專利名稱：水平對(duì)置型壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于在例如空氣、制冷劑等壓縮或真空泵等中使用的水平對(duì)置型壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
一般，水平對(duì)置型壓縮機(jī)在曲軸的徑向上對(duì)置配置多個(gè)氣缸，在這樣的壓縮機(jī)中，使用水平對(duì)置型的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1(日本)特開昭49-57208號(hào)公報(bào)這種現(xiàn)有技術(shù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由以下部件構(gòu)成介由軸承可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在曲軸箱等支承部件上的曲軸；由該曲軸驅(qū)動(dòng)并壓縮空氣、制冷劑等的兩個(gè)壓縮部。
在此，曲軸上形成具有180°相位差的兩處偏心部，這些偏心部從曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線以相等的間隔尺寸離開(偏心)。另外，兩個(gè)壓縮部具有插入氣缸內(nèi)并可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，介由連桿分別將這一對(duì)活塞連接到曲軸的各偏心部。
而且，在壓縮機(jī)中使用這樣的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，通過將各活塞分別插入曲軸箱中設(shè)置的兩個(gè)氣缸內(nèi)并使其可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成水平對(duì)置雙缸型壓縮機(jī)。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，通過水平對(duì)置的一對(duì)活塞對(duì)曲軸施加的力在相互反方向上大小相同，所以可抵消對(duì)曲軸施加的力。
另外，作為其它的現(xiàn)有技術(shù)，已知一種四缸型壓縮機(jī)，在曲軸的徑向的兩側(cè)分別配置兩個(gè)氣缸(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)2特開昭56-141083號(hào)公報(bào)在該情況下，在驅(qū)動(dòng)軸上，在該驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)置的兩處偏心凸輪部分別連接有一個(gè)活塞。而且，這些活塞被形成為其縱向的兩端側(cè)為活塞頭部的雙頭狀的活塞，這些活塞頭部分別插入互相對(duì)置的兩個(gè)氣缸內(nèi)。
另外，在活塞的縱向中間部位設(shè)置有在驅(qū)動(dòng)軸的軸向上延伸的非圓形的通孔，驅(qū)動(dòng)軸的偏心凸輪部介由滑塊(滑動(dòng)部件)等可旋轉(zhuǎn)地被插入該通孔內(nèi)。
由此，驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心凸輪部在活塞的通孔內(nèi)以于曲軸的間隔尺寸相等的偏心量旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)被轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其結(jié)果，各活塞的活塞頭部在兩側(cè)的氣缸內(nèi)分別往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行空氣、制冷劑等的壓縮動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述的專利文獻(xiàn)1的現(xiàn)有技術(shù)中，由于水平對(duì)置的一對(duì)活塞同時(shí)到達(dá)上止點(diǎn)，所以此時(shí)使曲軸旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的負(fù)荷(壓縮工作)最大。因此，產(chǎn)生以下問題必須使用具有克服該負(fù)荷的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)，但一對(duì)活塞僅在每一轉(zhuǎn)中到達(dá)上止點(diǎn)一次，在其余的行程中不需要這樣大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以發(fā)動(dòng)機(jī)使用效率低。
另外，在專利文獻(xiàn)2的現(xiàn)有技術(shù)中，形成有使用雙頭狀的活塞，使驅(qū)動(dòng)軸的偏心凸輪部在其通孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。但是，驅(qū)動(dòng)軸的偏心輪部進(jìn)行偏心運(yùn)動(dòng)而使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但上述通孔必須具有退刀槽以便在與該往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向成直角的方向上不阻礙偏心凸輪部的偏心運(yùn)動(dòng)。因此，上述通孔形成在與往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向成直角的方向上變長的非圓形形狀，必須使用對(duì)應(yīng)于該形狀的特殊的滑塊(滑動(dòng)部件)，而不能使用市場銷售的軸承等。
而且，由于上述通孔以及滑塊為上述那樣特殊的形狀，所以在驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，其偏心凸輪部僅與滑塊局部接觸。因此，產(chǎn)生由于在該部分反復(fù)集中施加大力而損害耐久性的問題。
本發(fā)明鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而開發(fā)的，其目的在于提供一種水平對(duì)置型壓縮機(jī)，可以在各壓縮部之間取得慣性力、離心力等的平衡，并可以提高電機(jī)的使用效率，同時(shí)也具有耐久性。
為了解決上述課題，本發(fā)明第一方面包括曲軸部，其由電機(jī)驅(qū)動(dòng)并具有位于軸向兩側(cè)旋轉(zhuǎn)軸線上的軸承安裝部、從該各軸承安裝部沿軸向延伸并在徑向上彎曲的彎曲部、以及隔著軸向的中間位置具有180°相位差，同時(shí)徑向的間隔尺寸相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線互相相等，并且與各彎曲部連接形成的第一、第二偏心部；多個(gè)壓縮部，其具有可往復(fù)運(yùn)動(dòng)地插入所述氣缸內(nèi)的活塞，該活塞介由連桿分別與第一、第二偏心部連接。所述各壓縮部由以下部件構(gòu)成第一壓縮部，其所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開第一軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第一偏心部連接；第二壓縮部，其以所述曲軸為中心，設(shè)置在與該第一壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開第二軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第一偏心部連接；第三壓縮部，其設(shè)置在與所述第一壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開所述第一軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第二偏心部連接；第四壓縮部，其設(shè)置在與所述第二壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開所述第二軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第二偏心部連接。所述第一、第三壓縮部互相相等地形成所述氣缸的內(nèi)徑以及所述活塞的沖程，所述第二、第四壓縮部互相相等地形成所述氣缸的內(nèi)徑以及所述活塞的沖程。
另外，本發(fā)明第二方面，第一、第三壓縮部和第二、第四壓縮部形成氣缸的內(nèi)徑互相不同的結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明第三方面，第一、第三壓縮部形成比第二、第四壓縮部的氣缸內(nèi)徑大的氣缸的內(nèi)徑，第一、第三壓縮部的排出側(cè)與第二、第四的壓縮部的吸入側(cè)連接，第二、第四壓縮部的排出側(cè)與貯存罐連接，構(gòu)成四缸二級(jí)壓縮機(jī)。
另外，本發(fā)明第四方面，設(shè)置第五壓縮部，其所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開第三軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第一偏心部連接，設(shè)置第六壓縮部，其位于與所述第五壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開第三軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第二偏心部連接，第五、第六壓縮部的氣缸內(nèi)徑以及活塞的沖程互相相等。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，可以將第一、第三壓縮部，在相對(duì)于曲軸的中間位置在徑向以及軸向方向上對(duì)稱的位置(即，相對(duì)中間位置對(duì)稱的位置)上，連接到第一、第二偏心部。另外，第二、第四壓縮部相對(duì)曲軸的中間位置點(diǎn)對(duì)稱，并且可以在與第一、第三壓縮部往復(fù)動(dòng)作為反相位的位置上與第一、第二偏心部連接。
該情況下，在曲軸的第一偏心部上，可以將第一、第二壓縮部的連桿介由軸承連接在軸向的不同位置上，在第二偏心部上，可以將第三、第四壓縮部的連桿介由軸承連接在軸向的不同位置上。由此，可以使用市場銷售的軸承，并可以提高設(shè)計(jì)自由度和耐久性。
而且，在這樣配置各壓縮部的基礎(chǔ)上，在第一、第三壓縮部和第二、第四壓縮部組成的兩組壓縮部中，由于各組中氣缸的內(nèi)徑以及活塞的沖程相等，所以可以通過構(gòu)成各組的兩個(gè)壓縮部來抵消施加到曲軸上的徑向的載荷，并可以通過曲軸旋轉(zhuǎn)一周來降低載荷的變動(dòng)。從而，可以抑制曲軸的振動(dòng)、噪聲等，同時(shí)可以提高其耐久性。
另外，第一、第三壓縮部和第二、第四壓縮部在相對(duì)曲軸的中間位置對(duì)稱地配置的狀態(tài)下，可以以互相反相位在每1/2轉(zhuǎn)進(jìn)行吸入行程和壓縮行程，所以通過曲軸旋轉(zhuǎn)一周可以取得一次以及二次的慣性力和離心力的平衡。由此，可以抑制活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成的振動(dòng)、噪聲等。
而且，通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷(壓縮工作)分別在兩個(gè)氣缸的每一個(gè)內(nèi)分散在每1/2轉(zhuǎn)。由此，例如作為壓縮機(jī)整體進(jìn)行一定量的壓縮工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的最大值減小，可以高效使用發(fā)動(dòng)機(jī)，而且可以使用小型且廉價(jià)的規(guī)格的發(fā)動(dòng)機(jī)。
而且，根據(jù)本發(fā)明第二方面，在第一、第三壓縮部和第二、第四壓縮部之間即使形成氣缸的內(nèi)徑不同大小的狀態(tài)，處于互相對(duì)稱位置的第一、第三壓縮部也具有相同氣缸直徑，第二、第四壓縮部也具有相同氣缸直徑，所以可以取得各壓縮部之間的平衡。
由此，例如可以串聯(lián)連接具有大直徑氣缸的第一、第三壓縮部和具有小直徑氣缸的第二、第四壓縮部而構(gòu)成四缸二級(jí)壓縮機(jī)，或分別使用它們而構(gòu)成具有兩種排出壓的壓縮機(jī)，并可以使壓縮機(jī)多樣化。
另外，根據(jù)本發(fā)明第三方面，可以連接具有大直徑氣缸的第一、第三壓縮部，和具有小直徑氣缸的第二、第四壓縮部而構(gòu)成四缸二級(jí)壓縮機(jī)，并可以擴(kuò)大壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明第四方面，除了第一～第四壓縮部，還可以對(duì)稱配置第五、第六壓縮部。由此，可以構(gòu)成水平對(duì)置六缸型壓縮機(jī)，并可以提高其設(shè)計(jì)自由度、并實(shí)現(xiàn)小型且低噪聲的壓縮機(jī)。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的水平對(duì)置四缸型空氣壓縮機(jī)的剖面圖；圖2是擴(kuò)大表示曲軸箱內(nèi)的圖1中的主要部分放大剖面圖；圖3是以單體表示圖1中的曲軸的放大圖；圖4是表示空氣壓縮機(jī)的各壓縮部的連接狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖；圖5是表示各壓縮部的尺寸以及相位差的關(guān)系的說明圖；
圖6是表示曲軸的旋轉(zhuǎn)角和各活塞的位置的關(guān)系的特性線圖；圖7是表示曲軸的旋轉(zhuǎn)角和施加給曲軸的徑向載荷的關(guān)系的特性線圖；圖8是表示曲軸的旋轉(zhuǎn)角和各壓縮部的徑向載荷的合力的關(guān)系的特性線圖；圖9是表示曲軸的旋轉(zhuǎn)角和發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的特性線圖；圖10是表示曲軸的旋轉(zhuǎn)角和各壓縮部的壓縮工作的關(guān)系的特性線圖；圖11是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的水平對(duì)置四缸型空氣壓縮機(jī)的剖面圖；圖12是表示由空氣壓縮機(jī)的各壓縮部構(gòu)成四缸二級(jí)壓縮機(jī)的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖；圖13是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的四缸單級(jí)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖14是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的水平對(duì)置六缸型的空氣壓縮機(jī)的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式的水平對(duì)置型壓縮機(jī)。
在此，圖1～圖10表示第一實(shí)施方式，在本實(shí)施方式中，以水平對(duì)置四缸型空氣壓縮機(jī)為例進(jìn)行敘述。
1是水平對(duì)置四缸型空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)1由例如箱形狀的金屬外殼等構(gòu)成的曲軸箱2、后述的曲軸3、壓縮部6、21、25、29等構(gòu)成。
3是介由主軸承4可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在曲軸箱2上的曲軸，該曲軸3通過例如電機(jī)等動(dòng)力源(未圖示)以旋轉(zhuǎn)軸線O-O為中心被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
而且，如圖1～圖3所示，曲軸3由以下部件構(gòu)成軸承安裝部3A，其在曲軸3的軸向兩側(cè)位于旋轉(zhuǎn)軸線O-O上，并在外周側(cè)安裝主軸承4；彎曲部3B，其從該各軸承安裝部3A朝向曲軸箱2內(nèi)，在軸向上延伸，同時(shí)在徑向上彎曲；第一、第二偏心部3C、3D，其分別連接設(shè)置在該各彎曲部3B的前端側(cè)；中間連接部3E，其連接在這些偏心部3C、3D之間的中間位置；帶輪安裝部3F，其突出到曲軸箱2的外部。
這里，第一偏心部3C形成以軸線O1-O1為中心的圓柱狀，第二偏心部3D形成以軸線O2-O2為中心的圓柱狀。而且，偏心部3C、3D隔著左、右軸承安裝部3A之間的中間位置M(以下，稱為曲軸3的中間位置M)，配置在軸向的兩側(cè)，在徑向上相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線O-O間隔(偏心)相等的間隔尺寸δ。在該情況下，偏心部3C、3D向曲軸3的徑向的兩側(cè)偏心，相對(duì)其旋轉(zhuǎn)方向具有180°的相位差。
另外，偏心部3C、3D的外徑D比軸承安裝部3A的外徑d大(D＞d)，軸承安裝部3A、彎曲部3B以及帶輪安裝部3F比偏心部3C、3D的直徑小。由此，偏心部3C、3D形成將后述的大端部軸承18從曲軸3的端部側(cè)插通而可容易配合的結(jié)構(gòu)。另一方面，帶輪安裝部3F上安裝有由電機(jī)等未圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的帶輪5，曲軸3介由帶輪5被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
6表示構(gòu)成空氣壓縮機(jī)的第一壓縮部，該第一壓縮部6由后述的氣缸7、活塞16、連桿17等構(gòu)成。而且，壓縮部6介由連桿17由曲軸3驅(qū)動(dòng)活塞16，使該活塞16在氣缸7內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而從后述的吸入口14吸入空氣并壓縮，然后從排出口15將壓縮空氣排出。
7是在曲軸箱2的外表面?zhèn)攘⒃O(shè)的筒狀的氣缸，該氣缸7的內(nèi)周側(cè)形成具有內(nèi)徑A的圓形孔(氣缸孔)。介由閥片8在氣缸7的前端側(cè)上搭載氣缸蓋9，該氣缸蓋9內(nèi)形成吸入室10和排出室11。另外，閥片8上安裝有將氣缸7內(nèi)和吸入室10之間連通、遮斷的吸入閥12，以及將氣缸7內(nèi)和排出室11連通、遮斷的排出閥13。進(jìn)而，在氣缸蓋9上設(shè)置有與吸入室10連通的吸入口14和與排出室11連通的排出口15。
16是可往復(fù)運(yùn)動(dòng)地插入氣缸7內(nèi)的活塞，該活塞16介由后述的連桿17被曲軸3驅(qū)動(dòng)，以沖程S在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，活塞16的沖程S根據(jù)曲軸3的偏心部3C的間隔尺寸δ而被設(shè)定。
17是連接曲軸3和活塞16之間的連桿，該連桿17由桿狀金屬材料等形成，其一端側(cè)為形成大直徑筒狀的大端部17A，另一端側(cè)為形成小直徑筒狀的小端部17B。
而且，連桿17的大端部17A介由例如市場銷售的球軸承等構(gòu)成的大端部軸承18可旋轉(zhuǎn)地安裝在曲軸3的第一偏心部3C上，其安裝位置距曲軸3的中間位置M離開第一軸向尺寸L1。而且，連桿17的小端部17B介由軸套20可旋轉(zhuǎn)地安裝在活塞16上安裝的活塞銷19的外周側(cè)上。
接著，21表示以曲軸3為中心而被設(shè)置在與第一壓縮部6徑向的相反一側(cè)的第二壓縮部，該第二壓縮部21具有大致與壓縮部6相同的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)徑A的氣缸22、以沖程S往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞23、形成有大端部24A和小端部24B的連桿24。
這里，連桿24的大端部24A，在距曲軸3的中間位置M離開第二軸向尺寸L2的位置上，介由大端部軸承18可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一偏心部3C上，設(shè)定該軸向尺寸L2比壓縮部6的軸向尺寸L1小(L1＞L2)。由此，曲軸3的偏心部3C上，在軸向不同的位置上并列連接第一、第二壓縮部6、21的連桿17、24，該活塞16、23以互相反相位往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
25表示在與第一壓縮部6徑向的相反一側(cè)設(shè)置的第三壓縮部，該第三壓縮部25具有與壓縮部6大致相同的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)徑A的氣缸26、以沖程S往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞27、形成有大端部28A和小端部28B的連桿28。
而且，連桿28的大端部28A介由大端部軸承18可旋轉(zhuǎn)地安裝在曲軸3的第二偏心部3D上，該安裝位置距曲軸3的中間位置M離開所述軸向尺寸L1。
即，第一、第三壓縮部6、25隔著曲軸3在徑向上分開，同時(shí)在相對(duì)該中間位置M的軸向兩側(cè)相等的位置分別與偏心部3C、3D連接，且氣缸7、26的內(nèi)徑A(斷面面積)以及活塞16、27的沖程S互相相等。
29表示在與第二壓縮部21徑向的相反一側(cè)安裝的第四壓縮部，該第四壓縮部29具有與壓縮部21大致相同的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)徑A的氣缸30、以沖程S往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞31、形成有大端部32A和小端部32B的連桿32。
并且，連桿32的大端部32A介由大端部軸承18可旋轉(zhuǎn)地安裝在曲軸3的第二偏心部3D上，該安裝位置距曲軸3的中間位置M離開所述軸向尺寸L2。由此，曲軸3的偏心部3D上，在軸向不同的位置上并列連接第三、第四壓縮部25、29的連桿28、32，該活塞27、31以互相反相位往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
另一方面，著眼于第二、第四壓縮部21、29，它們隔著曲軸3在徑向上分開，同時(shí)在相對(duì)該中間位置M的軸向兩側(cè)相等的位置與偏心部3C、3D連接，且氣缸22、30的內(nèi)徑A以及活塞23、31的沖程S互相相等。
這樣，在本實(shí)施方式中，如圖5所示，第一、第三壓縮部6、25在相對(duì)曲軸3的中間位置M在徑向以及軸向?qū)ΨQ的位置(即，相對(duì)中間位置M點(diǎn)對(duì)稱的位置)上與偏心部3C、3D連接，活塞16、27有互相相等的斷面面積和沖程S并以相同相位往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另外，第二、第四壓縮部21、29相對(duì)中間位置M點(diǎn)對(duì)稱，在與第一、第三壓縮部6、25往復(fù)動(dòng)作反相位的位置上與偏心部3C、3D連接，活塞23、31具有互相相等的斷面面積和沖程S并以相同相位往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
因此，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如后述的圖7～圖10所示，形成以下結(jié)構(gòu)在各壓縮部6、21、25、29之間抵消由各活塞施加給曲軸的徑向的載荷，并可以取得一次以及二次慣性力和離心力的平衡，同時(shí)可以將徑向的載荷和電機(jī)的負(fù)荷(壓縮工作)分散在曲軸3的每1/2轉(zhuǎn)中。
另一方面，如圖4所示，各壓縮部6、21、25、29的排出口15分別與作為貯存罐的儲(chǔ)氣罐33連接。這些壓縮部形成通過將從各個(gè)吸入口14吸入的空氣進(jìn)行壓縮，并從排出口15排出壓縮空氣，將空氣貯存到儲(chǔ)氣罐33中的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施方式的空氣壓縮機(jī)1具有如上述的結(jié)構(gòu)，所以接下來對(duì)其工作進(jìn)行說明。
首先，例如通過電機(jī)等驅(qū)動(dòng)曲軸3旋轉(zhuǎn)時(shí)，其偏心部3C、3D的旋轉(zhuǎn)被轉(zhuǎn)換為活塞16、23、27、31的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這些活塞在氣缸7、22、26、30內(nèi)的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由此，壓縮部6、21、25、29中，曲軸3旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，吸入行程和壓縮行程在每1/2轉(zhuǎn)交替進(jìn)行。
并且，以第一壓縮部6為例進(jìn)行說明，在吸入行程中，通過活塞16從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)位移，吸入閥12打開而排出閥13關(guān)閉，空氣被從吸入室10吸入氣缸7內(nèi)。另外，在壓縮行程中，通過活塞16從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)位移，吸入閥12打開，氣缸7內(nèi)的空氣被壓縮。而且，活塞16達(dá)到上止點(diǎn)的附近時(shí)，排出閥13打開，氣缸7內(nèi)的壓縮空氣被從排出口15排出到儲(chǔ)氣罐33內(nèi)。
另外，在第一、第三壓縮部6、25中，如圖6所示，由于活塞16、27在相同的位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸入行程以及壓縮行程以相同相位進(jìn)行，第二、第四壓縮部21、29也同樣，由于活塞23、31在相同的位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸入行程以及壓縮行程以相同相位進(jìn)行。而且，壓縮部6、25和壓縮部21、29之間各行程相位相反。
因此，曲軸3旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，壓縮部6、25以及壓縮部21、29的壓縮行程在每1/2轉(zhuǎn)交替進(jìn)行，從對(duì)應(yīng)的壓縮部對(duì)曲軸3施加徑向的載荷。但是，由于各壓縮部的氣缸7、22、26、30的內(nèi)徑A以及活塞16、23、27、31的沖程S分別相等，所以如圖7所示，從徑向兩側(cè)的活塞16、27(或活塞23、31)向曲軸3施加大致大小相同且方向相反的載荷，將這些載荷相加的合力如圖8所示。
由此，可以分別消除在壓縮部6、25之間以及壓縮部21、29之間對(duì)曲軸3施加的徑向的載荷，同時(shí)可以通過曲軸3旋轉(zhuǎn)一周來減小載荷的變動(dòng)。因此，可以抑制曲軸3的振動(dòng)和隨之而來的噪聲等，同時(shí)可以提高偏心部3C、3D、主軸承4等的耐久性。
另外，如圖5所示，由活塞16、27和活塞23、31構(gòu)成的兩組活塞，各個(gè)組在相對(duì)曲軸3的中間位置M對(duì)稱的位置，以互相平行的軌跡往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間保持相同的位置，同時(shí)互相反相位位移。
因此，在壓縮機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過曲軸旋轉(zhuǎn)一周可以取得一次以及二次慣性力和離心力的平衡。并且，在圖5中，從紙面上方看時(shí)，以中間點(diǎn)M為中心在順時(shí)針/逆時(shí)針方向上產(chǎn)生力偶，但在一轉(zhuǎn)中交替產(chǎn)生順時(shí)針方向的力偶和逆時(shí)針方向的力偶。因此，由于這些力偶相互抵消，故不會(huì)產(chǎn)生以中間點(diǎn)M為中心使壓縮機(jī)整體向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的力偶。因此，可以抑制活塞16、23、27、31的往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成的振動(dòng)、噪聲等。由此，不需要現(xiàn)有技術(shù)那樣的平衡器等，可以使壓縮機(jī)整體小型、輕便化，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)平衡好的低噪聲型的壓縮機(jī)。
另一方面，在曲軸3的每1/2轉(zhuǎn)交替進(jìn)行壓縮部6、25和壓縮部21、29的壓縮行程時(shí)，如圖9所示，發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩(負(fù)荷)在與此相同的周期內(nèi)每旋轉(zhuǎn)1/2轉(zhuǎn)便增大，該壓縮部中，如圖10中用實(shí)線所示，同樣地在每1/2轉(zhuǎn)進(jìn)行壓縮工作。
作為進(jìn)行這樣的壓縮工作的情況的比較例，例如關(guān)于專利文獻(xiàn)1的現(xiàn)有技術(shù)中記載的雙氣缸壓縮機(jī)進(jìn)行說明，在該比較例的壓縮機(jī)中，如圖10中假想線所示，以曲軸一轉(zhuǎn)一次的比例進(jìn)行整體的壓縮工作。因此，在比較例中，例如在進(jìn)行固定量的壓縮工作的情況下，發(fā)動(dòng)需要大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩根據(jù)曲軸的旋轉(zhuǎn)而較大變動(dòng)。
與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷(壓縮工作)分別按兩個(gè)氣缸分開并分散在每1/2轉(zhuǎn)中。由此，對(duì)于固定量的壓縮工作可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的最大值，并可以使用小型且廉價(jià)的規(guī)格的電機(jī)等。而且，可以抑制曲軸3旋轉(zhuǎn)一周時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出變動(dòng)，并可以高效率進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)通電的電流的控制。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，形成如下結(jié)構(gòu)第一、第三壓縮部6、25在隔著曲軸3的中間位置M并距其第一軸向尺寸L1的位置與偏心部3C、3D連接，第二、第四壓縮部21、29在隔著曲軸3的中間位置M并距其第一軸向尺寸L2的位置與偏心部3C、3D連接，同時(shí)分別相等地形成氣缸7、22、26、30的內(nèi)徑A以及活塞16、23、27、31的沖程S。
由此，可以將第一、第三壓縮部6、25配置在相對(duì)曲軸的中間位置M點(diǎn)對(duì)稱的位置，并可以將第二、第四壓縮部21、29配置在相對(duì)中間位置M點(diǎn)對(duì)稱，且與壓縮部6、25的往復(fù)運(yùn)動(dòng)相位相反的位置。
此時(shí)，在曲軸3的偏心部3C上，可以將壓縮部6、21的連桿17、24連接在軸向不同的位置上，在另一個(gè)偏心部3D上，可以將壓縮部25、29的連桿28、32連接在軸向不同的位置上。由此，即使在對(duì)稱地配置各壓縮部的狀態(tài)下，也可以將活塞16、23(活塞27、31)的軸向位置稍微錯(cuò)開而將各個(gè)連桿17、24、28、32連接到曲軸3上，并可以容易地確保充分大的沖程S。因此，可以防止如現(xiàn)有技術(shù)這樣由外徑尺寸等限制活塞的沖程，并可以提高壓縮性能、設(shè)計(jì)自由度。
而且，在這樣對(duì)稱地配置各壓縮部的基礎(chǔ)上，對(duì)于壓縮部6、25、壓縮部21、29每組中的氣缸的內(nèi)徑A以及活塞的沖程S分別相等，所以如所述那樣，不需要平衡器等，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)、噪聲等小的小型輕量的壓縮機(jī)。
另外，由于曲軸3可以利用兩處的偏心部3C、3D驅(qū)動(dòng)四個(gè)壓縮部6、21、25、29，所以例如水平對(duì)置四缸型機(jī)動(dòng)車用發(fā)動(dòng)機(jī)等那樣，不必將對(duì)應(yīng)于各氣缸的四個(gè)偏心部設(shè)置在曲軸上，可以簡化曲軸的結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以容易地進(jìn)行其部件加工、組裝操作等。
進(jìn)而，與偏心部3C、3D的外徑D相比較，曲軸3較小地形成軸承安裝部3A、彎曲部3B、帶輪安裝部3F的外徑(外徑d等)，并且為使大端部軸承18可以通過而將彎曲部3B設(shè)為平緩的彎曲形狀，所以在壓縮機(jī)的組裝時(shí)，可以從曲軸3的端部側(cè)插通大端部軸承18而容易地與偏心部3C、3D配合。由此，作為大端部軸承18，不必使用組合式軸承(分開式軸承)等，可以減少部件數(shù)和成本，同時(shí)可以高效率進(jìn)行組裝工作。
接著，圖11以及圖12表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式，本實(shí)施方式的特征在于，在第一、第三壓縮部和第二、第四壓縮部之間將氣缸形成為不同的內(nèi)徑，構(gòu)成四缸二級(jí)壓縮機(jī)。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與所述第一實(shí)施方式相同的構(gòu)成元件賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
41是水平對(duì)置四缸型空氣壓縮機(jī)，與第一實(shí)施方式大致相同，該空氣壓縮機(jī)41大致由曲軸箱2、曲軸3、第一、第三壓縮機(jī)6、25、以及第二、第四壓縮部42、45構(gòu)成。但是，壓縮部42、45與第一實(shí)施方式相比較，氣缸43、46的內(nèi)徑B減小，壓縮部6、25的氣缸7、26的內(nèi)徑A比上述內(nèi)徑B大(A＞B)。
這里，第二壓縮部42與第一實(shí)施方式大致相同，包括內(nèi)徑B的氣缸43、以沖程S往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞44、以及連桿24。而且，第四壓縮部45包括內(nèi)徑B的氣缸46、具有沖程S的活塞47、以及連桿32。
另外，如圖12所示，第一、第三壓縮部6、25的排出口15分別介由止回閥48與第二、第四壓縮部42、45的吸入口14串聯(lián)連接。第二、第四壓縮部42、45的排出口15與儲(chǔ)氣罐33連接。
由此，空氣壓縮機(jī)41構(gòu)成以兩階段壓縮空氣的四缸二級(jí)壓縮機(jī)，在其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先由低壓側(cè)的壓縮部6、25吸入空氣并壓縮之后，由高壓側(cè)的壓縮部42、45吸入該壓縮空氣并進(jìn)一步壓縮，然后將高壓的壓縮空氣排出到儲(chǔ)氣罐33。
這樣，即使是這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式，也可以得到與第一實(shí)施方式大致同樣的作用效果。特別在本實(shí)施方式中，將壓縮部6、25的內(nèi)徑A形成為比壓縮部42、45的內(nèi)徑B大，并將它們串聯(lián)連接，所以可以在各壓縮部之間保持慣性力等的平衡，同時(shí)構(gòu)成四缸二級(jí)式空氣壓縮機(jī)41，并可以使壓縮機(jī)多樣化而擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
接著，圖13表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式，本實(shí)施方式的特征在于，由與所述第二實(shí)施方式相同的壓縮部構(gòu)成四缸單級(jí)壓縮機(jī)。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與所述第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)元件賦予相同的符號(hào)，并省略其說明。
51是水平對(duì)置四缸型空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)51與第二實(shí)施方式大致同樣，大體由曲軸箱、曲軸(都未圖示)、第一、第三壓縮部6、25、以及第二、第四壓縮部42’，45’構(gòu)成。壓縮部6、25的氣缸的內(nèi)徑形成為比壓縮部42’，45’的內(nèi)徑大。
但是，壓縮部6、25以及壓縮部42’，45’的排出口15與第一實(shí)施方式大致同樣，分別與儲(chǔ)氣罐33連接并構(gòu)成四缸單級(jí)壓縮機(jī)。
這樣，即使是這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式，也可以得到與第一實(shí)施方式大致相同的作用效果。特別在本實(shí)施方式中，例如可以由壓縮部6、25和壓縮部42’，45’構(gòu)成具有兩種排出壓的空氣壓縮機(jī)51，并可以使壓縮機(jī)多樣化。
接著，圖14表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式，本實(shí)施方式的特征在于應(yīng)用于六缸型壓縮機(jī)。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與所述第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)元件賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
61是水平對(duì)置六缸型空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)61由與第一實(shí)施方式大致同樣的曲軸箱(未圖示)、曲軸3、第一～第四壓縮部6、21、25、29、以及后述的第五、第六壓縮部62、66構(gòu)成。
這里，第五壓縮部62與壓縮部6大致同樣地形成，具有氣缸63、活塞64以及連桿65。另外，第六壓縮部66配置在與第五壓縮部62徑向的相反一側(cè)，具有氣缸67、活塞68以及連桿69。
而且，壓縮部62、66與壓縮部6、21、25、29同樣，以互相相等的內(nèi)徑A形成氣缸63、67，活塞64、68具有互相相等的沖程S。另外，壓縮部62的連桿65在距曲軸3的中間位置M離開第三軸向尺寸L3的位置與第一偏心部3C連接，壓縮部66的連桿69在距曲軸3的中間位置M離開軸向尺寸L3的位置與第二偏心部3D連接。
這樣，即使是這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式，也可以得到與第一實(shí)施方式大致相同的作用效果。特別在本實(shí)施方式中，可以構(gòu)成水平對(duì)置六缸型空氣壓縮機(jī)61，并可以提高其設(shè)計(jì)自由度、實(shí)現(xiàn)小型且低噪聲的壓縮機(jī)。
另外，在所述實(shí)施方式中，作為水平對(duì)置型壓縮機(jī)，以四缸型以及六缸型空氣壓縮機(jī)為例進(jìn)行了說明。但本發(fā)明不限于此，可以應(yīng)用于具備例如大于或等于八缸的偶數(shù)氣缸的壓縮機(jī)，也可以應(yīng)用于壓縮制冷劑的制冷劑壓縮機(jī)等。
另外，在所述實(shí)施方式中，曲軸3在軸承安裝部3A之間，以中間點(diǎn)M為中心構(gòu)成全部對(duì)稱形狀。但本發(fā)明不限于此，關(guān)于對(duì)平衡的影響程度小的彎曲部3B等，也可以根據(jù)設(shè)計(jì)情況而構(gòu)成多少不對(duì)稱的形狀。
權(quán)利要求
1.一種水平對(duì)置型壓縮機(jī)，其中，包括曲軸，其由電機(jī)驅(qū)動(dòng)并具有位于軸向兩側(cè)旋轉(zhuǎn)軸線上的軸承安裝部、從該各軸承安裝部沿軸向延伸并在徑向上彎曲的彎曲部、以及隔著軸向的中間位置具有180°相位差，同時(shí)徑向的間隔尺寸相對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸線互相相等，并且與所述各彎曲部連接形成的第一、第二偏心部；多個(gè)壓縮部，其具有可往復(fù)運(yùn)動(dòng)地插入氣缸內(nèi)的活塞，該活塞介由連桿分別與所述曲軸的第一、第二偏心部連接，所述各壓縮部由以下部件構(gòu)成第一壓縮部，其所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開第一軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第一偏心部連接；第二壓縮部，其以所述曲軸為中心，設(shè)置在與該第一壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開第二軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第一偏心部連接；第三壓縮部，其設(shè)置在與所述第一壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開所述第一軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第二偏心部連接；第四壓縮部，其設(shè)置在與所述第二壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開所述第二軸向尺寸的位置，介由軸承與所述第二偏心部連接，所述第一、第三壓縮部互相相等地形成所述氣缸的內(nèi)徑以及所述活塞的沖程，所述第二、第四壓縮部互相相等地形成所述氣缸的內(nèi)徑以及所述活塞的沖程。
2.如權(quán)利要求1所述的水平對(duì)置型壓縮機(jī)，其中，所述第一、第三壓縮部和所述第二、第四壓縮部形成所述氣缸的內(nèi)徑互相不同的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的水平對(duì)置型壓縮機(jī)，其中，所述第一、第三壓縮部形成比所述第二、第四壓縮部的氣缸的內(nèi)徑大的所述氣缸內(nèi)徑，所述第一、第三壓縮部的排出側(cè)與所述第二、第四的壓縮部的吸入側(cè)連接，所述第二、第四壓縮部的排出側(cè)與貯存罐連接，構(gòu)成四缸二級(jí)壓縮機(jī)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的水平對(duì)置型壓縮機(jī)，其中，設(shè)置第五壓縮部，其所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開第三軸向尺寸的位置，與所述第一偏心部連接，設(shè)置第六壓縮部，其位于與所述第五壓縮部徑向的相反一側(cè)，所述連桿在距所述曲軸的中間位置離開所述第三軸向尺寸的位置，與所述第二偏心部連接，所述第五、第六壓縮部互相相等地形成所述氣缸內(nèi)徑以及所述活塞的沖程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種充分確?；钊臎_程等，平衡地配置各壓縮部且小型、振動(dòng)少的水平對(duì)置型壓縮機(jī)。壓縮部(6、25)在距曲軸(3)的中間位置(M)離開尺寸(L1)的位置上與偏心部(3C、3D)連接，氣缸(7、26)的內(nèi)徑(A)以及活塞(16、27)的沖程(S)相等。另外，壓縮部(21、29)在距中間位置(M)離開尺寸(L2)的位置與偏心部(3C、3D)連接，氣缸(22、30)的內(nèi)徑(A)以及活塞(23、31)的沖程(S)相等。由此，不需要平衡器等，可以使壓縮機(jī)小型、輕量化，并可降低振動(dòng)。而且，由于可以將各活塞的軸向位置稍微錯(cuò)開而將各個(gè)連桿(17、24、28、32)連接到曲軸(3)上，所以在緊湊的配置中也可以充分確保沖程(S)。
文檔編號(hào)F04B35/01GK1637280SQ20041010492
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
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