(57)【要約】【課題】  高圧の圧縮が可能で製造コストを低減できると共に、停止時に圧縮室内の圧縮流体を逃すことができる揺動型圧縮機を提供する。【解決手段】  ピストン１４は、連結部１６、ピストンロッド１７およびピストン部１８によって一体的に形成され、円盤状のピストン部１８はピストン１４の往復動に伴ってシリンダ７内で揺動する。また、ピストン部１８の外周側にはリング溝２０が形成されると共に、リング溝２０には円環状のピストンリング２１が装着されている。さらに、ピストンリング２１の軸方向両端側には円弧状のＲ面取り部２２が形成されている。これにより、駆動時にはピストンリング２１の変形等を防止しつつ高圧の圧縮空気をシールすることができ、停止時にはピストンリング２１とリング溝２０との隙間を介して圧縮室１９内に残存した圧縮空気をクランクケース１側に逃すことができる。【選択図】        図１
2006152960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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、該クランクケースに設けられシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、一端側が前記クランク軸に回転可能に連結される連結部となり他端側が該シリンダ内を揺動しつつ往復動し前記シリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する円盤部となったピストンとからなる揺動型圧縮機において、
前記ピストンの円盤部には外周側に位置したリング溝を設け、該リング溝にはピストンとシリンダとの間をシールする非リップ形状のピストンリングを装着したことを特徴とする揺動型圧縮機。
【請求項２】
前記ピストンリングは、前記ピストンの往復動方向の両端側の外径寸法が中間側の外径寸法に比べて小さく形成してなる請求項１に記載の揺動型圧縮機。
【請求項３】
前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の両端側に位置して円弧状のＲ面取り部を設けてなる請求項２に記載の揺動型圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の両端側に位置してテーパ状のＣ面取り部を設けてなる請求項２に記載の揺動型圧縮機。
【請求項５】
前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の全長に亘って円弧状をなす円弧面部を設けてなる請求項２に記載の揺動型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気を圧縮するのに好適に用いられる揺動型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、揺動型圧縮機は、電動機と、該電動機によって駆動されるクランク軸が回転可能に設けられたクランクケースと、該クランクケースに設けられ内部に周壁によって取囲まれたピストン摺動孔を有するシリンダと、該シリンダのピストン摺動孔に挿嵌されクランク軸によってシリンダ内を往復動するピストンと、シリンダ内に形成されピストンが往復動する間に気体を圧縮する圧縮室と、該圧縮室内に外部から空気を導入する吸気通路とにより大略構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８４６９号公報
【０００４】
ここで、従来技術による揺動型圧縮機は、一端側がクランク軸に回転可能に連結される連結部となり他端側が圧縮室を画成する円盤部となったロッキングピストンを用いている。そして、ピストンの円盤部には外周側に位置してリップシールが設けられ、該リップシールを用いて揺動しつつ往復動するピストンの円盤部とシリンダとの間をシールしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来技術による揺動型圧縮機は、例えば２段式圧縮機の高圧側のように数ＭＰａ以上の高圧の空気を圧縮した場合には、リップシールが変形、破損して圧縮空気が漏洩する虞がある。このため、２段式圧縮機の高圧側には揺動型圧縮機を適用することが難しく、ピストンとは別体の連接棒（ピストンロッド）を用いてピストンとクランク軸との間を接続した往復動圧縮機を用いており、部品点数の増加、製造コストの上昇という問題があった。
【０００６】
また、リップシールは圧縮機の運転、停止に拘わらずシリンダに押付けられているから、圧縮機の運転停止後もリップシールのシール性が保持される。この結果、運転停止時には圧縮室内に高圧の圧縮空気が残った状態で保持されるから、圧縮機の再起動時にはこの残った圧縮空気が負荷として作用し、圧縮機の再起動が難しくなるという問題もある。
【０００７】
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、本発明の目的は、高圧の圧縮が可能で製造コストを低減できると共に、停止時に圧縮室内の圧縮流体を逃すことができる揺動型圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、クランク軸を回転可能に支持したクランクケースと、該クランクケースに設けられシリンダヘッドが搭載されたシリンダと、一端側が前記クランク軸に回転可能に連結される連結部となり他端側が該シリンダ内を揺動しつつ往復動し前記シリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する円盤部となったピストンとからなる揺動型圧縮機に適用される。
【０００９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記ピストンの円盤部には外周側に位置したリング溝を設け、該リング溝にはピストンとシリンダとの間をシールする非リップ形状のピストンリングを装着したことにある。
【００１０】
請求項２の発明では、前記ピストンリングは、前記ピストンの往復動方向の両端側の外径寸法が中間側の外径寸法に比べて小さく形成している。
【００１１】
請求項３の発明では、前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の両端側に位置して円弧状のＲ面取り部を設けている。
【００１２】
請求項４の発明では、前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の両端側に位置してテーパ状のＣ面取り部を設けている。
【００１３】
請求項５の発明では、前記ピストンリングの外周側には、前記ピストンの往復動方向の全長に亘って円弧状をなす円弧面部を設けている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、ピストンの円盤部にはリング溝を介して非リップ形状のピストンリングを装着したから、ピストンリングを用いてピストンとシリンダとの間をシールすることができる。また、従来技術のリップシールはシリンダと摺接するリップ部が屈曲、偏磨耗して圧縮流体の漏洩が生じる傾向があるのに対して、本発明ではピストンリングを用いるから、屈曲等が生じるリップ部が存在せず、ピストンリングの強度を上げることができ、耐久性、信頼性を高めることができる。この結果、例えば２段式圧縮機の高圧側にも連結部と円盤部とが一体形成されたロッキングピストンを用いることができ、部品点数を削減して製造コストの低減、装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
さらに、ピストンの円盤部にはリング溝を介してピストンリングを装着したから、圧縮機の停止時にはリング溝とピストンリングとの隙間を通じて圧縮室内の圧縮流体をクランクケース側に逃すことができる。このため、圧縮機の起動時には常に圧縮室内を低圧な状態に保持することができるから、再起動時の負荷を低減することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、ピストンリングの両端側の外径寸法を中間側の外径寸法に比べて小さく形成したから、往復動に伴ってピストンが揺動しても、ピストンリングの両端側の角隅が局所的にシリンダに接触するのを防ぐことができ、ピストンリングをシリンダに滑らかに接触させることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、ピストンリングの外周側には円弧状のＲ面取り部を設ける構成としている。このとき、ピストンリングの外周側に角隅が形成される場合には、ピストンの揺動角が最大となったときにピストンリングの角隅が局部的にシリンダに接触して偏磨耗や圧縮流体の漏洩が生じる虞がある。これに対し、本発明ではピストンリングの外周側にＲ面取り部を設けたから、ピストンが最大揺動角となったときでも、Ｒ面取り部によってシリンダとの局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、ピストンリングの外周側にはテーパ状のＣ面取り部を設けたから、例えばピストンの最大揺動角に応じたＣ面取り部を形成することによって、ピストンが最大揺動角となったときでも、ピストンリングをシリンダに面接触させることができる。この結果、Ｃ面取り部によってシリンダとの局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、ピストンリングの外周側には略全面に亘って円弧状をなす円弧面部を設けたから、例えばピストンの揺動に合わせた円弧面部を形成することによって、ピストンの揺動角に拘わらず、ピストンリングをシリンダに滑らかに接触させることができる。この結果、円弧面部によってシリンダとの局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る揺動型圧縮機を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
まず、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示し、図において、１は内部にクランク室２が画成され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２内に位置して電動モータ３の出力軸４に固定されたクランク軸５が回転可能に支持されている。また、出力軸４にはクランク軸５に当接してバランスウェイト６が取付けられている。
【００２２】
７はクランクケース１上に取付けられた円筒状のシリンダで、該シリンダ７は、基端側がクランク室２内に開口すると共に、その内周面７Ａが後述するピストン１４の摺動面となっている。また、シリンダ７の先端側にはシリンダヘッド８が搭載され、該シリンダヘッド８内には、吸込口９Ａを介して外部に連通する吸込室９と、吐出口１０Ａを介して外部に連通する吐出室１０とが画成されている。
【００２３】
１１はシリンダ７とシリンダヘッド８との間に挟持された弁座板で、該弁座板１１には、吸込室９を後述の圧縮室１９に連通する吸込穴１１Ａと、吐出室１０を圧縮室１９に連通する吐出穴１１Ｂとが形成されている。また、弁座板１１にはリード弁としての吸込弁１２、吐出弁１３が取付けられ、該吸込弁１２、吐出弁１３は、基端側がねじ等を介して弁座板１１に固定された固定端となり、先端側は自由端となって、吸込穴１１Ａ、吐出穴１１Ｂをそれぞれ開，閉する。
【００２４】
１４はシリンダ７内に摺動可能に挿嵌されたロッキングピストン（以下、ピストン１４という）で、該ピストン１４は、一端側がクランク室２内に位置してクランク軸５に対して軸受１５を介して回転可能に連結された連結部１６と、該連結部１６に一体形成されシリンダ７内へと伸長した棒状のピストンロッド１７と、該ピストンロッド１７の他端側に一体形成された円盤部としてのピストン部１８とによって構成されている。そして、ピストン部１８は、シリンダ７の内径寸法よりも小さい外径寸法をもって略円盤状に形成されると共に、シリンダ７内に位置して弁座板１１との間に圧縮室１９を画成している。
【００２５】
２０はピストン部１８の外周側に凹陥して設けられたリング溝で、該リング溝２０は、ピストン部１８の外周面１８Ａに形成された環状の凹溝によって構成されている。そして、リング溝２０には、後述のピストンリング２１が装着されている。
【００２６】
２１はリング溝２０に装着され非リップ形状をしたピストンリングで、該ピストンリング２１は、例えば耐磨耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料、金属材料等によって略円環状に形成されている。ここで、ピストンリング２１は、上端面２１Ａ、下端面２１Ｂ、内周面２１Ｃおよび外周面２１Ｄを有する断面略四角形状に形成されている。また、ピストンリング２１の上端面２１Ａ、下端面２１Ｂは、それぞれピストン１４の往復動方向（シリンダ７の軸方向）の両端側に位置すると共に、内周面２１Ｃはリング溝２０の奥部側（底面側）に位置している。さらに、ピストンリング２１の外周面２１Ｄは、リング溝２０から突出してシリンダ７の内周面７Ａに弾性的に接触している。このとき、リング溝２０から突出したピストンリング２１の突出寸法は、ピストン１４が揺動しつつ往復動するときでもピストン部１８の外周面１８Ａがシリンダ７の内周面７Ａに接触しない程度の十分な値に設定されている。
【００２７】
また、ピストンリング２１は、リング溝２０内に装着された状態でピストン１４と一緒にシリンダ７内に挿嵌される。これにより、ピストンリング２１の外周面２１Ｄ側がシリンダ７の内周面７Ａに摺接するから、ピストンリング２１はシリンダ７とピストン１４との間をシールする。このとき、ピストンリング２１の内周面２１Ｃとリング溝２０の奥部側との間には、ピストンリング２１に沿って環状の空間が形成されている。
【００２８】
２２はピストンリング２１の外周側に設けられた円弧状のＲ面取り部で、該Ｒ面取り部２２は、ピストンリング２１のうちピストン１４の往復動方向の両端側に位置して上端面２１Ａ、下端面２１Ｂの外周側の角隅にそれぞれ形成され、例えば一定寸法の曲率半径Ｒ1を有している。また、２つのＲ面取り部２２の間には外径寸法Ｄ0が等しく設定され軸方向に向けて略平坦となった等径面部２３が設けられている。このため、Ｒ面取り部２２と等径面部２３とによって外周面２１Ｄが形成されると共に、ピストンリング２１のうちピストン１４の往復動方向の両端側の外径寸法Ｄ1は、Ｒ面取り部２２によって中間側に位置する等径面部２３の外径寸法Ｄ0よりも小さい値に設定されている。
【００２９】
そして、Ｒ面取り部２２は、ピストン１４がシリンダ７内を揺動しつつ往復動するときに、ピストンリング２１の角隅が局部的に接触するのを防止し、シリンダ７の内周面７Ａ上を滑らかに摺動させるものである。
【００３０】
２４は出力軸４の先端側に固定された冷却ファンを示し、該冷却ファン２４はクランク室２内に冷却風を送風する。
【００３１】
本実施の形態による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。
【００３２】
まず、電動モータ３を回転駆動すると、ピストン１４がシリンダ７内を揺動しつつ往復動する。これにより、空気圧縮機は、吸込室９から圧縮室１９内に空気を吸入する吸入行程と、圧縮室１９内の空気を圧縮し吐出室１０に圧縮空気を吐出する圧縮行程とを繰返す圧縮運転を行う。
【００３３】
そして、圧縮運転が行われている間は、ピストンリング２１の外周面２１Ｄがシリンダ７の内周面７Ａに常時摺接すると共に、上端面２１Ａと下端面２１Ｂとのいずれか一方がリング溝２０の端面に接触する。これにより、ピストンリング２１はピストン１４とシリンダ７との間を気密にシールし、圧縮室１９内の空気がクランク室２に向けて漏洩するのを防止している。
【００３４】
一方、電動モータ３を停止したときには、ピストン１４の往復動も電動モータ３と一緒に停止する。ここで、例えばピストン１４が圧縮室１９内の空気を圧縮する圧縮行程で停止した場合には、圧縮室１９内に高圧な圧縮空気が残存することがある。このとき、ピストンリング２１とリング溝２０との間には環状の空間が形成されているから、圧縮室１９内に残った高圧な圧縮空気はピストンリング２１とリング溝２０との間の隙間を通じてクランク室２内に向けて漏洩する。これにより、圧縮室１９内に高圧な圧縮空気が残存することがないから、空気圧縮機の再起動時に電動モータ３等に過負荷が作用するのを防止することができ、円滑に再起動することができる。
【００３５】
また、ピストンリング２１の外周側に角隅が形成される場合には、ピストン１４の揺動角が最大となったときにピストンリング２１の角隅が局部的にシリンダ７に接触して偏磨耗や圧縮空気の漏洩が生じる虞がある。これに対し、本実施の形態ではピストンリング２１の外周側にＲ面取り部２２を設けたから、ピストン１４が最大揺動角となったときでも、Ｒ面取り部２２によってシリンダ７との局部的な接触を防止することができ、圧縮空気の漏洩を防止して圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
【００３６】
かくして、本実施の形態によれば、ピストン１４のピストン部１８にはリング溝２０を介してピストンリング２１を装着したから、ピストンリング２１を用いてピストン１４とシリンダ７との間をシールすることができる。また、本実施の形態ではピストンリング２１を用いてピストン１４とシリンダ７との間をシールするから、従来技術のようにリップシールを用いる場合に比べて、屈曲等が生じるリップ部が存在せず、ピストンリング２１の強度を上げることができ、耐久性、信頼性を高めることができる。この結果、例えば数ＭＰａ程度の高圧な空気圧縮機に対してもロッキングピストン１４を用いることができ、部品点数を削減して製造コストの低減、装置の小型化を図ることができる。
【００３７】
さらに、ピストン１４のピストン部１８にはリング溝２０を介してピストンリング２１を装着したから、空気圧縮機の停止時にはリング溝２０とピストンリング２１との隙間を通じて圧縮室１９内の圧縮空気をクランクケース１側に逃すことができる。このため、空気圧縮機の起動時には常に圧縮室１９内を低圧な状態に保持することができるから、再起動時の負荷を低減することができる。
【００３８】
また、ピストンリング２１の両端側の外径寸法Ｄ1を中間側の外径寸法Ｄ0に比べて小さく形成したから、往復動に伴ってピストン１４が揺動しても、ピストンリング２１の両端側の角隅が局所的にシリンダ７に接触するのを防ぐことができ、ピストンリング２１をシリンダ７に滑らかに接触させることができる。
【００３９】
特に、本実施の形態ではピストンリング２１の外周側には円弧状のＲ面取り部２２を設けたから、ピストン１４が最大揺動角となったときでも、Ｒ面取り部２２によってシリンダ７との局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
【００４０】
次に、図６ないし図８は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ピストンリングの外周側には、ピストンの往復動方向の両側に位置してテーパ状のＣ面取り部を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４１】
３１は本実施の形態によるピストンリングで、該ピストンリング３１は、第１の実施の形態によるピストンリング２１とほぼ同様に、リング溝２０に装着され、例えば耐磨耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料、金属材料等によって略円環状に形成されている。また、ピストンリング３１は、上端面３１Ａ、下端面３１Ｂ、内周面３１Ｃおよび外周面３１Ｄを有する断面略四角形状に形成され、上端面３１Ａ、下端面３１Ｂは、それぞれピストン１４の往復動方向の両端側に位置すると共に、内周面３１Ｃはリング溝２０の奥部側（底面側）に位置している。さらに、ピストンリング３１の外周面３１Ｄは、リング溝２０から突出してシリンダ７の内周面７Ａに弾性的に接触している。このとき、リング溝２０から突出したピストンリング３１の突出寸法は、ピストン１４が揺動しつつ往復動するときでもピストン部１８の外周面１８Ａがシリンダ７の内周面７Ａに接触しない程度の十分な値に設定されている。
【００４２】
また、ピストンリング３１は、リング溝２０内に装着された状態でピストン１４と一緒にシリンダ７内に挿嵌され、外周面３１Ｄ側がシリンダ７の内周面７Ａに摺接することによって、ピストンリング３１はシリンダ７とピストン１４との間をシールする。このとき、ピストンリング３１の内周面３１Ｃとリング溝２０の奥部側との間には、ピストンリング３１に沿って環状の空間が形成されている。
【００４３】
３２はピストンリング３１の外周側に設けられたテーパ状のＣ面取り部で、該Ｃ面取り部３２は、ピストンリング３１のうちピストン１４の往復動方向の両端側に位置して上端面３１Ａ、下端面３１Ｂの外周側の角隅側にそれぞれ形成されている。また、２つのＣ面取り部３２の間には外径寸法Ｄ0が等しく設定され軸方向に向けて略平坦となった等径面部３３が設けられている。このため、Ｃ面取り部３２と等径面部３３とによって外周面３１Ｄが形成されると共に、ピストンリング３１のうちピストン１４の往復動方向の両端側の外径寸法Ｄ1は、Ｃ面取り部３２によって中間側に位置する等径面部３３の外径寸法Ｄ0よりも小さい値に設定されている。
【００４４】
そして、Ｃ面取り部３２は等径面部３３に対する一定の傾斜角をもって形成され、該傾斜角は例えばピストン１４が最大揺動角となったときにシリンダ７の内周面７Ａに面接触する値に設定されている。これにより、Ｃ面取り部３２は、ピストン１４がシリンダ７内を揺動しつつ往復動するときに、ピストンリング３１の角隅が局部的に接触するの防止し、シリンダ７の内周面７Ａ上を滑らかに摺動させるものである。
【００４５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、ピストンリング３１の外周面３１Ｄ側にはテーパ状のＣ面取り部３２を設けたから、例えばピストン１４の最大揺動角に応じたＣ面取り部３２を形成することによって、ピストン１４が最大揺動角となったときでも、ピストンリング３１をシリンダ７に面接触させることができる。この結果、Ｃ面取り部３２によってシリンダ７との局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
【００４６】
次に、図９および図１０は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ピストンリングの外周側には、ピストンの往復動方向の全長に亘って円弧状をなす円弧面部を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４７】
４１は本実施の形態によるピストンリングで、該ピストンリング４１は、第１の実施の形態によるピストンリング２１とほぼ同様に、リング溝２０に装着され、例えば耐磨耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料、金属材料等によって略円環状に形成されている。また、ピストンリング４１は、上端面４１Ａ、下端面４１Ｂ、内周面４１Ｃおよび外周面４１Ｄを有する断面略四角形状に形成され、上端面４１Ａ、下端面４１Ｂは、それぞれピストン１４の往復動方向の両端側に位置すると共に、内周面４１Ｃはリング溝２０の奥部側（底面側）に位置している。さらに、ピストンリング４１の外周面４１Ｄは、リング溝２０から突出してシリンダ７の内周面７Ａに弾性的に接触している。このとき、リング溝２０から突出したピストンリング４１の突出寸法は、ピストン１４が揺動しつつ往復動するときでもピストン部１８の外周面１８Ａがシリンダ７の内周面７Ａに接触しない程度の十分な値に設定されている。
【００４８】
また、ピストンリング４１は、リング溝２０内に装着された状態でピストン１４と一緒にシリンダ７内に挿嵌され、外周面４１Ｄ側がシリンダ７の内周面７Ａに摺接することによって、ピストンリング４１はシリンダ７とピストン１４との間をシールする。このとき、ピストンリング４１の内周面４１Ｃとリング溝２０の奥部側との間には、ピストンリング４１に沿って環状の空間が形成されている。
【００４９】
また、ピストンリング４１の外周面４１Ｄは、ピストン１４の往復動方向の全長に亘って一定の曲率半径Ｒ2をもった円弧状をなす円弧面部を形成している。このため、ピストンリング４１のうちピストン１４の往復動方向の両端側の外径寸法Ｄ1は、中間側の外径寸法Ｄ0よりも小さい値に設定されている。これにより、外周面４１Ｄは、ピストン１４の揺動角に拘わらずシリンダ７の内周面７Ａに滑らかに接触するものである。
【００５０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、ピストンリング４１の外周側には略全面に亘って円弧状をなす円弧面部をなす外周面４１Ｄを設けたから、例えば外周面４１Ｄをピストン１４の揺動に合わせた円弧状に形成することによって、ピストン１４の揺動角に拘わらず、ピストンリング４１をシリンダ７に滑らかに接触させることができる。この結果、円弧状の外周面４１Ｄによってシリンダ７との局部的な接触を防止することができ、圧縮性能を高めることができると共に、信頼性を向上することができる。
【００５１】
次に、図１１ないし図１３は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、２段式空気圧縮機の低圧側と高圧側との両方に対してロッキングピストンを使用すると共に、それぞれのロッキングピストンにリング溝を介してピストンリングを装着する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５２】
５１は軸方向の両端が開口した筒状のクランクケースで、該クランクケース５１の後側には有底筒状のモータケース５２が配設されている。そして、モータケース５２とクランクケース５１との間にはステータ５３Ａとロータ５３Ｂからなる電動モータ５３が固定して取付けられている。また、電動モータ５３は出力軸５４を有し、該出力軸５４は、クランクケース５１とモータケース５２に対し軸受５５，５６を介して回転可能に支持されている。一方、クランクケース５１の内部には、出力軸５４が伸長して設けられると共に、後述するクランク軸７０，９０が出力軸５４に接続された状態で収容されている。
【００５３】
また、出力軸５４にはクランクケース５１内に位置して回転バランスをとるためのバランスウエイト５７が取付けられると共に、クランクケース５１の前端側の開口はカバー５８を用いて閉塞されている。さらに、出力軸５４の先端側には、クランクケース５１の外側に位置して圧縮機を冷却する冷却ファン５９が取付けられている。
【００５４】
６１はクランクケース５１に設けられた低圧側圧縮部で、該低圧側圧縮部６１は、外部から吸入した空気を圧縮するものである。そして、低圧側圧縮部６１は、後述のシリンダ６２、ピストン７１等から大略構成されている。
【００５５】
６２はクランクケース５１に一体に設けられた低圧側のシリンダで、該シリンダ６２にはシリンダヘッド６３が設けられている。そして、シリンダヘッド６３内には吸込室６４および吐出室６５が画成されている。
【００５６】
また、シリンダ６２とシリンダヘッド６３との間には弁座板６６が設けられ、該弁座板６６と後述のピストン７１との間には低圧側の圧縮室６７が画成されている。そして、この圧縮室６７は、配管（図示せず）等を介して後述する高圧側圧縮部８１と連通している。
【００５７】
また、弁座板６６には、吸込室６４と圧縮室６７とを連通する吸込ポート６６Ａが設けられると共に、吐出室６５と圧縮室６７とを連通する吐出ポート６６Ｂが設けられている。さらに、弁座板６６には吸込ポート６６Ａ、吐出ポート６６Ｂと対応した位置にそれぞれ吸込弁６８、吐出弁６９が設けられている。
【００５８】
７０は後述するバランスウエイト５７の後側に位置して出力軸５４に固定して設けられたクランク軸で、該クランク軸７０には後述するピストン７１が回転可能に連結されている。
【００５９】
７１はシリンダ６２内に摺動可能に挿嵌された低圧側のロッキングピストン（以下、ピストン７１という）で、該ピストン７１は、一端側がクランク軸７０に対して軸受７２を介して回転可能に連結された連結部７３と、該連結部７３に一体形成されシリンダ６２内へと伸長した棒状のピストンロッド７４と、該ピストンロッド７４の他端側に一体形成された円盤部としてのピストン部７５とによって構成されている。そして、ピストン部７５は、シリンダ６２の内径寸法よりも小さい外径寸法をもって略円盤状に形成されると共に、シリンダ６２内に位置して弁座板６６との間に圧縮室６７を画成している。
【００６０】
７６はピストン部７５の外周側に凹陥して設けられたリング溝で、該リング溝７６は、ピストン部７５の外周面７５Ａに形成された環状の凹溝によって構成されている。そして、リング溝７６には、第１の実施の形態によるピストンリング２１とほぼ同様のピストンリング７７が装着されている。これにより、ピストンリング７７は、シリンダ６２とピストン７１との間を気密にシールしている。
【００６１】
８１は低圧側圧縮部６１と対向してクランクケース５１に設けられた高圧側圧縮部で、該高圧側圧縮部８１は、低圧側圧縮部６１から導かれた低圧な圧縮空気を再び圧縮し、高圧な圧縮空気を得るものである。そして、この高圧側圧縮部８１は、後述のシリンダ８２、ピストン９１等によって大略構成されている。
【００６２】
８２はクランクケース５１に一体に設けられた高圧側のシリンダで、該シリンダ８２にはシリンダヘッド８３が設けられている。そして、シリンダヘッド８３内には吸込室８４と吐出室８５とが画成されている。
【００６３】
また、シリンダ８２とシリンダヘッド８３との間には弁座板８６が設けられ、該弁座板８６と後述のピストン９１との間には高圧側の圧縮室８７が画成されている。そして、この圧縮室８７は、圧縮室６７からの圧縮空気を高圧に再度圧縮するものである。
【００６４】
また、弁座板８６には吸込室８４と圧縮室８７とを連通する吸込ポート８６Ａが設けられると共に、吐出室８５と圧縮室８７とを連通する吐出ポート８６Ｂが設けられている。さらに、弁座板８６には吸込ポート８６Ａ、吐出ポート８６Ｂと対応した位置にそれぞれ吸込弁８８、吐出弁８９が設けられている。
【００６５】
９０はクランク軸７０の後側に位置して出力軸５４に固定して設けられたクランク軸で、該クランク軸９０には後述するピストン９１が回転可能に連結されている。
【００６６】
９１はシリンダ８２内に摺動可能に挿嵌された高圧側のロッキングピストン（以下、ピストン９１という）で、該ピストン９１は、低圧側のピストン７１とほぼ同様に、一端側がクランク軸９０に対して軸受９２を介して回転可能に連結された連結部９３と、該連結部９３に一体形成されシリンダ８２内へと伸長した棒状のピストンロッド９４と、該ピストンロッド９４の他端側に一体形成された円盤部としてのピストン部９５とによって構成されている。そして、ピストン部９５は、シリンダ８２の内径寸法よりも小さい外径寸法をもって略円盤状に形成されると共に、シリンダ８２内に位置して弁座板８６との間に圧縮室８７を画成している。
【００６７】
９６はピストン部９５の外周側に凹陥して設けられたリング溝で、該リング溝９６は、ピストン部９５の外周面９５Ａに形成された環状の凹溝によって構成されている。そして、リング溝９６にも、第１の実施の形態によるピストンリング２１とほぼ同様のピストンリング９７が装着されている。これにより、ピストンリング９７は、シリンダ８２とピストン９１との間を気密にシールしている。
【００６８】
本実施の形態による往復動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述べる。
【００６９】
まず、電動モータ５３によって出力軸５４が回転駆動され、低圧側圧縮部６１と高圧側圧縮部８１とが駆動する。これにより、低圧側圧縮部６１では、クランク軸７０が回転すると、ピストン７１がシリンダ６２内を揺動しつつ往復動する。この結果、シリンダ６２側では吸込室６４から圧縮室６７内に空気を吸入する吸入行程と、圧縮室６７内の空気を圧縮し吐出室６５に低圧な圧縮空気を吐出する圧縮行程とを繰返す圧縮運転を行う。
【００７０】
一方、高圧側圧縮部８１では、低圧側圧縮部６１の吐出室６５からの低圧な圧縮空気を吸込室８４から圧縮室８７内に吸入する吸入行程と、圧縮室８７内の空気を圧縮し吐出室８５に高圧な圧縮空気を吐出する圧縮行程とを繰り返す。
【００７１】
このように当該往復動圧縮機は、低圧側圧縮部６１の圧縮室６７内で一度圧縮した低圧な空気を高圧側圧縮部８１の圧縮室８７内で圧縮し、高圧な圧縮空気として外部に吐出するものである。
【００７２】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、ピストン７１，９１にはリング溝７６，９６を介してピストンリング７７，９７を装着し、各ピストンリング７７，９７を用いてピストン７１，９１とシリンダ６２，８２との間をシールする構成としたから、従来技術のようにリップシールを用いる場合に比べて、ピストンリング７７，９７の変形、損傷を防止しつつ高圧の圧縮空気をシールすることができる。この結果、２段式空気圧縮機の低圧側圧縮部６１に加えて高圧側圧縮部８１にもロッキングピストン９１を使用することができるから、例えばピストンとピストンロッドとを別部材で形成した場合に比べて、部品点数を削減して製造コストの低減、装置の小型化を図ることができる。
【００７３】
なお、前記第４の実施の形態では、低圧側圧縮部６１と高圧側圧縮部８１とを備えた２段式空気圧縮機に対してピストンリング７７，９７を装着したロッキングピストン７１，９１を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば３個以上の圧縮部を備えた多段式空気圧縮機に対してピストンリングを装着したロッキングピストンを用いる構成としてもよい。
【００７４】
また、前記第４の実施の形態では、低圧側圧縮部６１と高圧側圧縮部８１との両方のロッキングピストン７１，９１に対してピストンリング７７，９７を装着する構成としたが、例えば低圧側圧縮部のロッキングピストンにはリップシールを装着し、高圧側圧縮部のロッキングピストンにのみピストンリングを装着する構成としてもよい。
【００７５】
また、前記各実施の形態では、ピストンリング２１，３１，４１にはＲ面取り部２２、Ｃ面取り部３２、円弧状の外周面４１Ｄをそれぞれ形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１４および図１５に示す変形例のように、面取りを施さない断面略四角形状のピストンリング２１′を用いる構成としてもよい。
【００７６】
さらに、前記各実施の形態では、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、例えば空気以外の気体や冷媒等を圧縮する揺動型圧縮機に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】空気圧縮機を図１中の矢示II−II方向からみた横断面図である。
【図３】ピストンが下死点に移動した状態を示す図２と同様位置の横断面図である。
【図４】図３中のａ部を拡大して示す要部拡大横断面図である。
【図５】図３中のピストンリングを単体で示す横断面図である。
【図６】第２の実施の形態によるピストンが最大揺動角で傾いた状態を示す図２と同様位置の横断面図である。
【図７】図６中のｂ部を拡大して示す要部拡大横断面図である。
【図８】図６中のピストンリングを単体で示す横断面図である。
【図９】第３の実施の形態によるピストンリング等を拡大して示す図７と同様位置の要部拡大横断面図である。
【図１０】図９中のピストンリングを単体で示す横断面図である。
【図１１】第４の実施の形態による２段式空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図１２】図１１中の低圧側圧縮部を示す部分断面図である。
【図１３】図１１中の高圧側圧縮部を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の変形例によるピストンリング等を拡大して示す図４と同様位置の要部拡大横断面図である。
【図１５】図１４中のピストンリングを単体で示す横断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１，５１  クランクケース
４，５４  出力軸
５，７０，９０  クランク軸
７，６２，８２  シリンダ
８，６３，８３  シリンダヘッド
１１，６６，８６  弁座板
１４，７１，９１  ピストン（ロッキングピストン）
１６，７３，９３  連結部
１７，７４，９４  ピストンロッド
１８，７５，９５  ピストン部（円盤部）
１９，６７，８７  圧縮室
２０，７６，９６  リング溝
２１，３１，４１，７７，９７，２１′  ピストンリング
２２  Ｒ面取り部
３２  Ｃ面取り部
４１Ｄ  外周面（円弧面部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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