JP7058523B2 - 往復動式圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機に関する。

シリンダ内のピストンの往復運動によって、シリンダ及びピストンによって規定される圧縮室に導入された流体を圧縮可能な往復動式圧縮機が知られている。このような往復動式圧縮機では、例えばエンジンや電動機（モータ）などの動力源から入力される回転運動を、クランクケースに収容されたクランク機構によってピストンの往復運動に変換することで、流体の圧縮が行われる。

圧縮機に要求される性能は年々高まっており、近年では、省エネルギを達成しつつ、より高圧な圧縮気体の需要が増えている。このような需要に対するソリューションのひとつとして、予め大気圧以上に加圧された気体を更に昇圧するためのブースター圧縮機が知られている。ここで往復動式のブースター圧縮機は大気圧以上の気体を圧縮対象とするため、仮にクランクケース内が大気圧であると、シリンダ及びピストンにより規定される圧縮室とクランクケース内との圧力差が大きくなり、クランク機構を構成するクランクシャフトの軸受部材等の部品に大きな負荷がかかってしまい、製品寿命が短くなるおそれがある。また、省エネルギ効果も得られにくい。

そこで往復動式のブースター圧縮機では、クランクケース内を加圧し、圧縮室とクランクケース内との圧力差を軽減することで、吸込行程時における負荷を低減するとともに、省エネルギ効果の向上を図っている。例えば特許文献１では、圧縮室で生成した加圧気体をタンクに蓄積し、その一部をクランクケース内に供給することにより、圧縮室とクランクケースとの圧力差を軽減している。

特開２００９－１３３２８２号公報

クランクケースに収容されるクランク機構は、回転運動を入力するための回転軸を含む。このような回転軸は、クランクケースを少なからず貫通しており、回転軸が貫通する貫通部にはシール部材が配置されることで、クランクケースの機密性が確保される。上記特許文献１のようにクランクケース内を加圧する場合、クランクケースの内外における圧力差が大きくなるため、貫通部に配置されるシール部材に求められるシール性能も高度なものとなる。特にシール部材の両側に印加される圧力差が大きくなると、シール部材の消耗が促進しやすく、シール寿命が短縮してしまうおそれがある。

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、加圧されたクランクケースにおいて、長期に渡って良好なシール性能を発揮可能な往復動式圧縮機を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は上記課題を解決するために、
シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機であって、
回転軸と、
前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換可能なクランク機構と、
大気圧より高圧に設定された内部空間に前記クランク機構を収容し、前記回転軸が貫通する貫通部を有する壁部材を含むクランクケースと、
前記貫通部に前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１シール部材及び第２シール部材を含むシール部と、
を備え、
前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間に形成される隙間に圧縮気体が供給される。

上記（１）の構成によれば、クランクケースの貫通部に設けられたシール部は、軸方向に沿って配置される第１シール部材及び第２シール部材を有する。そのため、クランクケースの内部空間が高圧に設定された場合であっても、良好なシール効果が得られる。また第１シール部材及び第２シール部材に形成される隙間には圧縮気体が供給されることで、各シール部材の両側における圧力差が緩和される。これにより、各シール部材の消耗が抑制され、長期にわたって良好なシール性能が得られる。

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記圧縮気体は、前記大気圧と前記内部空間の圧力との中間圧に設定される。

上記（２）の構成によれば、シール部を構成する各シール部材の両側における圧力差を効果的に緩和できる。

（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記クランクケースの前記内部空間を前記隙間に連通する第１連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される。

上記（３）の構成によれば、大気圧より高圧になっているクランクケースの内部空間に存在する圧縮気体を第１連通ラインを介して隙間に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の往復動式圧縮機を実現できる。

（４）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記クランクケースの前記内部空間を加圧するための加圧ラインから分岐する第２連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される。

上記（４）の構成によれば、クランクケースを加圧するための圧縮気体を、クランクケースに接続された加圧ラインから分岐する第２連通ラインを介して隙間に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の往復動式圧縮機を実現できる。

（５）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記少なくとも一気筒の吸気側を前記隙間に連通する第３連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される。

上記（５）の構成によれば、例えばブースター圧縮機のように、予め加圧された流体が吸気側に供給される圧縮機では、当該吸気側に供給される圧縮気体を第３連通ラインを介して隙間に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の往復動式圧縮機を実現できる。

（６）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記少なくとも一気筒の吐出側を前記隙間に連通する第４連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される。

上記（６）の構成によれば、気筒で生成された圧縮気体を第４連通ラインを介して隙間に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の往復動式圧縮機を実現できる。

（７）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記少なくとも一気筒は、第１圧力の加圧気体を生成可能な低圧側気筒と、前記第１圧力より高圧な第２圧力の加圧気体を生成可能な高圧側気筒と、を含み、
前記第１気筒の吐出側と前記第２気筒の吸気側とを連通する中間通路を前記隙間に連通する第５連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される。

上記（７）の構成によれば、低圧側気筒及び高圧側気筒の間を接続する中間通路から第５連通ラインを介して、低圧側気筒で生成された圧縮気体を隙間に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の往復動式圧縮機を実現できる。

（８）幾つかの実施形態では上記（７）の構成において、
前記中間通路上に設置された中間冷却器を更に備え、
前記第４連通ラインは、前記中間通路のうち前記中間冷却器より下流側を前記隙間に連通するように構成される。

上記（８）の構成によれば、中間冷却器で冷却された温度の低い圧縮気体を隙間に供給できる。これにより、シール部の冷却も同時に行うことができる。

（９）幾つかの実施形態では上記（１）から（８）のいずれか１構成において、
前記内部空間は、前記低圧側気筒に対応する第１空間と、前記高圧側気筒に対応する第２空間と、を含み、
前記壁部材は、前記第１空間と前記第２空間とを隔離する前記クランクケースの内壁である。

上記（９）の構成によれば、低圧側気筒に対応する第１空間と高圧側気筒に対応する第２空間とを隔離するための内壁に設けられたシール部において、長期にわたって良好なシール性能が得られる。

（１０）幾つかの実施形態では上記（１）から（８）のいずれか一構成において、
前記壁部材は、前記クランクケースの前記内部空間を外部空間から隔離するための外壁である。

上記（９）の構成によれば、クランクケースの内部空間を外部空間から隔離するための外壁に設けられたシール部において、長期にわたって良好なシール性能が得られる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、加圧されたクランクケースにおいて、長期に渡って良好なシール性能を発揮可能な往復動式圧縮機を提供できる。

本発明の一実施形態に係る往復動式圧縮機の外観を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１の往復動式圧縮機における流体の流れを概略的に示す模式図である。 クランクケースの貫通部における従来のシール構造の一例を示す模式図である。 クランクケースの貫通部における従来のシール構造の他の例を示す模式図である。 図２の貫通部近傍の拡大断面図である。 図６の第１変形例である。 図６の第２変形例である。 図６の第３変形例である。 図６の第４変形例である。 図６の第５変形例である。 図６の第６変形例である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る往復動式圧縮機（以下、適宜「圧縮機」と称する）１の外観を示す斜視図であり、図２は図１のＡ－Ａ断面図であり、図３は図１の圧縮機１における流体の流れを概略的に示す模式図である。

圧縮機１はシリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒２を有する往復動式圧縮機である。圧縮機１の圧縮対象となる流体は、例えば空気などの気体であり、吸気菅４から取り込まれる。本実施形態では、圧縮機１はブースター圧縮機であり、吸気菅４には、予め大気圧より高圧になるように加圧された圧縮気体が供給される。
尚、以下の説明では圧縮機１がオイルフリー式である場合について述べるが、特段の記載がない限りにおいて、油潤滑式にも適用可能である。

圧縮機１は、少なくとも１つの気筒２を有する。本実施形態では、圧縮機１は複数の気筒２を有する。複数の気筒２は、低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３と、高圧側気筒２ＨＰと、を含む。圧縮機１は多段圧縮型であり、図３に示されるように、吸気菅４から供給される圧縮気体（圧力Ｐ０）は、上流側に配置された低圧側気筒ＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３に分岐されてそれぞれ圧力Ｐ１（＞Ｐ０）に加圧される。低圧側気筒ＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３から吐出された圧力Ｐ１の圧縮気体は、中間冷却器８２ａ、８２ｂで冷却された後、高圧側気筒ＨＰで圧力Ｐ２（＞Ｐ１）に更に加圧される。

尚、本実施形態では、圧縮機１が３つの低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３と、１つの高圧側気筒２ＨＰとを備える場合について説明するが、低圧側気筒及び高圧側気筒の数は適宜変更可能である。

各気筒２は、外部に配置されたエンジンや電動機（モータ）などの動力源から入力される動力によって駆動される。このような動力源からの動力は、図１に示されるように、圧縮機１の背面側に設けられたフライホイールプーリ６を介して入力される。フライホイールプーリ６は、動力源の出力軸と駆動ベルト（不図示）を介して接続されている。

フライホイールプーリ６は、径方向に沿って延在する少なくとも一つのブレードを有しており、動力源によって回転駆動されると、当該ブレードによって圧縮機１に対して流れる冷却風８を形成可能なシロッコファンとして機能するように構成されている。尚、冷却風８の流れ方向は逆でもよい。

動力源によってフライホイールプーリ６が回転駆動されると、当該回転運動はクランクケース１０に収容されたクランク機構１２によって往復運動に変換され、各気筒２に伝達される。図２に示されるように、クランク機構１２はフライホイールプーリ６に連結される回転軸であるクランク軸１４を有する。

クランク軸１４は、クランクケース１０に対して回転可能に支持されるメインジャーナル１６と、各気筒２に対応する複数のクランクピン１８と、を備える。具体的には、複数のクランクピン１８は、低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３に対応するクランクピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、高圧側気筒ＨＰに対応するクランクピン１８ｄとを含む。

クランク軸１４は、クランクピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設けられた第１ジャーナル部材２０と、クランクピン１８ｄが設けられた第２ジャーナル部材２２とが、互いに結合されることで構成されている。第２ジャーナル部材２２は、第１ジャーナル部材２０の先端が軸方向に挿入可能な挿入穴２４を有する。第２ジャーナル部材２２の挿入穴２４の内壁又は第１ジャーナル部材２０の外表面の少なくとも一方には、キー溝（不図示）が設けられている。キー溝にはキー部材が挿入されることで、第１ジャーナル部材２０及び第２ジャーナル部材２２が互いに固定可能に構成されている。

このようにクランク軸１４を、互いに独立した第１ジャーナル部材２０及び第２ジャーナル部材２２を結合して構成することで、クランクピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、クランクピン１８ｄとのストローク径を異ならしめることができる。本実施形態では、第２ジャーナル部材２２に設けられたクランクピン１８ｄは、第１ジャーナル部材２０に設けられたクランクピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃより大きなストロール径を有するように構成されている。

低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３に対応するクランクピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、クランク軸１４の周方向に沿って等位相（１２０度間隔）に配置される。そのため、第１ジャーナル部材２０は、バランスウエイトを設けることなく単体でバランス調整が可能となっている。一方、第２ジャーナル部材２２は、単一のクランクピン１８ｄしか有さないため、バランス調整のためのバランスウエイト２６が設けられている。

尚、第２ジャーナル部材２２が第１ジャーナル部材２０のように複数のクランクピンを有する場合には、複数のクランクピンを周方向に沿って等位相に配置することで、バランスウエイト２６を省略又は縮小してもよい。また第１ジャーナル部材２０が、第２ジャーナル部材２２のように単一のクランクピンを有する場合には、第１ジャーナル部材２０にもバランスウエイトを設けてもよい。

複数のクランクピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃを有する第１ジャーナル部材２０は、更に複数の部材が組み合わされることで構成されてもよい。本実施形態では、第１ジャーナル部材２０は、クランクピン１８ｃが設けられた本体部材２８に対して、クランクピン１８ａ、１８ｂが設けられた連結部材３０が組みつけられた構成を有する。連結部材３０は、第１ジャーナル部材２０と第２ジャーナル部材２２との連結部３２とは反対側から本体部材２８に挿入可能となっている。

クランクピン１８ａ、１８ｂ、１８ｃには、３つの低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３に対応するコネクティングロッド３４ａ、３４ｂ、３４ｃが軸受３６ａ、３６ｂ、３６ｃを介して、それぞれ回動可能に取り付けられている。クランクピン１８ｄには、高圧側気筒２ＨＰに対応するコネクティングロッド３４ｄが軸受３６ｄを介して、回動可能に取り付けられている。

クランク機構１２では、フライホイールプーリ６から動力が入力されると、クランク軸１４の回転運動は、コネクティングロッド３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを介して、各気筒２に伝達される。各気筒２は、略円筒形状を有するシリンダ３８と、シリンダ３８内に配置されたピストン４０とを備える。ピストン４０はコネクティングロッドの一端に接続されており、クランク軸１４の回転運動はシリンダ３８内のピストン４０の往復運動に変換される。各気筒２では、シリンダ３８及びピストン４０によって規定される圧縮室４２に導入された流体が、ピストン４０の往復運動によって圧縮される。

尚、ピストン４０は、例えばコンポジットピストン（複合樹脂ピストン）であり、不図示のピストンリング合い口を圧縮時に、理論的に洩れない位置で固定する方法が採用されている。

尚、図２では３つの低圧側気筒のうち低圧側気筒２ＬＰ１の詳細構造のみが示されているが、低圧側気筒２ＬＰ２及び２ＬＰ３も同様である。

クランクケース１０の内部空間５０は、低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３に対応する第１空間５０ａと、高圧側気筒ＨＰに対応する第２空間５０ｂと、に分割されている。第１空間５０ａ及び第２空間５０ｂは、クランクケース１０の一部を構成する隔壁５２によって仕切られている。隔壁５２は、クランク軸１４が貫通する貫通部５２ａを有する。

クランク軸１４は、クランクケース１０に対して軸受５４、５６によって回転可能に支持される。軸受５４は、クランクケース１０のうちフライホイールプーリ６側に設けられた貫通部１０ａに配置されており、軸受５６は隔壁５２の貫通部５２ａに設けられている。このようにクランク軸１４はクランクケース１０に対して２点支持されている。

クランクケース１０の貫通部１０ａには、クランクケース１０の内部空間５０（第１空間５０ａ）の外部に対する機密性を確保するためのシール部５８が配置されている。また隔壁５２の貫通部５２ａには、クランクケース１０の第１空間５０ａ及び第２空間５０ｂの間の機密性を確保するためのシール部６０が配置されている。

クランクケース１０の内部空間５０（第１空間５０ａ及び第２空間５０ｂ）は、大気圧以上の圧縮気体が供給されることで、各気筒２の圧縮室（シリンダ３８とピストン４０とによって規定される空間）との圧力差が減少するように構成されている。すなわち圧縮機１はクランクケース加圧型の圧縮機である。このように内部空間５０と圧縮室との圧力差を低減することにより、各気筒２の吸い込み行程時の負荷を抑制するとともに、高い省エネ効果が得られる。

本実施形態では図３に示されるように、吸気菅から取り込まれた流体（予め圧力Ｐ０に加圧された気体）はまずクランクケース１０の第１空間５０ａに供給され、第１空間５０ａの加圧が行われる。また第１空間５０ａは配管５１ａ、５１ｂ、５１ｃを介して低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３の吸気側にそれぞれ接続されており、第１空間５０ａにある圧縮気体（圧力Ｐ０）が各低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３に供給されるように構成されている。

各低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３で加圧された圧縮気体（圧力Ｐ１）は、それぞれ配管５３ａ、５３ｂ、５３ｃを介して中間冷却器８２ａ、８２ｂに送られる。中間冷却器８２ａ、８２ｂでは低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３で加圧された圧縮気体（圧力Ｐ１）の冷却が行われ、冷却後の圧縮気体（圧力Ｐ１）は、配管５５ａ、５５ｂを介してクランクケース１０の第２空間５０ｂに送られ、第２空間５０ｂの加圧に用いられる。第２空間５０ｂは、配管５７を介して高圧側気筒ＨＰの吸気側に接続されており、第２空間５０ｂにある圧縮気体（圧力Ｐ１）が高圧側気筒２ＨＰに供給される。高圧側気筒２ＨＰで加圧された圧縮気体（圧力Ｐ２）は配管５９から需要先（不図示）に吐出される。

上述したように、内部空間５０は隔壁５２によって第１空間５０ａ及び第２空間５０ｂに分割されているので、第１空間５０ａは低圧側気筒ＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３に対応する圧力値に加圧されるとともに、第２空間５０ｂは高圧側気筒ＨＰに対応する圧力値に加圧される。このように圧縮機１では、内部空間５０を隔壁５２で分割することで、第１空間５０ａ及び第２空間５０ｂの加圧値を各気筒に適した値に独立に設定できる。

このようなクランクケース圧縮型の圧縮機１では、クランクケース１２内外の圧力差が大きくなるため、シール部５８、６０に求められるシール性能も高度なものとなる。またシール部５８、６０の両側における圧力差が大きくなると、シール部５８、６０の消耗が促進し、シール寿命が短縮してしまうおそれがある。

ここで図４は貫通部１０ａにおける従来のシール構造の一例を示す模式図である。図４では上述の圧縮機１と対応する箇所に共通の符号を付与し、構造が簡略的に示されている。貫通部１０ａに設けられたシール部５８’は１重リップのシール部材からなる。本発明者の検証によれば、シール部５８’に印加される圧力が０．６ＭＰａ、クランク軸１４の回転速度が１０００ｒｐｍの場合、シール部５８’の限界漏れ量までの耐久時間は１００００時間であるが、シール部５８’に印加される圧力が０．９ＭＰａ、クランク軸１４の回転速度が１０００ｒｐｍとなると、シール部５８’の限界漏れ量までの耐久時間は５００時間に大幅に低下してしまう。

図５は貫通部１０ａにおける従来のシール構造の他の例を示す模式図である。図５のシール部５８’’は、図４のシール部５８’に比べて４重リップのシール部材を用いることでシール性能の向上を図っている。シール部５８’’では、シール部５８’に印加される圧力が０．９ＭＰａ、クランク軸１４の回転速度が１０００ｒｐｍである場合、シール部５８’の約４倍である２０００時間の耐久時間が得られるのが限界である。

図６は図２の貫通部１０ａ近傍の拡大断面図である。本実施形態では、貫通部１０ａに１重リップのシール部材である第１シール部材５８ａ及び第２シール部材５８ｂがクランク軸１４の軸方向に沿って配置されている。シール部５８は、このように複数のシール部材を含むため、良好なシール効果が得られる。

そして第１シール部材５８ａ及び第２シール部材５８ｂの間には、隙間６２が形成されており、当該隙間６２には、大気圧より高圧な圧縮気体が供給される。隙間６２に供給される圧縮気体は、内部空間５０（第１空間５０ａ）と外部圧力との中間圧に設定される。これにより第１シール部材５８ａの両側における圧力差、及び、第２シール部材５８ｂの両側における圧力差が緩和され、各シール部材の消耗が抑制され、長期にわたって良好なシール性能が得られる。

図６において、第１シール部材５８ａの両側における圧力差、及び、第２シール部材５８ｂの両側における圧力差がそれぞれ０．４５ＭＰａ（シール部５８に印加される圧力が０．９ＭＰａ）になるように隙間６２に圧縮気体が供給された場合、クランク軸１４の回転速度が１０００ｒｐｍである際の耐久時間は、シール部５８’の約２倍を大きく上回る１００００時間以上となる。

本実施形態では特に、クランクケース１０の内部空間５０のうち第１空間５０ａを隙間６２に連通する第１連通ライン６３ａが設けられており、第１空間５０ａにある圧縮気体が第１連通ライン６３ａを介して隙間６２に供給されるように構成されている。第１連通ライン６３ａ上には減圧機構６４が設けられており、第１連通ライン６３ａから隙間６２に供給される圧縮気体の圧力が所定値に調整されている。ここで所定値は、内部空間５０（第１空間５０ａ）と外気圧との中間圧である。

また隔壁５２に設けられたシール部６０もまた、上述のシール部５８と同様に、クランク軸１４の軸方向に沿って配置された第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂを備える。そして第１シール部材６０ａ及び第２シール部材６０ｂの間に形成される隙間６５には、大気圧より高圧な圧縮気体が供給される。隙間６５に供給される圧縮気体は、第１空間５０ａと第２空間５０ｂとの中間圧に設定される。これにより第１シール部材６０ａの両側における圧力差、及び、第２シール部材６０ｂの両側における圧力差が緩和され、各シール部材の消耗が抑制され、長期にわたって良好なシール性能が得られる。

図２では特に、クランクケース１０の内部空間５０のうち第２空間５０ｂを隙間６５に連通する第１連通ライン６３ｂが設けられており、第２空間５０ｂにある圧縮気体が第１連通ライン６３ｂを介して隙間６５に供給されるように構成されている。第１連通ライン６３ｂ上には減圧機構６６が設けられており、第１連通ライン６３ｂから隙間６５に供給される圧縮気体の圧力が所定値に調整されている。ここで所定値は、第１空間５０ａと第２空間５０ｂとの中間圧である。

図７は図６の第１変形例である。この例では、クランクケース１０の内部空間５０（第１空間５０ａ）を加圧するための加圧ラインである吸気管４から分岐する第２連通ライン７２を介して、シール部５８の隙間６２に圧縮気体が供給可能に構成される。

このように第１変形例では、クランクケース１０を加圧するために加圧ラインである吸気管４を流れる圧縮気体を、吸気管４から分岐する第２連通ライン７２を介してシール部５８における隙間６２に供給できる。ここではシール部５８についてのみ説明したが、シール部６０についても同様の構成を適用可能である。これにより、効率的な構成で上述の圧縮機１を実現できる。

図８は図６の第２変形例である。尚、図８では、理解しやすいように図３と同様に圧縮機１の構成を概略的に示している。この例では、低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３の吸気側にある吸気菅４を隙間６２、６５に連通する第３連通ライン７４を介して、吸気側を流れる圧縮気体が隙間６２，６５に供給可能に構成される。尚、隙間６２に連通する第３連通ライン７４と、隙間６５に連通する第３連通ライン７４とが別々に設けられてもよい。

このように第２変形例では、ブースター圧縮機である圧縮機１に供給される予め加圧された圧縮気体を、第３連通ライン７４を介してシール部５８における隙間６２、６５に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の圧縮機１を実現できる。

図９は図６の第３変形例である。尚、図９では、理解しやすいように図３と同様に圧縮機１の構成を概略的に示している。この例では、圧縮機１の吐出側（配管５９）を隙間６２、６５に連通する第４連通ライン７６を介して、圧縮機１で生成された圧縮気体が隙間６２、６５に供給可能に構成される。尚、隙間６２に連通する第４連通ライン７６と、隙間６５に連通する第４連通ライン７６とが別々に設けられてもよい。

このように第３変形例では、圧縮機１で生成された圧縮気体を、第４連通ライン７６を介してシール部５８における隙間６２に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の圧縮機１を実現できる。

図１０は図６の第４変形例である。尚、図１０では、理解しやすいように図３と同様に圧縮機１の構成を概略的に示している。この例では、低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３の吐出側と高圧側気筒ＨＰの吸気側とを接続する中間通路５５ａ、５５ｂと、隙間６２、６５に連通する第５連通ライン８０ａ、８０ｂを介して、圧縮機１で生成された圧縮気体が隙間６２、６５に供給可能に構成される。

このように第４変形例では、低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３で生成された圧縮気体を高圧側気筒２ＨＰに供給するための中間通路５５ａ、５５ｂを流れる圧縮気体を、第５連通ライン８０ａ、８０ｂを介してシール部５８、６０における隙間６２、６５に供給できる。これにより、効率的な構成で上述の圧縮機１を実現できる。尚、本変形例では第５連通ライン８０ａ、８０ｂの両方を備える場合を例示しているが、いずれか一方のみを備えてもよい。

また第４変形例では、低圧側気筒２ＬＰ１、２ＬＰ２、２ＬＰ３と高圧側気筒２ＨＰとの間の配管のうち中間冷却器８２ａ、８２ｂより下流側の配管５５ａ、５５ｂを隙間６２，６５に連通するように第５連通ライン８０ａ、８０ｂが構成されている。これにより、中間冷却器８２ａ、８２ｂで冷却された温度の低い圧縮気体を隙間６２、６５に供給できるので、シール部５８、６０の冷却も同時に行うことができる。

図１１は図６の第５変形例である。この例では、シール部５８として、軸方向に沿って配列された２つのシールリップ７０ａ、７０ｂを有する単一の軸シール部材７０が用いられている。２つのシールリップ７０ａ、７０ｂの間には、隙間６２に対して第１連通ライン６３ａを連通する通路７０ｃが設けられており、第１連通ライン６３ａから導入される圧縮気体によって隙間６２が加圧されるように構成されている。すなわち、本変形例では、単一の軸シール部材７０が用いられているが、２つのシールリップ７０ａ、７０ｂを、上述の実施形態における第１シール部材５８ａ及び第２シール部材５８ｂとして機能させることにより、上述の実施形態と同様に良好なシール性能を発揮させることができる。

図１２は図６の第６変形例である。この例では、シール部５８として、一つのシールリップ７７を有する単一の軸シール部材７８が用いられている。シールリップ７７は、第１連通ライン６３ａに対向する側において部分的に二又形状に分割されており、当該分割された一対のリップ部材７７ａ、７７ｂの間に形成される隙間７７ｃを介して、第１連通ライン６３ａから隙間６２に対して圧縮気体が供給されるように構成されている。すなわち、本変形例では、一つのシールリップを有する単一の軸シール部材７０が用いられているが、当該シールリップが部分的に分割されており、一対ののリップ部材７７ａ、７７ｂが、上述の実施形態における第１シール部材５８ａ及び第２シール部材５８ｂとして機能させることにより、上述の実施形態と同様に良好なシール性能を発揮させることができる。

以上説明したように上記各実施形態によれば、加圧されたクランクケース１０において、長期にわたって良好なシール性能を発揮可能な往復動式圧縮機１を提供できる。

本発明の少なくとも一実施形態は、シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機に利用可能である。

１ 往復動式圧縮機（圧縮機）
２ 気筒
２ＨＰ 高圧側気筒
２ＬＰ１，２ＬＰ２，２ＬＰ３ 低圧側気筒
４ 吸気菅
６ フライホイールプーリ
８ 冷却風
１０ クランクケース
１０ａ 貫通部
１２ クランク機構
１４ クランク軸
１６ メインジャーナル
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ クランクピン
２０ 第１ジャーナル部材
２２ 第２ジャーナル部材
２４ 挿入穴
２６ バランスウエイト
２８ 本体部材
３０ 連結部材
３２ 連結部
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ コネクティングロッド
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ 軸受
３８ シリンダ
４０ ピストン
４２ 圧縮室
５０ 内部空間
５０ａ 第１空間
５０ｂ 第２空間
５２ 隔壁
５２ａ 貫通部
５４，５６ 軸受
５８，６０ シール部
５８ａ，６０ａ 第１シール部材
５８ｂ，６０ｂ 第２シール部材
６２，６５ 隙間
６３ａ，６３ｂ 第１連通ライン
６４，６６ 減圧機構
７２ 第２連通ライン
７４ 第３連通ライン
７６ 第４連通ライン
８０ａ 第５連通ライン
８２ａ、８２ｂ 中間冷却器

Claims (9)

1. シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機であって、
   回転軸と、
   前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換可能なクランク機構と、
   大気圧より高圧に設定された内部空間に前記クランク機構を収容し、前記回転軸が貫通する貫通部を有する壁部材を含むクランクケースと、
   前記貫通部に前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１シール部材及び第２シール部材を含むシール部と、
   を備え、
   前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間に形成される隙間に圧縮気体が供給され、
   前記クランクケースの前記内部空間を前記隙間に連通する第１連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される、往復動式圧縮機。
2. 前記圧縮気体は、前記大気圧と前記内部空間の圧力との中間圧に設定される、請求項１に記載の往復動式圧縮機。
3. シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機であって、
   回転軸と、
   前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換可能なクランク機構と、
   大気圧より高圧に設定された内部空間に前記クランク機構を収容し、前記回転軸が貫通する貫通部を有する壁部材を含むクランクケースと、
   前記貫通部に前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１シール部材及び第２シール部材を含むシール部と、
   を備え、
   前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間に形成される隙間に圧縮気体が供給され、
   前記クランクケースの前記内部空間を加圧するための加圧ラインから分岐する第２連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される、往復動式圧縮機。
4. シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機であって、
   回転軸と、
   前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換可能なクランク機構と、
   大気圧より高圧に設定された内部空間に前記クランク機構を収容し、前記回転軸が貫通する貫通部を有する壁部材を含むクランクケースと、
   前記貫通部に前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１シール部材及び第２シール部材を含むシール部と、
   を備え、
   前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間に形成される隙間に圧縮気体が供給され、
   前記少なくとも一気筒の吸気側を前記隙間に連通する第３連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される、往復動式圧縮機。
5. シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機であって、
   回転軸と、
   前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換可能なクランク機構と、
   大気圧より高圧に設定された内部空間に前記クランク機構を収容し、前記回転軸が貫通する貫通部を有する壁部材を含むクランクケースと、
   前記貫通部に前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１シール部材及び第２シール部材を含むシール部と、
   を備え、
   前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間に形成される隙間に圧縮気体が供給され、
   前記少なくとも一気筒の吐出側を前記隙間に連通する第４連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される、往復動式圧縮機。
6. シリンダ内のピストンの往復運動によって流体を圧縮可能な少なくとも１つの気筒を有する往復動式圧縮機であって、
   回転軸と、
   前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換可能なクランク機構と、
   大気圧より高圧に設定された内部空間に前記クランク機構を収容し、前記回転軸が貫通する貫通部を有する壁部材を含むクランクケースと、
   前記貫通部に前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１シール部材及び第２シール部材を含むシール部と、
   を備え、
   前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間に形成される隙間に圧縮気体が供給され、
   前記少なくとも一気筒は、第１圧力の加圧気体を生成可能な低圧側気筒と、前記第１圧力より高圧な第２圧力の加圧気体を生成可能な高圧側気筒と、を含み、
   前記第１気筒の吐出側と前記第２気筒の吸気側とを連通する中間通路を前記隙間に連通する第５連通ラインを介して、前記圧縮気体が前記隙間に供給可能に構成される、往復動式圧縮機。
7. 前記中間通路上に設置された中間冷却器を更に備え、
   前記第４連通ラインは、前記中間通路のうち前記中間冷却器より下流側を前記隙間に連通するように構成される、請求項６に記載の往復動式圧縮機。
8. 前記内部空間は、前記低圧側気筒に対応する第１空間と、前記高圧側気筒に対応する第２空間と、を含み、
   前記壁部材は、前記第１空間と前記第２空間とを隔離する前記クランクケースの内壁である、請求項１から７のいずれか一項に記載の往復動式圧縮機。
9. 前記壁部材は、前記クランクケースの前記内部空間を外部空間から隔離するための外壁である、請求項１から７のいずれか一項に記載の往復動式圧縮機。

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