JP4144921B2 - 二段圧縮機のシリンダ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
開示技術は、二段圧縮機のシリンダを軽量化すると共に、小サイズ化し、使い勝手が良いようにして用いることが出来る構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、建築工事現場や農作業等において圧縮機が多く用いられているが、圧縮効率を良好にするべく、クランクケースの左右に一段側（低圧）のシリンダと二段側（高圧）のシリンダをツインタイプに配列した二段圧縮機が多用されている。
【０００３】
而して、当該二段圧縮機においては一段側（低圧）のシリンダのピストンが上死点から下死点に移行するプロセスでエアを吸入し圧縮工程に入ると、同時に二段側（高圧）のシリンダの吸入バルブが開き、一段側（低圧）の圧縮エアが二段側（高圧）のシリンダに送給され、更に、一段側（低圧）のヘッドで４〜５ｋｇ／ｃｍ^２と低圧に圧縮されたエアを、更に、二段側のシリンダ圧縮高圧にしてエアタンクに圧縮貯留して使用に供するようにしている。
【０００４】
而して、在来態様の二段圧縮機１においては図３に示す様に、一対のドラムタイプのエアタンク２，２´ を併設し、該エアタンク２，２´ に対し駆動モータ３を装備し、その回転シャフト４に冷却ファン５を設けると共に、そのクランクケース６の左右に一段側（低圧）のシリンダ７、及び、二段側（高圧）のシリンダ７´ を設けると共に、エアレギュレータ８やゲージ９やカップラー１０等のエア計装機器類を装備させるような構造とされており、該一段側（低圧）のシリンダ７、及び、二段側（高圧）のシリンダ７´ に嵌装するピストン１１は図４に示す様に、コネクティングロッド１２の先端部にはクランクシャフトの嵌装孔１３が設けられ、基端部にはウエアリング１４がニードルベアリング１５を介し、ピストンピン１６を介し相対旋回動自在に枢支され、その上端にはピストンリング１７が嵌装され、ピストンピン１６に対してはオイルシール１８が介装されているような揺動型の構造であった。
【０００５】
そして、かかるピストン１１は一段側（低圧）のシリンダ７、及び、二段側（高圧）のシリンダ７´ にピストン径は違うが同構造の物が使用されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時建設現場や農場等の作業用においては可搬式の携帯タイプの二段圧縮機が用いられるようになり、小型サイズでコンパクトな使い勝手が良いものが求められるようになってきており、したがって、小サイズ，軽量タイプで、しかも、使い勝手が良く、低コストで耐久性が良好なものに対する需要が高まってきている。
【０００７】
しかしながら、在来態様の二段圧縮機１にあっては、図当該図３，図４に示す様に、一段側（低圧）のシリンダ７や二段側（高圧）のシリンダ７´ にピストン１１の基本的構造が共通的に設けられているために、該ピストン１１の当該図４に示す構造の如くコネクティングロッド１２の頂部にウエアリング１４がオイルシール１８やニードルベアリング１５やピストンピン１６をその軸方向に重設されており、しかも、ピストンリング１７も嵌装しているために、コネクティングロッド１２の頂部においてシリンダ内面に昇降進退する時に揺動可能であり、高圧圧縮が出来はするものの、その軸方向長さが大きくなり、したがって、シリンダ７，７´ の長さが長くなり、図３における左右方向の長手方向幅サイズが大きくなり、コンパクト化が出来ず、しかも、当該図３，図４に示す様に、シリンダ７，７´ 、及び、ピストン１１の構造が複雑であるために、初期製造時の組付や保守点検整備に際しての解体再組付が煩瑣である難点があり、使い勝手が悪い欠点があるうえに、結果的にコスト高につながるという不利点があった。
【０００８】
しかしながら、従来より近時図２に示す様な非揺動型のピストン１１´ が有り、そのコネクティングロッド１２´ の先端部にはクランクシャフトに対する孔１３´ が図４に示す在来態様同様に設けられてはいるものの、その基端部におけるピストン本体１４´ においては皿型のリップリング１５がその頂面にリップリング押えプレート１５´ を有するディスク状の薄い厚さのものがコネクティングロッド１２´ に固定され、したがって、該コネクティングロッド１２´ が図示しないクランクシャフトにより回動して昇降する際に、ピストン本体１４´ がコネクティングロッド１２´ に固定された傾斜姿勢でシリンダ内面を摺動移動するようにされ、したがって、耐久性にはやや劣るものであるが、当該図２，図４に対比される如く、在来態様のピストン１１に比し、非揺動型のピストン１１´ はその軸方向長さがピストンピン１６やニードルベアリング１５やオイルシール１８、そして、ピストンリング１７の分だけ短くなり、該非揺動型のピストン１１´ としては著しく短尺化出来、小サイズ化され得るようになってきている。
【０００９】
【発明の目的】
この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく在来態様の二段圧縮機における在来態様のピストンの長尺タイプによるシリンダの長さを短縮出来ず、結果的に二段圧縮機の長手方向幅サイズが小サイズ化出来ないという問題点を解決すべき技術的課題とし、コネクティングロッドの基端部にピストン本体が固設されている非揺動型のピストンにより軸方向長さが小サイズ化される利点を用い、傾斜姿勢でそのピストン本体がシリンダ内面を摺動することにより、圧縮効率がいささか悪くはあるものの、一段側（低圧）のシリンダに装着することにより、充分に低圧圧縮が可能であり、二段側（高圧）のシリンダには高圧縮が可能な在来態様のピストンを用いて結果的に長手方向幅サイズが短尺化され、軽量化が図れ、より良く軽量化が図れ、構造が簡単で低コスト化も図れ、初期組付製造時は勿論のこと、保守，点検，整備等の際にも作業性が良く、使い勝手が良く、圧縮性能には何ら本質的には変わりはないようして各種施工産業における圧縮技術利用分野に益する優れた二段圧縮機のシリンダ構造を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述課題を解決するために、二段圧縮機において前段の一段側（低圧）のシリンダと後段の二段側（高圧）のシリンダの各々に圧縮ピストンを駆動モータの回転シャフトにコネクティングロッドを介して挿設されている構造において、該二段側（高圧）のシリンダに嵌装する圧縮ピストンがクランクシャフトを介しコネクティングロッドを揺動してシリンダ内面に摺動するピストンピンやピストンリング等を有し、高圧圧縮が可能にされる通常の揺動型のピストンを用いるようにし、一段側（低圧）のシリンダに嵌装するピストンはクランクシャフトに連係するコネクティングロッドの基端部に薄肉厚のリップリングが固設されている薄い厚さのピストン本体を固設するタイプの非揺動型のピストンにされてシリンダ全体としては短尺化が図られ、結果的に二段圧縮機の長手方向幅サイズが小サイズにされ、しかも、構造が簡単であることにより軽量化が図られ、使い勝手が良好であるようにした技術的手段を講じたものである。
【００１１】
【作用】
上述構成において、一段側（低圧）のシリンダに嵌装するピストンをコネクティングロッドの基端部にピストン本体を固設した非揺動型のピストンにすることにより短尺化され、結果的にシリンダ全体を、即ち、二段圧縮機の全体の長手方向幅サイズを小さくし、コンパクト化が図れ、又、構造が簡単であることにより、軽量化が促進され、初期製造組付は勿論のこと、保守，点検，整備等のメンテナンス時にも再組付がし易く、結果的にイニシャルストは勿論のこと、メンテナンスコスト、ランニングコストも低減され、又、コネクティングロッドにピストン本体が固設されるタイプであることにより、一段側（低圧）のシリンダに用いられることで低圧圧縮には何ら支障がなく、耐久性も充分であり、使い勝手が良く、コスト的にも安くつくようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施しようとする形態を図１，図２に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００１３】
尚、図３，図４と同一態様部分は同一符号を用いて説明するものとする。
【００１４】
図示実施例において、１´ はこの出願の発明の要旨の中心を成す二段圧縮機であり、当該実施例においては建築現場等の狭隘な凹凸のある設置部位や農道や圃場等の不安定な場所に設置して稼動に供するべく携帯して可搬タイプのものであり、その下側にはベース兼用のボンベ型の一対の相似形エアタンク２，２´ が同サイズ，同容量で対称的に設置されており、そのベースプレート上には駆動モータ３が設けられてその回転シャフト４の先端には冷却ファン５が装備されており、そのクランクケース６には左右に対称的に延設された一段側（低圧）のシリンダ７と二段側（高圧）のシリンダ７´ が設けられている。
【００１５】
そして、該双胴型の一対のエアタンク２，２´ には共用化可能に標準化された部位にエアレギュレータ８やゲージ９やカップラー１０等の計装機器類のブロックやソケットが対称的に取り付けられており、装置全体の製造組付時の作業や保守，点検，整備等の再組付が容易であるようにされ、又、全体的にコンパクト化コストダウンが図れ、使い勝手が良いようにされている。
【００１６】
そして、二段側（高圧）のシリンダ７´ に嵌装されているピストン１１を図４に示した在来態様同様のコネクティングロッド１２の頂部にウエアリング１４がニードルベアリング１５を介しオイルシール１８等を介しピストンピン１６を有して上側にはピストンリング１７を嵌装した揺動型のタイプのものがそのクランクシャフトに対する嵌装孔１３を介して取り付けられて所定の高圧圧縮が可能にされている。
【００１７】
又、該二段側（高圧）のシリンダ７´ に対し、クランクシャフトに対称的な位置に一段側（低圧）のシリンダ７が設けられてその内部には図２に示す様な前述非揺動型のピストン１１´ が嵌装されており、その先端のクランクシャフトに対する嵌装孔１３´ を介しピストン本体１４´ が傾斜姿勢でシリンダ７内を摺動進退して低圧圧縮をするようにされている。
【００１８】
尚、先述した如く、該非揺動型のピストン１１´ はそのコネクティングロッド１２´ の基端部にピストン本体１４´ が固設されているために、該コネクティングロッド１２´ に対しピストン本体１４´ が固設による傾斜姿勢でシリンダ７内を動可能にされているために堅牢ではあるものの、圧縮効率が悪いというデメリットがあるが、該一段側（低圧）シリンダ７においては低圧圧縮であるため充分に圧縮が可能であり、該一段側（低圧）のシリンダ７のヘッドの吐出口から二段側（高圧）のシリンダ７´ のヘッドの吸気口には連結管通路１７が渡設されて該一段側（低圧）のシリンダ７からの低圧圧縮されたエアを冷却ファン５により冷却して二段側（高圧）シリンダ７´ に送給することにより冷却効果により圧縮効率を上げ、該二段側（高圧）シリンダ７´ により高圧圧縮が可能であるようにされている。
【００１９】
そして、非揺動タイプのピストン１１´ が上死点から下死点間で空気エアを吸い込み、圧縮工程に入ると同時に二段側（高圧）のシリンダ７´ の吸入バルブが開き、連通管通路１７を介して送給される一段側（低圧）シリンダ７側からの低圧圧縮空気を送給され、更に、圧縮されて高圧にされてエアタンク２に貯留される。
【００２０】
尚、一段側（低圧）シリンダ７側のピストンには非揺動型のピストン１１´ を設けているために、該ピストン１１´ 自体の寿命には問題があるが、該該一段側（低圧）シリンダ７側における圧縮圧力が４〜５ｋｇ／ｃｍ^２と低いために、実用上何ら支障はない。
【００２１】
そして、作業現場に当該二段圧縮機１´ を携帯して搬入するに際しては、上述の如く、一段側（低圧）シリンダのピストンが非揺動型のピストン１１´ とされていることにより、ピストン本体１４´ が当該図２に示す様に、ピストンリングやピストンピンを有していないがために、それだけ、軸方向の長さが短く結果的に当該一段側（低圧）シリンダ７の長さが短く、二段圧縮機１´ の長手方向サイズが小さくなり、又、部品点数が少く、軽量化が図られていることにより、極めて容易に搬送セットすることが出来る。
【００２２】
勿論、保守や点検整備等の際の二段圧縮機１´ の解体後の再組付に際しても部品点数が少く、小サイズ化されているために、該組付は容易であり、加えて、計装機器類８，９，１０が各エアタンク２，２´ に対称的に組み付けられていることにより、ソケットやブロック等が対称的に組み付けられることにより、初期製造組付は勿論、保守，点検，整備等の際の再組付等も容易に、スムーズに行われ、作業性が良く、使い勝手が良好である。
【００２３】
尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るものでないことは勿論であり、例えば、非揺動型のピストン１１´ の材質は一般態様のアルミ製に限らず、チタン合金等の軽量，大強度の材質を用いることが出来る等種々の態様が採用可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上、この出願の発明によれば、基本的に建設工事現場や農場等の所定設置するには難点がある場所へ可搬式に携帯して搬入出来る中，小型の二段圧縮機において一段側（低圧）のシリンダ内に設けるピストンをコネクティングロッドの基端部においてコネクティングロッドに固定してあるピストン本体が薄肉厚の首振りのない非揺動型のピストンを設けて二段側（高圧）のシリンダにはピストンを介しコネクティングロッドにウエアリングを旋回動自在に設けた通常タイプの揺動型のピストンを設けたことにより、該非揺動タイプの一段側（低圧）のピストンの構造が簡単で、耐久性には劣るものの、小サイズ化が可能となり、シリンダ全体の長さが短くなり、結果的に圧縮機の長手方向幅サイズが縮少され、又、ピストンの部品点数が少く、それだけ、軽量化がなされ、又、軽量化がより促進され、したがって、初期製造組付におけるイニシャルコストが低く抑えられるのみならず、保守，点検，整備等の再組付に際しても作業性や使い勝手が良く、ランニングコストやメンテナンスコストが安くなるという優れた効果が奏される。
【００２５】
又、該種非揺動型のピストンは構造が簡単であるが、耐久性に劣る等の寿命の点に問題が潜在的にあるにしても、一段側（低圧）のシリンダ内における圧力が４〜５ｋｇ／ｃｍ^２と低圧であるために、かかる潜在的に問題のある非揺動型のピストンであっても低圧圧縮には何ら実用的に支障がなく、充分に使用が可能であり、又、二段側（高圧）のシリンダにおけるピストンには在来態様と同じピストンリングやピストンピンを有する揺動型のピストンを用いるために、高圧圧縮が可能であり、したがって、二段圧縮機としての機能は何ら損なわれることなく、充分に発揮出来るという利点がある。
【００２６】
このように二段圧縮機としての小サイズ化，軽量化が図れ、コストダウンも図れ、しかも、実用的機能には何ら劣ることがない利点があることから、その実用性は極めて高く評価出来るというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の１実施例の全体概略平面図である。
【図２】一段側（低圧）シリンダに装備されるロッキングピストンの一部透視部分断面側面図である。
【図３】在来態様における二段圧縮機の全体概略平面図である。
【図４】同シリンダに装備される通常タイプのピストンの部分は半断面側面図である。
【符号の説明】
７ 前段の低圧シリンダ
７´ 後段の高圧シリンダ
１１，１１´ 圧縮ピストン
３ ローター（駆動モータ）
１２，１２´ コネクティングロッド
１６ ピストンピン
１１ 通常のピストン
１５ リップリング
１１´ 非揺動型のピストン
１´ 二段圧縮機

Claims (3)

1. 前段の低圧シリンダと後段の高圧シリンダの各々に圧縮ピストンが駆動モータのローターにコネクティングロッドを介して装設されている二段圧縮機のシリンダ構造において、
   上記高圧シリンダの圧縮ピストンが、コネクティングロッドの端部にピストンピンを介してピストンヘッドを連結された揺動型のピストンとして構成され、
   他方の低圧シリンダの圧縮ピストンが、コネクティングロッドにピストンヘッドが固設された非揺動型のピストンとして構成されている
   ことを特徴とする二段圧縮機のシリンダ構造。
2. 前段の低圧シリンダと後段の高圧シリンダの各々に圧縮ピストンが設けられ、各圧縮ピストンが駆動モータのローターにコネクティングロッドを介して装設されている二段圧縮機のシリンダ構造において、
   上記高圧シリンダの圧縮ピストンとして設けられ、コネクティングロッドに対し揺動可能に設けられた揺動型のピストンと、
   上記低圧シリンダの圧縮ピストンとして設けられ、コネクティングロッドに対し揺動不可能に固設された非揺動型のピストンと、
   を有することを特徴とする二段圧縮機のシリンダ構造。
3. 前段の低圧シリンダと後段の高圧シリンダの各々に圧縮ピストンが設けられ、各圧縮ピストンが駆動モータのローターにコネクティングロッドを介して装設されている二段圧縮機のシリンダ構造において、
   上記高圧シリンダの圧縮ピストンとして設けられ、高圧シリンダ内における進退動に伴って揺動可能に設けられた揺動型のピストンと、
   上記低圧シリンダの圧縮ピストンとして設けられ、低圧シリンダ内における進退動にかかわらず揺動不可能に設けられた非揺動型のピストンと、
   を有することを特徴とする二段圧縮機のシリンダ構造。

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