JP2005337099A

JP2005337099A - 流体機械

Info

Publication number: JP2005337099A
Application number: JP2004156551A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Fujiwara; 尚義藤原; Takuya Hirayama; 卓也平山
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】本発明に係る流体機械によれば、小型であっても要冷却部の冷却が十分に行えるケーシングレス、オイルレスの流体機械を提供する。
【解決手段】本流体機械は、ヘリカル機構部２とこれを駆動する電動機部４を有する流体機械において、電動機部４はアウターロータ型からなり、回転軸３を支持する軸受部材４４に固定された固定子４１と、ロータフレーム４５を介して回転軸３に固定され、固定子４１の外側に配置された回転子４２とで構成され、ロータフレーム４５のフレーム部４５ｂに通風孔４５ｂ１が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は流体機械に係り、特にケーシングレス、オイルレスで、アウターロータ型の電動機部によりヘリカル機構部を駆動する流体機械に関する。

流体を圧縮する圧縮機には、レシプロタイプの他にロータリタイプの圧縮機が普及しているが、圧縮機構部にヘリカルブレードを採用したヘリカル圧縮機も採用されつつある。

近年、ヘリカル圧縮機の小型化が要求されているが、従来のヘリカル圧縮機は、ケーシングを有しており、大型であり、このような小型化の要求には応えられない。

そこで、特許文献１のような流体機械が提案されている。この特許文献１の流体機械は、圧縮による熱とモータ発熱による温度上昇を抑えるため冷却が必要になるので、シャフト先端に冷却用ファンを取り付け、冷却する構造をとる。また、電動機部には、インナーロータ型モータが採用され、シャフト先端にファンが取り付けられ、空気がモータから圧縮部内部を流れて冷却する構造になっている。また、圧縮機部は円柱構造であり、電動機部と圧縮機部の外径はほぼ同じに形成されており、ファンを取り付ける場合においても、ほぼ同等の外径を選択することによって、全体として円柱形状を維持したコンパクトな構造に構成できる。

しかし、流体機械の一層の小型化を訴求する場合、シリンダ径を小さくするのに伴いファン径も小さくする必要があるが、ファンを小径化するとファン風量が少なくなり、同じ能力の流体機械であれば冷却不足になるおそれがある。
特開２００４−９２５１８号公報（［００２５］、図１）

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、小型であっても要冷却部の冷却が十分に行えるケーシングレス、オイルレスの流体機械を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る流体機械は、シリンダ内に偏心配置されたローラと、このローラの外周面に形成された螺旋状溝と、この螺旋状溝に出没自在に嵌められた螺旋状のブレードとからなるヘリカル機構部および、このヘリカル機構部を駆動する電動機部を有する流体機械において、前記電動機部はアウターロータ型からなり、回転軸を支持する軸受部材に固定された固定子と、ロータフレームを介して前記回転軸に固定され、前記固定子の外側に配置された回転子とで構成され、前記ロータフレームのフレーム部に通風孔が形成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る流体機械は、シリンダ内に偏心配置されたローラと、ローラの外周面に形成された螺旋状溝と、この螺旋状溝に出没自在に嵌められた螺旋状のブレードからなるヘリカル機構部および、このヘリカル機構部を駆動する電動機部を有する流体機械において、前記電動機部はアウターロータ型からなり、回転軸を支持する軸受部材に固定された固定子と、ロータフレームを介して回転軸に固定され、前記固定子の外側に配置された回転子とで構成され、前記ロータフレームの円筒部の外周面にファンを設けたことを特徴とする。

本発明に係る流体機械によれば、小型であっても要冷却部の冷却が十分に行えるケーシングレス、オイルレスの流体機械を提供することができる。

以下、本発明に係る流体機械の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る流体機械の第１実施形態としての縦型ヘリカル圧縮機の縦断面図である。

図１に示すように、本第１実施形態の縦型ヘリカル圧縮機１は、ヘリカル機構部２と、このヘリカル機構部２を回転軸３を介して駆動する電動機部４を有している。

ヘリカル機構部２は、円筒形状のシリンダ２１と、このシリンダ２１内に偏心配置されたローラ２２と、このローラ２２の外周面に形成された螺旋状溝２２ａと、この螺旋状溝２２ａに出没自在に嵌められた螺旋状のブレード２３とからなっており、ローラ２２とシリンダ２１間に、吸込口２４側から、吐出口２５側に向かい徐々にその容積が減少する複数の圧縮室２６をシリンダ２１の軸方向に沿って区画形成している。

電動機部４は固定子４１と、この外周に設けられ回転する回転子４２を有するアウターロータ型からなり、固定子４１は回転軸３を支持する軸受部材である副軸受部２７の固定子固定部材４３に外嵌して固定されており、回転子４２はロータフレーム４５を介して回転軸３に固定されている。

回転軸３は、その一側が副軸受部２７に設けられた単列玉軸受２７ａによって支持され、他側が主軸受部２８に設けられた単列玉軸受２８ａによって支持され、さらに、クランク部３ａが２箇所設けられており、各々単列玉軸受２９、ローラクランク２２ｂを介してローラ２２をシリンダ２１内で偏心回転させるようになっている。

図１および図２に示すように、ロータフレーム４５は、有底扁平円筒状をなし、円筒状の円筒部４５ａには回転子４２が嵌合されており、底部を形成する円板状のフレーム部４５ｂには、通風孔４５ｂ_１が放射状に複数形成されており、さらに、フレーム部４５ｂの中心部には内方に突出するボス４５ｂ２が形成されており、このボス４５ｂ２およびこのボス４５ｂ２に嵌合された小径有底円筒状の取付部材４５ｂ３を介して、ロータフレーム４５は、回転軸３に螺着されている。

また、ロータフレーム４５は、シリンダ２１の外周とほぼ同一の外径を有しており、従って、ヘリカル機構部２と電動機部４の外径もほぼ同一になり、縦型ヘリカル圧縮機１が全体として円柱形状でコンパクトな構造になっている。

なお、ロータフレーム４５と回転軸３の間は、キー（図示せず）などによる回り止めを設け、あるいはＣリング等で抜け止めを行ってもよい。図１中、符号５はローラ２２の自転を防止するオルダム機構である。

電動機部４は固定子巻線４１ａからの口出し線（図示せず）が、固定子４２の内周側を通って、固定子４１と副軸受２の間から外部に導かれるようになっており、通風孔４５ｂ_１は内側に位置する固定子４１からの熱を逃がす構造になっている。

本第１実施形態のヘリカルコンプレッサは、上述のような構造を有するので、ヘリカル機構部２が円柱構造とし、ヘリカル機構部２と電動機部４の外径をほぼ近い値にすることが可能となり、全体として円柱形状でコンパクトな構造が可能である。

また、固定子４１内を流れる空気を通風孔４５ｂ_１から排気することにより熱を逃がして、要冷却部である巻線は十分に冷却される。さらに、電動機部４をアウターロータ型にすることにより、ヘリカル機構部２による流体、例えば空気の圧縮行程において、固定子４１の外周側に設けられた回転子４２が回転する構造になるので、回転子４２の周速が大きくなり、回転子の外周面にファンを設ければ、長手方向にファンを設けなくても、冷却風量が得られ、要冷却部であるシリンダ２１の外周とローラ２２の内周側の圧縮作用部位の冷却が可能となる。

次に本発明に係る流体機械の第２実施形態について説明する。

本第２実施形態は上記第１実施形態のフレーム部に設けられた通風孔の周囲一側に斜めに立ち上がる立上部を設けたものである。

例えば、図３〜図５に示すように、縦型ヘリカル圧縮機１に設けられたロータフレーム４５のフレーム部４５ｂには、通風孔４５ｂ_１が放射状に複数形成され、これらの通風孔４５ｂ_１の周囲一側、すなわち外周部と中央部をつなぐ腕部４５ｂ_２に斜めに立ち上がる立上部４５ｂ_３が設けられている。これにより、縦型ヘリカル圧縮機１の外形寸法（外径×長さ）をほとんど大きくすることなく、ロータフレーム４５にファン機能を持たせることができ、特に電動機部４の冷却に有効となり、さらに、別個のファンを設ける必要がないので、コストダウンが図れる。

なお、他の構成は図１に示す縦型ヘリカル圧縮機と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。

また、本発明に係る流体機械の第３実施形態について説明する。

本第３実施形態は上記第１実施形態のロータフレームの円筒部の外周面にファンを設けたものである。

例えば、図６に示すように、縦型ヘリカル圧縮機１に設けられたロータフレーム４５の円筒部４５ａの外周面４５ａ_１には、軸流ファン４５ｃ_１が設けられている。なお、フレーム部の通風孔は、必ずしも設ける必要はない。

本発明に係る流体機械に採用されるアウターロータ型と従来の流体機械に採用されるインナーロータ型を同じモータ径で比較すると、回転する側の回転子径は、アウターロータ型の方が大きくなり、回転子にファンを取り付けて冷却する構造では、ファン径に従ってより多くの風量を確保できる。結果、周囲温度が高い使用条件まで広い範囲においてオイルレスコンプレッサとして使用可能になる。また、回転子の外周側にファンを設けることができるので、コンプレッサの軸方向の長さを従来の構造に比べて短くすることができる。さらに、要冷却部であるシリンダ２１の外周とローラ２２の内周側の圧縮作用部位に、回転子４２が回転により、図６中下側から上側へ空気が流れ、上記２箇所は効果的に冷却され、さらに、固定子４１の熱を逃がすことができ、要冷却部である巻線は十分に冷却される。

また、本発明に係る流体機械の第４実施形態について説明する。

本第４実施形態は上記第３実施形態のファンの外周にカバーを設けたものである。

例えば、図７に示すように、縦型ヘリカル圧縮機１のロータフレーム４５に設けられた軸流ファン４５ｃ_１の外周に円筒状のカバー６が設けられている。

これにより、ロータフレーム４５の回転に伴う冷却性能がさらに向上するとともに、軸流ファン４５ｃ_１に触れる危険を回避できる。

また、本発明に係る流体機械の第５実施形態について説明する。

上記第４実施形態はロータフレームに軸流ファンを設けたのに対して、本第５実施形態はロータフレームに遠心ファンを設けたものである。

例えば、図８に示すように、縦型ヘリカル圧縮機１に設けられたロータフレーム４５には、遠心ファン４５ｃ_２が設けられている。

これにより、ロータフレーム４５の回転に伴う冷却性能が向上するとともに、周囲に排気でき、据付場所の自由度が増す。

また、本発明に係る流体機械の第６実施形態について説明する。

本第６実施形態は上記第５実施形態のファンの吸気側にベルマウスを設けたものである。

例えば、図９に示すように、縦型ヘリカル圧縮機１に設けられたロータフレーム４５には、遠心ファン４５ｃ_２が設けられ、この遠心ファン４５ｃ_２の吸気側には扁平円筒状のベルマウス４５ｄが設けられている。これにより、ロータフレーム４５の回転に伴う冷却性能が向上するとともに、据付場所の自由度が増し、さらに、静圧と風量をよりよく確保できる。

なお、上記各実施形態では縦型ヘリカル圧縮機を例に採り説明したが、縦型流体機械のみならず、横型流体機械でも同様の効果が得られる。

本発明に係る流体機械の第１実施形態の横型ヘリカル圧縮機の縦断面図。図１の横型ヘリカル圧縮機に用いられるロータフレームの平面図。本発明に係る流体機械の第２実施形態の横型ヘリカル圧縮機の縦断面図。図３の横型ヘリカル圧縮機に用いられるロータフレームの平面図。図４のロータフレームのフレーム部の断面図。本発明に係る流体機械の第３実施形態の横型ヘリカル圧縮機の縦断面図。本発明に係る流体機械の第４実施形態の横型ヘリカル圧縮機の縦断面図。本発明に係る流体機械の第５実施形態の横型ヘリカル圧縮機の縦断面図。本発明に係る流体機械の第６実施形態の横型ヘリカル圧縮機の縦断面図。

符号の説明

１…縦型ヘリカル圧縮機、２…ヘリカル機構部、３…回転軸、４…電動機部、２１…シリンダ、２２…ローラ、２２ａ…螺旋状溝、２３…ブレード、２６…圧縮室、４１…固定子、４２…回転子、４４…副軸受部、４５…ロータフレーム、４５ａ…円筒部、４５ｂ…フレーム部、４５ｂ_１…通風孔。

Claims

シリンダ内に偏心配置されたローラと、このローラの外周面に形成された螺旋状溝と、この螺旋状溝に出没自在に嵌められた螺旋状のブレードとからなるヘリカル機構部および、このヘリカル機構部を駆動する電動機部を有する流体機械において、前記電動機部はアウターロータ型からなり、回転軸を支持する軸受部材に固定された固定子と、ロータフレームを介して前記回転軸に固定され、前記固定子の外側に配置された回転子とで構成され、前記ロータフレームのフレーム部に通風孔が形成されたことを特徴とする流体機械。
シリンダ内に偏心配置されたローラと、このローラの外周面に形成された螺旋状溝と、この螺旋状溝に出没自在に嵌められた螺旋状のブレードからなるヘリカル機構部および、このヘリカル機構部を駆動する電動機部を有する流体機械において、前記電動機部はアウターロータ型からなり、回転軸を支持する軸受部材に固定された固定子と、ロータフレームを介して回転軸に固定され、前記固定子の外側に配置された回転子とで構成され、前記ロータフレームの円筒部の外周面にファンを設けたことを特徴とする流体機械。