(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部の板面に渦巻き状の旋回ラップが設けられた旋回スクロールと、
前記基板部の外周部において前記旋回スクロールを周方向複数箇所でクランク軸により旋回可能に保持するハウジングと、
端板の片面に渦巻き状の固定ラップが設けられ、この固定ラップを前記旋回ラップと噛み合わせて、前記ハウジングに着脱可能に設けられる固定スクロールとを備え、
前記固定スクロールの端板の前記片面とは逆側に、冷却水の通水部としての水冷ジャケットが設けられ、
前記旋回スクロールは、前記基板部の両面に前記旋回ラップが設けられており、
前記ハウジングは、前記旋回ラップが旋回可能に収容される収容穴を貫通形成されると共に、この収容穴を取り囲む周方向複数箇所に前記クランク軸が収容穴の軸線と平行に設けられ、且つ、そのクランク軸の偏心軸部の収容空間が前記収容穴へ開口部を介して連通されており、
前記ハウジングには、前記旋回スクロールの基板部が前記収容穴の軸線と垂直に配置されると共に、前記旋回スクロールの外周部が前記開口部を介して前記クランク軸の偏心軸部に保持され、且つ、前記旋回スクロールを挟むよう一対の前記固定スクロールが着脱可能に設けられ、
前記各固定スクロールに、前記水冷ジャケットが設けられ、
前記ハウジングには、前記収容穴の軸方向中途部に、一対のフランジが、前記収容穴の軸方向に離隔すると共に前記収容穴の内側へ延出して形成され、
前記旋回スクロールの外周部は、前記一対のフランジ間の開口部を介して、前記ハウジングの前記収容穴よりも外側において、前記クランク軸により前記固定スクロールに対し旋回可能に保持され、
前記ハウジングのフランジに前記固定スクロールの端板が重ね合わされて着脱可能に固定される
ことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
前記固定スクロールの端板の前記片面とは逆側の面またはこれに重ね合わされる部材との間で、前記通水部を形成するジャケット材が、前記固定スクロールに対し着脱可能に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。
【請求項３】
前記水冷ジャケット内に、冷却水の通水路を規定する仕切りが設けられた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール流体機械。
【請求項４】
前記水冷ジャケットには、前記固定スクロールの外周部から内周部へ冷却水が通される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、膨張機またはブロワなどとして用いられるスクロール流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるスクロール流体機械が知られている。このスクロール流体機械は、ケーシング（１）をスペーサ（４）と共に構成する第１，第２の固定スクロール（２，３）間に、旋回スクロール（２１）が旋回可能に設けられる。固定スクロール（２，３）の支持部（９，１０）には、旋回スクロール（２１）の自転を防止する補助クランク（１１）と駆動軸（１３）とが、それぞれ軸受（１４，１４、１５，１６）を介して回転可能に設けられる。そして、駆動軸（１３）により、旋回スクロール（２１）を固定スクロール（２，３）に対し所定寸法（ｅ）なる旋回半径をもって旋回運動させる。この旋回運動によって、ラップ部（７，２３）間の各圧縮室（３０）と、ラップ部（８，２４）間の各圧縮室（３１）とを、それぞれ連続的に縮小させ、吸込ポート（３２，３３）からそれぞれ吸込んだ空気を各圧縮室（３０，３１）内で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出ポート（３４，３５）から外部へ吐出する。
【０００３】
また、固定スクロール（２，３）の鏡板（５，６）には、ラップ部（７，８）とは反対側の表面に、多数の冷却フィン（１７，１７，…、１８，１８，…）が一体形成され、各冷却フィン（１７，１８）の突出側端面はそれぞれの冷却フィン（１７，１８）間に冷却風通路を形成する平板状のカバー（１９，２０）によって覆われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２０５５２号公報（要約、段落００１３−００２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、固定スクロールを空冷するが、さらに効果的に冷却したり、熱回収を図ったりできれば好適である。また、スクロール流体機械を圧縮機の他、膨張機にも使用したい場合があるが、用途に応じて冷却の必要性が異なるので、冷却機構の有無を簡易に変更できれば好適である。
【０００６】
さらに、従来技術では、固定スクロールは、鏡板の外周部に一体形成された支持部に、クランク軸の主軸部（偏心軸部を挟んだ両側の軸部）の軸受部が設けられている。そのため、スクロール流体機械の内部のメンテナンスを行う場合には、クランク軸から固定スクロール全体を取り外す必要があり、軸受部での着脱作業が必要となる。従って、表面処理や素材に起因した部品の交換や再処理、異物の噛み込みの解消、内部の清掃などを容易に行うことができない。たとえば、固定ラップや旋回ラップの先端部に設けられるチップシールは、摺動により摩耗する消耗部品であり定期的な交換が必要であるが、このチップシールを容易に交換することができない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、固定スクロールを効果的に冷却でき、所望により熱回収も可能で、好ましくは冷却機構の有無を簡易に変更できるスクロール流体機械を提供することにある。また、大掛かりな分解を要することなく、容易に旋回スクロールから固定スクロールを取り外すことができ、それにより内部のメンテナンスが容易なスクロール流体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、基板部の板面に渦巻き状の旋回ラップが設けられた旋回スクロールと、前記基板部の外周部において前記旋回スクロールを周方向複数箇所でクランク軸により旋回可能に保持するハウジングと、端板の片面に渦巻き状の固定ラップが設けられ、この固定ラップを前記旋回ラップと噛み合わせて、前記ハウジングに着脱可能に設けられる固定スクロールとを備え、前記固定スクロールの端板の前記片面とは逆側に、冷却水の通水部としての水冷ジャケットが設けられ、前記旋回スクロールは、前記基板部の両面に前記旋回ラップが設けられており、前記ハウジングは、前記旋回ラップが旋回可能に収容される収容穴を貫通形成されると共に、この収容穴を取り囲む周方向複数箇所に前記クランク軸が収容穴の軸線と平行に設けられ、且つ、そのクランク軸の偏心軸部の収容空間が前記収容穴へ開口部を介して連通されており、前記ハウジングには、前記旋回スクロールの基板部が前記収容穴の軸線と垂直に配置されると共に、前記旋回スクロールの外周部が前記開口部を介して前記クランク軸の偏心軸部に保持され、且つ、前記旋回スクロールを挟むよう一対の前記固定スクロールが着脱可能に設けられ、前記各固定スクロールに、前記水冷ジャケットが設けられ、前記ハウジングには、前記収容穴の軸方向中途部に、一対のフランジが、前記収容穴の軸方向に離隔すると共に前記収容穴の内側へ延出して形成され、前記旋回スクロールの外周部は、前記一対のフランジ間の開口部を介して、前記ハウジングの前記収容穴よりも外側において、前記クランク軸により前記固定スクロールに対し旋回可能に保持され、前記ハウジングのフランジに前記固定スクロールの端板が重ね合わされて着脱可能に固定されることを特徴とするスクロール流体機械である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、固定スクロールに設けられた水冷ジャケットに冷却水を通して、固定スクロールを効果的に冷却することができる。また、スクロール流体機械を圧縮機として用いる場合、水冷ジャケットに通される水は圧縮熱で加温されるので、温水として各種用途（たとえばボイラ給水）に用いることで、圧縮熱の回収を図ることができる。さらに、旋回スクロールを旋回させるためのクランク軸をハウジングに保持し、このハウジングに対し固定スクロールを着脱可能に設けるので、ハウジングに対する旋回スクロールの軸受部を分解することなく、ハウジングから固定スクロールを容易に取り外すことができ、内部のメンテナンスも容易に行える。
請求項１に記載の発明によれば、旋回スクロールは、旋回ラップをハウジングの収容穴内に配置して、ハウジングに旋回可能に保持される。一方、固定スクロールは、ハウジングの収容穴を閉じるように、ハウジングに着脱可能に設けられる。従って、ハウジングに対する旋回スクロールの軸受部を分解することなく、ハウジングから固定スクロールを容易に取り外すことができ、内部のメンテナンスも容易に行える。なお、旋回スクロールは、基板部の両面に旋回ラップが設けられ、一対の固定スクロールで挟まれるので、スラスト荷重を相殺できる。
請求項１に記載の発明によれば、ハウジングの収容穴に設けたフランジに対し、固定スクロールを着脱することができる。フランジは、収容穴の軸方向中途部に設けられるので、収容穴内に固定スクロールの端板を配置して取り付けることができ、コンパクトに組み立てることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記固定スクロールの端板の前記片面とは逆側の面またはこれに重ね合わされる部材との間で、前記通水部を形成するジャケット材が、前記固定スクロールに対し着脱可能に設けられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械である。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、固定スクロールへの水冷ジャケットの取付けの有無を容易に変更することができる。そのため、他の構成を共通化しつつ、水冷ジャケットの有無を、圧縮機と膨張機とで切り替えることができる。つまり、冷却が必要な圧縮機として使用する場合には、水冷ジャケットを設けるが、冷却が不要な膨張機として使用する場合には、水冷ジャケットを設けず、その他は圧縮機と膨張機とで部品の共通化を図ることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記水冷ジャケット内に、冷却水の通水路を規定する仕切りが設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール流体機械である。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、水冷ジャケット内に所望の通水路を設けることで、固定スクロールの冷却や、通水加温による熱回収を、効果的に図ることができる。
【００１８】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記水冷ジャケットには、前記固定スクロールの外周部から内周部へ冷却水が通されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール流体機械である。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、水冷ジャケットには、固定スクロールの外周部の側から内周部の側へ冷却水が通される。スクロール流体機械を圧縮機として用いる場合、外周側が吸込側、内周側が吐出側となるが、冷却水を外周側から内周側へ通すことで、固定スクロールの外周側を比較的低温の冷却水で確実に冷却でき、吸込気体の熱膨張を抑えることで、スクロール流体機械の体積効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のスクロール流体機械によれば、固定スクロールを効果的に冷却でき、所望により熱回収も可能で、また、実施の形態に応じて、冷却機構の有無を簡易に変更することも可能となる。さらに、大掛かりな分解を要することなく、容易に旋回スクロールから固定スクロールを取り外すことができ、それにより内部のメンテナンスも容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例のスクロール流体機械を示す概略平面図である。
【図２】図１のスクロール流体機械の底面図である。
【図３】図１におけるIII−III断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１から図３は、本発明の一実施例のスクロール流体機械１を示す概略図であり、図１は平面図、図２は底面図、図３は図１におけるIII−III断面図である。なお、以下において、説明の便宜上、図３（厳密にはIII−III断面図であるからその左半分または右半分）における上下および左右として方向を述べることがあるが、この方向はスクロール流体機械１の姿勢を限定する趣旨ではない。そのため、スクロール流体機械１の使用時、クランク軸２を上下方向へ沿って配置する以外に、たとえば左右方向へ沿って配置してもよい。
【００２４】
本実施例のスクロール流体機械１は、ハウジング３と、このハウジング３に複数のクランク軸２を介して旋回可能に保持される旋回スクロール４と、この旋回スクロール４を挟むようにハウジング３に着脱可能に固定される一対の固定スクロール５と、この固定スクロール５に設けられる水冷ジャケット６とを備える。なお、クランク軸２は、旋回スクロール４の外周部において、少なくとも二箇所、好ましくは三箇所以上に設けられる。本実施例では、クランク軸２は、旋回スクロール４の外周部において、周方向等間隔の三箇所に設けられる。
【００２５】
ハウジング３は、たとえば略矩形の箱状に形成されてもよいが、本実施例では略短円筒状に形成されている。いずれにしても、ハウジング３には、平面視中央部に、旋回スクロール４の旋回ラップ７を旋回可能に収容する収容穴８が、上下に貫通して形成されている。
【００２６】
具体的には、本実施例のハウジング３は、厚肉の略短円筒状に形成され、その中央の貫通穴が、旋回ラップ７の収容穴８とされる。この収容穴８には、旋回スクロール４の旋回ラップ７の他、固定スクロール５の固定ラップ９も収容される。
【００２７】
ハウジング３には、収容穴８を取り囲む周方向複数箇所にクランク軸２が収容穴８の軸線と平行に設けられ、且つ、そのクランク軸２の偏心軸部１０の収容空間１１が収容穴８へ開口部１２を介して連通されている。本実施例では、ハウジング３は、前述したように厚肉の略短円筒状に形成され、その周側壁に周方向へ沿って連続的に中空部が形成されており、この中空部がクランク軸２の偏心軸部１０の収容空間１１とされる。そして、この収容空間１１は、収容穴８の軸方向中央部に、周方向へ沿って連続的に開口されており、その開口部１２を挟んだ上下に、円環状のフランジ１３が径方向内側へ延出して一体形成されている。
【００２８】
なお、本実施例では、ハウジング３は、上下二つの部材から構成されている。具体的には、ハウジング３は、図３において、上方に配置される上ハウジング材３Ａと、下方に配置される下ハウジング材３Ｂとから構成されている。前述した上下一対のフランジ１３，１３の内、上方のフランジ１３は上ハウジング材３Ａに設けられ、下方のフランジ１３は下ハウジング材３Ｂに設けられる。両ハウジング材３Ａ，３Ｂは、外周部においてボルト１４（図１）により着脱可能に一体化される。なお、ボルト１４として、文字通りのボルトに限らず各種のネジを用いてもよく、このことは後述するその他のボルトについても同様である。
【００２９】
旋回スクロール４は、基板部１５の両面に、渦巻き状の旋回ラップ７が設けられて構成される。本実施例では、旋回スクロール４は、ハウジング３に旋回可能に保持される旋回スクロールベース１６と、その旋回スクロールベース１６の中央部の上下に着脱可能に固定される一対の旋回スクロール本体１７とから構成される。但し、場合により、旋回スクロールベース１６は、一対の旋回スクロール本体１７の内の一方または双方と一体形成されてもよい。
【００３０】
旋回スクロールベース１６は、平面視において、たとえば略三角形状でもよいが、本実施例では、略円形状に形成されている。いずれにしても、旋回スクロールベース１６の中央部には、旋回スクロール本体１７の端板１８を受け入れる受入穴１９が形成されている。本実施例では、旋回スクロールベース１６の中央部には丸穴が貫通形成されており、その丸穴は上下両面において拡径されており、その拡径穴が旋回スクロール本体１７の端板１８の受入穴１９とされる。
【００３１】
旋回スクロールベース１６の外周部には、周方向複数箇所に、クランク軸２への軸受穴２０が上下に貫通して形成されている。本実施例では、旋回スクロールベース１６の外周部には、周方向等間隔の三箇所に、取付筒２１が一体形成されており、その中空穴が軸受穴２０とされる。各軸受穴２０は、段付き穴とされ、上部に大径穴２０ａ、下部に小径穴２０ｂが配置されている。
【００３２】
各旋回スクロール本体１７は、円板状の端板１８の片面に、その板面と垂直に延出して、一または複数の板状の旋回ラップ７が設けられて構成される。具体的には、図３において、上側の旋回スクロール本体１７は、端板１８の上面に、上方へ向けて旋回ラップ７が設けられており、下側の旋回スクロール本体１７は、端板１８の下面に、下方へ向けて旋回ラップ７が設けられている。この際、各旋回ラップ７は、端板１８の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して形成されている。本実施例では、図３から明らかなとおり、上下の旋回ラップ７は、互いに対応した形状、大きさおよび配置で形成されている。
【００３３】
各旋回ラップ７には、端板１８からの延出先端部（上側の旋回ラップ７の上端部、下側の旋回ラップ７の下端部）に、固定スクロール５の端板２２との隙間を埋めるためのチップシール２３が、着脱可能に、渦巻きに沿って設けられている。
【００３４】
各旋回スクロール本体は１７、その端板１８が受入穴１９にはめ込まれて、ボルト（図示省略）により旋回スクロールベース１６に着脱可能に固定される。これにより、旋回スクロールベース１６と旋回スクロール本体１７とが一体化され、一対の端板１８を含んで、旋回スクロール４の基板部１５が構成される。そして、旋回スクロール４は、その基板部１５の両面に、旋回ラップ７が設けられた形状となる。なお、上下の旋回スクロール本体１７の端板１８間には、径方向中央部に円筒状のスペーサ２４が設けられ、各旋回スクロール本体１７の撓みが防止される。
【００３５】
旋回スクロール４は、ハウジング３の収容穴８に旋回ラップ７を配置した状態で、収容穴８の軸線と垂直に基板部１５が配置される。この際、旋回スクロールベース１６は、ハウジング３のフランジ１３間の開口部１２を介して、収容穴８より外方へ延出する。これにより、旋回スクロールベース１６の各軸受穴２０は、ハウジング３のフランジ１３よりも径方向外側に配置される。そして、軸受穴２０に取り付けられる旋回軸受２５を介して、旋回スクロール４はクランク軸２に保持される。
【００３６】
図１および図２に示すように、クランク軸２は、ハウジング３の周方向等間隔の三箇所に設けられ、本実施例では互いに同一構造である。また、図３に示すように、各クランク軸２は、その軸線を上下方向へ沿って配置される。この際、各クランク軸２は、ハウジング３の中空部を上下に貫通するよう設けられる。
【００３７】
図３（特に左側）に示すように、各クランク軸２は、同一軸線上に配置された主軸部２６，２７間に、偏心軸部１０が偏心して設けられる。本実施例では、下側の主軸部２７は、下方へ行くに従って段階的に縮径して、大径部２７ａ、中径部２７ｂおよび小径部２７ｃに分けられる。また、偏心軸部１０の下端部には、拡径部１０ａが同心に形成されている。
【００３８】
各クランク軸２は、偏心軸部１０を挟んだ両側の主軸部２６，２７において、ハウジング３の上下に回転自在に保持される。本実施例では、上方の主軸部２６は、上軸受２８を介してハウジング３の上壁に回転自在に保持され、下方の主軸部２７は、下軸受２９を介してハウジング３の下壁に回転自在に保持される。
【００３９】
上軸受２８の外輪は、ハウジング３の上壁に設けた段付き穴の内、上方の大径穴に上方からはめ込まれ、大径穴の開口部に設けられる係止リング３０により保持される。また、上軸受２８の内輪は、クランク軸２の上方の主軸部２６にはめ込まれて固定される。
【００４０】
下軸受２９の外輪は、ハウジング３の下壁に設けた段付き穴の内、下方の大径穴に下方からはめ込まれ、大径穴の開口部に設けられる留めリング３１により保持される。また、下軸受２９の内輪は、クランク軸２の下方の主軸部２７の中径部２７ｂにはめ込まれて、大径部２７ａと中径部２７ｂとの段付き部（大径部２７ａの下端面）と中径部２７ｂにねじ込まれる留めナット３２とにより保持される。
【００４１】
クランク軸２の偏心軸部１０には、旋回軸受２５を介して旋回スクロール４の取付筒２１が保持される。本実施例では、二つの旋回軸受２５が上下に重ねられて用いられる。旋回軸受２５の外輪は、旋回スクロール４の取付筒２１に設けた段付きの軸受穴２０の内、上方の大径穴２０ａに上方からはめ込まれ、大径穴２０ａの開口部に設けられる留めリング３３により保持される。また、旋回軸受２５の内輪は、クランク軸２の偏心軸部１０にはめ込まれて、偏心軸部１０の下端部の段部（拡径部１０ａの上端面）と偏心軸部１０にねじ込まれる留めナット３４とにより保持される。
【００４２】
なお、図示例では、旋回軸受２５の外輪と旋回スクロール４の軸受穴２０（大径穴２０ａ）との間には、僅かな隙間を開けると共に、その隙間には円環状の付勢材３５が設けられる。この付勢材３５は、弾性を有するリング（たとえばＯリング）でもよいし、非弾性のリング（たとえばエンジニアリングプラスチック製の樹脂リング）でもよい。付勢材３５を設ける場合、軸受穴２０の内周面に装着溝を形成して、その装着溝に付勢材３５の外周部をはめ込んでもよいし、旋回軸受２５の外輪の外周面に装着溝を形成して、その装着溝に付勢材３５の内周部をはめ込んでもよい。全てのクランク軸２の偏心軸部１０において、旋回軸受２５の外輪と旋回スクロール４の軸受穴２０との隙間に円環状の付勢材３５を設けることで、旋回スクロール４の旋回時に、クランク軸２に対し旋回スクロール４が遠心力により振れても、旋回軸受２５の外輪と旋回スクロール４の軸受穴２０との隙間が埋まるのを抑制して、固定ラップ９と旋回ラップ７との側面間の隙間を所望に保つことができる。また、旋回軸受２５の外輪と旋回スクロール４の軸受穴２０との隙間が完全に埋まるとしても、付勢材３５の作用により衝撃を緩和して、しかもラップ７，９間の衝突よりも先に前記隙間を埋めることで、各ラップ７，９の破損を防止することができる。
【００４３】
三本のクランク軸２は、偏心軸部１０の位置を揃えて（つまり位相を揃えて）、回転同期機構３６により同期回転する。回転同期機構３６は、歯車を用いてもよいが、本実施例ではタイミングベルト３７を用いている。具体的には、各クランク軸２の下方の主軸部２７（小径部２７ｃ）には、歯付きプーリ３８が固定されており、これら歯付きプーリ３８間をタイミングベルト３７が掛け回されている。この際、図２に示すように、タイミングベルト３７は、テンションローラ３９にも引っ掛けられており、テンションローラ３９の位置（収容穴８の径方向に対する位置）を調整することで、タイミングベルト３７の張力を調整可能とされる。
【００４４】
なお、三本のクランク軸２の内、一本（本実施例では図２において上部のクランク軸）は、外部から供給動力が入力される（または外部へ回収動力を出力する）駆動クランク軸２Ａとされ、残り二本は、そのような入力（または出力）を直接には行わない従動クランク軸２Ｂとされる。詳細は、後述するが、スクロール流体機械１が圧縮機またはブロワの場合、駆動クランク軸２Ａに外部から供給動力が与えられ（つまり動力が入力され）、それに伴い、回転同期機構３６を介して従動クランク軸２Ｂも回転させつつ、旋回スクロール４を旋回させる。一方、スクロール流体機械１が膨張機の場合、供給される流体により旋回スクロール４を旋回させ、回転同期機構３６を介して各クランク軸２を回転させて、駆動クランク軸２Ａに回収動力が与えられる（つまり動力が出力される）。
【００４５】
各クランク軸２には、旋回スクロール４の円滑な回転のために、ウェイトバランサ４０が設けられる。本実施例では、上側の主軸部２６の下端部と、下側の主軸部２７の大径部２７ａの上端部とに、それぞれウェイトバランサ４０が設けられる。
【００４６】
各固定スクロール５は、円板状の端板２２の片面に、その板面と垂直に延出して、一または複数の板状の固定ラップ９が設けられて構成される。具体的には、図３において、上側の固定スクロール５は、端板２２の下面に、下方へ向けて固定ラップ９が設けられており、下側の固定スクロール５は、端板２２の上面に、上方へ向けて固定ラップ９が設けられている。この際、固定ラップ９は、旋回ラップ７と対応した個数、形状および大きさで設けられ、端板２２の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して形成されている。
【００４７】
各固定ラップ９には、端板２２からの延出先端部（上側の固定ラップ９の下端部、下側の固定ラップ９の上端部）に、旋回スクロール４の基板部１５（旋回スクロール本体１７の端板１８）との隙間を埋めるためのチップシール４１が、着脱可能に、渦巻きに沿って設けられている。
【００４８】
各固定スクロール５には、固定ラップ９を取り囲むように、円筒状の外周ラップ４２が設けられている。具体的には、図３において、上側の固定スクロール５は、端板２２の下面に、下方へ向けて外周ラップ４２が設けられており、下側の固定スクロール５は、端板２２の上面に、上方へ向けて外周ラップ４２が設けられている。外周ラップ４２の高さ（端板２２からの延出寸法）は、固定ラップ９の高さ（端板２２からの延出寸法）と略対応している。各外周ラップ４２には、端板２２からの延出先端部（上側の外周ラップ４２の下端部、下側の外周ラップ４２の上端部）に、一または複数の環状の外部シール４３が、着脱可能に、周方向に沿って設けられている。
【００４９】
各固定スクロール５は、固定ラップ９を旋回ラップ７と噛み合わせた状態で、ハウジング３の上下に着脱可能に設けられる。具体的には、上側の固定スクロール５は、ハウジング３の上側のフランジ１３の上面に、端板２２の外周部が重ね合わされて、ボルト（図示省略）により着脱可能に固定される。また、下側の固定スクロール５は、ハウジング３の下側のフランジ１３の下面に、端板２２の外周部が重ね合わされて、ボルト（図示省略）により着脱可能に固定される。
【００５０】
水冷ジャケット６は、各固定スクロール５の端板２２に設けられ、冷却水の通水部を構成する。この際、水冷ジャケット６は、固定ラップ９が設けられた面とは逆側に設けられる。水冷ジャケット６は、固定スクロール５と一体形成されてもよいが、本実施例では、固定スクロール５の端板２２にジャケット材４４が着脱可能に設けられて構成される。そして、固定スクロール５の端板２２とジャケット材４４との間の空間で、通水部が構成される。
【００５１】
ジャケット材４４は、本実施例では、略短円筒状とされ、その一方の開口部は端壁４４ａにて閉じられている。具体的には、図３において、上側のジャケット材４４は、上端部に端壁４４ａが設けられて下方へ開口する略短円筒状とされ、下側のジャケット材４４は、下端部に端壁４４ａが設けられて上方へ開口する略短円筒状とされる。なお、本実施例では、上下のジャケット材４４は、互いに対応した形状および大きさとされる。
【００５２】
各ジャケット材４４の外径は、本実施例では、ハウジング３の収容穴８よりも小径で、さらには固定スクロール５の端板２２よりも小径とされる。図示例では、固定スクロール５の端板２２には、固定ラップ９が設けられた面とは逆側面の中央部に、円形状の凹部（符号省略）が形成されており、その凹部にジャケット材４４の端部（端壁４４ａとは逆側の端部）がはめ込まれる。
【００５３】
ジャケット材４４の中央部には、円筒状の筒状部４４ｃが一体形成されている。筒状部４４ｃの周側壁の高さ（端壁４４ａからの延出寸法）は、ジャケット材４４の外周壁４４ｂの高さ（端壁４４ａからの延出寸法）と略対応している。筒状部４４ｃの中空穴４４ｄは、端壁４４ａをも貫通して形成されている。
【００５４】
ジャケット材４４の外周壁４４ｂには、周方向等間隔の複数箇所に、ジャケット材４４の軸線と平行に、外ボルト挿通穴４４ｅが貫通形成されている。また、筒状部４４ｃの周側壁には、周方向等間隔の複数箇所に、ジャケット材４４の軸線と平行に、内ボルト挿通穴４４ｆが貫通形成されている。
【００５５】
ジャケット材４４の外周壁４４ｂには、端壁４４ａからの延出先端面の内、各外ボルト挿通穴４４ｅよりも内側に、第一シール材４５が設けられる。一方、筒状部４４ｃの周側壁には、端壁４４ａからの延出先端面の内、各内ボルト挿通穴４４ｆよりも外側に、第二シール材４６が設けられる一方、各内ボルト挿通穴４４ｆよりも内側に、第三シール材４７が設けられる。各シール材４５〜４７は、ジャケット材４４の外周壁４４ｂや筒状部４４ｃと、同心円状に配置される円環状とされている。なお、各シール材４５〜４７は、ジャケット材４４の外周壁４４ｂや筒状部４４ｃの端面に設けた装着溝に保持されるが、これに代えてまたはこれに加えて、固定スクロール５の端板２２に設けた装着溝に保持されてもよい。
【００５６】
このような構成のジャケット材４４は、その外周壁４４ｂの端部を固定スクロール５の端板２２の凹部にはめ込んだ状態で、内外の各ボルト挿通穴４４ｆ，４４ｅを介して、ボルト４８，４９により固定スクロール５に着脱可能に取り付けられる。この際、各ボルト４８，４９は、各ボルト挿通穴４４ｆ，４４ｅを介して、固定スクロール５の端板２２のネジ穴にねじ込まれる。固定スクロール５の端板２２へのジャケット材４４の取付状態において、ジャケット材４４の外周壁４４ｂの端面と固定スクロール５との端板２２の板面との隙間が第一シール材４５で封止され、ジャケット材４４の筒状部４４ｃの端面外周部と固定スクロール５の端板２２の板面との隙間が第二シール材４６で封止され、ジャケット材４４の筒状部４４ｃの端面内周部と固定スクロール５の端板２２の板面との隙間が第三シール材４７で封止される。
【００５７】
固定スクロール５にジャケット材４４を取り付けた状態では、固定スクロール５とジャケット材４４との間に、本実施例では円環状の中空部が形成され、この中空部が水冷ジャケット（冷却水の通水部）６とされる。水冷ジャケット６に水を通すために、ジャケット材４４には、適宜の位置に、給水口５０と排水口５１とが設けられる。給水口５０と排水口５１の位置は適宜に設定されるが、本実施例では好ましくは、外周部に給水口５０が設けられる一方、内周部に排水口５１が設けられる。給水口５０および排水口５１には適宜の配管（図示省略）が接続され、水冷ジャケット６内には、給水口５０から冷却水が供給され、排水口５１へ排出される。この際、第一シール材４５と第二シール材４６とにより、ジャケット材４４と固定スクロール５との隙間からの水漏れが防止される。一方、第三シール材４７により、ジャケット材４４と固定スクロール５との隙間からの流体漏れ（スクロール流体機械１で圧縮または膨張等される流体の漏れ）が防止される。
【００５８】
ところで、一対の固定スクロール５には、図１および図２に示すように、それぞれ外周側に第一開口５２が設けられる一方、中央部には第二開口５３が設けられている。そして、この第二開口５３は、ジャケット材４４の筒状部４４ｃの中空穴４４ｄと連通している。なお、図１および図２に示すように、パイプ材５４を介して第一開口５２を露出させるために、ジャケット材４４の外周部を、一部において径方向内側へ凹ませている。また、図３において、上下に示される第二開口５３は、場合により、旋回スクロール４の基板部１５の中央に貫通穴をあけて互いに連通させてもよい。
【００５９】
本実施例のスクロール流体機械１は、以上のように構成されるので、たとえば、圧縮機またはブロワとして用いる場合、駆動クランク軸２Ａを回転させればよい（つまり動力を入力する）。たとえば、駆動クランク軸２Ａの一方の主軸部２７には、モータ（図示省略）の出力軸が直結、つまりカップリングを介して接続される。
【００６０】
これにより、固定スクロール５に対し旋回スクロール４を旋回させることができる。この際、駆動クランク軸２Ａへの供給動力は、回転同期機構３６を介して従動クランク軸２Ｂにも伝達され、三本のクランク軸２が同期回転する。固定スクロール５に対し旋回スクロール４を旋回させると、第一開口５２から流体を吸入し、その流体を旋回ラップ７と固定ラップ９との間で圧縮しながら、その渦巻きの外端側から内端側へ移動させ、第二開口５３から吐出させることができる。
【００６１】
一方、たとえば膨張機として用いる場合、流体により旋回スクロール４を回転させて、駆動クランク軸２Ａに回転駆動力が与えられる（つまり動力が出力される）。たとえば、駆動クランク軸２Ａには、被動機（膨張機により駆動される機械）の入力軸が直結、つまりカップリングを介して接続される。
【００６２】
そして、流体を第二開口５３から流入させると、流体の力で旋回スクロール４が旋回し、流体は膨張しながら第一開口５２から吐出する。これにより、旋回スクロール４の回転駆動力を、回収動力として駆動クランク軸２Ａから取り出すことができる。なお、この際も、従動クランク軸２Ｂは、回転同期機構３６を介して駆動クランク軸２Ａと同期回転する。
【００６３】
その他、本実施例のスクロール流体機械１は、駆動クランク軸２Ａをモータにより逆方向へ回転させて、流体を第二開口５３から吸入して、第一開口５２へ吐出させて使用してもよい。
【００６４】
このようにして、本実施例のスクロール流体機械１は、圧縮機、膨張機、ブロワ、真空ポンプなどとして用いることができる。なお、圧縮または膨張等させる流体は特に問わず、空気、蒸気、冷媒など、各種の流体に対応することができる。
【００６５】
スクロール流体機械１の使用中、水冷ジャケット６に冷却水を通して、スクロール流体機械１（特にその固定スクロール５）の冷却を図ることができる。特に、スクロール流体機械１を圧縮機として用いる場合、水冷ジャケット６に冷却水を通して、固定スクロール５の冷却を図るのが好ましい。その際、水冷ジャケット６に通される水は圧縮熱（流体の圧縮時に生じる熱）で加温されるが、その加温後の水（つまり水冷ジャケット６からの排水）を温水として利用（たとえばボイラ給水に利用）することで、圧縮熱の回収を図り、エネルギを有効活用することができる。
【００６６】
ところで、本実施例では、水冷ジャケット６には、固定スクロール５の外周部の側から内周部の側へ冷却水が通される。スクロール流体機械１を圧縮機として用いる場合、外周側が吸込側、内周側が吐出側となるが、冷却水を外周部から内周部へ通すことで、外周部における吸込気体（典型的には空気）を比較的低温の冷却水で確実に冷却でき、スクロール流体機械１の体積効率を向上させることができる。なお、冷却水が一層確実に外周部から内周部へ流れるように、後述するように水冷ジャケット６内には適宜の仕切りを設けてもよい。また、水冷ジャケット６への通水にて圧縮熱を回収する場合において、通水量を絞れば通水出口温度（得られる温水温度）を上げることができるが、その場合でも、給水口５０を外周側（吸込口となる第一開口５２側）へ配置することで、吸込気体を温めて膨張させるおそれがなく、圧縮機の効率低下を防止することができる。
【００６７】
一方、スクロール流体機械１を膨張機として用いる場合、必ずしも水冷ジャケット６に通水する必要はない。水冷ジャケット６に通水しない場合、固定スクロール５へのジャケット材４４の設置を省略してもよい。本実施例では、固定スクロール５にジャケット材４４を着脱可能に設けたので、固定スクロール５への水冷ジャケット６の設置の有無を容易に変更することができる。そのため、他の構成を共通化しつつ、水冷ジャケット６の有無を、圧縮機と膨張機とで切り替えることができる。つまり、冷却が必要な圧縮機として使用する場合には、ジャケット材４４を設けるが、冷却が不要な膨張機として使用する場合には、ジャケット材４４を設けず、ジャケット材４４以外の構成については、圧縮機と膨張機とで部品の共通化を図ることができる。
【００６８】
本実施例のスクロール流体機械１では、旋回スクロール４は、旋回ラップ７をハウジング３の収容穴８内に配置して、収容穴８よりも外側においてハウジング３に旋回可能に保持される。一方、固定スクロール５は、固定ラップ９をハウジング３の収容穴８内に配置して、ハウジング３の収容穴８を閉じるように、収容穴８のフランジ１３に着脱可能に設けられる。その際、固定スクロール５の端板２２も収容穴８内に収容することで、コンパクトな構成とできる。
【００６９】
このような構成であるから、ハウジング３に対する旋回スクロール４の軸受部を分解することなく、ハウジング３から固定スクロール５を容易に取り外すことができる。これにより、表面処理や素材に起因した部品の交換や再処理、異物の噛み込みの解消、内部の清掃などを容易に行うことができる。たとえば、旋回ラップ７のチップシール２３、固定ラップ９のチップシール４１、および外周ラップ４２の外部シール４３の交換を容易に行うことができる。
【００７０】
ところで、前記実施例では、ハウジング３に対し固定スクロール５を着脱できるが、さらに旋回スクロールベース１６に対し旋回スクロール本体１７を着脱することもできる。この場合、図示例ではハウジング３の上下の軸受部について多少の分解が必要になるものの、上下の旋回スクロール本体１７を旋回スクロールベース１６から取り外すことができる。従って、上下の旋回スクロール本体１７を個別に取り扱うことができ、旋回ラップ７の不良時に、一枚単位（つまり上下の旋回スクロール本体１７の片側のみ）での交換も可能となる。また、旋回ラップ７に特別な表面処理を施したい場合でも、旋回スクロールベース１６と旋回スクロール本体１７とを別体に構成しておけば、旋回スクロールベース１６と旋回スクロール本体１７とを一体に形成した場合と比較して、表面処理時のサイズを小さくでき、コスト低減を図ることもできる。
【００７１】
なお、旋回スクロールベース１６に対し旋回スクロール本体１７を着脱可能とする際、ハウジング３の収容穴８を介して、旋回スクロールベース１６に対し旋回スクロール本体１７を着脱可能とすれば一層好ましい。その場合、旋回スクロール本体１７の端板１８の外径は、ハウジング３の収容穴８の内径、さらには収容穴８のフランジ１３の内径よりも小さく形成される。従って、ハウジング３から固定スクロール５を取り外した後、旋回スクロールベース１６から旋回スクロール本体１７をさらに取り外すことができる。しかも、その作業をハウジング３の収容穴８を介して行うことができ、いずれの軸受部での着脱も伴わないため、作業性が一層向上する。
【００７２】
次に、本実施例のスクロール流体機械１の水冷ジャケット６の変形例について、説明する。
【００７３】
前記実施例では、水冷ジャケット６は、固定スクロール５の端板２２にジャケット材４４を着脱可能に取り付けて構成したが、固定スクロール５とジャケット材４４とを一体的に構成してもよい。言い換えれば、固定スクロール５の端板２２内に、空洞部を設けて、その空洞部を水冷ジャケット６としてもよい。
【００７４】
また、前記実施例では、固定スクロール５の端板２２にジャケット材４４を取り付けて、端板２２とジャケット材４４との間で水冷ジャケット６を構成したが、固定スクロール５の端板２２に中間材（典型的には円板状の中間材）を重ね合わせて固定すると共に、この中間材との間で水冷ジャケット６を構成するように、ジャケット材４４を設けてもよい。この場合も、中間材とジャケット材４４との内、少なくともジャケット材４４は着脱可能に設けるのが好ましい。それにより、前述したように、膨張機として使用する場合には、ジャケット材４４の設置を省略することもできる。
【００７５】
なお、固定スクロール５に中間材を設ける場合、ジャケット材４４は、固定スクロール５に対し直接に着脱可能であってもよいし、中間材を介して（つまり直接には中間材に着脱可能とされることで）固定スクロール５に対し着脱可能であってもよい。たとえば、固定スクロール５に中間材を設置する際、ジャケット材４４の各ボルト挿通穴４４ｅ，４４ｆに通されるボルト４９，４８を中間材にも通すことで、固定スクロール５に対し中間材とジャケット材４４とを共通のボルトで取り付けてもよい。
【００７６】
また、前記実施例およびその変形例において、水冷ジャケット６内には、適宜の仕切りやフィンなどを設けてもよい。たとえば、水冷ジャケット６内には、冷却水の通水路を規定する適宜の仕切りを設けてもよい。つまり、ジャケット材４４の端壁４４ａ、固定スクロール５の端板２２（またはそれに設けられる前記中間材の板面）には、水冷ジャケット６内の空洞部を仕切る仕切りを設けることで、冷却水を設定ルートで流すようにしてもよい。一例として、図３において、上側のジャケット材４４の端壁４４ａの下面、および下側のジャケット材４４の端壁４４ａの上面には、平面視で、たとえばインボリュート曲線のような渦巻き状の仕切りが、固定スクロール５の端板２２へ当接するよう設けられる。これにより、水冷ジャケット６内には、渦巻き状の通水路が形成され、その一端部（好ましくは外周部）が給水口５０とされ、他端部（好ましくは内周部）が排水口５１とされる。
【００７７】
なお、このような仕切りは、前述したように、ジャケット材４４に設ける以外に、これに代えてまたはこれに加えて、固定スクロール５の端板２２またはこれに重ね合わされる中間材の板面に設けてもよい。その場合、固定スクロール５の端板２２または中間材の板面からの仕切りは、ジャケット材４４の端壁４４ａへ当接するよう設けられる。また、仕切りは、たとえばインボリュート曲線状の渦巻きに形成される以外に、略一周分だけ周方向一方へ進んだ後、略一周分だけ周方向他方へ行くことを繰り返しながら、水冷ジャケット６の径方向外側から内側へ行くように流路を規定するように形成されてもよい。
【００７８】
さらに、前記実施例およびその変形例において、水冷ジャケット６内を複数の領域に完全に仕切ってもよい。たとえば、ジャケット材４４の径方向中央部に円筒状の仕切りを設けて、内周側の水冷ジャケット６と、外周側の水冷ジャケット６とに完全に仕切る。また、それぞれの水冷ジャケット６に、給水口５０と排水口５１とを設ける。そして、前記実施例と同様に、給水ポンプからの冷却水を、所望により弁を介して、各水冷ジャケット６の給水口５０から供給し、各水冷ジャケット６の排水口５１から排出すればよい。この場合も、仕切りは、ジャケット材４４に設ける以外に、固定スクロール５の端板２２またはこれに重ね合わされる中間材に設けてもよい。このようにして、水冷ジャケット６内を内周側と外周側とに完全に仕切ることで、内周側を高温部、外周側を中温部として、各部にて最大限の冷却効果を得ることができる。
【００７９】
本発明のスクロール流体機械１は、前記実施例（変形例を含む）の構成に限らず適宜変更可能である。特に、（ａ）基板部１５の板面に渦巻き状の旋回ラップ７が設けられた旋回スクロール４と、（ｂ）基板部１５の外周部において旋回スクロール４を周方向複数箇所でクランク軸２により旋回可能に保持するハウジング３と、（ｃ）端板２２の片面に渦巻き状の固定ラップ９が設けられ、この固定ラップ９を旋回ラップ７と噛み合わせて、ハウジング３に着脱可能に設けられる固定スクロール５と、（ｄ）固定スクロール５の端板２２の前記片面とは逆側に、冷却水の通水部として設けられる水冷ジャケット６と、を備えるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。
【００８０】
たとえば、前記実施例では、旋回スクロール本体１７は、端板１８の片面に旋回ラップ７が設けられて構成され、旋回スクロールベース１６の中央部の両面に、それぞれ旋回スクロール本体１７の端板１８を着脱可能に設けたが、次のように構成してもよい。すなわち、旋回スクロール本体１７は、端板１８の両面に旋回ラップ７が設けられて構成され、旋回スクロールベース１６の中央部に貫通形成された受入穴１９に、旋回スクロール本体１７の端板１８を着脱可能に設けてもよい。
【００８１】
また、前記実施例では、旋回スクロール４は、基板部１５の両面に旋回ラップ７を設けたが、片面にのみ旋回ラップ７を設けてもよい。その場合、固定スクロール５の数も一つでよい。具体的には、たとえば、図３において、上側（または下側）の旋回ラップ７と、この旋回ラップ７に噛み合う固定スクロール５と、この固定スクロール５に設けられるジャケット材４４の設置は省略可能である。
【００８２】
また、前記実施例において、旋回ラップ７のチップシール２３、固定ラップ９のチップシール４１、および外周ラップ４２の外部シール４３の内、いずれか一以上のシールは、その設置を省略してもよい。その場合でも、ハウジング３に対する固定スクロール５の着脱や、旋回スクロールベース１６に対する旋回スクロール本体１７の着脱が容易であるから、内部のメンテナンスを容易に行うことができる。従って、部品の表面処理や素材への対応、異物の噛み込みの解消、内部の清掃などを容易に行うことができる。
【００８３】
また、前記実施例では、ハウジング３は、平面視において、略短円筒状に形成されたが、これに限らず、矩形状、三角形状、その他の多角形状とされてもよい。
【００８４】
また、前記実施例では、ハウジング３の収容穴８にフランジ１３を設けて、そのフランジ１３に固定スクロール５の端板２２の外周部を重ね合わせて取り付けたが、フランジ１３の設置を省略して、ハウジング３の上下面（上壁の上面、下壁の下面）に固定スクロール５の端板２２の外周部を重ね合わせて取り付けるようにしてもよい。その場合も、ボルトなどを用いて、ハウジング３に対し固定スクロール５を着脱可能に構成しておけばよい。
【００８５】
さらに、前記実施例では、クランク軸２の本数を三本としたが、二本としたり、あるいは四本以上としたりすることもできる。その場合も、その内の一本を駆動クランク軸２Ａとし、残りを従動クランク軸２Ｂとして、回転同期機構３６を介して同期回転させるのがよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  スクロール流体機械
２  クランク軸
３  ハウジング
４  旋回スクロール
５  固定スクロール
６  水冷ジャケット
７  旋回ラップ
８  収容穴
９  固定ラップ
１０  偏心軸部
１１  収容空間
１２  開口部
１３  フランジ
１５  基板部
１６  旋回スクロールベース
１７  旋回スクロール本体
２２  端板
４４  ジャケット材
５０  給水口
５１  排水口
５２  第一開口
５３  第二開口
【図１】
0006428394.tif 000002
【図２】
0006428394.tif 000003
【図３】
0006428394.tif 000004