(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸を有する動力源と、該動力源の駆動軸に設けられた第１，第２の駆動プーリと、前記動力源から離間して設けられクランク軸を回転させることによりシリンダ内でピストンが往復動する間に気体を圧縮する往復動型の圧縮機本体と、該圧縮機本体のクランク軸に設けられた従動プーリと、前記クランク軸に軸受を介して回転自在に設けられ前記圧縮機本体に向けて冷却風を発生する冷却ファンと、前記第１の駆動プーリと前記従動プーリとの間に巻装された第１のベルトと、前記第２の駆動プーリと冷却ファンとの間に巻装された第２のベルトとから構成してなる往復動圧縮機。
【請求項２】
前記冷却ファンは軸受を介してクランク軸に設けられたファンプーリと、該ファンプーリに設けられたブレードとから構成し、前記第１の駆動プーリと第２の駆動プーリとの径および／または従動プーリとファンプーリとの径を異ならしめる構成としてなる請求項１記載の往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気、冷媒等の気体を圧縮するのに用いて好適な往復動圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来技術による往復動圧縮機は、駆動軸を有する動力源と、該動力源の駆動軸に設けられた駆動プーリと、前記動力源から離間して設けられクランク軸を回転させることによりシリンダ内でピストンが往復動する間に気体を圧縮する往復動型の圧縮機本体と、該圧縮機本体のクランク軸に設けられ回転時に冷却風を発生するブレードを有する従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に巻装されたベルトとから構成している。そして、動力源による駆動軸の回転は、駆動プーリ、ベルト、追動プーリを経由して圧縮機本体のクランク軸に伝達され、該圧縮機本体ではクランク軸を回転させることにより、シリンダ内でピストンを往復動する間に気体の圧縮を行う。このとき、従動プーリに設けた冷却ファンは、冷却風をシリンダ側に向けて供給することにより、シリンダ等を冷却している。
【０００３】
ここで、図４と図５に、この種の従来技術による往復動圧縮機として、往復動空気圧縮機を例に挙げて説明する。
【０００４】
１は圧縮空気を貯蔵するタンクとしてのエアタンクで、該エアタンク１は両端側が閉塞された略円筒形状に形成され、その上側には後述の電動モータ２と該電動モータ２によって駆動される該圧縮機本体５とが載置されている。
【０００５】
２は圧縮機本体５から離間してエアタンク１の上側に載置された動力源としての電動モータで、該電動モータ２の駆動軸３はエアタンク１の径方向一側となる電動モータ２の側方に向けて突出し、その先端側には駆動プーリ４が駆動軸３に対して回転を規制した状態で設けられている。
【０００６】
５は空気を圧縮する圧縮機本体で、該圧縮機本体５はクランク軸６を収容したクランクケース７と、該クランクケース７上に設けられ、ピストン（図示せず）を内蔵したシリンダ８と、該シリンダ８上に設けられたシリンダヘッド９と、該シリンダヘッド９に装着された吸込フィルタ１０と、シリンダヘッド９とエアタンク１とを接続する吐出管１１とから大略構成されている。
【０００７】
そして、ピストンはクランク軸６の回転によってシリンダ８内を往復動するようにクランクケース７内のクランク軸６に軸受や連接棒（いずれも図示せず）等によって連結されている。また、シリンダヘッド９の吐出ポートには吐出エルボ１２が接続され、該吐出エルボ１２は吐出管１１の上端側をシリンダヘッド９に接続するものである。
【０００８】
ここで、クランク軸６はエアタンク１の径方向一側となる圧縮機本体５の側方に向けて突出し、その先端側には従動プーリ１３が回転不能に設けられている。また、従動プーリ１３にはブレード１３Ａが形成され、該ブレード１３Ａによって従動プーリ１３の回転時に冷却風を発生し、この冷却風はシリンダ８の放熱フィン８Ａ，８Ａ，…に供給され、シリンダ８等を冷却している。
【０００９】
１４は従動プーリ１３と駆動プーリ４との間に巻装されたベルトで、該ベルト１４は電動モータ２の駆動軸３による回転を圧縮機本体５のクランク軸６に伝達するものである。
【００１０】
即ち、このように構成される往復動空気圧縮機では、クランク軸６の回転によってシリンダ８内でピストンを往復動させ、シリンダ８内で空気を圧縮させる。このときに圧縮熱が発生するから、この圧縮熱等によってシリンダ８やシリンダヘッド９が加熱される。そこで、クランク軸６と一体回転する従動プーリ１３にはブレード１３Ａを設け、該ブレード１３Ａは、従動プーリ１３の回転により発生した冷却風をシリンダ８の各放熱フィン８Ａ等に供給し、各放熱フィン８Ａからの放熱を促進することによってシリンダ８等が温度上昇するのを抑制している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、往復動圧縮機は、圧縮機本体５の圧縮効率を高めると共に、該圧縮機本体５の寿命を延ばすためには、冷却効率を高めればよいことは知られている。しかし、上述した従来技術による往復動空気圧縮機では、従動プーリ１３の回転数は圧縮機本体５の性能によって決まっている。このため、冷却風の風量を増加させて冷却効率を高めるためには、ブレード１３Ａを有する従動プーリ１３の回転数を増加させればよいが、クランク軸６の回転数は圧縮機本体５の性能によって設定されているため、該クランク軸６の回転数を増加することができないという問題がある。
【００１２】
一方、ブレード１３Ａから発生する冷却風の風量を増やすためには、ブレード１３Ａの大きさを大きくすることも考えられるが、この場合、ブレード１３Ａを有する従動プーリ１３を起動するためには大きな起動トルクが必要となる。そして、電動モータ２には、圧縮機本体５のクランク軸６を起動するために大きな負荷が掛かり、消費電力が増大し、電動モータ２の寿命が短くなるという問題がある。
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は冷却効率を高めることにより圧縮効率を高めることのできる往復動圧縮機を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明による往復動圧縮機は、駆動軸を有する動力源と、該動力源の駆動軸に設けられた第１，第２の駆動プーリと、前記動力源から離間して設けられクランク軸を回転させることによりシリンダ内でピストンが往復動する間に気体を圧縮する往復動型の圧縮機本体と、該圧縮機本体のクランク軸に設けられた従動プーリと、前記クランク軸に軸受を介して回転自在に設けられ前記圧縮機本体に向けて冷却風を発生する冷却ファンと、前記第１の駆動プーリと前記従動プーリとの間に巻装された第１のベルトと、前記第２の駆動プーリと冷却ファンとの間に巻装された第２のベルトとから構成したことにある。
【００１５】
このような構成とすることにより、動力源の駆動軸の回転は、第１の駆動プーリ、第１のベルト、第１の従動プーリを経由して圧縮機本体のクランク軸に伝達され、該圧縮機本体のクランク軸を回転させることによって、シリンダ内でピストンが往復動して気体の圧縮を行う。また、動力源の駆動軸の回転は、第２の駆動プーリ、第２のベルトを経由して冷却ファンにも伝達され、該冷却ファンを回転させることによって、冷却風を発生する。
【００１６】
また、冷却ファンは軸受を介してクランク軸に回転自在に設けられ、しかも駆動軸の回転はクランク軸への伝達経路とは別個に、第２の駆動プーリ、第２のベルトを経由して冷却ファンに伝達されるから、クランク軸の回転数に拘らず、冷却ファンの回転数を別個に設定することができ、プーリ比を変更することにより、冷却風の風量を変化させることができる。
【００１７】
請求項２の発明は、冷却ファンを軸受を介してクランク軸に設けられたファンプーリと、該ファンプーリに設けられたブレードとから構成し、第１の駆動プーリと第２の駆動プーリとの径および／または従動プーリとファンプーリとの径を異ならしめる構成としたことにある。
【００１８】
このような構成とすることにより、軸受によって、ファンプーリはクランク軸に設けた第１の従動プーリに対しも回転自在となり、しかも従動プーリとファンプーリとの径、第１の駆動プーリと第２の駆動プーリとの径を異ならしめる構成としているから、第２の駆動プーリ、第２のベルト、ファンプーリを経由して伝達される冷却ファンの回転数は、クランク軸の回転数よりも増加させることができ、クランク軸の回転数に関係なく、該冷却ファンから発生する冷却風の風量を増やし、圧縮機本体を効率良く冷却することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態に適用される往復動空気圧縮機を、図１ないし図３に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態では、前述した従来技術による電動モータ２、駆動軸３、圧縮機本体５等は変わるところがないので、同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００２０】
２１は大径な第１の駆動プーリで従来技術による駆動プーリ１３に代えて用いられるものである。そして、この第１の駆動プーリ２１は電動モータ２から突出した駆動軸３の基端側に位置し、該駆動軸３に対して回転不能に設けられている。２２は小径な第２の駆動プーリで、該第２の駆動プーリ２２は電動モータ２から突出した駆動軸３の先端側に位置し、該駆動軸３に対して同じく回転不能に設けられている。
【００２１】
２３は圧縮機本体５のクランク軸で、該クランク軸２３は、従来技術によるクランク軸６に代えて、クランクケース７から突出して設けられ、該クランク軸２３が回転することにより、シリンダ８内でピストンを往復動させる。また、該クランク軸２３の先端側は段付円柱状に形成され、図３に示すように、後述する従動プーリ２４を取付ける大径軸部２３Ａと、該大径軸部２３Ａの先端側に位置して冷却ファン２７を取付ける小径軸部２３Ｂと、先端面に位置して軸方向に延びる雌ねじ部２３Ｃとが形成され、前記大径軸部２３Ａ付近には楔溝２３Ｄが軸方向に切欠いて形成されている。
【００２２】
２４はクランク軸２３の大径軸部２３Ａに取付けられた従動プーリで、該従動プーリ２４は、クランク軸２３に挿嵌されたハブ２４Ａと、該ハブ２４Ａから十字方向に延びる４本の腕部２４Ｂと、該各腕部２４Ｂの先端に支持されたリング２４Ｃとからなり、該リング２４Ｃの外周には後述する第１のベルト３１が係合される環状溝（図示せず）が形成されている。さらに、図３に示すように、従動プーリ２４のハブ２４Ａとクランク軸２３との間には、楔溝２３Ｄを通して楔２５が挟持され、該楔２５は、クランク軸２３に対する従動プーリ２４の回転を規制するものである。
【００２３】
２６は冷却ファン２７をクランク軸２３に回転可能に支持する軸受で、該軸受２６は、小径軸部２３Ｂに圧入された内輪２６Ａと、該内輪２６Ａの外周側に位置した外輪２６Ｂと、内輪２６Ａと外輪２６Ｂとの間に配設された複数個の球状ころ２６Ｃとから構成されている。
【００２４】
２７は冷却ファンで、該冷却ファン２７は、図３に示すように、軸受２６の外輪２６Ｂに圧入された筒状のファンプーリ２８と、該ファンプーリ２８の外周に９０度毎に形成された４枚のブレード２９とから構成されている。また、ファンプーリ２８の外周面には、各ブレード２９と異なる位置に後述する第２のベルト３２が係合される略Ｖ字状の環状溝２８Ａが形成されている。
【００２５】
また、軸受２６の内輪２６Ａは、小径軸部２３Ｂに圧入した後に、クランク軸２３の外側から雌ねじ部２３Ｃにボルト３０を螺着することによってクランク軸２３に対して冷却ファン２７を固定している。さらに、軸受２６は、冷却ファン２７をクランク軸２３に対して回転可能に支持しているから、該冷却ファン２７は従動プーリ２４に対して回転数を異ならせて回転させることができる。
【００２６】
３１は第１の駆動プーリ２１と従動プーリ２４との間に巻装された第１のベルトで、該第１のベルト３１は第１の駆動プーリ２１による回転を従動プーリ２４に伝達するもので、伝達される回転数は、プーリ２１，２４の径寸法の比（プーリ比）によって設定される。
【００２７】
３２は第２の駆動プーリ２２と冷却ファン２７との間に巻装された第２のベルトで、該第２のベルト３２は第２の駆動プーリ２２による回転を冷却ファン２７に伝達するもので、伝達される回転数は、プーリ２２，２８の径寸法の比（プーリ比）によって設定され、前記クランク軸２３の回転数よりも高い回転数となるように設定されている。
【００２８】
ここで、電動モータ２の駆動軸３の回転は、第１の駆動プーリ２１、第１のベルト３１、従動プーリ２４を経由して圧縮機本体５のクランク軸２３に伝達され、該圧縮機本体５のクランク軸２３を回転させることによって、シリンダ８内でピストンが往復動して空気の圧縮を行う。
【００２９】
また、電動モータ２の駆動軸３の回転は、第２の駆動プーリ２２、第２のベルト３２、ファンプーリ２８を経由して冷却ファン２７に伝達され、該冷却ファン２７を回転させることによって、冷却風を発生し、この冷却風によって、シリンダ８等を冷却することができる。なお、プーリ２２，２８のプーリ比は、クランク軸２３の回転数よりも増加するように設定されている。
【００３０】
このように、実施の形態では、従動プーリ２４とファンプーリ２８との径、第１の駆動プーリ２１と第２の駆動プーリ２２との径を異ならしめているから、プーリ２２，２８のプーリ比は、プーリ２１，２４のプーリ比よりも大きくすることにより、冷却ファン２７の回転数をクランク軸２３の回転数よりも増加させることができる。
【００３１】
実施の形態による往復動空気圧縮機は、上述の如き構成を有するもので、圧縮機本体５による空気圧縮等の動作においては、前述した従来技術によるものと格別差異はない。
【００３２】
然るに、本実施の形態による往復動空気圧縮機では、冷却ファン２７は、軸受２６を介してクランク軸２３に対して回転自在に設けられ、しかも電動モータ２の駆動軸３からクランク軸２３に回転を伝達する経路とは別に、第２の駆動プーリ２２、第２のベルト３２、ファンプーリ２８からなる経路により、冷却ファン２７に駆動軸２３の回転を伝達している。これにより、クランク軸２３の回転数に拘らず、冷却ファン２７の回転数を別個に設定することができる。
【００３３】
そして、実施の形態では、冷却ファン２７の回転数を従動プーリ２４の回転数よりも高く設定することにより、冷却ファン２７から発生する冷却風の風量を増やすことができる。そして、シリンダ８等の冷却風による冷却効率を高めることができ、圧縮機本体５の圧縮効率を高め、圧縮機本体５の寿命を延ばすことができる。
【００３４】
また、冷却ファン２７は、従来技術によるブレード１３Ａを有する従動プーリ１３の回転数に比べて高い回転数で回転させることができ、冷却ファン２７の各ブレード２９を大きくすることなく冷却風の風量を増やすことができる。これにより、冷却ファン２７は回転始動時の起動トルクを小さくして電動モータ２を始動するときの負荷を低減でき、消費電力を少なくすると共に該電動モータ２の寿命を延ばすことができる。
【００３５】
また、従動プーリ２４はクランク軸２３を回転させ、冷却ファン２７は軸受２６によって回転しているクランク軸２３に対して相対回転している。これにより、冷却ファン２７を固定した軸に設けて回転させたときに比べ、クランク軸２３に対する冷却ファン２７の相対回転を低く抑えることができる。この結果、クランク軸２３と冷却ファン２７との間に位置した軸受２６の摩耗を低減し、該軸受２６の寿命を延ばすことができる。
【００３６】
さらに、往復動圧縮機を給油式のものを用いた場合でも、圧縮機本体の冷却を効率良く行うことにより、潤滑油が原因となるカーボンの生成が抑えられ、耐久性を向上することができる。
【００３７】
かくして、本実施の形態によれば、クランク軸２３には従動プーリ２４とは別個に回転する冷却ファン２７を軸受２６を介してクランク軸２３に対して回転自在に設けることにより、冷却ファン２７の回転数をクランク軸２３の回転数とは異なった回転数に設定でき、クランク軸２３の回転数よりも冷却ファン２７の回転数を高め、該冷却ファン２７から発生する冷却風の風量を増やすことができる。この結果、冷却風によるシリンダ８等の冷却効率を高めることができ、往復動空気圧縮機の圧縮効率を高めると共に、寿命を延ばすことができる。
【００３８】
また、第２の駆動プーリ２２，ファンプーリ２８（冷却ファン２７）のプーリ比を変えることにより、冷却ファン２７の回転数を変化させ、冷却ファン２７から発生する冷却風の風量を調整することもできる。
【００３９】
なお、実施の形態では、往復動圧縮機として往復動空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、窒素ガスの工業用ガス、フロンガス等の冷媒の圧縮機にも広く適用できる。
【００４０】
また、動力源として電動モータを用いた場合について述べたが、これに限らず、内燃機関等を用いてもよい。
【００４１】
さらに、実施の形態では、大径な第１の駆動プーリ２１と従動プーリ２４とを第１のベルト３１で連結し、小径な第２の駆動プーリ２２と冷却ファン２７とを第２のベルト３２で連結したが、本発明はこれに限らず、駆動軸３に駆動プーリ２１，２２の前後位置を反転させて設け、第２の駆動プーリ２２と従動プーリ２４、第１の駆動プーリ２１と冷却ファン２７の組合せにしてもよい。また、駆動軸３に従動プーリ２４と第１の駆動プーリ２１を設け、クランク軸２３に第２の駆動プーリ２２と冷却ファン２７を設け、従動プーリ２４と第２の駆動プーリ２２、第１の駆動プーリ２１と冷却ファン２７の組合せにしてもよく、種々の組合せによって回転数を設定できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の本発明によれば、圧縮機本体のクランク軸には、該クランク軸を回転させるための従動プーリと、前記クランク軸に軸受を介して回転自在に設けられ前記圧縮機本体に向けて冷却風を発生する冷却ファンとを設け、従動プーリと冷却ファンとの回転数を異なるようにしたから、冷却ファンの回転をクランク軸の回転と異ならせることができる。これにより、従動プーリの回転は圧縮機本体の圧縮効率を高める回転数に設定し、冷却ファンの回転を従動プーリより高い回転数に設定することにより、冷却ファンから発生する冷却風の風量を増やし、圧縮機本体に対する冷却効率を高め、圧縮効率を高めることができる。
また、冷却ファンはクランク軸に軸受を介して回転自在に設けているから、クランク軸に対する冷却ファンの回転数と、クランク軸による圧縮機本体の回転数を異ならしめることができる。
【００４３】
請求項２の発明では、冷却ファンを、軸受を介してクランク軸に設けられたファンプーリと、該ファンプーリに設けたブレードとから構成したから、冷却ファンの回転数をクランク軸の回転数と異ならせることができる。また、第１の駆動プーリと第２の駆動プーリとの径および／または従動プーリとファンプーリとの径を異ならせることにより、冷却ファンの回転数は、従動プーリの回転数よりも増加でき、該冷却ファンから発生する冷却風の風量を増して冷却効率を高め、圧縮効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による往復動空気圧縮機を示す正面図である。
【図２】実施の形態による往復動空気圧縮機を示す平面図である。
【図３】クランク軸、従動プーリ、軸受、冷却ファン等の要部を示す部分断面図である。
【図４】従来技術による往復動空気圧縮機を示す正面図である。
【図５】従来技術による往復動空気圧縮機を示す平面図である。
【符号の説明】
２  電動モータ（動力源）
３  駆動軸
５  圧縮機本体
８  シリンダ
２１  第１の駆動プーリ
２２  第２の駆動プーリ
２３  クランク軸
２４  従動プーリ
２６  軸受
２７  冷却ファン
２８  ファンプーリ
２９  ブレード
３１  第１のベルト
３２  第２のベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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