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JP2017008777A - air compressor - Google Patents

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JP2017008777A
JP2017008777A JP2015123782A JP2015123782A JP2017008777A JP 2017008777 A JP2017008777 A JP 2017008777A JP 2015123782 A JP2015123782 A JP 2015123782A JP 2015123782 A JP2015123782 A JP 2015123782A JP 2017008777 A JP2017008777 A JP 2017008777A
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JP
Japan
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piston
cylinder
air compressor
annular elastic
elastic body
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015123782A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
尾田 裕幸
Hiroyuki Oda
裕幸 尾田
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.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co 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 Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
Priority to JP2015123782A priority Critical patent/JP2017008777A/en
Publication of JP2017008777A publication Critical patent/JP2017008777A/en
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Abstract

【課題】ピストンのシリンダへの組込みに要する時間や手間を増大させることなく、ピストンとシリンダとの接触に起因する打音を低減させると共に組立性を向上させる。
【解決手段】レシプロ型のエアコンプレッサであって、シリンダ51aと、シリンダ51a内で往復動するピストン52aと、ピストン52aの外周面に装着され、ピストン52aと一体に往復動するライダーリング70aと、を有し、ライダーリング70aとピストン52aとの間に環状弾性体76,78を設ける。
【選択図】図5
An object of the present invention is to reduce noise caused by contact between a piston and a cylinder and improve assembly without increasing the time and labor required for assembling the piston into the cylinder.
A reciprocating type air compressor, a cylinder 51a, a piston 52a reciprocating in the cylinder 51a, a rider ring 70a attached to the outer peripheral surface of the piston 52a and reciprocating integrally with the piston 52a, The annular elastic bodies 76 and 78 are provided between the rider ring 70a and the piston 52a.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、空気圧縮機に関するものであり、特に、レシプロ型の空気圧縮機に関するものである。   The present invention relates to an air compressor, and more particularly, to a reciprocating type air compressor.

レシプロ型の空気圧縮機は、動力源と、動力源から出力される駆動力によって往復駆動されるピストンと、ピストンを往復動可能に収容し、ピストンの往復動に伴って容積が変化するシリンダと、を含む。動力源には、回転駆動力を出力する電動モータが用いられることがあり、この場合、電動モータから出力される回転駆動力は、変換機構によって往復駆動力に変換されてピストンに伝達される。   A reciprocating type air compressor includes a power source, a piston that is reciprocated by a driving force output from the power source, a cylinder that accommodates the piston so as to reciprocate, and a volume that changes as the piston reciprocates. ,including. An electric motor that outputs a rotational driving force may be used as the power source. In this case, the rotational driving force output from the electric motor is converted into a reciprocating driving force by a conversion mechanism and transmitted to the piston.

シリンダ内のピストンが上死点から下死点に移動すると、シリンダの容積が拡大してシリンダ内が負圧になり、シリンダ内に空気が導入される。シリンダ内に導入された空気は、シリンダ内を下死点から上死点に移動するピストンによって圧縮され、圧力が高められる。圧縮された空気(高圧空気)は、所定の配管を介して空気タンクに送られ、該空気タンクに貯留される。   When the piston in the cylinder moves from the top dead center to the bottom dead center, the volume of the cylinder increases, the inside of the cylinder becomes negative pressure, and air is introduced into the cylinder. The air introduced into the cylinder is compressed by the piston moving from the bottom dead center to the top dead center in the cylinder, and the pressure is increased. The compressed air (high pressure air) is sent to an air tank via a predetermined pipe and stored in the air tank.

上記のようなピストンおよびシリンダを2組以上備える多段式の空気圧縮機もある。かかる空気圧縮機では、一方のシリンダ内で圧縮された空気が配管を介して他方のシリンダに送られてさらに圧縮される(特許文献1)。すなわち、空気が段階的に圧縮される。   There is also a multistage air compressor including two or more sets of pistons and cylinders as described above. In such an air compressor, air compressed in one cylinder is sent to the other cylinder via a pipe and further compressed (Patent Document 1). That is, the air is compressed in stages.

特開2013−40586号公報JP2013-40586A

空気圧縮機の運転中には様々な音が発生するが、その1つにピストンとシリンダとの接触によって発生する音(打音)がある。具体的には、シリンダ内を昇降するピストンが左右或いは前後に傾き、ピストン外周面とシリンダ内周面とが接触し、打音が発生する。特に、ピストンが上死点から下死点へ向けて降下を開始する際に打音が発生することが多い。そして、空気圧縮機の運転中に発生する上記打音を含む様々な音は騒音として認識される。   Various sounds are generated during operation of the air compressor, one of which is a sound (sounding sound) generated by contact between the piston and the cylinder. Specifically, the piston moving up and down in the cylinder is tilted left and right or front and rear, and the piston outer peripheral surface and the cylinder inner peripheral surface come into contact with each other, and a hitting sound is generated. In particular, a hitting sound often occurs when the piston starts to descend from the top dead center toward the bottom dead center. Various sounds including the hitting sound generated during the operation of the air compressor are recognized as noise.

そこで、上記打音を低減すべく、ピストンに“ライダーリング”と呼ばれる摺動部材が装着されることがある。ライダーリングは、ピストン外周面とシリンダ内周面との間に介在し、これらの間の隙間を小さくする(狭くする)。すなわち、ライダーリングは、ピストン外周面とシリンダ内周面との間の隙間に起因するピストンの傾きを抑制し、打音を低減させる。したがって、ピストンに装着されたライダーリングの外周面とシリンダの内周面との間の隙間はなるべく小さい(狭い)ことが望ましい。換言すれば、ライダーリングを含むピストンの外径とシリンダの内径とが略同一であることが望ましい。ここで、“ライダーリングを含むピストンの外径”とは、ピストンに装着されたライダーリングの外径と同義である。   Therefore, a sliding member called “rider ring” may be attached to the piston in order to reduce the hitting sound. The rider ring is interposed between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder, and reduces (narrows) the gap between them. That is, the rider ring suppresses the inclination of the piston due to the gap between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner peripheral surface, and reduces the hitting sound. Therefore, it is desirable that the gap between the outer peripheral surface of the rider ring attached to the piston and the inner peripheral surface of the cylinder be as small (narrow) as possible. In other words, it is desirable that the outer diameter of the piston including the rider ring is substantially the same as the inner diameter of the cylinder. Here, “the outer diameter of the piston including the rider ring” is synonymous with the outer diameter of the rider ring attached to the piston.

しかし、ライダーリングを含むピストンの外径とシリンダの内径との差が小さいと、シリンダへのピストンの組込みが困難になる。具体的には、ピストンがシリンダに組込まれる際には、ピストンにライダーリングが予め装着されている。すなわち、ライダーリングが装着された状態のピストンをシリンダに挿入する必要がある。したがって、ライダーリングを含むピストンの外径とシリンダの内径との差が小さければ小さいほど、ピストンとシリンダとを高精度で位置合わせしなければならず、シリンダへのピストンの組込みに要する時間や手間が増大する。   However, if the difference between the outer diameter of the piston including the rider ring and the inner diameter of the cylinder is small, it is difficult to incorporate the piston into the cylinder. Specifically, when the piston is assembled into the cylinder, a rider ring is attached to the piston in advance. That is, it is necessary to insert the piston with the rider ring attached into the cylinder. Therefore, the smaller the difference between the outer diameter of the piston, including the rider ring, and the inner diameter of the cylinder, the more precisely the piston and cylinder must be aligned, and the time and effort required to incorporate the piston into the cylinder. Will increase.

本発明の目的は、シリンダへのピストンの組込みに要する時間や手間を増大させることなく、ピストンとシリンダとの接触に起因する打音を低減させることである。   An object of the present invention is to reduce the hitting sound caused by the contact between the piston and the cylinder without increasing the time and labor required for assembling the piston into the cylinder.

本発明の空気圧縮機は、 レシプロ型の空気圧縮機であって、シリンダと、前記シリンダ内で往復動するピストンと、回転運動を往復動に変換するコネクティングロッドと
ピストンとコネクティングロッドを連結するピストンピンと、ピストンの外周面に装着され、ピストンと一体に往復動するライダーリングとを有し、ピストンとライダーリングとの間に環状弾性体を設け、環状弾性体は前記ピストンの外側に向かって力が発生している。
本発明の一態様では、環状弾性体はライダーリングをシリンダ内壁に押しけている。
本発明の他の態様では、環状弾性体はピストンに設けられた保持手段によって着脱可能に設けられている。
本発明の一態様では、保持手段はピストンに設けられた溝からなる。
本発明の一態様では、溝は前記ピストンに複数設けられている。
本発明の一態様では、複数の溝に設けられる、前記環状弾性体は各々異なる弾性定数である。
本発明の一態様では、複数環状弾性体はピストンピン上方に設けられている環状弾性体より下方に設けられている環状弾性体の方が弾性定数が大きい。
本発明の一態様では、環状弾性体はピストンピンより下方のみに取り付けられている。
本発明の一態様では、環状弾性体は複数の突起部を有している。
本発明の一態様では、環状弾性体は、金属又は樹脂からなる。
The air compressor according to the present invention is a reciprocating type air compressor, and includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a connecting rod that converts rotational motion into a reciprocating motion, and a piston that connects the piston and the connecting rod. A pin and a rider ring that is attached to the outer peripheral surface of the piston and reciprocates integrally with the piston. An annular elastic body is provided between the piston and the rider ring, and the annular elastic body has a force toward the outside of the piston. Has occurred.
In one aspect of the present invention, the annular elastic body presses the rider ring against the cylinder inner wall.
In another aspect of the present invention, the annular elastic body is detachably provided by holding means provided on the piston.
In one aspect of the present invention, the holding means comprises a groove provided in the piston.
In one aspect of the present invention, a plurality of grooves are provided in the piston.
In one aspect of the present invention, the annular elastic bodies provided in the plurality of grooves have different elastic constants.
In one aspect of the present invention, the annular elastic body provided below the annular elastic body provided above the piston pin has a larger elastic constant.
In one aspect of the present invention, the annular elastic body is attached only below the piston pin.
In one embodiment of the present invention, the annular elastic body has a plurality of protrusions.
In one aspect of the present invention, the annular elastic body is made of metal or resin.

本発明によれば、ピストンのシリンダへの組込みに要する時間や手間を増大させることなく、ピストンとシリンダとの接触に起因する打音を低減させることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the hitting sound caused by the contact between the piston and the cylinder without increasing the time and labor required for assembling the piston into the cylinder.

エアコンプレッサの斜視図である。It is a perspective view of an air compressor. エアコンプレッサの断面図である。It is sectional drawing of an air compressor. エアコンプレッサの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of an air compressor. 第1ピストンの拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of a 1st piston. 第1ピストンの部分拡大の模式図である。It is a schematic diagram of the partial expansion of a 1st piston. 図5に示されるA−A断面図の模式図である。It is a schematic diagram of AA sectional drawing shown by FIG.

以下、本発明の空気圧縮機の実施形態の一例について説明する。本実施形態に係る空気圧縮機は、モータを動力源とする圧縮空気生成部を備えるレシプロ型のエアコンプレッサである。本実施形態に係るエアコンプレッサの用途は特に限定されないが、圧縮空気の圧力によって釘やネジを木材などに打ち込む空気工具に圧縮空気を供給する供給源としての利用に適している。以下、本実施形態に係るエアコンプレッサについて図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of an air compressor of the present invention is explained. The air compressor according to the present embodiment is a reciprocating type air compressor including a compressed air generation unit that uses a motor as a power source. The application of the air compressor according to the present embodiment is not particularly limited, but is suitable for use as a supply source for supplying compressed air to an air tool for driving nails or screws into wood or the like by the pressure of compressed air. Hereinafter, the air compressor according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示されるように、エアコンプレッサ1は、フレーム等の骨格部と、該骨格部に連結された互いに平行な2つの空気タンク10a,10bと、を有する。それぞれの空気タンク10a,10bの両端部下面には、脚部12が取り付けられており、エアコンプレッサ1は、4つの脚部12によって所望の設置場所に置かれる。また、エアコンプレッサ1の上部にはハンドル13が設けられており、作業者は、ハンドル13を把持してエアコンプレッサ1を持ち運ぶことができる。   As shown in FIG. 1, the air compressor 1 includes a skeleton portion such as a frame and two air tanks 10 a and 10 b that are connected to the skeleton portion and are parallel to each other. Legs 12 are attached to the lower surfaces of both end portions of each of the air tanks 10a and 10b, and the air compressor 1 is placed at a desired installation location by the four legs 12. Further, a handle 13 is provided on the upper portion of the air compressor 1, and an operator can carry the air compressor 1 by holding the handle 13.

基台11には、図2に示されるモータ20と、モータ20を動力源とする圧縮空気生成部30と、が搭載されている。通常、モータ20および圧縮空気生成部30は、図1に示されるカバー14によって覆われている。再び図2を参照すると、圧縮空気生成部30は、クランクケース40と、2つのシリンダ(第1シリンダ51a,第2シリンダ51b)と、を含む。   The base 11 is mounted with the motor 20 shown in FIG. 2 and a compressed air generation unit 30 using the motor 20 as a power source. Usually, the motor 20 and the compressed air generation part 30 are covered with the cover 14 shown by FIG. Referring to FIG. 2 again, the compressed air generation unit 30 includes a crankcase 40 and two cylinders (a first cylinder 51a and a second cylinder 51b).

モータ20は、固定子(ステータコイル)21と、固定子21の内側に組み込まれた回転子(ロータ)22と、回転子に固定された回転軸(モータ回転軸)23と、回転子22の回転位置を検出するホール素子などを有するDCブラシレスモータであって、クランクケース40の外に配置されている。もっとも、モータ20は、クランクケース40の側面に固定されており、クランクケース40と一体化されている。尚、本実施形態におけるモータ20はインナーロータ型の電動モータであるが、他の形式のモータ、例えば、アウターロータ型の電動モータに置き換えることもできるし、アキシャルギャップモータに置き換えることもできる。   The motor 20 includes a stator (stator coil) 21, a rotor (rotor) 22 incorporated inside the stator 21, a rotating shaft (motor rotating shaft) 23 fixed to the rotor, and a rotor 22. A DC brushless motor having a Hall element or the like that detects a rotational position, and is disposed outside the crankcase 40. However, the motor 20 is fixed to the side surface of the crankcase 40 and integrated with the crankcase 40. The motor 20 in the present embodiment is an inner rotor type electric motor, but may be replaced with another type of motor, for example, an outer rotor type electric motor, or may be replaced with an axial gap motor.

モータ回転軸23の一端側は、回転子22から突出し、クランクケース40を貫通している。クランクケース40を貫通しているモータ回転軸23の一端側は、クランクケース40に設けられている軸受によって回転自在に支持されている。   One end side of the motor rotation shaft 23 protrudes from the rotor 22 and penetrates the crankcase 40. One end side of the motor rotating shaft 23 penetrating the crankcase 40 is rotatably supported by a bearing provided in the crankcase 40.

モータ20を挟んでクランクケース40と反対側にはファン24が配置されている。すなわち、モータ20は、クランクケース40とファン24との間に配置されている。このファン24は、回転子22から突出しているモータ回転軸23の他端側に固定されており、モータ回転軸23と一体に回転して冷却風を生成する。ファン24によって生成される風冷却風によって、モータ20,圧縮空気生成部30,制御基板,圧縮空気の流路を形成している配管などが冷却される。   A fan 24 is disposed on the side opposite to the crankcase 40 across the motor 20. That is, the motor 20 is disposed between the crankcase 40 and the fan 24. The fan 24 is fixed to the other end side of the motor rotation shaft 23 protruding from the rotor 22 and rotates integrally with the motor rotation shaft 23 to generate cooling air. The wind cooling air generated by the fan 24 cools the motor 20, the compressed air generating unit 30, the control board, the piping forming the compressed air flow path, and the like.

クランクケース40の両側には第1シリンダ51aおよび第2シリンダ51bが取り付けられている。第1シリンダ51aと第2シリンダ51bとは、モータ回転軸23の回転方向に関して180度異なる位置に配置されており、第1シリンダ51aには第1ピストン52aが往復動可能に収容され、第2シリンダ51bには第2ピストン52bが往復動可能に収容されている。   A first cylinder 51 a and a second cylinder 51 b are attached to both sides of the crankcase 40. The first cylinder 51a and the second cylinder 51b are arranged at positions different by 180 degrees with respect to the rotation direction of the motor rotating shaft 23. The first piston 52a is accommodated in the first cylinder 51a so as to be able to reciprocate. A second piston 52b is accommodated in the cylinder 51b so as to reciprocate.

モータ回転軸23の回転運動を第1ピストン52aの往復運動に変換するために、第1ピストン52aには、第1コネクティングロッド53aの一端がピン結合されており、第1コネクティングロッド53aの他端は、モータ回転軸23に装着されている偏心カムに回転自在に結合されている。すなわち、第1コネクティングロッド53aは、クランクケース40と第1シリンダ51aとに跨り、モータ回転軸23と第1ピストン52aとを連結している。また、モータ回転軸23の回転運動を第2ピストン52bの往復運動に変換するために、第2ピストン52bには、第2コネクティングロッド53bの一端がピン結合されており、第2コネクティングロッド53bの他端は、モータ回転軸23に装着されている他の偏心カムに回転自在に結合されている。すなわち、第2コネクティングロッド53bは、クランクケース40と第2シリンダ51bとに跨り、モータ回転軸23と第2ピストン52bとを連結している。そこで、以下の説明では、モータ回転軸23を“クランクシャフト23”と呼ぶ場合がある。モータ20から出力される回転駆動力は、クランクシャフト23,偏心カムおよびコネクティングロッド(第1コネクティングロッド53a,第2コネクティングロッド53b)からなる変換機構によって往復駆動力に変換されてピストン(第1ピストン52a,第2ピストン52b)に伝達される。   In order to convert the rotational movement of the motor rotating shaft 23 into the reciprocating movement of the first piston 52a, one end of the first connecting rod 53a is pin-coupled to the first piston 52a, and the other end of the first connecting rod 53a. Is rotatably coupled to an eccentric cam mounted on the motor rotating shaft 23. That is, the first connecting rod 53a straddles the crankcase 40 and the first cylinder 51a and connects the motor rotating shaft 23 and the first piston 52a. Further, in order to convert the rotational movement of the motor rotating shaft 23 into the reciprocating movement of the second piston 52b, one end of the second connecting rod 53b is pin-coupled to the second piston 52b, and the second connecting rod 53b The other end is rotatably coupled to another eccentric cam mounted on the motor rotating shaft 23. That is, the second connecting rod 53b straddles the crankcase 40 and the second cylinder 51b and connects the motor rotating shaft 23 and the second piston 52b. Therefore, in the following description, the motor rotation shaft 23 may be referred to as “crankshaft 23”. The rotational driving force output from the motor 20 is converted into a reciprocating driving force by a conversion mechanism including a crankshaft 23, an eccentric cam, and a connecting rod (first connecting rod 53a, second connecting rod 53b), and a piston (first piston). 52a and the second piston 52b).

ここで、それぞれの偏心カムは、ピストン52a,52bの駆動方向に関して互いに逆向きに偏心している。したがって、第1ピストン52aが第1シリンダ51aの上室を圧縮する方向に駆動されるとき、第2ピストン52bは第2シリンダ51bの上室を膨張させる方向に駆動される。一方、第2ピストン52bが第2シリンダ51bの上室を圧縮する方向に駆動されるとき、第1ピストン52aは第1シリンダ51aの上室を膨張させる方向に駆動される。尚、シリンダ51a,51bの上室とは、それぞれのシリンダ51a,51b内におけるピストン52a,52bよりも上方の空間である。   Here, the respective eccentric cams are eccentric in opposite directions with respect to the driving directions of the pistons 52a and 52b. Therefore, when the first piston 52a is driven in the direction of compressing the upper chamber of the first cylinder 51a, the second piston 52b is driven in the direction of expanding the upper chamber of the second cylinder 51b. On the other hand, when the second piston 52b is driven in the direction of compressing the upper chamber of the second cylinder 51b, the first piston 52a is driven in the direction of expanding the upper chamber of the first cylinder 51a. The upper chambers of the cylinders 51a and 51b are spaces above the pistons 52a and 52b in the cylinders 51a and 51b.

それぞれのシリンダ51a,51bに設けられているシリンダヘッド54a,54bの内側には、バッファ室が設けられており、各シリンダ51a,51bの上室と各バッファ室との間にはそれぞれ逆止弁が設けられている。第1ピストン52aが第1シリンダ51aの上室を圧縮する方向に駆動され、上室内の空気の圧力が所定圧力よりも高くなると、第1シリンダ51aの上室とバッファ室との間にある逆止弁が開かれる。すると、第1ピストン52aによって圧縮された空気は、第1シリンダ51aと第2シリンダ51bとを連通させている第1配管を介して第2シリンダ51bの上室に送られる。   Buffer chambers are provided inside cylinder heads 54a and 54b provided in the respective cylinders 51a and 51b, and check valves are provided between the upper chambers of the respective cylinders 51a and 51b and the respective buffer chambers. Is provided. When the first piston 52a is driven in a direction to compress the upper chamber of the first cylinder 51a, and the pressure of the air in the upper chamber becomes higher than a predetermined pressure, the reverse between the upper chamber of the first cylinder 51a and the buffer chamber is present. A stop valve is opened. Then, the air compressed by the first piston 52a is sent to the upper chamber of the second cylinder 51b via the first pipe that connects the first cylinder 51a and the second cylinder 51b.

第2ピストン52bが第2シリンダ51bの上室を圧縮する方向に駆動され、上室内の空気の圧力が所定圧力よりも高くなると、第2シリンダ51bの上室とバッファ室との間にある逆止弁が開かれる。すると、第2ピストン52bによって圧縮された空気は、第2シリンダ51bと空気タンク10aとを連通させている第2配管を介して空気タンク10aに送られ、貯留される。尚、空気タンク10a,10bは、第3配管を介して互いに連通している。よって、空気タンク10a,10b内の圧力は均一に保たれる。尚、本実施形態における第1配管,第2配管および第3配管は、いずれも金属製のパイプである。   When the second piston 52b is driven in a direction to compress the upper chamber of the second cylinder 51b, and the pressure of the air in the upper chamber becomes higher than a predetermined pressure, the reverse between the upper chamber of the second cylinder 51b and the buffer chamber is present. A stop valve is opened. Then, the air compressed by the second piston 52b is sent to the air tank 10a through the second pipe that connects the second cylinder 51b and the air tank 10a, and stored. The air tanks 10a and 10b communicate with each other via a third pipe. Therefore, the pressure in the air tanks 10a and 10b is kept uniform. The first pipe, the second pipe, and the third pipe in the present embodiment are all metal pipes.

ここで、図2に示される第1シリンダ51aの上室には外気が導入される。すなわち、第1ピストン52aは外気を圧縮し、第2ピストン52bは、第1ピストン52aによって圧縮された外気(空気)をさらに圧縮する。換言すれば、第1ピストン52aは1段目の低圧用のピストンであり、第2ピストン52bは2段目の高圧用のピストンである。また、第1シリンダ51aは1段目の低圧用(低圧側圧縮機部)のシリンダであり、第2シリンダ51bは2段目の高圧用(高圧側圧縮機部)のシリンダである。このように、本実施形態に係るエアコンプレッサ1は、空気を2段階で圧縮する。具体的には、第1ピストン52aによって1.0[MPa]前後の圧縮空気を生成し、第2ピストン52bによって4.0〜4.5[MPa]程度の圧縮空気を生成する。   Here, outside air is introduced into the upper chamber of the first cylinder 51a shown in FIG. That is, the first piston 52a compresses the outside air, and the second piston 52b further compresses the outside air (air) compressed by the first piston 52a. In other words, the first piston 52a is a first-stage low-pressure piston, and the second piston 52b is a second-stage high-pressure piston. The first cylinder 51a is a first-stage low-pressure (low-pressure side compressor section) cylinder, and the second cylinder 51b is a second-stage high-pressure (high-pressure side compressor section) cylinder. Thus, the air compressor 1 according to the present embodiment compresses air in two stages. Specifically, compressed air of about 1.0 [MPa] is generated by the first piston 52a, and compressed air of about 4.0 to 4.5 [MPa] is generated by the second piston 52b.

図1に示されるように、空気タンク10aの端部上方には、圧縮空気の取り出し口であるカプラ15a,15bが設けられている。さらに、空気タンク10a,10bとカプラ15a,15bとの間には、圧縮空気の圧力を調節する減圧弁16a,16bがそれぞれ設けられている。減圧弁16a,16bによって調節された圧縮空気の圧力は、それぞれの減圧弁16a,16bの近傍に設置されている圧力計17a,17bによって計測され、表示される。   As shown in FIG. 1, couplers 15a and 15b, which are outlets for compressed air, are provided above the end of the air tank 10a. Further, pressure reducing valves 16a and 16b for adjusting the pressure of the compressed air are provided between the air tanks 10a and 10b and the couplers 15a and 15b, respectively. The pressure of the compressed air adjusted by the pressure reducing valves 16a and 16b is measured and displayed by pressure gauges 17a and 17b installed in the vicinity of the pressure reducing valves 16a and 16b.

また、図2に示されるように、空気タンク10aには、空気タンク10a,10b内の圧力が所定圧力よりも高くなると自動的に開く開放弁18が設けられている。空気タンク10a,10bの一方にドレン装置が設けられることもある。この場合、ドレン装置が操作されると、空気タンク10a,10b内の圧縮空気および水分が排出される。図1に示されるように、カバー14の上面には操作パネル19が設けられており、この操作パネル19に設けられている不図示の入力部を介して、モータ20(図2)の起動指令や回転数が入力される。   As shown in FIG. 2, the air tank 10a is provided with an open valve 18 that automatically opens when the pressure in the air tank 10a, 10b becomes higher than a predetermined pressure. A drain device may be provided in one of the air tanks 10a and 10b. In this case, when the drain device is operated, the compressed air and moisture in the air tanks 10a and 10b are discharged. As shown in FIG. 1, an operation panel 19 is provided on the upper surface of the cover 14, and a start command for the motor 20 (FIG. 2) is provided via an input unit (not shown) provided on the operation panel 19. And the rotation speed is input.

次に、図2に示されている第1ピストン52aおよび第2ピストン52bについてより詳細に説明する。もっとも、第1ピストン52aおよび第2ピストン52bは、互いに寸法は異なるが、基本構造は同一である。そこで、第1ピストン52aについて詳細に説明し、第2ピストン52bの詳細については必要に応じて適宜言及する。   Next, the first piston 52a and the second piston 52b shown in FIG. 2 will be described in more detail. However, although the first piston 52a and the second piston 52b have different dimensions, the basic structure is the same. Therefore, the first piston 52a will be described in detail, and details of the second piston 52b will be appropriately referred to as necessary.

図3に示されるように、第1ピストン52aには、第1ピストン52aと一体に往復動するピストンリング60およびライダーリング70aが装着されている。ピストンリング60はライダーリング70aよりもピストン上面に近い位置に、ライダーリング70aはピストンリング60よりもピストン下面に近い位置に、それぞれ装着されている。   As shown in FIG. 3, a piston ring 60 and a rider ring 70a that reciprocate integrally with the first piston 52a are attached to the first piston 52a. The piston ring 60 is mounted at a position closer to the piston upper surface than the rider ring 70a, and the rider ring 70a is mounted at a position closer to the piston lower surface than the piston ring 60.

ピストンリング60およびライダーリング70aは、第1ピストン52aの外周面と第1シリンダ51aの内周面との間に介在する摺動部材である点で共通する。一方、ピストンリング60は主に気密性を保持する機能(シール機能)を果たし、ライダーリング70aは主に第1ピストン52aを支持する機能(サポート機能)を果たす点で相違する。   The piston ring 60 and the rider ring 70a are common in that they are sliding members interposed between the outer peripheral surface of the first piston 52a and the inner peripheral surface of the first cylinder 51a. On the other hand, the piston ring 60 is different in that it mainly functions to maintain airtightness (seal function), and the rider ring 70a mainly functions to support the first piston 52a (support function).

図4に示されるように、第1ピストン52aの外周面には、その全周に亘って第1環状溝55および第2環状溝56が形成されており、ピストンリング60は第1環状溝55に、ライダーリング70aは第2環状溝56に、それぞれ装着されている。より具体的には、ピストンリング60は環状であって、第1環状溝55に嵌められている。一方、ライダーリング70aは帯状であって、第2環状溝56に巻き付けられている。この結果、ピストンリング60の外周面が図3に示される第1シリンダ51aの内周面に押し付けられ、上室の気密性が保持される。   As shown in FIG. 4, a first annular groove 55 and a second annular groove 56 are formed on the outer peripheral surface of the first piston 52 a over the entire circumference, and the piston ring 60 is in the first annular groove 55. The rider rings 70a are mounted in the second annular grooves 56, respectively. More specifically, the piston ring 60 is annular and is fitted in the first annular groove 55. On the other hand, the rider ring 70 a has a belt shape and is wound around the second annular groove 56. As a result, the outer peripheral surface of the piston ring 60 is pressed against the inner peripheral surface of the first cylinder 51a shown in FIG. 3, and the airtightness of the upper chamber is maintained.

図3,図4に示されるライダーリング70aは、一例としてフッ素樹脂、より具体的にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE(polytetrafluoroethylene)によって形成されている。   The rider ring 70a shown in FIGS. 3 and 4 is made of, for example, a fluororesin, more specifically, polytetrafluoroethylene (PTFE (polytetrafluoroethylene)).

尚、図2に示されている第2ピストン52bに装着されているライダーリング70bもフッ素樹脂によって形成されている。また、ライダーリング70aとライダーリング70bとは、寸法は異なるが形状は同一である。また、第2ピストン52bにも、図3,図4に示されるピストンリング60と同様のピストンリングが装着されている。   Note that the rider ring 70b attached to the second piston 52b shown in FIG. 2 is also made of fluororesin. The rider ring 70a and the rider ring 70b have the same shape although the dimensions are different. The second piston 52b is also provided with a piston ring similar to the piston ring 60 shown in FIGS.

図4に示されるように、ライダーリング70aの長手方向一端(先端)には平面視において三角形の凸部71が形成されており、長手方向他端(後端)には平面視において三角形の凹部72が形成されている。図4に示されるように、ライダーリング70aが第1ピストン52a(第2環状溝56)に巻き付けられる際には、凸部71が凹部72の内側に配置され、凸部71と凹部72とが面一、すなわち凸部71と凹部72の間に概ね段差が無い状態になる。   As shown in FIG. 4, a triangular convex portion 71 is formed in one end (front end) in the longitudinal direction of the rider ring 70a in plan view, and a triangular concave portion in plan view in the other longitudinal end (rear end). 72 is formed. As shown in FIG. 4, when the rider ring 70 a is wound around the first piston 52 a (second annular groove 56), the convex portion 71 is disposed inside the concave portion 72, and the convex portion 71 and the concave portion 72 are separated from each other. The surface is flush, that is, there is almost no step between the convex portion 71 and the concave portion 72.

第1ピストン52aに装着されたライダーリング70aの外径(D2)は、第1ピストン52aの外径(D1)よりも僅かに大きい。また、第1ピストン52aに装着されたピストンリング60の外径(D3)は、ライダーリング70aの外径(D2)よりも僅かに大きい(D1<D2<D3)。
図5に示されるように低圧側圧縮機部の第1ピストン52a、には、第3環状溝75、第4環状溝77が設けられており、その第3及び第4環状溝75,77には、ライダーリング70aを第1シリンダ51aの内周面に押し付けるための着脱可能な環状弾性体76、78が設けられている。この環状弾性体76,78は、弾性を有する樹脂材や、金属製部材(ピアノ線等)からなり、図6に示すように、その外周に突起76aが約120°毎に3か所配置されており、ライダーリング70aをシリンダ51aの内周面に押し付けている。同様に環状弾性体77にも同様に突起が設けられている。
The outer diameter (D2) of the rider ring 70a attached to the first piston 52a is slightly larger than the outer diameter (D1) of the first piston 52a. In addition, the outer diameter (D3) of the piston ring 60 attached to the first piston 52a is slightly larger than the outer diameter (D2) of the rider ring 70a (D1 <D2 <D3).
As shown in FIG. 5, the first piston 52 a of the low-pressure side compressor portion is provided with a third annular groove 75 and a fourth annular groove 77, and the third and fourth annular grooves 75 and 77 are provided in the third and fourth annular grooves 75 and 77. Are provided with detachable annular elastic bodies 76 and 78 for pressing the rider ring 70a against the inner peripheral surface of the first cylinder 51a. The annular elastic bodies 76 and 78 are made of an elastic resin material or a metal member (piano wire or the like). As shown in FIG. 6, three protrusions 76a are arranged on the outer periphery at about 120 ° intervals. The rider ring 70a is pressed against the inner peripheral surface of the cylinder 51a. Similarly, the annular elastic body 77 is similarly provided with a protrusion.

なお、環状弾性体76,78はそれぞれ異なるバネ定数に設定されていて、第1コネクティングロッド53a側の環状弾性体77のバネ定数(弾性定数)を環状弾性体76のバネ定数より大きくなるように設定されている。なお、図6に示す、環状弾性体76,78の形状は、一例を示すものであって、ライダーリング70aをシリンダ51aの内周面に押し付けるような機能があれば、どんな形状であっても良い。   The annular elastic bodies 76 and 78 are set to have different spring constants so that the spring constant (elastic constant) of the annular elastic body 77 on the first connecting rod 53a side is larger than the spring constant of the annular elastic body 76. Is set. The shape of the annular elastic bodies 76 and 78 shown in FIG. 6 is an example, and any shape can be used as long as it has a function of pressing the rider ring 70a against the inner peripheral surface of the cylinder 51a. good.

環状弾性体76,78を第3及び第4環状溝75,77に取り付ける場合は、環状弾性体76,78を工具等を使用し外径方向に広げて、取り付ける。
このように構成することで、ライダーリング70aの板厚の寸法を厳しく管理しなくても、シリンダ51とライダーリング70aは、環状弾性体76,78によって、常時密着しているため、第1ピストン52aの往復動時にシリンダ51とライダーリング70aとの隙間により発生する振動を抑制し、圧縮機の騒音を低減することができる。
When attaching the annular elastic bodies 76, 78 to the third and fourth annular grooves 75, 77, the annular elastic bodies 76, 78 are attached to the outer radial direction using a tool or the like.
With this configuration, the cylinder 51 and the rider ring 70a are always in close contact with each other by the annular elastic bodies 76 and 78 without strictly managing the thickness of the rider ring 70a. The vibration generated by the gap between the cylinder 51 and the rider ring 70a during the reciprocating motion of 52a can be suppressed, and the noise of the compressor can be reduced.

また、第1ピストン52aは往復動に伴い、ピストンピン80を中心に第1ピストン52aとシリンダ51と隙間によって、左右に傾きながら振動しようとするが、ライダーリング70aは環状弾性体76,78により、上下2か所で付勢されているので、第1ピストン52aの傾きに対しても追従可能である。
更に、第1ピストン52aの傾き幅は、第1ピストン52aの傾き幅は、ピストンピン80の位置により、本実施形態では上方に比べ下方が大きくなるので、下方に位置する環状弾性体78のバネ定数を上方の環状弾性体76より大きくしたので、第1ピストン52aを傾きを均一にすることができるので、ライダーリング70aの編摩耗を抑制することができ、寿命の向上が図れ、更に、騒音の低減も図れる。
更に、環状弾性体を2本設ける場合について説明したが、環状弾性体は1本でも良く、その場合は、ピストンピン80より下側に設けることにより、ピストン52aの上部はピストンリング60と、下側に設けた環状弾性体によって、シリンダ51に保持される。
上記説明は、低圧側の圧縮機部についてしたが、高圧側の圧縮機部についても同様である。
As the first piston 52a reciprocates, the first piston 52a tries to vibrate while tilting left and right by the gap between the first piston 52a and the cylinder 51 around the piston pin 80, but the rider ring 70a is caused by the annular elastic bodies 76 and 78. Since it is urged in two places, it can follow the inclination of the first piston 52a.
Furthermore, the inclination width of the first piston 52a is larger in the lower part than in the upper part in the present embodiment, depending on the position of the piston pin 80, and therefore the spring of the annular elastic body 78 located in the lower part. Since the constant is made larger than that of the upper annular elastic body 76, the inclination of the first piston 52a can be made uniform, so that the knitting wear of the rider ring 70a can be suppressed, the life can be improved, and the noise can be improved. Can also be reduced.
Furthermore, although the case where two annular elastic bodies are provided has been described, one annular elastic body may be provided. In this case, by providing the annular elastic body below the piston pin 80, the upper part of the piston 52a is connected to the piston ring 60 and the lower part. It is held in the cylinder 51 by an annular elastic body provided on the side.
Although the above description has been made on the low pressure side compressor section, the same applies to the high pressure side compressor section.

上記実施形態に係るエアコンプレッサは、2組のシリンダおよびピストンを備えた多段式の空気圧縮機であったが、シリンダおよびピストンは1組でも3組以上でもよい。   The air compressor according to the above embodiment is a multistage air compressor including two sets of cylinders and pistons, but the cylinders and pistons may be one set or three or more sets.

1 エアコンプレッサ
10a,10b 空気タンク
12 脚部
13 ハンドル
14 カバー
15a,15b カプラ
16a,16b 減圧弁
17a,17b 圧力計
18 開放弁
19 操作パネル
20 モータ
21 固定子
22 回転子
23 モータ回転軸(クランクシャフト)
24 ファン
30 圧縮空気生成部
40 クランクケース
51a 第1シリンダ
51b 第2シリンダ
52a 第1ピストン
52b 第2ピストン
53a 第1コネクティングロッド
53b 第2コネクティングロッド
54a,54b シリンダヘッド
55 第1環状溝
56 第2環状溝
60 ピストンリング
70A 母材
70a,70b ライダーリング
71 凸部
72 凹部
73 溝
76,78 環状弾性体
100a,100b,100c,100d ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air compressor 10a, 10b Air tank 12 Leg part 13 Handle 14 Cover 15a, 15b Coupler 16a, 16b Pressure reducing valve 17a, 17b Pressure gauge 18 Release valve 19 Operation panel 20 Motor 21 Stator 22 Rotor 23 Motor rotating shaft (Crankshaft )
24 Fan 30 Compressed air generating part 40 Crankcase 51a First cylinder 51b Second cylinder 52a First piston 52b Second piston 53a First connecting rod 53b Second connecting rod 54a, 54b Cylinder head 55 First annular groove 56 Second annular groove Groove 60 Piston ring 70A Base material 70a, 70b Rider ring 71 Convex part 72 Concave part 73 Groove 76, 78 Annular elastic body 100a, 100b, 100c, 100d Roller

Claims (10)

レシプロ型の空気圧縮機であって、
シリンダと、
前記シリンダ内で往復動するピストンと、
回転運動を往復動に変換するコネクティングロッドと
前記ピストンと前記コネクティングロッドを連結するピストンピンと、
前記ピストンの外周面に装着され、前記ピストンと一体に往復動するライダーリングと、を有し、
前記ピストンと前記ライダーリングとの間に環状弾性体を設け、
前記環状弾性体は前記ピストンの外側に向かって力が発生してことを特徴する空気圧縮機
A reciprocating air compressor,
A cylinder,
A piston that reciprocates within the cylinder;
A connecting rod for converting rotational motion into reciprocating motion, a piston pin for connecting the piston and the connecting rod;
A rider ring mounted on the outer peripheral surface of the piston and reciprocating integrally with the piston;
An annular elastic body is provided between the piston and the rider ring,
An air compressor characterized in that the annular elastic body generates a force toward the outside of the piston.
前記環状弾性体は前記ライダーリングを前記シリンダ内壁に押しけることを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機。 The air compressor according to claim 1, wherein the annular elastic body presses the rider ring against the inner wall of the cylinder. 前記環状弾性体は前記ピストンに設けられた保持手段によって着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機。 The air compressor according to claim 1, wherein the annular elastic body is detachably provided by holding means provided on the piston. 前記保持手段は前記ピストンに設けられた溝からなることを特徴とする請求項3記載の空気圧縮機。 4. The air compressor according to claim 3, wherein the holding means is a groove provided in the piston. 前記溝は前記ピストンに複数設けられていることを特徴とする請求項4記載の空気圧縮機。 The air compressor according to claim 4, wherein a plurality of the grooves are provided in the piston. 前記複数の溝に設けられる、前記環状弾性体は各々異なる弾性定数であることを特徴とする請求項5記載の空気圧縮機。 The air compressor according to claim 5, wherein the annular elastic bodies provided in the plurality of grooves have different elastic constants. 前記複数環状弾性体は前記ピストンピン上方に設けられている前記環状弾性体より下方に設けられている前記環状弾性体の方が弾性定数が大きいことを特徴とする請求項6記載の空気圧縮機 The air compressor according to claim 6, wherein the plurality of annular elastic bodies has a larger elastic constant than the annular elastic body provided below the annular elastic body provided above the piston pin. 前記環状弾性体は前記ピストンピンより下方のみに取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機。 The air compressor according to claim 1, wherein the annular elastic body is attached only below the piston pin. 前記環状弾性体は複数の突起部を有していることを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機。 The air compressor according to claim 1, wherein the annular elastic body has a plurality of protrusions. 前記環状弾性体は、金属又は樹脂からなることを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機。 The air compressor according to claim 1, wherein the annular elastic body is made of metal or resin.
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