JPH07208368A - ピストン揺動式圧縮機 - Google Patents

ピストン揺動式圧縮機

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JPH07208368A
JPH07208368A JP476594A JP476594A JPH07208368A JP H07208368 A JPH07208368 A JP H07208368A JP 476594 A JP476594 A JP 476594A JP 476594 A JP476594 A JP 476594A JP H07208368 A JPH07208368 A JP H07208368A
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JP
Japan
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piston
cylinder
pressing member
valve seat
compressor
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Application number
JP476594A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Oshiage
博 押上
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Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は圧縮効率を高めるよう構成したピス
トン揺動式圧縮機を提供することを目的とする。 【構成】 ピストン揺動式圧縮機1はケーシング2の上
部にシリンダ3,シリンダヘッド4が設けられ、シリン
ダ3内には連接棒9と一体なピストン8が摺動自在、且
つ揺動自在に挿入されている。ピストン8の上部には、
押さえ部材17が固定され、押さえ部材17の上面に
は、吸気口19を開閉する吸気弁20が設けられてい
る。シリンダヘッド4の下部には、弁座部材22が取り
付けられており、弁座部材22の上面には、排気口23
を開閉する排気弁24が設けられている。ピストン8の
上部に設けられた押さえ部材17が対向する弁座部材2
2の下面22aは、揺動するピストン8上部となる押さ
え部材17の揺動軌跡26に沿うようにピストン8の揺
動方向であるB方向に湾曲する円弧状の曲面とされてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はピストン揺動式圧縮機に
係り、特に圧縮効率を高めるよう構成したピストン揺動
式圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】ピストンとシリンダとを有する空気圧縮
機には、ピストンがシリンダ内を往復運動して圧縮空気
を生成する往復動式圧縮機と、ピストンがシリンダ内を
揺動しつつ往復動して圧縮空気を生成するピストン揺動
式圧縮機とがある。
【0003】上記ピストン揺動式圧縮機は、例えばピス
トンが連接棒と一体に形成され、クランクの回転により
ピストンがシリンダ内を揺動して圧縮空気を生成するよ
うになっている。即ち、ピストンは連接棒と一体なた
め、シリンダ内を往復動するとともに傾斜(最大傾斜5
〜10度)して揺動する。
【0004】そのため、ピストン揺動式圧縮機では、ピ
ストンが上死点にあるときピストン上部とシリンダヘッ
ドの下部との間には、往復動式圧縮機よりも大きな隙間
を設けて揺動するピストンの縁部がシリンダヘッド下部
に当接しないようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のピストン揺動式
圧縮機では、ピストンがシリンダヘッドの下部に当接し
ないように、ピストンが上死点にあるときのピストン上
部とシリンダヘッド下部との間の隙間を大きくとると、
ピストンの1ストローク当たりの空気圧力、つまり圧縮
効率を高めことができない。
【0006】又、圧縮効率を高めようとすると、ピスト
ンが上死点にあるときのピストン上部とシリンダヘッド
下部との隙間を小さくして圧縮比(ピストンが下死点か
ら上死点に移動するまでのシリンダ内の容積比)を高め
る必要があるが、ピストンの上死点に移動した際にシリ
ンダヘッド下部にピストンが当接してしまう。
【0007】そこで、本発明は上記課題を解決したピス
トン揺動式圧縮機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記請求項1の発明は、
駆動源と、該駆動源にクランク機構を介して回動自在に
連結された連接棒と、該連接棒に結合され、シリンダ内
を揺動しつつ往復動するピストンと、該ピストンに対面
するとともにシリンダの端部を閉塞するよう該シリンダ
端部に設けられた壁部と、を含んでなるピストン揺動式
圧縮機において、前記ピストンに対面する壁部を、前記
ピストンのシリンダ内における揺動軌跡に沿うように形
成したことを特徴とする。
【0009】又、請求項2の発明は、駆動源と、該駆動
源にクランク機構を介して回動自在に連結された連接棒
と、該連接棒に結合され、シリンダ内を揺動しつつ往復
動するピストンと、該ピストンに対面するとともにシリ
ンダの端部を閉塞するよう該シリンダ端部に設けられた
壁部と、を含んでなるピストン揺動式圧縮機において、
前記ピストンの揺動軌跡が前記壁部に沿うように前記ピ
ストンを形成したことを特徴とする。
【0010】
【作用】上記請求項1によれば、ピストンに対面する壁
部をピストンの揺動軌跡に沿うように形成することによ
り、圧縮効率が高められるとともに、ピストンがシリン
ダの端部を閉塞する壁部に当接することが防止される。
【0011】又、請求項2によれば、ピストンの揺動軌
跡がシリンダの端部を閉塞する壁部に沿うようにピスト
ンを形成することにより、圧縮効率が高められるととも
に、ピストンが壁部に当接することが防止される。
【0012】
【実施例】図1及び図2に本発明になるピストン揺動式
圧縮機の一実施例を示す。
【0013】両図中、ピストン揺動式圧縮機1はケーシ
ング2の上部にシリンダ3,シリンダヘッド4が設けら
れている。ケーシング2は図1の左側がクランクケース
5で、右側がモータケース6となっており、クランクケ
ース5とモータケース6との間には上下方向に形成され
た隔壁7が形成されている。
【0014】シリンダ3内には、連接棒9と一体に形成
されたピストン8が揺動自在、且つ摺動自在に挿入され
ている。この連接棒9の下端には、軸受10を介してク
ランク機構を構成する円盤状のクランク11の軸11a
が嵌合しており、クランク11には駆動源としてのモー
タ12の回転軸13が貫通している。モータ12はモー
タケース6内に収納され、回転軸13が隔壁7に支持さ
れた軸受14により軸承されている。
【0015】尚、上記モータ12の代わりに例えばエン
ジン等を駆動源として使用しても良いのは勿論である。
【0016】クランク11は回転軸13とキー15を介
して一体的に連結されており、且つボルト16により回
転軸13に締結されている。又、クランク11には、軸
11aの偏心方向と180°の向きに突出するバランサ
11bを有する。
【0017】図2に示すように、クランク11は軸11
aが回転軸13に対して偏心しているため、モータ12
により回転駆動されると、後述するようにピストン8を
揺動させながら往復動させる。
【0018】又、ピストン8の上部には、ピストン8の
外周とシリンダ内壁3aとの間をシールするシール部材
としてのリテーナ16を挟持するための円盤状の押さえ
部材17がビス18により固定されている。従って、押
さえ部材17は、実質的にピストン8と一体であり、ピ
ストン8の一部を構成している。そして、ピストン8及
び押さえ部材17には、上下方向に貫通する吸気口19
が穿設されている。
【0019】さらに、押さえ部材17の上面には、吸気
口19を開閉する吸気弁20がピストン8の揺動方向と
直交するA方向に延在するように設けられている。この
吸気弁20は、板状に形成されたリーフ弁であり、一端
がビス21により押さえ部材17に固定されている。従
って、吸気弁20は、ピストン8の揺動動作に応じて自
由端が撓んで吸気口19を開閉する。
【0020】又、シリンダヘッド4の下部には、シリン
ダ3端部としての上部開口を閉塞する弁座部材22が取
り付けられている。この弁座部材22には、ピストン8
により押し出された圧縮空気がシリンダ3から排気され
る排気口23が穿設されており、弁座部材22の上面に
は、排気口23を開閉する排気弁24が設けられてい
る。この排気弁24は、上記吸気弁20と同様に板状に
形成されたリーフ弁であり、ピストン8の揺動方向と直
交するA方向に延在し、一端がビス25により弁座部材
22に固定されている。従って、排気弁20は、ピスト
ン8の揺動動作に応じて自由端が撓んで排気口23を開
閉する。
【0021】図3及び図4に示すように、回転軸13の
軸線をO点とし、クランク11の軸11aの軸線Oa
での半径をrとし、連接棒9の長さであるOa 点からピ
ストン8の上面に固定された押さえ部材17の端面まで
の距離をLとする。さらに、ピストン8の外径を2So
とし、ピストン8の上死点位置をxo とし、クランク1
1の回転角をθとすると、ピストン8の上部(本実施例
では、押さえ部材17の上面)の半径方向の任意位置S
(最大はピストン8の外周縁となるSo )の上下方向の
変位xは、xo 点を基点としてO点方向を+として次式
で求めることができる。
【0022】 x=r{1+L/4r−cosθ−(L/4r)・cos2θ−(S/L)・ sinθ} … (1) 前述したようにピストン揺動式圧縮機1では、ピストン
8と連接棒9とが一体なため、クランク11が角度θ回
転すると、連接棒9が角度α傾くことになる。これによ
り、ピストン8の上死点の前後では、連接棒9の傾きに
よりピストン8の上部が弁座部材22側に変位する。
【0023】従って、クランク11に伴うピストン8の
上部の動き、即ちピストン8の上部の揺動軌跡は、上記
(1)式により求めると、図5に示す揺動軌跡26のよ
うに円弧状となる。よって、ピストン8の揺動方向Bに
おいて、上下方向の変位xは、シリンダ3の内壁3aに
近づくほど大きくなる。
【0024】そのため、ピストン8と一体的に設けられ
た押さえ部材17が対面する弁座部材22の下面(壁
部)22aは、揺動するピストン8上部となる押さえ部
材17の揺動軌跡26(図5参照)に沿う形状に形成さ
れている。本実施例では、図2及び図5に示すように、
弁座部材22の下面22aは、ピストン8の揺動方向で
あるB方向に湾曲するように形成された円弧状の曲面と
されている。
【0025】そのため、ピストン8が上死点に達したと
き、ピストン8上部となる押さえ部材17と弁座部材2
2の下面22aとを近接させてもピストン8の揺動動作
により押さえ部材17が弁座部材22の下面22aに当
接することがない。従って、上記ピストン8上部となる
押さえ部材17とシリンダヘッド4の下部となる弁座部
材22の下面22aとの隙間Kをできるだけ小さくして
圧縮比を高めることが可能となり、これにより、圧縮機
の圧縮効率を向上させることができる。
【0026】又、上記押さえ部材17の上面には、排気
弁24を固定するビス25の頭部が突出している。その
ため、弁座部材22の下面には、ピストン8が上死点に
移動したとき、ビス25の頭部が嵌入するための凹部2
7が設けられている。この凹部27はビス21の直径よ
りも十分に大きいので、上記隙間Kを小さくしてピスト
ン8の上死点位置をシリンダヘッド4の下面側にずらし
て圧縮効率を向上させてもピストン8の揺動動作を妨げ
ることがない。
【0027】ここで、上記構成になるピストン揺動式圧
縮機1の動作につき説明する。尚、図6(A)〜(D)
は夫々90度ずつクランクが回動した状態を示してい
る。
【0028】図4(A)中、ピストン8は上死点にあ
り、ピストン8の上部に設けられた押さえ部材17の上
面に設けられた吸気弁20が弁座部材22の下面22a
から僅かな隙間Kを介して対向している。そして、モー
タ12の回転駆動力により出力軸11がC方向に回転す
ると連接棒8が連結されたクランク11の軸11aも同
方向に回動する。その際、ピストン8の上部に設けられ
た押さえ部材17の回転方向の縁部17aが上方に変位
し、反対側の縁部17bが下方に変位する。そのため、
回転方向の縁部17aがピストン8の上死点位置xo
り上方に変位することになる。
【0029】しかしながら、壁部としての弁座部材22
の下面22aがピストン8と一体的に設けられた押さえ
部材17の揺動軌跡26(図5参照)に沿う形状に形成
されているので、回転方向の縁部17aが上方に変位し
ても弁座部材22の下面22aに当接しない。
【0030】そして、ピストン8及び連接棒9は、図6
(B)に示すように傾きながら降下する。さらに、回転
軸13が回動して180 度の位置に至ると図6(C)に示
すようにピストン8は下死点に至る。このピストン8の
降下により吸気弁20が開弁してピストン8下方の空気
が吸気口19を通ってシリンダ3内に吸引される。
【0031】図6(C)の位置から回転軸13がC方向
に回動すると、図6(D)に示すようにピストン8が降
下時とは逆方向に傾きながら上昇する。さらに回転軸1
3が回動して360 度の位置に至ると、ピストン8は図6
(A)に示す上死点に至る。
【0032】このように、ピストン8が上死点に至る直
前は、ピストン8の上部に設けられた押さえ部材17の
回転方向の縁部17aが下方に変位し、反対側の縁部1
7bが上方に変位する。そのため、反対側の縁部17b
がピストン8の上死点位置x o より上方に変位すること
になる。
【0033】しかしながら、弁座部材22の下面22a
がピストン8の押さえ部材17の揺動軌跡26(図5参
照)に沿う形状に形成されているので、回転方向と反対
側の縁部17bが上方に変位しても弁座部材22の下面
22aに当接しない。
【0034】このように、ピストン8が揺動しながら上
動すると、シリンダ3内の空気は圧縮され、排気弁24
の開弁とともに排気口23を通ってシリンダヘッド4内
に吐出される。そして、ピストン揺動式圧縮機1では、
上記図6(A)〜(D)に示す一連の吸気、排気工程を
繰り返して圧縮空気を生成する。
【0035】図7に本発明の変形例を示す。
【0036】上記実施例では、弁座部材22の下面22
aが押さえ部材17の揺動軌跡26(図5参照)に沿う
形状に形成したが、これに限らず、図7に示すようにピ
ストン8の上部形状を弁座部材22の下面22aに沿う
ように円弧形状に形成する。即ち、本実施例では、ピス
トン8の上部に一体的に設けられた押さえ部材17の上
面17cが、ピストン8の揺動方向であるB方向に湾曲
するように形成された円弧状の曲面とされている。
【0037】従って、ピストン8が上死点の前後におい
て、押さえ部材17の回転方向の縁部17a及び反対側
の縁部17bがピストン8の上死点位置xo より上方に
変位せず、弁座部材22の下面22aに当接しない。
【0038】よって、上記ピストン8上部となる押さえ
部材17とシリンダヘッド4の下部となる弁座部材22
の下面22aとの隙間Kをできるだけ小さくして圧縮比
を高めることが可能となり、これにより、圧縮機の圧縮
効率を向上させることができる。
【0039】尚、本実施例では、クランク11が円盤状
に形成されているが、例えばクランク11の軸11aと
回転軸13との間を一般的なクランクアームにより連結
するクランク機構を採用するようにしても良い。
【0040】
【発明の効果】上述の如く、上記請求項1によれば、ピ
ストンに対面する壁部をピストンの揺動軌跡に沿うよう
に形成するため、ピストンの上死点位置をできるだけシ
リンダの端部を閉塞する壁部に接近させることが可能に
なり、ピストンの揺動による圧縮比を高めて圧縮効率を
向上させることができる。しかも、ピストンが壁部に当
接することを防止できる。 又、請求項2によれば、ピ
ストンの揺動軌跡がシリンダの端部を閉塞する壁部に沿
うようにピストンを形成するため、上記請求項1と同様
に、圧縮効率の向上を図ることができるとともに、ピス
トンがシリンダの端部を閉塞する壁部に当接することを
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるピストン揺動式圧縮機の一実施例
の縦断面図である。
【図2】ピストンの揺動方向に沿う縦断面図である。
【図3】ピストンが上死点位置にあるときの位置関係を
示す図である。
【図4】ピストンが上死点位置から揺動しはじめたとき
の位置関係を示す図である。
【図5】ピストン上部の揺動軌跡を拡大して示す図であ
る。
【図6】ピストンの動作を説明するめの工程図である。
【図7】本発明の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1 ピストン揺動式圧縮機 3 シリンダ 4 シリンダヘッド 8 ピストン 9 連接棒 11 クランク 12 モータ 13 回転軸 17 押さえ部材 19 吸気口 20 吸気弁 23 排気口 24 排気弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動源と、該駆動源にクランク機構を介
    して回動自在に連結された連接棒と、該連接棒に結合さ
    れ、シリンダ内を揺動しつつ往復動するピストンと、該
    ピストンに対面するとともにシリンダの端部を閉塞する
    よう該シリンダ端部に設けられた壁部と、を含んでなる
    ピストン揺動式圧縮機において、 前記ピストンに対面する壁部を、前記ピストンのシリン
    ダ内における揺動軌跡に沿うように形成したことを特徴
    とするピストン揺動式圧縮機。
  2. 【請求項2】 駆動源と、該駆動源にクランク機構を介
    して回動自在に連結された連接棒と、該連接棒に結合さ
    れ、シリンダ内を揺動しつつ往復動するピストンと、該
    ピストンに対面するとともにシリンダの端部を閉塞する
    よう該シリンダ端部に設けられた壁部と、を含んでなる
    ピストン揺動式圧縮機において、 前記ピストンの揺動軌跡が前記壁部に沿うように前記ピ
    ストンを形成したことを特徴とするピストン揺動式圧縮
    機。
JP476594A 1994-01-20 1994-01-20 ピストン揺動式圧縮機 Pending JPH07208368A (ja)

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