WO2015045998A1 - 加圧型ブースター圧縮機 - Google Patents

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low
booster compressor
end plate
crank chamber
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Inventor
井上　弘
陽介 小川
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アネスト岩田株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a pressurizing booster compressor that can prevent a pressure higher than the allowable pressure in the crank chamber from being generated with a simple configuration.
  • the booster compressor is a compressor to which a compressed gas whose pressure has been increased in advance is introduced from an external pressurized gas supply device, and the introduced compressed gas is further pressurized and supplied to a demand destination.
  • This type of compressor includes a cylinder, and a crankcase is provided at a lower portion of the cylinder. A crank chamber is formed inside the crankcase. And pressurized gas is supplied only to the compression chamber formed in the inside of a cylinder. For this reason, a large pressure difference is generated between the compression chamber and the crank chamber, so that a large amount of power is required when the piston is raised, or torque fluctuation is increased and the rotation of the crankshaft tends to be unbalanced.
  • Patent Document 1 discloses a pressurizing booster compressor having such a configuration.
  • the structure constituting the crankcase may be damaged. Therefore, conventionally, when the crankcase is given sufficient strength not to be damaged even if the crank chamber becomes excessive pressure, or a safety valve is provided in the crankcase, and the crank chamber becomes excessive pressure, the safety valve increases the crank chamber. The pressurized gas is released to the outside.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and as a means for preventing excessive pressure in a crank chamber of a pressurizing booster compressor, a structure that does not cause an increase in weight or cost and constitutes a pressurizing booster compressor
  • the purpose is to propose a simple means that does not cause body damage.
  • the pressurizing booster compressor of the present invention is A cylinder, A cylinder head provided on the cylinder; A piston that reciprocates inside the cylinder and defines a compression chamber together with the cylinder head and the cylinder; A drive shaft for rotating a crankshaft connected to the piston by a connecting rod; A crankcase that houses the crankshaft and defines a crank chamber isolated from the outside; A compressed gas supply pipe for supplying compressed gas to be compressed to the compression chamber and the crank chamber, respectively,
  • a part of the partition wall facing outward is constituted by a low-strength wall (that is, a partition wall whose strength is lower than that of other partition walls) that breaks down with an allowable upper limit pressure of the crank chamber.
  • the crank chamber when the crank chamber reaches the allowable upper limit pressure, the low-strength wall breaks, so that the crank chamber returns to a low pressure instead of the pressure exceeding the allowable upper limit pressure. Then, the cause of the pressure increase in the crank chamber above the allowable upper limit pressure is removed, and the crank chamber pressure does not increase until the crank chamber returns to its original state. Therefore, unlike the safety valve, the crank chamber does not reach the allowable upper limit pressure again and again, so that the structure constituting the booster compressor is not damaged.
  • the partition wall of the crankcase is A hollow cylinder having an outer peripheral wall and an end wall forming one end face, the other end face being opened outward; An end plate that is fixed to the hollow cylinder and closes the other open end surface; A pressurized gas supply pipe is connected to the end plate, and a low-strength wall can be formed at a position different from the connection position of the pressurized gas supply pipe in the end plate.
  • the formation of the low strength wall is facilitated by forming the low strength wall on the end plate facing outwardly separately from the hollow cylinder.
  • the low-strength wall can be formed of a partition wall facing outward of the crankcase or a thin portion formed on the end plate. Accordingly, since the thin wall portion can be formed simultaneously with the processing of the crankcase or the end plate, the low-strength wall can be easily formed.
  • a through hole is formed in the partition wall facing the outside of the crankcase or the end plate,
  • Low strength walls A low-strength plate that has a strength to break at an allowable upper limit pressure of the crank chamber, and abuts against the outer surface of the partition wall or end plate around the through-hole to shield the through-hole,
  • a fixing member that is fixed to an outer surface of a partition wall or an end plate around the through hole and that fixes a low-strength plate at a position where the through hole is shielded.
  • the fixture can be detachably fixed to the outer surface of the partition wall or end plate around the opening. This facilitates replacement of the broken low strength wall.
  • a gap is formed between the outer surface of the partition wall or end plate around the through hole and the fixture, and the cross section of the low strength plate is formed in a wedge shape, whereby the low strength plate is You may make it fix in the position which press-fits in a clearance gap and shields the said through-hole.
  • the shapes of the low-strength plate and the fixture can be simplified and reduced in cost, and the low-strength wall can be easily attached.
  • a simple and low-cost configuration in which a part of a crankcase partition wall is formed of a low-strength wall, which does not cause an increase in weight or cost, and effectively damages a structure constituting a booster compressor. Can be prevented.
  • FIG. 1 shows a configuration of a pressurizing booster compressor 10 according to the present embodiment.
  • the pressurizing booster compressor 10 includes a cylinder 12 and a cylinder head 14 provided on the top of the cylinder 12 via a valve spacer 39.
  • a piston 16 is accommodated in the cylinder 12 so as to be able to reciprocate.
  • a crankcase 18 is connected to the lower portion of the cylinder 12.
  • a compression chamber p is formed by the cylinder 12, the valve spacer 39, the cylinder head 14, and the piston 16.
  • the crankcase 18 includes a partition, and the partition includes a hollow cylindrical body 20 and a flat circular end plate 22.
  • the hollow cylindrical body 20 includes a cylindrical outer peripheral wall 20a and a flat and circular end wall 20b that forms one end face integrally with the outer peripheral wall 20a, and the other end face is open.
  • the circular end plate 22 is detachably coupled to the outer peripheral wall 20a by a coupling means such as a bolt, and closes the open end surface of the hollow cylindrical body 20.
  • the end plate 22 is disposed at a position facing the outside of the pressurization type booster compressor 10, and is detachably fixed to the hollow cylindrical body 20 by a coupler such as a bolt 23.
  • a crank chamber c defined to be isolated from the outside of the pressurized booster compressor 10 is formed inside the crankcase 18.
  • the hollow cylindrical body 20 and the end plate 22 are made of metal or resin having a strength that can withstand the pressure formed by the crank chamber c.
  • a circular opening is formed in a part of the outer peripheral wall 20a, a circular flange 20c is formed around the opening, and the lower portion of the cylinder 12 is fitted into the opening.
  • the upper surface of the piston 16 faces the compression chamber p, and the lower surface of the piston 16 faces the crank chamber c.
  • the connecting rod 17 extends to the crank chamber c, and is connected to the crankshaft 24 disposed in the direction perpendicular to the connecting rod 17 in the crank chamber c.
  • a leg portion 20d is formed at the lower portion of the outer peripheral wall 20a.
  • a circular opening is formed at the center of the end wall 20b, and a cylindrical housing 26 is formed integrally with the end wall 20b so as to surround the opening.
  • An output shaft 28a of the electric motor 28 is inserted into the opening.
  • the output shaft 28 a is rotatably supported by a rolling bearing 29 provided inside the housing 26.
  • the crankshaft 24 is disposed at a position parallel to the output shaft 28a and eccentric with respect to the rotation axis of the output shaft 28a, and is connected to the output shaft 28a via a connecting member 30.
  • the crankshaft 24 revolves around the rotation axis of the output shaft 28a by the rotation of the output shaft 28a, and the piston 16 reciprocates by the revolving motion of the crankshaft 24.
  • a counterweight 31 is integrally formed on the crankshaft 24 at a position that is 180 ° out of phase with the eccentric position of the crankshaft 24 with respect to the output shaft 28a.
  • the cylinder head 14 is divided into a suction part 32 and a discharge part 34 by a central partition wall 14a.
  • a suction port 32 a for compressed gas is formed in the suction portion 32, and a suction passage 33 for compressed gas communicating with the suction port 32 a is formed inside the suction portion 32.
  • a suction hole is formed in the valve spacer 39 that partitions the suction passage 33 and the compression chamber p, and a plate-like suction valve 35 that opens and closes the suction hole is provided in the valve spacer 39.
  • the intake valve 35 is normally closed.
  • the suction valve 35 When the piston 16 descends inside the cylinder 12, the suction valve 35 operates from the closed state to the open state due to the pressure difference between the suction passage 33 and the compression chamber p, and the suction passage 33 and the compression chamber p are moved. Since it communicates, the gas to be compressed is supplied to the compression chamber p.
  • a pressurized gas supply pipe 38 that supplies pressurized compressed gas is connected to the suction port 32a. Pressurized gas that has been pressurized is supplied to the suction port 32a through a pressurized gas supply pipe 38 from a pressurized gas supply device (not shown).
  • a branch pipe 38 a branches from the pressurized gas supply pipe 38, and the branch pipe 38 a is connected to the central portion of the end wall 22.
  • the discharge part 34 is formed with a discharge path 36 through which the compressed gas compressed in the compression chamber p is discharged.
  • a discharge port 34 a is formed at the outlet of the discharge path 36.
  • a discharge hole is formed in the valve spacer 39 that divides the compression chamber p and the discharge path 36, and a plate-like discharge valve 37 that opens and closes the discharge hole is provided in the valve spacer 39.
  • the discharge valve 37 is normally closed. When the piston 16 is raised and the compression chamber p is increased in pressure, the pressure difference between the compression chamber p and the discharge passage 36 causes the discharge valve 37 to move from the closed state to the open state. Communicate.
  • the motor case 40 is connected to the crankcase 18 in the lateral direction.
  • An electric motor 28 that rotates the output shaft 28 a is accommodated in the motor case 40.
  • a support portion 42 that forms a concave portion that houses the rolling bearing 44 is formed on the end surface 40 a of the motor case 40.
  • the other end of the output shaft 28a is rotatably supported by a rolling bearing 44 housed in the support portion 42.
  • a power supply cable 46 that supplies current to the electric motor 28 is disposed inside the motor case 40.
  • a terminal 48 connected to the power supply cable 46 is disposed on the outer surface of the end face 40a. Electric power is supplied to the electric motor 28 via a terminal 48 from an external commercial power source (not shown).
  • the electric motor 28 is driven during operation, and the output shaft 28a rotates.
  • the rotation of the output shaft 28a is transmitted to the crankshaft 24, revolving the crankshaft 24 and reciprocating the piston 16.
  • Compressed gas pressurized from the pressurized gas supply pipe 38 is supplied to the suction part 32.
  • the compressed gas is supplied to the compression chamber p through the suction valve 35 and is pressurized in the compression chamber p.
  • the compressed gas whose pressure has been increased is sent from the discharge port 34 a to the customer through the discharge valve 37.
  • the compressed gas is also supplied to the crank chamber c via the branch pipe 38a.
  • the pressure difference between the compression chamber p and the crank chamber c is reduced, so that the driving torque of the crankshaft 24 can be reduced, energy saving can be achieved, and torque fluctuations caused by uneven rotation of the crankshaft can be increased. Can prevent vibration.
  • the end plate 22 is formed with a low-strength wall 50A.
  • the low-strength wall 50A is formed by forming a cutout portion 22a having a circular and rectangular cross section in a part of the end plate 22, and forming a thin portion 52 having a circular shape and the same thickness. is there.
  • the breaking strength of the thin portion 52 matches the allowable upper limit pressure of the crank chamber c.
  • the shape of the thin part 52 does not necessarily need to be circular, and can be appropriately selected according to the purpose such as a square or an ellipse.
  • the thin-walled portion 52 does not necessarily have the same thickness.
  • a groove is formed in a part, and the strength of the groove-formed portion is made to coincide with the allowable upper limit pressure. It may be.
  • crank chamber c when the crank chamber c reaches the allowable upper limit pressure, the thin portion 52 is destroyed, so that the crank chamber c returns to a low pressure instead of a pressure higher than the allowable upper limit pressure. Then, the cause of the pressure increase in the crank chamber c above the allowable upper limit pressure is removed, and the pressure in the crank chamber c does not increase until the crank chamber c returns to the original state.
  • the crank chamber c does not repeatedly reach the allowable upper limit pressure repeatedly, so that the structure constituting the pressurizing booster compressor 10 is not damaged. Further, since the low-strength wall 50A can be formed only by forming the thin portion 52 on the end plate 22, the cost does not increase.
  • the branch pipe 34a can be easily attached, and the end plate 22 is detachably attached to the hollow cylindrical body 20. Formation of 50A is also facilitated.
  • the low-strength wall 50A is composed of the thin portion 52, the thin portion 52 can be formed simultaneously with the processing of the end plate 22. As a result, the number of processing steps for the low-strength wall 50A can be reduced and the cost can be reduced.
  • the low-strength wall 50 ⁇ / b> B of the present embodiment forms a circular through hole 22 b in the end plate 22.
  • the through hole 22b is shielded from the outside of the end plate 22 by applying a low-strength plate 54 having a circular shape and a diameter larger than that of the through hole 22b.
  • a fixture 56 for fixing the low-strength plate 54 is disposed outside the low-strength plate 54.
  • the fixture 56 is larger in diameter than the low-strength plate 54 and has a circular shape.
  • a circular recess 56 a having a size and depth that can accommodate the low-strength plate 54 is formed at the center of the fixture 56.
  • the fixture 56 is detachably fixed to the outer surface of the end plate 22 by a coupling tool such as a bolt 58.
  • the strength of the low-strength plate 54 is determined so as to break at the allowable upper limit pressure of the crank chamber c.
  • the installation position of the low-strength wall 50B may be the same position as the low-strength wall 50A of the first embodiment, or may be another position of the end plate 22.
  • the through hole 22b, the low-strength plate 54, and the fixture 56 do not have to be circular, and may have other shapes such as a square or trapezoid.
  • the low-strength wall 50B By forming the low-strength wall 50B having such a configuration, when the crank chamber c exceeds the allowable upper limit pressure, the low-strength wall 50B is destroyed and it is possible to prevent the crank chamber c from being increased to a pressure higher than the allowable upper limit pressure.
  • the operation can be resumed simply by removing the fixture 56 from the end plate 22 and replacing the broken low-strength plate 54 with another component, thereby reducing the cost.
  • the low-strength plate 54 since the low-strength plate 54 is originally low in cost, it does not increase in cost even if it is replaced with another part.
  • the fixture 56 is detachably fixed to the end plate 22, the low strength plate 54 can be easily replaced.
  • the end plate 22 is formed with a rectangular through hole 22c.
  • a rectangular fixture 62 having an area sufficiently larger than the opening area of the through hole 22c is arranged on the outer surface of the end plate 22 so as to cover the through hole 22c.
  • the fixture 62 is fixed to the outer surface of the end plate 22 by a method such as welding.
  • a recess 62a having a depth that allows the low-strength plate 60 to be press-fitted is provided on the inner surface of the fixture 62. As shown in FIG.
  • the recess 62 a has an area larger than the opening area of the through hole 22 c and is formed over the entire length of the lateral side 62 b of the fixture 62.
  • the fixture 62 is provided with an opening (not shown) on the outer surface thereof for exposing the low-strength plate 60 to the outside.
  • the opening is preferably provided at a position aligned with the through hole 22c.
  • the low-strength plate 60 has a rectangular shape, and the cross section has a wedge shape as shown in FIG. Further, the length h1 of the long side 60a of the low-strength plate 60 is formed larger than the length h2 of the lateral side 62b of the fixture 62.
  • the low-strength plate 60 is press-fitted into the recess 62a from the tapered tip 60b and fixed at a position covering the through hole 22b. That is, the tapered tip 60 b and the thick end 60 c of the low-strength plate 60 are fixed in a state where they protrude to the outside of the fixture 62.
  • the shapes of the low-strength plate 60 and the fixture 62 constituting the low-strength wall 50C can be simplified and reduced in cost, and the low-strength plate 60 can be easily attached.
  • the low-strength plate 60 can be firmly fixed by press-fitting the low-strength plate 60 into the fixture 62.
  • Patent Document 1 All the disclosures, including the specification, claims, drawings, and abstract, of each of Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-059889 (Patent Document 1) are incorporated herein by reference in their entirety.

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Abstract

　重量増加やコスト増を招かず、加圧型ブースター圧縮機を構成する構造体の損傷を招かない簡易なクランク室の過剰圧力防止手段を実現する。　シリンダ１２、シリンダヘッド１４及びシリンダ１２の内部で往復動するピストン１６で圧縮室ｐを形成している。電動モータ２８の出力軸２８ａの回転はクランク軸２４を介してピストン１６を往復動させる。クランクケース１８の内部に密閉されたクランク室ｃが画成されている。また、圧縮室ｐ及びクランク室ｃに夫々加圧された被圧縮気体を供給する加圧気体供給管３８が設けられている。クランクケース１８は中空円筒体２０と外方に面した端板２２とで構成され、端板２２にクランク室ｃの許容上限圧力で破壊する低強度壁５０Ａ（他の隔壁より強度を低くした隔壁）が形成されている。

Description

加圧型ブースター圧縮機
　本発明は、クランク室の許容圧以上の昇圧を、簡易な構成で防止可能にした加圧型ブースター圧縮機に関する。
　ブースター圧縮機は、外部の加圧気体供給装置から予め昇圧された圧縮気体が導入され、この導入された圧縮気体をさらに昇圧して需要先に供給する圧縮機である。このタイプの圧縮機は、シリンダを備え、シリンダの下部にクランクケースが設けられている。クランクケースの内部には、クランク室が形成されている。そして、加圧気体が、シリンダの内部に形成された圧縮室のみに供給されるようになっている。このため、圧縮室とクランク室との間で大きな圧力差が生じ、ピストンを上昇させるとき大きな動力が必要となったり、あるいは、トルク変動が大きくなりクランク軸の回転が不均衡となりやすかった。
　そこで、従来、この不具合を解決するため、圧縮室だけでなく、クランク室にも加圧気体を供給する加圧型ブースター圧縮機が提案されている。このように、圧縮室とクランク室間の圧力差を低減することで、クランク軸の駆動トルクを低減すると共に、トルク変動が増大することによってクランク軸の回転が不均一となることなどを防止することができる。特許文献１には、かかる構成の加圧型ブースター圧縮機が開示されている。
　しかし、加圧型ブースター圧縮機では、クランク室が過剰な圧力となったとき、クランクケースを構成する構造体が破損するおそれがある。そこで、従来、クランク室が過剰な圧力となっても破損しない強度をクランクケースにもたせたり、あるいはクランクケースに安全弁を設け、クランク室が過剰な圧力となったとき、該安全弁でクランク室の加圧気体を外部に逃すようにしている。
　特許文献１に開示された加圧型ブースター圧縮機では、クランクケースに安全弁を設けることで、クランク室の内部圧力が過剰に上昇しないようにしている。
特開２０１０－０５９８８９号公報
　しかし、クランク室が過剰な圧力となっても破損しない強度をクランクケースにもたせるという方策は、ブースター圧縮機の重量増加とコスト増を招くという問題がある。
　また、クランクケースに安全弁を設けるという方策は、安全弁の作動によりクランク室の圧力が低下すると、安全弁は自動復帰し、安全弁の復帰により再度クランク室の圧力が上昇する。この圧力増減の繰り返しが行われる結果、ブースター圧縮機を構成する構造体の損傷を招くという問題がある。
　本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、加圧型ブースター圧縮機のクランク室の過剰圧力防止手段として、重量増加やコスト増を招かず、かつ加圧型ブースター圧縮機を構成する構造体の損傷を招かない簡易な手段を提案することを目的とする。
　前記目的を達成するため、本発明の加圧型ブースター圧縮機は、
　シリンダと、
　シリンダに設けられたシリンダヘッドと、
　シリンダの内部で往復動し、シリンダヘッド及びシリンダと共に圧縮室を画成するピストンと、
　コネクティングロッドによってピストンに連結されたクランク軸を回転させる駆動軸と、
　クランク軸を収容し、外部と隔離されたクランク室を画成するクランクケースと、
　圧縮室及びクランク室に、夫々加圧された被圧縮気体を供給する加圧気体供給管とを備え、
　クランクケースの隔壁のうち外方に面した隔壁の一部をクランク室の許容上限圧力で破壊する低強度壁（即ち、他の隔壁より強度を低くした隔壁）で構成したものである。
　本発明によれば、クランク室が許容上限圧力に達したとき、低強度壁が破壊するので、クランク室は許容上限圧力以上の圧力とならず低圧に戻る。そして、クランク室が許容上限圧力以上に昇圧した原因を取り除き、元の状態に復帰するまでクランク室の圧力は上昇しない。そのため、安全弁のように自動復帰してクランク室が何度も許容上限圧力に達することがないので、ブースター圧縮機を構成する構造体の損傷を招かない。
　また、クランクケースの隔壁に低強度壁を形成するだけであるので高コストにはならない。
　本発明の一実施態様として、クランクケースの隔壁は、
　外周壁と、一方の端面を形成する端壁とを有し、他方の端面が外方に開放された中空筒体と、
　この中空筒体に固定されて、開放された他方の端面を閉鎖する端板とを備え、
　該端板には加圧気体供給管が接続され、該端板のうち該加圧気体供給管の接続位置と異なる位置に低強度壁を形成するようにすることができる。
　このように、中空筒体とは別体で外方に面した端板に低強度壁を形成することで、低強度壁の形成が容易になる。
　本発明の一実施態様として、低強度壁は、クランクケースの外方に面した隔壁又は前記端板に形成された薄肉部で構成することができる。これによって、クランクケース又は端板の加工時に同時に薄肉部を形成できるので、低強度壁を容易に形成できる。
　本発明の一実施態様として、
　クランクケースの外方に面した隔壁又は前記端板に貫通孔が形成され、
　低強度壁は、
　クランク室の許容上限圧力で破壊する強度を有し、前記貫通孔周辺の隔壁又は端板の外表面に当接し前記貫通孔を遮蔽する低強度板と、
　前記貫通孔周辺の隔壁又は端板の外表面に固定され、低強度板を前記貫通孔を遮蔽した位置に固定する固定具とを備えることができる。
　これによって、クランク室が許容上限圧力以上に昇圧し、低強度板が破壊したときは、破壊した低強度板を別部品と交換するだけで、運転の再開が可能となる。また、低コストな低強度板を別部品と交換しても高コストとならない。
　前記実施態様の構成に加えて、固定具を、前記開口周辺の隔壁又は端板の外表面に着脱可能に固定することができる。これによって、破壊した低強度壁の交換が容易になる。
　あるいは前記実施形態に加えて、前記貫通孔周辺の隔壁又は端板の外表面と固定具との間に隙間を形成し、低強度板の断面をクサビ状に形成して、低強度板を前記隙間に圧入し前記貫通孔を遮蔽する位置に固定するようにしてもよい。これによって、低強度板及び固定具の形状を簡素化かつ低コスト化できると共に、低強度壁の取付けが容易になる。
　本発明によれば、クランクケースの隔壁の一部を低強度壁で構成するという簡単かつ低コストな構成で、重量増やコスト増を招かず、ブースター圧縮機を構成する構造体の損傷を有効に防止できる。
は、本発明の第１実施形態に係る加圧型ブースター圧縮機の縦断面図である。 は、図１中のＡ部拡大図である。 は、本発明の第２実施形態に係る低強度壁形成部の断面図である。 は、本発明の第３実施形態に係る低強度壁形成部の断面図である。 は、前記第３実施形態に係る低強度壁形成部の正面図である。 は、前記第３実施形態に係る低強度板の側面図である。
　以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
（実施形態１）
　次に、本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る加圧型ブースター圧縮機１０の構成を示している。図１に示されているように、加圧型ブースター圧縮機１０は、シリンダ１２と、シリンダ１２の上部にバルブスペーサ３９を介して設けられたシリンダヘッド１４とを備えている。シリンダ１２の内部には、ピストン１６が往復動自在に収容されている。シリンダ１２の下部には、クランクケース１８が連結されている。シリンダ１２、バルブスペーサ３９、シリンダヘッド１４及びピストン１６により、圧縮室ｐが形成されている。
　クランクケース１８は、隔壁を備えており、該隔壁は、中空円筒体２０と、平坦な円形の端板２２とを備えている。中空円筒体２０は、円筒形状の外周壁２０ａと、外周壁２０ａと一体に一方の端面を形成する平坦で円形の端壁２０ｂとを備え、他方の端面が開放されている。円形の端板２２は、外周壁２０ａにボルトなどの結合手段で着脱可能に結合され、中空円筒体２０の開放された端面を閉鎖している。端板２２は、図示のとおり、加圧型ブースター圧縮機１０の外部に面した位置に配置され、ボルト２３などの結合具によって中空円筒体２０に着脱可能に固定されている。クランクケース１８の内部には、加圧型ブースター圧縮機１０の外部と隔離されるように画成されたクランク室ｃが形成されている。中空円筒体２０及び端板２２は、クランク室ｃが形成する圧力に応じてその圧力に耐えられる強度を有する金属又は樹脂で構成されている。
　外周壁２０ａの一部に円形の開口が形成されると共に、該開口の周囲に円形のフランジ２０ｃが形成され、該開口にシリンダ１２の下部が嵌入されている。ピストン１６の上面は圧縮室ｐに面し、ピストン１６の下面はクランク室ｃに面している。コネクティングロッド１７はクランク室ｃに延設され、クランク室ｃでコネクティングロッド１７と直交する方向へ配置されたクランク軸２４と連結されている。外周壁２０ａの下部には脚部２０ｄが形成されている。
　端壁２０ｂの中心には円形の開口が形成され、該開口を囲むように円筒形のハウジング２６が端壁２０ｂと一体に形成されている。該開口に電動モータ２８の出力軸２８ａが挿入されている。出力軸２８ａは、ハウジング２６の内部に設けられた転がり軸受２９によって回転自在に支持されている。
　クランク軸２４は、出力軸２８ａに対して平行にかつ出力軸２８ａの回転軸線に対して偏心した位置に配置され、出力軸２８ａと連結部材３０を介して連結されている。クランク軸２４は、出力軸２８ａの回転によって、出力軸２８ａの回転軸線を中心として公転し、ピストン１６はクランク軸２４の公転運動によって往復動する。クランク軸２４には、出力軸２８ａに対するクランク軸２４の偏心位置と１８０°位相が異なる位置にカウンタウェイト３１が一体に形成されている。
　次に、シリンダヘッド１４の構成を説明する。シリンダヘッド１４は、中央の隔壁１４ａによって吸入部３２と吐出部３４とに区画されている。吸入部３２には被圧縮気体の吸入口３２ａが形成され、吸入部３２の内部には吸入口３２ａに連通した被圧縮気体の吸入路３３が形成されている。吸入路３３と圧縮室ｐとを区画するバルブスペーサ３９に吸入孔が形成され、バルブスペーサ３９に該吸入孔を開閉する板状の吸入弁３５が設けられている。吸入弁３５は、通常、閉状態となっている。そして、シリンダ１２の内部でピストン１６が下降した時、吸入路３３と圧縮室ｐとの差圧により、吸入弁３５は、閉状態から開状態に動作し、吸入路３３と圧縮室ｐとを連通するので、被圧縮気体は圧縮室ｐに供給される。
　吸入口３２ａには、加圧された被圧縮気体を供給する加圧気体供給管３８が接続されている。加圧気体供給装置（図示省略）から加圧気体供給管３８を介して吸入口３２ａに加圧された被圧縮気体が供給される。加圧気体供給管３８から分岐管３８ａが分岐し、分岐管３８ａは端壁２２の中央部位に接続されている。加圧型ブースター圧縮機１０の運転時には、加圧された被圧縮気体が吸入弁３５を介して被圧縮気体が圧縮室に供給されると同時に、分岐管３８ａを介してクランク室ｃにも供給される。
　吐出部３４には、圧縮室ｐで圧縮された被圧縮気体が吐出される吐出路３６が形成されている。吐出路３６の出口に吐出口３４ａが形成されている。圧縮室ｐと吐出路３６とを区画するバルブスペーサ３９に吐出孔が形成され、バルブスペーサ３９に該吐出孔を開閉する板状の吐出弁３７が設けられている。この吐出弁３７は、通常、閉状態となっている。そして、ピストン１６が上昇して圧縮室ｐが昇圧したとき、圧縮室ｐと吐出路３６との差圧により、吐出弁３７は閉状態から開状態に動作し、圧縮室ｐと吐出路３６とを連通する。
　クランクケース１８には横方向にモータケース４０が連結されている。モータケース４０の内部には、出力軸２８ａを回転させる電動モータ２８が収納されている。モータケース４０の端面４０ａには、転がり軸受４４を収納する凹部を形成する支持部４２が形成されている。支持部４２に収納された転がり軸受４４によって、出力軸２８ａの他端が回転自在に支持されている。また、モータケース４０の内部には、電動モータ２８に電流を供給する給電ケーブル４６が配設されている。給電ケーブル４６に接続された端子４８が端面４０ａの外表面に配置されている。外部商用電源（図示省略）から端子４８を介して電動モータ２８に給電される。
　かかる構成において、運転時には電動モータ２８が駆動され、その出力軸２８ａが回転する。出力軸２８ａの回転はクランク軸２４に伝達され、クランク軸２４を公転させると共に、ピストン１６を往復動させる。
　また、加圧気体供給管３８から加圧された被圧縮気体が吸入部３２に供給される。被圧縮気体は、吸入弁３５を介して圧縮室ｐに供給され、圧縮室ｐで昇圧される。昇圧した被圧縮気体は、吐出弁３７を介して吐出口３４ａから需要先に送られる。同時に、被圧縮気体は、分岐管３８ａを介してクランク室ｃにも供給される。これによって、圧縮室ｐとクランク室ｃとの圧力差が減じられるので、クランク軸２４の駆動トルクを減じ省エネを達成できると共に、クランク軸の回転が不均一になることによって発生するトルク変動の増大、振動などを防止できる。
　図２に示すように、端板２２には低強度壁５０Ａが形成されている。この低強度壁５０Ａは、図示のように、端板２２の一部に円形で長方形の断面を有する切欠部２２ａを形成し、円形で同一厚さを有する薄肉部５２を形成してなるものである。薄肉部５２の破壊強度は、クランク室ｃの許容上限圧力と一致している。なお、薄肉部５２の形状は必ずしも円形とする必要はなく、角形、楕円形など目的に応じて適宜形状に選定できる。
　なお、薄肉部５２は、必ずしも同一厚さとする必要はなく、壊れやすくするためかつ破壊部を特定させるため、一部に溝を形成させ、この溝形成部の強度を許容上限圧力と一致させるようにしてもよい。
　これによって、クランク室ｃが許容上限圧力に達した時、薄肉部５２が破壊するので、クランク室ｃは許容上限圧力以上の圧力とならず低圧に戻る。そして、クランク室ｃが許容上限圧力以上に昇圧した原因を取り除き、元の状態に復帰するまでクランク室ｃの圧力は上昇しない。
　そのため、安全弁を設けた場合のように自動復帰してクランク室ｃが何度も許容上限圧力に達することがないため、加圧型ブースター圧縮機１０を構成する構造体の損傷を招かない。また、端板２２に薄肉部５２を形成するだけで低強度壁５０Ａを形成できるので、高コストにはならない。
　また、端板２２を外方に面して位置させたので、分岐管３４ａの取付けが容易になると共に、端板２２を中空円筒体２０に対して着脱可能に設けたことで、低強度壁５０Ａの形成も容易になる。
　さらに、低強度壁５０Ａを薄肉部５２で構成したので、端板２２の加工時に同時に薄肉部５２を形成できる。これによって、低強度壁５０Ａの加工工数を低減でき低コスト化できる。
（実施形態２）
　次に、本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３において、本実施形態の低強度壁５０Ｂは、端板２２に円形の貫通孔２２ｂを形成する。そして、貫通孔２２ｂに端板２２の外側から、円形を有し、貫通孔２２ｂより大径で薄板の低強度板５４を当て、貫通孔２２ｂを遮蔽する。低強度板５４の外側に低強度板５４を固定する固定具５６を配置する。固定具５６は低強度板５４より大径で円形形状を有している。固定具５６の中心部には、低強度板５４を収容可能な大きさ及び深さを有する円形の凹部５６ａが形成されている。
　固定具５６はボルト５８などの結合具によって端板２２の外表面に着脱可能に固定される。低強度板５４は、クランク室ｃの許容上限圧力で破壊するようにその強度が決められている。なお、低強度壁５０Ｂの設置位置は、第１実施形態の低強度壁５０Ａと同様の位置でもよく、あるいは端板２２の別な位置でもよい。また、貫通孔２２ｂ、低強度板５４及び固定具５６は円形でなくてもよく、角形又は台形等、他の形状としてもよい。
　かかる構成の低強度壁５０Ｂを形成することで、クランク室ｃが許容上限圧力を超えると、低強度壁５０Ｂが破壊され、クランク室ｃが許容上限圧力以上に昇圧するのを防止できる。そして、固定具５６を端板２２から取り外し、破壊した低強度板５４を別部品と交換するだけで、運転の再開が可能となるので、低コスト化できる。また、低強度板５４はもともと低コストであるので、別部品と交換しても高コストとならない。
　また、固定具５６は端板２２に着脱可能に固定されるので、低強度板５４の交換が容易になる。
（実施形態３）
　次に、本発明の第３実施形態に係る低強度壁５０Ｃの構成を図４～図６に基づいて説明する。図４～図６において、端板２２に四角形状の貫通孔２２ｃが形成されている。端板２２の外表面に貫通孔２２ｃの開口面積より十分大きい面積を有する四角形状の固定具６２が、貫通孔２２ｃを覆うように配置されている。固定具６２は、端板２２の外表面に溶着などの方法で固着されている。固定具６２の内面には、低強度板６０が圧入可能な深さを有する凹部６２ａが設けられている。図５に示すように、凹部６２ａは、貫通孔２２ｃの開口面積より大きい面積を有しており、固定具６２の横方向辺６２ｂの全長に亘り形成されている。固定具６２は、その外表面に、低強度板６０を外部に露出させるための開口部（図示せず）が設けられている。その開口部は、貫通孔２２ｃと整合する位置に設けることが好ましい。クランク室ｃが許容上限圧力を超えると、低強度壁６０が破壊され、クランク室ｃが許容上限圧力以上に昇圧するのを防止できる。
　低強度板６０は長方形状を有し、図６に示すように、断面はクサビ形状を有している。また、低強度板６０の長辺６０ａの長さｈ１は、固定具６２の横方向辺６２ｂの長さｈ２より大きく形成されている。低強度板６０は先細先端６０ｂから凹部６２ａに圧入され、貫通孔２２ｂを覆った位置で固定される。即ち、低強度板６０の先細先端６０ｂ及び厚肉端６０ｃは、固定具６２の外側に出た状態で固定される。
　本実施形態の低強度壁５０Ｃによれば、低強度壁５０Ｃを構成する低強度板６０及び固定具６２の形状を簡素化かつ低コスト化できると共に、低強度板６０の取付けが容易になる。また、低強度板６０を固定具６２に圧入させることで、低強度板６０を強固に固定できる利点がある。
　本発明によれば、加圧型ブースター圧縮機のクランク室の過剰圧力防止手段として、重量増加やコスト増を招かず、かつ加圧型ブースター圧縮機を構成する構造体の損傷を招かない簡易な防止手段を実現できる。
　以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
　本願は、２０１３年９月２７日出願の日本特許出願番号２０１３－２０２０１３号に基づく優先権を主張する。２０１３年９月２７日出願の日本特許出願番号２０１３－２０２０１３号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に援用される。
　日本特開２０１０－０５９８８９号公報（特許文献１）の各々の、明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に援用される。
　１０　　　　　　　　　　　　　　　　　加圧型ブースター圧縮機
　１２　　　　　　　　　　　　　　　　　シリンダ
　１４　　　　　　　　　　　　　　　　　シリンダヘッド
　　１４ａ　　　　　　　　　　　　　　　隔壁
　１６　　　　　　　　　　　　　　　　　ピストン
　１７　　　　　　　　　　　　　　　　　コネクティングロッド
　１８　　　　　　　　　　　　　　　　　クランクケース
　２０　　　　　　　　　　　　　　　　　中空円筒体
　　２０ａ　　　　　　　　　　　　　　　外周壁
　　２０ｂ　　　　　　　　　　　　　　　端壁
　　２０ｃ　　　　　　　　　　　　　　　フランジ
　　２０ｄ　　　　　　　　　　　　　　　脚部
　２２　　　　　　　　　　　　　　　　　端板
　　２２ａ　　　　　　　　　　　　　　　切欠部
　　２２ｂ、２２ｃ　　　　　　　　　　　貫通孔
　２３　　　　　　　　　　　　　　　　　ボルト
　２４　　　　　　　　　　　　　　　　　クランク軸
　２６　　　　　　　　　　　　　　　　　ハウジング
　２８　　　　　　　　　　　　　　　　　電動モータ
　　２８ａ　　　　　　　　　　　　　　　出力軸
　２９、４４　　　　　　　　　　　　　　転がり軸受
　３０　　　　　　　　　　　　　　　　　連結部材
　３１　　　　　　　　　　　　　　　　　カウンタウェイト
　３２　　　　　　　　　　　　　　　　　吸入部
　　３２ａ　　　　　　　　　　　　　　　吸入口
　　３３　　　　　　　　　　　　　　　　吸入路
　３４　　　　　　　　　　　　　　　　　吐出部
　　３４ａ　　　　　　　　　　　　　　　吐出口
　　３６　　　　　　　　　　　　　　　　吐出路
　３５　　　　　　　　　　　　　　　　　吸入弁
　３７　　　　　　　　　　　　　　　　　吐出弁
　３８　　　　　　　　　　　　　　　　　加圧気体供給管
　　３８ａ　　　　　　　　　　　　　　　分岐管
　３９　　　　　　　　　　　　　　　　　バルブスペーサ
　４０　　　　　　　　　　　　　　　　　モータケース
　　４０ａ　　　　　　　　　　　　　　　端面
　　４２　　　　　　　　　　　　　　　　支持部
　４６　　　　　　　　　　　　　　　　　給電ケーブル
　４８　　　　　　　　　　　　　　　　　端子
　５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ　　　　　　　　低強度壁
　　５２　　　　　　　　　　　　　　　　薄肉部
　　５４、６０　　　　　　　　　　　　　低強度板
　　　６０ａ　　　　　　　　　　　　　　長辺
　　　６０ｂ　　　　　　　　　　　　　　先細先端
　　　６０ｃ　　　　　　　　　　　　　　厚肉端
　　５６、６２　　　　　　　　　　　　　固定具
　　　５６ａ、６２ａ　　　　　　　　　　凹部
　　　６２ｂ　　　　　　　　　　　　　　横方向辺
　ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　クランク室
　ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　圧縮室

Claims (6)

  1. 　加圧型ブースター圧縮機であって、
    　シリンダと、
    　シリンダに設けられたシリンダヘッドと、
    　前記シリンダの内部で往復動し、前記シリンダヘッド及び前記シリンダと共に圧縮室を画成するピストンと、
    　前記ピストンに連結されたクランク軸と、
    　該クランク軸を回転運動させる駆動軸と、
    　前記クランク軸を収容し、外部と隔離されたクランク室を画成するクランクケースと、
    　前記圧縮室及び前記クランク室に、夫々、加圧された被圧縮気体を供給する加圧気体供給管とを備え、
    　前記クランクケースは隔壁を備えており、前記隔壁は、外方に面した一部に、前記クランク室の許容上限圧力で破壊する低強度壁を備えたことを特徴とする加圧型ブースター圧縮機。
  2. 　請求項１に記載の加圧型ブースター圧縮機において、
    　前記クランクケースの隔壁は、
    　外周壁と、一方の端面を形成する端壁とを有し、他方の端面が外方に開放された中空筒体と、
    　前記中空筒体に固定されて前記他方の端面を閉鎖する端板とを備え、
    　前記端板に前記加圧気体供給管が接続されると共に、前記端板は、該加圧気体供給管が接続された位置と異なる位置に形成された前記低強度壁を備えていることを特徴とする加圧型ブースター圧縮機。
  3. 　請求項１又は２に記載の加圧型ブースター圧縮機において、
    　前記低強度壁は、前記クランクケースの外方に面した隔壁又は前記端板に形成された薄肉部を備えていることを特徴とする加圧型ブースター圧縮機。
  4. 　請求項１又は２に記載の加圧型ブースター圧縮機において、
    　前記クランクケースの外方に面した隔壁又は前記端板に貫通孔が形成され、
    　前記低強度壁は、
    　前記クランク室の許容上限圧力で破壊する強度を有し、前記貫通孔周辺の前記隔壁又は前記端板の外表面に当接され前記貫通孔を遮蔽する低強度板と、
    　前記貫通孔周辺の前記隔壁又は前記端板の外表面に固定され、前記低強度板を前記貫通孔を遮蔽した位置に固定する固定具とを備えていることを特徴とする加圧型ブースター圧縮機。
  5. 　請求項４に記載の加圧型ブースター圧縮機において、
    　前記固定具が、前記貫通孔周辺の前記隔壁又は前記端板の外表面に着脱可能に固定されていることを特徴とする加圧型ブースター圧縮機。
  6. 　請求項４に記載の加圧型ブースター圧縮機において、
    　前記貫通孔周辺の前記隔壁又は前記端板の外表面と前記固定具との間に隙間が形成されており、
    　前記低強度板は、断面がクサビ状に形成され、前記隙間に圧入されて前記貫通孔を遮蔽する位置に固定されていることを特徴とする加圧型ブースター圧縮機。
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