(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板の両側にラップを有する旋回スクロールとこの旋回スクロールのラップと噛み合うラップを有する一対の固定スクロールと前記旋回スクロールを旋回駆動する主クランクシャフトと補助クランクシャフトとを備えた両歯型スクロール圧縮機本体ブロックと、このスクロール圧縮機本体ブロックを駆動する電動機と、前記スクロール圧縮機本体ブロックで圧縮された作動ガスを冷却するクーラと、このクーラで作動ガスと熱交換する冷却空気を送風する冷却ファンと、これら各部材を収納する筐体とを備えた両歯型スクロール圧縮機において、
前記一対の固定スクロールの外表面に主クランクシャフトと補助クランクシャフトの中心を結ぶ線に対してほぼ直交する方向に延びるように形成された複数のフィンと、
このフィンに対向するように配置して設けられたフィンカバーと、
このフィンカバーに接続され、前記スクロール圧縮機本体を冷却した後の冷却空気を前記冷却ファンの吸込側に導く本体ダクトと、
前記冷却ファンの吐出側に設けられた排気ダクトと、
前記筐体に設けられ外部空気を筐体内に導く吸気口とを備え、
前記クーラは前記排気ダクト内に配置され、前記吸気口から筐体内に導入された空気が、前記圧縮機本体ブロックに形成されたフィン部を通過後前記本体ダクトを介して前記冷却ファンに吸入され、その後前記排気ダクトを通過して前記クーラ部で前記作動ガスを冷却する構成としたことを特徴とする両歯型スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記主クランクシャフトと前記補助クランクシャフトとをタイミングベルト及びタイミングプーリを用いて同期運動させることを特徴とする請求項１に記載の両歯型スクロール圧縮機。
【請求項３】
前記複数のフィンは上下方向に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の両歯型スクロール圧縮機。
【請求項４】
前記電動機を前記両歯型スクロール圧縮機本体の下部に配置し、前記両歯型スクロール圧縮機本体をベルトを介して前記電動機が駆動することを特徴とする請求項３に記載の両歯型スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気圧縮や冷凍・空調用に使用される圧縮機に係り、特にオイルフリーの両歯型スクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気圧縮や冷凍・空調に使用される圧縮機として、作動ガスの流通する流路に潤滑油等の油を使用しないオイルフリースクロール圧縮機がよく知られている。このオイルフリースクロール圧縮機では、鏡板に直立した渦巻状のラップを備えた旋回スクロール及び固定スクロールをラップの内側を互いに組み合わせ、旋回スクロールラップ外壁面側と固定スクロールラップ外壁面側とに各々のラップと鏡板によって２つの密閉空間を形成している。そして、密閉空間は両スクロールの相対運動により中心方向に移動するに従いその容積を減少するとともに、両スクロールの外周側から吸入したガスを圧縮して固定スクロールの中央部に設けた吐出口から吐出する。旋回スクロールと固定スクロールの相対運動により作動ガスが圧縮されると、スクロール圧縮機は発熱する。このことはガスを扱う他の形式の圧縮機においても同様であり、例えば２２kWから３７kWの小容量の二段オイルフリースクリュー圧縮機においては一段吐出空気温度が１９０℃から２４０℃程度になることが特開平７−２１７５８０号公報に記載されている。したがって、同じ容積形の圧縮機であるスクロール圧縮機においても、圧力比等が同じであれば同程度の発熱が見込まれる。
【０００３】
圧縮機が発熱すると、熱変形により圧縮機各部の隙間が設計値より変化して圧縮機動作の信頼性を低下させると共に、新たに形成される隙間等からの漏れにより圧縮機の性能が低下する。そこで、圧縮機で発生した熱を効果的に圧縮機外に導く冷却システムが望まれている。この一例が、特開平７−２１７５８０号公報、実開昭５８−１０４３８４号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の項において述べた特開平７−２１７５８０号公報記載のものは、二段無給油式スクリュー圧縮機において、低圧段圧縮機本体とインタークーラとの間に低圧段圧縮機本体から吐出されるガスを一次冷却するプレクーラを設け、プレクーラを排気ダクト内に収納して各クーラを通過した排風で冷却している。この従来技術においては、スクリュー圧縮機で発生した熱を機外に逃す点では一応の効果を得ているが、圧縮機全体の冷却による信頼性の向上についてはいまだ不十分である。つまり、冷却ファン吐出側のクーラ等の冷却については考慮されているが、吸込側に配置された圧縮機本体ブロックの冷却に関しては配慮されていない。これは、高温の圧縮熱を発生する圧縮機本体ブロックを空気で冷却しようとすると冷却風量が増大し、排気ダクト内流速の増加により騒音が増加するという事態を生じるためである。また、圧縮機本体、冷却ファンおよびクーラ等が平面的に配置されており、広い設置スペースを必要とし、圧縮機のコンパクト化の面で不十分であった。
【０００５】
また、実開昭５８−１０４３８４号公報に記載のものは、縦形モータにより駆動される圧縮機をモータの下方に配置し、モータの上方には送風機を配置し、これらを筐体内に収容することにより圧縮機全体を送風機で冷却している。しかしながら、この従来技術においても、圧縮機の各部を流れる気流は流路抵抗の大きさによりその流通位置が変わり、必ずしも全ての発熱部を冷却できないという恐れがある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の不具合を解消し、低騒音なオイルフリースクロール圧縮機およびその冷却システムを実現することにある。
本発明の他の目的は、設置スペースが小さくて済むオイルフリースクロール圧縮機及びその冷却システムを実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、鏡板の両側にラップを有する旋回スクロールとこの旋回スクロールのラップと噛み合うラップを有する一対の固定スクロールと前記旋回スクロールを旋回駆動する主クランクシャフトと補助クランクシャフトとを備えた両歯型スクロール圧縮機本体ブロックと、このスクロール圧縮機本体ブロックを駆動する電動機と、前記スクロール圧縮機本体ブロックで圧縮された作動ガスを冷却するクーラと、このクーラで作動ガスと熱交換する冷却空気を送風する冷却ファンと、これら各部材を収納する筐体とを備えた両歯型スクロール圧縮機において、前記一対の固定スクロールの外表面に主クランクシャフトと補助クランクシャフトの中心を結ぶ線に対してほぼ直交する方向に延びるように形成された複数のフィンと、このフィンに対向するように配置して設けられたフィンカバーと、このフィンカバーに接続され、前記スクロール圧縮機本体を冷却した後の冷却空気を前記冷却ファンの吸込側に導く本体ダクトと、前記冷却ファンの吐出側に設けられた排気ダクトと、前記筐体に設けられ外部空気を筐体内に導く吸気口とを備え、前記クーラは前記排気ダクト内に配置され、前記吸気口から筐体内に導入された空気が、前記圧縮機本体ブロックに形成されたフィン部を通過後前記本体ダクトを介して前記冷却ファンに吸入され、その後前記排気ダクトを通過して前記クーラ部で前記作動ガスを冷却する構成としたことにある。
【０００８】
上記の構成において、主クランクシャフトと補助クランクシャフトとをタイミングベルト及びタイミングプーリを用いて同期運動させる；複数のフィンは上下方向に延びている；電動機を両歯型スクロール圧縮機本体の下部に配置し、両歯型スクロール圧縮機本体をベルトを介して電動機が駆動する様にすることが望ましい。
【０００９】
上述した本発明においては、以下のように作用する。冷却ファンの吐出側には排気ダクトが設けられ、この排気ダクト内には圧縮機で圧縮された作動ガスを冷却するクーラを配置し、冷却ファンの吸込側には本体ダクトを連結する。この本体ダクトの上流側には圧縮機本体ブロックが配置されているので、両歯型スクロール圧縮機本体ブロックを冷却した後の空気はファンに吸引され、その後前記排気ダクトを通過して前記クーラ部で前記作動ガスを冷却する構成としたので、スクロール圧縮機本体ブロックを冷却した後の空気を用いてクーラ部で作動ガスを冷却することができる。この結果、クーラとスクロール圧縮機本体ブロックを別々に冷却するときのように余分な冷却風を必要としないから冷却風量を減少させることができ、冷却風の吐出流速を下げることができるから低騒音化を実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１〜図６を用いて説明する。
図１は本発明に係るオイルフリースクロール圧縮機の一実施例の縦断面図、図２及び図３はオイルフリースクロール圧縮機の正面図及び側面図である。図１において、１は両歯型スクロール圧縮機本体ブロック、１ａは両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１の冷却空気出口、２は片側の軸に冷却ファン４を、他方の軸に圧縮機本体駆動用のＭシーブ７を装着した両軸モータである。両軸モータ２と両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１は２段に形成されたモータベース１３の各段上に設置されている。モータベース１３は、コモンベース１５との振動を絶縁するために、防振ゴム１４を介してコモンベース上に設置されている。
【００１１】
本体ブロック１にはＶプーリ８が取り付けられており、両軸モータ２の回転力はＶベルト９を介して両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１の回転軸に動力伝達される。冷却ファン４の吐出側には排気ダクト１２がほぼ垂直状に形成されており、この排気ダクト１２内であって冷却ファン４の上方に、フィンチューブ式のクーラ３が設置されている。冷却ファン４の吸込側で、かつ両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１と両軸モータ２との間には、本体ダクト１１が両軸モータ軸にほぼ平行に形成されている。そして、本体ダクト１１の一端側と排気ダクト１２との間には、冷却ファン４の吸込側へ流入する空気と吐出側から流出した空気が混じり合わないように仕切壁１１ａ、１２ａを備えたダクトが設けられている。一方、本体ダクト１１の他端側は、両歯型圧縮機圧縮機本体ブロック１を流通した冷却空気が冷却ファン４に導かれるように、フィン２３の両側に設けたフィンカバーに接続されている。また、両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１は配管５によりクーラ３に接続され、クーラ３と両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１の上方に配置されたドライヤ１６とが配管６により接続されている。つまり、オイルフリースクロール圧縮機で圧縮された高圧高温の空気は、クーラ３で外部空気と熱交換して５５℃以下の空気となる。ドライヤ１６は冷凍サイクルを形成しており、流入空気温度は５５℃以下に制限されている。従って、クーラ３で圧縮機の吐出ガスを予冷却しているので、ドライヤ１６を適正温度で運転できる。
【００１２】
２２は圧縮機ユニット全体を収納するパッケージで、パッケージ２２の右側面には吸気口１７、１８およびドライヤ吸気口１９がそれぞれ設けられ、上部にはドライヤ排気口２０と排気口２１が設けられている。
【００１３】
この様に構成した本発明に係るオイルフリースクロール圧縮機における、圧縮機本体ブロック１とクーラ３を冷却する空気の流れについて説明する。両軸モータ２に電源を投入すると冷却ファン４が両軸モータ２と同時に回転し、パッケージ２２の右側面に設けられた吸気口１７、１８からパッケージ内へ冷却空気が吸込まれる。パッケージ内に吸い込まれた外部空気は、各吸気口１７、１８近傍に配置された両軸モータ２及び両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１を冷却する。ここで、両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１の両側面にはフィン２３が形成されており、吸気口１８から流入した冷却空気は、このフィン２３をガイドにして両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１の側部を流通する。その後両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１の下部に形成された冷却空気出口１ａを経て、本体ダクト１１へと流入する。そして、本体ダクト１１から仕切壁１１ａ、１２ａ間の流路を経て、冷却ファン４に吸引される。吸気口１７から吸い込まれた外部空気は、両軸モータ２の周囲部を軸方向に流通し、この両軸モータ２の冷却ファン取付端部側に設けた仕切壁１１ａに形成された流出口から冷却ファン４に流入する。したがって、パッケージ２２内へ吸込まれた冷却空気の一部は両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１を冷却した後本体ダクト１１を通過し、冷却ファン４内へ流れ込み、一方残りの冷却空気は両軸モータを冷却した後冷却ファン４に流れ込む。冷却ファン４を通過した冷却空気はそのままクーラ３を冷却する空気として用いられる。
【００１４】
これにより、両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１を冷却した後の空気を用いてクーラ３を冷却することができ、クーラと両歯型スクロール圧縮機本体ブロックを別々に冷却するときのように余分な冷却風を必要とせず、冷却風量が減り吐出流速が下がって、低騒音化を実現できる。ここで、両歯型スクロール圧縮機本体ブロックの詳細を図４ないし図６を用いて説明する。
図４は、図１に示したオイルフリースクロール圧縮機装置の両歯型スクロール圧縮機本体の横断面図であり、図５および図６は、それぞれ図４に示した両歯型スクロール圧縮機本体の正面図と底面図である。鏡板３０の表裏両面には渦巻状にラップ３１が形成されて旋回スクロールをなしている。そして、この旋回スクロールを渦巻状のラップが形成された２つの固定スクロールで挟み込んでいる。両軸モータ２からプーリ８を介して主クランクシャフト３４に動力が伝達され、補助クランクシャフト３５へはタイミングプーリ３２、３６及びそれら間を動力伝達するタイミングベルト３３により両軸モータ２の動力が伝達される。この２つのクランクシャフトは、ラップが設けられていない鏡板周辺部で軸受支持されるとともに、固定スクロールの所定位置に回転自在に支持されている。固定スクロール及び旋回スクロールの外周部のラップに対応して、固定スクロールに流体吸入口が設けられると共に、固定スクロールの中央部に吐出口が設けられている。両軸モータからプーリに動力伝達されることにより、クランクシャフト３４が回転し、同期用のタイミングプーリ３２、タイミングベルト３３によって補助クランクシャフト３５も主クランクシャフト３４と同期回転を行い、この回転にともない旋回スクロールは自転することなく所定の半径で旋回運動する。これにより、流体は旋回スクロールと２つの固定スクロールとのラップで形成される圧縮室に吸入口から吸い込まれ、旋回スクロールの回転が進み、圧縮室が鏡板周辺部から中心部に向かうにつれ、流体は所定の圧力まで上昇した後、吐出口より吐出される。
【００１５】
この圧縮の過程において作動ガスの温度は上昇し、特にその中心部において温度上昇が著しい。従って、この中心部を冷却する必要がある。図５及び図６に示したように、圧縮機本体ブロックの両端部近傍にはタイミングプーリーをクランク軸に取り付けるため、スペースはほとんど無いが、中央部は圧縮機の吐出口部を除き十分なスペースを確保できるので、この部分に冷却用のフィン２３を形成する。そして、動力伝達の便利さから、両軸モータの回転軸とクランクシャフト軸は平行軸となっているので、両軸モータの回転軸とクランクシャフト中心間を結ぶ直線の双方に直交する方向にフィンの長手方向を定める。また、フィン２３の両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１のケーシング外壁からの高さは、流体抵抗及び放熱能力の双方を勘案して所定高さに定められる。フィン２３間のピッチも同様にして定められる。
【００１６】
ところで、パッケージに収納されたオイルフリースクロール圧縮機の中で部品の据え付け面積が一番大きいものは両軸モータ２である。したがって、この両軸モータが占有する面積を基準にパッケージの外郭を定める事により装置の小型コンパクト化が可能となる。つまり、両軸モータの両軸端にはプーリと送風ファンが取り付けられているので、これらを含めた両軸モータの占有面積からできるだけ逸脱しないように他の部品の配置を定める。また、モータは重量物であると共に、振動等を発生しやすいので、圧縮機装置の下部に置く。
【００１７】
両歯型スクロール圧縮機本体ブロック１とクーラ３は、冷却ファン４を含む両軸モータ２の軸方向長さ以内に収まるような長さとし、スクロール圧縮機は低振動・低騒音であるから両軸モータ２の上側に配置してもパッケージへの影響は少ない。また、クーラの設置面積および冷却流路を確保するために、両歯型スクロール圧縮機ブロック本体と冷却ファン間及び冷却ファンとクーラ間にダクト流路を形成した。これにより、設置面積における長手方向の長さを可能な限り小さくでき、省スペースを実現できる。
【００１８】
なお、上記実施例においては、モータベースとダクトを別構造としたが、これを兼用しても良い。また、本明細書に記載したいくつかの実施例は例示的なものであり、限定的なものではない。本発明の真の精神を利用する変形例はこの発明に含まれる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却ファンの吸込側には本体ダクトを連結し、この本体ダクトの上流側には圧縮機本体ブロックが配置され、冷却ファンの吐出側には排気ダクトを設けてこの排気ダクト内に、圧縮機で圧縮された作動ガスを冷却するクーラを配置する構成としているので、スクロール圧縮機本体ブロックを冷却した後の空気は冷却ファンに吸引され、その後前記排気ダクトを通過して前記クーラ部で前記作動ガスを冷却することができる。従って、スクロール圧縮機本体ブロックを冷却した後の空気を用いてクーラ部で作動ガスを冷却することができるので、クーラとスクロール圧縮機本体ブロックを別々に冷却するときのように余分な冷却風を必要とせず、この結果冷却風量を減少させることができるから、冷却風の吐出流速を下げて低騒音化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオイルフリースクロール圧縮機の一実施例の縦断面図である。
【図２】本発明に係るオイルフリースクロール圧縮機の一実施例の正面図である。
【図３】図２に示した一実施例の側面図である。
【図４】図１に示した一実施例に用いられる両歯型スクロール圧縮機本体の横断面図である。
【図５】図４に示した両歯型スクロール圧縮機本体の正面図である。
【図６】図４に示した両歯型スクロール圧縮機本体の底面図である。
【符号の説明】
１…両歯型スクロール圧縮機本体ブロック、１ａ…冷却空気出口、２…両軸モータ、３…クーラ、４…冷却ファン、５…吐出配管１、６…吐出配管２、７…Ｍシーブ、８…Ｖプーリ、９…Ｖベルト、１０…モータダクト、１１…本体ダクト、１２…排気ダクト（区画手段）、１３…モータベース、１４…防振ゴム、１５…コモンベース、１６…ドライヤ、１７…吸気口１、１８…吸気口２、１９…ドライヤ吸気口、２０…ドライヤ排気口、２１…排気口、２２…パッケージ(筐体)、２３…放熱フィン。
【図１】
0003931000.tif 000002
【図２】
0003931000.tif 000003
【図３】
0003931000.tif 000004
【図４】
0003931000.tif 000005
【図５】
0003931000.tif 000006
【図６】
0003931000.tif 000007