JP5186799B2

JP5186799B2 - 空気圧縮機

Info

Publication number: JP5186799B2
Application number: JP2007118816A
Authority: JP
Inventors: 政敏浅井; 純稲垣
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: WO2008136366A1; JP2008274840A; TW200909680A

Description

本発明は、特に騒音の発生を低減させる構造を備えた空気圧縮機に関する。

空気圧縮機は様々な用途に用いられており、例えば、昨今の住宅のリフォーム市場の拡大を反映して住宅の建築現場等においては釘打ち機等の各種の空気圧工具の使用に対応できるように空気圧縮機が持ち込まれている。しかしながら、リフォーム工事は通常住人の在宅状態で行われることから、リフォーム現場で圧縮機を使用すると、圧縮機から発生する騒音が問題となる。

このため、空気圧縮機における騒音対策は従来から種々行われており、例えば、その一つとして、往復動型空気圧縮機のクランク軸の軸端に冷却ファンを備えるものにおいて、クランクケース内と冷却ファン収容室との間を仕切り板で仕切ることでクランクケース内の騒音が冷却ファン収容室の通気口から直接外部へ漏れないようにしたものが知られており（例えば、特許文献１参照）、このものにおいては、クランクケース内への空気の取入れのために別途フィルタを備えた吸気穴を該ケースの壁部に設けている。
特開平８−２８４７０号公報

ところで、空気圧縮機における騒音の発生源は様々であり、また圧縮機の形式によっても異なるものであるが、往復動型の空気圧縮機においては、吸入弁の音、特にクランクケース内におけるベアリング、軸受け部分等の摺動時に発生する騒音が大きくなる傾向にあり、騒音対策の主とするところはクランクケース内から外部に漏れる騒音を如何にして抑え込むかという点にある。

そして、上述の特許文献１に記載の空気圧縮機における騒音対策は、上記視点から、クランクケース内と冷却ファン収容室内との間を仕切り板で仕切ることで、クランクケース内の騒音が冷却ファン収容室の通気口側に漏れないようにしている。しかしながら、この公知の騒音対策は、仕切り板によりクランクケース内への空気取入れのための吸気口を塞ぐため、別途クランクケース内への空気取入れのための吸気穴を設けている。

吸気穴は複数の比較的小さな穴からなり、これら複数の吸気穴はクランクケースの壁部に直接開口しており、フィルタを介するものであるが、直接外部に向って開口し、しかも該吸気穴は実質的にケース壁部の厚さ分の長さしかなく、クランクケース内の騒音は該吸気穴を通して直接的に外部に漏れることになる。しかし、これら吸気穴には格別の騒音対策は施されておらず、十分な騒音対策が採られた圧縮機とはいえず、既述の住人の在宅状態における住宅のリフォーム現場等におけるこのような空気圧縮機の持ち込み使用は、住人に与える騒音の影響等からして好ましいことではない。

上述したような状況の中で、本発明はクランクケース内に大気を導入するための吸気通路に格別の構造的工夫を施すことで、該吸気通路を通して外部に漏れるクランクケース内の騒音を可能な限り減衰させるようにした空気圧縮機を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、クランクケース内に設けられたクランク軸を介して圧縮シリンダ内の圧縮ピストンに連結するとともに、上記クランクケースの開口縁に固定されたケースキャップに形成した吸気孔からクランクケースの内部に導入し、さらに圧縮シリンダ内に取り入れた空気を、上記圧縮ピストンによって圧縮して吐出する空気圧縮機において、上記ケースキャップの内部には上記吸気孔に連続する吸気通路を形成し、吸気通路には絞り部と拡張部とを交互に繰り返し形成し、上記吸気通路の採集開口部の向きを、上記ケースキャップを覆うカバーと対面しない方向に設けたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記吸気通路にはフィルタが設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、クランクケースの壁に形成した吸気孔からクランクケースの内部に導入し、さらに圧縮シリンダ内に取り入れた空気を、上記圧縮ピストンによって圧縮して吐出する空気圧縮機において、上記クランクケースの外側には上記吸気孔に連続する空気通路を形成し、吸気通路には絞り部と拡張部とを交互に繰り返し形成したので、吸気通路を通して外部へ漏れるクランクケース内の騒音は、そのエネルギが吸気通路内の拡張部で拡散されたり絞り部で絞られたりが繰り返されるので、吸気通路を通過することによって空気振動によるエネルギが損失し、また吸気通路の壁面と空気の摩擦による摩擦損失等で減衰されるので、騒音は大幅に低減される。

また、吸気通路の採集開口部の向きを、近接したカバーと対面しない方向に設けたから、採集開口部からの吸気騒音はカバーから直接には聞こえない。

また、吸気孔を形成した壁がクランクケースのケースキャップであるから、取り外しが楽であり、取り外して吸気孔の詰まりやフィルタの交換等を容易に行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、前記請求項１に係る発明において、前記吸気通路にはフィルタが備えられているので、吸気の清浄化することができるとともに、クランクケース内から外部へ漏れる騒音を低減化することができる。

図１〜図４に基いて本発明の空気圧縮機の構造について説明する。

本発明の空気圧縮機Ａは往復動型であり、電動モータ１を収容するモータケース２とクランク軸３を有するクランクケース４と２つの圧縮機５、６とを一体構造としたものである。

モータケース２には電動モータ１のステータ７が配置されている。ステータ７は固定子コイル等から構成され、ロータ８を外周側から包囲するようになっている。ロータ８は永久磁石等からなり、回転軸１０に一体的に設けられている。ロータ８はステータ７との間で作用する電磁力によって回転軸１０を回転させるもので、回転軸１０は、クランクケース４内に延長配置されている。クランクケース４のモータ側の端壁１１とケースキャップ１２の中央にそれぞれ設けられたボールベアリング１３に回転自在に支持されている。

また、回転軸１０の一端はモータケース２の外側に突出し、冷却ファン１４が固定されている。なお、電動モータ１と冷却ファン１４との間には冷却用空気の取り込みガイド板１５が形成され、冷却ファン１４の回転によって送られた冷却用空気によって電動モータ１が冷却される。

クランクケース４において、クランク軸３は電動モータ１の回転軸１０と一体に構成されている。クランク軸３には軸受９を介して２本のコンロッド１６、１７が連結され、一方のコンロッド１６は一次圧縮機５の圧縮ピストン１８に連結され、他方のコンロッド１７は二次圧縮機６の圧縮ピストン２１に連結されている。

一次圧縮機５の圧縮ピストン１８は円筒状の圧縮シリンダ２０に摺動自在に収容されている。二次圧縮機６の圧縮ピストン（図示せず）は円筒状の圧縮シリンダ２１に摺動自在に収容されている。そして、一次圧縮機５の圧縮シリンダ１８には大気が導入される。すなわち、大気はクランクケース４のケースキャップ１２に形成した後述の吸気孔２４からクランクケース４の内部に導入され、さらに一次圧縮機５の圧縮ピストン１８に貫通形成された逆止弁付き導入孔（図示せず）から上記圧縮シリンダ２０に取り込まれるように構成されている。二次圧縮機６の圧縮シリンダ２１には一次圧縮機５から吐出された一次圧エアが供給されるように構成され、二次圧縮機６によって圧縮された圧縮空気が外部の図示されない空気タンクに供給されて貯留されるようになっている。

すなわち、電動モータ１が作動すると、回転軸１０とともにクランク軸３が回転するので、一次圧縮機５のコンロッド１６によって回転が往復動に変換され、圧縮ピストン１８が圧縮シリンダ２０内を往復動する。圧縮ピストン１８が吸気工程で後退移動すると、圧縮シリンダ２０内のスペースが急に拡張するので内部が負圧になり、上記導入孔が開いてクランクケース４内の空気が圧縮シリンダ２０に導入される。また、圧縮工程に移って圧縮ピストン１８が前進移動すると、逆にクランクケース４内のスペースが急に拡張するので、クランクケース４内に空気が取り込まれ、同時に圧縮シリンダ２０内のスペースは収縮して圧縮されるので上記導入孔が閉じ、圧縮シリンダ２０に形成した吐出口（図示せず）が開いて圧縮空気が吐出される。これにより、圧縮シリンダ２０内に送り込まれた大気は圧縮シリンダ２０内で圧縮されて一次圧エアとして吐出される。一次圧エアは図１の空気導出管２２から二次圧縮機６の空気導入管２３を経て二次圧縮機６の圧縮シリンダ２１に供給される。圧縮シリンダ２１内の一次圧エアは同様にして往復動する圧縮ピストンによってさらに圧縮されて二次圧エアとして吐出され、昇圧されて空気タンクに供給されて貯留されるのである。

以上のように、大気は吸気孔２４からクランクケース４内に送り込まれるが、吸気孔２４の手前には吸気通路が形成され、吸気通路を通過してから吸気孔２４に導入されるように構成されている。そこで、次に上記吸気通路について詳しく説明する。

ケースキャップ１２は鋳造等により中央がクランクケース４の内側に向かって窪んだ皿状に形状に形成され、図２に示されるように、その外周縁はクランクケース４の端部の開口縁２５にボルト２６で固定されている。ケースキャップ１２の中央と一端には円形壁２７と方形壁２８とを連続形成した起立壁３０が立ち上げ形成され、起立壁３０の上にはしゃもじ状の形状の蓋板３１が配置され、ケースキャップ１２に設けられた取付ボスにボルト１９等（図３参照）で固定されている。起立壁３０の外方には補強リブ３２が形成されている。

上記ケースキャップ１２上には起立壁３０と蓋板３１との間に吸気通路（図４に実線矢印で示す）が形成されている。すなわち、吸気通路は次のような空間部によって構成されている。円形壁２７の中央には比較的広い中央空間部Ｓ１が形成され、中央空間部Ｓ１の周囲には複数の仕切壁３３が放射状に形成されている。したがって隣り合う仕切壁３３間には上記中央空間部Ｓ１に連続する小間空間部Ｓ２が形成されている。また、円形壁２７と方形壁２８との連結壁３４の壁の一部３５は切欠きされ、１つの小間空間部Ｓ２から方形壁２８の方形空間部Ｓ３に連通するように形成されている。そして、方形空間部Ｓ３の先端側には採集開口部として吸気用開口部３６が、近接したカバー２９と対面しない方向に形成されているとともに、上記一次圧縮機５側の小間空間部Ｓ２には、ケースキャップ１２にクランクケース４の内部に連通する吸気孔２４が貫通形成されている。吸気孔２４は各小間空間部Ｓ２に少なくとも、１個ずつ形成されている（２〜３個が好ましい）。なお、吸気孔２４を有する小間空間部Ｓ２にはフィルタ３７（図３参照）が配置されている。

吸気通路は上述のように構成されているので、吸気用開口部３６から進入した大気は図４に示されるように、吸気通路を通って方形空間部Ｓ３、小間空間部Ｓ２を通って中央空間部Ｓ１からさらに反対側の小間空間部Ｓ２の吸気孔２４を通ってクランクケース４内に導入される。

次に、クランクケース４内部で発生した騒音（空気の粗密波）は、主としてまず複数の小穴である吸気孔２４から漏出するが、図４に点線矢印で示すように、狭い吸気孔２４からフィルタ３７を通って手前の広い小間空間部Ｓ２に出て拡散され、さらにこの小間空間部Ｓ２からもっと広い中央空間部Ｓ１に出て拡散された後、周囲の小間空間部Ｓ２にも広がり、最終的には連結壁３４の切欠き部３５を通って方形空間部Ｓ３に進み、吸気用開口部３６から外部へと漏出される。このように、クランクケース４内の騒音（音波）は、吸気通路から外部に漏れるまでに比較的長い漏出経路を進むが、その中で吸気孔２４は絞り部となり、小間空間は吸気孔２４に比して拡張部となり、中央空間部Ｓ１はさらに拡張された拡張部、中央区間部Ｓ１内でねじ止め用ボス部３８は中央区間部Ｓ１に対して絞り部となり、さらに小間空間は中央空間部Ｓ１に比して絞り部となり、切欠き部３５は絞り部となり、また方形空間部Ｓ３は拡張部となる。このように絞り部と拡張部とは相対的なものであるが、漏出経路を進む途中で拡張部で拡散されたり絞り部で絞られたりを繰り返しながら進む。しかも、吸気通路を主体とする漏出経路は直線的ではなく、曲がりくねっている。したがって吸気通路を通過することによって騒音の空気振動によるエネルギが損失し、また吸気通路の壁面と空気の摩擦による摩擦損失等で減衰されるので、騒音は大幅に低減される。

このように、吸気通路を通じて漏出するクランクケース４内の騒音は、該ケースのケースキャップ１２に形成された吸気通路内の複数の拡張部と絞り部によって形成された細かいでこぼこの間を方向を変えながら長い経路を通ってすり抜ける際に、空気振動によるエネルギ損失や通路壁面と空気の摩擦や反射等による減衰作用や摩擦損失の増大等によるエネルギ消失効果で減衰され、外部に漏出されるので、空気圧縮機Ａの騒音は大幅に低減される。

なお、吸気通路の吸気孔２４近傍等の適宜箇所の壁面にフィルタ３７を設けることでさらに騒音の低減が図られる。

クランクケース４における吸気のための通路は、ケースキャップ１２に形成されており、このケースキャップ１２をクランクケース４の開口部に取付けることで形成されるから、前記吸気通路の形成は容易であり、吸気通路形成のためのコストの低減を図ることができる。

また、吸気通路内の吸気孔２４のフィルタ３７が汚れて吸気効率が悪くなったときには、ケースキャップ１２を外して簡単にフィルタ３７を交換することができる。

なお、吸気孔２４はクランクケース４に大気を取り込み可能であればよく、ケースキャップ１２に形成する形態は、特に限定されない。

本発明の空気圧縮機の外観斜視図上記空気圧縮機の縦断面図上記空気圧縮機の一部を断面で示す正面図ケースキャップ主要部を示す正面図

Ａ空気圧縮機
３クランク軸
４クランクケース
１２ケースキャップ
１８圧縮ピストン
２０圧縮シリンダ
２４吸気孔
３７フィルタ

Claims

クランクケース内に設けられたクランク軸を介して圧縮シリンダ内の圧縮ピストンに連結するとともに、上記クランクケースの開口縁に固定されたケースキャップに形成した吸気孔からクランクケースの内部に導入し、さらに圧縮シリンダ内に取り入れた空気を、上記圧縮ピストンによって圧縮して吐出する空気圧縮機において、
上記ケースキャップの内部には上記吸気孔に連続する吸気通路を形成し、吸気通路には絞り部と拡張部とを交互に繰り返し形成し、
上記吸気通路の採集開口部の向きを、上記ケースキャップを覆うカバーと対面しない方向に設けたことを特徴とする空気圧縮機。
前記吸気通路にはフィルタが設けられていることを特徴とする前記請求項１に記載の空気圧縮機。