(57)【要約】【課題】スクロール型圧縮機において、吐出ポートから吐出されたガスが外部回路へ送り出される前に、圧縮機内でガスの冷却と異物の除去を合理的に行うことができる技術を提供する。【解決手段】スクロール型圧縮機において、固定スクロール２０とフィルタケース４１との間に冷却水が循環する冷却室３２を形成する。フィルタケース４１によって形成されるフィルタ室４４内にフィルタ４５を収容する。圧縮室２６から吐出された空気をフィルタ室４４内に送り込み、該フィルタ室４４内において、空気を冷却水との熱交換によって冷却するとともに、空気中に混入された摩耗粉等をフィルタ４５によって除去できるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに対して可動スクロールを旋回させることによって、吸入ポートから圧縮室に吸入したガスを圧縮し、その高圧化したガスを吐出ポートから吐出するスクロール型圧縮機であって、
前記吐出ポートに連通される入口と外部回路に通じる出口とを有するフィルタ室と、そのフィルタ室に収容されたフィルタと、前記フィルタ室のガスを冷却するための冷却用流体が流通する冷却室とを備えており、前記フィルタ室と前記冷却室とは、隣接して設置されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクロール型圧縮機であって、前記冷却室は、前記圧縮室と前記フィルタ室との間に形成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機であって、前記フィルタ室は、インナケースとアウタケースとからなる２分割構造であり、前記インナケースが前記固定スクロールに固定され、前記アウタケースがインナケースに着脱可能に固定されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のスクロール型圧縮機であって、前記フィルタがガスの流れ方向に複数配置され、前記複数のフィルタのうち少なくとも１つのフィルタを迂回してガスを流す逃がし路が設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載のスクロール型圧縮機であって、前記複数のフィルタが前記吐出ポートに対して対面状に配列されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項６】
請求項４または５に記載のスクロール型圧縮機であって、前記各フィルタの目の粗さは、上流側のフィルタに比べ下流側のフィルタが細かくなるように設定されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項７】
請求項６に記載のスクロール型圧縮機であって、前記複数のフィルタの受面積は、上流側のフィルタに比べ下流側のフィルタが大きくなるように設定されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項８】
請求項４に記載のスクロール型圧縮機であって、前記逃がし路は、常には閉じかつ当該フィルタより上流側におけるガスの圧力が所定圧力以上になったときに開かれる開閉手段によって開閉可能に構成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項９】
請求項４に記載のスクロール型圧縮機であって、前記複数のフィルタのうち最も下流側のフィルタは前記逃がし路を有していないことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項１０】
固定スクロールに対して可動スクロールを旋回させることによって、吸入ポートから圧縮室に吸入したガスを圧縮し、その高圧化したガスを吐出ポートから吐出するスクロール型圧縮機において、
前記吐出ポートから吐出されたガスをフィルタ室に導くとともに、前記フィルタ室内において、前記ガスを、該フィルタ室に隣接して設置された冷却室内を流通する冷却用流体により冷却しつつ、前記フィルタ室内に収容されたフィルタによってガス中の異物を捕集後、外部回路へ送り出すことを特徴とするスクロール型圧縮機におけるガスの冷却および浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば燃料電池に供給されるガスを圧縮するのに好適なスクロール型圧縮機に関し、詳しくはガスを冷却し、かつ、ガス中に混入する摩耗粉等の異物をガスから除去するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機において、圧縮室から吐出されるガスは、圧縮により高圧化される過程で昇温される。吐出ガスの温度が高いまま機外の外部回路へ流出された場合、外部回路の下流機器に対して熱的悪影響を及ぼす可能性がある。このような下流機器に対する熱的悪影響を回避するために、機内で吐出ガスを冷却し、下流機器に対して熱的悪影響を及ぼさない温度まで低下させてから機外へ流出させるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
上記の冷却技術は、圧縮室に隣接する位置に冷却室を設置するとともに、その冷却室に隣接して、吐出ポートに連なるガス通路を有するガスクーラを設定したものである。これによれば、吐出ガスがガス通路を流通する間に冷却室内の冷却用流体との間で熱交換を行わせ、吐出ガスを冷却することができる。
【０００３】
ところで、スクロール型圧縮機の運転時には、可動スクロールの渦巻壁と固定スクロールの渦巻壁が互いに摺動し、また渦巻壁の軸方向の先端に設けられるチップシールがスクロールの基板に対して摺動する。そして、これらの摺動に伴い摺動面が摩耗し、その摩耗で発生した摩耗粉がガスに混入して外部回路へ流出し、下流機器に対して悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、スクロール型圧縮機の場合、このような摩耗粉に対する対策が施されていないのが実情である。
因みに、空調、冷凍装置において、冷媒配管を流れるガス中の異物を取り除くために、配管内に異物捕集用のフィルタを設ける技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９５３８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１３８３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
配管内にフィルタを設ける構成によれば、圧縮機内で発生して吐出ガスとともに機外へ排出された摩耗粉を捕集し、下流機器内に流入することを防止することができる。しかしながら、配管内にフィルタを設定する構成では、通路断面積を広く取ることに自ずと限界があり、その結果、フィルタが目詰まりを起こし易く、また目詰まりに伴い圧力損失（圧損という）が大きくなるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スクロール型圧縮機において、吐出ポートから吐出されたガスが外部回路へ送り出される前に、圧縮機内でガスの冷却と異物の除去を合理的に行うことができる技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明に係るスクロール型圧縮機は、特許請求の範囲の各請求項に記載の通りの構成を備えた。なお、各請求項に係る発明は、固定スクロールに対して可動スクロールを旋回させることによって、吸入ポートから圧縮室に吸入したガスを圧縮し、その高圧化したガスを吐出ポートから吐出するスクロール型圧縮機において、吐出ポートから吐出されたガスが外部回路へ送り出される前に、圧縮機内でガスの冷却とガス中の異物の除去を合理的に行うことができるようにした技術である。
【０００８】
請求項１に記載のスクロール型圧縮機では、冷却室と、その冷却室に隣接するフィルタ室と、そのフィルタ室に収容されるフィルタとを有している。フィルタ室は吐出ポートに連通する入口と外部回路に通じる出口とを有している。吐出ポートから吐出され、入口を経てフィルタ室に導かれたガスは、フィルタを通過し、出口から外部回路へと送り出される。このとき、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物は、フィルタによって捕集され、ガスが浄化される。冷却室には冷却用流体が流通されており、その冷却室とフィルタ室が隣接して設置されている。したがって、両室を区画している壁を通して冷却用流体とガスとの間で熱交換がなされる。これにより、ガスが冷却された状態で外部回路へ送り出される。
このように、請求項１に記載の発明によれば、圧縮機内に形成されたフィルタ室にガスを導き、そのフィルタ室内において、ガスの冷却および浄化作用を同時に行うことができる。しかも、フィルタ室という同一のスペースを用いて行う構成のため、少ないスペースで合理的に冷却と浄化作用を行うことができる。また、圧縮機にフィルタ室を設けているため、外部配管にフィルタを設ける従来に比べて、大きな容積を有するフィルタ室を形成することが可能となり、それに伴い大きい面積のフィルタを用いることができる。またフィルタ室内のガスは、フィルタを通過することに伴い流速が下がり、冷却効果も向上する。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、冷却室が圧縮室とフィルタ室との間に形成される構成としている。このような構成の請求項２の発明によれば、冷却室内を流通する冷却用流体と圧縮室のガスとの間でも熱交換が行われ、これによりガスが冷却される。このため、フィルタ室のガスのみを冷却する場合に比べてガスの冷却効果をより向上できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機において、フィルタ室は、インナケースとアウタケースとからなる２分割構造であり、インナケースが固定スクロールに固定され、アウタケースがインナケースに着脱可能に固定される構成としている。このような構成の請求項３の発明によれば、必要に応じてアウタケースをインナケースから取り外し、フィルタを掃除あるいは交換することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載のスクロール型圧縮機において、前記フィルタがガスの流れ方向に複数配置され、前記複数のフィルタのうち少なくとも１つのフィルタを迂回してガスを流す逃がし路が設けられる構成としている。このような構成の請求項４の発明によれば、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物が、複数のフィルタによって捕集されることにより、ガスが長期にわたって効果的に浄化される。また、フィルタ室内を流れるガスが複数のフィルタを通過することにともない、そのガスの流速が下がるので、ガスが効果的に冷却される。また、複数のフィルタのうち少なくとも１つのフィルタを迂回してガスを流す逃がし路が設けられることにより、当該フィルタでの閉空間が開放される。このため、当該フィルタに仮に目詰まりが生じたとしてもガスが逃がし路を通じて迂回できることにより、目詰まりに伴う圧損の増大を防止あるいは低減することができ、ひいてはスクロール型圧縮機の寿命を延長することができる。
したがって、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物を良好に捕集するとともに、フィルタ室の出口から吐出されるガスの温度を良好に低下しながらも、スクロール型圧縮機の寿命を延長することができる。なお、逃がし路は、上流側に配置されたフィルタを迂回するように設け、そのフィルタをガスが迂回したとしても、下流側のフィルタによってガス中の異物が最終的に捕集されるように構成することが望ましい。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載のスクロール型圧縮機において、前記複数のフィルタが前記吐出ポートに対して対面状に配列される構成としている。このような構成の請求項５の発明によれば、吐出ポートから吐出されるガスを複数のフィルタに効率良く通過させることができる。これにより、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物を合理的に捕集することができる。また、複数のフィルタを圧縮機内にコンパクトに組込むことが可能である。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項４または５に記載のスクロール型圧縮機において、前記各フィルタの目の粗さが、上流側のフィルタに比べ下流側のフィルタが細かくなるように設定されている。このような構成の請求項６の発明によれば、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物を、上流側のフィルタから下流側のフィルタに向かって、大きさ別に分別して捕集することができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のスクロール型圧縮機において、前記複数のフィルタの受面積が、上流側のフィルタに比べ下流側のフィルタが大きくなるように設定されている。このような構成の請求項７の発明によれば、ガスを上流側のフィルタから下流側のフィルタに向かってスムーズに通過させることができる。これにより、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物を合理的に捕集することができる。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、請求項４に記載のスクロール型圧縮機において、前記逃がし路は、常には閉じかつ当該フィルタより上流側におけるガスの圧力が所定圧力以上になったときに開かれる開閉手段によって開閉可能に構成されている。このような構成の請求項８の発明によれば、逃がし路が常には開閉手段によって閉じられることにより、ガスが当該フィルタを通過する。これにより、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物を効率良く捕集することができる。また、当該フィルタに仮に目詰まりが生じ、当該フィルタより上流側におけるガスの圧力が所定圧力以上になると、開閉手段が開かれることにより、ガスが逃がし路を通じて当該フィルタを迂回することができる。これにより、当該フィルタの目詰まりに伴う圧損の増大を防止あるいは低減することができ、ひいてはスクロール型圧縮機の寿命を延長することができる。
なお、開閉手段には、常には弾性部材によって逃がし路を閉じる方向へフィルタを付勢し、当該フィルタより上流側のガスの圧力が所定圧力以上になったときは、そのガスの圧力によって弾性部材の付勢に抗して逃がし路を開く方向へフィルタが移動する構成が考えられる。このように構成すると、フィルタを弁体として利用することができて好都合である。また、開閉手段としては、周知の逃がし弁を流用することが考えられる。
【００１６】
請求項９に記載の発明では、請求項４に記載のスクロール型圧縮機において、前記複数のフィルタのうち最も下流側のフィルタは前記逃がし路を有していない構成としている。このような構成の請求項９の発明によれば、複数のフィルタのうち最も下流側のフィルタをガスが迂回できないため、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物を最も下流側のフィルタによって最終的に捕集することができる。これにより、ガスが仮に最も下流側のフィルタを迂回したときに発生することが予測される浄化不足にともなう異物の外部回路への流出を防止することができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１に記載した発明と同等の作用効果を有するガスの冷却および浄化方法を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る電動スクロール型圧縮機を示す縦断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。また、図３はフィルタを例示する概略図である。なお、説明の便宜上、図１の左方を圧縮機の前方とし、右方を後方とする。
【００１９】
本実施の形態は、電気自動車の燃料電池に供給されるガス、特に空気を圧縮するために適用したものである。電動スクロール型圧縮機（以下、単に圧縮機という）１０の外郭は、アルミニュームまたはアルミニューム合金よりなる圧縮機構側ハウジング１１と、同じくアルミニュームまたはアルミニューム合金よりなるモータ側ハウジング１２とによって構成される。
ハウジング１１，１２内には、回転軸１３が回転可能に支持されている。モータ側ハウジング１２内において回転軸１３上には、電動モータＭを構成するロータ１４が一体回転可能に固定されている。モータ側ハウジング１２の内周面には、電動モータＭを構成するステータ１６がロータ１４を取り囲むようにして固定配置されている。
【００２０】
圧縮機構側ハウジング１１は、固定スクロール２０と、この固定スクロール２０の一端（前端）に接合固定されたフィルタケース４１と、固定スクロール２０の他端（後端）に接合固定されたセンターハウジング２１とで構成されている。固定スクロール２０は、ほぼ円盤状をなす固定基板２０ａの後面に固定渦巻壁２０ｂが立設されてなる。
【００２１】
回転軸１３の前端部には、この回転軸１３の軸線に対して所定の偏心量ｅで偏心した位置に偏心軸１７が設けられている。偏心軸１７には、可動スクロール２４が、固定スクロール２０と対向するようにベアリング２５を介して回転可能に支持されている。可動スクロール２４は、ほぼ円盤状をなす可動基板２４ａの前面に可動渦巻壁２４ｂが立設されてなる。
【００２２】
固定スクロール２０と可動スクロール２４とは、各渦巻壁２０ｂ，２４ｂが互いに噛み合うように配置されるとともに、各渦巻壁２０ｂ，２４ｂの各先端面が相手のスクロール２０，２４の各基板２０ａ，２４ａにチップシール２０ｃ，２４ｃを介して当接されている。したがって、これら固定スクロール２０の固定基板２０ａおよび固定渦巻壁２０ｂと、可動スクロール２４の可動基板２４ａおよび可動渦巻壁２４ｂは、固定渦巻壁２０ｂと可動渦巻壁２４ｂが複数の点で接触することで、三日月状の複数の圧縮室（密閉空間）２６を区画形成する。
【００２３】
可動スクロール２４の可動基板２４ａにおいて、可動渦巻壁２４ｂ側の中央部には、偏心軸１７用のボス部２４ｄが突設されている。ボス部２４ｄ内には、偏心軸１７が挿入される挿入部としての挿入凹部２４ｅが形成されている。挿入凹部２４ｅにおける偏心軸１７の挿入側（後側）の反対側（前側）は、ボス部２４ｄの底壁２４ｆによって閉塞されている。このように、偏心軸１７を、可動基板２４ａから固定基板２０ａ側へ飛び出すように配置することで、この偏心軸１７の飛び出し分だけ、圧縮機を回転軸１３の軸線方向へ小型化することができる。
【００２４】
固定スクロール２０において、固定基板２０ａの中心部には吐出ポート２０ｄが形成されている。また、固定スクロール２０の外周側には吸入ポート２０ｅが形成されている。
可動スクロール２４の可動基板２４ａと、それに対向するセンターハウジング２１の内壁面との間には、旋回軸２７とベアリング２８，２９とからなる周知の構造の自転阻止機構３１が配置されている。
【００２５】
電動モータＭによって回転軸１３が回転駆動されると、可動スクロール２４が偏心軸１７を介して固定スクロール２０の軸心の周りで公転（旋回運動）される。このとき、可動スクロール２４は、自転阻止機構３１によって自転が阻止されて、公転運動のみが許容される。この可動スクロール２４の公転運動により、圧縮室２６が両スクロール２０，２４の渦巻壁２０ｂ，２４ｂの外周側から中心側へ容積を減少しつつ移動されることで、圧縮室２６内に取り込まれた空気の圧縮が行われる。この圧縮により高圧化された空気は、中心側に到達した圧縮室２６から吐出ポート２０ｄを経て後述するフィルタ室４４へ吐出される。
【００２６】
固定スクロール２０の前面とフィルタケース４１との間には、両部材２０，４１の接合によって冷却室３２が形成されている。具体的には、固定スクロール２０の固定基板２０ａの前面側に凹部３２ｃを形成し、その凹部３２ｃに被さるようにフィルタケース４１を固定基板２０ａの前面に接合することによって冷却室３２を形成している。したがって、冷却室３２は、固定スクロール２０の固定基板２０ａを介して圧縮室２６に隣接されている。
【００２７】
冷却室３２は、図２に示すように、吐出ポート２０ｄの周りを取り囲むようにして略Ｕ字状に形成されている。冷却室３２は、冷却用流体としての、例えば冷却水が流入する流入口３２ａと、冷却水の流出口３２ｂとを有している。冷却室３２内には、複数本の分流フィン３３が設けられており、流入口３２ａから流入した冷却水が分流フィン３３によって分流されて流出口３２ｂに向かって流れる。本実施の形態では、分流フィン３３は、固定スクロール２０の固定基板２０ａの前面に立設されている。
なお、冷却室３２は冷却回路の一部を構成する。冷却回路には流出口３２ｂから流出した高温の冷却水を冷却する熱交換器（図示省略）、冷却された冷却水を流入口３２ａから冷却室３２へ供給するポンプ（図示省略）などが設けられている。冷却回路を循環する冷却水には、燃料電池ＦＣ（図１参照）における電池反応で発生する純水が用いられている。
【００２８】
図１に示すように、フィルタケース４１は、後側のインナケース４１ａと前側のアウタケース４１ｂとからなる２分割構造であり、インナケース４１ａが固定スクロール２０の前面に所定数の締結ボルト４２によって固定され、アウタケース４１ｂがインナケース４１ａに所定数の締結ボルト４３によって固定されている。すなわち、アウタケース４１ｂは、インナケース４１ａに対して着脱可能とされ、必要に応じてインナケース４１ａから取り外すことが可能とされている。インナケース４１ａとアウタケース４１ｂとによってフィルタ室４４が形成されている。したがって、フィルタ室４４は、インナケース４１ａを介して冷却室３２に隣接されている。すなわち、冷却室３２は、圧縮室２６とフィルタ室４４との間に形成されている。
【００２９】
フィルタ室４４内には、吐出ポート２０ｄを経て送り込まれる空気に摩耗粉等の異物が混入しているとき、その異物を除去するためのフィルタ４５が収容されている。フィルタ４５は、異物を除去するためのフィルタ部４５ａと、そのフィルタ部４５ａを保持するための周囲に配置される枠部４５ｂとから構成されている。図３には、フィルタ４５が概略的に例示されている。なお、フィルタ４５は、フィルタ部４５ａを保持する枠部４５ｂに補強用としてのリブ４５ｃを備えることが好ましい。また、異物の捕集能力をアップし、かつ、冷却効果を高める上では、フィルタ部４５ａが、例えばステンレス製のスクリーンをジグザグ状に折り曲げて構成されるプリーツ型濾材であることが好ましい。そして、フィルタ４５は、図１に示すように、枠部４５ｂがインナケース４１ａとアウタケース４１ｂとによって挟み込まれるようにして保持される。これにより、フィルタ部４５ａがフィルタ室４４内に宙吊り状に支持される。
【００３０】
フィルタ室４４は、インナケース４１ａの中心部に形成された連通孔４１ｃによって圧縮室２６の吐出ポート２０ｄと連通されている。また、アウタケース４１ｂの中心部には、吐出口４１ｄが形成されている。したがって、圧縮室２６の吐出ポート２０ｄから吐出された空気は、連通孔４１ｃを経てフィルタ室４４へ送り込まれ、フィルタ４５を通過後、吐出口４１ｄを経て燃料電池ＦＣ（圧縮機外部）へと送り出される。上記の連通孔４１ｃが本発明でいうフィルタ室の入口に対応し、吐出口４１ｄが本発明でいうフィルタ室の出口に対応する。
【００３１】
圧縮機１０の運転時において、冷却水は流入口３２ａから冷却室３２に流入する。冷却室３２に流入した冷却水は、圧縮室２６内の圧縮中の空気およびフィルタ室４４内の吐出空気を冷却する。すなわち、冷却室３２内の冷却水と、圧縮室２６内およびフィルタ室４４内の空気との間で、各室を区画している壁（固定基板２０ａおよびインナケース４１ａ）を通して熱交換がなされる。冷却に供された冷却水は、流出口３２ｂから流出し、流出した冷却水は、熱交換器により冷却され、ポンプにより再び冷却室３２に流入する。すなわち、冷却水は冷却回路内を昇温と降温とを繰り返しながら循環される。なお、流出口３２ｂから流出した冷却水の一部は廃棄され、その分、燃料電池ＦＣで発生した純水が適宜冷却回路に補充される。
【００３２】
圧縮機１０の運転に伴い、固定渦巻壁２０ｂに対して可動渦巻壁２４ｂが接触した状態で移動、つまり摺動することにより、またチップシール２０ｃ，２４ｃと固定基板２０ａまたは可動基板２４ａとが摺動することにより、摺動面が摩耗すると、その摩耗により発生した摩耗粉は、空気に混入して吐出ポート２０ｄおよび連通孔４１ｃを経てフィルタ室４４へ送られる。吐出空気中の摩耗粉は、吐出空気がフィルタ室４４内のフィルタ４５を通過する際に、該フィルタ４５によって捕集される。
すなわち、フィルタ室４４の吐出空気は、フィルタ４５によって摩耗粉を除去されるとともに冷却水によって冷却され、浄化された低温状態で吐出口４１ｄから圧縮機１０外（外部回路）へと送り出される。
【００３３】
上記のように、本実施の形態においては、圧縮機１０にフィルタ４５が収容されたフィルタ室４４を設定し、そのフィルタ室４４を冷却室３２に隣接して備える構成としている。このため、１つの空間を利用して吐出空気に関する浄化と冷却とを同時に行うことができるため、無駄のない合理的なスペースの活用が実現される。また、冷却室３２は、圧縮室２６にも隣接しており、圧縮室２６とフィルタ室４４との両室の空気に対してそれぞれ冷却作用を及ぼすことになる。したがって、空気を効率良く冷却することができる。
また、本実施の形態では、圧縮機１０にフィルタ室４４を形成したことにより、そのフィルタ室４４を、例えば外部回路の配管中に設ける場合に比べて、流れ方向と交差する方向に大きく設定することが可能となる。これに伴いフィルタ４５の面積も大きくでき、異物の捕集能力がアップするとともに、流速も低下することになり、冷却水との接触時間が長くなり、高い冷却効果が期待できる。
【００３４】
また、本実施の形態では、フィルタケース４１をインナケース４１ａとアウタケース４１ｂとからなる２分割構造とし、インナケース４１ａを固定スクロール２０に固定し、インナケース４１ａにアウタケース４１ｂを着脱可能に固定する構成としたので、必要に応じてアウタケース４１ｂをインナケース４１ａから取り外し、フィルタ室４４内のフィルタ４５を容易に交換あるいは掃除することができる。また、フィルタケース４１を固定スクロール２０に取り付けてフィルタ室４４を形成する構成のため、既存の圧縮機に簡単な設計変更を加えることで空気の冷却と異物の除去が可能な電動スクロール型圧縮機を提供することができる。
【００３５】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２を図４〜図１２に基づいて説明する。実施の形態２は、上記実施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。図４は本発明の実施の形態２に係るスクロール型圧縮機の要部を示す縦断面図である。
【００３６】
図４に示すように、本実施の形態は、上記した実施の形態１におけるフィルタ室４４に、前記フィルタ４５の上流側すなわち後側（図４において右側）に上流側のフィルタ５５を追加することにより、２つのフィルタ５５，４５をガスの流れ方向に並べて配置したものである。なお、説明の便宜上、上流側に位置するフィルタ５５を「第１のフィルタ」と称し、下流側すなわち前側に位置するフィルタ４５を「第２のフィルタ」と称する。また、第２のフィルタ４５については、上記した実施の形態１とほぼ同様の構成であるためその説明を省略する。
【００３７】
前記第１のフィルタ５５は、図５に概略的に示すように、異物を除去するためのフィルタ部５５ａと、そのフィルタ部５５ａを保持するための周囲に配置される枠部５５ｂとから構成されている。なお、枠部５５ｂには、補強用としてのリブ５５ｃを備えることが好ましい。また、異物の捕集能力をアップし、かつ、冷却効果を高める上では、フィルタ部５５ａが、前記第２のフィルタ４５のフィルタ部４５ａ（図３参照）と同様、例えばステンレス製のスクリーンをジグザグ状に折り曲げて構成されたプリーツ型濾材であることが好ましい。なお、各フィルタ部５５ａ，４５ａには、ステンレス製の他、例えば、鋼製、アルミ合金製、樹脂製、布製等の濾材を採用することができる。また、各フィルタ部５５ａ，４５ａの目は、板状材に円形、角形等の開口を形成されたものや、網目によって形成されたものを採用することができる。
【００３８】
しかして、前記枠部５５ｂの外周部には、複数本（図５では２本を示す）の取付脚片５５ｄが形成されている。取付脚片５５ｄの先端部は外方へ折り曲げられている。そして、第１のフィルタ５５は、各取付脚片５５ｄの先端部をインナケース４１ａ（詳しくは、フィルタ室４４側の壁面）に取付ボルト５７により固定することによって、フィルタ室４４内に設置されている（図４参照）。これにより、フィルタ室４４内に第１のフィルタ５５のフィルタ部５５ａが宙吊り状に支持されている。これとともに、第１のフィルタ５５の枠部５５ｂの周方向に関して隣り合う各取付脚片５５ｄの相互間に、第１のフィルタ５５を迂回する逃がし路５６が形成されている。第１のフィルタ５５と第２のフィルタ４５とは、ガスの流れ方向（図４において左右方向）に相互に所定間隔を隔てて配置されている。また、両フィルタ５５，４５は、前記吐出ポート２０ｄに対して対面状に配列されている。
【００３９】
前記第１のフィルタ５５（詳しくは、フィルタ部５５ａ）の目の粗さＭ１と、前記第２のフィルタ４５（詳しくは、フィルタ部４５ａ）の目の粗さＭ２は、
Ｍ１≧Ｍ２
の関係を満たす大きさに設定することが望ましい。ちなみに、本実施の形態では、各フィルタ５５，４５の目の粗さＭ１，Ｍ２が、
Ｍ１＞Ｍ２
の関係を満たす大きさに設定されている。すなわち、第１のフィルタ５５の目の粗さＭ１に比べ第２のフィルタ４５の目の粗さＭ２が細かくなっている。具体的には、例えば、第１のフィルタ５５におけるフィルタ部５５ａのメッシュの開口は２５〜４０μｍとし、第２のフィルタ４５におけるフィルタ部５５ａのメッシュの開口は１００μｍとしている。
【００４０】
また、前記第１のフィルタ５５（詳しくは、フィルタ部５５ａ）の受面積Ａ１と、第２のフィルタ４５（詳しくは、フィルタ部４５ａ）の受面積Ａ２は、
Ａ１≦Ａ２
の関係を満たす大きさに設定することが望ましい。ちなみに、本実施の形態では、各フィルタ５５，４５の受面積Ａ１，Ａ２が、
Ａ１＜Ａ２
の関係を満たす大きさに設定されている。すなわち、上流側のフィルタ５５の受面積Ａ１に比べ下流側のフィルタ４５の受面積Ａ２が大きくなっている。なお、本明細書における「フィルタの受面積」とは、空気を受けるフィルタ部の面積のことをいう。
【００４１】
上記したスクロール型圧縮機１０（図４参照）によると、運転時にともない、固定スクロール２０の吐出ポート２０ｄから吐出された空気は、連通孔４１ｃを経てフィルタ室４４へ送り込まれ、第１のフィルタ５５、第２のフィルタ４５を順に通過する。これにより、空気中に混入されている摩耗粉等の異物が両フィルタ５５，４５に捕集されるとともに、その空気が冷却室３２の冷却水によって冷却される。そして、浄化された低温状態の空気が、吐出口４１ｄから圧縮機１０外（外部回路）へと送り出される。
【００４２】
上記のように構成された実施の形態２のスクロール型圧縮機１０によれば、前記した実施の形態１と同等の作用効果が得られる。
さらに、空気中に混入されている摩耗粉等の異物が、２つのフィルタ５５，４５によって段階的に捕集されることにより、空気が長期にわたって効果的に浄化される。
また、フィルタ室４４内を流れる空気が２つのフィルタ５５，４５を通過することにともない、その空気の流速が下がるので、空気が効果的に冷却される。
また、第１のフィルタ５５を迂回して空気を流す逃がし路５６が設けられることにより、当該フィルタ５５での閉空間が開放されている。このため、当該フィルタ５５に仮に目詰まりが生じたとしても空気が逃がし路５６を通じて迂回できることにより、目詰まりに伴う圧損の増大を防止あるいは低減することができ、ひいてはスクロール型圧縮機１０の寿命を延長することができる。
したがって、空気中に混入されている摩耗粉等の異物を良好に捕集するとともに、フィルタ室４４の出口から吐出される空気の温度を良好に低下しながらも、スクロール型圧縮機１０の寿命を延長することができる。
また、逃がし路５６が、上流側に配置された第１のフィルタ５５を迂回するように設けられているので、そのフィルタ５５をガスが迂回したとしても、下流側の第２のフィルタ４５によって空気中の異物が最終的に捕集される。これにより、空気中に混入されている摩耗粉等の異物を合理的に捕集することができる。また、第２のフィルタ４５に仮に目詰まりが生じた場合には、フィルタ５５，４５を交換あるいは掃除するか、あるいは圧縮機１０の寿命の目安とすることができる。
【００４３】
また、２つのフィルタ５５，４５が吐出ポート２０ｄに対して対面状に配列されている。このため、吐出ポート２０ｄから吐出される空気を２つのフィルタ５５，４５に効率良く通過させることができる。これにより、空気中に混入されている摩耗粉等の異物を合理的に捕集することができる。また、２つフィルタ５５，４５を圧縮機１０内にコンパクトに組込むことができる。
【００４４】
また、上流側のフィルタ５５の目の粗さＭ１に比べ、下流側のフィルタ４５の目の粗さＭ２が細かくなっている。このため、空気中に混入されている摩耗粉等の異物を、上流側のフィルタ５５から下流側のフィルタ４５に向かって、大きさ別に分別して捕集することができる。
【００４５】
また、上流側のフィルタ５５の受面積Ａ１に比べ、下流側のフィルタ４５の受面積Ａ２が大きくなっている。このため、空気を上流側のフィルタ５５から下流側のフィルタ４５に向かってスムーズに通過させることにより、空気中に混入されている摩耗粉等の異物を合理的に捕集することができる。
【００４６】
また、両フィルタ５５，４５のうち最も下流側のフィルタに相当する第２のフィルタ４５は、第１のフィルタ５５に設けたような逃がし路を有していない。したがって、第２のフィルタ４５をガスが迂回できないため、ガス中に混入されている摩耗粉等の異物を第２のフィルタ４５によって最終的に捕集することができる。これにより、ガスが仮に最も下流側のフィルタを迂回したときに発生することが予測される浄化不足にともなう異物の外部回路（圧縮機１０外）への流出を防止することができる。
【００４７】
また、上記実施の形態では、両フィルタ５５，４５の外形をほぼ円形状で形成したが、各フィルタ５５，４５の外形は適宜変更することができる。例えば、両フィルタ５５，４５の少なくとも一方のフィルタ５５（４５）の外形を、図６に示すようにほぼ四角形状としたり、図７に示すようにほぼ半円形状としたりすることができる。
また、図８に示すように、フィルタ５５（４５）の外形をほぼ四角形状の外形とし、そのフィルタ部５５ａ（４５ａ）を外形と異なる異形状としてもよい。この場合、フィルタ部５５ａ（４５ａ）は、枠部５５ｂ（４５ｂ）に設けられるボルト等の取り付けに係る穴Ｈ１や冷却室３２（図２参照）の流入口３２ａあるいは流出口３２ｂに通じる穴Ｈ２等を避けた形状に形成されている。すなわち、フィルタ部５５ａ（４５ａ）の形状は、フィルタケース４１（図４参照）におけるボルト等の取り付け位置、冷却室３２の流入口３２ａ及び流出口３２ｂの位置、さらにはフィルタ室４４の連通孔４１ｃ及び吐出口４１ｄの位置等の設計に応じて適宜変更することができる。
また、上記実施の形態では、両フィルタ５５，４５をほぼ平板状に形成したが、例えば、図９に示すように、両フィルタ５５，４５をほぼ半球状に形成してもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態では、第１のフィルタ５５をフィルタケース４１のインナケース４１ａに取り付けたが、図１０に示すように、第１のフィルタ５５を第２のフィルタ４５の枠部４５ｂに取り付けることができる。この場合も、前記と同様に、第１のフィルタ５５における枠部５５ｂの各取付脚片５５ｄの先端部が第２のフィルタ４５の枠部４５ｂに取付ボルト（図示省略）によって固定されている。これにより、第１のフィルタ５５のフィルタ部５５ａがフィルタ室４４内に宙吊り状に支持されるとともに、そのフィルタ５５の枠部５５ｂとインナケース４１ａとの間に逃がし路５６が形成される。
【００４９】
また、図１１に示すように、第１のフィルタ５５の枠部５５ｂは、第２のフィルタ４５の枠部４５ｂとともに、フィルタケース４１のインナケース４１ａとアウタケース４１ｂとの間に挟み込むように保持することもできる。両フィルタ５５，４５の枠部５５ｂ、４５ｂの間には、ほぼリング状のスペーサ部５０が介在されることにより、両フィルタ５５，４５の相互間の間隔が保持されている。この場合、第１のフィルタ５５の枠部５５ｂに設けた貫通孔により、逃がし路５６を形成することができる。なお、スペーサ部５０は、少なくとも一方のフィルタ５５，４５の枠部５５ｂ、４５ｂに一体的に形成すると、部品点数を削減することができる。
【００５０】
また、図１２に示すように、第１のフィルタ５５の逃がし路５６は、次に述べるようにして、常には閉じかつ当該フィルタ５５より上流側におけるガスの圧力が所定圧力以上になったときに開かれる開閉手段によって開閉可能に構成することができる。すなわち、インナケース４１ａに支持部材５８を配置する。支持部材５８は、リング状の固定部５８ａと、その固定部５８ａから突出された複数の支持片５８ｂとを有している。支持片５８ｂの先端部に、第１のフィルタ５５の枠部５５ｂを軸方向（図１２において左右方向）に移動可能に支持する。これにより、支持部材５８の周方向にかかる支持片５８ｂの相互間を逃がし路５６とする一方、その逃がし路５６を第１のフィルタ５５の枠部５５ｂが固定部５８ａに当接することにより閉じ（図１２中、実線５５参照）、また第１のフィルタ５５の枠部５５ｂが固定部５８ａから離れることにより開くようにする（図１２中、二点鎖線５５参照）。さらに、枠部５５ｂと支持片５８ｂとの間には、常には第１のフィルタ５５を閉じる方向（図１２において右方）に付勢するコイルスプリング等の弾性部材５９を介在する。なお、第１のフィルタ５５、支持部材５８及び弾性部材５９によって、本明細書でいう「開閉手段」が構成されている。
【００５１】
上記のように構成すると、第１のフィルタ５５が弾性部材５９の付勢によって閉じ状態に付勢され、逃がし路５６が閉じられる（図１２中、実線５５参照）。これにより、吐出ポート２０ｄから連通孔４１ｃを通じて吐出されてくる空気が第１のフィルタ５５を通過する。このため、空気中に混入されている摩耗粉等の異物を効率良く捕集することができる。
また、第１のフィルタ５５のフィルタ部５５ａに仮に目詰まりが生じ、該フィルタ５５より上流側における空気の圧力が所定圧力以上になると、第１のフィルタ５５が弾性部材５９の付勢に抗して押動され、逃がし路５６が開かれる（図１２中、二点鎖線５５参照）。これにより、空気が逃がし路５６を通じて第１のフィルタ５５を迂回することができる。このため、第１のフィルタ５５の目詰まりに伴う圧損の増大を防止あるいは低減することができ、ひいてはスクロール型圧縮機の寿命を延長することができる。
【００５２】
また、前に述べたように、第１のフィルタ５５、支持部材５８及び弾性部材５９によって構成された開閉手段であるので、第１のフィルタ４５を弁体として利用することができて好都合である。なお、上記開閉手段に代えて、例えば、フィルタケース４１に第１のフィルタ５５を迂回する逃がし路を形成し、その逃がし路に周知の逃がし弁を配置することが考えられる。
また、第２のフィルタ４５についても、上記第１のフィルタ５５の場合と同様に、逃がし路４６を常には閉じかつ当該フィルタ４５より上流側における空気の圧力が所定圧力以上になったときに開かれる開閉手段によって開閉可能に構成することができる。
【００５３】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
例えば、上述した実施の形態では、冷却室３２を形成するに当り、固定スクロール２０の固定基板２０ａと一体に冷却室形成用の凹部３２ｃを形成したが、これに限らず、冷却室形成用の凹部３２ｃをインナケース４１ａと一体に形成してもよく、あるいは固定基板２０ａとインナケース４１ａの両面に形成してもよい。
また、フィルタケース４１の前面側にも冷却室を追加設定してフィルタ室４４内の吐出空気を前後両面から冷却する構成とすることも可能である。
また、上述した実施の形態では、冷却室３２内に分流フィン３３を設定したが、この分流フィン３３については、フィルタケース４１のインナケース４１ａの後面側に形成してもよいし、あるいは省略してもよい。
また、上述した実施の形態は、電気自動車の燃料電池ＦＣに供給されるガス、特に空気を圧縮するために適用したものであるが、適用範囲については、これに限るものではなく、空調装置あるいは冷凍装置の圧縮機として適用できることは当然である。
また、実施の形態２で例示した２つのフィルタ５５，４５に限定されるものではなく、ガスの流れ方向に３つ以上のフィルタを配置することができる。また、逃がし路は、複数のフィルタのうち少なくとも１つのフィルタを迂回するように設けられたものであればよい。また、各フィルタ５５，４５は、吐出ポート２０ｄに対面状でなく、ずれた位置関係で配列してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、スクロール型圧縮機において、吐出ポートから吐出されたガスが外部回路へ送り出される前に、圧縮機内でガスの冷却と異物の除去を合理的に行うことができる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るスクロール型圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】フィルタを例示する概略図である。
【図４】実施の形態２に係るスクロール型圧縮機の要部を示す縦断面図である。
【図５】上流側のフィルタを例示する概略図である。
【図６】フィルタの別例１を示す概略図である。
【図７】フィルタの別例２を示す概略図である。
【図８】フィルタの別例３を示す概略図である。
【図９】フィルタの別例４を示す縦断面図である。
【図１０】上流側のフィルタの支持構造の別例１を示す縦断面図である。
【図１１】上流側のフィルタの支持構造の別例２を示す縦断面図である。
【図１２】上流側のフィルタの逃がし路の開閉構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０…圧縮機
２０…固定スクロール
２０ｄ…吐出ポート
２０ｅ…吸入ポート
２４…可動スクロール
２６…圧縮室
３２…冷却室
４１…フィルタケース
４１ａ…インナケース
４１ｂ…アウタケース
４１ｃ…連通孔（入口）
４１ｄ…吐出口（出口）
４２…締結ボルト
４３…締結ボルト
４４…フィルタ室
４５…フィルタ（第２のフィルタ）
５５…フィルタ（第１のフィルタ）
５６…逃がし路
５８…支持部材
５９…弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004293295.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004293295.tif 000010
【図９】
2004293295.tif 000011
【図１０】
2004293295.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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