JP2005139976A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 補助クランクを適切な位置に配設することにより、旋回スクロールの裏面側で冷却風の流れを安定させ、冷却効率を高めるようにする。
【解決手段】 ケーシング１には旋回スクロール３の偏心軸１０を挟んで両側に冷却風の流入口１Ｇと流出口１Ｈとを設ける。また、３個の補助クランク１４，１５，１６のうち２個の補助クランク１４，１５を冷却風の流れ方向に対して偏心軸１０の上流側で流入口１Ｇの左，右両側に配設し、１個の補助クランク１６を偏心軸１０の下流側で流出口１Ｈ側に配設する。これにより、旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面側に沿って流通する冷却風の流れを補助クランク１４〜１６によって妨げることがなくなり、冷却風を偏心軸１０に安定的に接触させることができるので、圧縮熱が伝わり易い偏心軸１０等を効率よく冷却することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば空気、冷媒等の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。

一般に、スクロール式流体機械は、旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回運動させることにより、空気、冷媒等の圧縮やポンプ動作を行うものである（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−９３６７４号公報

この種の従来技術によるスクロール式流体機械は、ケーシングと共に固定側部材を構成する固定スクロールと、ケーシング内に配置された旋回スクロールとが互いに対向して設けられている。そして、これらの固定スクロールと旋回スクロールとは、円板状に形成された鏡板と、該鏡板の表面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部とによりそれぞれ構成され、各ラップ部の間には、複数の圧縮室が画成されている。

また、旋回スクロールの鏡板の裏面には、金属板等が間隔をもって取付けられ、これらの間には冷却風通路が形成されている。さらに、この金属板の裏面には筒状の連結部が設けられ、該連結部の内周側には旋回軸受を介して駆動軸のクランク部が連結されている。そして、スクロール式流体機械は、モータ等の駆動源によって駆動軸を回転駆動すると、旋回スクロールが旋回運動を行うことにより、空気、冷媒等の流体を各圧縮室内で順次圧縮するものである。

また、旋回スクロールに取付けられた金属板の裏面には、ケーシングとの間に位置して例えば３個の補助クランクが設けられ、これらの補助クランクは、旋回スクロールが旋回運動するときに自転するのを防止している。この場合、各補助クランクは、金属板中央の連結部を取囲むように、例えば１２０°程度の間隔をもって周方向に等間隔で配置されている。

一方、ケーシングには、旋回スクロールの連結部と対向する位置に冷却風の流入口と流出口とが設けられ、圧縮機の運転時には、圧縮熱等によって温度が上昇し易い連結部等を冷却する構成となっている。

この場合、連結部の周囲に配置された各補助クランクは、冷却風の流入口からみると、１個の補助クランクが冷却風の流れ方向に対して連結部の上流側に被さるように配置され、他の２個の補助クランクは、連結部の下流側に位置して連結部の両側に並んで配置されている。

ところで、上述した従来技術では、例えば３個の補助クランクを連結部の周囲に配置する構成としている。しかし、これらの補助クランクは、連結部の近傍でこれと並んで突出する突起構造物となっているため、圧縮機の運転時には、ケーシングの流入口から流入する冷却風の流れが補助クランクとぶつかることによって乱れ易くなり、連結部を効率よく冷却するのが難しいという問題がある。

即ち、ケーシングの流入口から流入する冷却風は、例えば連結部の上流側に配置された補助クランクや補助クランクの冷却フィンにぶつかることによって連結部と接触し難くなる。

また、他の課題として、ケーシングから流出しようとする冷却風は、連結部の両側に並んで配置された補助クランクによって外部への流出を妨げられることがあり、これによってケーシング内に冷却風が滞留すると、温度上昇を招くという問題がある。

また、従来技術では、旋回スクロールの鏡板の裏面に金属板を取付ける構成としているため、これによって冷却性能がある程度向上したとしても、旋回スクロールの構造が複雑化し、機械全体が大型化するという問題もある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、旋回スクロールの鏡板や駆動軸との連結部位等を効率よく冷却できると共に、旋回スクロールだけでなく、機械全体の冷却効率を簡単な構造で向上できるようにしたスクロール式流体機械を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、ケーシングと該ケーシングに設けられ鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールとからなる固定側部材と、前記ケーシング内に旋回可能に設けられ鏡板の表面に前記固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられ該旋回スクロールと連結された状態でモータによって回転駆動されることにより該旋回スクロールを旋回運動させる駆動軸と、前記ケーシングと前記旋回スクロールの鏡板の裏面との間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する３個の補助クランクと、前記旋回スクロールの鏡板の裏面に沿って冷却風を流入，流出させるため前記ケーシングに前記旋回スクロールと駆動軸との連結部位を挟んで両側に設けられた流入口，流出口とを備えてなるスクロール式流体機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、３個の補助クランクは、旋回スクロールと駆動軸との連結部位を中心として、冷却風の流れ方向の上流側となる流入口の両側に２個配置すると共に、冷却風の流れ方向の下流側となる流出口側に１個配置する構成としたことにある。

また、請求項２の発明では、３個の補助クランクを、冷却風の流れ方向の上流側で旋回スクロールと駆動軸との連結部位と重ならないように配置する構成としている。

また、請求項３の発明によると、旋回スクロールの鏡板の裏面には冷却風の流れ方向に沿って延びる放熱フィンを設ける構成としている。

また、請求項４の発明によると、駆動軸の先端側には、回転軸線から偏心した位置に軸受収容穴を有するクランクボス部を設け、旋回スクロールの裏面側には、該クランクボス部の軸受収容穴に向けて軸方向に延び旋回軸受を介して軸受収容穴内に回転可能に連結される偏心軸を設け、該偏心軸には、圧縮作用による熱が該偏心軸を通じて旋回軸受側に伝わるのを抑えるため軸方向に延びる中空穴を設ける構成としている。

また、請求項５の発明によると、モータの出力軸と駆動軸との間には、出力軸により回転されて冷却風を発生する冷却ファンを設け、該冷却ファンにより発生する冷却風を前記固定スクロールの裏面と旋回スクロールの裏面とにそれぞれ導くファンケーシングを設ける構成としている。

さらに、請求項６の発明によると、モータケースには冷却ファンと軸方向の反対側に冷却風を吸込むモータ側吸込口を設け、ファンケーシングには冷却ファン寄りの位置に冷却風を吸込むファン側吸込口を設け、冷却ファンはモータ側吸込口とファン側吸込口とから冷却風を吸込む構成としている。

請求項１の発明によれば、例えば旋回スクロールと駆動軸との連結部位を中心として３個の補助クランクを三角形状に並べることができる。そして、連結部位の上流側に配置する２個の補助クランクは、連結部位を通って流入口と流出口とを結ぶ直線から左，右両側に離れた位置（即ち、冷却風の流入口からみて連結部位と重なり合わない位置）に配設することができる。

これにより、流入口から冷却風が流入するときには、連結部位に向けた冷却風の流れを上流側の補助クランクによって遮ることがないので、この冷却風を連結部位に効率よく接触させることができ、鏡板の中央に位置しているために圧縮熱が伝わり易い連結部位を効率よく冷却することができる。

また、連結部位の下流側に配置する１個の補助クランクは、例えば連結部位を通って流入口と流出口とを結ぶ直線上の位置（即ち、冷却風の流入口及び流出口からみて連結部位と重なり合う位置）に配設することができる。この場合、補助クランクは、冷却風の流れ方向に対して偏心軸の側方に食み出していないので、流入口から流出口に至る冷却風の流れを乱すことがなく、冷却風を円滑に流通させることができる。

従って、これら３個の補助クランクを連結部位の周囲にバランスよく配置した状態でも、旋回スクロールの裏面側で冷却風の流れを安定させることができ、旋回スクロールの鏡板や駆動軸との連結部位等を効率よく冷却できると共に、冷却性能を向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、各補助クランクを、冷却風の流入口からみて連結部位と重なり合わない位置に配設できるので、流入口から連結部位に向けた冷却風の流れを補助クランクによって遮ることがなくなり、旋回スクロールの裏面側で冷却風の流れを安定させることができる。これにより、圧縮熱が伝わり易い連結部位を冷却風によって効率よく冷却することができ、冷却性能を向上させることができる。

また、請求項３の発明によれば、鏡板の裏面に設けた放熱フィンによって冷却風に対する鏡板の接触面積（放熱面積）を増やすことができ、旋回スクロールの放熱性を高めることができる。

また、請求項４の発明によれば、旋回スクロールの鏡板の裏面から偏心軸を軸方向に延ばすことができ、その先端側に旋回軸受を介して駆動軸を連結することができる。これにより、圧縮熱が伝わり易い鏡板から旋回軸受を軸方向に離すことができ、旋回軸受への熱伝導を低減することができる。しかも、偏心軸には軸方向に延びる中空穴を設けているから、偏心軸の表面積を大きくして放熱性を高めることができ、また偏心軸の断面積を小さくして熱を伝わり難くすることができる。これにより、圧縮熱による旋回軸受等の温度上昇を抑え、その耐熱性や寿命を向上することができる。

また、請求項５の発明によれば、モータの出力軸と駆動軸とをこれらの間に配置した冷却ファンによって連結でき、駆動軸と一緒に冷却ファンを駆動することができる。そして、冷却ファンにより発生した冷却風をファンケーシングを介して固定スクロールの裏面と旋回スクロールの裏面とにそれぞれ供給できるから、各スクロールを効率よく冷却することができる。

また、ファンケーシングのうち冷却ファンを収容する部位をケーシングとモータとの間に介在させることができ、各スクロールの位置で発生する圧縮熱がケーシングからモータ側に伝わるのを抑えることができる。これにより、モータの温度上昇を抑制でき、その耐熱性や寿命を向上することができる。

さらに、請求項６の発明によれば、冷却ファンが作動するときには、モータ側吸込口からモータケース内に冷却風を吸込むことができ、ケース内の部品等を効率よく冷却することができる。また、このときにファン側吸込口からファンケーシング内に冷却風を吸込むことができ、この冷却風とモータ側吸込口から吸込んだ冷却風とによって固定スクロールと旋回スクロールとを効率よく冷却することができる。

従って、冷却ファンによりモータと各スクロールの両方を冷却できるから、冷却系統に関連した部品点数を削減でき、簡単な構造によって広範囲にわたる冷却系統を実現できると共に、機械の小型化を促進することができる。

以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械として、スクロール式空気圧縮機を例に挙げ、図１ないし図６に従って詳細に説明する。

１は圧縮機の外殻を構成するスクロールケーシングで、該スクロールケーシング１は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、後述の固定スクロール２と共に固定側部材を構成している。また、スクロールケーシング１は、図２、図３に示す如く、大径な筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向一側を閉塞する底部１Ｂとからなり、筒部１Ａの軸方向他側が開口した略有底筒状に形成されている。

また、底部１Ｂの中央には、一側に位置して小径な軸受取付筒１Ｃと、他側に位置して大径な軸受取付筒１Ｄとが設けられ、これらは後述の回転軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として形成されている。また、底部１Ｂの径方向外側には、図６に示す如く、後述する補助クランク１４，１５，１６の軸受１８が取付けられる３個の軸受取付筒１Ｅが周方向に離間して設けられると共に、後述するファンケーシング２１（ケーシング本体２２）の筒状突部２２Ｃが嵌合される環状（円弧状）の段差部１Ｆが設けられている。

さらに、スクロールケーシング１には、図３、図４に示す如く、後述する旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面側に冷却風を流入させる流入口１Ｇと、この冷却風を外部に流出させる流出口１Ｈとが設けられている。そして、流入口１Ｇと流出口１Ｈとは筒部１Ａの外周側に開口し、後述の偏心軸１０を挟んで径方向の両側に配置されている。この場合、スクロールケーシング１は、流入口１Ｇの中央と流出口１Ｈの中央とを結ぶ図４中の直線Ｌ−Ｌが、偏心軸１０とほぼ等しい位置を通るように形成されている。

そして、圧縮機の運転時には、後述の冷却ファン２０が作動し、図２中の吸込口２３，２８から矢示Ａ，Ｂ方向に冷却風がそれぞれ吸込まれると、これらの冷却風の一部は固定スクロール２の裏面側に沿って矢示Ｃ方向に流れる。また、残りの冷却風はケーシング１の流入口１Ｇから流入し、旋回スクロール３の裏面側に沿って矢示Ｄ方向に流れた後に、流出口１Ｈから外部に流出するものである。

２はスクロールケーシング１の筒部１Ａに固定して設けられた固定スクロールで、該固定スクロール２は、筒部１Ａの他側（開口側）に取付けられ、該筒部１Ａを閉塞している。そして、固定スクロール２は、中心が回転軸線Ｏ1−Ｏ1と一致するように配設された略円板状の鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部２Ｂと、該ラップ部２Ｂを取囲んで形成された短尺な筒部２Ｃとにより大略構成されている。また、鏡板２Ａの裏面には複数の放熱フィン２Ｄが立設されている。

３は固定スクロール２に対向した状態でスクロールケーシング１内に収容された旋回スクロールで、該旋回スクロール３は、図３、図４に示す如く、略円板状に形成された鏡板３Ａと、該鏡板３Ａの表面に設けられ、固定スクロール２に向けて軸方向に立設された渦巻状のラップ部３Ｂとにより構成されている。

ここで、鏡板３Ａの裏面には、補助クランク１４，１５，１６の軸受１９が取付けられる３個のボス部３Ｃ（図６参照）が周方向に間隔をもって設けられている。そして、各ボス部３Ｃは有底筒状に形成され、スクロールケーシング１の底部１Ｂに向けて軸方向一側に突出している。また、鏡板３Ａの裏面には、冷却風の流れ方向（図４中の矢示Ｄ方向）に沿って延びる複数の放熱フィン３Ｄが立設されると共に、後述の偏心軸１０が一体に設けられている。

４は固定スクロール２と旋回スクロール３との間に形成された複数の圧縮室で、該各圧縮室４は、固定スクロール２のラップ部２Ｂと旋回スクロール３のラップ部３Ｂとを所定角度だけずらして重なり合うように配設することにより、図２に示す如く、各ラップ部２Ｂ，３Ｂの間に形成されている。そして、各圧縮室４は、旋回スクロール３が旋回運動するときに、ラップ部２Ｂ，３Ｂ間で連続的に縮小され、外気を外周側の吸込口５（図６参照）から吸込みつつ、圧縮した空気を中央部の吐出口６から外部に吐出するものである。

７はスクロールケーシング１に回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸７は、後述のモータ２６により冷却ファン２０を介して回転駆動され、回転軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転する。これにより、駆動軸７は、後述のクランクボス部９、偏心軸１０等を介して旋回スクロール３を旋回運動させるものである。

そして、駆動軸７は、後述の補助軸受８を介してスクロールケーシング１の軸受取付筒１Ｃに回転可能に支持されている。また、駆動軸７の基端側はスクロールケーシング１外に突出し、駆動軸７の先端側にはケーシング１内に位置してクランクボス部９が設けられている。

８は駆動軸７を回転可能に支持する補助軸受で、該補助軸受８は、例えばグリース封入式の深溝玉軸受等からなり、スクロールケーシング１の軸受取付筒１Ｃと駆動軸７の外周との間に設けられている。この場合、補助軸受８と後述の主軸受１１とは、回転軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として同軸に配置されている。

９は駆動軸７の先端側に一体に設けられたクランクボス部で、該クランクボス部９は、図３に示す如く、大径で厚肉な円板状に形成され、主軸受１１を介してケーシング１の軸受取付筒１Ｄ内に回転可能に支持されると共に、回転軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として駆動軸７と一体に回転するものである。また、クランクボス部９は、旋回スクロール３の鏡板３Ａ（放熱フィン３Ｄ）から十分な間隔をもって軸方向に離間している。

ここで、クランクボス部９には、軸方向の他側に開口する軸受収容穴９Ａが設けられている。この軸受収容穴９Ａは浅底な有底円形穴として形成され、軸受収容穴９Ａの軸線Ｏ2−Ｏ2は、駆動軸７の回転軸線Ｏ1−Ｏ1から偏心量δだけ偏心している。これにより、駆動軸７を回転駆動したときには、クランクボス部９の軸受収容穴９Ａが偏心量δをもって旋回し、後述の偏心軸１０等を介して旋回スクロール３を固定スクロール２に対して旋回運動させることができる。

１０は旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面側に一体的に設けられた偏心軸を示し、該偏心軸１０は、旋回スクロール３と駆動軸７との連結部位を構成するものである。そして、偏心軸１０は、内周側が中空となった段付の円柱体として形成され、鏡板３Ａの裏面中央からクランクボス部９の軸受収容穴９Ａに向けて軸方向一側に延びている。また、偏心軸１０の先端側はクランクボス部９の軸受収容穴９Ａ内に進入し、後述の旋回軸受１２を介してクランクボス部９と回転可能に連結されている。

１１はクランクボス部９（駆動軸７）を回転可能に支持する主軸受で、該主軸受１１は、例えばグリース封入式の深溝玉軸受等からなり、スクロールケーシング１の軸受取付筒１Ｄとクランクボス部９の外周との間に設けられている。また、主軸受１１は、例えば駆動軸７の回転軸線Ｏ1−Ｏ1と直交する平面Ｆ−Ｆ上に配置されている。

１２は偏心軸１０を回転可能に支持する旋回軸受で、該旋回軸受１２は、例えば円筒ころ軸受等からなり、クランクボス部９の軸受収容穴９Ａと偏心軸１０の先端側との間に設けられている。

ここで、本実施の形態では、旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面に偏心軸１０を設けているため、旋回軸受１２は、偏心軸１０の突出寸法分だけ鏡板３Ａから軸方向に離れた位置に配設され、主軸受１１と軸方向の同じ位置（平面Ｆ−Ｆとほぼ同じ平面上）に配置されている。このため、圧縮室４から旋回軸受１２側への熱伝導を低減することができる。

１３は偏心軸１０に軸方向に延びて設けられた中空穴で、該中空穴１３は、偏心軸１０の表面積を大きくして放熱性を高める機能と、偏心軸１０の断面積を小さくして熱を伝わり難くする機能とを有している。これにより、中空穴１３は、圧縮室４で生じた圧縮熱が偏心軸１０を通じて旋回軸受１２側に伝わるのを抑制し、旋回軸受１２等が温度上昇するのを防止することができる。

１４，１５，１６はスクロールケーシング１と旋回スクロール３の裏面との間に設けられた３個の補助クランクで、これらの補助クランク１４，１５，１６は、旋回スクロール３が旋回運動するときに、その自転を防止するものである。

ここで、補助クランク１４〜１６（及び旋回スクロール３の各ボス部３Ｃ）は、図４に示す如く、例えば偏心軸１０を中心として正三角形の頂点に対応する位置に配設され、互いに一定の間隔をもって偏心軸１０を取囲んでいる。これにより、旋回スクロール３が旋回運動するときには、その自転動作を３個の補助クランク１４〜１６によってバランスの良い位置で安定的に規制することができる。

この場合、補助クランク１４〜１６のうち２個の補助クランク１４，１５は、冷却風の流れ方向（図４中の矢示Ｄ方向）に対して偏心軸１０の上流側に配置され、偏心軸１０を中心としてケーシング１の流入口１Ｇの左，右両側に離間している。即ち、補助クランク１４，１５は、偏心軸１０を通って流入口１Ｇと流出口１Ｈとを結ぶ直線Ｌ−Ｌから左，右両側に離れた位置（即ち、流入口１Ｇからみて偏心軸１０と重なり合わない位置）に配設されている。これにより、流入口１Ｇから冷却風が流入するときには、偏心軸１０に向けた冷却風の流れを補助クランク１４，１５によって遮ることがないので、この冷却風を偏心軸１０に効率よく接触させることができ、冷却効率を高めることができる。

一方、補助クランク１４〜１６のうち１個の補助クランク１６は、冷却風の流れ方向に対して偏心軸１０の下流側に配置され、前述した直線Ｌ−Ｌ上の位置（即ち、流入口１Ｇ及び流出口１Ｈからみて偏心軸１０と重なり合う位置）となるように、流出口１Ｈの中央に配置されている。これにより、補助クランク１６は、冷却風の流れ方向に対して偏心軸１０の側方に食み出していないので、流入口１Ｇから流出口１Ｈに至る冷却風の流れを乱すことがなく、冷却風を円滑に流通させることができる。

また、各補助クランク１４〜１６は互いにほぼ同様の構造を有し、図３、図６に示す如く、軸方向の一側と他側とが互いに偏心して形成されたクランク状の軸部１７と、該軸部１７の一側をスクロールケーシング１の軸受取付筒１Ｅ内に回転可能に支持する軸受１８と、軸部１７の他側を旋回スクロール３のボス部３Ｃ内に回転可能に支持する他の軸受１９とによりそれぞれ構成されている。

次に、２０は後述するモータ２６の出力軸２６Ｂと駆動軸７との間に設けられた冷却ファンで、該冷却ファン２０は、例えば遠心ファン等からなり、軸方向の一側が後述の軸継手２７を介して出力軸２６Ｂと連結されると共に、軸方向の他側がキー結合等の手段によって駆動軸７と廻止め状態で連結されている。

そして、冷却ファン２０は、モータ２６によって駆動軸７と一緒に回転駆動されることにより、後述のモータ側吸込口２８とファン側吸込口２３とから外気を吸込み、固定スクロール２及び旋回スクロール３の裏面とモータ２６の内部とに冷却風を発生する構成となっている。

２１は冷却ファン２０の周囲から固定スクロール２の裏面側を覆うように設けられたファンケーシングで、該ファンケーシング２１は、冷却ファン２０により発生される冷却風を固定スクロール２の裏面と旋回スクロール３の裏面とにそれぞれ導くものである。そして、ファンケーシング２１は、後述のケーシング本体２２、ダクト２４及びスクロールカバー２５によって構成されている。

２２はスクロールケーシング１とモータ２６との間に設けられた有底筒状のケーシング本体で、該ケーシング本体２２は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、図５、図６に示す如く、冷却ファン２０を覆っている。

ここで、ケーシング本体２２の軸方向一側には、円形状に開口したモータ取付穴２２Ａと、該モータ取付穴２２Ａの周縁部位に沿って延びる環状の段差部２２Ｂとが設けられている。また、ケーシング本体２２の軸方向他側には、図３に示す如く、筒状をなして軸方向に突出する筒状突部２２Ｃが設けられている。

そして、ケーシング本体２２は、その筒状突部２２Ｃがスクロールケーシング１の段差部１Ｆに嵌合され、その段差部２２Ｂにモータ２６（モータケース２６Ａ）の筒状突部２６Ｅが嵌合されている。これにより、スクロールケーシング１、ファンケーシング２１（ケーシング本体２２）及びモータ２６は、これらの段差部１Ｆ，２２Ｂと筒状突部２２Ｃ，２６Ｅとがそれぞれ嵌合されることにより回転軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として同軸に位置合わせされ、この状態でねじ止め等の手段によって一体に固定されている。

また、ケーシング本体２２は、スクロールケーシング１とモータケース２６Ａとの間に介在することにより、ケーシング１側で発生する圧縮熱がモータ２６側に伝わるのを抑制し、モータ２６の耐熱性を高める構成となっている。

２３はケーシング本体２２の外周側に設けられた複数のファン側吸込口で、該各ファン側吸込口２３は、図２に示す如く、冷却ファン２０寄りの位置でファンケーシング２１内に冷却風を吸込むものである。

２４はケーシング本体２２に取付けられたダクトで、該ダクト２４は、ケーシング本体２２からスクロールケーシング１の側方を軸方向他側に延び、その先端側はスクロールケーシング１の流入口１Ｇに接続されると共に、固定スクロール２の鏡板２Ａを越えた位置まで延びている。

２５は固定スクロール２の鏡板２Ａの裏面側を覆って設けられた平板状のスクロールカバーで、該スクロールカバー２５は、鏡板２Ａとの間に冷却風の通路を形成するものであり、この通路にはダクト２４が接続されている。

２６はファンケーシング２１（ケーシング本体２２）の軸方向他側に設けられた例えば電動式のモータで、該モータ２６は、駆動軸７と冷却ファン２０とを一緒に回転駆動するものである。そして、モータ２６は、図２に示す如く、例えばアルミニウム等の金属材料により有底筒状に形成されたモータケース２６Ａと、該モータケース２６Ａの中心位置に回転可能に支持された出力軸２６Ｂと、モータケース２６Ａの内周側に固定された略筒状のステータ２６Ｃと、出力軸２６Ｂの外周側に設けられ、該ステータ２６Ｃの内周側に隙間をもって配置されたロータ２６Ｄとにより構成されている。

この場合、モータケース２６Ａは、軸方向の一側が閉塞し他側が開口して形成され、その一側には後述のモータ側吸込口２８が形成されている。また、モータケース２６Ａの他側には、図５に示す如く、筒状をなして軸方向に突出する筒状突部２６Ｅが設けられている。また、出力軸２６Ｂは、軸継手２７と、冷却ファン２０とを介して駆動軸７に連結されている。

２８はモータ２６のモータケース２６Ａに設けられた複数のモータ側吸込口で、該各モータ側吸込口２８は、モータケース２６Ａを挟んで冷却ファン２０と軸方向の反対側に配置され、この位置で冷却風を吸込むことによりモータケース２６Ａ内のステータ２６Ｃ、ロータ２６Ｄ等を冷却するものである。

本実施の形態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、次にその作動について説明する。

まず、モータ２６が作動すると、その出力軸２６Ｂにより冷却ファン２０を介して駆動軸７が回転駆動され、駆動軸７と一緒にクランクボス部９が回転することにより、偏心軸１０が軸線Ｏ1−Ｏ1に対し偏心量δをもって旋回する。これにより、旋回スクロール３は、補助クランク１４，１５，１６により自転を規制された状態で、固定スクロール２に対して旋回運動することができる。

そして、旋回スクロール３の旋回運動により、固定スクロール２のラップ部２Ｂと旋回スクロール３のラップ部３Ｂとの間に画成される圧縮室４が連続的に縮小される。これによって各圧縮室４は、吸込口５から吸込んだ空気を順次圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出口６から外部の空気タンク（図示せず）等に向けて吐出する。

一方、圧縮機の運転時には、図２に示す如く、モータ２６により冷却ファン２０が回転駆動されると、外気がファン側吸込口２３から矢示Ａ方向に吸込まれ、ファンケーシング２１内に冷却風が発生する。また、モータ側吸込口２８からも外気が矢示Ｂ方向に吸込まれて冷却風となり、この冷却風はモータ２６のステータ２６Ｃとロータ２６Ｄとの間を流れて各部品を冷却した後に、ファンケーシング２１内に流入する。

そして、ファンケーシング２１内に吸込まれた冷却風は、ダクト２４に沿って導かれることにより、各スクロール２，３の位置に達する。これにより、冷却風の一部は固定スクロール２の鏡板２Ａの裏面側に流入し、各放熱フィン２Ｄに沿って矢示Ｃ方向に流れることにより、鏡板２Ａ等を冷却する。

また、残りの冷却風は、スクロールケーシング１の流入口１Ｇから旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面側に流入し、各放熱フィン３Ｄに沿って矢示Ｄ方向に流れることにより、鏡板３Ａ、偏心軸１０等を冷却した後に、流出口１Ｈから外部に流出する。

この場合、鏡板３Ａの裏面側には、３個の補助クランク１４〜１６が突設されているものの、これらは偏心軸１０の上流側で流入口１Ｇの左，右両側に配置されたり、偏心軸１０の下流側で流出口１Ｈの中央に配置されているため、流入口１Ｇから流出口１Ｈに向けて流れる冷却風を補助クランク１４〜１６によって遮ることがなくなり、冷却風を安定的に流通させることができる。

一方、このようにスクロール２，３を冷却した場合でも、各圧縮室４で発生する圧縮熱、特に中央側の圧縮室４で発生する圧縮熱は、旋回スクロール３の偏心軸１０等に伝わり易い。しかし、偏心軸１０は、旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面から軸方向に突出し、主軸受１１と旋回軸受１２とは、偏心軸１０の突出寸法分だけ鏡板３Ａから軸方向に離れた平面Ｆ−Ｆ上に一緒に配置されている。従って、これらの軸受１１，１２を鏡板３Ａから十分に離すことができ、圧縮熱が鏡板３Ａ側から各軸受１１，１２に伝わるのを防止することができる。

しかも、偏心軸１０は、中空穴１３を有する中空構造となっているので、その表面積を大きくして圧縮熱を放出し易くすることができ、また偏心軸１０の断面積を小さくして圧縮熱が軸方向に伝わり難くすることができる。この結果、偏心軸１０を通じた熱伝導を確実に低減でき、軸受１１，１２等が温度上昇するのを抑えることができる。

かくして、本実施の形態によれば、補助クランク１４，１５を偏心軸１０の上流側で流入口１Ｇの両側に配置し、補助クランク１６を偏心軸１０の下流側で流出口１Ｈの中央に配置する構成としたので、例えば偏心軸１０を中心として３個の補助クランク１４〜１６を三角形状に並べることができる。そして、上流側の補助クランク１４，１５は、偏心軸１０を通って流入口１Ｇと流出口１Ｈとを結ぶ直線Ｌ−Ｌから左，右両側に離れた位置（即ち、冷却風の流入口１Ｇからみて偏心軸１０と重なり合わない位置）に配設することができる。

これにより、流入口１Ｇから矢示Ｄ方向に冷却風が流入するときには、偏心軸１０に向けた冷却風の流れを上流側の補助クランク１４，１５によって遮ることがないので、この冷却風を偏心軸１０に効率よく接触させることができ、鏡板３Ａの中央に位置しているために圧縮熱が伝わり易い偏心軸１０を効率よく冷却することができる。

また、下流側の補助クランク１６は、直線Ｌ−Ｌ上の位置（即ち、流入口１Ｇ及び流出口１Ｈからみて偏心軸１０と重なり合う位置）に配設することができる。これにより、この補助クランク１６は、冷却風の流れ方向に対して偏心軸１０の側方に食み出していないので、流入口１Ｇから流出口１Ｈに至る冷却風の流れを乱すことがなく、冷却風を円滑に流通させることができる。

従って、これら３個の補助クランク１４〜１６を偏心軸１０の周囲にバランスよく配置した状態でも、旋回スクロール３の裏面側で冷却風の流れを安定させることができ、旋回スクロール３の鏡板３Ａや偏心軸１０等を効率よく冷却できると共に、冷却性能を向上させることができる。

また、旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面には、冷却風の流れ方向に沿って延びる複数の放熱フィン３Ｄを設けているので、これらの放熱フィン３Ｄによって冷却風に対する鏡板３Ａの接触面積（放熱面積）を増やすことができ、旋回スクロール３の放熱性をより一層高めることができる。

さらに、駆動軸７の先端側には、回転軸線Ｏ1−Ｏ1から偏心した位置に軸受収容穴９Ａを有するクランクボス部９を設け、旋回スクロール３の裏面側には、該クランクボス部９の軸受収容穴９Ａに向けて軸方向に延び旋回軸受１２を介して軸受収容穴９Ａ内に回転可能に連結される偏心軸１０を設けたので、旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面から偏心軸１０を軸方向に延ばすことができ、その先端側に旋回軸受１２を介して駆動軸７を連結することができる。

これにより、圧縮熱が伝わり易い鏡板３Ａに対して主軸受１１と旋回軸受１２とを軸方向に離すことができ、これらの軸受１１，１２への熱伝導を低減することができる。この結果、各軸受１１，１２を潤滑している潤滑剤の寿命を延ばすことができるから、これに併せて各軸受１１，１２の寿命も延ばすことができ、信頼性、耐久性等を向上することができる。

しかも、偏心軸１０には軸方向に延びる中空穴１３を設けているから、偏心軸１０の表面積を大きくして放熱性を高めることができ、また偏心軸１０の断面積を小さくして熱を伝わり難くすることができる。これにより、圧縮熱による軸受１１，１２等の温度上昇をより確実に抑えることができる。

一方、モータ２６の出力軸２６Ｂと駆動軸７との間には、冷却ファン２０を設け、モータ２６のモータケース２６Ａとスクロールケーシング１との間には、冷却ファン２０による冷却風を各スクロール２，３の裏面にそれぞれ導くファンケーシング２１を設ける構成としている。

これにより、モータ２６によって駆動軸７と冷却ファン２０とを一緒に駆動でき、冷却ファン２０により発生した冷却風をファンケーシング２１を介して固定スクロール２の裏面と旋回スクロール３の裏面とにそれぞれ供給できるから、各スクロール２，３を効率よく冷却することができる。

また、ファンケーシング２１のケーシング本体２２をスクロールケーシング１とモータ２６との間に介在させることができ、圧縮室４で発生する圧縮熱がスクロールケーシング１からモータ２６側に伝わるのをケーシング本体２２によって抑えることができる。これにより、モータ２６の温度上昇を抑制でき、その耐熱性や寿命を向上することができる。

この場合、ケーシング本体２２には複数のファン側吸込口２３を設け、モータケース２６Ａには複数のモータ側吸込口２８を設けたので、冷却ファン２０が作動するときには、各モータ側吸込口２８からモータケース２６Ａ内に冷却風を円滑に吸込むことができ、ステータ２６Ｃ、ロータ２６Ｄや軸受等を効率よく冷却することができる。

また、このときに各ファン側吸込口２３からファンケーシング２１内に冷却風を吸込むことができるので、この冷却風とモータ側吸込口２８から吸込んだ冷却風とによって各スクロール２，３を効率よく冷却でき、十分な風量の冷却風を発生することができる。

従って、冷却ファン２０によりモータ２６と各スクロール２，３の両方を冷却できるから、冷却系統に関連した部品点数を削減でき、簡単な構造によって広範囲にわたる冷却系統を実現できると共に、空気圧縮機の小型化を促進することができる。

さらに、スクロールケーシング１には段差部１Ｆを設け、ファンケーシング２１のケーシング本体２２には、この段差部１Ｆに嵌合される筒状突部２２Ｃと、他の段差部２２Ｂとを設け、モータ２６のモータケース２６Ａには、ケーシング本体２２の段差部２２Ｂに嵌合される筒状突部２６Ｅを設けたので、例えば空気圧縮機の組立時には、これらの段差部１Ｆと筒状突部２２Ｃ、及び段差部２２Ｂと筒状突部２２Ｃ，２６Ｅとをそれぞれ容易に嵌合させることができる。

これにより、これらの段差部１Ｆ，２２Ｂと筒状突部２２Ｃ，２６Ｅとを用いて、スクロールケーシング１、ファンケーシング２１（ケーシング本体２２）及びモータ２６を回転軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として同軸に位置合わせすることができ、その組立精度を高めることができると共に、高い精度の組立作業を簡単に行うことができる。

なお、前記実施の形態では、旋回スクロール３の鏡板３Ａの裏面に偏心軸１０を一体に設け、また駆動軸７とクランクボス部９とを一体に形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば旋回スクロールと偏心軸とを別個に設け、これらをねじ止め、圧入、溶接等の固着手段を用いて一体的に取付ける構成としてもよい。また、駆動軸とクランクボス部も同様に、それぞれ別部品として形成した後に組立てる構成とすることができる。

また、実施の形態では、スクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機等の他のスクロール式流体機械に適用してもよい。

本発明の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機を示す外観図である。 空気圧縮機を図１中の矢示II−II方向からみた縦断面図である。 図２中の固定スクロール、旋回スクロール等を拡大して示す部分拡大断面図である。 旋回スクロールの裏面側を図３中の矢示IV−IV方向からみた空気圧縮機の拡大横断面図である。 図２中のモータケースとファンケーシングとの取付部位を拡大して示す部分拡大断面図である。 空気圧縮機を組立てる前の状態で示す分解斜視図である。

符号の説明

１ スクロールケーシング
１Ｇ 流入口
１Ｈ 流出口
２ 固定スクロール
２Ａ，３Ａ 鏡板
２Ｂ，３Ｂ ラップ部
２Ｄ，３Ｄ 放熱フィン
３ 旋回スクロール
４ 圧縮室
５ 吸込口
６ 吐出口
７ 駆動軸
９ クランクボス部
９Ａ 軸受収容穴
１０ 偏心軸（連結部位）
１２ 旋回軸受
１３ 中空穴
１４，１５，１６ 補助クランク
２０ 冷却ファン
２１ ファンケーシング
２２ ケーシング本体
２３ ファン側吸込口
２４ ダクト
２５ スクロールカバー
２６ モータ
２６Ａ モータケース
２６Ｂ 出力軸
２８ モータ側吸込口
Ｏ1−Ｏ1 回転軸線

Claims (6)

1. ケーシングと該ケーシングに設けられ鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールとからなる固定側部材と、前記ケーシング内に旋回可能に設けられ鏡板の表面に前記固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられ該旋回スクロールと連結された状態でモータによって回転駆動されることにより該旋回スクロールを旋回運動させる駆動軸と、前記ケーシングと前記旋回スクロールの鏡板の裏面との間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する３個の補助クランクと、前記旋回スクロールの鏡板の裏面に沿って冷却風を流入，流出させるため前記ケーシングに前記旋回スクロールと駆動軸との連結部位を挟んで両側に設けられた流入口，流出口とを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記３個の補助クランクは、前記旋回スクロールと駆動軸との連結部位を中心として、前記冷却風の流れ方向の上流側となる前記流入口の両側に２個配置すると共に、前記冷却風の流れ方向の下流側となる前記流出口側に１個配置する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. ケーシングと該ケーシングに設けられ鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールとからなる固定側部材と、前記ケーシング内に旋回可能に設けられ鏡板の表面に前記固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられ該旋回スクロールと連結された状態でモータによって回転駆動されることにより該旋回スクロールを旋回運動させる駆動軸と、前記ケーシングと前記旋回スクロールの鏡板の裏面との間に設けられ前記旋回スクロールの自転を防止する３個の補助クランクと、前記旋回スクロールの鏡板の裏面に沿って冷却風を流入，流出させるため前記ケーシングに前記旋回スクロールと駆動軸との連結部位を挟んで両側に設けられた流入口，流出口とを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記３個の補助クランクを、前記冷却風の流れ方向の上流側で前記旋回スクロールと駆動軸との連結部位と重ならないように配置する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
3. 前記旋回スクロールの鏡板の裏面には前記冷却風の流れ方向に沿って延びる放熱フィンを設けてなる請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
4. 前記駆動軸の先端側には、回転軸線から偏心した位置に軸受収容穴を有するクランクボス部を設け、前記旋回スクロールの裏面側には、該クランクボス部の軸受収容穴に向けて軸方向に延び旋回軸受を介して前記軸受収容穴内に回転可能に連結される偏心軸を設け、該偏心軸には、圧縮作用による熱が該偏心軸を通じて前記旋回軸受側に伝わるのを抑えるため軸方向に延びる中空穴を設けてなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
5. 前記モータの出力軸と前記駆動軸との間には、前記出力軸により回転されて冷却風を発生する冷却ファンを設け、該冷却ファンにより発生する冷却風を前記固定スクロールの裏面と旋回スクロールの裏面とにそれぞれ導くファンケーシングを設けてなる請求項１，２，３または４に記載のスクロール式流体機械。
6. 前記モータケースには前記冷却ファンと軸方向の反対側に冷却風を吸込むモータ側吸込口を設け、前記ファンケーシングには前記冷却ファン寄りの位置に冷却風を吸込むファン側吸込口を設け、前記冷却ファンは前記モータ側吸込口とファン側吸込口とから冷却風を吸込む構成としてなる請求項５に記載のスクロール式流体機械。

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