JP5609343B2

JP5609343B2 - 往復動式圧縮機

Info

Publication number: JP5609343B2
Application number: JP2010157552A
Authority: JP
Inventors: 内海　正雄; 正雄内海
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-07-12
Also published as: JP2012021404A

Description

本発明は、往復動式圧縮機に関する。

従来、往復動式圧縮機としては、ピストンが収容されたシリンダと、ピストンを往復動操作するクロスヘッドを有するクロスガイド機構と、ピストンとクロスヘッドとを接続するピストンロッドと、クロスヘッドが収容されシリンダとクロスヘッドとを区画する隔壁が設けられクロスヘッドとの摺動部を潤滑する潤滑油が封入されたクロスガイド筒としてのクランクケースと、隔壁に設けられピストンロッドが摺動可能に挿通されたシール部材としての油切り部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この往復動式圧縮機では、シリンダ側とクロスヘッド側とを区画する隔壁に油切り部材を設けることにより、クランクケース内に封入された潤滑油のシリンダ側への漏洩を防止して、シリンダ内のガスとクランクケース内の潤滑油とが混合されるのを防止している。

特許第４２１０２０６号公報

ところで、上記のような往復動式圧縮機では、隔壁にシール部材を設けて潤滑油のシリンダ側への漏洩を防止しているが、シール部材を挿通するピストンロッドに多量の潤滑油が付着してしまうと、シール部材によってピストンロッドに付着した潤滑油を全て取り除くことができず、ピストンロッドに沿って潤滑油がシリンダ側に漏洩していた。

そこで、この発明は、シリンダ側への潤滑油の漏洩を抑制することができる往復動式圧縮機の提供を目的としている。

請求項１記載の発明は、ピストンが往復動可能に収容されたシリンダと、前記ピストンを往復動操作するクロスヘッドと、前記ピストンと前記クロスヘッドとを接続するピストンロッドと、前記ピストン側の空間部と前記クロスヘッド側の空間部とを区画する隔壁が設けられ前記クロスヘッドが往復動可能に収容されて前記クロスヘッドとの摺動部を潤滑する潤滑油が封入されたクロスガイド筒と、前記隔壁に設けられ前記ピストンロッドが摺動可能に挿通されたシール部材とを備えた往復動式圧縮機であって、前記クロスヘッドには、前記クロスガイド筒との摺動部から前記ピストンロッドに向けて流出する前記潤滑油を受ける油阻止板が設けられ、前記油阻止板は、径方向外側が前記クロスヘッドの側面から軸方向に離間するように曲げ加工され、この曲げ加工された部分は、前記摺動部から流出する前記潤滑油を溜める油溜め部となっており、前記油阻止板の前記ピストンロッドの軸方向と直交する幅方向の長さは、前記ピストンロッドの径よりも大きく設定されていることを特徴とする。

この往復動式圧縮機では、クロスヘッドにクロスガイド筒との摺動部からピストンロッドに向けて流出する潤滑油を受ける油阻止板が設けられているので、ピストンロッドに付着する潤滑油の量を大幅に削減することができる。

このため、ピストンロッドに付着する潤滑油を少量として、シール部材によってピストンロッドに付着した潤滑油を取り除くことができ、隔壁からシリンダ側への潤滑油の漏洩を抑制することができる。

この往復動式圧縮機では、油阻止板の幅方向の長さがピストンロッドの径よりも大きく設定されているので、油阻止板の幅方向両側から流出する潤滑油がピストンロッドに付着することを防止することができる。

この往復動式圧縮機では、油阻止板とクロスヘッドとの軸方向間に摺動部から流出する潤滑油を溜める油溜め部が設けられているので、摺動部から流出する潤滑油を油溜め部に滞留させておくことができ、油阻止板が受けた潤滑油の飛散を防止することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の往復動式圧縮機であって、前記クロスヘッドと前記クロスガイド筒との前記摺動部には、前記潤滑油を前記油阻止板へ案内する案内溝が設けられていることを特徴とする。

この往復動式圧縮機では、クロスヘッドのクロスガイド筒との摺動部に潤滑油を油阻止板へ案内する案内溝が設けられているので、摺動部から流出する潤滑油の多くを油阻止板へ導くことができる。

本発明によれば、シリンダ側への潤滑油の漏洩を抑制することができる往復動式圧縮機を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る往復動式圧縮機の断面図である。図１の往復動式圧縮機の要部拡大図である。（ａ）は本発明の実施の形態に係る往復動式圧縮機のクロスヘッドの側面図である。（ｂ）は図３（ａ）のクロスヘッドのＡ−Ａ矢視図である。

図１〜図４を用いて本発明の実施の形態に係る往復動式圧縮機について説明する。

本実施の形態に係る往復動式圧縮機１は、図１に示すように、ピストン２が往復動可能に収容されたシリンダ４と、ピストン２を往復動操作するクロスヘッド３と、ピストン２とクロスヘッド３とを接続するピストンロッド５と、ピストン２側の空間部Ｐとクロスヘッド３側の空間部Ｃとを区画する隔壁７が設けられクロスヘッド３が往復動可能に収容されたクロスガイド筒１１と、隔壁７に設けられピストンロッド５が摺動可能に挿通されたシール部材１３，１５とを備えている。また、クロスガイド筒１１には、クロスヘッド３との摺動部９を潤滑する潤滑油が封入されている。

図１に示すように、シリンダ４は、円筒状に形成され、内部にシリンダ室６が形成されている。このシリンダ４内には、ピストン２が往復動可能に収容されている。このピストン２の往復動によって、シリンダ室６内の容積が変化され、ガス吸入口８からシリンダ室６内に吸入したガスが圧縮されて圧縮されたガスがガス吐出口１０から吐出される。このようなピストン２の往復動は、クロスヘッド３によって操作される。

図１〜図４に示すように、クロスヘッド３は、筒状に形成され、クロスガイド筒１１内に往復動可能に配置されている。このクロスヘッド３は、クランクシャフト２３を介して内燃機関やモータなどの駆動源（不図示）に連結され、駆動源からの駆動力によって往復動操作される。このクロスヘッド３の往復動操作により、ピストンロッド５を介してピストン２が往復動される。

図１，図２に示すように、ピストンロッド５は、長尺の軸部材からなり、シリンダ４と、シリンダ４に固定された中空状の中間筒２５と、中間筒２５と連続する一部材で形成された中空状のクロスガイド筒１１とを挿通して配置されている。このピストンロッド５の軸方向一端側にはピストン２が一体移動可能に接続され、軸方向他端側にはクロスヘッド３が一体移動可能に接続されている。このピストンロッド５により、クロスヘッド３の往復動がピストン２に伝達される。このようなピストンロッド５は、クロスガイド筒１１内でクロスヘッド３と接続されている。

クロスガイド筒１１は、隔壁７と、円筒部２７と、摺動部９とを備えている。隔壁７は、円筒部２７に設けられ、ピストン２側の空間部Ｐとクロスヘッド３側の空間部Ｃとを区画している。この隔壁７は、円筒部２７の軸方向一側を閉塞するように円筒部２７と一体に設けられている。

円筒部２７の軸方向他側は、クランクシャフト２３を収容するクランクケース２９に固定されている。この円筒部２７内には、クロスヘッド３が往復動可能に収容され、内周面１１ａとクロスヘッド３の外周面３ａとで摺動部９が構成されている。

図２〜図４に示すように、摺動部９は、クロスガイド筒１１の内周面１１ａとクロスヘッド３の外周面３ａとが互いに摺動する摺動面となっている。この摺動部９は、図４に示すように、クロスヘッド３の荷重方向と荷重方向反対側と（上下方向）の２箇所に設けられ、クロスヘッド３をクロスガイド筒１１に対して径方向に摺動支持する。クロスヘッド３の外周面３ａには、その軸方向の全長に亘って案内溝２１が形成されている。すなわち、この案内溝２１は、摺動部９に設けられて摺動部９に流入する潤滑油を案内する機能を果たす。なお、案内溝２１は、クロスヘッド３の外周面３ａに限らず、例えば、クロスガイド筒１１の内周面１１ａに設けてもよい。加えて、案内溝２１は、１つに限らず、２つ以上設けてもよい。

このようなクロスガイド筒１１内には、クロスヘッド３との摺動部９を潤滑する潤滑油が封入されており、隔壁７には、ピストンロッド５に付着した潤滑油がシリンダ４側へ漏洩することを防止するシール部材１３，１５が設けられている。なお、クロスガイド筒１１の円筒部２７の荷重方向側には、摺動部９を潤滑した潤滑油をクランクケース２９側に戻す油戻り管３１が連結されており、潤滑油がクランクシャフト２３と摺動部９とを潤滑するように循環されている。

図２に示すように、シール部材１３，１５は、隔壁７に設けられ、ピストンロッド５が摺動可能にそれぞれ挿通されている。空間部Ｐ側（ピストン２側）のシール部材１３は、簡易な構造のシール部材であり、空間部Ｐとシール部材１５側とを区画している。空間部Ｃ側（クロスヘッド３側）のシール部材１５は、ピストンロッド５の外周に付着した潤滑油を取り除く構造をしたシール部材であり、空間部Ｃと空間部Ｐとを区画している。なお、空間部Ｐには、シリンダ４側のガスと空間部Ｃ側の潤滑油との混合を避けるために窒素ガスが充填されており、荷重方向の底部には、シール部材１５で取り除き切れなかった潤滑油をクロスガイド筒１１の外部に設けられた排油配管に排出する孔３３が設けられている。

このようにピストンロッド５に付着してシール部材１５で取り除かれた潤滑油は、クロスヘッド３とクロスガイド筒１１との摺動部９から流出される。そこで、ピストンロッド５への潤滑油の付着量を減少させるため、クロスヘッド３には、油阻止板１７が設けられている。

図１〜図４に示すように、油阻止板１７は、荷重方向と荷重方向反対側との２箇所の摺動部９に対してクロスヘッド３に固定手段としての複数（ここでは３つ）のボルト３５によって固定されている。この油阻止板１７は、ボルト３５で固定された部分から先端側がクロスヘッド３の側面から軸方向に離間するように曲げ加工されている。この油阻止板１７の曲げ加工された部分は、図１〜図３に示すように、摺動部９から流出する潤滑油を溜める油溜め部１９となっている。

また、図４に示すように、油阻止板１７のピストンロッド５の軸方向と直交する幅方向の長さＬは、ピストンロッド５の径Ｄよりも大きく設定されている。この油阻止板１７では、摺動部９から流出する潤滑油が油溜め部１９に溜められ、油阻止板１７の幅方向の両側から油溜め部１９に溜められた潤滑油が流出される。

このような往復動式圧縮機１の潤滑は、クロスヘッド３の往復動によって摺動部９から流出する潤滑油が、図２中の矢印で示すように、油阻止板１７の油溜め部１９に滞留される。このとき、摺動部９から流出する潤滑油は、クロスヘッド３に設けられた案内溝２１によって油溜め部１９に導かれる。この油溜め部１９に滞留された潤滑油は、油阻止板１７の幅方向の両側からクロスガイド筒１１の底部側に向けて流出される。このとき、油阻止板１７の幅方向の長さＬは、ピストンロッド５の径Ｄよりも大きく設定されているので、ピストンロッド５に潤滑油が付着することを防止することができる。この油阻止板１７から流出した潤滑油は、クロスガイド筒１１の油戻り管３１からクランクケース２９内に戻される。この往復動式圧縮機１では、このような潤滑を順次繰り返す。

このような往復動式圧縮機１では、クロスヘッド３にクロスガイド筒１１との摺動部９からピストンロッド５に向けて流出する潤滑油を受ける油阻止板１７が設けられているので、ピストンロッド５に付着する潤滑油の量を大幅に削減することができる。

このため、ピストンロッド５に付着する潤滑油を少量として、シール部材１３，１５によってピストンロッド５に付着した潤滑油を取り除くことができ、隔壁７からシリンダ４側への潤滑油の漏洩を抑制することができる。

また、油阻止板１７の幅方向の長さＬがピストンロッド５の径Ｄよりも大きく設定されているので、油阻止板１７の幅方向両側から流出する潤滑油がピストンロッド５に付着することを防止することができる。

さらに、油阻止板１７とクロスヘッド３との軸方向間に摺動部９から流出する潤滑油を溜める油溜め部１９が設けられているので、摺動部９から流出する潤滑油を油溜め部１９に滞留させておくことができ、油阻止板１７が受けた潤滑油の飛散を防止することができる。

また、クロスヘッド３のクロスガイド筒１１との摺動部９に潤滑油を油阻止板１７へ案内する案内溝２１が設けられているので、摺動部９から流出する潤滑油の多くを油阻止板１７へ導くことができる。

なお、本発明の実施の形態に係る往復動式圧縮機では、クロスヘッドとクロスガイド筒との摺動部を荷重方向と荷重方向反対側との上下方向の２箇所としているが、これに限らず、上下方向と直交する左右方向の２箇所を加えた４箇所、或いはクロスガイド筒の内周の全域に亘って摺動部を設けてもよい。この場合には、対応する摺動部に対してクロスヘッドに４箇所の油阻止板を設ける、或いは周方向の全域となる環状の油阻止板を設ければよい。

１…往復動式圧縮機
２…ピストン
３…クロスヘッド
４…シリンダ
５…ピストンロッド
Ｐ…ピストン側の空間部
Ｃ…クロスヘッド側の空間部
７…隔壁
９…摺動部
１１…クロスガイド筒
１３，１５…シール部材
１７…油阻止板
Ｌ…油阻止板の幅方向の長さ
Ｄ…ピストンロッドの径
１９…油溜め部
２１…案内溝

Claims

ピストンが往復動可能に収容されたシリンダと、前記ピストンを往復動操作するクロスヘッドと、前記ピストンと前記クロスヘッドとを接続するピストンロッドと、前記ピストン側の空間部と前記クロスヘッド側の空間部とを区画する隔壁が設けられ前記クロスヘッドが往復動可能に収容されて前記クロスヘッドとの摺動部を潤滑する潤滑油が封入されたクロスガイド筒と、前記隔壁に設けられ前記ピストンロッドが摺動可能に挿通されたシール部材とを備えた往復動式圧縮機であって、
前記クロスヘッドには、前記クロスガイド筒との摺動部から前記ピストンロッドに向けて流出する前記潤滑油を受ける油阻止板が設けられ、
前記油阻止板は、径方向外側が前記クロスヘッドの側面から軸方向に離間するように曲げ加工され、この曲げ加工された部分は、前記摺動部から流出する前記潤滑油を溜める油溜め部となっており、
前記油阻止板の前記ピストンロッドの軸方向と直交する幅方向の長さは、前記ピストンロッドの径よりも大きく設定されていることを特徴とする往復動式圧縮機。
請求項１記載の往復動式圧縮機であって、
前記クロスヘッドと前記クロスガイド筒との前記摺動部には、前記潤滑油を前記油阻止板へ案内する案内溝が設けられていることを特徴とする往復動式圧縮機。