JP2008031889A - 渦流式圧縮機及び渦流式圧縮機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラーと回転軸との組付精度を向上し、インペラーとケーシングのクリアランスの縮小均一化を図り効率のよい渦流式圧縮機を提供する。
【解決手段】ケーシング１内に設けられた軸受部４、５間にインペラー７が組み付けられ、該ケーシング１より外方へ延設された回転軸６に回転子１６が一体に組み付けられ、固定子１８が組み付けられたモータハウジング１７が当該固定子１８と回転子１６が対向するようにケーシング１を基準にして一体に組み付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体（空気、ガスなどの気体、液体など）を圧送りする渦流式圧縮機及び渦流式圧縮機の製造方法に関する。

例えば渦流式圧縮機の場合、回転羽根が回転すると吸込み口付近でケーシング凹溝が拡大する部位から流体を吸い込んで、回転羽根の回転が進むにつれて外周方向へ平面視で渦を巻くように流体が移動しながら加速加圧され、吐出口付近でケーシング凹溝が遮断される部位から回転軸と直交する向き（径方向外側）に吐出されるようになっている。

渦流式圧縮機の一例として、図４のブロワーの構成について説明する。ブロワー５１はモータ５２と回転羽根（インペラー）５３を具備している。モータ５２には、例えばインナーロータ型のブラシレスモータが用いられる。モータケース５４ａとモータケース５４ｂに固定子コア５５やモータ基板５６が挟み込まれて一体に組み付けられている。回転軸５７はモータケース５４ａ、５４ｂに軸受（ベアリング）５８ａ、５８ｂを介して回転可能に支持されている。回転軸５７には、ロータマグネット５９が固定子コア５５に対向して設けられている。

モータ５２の回転軸５７はモータケース５４ｂよりインペラー５３側へ延設されている。この回転軸５７にカラー６０を嵌め込んで軸方向の位置を調節してインペラー５３が組み付けられる。インペラー５３は、ケーシング６１ａ、６１ｂ内に収納されている。ケーシング６１ａはモータケース５４ｂにねじ止め固定されている。

図５において、インペラー５３は円板状をしており、円板外周側の両面に放射状に形成されたインペラー側凹部６２と仕切り壁６３とが周方向に交互に形成されている。また、ケーシング６１の内壁面にもインペラー側凹部６２に対向してケース側凹部６４が周方向に矢印Ｐで示す範囲で設けられている。インペラー５３が矢印Ｑ方向に回転すると、インペラー側凹部６２とケース側凹部６４が対向する矢印位置Ｒで圧力が低下するため吸込み口６５より流体を吸引し、インペラー側凹部６２が対向するケース側凹部６４が遮断される矢印位置Ｓで吐出口６６より高圧の流体が吐出されるようになっている（特許文献１参照）。
特開２００５−２９１１４９号公報

上述した渦流式圧縮機においては、モータ５２の組立誤差、即ちモータケース５４ａ、５４ｂと固定子コア５５の組立誤差の累積により回転軸５７のモータケース５４ｂの取付面に対する直角度が出し難くなる。一方、モータケース５４ｂの取付面とケーシング６１a、６１ｂの平行度は各々の取付面を加工すれば所定の精度を出すことは可能である。しかしながら、モータケース５４ｂの取付面に対する回転軸５７の直角度がモータ５２の組立誤差から精度が出し難いため、インペラー５３とケーシング６１a、６１ｂとの平行度が低下するという課題がある。よって、少なくともインペラー５３とケーシング６１ａ、６１ｂの干渉を回避するためには、ケーシング６１ａ、６１ｂとのクリアランスを大きくとる（例えば０．２ｍｍ程度設ける）必要がある。また、インペラー５３とケーシング６１ａ、６１ｂとの隙間が大きくなれば、流体の漏れや逆流が発生しやすく圧力損失が大きくなり効率が低下する。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、インペラーと回転軸との組付精度を向上し、インペラーとケーシングのクリアランスの縮小均一化を図り効率のよい渦流式圧縮機及びその製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
外周側に放射状に設けられた羽根溝が全周にわたって形成されたインペラーが、当該羽根溝に対向する部位に凹溝が形成されたケーシングに収容されてモータ回転子軸に一体に組み付けられ、インペラーが回転して羽根溝とケーシング凹溝が対向する吸込み口から流体を吸い込み、羽根溝とケーシング凹溝がケーシングにより遮断される吐出口より吐出される渦流式圧縮機であって、ケーシング内に設けられたモータ回転子軸を支持する軸受部間にインペラーが組み付けられ、該ケーシングより外方へ延設されたモータ回転子軸に回転子が一体に組み付けられ、固定子が組み付けられたモータハウジングが当該固定子と回転子が対向するようにケーシングを基準にして一体に組み付けられていることを特徴とする。
また、モータ側に臨むケーシング側面に筒体部及び凹部が形成され、該凹部にモータ基板が収納され該筒体部と固定子が軸方向にオーバーラップさせて組み付けられていることを特徴とする。
また、インペラーを収容するケーシングがモータを収容するモータハウジングを兼用していることを特徴する。
一方、渦流式圧縮機の製造方法においては、ケーシング内に設けられた軸受部間に回転子軸を中心にインペラーを回転可能に収容する工程と、ケーシングより外方へ延設された回転子軸に回転子を一体に組み付ける工程と、固定子が組み付けられたモータハウジングが当該固定子と回転子が対向するようにケーシングを基準にして一体に組み付ける工程を含むことを特徴とする。

上述した、渦流式圧縮機及びその製造方法を用いれば、ケーシング内に設けられた軸受部間にインペラーが組み付けられ、該ケーシングより外方へ延設された回転子軸に回転子が一体に組み付けられ、固定子が組み付けられたモータハウジングが当該固定子と回転子が対向するようにケーシングを基準にして一体に組み付けられているので、ケーシングと回転軸との直角度が高く、インペラーとケーシングの平行度も高くなり、インペラーとケーシングのクリアランスが縮小かつ均一化し、効率のよい渦流式圧縮機を提供することができる。
また、モータ側に臨むケーシング側面に筒体部及び凹部が形成され、該凹部にモータ基板が収納され該筒体部と固定子が軸方向にオーバーラップさせて組み付けられていると、ケーシングの一部をモータハウジングと兼用することで、部品点数を減らして組立性が向上し、圧縮機を軸方向に大型化せずに、組立誤差、加工誤差の累積を抑え、軸受けスパンを大きく取ることができるので回転振れを抑えることができる。
特に、ケーシング内に設けられた軸受部間に回転子軸を中心にインペラーを回転可能に収容してから、回転軸に回転子が組み付けられ、モータハウジングがケーシングを基準にして一体に組み付けられるので、インペラーと回転軸との組み付け精度が高く、組立性もよい。

以下、本発明に係る渦流式圧縮機及びその製造方法について最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。以下では、渦流式圧縮機の一例として、ブロワーについて説明するものとする。ブロワーは、モータの回転子軸に外周側に放射状の羽根に仕切られた羽根溝が周方向に形成されたインペラーが羽根溝に対向する部位にケーシング凹溝が形成されたケーシングに収容されている。インペラーが回転して羽根溝とケーシング凹溝が対向する外周側吸込み口から流体を吸い込み、羽根溝とケーシング凹溝がケーシングにより遮断される外周側吐出口より吐出されるようになっている。モータとしては、ＤＣブラシ付モータ、ＤＣブラシレスモータなどが用いられ、インナーロータ型、アウターロータ型のいずれのタイプでも適用できる。

渦流式圧縮機の概略構成について図１及び図２を参照して説明する。
図１において、ケーシング１は、第１ケース２及び第２ケース３を掌合してねじ止めされている。このケーシング１内には第１ケース２に軸受部（ベアリング）４が、第２ケース３に軸受部（ベアリング）５が各々組み込まれている。このベアリング４、５に回転軸６が回転可能に支持されている。回転軸６には、インペラー７がベアリング４、５に軸方向位置が規定されて組み付けられている。

図２において、インペラー７は円板状をしており、外周側の両面に放射状に形成された羽根溝（インペラー側凹部）８と仕切り壁９とが全周にわたって交互に形成されている。また、図１において、第１ケース２及び第２ケース３の内壁面にもインペラー側凹部８に対向してケース側凹部１０が周方向に矢印Ｐで示す範囲で設けられている。インペラー７が矢印Ｑ方向に回転すると、インペラー側凹部８とケース側凹部１０が対向する矢印位置Ｒで圧力が低下するため吸込み口１１より流体を吸引し、インペラー側凹部８が対向するケース側凹部１０が遮断される矢印位置Ｓでケーシング１に設けられる吐出口１２より高圧の流体が吐出されるようになっている。
インペラー7の中心線Ｍにおける断面を展開した模式図を図3に示す。インペラー７が矢印Ｑ方向に回転すると、インペラー側凹部８とケース側凹部１０が対向する位置でスペースが広がるため圧力低下が起こる。このため、吸込み口１１からインペラー7内へ流体の吸引が行なわれる。また、インペラー７が回転するにしたがって高圧になった流体は、ケース側凹部１０が遮断されるケーシング壁面２１に突き当たって吐出口１２へ導かれる。

図１において、回転軸６は第２ケース３より外方へ延設されている。この回転軸６に回転子（ロータマグネット）１６が一体に組み付けられている。第２ケース３のモータ側側面には中心部に筒体部１３が突設されその周囲に凹部１４が形成されている。筒体部１３の内壁側にはベアリング５が保持されている。また、筒体部１３の外周側には、モータ基板１５が嵌め込まれて凹部１４に収納されている。該凹部１４にモータ基板１５が収納され筒体部１３と固定子１８が軸方向にオーバーラップさせて組み付けられている。

また、モータハウジング１７の内壁には、固定子１８が組み付けられている。固定子１８は固定子コアと該固定子コアにコイルが巻き付けられている。モータハウジング１７は、固定子１８と回転子１６が対向するように位置合わせし、固定子１８の外形を軸方向で第２ケース３とモータハウジング１７で嵌め合わせたうえでねじ止め固定されている。第２ケース３とモータハウジング１７でモータを形成するようになっている。モータ基板１５に接続するリード線１９は、第２ケース３とモータハウジング１７の開口部２０から引き出される。このようにケーシング１の一部をモータハウジング１７と兼用することで部品点数を減らして組立性を向上させることができる。また、筒体部１３に固定子１８の一部をオーバーラップさせて収納するようにすると、ブロワーを軸方向に大型化せず、軸受けスパンを大きくすることができ回転振れを抑えることができる。

次に、渦流式圧縮機の製造方法について説明すると、ケーシング１を構成する第１のケース２と第２のケース３を掌合して形成される空間部にインペラー７が収容される。
第１、第２ケース２、３に設けられた軸受部４、５間に回転子軸６を挿入し、該第１、第２ケース２、３がねじ止めされて回転軸６を中心にインペラー７が回転可能にケーシング１内に収容される。

また、ケーシング１より外方へ延設された回転軸６に回転子１６が一体に組み付けられる。第２ケース３に形成された凹部１４には、モータ基板１５が筒体部１３の外周側に組み付けられる。固定子１８が組み付けられたモータハウジング１７が当該固定子１７と回転子１６が対向するように位置合わせし、固定子１８の外形を軸方向で第２ケース３とモータハウジング１７で嵌め合わせたうえでねじ止め固定されている。

このように、ケーシング１内に軸受部４、５間に支持された回転子軸６を中心にインペラー７を収容してから、回転軸６に回転子１６が組み付けられ、モータハウジング１７がケーシング１を基準にして一体に組み付けられるので、ケーシング１と回転子軸６との直角度が高く、インペラー７とケーシング１の平行度も高くなり、インペラー７とケーシング１のクリアランスが縮小かつ均一化することができる。一例をあげると、インペラー７とケーシング１（第１ケース２及び第２ケース３）とのクリアランスが通常０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍのところを０．１ｍｍ以下に縮小することができる。よって、流体の漏れや逆流が生じない、圧力損失が少ない効率のよい渦流式圧縮機を提供することができる。

上記実施例は、ブロワーについて説明したが、これに限定されるものではなく、流体を圧送りする電動ポンプなど他の装置にも応用できる。

渦流式圧縮機の断面図である。 インペラーの平面図である。 インペラーの断面展開図である。 従来の渦流式圧縮機の断面図である。 従来のインペラーの平面図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ 第１ケース
３ 第２ケース
４、５ ベアリング
６ 回転軸
７ インペラー
８ インペラー側凹部
９ 仕切り壁
１０ ケース側凹部
１１ 吸込み口
１２ 吐出口
１３ 筒体部
１４ 凹部
１５ モータ基板
１６ 回転子
１７ モータハウジング
１８ 固定子
１９ リード線
２０ 開口部
２１ ケーシング壁面

Claims (4)

1. 外周側に放射状に設けられた羽根溝が全周にわたって形成されたインペラーが、当該羽根溝に対向する部位に凹溝が形成されたケーシングに収容されてモータ回転子軸に一体に組み付けられ、インペラーが回転して羽根溝とケーシング凹溝が対向する吸込み口から流体を吸い込み、羽根溝とケーシング凹溝がケーシングにより遮断される吐出口より吐出される渦流式圧縮機であって、
   ケーシング内に設けられたモータ回転子軸を支持する軸受部間にインペラーが組み付けられ、該ケーシングより外方へ延設されたモータ回転子軸に回転子が一体に組み付けられ、固定子が組み付けられたモータハウジングが当該固定子と回転子が対向するようにケーシングを基準にして一体に組み付けられていることを特徴とする渦流式圧縮機。
2. モータ側に臨むケーシング側面に筒体部及び凹部が形成され、該凹部にモータ基板が収納され該筒体部と固定子が軸方向にオーバーラップさせて組み付けられていることを特徴とする請求項１記載の渦流式圧縮機。
3. インペラーを収容するケーシングがモータを収容するモータハウジングを兼用していることを特徴する請求項１記載の渦流式圧縮機。
4. ケーシング内に設けられた軸受部間に回転子軸を中心にインペラーを回転可能に収容する工程と、
   ケーシングより外方へ延設された回転子軸に回転子を一体に組み付ける工程と、
   固定子が組み付けられたモータハウジングが当該固定子と回転子が対向するようにケーシングを基準にして一体に組み付ける工程を含むことを特徴とする渦流式圧縮機の製造方法。

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