WO2011148775A1 - 電動機一体型ブースター圧縮機 - Google Patents

電動機一体型ブースター圧縮機 Download PDF

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WO2011148775A1
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WO
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electric motor
compressor
crank
motor
casing
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PCT/JP2011/060674
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French (fr)
Inventor
弘 井上
Original Assignee
アネスト岩田株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors

Definitions

  • the present invention relates to a motor-integrated booster compressor in which an electric motor casing is integrally provided. More specifically, the compressor unit is connected to both sides of the electric motor casing so as to reduce fluctuations in rotational torque applied to the electric motor. It is related with the booster compressor made to do.
  • Patent Document 1 discloses an example of a conventional electric motor-integrated booster compressor.
  • the configuration of the booster compressor will be described with reference to FIG.
  • the booster compressor 100 accommodates a cylinder 102 that forms a compression space c, a crank casing 104 that forms a crank chamber r, and an electric motor 110 that drives a crankshaft 107 provided in the crank chamber.
  • the motor casing 106 is integrally formed.
  • the crankshaft 107 is connected between a pair of crank arms 108 and a pair of crank arms 108 via a connecting shaft 109 mounted at an eccentric position with respect to the crankshaft 107.
  • a discharge port 114 is provided in the top wall 112 of the cylinder 102, and a check discharge valve 116 is provided in the discharge port 114.
  • a cylinder head 118 is mounted on the top surface of the top wall 112, and the compressed gas g compressed in the compression space c is discharged into the cylinder head 118 through the discharge port 114 and further drilled in the cylinder head 118. It is discharged from the discharge hole 120.
  • the lower end of the cylinder 102 is connected to the upper surface opening of the sealed crank casing 104, and the sealed motor casing 106 having the air introduction holes 122 is connected to the side wall surface of the crank casing 104.
  • the crankshaft 107 is rotatably supported by bearings 124 and 124, and the output shaft 126 of the electric motor 110 is connected to the crankshaft 107 in the axial direction.
  • the piston 128 that slides inside the cylinder 102 is connected to the connecting shaft 109 by a piston rod 130.
  • the connecting shaft 109 and the piston rod 130 are connected via a bearing 132 so that they can rotate relative to each other.
  • An air supply groove 136 is formed in the inner surface of the cylinder 102 in the axial direction.
  • Pressurized compressed gas g for example, nitrogen gas, flows into the electric motor casing 106 from the air introduction holes 122 and flows across the electric motor 110.
  • the compressed gas g further flows into the crank chamber r from a vent hole 134 formed in the side wall of the crank casing 104.
  • the output shaft 126 is driven to reciprocate the piston 128, the piston 128 descends and the upper end opening of the air supply groove 136 communicates with the compression space c.
  • the compressed gas g in the crank chamber r flows into the compression space c through the air supply groove 134.
  • the air supply groove 136 is closed, and the compressed gas g in the compression space c is further pressurized, pushes the check discharge valve 116 open, and is discharged from the cylinder head 118.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing torque fluctuations generated per revolution on the output shaft of the electric motor of the compressor.
  • a curve A is a torque fluctuation of a general compressor
  • a region B surrounded by the curves B 1 and B 2 and a curve B 3 show the torque fluctuation of the booster compressor.
  • the pressure of the compressed gas in the compression space acts on the piston in the direction opposite to the direction of rotation of the crankshaft, so that the torque increases and the crank arm moves 130 ° from the bottom dead center. It becomes the maximum in the place where the angle difference of the neighborhood becomes. Thereafter, the torque gradually decreases and reaches zero at the top dead center.
  • the pressure of the compressed gas does not act on the piston, so the torque is maintained at zero.
  • the pressure applied to the piston from the gas to be compressed in the compression process is larger than that of a general compressor. Therefore, in the compression process, the torque is increased as compared with a general compressor.
  • the intake stroke, pressure of the compressed gas of the compression space is because they act in the direction of assisting the rotation of the crankshaft, as shown as curve B 3, the generated torque becomes negative.
  • booster compressor having a structure in which a cylinder head is provided with a suction port and a discharge port, and a compressed gas is sucked into the compression space from the suction port.
  • the pressure of the compressed gas under pressure introduced into the crank chamber in the compression process is applied to the piston from below the piston to assist the rotation of the crankshaft. Therefore, compared with the booster compressor having the above-described structure, the rotational torque generated on the output shaft of the motor in the compression process can be reduced.
  • the present invention provides a booster compressor integrated with an electric motor that suppresses fluctuations in rotational torque per rotation of the electric motor and enables higher output and energy saving of the booster compressor. Let it be an issue.
  • the electric motor integrated booster compressor of the present invention is In a motor-integrated booster compressor in which a cylinder that forms a compression space, a crank casing that forms a crank chamber, and a motor casing that houses a motor that drives a crankshaft provided in the crank chamber are integrally connected.
  • a pair of compressor units formed by connecting the cylinder and the crank casing are arranged on both sides of the motor casing, and the crank casings of both compressor units are connected to the motor casing, Both compressor units are connected to both ends of the output shaft of the motor, and both compressors are provided with an angle difference in the range of 150 to 210 ° to the connecting angle of the crank arms of both compressor units with respect to the output shaft.
  • a time difference is given to the stroke process of the piston of the unit.
  • the angle difference between the crank arms of the compressor units connected to both ends of the output shaft of the electric motor is set within the range of 150 to 210 °, so that both compressor units apply to the output shaft.
  • the pressure of the compressed gas is reduced to each other.
  • the torque generated on the output shaft per rotation can be leveled to a low value.
  • the rotation speed of the electric motor is stabilized, so that the output of the electric motor can be increased and energy can be saved.
  • the torque generated on the output shaft per rotation can be leveled, it is not necessary to attach a torque fluctuation suppressing member such as a flywheel to the crankshaft, and the booster compressor can be reduced in size and cost.
  • the angle difference between the connecting angles of the crank arms with respect to the output shafts of both compressor units is preferably in the range of 150 to 210 °.
  • the killing effect is the largest.
  • the torque fluctuation per rotation of the output shaft of the electric motor can be leveled to the lowest value, so that the electric motor can be driven most stably.
  • the cylinder that forms the compression space the crank casing that forms the crank chamber, and the motor casing that houses the motor that drives the crankshaft provided in the crank chamber.
  • a pair of compressor units in which the cylinder and the crank casing are connected are arranged on both sides of the motor casing, and the crank casings of both compressor units are connected to the compressor casing.
  • the crankshafts of both compressor units are respectively connected to both ends of the output shaft of the motor, and the angle difference between the crankshafts of the two compressor units relative to the output shaft is within a range of 150 to 210 °.
  • FIG. 1 It is a front view sectional view concerning one embodiment of the booster compressor of the present invention. It is a diagram which shows typically the torque fluctuation which generate
  • the motor-integrated booster compressor 10 has a pair of compressor units 11 a and 11 b erected on both sides of a motor casing 16.
  • the electric motor 20 is accommodated in the electric motor casing 16, and the output shaft 36 of the electric motor 20 protrudes from both sides of the main body case of the electric motor 20 toward the compressor units 11a and 11b.
  • the electric motor casing 16 is provided with an air guide pipe 32 for sucking compressed gas g, such as nitrogen gas, that has already been pressurized into the electric motor casing 16 from a gas supply device (not shown).
  • the compressor unit 11a includes a cylinder head 28a, a cylinder 12a, and a crank casing 14a in order from above, and these are integrally connected to each other.
  • the compressor unit 11a and the compressor unit 11b have the same configuration, and the configuration will be described taking the compressor unit 11a as an example.
  • a discharge port 24a is formed in the top wall 22a of the cylinder 12a, and a check discharge valve 26a is provided in the discharge port 24a.
  • a hollow cylinder head 28a is mounted on the top surface of the top wall 22a. The compressed gas g is compressed in the compression space c1 formed above the piston 40a in the cylinder 12a, and then the compressed gas g is discharged into the cylinder head 28a through the discharge port 24a. It discharges to the gas supply destination from the discharge hole 30a drilled in 28a.
  • the lower end of the cylinder 12a is connected to the upper opening of the sealed crank casing 14a, and the motor casing 16 is integrally connected to the side surface of the crank casing 14a.
  • a vent hole 44a is formed in the side surface of the crank casing 14a to which the motor casing 16 is connected.
  • the crankshaft 17a is rotatably supported by bearings 34a, 34a, and the output shaft 36 of the electric motor 20 is connected coaxially with the crankshaft 17a.
  • a crank chamber r1 is formed in the crank casing 14a.
  • the crankshaft 17a is connected at a central portion via a pair of crank arms 18a arranged in parallel, and a connecting shaft 19a mounted between the crank arms at an eccentric position with respect to the crankshaft 17a.
  • the piston 38a that slides inside the cylinder 12a is connected to the connecting shaft 19a by a piston rod 40a.
  • the piston rod 40a and the connecting shaft 19a are connected via a bearing 42a so that they can rotate relative to each other.
  • An air supply groove 46a is formed in the inner surface of the cylinder 12a in the axial direction.
  • crank arm 19a of the compressor unit 11a and the crank arm 19b of the compressor unit 11b are connected to each other with an angular difference of 180 ° with respect to the output shaft 36. Therefore, for example, when the piston 38a is located at the top dead center, the piston 38b is located at the bottom dead center.
  • a pressurized gas g to be compressed flows from the air guide pipe 32 into the motor casing 16.
  • the compressed gas g flowing into the crank casings 14a and 14b cools the bearings 34a, 34b, 42a and 42b, and the like. Thereafter, the compressed gas g flows into the air supply grooves 46a and 46b.
  • the pistons 38a and 38b reciprocate.
  • the pistons 38a and 38b descend in the suction process, the upper ends of the air supply grooves 46a and 46b communicate with the compression space c. Therefore, the compressed gas g flows into the compression space c1 or c2 through the air supply groove 44a or 44b.
  • the pistons 38a and 38b enter the ascending stroke in the compression process, the air supply grooves 44a and 44b are immediately closed, and the compressed gas g in the compression spaces c1 and c2 is further pressurized, and the check discharge valves 26a and 26b are opened. It pushes open and is discharged into the cylinder heads 28a and 28b. Thereafter, the compressed gas g is discharged from the discharge holes 30a and 30b.
  • the torque generated in the output shaft 36 per rotation is reduced and leveled. Therefore, since the rotation speed of the electric motor 20 is stabilized, the output of the electric motor 20 can be increased and energy can be saved. Further, since the torque generated per rotation can be leveled, it is not necessary to attach a torque fluctuation suppressing member such as a flywheel or balance weight to the crankshaft 17a, and the booster compressor can be reduced in size and cost. .
  • the pressurized compressed gas g is once introduced into the crank chambers r 1 and r 2 , so that the pistons 38a and 38b are compressed from the compressed gas g in the compression spaces c1 and c2. Is reduced by the compressed gas g in the crank chamber. Therefore, the torque generated in the output shaft 36 can be reduced. Further, since the crank chamber is in a pressurized state, there is no possibility that air in the atmosphere will enter the crank chamber and reduce the concentration of the compressed gas g.
  • the compressed gas g is passed through the motor casing 16 and the crank casings 14a and 14b, it is possible to effectively cool the motor 20 in the motor casing and the bearings in the crank casing. it can.
  • this invention device is a booster compressor other than this system,
  • the present invention can also be applied to a booster compressor having a structure in which a cylinder head includes a suction port and a discharge port, and sucks compressed gas from the suction port into a compression space.
  • the rotational torque generated in the motor is leveled to a low value, the rotation of the motor is stabilized, and high output and energy saving of the motor are enabled.

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Abstract

【課題】電動機一体型ブースター圧縮機において、電動機の１回転当りの回転トルクの変動を抑えて、ブースター圧縮機の高出力化と省エネとを可能にする。 【解決手段】シリンダヘッド２８ａ、２８ｂ、シリンダ１２ａ、１２ｂ及びクランクケーシング１４ａ、１４ｂが一体に連結された一対の圧縮機ユニット１１ａ、１１ｂが電動機ケーシング１６の両側に連結されている。電動機ケーシング１６内に収容された電動機２０の出力軸３６の両端が両圧縮機ユニットのクランク軸１８ａ、１８ｂに連結され、両圧縮機ユニットのクランクアーム１８ａ及び１８ｂは、互いに１５０～２１０°の範囲内で角度差をもって出力軸３６に連結されている。夫々、両圧縮機ユニットのピストン３８ａ、３８ｂのストローク位置は正反対となる。

Description

電動機一体型ブースター圧縮機
　本発明は、電動機ケーシングが一体に設けられた電動機一体型ブースター圧縮機に関し、詳しくは、電動機ケーシングを挟んでその両側に圧縮機ユニットを連結し、これによって、電動機に加わる回転トルクの変動を低減するようにしたブースター圧縮機に関する。
　特許文献１には、従来の電動機一体型ブースター圧縮機の一例が開示されている。以下、このブースター圧縮機の構成を図３により説明する。図３において、このブースター圧縮機１００は、圧縮空間ｃを形成するシリンダ１０２と、クランク室ｒを形成するクランクケーシング１０４と、該クランク室に設けられたクランク軸１０７を駆動する電動機１１０を収容した電動機ケーシング１０６とが一体に構成されている。
　クランク軸１０７は、一対のクランクアーム１０８、及び該一対のクランクアーム１０８間に、クランク軸１０７とは偏心した位置で装架された連結軸１０９を介して連結されている。シリンダ１０２の頂壁１１２には、吐出口１１４が設けられ、該吐出口１１４には逆止吐出弁１１６が設けられている。頂壁１１２の上面にはシリンダヘッド１１８が装着され、圧縮空間ｃで圧縮された被圧縮気体ｇは、吐出口１１４を通ってシリンダヘッド１１８内に吐出され、さらにシリンダヘッド１１８に穿設された吐出孔１２０から吐出される。
　シリンダ１０２の下端は、密閉状のクランクケーシング１０４の上面開口部に連結され、クランクケーシング１０４の側壁面には、導気孔１２２を有する密閉状の電動機ケーシング１０６が連結されている。クランク軸１０７は、ベアリング１２４，１２４により回転可能に支持され、電動機１１０の出力軸１２６は、クランク軸１０７と軸方向に連結されている。
　シリンダ１０２の内側で摺動するピストン１２８は、ピストンロッド１３０で連結軸１０９と連結されている。連結軸１０９とピストンロッド１３０とは、互いの相対回転が可能なように、ベアリング１３２を介して連結されている。シリンダ１０２の内面には、軸方向に送気溝１３６が刻設されている。
　加圧状態の被圧縮気体ｇ、例えば窒素ガスが導気孔１２２から電動機ケーシング１０６内に流入し、電動機１１０を横切って流れる。被圧縮気体ｇは、さらにクランクケーシング１０４の側壁に穿設された通気孔１３４からクランク室ｒに流入する。出力軸１２６を駆動してピストン１２８を往復動させると、ピストン１２８が下降して送気溝１３６の上端開口が圧縮空間ｃと連通する。
そこでクランク室ｒの被圧縮気体ｇは、送気溝１３４を通って圧縮空間ｃに流入する。ピストン１２８が上昇ストロークに入ると、直ちに送気溝１３６が閉鎖され、圧縮空間ｃの被圧縮気体ｇは、さらに加圧され、逆止吐出弁１１６を押し開け、シリンダヘッド１１８から吐出される。
特開２００７－５１６１５号公報
　図２は、圧縮機の電動機の出力軸に１回転当りに発生するトルク変動を模式的に示す線図である。図２において、曲線Ａは一般の圧縮機のトルク変動であり、曲線Ｂ１と曲線Ｂ２で囲まれる領域Ｂ、及び曲線Ｂ３はブースター圧縮機のトルク変動を示す。一般の圧縮機の圧縮工程では、圧縮空間の被圧縮気体の加圧力が、ピストンに対してクランク軸の回転方向と逆方向に作用するのでトルクが増大し、クランクアームが下死点から１３０°付近の角度差となった所で最大となる。その後、トルクは徐々に減少し、上死点で零となる。吸入工程では、被圧縮気体の加圧力がピストンに作用しないので、トルクは零を維持する。
　ブースター圧縮機では、圧縮空間に加圧気体を導入するので、圧縮工程で被圧縮気体からピストンが受ける加圧力は、一般の圧縮機より増大する。そのため、圧縮工程では、一般の圧縮機よりトルクは増大する。吸入工程では、圧縮空間の被圧縮気体の加圧力がクランク軸の回転を助勢する方向に作用するので、曲線Ｂ３として示すように、発生トルクはマイナスとなる。
　なお、シリンダヘッドに吸入口と吐出口とを備え、該吸入口から圧縮空間に被圧縮気体を吸入する構造のブースター圧縮機も存在する。特許文献１に開示されたブースター圧縮機は、圧縮工程でクランク室に導入された加圧状態の被圧縮気体の圧力が、ピストン下方からピストンに加わり、クランク軸の回転を助勢する。そのため、前記構造のブースター圧縮機と比べて、圧縮工程で電動機の出力軸に発生する回転トルクを軽減できる長所をもつ。
　しかし、特許文献１に開示されたブースター圧縮機においても、依然として、電動機の出力軸に付加される回転トルクの１回転当りの変動が解消されていない。そのため、１回転当りで電動機の電流値が変動し、電動機の回転速度が安定しないという問題が生じる。従って、クランク軸にフライホィールやバランスウェイト等の回転変動抑制部材を装着する必要が生じ、高コストになると共に、電動機を用いたブースター圧縮機の高出力化及び省エネが困難になるという問題がある。
　本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、電動機一体型ブースター圧縮機において、電動機の１回転当りの回転トルクの変動を抑えて、ブースター圧縮機の高出力化と省エネとを可能にすることを課題とする。
　かかる課題を解決するため、本発明の電動機一体型ブースター圧縮機は、
　圧縮空間を形成するシリンダと、クランク室を形成するクランクケーシングと、該クランク室に設けられたクランク軸を駆動する電動機を収容した電動機ケーシングとが一体に連結されてなる電動機一体型ブースター圧縮機において、
　前記シリンダとクランクケーシングとが連結されてなる一対の圧縮機ユニットを前記電動機ケーシングの両側に配置すると共に、両圧縮機ユニットのクランクケーシングを該電動機ケーシングに連結し、
　両圧縮機ユニットのクランク軸を夫々電動機の出力軸の両端に連結し、該出力軸に対する両圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に１５０～２１０°の範囲内で角度差をもたせて両圧縮機ユニットのピストンのストローク工程に時間差をもたせたものである。
　本発明装置では、電動機の出力軸の両端に連結される圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に１５０～２１０°の範囲内で角度差をもたせたことにより、両圧縮機ユニットから出力軸に加わる被圧縮気体の加圧力が互いに減殺し合う。その結果、１回転当りで出力軸に発生するトルクを低い値に平準化できる。これによって、電動機の回転速度が安定するため、電動機の高出力化と省エネが可能になる。
　また、１回転当りの出力軸の発生トルクを平準化できるので、フライホィール等のトルク変動抑制部材をクランク軸に装着する必要がなくなり、ブースター圧縮機の小型化と低コスト化が可能となる。
　本発明装置において、両圧縮機ユニットの出力軸に対するクランクアームの連結角度の角度差が１５０～２１０°の範囲内であるとよい。該連結角度の角度差をこの範囲にすることによって、電動機出力軸に加わる被圧縮気体の加圧力の減殺効果が大きく向上するため、該出力軸の発生トルクを大幅に低減できる。
　本発明装置において、前記連結角度の角度差が１８０°であると、前記減殺効果が最も大きくなる。これによって、電動機の出力軸の１回転当りトルク変動を最も低い値に平準化でき、これによって、電動機を最も安定して駆動できる。
　本発明の電動機一体型ブースター圧縮機によれば、圧縮空間を形成するシリンダと、クランク室を形成するクランクケーシングと、該クランク室に設けられたクランク軸を駆動する電動機を収容した電動機ケーシングとが一体に連結されてなる電動機一体型ブースター圧縮機において、前記シリンダとクランクケーシングとが連結されてなる一対の圧縮機ユニットを前記電動機ケーシングの両側に配置すると共に、両圧縮機ユニットのクランクケーシングを該電動機ケーシングに連結し、両圧縮機ユニットのクランク軸を夫々電動機の出力軸の両端に連結し、該出力軸に対する両圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に１５０～２１０°の範囲内で角度差をもたせて両圧縮機ユニットのピストンのストローク工程に時間差をもたせるようにしたので、電動機の出力軸に発生する１回転当りのトルクを低い値に平準化でき、これによって、電動機の回転が安定するため、電動機の高出力化と省エネが可能になる。
　また、１回転当りの発生トルクを平準化できるので、フライホィール、バランスウェイト等のトルク変動抑制部材をクランク軸に装着する必要がなくなり、低コストとなる。
本発明のブースター圧縮機の一実施形態に係る正面視断面図である。 圧縮機の電動機に１回転当りに発生するトルク変動を模式的に示す線図である。 従来の電動機一体型ブースター圧縮機の正面視断面図である。
　以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
　本発明の電動機一体型ブースター圧縮機の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１において、本実施形態の電動機一体型ブースター圧縮機１０は、電動機ケーシング１６の両側に一対の圧縮機ユニット１１ａ及び１１ｂが立設されている。電動機ケーシング１６の内部には電動機２０が収容され、電動機２０の出力軸３６は、電動機２０の本体ケースの両側から圧縮機ユニット１１ａ、１１ｂに向かって突出している。電動機ケーシング１６には、すでに加圧された被圧縮気体ｇ、例えば窒素ガス等を図示省略のガス供給装置から電動機ケーシング１６内に吸入する導気管３２が設けられている。
　以下、圧縮機ユニット１１ａは、上方から順にシリンダヘッド２８ａ、シリンダ１２ａ及びクランクケーシング１４ａによって構成され、これらが互いに一体に連結されている。圧縮機ユニット１１ａと圧縮機ユニット１１ｂとは同一構成を有しており、このうち圧縮機ユニット１１ａを例に取ってその構成を説明する。
　シリンダ１２ａの頂壁２２ａには、吐出口２４ａが穿設され、該吐出口２４ａには逆止吐出弁２６ａが設けられている。頂壁２２ａの上面には中空のシリンダヘッド２８ａが装着されている。被圧縮気体ｇは、シリンダ１２ａ内でピストン４０ａの上方に形成された圧縮空間ｃ１で圧縮され、その後、被圧縮気体ｇは、吐出口２４ａを通ってシリンダヘッド２８ａ内に吐出され、さらにシリンダヘッド２８ａに穿設された吐出孔３０ａからガス供給先へ吐出される。
　シリンダ１２ａの下端は、密閉状のクランクケーシング１４ａの上面開口部に連結され、クランクケーシング１４ａの側面には、電動機ケーシング１６が一体に連設されている。電動機ケーシング１６が連結されたクランクケーシング１４ａの側面には、通気孔４４ａが穿設されている。クランク軸１７ａは、ベアリング３４ａ，３４ａにより回転可能に支持され、電動機２０の出力軸３６は、クランク軸１７ａと同軸に連結されている。クランクケーシング１４ａの内部にクランク室ｒ１が形成されている。
　クランク軸１７ａは、中央部で、並列に配置された一対のクランクアーム１８ａ、及び該クランクアーム間に、クランク軸１７ａとは偏心した位置で装架された連結軸１９ａを介して連結されている。シリンダ１２ａの内部で摺動するピストン３８ａは、ピストンロッド４０ａで連結軸１９ａと連結されている。ピストンロッド４０ａと連結軸１９ａとは、互いの相対回転が可能なようにベアリング４２ａを介して連結されている。シリンダ１２ａの内面には、軸方向に送気溝４６ａが刻設されている。
　本実施形態では、圧縮機ユニット１１ａのクランクアーム１９ａと圧縮機ユニット１１ｂのクランクアーム１９ｂとは、これらが出力軸３６に対して角度差が１８０°ずれて連結されている。従って、例えば、ピストン３８ａが上死点に位置した時、ピストン３８ｂは下死点に位置していることになる。
　かかる構成において、加圧状態の被圧縮気体ｇ、例えば窒素ガスが導気管３２から電動機ケーシング１６の内部に流入する。流入した被圧縮気体ｇは、電動機２０を横切って、電動機２０を冷却する。その後、被圧縮気体ｇは、通気孔４４ａ及び４４ｂを通ってクランク室ｒ１又はｒ２に流入する。クランクケーシング１４ａ、１４ｂに流入した被圧縮気体ｇは、ベアリング３４ａ、３４ｂ、４２ａ及び４２ｂ等を冷却する。その後、被圧縮気体ｇは、送気溝４６ａ及び４６ｂに流入する。
　電動機２０を作動させ、出力軸３６を回転させると、ピストン３８ａ、３８ｂが往復動する。吸入工程でピストン３８ａ、３８ｂが下降すると、送気溝４６ａ、４６ｂの上端部分で圧縮空間ｃと連通する。そこで、被圧縮気体ｇは、送気溝４４ａ又は４４ｂを通って圧縮空間ｃ１又はｃ２に流入する。圧縮工程でピストン３８ａ、３８ｂが上昇ストロークに入ると、直ちに送気溝４４ａ、４４ｂが閉鎖され、圧縮空間ｃ１、ｃ２の被圧縮気体ｇは、さらに加圧され、逆止吐出弁２６ａ、２６ｂを押し開け、シリンダヘッド２８ａ、２８ｂの内部に吐出される。その後、被圧縮気体ｇは、吐出孔３０ａ、３０ｂから吐出される。
　本実施形態によれば、ピストン３８ａとピストン３８ｂとの動きが１８０°ずれているので、圧縮機ユニット１１ａ及び１１ｂのうち、一方の圧縮機ユニットだけが出力軸３６に連結した場合を仮定すると、電動機２０の出力軸３６に発生するトルクは、夫々領域Ｂ又は曲線Ｂ３のようになる。
　これに対し、本実施形態のように、圧縮機ユニット１１ａ及び１１ｂが出力軸３６に連結されている場合、両圧縮機ユニットから出力軸３６に加わる被圧縮気体ｇの加圧力が互いに減殺し合うため、出力軸３６の発生トルクは、曲線Ｃのようになる。
　こうして、１回転当りに出力軸３６に発生するトルクは、低減されて平準化される。そのため、電動機２０の回転速度が安定するので、電動機２０の高出力化と省エネが可能になる。また、１回転当りの発生トルクを平準化できるので、フライホィール、バランスウェイト等のトルク変動抑制部材をクランク軸１７ａに装着する必要がなくなり、ブースター圧縮機の小型化と低コスト化が可能となる。
　また、本実施形態のブースター圧縮機１０では、加圧された被圧縮気体ｇが一旦クランク室ｒ１、ｒ２に導入されるので、圧縮空間ｃ１、ｃ２の被圧縮気体ｇからピストン３８ａ、３８ｂに加わる圧力がクランク室の被圧縮気体ｇにより減殺される。そのため、出力軸３６に発生するトルクを低減できるという長所をもつ。
　また、クランク室が加圧状態となるので、クランク室に大気中の空気が侵入して被圧縮気体ｇの濃度を低下させるおそれがない。
　また、被圧縮気体ｇを電動機ケーシング１６及びクランクケーシング１４ａ、１４ｂを通すようにしているので、電動機ケーシング内の電動機２０や、クランクケーシング内のベアリング等の機器類の冷却を効果的に行なうことができる。
　なお、本発明者等の実験によれば、両圧縮機ユニットのクランクアームの角度差が１５０～２１０°のときに、１回転当りに電動機出力軸で発生する回転トルクの低減及び平準化が著しいことがわかった。特に、角度差が１８０°のときに、回転トルクの低減及び平準化が最も著しいことがわかった。
　なお、前記実施形態は、被圧縮気体を一旦クランク室に導入し、その後圧縮空間に導入する方式のブースター圧縮機に適用した場合であるが、本発明装置は、かかる方式以外のブースター圧縮機、例えば、前述のように、シリンダヘッドに吸入口と吐出口とを備え、該吸入口から圧縮空間に被圧縮気体を吸入する構造のブースター圧縮機にも適用可能である。
　本発明によれば、電動機一体型ブースター圧縮機において、電動機に発生する回転トルクを低い値に平準化して、電動機の回転を安定化させ、電動機の高出力化と省エネを可能にする。

Claims (2)

  1. 　圧縮空間を形成するシリンダと、クランク室を形成するクランクケーシングと、該クランク室に設けられたクランク軸を駆動する電動機を収容した電動機ケーシングとが一体に連結されてなる電動機一体型ブースター圧縮機において、
    　前記シリンダとクランクケーシングとが連結されてなる一対の圧縮機ユニットを前記電動機ケーシングの両側に配置すると共に、両圧縮機ユニットのクランクケーシングを該電動機ケーシングに連結し、
    　両圧縮機ユニットのクランク軸を夫々電動機の出力軸の両端に連結し、該出力軸に対する両圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に１５０～２１０°の範囲内で角度差をもたせて両圧縮機ユニットのピストンのストローク工程に時間差をもたせたことを特徴とする電動機一体型ブースター圧縮機。
  2. 　前記連結角度の角度差が１８０°であることを特徴とする請求項１に記載の電動機一体型ブースター圧縮機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI693347B (zh) * 2019-03-11 2020-05-11 銓銘盛科技有限公司 增壓裝置
EP3604807A4 (en) * 2017-03-31 2020-08-26 Anest Iwata Corporation PISTON BOOSTER COMPRESSOR

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9765865B2 (en) * 2013-02-07 2017-09-19 Medinol Ltd. Variable linear motor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62179369U (ja) * 1986-05-06 1987-11-14
JPH07310651A (ja) * 1994-05-17 1995-11-28 Toshiba Seiki Kk 往復動ポンプユニット
JP2005188482A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Hitachi Ltd 往復動圧縮機
JP2009162090A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Anest Iwata Corp ブースタ式気体圧縮機及びその制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62179369U (ja) * 1986-05-06 1987-11-14
JPH07310651A (ja) * 1994-05-17 1995-11-28 Toshiba Seiki Kk 往復動ポンプユニット
JP2005188482A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Hitachi Ltd 往復動圧縮機
JP2009162090A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Anest Iwata Corp ブースタ式気体圧縮機及びその制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3604807A4 (en) * 2017-03-31 2020-08-26 Anest Iwata Corporation PISTON BOOSTER COMPRESSOR
TWI693347B (zh) * 2019-03-11 2020-05-11 銓銘盛科技有限公司 增壓裝置

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