JP2006152960A - Swing type compressor - Google Patents
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Abstract
【課題】 高圧の圧縮が可能で製造コストを低減できると共に、停止時に圧縮室内の圧縮流体を逃すことができる揺動型圧縮機を提供する。
【解決手段】 ピストン14は、連結部16、ピストンロッド17およびピストン部18によって一体的に形成され、円盤状のピストン部18はピストン14の往復動に伴ってシリンダ7内で揺動する。また、ピストン部18の外周側にはリング溝20が形成されると共に、リング溝20には円環状のピストンリング21が装着されている。さらに、ピストンリング21の軸方向両端側には円弧状のR面取り部22が形成されている。これにより、駆動時にはピストンリング21の変形等を防止しつつ高圧の圧縮空気をシールすることができ、停止時にはピストンリング21とリング溝20との隙間を介して圧縮室19内に残存した圧縮空気をクランクケース1側に逃すことができる。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillating compressor capable of compressing at a high pressure, reducing the manufacturing cost, and allowing a compressed fluid in a compression chamber to escape when stopped.
A piston 14 is integrally formed by a connecting portion 16, a piston rod 17, and a piston portion 18. The disc-shaped piston portion 18 swings in a cylinder 7 as the piston 14 reciprocates. A ring groove 20 is formed on the outer peripheral side of the piston portion 18, and an annular piston ring 21 is attached to the ring groove 20. Further, arc-shaped R chamfered portions 22 are formed on both ends of the piston ring 21 in the axial direction. Accordingly, high pressure compressed air can be sealed while preventing deformation of the piston ring 21 during driving, and compressed air remaining in the compression chamber 19 through the gap between the piston ring 21 and the ring groove 20 when stopped. Can be released to the crankcase 1 side.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、例えば空気を圧縮するのに好適に用いられる揺動型圧縮機に関する。 The present invention relates to an oscillating compressor that is preferably used to compress air, for example.
一般に、揺動型圧縮機は、電動機と、該電動機によって駆動されるクランク軸が回転可能に設けられたクランクケースと、該クランクケースに設けられ内部に周壁によって取囲まれたピストン摺動孔を有するシリンダと、該シリンダのピストン摺動孔に挿嵌されクランク軸によってシリンダ内を往復動するピストンと、シリンダ内に形成されピストンが往復動する間に気体を圧縮する圧縮室と、該圧縮室内に外部から空気を導入する吸気通路とにより大略構成されている(例えば、特許文献1参照)。 In general, a oscillating compressor includes an electric motor, a crankcase rotatably provided with a crankshaft driven by the electric motor, and a piston sliding hole provided in the crankcase and surrounded by a peripheral wall. A cylinder having a piston inserted into a piston sliding hole of the cylinder and reciprocating in the cylinder by a crankshaft; a compression chamber formed in the cylinder for compressing gas while the piston reciprocates; and the compression chamber And an intake passage through which air is introduced from the outside (see, for example, Patent Document 1).
ここで、従来技術による揺動型圧縮機は、一端側がクランク軸に回転可能に連結される連結部となり他端側が圧縮室を画成する円盤部となったロッキングピストンを用いている。そして、ピストンの円盤部には外周側に位置してリップシールが設けられ、該リップシールを用いて揺動しつつ往復動するピストンの円盤部とシリンダとの間をシールしている。 Here, the oscillating compressor according to the prior art uses a locking piston in which one end side is a connecting portion that is rotatably connected to the crankshaft and the other end side is a disk portion that defines a compression chamber. A lip seal is provided on the outer peripheral side of the disc portion of the piston, and seals between the disc portion of the piston that reciprocates while swinging using the lip seal and the cylinder.
しかし、上述した従来技術による揺動型圧縮機は、例えば2段式圧縮機の高圧側のように数MPa以上の高圧の空気を圧縮した場合には、リップシールが変形、破損して圧縮空気が漏洩する虞がある。このため、2段式圧縮機の高圧側には揺動型圧縮機を適用することが難しく、ピストンとは別体の連接棒(ピストンロッド)を用いてピストンとクランク軸との間を接続した往復動圧縮機を用いており、部品点数の増加、製造コストの上昇という問題があった。 However, in the above-described oscillating compressor according to the prior art, when high-pressure air of several MPa or more is compressed as in the high-pressure side of a two-stage compressor, for example, the lip seal is deformed and broken, and the compressed air May leak. For this reason, it is difficult to apply the oscillating compressor to the high pressure side of the two-stage compressor, and the piston and the crankshaft are connected using a connecting rod (piston rod) separate from the piston. Since a reciprocating compressor is used, there are problems of an increase in the number of parts and an increase in manufacturing cost.
また、リップシールは圧縮機の運転、停止に拘わらずシリンダに押付けられているから、圧縮機の運転停止後もリップシールのシール性が保持される。この結果、運転停止時には圧縮室内に高圧の圧縮空気が残った状態で保持されるから、圧縮機の再起動時にはこの残った圧縮空気が負荷として作用し、圧縮機の再起動が難しくなるという問題もある。 In addition, since the lip seal is pressed against the cylinder regardless of whether the compressor is operating or stopped, the sealing performance of the lip seal is maintained even after the compressor is stopped. As a result, since the high pressure compressed air remains in the compression chamber when the operation is stopped, the remaining compressed air acts as a load when the compressor is restarted, making it difficult to restart the compressor. There is also.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高圧の圧縮が可能で製造コストを低減できると共に、停止時に圧縮室内の圧縮流体を逃すことができる揺動型圧縮機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to enable a high-pressure compression, reduce the manufacturing cost, and allow the compressed fluid in the compression chamber to escape when stopped. It is to provide a compressor.
上述した課題を解決するため、本発明は、クランク軸を回転可能に支持したクランクケースと、該クランクケースに設けられシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、一端側が前記クランク軸に回転可能に連結される連結部となり他端側が該シリンダ内を揺動しつつ往復動し前記シリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する円盤部となったピストンとからなる揺動型圧縮機に適用される。 In order to solve the above-described problems, the present invention has a crankcase that rotatably supports a crankshaft, a cylinder that is provided in the crankcase and on which a cylinder head is mounted, and one end side is rotatably connected to the crankshaft. This is applied to an oscillating compressor comprising a piston which is a disk part defining the compression chamber between the cylinder head and the other end side reciprocating while oscillating in the cylinder.
そして、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記ピストンの円盤部には外周側に位置したリング溝を設け、該リング溝にはピストンとシリンダとの間をシールする非リップ形状のピストンリングを装着したことにある。
The feature of the configuration adopted by the invention of
請求項2の発明では、前記ピストンリングは、前記ピストンの往復動方向の両端側の外径寸法が中間側の外径寸法に比べて小さく形成している。 According to a second aspect of the present invention, the piston ring is formed such that the outer diameter dimension at both ends in the reciprocating direction of the piston is smaller than the outer diameter dimension at the intermediate side.
請求項3の発明では、前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の両端側に位置して円弧状のR面取り部を設けている。 According to a third aspect of the present invention, an arcuate R chamfered portion is provided on the outer peripheral side of the piston ring so as to be located at both end sides in the reciprocating direction of the piston.
請求項4の発明では、前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の両端側に位置してテーパ状のC面取り部を設けている。 According to a fourth aspect of the present invention, tapered C chamfered portions are provided on the outer peripheral side of the piston ring so as to be positioned at both end sides in the reciprocating direction of the piston.
請求項5の発明では、前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の全長に亘って円弧状をなす円弧面部を設けている。 According to a fifth aspect of the present invention, an arcuate surface portion having an arc shape is provided on the outer peripheral side of the piston ring over the entire length of the piston in the reciprocating direction.
請求項1の発明によれば、ピストンの円盤部にはリング溝を介して非リップ形状のピストンリングを装着したから、ピストンリングを用いてピストンとシリンダとの間をシールすることができる。また、従来技術のリップシールはシリンダと摺接するリップ部が屈曲、偏磨耗して圧縮流体の漏洩が生じる傾向があるのに対して、本発明ではピストンリングを用いるから、屈曲等が生じるリップ部が存在せず、ピストンリングの強度を上げることができ、耐久性、信頼性を高めることができる。この結果、例えば2段式圧縮機の高圧側にも連結部と円盤部とが一体形成されたロッキングピストンを用いることができ、部品点数を削減して製造コストの低減、装置の小型化を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the non-lip shaped piston ring is attached to the disk portion of the piston via the ring groove, the piston and the cylinder can be sealed using the piston ring. Further, in the lip seal of the prior art, the lip portion that is in sliding contact with the cylinder tends to bend and wear out unevenly, and the compressed fluid leaks, whereas the piston ring is used in the present invention. Is not present, the strength of the piston ring can be increased, and durability and reliability can be improved. As a result, for example, the locking piston in which the connecting portion and the disk portion are integrally formed can be used on the high pressure side of the two-stage compressor, and the number of parts can be reduced to reduce the manufacturing cost and the size of the apparatus. be able to.
さらに、ピストンの円盤部にはリング溝を介してピストンリングを装着したから、圧縮機の停止時にはリング溝とピストンリングとの隙間を通じて圧縮室内の圧縮流体をクランクケース側に逃すことができる。このため、圧縮機の起動時には常に圧縮室内を低圧な状態に保持することができるから、再起動時の負荷を低減することができる。 Furthermore, since the piston ring is attached to the disk portion of the piston via the ring groove, the compressed fluid in the compression chamber can be released to the crankcase side through the gap between the ring groove and the piston ring when the compressor is stopped. For this reason, since the compression chamber can be always kept in a low pressure state when the compressor is started, the load at the time of restart can be reduced.
請求項2の発明によれば、ピストンリングの両端側の外径寸法を中間側の外径寸法に比べて小さく形成したから、往復動に伴ってピストンが揺動しても、ピストンリングの両端側の角隅が局所的にシリンダに接触するのを防ぐことができ、ピストンリングをシリンダに滑らかに接触させることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、ピストンリングの外周側には円弧状のR面取り部を設ける構成としている。このとき、ピストンリングの外周側に角隅が形成される場合には、ピストンの揺動角が最大となったときにピストンリングの角隅が局部的にシリンダに接触して偏磨耗や圧縮流体の漏洩が生じる虞がある。これに対し、本発明ではピストンリングの外周側にR面取り部を設けたから、ピストンが最大揺動角となったときでも、R面取り部によってシリンダとの局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。 According to invention of Claim 3, it is set as the structure which provides an arc-shaped R chamfering part in the outer peripheral side of a piston ring. At this time, when a corner is formed on the outer peripheral side of the piston ring, the corner of the piston ring locally contacts the cylinder when the swing angle of the piston becomes the maximum, and uneven wear or compressed fluid There is a risk of leakage. On the other hand, since the R chamfered portion is provided on the outer peripheral side of the piston ring in the present invention, even when the piston has the maximum swing angle, the R chamfered portion can prevent local contact with the cylinder, The compression performance can be improved and the reliability can be improved.
請求項4の発明によれば、ピストンリングの外周側にはテーパ状のC面取り部を設けたから、例えばピストンの最大揺動角に応じたC面取り部を形成することによって、ピストンが最大揺動角となったときでも、ピストンリングをシリンダに面接触させることができる。この結果、C面取り部によってシリンダとの局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、ピストンリングの外周側には略全面に亘って円弧状をなす円弧面部を設けたから、例えばピストンの揺動に合わせた円弧面部を形成することによって、ピストンの揺動角に拘わらず、ピストンリングをシリンダに滑らかに接触させることができる。この結果、円弧面部によってシリンダとの局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the arcuate surface portion having an arc shape is provided on the outer peripheral side of the piston ring over substantially the entire surface, for example, by forming the arcuate surface portion in accordance with the oscillation of the piston, the piston is swung. Regardless of the moving angle, the piston ring can be brought into smooth contact with the cylinder. As a result, local contact with the cylinder can be prevented by the circular arc surface portion, the compression performance can be improved, and the reliability can be improved.
以下、本発明の実施の形態に係る揺動型圧縮機を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a swing type compressor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、図1ないし図5は本発明の第1の実施の形態を示し、図において、1は内部にクランク室2が画成されたクランクケースで、該クランクケース1には、クランク室2内に位置して電動モータ3の出力軸4に固定されたクランク軸5が回転可能に支持されている。また、出力軸4にはクランク軸5に当接してバランスウェイト6が取付けられている。
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. In the figure,
7はクランクケース1上に取付けられた円筒状のシリンダで、該シリンダ7は、基端側がクランク室2内に開口すると共に、その内周面7Aが後述するピストン14の摺動面となっている。また、シリンダ7の先端側にはシリンダヘッド8が搭載され、該シリンダヘッド8内には、吸込口9Aを介して外部に連通する吸込室9と、吐出口10Aを介して外部に連通する吐出室10とが画成されている。
11はシリンダ7とシリンダヘッド8との間に挟持された弁座板で、該弁座板11には、吸込室9を後述の圧縮室19に連通する吸込穴11Aと、吐出室10を圧縮室19に連通する吐出穴11Bとが形成されている。また、弁座板11にはリード弁としての吸込弁12、吐出弁13が取付けられ、該吸込弁12、吐出弁13は、基端側がねじ等を介して弁座板11に固定された固定端となり、先端側は自由端となって、吸込穴11A、吐出穴11Bをそれぞれ開,閉する。
14はシリンダ7内に摺動可能に挿嵌されたロッキングピストン(以下、ピストン14という)で、該ピストン14は、一端側がクランク室2内に位置してクランク軸5に対して軸受15を介して回転可能に連結された連結部16と、該連結部16に一体形成されシリンダ7内へと伸長した棒状のピストンロッド17と、該ピストンロッド17の他端側に一体形成された円盤部としてのピストン部18とによって構成されている。そして、ピストン部18は、シリンダ7の内径寸法よりも小さい外径寸法をもって略円盤状に形成されると共に、シリンダ7内に位置して弁座板11との間に圧縮室19を画成している。
20はピストン部18の外周側に凹陥して設けられたリング溝で、該リング溝20は、ピストン部18の外周面18Aに形成された環状の凹溝によって構成されている。そして、リング溝20には、後述のピストンリング21が装着されている。
21はリング溝20に装着され非リップ形状をしたピストンリングで、該ピストンリング21は、例えば耐磨耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料、金属材料等によって略円環状に形成されている。ここで、ピストンリング21は、上端面21A、下端面21B、内周面21Cおよび外周面21Dを有する断面略四角形状に形成されている。また、ピストンリング21の上端面21A、下端面21Bは、それぞれピストン14の往復動方向(シリンダ7の軸方向)の両端側に位置すると共に、内周面21Cはリング溝20の奥部側(底面側)に位置している。さらに、ピストンリング21の外周面21Dは、リング溝20から突出してシリンダ7の内周面7Aに弾性的に接触している。このとき、リング溝20から突出したピストンリング21の突出寸法は、ピストン14が揺動しつつ往復動するときでもピストン部18の外周面18Aがシリンダ7の内周面7Aに接触しない程度の十分な値に設定されている。
A
また、ピストンリング21は、リング溝20内に装着された状態でピストン14と一緒にシリンダ7内に挿嵌される。これにより、ピストンリング21の外周面21D側がシリンダ7の内周面7Aに摺接するから、ピストンリング21はシリンダ7とピストン14との間をシールする。このとき、ピストンリング21の内周面21Cとリング溝20の奥部側との間には、ピストンリング21に沿って環状の空間が形成されている。
Further, the
22はピストンリング21の外周側に設けられた円弧状のR面取り部で、該R面取り部22は、ピストンリング21のうちピストン14の往復動方向の両端側に位置して上端面21A、下端面21Bの外周側の角隅にそれぞれ形成され、例えば一定寸法の曲率半径R1を有している。また、2つのR面取り部22の間には外径寸法D0が等しく設定され軸方向に向けて略平坦となった等径面部23が設けられている。このため、R面取り部22と等径面部23とによって外周面21Dが形成されると共に、ピストンリング21のうちピストン14の往復動方向の両端側の外径寸法D1は、R面取り部22によって中間側に位置する等径面部23の外径寸法D0よりも小さい値に設定されている。
そして、R面取り部22は、ピストン14がシリンダ7内を揺動しつつ往復動するときに、ピストンリング21の角隅が局部的に接触するのを防止し、シリンダ7の内周面7A上を滑らかに摺動させるものである。
The R chamfered
24は出力軸4の先端側に固定された冷却ファンを示し、該冷却ファン24はクランク室2内に冷却風を送風する。
本実施の形態による空気圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。 The air compressor according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
まず、電動モータ3を回転駆動すると、ピストン14がシリンダ7内を揺動しつつ往復動する。これにより、空気圧縮機は、吸込室9から圧縮室19内に空気を吸入する吸入行程と、圧縮室19内の空気を圧縮し吐出室10に圧縮空気を吐出する圧縮行程とを繰返す圧縮運転を行う。
First, when the electric motor 3 is rotationally driven, the
そして、圧縮運転が行われている間は、ピストンリング21の外周面21Dがシリンダ7の内周面7Aに常時摺接すると共に、上端面21Aと下端面21Bとのいずれか一方がリング溝20の端面に接触する。これにより、ピストンリング21はピストン14とシリンダ7との間を気密にシールし、圧縮室19内の空気がクランク室2に向けて漏洩するのを防止している。
While the compression operation is performed, the outer
一方、電動モータ3を停止したときには、ピストン14の往復動も電動モータ3と一緒に停止する。ここで、例えばピストン14が圧縮室19内の空気を圧縮する圧縮行程で停止した場合には、圧縮室19内に高圧な圧縮空気が残存することがある。このとき、ピストンリング21とリング溝20との間には環状の空間が形成されているから、圧縮室19内に残った高圧な圧縮空気はピストンリング21とリング溝20との間の隙間を通じてクランク室2内に向けて漏洩する。これにより、圧縮室19内に高圧な圧縮空気が残存することがないから、空気圧縮機の再起動時に電動モータ3等に過負荷が作用するのを防止することができ、円滑に再起動することができる。
On the other hand, when the electric motor 3 is stopped, the reciprocation of the
また、ピストンリング21の外周側に角隅が形成される場合には、ピストン14の揺動角が最大となったときにピストンリング21の角隅が局部的にシリンダ7に接触して偏磨耗や圧縮空気の漏洩が生じる虞がある。これに対し、本実施の形態ではピストンリング21の外周側にR面取り部22を設けたから、ピストン14が最大揺動角となったときでも、R面取り部22によってシリンダ7との局部的な接触を防止することができ、圧縮空気の漏洩を防止して圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
Further, in the case where corners are formed on the outer peripheral side of the
かくして、本実施の形態によれば、ピストン14のピストン部18にはリング溝20を介してピストンリング21を装着したから、ピストンリング21を用いてピストン14とシリンダ7との間をシールすることができる。また、本実施の形態ではピストンリング21を用いてピストン14とシリンダ7との間をシールするから、従来技術のようにリップシールを用いる場合に比べて、屈曲等が生じるリップ部が存在せず、ピストンリング21の強度を上げることができ、耐久性、信頼性を高めることができる。この結果、例えば数MPa程度の高圧な空気圧縮機に対してもロッキングピストン14を用いることができ、部品点数を削減して製造コストの低減、装置の小型化を図ることができる。
Thus, according to the present embodiment, since the
さらに、ピストン14のピストン部18にはリング溝20を介してピストンリング21を装着したから、空気圧縮機の停止時にはリング溝20とピストンリング21との隙間を通じて圧縮室19内の圧縮空気をクランクケース1側に逃すことができる。このため、空気圧縮機の起動時には常に圧縮室19内を低圧な状態に保持することができるから、再起動時の負荷を低減することができる。
Further, since the
また、ピストンリング21の両端側の外径寸法D1を中間側の外径寸法D0に比べて小さく形成したから、往復動に伴ってピストン14が揺動しても、ピストンリング21の両端側の角隅が局所的にシリンダ7に接触するのを防ぐことができ、ピストンリング21をシリンダ7に滑らかに接触させることができる。
Further, since the outer diameter dimension D1 on both ends of the
特に、本実施の形態ではピストンリング21の外周側には円弧状のR面取り部22を設けたから、ピストン14が最大揺動角となったときでも、R面取り部22によってシリンダ7との局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
In particular, in the present embodiment, since the arc-shaped R chamfered
次に、図6ないし図8は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ピストンリングの外周側には、ピストンの往復動方向の両側に位置してテーパ状のC面取り部を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 6 to 8 show a second embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the outer periphery of the piston ring is tapered on both sides in the reciprocating direction of the piston. The C chamfered portion is provided. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
31は本実施の形態によるピストンリングで、該ピストンリング31は、第1の実施の形態によるピストンリング21とほぼ同様に、リング溝20に装着され、例えば耐磨耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料、金属材料等によって略円環状に形成されている。また、ピストンリング31は、上端面31A、下端面31B、内周面31Cおよび外周面31Dを有する断面略四角形状に形成され、上端面31A、下端面31Bは、それぞれピストン14の往復動方向の両端側に位置すると共に、内周面31Cはリング溝20の奥部側(底面側)に位置している。さらに、ピストンリング31の外周面31Dは、リング溝20から突出してシリンダ7の内周面7Aに弾性的に接触している。このとき、リング溝20から突出したピストンリング31の突出寸法は、ピストン14が揺動しつつ往復動するときでもピストン部18の外周面18Aがシリンダ7の内周面7Aに接触しない程度の十分な値に設定されている。
31 is a piston ring according to the present embodiment. The
また、ピストンリング31は、リング溝20内に装着された状態でピストン14と一緒にシリンダ7内に挿嵌され、外周面31D側がシリンダ7の内周面7Aに摺接することによって、ピストンリング31はシリンダ7とピストン14との間をシールする。このとき、ピストンリング31の内周面31Cとリング溝20の奥部側との間には、ピストンリング31に沿って環状の空間が形成されている。
Further, the
32はピストンリング31の外周側に設けられたテーパ状のC面取り部で、該C面取り部32は、ピストンリング31のうちピストン14の往復動方向の両端側に位置して上端面31A、下端面31Bの外周側の角隅側にそれぞれ形成されている。また、2つのC面取り部32の間には外径寸法D0が等しく設定され軸方向に向けて略平坦となった等径面部33が設けられている。このため、C面取り部32と等径面部33とによって外周面31Dが形成されると共に、ピストンリング31のうちピストン14の往復動方向の両端側の外径寸法D1は、C面取り部32によって中間側に位置する等径面部33の外径寸法D0よりも小さい値に設定されている。
32 is a tapered C chamfered portion provided on the outer peripheral side of the
そして、C面取り部32は等径面部33に対する一定の傾斜角をもって形成され、該傾斜角は例えばピストン14が最大揺動角となったときにシリンダ7の内周面7Aに面接触する値に設定されている。これにより、C面取り部32は、ピストン14がシリンダ7内を揺動しつつ往復動するときに、ピストンリング31の角隅が局部的に接触するの防止し、シリンダ7の内周面7A上を滑らかに摺動させるものである。
The C chamfered
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、ピストンリング31の外周面31D側にはテーパ状のC面取り部32を設けたから、例えばピストン14の最大揺動角に応じたC面取り部32を形成することによって、ピストン14が最大揺動角となったときでも、ピストンリング31をシリンダ7に面接触させることができる。この結果、C面取り部32によってシリンダ7との局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the tapered C chamfered
次に、図9および図10は本発明の第3の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ピストンリングの外周側には、ピストンの往復動方向の全長に亘って円弧状をなす円弧面部を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 9 and 10 show a third embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the outer circumference of the piston ring has an arc shape over the entire length in the reciprocating direction of the piston. It is in the structure which provides the circular arc surface part to make. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
41は本実施の形態によるピストンリングで、該ピストンリング41は、第1の実施の形態によるピストンリング21とほぼ同様に、リング溝20に装着され、例えば耐磨耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料、金属材料等によって略円環状に形成されている。また、ピストンリング41は、上端面41A、下端面41B、内周面41Cおよび外周面41Dを有する断面略四角形状に形成され、上端面41A、下端面41Bは、それぞれピストン14の往復動方向の両端側に位置すると共に、内周面41Cはリング溝20の奥部側(底面側)に位置している。さらに、ピストンリング41の外周面41Dは、リング溝20から突出してシリンダ7の内周面7Aに弾性的に接触している。このとき、リング溝20から突出したピストンリング41の突出寸法は、ピストン14が揺動しつつ往復動するときでもピストン部18の外周面18Aがシリンダ7の内周面7Aに接触しない程度の十分な値に設定されている。
41 is a piston ring according to the present embodiment. The
また、ピストンリング41は、リング溝20内に装着された状態でピストン14と一緒にシリンダ7内に挿嵌され、外周面41D側がシリンダ7の内周面7Aに摺接することによって、ピストンリング41はシリンダ7とピストン14との間をシールする。このとき、ピストンリング41の内周面41Cとリング溝20の奥部側との間には、ピストンリング41に沿って環状の空間が形成されている。
Further, the
また、ピストンリング41の外周面41Dは、ピストン14の往復動方向の全長に亘って一定の曲率半径R2をもった円弧状をなす円弧面部を形成している。このため、ピストンリング41のうちピストン14の往復動方向の両端側の外径寸法D1は、中間側の外径寸法D0よりも小さい値に設定されている。これにより、外周面41Dは、ピストン14の揺動角に拘わらずシリンダ7の内周面7Aに滑らかに接触するものである。
The outer peripheral surface 41D of the
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、ピストンリング41の外周側には略全面に亘って円弧状をなす円弧面部をなす外周面41Dを設けたから、例えば外周面41Dをピストン14の揺動に合わせた円弧状に形成することによって、ピストン14の揺動角に拘わらず、ピストンリング41をシリンダ7に滑らかに接触させることができる。この結果、円弧状の外周面41Dによってシリンダ7との局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, the outer peripheral side of the
次に、図11ないし図13は本発明の第4の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、2段式空気圧縮機の低圧側と高圧側との両方に対してロッキングピストンを使用すると共に、それぞれのロッキングピストンにリング溝を介してピストンリングを装着する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 11 to 13 show a fourth embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that a locking piston is provided for both the low pressure side and the high pressure side of the two-stage air compressor. In addition to being used, the piston ring is mounted on each locking piston via a ring groove. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
51は軸方向の両端が開口した筒状のクランクケースで、該クランクケース51の後側には有底筒状のモータケース52が配設されている。そして、モータケース52とクランクケース51との間にはステータ53Aとロータ53Bからなる電動モータ53が固定して取付けられている。また、電動モータ53は出力軸54を有し、該出力軸54は、クランクケース51とモータケース52に対し軸受55,56を介して回転可能に支持されている。一方、クランクケース51の内部には、出力軸54が伸長して設けられると共に、後述するクランク軸70,90が出力軸54に接続された状態で収容されている。
また、出力軸54にはクランクケース51内に位置して回転バランスをとるためのバランスウエイト57が取付けられると共に、クランクケース51の前端側の開口はカバー58を用いて閉塞されている。さらに、出力軸54の先端側には、クランクケース51の外側に位置して圧縮機を冷却する冷却ファン59が取付けられている。
Further, a
61はクランクケース51に設けられた低圧側圧縮部で、該低圧側圧縮部61は、外部から吸入した空気を圧縮するものである。そして、低圧側圧縮部61は、後述のシリンダ62、ピストン71等から大略構成されている。
61 is a low pressure side compression part provided in the
62はクランクケース51に一体に設けられた低圧側のシリンダで、該シリンダ62にはシリンダヘッド63が設けられている。そして、シリンダヘッド63内には吸込室64および吐出室65が画成されている。
また、シリンダ62とシリンダヘッド63との間には弁座板66が設けられ、該弁座板66と後述のピストン71との間には低圧側の圧縮室67が画成されている。そして、この圧縮室67は、配管(図示せず)等を介して後述する高圧側圧縮部81と連通している。
A
また、弁座板66には、吸込室64と圧縮室67とを連通する吸込ポート66Aが設けられると共に、吐出室65と圧縮室67とを連通する吐出ポート66Bが設けられている。さらに、弁座板66には吸込ポート66A、吐出ポート66Bと対応した位置にそれぞれ吸込弁68、吐出弁69が設けられている。
The
70は後述するバランスウエイト57の後側に位置して出力軸54に固定して設けられたクランク軸で、該クランク軸70には後述するピストン71が回転可能に連結されている。
71はシリンダ62内に摺動可能に挿嵌された低圧側のロッキングピストン(以下、ピストン71という)で、該ピストン71は、一端側がクランク軸70に対して軸受72を介して回転可能に連結された連結部73と、該連結部73に一体形成されシリンダ62内へと伸長した棒状のピストンロッド74と、該ピストンロッド74の他端側に一体形成された円盤部としてのピストン部75とによって構成されている。そして、ピストン部75は、シリンダ62の内径寸法よりも小さい外径寸法をもって略円盤状に形成されると共に、シリンダ62内に位置して弁座板66との間に圧縮室67を画成している。
76はピストン部75の外周側に凹陥して設けられたリング溝で、該リング溝76は、ピストン部75の外周面75Aに形成された環状の凹溝によって構成されている。そして、リング溝76には、第1の実施の形態によるピストンリング21とほぼ同様のピストンリング77が装着されている。これにより、ピストンリング77は、シリンダ62とピストン71との間を気密にシールしている。
81は低圧側圧縮部61と対向してクランクケース51に設けられた高圧側圧縮部で、該高圧側圧縮部81は、低圧側圧縮部61から導かれた低圧な圧縮空気を再び圧縮し、高圧な圧縮空気を得るものである。そして、この高圧側圧縮部81は、後述のシリンダ82、ピストン91等によって大略構成されている。
81 is a high-pressure side compression unit provided in the
82はクランクケース51に一体に設けられた高圧側のシリンダで、該シリンダ82にはシリンダヘッド83が設けられている。そして、シリンダヘッド83内には吸込室84と吐出室85とが画成されている。
また、シリンダ82とシリンダヘッド83との間には弁座板86が設けられ、該弁座板86と後述のピストン91との間には高圧側の圧縮室87が画成されている。そして、この圧縮室87は、圧縮室67からの圧縮空気を高圧に再度圧縮するものである。
A
また、弁座板86には吸込室84と圧縮室87とを連通する吸込ポート86Aが設けられると共に、吐出室85と圧縮室87とを連通する吐出ポート86Bが設けられている。さらに、弁座板86には吸込ポート86A、吐出ポート86Bと対応した位置にそれぞれ吸込弁88、吐出弁89が設けられている。
The
90はクランク軸70の後側に位置して出力軸54に固定して設けられたクランク軸で、該クランク軸90には後述するピストン91が回転可能に連結されている。
91はシリンダ82内に摺動可能に挿嵌された高圧側のロッキングピストン(以下、ピストン91という)で、該ピストン91は、低圧側のピストン71とほぼ同様に、一端側がクランク軸90に対して軸受92を介して回転可能に連結された連結部93と、該連結部93に一体形成されシリンダ82内へと伸長した棒状のピストンロッド94と、該ピストンロッド94の他端側に一体形成された円盤部としてのピストン部95とによって構成されている。そして、ピストン部95は、シリンダ82の内径寸法よりも小さい外径寸法をもって略円盤状に形成されると共に、シリンダ82内に位置して弁座板86との間に圧縮室87を画成している。
91 is a high-pressure side locking piston (hereinafter referred to as a piston 91) slidably fitted in the
96はピストン部95の外周側に凹陥して設けられたリング溝で、該リング溝96は、ピストン部95の外周面95Aに形成された環状の凹溝によって構成されている。そして、リング溝96にも、第1の実施の形態によるピストンリング21とほぼ同様のピストンリング97が装着されている。これにより、ピストンリング97は、シリンダ82とピストン91との間を気密にシールしている。
本実施の形態による往復動圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について述べる。 The reciprocating compressor according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
まず、電動モータ53によって出力軸54が回転駆動され、低圧側圧縮部61と高圧側圧縮部81とが駆動する。これにより、低圧側圧縮部61では、クランク軸70が回転すると、ピストン71がシリンダ62内を揺動しつつ往復動する。この結果、シリンダ62側では吸込室64から圧縮室67内に空気を吸入する吸入行程と、圧縮室67内の空気を圧縮し吐出室65に低圧な圧縮空気を吐出する圧縮行程とを繰返す圧縮運転を行う。
First, the
一方、高圧側圧縮部81では、低圧側圧縮部61の吐出室65からの低圧な圧縮空気を吸込室84から圧縮室87内に吸入する吸入行程と、圧縮室87内の空気を圧縮し吐出室85に高圧な圧縮空気を吐出する圧縮行程とを繰り返す。
On the other hand, the high pressure
このように当該往復動圧縮機は、低圧側圧縮部61の圧縮室67内で一度圧縮した低圧な空気を高圧側圧縮部81の圧縮室87内で圧縮し、高圧な圧縮空気として外部に吐出するものである。
In this way, the reciprocating compressor compresses the low-pressure air once compressed in the
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、ピストン71,91にはリング溝76,96を介してピストンリング77,97を装着し、各ピストンリング77,97を用いてピストン71,91とシリンダ62,82との間をシールする構成としたから、従来技術のようにリップシールを用いる場合に比べて、ピストンリング77,97の変形、損傷を防止しつつ高圧の圧縮空気をシールすることができる。この結果、2段式空気圧縮機の低圧側圧縮部61に加えて高圧側圧縮部81にもロッキングピストン91を使用することができるから、例えばピストンとピストンロッドとを別部材で形成した場合に比べて、部品点数を削減して製造コストの低減、装置の小型化を図ることができる。
Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, piston rings 77 and 97 are attached to the
なお、前記第4の実施の形態では、低圧側圧縮部61と高圧側圧縮部81とを備えた2段式空気圧縮機に対してピストンリング77,97を装着したロッキングピストン71,91を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば3個以上の圧縮部を備えた多段式空気圧縮機に対してピストンリングを装着したロッキングピストンを用いる構成としてもよい。
In the fourth embodiment, the locking
また、前記第4の実施の形態では、低圧側圧縮部61と高圧側圧縮部81との両方のロッキングピストン71,91に対してピストンリング77,97を装着する構成としたが、例えば低圧側圧縮部のロッキングピストンにはリップシールを装着し、高圧側圧縮部のロッキングピストンにのみピストンリングを装着する構成としてもよい。
In the fourth embodiment, the piston rings 77 and 97 are mounted on the locking
また、前記各実施の形態では、ピストンリング21,31,41にはR面取り部22、C面取り部32、円弧状の外周面41Dをそれぞれ形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図14および図15に示す変形例のように、面取りを施さない断面略四角形状のピストンリング21′を用いる構成としてもよい。
Moreover, in each said embodiment, it was set as the structure which forms the
さらに、前記各実施の形態では、揺動型圧縮機として空気圧縮機を例に挙げて説明したが、例えば空気以外の気体や冷媒等を圧縮する揺動型圧縮機に適用してもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the air compressor has been described as an example of the oscillating compressor. However, the present invention may be applied to an oscillating compressor that compresses a gas other than air, a refrigerant, or the like.
1,51 クランクケース
4,54 出力軸
5,70,90 クランク軸
7,62,82 シリンダ
8,63,83 シリンダヘッド
11,66,86 弁座板
14,71,91 ピストン(ロッキングピストン)
16,73,93 連結部
17,74,94 ピストンロッド
18,75,95 ピストン部(円盤部)
19,67,87 圧縮室
20,76,96 リング溝
21,31,41,77,97,21′ ピストンリング
22 R面取り部
32 C面取り部
41D 外周面(円弧面部)
1,51
16, 73, 93 Connecting
19, 67, 87
Claims (5)
前記ピストンの円盤部には外周側に位置したリング溝を設け、該リング溝にはピストンとシリンダとの間をシールする非リップ形状のピストンリングを装着したことを特徴とする揺動型圧縮機。 A crankcase that rotatably supports the crankshaft, a cylinder that is provided on the crankcase and on which a cylinder head is mounted, and one end side is a connecting portion that is rotatably connected to the crankshaft, and the other end side swings in the cylinder. In an oscillating compressor comprising a piston that is reciprocating while moving and is a disk part that defines a compression chamber with the cylinder head,
An oscillating compressor characterized in that a ring groove located on the outer peripheral side is provided in the disk portion of the piston, and a non-lip-shaped piston ring that seals between the piston and the cylinder is attached to the ring groove. .
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|---|---|---|---|
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