JP2008095586A

JP2008095586A - オイルレスコンプレッサ

Info

Publication number: JP2008095586A
Application number: JP2006277443A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Toyoda; 晋輔豊田
Original assignee: Nishishiba Electric Co Ltd
Current assignee: Nishishiba Electric Co Ltd
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-11
Also published as: JP4822123B2

Abstract

【課題】オイルレス式のコンプレッサのピストンロッド小端部でのグリース量を増強し、使用される総コロニードルベアリングにおいてはグリース漏れによる潤滑不足が生じにくくし寿命を延長できるオイルレスコンプレッサを提供する。
【解決手段】本発明のオイルレスコンプレッサのピストンロッド構造は、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面に設けたオイルシール４と総コロニードルベアリング３の間に位置するピストンピン５の周方向あるいはピストンロッドの円筒穴内部、更にはその両部に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリング３に塗布しているグリースと同じグリースを充填されたグリース溝１２を設けたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、新規なピストンロッド構造を有する潤滑油を使用しないオイルレスコンプレッサに関する。

近年コンプレッサは環境面を考慮しオイルレス化を推進している。潤滑油を使用しないことでエア内に油分を含まないクリーンエアの生成や潤滑油の劣化や汚れによる交換および空気タンク内や配管上で発生する油分ドレンの廃油処理潤滑油の漏れやこぼれによる周囲環境の悪化等油にまつわる諸問題を回避することができるためである（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

しかし給油式と比べオイルレス式では生成する圧縮空気圧力が低圧領域での設計が主であり給油式で確立されている中圧領域での設計が確立されていない。給油式は圧縮機本体内部に潤滑油を保有し運転と同時に油をはね掛けながら各部を潤滑する構造であるがオイルレス式は潤滑油を用いず自己潤滑にて運転を行う構造である。

通常オイルレス式ピストンロッド小端部にはニードルベアリングを使用しその潤滑はニードルベアリング自体が保持しているグリースに頼ることとなる。ニードルベアリングの強度はある程度大きさに比例するところがある。

オイルレスコンプレッサでのニードルベアリング選定時には圧縮によるピストンからの圧力負荷に対する強度を十分に考慮しておく必要があるが、構造上ピストン内部に隠れるよう組み込まれるため寸法に制約がある。

オイルレス式の中圧領域での設計では強度上大型のものが選定されるが、寸法制限により小型のものを望むことになるため相反する。

特許文献３に開示されているように、ニードルベアリングにもいくつか種類があるが、中でも比較的強度を有することができ、小型でもある総コロ型のニードルベアリングがある。これは外輪とコロを組み合わせたシンプルな構造で外輪内側ほぼ全周にコロを配置することで強度が向上するものでありオイルレスコンプレッサのように強度と小型化が要求されるものには有効である。

図４は総コロニードルベアリング３を有するピストンの組立図、図５は総コロニードルベアリング３の断面図、及び図６は総コロニードルベアリング３を装着したピストンロッド２である。ここでの総コロニードルベアリング３はコロ８と外輪９からなり、コロとコロの間を保持する保持器はない。また、ピストンピン５が挿入された状態では外輪９に設けたツバ１０によりコロが軸方向へずれるのを防止している。ピストンピン５と外輪９の周方向の隙間にはコロが配置されている以外グリースを充填している。コンプレッサが運転を始めるとピストンロッド小端部１１の総コロニードルベアリング３は偏芯形状を有したクランクシャフトの作用により揺動する。

周方向の力を受けて揺動している総コロニードルベアリング３は内部に充填しているグリースが軸方向へ漏洩しやすい。これは総コロニードルベアリング３の構造が外輪９とコロ８を組み合わせたシンプルな構造であることとグリース漏洩をある程度防止する保持器などがないためである。

対策としてその漏洩グリースを確保し総コロニードルベアリング３内に戻しいれる目的でその両端にはオイルシール４を配備している。オイルシール４はシール部に合成ゴムを使用しピストンピン５外周と接触しながらその役目を果たしている。

そのためオイルシール４のシール面へも潤滑が必要でそれには総コロニードルベアリング３からの漏洩グリースを流用している。

そのため運転時間に合わせ極わずかではあるが、シール面からの漏れが発生する。グリースに関してはコンプレッサの周囲環境や運転状態により著しい温度上昇が発生した場合、総コロニードルベアリング３内のグリースおよびオイルシール４で確保しているグリースが熱膨張しオイルシール４のシール部から漏れ出てしまう恐れがある。そのため総コロニードルベアリング３内にはできるだけグリース量を多く充填する必要がある。
特公平５−７５９１６号公報特許第２９５０４３８号特開平９−２８７５７０号公報

オイルレスコンプレッサのピストンロッド小端部１１には強度や小型化が要求されるため総コロニードルベアリング３が有効である。しかし、通常のグリース封入型のニードルベアリングと比較し、総コロニードルベアリング３は構造上グリースを保持できる量が非常に少なく、グリースが熱膨張しオイルシールのシール部４から漏れ出てしまう恐れを考慮すると寿命の面ではあまり期待できないため、中圧領域のエアを生成するオイルレス式での採用は困難なものである。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的はオイルレス式のコンプレッサのピストンロッド小端部１１でのグリース量を増強し、使用される総コロニードルベアリングにおいてはグリース漏れによる潤滑不足が生じにくくし寿命を延長できるオイルレスコンプレッサを提供することにある。

上記目的を解決するために、請求項１の発明は、ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入されピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面に設けた前記オイルシールと総コロニードルベアリングとの間に位置するピストンピンの周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝を有することを特徴とする。

この構成によれば、ピストンピン部に設けたグリース溝にあらかじめグリースを満たし、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量が確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。

また、外形寸法にほとんど影響が及ばないことから、圧縮負荷に対する強度を有し小型化を図ることのできる総コロ型のニードルベアリングを選定することが可能となり、中圧領域でのオイルレスコンプレッサ設計が可能となる。

請求項２の発明は、ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入され、ピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にこの隙間に位置する前記ピストンロッドの円筒穴内部の周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝とを有することを特徴とする。

この構成によれば、ピストンロッドの円筒穴内部に設けたグリース溝にあらかじめグリースを満たし、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量が確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。

また、外形寸法にほとんど影響が及ばないことから、圧縮負荷に対する強度を有し、小型化を図ることのできる総コロ型のニードルベアリングを選定することが可能となり、中圧領域でのオイルレスコンプレッサ設計が可能となる。

請求項３の発明は、ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入されピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にこの隙間に位置するピストンピンの周方向及び前記ピストンロッドの円筒穴内部の周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝とを有することを特徴とする。

この構成によれば、ピストンピン部およびピストンロッド部に設けたグリース溝にあらかじめグリースを満たし、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量が確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。

請求項１〜３に係る発明によれば、ピストンロッド小端部へ加工した円筒穴に軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリングを挿入し、総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にこの隙間に位置するピストンピン部あるいはピストンロッドの円筒穴内部、更にはその両部にグリース溝を設けて総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースを充填し、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量を確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。

［実施形態１］
上記目的を達成するために、まず、請求項１の発明に対応する実施形態１について説明する。
図１及び図５に示されるように、ピストンロッド２の小端部１１の加工した円筒穴に、軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリング３を挿入し、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面に設けたオイルシール４との間に位置するピストンピン部５に周方向にグリース溝１２を設けて総コロニードルベアリング３に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。

ピストンピン５のグリース溝１２は、総コロニードルベアリング３に塗布しているグリース量と同量を確保できる容積としてグリース溝１２の深さや幅を決定する。また、ピストンピン５は、中空形状である。グリース溝１２を付けるに際し、その強度が劣るため中空内径を小径にし、十分な強度を得られるよう配慮する。グリース溝１２の溝幅については、総コロニードルベアリング３の軸方向コロ端面からオイルシールのシート端面までの間であり、コロ端面へのキズ防止やオイルシールのシール面脱落を防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。

上記の制約を満足すれば、ピストンピン５のグリース溝１２の形状は、その断面を半円形やＶ字形等の加工上安易な形状としても良い。このグリース溝１２を設けることにより、グリース量が総コロニードルベアリング３の保持している量と合わせて２倍となりオイルシールの潤滑によるグリース消費や熱膨張によるグリース漏れが発生しても、その対応時間も２倍とすることができる。

実施形態１では、グリース溝１２をピストンピン５の外周面に設けるが、中空ピストンピン５の内径を小径にすることで実現できるため、新たな部品を追加することやその他の部品の形状や寸法を変更することなく採用できるため、設計が容易である。また、組立に際しても従来の組みたて技術を持ってすれば容易に実施することが可能である。

［実施形態２］
次に、請求項２の発明に対応する実施形態２について、図２を用いて説明する。
実施形態２では、ピストンロッド小端部１１の加工した円筒穴に、軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリング３を挿入し、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシール４を配置し、その隙間に位置するピストンロッド２の円筒穴内部の周方向にグリース溝１２を設けて、総コロニードルベアリング３に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。

ピストンロッド２のグリース溝１２は、総コロニードルベアリング３に塗布しているグリース量と同量を確保できる容積としてグリース溝１２の深さや幅を決定する。

グリース溝１２を付けるに際し、その強度が劣るためピストンロッド２の円筒穴加工部の肉厚を増やす等の十分な強度を得られるよう配慮する。グリース溝１２の幅については、総コロニードルベアリング３の外輪軸方向端面からオイルシール４の外輪内側端面までの間であり、総コロニードルベアリング３およびオイルシール４の外輪面へのキズを防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。

上記の制約を満足すれば、ピストンロッド２の円筒穴内部のグリース溝１２の形状は、その断面を半円形やＶ字形等の加工上安易な形状としても良い。このグリース溝１２を設けることにより、グリース量が、総コロニードルベアリング３の保持している量と合わせて２倍となり、オイルシール４の潤滑によるグリース消費や熱膨張によるグリース漏れが発生しても、その対応時間も２倍とすることができる。

実施形態２では、グリース溝１２をピストンロッド２の円筒穴内部の周方向に設けるが、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面に設けたオイルシール４との間に、わずかな隙間を得られるようピストンロッド小端部１１を軸方向にわずかに寸法延長することと、ピストンロッド２の円筒穴加工部の肉厚を増やすことで実現できるため、新たな部品を追加することや、その他の部品の形状や寸法を変更することなく採用できるため、設計が容易である。また、組立に際しても、従来の組みたて技術を持ってすれば容易に実施することが可能である。

［実施形態３］
請求項３の発明に対応する実施形態３について、図３を用いて説明する。
実施形態３では、ピストンロッド２の小端部１１の加工した円筒穴に、軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリング３を挿入し、ピストンロッド２の円筒穴内部の周方向にグリース溝１２ａを設けて、総コロニードルベアリング３に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。さらに、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面に設けたオイルシール４との間に位置するピストンピン部５にも、周方向にグリース溝１２ｂを設けて、総コロニードルベアリング３に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。

ピストンロッド２のグリース溝１２ａやピストンピンのグリース溝１２ｂは、それぞれ総コロニードルベアリング３に塗布しているグリース量と同量を確保できる容積として、グリース溝１２ａ、１２ｂの深さや幅を決定する。

グリース溝１２ａ、１２ｂを付けるに際し、その強度が劣るため、ピストンロッド２の円筒穴加工部の肉厚を増やすことや、ピストンピン５の中空内径を小径にする等、十分な強度を得られるよう配慮する。

ピストンロッド２のグリース溝１２ａの幅については、総コロニードルベアリング３の外輪軸方向端面から、オイルシール４の外輪内側端面までの間であり、総コロニードルベアリング３およびオイルシール４の外輪面へのキズを防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。

ピストンピン５のグリース溝１２ｂの幅については、総コロニードルベアリング３の軸方向コロ端面からオイルシールのシート端面までの間であり、コロ８の端面へのキズ防止やオイルシール４のシール面脱落を防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。
上記の制約を満足すれば、ピストンロッド２およびピストンピン５のグリース溝１２ａ、１２ｂの形状は、その断面を半円形やＶ字形等の加工上安易な形状としても良い。

このグリース溝１２ａ、１２ｂを設けることにより、グリース量が総コロニードルベアリング３の保持している量と合わせて３倍となり、オイルシール４の潤滑によるグリース消費や、熱膨張によるグリース漏れが発生しても、その対応時間も３倍とすることができる。

ピストンロッド２の円筒穴内部の周方向に設けるグリース溝１２ａによれば、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面に設けたオイルシール４との間にわずかな隙間を得られるようピストンロッド２の小端部１１を軸方向にわずかに寸法延長することと、ピストンロッド２の円筒穴加工部の肉厚を増やすこと、また、ピストンピン５の外周面に設けるグリース溝１２ｂによれば、中空ピストンピン５の内径を小径にすることで実現できるため、新たな部品を追加することや、その他の部品の形状や寸法を変更することなく採用できるため、設計が容易である。
組立に際しても、従来の組立技術を持ってすれば容易に実施することが可能である。

さらに、上記実施形態１〜３において、ピストンロッド２の小端部１１を可能な範囲で軸方向に寸法延長することで、ピストンロッド２やピストンピン５のグリース溝１２、１２ａ、１２ｂを拡大し、総コロニードルベアリング３の保持しているグリース量と合わせて、任意の余裕度を持たせることが可能である。

また新設したグリース溝１２、１２ａ、１２ｂ以外に、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面に設けたオイルシール４との間の隙間にグリースを充填し、グリース量の増強を図っても良い。

グリース溝１２，１２ａ、１２ｂは、総コロニードルベアリング３の軸方向両端面に設けることを前提としたが、任意で片側側面に実施しても良い。
また、ニードルベアリングは総コロニードルベアリング以外にも保持器付きニードルベアリングや他のベアリングとしても良い。

実施形態１に係るピストンロッド構造の断面図。実施形態２に係るピストンロッド構造の断面図。実施形態３に係るピストンロッド構造の断面図。ピストン、ピストンロッド構造の組立分解図。総コロニードルベアリング。従来のピストンロッド構造。

符号の説明

１…ピストン、２…ピストンロッド、３…総コロニードルベアリング、４…オイルシール、５…ピストンピン、６…ピストンピン固定ネジ、７…ボール、８…コロ、９…外輪、１０…つば、１１…小端部、１２，１２ａ，１２ｂ…グリース溝。

Claims

ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入され、ピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面に設けた前記オイルシールと総コロニードルベアリングとの間に位置するピストンピンの周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝を有することを特徴とするオイルレスコンプレッサ。
ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入され、ピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にその隙間に位置する前記ピストンロッドの円筒穴内部の周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝とを有することを特徴とするオイルレスコンプレッサ。
ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入され、ピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にその隙間に位置するピストンピンの周方向及び前記ピストンロッドの円筒穴内部の周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝とを有することを特徴とするオイルレスコンプレッサ。