(57)【要約】      （修正有）【課題】スクロール流体機械において、駆動軸や旋回スクロールの回転部分、ベアリングやシール部材等を効果的に冷却する。【解決手段】固定スクロール33における渦巻状の固定ラップ32と旋回スクロール９における渦巻状の旋回ラップ91とを互いに噛み合わせた状態で、固定ラップ32と旋回ラップ91との間に形成される圧縮室16、16a、16b、16cをその容積を漸次減少させつつ次第に中心に向けて移動させることにより、固定スクロール33の外周部から吸入した気体を圧縮して中央部に設けた吐出口６から吐出するようにしたスクロール流体機械において、固定スクロール33における固定ラップ32または旋回スクロール９における旋回ラップ91の最内周巻き部の内周側で、かつ駆動軸８における偏心軸部81の周囲に、吐出口６から気体を吐出する直前の段階で、圧縮室16cにより最終圧縮された気体を導入して、断熱膨張により気体の温度を下げるようにした断熱膨張室17を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールにおける渦巻状の固定ラップと旋回スクロールにおける渦巻状の旋回ラップとを互いに噛み合わせた状態で、駆動軸の回転により前記旋回スクロールを旋回運動させて、前記固定ラップと前記旋回ラップとの間に形成される圧縮室をその容積を漸次減少させつつ次第に中心に向けて移動させることにより、前記固定スクロールの外周部から吸入した気体を圧縮して中央部に設けた吐出口から吐出するようにしたスクロール流体機械において、
前記固定スクロールにおける前記固定ラップまたは前記旋回スクロールにおける前記旋回ラップの最内周巻き部の内周側で、かつ前記駆動軸における偏心軸部の周囲に、前記吐出口から気体を吐出する直前の段階で、前記圧縮室により最終圧縮された気体を導入して、断熱膨張により気体の温度を下げるようにした断熱膨張室を設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
断熱膨張室を、気体を最終圧縮する最内周圧縮室の容積より大としたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
【請求項３】
断熱膨張室から吐出する降温気体を、スクロール流体機械における冷却を要する部分へ導くようにしたことを特徴とする請求項１または２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、スクロール真空ポンプもしくはスクロール圧縮機等のスクロール流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール流体機械においては、渦巻状の固定ラップを有する固定スクロールと、渦巻状の旋回ラップを有する旋回スクロールとを備え、固定ラップと旋回ラップとを互いに噛み合わした状態で、駆動軸の回転により旋回スクロールを旋回運動させて、固定ラップと旋回ラップとの間に形成される圧縮室をその容積を漸次減少させつつ次第に中心に向けて移動させることにより、外周から吸入した気体等の圧縮媒体を圧縮して中央部に設けられた吐出口から吐出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、圧縮媒体は、中心に向かうにしたがって圧縮されるため、中央部が外周部より温度が上昇する。したがって、駆動軸や旋回スクロールの回転部分、例えば、ベアリングやシール部材等の熱影響による劣化を防止するため、中央部を冷却する必要がある。
【特許文献１】特開２００４−２８０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のようなスクロール流体機械において、圧縮媒体が環境に有害な気体である場合には、圧縮媒体が圧縮室から外部に漏れないように、駆動軸及びその周囲がカバーにより完全に密閉される密閉構造が採用される。
【０００５】
密閉構造は、内側から冷却する形態として極めて不利な構造であるため、外部に別途設置した外部ファンによって冷却するようにしている。しかし、この冷却方法では、外側を冷却することはできても、中央部まで冷却することは困難である。このため、熱影響によりベアリングやシール部材の劣化を早めることとなり、耐久性に乏しいものとなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記したような従来のスクロール流体機械における問題を解決することを目的とするもので、その具体的手段は、特許請求の範囲に記載されている通りであり、次の如くである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）固定スクロールにおける渦巻状の固定ラップと旋回スクロールにおける渦巻状の旋回ラップとを互いに噛み合わせた状態で、駆動軸の回転により前記旋回スクロールを旋回運動させて、前記固定ラップと前記旋回ラップとの間に形成される圧縮室をその容積を漸次減少させつつ次第に中心に向けて移動させることにより、前記固定スクロールの外周部から吸入した気体を圧縮して中央部に設けた吐出口から吐出するようにしたスクロール流体機械において、前記固定スクロールにおける前記固定ラップまたは前記旋回スクロールにおける前記旋回ラップの最内周巻き部の内周側で、かつ前記駆動軸における偏心軸部の周囲に、前記吐出口から気体を吐出する直前の段階で、前記圧縮室により最終圧縮された気体を導入して、断熱膨張により気体の温度を下げるようにした断熱膨張室を設ける。
【０００８】
（２）上記(１)項において、断熱膨張室を、気体を最終圧縮する最内周圧縮室の容積より大とする。
【０００９】
（３）上記(１)または(２)項において、断熱膨張室から吐出する降温気体を、スクロール流体機械における冷却を要する部分へ導くようにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のような効果が奏せられる。
（ａ）請求項１記載の発明によると、断熱膨張室に導入した気体を、断熱膨張させて温度を下げることができるため、断熱膨張室の内側に配置される駆動軸の偏心軸部や旋回スクロールの回転部分、例えば、ベアリングやシール部材等を効果的に冷却することができる。
【００１１】
（ｂ）請求項２記載の発明によると、断熱膨張室を、気体を最終圧縮する最内周圧縮室の容積より大としたことにより、最終的に圧縮された気体を断熱膨張させて温度を下げることができる。
【００１２】
（ｃ）請求項３記載の発明によると、断熱膨張室から吐出する降温気体により、冷却を要する部分を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、スクロール流体機械の一例を示す縦断側面図、図２は、図１におけるII−II線縦断面図、図３は、固定スクロール内部の正面図、図４は、要部の拡大正面図である。なお、以下の説明においては、図１における左方を前方、同じく右方を後方とする。
【００１４】
(１)は、後側の筐体(２)と前側の蓋体(３)とからなり、内部に密閉した円筒状の収容室(４)を形成したハウジングで、その外周上部には、外部のタンク（図示略）内の気体を収容室(４)内に吸入するための吸入口(５)が、また中央部には、後述のように収容室(４)内で圧縮された気体を吐出するための吐出口(６)がそれぞれ設けられている。
【００１５】
吐出口(６)は、下方に延びる吐出路(61)を介して蓋体(３)の外周下部に設けられた吐出管(７)に繋がっている。なお、ハウジング(１)及び後述のモータ(10)は、図１にその一部を示す取付台(1a)に取り付けられる。
【００１６】
筐体(２)及び蓋体(３)は、互いに対向する円板状の固定端板(21)(31)をそれぞれ有し、各固定端板(21)(31)の対向面には、それぞれ渦巻状（インボリュート曲線）の固定ラップ(22)(32)が立設されてなる固定スクロール(23)(33)が形成されている。
【００１７】
各固定スクロール(23)(33)の間に形成される密閉状態の収容室(４)内には、ハウジング(１)の中心部に回動自在に枢支された駆動軸(８)の偏心軸部(81)に旋回自在に支持された旋回スクロール(９)が収容されている。
【００１８】
旋回スクロール(９)は、両面に、固定ラップ(22)(32)に対して１８０°ずらした状態で噛み合う旋回ラップ(91)(91)を立設してなり、公知のピンクランク式自転防止機構(15)を介して、固定端板(31)と連係されている。
【００１９】
駆動軸(８)は、その後端部が駆動源をなすモータ(10)に連結されるとともに、各固定端板(21)(31)の中心部に設けたベアリング(11)(12)により枢支されている。
【００２０】
駆動軸(８)の外周面と筐体(２)及び蓋体(３)との間は、気体の漏洩を防止するため各シール部材(20)(20a)(20b)によってシールされている。
【００２１】
駆動軸(８)における固定端板(31)(21)から外側に突出する前、後端部には、駆動軸(８)と一体に回転するバランスウェイト(13)(14)がそれぞれ取り付けられている。このバランスウェイト(13)(14)は、駆動軸(８)の回転を円滑にする作用を有している。
【００２２】
筐体(２)の後面及び蓋体(３)の前面には、ハウジング(１)から露出する駆動軸(８)の端部及びバランスウェイト(13)(14)を覆うカバー(18)(19)が取り付けられている。このカバー(18)(19)は、収容室(４)内で圧縮した気体の漏洩を抑えるものである。
【００２３】
旋回スクロール(９)は、旋回ラップ(91)(91)と固定ラップ(22)(32)とを互いに噛み合わせた状態で、駆動軸(８)をモータ(10)により回転させると、それに伴って旋回運動を行う。これにより、各固定ラップ(22)(32)と旋回ラップ(91)(91)との間に形成される複数の圧縮室(16)(16a)(16b)(16c)を、その容積を漸次減少させつつ次第に中心に向けて移動させる。
【００２４】
固定スクロール(23)(33)における固定ラップ(22)(32)の最内周巻き部(221)(321)の内周側で、かつ駆動軸(８)における偏心軸部(81)の周囲には、吐出口(６)から気体を吐出する直前の段階で、気体を最終圧縮する最内周圧縮室(16c)(16c)により圧縮された気体を導入して、断熱膨張により気体の温度の下げる断熱膨張室(17)(17)が設けられている。
【００２５】
断熱膨張室(17)は、従来形状の固定ラップの最内周の一巻き分をカットすることによって形成され、その容積を最内周圧縮室(16c)の容積より大としてある。
【００２６】
なお、断熱膨張室(17)の容積を最内周圧縮室(16c)の容積より大とする形状は、本実施形態に特定されるものではない。例えば、断熱膨張室(17)の深さを、各圧縮室(16)(16a)(16b)(16c)の深さより深くしても良い。
【００２７】
図２〜図４に示すように、固定クロール(33)における最内周巻き部(321)の巻き終わり端(321a)と、最内周巻き部(321)の外周側の巻き部(322)の内周面に設けられた円弧状の壁部(323)との間には、最内周圧縮室(16c)により圧縮された気体を断熱膨張室(17)に導入させるための導入口(324)が設けられている。なお、図示は省略するが、固定スクロール(23)においても、固定スクロール(33)と同様に壁部及び導入口が設けられている。
【００２８】
旋回ラップ(91)の最内周巻き部(911)の巻き終わり端(911a)は、旋回スクロール(９)の旋回運動に伴って図４に示す矢印に沿って円運動をする際、最内周圧縮室(16c)とその外周側の圧縮室(16b)とを画成するように壁部(323)を摺接する。
【００２９】
次に、本実施形態における作用について説明する。
固定ラップ(22)(32)と旋回ラップ(91)(91)とを互いに噛み合わせた状態で、駆動軸(８)をモータ(10)により回転させると、それに伴って、吸入口(５)から外部のタンク内の気体を吸入しながら、旋回スクロール(９)は、旋回運動を行う。これにより、各圧縮室(16)(16a)(16b)(16c)は、容積を漸次減少させつつ次第に中心方向へ向けて移動して、吸入口(５)から吸入した気体を圧縮する。そして、最内周圧縮室(16c)により最終的に圧縮された気体は、導入口(324)から断熱膨張室(17)に導入される。
【００３０】
断熱膨張室(17)に導入された気体は、断熱膨張室(17)の容積が最内周圧縮室(16c)の容積より大きいため、断熱膨張して温度が下がる。この結果、断熱膨張室(17)の内側に配置される駆動軸(８)の偏心軸部(81)や旋回スクロール(９)の回転部分、例えば、ベアリング(11)(12)やシール部材(20)(20a)(20b)等を効果的に冷却することができる。断熱膨張室(17)に導入された気体は、随時、吐出口(６)から吐出路(61)を通って吐出管(７)から外部に放出されるか、外部のタンク（図示略）に貯留される。
【００３１】
また、断熱膨張室(17)の吐出口(６)から吐出される吐出気体は、最内周圧縮室(16c)により圧縮された気体の温度より降温であるため、吐出路(61)を通過する際、スクロール流体機械における冷却を要する部分、特に吐出路(61)の周囲を冷却することができる。
【００３２】
また、最内周圧縮室(16c)により圧縮された気体を断熱膨張室(17)に導入させる際、旋回スクロール(９)の旋回運動に伴って、旋回ラップ(91)の巻き終わり端(911a)が壁部(323)を摺接して、最終圧縮室(16c)とその外周側の圧縮室(16b)とを画成する。これにより、最内周圧縮室(16c)により圧縮された気体を、外周側の圧縮室(16b)に逆流させることなく、断熱膨張室(17)に確実に導入させることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は、両面型の旋回スクロール(９)を、２個の固定スクロール(23)(33)の間に配置した両面型スクロール流体機械に関するものであるが、本発明は、片面型の固定スクロールに片面型の旋回スクロールを噛合させた片面型のスクロール流体機械にも、等しく適用しうることは言うまでもない。
【００３４】
また、上記実施形態では、断熱膨張室(17)を固定スクロール(23)(33)における固定ラップ(22)(32)の最内周巻き部(221)(321)の内側に設けたが、これに代えて、旋回ラップ(91)の最内周巻き部が固定ラップ(22)(32)の最内周巻き部(221)(321)より内周側になるように噛み合わせ、断熱膨張室(17)を旋回ラップ(91)における最内周巻き部の内側に設けるようにしても良い。この場合においても、上記実施形態と同様な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係わるスクロール流体機械の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるII−II線縦断面図である。
【図３】固定スクロール内部の正面図である。
【図４】要部の拡大正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
(１)ハウジング
(1a)取付台
(２)筐体
(３)蓋体
(４)収容室
(５)吸入口
(６)吐出口
(７)吐出管
(８)駆動軸
(９)旋回スクロール
(10)モータ
(11)(12)ベアリング
(13)(14)バランスウェイト
(15)ピンクランク式自転防止機構
(16)(16a)(16b)圧縮室
(16c)最内周圧縮室
(17)断熱膨張室
(18)(19)カバー
(20)(20a)(20b)シール部材
(21)固定端板
(22)固定ラップ
(23)固定スクロール
(31)固定端板
(32)固定ラップ
(33)固定スクロール
(61)吐出路
(81)偏心軸部
(91)旋回ラップ
(221)最内周巻き部
(321)最内周巻き部
(321a)巻き終わり端
(322)巻き部
(323)壁部
(324)導入口
(911)最内周巻き部
(911a)巻き終わり端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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