JP2016223338A - Compressor - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮機の圧縮機本体構造に関するものである。 The present invention relates to a compressor body structure of a compressor.
特許文献1には、一つのレンセツボウに一つの圧縮部を持つ往復動型圧縮機においてリップリングを用いた圧縮部の構造が記載されている。
特許文献2には、リップリングのベース部下面は、ベース部とリップ部の両内側面が接する内側コーナー部の曲面の少なくとも内側エンド部と垂直に交わる部位からシリンダ側にかけてピストン本体の上面と接面している記載がある。
In
特許文献3には、低圧側と高圧側の圧縮部が一体に成型されたピストンについて記載がある。
これまで圧縮機において作業性改善や作業負荷軽減のため、高圧化、小型・軽量化が推進されてきた。最高圧力においては市場ニーズを満足してきたが、今後は更なる小型、軽量化による作業性改善が求められている。更なる小型、軽量化のニーズに応えるべく、従来では二本のレンセツボウを配置し二段圧縮を行っていた構造に対し、一本のレンセツボウに二つの圧縮部を持たせ二段圧縮を行う構造を検討した。本来、ピストンとシリンダの接触を防ぐため圧縮を行うリングは限界摩耗に達すると圧縮を行わなくなり、圧力が上がらなくなることが理想である。しかし、一本のレンセツボウに二つの圧縮部を持たせる本構造においては、片側の圧縮部に備えられたリングが限界摩耗に達し圧縮を行わなくなったとしても、他方のリングは圧縮運動を続けるため、限界摩耗に達したリングも継続して圧縮荷重の影響を受ける。そのため、限界摩耗に達したリングが更にシリンダと摩擦運動を行いピストン等の圧縮部とシリンダが接触するといった課題があった。 Up to now, high pressure, small size and light weight have been promoted in order to improve workability and reduce work load in compressors. Although the market pressure has been satisfied at the highest pressure, there is a need to improve workability by further reducing the size and weight. In order to meet the needs for further miniaturization and weight reduction, a structure that uses two lancetsbows to perform two-stage compression in the past, a structure that has two compression parts in one lancetsubo and performs two-stage compression It was investigated. Originally, a ring that performs compression to prevent contact between the piston and cylinder ideally stops compression when the limit wear is reached and pressure does not increase. However, in this structure in which one compression rod has two compression parts, even if the ring provided in the compression part on one side reaches the limit wear and does not perform compression, the other ring continues to compress. The ring that has reached the limit wear is continuously affected by the compressive load. Therefore, there has been a problem that the ring that has reached the limit wear further performs frictional motion with the cylinder, and the compression portion such as a piston comes into contact with the cylinder.
本発明では、低圧側のシリンダ内を往復動する低圧側ピストンと高圧側のシリンダ内を往復動する高圧側ピストンとが一体に形成された一体ピストンと、小端部を介し前記一体ピストンを往復動させる連接棒と、を備え、一体ピストンにおける低圧側ピストン及び高圧側ピストンのいずれにもシリンダに対しシールを行うリップリングを備えることを特徴とする。 In the present invention, the low pressure side piston that reciprocates in the low pressure side cylinder and the high pressure side piston that reciprocates in the high pressure side cylinder are integrally formed, and the integrated piston is reciprocated via the small end. A connecting rod to be moved, and both the low-pressure side piston and the high-pressure side piston of the integral piston are provided with a lip ring that seals against the cylinder.
本発明によれば、圧縮機の小型化、軽量化が図れるとともに、一方のリングが限界摩耗に達した場合でも信頼性を確保することができる。 According to the present invention, the compressor can be reduced in size and weight, and reliability can be ensured even when one of the rings reaches the limit wear.
以下、本発明の各実施例に係る圧縮機の圧縮機本体構造を、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a compressor main body structure of a compressor according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明に係る実施例1の圧縮機本体構造及び圧縮機の動作を、図1〜3を参照しつつ説明する。 First, the compressor main body structure and the operation of the compressor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1において、1は空気等を圧縮する圧縮機本体である。圧縮機本体1はクランクケース2とクランクケース2に取り付けられたシリンダ3、4を備えている。クランクケース2内にはモータ5の運転により回転するクランクジク6が貫通している。クランクケース2の一端側にはステータ7およびメインベアリング8が直接固定されている。また、ステータ7の取り付け側と反対側には、メインベアリング8が装着されたジクウケバコ9が勘合される構造となっている。
In FIG. 1,
クランクケース2を貫通するクランクジク6は鋳物にて成形され、圧縮機本体1の運転により発生する振動を低減するためのバランスが一体となっている。また、クランクジク6にはベアリング10を装着したレンセツボウ(連接棒)11が挿入され、クランクジク6はクランクケース2およびジクウケバコ9に装着された2個のメインベアリング8によって両端から支持されている。尚、ベアリング10装着部のクランクジク6の回転軸中心はメインベアリング8の回転軸中心と異なるように設計され、モータ5の運転によるクランクジク6の回転によってレンセツボウ11が偏心運動を行う。レンセツボウの偏心運動においては、本実施例に示しているクランクジク6を用いた構造でもよいし、別部材のエキセントリック部品を使用した構造でもよい。
The
5は圧縮機本体1を駆動するモータである。モータ5はステータ7及びロータ12を有し、ロータ12はキー13を介しクランクジク6に装着されている。また、ロータ12は冷却ファン13を固定するためのファンシャフト14とワッシャ15によって軸方向に固定されている。
A
13はステータ7、シリンダ3、4、シリンダヘッド16、17など空気圧縮機の構成要素を冷却するための冷却ファンである。冷却ファン13はモータ5の駆動によって回転し各部を冷却する。
3はクランクケース2に取り付けられた高圧側のシリンダ、4はクランクケース2に取り付けられた低圧側のシリンダである。本実施例では圧縮機本体1に高圧、低圧の2つのシリンダ3、4を設け、一対のシリンダ3、4がクランクケース2を挟んで互いに対向するように取り付けた。クランクケース2にはフランジ18、19が設けられ、フランジ18、19に積み上げるようにシリンダ3、4、シリンダパッキン20、21、クウキベン22、23、ヘッドパッキン24、25、シリンダヘッド16,17を配置し、図2に示す通しボルト28、29によって固定することで、圧縮室30、31を形成する。
3 is a high-pressure side cylinder attached to the
32は空気等を圧縮するためのリップリング33、34を備えたピストンである。ピストン32はベアリング35、ピストンピン36を介しレンセツボウ11に固定される。ピストン32の両端にはリテーナ37、38がトメネジ39、40によりリップリング33、34を挟み込みように固定されている。低圧側圧縮部と高圧側圧縮部が一体となったピストン32を用いた本構造においては、圧縮工程時の工程(ストローク)が低圧、高圧とも同一となるため、前記リップリング33、34は、外径が異なる寸法にて成型されることで、低圧と高圧の工程容積差を生じさせ二段圧縮を行う。
32 is a piston provided with lip rings 33 and 34 for compressing air or the like. The
次に本実施例における圧縮機本体1の動作について説明する。本実施例における圧縮機本体1は前記ロータ12の駆動によりクランクジク6が回転すると、レンセツボウの偏心運動によりリップリング33、34を備えたピストン32が圧縮室30、31内を往復動運動する。
Next, operation | movement of the compressor
1段目の圧縮を行うリップリング34が上死点から下死点へ向かう吸い込み工程ではクランクケース2、シリンダ4を通じて大気を圧縮室31内へ吸い込み、逆にリップリング34が上死点へ向かう吐き出し工程では吸い込んだ空気を0.7MPa程度まで圧縮しつつ、クウキベン23、シリンダヘッド17を通じて吐き出される。吐き出された圧縮空気は図3に示す配管43を通して高圧側のシリンダヘッド16へ送られる。そして2段目の圧縮においては1段目の圧縮時と同様に、シリンダヘッド16へ送られた圧縮空気が、リップリング33が上死点から下死点へ向かう吸い込み工程でクウキベン22を通し圧縮室30へ吸い込まれ、下死点から上死点へ向かう吐き出し工程で4.0MPa以上に圧縮される。ここで4.0MPa以上まで圧縮された圧縮空気はクウキベン22、シリンダヘッド16、図3に示す配管44を通し空気タンク45に送られ貯留される。貯留された圧縮空気は減圧弁46、空気取り出し口47を介し取り出され、用途に応じて使用される。以上までが、圧縮機の動作についての詳細である。
In the suction process in which the lip ring 34 that performs the first-stage compression moves from the top dead center to the bottom dead center, the air is sucked into the
本実施例を実現するにあたり、従来のレンセツボウ一本に対し一つの圧縮部を持たせる構造では発生しなかった課題について述べる。図4に示すレンセツボウ一本に対し一つの圧縮部を持つ従来の構造においては、一般的に小端部ベアリングを持つピストン式圧縮部が知られている。ピストン式圧縮部はピストンリング49、ライダーリング50を保持するピストン51がピストンピン52、小端部ベアリング53を介しレンセツボウ54に固定され、レンセツボウ54の大端部ベアリング55には前述したクランクシャフトやエキセントリック部材56などの偏心機構を用いることによりシリンダ内を往復動運動する。圧縮運動の際は、図5に示すように、圧縮時のピストン荷重57がピストン上面に加わるが、小端部ベアリング53の仕様や工程量(ストローク)等により決定する揺動角に応じ、ピストン荷重57の分力として側圧58が発生すること周知の事実である。
In realizing the present embodiment, a problem that has not occurred in a structure in which one conventional lancet bow has one compression section will be described. In the conventional structure having one compression portion for one lotus bow shown in FIG. 4, a piston-type compression portion having a small end bearing is generally known. The piston-type compression section includes a
一方で本実施例のレンセツボウ一本に対し、二つの圧縮部を持たせる本構造においては、片方の圧縮用リングが限界摩耗に達しても、もう一方のリングが圧縮を続けるため、ピストン荷重の分力である側圧は限界摩耗に達した側のリングも受け続けることになり、最悪の場合金属で成型されたピストンとシリンダが接触するといった問題があった。ピストンとシリンダが接触すると、復旧の際に大幅な部品変更が必要になるだけでなく、他部品の破損につながる可能性がある。 On the other hand, in this structure having two compression parts with respect to one lancet bow of this embodiment, even if one compression ring reaches the limit wear, the other ring continues to compress, so the piston load The side pressure, which is a component force, continues to be received by the ring on the side where the limit wear has been reached, and in the worst case, there is a problem that the piston and cylinder formed of metal contact each other. If the piston and cylinder come into contact, not only will the parts need to be changed significantly during recovery, but other parts may be damaged.
次に本実施例の形態について次に説明する。図6に示すように、本実施例においては、低圧、高圧のピストンを一体化し、レンセツボウ73一本にて二段圧縮を行う構造において、前記ピストン61の両端には各々リップリング59、60が固定されている。図7に示すように、リップリング59、60のベース部63とリップ部64の両外側面が接する外側コーナーのエンド部65は、リップリングのベース部63が接触しているピストン61のリップリング支持面42の外径よりもシリンダ66側に位置する構成とした。
Next, the form of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 6, in this embodiment, in a structure in which low pressure and high pressure pistons are integrated and two-stage compression is performed with one single lens set 73, lip rings 59 and 60 are provided at both ends of the piston 61, respectively. It is fixed. As shown in FIG. 7, the
図8に示すのはリップリングである。リップリングはピストンに固定されるベース部63とリップ部64により構成される。 このような一体型ピストンの搭載により、従来二本使用していたレンセツボウを一本に削減できるため、レンセツボウ、大端部ベアリング等の部品を削減し軽量化を図ることができる。加えてレンセツボウが一本になった分だけ圧縮機の軸方向寸法を短縮でき、圧縮機本体の小型化を実現することができる。また、圧縮機の軸方向寸法を短縮することは、メインベアリング間の距離を縮めることにつながるため、空気圧縮機の運転時にクランクジクがレンセツボウから受ける力でクランクジクに発生する応力を低減することができる。これにより、クランクジクの軸径を従来よりも細く設計することができるため圧縮機本体の軽量化を図ることができる。
FIG. 8 shows a lip ring. The lip ring includes a
また別の観点の効果として、前記一体型ピストン61の両端にリップリング59、60を備え且つリップリングのベース部63とリップ部64の両外側面が接する外側コーナー部のエンド部65をリップリングのベース部63が接触しているピストン61のリップリング支持面42の最外径よりもシリンダ66側に位置する構成とすることで、片方の圧縮用リング(例えば59)が限界摩耗に達しても、もう一方のリング(例えば60)が圧縮を続けることにより、限界摩耗に達した側のリング(例えば59)が側圧を受け続けた際に、ピストン61とシリンダ66が接触することを防止することができる。これはリップリングの破損モードがリップ部64破損、ベース部63破損の順に起こるため、図9に示すようにリップ部64が完全に脱落しても、ベース部63により側圧を受け続けることができるためである。尚、片側のリップリング(例えば59)のリップ部64が破損しても更に運転を続けた場合は、ベース部63の摩耗が促進し最終的には、ピストン61とシリンダ66の接触が発生するが、片方のリップリング(例えば59)のリップ部64が脱落するほど圧縮を続ければ、極端に空気タンクへのエア充填時間が遅くなるため、使用者は異常に気づくことがきる。これにより、従来シリンダとピストンの接触防止及び側圧を受けるために設置していたライダーリングを省くことができ、組立性の向上、原価の低減を図ることができる。
As another effect, the integral piston 61 is provided with lip rings 59 and 60 at both ends, and the
また別の観点の効果として、低圧と高圧が一体に成型されたピストン61の両端にリップリングを備え、リップリングはリテーナ72に固定されることで、ピストン61とシリンダの芯出し作業を容易に行うことが出来る。圧縮用リングにピストンリングを用いた構造だとピストンリングは背圧でシリンダとシール面を形成する必要があるため、ピストンリングはピストンに対しガタとなり、シリンダとピストンの芯出しを行うには冶具を用いるか、ライダーリングなどのガイドリングを用いる必要がある。一方でリップリングはピストン61にリテーナ72で固定されるため、シリンダを組付ける際にはシリンダはリップリングの外径に倣って組み付けを行うことができるため、組立の簡素化を図ることができる。
Another advantage is that the low pressure and high pressure are integrally molded with a piston 61 at both ends, and the lip ring is fixed to the
次に本発明に係る実施例2の圧縮機本体構造を、図10を参照しつつ以下に説明する。
本実施例は実施例1に対し、低圧と高圧が一体で構成されたピストン67にシリンダに対するガイドとなるガイドリング68、69を、リップリングの下方に備えたことを特徴とする。ガイドリングは低圧側、高圧側片側だけに備えても良いし、両方に備えても良い。尚、ガイドリングの本数も一本でも良いし複数本でも良い。
Next, a compressor main body structure according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The present embodiment is characterized in that a
実施例1ではピストン荷重による側圧をリップリングのみで受けていたが、実施例2においてはガイドリング68、69でも受けることが出来るため、低圧側、高圧側何れかの圧縮用リング70,71が限界摩耗に達して尚圧縮運動を続けられた際、ピストンとシリンダが接触する可能性を更に低減することができる。 In the first embodiment, the side pressure due to the piston load is received only by the lip ring. However, in the second embodiment, since the guide rings 68 and 69 can also receive the side pressure, the compression rings 70 and 71 on either the low pressure side or the high pressure side are provided. When the limit wear is reached and the compression movement is continued, the possibility of contact between the piston and the cylinder can be further reduced.
1 圧縮機本体
2 クランクケース
3、4 シリンダ
5 モータ
6 クランクジク
7 ステータ
8 メインベアリング
9 ジクウケバコ
10 ベアリング
11 レンセツボウ
12 ロータ
13 冷却ファン
16、17 シリンダヘッド
18、19 フランジ
22、23 クウキベン
28、29 通しボルト
30、31 圧縮室
32 ピストン
33、34 リップリング
35 ベアリング
36 ピストンピン
37、38 リテーナ
45 空気タンク
46 減圧弁
51 ピストン
57 ピストン荷重
58 側圧
59、60 リップリング
63 ベース部
64 リップ部
68、69 ガイドリング
73 レンセツボウ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
低圧側のシリンダと、
高圧側のシリンダと、
前記低圧側のシリンダ内を往復動する低圧側ピストンと前記高圧側のシリンダ内を往復動する高圧側ピストンとが一体に形成された一体ピストンと、
小端部を介し前記一体ピストンを往復動させる連接棒と、を備え、
前記一体ピストンにおける低圧側ピストン及び高圧側ピストンのいずれにもシリンダに対しシールを行うリップリングを備えることを特徴とする圧縮機。 In a compressor that has a low pressure side compression section and a high pressure side compression section and performs two-stage compression,
A low pressure cylinder,
A high pressure side cylinder,
An integrated piston in which a low pressure side piston that reciprocates in the low pressure side cylinder and a high pressure side piston that reciprocates in the high pressure side cylinder; and
A connecting rod for reciprocating the integral piston through a small end,
A compressor characterized in that both of the low-pressure side piston and the high-pressure side piston in the integral piston are provided with a lip ring that seals against the cylinder.
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US20050238513A1 (en) * | 2004-04-24 | 2005-10-27 | Arnold Mueller | Double piston for a compressor |
JP2013253699A (en) * | 2013-07-22 | 2013-12-19 | Max Co Ltd | High-pressure coping rocking piston |
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- 2015-05-29 JP JP2015109315A patent/JP6637679B2/en active Active
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