特許 7413025 圧縮機、ピストン、およびコンロッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-04

(45)【発行日】2024-01-15

(54)【発明の名称】圧縮機、ピストン、およびコンロッド

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/00 20060101AFI20240105BHJP

【ＦＩ】

F04B39/00 107F

F04B39/00 107Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020001880

(22)【出願日】2020-01-09

(65)【公開番号】P2021110274

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-12-08

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】成澤 伸之

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 達也

(72)【発明者】

【氏名】梅田 憲

(72)【発明者】

【氏名】後藤 翔

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３１２１９８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６４－０１２０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０９９１４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダ内を往復動するピストンと、
前記シリンダの端部を閉鎖するバルブプレートと、
前記ピストンを支持するコンロッドと、
前記コンロッドの端部に回転力を与えるクランクシャフトと、
前記クランクシャフトを回転可能に支持するクランクケースと、を備え、
前記ピストンは、前記クランクシャフトの回転に伴い前記シリンダ内を揺動しながら往復動する揺動式であって、
前記ピストンは、
少なくとも、前記シリンダの内周側に接触する面、および前記バルブプレート側の面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、
前記バルブプレート側の面を構成する部材にはインサートを有しており、
前記ピストンの外周面は、前記シリンダの直径より小さい直径の球面となっており、
前記インサートが前記コンロッドに対して前記クランクケース側から固定部材で固定されている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項2】

シリンダ内を往復動するピストンと、
前記シリンダの端部を閉鎖するバルブプレートと、
前記ピストンを支持するコンロッドと、
前記コンロッドの端部に回転力を与えるクランクシャフトと、
前記クランクシャフトを回転可能に支持するクランクケースと、を備え、
前記ピストンは、前記クランクシャフトの回転に伴い前記シリンダ内を揺動しながら往復動する揺動式であって、
前記ピストンは、
少なくとも、前記シリンダの内周側に接触する面、および前記バルブプレート側の面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、かつ
前記コンロッド側に固定される端部側には、前記クランクケース側に開口したメネジ穴を有しており、
前記ピストンの外周面は、前記シリンダの直径より小さい直径の球面となっており、
前記ピストンの内部には、前記メネジ穴を有するインサートを有しており、
前記インサートが前記コンロッドに対して前記クランクケース側からネジで固定されている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項3】

請求項２に記載の圧縮機において、
前記インサートは、金属で構成され、
前記ピストンは、前記インサートを除いて前記樹脂で構成されている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項4】

シリンダ内を往復動するピストンと、
前記シリンダの端部を閉鎖するバルブプレートと、
前記ピストンを支持するコンロッドと、
前記コンロッドの端部に回転力を与えるクランクシャフトと、
前記クランクシャフトを回転可能に支持するクランクケースと、を備え、
前記ピストンは、前記クランクシャフトの回転に伴い前記シリンダ内を揺動しながら往復動する揺動式であって、
前記ピストンは、前記バルブプレート側の面を構成するピストンカバー、および外周面を構成する外周部と、を有しており、
少なくとも、前記シリンダの内周側に接触する面、および前記バルブプレート側の面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、かつ
前記コンロッド側に固定される端部側には、前記クランクケース側に開口したメネジ穴を有しており、
前記ピストンの前記外周面は、前記シリンダの直径より小さい直径の球面となっており、
前記ピストンカバーの内部には、前記メネジ穴を有するインサートを有しており、
前記インサートが前記コンロッドに対して前記クランクケース側からネジで固定されている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項5】

請求項４に記載の圧縮機において、
前記インサートは、金属で構成され、
前記ピストンカバーは、耐熱性を有する樹脂で構成され、
前記外周部は、前記耐摩耗性を有する樹脂で構成される
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項6】

請求項２または３に記載の圧縮機において、
前記メネジ穴が前記クランクシャフトと直交する方向に２つ以上配置されている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項7】

請求項２または３に記載の圧縮機において、
前記メネジ穴が前記シリンダの中心軸に対して傾斜して配置されている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項8】

請求項２または４に記載の圧縮機において、
前記ピストンと前記コンロッドの間に、中空部が形成されている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項9】

請求項８に記載の圧縮機において、
前記中空部の前記バルブプレート側の面は、前記インサートに覆われている
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項10】

請求項２に記載の圧縮機において、
前記インサートは、前記ピストンの周方向に延びている縁部を有している
ことを特徴とする圧縮機。

【請求項11】

クランクシャフトの回転に伴いシリンダ内を揺動しながら往復動する揺動式のピストンであって、
少なくとも、前記シリンダの内周側に接触する面、およびバルブプレート側の面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、
コンロッド側に固定される端部側には、クランクケース側に開口したメネジ穴を有しており、
外周面は、前記シリンダの直径より小さい直径の球面となっており、
前記ピストンの内部には、前記メネジ穴を有するインサートを有しており、
前記インサートが前記コンロッドに対して前記クランクケース側からネジで固定されている
ことを特徴とするピストン。

【請求項12】

クランクシャフトの回転に伴いシリンダ内を揺動しながら往復動する揺動式のピストンであって、
少なくとも、前記シリンダの内周側に接触する面、およびバルブプレート側の面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、
前記バルブプレート側の面を構成するピストンカバー、および外周面を構成する外周部と、を有しており、
コンロッド側に固定される端部側には、クランクケース側に開口したメネジ穴を有しており、
前記外周面は、前記シリンダの直径より小さい直径の球面となっており、
前記ピストンカバーの内部には、前記メネジ穴を有するインサートを有しており、
前記インサートが前記コンロッドに対して前記クランクケース側からネジで固定されている
ことを特徴とするピストン。

【請求項13】

請求項１１または１２に記載のピストンを支持する座面、および前記座面の前記メネジ穴と一致する箇所にネジ用の孔を有する
ことを特徴とするコンロッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機、ピストン、およびコンロッドに関する。

【背景技術】

【0002】

高圧にも対応することができる多段圧縮機の一例として、特許文献１には、低圧用圧縮機と高圧用圧縮機とを連結した多段圧縮機であって、低圧用圧縮機のシリンダ内に揺動自在かつ摺動自在に配置されたロッキングピストンと、高圧用圧縮機のシリンダ内に揺動自在かつ摺動自在に配置されたロッキングピストンと、を備え、高圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角を低圧用圧縮機のロッキングピストンの揺動角よりも小さくした、ことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１３２２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、流体を圧縮する往復動圧縮機においては、コンロッドの圧縮室側端部に軸受が設けられ、その軸受で以って首振り可能に支持されたピストンを有する通常ピストン方式と、コンロッドの圧縮室側に軸受を持たず、コンロッドと一体になったピストンに、弾性的に変形して圧縮流体をシールするシールリングを有する揺動ピストン方式と、がある。

【0005】

後者の揺動ピストン方式は、通常ピストン方式と比較して軸受やピストンピンを持たない分だけ構造が簡素であり、軸受温度による設計的な制限がないこと、往復動質量を低減可能である、といった多数のメリットを持っている。

【0006】

このような揺動ピストンでは、特許文献１に記載されているように、ピストンを座面側からコンロッドにネジ止めする構造を採用することがある。

【0007】

しかしながら、このネジ止め構造では、座面となるピストンの上面に金属部品が露出してしまうため、圧縮熱がその部品を経由してコンロッド側へ伝達されてしまう、との問題がある。圧縮熱がコンロッド側へ伝達してしまうと、大端部軸受の潤滑状態を悪化させる懸念が生じるため、異なる対策が求められている。

【0008】

これに対し、本発明者らが鋭意検討した結果、揺動ピストン方式において、ピストンを耐摩耗性に優れる樹脂などによって構成し、かつピストンの外周面をシリンダの直径より小さい直径の球面とすることを発想した。

【0009】

そしてこの構造によれば、ピストンストロークが長く、コンロッドの傾き角（揺動角）が大きい往復動圧縮機においても、ピストン外周面とシリンダ内壁面との隙間が微小に維持されることで、滑らかに摺動可能であるという効果が得られることが明らかとなった。

【0010】

しかしながら、このような構造においても、座面となる樹脂がネジの締結に伴う軸力を直接受けることになるため、樹脂からなるピストンのクリープ変形によるネジの緩みを改善する余地がある、との課題が存在することが本発明者らの検討により明らかとなった。

【0011】

特に、圧縮機運転中は、ピストンの上面は圧縮熱によって高温に晒されるため、クリープ変形は急速に進行する。そして、一旦ネジの緩みが生じると往復動慣性力およびシリンダとの摩擦力によってピストンはガタつき、ネジの破断やピストンの破損が連鎖的に生じる、との問題が生じかねない。

【0012】

この破損モードは最終的にコンロッドの折損、クランクケースの破壊といった圧縮機の運転に支障をきたす可能性があることから、対策が不可欠である。

【0013】

このような樹脂のクリープ対策の一環として、耐クリープ性に優れる樹脂材料を選択することが一案として考えられる。しかしながら、そういった樹脂は一般に高価である。上記の構造において摺動部品となるピストンは摩耗により定期交換を要するため、そのコストアップは直接ユーザの負担増につながる。したがって、より簡易かつ安価な対策を講じることが望まれる。

【0014】

本発明は、樹脂製の揺動ピストンをネジ止め固定する構造において、樹脂のクリープ変形によるネジの緩みを抑制することが可能な圧縮機、ピストン、およびコンロッドを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダの端部を閉鎖するバルブプレートと、前記ピストンを支持するコンロッドと、前記コンロッドの端部に回転力を与えるクランクシャフトと、前記クランクシャフトを回転可能に支持するクランクケースと、を備え、前記ピストンは、前記クランクシャフトの回転に伴い前記シリンダ内を揺動しながら往復動する揺動式であって、前記ピストンは、少なくとも、前記シリンダの内周側に接触する面、および前記バルブプレート側の面が耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、前記バルブプレート側の面を構成する部材にはインサートを有しており、前記ピストンの外周面は、前記シリンダの直径より小さい直径の球面となっており、前記インサートが前記コンロッドに対して前記クランクケース側から固定部材で固定されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、樹脂製の揺動ピストンをネジ止め固定する構造において、樹脂のクリープ変形によるネジの緩みを抑制することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例１における圧縮機全体の構成例を示す図である。

【図2】実施例１における圧縮機本体の構成例を示す図である。

【図3A】実施例１におけるピストンの構成例を示す図である。

【図3B】実施例１におけるピストンの断面構成例を示す図である。

【図4】実施例１におけるピストンの他の断面構成例を示す図である。

【図5】本発明の実施例２におけるピストンの断面構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に本発明の圧縮機、ピストン、およびコンロッドの実施例を、図面を用いて説明する。

【0019】

まず、本発明の圧縮機は空気や冷媒などの各種流体を圧縮する圧縮機のうち、揺動ピストン方式を採用しうる様々な圧縮機に適用可能であり、その種類や型式、用途は特に限定されない。

【0020】

＜実施例１＞
本発明の圧縮機、ピストン、およびコンロッドの実施例１について図１乃至図４を用いて説明する。

【0021】

最初に、本実施例の圧縮機の全体構成について図１および図２を用いて説明する。図１は、実施例１における圧縮機の概略図である。また、図２は、図１における圧縮機本体１の内部構造を示す図である。

【0022】

図１に示す圧縮機１０は、圧縮機本体１と、それを駆動する電動機２と、圧縮機本体１が吐出す流体を貯留するためのタンク３と、を備えている。

【0023】

圧縮機本体１は流体を圧縮するものであり、その内部構造は図２に示すように、クランクケース２１と、クランクケース２１から鉛直方向に突出するひとつのシリンダ２２と、このシリンダ２２の端部（上部の端部）を閉鎖するバルブプレート２６と、シリンダヘッド２３と、クランクシャフト２４を回転可能に、中央において支持するクランクケース２１と、を有している。

【0024】

圧縮機本体１では、クランクケース２１内のクランクシャフト２４が回転することでコンロッド３２の一端部側に回転力を与え、シリンダ２２内に設置されたピストン３３が鉛直方向に往復動し、その結果としてシリンダ２２外部から流体を吸引し圧縮してタンク３へ吐出する。

【0025】

なお、図１および図２では説明の簡略化のため、圧縮機形状はピストン・シリンダを１対しか持たない１気筒１段圧縮機としているが、クランクシャフトに対して直列あるいは放射状に複数のピストン・シリンダを有する圧縮機であってもよい。

【0026】

圧縮機本体１では、クランクシャフト２４が電動機２の回転軸と平行に配置された状態でタンク３上に配置して固定されている。また、クランクシャフト２４には圧縮機プーリ４が固定されており、電動機２の回転軸には電動機プーリ５が固定されている。圧縮機本体１に付設された圧縮機プーリ４は羽根を有しており、その回転に伴い冷却風を圧縮機本体１に向けて発生させることで、圧縮機本体１の放熱を促す。

【0027】

圧縮機プーリ４および電動機プーリ５には、圧縮機プーリ４および電動機プーリ５の間で動力伝達するための伝動ベルト６が巻回されている。これにより、電動機２の回転に従って、電動機プーリ５、伝動ベルト６および圧縮機プーリ４を介して圧縮機本体１のクランクシャフト２４が回転駆動され、圧縮機本体１が流体を圧縮する。

【0028】

なお、図１では説明の簡略化のため、圧縮機本体１は電動機２と伝動ベルト６を介して接続された構成としているが、圧縮機本体１のクランクシャフト２４と電動機２の回転軸をカップリングなどの結合手段を用いて直接に接合することで、両者を一体化した構成であってもよい。

【0029】

次に、ピストンの周辺構造について図２を用いて説明する。図２に示すピストン３３は、ピストン３３がコンロッド３２と一体で構成された揺動ピストン方式である。この方式では、クランクシャフト２４の回転に伴い、ピストン３３がシリンダ２２内を揺動しながら往復動する。

【0030】

次いで、ピストン３３とコンロッド３２との詳細構造について図３Ａ乃至図４を用いて説明する。図３Ａはピストンの構成例を示す図、図３Ｂはピストンの断面構成例を示す図、図４はピストンの他の断面構成例を示す図である。

【0031】

図３Ａおよび図３Ｂに示しているピストン３３は、ピストン３３を支持するコンロッド３２と別部品であり、少なくとも、シリンダ２２の内周側に接触する外周面３３ａ、およびバルブプレート２６側の上面３３ｃが耐摩耗性を有する樹脂によって構成されている。本実施例では、ピストン３３は、後述するピストンインサート４１を除いて耐摩耗性に優れる樹脂により構成されている。

【0032】

耐摩耗性に優れる樹脂材料としては、例えばピストン３３の主体にポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）を使用したものが挙げられる。更に、熱膨張率を考慮した場合は、ピストン３３の樹脂材としては、ポリエーテルサルフォン（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＥＳ）等が挙げられる。

【0033】

また、ピストン３３の外周面３３ａは、シリンダ２２の内周側の直径よりわずかに小さい直径を持つ球面となっている。

【0034】

ピストン３３のコンロッド３２側の面のうち、外周部分には凸部３３ｅが形成されており、コンロッド３２の凸部３２ｄと嵌め合い構造となっている。

【0035】

更に、ピストン３３はその内部に、アルミニウム合金などの金属からなるピストンインサート４１が埋め込まれた状態で成型されている。このピストンインサート４１は、ピストン３３が往復動慣性力や摩擦力によってシリンダヘッド２３側に引き上げ荷重を受けた場合でも抜け出すことがないよう、その縁部４１ａがピストン３３の周方向に食い込んだ形状となっている。

【0036】

このピストンインサート４１には、コンロッド３２側に固定される端部側であるクランクケース２１側に開口したメネジ穴４１ｃが１つ以上、本実施例では２つ形成されており、コンロッド３２に対してクランクケース２１側からクランクシャフト２４と直交する方向にネジ３５で締結（固定）されている。

【0037】

これに対応するように、本実施例では、図３Ａおよび図３Ｂに示しているコンロッド３２では、ピストン３３を支持する座面のうち、メネジ穴４１ｃと一致する箇所にネジ３５用の孔３２ｃを有している。

【0038】

本実施例のピストンインサート４１は、図３Ｂに示すように、シリンダヘッド２３側を底にした皿型をしているとともに、コンロッド３２の座面も、ピストンインサート４１の皿型の中央の凹部に対応する位置に凹部３２ｂが形成されている。この構造により、ピストンインサート４１の下面とコンロッド３２の上面との間に、中空部４１ｂが形成されている。この中空部４１ｂは、バルブプレート２６側の面がピストンインサート４１に覆われている。

【0039】

ピストン３３は、圧縮ガスをシールするシールリングとしてピストンリング３４を用いており、ピストンリング３４は、ピストン３３の外周面３３ａに設けられたリング（環状）溝３３ｂに対してある隙間をもって嵌合している。なお、ピストンリング３４およびリング溝３３ｂを用いずに構成してもよい。

【0040】

なお、本実施例では、ピストンインサート４１のメネジ穴４１ｃをクランクシャフト２４と直交する方向に２ヵ所設けている場合について説明しているが、本発明はこの配置に限定されるものではない。例えば、クランクシャフト２４の方向に複数並べて設けることができるとともに、クランクシャフト２４に対して斜め方向に少なくとも一本以上設けることもできる。

【0041】

ただし、ピストン３３が下降するとき、その外周面３３ａとシリンダ内壁面２２ａとの摩擦力によりピストン３３を引きはがそうとするモーメントの方向を考慮すると、メネジ穴４１ｃはクランクシャフト２４と直交する方向に２か所以上設ける方が、ネジ３５に加わる引抜力を低減することができるようになる。

【0042】

また、ピストンインサート４１の形状について、本実施例ではシリンダヘッド２３側を底にした皿型としている場合について説明しているが、図４に示すピストン３３Ａのように、金属で構成されるインサートナット４２とするだけでもよい。このインサートナット４２についても、クランクシャフト２４と直交する方向に２つ以上のメネジ穴４２ｃが配置されており、インサートナット４２がコンロッド３２Ａに対してクランクケース２１側からネジ３５で固定されている。

【0043】

この場合、市販のインサートナットを使用することが可能となり、コストメリットが得られるほか、樹脂成型後にインサートナットを打ち込むなどの方法によって製造工程の簡略化を行うことができる。

【0044】

なお、この図４に示す形態の場合、往復動質量低減のために図３Ｂに示すような中空部４１ｂを形成する際には、往復動の際にピストン３３を構成する樹脂自体がガス荷重を受けることになってしまうため、強度確保の面で何かしらの対策をとることが望ましい。

【0045】

図４に示す形態においても、ピストン３３Ａは、インサートナット４２を除いて耐摩耗性を有する樹脂で構成されている。

【0046】

また、図３Ｂや図４に示すようにピストンインサート４１のメネジ穴４１ｃやインサートナット４２のメネジ穴４２ｃをシリンダ２２の軸方向に平行に設けているが、本発明はこの配置に限定されるものではない。たとえばメネジ穴をシリンダ２２の中心軸に対して傾斜して配置させることができる。

【0047】

次に、本実施例の効果について説明する。

【0048】

上述した本発明の実施例１のピストン３３，３３Ａは、クランクシャフト２４の回転に伴いシリンダ２２内を揺動しながら往復動する揺動式のものであって、少なくとも、シリンダ２２の内周側に接触する外周面３３ａ、およびバルブプレート２６側の上面３３ｃが耐摩耗性を有する樹脂によって構成され、コンロッド３２側に固定される端部側には、クランクケース２１側に開口したメネジ穴４１ｃ，４２ｃを有しており、外周面３３ａは、シリンダ２２の直径より小さい直径の球面となっている。

【0049】

これによって、ピストン３３をコンロッド３２に固定するネジ３５の軸力は、コンロッド３２の座面３２ａで受けるため、ネジ３５での締結固定において樹脂のクリープ変形による緩みなどの問題がより生じない構造とすることができる。従って、揺動ピストン方式において、ピストン３３，３３Ａ外周面とシリンダ２２内壁面との隙間が微小に維持されることで滑らかに摺動可能であるという効果が得られるとともに、樹脂のクリープ対策を簡易かつ安価に講じたものとすることができる。これらの効果から、長時間にわたって安定して圧縮機を運転することができる。

【0050】

また、ピストン３３，３３Ａの内部には、メネジ穴４１ｃ，４２ｃを有するピストンインサート４１あるいはインサートナット４２を有しており、ピストンインサート４１あるいはインサートナット４２がコンロッド３２に対してクランクケース２１側からネジ３５で固定されているため、ピストンインサート４１あるいはインサートナット４２により樹脂製のピストン３３，３３Ａをコンロッド３２に対して強固に固定することができるため、より安定した運転を行うことができる。

【0051】

更に、ピストンインサート４１あるいはインサートナット４２は、金属で構成され、ピストン３３，３３Ａは、ピストンインサート４１あるいはインサートナット４２を除いて樹脂で構成されていることで、ピストン３３，３３Ａをコンロッド３２に対してより強固に固定するとともに、滑らかな摺動運動が可能となる。

【0052】

また、メネジ穴４１ｃ，４２ｃがクランクシャフト２４と直交する方向に２つ以上配置されていることにより、球面上に形成されているピストン３３，３３Ａの周方向でコンロッド３２に対して安定して固定することが可能となり、コンロッド３２に対してより強固に固定できるため、更に安定した運転を行うことができる。

【0053】

更に、メネジ穴４１ｃ，４２ｃがシリンダ２２の中心軸に対して傾斜して配置されていることで、ネジ３５の締め付け作業において工具の入り込むスペースが広く確保できるため、組立性を向上させることができる。

【0054】

また、ピストン３３とコンロッド３２の間に、中空部４１ｂが形成されていることにより、ピストン３３をはじめとする往復動部分の質量を低減できるため、往復動慣性力に起因する圧縮機本体の振動を改善することができる。

【0055】

更に、中空部４１ｂのバルブプレート２６側の面は、ピストンインサート４１に覆われていることで、ピストンインサート４１によりピストン３３を内側から保持することができ、中空部４１ｂが形成されている場合においても、ピストン３３の成型時の収縮や、運転時の圧縮熱による膨張といった変形量を低減することが可能となる。

【0056】

また、ピストンインサート４１は、ピストン３３の周方向に延びている縁部４１ａを有していることによって、往復動慣性力や摩擦力によってシリンダヘッド２３側に引き上げ荷重を受けた場合でもピストンインサート４１がピストン３３から抜け出すことを防ぐことができるため、より安定してピストン３３をコンロッド３２に対して固定することができる。

【0057】

＜実施例２＞
本発明の実施例２の圧縮機、ピストン、およびコンロッドについて図５を用いて説明する。実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。図５は本実施例２におけるピストンの断面構成例を示す図である。

【0058】

本実施例は、実施例１に対してピストンの材料費を更に低減した構成である。以下図６を用いて説明する。

【0059】

実施例１では、図３Ｂに示したように、ピストンインサート４１あるいはインサートナット４２の周辺全体を耐摩耗性に優れる樹脂によって構成するものとしている。しかし、耐摩耗性に優れ、特に圧縮機の摺動・シール部品に使用される樹脂材料は、ＰＴＦＥをはじめ、一般に高価であり、前述の定期交換部品としてのユーザ負担を考慮すると、可能な限りその体積を削減することが望まれる。

【0060】

ピストンの機能を部位ごとに考えた場合、摺動性能が必要となるのは、シリンダ内壁面２２ａと摺動する外周面のみであり、それ以外の部位については、特に上面３３ｃにおいて断熱性があればよい。

【0061】

このことから、本実施例では、図５に示すように、ピストン３３Ｂは、バルブプレート２６側の面を構成するピストンカバー４３と、このピストンカバー４３とは別部品であり、ピストン３３Ｂの外周面４５ａを構成する外周部４５と、を有する構造としている。

【0062】

ピストンカバー４３は、耐摩耗性を有する樹脂で構成される外周面４５ａと異なり、たとえばフェノール樹脂などの耐熱性に優れる安価な樹脂で構成されている。外周面４５ａを構成する樹脂は、上述の実施例１のピストン３３を構成する樹脂と同様の材料を用いることが望ましい。

【0063】

ピストン３３Ｂのうち、ピストンカバー４３の内部には、クランクケース２１側の面にメネジ穴４３ｃを設けた金属で構成されるピストンインサート４４が鋳込まれており、このピストンインサート４４のクランクケース２１側の面がピストン３３Ｂ内周面の凸部３３ｅを挟むようにコンロッド３２にネジ止めされている。

【0064】

本実施例においても、ピストンインサート４４はシリンダヘッド２３側を底にした皿型をしているとともに、コンロッド３２の座面も、ピストンインサート４４の皿型の中央の凹部に対応する位置に凹部３２ｂが形成されており、中空部４３ｂが形成されている。

【0065】

中空部４３ｂのバルブプレート２６側の面は、ピストンインサート４４に覆われている。

【0066】

なおネジ３５の軸力は、ピストン３３の中心３３ｄを締め付けるように働くが、この構造では単純にネジ３５で固定するよりも受圧面積をはるかに広く確保できるため、クリープ変形は大幅に低減され、ネジ３５の緩みを防止することができる。

【0067】

その他の構成・動作は前述した実施例１の圧縮機、ピストン、およびコンロッドと略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

【0068】

本発明の実施例２のバルブプレート２６側の面を構成するピストンカバー４３、および外周面４５ａを構成する外周部４５と、を有しているピストン３３Ｂを備えた圧縮機においても、前述した実施例１の圧縮機とほぼ同様な効果が得られる。

【0069】

また、ピストンカバー４３の内部には、メネジ穴４３ｃを有するピストンインサート４４を有しており、ピストンインサート４４がコンロッド３２に対してクランクケース２１側からネジ３５で固定されていることによっても、ピストンインサート４４により樹脂製のピストン３３Ｂをコンロッド３２に対して強固に固定することができるため、より安定した運転を行うことができる。

【0070】

更に、ピストンインサート４４は、金属で構成され、ピストンカバー４３は、耐熱性を有する樹脂で構成され、外周部４５は、耐摩耗性を有する樹脂で構成されることで、高価な耐摩耗性に優れる樹脂の体積を低減することができ、ピストン３３Ｂ全体のコストを実施例１よりも抑制できるというメリットが得られる。

【0071】

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【0072】

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

【符号の説明】

【0073】

１…圧縮機本体
２…電動機
３…タンク
４…圧縮機プーリ
５…電動機プーリ
６…伝動ベルト
１０…圧縮機
２１…クランクケース
２２…シリンダ
２２ａ…シリンダ内壁面
２３…シリンダヘッド
２４…クランクシャフト
２６…バルブプレート
３２，３２Ａ…コンロッド
３２ａ…座面
３２ｂ…凹部
３２ｃ…孔
３２ｄ…凸部
３３，３３Ａ，３３Ｂ…ピストン
３３ａ…外周面
３３ｂ…リング溝
３３ｃ…上面
３３ｄ…中心
３３ｅ…凸部
３４…ピストンリング
３５…ネジ
４１…ピストンインサート
４１ａ…縁部
４１ｂ…中空部
４１ｃ…メネジ穴
４２…インサートナット
４２ｃ…メネジ穴
４３…ピストンカバー
４３ｂ…中空部
４３ｃ…メネジ穴
４４…ピストンインサート
４５…外周部
４５ａ…外周面

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】