JP2009293403A - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気圧縮機の製造が容易であり、且つ、高効率化を達成した空気圧縮機を提供すること
【解決手段】シャフト４１の嵌合部４１ａには、円筒部材４４が嵌合している。円筒部材４４と径方向に対向して軸受装置が配置される。軸受装置は、円筒部材４４と径方向に対向する第１軸受部５２と第１軸受部５２より径方向外側に配置される第２軸受部５３とを備える。ハウジングの第１ハウジング６１には、軸受装置より軸方向下側に配置されるプレート５４が固定される。そして、円筒部材４４の下側縮径部４４ｃ、シャフト４１の連結面４１ｃ、第１軸受部５２、およびプレート５４の間には、ワッシャ５５が配置される。ワッシャ５５は、シャフト４１の回転動作と連動し、シャフト４１の回転速度より遅い回転速度にて回転する。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触型の軸受装置を備えた空気圧縮機に関し、特に、回転軸であるシャフトが移動したとしても、軸受装置の軸受部および空気圧縮機のインペラに影響を与えない軸受装置の構造に関する。

一般的に空気圧縮機は、毎分数万回転にてインペラ等の回転体を回転させるために、回転体を回転可能に支持する軸受装置に、磁気軸受や空気動圧等の非接触型の軸受装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

従来の空気圧縮機の軸受装置の構造について図４を用いて説明する。図４は、従来の空気圧縮機を示した断面図である。図４に示すように、空気圧縮機の軸受装置１００は、永久磁石１０１および電機子１０２の軸方向の両側に離間して配置される。そして、軸受装置１００のそれぞれは、シャフト１０３を径方向に回転可能に支持する第１軸受部１０４と、シャフト１０３に固定された板状部材１０５を軸方向に回転可能に支持する第２軸受部１０６とを備える。また、軸受装置１００は、シャフト１０３および板状部材１０５をそれぞれ非接触にて支持する。また、軸受装置１００のそれぞれには、シャフト１０３の軸方向の移動を規制する移動規制部１０７が設けられる。これら移動規制部１０７は、シャフト１０３が軸方向に移動した際に、シャフト１０３の軸方向の両側に設けられた拡径部１０３ａの上面および下面にそれぞれ接触することによって、シャフト１０３の軸方向の移動を規制する。また、移動規制部１０７は、軸受装置１００を外囲するハウジング１０８に固定される。
特開２００７−１９２１１５号公報

近年の空気圧縮機の高効率化に伴い、インペラ１０９とインペラ１０９を収容するケース１１０との間隙ＧＲを小さくする要求が高まっている。
しかしながら、従来の構造では、２つのシャフト１０３の拡径部１０３ａの軸方向の距離Ｌ１（以下、単に「距離Ｌ１」という）に対する２つの移動規制部１０７の軸方向の距離Ｌ２（以下、単に「距離Ｌ２」という）を調整することが困難であった。即ち、移動規制部１０７が２つの軸受装置１００のそれぞれに対して配置される構造により、距離Ｌ２は複数の誤差の累積によりばらつきが生じていた。より詳細には、距離Ｌ２には、移動規制部１０７をハウジング１０８に固定する際の組立誤差およびハウジング１０８を加工する際の加工誤差が含まれていた。その結果、距離Ｌ１に対する距離Ｌ２の調整に関しては、一旦、空気圧縮機を組み立てた後に、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差を計測し、シム等の寸法を調整する位置調整部材（不図示）を移動規制部１０７に固定することによって、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差を設定値内に収めていた。その後、インペラ１０９とケース１１０との間隙ＧＲを設定値内に収めるために、別部材である調整用カラー（不図示）を取り付けることによって、移動規制部１０７に対するインペラ１０９の位置を決定していた。したがって、これらの調整により、インペラ１０９とケース１１０との間隙ＧＲを小さくしていた。しかし、インペラ１０９とケース１１０との間隙ＧＲを調整するために、２度の調整が必要となり、空気圧縮機の組立が複雑化していた。

また、シャフト１０３の拡径部１０３ａが熱膨張することによって距離Ｌ１が変動してしまう場合がある。特に空気圧縮機は、毎分数万回転という高速回転に駆動されることにより、電機子１０２に流れる電流により熱が発生するために、高温状態（例えば、約１５０℃）となる。さらに、ハウジング１０８も熱膨張によって変形するために距離Ｌ２が変動してしまう。したがって、これら熱膨張の分を考慮に入れるために、距離Ｌ２と距離Ｌ１との差を大きく設定する必要があった。即ち、シャフト１０３の軸方向の移動量の低減が困難であった。その結果、シャフト１０３の軸方向の移動によって、インペラ１０９とケース１１０とが接触しないために、間隙ＧＲをある程度大きく設定する必要があり、さらに間隙ＧＲを小さくすることは困難であった。したがって、空気圧縮機のさらなる高効率化を達成することが困難であった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、空気圧縮機の製造が容易であり、且つ、高効率化を達成した空気圧縮機を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、空気圧縮機であって、シャフトと、シャフトの一端側に取り付けられたインペラと、インペラを収容するケースと、回転駆動力を発生するモータ部と、シャフトの軸方向に固定された板状部材と、モータの軸方向の両側に複数配置され、シャフトを非接触にて回転可能に支持する軸受装置と、シャフトの軸方向への移動を規制するとともに、インペラとケースとの接触を阻止する一つの移動規制部とを備え、移動規制部は、シャフトの軸方向におけるインペラ側の近傍に設けられることを特徴とする。

上記構成によると、１つの移動規制部がシャフトの軸方向におけるインペラ側の近傍に設けられることにより、移動規制部がシャフトの軸方向の両端側に設けられた従来構造においてばらつきを発生させていた距離Ｌ２の調整が不要になり、従来構造と比較して、第１規制部と第２規制部との軸方向の間隙の精度を向上させることができる。したがって、従来構造のようなインペラとケースとの間隙を調整するために空気圧縮機の組立後の調整を省くことができる。その結果、空気圧縮機を容易に製造することができる。その上、従来構造のように移動規制部が軸方向に離間して複数設けられないため、従来構造と比較して、シャフトの熱膨張の影響を大幅に低減することができる。さらに、移動規制部がシャフトの軸方向におけるインペラ側の近傍に設けられることにより、移動規制部がシャフトの軸方向におけるインペラ側とは反対側に設けられた従来構造と比較して、移動規制部とインペラとの軸方向の距離を短くすることができる。したがって、シャフトの熱膨張の影響をさらに低減することができる。その結果、インペラとケースとの間隙を小さく設定することができ、空気圧縮機の高効率化を達成することができる。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気圧縮機であって、移動規制部は、径方向に伸びる第１規制部と、第１規制部の軸方向の両側に間隙を介して配置され、第１規制部と軸方向に接触可能な第２規制部とを有し、シャフトが軸方向に移動した際に、第１規制部の軸方向の面が、該面に軸方向に対向する第２規制部の軸方向の面に接触することにより、シャフトの軸方向への移動が規制されることを特徴とする。

上記構成によると、径方向に伸びる第１規制部と、第１規制部の軸方向の両側に挟む第２規制部との構成によって、シャフトの軸方向の両側の移動を規制することができるために、簡単な構成にてシャフトの軸方向の移動規制を達成することができる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の空気圧縮機であって、第１規制部は、前記シャフトと別体に設けられ、第１規制部は、シャフトの回転動作に連動して、シャフトの回転速度より遅い回転速度にて回転することを特徴とする。

上記構成によると、第１規制部がシャフトの回転動作に連動して、シャフトの回転速度より遅い回転速度にて回転することにより、第１規制部が第２規制部に接触する際に、第１規制部がシャフトの回転速度より遅い回転速度にて接触するために、第１規制部と第２規制部との接触による衝撃を低減することができる。

本発明によれば、空気圧縮機の製造が容易であり、且つ、高効率化を達成した空気圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の空気圧縮機および空気圧縮機を構成する軸受装置の実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明の空気圧縮機１を、中心軸を含む軸方向に沿った平面にて切った模式断面図である。図２は、図１の軸受装置５の周囲を拡大した拡大図である。以下、インペラ２が配置される側を軸方向上側、および変位測定部７が配置される側を軸方向下側と定義するが、この上側および下側は空気圧縮機１の実際の取り付け方向を規定するものではない。

空気圧縮機１は、インペラ２、インペラ２を収容するケース３、インペラ２を回転させるモータ部４、軸受装置５、モータ部４および軸受装置５を収容するハウジング６を備える。

インペラ２は、略円錐状の基部２１およびこの基部２１に一体に設けられた複数の羽根部２２から構成される。そしてケース３は、軸方向に向かい開口する吸気口３１と、軸方向とは垂直な方向に向かい開口する排気口３２と、吸気口３１および排気口３２の間に形成される気体流通部３３とを備える。また、ケース３には、中心軸を中心とし、軸方向に沿って延びる円筒部３４が設けられる。そして、円筒部３４の軸方向上側の端部には、吸気口３１が設けられる。また、円筒部３４の軸方向下側の端部には、軸方向下側に向かい拡径する曲面部３５が設けられる。そして曲面部３５は、インペラ２の羽根部２２の上面に沿って微小間隙Ｇ１を介して対向する。この曲面部３５および羽根部２２の上面との微小間隙Ｇ１を小さくすることにより、空気圧縮機１の効率は向上する。

モータ部４は、回転中心軸となるシャフト４１と、シャフト４１に取り付けられる永久磁石４２と、永久磁石４２とシャフト４１の回転径方向に対向して配置される電機子４３とを備える。電機子４３は、磁性体にて構成された電機子コア４３ａおよび電機子コア４３ａに取り付けられたコイル４３ｂから構成される。シャフト４１の軸方向上側の端部には、インペラ２が固定される。また、モータ部４より軸方向下側には、シャフト４１の軸方向の位置変化を検出する変位測定部７が設けられる。変位測定部７は、シャフト４１の軸方向下側の端部に取り付けられた永久磁石７１と、この永久磁石７１と軸方向に対向して配置される磁気センサ７２とを備える。永久磁石７１から磁気センサ７２に流れる磁束の変化を磁気センサ７２にて検出することにより、シャフト４１の軸方向の位置変化を測定する。

軸受装置５は、モータ部４の軸方向の両側に２個配置され、シャフト４１を非接触にて回転可能に支持する。そして、軸受装置５は、シャフト４１を径方向に非接触にて回転可能に支持する第１軸受部５２と、板状部材５１を軸方向に回転可能に非接触にて支持する第２軸受部５３とを備える。また、軸方向上側の軸受装置５は、インペラ２より軸方向下側に設けられ、軸方向下側の軸受装置５は、変位測定部７より軸方向上側に設けられる。また、シャフト４１の軸方向の両側の端部には、それぞれ磁性体の板状部材５１が取り付けられる。

ここで、軸受装置５が、モータ部４を軸方向の両側に設けられることにより、軸方向上側および軸方向下側の第１軸受部５２および第２軸受部５３の軸方向の間の距離を大きくすることができる。したがって、シャフト４１の軸倒れ量を低減することができる。上記構造は、特に空気圧縮機のようなシャフト４１が毎分数万回転で高速回転するものに好適である。

ハウジング６は、それぞれ略円筒形状の第１ハウジング６１〜第４ハウジング６４から構成される。第１ハウジング６１は、ケース３に固定され、軸方向上側の軸受装置５を収容する。そして、第１ハウジング６１には、シャフト４１の軸方向への移動を規制し、インペラ２とケース３との接触を阻止する一つの移動規制部８が設けられる。また、移動規制部８は、シャフト４１の軸方向におけるインペラ２の近傍に設けられる。第２ハウジング６２は、第１ハウジング６１に固定され、モータ部４を収容する。第３ハウジング６３は、第２ハウジング６２に固定され、軸方向下側の軸受装置５を外囲する。第４ハウジング６４は、第３ハウジング６３に固定され、軸方向下側の軸受装置５の一部を外囲し、且つ、変位測定部７を収容する。
（軸受装置５の詳細構造）
軸受装置５の第１軸受部５２は、略中空円筒形状に形成される。そして第１軸受部５２は、シャフト４１の外周面と径方向に対向する軸受面を有する可撓性の軸受フォイルと、軸受フォイルを支持する弾性体と、軸受フォイルおよび弾性体を保持する外輪とを備えたフォイル軸受である。これにより、第１軸受部５２は、シャフト４１を空気圧によって径方向に回転可能に支持する。即ち、第１軸受部５２はシャフト４１を非接触にて回転可能に支持する。

第２軸受部５３は、略中空円筒形状であり、径方向の中央部に凹部が設けられた断面略Ｕ字状の電磁石ヨーク５３ａおよび電磁石ヨーク５３ａに収容された電磁石コイル５３ｂを備えた磁気軸受である。これにより、第２軸受部５３は、板状部材５１を磁力によって軸方向に非接触にて回転可能に支持する。より詳細には、第２軸受部５３は、変位測定部７により測定されたシャフト４１の軸方向の位置に基づいて、軸方向上側および軸方向下側の第２軸受部５３の電磁石コイル５３ｂに流される電流が制御される。これにより、第２軸受部５３に磁力が発生する。そして、第２軸受部５３は板状部材５１を制御された磁力によって回転可能に支持される。

また、第２軸受部５３は、第１軸受部５２より径方向外側に配置される。そして、第１軸受部５２は、第２軸受部５３の電磁石ヨーク５３ａの径方向内側に固定される。そして、第２軸受部５３は、第１ハウジング６１の内周面に固定される。
（移動規制部８の構造）
次に移動規制部８の構造について、図２および図３を用いて説明する。図３は、図２のワッシャ５５の周辺を拡大した拡大図である。

図２および図３に示すように、移動規制部８は、シャフト４１の後述する連結面４１ｃ、後述する円筒部材４４、第１軸受部５２、後述するプレート５４、およびワッシャ５５から構成される。そして、移動規制部８は、径方向に伸びる第１規制部８１と、第１規制部８１の軸方向の両側に間隙を介して配置され、第１規制部８１と接触可能な第２規制部８２とを有する。また、シャフト４１が軸方向に移動した際に、第１規制部８１の軸方向の面が第２規制部８２の軸方向の面に接触することにより、シャフト４１の軸方向への移動が規制される。ここで、本実施形態において、第１規制部８１は、ワッシャ５５から構成され、第２規制部８２は、シャフト４１、円筒部材４４、第１軸受部５２、およびプレート５４から構成される。

図２に示すように、シャフト４１の軸受装置５と径方向に対向する部位４１ａには、円筒部材４４が嵌合される。ここで、円筒部材４４は、シャフト４１を構成する部材として捉えてもよい。この円筒部材４４の外周面４４ｄは、第１軸受部５２の軸受面５２ａと径方向において微小間隙を介して対向する。以下、シャフト４１の軸受装置５と径方向に対向する部位４１ａを「嵌合部４１ａ」という。シャフト４１の嵌合部４１ａより軸方向下側には、嵌合部４１ａの外径より大きい外径を有する大径部４１ｂが設けられる。そして、嵌合部４１ａおよび大径部４１ｂの間には、嵌合部４１ａおよび大径部４１ｂを接続する平面である連結面４１ｃが設けられる。連結面４１ｃは、軸方向に対して垂直の方向（即ち、径方向）に延びる円環形状の平面である。

円筒部材４４は、第１軸受部５２の軸受面５２ａと径方向に対向する基部４４ａと、基部４４ａより軸方向上側に設けられた上側縮径部４４ｂと、基部４４ａより軸方向下側に設けられた下側縮径部４４ｃとから構成される。また、上側縮径部４４ｂの上面４４ｅは、板状部材５１の下面５１ａと接触する。そして、下側縮径部４４ｃの下面４４ｆは、シャフト４１の連結面４１ｃと接触する。

第１ハウジング６１には、プレート５４が、例えば、ボルト（不図示）によって固定される。プレート５４は、第１軸受部５２および第２軸受部５３より軸方向下側に近接して配置される。またプレート５４は、略円環形状に形成され、断面矩形状の基部５４ａと、基部５４ａから径方向内側に突出した内側突出部５４ｂと、基部５４ａから軸方向上側に突出した上側突出部５４ｃとから構成される。基部５４ａは、第１軸受部５２と軸方向に対向する。そして、内側突出部５４ｂの内周面５４ｄは、シャフト４１の大径部４１ｂの外周面４１ｄと径方向に微小間隙を介して対向する。

また、図３に示すように、円筒部材４４の下側縮径部４４ｃの外周面４４ｇおよびプレート５４の基部５４ａの内周面５４ｅとの径方向の間には、円環形状、且つ、板状のワッシャ５５が配置される。即ち、第１規制部８１であるワッシャ５５は、シャフト４１と別体に設けられる。ワッシャ５５の上面５５ａは、円筒部材４４の基部４４ａの下面４４ｈと軸方向に対向し、ワッシャ５５の下面５５ｂは、シャフト４１の連結面４１ｃと軸方向に対向する。さらに、ワッシャ５５の上面５５ａは、第１軸受部５２の下面５２ｂと軸方向に対向し、ワッシャ５５の下面５５ｂは、プレート５４の内側突出部５４ｂの上面５４ｆと軸方向に対向する。ここで、ワッシャ５５は、シャフト４１の連結面４１ｃと円筒部材４４の基部４４ａの下面４４ｈとによって軸方向に間隙を介して挟まれ、且つ、ワッシャ５５は連結面４１ｃおよび円筒部材４４と接触可能となるように配置される。この構成により、ワッシャ５５は、シャフト４１の回転動作と連動する。即ち、ワッシャ５５は、シャフト４１の連結面４１ｃ、円筒部材４４の基部４４ａの下面４４ｈおよび下側縮径部４４ｃの外周面４４ｇと接触および非接触を繰り返すことにより、シャフト４１の回転によって回転する。もしくは、シャフト４１の回転によって発生する、ワッシャ５５の上面５５ａと円筒部材４４の下面４４ｈとの間の空気流およびワッシャ５５の下面５５ｂと連結面４１ｃとの間の空気流によって、ワッシャ５５は、回転する。したがって、ワッシャ５５は、シャフト４１の回転速度より遅い回転速度にて回転する。

また、上記構造により、シャフト４１が軸方向下側に移動した際に、円筒部材４４の基部４４ａの下面４４ｈがワッシャ５５の上面５５ａに接触し、且つ、ワッシャ５５の下面５５ｂがプレート５４の内側突出部５４ｂの上面５４ｆに接触するために、シャフト４１の軸方向下側への移動は規制される。そして、シャフト４１が軸方向上側に移動した際に、シャフト４１の連結面４１ｃがワッシャ５５の下面５５ｂに接触し、且つ、ワッシャ５５の上面５５ａが第１軸受部５２の下面５２ｂと接触するために、シャフト４１の軸方向上側への移動は規制される。

ここで、空気圧縮機１が高速駆動（例えば、毎分数万回転）中において、外部衝撃等により、シャフト４１が軸方向もしくは径方向に移動したとしても、シャフト４１の回転速度にて第１軸受部５２およびプレート５４に接触することを防ぐことができる。即ち、シャフト４１の回転速度より遅いワッシャ５５の回転速度にて、ワッシャ５５が第１軸受部５２およびプレート５４に接触する。したがって、第１軸受部５２およびプレート５４に与える衝撃を低減することができる。その結果、シャフト４１の回転速度にて第１軸受部５２およびプレート５４と接触した場合と比較して、ワッシャ５５、第１軸受部５２およびプレート５４の損傷を抑えることができる。これにより、信頼性の高い軸受装置および空気圧縮機を提供することができる。

また、図２に示すように、ワッシャ５５の厚さｔ１と円筒部材４４の基部４４ａの下面４４ｈ（図２では不図示。図３参照）からプレート５４の内側突出部５４ｂの上面５４ｆ（図２では不図示。図３参照）までの軸方向の距離Ｄ１との差（Ｄ１−ｔ１）の大きさは、板状部材５１の下面５１ａと電磁石ヨーク５３ａの上端面５３ｃとの軸方向の距離Ｄ２より小さくなるように設定される。この構成により、軸方向上側の板状部材５１と軸方向上側の電磁石ヨーク５３ａとが接触することを阻止することができる。即ち、シャフト４１が軸方向下側に移動したとしても、軸方向上側の軸受装置５の板状部材５１と電磁石ヨーク５３ａとが接触する前に、必ずワッシャ５５と円筒部材４４およびプレート５４とが接触し、シャフト４１の軸方向下側の移動を規制する。したがって、第２軸受部５３の破損等に対する信頼性を向上させることができる。

また、ワッシャ５５の厚さｔ１とシャフト４１の連結面４１ｃおよび第１軸受部５２の下面５２ｂ（図２では不図示。図３参照）の軸方向の距離Ｄ３との差（Ｄ３−ｔ１）の大きさは、板状部材５１の下面と電磁石ヨーク５３ａの上端面５３ｃとの軸方向の距離Ｄ２より小さくなるように設定される。この構成により、軸方向下側の板状部材５１と軸方向下側の電磁石ヨーク５３ａとが接触することを阻止することができる。即ち、シャフト４１が軸方向上側に移動したとしても、軸方向下側の軸受装置５の板状部材５１と電磁石ヨーク５３ａとが接触する前に、必ずワッシャ５５と連結面４１ｃおよび第１軸受部５２とが接触し、シャフト４１の軸方向上側の移動を規制する。したがって、第２軸受部５３の破損等に対する信頼性を向上させることができる。

また、ワッシャ５５の厚さｔ１と円筒部材４４の基部４４ａの下面４４ｈからプレート５４の内側突出部５４ｂの上面５４ｆまでの軸方向の距離Ｄ１との差（Ｄ１−ｔ１）の大きさは、インペラ２の羽根部２２とケース３との間の間隙の最小値（即ち、ケース３の円筒部３４の曲面部３５とインペラ２の羽根部２２とから構成される微小間隙Ｇ１の最小距離ＧＷ１）よりも小さく設定される。この構成により、インペラ２とケース３とが接触することを阻止することができる。したがって、空気圧縮機１の外部に配置された部材および装置（不図示）に損傷を与えることを防ぐことができる。即ち、インペラ２およびケース３が破損した場合、ケース３の排気口３２もしくは吸気口３１を通じて、空気圧縮機１に接続された部材および装置に、インペラ２およびケース３の破片が侵入してしまう可能性がある。しかしながら、第１規制部が第２規制部に接触することにより、万が一、第１規制部および第２規制部が破損したとしても、第１規制部および第２規制部の破片は、空気圧縮機１の内部に留まる。したがって、空気圧縮機１の外部の部材および装置に損傷を与えることを防ぐことができる。

図３に示すように、ワッシャ５５の内周面５５ｃは、円筒部材４４の下側縮径部４４ｃの外周面４４ｇと径方向において対向する。そして、ワッシャ５５の外周面５５ｄは、プレート５４の基部５４ａの内周面５４ｅと径方向において対向する。ここで、図２に示すように、ワッシャ５５の径方向の幅ｗ１と円筒部材４４の下側縮径部４４ｃの外周面４４ｇ（図２では不図示。図３参照）からプレート５４の基部５４ａの内周面５４ｅ（図２では不図示。図３参照）までの径方向の距離Ｄ４との差（Ｄ４−ｗ１）は、円筒部材４４の基部４４ａの外周面４４ｇと第１軸受部５２の軸受面５２ａとの径方向の距離Ｄ５より小さくなるように設定される。この構成により、円筒部材４４の基部４４ａの外周面４４ｄと第１軸受部５２の軸受面５２ａとの接触を阻止することができる。即ち、シャフト４１が径方向の一方に移動したとしても、円筒部材４４の基部４４ａの外周面４４ｄと第１軸受部５２の軸受面５２ａとが接触する前に、必ずワッシャ５５がプレート５４および円筒部材４４の下側縮径部４４ｃに接触し、シャフト４１の径方向の移動を規制する。したがって、第１軸受部５２の破損等に対する信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態では、下側の軸受装置５には、移動規制部８が設けられていない。即ち、下側の軸受装置５は、シャフト４１に嵌合された円筒部材４４と第１軸受部５２の軸受面とが径方向に微小間隙を介して対向するのみであり、ワッシャ５５およびプレート５４は設けられていない。即ち、移動規制部８は、１つであり、シャフトの軸方向におけるインペラ側の近傍に設けられる。したがって、従来の構造（図４参照）に示すように、２つの軸受装置１００のともに移動規制部１０７を設けた場合と比較して、シャフト４１の軸方向の移動量を小さくすることができる。即ち、移動規制部８が軸受装置５の片側のみであるから、従来構造にてばらつきの原因となった距離Ｌ２が存在しない。したがって、従来構造では必要であった位置調整部材による調整が不要となり、第１規制部および第２規制部との間隙を高精度に設定することができる。その上、第１規制部８１および第２規制部８２との間隙を高精度に設定することができるため、従来構造では必要であった調整用カラーによる調整が不要となり、インペラ２とケース３との微小間隙Ｇ１を設定することができる。その結果、空気圧縮機１の製造の際に、従来構造では必要であった位置調整部材による移動規制部８の調整および調整用カラーによるインペラ２とケース３との微小間隙Ｇ１の調整が不要となるために、空気圧縮機１を容易に製造することができる。

また、特に、シャフトの軸方向におけるインペラ２に近傍に移動規制部８が設けられるため、インペラ２とケース３との微小間隙Ｇ１の幅ＧＷ１（図２参照）の大きさを小さくすることができる。即ち、従来構造の移動規制部１０７が軸方向の下側の軸受装置１００に設けられる場合と比較して、インペラ２と移動規制部８との軸方向の距離を小さくすることができる。したがって、インペラ２と移動規制部８との間のシャフト４１の距離が従来構造と比較して短くなるために、シャフト４１の熱膨張による影響を抑えることができる。これにより、従来構造のような移動規制部８が軸方向下側の軸受装置５側に設けられる場合と比較して、微小間隙Ｇ１の幅ＧＷ１の大きさを小さく設定することができる。したがって、空気圧縮機１の高効率化を図ることができる。

本実施形態の空気圧縮機によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態の空気圧縮機によれば、シャフト４１の軸方向の移動によるインペラ２およびケース３の接触を阻止する一つの移動規制部８がシャフト４１の軸方向におけるインペラ２の近傍に設けられる構成としている。したがって、従来構造のように移動規制部１０７がシャフト１０３の軸方向の両端側に設けられた場合と比較して、特別な調整作業を行うことなく、インペラ２とケース３との微小間隙Ｇ１を設定することができる。即ち、従来構造において、ばらつきが発生していた移動規制部１０７の間の距離Ｌ２が存在しないために、空気圧縮機の組立後に、シム等の位置調整部材および調整用カラーを用いてインペラ２や板状部材５１の軸方向の位置を２度調整する作業を削除することができる。その結果、従来構造と比較して、空気圧縮機１を容易に製造することができる。その上、本発明は、移動規制部８が一つであるため、従来構造の移動規制部１０７をシャフト１０３の軸方向において離間して２つ設けた場合に考慮した２つの移動規制部１０７の軸方向の間のシャフト１０３の熱膨張による影響を抑えることができる。特に、シャフトの軸方向におけるインペラ２の近傍に１つの移動規制部８を設けることにより、移動規制部８とインペラ２との軸方向の距離を短くすることができるために、さらにシャフト４１の熱膨張の影響を抑えることができる。その結果、インペラ２とケース３との微小間隙Ｇ１を小さく設定することが可能となり、空気圧縮機の高効率化を図ることができる。

（２）本実施形態の空気圧縮機によれば、シャフト４１が軸方向に移動した際に、第１規制部８１の軸方向の面が、第２規制部８２の軸方向の面に接触することにより、シャフト４１の軸方向への移動が規制される構成としている。即ち、シャフト４１が軸方向の下側に移動した際、ワッシャ５５の上面５５ａが円筒部材４４の基部４４ａの下面４４ｈと接触し、ワッシャ５５の下面５５ｂがプレート５４の内側突出部５４ｂの上面５４ｆと接触して、シャフト４１の移動が規制される。そして、シャフト４１が軸方向の上側に移動した際、ワッシャ５５の下面５５ｂがシャフト４１の連結面４１ｃと接触し、ワッシャ５５の上面５５ａが第１軸受部５２の下面５２ｂと接触して、シャフト４１の移動が規制される。したがって、第１規制部８１の軸方向の両側に第２規制部８２が配置される、簡単な構成にて、シャフト４１の軸方向の両側への移動規制を達成することができる。

（３）本実施形態の空気圧縮機によれば、第１規制部８１であるワッシャ５５がシャフト４１の回転動作と連動して回転し、ワッシャ５５は、シャフト４１の回転速度より遅い回転速度にて回転する構成としている。したがって、ワッシャ５５が第１軸受部５２およびプレート５４に接触する際に、シャフト４１が第１軸受部５２およびプレート５４と接触する場合と比較して、接触による衝撃を低減することができる。その結果、第１軸受部５２およびプレート５４が破損することを抑えることができるために、信頼性の高い空気圧縮機を提供することができる。

（４）本実施形態の空気圧縮機によれば、円筒部材４４の下側縮径部４４ｃの外周面４４ｇは、ワッシャ５５の内周面５５ｃと接触可能であり、プレート５４の基部５４ａの内周面５４ｅは、ワッシャ５５の外周面５５ｄと接触可能である構成としている。そして、シャフト４１が径方向に移動した際に、ワッシャ５５と下側縮径部４４ｃの外周面４４ｇおよびプレート５４の基部５４ａの内周面５４ｅとが接触することにより、シャフト４１と第１軸受部５２との接触が阻止される構成としている。したがって、シャフト４１が径方向に移動しても、第１軸受部５２とシャフト４１との接触を防止することができる。したがって、第１軸受部５２およびシャフト４１の損傷を抑えることができる。

（５）本実施形態の空気圧縮機によれば、円筒部材４４が、シャフト４１の連結面４１ｃおよび板状部材５１と接触する構成としている。したがって、板状部材５１およびインペラ２の軸方向の高精度な位置決めを容易に行うことができる。即ち、主にシャフト４１および円筒部材４４の加工誤差のみにより、板状部材５１およびインペラ２の軸方向の位置が決定されるために、従来構造のような組立誤差による影響を大幅に低減することができる。

（６）本実施形態の空気圧縮機は、車両に搭載されることが望ましい。車両に搭載される空気圧縮機では、車両の減速や加速によって、衝撃を受けることが多い。しかしながら、本実施形態の空気圧縮機１は、上記の衝撃に対しても、移動規制部８によりシャフト４１（円筒部材４４）および板状部材５１と第１軸受部５２および第２軸受部５３との接触を阻止することができる。したがって、車両に搭載しても、信頼性の高い空気圧縮機を提供することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、シャフト４１および円筒部材４４は別部材であったが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、シャフト４１および円筒部材４４が単一部材として設けられてもよい。また、本実施形態では、シャフト４１およびワッシャ５５が別部材であったが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、シャフト４１およびワッシャ５５は一体に設けられてもよいし、単一部材として設けられてもよい。

・本実施形態では、プレート５４の基部５４ａの内周面５４ｅがワッシャ５５の外周面５５ｄと接触することにより、シャフト４１の径方向の移動を規制する役割を果たしたが、本発明はこれに限定することはない。例えば、プレート５４の基部５４ａの内周面５４ｅに円環形状の外径ガイド部材（不図示）を嵌合してもよい。これにより、外径ガイド部材の幅の修正を別途行うことによるのみにて、円筒部材４４の下側縮径部４４ｃの外周面４４ｇと外径ガイド部材の内周面（不図示）の距離を調整することができる。したがって、容易な調整方法にて、シャフト４１の径方向の移動量を高精度に設定することができる。

・本実施形態では、第１軸受部５２をフォイル軸受、第２軸受部５３を磁気軸受としたが、本発明はこれに限定されることはない。第１軸受部５２および第２軸受部５３はともに非接触型の軸受であればよい。したがって、例えば、第１軸受部５２を磁気軸受とし、第２軸受部５３をフォイル軸受としてもよい。そして、例えば、第１軸受部５２および第２軸受部５３ともに、フォイル軸受としてもよい。また、第１軸受部５２および第２軸受部５３は、フォイル軸受および磁気軸受以外の非接触型の軸受であってもよい。

本発明の空気圧縮機を、中心軸を含んだ軸方向に沿った平面にて切った、模式断面図である。 図１における軸方向上側の軸受装置を拡大した拡大図である。 図２におけるワッシャの周囲を拡大した拡大図である。 従来の空気圧縮機の構造を示した断面図である。

符号の説明

１…空気圧縮機、２…インペラ、３…ケース、３１…吸気口、３２…排気口、４…モータ部、４１…シャフト、４１ｃ…連結面（第２規制部）４４…円筒部材（第２規制部）、５…軸受装置、５１…板状部材、５２…第１軸受部（第２規制部）、５３…第２軸受部、５４…プレート（第２規制部）、５５…ワッシャ（第１規制部）、８…移動規制部、８１…第１規制部、８２…第２規制部

Claims (3)

1. 空気圧縮機であって、
   シャフトと、前記シャフトの一端側に取り付けられたインペラと、前記インペラを収容するケースと、回転駆動力を発生するモータ部と、前記シャフトの軸方向に固定された板状部材と、前記モータの軸方向の両側に複数配置され、前記シャフトを非接触にて回転可能に支持する軸受装置と、前記シャフトの軸方向への移動を規制するとともに、前記インペラと前記ケースとの接触を阻止する一つの移動規制部とを備え、
   前記移動規制部は、前記シャフトの軸方向における前記インペラ側の近傍に設けられること
   を特徴とする空気圧縮機。
2. 請求項１に記載の空気圧縮機であって、
   前記移動規制部は、径方向に伸びる第１規制部と、前記第１規制部の軸方向の両側に間隙を介して配置され、前記第１規制部と軸方向に接触可能な第２規制部とを有し、
   前記シャフトが軸方向に移動した際に、前記第１規制部の軸方向の面が、該面に軸方向に対向する前記第２規制部の軸方向の面に接触することにより、前記シャフトの軸方向への移動が規制されること
   を特徴とする空気圧縮機。
3. 請求項２に記載の空気圧縮機であって、
   前記第１規制部は、前記シャフトと別体に設けられ、
   前記第１規制部は、前記シャフトの回転動作に連動して、前記シャフトの回転速度より遅い回転速度にて回転すること
   を特徴とする空気圧縮機。

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