JP6096474B2 - 圧縮機又は真空機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機又は真空機に関する。

特許文献１には、モータを挟むように２つのクランクケースが連結されたポンプが開示されている。このポンプには、クランクケースを冷却するためのファンが設けられている。

特表２００３−５１５０６１号公報

特許文献１においては、モータが２つのクランクケースの間に保持されているが、ファンはクランクケースの外側に配置されている。このため、特許文献１の装置においては、モータを充分に冷却することができないおそれがある。

そこで本発明は、モータを効果的に冷却できる圧縮機又は真空機を提供することを目的とする。

上記目的は、コイルが巻回されたステータ、回転可能なロータ、前記ロータと共に回転し第１及び第２端部を有する回転軸、を含むモータと、前記第１端部側及び第２端部側でそれぞれ連結された第１及び第２ピストンと、前記第１及び第２ピストンをそれぞれ収納し前記モータを挟んで保持した第１及び第２クランクケースと、前記第１クランクケースと前記ステータとの間に配置され前記第１端部側に連結されたファン、を備えた圧縮機又は真空機によって達成できる。

本発明によれば、モータを効果的に冷却できる圧縮機又は真空機を提供できる。

図１は、本実施例の圧縮機の外観図である。 図２は、本実施例の圧縮機の外観図である。 図３は、本実施例の圧縮機の外観図である。 図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。 図５Ａ、５Ｂは、それぞれ図４の円Ｘ、Ｙで囲った部分の拡大図である。

図１〜３は、実施例１の圧縮機Ａの外観図である。圧縮機Ａは、２つのクランクケース２０ａ、２０ｂ、クランクケース２０ａ、２０ｂにそれぞれ連結された２つのシリンダ１２ａ、１２ｂ、２つのシリンダ１２ａ、１２ｂにそれぞれ連結されたシリンダヘッド１５ａ、１５ｂ、クランクケース２０ａ、２０ｂの間で保持されたモータＭ等を含む。シリンダヘッド１５ａ、１５ｂの内部は、それぞれパイプＤ１、Ｄ２により連結されている。シリンダヘッド１５ａにはノズルＥ１、Ｅ２が設けられている。

図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。モータＭの回転軸４２の一端（第１端部）は、クランクケース２０ａ内に貫通して、バランサＢａを介してピストンＰａが連結されている。回転軸４２の他端（第２端部）は、クランクケース２０ｂ内に貫通してバランサＢｂを介してピストンＰｂが連結されている。ピストンＰａ、Ｐｂは、それぞれクランクケース２０ａ、２０ｂ内に収納されている。ピストンＰａ、Ｐｂの回転角度位相は１８０度ずれている。モータＭが回転することにより、ピストンＰａ、Ｐｂの先端部がそれぞれシリンダ１２ａ、１２ｂ内を摺動してシリンダ１２ａ、１２ｂ内のそれぞれのチャンバ１３ａ、１３ｂの容積が増減する。これにより、ノズルＥ１を介してシリンダヘッド１５ａ、１５ｂ内に空気が吸引されてシリンダ１２ａ、１２ｂのチャンバ１３ａ、１３ｂ内でピストンＰａ、Ｐｂにより圧縮されてノズルＥ２を介して空気が排出される。その際、パイプＤ１、Ｄ２はシリンダヘッド１５ａ、１５ｂ間の空気の送出に用いられる。対象製品をノズルＥ２側に取付けることにより圧縮機Ａは圧縮機として機能するが、対象製品をノズルＥ１側に取付けることにより圧縮機Ａは真空機として機能する。

モータＭについて説明する。モータＭは、コイル３０、ロータ４０、ステータ５０、プリント基板ＰＢ等を有している。ステータ５０は、環状であり金属製である。ステータ５０は、クランクケース２０ａ、２０ｂに挟まれて保持されている。ステータ５０には、複数のコイル３０が巻回されている。ロータ４０は、ロータ鉄心４４、永久磁石４６及び回転軸４２からなる。コイル３０は、プリント基板ＰＢと電気的に接続されている。

プリント基板ＰＢは、剛性を有した絶縁性の基板上に導電パターンが形成されたものであるが、これに限定されず可撓性を有したフレキシブル基板であってもよい。プリント基板ＰＢには、ロータ４０の位置を検出可能な磁気センサが実装されているが、例えば、コイル３０に電力を供給するための電源コネクタや信号コネクタク、その他の電子部品が実装されていてもよい。また、電子部品は、コイル３０の通電状態を制御するためのＦＥＴ等の出力トランジスタ（スイッチング素子）やコンデンサ等であってもよい。コイル３０が通電されることにより、ステータ５０が励磁される。プリント基板ＰＢは、クランクケース２０ｂ側に配置されている。

回転軸４２には、ロータ鉄心４４が固定され、ロータ鉄心４４の外周には、１つまたは複数の永久磁石４６が固定されている。回転軸４２は、クランクケース２０ａ、２０ｂ内に貫通して両端部を軸受に回転可能に支持されている。永久磁石４６は、ステータ５０の内周面と対向している。コイル３０が通電されることにより、ステータ５０が励磁される。従って、永久磁石４６とステータ５０との間に磁気的吸引力、反発力が作用する。この磁力の作用により、ロータ４０はステータ５０に対して回転する。モータＭはステータ５０の内側に配置されたロータ４０が回転するインナーロータ型のモータである。

回転軸４２の一端側にはファンＦが固定されている。ファンＦはクランクケース２０ａ側に配置されている。具体的には、圧入、嵌合または接着によりファンＦが回転軸４２に固定されているが、固定の方法はこれに限定されない。モータＭが回転することによりファンＦも回転してモータＭを直接冷却することができる。これによりモータＭの内部、例えばコイル３０の放熱を促進することができる。また、ファンＦが回転することによりファンＦ周辺に空気が流れるため、クランクケース２０ａ側にも空気が流れる。これにより、ピストンＰａの摺動や空気の断熱圧縮等に起因して加熱するクランクケース２０ａをも冷却できる。また、ファンＦにより、ステータ５０と永久磁石４６との隙間を通過してクランクケース２０ｂ側にも空気が流れる。これにより、クランクケース２０ｂ側も冷却することができる。

クランクケース２０ａ、２０ｂについて説明する。クランクケース２０ａ、２０ｂは、形状、大きさ、材質が同じである。従って、クランクケース２０ａについて説明する。クランクケース２０ａは、回転軸４２の軸心方向に並んだ、略円筒状の筒部２１ａ、包囲部２３ａを含む。筒部２１ａ、包囲部２３ａは、回転軸４２の周囲を包囲する形状である。回転軸４２の軸心方向に直交する方向での筒部２１ａの大きさは、包囲部２３ａよりも小さい。即ち、筒部２１ａの径は、包囲部２３ａの径よりも小さい。図４に示すように、筒部２１ａの一部は、包囲部２３ａの内側に位置している。筒部２１ａはピストンＰａを収納している。包囲部２３ａは、モータＭの一部を包囲している。クランクケース２０ａには、筒部２１ａからは筒部２１ａの径方向に延びた筒部２８ａが設けられている。筒部２８ａにシリンダ１２ａが連結されている。シリンダ１２ａを挟むようにしてネジＳ２により筒部２８ａとシリンダヘッド１５ａとが固定されている。クランクケース２０ｂについても同様である。

クランクケース２０ａは、回転軸４２の一端が貫通した内側壁部２２ａ、内側壁部２２ａと対向する部分に取付けられたカバーＣＶａを含む。内側壁部２２ａは、包囲部２３ａ内に位置している。筒部２１ａは、内側壁部２２ａと対向する外側部分に開口が形成されており、カバーＣＶａはこの開口に取付けられている。カバーＣＶａは、内側壁部２２ａと対向する外側壁部の一例である。筒部２１ａ、内側壁部２２ａ、カバーＣＶａによりクランク室が画定されている。クランク室には、ピストンＰａと回転軸４２とを接続する部分、即ち、ピストンＰａの根元部、バランサＢａ、回転軸４２の一端が収納される。同様に、回転軸４２の他端が貫通した内側壁部２２ｂ、内側壁部２２ｂと対向する部分に取付けられたカバーＣＶｂを含む。筒部２１ｂ、内側壁部２２ｂ、カバーＣＶｂにより、ピストンＰｂの根元部、バランサＢｂ、回転軸４２の他端を収納したクランク室が画定される。

図１〜３に示すように、包囲部２３ａには回転軸４２周方向に複数の開口部２４ａが設けられている。開口部２４ａからはファンＦが露出している。これにより、ファンＦの回転に伴って包囲部２３ａからの空気の出入りを確保できると共にモータＭの放熱が促進される。同様に、包囲部２３ｂにも複数の開口部２４ｂが設けられている。開口部２４ｂからはプリント基板ＰＢが露出している。これにより、ファンＦの回転に伴って包囲部２３ｂからの空気の出入りを確保できると共にモータＭの放熱が促進される。また、前述したように筒部２１ａの径は、包囲部２３ａの径よりも小さいため、回転軸４２軸方向からのファンＦへの空気の出入りを確保することができる。また、複数の開口部２４ａ、２４ｂが設けられているので、クランクケース２０ａ、２０ｂを軽量化でき、クランクケース２０ａ、２０ｂの材料費を削減でき、製造コストも抑制されている。

図１〜３に示すように、クランクケース２０ａ、２０ｂは、モータＭを挟むようにして複数のネジＳ１により固定されている。包囲部２３ａ、２３ｂの間からは、ステータ５０の外周部が露出している。これにより、ステータ５０の外周部を完全に覆う場合と比較して、クランクケース２０ａ、２０ｂの大型化を抑制でき、製造コストが低減されている。また、モータＭを覆うクランクケース２０ａ、２０ｂ以外の部品も設けられていないため、部品点数も削減されている。また、ステータ５０が外部に露出することにより、コイル３０から熱を受けたステータ５０の放熱を促進できる。また、回転軸４２方向に長い、出力の大きなモータに変更することも容易である。

図５Ａ、５Ｂは、それぞれ図４の円Ｘ、Ｙで囲った部分の拡大図である。包囲部２３ａの内側には、内周面２３ａ４、内周面２３ａ４よりも内径が大きい内周端面２３ａ５、が形成されている。内周面２３ａ４、内終端面２３ａ５とにより、包囲部２３ａの内側に周方向にわたって段部が形成される。同様に、包囲部２３ｂにも、内周面２３ｂ４、内周端面２３ｂ５が形成されている。この段部がモータＭのステータ５０の縁に係合している。これにより、ステータ５０を基準として、クランクケース２０ａ、２０ｂの径方向での位置が規定される。即ち、モータＭのステータ５０がクランクケース２０ａ、２０ｂの位置決め部材として機能している。このため、少ない部品点数でクランクケース２０ａ、２０ｂ間の位置精度を確保できる。

クランクケース２０ａ、２０ｂは、形状、大きさが同一である。このため、ステータ５０とクランクケース２０ａとの間にファンＦを配置し、ステータ５０とクランクケース２０ｂとの間にプリント基板ＰＢを配置することにより、デッドスペースが生じることを防いでいる。

また、上述したように、筒部２１ａは包囲部２３ａよりも径方向に小さい。筒部２１ｂ、包囲部２３ｂについても同様である。これにより、大きなモータＭを採用して出力を確保しつつ、クランクケース２０ａ、２０ｂが小型化され製造コストも抑制されている。

上述したようにピストンＰａと回転軸４２との接続部分は、筒部２１ａ、内側壁部２２ａ、カバーＣＶａにより包囲されている。このため、ピストンＰａの駆動音等が外部に漏れることが抑制されている。ピストンＰｂと回転軸４２との接続部分も、筒部２１ｂ、内側壁部２２ｂ、カバーＣＶｂにより包囲され、ピストンＰｂの駆動音等が外部に漏れることが抑制されている。

開口部２４ａから露出した筒部２１ａの一部分には孔２５ａが設けられている。孔２５ａは、バランサＢａと回転軸４２とを固定しているネジへドライバによりアクセスするための孔である。孔２５ａが開口部２４ａから露出した筒部２１ａの部分に設けられているので、バランサＢａと回転軸４２とを固定しているネジへ容易にアクセスできる。尚、孔２５ａには、取外し可能なゴム製の蓋がされている。また、孔２５ａはネジが切ってあってもよく、その場合ゴム製の蓋の代わりにネジを締めることで蓋にしてもよい。

また、ファンＦは合成樹脂製であるため、安価に製造できる。

上記実施例では、ノズルＥ１を介してシリンダヘッド１５ａ、シリンダ１２ａ内に空気が導入されるがこのような構成に限定されない。例えば、内側壁部２２ａや、包囲部２３ａに囲まれている筒部２１ａの一部分に孔を設けてこの孔を介してクランクケース２０ａ内に空気を導入し、ピストンＰａの先端部に開口を設けてこの開口を開閉する逆止弁を設けてシリンダ１２ａ、シリンダヘッド１５ａ内に空気を導入するようにしてもよい。この際、空気を排出するノズルはノズルＥ１とノズルＥ２のどちらか一つあればよい。また、孔２５ａに蓋をしないでそこからクランクケース２０ａ内に空気を導入してもよい。

上記実施例においては、クランクケース２０ｂとステータ５０との間にプリント基板ＰＢが配置されるがこのような構成に限定されない。例えば、回転軸４２の他端に前述したファンＦとは異なるファンを固定し、クランクケース２０ｂとステータ５０との間にこのファンを配置してもよい。また、クランクケース２０ａとステータ５０との間に、プリント基板に加えて更にファンを配置してもよい。また、プリント基板ＰＢはクランクケース２０ａまたはクランクケース２０ｂとステータ５０の間に配置せずに別の場所に配置してもよいし、モータＭがセンサレス駆動の場合はプリント基板が無くてもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

Ａ 圧縮機
Ｍ モータ
Ｅ１、Ｅ２ ノズル
Ｄ１、Ｄ２ パイプ
Ｆ ファン
Ｐａ、Ｐｂ ピストン
１２ａ、１２ｂ シリンダ
１３ａ、１３ｂ チャンバ
１５ａ、１５ｂ シリンダヘッド
２０ クランクケース
２１ａ、２１ｂ 筒部
２２ａ、２２ｂ 内側壁部
２５ａ、２５ｂ 孔
３０ コイル
４２ 回転軸
４４ ロータ鉄心
４６ 永久磁石
５０ ステータ
ＣＶａ、ＣＶｂ カバー（外側壁部）

Claims (8)

1. コイルが巻回されたステータ、回転可能なロータ、前記ロータと共に回転し第１及び第２端部を有する回転軸、を含むモータと、
   前記第１端部側及び第２端部側でそれぞれ連結された第１及び第２ピストンと、
   前記第１及び第２ピストンをそれぞれ収納し前記モータを挟んで保持した第１及び第２クランクケースと、
   前記第１クランクケースと前記ステータとの間に配置され前記第１端部側に連結されたファンと、
   を備え、
   前記ファンにより、前記ステータと前記ロータとの間を空気が通過して前記第１クランクケース側から前記第２クランクケース側に空気が流れ、
   前記第１及び第２クランクケースは、それぞれ、第１及び第２開口を有し、
   前記ファンは、前記第１開口から露出している、圧縮機又は真空機。
2. 前記第２クランクケースと前記ステータとの間に配置されたプリント基板及びファンの少なくとも一方を備えた、請求項１の圧縮機又は真空機。
3. 前記コイルに電気的に接続され、前記第２開口から露出したプリント基板を備えている、請求項１の圧縮機又は真空機。
4. 前記第１クランクケースは、前記モータの一部を包囲する第１包囲部、前記第１包囲部に対して前記回転軸の軸心方向に位置し前記第１ピストンを包囲した第１筒部、を含み、
   前記第２クランクケースは、前記モータの一部を包囲する第２包囲部、前記第２包囲部に対して前記回転軸の軸心方向に位置して前記第２ピストンを包囲した第２筒部、を含む、請求項１乃至３の何れかの圧縮機又は真空機。
5. 前記第１筒部は、前記第１包囲部よりも前記軸心方向に直交する径方向に小さく、
   前記第２筒部は、前記第２包囲部よりも前記径方向に小さい、請求項４の圧縮機又は真空機。
6. 前記第１包囲部は、前記ファンを露出する第１開口を含み、
   前記第２包囲部は、第２開口を含む、請求項４又は５の圧縮機又は真空機。
7. 前記第１クランクケースは、前記第１筒部の一端に設けられ前記回転軸の前記第１端部が貫通した第１内側壁部、前記第１筒部の他端に設けられ前記回転軸は貫通せず前記第１内側壁部に対向した第１外側壁部、を含む、請求項４乃至６の何れかの圧縮機又は真空機。
8. コイルが巻回されたステータ、回転可能なロータ、前記ロータと共に回転し第１及び第２端部を有する回転軸、を含むモータと、
   前記第１端部側及び第２端部側でそれぞれ連結された第１及び第２ピストンと、
   前記第１及び第２ピストンをそれぞれ収納し前記モータを挟んで保持した第１及び第２クランクケースと、
   前記第１クランクケースと前記ステータとの間に配置され前記第１端部側に連結されたファンと、
   を備え、
   前記第１及び第２クランクケースは、前記ステータを部分的に露出した状態で互いに連結されている、圧縮機又は真空機。

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