JP2020020285A - 圧縮機及び圧縮機システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの設計の自由度を向上させることができ、ひいては、ハウジングの幅を小さくする。【解決手段】回転軸１２を有する圧縮機構と、圧縮機構を収容し、回転軸１２の軸線方向に沿って延びる筒状の側壁と、側壁の軸線方向の一端に接続された底部と、を有するハウジング本体を有し、側壁の軸線方向の他端が周方向に延在する面状の第一端面とされたハウジングと、端面に対向する第二端面を有し、ハウジングを塞ぐフロントケース１６と、軸線Ａの周方向に間隔をあけて環状に配置され、フロントケース１６をハウジングに締結する複数のボルト４１，４２と、を備え、複数のボルトは、複数の第一ボルト４１と、周方向に隣り合う第一ボルト４１間に配置され、第一ボルト４１の軸部４１ａの直径よりも小径の軸部４２ａを有し、フロントケース１６をハウジングに締結する第二ボルト４２と、を有する圧縮機１０を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機及び圧縮機システムに関する。

例えば、大型トラック用等の車載冷凍ユニットに用いられ、冷媒ガスを圧縮する圧縮機を有する圧縮機システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。圧縮機システムは、例えば、エバポレータシステムと冷媒配管で接続されて使用される。
圧縮機は、圧縮機構を収容する筒状のハウジングを有している。圧縮機を搭載する際は、空間効率を向上させるためにハウジングの外面が面状の取付面に沿うように配置するのが一般的である。

特開２００１−１８７０４号公報

ところで、圧縮機を大型トラック等の車両に搭載する場合、圧縮機を取り付けるスペースが限られるため、圧縮機及び圧縮機システムには更なる小型化が望まれている。

この発明は、ハウジングの設計の自由度を向上させることができ、ひいては、ハウジングの幅を小さくすることができる圧縮機、及びこの圧縮機を備える圧縮機システムを提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、圧縮機は、回転軸を有する圧縮機構と、前記圧縮機構を収容し、前記回転軸の軸線方向に沿って延びる筒状の側壁と、前記側壁の前記軸線方向の一端に接続された底部と、を有するハウジング本体を有し、前記側壁の前記軸線方向の他端が周方向に延在する面状の第一端面とされたハウジングと、前記端面に対向する第二端面を有し、前記ハウジングを塞ぐフロントケースと、前記軸線の周方向に間隔をあけて環状に配置され、前記フロントケースを前記ハウジングに締結する複数のボルトと、を備え、前記複数のボルトは、複数の第一ボルトと、前記周方向に隣り合う前記第一ボルト間に配置され、前記第一ボルトの軸部の直径よりも小径の軸部を有し、前記フロントケースを前記ハウジングに締結する第二ボルトと、を有する。

このような構成によれば、軸部の直径が同一の複数のボルトを使用してフロントケースを締結する場合と比較して、ハウジング及びフロントケースの設計の自由度を向上させることができる。特に、第二ボルトの軸部を小径とすることによって、ハウジングの幅を小さくすることができる。

上記圧縮機において、前記ハウジングは、前記ハウジング本体の前記側壁が取付対象の取付面に沿うように前記ハウジング本体を取り付けるための固定部を有し、前記第二ボルトは、周方向に間隔をあけて環状に配置された前記複数のボルトのうち、前記取付面に最も近いボルト及び前記取付面から最も遠いボルトを含んでよい。

このような構成によれば、第二ボルトが嵌るボルト穴が形成される第二端面を小さくすることができるため、圧縮機の幅を小さくすることが容易となる。また、これにより、周方向に隣り合うボルト同士の間隔を等間隔にすることができる。

上記圧縮機において、前記複数のボルトは、周方向に等間隔に配置されてよい。

このような構成によれば、複数のボルトを締結することによって生じる締結力の周方向の分布を均一に近づけることができる。

上記圧縮機において、前記複数のボルトは、第三ボルトを有し、前記第三ボルトの軸部の直径は、前記第一ボルトの軸部の直径よりも小径、且つ、前記第二ボルトの軸部の直径よりも大径であってよい。

このような構成によれば、軸部の直径が同一の複数のボルトを使用してフロントケースを締結する場合と比較して、ハウジング及びフロントケースの設計の自由度を向上させることができる。

本発明の第二の態様によれば、圧縮機システムは、ブラケットと、前記ブラケットに固定された駆動源と、前記ブラケットに固定され、前記駆動源によって駆動されてよい。

このような構成によれば、圧縮機の幅を小さくすることによって、振動やベルトテンションなどによって圧縮機にかかる力に対し、圧縮機をブラケットにより強固に固定することができる。これにより、製品信頼性をより向上できる。

本発明の第三の態様によれば、圧縮機システムは、駆動源と、前記駆動源に固定され、前記駆動源によって駆動されてよい。

本発明によれば、軸部の直径が同一の複数のボルトを使用してフロントケースを締結する場合と比較して、ハウジング及びフロントケースの設計の自由度を向上させることができる。特に、第二ボルトの軸部を小径とすることによって、ハウジングの幅を小さくすることができる。

本発明の実施形態の圧縮機システムの正面図である。 本発明の実施形態の圧縮機の構成を示す断面図である。 図２のＩＩＩ矢視図であって、本発明の実施形態の圧縮機の正面図である。 本発明の実施形態の第一変形例の圧縮機の正面図である。 本発明の実施形態の第二変形例の圧縮機システムの正面図である。

以下、本発明の実施形態の圧縮機及び圧縮機システムについて図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の圧縮機システムは、例えば、大型トラック用等の車載冷凍ユニットに用いられるものである。圧縮機システムは、例えば、エバポレータシステムと冷媒配管で接続されて使用される。

図１に示すように、圧縮機システム１は、ブラケット２と、ブラケット２に固定されたエンジン３（駆動源）と、エンジン３によって駆動される圧縮機１０（開放型圧縮機）と、を有している。圧縮機システム１は、例えば、冷凍ユニットを搭載する大型トラックの冷凍庫５の下方に取り付けられる。ブラケット２は、圧縮機１０の取付対象であり、平面状の取付面７を有している。
エンジン３及び圧縮機１０は、エンジン３の駆動軸４と圧縮機１０の回転軸１２とが平行となるようにブラケット２の取付面７に固定されている。エンジン３の動力は、ベルト６を介して圧縮機１０に伝達される。

図２に示すように、圧縮機１０は、回転軸１２を有する圧縮機構１１と、圧縮機構１１を収容するハウジング１３と、ハウジング１３を塞ぐフロントケース１６と、を備えている。
なお、以下の説明において、回転軸１２の軸線Ａが延びている方向を軸線方向Ｄａとする。また、取付面７（図１参照）及び軸線Ａと直交する方向であって、取付面７の法線に沿う方向を幅方向Ｗと呼ぶ。

ハウジング１３は、ハウジング本体１４と、圧縮機１０をブラケット２（図１参照）に取り付けるための２つの固定部１５と、を有している。
ハウジング本体１４は、軸線方向Ｄａに沿って延びる筒状の側壁１７と、側壁１７の軸線方向Ｄａの一端に接続された底部１８と、を有する有底筒状をなしている。側壁１７の軸線方向Ｄａの他端には周方向に延びる面状の第一端面１９が形成されている。有底筒状のハウジング本体１４の開口部の端面である第一端面１９は、軸線Ａに直交する面状に形成されている。第一端面１９は環状に形成された面であり、軸線方向Ｄａを向く面である。

ハウジング１３に形成された開口部には、開口部を塞ぐようにしてフロントケース１６が取り付けられている。フロントケース１６は、第一端面１９に対向する第二端面２０を有している。フロントケース１６は、軸線方向Ｄａの一方側に突出するボス部１６Ａを有している。ボス部１６Ａの外周面には、Ｏリング３２が取り付けられている。

ハウジング１３にフロントケース１６が取り付けられ、Ｏリング３２がハウジング１３の内周面に密接することにより、内部は密閉空間が形成される。密閉空間には、圧縮機構１１が収容される。ハウジング１３の外周面には、流体（冷媒ガス）を密閉空間に流入させる吸入口２１と、圧縮機構１１によって圧縮された流体を密閉空間から外部へ吐出する吐出口２２とが形成されている。

圧縮機構１１は、軸線Ａに沿って延びる柱状の回転軸１２と、回転軸１２に連結されたスクロール圧縮部２３と、を有している。回転軸１２は、フロントケース１６にメイン軸受２４及びサブ軸受２５を介して回転自在に支持されている。回転軸１２の他端はフロントケース１６からシール部２６を介して外部に突出している。回転軸１２の他端には、フロントケース１６の外周部に軸受２７を介して回転自在に設置されたプーリ２８が電磁クラッチ２９を介して連結されている。回転軸１２には、電磁クラッチ２９を介してプーリ２８を駆動するエンジン３からの動力が伝達され、軸線Ａ回りに回転する。

電磁クラッチ２９は、回転軸１２に一体に設けられたアーマチュア板３０と、励磁されることでアーマチュア板３０との間に磁力を発生させる電磁石３１と、を有している。
電磁石３１は外部からの電力供給によって励磁された時、アーマチュア板３０を電磁石３１側に引き付ける。これにより、プーリ２８とアーマチュア板３０とが当接し、プーリ２８の回転力はアーマチュア板３０に伝達される。即ち、アーマチュア板３０はプーリ２８と一体となって軸線Ａ回りに回転する。

一方で、電磁石３１が通電されていない場合には、プーリ２８の回転力はアーマチュア板３０には伝達されない。即ち、プーリ２８は空転状態となる。このような動作により、アーマチュア板３０及び回転軸１２の動作が制御される。

回転軸１２の一端には、軸線Ａの径方向に偏心したクランクピン３３が一体に設けられている。回転軸１２の一端には、スクロール圧縮部２３の旋回スクロール３４がクランクピン３３を介して連結されている。

スクロール圧縮部２３は、回転軸１２によって駆動されることで、吸入口２１から流入する流体を圧縮して、吐出口２２から吐出する。スクロール圧縮部２３は、固定スクロール３５と、旋回スクロール３４とを１８０°位相をずらして噛み合わせることにより、固定スクロール３５、及び旋回スクロール３４間に圧縮室３６が形成される。

固定スクロール３５及び旋回スクロール３４は、端板３４Ａ，３５Ａと、それぞれの端板３４Ａ，３５Ａ上に設けられた渦巻き状ラップ３４Ｂ，３５Ｂと、を有している。固定スクロール３５の中心部には、圧縮した流体を吐出する吐出ポート３７が形成されている。固定スクロール３５は、ハウジング１３の底部１８にボルト３８を介して固定されている。旋回スクロール３４は、回転軸１２のクランクピン３３に従動クランク機構３９を介して連結され、固定スクロール３５に対して公転旋回可能に支持されている。

固定スクロール３５の端板３５Ａの外周部には、Ｏリング４０が取り付けられている。Ｏリング４０がハウジング１３の内周面に密接することにより、ハウジング１３の内部空間は、吐出チャンバーＳ２と吸入チャンバーＳ１とに区画される。
吸入チャンバーＳ１は、ハウジング１３に形成された吸入口２１と連通している。吸入口２１を通じて取り込まれた低圧の流体は、吸入チャンバーＳ１を経て圧縮室３６内に吸入される。また、吐出チャンバーＳ２には、圧縮室３６から供給された流体（圧縮された冷媒ガス）が、吐出ポート３７を経由して流れ込む。

メイン軸受２４は、回転軸１２を軸線Ａ上で支持する。メイン軸受２４は、サブ軸受２５よりもスクロール圧縮部２３側に配置されている。メイン軸受２４は、サブ軸受２５よりも大きな外径を有する玉軸受である。

サブ軸受２５は、シール部２６よりもスクロール圧縮部２３側に配置されている。サブ軸受２５は、メイン軸受２４よりも小さな外径を有するニードル軸受である。

次に、ハウジング１３の固定部１５について説明する。
図３に示すように、ハウジング１３の固定部１５は、ハウジング本体１４（図２参照）の外面にハウジング本体１４と一体に形成され、軸線Ａと直交する方向に延びるボルト挿通孔４４を有している。一方の固定部１５（１５Ａ）は、ハウジング１３の幅方向Ｗの一方側に設けられ、他方の固定部１５（１５Ｂ）は、ハウジング１３の幅方向Ｗの他方側に設けられている。固定部１５の幅方向Ｗの長さは、ハウジング本体１４の幅方向Ｗの幅と略同一である。圧縮機１０は、ボルト挿通孔４４に挿通されたボルト８（図１参照）によってブラケット２に固定される。

フロントケース１６は、複数のボルト４１，４２によってハウジング１３に固定されている。
複数のボルト４１，４２は、軸線Ａの周方向に等間隔に配置されている。即ち、軸線Ａの周方向に隣り合うボルト４１，４２同士の間隔Ｇは、略同一である。

複数のボルト４１，４２は、複数（本実施形態では８本）の第一ボルト４１と、複数（本実施形態では４本）の第二ボルト４２を有している。第一ボルト４１の呼びは、第二ボルト４２の呼びとは異なっている。第一ボルト４１の軸部の直径は、第二ボルト４２の軸部の直径よりも大きい。

４本の第二ボルト４２は、複数のボルト４１，４２のうち、取付面７の法線方向（幅方向Ｗ）の両端に配置されている。即ち、第二ボルト４２は、複数のボルト４１，４２のうち、取付面７に最も近いボルト（図３の第二ボルト４２Ｎ）及び取付面７から最も遠いボルト（図３の第二ボルト４２Ｆ）を含んでいる。換言すれば、複数のボルト４１，４２のうち、取付面７に直交する幅方向Ｗの両端に配置されているボルトは、第二ボルト４２である。本実施形態のボルトは、８本の第一ボルト４１及び、８本の第一ボルト４１よりも幅方向Ｗの外側に配置された４本の第二ボルト４２から構成されている。
具体的には、４本の第一ボルト４１の組と２本の第二ボルト４２の組とが、周方向に交互に配置され、一方の２本の第二ボルト４２の組が幅方向Ｗの一方に配置され、他方の２本の第二ボルト４２の組が幅方向Ｗの他方に配置されている。

上記実施形態によれば、軸部の直径が同一の複数のボルトを使用してフロントケース１６を締結する場合と比較して、ハウジング１３及びフロントケース１６の設計の自由度を向上させることができる。即ち、第二ボルト４２の軸部を小径とすることによって、ハウジング１３の幅を小さくしたりすることができる。

また、第二ボルト４２を取付面７の法線方向の両端に配置して、第二ボルト４２が嵌るボルト穴が形成される第二端面２０を小さくする（図３のＢ部）ことができるため、圧縮機１０の幅Ｗｉを小さくすることが容易となる。また、これにより、周方向に隣り合うボルト同士の間隔を等間隔にすることができる。

また、複数のボルト４１，４２が周方向に等間隔に配置されていることによって、複数のボルト４１，４２を締結することによって生じる締結力の周方向の分布を均一に近づけることができる。

また、圧縮機１０の幅Ｗｉを小さくすることによって、振動やベルトテンションなどによって圧縮機１０にかかる力に対し、圧縮機１０をブラケット２により強固に固定することができる。これにより、製品信頼性をより向上できる。

なお、上記実施形態では、第二ボルト４２を幅方向Ｗの両端に配置する構成としたが、これに限ることはない。第一ボルト４１と第二ボルト４２とが混在してもよく、例えば、第一ボルト４１と第二ボルト４２とを周方向に交互に配置してもよい。

＜第一変形例＞
以下、本発明の実施形態の第一変形例について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態の第一変形例では、上述した実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図４に示すように、第一変形例の圧縮機１０Ｂでは、フロントケース１６は、３種類のボルト４１，４２，４３によってハウジング１３に固定されている。

変形例の複数のボルトは、第一ボルト４１、第二ボルト４２、及び第三ボルト４３である。第一ボルト４１に隣接するボルトは第三ボルト４３であり、第三ボルト４３に隣接するボルトは第一ボルト４１及び第二ボルト４２であり、第二ボルト４２に隣接するボルトは第三ボルト４３である。
第三ボルト４３の軸部の直径は、第一ボルト４１の軸部の直径よりも小径、且つ、第二ボルト４２の軸部の直径よりも大径である。即ち、最も大径の第一ボルト４１と、最も小径の第二ボルト４２との間に、第一ボルト４１より小径、且つ、第二ボルト４２より大径の第三ボルト４３が配置されている。

このような構成によれば、軸部の直径が同一の複数のボルトを使用してフロントケース１６を締結する場合と比較して、ハウジング１３及びフロントケース１６の設計の自由度を向上させることができる。

＜第二変形例＞
以下、本発明の実施形態の第二変形例について図面を参照して詳細に説明する。なお、本第二変形例では、上述した実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図５に示すように、第二変形例の圧縮機システム１Ｃは、ブラケット２Ｃと、ブラケット２Ｃに固定されたエンジン３Ｃ（駆動源）と、エンジン３Ｃに固定され、エンジン３Ｃによって駆動される圧縮機１０Ｃと、を備えている。

エンジン３Ｃは、ケーシング３ａを有している。ケーシング３ａは、エンジン３Ｃの駆動軸４と平行をなす平面状の取付面７Ｃを有している。
圧縮機１０Ｃは、エンジン３Ｃの駆動軸４と圧縮機１０Ｃの回転軸１２とが平行となるように、ケーシング３ａの取付面７Ｃに固定されている。圧縮機１０Ｃは、ボルト８によってケーシング３ａに固定される。

このような構成によれば、圧縮機１０Ｃを高い剛性を有するケーシング３ａに直接取り付けることによって、圧縮機システム１Ｃをよりコンパクトにすることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、圧縮機１０，１０Ｂ，１０Ｃを容積型圧縮機としたが、これに限ることはなく、例えば、回転軸１２を有する遠心圧縮機を採用してもよい。
また、圧縮機システム１を、大型トラック用等の車載冷凍ユニットに用いられるものとして説明したがこれに限ることはない。圧縮機システム１としては、エンジン、電動機等の駆動源と、駆動源によって駆動される圧縮機とを備えるものであればよい。

１，１Ｃ 圧縮機システム
２，２Ｃ ブラケット
３，３Ｃ エンジン
３ａ ケーシング
４ 駆動軸
５ 冷凍庫
６ ベルト
７，７Ｃ 取付面
８ ボルト
１０，１０Ｂ，１０Ｃ 圧縮機
１１ 圧縮機構
１２ 回転軸
１３ ハウジング
１４ ハウジング本体
１５ 固定部
１６ フロントケース
１７ 側壁
１８ 底部
１９ 第一端面
２０ 第二端面
２１ 吸入口
２２ 吐出口
２３ スクロール圧縮部
２４ メイン軸受
２５ サブ軸受
２６ シール部
２７ 軸受
２８ プーリ
２９ 電磁クラッチ
３０ アーマチュア板
３１ 電磁石
３２ Ｏリング
３３ クランクピン
３４ 旋回スクロール
３５ 固定スクロール
３６ 圧縮室
３７ 吐出ポート
３９ 従動クランク機構
４０ Ｏリング
４１ 第一ボルト
４２ 第二ボルト
４３ 第三ボルト
４４ ボルト挿通孔
４５ 逆止弁
４６ リテーナ
Ａ 軸線
Ｄａ 軸線方向
Ｓ１ 吸入チャンバー
Ｓ２ 吐出チャンバー
Ｗ 幅方向

Claims (6)

1. 回転軸を有する圧縮機構と、
   前記圧縮機構を収容し、前記回転軸の軸線方向に沿って延びる筒状の側壁と、前記側壁の前記軸線方向の一端に接続された底部と、を有するハウジング本体を有し、前記側壁の前記軸線方向の他端が周方向に延びる面状の第一端面とされたハウジングと、
   前記第一端面に対向する第二端面を有し、前記ハウジングを塞ぐフロントケースと、
   前記軸線の周方向に間隔をあけて環状に配置され、前記フロントケースを前記ハウジングに締結する複数のボルトと、を備え、
   前記複数のボルトは、
   複数の第一ボルトと、
   前記周方向に隣り合う前記第一ボルト間に配置され、前記第一ボルトの軸部の直径よりも小径の軸部を有し、前記フロントケースを前記ハウジングに締結する第二ボルトと、を有する圧縮機。
2. 前記ハウジングは、前記ハウジング本体の前記側壁が取付対象の取付面に沿うように前記ハウジング本体を取り付けるための固定部を有し、
   前記第二ボルトは、周方向に間隔をあけて環状に配置された前記複数のボルトのうち、前記取付面に最も近いボルト及び前記取付面から最も遠いボルトを含む請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記複数のボルトは、周方向に等間隔に配置されている請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記複数のボルトは、第三ボルトを有し、前記第三ボルトの軸部の直径は、前記第一ボルトの軸部の直径よりも小径、且つ、前記第二ボルトの軸部の直径よりも大径である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. ブラケットと、
   前記ブラケットに固定された駆動源と、
   前記ブラケットに固定され、前記駆動源によって駆動される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機と、を備える圧縮機システム。
6. 駆動源と、
   前記駆動源に固定され、前記駆動源によって駆動される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機と、を備える圧縮機システム。

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