(57)【要約】【課題】複数の圧縮部を備えた多気筒１段圧縮機において、特定の圧縮部での過圧縮を防止してピストンリングの早期摩耗を防ぐ。【解決手段】第１圧縮部１と第４圧縮部４とが対向配置され、これと直交方向をなして第２圧縮部２と第３圧縮部３とが対向配置された４気筒１段圧縮機の場合、第１圧縮部１と第２圧縮部２で圧縮した圧縮気体を管路Ｐ１、Ｐ２により合流して第４圧縮部４のシリンダヘッド４ａに送り込み、第３圧縮部３で圧縮した圧縮気体は管路Ｐ３により第４圧縮部４の吐出部８に送り込む。第４圧縮部４のシリンダヘッド４ａ内の合流圧力を下げることで第４圧縮部４での過圧縮を防止することができる。シリンダヘッド４ａと吐出部８とは連通しており、第１圧縮部１〜第４圧縮部４からの圧縮気体を合流して吐出部８から吐出する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧縮部を備え、各圧縮部で圧縮した圧縮気体を特定の圧縮部のシリンダヘッドに送り込んで合流させ、この合流圧縮気体を特定の圧縮部の吐出部から吐出するように構成した多気筒１段圧縮機において、前記特定の圧縮部を除く圧縮部のうち少なくとも１つの圧縮部で圧縮した圧縮気体は、前記特定の圧縮部の吐出部に送り込むことを特徴とする多気筒１段圧縮機。
【請求項２】
前記多気筒１段圧縮機は４気筒１段圧縮機であり、前記特定の圧縮部は第４圧縮部とし、第１圧縮部で圧縮した圧縮気体と、第２圧縮部で圧縮した圧縮気体とを合流して前記第４圧縮部のシリンダヘッド内に送り込むと共に、このシリンダヘッド内で第４圧縮部で圧縮した圧縮気体と合流させ、第３圧縮部で圧縮した圧縮気体は前記第４圧縮部に設けられた吐出部内に送り込み、この圧縮気体と、前記シリンダヘッド内で合流した圧縮気体とを合流させて前記吐出部から吐出することを特徴とする請求項１記載の多気筒１段圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の圧縮部を備えた多気筒１段圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気体を吸入し圧縮する圧縮機は種々の形態のものが知られている。この中で、複数の圧縮部を備えた多気筒型の圧縮機があり、例えば４つの圧縮部が十字型に配置され、対向する２つの圧縮部のピストンが一方のヨークの両端部に同一線上に位置して取り付けられ、他の対向する２つの圧縮部のピストンが前記一方のヨークと９０度位相をずらして位置付けられた他方のヨークの両端部に同一線上に位置して取り付けられ、電動機により軸回転するクランクシャフトに設けられたクランクピンにより前記２つのヨークを直交方向に位相を９０°ずらして往復動させ、これらのヨークを介してそれぞれ直交方向をなして同一線上に位置して取り付けられている前記ピストンをシリンダ内で往復動させ、４つの圧縮部にてそれぞれ気体を圧縮するように構成したものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８２３３２号公報
【０００４】
このような多気筒型圧縮機は、１段圧縮方式と多段圧縮方式とがある。上記４気筒の場合で説明すると、１段圧縮方式では第１圧縮部で圧縮した圧縮気体と、第２圧縮部で圧縮した圧縮気体とを管路にて合流して第４圧縮部のシリンダヘッド内に送り込むと共に、第３圧縮部で圧縮した圧縮気体を管路にて前記第４圧縮部のシリンダヘッド内に送り込み、更に第４圧縮部で圧縮した圧縮気体をシリンダヘッド内に排出し、第１圧縮部〜第４圧縮部からの圧縮気体をすべて合流させた後、第４圧縮部の吐出部から吐出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の４気筒１段圧縮機において、第４圧縮部のシリンダヘッド内に第１圧縮部〜第３圧縮部で圧縮した圧縮気体が送り込まれるため、第４圧縮部におけるシリンダヘッド内の圧力が高圧となる。このため、第４圧縮部で圧縮した圧縮気体をシリンダヘッド内に排出する際に、シリンダヘッド内の高圧圧縮気体による背圧の影響を受けて排出し難くなる。シリンダヘッド内への排出が円滑に行われないと、第４圧縮部での圧縮が過圧縮となり、ピストンリングが早期に摩耗して耐久性が劣る問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされ、多気筒１段圧縮機において、複数の圧縮部で圧縮された圧縮気体が送り込まれる圧縮部での過圧縮を防止して、ピストンリングを早期摩耗から保護するようにした多気筒１段圧縮機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、複数の圧縮部を備え、各圧縮部で圧縮した圧縮気体を特定の圧縮部のシリンダヘッドに送り込んで合流させ、この合流圧縮気体を特定の圧縮部の吐出部から吐出するように構成した多気筒１段圧縮機において、前記特定の圧縮部を除く圧縮部のうち少なくとも１つの圧縮部で圧縮した圧縮気体は、前記特定の圧縮部の吐出部に送り込むことを特徴とする多気筒１段圧縮機である。
【０００８】
又、請求項２の発明は、前記多気筒１段圧縮機は４気筒１段圧縮機であり、前記特定の圧縮部は第４圧縮部とし、第１圧縮部で圧縮した圧縮気体と、第２圧縮部で圧縮した圧縮気体とを合流して前記第４圧縮部のシリンダヘッド内に送り込むと共に、このシリンダヘッド内で第４圧縮部で圧縮した圧縮気体と合流させ、第３圧縮部で圧縮した圧縮気体は前記第４圧縮部に設けられた吐出部内に送り込み、この圧縮気体と、前記シリンダヘッド内で合流した圧縮気体とを合流させて前記吐出部から吐出することを特徴とする請求項１記載の多気筒１段圧縮機である。
【０００９】
本発明では、複数の圧縮部を備えた多気筒１段圧縮機において、少なくとも１つの圧縮部で圧縮した圧縮気体は、圧縮気体を合流する特定の圧縮部のシリンダヘッド内に送り込まずに、その特定の圧縮部の吐出部に送り込む構成とし、特定の圧縮部のシリンダヘッド内の圧力を低下させることにより特定の圧縮部での圧縮気体の排出を円滑にし、過圧縮を防止することによりピストンリングの早期摩耗を防ぐことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る多気筒１段圧縮機の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、４気筒１段圧縮機に適用した実施形態を示す概略断面図である。
【００１１】
図１において、１は第１圧縮部、２は第２圧縮部、３は第３圧縮部、４は第４圧縮部であり、第１圧縮部１と第３圧縮部は対向配置され、ヨーク５の両端部に同一線上に位置するように取り付けられ、第２圧縮部２と第４圧縮部４は対向配置され、ヨーク５の下に位置しこのヨーク５と水平面内で９０度位相をずらしたヨーク６の両端部に同一線上に位置するように取り付けられている。
【００１２】
前記ヨーク５、６は電動機（図略）により軸回転するクランクシャフト７に偏心させて設けたクランクピン（図略）を介して作動され、クランクピンの回転に伴ってヨーク５は図１の上下方向にのみ往復動して第１圧縮部１と第３圧縮部３とを動かし、ヨーク６は図１の左右方向にのみ往復動して第２圧縮部２と第４圧縮部とを動かす。
【００１３】
この４気筒１段圧縮機では、第１圧縮部１と第２圧縮部２で圧縮した圧縮気体を合流させて第４圧縮部４に送り込む管路Ｐ１、Ｐ２が形成され、第３圧縮部３で圧縮した圧縮気体を第４圧縮部４に送り込む管路Ｐ３が形成されている。
【００１４】
本発明では、図２に示すように第３圧縮部３で圧縮した圧縮気体は、第４圧縮部４のシリンダヘッド４ａ内に送り込まずに、前記管路Ｐ３により第４圧縮機４に設けられた吐出部８に送り込む。
【００１５】
吐出部８とシリンダヘッド４ａとは隣接配置され、図３のようにシリンダヘッド４ａ内に設けられた通気路９と吐出部８内に設けられた通気路１０とが連通し、通気路９には第４圧縮部で圧縮された圧縮気体の排出路４ｂが合流し、通気路１０には前記管路Ｐ３により送り込まれる第３圧縮部３からの圧縮気体の導入路８ａが合流している。又、通気路９の端部は前記管路Ｐ１、Ｐ２とが合流した管路が接続されている。
【００１６】
本発明における管路Ｐ３は上記のように吐出部８に接続されているので、第３圧縮部３で圧縮された圧縮気体がシリンダヘッド４ａ内に送り込まれた第１圧縮部１及び第２圧縮部で圧縮された圧縮気体に直接合流することはない。従って、シリンダヘッド４ａ内の圧縮気体の圧力は従来よりも低圧となる。
【００１７】
図４は第４圧縮部４のシリンダ内の圧力波形を測定したグラフであり、ピストンによる圧縮時でのピーク圧力を比較すると、従来では約０．６４ＭＰａであったのが本発明では約０．６ＭＰａであり、約０．０４ＭＰａだけ圧力を低下させることができた。
【００１８】
前記のようにシリンダヘッド４ａの通気路９内の圧力が従来よりも小さくなり、即ち背圧側の圧力が小さいため第４圧縮部４からの圧縮気体の排出がし易くなったものと考えられる。その結果として、第４圧縮部４での過圧縮が防止され、ピストンリングを早期摩耗から保護することができる。
【００１９】
前記シリンダヘッド４ａの通気路９内で合流した圧縮気体は、更に吐出部８の通気路１０内で第３圧縮部３からの圧縮気体と合流した後、吐出部８の吐出口８ｂから外部に吐出される。この吐出口８ｂには吐出管１１（図１）が接続される。
【００２０】
この場合、各圧縮部は同一の構成が採用されており、第１圧縮部１を例にあげて説明すると、シリンダ１２内を往復動するピストン１３の前後に第１圧縮室１４と第２圧縮室１５とが形成され、１つのシリンダ１２内で二重に圧縮するように構成されている。各圧縮部はこれに限定されず、第１圧縮部１のみ二重圧縮とし、他の圧縮部は二重圧縮としない構成にする場合もある。
【００２１】
そして、図５のようにシリンダ１２の上部には上部弁機構が設けられ、この上部弁機構は円盤状の弁座１６に複数の吸入ポート１６ａが円周方向に等間隔で設けられ、同じく円盤状の弁座押さえ部材１７に凹部が設けられ、この凹部内に円錐形ばね１８を介してバルブ１９が設けられ、円錐形ばね１８の付勢力により弁座１６に接地して吸入ポート１６ａをそれぞれ閉じている。又、弁座押さえ部材１７には複数の排出ポート１７ａが円周方向に等間隔で設けられ、更に連通孔１７ｂが設けられて前記バルブ１９が開いた時に吸入ポート１６ａとそれぞれ連通するように構成されている。
【００２２】
又、シリンダ１２の下部に下部弁機構が設けられ、この下部弁機構は上部弁機構と同様に円盤状の弁座２６に複数の吸入ポート２６ａが円周方向に等間隔で設けられ、同じく円盤状の弁座押さえ部材２７に凹部が設けられ、この凹部内に円錐形ばね２８を介してバルブ２９が設けられ、円錐形ばね２８の付勢力により弁座２６に接地して吸入ポート２６ａをそれぞれ閉じている。又、弁座押さえ部材２７には複数の排出ポート２７ａが円周方向に等間隔で設けられ、更に連通孔２７ｂが設けられて前記バルブ２９が開いた時に吸入ポート２６ａとそれぞれ連通するように構成されている。
【００２３】
前記ピストン１３にも弁機構が設けられており、このピストン弁機構はピストン本体を兼ねている弁座３６に複数の吸入ポート３６ａが円周方向に等間隔で設けられ、同じく円盤状の弁座押さえ部材３７に凹部が設けられ、この凹部内に円錐形ばね３８を介してバルブ３９が設けられ、円錐形ばね３８の付勢力により弁座３６に接地して吸入ポート３６ａをそれぞれ閉じている。又、弁座押さえ部材３７には複数の排出ポート３７ａが円周方向に等間隔で設けられ、更に連通孔３７ｂが設けられて前記バルブ３９が開いた時に吸入ポート３６ａとそれぞれ連通するように構成されている。
【００２４】
このように構成された第１圧縮部１において、ピストン１３が上死点側に移動すると、バルブ２９が開いて第１圧縮室１４に気体が流入し、ピストン１３が下死点側に移動すると第１圧縮室１４内の気体が所定の圧力に圧縮されると共に、この圧縮気体はバルブ３９を開いて第２圧縮室１５に流入する。ピストン１３が再度上死点側に移動すると、第２圧縮室１５内の圧縮気体が高圧に圧縮され、所定の圧力に達するとバルブ１９を開いてシリンダヘッド１ａの排出路１ｂに排出される。そして、この高圧圧縮気体は前記管路Ｐ１に流入する。又、前記ピストン１３が再度上死点側に移動する際に、前記第１圧縮室１４内に気体が流入する。このような二重圧縮の動作が繰り返し行われる。第２圧縮部２〜第４圧縮部４においても同様である。
【００２５】
上記実施形態では４気筒１段圧縮機の例で説明したが、本発明はこれに限定されず、他の多気筒１段圧縮機に対しても十分適用できるものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、複数の圧縮部を備え、各圧縮部で圧縮した圧縮気体を特定の圧縮部のシリンダヘッドに送り込んで合流させ、この合流圧縮気体を特定の圧縮部の吐出部から吐出するように構成した多気筒１段圧縮機において、前記特定の圧縮部を除く圧縮部のうち少なくとも１つの圧縮部で圧縮した圧縮気体は、前記特定の圧縮部の吐出部に送り込むので、特定の圧縮部での過圧縮を防止し、ピストンリングの早期摩耗を防いで耐久性を向上させる効果を奏する。
【００２７】
又、請求項２の発明によれば、請求項１の多気筒１段圧縮機は４気筒１段圧縮機であり、前記特定の圧縮部は第４圧縮部とし、第１圧縮部で圧縮した圧縮気体と、第２圧縮部で圧縮した圧縮気体とを合流して前記第４圧縮部のシリンダヘッド内に送り込むと共に、このシリンダヘッド内で第４圧縮部で圧縮した圧縮気体と合流させ、第３圧縮部で圧縮した圧縮気体は前記第４圧縮部に設けられた吐出部内に送り込み、この圧縮気体と、前記シリンダヘッド内で合流した圧縮気体とを合流させて前記吐出部から吐出するので、第４圧縮部での過圧縮を防止し、ピストンリングの早期摩耗を防いで耐久性を向上させる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を４気筒１段圧縮機に適用した実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る４気筒１段圧縮機の外観斜視図である。
【図３】第４圧縮部のヘッドシリンダと吐出部とを示す概略説明図である。
【図４】配管形状変化による第４圧縮部のシリンダ内圧力を示すグラフである。
【図５】圧縮部（第１圧縮部）を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…第１圧縮部
２…第２圧縮部
３…第３圧縮部
４…第４圧縮部
４ａ…シリンダヘッド
４ｂ…排出路
５、６…ヨーク
７…クランクシャフト
８…吐出部
８ａ…導入路
９、１０…通気路
１１…吐出管
【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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