JP2002098053A

JP2002098053A - 気体送流機

Info

Publication number: JP2002098053A
Application number: JP2000293091A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sekiya; 弘志関谷; Takeo Komatsubara; 健夫小松原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】油上がりを防止し、長寿命なピストン
ロッドのオイルシール用ベローズを実現し、気体圧縮機
の性能及び寿命を向上する。【解決手段】ハウジング２内の空間と、シリンダ３
０、３１の間に、オイルシール用の金属ベローズ４１、
４２を設け、ピストンロッド３７、３８の表面に沿って
ハウジング２からシリンダ３０、３１内に流入する油上
がりを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機、空調設
備、半導体製造工程、塗装機等各種の産業分野で利用さ
れる、気体圧縮機（気体コンプレッサ）及び真空ポンプ
等の気体送流機に関し、特に油上がり防止対策の付与さ
れた気体圧縮機（気体コンプレッサ）及び真空ポンプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の半密閉型の気体圧縮機
（又は真空装置）の概略を示す図である。この気体圧縮
機５９は、半密封のハウジング２内にモータ３及びクラ
ンク機構を配設し、このハウジング２の上方にシリンダ
ー３０、３１及びその内部にクランク部２２、２３でピ
ストンロッド３７、３８を介して往復動するピストン３
２、３３を設けて空気を圧縮して送気する構造である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピストンロ
ッド３７、３８に沿ってクランク室１４から油やオイル
ミストが上昇する、いわゆる油上がりという問題があ
る。この油上がりは、油やオイルミストがシリンダ３
０、３１に入るとその内面に付着し、ピストンリングの
シール性に影響を与え、耐久性、信頼性を著しく低減さ
せるだけでなく、圧縮された気体とともに油が送気先の
圧縮気体利用装置内に入り込み、圧縮気体利用装置やそ
の装置で処理される各種の部品等に悪い影響を及ぼす。
この油上がりの問題を解決するために、従来、ピストン
ロッド３７、３８は、オイルリングシール５９、６０に
よりシールされている。

【０００４】ところで、このオイルリングシール５９、
６０は、一般的にはゴム製であり、構造及び材料面でい
ろいろな開発が行われているが、必ずしもシール性能、
耐久性において十分とはいえない。

【０００５】本発明は、上記気体圧縮機特有の諸問題を
解決することを目的とするものであり、本発明のより具
体的な課題は、油上がりを防止し、かつ長寿命なピスト
ンロッドのオイルシールを実現し、気体圧縮機の性能向
上を図り、信頼性、耐久性の向上を図ることである。

【０００６】さらに、本発明は、上記気体圧縮機とほぼ
同様の構造の真空ポンプにおいても、油上がりを防止
し、かつ長寿命なピストンロッドのオイルシールを実現
し、気体圧縮機の性能向上を図り、信頼性、耐久性の向
上を図ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、モータ及びクランクを配設したハウジング
と、上記ハウジングの頂壁に固定され、シリンダ開閉弁
を有するシリンダと、上記シリンダ内を往復動して気体
を圧縮し、ピストン開閉弁を有するピストンと、上記ク
ランクと連動し、上記ピストンに一端が連結されたピス
トンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記ハウ
ジング頂壁の開口に配設されたオイルシールとを備えて
成る気体圧縮機において、上記オイルシールは、その先
端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドにシー
ル性を保って固定され、その基端が上記開口の周縁に固
定されたオイルシール用ベローズから成ることを特徴と
する気体圧縮機を提供する。

【０００８】さらに、本発明は上記課題を解決するため
に、モータ及びクランクを有するハウジングと、ハウジ
ングの頂壁に固定され、シリンダ開閉弁を有するシリン
ダと、上記シリンダ内を往復動し気体を吸引し、ピスト
ン開閉弁を有するピストンと、上記クランクと連動し、
上記ピストンに一端が連結されたピストンロッドと、上
記ピストンロッドが貫通する上記ハウジング頂壁の開口
に配設されたオイルシールとを備えて成る真空ポンプに
おいて、上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ
内において上記ピストンロッドにシール性を保って固定
され、その基端が上記開口の周縁に固定されたオイルシ
ール用ベローズから成ることを特徴とする真空ポンプを
提供する。

【０００９】本発明にかかる圧縮機又は真空ポンプは、
クランクが複数設けられ、その複数のクランクに対応し
て複数のシリンダ及びピストンを備えており、複数のピ
ストンは互いに位相差をもって往復動する多気筒式のも
のでもよい。

【００１０】上記オイルシール用ベローズは、金属ベロ
ーズであり、上記ピストンロッド及びハウジングの頂壁
の上記開口周縁への固定はシール性を保って行われてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る気体圧縮機及び真空
ポンプの実施の形態を実施例に基づき図面を参照して以
下に説明する。本発明に係る気体圧縮機及び真空ポンプ
の特徴は、駆動機構を内蔵するハウジングとシリンダ内
のピストンロッドの間に油上がり防止のためにオイルシ
ール用ベローズを設けた構成である。

【００１２】（実施例１）図１は本発明の実施例１とし
て気体圧縮機の実施例を示す図である。図１（ａ）は全
体図であり、図１（ｂ）はオイルシール用ベローズの取
付構造を示す要部Ａの拡大図であり、図１（ｃ）はオイ
ルシール用ベローズの取付構造の別の態様を示す図であ
る。図１（ａ）において、この気体圧縮機１は、駆動機
構を内蔵するハウジング２に二つのシリンダを設けた２
気筒型である。気体圧縮機１は、モータ３及びクランク
機構等の駆動機構を内蔵する半密閉のハウジング２と、
ハウジング２の頂壁４に固定されたシリンダブロック５
と、シリンダブロック５の頂壁６に固定された補助ブロ
ック７とから主に構成される。

【００１３】シリンダブロック５は、その下端のフラン
ジ部８がハウジング２の頂壁４のフランジ部９にシール
を介してボルトで固着されている。又、補助ブロック７
は、その下端のフランジ部１０がシリンダブロック５頂
壁のフランジ部１１にシールを介してボルトで固着され
ている。

【００１４】ハウジング２は鋳物で形成され、その内部
には、区画壁１２によってモータ室１３とクランク室１
４とに区画され、このモータ室１３には正逆回転可能な
モータ３（三相誘導モータを利用する。）が配設されて
いる。モータ室１３及びクランク室１４は、部品装入及
びメインテナンス等に必要な開口が形成されており、こ
れらの開口を、夫々蓋１５、１６、１７で閉止されてい
る。モータ３の出力軸１８には、クランクシャフト１９
が固定されている。蓋１５には、モータ室１３に連通す
るようにオイルフィルタ６３が取り付けられている。

【００１５】クランク室１４には、区画壁１２を貫通
し、区画壁１２に取り付けられた軸受２０及びハウジン
グ２に取り付けられた軸受２１で軸支されたクランクシ
ャフト１９が回転可能に配置されている。このクランク
シャフト１９には、モータの回転動作を往復動に変換す
る第１及び第２のクランク部２２、２３が形成されてい
る。さらにクランク室１４内では、第１及び第２ののク
ランク部２２、２３に連結された第１及び第２のコンロ
ッド２４、２５と、このコンロッド２４、２５の先端に
取り付けられた第１及び第２のクロスガイドヘッド２
６、２７が設けられている。

【００１６】第１及び第２のクロスガイドヘッド２６、
２７は、ハウジング２の内部に設けられた第１及び第２
のクロスガイドライナ２８、２９内を往復動可能に配置
されている。第１及び第２のクランク部２２、２３は、
モータ３の正転時に第１のクランク部２２が第２のクラ
ンク部２３より先行して移動するように、位相差を付け
て形成されている。この位相差は、一般的には約１８０
度の位相差が採用される。

【００１７】シリンダブロック５には、第１及び第２の
シリンダ３０、３１が形成されている。この第１及び第
２のシリンダ３０、３１内をピストンリングの付設され
た第１及び第２のピストン３２、３３が往復動可能なよ
うに配設されている。シリンダブロック５の下端部側壁
には第１及び第２のシリンダ３０、３１に連通する連通
孔３４及び連通管３５が形成されており、この連通管３
５には、フィルタ３６が設けられている。

【００１８】この連通孔３４及び連通管３５は、低温と
なり結露しやすいので、これを防止するために、近くに
加熱器又は乾燥器等を設けてもよいが、ハウジング２の
モータ室１３近傍は、気体圧縮機１の運転時には比較的
高温となることを利用して、シリンダブロック５に下端
部に形成される連通孔３４をモータ室１３の近傍に設け
ることで、結露防止を図る構造としている。

【００１９】第１及び第２のピストン３２、３３と第１
及び第２のクロスガイドヘッドを互いに連結する第１及
び第２のピストンロッド３７、３８は、ハウジング２の
頂壁４の第１及び第２の開口３９、４０を通過して伸
び、第１及び第２のクロスガイドヘッド２６、２７に連
結されている。第１及び第２の開口３９、４０を封止す
るように、第１及び第２のオイルシール用ベローズ４
１、４２が、その上端がピストンロッド３７、３８にシ
ール性を保って固定され、その下端が第１及び第２の開
口３９、４０の周縁部にシール性を保って固定されてい
る。

【００２０】オイルシール用ベローズ４１、４２の下端
部４１’、４２’は、図１（ｂ）に示すように、フラン
ジ部８、９で狭持される固定板６１でシール６２を介し
て頂壁の角に固定されている。あるいは、図１（ｃ）に
示すように、オイルシール用ベローズ４１、４２の下端
部４１’、４２’をフランジ状に形成しこのフランジ、
例えばフランジ４１”をシール６２を介してネジで頂壁
４に固定してもよい。

【００２１】これにより、第１及び第２のシリンダ３
０、３１とハウジング２のクランク室１４が互いに完全
に封止され、クランク室１４からオイルが第１及び第２
のシリンダ３０、３１内に油上がりして入ることが完全
に防止される。第１及び第２のオイルシール用ベローズ
４１、４２は、金属材料をプレス加工により一体成形し
た金属成形ベローズ又は溶接により組み立てた溶接ベロ
ーズ等が使用される。

【００２２】第１及び第２のシリンダ３０、３１内にお
いて、第１及び第２のピストン３２、３３は、夫々その
上方側の第１及び第２の上部空間４３、４４と、その下
方側の第１及び第２の下部空間４５、４６とに分離して
いる。そして、第１及び第２のピストン３２、３３の頂
部には、夫々第１及び第２の上部空間４３、４４と、第
１及び第２の下部空間４５、４６とを連通する第１及び
第２のピストン開口４７、４８が形成され、第１及び第
２のピストン開口４７、４８を開閉する第１及び第２の
ピストン開閉弁４９、５０が付設されている。第１及び
第２のピストン開閉弁４９、５０は常時はばね等で閉鎖
しているが、開放方向へある程度圧力がかかると開く常
閉弁である。

【００２３】補助ブロック７は、シリンダブロック５の
頂壁６上にシールを介してボルトにより固着され、補助
室５１を画成している。この補助室５１から補助管５２
が伸設されており、これに適宜パイプ５３等を接続して
圧縮気体を、圧縮気体利用装置に送ることができる。シ
リンダブロック５の頂壁６には、第１及び第２のシリン
ダ３０、３１に対応して第１及び第２のシリンダ開口５
４、５５が形成され、これらの開口を開閉する第１及び
第２のシリンダ開閉弁５６、５７が付設されている。第
１及び第２のシリンダ開閉弁５６、５７は常時はばね等
で閉鎖しているが、開放方向へある程度圧力がかかると
開く常閉弁である。

【００２４】第１及び第２のピストン３２、３３は、夫
々第１及び第２のシリンダ３０、３１内を上方に向けて
移動している場合には、夫々のピストン開閉弁は閉じて
第１及び第２の上部空間４３、４４内で気体を圧縮する
が、下方に向けて移動する場合は、第１及び第２のピス
トン開閉弁４９、５０が開いた状態で移動し、連通管３
５から連通孔３４を通して第１及び第２の下部空間４
５、４６内に取り込んだ気体を第１及び第２のピストン
開口４７、４８から第１及び第２の上部空間４３、４４
側に流入させることができる。

【００２５】以上のような構成から成る本発明の上記実
施例１の気体圧縮機の作用を説明する。モータ３によっ
てクランクシャフト１９が正方向に回転し、クランク室
１４内の第１及び第２のクランク部２２、２３が互いに
位相がずれて回転する。第１及び第２のクランク部２
２、２３に回動自在に連結された第１及び第２のコンロ
ッド２４、２５を介して第１及び第２のクロスガイドヘ
ッド２６、２７が第１及び第２のクロスガイドライナ２
８、２９内を往復する。

【００２６】第１及び第２のクロスガイドヘッド２６、
２７の夫々に第１及び第２のピストンロッド３７、３８
を介して連結された第１及び第２のピストン３２、３３
は互いに位相差をもって往復動する。第１のピストン３
２が約１８０度先行して、第１シリンダ３０の内部を上
死点に向けて移動すると、第１のピストン開閉弁４９は
閉じながら、第１のピストン３２は気体を第１の上部空
間４３内に圧縮していく。そして、第１の上部空間４３
内の気体圧は高圧となり予め設定された圧力となると第
１のシリンダ開閉弁５６が開いて圧縮気体が補助室５１
内に流出し、補助管５２から圧縮気体利用装置へ送気す
る。

【００２７】第２のピストンは３３、第１のピストン３
２より１８０度位相差をもって遅れて動作する。従っ
て、第１のピストン３２が上記のような動作を行ってい
るタイミングでは、第２のピストン３３は下死点に向け
て移動し、連通管３５乃至連通孔３４が採り入れた気体
は、第２のピストン開口４８及び第２のピストン開閉弁
５０を通過して第２の上部空間４４内流入し、さらに第
２のピストン３３は、その下死点において移動方向を反
転し上方に向けて移動し第２の上部空間４４内の気体を
徐々に圧縮し始める。そして、第２のピストン３３が上
死点近くまで移動し第２の上部空間４４内の圧縮気体が
所定の圧力になると第２のシリンダ開閉弁５７が開いて
圧縮気体を第２のシリンダ開口５５から補助室５１内に
送り、補助管５２を通して所要装置に送気する。

【００２８】本発明では、第１及び第２ピストンロッド
３７、３８と第１及び第２の開口３９、４０の隙間は、
オイルシール用ベローズ４１、４２により完全に封止さ
れているから、油やオイルミストがクランク室１４から
第１及び第２のピストンロッド３７、３８に沿って上昇
して第１及び第２シリンダ３０、３１内に入ることが完
全に防止される。

【００２９】（実施例２）図２は、本発明の実施例２を
示す図である。この実施例２は、真空ポンプ５８に係る
実施例であり、実施例１とほぼ同じ構成であるから実施
例１と相違する構造のみについて説明する。即ち、実施
例１では、第１及び第２のピストン開閉弁４９、５０を
第１及び第２ピストン３２、３３のヘッド上面に設けて
いるが、実施例２では常閉の第１及び第２のピストン開
閉弁４９’、５０’をピストンの第１及び第２ピストン
３２、３３のヘッド内面に設けいる。

【００３０】又、実施例１では、第１及び第２のシリン
ダ開閉弁５６、５７をシリンダブロック５の頂壁６上面
に設けているが、実施例２では常閉の第１及び第２のシ
リンダ開閉弁５６’、５７’をシリンダブロック５の頂
壁６内面に設けている。

【００３１】このような構成の実施例２の真空ポンプ５
８の作用を説明する。モータ３及びクランク機構の動作
により第２のピストン３３が下方に移動すると、第２の
ピストン開閉弁５０’は閉じ、第２のシリンダ開閉弁５
７’は開き、補助管５２乃至補助室５１から気体を第２
のシリンダの上部空間４４内に吸入する。

【００３２】そして、第２のピストンが下死点で反転し
上方に移動すると、第２のピストン開閉弁５０’は開
き、第２のシリンダ開閉弁５７’は閉じるから、第２の
シリンダの上部空間４４内に吸入した気体を第２のピス
トン開口４８から第２の下部空間４６内に流入させて、
連通孔３４乃至連通管３５から外部に送り出す。第１の
ピストンも、第２のピストンと約１８０度の位相差をも
って先行して往復動して同様な動作を行う。この結果、
補助管を真空利用装置に接続すれば、その真空利用装置
は排気されて真空状態となる。

【００３３】上記実施例１、２では、駆動機構を内蔵す
るハウジング２に第１及び第２の二つのシリンダ３０、
３１を設けた２気筒型の気体圧縮機１及び真空ポンプ５
８を説明したが、本発明は、単気筒型でも、２以上の多
気筒型でもいずれの型の気体圧縮機又は真空ポンプにも
適用できる。多気筒にすると圧縮気体送流の脈動の度合
いが少なくなり滑らかな圧縮気体流が得られる。この多
気筒の場合は、複数のピストンを互いに位相差をもって
往復動させるように、夫々対応するクランクの角度が形
成されえいるクランク機構とすればよい。

【００３４】以上本発明の実施の形態を実施例に基づい
て具体的に説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載
されている範囲内でその技術思想を具現化するために、
上記実施例に限られることなく、いろいろな実施の態様
があることはい言うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】以上の構成の本発明の気体圧縮機及び真
空ポンプによると、ハウジングと、ピストンロッドの間
は、オイルシール用ベローズにより完全に封止されてい
るので、油上がりの問題を解決でき、これににより、シ
リンダ内のシリンダ内面やピストンへの付着による性能
劣化や耐久性の低減を防止できる。

【００３６】さらに圧縮気体の送気先又は真空吸引先の
装置内又はその装置内で処理される部品等に対する油汚
れを防止できる。そして、オイルシール用ベローズ自体
も、金属ベローズで構成することで、耐久性にすぐれた
オイルシールを実現し、この面からもメインテナンスフ
リーで長寿命の気体圧縮機及び真空ポンプを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気体圧縮機に係る実施例１を示す図で
ある。

【図２】本発明の真空ポンプに係る実施例２を示す図で
ある。

【図３】従来例を説明する図である。

【符号の説明】

１気体圧縮機２ハウジング３モータ４ハウジングの頂壁５シリンダブロック６シリンダブロックの頂壁７補助ブロック１２区画壁１３モータ室１４クランク室１９クランクシャフト２２第１のクランク部２３第２のクランク部３０第１のシリンダ３１第２のシリンダ３２第１のピストン３３第２のピストン３４連通孔３７第１のピストンロッド３８第２のピストンロッド４１第１のオイルシールベローズ４２第２のオイルシールベローズ４９、４９’ 第１のピストン開閉弁５０、５０’ 第２のピストン開閉弁５１補助室５６、５６’ 第１のシリンダ開閉弁５７、５７’ 第２のシリンダ開閉弁５８真空ポンプ５９、６０オイルシールリング

フロントページの続きＦターム(参考） 3H003 AA02 AB05 AC01 AC04 BC03 BH06 CD03 CD04 3H076 AA03 AA13 AA21 BB10 BB15 CC07 CC24 CC31 CC46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】モータ及びクランクを配設したハウジ
ングと、上記ハウジングの頂壁に固定され、シリンダ開
閉弁を有するシリンダと、上記シリンダ内を往復動して
気体を圧縮し、ピストン開閉弁を有するピストンと、上
記クランクと連動し、上記ピストンに一端が連結された
ピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記
ハウジング頂壁の開口に配設されたオイルシールとを備
えて成る気体圧縮機において、上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内におい
て上記ピストンロッドにシール性を保って固定され、そ
の基端が上記開口の周縁に固定されたオイルシール用ベ
ローズから成ることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】上記クランクは複数設けられ、該複数の
クランクに対応して複数のシリンダ及びピストンを備え
ており、複数のピストンは互いに位相差をもって往復動
することを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機。
【請求項３】上記オイルシール用ベローズは、金属ベ
ローズであり、上記ピストンロッド及びハウジングの頂
壁の上記開口周縁への固定はシール性を保って行われて
いることを特徴とする請求項１又は２記載の気体圧縮
機。
【請求項４】モータ及びクランクを有するハウジ
ングと、ハウジングの頂壁に固定され、シリンダ開閉弁
を有するシリンダと、上記シリンダ内を往復動し気体を
吸引し、ピストン開閉弁を有するピストンと、上記クラ
ンクと連動し、上記ピストンに一端が連結されたピスト
ンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記ハウジ
ング頂壁の開口に配設されたオイルシールとを備えて成
る真空ポンプにおいて、上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内におい
て上記ピストンロッドにシール性を保って固定され、そ
の基端が上記開口の周縁に固定されたオイルシール用ベ
ローズから成ることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項５】上記クランクは複数設けられ、該複数の
クランクに対応して複数のシリンダ及びピストンを備え
ており、複数のピストンは互いに位相差をもって往復動
することを特徴とする請求項４記載の真空ポンプ。
【請求項６】上記オイルシール用ベローズは、金属ベ
ローズであり、上記ピストンロッド及びハウジングの頂
壁の開口周縁への固定はシール性を保って行われている
ことを特徴とする請求項４又は５記載の真空ポンプ。