JP6951146B2

JP6951146B2 - 無給油式往復動圧縮機

Info

Publication number: JP6951146B2
Application number: JP2017147364A
Authority: JP
Inventors: 将人八木; 伸之成澤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: JP2019027356A

Description

本発明は、無給油式往復動圧縮機に関するものである。

往復動圧縮機の従来技術として、特許文献２がある。特許文献１の段落番号２６には、「上記高段側の圧縮部２のケース構造は、図２に示すように、クランクケース３５にディタンスピース４１を介在してシリンダ２２が取り付けられ、このシリンダ２２の先端（上端）にシリンダヘッド４２が取り付けられている。ディスタンスピース４１内にはピストンロッド３１が軸方向に摺動自在に配置されているとともに、このピストンロッド３１の外周に圧縮ガスのクランクケース３５への漏れを阻止するためのガスシール部４３が形成されている。シリンダ２２の圧縮室２１側からディスタンスピース４１内にまで漏れた圧縮ガスは、ディスタンスピース４１に設けた戻し口４６から戻し通路４７（図１参照）を通して低段側の圧縮部１の吸込み側に戻されるようになっている。尚、図１中、４８は戻し通路４７に設けられたフィルタである。」と記載されている。

特開２０１４−２０２８４

しかしながら、上記特許文献においては、ブローバイを低段側の圧縮部１の吸込み側に戻しているので、高圧側と低圧側を結ぶ配管をさらにもう一本増やすとともに、フィルタを介在させることになる。気筒間は離れているので、配管レイアウトが煩雑となる。

また、ブローバイの量はピストンリングの摩耗やライダーリングの摩耗により、大きな影響を受けるので、低段側の吸込み空気の圧力が変化しやすくなる。フィルタを別途設ける必要がある。

また、ブローバイが発生するときにはピストンが上死点近傍にある高圧環境下にある。クランク室の空間が最も大きくなる。外気の取り込みだけでなく、負圧環境を解消することができた方がとなるため。

本発明の目的は、流体を圧縮するクロスヘッドピストンを備えた無給油式往復動圧縮機において、圧縮時の高温になったブローバイによるライダーリングやグリース封入軸受の摩耗・劣化の進行を抑制することにある。

そこで上記課題を解決するため、本発明の実施形態の１例としては、シリンダ内を往復動するクロスヘッドピストンと、前記シリンダの端部を閉鎖するシリンダヘッドと、前記クロスヘッドピストンを支持する連接棒と、前記連接棒端部を回転駆動するクランク軸と、前記クランク軸を回転可能に支持するクランク室と、前記クランク軸に固定され、回転により冷却風を起こす羽根付きの圧縮機プーリと、を備え、前記クロスヘッドピストンの側面に第１ピストンリングが嵌合されており、前記クロスヘッドピストンが往復動の下死点に位置した時の前記第１ピストンリングよりも下部に前記シリンダ側面と前記クランク室とを連通する連通管を有し、前記シリンダは、前記シリンダヘッド側に小内径部、前記クランク軸側に大内径部を備え、前記クロスヘッドピストンは、前記シリンダヘッド側に小径部、前記クランク軸側に大径部を備え、前記第１ピストンリングは前記小径部に嵌合され、前記連通管は前記小内径部で前記シリンダに接続され、前記連通管は、前記圧縮機プーリの回転に伴い発生する冷却風が当たるように、前記圧縮機プーリと前記シリンダとの間に配置されていることを特徴とする往復動圧縮機として構成される。

本発明によれば、簡単な構成で、流体を圧縮するクロスヘッドピストンを備えた無給油式往復動圧縮機において、圧縮時の高温になったブローバイによるライダーリングやグリース封入軸受の摩耗・劣化の進行を抑制することにある。

実施例１乃至３に係る無給油式往復動圧縮機の概略構成を示す図である。実施例１に示す圧縮機本体１を側面（図１を左側）から見たときの内部構造を示す断面図である。実施例２に示す圧縮機本体１を側面（図１を左側）から見たときの内部構造を示す断面図である。実施例３に示す圧縮機本体１を側面（図１を左側）から見たときの内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施例１乃至３に係る無給油式往復動圧縮機の概略構成を示す図であり、図２は、図１に示す圧縮機本体１を側面（図１を左側）から見たときの内部構造を示す断面図である。

図１に示す往復動圧縮機１０は、圧縮機本体１と、圧縮機本体１を駆動する電動機２と、圧縮機本体１にて圧縮された流体を貯蔵するタンク３と、電動機２に固定されている電動機プーリ４と、圧縮機本体１に固定されている圧縮機プーリ５と、電動機プーリ４及び圧縮機プーリ５の動力伝達のための伝動ベルト６と、を有している。

圧縮機本体１は流体を圧縮するものであり、その内部構造は図２に示すように、クランク室２１と、クランク室２１から鉛直方向に突出する大内径の下段シリンダ２２と、下段シリンダ２２の上端面に鉛直方向に突出する下段シリンダ２２よりも内径が小さい小内径の上段シリンダ２３と、下段シリンダ２２及び上段シリンダ２３内に設置された上段と下段で外径の異なる（小外径部は上段シリンダ２３に嵌めこまれる）クロスヘッドピストン２４と、上段シリンダ２３の上端部を閉鎖するシリンダヘッド２５と、クロスヘッドピストン２４を支持する連接棒２６と、連接棒２６端部を回転駆動するクランク軸２７と、を有している。

この圧縮機本体１は、クランク室２１内のクランク軸２７が回転することで、下段シリンダ２２と上段シリンダ２３内に設置されたクロスヘッドピストン２４が鉛直方向に往復動し、シリンダヘッド２５から吸込んだ流体を圧縮し吐出す工程を繰り返す。なお、図１および図２においては説明の簡略化のため、圧縮機形状はピストン・シリンダを１対しか持たない１気筒１段圧縮機としているが、クランク軸に対して直列または放射状に複数のピストン・シリンダを有する圧縮機もある。

圧縮機本体１は、クランク軸２７を電動機２の回転軸と並行に配置され、クランク軸２７には圧縮機プーリ５が固定されている。圧縮機本体１に付設された圧縮機プーリ５は羽根を有しており、回転にともない発生する冷却風を圧縮機本体１の外表面に当てることで、圧縮機本体１の放熱を促し冷却効果を生み出している。

以下に圧縮機本体１のクロスヘッドピストン２４周辺の詳細構造について述べる。

クロスヘッドピストン２４のシリンダヘッド２３側の上段側面には、上段シリンダ２３内の圧縮流体をシールし、クランク室２１側へのブローバイを防止する上段ピストンリング２８が嵌合されている。図２では、上段ピストンリング２８の本数は１本となっているが、圧縮する流体の種類・圧力などに応じて複数本で構成される場合もある。クロスヘッドピストン２４のクランク室２１側の下段側面には、下段シリンダ２２内をクロスヘッドピストン２４が往復動する際に、その側圧を受けつつ下段シリンダ２２との接触を防止するライダーリング３０が嵌合されている。

クロスヘッドピストン２４が下死点に位置する時の上段ピストンリング２８よりも下部の下段シリンダ２２又は上段シリンダ２３の側面には、クランク室２１のクランク室孔３２と連通管３３を介して、連通するシリンダ孔３１を有する。

以上より、圧縮時のクロスヘッドピストン２４と上段シリンダ２３の隙間からのブローバイを連通管３３を通じてクランク室２１内に流入させることにより、クロスヘッドピストン２４に沿ってクランク室２１内にブローバイが直接流入するのを抑制できる。

これにより、クランク室２１内を冷却されたブローバイで充填されることで、ライダーリング３０やグリース封入軸受の摩耗・劣化の進行を抑制することが可能となる。

また、連通管３３は圧縮機プーリ５の回転で生じた風により冷却されるため、連通管３３内を通過するブローバイを冷却することが可能となる。

冷却されたブローバイがクランク室２１内を圧縮機プーリ５による冷却風を効率よく利用するためには、連通管３３は図２に示すように下段シリンダ２２又は上段シリンダ２３に対して、圧縮機プーリ５側の冷却風が効率よく当たる位置にあった方が良い。

次に、実施例２について説明する。実施例１のライダーリング３０は流体をシールする目的で設けたものではないため、下段シリンダ２２とクロスヘッドピストン２４の隙間をブローバイが通過する懸念がある。

図３は、実施例２に示す圧縮機本体１を側面（図１を左側）から見たときの内部構造を示す断面図である。図２に示す圧縮機本体１の各部と共通する構造については同一の符号を付し、その説明は省略する。

クロスヘッドピストン２４のクランク室２１側の下段側面には、上段シリンダ２３内の圧縮流体のクランク室２１側への漏れを防止する下段ピストンリング２９が嵌合されている。

クロスヘッドピストン２４が下死点に位置する時の上段ピストンリング２８よりも下部かつ、クロスヘッドピストン２４が上死点に位置する時の下段ピストンリング２９よりも上部の下段シリンダ２２又は上段シリンダ２３の側面に、クランク室２１と連通する連通孔３４を有する。

本実施例では、圧縮時のクロスヘッドピストン２４と上段シリンダ２３の隙間からのブローバイを下段ピストンリング２９でシールすることで、全てのブローバイを連通管３３を通じてクランク室２１内に流入させることが可能となる。

したがって、ライダーリングの摩耗やグリース封入軸受の劣化の進行を抑制する効果を得ることが可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、実施例３に示す圧縮機本体１を側面（図１を左側）から見たときの内部構造を示す断面図である。本図は図２に対し、連通管３３の途中に冷却器３５を有している点のみが異なる。図２に示す圧縮機本体１の各部と共通する構造については同一の符号を付し、その説明は省略する。

上段シリンダ２３または下段シリンダ２２とクランク室２１とを連通する連通管３３の途中に冷却器３５を有する。

以上より、冷却器３５自体でも冷却効果を得ることができ、冷却効率が向上するため、連通管３３の配置を下段シリンダ２２又は上段シリンダ２３に対して圧縮機プーリ５側ではなく、自由な方向に配置することが可能となる。具体的には、圧縮機プーリ５側の逆側の冷却風があたらない位置への配置も可能である。

本発明に係る往復動圧縮機は、主に空気等を圧縮することが可能であるが、圧縮処理が可能な流体としては、必ずしも空気に限定されず、種々の流体の圧縮に適用することが可能である。

１圧縮機本体
２電動機
３タンク
４電動機プーリ
５圧縮機プーリ
６伝動ベルト
２１クランク室
２２下段シリンダ
２３上段シリンダ
２４クロスヘッドピストン
２５シリンダヘッド
２６連接棒
２７クランク軸
２８上段ピストンリング
２９下段ピストンリング
３０ライダーリング
３１シリンダ孔
３２クランク室孔
３３連通管
３４シリンダ孔
３５冷却器

Claims

シリンダ内を往復動するクロスヘッドピストンと、
前記シリンダの端部を閉鎖するシリンダヘッドと、
前記クロスヘッドピストンを支持する連接棒と、
前記連接棒端部を回転駆動するクランク軸と、
前記クランク軸を回転可能に支持するクランク室と、
前記クランク軸に固定され、回転により冷却風を起こす羽根付きの圧縮機プーリと、を備え、
前記クロスヘッドピストンの側面に第１ピストンリングが嵌合されており、
前記クロスヘッドピストンが往復動の下死点に位置した時の前記第１ピストンリングよりも下部に前記シリンダ側面と前記クランク室とを連通する連通管を有し、
前記シリンダは、前記シリンダヘッド側に小内径部、前記クランク軸側に大内径部を備え、
前記クロスヘッドピストンは、前記シリンダヘッド側に小径部、前記クランク軸側に大径部を備え、
前記第１ピストンリングは前記小径部に嵌合され、
前記連通管は前記小内径部で前記シリンダに接続され、
前記連通管は、前記圧縮機プーリの回転に伴い発生する冷却風が当たるように、前記圧縮機プーリと前記シリンダとの間に配置されていることを特徴とする無給油式往復動圧縮機。
請求項１に記載の無給油式往復動圧縮機において、
前記クロスヘッドピストンの大径部に第２ピストンリングを有し、
前記連通管は前記第１ピストンリングと前記第２ピストンリングの間で前記シリンダに接続されていることを特徴とする無給油式往復動圧縮機。
請求項１に記載の無給油式往復動圧縮機において、
前記クロスヘッドピストンの大径部にライダーリングを有し、
前記連通管は前記第１ピストンリングと前記ライダーリングの間で前記シリンダに接続されていることを特徴とする無給油式往復動圧縮機。
請求項１に記載の無給油式往復動圧縮機において、
前記連通管の途中に冷却器が設けられていることを特徴とする無給油式往復動圧縮機。