(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻状のラップ部が設けられた固定スクロールと、
前記固定スクロールのラップ部との間に複数の圧縮室を構成する渦巻状のラップ部が設けられた旋回スクロールと、
回転運動することにより、前記旋回スクロールを旋回運動させる駆動軸と、
前記駆動軸を覆うハウジングを有し、前記ハウジングが配置される空間と前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールが配置される空間とを仕切るケーシングと、
前記駆動軸に設けられた冷却ファンと、
前記冷却ファンにより発生した冷却風を前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールに流通させるダクトとを備え、
前記駆動軸に冷却風を供給する通気穴を前記ハウジングの前記駆動軸を覆う円筒部側面に設けることを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項２】
前記ダクトに流入した冷却風は前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールに流通して、前記ダクトを出るまでは前記駆動軸には流入しないことを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項３】
前記ハウジング内に前記駆動軸を支持する軸受を配置することを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項４】
前記駆動軸は、前記旋回スクロールと連結されるクランク部を有し、前記クランク部は旋回軸受により、前記旋回スクロールに対して支持されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項５】
前記ハウジング内に流入した冷却風は、前記冷却ファンにより、前記ダクトへ流入することを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項６】
前記通気穴を複数設けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項７】
前記複数設けた通気穴を前記ハウジング上の軸方向に距離を設けて配置したことを特徴とする請求項６に記載のスクロール式流体機械。
【請求項８】
前記駆動軸に放熱板を設けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項９】
前記ハウジングの前記通気穴と前記ダクトの開口部とを連結したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール式流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１、２がある。
【０００３】
特許文献１には、旋回軸の軸内に軸内通路部を設け、回転軸（駆動軸）に通気孔を設け、冷却風を流通させるスクロール式流体機械が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ファンによって発生した冷却気体を通すための通気孔をケーシングに設けたスクロール圧縮機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２３９７３号公報
【特許文献２】特開平１−２６７３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スクロール式流体機械は、流体の圧縮熱および軸受の発熱により軸受温度が上昇すると信頼性を向上させることができないため、軸受温度を効率よく低減させることが重要となる。
【０００７】
特許文献１では、駆動軸の軸受温度低減のため、駆動軸に通気孔を設けており、駆動軸中心を通る穴加工が必要となる。この加工は駆動軸内軸方向に距離を要する加工となり、加工性、生産性を向上させることができない。
【０００８】
特許文献２では、圧縮熱により、高温になるスクロールを冷却した後の冷却風を駆動軸に供給しているため、駆動軸を冷却することにより、軸受温度を効率よく低減させることができない。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み、駆動軸を冷却風により効率よく冷却することにより、加工性・生産性を低下させずに軸受温度を低減させ、信頼性を向上させたスクロール式流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、渦巻状のラップ部が設けられた固定スクロールと、前記固定スクロールのラップ部との間に複数の圧縮室を構成する渦巻状のラップ部が設けられた旋回スクロールと、回転運動することにより、前記旋回スクロールを旋回運動させる駆動軸と、前記駆動軸を覆うハウジングを有し、前記ハウジングが配置される空間と前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールが配置される空間とを仕切るケーシングと、前記駆動軸に設けられた冷却ファンと、前記冷却ファンにより発生した冷却風を前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールに流通させるダクトとを備え、前記駆動軸に冷却風を供給する通気穴を前記ハウジングの前記駆動軸を覆う円筒部側面に設けることを特徴とするスクロール式流体機械を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動軸を冷却風により効率よく冷却することにより、加工性・生産性を低下させずに軸受温度を低減させ、信頼性を向上させたスクロール式流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１におけるスクロール式流体機械の断面図である。
【図２】本発明の実施例１におけるスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【図３】従来のスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【図４】本発明の実施例２におけるスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【図５】本発明の実施例３におけるスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【図６】本発明の実施例３の変形例におけるスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【図７】本発明の実施例４におけるスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【図８】本発明の実施例４に変形例におけるスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【図９】本発明の実施例４に変形例におけるスクロール式流体機械の冷却風の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げて、添付図面に従って詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１、２は本発明の実施例１を示している。スクロール式空気圧縮機のケーシング１は、筒状に形成されたハウジング１Ａを有する。ハウジング１Ａは、軸受２７および軸受２８よってその内部に回転可能に支持される駆動軸１５を覆っている。ケーシング１によって、固定スクロール２、旋回スクロール８が配置される空間とハウジング１Ａが配置される空間とが仕切られる。
【００１５】
ケーシング１の開口側に設けられた固定スクロール２は、図１に示すように、軸線Ｏ−Ｏを中心として略円板状に形成された鏡板３と、該鏡板３の表面となる歯底面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部４と、該ラップ部４を取囲んで鏡板３の外径側に設けられた筒状の外周壁部５と、鏡板３の背面に突設された複数の冷却フィン６とによって大略構成されている。
【００１６】
ここで、ラップ部４は、例えば最内径端を巻始め端として、最外径端を巻終り端としたときに、内径側から外径側に向けて例えば３巻前後の渦巻状に巻回されている。そして、ラップ部４の歯先面は、相手方となる旋回スクロール８の鏡板９の歯底面から一定の軸方向寸法だけ離間している。
【００１７】
また、ラップ部４の歯先面には、ラップ部４の巻回方向に沿ってシール溝４Ａが設けられ、該シール溝４Ａ内には、旋回スクロール８の鏡板９に摺接するシール部材としてのチップシール７が設けられている。
【００１８】
ケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回スクロール８は、固定スクロール２の鏡板３と対向して配置された略円板状の鏡板９と、該鏡板９の表面となる歯底面に立設された渦巻状のラップ部１０と、鏡板９の背面に突設された複数の冷却フィン１１と、該冷却フィン１１の先端側に位置して固定された背面プレート１２とによって大略構成されている。
【００１９】
ここで、ラップ部１０は、固定スクロール２のラップ部４とほぼ同様に、例えば３巻前後の渦巻状をなしている。そして、ラップ部１０の歯先面は、相手方となる固定スクロール２の鏡板３の歯底面から一定の軸方向寸法だけ離間している。また、ラップ部１０の歯先面には、ラップ部１０の巻回方向に沿ってシール溝１０Ａが設けられ、該シール溝１０Ａ内には、固定スクロール２の鏡板３に摺接するシール部材としてのチップシール１３が設けられている。
【００２０】
また、背面プレート１２の中央側には、筒状のボス部１４が形成されている。駆動軸１５のクランク部１５Ａは、旋回軸受２９によって、筒状のボス部１４内に回転可能に支持される。駆動軸１５のクランク部１５Ａ以外の部分と軸受２７および軸受２８はハウジング１Ａの内部に配置される。一方、クランク部１５Ａ、旋回軸受２９は、ハウジング１Ａの外に位置するが、駆動軸１５からの熱伝導の影響を受ける。また、駆動軸１５の一端側には、ケーシング１の外部に位置してプーリ１５Ｂが設けられ、このプーリ１５Ｂは、例えば駆動源としての電動モータの出力側にベルト（いずれも図示せず）等を介して連結されている。これにより、駆動軸１５は、電動モータ等によって駆動されて回転運動し、固定スクロール２に対して旋回スクロール８を旋回運動させるものである。
【００２１】
また、駆動軸１５にはボルト等を用いて冷却ファン１６が取付けられ、該冷却ファン１６は、ファンケーシング１７内で冷却風を発生させる。これにより、図１、２に示すように冷却ファン１６は、冷却風をファンケーシング１７内のダクト３３等に沿ってケーシング１の内部や各スクロール２，８の背面側に流通させ、ケーシング１、固定スクロール２、旋回スクロール８等を冷却する。
【００２２】
さらに、背面プレート１２の外径側とケーシング１との間には、旋回スクロール８の自転を防止する例えば３個の補助クランク１８（１個のみ図示）が設けられている。
【００２３】
固定スクロール２と旋回スクロール８との間に設けられた複数の圧縮室１９は、ラップ部４，１０の間に位置して外径側から内径側にわたって順次形成され、チップシール７，１３によって気密に保持されている。そして、各圧縮室１９は、旋回スクロール８が順方向に旋回運動するときに、ラップ部４，１０の外径側から内径側に向けて移動しつつ、これらの間で連続的に縮小される。
【００２４】
これにより、各圧縮室１９のうち最外径側の圧縮室１９には、後述する吸込口２０から外部の空気が吸込まれ、この空気は最内径側の圧縮室１９に達するまでに圧縮されて圧縮空気となる。そして、この圧縮空気は吐出口２２から吐出され、外部の貯留タンク（図示せず）に貯えられる。
【００２５】
固定スクロール２の外径側に設けられた吸込口２０は、鏡板３の外径側から外周壁部５にかけて開口し、外径側の圧縮室１９に連通している。また、吸込口２０は、固定スクロール２の鏡板３のうち旋回スクロール８のラップ部１０の外径側に位置して、チップシール１３が摺接しない範囲（非摺動領域）に開口している。そして、吸込口２０は、例えば大気圧の空気を吸込フィルタ２１を通じて外径側の圧縮室１９内に吸込むものである。
【００２６】
なお、吸込口２０は、加圧された空気を吸込む構成としてもよい。この場合、吸込フィルタ２１を取外して、加圧空気が供給される配管に吸込口２０を接続する構成としてもよい。
２２は固定スクロール２の鏡板３の内径側（中心側）に設けられた吐出口で、該吐出口２２は、最内径側の圧縮室１９に連通し、この圧縮室１９内の圧縮空気を外部に吐出させるものである。
【００２７】
旋回スクロール８の鏡板９と対面する固定スクロール２の端面に設けられたフェイスシール溝２５は、外周壁部５の外径側に位置し、外周壁部５を取囲む円環状に形成されている。また、フェイスシール溝２５内には円環状のフェイスシール２６が取付けられている。そして、フェイスシール２６は、固定スクロール２の端面と旋回スクロール８の鏡板９との間を気密にシールし、これらの間から外周壁部５内に吸込んだ空気が漏れるのを防止している。
【００２８】
ケーシング１の一部を構成する筒状のハウジング１Ａ上で、軸受２７と軸受２８の間に設けられた通気穴３０は、駆動軸１５に外部からの冷却風を供給し、駆動軸１５を冷却するものである。駆動軸１５を冷却した冷却風は冷却ファン１６に吸込まれ、ダクト３３に流入する。
【００２９】
本実施例によるスクロール式空気圧縮機は上述したような構成を有するもので、次に、このスクロール式空気圧縮機の動作について説明する。
【００３０】
まず、電動モータ等の駆動源（図示せず）により駆動軸１５を回転駆動する。クランク部１５Ａは駆動軸１５に対して偏心しているため、駆動軸１５が回転駆動すると、旋回スクロール１５を支持しているクランク部１５Ａが旋回運動する。これにより、旋回スクロール８は、自転防止機構によって自転が防止された状態で、駆動軸１５の軸線Ｏ−Ｏを中心として旋回運動を行う。旋回スクロール８の旋回運動により、固定スクロール２のラップ部４と旋回スクロール８のラップ部１０間に画成される圧縮室１９は連続的に縮小する。これにより、固定スクロール２の吸込口２０から吸込んだ空気は各圧縮室１９で順次圧縮しつつ、固定スクロール２の吐出口２２から圧縮空気として外部のタンク（図示せず）に向け吐出することができる。
【００３１】
本実施例における軸受２７、２８、旋回軸受２９の冷却について図３に示す従来構造における軸受２７、２８、旋回軸受２９と比較して説明する。
【００３２】
圧縮運転によって圧縮室１９で発生する熱と軸受２７、２８、旋回軸受２９が回転することによって発生する熱によって、圧縮機の各部に温度上昇が起きる。この際に、図３に示すようにケーシング１のハウジング１Ａに通気穴３０が設けられていないスクロール式空気圧縮機においては、軸受２７、２８の冷却はハウジング１Ａを外側から冷却することで行う。このため外輪側のみの冷却となり、軸受２７、２８全体の冷却が十分に行えなず、軸受２７、２８内外輪の温度差が生じ、軸受２７、２８の信頼性を低下させる原因となっていた。また、旋回軸受２９についても、全体が密閉構造となっているため、ボス部１４の外側から外輪側のみの冷却となり、全体の冷却が十分に行えていなかった。そのため、軸受２７、２８、旋回軸受２９の内輪側を冷却することが困難であり、前述の軸受２７、２８、旋回軸受２９の内外輪温度差を防止することによる軸受の信頼性確保が困難であった。また駆動軸１５が温度上昇することで、ハウジング１Ａとの間に熱膨張差が生じると、軸受２７と軸受２８の駆動軸方向に負荷が生じ軸受２７と軸受２８の信頼性を低下させる原因となっていた。
【００３３】
一方、本実施例では図２に示すようにハウジング１Ａの筒状部に設けられた通気穴３０を介して外気が筒状部の内部へと到達し駆動軸１５を冷却することで、それに接する軸受２７、２８を効果的に冷却することができる。また、旋回軸受２９はハウジング１Ａの外部にあるが、駆動軸１５からの熱伝導により、旋回軸受２９の内輪を効果的に冷却することができる。これにより、前述の軸受２７、２８、旋回軸受２９の内外輪温度差および駆動軸１５とハウジング１Ａとの間に熱膨張差が生じることを防止し、軸受２７、２８、旋回軸受２９の信頼性を確保することが可能である。また、旋回スクロール３と駆動軸１５（ハウジング１Ａで覆われている部分）との間の空間をケーシング１により仕切られるようにした。このように構成することで、ダクト３３に流入した冷却風は、固定スクロール２、旋回スクロール３を冷却してダクト３３を出るまでは、駆動軸１５が設けられたハウジング１Ａ内には流入しないようにした。これにより、外部から流入した冷却風は、固定スクロール２、旋回スクロール３を冷却する前に、通気穴３０を介して駆動軸１５を冷却することができる。これにより、圧縮室１９で発生した圧縮熱により、高温になりやすい固定スクロール２、旋回スクロール３の影響を受けずに駆動軸１５を効率よく冷却することができる。
【００３４】
以上より、本実施例によれば、駆動軸１５に通気孔を設けずに、駆動軸１５を効率よく冷却することにより、軸受２７、２８、旋回軸受２９の温度を低減させ、スクロール式圧縮機の加工性・生産性を低下させずに、信頼性を向上させることができる。
【実施例２】
【００３５】
本発明の実施例２を図４に示す。実施例１と同じ部品には同じ記号を付し、説明を省略する。本実施例の特徴は、前述の通気穴３０を２つ以上設け冷却風の入口と出口とすることである。これにより、駆動軸に冷却風がより多く流通するため、実施例１よりもさらに効率よく駆動軸１５を冷却することができる。
【実施例３】
【００３６】
本発明の実施例３を図５、６に示す。実施例１、２と同じ部品には同じ記号を付し、説明を省略する。本実施例の特徴は、２つ以上の通気穴３０をハウジング１Ａの軸方向に距離を設けて配置することである。これにより、冷却ファン１６によって生じる各穴間の圧力差により駆動軸１５周辺に送風することができ、駆動軸１５に冷却風がより多く流通させることができる。本実施例によれば、実施例１、２よりもさらに効率よく駆動軸１５を冷却することができる
また、図６に示す変形例では、ダクト３３の開口部をハウジング１Ａの通気穴３０と連結した。これにより、ハウジング１Ａの通気穴３０以外からダクト３３に冷却風が吸込まれなくなり（ダクト３３に吸込まれる全ての冷却風をハウジング１Ａ内を通じて送風する）、ハウジング１Ａ内にさらに多くの冷却風が流通し、さらに効率よく駆動軸１５を冷却することができる。また、冷却ファン１６によって生じる騒音を低減することが可能である。
【実施例４】
【００３７】
本発明の実施例４を図７、８、９に示す。実施例１、２、３と同じ部品には同じ記号を付し、説明を省略する。本実施例の特徴は、前述の穴３０に加え駆動軸１５に放熱板３１を設け、駆動軸１５の冷却表面積を増加することである。これにより、実施例１、２、３よりもさらに駆動軸１５をより効率よく冷却することができる。
【００３８】
また、図８に示すように放熱板３１を冷却ファン３２状に構成してもよい。これにより、駆動軸１５の周囲に冷却風を送風することができ、図７と比較して駆動軸１５により多くの冷却風を流通させることができ、さらに効率よく駆動軸１５を冷却することができる。
【００３９】
また、図９に示すように駆動軸１５に冷却ファン１６を設けず、放熱板３１で形成された冷却ファン３２のみを設けてもよい。これにより、実施例１、２、３で得られる効果に加え、冷却ファン１６よって生じる騒音を低減することが可能である。
【００４０】
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。また、実施例１乃至４を組み合わせることにより本発明を実施してもよい。
【００４１】
また、これまで説明してきた実施例は、スクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機等の他のスクロール式流体機械に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１        ケーシング
１Ａ      ハウジング
２        固定スクロール
３，９    鏡板
４，１０  ラップ部
５        外周壁部
６，１１  冷却フィン
７，１３  チップシール
８        旋回スクロール
１２      背面プレート
１４      ボス部
１５      駆動軸
１５Ａ    クランク部
１５Ｂ    プーリ
１６      冷却ファン
１７      ファンケーシング
１８      補助クランク
１９      圧縮室
２０      吸込口
２１      吸込フィルタ
２２      吐出口
２３      固定スクロール傾斜部
２４      フランジ
２５      フェイスシール溝
２６      フェイスシール
２７      軸受
２８      軸受
２９      旋回軸受
３０      通気穴
３１      放熱フィン
３２      冷却ファン
３３      ダクト
【図１】
0005841865.tif 000002
【図２】
0005841865.tif 000003
【図３】
0005841865.tif 000004
【図４】
0005841865.tif 000005
【図５】
0005841865.tif 000006
【図６】
0005841865.tif 000007
【図７】
0005841865.tif 000008
【図８】
0005841865.tif 000009
【図９】
0005841865.tif 000010