(57)【要約】【課題】ケーシング内、クランクボス部及びクランクボス部内に収容される軸受部の冷却効率の向上を図る【解決手段】駆動軸３に旋回スクロールの旋回運動伝達機構としてのクランクボス部７を設け、駆動軸３の回転により該クランクボス部７を公転運動させることにより、クランクボス部７が収容されるケーシング１内の空間Ｓの空気を攪拌して冷却性を向上することができるとともに、空間Ｓ内の空気に直接さらされるクランクボス部７自体の冷却性も向上できるようにする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに、鏡板の一側にうず巻状のラップ部が立設され、該ラップ部が重なり合って圧縮室を形成する一対のスクロールと、該スクロールに旋回運動伝達機構を介して旋回運動を与える駆動軸とからなるスクロール流体機械において、
前記旋回運動伝達機構は、前記駆動軸に設けられたクランクボス部と、該クランクボス部に設けられたクランク孔と、スクロールに設けられ前記クランク孔に嵌合された旋回スクロール軸とから構成されたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
前記請求項１のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部は、駆動軸の回転中心からの距離が最も大きな外形寸法部位を、駆動軸に対するクランク孔の偏心方向延長線方向に位置決めして設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項３】
前記請求項１のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部に冷却ファンを設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のスクロール流体機械において、前記クランクボス部が収容される内部空間を冷却空気の流通路を介して大気と連通したことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項５】
前記請求項４のスクロール流体機械において、前記冷却空気の流通路の一部を旋回運動伝達機構を介して旋回されるスクロールに形成したことを特徴とするスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気圧縮機や真空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】実開昭５８−１４６８９４号公報
上記特許文献１においては、スクロール圧縮機における旋回運動伝達機構の構成は、駆動軸側にクランク軸が設けられ、該クランク軸を受け入れるスクロール孔を有したボス部は旋回スクロール側に取付けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１は、上述したような構成であり、クランク軸とスクロール孔との間に設けられる被冷却部としての軸受部がボス部の内部に収容されている。そして、ボス部は旋回スクロール側に形成されているため、ボス部自身は回転運動をしない。さらに、軸受部は回転運動しないボス部でその外周を覆われている。
【０００４】
このため、軸受部は極めて冷却性が悪く、スクロール圧縮機の運転時に旋回スクロールの中心で圧縮熱が発生すると、この圧縮熱がボス部に伝導することによって軸受部が高温となり、軸受部のグリース等が漏洩して該旋回軸受が損傷するなど、軸受部の冷却性に課題があった。
【０００５】
この課題に対しては、駆動軸に別途独立部品としての冷却ファンを設けるしか対処する方法はなく、これでは生産的にも、経済的にも決して好ましいものではなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。
【０００７】
請求項１の発明は、互いに、鏡板の一側にうず巻状のラップ部が立設され、該ラップ部が重なり合って圧縮室を形成する一対のスクロールと、該スクロールに旋回運動伝達機構を介して旋回運動を与える駆動軸とからなるスクロール流体機械において、
前記旋回運動伝達機構は、前記駆動軸に設けられたクランクボス部と、該クランクボス部に設けられたクランク孔と、スクロールに設けられ前記クランク孔に嵌合された旋回スクロール軸とから構成されたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、前記請求項１のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部は、駆動軸の回転中心からの距離が最も大きな外形寸法部位を、駆動軸に対するクランク孔の偏心方向延長線方向に位置決めして設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、前記請求項１のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部に冷却ファンを設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、前記請求項１乃至３のスクロール流体機械において、前記クランクボス部が収容される内部空間を冷却空気の流通路を介して大気と連通したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の発明は、前記請求項４のスクロール流体機械において、前記冷却空気の流通路の一部を旋回運動伝達機構を介して旋回されるスクロールに形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１乃至５を用いて説明する。また、実施例では、スクロール流体機械としてスクロール式空気圧縮機、特に固定スクロールと旋回スクロールとの組み合わせからなるスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明する。
【００１３】
まず、本発明の第１の実施の形態を図１，２を用いて説明する。
【００１４】
１はスクロール式空気圧縮機の外枠を形成するケーシングを示し、該ケーシング１は、前側が開口した大径の円筒状のケーシング本体１Ａと、該ケーシング本体１Ａの後側に突出形成されケーシング本体１Ａよりも小径の円筒状の軸受部１Ｂと、前記ケーシング本体１Ａの前側外周に一体形成された方形のフランジ部１Ｃとから大略構成されている。
【００１５】
２はケーシング１のフランジ部１Ｃに図示しないボルト等を介して固着された固定スクロールを示し、該固定スクロール２は円筒状の本体２Ａと、円筒底部をなすように形成された鏡板２Ｂと、前記フランジ部１Ｃの方形の枠形に対応するように、本体２Ａの円筒開口側外周に形成された取付フランジ部２Ｃと、前記鏡板２Ｂの一側（内側）に立設され、該鏡板２Ｂの中心側が巻始め端となり、外周側が巻終り端となった渦巻状のラップ部２Ｄと、前記鏡板２Ｂの他側（外側）に並列に多数立設された放熱板２Ｅとから大略構成され、前記ラップ部２Ｄの径方向外側には後述する旋回スクロール６の鏡板６Ａとの摺接面２Ｆが形成されている。
【００１６】
また、該固定スクロール２には、鏡板２Ｂ中央に吐出口２Ｇが、円筒状の本体２Ａに吸込口２Ｈがそれぞれ設けられ、該吐出口２Ｇは前記ラップ部２Ｄと後述する旋回スクロール６のラップ部６Ｂとで形成される各圧縮室Ｒのうち最高圧となる最中央側の圧縮室Ｒ１と、吸込口２Ｈは最低圧側となる最外周側の圧縮室Ｒ２と連通している。
【００１７】
３はケーシング１の軸受部１Ｂに軸受４，５を介して回転自在に軸支された駆動軸を示している。また、該駆動軸３は電動モータ（図示せず）によって回転駆動されるようになっている。
【００１８】
６は固定スクロール２と対向するようにケーシング１のケーシング本体１Ａ内に配設された旋回スクロールを示し、該旋回スクロール６は、本体をなし円盤状に形成された鏡板６Ａと、該鏡板６Ａの一側に立設され該鏡板６Ａの中心側が巻始め端となり外周側が巻終り端となった渦巻状のラップ部６Ｂと、該ラップ部６Ｂとは反対側に突設されたスクロール軸部６Ｃとから大略構成されている。
【００１９】
そして、該旋回スクロール６のラップ部６Ｂは、固定スクロール２のラップ部２Ｄと所定角度だけずらして摺接するように配設され、固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール６のラップ部６Ｂとの間には複数の圧縮室Ｒが形成されている。また、スクロール軸部６Ｃの先端側はケーシング１のケーシング本体１Ａ内へと伸長して後述のクランクボス部７のクランク孔７Ａに嵌合されている。
【００２０】
そして、電動モータにより駆動軸３が回転し、旋回スクロール６が旋回運動すると、最低圧となる圧縮室Ｒ２内に吸込口２Ｈを介して外部の空気を吸込み、この空気を両ラップ部２Ｄ，６Ｂにより各圧縮室Ｒ内で順次圧縮しつつ、中央の圧縮室Ｒ１で最高圧となり、吐出口２Ｇを介して外部の空気タンク等（図示せず）に吐出する。
【００２１】
７は駆動軸３の内部端に一体的に形成されたクランクボス部を示し、旋回スクロール６側に開口して設けられたクランク孔７Ａを有している。
【００２２】
ここで、駆動軸３の軸心Ｌ１と、クランク孔７Ａ即ちスクロール軸部６Ｃの軸心Ｌ２とは所定の偏心寸法Ｌだけ偏心している。したがって、駆動軸３が電動モータによって回転されるとき、該駆動軸３の回転運動がクランク孔７Ａ、スクロール軸６Ｃを介して旋回スクロール６に旋回運動として伝達される。つまり駆動軸３、クランク孔７Ａを有するクランクボス部７、スクロール軸部６Ｃは駆動軸３から旋回スクロール６への旋回運動伝達機構を構成している。
【００２３】
９はクランク孔７Ａの内周に挿着された旋回軸受を示し、該旋回軸受９の内周側にはスクロール軸部６Ｃが挿着され、該旋回軸受９は旋回スクロール６を回転自在に支持している。
【００２４】
図２に示すように、クランクボス部７は、駆動軸３の軸心Ｌ１を回転中心として該駆動軸３と一体回転するものであるから、その平面形状が該ボス部７のクランク孔７Ａ、即ち軸心Ｌ２を中心とする円形形状としても、軸心Ｌ２は軸心Ｌ１を中心とした公転運動によってケーシング１内の空気を攪拌することができる。
【００２５】
しかし、四角形や三角形など多角形または非円形もしくはこれらの組合せたものとする方が、より効率良く空気を攪拌することができる。この場合、同図中軸心Ｌ１、Ｌ２を結ぶ所定の偏心寸法Ｌ上で軸心Ｌ２よりも外方（図中上方）に、即ち、駆動軸３に対するクランク孔７の偏心方向延長線方向、またはその近くに該クランクボス部７の軸心Ｌ２からの最も大きな外形寸法部位が位置決めされることが望ましい。また、それ自体、放熱性を考慮し外周は大きくする方が望ましい。
【００２６】
１０は旋回スクロール６とケーシング１の間に設けられた補助クランクを示し、該各補助クランク１０は、その一端側がケーシング本体１Ａの背面板に軸受１１を介して回転自在にそれぞれ支持され、その他端側が旋回スクロール６に設けられた軸受１２を介して回転自在にそれぞれ支持されている。この該各補助クランク１４は旋回スクロール６の旋回時に該旋回スクロール６が自転するのを防止するものである。
【００２７】
２０はケーシング１内のクランクボス部７を収容する空間Ｓに大気より冷却空気を流入させる吸込口を示し、該吸込口２０は、ケーシング１の軸受部１Ｂに設けられ、吸込まれた冷却空気がクランクボス部７に直接当たるように流入させる。
【００２８】
２１はケーシング１内を通り抜け、熱を帯びた冷却空気を空間Ｓからケーシング１外に排出する排出口を示し、該排出口２１はケーシング本体１Ａのクランクボス部７の回転する径方向に設けられ、クランクボス部７の角７Ｂの回転運動により熱を帯びた冷却空気を外部に放出する。
【００２９】
本実施例によるスクロール式空気圧縮機は上述の如き構成を有するものであり、次に当該スクロール式空気圧縮機の圧縮動作について説明する。
【００３０】
電動モータにより駆動軸３を回転させ、旋回スクロール６を旋回させると、固定スクロール２のラップ部２Ｃと旋回スクロール６のラップ部６Ｂ間に画成された各圧縮室Ｒが連続的に縮小する。これにより、固定スクロール２の吸込口２Ｈから吸い込んだ大気を該各圧縮室Ｒで順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール２の吐出口２Ｇから外部の空気タンク等に吐出させる。
【００３１】
次に、当該スクロール式空気圧縮機の冷却作用について説明する。駆動軸３を電動モータによって回転駆動すると、旋回スクロール６が旋回運動して空気の圧縮動作を開始すると同時に、所定の偏心寸法Ｌによって、クランクボス部７が駆動軸３の軸心Ｌ１を中心として公転運動する。これにより、クランクボス部７は空間Ｓ内の空気を攪拌させ、空間Ｓ内の熱を帯びた冷却空気を排出口２１から排出し、大気より図３中矢示Ａ１の如く吸込口２０から空間Ｓ内に吸込まれる。
【００３２】
このとき、駆動軸３の回転運動によって、クランクボス部７は冷却空気中を高速に回転（軸心Ｌ１に関して公転）しているため、回転するクランクボス部７によって空間Ｓ内の冷却空気が攪拌されるようになる。これにより、クランクボス部７の放熱性がより一層向上し、クランクボス部７内に設けられた旋回軸受９を一層効率良く冷却することができる。従って、旋回軸受９が回転時の摩擦による自己発熱によって高温となるのを確実に防止することができる。
【００３３】
かくして、本実施例では、自転運動する駆動軸３にクランクボス部７を設けたこと、さらに、該クランクボス部７に近い位置に冷却空気の吸込口２０及び冷却空気の排出口２１を設け、この冷却空気を矢印Ａ１のように吸込口２０から空間Ｓ内に供給し、矢印Ａ２のようにクランクボス部７に冷却空気を当てて矢印Ａ３のように排出口２１から排出する構成としたから、クランクボス部７の放熱性を大幅に向上させることができ、従来高温になっていたクランクボス部７内の旋回軸受９を効率よく冷却することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施例を図３，４に基づいて説明する。本実施例の特徴は、軸心Ｌ２を中心として平面円形形状のクランクボス部７の外周側に冷却ファン５０を複数設けたことである。
【００３５】
該各冷却ファン５０は、図３，４に示すように、クランクボス部７の径方向に突出しかつ軸方向に平板状（薄板状）に延び、全体として放射状をなすようにクランクボス部７の外周側に一体形成されている。そして、該各冷却ファン５０は、クランクボス部７自体の放熱性をも高め、該クランクボス部７内の旋回軸受９の冷却効率を向上させるものである。
【００３６】
このような構成のスクロール式空気圧縮機においては、第１の実施の形態と同様に、電動モータによって駆動軸３が回転駆動すると、クランクボス部７が公転し、これにより旋回スクロール６が旋回運動して空気の圧縮動作を開始するとともに、冷却ファン５０が回転する。
【００３７】
第２の実施の形態では、クランクボス部７の外周側には各冷却ファン５０が設けられているため、該冷却ファン５０で空間Ｓ内の空気を積極的に攪拌、移送させ、併せてクランクボス部７自体の放熱面積（表面積）も大きく拡大され、冷却空気に接する部分が多い。これにより、クランクボス部７の放熱性が非常に良くなり、クランクボス部７内に設けられた旋回軸受９を効率良く冷却することができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態を図５に基づいて説明する。本実施例の特徴は、旋回スクロール６の厚さ方向の中間部をも冷却空気が通るようにして、該旋回スクロール６の冷却性をも良好にしたことである。
【００３９】
図５において、旋回スクロール６には、厚さ方向の中間部にこれを径方向に貫通する冷却空気の流通路６１と、該流通路６１を空間Ｓ内でクランクボス部７の外周近傍に連通する冷却空気の流通路６２が設けられている。これに伴い、冷却のために大気を吸込む吸込口２０がケーシング１の大径部１Ａにおいて、前記流通路６１と対向する位置に配置されている。また、クランクボス部７に設けられた冷却ファン５０は冷却空気を矢印Ｂ１乃至Ｂ３のように流すようになっている（第２の実施例とは逆方向）。
【００４０】
このような構成の本実施例によるスクロール式空気圧縮機においては、電動モータによって駆動軸３が回転駆動すると、クランクボス部７が回転し、これにより旋回スクロール６が旋回運動して空気の圧縮動作を開始すると同時に、冷却ファン５０が回転する。
【００４１】
この冷却ファン５０の回転により、大気からの冷却空気が吸込口２０から矢印Ｂ１方向に流入し、これが旋回スクロール６の流通路６１に流通し、さらに、流通路６２から空間Ｓへ向けて、矢印Ｂ２方向へ流れる。そして冷却空気はクランクボス部７近傍を通過した後、排出口２１より大気へ向けて矢印Ｂ３方向へ排出される。
【００４２】
このとき、第２の実施例同様、クランクボス部７の外周側には各冷却ファン５０が設けられているため、クランクボス部７の放熱面積（表面積）が大きく拡大され、冷却空気に接する部分が多い。これにより、クランクボス部７の放熱性が非常に良くなり、クランクボス部７内に設けられた旋回軸受９を効率良く冷却することができる。
【００４３】
さらに、第３の実施の形態では、冷却空気が旋回スクロール６内の流通路６１及び流通路６２を通り抜けることにより、旋回スクロール６をも直接冷却することができる。
【００４４】
なお、第２、第３の各実施の形態においては、冷却空気の流れ方向を逆向きに流すようにしてもよい。
【００４５】
また、第１乃至第３の各実施の形態のスクロールは、片方がケーシングに固定されたものを挙げたが、これに限るものでなく、２つのスクロールがともに旋回運動伝達機構を介して旋回される両回転スクロール式空気圧縮機に用いても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、クランクボス部を駆動軸側に設けることにより、クランクボス部は駆動軸を中心として公転運動することになり、特に冷却ファンを設けなくともクランクボス部自体がその周囲の空気に直接さらされ、かつ、冷却ファンの役目を果たし、クランクボス部自体を冷却することができる。
【００４７】
さらに、請求項２によれば、特に冷却ファンを設けなくとも、駆動軸に対するクランク孔の偏心方向延長線上にクランクボス部の最も大きな外形寸法を位置決めし設けたことにより、クランクボス部の大きな外形寸法を持つ部分が冷却ファンの役目を果たし、より効果的にクランクボス部自体を冷却することができる。
【００４８】
さらに、請求項３によれば、公転運動をする該クランクボス部に冷却ファンを設け、その周囲の空気に直接さらされる面積を大きくし、旋回スクロール中心部からクランクボス部に伝わる熱の冷却効率をより良くすることが出来る。
【００４９】
さらに、請求項４によれば、クランクボス部が収容される内部空間に冷却空気の連流通路を介して大気と連通させたことにより、冷却空気をケーシング内に効率良く流通させることができ、クランクボス部及びケーシング内の冷却効率を向上することができる。
【００５０】
さらに、請求項５によれば、冷却空気の流通路の一部を、旋回運動伝達機構を介して旋回するスクロールに形成したことにより、熱の発生源でもあるスクロール自体の冷却効率も向上することができる。
【００５１】
かくして、冷却性に優れ、しかも生産的、経済的でもあるスクロール流体機械が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるａ−ａ方向断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態によるスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図４】図３におけるｂ−ｂ方向断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態によるスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  固定スクロール
２Ａ  鏡板
２Ｂ  ラップ部
３  駆動軸
６  旋回スクロール
６Ａ  鏡板
６Ｂ  ラップ部
６Ｃ  スクロール軸部
７  クランクボス部
７Ａ  クランク孔
７Ｂ  角
９  旋回軸受
２０  吸込口
２１  排出口
５０  冷却ファン
６１  連通路
６２  連通路
Ｓ  空間
【図１】
2004150365.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004150365.tif 000006
【図５】
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