JP6153836B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

Description

本発明はスクロール式流体機械に関する。

従来の圧縮機とモータが一体となったスクロール圧縮機として、特開２００９−２５７３３７号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、固定スクロールと旋回スクロールで構成される圧縮機本体と旋回スクロールを回転駆動するモータ部で構成され、モータの出力軸が軸継手、冷却ファンを介して、旋回スクロールの駆動軸と連結されている構成が開示されている。

特開２００９−２５７３３７号公報

特許文献１の圧縮機とモータが一体となったスクロール圧縮機は、モータ出力軸と旋回スクロールの駆動軸とが分離しているため、その組み立て工程としては、部分組立てされたモータ部と圧縮機ケーシングを含む圧縮機本体とを最終工程にて組み立てている。その際、モータケーシングと圧縮機ケーシングの中心位置は、一方のフランジ部に円周状の凸部を、他方に円周状の凹部をそれぞれ精度よく加工し、凸部と凹部にて中心位置を合わせるいわゆるインローが一般的である。

ここで、モータケーシングの部分組立てにおいて、そのインロー部が変形した場合、中心位置がずれる可能性がある。そのため、位置決めピンによって中心位置を合わせる構造が考えられる。しかし、部分組立てにおけるフランジ面の変形に大きく影響を与えるモータステータの締結ボルトの影響で、モータケーシングの圧縮機ケーシング側のフランジ面の変形が大きくなると、位置決めピン穴の位置が、圧縮機ケーシングとの位置決めが不可能な位置寸法となる可能性があり、モータケーシングのピン穴の寸法位置が部分組立て後に変化しないようモータケーシング剛性を上げる形状とする必要があった。

本発明は上記課題を解決するために、モータケーシングの内部に、モータステータを締結部材によって締結する締結部座面を有し、該締結部座面を補強するリブを設ける。

モータケーシングの内部の締結部座面を補強するリブを設けることにより、モータケーシングの剛性を上げることができ、モータケーシング位置決めピン穴の位置寸法の変化を抑えることが可能となる。

本実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。 参考例としてのモータケーシングの背面図および斜視図である。 本実施例の電動モータの展開図である。 本実施例のモータケーシングの背面図および斜視図である。 本実施例の圧縮機ケーシングと電動モータの斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

図１は、本実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。図１において、１はスクロール圧縮機全体で、スクロール式の空気圧縮機本体と、電動モータ５で構成されている。空気圧縮機本体は、圧縮機ケーシング２、固定スクロール３、旋回スクロール４、駆動軸１０、クランク部１１および旋回スクロールの自転防止機構１７等より構成されている。

２は圧縮機本体の外殻を構成する圧縮機ケーシングで、該圧縮機ケーシング２は、図１に示す如く駆動軸方向の一側が閉塞され、駆動軸方向の他側が開口した有底筒状体として形成されている。即ち、圧縮機ケーシング２は、駆動軸方向の他側（固定スクロール３側）が開口した筒部２Ａと、該筒部２Ａの駆動軸方向一側に一体形成され径方向内向きに延びた環状の底部２Ｂと、該底部２Ｂの内周側から駆動軸方向の両側に向けて突出した筒状の電動モータ５の取付部２Ｃとから大略構成されている。

また、圧縮機ケーシング２の筒部２Ａ内には、後述の旋回スクロール４、クランク部１１および自転防止機構１７等が収容されている。また、圧縮機ケーシング２の底部２Ｂ側には、後述する旋回スクロール４の鏡板４Ａ側との間に複数の自転防止機構１７（図１中に１個のみ図示）が周方向に所定の間隔をもって配設されている。

さらに取付部２Ｃには、後述するモータケーシング１５との位置決めを行うピン穴２Ｅが精度よく加工されている。

１７は圧縮機ケーシング２の底部２Ｂと旋回スクロール４の背面側との間に設けられた複数の自転防止機構で、該各自転防止機構１７は、例えば補助クランク１９、圧縮機ケーシング２側と旋回スクロール４側それぞれの補助クランク軸受２０、２１により構成されている。そして、補助クランク軸受２０、２１は圧縮機ケーシング２、旋回スクロール４それぞれに設けられた軸受ボス２Ｄ、６Ｂに収容されている。

自転防止機構１７は、旋回スクロール４の自転を防止すると共に、旋回スクロール４からのスラスト荷重を圧縮機ケーシング２の底部２Ｂ側で受承させるものである。

３は圧縮機ケーシング２（筒部２Ａ）の開口端側に固定して設けられた一のスクロール部材としての固定スクロールを示している。そして、該固定スクロール３は、円板状に形成された鏡板３Ａと、該鏡板３Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部３Ｂと、該ラップ部３Ｂを径方向外側から取囲むように鏡板３Ａの外周側に設けられ、複数のボルト（図示せず）等により圧縮機ケーシング２（筒部２Ａ）の開口端側に固定された筒状の支持部３Ｃと、鏡板３Ａを挟んでラップ部３Ｂの反対側に配置された冷却フィン３Ｄにより大略構成されている。

４は他のスクロール部材を構成する旋回スクロールで、この旋回スクロール４は、固定スクロール３と駆動軸方向で対向して圧縮機ケーシング２内に旋回可能に設けられている。そして、旋回スクロール４は、図１に示すように円板状の鏡板４Ａと、該鏡板４Ａの表面に立設されたラップ部４Ｂと、ラップ部４Ｂと反対側に立設された複数の冷却フィン４Ｃと、鏡板４Ａの背面（ラップ部４Ｂと反対側の面）側に突設され、後述のクランク部１１に旋回軸受１３を介して取付けられる筒状のボス板部６とにより大略構成されている。

また、ボス板部６の外径側には、圧縮機ケーシング２の底部２Ｂとの間に後述の自転防止機構１７が旋回スクロール４の周方向に所定の間隔をもって配設されている。そして、旋回スクロール４のボス板部６は、その中心が固定スクロール３の中心に対して予め決められた所定の寸法（旋回半径）分だけ径方向に偏心して配置されるものである。

１３は旋回スクロール４のボス板部６と後述するクランク部１１との間に配設された旋回軸受を示し、該旋回軸受１３は、旋回スクロール４のボス部６Ａをクランク部１１に対して旋回可能に支持し、旋回スクロール４が駆動軸１０の軸線に対し所定の旋回半径をもって旋回動作するのを補償するものである。

１０は電動モータ５の軸受５Ａ、５Ｂを介して回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸１０は、圧縮機ケーシング２に着脱可能に連結された電動モータ５よって回転駆動されるものである。また、駆動軸１０の先端側（駆動軸方向の他側）には、旋回スクロール４のボス部６Ａが後述のクランク部１１と旋回軸受１３とを介して旋回可能に連結されている。

駆動軸１０には、旋回スクロール４の旋回動作を安定させるためにバランスウェイト１２が設けられ、圧縮機運転の場合には駆動軸１０と一体で回転する。

１１は駆動軸１０の先端側に一体化して設けられたクランク部で、該クランク部１１は、旋回スクロール４のボス部６Ａに旋回軸受１３を介して連結されている。そして、クランク部１１は駆動軸１０と一体に回転され、このときの回転は旋回軸受１３を介して旋回スクロール４の旋回動作に変換されるものである。

２２は駆動軸１０後端に取り付けられた冷却ファンであり、駆動軸１０と共に回転することで冷却風を発生させる。冷却風は導風ダクト２３によって固定スクロール３、旋回スクロール４それぞれの冷却フィン３Ｄ、４Ｃに導かれてフィン間と、ボス板６の圧縮機ケーシング２側を通過し、圧縮熱によって高温となる各部を冷却する。

７は固定スクロール３のラップ部３Ｂと旋回スクロール４のラップ部４Ｂとの間に画成された複数の圧縮室で、該各圧縮室７は、図１中に示す如く旋回スクロール４のラップ部４Ｂを固定スクロール３のラップ部３Ｂと重なり合うように配置することにより、これらのラップ部３Ｂ、４Ｂ間に鏡板３Ａ、４Ａに挟まれてそれぞれ形成されるものである。

８は固定スクロール３の外周側に設けられた吸入口で、該吸入口８は、例えば吸気フィルタ等を介して外部から空気を吸込み、この空気は各圧縮室７内で旋回スクロール４の旋回動作に伴って連続的に圧縮される。

９は固定スクロール３の中心側に設けられた吐出口で、該吐出口９は、前記複数の圧縮室７のうち、最内径側の圧縮室７から圧縮空気を貯留タンク（図示せず）側に向けて吐出するものである。

５は圧縮機後方に設けられた電動モータであり、２つの軸受５Ａ、５Ｂによって回転自由に支持した駆動軸１０を回転させるものである。

即ち、旋回スクロール４は、電動モータ５により駆動軸１０とクランク部１１とを介して駆動され、自転防止機構１７によって自転を規制された状態で固定スクロール３に対し旋回運動を行う。

これにより、複数の圧縮室７のうち外径側の圧縮室７は、固定スクロール３の吸入口８から空気を吸込み、この空気は各圧縮室７内で連続的に圧縮される。そして、内径側の圧縮室７は、鏡板３Ａの中心側に位置する吐出口９から圧縮空気を外部に向けて吐出するものである。

次に、本実施例の電動モータ部分に関して説明する。図１に示すように、電動モータ５は、モータケーシング１５に収容されたモータステータ５Ｃと駆動軸１０と同軸に設けられたロータ５Ｅからなる。

図２に参考例としてのモータケーシングの背面図および斜視図を示す。図２において、（ａ）は圧縮機ケーシングと締結する側とは反対側からみたモータケーシングの背面図、（ｂ）は、その斜視図である。図３において、モータケーシング２５は、モータステータ５Ｃの駆動軸方向の位置を規定する突起１５Ｆと、突起１５Ｆから駆動軸方向に一定の距離をあけ離間して配置され、モータステータ５Ｃを締結する締結部材である締結ボルト５Ｆの締結部座面１５Ａと、圧縮機ケーシング２との合わせ面となる圧縮機ケーシング側フランジ面１５Ｂと、圧縮機ケーシング２の後述するピン穴２Ｅと同寸法に精度よく加工された、圧縮機ケーシング２との位置決めピンを挿入する、圧縮機ケーシング側フランジ面１５Ｂ上のピン穴１５Ｃ等からなる。

ここで、電動モータ５の組立順序について説明する。図３は、本実施例の電動モータの展開図である。図３において、まずモータケーシング１５にモータステータ５Ｃを挿入する。そして、モータステータ５Ｃと突起１５Ｆが接触し、モータステータ５Ｃの駆動軸方向の位置が規定される。その後、軸受け箱１４に軸受５Ｂを挿入したのち、モータステータ５Ｃが挿入されたモータケーシング１５と勘合する。締結ボルト５Ｆは、軸受け箱１４側から電動モータ５に導入され、軸受け箱１４、モータステータ５Ｃそれぞれに設けられたボルト貫通穴５Ｄを通ってモータケーシング１５の内側に設けられた締結部座面１５Ａで締結される。なお締結ボルト５Ｆを，軸受け箱１４，モータステータ５Ｃそれぞれに設けられた貫通穴に通して締結を行うことで，モータステータ５Ｃから電源へ接続する配線と軸受け箱１４に設けられた配線取り出し口１４Ａとの位置合わせを行うことができる。また締結ボルト５Ｆが，圧縮運転中におけるモータステータ５Ｃの周り止めとして機能することで，モータステータ５Ｃの径方向から締結する止めネジ等の周り止めが不要となる。

このとき締結部座面１５Ａが、締結ボルト５Ｆの軸力により軸受け箱１４側に変形すると、モータケーシング１５の圧縮機ケーシング側フランジ面１５Ｂを変形させる。フランジ面１５Ｂが変形すると、ピン穴１５Ｃの位置が変わり圧縮機ケーシング２に設けられたピン穴２Ｅとの位置が合わなくなり、組立が困難となる。

一方、スクロール圧縮機を組み立てる際の組立作業の効率化を目的として、旋回スクロール等の圧縮機部分を組み立てる前に、部分組立てされたモータ５と圧縮機ケーシング２とを組立てる。その際、モータケーシングの圧縮機ケーシング側のフランジ面には、後工程にて旋回スクロールの自転防止機構１７を組立てる際に工具等を挿入するための孔または切欠きを設けることが考えられる。この場合、軸受５Ａを収容する軸受ハウジングを設けないことにより、モータケーシングに設けた孔または切欠きから軸受や自転防止機構１７へ容易に工具を挿入できる。しかし、その場合には、モータケーシングのフランジ面の剛性は、従来よりも低くなるため、部分組立てによるフランジ面の変形が従来より大きくなる。また部分組立てにおけるフランジ面の変形に大きく影響与えるモータステータの締結ボルトと、フランジ面の孔または切欠きの配置が不均一となる場合は、フランジ面の変形形態も複雑化する。以上の要因から、モータケーシングのピン穴の位置が、圧縮機ケーシングとの位置決めが不可能な位置寸法となる可能性があり、モータケーシングのピン穴の寸法位置が部分組立て後に変化しないようモータケーシングの剛性を上げることがより重要になる。

図４に本実施例のモータケーシングの背面図および斜視図を示す。図４において、（ａ）は圧縮機ケーシングと締結する側とは反対側からみたモータケーシングの背面図、（ｂ）は、その斜視図である。図４において、図３と同様の構成は同じ符号を付しており、特徴的な点は、モータケーシング１５の内側にある突起部１５Ｆと締結部座面１５Ａとの駆動軸方向の空間にリブ１５Ｅを設けている点である。これにより、リブ１５Ｅは締結部座面１５Ａを補強するように働く。また、リブ１５Ｅは、突起部１５Ｆと締結部座面１５Ａとが駆動軸方向に一定の距離を持ったまま離間して配置され、それぞれを連結し一体化するように設けられている。また、１５Ｄは、上述した自転防止機構１７を組立てる際に工具等を挿入する切欠き部であり、モータケーシング１５上であって、自転防止機構１７とモータステータ５Ｃとの間に内部と連通する切欠きである。

また、図５に本実施例の圧縮機ケーシングと電動モータの斜視図を示す。図５において、（ａ）は圧縮機ケーシング、（ｂ）は電動モータの斜視図である。図５（ａ）において、モータケーシング１５との位置決めを行うピン穴２Ｅが、圧縮機ケーシング２と前モータケーシング１５との合わせ面となる圧縮機ケーシング２の取付部に設けられており、図５（ｂ）において、位置決めピン１５Ｇが、モータケーシング１５のフランジ面１５Ｂ上のピン穴１５Ｃに取り付けられ、ピン穴２Ｅとピン穴１５Ｃに取り付けられた位置決めピン１５Ｇにより、ピン穴２Ｅとピン穴１５Ｃを連結して、圧縮機ケーシングとモータケーシングが締結される。

以上説明したように、モータケーシングの内側に締結部座面を補強するリブを設けることで、モータケーシングの剛性を上げることができ、モータケーシング１５のピン穴１５Ｃの位置寸法の変化を抑えることが可能となり、精度よく電動モータ５と圧縮機ケーシング２の位置合わせを行うことができる。またリブ１５Ｅをモータケーシング１５の内側に設けることで、製品寸法の大型化をすることなく、ピン穴１５Ｃの位置精度を確保できる。さらに、駆動軸方向に一定の距離を持って離間して配置された突起１５Ｆと締結部座面１５Ａを連結し一体化するようにリブを設けたことで、モータステータ５Ｃに設けられているコイル部５Ｇと締結部座面１５Ａとの干渉を避けながら、モータケーシングの剛性を上げることができ、モータケーシングの変形を抑制できるという効果がある。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、モータ直結型の圧縮機であれば、スクロール式流体機械に限らず、往復動圧縮機やスクリュー圧縮機にも適用可能である。

１…スクロール圧縮機、２…圧縮機ケーシング、２Ｅ…ピン穴
３…固定スクロール（スクロール部材）、４… 旋回スクロール、
５… 電動モータ、５Ｃ…モータステータ、５Ｄ…ボルト貫通穴、５Ｅ…ロータ、
５Ｆ…締結ボルト、１０… 駆動軸、１５、２５…モータケーシング、
１５Ａ…締結部座面、１５Ｂ…圧縮機ケーシング側フランジ面、
１５Ｃ…ピン穴、１５Ｄ…切欠き部、１５Ｅ…リブ、１５Ｆ…突起、
１５Ｇ…位置決めピン、１７… 自転防止機構、１９…補助クランク、
２０…補助クランク軸受(ケーシング側)、
２１…補助クランク軸受(旋回スクロール側

Claims (12)

1. 固定スクロールと、
   前記固定スクロールに対向して設けられ旋回運動する旋回スクロールと、
   前記固定スクロールと前記旋回スクロールを内包する圧縮機ケーシングと、
   前記旋回スクロールを駆動する駆動軸とモータステータとを有し、モータケーシングに収容された電動モータとを備え、
   前記モータケーシングは、前記モータステータを該モータケーシングに締結する締結部材の締結部座面を内部に有し、
   前記締結部座面を補強するリブを前記モータケーシング内部に設けたことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. 請求項１に記載のスクロール式流体機械において、
   前記モータケーシングは、前記モータステータの駆動軸方向の位置を規定する突起を有し、
   前記締結部座面は、前記突起から駆動軸方向に離間して配置されていることを特徴とするスクロール式流体機械。
3. 請求項２に記載のスクロール式流体機械において、
   前記リブは、前記突起と前記締結部座面とを連結し一体化するように設けられていることを特徴とするスクロール式流体機械。
4. 請求項１から３の何れかに記載のスクロール式流体機械において、
   前記圧縮機ケーシングと前記モータケーシングとの合わせ面となる前記圧縮機ケーシングの取付部に第１のピン穴を設け、
   前記圧縮機ケーシングと前記モータケーシングとの合わせ面となる前記モータケーシングのフランジ面に第２のピン穴を設け、
   前記第１、第２のピン穴を位置決めピンにより連結して、前記圧縮機ケーシングと前記モータケーシングが締結されていることを特徴とするスクロール式流体機械。
5. 請求項１に記載のスクロール式流体機械において、
   前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構を備え、
   前記モータケーシング上であって、前記モータステータと前記自転防止機構との間に内部と連通する切欠きが設けられていることを特徴とするスクロール式流体機械。
6. 請求項１に記載のスクロール式流体機械において、
   前記駆動軸を支持する軸受を有し、前記モータケーシングに該軸受を収容する軸受ハウジングを設けないことを特徴とするスクロール式流体機械。
7. 流体を圧縮する圧縮機本体と、
   該圧縮機本体を駆動する駆動軸と、モータステータと、モータケーシングからなる電動モータとを有し、
   前記モータステータは、前記駆動軸方向に設けられたボルト貫通穴を有し、
   前記モータケーシングは、前記ボルト貫通穴を通して前記モータステータを該モータケーシングに固定するための締結ボルトが締結される締結部座面を内部に有し、さらに、前記締結ボルトの締結時の前記締結部座面を補強するリブを内部に備えたことを特徴とする圧縮機。
8. 請求項７に記載の圧縮機において、
   前記モータケーシングは、前記モータステータの駆動軸方向の位置を規定する突起を有し、
   前記締結部座面は、前記突起から駆動軸方向に離間して配置されていることを特徴とする圧縮機。
9. 請求項８に記載の圧縮機において、
   前記リブは、前記突起と前記締結部座面とを連結し一体化するように設けられていることを特徴とする圧縮機。
10. 請求項７から９の何れかに記載の圧縮機において、
    前記圧縮機本体は外殻を構成する圧縮機ケーシングを有しており、
    該圧縮機ケーシングと前記モータケーシングとの合わせ面となる該圧縮機ケーシングの取付部に第１のピン穴を設け、
    前記圧縮機ケーシングと前記モータケーシングとの合わせ面となる前記モータケーシングのフランジ面に第２のピン穴を設け、
    前記第１、第２のピン穴を位置決めピンにより連結して、前記圧縮機ケーシングと前記モータケーシングが締結されていることを特徴とする圧縮機。
11. 請求項７に記載の圧縮機において、
    前記モータケーシング上に内部と連通する切欠きが設けられていることを特徴とする圧縮機。
12. 請求項７に記載の圧縮機において、
    前記駆動軸を支持する軸受を有し、前記モータケーシングに該軸受を収容する軸受ハウジングを設けないことを特徴とする圧縮機。

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