JP2022111556A - compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機に関する。 The present invention relates to compressors.
ピストンの円盤部とリテーナとの間に気体層を設けることによって、圧縮室で発生した圧縮熱がコンロッドのベアリングへ伝熱されることを抑制した往復動圧縮機が知られている(特許文献1)。 A reciprocating compressor is known in which a gas layer is provided between a disc portion of a piston and a retainer to suppress the heat transfer of compression heat generated in a compression chamber to a bearing of a connecting rod (Patent Document 1). .
特許文献1の往復動圧縮機では、リテーナとピストンの円盤部との間に全面的に隙間が設けられている。この隙間が気体の通路となっており、さらに複数の通路穴を介してクランクケースの内側と連通している。このようにして、リテーナとピストンの円盤部との間に気体層が形成されている。この気体層によって、圧縮室で発生した圧縮熱がコンロッドへ伝わることが抑制されている。
In the reciprocating compressor of
この往復動圧縮機では、リテーナ上面に取り付けられた吸込弁が開くことによって、クランクケースの空間から気体層を通過した新しい気体が吸込穴を通ってシリンダ内に吸い込まれている。 In this reciprocating compressor, new gas that has passed through the gas layer from the space of the crankcase is sucked into the cylinder through the suction hole by opening the suction valve attached to the upper surface of the retainer.
この構成によって、ピストンの作動時にクランクケース側から気体が流れるため、気体層の温度上昇が抑制されている。 With this configuration, the gas flows from the crankcase side when the piston is actuated, so the temperature rise of the gas layer is suppressed.
しかし、特許文献1の吸気構造では、圧縮室からの放熱が気体層に伝熱されるので、シリンダ内に吸い込まれる気体の温度が上がる。
However, in the intake structure of
そのため、膨張した気体をシリンダ内に吸い込むことになる。一般に、吸い込む気体の温度が低い方が、気体の圧縮効率が向上するため、さらなる効率改善が求められる。 Therefore, the expanded gas is sucked into the cylinder. In general, the lower the temperature of the sucked gas, the higher the gas compression efficiency, so further efficiency improvement is required.
本発明は、圧縮効率の高い圧縮機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a compressor with high compression efficiency.
本発明は、上記課題を解決する手段を多数含んでいるが、その一例を挙げるならば、円筒状のシリンダ本体、及び前記シリンダ本体の端部を閉鎖するシリンダプレートを少なくとも有するシリンダと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンを支持するコンロッドと、前記コンロッドの端部に回転力を与えるクランクシャフトと、を備え、前記ピストンは、前記クランクシャフトの回転に伴い前記シリンダ内を揺動しながら往復動する揺動ピストンであって、前記ピストンは、少なくとも、前記シリンダ本体の内周側に接触する面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、前記ピストンの外周面は、球面となっており、前記ピストンと前記シリンダ本体と前記シリンダプレートによって圧縮室が形成され、前記ピストンと前記コンロッドの間に中空部が形成され、前記圧縮室に気体を導入するための吸気口が、前記シリンダプレートまたは前記シリンダ本体の端部の側面に配置されている圧縮機である。 The present invention includes a number of means for solving the above problems. One example is a cylinder having at least a cylindrical cylinder body and a cylinder plate closing the end of the cylinder body; a piston that reciprocates inside the cylinder; a connecting rod that supports the piston; and a crankshaft that applies a rotational force to the end of the connecting rod. At least a surface of the piston that contacts the inner peripheral side of the cylinder body is made of wear-resistant resin, and an outer peripheral surface of the piston is a spherical surface. A compression chamber is formed by the piston, the cylinder main body and the cylinder plate, a hollow portion is formed between the piston and the connecting rod, and an intake port for introducing gas into the compression chamber is formed in the cylinder. A compressor located on the side of the end of the plate or said cylinder body.
本発明によれば、シリンダプレートまたはシリンダ本体の端部の側面に設けられる吸気口から気体を吸い込むことによって、圧縮効率を高めることができる。 According to the present invention, the compression efficiency can be enhanced by sucking gas through the intake port provided on the side surface of the end of the cylinder plate or cylinder body.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
[実施例1]
本発明の圧縮機の実施例1について図1から図3Dを参照し説明する。
[Example 1]
A first embodiment of the compressor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3D.
最初に、本実施例の圧縮機1の全体構成について図1及び図2を参照し説明する。図1は、実施例1における圧縮機1の概略図である。また、図2は、本実施例における圧縮機本体10の部分断面図である。
First, the overall configuration of the
図1に示す圧縮機1は、圧縮機本体10と、それを駆動する電動機2と、圧縮機本体10が吐出する気体を貯留するためのタンク3と、を備えている。
The
圧縮機本体10は、シリンダ内を往復動するピストン33によって空気等の気体を圧縮する。圧縮機本体10は、図2に示すように、クランクシャフト24と、クランクシャフト24を回転中心軸24aの回りに回転可能に支持するクランクケース21と、クランクケース21から鉛直方向に突出する一つのシリンダ22と、基端部がクランクシャフト24のクランクピンに回転可能に接続されるコンロッド32と、コンロッド32の先端部に固定されるピストン33と、を備える。シリンダ22は、円筒状のシリンダ本体25と、このシリンダ本体25の端部(上部の端部)を閉鎖するシリンダプレート26と、シリンダヘッド23と、を備える。
The compressor
シリンダプレート26は、シリンダヘッド23とシリンダ本体25とによって挟持される。ピストン33とシリンダ本体25の内周面であるシリンダ内壁面22aとシリンダプレート26とによって、圧縮室22Xが形成される。シリンダプレート26には、圧縮室22Xに気体を導入するための吸気口26AG(図6、図7A参照)、及び圧縮室22Xで圧縮された気体を吐出するための吐出口26BG(図7B参照)が設けられている。吸気口26AGには、吸気弁26a(図6、図7B参照)が取り付けられ、吐出口26BGには、吐出弁26b(図7A参照)が取り付けられている。
The
本実施例では、シリンダプレート26は、ピストン33を挟んでクランクシャフト24と反対側に配置されている。
In this embodiment, the
図2に示すように、ピストン33は、クランクシャフト24の回転に伴いシリンダ22内を揺動しながら往復動するので、シリンダの中心軸22bに対して、往復動作中のピストン・コンロッドの中心軸30Xは概ね傾斜している。
As shown in FIG. 2, the
圧縮機本体10では、電動機2によってクランクシャフト24が回転することで、コンロッド32の一端部に回転力を与え、シリンダ22内に設置されたピストン33がシリンダ22内を往復運動する。ピストン33が上死点から下死点へ向かう吸入工程では、圧縮室22Xが拡大され、シリンダプレート26に設けられる吸気弁26a(図6、及び図7B参照)が開いてシリンダヘッド23内の吸気室から吸気口26AGを通じて圧縮室22X内に気体が吸い込まれる。
In the compressor
図6は、本実施例におけるシリンダプレート26付近における吸込みガスの流れを示す部分断面図である。図7Aは、本実施例におけるシリンダプレート26の一例の平面図である。図7Bは、本実施例におけるシリンダプレート26の一例の背面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the flow of intake gas near the
図6、図7A、及び図7Bに示すように、シリンダプレート26に配置され、吸気口26AGを開閉する吸気弁26a、及び吐出口26BGを開閉する吐出弁26bが、ピストン33の往復動に応じて作動する。
As shown in FIGS. 6, 7A, and 7B, an
ピストン33が下死点から上死点へ向かう圧縮工程では、圧縮室22Xの容積が収縮され、圧縮室22X内の気体が圧縮され、シリンダプレート26に設けられた吐出弁26b(図7A参照)が開いて、吐出口26BG(図7B参照)からシリンダヘッド23内の排気室へ圧縮気体が吐出され、この排気室に接続される配管7(図1参照)を通じて圧縮気体がタンク3へ送出される。
In the compression stroke in which the
なお、図1及び図2では説明を簡略にするために、圧縮機形状はピストン・シリンダを1対しか持たない1気筒1段圧縮機としている。しかし、圧縮機1は、クランクシャフトに対して直列あるいは放射状に複数組のピストン・シリンダを有する構成であってもよい。
1 and 2, in order to simplify the explanation, the shape of the compressor is a one-cylinder, one-stage compressor having only one pair of piston and cylinder. However, the
圧縮機本体10は、クランクシャフト24が電動機2の回転軸と平行に配置された状態でタンク3上に配置して固定されている。図1に示すように、クランクシャフト24には圧縮機プーリ4が固定されている。電動機2の回転軸に電動機プーリ5が固定されている。圧縮機本体10に付設された圧縮機プーリ4は、羽根を有しており、その回転に伴い圧縮機本体10に向けて風を発生させることで、圧縮機本体10の放熱を促している。
The compressor
圧縮機プーリ4及び電動機プーリ5には、圧縮機プーリ4及び電動機プーリ5の間で動力を伝達するための伝動ベルト6が巻回されている。これにより、電動機2の回転に従って、電動機プーリ5、伝動ベルト6及び圧縮機プーリ4を介して圧縮機本体10のクランクシャフト24が回転駆動され、圧縮機本体10が気体を圧縮する。
A
なお、図1では説明を簡略にするために、圧縮機本体10は電動機2と伝動ベルト6を介して接続された構成としているが、接続方法はこれに限られない。圧縮機本体10のクランクシャフト24と電動機2の回転軸は、カップリングなどの接続手段を用いて直接に接続してもよい。
In FIG. 1, in order to simplify the explanation, the compressor
次に、ピストンの周辺構造について図2を参照し説明する。図2に示す圧縮機本体10には、ピストン33がコンロッド32と一体で構成された揺動ピストン方式が用いられている。この揺動ピストン方式では、クランクシャフト24の回転に伴い、ピストン33がシリンダ22内を揺動しながら往復動する。
Next, the peripheral structure of the piston will be described with reference to FIG. The compressor
次いで、ピストン33とコンロッド32について、図3Aから図3Dを参照し説明する。図3Aは本実施例におけるピストン・コンロッドの構成例の正面図、図3Bは背面図、図3Cは、図3AのA-A切断線における部分断面図である。図3Dは、図3CのB-B切断線における部分断面図である。
Next, the
図3A及び図3Bに示すピストン33は、ピストン33を支持するコンロッド32と別部品である。少なくとも、シリンダ本体25の内周側に接触する外周面33a、及びシリンダプレート26側のピストン上面33cが耐摩耗性を有する樹脂によって構成されている。
A
本実施例では、ピストン33は、後述するピストンインサート41(図3D参照)を除いて、耐摩耗性に優れる樹脂により構成されている。
In this embodiment, the
ピストン33を構成することができる、耐摩耗性に優れる樹脂材として、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン(Poly Tetra Fluoro Ethylene、PTFE)が挙げられる。さらに、熱膨張率を考慮した場合は、ピストン33の樹脂材として、ポリフェニレンサルファイド(Poly Phenylene Sulfide、PPS)等が挙げられる。
As a resin material excellent in wear resistance that can constitute the
また、ピストン33の外周面33aは、シリンダ本体25の内周側の直径よりわずかに小さいサイズの直径を持つ球面となっている。その球面の形状を有する外周面33aの中心が外周部中心33dである(図3A、図3C参照)。また、図3Cに示すように、ピストン33のコンロッド32側の面のうち、コンロッド32に向き合う外周部分にピストン凸部33eが形成されており、コンロッド32のコンロッド凸部32dと嵌め合い構造となっている。また、ピストン33のシリンダ内壁面22aに接する外周にリング溝33bが設けられ、そこにピストンリング34が嵌合されている。ピストンリング34は、シリンダ内壁面22aとピストン33の外周面33aとの間の隙間をシールするシールリングである。
Further, the outer
さらに、ピストン33はその内部に、アルミニウム合金などの金属からなるピストンインサート41が埋め込まれた状態で成型されている。このピストンインサート41は、ピストン33が往復動慣性力や摩擦力によってシリンダヘッド23側に引き上げられ荷重を受けた場合でも、ピストン33がコンロッド32から外れないようにするためのものである。図3Dに示すように、ピストン33が抜け出すことがないよう、ピストンインサート41の縁部41aがピストン33の周方向に食い込んだ形状となっている。さらに、ピストンインサート41には、コンロッド32とネジで固定できるように、クランクケース21側に開口したメネジ穴41cが1つ以上、本実施例では2つ形成されている。図2に示すように、ピストン33は、コンロッド32に対してクランクケース21側からクランクシャフト24と直交する方向に位置する2カ所のネジ35で締結(固定)されている。
Further, the
これに対応するように、本実施例では、図3Dに示しているコンロッド32は、ピストン33を支持する座面のうち、メネジ穴41cと一致する箇所にネジ35用のネジ用貫通孔32cを有している。
In order to correspond to this, in this embodiment, the connecting
本実施例のピストンインサート41は、図3Dに示すように、シリンダヘッド23側を底にした皿型をしている。コンロッド32の座面には、ピストンインサート41の皿型の中央の凹部に対応する位置にクランクシャフト24側(図示下側)に窪むコンロッド凹部32bが形成されている。この構造により、ピストンインサート41の下面とコンロッド32の上面との間に、中空部41bが形成されている。この中空部41bは、ピストン33の上側の面がピストンインサート41で覆われている。本実施例では、中空部41bの内部空間は、密閉された空間である。
As shown in FIG. 3D, the
なお、図3Dに示すような中空部41bを形成した場合には、ピストン33を構成する樹脂自体が、ピストン33の往復動の際に気体荷重を受けることになってしまうため、強度確保の面で何かしらの対策をとることが好ましい。
In addition, when the
また、上述した図3Aから図3Dに示した形態では、ピストンインサート41のメネジ穴41cはピストン・コンロッドの中心軸30Xの方向と平行に設けられている。しかし、これらの部品の配置が「ピストン・コンロッドの中心軸30Xと平行な配置」に限定されるものではない。たとえば、メネジ穴をピストン・コンロッドの中心軸30Xに対して傾斜して配置させることもできる。
3A to 3D, the
本実施例において、ピストン33とコンロッド32の間に、中空部41bが形成されていることにより、ピストン33及びコンロッド32を含む往復動部分の質量を低減できる。そのため、往復動慣性力に起因する、圧縮機本体10の振動が抑制される。
In this embodiment, the
さらに、中空部41bのピストン33の上側の面は、ピストンインサート41によって覆われている。そのため、ピストンインサート41によって、ピストン33が内側から保持されるので、中空部41bが形成されている場合においても、ピストン33の成型時の収縮や、運転時の圧縮熱による膨張に基づく変形量が低減されることになる。
Further, the upper surface of the
また、クランクケース21に、外気に開放された不図示の呼吸穴が設けられている。ピストン33の往復動に伴ってクランクケース21の内部容積が増減し、この呼吸穴を通して外部から吸気され、外部へ排気される。このようにして、呼吸穴を通した通気が行われることによって、クランクケース21内部の冷却が達成される。
In addition, the
なお、粉塵の吸込みを防ぐため、呼吸穴には呼吸フィルタ27(図2参照)が取り付けられており、クランクケース21の空間に流入する外気をろ過している。
A breathing filter 27 (see FIG. 2) is attached to the breathing hole to filter the outside air flowing into the space of the
また、コンロッド32とピストン33の結合部は、中空部41bを設けることで大きな断面外形を有している。本実施例におけるコンロッド32の断面視の形状は略Y字状であり、そのクランクシャフト側の根元部分の角度は、ピストン・コンロッドの中心軸30Xを挟んで約90°から約110°の範囲にあればよい。
Further, the connecting portion between the connecting
本実施例におけるコンロッド凹部32bは、すり鉢状または円錐台状の形状を有している。しかし、ネジ35でピストン33とコンロッド32とを固定するために、中空部41bの内部空間を径方向の断面で見た場合に、ネジ35を設置する径方向において対向する内壁面の間隙、つまり内寸がやや狭い構造となっている。
The connecting rod
このように、本実施例の圧縮機1は、円筒状のシリンダ本体25、及びシリンダ本体25の端部を閉鎖するシリンダプレート26を少なくとも有するシリンダ22と、シリンダ22内を往復動するピストン33と、ピストン33を支持するコンロッド32と、コンロッド32の端部に回転力を与えるクランクシャフト24と、を備える。ピストン33は、クランクシャフト24の回転に伴いシリンダ22内を揺動しながら往復動する揺動ピストンである。ピストン33は、少なくとも、シリンダ本体25の内周側に接触する面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成される。ピストン33の外周面33aは、球面となっている。ピストン33とシリンダ本体25とシリンダプレート26によって圧縮室22Xが形成される。ピストン33とコンロッド32の間に中空部41bが形成され、圧縮室22Xに気体を導入するための吸気口26AGが、シリンダプレート26に配置されている。
Thus, the
次に、本実施例の効果について説明する。 Next, the effects of this embodiment will be described.
上述した本発明の実施例1のピストン33は、クランクシャフト24の回転に伴いシリンダ22内を揺動しながら往復動する揺動式ピストンである。少なくとも、シリンダ本体25の内周側に接触するピストン33の外周面33aが耐摩耗性を有する樹脂によって構成されている。また、ピストン33の外周面33aは、シリンダ本体25の直径より小さい直径の樹脂製の球面となっている。または、シリンダ本体25の直径よりも大きい直径を有する球面の一部が、ピストン33の外周面33aであってもよい。そして、ピストン33に備えられた樹脂製の外周面33aによって、ピストン上面33cが受けた圧縮熱は、遮熱される。
The
また、ピストン33の構成部材として樹脂を用いることによって、揺動ピストン方式の圧縮機において、ピストン33の外周面33aとシリンダ内壁面22a(図2参照)との隙間が微小に維持されることで、ピストン33が滑らかに摺動可能であるという効果が得られる。また、揺動角の増加に伴うピストンリング34の変形や破損、シール性悪化を防止することが可能となる。
In addition, by using resin as a constituent member of the
また、本実施例の圧縮機1は、ピストン33とコンロッド32の間に中空部41bを設けることによって、ピストン33及びコンロッド32を含む往復動部分の質量を軽減することができる。そのため、往復動慣性力に起因する、圧縮機本体10の振動が抑制される。
Further, in the
また、シリンダプレート26に設けられる吸気口26AGから膨張していない気体、例えば、常温の空気等の気体を吸い込むことによって、体積効率を向上することができる。その結果、圧縮効率を高めることができる。
In addition, the volumetric efficiency can be improved by sucking non-expanded gas, such as room temperature air, from the intake port 26AG provided in the
また、本実施例のコンロッド32は、略Y字状に形成されているので、従来技術における略T字状のコンロッドに比べると、機械的な剛性が高く、往復動部のロック現象に伴うコンロッド32の折損などがより生じ難い構造となっている。従って、圧縮機1における、コンロッド32とピストン33の結合部の信頼性を高めることができる。
In addition, since the connecting
そのため、本実施例の圧縮機1は、コンロッドとピストンの結合部が中実型である従来技術の圧縮機よりも、安定した運転を行うことができる。
Therefore, the
[実施例2]
実施例2について図4Aから図4Dを参照し説明する。実施例1と同じ構成には同一の符号を付し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。
[Example 2]
Example 2 will be described with reference to FIGS. 4A to 4D. The same reference numerals are assigned to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof is omitted. The same applies to the following examples.
図4Aは本実施例におけるピストン・コンロッドの構成例の正面図、図4Bは背面図、図4Cは、図4AのA-A切断線における部分断面図である。図4Dは、図4CのB-B切断線における部分断面図である。実施例1では、中空部41bの内部空間が密閉空間とされていた。
4A is a front view of a configuration example of a piston connecting rod in this embodiment, FIG. 4B is a rear view, and FIG. 4C is a partial cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A. FIG. 4D is a partial cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4C. In Example 1, the internal space of the
これに対して、本実施例2では、図4A、図4B、及び図4Cに示すように、実施例1に対して、中空部41bに接するコンロッド32の上部端面側に、クランクケース21の空間と中空部41bとを連通する二つの連通孔32e、32fが設けられている。
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the space of the
次に、連通孔32eと連通孔32fの開口の位置と形状等について説明する。図4Bに示すように、本実施例における連通孔32eの開口の形状は略扇形であり、その中心点はコンロッド32の略Y字状の根元32Yの付近に配置されている。
Next, the positions and shapes of the openings of the communicating
連通孔32eの略扇形の円弧の部分はピストン33の方に向いている。図4Aに示すように、ピストン33を正面から見た場合、連通孔32fの開口の形状は略半円形または円形の一部である。
A substantially fan-shaped arc portion of the
なお、ピストン33との接合部の断面形状が略Y字状となるコンロッド32の機械的強度が保持され、且つ、少なくとも二つのネジ用貫通孔32cを設けることができる限りにおいて、中空部41bの容積は大きく設定することができる。それに応じて、コンロッド32の軽量化が実現される。また、中空部41bに対する通気による放熱を促進するために、コンロッド32の形状と大きさに合わせて、連通孔の位置、及び連通孔の開口形状を適宜調整した上で、コンロッド32の上面側に、必要となる大きさの通気孔32e、32fが配置される。
As long as the mechanical strength of the connecting
そのため、上述した以外に、連通孔の個数、開口形状や開口の方向を変更した他の構成例が幾つか考えられる。 Therefore, other than the above, some other configuration examples are conceivable in which the number of communication holes, the shape of the opening, and the direction of the opening are changed.
たとえば、連通孔32eの断面形状は円状または楕円状であってもよい。また、連通孔32eは、ピストン33の径方向断面で、ピストン・コンロッドの中心軸30Xを挟んで連通孔32fと向き合うように配置することが好ましい。
For example, the cross-sectional shape of the
また、ピストン33の下降時に、気体の押出し口となる連通孔32fの断面形状は長穴または楕円状であってもよい。また、ピストン33の径方向における10°から30°程度の角度範囲に、複数の連通孔32fが配置されてもよい。
Further, the cross-sectional shape of the
基本的に、中空部41bの内部空間に対して、クランクケース21から積極的に気体を取入れることを考慮した場合、連通孔32eと連通孔32fの開口面を、互いに異なる方向に向けて設けることが特に好ましい。
Basically, in consideration of positively taking in gas from the
連通孔を複数設けた場合、連通孔32eのように、そのうち少なくとも1つがクランクシャフト24の側に開口していることが好ましい。また、連通孔32fのように、少なくとも1つがシリンダ本体25の径方向に開口していることが好ましい。また、連通孔を複数設けた場合、少なくとも1つがクランクシャフト24の側に開口し、且つ、少なくとも1つがシリンダ本体25の径方向に開口していることが特に好ましい。
When a plurality of communication holes are provided, at least one of them preferably opens toward the
また、実施例1と同様に、本実施例においても、クランクケース21に、外気に開放された不図示の呼吸穴が設けられ、粉塵の吸込みを防ぐための呼吸フィルタ27が呼吸穴に取り付けられている。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the
図4Cに示すように、連通孔32eは、ピストン33が下降する時に、クランクケース21内の気体を中空部41bに取り込む取入れ口となる。これに対して、連通孔32fは、ピストン33が下降する時に中空部41bの内部の気体を外側に押し出す押出し口となる。
As shown in FIG. 4C, the
このため、連通孔32eと連通孔32fは、内側の中空部41bから外側に向かって開口する方向が異なっている。ピストン33の下降時に、気体の取入れ口となる連通孔32eの開口は、中空部41bからクランクシャフト24側を向いている。これに対して、気体の押出し口となる連通孔32fの開口は、シリンダ本体25の径方向の外側を向いている。
Therefore, the
また、ピストン33が上昇する場合にも、中空部41bとコンロッド32の外側の空間との間において、一定の気体の流れが発生し得る。
Also, when the
次に、本実施例の効果について説明する。 Next, the effects of this embodiment will be described.
本実施例のピストン33は、実施例1と同様に、シリンダ本体25の内周側に接触するピストン33の外周面33aは耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、シリンダ本体25の直径より小さい直径の樹脂製の球面となっている。これによって、ピストン上面33cが受けた圧縮熱は、ピストン33によって遮熱される。
In the
さらに、本実施例の圧縮機1では、中空部41bの空間とクランクケース21の空間とが連通孔32fと連通孔32eによって連通されている。
Furthermore, in the
このため、中空部41bが気体の冷却風42によって冷却される(図4C参照)。
Therefore, the
これらの構成による冷却効果の増強から、本実施例の圧縮機1は、コンロッドとピストンの結合部が中実型である従来技術の圧縮機よりも、ピストンリング34の変形を防止でき、樹脂製で球形の外周面33aによる良好な摺動性によって、シール性が向上する。また、吸気する気体の温度上昇を防止できるので、体積効率が向上し、より安定した運転を行うことができる。そして、圧縮効率を高めることができる。また、ピストン33を冷却することにより、コンロッド32への伝熱が発生し難いので、コンロッド32のベアリングの寿命が長くなる。
Due to the enhancement of the cooling effect due to these configurations, the
[実施例3]
実施例3について図5Aから図5Cを参照し説明する。本実施例には、中空部41bにおける冷却効果を増強し、ピストン33の放熱をより促進できるように、実施例2に対して、ピストンインサート裏面41dに放熱を促進するための冷却部材がさらに備えられている。
[Example 3]
Example 3 will be described with reference to FIGS. 5A to 5C. In this embodiment, a cooling member for promoting heat dissipation is further provided on the
図5Aは、図4Aに示す正面図におけるA-A切断線から見た場合の、本実施例におけるピストン・コンロッドの構成例の部分断面図である。ピストン33のピストンインサート裏面41dに冷却部材(冷却ピン41f)が備えられている。
FIG. 5A is a partial cross-sectional view of a configuration example of the piston-connecting rod in this embodiment when viewed from the AA section line in the front view shown in FIG. 4A. A cooling member (cooling
図5Bは、冷却部材として使用する冷却フィン41eが備えられたピストンインサート裏面41dを含むピストン33を裏面側から見た斜視図である。この形態において、複数の冷却フィン41eは、その配列方向が、中空部41bの内部空間における冷却風42の流れに沿うように設置されることが好ましい。
FIG. 5B is a rear perspective view of the
図5Cは、冷却部材として使用する冷却ピン41fが備えられたピストンインサート裏面41dを含むピストン33を裏面側から見た斜視図である。ピストンインサート41には、冷却部材として、ピストンインサート裏面41dから突起した多数の冷却ピン41fが備えられている。この形態では、多数の冷却ピン41fが千鳥状に配列されている。この冷却ピン41fを用いる場合には、一つの冷却ピン41fの回りに気体が多く接することになる。そのため、中空部41bの内部空間での気体の流れ方向に対する冷却効率の依存性は低くなる。
FIG. 5C is a rear perspective view of the
また、本実施例において、クランクケース21に設置される呼吸穴(不図示)や、ろ過用の呼吸フィルタ27が、実施例2と同様に取り付けられている。
Further, in this embodiment, a breathing hole (not shown) provided in the
次に、本実施例の効果について説明する。 Next, the effects of this embodiment will be described.
本実施例においても、ピストン33の外周面33aが樹脂で構成されているので、シリンダ22の内部で発生する圧縮熱がピストン33によって遮熱される。また、ピストン33とコンロッド32の間に、中空部41bが形成されているので、ピストン33及びコンロッド32を含む往復動部分の質量が低減されている。そのため、往復動慣性力に起因する圧縮機本体10の振動を改善することができる。
Also in this embodiment, since the outer
さらに、本実施例では、ピストンインサート裏面41dに、ピストン33からの放熱を促進するための冷却部材として、冷却フィン41eまたは冷却ピン41fが設けられている。これらの冷却部材により、ピストンインサート裏面41dからの放熱量が増加する。
Furthermore, in this embodiment, cooling
本実施例の圧縮機1は、ピストン33の内部に、メネジ穴41cを有する金属製のピストンインサート41が備えられ、ピストンインサート41がコンロッド32に対して、クランクケース21側からネジ35で固定され、中空部41bは、ピストンインサート41とコンロッド32の間に形成される。そのため、ピストン33及びコンロッド32を含む往復動部分の質量が低減される。
The
圧縮室22Xに繋がる吸気口26AGがシリンダプレート26に設置され、中空部41bの空間とクランクケース21の空間とが連通孔32f、32eによって連通されている。そのため、ピストン33からの放熱が促進される。
An intake port 26AG connected to the
さらに、ピストンインサート41のクランクケース21側の面、即ち、ピストンインサート裏面41dに、放熱を促す冷却部材である冷却フィン41eや冷却ピン41fを有する。そのため、ピストンインサート41に冷却部材を設けない場合よりも、ピストン33からの放熱がさらに促進される。
Further, the
従って、本実施例の圧縮機1は、上述した実施例2よりも、コンロッド32のベアリングの寿命が相対的に長くなる。
Therefore, in the
[変形例]
変形例について図8を参照し説明する。本変形例は、シリンダ本体25の内部へ気体を供給する吸気弁26aと吸気口26AGの構造が、シリンダプレート26に吸気口26AGを備えた実施例1、実施例2、及び実施例3と異なっている。
[Modification]
A modification will be described with reference to FIG. In this modification, the structures of the
図8に示すように、シリンダプレート26に、吐出口26BGと、この吐出口26BGを開閉する吐出弁26bと、が備えられている。吐出口26BGから吐出された圧縮気体は排出口26BOから外部の配管7を通ってタンク3に送出される。
As shown in FIG. 8, the
シリンダ本体25の内部への気体の供給は、シリンダ本体25の端部の側面に設けられた吸気口26AGから行われる。ピストン33の往復動作に連動して、吸気弁26aが作動し、複数の吸気口26AGが開閉される。
Gas is supplied to the inside of the
本変形例において、吸気口26AGは、ピストン33の上死点よりも、シリンダ本体25の軸方向の下方に配置されている。つまり、吸気口26AGが上死点におけるピストン33の最上部よりも下側に配置されているので、ピストン33が上死点に位置しているときには、吸気口26AGは圧縮室22Xに露出されることがない。
In this modification, the intake port 26AG is arranged below the top dead center of the
次に、吸気のために、ピストン33が上死点の位置から下降し始めると、吸気口26AGがシリンダ内壁面22aに露出される。この段階で、シリンダ内壁面22aで相対する複数の吸気口26AGから圧縮室22Xの内側に気体が供給され、気体の衝突圧縮が起きる。この場合、膨張した気体を吸気することがなく、最終的に圧縮された気体における体積効率がさらに改善される。
Next, when the
このように、本変形例においても、シリンダプレート26に取り付けられた吐出口26BG、及びシリンダ本体25の端部の側面に設けられた吸気口26AGは、ピストン33を挟んでクランクシャフト24と反対側に配置されている。
Thus, also in this modification, the discharge port 26BG attached to the
次に、本変形例の効果について説明する。 Next, the effects of this modified example will be described.
本変形例では、吸気口26AGがピストン33の上死点よりもシリンダ本体25の軸方向の下部に配置されている。そのため、外部の気体を吸気し圧縮する際の体積効率がさらに向上する。
In this modification, the intake port 26AG is arranged below the top dead center of the
本変形例の吸気・吐出機構は、上述した実施例1から実施例3におけるピストン・コンロッドの形態と組み合わせて用いることができる。その場合、気体の圧縮率をより高く設定しても、ピストン・コンロッドに中空部41bを設けて、ピストン33の裏面側の中空部41bからの放熱を促進すれば、本変形例の圧縮機1は、高い体積効率を維持することができる。その結果、圧縮効率が高くなる。
The intake/discharge mechanism of this modification can be used in combination with the configuration of the piston/connecting rod in the first to third embodiments described above. In that case, even if the compression rate of the gas is set higher, if the
従って、本変形例の圧縮機1は、コンロッドとピストンの結合部が中実型である従来技術の圧縮機よりも、シール性が向上し、圧縮率を高く設定しても体積効率を維持することができ、より安定した運転を行うことができる。また、ピストン33を効率よく冷却することができるので、コンロッド32のベアリングの寿命が長くなる。
Therefore, the
[その他]
なお、本発明の圧縮機は空気や冷媒などの各種気体を圧縮する圧縮機のうち、揺動ピストン方式を採用しうる様々な圧縮機に適用可能であり、その種類や型式、用途は特に限定されない。本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
[others]
It should be noted that the compressor of the present invention can be applied to various compressors that can employ the oscillating piston system among compressors that compress various gases such as air and refrigerants, and the types, models, and applications thereof are particularly limited. not. The present invention is not limited to the above examples, and includes various modifications. The above embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, or to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
1…圧縮機、2…電動機、3…タンク、4…圧縮機プーリ、5…電動機プーリ、6…伝動ベルト、10…圧縮機本体、21…クランクケース、22…シリンダ、22a…シリンダ内壁面、22b…シリンダの中心軸、23…シリンダヘッド、24…クランクシャフト、24a…回転中心軸、シリンダ本体…25、26…シリンダプレート、26a…吸気弁、26AG…吸気口、26b…吐出弁、26BG…吐出口、27…呼吸フィルタ、30X…ピストン・コンロッドの中心軸、32…コンロッド、32b…コンロッド凹部、32c…ネジ用貫通孔、32d…コンロッド凸部、32e…連通孔、32f…連通孔、33…ピストン、33a…外周面、33b…リング溝、33c…ピストン上面、33d…外周部中心、33e…ピストン凸部、34…ピストンリング、35…ネジ、41…ピストンインサート、41a…縁部、41b…中空部、41c…メネジ穴、41d…ピストンインサート裏面、42…冷却風
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記シリンダ内を往復動するピストンと、
前記ピストンを支持するコンロッドと、
前記コンロッドの端部に回転力を与えるクランクシャフトと、
を備え、
前記ピストンは、前記クランクシャフトの回転に伴い前記シリンダ内を揺動しながら往復動する揺動ピストンであって、
前記ピストンは、少なくとも、前記シリンダ本体の内周側に接触する面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、
前記ピストンの外周面は球面となっており、
前記ピストンと前記シリンダ本体と前記シリンダプレートによって圧縮室が形成され、
前記ピストンと前記コンロッドの間に中空部が形成され、
前記圧縮室に気体を導入するための吸気口が、前記シリンダプレートまたは前記シリンダ本体の端部の側面に配置されている圧縮機。 a cylinder having at least a cylindrical cylinder body and a cylinder plate closing an end of the cylinder body;
a piston that reciprocates within the cylinder;
a connecting rod supporting the piston;
a crankshaft that imparts a rotational force to the end of the connecting rod;
with
The piston is an oscillating piston that reciprocates while oscillating within the cylinder as the crankshaft rotates,
At least the surface of the piston that contacts the inner peripheral side of the cylinder body is made of a wear-resistant resin,
The outer peripheral surface of the piston is spherical,
A compression chamber is formed by the piston, the cylinder body and the cylinder plate,
A hollow portion is formed between the piston and the connecting rod,
A compressor, wherein an intake port for introducing gas into the compression chamber is arranged on a side surface of an end portion of the cylinder plate or the cylinder body.
前記クランクシャフトを回転可能に支持するクランクケースが備えられ、
前記中空部の空間と前記クランクケースの空間とが連通孔によって連通されている圧縮機。 A compressor according to claim 1, wherein
A crankcase that rotatably supports the crankshaft is provided,
A compressor in which the space of the hollow portion and the space of the crankcase are communicated with each other through a communication hole.
前記ピストンの内部に、メネジ穴を有する金属製のピストンインサートが備えられ、
前記ピストンインサートが前記コンロッドに対して前記クランクケースの側からネジで固定され、
前記中空部は、前記ピストンインサートと前記コンロッドの間に形成されている圧縮機。 A compressor according to claim 2, wherein
A metal piston insert having a female threaded hole is provided inside the piston,
The piston insert is fixed to the connecting rod by a screw from the crankcase side,
The compressor, wherein the hollow portion is formed between the piston insert and the connecting rod.
前記ピストンインサートの前記クランクケースの側の面に、放熱を促す冷却部材を有する圧縮機。 A compressor according to claim 3,
A compressor having a cooling member for facilitating heat dissipation on the crankcase side surface of the piston insert.
前記冷却部材が、冷却フィンまたは冷却ピンである圧縮機。 A compressor according to claim 4,
The compressor, wherein the cooling members are cooling fins or cooling pins.
前記連通孔は、2つ以上設けられている圧縮機。 A compressor according to claim 2, wherein
The compressor is provided with two or more communication holes.
前記連通孔は、そのうち少なくとも1つが前記クランクシャフトの側に開口している圧縮機。 A compressor according to claim 6,
A compressor in which at least one of the communication holes opens toward the crankshaft.
前記連通孔は、そのうち少なくとも1つが前記シリンダ本体の径方向に開口している圧縮機。 A compressor according to claim 6,
A compressor in which at least one of the communication holes is open in a radial direction of the cylinder body.
前記連通孔のうち少なくとも一つが前記クランクシャフトの側に開口し、そのうち少なくとも1つが前記シリンダ本体の径方向に開口している圧縮機。 A compressor according to claim 6,
A compressor in which at least one of the communication holes opens toward the crankshaft, and at least one of the communication holes opens in the radial direction of the cylinder body.
前記吸気口が前記シリンダプレートに配置されている圧縮機。 A compressor according to claim 1,
A compressor, wherein the air intake is arranged in the cylinder plate.
前記吸気口が前記シリンダ本体の端部の側面に配置されている圧縮機。 A compressor according to claim 1,
A compressor in which the intake port is arranged on the side surface of the end of the cylinder body.
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