JP2017036692A - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気効率を低下させることなく、クランクケースの吸気口から漏れる騒音を低減することができる空気圧縮機を提供する。【解決手段】クランクケース１１には、クランクケース１１内に圧縮用の空気を取り込むために外部に向けて開口する吸気口２０ａが設けられている。このクランクケース１１の吸気口２０ａを覆うように、複数の通気孔２２ａを形成した中間部材２２と、フィルタ２１，２３と、複数の開口部２４ａを形成した押さえ部材２４と、を重ねて配置した。【選択図】図３

Description

この発明は、空気圧縮機に関し、特に、空気の吸気口の防音構造に特徴を有する空気圧縮機に関する。

この種の空気圧縮機は、クランクケース内に取り込んだ空気を圧縮機構が吸入して圧縮する。圧縮機構がクランクケース内の空気を吸入するときの弁音などは、クランクケース内で反響して騒音を発生させる。クランクケースには外部の空気を取り込むための吸気口が設けられているため、この吸気口から上記した騒音が外部に漏れる場合があった。

可搬型コンプレッサにおいては、構造上、吸気口を騒音発生源から遠ざけて配置することが困難であり、大気に開口した吸気口からクランクケース内の騒音が漏れやすい。
従来の空気圧縮機は、例えば特許文献１に示すように、クランクケースの吸気口の外側にフィルタを設け、防音性を高めていた。

実開平０４−５２５７４号公報

しかし、上記した従来の方法では防音性能が十分ではなく、更なる騒音低減効果が求められていた。
そこで、本発明は、吸気効率を低下させることなく、クランクケースの吸気口から漏れる騒音を低減することができる空気圧縮機を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

請求項１記載の発明は、クランクケースと、前記クランクケースに取り付けられ、前記クランクケース内に取り込まれた空気を圧縮する圧縮機構と、を備え、前記クランクケースには、前記クランクケース内に圧縮用の空気を取り込むために外部に向けて開口する吸気口が設けられ、前記吸気口を覆うように、複数の通気孔を形成した中間部材と、フィルタと、複数の開口部を形成した押さえ部材と、を重ねて配置したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の特徴点に加え、前記吸気口を覆うように、第１のフィルタと、複数の通気孔を形成した中間部材と、第２のフィルタと、複数の開口部を形成した押さえ部材と、を内側から外側に順に重ねて配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記した請求項１又は２に記載の発明の特徴点に加え、前記中間部材は弾性材料で形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記した請求項１〜３のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記通気孔の貫通方向に投影したときに、前記通気孔が前記吸気口に重ならない位置に配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上記した請求項１〜４のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記通気孔の貫通方向に投影したときに、前記通気孔が前記開口部の領域内に配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、前記吸気口を覆うように、複数の通気孔を形成した中間部材と、フィルタと、複数の開口部を形成した押さえ部材と、を重ねて配置した。このような構成によれば、吸気口から漏れた騒音がフィルタで減衰されるので、騒音が外部に漏れにくい。しかも、中間部材を設けたことで、中間部材が障害物となって音の減衰効果を得られる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、クランクケースの吸気口を覆うように、第１のフィルタと、複数の通気孔を形成した中間部材と、第２のフィルタと、複数の開口部を形成した押さえ部材と、を内側から外側に順に重ねて配置した。このような構成によれば、吸気口から漏れた騒音が２重に設けられたフィルタで減衰される。

なお、中間部材と押さえ部材との間には第２のフィルタが設けられているため、中間部材と押さえ部材との間に空気を通過させることができる。よって、防音性能を高めつつも、クランクケース内に吸気する際の空気の通り道を確保することができる。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記中間部材は弾性材料で形成されている。このような構成によれば、吸気口から漏れた騒音が中間部材に当たったときに、音を吸収する効果を高めることができる。

また、請求項４に記載の発明は上記の通りであり、前記通気孔の貫通方向に投影したときに、前記通気孔が前記吸気口に重ならない位置に配置されている。このような構成によれば、吸気口から漏れた音が中間部材の通気孔を通過するときに、直進するのではなく迂回しなければならない。よって、音の伝播距離を延ばすことができるので、音の減衰効果を向上させることができる。また、吸気口から漏れた音は、直進性を有するので中間部材に当たることになる。よって、中間部材によって音を遮蔽・吸収することができる。また、中間部材に当たって反射した音は再び第１のフィルタを通って戻っていくので、第１のフィルタによって更に音を吸収することができる。

また、請求項５に記載の発明は上記の通りであり、前記通気孔の貫通方向に投影したときに、前記通気孔が前記開口部の領域内に配置されている。このような構成によれば、クランクケース内に吸気するときに、押さえ部材の開口部から取り込んだ空気を中間部材の通気孔へと直進させて吸い込むことができるので、吸気抵抗をできるだけ増加させずに上記したような防音効果を得ることができる。

空気圧縮機の内部構造を示すために一部を断面で表示した平面図である。 カバーを取り外した空気圧縮機の側面図である。 吸気口を覆う構造の分解斜視図である。 吸気口を覆う構造の部分断面斜視図である。 吸気口を覆う構造の断面図である。 吸気口、通気孔、開口部の位置関係を示す説明図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る空気圧縮機１０は、可搬型コンプレッサであり、図１及び図２に示すように、クランクケース１１と、クランクケース１１に取り付けられる圧縮機構４０と、圧縮機構４０を作動させるためのモータ３０と、圧縮機構４０によって生成した圧縮空気を貯留するためのタンク４５と、を備えている。

クランクケース１１は、圧縮機構４０を収容するためのものであり、ケース本体１４と、ケース本体１４の開口を覆うケースキャップ２０と、を備えている。

ケース本体１４は、例えばアルミニウム等の金属材料からなる中空容器として形成されている。ケース本体１４の前部には、開口が設けられ、この開口をケースキャップ２０が覆っている。また、このケース本体１４の両側には、圧縮機構４０のシリンダ４１ｃ，４２ｃが取り付けられている。また、このケース本体１４の後部には、圧縮機構４０の駆動源となるモータ３０が取付けられている。具体的には、ケース本体１４の後部には、周壁部１５が突出して設けられており、この周壁部１５の端部にモータ３０のステータ３５が取り付けられている。

ケースキャップ２０は、例えばアルミニウム等の金属材料からなる円盤状の部材である。このケースキャップ２０には、外部に開口した吸気口２０ａ（図４〜６参照）が設けられている。吸気口２０ａの穴径はφ２である。

上記したクランクケース１１の内部は圧縮機構４０に圧縮用の空気を供給するための給気室Ｓとなっている。この給気室Ｓは圧縮機構４０のシリンダ４１ｃの内部と連通しており、給気室Ｓの空気を使用して圧縮空気が生成される。具体的には、圧縮機構４０の圧縮行程において、ピストン４１ｂが上死点側に移動することで給気室Ｓ内に負圧が発生し、ケースキャップ２０に設けられた吸気口２０ａを通じて外部の空気が給気室Ｓに取り込まれる。続く吸気工程において、ピストン４１ｂが下死点側に移動し、シリンダ４１ｃの圧縮室が負圧となって給気室Ｓ内の空気がシリンダ４１ｃ内に導入されて圧縮されるようになっている。

モータ３０は、ロータ３２を環状のステータ３５の内側に配置したインナーロータ型のＤＣブラシレスモータである。ロータ３２及びステータ３５は、例えば鋼板を積層して形成されている。

なお、モータ３０の回転軸３１は、ケース本体１４に取り付けられた第１軸受１２と、ケースキャップ２０に取り付けられた第２軸受１３とにより回転自在に支持されている。回転軸３１にはロータ３２が固定されており、モータ３０が作動してロータ３２が回転したときに、ロータ３２と一体的に回転軸３１が回転する。

本実施形態に係る空気圧縮機１０は、モータ３０を大径化することにより、トルクアップと、低回転化が図られている。具体的には、従来の同等の機種においては、モータ３０のサイズ（ロータ３２の外径、厚さ）が約φ７０×３０ｍｍであったのに対し、本実施形態に係る空気圧縮機１０においては、モータ３０のサイズを約φ９０×２０ｍｍとしている。このようにモータ３０を大径化したことにより、モータ３０が薄型になっている。

圧縮機構４０は、上記したモータ３０によって作動するものであり、ピストン４１ｂ，４２ｂを往復動させることでシリンダ４１ｃ，４２ｃ内に導入された空気を圧縮する。本実施形態に係る圧縮機構４０は、低圧用圧縮機構４１と高圧用圧縮機構４２とを備えた多段圧縮機構である。すなわち、給気室Ｓ内の空気は、まず低圧用圧縮機構４１によって圧縮される。低圧用圧縮機構４１によって圧縮された空気は、高圧用圧縮機構４２に導入され、高圧用圧縮機構４２によって更に圧縮される。このように二段階で圧縮された空気がタンク４５に送られて貯留される。

上記した低圧用圧縮機構４１及び高圧用圧縮機構４２は、図１及び図２に示すように、クランクケース１１の両側に対向配置されている。すなわち、クランクケース１１の片側に低圧用圧縮機構４１が突出して取り付けられており、この低圧用圧縮機構４１の反対側に高圧用圧縮機構４２が突出して取り付けられている。

低圧用圧縮機構４１及び高圧用圧縮機構４２は、それぞれモータ３０の回転軸３１に接続されたコンロッド４１ａ，４２ａを備えている。このコンロッド４１ａ，４２ａは、回転軸３１に固定された偏心板を介して回転軸３１に接続されており、回転軸３１の回転運動を往復動に変換する。このコンロッド４１ａ，４２ａの先端にはピストン４１ｂ，４２ｂが取り付けられているため、モータ３０の回転に伴いピストン４１ｂ，４２ｂがシリンダ４１ｃ，４２ｃ内で往復動し、シリンダ４１ｃ，４２ｃ内の空気を圧縮する。

ところで、給気室Ｓ内の空気を低圧用圧縮機構４１のシリンダ４１ｃ内に吸気する際には、吸気した空気が逆流しないように逆流防止弁を介して取り込まれる。この逆流防止弁を空気が通過するときに弁音が発生し、この弁音がクランクケース１１内で反響して騒音を発生させる。吸気部において発生するこれらの騒音はクランクケース１１の吸気口２０ａから外部に漏れる場合がある。

本実施形態においては、上記したような音漏れを防止するため、図３〜５に示すような音漏れ防止構造を設けている。すなわち、クランクケース１１の吸気口２０ａを覆うように、第１のフィルタ２１と、中間部材２２と、第２のフィルタ２３と、押さえ部材２４と、を内側から外側に順に重ねて配置している。これら４枚の部材は、略同径の円盤状の部材であり、４枚の部材を貫通するボルト２５をケースキャップ２０のボルト螺着部２０ｂ（図３参照）に螺着させることでケースキャップ２０に一体的に取り付けられる。４枚の部材をケースキャップ２０に取り付けると、図５に示すように、４枚の部材は互いに密着した状態となる。また、第１のフィルタ２１の内側には空間が形成されており、この空間によって吸気口２０ａと第１のフィルタ２１との間に拡開室Ｒが設けられている。

第１のフィルタ２１及び第２のフィルタ２３は、通気性と一定の吸音性能を有する部材であり、例えばフェルトやスポンジなどの弾性を有する多孔質材料で形成されている。本実施形態においては、ｔ５ｍｍのフェルトを使用している。

中間部材２２は、複数の通気孔２２ａを形成したゴム（ＮＢＲ）製の部材である。本実施形態においては、ｔ１ｍｍの円板状に形成され、通気孔２２ａの穴径はφ３である。この中間部材２２は、第１のフィルタ２１と第２のフィルタ２３とで挟み込まれており、複数の通気孔２２ａの両側の開口が、それぞれ第１のフィルタ２１と第２のフィルタ２３とで塞がれている。

押さえ部材２４は、複数の開口部２４ａを形成した金属製の部材である。複数の開口部２４ａは空気を取り込むために外部に向けて開口しており、本実施形態においては円弧状の長孔として形成されており、通気孔２２ａや吸気口２０ａよりも開口面積が大きく設定されている。この開口部２４ａの裏側は第２のフィルタ２３で塞がれている。

なお、中間部材２２の通気孔２２ａが設けられることで、吸気口２０ａから漏れた音が通気孔２２ａを通過する際に、音のエネルギーが摩擦で熱エネルギーに変換されるようになっている。中間部材２２の前後にはフィルタによって空間が確保されており、通気孔２２ａによって音の通路が規制されるようになっている。

また、中間部材２２の通気孔２２ａは、図６に示すように、通気孔２２ａの貫通方向に投影したときに、吸気口２０ａに重ならない位置に配置されている。このように構成することで、吸気口２０ａから漏れた音がまっすぐに進んだ場合には通気孔２２ａを通過できないようになっている。言い換えると、吸気口２０ａから漏れた音が迂回しなければ通気孔２２ａを通過できないようになっている。このような構成により、音の伝播距離を延ばすことで音の減衰効果を向上させるようにしている。また、音の直進性により、中間部材２２に音が当たるので、中間部材２２やケースキャップ２０に衝突する回数を増やして音を減衰させ、第１のフィルタ２１によって音を吸収できるようにしている。

また、中間部材２２の通気孔２２ａは、図６に示すように、通気孔２２ａの貫通方向に投影したときに、押さえ部材２４の開口部２４ａの領域内に配置されている。このように構成することで、開口部２４ａから外気を取り込んだときに、外気がまっすぐに進んで通気孔２２ａを通過できるようになっている。このため、吸気がスムーズに行えるようになっている。

開口部２４ａから外部の空気を取り込むときには、外部の空気は、押さえ部材２４の開口部２４ａ、第２のフィルタ２３、中間部材２２の通気孔２２ａ、第１のフィルタ２１、吸気口２０ａを順に通過する（図４及び図５参照）。吸気口２０ａを通過した空気は、クランクケース１１内の給気室Ｓへと取り込まれる。この給気室Ｓへと取り込まれた空気は、低圧用圧縮機構４１のシリンダ４１ｃ内に導入され、圧縮空気の生成に使用される。
一方、クランクケース１１内で騒音が発生し、この騒音が吸気口２０ａから漏れた場合には、以下のように徐々に減衰されるようになっている。

吸気口２０ａを通過した音は、図４及び図５に示すように、まず拡開室Ｒに入る。この拡開室Ｒは、吸気口２０ａと第１のフィルタ２１との間に設けられた空間である。この拡開室Ｒが設けられることで、音の収縮と拡散とが発生し、音が減衰される。
拡開室Ｒに入った音は、第１のフィルタ２１に吸収されつつ、第１のフィルタ２１を通過する。

第１のフィルタ２１を通過した音は、音の直進性によって中間部材２２に当たる。中間部材２２に当たった音の一部は、中間部材２２によって吸収される。中間部材２２によって吸収されずに反射された音は、再び第１のフィルタ２１を通って戻っていく。このとき、第１のフィルタ２１によって音が吸収される。吸収されなかった音の一部は、ケースキャップ２０に当たって反射するが、再度第１のフィルタ２１を通過する際に吸収される。

音の一部は中間部材２２の通気孔２２ａを通過するが、通気孔２２ａを通過した音は第２のフィルタ２３によって更に吸収される。第２のフィルタ２３によって吸収されなかった音は、押さえ部材２４の開口部２４ａから外部に漏れるが、その音は従来と比較して大きく減衰されている。

以上説明したように、本実施形態によれば、クランクケース１１の吸気口２０ａを覆うように、第１のフィルタ２１と、複数の通気孔２２ａを形成した中間部材２２と、第２のフィルタ２３と、複数の開口部２４ａを形成した押さえ部材２４と、を内側から外側に順に重ねて配置した。このような構成によれば、吸気口２０ａから漏れた騒音が２重に設けられたフィルタで減衰されるので、騒音が外部に漏れにくい。しかも、中間部材２２を設けたことで、中間部材２２が障害物となって音の減衰効果を得られる。

なお、中間部材２２と押さえ部材２４との間には第２のフィルタ２３が設けられているため、中間部材２２と押さえ部材２４との間に空気を通過させることができる。よって、防音性能を高めつつも、クランクケース１１内に吸気する際の空気の通り道を確保することができる。

また、前記中間部材２２はゴムなどの弾性材料で形成される。このような構成によれば、吸気口２０ａから漏れた騒音が中間部材２２に当たったときに、音を吸収する効果を高めることができる。

また、前記通気孔２２ａの貫通方向に投影したときに、前記通気孔２２ａが前記吸気口２０ａに重ならない位置に配置されている。このような構成によれば、吸気口２０ａから漏れた音が中間部材２２の通気孔２２ａを通過するときに、直進するのではなく迂回しなければならない。よって、音の伝播距離を延ばすことができるので、音の減衰効果を向上させることができる。また、吸気口２０ａから漏れた音は、直進性を有するので中間部材２２に当たることになる。よって、中間部材２２によって音を遮蔽・吸収することができる。また、中間部材２２に当たって反射した音は再び第１のフィルタ２１を通って戻っていくので、第１のフィルタ２１によって更に音を吸収することができる。

また、前記通気孔２２ａの貫通方向に投影したときに、前記通気孔２２ａが前記開口部２４ａの領域内に配置されている。また、開口部２４ａの開口面積は、通気孔２２ａよりも大きく設定されている。このような構成によれば、クランクケース１１内に吸気するときに、押さえ部材２４の開口部２４ａから取り込んだ空気を中間部材２２の通気孔２２ａへと直進させて吸い込むことができ、吸気抵抗を低減させることができる。また、音源から離れた場所で吸気抵抗を低減させているので、吸気抵抗を低減させたとしても防音効果は十分に発揮させることができる。すなわち、吸気効率を悪化させることなく上記したような防音効果を得ることができる。

なお、本実施形態においては、中間部材２２の通気孔２２ａの大きさを均一に設定したが、通気孔２２ａの大きさによって減音可能な周波数帯が異なるので、大きさの異なる通気孔２２ａを複数種類配置することで、広範な周波数帯に対応するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、第１のフィルタ２１、中間部材２２、第２のフィルタ２３、押さえ部材２４、を内側から外側に順に重ねて配置した。しかしながら、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば、フィルタや中間部材２２の数を増減させてもよい。具体例としては、第１のフィルタ２１を省略して、中間部材２２、第２のフィルタ２３、押さえ部材２４、を内側から外側に順に重ねて配置してもよい。また、フィルタの数を増やして、第１のフィルタ２１、中間部材２２、第１のフィルタ２１、中間部材２２、第２のフィルタ２３、押さえ部材２４、を内側から外側に順に重ねて配置してもよい。
また、第１のフィルタ２１と第２のフィルタ２３とは、目の細かさ（気孔率）が異なるものを組み合わせて使用してもよい。

１０ 空気圧縮機
１１ クランクケース
１２ 第１軸受
１３ 第２軸受
１４ ケース本体
１５ 周壁部
２０ ケースキャップ
２０ａ 吸気口
２０ｂ ボルト螺着部
２１ 第１のフィルタ
２２ 中間部材
２２ａ 通気孔
２３ 第２のフィルタ
２４ 押さえ部材
２４ａ 開口部
２５ ボルト
３０ モータ
３１ 回転軸
３２ ロータ
３５ ステータ
４０ 圧縮機構
４１ 低圧用圧縮機構
４１ａ コンロッド
４１ｂ ピストン
４１ｃ シリンダ
４２ 高圧用圧縮機構
４２ａ コンロッド
４２ｂ ピストン
４２ｃ シリンダ
４５ タンク
Ｓ 給気室
Ｒ 拡開室

Claims (5)

1. クランクケースと、
   前記クランクケースに取り付けられ、前記クランクケース内に取り込まれた空気を圧縮する圧縮機構と、
   を備え、
   前記クランクケースには、前記クランクケース内に圧縮用の空気を取り込むために外部に向けて開口する吸気口が設けられ、
   前記吸気口を覆うように、複数の通気孔を形成した中間部材と、フィルタと、複数の開口部を形成した押さえ部材と、を重ねて配置したことを特徴とする、空気圧縮機。
2. 前記吸気口を覆うように、第１のフィルタと、複数の通気孔を形成した中間部材と、第２のフィルタと、複数の開口部を形成した押さえ部材と、を内側から外側に順に重ねて配置したことを特徴とする、請求項１記載の空気圧縮機。
3. 前記中間部材は弾性材料で形成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の空気圧縮機。
4. 前記通気孔の貫通方向に投影したときに、前記通気孔が前記吸気口に重ならない位置に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気圧縮機。
5. 前記通気孔の貫通方向に投影したときに、前記通気孔が前記開口部の領域内に配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気圧縮機。

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