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JP2011247099A - Electric motor integrated booster compressor - Google Patents

Electric motor integrated booster compressor Download PDF

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JP2011247099A
JP2011247099A JP2010118136A JP2010118136A JP2011247099A JP 2011247099 A JP2011247099 A JP 2011247099A JP 2010118136 A JP2010118136 A JP 2010118136A JP 2010118136 A JP2010118136 A JP 2010118136A JP 2011247099 A JP2011247099 A JP 2011247099A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric motor
compressor
crank
motor
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010118136A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Inoue
弘 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anest Iwata Corp
Original Assignee
Anest Iwata Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anest Iwata Corp filed Critical Anest Iwata Corp
Priority to JP2010118136A priority Critical patent/JP2011247099A/en
Priority to PCT/JP2011/060674 priority patent/WO2011148775A1/en
Publication of JP2011247099A publication Critical patent/JP2011247099A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high power and energy saving of a booster compressor by suppressing a variation of rotational torque per rotation of an electric motor, in the electric motor integrated booster compressor.SOLUTION: A pair of compressor units 11a, 11b to which cylinder heads 28a, 28b, cylinders 12a, 12b and crank casings 14a, 14b are integrally connected are connected to both sides of an electric motor casing 16. Both ends of an output shaft 36 of the electric motor 20 accommodated in the electronic motor casing 16 are connected to crankshafts 17a, 17b of both compressor units, and the crank arms 18a, 18b of both compressor units are connected to the output shaft 36 at angles of 180°, respectively. Stroke positions of pistons 38a, 38b of both compressor units are directly opposite to each other.

Description

本発明は、電動機ケーシングが一体に設けられた電動機一体型ブースター圧縮機に関し、詳しくは、電動機ケーシングを挟んでその両側に圧縮機ユニットを連結し、これによって、電動機に加わる回転トルクの変動を低減するようにしたブースター圧縮機に関する。   The present invention relates to a motor-integrated booster compressor in which an electric motor casing is integrally provided. More specifically, the compressor unit is connected to both sides of the electric motor casing, thereby reducing fluctuations in rotational torque applied to the electric motor. It is related with the booster compressor made to do.

特許文献1には、従来の電動機一体型ブースター圧縮機の一例が開示されている。以下、このブースター圧縮機の構成を図3により説明する。図3において、このブースター圧縮機100は、圧縮空間cを形成するシリンダ102と、クランク室rを形成するクランクケーシング104と、該クランク室に設けられたクランク軸107を駆動する電動機110を収容した電動機ケーシング106とが一体に構成されている。   Patent Document 1 discloses an example of a conventional electric motor-integrated booster compressor. Hereinafter, the configuration of the booster compressor will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the booster compressor 100 accommodates a cylinder 102 that forms a compression space c, a crank casing 104 that forms a crank chamber r, and an electric motor 110 that drives a crankshaft 107 provided in the crank chamber. The motor casing 106 is integrally formed.

クランク軸107は、一対のクランクアーム108、及び該一対のクランクアーム108間に、クランク軸107とは偏心した位置で装架された連結軸109を介して連結されている。シリンダ102の頂壁112には、吐出口114が設けられ、該吐出口114には逆止吐出弁116が設けられている。頂壁112の上面にはシリンダヘッド118が装着され、圧縮空間cで圧縮された被圧縮気体gは、吐出口114を通ってシリンダヘッド118内に吐出され、さらにシリンダヘッド118に穿設された吐出孔120から吐出される。   The crankshaft 107 is connected between a pair of crank arms 108 and a pair of crank arms 108 via a connecting shaft 109 that is mounted at an eccentric position with respect to the crankshaft 107. A discharge port 114 is provided in the top wall 112 of the cylinder 102, and a check discharge valve 116 is provided in the discharge port 114. A cylinder head 118 is mounted on the top surface of the top wall 112, and the compressed gas g compressed in the compression space c is discharged into the cylinder head 118 through the discharge port 114 and further drilled in the cylinder head 118. It is discharged from the discharge hole 120.

シリンダ102の下端は、密閉状のクランクケーシング104の上面開口部に連結され、クランクケーシング104の側壁面には、導気孔122を有する密閉状の電動機ケーシング106が連結されている。クランク軸107は、ベアリング124,124により回転可能に支持され、電動機110の出力軸126は、クランク軸107と軸方向に連結されている。   The lower end of the cylinder 102 is connected to the upper surface opening of the sealed crank casing 104, and the sealed motor casing 106 having the air introduction holes 122 is connected to the side wall surface of the crank casing 104. The crankshaft 107 is rotatably supported by bearings 124 and 124, and the output shaft 126 of the electric motor 110 is connected to the crankshaft 107 in the axial direction.

シリンダ102の内側で摺動するピストン128は、ピストンロッド130で連結軸109と連結されている。連結軸109とピストンロッド130とは、互いの相対回転が可能なように、ベアリング132を介して連結されている。シリンダ102の内面には、軸方向に送気溝136が刻設されている。   A piston 128 that slides inside the cylinder 102 is connected to a connecting shaft 109 by a piston rod 130. The connecting shaft 109 and the piston rod 130 are connected via a bearing 132 so that they can rotate relative to each other. An air supply groove 136 is formed in the inner surface of the cylinder 102 in the axial direction.

加圧状態の被圧縮気体g、例えば窒素ガスが導気孔122から電動機ケーシング106内に流入し、電動機110を横切って流れる。被圧縮気体gは、さらにクランクケーシング104の側壁に穿設された通気孔134からクランク室rに流入する。出力軸126を駆動してピストン128を往復動させると、ピストン128が下降して送気溝136の上端開口が圧縮空間cと連通する。   A pressurized compressed gas g, such as nitrogen gas, flows into the electric motor casing 106 from the air introduction holes 122 and flows across the electric motor 110. The compressed gas g further flows into the crank chamber r from a vent hole 134 formed in the side wall of the crank casing 104. When the output shaft 126 is driven to reciprocate the piston 128, the piston 128 descends and the upper end opening of the air supply groove 136 communicates with the compression space c.

そこでクランク室rの被圧縮気体gは、送気溝134を通って圧縮空間cに流入する。ピストン128が上昇ストロークに入ると、直ちに送気溝136が閉鎖され、圧縮空間cの被圧縮気体gは、さらに加圧され、逆止吐出弁116を押し開け、シリンダヘッド118から吐出される。 Therefore, the compressed gas g in the crank chamber r flows into the compression space c through the air supply groove 134. As soon as the piston 128 enters the upward stroke, the air supply groove 136 is closed, and the compressed gas g in the compression space c is further pressurized, pushes the check discharge valve 116 open, and is discharged from the cylinder head 118.

特開2007−51615号公報JP 2007-51615 A

図2は、圧縮機の電動機の出力軸に1回転当りに発生するトルク変動を模式的に示す線図である。図2において、曲線Aは一般の圧縮機のトルク変動であり、曲線Bと曲線Bで囲まれる領域B、及び曲線Bはブースター圧縮機のトルク変動を示す。一般の圧縮機の圧縮工程では、圧縮空間の被圧縮気体の加圧力が、ピストンに対してクランク軸の回転方向と逆方向に作用するのでトルクが増大し、クランクアームが下死点から130°付近の角度差となった所で最大となる。その後、トルクは徐々に減少し、上死点で零となる。吸入工程では、被圧縮気体の加圧力がピストンに作用しないので、トルクは零を維持する。 FIG. 2 is a diagram schematically showing torque fluctuations generated per rotation on the output shaft of the electric motor of the compressor. In FIG. 2, a curve A is a torque fluctuation of a general compressor, and a region B surrounded by the curves B 1 and B 2 and a curve B 3 show a torque fluctuation of the booster compressor. In the compression process of a general compressor, the pressure of the compressed gas in the compression space acts on the piston in the direction opposite to the direction of rotation of the crankshaft, so that the torque increases and the crank arm moves 130 ° from the bottom dead center. It becomes the maximum in the place where the angle difference of the neighborhood becomes. Thereafter, the torque gradually decreases and reaches zero at the top dead center. In the suction process, the pressure of the compressed gas does not act on the piston, so the torque is maintained at zero.

ブースター圧縮機では、圧縮空間に加圧気体を導入するので、圧縮工程で被圧縮気体からピストンが受ける加圧力は、一般の圧縮機より増大する。そのため、圧縮工程では、一般の圧縮機よりトルクは増大する。吸入工程では、圧縮空間の被圧縮気体の加圧力がクランク軸の回転を助勢する方向に作用するので、曲線Bとして示すように、発生トルクはマイナスとなる。 In the booster compressor, since the pressurized gas is introduced into the compression space, the pressure applied to the piston from the gas to be compressed in the compression process is larger than that of a general compressor. Therefore, in the compression process, the torque is increased as compared with a general compressor. The intake stroke, pressure of the compressed gas of the compression space is because they act in the direction of assisting the rotation of the crankshaft, as shown as curve B 3, the generated torque becomes negative.

なお、シリンダヘッドに吸入口と吐出口とを備え、該吸入口から圧縮空間に被圧縮気体を吸入する構造のブースター圧縮機も存在する。特許文献1に開示されたブースター圧縮機は、圧縮工程でクランク室に導入された加圧状態の被圧縮気体の圧力が、ピストン下方からピストンに加わり、クランク軸の回転を助勢する。そのため、前記構造のブースター圧縮機と比べて、圧縮工程で電動機の出力軸に発生する回転トルクを軽減できる長所をもつ。   There is also a booster compressor having a structure in which a cylinder head includes a suction port and a discharge port, and sucks compressed gas from the suction port into a compression space. In the booster compressor disclosed in Patent Literature 1, the pressure of the compressed gas under pressure introduced into the crank chamber in the compression process is applied to the piston from below the piston to assist the rotation of the crankshaft. Therefore, compared with the booster compressor having the above-described structure, the rotational torque generated on the output shaft of the motor in the compression process can be reduced.

しかし、特許文献1に開示されたブースター圧縮機においても、依然として、電動機の出力軸に付加される回転トルクの1回転当りの変動が解消されていない。そのため、1回転当りで電動機の電流値が変動し、電動機の回転速度が安定しないという問題が生じる。従って、クランク軸にフライホィールやバランスウェイト等の回転変動抑制部材を装着する必要が生じ、高コストになると共に、電動機を用いたブースター圧縮機の高出力化及び省エネが困難になるという問題がある。   However, even in the booster compressor disclosed in Patent Document 1, the fluctuation per one rotation of the rotational torque applied to the output shaft of the electric motor has not been eliminated. For this reason, the current value of the electric motor fluctuates per one rotation, which causes a problem that the rotational speed of the electric motor is not stable. Therefore, it is necessary to attach a rotation fluctuation suppressing member such as a flywheel or a balance weight to the crankshaft, resulting in high costs and high output and energy saving of a booster compressor using an electric motor are difficult. .

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、電動機一体型ブースター圧縮機において、電動機の1回転当りの回転トルクの変動を抑えて、ブースター圧縮機の高出力化と省エネとを可能にすることを課題とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the prior art, the present invention provides a booster compressor integrated with an electric motor that suppresses fluctuations in rotational torque per rotation of the electric motor and enables higher output and energy saving of the booster compressor. Let it be an issue.

かかる課題を解決するため、本発明の電動機一体型ブースター圧縮機は、
圧縮空間を形成するシリンダと、クランク室を形成するクランクケーシングと、該クランク室に設けられたクランク軸を駆動する電動機を収容した電動機ケーシングとが一体に連結されてなる電動機一体型ブースター圧縮機において、
前記シリンダとクランクケーシングとが連結されてなる一対の圧縮機ユニットを前記電動機ケーシングの両側に配置すると共に、両圧縮機ユニットのクランクケーシングを該電動機ケーシングに連結し、
両圧縮機ユニットのクランク軸を夫々電動機の出力軸の両端に連結し、該出力軸に対する両圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に角度差をもたせて両圧縮機ユニットのピストンのストローク工程に時間差をもたせたものである。
In order to solve such a problem, the electric motor integrated booster compressor of the present invention is
In a motor-integrated booster compressor in which a cylinder that forms a compression space, a crank casing that forms a crank chamber, and a motor casing that houses a motor that drives a crankshaft provided in the crank chamber are integrally connected. ,
A pair of compressor units formed by connecting the cylinder and the crank casing are arranged on both sides of the motor casing, and the crank casings of both compressor units are connected to the motor casing,
The crankshafts of both compressor units are connected to both ends of the output shaft of the electric motor, respectively, and the difference in time between the strokes of the pistons of both compressor units is made by giving an angular difference in the connecting angle of the crank arms of both compressor units to the output shaft. It is a thing with.

本発明装置では、電動機の出力軸の両端に連結される圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に差をもたせたことにより、両圧縮機ユニットから出力軸に加わる被圧縮気体の加圧力が互いに減殺し合う。その結果、1回転当りで出力軸に発生するトルクを低い値に平準化できる。これによって、電動機の回転速度が安定するため、電動機の高出力化と省エネが可能になる。
また、1回転当りの出力軸の発生トルクを平準化できるので、フライホィール等のトルク変動抑制部材をクランク軸に装着する必要がなくなり、ブースター圧縮機の小型化と低コスト化が可能となる。
In the device according to the present invention, by applying a difference in the connecting angle between the crank arms of the compressor units connected to both ends of the output shaft of the electric motor, the pressure of the compressed gas applied to the output shaft from both compressor units is reduced. Hold on. As a result, the torque generated on the output shaft per rotation can be leveled to a low value. As a result, the rotation speed of the electric motor is stabilized, so that the output of the electric motor can be increased and energy can be saved.
Further, since the torque generated on the output shaft per rotation can be leveled, it is not necessary to attach a torque fluctuation suppressing member such as a flywheel to the crankshaft, and the booster compressor can be reduced in size and cost.

本発明装置において、両圧縮機ユニットの出力軸に対するクランクアームの連結角度の角度差が150〜210°の範囲内であるとよい。該連結角度の角度差をこの範囲にすることによって、電動機出力軸に加わる被圧縮気体の加圧力の減殺効果が大きく向上するため、該出力軸の発生トルクを大幅に低減できる。   In the device of the present invention, the angle difference between the connecting angles of the crank arms with respect to the output shafts of both compressor units is preferably in the range of 150 to 210 °. By making the angle difference between the coupling angles within this range, the effect of reducing the pressure of the compressed gas applied to the motor output shaft is greatly improved, so that the torque generated by the output shaft can be greatly reduced.

本発明装置において、前記連結角度の角度差が180°であると、前記減殺効果が最も大きくなる。これによって、電動機の出力軸の1回転当りトルク変動を最も低い値に平準化でき、これによって、電動機を最も安定して駆動できる。   In the device according to the present invention, when the angle difference between the connecting angles is 180 °, the killing effect is maximized. As a result, the torque fluctuation per rotation of the output shaft of the electric motor can be leveled to the lowest value, so that the electric motor can be driven most stably.

本発明の電動機一体型ブースター圧縮機によれば、圧縮空間を形成するシリンダと、クランク室を形成するクランクケーシングと、該クランク室に設けられたクランク軸を駆動する電動機を収容した電動機ケーシングとが一体に連結されてなる電動機一体型ブースター圧縮機において、前記シリンダとクランクケーシングとが連結されてなる一対の圧縮機ユニットを前記電動機ケーシングの両側に配置すると共に、両圧縮機ユニットのクランクケーシングを該電動機ケーシングに連結し、両圧縮機ユニットのクランク軸を夫々電動機の出力軸の両端に連結し、該出力軸に対する両圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に角度差をもたせて両圧縮機ユニットのピストンのストローク工程に時間差をもたせるようにしたので、電動機の出力軸に発生する1回転当りのトルクを低い値に平準化でき、これによって、電動機の回転が安定するため、電動機の高出力化と省エネが可能になる。
また、1回転当りの発生トルクを平準化できるので、フライホィール、バランスウェイト等のトルク変動抑制部材をクランク軸に装着する必要がなくなり、低コストとなる。
According to the motor-integrated booster compressor of the present invention, the cylinder that forms the compression space, the crank casing that forms the crank chamber, and the motor casing that houses the electric motor that drives the crankshaft provided in the crank chamber. In the motor-integrated booster compressor integrally connected, a pair of compressor units in which the cylinder and the crank casing are connected are arranged on both sides of the motor casing, and the crank casings of both the compressor units are connected to the compressor casing. It is connected to the motor casing, the crankshafts of both compressor units are connected to both ends of the output shafts of the motors, respectively, and the connecting angle of the crank arms of both compressor units with respect to the output shafts is given an angular difference. Since the piston stroke process has a time difference, the output of the motor Can level the torque per revolution generated in a low value, thereby, the rotation of the motor is stabilized, it is possible to high power and energy saving of the electric motor.
Further, since the torque generated per rotation can be leveled, it is not necessary to attach a torque fluctuation suppressing member such as a flywheel or a balance weight to the crankshaft, and the cost is reduced.

本発明のブースター圧縮機の一実施形態に係る正面視断面図である。It is a front view sectional view concerning one embodiment of the booster compressor of the present invention. 圧縮機の電動機に1回転当りに発生するトルク変動を模式的に示す線図である。It is a diagram which shows typically the torque fluctuation which generate | occur | produces per rotation in the electric motor of a compressor. 従来の電動機一体型ブースター圧縮機の正面視断面図である。It is front view sectional drawing of the conventional electric motor integrated booster compressor.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.

本発明の電動機一体型ブースター圧縮機の一実施形態を図1に基づいて説明する。図1において、本実施形態の電動機一体型ブースター圧縮機10は、電動機ケーシング16の両側に一対の圧縮機ユニット11a及び11bが立設されている。電動機ケーシング16の内部には電動機20が収容され、電動機20の出力軸36は、電動機20の本体ケースの両側から圧縮機ユニット11a、11bに向かって突出している。電動機ケーシング16には、すでに加圧された被圧縮気体g、例えば窒素ガス等を図示省略のガス供給装置から電動機ケーシング16内に吸入する導気管32が設けられている。   One embodiment of a booster compressor integrated with an electric motor according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the motor-integrated booster compressor 10 according to the present embodiment has a pair of compressor units 11 a and 11 b erected on both sides of an electric motor casing 16. The electric motor 20 is accommodated in the electric motor casing 16, and the output shaft 36 of the electric motor 20 protrudes from both sides of the main body case of the electric motor 20 toward the compressor units 11a and 11b. The electric motor casing 16 is provided with an air guide pipe 32 for sucking compressed gas g, such as nitrogen gas, that has already been pressurized into the electric motor casing 16 from a gas supply device (not shown).

以下、圧縮機ユニット11aは、上方から順にシリンダヘッド28a、シリンダ12a及びクランクケーシング14aによって構成され、これらが互いに一体に連結されている。圧縮機ユニット11aと圧縮機ユニット11bとは同一構成を有しており、このうち圧縮機ユニット11aを例に取ってその構成を説明する。   Hereinafter, the compressor unit 11a is composed of a cylinder head 28a, a cylinder 12a, and a crank casing 14a in order from above, and these are integrally connected to each other. The compressor unit 11a and the compressor unit 11b have the same configuration, and the configuration will be described taking the compressor unit 11a as an example.

シリンダ12aの頂壁22aには、吐出口24aが穿設され、該吐出口24aには逆止吐出弁26aが設けられている。頂壁22aの上面には中空のシリンダヘッド28aが装着されている。被圧縮気体gは、シリンダ12a内でピストン40aの上方に形成された圧縮空間c1で圧縮され、その後、被圧縮気体gは、吐出口24aを通ってシリンダヘッド28a内に吐出され、さらにシリンダヘッド28aに穿設された吐出孔30aからガス供給先へ吐出される。   A discharge port 24a is formed in the top wall 22a of the cylinder 12a, and a check discharge valve 26a is provided in the discharge port 24a. A hollow cylinder head 28a is mounted on the top surface of the top wall 22a. The compressed gas g is compressed in the compression space c1 formed above the piston 40a in the cylinder 12a, and then the compressed gas g is discharged into the cylinder head 28a through the discharge port 24a. It discharges to the gas supply destination from the discharge hole 30a drilled in 28a.

シリンダ12aの下端は、密閉状のクランクケーシング14aの上面開口部に連結され、クランクケーシング14aの側面には、電動機ケーシング16が一体に連設されている。電動機ケーシング16が連結されたクランクケーシング14aの側面には、通気孔44aが穿設されている。クランク軸17aは、ベアリング34a,34aにより回転可能に支持され、電動機20の出力軸36は、クランク軸17aと同軸に連結されている。クランクケーシング14aの内部にクランク室r1が形成されている。   A lower end of the cylinder 12a is connected to an upper surface opening of the sealed crank casing 14a, and an electric motor casing 16 is integrally connected to a side surface of the crank casing 14a. A vent hole 44a is formed in the side surface of the crank casing 14a to which the motor casing 16 is connected. The crankshaft 17a is rotatably supported by bearings 34a, 34a, and the output shaft 36 of the electric motor 20 is connected coaxially with the crankshaft 17a. A crank chamber r1 is formed in the crank casing 14a.

クランク軸17aは、中央部で、並列に配置された一対のクランクアーム18a、及び該クランクアーム間に、クランク軸17aとは偏心した位置で装架された連結軸19aを介して連結されている。シリンダ12aの内部で摺動するピストン38aは、ピストンロッド40aで連結軸19aと連結されている。ピストンロッド40aと連結軸19aとは、互いの相対回転が可能なようにベアリング42aを介して連結されている。シリンダ12aの内面には、軸方向に送気溝46aが刻設されている。   The crankshaft 17a is connected at a central portion via a pair of crank arms 18a arranged in parallel, and a connecting shaft 19a mounted between the crank arms at an eccentric position with respect to the crankshaft 17a. . The piston 38a that slides inside the cylinder 12a is connected to the connecting shaft 19a by a piston rod 40a. The piston rod 40a and the connecting shaft 19a are connected via a bearing 42a so that they can rotate relative to each other. An air supply groove 46a is formed in the inner surface of the cylinder 12a in the axial direction.

本実施形態では、圧縮機ユニット11aのクランクアーム19aと圧縮機ユニット11bのクランクアーム19bとは、これらが出力軸36に対して角度差が180°ずれて連結されている。従って、例えば、ピストン38aが上死点に位置した時、ピストン38bは下死点に位置していることになる。   In the present embodiment, the crank arm 19a of the compressor unit 11a and the crank arm 19b of the compressor unit 11b are connected to the output shaft 36 with an angular difference of 180 °. Therefore, for example, when the piston 38a is located at the top dead center, the piston 38b is located at the bottom dead center.

かかる構成において、加圧状態の被圧縮気体g、例えば窒素ガスが導気管32から電動機ケーシング16の内部に流入する。流入した被圧縮気体gは、電動機20を横切って、電動機20を冷却する。その後、被圧縮気体gは、通気孔44a及び44bを通ってクランク室r1又はr2に流入する。クランクケーシング14a、14bに流入した被圧縮気体gは、ベアリング34a、34b、42a及び42b等を冷却する。その後、被圧縮気体gは、送気溝46a及び46bに流入する。   In such a configuration, a pressurized gas g to be compressed, for example, nitrogen gas, flows from the air guide pipe 32 into the motor casing 16. The compressed gas g that has flowed in crosses the electric motor 20 and cools the electric motor 20. Thereafter, the compressed gas g flows into the crank chamber r1 or r2 through the vent holes 44a and 44b. The compressed gas g flowing into the crank casings 14a and 14b cools the bearings 34a, 34b, 42a and 42b, and the like. Thereafter, the compressed gas g flows into the air supply grooves 46a and 46b.

電動機20を作動させ、出力軸36を回転させると、ピストン38a、38bが往復動する。吸入工程でピストン38a、38bが下降すると、送気溝46a、46bの上端部分で圧縮空間cと連通する。そこで、被圧縮気体gは、送気溝44a又は44bを通って圧縮空間c1又はc2に流入する。圧縮工程でピストン38a、38bが上昇ストロークに入ると、直ちに送気溝44a、44bが閉鎖され、圧縮空間c1、c2の被圧縮気体gは、さらに加圧され、逆止吐出弁26a、26bを押し開け、シリンダヘッド28a、28bの内部に吐出される。その後、被圧縮気体gは、吐出孔30a、30bから吐出される。   When the electric motor 20 is operated and the output shaft 36 is rotated, the pistons 38a and 38b reciprocate. When the pistons 38a and 38b descend in the suction process, the upper ends of the air supply grooves 46a and 46b communicate with the compression space c. Therefore, the compressed gas g flows into the compression space c1 or c2 through the air supply groove 44a or 44b. When the pistons 38a and 38b enter the ascending stroke in the compression process, the air supply grooves 44a and 44b are immediately closed, and the compressed gas g in the compression spaces c1 and c2 is further pressurized, and the check discharge valves 26a and 26b are opened. It pushes open and is discharged into the cylinder heads 28a and 28b. Thereafter, the compressed gas g is discharged from the discharge holes 30a and 30b.

本実施形態によれば、ピストン38aとピストン38bとの動きが180°ずれているので、圧縮機ユニット11a及び11bのうち、一方の圧縮機ユニットだけが出力軸36に連結した場合を仮定すると、電動機20の出力軸36に発生するトルクは、夫々領域B又は曲線Bのようになる。
これに対し、本実施形態のように、圧縮機ユニット11a及び11bが出力軸36に連結されている場合、両圧縮機ユニットから出力軸36に加わる被圧縮気体gの加圧力が互いに減殺し合うため、出力軸36の発生トルクは、曲線Cのようになる。
According to the present embodiment, since the movement of the piston 38a and the piston 38b is shifted by 180 °, assuming that only one of the compressor units 11a and 11b is connected to the output shaft 36, torque generated in the output shaft 36 of the motor 20, so each region B or the curve B 3.
On the other hand, when the compressor units 11a and 11b are connected to the output shaft 36 as in this embodiment, the pressures of the compressed gas g applied to the output shaft 36 from both compressor units are mutually reduced. Therefore, the generated torque of the output shaft 36 is as shown by the curve C.

こうして、1回転当りに出力軸36に発生するトルクは、低減されて平準化される。そのため、電動機20の回転速度が安定するので、電動機20の高出力化と省エネが可能になる。また、1回転当りの発生トルクを平準化できるので、フライホィール、バランスウェイト等のトルク変動抑制部材をクランク軸17aに装着する必要がなくなり、ブースター圧縮機の小型化と低コスト化が可能となる。   Thus, the torque generated in the output shaft 36 per rotation is reduced and leveled. Therefore, since the rotation speed of the electric motor 20 is stabilized, the output of the electric motor 20 can be increased and energy can be saved. Further, since the torque generated per rotation can be leveled, it is not necessary to attach a torque fluctuation suppressing member such as a flywheel or balance weight to the crankshaft 17a, and the booster compressor can be reduced in size and cost. .

また、本実施形態のブースター圧縮機10では、加圧された被圧縮気体gが一旦クランク室r、rに導入されるので、圧縮空間c1、c2の被圧縮気体gからピストン38a、38bに加わる圧力がクランク室の被圧縮気体gにより減殺される。そのため、出力軸36に発生するトルクを低減できるという長所をもつ。
また、クランク室が加圧状態となるので、クランク室に大気中の空気が侵入して被圧縮気体gの濃度を低下させるおそれがない。
Further, in the booster compressor 10 of the present embodiment, the pressurized compressed gas g is once introduced into the crank chambers r 1 and r 2 , so that the pistons 38a and 38b are compressed from the compressed gas g in the compression spaces c1 and c2. Is reduced by the compressed gas g in the crank chamber. Therefore, the torque generated in the output shaft 36 can be reduced.
Further, since the crank chamber is in a pressurized state, there is no possibility that air in the atmosphere will enter the crank chamber and reduce the concentration of the compressed gas g.

また、被圧縮気体gを電動機ケーシング16及びクランクケーシング14a、14bを通すようにしているので、電動機ケーシング内の電動機20や、クランクケーシング内のベアリング等の機器類の冷却を効果的に行なうことができる。   Further, since the compressed gas g is passed through the motor casing 16 and the crank casings 14a and 14b, it is possible to effectively cool the motor 20 in the motor casing and the bearings in the crank casing. it can.

なお、本発明者等の実験によれば、両圧縮機ユニットのクランクアームの角度差が150〜210°のときに、1回転当りに電動機出力軸で発生する回転トルクの低減及び平準化が著しいことがわかった。特に、角度差が180°のときに、回転トルクの低減及び平準化が最も著しいことがわかった。   According to the experiments by the present inventors, when the angle difference between the crank arms of both compressor units is 150 to 210 °, the reduction and leveling of the rotational torque generated on the motor output shaft per revolution is remarkable. I understood it. In particular, it was found that when the angle difference is 180 °, the reduction and leveling of the rotational torque is most remarkable.

なお、前記実施形態は、被圧縮気体を一旦クランク室に導入し、その後圧縮空間に導入する方式のブースター圧縮機に適用した場合であるが、本発明装置は、かかる方式以外のブースター圧縮機、例えば、前述のように、シリンダヘッドに吸入口と吐出口とを備え、該吸入口から圧縮空間に被圧縮気体を吸入する構造のブースター圧縮機にも適用可能である。   In addition, although the said embodiment is a case where it applies to the booster compressor of the system which introduces to-be-compressed gas once into a crankcase, and introduces it into compression space after that, this invention device is a booster compressor other than this system, For example, as described above, the present invention can also be applied to a booster compressor having a structure in which a cylinder head includes a suction port and a discharge port and sucks compressed gas from the suction port into a compression space.

本発明によれば、電動機一体型ブースター圧縮機において、電動機に発生する回転トルクを低い値に平準化して、電動機の回転を安定化させ、電動機の高出力化と省エネを可能にする。   According to the present invention, in the motor-integrated booster compressor, the rotational torque generated in the motor is leveled to a low value, the rotation of the motor is stabilized, and high output and energy saving of the motor are enabled.

10,100 電動機一体型ブースター圧縮機
12a、12a、102 シリンダ
14a、14b、104 クランクケーシング
16、106 電動機ケーシング
17a、17b、107 クランク軸
18a、18b、108 クランクアーム
19a、19b、109 連結軸
20,110 電動機
22a、22b、112 頂壁
24a、24b、114 吐出口
26a、26b、116 逆止吐出弁
28a、28b、118 シリンダヘッド
30a、30b、120 吐出孔
32,122 導気孔
34a、34b、42a、42b、124,132 ベアリング
36,126 出力軸
38a、38b、128 ピストン
40a、40b、130 ピストンロッド
44a、44b、134 送気溝
c、c1、c2 圧縮空間
g 被圧縮気体
r、r1、r2 クランク室
10,100 Motor-integrated booster compressor 12a, 12a, 102 Cylinder 14a, 14b, 104 Crank casing 16, 106 Motor casing 17a, 17b, 107 Crank shaft 18a, 18b, 108 Crank arm 19a, 19b, 109 Connecting shaft 20, 110 Electric motor 22a, 22b, 112 Top wall 24a, 24b, 114 Discharge port 26a, 26b, 116 Check discharge valve 28a, 28b, 118 Cylinder head 30a, 30b, 120 Discharge hole 32, 122 Air guide hole 34a, 34b, 42a, 42b, 124, 132 Bearing 36, 126 Output shaft 38a, 38b, 128 Piston 40a, 40b, 130 Piston rod 44a, 44b, 134 Air supply groove c, c1, c2 Compressed space g Compressed gas r, r1, r2 Rank room

Claims (3)

圧縮空間を形成するシリンダと、クランク室を形成するクランクケーシングと、該クランク室に設けられたクランク軸を駆動する電動機を収容した電動機ケーシングとが一体に連結されてなる電動機一体型ブースター圧縮機において、
前記シリンダとクランクケーシングとが連結されてなる一対の圧縮機ユニットを前記電動機ケーシングの両側に配置すると共に、両圧縮機ユニットのクランクケーシングを該電動機ケーシングに連結し、
両圧縮機ユニットのクランク軸を夫々電動機の出力軸の両端に連結し、該出力軸に対する両圧縮機ユニットのクランクアームの連結角度に角度差をもたせて両圧縮機ユニットのピストンのストローク工程に時間差をもたせたことを特徴とする電動機一体型ブースター圧縮機。
In a motor-integrated booster compressor in which a cylinder that forms a compression space, a crank casing that forms a crank chamber, and a motor casing that houses a motor that drives a crankshaft provided in the crank chamber are integrally connected. ,
A pair of compressor units formed by connecting the cylinder and the crank casing are arranged on both sides of the motor casing, and the crank casings of both compressor units are connected to the motor casing,
The crankshafts of both compressor units are connected to both ends of the output shaft of the electric motor, respectively, and the difference in time between the strokes of the pistons of both compressor units is made by giving an angular difference in the connecting angle of the crank arms of both compressor units to the output shaft. An electric motor-integrated booster compressor characterized by having
前記連結角度の角度差が150〜210°の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の電動機一体型ブースター圧縮機。   The motor-integrated booster compressor according to claim 1, wherein an angle difference between the connection angles is in a range of 150 to 210 °. 前記連結角度の角度差が180°であることを特徴とする請求項2に記載の電動機一体型ブースター圧縮機。   The motor-integrated booster compressor according to claim 2, wherein an angle difference between the coupling angles is 180 °.
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