JP2001041157A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンの上死点位置での無駄容積を小さく
できるとともに、ピストン全高も小さくできる、クロス
スライダクランク機構駆動の圧縮機を提供する。 【解決手段】 圧縮機はクロススライダクランク機構に
よってピストン２１がシリンダ１内を往復動する。ピス
トン２１とクロススライダクランク機構の構成部材であ
るスライダフレーム２８との間に連結パイプ２５を介装
し、鍔３０付きの六角頭部３１を有し下端部にねじを有
するピストン締結ボルト２９を、ピストン２１と連結パ
イプ２５内を挿通し、スライダフレーム２８のねじ孔３
５に螺着して、ピストン２１、連結パイプ２５及びスラ
イダフレーム２８を共締めする。一方、ピストン２１が
上死点位置に来たときに、ピストン２１の頂面に突出配
置しているピストン締結ボルト２９の鍔付き頭部３１が
挿入される凹部３６をシリンダヘッド２のバルブ組付体
５の下面の中央部に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロススライダク
ランク機構で駆動される圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】クロススライダクランク機構によって駆
動される圧縮機は、ピストンがクロススライダクランク
機構の構成部材であるスライダフレームに連結されて直
線運動を行う。この場合、ピストンとスライダフレーム
の連結は、鍔付きの六角頭部を有し下端部外周にねじが
形成されているピストン締結ボルトを使用して行われ
る。即ち、ピストンとスライダフレーム間に連結パイプ
を介装し、ピストン締結ボルトをピストンと連結パイプ
内を挿通してその下端部をスライダフレームに形成され
ているねじ孔に螺着することにより、ピストン締結ボル
トによって、ピストン、連結パイプ及びスライダフレー
ムが共締めされる。この際、従来は、ピストン締結ボル
トの鍔付き頭部がピストン頂面に形成された凹部等に収
納配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ピ
ストン連結構造では、図５に示されているように、ピス
トン上死点位置でピストン２１の頂面に形成された凹部
６０とピストン締結ボルト２９の鍔３０付き頭部３１の
間で隙間（無駄容積）６１が生じる。なお、１はシリン
ダ、５はシリンダヘッドの一部であるバルブ組付体、９
は吸入弁、１５は切欠部、２５は連結パイプである。一
方、ピストン締結ボルト２９の鍔付き頭部３１を収納し
た凹部を覆うようにしたピストン構造とすると、部品点
数が多くなる他、ピストン全高（ピストン頂面から下面
までの高さ）が大きくなってしまう。

【０００４】圧縮機はコンパクト化の観点から、ピスト
ン全高（ピストン頂面から下面までの高さ）をできるだ
け小さくすることが望ましい。また、圧縮機は圧縮効率
の観点から、ピストン上死点位置でのピストンとシリン
ダヘッド間での無駄容積を小さくすることが望まれる。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ピストンの上死点位置での無駄容積
を小さくできるとともに、ピストン全高も小さくでき
る、クロススライダクランク機構駆動の圧縮機を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、クロススライ
ダクランク機構によってピストンが直線運動する圧縮機
において、ピストンと、クロススライダクランク機構の
構成部材であるスライダフレームとを連結するピストン
締結ボルトの頭部が、ピストンの頂面に突出しており、
前記ピストン締結ボルトの頭部が挿入されるための凹部
がシリンダヘッドの下面に形成されていることを特徴と
する。

【０００７】ピストンが上死点位置に来たときに、ピス
トンの頂面から突出しているピストン締結ボルトの頭部
はシリンダヘッドの下面に形成されている凹部に挿入さ
れる。従って、ピストンの上死点位置で、ピストンとシ
リンダヘッド間での隙間（無駄容積）を小さくできると
ともに、ピストンの頂面から下面までの全高も小さくで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図４により説明する。

【０００９】圧縮機は、ピストンがシリンダ内を往復動
する無潤滑の空気圧縮機である。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。

【００１０】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４〜８
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。

【００１１】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４〜８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。

【００１２】バルブ組付体５の上面には吐出弁１２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の上方には上方に湾曲したアーチ
形状をなす細長い長方形形状の板材からなる吐出弁受け
１３が配置されている。吐出弁１２と吐出弁受け１３の
一端部はボルト１４でバルブ組付体５に固定されてお
り、他端部は吐出弁１２の端部が長手方向に動くことが
できるように構成されている。すなわち、吐出弁１２の
他端は切欠き１２ａ又は長孔を有しており、この切欠き
１２ａ又は長孔内に吐出弁１２よりも厚さの厚いスペー
サ１４Ａが介装されて吐出弁受け１３の端部がボルト１
４でバルブ組付体５に固定されている。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。

【００１３】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。

【００１４】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
が収納される空間部１６とその空間部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共に、
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。

【００１５】シリンダ１はクランクケース２０の上面に
固定されている。

【００１６】シリンダ１内にはピストン２１が挿入され
ており、ピストン２１の外周面に形成されている１本の
リング溝２２にピストンリング２３が装着され、シリン
ダ１の内壁１ａとのシールを行う。

【００１７】ピストン２１はクロススライダクランク機
構によってシリンダ１内を往復直線運動するように構成
されている。クロススライダクランク機構は、クランク
シャフト３７に回転可能に装着されているスライダ４１
と、スライダ４１を窓孔４３内に移動可能に装着しピス
トン２１の軸方向に往復動可能に支持されているスライ
ダフレーム２８と、ピストン２１とスライダフレーム２
８を連結するピストンロッド（ピストン締結ボルト２９
及び連結パイプ２５）とからなっている。

【００１８】以下、ピストン２１とクロススライダクラ
ンク機構の構成部材であるスライダフレーム２８との連
結構造を説明する。

【００１９】ピストン２１の下面の中心部に形成されて
いる凹部２４に連結パイプ２５の上端部が挿入され、連
結パイプ２５の下端は、クランクケース２０の上壁部１
９に形成されている貫通孔２６を挿通して、クランクケ
ース２０内のスライダフレーム２８の上面に突出形成さ
れている連結部２８ａに挿入される。ピストン締結ボル
ト２９は、鍔３０付きの六角頭部３１を有し、下端部３
２の外周にねじが形成されており、ピストン２１の中心
部に上下方向に形成されている貫通孔３３と連結パイプ
２５の貫通孔３４とを挿通し、スライダフレーム２８の
連結部２８ａに形成されているねじ孔３５に螺着される
ことにより、ピストン２１、連結パイプ２５及びスライ
ダフレーム２８が共締めされる。

【００２０】そして、本発明においては、ピストン締結
ボルト２９の鍔付き頭部３１がピストン２１の頂面に突
出配置しているので、ピストン２１が上死点位置に来た
ときに、ピストン締結ボルト２９の鍔付き頭部３１が挿
入される凹部３６がシリンダヘッド２を構成するバルブ
組付体５の下面の中央部に形成されている。凹部３６は
ピストン締結ボルト２９の鍔付き頭部３１が挿入された
際にほとんど隙間無く収容する形状、大きさに形成され
ている。

【００２１】以下、クランクケース２０内のクロススラ
イダクランク機構を構成する部材を説明する。

【００２２】クランクケース２０内にはクランクシャフ
ト３７がピストン２１の運動方向に対して直角方向に配
されて両端部を軸受３８，３８Ａによって回転自在に支
持されている。クランクシャフト３７は一端がクランク
ケース２０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。

【００２３】クランクシャフト３７はクランクケース２
０内に一対のクランクアーム３９を有しており、一対の
クランクアーム３９の間に連結されているクランクピン
４０にスライダ４１が回転可能に取り付けられている。
スライダ４１はクランクシャフト３７方向に見て略正方
形形状のブロック体で、２分割されており、中央部にピ
ン挿通孔４２を有し、クランクピン４０に回転自在に組
み付けられている。

【００２４】スライダ４１の周囲にはスライダフレーム
２８が配置されている。スライダフレーム２８は、クラ
ンクシャフト３７方向に見て、上面に連結部２８ａを有
する横長の略長方形形状の枠体であり、横長の長方形の
窓孔４３は高さがスライダ４１の高さと略同じで、横幅
はスライダ４１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２８の窓孔４３にクランクピン４０
に取り付けられているスライダ４１が窓孔４３内を横方
向（ピストン２１の運動方向に対して直角方向）に移動
可能に装着されている。

【００２５】スライダフレーム２８はクランクケース２
０内をピストン２１の運動方向に往復動可能に一対のガ
イド棒４４，４５によって支持されている。一対のガイ
ド棒４４，４５はクランクケース２０内に固定されてお
り、スライダフレーム２８の長手方向における両端部に
上下方向（ピストン２１の運動方向）に形成されている
ガイド孔４６，４７をそれぞれ挿通している。４８，４
９はスライダフレーム２８の一対のガイド孔４６，４７
にそれぞれ装着されているブシュであり、各ガイド棒４
４，４５を支持する。

【００２６】しかしながら、シリンダ１内のピストン２
１は無潤滑油状態とされている。すなわち、クランクケ
ース２０の上壁部１９の上面において貫通孔２６の周囲
に形成されている環状凹部５０にオイルシール５１が装
着されており、オイルシール５１の内周が連結パイプ
（ピストンロッド）２５の外周に接触されてシールし、
クランクケース２０内の潤滑油がシリンダ１内のピスト
ン２１に供給されないようにしている。従って、ピスト
ンリング２３は無潤滑でシリンダ内壁１ａと摺動する。

【００２７】以下、作用を説明する。

【００２８】クランクシャフト３７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４０に装着され
たスライダ４１がクランクシャフト３７の中心回りに円
軌道を描いて移動する。この際、スライダ４１が円軌道
を移動することによって、スライダ４１はスライダフレ
ーム２８の窓孔４３内を移動し、これに伴ってスライダ
フレーム２８は上下方向（ピストン２１の運動方向）に
正弦による直線運動を行う。

【００２９】その結果、スライダフレーム２８に連結固
定されているピストンロッド（ピストン締結ボルト２９
及び連結パイプ２５）を介してピストン２１がシリンダ
１内を往復運動し、ピストン２１の下降によって空気が
吸入口３から吸入通路１８を通って吸入孔８からシリン
ダ１内に吸入される。

【００３０】次に、シリンダ１内の空気はピストン２１
の上昇によって圧縮され、圧縮された空気は吐出孔７か
ら吐出通路１７を通って吐出口４から吐出される。

【００３１】この際、ピストン２１が上死点位置に来た
ときに、ピストン２１の頂面から突出しているピストン
締結ボルト２９の鍔付き頭部３１はシリンダヘッド２の
バルブ組付体５に形成されている凹部３６にほとんど隙
間を形成せずに挿入される。従って、ピストン２１の上
死点位置で、ピストン２１とシリンダヘッド２との間で
形成される隙間（無駄容積）を小さくできるので、圧縮
効率を高くできる。また、ピストン２１の頂面から下面
までの全高も小さくできるので、圧縮機をコンパクトに
できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の圧縮機は、
ピストンの上死点位置での無駄容積を小さくできるので
圧縮効率を高くできるとともに、ピストン全高も小さく
できるので圧縮機をコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す圧縮機の正面断面図
である。

【図２】圧縮機の一部分を示す側面断面図である。

【図３】図１の一部分を示す拡大断面図である。

【図４】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】従来例を示し、図３に対応する拡大断面図であ
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・・バルブ
組付体、６・・ヘッド本体、７・・吐出孔、８・・吸入
孔、９・・吸入弁、１０・・止め金、１１・・止めね
じ、１２・・吐出弁、１２ａ・・切欠き、１３・・吐出
弁受け、１４・・ボルト、１４Ａ・・スペーサ、１５・
・切欠部、１６・・空間部、１７・・吐出通路、１８・
・吸入通路、１９・・上壁部、２０・・クランクケー
ス、２１・・ピストン、２２・・リング溝、２３・・ピ
ストンリング、２４・・凹部、２５・・連結パイプ、２
６・・貫通孔、２８・・スライダフレーム、２８ａ・・
連結部、２９・・ピストン締結ボルト、３０・・鍔、３
１・・頭部、３２・・下端部、３３、３４・・貫通孔、
３５・・ねじ孔、３６・・凹部、３７・・クランクシャ
フト、３８，３８Ａ・・軸受、３９・・クランクアー
ム、４０・・クランクピン、４１・・スライダ、４２・
・ピン挿通孔、４３・・窓孔、４４，４５・・ガイド
棒、４６，４７・・ガイド孔、４８，４９・・ブシュ、
５０・・環状凹部、５１・・オイルシール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロススライダクランク機構によってピ
   ストンが直線運動する圧縮機において、 ピストンと、クロススライダクランク機構の構成部材で
   あるスライダフレームとを連結するピストン締結ボルト
   の頭部が、ピストンの頂面に突出しており、 前記ピストン締結ボルトの頭部が挿入されるための凹部
   がシリンダヘッドの下面に形成されていることを特徴と
   する圧縮機。