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