JP5346648B2 - 往復動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、往復動圧縮機に関する。

ファンを回転させることにより冷却風を発生させ、この冷却風により冷却を行う往復動圧縮機がある。このような往復動圧縮機において、ファンの冷却風をモータの外表面にモータの軸線方向に沿って流すものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２４７１２号

冷却風による冷却の効率を上げたり、往復動圧縮機を構成する部品類や他の機器類への冷却風の影響を抑制したりするために、冷却風の流れの管理が重要になってくる。

したがって、本発明は、冷却風の流れの管理を良好に行うことができる往復動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、モータハウジングに、冷却ファン側の一側に形成されて前記モータハウジング内に連通する冷却風導入穴と、該冷却風導入穴に対し他側の側面に形成されて前記モータハウジング内の冷却風を排出する冷却風排出口とを設けた。

また、本発明は、モータハウジングに、２つの冷却ファン側となる両側に形成されて前記モータハウジング内に連通する冷却風導入穴と、これら冷却風導入穴の中央側に形成されて前記モータハウジング内の冷却風を排出する冷却風排出口とを設けた。

本発明によれば、冷却風の流れの管理を良好に行うことができる。

本発明の一実施形態の往復動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圧縮機を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の往復動圧縮機を示す一方の本体カバーおよび中間カバーを外した斜視図である。 本発明の一実施形態の往復動圧縮機を示す側面図である。 本発明の一実施形態の往復動圧縮機の中間カバーを示す斜視図である。 本発明の一実施形態の往復動圧縮機を示す図５のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態の往復動圧縮機を示す一方の本体カバーを外し中間カバーを断面とした斜視図である。 本発明の一実施形態の往復動圧縮機の変形例を示す斜視図である。

本発明の一実施形態の往復動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に対し軸線方向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。

往復動圧縮機１１は、一対のハウジング２０を有している。一対のハウジング２０は、それぞれ、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半割部１５ａと、このモータハウジング半割部１５ａの他端側に設けられたクランクケース１８と、このクランクケース１８から下方に突出する脚部１９とを有している。クランクケース１８は、モータハウジング半割部１５ａの軸線方向における他端側を閉塞させる支持板部１６と、この支持板部１６からモータハウジング半割部１５ａとは反対側に延出する筒状の胴部１７とを有している。ここで、支持板部１６は胴部１７に対して略直交しており、胴部１７はモータハウジング半割部１５ａと略同軸をなしている。また、往復動圧縮機１１は、各クランクケース１８のモータハウジング半割部１５ａ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を有している。一対のハウジング２０は、それぞれのモータハウジング半割部１５ａ、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、互いにモータハウジング半割部１５ａを同軸上に配置し、これらモータハウジング半割部１５ａの開口部同士を突き合わせて連結されるものである。これらハウジング２０の両モータハウジング半割部１５ａで構成されるモータハウジング１５は、モータ１２の一部を構成している。モータ１２は、加えて、このモータハウジング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。両側のクランクケース１８の支持板部１６には、ベアリング保持穴３０が形成されており、ベアリング保持穴３０にはそれぞれベアリング３１が保持されている。モータ１２は、ロータ２６に一体に設けられた駆動軸２７の両側が、両側のベアリング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、その両側が、両側のハウジング２０の支持板部１６から、モータハウジング１５の両側に設けられた２つのクランクケース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とを有している。また、一対の圧縮機本体１３は、それぞれ、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いる。これらの冷却ファン４１は、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、２つのクランクケース１８が、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の両側にそれぞれ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、２つのクランクケース１８のそれぞれのモータハウジング１５が配設される側とは反対側に、モータ１２によって回転駆動されて冷却風を発生させる２つの冷却ファン４１が設けられている。

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を有している。また、ピストン５０は、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が複数形成されている。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を囲むように、図３にも示す本体カバー７０が取り付けられている。この本体カバー７０は、図１および図２に示すように、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る。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に矢印Ｘ１，Ｘ２で示すように、本体カバー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４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と本体カバー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、本体カバー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４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４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を構成する２つのモータハウジング半割部１５ａのそれぞれの両側部には、図４に示すように箱型をなして側方に突出する突出形状部７９が形成されている。突出形状部７９は、モータハウジング半割部１５ａの軸方向の略全長にわたって形成されている。突出形状部７９は、上下に離間して水平方向に延在する上板部８１および下板部８２と、これら上板部８１および下板部８２の外縁部同士を結ぶ側板部８３とを有している。そして、これら上板部８１、下板部８２および側板部８３によって、すべての突出形状部７９には、モータハウジング１５内に連通する冷却風導入穴８０が隣接するクランクケース１８側に開口して形成されている（図４にて一カ所のみ図示）。これにより、モータハウジング１５には、両側部に、２つの冷却ファン４１側となる軸方向両側にそれぞれ開口しモータハウジング１５内に連通する冷却風導入穴８０が形成されている。

冷却風導入穴８０は、図４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モータハウジング１５内に導入するように、ガイド７５のモータハウジング１５側に配置されている。冷却風導入穴８０は、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。言い換えれば、冷却風導入穴８０は、ガイド７５の冷却ファン４１とは反対の延長線上に配置されている。

また、冷却風導入穴８０は、図４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。言い換えれば、冷却風導入穴８０は、フィン７７の冷却ファン４１とは反対の延長線上に配置されている。

２つのモータハウジング半割部１５ａのそれぞれの両側の突出形状部７９の冷却風導入穴８０とは反対側であって、これら突出形状部７９の上側には、側方に指向して突出するダクト部８７が形成されている。これらのダクト部８７には、それぞれの奥側にモータハウジング１５内に連通する２カ所の冷却風排出口８８が形成されている。これにより、モータハウジング１５には、両冷却風導入穴８０の中央側であり、冷却風導入穴８０に対し他側となる側面に、モータハウジング１５内の冷却風を排出する冷却風排出口８８が形成されている。なお、冷却風排出口８８は、冷却風導入穴８０よりも上側に設けられている。そして、モータ軸線方向に隣り合う突出形状部７９では、それぞれ反対向きの冷却風導入穴８０から導入された冷却風が、図２に矢印Ｘ３で示すように、互いに近づく方向に流れることになる。これらの気流は、衝突し、図４に矢印Ｘ４で示すように上向きに向きを変えて、ダクト部８７の冷却風排出口８８から排出される。なお、両側の気流を衝突させるのではなく、突出形状部７９の冷却風導入穴８０とは反対側に上向きに気流を案内する壁部を形成しても良い。

上記したダクト部８７は、上側で水平方向に延在する板状の庇部（仕切）８９と、モータハウジング１５の軸方向における庇部８９の両側縁部から下方に延出する一対の立板部９０と、庇部８９の中央から下方に延出する補強用の中央立板部９１とを有している。これにより、冷却風排出口８８の上側且つ外側に庇部８９が設けられている。なお、庇部８９は、冷却風排出口８８の上側にあって下側から上昇する気流を側方向きに変更できれば良く、モータハウジング１５から内側に突出する構造や、内側および外側の両方に突出する構造であっても良い。つまり、冷却風排出口８８の上側でモータハウジング１５から内側および外側の少なくとも一方に突出していれば良い。また、補強用の中央立板部９１を廃止して一対の立板部９０の間の全体を冷却風排出口８８としても良い。

冷却風排出口８８は、冷却風導入穴８０からモータハウジング１５内に導入されてモータ１２を冷却した後の冷却風を、図４に矢印Ｘ４で示すように、モータハウジング１５の外に、モータ１２の軸直交方向に沿って水平側方に排出する。つまり、冷却風排出口８８は、冷却風導入穴８０への導入方向とは直交する水平側方に冷却風を排出する。また、冷却風排出口８８は、両側の冷却風導入穴８０の中央側から水平側方に冷却風を排出する。

モータハウジング１５の上部にはモータ１２を駆動するための電気部品であるコンデンサ９４および遅延回路９５が並べて搭載されている。ここで、コンデンサ９４は、モータ１２の起動トルクを増幅させるものであり、遅延回路９５は起動負荷を軽減するためのものである。モータハウジング１５の上部には、さらには、モータ１２の異常時の保護のためのプロテクタ等が設けられる。

また、モータハウジング１５の両側のダクト部８７の外側を覆うように、図３および図５に示す中間カバー９８が取り付けられている。この中間カバー９８は、図６に示すように、ドーム型の天井部９９と、天井部９９の両側縁部から下方に延出する一対の側板部１００とを有しており、両側板部１００には、複数のルーバ１０２を備えた排気口１０３が形成されている。また、図７に示すように、コンデンサ９４に近接配置される側の一方の側板部１００には、排気口１０３の内側且つ上側を覆う仕切１０４が、図８にも示すように形成されている。

ここで、図４に示すように、モータ１２から熱を奪うことで温度が上昇した冷却風が冷却風排出口８８から図５に示す中間カバー９８の排気口１０３を介して外に排気されることになるが、図７に示すように、ダクト部８７の庇部８９が両側の冷却風排出口８８の上側且つ外側で延在することになるため、冷却風排出口８８から排出される冷却風が中間カバー９８の内面に沿って上側に移動するのを防止し、上側に配置されたコンデンサ９４および遅延回路９５に向け流れるのを抑止するようになっている。

しかも、コンデンサ９４側においては、中間カバー９８の仕切１０４がの冷却風排出口８８の上側且つ外側で延在しつつ庇部８９に上側から当接して庇部８９との隙間を塞ぐことになるため、冷却風排出口８８からの冷却風が中間カバー９８の内面に沿って上側に移動するのを防止し、上側に配置されたコンデンサ９４に向け流れるのを確実に抑止するようになっている。

以上の往復動圧縮機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、本体カバー７０の開口部７３から本体カバー７０内に外気が導入され、本体カバー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の冷却風導入穴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の冷却風導入穴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。そして、モータハウジング１５内の熱を奪った冷却風が、冷却風排出口８８から中間カバー９８の排気口１０３を介して外に排気されることになる。

以上に述べた本実施形態の往復動圧縮機１１によれば、モータハウジング１５には、冷却ファン４１側の一側にモータハウジング１５内に連通する冷却風導入穴８０が形成されており、また、冷却風導入穴８０に対し他側の側面にモータハウジング１５内の冷却風を排出する冷却風排出口８８が形成されているため、冷却風の流れの管理を良好に行うことができる。つまり、高温となった冷却風が、上側に配置されたコンデンサ９４および遅延回路９５等の電気部品に向け流れるのを抑止することができる。これにより、モータ１２の長寿命化が図れる。

また、パッケージ内に収められた状態でも、冷却風の排気方向を規定することができるため、パッケージ内にこもらないように工夫することができる。

加えて、モータハウジング１５には、２つの冷却ファン４１側となる相反する両側にモータハウジング１５内に連通する冷却風導入穴８０が形成されており、これら冷却風導入穴８０の中央側に冷却風排出口８８が形成されているため、冷却風の流れの管理を良好に行うことができる。つまり、両側の冷却風導入穴８０から導入した冷却風をモータハウジング１５内で効率良く移動させて排出することができる。

しかも、ダクト部８７の庇部８９および中間カバー９８の仕切１０４が冷却風排出口８８の上側且つ外側で延在することになるため、これらによって、冷却風排出口８８からの冷却風が中間カバー９８の内面に沿って上側に移動するのを防止し、上側に配置されたコンデンサ９４および遅延回路９５等の電気部品に向け流れるのをさらに抑止することができるとともに、滴下する雨水等の冷却風排出口８８からモータハウジング１５内への浸入を防止することができる。

なお、図９に示すように、突出形状部７９の下板部８２にも、モータハウジング１５内の冷却風を排出する冷却風排出口１０５を追加して開口面積を広げて排気効率を上げるようにしても良い。
また、クランク軸方向に離間して２つのシリンダ３４が並設された往復動圧縮機１１ではなく、一方のシリンダ３４のみを有する往復動圧縮機（概略的には上記往復動圧縮機１１のモータ１２を中央で二分割し分割面を端板で閉塞した形態のもの）にも適用可能である。

１１ 往復動圧縮機
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）
８０ 冷却風導入穴
８８，１０５ 冷却風排出口
８９ 庇部（仕切）
１０４ 仕切

Claims (3)

1. 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、
   前記モータを駆動する電気部品と、
   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を有する往復動圧縮機において、
   前記モータハウジングに、前記冷却ファン側の一側に形成されて前記モータハウジング内に連通する冷却風導入穴と、該冷却風導入穴に対し他側の側面に形成されて前記モータハウジング内の冷却風を排出する冷却風排出口と、前記冷却風排出口に配置され、前記電気部品へ向かう気流の向きを変更する庇部とを設けたことを特徴とする往復動圧縮機。
2. 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の両側に設けられ、前記駆動軸の両側にそれぞれ連結されたクランク軸を回転可能に支持する２つのクランクケースと、
   これらクランクケースのそれぞれの一方側に搭載された２つのシリンダと、
   前記モータハウジングの上部に配置され、前記モータを駆動する電気部品と、
   前記２つのクランクケースのそれぞれ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２つの冷却ファンとを有する往復動圧縮機において、
   前記モータハウジングに、前記２つの冷却ファン側となる両側に形成されて前記モータハウジング内に連通する冷却風導入穴と、これら冷却風導入穴の中央側に形成されて前記モータハウジング内の冷却風を排出する冷却風排出口と、前記冷却風排出口に配置され、前記電気部品へ向かう気流の向きを変更する庇部とを設けたことを特徴とする往復動圧縮機。
3. 請求項１または２に記載の往復動圧縮機において、
   前記モータハウジングの外側に中間カバーを設け、
   前記中間カバーと前記庇部との間に仕切が設けられていることを特徴とする往復動圧縮機。

Images