(57)【要約】【課題】モータ部及び圧縮機構部を効率良く冷却できる空気供給装置を提供すること。【解決手段】モータフレーム１１に固定されるステータ１２と、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、モータシャフト４１と一体で構成されたメカシャフト４２と、メカシャフト４２によって動作する旋回スクロール２１と、旋回スクロール２１を旋回動作させる自転拘束部材２３と、旋回スクロール２１を収めるメカケーシング３１と、旋回スクロール２１との間で圧縮空間を形成する固定スクロール２２とを備えた空気供給装置であって、モータフレーム１１の外周部に配管６１などの冷却機構を備えた。【選択図】図１
2004162621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータフレームに固定されたステータと、モータシャフトに固定されて前記ステータ内で回転するロータと、前記モータシャフトと一体で構成されたメカシャフトと、前記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を旋回動作させる自転拘束部材と、前記旋回スクロールを収めるメカケーシングと、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を備えた空気供給装置であって、
前記モータフレームの外周部に冷却機構を備えてなる空気供給装置。
【請求項２】
前記冷却機構の構成として、前記モータフレームの外周部に配管を巻き付けてなる請求項１記載の空気供給装置。
【請求項３】
前記冷却機構の構成として、前記モータフレームの外周面にらせん溝を形成し、前記らせん溝の更に外周側に筒状のフレームカバーを備え、前記フレームカバー外周部から前記らせん溝へ複数の連通路を設けてなる請求項１記載の空気供給装置。
【請求項４】
前記冷却機構の構成として、筒状フレームカバーの内周面にらせん溝を形成し、前記フレームカバーを前記モータフレームの外周側に設け、前記フレームカバーの外周部から前記らせん溝へ複数の連通路を設けてなる請求項１記載の空気供給装置。
【請求項５】
前記モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受で回転自在に保持され、前記フレームカバーが前記第１の軸受を兼ねてなる請求項３または４に記載の空気供給装置。
【請求項６】
モータフレームに固定されたステータと、モータシャフトに固定されて前記ステータ内で回転するロータと、前記モータシャフトと一体で構成されたメカシャフトと、前記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を旋回動作させる自転拘束部材と、前記旋回スクロールを収めるメカケーシングと、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を備えた空気供給装置であって、
前記固定スクロールの反ラップ面側に、冷却機構を備えてなる空気供給装置。
【請求項７】
前記冷却機構の構成として、前記固定スクロールの反ラップ面上に内周シール部及び外周シール部を残して段落ち部を形成し、前記固定スクロールの反ラップ面に隣接させて、前記内周シール部、外周シール部および段落ち部を覆うプレートを配置し、前記固定スクロールの鏡板の外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けてなる請求項６記載の空気供給装置。
【請求項８】
前記冷却機構の構成として、前記固定スクロールの反ラップ面に隣接させてプレートを配置し、プレートの一面に内周シール部及び外周シール部を残して段落ち部を形成し、前記固定スクロールの鏡板の外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けてなる請求項６記載の空気供給装置。
【請求項９】
前記モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受とで回転自在に保持され、前記メカシャフトが前記旋回スクロールと前記固定スクロールとを貫通し、前記旋回スクロールの両端で前記第２の軸受と第３の軸受とで回転自在に保持された請求項１〜８の何れかに記載の空気供給装置。
【請求項１０】
モータフレームに固定されたステータと、モータシャフトに固定されて前記ステータ内で回転するロータと、前記モータシャフトと一体で構成されたメカシャフトと、前記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を旋回動作させる自転拘束部材と、前記旋回スクロールを収めるメカケーシングと、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を備え、
前記モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受とで回転自在に保持され、前記メカシャフトが前記旋回スクロールと前記固定スクロールとを貫通し、前記旋回スクロールの両端で前記第２の軸受と第３の軸受とで回転自在に保持された空気供給装置であって、
前記第３の軸受を支持する吐出ケーシングの軸方向外面に、冷却機構を備えてなる空気供給装置。
【請求項１１】
前記冷却機構の構成として、前記吐出ケーシングの軸方向外面上に外周シール部を残して段落ち部を形成し、前記吐出ケーシングの軸方向外面を覆うプレートを隣接して配置し、前記吐出ケーシングの径方向外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けてなる請求項１０記載の空気供給装置。
【請求項１２】
前記冷却機構の構成として、前記吐出ケーシングの軸方向外面を覆うプレートを隣接して配置し、プレートの一面に外周シール部を残して段落ち部を形成し、前記吐出ケーシングの径方向外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けてなる請求項１０記載の空気供給装置。
【請求項１３】
前記段落ち部がＣ字型またはＵ字型である請求項７、８、１１、１２の何れかに記載の空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばエンジンのスーパーチャージャーや燃料電池のエアコンプレッサとして利用される空気供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日までガス圧縮機として幾つかのタイプが実現しているが、ガス圧縮機全般の課題として、モータの冷却や圧縮機構部の冷却が挙げられる。従来の方法としては、ファン等を用いて外気を導入して冷却を行うものがある（例えば特許文献１参照）。また冷却用流体を用いて冷却を行うものもある（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３６４８８（図１）
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−１０６４８４（図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機で用いられる部品には、それぞれ耐熱温度が決められており、いかなる場合においてもその温度以下にしなければならない。
【０００６】
しかし、ファンを用いて外気を導入し、モータ部と圧縮機構部とを冷却する方法では、圧縮機本体の外周に風回路を作る必要がある。そのため、圧縮機を覆うケーシングが必要となり、大型化を招いてしまう。また圧縮機が閉塞空間に設置された場合、外気が次第に温度上昇し、モータ部や圧縮機構部の冷却が不十分となり、耐久性・信頼性低下を引き起こしてしまう。
【０００７】
これに対し冷却用流体を用いた方法は、ファンを用いた方法と比べ、冷却効率は高い。しかしながら、流体が通過する経路の確保が必要となる。そして、冷却用流体の供給口から排出口への経路をひとつにしなければ、通路抵抗の低い方へと積極的に冷却用流体が流れ、温度差が生じてしまう。すなわち部分的な冷却となり、モータ巻線やベアリンググリスの耐熱温度を超えてしまう可能性がある。
【０００８】
そこで本発明は、大型化させずに、しかも効率良くモータ部と圧縮機構部とを冷却できる空気供給装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、モータフレームに固定されたステータと、モータシャフトに固定されて前記ステータ内で回転するロータと、前記モータシャフトと一体で構成されたメカシャフトと、前記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を旋回動作させる自転拘束部材と、前記旋回スクロールを収めるメカケーシングと、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を備えた空気供給装置であって、前記モータフレームの外周部に冷却機構を備えてなるものである。
【００１０】
請求項６記載の発明は、モータフレームに固定されたステータと、モータシャフトに固定されて前記ステータ内で回転するロータと、前記モータシャフトと一体で構成されたメカシャフトと、前記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を旋回動作させる自転拘束部材と、前記旋回スクロールを収めるメカケーシングと、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を備えた空気供給装置であって、前記固定スクロールの反ラップ面側に、冷却機構を備えてなるものである。
【００１１】
請求項１０記載の発明は、モータフレームに固定されたステータと、モータシャフトに固定されて前記ステータ内で回転するロータと、前記モータシャフトと一体で構成されたメカシャフトと、前記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を旋回動作させる自転拘束部材と、前記旋回スクロールを収めるメカケーシングと、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を備え、前記モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受とで回転自在に保持され、前記メカシャフトが前記旋回スクロールと前記固定スクロールとを貫通し、前記旋回スクロールの両端で前記第２の軸受と第３の軸受とで回転自在に保持された空気供給装置であって、前記第３の軸受を支持する吐出ケーシングの軸方向外面に、冷却機構を備えてなるものである。
【００１２】
これらの構成によれば、大型化させずに、しかも効率良くモータ部と圧縮機構部とを冷却できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、モータフレームの外周部に冷却機構を備えたものである。そしてこの構成によれば、モータ巻線温度を耐熱温度以下に維持でき、高負荷条件においても連続的に運転を行うことができる。またモータフレームからメカケーシングへの伝熱を抑えることができるので、吸入加熱の低減も可能となる。さらにはモータ効率も向上するため、消費電力の低減を図ることもできる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、冷却機構の構成として、モータフレームの外周部に配管を巻き付けたものである。そしてこの構成によれば、フレームの肉圧や形状に関係なく、外周部よりモータを冷却することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、冷却機構の構成として、モータフレームの外周面にらせん溝を形成し、らせん溝の更に外周側に筒状のフレームカバーを備え、フレームカバー外周部かららせん溝へ複数の連通路を設けたものである。そしてこの構成によれば、モータフレームに溝加工を行うため、径方向の大型化を回避できる。また冷却用流体が直接モータフレームを冷却するため、効率良く熱交換ができる。さらにはらせん溝の経路とすることで、冷却流体の流れ方向は一方向に決まり、モータに生じる温度差を極力抑えることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、冷却機構の構成として、筒状フレームカバーの内周面にらせん溝を形成し、フレームカバーをモータフレームの外周側に備え、フレームカバーの外周部かららせん溝へ複数の連通路を設けたものである。そしてこの構成によれば、フレームカバーにらせん溝と冷却用流体の供給・排出口の加工を施すので、組立時にらせん溝と供給・排出口の位置合わせが不要となる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３及び請求項４記載の発明において、モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受で回転自在に保持され、前記フレームカバーが前記第１の軸受を兼ねたものである。そしてこの構成によれば、フレームカバーに軸受部材を一体成形できるので、部品点数を少なくすることができる。またモータフレームへの取り付けに関しても、軸受部材と一体化することによりモータフレーム端面での固定が可能となり、固定ボルト締め付け時のフレームカバーの歪みを防止できる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、固定スクロールの反ラップ面側に、冷却機構を備えたものである。そしてこの構成によれば、高温となる中心側圧縮室の冷却まで可能なため、圧縮熱によるスクロールラップ部の熱膨張や熱変形を低減でき、ラップ同士の接触を回避した円滑な旋回運動の維持が可能となる。またラップ先端部に設けられたチップシールの温度上昇も低減できるため、摩耗に対する寿命向上も図ることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、冷却機構の構成として、固定スクロールの反ラップ面上に内周シール部及び外周シール部を残して段落ち部を形成し、固定スクロールの反ラップ面に隣接させて、内周シール部、外周シール部および段落ち部を覆うプレートを配置し、固定スクロールの鏡板の外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けたものである。そしてこの構成によれば、冷却用流体が直接固定スクロールの鏡板を冷却するため、効率良く熱交換ができる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項６記載の発明において、冷却機構の構成として、固定スクロールの反ラップ面に隣接させてプレートを配置し、プレートの一面に内周シール部及び外周シール部を残して段落ち部を形成し、固定スクロールの鏡板の外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けたものである。そしてこの構成によれば、固定スクロールの反ラップ面に加工を施さないため、加工時に発生するラップの倒れや鏡板の歪みもなくなり、また鏡板が均一な厚さとなるため強度も保たれる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の発明において、前記モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受とで回転自在に保持され、前記メカシャフトが前記旋回スクロールと前記固定スクロールとを貫通し、前記旋回スクロールの両端で前記第２の軸受と第３の軸受とで回転自在に保持されたものである。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受とで回転自在に保持され、メカシャフトが前記旋回スクロールと固定スクロールとを貫通し、旋回スクロールの両端で第２の軸受と第３の軸受とで回転自在に保持された空気供給装置において、第３の軸受を構成する吐出ケーシングの軸方向外面に、冷却機構を備えたものである。そしてこの構成によれば、圧縮された空気を冷却して外部へ供給することができる。また第３の軸受を成すベアリングの温度上昇も低減でき、ベアリング内部に封入されたグリスの寿命向上を図ることもできる。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、冷却機構の構成として、吐出ケーシングの軸方向外面上に外周シール部を残して段落ち部を形成し、吐出ケーシングの軸方向外面を覆うプレートを隣接して配置し、吐出ケーシングの径方向外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けたものである。そしてこの構成によれば、冷却用流体が直接吐出ケーシングを冷却するため、効率良く熱交換ができる。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の発明において、冷却機構の構成として、前記吐出ケーシングの軸方向外面を覆うプレートを隣接して配置し、プレートの一面に外周シール部を残して段落ち部を形成し、前記吐出ケーシングの径方向外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けたものである。そしてこの構成によれば、プレートは最外部品であるため、その厚みに規制がなく、段落ち部の形状、特に深さを自由に変更できる。また吐出ケーシングに加工を施さないため、吐出ケーシングの強度も保たれる。
【００２５】
請求項１３記載の発明は、請求項７、８、１１、１２の何れかに記載の発明において、段落ち部がＣ字型またはＵ字型であるものである。
（実施の形態）
以下、本発明に係る空気供給装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本実施の形態による空気供給装置の全体構成を示す側面断面図、図２は本実施の形態による空気供給装置の全体構成図を示す側面断面図、図３は本実施の形態による空気供給装置の全体構成図を示す側面断面図、図４は本実施の形態による空気供給装置の全体構成図を示す側面断面図、図５は本実施の形態による空気供給装置の固定スクロールを示す背面図、図６は本実施の形態による空気供給装置の固定スクロールを示す側面断面図、図７は本実施の形態による空気供給装置のプレートを示す正面図、図８は本実施の形態による空気供給装置の固定スクロールを示す側面断面図、図９は本実施の形態による空気供給装置の吐出ケーシングを示す背面図、図１０は本実施の形態による空気供給装置の吐出ケーシングを示す側面断面図、図１１は本実施の形態による空気供給装置のプレートを示す正面図、図１２は本実施の形態による空気供給装置の吐出ケーシングを示す側面断面図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態による空気供給装置は、モータ部１０と圧縮機構部２０と吐出ケーシング部５０とから構成されている。
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内面に固定されたステータ１２と、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、モータフレーム１１の一端側端面を封止するモータ軸受プレート１４とから構成される。モータ軸受プレート１４は、プレートの中心部において第１の軸受７１を備え、この第１の軸受７１によってモータシャフト４１の一端側端部を回転自在に保持している。また、モータシャフト４１には第１のバランスウエイト４６が取り付けられている。
【００２８】
圧縮機構部２０は、モータシャフト４１と一体的に偏心して形成されたメカシャフト４２によって動作する旋回スクロール２１と、旋回スクロール２１との間で圧縮空間２６を形成する固定スクロール２２と、旋回スクロール２１を旋回動作させる自転拘束部材２３とから構成される。旋回スクロール２１には、所定の高さで立設された旋回スクロールラップ２１Ａが、固定スクロール２２には、所定の高さで立設された固定スクロールラップ２２Ａが設けられている。そして旋回スクロールラップ２１Ａと固定スクロールラップ２２Ａ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２１Ａの側面と固定スクロールラップ２２Ａ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２１Ａと固定スクロールラップ２２Ａとの先端の端面には、それぞれチップシール２１Ｂ、２２Ｂが設けられている。従って旋回スクロールラップ２１Ａの先端部と固定スクロール２２とは、チップシール２１Ｂを介して接触し、固定スクロールラップ２２Ａの先端部と旋回スクロール２１とは、チップシール２２Ｂを介して接触する。なお、２２Ｃは、固定スクロール２２に設けられた吐出ポートである。
【００２９】
旋回スクロール２１を収めるメカケーシング３１は、モータフレーム１１の他端側端面と圧縮機構部２０の一端側端面とを位置決めプレート３７を介して封止する円盤状の仕切盤３１Ａと、圧縮機構部２０の外周部を覆う円筒部材３１Ｂとによって構成される。仕切盤３１Ａの中心部には貫通穴３３を有し、この貫通穴３３には第２の軸受７２が設けられている。モータシャフト４１の他端側端部は、この第２の軸受７２によって回転自在に保持されている。円筒部材３１Ｂは、圧縮機構部２０に空気を導入する吸入口２４を備えている。
【００３０】
吐出ケーシング部５０に設けられた吐出ケーシング５１は、円盤状のプレート５１Ａと、プレート５１Ａの外周端に連続する円筒部材５１Ｂとによって構成される。プレート５１Ａの中心部には第３の軸受７３が設けられている。またメカシャフト４２の他端側端部には、アダプタ４８が取り付けられている。そして、このアダプタ４８の中心とモータシャフトの回転中心とを合わせた状態で、アダプタ４８が第３の軸受７３によって回転自在に保持されている。またプレート５１Ａは、圧縮機構部２０で圧縮された空気を導出する吐出口２５を備えている。
【００３１】
圧縮機構部２０内に配設された自転拘束部材２３は、メカシャフト４２を中心とする旋回スクロール２１の回転を拘束し、旋回スクロール２１を、モータシャフト４１を中心とする旋回動作のみにする。具体的には、自転拘束部材２３は、メカケーシング３１と旋回スクロール２１との間に配置されるクランクピンによって構成される。この自転拘束部材２３は、それぞれの軸端にベアリングなどの軸受を備えている。この軸受はグリスが封入されたボールベアリングが好ましい。自転拘束部材２３は、仕切盤３１Ａと旋回スクロール２１との間に３つ設けられ、それぞれの自転拘束部材２３は、メカシャフト４２から等しい距離で、それぞれ等間隔に設けている。なお、自転拘束部材２３は、３つ以上設けることが好ましい。
【００３２】
シャフト４０は、モータシャフト４１とメカシャフト４２とが一体型に形成されて構成されている。なおシャフト４０は、一端側を第１の軸受７１、中間位置を第２の軸受７２、他端側をアダプタ４８を介して第３の軸受７３によって回転自在に保持されている。そして第１の軸受７１と第２の軸受７２とによってモータシャフト４１が保持され、第２の軸受７２と第３の軸受７３とによってメカシャフト４２が保持されているため、モータシャフト４１もメカシャフト４２も両端支持の構成となっている。メカシャフト４２は、クランク部においてモータシャフト４１に対して偏心して構成されている。
【００３３】
メカシャフト４２には、ベアリングなどの軸受７４、７５が設けられている。旋回スクロール２１は、この２つの軸受７４、７５によって回転自在に保持されている。このとき軸受７４は旋回スクロールラップ２１Ａの付け根側に、軸受７５は旋回スクロールラップ２１Ａの先端側に配置されている。
【００３４】
またメカシャフト４２には、予圧ばね４４が設けられている。この予圧ばね４４は、第２のバランスウエイト４７と軸受７５との間に、圧縮負荷が加えられた状態で配設される。従って予圧ばね４４は、軸受７５の内輪側部材をモータ部１０側に押圧し、軸受７５の内輪側部材がモータ部１０側に押圧されることで、その押圧力は、ボールを介して軸受７５の外輪側部材に伝わり、その結果旋回スクロール２１をモータ部１０側に押圧する。この旋回スクロール２１に加わる押圧力は、自転拘束部材２３が受けることになり、低速運転時での旋回スクロール２１の転覆を押さえ、振動を押さえることができる。
【００３５】
またメカシャフト４２には、シャフトシール４５が設けられている。このシャフトシール４５は、軸受７４と軸受７５との間の位置で、軸受７５の軸受７４側の位置に隣接して設けられている。このシャフトシール４５によって、圧縮空気が軸受７４側に漏れないように構成されている。
【００３６】
そして、上記構成に加えて、本実施の形態による空気供給装置では、図１から図４に示すように、モータフレーム１１の外周部に冷却機構を備えている。つまり、圧縮機運転時にはモータ部１０より損失熱が発生するため、モータ部１０の冷却が必要となるが、本発明の空気供給装置では、図１から図４に示すように、モータフレーム１１の外周部に冷却機構を備えていることにより、モータ巻線温度を耐熱温度以下に維持でき、高負荷条件においても連続的に運転を行うことができる。またモータフレーム１１からメカケーシング３１への伝熱を抑えることができるので、吸入加熱の低減も可能となる。さらにはモータ効率も向上するため、消費電力の低減を図ることもできる。
【００３７】
このモータ部１０のより具体的な冷却構成としての第１の実施の形態を、図１を用いて説明する。この実施の形態は、モータ部１０の冷却構成として、モータフレーム１１の外周部に配管６１を巻き付けたものである。配管６１には冷却用流体を流し、配管６１とモータフレーム１１の接触部において熱交換を行うものである。冷却用流体としては、冷媒、空気、水などがある。
【００３８】
この構成によれば、モータフレーム１１肉圧や形状に関係なく、モータフレーム１１の外周部に配管６１を巻き付けてモータ部１０を良好に冷却することができる。
【００３９】
また、モータ部１０の冷却構成としての第２の実施の形態を、図２を用いて説明する。この実施の形態では、モータ部１０の冷却構成として、モータフレーム１１の外周面にらせん溝６２を形成し、らせん溝６２の更に外周側に円筒状のフレームカバー６３を備え、フレームカバー６３の外周部よりらせん溝６２へ複数の連通路６３Ａを設けている。らせん溝６２の一端部と連通した連通路６３Ａから冷却用流体を供給し、らせん溝６２の他端部と連通した連通路６３Ａより冷却用流体を排出させて、流れを一方向にする。なお、らせん溝６２の長さは、長い方が望ましい。また連通路６３Ａにはホースニップル等を取り付け、冷却用流体を供給・排出する。そのため、らせん溝６２の開始位置と終了位置とをモータフレーム１１の外周面上で互いに近傍となる位置に合わせた方が望ましい。
【００４０】
この構成によれば、モータフレーム１１に溝加工を行うため、図１に示すようにモータフレーム１１の外周部に配管６１を巻き付ける場合などと比較して、径方向の大型化を回避できる。また冷却用流体が直接モータフレーム１１を冷却するため、効率良く熱交換ができる。さらにはらせん溝６２の経路とすることで、冷却流体の流れ方向は一方向に決まり、モータ部１０に生じる温度差を極力抑えることができる。
【００４１】
次に、モータ部１０の冷却構成としての第３の実施の形態を、図３を用いて説明する。この実施の形態では、モータ部１０の冷却構成として、円筒状フレームカバー６３の内周面にらせん溝６２を形成し、フレームカバー６３をモータフレーム１１の外周側に備え、フレームカバー６３の外周部かららせん溝６２へ複数の連通路６３Ａを設けたものである。
【００４２】
この構成によれば、フレームカバー６３にらせん溝６２と冷却用流体の供給・排出口としての連通路６３Ａの加工を施すので、組立時にらせん溝６２と供給・排出口としての連通路６３Ａとの位置合わせが不要となる。
【００４３】
さらに、モータ部１０の冷却構成としての第４の実施の形態を、図４を用いて説明する。この実施の形態では、モータ部１０の冷却構成部品であるフレームカバー６３をモータ軸受プレート１４と一体にして、モータ軸受プレート１４の中心部において第１の軸受７１を備え、この第１の軸受７１によってモータシャフト４１の一端側端部を回転自在に保持したものである。
【００４４】
この構成によれば、フレームカバー６３に、第１の軸受７１を保持するモータ軸受プレート１４を一体成形したので、図１〜図３に示すようなモータフレーム１１とモータ軸受プレート１４とを別個に設けた場合と比較して、部品点数を少なくすることができる。またモータフレームへのモータ軸受プレート１４の取付に関しても、軸受部材と一体化することによりモータフレーム端面での固定が可能となり、モータフレームとモータ軸受プレートとを別個に設けた場合には、モータフレームを固定する固定ボルト締め付け時にフレームカバーが歪むことがあるが、このようなフレームカバーの歪みを防止できる。
【００４５】
次に、圧縮機構部２０の冷却構成について図１および図６を用いて概略的に説明する。
圧縮機構部２０の吸入口２４から取り込まれた空気は、旋回スクロール２１と固定スクロール２２とによって形成される圧縮空間２６で圧縮され、固定スクロール２２に設けられた吐出ポート２２Ｃより吐出ケーシング部５０へと送られる。空気が圧縮されると圧縮熱が発生し、この影響でラップ先端に設けられたチップシール２１Ｂ、２２Ｂの寿命が低下してしまう。その防止策として、固定スクロール２２の反ラップ面（固定スクロール２２における固定スクロールラップ２２Ａが設けられている側と反対側の面）側に、冷却機構を設けている。
【００４６】
この圧縮機構部２０の具体的な冷却構成としての第１の実施の形態を、図５および図６を用いて説明する。この実施の形態では、図５および図６に示すように、固定スクロール２２の反ラップ面において、吐出ポート２２Ｃの外側に内周シール部２２ＤとＯリング溝２２Ｆとを設け、外周部には外周シール部２２ＥとＯリング溝２２Ｇとを設け、その間に段落ち部２２Ｈを形成する。この段落ち部２２Ｈの一部には、固定スクロール２２の径方向外周面と連通する連通路２２Ｉが設けられており、この連通路２２Ｉは冷却用流体の供給・排出口の役割を果たす。また段落ち部２２Ｈの形状は、冷却用流体の流れを一方向にするため仕切りを設ける必要があり、図５に示すように、側面視してＣ字型形状やＵ字型形状とすることが望ましい。そして図６に示すように、２種類のＯリング８１、８２をＯリング溝２２Ｆ、２２Ｇにそれぞれ挿入し、この固定スクロール２２の反ラップ面に、プレート３５を隣接配置して冷却空間３５Ａを形成する。冷却用流体としては、モータ部１０の冷却と同様に、冷媒、空気、水などがある。
【００４７】
このように、固定スクロール２２の反ラップ面側に圧縮機構部２０を冷却する冷却機構を設けることで、高温となる中心側圧縮室の冷却まで可能となり、圧縮熱による旋回スクロールラップ２１Ａや固定スクロールラップ２２Ａの熱膨張や熱変形を低減でき、ラップ同士の接触を回避した円滑な旋回運動の維持が可能となる。またラップ先端部に設けられたチップシール２１Ｂ、２２Ｂの温度上昇も低減できるため、摩耗に対する寿命向上も図ることができる。
【００４８】
また、冷却用流体が固定スクロール２２の鏡板（固定スクロール２２における固定スクロールラップ２２Ａとプレート３５との間に配置されている部分）を直接冷却するため、効率良く熱交換ができる。
【００４９】
また、圧縮機構部２０の冷却構成としての第２の実施の形態を、図７および図８を用いて説明する。この実施の形態においては、固定スクロール２２の反ラップ面に隣接配置されたプレート３５における固定スクロール２２に臨む面において、図７に示すように、吐出ポート３５Ｃの外側に内周シール部３５ＤとＯリング溝３５Ｆとを設け、外周部には外周シール部３５ＥとＯリング溝３５Ｇとを設け、その間に段落ち部３５Ｈを形成する。そして、このプレート３５のＯリング溝３５Ｆ、３５ＧにＯリング８３、８４を挿入し、固定スクロール２２の反ラップ面に隣接配置して、冷却空間３５Ａを形成する。この冷却空間３５Ａには、固定スクロール２２の径方向外周面と連通する連通路２２Ｉが設けられており、冷却用流体を供給・排出口の役割を果たす。段落ち部３５Ｈの形状は、上記と同様にＣ字型、Ｕ字型形状とすることが望ましい。
【００５０】
この構成によれば、固定スクロール２２の反ラップ面には加工を施さないため、加工時に発生する固定スクロールラップ２２Ａの倒れや鏡板の歪みもなくなり、また鏡板が均一な厚さとなるため強度も保たれる。
【００５１】
次に、吐出ケーシング部５０の冷却構成について図１を用いて概略的に説明する。
圧縮機構部２０において圧縮が終了した空気は、固定スクロール２２に設けられた吐出ポート２２Ｃより吐出ケーシング部５０へと送られ、吐出口２５より外部へと送り出される。吐出ケーシング５１には、圧縮された高温の空気が充満しており、第３の軸受７３にも熱の影響が及ぼされる。第３の軸受７３は、グリスの封入されたボールベアリングが望ましく、その寿命向上を図るには、熱の影響を低減させることが重要となる。よって吐出ケーシング５１の外面に、冷却機構を設けている。
【００５２】
この吐出ケーシング部５０の具体的な冷却構成としての第１の実施の形態を、図９および図１０を用いて説明する。図９に示すように、吐出ケーシングプレート５１Ａの外面において、外周シール部５１ＥとＯリング溝５１Ｇとを設け、その内側に段落ち部５１Ｈを形成する。この段落ち部５１Ｈには、吐出ケーシングプレート５１Ａの径方向外周面と連通する連通路５１Ｉが設けられており、この連通路５１Ｉが冷却用流体を供給・排出口の役割を果たす。また段落ち部５１Ｈの形状は、冷却用流体の流れを一方向にするため仕切りを設ける必要があり、Ｃ字型形状やＵ字型形状とすることが望ましい。そして、Ｏリング（図示せず）をＯリング溝５１Ｇに挿入し、図１０に示すように、プレート３６を吐出ケーシングプレート５１Ａの外面に隣接配置して冷却空間３６Ａを形成する。冷却用流体としては、モータ部１０の冷却と同様に、冷媒、空気、水などがある。
【００５３】
この構成によれば、圧縮された空気が冷却機構により冷却されて外部へ供給される。また第３の軸受７３を成すベアリングの温度上昇も低減でき、ベアリング内部に封入されたグリスの寿命向上を図ることもできる。そして、冷却用流体により直接吐出ケーシング５１を冷却できるため、効率良く熱交換ができる。
【００５４】
また、吐出ケーシング部５０の冷却構成としての第２の実施の形態を、図１１および図１２を用いて説明する。この実施の形態においては、吐出ケーシングプレート５１Ａの外面に隣接配置されたプレート３６における吐出ケーシングプレート５１Ａに臨む面に、図７に示すように、外周シール部３６ＥとＯリング溝３６Ｇとを設け、その内側に段落ち部３６Ｈを形成する。このプレート３６のＯリング溝３６ＧにＯリングを挿入し、吐出ケーシングプレート５１Ａの外面に隣接配置して、冷却空間３６Ａを形成する。この冷却空間３６Ａには、吐出ケーシングプレート５１Ａの径方向外周面と連通する連通路５１Ｉ（図１２参照）が設けられており、この連通路５１Ｉが冷却用流体を供給・排出口の役割を果たす。段落ち部３６Ｈの形状は、上記と同様にＣ字型、Ｕ字型形状とすることが望ましい。
【００５５】
この構成によれば、プレート３６は最外部品であるため、その厚みに規制がなく、Ｃ字型の段落ち部３６Ｈの形状、特に深さを自由に変更できる。また吐出ケーシング５１に加工を施さないため、吐出ケーシング５１の強度も保たれる。
【００５６】
【発明の効果】
以上の実施の形態から明らかなように、モータフレームの外周部に冷却機構を備えることにより、モータ巻線温度を耐熱温度以下に維持でき、高負荷条件においても連続的に運転を行うことができる。またモータフレームからメカケーシングへの伝熱を抑えることで、吸入加熱の低減も可能となる。さらにはモータ効率も向上するため、消費電力の低減を図ることもできる。
【００５７】
そして、モータフレーム外周部の冷却機構の構成として、モータフレームの外周部に配管を巻き付けたことにより、フレームの肉圧や形状に関係なく、外周部よりモータを冷却することができる。
【００５８】
また、モータフレーム外周部の冷却機構の構成として、モータフレームの外周面にらせん溝を形成し、らせん溝の更に外周側に筒状のフレームカバーを備え、フレームカバー外周部かららせん溝へ複数の連通路を設けたことにより、モータフレームに溝加工を行うため、径方向の大型化を回避できる。また冷却用流体が直接モータフレームを冷却するため、効率良く熱交換ができる。さらにはらせん溝の経路とすることで、冷却流体の流れ方向は一方向に決まり、モータに生じる温度差を極力抑えることができる。
【００５９】
また、モータフレーム外周部の冷却機構の構成として、筒状フレームカバーの内周面にらせん溝を形成し、フレームカバーをモータフレームの外周側に備え、フレームカバーの外周部かららせん溝へ複数の連通路を設けたことにより、フレームカバーにらせん溝と冷却用流体の供給・排出口の加工を施すので、組立時にらせん溝と供給・排出口の位置合わせが不要となる。
【００６０】
さらに、フレームカバーで第１の軸受を兼ねることにより、フレームカバーに軸受部材を一体成形できるので、部品点数を少なくすることができる。またモータフレームへの取付に関しても、軸受部材と一体化することによりモータフレーム端面での固定が可能となり、固定ボルト締め付け時のフレームカバーの歪みを防止できる。
【００６１】
また、固定スクロールの反ラップ面側に、冷却機構を備えたことにより、高温となる中心側圧縮室の冷却まで可能なため、圧縮熱によるスクロールラップ部の熱膨張や熱変形を低減でき、ラップ同士の接触を回避した円滑な旋回運動の維持が可能となる。またラップ先端部に設けられたチップシールの温度上昇も低減できるため、摩耗に対する寿命向上も図ることができる。
【００６２】
そして、固定スクロールの反ラップ面側の冷却機構の構成として、前記固定スクロールの反ラップ面上に内周シール部及び外周シール部を残して段落ち部を形成し、前記固定スクロールの反ラップ面に隣接させて、前記内周シール部、外周シール部および段落ち部を覆うプレートを配置し、前記固定スクロールの鏡板の外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けたことにより、冷却用流体が直接固定スクロールの鏡板を冷却するため、効率良く熱交換ができる。
【００６３】
また、固定スクロールの反ラップ面側の冷却機構の構成として、前記固定スクロールの反ラップ面に隣接させてプレートを配置し、プレートの一面に内周シール部及び外周シール部を残して段落ち部を形成し、前記固定スクロールの鏡板の外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けたことにより、固定スクロールの反ラップ面に加工を施さないため、加工時に発生するラップの倒れや鏡板の歪みもなくなり、また鏡板が均一な厚さとなるため強度も保たれる。
【００６４】
また、モータシャフトの両端が第１の軸受と第２の軸受とで回転自在に保持され、メカシャフトが前記旋回スクロールと固定スクロールとを貫通し、旋回スクロールの両端で第２の軸受と第３の軸受とで回転自在に保持された空気供給装置において、前記第３の軸受を支持する吐出ケーシングの軸方向外面に、冷却機構を備えたことにより、圧縮された空気を冷却して外部へ供給することができる。また第３の軸受を成すベアリングの温度上昇も低減でき、ベアリング内部に封入されたグリスの寿命向上を図ることもできる。
【００６５】
そして、吐出ケーシングの軸方向外面の冷却機構の構成として、吐出ケーシングの軸方向外面上に外周シール部を残して段落ち部を形成し、吐出ケーシングの軸方向外面を覆うプレートを隣接して配置し、吐出ケーシングの径方向外周部から前記段落ち部へ複数の連通路を設けたことにより、冷却用流体が直接吐出ケーシングを冷却するため、効率良く熱交換ができる。
【００６６】
また、吐出ケーシングの軸方向外面の冷却機構の構成として、吐出ケーシングの軸方向外面を覆うプレートを隣接して配置し、プレートの一面に外周シール部を残して段落ち部を形成し、吐出ケーシングの径方向外周部から段落ち部へ複数の連通路を設けたことにより、プレートは最外部品であるため、その厚みに規制がなく、Ｃ字型の段落ち部の形状、特に深さを自由に変更できる。また吐出ケーシングに加工を施さないため、吐出ケーシングの強度も保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による空気供給装置の全体構成を示す側面断面図
【図２】本発明の他の実施の形態による空気供給装置の全体構成図を示す側面断面図
【図３】本発明の他の実施の形態による空気供給装置の全体構成図を示す側面断面図
【図４】本実施の形態による空気供給装置の全体構成図を示す側面断面図
【図５】本実施の形態による空気供給装置の固定スクロールを示す背面図
【図６】本実施の形態による空気供給装置の固定スクロールを示す側面断面図
【図７】本実施の形態による空気供給装置のプレートを示す正面図
【図８】本実施の形態による空気供給装置の固定スクロールを示す側面断面図
【図９】本実施の形態による空気供給装置の吐出ケーシングを示す背面図
【図１０】本実施の形態による空気供給装置の吐出ケーシングを示す側面断面図
【図１１】本実施の形態による空気供給装置のプレートを示す正面図
【図１２】本実施の形態による空気供給装置の吐出ケーシングを示す側面断面図
【符号の説明】
１０        モータ部
１１        モータフレーム
１２        ステータ
１３        ロータ
１４        モータ軸受プレート
２０        圧縮機構部
２１        旋回スクロール
２１Ａ      旋回スクロールラップ
２２        固定スクロール
２２Ａ      固定スクロールラップ
２２Ｄ      内周シール部
２２Ｅ      外周シール部
２２Ｆ、２２Ｇ      Ｏリング溝
２２Ｈ      段落ち部
２２Ｉ      連通路
２３        自転拘束部材（クランクピン）
３１        メカケーシング
３５        プレート
３５Ａ      冷却空間
３６        プレート
３６Ａ      冷却空間
３７        位置決めプレート
４０        シャフト
４１        モータシャフト
４２        メカシャフト
５０        吐出ケーシング部
５１        吐出ケーシング
５１Ａ      プレート
５１Ｅ      外周シール部
５１Ｇ      Ｏリング溝
５１Ｈ      段落ち部
５１Ｉ      連通路
６１        配管
６２        らせん溝
６３        フレームカバー
６３Ａ      連通路
７１        第１の軸受
７２        第２の軸受
７３        第３の軸受
【図１】
2004162621.tif 000003
【図２】
2004162621.tif 000004
【図３】
2004162621.tif 000005
【図４】
2004162621.tif 000006
【図５】
2004162621.tif 000007
【図６】
2004162621.tif 000008
【図７】
2004162621.tif 000009
【図８】
2004162621.tif 000010
【図９】
2004162621.tif 000011
【図１０】
2004162621.tif 000012
【図１１】
2004162621.tif 000013
【図１２】
2004162621.tif 000014