JP2008008269A - 往復動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動を低減すると共に、軽量化および小型化が可能な往復動圧縮機を提供する。
【解決手段】 クランク軸３の軸方向中間部には、回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1から所定の寸法だけ径方向に離間するように、２箇所の偏心軸部３Ａ，３Ｂを設ける。そして、偏心軸部３Ａ，３Ｂには、連接棒１２，１７，２２，２７を介してピストン１０，１５，２０，２５が連結される。また、クランク軸３には、偏心支軸３Ａの内部に位置する中空部４を設ける。これにより、クランク軸３の重心位置を、径方向に対して軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで偏心軸部３Ａの反対側に配置することができる。この結果、慣性偶力Ｆ3をクランク軸３の遠心力Ｆ4によって打ち消し、振動を抑制することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば空気、冷媒等を圧縮するのに用いて好適な往復動圧縮機に関する。

一般に、往復動圧縮機は、駆動源によって回転駆動されるクランク軸と、吸込口と吐出口とを有するシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、該シリンダ内で往復動することにより前記吸込口から吸込んだ気体を圧縮し、吐出口から圧縮気体を吐出するピストンと、該ピストンとクランク軸とを連結する連接棒とを備える構成としている（例えば、特許文献１参照）。

そして、往復動圧縮機は、例えば電動モータ等の駆動源を用いて偏心したクランク軸を回転駆動する。このとき、クランク軸に連接棒を介して連結されたピストンがシリンダ内で往復動する。これにより、往復動圧縮機は、吸込口から吸込んだ気体をシリンダ内で圧縮し、吐出口から圧縮気体を吐出する構成となっている。

特開２００５−３１５２５１号公報

ところで、上述した従来技術による往復動圧縮機は、クランク軸の回転駆動に伴って、ピストン等の遠心力および往復動慣性力が作用し、圧縮機全体が振動する。そこで、ピストン等の遠心力および往復動慣性力を打ち消すために、クランク軸にはバランスウエイトを付加している。この結果、従来技術による往復動圧縮機では、クランク軸の重量が増加すると共に、大型化するという問題がある。

また、ピストン等の往復動慣性力がクランク軸に作用すると、クランク軸が変形する虞がある。このため、クランク軸の強度を高めるために、クランク軸の直径寸法を大きくしたり、クランク軸の強度不足を補うために、クランク軸を回転支持する箇所を増加させる必要がある。しかし、クランク軸の直径寸法を大きくした場合には、クランク軸の重量がさらに増加してしまう。また、多数箇所でクランク軸を回転支持した場合には、クランク軸を回転支持する構造が複雑化すると共に、回転支持用の軸受等の構成部品が増加し、製造コストが高くなるという問題がある。

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、振動を低減すると共に、軽量化および小型化が可能な往復動圧縮機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、駆動源によって回転駆動されるクランク軸と、吸込口と吐出口とを有するシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、該シリンダ内で往復動することにより前記吸込口から吸込んだ気体を圧縮し、吐出口から圧縮気体を吐出するピストンと、該ピストンとクランク軸とを連結する連接棒とを備えてなる往復動圧縮機において、前記クランク軸には、その一部が中空となった中空部を設け、当該クランク軸の回転時の振動を抑制することを特徴としている。

また、請求項２の発明は、駆動源によって回転駆動されるクランク軸と、吸込口と吐出口とを有するシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、該シリンダ内で往復動することにより前記吸込口から吸込んだ気体を圧縮し、吐出口から圧縮気体を吐出するピストンと、該ピストンとクランク軸とを連結する連接棒とを備えてなる往復動圧縮機において、前記クランク軸には、その一部が異なる密度となった異密度部を設け、当該クランク軸の回転時の振動を抑制することを特徴としている。

請求項３の発明は、前記クランク軸は、その両端側に回転支持するための支持部を設ける構成としている。

請求項１の発明によれば、クランク軸にはその一部が中空となった中空部を設けたから、該中空部によってクランク軸の重量バランスを回転中心から位置ずれさせることができる。このとき、中空部は、クランク軸のうち回転中心に対して従来技術でバランスウエイトが設けられた位置とは反対側の位置に配置する。これにより、クランク軸の重心位置を、バランスウエイトが設けられた場合とほぼ同様な位置に配置することができるから、ピストン等の遠心力および往復動慣性力に伴う振動を、クランク軸に作用する遠心力によって打ち消すことができ、圧縮機全体の振動を抑制することができる。

また、クランク軸にはバランスウエイトに代えて中空部を設けたから、クランク軸を小型化、軽量化することができる。さらに、クランク軸に中空部を設けることによって振動を抑制するから、クランク軸は従来技術のようにバランスウエイトを設けた場合と同様に回転支持すればよく、クランク軸を回転支持するための支持部を増加させる必要がない。このため、クランク軸の支持構造を簡略化することができ、製造コストを抑制することができる。

請求項２の発明によれば、クランク軸にはその一部が異なる密度となった異密度部を設けたから、該異密度部によってクランク軸の重量バランスを回転中心から位置ずれさせることができる。このとき、クランク軸に比べて例えば異密度部の密度を低くすると共に、クランク軸のうち回転中心に対して従来技術でバランスウエイトが設けられた位置とは反対側の位置に配置する。これにより、クランク軸の重心位置を、バランスウエイトが設けられた場合とほぼ同様な位置に配置することができるから、ピストン等の遠心力および往復動慣性力に伴う振動を、クランク軸に作用する遠心力によって打ち消すことができ、圧縮機全体の振動を抑制することができる。

また、異密度部は、クランク軸に穴を設けると共に、該穴内にクランク軸と異なる密度の部材を封入することによって構成してもよい。この場合には、穴内に封入する部材の密度、量を調整することによって、クランク軸の重心位置を調整することができる。このため、圧縮機を組み立てた後に、圧縮機の実際の振動状態を確認しつつ、クランク軸の重心位置を調整することができる。

また、クランク軸にはバランスウエイトに代えて異密度部を設けたから、クランク軸を小型化、軽量化することができる。さらに、クランク軸に異密度部を設けることによって振動を抑制するから、クランク軸は従来技術のようにバランスウエイトを設けた場合と同様に回転支持すればよく、クランク軸を回転支持するための支持部を増加させる必要がない。このため、クランク軸の支持構造を簡略化することができ、製造コストを抑制することができる。

請求項３の発明によれば、クランク軸の両端側には、回転支持するための支持部を設ける構成としたから、クランク軸に複数のピストンが連結されるときでも、２個の支持部だけでクランク軸を回転支持することができる。このため、クランク軸の支持構造を簡略化し、製造コストを低下させることができる。

以下、本発明の実施の形態による往復動圧縮機として水平対向４気筒型の空気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

まず、図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。そして、図において、１は往復動圧縮機としての水平対向４気筒型の空気圧縮機を示し、該空気圧縮機１は、後述する左側の気筒８，１８と右側の気筒１３，２３とがクランクケース２を挟んで水平方向で対向する水平対向位置に配置されている。

２は空気圧縮機１のクランクケースで、該クランクケース２は、例えば中空な直方体状の金属ケースとして形成されている。即ち、クランクケース２は、後述するクランク軸３の軸方向で対面するように前，後方向（長さ方向）に離間して配設された前，後の壁面２Ａ，２Ｂと、クランク軸３を上，下から挟むように該各壁面２Ａ，２Ｂ間に亘って設けられた上，下の壁面２Ｃ，２Ｄと、クランク軸３を左，右から挟むように該各壁面２Ａ，２Ｂ間に亘って設けられた左，右の壁面２Ｅ，２Ｆとによって外形が構成されている。

ここで、前壁面２Ａの内側には、ほぼ中心部に位置して有底状の軸受ボス部２Ｇが設けられ、後壁面２Ｂには、軸受ボス部２Ｇと同軸となる位置を貫通するように軸受ボス部２Ｈが設けられている。また、左，右の壁面２Ｅ，２Ｆには、後述の連接棒１２，１７，２２，２７が揺動可能に挿通される挿通穴２Ｊが前，後方向に間隔をもって２箇所ずつ設けられている。

３はクランクケース２に回転可能に取付けられたクランク軸で、該クランク軸３は、その軸方向の両側がクランクケース２の前壁面２Ａ，後壁面２Ｂに後述の主軸受６，７を介して支持されている。これにより、クランク軸３は、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転可能となっている。また、クランク軸３の軸方向中間部には、回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1から所定の寸法だけ径方向に離間するように、例えば２箇所の偏心軸部３Ａ，３Ｂが設けられ、これらの偏心軸部３Ａ，３Ｂは、軸線Ｏ1−Ｏ1に対して互いに直径方向の反対側に偏心している。また、クランク軸３の一方の端部は、クランクケース２の後壁面２Ｂから外部に突出して突出端３Ｃとなっている。

４はクランク軸３に設けられた中空部で、該中空部４は、クランク軸３の他方の端部からクランク軸３の長さ方向に沿って屈曲して延びている。また、中空部４は、例えば２箇所の偏心軸部３Ａ，３Ｂのうち偏心軸部３Ａの内部に設けられている。これにより、中空部４は、クランク軸３の重心位置を回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで中空部４の反対側に配置している。この結果、クランク軸３の重心位置は、後述するように従来技術によるバランスウエイトが設けられた場合とほぼ同じ位置に配置されている。

５はクランク軸３の突出端３Ｃに取付けられたプーリで、該プーリ５は、ベルト等を介して例えばモータ等の駆動源（図示せず）に連結されている。そして、プーリ５は、駆動源と一緒にクランク軸３を回転駆動するものである。また、プーリ５の内周側には、圧縮機１に向けて冷却風を供給する冷却ファン５Ａが形成されている。

６，７はクランクケース２の軸受ボス部２Ｇ，２Ｈにそれぞれ挿嵌された支持部としての主軸受で、これらの主軸受６，７は、例えば玉軸受等として形成され、偏心軸部３Ａ，３Ｂを挟んでクランク軸３の軸方向の両端側に配置されている。そして、主軸受６，７は、クランクケース２内にクランク軸３を回転可能に支持している。

次に、空気の圧縮動作を行う圧縮部を構成する４個の気筒８，１３，１８，２３について説明する。４個の気筒８，１３，１８，２３のうち、前側に位置する左前気筒８と右前気筒１３が対をなし、ほぼ１８０°の開き角度をもって水平方向に対抗し、後側に位置する左後気筒１８と右後気筒２３が対をなし、ほぼ１８０°の開き角度をもって水平方向に対抗している。

まず、８はクランクケース２の左壁面２Ｅの前側寄りに設けられた左前の気筒を示している。この気筒８は、吸込んだ空気を圧縮して吐出するもので、後述するシリンダ９、ピストン１０、連接棒１２等により大略構成されている。

９は左前気筒８を構成する左前のシリンダで、該シリンダ９は、左前の挿通穴２Ｊに対応するようにクランクケース２の左壁面２Ｅに立設されている。

１０はシリンダ９内に往復動可能に挿嵌されたピストンで、該ピストン１０は、後述の連接棒１２を介してクランク軸３に連結され、該クランク軸３が回転駆動することによりシリンダ９内で往復動する。

１１はシリンダ９の先端側に設けられたシリンダヘッドで、該シリンダヘッド１１には、吸込口１１Ａと吐出口１１Ｂとが形成されている。また、シリンダヘッド１１には、外気を吸入するときに開弁する吸込弁１１Ｃと圧縮空気を吐出するときに開弁する吐出弁１１Ｄとが設けられている。

１２はクランク軸３とピストン１０とを連結する連接棒で、該連接棒１２は、クランク軸３の回転をピストン１０の往復動に変換するものである。ここで、連接棒１２の基端側に位置する大端部１２Ａは、例えば玉軸受等からなる大端部軸受１２Ｃを介して偏心軸部３Ａに回転可能に取付けられている。また、連接棒１２の先端側に位置する小端部１２Ｂは、例えばスリーブ軸受等からなる小端部軸受１２Ｄ、ピストンピン１２Ｅを介してピストン１０に揺動可能に取付けられている。

そして、左前気筒８は、クランク軸３が回転駆動してピストン１０が吸込行程になると、シリンダヘッド１１の吸込弁１１Ｃが開弁することにより、吸込口１１Ａを介して外気をシリンダ９内に吸込む。また、圧縮行程では、吸込弁１１Ｃが閉弁してシリンダ９内の空気を圧縮しつつ、上死点の近傍で吐出弁１１Ｄを開弁させることにより、シリンダ９内の圧縮空気を吐出口１１Ｂを介して外部のエアタンク（図示せず）等に向けて吐出する。

次に、１３は左前の気筒８と対向するようにクランクケース２の右壁面２Ｆの前側寄りに設けられた右前の気筒を示している。この気筒１３は、左前の気筒８とほぼ同様に、シリンダ１４、ピストン１５、シリンダヘッド１６、連接棒１７等により大略構成されている。そして、連接棒１７は、クランク軸３の偏心軸部３Ａとピストン１５との間を連結している。ここで、右前の気筒１３は、左前の気筒８とほぼ同様の構成となっていることから、詳細な構成については気筒８に対応する符号を付して説明を省略するものとする。

また、１８は左前の気筒８の後側に位置するようにクランクケース２の左壁面２Ｅの後側寄りに設けられた左後の気筒を示している。この気筒１８は、左前の気筒８とほぼ同様に、シリンダ１９、ピストン２０、シリンダヘッド２１、連接棒２２等により大略構成されている。そして、連接棒２２は、クランク軸３の偏心軸部３Ｂとピストン２０との間を連結している。ここで、左後の気筒１８は、左前の気筒８とほぼ同様の構成となっていることから、詳細な構成については気筒８に対応する符号を付して説明を省略するものとする。

さらに、２３は左後の気筒１８と対向するようにクランクケース２の右壁面２Ｆの後側寄りに設けられた右後の気筒を示している。この気筒２３は、左前の気筒８とほぼ同様に、シリンダ２４、ピストン２５、シリンダヘッド２６、連接棒２７等により大略構成されている。そして、連接棒２７は、クランク軸３の偏心軸部３Ｂとピストン２５との間を連結している。ここで、右後の気筒２３は、左前の気筒８とほぼ同様の構成となっていることから、詳細な構成については気筒８に対応する符号を付して説明を省略するものとする。

そして、これら４個の気筒８，１３，１８，２３は、クランク軸３が回転することにより、対をなす左前の気筒８のピストン１０と右前の気筒１３のピストン１５とが１８０°の位相差をもって往復動する。一方、左後の気筒１８のピストン２０と右後の気筒２３のピストン２５とが１８０°の位相差をもって往復動する。このときに、前側の気筒８，１３と後側の気筒１８，２３とは、逆位相で往復動を行うことにより、空気圧縮機１は、各ピストン１０，１５，２０，２５の往復動等により生じる慣性力（慣性モーメント）をバランス良く打消すことができ、振動、騒音等を低減することができる。

本実施の形態による空気圧縮機１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。

まず、モータ等の駆動源によりクランク軸３を回転駆動すると、各気筒８，１３，１８，２３のうち、例えば気筒８では、クランク軸３の回転を連接棒１２によってピストン１０の往復動に変換し、該ピストン１０をシリンダ９内でそれぞれ往復動させる。

これにより、ピストン１０の吸込行程では、吸込弁１１Ｃが開弁することにより、外気をシリンダ９内に吸込む。また、圧縮行程では、吸込弁１１Ｃが閉弁してシリンダ９内の空気を圧縮しつつ、上死点の近傍で吐出弁１１Ｄが開弁することにより、シリンダ９内の圧縮空気を外部のエアタンク（図示せず）等に向けて吐出する。この動作は、他の気筒１３，１８，２３でも同様となるので、その説明を省略するものとする。

次に、本実施の形態による空気圧縮機１の振動の抑制作用について、図３および図４を参照しつつ説明する。

まず、図４に示す比較例について考えると、この比較例は、振動を抑制するために、従来技術と同様に中実なクランク軸３１にバランスウエイト３２を設けた場合を示している。ここで、クランク軸３１の軸方向中間部には、本実施の形態によるクランク軸３とほぼ同様に、例えば２箇所の偏心軸部３１Ａ，３１Ｂが設けられ、これらの偏心軸部３１Ａ，３１Ｂは、軸線Ｏ1−Ｏ1に対して互いに直径方向の反対側に偏心している。

このとき、クランク軸３１の偏心軸部３１Ａ，３１Ｂには、連接棒１２，１７，２２，２７を介してピストン１０，１５，２０，２５が連結される。このため、ピストン１０，１５，２０，２５の往復動に伴って、偏心軸部３１Ａ，３１Ｂには、径方向外側に向う往復動慣性力Ｆ1，Ｆ2がそれぞれ作用する。ここで、往復動慣性力Ｆ1，Ｆ2は、軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで互いに逆向きとなる。これにより、クランク軸３１には、例えば偏心軸部３１Ａ，３１Ｂの中間点となる回転基準点Ｐを中心として回転させる慣性偶力Ｆ3が作用する。

一方、バランスウエイト３２は、例えばクランク軸３１のうち偏心軸部３１Ａ，３１Ｂの間に配置されている。また、バランスウエイト３２の重心は、クランク軸３１の軸方向に対して回転基準点Ｐよりも偏心軸部３１Ａ側に配置されると共に、クランク軸３１の径方向に対して軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで偏心軸部３１Ａとは反対側に配置されている。

これにより、バランスウエイト３２には、クランク軸３１の回転に伴って遠心力Ｆ4が作用すると共に、この遠心力Ｆ4は、偏心軸部３１Ａの往復動慣性力Ｆ1を打ち消す方向に作用する。このため、比較例では、クランク軸３１に生じる慣性偶力Ｆ3をバランスウエイト３２の遠心力Ｆ4によって低減している。

一方、本実施の形態では、図３に示すように、比較例によるバランスウエイト３２に代えて、クランク軸３に中空部４を設けている。このとき、中空部４は、径方向に対して軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで、比較例のバランスウエイト３２が設けられた位置とは反対側の位置として、クランク軸３の偏心軸部３Ａ内に設けられている。この結果、クランク軸３の重心位置は径方向に対して軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで偏心軸部３Ａの反対側に配置することができるから、クランク軸３の重心位置を、バランスウエイト３２が設けられたクランク軸３１とほぼ同様な位置に配置することができる。この結果、クランク軸３でも、往復動慣性力Ｆ1，Ｆ2による慣性偶力Ｆ3が作用するものの、この慣性偶力Ｆ3をクランク軸３に作用する遠心力Ｆ4によって打ち消すことができ、圧縮機１全体の振動を抑制することができる。

かくして、本実施の形態によれば、クランク軸３にはその一部が中空となった中空部４を設けたから、該中空部４によってクランク軸３の重量バランスを軸線Ｏ1−Ｏ1から位置ずれさせることができる。これにより、ピストン１０，１５，２０，２５等の往復動慣性力Ｆ1，Ｆ2による慣性偶力Ｆ3を打ち消す方向に向けて、クランク軸３の遠心力Ｆ4を発生させることができ、圧縮機１全体の振動を抑制することができる。

また、クランク軸３には中空部４を設けることによって振動を抑制するから、従来技術のようなバランスウエイトを設ける必要がなく、クランク軸３を小型化、軽量化することができる。さらに、クランク軸３に中空部を設けることによって往復動慣性力Ｆ1，Ｆ2による慣性偶力Ｆ3を打ち消すから、クランク軸３は、従来技術のようにバランスウエイトを設けた場合と同様に両端側の２箇所で回転支持すればよく、クランク軸３を回転支持するための支持部（主軸受）を増加させる必要がない。

このため、クランク軸３は、その両端側に設けた２個の主軸受６，７によって回転支持すればよい。これにより、クランク軸３に複数（例えば４個）のピストン１０，１５，２０，２５が連結されるときでも、これらのピストン１０，１５，２０，２５を挟んで軸方向両端側に位置する２個の主軸受６，７だけでクランク軸３を回転支持することができる。この結果、クランク軸３の支持構造を簡略化し、製造コストを低下させることができる。

次に、図５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、クランク軸には、その一部が低い密度となった低密度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。

４１は本実施の形態によるクランク軸で、該クランク軸４１は、例えば金属材料を用いて形成され、第１の実施の形態によるクランク軸３とほぼ同様に、その両端側が主軸受（図示せず）を用いて回転可能に支持されている。これにより、クランク軸４１は、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転可能となっている。また、クランク軸４１の軸方向中間部には、回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1から所定の寸法だけ径方向に離間するように、例えば２箇所の偏心軸部４１Ａ，４１Ｂが設けられ、これらの偏心軸部４１Ａ，４１Ｂは、軸線Ｏ1−Ｏ1に対して互いに直径方向の反対側に偏心している。また、クランク軸４１の一方の端部は、突出端４１Ｃとなると共に、該突出端４１Ｃは、プーリを介して駆動源（いずれも図示せず）に連結されている。

４２はクランク軸４１に設けられた異密度部としての低密度部で、該低密度部４２は、第１の実施の形態による中空部４とほぼ同様に、クランク軸４１の他方の端部からクランク軸４１の長さ方向に沿って屈曲して延びた中空部４２Ａと、該中空部４２Ａ内に封入された封入部材４２Ｂとによって構成されている。このとき、封入部材４２Ｂは、クランク軸４１よりも低密度な材料として、樹脂材料または金属等が混入された樹脂材料等によって形成されている。

また、低密度部４２は、例えば２箇所の偏心軸部４１Ａ，４１Ｂのうち偏心軸部４１Ａの内部に設けられている。これにより、低密度部４２は、クランク軸４１の重心位置を回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで低密度部４２の反対側に配置している。この結果、クランク軸４１の重心位置は、従来技術によるバランスウエイトが設けられた場合とほぼ同じ位置に配置されている。

かくして、本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、クランク軸４１に低密度部４２を設けたから、該低密度部４２によってクランク軸４１の重量バランスを軸線Ｏ1−Ｏ1から位置ずれさせることができる。これにより、第１の実施の形態と同様に、ピストン１０，１５，２０，２５等の往復動慣性力Ｆ1，Ｆ2による慣性偶力Ｆ3を打ち消す方向に向けて、クランク軸４１の遠心力Ｆ4を発生させることができ、圧縮機１全体の振動を抑制することができる。

また、低密度部４２は、クランク軸４１に設けた中空部４２Ａ内に封入部材４２Ｂを封入することによって構成したから、封入部材４２Ｂの密度、量を調整することによって、クランク軸４１の重心位置を調整することができる。このため、圧縮機１を組み立てた後に、圧縮機１の実際の振動状態を確認しつつ、クランク軸４１の重心位置を調整することができる。

また、クランク軸４１にはバランスウエイトに代えて低密度部４２を設けたから、クランク軸４１を小型化、軽量化することができる。さらに、クランク軸４１に低密度部４２を設けることによって振動を抑制するから、クランク軸４１は、従来技術のようにバランスウエイトを設けた場合と同様にその両端側の２箇所で回転支持すればよく、クランク軸４１を回転支持するための支持部を増加させる必要がない。このため、クランク軸４１の支持構造を簡略化することができ、製造コストを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、クランク軸４１にはクランク軸４１よりも低密度の低密度部４２を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図６に示す第１の変形例のように、クランク軸４１には、クランク軸４１よりも高密度の高密度部４３を設ける構成としてもよい。この場合、高密度部４３は、クランク軸４１のうち例えば偏心軸部４１Ａ，４１Ｂの間に位置して、径方向に対して軸線Ｏ1−Ｏ1よりも偏心軸部４１Ａと反対側で、軸方向に対して回転基準点Ｐよりも偏心軸部４１Ａに近い位置に設けられるものである。

次に、図７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、クランク軸には中空部を設けると共に、重量バランスを微調整するための調整用バランスウエイト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。

５１は本実施の形態によるクランク軸で、該クランク軸５１は、第１の実施の形態によるクランク軸３とほぼ同様に構成され、その両端側が主軸受（図示せず）を用いて回転可能に支持されている。これにより、クランク軸５１は、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転可能となっている。また、クランク軸５１の軸方向中間部には、回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1から所定の寸法だけ径方向に離間するように、例えば２箇所の偏心軸部５１Ａ，５１Ｂが設けられ、これらの偏心軸部５１Ａ，５１Ｂは、軸線Ｏ1−Ｏ1に対して互いに直径方向の反対側に偏心している。また、クランク軸５１の一方の端部は、突出端５１Ｃとなると共に、該突出端５１Ｃは、プーリを介して駆動源（いずれも図示せず）に連結されている。

５２はクランク軸５１に設けられた中空部で、該中空部５２は、第１の実施の形態による中空部４とほぼ同様に形成され、クランク軸５１の他方の端部からクランク軸５１の長さ方向に沿って屈曲して延びている。そして、中空部５２は、例えば２箇所の偏心軸部５１Ａ，５１Ｂのうち偏心軸部５１Ａの内部に設けられている。これにより、中空部５２は、クランク軸５１の重心位置を回転中心となる軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで中空部５２の反対側に配置している。

５３はクランク軸５１に設けられた重量バランスを微調整するための調整用バランスウエイトで、該調整用バランスウエイト５３は、クランク軸５１のうち例えば偏心軸部５１Ａ，５１Ｂの間に位置して、径方向に対して軸線Ｏ1−Ｏ1よりも偏心軸部５１Ａと反対側で、軸方向に対して回転基準点Ｐよりも偏心軸部５１Ａに近い位置に設けられている。

かくして、本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、クランク軸５１には中空部５２を設けると共に、調整用バランスウエイト５３を設けたから、中空部５２によってクランク軸５１の重心位置をずらすことができ、調整用バランスウエイト５３の大きさ、重量を従来技術のバランスウエイトに比べて小さく、軽量化することができる。また、クランク軸５１には調整用バランスウエイト５３を設けたから、調整用バランスウエイト５３の大きさ、形状等を調整することによって、クランク軸５１の重心位置を調整することができる。このため、圧縮機１を組み立てた後に、圧縮機１の実際の振動状態を確認しつつ、クランク軸５１の重心位置を調整することができる。

なお、第３の実施の形態では、クランク軸５１のうち偏心軸部５１Ａ，５１Ｂの間に調整用バランスウエイト５３を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図８に示す第２の変形例のように、クランク軸５１の両端側に調整用バランスウエイト５３′を設ける構成としてもよい。この場合、調整用バランスウエイト５３′は、クランク軸５１の両端のうちいずれか一方にだけ設ける構成としてもよく、両端にそれぞれ設ける構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、クランク軸３，４１，５１には他方の端部から屈曲して延びる中空部４，４２Ａ，５２を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、図９に示す第３の変形例のように、クランク軸３には、偏心軸部３Ａ，３Ｂの中間位置から偏心軸部３Ａの内部に向けて延びる中空部４′を設ける構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、各気筒８，１３，１８，２３を構成するピストン１０，１５，２０，２５と連接棒１２，１７，２２，２７は、別部品として構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、ピストンと連接棒とが一体に形成されたり、これらが固定的に連結された揺動型のピストン（ロッキングピストン）を有する圧縮機に適用してもよい。

また、前記各実施の形態では、往復動圧縮機として水平対向４気筒型の空気圧縮機１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば２気筒、６気筒等の水平対向型圧縮機に適用してもよい。また、各シリンダがクランク軸の直径方向一側に直列に並んだ直列型の圧縮機、各シリンダがクランク軸を挟んでＶ字型に配置されたＶ型の圧縮機、または３個の気筒を１２０゜間隔で配設することによりクランクケース内の容積変動をほとんど生じない構成となった圧縮機等に適用してもよい。さらに、冷媒等を含めて空気以外の気体を圧縮する各種の圧縮機にも適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態による水平対向４気筒型の空気圧縮機を示す断面図である。 空気圧縮機を図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。 図１中のクランク軸を示す正面図である。 比較例によるクランク軸を示す正面図である。 第２の実施の形態によるクランク軸を示す正面図である。 第１の変形例によるクランク軸を示す正面図である。 第３の実施の形態によるクランク軸を示す正面図である。 第２の変形例によるクランク軸を示す正面図である。 第３の変形例によるクランク軸を示す正面図である。

符号の説明

１ 空気圧縮機
３，４１，５１ クランク軸
４，４２Ａ，５２，４′ 中空部
６，７ 主軸受
８，１３，１８，２３ 気筒
９，１４，１９，２４ シリンダ
１０，１５，２０，２５ ピストン
１２，１７，２２，２７ 連接棒
４２ 低密度部（異密度部）
４２Ｂ 封入部材
４３ 高密度部（異密度部）
５３，５３′ 調整用バランスウエイト

Claims (3)

1. 駆動源によって回転駆動されるクランク軸と、吸込口と吐出口とを有するシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、該シリンダ内で往復動することにより前記吸込口から吸込んだ気体を圧縮し、吐出口から圧縮気体を吐出するピストンと、該ピストンとクランク軸とを連結する連接棒とを備えてなる往復動圧縮機において、
   前記クランク軸には、その一部が中空となった中空部を設け、当該クランク軸の回転時の振動を抑制することを特徴とする往復動圧縮機。
2. 駆動源によって回転駆動されるクランク軸と、吸込口と吐出口とを有するシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、該シリンダ内で往復動することにより前記吸込口から吸込んだ気体を圧縮し、吐出口から圧縮気体を吐出するピストンと、該ピストンとクランク軸とを連結する連接棒とを備えてなる往復動圧縮機において、
   前記クランク軸には、その一部が異なる密度となった異密度部を設け、当該クランク軸の回転時の振動を抑制することを特徴とする往復動圧縮機。
3. 前記クランク軸は、その両端側に回転支持するための支持部を設ける構成としてなる請求項１または２に記載の往復動圧縮機。

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