JPH0828470A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダを外側から冷却し、寿命や耐久性を
向上させると共に、運転時の騒音を大幅に低減できるよ
うにする。 【構成】 駆動源となる電動モータ３１の出力軸部３４
Ａでクランク軸１２を回転駆動することにより、シリン
ダ１４内でピストン１７を往復動させると共に、出力軸
部３４Ａの先端側で冷却ファン２４を回転させる。そし
て、冷却ファン２４からの冷却風を冷却風ガイド４３等
でシリンダ１４の外周側に導くと共に、この冷却風を上
部通風穴４７を介してモータハウジング３２内に導き、
下部通風穴４８から外部に排出させる。従って、シリン
ダ１４を外側から効果的に冷却でき、ピストン１７等の
駆動部の寿命や耐久性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気等の流体を
圧縮するのに用いて好適な往復動型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来技術による往復動型圧縮機と
して空気圧縮機を例に挙げて示す。

【０００３】図において、１は駆動源としての電動モー
タを示し、該電動モータ１はモータハウジング２と後述
するステータ５、回転軸６およびロータ９等とから構成
されている。ここで、モータハウジング２は、一端側が
隔壁部３Ａによって閉塞されたハウジング本体３と、該
ハウジング本体３の他端側を施蓋した有蓋筒状の蓋体４
とから構成され、該蓋体４には通気口４Ａ，４Ｂ等が形
成されている。

【０００４】また、ハウジング本体３には隔壁部３Ａの
端面から軸方向一側に向けて延びる筒状の胴部３Ｂが一
体形成され、該胴部３Ｂは隔壁部３Ａ等と共に後述のク
ランクケース１１を構成している。そして、胴部３Ｂに
は後述のクランク室Ａをシリンダ１４内に連通させる貫
通穴３Ｃが形成され、前記隔壁部３Ａには、冷却風用の
通風穴３Ｄ、３Ｄ，…が穿設されている。

【０００５】５は電動モータ１の一部を構成するステー
タを示し、該ステータ５は固定子コイル等からなり、ハ
ウジング本体３の内周側に固定され、ロータ９を外周側
から取囲むようになっている。

【０００６】６は電動モータ１の回転軸を示し、該回転
軸６はその両端側が、ハウジング本体３の隔壁部３Ａ中
央に設けた軸受７と蓋体４の中央に設けた軸受８とに軸
支され、該回転軸６の一側端はクランクケース１１内へ
と突出する出力軸部６Ａとなっている。

【０００７】９はモータハウジング２内で回転軸６に一
体的に設けられたロータを示し、該ロータ９は永久磁石
等からなり、ステータ５と径方向で対向している。そし
て、該ロータ９は該ステータ５との間で電磁力が作用す
ることにより回転軸６を回転駆動する。また、該ロータ
９にはロータファン９Ａが一体に設けられ、軸受８等を
冷却風によって冷却している。

【０００８】１０はハウジング本体３の胴部３Ｂ先端側
に取付けられたカバーを示し、該カバー１０は有蓋筒状
に形成され、多数の通気穴１０Ａ、１０Ａ，…が穿設さ
れている。そして、該カバー１０は前記ハウジング本体
３の隔壁部３Ａおよび胴部３Ｂと共にクランクケース１
１を構成し、該クランクケース１１内にクランク室Ａを
画成している。

【０００９】１２は前記クランクケース１１内に回転可
能に設けられたクランク軸を示し、該クランク軸１２
は、クランクケース１１内に突出した回転軸６の出力軸
部６Ａを含んで構成され、該クランク軸１２にはバラン
スウエイト１３が一体形成されている。

【００１０】１４はクランクケース１１上に搭載された
円筒状のシリンダを示し、該シリンダ１４は胴部３Ｂの
貫通穴３Ｃを介してクランク室Ａ内に連通し、その内部
には後述のピストン１７が摺動可能に挿嵌されている。
そして、該シリンダ１４の上端側には弁板１５が気密に
固着されている。

【００１１】１６はシリンダ１４上に弁板１５を介して
搭載されたシリンダヘッドを示し、該シリンダヘッド１
６には吐出室（図示せず）が形成され、後述の圧縮空気
を外部に吐出させるようになっている。

【００１２】１７はシリンダ１４内を往復動するピスト
ンを示し、該ピストン１７はその下面側中央にピストン
ロッド１８が一体形成され、所謂ロッキングピストンを
構成している。また、該ピストン１７の上面側にはリテ
ーナ１９が嵌合固着され、該リテーナ１９とピストン１
７との間にはシール部材としての環状のリップシール２
０が配設されている。そして、該リップシール２０はシ
リンダ１４の内周面に摺接し、前記シリンダ１４と前記
ピストン１７との間に形成される隙間を気密にシールし
ている。

【００１３】ここで、ピストンロッド１８は下端側が軸
受２１を介してクランク軸１２に回転可能に連結され、
クランク軸１２の回転をピストン１７に伝えることによ
り、該ピストン１７をシリンダ１４内で揺動しつつ往復
動させる。そして、ピストン１７は弁板１５との間でシ
リンダ１４内に圧縮室Ｂを画成し、後述の吸気弁２３を
介して圧縮室Ｂ内に吸込んだ空気を圧縮する。

【００１４】２２はピストン１７に穿設された小径の吸
気穴、２３は該吸気穴２２を開，閉するようにリテーナ
１９に設けられた吸気弁を示し、該吸気弁２３はピスト
ン１７の吸入行程で開弁し、吐出行程（圧縮行程）で閉
弁するものである。

【００１５】２４は前記出力軸部６Ａの突出端側に固定
された冷却ファンを示し、該冷却ファン２４は電動モー
タ１の回転軸６により回転駆動され、シリンダ１４およ
び電動モータ１等に向けて矢示Ｃ方向の冷却風を発生さ
せる。

【００１６】従来技術による往復動型の空気圧縮機は上
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。

【００１７】まず、電動モータ１によって回転軸６を回
転駆動すると、該回転軸６の出力軸部６Ａおよびクラン
ク軸１２の回転が軸受２１、ピストンロッド１８を介し
てピストン１７に伝えられ、該ピストン１７はシリンダ
１４内を揺動しつつ往復動する。

【００１８】そして、該ピストン１７がシリンダ１４内
で往復動することにより、ピストン１７が上死点から下
死点へと達する吸入行程では、圧縮室Ｂ内が負圧とな
り、圧縮室Ｂ内には吸気弁２３を介して空気が吸入され
る。また、ピストン１７がシリンダ１４内で下死点から
上死点へと達する圧縮行程では、圧縮室Ｂ内の空気を圧
縮することにより、圧縮空気を吐出室から吐出させ、外
部の空気タンク（図示せず）等にこの圧縮空気を貯留さ
せる。

【００１９】ここで、ピストン１７に設けたリップシー
ル２０は、シリンダ１４の内周面に摺接することによ
り、ピストン１７の揺動時にもシリンダ１４とピストン
１７との間を気密にシールし、圧縮室Ｂからの圧縮空気
がクランク室Ａ側に漏洩するのを防止する。

【００２０】また、電動モータ１によってクランク軸１
２を回転駆動するときには、冷却ファン２４が回転する
ことによってクランク室Ａ内には矢示Ｃ方向の冷却風が
発生し、この冷却風でクランク室Ａ内の軸受２１等を冷
却すると共にシリンダ１４を内周側から冷却する。

【００２１】さらに、この冷却風は隔壁部３Ａの通風穴
３Ｄを介して、モータハウジング２のハウジング本体３
内に流れ、このときに、電動モータ１のステータ５およ
びロータ９を冷却しつつ、通気口４Ｂ等から外部に排出
される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、クランクケース１１の一部を構成するカバ
ー１０に多数の通気穴１０Ａ、１０Ａ，…を穿設し、冷
却ファン２４の回転時に、該各通気穴１０Ａから空気を
クランク室Ａ内に直接取込みつつ、矢示Ｃ方向の冷却風
によってシリンダ１４を内周側から冷却するようにして
いる。

【００２３】このため、従来技術では、シリンダ１４内
でピストン１７が往復動するときの圧縮音、ピストンロ
ッド１８とクランク軸１２との相対回転による軸受２１
からの異音および吸気弁２３からの吸気音等が大きな騒
音となって、カバー１０の各通気穴１０Ａ等から外部に
漏れ、周囲に大きな騒音を発生させるという問題があ
る。

【００２４】また、クランク室Ａ内をカバー１０の各通
気穴１０Ａ等を介して外気と連通させる構造であるか
ら、この各通気穴１０Ａを介してクランク室Ａ内に侵入
した塵埃が、ピストン１７の吸入行程で、リップシール
２０とシリンダ１４との間に挟み込まれるようになり、
この状態でピストン１７の往復動を繰返すと、リップシ
ール２０が塵埃により異常摩耗するいう問題がある。

【００２５】さらに、冷却ファン２４で発生させた矢示
Ｃ方向の冷却風により、シリンダ１４を内側から冷却し
ているために、シリンダ１４やピストン１７を必ずしも
効果的に冷却できず、シリンダ１４内が早期に温度上昇
して、リップシール２０が早期に摩耗、劣化し易く、リ
ップシール２０等の寿命や耐久性を向上させることがで
きないという問題がある。

【００２６】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、本発明はシリンダを外側から効果的に冷
却でき、寿命や耐久性を向上させることができる上に、
運転時の騒音を大幅に低減できるようにした往復動型圧
縮機を提供することを目的としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明による往復動型圧縮機は、駆動源を構成
するモータのモータハウジングと、該モータハウジング
に一体に設けられ、前記モータで回転駆動されるクラン
ク軸を回転可能に支持したクランクケースと、該クラン
クケース上に搭載されたシリンダと、該シリンダ内に挿
嵌され、前記クランク軸で駆動されることにより該シリ
ンダ内を往復動するピストンと、前記モータによって回
転駆動され、冷却風を発生する冷却ファンとからなる構
成を採用している。

【００２８】そして、本発明が採用する構成の特徴は、
前記クランクケースには、前記シリンダを外側から取囲
み、前記冷却ファンからの冷却風を前記シリンダの外周
側に導く冷却風ガイドを設け、前記モータハウジングに
は、前記冷却風ガイドに連通し、該冷却風ガイドを介し
てモータハウジング内に冷却風を導く通風穴を形成して
なる構成としている。

【００２９】

【作用】上記構成により、本発明では、シリンダの外周
側に冷却風ガイドを設ける構成としたから、シリンダを
外周側から冷却でき、シリンダ内でピストンが往復動す
るときに圧縮室内が温度上昇するのを抑えることができ
る。また、シリンダを外周側から冷却することにより、
従来技術のように、シリンダの内側に冷却風を導く必要
がなくなり、例えばクランク室内を直接外気に連通させ
る必要がなくなる。そして、モータハウジングに通風穴
を設け、冷却風ガイドからの冷却風をモータハウジング
内に流通させる構成としているから、このときの冷却風
によって、駆動源となるモータを冷却でき、モータの温
度上昇を抑えることができる。さらに、クランクケース
を外部に対して密閉した構造とすることができ、クラン
クケース内の駆動音等が外部に漏れることがなく、圧縮
機の騒音を大幅に低減できる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図４に基
づいて説明する。なお、実施例では、前述した図５に示
す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その
説明を省略する。

【００３１】図中、３１は駆動源としての電動モータを
示し、該電動モータ３１は従来技術で述べた電動モータ
１と同様に、モータハウジング３２、ステータ３３、出
力軸部３４Ａを有する回転軸３４およびロータファン３
５Ａが一体形成されたロータ３５等から構成されてい
る。そして、モータハウジング３２は、一端側に隔壁部
３６Ａが形成されたハウジング本体３６と、該ハウジン
グ本体３６を他端側で施蓋する蓋体３７とから構成さ
れ、該蓋体３７には通気口３７Ａ，３７Ｂ等が穿設され
ている。しかし、本実施例による電動モータ３１は、モ
ータハウジング３２のハウジング本体３６に後述の冷却
風ガイド４３、上部通風穴４７および下部通風穴４８等
が追加して設けられている。

【００３２】３８はクランク室Ａを画成するクランクケ
ースで、該クランクケース３８は従来技術で述べたクラ
ンクケース１１とほぼ同様に、ハウジング本体３６の隔
壁部３６Ａと、該隔壁部３６Ａの端面から軸方向一側に
向けて筒状に延びハウジング本体３６に一体形成された
胴部３６Ｂ等とから構成されている。また、該クランク
ケース３８の一部を構成する胴部３６Ｂには上部側に貫
通穴３６Ｃが形成され、該貫通穴３６Ｃはクランク室Ａ
内をシリンダ１４内に連通している。しかし、本実施例
によるクランクケース３８は後述の仕切板３９によって
クランク室Ａが外部と遮断され、密閉構造となっている
点で従来技術とは異なっている。

【００３３】３９はクランク室Ａを外部に対して遮断す
る仕切板を示し、該仕切板３９は略円板状に形成され、
ハウジング本体３６の胴部３６Ｂの先端側を施蓋するこ
とによりクランクケース３８の一部を構成している。ま
た、該仕切板３９の中央部には挿通穴３９Ａが穿設さ
れ、該挿通穴３９Ａには回転軸３４の出力軸部３４Ａ先
端側が挿通されている。そして、該仕切板３９は、出力
軸部３４Ａの先端側に設けた冷却ファン２４をクランク
室Ａから隔離している。

【００３４】４０はホルダ４１を介して仕切板３９に取
付けられたシール部材を示し、該シール部材４０は回転
軸３４の出力軸部３４Ａと仕切板３９の挿通穴３９Ａと
の間をシールし、クランク室Ａ内の騒音等が後述のファ
ン室Ｄ側に漏れるのを防止している。

【００３５】４１はホルダを示し、該ホルダ４１は前記
シール部材４０を保持するように前記仕切板３９にねじ
により固定されている。

【００３６】従って、前記仕切板３９はクランクケース
３８をクランク室Ａを画成し、クランク室Ａ内の摺動音
等が後述のファン室Ｄ側に漏洩するのを防止する。

【００３７】４２はハウジング本体３６の胴部３６Ｂ先
端側に仕切板３９を介して取付けられたファンカバーを
示し、該ファンカバー４２は従来技術で述べたカバー１
０と同様に有蓋筒状に形成され、多数の通気穴４２Ａ、
４２Ａ，…を有しているものの、該ファンカバー４２は
仕切板３９との間にファン室Ｄを画成している。また、
ファンカバー４２の上端側にはシリンダヘッド１６に向
けて斜め上向きに突出し、後述する冷却風ガイド４３の
一部を構成するガイド部４２Ｂが一体形成されている。

【００３８】そして、ファンカバー４２は冷却ファン２
４の回転により各通気穴４３Ｂからファン室Ｄ内に外気
を取込みつつ、矢示Ｅ方向の冷却風を発生させ、この冷
却風をガイド部４２Ｂに沿ってシリンダ１４の外周側へ
と連通させる。

【００３９】４３はファンカバー４２のガイド部４２Ｂ
と共にシリンダ１４の外周側を取囲む冷却風ガイドを示
し、該冷却風ガイド４３はハウジング本体３６の胴部３
６Ｂ等から上向きに突設され、図３に示す如くシリンダ
１４を外側からコ字形状に取囲むように形成されてい
る。そして、該冷却風ガイド４３はシリンダ１４の外周
側に冷却風通路４４を形成し、ファンカバー４２側から
の冷却風をこの冷却風通路４４内に流通させることによ
り、シリンダ１４を外側から冷却する。

【００４０】４５はクランク室Ａ内に外部から空気を吸
入するための吸気口を示し、該吸気口４５は図２に示す
ように、胴部３６Ｂの側面に四角形状をなして開口し、
複数の吸気穴４５Ａ，４５Ａ，…を介してクランク室Ａ
内に連通している。また、該吸気口４５内には、フィル
タ４６が装着され、該フィルタ４６は塵埃を含んだ空気
を濾過し、清浄化した空気を各吸気穴４５Ａを介してク
ランク室Ａ内に吸込ませる構成となっている。

【００４１】４７は冷却風ガイド４３の冷却風通路４４
と連通するようにハウジング本体３６の上部側に穿設さ
れた上部通風穴を示し、該上部通風穴４７は冷却風ガイ
ド４３内でシリンダ１４を外周側から冷却した冷却風を
モータハウジング３２内に流入させ、モータハウジング
３２内に矢示Ｆ方向の冷却風を発生させる。

【００４２】また、４８はハウジング本体３６の下側部
に穿設された下部通風穴を示し、該下部通風穴４８はモ
ータハウジング３２内を矢示Ｆ方向に流通し、ステータ
３３やロータ３５等を冷却した冷却風をハウジング本体
３６の外部に排出させるものである。

【００４３】さらに、４９はシリンダヘッド１６に設け
られた吐出弁を示し、該吐出弁４９は圧縮室Ｂからの圧
縮空気を外部の空気タンク（図示せず）等に向けて吐出
させるものである。

【００４４】本実施例による往復動型の空気圧縮機は上
述の如き構成を有するもので、その基本的な作動につい
ては従来技術によるものと格別差異はない。

【００４５】然るに、本実施例では、クランクケース３
８を仕切板３９で仕切ることによっって、クランク室Ａ
をファン室Ｄに対して遮断すると共に、ハウジング本体
３６の胴部３６Ｂには、クランクケース３８の上側に位
置してシリンダ１４を外側から取囲み、ファン室Ｄから
の冷却風をシリンダ１４の外周側に導く冷却風ガイド４
３を設けたことから、下記のような作用効果を得ること
ができる。

【００４６】即ち、冷却ファン２４はファンカバー４２
の各通気穴４２Ａから外気を取込みつつ、ファンカバー
４２内に矢示Ｅ方向の冷却風を発生させる。そして、こ
の冷却風はファン室Ｄから矢示Ｅ方向にガイド部４２Ｂ
に沿って冷却風ガイド４３内へと流入し、冷却風通路４
４内を流通する冷却風によってシリンダ１４を外周側か
ら冷却することができる。

【００４７】従って、本発明によれば、冷却ファン２４
により発生した冷却風を開放されたクランク室Ａを介し
てシリンダ１４の内周側を冷却させ、ハウジング本体３
の隔壁部３Ａに穿設された通風穴３Ｄを介してモータハ
ウジング２内に導く必要がなくなり、クランク室Ａを仕
切板３９によってファンカバー４２側方向について遮蔽
することができる。

【００４８】また、駆動源となる電動モータ３１のモー
タハウジング３２をクランクケース３８と一体に設け、
冷却風ガイド４３内を流通する冷却風をモータハウジン
グ３２内に導くように、ハウジング本体３６の上部側に
上部通風穴４７を形成する構成としたから、冷却風ガイ
ド４３からの冷却風はシリンダ１４を冷却した後に、上
部通風穴４７を介してモータハウジング３２内へと流入
するようになり、この冷却風で電動モータ３１のステー
タ３３やロータ３５等を確実に冷却できる。

【００４９】かくして、本発明によれば、冷却ファン２
４で発生させた冷却風を冷却風ガイド４３内に流通させ
ると共に、この冷却風をモータハウジング３２内に流通
させることにより、ステータ３３およびロータ３５を確
実に冷却できる。

【００５０】この結果、従来技術のように冷却ファン２
４からの冷却風を、クランク室Ａを介してシリンダ１４
内やモータハウジング３２側等に通風させる必要がなく
なり、クランク室Ａを仕切板３９でファン室Ｄ側から遮
断することによって、クランク室Ａからの異音が外部に
漏れるのを抑制でき、低騒音化を図ることができる。

【００５１】一方、クランクケース３８を構成する胴部
３６Ｂの側面にはクランク室Ａ内に各吸気穴４５Ａを介
して連通する吸気口４５を形成し、該吸気口４５内には
フィルタ４６を設ける構成としているから、該フィルタ
４６で濾過した清浄な空気をクランク室Ａ内に流入させ
つつ、吸気弁２３を介して圧縮室Ｂ内に吸入でき、清浄
な空気を圧縮空気として吐出弁４９等から外部に吐出で
きる。

【００５２】従って、本実施例によれば、シリンダ１４
やモータハウジング３２等を確実に冷却でき、リップシ
ール２０等が高温にさらされて早期に摩耗、劣化する等
の問題を解消できる上に、運転時の騒音を低減でき、圧
縮機として信頼性を向上させることができる。

【００５３】また、従来技術のように、リップシール２
０とシリンダ１４との間に外部からの塵埃が挟み込まれ
る等の不具合がなくなり、リップシール２０が異常摩耗
するのを確実に防止でき、リップシール２０の寿命や耐
久性を向上することができる。

【００５４】なお、前記実施例では、冷却ファン２４と
してプロペラファンを例に挙げて示したが、例えばシロ
ッコファン等でも同様の冷却効果を得ることができる。

【００５５】また、前記実施例では、ピストン１７がシ
リンダ１４内で揺動しつつ往復動するロッキングピスト
ン型の圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに
限らず、例えばピストンを連接棒を介してクランク軸に
回転可能に連結した往復動型圧縮機にも適用できる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、シ
リンダの外周側に冷却風ガイドを設ける構成としたか
ら、ピストンが往復動して圧縮室内が温度上昇しても、
シリンダを外周側から確実に冷却でき、従来技術のよう
に冷却ファンからの冷却風をシリンダの内側に通風させ
る必要がなくなり、例えばクランクケース内のクランク
室を外部から密閉した構造とすることができる。従っ
て、クランク室内の駆動音等が外部に漏れるのを効果的
に防止でき、圧縮機の騒音を大幅に低減できると共に、
耐久性や寿命を大幅に延ばすことができる。また、モー
タハウジングに通風穴を設けることによって、冷却風ガ
イドとモータハウジング内を連通して冷却風を送風する
構成としているから、冷却ファンからの冷却風でシリン
ダを冷却できると共に、駆動源となるモータを冷却で
き、これによって当該圧縮機の運転効率を向上できる
等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による往復動型圧縮機を示す縦
断面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向の断面図である。

【図３】図１中の矢示III −III 方向の断面図である。

【図４】図１に示す往復動型圧縮機の左側正面図であ
る。

【図５】従来技術による往復動型圧縮機を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１２ クランク軸 １４ シリンダ １５ 弁板 １６ シリンダヘッド ２４ 冷却ファン ３１ モータ ３２ モータハウジング ３６ ハウジング本体 ３６Ａ 隔壁部 ３６Ｂ 胴部 ３８ クランクケース ３９ 仕切板 ４２ ファンカバー ４３ 冷却風ガイド ４７ 上部通風穴 ４８ 下部通風穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源を構成するモータのモータハウジ
   ングと、該モータハウジングに一体に設けられ、前記モ
   ータで回転駆動されるクランク軸を回転可能に支持した
   クランクケースと、該クランクケース上に搭載されたシ
   リンダと、該シリンダ内に挿嵌され、前記クランク軸で
   駆動されることにより該シリンダ内を往復動するピスト
   ンと、前記モータによって回転駆動され、冷却風を発生
   する冷却ファンとからなる往復動型圧縮機において、前
   記クランクケースには、前記シリンダを外側から取囲
   み、前記冷却ファンからの冷却風を前記シリンダの外周
   側に導く冷却風ガイドを設け、前記モータハウジングに
   は、該冷却風ガイドに連通し、該冷却風ガイドを介して
   モータハウジング内に冷却風を導く通風穴を形成したこ
   とを特徴とする往復動型圧縮機。