特開 2022-95274 コンプレッサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022095274

(43)【公開日】2022-06-28

(54)【発明の名称】コンプレッサ

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/06 20060101AFI20220621BHJP

【ＦＩ】

F04B39/06 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020208505

(22)【出願日】2020-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内山 守

【テーマコード（参考）】

3H003

【Ｆターム（参考）】

3H003AA02

3H003AC02

3H003BE02

3H003CD03

(57)【要約】

【課題】放熱効果（冷却効果）に優れたコンプレッサを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、ピストンを往復動させて圧縮空気を生成するコンプレッサ１であって、ピストンを往復動可能に収容するシリンダボディ７と、シリンダボディの外周面７ｓに沿って設けられ、シリンダボディの熱を放散させる中空の放熱構造１１と、を具備し、中空の放熱構造は、両端が開口され、双方の開口１２ａ,１２ｂに連通したエア通路１２ｐを備える通気部１２と、一方の開口１２ａに構成され、エアをエア通路に向けて吸込可能な吸気部１３と、他方の開口１２ｂに構成され、吸気部からエア通路を通って流れたエアを排出可能な排気部１４と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンを往復動させて圧縮空気を生成するコンプレッサであって、
前記ピストンを往復動可能に収容するシリンダボディと、
前記シリンダボディの外周面に沿って設けられ、前記シリンダボディの熱を放散させる中空の放熱構造と、を具備し、
中空の前記放熱構造は、
両端が開口され、双方の前記開口に連通したエア通路を備える通気部と、
一方の前記開口に構成され、エアを前記エア通路に向けて吸込可能な吸気部と、
他方の前記開口に構成され、前記吸気部から前記エア通路を通って流れたエアを排出可能な排気部と、を有するコンプレッサ。

【請求項2】

前記放熱構造は、前記吸気部の前記開口へのエアの吸込み、及び、前記排気部の前記開口からのエアの排気を行うための吸排気領域を有し、
前記吸気部の前記開口及び前記排気部の前記開口は、前記吸排気領域の両側に配置されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【請求項3】

前記吸気部の前記開口は、前記シリンダボディの前記外周面とは反対向きに設定され、
前記排気部の前記開口は、前記吸気部の前記開口と平行に対向しない向きに設定されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【請求項4】

前記排気部の前記開口は、前記シリンダボディの前記外周面に対向する向きに設定されている請求項３に記載のコンプレッサ。

【請求項5】

前記吸気部の前記開口は、前記排気部の前記開口よりも大きく設定されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【請求項6】

前記シリンダボディの前記外周面の周方向全長を１００％と規定した場合、前記通気部の周方向全長は、その７０±１０％に設定されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【請求項7】

前記シリンダボディの前記外周面の周方向全長を１００％と規定した場合、前記吸排気領域の周方向全長は、その３０±１０％に設定されている請求項６に記載のコンプレッサ。

【請求項8】

前記通気部は、前記ピストンが往復動する方向に直交する方向に沿って平行に配置されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【請求項9】

前記通気部は、前記ピストンが往復動する方向に交差する方向に沿って螺旋状に配置されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【請求項10】

前記通気部は、前記シリンダボディの外周面から突出した輪郭形状を有し、
前記吸気部及び前記排気部の面積は、前記通気部のうち前記エア通路を除いた部分の肉厚をｔ、前記通気部のうち前記外周面から突出した部分の突出長をＬとすると、５ｔ×Ｌ以上に設定されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【請求項11】

前記シリンダボディの前記外周面の周方向全長の半分を１００％と規定した場合、前記通気部の周方向全長は、その７０±１０％に設定されている請求項１に記載のコンプレッサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明の実施形態は、コンプレッサに関する。

【背景技術】

【0002】

コンプレッサは、シリンダ内でピストンを往復動させて圧縮空気を生成し、各種用途に応じて送り出す装置である。現状のシリンダは、例えば、鋳鉄やアルミ合金などの金属で構成され、ピストンが往復動する際に非常に高温（高熱）になる。そこで、高温（高熱）状態のシリンダを冷却するために、シリンダの外側に複数のフィンを設けて自然放熱させる方法や、当該フィンに冷却風を当てて強制的に放熱させる方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭６０－１０２４８４号公報

【特許文献2】特開平３－２３３８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、冷却風による放熱方法において、フィンに当たる風の向きは、常に一定方向に設定されている。このため、フィンに対する冷却風の当たり方によっては、充分な放熱効果（即ち、冷却効果）を得ることができない場合があった。

【0005】

本発明の目的は、放熱効果（冷却効果）に優れたコンプレッサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、ピストンを往復動させて圧縮空気を生成するコンプレッサであって、ピストンを往復動可能に収容するシリンダボディと、シリンダボディの外周面に沿って設けられ、シリンダボディの熱を放散させる中空の放熱構造と、を具備し、中空の放熱構造は、両端が開口され、双方の開口に連通したエア通路を備える通気部と、一方の開口に構成され、エアをエア通路に向けて吸込可能な吸気部と、他方の開口に構成され、吸気部からエア通路を通って流れたエアを排出可能な排気部と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係るコンプレッサの外観構成を示す斜視図。

【図2】図１のシリンダボディに設けられ中空の放熱構造の斜視図。

【図3】図１の放熱構造の吸気部及び排気部を一部拡大した斜視図。

【図4】変形例に係る放熱構造の吸気部及び排気部を一部拡大した斜視図。

【図5】他の変形例に係る放熱構造において、半円環状の通気部の外観斜視図。

【図6】図５の吸気部及び排気部の正面図であって、吸気部から半周した位置に排気部が配置されている状態を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

「一実施形態」
図１は、本実施形態に係るコンプレッサ１の外観構成図である。コンプレッサ１は、ピストン（図示しない）を往復動させて圧縮空気を生成し、それを各種用途に応じて送り出す装置であり、例えば、無給油式のエアコンプレッサとして構成されている。

【0009】

図１に示すように、コンプレッサ１は、モータ２と、圧縮機構３と、蓄圧タンク４と、を有している。モータ２と圧縮機構３とは、無端ベルト５で相互に連結され、圧縮機構３と蓄圧タンク４とは、連通パイプ６で相互に連結されている。

【0010】

図１の例において、圧縮機構３は、単気筒タイプの圧縮装置として規定され、シリンダボディ７と、シリンダヘッド８と、を有している。シリンダボディ７は、例えば、鋳鉄、アルミニウム合金などの金属材料で成形され、その内部に、ピストン（図示しない）を往復動可能に収容している。シリンダヘッド８は、例えば、鋳鉄、アルミニウム合金などの金属材料や耐熱樹脂で形成され、シリンダボディ７の内部を密封している。

【0011】

圧縮機構３（具体的には、シリンダヘッド８）には、空気取込部３ａ及び空気排出部３ｂが設けられている。空気取込部３ａは、シリンダヘッド８を貫通して構成され、機外の空気を取り込み可能に構成されている。空気排出部３ｂは、シリンダヘッド８を貫通して構成され、圧縮空気を機外に排出可能に構成されている。空気排出部３ｂには、連通パイプ６の一端が連結され、当該連通パイプ６の他端は、蓄圧タンク４に連結されている。

【0012】

蓄圧タンク４には、圧縮空気取出部４ｐが設けられている。圧縮空気取出部４ｐには、接続ホース９の基端が連結され、接続ホース９の先端は、用途に応じた各種機器に連結可能に構成されている。かくして、蓄圧タンク４内の圧縮空気が、圧縮空気取出部４ｐから接続ホース９を通って各種機器に供給される。

【0013】

更に、本実施形態に係るコンプレッサ１は、ファン機構１０と、中空の放熱構造１１と、を有している。ファン機構１０は、無端ベルト５に連結されたファン（図示しない）を備えている。モータ２によって無端ベルト５を走行させることでファンを回転させ、これにより、圧縮機構３（特に、シリンダボディ７）に向けて冷却風が供給される。

【0014】

中空の放熱構造１１は、シリンダボディ７の外周面７ｓに沿って設けられ、シリンダボディ７の熱を放散させる。放熱構造１１は、熱の放散（即ち、放熱）において、シリンダボディ７の熱を自然放熱させる機能、及び、ファン機構１０から供給された冷却風によってシリンダボディ７の熱を強制的に放熱させる機能の双方の機能を有している。

【0015】

放熱構造１１は、中空の通気部１２と、吸気部１３と、排気部１４と、吸排気領域１５と、を有して構成されている。なお、吸気部１３、排気部１４、吸排気領域１５については、図２及び図３を参照して後述する。

【0016】

図１には一例として、３つの円環状の通気部１２がシリンダボディ７の外周面７ｓに沿って設けられている。すなわち、シリンダボディ７の外周面７ｓは、断面円形を有し、これにより、各通気部１２は、円環状を成している。これら円環状の通気部１２は、それぞれ、互いに平行に配置され、かつ、ピストン（図示しない）が往復動する方向に沿って互いに間隔を存して対向させて配置されている。

【0017】

更に、通気部１２は、その一部が破断し、そこに後述する吸気部１３、排気部１４、吸排気領域１５（図２及び図３参照）が配置構成されている。ここで、シリンダボディ７の外周面７ｓの周方向全長を１００％と規定した場合、通気部１２の周方向全長は、その７０±１０％に設定することが好ましい。なお、周方向全長とは、ピストン（図示しない）が往復動する方向に直交する方向において、シリンダボディ７の外周面７ｓに沿った方向を周方向と規定し、その周方向に沿った長さを指す。

【0018】

図２及び図３は、放熱構造１１の配置構成図である。図２及び図３の例において、各通気部１２の破断部分に、吸排気領域１５が設けられている。吸排気領域１５は、それぞれ、ピストン（図示しない）が往復動する方向に沿って一列に並んで位置付けられている。これらの吸排気領域１５は、上記したファン機構１０に対向（対面）して配置される。

【0019】

ここで、シリンダボディ７の外周面７ｓの周方向全長を１００％と規定した場合、吸排気領域１５の周方向全長は、その３０±１０％に設定することが好ましい。これにより、ファン機構１０からの冷却風は、当該吸排気領域１５を通って、シリンダボディ７の外周面７ｓに沿って流れる。なお、周方向全長については上記同様に規定される。

【0020】

通気部１２は、ピストン（図示しない）が往復動する方向に直交する方向（即ち、径方向）に、シリンダボディ７の外周面７ｓから断面矩形状に突出した輪郭を有している。通気部１２は、両端が開口され、双方の開口１２ａ,１２ｂに連通したエア通路１２ｐを備えている。図２及び図３には一例として、互いに同一の大きさを有する矩形状の開口１２ａ,１２ｂと、双方の開口１２ａ,１２ｂに連通した断面矩形状のエア通路１２ｐが示されている。

【0021】

図２及び図３に示すように、吸気部１３は、一方の開口１２ａに構成され、エアをエア通路１２ｐに向けて吸込可能に構成されている。排気部１４は、他方の開口１２ｂに構成され、吸気部１３（開口１２ａ）からエア通路１２ｐを通って流れたエアを排出可能に構成されている。吸排気領域１５は、吸気部１３の開口１２ａへのエアの吸込み、及び、排気部１４の開口１２ｂからのエアの排気を行うための領域として構成されている。

【0022】

吸気部１３の開口１２ａ、及び、排気部１４の開口１２ｂは、吸排気領域１５の両側に配置されている。吸気部１３の開口１２ａは、シリンダボディ７の外周面７ｓとは反対向きに設定されている。換言すると、吸気部１３の開口１２ａは、上記した上記したファン機構１０に対向（対面）する向きに設定されている。別の捉え方をすると、吸気部１３の開口１２ａは、上記したファン機構１０からの冷却風に対向（対面）する向き（即ち、冷却風を吸い込み易い向き）に設定されている。

【0023】

排気部１４の開口１２ｂは、吸気部１３の開口１２ａと平行に対向（対面）しない向きに設定されている。即ち、排気部１４の開口１２ｂは、シリンダボディ７の外周面７ｓに対向（対面）する向きに設定されている。換言すると、排気部１４の開口１２ｂは、上記した上記したファン機構１０に対向（対面）しない向き（即ち、ファン機構１０とは反対向き）に設定されている。別の捉え方をすると、排気部１４の開口１２ｂは、ファン機構１０からの冷却風に対向（対面）しない向き（即ち、ファン機構１０からの冷却風がダイレクトに当たらない向き）に設定されている。

【0024】

更に、吸気部１３（開口１２ａ）の面積、及び、排気部１４（開口１２ｂ）の面積は、通気部１２のうちエア通路１２ｐを除いた部分の肉厚をｔ、通気部１２のうちシリンダボディ７の外周面７ｓから突出した部分の突出長をＬとすると、５ｔ×Ｌ以上に設定することが好ましい。なお、肉厚ｔとは、通気部１２のうち、エア通路１２ｐを矩形に囲んだ枠状部分の厚さを指す。突出長Ｌとは、通気部１２のうち、シリンダボディ７の外周面７ｓから径方向に延在した部分の径方向長さを指す。

【0025】

以上、本実施形態の放熱構造１１によれば、シリンダボディ７の外周面７ｓから突出した円環状の通気部１２によって伝熱面積が広がり、これにより、シリンダボディ７の熱を効率よく自然放熱させることができる。加えて、ファン機構１０からの冷却風（エア）が吸排気領域１５を通る際に、その一部のエアが、吸気部１３（開口１２ａ）からエア通路１２ｐを通って流れる。このとき、エア通路１２ｐを流れるエアによってシリンダボディ７の熱が吸収されつつ、続いて、その熱を吸収したエアは、排気部１４（開口１２ｂ）から吸排気領域１５に排気される。これにより、ファン機構１０からの冷却風（エア）を通気部１２に当てた強制的な放熱と同時に、通気部１２内のエア通路１２ｐを流れるエアによる熱吸収を行うことができる。この結果、放熱構造１１全体の熱交換の効率が飛躍的に上がり、ヒートシンクとしての性能を格段に向上させることができる。

【0026】

本実施形態の放熱構造１１によれば、シリンダボディ７の外周面７ｓの周方向全長を１００％と規定した場合、通気部１２の破断部分（即ち、吸排気領域１５）の周方向全長をその３０±１０％に設定すると共に、ファン機構１０に対向（対面）させたことで、ファン機構１０からの冷却風を、当該吸排気領域１５を通って、シリンダボディ７の外周面７ｓ全体、並びに、吸気部１３（開口１２ａ）からエア通路１２ｐに沿って円滑に流すことができる。

【0027】

「変形例」
図４は、変形例に係る放熱構造１１の配置構成図である。上記した実施形態において、吸気部１３の開口１２ａ、及び、排気部１４の開口１２ｂは、同一の大きさを想定したが、これに代えて、図４に示すように、吸気部１３の開口１２ａを、排気部１４の開口１２ｂよりも大きく設定してもよい。図４では一例として、通気部１２を開口１２ａに向かって末広がり状に構成することで、吸気部１３（開口１２ａ）が排気部１４の開口１２ｂよりも大きくなっている。これにより、エアを吸込み易くなり、その結果、通気部１２内のエア通路１２ｐを流れるエアによる熱吸収効率を向上させることができる。

【0028】

この場合、上記の変形例の構成とは逆に、排気部１４の開口１２ｂを、吸気部１３の開口１２ａよりも小さく設定してもよい。換言すると、排気部１４（開口１２ｂ）の開口径を、吸気部１３（開口１２ａ）の開口径よりも絞るようにしてもよい。

【0029】

また、上記した実施形態において、通気部１２を径方向に沿って平行に配置したが、これに代えて、通気部１２を、ピストン（図示しない）が往復動する方向（即ち、径方向）に交差する方向に沿って螺旋状に配置してもよい。

【0030】

更に、上記した実施形態並びに変形例において、複数の通気部１２を径方向に沿って平行に配置する場合、並びに、複数の通気部１２を径方向に交差する方向に沿って螺旋状に配置する場合を想定したが、これに代えて、単数（１つ）の通気部１２を平行或いは螺旋状に配置する場合も本発明の技術範囲に含まれる。

【0031】

加えて、上記した実施形態並びに変形例において、吸排気領域１５をファン機構１０（図１参照）に対向（対面）させて配置する場合を想定したが、これに代えて、吸排気領域１５をファン機構１０の正面から外す（オフセットする）ように配置してもよい。例えば、シリンダボディ７の周方向に沿って、吸排気領域１５を、ファン機構１０の正面から約１５度の角度を持ってオフセンターさせて配置する。これにより、ファン機構１０から供給されたエアは、より円滑に吸気部１３（開口１２ａ）に吸い込まれ、エア通路１２ｐを通って排気部１４（開口１２ｂ）から効率よく排気される。

【0032】

「他の変形例」
図５及び図６は、他の変形例に係る放熱構造１１の外観構成図であり、図５は、通気部１２の斜視図、図６は、通気部１２の両端に設けられた吸気部１３（開口１２ａ）及び吸気部１３（開口１２ａ）の正面図である。

【0033】

図５及び図６に示すように、通気部１２は、半円環状を成し、シリンダボディ７の外周面７ｓの周方向に沿って延在されている。ここで、シリンダボディ７の外周面７ｓの周方向全長の半分を１００％と規定した場合、通気部１２の周方向全長は、その７０±１０％に設定することが好ましい。この場合、吸排気領域１５は、通気部１２の占有領域以外の周方向領域として、吸気部１３（開口１２ａ）と吸気部１３（開口１２ａ）との間に、広範囲に設定される。
なお、その他の構成及び効果は、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

【0034】

以上、本発明の一実施形態及びいくつかの変形例を説明したが、これらの実施形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態及び変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0035】

１…コンプレッサ、２…モータ、３…圧縮機構、４…蓄圧タンク、５…無端ベルト、６…連通パイプ、７…シリンダボディ、７ｓ…外周面、８…シリンダヘッド、９…接続ホース、１０…ファン機構、１１…放熱構造、１２…通気部、１２ａ,１２ｂ…開口、１２ｐ…エア通路、１３…吸気部、１４…排気部、１５…吸排気領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】