特開 2024-120697 気体圧縮機

(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】P2024120697

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】気体圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04B 41/02 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

F04B41/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023027685

(22)【出願日】2023-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 翔

(72)【発明者】

【氏名】成澤 伸之

(72)【発明者】

【氏名】八木 将人

【テーマコード（参考）】

3H076

【Ｆターム（参考）】

3H076AA34

3H076AA35

3H076BB07

3H076BB28

3H076CC07

3H076CC46

3H076CC91

(57)【要約】

【課題】高温部分や回転部分にユーザが手を触れ難くするとともに、冷却効率を高めることができる気体圧縮機を提供する。
【解決手段】気体圧縮機１００は、動力伝達機構および電動機１０２の一部、圧縮機本体１０１の一部、並びに圧縮機本体１０１とタンク１０３とを接続する配管の少なくとも一部を覆うカバー１２０を備える。カバー１２０は、平坦な背面１２１ａと、背面１２１ａからの距離が異なる複数の面１２２ｂ，１２３ｂを有する正面と、を備えている。そして、隣り合う二つの面１２２ｂ，１２３ｂの間に形成された段差１２４の部位に、圧縮機本体１０１に向けて冷却風を導く流路１２５が形成されている。
【選択図】図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮気体を生成する圧縮機構と、
前記圧縮機構にて生成された圧縮気体を貯留するタンクと、
前記圧縮機構を駆動する動力を発生する動力機構と、
前記動力機構から前記圧縮機構へ動力を伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構および前記動力機構の一部、前記圧縮機構の一部、並びに前記圧縮機構と前記タンクとを接続する配管の少なくとも一部を覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、平坦な背面と、前記背面からの距離が異なる複数の面を有する正面と、を備え、
隣り合う二つの前記面の間に形成された段差の部位に、前記圧縮機構に向けて冷却風を導く流路が形成されている、気体圧縮機。

【請求項2】

請求項１に記載の気体圧縮機において、
複数の前記面の少なくとも一つは、前記圧縮機構のシリンダの後側端面と前側端面との間に位置する、気体圧縮機。

【請求項3】

請求項１に記載の気体圧縮機において、
複数の前記面の少なくとも一つは、前記圧縮機構のシリンダの中心軸と前側端面との間に位置する、気体圧縮機。

【請求項4】

請求項１に記載の気体圧縮機において、
前記正面のうちの前記圧縮機構側の前記面と、前記タンク上に設けられた支持台とが少なくとも１箇所で締結されている、気体圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

タンク上に圧縮機本体やモータを積載し、筐体内に全体を格納しないタンクマウント型の気体圧縮機が存在する（特許文献１参照）。このような気体圧縮機においては、圧縮機本体や吐出配管等の高温部分、高速で回転するプーリやベルト等の回転部分にユーザが手を触れないように配慮した構造が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－０８９６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、高温部分や回転部分を単にカバーで覆うだけでは、ユーザが手を触れることを防止できるが、冷却という別の課題が発生してしまう。

【0005】

本発明は、高温部分や回転部分にユーザが手を触れ難くするとともに、冷却効率を高めることができる気体圧縮機を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係る気体圧縮機は、圧縮気体を生成する圧縮機構と、前記圧縮機構にて生成された圧縮気体が貯留されるタンクと、前記圧縮機構を駆動する動力を発生する動力機構と、前記動力機構から前記圧縮機構へ動力を伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構および前記動力機構の一部、前記圧縮機構の一部、前記圧縮機構と前記タンクとを接続する配管の少なくとも一部を覆うカバーと、を備え、前記カバーは、平坦な背面と、前記背面からの距離が異なる複数の面を有する正面と、を備え、隣り合う二つの前記面の間に形成された段差の部位に、前記圧縮機構に向けて冷却風を導く流路が形成されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、高温部分や回転部分にユーザが手を触れ難くするとともに、冷却効率を高めることができる気体圧縮機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本発明の第１実施形態に係る気体圧縮機をカバーを分解して示す斜視図である。

【図1B】本発明の第１実施形態に係る気体圧縮機を示す斜視図である。

【図2A】本発明の第２実施形態に係る気体圧縮機の第１例を示す斜視図である。

【図2B】本発明の第２実施形態に係る気体圧縮機の第１例を外側保護カバーを省略して示す背面図である。

【図2C】本発明の第２実施形態に係る気体圧縮機の第１例を示す左側面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る気体圧縮機の第２例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、同一または同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。

【0010】

［第１実施形態］
図１Ａ、図１Ｂは、本発明の 第１実施形態に係る気体圧縮機１００の構成を示す。本実施形態では、気体としての空気を圧縮するレシプロタイプの気体圧縮機１００について説明する。なお、説明の便宜上、図１Ａに示すように前後左右上下の各方向を設定する。
図１Ａ、図１Ｂに示す気体圧縮機１００は、ピストン（図示せず）とシリンダ１３０とを１つずつしか持たない１気筒１段圧縮機である。

【0011】

気体圧縮機１００は、圧縮機本体（圧縮機構）１０１と、タンク１０３と、電動機（動力機構）１０２と、動力伝達機構１１０と、カバー１２０と、支持台１０４と、配管１０８とを備えている。圧縮機本体１０１は、圧縮空気（圧縮気体）を生成する。タンク１０３は、圧縮機本体１０１にて生成された圧縮空気を貯留する。電動機１０２は、圧縮機本体１０１を駆動する動力を発生する。

【0012】

動力伝達機構１１０は、電動機１０２から圧縮機本体１０１へ動力を伝達する。本実施形態では、動力伝達機構１１０は、駆動プーリ１１１と、従動プーリ１１２と、ベルト１１３とを有している。駆動プーリ１１１は、電動機１０２の後方に設けられており、電動機１０２の回転軸（図示省略）に接続されている。従動プーリ１１２は、圧縮機本体１０１の後方に設けられており、圧縮機本体１０１のクランクシャフト（図示省略）に接続されている。従動プーリ１１２は、回転時に冷却風を発生させる冷却ファン１１４（図２Ｂ参照）が付設されている。ベルト１１３は、従動プーリ１１２と駆動プーリ１１１との間に架け渡されている。

【0013】

支持台１０４は、タンク１０３上に設けられており、圧縮機本体１０１と電動機１０２とを支持する。支持台１０４は、タンク１０３上に溶接される台板１０６，１０７と、台板１０６，１０７上に取り付けられており、圧縮機本体１０１と電動機１０２とが載せられる架台１０５とを有している。台板１０６は、圧縮機本体１０１側に配置されており、台板１０７は、電動機１０２に配置されている。配管１０８は、圧縮機本体１０１とタンク１０３とを繋いでいる。

【0014】

本実施形態では、カバー１２０は、外側保護カバー１２１と、電動機保護カバー１２２と、本体保護カバー１２３とを有している。外側保護カバー１２１は、タンク１０３の後方からベルト１１３、駆動プーリ１１１および従動プーリ１１２を覆うように、架台１０５上に設けられている。外側保護カバー１２１の背面１２１ａは、メッシュ状に形成されており、外気の流通が可能となっている。電動機保護カバー１２２は、外側保護カバー１２１の前方の電動機１０２側に配置されており、電動機１０２の設置位置を移動できるように少なくとも一つ以上の切欠き１２２ｃが設けられている。本体保護カバー１２３は、外側保護カバー１２１の前方の圧縮機本体１０１側に配置されており、冷却ファン１１４付きの従動プーリ１１２の回転によって発生する冷却風を圧縮機本体１０１側に流す。

【0015】

外側保護カバー１２１と架台１０５との締結は、架台１０５に取り付けられた外側保護カバー１２１固定用の板１０４ａと外側保護カバー１２１の下部とをネジ等によって固定することで行われる。なお、外側保護カバー１２１に端縁を折り曲げて成る折を形成し、この折と架台１０５とをネジ等によって固定してもよい。また、圧縮機本体１０１と電動機１０２の設置位置は左右逆でもよい。

【0016】

前述の構成を製品として成立させる場合に以下の問題点を解決する必要がある。
（１）配管１０８をカバー１２０で覆う都合上、外側保護カバー１２１のサイズが大きくなり、外側保護カバー１２１が振動の影響を受けやすくなる。
（２）高温となる配管１０８をカバー１２０で覆うため、熱が籠りやすくなる。

【0017】

これらの問題点を解決するため、本実施形態では、架台１０５と外側保護カバー１２１との締結点数を増やしている。また、本体保護カバー１２３の端縁の形状を圧縮機本体１０１に沿った形状にするとともに、流路１２５を形成している。

【0018】

まず、外側保護カバー１２１の下部と架台１０５とを締結し、外側保護カバー１２１の上部と１０４架台とを、電動機保護カバー１２２を介して、締結する。さらに、外側保護カバー１２１の上部と架台１０５とを、本体保護カバー１２３を介して、締結する。このようにして締結点数を増やすことで、外側保護カバー１２１、ひいてはカバー１２０全体の剛性が向上する。これにより、カバー１２０の振動が抑制される。本体保護カバー１２３は、材料である板金の曲げ加工に制約がある場合には２つ以上に分割したものを接合してもよいし（図１Ａ参照）、一体成形で構成されてもよい。

【0019】

次に、冷却構造について説明する。圧縮機本体１０１におけるシリンダ１３０およびシリンダヘッド１３１は、高温となることから、冷却ファン１１４付きの従動プーリ１１２によって発生する冷却風を当てる必要がある。このため、電動機保護カバー１２２および本体保護カバー１２３には、冷却風をシリンダ１３０側に向けて流通するのを許す通気部１２２ａ，１２３ａがそれぞれ設けられている。なお、電動機保護カバー１２２と本体保護カバー１２３との区切り位置によっては、どちらか片方に通気部を設けるだけでもよい。

【0020】

前記した構造に加え、本実施形態では、本体保護カバー１２３の下側正面の面１２３ｂは、電動機保護カバー１２２の正面の面１２２ｂと比較して、背面１２１ａからの距離が大きくなるように変えられている。つまり、面１２３ｂと面１２２ｂとの間に、段差１２４（図１Ｂ参照）が形成されている。本体保護カバー１２３と圧縮機本体１０１との間に折等の区切りは入れていない。そして、段差１２４の部位に、冷却風を導く流路１２５となる隙間が空いた構成とされている。

【0021】

このようにして、冷却ファン１１４付きの従動プーリ１１２から発生する冷却風が本体保護カバー１２３と圧縮機本体１０１の隙間から流れ出るように流路１２５が形成されている。これにより、圧縮機本体１０１の冷却効率を高める。

【0022】

なお、本体保護カバー１２３は、圧縮機本体１０１の形状に沿うように端縁を形成して圧縮機本体１０１との間に均一な隙間を空けることが好ましいが、隙間は不均一でもよい。ただし、隙間が不均一な場合には、最大隙間から従動プーリ１１２等の回転部分までの距離を考慮して、ユーザの指が中に入らないように隙間を設定する必要がある。

【0023】

また、外側保護カバー１２１は、高温部分を保護する対象物に合わせて、前後方向の長さを設定することが好ましい。本実施形態の場合だと、シリンダヘッド１３１に取り付けられるエルボ（図示省略）まで覆うことが好ましい。本体保護カバー１２３の上側正面を前方に位置させることで配管１０８を覆うことも可能だが、外側保護カバー１２１と本体保護カバー１２３の重ね合わせ部付近で隙間が生じ得るため、隙間から回転部分までの距離に注意が必要となる。

【0024】

前記したように、本実施形態に係る気体圧縮機１００は、動力伝達機構１１０および電動機１０２の一部、圧縮機本体１０１の一部、並びに圧縮機本体１０１とタンク１０３とを接続する配管１０８の少なくとも一部を覆うカバー１２０を備える。カバー１２０は、平坦な背面１２１ａと、背面１２１ａからの距離が異なる複数の面１２２ｂ，１２３ｂを有する正面と、を備えている。そして、隣り合う二つの面１２２ｂ，１２３ｂの間に形成された段差１２４の部位に、圧縮機本体１０１に向けて冷却風を導く流路１２５が形成されている。

【0025】

このような本実施形態によれば、以下のようなメリットがある。
外側保護カバー１２１の前後方向長さ、本体保護カバー１２３の前後方向長さを調整することで、高温部分である配管１０８やシリンダヘッド１３１を保護することが可能となる。
また、従動プーリ１１２から発生する冷却風の流路１２５を、正面の面１２２ｂ，１２３ｂの間に形成された段差１２４の部位に形成することで、圧縮機本体１０１の冷却効率を高めることが可能となる。
したがって、高温部分や回転部分にユーザが手を触れ難くするとともに、冷却効率を高めることができる気体圧縮機１００を提供できる。

【0026】

また、前記した実施形態では、正面のうちの圧縮機本体１０１側の面１２３ｂと、タンク１０３上に設けられた支持台１０４とが少なくとも１箇所で締結されている。具体的には、外側保護カバー１２１の上部と支持台１０４の架台１０５とが本体保護カバー１２３で繋いで締結されている。これにより、カバー１２０全体の剛性が向上し、カバー１２０の振動を抑制することが可能となる。

【0027】

［第２実施形態］
図２Ａ～図２Ｃは、本発明の第２実施形態の第１例に係る気体圧縮機１００Ａの構成を示す。図３は、本発明の第２実施形態の第２例に係る気体圧縮機１００Ｂの構成を示す。

【0028】

本実施形態では、図２Ａ～図２Ｃ、図３を参照して、クランクシャフト（図示省略）に対して直列あるいは放射状に複数のピストン（図示せず）とシリンダ１３０とを有する多気筒多段圧縮機について説明する。図２Ａ～図２Ｃに示す第２実施形態の第１例に係る気体圧縮機１００Ａは３気筒３段圧縮機の例であり、図３に示す第２実施形態の第２例に係る気体圧縮機１００Ｂは２気筒２段圧縮機の例である。

【0029】

第２実施形態の多気筒多段圧縮機、および第１実施形態の１気筒１段圧縮機のいずれにおいても、圧縮機本体１０１とタンク１０３とを繋ぐ配管１０８が圧縮機本体１０１と電動機１０２との間に配置される場合がある。この場合、圧縮機本体１０１の左右に本体保護カバー１２３を設けることで、カバー１２０の振動低減および圧縮機本体１０１の冷却効率を高めることが望ましい。このような構成例を以下に示す。

【0030】

第２実施形態の気体圧縮機１００Ａ，１００Ｂでは、第１実施形態の気体圧縮機１００と比較して、本体保護カバー１２３の構成が変更されている。多気筒多段圧縮機においては、本体保護カバー１２３が少なくとも三つ設けられて、圧縮機本体１０１および配管１０８の冷却、配管１０８の保護、カバー１２０の振動低減を行う。

【0031】

本実施形態の基本構成としては、本体保護カバー１２３は、圧縮機本体１０１の左右に一つずつ配置され、圧縮機本体１０１上部の気筒間に一つ配置される。気筒数および形状によっては、各本体保護カバー１２３は分割されていてもよい。

【0032】

まず、振動低減策として、圧縮機本体１０１の左右に、本体保護カバー１２３がそれぞれ設けられている。それぞれの本体保護カバー１２３は、外側保護カバー１２１もしくは電動機保護カバー１２２と架台１０５とを繋いで締結することで、カバー１２０の振動を低減する。

【0033】

なお、カバー１２０の各部の振動が小さい場合、および、温度に規格値を有する部品が目標値を満足する場合には、図３に示すように、配管１０８が配置されていない方の圧縮機本体１０１の右側の本体保護カバー１２３は省略されてもよい。この場合、例えば電動機保護カバー１２２で回転部分が覆われてもよい。

【0034】

次に、冷却構造について説明する。多気筒多段圧縮機においては、図２Ａ～図２Ｃ、図３に示すように、気筒ごとにシリンダ１３０の前後方向の位置がずれている。このため、本体保護カバー１２３の正面の面１２３ｃ～１２３ｈの前後方向における位置を調整した方が、圧縮機本体１０１の冷却効率をより高めることが可能となる。

【0035】

図２Ａ、図２Ｃに示すように、複数の面１２３ｃ～１２３ｈの少なくとも一つ（本実施形態では全て）は、圧縮機本体１０１のシリンダ１３０の後側端面と前側端面の間に位置している。このため、圧縮機本体１０１を効率良く冷却できる。また、図２Ｃに示すように、複数の面１２３ｃ～１２３ｈの少なくとも一つ、例えば面１２３ｄは、シリンダ１３０の中心軸と前側端面との間に位置している。このため、圧縮機本体１０１をより効率良く冷却できる。なお、このような面の位置に関する構成は、１気筒１段圧縮機にも適用可能である。

【0036】

ただし、冷却ファン１１４付きの従動プーリ１１２（図２Ｂ参照）から発生する冷却風の風速によっては、本体保護カバー１２３に達する前に失速してしまう場合がある。このため、本体保護カバー１２３の正面の面１２３ｃ～１２３ｈの前後方向における位置は、冷却風の風速によって決められてもよい。例えば、冷却風の風速が小さい場合には、冷却風が届きにくいので面を後側に配置し、冷却風の風速が大きい場合には、面を前側に配置することで効率良く冷却できる。

【0037】

また、気筒間の本体保護カバー１２３は、冷却風を遮る方向に折を設けることで面１２３ｃ，１２３ｆが形成されている。これにより、高温部である気筒間の接続用の配管１０９（図２Ｂ参照）の保護と、圧縮機本体１０１の冷却とが行われる構成とされている。なお、本体保護カバー１２３は、第１実施形態と同様に圧縮機本体１０１の形状に沿うように端縁を形成して圧縮機本体１０１との間に適切に隙間を設けることが好ましい。

【0038】

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、一の実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、一の実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0039】

例えば、前記した実施形態では、レシプロタイプの圧縮機本体１０１を備えた気体圧縮機１００について説明したが、圧縮機本体１０１は、レシプロタイプに限定されるものではない。また、圧縮機本体１０１は、前記実施形態では空気を圧縮するものであるが、これに限定されるものではなく、空気以外の他の気体を圧縮するものであってもよい。
また、支持台１０４は、前記した実施形態では台板１０６，１０７と架台１０５とを有しているが、これに限定されるものではなく、例えば架台１０５が省略されてもよい。この場合、例えば、外側保護カバー１２１の上部と台板１０６とが本体保護カバー１２３で繋いで締結される。
また、動力伝達機構１１０は、前記した実施形態ではベルト１１３を利用した機構であるが、これに限定されるものではなく、例えばチェーンを利用した機構であってもよい。

【符号の説明】

【0040】

１００，１００Ａ，１００Ｂ 気体圧縮機
１０１ 圧縮機本体（圧縮機構）
１０２ 電動機（動力機構）
１０３ タンク
１０４ 支持台
１０８ 配管
１１０ 動力伝達機構
１１１ 駆動プーリ
１１２ 従動プーリ
１１３ ベルト
１１４ 冷却ファン
１２０ カバー
１２１ 外側保護カバー
１２１ａ 背面
１２２ 電動機保護カバー
１２２ｂ 面（正面）
１２３ 本体保護カバー
１２３ｂ～１２３ｈ 面（正面）
１２４ 段差
１２５ 流路
１３０ シリンダ

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】