JP2007182821A - ブースター式気体圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ピストンの上側の圧縮室へ導入された加圧気体を、さらに加圧して吐出させるようにしたブースター式気体圧縮機において、ピストンの上側の圧縮室内の気体の圧力と、クランクケース内の気体の圧力との差を、可及的に小さくする。
【解決手段】密閉状態の電動機ケース３３に内蔵した電動機３４をもって、クランクケース２９内に配置したクランク軸３１と一体をなす駆動軸３０を駆動し、シリンダー２１に挿入したピストン３６を、クランク軸３１をもって往復運動させることにより、加圧気体送入路３７より、吸入弁２３を介してピストン３６の上側の圧縮室内へ送入された加圧気体を加圧するようにし、かつ吸入弁２３の手前における加圧気体送入路３７内の加圧気体の一部を、密閉状態の電動機ケース３３内を経て、クランクケース２９内へ導入することにより、クランクケース２９内の圧力を大気圧以上に保持させるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧気体を、往復ピストンでさらに加圧して送り出すブースター式気体圧縮機に関する。
図４に示すように、シリンダー(21)の頂壁(22)の一側に吸入弁(23)を、同じく他側に吐出弁(24)を設けるとともに、吸入弁(23)および吐出弁(24)の上側に、それぞれ、吸気孔(25)を有する吸気室(26)と、吐気孔(27)を有する吐気室(28)を設け、かつシリンダー(21)の下側に通気可能に連設したクランクケース(29)内に駆動軸(30)と一体をなすクランク軸(31)を設け、クランクケース(29)の側壁(29a)に連通孔(32)を介して通気可能に取付けた電動機ケース(33)内の電動機(34)をもって、駆動軸(30)を駆動することにより、それと一体をなすクランク軸(31)により、ピストンロッド(35)を介して、シリンダー(21)内のピストン(36)を上下に往復運動させ、加圧気体送入路(37)により送られ、前記吸気孔(25)より吸引したチッソガス等の気体を、吸入弁(23)を経て、ピストン(36)の上側の圧縮室へ導いて加圧した後、吐出弁(24)と吐気孔(27)から吐出させて送気するようにした往復ピストン式気体圧縮機は公知である。
このような往復ピストン式気体圧縮機においては、ピストン(36)の往復運動に伴い、シリンダー(21)内のピストン(36)の上側の圧縮室内へ流入した加圧気体の一部が、ピストン(36)の周囲から洩れて、クランクケース(29)内へ流入することがある。
このようになると、クランクケース(29)内へ流入した加圧気体の一部は、クランクケース(29)に設けられている通気孔(38)から大気中へ放出されて損失となり、また、もし加圧気体が環境的に好ましくないものである場合には、環境汚染の問題を生じる。
また、このような往復ピストン式気体圧縮機が、加圧された気体を吸入して、さらに高圧とするブースター式気体圧縮機である場合においては、再起動時あるいは無負荷運転時における吸込行程において、圧縮室内が減圧状態となり、クランクケース(29)の通気孔(38)から入ってきた大気圧状態の気体が、ピストン(36)の周囲を経て、ピストン(36)の上側へ流入し、吸気孔(25)から送られてきた気体に混入して、その濃度を低下させることがある。
さらに、電動機(34)を冷却するために、電動機ケース(33)に換気孔(39)を設けたり、駆動軸(30)に送風ファンを取付けて、強制冷却を図ったりする等の工夫をしなければならない。そのため、電動機(34)を完全に密封することはできず、騒音が外部へ漏れたり、外気中の埃や固形成分等が、電動機(34)や電動機ケース(33)の各所へ溜ったりする。
さらに、このようなブースター式気体圧縮機においては、クランクケース(29)内は大気圧であるので、ピストン(36)の上下両側における圧力差により、１回転中のトルク変動が大きくなり、クランクケース(29)に直接取り付けられている電動機(34)の電流値を増大させ、かつピストン(36)の外周面やピストンリング、あるいは駆動軸(30)やクランク軸(31)の軸受(41)(42)や摺動部のシール等の損耗が早められるという問題もある。
本発明の課題は、上記したような従来の往復ピストンを備えるブースター式気体圧縮機において、ピストンの上側の圧縮室と、ピストンの下側のクランクケース内の気体の圧力差が大であることに伴う作動の不円滑や各部の摩耗等を、可及的に防止することにある。
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）密閉状態のクランクケースに、密閉状態のシリンダー、および密閉状態の電動機ケースを、通気可能に連設し、電動機ケースに内蔵した電動機をもって、クランクケース内に配置したクランク軸と一体をなす駆動軸を駆動し、前記クランク軸をもって、前記シリンダーに挿入したピストンを往復運動させることにより、加圧気体送入路より、吸入弁を介してピストンの上側の圧縮室内へ送入された加圧気体を加圧するようにし、かつ前記吸入弁の手前における加圧気体送入路内の加圧気体の一部を、密閉状態の電動機ケース内を経て、クランクケース内へ導入することにより、クランクケース内の圧力を大気圧以上に保持させるようにする。
（２）上記(１)項において、加圧気体送入路と電動機ケースを接続する分岐路中に、クランクケース内の圧力をほぼ一定に保つための圧力調整手段を設ける。
（３）上記(１)または(２)項において、クランクケースに、その内部の圧力をほぼ一定に保つための圧力調整手段を設ける。
（４）上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、分岐路と吸入弁との間において、加圧気体送入路中に、クランクケース内の圧力をほぼ一定に保つための圧力調整手段を設ける。
請求項１に係る発明：−
加圧気体送入路内の加圧気体の一部が、電動機ケースを経てクランクケース内へ送入されるため、電磁機およびクランクケース内は冷却されて、電動機およびクランクケース内の軸受やパッキン等の過熱は防止され、かつピストンの上側の圧縮室内の加圧気体の圧力と、クランクケース内の加圧気体の圧力との差は、従来に比して小となるので、各回転部や摺動部に、過大な力や方向性が不定の力が作用することは小さい。
また、密閉状態のクランクケースや電動機ケースにより、運転に伴うクランク軸部や電動機等の騒音が外部へ漏れるのが防止される。
請求項２に係る発明：−
圧力調整手段、例えば圧力レギュレータ、圧力調整弁、減圧弁等を調節することにより、加圧気体送入路よりクランクケース内へバイパスされる加圧気体の圧力を適正に調節し、クランクケース内と、シリンダー内の圧縮室内における加圧気体の圧力差を、可及的に小とし、かつクランクケース内の圧力がピストンの往復運動が、不安定もしくは非効果的なものとなるのを防止することができる。
請求項３に係る発明：−
圧力調整手段、例えば圧力レギュレータ、圧力調整弁、減圧弁等を調節することにより、クランクケース内の加圧気体の圧力を適正に調節し、クランクケース内と、シリンダー内の圧縮室内における加圧気体の圧力差を、可及的に小とし、かつクランクケース内の圧力が過大となって、ピストンの往復運動を、不適切もしくは非効率的なものとなるのを防止することができる。
請求項４に係る発明：−
構成を簡単として、前項と同様の効果を発揮させることができる。
図１は、本発明の一実施形態を示す。
このブースター式気体圧縮機の基本的構成は、図４に例示した従来のものと変わるところはないので、図１において、図４におけるのと同じ要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
図１においては、クランクケース(29)には、大気に通じる通気孔(38)は設けられておらず、かつ電動機ケース(36)には、換気孔(40)の代わりに、加圧気体送入孔(11)が設けられている。
また、加圧気体送入路(37)と加圧気体送入孔(11)を、加圧気体送入路(37)の方向には閉じ、その逆方向には開く逆止弁(12)と、圧力調整手段(13)、例えば圧力レギュレータ、圧力調整弁、減圧弁等を備える分岐管(14)をもって接続してある。
従って、図示しないバルブ等を開いて、吸気室(26)へ加圧気体を送ると、加圧気体の一部は、逆止弁(12)および圧力調整手段(13)を備える分岐管(14)、加圧気体送入孔(11)、電動機ケース(33)および連通孔(32)を経て、クランクケース(29)内へ送入され、クランクケース(29)内は、大気圧以上に加圧される。
そのため、加圧気体送入路(37)内の加圧気体の一部は、クランクケース(29)内へ送入され、クランクケース(29)内の気体の圧力は、従来のものとは異なり、大気圧以上となる。
従って、シリンダー(21)内のピストン(36)の上側の圧縮室内の加圧気体の圧力と、クランクケース(29)内の加圧気体の圧力との差は、従来のものに比して小となり、ピストン(36)の摺動に円滑性を欠いたり、各軸受(41)(42)やシール等に、不均一な力が作用して、その寿命を縮めたり、ガタを来たしたりするおそれは小となる。
なお、圧力調整手段(13)を調節することにより、クランクケース(29)内の加圧気体の圧力を調節して、シリンダー(21)内のピストン(36)の上側の圧縮室における加圧気体との圧力差を、可及的に一定に調節し、性能の安定化を図ることができる。
クランクケース(29)の適所に、図２に示すように、圧力調整手段(15)を直接接続して実施することもある（請求項３）。
この場合の圧力調整手段(15)としては、例えば調圧弁および逆止弁を有するリザーブタンクとすることができる。
このようにしても、図１におけるものと同様の作用効果を発揮しうることは明らかである。
図３は、請求項４に記載の発明の一実施形態を略示する図１と同様の図であり、加圧気体送入路(37)の適所と、電動機ケース(33)における加圧気体送入孔(11)とを、加圧気体送入路(37)の方向には閉じ、その逆方向には開く逆止弁(12)を備える分岐管(14)をもって接続し、かつ分岐管(14)と吸入弁(23)との間において、加圧気体送入路(37)に、適宜の圧力調整手段(13)を設けてある。
このようにしても、図１におけるものと同様の作用効果を発揮することができる。
請求項１または２記載の発明に係るブースター式気体圧縮機を例示する簡略化した縦断面図である。 請求項３記載の発明に係るブースター式気体圧縮機を例示する簡略化した縦断面図である。 請求項４記載の発明に係るブースター式気体圧縮機を例示する簡略化した縦断面図である。 従来のブースター式気体圧縮機を例示する簡略化した縦断面図である。
符号の説明
(11)加圧気体送入孔
(12)逆止弁
(13)圧力調整手段
(14)分岐管
(15)圧力調整手段
(21)シリンダー
(22)頂壁
(23)吸入弁
(24)吐出弁
(25)吸気孔
(26)吸気室
(27)吐気孔
(28)吐気室
(29)クランクケース
(29a)側壁
(30)駆動軸
(31)クランク軸
(32)連通孔
(33)電動機ケース
(34)電動機
(35)ピストンロッド
(36)ピストン
(37)加圧気体送入路
(38)通気孔
(40)換気孔
(41)(42)軸受

Claims (4)

  1. 密閉状態のクランクケースに、密閉状態のシリンダー、および密閉状態の電動機ケースを通気可能に連設し、電動機ケースに内蔵した電動機をもって、クランクケース内に配置したクランク軸と一体をなす駆動軸を駆動し、前記クランク軸をもって、前記シリンダーに挿入したピストンを往復運動させることにより、加圧気体送入路より、吸入弁を介して、ピストンの上側の圧縮室内へ送入された加圧気体を加圧するようにし、かつ前記吸入弁の手前における加圧気体送入路内の加圧気体の一部を、密閉状態の電動機ケース内を経て、クランクケース内へ導入することにより、クランクケース内の圧力を大気圧以上に保持させるようにしたことを特徴とするブースター式気体圧縮機。
  2. 加圧気体送入路と電動機ケースを接続する分岐路中に、クランクケース内の圧力をほぼ一定に保つための圧力調整手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のブースター式気体圧縮機。
  3. クランクケースに、その内部の圧力をほぼ一定に保つための圧力調整手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のブースター式気体圧縮機。
  4. 分岐路と吸入弁との間において、加圧気体送入路中に、クランクケース内の圧力をほぼ一定に保つための圧力調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブースター式気体圧縮機。
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