為、ピストン３ｂには弁体押圧用突出部３ｆを設けていない。
【０１２３】
本実施例５の静圧軸受弁８１は、図９に示す如く、略円形の作動流体導入孔４を開閉する両端が閉塞された筒状の弁体８５と、この弁体８５を軸線方向に案内する弁体ガイド部材８６と、その弁体８５を閉弁動作させると共に当該弁体８５による作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得る閉弁手段８７と、その弁体８５を弁体ガイド部材８６に非接触状態で軸支する静圧軸受８８とを備えている。
【０１２４】
具体的に、先ず、本実施例５の弁体８５は、略円形の作動流体導入孔４を作動流体動作室３側から閉塞可能な円錐台形状の導入孔閉塞部８５ａと、この導入孔閉塞部８５ａの小径側から高圧作動流体流路２の内方に立設された筒状の周壁部８５ｂと、この周壁部８５ｂにおける立設方向の開口端を閉塞する頂面８５ｃとを備えており、内部が蓄圧室９０として機能するよう中空になっている。
【０１２５】
ここで、その周壁部８５ｂにおける導入孔閉塞部８５ａ側には周壁部８５ｂよりも小径となるように絞り８５ｂ1が設けられており、この絞り８５ｂ1によって開弁時の作動流体の流路を確保している。
【０１２６】
また、本実施例５の弁体ガイド部材８６には、弁体８５の周壁部８５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体８５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部８６ａと、このガイド部８６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部８６ｂとが設けられている。
【０１２７】
このように、本実施例５の弁体８５は、ガイド部８６ａの内方に配置され、そのガイド部８６ａの内周面に沿って開閉動作を行うように構成されている。本実施例５にあっては、その開閉動作を以下の如き構成によって行う。
【０１２８】
ここで、本実施例５の弁体８５と弁体ガイド部材８６との間（具体的には弁体８５の頂面８５ｃと弁体ガイド部材８６の係止部８６ｂとの間）には図９に示す空間９４が形成されており、その空間９４内に開閉動作を行わせる機構を配備する。以下、その「空間」を「弁体作動室」という。
【０１２９】
先ず、その弁体作動室９４には、弁体８５による作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得る手段として上述した閉弁手段８７が設けられている。例えば、この閉弁手段８７としては、図９及び図１０に示す如き、一端が弁体８５の頂面８５ｃに保持される一方、他端がガイド部８６ａに保持されるトーションバーを備えた所謂トーショナルスプリングが考えられる。
【０１３０】
ここで、この閉弁手段８７は、弁体８５が如何様な位置にあっても閉弁方向の力を発生させるように設定（即ち、トーショナルスプリングの捻れの反力が常時掛かっている）されており、これにより、作動流体導入孔４の閉塞状態を保持し得ると共に、下記の開弁手段９５による開弁動作の後に弁体８５を閉弁させることができる。本実施例５にあっては、その閉弁方向の力が弁体８５の軸線方向へと均等に発生するように閉弁手段８７を２つ設けている。これが為、作動流体導入孔４の閉塞状態の均等化が図れると共に、閉弁時の弁体８５の傾倒を抑制することができる。
【０１３１】
続いて、上述した弁体作動室９４には、弁体８５を押下して開弁させる一方、上記の閉弁手段８７による閉弁動作を付勢する開弁手段９５が設けられている。例えば、この開弁手段９５としては、図９及び図１０に示す如き、両端がガイド部８６ａに保持された主軸９５ａと、この主軸９５ａに対して偏心して回転するカム部材９５ｂとを備えた所謂偏心カムが考えられる。本実施例５にあっては、そのカム部材９５ｂを弁体８５の頂面８５ｃの略中央に設け、主軸９５ａの回転に連動して弁体８５を押下させる。
【０１３２】
ここで、本実施例５の弁体８５は、吸入行程にて開弁動作を行う必要があり、これが為、クランクシャフト３ｄの回転に連動して主軸９５ａを回転させることが好ましい。そこで、例えば、タイミングチェーンやスプロケット又はタイミングベルトやプーリ等を介してクランクシャフト３ｄの駆動力を主軸９５ａに伝達させる一方、吸入行程で開弁動作が行われるようにタイミングチェーン等の設定を行う。尚、その主軸９５ａは、電動モータ等で駆動してもよい。
【０１３３】
次に、本実施例５の静圧軸受８８について説明する。本実施例５の静圧軸受８８は、前述した実施例２の静圧軸受２８と同様に構成されている。
【０１３４】
即ち、ガイド部８６ａには、高圧作動流体流路２側のオリフィス８９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部８９ｂからなる高圧作動流体供給通路８９と、開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面のラビリンスシール９２とが実施例２と同等の位置関係で設けられている。また、弁体８５には、蓄圧室９０側のオリフィス９１ａ及び微小隙間ｇ側の拡大グルーブ９１ｂからなる圧抜き通路９１と、蓄圧室９０と作動流体動作室３とを連通させる実施例２と同一形状の連通路９３とが実施例２と同等の位置関係で設けられている。
【０１３５】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス８９ａを通って拡大部８９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ９１ｂを介してオリフィス９１ａから蓄圧室９０に噴出される。
【０１３６】
ここで、本実施例５における弁体８５の頂面８５ｃには、蓄圧室９０と上述した弁体作動室９４とを連通させる連通孔８５ｃ1が形成されている。これが為、その蓄圧室９０に供給された作動流体は、その連通孔８５ｃ1を介して弁体作動室９４へと流入することができる。これにより、弁体作動室９４の内圧が上昇して弁体８５による作動流体導入孔４の閉塞力を高めることができるので、上述した閉弁手段（トーショナルスプリング）８７のバネ力を軽減させることができ、その閉弁手段８７の構造の簡素化、閉弁時における弁体８５と作動流体導入孔４との間の打音の抑制が可能になる。
【０１３７】
一方、弁体８５の往復運動時においては、弁体作動室９４の容積が変化し、これに伴って、その内圧も変化する。即ち、弁体８５の往復運動時には、弁体作動室９４内の作動流体が圧縮又は膨張されて摩擦損失が発生してしまう。しかしながら、上述した連通孔８５ｃ1によって、適宜、弁体作動室９４の作動流体を蓄圧室９０へと流入させる又は当該蓄圧室９０の作動流体を弁体作動室９４へと流入させることができるので、弁体作動室９４内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができ、摩擦損失の増加を回避することができる。
【０１３８】
更に、その蓄圧室９０の圧力が上昇した際には、連通路９３や連通孔８５ｃ1を介して蓄圧室９０の作動流体を作動流体動作室３へと流入させることができるので、高圧作動流体流路２と蓄圧室９０との間の適正な差圧を確保することができる。
【０１３９】
このようにして、本実施例５の静圧軸受弁８１は、実施例２の静圧軸受２８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室９０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受８８を構成し、弁体８５をガイド部８６ａに対して浮上させる。ここで、本実施例５にあっても、弁体８５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路８９とラビリンスシール９２との間に圧抜き通路９１が配置されているので、その微小隙間ｇに発生した静圧が保持される。
【０１４０】
かかる構成においても、上述した拡大部８９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体８５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体８５の浮上を図ることができる。
【０１４１】
また、弁体８５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス８９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１４２】
このように、本実施例５にあっても、前述した実施例２と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路８９，蓄圧室９０，圧抜き通路９１，ラビリンスシール９２及び連通路９３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室９０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受８８を弁体８５の保持機構として設けている。
【０１４３】
これが為、本実施例５の静圧軸受弁８１は、実施例２と同様に、弁体８５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体８５の開閉動作を行うことができる。
【０１４４】
更に、この静圧軸受弁８１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室９０との間における差圧を利用して静圧軸受８８を構成するので、静圧軸受８８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例６】
【０１４５】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例６を図１１に基づいて説明する。本実施例６の静圧軸受弁１０１は、前述した実施例３，４と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例３，４で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。尚、本実施例６の静圧軸受弁１０１は、実施例３，４とは逆に作動流体動作室４２側へと弁体１０５が押下されて作動流体排出孔４４を開く構成のものであり、これが為、ピストン４２ｂには弁体押圧用突出部４２ｆを設けていない。
【０１４６】
本実施例６の静圧軸受弁１０１は、図１１に示す如く、実施例５の静圧軸受弁８１と同様の外観形状及び位置関係からなる弁体１０５，弁体ガイド部材１０６，閉弁手段１０７，静圧軸受１０８及び開弁手段１１５を備えたものであって、高圧作動流体流路４３の静圧軸受弁保持孔４３ａにて保持される。
【０１４７】
即ち、本実施例６の弁体１０５は、略円形の作動流体排出孔４４を作動流体動作室４２側から閉塞可能な排出孔閉塞部１０５ａと、この排出孔閉塞部１０５ａ側に絞り１０５ｂ1が形成された筒状の周壁部１０５ｂと、この周壁部１０５ｂの開口端を閉塞する頂面１０５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１１０として機能するよう中空になっている。
【０１４８】
また、本実施例６の弁体ガイド部材１０６は、弁体１０５の周壁部１０５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１０５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１０６ａと、このガイド部１０６ａを高圧作動流体流路４３内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔４３ａを閉塞する係止部１０６ｂとを備えている。
【０１４９】
ここで、本実施例６にあっても、その弁体１０５の頂面１０５ｃと弁体ガイド部材１０６の係止部１０６ｂとの間には弁体作動室１１４が形成されており、その弁体作動室１１４内に実施例５と同様の閉弁手段（トーショナルスプリング）１０７と開弁手段１１５（主軸１１５ａ、カム部材１１５ｂ）とが配設されている。尚、本実施例６の開弁手段１１５は、圧縮行程の後期に作動流体排出孔４４が開かれるよう設定されている。
【０１５０】
次に、本実施例６の静圧軸受１０８について説明する。本実施例６の静圧軸受１０８は、前述した実施例３，４と同様に、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体を蓄圧室１１０へと供給し、この蓄圧室１１０から微小隙間ｇへと高圧（作動流体動作室４２よりは低圧）の作動流体を供給することで機能するものである。
【０１５１】
そこで、本実施例６にあっては、先ず、作動流体動作室４２と蓄圧室１１０とを連通させる実施例３，４と同様の連通路１１３が弁体１０５の排出孔閉塞部１０５ａの略中央に形成されている。
【０１５２】
また、本実施例６にあっては、蓄圧室１１０と微小隙間ｇとを連通させる高圧作動流体供給通路１０９が弁体１０５の周壁部１０５ｂに形成されている。この高圧作動流体供給通路１０９は、蓄圧室１１０側のオリフィス１０９ａと、このオリフィス１０９ａよりも大径の微小隙間ｇ側の拡大部１０９ｂとで構成される。ここで、この高圧作動流体供給通路１０９は、微小隙間ｇで発生する静圧の均等化を図る為に、その微小隙間ｇの略中間位置に配置することが好ましい。
【０１５３】
これにより、本実施例６の静圧軸受弁１０１においては、蓄圧室１１０に供給された高圧の作動流体がオリフィス１０９ａを通って拡大部１０９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。
【０１５４】
ここで、本実施例６のガイド部１０６ａには高圧作動流体流路４３と上述した弁体作動室１１４とを連通させる連通孔１０６ａ1が形成されている。また、実施例３，４の如きラビリンスシールは設けていない。これが為、微小隙間ｇの一端（図１１の紙面上方）からは、高圧の作動流体が相対的に低圧の弁体作動室１１４に流入し、連通孔１０６ａ1を介して高圧作動流体流路４３へと流れる。一方、その微小隙間ｇの他端（図１１の紙面下方）からは、高圧の作動流体が相対的に低圧の高圧作動流体流路４３へと流入する。このことから、本実施例６にあっては、実施例３，４の如き圧抜き通路が不要になり、更に、弁体１０５による作動流体排出孔４４の閉塞力が高まるので、上述した閉弁手段（トーショナルスプリング）１０７のバネ力を軽減させることができ、その閉弁手段１０７の構造の簡素化、閉弁時における弁体１０５と作動流体排出孔４４との間の打音の抑制が可能になる。
【０１５５】
また、その連通孔１０６ａ1によって、弁体１０５の往復運動に伴い、適宜、弁体作動室１１４の作動流体を高圧作動流体流路４３へと流入させる又は当該高圧作動流体流路４３の作動流体を弁体作動室１１４へと流入させることができるので、弁体作動室１１４内の作動流体の圧縮又は膨張を抑制することができ、摩擦損失の増加を回避することができる。
【０１５６】
このように、本実施例６にあっては、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１１０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体１０５がガイド部１０６ａに対して浮上する。
【０１５７】
ここで、上述した拡大部１０９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体１０５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１０５の浮上を図ることができる。
【０１５８】
また、弁体１０５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１０９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１５９】
このように、本実施例６にあっては、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１０９，蓄圧室１１０及び連通路１１３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１１０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１０８を弁体１０５の保持機構として設けている。
【０１６０】
これが為、その静圧軸受１０８は弁体１０５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１０１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受１０８によれば、潤滑油を要せずとも弁体１０５の開閉動作を行うことができる。
【０１６１】
更に、この静圧軸受弁１０１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室１１０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受１０８を構成するので、静圧軸受１０８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例７】
【０１６２】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例７を図１２に基づいて説明する。本実施例７の静圧軸受弁１２１は、前述した実施例５と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例５で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。
【０１６３】
本実施例７の静圧軸受弁１２１は、図１２に示す如く、実施例５の静圧軸受弁８１と同様の外観形状及び位置関係からなる弁体１２５，弁体ガイド部材１２６，閉弁手段１２７及び静圧軸受１２８を備えたものであり、その弁体１２５の開弁手段１３５を以下の如く変更したものである。
【０１６４】
即ち、本実施例７の弁体１２５は、略円形の作動流体導入孔４を作動流体動作室３側から閉塞可能な導入孔閉塞部１２５ａと、この導入孔閉塞部１２５ａ側に絞り１２５ｂ1が形成された筒状の周壁部１２５ｂと、この周壁部１２５ｂの開口端を閉塞する頂面１２５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１３０として機能するよう中空になっている。
【０１６５】
また、本実施例７の弁体ガイド部材１２６は、弁体１２５の周壁部１２５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１２５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１２６ａと、このガイド部１２６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部１２６ｂとを備えている。
【０１６６】
ここで、本実施例７にあっても、その弁体１２５の頂面１２５ｃと弁体ガイド部材１２６の係止部１２６ｂとの間には弁体作動室１３４が形成されており、その弁体作動室１３４内に実施例５と同様の閉弁手段（トーショナルスプリング）１２７が配設されている。
【０１６７】
一方、本実施例７にあっては、実施例５の如き偏心カムの開弁手段１１５に替えて下記のような開弁手段１３５が設けられている。
【０１６８】
本実施例７の開弁手段１３５は、弁体作動室１３４における圧力を制御することによって、弁体１２５を押下して開弁させる一方、閉弁手段１２７による閉弁動作を付勢する圧力制御手段である。
【０１６９】
具体的に、本実施例７の開弁手段１３５には、図１２に示す如く、高圧を発生させる高圧源ＨＰと、その高圧よりも相対的に低い低圧を発生させる低圧源ＬＰと、その高圧と低圧を切り替えて弁体作動室１３４に作動流体を供給する３方向切替弁１３５ａとが設けられている。その３方向切替弁１３５ａは、例えば、クランクシャフト３ｄの回転に連動して適宜切り替えを行うものであってもよく、電子制御装置等で制御されるものであってもよい。
【０１７０】
ここで、その高圧源ＨＰとしては高圧を発生させる高圧ポンプを用い、低圧源ＬＰとしては低圧を発生させる低圧ポンプを用いる。尚、そのような高圧ポンプや低圧ポンプに替えて、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体を３方向切替弁１３５ａに導く一方、その高圧の作動流体よりも相対的に低い低圧の作動流体を機関の流路から３方向切替弁１３５ａに導いて利用してもよい。
【０１７１】
以上の如く構成された開弁手段１３５は、弁体１２５の開弁時（ここでは吸入行程）に高圧源ＨＰ側へと３方向切替弁１３５ａを切り替える。これにより、高圧源ＨＰの高圧の作動流体が係止部１２６ｂの連通孔１２６ｂ1を介して弁体作動室１３４に供給されるので、その弁体作動室１３４の内圧が高くなって弁体１２５が押下され、高圧作動流体流路２と作動流体導入孔４とが連通する。一方、この開弁手段１３５は、弁体１２５の閉弁時（ここでは吸入行程終了後）に低圧源ＬＰ側へと３方向切替弁１３５ａを切り替える。これにより、弁体作動室１３４の内圧が低下していくので、閉弁手段１２７（トーショナルスプリングの捻れの反力）による閉弁動作が始まる。
【０１７２】
このように、本実施例７の如き開弁手段１３５を用いることによって、弁体１２５が開閉動作する際の摩擦損失を更に軽減することができる。即ち、実施例５の如き偏心カムの開弁手段１１５においては、カム部材１１５ｂが弁体１０５の頂面１０５ｃに接しながら開閉動作を行わせるので、その接点において摩擦損失が生じる。しかしながら、本実施例７の開弁手段１３５においては、かかる接点が不要なので摩擦損失が無くなる。また、実施例５では摩擦損失を軽減させる為に潤滑油等で接点を潤滑させなければならないが、本実施例７においては、その潤滑も不要になるので、下記の静圧軸受１２８と相俟って完全な弁体１２５の無潤滑作動が可能になる。
【０１７３】
次に、本実施例７の静圧軸受１２８について説明する。本実施例７の静圧軸受１２８は、前述した実施例５の静圧軸受８８と同様に構成されている。
【０１７４】
即ち、ガイド部１２６ａには、高圧作動流体流路２側のオリフィス１２９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１２９ｂからなる高圧作動流体供給通路１２９と、開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面のラビリンスシール１３２とが実施例５と同等の位置関係で設けられている。また、弁体１２５には、蓄圧室１３０側のオリフィス１３１ａ及び微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１３１ｂからなる圧抜き通路１３１と、蓄圧室１３０と作動流体動作室３とを連通させる実施例５と同一形状の連通路１３３とが実施例５と同等の位置関係で設けられている。
【０１７５】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス１２９ａを通って拡大部１２９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１３１ｂを介してオリフィス１３１ａから蓄圧室１３０に噴出される。
【０１７６】
ここで、その蓄圧室１３０の圧力が上昇した際には、蓄圧室１３０の作動流体が連通路１３３を介して作動流体動作室３へと流入するので、高圧作動流体流路２と蓄圧室１３０との間の適正な差圧を確保することができる。
【０１７７】
このようにして、本実施例７の静圧軸受弁１２１は、実施例５の静圧軸受８８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室１３０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受１２８を構成し、弁体１２５をガイド部１２６ａに対して浮上させる。ここで、本実施例７にあっても、弁体１２５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路１２９とラビリンスシール１３２との間に圧抜き通路１３１が配置されているので、その微小隙間ｇに発生した静圧が保持される。
【０１７８】
かかる構成においても、上述した拡大部１２９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体１２５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１２５の浮上を図ることができる。
【０１７９】
また、弁体１２５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１２９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１８０】
このように、本実施例７にあっても、前述した実施例５と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１２９，蓄圧室１３０，圧抜き通路１３１，ラビリンスシール１３２及び連通路１３３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室１３０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１２８を弁体１２５の保持機構として設けている。
【０１８１】
これが為、本実施例７の静圧軸受弁１２１は、実施例５と同様に、弁体１２５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体１２５の開閉動作を行うことができる。
【０１８２】
更に、この静圧軸受弁１２１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室１３０との間における差圧を利用して静圧軸受１２８を構成するので、静圧軸受１２８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例８】
【０１８３】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例８を図１３に基づいて説明する。本実施例８の静圧軸受弁１４１は、前述した実施例５，７と同様に膨張機の吸入弁として好適なものであって、その実施例５，７で例示した膨張機に適用されるものとして例示する。
【０１８４】
本実施例８の静圧軸受弁１４１は、前述した実施例７の静圧軸受弁１２１における閉弁手段１２７，即ち弁体作動室１３４に配備されたトーショナルスプリングに替えて、蓄圧室１５０に弾性部材を配備することで弁体１４５による作動流体導入孔４の閉塞状態の維持及び弁体１４５の閉弁動作を行う閉弁手段１４７を構成する。
【０１８５】
具体的に、本実施例８の静圧軸受弁１４１には、実施例７の弁体１２５と略等々の外観形状からなる弁体１４５が設けられている。即ち、本実施例８の弁体１４５は、略円形の作動流体導入孔４を作動流体動作室３側から閉塞可能な導入孔閉塞部１４５ａと、この導入孔閉塞部１４５ａ側に絞り１４５ｂ1が形成された筒状の周壁部１４５ｂと、この周壁部１４５ｂの開口端を閉塞する頂面１４５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１５０として機能するよう中空になっている。
【０１８６】
また、この静圧軸受弁１４１には、弁体１４５の周壁部１４５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１４５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１４６ａと、このガイド部１４６ａを高圧作動流体流路２内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔２ａを閉塞する係止部１４６ｂとを備えた弁体ガイド部材１４６が設けられている。
【０１８７】
更に、この静圧軸受弁１４１には、実施例７と同様の静圧軸受１４８が構成されている。即ち、ガイド部１４６ａには、高圧作動流体流路２側のオリフィス１４９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１４９ｂからなる高圧作動流体供給通路１４９と、開口端側で且つ微小隙間ｇ側の壁面のラビリンスシール１５２とが実施例７と同等の位置関係で設けられている。また、弁体１４５には、蓄圧室１５０側のオリフィス１５１ａ及び微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１５１ｂからなる圧抜き通路１５１と、蓄圧室１５０と作動流体動作室３とを連通させる実施例７と同一形状の連通路１５３とが実施例７と同等の位置関係で設けられている。
【０１８８】
これにより、高圧作動流体流路２における高圧の作動流体は、オリフィス１４９ａを通って拡大部１４９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１５１ｂを介してオリフィス１５１ａから蓄圧室１５０に噴出される。
【０１８９】
ここで、その蓄圧室１５０の圧力が上昇した際には、蓄圧室１５０の作動流体が連通路１５３を介して作動流体動作室３へと流入するので、高圧作動流体流路２と蓄圧室１５０との間の適正な差圧を確保することができる。
【０１９０】
このようにして、本実施例８の静圧軸受弁１４１は、実施例７の静圧軸受１２８と同様に、高圧作動流体流路２と蓄圧室１５０との間の差圧で微小隙間ｇに静圧を発生させて静圧軸受１４８を構成し、弁体１４５をガイド部１４６ａに対して浮上させる。ここで、本実施例８にあっても、弁体１４５の往復運動方向において、高圧作動流体供給通路１４９とラビリンスシール１５２との間に圧抜き通路１５１が配置されているので、その微小隙間ｇに発生した静圧が保持される。
【０１９１】
かかる構成においても、上述した拡大部１４９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有しているので、弁体１４５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１４５の浮上を図ることができる。
【０１９２】
また、弁体１４５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１４９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０１９３】
ところで、本実施例８にあっても、弁体１４５の開弁動作は実施例７と同様の開弁手段１５５によって行われるので、その弁体１４５が開閉動作する際の摩擦損失の更なる軽減や、弁体１４５の完全なる無潤滑作動が可能になる。尚、本実施例８では、後述する弾性部材保持部１４６ｃが弁体ガイド部材１４６における係止部１４６ｂの略中央に設けられているので、弁体作動室１５４と３方向切替弁１５５ａとを連通させる連通孔１４６ｂ1は、その弾性部材保持部１４６ｃを回避した係止部１４６ｂの中央近傍に形成する。
【０１９４】
一方、前述したが如く、本実施例８にあっては、実施例７に対して、その弁体１４５による作動流体導入孔４の閉塞状態の維持及び弁体１４５の閉弁動作を行わせる閉弁手段１４７に変更を加えている。
【０１９５】
具体的に、本実施例８の閉弁手段１４７は、蓄圧室１５０に弾性部材を配置し、この弾性部材によって閉弁方向の力を弁体１４５に与える。ここでは、その弾性部材として弦巻バネを例示する。
【０１９６】
そこで、先ず、弁体ガイド部材１４６における係止部１４６ｂの略中央からは、作動流体導入孔４に向けて弾性部材保持部１４６ｃを立設する。この弾性部材保持部１４６ｃは、弁体１４５の内方，即ち蓄圧室１５０まで延設される。これが為、その弁体１４５の頂面１４５ｃの略中央には、上記の弾性部材保持部１４６ｃの外周面との間に微小隙間を設け得る大きさの孔１４５ｃ1が形成されている。
【０１９７】
ここで、その孔１４５ｃ1と弾性部材保持部１４６ｃとの間の微小隙間は、蓄圧室１５０と弁体作動室１５４との間で夫々の作動流体が流通して当該蓄圧室１５０等で所望の内圧を得られないとの観点からすれば無い方がよい。しかしながら、その微小隙間が無ければ、弁体１４５が往復運動する際の摺動抵抗が大きくなり、摩擦損失が発生する。これが為、本実施例８にあっては、孔１４５ｃ1の周壁面にラビリンスシール１５６を形成することによって、蓄圧室１５０と弁体作動室１５４の夫々の内圧を確保する一方、摩擦損失の軽減を図る。
【０１９８】
続いて、本実施例８の閉弁手段（弾性部材）１４７は、一端を弁体１４５の頂面１４５ｃに係止する一方、他端を弾性部材保持部１４６ｃに係止し、閉弁状態において伸長方向の力が掛かり且つ更に圧縮し得るように設定する。ここで、本実施例８の弾性部材保持部１４６ｃは、その延設端が円盤状に形成されており、かかる円盤部分に弾性部材の他端が係止される。
【０１９９】
このように、本実施例８にあっても、前述した実施例５，７と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１４９，蓄圧室１５０，圧抜き通路１５１，ラビリンスシール１５２及び連通路１５３により構成され、高圧作動流体流路２と蓄圧室１５０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１４８を弁体１４５の保持機構として設けている。
【０２００】
これが為、本実施例８の静圧軸受弁１４１は、実施例５，７と同様に、弁体１４５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減して摩擦損失の低減を図ることができるので、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、潤滑油を要せずとも弁体１４５の開閉動作を行うことができる。
【０２０１】
更に、この静圧軸受弁２１は、高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路２とこれよりも相対的に低圧の蓄圧室３０との間における差圧を利用して静圧軸受２８を構成するので、静圧軸受２８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例９】
【０２０２】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例９を図１４に基づいて説明する。本実施例９の静圧軸受弁１６１は、前述した実施例６と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例６で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。
【０２０３】
本実施例９の静圧軸受弁１６１は、図１４に示す如く、実施例６の静圧軸受弁１０１と同様の外観形状及び位置関係からなる弁体１６５，弁体ガイド部材１６６，閉弁手段（トーショナルスプリング）１６７及び静圧軸受１６８、更には前述した実施例７と同様の開弁手段１７５を備えたものであって、高圧作動流体流路４３の静圧軸受弁保持孔４３ａにて保持される。
【０２０４】
即ち、本実施例９の弁体１６５は、略円形の作動流体排出孔４４を作動流体動作室４２側から閉塞可能な排出孔閉塞部１６５ａと、この排出孔閉塞部１６５ａ側に絞り１６５ｂ1が形成された筒状の周壁部１６５ｂと、この周壁部１６５ｂの開口端を閉塞する頂面１６５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１７０として機能するよう中空になっている。
【０２０５】
また、本実施例９の弁体ガイド部材１６６は、弁体１６５の周壁部１６５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１６５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１６６ａと、このガイド部１６６ａを高圧作動流体流路４３内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔４３ａを閉塞する係止部１６６ｂとを備えている。
【０２０６】
ここで、本実施例９の閉弁手段１６７及び開弁手段１７５は、排出行程にて３方向切替弁１７５ａを高圧源ＨＰ側へと切り替え、高圧の作動流体を連通孔１６６ｂ1から弁体作動室１７４に供給して弁体１６５を開弁させる。一方、その排出行程終了後には、３方向切替弁１７５ａを低圧源ＬＰ側へと切り替え、弁体作動室１７４の内圧を低下させて閉弁手段１６７の動作（トーショナルスプリングの捻れの反力）により弁体１６５を閉弁させる。これが為、前述した実施例７と同様の効果を奏することができる。即ち、本実施例９の如き開弁手段１７５によって、実施例６よりも更なる摩擦損失の軽減が図れると共に、完全なる弁体１６５の無潤滑作動が可能になる。
【０２０７】
次に、本実施例９の静圧軸受１６８について説明する。本実施例９の静圧軸受１６８は、前述した実施例６の静圧軸受１０８とは異なり、前述した実施例４の静圧軸受６８と同様の構成によって形成されている。
【０２０８】
即ち、先ず、弁体１６５の排出孔閉塞部１６５ａの略中央には実施例４と同等形状の連通路１７３が形成されており、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体が蓄圧室１７０に供給される。
【０２０９】
また、この弁体１６５の周壁部１６５ｂには蓄圧室１７０側のオリフィス１６９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１６９ｂからなる高圧作動流体供給通路１６９が形成されており、蓄圧室１７０から高圧の作動流体が微小隙間ｇへと供給される。更に、その弁体１６５の周壁部１６５ｂにおける頂面１６５ｃ側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にはラビリンスシール１７２が形成されており、その微小隙間ｇに発生する静圧を保持している。
【０２１０】
一方、弁体ガイド部材１６６のガイド部１６６ａには、高圧作動流体流路４３側のオリフィス１７１ａと微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１７１ｂとからなる圧抜き通路１７１が形成されている。この圧抜き通路１７１は、ガイド部１６６ａの軸線方向（弁体１６５の往復運動方向）において、上記高圧作動流体供給通路１６９とラビリンスシール１７２との間に配置される。その微小隙間ｇには発生した静圧が保持される。
【０２１１】
これにより、本実施例９の静圧軸受弁１６１においては、蓄圧室１７０に供給された高圧の作動流体がオリフィス１６９ａを通って拡大部１６９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１７１ｂを介してオリフィス１７１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１７０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体１６５がガイド部１６６ａに対して浮上する。
【０２１２】
また、本実施例９の静圧軸受１６８においても、上述した拡大部１６９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体１６５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１６５の浮上を図ることができる。
【０２１３】
更に、弁体１６５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１６９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０２１４】
また更に、高圧作動流体供給通路１６９とラビリンスシール１７２との間に圧抜き通路１７１が配置されているので、微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【０２１５】
このように、本実施例９にあっても、前述した実施例６と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１６９，蓄圧室１７０，圧抜き通路１７１，ラビリンスシール１７２及び連通路１７３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１７０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１６８を弁体１６５の保持機構として設けている。
【０２１６】
これが為、その静圧軸受１６８は弁体１６５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１６１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受１６８によれば、潤滑油を要せずとも弁体１６５の開閉動作を行うことができる。
【０２１７】
更に、この静圧軸受弁１６１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室１７０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受１６８を構成するので、静圧軸受１６８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例１０】
【０２１８】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例１０を図１５に基づいて説明する。本実施例１０の静圧軸受弁１８１は、前述した実施例６，９と同様に圧縮機の排出弁として好適なものであって、その実施例６，９で例示した圧縮機に適用されるものとして例示する。
【０２１９】
本実施例１０の静圧軸受弁１８１は、図１５に示す如く、前述した実施例９の静圧軸受弁１６１における閉弁手段１６７，即ち弁体作動室１７４に配備されたトーショナルスプリングに替えて、蓄圧室１９０に前述した実施例８と同様の弾性部材を配備することで弁体１８５による作動流体排出孔４４の閉塞状態の維持及び弁体１８５の閉弁動作を行う閉弁手段１８７を構成する。
【０２２０】
即ち、本実施例１０の弁体１８５は、略円形の作動流体排出孔４４を作動流体動作室４２側から閉塞可能な排出孔閉塞部１８５ａと、この排出孔閉塞部１８５ａ側に絞り１８５ｂ1が形成された筒状の周壁部１８５ｂと、この周壁部１８５ｂの開口端を閉塞する頂面１８５ｃとを備えており、内部が蓄圧室１９０として機能するよう中空になっている。その頂面１８５ｃの略中央には、弾性部材保持部１８６ｃの外周面との間に微小隙間を設け得る大きさの孔１８５ｃ1が形成されている。
【０２２１】
また、本実施例１０の弁体ガイド部材１８６は、弁体１８５の周壁部１８５ｂの外周面との間に微小隙間ｇを形成すると共に当該弁体１８５を軸線方向へと案内する筒状のガイド部１８６ａと、このガイド部１８６ａを高圧作動流体流路４３内に係止すると共に静圧軸受弁保持孔４３ａを閉塞する係止部１８６ｂとを備えている。この係止部１８６ｂには、弁体作動室１９４と３方向切替弁１９５ａとを連通させる連通孔１８６ｂ1が形成されている。
【０２２２】
ここで、本実施例１０の閉弁手段１８７及び開弁手段１９５は、実施例９と同様に、排出行程にて３方向切替弁１９５ａを高圧源ＨＰ側へと切り替える一方、排出行程終了後に３方向切替弁１９５ａを低圧源ＬＰ側へと切り替え、弁体作動室１９４の圧力を調整して弁体１８５の開閉を行う。これが為、本実施例１０にあっても、下記の静圧軸受１８８と相俟って、実施例９と同様に、更なる摩擦損失の軽減が図れると共に完全なる弁体１８５の無潤滑作動が可能になる。
【０２２３】
次に、本実施例１０の静圧軸受１８８については、実施例９の静圧軸受１６８と同様の構成によって形成されている。
【０２２４】
即ち、先ず、弁体１８５の排出孔閉塞部１８５ａの略中央には実施例９と同等形状の連通路１９３が形成されており、作動流体動作室４２で生成された高圧の作動流体が蓄圧室１９０に供給される。
【０２２５】
また、この弁体１８５の周壁部１８５ｂには蓄圧室１９０側のオリフィス１８９ａ及び微小隙間ｇ側の拡大部１８９ｂからなる高圧作動流体供給通路１８９が形成されており、蓄圧室１９０から高圧の作動流体が微小隙間ｇへと供給される。更に、その弁体１８５の周壁部１８５ｂにおける頂面１８５ｃ側で且つ微小隙間ｇ側の壁面にはラビリンスシール１９２が形成されている。
【０２２６】
一方、弁体ガイド部材１８６のガイド部１８６ａには、高圧作動流体流路４３側のオリフィス１９１ａと微小隙間ｇ側の拡大グルーブ１９１ｂとからなる圧抜き通路１９１が形成されている。この圧抜き通路１９１は、ガイド部１８６ａの軸線方向にて上記高圧作動流体供給通路１８９とラビリンスシール１９２との間に配置される。
【０２２７】
これにより、本実施例１０の静圧軸受弁１８１においては、蓄圧室１９０に供給された高圧の作動流体がオリフィス１８９ａを通って拡大部１８９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出される。一方、微小隙間ｇに供給された高圧の作動流体は、拡大グルーブ１９１ｂを介してオリフィス１９１ａから高圧作動流体流路４３に噴出される。即ち、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１９０との間の差圧によって微小隙間ｇに静圧が発生し、弁体１８５がガイド部１８６ａに対して浮上する。
【０２２８】
また、本実施例１０の静圧軸受１８８においても、上述した拡大部１８９ｂは、微小隙間ｇにおける高圧の作動流体を溜めて蓄圧する機能を有している。これが為、弁体１８５の動作時には受圧面積が大きくなり、より大きな力で安定した弁体１８５の浮上を図ることができる。
【０２２９】
更に、弁体１８５が往復運動し始めた後に微小隙間ｇのクリアランスが変化した場合には、オリフィス１８９ａによって作動流体の流量が調整されるので、その微小隙間ｇのクリアランスを略一定に保つことができる。
【０２３０】
また更に、高圧作動流体供給通路１８９とラビリンスシール１９２との間に圧抜き通路１９１が配置されているので、微小隙間ｇに発生した静圧を保持することができる。
【０２３１】
このように、本実施例１０にあっても、前述した実施例９と同様に、微小隙間ｇ，高圧作動流体供給通路１８９，蓄圧室１９０，圧抜き通路１９１，ラビリンスシール１９２及び連通路１９３により構成され、高圧作動流体流路４３と蓄圧室１９０との間の差圧により静圧を発生させる静圧軸受１８８を弁体１８５の保持機構として設けている。
【０２３２】
これが為、その静圧軸受１８８は弁体１８５が開閉動作する際の摺動抵抗を軽減するので、摩擦損失の少ない静圧軸受弁１８１を構築することができ、エネルギ効率の悪化を抑制することができる。また、その静圧軸受１８８によれば、潤滑油を要せずとも弁体１８５の開閉動作を行うことができる。
【０２３３】
更に、この静圧軸受弁１８１は、高圧の作動流体が供給される蓄圧室１９０とこれよりも相対的に低圧の高圧作動流体流路４３との間における差圧を利用して静圧軸受１８８を構成するので、静圧軸受１８８を構成する為に別途高圧源等を設けなくてもよく、簡易かつ安価に構築することができる。
【実施例１１】
【０２３４】
次に、本発明に係る静圧軸受弁の実施例１１を図１６に基づいて説明する。
【０２３５】
本実施例１１にあっては、その静圧軸受弁を以下の如きピストン機関の吸入弁及び排出弁として用いた場合を例示する。
【０２３６】
ここで例示するピストン機関においては、シリンダ２０２ａの内壁とピストン２０２ｂの頂面とにより囲まれた作動流体動作室２０２と、その作動流体動作室２０２に連通するシリンダ２０２ａの頂面の作動流体導入孔２０３及び作動流体排出孔２０１とが備えられている。このピストン機関は、その作動流体導入孔２０３を介して低圧側の作動流体流路２０４の作動流体を作動流体動作室２０２に導入し、ピストン２０２ｂで圧縮する。しかる後、その圧縮された高圧の作動流体を作動流体排出孔２０１を介して高圧側の作動流体流路２００へと排出する。
【０２３７】
ここでは、その作動流体導入孔２０３の開閉を行う吸入弁として、前述した実施例９の静圧軸受弁１６１を低圧側の作動流体流路２０４の静圧軸受弁保持孔２０４ａから挿入して配設する。一方、その作動流体排出孔２０１の開閉を行う排出弁としては、前述した実施例７の静圧軸受弁１２１を高圧側の作動流体流路２００の静圧軸受弁保持孔２００ａから挿入して配設する。
【０２３８】
これにより、先ず、作動流体導入孔２０３に係る静圧軸受弁１６１においては、作動流体動作室２０２で生成された高圧の作動流体が連通路１７３を介して蓄圧室１７０に供給される。この蓄圧室１７０に供給された高圧の作動流体は、オリフィス１６９ａを通って拡大部１６９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出されて弁体１６５をガイド部１６６ａに対して浮上させる。
【０２３９】
一方、作動流体排出孔２０１に係る静圧軸受弁１２１においては、高圧側の作動流体流路２００における高圧の作動流体がオリフィス１２９ａを通って拡大部１２９ｂで拡がり、微小隙間ｇへと噴出されて弁体１２５をガイド部１２６ａに対して浮上させる。
【０２４０】
ここで、実施例９及び実施例７においては、静圧軸受弁１６１，１２１の弁体１６５，１２５を開閉させる為の駆動源として低圧ポンプからなる低圧源ＬＰと高圧ポンプからなる高圧源ＨＰとを具備しているが、本実施例１１にあっては、その低圧源ＬＰ及び高圧源ＨＰとして機関内で流動している高圧の作動流体と低圧の作動流体を利用する。
【０２４１】
具体的には、低圧側の作動流体流路２０４は高圧側の作動流体流路２００よりも相対的に低圧になっているので、その低圧側の作動流体流路２０４の作動流体を低圧源ＬＰとして利用する一方、その高圧側の作動流体流路２００の作動流体を高圧源ＨＰとして利用する。
【０２４２】
これが為、作動流体導入孔２０３に係る静圧軸受弁１６１側においては、その３方向切替弁１７５ａと低圧側の作動流体流路２０４の貫通孔（以下、「低圧源供給孔」という。）２０４ｂとを連通させる一方、その３方向切替弁１７５ａと高圧側の作動流体流路２００の貫通孔（以下、「高圧源供給孔」という。）２００ｂとを連通させる。また、作動流体排出孔２０１に係る静圧軸受弁１２１側においても、その３方向切替弁１３５ａと低圧側の作動流体流路２０４の低圧源供給孔２０４ｂとを連通させる一方、その３方向切替弁１７５ａと高圧側の作動流体流路２００の高圧源供給孔２００ｂとを連通させる。
【０２４３】
このピストン機関は、作動流体の吸入行程（ピストン２０２ｂは下死点近傍に位置している）において静圧軸受弁１６１側の３方向切替弁１７５ａを高圧源ＨＰ（高圧側の作動流体流路２００）側へと切り替え、高圧の作動流体を連通孔１６６ｂ1から弁体作動室１７４に供給して弁体１６５を開弁させる。これにより、低圧側の作動流体流路２０４から作動流体が作動流体動作室２０２に導入される。一方、その作動流体の導入後には、３方向切替弁１７５ａを低圧源ＬＰ（低圧側の作動流体流路２０４）側へと切り替え、弁体作動室１７４の内圧を低下させて閉弁手段１６７の動作（トーショナルスプリングの捻れの反力）により弁体１６５を閉弁させる。その後、ピストン２０２ｂの上昇に伴って作動流体動作室２０２内の作動流体が圧縮される。
【０２４４】
続いて、その作動流体動作室２０２で生成された高圧の作動流体の排出行程において、静圧軸受弁１２１側の３方向切替弁１３５ａを高圧源ＨＰ（高圧側の作動流体流路２００）側へと切り替え、高圧の作動流体を連通孔１２６ｂ1から弁体作動室１３４に供給して弁体１２５を開弁させる。これにより、作動流体動作室２０２における高圧の作動流体が高圧側の作動流体流路２００へと排出される。一方、その高圧の作動流体の排出後には、３方向切替弁１３５ａを低圧源ＬＰ（低圧側の作動流体流路２０４）側へと切り替え、弁体作動室１３４の内圧を低下させて閉弁手段１２７の動作（トーショナルスプリングの捻れの反力）により弁体１２５を閉弁させる。
【０２４５】
このように、本実施例１１によれば、前述した実施例７，９と同様の効果を奏するだけでなく、低圧ポンプや高圧ポンプ等の機関外部に配設される低圧源ＬＰや高圧源ＨＰが不要になるので、搭載スペースの確保が容易になり、また、開弁手段の信頼性の向上を図ることができる。
【０２４６】
尚、本実施例１１にあっては、前述した実施例７，９の静圧軸受弁１２１，１６１を適用しているが、これらに替えて、前述した実施例８，１０の静圧軸受弁１４１，１８１を用いてもよい。
【０２４７】
また、本実施例１１にあっては、夫々異なる構成の静圧軸受弁１２１，１６１を設けているが、例えば、作動流体排出孔２０１にも実施例９の静圧軸受弁１６１を設けてもよい。かかる場合、その作動流体排出孔２０１に係る静圧軸受弁１６１は、作動流体導入孔２０３側の静圧軸受弁１６１と同様に、作動流体動作室２０２で生成された高圧の作動流体を蓄圧室１７０へと供給して静圧軸受１６８を形成する。
【産業上の利用可能性】
【０２４８】
以上のように、本発明に係る静圧軸受弁は、弁体が開閉動作する際の摺動抵抗を低減させ、耐久性をも向上させることのできる技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２４９】
【図１】本発明に係る静圧軸受弁の適用対象の一例たる膨張機について示す図である。
【図２】本発明に係る静圧軸受弁の実施例１の構成を示す図である。
【図３−１】図２のＸ−Ｘ線で切った静圧軸受弁の断面図である。
【図３−２】図２のＹ−Ｙ線で切った静圧軸受弁の断面図である。
【図４】図２のＡ部の拡大図であって、静圧軸受弁に設けた連通路の具体的な構成について示す断面図である。
【図５】本発明に係る静圧軸受弁の実施例２の構成を示す図である。
【図６】本発明に係る静圧軸受弁の適用対象の一例たる圧縮機について示す図である。
【図７】本発明に係る静圧軸受弁の実施例３の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る静圧軸受弁の実施例４の構成を示す図である。
【図９】本発明に係る静圧軸受弁の実施例５の構成を示す図である。
【図１０】図９の矢印Ｂから見た弁体作動室内の上面図である。
【図１１】本発明に係る静圧軸受弁の実施例６の構成を示す図である。
【図１２】本発明に係る静圧軸受弁の実施例７の構成を示す図である。
【図１３】本発明に係る静圧軸受弁の実施例８の構成を示す図である。
【図１４】本発明に係る静圧軸受弁の実施例９の構成を示す図である。
【図１５】本発明に係る静圧軸受弁の実施例１０の構成を示す図である。
【図１６】本発明に係る静圧軸受弁の実施例１１の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２５０】
１，２１，８１，１２１，１４１ 静圧軸受弁
２ 高圧作動流体流路
３ 作動流体動作室
３ａ シリンダ
３ｂ ピストン
３ｆ 弁体押圧用突出部（開弁手段）
４ 作動流体導入孔
５，２５，８５，１２５，１４５ 弁体
５ａ，２５ａ，８５ａ，１２５ａ，１４５ａ 導入孔閉塞部
５ｂ，２５ｂ，８５ｂ，１２５ｂ，１４５ｂ 周壁部
６，２６，８６，１２６，１４６ 弁体ガイド部材
６ａ，２６ａ，８６ａ，１２６ａ，１４６ａ ガイド部
７，２７，８７，１２７，１４７ 閉弁手段
８，２８，８８，１２８，１４８ 静圧軸受
９，２９，８９，１２９，１４９ 高圧作動流体供給通路
９ａ，２９ａ，８９ａ，１２９ａ，１４９ａ オリフィス
９ｂ，２９ｂ，８９ｂ，１２９ｂ，１４９ｂ 拡大部
１０，３０，９０，１３０，１５０ 蓄圧室
１１，３１，９１，１３１，１５１ 圧抜き通路
１１ａ，３１ａ，９１ａ，１３１ａ，１５１ａ オリフィス
１１ｂ，３１ｂ，９１ｂ，１３１ｂ，１５１ｂ 拡大グルーブ
１２，３２，９２，１３２，１５２ ラビリンスシール
１３，３３，９３，１３３，１５３ 連通路
４１，６１，１０１，１６１，１８１ 静圧軸受弁
４２ 作動流体動作室
４２ａ シリンダ
４２ｂ ピストン
４２ｆ 弁体押圧用突出部（開弁手段）
４３ 高圧作動流体流路
４４ 作動流体排出孔
４５，６５，１０５，１６５，１８５ 弁体
４５ａ，６５ａ，１０５ａ，１６５ａ，１８５ａ 排出孔閉塞部
４５ｂ，６５ｂ，１０５ｂ，１６５ｂ，１８５ｂ 周壁部
４６，６６，１０６，１６６，１８６ 弁体ガイド部材
４６ａ，６６ａ，１０６ａ，１６６ａ，１８６ａ ガイド部
４７，６７，１０７，１６７，１８７ 閉弁手段
４８，６８，１０８，１６８，１８８ 静圧軸受
４９，６９，１０９，１６９，１８９ 高圧作動流体供給通路
４９ａ，６９ａ，１０９ａ，１６９ａ，１８９ａ オリフィス
４９ｂ，６９ｂ，１０９ｂ，１６９ｂ，１８９ｂ 拡大部
５０，７０，１１０，１７０，１９０ 蓄圧室
５１，７１，１７１，１９１ 圧抜き通路
５１ａ，７１ａ，１７１ａ，１９１ａ オリフィス
５１ｂ，７１ｂ，１７１ｂ，１９１ｂ 拡大グルーブ
５２，７２，１７２，１９２ ラビリンスシール
５３，７３，１１３，１７３，１９３ 連通路
８５ｃ1，１０６ａ1，１６６ｂ1 連通孔
９４，１１４，１３４，１５４，１７４，１９４ 弁体作動室
９５，１１５，１３５，１５５，１７５，１９５ 開弁手段
９５ａ，１１５ａ 主軸
９５ｂ，１１５ｂ カム部材
１２６ｂ1，１４６ｂ1 連通孔
１３５ａ，１５５ａ，１７５ａ，１９５ａ ３方向切替弁
２００ 高圧側の作動流体流路
２００ｂ 高圧源供給孔
２０１ 作動流体排出孔
２０２ａ シリンダ
２０２ｂ ピストン
２０２ 作動流体動作室
２０３ 作動流体導入孔
２０４ 低圧側の作動流体流路
２０４ｂ 低圧源供給孔
ｇ 微小隙間
ＨＰ 高圧源
ＬＰ 低圧源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路と当該高圧の作動流体が導入される作動流体動作室とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、
この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部と、
を備え、
前記弁体の内方に前記高圧作動流体流路の内圧よりも相対的に低圧となる作動流体を溜める蓄圧室を設けると共に、該弁体に前記蓄圧室と前記作動流体動作室とを連通させる連通路を設け、
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、前記高圧作動流体流路における高圧の作動流体を前記微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路を前記周壁部に設けると共に、前記微小隙間に供給された高圧の作動流体を前記蓄圧室へと流入させる圧抜き通路を前記ガイド部に設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、前記高圧作動流体供給通路を前記ガイド部に設けると共に、前記圧抜き通路を前記周壁部に設けることを特徴とした静圧軸受弁。
【請求項２】
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、該周壁部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、該ガイド部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設け、
前記圧抜き通路は、前記弁体の往復運動方向にて前記高圧作動流体供給通路と前記ラビリンスとの間に配置したことを特徴とする請求項１記載の静圧軸受弁。
【請求項３】
前記連通路は、前記蓄圧室から前記作動流体動作室への流路抵抗が小さく且つ当該作動流体動作室から当該蓄圧室への流路抵抗が大きくなるよう構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の静圧軸受弁。
【請求項４】
前記弁体の往復運動方向における当該弁体と前記ガイド部との間に空間を設けると共に、前記弁体に前記空間と前記蓄圧室とを連通させる連通孔を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の静圧軸受弁。
【請求項５】
高圧の作動流体を生成する作動流体動作室と当該高圧の作動流体が排出される高圧作動流体流路とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、
この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部と、
を備え、
前記弁体の内方に蓄圧室を設けると共に、該弁体に前記作動流体動作室で生成された高圧の作動流体を前記蓄圧室へと供給する連通路を設け、
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、前記蓄圧室における高圧の作動流体を前記微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路を前記ガイド部に設けると共に、前記微小隙間に供給された高圧の作動流体を前記高圧作動流体流路へと流入させる圧抜き通路を前記周壁部に設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、前記高圧作動流体供給通路を前記周壁部に設けると共に、前記圧抜き通路を前記ガイド部に設けることを特徴とした静圧軸受弁。
【請求項６】
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、該ガイド部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、該周壁部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設け、
前記圧抜き通路は、前記弁体の往復運動方向にて前記高圧作動流体供給通路と前記ラビリンスとの間に配置したことを特徴とする請求項５記載の静圧軸受弁。
【請求項７】
前記連通路は、前記作動流体動作室から前記蓄圧室への流路抵抗が小さく且つ当該蓄圧室から当該作動流体動作室への流路抵抗が大きくなるよう構成したことを特徴とする請求項５又は６に記載の静圧軸受弁。
【請求項８】
前記弁体の往復運動方向における当該弁体と前記ガイド部との間に空間を設けると共に、前記ガイド部に前記空間と前記高圧作動流体流路とを連通させる連通孔を設けたことを特徴とする請求項５，６又は７に記載の静圧軸受弁。
【請求項９】
前記弁体の往復運動方向における当該弁体と前記ガイド部との間に空間を設けると共に、該空間内の圧力を制御する圧力制御手段を設けたことを特徴とする請求項１，２，３，５，６又は７に記載の静圧軸受弁。
【請求項１】
高圧の作動流体が流れる高圧作動流体流路と当該高圧の作動流体が導入される作動流体動作室とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、
この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部と、
を備え、
前記弁体の内方に前記高圧作動流体流路の内圧よりも相対的に低圧となる作動流体を溜める蓄圧室を設けると共に、該弁体に前記蓄圧室と前記作動流体動作室とを連通させる連通路を設け、
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、前記高圧作動流体流路における高圧の作動流体を前記微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路を前記周壁部に設けると共に、前記微小隙間に供給された高圧の作動流体を前記蓄圧室へと流入させる圧抜き通路を前記ガイド部に設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、前記高圧作動流体供給通路を前記ガイド部に設けると共に、前記圧抜き通路を前記周壁部に設けることを特徴とした静圧軸受弁。
【請求項２】
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、該周壁部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、該ガイド部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設け、
前記圧抜き通路は、前記弁体の往復運動方向にて前記高圧作動流体供給通路と前記ラビリンスとの間に配置したことを特徴とする請求項１記載の静圧軸受弁。
【請求項３】
前記連通路は、前記蓄圧室から前記作動流体動作室への流路抵抗が小さく且つ当該作動流体動作室から当該蓄圧室への流路抵抗が大きくなるよう構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の静圧軸受弁。
【請求項４】
前記弁体の往復運動方向における当該弁体と前記ガイド部との間に空間を設けると共に、前記弁体に前記空間と前記蓄圧室とを連通させる連通孔を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の静圧軸受弁。
【請求項５】
高圧の作動流体を生成する作動流体動作室と当該高圧の作動流体が排出される高圧作動流体流路とを連通又は遮断させる筒状の弁体と、
この弁体の周壁部との間に微小隙間を形成すると共に当該弁体を軸線方向へと案内する筒状のガイド部と、
を備え、
前記弁体の内方に蓄圧室を設けると共に、該弁体に前記作動流体動作室で生成された高圧の作動流体を前記蓄圧室へと供給する連通路を設け、
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、前記蓄圧室における高圧の作動流体を前記微小隙間へと供給する高圧作動流体供給通路を前記ガイド部に設けると共に、前記微小隙間に供給された高圧の作動流体を前記高圧作動流体流路へと流入させる圧抜き通路を前記周壁部に設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、前記高圧作動流体供給通路を前記周壁部に設けると共に、前記圧抜き通路を前記ガイド部に設けることを特徴とした静圧軸受弁。
【請求項６】
前記弁体の周壁部を前記ガイド部の外周面側に配置した場合には、該ガイド部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設ける一方、前記弁体の周壁部を前記ガイド部の内周面側に配置した場合には、該周壁部の開口端側で且つ前記微小隙間側の壁面にラビリンスを設け、
前記圧抜き通路は、前記弁体の往復運動方向にて前記高圧作動流体供給通路と前記ラビリンスとの間に配置したことを特徴とする請求項５記載の静圧軸受弁。
【請求項７】
前記連通路は、前記作動流体動作室から前記蓄圧室への流路抵抗が小さく且つ当該蓄圧室から当該作動流体動作室への流路抵抗が大きくなるよう構成したことを特徴とする請求項５又は６に記載の静圧軸受弁。
【請求項８】
前記弁体の往復運動方向における当該弁体と前記ガイド部との間に空間を設けると共に、前記ガイド部に前記空間と前記高圧作動流体流路とを連通させる連通孔を設けたことを特徴とする請求項５，６又は７に記載の静圧軸受弁。
【請求項９】
前記弁体の往復運動方向における当該弁体と前記ガイド部との間に空間を設けると共に、該空間内の圧力を制御する圧力制御手段を設けたことを特徴とする請求項１，２，３，５，６又は７に記載の静圧軸受弁。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−２７４９３８（Ｐ２００６−２７４９３８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９５８７７（Ｐ２００５−９５８７７）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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