JP2002303266A - 往復動圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３段往復動圧縮機でありながら、４段往復動
圧縮機と同等の最終ガス圧が得られるようにする。 【解決手段】 １段目ガス圧縮部１と、２段目ガス圧縮
部２と、３段目ガス圧縮部３とをＴ字型に対向して配設
する。各ガス圧縮部のピストン１ａ、２ａ、３ａは、ク
ランク軸９に９０度位相をずらせて設けられたヨーク４
Ａ、４Ｂに係合しており、スコッチヨーク機構によりク
ランクピン１０の回転運動を往復運動に変換することで
作動される。１段目ガス圧縮部１から順に吸入ガスを圧
縮して、４段往復動圧縮機と同等の最終ガス圧（３０Ｍ
Ｐａ）を得る。この時、１段目ガス圧縮部への吸入ガス
圧力を高く（０．５ＭＰａ）設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数段のガス圧縮
部を備えた往復動圧縮機に関し、特に３段往復動圧縮機
で４段往復動圧縮機と同等の最終ガス圧力が得られるよ
うにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の往復動圧縮機は、ピストンとシリ
ンダとからなるガス圧縮部を１個備えたものであるが、
ガス圧縮部を複数個（複数段）備えた往復動圧縮機が従
来知られている。例えば４段往復動圧縮機は、図３のよ
うに１段目ガス圧縮部Ａと、２段目ガス圧縮部Ｂと、３
段目ガス圧縮部Ｃと、４段目ガス圧縮部Ｄとが十字型に
対向して配設されたものである。この４段往復動圧縮機
においては、１段目ガス圧縮部ＡのピストンＰ１と、３
段目ガス圧縮部ＣのピストンＰ３とがヨークＹ１を介し
て同軸上で連結され、２段目ガス圧縮部ＢのピストンＰ
２と、４段目ガス圧縮部ＤのピストンＰ４とがヨークＹ
１に対して９０度位相をずらせた他方のヨークＹ２を介
して同軸上で連結されている。

【０００３】この場合、前記ヨークＹ１、Ｙ２を介して
同軸上に連結されたピストンＰ１−Ｐ３と、ピストンＰ
２−Ｐ４とは回転運動を往復運動に変換するスコッチヨ
ーク機構によりそれぞれ作動される。即ち、図４のよう
に電動機部の電動モータＧによってクランク軸Ｈを回転
させ、このクランク軸Ｈに偏心して取り付けたクランク
ピンＩをクランク軸Ｈの回りに偏心回転させ、このクラ
ンクピンＩに係合しているヨークＹ１、Ｙ２を介してそ
れぞれピストンを往復運動させる。これにより、各ガス
圧縮部で吸入・圧縮・吐出工程が行われ、１段目ガス圧
縮部Ａから順次吸入ガスを圧縮して昇圧し、４段目ガス
圧縮部Ｄを最終段として高圧ガスを吐出する。Ｊ１、Ｊ
２、Ｊ３は各ガス圧縮部をつなぐ連結管、Ｋは吐出管で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の４段往復動
圧縮機で、例えば最終ガス圧力３０ＭＰａを得るには、
ガス供給源（図略）から供給される圧力０〜０．０５Ｍ
Ｐａのガスを１段目ガス圧縮部Ａで圧縮比３〜５にて昇
圧し、この圧縮ガスを連結管Ｊ１により２段目ガス圧縮
部Ｂに送り込んで、１段目同様圧縮比３〜５にて昇圧
し、次いで連結管Ｊ２により３段目ガス圧縮部Ｃに送り
込んで、１，２段目同様に圧縮比３〜５にて昇圧し、更
に連結管Ｊ３により４段目ガス圧縮部Ｄに送り込んで３
０ＭＰａまで昇圧して吐出管Ｋから吐出する。

【０００５】しかしながら、４段往復動圧縮機は構造が
複雑であり、部品点数が多くなって製造コストが高騰
し、又圧縮工程時間も多く掛かることになる。そこで、
本発明は、このような従来の問題を解決するためになさ
れ、１段目ガス圧縮部への吸入ガス圧力を高めることで
４段往復動圧縮機と同等の最終ガス圧力が得られるよう
にした３段往復動圧縮機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、本発明は、ピストンとシリンダとから
なるガス圧縮部がほぼT字型に配設され、各ガス圧縮部
のピストンは、駆動源に設けられたクランク軸の偏心回
転運動を往復直線運動に変換することで位相をずらせて
連動する３段圧縮式の往復動圧縮機であって、１段目ガ
ス圧縮部への吸入ガス圧力を高くすることを要旨とす
る。

【０００７】本発明では、１段目ガス圧縮部への吸入ガ
ス圧力を高めることで、３段往復動圧縮機でありなが
ら、従来の４段往復動圧縮機と同等の最終ガス圧力まで
昇圧することができる。つまり、ガス圧縮部を１段（４
段往復動圧縮機における１段目ガス圧縮部）省くことが
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る往復動圧縮機
の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は３
段往復動圧縮機を示すもので、１段目ガス圧縮部１と、
２段目ガス圧縮部２と、３段目ガス圧縮部３とがＴ字型
に対向して配設されている。

【０００９】１段目ガス圧縮部１は、ピストン１ａとシ
リンダ１ｂとを有し、ピストン１ａはこれに対向する３
段目ガス圧縮部３のピストン３ａと共にヨーク４Ａを介
して同軸上で連結されており、シリンダ１ｂのヘッド部
には吐出口１ｃが設けられている。

【００１０】２段目ガス圧縮部２は、ピストン２ａとシ
リンダ２ｂとを有し、ピストン２ａはこれに対向する安
定用ピストンＰと共に、前記ヨーク４Ａに対して９０度
位相をずらせたヨーク４Ｂを介して同軸上で連結されて
おり、シリンダ２ｂのヘッド部には吐出口２ｃと吸入口
２ｄとが設けられている。この２段目ガス圧縮部２の吸
入口２ｄと、前記１段目ガス圧縮部１の吐出口１ｃとは
第１の連結管５で連結されている。又、安定用ピストン
Ｐは、シリンダＱ内を摺動するがガス圧縮部は設けられ
ておらず、キャップＲにより閉塞されている。

【００１１】３段目ガス圧縮部３は、ピストン３ａとシ
リンダ３ｂとを有し、ピストン３ａは前記ヨーク４Ａに
取り付けられ、シリンダ３ｂのヘッド部には吐出口３ｃ
と吸入口３ｄとが設けられている。この３段目ガス圧縮
部３の吸入口３ｄと、前記２段目ガス圧縮部２の吐出口
２ｃとは第２の連結管６で連結され、３段目ガス圧縮部
３の吐出口３ｃには吐出管７が連結されている。

【００１２】これらのガス圧縮部の下方には図２のよう
に電動機部が設けられ、この電動機部には電動モータ８
が設置されてロータ８ａが回転するようになっており、
このロータ８ａにはクランク軸９が取り付けられてい
る。クランク軸９の上部にはクランクピン１０が偏心し
て取り付けられ、且つ前記ヨーク４Ａ、４Ｂに係合して
いる。又、クランク軸９には上側バランサ９ａと下側バ
ランサ９ｂとが取り付けられ、これらのバランサに適宜
のバランスウエート（図略）を固定してクランク軸９の
回転を良好に保持するようにしている。

【００１３】本発明に係る往復動圧縮機は上記のように
構成され、前記１段目ガス圧縮部１から順に吸入ガスを
圧縮することにより最終の３段目ガス圧縮部３で３０Ｍ
Ｐａの高圧ガスを吐出することができる。最初にハウジ
ング１１上部のベアリングプレート１２に設けられた吸
入口１２ａからハウジング１１内にガスが供給される。
このガスはガス供給源（図略）から供給されるが、その
ガス圧力は０．５ＭＰａに設定されている。

【００１４】ハウジング１１内に供給されたガスは、１
段目ガス圧縮部１のシリンダ１ｂ内に吸入され、ピスト
ン１ａの圧縮によって２ＭＰａまで昇圧される。１段目
ガス圧縮部１で昇圧された圧縮ガスは、前記第１の連結
管５を介して２段目ガス圧縮機２に送り込まれ、ここで
１０ＭＰａまで昇圧される。更に、２段目圧縮機２で昇
圧された圧縮ガスは、前記第２の連結管６を介して３段
目圧縮機３に送り込まれ３０ＭＰａまで昇圧される。こ
の３段目圧縮機３で昇圧された高圧ガスは、前記吐出口
３ｃから吐出管７に吐出される。この吐出管７から吐出
された高圧ガスは、例えばガスインジェクション成型機
等に供給されて使用される。従って、この場合は３段往
復動圧縮機でありながら、従来の４段往復動圧縮機と同
じ３０ＭＰａの高圧ガスを供給することができる。

【００１５】１段目ガス圧縮部１〜３段目ガス圧縮部３
での各圧縮工程は、前記電動モータ８によるクランク軸
９の回転に伴ってクランクピン１０がクランク軸９回り
に偏心回転し、このクランクピン１０に係合しているヨ
ーク４Ａ、４Ｂを介して回転運動を往復運動に変換（ス
コッチヨーク機構）し、これにより各ピストンを作動さ
せることで行われる。ヨーク４Ａ、４Ｂは前記のように
９０度位相をずらせてあるため、各ガス圧縮部での圧縮
工程のタイミングがずれて１段目ガス圧縮部１から３段
目ガス圧縮部３まで順に圧縮することができる。又、２
段目ガス圧縮部２での圧縮工程は、前記のようにピスト
ン２ａの対向側に安定用ピストンＰとシリンダＱとが設
けられているため安定良く行うことができ、騒音や振動
が極小になる。シリンダＱには空気の逃がし孔を設けて
おくと好ましい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、３段往
復動圧縮機において１段目ガス圧縮部に吸入されるガス
を所定の圧力に高めたので、最終の３段目ガス圧縮部で
のガス圧力を４段往復動圧縮機での４段目ガス圧縮部と
同等にすることができ、従来の４段往復動圧縮機におけ
る１段目ガス圧縮部を省くことができる。これにより、
構造が簡略化すると共に部品点数が少なくなって製造コ
ストを低減することができ、圧縮工程時間が短縮して能
率も向上する等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る往復動圧縮機の実施形態を示す概
略横断面図

【図２】同、概略縦断面図

【図３】従来の４段往復動圧縮機を示す概略横断面図

【図４】同、概略縦断面図

【符号の説明】

１…１段目ガス圧縮部 ２…２段目ガス圧縮部 ３…３段目ガス圧縮部 ４Ａ、４Ｂ…ヨーク ５…第１の連結管 ６…第２の連結管 ７…吐出管 ８…電動モータ ９…クランク軸 １０…クランクピン １１…ハウジング １２…ベアリングプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 剛弘 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 原子 貴志 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 福田 栄寿 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 水野 隆行 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 里 和哉 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H076 AA03 AA12 BB21 BB34 BB41 CC07 CC25

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンとシリンダとからなるガス圧縮部
   がほぼT字型に配設され、各ガス圧縮部のピストンは、
   駆動源に設けられたクランク軸の偏心回転運動を往復直
   線運動に変換することで位相をずらせて連動する３段圧
   縮式の往復動圧縮機であって、１段目ガス圧縮部への吸
   入ガス圧力を高くすることを特徴とする往復動圧縮機。