(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【0019】
(実施の形態)
図1〜
図3に示す本実施の形態の空気圧縮機10は、モータ駆動により作動するエアコンプレッサであり、まず、空気圧縮機10の概略構造について説明する。
【0020】
空気圧縮機10は、カバー33によって覆われた空気圧縮機構2(
図4参照)と、空気圧縮機構2の圧縮機部30を制御する制御部(制御基板)32と、圧縮機部30によって生成された圧縮空気を貯留する一対の空気タンク(タンク)12a,12bと、空気タンク12a,12bに取り付けられた脚部13と、把持可能なハンドル部14a,14bとを備えている。
【0021】
なお、
図4に示すように、空気圧縮機構2は、電動のモータ16と、圧縮機部30と、冷却ファン31a、31bとから構成される。そして、圧縮機部30は、
図2に示す第1圧縮機部30aと第2圧縮機部30bとを備えており、最初に、空気が第1圧縮機部30aで圧縮された後、第2圧縮機部30bに送られ、この第2圧縮機部30bで再び圧縮された後、空気タンク12a,12bに送られる。
【0022】
また、
図3および
図4に示すように、空気タンク12a,12bは、平行となるよう設置されており、空気タンク12a,12bの両端を架橋する基台11aと、空気タンク12a,12bの中間あたりを架橋する基台11bにより、空気タンク12a,12bは固定されている。空気タンク12a,12bの長手方向の外側には基台11cが備えられている。それぞれの空気タンク12a,12bの両端部の下面に
図1に示す脚部13が取り付けられている。
【0023】
そして、空気圧縮機10は、その脚部13の部分で所定の設置箇所に配置され、基台11aには
図2に示すハンドル部14b,14bが設けられており、このハンドル部14a,14bを作業者が把持して空気圧縮機10を持ち運ぶことができる。すなわち、空気圧縮機10は、可搬型のエアコンプレッサである。
【0024】
次に、空気圧縮機10の詳細構造について説明する。
【0025】
図2および
図3に示すように、空気圧縮機10の基台11aには、駆動ボックス15が取り付けられており、この駆動ボックス15には電動のモータ16が取り付けられている。このモータ16は、ロータつまり回転子18と、円筒形のステータつまり固定子19とを有しており、電源からの電力の供給によって駆動されるものである。本実施の形態の空気圧縮機10で用いられるモータ16は、例えば三相交流ブラシレスモータである。
【0026】
回転子18にはモータ回転軸(回転軸)17が取り付けられ、モータ回転軸17を介して被駆動部材としての圧縮機部(圧縮空気生成部)30を駆動する。圧縮機部30は、モータ16の駆動により圧縮空気を生成するものである。
【0027】
また、固定子19には複数の界磁巻線つまり巻線が回転子18に対向して設けられている。回転子18は固定子19の内部に組み込まれており、このモータ16はインナーロータ型となっている。固定子19はモータ16の一部を収容するハウジングとしての駆動ボックス15に取り付けられる。
【0028】
モータ回転軸17は駆動ボックス15に回転自在に支持されている。駆動ボックス15には、モータ回転軸17の回転方向に180度の位相をずらして2つのシリンダ21a,21bが取り付けられており、それぞれのシリンダ21a,21bにはピストン22a,22bが軸方向に往復動自在に組み込まれている。
【0029】
モータ回転軸17の回転運動をピストン22a,22bの軸方向の往復運動に変換するために、それぞれのピストン22a,22bには、コネクティングロッド23a,23bの一端部がピン結合されている。コネクティングロッド23a,23bの他端部には、モータ回転軸17に装着される偏心カム24a,24bが設けられており、それぞれの偏心カム24a,24bはピストン22a,22bの往復動方向に逆向きに偏心している。
【0030】
これにより、一方のピストン22aが駆動室25aを圧縮する方向に駆動されると、他方のピストン22bは駆動室25bに空気を入れるように駆動される。
【0031】
それぞれのシリンダ21a,21bに設けられたベンザ26a,26bには、吐出逆止弁27a,27bと、図示されていない吸入逆止弁が設けられている。ピストン22aが駆動室25aを圧縮させる方向に駆動されると、吐出室28aから配管29aを介して駆動室25bに圧縮空気が供給され、ピストン22bが駆動室25bを圧縮させる方向に駆動されると、吐出室28bから配管29bを介して空気タンク12aに圧縮空気が供給される。その後、図示されていない配管を介して空気タンク12bにも圧縮空気が供給される。
【0032】
ピストン22bは外気を導入して圧縮する第1段目の低圧用のピストンであり、低圧用のピストン22bにより圧縮された空気は第2段目の高圧用のピストン22aによりさらに圧縮される。上述したシリンダ21a,21bとピストン22a,22b等は、圧縮機部30を構成しており、モータ16の回転子18はモータ回転軸17を介して圧縮機部30に連結される。モータ16により圧縮機部30が駆動されると、高圧用のピストン22aから吐出された圧縮空気が空気タンク12a,12bに貯溜される。
【0033】
すなわち、圧縮機部(圧縮空気生成部)30では、モータ16の回転によるピストン22a,22bの往復運動で圧縮空気が生成され、この圧縮機部30で生成された圧縮空気は、空気タンク(タンク)12a,12bに貯溜される。
【0034】
モータ回転軸17の一端部には、モータ16の外側に位置させて冷却ファン(ファン)31aが取り付けられており、モータ回転軸17の他端部には冷却ファン(ファン)31bが取り付けられている。冷却ファン31bの外側には制御部(制御基板)32が配置されている。
【0035】
また、
図4に示すように、冷却ファン31aにより生成される冷却風Aは空気圧縮機構2に吹き付けられ、一方、冷却ファン31bにより生成される冷却風Aは制御部(制御基板)32に吹き付けられる。
【0036】
基台11cにはカバー33が装着されており、
図1〜
図3に示すように、上述した圧縮機部30、モータ16および空気タンク12a,12bの一部分等はカバー33によって覆われている。
【0037】
それぞれの空気タンク12a,12bに貯溜された圧縮空気を外部に供給するために、
図2に示すように、空気タンク12a,12bの端部上方にはカプラ34a,34bが設けられている。それぞれのカプラ34a,34bから外部に排出される圧縮空気の圧力を調整するために、減圧弁35a,35bが空気タンク12a,12bに設けられており、減圧された空気の圧力は圧力計36a,36bに表示される。
【0038】
カバー33には、
図1に示す操作パネル37が設けられており、この操作パネル37には、運転スイッチやモードスイッチ等の種々のスイッチが設けられている。そして、これらのスイッチを操作することにより、モータ16の起動/停止指令やモータ回転数が入力される。あるいは、モータ16の駆動モードの切り替えを指示し、これらの操作のための操作信号を出力する。
【0039】
そして、制御部(制御基板)32では、上記操作信号に基づいたモータ16の駆動、および圧縮機部30における空気の圧縮動作を制御している。
【0040】
なお、空気圧縮機10では、
図1〜
図3に示すように、空気タンク12a,12bは筒状(例えば、円筒形)であり、筒状の空気タンク12a,12bが、水平方向に並んで設けられている。そして、
図4および
図5に示すように、圧縮機部30とモータ16と冷却ファン31a,31bは、空気タンク12a,12bより上側に配置されている。さらに、制御部(制御基板)32も、空気タンク12a,12bより上側に配置されている。
【0041】
つまり、本実施の形態の空気圧縮機10では、タンクそれぞれの長手方向が水平方向と平行になるように筒状の空気タンク12aと筒状の空気タンク12bとが、所望の間隔を隔てて並んで配置され、そして、圧縮機部30とモータ16と冷却ファン31a,31bと制御部(制御基板)32が、空気タンク12a,12bより上側に配置されている。
【0042】
また、
図4に示すように、冷却ファン31aと冷却ファン31bは、圧縮機部30を挟んで、かつ対向して設けられている。
【0043】
そして、
図2に示すように、平面視で、冷却ファン31a,31bそれぞれの回転軸(モータ回転軸17と同様の回転軸)は、空気タンク12a,12bの長手方向と交差している(略直交している)。
【0044】
また、空気圧縮機10には、
図1〜
図3に示すように、空気タンク12aと空気タンク12bのそれぞれの外側に空気タンク12a,12bの長手方向に沿った状態で、遮蔽部材である細長いガイド板20が設けられている。そして、
図4および
図5に示すように、ガイド板(遮蔽部材)20は、冷却ファン31a,31bより下側の位置に配置されている。
【0045】
さらに、ガイド板20は、好ましくは、円筒形の空気タンク12a,12bの円の中心より下側の位置に、かつ空気タンク12a,12bに沿って配置されている。
【0046】
つまり、本実施の形態の空気圧縮機10では、
図1に示すように細長い長方形のガイド板20が、空気タンク12a,12bそれぞれの外側の近傍において、空気タンク12a,12bそれぞれの側面視の下側部分(空気タンク12a,12bそれぞれの側面視の下端からタンク直径の1/4〜1/2程度までの範囲)を覆って隠すように配置されている。
【0047】
そして、空気圧縮機10では、筒状の空気タンク12a,12bのそれぞれの両端付近に脚部13が配置されており、ガイド板20は、両端付近の脚部13に跨がって配置されている。すなわち、
図1に示すように、ガイド板20は、空気タンク12a,12bの側面側において、両端の脚部13に跨がり、かつそれら脚部13を隠すように取り付けられている。言い換えると、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向に沿ってタンク側面の下側1/4〜1/2程度までを覆うように設けられている。
【0048】
これにより、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向における下部からの冷却風Aや音の漏れを防止することができる。
【0049】
なお、カバー33は、例えば、PPE(ポリフェニレンエーテル)からなり、ガイド板20も、例えば、PPE(ポリフェニレンエーテル)からなる。ただし、カバー33やガイド板20は、上記材料に限定されるものではない。
【0050】
また、
図4に示すように、ガイド板20は、脚部13に対してネジ38によって固定されている。その際、ガイド板20の上端部は空気タンク12a,12bと接合(接触)しており、ガイド板20と空気タンク12aとの間や、ガイド板20と空気タンク12bとの間に隙間が形成されないようになっている。さらに、ガイド板20の上端部は空気タンク12a,12bとの接触部に防振ゴムやスポンジなどの軟質材を挟みこむことでさらに、隙間をなくすことができる。
【0051】
ガイド板20と空気タンク12aとの間や、ガイド板20と空気タンク12bとの間に隙間が形成されていると、その隙間から冷却風Aや音が漏れ出すことがあるが、ガイド板20と空気タンク12aとの間や、ガイド板20と空気タンク12bとの間に隙間が形成されずに両者が密着していることで冷却風Aや音が漏れ出すことを低減することができる。
【0052】
また、空気圧縮機10では、筒状の空気タンク12a,12bが、並んで設けられており、
図3に示すように、平面視で冷却ファン31a,31bの回転軸(モータ回転軸17と同じ)に沿った方向において、一方の空気タンク12aの端部と、他方の空気タンク12bの端部との間は、前側および後側とも開口している。そして、
図3および
図5に示すように、上述の開口した部分が排気部39となっており、冷却風Aは、この排気部39を介して外部に排出される。
【0053】
ここで、
図4および
図5に示す空気圧縮機10における冷却風Aの流れについて説明する。
【0054】
図4に示すように、カバー33には、冷却風Aを取り込むための第1吸気口8と第2吸気口9が設けられており、第1吸気口8および第2吸気口9から取り込まれた吸入空気は、空気圧縮機構2と制御部32を冷却した後、空気圧縮機構2の下部へと流れる。下部へと流れた冷却風Aは、一対の空気タンク12a,12bの間を通り、そして、
図3および
図5に示すように空気タンク12b(空気タンク12a)の長手方向の前側の排気部39もしくは後側の排気部39を介して外部に排気される。
【0055】
本願発明者が比較検討した
図9〜
図11に示す空気圧縮機100では、
図10に示すように、空気タンク12aの長手方向の直ぐ上に第1吸気口8が形成され、かつ空気タンク12bの直ぐ上に第2吸気口9が形成されている。そのため、各部を冷却し温められた冷却風Aの一部は、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部から排気され、これら空気タンク12a,12bの表面を回り込んで再度第1吸気口8および第2吸気口9に吸入されてしまう。その結果、温かい空気で冷却することになり、冷却性能が低下する。
【0056】
しかしながら、本実施の形態の空気圧縮機10では、
図4〜
図6に示すように、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部の隙間を隠すように、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向に沿って、両端のうちの一方の端部の脚部13と他方の端部の脚部13とのそれぞれに亘るように細長いガイド板20が設けられている。
【0057】
これにより、空気圧縮機構2や制御部32等の発熱部分を冷却した冷却風Aは、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部から排出されることなく、
図5に示すように、空気タンク12b(12a)それぞれの前側と後側の排気部39を介して外部に排出される。
【0058】
したがって、空気圧縮機100のように、冷却風Aが空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部から排出されるのに比べて、本実施の形態の空気圧縮機10では、
図5に示すように、排気部39を
図4に示す第1吸気口8および第2吸気口9から遠ざけることができるため、温められた排出空気(冷却風A)の再吸入を防ぐことができる。
【0059】
その結果、空気圧縮機10の内部の冷却性(冷却効率)を高めることができる。
【0060】
(変形例)
本実施の形態の変形例について説明する。
【0061】
まず、
図6に示す第1変形例について説明すると、第1変形例の空気圧縮機10では、ガイド板20が、第1の部材と第2の部材とからなり、2層構造となっている。例えば、第1の部材は、遮音板20aであり、第2の部材は、吸音材20bである。
【0062】
そして、遮音板20aは、例えば、カバー33と同様にポリフェニレンエーテルからなる。一方、吸音材20bは、例えば、スポンジ材からなる。つまり、第2の部材は、第1の部材より密度が小さい材料からなる。この時、第1の部材が外側に配置され、第2の部材が内側に配置される。
【0063】
すなわち、本実施の形態の空気圧縮機10では、ガイド板20が遮音板20aと吸音材20bとからなる2層構造であり、その際、遮音板20aが吸音材20bより外側に配置されている。
【0064】
図6に示す空気圧縮機10においても、冷却風Aを、
図5に示す構造と同様に、空気タンク12a,12bそれぞれの前側と後側の排気部39を介して外部に排出することができ、排気部39を第1吸気口8および第2吸気口9から遠ざけることができるため、温められた排出空気(冷却風A)の再吸入を防ぐことができる。
【0065】
これにより、空気圧縮機10の内部の冷却性(冷却効率)を高めることができる。
【0066】
さらに、ガイド板20を、遮音板20aと吸音材20bとからなる2層構造とすることにより、防音効果を高めることができる。
【0067】
すなわち、ガイド板20に遮音性を持たせることにより、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部から放射される騒音を低減することが可能となる。
【0068】
特に、2層構造のガイド板20において、一方を遮音板20aとし、他方を吸音材20bとし、この時、遮音板20aを外側に配置し、吸音材20bを内側に配置することにより、騒音の低減効果をより高めることができ、この形状により、空気タンク12a、12bそれぞれの長手方向(遮音板20aを設けている面)の騒音レベルで、1〜2dbの騒音低減効果がある。さらに、圧縮機部30の温度が平均4℃低減することができた。
【0069】
なお、ガイド板20の2層構造については、上記材質の部材に限定されるものではなく、2層構造であれば、外側に配置される部材の密度が内側に配置される部材の密度より小さくてもよい。また、構造は3層以上であってもよい。
【0070】
次に、
図7に示す第2変形例について説明する。第2変形例の空気圧縮機10では、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部の隙間を隠す構造が、カバー33の下部を設置面近傍まで延在させる形となっている。
【0071】
すなわち、
図7に示す空気圧縮機10では、遮蔽部材であるガイド板20が、カバー33と一体で形成されており、カバー33と一体で繋がるガイド板20によって、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部の部分の隙間が覆われている。
【0072】
これにより、
図7に示す空気圧縮機10においても、
図5に示すように排気部39を第1吸気口8および第2吸気口9から遠ざけることができるため、温められた排出空気(冷却風A)の再吸入を防ぐことができ、その結果、
図7に示す空気圧縮機10の内部の冷却性(冷却効率)を高めることができる。
【0073】
さらに、空気タンク12a,12bそれぞれの長手方向の下部の部分の隙間が、カバー33と一体に形成されたガイド板20によって覆われているため、音の漏れを低減して騒音を少なくすることができる。
【0074】
また、ガイド板20をカバー33と一体で形成する構造において、
図8に示す第3変形例のように、ガイド板20の内側に吸音材20bを配置してもよい。すなわち、カバー33と一体に形成されたガイド板20の部分を、吸音材20bとの2層構造とするものであり、これにより、さらに大きな騒音低減効果を得ることができる。
【0075】
また、ガイド板20を、弾性部材を介して空気タンク12a,12bにそれぞれ接合させることにより、ガイド板20自身が音源となることを防止することができる。
【0076】
例えば、
図6に示すように、ガイド板20と、ガイド板20を空気タンク12a,12bに固定するネジ38の間に防振ゴム40を介在させることにより、カバー33自身が音源となることを防止することができる。
【0077】
また、例えば、カバー33の下部をガイド板20として一体化させて設置面近傍まで延在させる構造をとる際は、
図8に示すように、カバー33と空気タンク12a,12bそれぞれとの間に防振ゴム40を介在させることにより、カバー33自身が音源となることを防止することができる。
【0078】
これにより、
図8に示す空気圧縮機10において、さらに効率的な冷却を可能にすることができ、かつ製品(
図8に示す空気圧縮機10)の低騒音化を可能にすることができる。
【0079】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0080】
上記実施の形態の空気圧縮機10において、ガイド板20の大きさや長さは、特に限定されるものではないが、空気タンク12a,12bの長手方向に沿って配置可能で、かつ空気タンク12a,12bの長手方向に沿った下部を覆う程度の大きさ・長さであることが好ましい。
【0081】
また、ガイド板20の厚さについても、空気圧縮機10の重量を考慮すると、カバー33と同程度の厚さか、もしくはカバー33より僅かに厚い程度が好ましいが、空気圧縮機10の重量を考慮しなければ、十分厚くすることにより、防音効果をさらに高めることもできる。