JP2009121261A - 圧縮機構 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの冷却を均一に行ない、全体的に冷却効率を向上させる。
【解決手段】圧縮機構１００は、通気孔１２を介してクランクケース１１内に取り込んだ空気を、低圧側シリンダ部３０が吸入してから圧縮・吐出し、この空気を、高圧側シリンダ部４０が更に圧縮・吐出するようになっている。気体案内板６０はクランクケース１１内に配置され、気体案内板６０で仕切った空間内にモータ２０を配置し、このモータ配置空間に外気を導入してモータ２０を冷却するようにし、モータ冷却により温度上昇した空気を気体案内板６０に形成した気体流通部６３を介して低圧シリンダ部３０側に流通させるようにした。従って、モータ配置空間では空気が略均等に流通し、均一冷却ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮機構に関し、特に可搬式のコンプレッサ装置に適用して有用なものである。

可搬式のコンプレッサ装置は、例えば、木造家屋建築用の空気圧式釘打機の動力源（圧縮空気源）等として用いられている。このような空気圧式釘打機は可搬式のものでなければならず、したがって小型・軽量であることが望ましい。

本願発明者は、この種の可搬式のコンプレッサ装置の圧縮空気源として適用できる圧縮機構をすでに開発している。
そこで、本願発明者が既に開発した圧縮機構１の概要を、図４を参照して説明する（特許文献１参照）。なお、ここでは概略構造のみを説明し、詳細構造は後述する本願発明の実施例の中で併せて説明する。

図４に示すように、この圧縮機構１は、クランク部１０と、モータ２０と、低圧側シリンダ部３０と、高圧側シリンダ部４０を主要部材として構成されている。

モータ２０は、クランク部１０のクランクケース１１内に配置されている。クランクケース１１は、上端面（一端面）及び下端面（他端面）が開放した筐体であり、クランクケース１１の面のうち、モータ２０に臨む面には、複数の通気孔１２が形成されている。

低圧側シリンダ部３０の低圧側シリンダ３１は、クランクケース１１の上端面（一端面）に連設されている。この低圧側シリンダ３１内には低圧側ピストン３２が配置されている。
高圧側シリンダ部４０の高圧側シリンダ４１は、クランクケース１１の下端面（他端面）に連設されている。この高圧側シリンダ４１内には高圧側ピストン４２が配置されている。

モータ２０が回転駆動すると、低圧側シリンダ部３０と、高圧側シリンダ部４０が作動する。このため、外部の空気は通気孔１２を介してクランクケース１１内に吸入され、更に、クランクケース１１内の空気は、低圧側シリンダ部３０に吸入されてから、圧縮・吐出される。

低圧側シリンダ部３０にて圧縮・吐出された空気は、パイプ５１を介して、高圧側シリンダ部４０に吸入されてから、圧縮・吐出される。高圧側シリンダ４０にて圧縮・吐出された空気は、パイプ５２を介して圧縮空気貯蔵用タンク（図示省略）に送られる。

特開２０００−３２０４５８

図４に示す従来の圧縮機構では、空気は、図４において実線の矢印αで示すように、モータ２０の上部側を通る経路と、点線の矢印βで示すように、モータの下部側を通る経路に沿い流れていく。つまり、空気は、外部から複数の通気孔１２を介してクランクケース１１内に流入し、クランクケース１内では、高圧側シリンダ部４０から低圧側シリンダ部３０に向かう方向に沿って流れていく。

このように、クランクケース１内では、低圧側シリンダ部３０に向かって空気が流れるため、経路βよりも経路αを通って流れる空気量が多くなる。
この結果、発熱部であるモータ２０のうち、上部側（低圧側シリンダ部３０に近い側）は強く冷却されるが、下部側（高圧側シリンダ部４０に近い側）の冷却は弱くなる。従って、モータ２０の冷却が不均一となり、全体としての冷却効率が低下していた。

本発明は、上記従来技術に鑑み、発熱部であるモータを均一に冷却して、結果として全体的に冷却効率を高めることができる圧縮機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、
両端面が開放したクランクケースと、前記クランクケース内に配置されており回転力を往復移動力に変換するクランク機構とを有するクランク部と、
前記クランクケース内に配置されて前記クランク機構に回転力を付与するモータと、
前記クランクケースの一方の端面に連設された低圧側シリンダと、この低圧側シリンダ内に配置されており前記クランク機構から往復移動力を受けて前記低圧シリンダ内を往復移動する低圧側ピストンとを有し、クランクケース内の気体を吸入してから圧縮・吐出する低圧側シリンダ部と、
前記クランクケースの他方の端面に連設された高圧側シリンダと、この高圧側シリンダ内に配置されており前記クランク機構から往復移動力を受けて前記高圧シリンダ内を往復移動する高圧側ピストンとを有し、前記低圧側シリンダから吐出された気体を吸入してから圧縮・吐出する高圧側シリンダ部と、
前記クランクケースの面のうち、前記モータに臨む面に貫通して形成された通気孔とを有する圧縮機構において、
前記モータを、前記クランクケースの面のうち前記通気孔が形成された面と共働して囲うように、前記クランクケース内に配置されると共に、気体流通部が形成された気体案内板を備えたことを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記気体案内板は、前記モータの回転軸に連結されて回転する回転板と、前記クランクケースに固定されると共に前記回転板に対して前記気体流通部となる隙間を介して対向するように配置された固定板とで構成されていることを特徴とする圧縮機構。

また本発明の構成は、
前記モータは、その回転子が、円筒の一端面が閉塞されたカップ形状となっているバックヨークと、このバックヨークの外周面に配置した永久磁石とで形成されており、
前記気体案内板は、前記バックヨークの端面から外周側に張り出した回転板と、前記クランクケースに固定されると共に前記回転板に対して前記気体流通部となる隙間を介して対向するように配置された固定板とで構成されていることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記回転板の外周部には、気体を流動させるファン部材が取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、気体案内板をクランクケース内に配置し、気体案内板で仕切った空間内にモータを配置し、このモータ配置空間に外気を導入してモータを冷却するようにし、
モータ冷却により温度上昇した空気を気体案内板に形成した気体流通部を介して低圧シリンダ部側に流通させるようにしたので、モータ配置空間では空気が略均等に流通してモータの冷却が均一に行なわれる。これにより全体的に冷却効率が向上する。

また、ファン部材を取り付けることにより、積極的に気体を流通・攪拌することができ、更に均一冷却が進み冷却効率が向上する。

以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例と共に具体的に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る圧縮機構１００である。この圧縮機構１００は、クランク部１０と、モータ２０と、低圧側シリンダ部３０と、高圧側シリンダ部４０を主要部材として構成されている。

クランク部１０のクランクケース１１は、上端面（一端面）及び下端面（他端面）が開放した筐体であり、クランクケース１１の面のうち、後述するモータ２０に臨む面には、複数の通気孔１２が形成されている。この通気孔１２は、モータ２０の回転軸２１を中心とした円周上に複数個形成されている。通気孔１２の外気側は、多孔質のフィルタ１７で覆われている。

クランクケース１１の内部には、回転軸２１に対して偏心して固定された円板１３と、この円板１３の外周縁に備えたベアリング１４と、回転軸２１に対して偏心して固定された円板１５と、この円板１５の外周縁に備えたベアリング１６と、からなるクランク機構が配置されている。なお、円板１５には、バランスウエイト１８が固定されている。

モータ２０は、クランク部１０のクランクケース１１内に配置されている。モータ２０の回転軸２１は、軸受２２ａ，２２ｂにより回転自在に支持されている。モータ２０の回転子は、回転軸２１に固定されたバックヨーク２３と、このバックヨーク２３の周面に配置した複数の永久磁石２４とで構成されている。モータ２０の固定子は、固定子鉄心２５と、この固定子鉄心２５に巻回した固定子コイル２６とで構成されている。

低圧側シリンダ部３０の低圧側シリンダ３１は、クランクケース１１の上端面（一端面）に連設されている。この低圧側シリンダ３１内には低圧側ピストン３２が配置されている。
この低圧側ピストン３２には吸気弁３３が備えられている。低圧側ピストン３２とベアリング１４のアウターリングとは、連接棒３４により連結されている。このため、モータ２０が回転駆動して円板１３が回転すると、連接棒３４が往復移動し、低圧側ピストン３２が低圧側シリンダ３１内で往復移動する。

高圧側シリンダ部４０の高圧側シリンダ４１は、クランクケース１１の下端面（他端面）に連設されている。この高圧側シリンダ４１内には高圧側ピストン４２が配置されている。
この高圧側シリンダ４１には吸気弁４３が備えられている。高圧側ピストン４２とベアリング１６のアウターリングとは、連接棒４４により連結されている。このため、モータ２０が回転駆動して円板１５が回転すると、連接棒４４が往復移動し、高圧側ピストン４２が高圧側シリンダ４１内で往復移動する。

また低圧側シリンダ部３０のシリンダ室と、高圧側シリンダ部４０のシリンダ室とは、パイプ５１により連結されている。また、高圧側シリンダ部４０のシリンダ室と、圧縮空気貯蔵用タンク（図示省略）とはパイプ５２により連結されている。
なお、低圧側シリンダ部３０と高圧側シリンダ部４０とでは、吸引工程・圧縮工程の位相が、ちょうど１８０°ずれている。

ここまで説明した構成は、図４に示す従来技術と同様である。

更に本実施例では、クランクケース１１内に、空気案内板（気体案内板）６０を配置している。この空気案内板６０は、回転軸２１に設置されて（回転軸２１に直接連結されて）回転軸２１と共に回転する回転板６１と、クランクケース１１に固定された固定板６２とで形成されている。回転板６１と固定板６２との間には隙間が形成されており、この隙間が空気流通部（気体流通部）６３となっている。

この空気案内板６０は、モータ２０を、クランクケース１１のうち通気孔１２が形成された面と共働して囲うように、クランクケース１１内に配置したものである。
換言すると、空気案内板６０は、クランクケース１１の内部空間を、モータ２０が配置された側の空間と、低圧シリンダ部３０に連通する側の空間とに仕切ように、配置されている。

モータ２０が回転駆動して低圧側シリンダ部３０の低圧側ピストン３２が低圧側シリンダ３１内で往復移動すると、クランクケース１１内の空気は、低圧側シリンダ部３０のシリンダ室内に吸入され、吸入された空気は圧縮されてからパイプ５１に吐出される。
つまり、低圧側ピストン３２が回転軸２１に近づく方向に移動していく際には、吸気弁３３が開いて空気がシリンダ室内に吸入され、低圧側ピストン３２が回転軸２１から離れる方向に移動していく際には、シリンダ室内の空気は低圧側ピストン３２により圧縮されて吐出される。

またモータ２０が回転駆動して高圧側シリンダ部４０の高圧側ピストン４２が高圧側シリンダ４１内で往復移動すると、低圧側シリンダ部３０から吐出した空気は、高圧側シリンダ部４０のシリンダ室内に吸入され、吸入された空気は圧縮されてからパイプ５２に吐出される。
つまり、高圧側ピストン４２が回転軸２１に近づく方向に移動していく際には、吸気弁４３が開いて空気がシリンダ室内に吸入され、高圧側ピストン３２が回転軸２１から離れる方向に移動していく際には、シリンダ室内の空気は高圧側ピストン４２により圧縮されて吐出される。

このようにして、シリンダ部３０，４０が作動すると、外部の空気は、フィルタ１７及び通気孔１２を介して、クランクケース１１の内部空間のうち、空気案内板６０により仕切られたモータ２０側の空間に吸入される。つまり、クランクケース１１のうち通気孔１２が形成された面と空気案内板６０とで囲ってなる空間（モータ２０が配置されている空間）に、まず吸入される。
このため、クランクケース１１のうち通気孔１２が形成された面と空気案内板６０とで囲ってなる空間内に位置するモータ２０が、吸入された空気により均等に冷却される。

そして、クランクケース１１のうち通気孔１２が形成された面と空気案内板６０とで囲ってなる空間内の空気、つまり、モータ２０を冷却して温度上昇した空気は、空気流通部６３を通過して、クランクケース１１のうち低圧側シリンダ３０が配置された側の空間に流通し、低圧側シリンダ３０に吸入されて、圧縮・吐出される。

このように本実施例では、クランクケース１１のうち通気孔１２が形成された面と空気案内板６０とで囲ってなる空間にモータ２０が配置されるようにして、この空間に外部の空気を吸入するようにしているため、この空間内（モータ２０が配置されている空間内）では空気の流通は略均等行なわれる。
この結果、モータ２０を略均等に冷却することができる。このようにモータ２０を略均等に冷却できるため、全体的に冷却性能を向上させることができる。

なお、回転軸２１のうち、クランクケース１１の外側に突出した部分に、冷却羽根を取り付け、この冷却羽根を回転することにより発生した空気を、クランクケース１１の外表面に吹き付けて、強制空気冷却をすることにより、更に、冷却効率を向上させることができる。

また、回転板６１の外周部に、軸流ファン部材や、遠心ファン部材を取り付けるようにしてもよい。

更に、回転板６１を、円板１３に取り付けるようにしてもよい。即ち回転板６１を、円板１３を介して、回転軸２１に連結するようにしてもよい。このようにした場合にも、回転板６１の外周部に、軸流ファン部材や、遠心ファン部材を取り付けるようにしてもよい。

軸流ファン部材や遠心ファン部材を取り付けた場合には、このファン部材が回転して、空気の流動が活発に行なわれる結果、冷却効率が向上すると共に、冷却がより均一に行なわれる。

次に図２を参照して本発明の実施例２に係る圧縮機構１００ａを説明する。この実施例２の圧縮機構１００ａは、前述した実施例１の圧縮機構１００に対して、モータ１２０と空気案内板１６０の部分のみが異なり、他の部分は同じ構成となっている。
したがって、実施例１と異なる部分のみを説明する。

モータ１２０は、クランク部１０のクランクケース１１内に配置されている。モータ１２０の回転軸１２１は、軸受１２２ａ，１２２ｂにより回転自在に支持されている。モータ１２０の回転子は、連結部材１２７により回転軸１２１に固定されたバックヨーク１２３と、このバックヨーク１２３の周面に配置した複数の永久磁石１２４とで構成されている。モータ１２０の固定子は、固定子鉄心１２５と、この固定子鉄心１２５に巻回した固定子コイル１２６とで構成されている。

しかも、バックヨーク１２３は、円筒の一端面が閉塞されたカップ形状となっている。このようにバックヨーク１２３をカップ形状（中空で、しかも外部に開放した形状）としているため、圧縮機構１００ａの全体の重量を軽減することができると共に、放熱効果が向上する。

気体案内板１６０は、バックヨーク１２３の端面から外周側に張り出した回転板１６１と、クランクケース１１に固定された固定板１６２とを有している。そして、固定板１６２は、回転板１６１に対して気体流通部１６３となる隙間を介して対向するように配置されている。

更に、回転板１６１の外周部には、気体を流動させる軸流ファン部材１６４が取り付けられている。
この軸流ファン部材１６４が回転すると、空気の流動が活発に行なわれて、冷却効率が向上すると共に、冷却がより均一に行なわれる。

次に図３を参照して本発明の実施例３に係る圧縮機構１００ｂを説明する。この実施例３の圧縮機構１００ｂは、前述した実施例２の圧縮機構１００ａを一部改良したものである。したがって、この改良部分のみを説明する。

実施例３では、連結部材１２７をカップ状のバックヨーク１２３の内部に設置している。また、回転軸１２１の軸方向に関して、回転板１６１ａを固定子側から離れた位置に配置し、回転板１６１ａの外周部に気体を流動させる遠心ファン部材１６４ａが取り付けられている。

遠心ファン部材１６４ａにより、放射方向に吹き出すことができるので、全体に冷却性能が向上することは勿論のこと、高圧側シリンダ部４０をも効果的に冷却することができるというメリットがある。

本発明の実施例１に係る圧縮機構を示す構成図。 本発明の実施例２に係る圧縮機構を示す構成図。 本発明の実施例３に係る圧縮機構を示す構成図。 従来の圧縮機構を示す構成図。

符号の説明

１０ クランク部
２０、１２０ モータ
３０ 低圧側シリンダ部
４０ 高圧側シリンダ部
６０，１６０ 空気案内板

Claims (4)

1. 両端面が開放したクランクケースと、前記クランクケース内に配置されており回転力を往復移動力に変換するクランク機構とを有するクランク部と、
   前記クランクケース内に配置されて前記クランク機構に回転力を付与するモータと、
   前記クランクケースの一方の端面に連設された低圧側シリンダと、この低圧側シリンダ内に配置されており前記クランク機構から往復移動力を受けて前記低圧シリンダ内を往復移動する低圧側ピストンとを有し、クランクケース内の気体を吸入してから圧縮・吐出する低圧側シリンダ部と、
   前記クランクケースの他方の端面に連設された高圧側シリンダと、この高圧側シリンダ内に配置されており前記クランク機構から往復移動力を受けて前記高圧シリンダ内を往復移動する高圧側ピストンとを有し、前記低圧側シリンダから吐出された気体を吸入してから圧縮・吐出する高圧側シリンダ部と、
   前記クランクケースの面のうち、前記モータに臨む面に貫通して形成された通気孔とを有する圧縮機構において、
   前記モータを、前記クランクケースの面のうち前記通気孔が形成された面と共働して囲うように、前記クランクケース内に配置されると共に、気体流通部が形成された気体案内板を備えたことを特徴とする圧縮機構。
2. 請求項１において、
   前記気体案内板は、前記モータの回転軸に連結されて回転する回転板と、前記クランクケースに固定されると共に前記回転板に対して前記気体流通部となる隙間を介して対向するように配置された固定板とで構成されていることを特徴とする圧縮機構。
3. 請求項１において、
   前記モータは、その回転子が、円筒の一端面が閉塞されたカップ形状となっているバックヨークと、このバックヨークの外周面に配置した永久磁石とで形成されており、
   前記気体案内板は、前記バックヨークの端面から外周側に張り出した回転板と、前記クランクケースに固定されると共に前記回転板に対して前記気体流通部となる隙間を介して対向するように配置された固定板とで構成されていることを特徴とする圧縮機構。
4. 請求項２または請求項３において、
   前記回転板の外周部には、気体を流動させるファン部材が取り付けられていることを特徴とする圧縮機構。

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