JPS60125785A - Air compressor - Google Patents

Air compressor

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JPS60125785A
JPS60125785A JP23395683A JP23395683A JPS60125785A JP S60125785 A JPS60125785 A JP S60125785A JP 23395683 A JP23395683 A JP 23395683A JP 23395683 A JP23395683 A JP 23395683A JP S60125785 A JPS60125785 A JP S60125785A
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JP
Japan
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stage
pistons
piston
air
air compressor
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Pending
Application number
JP23395683A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taiji Sano
佐野 泰治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOA SENSUIKI KK
Original Assignee
TOA SENSUIKI KK
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Publication date
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Publication of JPS60125785A publication Critical patent/JPS60125785A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve volumetric efficiency and filling efficiency by a method wherein a multitude of intake ports, arrayed on a concentric circle on the top wall of first stage piston and communicated with crank case, and specified suction valve plates, arranged at the outlet port side thereof and movable by the reciprocating motion of the piston, are provided in a compressor. CONSTITUTION:A multitude of intake ports 36, which are arrayed on a concentric circles on the top walls 15a, 15b of the first stage pistons 15A, 15B and penetrating through the top walls, are bored and valve seats 37 are formed at the side of the outlet ports thereof. The valve plates 38, movable into the reciprocating directions of the first stage pistons 15A, 15B are seated on the valve seats 37 to form suction valves. According to this method, the first stage pistons 15A, 15B are cooled by primary air in the crank case at all times to prevent the temperature rise of the pistons 15A, 15B and the deterioration of volumetric efficiency due to the preheat of the primary air while the suction valves are provided on the top walls 15a, 15b of the pistons 15A, 15B, therefore, there is no useless path as before and the filling efficiency may be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 未発+114は例えば潜水用呼吸器等の特殊用途に使用
する′ノF気圧縮に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The unreleased +114 relates to compressed air for special purposes such as diving breathing apparatus.

周知のように、水中、汚染空気、有害ガス内での作業に
際しては呼吸用の圧縮空気が用いられるが、通常の空気
圧縮機の圧縮圧力はせいぜい約 150Kg/crn’
程度である。
As is well known, compressed air for breathing is used when working underwater, in contaminated air, or in harmful gases, but the compression pressure of a normal air compressor is approximately 150 kg/crn' at most.
That's about it.

ところで、近年におけるこの種の空気圧縮機においては
、水中等での作業範囲の拡大や作業継続時間の延長化の
要望から、200〜300Kg/crn’といった高圧
圧縮が望まれつつあるけれども、このような高圧空気圧
縮機の実現には次のような問題がある。即ち、従来の空
気圧縮機においては、クランクケース中に収容した潤滑
油でピストン並びにクランク軸受を潤滑しかつシリンダ
ヘッドに組込んだ呼吸弁を介してシリンダ中に一次空気
を取入れる構造としである。
By the way, in recent years, high pressure compression of 200 to 300 kg/crn' has been desired for this type of air compressor due to the desire to expand the work range in water etc. and to extend the work duration. There are the following problems in realizing a high-pressure air compressor. That is, in a conventional air compressor, the piston and crank bearing are lubricated with lubricating oil stored in the crankcase, and primary air is introduced into the cylinder through a breathing valve built into the cylinder head. .

したがって、このような構造では、圧縮比を高くすると
、圧縮熱により潤滑油の一部が蒸発して圧縮空気即ち呼
吸気に混入し、気管支障害を引起こす可能性がある。そ
して、シリングヘッドに吸気弁を設けると、吸気弁から
シリンダに至る通路中に圧縮された高温空気が残り、こ
れが吸込工程で膨張して免填効率を阻害するし。
Therefore, in such a structure, when the compression ratio is increased, a portion of the lubricating oil evaporates due to the heat of compression and enters the compressed air, that is, breathing air, which may cause bronchial disorders. When an intake valve is provided in the shilling head, compressed high-temperature air remains in the passage from the intake valve to the cylinder, and this expands during the suction process, impeding the discharge efficiency.

シリンダヘット自体が圧縮熱によりかなりの温度上昇を
起こすから、呼吸弁から取入れられる一次空気が予熱さ
れ、容積効率も低くなり、結果として圧縮率を上げても
、期待するほどの高lにはイ11られない。
Since the cylinder head itself undergoes a considerable temperature rise due to the heat of compression, the primary air taken in from the breathing valve is preheated, resulting in a lower volumetric efficiency. 11 I can't.

本発明は、以上に述べたような従来の空気圧縮機の問題
に鑑み、充填効率及び容積効率が高く、圧縮空気中に有
害な蒸発ガスが混入することのない構造を得ることを目
的とするもので、ピストンの往復動により吸込まれた空
気を圧縮する空気圧縮機において、クランクケース中を
一次側空気室とし、前記ピストンの頂壁に貫通した多数
の取入ポートを穿ち、これらの取入ボーI・の出[J側
に、ばねにより閉鎖方向に押圧されたリング状の弁板を
着座させて、クランクケースがら空気を取入れることを
特徴とする空気IE fl?i機を提案するものである
In view of the problems of conventional air compressors as described above, the present invention aims to provide a structure that has high filling efficiency and volumetric efficiency and prevents harmful evaporative gases from being mixed into the compressed air. In an air compressor that compresses air sucked in by the reciprocating motion of a piston, the primary air chamber is in the crankcase, and a number of intake ports are bored through the top wall of the piston. Air IE fl? is characterized by a ring-shaped valve plate pressed in the closing direction by a spring being seated on the J side of the bow I, and air being taken in from the crankcase. We are proposing an i-machine.

以下、図面について本発明の実施例の詳細を説明する。Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the drawings.

第1図はタンデム型3段空気圧縮機に本発明を施こした
実施例であって、圧縮機本体は、クランク軸1を内蔵し
たクランクケースAと、内部に2木の二段シリンダボア
2.3を形成されたシリンダブロックBと、内部に二段
シリンダボア4及び三段シリンダポア5を形成されたシ
リンダヘッドCとからなり、これらの各シリンダポア2
,3,4.5の周面はう・fナリングスリーブ6,7.
8で覆っである。クランク軸lの一端1aは、図示は省
略するけれども、電動モータ等により毎分800回転さ
れるもので、同クランク軸lの他端のプーリ9には、シ
リンダブロックB、シリンダヘッドC及び図示しない冷
却コイルを空気冷却する冷却ファン10のファンベルト
11が掛けである。そして前記クランクケースAの一側
には第2図示のように吸気ストレーナ12が固定され、
同吸気ストレーナ12によって浄化された外気がクラン
クケースAの内部に取入れられる。このクランクケース
Aについて重要な点はクランク軸lとコネクチングロッ
ド13との間の軸受14、並びに、コネクテングロ・ン
ド13と第一段ピストン+5A 、 15Bとの間の軸
受18に無潤滑軸受を使用し、後述のように第一段ピス
トン15A 、 15Bのピストンリンクに特別の上火
かしであるので、クランクケースA中に間滑油は収容さ
れておらず、同空間は外部から取入れられた常温空気で
満たされる点にある。
Fig. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a tandem type three-stage air compressor, and the compressor body consists of a crankcase A with a built-in crankshaft 1, and two two-stage cylinder bores 2. 3, and a cylinder head C, in which a two-stage cylinder bore 4 and a three-stage cylinder pore 5 are formed.
, 3, 4.5 circumferential surface creeping/f knurling sleeve 6, 7.
It is covered by 8. Although not shown, one end 1a of the crankshaft l is rotated at 800 revolutions per minute by an electric motor or the like, and a pulley 9 at the other end of the crankshaft l includes a cylinder block B, a cylinder head C, and a cylinder head C (not shown). A fan belt 11 of a cooling fan 10 that cools the cooling coil with air is a hook. An intake strainer 12 is fixed to one side of the crankcase A as shown in the second diagram.
The outside air purified by the intake strainer 12 is introduced into the crankcase A. An important point about this crankcase A is that non-lubricated bearings are used for the bearing 14 between the crankshaft l and the connecting rod 13, and the bearing 18 between the connecting rod 13 and the first stage pistons +5A and 15B. As will be described later, since the piston links of the first-stage pistons 15A and 15B are specially heated, no oil is stored in the crankcase A, and the space is filled with room-temperature oil taken in from the outside. It is at the point where it is filled with air.

前記−・段シリンダボア2,3中を往復動する第一段ピ
ストン+5A 、 15B(7)頂壁15a 、 15
bにはニ一段シリンダポア4及び三段シリンダポア5方
向へ延長1−だ連結棒17 、18がナツト19 、2
oにより固定しである。これらの連結棒17.18の上
端に固定した第二段ピストン21及び第三段ピストン2
2は二段シリンダポア4及び三段シリンダポア5内を往
復するものであるが、これらの第二段ピストン21及び
ピストン22は貫通する固定ホルト23,24で第一段
ピストン15A、 、 15Bに固定しであるので、第
二段ピストン21及び第三段ピストン22のピストンリ
ングの取換時には、シリンダへ71”Cの輪部を塞ぐ栓
体25 、26を除去した後、ポル) 23 、24と
ともに第二段ビスI・ン21及び第三段ピストン22を
外部へ抜取ることができる。図示実施例の場合、クラン
クケースA中に取入れられた外気は、第一段ピストン1
5A 、 15Bにより約5 Kg/crn’程度まで
圧縮され、第二段ピストン21によって約40Kg/c
rn’程度まで昇圧され、最終的に第三段ピストン22
によって約300Kg/ crn’まで圧縮される。
First stage piston +5A, 15B (7) top wall 15a, 15 reciprocating in the - stage cylinder bores 2, 3
In b, connecting rods 17 and 18 extending in the direction of the second-stage cylinder pore 4 and the third-stage cylinder pore 5 are connected to nuts 19 and 2.
It is fixed by o. A second stage piston 21 and a third stage piston 2 are fixed to the upper ends of these connecting rods 17 and 18.
2 reciprocates within the second-stage cylinder pore 4 and the third-stage cylinder pore 5, and these second-stage pistons 21 and 22 are fixed to the first-stage pistons 15A, 15B with fixing bolts 23, 24 passing through them. Therefore, when replacing the piston rings of the second-stage piston 21 and the third-stage piston 22, after removing the plugs 25 and 26 that block the rings of 71"C in the cylinder, The second stage screw I/N 21 and the third stage piston 22 can be extracted to the outside.In the illustrated embodiment, the outside air taken into the crankcase A is
5A and 15B to about 5 Kg/crn', and the second stage piston 21 compresses it to about 40 Kg/crn'.
The pressure is increased to about rn', and finally the third stage piston 22
compressed to approximately 300Kg/crn'.

空気圧縮機の運転中におけるピストンの温度−上昇及び
シリンダボアとの間の気密性を保つため、図示例の空気
圧縮機においては、特別の工夫がされており、第一段ピ
ストン15A 、 15Bの上端部周面及び第二、三段
ピストン21.22の上、上端部周面に銅合金ピストン
リング27゜28.29.30.31、が、第一、二、
三段ピストン15A、15B、2i、22の中間部周面
に耐熱樹脂製のシールリング32 、33 、34 、
35が用いである。
In order to increase the temperature of the piston during operation of the air compressor and to maintain airtightness between it and the cylinder bore, special measures have been taken in the illustrated example of the air compressor, such that the upper ends of the first stage pistons 15A and 15B Copper alloy piston rings 27° 28, 29, 30, 31 are located on the upper end peripheral surfaces of the first, second and third stage pistons 21.22,
Heat-resistant resin seal rings 32, 33, 34,
35 is used.

即ち、ピストンリング2?、 28.29.30.31
+オ圧縮空気によって加熱されるピストン15A 、 
15B、21.22の熱量をライナリングスリーブ6゜
7.8を介してシリンダプロ・ンクB及びシIJンタヘ
ッFCに伝えてピストンの温度上昇による充填効率の低
下を防止する。また、シール1ノング32 、33 、
34 、35としては周知のテフロンリング等を用いる
がよく、このような耐熱樹脂製シールリングによりライ
チリングスリーブに焼付くことのない無潤滑構造がIi
f能になる。
In other words, piston ring 2? , 28.29.30.31
+o Piston 15A heated by compressed air,
The amount of heat of 15B and 21.22 is transmitted to the cylinder cylinder B and cylinder IJ interface FC via the liner sleeve 6°7.8 to prevent a drop in filling efficiency due to a rise in piston temperature. In addition, seal 1 nong 32, 33,
As 34 and 35, well-known Teflon rings or the like may be used, and such heat-resistant resin seal rings create a lubrication-free structure that does not seize on the lychee ring sleeve.
Become capable.

本発明の特徴のひとつは、第1図及び第2図に小された
一次空気のための吸気弁の構造にある。即ち、第一段ピ
ストン15A 、 15Bの頂壁15a、15bには同
心円」二に整列した貫通した多数の取入ポート36が穿
ってあり、これらの取入ポート36の出口側に環状の弁
座37が形成しである。そして、弁座37に対しては、
前記連結棒17.18の基部の円板部17a 、 18
bによって第一段ピストン+5A 、 15Bの往復動
方向に移動できるリング−にの弁板38が着座され、連
結棒17.18のフランジ17b、18bで抜出しを防
止する弁板38は前記フランジ17b、18bの端面の
めくら孔40に位置する弱いばね41により弁座37に
押付けられる。
One of the features of the present invention is the structure of the intake valve for primary air, which is reduced in size as shown in FIGS. 1 and 2. That is, the top walls 15a and 15b of the first stage pistons 15A and 15B are provided with a large number of penetrating intake ports 36 arranged in concentric circles, and an annular valve seat is provided on the outlet side of these intake ports 36. 37 is formed. And for the valve seat 37,
Disk portions 17a, 18 at the base of the connecting rods 17.18
A valve plate 38 is seated on a ring movable in the reciprocating direction of the first stage pistons 5A and 15B by b, and the valve plate 38 is prevented from being pulled out by the flanges 17b and 18b of the connecting rod 17.18. It is pressed against the valve seat 37 by a weak spring 41 located in a blind hole 40 in the end face of the valve 18b.

図示例の空気圧縮機は、以−Hのような構成であるので
、第一段ピストン15A 、 15Bの上死点から下死
点へ向う往動工程において弁板38がばね41の力に抗
して開かれ、クランケースA中に吸込まれた一次空気が
取入ポート3Bを通って一段シリンダポア2,3中に吸
込まれ、第一段ピストン+5A 、 15Bの往動工程
において一段シリングポア2,3中の空気が圧縮される
。この吸気工程においては、弁板38が急速に往動する
第一段ピストン+5A 、 15Bに設けられているの
で、弁板38の慣性を利用して吸気弁を急速に開閉でき
る。また、第一段ピストン15A 、 15B ハクラ
ンクケースA中の一次空気により常に冷却されているの
で、第一段ピストン+5A 、 15Bの温度上昇や一
次空気の予熱による容積効率の低下を防止でき、吸気弁
を第一段ピストン15A。
Since the illustrated air compressor has the configuration shown below, the valve plate 38 resists the force of the spring 41 during the forward movement of the first stage pistons 15A and 15B from the top dead center to the bottom dead center. The primary air sucked into the crank case A is sucked into the first stage cylinder pores 2 and 3 through the intake port 3B, and the first stage cylinder pores 2 and 3 are opened during the forward movement stroke of the first stage pistons +5A and 15B. The air inside is compressed. In this intake stroke, since the valve plate 38 is provided on the rapidly reciprocating first stage pistons +5A and 15B, the inertia of the valve plate 38 can be used to rapidly open and close the intake valve. In addition, since the first stage pistons 15A and 15B are constantly cooled by the primary air in the crankcase A, it is possible to prevent a temperature rise in the first stage pistons 5A and 15B and a decrease in volumetric efficiency due to preheating of the primary air. The valve is the first stage piston 15A.

15Bの頂壁に設けるから、従来のような無駄な通路が
なく、充填効率をも向上できる6勿論、本発明の空気圧
縮機においては、温度上層によって性質が変化したり蒸
発する潤滑油を用いないので、人体の呼吸器に障害を与
えることもない。
Since it is provided on the top wall of the 15B, there is no wasted passage like in the past, and the filling efficiency can also be improved.6 Of course, the air compressor of the present invention uses lubricating oil whose properties change or evaporate depending on the temperature of the upper layer. Because there are no chemicals, there is no harm to the human body's respiratory system.

なお、前記実施例においては、人体の呼吸器に用いる場
合を例示したが、本発明の空気圧縮器は他の分野におけ
るガス圧縮にも使用できるのは明らかである。
In the above embodiments, the air compressor of the present invention can be used for gas compression in other fields.

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高温
変質や蒸発の原因となる潤滑油を用いずに、容積効率が
共に高い空気圧縮機を得ることができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, an air compressor with both high volumetric efficiency and high volumetric efficiency can be obtained without using lubricating oil that causes high-temperature deterioration and evaporation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による空気圧縮機の断面図、第2図は第
1図のn −II線に沿う断面図、第3図は同空気圧縮
機の要部分解斜面図である。 A ・・・・・・ クランクケース、 B ・・・・・・ シリングブロック、C・・・・・・
 シリンタヘッド、 +5A、15B ・・・・・・ (第一・段)ピストン
、15a ・・・・・・ (ピストンの)頂壁。 36 ・・・・・・ 取入ポート、37 ・・・・・・
 弁座、38 ・・・・・・ 弁板、41 ・・・・・
・ ばね。 第2図
FIG. 1 is a sectional view of an air compressor according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line n-II in FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the main parts of the air compressor. A... Crankcase, B... Schilling block, C...
Cylinder head, +5A, 15B... (first stage) piston, 15a... Top wall (of the piston). 36 ・・・・・・ Intake port, 37 ・・・・・・
Valve seat, 38... Valve plate, 41...
・Spring. Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] l) ピストンの往復動により吸込まれた空気を圧縮す
る空気圧縮機において、クランクケース中を一次側空気
室とし、前記ピストンの頂壁に貫通した多数の取入ポー
トを穿ち、これらの取入ポートの出「1側に、ばねによ
り閉鎖方向に押圧されたリング状の弁板を着座させて、
クランクケースがら空気を取入れることを特徴とする空
気圧縮機。
l) In an air compressor that compresses air sucked in by the reciprocating motion of a piston, the primary air chamber is in the crankcase, and a number of intake ports are bored through the top wall of the piston, and these intake ports A ring-shaped valve plate pressed in the closing direction by a spring is seated on the first side,
An air compressor that takes air through the crankcase.
JP23395683A 1983-12-12 1983-12-12 Air compressor Pending JPS60125785A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013096326A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Panasonic Corp Hermetic compressor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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