JP2010511116A - 空気圧縮機直接クランクシャフト - Google Patents

Abstract

本発明は、圧縮空気を生産する空気圧縮機に関するもので、特に、クランクシャフトが一体に重なった２つのクランク板からなり、圧縮シリンダを放射状に配置することができるので、優れた空冷効果を提供すると同時に、前記圧縮シリンダの上死点と下死点の位置を対称に配置することができるので、加圧現象と真空現象の相殺及びモータの起動を円滑にし、前記モータと圧縮ポンプを一体に構成することにより、各種駆動装置（ベルトプーリ、カバーなど）の部品を省略して製造コストを大きく削減することができる空気圧縮機用直接クランクシャフトに関する。
このような本発明は、複数のクランク板が互いにオーバーラッピング部を形成して一体に構成され、前記オーバーラッピング部は、モータに直結されるようにモータ軸が貫通結合するシャフト結合孔が形成される有機的な結合となっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮空気を生産する空気圧縮機に関するもので、特に、クランクシャフトが一体に重なった２つのクランク板からなり、圧縮シリンダを放射状に配置することができるので、優れた空冷効果を提供すると同時に、前記圧縮シリンダの上死点と下死点の位置を対称に配置することができるので、加圧現象と真空現象の相殺及びモータの起動を円滑にし、前記モータと圧縮ポンプを一体に構成することにより、各種駆動装置（ベルトプーリ、カバーなど）の部品を省略して製造コストを大きく削減することができる空気圧縮機用直接クランクシャフトに関する。

圧縮空気を生産するための一般的なピストン式空気圧縮機は、圧力タンク上に空気圧縮ポンプと前記圧縮ポンプを駆動するためのモータが設けられており、このモータと圧縮ポンプには駆動用ベルトプーリが装着され、前記ベルトプーリにはベルトが連結されて、モータの回転動力を利用して圧縮ポンプが駆動される。

この場合、繰り返される圧縮ポンプの圧縮熱を発散、冷却するための方法は、前記圧縮ポンプに設けられるベルトプーリは、通常、ファン（fan）の形態に形成され、前記ファン形態のベルトプーリは、一定の一方向に回転することによって冷却風を発生させることができ、前記駆動用ベルト及びベルトプーリは、空気圧縮機の運転時の安全を図るために安全ネットで覆われている。

このような共通の構成を有する従来のピストン式空気圧縮機は、シリンダケース上にシングルタイプの圧縮シリンダを放射状に配置する構造と、パラレルタイプの圧縮シリンダを一列または複数列に配置する構造に分けられる。

ここで、前者の圧縮シリンダを放射状に配置するシングルタイプのシリンダは、図８の（Ａ）に示すように、シングルピンクランクシャフト１０を使用したものであって、前記シングルピンクランクシャフト１０は、回転軸１１の先端に回転バラスを維持するバランス重り１２が一体に形成され、前記バランス重り１２の一側には、各々の圧縮シリンダの内部に連結される複数のコネクティングロッドの大端部が結合されるロッド結合部１３が偏心設置され、前記ロッド結合部１３の先端には連結部材１４を介して回転軸１１が設置されている。

これにより、前記ロッド結合部１３に結合された複数のコネクティングロッドが放射状に配置されて、圧縮ポンプに圧縮シリンダを放射状に配置することにより、空気冷却効果が高くなる。

また、後者のパラレルタイプのシリンダは、図８の（Ｂ）に示すように、デュアルピンクランクシャフト２０が使用されるものであって、前記デュアルピンクランクシャフト２０は、回転軸２１の先端に回転バランスを維持するバランス重り２２が一体に形成され、前記バランス重り２２の一側には各々の圧縮シリンダの内部に連結される複数のコネクティングロッドの大端部が結合されるロッド結合部２３が偏心設置され、前記ロッド結合部２３の先端には、連結部材２４を介して他のロッド結合部２３ａが段差を持って設けられ、前記ロッド結合部２３ａの先端に連結部材２４を介して回転軸２１が設置されている。

これにより、前記１対のロッド結合部（２３、２３ａ）は、ジグザグ形態に形成されて、前記ロッド結合部に結合されるコネクティングロッドが上死点と下死点が互いに対称に配置されることにより、圧縮ポンプの運転時に加圧現象と真空現象を相殺する効果を得ることができ、かつ、各々の圧縮シリンダにおいて絶対負荷位置が対称に配置されることにより、モータの起動力が強化される効果がある。

一方、前記シングルピンクランクシャフト１０とデュアルピンクランクシャフト２０とは異なり、図８の（Ｃ）に示すように、ピンなしクランクシャフト３０を使用するモータ一体型空気圧縮機は、前記ピンなしクランクシャフト３０をモータに直接設置することによって駆動装置であるベルトプーリ及びベルト、安全ネットなどが省略できる効果を有する。

結果的に、現存するピストン式空気圧縮機に適用される様々な種類のクランクシャフトは、各々の空気圧縮機の特性に適した専用のものを使用して個別的な効果を提供するだけであって、上記のような総合的な効果を期待するには不充分であるのが現状である。

すなわち、現在の技術ではシングルピンクランクシャフトと、デュアルピンクランクシャフト及びピンなしクランクシャフトの長所を持ち合わせるクランクシャフトを構成することは困難である。その理由は、通常のクランクシャフトは、ロッド結合部とロッド結合部を連結する連結部材と、回転時にバランスを維持するバランス重りを使用しなければならない技術的問題を抱えているためである。

そこで、本発明は、従来のシングルピンクランクシャフト及びデュアルピンクランクシャフト、ピンなしクランクシャフトの長所を持ち合わせ、かつモータに直接設置する直接クランクシャフトを提供するためのものであり、シングルピンクランクシャフトとシングルタイプシリンダを使用するのと同じような空冷効果を得られるようにし、デュアルピンクランクシャフトとパラレルタイプのシリンダを使用するのと同じように上死点と下死点を対称に配置することで加圧現象と真空現象を相殺し、かつ、起動条件を滑らかにし、ピンなしクランクシャフトを使用するのと同じようにモータと圧縮ポンプを一体に構成することで各種駆動装置（ベルトプーリ、ベルト、安全ネットなど）の使用を省略できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の実施形態の構成を説明する。

本発明は、ピストン式空気圧縮機に使用する従来の画一的なクランクシャフトの形態から離れて、バランス重り（balance Weight）は勿論、ロッド結合部とロッド結合部を互いに連結する連結部材を省略するようにして、よりコンパクトな構成とした直接クランクシャフトをモータに直結することで、従来のクランクシャフトが有するそれぞれの長所を持ち合わせることを特徴とする。

上記の特徴的な要旨を達成するための本発明の構成は、図３乃至図４に示すように、複数のクランク板１１０がオーバーラッピング部１２０を形成して一体に構成され、前記オーバーラッピング部１２０には、モータに直結されるようにモータ軸２が貫通結合するシャフト結合孔１３０が形成される有機的な結合をなすことを特徴とする。

本発明は、バランス重り（balance Weight）と連結部材の構成要素を省略し、単に２つのクランク板を一体にオーバーラップさせて直接クランクシャフトをよりコンパクトに構成することにより、圧縮シリンダを放射状に配置することができると同時に、前記圧縮シリンダの上死点と下死点の位置を対称に配置することができる効果を提供する。

従って、優れた空冷効果を提供するとともに、加圧現象と真空現象の相殺効果を得ることができ、それぞれの圧縮シリンダの絶対負荷位置が対称に配置されることにより、モータの起動を滑らかにする効果を提供する。

また、前記直接クランクシャフトをモータに直結して使用することにより、各種駆動装置（ベルトプーリ、ベルト、安全ネット、ベアリングなど）の構成要素を省略することができ、製造コストを削減して経済性を高めることができる効果を提供する。

本発明の直接クランクシャフトを適用した圧縮ポンプの一部切欠斜視図。 本発明の直接クランクシャフトを適用した圧縮ポンプの正面図。 本発明の直接クランクシャフトとモータ軸の結合状態の一部切欠斜視図。 本発明の直接クランクシャフトの斜視図。 本発明の直接クランクシャフトの縦断面図。 本発明の他の実施例による直接クランクシャフトの正面図及び側面図。 本発明の他の実施例による直接クランクシャフトの正面図及び側面図。 従来のクランクシャフトの正面図及び側面図。

以下、前記概略的な構成を有する本発明を容易に実施することができるように詳細に説明する。

まず、本発明の直接クランクシャフト１００の一実施形態によれば、２つのクランク板１１０を基本とするものであり、前記クランク板１１０は、互いに一部分がオーバーラップしてオーバーラッピング部１２０を形成して一体に構成されており、別途の連結部材を必要とせず、それぞれのクランク板１１０の外周縁にはコネクティングロッド４の大端部が直接嵌合結合され、前記コネクティングロッド４は、外周縁の一側に形成されたリング溝１４０に嵌入されるスナップリングによって外部に離脱されない。

ここで、前記コネクティングロッド４は、それぞれのクランク板１１０に１〜３個が嵌合結合でき、前記クランク板１１０にコネクティングロッド４を嵌合する方法は、直接クランクシャフト１００をモータ軸２に連結する前に、内側に位置するクランク板１１０にコネクティングロッド４を優先的に結合させた後、直接クランクシャフト１００をモータ軸２に固定し、順次に外側に位置するクランク板１１０にコネクティングロッド４を結合させる。

一方、クランク板１１０のオーバーラッピング部１２０には、空気圧縮機の全体的な構造をよりコンパクト化するために、直接クランクシャフト１００をモータ１に直結できるようにシャフト結合孔１３０が貫通形成されることによって前記シャフト結合孔１３０にモータ軸２が直接嵌入され、前記モータ軸２の先端には固定ワッシャー１５１及び固定装置１５０がねじ結合されて剛直な一体化が可能となる。

また、上記の各クランク板１１０の中心点は、圧縮ポンプ３の行程距離である上死点と下死点を同時に実現するように対称に配置されるのは勿論、前記クランク板１１０に結合されるコネクティングロッド４は、圧縮シリンダ５の内部でそれぞれ相反する上死点と下死点に位置することにより、図１乃至図２に示すように、圧縮シリンダ５を放射状に配置して空冷効果を大きく改善すると同時に、加圧現象と真空現象の相殺効果を提供し、モータの起動条件をより円滑にする。

さらに、前記各々のクランク板１１０は、段差を持つ多段が一体化する構成となっており、前記シャフト結合孔１３０を中心に偏心回転運動をする場合は、同一の回転軌跡を有するようになる。これにより、回転動作によるバランスを円滑に保つことができ、別途のバランス重りを必要としない。

このような構成を有する本発明の直接クランクシャフト１００は、図１に示すように、モータ１に直結することをまた他の特徴とし、これを満たすためには、圧縮ポンプ３がモータ１に一体に固定される必要があり、前記圧縮ポンプ３のシリンダケース６は、ケース固定装置１６０を貫通してモータ１の一側にねじ結合により一体に取り付けられる。

一方、本発明の直接クランクシャフト１００は、２つのクランク板１１０を基本としているが、必ずこれに限定されるわけではなく、図６乃至図７に示すように、３つまたは４つのクランク板１１０がオーバーラッピング部１２０を形成するように一体化した構成としてもよく、前記クランク板１１０の取付け個数を変更しただけでは本発明の範囲を逸脱したとは言えない。

１ モータ
２ モータ軸
４ コネクティングロッド
１０ シングルピンクランクシャフト
２０ デュアルピンクランクシャフト
３０ ピンなしクランクシャフト
１００ 直接クランクシャフト
１１０ クランク板
１２０ オーバーラッピング部
１３０ シャフト結合孔
１４０ リング溝
１５０ 固定装置

Claims (6)

1. 複数のクランク板１１０が互いにオーバーラッピング部１２０を形成して一体に構成され、前記オーバーラッピング部１２０には、モータに直結されるようにモータ軸２が貫通結合するシャフト結合孔１３０が形成されていることを特徴とする空気圧縮機用直接クランクシャフト。
2. それぞれのクランク板１１０は、中心点が圧縮ポンプ３の行程距離である上死点と下死点を実現するように対称に配置される一方、前記クランク板１１０に結合されるコネクティングロッド４は、圧縮シリンダ５の内部でそれぞれ相反する上死点と下死点に位置することを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機用直接クランクシャフト。
3. それぞれのクランク板１１０は、段差を持つ多段で構成されており、シャフト結合孔１３０を中心に偏心回転運動時に同一の回転軌跡を有することを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機用直接クランクシャフト。
4. クランク板１１０は、２〜４個がオーバーラッピング部１２０を形成して一体に構成されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機用直接クランクシャフト。
5. クランク板１１０の外側には１〜３個のコネクティングロッド４が嵌合結合されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機用直接クランクシャフト。
6. モータ１の一側には圧縮ポンプ３のシリンダケース６がケース固定装置１６０を貫通して直接取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機用直接クランクシャフト。

Images