JP5931000B2

JP5931000B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP5931000B2
Application number: JP2013084461A
Authority: JP
Inventors: 池田　英明; 英明池田; 永敏小林; 瑛人大畠
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: CN104100491A; CN104100491B; JP2014206111A

Description

本発明は、圧縮機に関するものである。

本発明の技術分野における背景技術として、特許文献１、特許文献２がある。

特許文献１には、ピストンにピストン上室のエアを大気開放するための圧抜き孔を設けたエアーコンプレッサが記載されている。

特許文献２には、圧縮運転が止まってから再起動するまでの間に圧縮室から圧縮エアを逃すためのエア抜き通路を有する圧縮機が記載されている。

特開２００１−５０１５９号公報特開２０１２−５７５３１号公報

特許文献１のエアーコンプレッサは圧抜き孔を設けることでモータ起動時のモータの負荷を低減している。しかし、圧縮運転時も圧抜き孔から空気が漏れ出るため、圧縮性能を向上することができなかった。

特許文献２の圧縮機は、エア抜き通路を設けて再起動時の負荷を軽減し、圧縮運転中は弁体によって圧縮空気が漏れ出るのを防止している。しかし、弁体を弾性変形しやすく形成すると、圧縮空気が漏れやすくなり、一方、弁体を弾性変形しにくく形成すると、再起動時の負荷を十分に軽減できない。そのため、再起動時の負荷の軽減と圧縮性能の向上を両立することが難しかった。

上記問題点に鑑み、本発明は、シリンダに連通路を設けることにより、起動時の負荷の軽減と圧縮性能の向上を両立することができる圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明はシリンダと、前記シリンダ内を揺動しつつ往復動し、前記シリンダ内に形成された圧縮室内の流体を圧縮するピストンとを備え、前記シリンダ側面に前記シリンダの内部と外部とを連通する連通路を設け、前記連通路は前記ピストンが流体を圧縮する圧縮行程の途中で運転を停止した場合に、前記ピストンが下死点に戻る途中で前記シリンダの外部と前記圧縮室とを連通する位置であって、前記ピストンが下死点にあるときの前記ピストンの上端の位置よりも低い位置に設けられることを特徴とする圧縮機を提供する。

本発明によれば、起動時の負荷の軽減と圧縮性能の向上を両立することができる圧縮機を提供することができる。

本発明の実施例による圧縮機の圧縮部の断面図（揺動時）本発明の実施例による圧縮機の圧縮部の断面図（下死点）本発明の実施例による圧縮機の断面図である。

以下、本発明に係る圧縮機の実施例を、図１−図３を用いて説明する。

本実施例における圧縮機について図１−図３を用いて説明する。

本実施例における圧縮機は、ケーシング１内に配置された（揺動）ピストン２１がシリンダ１１内で揺動しつつ往復動することにより、空気等の流体を圧縮する。シリンダ２１には先端（上部）にシリンダヘッド１２が取り付けられている。ピストン２１とシリンダヘッド１２との間には圧縮室が形成され、ピストン１２の往復動によって、圧縮室内の流体が圧縮される。ピストン２１は、軸受４を介して、偏心軸３に接続されている。モータに接続された軸２の回転によって、偏心軸３が偏心運動して軸受４を介して揺動運動に変換され、ピストン２１がシリンダ内で揺動しつつ往復動する。偏心軸３にはバランスを取るための錘５が設けられている。図３に示すように、錘５はモータが停止時において、揺動ピストン２１が図２の状態（下死点）で停止するように設けられている。

ここで、本実施例における圧縮機の圧縮動作について説明する。圧縮機の起動前にピストン２１は図２に示す下死点で停止している。モータが起動されると、偏心軸３が偏心運動してピストン２１はシリンダ内で揺動しつつシリンダヘッド１２側の上死点に向かって上昇し、シリンダ１１内（シリンダヘッド１２とピストン２１との間の圧縮室）の流体を圧縮する（圧縮行程）。ピストン２１は上死点に到達した後、シリンダ内を揺動しつつ下死点に向かって下降し、外部からシリンダ内に流体を吸込む（吸込行程）。圧縮行程と吸込行程とを交互に繰り返すことによって、外部から吸込んだ流体を圧縮し、シリンダに接続されたタンクに圧縮された流体を供給する。

シリンダ１１内に往復動可能に設けられた揺動ピストン２１は、円板状の取付フランジ２２Ａが設けられたコネクティングロッド２２にボルト２３によって締結された円板状のリテーナ２４とによって構成されている。

また、コネクティングロッド２２の取付フランジ２２Ａは、中央部が凹部２２Ｂとなっている。また、リテーナ２４は、中央部が凸２４Ａとなっており、コネクティングロッド２２の凹部２２Ｂと嵌合する。

揺動ピストン２１の外周側に設けられたリップリング（シール部材）２５は、樹脂材料を用いてリング状に形成され、揺動ピストン２１とシリンダ１１との間をシールしている。また、リップリング２５は、コネクティングロッド２２とリテーナ２４に挟まれて、ボルト２３によって締結された状態で固定されている。さらに、リップリング２５は平板状の取付部２５Ａと径方向外側に突出するリップ部２５Ｂから成り、リップ部２５Ｂがシリンダ１１の内周面に締代をもって摺接している。そして、リップリング２５は取付部２５Ａとリップ部２５Ｂとの間がＬ字状に折り曲げられた折曲部２５Ｃとなっている。

ここで、ピストン２１の揺動方向のシリンダ１１の側面にシリンダ１１の外周面と内周面とを連通させ、シリンダ１１の内部と外部を連通させる連通路１１Ａが設けられている。シリンダヘッド１２をシリンダ１１の上端に配置した場合、連通路１１Ａは、ピストン２１が下死点で水平状態の場合（図中Ｃ線）ピストン１１の上端よりも低い位置に設けられている。そのため、図２に示すように、ピストン２１が下死点で水平状態の場合（図中Ｃ線）にはリップリング２５により閉塞されている。

また、連通路１１Ａは、図１に示すように、ピストン２１の揺動方向であって、圧縮行程時にピストン２１が揺動して傾斜したときにピストン２１が下がる側に設けられている。また、連通路１１Ａは、ピストン２１が下死点付近で揺動して傾斜した、ピストン１１の上端が最も低くなる位置よりも高い位置に設けられている。そのため、連通路１１Ａは、圧縮行程時にピストン２１が下死点付近で揺動して傾いた状態で外部と連通する位置に設けられている。

ここで、図３に示すように、コネクティングロッド２２には錘５が取付けられており、圧縮機が停止した場合には錘５の作用により、ピストン２１が下死点に戻る構成となっている。そのため、圧縮行程の途中で圧縮機が停止した場合、シリンダ１１内（圧縮室内）の圧力が上昇しており、圧縮空気が圧力とおよび錘５の作用により、ピストン２１は下死点に戻る。

圧縮行程の途中で圧縮機が停止し、ピストン２１が下死点に戻るとき、図１の状態を経て、図２の状態（下死点）に戻る。即ち、連通路１１側のピストン２１の上端部は一度、連通路１１Ａよりも低くなるようにピストン２１が傾斜してからピストン２１は下死点に戻る。そのため、連通路１１Ａによって、ピストン２１が下死点に戻る途中で圧縮室と外部とが一度連通し、圧縮室内の圧縮空気は連通路１１Ａを通って外部に放出される。これにより、圧縮機を再び起動する時にはシリンダ１１内（圧縮室内）の圧力は外部の圧力とほぼ等しくなり、起動負荷を軽減できる。

ここで、圧縮行程（ピストン２１が上に移動する状態）と吸込行程（ピストンが下に移動する状態）とで、傾きが逆方向になる。吸込行程では、連通路１１側のピストン２１の上端部は連通路１１Ａよりも低い位置にくることはない。そのため、吸込行程では、連通路１１Ａと圧縮室とがピストン２１によって閉塞され、圧縮室と外部が連通されることはなく、圧縮性能が低下するのを抑制することができる。

なお、吸込行程の途中で圧縮機が停止した場合、圧縮室内は圧力は上昇していないが、錘５の作用により、ピストン２１が下死点に戻る。ピストン２１が下死点に戻る過程は図１の状態を経ないで、図２の状態（下死点）に戻る。これは、圧縮行程（ピストンが上に移動する状態）と吸込行程（ピストンが下に移動する状態）とで、傾きが逆方向になるためである。ただし、吸込行程の途中で圧縮機が停止した場合、圧縮室内は圧力が上昇していないため、再び起動する時には圧縮室内の圧力がゼロであり、起動負荷を軽減できる。

以上より本実施例によれば、停止時にピストンが下死点に戻る際に圧縮室内の圧力が抜け、起動時には圧縮室内の圧力がゼロであるため、起動負荷を軽減できる。また、吸込行程では連通路１１Ａが閉塞され、圧縮室が外部に連通しないため、起動負荷の低減と圧縮性能の向上を両立させることができる。

また、連通路１１Ａを複数個設けることにより、目詰まり防止の効果を持たせることも可能である。さらに、連通路１１Ａの形状を長穴にするなどして目詰まり防止の効果を持たせることも可能である。

１ケーシング
２軸
３偏心軸
４軸受
５錘
１１シリンダ
１１Ａ連通路
１２シリンダヘッド
１４弁板
１７吸入弁
１８吐出弁
２１揺動ピストン
２２コネクティングロッド
２４リテーナ
２５リップリング（シール部材）

Claims

シリンダと、
前記シリンダ内を揺動しつつ往復動し、前記シリンダ内部に形成された圧縮室内の流体を圧縮するピストンとを備え、
前記シリンダ側面に前記シリンダの内部と外部とを連通する連通路を設け、
前記連通路は前記ピストンが流体を圧縮する圧縮行程の途中で運転を停止した場合に、前記ピストンが下死点に戻る途中で前記シリンダの外部と前記圧縮室とを連通する位置であって、前記ピストンが下死点にあるときの前記ピストンの上端の位置よりも低い位置に設けられることを特徴とする圧縮機。
前記連通路は、前記圧縮行程時に前記ピストンが傾斜したときに前記ピストンの上端が最も低くなる位置よりも高い位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記連通路は、前記ピストンが流体を圧縮する圧縮行程時に前記ピストンが傾斜したとき、前記ピストンが下がる側の前記シリンダに設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記連通路を前記ピストンの揺動方向に設けることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
前記ピストンが流体を吸込む吸込み行程時に前記ピストンにより前記圧縮室と外部とが閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記連通路は前記ピストンが下死点にあるときは前記ピストンにより前記圧縮室と外部とが閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記ピストンに前記ピストンと前記シリンダとの間をシールするシール部材を設けることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧縮機。