JP2013078188A

JP2013078188A - 空気圧縮機

Info

Publication number: JP2013078188A
Application number: JP2011216015A
Authority: JP
Inventors: Toru Okuda; 亨奥田; Hideaki Ikeda; 英明池田; Kei Takeyama; 慶竹山
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-25

Abstract

【課題】
本発明は、モータの安全性を確保しつつ、モータを効率よく冷却することにより、空気圧縮機の信頼性を向上することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、モータコイルと駆動軸とモータハウジングとを有するモータと、前記モータの前記駆動軸のに取り付けられた冷却ファンと、前記モータの前記駆動軸に取り付けられ、シリンダ内を往復動することにより空気を圧縮するピストンとを備え、前記モータハウジングは開口部を有し、前記モータハウジングの開口部に通気性があり、不燃性材料で形成されたカバーを設けることを特徴とする空気圧縮機を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気圧縮機に関する。

特許文献１の電動モータを一体に形成した圧縮機は、モータハウジングに形成された外気導入口及び排出口と外部が連通している。

特許文献２の電動モータは、モータハウジング内部に内気循環ファンが設けられている。

特開２００４−２７４８００号公報実開昭６１−８１７６７号公報

特許文献１の電動モータを一体に形成した圧縮機は、モータハウジングに形成された外気導入口及び排出口と外部が連通している。従って、特に高圧の圧縮空気を得ようとすると多くの圧縮熱が発生するため、モータの安全性を確保するためにモータを十分に冷却する機構が必要となり、圧縮機の小型化・軽量化・低コスト化を実現することができない。

また、特許文献２の電動モータは、モータハウジング内部内気循環ファンが設けられているが、外気吸入口を設けない場合は冷却効果が小さい。従って、特許文献２の外気吸入口を設けていない電動モータを特許文献１の圧縮機に用いた場合、電動モータの内部の冷却が不十分で電動モータの寿命が短くなる。さらに、電動モータから発せられた熱が、モータハウジングからクランクケースに伝熱するので、クランクケースから外気を吸込む場合、吸込み空気の温度が上昇してしまい、圧縮効率が低下、更にはシールリングが劣化することが懸念される。

上記問題点に鑑み、本発明は、モータの安全性を確保しつつ、モータを効率よく冷却することにより、空気圧縮機の信頼性を向上することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、モータコイルと駆動軸とモータハウジングとを有するモータと、前記モータの前記駆動軸のに取り付けられた冷却ファンと、前記モータの前記駆動軸に取り付けられ、シリンダ内を往復動することにより空気を圧縮するピストンとを備え、前記モータハウジングは開口部を有し、前記モータハウジングの開口部に通気性があり、不燃性材料で形成されたカバーを設けることを特徴とする空気圧縮機を提供する。

本発明によれば、モータの安全性を確保しつつ、モータを効率よく冷却することにより、空気圧縮機の信頼性を向上することができる。

本発明の実施例による圧縮機の横断平面図である。図１における線Ｂ−Ｂ上の断面図である。図１における線Ｃ−Ｃ上の断面図である。図１における線Ｄ−Ｄ上の断面図である。本発明の実施例による圧縮機の斜視図である。

以下、本発明に係る圧縮機の実施例を、図１−５を用いて説明する。

図１は本実施例における圧縮機の横断平面図であり、電動モータと圧縮部を一体に形成した圧縮機である。図２、３、４は、それぞれ、図１のＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図である。図５は、本実施例における圧縮機の斜視図である。

本実施例における圧縮機の全体構成について図１、２を用いて説明する。

１は駆動源としての電動モータ（モータ部）で、駆動軸２と一体に形成されているロータ３、ステータ４、モータコイル５、モータハウジング６等で形成されている。モータコイル５に給電されることにより駆動軸２が回転し、モータコイル５は発熱する。駆動軸２は、モータハウジング６の外部へ貫通しており、モータハウジング６の外部において駆動軸２には、連接棒７と冷却ファン８が取付けられている。連接棒７には吸込み口７aと吸込み弁７ｂが設けられており、上面側にはリテーナ１９を用いてシールリング２０が取付けられており、後述のシリンダ１０内を往復運動するピストン体となっている。シールリング２０は、連接棒７とシリンダ１０との間を気密にシールしている。上述のピストン体は、ピストンが連接棒に固定されたタイプである揺動式とピストンと連接棒をベアリング機構により、回転自在に連結させたタイプであるピストン式とを選択的に用いることができる。

９は、電動モータ１によって駆動される圧縮部を覆うクランクケースである。クランクケース９の上部にシリンダ１０、吸込み弁１１aと吐出し弁１１ｂを有する弁座１１、吐出し１２ｂを有するシリンダヘッド１２が取付けられ、圧縮部を構成している。クランクケース９の開口部はクランクケースカバー１３で覆い、吸込み室１４を構成する。

ここで、本実施例における圧縮部の動作について説明する。圧縮部は電動モータ１の駆動軸が回転すると、連接棒７とリテーナ９により構成されたピストンがシリンダ１０内を往復動することにより、圧縮工程を行う。圧縮部における圧縮工程では、クランクケース９の側面に設けた外気吸込み口９aより外気を吸込む。吸込んだ外気は上述の連接棒７の有する吸込み弁７ｂを通過しシリンダ１０内へ入る。吸込んだ外気をシリンダ１０内にて圧縮し、上述の弁座１１の有する吐出し弁１１ｂを通過し、上述のシリンダヘッド１２の有する吐出し口１２ｂより圧縮空気として取り出す。取り出された圧縮空気は貯留タンク等に貯留される。

本実施例における電動モータ１の構造について図３−５を用いて説明する。

電動モータ１は特に、モータコイル５が発熱しやすく、特許文献１のようにモータハウジング６によってモータコイル５が外気と遮断されていないモータコイル５が発火するのを防止するため、電動モータ１を十分に冷却する必要がある。特に電動モータ１を圧縮機に用いた場合、圧縮機によってより高圧の圧縮空気を得ようとすると、より多くの圧縮熱が発生するため、電動モータ１の周囲に熱がこもりやすく、電動モータ５を冷却するために圧縮機全体の大型化・重量化・高コスト化につながる。そこで、本実施例では、電動モータ１の安全構造として、モータハウジング６の開口部６ａ、６ｂにはそれぞれ通気性があり、不燃性のカバー１６、１７を設けた。開口部６ｂの拡大図を図３に、開口部６ａの拡大図を図４に示す。

図５は、ファンカバー１５を外した圧縮機の全体構造の斜視図を示し、図５を用いて、モータ１、ファン８の構造を説明する。１６、１７はカバーで、例えば網またはパンチングメタル等のように複数の穴が開いた形状を有して通気性があり、かつ金属などの不燃性材料により形成されている。このカバー１６、１７はモータハウジング６の開口部６ａ、６ｂ部に勘合固定されている。ここで、カバー１６、１７の網またはパンチングメタル等の目は十分に細かいため、モータコイル５の発熱により万一発火した場合にもカバー１６、１７において消火され、電動モータ１の外部に炎が出ることを防止できる。従って、モータコイル５の発熱により万一の発火を防止するためにモータコイルの５冷却や発火した場合の消火の機構が不要となり、圧縮機全体を小型・軽量・低コスト化することができる。

モータコイル５で発生した熱は上述の駆動軸２の端部に設けた冷却ファン８から発生する冷却風によって冷却される。冷却ファン８は冷却ファン８の羽根８ｂを冷却ファン８の片側の端面（開口部６a、６ｂに遠い方の面）から覆うファンカバー１５の軸中心部分に設けた開口部１５ａから外部空気を吸込み、円周方向外側に向かって吐き出す。冷却ファン８から発生する冷却風はクランクケース９外周を経由させ、モータハウジング６の開口部６ａからモータ１内に流入し、モータコイル５を冷却して開口部６ｂから外部へ流出する。

ここで、冷却ファン８の片側の端面（開口部６a、６ｂに近い方の面）８ａは閉じている形状（本実施例では遠心ファン）であり、さらにモータハウジング６の開口部６ａよりも大径となっている。モータ１内部において万一発火した場合、前述の通り、モータハウジング６の開口部６ａの部分で消火されるが、仮に消火されずにモータハウジング６の開口部６ａから炎が出た場合、炎は冷却ファン８の片側の面８ａに当たり、ファンカバー１５内を外側に迂回して冷却ファン８の羽根８ｂの隙間を通ってファンカバー１５の開口部１５ａから外部に出ることになる。しかし、炎は前記の経路を通過する際に冷却されるため、温度が低下して消火されるため、圧縮機の外部に炎が出ることを防止できる。ここで、冷却ファン８からモータコイル５の開口部６aに冷却風を導く導風板を設け、冷却風通路を形成することにより、効率よくモータコイル５内に冷却風を供給することができる。また、万一開口部６aから炎が出た場合でも導風板内の冷却風により冷却され消火することができる。なお、導風板を不燃性の材料とすることで確実に消火することができる。

また、本実施例では、冷却風通路中に圧縮部の外気吸込み口９aを配置した。これにより、温度の低い外部空気を冷却ファン８によて圧縮部の外気吸込み口９aに導き、圧縮部によって圧縮される空気の温度を低くでき、圧縮熱による温度の上昇を抑え、圧縮機全体の温度を低くすることができる。さらに、圧縮機全体の温度を低くすることができるため、モータ１の温度上昇を防止でき、モータ１内部の発火の防止や消火をするための機構が不要となり、圧縮機全体を小型・軽量・低コスト化することができる。

以上より本実施例によれば、モータハウジング６の開口部６ａ、６ｂに通気性があり、不燃性で炎を通さないカバー１６、１７を設けたため、モータ１内部で発火した場合にもモータの外部に炎が出ることを防止でき、安全性を向上することができる。また、モータ１内部の発火の防止や消火をするための機構が不要となり、圧縮機全体を小型・軽量・低コスト化することができる。

また、冷却ファン８からモータハウジング６の開口部６ａに冷却風を導く冷却風通路を形成したため、効率よくモータ５内にを冷却でき、万一モータ５内部で発火して、モータハウジングの開口部６ａから炎が出た場合にも冷却経路で温度が低下して圧縮機の外部に炎が出ることを防止でき、安全性を向上することができる。

本実施例にて説明した電動モータは本実施例で説明した往復動圧縮機に限らず、スクロール式圧縮機、スクリュー式圧縮機にも適用できる。また、圧縮機に限らず、電動モータを用いた様々な機械に適用できるが、特に各部の発熱が大きい圧縮機において安全性の確保、高効率化に大きく寄与する。

これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１電動モータ
２駆動軸
３ロータ
４ステータ
５モータコイル
６モータハウジング
６ａ開口部
６ｂ開口部
７連接棒
７ａ吸込み口（連接棒）
７ｂ吸込み弁（連接棒）
８冷却ファン
８ａ端面
８ｂ羽根
９クランクケース
９ａ外気吸込み口（クランクケース）
１０シリンダ
１１弁座
１１ａ吸込み弁（弁座）
１１ｂ吐出し（弁座）
１２シリンダヘッド
１２ｂ吐出し口（シリンダヘッド）
１３クランクケースカバー
１４吸込み室
１５ファンカバー
１５ａ開口部（ファンカバー）
１６カバー
１７カバー
１９リテーナ
２０シールリング

Claims

モータコイルと駆動軸とモータハウジングとを有するモータと、前記モータの前記駆動軸に取り付けられた冷却ファンと、前記モータの前記駆動軸に取り付けられ、シリンダ内を往復動することにより空気を圧縮するピストンとを備え、
前記モータハウジングは開口部を有し、前記モータハウジングの開口部に通気性があり、不燃性材料で形成されたカバーを設けることを特徴とする空気圧縮機。
前記カバーは複数の穴が開いた形状を特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
前記カバーは金属であることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
前記冷却ファンは前記モータハウジングの開口部に近い方の端面が閉じている形状であることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
前記冷却ファンは不燃性材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
前記冷却ファンから前記モータハウジングの開口部に冷却風を導く冷却風通路を形成することを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
前記冷却風通路内に前記シリンダ内に空気を吸込む吸込み口を設けることを特徴とする請求項６に記載の空気圧縮機。