JP2004150365A - スクロール流体機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動軸3に旋回スクロールの旋回運動伝達機構としてのクランクボス部7を設け、駆動軸3の回転により該クランクボス部7を公転運動させることにより、クランクボス部7が収容されるケーシング1内の空間Sの空気を攪拌して冷却性を向上することができるとともに、空間S内の空気に直接さらされるクランクボス部7自体の冷却性も向上できるようにする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気圧縮機や真空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】実開昭58−146894号公報
上記特許文献1においては、スクロール圧縮機における旋回運動伝達機構の構成は、駆動軸側にクランク軸が設けられ、該クランク軸を受け入れるスクロール孔を有したボス部は旋回スクロール側に取付けられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1は、上述したような構成であり、クランク軸とスクロール孔との間に設けられる被冷却部としての軸受部がボス部の内部に収容されている。そして、ボス部は旋回スクロール側に形成されているため、ボス部自身は回転運動をしない。さらに、軸受部は回転運動しないボス部でその外周を覆われている。
【0004】
このため、軸受部は極めて冷却性が悪く、スクロール圧縮機の運転時に旋回スクロールの中心で圧縮熱が発生すると、この圧縮熱がボス部に伝導することによって軸受部が高温となり、軸受部のグリース等が漏洩して該旋回軸受が損傷するなど、軸受部の冷却性に課題があった。
【0005】
この課題に対しては、駆動軸に別途独立部品としての冷却ファンを設けるしか対処する方法はなく、これでは生産的にも、経済的にも決して好ましいものではなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。
【0007】
請求項1の発明は、互いに、鏡板の一側にうず巻状のラップ部が立設され、該ラップ部が重なり合って圧縮室を形成する一対のスクロールと、該スクロールに旋回運動伝達機構を介して旋回運動を与える駆動軸とからなるスクロール流体機械において、
前記旋回運動伝達機構は、前記駆動軸に設けられたクランクボス部と、該クランクボス部に設けられたクランク孔と、スクロールに設けられ前記クランク孔に嵌合された旋回スクロール軸とから構成されたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項2の発明は、前記請求項1のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部は、駆動軸の回転中心からの距離が最も大きな外形寸法部位を、駆動軸に対するクランク孔の偏心方向延長線方向に位置決めして設けたことを特徴とするものである。
【0009】
請求項3の発明は、前記請求項1のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部に冷却ファンを設けたことを特徴とする。
【0010】
請求項4の発明は、前記請求項1乃至3のスクロール流体機械において、前記クランクボス部が収容される内部空間を冷却空気の流通路を介して大気と連通したことを特徴とするものである。
【0011】
請求項5の発明は、前記請求項4のスクロール流体機械において、前記冷却空気の流通路の一部を旋回運動伝達機構を介して旋回されるスクロールに形成したことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1乃至5を用いて説明する。また、実施例では、スクロール流体機械としてスクロール式空気圧縮機、特に固定スクロールと旋回スクロールとの組み合わせからなるスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明する。
【0013】
まず、本発明の第1の実施の形態を図1,2を用いて説明する。
【0014】
1はスクロール式空気圧縮機の外枠を形成するケーシングを示し、該ケーシング1は、前側が開口した大径の円筒状のケーシング本体1Aと、該ケーシング本体1Aの後側に突出形成されケーシング本体1Aよりも小径の円筒状の軸受部1Bと、前記ケーシング本体1Aの前側外周に一体形成された方形のフランジ部1Cとから大略構成されている。
【0015】
2はケーシング1のフランジ部1Cに図示しないボルト等を介して固着された固定スクロールを示し、該固定スクロール2は円筒状の本体2Aと、円筒底部をなすように形成された鏡板2Bと、前記フランジ部1Cの方形の枠形に対応するように、本体2Aの円筒開口側外周に形成された取付フランジ部2Cと、前記鏡板2Bの一側(内側)に立設され、該鏡板2Bの中心側が巻始め端となり、外周側が巻終り端となった渦巻状のラップ部2Dと、前記鏡板2Bの他側(外側)に並列に多数立設された放熱板2Eとから大略構成され、前記ラップ部2Dの径方向外側には後述する旋回スクロール6の鏡板6Aとの摺接面2Fが形成されている。
【0016】
また、該固定スクロール2には、鏡板2B中央に吐出口2Gが、円筒状の本体2Aに吸込口2Hがそれぞれ設けられ、該吐出口2Gは前記ラップ部2Dと後述する旋回スクロール6のラップ部6Bとで形成される各圧縮室Rのうち最高圧となる最中央側の圧縮室R1と、吸込口2Hは最低圧側となる最外周側の圧縮室R2と連通している。
【0017】
3はケーシング1の軸受部1Bに軸受4,5を介して回転自在に軸支された駆動軸を示している。また、該駆動軸3は電動モータ(図示せず)によって回転駆動されるようになっている。
【0018】
6は固定スクロール2と対向するようにケーシング1のケーシング本体1A内に配設された旋回スクロールを示し、該旋回スクロール6は、本体をなし円盤状に形成された鏡板6Aと、該鏡板6Aの一側に立設され該鏡板6Aの中心側が巻始め端となり外周側が巻終り端となった渦巻状のラップ部6Bと、該ラップ部6Bとは反対側に突設されたスクロール軸部6Cとから大略構成されている。
【0019】
そして、該旋回スクロール6のラップ部6Bは、固定スクロール2のラップ部2Dと所定角度だけずらして摺接するように配設され、固定スクロール2のラップ部2Dと旋回スクロール6のラップ部6Bとの間には複数の圧縮室Rが形成されている。また、スクロール軸部6Cの先端側はケーシング1のケーシング本体1A内へと伸長して後述のクランクボス部7のクランク孔7Aに嵌合されている。
【0020】
そして、電動モータにより駆動軸3が回転し、旋回スクロール6が旋回運動すると、最低圧となる圧縮室R2内に吸込口2Hを介して外部の空気を吸込み、この空気を両ラップ部2D,6Bにより各圧縮室R内で順次圧縮しつつ、中央の圧縮室R1で最高圧となり、吐出口2Gを介して外部の空気タンク等(図示せず)に吐出する。
【0021】
7は駆動軸3の内部端に一体的に形成されたクランクボス部を示し、旋回スクロール6側に開口して設けられたクランク孔7Aを有している。
【0022】
ここで、駆動軸3の軸心L1と、クランク孔7A即ちスクロール軸部6Cの軸心L2とは所定の偏心寸法Lだけ偏心している。したがって、駆動軸3が電動モータによって回転されるとき、該駆動軸3の回転運動がクランク孔7A、スクロール軸6Cを介して旋回スクロール6に旋回運動として伝達される。つまり駆動軸3、クランク孔7Aを有するクランクボス部7、スクロール軸部6Cは駆動軸3から旋回スクロール6への旋回運動伝達機構を構成している。
【0023】
9はクランク孔7Aの内周に挿着された旋回軸受を示し、該旋回軸受9の内周側にはスクロール軸部6Cが挿着され、該旋回軸受9は旋回スクロール6を回転自在に支持している。
【0024】
図2に示すように、クランクボス部7は、駆動軸3の軸心L1を回転中心として該駆動軸3と一体回転するものであるから、その平面形状が該ボス部7のクランク孔7A、即ち軸心L2を中心とする円形形状としても、軸心L2は軸心L1を中心とした公転運動によってケーシング1内の空気を攪拌することができる。
【0025】
しかし、四角形や三角形など多角形または非円形もしくはこれらの組合せたものとする方が、より効率良く空気を攪拌することができる。この場合、同図中軸心L1、L2を結ぶ所定の偏心寸法L上で軸心L2よりも外方(図中上方)に、即ち、駆動軸3に対するクランク孔7の偏心方向延長線方向、またはその近くに該クランクボス部7の軸心L2からの最も大きな外形寸法部位が位置決めされることが望ましい。また、それ自体、放熱性を考慮し外周は大きくする方が望ましい。
【0026】
10は旋回スクロール6とケーシング1の間に設けられた補助クランクを示し、該各補助クランク10は、その一端側がケーシング本体1Aの背面板に軸受11を介して回転自在にそれぞれ支持され、その他端側が旋回スクロール6に設けられた軸受12を介して回転自在にそれぞれ支持されている。この該各補助クランク14は旋回スクロール6の旋回時に該旋回スクロール6が自転するのを防止するものである。
【0027】
20はケーシング1内のクランクボス部7を収容する空間Sに大気より冷却空気を流入させる吸込口を示し、該吸込口20は、ケーシング1の軸受部1Bに設けられ、吸込まれた冷却空気がクランクボス部7に直接当たるように流入させる。
【0028】
21はケーシング1内を通り抜け、熱を帯びた冷却空気を空間Sからケーシング1外に排出する排出口を示し、該排出口21はケーシング本体1Aのクランクボス部7の回転する径方向に設けられ、クランクボス部7の角7Bの回転運動により熱を帯びた冷却空気を外部に放出する。
【0029】
本実施例によるスクロール式空気圧縮機は上述の如き構成を有するものであり、次に当該スクロール式空気圧縮機の圧縮動作について説明する。
【0030】
電動モータにより駆動軸3を回転させ、旋回スクロール6を旋回させると、固定スクロール2のラップ部2Cと旋回スクロール6のラップ部6B間に画成された各圧縮室Rが連続的に縮小する。これにより、固定スクロール2の吸込口2Hから吸い込んだ大気を該各圧縮室Rで順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール2の吐出口2Gから外部の空気タンク等に吐出させる。
【0031】
次に、当該スクロール式空気圧縮機の冷却作用について説明する。駆動軸3を電動モータによって回転駆動すると、旋回スクロール6が旋回運動して空気の圧縮動作を開始すると同時に、所定の偏心寸法Lによって、クランクボス部7が駆動軸3の軸心L1を中心として公転運動する。これにより、クランクボス部7は空間S内の空気を攪拌させ、空間S内の熱を帯びた冷却空気を排出口21から排出し、大気より図3中矢示A1の如く吸込口20から空間S内に吸込まれる。
【0032】
このとき、駆動軸3の回転運動によって、クランクボス部7は冷却空気中を高速に回転(軸心L1に関して公転)しているため、回転するクランクボス部7によって空間S内の冷却空気が攪拌されるようになる。これにより、クランクボス部7の放熱性がより一層向上し、クランクボス部7内に設けられた旋回軸受9を一層効率良く冷却することができる。従って、旋回軸受9が回転時の摩擦による自己発熱によって高温となるのを確実に防止することができる。
【0033】
かくして、本実施例では、自転運動する駆動軸3にクランクボス部7を設けたこと、さらに、該クランクボス部7に近い位置に冷却空気の吸込口20及び冷却空気の排出口21を設け、この冷却空気を矢印A1のように吸込口20から空間S内に供給し、矢印A2のようにクランクボス部7に冷却空気を当てて矢印A3のように排出口21から排出する構成としたから、クランクボス部7の放熱性を大幅に向上させることができ、従来高温になっていたクランクボス部7内の旋回軸受9を効率よく冷却することができる。
【0034】
次に、本発明の第2の実施例を図3,4に基づいて説明する。本実施例の特徴は、軸心L2を中心として平面円形形状のクランクボス部7の外周側に冷却ファン50を複数設けたことである。
【0035】
該各冷却ファン50は、図3,4に示すように、クランクボス部7の径方向に突出しかつ軸方向に平板状(薄板状)に延び、全体として放射状をなすようにクランクボス部7の外周側に一体形成されている。そして、該各冷却ファン50は、クランクボス部7自体の放熱性をも高め、該クランクボス部7内の旋回軸受9の冷却効率を向上させるものである。
【0036】
このような構成のスクロール式空気圧縮機においては、第1の実施の形態と同様に、電動モータによって駆動軸3が回転駆動すると、クランクボス部7が公転し、これにより旋回スクロール6が旋回運動して空気の圧縮動作を開始するとともに、冷却ファン50が回転する。
【0037】
第2の実施の形態では、クランクボス部7の外周側には各冷却ファン50が設けられているため、該冷却ファン50で空間S内の空気を積極的に攪拌、移送させ、併せてクランクボス部7自体の放熱面積(表面積)も大きく拡大され、冷却空気に接する部分が多い。これにより、クランクボス部7の放熱性が非常に良くなり、クランクボス部7内に設けられた旋回軸受9を効率良く冷却することができる。
【0038】
次に、本発明の第3の実施の形態を図5に基づいて説明する。本実施例の特徴は、旋回スクロール6の厚さ方向の中間部をも冷却空気が通るようにして、該旋回スクロール6の冷却性をも良好にしたことである。
【0039】
図5において、旋回スクロール6には、厚さ方向の中間部にこれを径方向に貫通する冷却空気の流通路61と、該流通路61を空間S内でクランクボス部7の外周近傍に連通する冷却空気の流通路62が設けられている。これに伴い、冷却のために大気を吸込む吸込口20がケーシング1の大径部1Aにおいて、前記流通路61と対向する位置に配置されている。また、クランクボス部7に設けられた冷却ファン50は冷却空気を矢印B1乃至B3のように流すようになっている(第2の実施例とは逆方向)。
【0040】
このような構成の本実施例によるスクロール式空気圧縮機においては、電動モータによって駆動軸3が回転駆動すると、クランクボス部7が回転し、これにより旋回スクロール6が旋回運動して空気の圧縮動作を開始すると同時に、冷却ファン50が回転する。
【0041】
この冷却ファン50の回転により、大気からの冷却空気が吸込口20から矢印B1方向に流入し、これが旋回スクロール6の流通路61に流通し、さらに、流通路62から空間Sへ向けて、矢印B2方向へ流れる。そして冷却空気はクランクボス部7近傍を通過した後、排出口21より大気へ向けて矢印B3方向へ排出される。
【0042】
このとき、第2の実施例同様、クランクボス部7の外周側には各冷却ファン50が設けられているため、クランクボス部7の放熱面積(表面積)が大きく拡大され、冷却空気に接する部分が多い。これにより、クランクボス部7の放熱性が非常に良くなり、クランクボス部7内に設けられた旋回軸受9を効率良く冷却することができる。
【0043】
さらに、第3の実施の形態では、冷却空気が旋回スクロール6内の流通路61及び流通路62を通り抜けることにより、旋回スクロール6をも直接冷却することができる。
【0044】
なお、第2、第3の各実施の形態においては、冷却空気の流れ方向を逆向きに流すようにしてもよい。
【0045】
また、第1乃至第3の各実施の形態のスクロールは、片方がケーシングに固定されたものを挙げたが、これに限るものでなく、2つのスクロールがともに旋回運動伝達機構を介して旋回される両回転スクロール式空気圧縮機に用いても良い。
【0046】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、クランクボス部を駆動軸側に設けることにより、クランクボス部は駆動軸を中心として公転運動することになり、特に冷却ファンを設けなくともクランクボス部自体がその周囲の空気に直接さらされ、かつ、冷却ファンの役目を果たし、クランクボス部自体を冷却することができる。
【0047】
さらに、請求項2によれば、特に冷却ファンを設けなくとも、駆動軸に対するクランク孔の偏心方向延長線上にクランクボス部の最も大きな外形寸法を位置決めし設けたことにより、クランクボス部の大きな外形寸法を持つ部分が冷却ファンの役目を果たし、より効果的にクランクボス部自体を冷却することができる。
【0048】
さらに、請求項3によれば、公転運動をする該クランクボス部に冷却ファンを設け、その周囲の空気に直接さらされる面積を大きくし、旋回スクロール中心部からクランクボス部に伝わる熱の冷却効率をより良くすることが出来る。
【0049】
さらに、請求項4によれば、クランクボス部が収容される内部空間に冷却空気の連流通路を介して大気と連通させたことにより、冷却空気をケーシング内に効率良く流通させることができ、クランクボス部及びケーシング内の冷却効率を向上することができる。
【0050】
さらに、請求項5によれば、冷却空気の流通路の一部を、旋回運動伝達機構を介して旋回するスクロールに形成したことにより、熱の発生源でもあるスクロール自体の冷却効率も向上することができる。
【0051】
かくして、冷却性に優れ、しかも生産的、経済的でもあるスクロール流体機械が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図2】図1におけるa−a方向断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態によるスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図4】図3におけるb−b方向断面図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態によるスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
2 固定スクロール
2A 鏡板
2B ラップ部
3 駆動軸
6 旋回スクロール
6A 鏡板
6B ラップ部
6C スクロール軸部
7 クランクボス部
7A クランク孔
7B 角
9 旋回軸受
20 吸込口
21 排出口
50 冷却ファン
61 連通路
62 連通路
S 空間
Claims (5)
- 互いに、鏡板の一側にうず巻状のラップ部が立設され、該ラップ部が重なり合って圧縮室を形成する一対のスクロールと、該スクロールに旋回運動伝達機構を介して旋回運動を与える駆動軸とからなるスクロール流体機械において、
前記旋回運動伝達機構は、前記駆動軸に設けられたクランクボス部と、該クランクボス部に設けられたクランク孔と、スクロールに設けられ前記クランク孔に嵌合された旋回スクロール軸とから構成されたことを特徴とするスクロール流体機械。 - 前記請求項1のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部は、駆動軸の回転中心からの距離が最も大きな外形寸法部位を、駆動軸に対するクランク孔の偏心方向延長線方向に位置決めして設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
- 前記請求項1のスクロール流体機械において、駆動軸に設けられたクランクボス部に冷却ファンを設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
- 前記請求項1乃至3のスクロール流体機械において、前記クランクボス部が収容される内部空間を冷却空気の流通路を介して大気と連通したことを特徴とするスクロール流体機械。
- 前記請求項4のスクロール流体機械において、前記冷却空気の流通路の一部を旋回運動伝達機構を介して旋回されるスクロールに形成したことを特徴とするスクロール流体機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002317339A JP2004150365A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | スクロール流体機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002317339A JP2004150365A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | スクロール流体機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004150365A true JP2004150365A (ja) | 2004-05-27 |
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ID=32460763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002317339A Pending JP2004150365A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | スクロール流体機械 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2004150365A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006009776A (ja) * | 2004-05-28 | 2006-01-12 | Hitachi Ltd | スクロール式流体機械 |
-
2002
- 2002-10-31 JP JP2002317339A patent/JP2004150365A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006009776A (ja) * | 2004-05-28 | 2006-01-12 | Hitachi Ltd | スクロール式流体機械 |
JP4527475B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2010-08-18 | 株式会社日立製作所 | スクロール式流体機械 |
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