JPH08189468A - 揺動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール部材の温度上昇を抑制しシール部材の
耐久性や寿命を延ばす。 【構成】 環状の放熱フィン１７Ａ，１７Ｂをピストン
本体１４の下側面１４Ａにピストンロッド１３の周囲を
取囲むように形成し、ロッキングピストン１２の放熱面
積を増やすようにする。これにより、圧縮室Ｃ内で発生
する高温の圧縮熱によって高温状態に加熱されるロッキ
ングピストン１２の熱を、放熱フィン１７Ａ，１７Ｂを
介してクランクケース１側へと放熱させることができ、
シール部材としてのリップシール１８が高温状態に加熱
されるのを効果的に抑制できると共に、リップシール１
８の耐久性や寿命を確実に延ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気等の流体を
圧縮するのに用いて好適な所謂ロッキングピストン式の
揺動型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、クランク軸を回転可能に支持し
たクランクケースと、シリンダヘッドを有し該クランク
ケース上に搭載されたシリンダと、前記クランク軸にピ
ストンロッドを介して連結され、該シリンダ内を揺動し
つつ往復動するピストンと、内周側が該ピストンに取付
けられ、外周側が前記シリンダの内周面に摺接するリッ
プ部となったリップシール等のシール部材とを備えた所
謂ロッキングピストン式の揺動型圧縮機は知られてい
る。

【０００３】この種の従来技術による揺動型圧縮機で
は、クランク軸を回転駆動すると、この回転がピストン
ロッドを介してピストンに伝達され、該ピストンはシリ
ンダ内を揺動しつつ往復動することにより、シリンダヘ
ッドとピストンの間で形成される圧縮室内で空気等の流
体を圧縮する。そして、ピストンがシリンダ内を揺動し
つつ往復動する間、ピストンに設けたシール部材がシリ
ンダの内周面に摺接することにより、前記圧縮室内を気
密にシールしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、シリンダヘッドとピストンの間に形成した
圧縮室内で空気等の流体を圧縮するときに、圧縮室内で
は高温の圧縮熱が発生するから、この熱がピストンに伝
わり、該ピストンを高温状態に加熱すると共に、ピスト
ンからの熱がシール部材へ伝わり、該シール部材が高温
状態にさらされてしまう。また、シリンダ内をピストン
が往復動する間、シール部材は常にシリンダの内周面に
摺接しているから、シール部材にはこれによって摩擦熱
が発生し、シール部材はますます高温状態に加熱され
る。

【０００５】このため、従来技術では、圧縮運転時にシ
ール部材が高温状態となって、早期に摩耗、劣化し易く
なり、シール部材の耐久性や寿命を向上させるのが難し
いという問題がある。

【０００６】一方、他の従来技術として、圧縮室内から
の熱をシリンダの外部へと放熱するように、シリンダや
シリンダヘッドの外壁面に放熱フィンを複数設けるよう
にしたり、クランク軸の先端側に冷却用ファンを取付
け、クランクケース内に冷却風を発生させるようにした
ものも知られている。

【０００７】しかし、この場合でも、ピストンは圧縮室
からの熱で高温に加熱されてしまい、ピストンからの熱
がシール部材に伝わって、該シール部材の寿命が低下す
るという問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はピストンの放熱面積を大きくす
ることによってシール部材の温度上昇を効果的に抑制で
き、シール部材の耐久性や寿命を確実に延ばすことがで
きるようにした揺動型圧縮機を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明による揺動型圧縮機は、クランク軸を回
転可能に支持したクランクケースと、シリンダヘッドを
有し該クランクケース上に搭載されたシリンダと、前記
クランク軸にピストンロッドを介して連結され該シリン
ダ内を揺動しつつ往復動するピストンと、内周側が該ピ
ストンに取付けられ外周側が前記シリンダの内周面に摺
接するシール部材とを備え、前記ピストンには、前記ク
ランクケース側に位置する一側面に放熱部を形成してな
る構成を採用している。

【００１０】

【作用】上記構成により、ピストンに形成した放熱部で
該ピストンの放熱面積を大きく拡大でき、例えば圧縮室
内からの圧縮熱等でピストンが加熱されるのを抑えるこ
とができる。そして、ピストンの温度上昇を低減するこ
とによって、ピストンからシール部材に伝わる熱影響を
確実に抑えることができ、該シール部材の温度上昇を防
止できる。

【００１１】また、ピストンにはシリンダ内を揺動しつ
つ往復動するから、このときにピストンの放熱部によっ
てクランクケース側の空気等に攪拌作用を与えることが
でき、これによりピストンの放熱性をさらに高めること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例による揺動型圧縮機を
図１および図２に基づき、空気圧縮機として用いた場合
を例に挙げて説明する。

【００１３】図において、１は内部にクランク室Ａを画
成したクランクケースで、該クランクケース１には、ク
ランク室Ａ内に位置して電動モータ２の出力軸３に連結
されたクランク軸４が回転可能に設けられ、該クランク
軸４にはバランスウエイト５が一体に設けられている。

【００１４】また、前記電動モータ２の出力軸３には先
端側に冷却ファン６が取付けられ、電動モータ２は出力
軸３によりクランク軸４を回転駆動すると共に、前記冷
却ファン６を回転駆動する。このとき、該冷却ファン６
によって発生した冷却風はクランク室Ａ内を矢示Ｆ方向
に流れ、クランクケース１の通風穴１Ａを介して電動モ
ータ２内を冷却する。

【００１５】７はクランクケース１上に搭載された円筒
状のシリンダで、該シリンダ７の上端には弁板８が気密
に固着されている。そして、該弁板８には吐出穴９が穿
設され、該吐出穴９は後述の吐出弁２２によって開，閉
される。

【００１６】１０は前記弁板８上に搭載されたシリンダ
ヘッドを示し、該シリンダヘッド１０は弁板８の上側面
との間により吐出室Ｂを画成し、後述の圧縮空気を該吐
出室Ｂから吐出ポート１１を介して外部の空気タンク
（図示せず）に向けて吐出させている。そして、前記シ
リンダヘッド１０の壁面には複数の放熱フィン１０Ａ，
１０Ａ，…が一体形成され、該各放熱フィン１０Ａは後
述の圧縮室Ｃ内で発生する圧縮熱をシリンダヘッド１０
の外部へ放散させる。

【００１７】１２はシリンダ７内に往復動可能に挿嵌さ
れたピストンとしてのロッキングピストンを示し、該ロ
ッキングピストン１２は図２に示す如く、ピストンロッ
ド１３が一体形成されたピストン本体１４と、該ピスト
ン本体１４上に設けられ、該ピストン本体１４との間で
後述のリップシール１８を挟持したリテーナ１５とから
大略構成されている。そして、ロッキングピストン１２
はリップシール１８を介してシリンダ７内を往復動（摺
動変位）し、ロッキングピストン１２のリテーナ１５は
弁板８との間に圧縮室Ｃを形成する。また、ピストン本
体１４にはリテーナ１５を貫通して小径の吸気穴１６が
穿設され、該吸気穴１６はクランク室Ａを後述の吸気弁
２１を介して圧縮室Ｃ内に連通，遮断する。

【００１８】１７Ａ，１７Ｂはピストン本体１４の下側
面１４Ａにそれぞれ一体形成された放熱部としての放熱
フィンを示し、該各放熱フィン１７Ａ，１７Ｂはピスト
ン本体１４の下側面１４Ａに、ピストンロッド１３の周
囲を取囲むように環状に形成され、内側の放熱フィン１
７Ｂと外側の放熱フィン１７Ａとはピストン本体１４の
径方向に一定間隔をもって離間している。そして、該放
熱フィン１７Ａ，１７Ｂはクランク室Ａ側に臨むピスト
ン本体１４の下側面１４Ａにおける放熱面積を拡大し、
圧縮室Ｃからの圧縮熱によって加熱されたロッキングピ
ストン１２の熱を、クランク室Ａ側に放熱することによ
り、ロッキングピストン１２のピストン本体１４および
リテーナ１５等が高温状態となるのを抑制している。

【００１９】１８はロッキングピストン１２とシリンダ
７との間をシールするシール部材としてのリップシール
を示し、該リップシール１８は耐摩耗性と摺動性が高
い、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等
のフッ素系樹脂材料によって環状に形成され、内周側が
ピストン本体１４とリテーナ１５との間に取付けられて
いる。そして、該リップシール１８の外周側はシリンダ
７の内周面に摺接するリップ部となり、圧縮室Ｃ内の圧
縮空気がクランク室Ａ側に漏洩するのを防止している。

【００２０】１９はクランク軸４を出力軸３に固着する
ためのキーを示し、該キー１９によって、ピストンロッ
ド１３の下端側は、軸受２０を介して回転可能に連結さ
れている。そして、電動モータ２によりクランク軸４を
回転駆動するときには、ピストンロッド１３を介してロ
ッキングピストン１２がシリンダ７内を揺動しつつ往復
動し、吸気穴１６を介して圧縮室Ｃ内に吸込んだ空気を
該圧縮室Ｃ内で圧縮する。

【００２１】２１はロッキングピストン１２に設けられ
た吸気弁を示し、該吸気弁２１はロッキングピストン１
２の往復動に応じて吸気穴１６を開，閉する。さらに２
２は弁板８に設けられた吐出弁を示し、該吐出弁２２は
ロッキングピストン１２の往復動に応じて吐出穴９を
開，閉するものである。

【００２２】本実施例による揺動型の空気圧縮機は上述
の如き構成を有するもので、次にその作動について説明
する。

【００２３】まず、電動モータ２の出力軸３によりクラ
ンク軸４を回転駆動すると、ロッキングピストン１２は
クランク軸４を介して駆動され、シリンダ７内を揺動し
つつ往復動する。そして、ロッキングピストン１２が上
死点から下死点へと達する吸入行程では、圧縮室Ｃ内が
負圧になり、クランク室Ａ側の空気を吸気穴１６から吸
気弁２１を介して圧縮室Ｃ内へと吸入する。

【００２４】一方、ロッキングピストン１２が下死点か
ら上死点へと達する圧縮行程では、ロッキングピストン
１２によって圧縮室Ｃ内の空気を圧縮する。そして、圧
縮室Ｃ内で圧縮された圧縮空気は吐出穴９から吐出弁２
２を介して吐出室Ｂ内に吐出されると共に、吐出ポート
１１からエアドライヤ等を介して空気タンク（いずれも
図示せず）に貯留される。

【００２５】ところで、前記圧縮行程では、圧縮室Ｃ内
に取り込まれた圧縮空気からは高温の圧縮熱が発生す
る。そして、圧縮行程が繰り返されるうちに圧縮室Ｃ内
全体は高温状態となり、この熱は次第にロッキングピス
トン１２に伝わり、リップシール１８をも高温状態に加
熱してしまう。また、シリンダ７内をロッキングピスト
ン１２が往復動する間、リップシール１８は常にシリン
ダ７の内周面に摺接しているから、リップシール１８は
ますます高温状態に加熱される。

【００２６】そこで、本実施例では、ロッキングピスト
ン１２のピストン本体１４にその下側面１４Ａに位置し
て環状の放熱フィン１７Ａ，１７Ｂを一体形成し、該放
熱フィン１７Ａ，１７Ｂによって、ピストン本体１４の
放熱面積をクランク室Ａ側で増やすようにしている。

【００２７】この結果、高温の圧縮熱で加熱されたロッ
キングピストン１２の熱は、放熱フィン１７Ａ，１７Ｂ
を介してクランクケース１側へと放熱されるようにな
り、ロッキングピストン１２が温度上昇するのを防止で
きると共に、このときの熱でリップシール１８が高温に
加熱されるのを抑制できる。

【００２８】そして、このときにクランクケース１側へ
放熱された熱は、冷却ファン６によって矢示Ｆ方向に流
れる冷却風によって結果的に冷却されるようになるか
ら、ロッキングピストン１２のピストン本体１４等をク
ランク室Ａ側に近い温度まで冷却でき、圧縮運転時にリ
ップシール１８等が温度上昇するのを効果的に防止でき
る。また、ロッキングピストン１２にはシリンダ７内を
往復動するときに揺動運動を行うから、ピストン本体１
４の下側面１４Ａ等に冷却風を効果的に接触させること
ができ、放熱フィン１７Ａ，１７Ｂによる放熱作用をさ
らに高めることができる。

【００２９】かくして、本実施例では、環状の放熱フィ
ン１７Ａ，１７Ｂをピストン本体１４の下側面に一体形
成し、該放熱フィン１７Ａ，１７Ｂでピストンロッド１
３の周囲を取囲むようにしたから、圧縮室Ｃ内で発生す
る高温の圧縮熱によって高温状態に加熱されるロッキン
グピストン１２の熱を、ピストン本体１４から放熱フィ
ン１７Ａ，１７Ｂを介してクランクケース１側へと放熱
でき、このときの熱を冷却ファン６からの冷却風により
冷却しつつ、ピストン本体１４やリップシール１８等を
効果的に冷却することができる。

【００３０】従って、本実施例によれば、圧縮機運転時
にロッキングピストン１２から伝わる熱によって、リッ
プシール１８が高温状態に加熱されるのを効果的に防止
でき、リップシール１８の耐久性や寿命を大幅に向上で
きる。

【００３１】また、ピストン本体１４の下側面１４Ａに
形成した環状の放熱フィン１７Ａ，１７Ｂは、ピストン
本体１４に対する補強リブとしても有効に作用し、ピス
トン本体１４の強度を高めることができると共に、ピス
トン本体１４をさらに薄肉部に形成して軽量化を図るこ
とも可能になる等、種々の効果を奏する。

【００３２】なお、前記実施例では、ピストン本体１４
の下側面１４Ａに放熱部としての放熱フィン１７Ａ，１
７Ｂをそれぞれ環状に形成するものとして述べたが、こ
れに替えて、例えば放熱フィン１７Ａ，１７Ｂのうち、
いずれか一方のみを設けるようにしてもよく、また、放
熱面積をさらに増やして放熱効果をより向上させるため
に、放熱フィン１７Ａ，１７Ｂ間等に、他の複数枚の放
熱フィンを追加してもよい。

【００３３】さらに、前記実施例では、放熱フィン１７
Ａ，１７Ｂを環状に形成するものとして述べたが、これ
に替えて、例えば複数枚の平板状に形成された放熱フィ
ンをピストン本体１４の下側面１４Ａ等にそれぞれ互い
に離間して立設してもよい。また、例えばピストン本体
１４の側面外周部に複数の溝を設けることにより放熱部
を形成してもよい。

【００３４】さらにまた、前記実施例では、揺動型圧縮
機として空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明は
これに限らず、例えば空気以外の気体を圧縮する圧縮機
や冷媒圧縮機等にも広く適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、クラ
ンクケース側に臨むピストンの一側面に放熱部を設ける
ことによって、ピストンの放熱面積を増やすようにした
から、高温の圧縮熱で加熱されたピストンの熱を放熱部
を介してクランクケース側に確実に放熱でき、ピストン
に取付けたシール部材の温度上昇を効果的に抑制できる
と共に、シール部材の耐久性や寿命を確実に延ばすこと
ができる。

【００３６】また、ピストンの揺動運動によって放熱部
による放熱作用を効果的に高めることができる上に、放
熱部によりピストンの強度アップを図ることができ、ピ
ストン全体の軽量化が可能になる等、種々の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による揺動型圧縮機を示す縦断
面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。

【符号の説明】

１ クランクケース ２ 電動モータ ３ 出力軸 ４ クランク軸 ６ 冷却ファン ７ シリンダ １０ シリンダヘッド １２ ロッキングピストン（ピストン） １３ ピストンロッド １４ ピストン本体 １５ リテーナ １７Ａ，１７Ｂ 放熱フィン（放熱部） １８ リップシール（シール部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸を回転可能に支持したクラン
   クケースと、シリンダヘッドを有し該クランクケース上
   に搭載されたシリンダと、前記クランク軸にピストンロ
   ッドを介して連結され該シリンダ内を揺動しつつ往復動
   するピストンと、内周側が該ピストンに取付けられ外周
   側が前記シリンダの内周面に摺接するシール部材とを備
   え、前記ピストンには、前記クランクケース側に位置す
   る一側面に放熱部を形成してなる揺動型圧縮機。