JP5011188B2 - Reciprocating compressor - Google Patents
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Description
本発明は、往復動圧縮機に関する。 The present invention relates to a reciprocating compressor.
気体を圧縮する往復動圧縮機には、モータ等の駆動源の回転駆動軸に偏心してクランクを取り付け、このクランクにベアリングを介して、ピストンと一体的に設けられたコネクティングロッドを回転可能に連結する構成のものがある。この往復動圧縮機は、回転駆動軸の回転でクランクが偏心回転することでコネクティングロッドの先端に設けられたピストンがシリンダ内で揺動しながら往復動して、気体を吸入し圧縮して吐出する。このような往復動圧縮機では、ピストンをコネクティングロッドの先端側に設けられる円盤部とこの円盤部に取り付けられる別体のリテーナとにより形成し、これら円盤部とリテーナとでリップシールを挟持して、このリップシールをシリンダの内周面に摺接させることで、ピストンとシリンダとのシールを行うようになっている。そして、リップシールのリップ部は、ピストンの揺動方向(クランク軸直交方向)の両側が、この揺動方向と直交する方向(クランク軸方向)の両側よりも、揺動による押圧力を受ける分だけ摩耗しやすいことから、リップ部をピストンの揺動方向に長い楕円形状とし、ピストンの揺動方向両側の肉厚を、この揺動方向と直交する方向の両側の肉
近年、上記した揺動ピストンタイプの往復動圧縮機においても、高出力化が求められている。上記の楕円形のリップシールは、その摩耗に対する長寿命化を図ることはできるものの、圧縮機の高出力化に起因して生じる破損に十分に対応することはできない。つまり、圧縮機を高出力化すると、リップシールに加わる気体の圧力も高くなり、リップシールに生じる応力値が高くなって早期に破損を生じてしまうのである。 In recent years, higher output is also demanded in the above-described oscillating piston type reciprocating compressor. Although the above-mentioned elliptical lip seal can extend the life against the wear, it cannot sufficiently cope with the damage caused by the high output of the compressor. In other words, when the output of the compressor is increased, the pressure of the gas applied to the lip seal increases, and the stress value generated in the lip seal increases, resulting in early breakage.
したがって、本発明は、高出力化に伴って生じるリップシールの破損を抑制しリップシールの長寿命化を図ることができる往復動圧縮機の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a reciprocating compressor capable of suppressing the damage of the lip seal caused by the increase in output and extending the life of the lip seal.
上記目的を達成するために、本発明は、ピストンの円盤部とでリップシールの挟持部を挟持するリテーナの取付状態で生じる外径の寸法差でピストンの揺動方向と直交する方向の寸法差が、揺動方向の寸法差に対して大きく形成されている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a dimensional difference in a direction perpendicular to the piston swinging direction due to a dimensional difference in outer diameter that occurs in the mounting state of the retainer that clamps the clamping part of the lip seal with the disc disk part of the piston. However, it is formed large with respect to the dimensional difference in the swing direction.
本発明によれば、リテーナと円盤部との取付状態で生じる外径の寸法差でピストンの揺動方向と直交する方向の寸法差が、揺動方向の寸法差に対して大きくなるように形成されているため、このリテーナと円盤部とで挟持されるリップシールには、ピストンの揺動方向と直交する方向に変形に対する余裕ができる。リップ部に高い圧力が加わって大きく変形しても、上記の余裕によってこの変形を吸収することができ、生じる応力を緩和することができる。したがって、高出力化に伴って生じるリップシールの破損を抑制しリップシールの長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, the dimensional difference in the direction perpendicular to the oscillating direction of the piston is formed to be larger than the dimensional difference in the oscillating direction due to the dimensional difference of the outer diameter generated in the mounting state of the retainer and the disk part. Therefore, the lip seal sandwiched between the retainer and the disk portion has a margin for deformation in a direction perpendicular to the swinging direction of the piston. Even if a large pressure is applied to the lip portion to cause a large deformation, the deformation can be absorbed by the above-described margin, and the generated stress can be relaxed. Accordingly, it is possible to prevent the lip seal from being damaged due to the increase in output and to extend the life of the lip seal.
本発明の一実施形態の往復動圧縮機を図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の往復動圧縮機11は、図1に示すように、駆動源である電動式のモータ12と、このモータ12にクランクケース部13において接続されモータ12で駆動されて圧縮空気を発生する圧縮機本体14とを有している。
A reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
圧縮機本体14は、円筒状をなすとともにモータ12の回転駆動軸15に直交する方向に沿って配置されたシリンダ17と、シリンダ17の回転駆動軸15とは反対の開口部を覆うように設けられた仕切板18と、仕切板18のシリンダ17とは反対側に設けられたシリンダヘッド19とを有している。ここで、図示は略すが、仕切板18には吐出穴が形成されており、この吐出穴を覆うようにシリンダヘッド19側に板状の吐出弁が取り付けられている。なお、ここでは、回転駆動軸15は水平方向に沿って配置され、シリンダ17は鉛直方向に沿って配置されている。
The compressor
圧縮機本体14は、モータ12の回転駆動軸15に偏心状態で嵌合固定されるクランク部材21と、基端側がこのクランク部材21にベアリング22を介して回転可能に連結されるとともに先端側がシリンダ17内に往復動可能に設けられる往復動部材23とを有している。
The
この往復動部材23は、上記したベアリング22を基端側に保持するコネクティングロッド24と、このコネクティングロッド24の先端側に設けられてシリンダ17内に往復動可能に配置される厚さの薄い円盤部25とが一体成形された本体部材26を有している。また、往復動部材23は、本体部材26の円盤部25のコネクティングロッド24とは反対側に配置される薄板状のリテーナ28と、このリテーナ28を厚さ方向に貫通する図示略の吸込穴をコネクティングロッド24とは反対側で覆うようにリテーナ28に取り付けられる板状の吸込弁29と、リテーナ28を円盤部25に締結するネジ30とを有している。なお、コネクティングロッド24の円盤部25とリテーナ28とによって、シリンダ17内を揺動しつつ往復動するピストン31が形成される。
The
本体部材26の円盤部25は、中間所定範囲にその外周側よりも下方に凹む凹部34が形成されており、その結果、凹部34の外側が環状をなして上側に突出する環状台部35となっている。
The
リテーナ28は、円盤部25の凹部34に嵌合する嵌合凸部37が厚さ方向一側に形成されており、その結果、厚さ方向の逆側が嵌合凸部37よりも大径のフランジ部38となっている。リテーナ28には、嵌合凸部37とは反対側に取付凹部39が形成されており、この取付凹部39の底面の位置に上記した吸込弁29が取り付けられている。
In the
また、往復動部材23には、リテーナ28と本体部材26の円盤部25とで挟持される、言い換えればピストン31に保持される円環状のリップシール41が設けられている。このリップシール41はシリンダ17の内周面に摺接してシリンダ17とピストン31との隙間をシールする。
The reciprocating
リップシール41は、PTFE(四フッ化エチレン樹脂)等の弾性材料からなる円環状のシールリングであり、内周側が、リテーナ28の嵌合凸部37を嵌合させるとともに円盤部25の環状台部35とリテーナ28のフランジ部38との間に挟持される平板円環状の挟持部42とされ、外周側が、この挟持部42から外向きに突出し厚さ方向におけるリテーナ28側に屈曲して、リテーナ28のフランジ部38の外周側を覆う円環状のリップ部43とされている。リップシール41は、このリップ部43においてシリンダ17の内周面に摺接する。なお、このリップシール41は、自由状態では、その全体形状、挟持部42の形状、リップ部43の形状がすべて円形状をなしている。
The
これに対して、リテーナ28は、図2に示すように、そのフランジ部38の外形形状が、厚さ方向に見て楕円形状をなしている。その結果、円盤部25とリテーナ28の取付状態で生じる外径の寸法差でピストン31の揺動方向と直交する方向の寸法差が、該揺動方向の寸法差に対して大きく形成されている。そして、リテーナ28は、リップシール41の挟持部42をこのフランジ部38で挟みつつ本体部材26の円盤部25に固定される際に、ピストン31の揺動方向(クランク軸直交方向)の幅Dは、この揺動方向と直交する方向(クランク軸方向)の幅D1に対して大きく(すなわち、幅D>幅D1)なる位相状態で位置決めされて固定される。ここで、リテーナ28の幅Dは、環状台部35の外径寸法以下となるように設定される。なお、図示は略すが、リテーナ28および円盤部25には、上記のように位相を合わせるための位置決め構造部が設けられている。また、リテーナ28の嵌合凸部37の形状はリップシール41の円形状の挟持部42を径方向に位置決めするため、厚さ方向に見て円形状をなしている。
In contrast, as shown in FIG. 2, the
その結果、リテーナ28は、リップシール41のリップ部43との隙間が、ピストン31の揺動方向(図2左右方向)の両側で狭く、この揺動方向と直交する方向(図2上下方向)の両側で広くなっている。
As a result, the
ここで、図1に示すように、ピストン31およびリップシール41と、シリンダ17と、仕切板18とによって圧縮室aが画成されることになり、吸込弁29は、クランクケース部13側から圧縮室aへの空気の移動のみを許容する逆止弁となっている。また、仕切板18とシリンダヘッド19とによって吐出室bが形成されることになり、上記した図示略の吐出弁は、圧縮室a側からこの吐出室b側への空気の移動のみを許容する逆止弁となっている。
Here, as shown in FIG. 1, the compression chamber a is defined by the
以上の往復動圧縮機11は、モータ12の回転駆動軸15が回転すると、回転駆動軸15に固定されたクランク部材21が偏心回転運動を行う。すると、このクランク部材21にベアリング22を介して回転可能に連結された往復動部材23が、そのピストン31およびリップシール41をシリンダ17内で往復動させる。そして、吸入行程では、ピストン31およびリップシール41のシリンダヘッド19とは反対方向への移動で圧縮室aが拡大し図示略の吐出弁は閉状態のまま吸込弁29を開いて空気を圧縮室aに導入する。続く圧縮行程では、ピストン31およびリップシール41のシリンダヘッド19の方向への移動で圧縮室aが縮小し吸込弁29は閉状態のまま図示略の吐出弁を開いて圧縮室aから圧縮空気をシリンダヘッド19内の吐出室bに吐出する。
In the reciprocating
以上の作動中、ピストン31およびリップシール41は、シリンダ17内で揺動しながら往復動する。
つまり、ピストン31の揺動方向とは直交する方向に沿って見た場合に、最も圧縮室aを拡大した下死点ではコネクティングロッド24が左右方向の中央に位置するとともにピストン31は水平をなしており、この状態から圧縮行程を行うべくクランク部材21が回転し、往復動部材23を上昇させ圧縮室aを縮小させる方向にピストン31およびリップシール41を移動させると、上死点と下死点との中間までコネクティングロッド24の下部は左右方向一側に移動しながら上昇し、上死点と下死点との中間(例えば3時の位置)で最もコネクティングロッド24の下部が左右方向の一方の外側に位置する。このとき、ピストン31は最も水平に対し傾斜することになる。
During the above operation, the
That is, when viewed along a direction orthogonal to the swinging direction of the
続いて、上死点に向かうにしたがってコネクティングロッド24の下部は左右方向の中央に戻ることになり、最も圧縮室aを縮小した上死点ではコネクティングロッド24が左右方向の中央に位置するとともにピストン31が水平となって圧縮行程が終了する。
Subsequently, the lower part of the connecting
ピストン31が上死点にある状態からクランク部材21が吸入行程を行うべく回転すると往復動部材23は圧縮室aを拡大させる方向にピストン31およびリップシール41を移動させることになり、上死点と下死点との中間まで、コネクティングロッド24の下部が左右方向逆側に移動しながら下降し、上死点と下死点との中間(例えば9時の位置)で最もコネクティングロッド24の下部が左右方向の他方の外側に位置する。このとき、ピストン31は最も水平に対し上記とは逆向きに傾斜することになる。
When the
続いて、下死点に向かうにしたがってコネクティングロッド24の下部は左右方向の中央に戻ることになり、最も圧縮室aを拡大した下死点ではコネクティングロッド24が左右方向の中央に位置するとともにピストン31が水平をなして吸入行程が終了する。
Subsequently, the lower part of the connecting
上記した圧縮行程における下死点から上死点への移動中、および吸入行程における上死点から下死点への移動中において、ピストン31の揺動方向とは直交する方向におけるリップシール41の両側は、締め代による押付力および空気の圧力でシリンダ17の内周面に図2に矢印Xで示す位置で押し付けられることになる。一方、リップシール41のピストン31の揺動方向における両側は、締め代による押付力、空気の圧力に加えて、ピストン31が揺動しながら往復動することによる押付力で、図2に矢印Yで示す位置で、揺動直交方向両側よりも大きな力でシリンダ17の内周面に押し付けられることになる。その結果、これらの間の中間部(図2に示すハッチング部分Z)に大きな応力が発生することになり、しかも空気の圧力が高くなるほどこの応力は大きくなるが、リテーナ28との隙間が大きい、ピストン31の揺動方向とは直交する方向におけるリップシール41の両側が追従変形することによって、この応力を分散し、緩和する。
During the movement from the bottom dead center to the top dead center in the compression stroke and the movement from the top dead center to the bottom dead center in the suction stroke, the
以上に述べた本実施形態の往復動圧縮機11によれば、リテーナ28が、ピストン31の揺動方向で大きく、この揺動方向と直交する方向で小さく形成されているため、このリテーナ28と円盤部25とで挟持されるリップシール41には、ピストン31の揺動方向と直交する方向に変形に対する余裕ができる。よって、リップ部43に高い圧力が加わって変形しても、上記の余裕によって吸収することができ、生じる応力を緩和することができる。したがって、昇圧用ブースタ機として使用したり機能を向上するために高出力化を図っても、高出力化に伴って生じるリップシール41の破損を抑制しリップシール41の長寿命化を図ることができる。
According to the
なお、図示は略すが、リップシールとして、リップ部が、ピストン31の揺動方向に長い楕円形状をなしピストン31の揺動方向両側が厚肉のもの(上記特許文献1参照)を用いても良い。
また、本実施例においては、リテーナ28は楕円形状で説明したが、円盤状からその外周で揺動方向と直交する部分を直線状に面取りし角部を滑らかにした長円形状であってもよい。
また、本実施例においては、シリンダおよびピストンは、円形で説明したが、楕円や長円形状であってもよい。
さらに、本実施例においては、空気圧縮機を例として述べたが、ポンプ等の他の流体加圧機に本発明を用いても良いことは言うまでもない。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, as a lip seal, even if the lip | rip part has an elliptical shape long in the rocking | fluctuation direction of
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the cylinder and the piston are described as circular, but may be oval or oval.
Furthermore, in the present embodiment, the air compressor has been described as an example, but it goes without saying that the present invention may be used for other fluid pressurizers such as a pump.
11 往復動圧縮機
17 シリンダ
24 コネクティングロッド
25 円盤部
28 リテーナ
31 ピストン
41 リップシール
42 挟持部
43 リップ部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
コネクティングロッドの先端側に設けられた円盤部と、該円盤部に取り付けられて該円盤部外径以下の外径を持つリテーナとにより形成され前記シリンダ内を揺動しつつ往復動するピストンと、
内周側が前記円盤部と前記リテーナとの間に挟持される円環状の挟持部となり、外周側が該挟持部から外向き且つ前記リテーナ側に突出し前記シリンダの内周面に摺接する円環状のリップ部となったリップシールと、
を備えた往復動圧縮機において、
前記円盤部と前記リテーナの取付状態で生じる外径の寸法差で前記ピストンの揺動方向と直交する方向の寸法差が、該揺動方向の寸法差に対して大きく形成されていることを特徴とする往復動圧縮機。 A cylinder,
A piston that is provided on the distal end side of the connecting rod and a retainer that is attached to the disk portion and has an outer diameter equal to or smaller than the outer diameter of the disk portion and reciprocates while swinging in the cylinder;
An annular lip in which the inner peripheral side becomes an annular clamping part sandwiched between the disk part and the retainer, and the outer peripheral side protrudes outward from the sandwiching part and protrudes toward the retainer side and contacts the inner circumferential surface of the cylinder. Lip seal that became part,
In a reciprocating compressor equipped with
A dimensional difference in the direction perpendicular to the swinging direction of the piston due to a dimensional difference in outer diameter caused by the mounting state of the disk portion and the retainer is formed larger than the dimensional difference in the swinging direction. Reciprocating compressor.
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