JPH10196543A

JPH10196543A - コンプレッサー用バルブプレート及びそのバルブプレートを用いたコンプレッサー

Info

Publication number: JPH10196543A
Application number: JP407197A
Authority: JP
Inventors: Takuya Hagiwara; 萩原▲琢▼也; Kenzo Tomita; 賢三富田; Yukimasa Kitamura; 幸正北村; Fumio Oshino; 富美雄押野
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性に優れ、繰り返し応力に対する疲労強度
が高い樹脂組成物によるコンプレッサー用バルブプレー
ト及びそのバルブプレートを用いて成るコンプレッサー
を提供する。【解決手段】吸入弁及び吐出弁のバルブプレートを、ガ
ラス転移温度が２３０℃を超えるポリイミド樹脂１００
重量部と、ポリエーテルエーテルケトン及びポリエーテ
ルケトンから成る群から選ばれた少なくとも一種の物質
５０〜７０重量部と、ポリエーテルイミド０〜２０重量
部と、炭素繊維４０〜８０重量部とから成る樹脂組成物
によって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンプレッサー用
バルブプレート、特に樹脂組成物を成形して成るバルブ
プレート及びそのバルブプレートを用いて成るレシプロ
タイプのコンプレッサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダ内をピストンが往復するレシプ
ロタイプのコンプレッサーには、吸入弁及び吐出弁が設
けられる。これらの弁は、円環状に配設された通気孔群
を具備するバルブシートと、通常はバルブシートの通気
孔群周辺に例えば弾性体によって付勢されるなどして密
着している円環状のバルブプレートを有する。

【０００３】このバルブプレートは、バルブシートのバ
ルブプレート側の空間の気圧が、反対側の気圧よりも低
くなったときにバルブシートから離れ得るよう支持され
ており、それ以外のときはバルブシートに密着し、その
通気孔を塞ぎ、通気孔のバルブプレート側から反対側に
向けて気体が流れないようにする。このバルブプレート
は、繰り返し応力によって劣化せず、かつ、シリンダ内
の気体が断熱圧縮によって高温になっても耐えられる耐
熱性に優れた素材で構成することが求められる。

【０００４】従来は、このバルブプレートの材料には
鉄、アルミなどの金属が用いられることが多かったが、
バルブプレートをこのような金属で構成すると、バルブ
プレート自体が重くなり、弁の開閉における応答動作が
鈍くなる上、騒音が大きいという問題があった。また、
使用に伴って磨耗や割れが発生し、脱落した破片がシリ
ンダ内に入り、ピストン及びシリンダを損傷して故障の
原因になるという問題があった。

【０００５】上記の問題は、バルブプレートを耐熱性樹
脂で構成することによって解決でき、実際にそのような
バルブプレートも存在するが、バルブプレートに使用さ
れている従来の樹脂では、バルブプレートに使用するも
のとしてはそのガラス転移温度が低すぎ、使用環境が１
５０℃を超える場合には変形する上、繰り返し応力に対
する疲労強度にも問題があった。また、上記の耐熱性樹
脂にガラス繊維などの補強材を混合すれば、その耐熱性
を若干向上させることができるが、過酷な使用環境にも
耐え得る耐熱性を有する樹脂を用いたバルブプレートを
得ることはできなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためになされたものであり、その目的とすると
ころは、耐熱性に優れ、繰り返し応力に対する疲労強度
が高い樹脂組成物によるバルブプレート及びそのバルブ
プレートを用いてたコンプレッサーを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、バルブプ
レートを、ガラス転移温度が２３０℃を超えるポリイミ
ド樹脂１００重量部と、ポリエーテルエーテルケトン及
びポリエーテルケトンから成る群から選ばれた少なくと
も一種の物質５０〜７０重量部と、ポリエーテルイミド
０〜２０重量部と、炭素繊維４０〜８０重量部とから成
る樹脂組成物によって構成することによって達成され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係るコンプレッサーに使
用される吸入弁及び吐出弁のバルブプレート用樹脂組成
物は、ガラス転移温度が２３０℃を超えるポリイミド樹
脂１００重量部と、ポリエーテルエーテルケトン及びポ
リエーテルケトンから成る群から選ばれた少なくとも一
種の物質２０〜６０重量部と、炭素繊維２０〜６０重量
部とから成るものである。

【０００９】ガラス転移温度２３０℃を超えるポリイミ
ド樹脂としては、例えば三井東圧化学株式会社製のポリ
イミド樹脂（商品名：オーラム）が挙げられるが、ガラ
ス転移温度が２３０℃以上のものであればこれに限定さ
れない。ポリエーテルエーテルケトン及びポリエーテル
ケトンはバルブプレートの疲労強度を改良するために添
加されるものであり、どちらか一方のみを単独で使用し
ても、両方併せて使用してもよい。ポリエーテルイミド
は、ポリイミド樹脂と、これに添加する樹脂との相溶性
を改良するため配合するものである。炭素繊維は、バル
ブプレートの圧縮強度を改良するために添加されるもの
であり、長さ１００〜３００μｍ、直径５〜１５μｍ程
度のものを使用することが推奨される。

【００１０】以下、図面により本発明の実施例について
説明する。図１は本発明に係るコンプレッサーの一実施
例を示す縦断面説明図、図２は図１に示した吸入弁を示
す部分拡大断面図、図３は図２に示したバルブプレート
周辺の主要構成を示す拡大断面図、図４は図３に示した
主要構成の立体分解図、図５ないし図９はそれぞれバル
ブプレートの第二ないし第六実施例を示す断面図であ
る。

【００１１】まず、図１について説明する。図中、１は
本発明に係るコンプレッサー、１０はシリンダ、１１は
ピストン、１２は吸入口、１３は吐出口、２及び３は吸
入弁、４及び５は吐出弁である。シリンダ１０は縦長略
円筒状のものであって、内部にその内周面に隙間なく密
接し、かつ、対称軸に沿って往復移動可能なピストン１
１を有する。ピストン１１は、図示しない原動機によっ
てシリンダ１０の対称軸に沿って往復移動せしめられる
ビストンロッド１１０に接続される。

【００１２】ピストンロッド１１０は、シリンダ１０の
底部を貫通してピストン１１に接続され、ピストンロッ
ド１１０とシリンダ１０の隙間はシール部材１００によ
って気密にシールされる。吸入弁２、３は、シリンダ１
０の両端部に少なくとも１個ずつ設けられ、吸入口１２
は吸入弁２、３に通じている。吐出弁４、５は、シリン
ダ１０の両端部に少なくとも１個ずつ設けられ、吐出口
１３は吐出弁４、５に通じている。

【００１３】次に、図２ないし図４に基づいて、吸入弁
２、３について説明するが、吸入弁２、３は同一の構成
であるので、ここでは吸入弁２について説明する。吸入
弁２は、バルブシート２０と、バルブプレート２１、２
２、２３と、バルブスプリング２４、２５、２６と、バ
ルブガイド２７とを具備するものである。バルブシート
２０は、図３及び図４に示したように、中央に配される
円盤部２０ａと、円盤部２０ａを中心として順次所定間
隙を介して配される第一外環部２０ｂ、第一外環部２０
ｂの外周に所定間隙を介して配される第二外環部２０ｃ
及び第三外環部２０ｄと、上記部材同士を連結する多数
のリブ２０ｅとから成る。

【００１４】円盤部２０ａと第一外環部２０ｂ、第一外
環部２０ｂと第二外環部２０ｃ、第二外環部２０ｃと第
三外環部２０ｄの間にそれぞれ設けられている間隙は、
通気路２０ｆとなる。この通気路２０ｆは、その断面形
状がバルブプレート２１〜２３が設けられる側の開口に
向けて狭くなるものである。バルブプレート２１〜２３
は、それぞれ径が異なる平たい円環状の部材であって、
バルブシート２０の通気路２０ｆの開口部を覆って塞ぎ
得るものであり、前述の樹脂組成物を用い、射出成形に
よって成形される。

【００１５】この射出成形の成形条件は、シリンダー温
度４１０〜４３０℃、金型温度１８０〜２１０℃、充填
圧力２３００〜３５００ｋｇｆ／ｃｍ²、充填時間１〜
３秒、サイクルタイム４５〜９０秒とすることが望まし
い。バルブスプリング２４〜２６は、回転対称に波打つ
円環状のものであり、それぞれバルブプレート２１〜２
３と同じ径を有するものである。なお、図４において
は、バルブスプリング２４〜２６は平板状に示してある
が、図３に示したように波状に加工されているものとす
る。

【００１６】バルブガイド２７はその径が最大径を有す
るバルブプレート２３の外径と略等しい円盤状の部材で
あって、中央部分にはその径がバルブシート２０の円盤
部２０ａと略等しい円形通気孔２７ａと、その周囲には
回転対称に設けられる複数の円弧状通気路２７ｂとを有
する。この円弧状通気路２７ｂは、後述の如くバルブガ
イド２７をバルブシート２０と一体化させたときに、バ
ルブシート２０の第一外環部２０ｂと第二外環部２０ｃ
に対面する領域に沿って設けられるものである。バルブ
ガイド２７の、バルブシート２０の第一及び第二外環部
２０ｂ、２０ｃに対面する複数の部分、即ち、同一円上
で隣接する円弧状通気路２７ｂ、２７ｂの間にはそれぞ
れ脚部２７ｃが設けられる。

【００１７】この脚部２７ｃは、バルブガイド２７をバ
ルブシート２０と合わせたときに、その第一及び第二外
環部２０ｂ、２０ｃに突き当たって、バルブガイド２７
がバルブシート２０との間に所定間隙を保つようにする
と共に、バルブシート２１〜２３及びバルブスプリング
２４〜２６を所定の位置からずれないように保持するも
のである。このバルブガイド２７は、図示はしなかった
が、脚部２７ｃを貫通してバルブシート２０の第一外環
部２０ｂに達するボルトによって、バルブシート２０と
一体化される。

【００１８】上記の部材を組み立てるときには、図３及
び図４に示したように、バルブシート２０の通気路２０
ｆ上にバルブプレート２１〜２３を配し、また、そのバ
ルブプレート２０〜２３の上にバルブスプリング２４〜
２６を配した状態でバルブガイド２７をバルブシート２
０に取り付けるものである。このとき、バルブスプリン
グ２４〜２６は、バルブプレート２１〜２３とバルブガ
イド２７との間で潰れ、バルブプレート２１〜２３はバ
ルブシート２０の通気路２０ｆの周縁に所要の圧力で押
し付けられ、通気路２０ｆは閉鎖される。

【００１９】そして、図２に示したように、バルブガイ
ド２７がシリンダ１０内に露出するよう組み立て、吸入
弁２を構成し、その吸入弁２と、これと同じ構成の吸入
弁３を、図１に示したようにコンプレッサー１に取り付
ける。また、吐出弁４、５としては、上記の吸入弁の、
バルブシート、バルブプレート、バルブスプリング、バ
ルブガイドの順序が反対で、シリンダ１０内にバルブシ
ートが露出するようにしたものを用い、これを図１に示
したようにコンプレッサー１に取り付けた。

【００２０】この図１に示したコンプレッサー１におい
ては、図示しない原動機が作動してピストンロッド１１
０が引き下げられると、ピストン１１が下降する。この
ピストン１１の移動によって、シリンダ１０内の吸入弁
２及び吐出弁４側の空間の気圧が下がるので、吸入弁２
のバルブシート２０からバルブプレート２１〜２３が浮
き上がり、シリンダ１０内に吸入口１２から気体が吸い
込まれる。

【００２１】反対に、ピストンロッド１１０が押し上げ
られてピストン１１が上昇すると、吸入弁２及び吐出弁
４側の空間の気圧が上がるので、吸入弁２は閉じると共
に、吐出弁４のバルブプレートがバルブシートから浮き
上がり、シリンダ１０内の気体がシリンダ１０外に排出
され、吐出口１３に送られる。吸入弁３及び吐出弁５で
も、シリンダ１０内の気圧の変化に伴って、上記と同様
の吸気及び排気が行われるものであり、このコンプレッ
サー１においては、ピストン１１の移動に伴って吸気と
排気が同時に行われるものである。

【００２２】次に、図５ないし図９に示したバルブプレ
ートの第二ないし第六実施例について説明する。図５な
いし図７に示したバルブプレート２８０〜２８２は、矩
形状の断面を有するものの角部を面取りしたものであ
り、図８及び図９に示したバルブプレート２８３、２８
４は、断面三角形又は半円形の成形品を製造するための
金型を用いて直接所要の形状に成形したものである。こ
れらのバルブプレート２８０〜２８４は、バルブシート
の通気路の開口部の形状に応じて適宜選択して採用され
るものであり、例えば、図５に示したような形状のバル
ブシート２９の場合は、所要のバルブプレート２８０を
選択するようにし、バルブの気密性を高めるものであ
る。

【００２３】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば、バルブプレートは上記の樹脂組
成物を直径１００〜１８０ｍｍ、厚さ３〜１０ｍｍ程度
のディスク状に成形し、切削機械加工を施して所要の形
状に切り出すようにしてもよく、また、樹脂組成物を矩
形状の板材に成形し、そこから所要の形状に切り出すよ
うにしてもよく、また、バルブプレートの形状は金型を
とることができる範囲内で複雑な形状とすることができ
る。また、バルブシートにバルブガイドの脚部を受ける
ための凹部を設けてもよく、バルブプレートを使用する
タイプのコンプレッサーである限り、コンプレッサーや
バルブの形式、バルブプレートの形状等は本発明の目的
の範囲内で自由に設計変更できるものであり、本発明は
上記の説明から当業者が容易に想到し得る総ての変更実
施例を包摂するものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係るコンプレッサーは上記の如
く構成されるので、本発明によるときは、バルブプレー
トの耐熱性が優れ、繰り返し応力に対する疲労強度も高
く、過酷な使用環境のもとでもバルブプレートが変形、
破損することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコンプレッサーの一実施例を示す
縦断面説明図である。

【図２】図１に示した吸入弁を示す部分拡大断面図であ
る。

【図３】図２に示したバルブプレート周辺の主要構成を
示す拡大断面図である。

【図４】図３に示した主要構成の立体分解図である。

【図５】バルブプレートの第二実施例を示す断面図であ
る。

【図６】バルブプレートの第三実施例を示す断面図であ
る。

【図７】バルブプレートの第四実施例を示す断面図であ
る。

【図８】バルブプレートの第五実施例を示す断面図であ
る。

【図９】バルブプレートの第六実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・コンプレッサー１０・・・・シリンダ１００・・・シール部材１１・・・・ピストン１１０・・・移動制御軸１２・・・・吸入口１３・・・・吐出口２・・・・・吸入弁２０・・・・バルブシート２０ａ・・・円盤部２０ｂ・・・第一外環部２０ｃ・・・第二外環部２０ｄ・・・第三外環部２０ｅ・・・リブ２０ｆ・・・通気路２１・・・・バルブプレート２２・・・・バルブプレート２３・・・・バルブプレート２４・・・・バルブスプリング２５・・・・バルブスプリング２６・・・・バルブスプリング２７・・・・バルブガイド２７ａ・・・円形通気路２７ｂ・・・円弧状通気路２７ｃ・・・脚部２８０・・・バルブプレート２８１・・・バルブプレート２８２・・・バルブプレート２８３・・・バルブプレート２８４・・・バルブプレート２９・・・・バルブシート３・・・・・吸入弁４・・・・・吐出弁５・・・・・吐出弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者押野富美雄愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地三井東圧化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス転移温度が２３０℃を超えるポリイ
ミド樹脂１００重量部と、ポリエーテルエーテルケトン
及びポリエーテルケトンから成る群から選ばれた少なく
とも一種の物質５０〜７０重量部と、ポリエーテルイミ
ド０〜２０重量部と、炭素繊維４０〜８０重量部とから
成る樹脂組成物を成形して成るコンプレッサー用バルブ
プレート（２１、２２、２３、２８０、２８１、２８
２、２８３、２８４）。
【請求項２】シリンダ（１０）と、シリンダ（１０）内
を往復するピストン（１１）と、シリンダ（１０）に設
けられる少なくとも各１個の吸入弁（２、３）及び吐出
弁（４、５）とを具備するコンプレッサー（１）におい
て、吸入弁（２、３）及び吐出弁（４、５）が、請求項１に
記載のバルブプレート（２１、２２、２３、２８０、２
８１、２８２、２８３、２８４）を具備することを特徴
とするコンプレッサー（１）。