JP3017123B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】中大型トラックでは、ブレーキシステム
等各種の制御機構の駆動源として圧縮空気が使用されて
いる。現在この供給源として、一般的なクランク機構が
採用され、かつ、シリンダ室に潤滑油が供給されてピス
トンリング等が潤滑される往復動圧縮機が使用されてい
る。

【０００３】空気中に含まれる水蒸気は、圧縮過程で凝
縮し、空気配管の途中に蓄積され、冬季には凍結するお
それがある。このため、圧縮空気と水分とを分離する必
要がある。現在採用されている空気と水分の分離方法
は、高圧の空気中の水分を多孔質の水吸収剤に吸収させ
た後、急速に減圧して水吸収剤から水を大気中に放出す
るものである。この方法は、圧縮空気に潤滑油が混じる
と、分離性能が低下する欠点がある。

【０００４】また、圧縮空気に潤滑油が混じると、熱に
より圧縮機の吸入、吐出弁近辺で潤滑油が炭化する傾向
がある。吐出弁にスラッジが付着すると、弁の作動が不
完全になって、圧縮空気の温度が益々上昇するので、炭
化が一層促進されるようになる。

【０００５】したがって、圧縮空気に潤滑油が混じらな
いようにすることが望まれる。

【０００６】汎用の圧縮機においては、無潤滑の圧縮機
が存在する。この種のもので最も一般的なものは、クラ
ンク部分にボールベアリングを、ピストンとピストンピ
ンの部分にニードルベアリングを使用し、これらの軸受
にグリースを入れて密封し、シリンダ室に潤滑油が入ら
ないようにしたものである。

【０００７】しかしながら、上記軸受構造によると、軸
受部分が大きくなり、車載に適さない大きさとなる。ま
た、クランクケース内が無潤滑なため、冷却効果が乏し
く、摺動部の摩耗増加、吐出量の減少が起きやすいのみ
ならず、クランクが高回転の場合、実用化が難しい。

【０００８】他方、真空ポンプの一部に、カムでピスト
ンロッドを駆動し、ピストンロッドの中央部でオイルシ
ールを行うものがある。この構造で実用化できたもの
は、ピストンストロークが２０ｍｍ以下と小さく、中大
型トラック用の圧縮機には採用できない。

【０００９】他方、クロススライダクランク機構が、一
部の機械に使用されている。これは、往復動するロッド
と、これに固定され、往復動可能に支承されたスライダ
フレームと、スライダフレームの運動方向に対して直角
方向に移動可能にスライダフレームに支承されたスライ
ダと、スライダが回転可能に連結されたクランクシャフ
トとからなっている。この機構をピストンに接続する
と、サイドスラストが作用しないピストンが得られる
が、通常のクランク機構に比べると成立の条件に制約が
ある。

【００１０】上記クロススライダクランク機構が往復動
圧縮機に使用された例としては、特開平８−３２６６５
８号がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記技術は、車載型の
無潤滑空気圧縮機に関するものであり、クランク機構と
してクロススライダクランク機構を使用し、かつ、ピス
トンロッドの中間位置でシリンダ内とクランクケース内
との間をオイルシールする圧縮機の提案である。

【００１２】しかしながら、オイルシールの存在によっ
て、シリンダ内とクランクケース内との間が密封され、
シリンダ内の気密性が高まるため、吸入行程時の作動動
力が大きくなる問題が起こる。

【００１３】本発明の目的は、クランク機構としてクロ
ススライダクランク機構を使用し、かつ、シリンダ内と
クランクケース内との間がシールされている圧縮機にお
いて、作動動力の低減を図ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、クランク機構
によってピストンがシリンダ内を往復動し、吸入行程で
ピストンの上面が臨むシリンダ内に吸入孔から空気が吸
入され、圧縮行程で前記空気が圧縮されて吐出孔から吐
出され、前記クランク機構がクロススライダクランク機
構からなり、シリンダ内とクランクケース内との間がシ
ールされている圧縮機において、前記ピストンの下面が
臨むシリンダ内と外部とを連通する第一の空気通路を有
しており、この空気通路が前記ピストンの下面が臨むシ
リンダ内への排気及び吸入用の通路として作用し、か
つ、 前記ピストンに上下面を貫通する第二の空気通路が
形成されているとともに、前記ピストンの上面側に逆止
弁が付設されており、前記逆止弁は前記第二の空気通路
を閉塞して吸入行程時にのみ開放するように構成されて
いることを特徴とする。

【００１５】クロススライダクランク機構は、ピストン
に連結固定されているピストンロッドと、ピストンロッ
ドに連結固定され、往復動可能に支持されているスライ
ダフレームと、スライダフレームの運動方向に対して直
角方向に移動可能にスライダフレームの窓孔に装着され
ているスライダと、スライダが回転可能に装着されてい
るクランクシャフトとを備えている。

【００１６】シリンダ内においてピストンを往復動させ
るクランク機構として、クロススライダクランク機構を
採用しているので、下記の作用を奏する。ピストンロ
ッドは純粋な正弦による直線運動を行い、従来のクラン
ク機構に付随する高次の振動成分がない。したがって、
騒音の発生を抑制でき、ピストンに装着されるシールリ
ング（ピストンリング）とシリンダの耐久性も増す。
ピストンロッドが直線運動を行うので、ピストンロッド
の中間部でオイルシールを容易に行える。その結果、シ
リンダ内とクランクケース内を容易にシールすることが
でき、シリンダ内を容易に無潤滑油状態に維持すること
ができる。ピストンロッドが直線運動を行い、ピスト
ンスラップを生じないので、無潤滑でも、ピストンに装
着されるシールリング（ピストンリング）とシリンダの
耐久性を維持できる。ピストンロッドが直線運動を行
い、ピストンスラップを生じないので、振動・騒音の発
生を抑制できる。ピストンとピストンロッドの相対的
運動がないことにより、ピストンロッドの内部を通じて
ピストンの内部に潤滑油を容易に供給することができる
ため、ピストンの油冷却を簡単に行える。

【００１７】シリンダ内とクランクケース内とのシール
は、ピストンロッドの外周にオイルシールを配置するこ
とで行うことができ、シリンダ内を無潤滑油状態とする
ことにより、シリンダ内で圧縮された空気に潤滑油が混
入されるのを防止することができる。

【００１８】そして、本発明の圧縮機は、ピストンの下
面が臨むシリンダ内と外部とを連通する第一の空気通路
を有しており、この空気通路が前記ピストンの下面が臨
むシリンダ内への排気及び吸入用の通路として作用する
ことにより、吸入行程では、ピストンの下面が臨むシリ
ンダ内の空気が空気通路を通じて排気されるため、吸入
行程時の作動動力が軽減される。

【００１９】また、吸入行程で、ピストンの下面が臨む
シリンダ内の空気が前記第一の空気通路を通じて排気さ
れることにより、ピストンの下面が臨むシリンダ内の温
度を低減できる。その結果、シリンダ内とクランクケー
ス内との間のシールを行うシール部材に、耐熱性の低い
オイルシールを使用することが可能になる。

【００２０】前記第一の空気通路は、１又は２以上設け
られる。

【００２１】前記第一の空気通路を、前記ピストンの上
面が臨むシリンダ内に連通している吸入通路と連通する
ようにしてもよい。このようにすれば、吸入行程時に、
シリンダ内から空気通路を通じて排気された空気が、ピ
ストンの上面が臨むシリンダ内に導入されるので、吸入
効率が向上する。

【００２２】前記第一の空気通路が複数あり、そのうち
の一部の空気通路のみがピストンの上面が臨むシリンダ
内に連通している吸入通路と連通するように構成しても
よい。この場合、ピストンの上面が臨むシリンダ内に連
通している吸入通路と連通していない空気通路には、エ
アクリーナを接続するのが望ましい。さらには、ピスト
ンの上面が臨むシリンダ内に連通している吸入通路と前
記第一の空気通路との連通路の途中に、外部に連通する
空気通路を接続し、この空気通路にエアクリーナを接続
するように構成してもよい。

【００２３】前記第一の空気通路と、ピストンの上面が
臨むシリンダ内に連通している吸入通路との連通路の途
中に、チャンバを設けるようにしてもよい。このように
すれば、チャンバがフィルタの役目をするので、シリン
ダ内にダスト等の異物が侵入するのを防止できる。ま
た、圧力脈動を低減できる。

【００２４】また、前記ピストンに上下面を貫通する第
二の空気通路が形成されているとともに、前記ピストン
の上面側に逆止弁が付設されており、前記逆止弁は前記
第二の空気通路を閉塞して吸入行程時にのみ開放するよ
うに構成されていることにより、吸入行程時、ピストン
の下面が臨むシリンダ内の空気は、ピストンに形成され
ている第二の空気通路を通ってピストンの上面が臨むシ
リンダ内に導入される ので、作動動力の軽減、シリンダ
内の温度の低減、及び吸入効率の向上を図れる他に、ピ
ストンを通る空気によってピストンの冷却が行われる。

【００２５】また、本発明は次のように構成することも
できる。すなわち、クランク機構によってピストンがシ
リンダ内を往復動し、吸入行程でピストンの上面が臨む
シリンダ内に吸入孔から空気が吸入され、圧縮行程で前
記空気が圧縮されて吐出孔から吐出され、前記クランク
機構がクロススライダクランク機構からなり、シリンダ
内とクランクケース内との間がシールされている圧縮機
において、前記シリンダが内筒と外筒からなる二重筒構
造を有して、前記ピストンが内筒内に配置されており、
かつ、内筒の外周と外筒の内周とで形成されている空気
通路が前記内筒の下部に形成されている窓孔を介して内
筒内に連通しているとともに前記ピストンの上面が臨む
シリンダ内に連通している吸入通路と連通していること
を特徴とする。

【００２６】このようにすれば、吸入行程時、ピストン
下面が臨むシリンダ内の空気が内筒の外周と外筒の内周
とで形成されている空気通路を通ってピストンの上面が
臨むシリンダ内に導入される。したがって、作動動力の
軽減、シリンダ内の温度の低減、及び吸入効率の向上を
図れる他に、シリンダを通る空気によってシリンダの冷
却が行われる。

【００２７】また、シリンダが二重筒構造の前記圧縮機
の構成に、前記ピストンの空気通路と逆止弁の構成を付
加することもできる。

【００２８】また、本発明は、前記ピストンの空気通路
と逆止弁の構成を使用して、次のように構成してもよ
い。すなわち、クランク機構によってピストンがシリン
ダ内を往復動し、吸入行程でピストンの上面が臨むシリ
ンダ内に吸入孔から空気が吸入され、圧縮行程で前記空
気が圧縮されて吐出孔から吐出され、前記クランク機構
がクロススライダクランク機構からなり、シリンダ内と
クランクケース内との間がシールされている圧縮機にお
いて、前記ピストンに上下面を貫通する空気通路が形成
されているとともに、前記ピストンの上面側に逆止弁が
付設されており、前記逆止弁は前記空気通路を閉塞して
吸入行程時にのみ開放するように構成されており、か
つ、前記ピストンの下面が臨むシリンダ内と外部とを連
通する吸入用の空気通路を有して、この吸入用の空気通
路に吸入弁が付設されていることを特徴とする。

【００２９】また、前述した各圧縮機において、前記ピ
ストンに装着されているピストンリングの上面に、内周
から外周にわたって半径方向に延びる溝を形成するのが
望ましい。

【００３０】このようにすると、吸入行程で、ピストン
リングの上面がピストンリング溝の上側面に突き当たる
ため、ピストンの下面が臨むシリンダ内の空気はピスト
ンリング溝に入ったのち、さらにピストンリング上面の
溝を通って、ピストンの上面が臨むシリンダ内に入る。
これにより、作動動力の軽減、シリンダ内の温度の低
減、及び吸入効率の向上を図れる。また、ピストンリン
グへのバックプレッシャが軽減されるため、リング摩耗
が減る、そして圧縮行程では、ピストンリングの下面が
ピストンリング溝の下側面に突き当たるため、シールさ
れる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態１を図
１〜図４に基づいて説明する。

【００３２】本発明の圧縮機は、ピストンがシリンダ内
を往復動する空気圧縮機である。シリンダ１の上面には
シリンダヘッド２が固定されており、シリンダヘッド２
には空気の吸入口３と圧縮空気の吐出口４とが設けられ
ている。

【００３３】シリンダヘッド２はバルブ組付体５とヘッ
ド本体６とから構成されている。シリンダ１の上面に固
定されているバルブ組付体５は略正方形で平盤形状をな
しており、四隅に取付孔５ａを有している。バルブ組付
体５の略中央部寄りには吐出孔７が一対、一端辺に平行
に並んで形成されており、さらに、一端辺寄りに４個の
吸入孔８が吐出孔７が並んでいる方向に沿って円弧状に
配列されて形成されている。

【００３４】バルブ組付体５の下面には吸入弁９が配置
されている。吸入弁９は薄板状のリード弁で形成され、
リング形状をなして、その一部分が４個の吸入孔８を閉
塞しており、リング形状内に２個の吐出孔７が配置して
いる。そして吸入弁９は基端部に止め金１０が載置され
て、止めねじ１１でバルブ組付体５に固定されている。

【００３５】また、バルブ組付体５の上面には吐出弁１
２が配置されている。吐出弁１２は薄板状のリード弁で
形成され、細長い長方形形状をなして、２個の吐出孔７
を閉塞している。吐出弁１２の上側には上方から見て吐
出弁１２と同形状の板材からなる吐出弁受け１３が配置
されており、吐出弁１２と吐出弁受け１３の両端部がボ
ルト１４でバルブ組付体５に固定されている。吐出弁受
け１３は上方に湾曲したアーチ形状をなしており、吐出
弁１２の開放時は吐出弁１２が上方に湾曲して、吐出弁
受け１３の下面に当接することによってリフト量が規制
される。

【００３６】シリンダ１の上端面には内周側に開放され
ている切欠部１５が全周にわたって形成されており、こ
の切欠部１５に吸入弁９が配置される。吸入弁９の開放
時は吸入弁９が下方に撓んで、先端部が切欠部１５の底
面（吸入弁受けを構成する。）に当接することによって
リフト量が規制される。

【００３７】バルブ組付体５の上面に固定されているヘ
ッド本体６の内部には、吐出弁１２と吐出弁受け１３と
が収納される空気部１６とその空気部１６から吐出口４
まで連通させる吐出通路１７が形成されているととも
に、吸入孔８から吸入口３まで連通させる吸入通路１８
が形成されている。

【００３８】シリンダ１内にはピストン２０が挿入され
ており、ピストン２０の外周面に形成されている２本の
リング溝にそれぞれピストンリング２１，２２が装着さ
れ、シリンダ１の内壁１ａとのシールを行う。ピストン
２０の底面の中央部にはピストンロッド２３の一端が固
定されており、ピストン２０はクロススライダクランク
機構によってシリンダ１内を往復動するように構成され
ている。

【００３９】支持部材２４はクランクケース２５の上面
に固定されている略正方形の盤体で、上面に凹部を有し
ている。シリンダ１は支持部材２４の上面の凹部に下端
部が挿入されて支持部材２４に固定されている。シリン
ダ１は鋳鉄材で形成する他、鋳鉄スリーブをアルミニウ
ムで鋳包みすることによって全体重量の軽減、熱伝達の
向上を図ることもできる。

【００４０】支持部材２４には、シリンダ１内と外部と
を連通する第一の空気通路２６が内部を貫通して４個形
成されており、支持部材２４の一側面に２個の空気通路
２６の開口が露出し、反対側の側面に他の２個の空気通
路２６の開口が露出している。

【００４１】圧縮機の支持部材２４の一方の側面には、
第一の空気通路２６の開口部に配管６２が接続され、配
管６２にエアクリーナ６３が接続されている。この配管
６２は、シリンダヘッド２に形成されている吸入通路１
８の開口部に接続されている配管６４と、配管６５によ
って連通接続されており、その配管６５の途中にチャン
バ６６が取り付けられている。

【００４２】また、支持部材２４の反対側の側面には、
第一の空気通路２６の開口部に配管６７が接続され、配
管６７にエアクリーナ６８が接続されている。

【００４３】また、ピストン２０は中実の円柱形状を有
し、上下面を貫通する複数個の第二の空気通路１００が
同一円周上に間隔をおいて形成されているとともに、ピ
ストン２０の上面に弁手段１０６が設けられている。

【００４４】以下、弁手段１０６の構成を図７及び図８
により説明する。逆止弁１０１は円形板の外周から複数
の矩形板片１０１ａが放射状に突出して形成されてお
り、各矩形板片１０１ａがピストン２０に形成されてい
る各空気通路１００を閉塞するようにして配置されてい
る。逆止弁１０１の上面の中央部には弁受け１０２が配
置され、逆止弁１０１と弁受け１０２とが止めねじ１０
３でピストン２０の上面に固定されている。弁受け１０
２は平面視で円形の板材からなり、外周寄り部分が全周
にわたって上方に反っており、その反り部分１０２ａに
逆止弁１０１の矩形板片１０１ａが当接することによっ
てリフト量が規制される。ピストン２０の上面におい
て、各空気通路１００の周囲にはそれぞれ環状の凹溝１
０４が形成されており、凹溝１０４にＯリング１０５が
装着されて逆止弁１０１と空気通路１００との間のシー
ルを行っている。

【００４５】また、図５に示されているように、ピスト
ンリング２１の上面には、内周から外周にわたって半径
方向に延びる溝７０が円周方向に間隔をおいて複数個形
成されている。もう一つのピストンリング２２の上面に
も同じ溝７１が形成されている。

【００４６】クランクケース２５内にはクランクシャフ
ト２７がピストン２０の運動方向（以下、上下方向とす
る。）に対して直角方向に配されて両端部を軸受２８に
よって回転自在に支持されている。クランクシャフト２
７は一端がクランクケース２５から外側に突出してお
り、図示外の駆動源によって回転駆動されるように構成
されている。

【００４７】クランクシャフト２７はクランクケース２
５内に一対のクランクアーム２９を有しており、一対の
クランクアーム２９の間に連結されているクランクピン
３０にスライダ３１が回転可能に取り付けられている。
スライダ３１はクランクシャフト２７方向に見て略正方
形形状のブロック体で、上下に２分割されており、中央
部に形成されているピン孔の内周にメタル３２が固定さ
れて、クランクピン３０に回転自在に組み付けられてい
る。

【００４８】スライダ３１の周囲にはスライダフレーム
３３が配置されている。スライダフレーム３３はクラン
クシャフト２７方向に見て横長の長方形形状の枠体であ
り、横長の長方形の窓孔３４は高さがスライダ３１の高
さと略同じで、横幅はスライダ３１の横幅よりも長い寸
法を有している。このスライダフレーム３３の窓孔３４
にクランクピン３０に取り付けられているスライダ３１
が窓孔３４内をピストン２０の運動方向に対して直角方
向（以下、左右方向とする。）に摺動可能に装着されて
いる。

【００４９】スライダフレーム３３のスライダ３１と摺
動する面すなわちスライダフレーム３３の窓孔３４を形
成する上下面にはポーラスＣｒめっき３５が被覆されて
いる。このＣｒめっき３５の表面はＣｒめっき後、表面
加工により、平滑度、表面粗度およびポア率を改善する
のが望ましい。スライダ３１はねずみ鋳鉄等の鋳鉄材で
形成されている。

【００５０】スライダフレーム３３はクランクケース２
５内を上下方向に往復動可能に一対のガイド棒３６，３
７によって支持されている。一対のガイド棒３６，３７
はクランクケース２５内を上下方向に延びてクランクケ
ース２５に固定されており、スライダフレーム３３の長
手方向における両端部に上下方向に形成されているガイ
ド棒挿通孔３８，３９をそれぞれ挿通している。スライ
ダフレーム３３は一対のガイド棒挿通孔３８，３９の各
上下端部にそれぞれブシュ４０，４１を装着して有して
おり、ブシュ４０，４１が各ガイド棒３６，３７を摺動
可能に支持している。

【００５１】ピストン２０底部に固定されて下方に延び
るピストンロッド２３は、支持部材２４とクランクケー
ス２５の上面部とに形成されている貫通孔４２，４３を
挿通して、クランクケース２５内のスライダフレーム３
３の上面中央部に連結固定されている。

【００５２】次に、クロススライダクランク機構の潤滑
とピストンの冷却について説明する。

【００５３】クランクケース２５に形成されている油供
給口４４から圧縮機内に供給された潤滑油は、一方のガ
イド棒３６の内部に形成されている油供給路４５、一方
のガイド棒３６とガイド棒挿通孔３８との間で形成され
ている油供給路４６を順次通って、一方のガイド棒３６
とブシュ４０との摺動部を潤滑しながら、次に、スライ
ダフレーム３３に形成されている油供給路４７に流入す
るように構成されている。

【００５４】そして、スライダフレーム３３の油供給路
４７に流入した潤滑油は、途中で、もう一方のガイド棒
３７側と、ピストンロッド２３側とに分岐する。もう一
方のガイド棒３７側に流れた潤滑油はガイド棒３７とガ
イド棒挿通孔３９との間で形成されている油供給路４８
に流入し、ガイド棒３７とブシュ４１との摺動部を潤滑
した後、上下端からクランクケース２５に落下する。

【００５５】ピストンロッド２３側に流れた潤滑油は、
ピストンロッド２３に形成されている油供給路４９に流
入し、ピストン２０の内部に形成されている冷却室に入
り、ピストン２０を内側から冷却した後、ピストンロッ
ド２３に形成されている油排出路５０を通って、下端の
開口からクランクケース２５内に排出されるように構成
されている。

【００５６】また、クランクケース２５の側面に開口さ
れている油供給口５１からクランクシャフト２７の内部
に形成されている油供給路５２に供給された潤滑油は、
クランクシャフト２７内を通ってクランクピン３０部に
至る。メタル３２には内周に形成されている環状溝と環
状溝の底部からスライダ３１に形成されている油孔５３
に連通する油孔とから構成される油供給路５４が形成さ
れており、クランクピン３０部に至った潤滑油は、クラ
ンクピン３０とメタル３２との摺動面に供給され、一部
はスライダ３１に形成されている油孔５３を通って、ス
ライダ３１の表面に形成されている油溝５５に流入し、
スライダ３１とスライダフレーム３３との摺動面に供給
される。

【００５７】以上のように、クロススライダクランク機
構には潤滑、冷却油路が形成されている。

【００５８】しかしながら、シリンダ１内は無潤滑油状
態にされている。すなわち、シリンダ１を支持している
支持部材２４の上面において貫通孔４２の周囲に形成さ
れている環状凹部５６にオイルシール５７が装着され、
オイルシール５７の内周がピストンロッド２３の外周に
接触されてシールし、クランクケース２５内の潤滑油が
シリンダ１内に供給されないようにしている。したがっ
て、ピストンリング２１，２２は無潤滑でシリンダ内壁
１ａと摺動する。

【００５９】以下、作用を説明する。

【００６０】クランクシャフト２７が図示外の駆動源に
よって回転駆動されると、クランクピン３０に装着され
たスライダ３１がクランクシャフト２７の中心回りに円
軌道を描いて移動する。この際、スライダ３１が円軌道
を移動することによって、スライダ３１はスライダフレ
ーム３３の窓孔３４内を摺動し、これに伴ってスライダ
フレーム３３は上下方向（ピストン２０の運動方向）に
正弦による直線運動を行う。

【００６１】スライダフレーム３３が上記のように上下
方向に直線運動を行うと、スライダフレーム３３に連結
固定されているピストンロッド２３を介してピストン２
０がシリンダ１内を往復運動する。

【００６２】クロススライダクランク機構により、クラ
ンクシャフト２７の回転によって駆動されるピストンロ
ッド２３が純粋な正弦による直線運動を行うので、従来
のクランク機構に付随する高次の振動成分がない。した
がって、騒音の発生を抑制で き、ピストンリング２１，
２２とシリンダ１の耐久性も増す。また、ピストンスラ
ップを生じないので、無潤滑でもピストンリング２１，
２２とシリンダ１の耐久性を維持できる。また、ピスト
ンスラップを生じないので、振動・騒音の発生を抑制で
きる。また、ピストン２０とピストンロッド２３の相対
的運動がないので、ピストンロッド２３の内部を通じて
潤滑油をピストン２０の内部に容易に供給することがで
きるため、ピストン２０の油冷却を簡単に行える。

【００６３】吸入行程で、ピストン２０が下降すると、
吸入弁９が開く。すなわち、吸入弁９が下方に撓んでそ
の先端部がシリンダ１の上面に形成されている切欠部１
５の底面（吸入弁受け）に当接する。

【００６４】吸入弁９が開き、空気がシリンダヘッド２
の吸入口３から吸入孔８を通ってピストン２０の上面が
臨むシリンダ１内に吸入される。

【００６５】一方、上記吸入行程で、ピストン２０が下
降すると、ピストン２０の下面が臨むシリンダ１内の空
気は、ピストン２０に押されて第一の空気通路２６から
排気され、チャンバ６６を通って吸入通路１８からピス
トン２０の上面が臨むシリンダ１内に吸入される。した
がって、本実施形態１の圧縮機は作動動力の軽減を図
れ、またシリンダ１内の温度の上昇を抑制できる。

【００６６】また、本実施形態１においては、吸入行程
で、シリンダヘッド２の吸入通路１８に接続されている
配管６４に接続されている図示外のエアクリーナを通っ
て吸入される外部の空気に加えて、ピストン２０の下面
が臨むシリンダ１内の空気が、ピストン２０の上面が臨
むシリンダ１内に吸入されるので、吸入効率が高い。

【００６７】また、吸入行程で、ピストン２０が下降す
ると、ピストン２０の下面が臨むシリンダ１内の空気
は、ピストン２０に押されてピストン２０に形成されて
いる第二の空気通路１００を通って、ピストン２０の上
面が臨むシリンダ１内に吸入される。したがって、本実
施形態１の圧縮機は作動動力の軽減を図れる。また、シ
リンダ１内の温度の上昇を抑制できる。

【００６８】また、本実施形態１においては、吸入行程
で、シリンダヘッド２の吸入通路１８を通って吸入され
る外部の空気に加えて、ピストン２０の下面が臨むシリ
ンダ１内の空気が、ピストン２０に形成されている第二
の空気通路１００を通って、ピストン２０の上面が臨む
シリンダ１内に吸入されるので、吸入効率が高い。

【００６９】また、ピストン２０を通過する空気によっ
て、ピストン２０の冷却が行われる。

【００７０】また、図６に示されているように、吸入行
程で、ピストンリング２１，２２の上面がピストンリン
グ溝７２，７３の上側面に突き当たる。したがって、吸
入行程時、ピストン２０の下面が臨むシリンダ１内の空
気がピストンリング溝７３に入ったのち、ピストンリン
グ２２の上面に形成されている溝７１を通って、上側の
ピストンリング溝７２に流入する。この上側のピストン
リング溝７２に入った空気は、上記と同様にして、ピス
トンリング２１の上面に形成されている溝７０を通っ
て、ピストン２０の上面が臨むシリンダ１内に流入す
る。

【００７１】したがって、作動動力の軽減、シリンダ１
内の温度の低減、及び吸入効率の向上を図れ、かつ、ピ
ストンリング２１，２２へのバックプレッシャが軽減さ
れるため、リング摩耗が減る。

【００７２】次に、圧縮行程で、ピストン２０が上昇す
ると、吸入弁９が閉じ、ピストン２０の上昇によって空
気が圧縮されると、所定の圧縮位置で、吐出弁１２が開
く。すなわち、吐出弁１２が上方に湾曲して吐出弁受け
１３に当接する。

【００７３】吐出弁１２が開くと、圧縮空気は吐出孔７
を通ってシリンダヘッド２の吐出口４から吐き出され
る。

【００７４】圧縮行程では、ピストンリング２１，２２
の下面がピストンリング溝７２，７３の下側面に突き当
たるため、シールされる。

【００７５】圧縮行程で、ピストン２０が上昇すると、
各エアクリーナを通った外部の空気が、第一の空気通路
２６を通じて、ピストン２０の下面が臨むシリンダ１内
に吸入される。

【００７６】チャンバ６６は、空気中に含まれているダ
スト等の異物がチャンバ６６内にとどまるので、一種の
フィルタの役目をするとともに、圧力脈動を少なくでき
る。

【００７７】図９及び図１０は、本発明の別の実施形態
２を示している。以下、前記実施形態１の圧縮機と相違
する点を説明する。

【００７８】支持部材２４は、シリンダ１内と外部とを
連通する空気通路２６を２個有して、それらの空気通路
２６の開口が一側面に露出しており、その側面に吸入弁
８３を有するバルブ組付体８０が装着されており、バル
ブ組付体８０に配管９１を介してエアクリーナ９２が接
続されている。

【００７９】吸入弁のバルブ組付体８０は平盤形状をな
し、吸入孔８２が２個形成されており、内面に吸入弁８
３が取り付けられている。吸入弁８３は薄板状のリード
弁で形成され、細長い長方形形状をなして、２つの吸入
孔８２を閉塞しており、両端部がボルト８４でバルブ組
付体８０に固定されている。

【００８０】支持部材２４の側面に固定されたバルブ組
付体８０の２個の吸入孔８２はそれぞれ空気通路２６に
対向配置しており、吸入弁８３が支持部材２４の側面に
形成されている凹部８５に配置されている。吸入弁８３
は、開放時に内方に湾曲して、凹部８５の底面（吸入弁
受けを構成する。）に当接することによってリフト量が
規制される。

【００８１】したがって、本実施形態２においては、吸
入行程で、ピストン２０が下降すると、ピストン２０の
下面が臨むシリンダ１内の空気は、ピストン２０に押さ
れてピストン２０に形成されている第二の空気通路１０
０を通って、ピストン２０の上面が臨むシリンダ１内に
吸入される。したがって、本実施形態２の圧縮機は作動
動力の軽減を図れる。また、シリンダ１内の温度の上昇
を抑制できる。

【００８２】また、本実施形態２においては、吸入行程
で、シリンダヘッド２の吸入通路１８を通って吸入され
る外部の空気に加えて、ピストン２０の下面が臨むシリ
ンダ１内の空気が、ピストン２０に形成されている第二
の空気通路１００を通って、ピストン２０の上面が臨む
シリンダ１内に吸入されるので、吸入効率が高い。

【００８３】また、ピストン２０を通過する空気によっ
て、ピストン２０の冷却が行われる。

【００８４】また、前記実施形態１で説明したように、
吸入行程で、ピストン２０の下面が臨むシリンダ１内の
空気がピストンリング２１，２２の溝７０，７１を通っ
てピストン２０の上面が臨むシリンダ１内に吸入される
ので、作動動力の軽減、シリンダ１内の温度の低減、及
び吸入効率の向上を図れ、またリング摩耗も低減する。

【００８５】そして圧縮行程で、ピストン２０が上昇す
ると、吸入弁８３が開く。すなわち、吸入弁８３が内方
に湾曲して、支持部材の側面の凹部８５底面（吸入弁受
け）に当接する。

【００８６】吸入弁８３が開くと、エアクリーナ９２を
通った外部の空気が、空気通路２６を通って、ピストン
２０の下面が臨むシリンダ１内に吸入される。

【００８７】図１１は、本発明のさらに別の実施形態３
を示している。以下、前記実施形態１の圧縮機と相違す
る点を説明する。

【００８８】本実施形態３においては、シリンダ１が内
筒１１０と外筒１２０とからなる二重筒構造を有してお
り、ピストン２０が内筒１１０内に配置されている。そ
してシリンダ１は、前記実施形態１と同様に、下端部が
クランクケース２５の上面に固定されている支持部材２
４に支持固定されており、上面にはシリンダヘッド２が
固定されている。

【００８９】内筒１１０の外周と外筒１２０の内周とで
形成される空気通路１１１は、下部が内筒１１０の下端
部に形成されている複数の切欠部から形成された複数の
窓孔１１２を介して内筒１１０内に連通している。一
方、シリンダヘッド２のバルブ組付体５には内筒１１０
と外筒１２０間に形成されている空気通路１１１の上方
位置に環状の空気通路１１３が形成されて内筒１１０と
外筒１２０間の空気通路１１１に連通しており、さらに
バルブ組付体５に形成されている環状の空気通路１１３
はヘッド本体６に形成されている空気通路１１４によっ
て、ピストン２０の上面が臨むシリンダ１内と連通して
いる吸入通路１８に連通するように構成されている。

【００９０】そして、本実施形態３においては、支持部
材２４にシリンダ１内と外部とを連通する空気通路２６
は形成されていない。

【００９１】したがって、本実施形態３においては、吸
入行程で、ピストン２０が下降すると、ピストン２０の
下面が臨むシリンダ１内の空気は、ピストン２０に押さ
れて内筒１１０下端の窓孔１１２から排気され、さらに
内筒１１０と外筒１２０とで形成されている空気通路１
１１を通って、ピストン２０の上面が臨むシリンダ１内
に吸入される。したがって、本実施形態３の圧縮機は作
動動力の軽減を図れ、またシリンダ１内の温度の上昇を
抑制できる。

【００９２】また、本実施形態３においては、吸入行程
で、シリンダヘッド２の吸入通路１８を通って吸入され
る外部の空気に加えて、ピストン２０の下面が臨むシリ
ンダ１内の空気が、内筒１１０と外筒１２０とで形成さ
れる空気通路１１１を通って、ピストン２０の上面が臨
むシリンダ１内に吸入されるので、吸入効率が高い。

【００９３】また、シリンダ１を通過する空気によっ
て、シリンダ１の冷却が行われる。

【００９４】また、前記実施形態１で説明したように、
吸入行程で、ピストン２０の下面が臨むシリンダ１内の
空気が、ピストン２０に形成されている空気通路１０
０、およびピストンリング２１，２２の溝７０，７１を
通って、ピストン２０の上面が臨むシリンダ１内に吸入
されるので、作動動力の軽減、シリンダ１内の温度の低
減、及び吸入効率の向上を図れ、またピストン２０の冷
却が行われ、また、リング摩耗も低減する。

【００９５】そして圧縮行程で、ピストン２０が上昇す
ると、図示外のエアクリーナからシリンダヘッド２の吸
入通路１８を通った空気が内筒１１０と外筒１２０とで
形成されている空気通路１１１および内筒１１０下端の
窓孔１１２を通って、ピストン２０の下面が臨むシリン
ダ１内に吸入される。

【００９６】この際に、シリンダ１の空気通路１１１を
通る空気によってシリンダ１が冷却される。

【００９７】以下、前記実施形態１〜３で説明した圧縮
機と、従来の圧縮機（空気通路を有していないクロスス
ライダクランク機構による圧縮機）について、試験を行
った結果を説明する。

【００９８】試験条件は次の通りである。 回転数：２５００ｒｐｍ リザーブタンク圧：０．９２ＭＰａ 運転時間：２時間

【００９９】上記試験条件で圧縮機を運転した際の駆動
モータの消費電力とオイルシール部付近の温度測定を行
った。結果は以下の通りであった。 ・消費電力は、本発明の圧縮機が従来の圧縮機に比べて
４０〜５０％低減できた。 ・オイルシール部付近の温度は、従来の圧縮機が１４０
〜１５０℃であったのに対して、本発明の圧縮機は１１
０〜１２０℃であった。この温度はオイルシールの連続
使用温度の上限値をクリアできる温度である。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧縮機
は、圧縮空気に潤滑油が混入するのを防止することがで
きる。また、無潤滑でも、ピストンに装着されるシール
リング（ピストンリング）とシリンダの耐久性を維持で
きる。また、振動、騒音の発生を抑制できる。さらに、
作動動力の低減および吸入効率の向上、ならびにシリン
ダ内およびピストンの温度の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示し、圧縮機の一部断面
正面図である。

【図２】（ａ）は圧縮機の一部分を示す一部断面右側面
図、（ｂ）はスライダの平面図である。

【図３】クランクケース部分を示す一部断面平面図であ
る。

【図４】シリンダヘッド側の吸入弁と吐出弁を示してお
り、（ａ）は弁が取り付けられているバルブ組付体を示
す底面図、（ｂ）は圧縮機における吸入弁の部分を示す
縦断面図、（ｃ）はバルブ組付体に取り付けられている
吐出弁の部分を示す縦断面図である。

【図５】ピストンリングを示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は縦断面図である。

【図６】ピストンリングの作動状態を示す縦断面図で、
（ａ）は吸入行程時、（ｂ）は圧縮行程時を示す。

【図７】ピストン部分を示す一部断面正面図である。

【図８】（ａ）は逆止弁と弁受けを示す平面図、（ｂ）
はピストンの上面を示す平面図である。

【図９】本発明の別の実施形態を示し、圧縮機の一部断
面正面図である。

【図１０】支持部材に固定されている吸入弁の部分を示
す横断面図である。

【図１１】本発明のさらに別の実施形態を示し、圧縮機
の一部断面正面図である。

【符号の説明】

１・・シリンダ、１ａ・・シリンダ内壁、２・・シリン
ダヘッド、３・・吸入口、４・・吐出口、５，８０・・
バルブ組付体、５ａ・・取付孔、６・・ヘッド本体、７
・・吐出孔、８，８２・・吸入孔、９，８３・・吸入
弁、１０・・止め金、１１・・止めねじ、１２・・吐出
弁、１３・・吐出弁受け、１４，８４・・ボルト、１５
・・切欠部、１６・・空間部、１７・・吐出通路、１８
・・吸入通路、２０・・ピストン、２１，２２・・ピス
トンリング、２３・・ピストンロッド、２４・・支持部
材、２５・・クランクケース、２６，１００，１１１・
・空気通路、２７・・クランクシャフト、２８・・軸
受、２９・・クランクアーム、３０・・クランクピン、
３１・・スライダ、３２・・メタル、３３・・スライダ
フレーム、３４・・窓孔、３５・・Ｃｒめっき、３６，
３７・・ガイド棒、３８，３９・・ガイド棒挿通孔、４
０，４１・・ガイドブシュ、４２，４３・・貫通孔、４
４，５１・・油供給口、４５，４６，４７，４８，４
９，５２，５４・・油供給路、５０・・油排出路、５３
・・油孔、５５・・油溝、５６・・環状凹部、５７・・
オイルシール、６０，６６・・チャンバ、６１，６２，
６４，６５，６７・・配管、６３，６８・・エアクリー
ナ、７０，７１・・溝、７２，７３・・ピストンリング
溝、８５・・凹部、１０１・・逆止弁、１０１ａ・・矩
形板片、１０２・・弁受け、１０２ａ・・反り部分、１
０３・・止めねじ、１０４・・凹溝、１０５・・Ｏリン
グ、１０６・・弁手段、１１０・・内筒、１１２・・窓
孔、１１３，１１４・・空気通路、１２０・・外筒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 正幸 東京都中央区八重洲一丁目９番９号 帝 国ピストンリング株式会社内 (72)発明者 桜井 健年 東京都中央区八重洲一丁目９番９号 帝 国ピストンリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−326658（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−14573（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 39/12 101 F04B 39/12 F04B 35/01 F04B 39/00 104

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク機構によってピストンがシリン
   ダ内を往復動し、吸入行程でピストンの上面が臨むシリ
   ンダ内に吸入孔から空気が吸入され、圧縮行程で前記空
   気が圧縮されて吐出孔から吐出され、前記クランク機構
   がクロススライダクランク機構からなり、シリンダ内と
   クランクケース内との間がシールされている圧縮機にお
   いて、 前記ピストンの下面が臨むシリンダ内と外部とを連通す
   る第一の空気通路を有しており、この空気通路が前記ピ
   ストンの下面が臨むシリンダ内への排気及び吸入用の通
   路として作用し、かつ、前記ピストンに上下面を貫通する第二の空気通路が形成
   されているとともに、前記ピストンの上面側に逆止弁が
   付設されており、前記逆止弁は前記第二の空気通路を閉
   塞して吸入行程時にのみ開放するように構成されている
   ことを特徴とする圧縮機。
2. 【請求項２】 前記第一の空気通路が、１又は２以上設
   けられていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 【請求項３】 前記第一の空気通路が、前記ピストンの
   上面が臨むシリンダ内に連通している吸入通路と連通し
   ていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
4. 【請求項４】 前記第一の空気通路を複数有しており、
   そのうちの一部の空気通路のみが前記ピストンの上面が
   臨むシリンダ内に連通している吸入通路と連通している
   ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
5. 【請求項５】 前記ピストンの上面が臨むシリンダ内に
   連通している吸入通路と連通していない前記第一の空気
   通路にエアクリーナが接続されていることを特徴とする
   請求項４記載の圧縮機。
6. 【請求項６】 前記ピストンの上面が臨むシリンダ内に
   連通している吸入通路と前記第一の空気通路との連通路
   の途中に、外部に連通する空気通路が接続され、この空
   気通路にエアクリーナが接続されていることを特徴とす
   る請求項５記載の圧縮機。
7. 【請求項７】 前記第一の空気通路と、ピストンの上面
   が臨むシリンダ内に連通している吸入通路との連通路の
   途中に、チャンバが設けられていることを特徴とする請
   求項３〜６のいずれかに記載の圧縮機。
8. 【請求項８】 クランク機構によってピストンがシリン
   ダ内を往復動し、吸入行程でピストンの上面が臨むシリ
   ンダ内に吸入孔から空気が吸入され、圧縮行程で前記空
   気が圧縮されて吐出孔から吐出され、前記クランク機構
   がクロススライダクランク機構からなり、シリンダ内と
   クランクケース内との間がシールされている圧縮機にお
   いて、 前記シリンダが内筒と外筒からなる二重筒構造を有し
   て、前記ピストンが内筒内に配置されており、かつ、内
   筒の外周と外筒の内周とで形成されている空気通路が前
   記内筒の下部に形成されている窓孔を介して内筒内に連
   通しているとともに前記ピストンの上面が臨むシリンダ
   内に連通している吸入通路と連通していることを特徴と
   する圧縮機。
9. 【請求項９】 前記ピストンに上下面を貫通する第二の
   空気通路が形成されているとともに、前記ピストンの上
   面側に逆止弁が付設されており、前記逆止弁は前記第二
   の空気通路を閉塞して吸入行程時にのみ開放するように
   構成されていることを特徴とする請求項８記載の圧縮
   機。
10. 【請求項１０】 クランク機構によってピストンがシリ
    ンダ内を往復動し、吸入行程でピストンの上面が臨むシ
    リンダ内に吸入孔から空気が吸入され、圧縮行程で前記
    空気が圧縮されて吐出孔から吐出され、前記クランク機
    構がクロススライダクランク機構からなり、シリンダ内
    とクランクケース内との間がシールされている圧縮機に
    おいて、 前記ピストンに上下面を貫通する空気通路が形成されて
    いるとともに、前記ピストンの上面側に逆止弁が付設さ
    れており、前記逆止弁は前記空気通路を閉塞して吸入行
    程時にのみ開放するように構成されており、 かつ、前記ピストンの下面が臨むシリンダ内と外部とを
    連通する吸入用の空気通路を有して、この吸入用の空気
    通路に吸入弁が付設されていることを特徴とする圧縮
    機。
11. 【請求項１１】 前記ピストンに装着されているピスト
    ンリングの上面に、内周から外周にわたって半径方向に
    延びる溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜
    １０のいずれかに記載の圧縮機。