JP2003065267A - オイルフリー・スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】オイルフリー・スクロール流体機械の性能の
向上と、摺動各部の冷却性能の向上を図る。 【解決手段】 ケーシング５の開口部に固定スクロール
２を取り付け、固定スクロール２で被蓋されない部分の
開口部を冷却風の導風口４７と成し、ケーシング５の端
壁２０に設けた主軸受２２と、固定スクロール２に設け
た軸受１４とによって駆動軸１３の両端部を支持し、旋
回スクロール４の鏡板２４に所定間隔を以て連結板３１
を一体的に固定して、この連結板１３の中央部に設けた
旋回軸受３６を駆動軸１３のクランク部２８によって支
承して連結板１３と旋回スクロール４とを旋回運動可能
と成し、旋回軸受３６の外周に位置して連結板１３に冷
却風の流通路と成る通口３７を開口し、連結板１３の旋
回スクロール側とは反対側の側面に近接した位置に、ケ
ーシング５の内壁面から駆動軸１３に向かって突出する
風向板５１を設け、主軸受２２の外周と風向板５１との
間でケーシング５の壁面を貫通する冷却風の排風口５３
を開口した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧縮機、ガス
圧縮機ならびに真空ポンプ用として利用されるスクロー
ル流体機械に関わり、詳しくは機械各部の冷却を効果的
に行うことによって性能の向上と高速回転を可能にした
オイルフリータイプのスクロール流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のオイルフリー・スクロール流体機
械は、図７に開示するように、固定スクロール１０１の
鏡板１０２に渦巻状のスクロールラップ１０３を直立さ
せて設け、該スクロールラップに旋回スクロール１０４
のスクロールラップ１０５を噛合させ、前記旋回スクロ
ールの旋回運動によって両スクロールラップ１０３，１
０５と該スクロールラップが直立する鏡板１０２，１０
６とにより形成する圧縮作用空間内１０７に作用流体を
吸入後、その作用空間容積を次第に縮小しながら前記ス
クロールラップの中心方向に向かって進行し所望とする
空間容積に達した時点でその中央部に形成の吐出口１０
８から圧縮作用流体を吐出するように構成されている
（実公平３−６８８０号公報）。

【０００３】この種のオイルフリー・スクロール流体機
械における旋回スクロールの支承構造は、図に示すよう
に旋回スクロールの鏡板１０６中央部であってスクロー
ルラップ１０５が直立する面に対して裏側の面に突設し
た軸受ボス１０９に旋回軸受部１１０を設け、該旋回軸
受部を駆動軸１１１の軸端に形成した偏心軸部１１２に
よって支承して旋回スクロール１０４を旋回駆動すると
共に、他端側駆動軸はケーシング本体１１３に設けた軸
受１１４ａ，１１４ｂにより支承した片持支持構造とな
っている。

【０００４】また、一般にオイルフリー・スクロール流
体機械は作用流体の圧縮作用に伴って発生する圧縮熱に
よって圧縮作用空間を形成する各スクロールラップ１０
３，１０５ならびに該スクロールを収納するケーシング
本体１１３、さらには駆動軸１１１及び該駆動軸を回転
自在に支承する軸受１１０，１１４ａ，１１４ｂ等の各
部位が圧縮熱の伝達により高温となるため、機械全体が
高温となっている。

【０００５】そのため、油冷式スクロール流体機械のよ
うに圧縮作用室内に冷却と潤滑・密封のための潤滑油を
給油するようにすれば、前記潤滑油により作用室及び軸
受の各部が冷却され好適な運転条件を維持できるが、作
用室内に供給した潤滑油が圧縮作用流体中に混在するた
めに油分離器によって潤滑油を分離した後消費側に供給
する必要がある。

【０００６】一方、作用室や軸受に潤滑油を給油する必
要のないオイルフリー・スクロール流体機械にあって
は、冷却ファンからの送風によってのみ各部を冷却する
ものであるから圧縮作用流体中に潤滑油を含まない反
面、上記油冷式のスクロール流体機械に比べて効果的な
冷却がなされなかった場合には、作用流体の圧縮熱によ
って圧縮作用室を形成する固定スクロールラップと旋回
スクロールラップの各部位が高温となって熱膨張し摺動
部の接触を引き起こして焼付く原因ともなっている。

【０００７】この焼付現象を回避する対策として、予め
熱膨張を考慮して各スクロールラップ間の間隙を大きく
設定しておくことも考えられるが、この場合各スクロー
ルラップが所定の温度に昇温する迄の間前記スクロール
ラップ間の隙間から被圧縮作用流体が漏洩し、当該流体
機械の体積効率が低下するという問題点を内在する。

【０００８】さらに、オイルフリー・スクロール流体機
械の場合、各軸受にはグリース等の潤滑剤を封入したタ
イプの潤滑剤封入軸受を用いるのが普通であるが、該軸
受部分が長期間にわたって高温にさらされているために
潤滑油が早期劣化したり、潤滑剤を密封保持している軸
受シール部材から潤滑剤が漏出して軸受の耐久性を低下
させたり、さらにはこれによる摺動各部の異常摩耗を生
じさせる原因ともなっていた。

【０００９】そのため、従来技術では上記問題点を解消
するための冷却構造として各種の方法が提案されてい
る。例えば、上述した無給油式スクロール圧縮機の場合
（図７）、ケーシング本体１１３内に配置した駆動軸１
１１の旋回スクロール１０４寄りに遠心ファン１１５
（シロッコファン）を設け、さらに駆動軸１１１を支承
する軸受１１４ａ，１１４ｂ外方の軸端近傍に多翼ファ
ン１１６を配置する一方、ケーシング本体１１３の旋回
スクロール側外壁には冷却空気の吸気口１１７を設け該
吸気口から流入した冷却風を駆動軸の軸受外周部を取囲
むようにして冷却風通路１１８，１１８ａを形成し、フ
ァンケーシング１１９に設けた排出口１２０から外部に
向かって排出するように構成したもの（実公平３−６８
８０号公報）。

【００１０】さらには、図８に示すように、スクロール
圧縮機本体１００の旋回スクロール側ケーシング１２１
より突出した主軸に遠心ファン１２２（シロッコファ
ン）を取り付けると共に、遠心ファン１２２と圧縮機本
体１００の固定スクロール１２３と旋回スクロール１２
４からなる圧縮熱放散部１２５とを、曲がり部を有する
送風ダクト１２６で接続したもの（実公平７−２９２６
９号公報）などが提案されている。

【００１１】

【発明が解決しょうとする課題】上述した従来のオイル
フリー・スクロール流体機械の場合、旋回スクロールの
支承構造は図７に示すように駆動軸１１１軸端の偏心軸
部１１２に設けた旋回軸受部１１０によって片持支持構
造となっている。即ち、図９に示すように旋回スクロー
ル１０４の中心軸は駆動軸１１１の軸芯１１１ａに対し
てｅ寸法偏心した位置に設けられた偏心軸部１１２の中
心１１２ａ上にあり、さらにその重心Ｇは軸受１１４ａ
からＬ寸法離れた遠い位置にある。

【００１２】そのため、駆動軸１１１の回転により旋回
スクロール１０４が旋回運動すると前記重心Ｇには図中
Ｆの遠心力が作用すると共に、この遠心力は旋回軸受部
１１０を介して偏心軸部１１２及び駆動軸１１１に伝達
し、軸受１１４ａを支点に過大な曲げモーメントが作用
する。

【００１３】これにより、前記駆動軸１１１及び偏心軸
部１１２が撓んで旋回スクロール１０４の重心Ｇがδａ
分移動し、旋回スクロール１０４のスクロールラップ１
０５が駆動軸１１１の軸芯に対してθ分傾いた状態で旋
回する、いわゆる振れ回り現象が発生する。この現象
は、駆動軸が高速回転する程曲げモーメントが増大して
駆動軸の撓みによって生ずる旋回スクロールの重心Ｇの
移動量δａも増大するため旋回スクロールの振れ回り現
象も大きくなる。

【００１４】このような状況下で当該スクロール流体機
械を稼働させると、スクロールラップ摺動部の接触によ
る焼付や破損を誘発するのみならず、旋回スクロールの
スクロールラップの傾き量θの増大によって各スクロー
ルラップ間の適正隙間の維持が困難となり、よって圧縮
作用空間から隣接する外側の圧縮作用空間または吸気路
へ作用流体が漏洩して該流体機械の圧縮効率の低下、ひ
いては機械全体の性能を悪化させるという問題点があ
る。

【００１５】さらに、旋回スクロールの振れ回り現象が
大きくなると、各スクロールラップ摺動部が圧縮作用に
伴う圧縮熱により膨張した分そのクリアランスが減少し
て接触を引き起こし圧縮機本体の焼付や破損を誘発する
ことともなる。

【００１６】以上の理由から、当該スクロール流体機械
を高速回転させて吐出空気量を増大させた分小型化した
り、同一寸のスクロールラップを用いて大容量の流体機
械を設計したりすることが困難となっていた。

【００１７】また、機械各部の冷却構造に関し、図７に
開示の無給油式スクロール圧縮機（実公平３−６８８０
号公報）の場合、機械本体内の冷却はケーシング本体の
外壁に設けた吸気口１１７から流入した冷却風を旋回ス
クロールの旋回軸受部１１０から遠く離れた位置に設け
た冷却風通路１１８，１１８ａを通過させて外部に排出
する構造であるから、前記旋回軸受部への冷却風が十分
に行き渡らない他、各スクロールの鏡板１０２，１０６
には放熱フィン等の放熱手段もないため、前記軸受及び
機内各部の冷却が十分になされない。そのうえ、ケーシ
ング本体１１３内には２個のファンが設けられているた
め経済的でないという問題がある。

【００１８】さらにまた、図８図示のスクロール圧縮機
（実公平７−２９２６９号公報）は、遠心ファン１２２
の回転により発生した冷却風を送風ダクト１２６を介し
て圧縮熱放散部１２５に導入しているが、遠心ファン１
２２の吸込口は旋回スクロール側ケーシング１２１に向
いているために冷却に使用される空気は圧縮機本体１０
０の運転によって加熱される。また、遠心ファンは圧縮
熱放散部１２５を通過して排出された冷却風を吸い込
む。

【００１９】このようにケーシングを冷却して加熱され
た後の冷却風が圧縮熱発散部１２５に導入される構造と
なっているため、高温となった冷却風が固定スクロール
１２３及び旋回スクロール１２４を流通するから両スク
ロールの冷却効果が悪いという問題点を有する。

【００２０】その上、前記冷却風は遠心ファン１２２
（シロッコファン）の排気を利用しているので、排風口
と冷却部までの送風ダクト１２６が複雑で大型となって
いるという問題もある。

【００２１】本発明は、上記従来技術における各種問題
点を解消するためになされたもので、比較的簡単な構成
により、駆動軸の撓みに伴う各種不具合を改善してスク
ロール流体機械の性能向上を図りかつ高速回転を可能に
して機械全体の小型化を図ることを目的とする。

【００２２】また、本発明の別の目的は、上記目的に加
え、圧縮作用空間を形成する固定スクロール及び旋回ス
クロールのスクロールラップの冷却と、駆動軸を回転自
在に支承する各軸受など機械本体内の各部を好適に冷却
することのできるオイルフリー・スクロール流体機械を
提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明オイルフリー・スクロール流体機械は、ケー
シング５に固定した固定スクロール２のスクロールラッ
プ１８と、該固定スクロール２のスクロールラップ１８
に噛合する旋回スクロール４のスクロールラップ２５の
それぞれの中央部に駆動軸１３を挿通し、前記ケーシン
グ５と固定スクロール２とで前記駆動軸１３の両端部を
支承したオイルフリー・スクロール流体機械において、
前記ケーシング５の一端を開口部、他端を端壁２０によ
り閉塞された閉塞部と成し、該ケーシング５内に前記旋
回スクロール４を収納すると共に、前記開口部に前記固
定スクロール２を取り付けて該開口部を部分的に被蓋
し、前記固定スクロール２で被蓋されずに開口する部分
の前記開口部を冷却風の導風口４７と成し、前記駆動軸
１３の長さ方向の略中央に位置して前記両端部の軸心と
偏心したクランク部２８を形成し、該駆動軸１３の前記
両端部をそれぞれ前記ケーシング５の端壁２０に設けた
主軸受２２と前記固定スクロール２に設けた軸受１４と
によって支持し、前記旋回スクロール２の鏡板２４の前
記スクロールラップ２５が立設する面とは反対側の側面
に対峙して、連結板３１を所定間隔を以て配設し、前記
連結板３１を前記旋回スクロール４に一体的に固定する
と共に、該連結板３１の中央部に設けた軸受３６を前記
駆動軸１３のクランク部２８によって支承して前記連結
板３１と旋回スクロール４とを一体的に旋回運動可能と
成し、前記連結板３１の中央部に設けた軸受３６の外周
に位置して前記連結板３１に冷却風の流通路と成る通口
３７を開口し、前記連結板３１の、前記旋回スクロール
４側とは反対側の側面に近接した位置には、前記ケーシ
ング５の内壁面から前記駆動軸１３に向かって突出する
風向板５１を設け、前記端壁２０に設けた主軸受２２の
外周と前記風向板５１との間で前記ケーシング５の壁面
を貫通する冷却風の排風口５３を開口したことを特徴と
する（請求項１）。

【００２４】これにより、駆動軸１３に作用する曲げモ
ーメントを極めて小さく抑えると共に旋回スクロール４
の重心の移動量を小さくして旋回スクロール４の振れ回
り現象の発生を抑制し、スクロールラップの傾き量を極
小にできるので、各スクロールラップ同士の接触を防止
できると共に、冷却風の導風口４７よりケーシング５内
に導入された冷却風は、風向板５１に衝突して直接排風
口５３から排出されることがなく、所定間隔を介して配
置された旋回スクロール４と連結板３１間を通過して通
口３７に至り、その後排風口５３より排出されることか
ら、各部の冷却を効果的に行うことにより軸受寿命の向
上とスクロール流体機械の体積効率の向上と高速回転が
可能となる。

【００２５】冷却ファン１５を前記導風口４７の上流又
は前記排風口５３の下流に位置して設けると共に、前記
冷却ファン１５の外周から前記導風口４７又は排風口５
３に到る空間を包囲する導風ダクト５４を設け、この導
風ダクト５４により導風口４７に冷却風を導入し、又は
排風口５３より冷却風を導出する冷却風の流路を構成す
ることもできる（請求項２）。

【００２６】これによりケーシング５内に滞留する冷却
風をさらに効果的に排出できると共に、当該スクロール
流体機械全体の艤装設計上も冷却ファン１５の配置構造
の選択幅が広がり艤装設計が容易となる。

【００２７】なお、少なくとも前記導風口４７の下流に
位置する前記連結板３１の周縁部３１ａを、前記旋回ス
クロール４の鏡板２４周縁部よりも外周方向に突出すれ
ば好適である（請求項３）。

【００２８】このように、連結板３１の周端部３１ａを
旋回スクロール４の鏡板２４の周端部よりも突出させる
ことにより、ケーシング５の内周面との空間６０を狭く
することができ、導風口４７を介してケーシング５内に
導入された冷却風がケーシング５内を流通することなく
排風口５３より排出されることを防止できると共に、こ
の連結板３１に衝突した冷却風はその向きを変更されて
旋回スクロール４の鏡板２４と連結板３１間に導入され
るので、旋回スクロール４を好適に冷却することが可能
となる。

【００２９】さらに、前記旋回スクロール４は、前記連
結板３１と対峙する鏡板２４の表面から前記連結板３１
に向かって突出する放熱フィン３０を設けることが好ま
しい（請求項４）。

【００３０】これにより、ケーシング５内に導入された
冷却風が旋回スクロール４の鏡板２４と連結板３１間に
形成された隙間を通過する際に放熱フィン３０と接触し
て熱交換し、旋回スクロール４を好適に冷却することが
でき、冷却効率の向上を図ることができる。

【００３１】なお、前記旋回スクロール４の鏡板２４の
前記駆動軸１３を挿通した位置に、前記連結板３１に向
かって突出するボス部２６を設け、前記放熱フィン３０
の一部を前記ボス部２６の外周と連続して例えばボス部
２６の外周方向に拡がる放射状に形成することもできる
（請求項５）。

【００３２】これにより、旋回の際に駆動軸１３との摩
擦で発熱したボス部２６を好適に冷却することができる
と共に、放熱フィン３０間に凹状の冷却風の流路が形成
されて、冷却風を連結板３１に形成された通口３７に誘
導することができる。

【００３３】前記冷却ファン１５は、これを前記固定ス
クロール２の鏡板３に対峙して設けると共に、前記固定
スクロール２の前記冷却ファン１５と対峙する鏡板３の
表面に放熱フィン１７を突出形成することが好ましい
（請求項６）。

【００３４】これにより、冷却ファン１５により発生し
た冷却風が固定スクロール２の放熱フィン１７と接触す
るので、固定スクロール２を効率的に冷却することがで
き、また、冷却風のうち導風口４７を介してケーシング
５内に導入された冷却風は、ケーシング５内を流通して
各部を冷却する。

【００３５】なお、前記固定スクロール２のスクロール
ラップ１８中央部に位置して、前記固定スクロール２の
スクロールラップ１８と連続するセンターボス１１を設
けることもできる（請求項７）。

【００３６】このセンターボス１１は、通常旋回スクロ
ール４の中心に位置して設けられるものであるが、この
ようにセンターボス１１を固定スクロール２に設けるこ
とにより旋回スクロール４に設けられていたセンターボ
スをなくすことができ、旋回スクロール４の重量を減少
させて旋回スクロール４の旋回時に発生する遠心力を減
少させ、高速運転可能なスクロール流体機械を提供する
ことが可能となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１な
いし図５により説明する。

【００３８】図１は本発明オイルフリー・スクロール流
体機械（以下単にスクロール流体機械という）の正面
図、図２はその側面図で、何れも説明の便宜上、後述す
る導風ダクトを取り外した状態を示している。

【００３９】また、図３は、上記図２の縦断面図、図４
は同じく図２の横断面図を示している。

【００４０】スクロール流体機械１は、一端に開口部、
他端を端壁２０により閉塞されたケーシング５内に旋回
スクロール４を収納し、前記開口部の周縁に形成するフ
ランジ部６と固定スクロール２の周縁部とをボルト及び
位置決め用ノックピン等の締結部材７ａで一体的に結合
し、前記ケーシング５の一端開口部に固定スクロール２
が取り付けられている。

【００４１】本実施形態において、ケーシング５の一端
開口部は、固定スクロール２の周縁部によって部分的に
被蓋される形状を成し、図２に示す実施形態にあっては
図２中左右方向にその周縁を膨出して成る膨出部５ａ，
５ｂを形成し、ケーシング５の一端開口部に固定スクロ
ール２を取り付けた際、この膨出部５ａ，５ｂが固定ス
クロール２の周縁部の外周方向に位置して被蓋されずに
開口し、この開口を以てケーシング５内に冷却風を導入
する導風口４７としている。

【００４２】なお、導風口４７の形成方法は、図示の例
に限定されず、固定スクロール２の周縁部に所定形状の
開口や切欠を形成してこれを導風口４７としても良く、
この場合にはケーシング５に前述の膨出部５ａ，５ｂを
設けない構成としても良い。

【００４３】また、本実施形態において固定スクロール
２の外周に位置して形成された外壁８には図３に示すよ
うに作用流体の吸気口９が開口すると共に、前記外壁８
の内側には後述するスクロールラップの吸入口に連通す
る作用流体の吸気路１０が形成されている。

【００４４】さらに、固定スクロール２又は旋回スクロ
ール４のいずれかの鏡板３，２４の中央部には、他方の
スクロールの鏡板に向かって突出するセンターボスが形
成されており、本実施形態にあってはこのセンターボス
を固定スクロール２の鏡板３の中心に、固定スクロール
ラップ１８と一体的に形成している。このように、固定
スクロール２にセンターボス１１を形成することによ
り、旋回スクロール４にはセンターボスを設ける必要が
無くなることから、旋回スクロール４を軽量化すること
ができ、旋回スクロール４の旋回時に発生する遠心力を
低減してこれに伴う振動、その他の弊害の発生を抑制す
ることができる。

【００４５】この、固定スクロール２の鏡板３中央部に
形成するセンターボス１１には貫通穴１２が形成されて
おり、該貫通穴には僅かな間隙を設けて駆動軸１３の一
方端部が挿通され、固定スクロール２の外端に嵌着する
軸受１４によって駆動軸１３の一方端部が支承されてい
る。

【００４６】また、前記駆動軸の一方の端部には軸流式
の冷却ファン１５が固定されると共に、該冷却ファン１
５の周縁から前述の外壁８に至る空間には固定スクロー
ルの鏡板３に突設された放熱フィン１７ならびに軸受１
４を覆うように冷却風の導風ダクト５４を着脱自在に取
り付けて冷却風の導風路を形成している。

【００４７】なお、本実施形態に於いて冷却ファン１５
は固定スクロール２側の駆動軸軸端に設けてあるが、ケ
ーシング５の他端に設けられた主軸受２２側の駆動軸軸
端に冷却ファン１５を設けてもよく、また流体機械本体
と独立した電動ファンを別途用意し駆動軸１３に対向さ
せて配置（図示せず）しても同様の冷却効果が得られ
る。

【００４８】また、貫通穴１２の旋回スクロール寄りに
は軸封手段１６が設けられており、該軸封手段１６を介
して貫通穴１２と駆動軸１３間の間隙が封止されてい
る。

【００４９】さらに、固定スクロール２の外側にあたる
冷却ファン１５側の鏡板３にはヒダ状の放熱フィン１７
を適宜間隔を設けて複数個突設しており、該放熱フィン
１７間の空間は略凹状に形成されて冷却風の通風路を成
すと共に、鏡板３の反対側の側面には前記センターボス
１１と連続して該鏡板３と直角に立設する渦巻状に形成
された固定スクロールラップ１８が設けられている。

【００５０】他方、ケーシング５の他端に設けられた端
壁２０の中央部には軸受箱２１を設け、ここに主軸受２
２を嵌着して駆動軸１３の他方の端部を支承しており、
この主軸受２２を貫通してケーシング５外に突出する駆
動軸１３の軸端には、図示しない駆動原動機（モータ又
はエンジン）から、一例としてＶ−ベルトを介して動力
を伝達するための動力伝達手段たるプーリ２３が固定さ
れている。

【００５１】さらに、ケーシング５内に配置した旋回ス
クロール４の鏡板２４の一方に該鏡板２４に対して直角
に立設した渦巻状の旋回スクロールラップ２５を突設
し、固定スクロール２に形成したスクロールラップ１８
に干渉しない程度の僅かな間隙を保持して噛合し圧縮作
用空間４２を形成している。

【００５２】また、旋回スクロール４の中央部にボス部
２６を設け、該ボス部２６に穿設した穴２７に対して僅
かな間隙を設けて駆動軸１３の偏心軸部であるクランク
部２８を挿通し、該クランク部上に第２の軸封手段２９
が設けられ該軸封手段を挟むその双方に形成された穴２
７とクランク部間の間隙を封止している。

【００５３】なお、前記軸受１４及び主軸受２２には該
軸受内にグリースその他の潤滑剤を封入した潤滑剤封入
軸受が用いられる。

【００５４】また、旋回スクロール４の鏡板２４の、ボ
ス部２６が設けられた側面には図５に示すように多数の
放熱フィン３０が突設されており、この放熱フィン３０
の一部はボス部２６から外周方向に向かって略放射状形
成されている。その他の放熱フィン３０は、鏡板２４の
平面部において適宜間隔の空間をもって突設されてお
り、本実施形態にあっては各放熱フィン３０は図５に示
すように相互に水平方向に平行に配置されている。この
ようにして形成された各放熱フィン３０間は、略凹状の
冷却風通路を成し、この冷却風通路により導入された冷
却風が誘導される。

【００５５】旋回スクロール４は、この旋回スクロール
４の鏡板２４に対して所定の間隔を以てケーシング５内
に配置された連結板３１とボルト等の締結部材７ｂによ
り一体的に固定されており、この連結板３１を介してケ
ーシング５に一端を支承された自転防止機構３２のクラ
ンク３３と自転防止用軸受３４を介して支えられると共
に、連結板３１の中央部に設けられた第２の軸受箱３５
には旋回軸受３６が嵌着し、該旋回軸受を介して連結板
３１は駆動軸１３の偏心軸部であるクランク部２８に回
転自在に支承されている。

【００５６】さらに連結板３１には、旋回軸受３６の軸
受箱３５周縁に位置して複数の通口３７（図７）を開口
し、これを冷却風の流通路としている。

【００５７】本実施形態にあっては、前述の旋回スクロ
ール４の放熱フィン３０突設長さ分の間隔を以て連結板
３１を旋回スクロール４の鏡板２４に対峙して配置して
おり、また、少なくとも前記導風口４７の下流に位置し
て前記連結板３１の周縁部を前記旋回スクロール４の周
縁よりも外周方向に突出している。

【００５８】ケーシング５の一端開口部周縁に、図２中
左右方向に膨出する膨出部５ａ，５ｂを設けた本実施形
態にあっては、連結板３１についても同様にその周縁３
１ａ，３１ａを図６に示すように図中左右方向に膨出し
た略楕円形状に形成している。

【００５９】このように、旋回スクロール４の鏡板２４
と連結板３１との間に所定の間隔を設けることにより、
旋回スクロール４の鏡板２４と連結板３１の間に冷却風
の流路が形成され、ケーシング５内に導入された冷却風
はこの旋回スクロール４の鏡板２４と連結板３１の間に
導入されて放熱フィン３０と接触し、この接触の際の熱
交換により旋回スクロール４を好適に冷却することがで
きる。

【００６０】また、この冷却風の流路内は放熱フィン３
０により区画されているために、この流路に導入された
冷却風は放熱フィン３０によって旋回スクロール４の鏡
板２４に形成されたボス部２６近傍に誘導されてこれを
冷却すると共に、その後、連結板３１の旋回軸受３６の
外周に位置して形成された通口３７に誘導されて旋回軸
受３６近傍に至り、旋回軸受３６を冷却する。

【００６１】さらに、少なくとも導風口４７の下流に位
置して旋回スクロール４の鏡板２４周縁よりも外周方向
に突出した周縁部３１ａ，３１ａを備えた連結板３１を
使用することにより、導風口４７から導入された冷却風
はこの連結板３１に衝突してその方向を変え、旋回スク
ロール４の鏡板２４と連結板３１間に形成された前述の
冷却風の流路に確実に誘導されて旋回スクロール４を冷
却すると共に、駆動軸１３及び旋回スクロール４に形成
されたボス部２６、連結板３１の旋回軸受３６、並びに
駆動軸１３近傍に誘導されてこれらを好適に冷却する。

【００６２】クランク部２８は、駆動軸１３の軸線方向
の略中央位置を両端部における軸芯４０に対してｅだけ
偏心して形成されており、該駆動軸１３と一体的に形成
されている。そして、図示しない駆動原動機の運転によ
り駆動軸１３が回転すると、この駆動軸１３のクランク
部２８をその中央位置において支承する連結板３１と旋
回スクロール４とが一体となって軸芯４０に対して偏心
寸法ｅに従って軸芯４０を中心とした公転運動を行い、
この公転運動に伴って旋回スクロール４は自転防止機構
３２と協同して駆動軸の軸芯４０に対してｅを基準とし
て旋回運動を行う。

【００６３】また、クランク部２８とケーシング５に嵌
着する主軸受２２間の駆動軸１３上にはバランスウェイ
ト４１が一体的に設けられており、該バランスウエイト
と、前記駆動軸１３の一方の軸端に設けられた冷却ファ
ン１５と固定スクロール２との間の駆動軸上１３に第２
のバランスウェイト４１ｂならびに駆動軸１３の他方の
軸端に設けられたプーリ２３と一体の第３のバランスウ
ェイト４１ｃとによって、前記駆動軸１３の回転及び該
回転に伴う旋回スクロール４の旋回運動によって生ずる
遠心力を相殺して振動の発生を抑えるようになってい
る。

【００６４】以上により、駆動軸１３は旋回スクロール
４を挟んでその両軸端を固定スクロール側に設けた軸受
１４とケーシング軸端２０に設けた主軸受２２とによる
両端支持構造となっている。

【００６５】これにより、前記バランスウエイト４１，
４１ｂ，４１ｃによる振動緩和作用と相まって駆動軸１
３に作用する曲げモーメントならびに旋回スクロール４
の旋回運動に伴う振れ回り現象を可及的に小さく抑える
ことができる。

【００６６】そして、駆動軸１３が回転すると吸気口９
から流入した作用流体Ａは、吸気路１０を介して固定ス
クロールラップ１８と旋回スクロールラップ２５間に形
成される圧縮作用空間４２内に吸入され、該圧縮作用空
間内で徐々に体積を収縮しながら両スクロールラップ１
８，２５の中心に向かって連続的に移動し効率よく圧縮
作用を行う。

【００６７】そして、圧縮作用空間が収縮して所定の体
積に達した時点で固定スクロール２の鏡板３で、前記セ
ンターボス１１の外側に穿設した吐出口４３から吐出通
路４４を介して消費側に供給される。

【００６８】前述の導風口４７の下流に位置してケーシ
ング５の内周面と旋回スクロール４の外周間に形成され
た導風路４６は、旋回スクロール４の鏡板２４の周縁に
部分的に突設した止着部４８（図５）間ならびに放熱フ
ィン３０間に形成される凹状の空間と連通し、連結板３
１の平面部ならびに該連結板の支承部たる第２の軸受箱
３５の周縁に開口する通口３７とも連通している（図
４）。

【００６９】なお、前記放熱フィン３０の配置構造と該
放熱フィン間の空間の形成方法は本実施形態に限定され
ず、当該流体機械の大きさ又は部品構成によって変更す
ることが可能であることは言うまでもない。

【００７０】また、ケーシング５には、その内壁面４５
から駆動軸１３方向に向かって風向板５１が突出形成さ
れており、この風向板５１の突出方向における先端部が
前記連結板３１の旋回スクロール４側とは反対側の側面
に近接して配置されている。

【００７１】また、この風向板５１が突出する位置か
ら、主軸受２２の外周に至る迄のケーシング５の壁面に
は、ケーシング５内に導入された冷却風を排出するため
の排風口５３がケーシング５の壁面を貫通して形成され
ている。

【００７２】このように形成された風向板５１は、導風
口４７を介して導風路４６に導入された冷却風が、直接
排風口５３に向かう際の障害となり、冷却風が旋回スク
ロール４の鏡板２４と連結板３１間を通過することなく
直接排風口５３を介して機外に排出されることを防止し
ている。

【００７３】したがって、導風口４７から導入された冷
却風Ｂは、ケーシングの内周縁に形成された導風路４６
を経て、連結板３１の外周縁３１ａおよび風向板５１に
衝突した後旋回スクロールの鏡板２４と連結板３１間の
空間に導入されてボス部２６方向に案内されて旋回スク
ロール４の放熱フィン３０の凹状空間を通過して各部を
冷却する。

【００７４】その後、連結板３１の壁面方向に迂回して
通口３７を通過してケーシング端壁２０に開口する排風
口５３から外部に排出される。

【００７５】なお、本実施形態に於いてケーシング内周
面４５に突設する風向板５１は、ケーシング５と一体に
形成したものであってもよく、またケーシング５の内周
面４５に対して着脱自在に取り付けたものであってもよ
い。

【００７６】次に、本発明の作用について説明する。ケ
ーシング５の他端に設けられた主軸受２２を貫通してケ
ーシング５より突出した駆動軸軸端に固定したプーリ２
３は図示せざるモータ又はエンジンなどの駆動原動機と
Ｖ−ベルト等の動力伝達手段により連結されており、該
駆動原動機の運転により駆動軸１３が回転すると、該駆
動軸のクランク部２８が軸芯４０回りで公転運動を行
う。

【００７７】この公転運動に伴ってクランク部２８上に
支承された連結板３１と旋回スクロール４とが一体とな
って前記軸芯４０回りで旋回運動を行い作用流体の圧縮
を開始する。

【００７８】このとき、駆動軸１３は旋回スクロール４
を挟んでその両軸端を固定スクロール側に設けた軸受１
４とケーシング側に設けた主軸受２２とによって両端を
支持された構造となっているため、駆動軸１３にかか
る、従来例（図９）で説明した曲げモーメントは抑えら
れ、固定スクロール２側に設けた軸受１４とケーシング
５の他端側に設けた主軸受２２間の駆動軸１３の撓み及
び該撓みによって生ずる旋回スクロールの重心Ｇの移動
量δａも前記従来例と比べて極めて少ないから旋回スク
ロール４のスクロールラップ２５の傾き量θも生じ難
い。よって旋回スクロール４の振れ回り現象を可及的に
小さく抑えることができる。

【００７９】これにより、スクロール流体機械の体積効
率の向上と高速回転が可能となる。特に、固定スクロー
ル２の中心に位置して、スクロールラップ１８と一体的
に形成されたセンターボス１１を設けたスクロール流体
機械にあっては、旋回スクロール４の中心にセンターボ
スを設けるのが一般的である従来のスクロール流体機械
に比較して旋回スクロール４の重量を減少させることが
できることから、旋回スクロール４を旋回させた際に生
じる遠心力が減少されてより一層の高速回転が可能とな
る。

【００８０】而して、固定スクロール側の駆動軸１３の
軸端に装着の冷却ファン１５の回転により導風ダクト５
４を介して導入された外気は、該導風ダクト内に面する
固定スクロールの放熱フィン１７間に形成の凹状空間を
通過して該放熱フィン及び軸受１４を効果的に冷却後、
導風口４７（図２）からケーシング内に形成する導風路
４６を経て、旋回スクロール４の外周よりも外側に突出
した連結板の外周縁および風向板５１に衝突した後旋回
スクロールの鏡板２４ならびにボス部２６方向に迂回し
て旋回スクロールの放熱フィン３０ならびに旋回軸受３
６を満遍なく冷却する。

【００８１】その後、再び連結板３１の壁面方向に迂回
して通口３７を経てケーシング端壁の排風口５３から外
部に排出される。

【００８２】以上により、機内に流入した冷却風を滞留
させることなく効果的に冷却風の流通が促されて各放熱
フィン及び各軸受を満遍なく冷却することができるの
で、スクロールラップ同士の焼付防止及び軸受からの潤
滑油漏洩を防止できる。

【００８３】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、本発明の目的の範囲内において種々の変
更が可能である。

【００８４】例えば、固定スクロール２に設けた冷却風
の導風口４７の形状およびケーシング端壁２０に設けた
排風口５３の数や形状は、本実施形態に限らず円形又は
半円形又は四角形でもよくその数も複数箇所に設けても
よく、また機械の大きさや形状に応じて放熱フィン１
７，３０の形状やその配置部位なども本発明の要旨を逸
脱しない範囲で選択可能である。

【００８５】

【発明の効果】以上説明した本発明の構成により、駆動
軸に作用する曲げモーメントを極めて小さく抑えると共
に旋回スクロールの重心の移動量を小さくして旋回スク
ロールの振れ回り現象の発生を抑制し、スクロールラッ
プの傾き量を極小にでき、従って各スクロールラップ同
士の接触を防止できるオイルフリー・スクロール流体機
械を提供することができた。

【００８６】このオイルフリー・スクロール流体機械
は、ケーシング内に導入された冷却風がケーシング内を
好適に流通し得る構成を備えることから、旋回スクロー
ルや駆動軸、駆動軸を支承するボスや軸受等を好適に冷
却することができ、オイルフリー・スクロール流体機械
に生じやすい加熱による焼き付き等を好適に防止するこ
とができた。

【００８７】冷却ファンと、冷却ファンの外周から導風
口又は排風口に到る空間を包囲する導風ダクトを備えた
オイルフリー・スクロール流体機械にあっては、ケーシ
ング内に滞留する冷却風をさらに効果的に排出できると
共に、スクロール流体機械全体の艤装設計上も冷却ファ
ンの配置構造の選択幅が広がり艤装設計が容易となる。

【００８８】また、少なくとも導風口の下流に位置する
前記連結板の周縁部を、旋回スクロールの鏡板周縁部よ
りも外周方向に突出させたオイルフリー・スクロール流
体機械にあっては、導風口を介してケーシング内に導入
された冷却風が連結板に衝突してその向きを変更されて
確実に旋回スクロールと連結板間に導入されるので、旋
回スクロールを好適に冷却することが可能となる。

【００８９】特に、旋回スクロールの鏡板に、連結板に
向かって突出する放熱フィンを設けた場合には、旋回ス
クロールの冷却効率が飛躍的に向上してスクロールラッ
プの焼き付きや摩耗等が好適に防止される。なお、この
冷却フィンを旋回スクロールの鏡板に設けたボス部の外
周に連続して例えば放射状に形成した本発明のオイルフ
リー・スクロール流体機械にあっては、駆動軸との接触
で発熱したボス部を好適に冷却することができると共
に、放熱フィン間に凹状の冷却風の流路が形成されて、
冷却風を連結板の通口に誘導し易くなる。

【００９０】さらに、前記冷却ファンを固定スクロール
に対峙して設けると共に、前記固定スクロールの鏡板に
放熱フィンを突出形成したオイルフリー・スクロール流
体機械にあっては、冷却ファンにより発生した冷却風が
固定スクロールの放熱フィンと接触して固定スクロール
を効率的に冷却することができ、また、冷却風のうち導
風口を介してケーシング内に導入された冷却風は、ケー
シング内を流通して各部を好適に冷却することができ
る。

【００９１】さらに、固定スクロールのスクロールラッ
プ中央部に位置して、固定スクロールのスクロールラッ
プと連続するセンターボスを設ける場合には、旋回スク
ロールの中心にセンターボスを設ける必要がなくなり、
旋回スクロールの重量を減少させることができるので、
旋回時に発生する遠心力を減少させ、高速運転可能なス
クロール流体機械を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明オイルフリー・スクロール流体機械の導
風ダクト取外し状態の正面図である。

【図２】図１の側面図である

【図３】図２の縦断面図である。

【図４】図２の横断面図である。

【図５】旋回スクロールの放熱フィン側鏡板の詳細図で
ある。

【図６】連結板の正面図である。

【図７】従来の無給油式スクロール圧縮機の断面図であ
る。

【図８】従来のオイルフリー・スクロール圧縮機の断面
図である。

【図９】従来のスクロール圧縮機において旋回スクロー
ル支持点に作用する荷重の説明図である。

【符号の説明】

１ 流体機械本体 ２ 固定スクロール ３ 鏡板 ４ 旋回スクロール ５ ケーシング ５ａ，５ｂ 膨出部 ６ フランジ部 ７ａ 締結部材 ８ 外壁 ９ 吸気口 １０ 吸気路 １１ センターボス １２ 貫通穴 １３ 駆動軸 １４ 軸受 １５ 冷却ファン １６ 軸封手段 １７ 放熱フィン １８ 固定スクロールラップ ２０ 端壁 ２１ 軸受箱 ２２ 主軸受 ２３ プーリ ２４ 鏡板 ２５ 旋回スクロールラップ ２６ ボス部 ２７ 穴 ２８ クランク部 ２９ 軸封手段 ３０ 放熱フィン ３１ 連結板 ３１ａ 周縁部 ３５ 軸受箱 ３６ （旋回）軸受 ３７ 通口 ４０ 軸芯 ４１，４１ｂ，４１ｃ バランスウエイト ４２ 圧縮作用空間 ４３ 吐出口 ４４ 吐出通路 ４５ 内壁面（ケーシングの） ４６ 導風路 ４７ 導風口 ４８ 止着部 ５１ 風向板 ５３ 排風口 ５４ 導風ダクト １００ スクロール圧縮機本体 １０１ 固定スクロール １０２ 鏡板（固定スクロールの） １０３ スクロールラップ（固定スクロールの） １０４ 旋回スクロール １０５ スクロールラップ（旋回スクロールの） １０６ 鏡板（旋回スクロールの） １０７ 圧縮作用空間 １０８ 吐出口 １０９ 軸受ボス １１０ 旋回軸受部 １１１ 駆動軸 １１２ 偏心軸部 １１３ ケーシング本体 １１４ａ，１１４ｂ 軸受 １１５ 遠心ファン（シロッコファン） １１６ 多翼ファン １１７ 吸気口 １１８，１１８ａ 冷却風通路 １１９ ファンケーシング １２０ 排出口 １２１ 旋回スクロール側ケーシング １２２ 遠心ファン １２３ 固定スクロール １２４ 旋回スクロール １２５ 圧縮熱放散部 １２６ 送風ダクト

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA23 AB02 AB03 BB12 BB21 BB31 BB44 BB47 CC02 CC24 CC47 3H039 AA02 AA09 AA10 AA12 BB13 CC01 CC02 CC03 CC11 CC28 CC29 CC49

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングに固定した固定スクロールの
   スクロールラップと、該固定スクロールのスクロールラ
   ップに噛合する旋回スクロールのスクロールラップのそ
   れぞれの中央部に駆動軸を挿通し、前記ケーシングと固
   定スクロールとで前記駆動軸の両端部を支承したオイル
   フリー・スクロール流体機械において、 前記ケーシングの一端を開口部、他端を端壁により閉塞
   された閉塞部と成し、該ケーシング内に前記旋回スクロ
   ールを収納すると共に、前記開口部に前記固定スクロー
   ルを取り付けて該開口部を部分的に被蓋し、前記固定ス
   クロールで被蓋されずに開口する部分の前記開口部を冷
   却風の導風口と成し、 前記駆動軸の長さ方向の略中央に位置して前記両端部の
   軸心と偏心したクランク部を形成し、該駆動軸の前記両
   端部をそれぞれ前記ケーシングの端壁に設けた主軸受と
   前記固定スクロールに設けた軸受とによって支持し、 前記旋回スクロールの鏡板の前記スクロールラップが立
   設する面とは反対側の側面に対峙して、連結板を所定間
   隔を以て配設し、 前記連結板を前記旋回スクロールに一体的に固定すると
   共に、該連結板の中央部に設けた軸受を前記駆動軸のク
   ランク部によって支承して前記連結板と旋回スクロール
   とを一体的に旋回運動可能と成し、前記連結板の中央部
   に設けた軸受の外周に位置して前記連結板に冷却風の流
   通路と成る通口を開口し、 前記連結板の、前記旋回スクロール側とは反対側の側面
   に近接した位置には、前記ケーシングの内壁面から前記
   駆動軸に向かって突出する風向板を設け、前記端壁に設
   けた主軸受の外周と前記風向板との間で前記ケーシング
   の壁面を貫通する冷却風の排風口を開口したことを特徴
   とするオイルフリー・スクロール流体機械。
2. 【請求項２】 冷却ファンを前記導風口の上流又は前記
   排風口の下流に位置して設けると共に、前記冷却ファン
   の外周から前記導風口又は排風口に到る空間を包囲する
   導風ダクトを設けたことを特徴とする請求項１記載のオ
   イルフリー・スクロール流体機械。
3. 【請求項３】 少なくとも前記導風口の下流に位置する
   前記連結板の周縁部を、前記旋回スクロールの鏡板周縁
   部よりも外周方向に突出したことを特徴とする請求項１
   又は２項記載のオイルフリー・スクロール流体機械。
4. 【請求項４】 前記旋回スクロールは、前記連結板と対
   峙する鏡板の表面から前記連結板に向かって突出する放
   熱フィンを備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれ
   か１項記載のオイルフリー・スクロール流体機械。
5. 【請求項５】 前記旋回スクロールの鏡板の前記駆動軸
   を挿通した位置に、前記連結板に向かって突出するボス
   部を設け、前記放熱フィンの一部を前記ボス部の外周と
   連続して形成したことを特徴とする請求項４記載のオイ
   ルフリー・スクロール流体機械。
6. 【請求項６】 前記冷却ファンを前記固定スクロールの
   鏡板に対峙して設けると共に、前記固定スクロールの前
   記冷却ファンと対峙する鏡板の表面に放熱フィンを突出
   形成したことを特徴とする請求項２記載のオイルフリー
   ・スクロール流体機械。
7. 【請求項７】 前記固定スクロールのスクロールラップ
   中央部に位置して、前記固定スクロールのスクロールラ
   ップと連続するセンターボスを設けたことを特徴とする
   請求項１〜６いずれか１項記載のオイルフリー・スクロ
   ール流体機械。