JP2000291544A - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はピストン内部の軸受を効果的に冷却
することを課題とする。 【解決手段】 空気圧縮機１０は、オイルレス方式（無
給油式）の往復動圧縮機であり、ピストン１１と、シリ
ンダ１２とを有する。クランク軸１６は、クランク室１
５ａにピストン１１の内側を冷却する空気流を発生させ
る羽根板２５が取り付けられている。この羽根板２５
は、クランク軸１６の外周に半径方向と平行な方向に延
在するように取り付けられており、先端２５ａがピスト
ン１１の往復動に対し１８０°の位相差で回転する。ピ
ストン１１が下死点に移動すると、クランク軸１６の外
周に取り付けられた羽根板２５は、クランク軸１６の回
転と共に回転しながらクランク室１５ａ内の空気を回転
方向に押して空気流を発生させる。従って、ピストン１
１が下死点に降下したとき、ピストン１１の内部に冷却
風が供給されることになり、冷却効率がより高められて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気圧縮機に係り、
特にピストンに連結された連接棒を介してクランク軸の
回転運動をピストンの往復動に変換するよう構成した空
気圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気圧縮機としては、ピストンの往復運
動により空気の吸い込み、圧縮、吐出を行う往復動圧縮
機がある。この種の往復動圧縮機は、ピストンが往復動
するシリンダと、吸込通路及び吐出通路を有するシリン
ダヘッドと、シリンダとシリンダヘッドとの間に介在す
る弁座部材とを有する。また、弁座部材は、平板状に形
成されており、吸込通路に連通される吸込ポート、及び
吐出通路に連通される吐出ポートが設けられている。弁
座部材の下面側には、吸込ポートを開閉するための吸込
弁座と、ピストンの往復動作に応じて吸込弁座に離着座
する吸込弁板が取り付けられている。また、弁座部材の
上面側には、吐出ポートを開閉するための吐出弁座と、
ピストンの往復動作に応じて吐出弁座に離着座する吐出
弁板が取り付けられている。

【０００３】また、ピストンには、連接棒の小端部が連
結されており、連接棒の大端部はクランク軸の偏心軸に
連結されている。そのため、クランク軸がモータにより
回転駆動されると、連接棒が揺動しながらピストンが往
復運動する。そして、ピストンの動作方向に応じて吸込
弁板、吐出弁板が開閉動作するため、ピストンがシリン
ダ内を往復動する度に圧縮空気が吐出ポートから吐出通
路へ吐出されて空気タンクの圧力が上昇する。

【０００４】また、空気圧縮機には、オイルレス方式
（無給油式）のものと、オイル潤滑方式の２種類があ
る。オイルレス方式の場合、潤滑油が供給されないの
で、各動作部分での摩擦熱を外部に放熱させる必要があ
る。そのため、オイルレス方式の空気圧縮機では、シリ
ンダを外部から冷却し、それによりシリンダ内部で往復
動するピストンを間接的に冷却しており、さらにピスト
ンの往復動に伴う熱が連接棒の小端部が連結される軸受
に伝わらないようにシリンダを介して放熱する構成が採
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の空気
圧縮機において、シリンダを外部から冷却して上記のよ
うにピストン及び連接棒の小端部が連結される軸受の温
度を間接的に冷却する方法だけでは、ピストン内部の軸
受の冷却やピストンピンが嵌合する軸受の断熱に構造上
の限度があり、市場から要求される耐久性や高信頼性、
高圧化等の向上に伴う軸受温度上昇に対応することが困
難な状況となっている。

【０００６】また、ピストンの往復動の伴う熱をピスト
ンピンの軸受に伝えないようにするため、ピストンピン
に断熱材を設けて軸受のへの熱伝導を低減し、軸受の温
度上昇を抑える構成が採られているが、ピストンピンに
は空気圧縮時の圧縮荷重が周期的に作用するため、断熱
材のヘタリが寿命に影響し、耐久性及び降圧化の向上の
障害となっていた。

【０００７】そこで、本発明は上記問題を解決した空気
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】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。上記請求項１
記載の発明は、ピストンに連結された連接棒がクランク
軸の回転によりピストンを往復動させるよう構成された
空気圧縮機において、前記ピストンが下死点に至ると
き、前記ピストンの下端部に接近する位置に移動するよ
うに前記クランク軸に設けられ、前記ピストンに横架さ
れるピストンピンの軸受を冷却するための空気流を発生
させる空気流発生部材を備えてなることを特徴とするも
のである。

【０００９】従って、請求項１記載の発明によれば、ピ
ストンが下死点に至るとき、ピストンの下端部に接近す
る位置に移動するようにクランク軸に設けられた空気流
発生部材が、ピストンに横架されるピストンピンの軸受
を冷却するための空気流を発生させるため、下死点に至
るピストンの内部に空気流を供給してピストンの内部で
ピストンピンを軸承する連接棒の小端部の軸受を効果的
に冷却することができる。

【００１０】また、請求項２の発明は、前記請求項１記
載の空気圧縮機であって、前記空気流発生部材により発
生された空気流を前記ピストン内部に導くガイド部を前
記連接棒に設けたことを特徴とするものである。従っ
て、請求項２記載の発明によれば、空気流発生部材によ
り発生された空気流を前記ピストン内部に導くガイド部
を前記連接棒に設けたため、ガイド部に沿って空気流が
ピストンの内部に導かれて効率良くピストンの内部を冷
却することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明になる空気圧縮機
の一実施例の縦断面図である。また、図２は図１中Ａ−
Ａ線に沿う縦断面図である。図１及び図２に示されるよ
うに、空気圧縮機１０は、オイルレス方式（無給油式）
の往復動圧縮機であり、ピストン１１が往復動するシリ
ンダ１２と、吸込通路及び吐出通路が設けられたシリン
ダヘッド１３と、吸込弁及び吐出弁が設けられシリンダ
１２とシリンダヘッド１３との間に介在する弁座部材１
４とを有する。また、シリンダ１２は、クランクケース
１５の上部に取り付けられており、クランクケース１５
の内部にはクランク軸１６が挿通された状態で回転可能
に軸承されている。

【００１２】クランク軸１６は、両端がクランクケース
１５の壁部に保持されたベアリング１７，１８により軸
承され、クランクアーム１９と、ベアリング１７，１８
に対し半径方向に偏心された偏心軸２０とを有する。ま
た、クランク軸１６の後端部２１は、クランクケース１
５の外部に突出し、駆動用プーリ２２が嵌合固定されて
いる。この駆動用プーリ２２は、駆動用モータ（図示せ
ず）からの回転駆動力を伝達するためのベルト（図示せ
ず）が巻き掛けされている。

【００１３】クランク軸１６の偏心軸２０とピストン１
１との間は、連接棒２３を介して連結されている。連接
棒２３は、上方の小端部２３ａがピストン１１の内側に
横架されたピストンピン２４に嵌合され、下方の大端部
２３ｂがクランク軸１６の偏心軸２０に嵌合されてい
る。そのため、クランク軸１６が駆動用モータにより回
転駆動されると、連接棒２３は揺動しながらピストン１
１を往復運動させる。

【００１４】このように、ピストン１１が往復運動する
ことにより、弁座部材１４に設けられた吸込弁及び吐出
弁が開弁動作又は閉弁動作して外気の吸い込み工程、空
気圧縮工程、空気吐出工程が順次行われる。また、クラ
ンク軸１６は、クランクケース１５内に形成されたクラ
ンク室１５ａにピストン１１の内側を冷却する空気流を
発生させる空気流発生部材としての羽根板２５が取り付
けられている。この羽根板２５は、クランク軸１６の外
周に半径方向と平行な方向に延在するように取り付けら
れており、先端２５ａがピストン１１の往復動に対し１
８０°の位相差で回転する。

【００１５】図３はピストン１１が下死点に移動した動
作状態を示す縦断面図である。また、図４は図３中Ｂ−
Ｂ線に沿う縦断面図である。図３及び図４に示されるよ
うに、ピストン１１が下死点に移動すると、クランク軸
１６の外周に取り付けられた羽根板２５は、クランク軸
１６の回転と共に回転しながらクランク室１５ａ内の空
気を回転方向に押して空気流を発生させる。従って、ピ
ストン１１が往復動しているとき、羽根板２５の回転に
よりクランク室１５ａ内の空気は、常に羽根板２５の回
転方向に対流している。

【００１６】そして、羽根板２５は、図１及び図２に示
されるようにピストン１１が上死点にあるとき先端２５
ａがクランク室１５ａの下方に向いており、図３及び図
４に示されるようにピストン１１が下死点にあるとき先
端２５ａがクランク室１５ａの上方に向いている。その
ため、ピストン１１が下死点に至ると、羽根板２５の先
端２５ａがピストン１１に最も接近することになり、ク
ランク室１５ａの空気流がピストン１１の内側に強制的
に供給される。これにより、ピストン１１の内部に設け
られたピストンピン２４が嵌合する軸受２３ｃが効果的
に冷却される。

【００１７】図５（Ａ）は連接棒２３の構成を示す正面
図である。また、図５（Ｂ）は連接棒２３の構成を示す
左側面図である。図５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、
連接棒２３の左側面２３ｄには、羽根板２５の回転によ
り生じた空気流をピストン１１の内部に設けられた軸受
２３ｃに導くガイド板２６が取り付けられている。この
ガイド板２６は、平板状の金属板からなり、連接棒２３
の長手方向に延在する向きに取付ボルト２７により連接
棒２３の左側面２３ｄに固定されている。本実施の形態
では、図１及び図３において、クランク軸１６が時計方
向に回転する。

【００１８】ガイド板２６は、この回転方向に対し、反
対側となる連接棒２３の左側面２３ｄに取り付けられて
いる。そのため、羽根板２５の回転により発生したクラ
ンク室１５ａ内の空気流は、図３中矢印で示されるよう
にガイド板２６に沿う上方への流れとなる。その結果、
ピストン１１が下死点に降下したとき、ピストン１１の
内部に冷却風が供給されることになり、冷却効率がより
高められている。

【００１９】そのため、空気圧縮機１０の寿命を延ばす
ことが可能となり、耐久性の向上を図ることができる。
よって、市場から要求される耐久性や高信頼性、高圧化
等の向上に伴う軸受温度上昇を抑えることができ、オイ
ルレス方式（無給油式）の空気圧縮機１０の性能を高め
ることができる。尚、ピストン１１が下死点に移動した
とき羽根板２５は、連接棒２３の左側面２３ｄに取り付
けられたガイド板２６に最も接近することになるが、図
４に示されるように、互いにクランク軸１６の軸方向に
ずらして設けられているので、干渉することはない。

【００２０】図６はクランク軸１６の構成を示す正面図
である。また、図７は羽根板２５の取付部を拡大して示
す正面図である。図６及び図７に示されるように、羽根
板２５は、先端２５ａがクランク軸１６の回転中心とな
る両端の軸１６ａ，１６ｂを結ぶ直線Ｃに対し、偏心軸
２０と１８０°の方向に延在するように取り付けられて
いる。これにより、羽根板２５はの先端２５ａは、ピス
トン１１が下死点に降下したとき上方に移動して連接棒
２３のガイド板２６に最接近することができる。

【００２１】また、羽根板２５は、一対の取付ボルト２
８によりクランク軸１６の外周に固定されている。図８
は羽根板２５の取付構造を説明するための縦断面図であ
る。図８に示されるように、クランク軸１６の外周に
は、羽根板２５を固定するための取付面２９が設けられ
ている。また、取付面２９からクランク軸１６を水平方
向に貫通するボルト挿通孔３０，３１が設けられてい
る。そして、ボルト挿通孔３０，３１の他端は、クラン
ク軸１６の外周の反対側に形成された平面３２に開口し
ている。

【００２２】取付ボルト２８は、羽根板２５の基端２５
ｂ側に設けられた孔２５ｃに挿通された後、ボルト挿通
孔３０，３１に挿通される。そして、平面３２側に突出
した取付ボルト２８の先端にワッシャ３３、ナット３４
を挿通させてナット３４を締め付ける。これにより、取
付ボルト２８は、ナット３４によりクランク軸１６に締
結され、羽根板２５を取付面２９に固定する。

【００２３】このように、羽根板２５は、取付面２９に
当接することによる取付方向が位置決めされると共に、
一対の取付ボルト２８により安定した状態に保持され
る。図９は羽根板２５の取付構造の変形例を説明するた
めの縦断面図である。また、図１０は図９に示す取付構
造の変形例の右側面図である。図９及び図１０に示され
るように、クランク軸１６の外周には、羽根板２５を係
止するための取付部３６が右側方に突出している。この
取付部３６は、右側方からみると、正方形状に形成され
ており、左右側面にはボルト挿通孔３６ａ（図１０中、
破線で示す）が貫通している。

【００２４】一方、羽根板２５は、基端２５ｂの左側に
取付部３６の左側面に当接するブラケット３７と、基端
２５ｂの右側に取付部３６の右側面に当接するブラケッ
ト３８とが設けられている。そして、取付ボルト３９
は、ブラケット３７，３８及び取付部３６のボルト挿通
孔３６ａに挿通され、ブラケット３７側でナット４０が
螺合される。そのため、ナット４０が締め付けられるこ
とにより取付ボルト３９及びナット４０がブラケット３
７，３８を両方から挟持し、取付部３６の左右側面に押
圧する。

【００２５】これにより、羽根板２５は、基端２５ｂが
クランク軸１６の取付部３６に固定されると共に、先端
２５ａの延在方向が偏心軸２０と１８０°の方向に延在
するように位置決めされる。尚、上記実施例では、連接
棒２３にガイド板２６を取り付けたが、このガイド板２
６が無い構成として羽根板２５の回転によりピストン１
１の内部を冷却することができる。

【００２６】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、ピストンが下死点に至るとき、ピストンの下端部に
接近する位置に移動するようにクランク軸に設けられた
空気流発生部材が、ピストンに横架されるピストンピン
の軸受を冷却するための空気流を発生させるため、下死
点に至るピストンの内部に空気流を供給してピストンの
内部でピストンピンを軸承する連接棒の小端部の軸受を
効果的に冷却することができる。そのため、空気圧縮機
の寿命を延ばすことが可能となり、耐久性の向上を図る
ことができる。よって、市場から要求される耐久性や高
信頼性、高圧化等の向上に伴う軸受温度上昇を抑えるこ
とができ、オイルレス方式（無給油式）の空気圧縮機の
性能を高めることができる。

【００２７】また、請求項２記載の発明によれば、空気
流発生部材により発生された空気流を前記ピストン内部
に導くガイド部を前記連接棒に設けたため、ガイド部に
沿って空気流がピストンの内部に導かれて効率良くピス
トンの内部を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる空気圧縮機の一実施例の縦断面図
である。

【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図３】ピストン１１が下死点に移動した動作状態を示
す縦断面図である。

【図４】図３中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。

【図５】連接棒２３の構成を示す図である。

【図６】クランク軸１６の構成を示す正面図である。

【図７】羽根板２５の取付部を拡大して示す正面図であ
る。

【図８】羽根板２５の取付構造を説明するための縦断面
図である。

【図９】羽根板２５の取付構造の変形例を説明するため
の縦断面図である。

【図１０】図９に示す取付構造の変形例の右側面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 空気圧縮機 １１ ピストン １２ シリンダ １３ シリンダヘッド １４ 弁座部材 １５ クランクケース １５ａ クランク室 １６ クランク軸 １９ クランクアーム ２０ 偏心軸 ２２ 駆動用プーリ ２３ 連接棒 ２３ａ 小端部 ２３ｂ 大端部 ２４ ピストンピン ２３ｃ，２３ｄ 軸受部 ２５ 羽根板 ２６ ガイド板 ２７，２８，３９ 取付ボルト ２９ 取付面 ３０，３１ ボルト挿通孔 ３６ 取付部 ３７，３８ ブラケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンに連結された連接棒がクランク
   軸の回転によりピストンを往復動させるよう構成された
   空気圧縮機において、 前記ピストンが下死点に至るとき、前記ピストンの下端
   部に接近する位置に移動するように前記クランク軸に設
   けられ、前記ピストンに横架されるピストンピンの軸受
   を冷却するための空気流を発生させる空気流発生部材を
   備えてなることを特徴とする空気圧縮機。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載の空気圧縮機であっ
   て、 前記空気流発生部材により発生された空気流を前記ピス
   トン内部に導くガイド部を前記連接棒に設けたことを特
   徴とする空気圧縮機。