JP3204419U - モータの放熱を行うインフレータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】熱が溜まってモータが損壊してしまうことを防ぐとともに、モータの運転効率を高めてモータの使用寿命が延びるモータの放熱を行うインフレータ構造を提供する。【解決手段】モータの放熱を行うインフレータ構造は、筐体及び空気圧縮機を備える。筐体は、上蓋体１と下ベースボディ２との組み合わせにより構成される。上蓋体１のパネル１０及び下ベースボディ２の底板２０の両側辺には、互いに対向する前側板２１及び後側板２２が形成される。上蓋体１には、複数の吸気孔１１０が形成される。下ベースボディ２には、複数の通気孔２２０が形成される。空気圧縮機は、動力機構のモータ６を含む。モータ６は、回転軸６０と、モータ６の回転軸６０の一側端に設けられてモータ６のハウジング６１に近い前端部に設置された放熱ファン７とを有する。放熱ファン７が回転すると、筐体外部の空気が吸気孔１１０を介して筐体内に吸引される。【選択図】図１

Description

本考案は、モータの放熱を行うインフレータ構造に関し、特に、筐体及び空気圧縮機を含み、空気圧縮機が筐体内に収容され、筐体に設けられた導流構造を利用して空気圧縮機の放熱ファンの運転により発生させた空気流をモータのハウジングの通風口へ速やかに案内し、通風口からモータのハウジング内部へ進入する空気流により、ロータアセンブリに放熱作用を発生させ、ハウジングの終端の貫通孔を介して高温の空気流が導き出され、モータのハウジング内に熱が溜まってしまうことを防いで、モータ運転の最高出力パワーを得て、モータの運転効率を高めるとともに、モータの使用寿命を延ばす、モータの放熱を行うインフレータ構造に関する。

空気圧縮機は、気体被注入物に気体を注入する際、一般にエアクッション、タイヤへ気体を注入する用途に広く応用され、空気圧縮機の体積が小さいため携帯及び設置が容易である上、ポータブル直流電源供給装置又は自動車のシガレットライターソケットに直接接続して空気圧縮機へ動力電源を供給することができるため、操作及び使用が非常に容易である。一般に、従来の空気圧縮機装置は、筐体内に空気圧縮機が配設される。空気圧縮機は、モータ駆動によりシリンダー内でピストンを往復させる圧縮動作を行い、圧縮された空気が気体被注入物へ送られて気体を注入する。モータによりシリンダー内でピストンが往復運動されると、発生した熱がモータのハウジング内に溜まるとともに、筐体内にも溜まって筐体から熱を速やかに排出させることができずに高温となってしまう虞があった。その原因としては、一般にモータがロータを作動させると、電機子コア（ａｒｍａｔｕｒｅ ｃｏｒｅ）、エナメル線（ａｒｍａｔｕｒｅ ｗｉｎｄｉｎｇ）、整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）などを含む構造が内設された電機子（ａｒｍａｔｕｒｅ）、又はロータ（ｒｏｔｏｒ）が高熱を発生させて高温となるためであった。特に、電機子中の整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）とカーボンブラシ（ｃａｒｂｏｎ ｂｒｕｓｈ）とが接触摩擦されて電機子全体に高熱が発生し、このような高熱によりカーボンブラシにカーボンが容易に堆積してしまい、電流流路に悪影響を与え、モータのハウジング内に溜まった高熱によりハウジングの内周壁に設けた磁石の磁力に悪影響を及ぼし、磁石の磁力が減衰し、それに伴ってモータの運転効率が次第に低下してしまう虞があった。小パワーモータを応用したインフレータ装置の自動車タイヤパンク応急処理装置とは、例えば、自動車のタイヤがパンクした際、速やかに気体注入及び接着剤注入を行う応急処理装置であるが、一部の国の法律によると高速道路でタイヤがパンクした場合、後方から来る自動車が追突することを防いでドライバーの安全を確保するために、ドライバーは法律の規定時間内に修理を終わらせて速やかに自動車をその場から移動させる必要がある。しかし、短時間にタイヤの破損箇所をモータにより修理する際、モータが高速で回転している最中、ロータの回転で発生する高熱のほとんどがモータのハウジング内に溜まり、効果的に放熱することができない状況が続くと、モータの運転効率が低下して温度が一定レベルまで上昇し、電機子中のエナメル線の絶縁物が破壊され、エナメル線にショートが発生してモータ全体が焼損したりその他の危険が生じる虞があった。空気圧縮機が筐体内に収容され、従来の組立て方式では、筐体の枠部又は分離プレートにより空気圧縮機を支持するが、同時に円筒型モータを強固に固定することができる。実際には、従来の筐体には、モータの放熱構造が取り付けられておらず、従来の筐体は、依然としてモータが作動して発生する熱が溜まって高熱となり易く、モータの放熱をアシストしてモータが運転する際に潜在的な効率低下及び損壊が発生する欠点を克服することは困難であった。

本考案の主な目的は、筐体及び空気圧縮機を備えたモータの放熱を行うインフレータ構造を提供することにあり、筐体は、上蓋体と下ベースボディとの組み合わせにより構成され、空気圧縮機は、筐体内に収容され、空気圧縮機のモータのハウジングは、上蓋体に設けられた上導流部と、下ベースボディに設けられた下導流部とにより強固に位置決めされる上、上下導流部の導流構造により空気圧縮機の放熱ファンの運転により発生した空気流を速やかに案内し、モータのハウジングの通風口へ集中させて通風口からモータのハウジング内部へ進入する空気流により、モータ内のロータアセンブリに放熱作用を発生させ、最終的にモータの終端の貫通孔を介して高温の空気流を導き出してモータを放熱することにより、熱が溜まってモータが損壊してしまうことを防ぐとともに、モータの運転効率を高めてモータの使用寿命を延ばす。

図１は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造を示す分解斜視図である。 図２は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造を示す断面斜視図である。 図３は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造の下ベースボディを示す斜視図である。 図４は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造を示す平面透視図である。 図５は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造を示す横断面図である。 図６は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造の筐体を示す組立断面図である。 図７は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造の空気圧縮機に内設された筐体の放熱導流を示す部分断面斜視図である。

以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造は、筐体及び空気圧縮機を含む。筐体は、上蓋体１と下ベースボディ２との組み合わせにより構成される。空気圧縮機は、上蓋体１と下ベースボディ２との組み合わせにより構成される筐体内に収容される。

図１に示すように、上蓋体１は、略矩形状のボックス体に成形される。パネル１０上には、空気圧縮機をオンオフするスイッチ１５が設けられている。パネル１０の両側辺には、互いに対向する前側板１１及び後側板１２が設けられる。前側板１１には、列配列の吸気孔１１０が複数形成されている。後側板１２には、列配列の通気孔１２０が複数形成されている。上蓋体１のパネル１０の内壁上には、内側に凹んだ溝部１４１を有する１対の固定ブロック１４が設けられている。固定ブロック１４には、導流構造が係合される。導流構造とは上導流部３（図４及び図６を参照する）であり、上導流部３が固定ブロック１４に取り付けられる箇所には、上導流部３が前側板１１から遠い一端に縦向きで延びた高い縦壁３１が形成されている。縦壁３１は、空気流を遮るために用いられ、前側板１１へ向かう方向で側壁３５，３６が左右両端にそれぞれ延設され、前側板１１に近い側壁３５，３６の外周面上には、左右方向で（図４で示された方向で見ると）縦向きの根元部３０が延設されている。根元部３０は、固定ブロック１４に形成された溝部１４１中に挿着される。縦壁３１の頂端には、水平に延びて上蓋体１のパネル１０の内壁と接触される当接平板３２が形成され、縦壁３１、当接平板３２及び２つの側壁３５，３６により導風槽３７が画成される。導風槽３７内に位置して前側板１１に対向する縦壁３１と当接平板３２とともに傾斜面３４が形成され、傾斜面３４により空気流の前進がより円滑となる。前述した根元部３０の他端には、モータ６のハウジング６１の丸みに対応して内側に凹んだ円弧状の支持部３３が形成されている。前述した上蓋体１の前側板１１に隣接した内側には、前側板１１に対して平行な上円弧縁プレート１３が設けられる。

図１及び図３に示すように、下ベースボディ２は、前述した上蓋体１に対応した矩形状ボックス体である。底板２０の両側辺には、互いに対向した前側板２１及び後側板２２が形成されている。前側板２１には、列配列された複数の吸気孔２１０が形成され、後側板２２には、列配列された複数の通気孔２２０が形成され、排気に用いる。下ベースボディ２の底板２０の内壁上には、内側に凹んだ溝部２４１を有する１対の固定ブロック２４が設けられている。固定ブロック２４には、導流構造が係合される。導流構造とは下導流部４である。下導流部４の構造は、前述した上導流部３と同じである。下導流部４の前側板２１から遠い一端には、縦向きに延びた高い縦壁４１が形成されている。縦壁４１は、空気流を遮るために用いられ、前側板２１へ向かう方向で側壁４５，４６が左右両端にそれぞれ延設され、前側板２１に近い側壁４５，４６の外周面上には、左右方向で（図４で示された方向で見ると）縦向きの根元部４０が延設されている。根元部４０は、固定ブロック２４に形成された溝部２４１中に挿着される。縦壁４１の底端には、水平に延びて下ベースボディ２の底板２０の内壁と接触される当接平板４２が形成され、縦壁４１、当接平板４２及び２つの側壁４５，４６により導風槽４７が画成される。導風槽４７内に位置する前側板２１に対向した縦壁４１と当接平板４２とともに傾斜面４４が形成される。傾斜面４４により空気流の前進がより円滑となる。前述した根元部４０の他端には、モータ６のハウジング６１の丸みに対応して内側に凹んだ円弧状の支持部４３が形成されている。前述した下ベースボディ２の前側板２１に隣接した内側には、前側板２１に対して平行な下円弧縁プレート２３が設けられる。

空気圧縮機は本考案の主な特徴ではないが、本考案の技術的特徴及び効果が分かりやすいように、空気圧縮機及びそれと組み合わせるモータ６の実施形態について以下概略説明する。図１〜図５に示すように、空気圧縮機は、上蓋体１と下ベースボディ２との間に収容される。空気圧縮機は、メインハウジング５と、メインハウジング５に結合されたシリンダー５１と、メインハウジング５上に組立てる動力機構と、動力機構により駆動されてシリンダー５１内で往復運動を行うピストン本体８５と、を含む。動力機構は、モータ６と、伝動用の小歯車８１と、大歯車８２と、クランクピン８４を有する重量回転盤８３（図７を参照する）と、放熱用の放熱ファン７とを含む。モータ６のハウジング６１には、ロータアセンブリ６４が内設され、回転軸６０が中央部に配設される。ロータアセンブリ６４は、エナメル線６６が巻き付けられた電機子コア６５と、整流子６７と、端子６８と、カーボンブラシ６９とを含む。回転軸６０は、前述した小歯車８１が一端に取り付けられ、放熱用の放熱ファン７が他端に取り付けられている。モータ６のハウジング６１の周面上には、通風口６２１，６２２が対称的に形成され、小歯車８１端のモータ６表面には、複数の貫通孔６３が形成されている（図５を参照する）。前述した大歯車８２には、重量回転盤８３が結合される。重量回転盤８３には、軸棒及びクランクピン８４が設けられる。軸棒の一端は、大歯車８２に挿通されてメインハウジング５に枢着される。クランクピン８４の一端がピストン本体８５の終端に枢着されると、小歯車８１が大歯車８２に噛合される。組み合わせた上蓋体１と下ベースボディ２とに空気圧縮機が収容されると、モータ６のハウジング６１の周面は、上蓋体１及び下ベースボディ２の内面に設けられた上導流部３と下導流部４とにより挟持されて強固に位置決めされる（図５及び図６を併せて参照する）。即ち、円弧状支持部３３，４３によりモータ６のハウジング６１を強固に支え、モータ６が緩んだり、傾いたり、倒れたりすることを防ぐ。モータ６が運転されると、小歯車８１は、大歯車８２を駆動させ、シリンダー５１内でピストン本体８５が往復して圧縮動作を行う。

図４を参照する。図４は、モータ６が筐体の導流部３，４に位置するときの相対位置を示す。筐体の前側板１１，２１の表面を基準線Ｌ０として用いる。モータ６のハウジング６１の前端部６１１は、放熱ファン７に近い方の一端であり、後端部６１２は、放熱ファン７から遠い方の他端であり、放熱ファン７の空気流を輸送する領域内に位置するランド線を基準線Ｌ１として用いる。前端部６１１に近いハウジング６１には、ハウジング６１の内外部と流通する通風口６２１，６２２が形成されている。モータ６の通風口６２１，６２２の中央のバーチャルラインは、基準線Ｌ２として用いる。筐体内の固定ブロック１４，２４の中央のバーチャルラインは、基準線Ｌ３として用いる。基準線Ｌ０から基準線Ｌ３までの距離はＡである。基準線Ｌ０から基準線Ｌ２までの距離はＢである。基準線Ｌ０から基準線Ｌ１までの距離はＣである。距離はＢ＞Ａ＞Ｃの関係にある。基準線Ｌ０とＬ１との間の領域内には、筐体の周縁上に複数の吸気孔が形成されている。放熱ファン７が回転する際、複数の吸気孔を介して筐体外の空気が筐体内に吸引される。本実施形態の複数の吸気孔は、基準線Ｌ０と基準線Ｌ１との間の領域内の筐体の前側板１１，２１に形成された吸気孔１１０，２１０に位置してもよく、放熱ファン７の前方に設けられて基準線Ｌ０と基準線Ｌ１との間の領域内である限り、吸気孔１１０，２１０は筐体の他の側板又は内板に設けられてもよい。

図４、図５及び図７を参照する。図７は、本考案の一実施形態に係るモータの放熱を行うインフレータ構造の空気圧縮機に内設された筐体の放熱導流を示す部分断面斜視図である。図４、図５及び図７に示すように、空気圧縮機のモータ６の一端の放熱ファン７が円周に沿って回転する際、放熱ファン７は、外気が筐体の前側板１１，２１に形成された吸気孔１１０，２１０から導入され、互いに組み合わされた上円弧縁プレート１３及び下円弧縁プレート２３により画成された導風開口１３０，２３０を介して外気を円滑に導入する。上蓋体１及び下ベースボディ２の内面に形成された上導流部３及び下導流部４は、モータ６の通風口６２１及び通風口６２２の周面に当接され、導流部３，４の縦壁３１，４１の傾斜面３４，４４により空気流をモータ６の通風口６２１，６２２へ直接案内し、通風口６２１，６２２を介して吸入された空気流がモータ６のハウジング６１内に直接進入し、カーボンブラシ６９と整流子６７との摩擦により高温が発生し易く、通電されたエナメル線６６などの部位が適時放熱され（即ち、図５の放熱状態）、高温の空気流が通気孔１２０，２２０を介して筐体外へ排出される。

上述したことから分かるように、従来の空気圧縮機を筐体内に組立てる方式は、筐体の枠部又は分離プレートを利用して空気圧縮機を支えるとともに、円筒形モータを安定させることしかできず、従来の筐体はモータの放熱機能を備えていなかった。逆に、本考案の筐体に設けた導流部３，４の導流設計により、空気圧縮機の放熱ファン７の運転により発生した空気流をモータ６のハウジング６１の通風口６２１，６２２へ速やかに案内し、通風口６２１，６２２を介してモータ６のハウジング６１の内部に進入させてロータアセンブリ６４に放熱作用を発生させ、ハウジング６１の終端の貫通孔６３を介して高温の空気流を導き出し、モータ６のハウジング６１の内部に熱が溜まり難く、モータ６の運転の最高出力パワーを得て、モータ６の運転効率を高めるとともに、モータ６の使用寿命を延ばすことができる。本考案の導流部３，４は、モータ６を位置決めすることができる上、モータ６及び速やかな放熱の相乗効果を得ることができるため、従来技術より実用的価値が高い。

１ 上蓋体
２ 下ベースボディ
３ 上導流部
４ 下導流部
５ メインハウジング
６ モータ
７ 放熱ファン
１０ パネル
１１ 前側板
１２ 後側板
１３ 上円弧縁プレート
１４ 固定ブロック
１５ スイッチ
２０ 底板
２１ 前側板
２２ 後側板
２３ 下円弧縁プレート
２４ 固定ブロック
３０ 根元部
３１ 縦壁
３２ 当接平板
３３ 支持部
３４ 傾斜面
３５ 側壁
３６ 側壁
３７ 導風槽
４０ 根元部
４１ 縦壁
４２ 当接平板
４３ 支持部
４４ 傾斜面
４５ 側壁
４６ 側壁
４７ 導風槽
５１ シリンダー
６０ 回転軸
６１ ハウジング
６３ 貫通孔
６４ ロータアセンブリ
６５ 電機子コア
６６ エナメル線
６７ 整流子
６８ 端子
６９ カーボンブラシ
８１ 小歯車
８２ 大歯車
８３ 重量回転盤
８４ クランクピン
８５ ピストン本体
１１０ 吸気孔
１２０ 通気孔
１３０ 導風開口
１４１ 溝部
２１０ 吸気孔
２２０ 通気孔
２３０ 導風開口
２４１ 溝部
６１１ 前端部
６１２ 後端部
６２１ 通風口
６２２ 通風口

Claims (3)

1. 筐体及び空気圧縮機を備えたモータの放熱を行うインフレータ構造であって、
   前記筐体は、上蓋体と下ベースボディとの組み合わせにより構成され、前記上蓋体のパネル及び前記下ベースボディの底板の両側辺には、互いに対向する前側板及び後側板が形成され、前記上蓋体には、複数の吸気孔が形成され、前記下ベースボディには、複数の通気孔が形成され、
   前記空気圧縮機は、動力機構のモータを含み、前記モータは、回転軸と、前記モータの前記回転軸の一側端に設けられて前記モータのハウジングに近い前端部に設置された放熱ファンと、を有し、前記放熱ファンが回転すると、前記筐体外部の空気が前記吸気孔を介して前記筐体内に吸引され、前記モータの前記筐体には、前記筐体の内外部を連通する通風口が形成され、前記空気圧縮機全体と前記空気圧縮機の前記モータとが、前記上蓋体と下蓋体との組み合わせにより構成された前記筐体内に安定的に収容され、
   前記上蓋体の前記パネルの内壁には、１対の固定ブロックが設けられ、前記１対の固定ブロックにより、導流構造を有する上導流部が係合され、前記下ベースボディは、前記上蓋体の前記固定ブロックの底板に対向し、前記１対の固定ブロックが内壁に設けられ、前記固定ブロックにより、導流構造を有する下導流部が係合され、
   前記上導流部の前側板から遠い一端には、縦向きで延びた高い縦壁が形成され、
   前記縦壁の左右両端には、前記前側板へ向かう方向で側壁がそれぞれ延設され、
   前記縦壁の頂端には、水平に延びて前記上蓋体の前記パネルの内壁と接触される当接平板が形成され、前記縦壁、前記当接平板及び２つの前記側壁により導風槽が画成され、前記導風槽内に位置して前記前側板に対向する前記縦壁と前記当接平板とともに傾斜面が形成され、前記傾斜面により空気流の前進をより円滑に行い、
   前記下ベースボディに設置された前記下導流部の構造は、前記上導流部と同じであり、前記下導流部の前記前側板から遠い一端には、縦向きで延びた高い前記縦壁が形成され、前記縦壁の左右両端には、前記前側板へ向かう方向で側壁がそれぞれ延設され、前記縦壁の底端には、水平に延びて前記下ベースボディの前記底板の内壁と接触される前記当接平板が形成され、前記縦壁、前記当接平板及び前記２つの側壁により導風槽が画成され、前記導風槽内に位置して前記前側板に対向した前記縦壁と前記当接平板とともに傾斜面が形成され、前記傾斜面により空気流の前進をより円滑に行い、
   前記上蓋体と前記下ベースボディとが結合されて位置決めされると、前記上蓋体及び前記下ベースボディの内壁に設けた前記上導流部及び前記下導流部により前記モータの前記ハウジングを支えることができる上、
   前記モータの前記ハウジングの前記通風口が前記上下導流部の前記導風槽の範囲内に位置し、前記放熱ファンの運転により発生する空気流が前記上下導流部の前記縦壁及び前記側壁により遮られ、前記上下導流部の前記傾斜面により空気流が案内されて円滑に前進されることを特徴とするモータの放熱を行うインフレータ構造。
2. 前記前側板に近い前記上導流部の側壁の外周面上には、左右方向で縦向きの根元部が延設され、
   前記根元部は、前記上蓋体の前記固定ブロックに形成された溝部中に挿着され、前記根元部の他端には、前記モータの前記ハウジングの丸みに対応して内側に凹んだ円弧状の支持部が形成され、前記前側板に近い前記下導流部の側壁の外周面上には、左右方向で縦向きの前記根元部が延設され、前記根元部は、前記下ベースボディの前記固定ブロックに形成された前記溝部中に挿着され、前記根元部の他端には、前記モータの前記ハウジングの丸みに対応して内側に凹んだ前記円弧状の支持部が形成され、前記上下導流部の前記円弧状の支持部により前記モータの前記ハウジングが強固に支えられ、前記モータが緩んだり、傾いたり、倒れたりすることを防ぎ、
   前記上蓋体の前記前側板に隣接した内側には、前記前側板に対して平行な上円弧縁プレートが設けられ、
   前記下ベースボディの前記前側板に隣接した内側には、前記前側板に対して平行な下円弧縁プレートが設けられることを特徴とする請求項１に記載のモータの放熱を行うインフレータ構造。
3. 前記筐体の前記前側板の表面を基準線Ｌ０として用い、
   前記モータの前記ハウジングは、前記前端部が前記放熱ファンに近い方の一端と、後端部が放熱ファンから遠い方の他端とを有し、前記放熱ファンの空気流を輸送する領域内に位置するランド線を基準線Ｌ１として用い、前記前端部に近い前記ハウジングには、前記ハウジングの内外部と流通する通風口が形成され、前記モータの前記通風口の中央のバーチャルラインは、基準線Ｌ２として用いられ、
   前記筐体内の前記固定ブロックの中央のバーチャルラインは、基準線Ｌ３として用いられ、
   前記基準線Ｌ０から前記基準線Ｌ３までの距離はＡであり、
   前記基準線Ｌ０から前記基準線Ｌ２までの距離はＢであり、
   前記基準線Ｌ０から前記基準線Ｌ１までの距離はＣであり、
   前記基準線Ｌ０と前記基準線Ｌ１との間の領域内には、前記筐体の周縁上に複数の吸気孔が形成され、
   前記距離はＢ＞Ａ＞Ｃの関係にあることを特徴とする請求項１に記載のモータの放熱を行うインフレータ構造。

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