JP7257392B2 - コンプレッサー・モーターのための多用途ハウジング - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
本特許出願は、2017年9月28日に出願された米国仮出願第62/564,630号の米国特許法第119条（e）に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

1.発明の分野
本開示は、レシプロ式コンプレッサー内の異なるサイズのモーターの多用途ハウジングのための方法およびシステムに関する。

2.関連技術の説明
ポンプ、ブロワー、およびコンプレッサーは、一般に、工業用、商業用、ヘルスケア用、消費財用、および医療機器用に使用される。レシプロ式コンプレッサーはクランクシャフトによって駆動されるピストンを使用する。典型的には、レシプロ（ピストン）式コンプレッサーのクランクシャフトは、ほぼ円筒形のモーター・ハウジング内に収容されたモーターによって動作させられる。モーター・ハウジングは、クランクケースの外面または内面に結合してもよい。各特定の用途におけるそれぞれの異なるモーターについて、モーター・ハウジングおよび／またはクランクケースは、ポンプ、ブロワー、コンプレッサー、または他の機械システム内に嵌合するようにしばしば修正される。よって、用途が異なるサイズのモーターまたはモーター固定子を必要とする場合にコンプレッサーの構成要素（たとえば、クランクケース、モーター・ハウジング、アセンブリ取り付け具等）に対するこのような有意でコストのかかる修正を回避するために、既存のコンプレッサーを改良する必要性が残っている。
AU200138945A1は、電気モーター駆動の空気コンプレッサーのクランクシャフトに取り付けて、外部の回転ベアリングとの係合のために該クランクシャフトを延長するためのシャフト延長具を開示している。
JP2008/215325Aは、封印されたモーター・ケース内に保持されたモーターであって、クランクケース中に導入された気体の一部が、モーター・ケースの内側端部に設けられる吸湿材に触れるようにされるものを開示している。

よって、本開示の一つまたは複数の側面は、レシプロ式コンプレッサー内の異なる寸法のモーター固定子に動作上結合するように構成されたコンプレッサー・アセンブリに関する。いくつかの実施形態では、コンプレッサーは、流体を圧縮するための空間を形成するシリンダーと；シリンダーに動作上結合されるクランクシャフト・ハウジングと；クランクシャフト・ハウジング内に収容されるクランクシャフトと；前記空間内の流体を圧縮するようにシリンダー内で往復運動するように構成されたロッド・アセンブリであって、クランクシャフトによって駆動されるロッド・アセンブリと；クランクシャフト・ハウジングに動作上結合されたモーター・ハウジングと；モーター・ハウジング内に収容されたモーターとを備える。モーターは、クランクシャフトを駆動するように構成される。

より具体的には、いくつかの実施形態では、モーター・ハウジングは、クランクシャフト・ハウジングに動作上結合される。モーター・ハウジングは、第1の内側側壁と、第1の外側側壁と、第2の内側側壁と、第2の外側側壁と、第1の外側側壁と第2の内側側壁との間に介在する中間部分とを備える。いくつかの実施形態では、第1の内側および第1の外側側壁は、第1の円筒シェルの少なくとも一部をなし、第2の内側および第2の外側側壁は、第2の円筒シェルの少なくとも一部をなしてもよく、第1または第2の円筒シェルの少なくとも一つは、第1および第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有するように構成され、第1または第2の円筒シェルの少なくとも一つは、第1および第2の円筒シェルが異なる径方向長さを有するように構成される。

本開示の別の側面は、レシプロ式コンプレッサー内の異なる寸法のモーター固定子にコンプレッサー・アセンブリを動作上結合するための方法に関する。本方法は、シリンダー、クランクシャフト・ハウジング、クランクシャフト、ロッド・アセンブリ、モーター・ハウジング、およびモーターを含むコンプレッサーに関して実施される。モーター・ハウジングは、第1の内側側壁と、第1の外側側壁と、第2の内側側壁と、第2の外側側壁と、中間部分とを備える。中間部分は、第1の外側側壁と第2の内側側壁との間に介在する。第1の内側側壁および第1の外側側壁は、第1の円筒シェルの少なくとも一部をなし、第2の内側側壁および第2の外側側壁は、第2の円筒シェルの少なくとも一部をなす。本方法は：流体を圧縮するための空間をシリンダーで形成するステップと；クランクシャフト・ハウジングをシリンダーに動作上結合するステップと；クランクシャフト・ハウジング内にクランクシャフトを収容するステップと；モーター・ハウジングをクランクシャフト・ハウジングに動作上結合するステップと；クランクシャフトを駆動するように構成されたモーターをモーター・ハウジング内に収容するステップと；前記空間内の流体を圧縮するように、クランクシャフトによって駆動されるロッド・アセンブリをシリンダー内で往復運動させるステップと；モーター・ハウジングをクランクシャフト・ハウジングに動作上結合するステップであって、モーター・ハウジングは別のクランクシャフト・ハウジングに動作上結合されるようにさらに構成される、ステップと；第1および第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有するように第1または第2の円筒シェルの少なくとも一つを構成するステップと；第1および第2の円筒シェルが異なる径方向長さを有するように第1または第2の円筒シェルの少なくとも一つを構成するステップとを含む。

本開示のさらに別の側面は、コンプレッサー・アセンブリを異なる寸法のモーター固定子に動作上結合するように構成されたシステムに関する。いくつかの実施形態では、システムは、流体を圧縮するための空間を形成する手段と；前記空間を形成する手段に動作上結合されたクランクシャフトを収容する手段と；前記空間内の流体を圧縮するよう、前記空間を形成する手段内で往復運動する手段であって、前記往復運動する手段はクランクシャフトによって駆動される、往復運動する手段と；クランクシャフトを駆動するモーターを収容する手段とを備える。いくつかの実施形態では、モーターを収容する手段は、クランクシャフトを収容する手段に動作上結合され、モーターを収容する手段は、クランクシャフトを収容する別の手段に動作上結合されるようにさらに構成される。

いくつかの実施形態において、モーターを収容する手段は：内側側壁を形成する第1の手段と、外側側壁を形成する第1の手段と、内側側壁を形成する第2の手段と、外側側壁を形成する第2の手段と、外側側壁を形成する第1の手段と内側側壁を形成する第2の手段との間に介在する手段とを備える。いくつかの実施形態では、内側側壁を形成する第1の手段および外側側壁を形成する第1の手段は、第1の円筒シェルの少なくとも一部を形成してもよく、内側側壁を形成する第2の手段および外側側壁を形成する第2の手段は、第2の円筒シェルの少なくとも一部を形成してもよい。いくつかの実施形態では、第1または第2の円筒シェルの少なくとも一つは、第1および第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有するように構成され、第1または第2の円筒シェルの少なくとも一つは、第1および第2の円筒シェルが異なる半径方向長さを有するように構成される。

本開示のさらに別の側面は、クランクシャフト・ハウジングに動作上結合されるように構成されたモーター・ハウジングに関する。モーター・ハウジングは、第1の内側側壁と、第1の外側側壁と、第2の内側側壁と、第2の外側側壁と、第1の外側側壁と第2の内側側壁との間に介在する中間部分とを備える。第1の内側側壁および第1の外側側壁は、第1の円筒シェルの少なくとも一部をなし、第2の内側側壁および第2の外側側壁は、第2の円筒シェルの少なくとも一部をなし、第1の円筒シェルまたは第2の円筒シェルの少なくとも一つは、第1の円筒シェルおよび第2の円筒シェルが異なる半径方向長さを有するように構成される。

本開示のさらに別の側面は、クランクシャフト・ハウジングに動作上結合され、別のクランクシャフト・ハウジングに動作上結合されるように構成されたモーター・ハウジングに関する。いくつかの実施形態では、モーター・ハウジングは、第1の内側側壁と、第1の外側側壁と、第2の内側側壁と、第2の外側側壁と、第1の外側側壁と第2の内側側壁との間に介在する中間部分とを備える。いくつかの実施形態では、第1の内側側壁および第1の外側側壁は、第1の円筒シェルの少なくとも一部をなし、第2の内側側壁および第2の外側側壁は、第2の円筒シェルの少なくとも一部をなし、第1の円筒シェルまたは第2の円筒シェルの少なくとも一つは、第1の円筒シェルおよび第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有するように構成される。

本開示のこれらおよび他の目的、特徴、および特性、ならびに構造の関連する要素の作動方法および機能、ならびに諸部分の組み合わせおよび製造経済性は、添付の図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を考慮することにより、より明白になるであろう。それらはすべて、本明細書の一部をなし、同様の参照符号は、さまざまな図面において対応する部分を示す。しかしながら、図面は、例示および説明のみを目的としており、本開示の外縁の定義として意図されたものではないことは、明確に理解されるべきである。

ハウジングを有するツインヘッド・レシプロ式コンプレッサーの断面図の概略図である。

ハウジングを有する例示的なツインヘッド・レシプロ式コンプレッサーを示す図である。

例示的なモーター・ハウジングを示す図である。

一つまたは複数の実施形態による、モーター・ハウジングに嵌合するための異なる表面を有する例示的なクランクケースの等角図を示す。

一つまたは複数の実施形態による、モーター・ハウジングに嵌合するための異なる表面を有する別の例示的なクランクケースの等角図を示す。

一つまたは複数の実施形態による、モーターの例示的な断面図を示す。

一つまたは複数の実施形態による、スタック長が異なる例示的モーターの等角図を示す。

一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングの等角図を示す。

一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングの平面図を示す。

一つまたは複数の実施形態による、モーター・ハウジングの例示的な断面図を示す。

一つまたは複数の実施形態による、モーターおよびハウジングを備えたツインヘッド・レシプロ式コンプレッサーの断面図の概略図である。

一つまたは複数の実施形態による、モーターおよびハウジングを備えたツインヘッド・レシプロ式コンプレッサーの断面図の概略図である。

一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングを等角図で示す。

一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングを等角図で示す。

一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングを等角図で示す。

一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングを等角図で示す。

レシプロ式コンプレッサー内の異なるサイズのモーターの多用途ハウジングのための方法を示す。

本明細書で使用するところでは、「a」、「an」および「the」の単数形は、文脈がそうでないことを明確に指示するのでない限り、複数の参照を含む。本明細書で使用するところでは、2つ以上の部分または構成要素が「結合されている」という陳述は、結びつきが発生する限り、それらの部分が直接的に、または間接的に、すなわち一つまたは複数の中間の部分または構成要素を介して、互いに接合されている、または一緒に動作することを意味する。本明細書で使用するところでは、「直接結合されている」とは、2つの要素が互いに直接接触していることを意味する。本明細書で使用するところでは、「固定的に結合されている」または「固定されている」とは、2つの構成要素が、互いに対して一定の配向を維持しながら一つのものとして動くように結合されることを意味する。

本明細書で使用するところでは、「単体的な」という語は、単一の片またはユニットとして作成されることを意味する。すなわち、別々に作成され、次いでユニットとして一緒に結合される諸片を含む構成要素は、「単体的な」構成要素またはボディではない。本明細書で使用されるところでは、2つ以上の部分または構成要素が互いに「係合」するという陳述は、それらの部分が直接的に、または一つまたは複数の中間の部分もしくは構成要素を通じて互いに対して力をはたらかせることを意味する。本明細書で使用されるところでは、「数」という用語は、1または1より大きな整数（すなわち、複数）を意味する。

たとえば限定なしに上、下、左、右、上側、下側、前、後、およびそれらの派生のような、本明細書において使用される方向の語句は、図面に示される要素の配向に関し、明示的に記載されない限り、請求項を限定するものではない。

図1は、コンプレッサー10を示す。いくつかの実施形態では、コンプレッサー10は、液体または気体のような流体を圧縮するためのシリンダー12aおよび12b、ロッド・アセンブリ14aおよび14b、クランクシャフト72aおよび72b、および／または他の構成要素を含む。本明細書の例において使用されるシリンダーおよびクランクケースの数は、限定するものと解釈されるべきではない。開示される実施形態は、他の構成および任意の数のシリンダーおよびクランクケースを有するポンプ、ブロワー、またはコンプレッサーに適用されうるからである。ロッド・アセンブリ14a、14bは、流体を圧縮するように、それぞれシリンダー12a、12b内を往復運動するように構成されてもよい。クランクシャフト72a、72bは、それぞれシリンダー12a、12b内のロッド・アセンブリ14a、14bを駆動するように構成されてもよい。ロッド・アセンブリ14a、14bは、一つまたは複数の弁52a、52bおよびカップ・シール60a、60b、および／または他の構成要素を含む。容積クリアランスは、ロッド・アセンブリ14a、14bがシリンダー12a、12b内での移動において最も進んだ位置にあるときに、シリンダー12a、12b内に残るスペースである。クリアランス容積を管理することにより、コンプレッサーのパフォーマンスを向上させることができる。コンプレッサー10は、与えられた時間数の動作後に磨耗したカップ・シールを交換するためにサービスが実行されるオイルレス用途（たとえば、医療用酸素濃縮器コンプレッサー）および／または他の用途において使用されてもよい。

第1のクランクシャフト・ハウジング18aは、第1のクランクシャフト72aを囲み、第1のロッド・アセンブリ14aに動作上結合され、第1のロッド・アセンブリ14aを駆動するように構成される。いくつかの実施形態では、第1のクランクシャフト72aは、モーター・ハウジング22内に収容されたモーター76（図4、図5、および図8に示す）からねじりエネルギーを提供するモーターシャフト16と動作上結合されている。図1に示されるように、モーターシャフト16は、第2のクランクシャフト72bと動作上結合され、該第2のクランクシャフト72bは、コンプレッサー・アセンブリ10の第2の側46に沿って第1の側44に位置する第2のクランクシャフト・ハウジング18b内に収容される。

いくつかの実施形態では、モーター76は電気モーターである。いくつかの実施形態では、モーター76は、コンプレッサー、ポンプ、ブロワー〔送風機〕、または他の機械的装置内で動作する。モーター76は、たとえば、ユニバーサルモーター、交流（AC）モーター、直流（DC）モーター、または他の型のモーターを含み、自己整流式および／または外部整流式でありうる。より具体的には、モーター76は、永久分割コンデンサAC誘導モーター、ブラシDCモーター、永久磁石ブラシレスDCモーター、ステッパモーター、くま取り磁極モーター（shaded pole motor）、スイッチリラクタンスモーター、または他の特定の型のモーターであってもよい。モーター76のさらなる説明については、後述の図4の説明を参照されたい。

いくつかの実施形態では、第1のクランクシャフト72aは、第1の往復運動空間11a内のガスを圧縮するように第1のロッド・アセンブリ14aを駆動するように構成される。同様に、第2のクランクシャフト72bは、第2の往復運動空間11b内のガスを圧縮するように第2のロッド・アセンブリ14bを駆動するように構成されてもよい。第2の空間11bは、コンプレッサー・アセンブリ10の第2の側46に沿った第2のロッド・アセンブリ14b、第2のシリンダー12b、および第2のキャップシール13bによって画定されてもよい。コンプレッサー・アセンブリ10の第2の側46に沿った構成要素は、コンプレッサー・アセンブリ10の第3の側42に沿って位置する構成要素と同じおよび／または類似であってもよい。たとえば、第4の側40において、第3の側42に沿って位置する第1のキャップシール13aは、第2の側46に沿って位置する第2のキャップシール13bと同じおよび／または類似であってもよい。

いくつかの実施形態では、コンプレッサー10は、ロッド・アセンブリ14aおよび14bがその中に受け入れられるシリンダー12aおよび12bをもつタンデム配置を有する。モーターシャフト16は、モーターをクランクシャフト72a、72bに結合するように構成されており、クランクシャフト72a、72bは、ロッド・アセンブリ14a、14bの一つに結合され、ロッド・アセンブリ14a、14bの移動が互いに対向しうるようにされる。

いくつかの実施形態では、ロッド・アセンブリ14aおよび14bは、流体を圧縮するように、それぞれシリンダー12aおよび12b内で交互に往復運動するように構成される。クランクシャフト72a、72bは、シリンダー12a、12b内のピストン14a、14bを駆動するように構成されている。クランクシャフト72a、72bは、それぞれシリンダー12a、12bと動作上結合されたクランクケースまたはクランクシャフト・ハウジング18a、18bに収容される。クランクケース18aおよび18bは、それぞれ、シリンダー12aまたは12bのうちの一つに関連付けられてもよい。モーター76は、クランクシャフト72a、72bに動作上結合され、クランクシャフト72a、72bを駆動するように構成される。モーター76は、クランクケース18aおよび18bと動作上結合されうるモーター・ハウジング22内に収容されてもよい。

図1に示されるように、ロッド・アセンブリ14a、14bは、クランクシャフト72a、72bの一部をそれぞれ受け入れるように構成されたベアリング中心71a、71bを有する下端68a、68bを有していてもよい。クランクシャフト72a、72bはオフセットされて、よってモーターシャフト16の軸に対して直線的に相関していなくてもよい。

いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22は、クランクシャフト72aおよび72bを駆動するように構成されたモーター76を含む。モーターシャフト16はクランクシャフト72a、72bを回転させ、該クランクシャフト72a、72bは、ロッド・アセンブリ14a、14bをシリンダー12a、12b内で上下に往復運動させる。この構成は、コンプレッサー・アセンブリ10が流体の圧力を上昇させることを可能にする。

いくつかの実施形態では、モーター76は、図1、図2Aおよび図2Bに示されるようなハウジングまたはシェル22に結合されている。より具体的には、いくつかの実施形態では、図1、図2A、図2B、図4および図5に示されるように、モーター固定子77はシェル22に結合され、モーター76は、モーターシャフト16を取り囲む。いくつかの実施形態では、図1から図5に示されるように、クランクケース・ハウジング18aおよび18bに対して、モーター固定子77、モーター固定子巻線75、モーター回転子74、モーターベアリング73、およびモーターシェル22が一緒に組み立てられる。次いで、クランクシャフト・ハウジングまたはクランクケース18a、18bが、モーター76のそれぞれの端部に（たとえば、ベアリング69a、69b、70a、および／または70bの使用を通じて）組み立てられてもよい。これらの機械（たとえば、コンプレッサー）構成要素のいくつかまたはそれ以上は、接着剤および／または他の結合構成要素を介してなど、任意の好適な機械的手段を介して、互いのそれぞれの面または表面に結合されてもよい。たとえば、接着剤は、図1および図3Aにおけるクランクケース18a（または18b）の外側側壁表面19aおよびモーター・ハウジング22の内側側壁表面に関して描かれるように、それらの界面で機能しうる。他の実施形態では、図3Bおよび図8Bによって与えられる例において描かれるように、インターフェースは、クランクケース18a（または18b）の内側側壁19bおよびモーター・ハウジング22の外側側壁を含む。

いくつかの実施形態では、多用途のモーター・ハウジング（たとえば、モーター・ハウジング22）は、コンプレッサー内への異なるモーターの設置が対応するクランクケース（たとえば、クランクケース18aおよび18b）への修正を必要としないように機械加工されるように構成される。たとえば、クランクケース18aおよび18bの一つの組は、モーター・ハウジング22を介して、さまざまな異なるモーターに結合されてもよい。モーター・ハウジング22は、多様な異なる用途またはコンプレッサー・プラットフォームの任意のものへの適応を容易にするように構成されてもよい（容易にするようなサイズに機械加工されてもよい）。後述のモーター・ハウジング22のさらなる説明を参照されたい。

クランクケース18aおよび18bは、たとえば図3A～図3Bに示されるように、そのさまざまな形状および特徴を形成するために、（たとえば、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛合金、鋼、鉄、または他の好適な材料の）ダイカストであってもよい。同様に、モーター・ハウジング22は、（たとえば、アルミニウム、マグネシウム合金、亜鉛合金、鋼、鉄、セラミック、プラスチック、複合材、または他の好適な材料の）ダイカストであってもよい。従来、クランクケースを異なるモーター（たとえば、スタックの長さが異なるモーター）に結合するとき、クランクケースは、広範な機械加工、交換、および／または他の修正を必要とすることがある。修正は、アセンブリ取り付け具への変更を含むことがある。ダイカスト・コンポーネントを機械加工することによって、より厳密な公差が達成されうる。ダイカスト・プロセスおよび各機械加工プロセスの両方は、工具作業コストがかかり、工具作業コストは、複数のコンプレッサーまたはモーター・プラットフォームを必要とする従来の用途（たとえば、異なるスタック長および他の寸法を有する）においては有意なものになる。いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22は、アセンブリ取り付け具および／またはクランクケース18aおよび18bへの修正を必要とせずに、その寸法詳細の（たとえば、下記でより詳細に論じるように、その半径方向および／または軸方向の長さの）機械加工（machining）を容易にするように構成されることにより、これらのコストを有利に最小化する。

いくつかの実施形態は、異なるモーター・スタック長を受け入れるためのプロセスを単純化することができる。いくつかの実施形態は、最初にフットプリントまたは形状因子を決定または確立する際に、コンプレッサーについての実質的に静的なフットプリントまたは形状因子を容易にする。すなわち、いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22のあるインスタンス化は、対応するクランクケース18aおよび18bへの最小限の変更で、または変更を必要とすることなく、モーター76の複数の型、モデル、および／またはサイズ（すなわち、多様な効率、レート、コストなどのモーター）を受け入れることができる。このように、モーター・ハウジング22は、多用途であり、かつ、コスト効率がよいように構成され、コンプレッサー10に対する外部寸法の変化を最小限にするか、または全く必要としない。いくつかの実施形態では、コンプレッサー10を固定するための均一な隔離マウントが標準化されてもよく、よって、コンプレッサーの構成要素の重量、形状、またはサイズとは無関係になってもよい。

いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22上の一つまたは複数の特徴が機械加工されるように構成され、前記コンポーネントを、異なるモーター76に関して部品をより多用途にする。たとえば、図3Aおよび図8Aに示されるように、クランクケース・ハウジング18aの外側側壁19aは、モーター・ハウジング22の内側側壁25と嵌合することができる。内側側壁25は、第1のレベルにある（すなわち、より短い半径方向長さのところにある）内側側壁23に関して、第2のレベル（すなわち、より長い半径方向長さ）にあって同心円状であってもよい。図5に示されるようにモーター76があるモーターから次のモーターへ軸方向に短くなると、モーター・ハウジング22の内側リング（またはシェル）は、軸方向に、より短く機械加工されてもよい。いくつかの実施形態では、この内側リング（それぞれ、内側側壁23および外側側壁24を含む）のみが短縮される。他の実施形態では、内側リングと外側リングの両方が軸方向に短くされ、さらに他の実施形態では、外側リングのみが軸方向に短くされる。内側リング31および外側リング32の軸方向長さ（axial length、AL）は同じであってもよいが、開示される実施形態は、それらが同じであることを要求するものではない。このことは図7に示され、そこではAL1とAL2は互いに異なるように描かれているの。モーター・ハウジング22のこの多用途性の結果として、コンプレッサーは軸方向に短くなってもよく、モーター76の両側のクリアランス容積が最小化されうる。

図2Aは、ハウジングを有する例示的なツインヘッド・レシプロ式コンプレッサーを示し、図2Bは、例示的なモーター・ハウジングを示している。いくつかの実施形態では、クランクケース18aおよび18bをモーター・ハウジング22の両側に固定するために、軸方向ねじ33が使用される。モーター・ハウジング22は、いくつかの実施形態では、開口21を含んでいてもよい。開口21は、モーター・ハウジング22内に空気の流れを提供する際に、任意の量および形状（たとえば、円形、正方形、多角形、腎臓形など）でありうる。

図3A～図3Bは、一つまたは複数の実施形態による、モーター・ハウジングに嵌合するための異なる表面を有する例示的なクランクケースの等角図を示す。いくつかの実施形態では、クランクケース18aは、たとえば、図3Aおよび図3Bに示されるように、ダイカストされてもよく、または他の仕方で製造されてもよい。図3Aは、モーター・ハウジング22の内面に嵌合するための外面19aを描いている。図3Bは、モーター・ハウジング22の外面に嵌合するための内面19bを描いている。

図4は、一つまたは複数の実施形態による、モーターの例示的な断面図を示す。コンプレッサー10は、同一の使用事例（たとえば、特定の用途）におい稼働する、異なる型、モデル、および／またはサイズの（たとえば、異なる半径方向または軸方向スタック長を有する）異なるモーターを含んでいてもよい。モーター76は、固定子77、巻線75、回転子74、ベアリング73、およびシャフト16を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、モーター76は、そのサイズおよび／または機能性において従来のものであってもよい。いくつかの実施形態では、モーター76は、図4に示されるような形状を有し、他の実施形態では、モーター76は、別の形状（たとえば、環状）であってもよい。異なるモーターのそれぞれは、異なるサイズ、寸法、および／または形状（たとえば、円形、正方形、または他の任意の多角形、たとえば五角形、六角形、八角形など）でありえ、該モーターは、異なるサイズ、寸法、および／または形状（たとえば、円形、正方形、または他の任意の多角形、たとえば五角形、六角形、八角形など）のハウジングを要求することがありうる。モーター・ハウジング（たとえば、モーター・ハウジング22）を、異なる、たとえばより小さいモーターに結合することは、典型的には、取り付けを複雑にする。すなわち、適正な取り付けは、典型的には、それぞれのコンポーネントへの変更を要求する。かかる変更は、いくつかの事例では、既存のクランクケースに結合するためのモーター・ハウジングの端部のフレアリングを含み、他の事例では、クランクケースとモーター・ハウジングの両方への変更を含む。開示される実施形態は、これらの制限の一つまたは複数を克服しうる。

図5は、一つまたは複数の実施形態による、異なる（軸方向）スタック長さを有する例示的なモーターの等角図を示す。いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22は、他のモーター76の左側に示されているモーター76のような、最大スタック長をもつモーター76を受け入れることができる軸方向の長さを有する。モーター・ハウジング22のための形状因子を選択または確立すると、その形状因子は、多様な異なるモーター76の任意のものと一緒に使用されうる。よって、選択された形状因子は、最大サイズのモーターおよびすべてのより小さいモーターをサポートしうる。すべてのより小さいモーターをサポートすることにおいて、クランクケース18aは同じままであってもよい。このように、クランクケース18aおよび／またはモーター・ハウジング22は、複数の異なるモーター76をサポートするために標準化されてもよい。

図6Aは、一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングの等角図を示し、図6Bは、該例示的なモーター・ハウジングの平面図を示す。モーター・ハウジング22は、第1の内側側壁23、第1の外側側壁24、第2の内側側壁25、第2の外側側壁26、および中間部分27を含んでいてもよい。中間部分27は、第1の外側側壁24と第2の内側側壁25との間に介在していてもよい。第1の内側側壁23および第1の外側側壁24は、図7に示されるように、第1の円筒形リングまたはシェル31の少なくとも一部をなしてもよい。同様に、第2の内側側壁25および第2の外側側壁26は、図7に示されるように、第2の円筒形リングまたはシェル32の少なくとも一部をなしてもよい。これらのシェルは、ほぼ（たとえば、完全ではなく）円筒形であってもよい。また、ほぼ円筒形の第2のシェル32は、モーター76の軸方向の長さの少なくとも一部（たとえば、クランクケース18aおよび18bに向かって軸方向に外方に延びうるモーターシャフト16を含まない）にまたがってもよい。シェル32は、図6～図8および図9A～図9Bに示されるように、へこんだ円周状部分29を含んでいてもよい。すなわち、いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22は、第2の円筒シェル32（および／または第1の円筒シェル31）の中央部分に沿った長方形の凹部29を含んでいてもよい。

いくつかの実施形態では、中間部分27は、開口28を含んでいてもよい。図6A、図6B、図9B、および図9Cは、たとえば対流冷却のために使用されるこれらの開口の異なる型および配置を描いている。たとえば、開口または孔28はすべて腎臓形、円形、または腎臓形と円形の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、開口28は、図6および図9に描かれているものとは別の形状またはサイズであってもよい。すなわち、開口28は、いくつかの実施形態では、正方形（または他の多角形）の形状、楕円形の形状、および／または他の好適な形状であってもよい。開口28の一つまたは複数または全部は、中間部分27を部分的に横切るかまたは完全に貫通してもよい。これらの開口は、冷却および／または重量削減の恩恵を提供しうる。中間部分27の開口28は、向上した（たとえば対流）冷却のために、中間部分27の表面積を増加させうる。

図1、図2A、図2Bに示されるように、モーター・ハウジング22の外面にも開口21が設けられて、冷却目的のために（たとえば、少なくともモーターおよびベアリングの領域を冷却するために）、たとえばファンがコンプレッサーに送風することを可能にしてもよい。図1に示されるような、モーター・ハウジング22の外面上の開口21とクランクケース18aのスロット55aとが通風（cross-ventilation）を提供する。いくつかの実施形態では、図9Aおよび図9Dに示されるように、モーター・ハウジング22は、開口をもたなくてもよく、このように、開口21および／または28は、少なくとも重量削減またはより効率的な冷却のために任意的である。

図7は、一つまたは複数の実施形態によるモーター・ハウジング22の例示的な断面図を示す。いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22は、可変な軸方向長さ（AL）を有する。たとえば、いくつかの実施形態では、内側リングのAL1のほうが外側リングのAL2より大きく、他の実施形態では、AL2のほうがAL1より大きく、後者が図7に示される。いくつかの実施形態では、AL1はAL2と同じである。いくつかの実施形態では、中間部分27の軸方向の長さは、第1の円筒シェル（AL1）および第2の円筒シェル（AL2）の軸方向の長さと同じである。他の実施形態では、中間部分27の軸方向の長さは、AL1および／またはAL2とは異なる。いくつかの実施形態では、AL1および／またはAL2は、モーター76のスタック長未満である。他の実施形態では、AL1および／またはAL2は、モーター76のスタック長よりも大きい。これらの相対的な長さは、単に、一般的な参照として与えられている。本開示は、コンプレッサー10のさまざまな異なるコンポーネントおよびピースのどれの、どんな特定のサイズまたは寸法にも限定されない。

図7に示されるように、いくつかの実施形態では、モーター・ハウジング22は、内側リング31および外側リング32の可変の厚さを含む、可変な半径方向の長さ（radial length、RL）をもつ。たとえば、いくつかの実施形態では、内側リング31のRL1およびRL2は、外側リング32のRL3およびRL4とは異なる。言い換えると、RL1、RL2、RL3、およびRL4は、すべて互いに異なっていてもよい。この多用途性により、モーター・ハウジング22は、その内側側壁23（すなわち、内側リング）の少なくとも一部、またはその内側側壁25（すなわち、外側リング）の少なくとも一部を、多様な異なるモーター固定子の外面に結合することができる。内側側壁23または内側側壁25の少なくとも一部は、クランクケース18aの外面19aにも結合されてもよい。他の実施形態では、外側側壁24（すなわち、内側リング）または外側側壁26（すなわち、外側リング）の少なくとも一部が、クランクケース18aの内面19bに結合してもよい。内側リングがクランクケース18aに結合するために使用される例示的な実施形態では、外側リングは、内側リングよりも軸方向にずっと短く機械加工されてもよく、さらに重量削減を可能にする。いくつかの実施形態では、RL1は、約0.2インチから48.0インチの範囲を有する。いくつかの実施形態では、RL4は、約0.27インチから60.0インチの範囲を有する。いくつかの実施形態では、RL2およびRL3の長さは、RL1およびRL4の長さの間である。これらの例示的な長さは、単に、一般的な参照として与えられている。本開示は、コンプレッサー10のさまざまな異なるコンポーネントおよびピースのどれの、どんな特定のサイズまたは寸法にも限定されない。半径方向長さのそれぞれは、いくつかの実施形態では、たとえば、ハウジング22の軸中心（axial center）からハウジング（またはリング）の表面（または中心）まで延びるモーター・ハウジング22の半径を含んでいてもよい。

いくつかの実施形態では、内側リング31または外側リング32は、RL1またはRL3が増加するように機械加工される。RL1またはRL3は、該機械加工プロセスにおいて、それぞれのリングの材料を除去し、事実上、リングを薄くすることによって増加してもよい。たとえば、内側リング31は、RL1（またはRL2）よりも大きい半径方向の長さを有していてもよいモーター固定子77を受け入れるために、可変な範囲まで機械加工されてもよい。別の例では、外側リング32は、クランクケース18aに結合する前に機械加工されてもよい。いくつかの実施形態では、内側リング31は、リングの一部が機械加工されるように構成され、他の実施形態では、内側リング全体が機械加工されて、内側リングを除去し、結果として中間部分27および外側リング32のみになる。いくつかの実施形態では、中間部分27が機械加工されてもよい。これらの実施形態のいくつかでは、中間部分27を完全に機械加工で除去されてもよく、結果として外側リングだけになる。内側または外側リングの機械加工の量は、モーター固定子77の軸方向および半径方向の長さ、ならびにクランクケース18aの嵌合面の（たとえば、配向または寸法）に依存しうる。

図8A～8Bは、一つまたは複数の実施形態による、モーターおよびハウジングを備えたツインヘッド・レシプロ式コンプレッサーの断面図の概略図である。モーター76は、モーターシャフト16を回転させるための他の構成要素（たとえば、ベアリング68a、69a、クランクシャフト72a、巻線75、および／または固定子77）と協働してもよい。モーター・ハウジング22は、モーター76に結合してもよく、接着してもよく、および／またはモーター76を取り囲んでもよい。モーター・ハウジング22は、その内側リングまたは外側リングのいずれかの一つまたは複数の表面を介して、さらにクランクケース18aに結合してもよい。たとえば、図8Aに示されるように、第2の内側側壁25がクランクケース18aの外面19aに結合してもよい。別の例では、図8Bに示されるように、第2の外側側壁26がクランクケース18aの内面19bに結合してもよい。一つのクランクケース（すなわち、クランクケース18a）のみに関して説明したが、本明細書で説明した同じ結合技法は、他のクランクケース（たとえば、クランクケース18b）にも適用される。

図8Aおよび図8Bは、モーター・ハウジング22の外側リングに結合されたクランクケース・ハウジング18aおよび18bを示しているが、これは限定として解釈されるものではない。すなわち、いくつかの実施形態では、クランクケース・ハウジング18aおよび18bは、モーター・ハウジング22の内側リングに結合してもよい。後者の実施形態では、外側リングは、最小の軸方向長さに機械加工されてもよい。さまざまな異なるモーターが、それぞれ内側または外側リングの内側側壁23または内側側壁25のいずれかに接着することによってクランクケースに結合してもよい。いくつかの実施形態では、一組のコンプレッサー製造アセンブリ取り付け具が、直径が異なるモーターと一緒に使用されてもよく、その結果、コンプレッサー・アセンブリ・プロセスが簡略化され、効率的になる。

図9A～図9Dは、一つまたは複数の実施形態による、例示的なモーター・ハウジングを等角図で示す。モーター・ハウジング22は、いくつかの実施形態では、図6A、図6B、図7および図9A～図9Dの例に示されるように、それ自体、種々の形態、サイズ、および形状をとることができる。たとえば、モーター・ハウジング22の内側側壁または外側側壁のうちの一つがモーター76に結合するときに使用されてもよく、これらの側壁は異なる軸方向および半径方向の長さを有する。図7は、異なる半径方向長さで2つのレベルを有するモーター・ハウジング22を示し、これらのレベルは、たとえば、内側リングおよび外側リングとして記述される。それらの異なる表面のそれぞれが、クランクケース・ハウジング18aへの嵌合または取り付けのために使用されうる。すなわち、図7の例は、4つの取り付け面（すなわち、外側リングの外側側壁26、外側リングの内側側壁25、内側リングの外側側壁24、または内側リングの内側側壁23）を描いている。

図10は、レシプロ式コンプレッサー内の異なる寸法の諸モーター固定子にコンプレッサー・アセンブリを動作上結合するための方法100を示している。コンプレッサーは、シリンダー、クランクケース、クランクシャフト、モーター・ハウジング、モーター、およびロッド・アセンブリ、および／または他の構成要素を含む。

以下に示す方法100の操作は、例示的なものであることが意図されている。いくつかの実施形態では、方法100は、説明されていない一つまたは複数の追加的な操作とともに、および／または論じられている操作の一つまたは複数を伴わずに、達成されてもよい。さらに、方法100の操作が図10に示され、以下に説明される順序は、限定することを意図しない。図10の操作は、任意の順序（すなわち、必ずしも図10に示されるとおりではない）で実行されうる。

操作102では、流体を圧縮するための空間がシリンダーを介して形成される。いくつかの実施形態では、操作102は、シリンダー12a（図1に示され、本明細書に記載される）と同じまたは類似のシリンダーによって実行される。

操作104では、クランクケースがシリンダーに動作上結合される。いくつかの実施形態では、操作104は、クランクケース18a（図1に示され、本明細書に記載される）と同じまたは類似のクランクケースによって実行される。

操作106では、クランクシャフトがクランクケース内に収容される。いくつかの実施形態では、操作106は、クランクシャフト72a（図1に示され、本明細書に記載される）と同じまたは類似のクランクシャフトによって実行される。

操作108では、第1の円筒シェルが、モーター・ハウジングの第1の内側側壁および第1の外側側壁によって形成される。いくつかの実施形態では、操作108は、第1の内側側壁23および第1の外側側壁24（図6～図8に示され、本明細書に記載される）と同じまたは類似の第1の内側側壁および第1の外側側壁によって実行される。

操作110では、第2の円筒シェルが、モーター・ハウジングの第2の内側側壁および第2の外側側壁によって形成される。いくつかの実施形態では、操作110は、第2の内側側壁25および第2の外側側壁26（図6～8に示され、本明細書に記載される）と同じまたは類似の第2の内側側壁および第2の外側側壁によって実行される。

操作112では、中間部分が、モーター・ハウジングの第1の外側側壁と第2の内側側壁との間に形成される。中間部分の形成は、開口の形成を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、操作112は、中間部分27（図6～図8に示され、本明細書に記載される）と同一または類似の中間部分によって実行される。

操作114において、第1または第2の円筒シェルの少なくとも一方が、第1および第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有し、特定のモーターがモーター・ハウジング内にフィットするように機械加工されるか、または他の仕方で構成される。モーターは、第1または第2の円筒シェルのうちの一つに結合されてもよい。いくつかの実施形態では、操作114は、モーター・ハウジング22（図6～図8に示され、本明細書に説明される）と同じまたは類似のモーター・ハウジングで実行される。

操作116では、第1または第2の円筒シェルの少なくとも一方が、第1および第2の円筒シェルが異なる半径方向長さを有し、前記特定のモーターがモーター・ハウジング内にフィットするように機械加工されるか、または他の仕方で構成される。いくつかの実施形態では、操作116は、モーター・ハウジング22（図6～図8に示され、本明細書に説明される）と同じまたは類似のモーター・ハウジングで実行される。

動作118では、モーターはモーター・ハウジング内に収容される。モーターは、クランクシャフトを駆動するように構成される。いくつかの実施形態では、操作118は、モーター76およびモーター・ハウジング22（図8A～図8Bに示され、本明細書で記述される）と同じまたは類似のモーターおよびモーター・ハウジングによって実行される。

操作120では、モーター・ハウジングは、クランクケースの外面または内面に動作上結合される。クランクケースの外面に結合するかまたは内面に結合するかの決定は、クランクケース、モーター・ハウジング、および／またはモーターのサイズ、形状、または寸法に基づいてもよい。いくつかの実施形態では、操作120は、モーター・ハウジング22およびクランクケース18a（図8A～図8Bに示され、本明細書に記述される）と同じまたは類似のモーター・ハウジングおよびクランクケースによって実行される。

操作122では、ピストンがシリンダー内で往復運動させられる。いくつかの実施形態では、操作122は、ピストン14aおよびシリンダー12a（図1に示され、本明細書に記載される）と同じまたは類似のピストンおよびシリンダーによって実行される。

請求項において、括弧内に置かれた参照符号があったとしても、請求項を限定するものと解釈してはならない。「有する」または「含む」という語は、請求項に挙げられているもの以外の要素またはステップの存在を除外するものではない。いくつかの手段を列挙する装置請求項においては、これらの手段のいくつかは、同一のハードウェア項目によって具体化されてもよい。要素の前にある「a」または「an」という語は、そうした要素の複数の存在を除外しない。いくつかの手段を列挙するどの装置請求項においても、これらの手段のいくつかは、同一のハードウェア項目によって具現されてもよい。ある種の要素が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実は、これらの要素が組み合わせて使用できないことを示すものではない。

本開示は、可能な範囲で、任意の実施形態の一つまたは複数の特徴が他の任意の実施形態の一つまたは複数の特徴と組み合わせることができることを考えていることが理解されるべきである。

Claims (14)

1. コンプレッサー・アセンブリであって、当該コンプレッサー・アセンブリは：
   流体を圧縮するための空間を形成するシリンダーと；
   前記シリンダーに動作上結合されたクランクシャフト・ハウジングと；
   前記クランクシャフト・ハウジング内に収容されるクランクシャフトと；
   前記空間内の流体を圧縮するように前記シリンダー内で往復運動するように構成されたロッド・アセンブリであって、前記クランクシャフトによって駆動されるロッド・アセンブリとを有し；
   前記クランクシャフト・ハウジングに動作上結合されたモーター・ハウジングを特徴とし、前記モーター・ハウジングは、第1の内側側壁と、第1の外側側壁と、第2の内側側壁と、第2の外側側壁と、前記第1の外側側壁と前記第2の内側側壁との間に介在する中間部分とを有し、
   前記第1の内側側壁および第1の外側側壁は、第1の円筒シェルの少なくとも一部を形成し、
   前記第2の内側側壁および第2の外側側壁は、第2の円筒シェルの少なくとも一部を形成し、
   前記第1または第2の円筒シェルの少なくとも一方は、前記第1および第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有するように構成され、
   前記第1および第2の円筒シェルは、前記第1および第2の円筒シェルが異なる半径方向長さを有するように、前記第1の円筒シェルが内側に、前記第2の円筒シェルが外側に構成されており；
   当該コンプレッサー・アセンブリはさらに、
   前記モーター・ハウジング内に収容された、前記クランクシャフトを駆動するように構成されたモーターを有し、前記第1の内側側壁に前記モーターの固定子が動作上結合される、
   コンプレッサー・アセンブリ。
2. 前記中間部分は、前記中間部分の表面積を増加させる複数の開口を備える、請求項１に記載のコンプレッサー・アセンブリ。
3. 前記第1の内側側壁、前記第1の外側側壁、前記第2の内側側壁、および前記第2の外側側壁の半径方向長さはすべて互いに異なっており、前記第1の内側側壁または前記第2の内側側壁の一部分は、前記クランクシャフト・ハウジングの外面に動作上結合される、請求項１に記載のコンプレッサー・アセンブリ。
4. 前記第1の内側側壁の前記一部分が前記クランクシャフト・ハウジングの前記外面に動作上結合される場合、前記第2の円筒シェルは、前記第1の円筒シェルの軸方向長さより短い軸方向長さに機械加工される、請求項３に記載のコンプレッサー・アセンブリ。
5. 前記第1の外側側壁または前記第2の外側側壁の一部は、前記クランクシャフト・ハウジングの内面に動作上結合されるように構成される、請求項１に記載のコンプレッサー・アセンブリ。
6. 前記中間部分の軸方向長さは、前記第1の円筒シェルおよび前記第2の円筒シェルの軸方向の長さとは異なる、請求項１に記載のコンプレッサー・アセンブリ。
7. 前記モーター・ハウジングを前記クランクシャフト・ハウジングの外面または内面に結合する前に、前記第1の円筒シェルの一部または全部を機械加工により除去することを含む、請求項１に記載のコンプレッサー・アセンブリ。
8. クランクシャフト・ハウジングに動作上結合されるよう構成されたモーター・ハウジングであって、前記モーター・ハウジングは、第1の内側側壁と、第1の外側側壁と、第2の内側側壁と、第2の外側側壁と、前記第1の外側側壁と前記第2の内側側壁との間に介在する中間部分とを有し、
   前記第1の内側側壁および第1の外側側壁は、第1の円筒シェルの少なくとも一部を形成し、
   前記第2の内側側壁および第2の外側側壁は、第2の円筒シェルの少なくとも一部を形成し、
   前記第1および第2の円筒シェルは、前記第1および第2の円筒シェルが異なる半径方向長さを有するように、前記第1の円筒シェルが内側に、前記第2の円筒シェルが外側に構成されており、
   当該モーター・ハウジングはさらに、
   クランクシャフトを駆動するように構成されたモーターを収容し、前記第1の内側側壁に前記モーターの固定子が動作上結合される、
   モーター・ハウジング。
9. 前記第1または第2の円筒シェルの少なくとも一方が、前記第1および第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有するように構成されている、
   請求項８記載のモーター・ハウジング。
10. レシプロ式コンプレッサー内の異なる寸法のモーター固定子にコンプレッサー・アセンブリを動作上結合する方法であって、前記コンプレッサーは、シリンダー、クランクシャフト・ハウジング、クランクシャフト、ロッド・アセンブリ、モーター・ハウジング、およびモーターを有し、前記モーター・ハウジングは、第1の内側側壁と、第1の外側側壁と、第2の内側側壁と、第2の外側側壁と、中間部分とを有し、前記中間部分は、前記第1の外側側壁と前記第2の内側側壁との間に介在し、前記第1の内側側壁および第1の外側側壁は、第1の円筒シェルの少なくとも一部をなし、前記第2の内側側壁および第2の外側側壁は、第2の円筒シェルの少なくとも一部をなし、当該方法は：
    流体を圧縮するための空間を前記シリンダーで形成するステップと；
    前記クランクシャフト・ハウジングを前記シリンダーに動作上結合するステップと；
    前記クランクシャフト・ハウジング内に前記クランクシャフトを収容するステップと；
    前記モーター・ハウジングを前記クランクシャフト・ハウジングに動作上結合するステップと；
    前記クランクシャフトを駆動するように構成されたモーターを前記モーター・ハウジング内に収容するステップと；
    前記空間内の流体を圧縮するように、前記クランクシャフトによって駆動される前記ロッド・アセンブリを前記シリンダー内で往復運動させるステップとを含み、
    前記モーター・ハウジングを前記クランクシャフト・ハウジングに動作上結合することは、
    前記第1および第2の円筒シェルが異なる軸方向長さを有するように前記第1または第2の円筒シェルの少なくとも一方を構成するステップと；
    前記第1および第2の円筒シェルが異なる半径方向長さを有するように前記第1または第2の円筒シェルの少なくとも一方を構成するステップとを含む、
    方法。
11. 前記中間部分が、前記中間部分の表面積を増加させる複数の開口を備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第1の内側側壁、前記第1の外側側壁、前記第2の内側側壁、および前記第2の外側側壁の半径方向の長さは、すべて互いに異なっており、前記第1の内側側壁または前記第2の内側側壁の一部分は、前記クランクシャフト・ハウジングの外面に動作上結合される、請求項１０に記載の方法。
13. 前記第1の内側側壁は、前記モーターの固定子に動作上結合されるように構成され、前記構成は、前記モーター・ハウジングを前記クランクシャフト・ハウジングの外面または前記クランクシャフト・ハウジングの内面に結合する前に、前記第1の円筒シェルの一部または全部を機械加工により除去することを含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記第1の外側側壁または前記第2の外側側壁のいずれかの一部分は、前記クランクシャフト・ハウジングの内面に動作上結合されるように構成される、請求項１０に記載の方法。

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