JP4658263B2

JP4658263B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP4658263B2
Application number: JP2007077019A
Authority: JP
Inventors: 勇士中山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JP2007170410A

Description

本発明は、例えば空気等の気体を圧縮するのに好適に用いられる圧縮機に関する。

一般に、空気等の気体を圧縮する圧縮機は、圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動モータ等によって構成されている。また、昨今では、圧縮機本体、駆動モータ等を一体化して小型化を図り運搬作業等を容易にした圧縮機がある。

そして、この種の圧縮機は、気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動モータと、該駆動モータと圧縮機本体を軸方向に貫通して設けられた回転軸と、該回転軸の圧縮機本体側に設けられ、圧縮機本体に向け外気を冷却風として吸込む第１の冷却ファンと、前記回転軸の駆動モータ側に設けられ、駆動モータに向け外気を冷却風として吸込む第２の冷却ファンとによって大略構成されされている。

また、圧縮機には、前記圧縮機本体、駆動モータ、回転軸、第１の冷却ファンおよび第２の冷却ファンを覆うようにカバーが設けられ、該カバーには、冷却風を吸入、排出するための吸気口、排気口が各所に設けられている。

そして、このように構成された従来技術による圧縮機では、駆動モータによって回転軸を回転駆動することにより、該回転軸に連結された圧縮機本体を駆動し、吸込んだ空気を圧縮して空気タンク内に貯留する。また、この運転時には、第１の冷却ファンによって吸込まれた外気を圧縮機本体に冷却風として供給し、該圧縮機本体を冷却する。また、第２の冷却ファンによって吸込まれた外気を駆動モータに冷却風として供給し、該駆動モータを冷却する。

ところで、上述した従来技術による圧縮機では、回転軸の両端部に第１の冷却ファンと第２の冷却ファンを設け、該各冷却ファンによって回転軸の両側から外部の空気を冷却風としてカバー内に吸込む構成としている。このため、カバーの内部で各冷却ファンによって吸込まれた冷却風が衝突するから、冷却風中に混入した塵埃等が該カバー内に滞留し易くなり、この塵埃等によって駆動モータのコイル等が傷ついてしまうという問題がある。

また、各冷却ファンによる冷却風がカバー内で衝突することにより、それぞれの冷却風の流通を阻害することとなるから、圧縮機本体、駆動モータの冷却効率が低下してしまう。このため、圧縮機本体、駆動モータの冷却効率を高めるためには、各冷却ファンを大きな吸込量、吐出量を得ることができる大型の冷却ファンに変更しなくてはならず、圧縮機の大型化を招くという問題がある。

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、本発明の目的は、冷却風の流れを円滑にすることにより、圧縮機本体、駆動モータの冷却効率を向上できるようにした圧縮機を提供することにある。

本発明による圧縮機は、気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動モータと、該駆動モータに設けられた回転軸と、前記圧縮機本体、駆動モータ、回転軸を覆うように取付けられたカバーとによって構成されている。

そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記回転軸の前記圧縮機本体側に設けられ前記カバー内に冷却風を吸込む第１の冷却ファンと、前記回転軸の駆動モータ側に設けられた第２の冷却ファンとを備え、前記カバーは、前記圧縮機本体側に設けられた吸気口と、前記モータ側に設けられた排気口とを有し、前記第１の冷却ファンの外径寸法を前記第２の冷却ファンの外径寸法よりも大きくする構成としたことにある。

請求項２の発明は、圧縮機本体、駆動モータを、左、右に離間して互いに並行に延びた一対の貯留タンク間に配置し、前記冷却風は前記貯留タンクに沿って流れる構成としたことにある。

請求項３の発明は、貯留タンク間に、駆動モータの回転位相をずらすためのコンデンサを設け、第１の冷却ファンによる冷却風の一部は、前記コンデンサを冷却する構成としたことにある。

請求項４の発明によると、前記圧縮機本体は、内部にピストンが挿嵌されたシリンダおよびシリンダヘッドを有し、前記カバーは、前記排気口および前記吸気口から離間して前記カバーの側面部に設けられ前記圧縮機本体を冷却して温度上昇した冷却風が排出される他の排気口を有し、前記他の排気口を、前記シリンダヘッドと対向する位置に設ける構成としている。

請求項５の発明は、第１の冷却ファンの冷却風の吸込量を、第２の冷却ファンによる冷却風の吐出量よりも大きく設定したことにある。

上述した通り、請求項１の発明によれば、カバー内に冷却風を吸込む第１の冷却ファンを回転軸の圧縮機本体側に設け、第２の冷却ファンは前記回転軸の駆動モータ側に設け、カバーには、前記圧縮機本体側に吸気口を設け、前記駆動モータ側に排気口を設け、前記第１の冷却ファンの外径寸法を前記第２の冷却ファンの外径寸法よりも大きくする構成としている。これにより、圧縮機を駆動するために駆動モータによって回転軸を回転させると、第１の冷却ファンと第２の冷却ファンが回転して前記カバー内の全体に行き渡らせるように冷却風を発生できる。そして、このときの冷却風は、前記圧縮機本体側に設けた吸気口からカバー内に吸込まれ、前記駆動モータ側に設けた排気口からカバーの外部に排出される。そして、冷却風をカバー内で圧縮機本体側から駆動モータ側へと円滑に流通させることができる。従って、冷却風中に混入した塵埃等が滞留することによる駆動モータの損傷を防止でき、該駆動モータの寿命を伸ばすことができる。また、圧縮機本体、駆動モータの冷却効率を向上することができるから、各冷却ファンを小型化することができ、圧縮機を小型化することができる。

請求項２の発明によれば、圧縮機本体、駆動モータを一対の貯留タンク間に配置し、冷却風は前記貯留タンクに沿って流れる構成としているから、第１の冷却ファンによってカバー内に吸込まれた冷却風は、前記貯留タンクに沿って流れ、前記カバー内の圧縮機本体と駆動モータを冷却することができる。

請求項３の発明によれば、貯留タンク間に、駆動モータの回転位相をずらすためのコンデンサを設け、第１の冷却ファンによる冷却風の一部は、前記コンデンサを冷却する構成としたので、貯留タンク間に設けたコンデンサを冷却風によって冷却することができる。
請求項４の発明は、排気口および吸気口から離間してカバーの側面部に設けた他の排気口からも、圧縮機本体を冷却して温度上昇した冷却風が排出される。そして、冷却風をカバー内で圧縮機本体側から駆動モータ側へと円滑に流通させることができる。しかも、前記他の排気口を、前記シリンダヘッドと対向する位置に設けることにより、カバー内の冷却風によってシリンダヘッドを冷却することができる。

請求項５の発明によれば、第１の冷却ファンによる冷却風の吸込量を第２の冷却ファンによる冷却風の吐出量よりも大きく設定しているから、第１の冷却ファンによって吸込まれた冷却風をカバー内の全体に行き渡らせることができ、全体を万遍なく冷却することができる。

以下、本発明の実施の形態による圧縮機としてタンク一体型圧縮機を図１ないし図１４に従って説明する。

１はタンク一体型圧縮機で、該圧縮機１は、図２、図３に示す如く、後述の貯留タンク２、圧縮機本体７、駆動モータ１４、回転軸１５、吸気ファン１６、排気ファン１７、カバー１９等によって大略構成されている。

２，２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で、該各貯留タンク２は、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、底板３、取付板４（図１４に図示）によって連結されている。また、各貯留タンク２の長さ方向両端側には、下側に位置して脚体５，５，…が取付けられ、上側に位置して運搬用の把手６，６が取付けられている。

７は各貯留タンク２間に位置して取付板４上に取付けられた圧縮機本体で、該圧縮機本体７は、略円筒状のクランクケース８と、該クランクケース８の径方向に突出して設けられた低圧側のシリンダ９、シリンダヘッド１０と、該シリンダ９、シリンダヘッド１０の反対側に位置して前記クランクケース８に設けられた高圧側のシリンダ１１、シリンダヘッド１２とによって大略構成され、前記シリンダ９，１１内には後述の回転軸１５に連接棒を介して接続されたピストンが摺動自在に挿嵌されている。また、前記シリンダヘッド１０，１２には吸込弁、吐出弁（いずれも図示せず）等が内蔵され、これら２つのシリンダヘッド１０，１２間は連通管１３を介して接続されている。

ここで、前記クランクケース８には、前面側（吸気ファン１６側）に位置して冷却風が流入する流入口（図示せず）と、後部側外周に開口して冷却風が流出する流出口８Ａ，８Ａが形成されている。

このように、本実施の形態による圧縮機本体７は、所謂水平対向型の２段式空気圧縮機として構成されている。

１４は各貯留タンク２間に位置してクランクケース８の後部側に設けられた駆動モータで、該駆動モータ１４は、クランクケース８と同軸に配設されたモータケーシング１４Ａ内にステータおよびロータ（いずれも図示せず）を有し、外部からの給電によりロータの内周側に嵌合された回転軸１５を回転駆動する構成となっている。

１５は圧縮機本体７、駆動モータ１４を軸方向に貫通して設けられた回転軸で、該回転軸１５は、一側に各連接棒が回転自在に連結され、他側が駆動モータ１４のロータに挿嵌されている。また、回転軸１５の両端側は、圧縮機本体７、駆動モータ１４から突出している。

１６は圧縮機本体７の前面側に位置して回転軸１５の突出端部に取付けられた第１の冷却ファンとしての吸気ファンで、該吸気ファン１６は、その外径寸法Ｄ1 を後述する排気ファン１７の外径寸法Ｄ2 よりも大きく形成することにより、該吸気ファン１６による冷却風の吸込量を排気ファン１７による冷却風の吐出量よりも大きく設定している。これにより、吸気ファン１６によってカバー１９内に吸込まれた冷却風を当該カバー１９内の全体に行き渡らせることができる。そして、このときの冷却風は、図１３、図１４中に矢印で示すように、カバー１９内を貯留タンク２に沿って流れる。

１７は駆動モータ１４の後面側に位置して回転軸１５の突出端部に取付けられた第２の冷却ファンとしての排気ファンで、該排気ファン１７は、カバー１９内の空気を排出することにより、該カバー１９内に外気を取入れるものである。

１８，１８は駆動モータ１４の側方に位置して貯留タンク２上に設けられた空気圧調整器で、該各空気圧調整器１８は、空圧機器（図示せず）に向けて供給される圧縮空気の圧力を調整するものである。

一方、１９は圧縮機本体７、駆動モータ１４、回転軸１５、吸気ファン１６および排気ファン１７等を覆うように各貯留タンク２上に着脱可能に取付けられたカバーで、該カバー１９は、図４ないし図８に示すように、略方形状の上面部２０と、該上面部２０の前側に設けられた前面部２１と、該前面部２１に対面するように上面部２０の後側に設けられた後面部２２と、前記前面部２１、後面部２２間に位置して前記上面部２０に設けられた左面部２３、右面部２４とによって有蓋の箱形状をなしている。

ここで、上面部２０には図６に示すように後述する中間仕切り板２９の後側近傍に位置して外気を吸入するための吸気口２０Ａが設けられ、前面部２１には図７に示すように吸気ファン１６に対応するように吸気口２１Ａが設けられ、後面部２２には図８に示すように排気ファン１７に対応するように排気口２２Ａが設けられ、右面部２４、左面部２３には図４、図５に示すように排気口２４Ａ，２３Ａが設けられている。そして、排気口２３Ａ，２４Ａは、図３ないし図６、図１３に示すように、吸気口２１Ａおよび排気口２２Ａから離間してシリンダヘッド１０、１２と対向する位置に設けられている。このように、圧縮機本体７を冷却して温度上昇した冷却風が排出される排気口２３Ａ，２４Ａと、駆動モータ１４を冷却するために冷却風を吸入する吸気口２０Ａとは、左面部２３、右面部２４と上面部２０という異なる位置に設けられている。

次に、図９ないし図１２に従ってカバー１９内に設けられた仕切りについて説明するに、２５は吸気ファン１６に対応するようにカバー１９の前側位置に設けられた前側仕切り板で、該前側仕切り板２５は、図１０に示すように、上面部２０、左面部２３、右面部２４に亘って形成され、中央部は吸気ファン１６を囲むように円弧状に切欠かれている。また、前側仕切り板２５には、左，右方向に離間して後方に延びる仕切りガイド２５Ａ，２５Ａが設けられている。そして、前側仕切り板２５は、吸気ファン１６によって吸込んだ空気が逆流するのを防止するものである。

２６は排気ファン１７に対応するようにカバー１９の後側位置に設けられた後側仕切り板で、該後側仕切り板２６は、図１１に示すように前述した前側仕切り板２５とほぼ同様に、上面部２０、左面部２３、右面部２４に亘って形成され、中央部は排気ファン１７を囲むように円弧状に切欠かれている。そして、後側仕切り板２６は、排気ファン１７によって排出された空気が逆流するのを防止するものである。

また、２７は空気圧調整器１８を囲む位置に設けられた仕切り枠板で、該仕切り枠板２７は、後側仕切り板２６から前方に延びて屈曲したＬ字状をなし、これにより、空気圧調整器１８を駆動モータ１４等の熱から保護している。

２８は仕切り枠板２７の反対側に設けられた仕切り枠板で、該仕切り枠板２８は、仕切り枠板２７と同様にＬ字状に形成され、補器類を熱から保護する働きを有している。

２９は圧縮機本体７と駆動モータ１４との間に対応するように各仕切り枠板２７，２８間に設けられた中間仕切り板で、該中間仕切り板２９は、図１２に示す如く、その中央部が駆動モータ１４のモータケーシング１４Ａを囲むように円弧状に切欠かれている。そして、中間仕切り板２９は、各仕切り枠板２７，２８の一部と共に仕切り部材を構成するもので、カバー１９内を、前側仕切り板２５との間で圧縮機本体７を取り囲む前側空間３０と、後側仕切り板２６との間で駆動モータ１４を取り囲む後側空間３１とに分割している。

なお、３２は底板３上に設けられたコンデンサで、該コンデンサ３２は、駆動モータ１４の回転位相をずらすものである。コンデンサ３２は、図１４に示すように、一対の貯留タンク２間に位置して圧縮機本体７の下側に設けられ、吸気ファン１６による冷却風の一部により冷却されるものである。

本実施の形態によるタンク一体型圧縮機１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、駆動モータ１４に給電して回転軸１５を回転駆動させると、連接棒を介して連結されたピストンがシリンダ９，１１内で往復動し、低圧側のシリンダヘッド１０から連通管１３を経由して高圧側のシリンダヘッド１２側に圧縮空気が供給され、高圧側のシリンダ１１によってさらに圧縮された空気は各貯留タンク２内に貯留される。

次に、圧縮機本体７、駆動モータ１４を冷却するための冷却風の流れについて図１３および図１４に基づいて説明する。まず、回転軸１５が回転すると、該回転軸１５の両端部に設けられた吸気ファン１６、排気ファン１７が回転される。これにより、吸気ファン１６は、カバー１９の前面部２１に形成された吸気口２１Ａを通して外気を冷却風としてカバー１９内に吸込むことによって、この冷却風をクランクケース８内に流入させて圧縮機本体７を内側から冷却すると共に、前側空間３０内で流通させてシリンダ９，１１等を外側から冷却する。そして、圧縮機本体７を冷却して温度上昇した冷却風は、左面部２３、右面部２４の排気口２３Ａ，２４Ａを通して外部に排出される。

また、吸気ファン１６による冷却風の一部は図１４に示すように底板３側に流通し、コンデンサ３２を冷却して後側空間３１側に流通する。

一方、排気ファン１７は後側空間３１内の空気を排出することにより、上面部２０に設けられた吸気口２０Ａを通して外気を冷却風として吸込み、この冷却風によって駆動モータ１４を冷却する。そして、駆動モータ１４を冷却した冷却風は、コンデンサ３２を冷却した冷却風と一緒に後面部２２に設けられた排気口２２Ａを通して外部に排出される。

このように、圧縮機本体７を冷却した冷却風は、中間仕切り板２９によって駆動モータ１４側に流通することなく、排気口２３Ａ，２４Ａを通して外部に排出させるから、吸気口２０Ａを通して駆動モータ１４に冷えた冷却風を供給することができる。しかも、吸気ファン１６と排気ファン１７による冷却風の流れ方向を同一方向としているから、カバー１９内で冷却風を円滑に流通させることができる。

従って、本実施の形態によれば、吸気ファン１６と排気ファン１７による冷却風を同一方向に流通させることにより、冷却風を圧縮機本体７側から駆動モータ１４側へと円滑に流通させることができるから、冷却風中に混入した塵埃等が滞留することによる駆動モータ１４の損傷を防止することができ、寿命を伸ばすことができる。また、圧縮機本体７、駆動モータ１４の冷却効率を向上することができるから、各ファン１６，１７を小型のファンに変更することができ、圧縮機１を小型化することができる。しかも、各部に耐熱性の低い素材を用いることができ、設計の自由度を高めることができる。

また、カバー１９の内面に圧縮機本体７と駆動モータ１４との間を仕切る中間仕切り板２９を設けているから、上面部２０の吸気口２０Ａを通して駆動モータ１４に冷えた冷却風を供給することができ、駆動モータ１４の冷却効率を高めることができ、トルク特性を安定させることができる。

さらに、カバー１９の左面部２３、右面部２４に圧縮機本体７を冷却した冷却風が排出される排気口２３Ａ，２４Ａを設け、該排気口２３Ａ，２４Ａと異なった位置となる上面部２０に駆動モータ１４に冷却風を吸込む吸気口２０Ａを設けているから、圧縮機本体７を冷却して暖まった排気を吸込むことなく、駆動モータ１４に冷えた冷却風を供給することができ、より一層冷却効率を高めることができる。

一方、吸気ファン１６の外径寸法Ｄ1 を排気ファン１７の外径寸法Ｄ2 より大きくすることにより、該吸気ファン１６の吸込量を、排気ファン１７の吐出量よりも大きく設定しているから、吸気ファン１６によってカバー１９内に吸込まれた冷却風を当該カバー１９内の全体に行き渡らせることができ、補器類等を含めて全体を万遍なく冷却することができる。

なお、実施の形態では、圧縮機本体として水平対向型の２段式空気圧縮機をなす圧縮機本体７を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、１段または３段以上の空気圧縮機を圧縮機本体として用いてもよく、また、シリンダの配置形態もＶ型等の他の形態としてもよい。

また、実施の形態では、圧縮機として２本の貯留タンク２が一体的に設けられたタンク一体型圧縮機１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、貯留タンク１を１本としてもよく、また、貯留タンク１を分離して設ける構成としてもよい。

さらに、実施の形態では、吸気ファン１６の外径寸法Ｄ1 を排気ファン１７の外径寸法Ｄ2 よりも大きくすることにより、吸気ファン１６の吸込量を排気ファン１７の吐出量よりも大きくした場合を例示したが、これに替えて、例えば、吸気ファン１６の外径寸法と排気ファン１７の外径寸法を同等とし、羽根の枚数、形状、角度等を変更することによって吸気ファン１６の吸込量を大きくしてもよい。

一方、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ガス等の各種気体を圧縮するのに用いてもよい。

本発明の実施の形態によるタンク一体型圧縮機を示す正面図である。図１に示すタンク一体型圧縮機の平面図である。タンク一体型圧縮機をカバーを取外した状態で示す平面図である。カバーを単体で示す正面図である。図４に示すカバーの背面図である。図４に示すカバーの平面図である。図４に示すカバーの左側面図である。図４に示すカバーの右側面図である。図４に示すカバーの底面図である。図４中の矢示Ｘ−Ｘ方向断面図である。図４中の矢示XI−XI方向断面図である。図４中の矢示 XII−XII 方向断面図である。冷却風の流通状態を示す図１中の矢示XIII−XIII方向断面図である。冷却風の流通状態を示す図２中の矢示 XIV−XIV 方向断面図である。

符号の説明

１タンク一体型圧縮機（圧縮機）
７圧縮機本体
１４駆動モータ
１５回転軸
１６吸気ファン（第１の冷却ファン）
１７排気ファン（第２の冷却ファン）
１９カバー
２０上面部
２０Ａ，２１Ａ吸気口
２１前面部
２２後面部
２２Ａ，２３Ａ，２４Ａ排気口
２３左面部
２４右面部
２５前側仕切り板
２６後側仕切り板
２９中間仕切り板（仕切り部材）

Claims

気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動モータと、該駆動モータに設けられた回転軸と、前記圧縮機本体、駆動モータ、回転軸を覆うように取付けられたカバーとによって構成される圧縮機において、
前記回転軸の前記圧縮機本体側に設けられ前記カバー内に冷却風を吸込む第１の冷却ファンと、前記回転軸の駆動モータ側に設けられた第２の冷却ファンとを備え、
前記カバーは、前記圧縮機本体側に設けられた吸気口と、前記モータ側に設けられた排気口とを有し、
前記第１の冷却ファンの外径寸法を前記第２の冷却ファンの外径寸法よりも大きくする構成としたことを特徴とする圧縮機。
前記圧縮機本体、駆動モータは、左、右に離間して互いに並行に延びた一対の貯留タンク間に配置し、前記冷却風は前記貯留タンクに沿って流れる構成としてなる請求項１に記載の圧縮機。
前記貯留タンク間には、前記駆動モータの回転位相をずらすためのコンデンサを設け、前記第１の冷却ファンによる冷却風の一部は、前記コンデンサを冷却する構成としてなる請求項２に記載の圧縮機。
前記圧縮機本体は、内部にピストンが挿嵌されたシリンダおよびシリンダヘッドを有し、前記カバーは、前記排気口および前記吸気口から離間して前記カバーの側面部に設けられ前記圧縮機本体を冷却して温度上昇した冷却風が排出される他の排気口を有し、
前記他の排気口は、前記シリンダヘッドと対向する位置に設ける構成としてなる請求項１，２または３に記載の圧縮機。
前記第１の冷却ファンの冷却風の吸込量を、前記第２の冷却ファンによる冷却風の吐出量よりも大きく設定してなる請求項１，２，３または４に記載の圧縮機。