(57)【要約】【課題】本発明は信頼性を確保しつつ小型化・軽量化を実現した往復動圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、シリンダと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンを駆動するモータとを備え、前記ピストンは、流体を圧縮するピストン本体と、前記モータの回転軸に取り付けられるベアリングと前記ベアリングと前記ピストン本体とを連結する連接棒とを有し、前記ベアリングと前記モータに設けられた嵌合部によって周り止めされた状態で取り付けられ、前記ピストンが上死点または下死点にあるとき、前記嵌合部と前記モータの回転軸の中心とを結ぶ直線とが水平方向となす角度が４５度以下であることを特徴とする往復動圧縮機を提供する。【選択図】  図１
2016079812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダ内を往復動するピストンと、
前記ピストンを駆動するモータとを備え、
前記ピストンは、流体を圧縮するピストン本体と、前記モータの回転軸に取り付けられるベアリングと前記ベアリングと前記ピストン本体とを連結する連接棒とを有し、前記ベアリングと前記モータに設けられた嵌合部によって周り止めされた状態で取り付けられ、前記ピストンが上死点または下死点にあるとき、前記嵌合部と前記モータの回転軸の中心とを結ぶ直線とが水平方向となす角度が４５度以下であることを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項２】
前記ピストンが上死点または下死点にあるとき、前記嵌合部にかかる遠心力の水平方向成分は鉛直方向成分よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項３】
前記ピストンが上死点と下死点の中間点にあるとき、前記嵌合部と前記モータの回転軸の中心とを結ぶ直線とが水平方向となす角度が４５度以上であることを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンが上死点と下死点の中間点にあるとき、前記嵌合部にかかる遠心力の水平方向成分は鉛直方向成分よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項５】
シリンダと、
前記シリンダ内を往復動するピストンと、
前記ピストンを駆動するモータとを備え、
前記ピストンは、流体を圧縮するピストン本体と、前記モータの回転軸に取り付けられるベアリングと前記ベアリングと前記ピストン本体とを連結する連接棒とを有し、前記ベアリングと前記モータに設けられた嵌合部によって周り止めされた状態で取り付けられ、前記ピストンが上死点または下死点にあるとき、前記嵌合部にかかる遠心力の水平方向成分は鉛直方向成分よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項６】
前記ピストンが上死点または下死点にあるとき、前記嵌合部と前記モータの回転軸の中心とを結ぶ直線とが水平方向となす角度が４５度以下であることを特徴する請求項５に記載の往復動圧縮機。
【請求項７】
前記ピストンが上死点と下死点の中間点にあるとき、前記嵌合部と前記モータの回転軸の中心とを結ぶ直線とが水平方向となす角度が４５度以上であることを特徴とする請求項５に記載の往復動圧縮機。
【請求項８】
前記ピストンが上死点と下死点の中間点にあるとき、前記嵌合部にかかる遠心力の水平方向成分は鉛直方向成分よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復度圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１の空気圧縮機は、モータの回転軸に設けられたキーと嵌合するキー溝が形成された偏心カラーによってモータの回転軸が偏心する位置に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９６３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の空気圧縮機はキー溝の角度位置が考慮されて設計されていないため、キー溝に対する応力を低減することができなかった。そのため、信頼性確保のため、回転軸や軸受を大きく設計する必要があり、小型化・軽量化を実現できなかった。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は信頼性を確保しつつ小型化・軽量化を実現した往復動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明は、シリンダと、前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンを駆動するモータとを備え、前記ピストンは、流体を圧縮するピストン本体と、前記モータの回転軸に取り付けられるベアリングと前記ベアリングと前記ピストン本体とを連結する連接棒とを有し、前記ベアリングと前記モータに設けられた嵌合部によって周り止めされた状態で取り付けられ、前記ピストンが上死点または下死点にあるとき、前記嵌合部と前記モータの回転軸の中心とを結ぶ直線とが水平方向となす角度が４５度以下であることを特徴とする往復動圧縮機を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、信頼性を確保しつつ小型化・軽量化を実現した往復動圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係る圧縮機の横断平面図である。
【図２】本発明の実施例に係る圧縮機の部品展開図である。
【図３】キー溝にかかる各応力を示す図である。
【図４】キー溝にかかるねじり応力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る圧縮機の実施例を、図を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施例による圧縮機の横断面図であり、モータと圧縮部を一体に形成した圧縮機である。図２は本発明の実施例に係る圧縮機の部品展開図である。
【００１１】
図１、図２を用いて本発明の実施例に係る圧縮機の全体構成について説明する。
【００１２】
駆動源としての電動モータ（モータ部）１は、駆動軸２と一体に形成されているロータ３、ステータ４、モータコイル５、モータハウジング６等で形成されている。モータコイル５に給電されることにより駆動軸２が回転する。駆動軸２は、モータハウジング６の外部へ貫通しており、モータハウジング６の外部において駆動軸２には、キー溝７が設けられておりそこにキー８が入り電動モータ１の回転力を偏心部としてのエキセントリック９に伝えている。ベアリング１０に対し、偏心した位置にエキセントリック９を介して電動モータ１の回転軸を取り付けられることにより、電動モータ１の回転運動がベアリング１０の偏心運動に変換され、ピストンの往復運動に変換される。キー溝７とキー８とにより、嵌合部を構成している。なお、本実施例では、電動モータにキー溝７を設け、エキセントリック９にキー８を設けたが、両者が回り止めした状態で接続されていれば、電動モータにキー８を設け、エキセントリック９にキー溝７を設けてもよい。エキセントリック９にベアリング１０を介し連接棒１１が取付けられている。連接棒１１の上面側には流体を圧縮するピストン本体としてのリテーナ１２を用いてシールリング１３が取付けられている。連接棒１１によって、リテーナ１２とベアリング１０とが連結され、連接棒１１、リテーナ１２によりシリンダ１４内を往復運動するピストンを構成する。シールリング１３は、連接棒１１とシリンダ１４との間を気密にシールしている。上述のピストンは、ピストンが連接棒に固定されたタイプである揺動式とピストンと連接棒をベアリング機構により、回転自在に連結させたタイプであるピストン式とを選択的に用いることができる。
【００１３】
電動モータ１によって駆動される圧縮部はクランクケース１５によって覆われている。クランクケース１５の上部にシリンダ１４、吸込み弁１６aと吐出し弁１６ｂを有する空気弁組１６、吐出し口１７と吸込み口１８を有するシリンダヘッド１９が取付けられ、圧縮部を構成している。
【００１４】
ここで、本実施例における圧縮部の動作について説明する。圧縮部はモータ１の駆動軸が回転すると、モータ１の回転運動がエキセントリック９によって連接棒１１の往復運動に変換される。連接棒１１とリテーナ１２により構成されたピストンがシリンダ１４内を往復動することにより、シリンダ１４内に外気を吸い込む吸入行程と吸込んだ流体を圧縮する圧縮行程を行う。吸入行程では、シリンダヘッド１９に設けた外気吸込み口１８より外気を吸込む。吸込んだ外気は上述の空気弁組１６の有する吸込み弁１６ａを通過しシリンダ１４内へ入る。圧縮行程では、吸込んだ外気をシリンダ１４内にて圧縮し、空気弁組１６の有する吐出し弁１６ｂを通過し、シリンダヘッド１９に設けられた吐出し口１７より圧縮空気として取り出す。取り出された圧縮空気は貯留タンク等に貯留される。
【００１５】
本実施例における電動モータ１のキー溝７に作用する応力ついて図３、図４を用いて説明する。なお、ここでは、シリンダヘッドを上側、クランクケースを下側にして連接棒１１の長手方向が鉛直方向を向くように配置したときについて説明する。
【００１６】
圧縮行程においてピストンが上昇している時は、シリンダ１４内の圧力が上昇し、ピストン上面に下向きの圧縮応力を受ける。吸入行程においてピストンが下降している時は、シリンダ１４内の圧力が減少し、ピストンの上面に上向きの引張応力を受ける。さらに、キー溝７は、電動モータ１の回転による遠心力を受ける。
【００１７】
つまり、キー溝７には、ピストンの上下方向に生じる引張応力、圧縮応力と、電動モータ１の回転による遠心力とに分けられる。引張応力、圧縮応力はピストンの上下方向（鉛直方向）に生じるが、回転による遠心力は左右方向（水平方向）にも生じる。引張応力または圧縮応力の鉛直成分と遠心力の水平成分によってキー溝７にはねじり応力が生じ、信頼性に大きな影響を与える。本実施例ではキー溝７にかかるねじり応力が大きくならないようにし、信頼性を確保できるようにした。
【００１８】
引張応力、圧縮応力、回転による遠心力はいずれも上死点または下死点にあるときに最小となり、上死点と下死点の中間点にあるときに最大となる。ねじり応力が大きくなるのは、上死点と下死点の中間点にある時である。
【００１９】
そこで、本実施例では上死点と下死点の中間点にあるときにねじり応力が小さくなるようにキー溝７とキー８を配置した。
【００２０】
ねじり応力を小さくするためには、回転による遠心力のうち、水平方向成分を小さくする必要がある。回転による遠心力の水平方向成分は図４に示すようにキー溝の角度位置によって決まる。キー溝７がエキセントリック９の上下端にあるときは、キー溝７にかかる遠心力は水平方向成分のみとなる。一方、キー溝７が左右端にあるときは、キー溝７に係る遠心力回は鉛直方向成分のみとなる。
【００２１】
つまり、キー溝７の角度位置が左右端に近いほど遠心力の水平方向成分が大きくなり、上下端に近いほど遠心力の鉛直方向成分が大きくなる。
【００２２】
本実施例では、ピストン本体が上死点と下死点との中間にあるとき、キー溝７にかかる遠心力の水平方向成分が鉛直方向成分よりも小さくなる角度位置にキー溝７を配置した。即ち、キー溝７とエキセントリック９（電動モータ１の回転軸）の中心を結ぶ直線が水平方向となす角度が４５度以上となるように配置した。
【００２３】
このとき、上死点または下死点では、キー溝７とエキセントリック９（電動モータ１の回転軸）の中心を結ぶ直線が水平方向となす角度は４５度以下となる。上死点または下死点では、キー溝７にかかる遠心力の水平方向成分が鉛直方向成分よりも大きくなるが、回転応力自体が小さいため、キー溝７には大きなねじり応力はかからず、信頼性への影響は小さい。
【００２４】
以上より、本実施例によれば、キー溝７にかかるねじり応力を大きくならないようにすることにより、電動モータ１の回転軸などの部材を大きくしなくとも信頼性を向上させることができ、小型化・軽量化を実現できる。
【００２５】
本実施例にて説明した電動モータは本実施例で説明した往復動圧縮機に限らず、スクロール式圧縮機、スクリュー式圧縮機にも適用できる。また、圧縮機に限らず、電動モータを用いた様々な機械において小型化、信頼性の確保に大きく寄与する。
【００２６】
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    電動モータ
２    駆動軸
３    ロータ
４    ステータ
５    モータコイル
６    モータハウジング
７    キー溝
８    キー
９    エキセントリック
１０  ベアリング
１１  連接棒
１２  リテーナ
１３  シールリング
１４  シリンダ
１５  クランクケース
１６  空気弁組
１６ａ  吸込み弁
１６ｂ  吐出し弁
１７  吐出し口
１８  吸込み口
１９  シリンダヘッド
【図１】
2016079812.tif 000003
【図２】
2016079812.tif 000004
【図３】
2016079812.tif 000005
【図４】
2016079812.tif 000006