冷却ファン装置
【課題】 複数個の冷却ファンからなる複合型の冷却ファン装置を用いることにより、その搭載機器等を小型化しつつ、冷却性能を向上させる。
【解決手段】 冷却ファン装置２１を、冷却風通路２２Ａを有するダクト２２と、外側ファン２３、内側ファン２４等とによって構成する。また、冷却ファン装置２１を空気圧縮機１に搭載して回転軸４に取付ける。そして、圧縮運転時には、モータ２０により回転軸４を介して圧縮部６と冷却ファン装置２１とを駆動する。このとき、冷却ファン装置２１は、外側ファン２３によって圧縮部６を冷却しつつ、内側ファン２４によって回転軸４を冷却する。これにより、回転軸４、圧縮部６等の冷却対象物を一つの冷却ファン装置２１によって効率よく冷却することができるから、圧縮機全体を小型化しつつ、その耐熱性を向上させることができる。
【解決手段】 冷却ファン装置２１を、冷却風通路２２Ａを有するダクト２２と、外側ファン２３、内側ファン２４等とによって構成する。また、冷却ファン装置２１を空気圧縮機１に搭載して回転軸４に取付ける。そして、圧縮運転時には、モータ２０により回転軸４を介して圧縮部６と冷却ファン装置２１とを駆動する。このとき、冷却ファン装置２１は、外側ファン２３によって圧縮部６を冷却しつつ、内側ファン２４によって回転軸４を冷却する。これにより、回転軸４、圧縮部６等の冷却対象物を一つの冷却ファン装置２１によって効率よく冷却することができるから、圧縮機全体を小型化しつつ、その耐熱性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧縮機、発電機、エンジン、プロジェクタ等の機器を冷却するのに好適に用いられる冷却ファン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば圧縮機、発電機、エンジン、プロジェクタ等の機器は、発熱し易い稼動部を備えているため、これらの機器には冷却ファン装置が設けられている。そして、このような冷却ファン装置を備えた機器としては、例えば圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８４７０号公報
【０００４】
この種の従来技術による圧縮機は、ケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、前記ケーシングに設けられ、空気を吸込んで圧縮空気を吐出する往復動型の圧縮部と、前記回転軸を介して該圧縮部を駆動するモータとによって大略構成されている。
【０００５】
また、圧縮部は、ケーシングに設けられたシリンダと、該シリンダ内に往復動可能に挿嵌されたピストンとを有している。そして、圧縮機の運転時には、モータにより回転軸等を介してピストンが駆動され、これによってピストンはシリンダ内で往復動する。
【０００６】
また、回転軸には、モータによって圧縮部と一緒に駆動される冷却ファンが設けられている。そして、従来技術では、冷却ファンが作動すると、まず冷却ファンから発生する冷却風がダクト等を介してシリンダの外周側に導かれ、圧縮部が冷却される。さらに、圧縮部を冷却した後の冷却風はモータの内部に流入し、これによってモータも冷却される。このように、従来技術では、圧縮部とモータとからなる冷却対象物を冷却ファンによって直列に冷却する構成としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来技術では、圧縮機に冷却ファンを搭載し、その冷却風によって圧縮部とモータとを順次冷却する構成としている。この場合、圧縮機の運転時には、例えば圧縮部、回転軸、モータ等からなる複数個所の稼動部でそれぞれ熱が発生するから、従来技術では、これらの稼動部（冷却対象物）を冷却風によって効率よく冷却したいという要求がある。
【０００８】
しかし、このような要求を満たすためには、例えば冷却ファンの外径を大きくして冷却風の風量を確保するか、または従来技術のように一つの冷却対象物（圧縮部）を冷却した後の暖かい冷却風を他の冷却対象物（モータ）に用いる必要がある。このため、従来技術では、大径な冷却ファンを用いることによって圧縮機が大型化したり、圧縮機全体で冷却効率の低下、ばらつき等が生じ易いという問題がある。
【０００９】
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、本発明の目的は、冷却ファンを大径化しなくても冷却風を十分に発生させることができ、複数の冷却対象物を効率よく冷却できると共に、装置自体やその搭載機器を小型化できるようにした冷却ファン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために請求項１の発明は、中空状をなし内部が冷却風が通る冷却風通路となったダクトと、冷却対象物から遠い位置となるように該ダクトの外周側に設けられた第１のファンと、前記冷却対象物に対して近い位置となるように前記ダクトの端部に設けられ前記冷却風通路を介して冷却風を取込む第２のファンとからなる構成を採用している。
【００１１】
また、請求項２の発明によると、前記第１のファンは軸方向の冷却風を発生する軸流ファンにより構成している。
【００１２】
また、請求項３の発明によると、前記第２のファンは、冷却風通路を流れる冷却風を内周側に吸込んで外周側から吹出す遠心ファンを含む構成としている。
【００１３】
一方、請求項４の発明によると、前記冷却対象物は気体を圧縮する圧縮機により構成している。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、冷却ファン装置の作動時には、例えばダクトを回転駆動することにより、第１，第２のファンを構成する複数個のファンを一緒に作動させることができ、その駆動構造を簡略化することができる。そして、ダクトに沿って軸方向に並んだ複数個のファンによって冷却風をそれぞれ個別に発生することができ、冷却ファン装置を大径化しなくても、装置全体として冷却風の風量を十分に確保することができる。
【００１５】
また、第２のファンは、第１のファンの背面側に重なり合うように配置されていても、ダクト内の冷却風通路を介して冷却風を円滑に取込むことができる。このため、複数個のファンを軸方向に並べた状態でも、複数個のファンによって冷却風を並列に発生することができ、各ファンの送風動作を安定的に行うことができる。そして、これらのファンで発生した冷却風を複数の冷却対象物に向けてそれぞれ個別に供給することができ、個々の冷却対象物をばらつきなく効率的に冷却することができる。従って、冷却ファン装置を搭載する機器等を小型化することができ、小型でも高い冷却性能をもつ装置を実現することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば、冷却対象物から遠い位置にある第１のファンを軸流ファンによって構成することができ、この軸流ファンにより冷却対象物に向けて軸方向の冷却風を発生することができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、第２のファン（第２のファンを複数個設けた場合はその一部または全部）を、遠心ファン（シロッコファン）によって構成することができる。この遠心ファンは、内周側に吸込んだ空気を外周側から吹出すことができるので、隣接する周囲のファンと冷却風の流れが干渉するのを防止でき、複数のファンを近接させてコンパクトに配置することができる。また、遠心ファンは、その内周側が軸方向に開口した筒状体となっているから、この内周側の空間をダクト内の冷却風通路に容易に接続することができる。
【００１８】
一方、請求項４の発明によれば、冷却ファン装置を圧縮機に適用することができる。これにより、例えば圧縮機に搭載された圧縮部、回転軸、モータ等からなる複数の冷却対象物を、一つの冷却ファン装置によって効率よく冷却することができる。従って、簡単な冷却構造で高い耐熱性をもつ圧縮機を実現することができ、また圧縮機全体を小型化することができる。
【００１９】
そして、例えば圧縮部をシールするシール部品や、回転軸を支持する軸受部品等を高温による劣化から保護することができ、これらの部品の寿命を延ばして耐久性を高めることができる。また、圧縮部の温度を低下させることにより圧縮効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態による冷却ファン装置を、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２１】
ここで、図１ないし図８は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、冷却ファン装置を往復動型の空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて述べる。
【００２２】
図中、１は空気圧縮機を示し、該空気圧縮機１は、後述のケーシング２、回転軸４、圧縮部６、モータ２０によって大略構成されている。ここで、回転軸４と圧縮部６とは、冷却ファン装置２１によって冷却される例えば２個の冷却対象物となるものである。
【００２３】
２は空気圧縮機１の外郭をなすケーシングで、該ケーシング２は、例えば有底筒状の金属ケース等として形成され、軸方向一側が開口した筒部２Ａと、該筒部２Ａの軸方向他側を閉塞する底部２Ｂと、筒部２Ａから径方向内向きに突出した環状の隔壁部２Ｃとによって構成されている。
【００２４】
ここで、筒部２Ａの軸方向一側（開口側）は後述の蓋体３によって閉塞されている。また、筒部２Ａの側面部には、図２に示す如く、後述の吸込ポート１７が設けられている。また、隔壁部２Ｃは、ケーシング２内の空間を圧縮部側空間２Ｄとモータ側空間２Ｅとに画成している。
【００２５】
３はケーシング２の筒部２Ａの開口側に取付けられた略円板状（環状）の蓋体で、該蓋体３は、後述する冷却ファン装置２１の背面側に配置され、ケーシング２の圧縮部側空間２Ｄを閉塞している。
【００２６】
また、蓋体３には、図７、図８に示す如く、その中央部に位置してケーシング２の外側に開口する有底筒状のファン収容部３Ａと、該ファン収容部３Ａの底部側に開口する軸挿通穴３Ｂと、ファン収容部３Ａから蓋体３の外周側に向けて径方向に延びる冷却風ガイド部３Ｃとが設けられている。
【００２７】
ここで、冷却風ガイド部３Ｃは、図３に示す如く、後述の内側ファン２４からファン収容部３Ａ内に吹出す冷却風をシリンダ７、シリンダヘッド８等の周囲に導く構成となっている。このように、蓋体３は、ケーシング２の一部として機能するだけでなく、内側ファン２４の冷却風を圧縮部６に向けて案内するガイド部材としても機能するものである。
【００２８】
４は軸受５，５を用いてケーシング２に回転可能に設けられた冷却対象物としての回転軸で、該回転軸４は、図１に示す如く、例えば段付状の金属ロッド等によって形成され、後述のモータ２０により軸線Ｏ−Ｏを中心として回転駆動されるものである。
【００２９】
ここで、回転軸４は、基端側がケーシング２のモータ側空間２Ｅ内に配置され、先端側が隔壁部２Ｃの内周側を介して圧縮部側空間２Ｄ内に延びている。そして、回転軸４の先端側には、後述の偏心ブッシュ１３とバランスウエイト１４とが回転を規制された状態で取付けられている。
【００３０】
また、回転軸４の最先端部は、蓋体３の軸挿通穴３Ｂを通じてファン収容部３Ａ内に突出している。この最先端部には、図３、図４に示す如く、例えば外周側に雄ねじ部等が形成された小径軸部４Ａと、該小径軸部４Ａの基端側が拡径した環状の段部４Ｂとが設けられている。この場合、小径軸部４Ａは、内側ファン２４の内周側に配置され、この位置で冷却風と接触する構成となっている。
【００３１】
６はケーシング２に設けられた他の冷却対象物としての往復動型（揺動ピストン型）の圧縮部で、該圧縮部６は、外部から空気を吸込んで圧縮空気を吐出するものである。ここで、圧縮部６は、ケーシング２の筒部２Ａ上に取付けられた円筒状のシリンダ７と、該シリンダ７の先端側に搭載されたシリンダヘッド８と、該シリンダヘッド８とシリンダ７との間に設けられ、後述の吐出弁１６によって開，閉される例えば２個の吐出穴９Ａが形成された弁座部材９と、後述のピストン１０、吸込弁１５、吐出弁１６とによって大略構成されている。
【００３２】
１０はシリンダ７内に往復動可能に挿嵌されたピストンで、該ピストン１０は、例えばロッキングピストン等からなり、シリンダ７内で揺動しつつ往復動するものである。ここで、ピストン１０は、弁座部材９との間に圧縮室１１を画成する略円板状のピストン本体１０Ａと、該ピストン本体１０Ａの背面側に一体的に設けられたロッド部１０Ｂとによって大略構成されている。
【００３３】
そして、ピストン本体１０Ａはロッド部１０Ｂの先端側に取付けられ、これらの部位には、後述の吸込弁１５によって開，閉される吸込穴１０Ｃが設けられている。また、ロッド部１０Ｂの基端側は、ケーシング２の圧縮部側空間２Ｄ内に配置され、軸受１２と偏心ブッシュ１３とを介して回転軸４に連結されている。
【００３４】
この場合、偏心ブッシュ１３は、例えばキー等を介して回転軸４の外周側に回転を規制した状態で嵌合され、その外周面は回転軸４の軸線Ｏ−Ｏに対して所定の寸法だけ径方向に偏心している。これにより、偏心ブッシュ１３は、モータ２０の回転出力をピストン１０の往復動に変換するものである。また、偏心ブッシュ１３の端面には、環状のバランスウエイト１４が取付けられている。
【００３５】
１５はピストン１０に設けられた吸込弁で、該吸込弁１５は、ピストン１０の吸込穴１０Ｃを開，閉し、これによってケーシング２内の圧縮部側空間２Ｄと圧縮室１１とを連通，遮断する。また、１６は弁座部材９に設けられた例えば２個の吐出弁で、これらの吐出弁１６は、弁座部材９の各吐出穴９Ａを開，閉し、後述の吐出ポート１９と圧縮室１１とを連通，遮断するものである。
【００３６】
１７は例えばケーシング２の筒部２Ａに設けられた吸込ポートで、該吸込ポート１７は、図２に示す如く、後述するカバー２７の内側となる位置で圧縮部側空間２Ｄに開口している。また、吸込ポート１７には、防塵・防音機能等を有するフィルタ１８が設けられている。
【００３７】
そして、吸込ポート１７は、空気圧縮機１が吸込行程となったときに、カバー２７の内側を流れる空気（外気）を圧縮部側空間２Ｄ内に吸込むものである。このとき、圧縮部側空間２Ｄ内に吸込まれた空気は、吸込弁１５が開弁することによりピストン１０の吸込穴１０Ｃを通じて圧縮室１１内に流入する。
【００３８】
１９はシリンダヘッド８に設けられた例えば２個の吐出ポートで、これらの吐出ポート１９は、空気圧縮機１が吐出行程となったときに、圧縮室１１内の圧縮空気を外部の貯留タンク（図示せず）等に向けて吐出するものである。
【００３９】
２０はケーシング２のモータ側空間２Ｅ内に設けられた電動式のモータで、該モータ２０は、圧縮部６と冷却ファン装置２１とを駆動するものである。ここで、モータ２０は、図１に示す如く、ケーシング２内に固着された筒状のステータ２０Ａと、該ステータ２０Ａの内周側で回転軸４の外周側に固着されたロータ２０Ｂとによって大略構成されている。
【００４０】
２１は空気圧縮機１に搭載された複合型の冷却ファン装置を示し、この冷却ファン装置２１は、図３ないし図６に示す如く、後述のダクト２２、外側ファン２３、内側ファン２４、取付板２５等によって構成され、後述のナット２６を用いて回転軸４の小径軸部４Ａに回転を規制した状態で取付けられている。
【００４１】
ここで、冷却ファン装置２１は、複数個のファン（本実施の形態では、外側ファン２３と内側ファン２４とからなる２個のファンを例示）をダクト２２によって一体化することにより形成されている。これらのファン２３，２４は、回転軸４及び圧縮部６に対して遠い位置（離れた位置）から近い位置まで軸線Ｏ−Ｏに沿って直列に配置され、軸線Ｏ−Ｏを中心として互いに同軸となっている。
【００４２】
この場合、外側ファン２３は、回転軸４及び圧縮部６に対して離れた第１のファンを構成し、内側ファン２４は、回転軸４及び圧縮部６に近い第２のファンを構成している。そして、外側ファン２３と内側ファン２４とは、回転軸４と圧縮部６とに向けてそれぞれ異なる方向（図３中の矢示Ａ，Ｄ方向）の冷却風を発生し、これらの冷却対象物を並列に冷却するものである。
【００４３】
２２は冷却ファン装置２１の中央部に配置された中空状のダクトで、該ダクト２２は、軸線Ｏ−Ｏを中心として軸方向に延びた円筒状のスリーブ等によって形成され、その内周側は、冷却風が流れる冷却風通路２２Ａとなっている。
【００４４】
また、ダクト２２（冷却風通路２２Ａ）の一端側は、後述するカバー２７の開口部２７Ａに向けて開口し、ダクト２２の他端側には内側ファン２４が取付けられている。そして、冷却風通路２２Ａは、内側ファン２４の回転時に冷却風通路２２Ａ内に生じる負圧を利用して、後述するカバー２７の開口部２７Ａから内側ファン２４に向けて空気を吸込む構成となっている。
【００４５】
２３はダクト２２の軸方向一側に設けられた第１のファンとしての外側ファンで、この外側ファン２３は、例えば軸流ファン等によって構成され、圧縮部６からみて内側ファン２４の外側位置、即ち圧縮部６から遠い位置に設けられている。また、外側ファン２３は、ダクト２２の外周側に放射状に突設された複数枚の羽根２３Ａによって構成されている。
【００４６】
そして、外側ファン２３はカバー２７の開口部２７Ａから空気を吸込み、この空気を図３中の軸線Ｏ−Ｏに沿って矢示Ａ方向に送風することにより、軸方向の冷却風を発生する。この冷却風は、矢示Ｂに示すように、ケーシング２の筒部２Ａ、シリンダ７、シリンダヘッド８等の外面側に沿って流通することにより、圧縮部６を冷却する。また、冷却風の一部は、図２中の矢示Ｃに示す如く、吸込ポート１７からケーシング２の圧縮部側空間２Ｄに吸込まれる構成となっている。
【００４７】
２４はダクト２２の他端側に設けられた第２のファンとしての内側ファンで、この内側ファン２４は、図３、図４に示す如く、例えば円筒状の遠心ファン（シロッコファン）等によって構成され、外側ファン２３と比べて圧縮部６に近い位置、即ち圧縮部６からみて外側ファン２３の内側位置に設けられている。また、内側ファン２４は、その外周側に列設された複数枚の羽根２４Ａを有している。
【００４８】
また、内側ファン２４は蓋体３のファン収容部３Ａ内に収容され、内側ファン２４の外周側（吹出し側）と蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃとは径方向で対面している。一方、内側ファン２４の内周側（吸込み側）は、ダクト２２の冷却風通路２２Ａと連通し、この内周側の空間には、冷却風通路２２Ａに面して回転軸４の小径軸部４Ａが挿入されている。
【００４９】
そして、内側ファン２４は、図３中の矢示Ｄに示す如く、ダクト２２の冷却風通路２２Ａを介して内周側に冷却風を吸込み、この冷却風によって回転軸４を冷却した後に、矢示Ｅに示すように外周側から蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃ内に冷却風を吹出すものである。
【００５０】
２５はダクト２２の他端側に固着して設けられた環状の取付板で、該取付板２５は、冷却ファン装置２１を回転軸４に取付ける部位である。この場合、取付板２５は、後述のナット２６と回転軸４の段部４Ｂとの間に強く挟持されることにより、回転軸４に廻止め状態で取付けられている。また、回転軸４の小径軸部４Ａは、取付板２５の内周側を介して内側ファン２４の内部に挿入されている。
【００５１】
２６は回転軸４の小径軸部４Ａに螺着されたナットで、このナット２６は、回転軸４の段部４Ｂとの間に冷却ファン装置２１の取付板２５を挟持し、これによって冷却ファン装置２１を回転軸４に廻止め状態で取付けるものである。
【００５２】
また、図１等において、２７はケーシング２に設けられたカバーで、このカバー２７は、ケーシング２の軸方向一側、シリンダ７、シリンダヘッド８、冷却ファン装置２１等の部位を覆っている。そして、カバー２７は、これらの部位に沿ってファン２３，２４等の冷却風を流通させるものである。また、カバー２７には、冷却ファン装置２１と対面する位置に開口部２７Ａが設けられている。
【００５３】
本実施の形態に適用される往復動型の空気圧縮機１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５４】
まず、モータ２０が作動すると、このモータ２０によって回転軸４が回転駆動され、ピストン１０がシリンダ７内で揺動しつつ往復動することにより、吸込行程と吐出行程とが交互に繰返される。
【００５５】
そして、吸込行程では、吸込弁１５が開弁して吐出弁１６が閉弁することにより、外部の空気がケーシング２の吸込ポート１７からフィルタ１８を介して圧縮部側空間２Ｄ内に吸込まれ、この空気は、ピストン１０のロッド部１０Ｂ、軸受１２等を冷却した後に、吸込穴１０Ｃを介して圧縮室１１内に流入する。
【００５６】
また、吐出行程では、吸込弁１５が閉弁して吐出弁１６が開弁することにより、圧縮室１１内の圧縮空気が弁座部材９の吐出穴９Ａを通じてシリンダヘッド８内に流出する。この圧縮空気は、吐出ポート１９から外部に吐出された後に、貯留タンク等に貯えられる。
【００５７】
また、圧縮運転時には、モータ２０によって冷却ファン装置２１が回転軸４と一緒に回転駆動される。これにより、外側ファン２３と内側ファン２４とが回転すると、まず外側ファン２３によってカバー２７の開口部２７Ａから空気が吸込まれ、図１中の矢示Ａに示す如く、軸線Ｏ−Ｏに沿って冷却風が発生する。
【００５８】
この冷却風は、矢示Ｂに示すように、ケーシング２の筒部２Ａ、シリンダ７、シリンダヘッド８等に沿って流通し、これによって圧縮部６を外側から冷却する。また、冷却風の一部は、図２中の矢示Ｃに示す如く、吸込行程となったときに、ケーシング２の吸込ポート１７から圧縮部側空間２Ｄ内に吸込まれる。
【００５９】
一方、内側ファン２４が作動すると、その内周側に生じる負圧がダクト２２の冷却風通路２２Ａに作用するので、冷却風通路２２Ａ内には、図３中の矢示Ｄに示す如く、カバー２７の開口部２７Ａから冷却風が流入する。この冷却風は、内側ファン２４の内周側に吸込まれ、回転軸４と接触することによってこれを冷却した後に、矢示Ｅに示す如く、内側ファン２４の外周側から蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃ内に流出する。そして、冷却風ガイド部３Ｃから流出した冷却風は、外側ファン２３による矢示Ｂ方向の冷却風と合流し、圧縮部６の冷却を行う。
【００６０】
かくして、本実施の形態によれば、空気圧縮機１には、ダクト２２、外側ファン２３、内側ファン２４、取付板２５等からなる冷却ファン装置２１を設ける構成としたので、その作動時には、ダクト２２を回転駆動することにより、外側ファン２３と内側ファン２４とを一緒に回転させることができる。
【００６１】
これにより、各ファン２３，２４を個別に駆動する必要がないから、複数個のファン２３，２４を駆動するための駆動構造を簡略化することができる。また、軸方向に並んだ複数個のファン２３，２４によって矢示Ａ，Ｄ方向の冷却風をそれぞれ個別に発生することができ、冷却ファン装置２１を大径化しなくても、ファン全体として冷却風の風量を十分に確保することができる。
【００６２】
また、ダクト２２の内部には冷却風通路２２Ａを設けているので、内側ファン２４は、外側ファン２３の背面側に重なり合うように配置されていても、冷却風通路２２Ａを介して冷却風を円滑に取込むことができる。このため、外側ファン２３と内側ファン２４とを軸方向に並べた状態でも、これらのファン２３，２４によって冷却風をそれぞれ異なる方向に向けて並列に発生することができ、各ファン２３，２４の送風動作を安定的に行うことができる。
【００６３】
この場合、外側ファン２３を軸流ファンによって構成したから、外側ファン２３は、例えばカバー２７等と協働することにより、軸方向に離れた圧縮部６を矢示Ａ，Ｂ方向の冷却風によって円滑に冷却することができる。
【００６４】
また、内側ファン２４を遠心ファンによって構成したので、この内側ファン２４は、隣接する周囲のファン（例えば、外側ファン２３等）と冷却風の流れが干渉するのを防止でき、複数のファンを近接させてコンパクトに配置することができる。また、内側ファン２４の内周側は軸方向に開口する空間となっているから、この空間をダクト２２の冷却風通路２２Ａと容易に接続することができる。そして、内側ファン２４は、例えば蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃ等と協働することにより、矢示Ｄ，Ｅ方向に流れる冷却風を発生することができ、この冷却風によって回転軸４を円滑に冷却することができる。
【００６５】
このように、空気圧縮機１に搭載された回転軸４、圧縮部６等からなる複数の冷却対象物を、一つの冷却ファン装置２１によって効率よく冷却することができるから、空気圧縮機１の冷却構造を簡略化することができる。従って、圧縮機全体を小型化しつつ、その耐熱性を向上させることができる。
【００６６】
そして、例えば圧縮部６をシールするシール部品や、回転軸４を支持する軸受部品等を高温による劣化から保護することができ、これらの部品の寿命を延ばして耐久性を高めることができる。また、圧縮部６の温度を低下させることにより圧縮効率を向上させることができる。
【００６７】
次に、図９は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、内側ファンによって回転軸とモータとを冷却する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６８】
３１は往復動型の空気圧縮機、３２は該空気圧縮機３１のケーシングを示し、該ケーシング３２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、筒部３２Ａ、底部（図示せず）、隔壁部３２Ｂ、圧縮部側空間３２Ｃ、モータ側空間３２Ｄ等によって構成されている。
【００６９】
しかし、隔壁部３２Ｂには、圧縮部側空間３２Ｃからモータ側空間３２Ｄに向けて冷却風を流通させる通気穴３２Ｅが設けられ、筒部３２Ａには、モータ側空間３２Ｄ内の冷却風を外部に流出させる他の通気穴３２Ｆが設けられている。
【００７０】
３３はケーシング３２の開口側に設けられた蓋体で、該蓋体３３は、第１の実施の形態とほぼ同様に、ファン収容部３３Ａ、軸挿通穴３３Ｂ、冷却風ガイド部３３Ｃ等を有している。
【００７１】
また、冷却風ガイド部３３Ｃの途中には、ケーシング３２の圧縮部側空間３２Ｃに開口する分岐口３３Ｄが設けられている。このため、蓋体３３は、内側ファン２４から吹出す冷却風の一部を圧縮部６に向けて案内し、残りの冷却風をモータ２０側に向けて案内する分岐型のガイド部材として構成されている。
【００７２】
これにより、空気圧縮機３１の運転時には、内側ファン２４から蓋体３３の冷却風ガイド部３３Ｃ内に冷却風が吹出すと、この冷却風の一部は、矢示Ｅに示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様に、冷却風ガイド部３３Ｃを通って圧縮部６の外側近傍に流出する。
【００７３】
また、残りの冷却風は、矢示Ｆに示す如く、蓋体３３の分岐口３３Ｄからケーシング３２の圧縮部側空間３２Ｃ内に流入する。さらに、この冷却風は、矢示Ｇに示す如く、ケーシング３２の通気穴３２Ｅ，３２Ｆを介してモータ側空間３２Ｄ内を流通することにより、モータ２０を冷却する構成となっている。
【００７４】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、蓋体３３に分岐口３３Ｄを設け、ケーシング３２に通気穴３２Ｅ，３２Ｆを設けることにより、内側ファン２４の冷却風を用いてモータ２０も冷却するようにしている。
【００７５】
このため、冷却ファン装置２１は、外側ファン２３によって圧縮部６を冷却できると共に、内側ファン２４によって回転軸４とモータ２０とを冷却することができる。従って、回転軸４、圧縮部６及びモータ２０からなる３個の冷却対象物で高い冷却効率を得ることができ、圧縮機全体の耐熱性を高めることができる。
【００７６】
次に、図１０は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、例えば４個の冷却ファンによって冷却ファン装置を構成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７７】
４１は冷却ファン装置を示し、該冷却ファン装置４１は、内部が冷却風通路４２Ａとなったダクト４２と、回転軸４及び圧縮部６に対して遠い位置で該ダクト４２の外周側に設けられた第１の冷却ファンとしての外側ファン４３と、回転軸４及び圧縮部６に対して近い位置にある第２の冷却ファンとしての内側ファン４４，４５，４６と、後述の取付板４８とによって構成され、例えば４個のファンを一体化することにより形成されている。
【００７８】
そして、外側ファン４３は、例えば複数枚の羽根４３Ａを有する軸流ファンによって形成されている。また、内側ファン４４，４５，４６は、それぞれ複数枚の羽根４４Ａ，４５Ａ，４６Ａを有する遠心ファンとして形成されている。この場合、各内側ファン４４，４５，４６は、連結筒４７を用いて互いに同軸に連結され、取付板４８は端部側の内側ファン４６に取付けられている。
【００７９】
そして、内側ファン４４，４５，４６は、外側ファン４３と一緒に回転することにより、ダクト４２の冷却風通路４２Ａから各ファン４４〜４６の内周側に冷却風を吸込み、この冷却風を互いに軸方向の異なる位置で外周側から吹出す構成となっている。
【００８０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、外側ファン４３と、内側ファン４４，４５，４６とからなる例えば４個のファンを一体化することにより、冷却ファン装置４１を構成したので、多数の冷却対象物等に対しても冷却風を容易に送風することができる。従って、冷却ファン装置４１の適用対象を広げることができ、その冷却性能を高めることができる。
【００８１】
なお、前記各実施の形態では、冷却ファン装置２１，４１の第１のファンを１個の外側ファン２３，４３によって構成し、第２のファンを１個または３個の内側ファン２４，４４，４５，４６によって構成するものとした。しかし、本発明の冷却ファン装置はこれに限らず、第１のファンを２個以上のファンによって構成してもよく、一方、第２のファンも２個のファンまたは４個以上のファンによって構成してよいものである。
【００８２】
また、実施の形態では、外側ファン２３，４３として軸流ファンを用い、内側ファン２４，４４，４５，４６として遠心ファンを用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば外側ファンを遠心ファンによって構成してもよく、また少なくとも一部の内側ファンを軸流ファンによって構成してもよい。即ち、本発明では、冷却ファン装置を構成する軸流ファンと遠心ファンの個数の比率、及びこれらのファンの軸方向の並び順を自由に設定してもよいものである。
【００８３】
一方、実施の形態では、冷却ファン装置２１，４１を適用する冷却対象物として、往復動型の空気圧縮機１，３１の回転軸４、圧縮部６及びモータ２０を例に挙げて説明した。しかし、本発明の冷却ファン装置はこれに限らず、例えばスクロール式の圧縮機、空気以外の流体を圧縮する圧縮機、真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも適用することができ、さらには発電機、エンジン、プロジェクタ等のように、冷却対象物を有する各種の機器に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用される往復動型の空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】空気圧縮機を図１中の矢示II−II方向からみた横断面図である。
【図３】図１中の冷却ファン装置等を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図４】モータの回転軸、冷却ファン装置、蓋体等を組立てる前の状態で示す拡大断面図である。
【図５】冷却ファン装置を正面側からみた斜視図である。
【図６】冷却ファン装置を背面側からみた斜視図である。
【図７】蓋体を示す正面図である。
【図８】蓋体を背面側からみた斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に適用される往復動型の空気圧縮機を示す部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による冷却ファン装置を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，３１ 空気圧縮機
２，３２ ケーシング
３，３３ 蓋体
３Ａ，３３Ａ ファン収容部
３Ｂ，３３Ｂ 軸挿通穴
３Ｃ，３３Ｃ 冷却風ガイド部
４ 回転軸（冷却対象物）
６ 圧縮部（冷却対象物）
７ シリンダ
８ シリンダヘッド
１０ ピストン
１３ 偏心ブッシュ
１７ 吸込ポート
１８ フィルタ
１９ 吐出ポート
２０ モータ（冷却対象物）
２１，４１ 冷却ファン装置
２２，４２ ダクト
２２Ａ，４２Ａ 冷却風通路
２３，４３ 外側ファン（第１のファン）
２３Ａ，４３Ａ 羽根
２４，４４，４５，４６ 内側ファン（第２のファン）
２４Ａ，４４Ａ，４５Ａ，４６Ａ 羽根
２５，４８ 取付板
２６ ナット
２７ カバー
３２Ｅ，３２Ｆ 通気穴
３３Ｄ 分岐口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧縮機、発電機、エンジン、プロジェクタ等の機器を冷却するのに好適に用いられる冷却ファン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば圧縮機、発電機、エンジン、プロジェクタ等の機器は、発熱し易い稼動部を備えているため、これらの機器には冷却ファン装置が設けられている。そして、このような冷却ファン装置を備えた機器としては、例えば圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８４７０号公報
【０００４】
この種の従来技術による圧縮機は、ケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、前記ケーシングに設けられ、空気を吸込んで圧縮空気を吐出する往復動型の圧縮部と、前記回転軸を介して該圧縮部を駆動するモータとによって大略構成されている。
【０００５】
また、圧縮部は、ケーシングに設けられたシリンダと、該シリンダ内に往復動可能に挿嵌されたピストンとを有している。そして、圧縮機の運転時には、モータにより回転軸等を介してピストンが駆動され、これによってピストンはシリンダ内で往復動する。
【０００６】
また、回転軸には、モータによって圧縮部と一緒に駆動される冷却ファンが設けられている。そして、従来技術では、冷却ファンが作動すると、まず冷却ファンから発生する冷却風がダクト等を介してシリンダの外周側に導かれ、圧縮部が冷却される。さらに、圧縮部を冷却した後の冷却風はモータの内部に流入し、これによってモータも冷却される。このように、従来技術では、圧縮部とモータとからなる冷却対象物を冷却ファンによって直列に冷却する構成としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来技術では、圧縮機に冷却ファンを搭載し、その冷却風によって圧縮部とモータとを順次冷却する構成としている。この場合、圧縮機の運転時には、例えば圧縮部、回転軸、モータ等からなる複数個所の稼動部でそれぞれ熱が発生するから、従来技術では、これらの稼動部（冷却対象物）を冷却風によって効率よく冷却したいという要求がある。
【０００８】
しかし、このような要求を満たすためには、例えば冷却ファンの外径を大きくして冷却風の風量を確保するか、または従来技術のように一つの冷却対象物（圧縮部）を冷却した後の暖かい冷却風を他の冷却対象物（モータ）に用いる必要がある。このため、従来技術では、大径な冷却ファンを用いることによって圧縮機が大型化したり、圧縮機全体で冷却効率の低下、ばらつき等が生じ易いという問題がある。
【０００９】
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、本発明の目的は、冷却ファンを大径化しなくても冷却風を十分に発生させることができ、複数の冷却対象物を効率よく冷却できると共に、装置自体やその搭載機器を小型化できるようにした冷却ファン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために請求項１の発明は、中空状をなし内部が冷却風が通る冷却風通路となったダクトと、冷却対象物から遠い位置となるように該ダクトの外周側に設けられた第１のファンと、前記冷却対象物に対して近い位置となるように前記ダクトの端部に設けられ前記冷却風通路を介して冷却風を取込む第２のファンとからなる構成を採用している。
【００１１】
また、請求項２の発明によると、前記第１のファンは軸方向の冷却風を発生する軸流ファンにより構成している。
【００１２】
また、請求項３の発明によると、前記第２のファンは、冷却風通路を流れる冷却風を内周側に吸込んで外周側から吹出す遠心ファンを含む構成としている。
【００１３】
一方、請求項４の発明によると、前記冷却対象物は気体を圧縮する圧縮機により構成している。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、冷却ファン装置の作動時には、例えばダクトを回転駆動することにより、第１，第２のファンを構成する複数個のファンを一緒に作動させることができ、その駆動構造を簡略化することができる。そして、ダクトに沿って軸方向に並んだ複数個のファンによって冷却風をそれぞれ個別に発生することができ、冷却ファン装置を大径化しなくても、装置全体として冷却風の風量を十分に確保することができる。
【００１５】
また、第２のファンは、第１のファンの背面側に重なり合うように配置されていても、ダクト内の冷却風通路を介して冷却風を円滑に取込むことができる。このため、複数個のファンを軸方向に並べた状態でも、複数個のファンによって冷却風を並列に発生することができ、各ファンの送風動作を安定的に行うことができる。そして、これらのファンで発生した冷却風を複数の冷却対象物に向けてそれぞれ個別に供給することができ、個々の冷却対象物をばらつきなく効率的に冷却することができる。従って、冷却ファン装置を搭載する機器等を小型化することができ、小型でも高い冷却性能をもつ装置を実現することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば、冷却対象物から遠い位置にある第１のファンを軸流ファンによって構成することができ、この軸流ファンにより冷却対象物に向けて軸方向の冷却風を発生することができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、第２のファン（第２のファンを複数個設けた場合はその一部または全部）を、遠心ファン（シロッコファン）によって構成することができる。この遠心ファンは、内周側に吸込んだ空気を外周側から吹出すことができるので、隣接する周囲のファンと冷却風の流れが干渉するのを防止でき、複数のファンを近接させてコンパクトに配置することができる。また、遠心ファンは、その内周側が軸方向に開口した筒状体となっているから、この内周側の空間をダクト内の冷却風通路に容易に接続することができる。
【００１８】
一方、請求項４の発明によれば、冷却ファン装置を圧縮機に適用することができる。これにより、例えば圧縮機に搭載された圧縮部、回転軸、モータ等からなる複数の冷却対象物を、一つの冷却ファン装置によって効率よく冷却することができる。従って、簡単な冷却構造で高い耐熱性をもつ圧縮機を実現することができ、また圧縮機全体を小型化することができる。
【００１９】
そして、例えば圧縮部をシールするシール部品や、回転軸を支持する軸受部品等を高温による劣化から保護することができ、これらの部品の寿命を延ばして耐久性を高めることができる。また、圧縮部の温度を低下させることにより圧縮効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態による冷却ファン装置を、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２１】
ここで、図１ないし図８は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、冷却ファン装置を往復動型の空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて述べる。
【００２２】
図中、１は空気圧縮機を示し、該空気圧縮機１は、後述のケーシング２、回転軸４、圧縮部６、モータ２０によって大略構成されている。ここで、回転軸４と圧縮部６とは、冷却ファン装置２１によって冷却される例えば２個の冷却対象物となるものである。
【００２３】
２は空気圧縮機１の外郭をなすケーシングで、該ケーシング２は、例えば有底筒状の金属ケース等として形成され、軸方向一側が開口した筒部２Ａと、該筒部２Ａの軸方向他側を閉塞する底部２Ｂと、筒部２Ａから径方向内向きに突出した環状の隔壁部２Ｃとによって構成されている。
【００２４】
ここで、筒部２Ａの軸方向一側（開口側）は後述の蓋体３によって閉塞されている。また、筒部２Ａの側面部には、図２に示す如く、後述の吸込ポート１７が設けられている。また、隔壁部２Ｃは、ケーシング２内の空間を圧縮部側空間２Ｄとモータ側空間２Ｅとに画成している。
【００２５】
３はケーシング２の筒部２Ａの開口側に取付けられた略円板状（環状）の蓋体で、該蓋体３は、後述する冷却ファン装置２１の背面側に配置され、ケーシング２の圧縮部側空間２Ｄを閉塞している。
【００２６】
また、蓋体３には、図７、図８に示す如く、その中央部に位置してケーシング２の外側に開口する有底筒状のファン収容部３Ａと、該ファン収容部３Ａの底部側に開口する軸挿通穴３Ｂと、ファン収容部３Ａから蓋体３の外周側に向けて径方向に延びる冷却風ガイド部３Ｃとが設けられている。
【００２７】
ここで、冷却風ガイド部３Ｃは、図３に示す如く、後述の内側ファン２４からファン収容部３Ａ内に吹出す冷却風をシリンダ７、シリンダヘッド８等の周囲に導く構成となっている。このように、蓋体３は、ケーシング２の一部として機能するだけでなく、内側ファン２４の冷却風を圧縮部６に向けて案内するガイド部材としても機能するものである。
【００２８】
４は軸受５，５を用いてケーシング２に回転可能に設けられた冷却対象物としての回転軸で、該回転軸４は、図１に示す如く、例えば段付状の金属ロッド等によって形成され、後述のモータ２０により軸線Ｏ−Ｏを中心として回転駆動されるものである。
【００２９】
ここで、回転軸４は、基端側がケーシング２のモータ側空間２Ｅ内に配置され、先端側が隔壁部２Ｃの内周側を介して圧縮部側空間２Ｄ内に延びている。そして、回転軸４の先端側には、後述の偏心ブッシュ１３とバランスウエイト１４とが回転を規制された状態で取付けられている。
【００３０】
また、回転軸４の最先端部は、蓋体３の軸挿通穴３Ｂを通じてファン収容部３Ａ内に突出している。この最先端部には、図３、図４に示す如く、例えば外周側に雄ねじ部等が形成された小径軸部４Ａと、該小径軸部４Ａの基端側が拡径した環状の段部４Ｂとが設けられている。この場合、小径軸部４Ａは、内側ファン２４の内周側に配置され、この位置で冷却風と接触する構成となっている。
【００３１】
６はケーシング２に設けられた他の冷却対象物としての往復動型（揺動ピストン型）の圧縮部で、該圧縮部６は、外部から空気を吸込んで圧縮空気を吐出するものである。ここで、圧縮部６は、ケーシング２の筒部２Ａ上に取付けられた円筒状のシリンダ７と、該シリンダ７の先端側に搭載されたシリンダヘッド８と、該シリンダヘッド８とシリンダ７との間に設けられ、後述の吐出弁１６によって開，閉される例えば２個の吐出穴９Ａが形成された弁座部材９と、後述のピストン１０、吸込弁１５、吐出弁１６とによって大略構成されている。
【００３２】
１０はシリンダ７内に往復動可能に挿嵌されたピストンで、該ピストン１０は、例えばロッキングピストン等からなり、シリンダ７内で揺動しつつ往復動するものである。ここで、ピストン１０は、弁座部材９との間に圧縮室１１を画成する略円板状のピストン本体１０Ａと、該ピストン本体１０Ａの背面側に一体的に設けられたロッド部１０Ｂとによって大略構成されている。
【００３３】
そして、ピストン本体１０Ａはロッド部１０Ｂの先端側に取付けられ、これらの部位には、後述の吸込弁１５によって開，閉される吸込穴１０Ｃが設けられている。また、ロッド部１０Ｂの基端側は、ケーシング２の圧縮部側空間２Ｄ内に配置され、軸受１２と偏心ブッシュ１３とを介して回転軸４に連結されている。
【００３４】
この場合、偏心ブッシュ１３は、例えばキー等を介して回転軸４の外周側に回転を規制した状態で嵌合され、その外周面は回転軸４の軸線Ｏ−Ｏに対して所定の寸法だけ径方向に偏心している。これにより、偏心ブッシュ１３は、モータ２０の回転出力をピストン１０の往復動に変換するものである。また、偏心ブッシュ１３の端面には、環状のバランスウエイト１４が取付けられている。
【００３５】
１５はピストン１０に設けられた吸込弁で、該吸込弁１５は、ピストン１０の吸込穴１０Ｃを開，閉し、これによってケーシング２内の圧縮部側空間２Ｄと圧縮室１１とを連通，遮断する。また、１６は弁座部材９に設けられた例えば２個の吐出弁で、これらの吐出弁１６は、弁座部材９の各吐出穴９Ａを開，閉し、後述の吐出ポート１９と圧縮室１１とを連通，遮断するものである。
【００３６】
１７は例えばケーシング２の筒部２Ａに設けられた吸込ポートで、該吸込ポート１７は、図２に示す如く、後述するカバー２７の内側となる位置で圧縮部側空間２Ｄに開口している。また、吸込ポート１７には、防塵・防音機能等を有するフィルタ１８が設けられている。
【００３７】
そして、吸込ポート１７は、空気圧縮機１が吸込行程となったときに、カバー２７の内側を流れる空気（外気）を圧縮部側空間２Ｄ内に吸込むものである。このとき、圧縮部側空間２Ｄ内に吸込まれた空気は、吸込弁１５が開弁することによりピストン１０の吸込穴１０Ｃを通じて圧縮室１１内に流入する。
【００３８】
１９はシリンダヘッド８に設けられた例えば２個の吐出ポートで、これらの吐出ポート１９は、空気圧縮機１が吐出行程となったときに、圧縮室１１内の圧縮空気を外部の貯留タンク（図示せず）等に向けて吐出するものである。
【００３９】
２０はケーシング２のモータ側空間２Ｅ内に設けられた電動式のモータで、該モータ２０は、圧縮部６と冷却ファン装置２１とを駆動するものである。ここで、モータ２０は、図１に示す如く、ケーシング２内に固着された筒状のステータ２０Ａと、該ステータ２０Ａの内周側で回転軸４の外周側に固着されたロータ２０Ｂとによって大略構成されている。
【００４０】
２１は空気圧縮機１に搭載された複合型の冷却ファン装置を示し、この冷却ファン装置２１は、図３ないし図６に示す如く、後述のダクト２２、外側ファン２３、内側ファン２４、取付板２５等によって構成され、後述のナット２６を用いて回転軸４の小径軸部４Ａに回転を規制した状態で取付けられている。
【００４１】
ここで、冷却ファン装置２１は、複数個のファン（本実施の形態では、外側ファン２３と内側ファン２４とからなる２個のファンを例示）をダクト２２によって一体化することにより形成されている。これらのファン２３，２４は、回転軸４及び圧縮部６に対して遠い位置（離れた位置）から近い位置まで軸線Ｏ−Ｏに沿って直列に配置され、軸線Ｏ−Ｏを中心として互いに同軸となっている。
【００４２】
この場合、外側ファン２３は、回転軸４及び圧縮部６に対して離れた第１のファンを構成し、内側ファン２４は、回転軸４及び圧縮部６に近い第２のファンを構成している。そして、外側ファン２３と内側ファン２４とは、回転軸４と圧縮部６とに向けてそれぞれ異なる方向（図３中の矢示Ａ，Ｄ方向）の冷却風を発生し、これらの冷却対象物を並列に冷却するものである。
【００４３】
２２は冷却ファン装置２１の中央部に配置された中空状のダクトで、該ダクト２２は、軸線Ｏ−Ｏを中心として軸方向に延びた円筒状のスリーブ等によって形成され、その内周側は、冷却風が流れる冷却風通路２２Ａとなっている。
【００４４】
また、ダクト２２（冷却風通路２２Ａ）の一端側は、後述するカバー２７の開口部２７Ａに向けて開口し、ダクト２２の他端側には内側ファン２４が取付けられている。そして、冷却風通路２２Ａは、内側ファン２４の回転時に冷却風通路２２Ａ内に生じる負圧を利用して、後述するカバー２７の開口部２７Ａから内側ファン２４に向けて空気を吸込む構成となっている。
【００４５】
２３はダクト２２の軸方向一側に設けられた第１のファンとしての外側ファンで、この外側ファン２３は、例えば軸流ファン等によって構成され、圧縮部６からみて内側ファン２４の外側位置、即ち圧縮部６から遠い位置に設けられている。また、外側ファン２３は、ダクト２２の外周側に放射状に突設された複数枚の羽根２３Ａによって構成されている。
【００４６】
そして、外側ファン２３はカバー２７の開口部２７Ａから空気を吸込み、この空気を図３中の軸線Ｏ−Ｏに沿って矢示Ａ方向に送風することにより、軸方向の冷却風を発生する。この冷却風は、矢示Ｂに示すように、ケーシング２の筒部２Ａ、シリンダ７、シリンダヘッド８等の外面側に沿って流通することにより、圧縮部６を冷却する。また、冷却風の一部は、図２中の矢示Ｃに示す如く、吸込ポート１７からケーシング２の圧縮部側空間２Ｄに吸込まれる構成となっている。
【００４７】
２４はダクト２２の他端側に設けられた第２のファンとしての内側ファンで、この内側ファン２４は、図３、図４に示す如く、例えば円筒状の遠心ファン（シロッコファン）等によって構成され、外側ファン２３と比べて圧縮部６に近い位置、即ち圧縮部６からみて外側ファン２３の内側位置に設けられている。また、内側ファン２４は、その外周側に列設された複数枚の羽根２４Ａを有している。
【００４８】
また、内側ファン２４は蓋体３のファン収容部３Ａ内に収容され、内側ファン２４の外周側（吹出し側）と蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃとは径方向で対面している。一方、内側ファン２４の内周側（吸込み側）は、ダクト２２の冷却風通路２２Ａと連通し、この内周側の空間には、冷却風通路２２Ａに面して回転軸４の小径軸部４Ａが挿入されている。
【００４９】
そして、内側ファン２４は、図３中の矢示Ｄに示す如く、ダクト２２の冷却風通路２２Ａを介して内周側に冷却風を吸込み、この冷却風によって回転軸４を冷却した後に、矢示Ｅに示すように外周側から蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃ内に冷却風を吹出すものである。
【００５０】
２５はダクト２２の他端側に固着して設けられた環状の取付板で、該取付板２５は、冷却ファン装置２１を回転軸４に取付ける部位である。この場合、取付板２５は、後述のナット２６と回転軸４の段部４Ｂとの間に強く挟持されることにより、回転軸４に廻止め状態で取付けられている。また、回転軸４の小径軸部４Ａは、取付板２５の内周側を介して内側ファン２４の内部に挿入されている。
【００５１】
２６は回転軸４の小径軸部４Ａに螺着されたナットで、このナット２６は、回転軸４の段部４Ｂとの間に冷却ファン装置２１の取付板２５を挟持し、これによって冷却ファン装置２１を回転軸４に廻止め状態で取付けるものである。
【００５２】
また、図１等において、２７はケーシング２に設けられたカバーで、このカバー２７は、ケーシング２の軸方向一側、シリンダ７、シリンダヘッド８、冷却ファン装置２１等の部位を覆っている。そして、カバー２７は、これらの部位に沿ってファン２３，２４等の冷却風を流通させるものである。また、カバー２７には、冷却ファン装置２１と対面する位置に開口部２７Ａが設けられている。
【００５３】
本実施の形態に適用される往復動型の空気圧縮機１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５４】
まず、モータ２０が作動すると、このモータ２０によって回転軸４が回転駆動され、ピストン１０がシリンダ７内で揺動しつつ往復動することにより、吸込行程と吐出行程とが交互に繰返される。
【００５５】
そして、吸込行程では、吸込弁１５が開弁して吐出弁１６が閉弁することにより、外部の空気がケーシング２の吸込ポート１７からフィルタ１８を介して圧縮部側空間２Ｄ内に吸込まれ、この空気は、ピストン１０のロッド部１０Ｂ、軸受１２等を冷却した後に、吸込穴１０Ｃを介して圧縮室１１内に流入する。
【００５６】
また、吐出行程では、吸込弁１５が閉弁して吐出弁１６が開弁することにより、圧縮室１１内の圧縮空気が弁座部材９の吐出穴９Ａを通じてシリンダヘッド８内に流出する。この圧縮空気は、吐出ポート１９から外部に吐出された後に、貯留タンク等に貯えられる。
【００５７】
また、圧縮運転時には、モータ２０によって冷却ファン装置２１が回転軸４と一緒に回転駆動される。これにより、外側ファン２３と内側ファン２４とが回転すると、まず外側ファン２３によってカバー２７の開口部２７Ａから空気が吸込まれ、図１中の矢示Ａに示す如く、軸線Ｏ−Ｏに沿って冷却風が発生する。
【００５８】
この冷却風は、矢示Ｂに示すように、ケーシング２の筒部２Ａ、シリンダ７、シリンダヘッド８等に沿って流通し、これによって圧縮部６を外側から冷却する。また、冷却風の一部は、図２中の矢示Ｃに示す如く、吸込行程となったときに、ケーシング２の吸込ポート１７から圧縮部側空間２Ｄ内に吸込まれる。
【００５９】
一方、内側ファン２４が作動すると、その内周側に生じる負圧がダクト２２の冷却風通路２２Ａに作用するので、冷却風通路２２Ａ内には、図３中の矢示Ｄに示す如く、カバー２７の開口部２７Ａから冷却風が流入する。この冷却風は、内側ファン２４の内周側に吸込まれ、回転軸４と接触することによってこれを冷却した後に、矢示Ｅに示す如く、内側ファン２４の外周側から蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃ内に流出する。そして、冷却風ガイド部３Ｃから流出した冷却風は、外側ファン２３による矢示Ｂ方向の冷却風と合流し、圧縮部６の冷却を行う。
【００６０】
かくして、本実施の形態によれば、空気圧縮機１には、ダクト２２、外側ファン２３、内側ファン２４、取付板２５等からなる冷却ファン装置２１を設ける構成としたので、その作動時には、ダクト２２を回転駆動することにより、外側ファン２３と内側ファン２４とを一緒に回転させることができる。
【００６１】
これにより、各ファン２３，２４を個別に駆動する必要がないから、複数個のファン２３，２４を駆動するための駆動構造を簡略化することができる。また、軸方向に並んだ複数個のファン２３，２４によって矢示Ａ，Ｄ方向の冷却風をそれぞれ個別に発生することができ、冷却ファン装置２１を大径化しなくても、ファン全体として冷却風の風量を十分に確保することができる。
【００６２】
また、ダクト２２の内部には冷却風通路２２Ａを設けているので、内側ファン２４は、外側ファン２３の背面側に重なり合うように配置されていても、冷却風通路２２Ａを介して冷却風を円滑に取込むことができる。このため、外側ファン２３と内側ファン２４とを軸方向に並べた状態でも、これらのファン２３，２４によって冷却風をそれぞれ異なる方向に向けて並列に発生することができ、各ファン２３，２４の送風動作を安定的に行うことができる。
【００６３】
この場合、外側ファン２３を軸流ファンによって構成したから、外側ファン２３は、例えばカバー２７等と協働することにより、軸方向に離れた圧縮部６を矢示Ａ，Ｂ方向の冷却風によって円滑に冷却することができる。
【００６４】
また、内側ファン２４を遠心ファンによって構成したので、この内側ファン２４は、隣接する周囲のファン（例えば、外側ファン２３等）と冷却風の流れが干渉するのを防止でき、複数のファンを近接させてコンパクトに配置することができる。また、内側ファン２４の内周側は軸方向に開口する空間となっているから、この空間をダクト２２の冷却風通路２２Ａと容易に接続することができる。そして、内側ファン２４は、例えば蓋体３の冷却風ガイド部３Ｃ等と協働することにより、矢示Ｄ，Ｅ方向に流れる冷却風を発生することができ、この冷却風によって回転軸４を円滑に冷却することができる。
【００６５】
このように、空気圧縮機１に搭載された回転軸４、圧縮部６等からなる複数の冷却対象物を、一つの冷却ファン装置２１によって効率よく冷却することができるから、空気圧縮機１の冷却構造を簡略化することができる。従って、圧縮機全体を小型化しつつ、その耐熱性を向上させることができる。
【００６６】
そして、例えば圧縮部６をシールするシール部品や、回転軸４を支持する軸受部品等を高温による劣化から保護することができ、これらの部品の寿命を延ばして耐久性を高めることができる。また、圧縮部６の温度を低下させることにより圧縮効率を向上させることができる。
【００６７】
次に、図９は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、内側ファンによって回転軸とモータとを冷却する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６８】
３１は往復動型の空気圧縮機、３２は該空気圧縮機３１のケーシングを示し、該ケーシング３２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、筒部３２Ａ、底部（図示せず）、隔壁部３２Ｂ、圧縮部側空間３２Ｃ、モータ側空間３２Ｄ等によって構成されている。
【００６９】
しかし、隔壁部３２Ｂには、圧縮部側空間３２Ｃからモータ側空間３２Ｄに向けて冷却風を流通させる通気穴３２Ｅが設けられ、筒部３２Ａには、モータ側空間３２Ｄ内の冷却風を外部に流出させる他の通気穴３２Ｆが設けられている。
【００７０】
３３はケーシング３２の開口側に設けられた蓋体で、該蓋体３３は、第１の実施の形態とほぼ同様に、ファン収容部３３Ａ、軸挿通穴３３Ｂ、冷却風ガイド部３３Ｃ等を有している。
【００７１】
また、冷却風ガイド部３３Ｃの途中には、ケーシング３２の圧縮部側空間３２Ｃに開口する分岐口３３Ｄが設けられている。このため、蓋体３３は、内側ファン２４から吹出す冷却風の一部を圧縮部６に向けて案内し、残りの冷却風をモータ２０側に向けて案内する分岐型のガイド部材として構成されている。
【００７２】
これにより、空気圧縮機３１の運転時には、内側ファン２４から蓋体３３の冷却風ガイド部３３Ｃ内に冷却風が吹出すと、この冷却風の一部は、矢示Ｅに示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様に、冷却風ガイド部３３Ｃを通って圧縮部６の外側近傍に流出する。
【００７３】
また、残りの冷却風は、矢示Ｆに示す如く、蓋体３３の分岐口３３Ｄからケーシング３２の圧縮部側空間３２Ｃ内に流入する。さらに、この冷却風は、矢示Ｇに示す如く、ケーシング３２の通気穴３２Ｅ，３２Ｆを介してモータ側空間３２Ｄ内を流通することにより、モータ２０を冷却する構成となっている。
【００７４】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、蓋体３３に分岐口３３Ｄを設け、ケーシング３２に通気穴３２Ｅ，３２Ｆを設けることにより、内側ファン２４の冷却風を用いてモータ２０も冷却するようにしている。
【００７５】
このため、冷却ファン装置２１は、外側ファン２３によって圧縮部６を冷却できると共に、内側ファン２４によって回転軸４とモータ２０とを冷却することができる。従って、回転軸４、圧縮部６及びモータ２０からなる３個の冷却対象物で高い冷却効率を得ることができ、圧縮機全体の耐熱性を高めることができる。
【００７６】
次に、図１０は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、例えば４個の冷却ファンによって冷却ファン装置を構成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７７】
４１は冷却ファン装置を示し、該冷却ファン装置４１は、内部が冷却風通路４２Ａとなったダクト４２と、回転軸４及び圧縮部６に対して遠い位置で該ダクト４２の外周側に設けられた第１の冷却ファンとしての外側ファン４３と、回転軸４及び圧縮部６に対して近い位置にある第２の冷却ファンとしての内側ファン４４，４５，４６と、後述の取付板４８とによって構成され、例えば４個のファンを一体化することにより形成されている。
【００７８】
そして、外側ファン４３は、例えば複数枚の羽根４３Ａを有する軸流ファンによって形成されている。また、内側ファン４４，４５，４６は、それぞれ複数枚の羽根４４Ａ，４５Ａ，４６Ａを有する遠心ファンとして形成されている。この場合、各内側ファン４４，４５，４６は、連結筒４７を用いて互いに同軸に連結され、取付板４８は端部側の内側ファン４６に取付けられている。
【００７９】
そして、内側ファン４４，４５，４６は、外側ファン４３と一緒に回転することにより、ダクト４２の冷却風通路４２Ａから各ファン４４〜４６の内周側に冷却風を吸込み、この冷却風を互いに軸方向の異なる位置で外周側から吹出す構成となっている。
【００８０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、外側ファン４３と、内側ファン４４，４５，４６とからなる例えば４個のファンを一体化することにより、冷却ファン装置４１を構成したので、多数の冷却対象物等に対しても冷却風を容易に送風することができる。従って、冷却ファン装置４１の適用対象を広げることができ、その冷却性能を高めることができる。
【００８１】
なお、前記各実施の形態では、冷却ファン装置２１，４１の第１のファンを１個の外側ファン２３，４３によって構成し、第２のファンを１個または３個の内側ファン２４，４４，４５，４６によって構成するものとした。しかし、本発明の冷却ファン装置はこれに限らず、第１のファンを２個以上のファンによって構成してもよく、一方、第２のファンも２個のファンまたは４個以上のファンによって構成してよいものである。
【００８２】
また、実施の形態では、外側ファン２３，４３として軸流ファンを用い、内側ファン２４，４４，４５，４６として遠心ファンを用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば外側ファンを遠心ファンによって構成してもよく、また少なくとも一部の内側ファンを軸流ファンによって構成してもよい。即ち、本発明では、冷却ファン装置を構成する軸流ファンと遠心ファンの個数の比率、及びこれらのファンの軸方向の並び順を自由に設定してもよいものである。
【００８３】
一方、実施の形態では、冷却ファン装置２１，４１を適用する冷却対象物として、往復動型の空気圧縮機１，３１の回転軸４、圧縮部６及びモータ２０を例に挙げて説明した。しかし、本発明の冷却ファン装置はこれに限らず、例えばスクロール式の圧縮機、空気以外の流体を圧縮する圧縮機、真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも適用することができ、さらには発電機、エンジン、プロジェクタ等のように、冷却対象物を有する各種の機器に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用される往復動型の空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】空気圧縮機を図１中の矢示II−II方向からみた横断面図である。
【図３】図１中の冷却ファン装置等を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図４】モータの回転軸、冷却ファン装置、蓋体等を組立てる前の状態で示す拡大断面図である。
【図５】冷却ファン装置を正面側からみた斜視図である。
【図６】冷却ファン装置を背面側からみた斜視図である。
【図７】蓋体を示す正面図である。
【図８】蓋体を背面側からみた斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に適用される往復動型の空気圧縮機を示す部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による冷却ファン装置を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，３１ 空気圧縮機
２，３２ ケーシング
３，３３ 蓋体
３Ａ，３３Ａ ファン収容部
３Ｂ，３３Ｂ 軸挿通穴
３Ｃ，３３Ｃ 冷却風ガイド部
４ 回転軸（冷却対象物）
６ 圧縮部（冷却対象物）
７ シリンダ
８ シリンダヘッド
１０ ピストン
１３ 偏心ブッシュ
１７ 吸込ポート
１８ フィルタ
１９ 吐出ポート
２０ モータ（冷却対象物）
２１，４１ 冷却ファン装置
２２，４２ ダクト
２２Ａ，４２Ａ 冷却風通路
２３，４３ 外側ファン（第１のファン）
２３Ａ，４３Ａ 羽根
２４，４４，４５，４６ 内側ファン（第２のファン）
２４Ａ，４４Ａ，４５Ａ，４６Ａ 羽根
２５，４８ 取付板
２６ ナット
２７ カバー
３２Ｅ，３２Ｆ 通気穴
３３Ｄ 分岐口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状をなし内部が冷却風が通る冷却風通路となったダクトと、
冷却対象物から遠い位置となるように該ダクトの外周側に設けられた第１のファンと、
前記冷却対象物に対して近い位置となるように前記ダクトの端部に設けられ前記冷却風通路を介して冷却風を取込む第２のファンとにより構成してなる冷却ファン装置。
【請求項２】
前記第１のファンは軸方向の冷却風を発生する軸流ファンである請求項１に記載の冷却ファン装置。
【請求項３】
前記第２のファンは、前記冷却風通路を流れる冷却風を内周側に吸込んで外周側から吹出す遠心ファンを含む構成としてなる請求項１または２に記載の冷却ファン装置。
【請求項４】
前記冷却対象物は気体を圧縮する圧縮機である請求項１，２または３に記載の冷却ファン装置。
【請求項１】
中空状をなし内部が冷却風が通る冷却風通路となったダクトと、
冷却対象物から遠い位置となるように該ダクトの外周側に設けられた第１のファンと、
前記冷却対象物に対して近い位置となるように前記ダクトの端部に設けられ前記冷却風通路を介して冷却風を取込む第２のファンとにより構成してなる冷却ファン装置。
【請求項２】
前記第１のファンは軸方向の冷却風を発生する軸流ファンである請求項１に記載の冷却ファン装置。
【請求項３】
前記第２のファンは、前記冷却風通路を流れる冷却風を内周側に吸込んで外周側から吹出す遠心ファンを含む構成としてなる請求項１または２に記載の冷却ファン装置。
【請求項４】
前記冷却対象物は気体を圧縮する圧縮機である請求項１，２または３に記載の冷却ファン装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１７７７２２（Ｐ２００７−１７７７２２Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７８０８９（Ｐ２００５−３７８０８９）
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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