JP2003161250A - オイルフリーレシプロ型コンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】公知の往復動形オイルフリー型コンプレッサ
は、クランクケース内に設けたクランクピン、クラン
ク、コンロッド、クロスロッド等からなり、ピストンを
シリンダ内に往復動自在に設けているが、クロスロッド
が往復動するので、慣性力による振動が大きく、圧縮室
の気密を保持するためにロッドシールを設けるが、ロッ
ドシールでは完全なシールが出来ず、シール抵抗がある
ので動力損失が増加し、複雑な構造となり、コスト増大
要因となり、メインテナンス費用が増加する。 【解決手段】 シリンダ内のピストンの貫通孔に駆動軸
を貫通して高圧側と低圧側とに区画した複数のコンプレ
ッサを慣性力の合力が０となる様に配置し、小型でも低
出力で大容量の吐出量と高圧化とが得られる低振動、低
騒音オイルフリーレシプロ型コンプレッサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オイルフリーレシプ
ロ型コンプレッサに関し、更に詳しくは、シリンダ内の
ピストンの貫通孔に駆動軸を貫通して高圧側と低圧側と
に区画した複数のコンプレッサを慣性力の合力が０とな
る様に配置し、小型でも低出力で大容量の吐出量と高圧
化とが得られる低振動、低騒音オイルフリーレシプロ型
コンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９、１０に示す通り、公知の中、大型
往復動形オイルフリー型コンプレッサは、クランクケー
スｃｃ内に設けられたクランクピンｃｐにクランクｃｒ
を連結し、クランクピンｃｐにコンロッドｃｌの一端を
連結し、コンロッドｃｌの他端にクロスヘッドｃｈを接
続し、ロッドシールｒｓを介してピストンロッドｐｒの
一端を連結し、ピストンロッドｐｒの他端に設けたピス
トンｐをシリンダｃ内に往復動自在に設け、シリンダｃ
内を圧縮室ａ_１と圧縮室ｂ_１とに区画している。

【０００３】そしてピストンｐ、ピストンロッドｐｒ、
コンロッドｃｌ及びクロスヘッドｃｈが往復動するの
で、慣性力による振動が大きく、該圧縮室ｂの気密を保
持するためにロッドシールｒｓを設けなければならな
い。

【０００４】しかしロッドシールｒｓでは完全なシール
が出来ず、又シール抵抗があるので動力損失が増加す
る。更にロッドシールｒｓを設けると、複雑な構造とな
り、コスト増大要因となり、メインテナンス費用が増加
する。

【０００５】従来公知のオイルフリー型コンプレッサ
は、例えば、モータ出力が７ｗの場合、吐出圧力０．７
ＭＰａ時空気の吐出量が８００リットル／ｍｉｎ．或い
は同じモータ出力で、空気の吐出量が８５０リットル／
ｍｉｎ．が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示す通り、シ
リンダｃの直径ｄに対するピストンｐの軸受の長さｌの
割合ｌ／ｄが小さいと、シリンダｃ内のピストンｐの運
動が不安定となり、性能低下の原因となるが、割合ｌ／
ｄを大きくするためには、軸受の長さｌを大きくしなけ
ればならない。従ってピストンｐを大きくすると質量が
増えるので振動も増加し、ピストンｐがシリンダｃ内を
ふらつきながら往復動して極めて不安定である。

【０００７】その結果シリンダｃ内壁とピストンｐとの
接触とシール性とが損なわれるのでコンプレッサの性能
低下の要因となる。

【０００８】しかし公知のオイルフリー型コンプレッサ
は、その構成上その機械効率が５０％にも達せず、モー
タ出力が小さいと所望の大きな空気の吐出量が得られな
かった。そして地球環境対策、省資源、低消費電力等の
観点から小さいモータ出力でも高圧化した大容量の空気
の吐出量が得られるオイルフリー型コンプレッサが要望
されている。

【０００９】近年スクリュー型コンプレッサが提案され
ているが、そのメインテナンスやオーバホールが煩雑
で、それらの費用の嵩みが避けられず、その機械効率も
５０％程度に過ぎなかった。

【００１０】更に公知の往復動形オイルフリーコンプレ
ッサも提案されているが、その運転、オーバーホール費
用等も増加せざるを得なかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、公知のオイ
ルフリー型コンプレッサの欠陥を除去するもので、その
要旨は、シリンダ内のピストンの貫通孔に駆動軸を貫通
して高圧側と低圧側とに区画し、該駆動軸に偏心ホイー
ルを一体に設けた複数のコンプレッサを慣性力の合力が
０となる様に配置し、小型でも低出力で大容量の吐出量
と高圧化とが得られる低振動、低騒音オイルフリーレシ
プロ型コンプレッサである。

【００１２】特にピストンの貫通孔に駆動軸を貫通させ
たことにより、シリンダ内を高圧側圧縮室と低圧側圧縮
室とに区画し、一端を該ピストンに、他端を該駆動軸に
連結した偏心ホィール又はクランクに接続したコンロッ
ドの小端軸受とピストンピンとを該低圧圧縮室側に配置
して該小端軸受を高温から保護し、コンプレッサの大容
量化と高圧化とを可能とする。

【００１３】

【実施例】請求項１記載の発明に係るオイルフリー型コ
ンプレッサの実施例を図１〜６について説明する。この
発明に係るオイルフリー型コンプレッサは、所要の容積
を有し、内面仕上げをし、周囲に冷却用フィン１０ａを
設けたシリンダ１０の壁面所要箇所に吸入孔１０ｂと吐
出孔１０ｃとを形成し、該シリンダ１０の両側板中心の
外側に夫々フランジ１０ｆ、１０ｆを突設し、後述の駆
動軸１４の貫通孔１０ｅ、１０ｅを夫々穿設する。

【００１４】該フランジ１０ｆ、１０ｆ内に夫々ベアリ
ング１２、１２を嵌合した該シリンダ１０内に、所要容
積を有し、両側板中心で該貫通孔１０ｅ、１０ｅの対応
箇所に夫々該駆動軸１４の貫通孔２０ａ、２０ａを穿設
し、且つ、両側板の外面に形成された凹部２０ｂ、２０
ｂ内にスライドベアリング２１、２１を嵌合した中空ピ
ストン２０を該圧縮室１０ｄ内に摺動自在に嵌合し、該
貫通孔１０ｅ、１０ｅ内に夫々ベアリング１０ｇ、１０
ｇを嵌合し、該シリンダ１０と該中空ピストン２０の該
貫通孔１０ｅ、１０ｅと該貫通孔２０ａ、２０ａとに該
駆動軸１４を貫通する。

【００１５】該中空ピストン２０内で該駆動軸１４に偏
心ホイール１６を一体に設けて高圧側圧縮室１０ｄ’と
低圧側圧縮室１０ｄ”とに区画し、該偏心ホイール１６
にベアリング１２ａ、１２ａを介してコンロッド１８の
一端を連結し、該コンロッド１８の他端に小端軸受１２
ｂを介してピストンピン２３を連結し、該ピストンピン
２３を該低圧側圧縮室１０ｄ”内に配置して第１コンプ
レッサＡ（ｂ）とする。

【００１６】図４で、請求項２記載のオイルフリーレシ
プロ型コンプレッサに於いては、駆動軸１４に設ける偏
心ホイールの代わりにクランクｃｒを設けたオイルフリ
ーレシプロ型コンプレッサ１０とする。

【００１７】図１、２に於いて、該第１コンプレッサＡ
（ａ）と同じ構造を有する第２コンプレッサＢ（ｂ）を
前者と１８０°位相関係で該駆動軸１４に両者を隣接し
て一体に設ける。

【００１８】該第２コンプレッサＢから突出する該駆動
軸１４の一端にプーリ２２を設け、ベルト（図示せず）
を介して所要の駆動モータ（図示せず）に連結し、他端
にバランスウエイト２４を一体に設ける。

【００１９】図４〜６に於いて、請求項３記載の発明に
係るオイルフリー型コンプレッサの実施例を説明する。
該第１コンプレッサＡ（ａ）、該第２コンプレッサＢ
（ｂ）及びこれらコンプレッサと同一の構成を有する第
３コンプレッサＣ（ｃ）とを該駆動軸に１２０°の位相
関係で一体に設け、該第２コンプレッサＢ（ｂ）内に付
加ウエイト１５を設ける。

【００２０】請求項４記載の発明に係るオイルフリー型
コンプレッサの実施例を図５について説明する。第１コ
ンプレッサＡ（ａ）と第３コンプレッサＣ（ｃ）とを駆
動軸１４に同位相に設け、該第１コンプレッサＡ（ａ）
と該第３コンプレッサＣ（ｃ）との間に第２コンプレッ
サＢ（ｂ）を１８０°の位相関係で設け、該ピストン２
０の作用により発生する該第１コンプレッサＡ（ａ）と
該第３コンプレッサＣ（ｃ）との慣性力Ｆの合力２Ｆと
のバランスをとるため、該第２コンプレッサＢ（ｂ）に
より発生する慣性力Ｆに加えて該第２コンプレッサＢ
（ｂ）の該ピストン２０に慣性力Ｆを発生する付加ウエ
イト１５を設けることを特徴とするオイルフリーレシプ
ロ型コンプレッサとする。

【００２１】図７、８に於いて、請求項５記載の発明に
係るオイルフリー型コンプレッサの実施例に於いて、第
１コンプレッサＡ（ａ）、第２コンプレッサＢ（ｂ）、
第３コンプレッサＣ（ｃ）並びに第４コンプレッサＤ
（ｄ）とを駆動軸１４に９０°の位相関係で一体に設け
る。

【００２２】図７で、請求項６記載の発明に係るオイル
フリー型コンプレッサの実施例を説明する。第１コンプ
レッサＡ（ａ）と第４コンプレッサＤ（ｄ）とを同位相
とし、第２コンプレッサＢ（ｂ）と第３コンプレッサＣ
（ｃ）とを該第１コンプレッサＡ（ａ）及び該第４コン
プレッサＤ（ｄ）とを駆動軸１４に１８０°の位相関係
で一体に設ける。

【００２３】請求項７記載の発明に係るオイルフリー型
コンプレッサの実施例を図８について説明する。第１コ
ンプレッサＡ（ａ）と第３コンプレッサＣ（ｃ）とを同
位相とし、該第１コンプレッサＡ（ａ）と該第３コンプ
レッサＣ（ｃ）に対して第２コンプレッサＢ（ｂ）と該
第４コンプレッサＤ（ｄ）とを１８０°の位相関係で一
体に設けてオイルフリーレシプロ型コンプレッサとす
る。

【００２４】コンプレッサが奇数個の場合は、付加ウエ
イトを設けるが、偶数個の場合は、付加ウエイトを設け
る必要がない。

【００２５】図４で、請求項８記載のオイルフリーレシ
プロ型コンプレッサに於いては、該シリンダ１０の直径
ｄに対する該ピストンｐの軸受の長さｌの割合ｌ／ｄを
大きくするために、該軸受の長さｌを大きくすることを
特徴としたオイルフリーレシプロ型コンプレッサであ
る。

【００２６】

【発明の動作】前述の通り、この発明に係るオイルフリ
ー型コンプレッサは、シリンダ内に摺動自在に嵌合され
たピストンの貫通孔に駆動軸を貫通したことにより、シ
リンダの直径ｄに対するピストンの軸受長さｌの割合ｌ
／ｄを大きく出来るものである。

【００２７】

【発明の効果】（１）この発明に係るオイルフリー型コ
ンプレッサは、ピストンの貫通孔に駆動軸を貫通したの
で、シリンダの直径ｄに対するピストン軸受の長さｌの
割合ｌ／ｄを大きくし、ピストンの運動が安定化するの
で、性能（効率）が向上し、小型化し、該シリンダ内を
高圧側と低圧側とに区画し、軸受を高温から保護し、コ
ンプレッサの大容量化、高圧化、長寿命化とを可能とす
る。

【００２８】（２）従って、出力が１サイズ下のモータ
でも高圧化した大きな空気の吐出量が容易に得られ、ト
ルク変動を減らし、脈動を平均化するので低振動、且
つ、低騒音で運転可能となる。

【００２９】（３）公知のオイルフリーレシプロ型コン
プレッサに比較し、圧縮室の気密を保持するためのロッ
ドシールが全く必要としなくなるから、構造が簡単、且
つ、小型になるので製造が容易、且つ、安価となり、製
造コストやメインテナンス費用も大幅に減少する。

【００３０】（４）そのため、公知のオイルフリー型コ
ンプレッサは、０．７ＭＰａ時、８００ ｌ／ｍ、また
は、８５０ ｌ／ｍの吐出量しか得られないが、この発
明に係るオイルフリーレシプロ型コンプレッサでは、１
２００ｌ／ｍの吐出量が得られるから、モータ出力が小
さくても、スクリュウ型オイルフリー型コンプレッサに
比較して、その機械効率が７５％にも達し、画期的な効
果が得られる。

【００３１】（５）そして、シリンダの直径ｄに対する
ピストンｐの軸受の長さｌの割合ｌ／ｄを大きくするた
めに、ｌを大きくしたのでシリンダ内のピストンの往復
運動が安定となり、ピストンを大きくしても性能低下が
避けられる。

【００３２】（６）前述の通り、このオイルフリー型コ
ンプレッサは、製作、運転及び小さいモータ出力でも高
圧化した大容量の空気の吐出量が得られるので、２酸化
炭素排出の抑制等の地球環境対策、省資源、消費電力の
低減等にも寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の請求項１記載の発明に係るオイルフ
リーレシプロ型コンプレッサの実施例の平面略図であ
る。

【図２】この出願の請求項３記載の発明に係るオイルフ
リーレシプロ型コンプレッサの実施例の平面略図であ
る。

【図３】図１の実施例の１１１−１１１線断面略図であ
る。

【図４】請求項２の実施例の拡大断面略図である。

【図５】請求項３記載のオイルフリーレシプロ型コンプ
レッサに於いて、第１と第３コンプレッサとを同位相と
し、第２コンプレッサを１８０°の位相関係で設けた状
態を模式的に表した略図である。

【図６】この出願の請求項３記載のオイルフリーレシプ
ロ型コンプレッサに於いて、第１と第４コンプレッサと
を同位相とし、第２と第３コンプレッサとを１８０°の
位相関係で設けた状態を模式的に表した略図である。

【図７】この出願の請求項３記載のオイルフリーレシプ
ロ型コンプレッサに於いて、第１と第３コンプレッサと
を同位相とし、第２と第４コンプレッサとを１８０°の
位相関係で設けた状態を模式的に表した略図である。

【図８】この出願の発明に係るオイルフリーレシプロ型
コンプレッサの実施例の模式的断面略図である。

【図９】公知のオイルフリーレシプロ型コンプレッサの
実施例の模式的断面略図である。

【図１０】公知のオイルフリーレシプロ型コンプレッサ
の他の実施例のの模式的断面略図である。

【符号の説明】

Ａ…第１コンプレッサ； Ｂ…第２コンプレッサ； Ｃ…第３コンプレッサ； Ｄ…第４コンプレッサ； １０…シリンダ； １０ａ…冷却用フィン； １０ｂ…吸入孔； １０ｃ…吐出孔； １０ｄ…圧縮室； １０ｄ’…低圧側； １０ｄ”…高圧側； １０ｅ…貫通孔； １０ｆ…フランジ； １０ｇ…付加ウエイト； １２…ベアリング； １２ｂ…小端軸受； １４…駆動軸； １５…付加ウエイト； １６…偏心ホイール； １８…コンロッド； ２０…中空ピストン； ２０ａ…貫通孔； ２０ｂ…凹部； ２１…スライドベアリング； ２２…プーリ； ２３…ピストンピン； ２４…バランスウエイト。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１２月２０日（２００２．１２．
２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 オイルフリーレシプロ型コンプレッサ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オイルフリーレシプ
ロ型コンプレッサに関し、更に詳しくは、シリンダ内に
設けられる１個のピストンの貫通孔に駆動軸を貫通して
高圧側圧縮室と低圧側圧縮室とに区画した複数のコンプ
レッサを慣性力の合力がOとなる様に配置し、小型でも
低出力で大容量の吐出量と高圧化とが得られる低振動、
低騒音オイルフリーレシプロ型コンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９、１０に示す通り、公知の中、大型
往復動形オイルフリー型コンプレッサは、クランクケー
スｃｃ内に設けられたクランクピンｃｐにクランクｃｒ
を連結し、クランクピンｃｐにコンロッドｃｌの一端を
連結し、コンロッドｃｌの他端にクロスヘッドｃｈを接
続し、ロッドシールｒｓを介してピストンロッドｐｒの
一端を連結し、ピストンロッドｐｒの他端に設けたピス
トンｐをシリンダｃ内に往復動自在に設け、シリンダｃ
内を圧縮室ａ_１と圧縮室ｂ_１とに区画している。

【０００３】そしてピストンｐ、ピストンロッドｐｒ、
コンロッドｃｌ及びクロスヘッドｃｈが往復動するの
で、慣性力による振動が大きく、該圧縮室ｂの気密を保
持するためにロッドシールｒｓを設けなければならな
い。

【０００４】しかしロッドシールｒｓでは完全なシール
が出来ず、又シール抵抗があるので動力損失が増加す
る。更にロッドシールｒｓを設けると、複雑な構造とな
り、コスト増大要因となり、メインテナンス費用が増加
する。

【０００５】従来公知のオイルフリー型コンプレッサ
は、例えば、モータ出力が７．５ｋｗの場合、吐出圧力
０．７ＭＰａ時空気の吐出量が８００リットル／ｍin．
或いは同じモータ出力で、空気の吐出量が８５０リット
ル／ｍin．が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示す通り、シ
リンダｃの直径ｄに対するピストンｐの軸受の長さｌの
割合ｌ／ｄが小さいと、シリンダｃ内のピストンｐの運
動が不安定となり、性能低下の原因となるが、割合ｌ／
ｄを大きくするためには、軸受の長さｌを大きくしなけ
ればならない。従ってピストンｐを大きくすると質量が
増えるので振動も増加し、ピストンｐがシリンダｃ内を
ふらつきながら往復動するので極めて不安定である。

【０００７】その結果シリンダｃ内壁とピストンｐとの
接触とシール性とが損なわれるのでコンプレッサの性能
低下の要因となる。

【０００８】しかし公知のオイルフリー型コンプレッサ
は、その構成上機械効率が５０％にも達せず、モータ出
力が小さいと所望の大きな空気の吐出量が得られなかっ
た。そして地球環境対策、省資源、低消費電力等の観点
から小さいモータ出力でも高圧化した大容量の空気の吐
出量が得られるオイルフリー型コンプレッサが要望され
ている。

【０００９】近年スクリュー型コンプレッサが提案され
ているが、そのメインテナンスやオーバホールが煩雑
で、それらの費用の嵩みが避けられず、その機械効率も
５０％程度に過ぎなかった。

【００１０】更に公知の往復動形オイルフリーコンプレ
ッサも提案されているが、その運転、オーバーホール費
用等も増加せざるを得なかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、公知のオイ
ルフリー型コンプレッサの欠陥を除去するもので、その
要旨は、シリンダ内のピストンの貫通孔に駆動軸を貫通
して高圧側圧縮室と低圧側圧縮室とに区画し、該駆動軸
に偏心ホイールを一体に設けた複数のコンプレッサを慣
性力の合力がOとなる様に配置し、小型でも低出力で大
容量の吐出量と高圧化とが得られる低振動、低騒音オイ
ルフリーレシプロ型コンプレッサである。

【００１２】特にピストンの貫通孔に駆動軸を貫通させ
たことにより、シリンダ内を高圧側圧縮室と低圧側圧縮
室とに区画し、一端を該ピストンに、他端を該駆動軸に
連結した偏心ホィール又はクランクに接続したコンロッ
ドの小端軸受とピストンピンとを該低圧側圧縮室側に配
置して該小端軸受を高温から保護し、コンプレッサの大
容量化と高圧化とを可能とする。

【００１３】

【実施例】請求項１記載の発明に係るオイルフリー型コ
ンプレッサの実施例を図１〜５について説明する。この
発明に係るオイルフリー型コンプレッサは、所要の容積
を有し、内面仕上げをし、周囲に冷却用フィン１０ａを
設けたシリンダ１０の壁面所要箇所に吸入孔１０ｂと吐
出孔１０ｃとを形成し、該シリンダ１０の両側板中心の
外側に夫々フランジ１０ｆ、１０ｆを突設して後述の駆
動軸１４の貫通孔１０ｅ、１０ｅを夫々穿設する。

【００１４】該フランジ１０ｆ、１０ｆ内に夫々ベアリ
ング１２、１２を嵌合した該シリンダ１０内に、所要容
積を有し、両側板中心で該貫通孔１０ｅ、１０ｅの対応
箇所に夫々該駆動軸１４の貫通孔２０ａ、２０ａを穿設
し、且つ両側板の外面に形成された凹部２０ｂ、２０ｂ
内にスライドベアリング２１、２１を嵌合した中空ピス
トン２０を該圧縮室１０ｄ内に摺動自在に嵌合し、該貫
通孔１０ｅ、１０ｅ内に夫々スリーブ１０ｇ、１０ｇを
嵌合し、該シリンダ１０と該中空ピストン２０の該貫通
孔１０ｅ、１０ｅと該貫通孔２０ａ、２０ａとに該駆動
軸１４を貫通する。

【００１５】該圧縮室１０ｄ内で該駆動軸１４に偏心ホ
イール１６を一体に設けて高圧側圧縮室１０ｄ’と低圧
側圧縮室１０ｄ”とに区画し、該偏心ホイール１６にベ
アリング１２ａ、１２ａを介してコンロッド１８の一端
を連結し、該コンロッド１８の他端に小端軸受１２ｂを
介してピストンピン２３を連結し、該ピストンピン２３
を該低圧側圧縮室１０ｄ”内に配置して第1コンプレッ
サＡとする。

【００１６】図４で、請求項２記載のオイルフリーレシ
プロ型コンプレッサに於いては、駆動軸１４に設ける偏
心ホイールの代わりにクランクｃｒを設けたオイルフリ
ーレシプロ型コンプレッサとする。

【００１７】図４、５に於いて、該第1コンプレッサＡ
と同じ構造を有する第２コンプレッサＢを前者と１８０
°位相関係で該駆動軸１４に両者を隣接して一体に設け
る。

【００１８】該第２コンプレッサＢから突出する該駆動
軸１４の一端にプーリ２２を一体に設け、ベルト（図示
せず）を介して所要の駆動モータ（図示せず）に連結
し、他端にバランスウエイト２４を一体に設ける。

【００１９】図４〜６に於いて、請求項３記載の発明に
係るオイルフリー型コンプレッサの実施例を説明する。
該第1コンプレッサＡ（ａ）、該第２コンプレッサＢ
（ｂ）及びこれらコンプレッサと同一の構成を有する第
３コンプレッサＣ（ｃ）とを該駆動軸に１２０゜の位相
関係で一体に設け、該第２コンプレッサＢ（ｂ）内に付
加ウエイト１５を設ける。

【００２０】請求項４記載の発明に係るオイルフリー型
コンプレッサの実施例を図２、５について説明する。第
1コンプレッサＡ（ａ）と第３コンプレッサＣ（ｃ）と
を駆動軸１４に同位相で設け、該第1コンプレッサＡ
（ｃ）と該第３コンプレッサＣ（ｃ）との間に第２コン
プレッサＢ（ｂ）を１８０゜の位相関係で設け、該ピス
トン２０の作用により発生する該第1コンプレッサＡ
（ａ）と該第３コンプレッサＣ（ｃ）との慣性力Ｆの合
力２Ｆとのバランスをとるため、該第２コンプレッサＢ
（ｂ）により発生する慣性力Ｆに加えて該第２コンプレ
ッサＢ（ｂ）の該ピストン２０に慣性力Ｆを発生する付
加ウエイト１５を設けることを特徴とするオイルフリー
レシプロ型コンプレッサとする。

【００２１】図７、８で、請求項５記載の発明に係るオ
イルフリー型コンプレッサの実施例に於いて、第1コン
プレッサＡ（ａ）、第２コンプレッサＢ（ｂ）、第３コ
ンプレッサＣ（ｃ）並びに第4コンプレッサＤ（ｄ）と
を駆動軸１４に９０゜の位相関係で一体に設ける。

【００２２】請求項６記載の発明に係るオイルフリー型
コンプレッサの実施例を図７について説明する。第1コ
ンプレッサＡ（ａ）と第４コンプレッサＤ（ｄ）とを同
位相とし、第２コンプレッサＢ（ｂ）と第３コンプレッ
サＣ（ｃ）とを該第1コンプレッサＡ（ａ）及び該第４
コンプレッサＤ（ｄ）とを駆動軸１４に１８０゜の位相
関係で一体に設ける。

【００２３】請求項７記載の発明に係るオイルフリー型
コンプレッサの実施例を図８について説明する。第1コ
ンプレッサＡ（ａ）と第３コンプレッサＣ（ｃ）とを同
位相とし、該第1コンプレッサＡ（ａ）と該第３コンプ
レッサＣ（ｃ）に対して第２コンプレッサＢ（ｂ）と該
第４コンプレッサＤ（ｄ）とを１８０゜の位相関係で一
体に設けてオイルフリーレシプロ型コンプレッサとす
る。

【００２４】コンプレッサが奇数個の場合は、付加ウエ
イトを設けるが、偶数個の場合は、該付加ウエイトを設
ける必要がない。

【００２５】図４で、請求項８記載のオイルフリーレシ
プロ型コンプレッサに於いては、 該シリンダ１０の直
径ｄに対する該ピストンｐの軸受の長さｌの割合ｌ／ｄ
を大きくするために、該軸受の長さｌを大きくすること
を特徴としたオイルフリーレシプロ型コンプレッサであ
る。

【００２６】該圧縮室１０ｄを低圧側圧縮室１０ｄ’と
高圧側圧縮室１０ｄ”とに区画した場合、該低圧側圧縮
室１０ｄ’と該高圧側縮室１０ｄ”との面積が同じでは
その効果が生じなく、高効率の圧縮率を達成するために
は、図5に示す通り、該高圧側縮室１０ｄ”の高圧側の
該シリンダ１０の両側板に対する幅をｄ１とし、低圧側
のそれをｄ２とした場合、 ｄ２ ＞ ｄ１ とする必要がある。

【００２７】該駆動軸１４と該中空ピストン２０とを一
体としたので、該高圧側圧縮室１０ｄ”の吸入圧力によ
る力F_１が高圧側ピストンに加わり、該低圧側圧縮室１
０ｄ’の吐出圧力による力F_２が低圧側ピストンに加わ
って相殺する。 上記の式に於いて、F₁は高圧側圧縮室の吸入圧力による
力、F₂は低圧側圧縮室の吐出圧力による力を表す。

【００２８】一般的に、１段目と２段目の圧縮比率を径
を変える事により最適の圧縮比率Ｐｍが得られる。

【００２９】

【発明の動作】前述の通り、この発明に係るオイルフリ
ー型コンプレッサは、シリンダ内に摺動自在に嵌合され
たピストンの貫通孔に駆動軸を貫通したことにより、シ
リンダの直径ｄに対するピストンの軸受長さｌの割合ｌ
／ｄを大きく出来るものである。

【００３０】図１１に示す通り、該シリンダ１０の低圧
側吐出圧力（ｐａ）は、高圧側吸入圧力（ｐｂ）と同じ
である。該低圧側圧縮室１０ｄ”が吐出行程の時、高圧
側は、吸入行程にあり、該ピストン２０の高圧側には、
吸入圧力（ｐｂ）が働き、図示の通りの状態となり、低
圧側の吐出圧力による力の方向と、高圧側の吸入圧力に
よる力の方向とは、互いに反対方向である。従って、該
低圧側圧縮室１０ｄ”が吐出行程の時、該ピストン２０
には、左方向にπ／４ｘ１０^２（ｄ１）ｘｐａの力Ｆ_１
が、右方向には、π／４ｘ１６^２（ｄ２）ｘｐａの力Ｆ
_２が働くので、該ピストン２０に加わる力Ｆの合計は、
π／４ｘ（１６^２―１０^２）ｘｐａとなる。

【００３１】図１１の通り、公知のコンプレッサのピス
トンに於いては、該ピストン２０の低圧側に加わる力Ｆ
_２は、π／４ｘ１６^２ｘｐａである。具体的には、低圧
側吐出圧力（ｐａ）を１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２とすると、
圧力による力をＦ_３とすれば、公知のものではＦ_３＝π
／４ｘ１６^２ｘ１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２＝３０１ｋｇｆと
なる。即ち、公知のコンプレッサと比較し、この発明の
ものでは、Ｆ／Ｆ_３ ｘ１００＝６１％の力で良いこと
になる。

【００３２】公知のコンプレッサに於いては、低圧側及
び高圧側ピストンは、夫々別の構成であるから、低圧側
の吐出圧力が高圧側の吸入圧力として加わる。しかし、
低圧側と高圧側ピストンとが一体でないから、力の方向
が相殺する方向に作用しないので省電力に寄与しない。
他方、この発明のピストンは、低圧側と高圧側ピストン
とが一体であり、且つ低圧側吐出圧力による力と、高圧
側吸入圧力による力の方向が反対であるから、ピストン
に加わる力の合計が低圧側と高圧側の差の面積に低圧側
吐出圧力を掛けた値となる。この差は、機械効率の差と
なって現れる。即ち、公知のものでは機械効率が５０％
程度であったが、この発明では７０％を上回る結果が得
られる。この省電力化は、この発明に係るオイルフリー
型コンプレッサの高低圧ピストンを一体化して初めて可
能となったものであり、公知のコンプレッサでは全く不
可能である。

【００３３】このオイルフリー型コンプレッサの高低圧
ピストンを一体化して得られた省電力量を具体的に計算
した結果を次の表１に示す。 表 １ この結果が示す様に省電力量は、１．４ｋｗである。こ
の値は、シリンダ１個当たりであるからシリンダ数が２
個（モータ容量７．５ｋｗ）では２倍の２．８ｋｗとな
る。２段圧縮による効率向上と合わせると省電力量は、
３．３／７．５ｘ１００＝４４％となる。

【００３４】

【発明の効果】（１）この発明に係るオイルフリー型コ
ンプレッサは、ピストンの貫通孔に駆動軸を貫通したの
で、シリンダの直径ｄに対するピストン軸受の長さｌの
割合ｌ／ｄを大きくし、ピストンの運動が安定化するの
で、性能(効率)が向上し、小型化し、該シリンダ内を高
圧側と低圧側とに区画し、軸受を高温から保護し、コン
プレッサの大容量化、高圧化、長寿命化とを可能とす
る。

【００３５】 （２）従って、出力が１サイズ下のモータ
でも高圧化した大きな空気の吐出量が容易に得られ、ト
ルク変動を減らし、脈動を平均化するので低振動、低騒
音且つ省電力で運転可能となる。

【００３６】 （３）公知のオイルフリーレシプロ型コン
プレッサに比較し、圧縮室の気密を保持するためのロッ
ドシールが全く必要としなくなるから、構造が簡単、小
型になるので製造が容易且つ安価となり、製造コストや
メインテナンス費用も大幅に減少する。

【００３７】 （４）そのため、公知のオイルフリー型コ
ンプレッサは、０．７ＭＰａ時、８００ ｌ／ｍ、また
は、８５０ ｌ／ｍの吐出量しか得られないが、この発
明に係るオイルフリーレシプロ型コンプレッサでは、１
２００ ｌ／ｍの吐出量が得られるから、モータ出力が
小さくても、スクリュウ型オイルフリー型コンプレッサ
に比較して、その機械効率が７５％にも達し、画期的な
効果が得られる。

【００３８】 （５）そして、シリンダの直径ｄに対する
ピストンｐの軸受の長さｌの割合ｌ／ｄを大きくするた
めに、ｌを大きくしたのでシリンダ内のピストンの往復
運動が安定となり、ピストンを大きくしても性能低下が
避けられる。

【００３９】 （６）前述の通り、このオイルフリー型コ
ンプレッサは、製作、運転及び小さいモータ出力でも高
圧化した大容量の空気の吐出量が得られるので、二酸化
炭素排出の抑制等の地球環境対策、省資源、消費電力の
低減等にも寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この出願の請求項1記載の発明に係るオイル
フリー型コンプレッサの実施例の平面略図である。

【図２】 この出願の請求項３記載の発明に係るオイル
フリー型コンプレッサの実施例の平面略図である。

【図３】 図１の実施例の１１１−１１１線断面略図で
ある。

【図４】 請求項２記載の発明の実施例の拡大断面略図
である。

【図５】 請求項２記載のオイルフリーレシプロ型コン
プレッサに於いて、第1と第３コンプレッサとを同位相
とし、第２コンプレッサを１８０°の位置関係で設けた
状態を模式的に表した図である。

【図６】 この出願の請求項３記載の発明のオイルフリ
ー型コンプレッサに於いて、第1と第４コンプレッサと
を同位相とし、第２と第３コンプレッサを１８０°の位
置関係で設けた状態を模式的に表した図である。

【図７】 この出願の請求項３記載の発明のオイルフリ
ー型コンプレッサに於いて、第1と第３コンプレッサと
を同位相とし、第２と第４コンプレッサを１８０°の位
置関係で設けた状態を模式的に表した図である。

【図８】 この出願の発明に係るオイルフリー型コンプ
レッサの実施例の模式的拡大断面略図である。

【図９】 公知のオイルフリーレシプロ型コンプレッサ
の実施例の模式的拡大断面略図である。

【図１０】 公知のオイルフリーレシプロ型コンプレッ
サの他の実施例の模式的拡大断面略図である。

【図１１】 この発明に係るピストンに加わる圧力によ
り得られる力を模式的に示す略図である。

【図１２】 公知のオイルフリーレシプロ型コンプレッ
サに加わる圧力により得られる力を示す高圧側を示す略
図である。

【図１３】 公知のオイルフリーレシプロ型コンプレッ
サに加わる圧力により得られる力を示す低圧側を示す略
図である。

【符号の説明】 Ａ・・・第1コンプレッサ； Ｂ・・・第２コンプレッサ； Ｃ・・・第３コンプレッサ； Ｄ・・・第４コンプレッサ； １０・・・シリンダ； １０ａ・・・冷却用フィン； １０ｂ・・・吸入孔； １０ｃ・・・吐出孔； １０ｄ・・・圧縮室； １０ｄ’・・・低圧側； １０ｄ”・・・高圧側； １０ｅ・・・貫通孔； １０ｆ・・・フランジ； １０ｇ・・・スリーブ； １２・・・ベアリング； １２ｂ・・・小端軸受； １４・・・駆動軸； １５・・・付加ウエイト： １６・・・偏心ホイール； １８・・・コンロッド； ２０・・・中空ピストン； ２０ａ・・・貫通孔； ２０ｂ・・・凹部； ２１・・・スライドベアリング； ２２・・・プーリ； ２３・・・ピストンピン； ２４・・・バランスウエイト。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１２】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１３】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所要の容積を有し、周囲に冷却用フィンを
   設け、内面仕上げをし、壁面所要箇所に形成された吸入
   孔及び吐出孔とを有するシリンダと、該シリンダ内に摺
   動自在に嵌合されたピストンと、該シリンダと該ピスト
   ンに穿設された貫通孔に貫通された駆動軸と、該駆動軸
   に一体に設けられた偏心ホイールにより該シリンダ内に
   区画された高圧側圧縮室及び低圧側圧縮室と、該偏心ホ
   イールに一端を連結されたコンロッドと、該コンロッド
   の他端に設けられた小端軸受を該低圧圧縮室側に配置し
   た第１コンプレッサと；該第１コンプレッサと同じ構造
   を有し、該駆動軸で該第１コンプレッサと１８０°の位
   相関係でそれと隣接して設けられた第２コンプレッサ
   と；該駆動軸の一端に一体に設けられたプーリと；該プ
   ーリに懸架され、且つ、所要駆動モータに連結されたベ
   ルトと；該第２コンプレッサから突出する該駆動軸の他
   端に一体に設けたバランスウエイトとから成るオイルフ
   リーレシプロ型コンプレッサ。
2. 【請求項２】該駆動軸に設ける該偏心ホイールをクラン
   クとして成る請求項１記載のオイルフリーレシプロ型コ
   ンプレッサ。
3. 【請求項３】該第１コンプレッサ、該第２コンプレッサ
   及びこれらコンプレッサと同一の構成を有する第３コン
   プレッサとを該駆動軸に１２０°の位相関係で一体に設
   けて成る請求項１記載のオイルフリーレシプロ型コンプ
   レッサ。
4. 【請求項４】該第１コンプレッサと該第３コンプレッサ
   とを同位相とし、該第１コンプレッサと該第３コンプレ
   ッサに対して該第２コンプレッサを１８０°の位相関係
   とし、該ピストンの作用により発生する該第１コンプレ
   ッサ及び該第３コンプレッサの慣性力Ｆの合力２Ｆとバ
   ランスをとるため、該第２コンプレッサにより発生する
   慣性力Ｆに加えて該第２コンプレッサの該ピストンに慣
   性力Ｆを発生する付加ウエイトを設けることを特徴とす
   る請求項３記載のオイルフリーレシプロ型コンプレッ
   サ。
5. 【請求項５】該第１コンプレッサ、該第２コンプレッ
   サ、該第３コンプレッサ並びに該第４コンプレッサと
   を、該駆動軸に９０°の位相関係に設けて成る請求項１
   記載のオイルフリーレシプロ型コンプレッサ。
6. 【請求項６】該第１コンプレッサと該第４コンプレッサ
   とを同位相とし、該第２コンプレッサと該第３コンプレ
   ッサとを、該第１コンプレッサと該第４コンプレッサに
   対して１８０°の位相関係で設けて成る請求項５記載の
   オイルフリーレシプロ型コンプレッサ。
7. 【請求項７】該第１コンプレッサと該第３コンプレッサ
   とを同位相とし、該第１コンプレッサと該第４コンプレ
   ッサとを、該第１コンプレッサと該第４コンプレッサに
   対して１８０°の位相関係で設けて成る請求項６記載の
   オイルフリーレシプロ型コンプレッサ。
8. 【請求項８】該シリンダの直径に対する該ピストンの軸
   受の長さの割合を大きくするために、該軸受の長さｌを
   大きくすることを特徴とする請求項１〜７記載のオイル
   フリーレシプロ型コンプレッサ。