JP5075792B2

JP5075792B2 - 往復動型圧縮機

Info

Publication number: JP5075792B2
Application number: JP2008282519A
Authority: JP
Inventors: 英明池田; 亨奥田; 一正金井
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: JP2010106819A

Description

本発明は、往復動型圧縮機に関する。

往復動型圧縮機には、冷却ファンによる冷却風を、クランクケースおよびシリンダと、カバーとの隙間に流すようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００７−１７７７２２号公報

ところで、上記の往復動圧縮機は、冷却風による冷却効率が十分に良いとは言えなかった。

したがって、本発明は、効率良く冷却を行うことができる往復動型圧縮機の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、カバーとクランクケース外側との間の隙間に、前記クランクケースの下部の冷却ファン側から前記クランクケースの側部であって、前記モータハウジング側に向かって、クランク軸の軸方向に対して斜め方向に延在するガイドを設けた。

本発明によれば、効率良く冷却を行うことができる。

本発明の一実施形態の往復動型圧縮機を図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の往復動型圧縮機１１は、図１および図２に示すように、駆動源である電動式のモータ１２と、このモータ１２に対し両側に隣接配置されこのモータ１２で駆動されて圧縮気体を発生させる一対の圧縮機本体１３とを有している。

往復動型圧縮機１１は、軸線方向における一端が開口部とされた筒状のモータハウジング１５と、このモータハウジング１５の軸線方向における他端側を閉塞させる支持板部１６およびこの支持板部１６からモータハウジング１５とは反対側に延出する筒状の胴部１７を有するクランクケース１８と、クランクケース１８から下方に突出する脚部１９とからなる一対のハウジング２０と、これらハウジング２０におけるクランクケース１８のモータハウジング１５とは反対側にそれぞれ胴部１７の開口部を覆うように取り付けられる一対の端板２１とを有している。ここで、一対のハウジング２０は、それぞれのモータハウジング１５、クランクケース１８および脚部１９が一体的に設けられ、具体的には一体成形されている。

一対のハウジング２０は、モータハウジング１５の開口部同士を突き合わせて連結されるもので、モータ１２は、これらハウジング２０の両モータハウジング１５の内側に設けられる筒状のステータ２５と、このステータ２５の内側に挿入されるロータ２６とを有している。モータ１２は、ロータ２６に一体に設けられた駆動軸２７が、両側のクランクケース１８の支持板部１６のベアリング保持穴３０にそれぞれ保持されたベアリング３１によって回転可能に支持されている。なお、モータ１２の駆動軸２７は、両側のハウジング２０の支持板部１６からクランクケース１８側にそれぞれ突出し、両側の端板２１よりも外側まで突出している。

一対の圧縮機本体１３は、それぞれ、筒状をなすとともにクランクケース１８の一方側である上側に上下に軸線を配置して搭載されるシリンダ３４と、シリンダ３４の上側の開口部を覆うように取り付けられるとともに図示略の吐出穴が形成された仕切板３５と、仕切板３５の上面側に取り付けられる図示略の吐出弁と、仕切板３５の上側に吐出弁を覆うように取り付けられるとともに内外を貫通する図示略の外部吐出穴が形成されたシリンダヘッド３６とを有している。

また、一対の圧縮機本体１３は、それぞれ、クランクケース１８内においてモータ１２の駆動軸２７に連結固定されるクランク部材４０と、駆動軸２７の端板２１から突出する先端部に固定される冷却ファン４１とを有している。冷却ファン４１は、一対のクランクケース１８のモータハウジング１５が配設される側とは反対側に設けられており、モータ１２によって回転駆動されて冷却風をクランクケース１８およびシリンダ３４に向けて発生させる。冷却ファン４１の径方向先端は、クランクケース１８の後述するガイド７５が設けられる側では、前記径方向先端が外側にはみだすように寸法が設定されている。

クランク部材４０は、駆動軸２７に対して偏心するクランク部（クランク軸）４４と、クランク部４４の偏心方向とは逆に偏心するバランスウエイト部４５とを有している。これにより、クランクケース１８は、支持板部１６に設けられたベアリング３１を介して、駆動軸２７に連結されたクランク部４４を回転可能に支持している。

また、一対の圧縮機本体１３は、それぞれ、基端側がクランク部４４にベアリング４７を介して回転可能に連結されるとともに先端側がシリンダ３４内に往復動可能に挿入されるピストン５０を有している。

ピストン５０は、その一端側にあってベアリング４７を保持する円環状の連結部５１と、この連結部５１に一体成形されてシリンダ３４内へと伸長する棒状のピストンロッド部５２と、ピストン５０の他端側にあってピストンロッド部５２に一体成形される円板状のリング受５３とを有するピストン本体５４と、このピストン本体５４とは別体に設けられてリング受５３に図示略のネジで固定される、リング受５３と略同径の円板状のリテーナ５６と、リテーナ５６のリング受５３とは反対側に配置される板状の吸込弁５７とを有している。

また、ピストン５０には、リテーナ５６とリング受５３とで挟持される円環状のリップシール６０が設けられており、リップシール６０はシリンダ３４の内周面に摺接してシリンダ３４とピストン５０との隙間をシールする。これにより、リテーナ５６およびリング受５３とリップシール６０とシリンダ３４と仕切板３５とで圧縮室６１が画成される。

ピストン本体５４のリング受５３には、上下に貫通する通路穴６３が複数形成されており、これら通路穴６３およびリテーナ５６の図示略の通路穴が吸込弁５７で開閉されることで、圧縮室６１がクランクケース１８内のクランク室６５に対し連通および遮断される。ここで、吸込弁５７は、クランク室６５から圧縮室６１への空気の移動のみを許容する逆止弁となっている。

また、上記した図示略の吐出弁は、圧縮室６１側からシリンダヘッド３６側への空気の移動のみを許容する逆止弁となっている。

一対の圧縮機本体１３には、それぞれ、冷却ファン４１、クランクケース１８、シリンダ３４およびシリンダヘッド３６を囲むカバー７０が取り付けられている。このカバー７０は、冷却ファン４１の軸方向外側に対向する面状部７１と、面状部７１の外周縁部から冷却ファン４１、クランクケース１８、シリンダ３４およびシリンダヘッド３６を囲むようにモータハウジング１５側に延出し、モータハウジング１５側が開口する筒状部７２とを有している。面状部７１は、圧縮機本体１３に取り付けられた状態で、冷却ファン４１、クランクケース１８、シリンダ３４およびシリンダヘッド３６との間にクランク軸方向に隙間Ｓ１を形成することになり、筒状部７２は、クランクケース１８、シリンダ３４およびシリンダヘッド３６との間にクランク径方向に隙間Ｓ２を形成することになる。ここで、面状部７１には、スリット状の開口部７３が形成されている。そして、冷却ファン４１の回転時に開口部７３から外気を隙間Ｓ１に取り入れることになり、冷却ファン４１により生じる冷却風が、図１および図３に矢印Ｘ１，Ｘ２で示すように、カバー７０と、クランクケース１８、シリンダ３４およびシリンダヘッド３６との隙間Ｓ２を介してモータハウジング１５側に流れる。

そして、一対のハウジング２０には、それぞれ、図３に一方のみを示すように、クランクケース１８の他方側である下部の冷却ファン４１側からクランクケース１８の側部であって、モータハウジング１５側に向かって（冷却ファン４１とは反対側に向かって）、クランク軸方向に対して斜め方向に延在するガイド７５が一体的に設けられ、具体的には一体成形されている。ガイド７５は、クランクケース１８の一方の側部の冷却ファン４１とは反対側からクランクケース１８の下部の冷却ファン４１側に斜めに延在し、さらに連続して、クランクケース１８の他方の側部の冷却ファン４１とは反対側に延在する略円弧状をなしている。ガイド７５は、図１に示すようにクランクケース１８の外側から、クランクケース１８とカバー７０とのクランク径方向の隙間Ｓ２内に突出しており、特にその下部側の先端縁部が、カバー７０の内側に接近している。ガイド７５は、冷却ファン４１により生じる冷却風のうち特にクランクケース１８の下部に流れる冷却風を、図１および図３に矢印Ｘ１で示すように、クランクケース１８の下部からシリンダ３４へ向けて斜め上向きに流れるように案内する。

また、一対のハウジング２０には、それぞれ、クランクケース１８の側部のガイド７５よりも上側に、クランク軸方向に沿って延在する、フィン７７が上下に間隔をあけて複数一体成形されている。これらフィン７７は、冷却ファン４１により生じる冷却風のうち特にクランクケース１８の側部に流れる冷却風を、図２および図３に矢印Ｘ３で示すように、クランク軸方向に沿って流れるように案内する。

モータハウジング１５には、外側である両側部に、軸方向両側に開口しモータハウジング１５内に連通する連通穴８０が軸線方向に沿って形成されており、連通穴８０は、図３に矢印Ｘ１で示すようにガイド７５に沿って流れた冷却風を導入するように、ガイド７５のモータハウジング１５側に配置されており、ガイド７５の冷却ファン４１とは反対側の端部に連続的に配置されている。また、連通穴８０は、図２および図３に矢印Ｘ３で示すように複数のフィン７７に沿って流れた冷却風を導入するように、これらフィン７７の冷却ファン４１とは反対側の端部に対しても連続的に配置されている。

以上の往復動型圧縮機１１は、モータ１２がロータ２６を回転させると、ロータ２６の駆動軸２７が回転することになり、その結果、駆動軸２７に固定された両側のクランク部材４０のクランク部４４が偏心回転運動を行う。すると、これらクランク部４４にベアリング４７を介して回転可能に連結された両側のピストン５０が、全体的に揺動しながら、それぞれのリング受５３、リップシール６０およびリテーナ５６を両側のシリンダ３４内で上下に移動させるように往復動する。

そして、リング受５３、リップシール６０およびリテーナ５６が下降すると圧縮室６１が拡大し図示略の吐出弁は閉状態のまま吸込弁５７を開いてクランク室６５から空気を圧縮室６１に導入する。続くリング受５３、リップシール６０およびリテーナ５６の上昇で圧縮室６１が縮小し吸込弁５７は閉状態のまま図示略の吐出弁を開いて圧縮室６１から圧縮空気を吐出させる。

また、上記した駆動軸２７の回転で両側の冷却ファン４１が駆動軸２７と一体に回転して、カバー７０の開口部７３からカバー７０内に外気が導入され、カバー７０と、クランクケース１８、シリンダ３４およびシリンダヘッド３６との隙間Ｓ１，Ｓ２を通ってモータハウジング１５側に冷却風が流れる。このとき、冷却ファン４１の上部で発生した冷却風は、主にシリンダ３４およびシリンダヘッド３６から熱を奪うことになり、冷却ファン４１の両側部で発生した冷却風は、主にクランクケース１８の両側部のフィン７７で案内されて、クランクケース１８の側部から熱を奪うことになり、その後、モータハウジング１５の連通穴８０からモータハウジング１５内に導入され、モータハウジング１５内の熱を奪うことになる。また、冷却ファン４１の下部で発生した冷却風は、主にクランクケース１８の下部から両側部にかけてのガイド７５で案内されて、クランクケース１８の側部から熱を奪うことになり、その後、モータハウジング１５の連通穴８０からモータハウジング１５内に導入され、モータハウジング１５内の熱を奪うことになる。

以上に述べた本実施形態の往復動型圧縮機１１によれば、冷却ファン４１、クランクケース１８、シリンダ３４およびシリンダヘッド３６を囲みモータハウジング１５側が開口するカバー７０が、クランクケース１８外側との間に隙間Ｓ２を形成し、この隙間Ｓ２に、クランクケース１８の下部の冷却ファン４１側からクランクケース１８の側部の冷却ファン４１とは反対側に向かって、クランク軸方向に対して斜め方向に延在するガイド７５を設けたため、比較的冷却の必要性が少ないクランクケース１８の下部に向けての冷却ファン４１による冷却風が、クランクケース１８の側面に沿ってシリンダ３４に向けて流れることになり、クランクケース１８の特に発熱が大きいシリンダ３４側の側部および上部を冷却することになる。したがって、効率良く冷却を行うことができる。

また、モータハウジング１５内に連通する連通穴８０を、ガイド７５の端部に連続的に配置したため、冷却ファン４１によりクランクケース１８の下部に向けて生じる冷却風が、ガイド７５に沿って連通穴８０から、特に発熱が大きいモータ１２のモータハウジング１５内に導入され、モータハウジング１５内を冷却することになる。したがって、さらに効率良く冷却を行うことができる。

また、上記したガイド７５を、クランクケース１８の外側に一体的に設けたため、冷却風を良好に案内できる上、ガイド７５が冷却フィンとなり、冷却効率を高めることができる。しかも、ガイド７５をクランクケース１８に一体成形したため、部品点数を低減でき、組み付けが容易となる。

また、ガイド７５のシリンダ３４とは反対側である下部側が、カバー７０の内側に接近しているため、比較的冷却の必要性が少ないクランクケース１８の下部に向けての冷却ファン４１による冷却風を、確実にガイド７５によって、シリンダ３４に向けて斜め方向に流すことができる。

また、冷却ファン４１の径方向先端が、クランクケース１８のガイド７５が設けられる側の胴部１７の外径よりも外側にはみだしているため、クランクケース１８の下部に向けての冷却ファン４１による冷却風が特に無駄になり易いが、この冷却風をシリンダ３４に向けて斜め方向に流すことができるため、冷却風を無駄なく冷却に用いる効果が高い。
また、本発明の構成により、圧縮機本体１３の発熱を小さくすることができ、圧縮効率が向上して、高出力化または小型化を可能とする。

なお、カバー７０とクランクケース１８外側との間に隙間Ｓ２に、クランクケース１８の下部の冷却ファン４１側からクランクケース１８の側部の冷却ファン４１とは反対側に向かってクランク軸方向に対して斜め方向に延在するガイド７５を設ける場合に、上記のようにクランクケース１８の外側に一体的に設ける以外に、カバー７０の内側に一体的に設けても良い。この場合、カバー７０にガイド７５を一体成形することが可能である。例えば、合成樹脂製のカバー７０とする場合には、型抜きの関係から、図４に示すように、カバー７０をクランク軸方向に沿う面で二分割し、二つの分割体７０Ａ，７０Ｂのそれぞれに、取付時に、クランクケース１８の下部の冷却ファン４１側からクランクケース１８の側部の冷却ファン４１とは反対側に向かってクランク軸方向に対して斜め方向に延在するガイド７５を構成するガイド分割部７５Ａ，７５Ｂを一体成形することになる。このように、カバー７０にガイド７５を設けた場合、このガイド７５の下部側は、クランクケース１８に接近することになる。

本発明の一実施形態の往復動型圧縮機を示す側断面図である。本発明の一実施形態の往復動型圧縮機を示す平断面図である。本発明の一実施形態の往復動型圧縮機を示す一方のカバーを省略した斜視図である。本発明の一実施形態の往復動型圧縮機におけるカバーの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１１往復動型圧縮機
１２モータ
１５モータハウジング
１８クランクケース
２７駆動軸
３４シリンダ
４１冷却ファン
４４クランク部（クランク軸）
５０ピストン
７０カバー
７５ガイド
８０連通穴
Ｓ１，Ｓ２隙間

Claims

回転する駆動軸を有するモータと、
該モータのモータハウジングに設けられ、前記駆動軸に連結されたクランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、
該クランクケースの一方側に搭載されたシリンダと、
前記クランクケースの前記モータハウジングが配設される側とは反対側に設けられ、前記モータによって回転駆動されて冷却風を発生させる冷却ファンと、
該冷却ファン、前記クランクケースおよび前記シリンダを囲み前記モータハウジング側が開口するカバーとからなる往復動型圧縮機において、
前記カバーは、前記クランクケース外側との間に隙間を形成するように設けられており、該隙間に、前記クランクケースの他方側の前記冷却ファン側から前記クランクケースの側部であって、前記モータハウジング側に向かって、前記クランク軸の軸方向に対して斜め方向に延在するガイドを設けたことを特徴とする往復動型圧縮機。
請求項１に記載の往復動型圧縮機において、
前記モータハウジング内に連通する連通穴が前記モータの外側に形成され、前記ガイドに沿って流れた前記冷却風を導入するように、前記ガイドの前記モータハウジング側に前記連通穴を配置したことを特徴とする往復動型圧縮機。
請求項２に記載の往復動型圧縮機において、
前記ガイドを、前記クランクケースの外側および前記カバーの内側のいずれか一方に一体的に設けたことを特徴とする往復動型圧縮機。
請求項３に記載の往復動型圧縮機において、
前記ガイドの前記シリンダの反対側は、前記クランクケースの外側および前記カバーの内側のいずれか他方に接近していることを特徴とする往復動型圧縮機。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の往復動型圧縮機において、
前記冷却ファンの径方向先端が、前記クランクケースの前記ガイドが設けられる側では、前記径方向先端が外側にはみだしていることを特徴とする往復動型圧縮機。