JP2004169608A - スクロール型空気供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でかつ吐出流量が大きく、しかも組み立てが容易にできるスクロール型空気供給装置を提供する。
【解決手段】メカシャフト１４１によって動作する旋回スクロール１２０と、旋回スクロール１２０との間で圧縮空間を形成する固定スクロール１２５とによって、ポンプ機構部１００が構成される。モータ部１０におけるモータシャフト４１の一端側および他端側が軸受１７２、２７２によってそれぞれ回転自在に保持され、メカシャフト１４１の一端側が軸受１７２によって保持され、メカシャフト１４１の他端側が、軸受１７２から旋回スクロール１２０および固定スクロール１２５を越えた位置で軸受１８０によって保持される。第１の軸受１７２の内部でモータシャフト４１とメカシャフト１４１とが連結される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば燃料電池のエアコンプレッサとして利用されるスクロール型空気供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、燃料電池は様々な分野で開発途上にあり、その燃料電池のセルに空気を供給するエアコンプレッサも燃料電池のタイプに応じて種々のものが検討されており、それぞれ開発が進められている。なかでも車載用燃料電池は出力が３０〜５０ｋＷと大きく、そのセルに空気を供給する空気ポンプは、比較的小型で大出力のものが必要とされる。すなわち、この種の空気ポンプに求められる特性は、供給空気はオイル等の不純物を含んでいないこと、すなわちオイルレス機構であること、供給空気量は１〜３ｍ^３／ｍｉｎ程度と大流量であること、燃料電池の比出力（大きさに対する出力）を高めるために、供給圧力はΔｐ＝２０〜２００ｋＰａと高い圧力が必要なこと、大きさは車に搭載することから直径φ２００ｍｍ以下であること、および騒音レベルが低いことが求められる。これらの要求特性を満たすポンプ機構すなわち圧縮機としては、スクロール型が有望である。
【０００３】
このスクロール型圧縮機の従来技術について説明する。従来、スクロール型空気圧縮機としては、特許文献１に記載されているようなものがあった。
一般にスクロール圧縮機において吐出量を増やすためには、スクロールのラップ高さ寸法を大きくするか径方向寸法を拡大することにより行程容積を拡大するか、あるいは運転回転数を高くする必要がある。
【０００４】
図３に特許文献１に記載のスクロール圧縮機を示すが、この特許文献１には、モータの両側にポンプ機構を２つ設けることにより、その行程容積を拡大した構成が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３４９２号公報（第９頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示すスクロール圧縮機は、軸心方向に距離をおいて設けられた一対の固定スクロール７Ａ、７Ｂの近傍に偏心軸受１４Ａ、１４Ｂを設け、これら偏心軸受１４Ａ、１４Ｂによって回転軸２１と旋回軸２２とを支持することにより、旋回軸２２に一体に取り付けた旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂを、固定スクロール７Ａ、７Ｂに対応した状態で回転軸２１の軸心のまわりに公転運動すなわち旋回運動させる構成となっている。
【０００７】
固定スクロール７Ａ、７Ｂに対して旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂを旋回運動させて圧縮室で空気の圧縮動作をさせると、旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂのラップには、その高さの１／２の位置にガス圧縮に伴う大きな半径方向力が作用する。また、旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂには、旋回運動に伴って遠心力も作用する。上記ガス圧縮動作に伴う半径方向力と遠心力は、ともに旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂを傾かせようとする。
【０００８】
図３に示す構成では、旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂはその背面側でスラスト受板２４Ａ、２４Ｂに嵌合固定され、さらにこのスラスト受板２４Ａ、２４Ｂはボルト２７Ａ、２７Ｂにより旋回軸２２に固定されているので、上記ラップ高さの中央に作用する半径方向力は、距離が離れて配置された旋回軸２２で受けることになり、その分旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂには傾きが発生し、旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂが固定スクロール７Ａ、７Ｂと接触し易くなる。これを避けるために、スクロールのラップ高さ、すなわち行程容積をあまり大きくすることができないという課題があった。
【０００９】
また、高速回転で運転しようとすると旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂに作用する遠心力が急速に大きくなるので、この場合もラップ間の接触を避けるために、従来例の構成では高速運転が出来ないという課題があった。
【００１０】
また、旋回スクロール２８Ａ、２８Ｂの旋回位相（角度）が同じであるため、左右２つのポンプ機構部で吸入・圧縮・吐出行程が同時に進行し、２つのポンプ機構部の吸入流路と吐出流路を１つにすると、脈動、騒音、通路抵抗が大きくなるという課題があった。
【００１１】
そこで本発明は、スクロールラップの高さ寸法を十分大きくすることができ、かつ高い回転数で運転してもラップが接触しない、すなわち小型で吐出流量の大きい空気供給装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また本発明は、小型でかつ吐出流量が大きく、かつ容易に組み立てができる空気供給装置を提供することを目的とする。
また本発明は、吐出流量を大きくしても、吸入通路や吐出流路の脈動、騒音および流路抵抗の増大を抑えることができる空気供給装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明のスクロール型空気供給装置は、メカシャフトによって動作する旋回スクロールと、前記旋回スクロールとの間で圧縮空間を形成する固定スクロールとによってポンプ機構部が構成され、前記メカシャフトを回転させるためのモータシャフトを有したモータが設けられ、前記モータシャフトの一端側および他端側が第１および第２の軸受によってそれぞれ回転自在に保持され、前記メカシャフトの一端側が前記第１の軸受によって保持され、前記メカシャフトの他端側が、前記第１の軸受から旋回スクロールおよび固定スクロールを越えた位置で第３の軸受によって保持され、前記第１の軸受の内部でモータシャフトとメカシャフトとが連結されているようにしたものである。
【００１４】
このような構成であると、メカシャフトの一端側と他端側とが旋回スクロールと固定スクロールとを越えた位置で支承されるため、ガス圧縮力と遠心力の合力が半径方向力として旋回スクロールに作用しても、旋回スクロールの傾きを小さく抑えることができる。その結果、スクロールラップ高さを加工限界まで高くしてポンプ機構部の行程容積を大きくすることができるとともに、高い回転数まで運転することも可能となることから、吐出流量を著しく大きくすることができる。また、１つの軸受がモータの一端を支承するとともにポンプ機構部の一端をも併せて支承する構成としているため、全体を小型化することもできる。
【００１５】
また本発明のスクロール型空気供給装置は、第１の軸受は一対の第４の軸受と第５の軸受とが並んで配置された構成とされ、モータシャフトの一端が第４の軸受によって保持されるとともにメカシャフトの一端が第５の軸受によって保持されているようにしたものである。
【００１６】
このような構成であると、第１の軸受を一対の軸受にて構成し、これら一対の軸受にはそれぞれモータシャフトを支承する役割とメカシャフトを支承する役割とを分担させるため、モータとポンプ機構部とを備えた複雑な構成の空気供給装置であっても、まずポンプ機構部を単独に組み立て、その後にポンプ機構部をモータに組み付けるという組立て順序をとることができるので、空気供給装置の全体を容易に組み立てることができる。
【００１７】
また本発明のスクロール型空気供給装置は、一対のポンプ機構部を備え、第１のポンプ機構部の第１のメカシャフトの一端側が第１の軸受によって保持され、前記第１のメカシャフトの他端側が、第１の軸受から第１のポンプ機構部の旋回スクロールおよび固定スクロールを越えた位置で第３の軸受によって保持され、第２のポンプ機構部の第２のメカシャフトの一端側が第２の軸受によって保持され、前記第２のメカシャフト他端側が、第２の軸受から第２のポンプ機構部の旋回スクロールおよび固定スクロールを越えた位置で第６の軸受によって保持され、第１の軸受の内部でモータシャフトと第１のメカシャフトとが連結され、第２の軸受の内部でモータシャフトと第２のメカシャフトとが連結されているようにしたものである。
【００１８】
このような構成であると、モータの両側にポンプ機構部を２つ備える空気供給装置において、それぞれのポンプ機構部のメカシャフトの一端側と他端側とが旋回スクロールと固定スクロールとを越えた位置で支承されるため、ガス圧縮力と遠心力の合力が半径方向力として旋回スクロールに作用しても、旋回スクロールの傾きを小さく抑えることができる。その結果、スクロールラップ高さを加工限界まで高くしてポンプ機構部の行程容積を大きくすることができるとともに、高い回転数まで運転することも可能となることから、吐出流量を著しく大きくすることができる。また、１つの軸受がモータの一端を支承するとともにポンプ機構部の一端をも併せて支承する構成としているため、全体を小型化することもできる。
【００１９】
また本発明のスクロール型空気供給装置は、第１の軸受は一対の第４の軸受と第５の軸受とが並んで配置された構成とされ、第２の軸受は一対の第７の軸受と第８の軸受とが並んで配置された構成とされ、モータシャフトの一端が第４の軸受によって保持されるとともに第１のメカシャフトの一端が第５の軸受によって保持され、モータシャフトの他端が第７の軸受によって保持されるとともに第２のメカシャフトの一端が第８の軸受によって保持されているようにしたものである。
【００２０】
このような構成であると、モータの両側にポンプ機構を２つ備え、ポンプ機構部の両端でそれぞれのメカシャフトの一端側を支承し、この支承部における一対の軸受がモータシャフトの一端を支承するとともにメカシャフトの一端をも併せて支承するものであるため、これら一対の軸受にはそれぞれモータシャフトを支承する役割とメカシャフトを支承する役割とを分担させることになり、このため、１モータ２ポンプ機構のような複雑な構成の空気供給装置においても、まずポンプ機構部をそれぞれ単独に組み立て、その後に２つのポンプ機構部をモータに組み付けるという組立て順序をとることができるので、空気供給装置全体を容易に組み立てることができる。
【００２１】
また本発明のスクロール型空気供給装置は、上記のように第１の軸受の内部でモータシャフトとメカシャフト（第１メカシャフト）とが連結されていることに代えて、モータシャフトとメカシャフト（第１メカシャフト）とが一体に構成されているようにしたものである。
【００２２】
このような構成であると、メカシャフト（第１メカシャフト）とモータシャフトとを一体化してメインシャフトを構成したことにより、組立て時にポンプ機構部の軸心とモータの軸心とを容易に一致させることができるようになり、ひいては空気供給装置全体の組立てが容易にできるようになる。すなわち、まず、最初にモータを組立て、ポンプ機構部側に突き出たメインシャフトの端部から旋回スクロールと固定スクロールを嵌合してポンプ機構部を取り付けるという組立て順序をとることが可能になり、また一対のポンプ機構部を有する場合は、第１のポンプ機構部をこのように取り付けた後に、既に組立ててあった第２のポンプ機構部をこれに取り付けるという組立て順序をとることが可能になり、したがって空気供給装置全体を容易に組み立てることができる。
【００２３】
また本発明のスクロール型空気供給装置は、軸受が潤滑剤封入式の軸受にて構成されているようにしたものである。
このような構成であると、吐出する供給空気がオイルなどの不純物を含まないようにすることができる。
【００２４】
また本発明のスクロール型空気供給装置は、第１のポンプ機構部で進行する圧縮工程の位相と第２のポンプ機構部で進行する圧縮工程の位相とが互いに１８０度ずれるように、モータシャフトと第１および第２のメカシャフトとが連結されているようにしたものである。
【００２５】
このような構成であると、第１のポンプ機構部と第２のポンプ機構部においては、吸入行程、圧縮行程、吐出行程のすべての位相が互いに１８０度ずれるので、２つのポンプ機構の吸入口と吐出口をそれぞれ合流させて１流路にすると、全体の流れが均一化されて、吸入脈動や吐出脈動が減少するとともに圧力損失（流路抵抗）も減少する。また、圧縮行程での負荷トルクも均一化されるので、振動や騒音を低く抑えることができると同時に、モータの効率も向上する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスクロール型空気供給装置の縦断面図である。本実施の形態のスクロール型空気供給装置は、モータ部１０と、このモータ部１０の両側に設けられた第１のポンプ機構部１００および第２のポンプ機構部２００とを備えている。
【００２７】
モータ部１０は、円筒状のモータフレーム１１と、このモータフレーム１１の内面に固定されたステータ１２と、モータシャフト４１と、このモータシャフト４１に固定されてステータ１２内で回転するロータ１３とから構成されている。
【００２８】
ポンプ機構部は２つを備えているが、回転部の位相が１８０度異なるのみで、その他の構成は同一なので、第１のポンプ機構部１００を中心にして構成を説明する。ポンプ機構部１００の外側を覆うケーシング１５０は、モータフレーム１１の端面を封止するとともに第１のポンプ機構部１００の一端側端面を形成する軸受プレート部１５１と、第１のポンプ機構部１００の外周部を覆う外周ケーシング部１５２とが一体に構成されたものである。吐出ケーシング１５３が、第１のポンプ機構部１００の他端側端面を形成している。第１のポンプ機構部１００は、ケーシング１５０内に、第１メカシャフト１４１によって動作される旋回スクロール１２０と、旋回スクロール１２０との間で圧縮空間を形成する固定スクロール１２５と、旋回スクロール１２０を旋回動作させる自転拘束部材１３０とを有する。旋回スクロール１２０には、所定の高さで立設された旋回スクロールラップ１２１が設けられ、固定スクロール１２５には、所定の高さで立設された固定スクロールラップ１２６が設けられている。そして旋回スクロールラップ１２１と固定スクロールラップ１２６とは、互いに噛み合うように配置されている。なお、旋回スクロールラップ１２１の側面と固定スクロールラップ１２６の側面とは、互いに接触しないように隙間を設けている。また旋回スクロールラップ１２１と固定スクロールラップ１２６との先端の端面には、それぞれチップシール１２２、１２７が設けられている。すなわち、旋回スクロールラップ１２１の先端部と固定スクロール１２５の底面との間にはチップシール１２２が設けられ、また固定スクロールラップ１２６の先端部と旋回スクロール１２０の底面との間にはチップシール１２７が設けられている。
【００２９】
ケーシング１５０の軸受プレート部１５１は、その外周部においてボルトなどの連結部材によってモータフレーム１１と連結されている。なお、軸受プレート１５１とモータフレーム１１との連結は、芯出し用の位置決めプレート１６３を介して行うことが好ましい。また軸受プレート部１５１の中心部には貫通穴１５８が形成され、この貫通穴１５８には軸受１７２が設けられている。モータシャフト４１の一端は、この軸受１７２によって回転自在に保持されている。外周ケーシング部１５２は、第１のポンプ機構部１００に空気を導入する吸入口１３５を備えている。また外周ケーシング部１５２の開放端部側は、ボルトなどの連結部材よって固定スクロール１２５と連結されている。
【００３０】
吐出ケーシング１５３は、円盤状のプレート部１５４と、このプレート部１５４の外周端に連続する円筒部１５５とが一体に形成された構成である。円筒部１５５の開放端部側は、ボルトなどの連結部材によって固定スクロール１２５と連結されている。プレート部１５４の中心部には軸受１８０が設けられている。第１メカシャフト１４１の端部には偏心円盤１８１が連結部材（ボルト）によって取り付けられ、この偏心円盤１８１が軸受１８０に嵌合され、この構成によって第１メカシャフト１４１の端部が偏心状態で軸受１８０に回転自在に保持されている。またプレート部１５４は、第１のポンプ機構部１００で圧縮された空気を導出する吐出口１３６を備えている。この吐出口１３６には、吐出管１３７がボルトなどの連結部材によって取り付けられている。固定スクロール１２５の中心部には、吐出ポート１２８が設けられている。
【００３１】
自転拘束部材１３０は、第１メカシャフト１４１を中心とする旋回スクロール１２０の回転すなわちその自転を拘束し、旋回スクロール１２０を、モータシャフト４１の回転軸を中心とする旋回動作すなわち公転動作のみに拘束する。具体的には自転拘束部材１３０は、軸受プレート部１５１と旋回スクロール１２０との間に配置されるクランクピン１３１によって構成される。クランクピン１３１は、軸受プレート部１５１と旋回スクロール１２０との間に３つ設けられ、それぞれのクランクピン１３１は、第１メカシャフト１４１から等しい距離で、等間隔に配置してある。このクランクピン１３１は、軸受プレート部１５１に設けられた軸受１３２と旋回スクロール１２０の端部に設けられた軸受１３３とに挿入されて保持されている。なお、軸受１３２、１３３は、グリース（潤滑剤）が封入されたボールベアリングを使用している。
【００３２】
なお、図１において、２２０は旋回スクロール、２２５は固定スクロール、２８１は偏心円盤である。
【００３３】
次に、モータシャフト４１と第１メカシャフト１４１と第２メカシャフト２４１、およびこれらシャフトの保持構成について説明する。
【００３４】
第１のポンプ機構部１００を構成する軸受プレート部１５１の中心部に設けられた軸受１７２は、並んで配置された２つの転がり軸受１７３、１７４によって構成され、一方、第２のポンプ機構部２００を構成する軸受プレート部２５１の中心部に設けられた軸受２７２は、並んで配置された２つの転がり軸受２７３、２７４によって構成されている。
【００３５】
モータシャフト４１は、その一端側が軸受１７３により回転自在に支承され、他端側が軸受２７３により回転自在に支承されている。
第１メカシャフト１４１は、軸受１７４と軸受１８０とによって偏心状態で回転自在なように保持され、同様に第２メカシャフト２４１は軸受２７４と軸受２８０とによって偏心状態で回転自在なように保持されている。
【００３６】
モータシャフト４１と第１メカシャフト１４１とは、軸受１７２内で機械的に連結されている。この実施の形態では、モータシャフト１４１の端部が凸形状になり、第１メカシャフト１４１の端部が凹形状になった連結構成となっている。ただし、形状は逆でも差し支えない。また、モータシャフト４１と第２のメカシャフト２４１も、同様な構成にて軸受２７２内で連結されている。なお、これらの軸受１７３、軸受１７４、軸受２７３および軸受２７４は、グリ−スなどの潤滑剤を封入した転がり軸受を用いている。
【００３７】
次に、旋回スクロール１２０の第１メカシャフト１４１への取り付け構成について説明する。旋回スクロール１２０の中心にはシャフト貫通穴１２４が設けられ、このシャフト貫通穴１２４には、その両端部の近くに２つの転がり軸受１８２、１８３を備え、旋回スクロール１２０は、これらの軸受１８２、１８３を介して第１メカシャフト１４１に同心状に取り付けられている。これらの軸受１８２、１８３も、グリ−スなどの潤滑剤を封入した転がり軸受を用いている。
【００３８】
第１のメカシャフト１４１における軸受１８０の近傍の部分には、扇形のバランスウエイト１４６が設けられている。また、モータシャフト４１において、ロータ１３と軸受１７２の間に、バランスウエイト１４６と同様な扇形のバランスウエイト１４７が設けられている。バランスウエイト１４６、１４７は、モータ部１０の軸心に対して偏心して回転する旋回スクロール１２０やメカシャフト１４１によって生じる遠心力に釣り合う逆向きの遠心力を働かせることで、回転バランスを保つためのものである。
【００３９】
以下に、本実施の形態の空気供給装置の動作について説明する。
ここで第１のポンプ機構部１００と第２のポンプ機構部２００の動作は、位相が１８０度異なるのみでその他は同じである。よって、第１のポンプ機構部１００の動作を例にとって説明する。
【００４０】
モータ部１０を構成するロータ１３の回転によって、モータシャフト４１が回転する。第１メカシャフト１４１は、モータシャフト４１を中心にして偏心回転する。したがって、第１メカシャフト１４１に連接されている旋回スクロール１２０も、モータシャフト４１を中心にして回転運動を行う。しかし、旋回スクロール１２０は、クランクピン１３０によって、第１メカシャフト１４１を中心とした自転動作は拘束される。したがって、旋回スクロール１２０は、モータシャフト４１を中心とした旋回動作（公転動作）を行うだけとなる。
【００４１】
この旋回スクロール１２０の旋回動作によって、固定スクロール１２５との間で形成された複数の圧縮空間は、外周部から中心部にむかって容積を狭めながら移動する。したがって、吸入口１３５から吸入された空気は、旋回スクロール１２０と固定スクロール１２５との間で形成される圧縮空間に閉じこめられ、圧縮されながら中心部に移動し、固定スクロール１２５の中心部に設けられた吐出ポート１２８から吐出ケーシング１５３内の空間に吐出され、吐出口１３６を経て吐出管１３７に至る。
【００４２】
以上説明したように実施の形態１の構成では、メカシャフト１４１が旋回スクロール１２０と固定スクロール１２５とを貫通する構成にし、かつ貫通したメカシャフト１４１を軸受１７２、１８０によって旋回スクロール１２０の両端側の位置で支承する構成にしているため、ガス圧縮力と遠心力の合力が半径方向力として旋回スクロール１２０に作用しても、旋回スクロールの１２０の傾きを小さく抑えることができる。その結果、スクロールラップ高さを加工限界まで高くできることによりポンプ機構部の行程容積を大きくすることができるとともに、運転回転数を上昇させることも可能となることから、吐出流量を著しく大きくすることができる。
【００４３】
すなわち、モータ１０の両側にポンプ機構部を２つ備えたスクロール型空気供給装置において、２つのポンプ機構部の行程容積と回転数をともに大きくすることができ、大容量の空気供給装置を提供することが可能となる。
【００４４】
また、軸受１７２あるいは軸受２７２がモータシャフト４１の一端を支承するとともにメカシャフト１４１、２４１の一端をも併せて支承する構成としているため、全体を小型化することもできる。
【００４５】
さらに、軸受１７２を２つの転がり軸受１７３、１７４により構成し、軸受２７２を２つの転がり軸受２７３、２７４により構成し、２つの転がり軸受にそれぞれモータシャフト４１を支承する役割と第１メカシャフト１４１および第２メカシャフト２４１を支承する役割とを分担させているため、１モータ２メカ機構のような複雑な機構の場合においても、まずポンプ機構部１００、２００をそれぞれ単独で組み立て、その後２つのポンプ機構部１００、２００をモータ１０に組み付けるという組立て順序をとることができるので、空気供給装置全体を容易に組み立てることができるという効果も生まれる。
【００４６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２のスクロール型空気供給装置の縦断面図である。本実施の形態２によるスクロール型空気供給装置は、モータ部１０と、このモータ部１０の両側に設けられた第１のポンプ機構部１００および第２のポンプ機構部２００とを備える。そして、モータ部１０を構成するモータシャフト４１と第１のポンプ機構部１００を構成する第１メカシャフト１４１とを一体化して、メインシャフト４０を構成したものである。このメインシャフト４０は、モータシャフト４１と第１メカシャフト１４１との境界部において、単体の軸受１７２によってケーシング１５０の軸受プレート部１５１に支持されている。なお、この実施の形態２において、上記のメインシャフト４０に関する構成以外は、図１に示した実施の形態１と同じ構成なので、その詳しい説明は省略する。
【００４７】
モータシャフト４１と第１メカシャフト１４１とを一体化してメインシャフト４０を構成したことにより、組立て時にモータ部１０の軸心と第１のポンプ機構部１００の軸心とを容易に一致させることができるようになり、ひいては空気供給装置全体を容易に組立てができることとなる。すなわち、まず、最初にモータ部１０を組立て、第１のポンプ機構部１００側に突き出たメインシャフト４０の他端側から旋回スクロール１２０と固定スクロール１２５を組み立てて第１のポンプ機構部１００を組み立て、これに既に組み立ててあった第２のポンプ機構部２００を取り付けるという組立て順序をとることが可能になり、空気供給装置全体を容易に組み立てることができることとなる。
【００４８】
また、本発明のスクロール型空気供給装置は、実施の形態１あるいは２に示したように、第１のポンプ機構部１００で進行する圧縮行程の位相と、第２のポンプ機構部２００で進行する圧縮行程の位相とが互いに１８０度ずれるように、モータシャフト４１と第１メカシャフト１４１と第２メカシャフト２４１を互いに連結している。
【００４９】
この構成により、第１のポンプ機構部１００と第２のポンプ機構部２００においては、吸入行程、圧縮行程、吐出行程のすべての位相が１８０度ずれるので、２つのポンプ機構部１００、２００の吸入流路、および吐出流路をそれぞれ合流させると、それぞれの流れが均一化されて、吸入脈動や吐出脈動が減少することとなる。また、圧縮行程での負荷トルクも均一化されて、振動や騒音を低く抑えることができるとともに、モータ部１０の効率も向上する。
【００５０】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、モータとポンプ機構とを備える空気供給装置において、メカシャフトの一端側と他端側とが旋回スクロールと固定スクロールとを越えた位置で支承されるため、ガス圧縮力と遠心力との合力が半径方向力として旋回スクロールに作用しても、旋回スクロールの傾きを小さく抑えることができる。その結果、スクロールラップ高さを加工限界まで高くしてポンプ機構の行程容積を大きくすることができるとともに、運転回転数を上昇させることも可能となることから、吐出流量を大きくすることができる。また、１つの軸受がモータの一端を支承するとともにポンプ機構部の一端をも併せて支承する構成としているため、全体を小型化することもできる。
【００５１】
また、上記のように、本発明の空気供給装置によれば、モータにポンプ機構部を取り付け、ポンプ機構部の両端でメカシャフトを支承し、かつ１つの軸受がモータの端部を支承するとともにポンプ機構部の一端をも併せて支承し、この軸受を並んで配置された２つの軸受より構成し、２つの軸受にそれぞれモータを支承する役割とポンプ機構部を支承する役割とを分担させたため、モータとポンプ機構部とを有する複雑な機構であっても、まずポンプ機構部を単独で組み立て、その後にモータにポンプ機構部を組み付ける組立て順序をとることができるので、空気供給装置全体を容易に組み立てることができる。
【００５２】
また本発明の空気供給装置によれば、メカシャフト（第１メカシャフト）とモータシャフトとを一体化してメインシャフトを構成したことにより、組立て時にポンプ機構部の軸心とモータの軸心とを容易に一致させることができるようになり、ひいては空気供給装置全体を容易に組立てができることとなる。すなわち、まず、最初にモータを組立て、突き出たメインシャフトの他端から旋回スクロールと固定スクロールを嵌合してポンプ機構部を組立て、一対のポンプ機構部を有する場合はこれに既に組立ててあった第２のポンプ機構部を取り付けるという組立て順序をとることが可能になり、空気供給装置全体を容易に組み立てることができる。
【００５３】
また本発明の空気供給装置によれば、第１のポンプ機構部と第２のポンプ機構部において、吸入行程、圧縮行程、吐出行程のすべての位相が１８０度ずれるので、２つのポンプ機構の吸入流路と吐出流路をそれぞれ合流させると、それぞれの流れが均一化されて、吸入脈動や吐出脈動が減少するとともに、圧縮行程での負荷トルクも均一化され、振動や騒音を低く抑えることができるとともに、モータの効率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のスクロール型空気供給装置の全体構成を示す縦断面図
【図２】本発明の実施の形態２のスクロール型空気供給装置の全体構成を示す縦断面図
【図３】従来の空気供給装置の全体構成を示す縦断面図
【符号の説明】
１０ モータ
４１ モータシャフト
１００ 第１のポンプ機構部
２００ 第２のポンプ機構部
１２０、２２０ 旋回スクロール
１２５、２２５ 固定スクロール
１３０ 自転拘束部材（クランクピン）
１４１、２４１ メカシャフト
１７２ 軸受
１７３ 軸受
１７４ 軸受
２７２ 軸受
２７３ 軸受
２７４ 軸受
１８０ 軸受
２８０ 軸受

Claims (8)

1. メカシャフトによって動作する旋回スクロールと、前記旋回スクロールとの間で圧縮空間を形成する固定スクロールとによってポンプ機構部が構成され、前記メカシャフトを回転させるためのモータシャフトを有したモータが設けられ、前記モータシャフトの一端側および他端側が第１および第２の軸受によってそれぞれ回転自在に保持され、前記メカシャフトの一端側が前記第１の軸受によって保持され、前記メカシャフトの他端側が、前記第１の軸受から旋回スクロールおよび固定スクロールを越えた位置で第３の軸受によって保持され、前記第１の軸受の内部でモータシャフトとメカシャフトとが連結されているスクロール型空気供給装置。
2. 第１の軸受は一対の第４の軸受と第５の軸受とが並んで配置された構成とされ、モータシャフトの一端が第４の軸受によって保持されるとともにメカシャフトの一端が第５の軸受によって保持されている請求項１記載のスクロール型空気供給装置。
3. 一対のポンプ機構部を備え、第１のポンプ機構部の第１のメカシャフトの一端側が第１の軸受によって保持され、前記第１のメカシャフトの他端側が、第１の軸受から第１のポンプ機構部の旋回スクロールおよび固定スクロールを越えた位置で第３の軸受によって保持され、第２のポンプ機構部の第２のメカシャフトの一端側が第２の軸受によって保持され、前記第２のメカシャフト他端側が、第２の軸受から第２のポンプ機構部の旋回スクロールおよび固定スクロールを越えた位置で第６の軸受によって保持され、第１の軸受の内部でモータシャフトと第１のメカシャフトとが連結され、第２の軸受の内部でモータシャフトと第２のメカシャフトとが連結されている請求項１記載のスクロール型空気供給装置。
4. 第１の軸受は一対の第４の軸受と第５の軸受とが並んで配置された構成とされ、第２の軸受は一対の第７の軸受と第８の軸受とが並んで配置された構成とされ、モータシャフトの一端が第４の軸受によって保持されるとともに第１のメカシャフトの一端が第５の軸受によって保持され、モータシャフトの他端が第７の軸受によって保持されるとともに第２のメカシャフトの一端が第８の軸受によって保持されている請求項３記載のスクロール型空気供給装置。
5. 第１の軸受の内部でモータシャフトとメカシャフトとが連結されていることに代えて、モータシャフトとメカシャフトとが一体に構成されている請求項１または２記載のスクロール型空気供給装置。
6. 第１の軸受の内部でモータシャフトと第１のメカシャフトとが連結されていることに代えて、モータシャフトと第１のメカシャフトとが一体に構成されている請求項３または４記載のスクロール型空気供給装置。
7. 軸受が潤滑剤封入式の軸受にて構成されている請求項１から６までのいずれか１項記載のスクロール型空気供給装置。
8. 第１のポンプ機構部で進行する圧縮工程の位相と第２のポンプ機構部で進行する圧縮工程の位相とが互いに１８０度ずれるように、モータシャフトと第１および第２のメカシャフトとが連結されている請求項３、４、６、７のいずれか１項記載のスクロール型空気供給装置。

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