JP6162058B2 - 圧縮機又は真空機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機又は真空機に関する。

特許文献１には、ピストンがクランクケース及びシリンダ内で往復動する圧縮機が開示されている。

特許５３７３１５５号公報

ピストンが往復動することによって容積が増減するチャンバは、一般的に、ピストンと、互いに別部材であるシリンダ本体とシリンダヘッドにより画定される。このような２つの部材によりチャンバを画定すると、チャンバで圧縮された空気が２つの部材の隙間から漏れる恐れがある。

そこで本発明は、空気の漏れが抑制された圧縮機又は真空機を提供することを目的とする。

上記目的は、シリンダ及びクランクケースと、前記シリンダ及びクランクケース内に配置されたピストンと、前記ピストンを往復動させるモータと、を備え、前記シリンダは、前記クランクケースに固定されたシリンダ本体、前記シリンダ本体に固定されたシリンダヘッド、を含み、前記シリンダ本体は、前記ピストンの先端部が内部を往復する筒部、前記筒部の開口端を塞ぐように前記筒部に一体形成され前記ピストンの往復動により容積が変更するチャンバを前記筒部とともに画定し前記シリンダヘッドが固定される平板部、を含む、圧縮機又は真空機によって達成できる。

本発明によれば、空気の漏れが抑制された圧縮機又は真空機を提供できる。

図１は、圧縮機の外観図である。 図２は、圧縮機の外観図である。 図３は、圧縮機の外観図である。 図４は、圧縮機の断面図である。 図５は、図４の部分断面図である。 図６Ａ、６Ｂは、シリンダ本体の外観図である。 図７は、図５の部分拡大図である。 図８は、スペーサの外観図である。

図１〜４は、圧縮機Ａの外観図である。圧縮機Ａは、４つのシリンダ１０ａ〜１０ｄ、４つのシリンダ１０ａ〜１０ｄが接続されたクランクケース２０、クランクケース２０の上部に配置されたモータＭ、を含む。ファンＦは、モータＭの回転に伴って回転する。シリンダ１０ａ〜１０ｄは、クランクケース２０の周囲に固定されている。シリンダ１０ａ〜１０ｄは、モータＭの回転軸心周りに放射状に等間隔に配置されている。シリンダ１０ａは、クランクケース２０に固定されたシリンダ本体１２ａ、シリンダ本体１２ａに固定されたシリンダヘッド１５ａを含む。尚、詳しくは後述するがシリンダ本体１２ａの大部分はクランクケース２０内に挿入されている。シリンダ本体１２ａとシリンダヘッド１５ａとの間には仕切板１４ａが介在している。同様に、シリンダ１０ｂ〜１０ｄもそれぞれシリンダ本体１２ｂ〜１２ｄ、シリンダヘッド１５ｂ〜１５ｄを含む。シリンダ本体１２ｂ〜１２ｄのそれぞれと、シリンダヘッド１５ｂ〜１５ｄのそれぞれとの間には、仕切板１４ｂ〜１４ｄが介在している。シリンダ１０ａ等やクランクケース２０は金属製であり、具体的には放熱性がよいアルミ製である。

シリンダ１０ａ、１０ｂ間であってクランクケース２０の外側には連通部材８０ａｂが設けられている。図３に示すように、連通部材８０ａｂ内には、隣接するシリンダ１０ａ、１０ｂ間での空気の流通可能に連通する流路８８ａｂが形成されている。同様に、シリンダ１０ｂ、１０ｃ間、シリンダ１０ｃ、１０ｄ間、シリンダ１０ａ、１０ｄ間には、それぞれ連通部材８０ｂｃ、８０ｃｄ、８０ａｄが設けられている。連通部材８０ｂｃ、８０ｃｄ、８０ａｄにもそれぞれ流路８８ｂｃ、８８ｃｄ、８８ａｄが形成されている。連通部材８０ｂｃ、８０ｃｄ、８０ａｄについても連通部材８０ａｄと同様である。連通部材８０ｃｄの底部にはノズルＮが設けられている。シリンダ１０ａ〜１０ｄで圧縮された空気は、これら連通部材８０ａｂ等を介してノズルＮから排出される。連通部材８０ａｂ等は、クランクケース２０の外面との間に隙間がない状態で固定されている。このため、圧縮機Ａが大型化することが抑制されている。

次にシリンダ１０ａの内部構造について説明する。図５は図４のＡ−Ａ断面図である。シリンダ本体１２ａは、詳しくは後述するが筒部１２１ａ、平板部１２３ａを含む。筒部１２１ａはクランクケース２０の外周壁に形成された孔から内部に挿入されている。シリンダ本体１２ａ内にはチャンバ１３ａが形成されている。チャンバ１３ａは、シリンダ本体１２ａ内に形成された空間によって画定される。モータＭの回転に伴ってピストン２５ａが往復動することにより、チャンバ１３ａの容積が増減する。ピストン２５ａの根元部はクランクケース２０内に位置しており、モータＭから回転動力を受ける回転軸４２に軸受を介して連結されている。詳細には、回転軸４２の中心位置に対して偏心した位置でピストン２５ａの根元部が連結されており、回転軸４２の一方向の回転に伴ってピストン２５ａは往復動する。他のシリンダ１０ｂ〜１０ｄ、シリンダ１０ｂ〜１０ｄ内をそれぞれ移動する他のピストン２５ｂ〜２５ｄも、同様の構造である。ピストン２５ａ〜２５ｄは、それぞれ位置位相が９０度毎にずれている。回転軸４２は、クランクケース２０内に固定された転がり軸受ＢＲ１、ＢＲ２により回転可能に支持されている。

図５に示すように、クランクケース２０の底部には、複数の通気口２２が形成されている。通気口２２には、各部材の隙間を介して空気が流れることが可能である。また、図５に示すように、クランクケース２０の内部に連通部材８０ａｂの内面が露出し、この連通部材８０ａｂの内面には、流路８８ａｂとクランクケース２０内とを連通する通気口８５が形成されている。ピストン２５ａ〜２５ｄが往復動することにより、通気口２２、８５を介して、外部から連通部材８０ａｂの流路８８ａｂ内に空気が導入される。流路８８ａｂ内に導入された空気はシリンダ１０ａ、１０ｂ側に流れて圧縮され、連通部材８０ａｄ、８０ｂｃのそれぞれ流路８８ａｄ、８８ｂｃを介してシリンダ１０ｃ、１０ｄ側に流れて更に圧縮され、連通部材８８ｃｄに設けられたノズルＮから排出される。

具体的には、以下のように空気が流れる。ピストン２５ａの往復動によりチャンバ１３ａの容積が変化する。これに伴い、連通部材８０ａｂからシリンダ１０ａのチャンバ１３ａ内に空気が導入されてピストン２５ａにより圧縮される。チャンバ１３ａ内で圧縮された空気は、シリンダ本体１２ａ、仕切板１４ａに形成された孔を介して、仕切板１４ａとシリンダヘッド１５ａと間で画定される流路１８ａに流れる。流路１８ａは、シリンダヘッド１５ａ内の空間に相当する。流路１８ａは連通部材８０ａｄの流路８８ａｄと連通している。連通部材８０ａｄ側に流れた空気は、更にシリンダ１０ｄで圧縮されて連通部材８０ｃｄに設けられたノズルＮから排出される。シリンダ１０ｂ、１０ｃについても同様である。

図５に示すように、シリンダ１０ｃ側のシリンダ本体１２ｃ、仕切板１４ｃ、シリンダヘッド１５ｃ、流路１８ｃについては、シリンダ１０ａと同様であるが、以下の相違点がある。ピストン２５ｃの先端部は、ピストン２５ａの先端部よりも小型である。シリンダ本体１２ｃ内には金属製であり筒状のスペーサ９０が嵌合している。ピストン２５ｃの先端部はスペーサ９０内を往復動する。シリンダ本体１２ｃ、スペーサ９０、及びピストン２５ｃの先端部によりチャンバ１３ｃが画定されており、ピストン２５ｃの往復動によりチャンバ１３ｃの容積が増減する。尚、ピストン２５ａ、２５ｂの先端部は同じ大きさであり、ピストン２５ｃ、２５ｄの先端部は同じ大きさである。このため、シリンダ本体１２ｄ内にも同様のスペーサ９０が嵌合している。スペーサ９０については詳しくは後述する。

図６Ａ、６Ｂは、シリンダ本体１２ａの外観図である。尚、シリンダ本体１２ａは、その他のシリンダ本体１２ｂ〜１２ｃと同一のものである。シリンダ本体１２ａは、円筒状の筒部１２１ａ、１２１ａの開口端を塞ぐように筒部１２１ａに一体形成された平板部１２３ａを含む。平板部１２３ａは筒部１２１ａの外径よりも大きく、図５に示すように、筒部１２１ａはクランクケース２０内に挿入され、平板部１２３ａはクランクケース２０から外部に露出してクランクケース２０の外面に固定されている。平板部１２３ａの外側に仕切板１４ａ、シリンダヘッド１５ａが固定される。平板部１２３ａには、固定用のネジ孔が複数設けられている。

筒部１２１ａに囲まれた平板部１２３ａの部分には連通孔１２５ａ、１２６ａが形成されている。連通孔１２５ａには弁部材１５ａＶが設けられている。平板部１２３ａの外側には連通孔１２５ａ、１２６ａを囲むように、シール部材用の溝部１２４ａが形成されている。また、連通孔１２５ａ、１２６ａ間にもシール部材用の溝部１２７ａが形成されている。連通孔１２５ａ、１２６ａは、チャンバ１３ａと流路１８ａとを連通する第１連通孔の一例である。尚、平板部１２３ａとシリンダヘッド１５ａとの間に配置された仕切板１４ａにも、連通孔１２５ａ、１２６ａのそれぞれに対応した連通孔が設けられている。

また、平板部１２３ａには、連通孔１２８ａｂ、１２８ａｄが設けられている。連通孔１２８ａｂは、流路１８ａと連通部材８０ａｂの流路８８ａｂとを連通する。同様に、連通孔１２８ａｄは、流路１８ａと連通部材８０ａｄの流路８８ａｄとを連通する。連通孔１２８ａｂ、１２８ａｄは第２連通孔の一例である。尚、仕切板１４ａにも、連通孔１２８ａｄ、１２８ｂｄのそれぞれに対応した連通孔が設けられている。

シリンダ本体１２ａ等をクランクケース２０に組付ける際には、平板部１２３ａがクランクケース２０の外面に当接するまで筒部１２１ａをクランクケース２０に挿入すればよい。このため、平板部１２３ａはシリンダ本体１２ａのクランクケース２０への挿入位置を規定する位置決め部として機能する。このため、シリンダ本体１２ａ〜１２ｄのクランクケース２０への組付け作業性が向上している。

チャンバ１３ａは、単体の部材であるシリンダ本体１２ａによって画定される。筒部１２１ａ、平板部１２３ａが一体形成されているからである。このため、例えば、筒部１２１ａ、平板部１２３ａを別部品で形成した場合、筒部１２１ａと平板部１２３ａとの隙間から圧縮された空気が漏れる恐れがある。また、従来の構造のように、別部材であるシリンダ本体とシリンダヘッドによってチャンバを画定する場合にも、この２つの部材の隙間から空気が漏れる恐れがある。このように空気が漏れることにより騒音も増大する恐れがある。本実施例では、単一の部材であるシリンダ本体１２ａによってチャンバ１３ａを画定しているため、このような空気も漏れが抑制され、騒音も抑制されている。

次に、スペーサ９０について説明する。図７は、図５の部分拡大図である。図８は、スペーサ９０の外観図である。スペーサ９０の外周部にはシール部材用の溝部９２が形成され、スペーサ９０の溝部９２にはリング状のシール部材Ｓが配置され、スペーサ９０の外周部と筒部１２１ｃの内周部と隙間からの空気が漏れることを抑制している。

スペーサ９０は、ピストン２５ｃの大きさに合わせて内径の大きさが設定されている。このように、ピストン２５ｃの大きさに応じたスペーサ９０を用意することにより、先端部の大きさが互いに異なるピストン２５ａ、２５ｃを同じ圧縮機Ａに用いる場合であっても、同一のシリンダ本体１２ａ、１２ｃを用いることができる。これにより、大きさが異なるピストン毎に大きさが異なるシリンダ本体を製造する必要がなくなり、製造コストの増大を抑制することができる。

平板部１２３ｃと対向するスペーサ９０の面には、外周縁面９４、退避面９５が形成されている。外周縁面９４はスペーサ９０の外周縁に円状に形成されている。退避面９５は、外周縁面９４の内側に形成され外周縁面９４よりも僅かに低い位置に形成されている。スペーサ９０の外周縁面９４は、平板部１２３ｃに形成された連通孔１２５ｃ、１２６ｃから離れた位置で平板部１２３ｃに当接する。退避面９５は平板部１２３ｃから退避しており当接しない。図７の例では、連通孔１２５ｃ、１２６ｃは、スペーサ９０の内側に位置している。例えば内径が更に小さいスペーサを採用した場合であっても、外周縁面が連通孔１２５ｃ、１２６ｃから離れており退避面が平板部１２３ｃに当接しない限り、連通孔１２５ｃ、１２６ｃをスペーサが塞ぐことを防止できる。また、連通孔１２５ｃ、１２６ｃの位置や大きさを変更したとしても、スペーサ９０の外周縁面９４が連通孔１２５ｃ、１２６ｃから離れている限り、連通孔１２５ｃ、１２６ｃを塞ぐことが防止される。このように、スペーサ９０が連通孔１２５ｃ、１２６ｃを塞ぐことを防止しているので、連通孔１２５ｃ、１２６ｃを介した、チャンバ１３ｃとシリンダヘッド１５ｃ側に形成された空間である流路１８ｃとの間での空気の流通が確保されている。外周縁面９４は、当接面の一例である。当接面は、スペーサの外周縁以外にある面であってもよい。

尚、本実施例ではシリンダ本体１２ａとシリンダヘッド１５ａとの間に仕切板１４ａを設けたが、仕切板１４ａを設けることなくシリンダ本体１２ａとシリンダヘッド１５ａとを直接的に固定してもよい。

また、圧縮機Ａを真空機として使用する他の場合としては、対象機器を通気口２２側に接続することで真空機として機能する。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

Ａ 圧縮機
Ｍ モータ
１０ａ〜１０ｄ シリンダ
１２ａ〜１２ｄ シリンダ本体
１５ａ〜１５ｄ シリンダヘッド
１８ａ、１８ｃ 流路
２０ クランクケース
２５ａ〜２５ｄ ピストン
８０ａｂ、８０ｂｃ、８０ｃｄ、８０ａｄ 連通部材
８８ａｂ、８８ｂｃ、８８ｃｄ、８８ａｄ 流路
９０ スペーサ
９４ 外周縁面
９５ 退避面
１２１ａ、１２１ｃ 筒部
１２３ａ、１２３ｃ 平板部
１２５ａ、１２６ａ、連通孔

Claims (1)

1. シリンダ及びクランクケースと、
   前記シリンダ及びクランクケース内に配置されたピストンと、
   前記ピストンを往復動させるモータと、を備え、
   前記シリンダは、前記クランクケースに固定されたシリンダ本体、前記シリンダ本体に固定されたシリンダヘッド、を含み、
   前記シリンダ本体は、前記ピストンの先端部が内部を往復する筒部、前記筒部の開口端を塞ぐように前記筒部に一体形成され前記ピストンの往復動により容積が変更するチャンバを前記筒部とともに画定し前記シリンダヘッドが固定される平板部、を含み、
   前記筒部は、前記クランクケースの外周壁に形成された孔から前記クランクケース内に挿入されており、
   前記平板部は、前記筒部の外径よりも大きく、前記クランクケースの外面に固定されており、
   前記シリンダは、隣接する第１及び第２シリンダ、を含み、
   前記クランクケースに固定され、前記第１及び第２シリンダ間での空気の流通を確保する連通部材を備え、
   前記連通部材は、前記第１及び第２シリンダと別体であり、
   前記第１及び第２シリンダは、前記クランクケースに固定された第１及び第２シリンダ本体、前記第１及び第２シリンダ本体にそれぞれ固定された第１及び第２シリンダヘッド、をそれぞれ含み、
   前記平板部は、前記チャンバと前記第１シリンダヘッド内の空間とを連通する第１連通孔、前記第１シリンダヘッド内の空間と前記連通部材とを連通する第２連通孔が形成されている、圧縮機又は真空機。

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