JP4448197B2

JP4448197B2 - タンク一体型圧縮機

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Publication number: JP4448197B2
Application number: JP2009282449A
Authority: JP
Inventors: 勇士中山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JP2010059974A

Description

本発明は、例えば空気等の流体を圧縮するのに好適に用いられるタンク一体型圧縮機に関し、特に、全体をコンパクトに形成して持ち運びを容易に行いうるようにしたタンク一体型圧縮機に関する。

一般に、圧縮流体を貯留する筒状のタンクと、該タンク上に設けられた電動モータと、該電動モータから前記タンクの長さ方向に離間して該タンク上に設けられ、前記電動モータによって回転駆動される圧縮機本体とからなり、該圧縮機本体を、クランク軸が回転可能に設けられたクランクケースと、該クランクケースに搭載されたシリンダと、該シリンダ上に設けられ該シリンダ内のピストンとの間で圧縮室を画成するシリンダヘッドと、該シリンダヘッド内に互いに独立して設けられた吸込室および吐出室等とから構成してなるタンク一体型の圧縮機は知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の従来技術によるタンク一体型の圧縮機では、電動モータによりプーリやベルト等を介して圧縮機本体のクランク軸を回転駆動し、該クランク軸の回転に応じてシリンダ内でピストンを往復動させることにより、吸込室側から吸込んだ空気等の流体を圧縮室内で圧縮するようにしている。そして、圧縮機本体の圧縮室内で圧縮された圧縮流体は、吐出室側から配管等を介してタンクへと吐出され、このタンク内に貯留される。

特開昭６３−２３５６７８号公報

ところで、上述した従来技術では、略円筒状をなす単一のタンク上に電動モータと圧縮機本体とを、タンクの長さ方向で互いに離間させて配設すると共に、電動モータやクランクケース等をタンクの長さ方向に対し略直交する方向に延ばす構成としている。

このため、従来技術にあっては、圧縮機全体が大型化してしまい、持ち運びに大きな労力を要する上に、例えば運搬用のトラック内等で大きな占有スペースを取ってしまうという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は全体を小型化してコンパクトに形成することができ、運搬時の占有スペースを小さくできると共に、持ち運び作業等を容易に行いうるようにしたタンク一体型圧縮機を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明によるタンク一体型圧縮機は、離間して並行に延びそれぞれ圧縮流体が貯留される一対の略円筒状の貯留タンクと、前記一対の貯留タンクの軸方向と並行に延びる回転軸を有する電動モータと、クランクケースと、前記クランクケースに取付けられシリンダヘッドをそれぞれ有する高圧側シリンダ及び低圧側シリンダとを備え、前記高圧側シリンダ内及び前記低圧側シリンダ内を前記電動モータによって駆動されるピストンが往復動することにより吸込んだ流体を圧縮する圧縮機本体とを備え、前記一対の貯留タンクのうち前記一対の貯留タンクの軸方向から見て右側に配置された貯留タンクの右端から左側に配置された貯留タンクの左端までの寸法よりも前記圧縮機本体の右端から左端までの寸法が小さくなるように、前記高圧側シリンダのシリンダヘッドが前記一対の貯留タンクのうち一方の貯留タンク上に配置され、前記低圧側シリンダのシリンダヘッドが他方の貯留タンク上に配置されることを特徴としてなる構成を採用している。

請求項２の発明によると、前記一対の貯留タンクと前記電動モータの回転軸とは、前記一対の貯留タンクの軸方向から見て略正三角形の配置関係をなすことを特徴としている。
請求項３の発明によると、前記電動モータの下部側が前記一対の貯留タンクの間に入り込むように配置されることを特徴としている。
請求項４の発明は、前記低圧側シリンダで発生した圧縮空気を前記高圧側シリンダへ供給する連通管を備える構成としている。
請求項５の発明によると、前記高圧側シリンダ及び低圧側シリンダは、前記クランクケースを挟んで前記一対の貯留タンクが互いに離間する方向に対向するように配置されることを特徴としている。
請求項６の発明によると、前記クランクケースの下部が前記一対の貯留タンクの間のスペースに入り込むように配置されることを特徴としている。
請求項７の発明によると、前記一対の貯留タンクの間のスペースの上に前記電動モータの前記回転軸が配置されることを特徴としている。
請求項８の発明は、前記電動モータの回転軸に取付けられ前記電動モータの回転軸により回転されて空気流を発生することにより前記電動モータと前記圧縮機本体とを冷却する冷却ファンを備え、前記冷却ファンの下部側が前記一対の貯留タンクの間のスペースに入り込むように配置されることを特徴としている。

本発明によれば、請求項１に記載の如く構成したから、タンク一体型圧縮機全体を小型化しコンパクトに形成することができると共に、運搬時の占有スペースを小さくすることができ、作業現場等での持ち運び作業を容易に行うことができる。

本発明の実施例によるタンク一体型の２段式空気圧縮機を示す斜視図である。図１中の保護カバーを取外した状態の２段式空気圧縮機を示す平面図である。図１中の保護カバーを取外した状態の２段式空気圧縮機を示す正面図である。図３に示す２段式空気圧縮機の左側面図である。図３に示す２段式空気圧縮機の右側面図である。図３に示す２段式空気圧縮機の背面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って詳述する。

ここで、図１ないし図６は本発明の実施例によるタンク一体型圧縮機を２段式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて示している。

図において、１，１は左，右に離間して互いに並行に延びた一対の貯留タンク（以下、タンク１という）で、該各タンク１は図２ないし図６に示す如く金属チューブ等から略円筒状の密閉容器として形成され、その長さ方向（軸方向）寸法はタンク１の外径に対して例えば３〜４倍程度となっている。また、各タンク１上には後述の電動モータ８や圧縮機本体１２等を上側から覆う保護カバー２が図１に示す如く設けられ、該保護カバー２は必要に応じて取外されるようになっている。なお、図２ないし図６では保護カバー２を取外した状態で示している。

３，４は各タンク１を左右方向で連結したフレームで、該フレーム３，４は図４および図５に示す如く高い剛性をもった金属材等からなり、例えば各タンク１の前，後両端側で該各タンク１に一体的に固着されている。そして、このフレーム３，４は電動モータ８を後述の圧縮機本体１２と共に下側から支承する構成となっている。

５，５，…は各タンク１の両端側に設けられたクッションラバーで、該クッションラバー５は合成ゴム等の樹脂材料により形成され、各タンク１の長さ方向に離間して各タンク１の下面側に取付けられている。そして、各クッションラバー５は各タンク１を作業現場の地面上等に安定して載置させると共に、各タンク１の下面側を保護する構成となっている。また、各クッションラバー５は弾性を有することにより圧縮機本体１２や電動モータ８等からの振動を減衰させる機能を有している。

６，６は当該圧縮機を持ち運ぶための把手で、該各把手６は図１に示すように剛性を有する材料により略コ字状に形成され、保護カバー２の前，後に位置して左，右のタンク１，１間を跨ぐように配設されている。ここで、各タンク１の両端側にはその上面側に各把手６用の取付金具７，７，…が図２に示す如く設けられ、各把手６はこれらの各取付金具７を介して各タンク１から上向きに突出するように取付けられている。

８は各タンク１間に位置してフレーム４上に取付けられた駆動モータとしての電動モータで、該電動モータ８は図５等に示す如くモータケーシング９内にステータおよびロータを有し、外部からの給電により回転軸１０を回転駆動する構成となっている。そして、電動モータ８はモータケーシング９が図２に示す如く、各タンク１の長さ方向（軸方向）へと並行に延び、その先端側は後述のクランクケース１３と一体化されている。また、モータケーシング９の下部９Ａ側は図５に示す如く各タンク１間のスペースＳに部分的に入り込むように配設され、モータケーシング９と各タンク１とは略正三角形の配置関係をなしているものである。

ここで、電動モータ８の回転軸１０はクランクケース１３内を軸方向に貫通して延び、クランクケース１３から突出する回転軸１０の先端側には冷却ファン１１が取付けられている。そして、電動モータ８は冷却ファン１１を回転駆動することにより各タンク１の長さ方向に沿った冷却風を発生させ、この冷却風はクランクケース１３の内，外へと電動モータ８側に向けて流れることにより、圧縮機本体１２と電動モータ８とを空気流で冷却するようになっている。

１２は電動モータ８と共にフレーム４等を介して各タンク１間に配設された圧縮機本体で、該圧縮機本体１２はクランクケース１３および後述のシリンダ１４，１７等からなり、シリンダ１４，１７が図４に示す如く水平方向で対向するように配設された所謂水平対向型の２段式空気圧縮機を構成するものである。即ち、圧縮機本体１２のシリンダ１４，１７は、クランクケース１３を挟んで互いに対向し、各タンク１が離間する左，右方向に延びている。

１３は電動モータ８のモータケーシング９に一体化されたクランクケースで、該クランクケース１３は略円筒状に形成され、モータケーシング９と同軸をなすように各タンク１間に配設されている。そして、クランクケース１３内にはクランク軸（図示せず）が回転可能に設けられ、このクランク軸は電動モータ８の回転軸１０と一体に回転する構成となっている。また、クランクケース１３の下部１３Ａ側は図４に示す如く、各タンク１間のスペースＳに部分的に入り込むように配設され、クランクケース１３と各タンク１とは全体として略正三角形の配置関係をなしている。

ここで、前記冷却ファン１１は図４に示す如く、クランクケース１３の端部側で各タンク１間のスペースを有効に活用するように大きな羽根径をもって形成されている。そして、冷却ファン１１はこのスペース内で回転軸１０により回転駆動され、冷却風量を可及的に増大させるようになっている。また、クランクケース１３には冷却ファン１１側の端部に外気の取入口１３Ｂ（図４参照）が設けられ、該取入口１３Ｂにはクランクケース１３内に清浄化した空気を取込むための吸込フィルタ（図示せず）が取付けられている。

１４はクランクケース１３に設けられた第１の気筒を構成する低圧側シリンダで、該低圧側シリンダ１４は図２および図４に示す如く基端側がクランクケース１３に固着され、先端側が一方のタンク１（図４中に示す左側のタンク１）上へと水平方向に延びている。そして、低圧側シリンダ１４内には低圧側のピストン（図示せず）が摺動可能に挿嵌され、このピストンは前記クランク軸の回転に応じてシリンダ１４内を往復動するものである。

１５は低圧側シリンダ１４の先端側に設けられ、該低圧側シリンダ１４と共に第１の気筒を構成するシリンダヘッドで、該シリンダヘッド１５内には吸込室と吐出室（図示せず）とが形成され、この吸込室と吐出室はそれぞれ吸込弁と吐出弁（図示せず）を介して低圧側シリンダ１４内に連通，遮断される。また、この吸込室はクランクケース１３内に吸気通路（図示せず）等を介して連通し、前記取入口１３Ｂ側からクランクケース１３内に流入した空気を前記ピストンの往復動に応じて低圧側シリンダ１４内へと吸込ませるようになっている。

１６はシリンダヘッド１５の吐出室側に接続された吐出パイプで、該吐出パイプ１６は後述の連通管１９を介して高圧側のシリンダヘッド１８に接続され、低圧側シリンダ１４内で発生した圧縮空気をシリンダヘッド１５の吐出室から連通管１９側に吐出させるものである。

１７は低圧側シリンダ１４と水平方向で対向するようにクランクケース１３に取付けられた第２の気筒を構成する高圧側シリンダで、該高圧側シリンダ１７は図２および図４に示す如く基端側がクランクケース１３に固着され、先端側が他方のタンク１（図４中に示す右側のタンク１）上へと水平方向に延びている。そして、高圧側シリンダ１７は低圧側シリンダ１４よりも小さいシリンダ径をもって形成され、高圧側シリンダ１７内には高圧側のピストン（図示せず）が摺動可能に挿嵌されている。

１８は高圧側シリンダ１７の先端側に設けられ、該高圧側シリンダ１７と共に第２の気筒を構成するシリンダヘッドで、該シリンダヘッド１８内には低圧側のシリンダヘッド１５と同様に吸込室と吐出室が形成され、この吸込室と吐出室とはそれぞれ吸込弁、吐出弁（いずれも図示せず）を介して高圧側シリンダ１７内に連通，遮断されるようになっている。そして、シリンダヘッド１５，１８の端部は図４および図５に示す如く、各タンク１から左，右へとはみ出すことがないように各タンク１よりも内側の位置に配設されている。

１９はシリンダヘッド１８の吸込室側を前記低圧側の吐出パイプに接続した連通管で、該連通管１９は低圧側シリンダ１４内で発生した圧縮空気を高圧側のシリンダヘッド１８側に供給させるものである。また、連通管１９はクランクケース１３の下側を迂回するように下向きに湾曲して形成され、低圧側シリンダ１４内で発生した圧縮空気中のドレン等が高圧側シリンダ１７側に浸入するのを抑える構成となっている。

２０はシリンダヘッド１８の吐出室に接続された吐出管で、該吐出管２０は図２および図４に示す如く、シリンダヘッド１８の下面側からタンク１に沿って前方へと水平に延びると共に、一旦は上方へと略Ｌ字状に屈曲して高圧側シリンダ１７およびシリンダヘッド１８上を略Ｕ字状に伸長した後、再び下向きに屈曲して下端（先端）側が図４中の右側のタンク１に接続されている。そして、吐出管２０は高圧側シリンダ１７から吐出された高圧の圧縮空気をタンク１内へと導出させるようになっている。

２１はアンロード用の導管、２２は該導管２１に接続されたアンロードバルブで、該アンロードバルブ２２は図６に示す電磁弁２３を介して開閉され、常時は閉弁状態に保持されることにより圧縮機本体１２をロード運転させる。そして、アンロードバルブ２２は電磁弁２３により開弁されたときに、高圧側シリンダ１７のシリンダヘッド１８側から導管２１を介して導かれる圧縮空気を大気に開放し、圧縮機本体１２をアンロード運転させるものである。

２４は各タンク１間を互いに連通させる圧縮空気の供給管で、該供給管２４は図２等に示す如く、一端側が電動モータ８の後端側を迂回して一方のタンク１に接続され、他端側は電動モータ８のモータケーシング９およびクランクケース１３に沿って前方へと伸長しつつ、低圧側シリンダ１４上を迂回するように図３に示す如く略Ｕ字状に屈曲した後、その下端（先端）側が他方のタンク１に接続されている。

２５，２６は圧縮空気の供給口で、該供給口２５，２６は基端側が供給管２４の途中部位にそれぞれバルブ等を介して個別に接続され、先端側が図２に示す如くタンク１上へと延びている。そして、供給口２５，２６の先端側には、例えばエアシリンダやエアモータ等の空気圧機器に圧縮空気を供給するための外部配管（いずれも図示せず）等が着脱可能に接続され、前記バルブの開弁時に各タンク１内の圧縮空気が外部の空気圧機器に供給されるのを許すようになっている。

２７，２８は供給口２５，２６の途中部位に接続された圧力設定器で、該圧力設定器２７，２８は設定圧可変式の減圧弁等からなり、前記空気圧機器に供給する圧縮空気の圧力を手動操作等で任意に調節できるようになっている。２９，３０は圧力計を示し、該圧力計２９，３０は圧力設定器２７，２８で設定された圧縮空気の圧力をオペレータが目視で確認するためのものである。

３１は供給管２４中のドレンをドレンチューブ３２を介して外部に排出するドレンコックで、該ドレンコック３１は図２ないし図４に示すように、左側のタンク１と供給管２４の端部との間に配設されている。

本実施例によるタンク一体型の２段式空気圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、電動モータ８に給電して回転軸１０を回転駆動させると、冷却ファン１１が回転することによりクランクケース１３やモータケーシング９の内，外に沿って冷却風が流れると共に、クランクケース１３内ではクランク軸が回転され、低圧側シリンダ１４および高圧側シリンダ１７内ではそれぞれのピストンが往復動される。

これにより、低圧側シリンダ１４内ではピストンの往復動に伴って、クランクケース１３の取入口１３Ｂ側から流入した空気を前記吸気通路および吸込室を介してシリンダ１４内に吸込みつつ、これを圧縮して１段目の圧縮空気を発生させる。

そして、低圧側シリンダ１４で発生した圧縮空気は、シリンダヘッド１５の吐出パイプ１６から連通管１９内に吐出されると共に、該連通管１９を介して高圧側シリンダ１７内と連続的に吸込まれることにより、２段目となる高圧の圧縮空気が発生される。そして、高圧の圧縮空気はシリンダヘッド１８の吐出室から吐出管２０を介して一方のタンク１に吐出供給されると共に、供給管２４を介して他方のタンク１内にも供給され、これらの各タンク１内に貯留される。

また、各タンク１内の圧縮空気を外部の空気圧縮器等に供給するときには、供給口２５，２６に外部配管を接続した状態で、供給口２５，２６をバルブにより開閉して外部の空気圧機器へと圧縮空気を供給する。

而して、本実施例によれば、円筒状の密閉容器として形成された一対のタンク１，１をフレーム３，４を介して一体に連結することにより、各タンク１を左，右に離間させ前，後方向で互いに並行に伸長させると共に、フレーム３，４上には電動モータ８と圧縮機本体１２とを搭載し、互いに一体化したモータケーシング９およびクランクケース１３を各タンク１間で該タンク１と同方向に伸長させる構成としたから、下記のような作用効果を得ることができる。

即ち、左，右に離間したタンク１，１間にはモータケーシング９とクランクケース１３とを、その下部９Ａ，１３Ａ側が各タンク１間に部分的に入り込むようにフレーム３，４を介して設置でき、当該圧縮機全体の高さ寸法を小さくしてコンパクトに形成することができる。そして、クランクケース１３の端部側には各タンク１間に位置して、電動モータ８の回転軸１０により回転される冷却ファン１１を余裕をもって配設でき、各タンク１間のスペースを有効に活すように冷却ファン１１の羽根径を大きくできると共に、冷却ファン１１によって大風量の冷却風を発生でき、クランクケース１３の内，外やモータケーシング９等を効率的に冷却することができる。

また、圧縮機本体１２にはクランクケース１３から左、右のタンク１，１上へと水平方向に突出するように低圧側と高圧側のシリンダ１４，１７を設け、該シリンダ１４，１７の先端側にはシリンダヘッド１５，１８を一体に設ける構成としたから、これらのクランクケース１３、シリンダ１４，１７およびシリンダヘッド１５，１８からなる水平対向型の２段式空気圧縮機を各タンク１上にコンパクトに配設することができ、低圧側と高圧側のシリンダヘッド１５，１８が各タンク１から左、右方向へとはみ出すのを防止できると共に、各タンク１と圧縮機本体１２を含めた全体の幅（左右方向）寸法を小さくすることができる。

従って、本実施例によれば、当該圧縮機全体を小型化してコンパクトに形成することができ、運搬時の占有スペースを小さくできると共に、作業現場等での持ち運び作業を容易に行うことができ、可搬式の圧縮機としての適用範囲を大きく広げることができる。

なお、前記実施例では、２段式空気圧縮機として用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばタンク一体型の単筒式空気圧縮機または３気筒以上の多段式空気圧縮機等に適用してもよい。さらに、本発明は空気圧縮機に限るものではなく、例えば窒素ガスや冷媒等の各種流体を圧縮するのに用いてもよい。

１貯留タンク
２保護カバー
３，４フレーム
６把手
８電動モータ（駆動モータ）
９モータケーシング
１０回転軸
１１冷却ファン
１２圧縮機本体
１３クランクケース
１４低圧側シリンダ
１５，１８シリンダヘッド
１７高圧側シリンダ
１９連通管
２０吐出管
２４供給管

Claims

離間して並行に延びそれぞれ圧縮流体が貯留される一対の略円筒状の貯留タンクと、
前記一対の貯留タンクの軸方向と並行に延びる回転軸を有する電動モータと、
クランクケースと、前記クランクケースに取付けられシリンダヘッドをそれぞれ有する高圧側シリンダ及び低圧側シリンダとを備え、前記高圧側シリンダ内及び前記低圧側シリンダ内を前記電動モータによって駆動されるピストンが往復動することにより吸込んだ流体を圧縮する圧縮機本体とを備え、
前記一対の貯留タンクのうち前記一対の貯留タンクの軸方向から見て右側に配置された貯留タンクの右端から左側に配置された貯留タンクの左端までの寸法よりも前記圧縮機本体の右端から左端までの寸法が小さくなるように、前記高圧側シリンダのシリンダヘッドが前記一対の貯留タンクのうち一方の貯留タンク上に配置され、前記低圧側シリンダのシリンダヘッドが他方の貯留タンク上に配置されることを特徴とするタンク一体型圧縮機。
前記一対の貯留タンクと前記電動モータの回転軸とは、前記一対の貯留タンクの軸方向から見て略正三角形の配置関係をなすことを特徴とする請求項１に記載のタンク一体型圧縮機。
前記電動モータの下部側が前記一対の貯留タンクの間に入り込むように配置されることを特徴とする請求項１に記載のタンク一体型圧縮機。
前記低圧側シリンダで発生した圧縮空気を前記高圧側シリンダへ供給する連通管を備える請求項１，２または３に記載のタンク一体型圧縮機。
前記高圧側シリンダ及び低圧側シリンダは、前記クランクケースを挟んで前記一対の貯留タンクが互いに離間する方向に対向するように配置されることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載のタンク一体型圧縮機。
前記クランクケースの下部が前記一対の貯留タンクの間のスペースに入り込むように配置されることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載のタンク一体型圧縮機。
前記一対の貯留タンクの間のスペースの上に前記電動モータの前記回転軸が配置されることを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６に記載のタンク一体型圧縮機。
前記電動モータの回転軸に取付けられ前記電動モータの回転軸により回転されて空気流を発生することにより前記電動モータと前記圧縮機本体とを冷却する冷却ファンを備え、
前記冷却ファンの下部側が前記一対の貯留タンクの間のスペースに入り込むように配置されることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または７に記載のタンク一体型圧縮機。