JPH01285678A - 筒形ピストン圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、クランク軸と連節棒とを介してシリンダ内で
往ｖｉ駒動される少なくても１つのピストンを備え、こ
のピストンは、クランクケースに対向し、そしてＩｌ附
されるシリンダ部分内で案内される案内部分と、これか
ら減径され、乾式作動ガス緘封部分、特にラビリンスピ
ストンとして構成され、そしてシリンダ内の圧縮室を画
成する仕事部分とを有し、案内部分の運動区域内に油ワ
イパ装誼が設けられ、そしてシリンダ内の仕事部分の遅
動区域の外側に、低圧室と結合される漏洩物排出室が設
けられて、圧縮室から漏洩したガスと、クランクケース
からｉＩｌ洩した油とを排出する如く構成された筒形ピ
ストン圧縮機に関する。

［従来の技術１ 特願昭６１−２５７１１４号（Ｐ５９９４）で既知の上
記型式の筒形ピストン圧縮機では、シリンダ壁に沿って
流れて漏洩物排出室へ入る１ｉｌＰＫ！ガスと漏洩油と
が確実に分離されるので、その既知の筒形ピストン圧縮
機はガスのオイルフリー圧縮を行うのに適している。、
しかしその既知の構成では、特に操作が長期閤行なわれ
た場合、漏洩油が、ピストンの案内部分と仕事部分との
結合部分を通って、この乾式作動する仕事部分と協働す
るシリンダ表面部分へ流れることがある。これは、潤滑
油の圧縮室内への流入を防止し、旺縮槻の支障のない操
作を行わせるためには不都合なことである。

［発明が解決しようとする課題Ｊ 本発明の目的は、特にその点に関して改良され、案内部
分に付着した油粒子を確実に保持し、仕事部分と関連す
るシリンダ表面部分から隔離しておけるような更に開発
された筒形ピストン圧縮機を提供することである。

［課題を解決するための手段Ｊ そのために本発明によれば、ピストンの頂死点位ｄにお
いて漏洩物排出室の区域に入るピストンの長さに沿った
部分に、環状溝の形の少なくても１つの凹部が備えられ
、この凹部が、案内部分の表面に沿って伝わる油膜を収
集し、そしてこの収集された油を漏洩物排出室及び／又
は潤滑シリンダ部分へ送るようにされる。

［作用１ 本発明によって上記のような環状溝形の凹部が備えられ
た結果、案内部分に付着の油粒子は、分離可能な油滴に
なるまで、ピストンの仕１１部分の運動区域を通る部分
の外側に保持される。ピストンの各反転時に生じるピス
トンの最高減速又は加速によってそれら油滴は、ピスト
ンの頂死点位置では漏洩物排出室へ、そしてピストンの
底死点位置ではピストンの案内部分に対応するシリンダ
の１１消される表面へ投出される。

本発明のそれらの改良点は特許請求の範囲に示される。

［実施例］ 添付図面に示す本発明の実施例の以下に続ける説明から
本発明のその他の特徴と詳細が明らかになろう。

第１図に示される筒形ピストン圧縮機はクランクケース
１内に装架されたクランク軸２を備え、これのクランク
ビン３上に連接棒４の一方のｍＷが枢着される。連接棒
の他方の端部はピストンピン５によってピストン６に枢
着される。ピストンはシリンダ７内で緘封状態で案内さ
れる。シリンダはこれの長手方向軸心りを水平にしてク
ランクケース１に結合される。図示のシリンダ７は１１
であるが、同等の２１のシリンダを例えば相互に対向す
る位置に備えたり、あるいは更に多数のシリンダ、例え
ば３個又は４個のシリンダを放射状に備えることも可能
である。この場合各シリンダごとに、１つの共通のクラ
ンク軸で駆動されるピストンと連接棒が設けられる。

シリンダ７はクランクケース１の方へ開いているが、ク
ランクケースの反対側のシリンダ端部はシリンダヘッド
１０のＩａｌ壁８によってｍじられている。シリンダヘ
ッドは吸入室１１と吐出室１２とを備える。吸入室１１
は吸入口１３によって圧縮されるガスの吸入ライン（図
示せず）に結合され、そして吐出室１２は吐出口１４に
よって圧縮されたガスの吐出ライン（図示せず）に結合
される。ピストン６はクランクケース１に対向する案内
部分６ａとシリンダヘッド１０に対向する仕事部分６ｂ
とを有する。この仕事部分は減径された中国ピストン部
分６ｃによって案内部分と結合される。仕事部分６ｂは
端９８と共に圧縮室１５を画成する。圧縮室１５は端壁
８に設けられた吸入弁１７によって吸入室１１と、又吐
出弁１８によって吐出室１２と結合される。

ピストン６は、矢印１６の方向に駆動されるクランク軸
２によって、第１図で実線で示される「頂」死点位置と
、仮想線（鎖線）でホされる「底」死点位置６′との間
で往復駆動される。この往復運動において案内部分６ａ
はこれに対応するシリンダ部分７ａ内で案内され、そし
てクランクケース１から供給されて散布される油によっ
て潤滑される。案内部分６ａはワイパリング２０を備え
、供給された油の大部分がそれによってクランクケース
１へ戻される。ワイパリング２０の閤に集まった油は、
案内部分６ａに設けられた通孔（図示せず）を通して案
内部分の内部へ流すようにすることができる。仕事部分
６ｂは、これの外周面にラビリンス緘封溝を備え、この
ラビリンスの周囲のシリンダ部分７ｂと共に無接触シー
ルを形成するような、乾式作動緘封部分としで構成され
る。

シリンダ部分７ａと７ｂとの間に、シリンダ室をリング
状に拡張して作られる！ｊｌ洩物洩出排出室２１えられ
る。この排出室２１は排出ダクト２２によって排出室よ
り低圧の９．（因示せｆ）に結合される。排出ダクト２
２に例えば排出ライン（Ｉｉｌ示せず）を結合して、圧
縮室１５からラビリンスシールを通って漏洩してきたガ
ス、及びワイパリング２０によって保持されずに漏洩し
てきた油を排出することができる。又、ワイパリング２
０の両側開の圧力勾配を無くすために、シリンダ７に設
けたダクト２３に結合される等圧化ライン２４によって
漏洩物排出室２１とクランクケース１とを結合してもよ
い。これによって、ピストンの高速作動における案内部
分６ａやシリンダ部分７ａの摩耗を少なく保つことがで
きる。

案内部分６ａに隣接し、そしてピストン６の頂死点位四
において漏洩物排出室２１の区域に入るピストン６の部
分Ａに、ピストンの軸方向に逐次に設置される少なくて
も２個（図面では３個）の環状溝の形の凹部２５，２５
ａ、２５ｂが備えられる。仕事部分６ｂに近い方の凹部
２５ａ。

２５ｂはそれぞれ案内部分６ａの側で隣接する凹部２５
，２δａよりも大きい深さＴをもって形成される。それ
ら凹部２５．２５ａ、２５ｂはそれぞれの側面が、隣接
のピストン部分６ｃより突出するリブ状突出部２６，２
８ａ、２６ｂによって形成される。それら突出部はそれ
ｆれの全周縁に延在する鋭いエツジ２７を有する。

特に第１ａ図で明らかなように、凹部２５，２５ａ、２
５ｂはそれぞれ２つの実質的に平行な側面２９と３０を
有する。凹部２５，２５ａ。

２５ｂは又、油粒子を一時的に貯蔵するインサート２８
を備えることができる。これらインサートは第１図では
図面の複雑を避けるために省略されている。インサート
２８はそれぞれ、油粒子を収集するのに適し、そしてそ
れら油粒子どうしを合体させて分離可能な油滴を形成さ
せることができ、又同時に油を上方又は側方から重力に
よって１厚１部２５．２５ａ、２５ｂ内へ流下させるに
充分な透過性を備えた材料、例えばスチールウールによ
って作られる。突出１！１ｌｓ２６．２８ａ、２６ｂは
、ピストン６の前進及び／又は後退運動のときにｌ！！
Ｉ！２５．２５ａ、２５ｂを狭くしたり広くしたりする
ように弾性的に変形できる薄い９厚の可撓性のストリッ
プ状壁部分で形成してもよい。

凹部２５．２５ａ、２５ｂは、仕事部分６ｂと関連する
シリンダの部分７ｂが、案内部分６ａに付着する油によ
ってＩｍされるのを防止する。というのは、案、内部分
６ａの表向に沿って伝わってきた油膜は、第１図で左か
ら右へ進むピストン６の圧縮行程の少なくても最終相に
おいて凹部２５に入り、そこで油粒子から分離可能な油
滴が形成されるまで保持され、そして第１図に示される
ピストン６の頂死点位置でピストンの反転運動が行われ
るとき凹部２５から漏洩物排出室２１内へと投出され、
又場合によっては底死点位四にお昏プるシリンダ部分７
ａの潤滑される表面へと戻されるからである。ピストン
６の頂死点位置における上記油の投出は、凹部２５の圧
縮行程側に隣接する突出部２６のエツジによって容易に
される。同様に、凹部２５から凹部２５ａに、更に場合
によってこの凹１！＄２５ａから凹部２５ｂ（設置され
得るのなら更に他の凹部）に移った油膜Ｐもその凹部２
５ａ、２５ｂ内に保持され、油滴に形成されて漏洩物排
出室２１とシリンダ部分７ａへ投出される。これによっ
てシリンダ部分７ｂへの油粒子の弾送は確実に防止され
るのである。

ストリップ状壁部分で形成される可撓性突出部２６．２
６ａ、２８ｂを備える構造では、ピストン６の往復運動
、特にピストンの両死点位置区域での加速と減速により
それら壁部分が弾性変形することによって、一種のポン
プ作用が得られる。

このポンプ作用は油粒子の採取と、それによって形成さ
れた油滴の分離とを容易にする。図示の実施例において
、凹部２５，２５ａ、２５ｂの深さ丁は仕事部分６ｂの
方へ行くに従って順次に大きくなり、これに対応してそ
れら凹部を画成する可撓性壁部分の高さも大きくなる。

こうして仕事部分６ｂの方により近い突出１！！２６ａ
、２６ｂＬＬ案内部分６ａの方により近い突出１＄２６
，２６８よりも大きく変形する。従って、深さ゛「がよ
り浅い凹部２５．２５ａにおけるよりも、より深い凹部
２５ａ、２５ｂにおいてより強いポンプ作用が作られる
。

ピストン６の頂死点位隨において可撓性突出部２６．２
６ａ、２６ｂは凹部２５，２５ａ。

２５ｂの容積を拡大するように撓曲し、従ってそれら凹
部内に油を保持する。反対にピストン６の底死点位四に
おいて突出部２６，２６ａ、２６ｂは凹部２５，２５ａ
、２５ｂの容積を縮小するように撓曲し、従ってそれら
凹部から油を押し出す。

この結果、仕事部分６ｂを乾式で作動さゼる、即ち収集
された油の殆んどをシリンダの潤滑される部分７ａの区
域で投出し、より少量の油を、乾燥状態に保たなければ
ならないシリンダ部分７ｂに隣接する漏洩物排出室２１
内へ投出するという優れた効果が得られるのである。

第２図は、漏洩物排出室２１の区域へ入るピストン６の
部分Ａに凹部２５が１１Ｉだけ備えられ、この単一の凹
部内に油粒子収集用インサートとしてのスチールウール
が設けられるような構成も可能なことを示す。この図面
における凹部２５を画成する突出８Ｉｓ２６は剛性の壁
部分で形成され、従って前記ポンプ作用は生じない。

第３図では、凹部２５，２５ａ、２５ｂの側面２９．３
０がピストン６の長手方向軸心しに対し鋭角αだけ傾斜
し、且つこの角の頂点Ｓが仕事部分６ｂの方向へ向くよ
うにして形成される。この接近していくときの減速にお
いて行われる、案内部分６ａに付着していた油膜の凹部
２５への導入、及び突出部２６．２６ａによって投出さ
れなかった油粒子の凹部２５ａ、２５ｂへの導入がより
容易に行なわれるようになる。従って、ピストン６の頂
死点位置において、収集された油の大部分が上記傾斜四
部２５．２５ａ、２５ｂ内に保持され、そしてピストン
６の底死点位Ｗ１６′においてそれら凹部からシリンダ
部分７ａの方向へ容易に投出される。この構造において
も突出部２８．２８ａ。

２６ｂは剛性と可撓性のいずれの壁部分によって形成し
てもよい、第３図において角（α）は６０°であるが、
その他の９０°又はこれより小さい角も可能であり、そ
の角（α）の最小限界は基本的に実際の設計上の問題と
なろう。

第４図において、凹部２５．２５ａ、２５ｂは、スペー
サリング３２，３２ａ、３２ｂと保持リング３３とによ
ってピストン６の部分６ｃ上に間隔をもって固定される
ディスク形の緩いリング！！索３１によって画成される
。この構造では仕事部分６ｂはねじ３４によってピスト
ン部分６ｃに結合される。又第４図で示されるように、
仕事部分６ｂは、ラビリンス溝の代りに、乾式作動を行
うのに適した自己潤滑材料、例えばテフロン又はグラフ
ァイトのシールリング３６を罷え、このシールリングに
よって仕事部分６ｂはシリンダ部分７ｂ内で緘封状態で
案内される。リング！！素３１は、前記選択的分離を行
えるようにする剛性又は薄い可撓性のシート金属又はプ
ラスチックの部品から作られよう。スペーサリング３２
，３２ａ。

３２ｂの外径と厚さを適当に選ぶことによって、ピスト
ン６に経費のかかる加工を施すことなく凹部２５．２５
ａ、２５ｂｔ−最適なもノニシ、又必翌な場合にはその
寸法と個数を変更することができる。

第５図に示す実施例において、案内部分６ａと関連する
油ワイパリング２０は、シリンダ７の部分７ａに設けら
れる環状溝３８内に嵌合されるキャリヤリング３７内に
固定される。シリンダはその環状ｍ３８の個数で分割さ
れる。環状Ｐ３８は漏洩物排出室２１とつながった排出
ダクト２２に結合される。キャリヤリング３７は通孔４
０を備え、これによって濡洩油と濡洩ガスが排出ダクト
２２へ排出される。この実施例において仕事部分６ｂは
案内部分６ａより大きい直径を有し、そして案内部分は
円錐形肩部４４によってピストン部分６ｃにつながる。

この構造において備λられる凹部２５．２５ａ、２５ｂ
は膚８１１４４と円錐形シェルの形のリング要素４１と
によって画成される。

これらリング要素４１は、円錐形シェルの形のスペーサ
リング４２．４２ａ、４２ｂと保持リング４３とによっ
てピストン部分６ｃ上に相互に間隔を置いて固定される
。凹部２５．２５ａ、２５ｂの、ピストン６の長手方向
軸心（、に対して傾斜した側面２９．３０は肩部４４上
とリング要ｌＩ４１上とに形成される。リング！Ｉ累４
１の１つが第１０図に示される。

リング要素４１も剛性又は可撓性のシート金属又はプラ
スチックの部品で作られる。スベーナリング４２，４２
ａ、４２ｂを適当に薄い厚さのものとすることにより、
凹部２６．２５ａ、２５ｂの両側面２９と３０との間の
間隔を例えば１層以下のような小さいものとして、それ
ら側面２９゜３０問に毛細管作用を作ることができる。

そのような毛細管作用は、案内部分６ａに付着している
油粒子の凹部２５．２５ａ、２５ｂ内への導入を促進し
、そして油滴が形成されて凹部２５゜２５ａ、２５ｂか
ら投出されるまでそこに油膜Ｉを保持させる。

第６図における凹部２５．２５ａ、２５ｂは、その突出
部２６，２６ａ、２６ｂがピストン６に固定される１つ
の共通のリング！！索３５上に備えられるような構造に
される。リング要素３５は金属又はプラスチック材料で
単個又は複数個の部分として作られよう。

いうまでもなく、第１図から第４図までの構造において
も毛細管作用を作るために凹部２５，２５ａ、２５ｂの
両側面２９と３０との間の間隔を小さくしてもよい。こ
の場合インサート２８は不要である。反対に第５図と第
６図の構造において凹部２５．２５ａ、２５ｂの両側面
２９，３０１１１の間隔をもつと広クシ、そこに適当な
インサート２８を備えるようにすることもできる。又、
特に凹部２５，２５ａ、２５ｂが剛性の９１１１分で画
成される場合には、それら凹部の深さＴを全て実質的に
同じにするような構造も可能である。

リング要素３１（第４図）又は４１（第５図）とそれら
の−に設置されるスペーサリング３２゜４２の代りに、
ｌｉ７図と第８図に示されるようなプロフィルをもった
リング要素４５を使用することもできる。このリング要
素４５は波形に似た半径方向の突出部４６を備え、これ
ら突出部がそれぞれの凹部の対向側の側面２９．３０に
係合する。

そこで突出ｌ！１４６の＾さ１］が隣のリング要素４６
との間の間隔を決める。その他、円周方向にずれた、例
えば波形又はニップルの形の突出部を備えたリング要素
も可能である。第９図のリングｙ１素４７はビン形スペ
ーリ゛４８又は同様なスペーサを備えたものである。

油粒子を収集するインサート２８として、スチールウー
ルではなく、ガラスファイバその他過当な、例えばプラ
スチック材料で作られたインサートにすることもできる
。特に剛性の１１部分で画成される少なくても１つの凹
部な備える構造の場合、そのインサート２８は又、油透
過性のあるセラミック材料又は焼結金属製とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による同形ピストン圧縮機の部分的な長
手方向断面立面図、 第１ａ図は第１図の部分詳細の拡大図、第２図、第３図
、第４図、第５図、第６図は、３１１図の実施例に対す
る変化形実施例の筒形ピストン圧縮機の拡大詳細図、 第７図は第４図から更に変化した実施例の部品の、ピス
トン軸心方向に見た詳細図、 第８図は第７図の■−■における断面図、第９図は更に
他の変化形実施例の第８図と同様な図面、 第１０図は第５図に示される部品の第８図と同様な詳細
図である。 １・・クランクケース、２・・クランク軸、４・・連接
棒、６・・ピストン、６ａ・・案内部分、６ｂ・・仕事
部分、７・・シリンダ、１０・・シリンダヘッド、１５
・・圧縮室、２０・・ワイパリング、２１・・漏洩物排
出室、２５，２５８゜２５ｂ−−凹部、２６．２６ａ、
２６ｂ−−突出部、２７・・エツジ、２８・・インサー
ト、２９゜３０・・側面、３１．３５．４１，４５．４
７・・リング要素、３２．３２ａ、３２ｂ、４２．４２
ａ、４２ｂ、４６．４８−−スペーサ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸（２）と連接棒（４）とを介してシリ
   ンダ（７）内で往復駆動される少なくても１つのピスト
   ン（６）を備え、このピストンは、クランクケース（１
   ）に対向し、そして潤滑されるシリンダ部分（７ａ）内
   で案内される案内部分（６ａ）と、これから減径され、
   乾式作動ガス緘封部分、特にラビリンスピストンとして
   構成され、そして該シリンダ（７）内の圧縮室（１５）
   を画成する仕事部分（６ｂ）とを有し、該案内部分（６
   ａ）の運動区域内に油ワイパ装置（２０）が設けられ、
   そして該シリンダ（７）内の該仕事部分（６ｂ）の運動
   区域の外側に、低圧室と結合される漏洩物排出室（２１
   ）が設けられて、該圧縮室（１５）から漏洩したガスと
   、該クランクケース（１）から漏洩した油とを排出する
   如く構成された筒形ピストン圧縮機において、該ピスト
   ン（６）の頂死点位置において該漏洩物排出室（２１）
   の区域に入る該ピストン（６）の長さに沿つた部分（Ａ
   ）に、環状溝の形の少なくても１つの凹部（２５、２５
   ａ、２５ｂ）が備えられ、この凹部が、該案内部分（６
   ａ）の表面に沿つて伝わる油膜を収集し、そしてこの収
   集された油を該漏洩物排出室（２１）及び／又は該潤滑
   シリンダ部分（７ａ）へ送ることを特徴とする筒形ピス
   トン圧縮機。
2. （２）該凹部（２５、２５ａ、２５ｂ）が２つの実質的
   に平行な側面（２９、３０）を備え、これら側面の内で
   少なくても該仕事部分（６ｂ）に近い方の側面（３０）
   が、隣接のピストン部分（６ｃ）の周囲より突出するリ
   ブの形の突出部（２６、２６ａ、２６ｂ）上に設けられ
   、この突出部がこれの全周に延在してシリンダ壁に対向
   する鋭いエッジ（２７）を備えることを特徴とする請求
   項１記載の筒形ピストン圧縮機。
3. （３）該凹部（２５、２５ａ、２５ｂ）の該側面（２９
   、３０）がそれぞれ該ピストン（６）の長手方向軸心（
   Ｌ）に対し鋭角（α）で設けられ、該角の頂点（Ｓ）が
   該仕事部分（６ｂ）の方向に向けられることを特徴とす
   る請求項２記載の筒形ピストン。
4. （４）該凹部（２５、２５ａ、２５ｂ）が、収集された
   油粒子を一時的に貯蔵するインサート（２８）を備え、
   このインサートが少なくても部分的に、油粒子を分離可
   能な油滴にして収集することができる材料、例えばスチ
   ールウールで構成されることを特徴とする請求項１から
   ３までのいずれか１項に記載の筒形ピストン圧縮機。
5. （５）該凹部（２５、２５ａ、２５ｂ）の両該側面（２
   ９、３０）間の間隔が小さいものとされ、そのような小
   さい間隔によつて毛細管効果を作ることを特徴とする請
   求項２又は３記載の筒形ピストン圧縮機。
6. （６）該突出部（２６、２６ａ、２６ｂ）が、該ピスト
   ンの前進及び／又は後退運動の際に弾性的に変形可能な
   ストリップの形の壁部分で形成されることを特徴とする
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の筒形ピスト
   ン圧縮機。
7. （７）該突出部（２６、２６ａ、２６ｂ）が、該ピスト
   ン（６）上に嵌着されるリング要素（３１、３５、４１
   、４５、４７）によつて形成されることを特徴とする請
   求項１から６までのいずれか１項に記載の筒形ピストン
   圧縮機。
8. （８）該リング要素（３１、４１）と、これに対向する
   該凹部（２５、２５ａ、２５ｂ）の該側面（２９、３０
   ）との一の距離が、該凹部（２５、２５ａ、２５ｂ）の
   区域で該ピストン（６）上に嵌着される少なくても１つ
   のスペーサ要素（３２、３２ａ、３２ｂ、４２、４２ａ
   、４２ｂ）によつて調節されることを特徴とする請求項
   ７記載の筒形ピストン圧縮機。
9. （９）該リング要素（４１、４５、４７）が、これに対
   向する該凹部（２５、２５ａ、２５ｂ）の該側面（２９
   、３０）の方へ突出する局部的突出部（４６、４８）を
   備える構造にされることを特徴とする請求項７又は８記
   載の筒形ピストン圧縮機。
10. （１０）少なくても２つの該凹部（２５、２５ａ、２５
    ｂ）が該ピストン（６）の行程方向に逐次的に設置され
    、該仕事部分（６ｂ）により近い方の凹部（２５ａ、２
    ５ｂ）が該案内部分（６ａ）により近い方の凹部（２５
    、２５ａ）よりも大きい深さ（Ｔ）を持つように構成さ
    れることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１
    項に記載の筒形ピストン圧縮機。