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JP2006152960A - Swing type compressor - Google Patents

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Publication number
JP2006152960A
JP2006152960A JP2004346746A JP2004346746A JP2006152960A JP 2006152960 A JP2006152960 A JP 2006152960A JP 2004346746 A JP2004346746 A JP 2004346746A JP 2004346746 A JP2004346746 A JP 2004346746A JP 2006152960 A JP2006152960 A JP 2006152960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
cylinder
ring
piston ring
outer peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004346746A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nagatoshi Kobayashi
永敏 小林
Yoshiyuki Kanemoto
喜之 兼本
Toshio Inoue
利雄 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2004346746A priority Critical patent/JP2006152960A/en
Publication of JP2006152960A publication Critical patent/JP2006152960A/en
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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1
PROBLEM 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).

特開平8−28469号公報JP-A-8-28469

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 claim 1 is that a ring groove located on the outer peripheral side is provided in the disk portion of the piston, and the ring groove has a non-lip shape that seals between the piston and the cylinder. The piston ring is attached.

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 claim 2, since the outer diameter dimension at both ends of the piston ring is smaller than the outer diameter dimension at the intermediate side, even if the piston swings due to reciprocation, both ends of the piston ring The corners on the side can be prevented from locally contacting the cylinder, and the piston ring can be smoothly brought into contact with the cylinder.

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 claim 4, since the tapered C chamfered portion is provided on the outer peripheral side of the piston ring, for example, by forming the C chamfered portion corresponding to the maximum swing angle of the piston, the piston can be swung maximum. Even when it becomes a corner, the piston ring can be brought into surface contact with the cylinder. As a result, local contact with the cylinder can be prevented by the C chamfered portion, the compression performance can be improved, and the reliability can be improved.

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, reference numeral 1 denotes a crankcase in which a crank chamber 2 is defined. A crankshaft 5 is fixed to the output shaft 4 of the electric motor 3 and is rotatably supported. A balance weight 6 is attached to the output shaft 4 in contact with the crankshaft 5.

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。   Reference numeral 7 denotes a cylindrical cylinder mounted on the crankcase 1. The cylinder 7 has a proximal end opened into the crank chamber 2 and an inner peripheral surface 7A serving as a sliding surface of a piston 14 described later. Yes. A cylinder head 8 is mounted on the tip side of the cylinder 7, and a suction chamber 9 communicating with the outside through the suction port 9A and a discharge communicating with the outside through the discharge port 10A are provided in the cylinder head 8. A chamber 10 is defined.

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。   Reference numeral 11 denotes a valve seat plate sandwiched between the cylinder 7 and the cylinder head 8. The valve seat plate 11 compresses a suction hole 11 </ b> A for communicating the suction chamber 9 with a compression chamber 19 described later, and a discharge chamber 10. A discharge hole 11 </ b> B communicating with the chamber 19 is formed. Further, a suction valve 12 and a discharge valve 13 as reed valves are attached to the valve seat plate 11, and the suction valve 12 and the discharge valve 13 are fixed to the valve seat plate 11 through screws or the like on the base end side. The suction end 11A and the discharge hole 11B are opened and closed respectively.

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。   Reference numeral 14 denotes a rocking piston (hereinafter referred to as piston 14) slidably fitted in the cylinder 7, and the piston 14 is located at one end side in the crank chamber 2 with respect to the crankshaft 5 via a bearing 15. A connecting portion 16 that is rotatably connected, a rod-shaped piston rod 17 that is integrally formed with the connecting portion 16 and extends into the cylinder 7, and a disk portion that is integrally formed on the other end side of the piston rod 17. And the piston portion 18. The piston portion 18 is formed in a substantially disc shape with an outer diameter dimension smaller than the inner diameter dimension of the cylinder 7, and defines a compression chamber 19 between the piston seat 18 and the valve seat plate 11. ing.

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。   Reference numeral 20 denotes a ring groove provided to be recessed on the outer peripheral side of the piston portion 18, and the ring groove 20 is constituted by an annular concave groove formed on the outer peripheral surface 18 </ b> A of the piston portion 18. A piston ring 21 described later is mounted in the ring groove 20.

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 piston ring 21 is mounted in the ring groove 20 and has a non-lip shape. The piston ring 21 is formed in a substantially annular shape by using, for example, a resin material, a metal material, or the like excellent in wear resistance and self-lubrication. . Here, the piston ring 21 is formed in a substantially quadrangular cross section having an upper end surface 21A, a lower end surface 21B, an inner peripheral surface 21C, and an outer peripheral surface 21D. Further, the upper end surface 21A and the lower end surface 21B of the piston ring 21 are located at both ends of the reciprocating direction of the piston 14 (the axial direction of the cylinder 7), and the inner peripheral surface 21C is the inner side of the ring groove 20 ( It is located on the bottom side. Furthermore, the outer peripheral surface 21 </ b> D of the piston ring 21 protrudes from the ring groove 20 and elastically contacts the inner peripheral surface 7 </ b> A of the cylinder 7. At this time, the projecting dimension of the piston ring 21 projecting from the ring groove 20 is sufficient so that the outer peripheral surface 18A of the piston portion 18 does not contact the inner peripheral surface 7A of the cylinder 7 even when the piston 14 reciprocates while swinging. It is set to a valid value.

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 piston ring 21 is inserted into the cylinder 7 together with the piston 14 while being mounted in the ring groove 20. Thereby, since the outer peripheral surface 21 </ b> D side of the piston ring 21 is in sliding contact with the inner peripheral surface 7 </ b> A of the cylinder 7, the piston ring 21 seals between the cylinder 7 and the piston 14. At this time, an annular space is formed along the piston ring 21 between the inner peripheral surface 21 </ b> C of the piston ring 21 and the inner side of the ring groove 20.

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。   Reference numeral 22 denotes an arcuate R chamfered portion provided on the outer peripheral side of the piston ring 21, and the R chamfered portion 22 is located on both ends of the piston ring 21 in the reciprocating direction of the piston 14, and has an upper end surface 21 A It is formed at each corner on the outer peripheral side of the end face 21B and has, for example, a radius of curvature R1 of a certain size. Further, between the two R chamfered portions 22, there is provided an equal diameter surface portion 23 having the same outer diameter dimension D0 and being substantially flat in the axial direction. Therefore, an outer peripheral surface 21D is formed by the R chamfered portion 22 and the equal-diameter surface portion 23, and the outer diameter dimension D1 on both ends in the reciprocating direction of the piston 14 in the piston ring 21 is intermediate by the R chamfered portion 22. It is set to a value smaller than the outer diameter dimension D0 of the equal-diameter surface portion 23 located on the side.

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 portion 22 prevents the corners of the piston ring 21 from contacting locally when the piston 14 reciprocates while swinging in the cylinder 7. Is to slide smoothly.

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。   Reference numeral 24 denotes a cooling fan fixed to the front end side of the output shaft 4, and the cooling fan 24 blows cooling air into the crank chamber 2.

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 piston 14 reciprocates while swinging in the cylinder 7. As a result, the air compressor repeats a suction stroke for sucking air from the suction chamber 9 into the compression chamber 19 and a compression stroke for compressing the air in the compression chamber 19 and discharging the compressed air to the discharge chamber 10. I do.

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 peripheral surface 21D of the piston ring 21 is always in sliding contact with the inner peripheral surface 7A of the cylinder 7, and either the upper end surface 21A or the lower end surface 21B is in the ring groove 20. Touch the end face. As a result, the piston ring 21 hermetically seals between the piston 14 and the cylinder 7, and prevents air in the compression chamber 19 from leaking toward the crank chamber 2.

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 piston 14 is also stopped together with the electric motor 3. Here, for example, when the piston 14 stops in the compression stroke in which the air in the compression chamber 19 is compressed, high-pressure compressed air may remain in the compression chamber 19. At this time, since an annular space is formed between the piston ring 21 and the ring groove 20, the high-pressure compressed air remaining in the compression chamber 19 passes through the gap between the piston ring 21 and the ring groove 20. Leaks into the crank chamber 2. As a result, high-pressure compressed air does not remain in the compression chamber 19, so that an overload can be prevented from acting on the electric motor 3 or the like when the air compressor is restarted, and the restart is performed smoothly. be able to.

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 piston ring 21, when the swing angle of the piston 14 becomes maximum, the corners of the piston ring 21 locally contact the cylinder 7 and wear unevenly. There is a risk of leakage of compressed air. On the other hand, in the present embodiment, since the R chamfered portion 22 is provided on the outer peripheral side of the piston ring 21, even when the piston 14 reaches the maximum swing angle, the R 7 chamfered portion 22 locally contacts the cylinder 7. In addition, the leakage of compressed air can be prevented to improve the compression performance, and the reliability can be improved.

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 piston ring 21 is attached to the piston portion 18 of the piston 14 via the ring groove 20, the piston 14 and the cylinder 7 are sealed using the piston ring 21. Can do. Further, in this embodiment, since the piston ring 21 is used to seal between the piston 14 and the cylinder 7, there is no lip portion that causes bending or the like as compared with the case of using a lip seal as in the prior art. The strength of the piston ring 21 can be increased, and the durability and reliability can be improved. As a result, the locking piston 14 can be used even for a high-pressure air compressor of about several MPa, for example, and the number of parts can be reduced to reduce the manufacturing cost and the size of the apparatus.

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 piston ring 21 is attached to the piston portion 18 of the piston 14 via the ring groove 20, the compressed air in the compression chamber 19 is cranked through the gap between the ring groove 20 and the piston ring 21 when the air compressor is stopped. It can escape to the case 1 side. For this reason, since the inside of the compression chamber 19 can be always kept in a low pressure state when the air compressor is started, the load at the time of restart can be reduced.

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 piston ring 21 is formed smaller than the outer diameter dimension D0 on the intermediate side, even if the piston 14 swings due to the reciprocating motion, the outer diameter dimension D1 on both ends of the piston ring 21 is reduced. The corners can be prevented from contacting the cylinder 7 locally, and the piston ring 21 can be brought into smooth contact with the cylinder 7.

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 portion 22 is provided on the outer peripheral side of the piston ring 21, even when the piston 14 reaches the maximum swing angle, the R chamfered portion 22 makes a local contact with the cylinder 7. Contact can be prevented, compression performance can be improved, and reliability can be improved.

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 piston ring 31 is mounted in the ring groove 20 in substantially the same manner as the piston ring 21 according to the first embodiment, and is excellent in wear resistance and self-lubrication, for example. The resin material, the metal material, etc. are formed in the substantially annular shape. The piston ring 31 is formed in a substantially square cross section having an upper end surface 31A, a lower end surface 31B, an inner peripheral surface 31C, and an outer peripheral surface 31D. The upper end surface 31A and the lower end surface 31B are respectively in the reciprocating direction of the piston 14. The inner peripheral surface 31 </ b> C is located on the back side (bottom surface side) of the ring groove 20 while being located on both ends. Further, the outer peripheral surface 31 </ b> D of the piston ring 31 protrudes from the ring groove 20 and elastically contacts the inner peripheral surface 7 </ b> A of the cylinder 7. At this time, the projecting dimension of the piston ring 31 projecting from the ring groove 20 is sufficient so that the outer peripheral surface 18A of the piston portion 18 does not contact the inner peripheral surface 7A of the cylinder 7 even when the piston 14 reciprocates while swinging. It is set to a valid value.

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 piston ring 31 is inserted into the cylinder 7 together with the piston 14 in a state of being installed in the ring groove 20, and the outer peripheral surface 31 </ b> D side is in sliding contact with the inner peripheral surface 7 </ b> A of the cylinder 7. Seals between the cylinder 7 and the piston 14. At this time, an annular space is formed along the piston ring 31 between the inner peripheral surface 31 </ b> C of the piston ring 31 and the inner side of the ring groove 20.

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 piston ring 31, and the C chamfered portion 32 is located on both ends of the piston ring 31 in the reciprocating direction of the piston 14, and has an upper end surface 31 </ b> A and a lower surface. It is formed at each corner on the outer peripheral side of the end face 31B. Further, between the two C chamfered portions 32, an equal-diameter surface portion 33 having the same outer diameter dimension D0 and substantially flat in the axial direction is provided. Therefore, an outer peripheral surface 31D is formed by the C chamfered portion 32 and the equal-diameter surface portion 33, and the outer diameter D1 of the piston ring 31 at both ends in the reciprocating direction of the piston 14 is intermediate by the C chamfered portion 32. It is set to a value smaller than the outer diameter dimension D0 of the equal-diameter surface portion 33 located on the side.

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 portion 32 is formed with a constant inclination angle with respect to the equal-diameter surface portion 33, and the inclination angle is set to a value that makes surface contact with the inner peripheral surface 7A of the cylinder 7 when the piston 14 reaches the maximum swing angle, for example. Is set. Thereby, the C chamfered portion 32 prevents the corners of the piston ring 31 from contacting locally when the piston 14 reciprocates while swinging in the cylinder 7, and the C chamfered portion 32 is on the inner peripheral surface 7 </ b> A of the cylinder 7. Is to slide smoothly.

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 portion 32 is provided on the outer peripheral surface 31D side of the piston ring 31, for example, by forming the C chamfered portion 32 corresponding to the maximum swing angle of the piston 14, Even when the piston 14 reaches the maximum swing angle, the piston ring 31 can be brought into surface contact with the cylinder 7. As a result, local contact with the cylinder 7 can be prevented by the C chamfered portion 32, the compression performance can be improved, and the reliability can be improved.

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 piston ring 41 is mounted in the ring groove 20 in substantially the same manner as the piston ring 21 according to the first embodiment, and is excellent in wear resistance and self-lubrication, for example. The resin material, the metal material, etc. are formed in the substantially annular shape. The piston ring 41 is formed in a substantially quadrangular cross section having an upper end surface 41A, a lower end surface 41B, an inner peripheral surface 41C and an outer peripheral surface 41D. The upper end surface 41A and the lower end surface 41B are respectively in the reciprocating direction of the piston 14. The inner peripheral surface 41 </ b> C is positioned on the back side (bottom surface side) of the ring groove 20 while being positioned on both ends. Furthermore, the outer peripheral surface 41 </ b> D of the piston ring 41 protrudes from the ring groove 20 and elastically contacts the inner peripheral surface 7 </ b> A of the cylinder 7. At this time, the projecting dimension of the piston ring 41 projecting from the ring groove 20 is sufficient so that the outer peripheral surface 18A of the piston portion 18 does not contact the inner peripheral surface 7A of the cylinder 7 even when the piston 14 reciprocates while swinging. It is set to a valid value.

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 piston ring 41 is inserted into the cylinder 7 together with the piston 14 in a state of being installed in the ring groove 20, and the outer peripheral surface 41 </ b> D side is in sliding contact with the inner peripheral surface 7 </ b> A of the cylinder 7. Seals between the cylinder 7 and the piston 14. At this time, an annular space is formed along the piston ring 41 between the inner peripheral surface 41 </ b> C of the piston ring 41 and the inner side of the ring groove 20.

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 piston ring 41 forms an arcuate surface portion having an arc shape with a constant radius of curvature R2 over the entire length of the piston 14 in the reciprocating direction. For this reason, the outer diameter D1 of the piston ring 41 at both ends in the reciprocating direction of the piston 14 is set to a value smaller than the outer diameter D0 of the intermediate side. Thus, the outer peripheral surface 41D smoothly contacts the inner peripheral surface 7A of the cylinder 7 regardless of the swing angle of the piston 14.

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 piston ring 41 is provided with an outer peripheral surface 41D that forms an arcuate surface over an almost entire surface. For example, the outer peripheral surface 41D is a circle that matches the oscillation of the piston 14. By forming it in an arc shape, the piston ring 41 can be brought into smooth contact with the cylinder 7 regardless of the swing angle of the piston 14. As a result, local contact with the cylinder 7 can be prevented by the arc-shaped outer peripheral surface 41D, compression performance can be improved, and reliability can be improved.

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。   Reference numeral 51 denotes a cylindrical crankcase having both axial ends open, and a bottomed cylindrical motor case 52 is disposed on the rear side of the crankcase 51. An electric motor 53 composed of a stator 53A and a rotor 53B is fixed and attached between the motor case 52 and the crankcase 51. The electric motor 53 has an output shaft 54, and the output shaft 54 is rotatably supported by the crankcase 51 and the motor case 52 via bearings 55 and 56. On the other hand, the crankshaft 51 is provided with an output shaft 54 that extends and accommodates crankshafts 70 and 90 (described later) connected to the output shaft 54.

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 balance weight 57 is mounted on the output shaft 54 to be positioned in the crankcase 51 to balance the rotation, and the opening on the front end side of the crankcase 51 is closed with a cover 58. Further, a cooling fan 59 is attached to the distal end side of the output shaft 54 and is located outside the crankcase 51 to cool the compressor.

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 crankcase 51, and the low pressure side compression part 61 compresses the air sucked from the outside. And the low-pressure side compression part 61 is mainly comprised from the below-mentioned cylinder 62, piston 71 grade | etc.,.

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。   Reference numeral 62 denotes a low-pressure side cylinder provided integrally with the crankcase 51, and the cylinder 62 is provided with a cylinder head 63. A suction chamber 64 and a discharge chamber 65 are defined in the cylinder head 63.

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 valve seat plate 66 is provided between the cylinder 62 and the cylinder head 63, and a low-pressure side compression chamber 67 is defined between the valve seat plate 66 and a piston 71 described later. The compression chamber 67 communicates with a later-described high-pressure side compression unit 81 via a pipe (not shown) and the like.

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 valve seat plate 66 is provided with a suction port 66 </ b> A that communicates the suction chamber 64 and the compression chamber 67, and a discharge port 66 </ b> B that communicates the discharge chamber 65 and the compression chamber 67. Further, the valve seat plate 66 is provided with a suction valve 68 and a discharge valve 69 at positions corresponding to the suction port 66A and the discharge port 66B, respectively.

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。   Reference numeral 70 denotes a crankshaft that is positioned behind the balance weight 57, which will be described later, and is fixed to the output shaft 54. A piston 71, which will be described later, is rotatably connected to the crankshaft 70.

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。   Reference numeral 71 denotes a low-pressure side locking piston (hereinafter referred to as a piston 71) slidably fitted into the cylinder 62, and one end of the piston 71 is rotatably connected to the crankshaft 70 via a bearing 72. A connecting portion 73, a rod-like piston rod 74 integrally formed with the connecting portion 73 and extending into the cylinder 62, and a piston portion 75 as a disk portion integrally formed with the other end of the piston rod 74. It is constituted by. The piston portion 75 is formed in a substantially disk shape with an outer diameter dimension smaller than the inner diameter dimension of the cylinder 62, and defines a compression chamber 67 between the piston seat 75 and the valve seat plate 66. ing.

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。   Reference numeral 76 denotes a ring groove provided to be recessed on the outer peripheral side of the piston portion 75, and the ring groove 76 is configured by an annular concave groove formed on the outer peripheral surface 75 </ b> A of the piston portion 75. The ring groove 76 is fitted with a piston ring 77 that is substantially the same as the piston ring 21 according to the first embodiment. Thus, the piston ring 77 hermetically seals between the cylinder 62 and the piston 71.

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 crankcase 51 so as to face the low-pressure side compression unit 61, and the high-pressure side compression unit 81 again compresses the low-pressure compressed air guided from the low-pressure side compression unit 61, High pressure compressed air is obtained. The high-pressure side compression portion 81 is generally configured by a cylinder 82, a piston 91, and the like which will be described later.

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。   Reference numeral 82 denotes a high-pressure side cylinder provided integrally with the crankcase 51, and the cylinder 82 is provided with a cylinder head 83. A suction chamber 84 and a discharge chamber 85 are defined in the cylinder head 83.

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 valve seat plate 86 is provided between the cylinder 82 and the cylinder head 83, and a high-pressure side compression chamber 87 is defined between the valve seat plate 86 and a piston 91 described later. The compression chamber 87 is for recompressing the compressed air from the compression chamber 67 to a high pressure.

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 valve seat plate 86 is provided with a suction port 86 </ b> A that communicates the suction chamber 84 and the compression chamber 87, and a discharge port 86 </ b> B that communicates the discharge chamber 85 and the compression chamber 87. Further, the valve seat plate 86 is provided with a suction valve 88 and a discharge valve 89 at positions corresponding to the suction port 86A and the discharge port 86B, respectively.

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。   Reference numeral 90 denotes a crankshaft which is positioned on the rear side of the crankshaft 70 and fixed to the output shaft 54, and a piston 91 which will be described later is rotatably connected to the crankshaft 90.

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 cylinder 82. The piston 91 is substantially the same as the low-pressure side piston 71 at one end side with respect to the crankshaft 90. A connecting portion 93 rotatably connected via a bearing 92, a rod-shaped piston rod 94 integrally formed with the connecting portion 93 and extending into the cylinder 82, and integrally formed on the other end side of the piston rod 94. And a piston portion 95 as a disc portion. The piston portion 95 is formed in a substantially disk shape with an outer diameter dimension smaller than the inner diameter dimension of the cylinder 82, and defines a compression chamber 87 between the valve seat plate 86 and the cylinder portion 82. ing.

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。   Reference numeral 96 denotes a ring groove provided in a recessed manner on the outer peripheral side of the piston portion 95, and the ring groove 96 is configured by an annular concave groove formed on the outer peripheral surface 95 </ b> A of the piston portion 95. The ring groove 96 is also provided with a piston ring 97 that is substantially the same as the piston ring 21 according to the first embodiment. Thus, the piston ring 97 hermetically seals between the cylinder 82 and the piston 91.

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 output shaft 54 is rotationally driven by the electric motor 53, and the low pressure side compression unit 61 and the high pressure side compression unit 81 are driven. Thereby, in the low pressure side compression part 61, when the crankshaft 70 rotates, the piston 71 reciprocates while swinging in the cylinder 62. As a result, on the cylinder 62 side, a compression process is repeated in which a suction stroke for sucking air from the suction chamber 64 into the compression chamber 67 and a compression stroke for compressing air in the compression chamber 67 and discharging low-pressure compressed air to the discharge chamber 65 are performed. Do the driving.

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 side compression unit 81 compresses and discharges the suction stroke in which the low pressure compressed air from the discharge chamber 65 of the low pressure side compression unit 61 is sucked into the compression chamber 87 from the suction chamber 84 and the air in the compression chamber 87. The compression stroke in which high-pressure compressed air is discharged into the chamber 85 is repeated.

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 compression chamber 67 of the low-pressure side compression unit 61 in the compression chamber 87 of the high-pressure side compression unit 81 and discharges it as high-pressure compressed air to the outside. To do.

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 pistons 71 and 91 via ring grooves 76 and 96, and the pistons 71 and 91 and the cylinders 62 and 82 are Since the gap is sealed, it is possible to seal high-pressure compressed air while preventing deformation and damage of the piston rings 77 and 97 as compared to the case of using a lip seal as in the prior art. As a result, since the locking piston 91 can be used for the high pressure side compression portion 81 in addition to the low pressure side compression portion 61 of the two-stage air compressor, for example, when the piston and the piston rod are formed as separate members In comparison, the number of parts can be reduced to reduce the manufacturing cost and the size of the apparatus.

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 pistons 71 and 91 having piston rings 77 and 97 attached to the two-stage air compressor having the low pressure side compression unit 61 and the high pressure side compression unit 81 are used. The configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, a rocking piston having a piston ring attached to a multistage air compressor including three or more compression units may be used.

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 pistons 71 and 91 of both the low pressure side compression portion 61 and the high pressure side compression portion 81. It is good also as a structure which attaches a lip seal to the locking piston of a compression part, and attaches a piston ring only to the locking piston of a high-pressure side compression part.

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 R chamfering part 22, the C chamfering part 32, and the circular-arc-shaped outer peripheral surface 41D in the piston rings 21, 31, and 41, respectively. However, the present invention is not limited to this, and a configuration using a piston ring 21 ′ having a substantially square cross section that is not chamfered, such as the modification shown in FIGS. 14 and 15, may be employed.

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.

本発明の第1の実施の形態による空気圧縮機を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing an air compressor by a 1st embodiment of the present invention. 空気圧縮機を図1中の矢示II−II方向からみた横断面図である。It is the cross-sectional view which looked at the air compressor from the arrow II-II direction in FIG. ピストンが下死点に移動した状態を示す図2と同様位置の横断面図である。It is a cross-sectional view of the same position as in FIG. 2 showing a state where the piston has moved to the bottom dead center. 図3中のa部を拡大して示す要部拡大横断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing an a part in FIG. 3 in an enlarged manner. 図3中のピストンリングを単体で示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the piston ring in FIG. 3 alone. 第2の実施の形態によるピストンが最大揺動角で傾いた状態を示す図2と同様位置の横断面図である。It is a cross-sectional view of the same position as FIG. 2 showing a state in which the piston according to the second embodiment is inclined at the maximum swing angle. 図6中のb部を拡大して示す要部拡大横断面図である。It is a principal part expanded horizontal sectional view which expands and shows the b section in FIG. 図6中のピストンリングを単体で示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the piston ring in FIG. 6 alone. 第3の実施の形態によるピストンリング等を拡大して示す図7と同様位置の要部拡大横断面図である。It is a principal part expanded horizontal sectional view of the same position as FIG. 7 which expands and shows the piston ring etc. by 3rd Embodiment. 図9中のピストンリングを単体で示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the piston ring in FIG. 9 alone. 第4の実施の形態による2段式空気圧縮機を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the two-stage type air compressor by 4th Embodiment. 図11中の低圧側圧縮部を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the low voltage | pressure side compression part in FIG. 図11中の高圧側圧縮部を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the high voltage | pressure side compression part in FIG. 本発明の変形例によるピストンリング等を拡大して示す図4と同様位置の要部拡大横断面図である。It is a principal part expanded horizontal sectional view of the same position as FIG. 4 which expands and shows the piston ring etc. by the modification of this invention. 図14中のピストンリングを単体で示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the piston ring in FIG. 14 alone.

符号の説明Explanation of symbols

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 Crankcase 4,54 Output shaft 5,70,90 Crankshaft 7,62,82 Cylinder 8,63,83 Cylinder head 11,66,86 Valve seat plate 14,71,91 Piston (locking piston)
16, 73, 93 Connecting part 17, 74, 94 Piston rod 18, 75, 95 Piston part (disk part)
19, 67, 87 Compression chamber 20, 76, 96 Ring groove 21, 31, 41, 77, 97, 21 'Piston ring 22 R chamfered portion 32 C chamfered portion 41D Outer peripheral surface (arc surface portion)

Claims (5)

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おいて、
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. .
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なる請求項1に記載の揺動型圧縮機。   2. The oscillating compressor according to claim 1, wherein the piston ring is formed such that an outer diameter dimension at both ends in a reciprocating direction of the piston is smaller than an outer diameter dimension at an intermediate side. 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面取り部を設けてなる請求項2に記載の揺動型圧縮機。   The oscillating compressor according to claim 2, wherein an arcuate R chamfered portion is provided on both ends of the piston ring in the reciprocating direction on the outer peripheral side of the piston ring. 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面取り部を設けてなる請求項2に記載の揺動型圧縮機。   The oscillating compressor according to claim 2, wherein a tapered C chamfered portion is provided on both ends of the piston ring in the reciprocating direction on the outer peripheral side of the piston ring. 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なる請求項2に記載の揺動型圧縮機。   3. The oscillating compressor according to claim 2, wherein an arcuate surface portion having an arc shape is provided on an outer peripheral side of the piston ring over the entire length of the piston in the reciprocating direction.
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