JP2006002616A - スクロール形流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクロール流体機械が分析室等で真空ポンプとして使用される場合、静音さのために送風音の低減が要求される。それを達成する手段としてファン形状を変更すればよいのであるが、反面固定スクロール表面の冷却効果が低減するという欠点を有する。
【解決手段】 固定スクロールのフィンが立設している平坦な面に凹状の溝または凸状の突起を設け表面積を増し、これによりファンの風量を減らしても固定スクロールの冷却効果を同等に保てるようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明はスクロール形流体機械における、スクロール部材の冷却方法に関するものである。

図１を用いて、従来のスクロール形流体機械について説明する。固定スクロール３、１３にフィン７、８を設け、フィンの外側に設けたファン９、１０から風を送り、ファンから送られた風が固定スクロール表面３ａ、１３ａ及びフィン７、８にあたることにより固定スクロール表面を冷却し、その冷却熱によりスクロール内部の冷却を行っていた。

特開２００２−１０６４８１

スクロール流体機械が分析室等で真空ポンプまたは圧縮機として使用される場合などは、静音さが要求される。スクロール流体機械の騒音を低減する主な手段としては、防音カバーを設け送風音やモータ音を遮断したり、真空ポンプの冷却風の排気を防音カバーの床面方向となるよう強制し、スクロール流体機械から発生する音を直接操作者に伝わらなくなるようにしたりする方法が用いられる。また別の方法として、冷却ファンの風量を低減することにより、冷却ファンから発生する騒音を低減し真空ポンプ全体の騒音を低減する方法もある。さらに、これらの方法を併用し騒音を低減する方法もある。

しかし、冷却ファンの風量の低減にはファン形状を変更又は、小型化すればよいのであるが、反面固定スクロール表面の冷却効果が低減、スクロール圧縮機部の温度が上昇してしまうという欠点を有していた。

上記課題を解決するためには、固定スクロールの冷却面の面積を増せばよいことに着目し、固定スクロールのフィンが立設している平坦な面に凹状の溝または凸状の突起を設け表面積を増すことによって達成される。

以上のように、本発明によれば、スクロール流体機械を冷却するために流す空気量を低減することができ、それによりスクロール流体機器の発生音（騒音）の一つである冷却ファンの回転音や送風音が低減するため、容易に静音タイプのスクロール流体機器を得ることができる。

さらに、従来より小形の冷却ファンを採用することができるので、冷却ファンを駆動するモータの消費電力を抑えることができるので、モータの発熱を抑えることができる。または、従来より小形のモータを採用することも可能である。

本発明の一実施例を図面により説明する。
図１は本発明を適用したスクロール形流体機械の全体外観図（一部断面図）であり、図２、図３は本発明の一実施例を示すスクロール形流体機械の固定スクロールの冷却フィン側表面図で、図４、図５は冷却フィン側の部分拡大断面図で、図６、図７は本発明の他の実施例を示す固定スクロールの冷却フィン側表面図を示す。

まず、図１において、スクロール形流体機械１は、圧縮機部２０を有しており、圧縮機部２０内には旋回スクロール２と固定スクロール３，１３とが設けられている。旋回スクロール２の鏡面の両端からは、渦巻壁状の渦巻状ラップ２ａが立設している。また固定スクロール３と１３は旋回スクロールを覆い囲むようなハウジング部が一体成形され、固定スクロール３，１３の鏡板の片面からそれぞれ渦巻壁状の渦巻状ラップ３ａと１３ａが旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａに嵌合するように立設し、流体ポケットを構成している。旋回スクロール２には、自転せず公転のみをするように図示されていないクランクピンも設けられている。
さらに、圧縮機部２０には、吸気アダプタ２１と吐出アダプタ２２とが設けられ、それぞれ圧縮機内部へ連通する流路が設けられており、吸気口５および吐出口６に連通している。

クランクシャフト４は、軸受１６を介してハウジング３２，３３に軸支され、一端はモータ５０に連結されている。モータ５０を動作させると、クランクシャフト４の回転にともない、旋回スクロール２が偏心運動を開始する。

このように構成されたスクロール形流体機械は、吸気アダプタ２１を介して吸気口５から気体を吸引しクランクシャフト４が回転するに伴い旋回スクロール２が固定スクロール３，１３に対して公転運動するに伴いできる流体ポケット３４を、順次各旋回スクロール２，固定スクロール３，１３の外側から中心側へ体積を徐々に小さくすることによって、吸引した気体を圧縮しながら移動させ流体ポケット３４で捕獲した気体を順次吐出口６から流路をへて突出アダプタ２２から吐出するようになっている。吸気アダプタ２１に図示されていない容器を接続した後、スクロール形流体機械１を動作させることにより、容器内は減圧され真空に近い状態にすることができ、逆に容器を吐出アダプタ２２に接続することにより、容器内は高圧の状態となる。

スクロール形流体機械の圧縮機部２０は、吸引した気体を常に圧縮するため、運転中は常に発熱し、さらに固定スクロール３、１３の渦巻状ラップ３ａ、１３ａの先端と旋回スクロール２の鏡面２ｂとの摺動部、及び、旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａの先端と固定スクロール３，１３の鏡面３ｂ，１３ｂとの摺動部からの摺動摩擦による発熱により、かなりの高温になるため、圧縮機部２０の圧縮効率向上と軸受１６を適温（焼付き等の防止のため）に維持するために圧縮機部２０の反対側の固定スクロール３，１３の表面には熱を放出するための冷却用フィン７，８がクランクシャフト４の回転中心を中心に放射状に立設している。

さらに、クランクシャフト４の両端にはファン９，１０が配設されており、フィン７，８の先端部にはファンガイド１１，１２が配置され、フィン７，８とファンガイド１１，１２と平坦な面３０，３１とで、冷却風路を構成している。さらに、ファンガイド１１，１２のクランクシャフト４付近には開口部を有している。

このように構成されたスクロール流体機械は、モータ５０が回転することによりクランクシャフト４を介してファン９，１０が回転し、冷却風路の先端部（固定スクロール３，１３の外周側）から外気が吸い込まれファン９，１０を経由してファンカバー１４またはモータベース１５の開口部より放出される。その結果、固定スクロールの表面を外気が流れることにより固定スクロールの表面が冷却されるようになっている。

図２、図３、図４、図５にを用いて本発明の実施例を説明する。
固定スクロール３又は１３のフィン７又は８が立設している平坦な面３０又は３１にはフィン７又は８と同様に放射状に深さ２ｍｍ程度の溝７ｂ又は８ｂが設けられており、さらに一部分には、フィン７，８と交差するように溝７ｂ又は８ｂが設けられ固定スクロールの冷却面積が増大した構成になっている。この溝を設けた場合、固定スクロール３の吐出口６近傍のスクロールラップが立設する平坦部の表面近傍温度を測定した結果、同じ冷却風の流量にて溝を設けなかった場合より３℃の温度低減が得られる。

よって、固定スクロール３又は１３に溝７ｂ又は８ｂを設けた状態でファン外径を小さくし（小型化）冷却風の流量を少なくしても、固定スクロールのスクロールラップが立設する平坦部の表面近傍温度に変化がない条件が得られる。そして、冷却風の流量を減らした結果、スクロール流体機械の発生騒音レベルを低減することができる。

固定スクロール３又は１３のフィン７又は８が立設している平坦な面３０又は３１に溝７ｂ又は８ｂを設ける代わりに突起状のフィン７ｃ又は８ｃを設けても同様な効果が得られる。溝方式は、鋳造の段階で設けるほかに、機械加工で設けることができるが、加工上の問題から加工できる溝が細く一回に加工できる深さが２ｍｍ程度（本実施例では２ｍｍ以下に加工）と制限されることや、溝が細いがために刃具の送り速度を遅くしなければならず加工に時間がかかる等の短所も有する。

突起方式は、鋳造で固定スクロールの外観を成形する場合、同じ高さのフィンを設けるとフィンの抜け勾配の都合からフィン間隔を狭くすることは困難であるが、高いフィン間に高さの低い突起状のフィン７ｃ，８ｃを設ける場合、高さの低い突起状のフィンは抜け勾配の影響を小さく抑えられることから容易に設置が可能である。（本実施例では、２ｍｍ以下に設けているが、鋳造加工上問題が無ければフィン７ｃ，８ｃの高さをもっと高くしても良い。）
また、第二の実施例として図６、図７に示すように固定スクロールのフィン７，８が立設している平坦な面３０，３１に設ける溝７ｂ，８ｂまたは突起状のフィン７ｃ，８ｃの大部分をフィン７，８と交差するよな角度（傾斜角）に複数配置することで、放射状に配置するよりさらに冷却面積を増やすことができる。さらに溝７ｂ，８ｂ或は突起状のフィン７ｃ，８ｃをフィン７，８と交差するような角度（傾斜角）に配置したので、冷却風路内を流れる冷却風がフィン７，８に衝突するような流れ（渦状の流れ）を生じさせるので、さらに冷却効果を向上させることができる。

本発明を適用したスクロール形流体機械の全体外観図（一部断面図） 本発明の一実施例になるファンカバー側の固定スクロールの冷却フィン側表面図 本発明の一実施例になるモータ側の固定スクロールの冷却フィン側表面図 本発明の固定スクロールの冷却フィン断面図 本発明の固定スクロールの冷却フィン断面図 本発明の他の実施例になる固定スクロールの冷却フィン側断面図 本発明の他の実施例になる固定スクロールの冷却フィン側断面図

符号の説明

１はスクロール形流体機械、２は旋回スクロール、３は固定スクロール、４はクランクシャフト、５は吸気口、６は吐出口、７、８は固定スクロールのフィン、９、１０はファン、
１１、１２はファンガイド、１４はファンカバー、１６は軸受、５０はモータである。

Claims (3)

1. 旋回スクロールの鏡板から立設するように第１の渦巻状スクロールラップを備え、固定スクロールの鏡板から立設するように第２の渦巻状スクロールラップを備え、前記第１の渦巻状スクロールラップと前記第２の渦巻状スクロールラップを噛合させるように向かい合わせ、前記固定スクロール鏡板のスクロールラップが立設されない反対の面に放射状にフィンを備え、前記旋回スクロールと前記固定スクロールを貫通するようクランクシャフトを設けると共に、前記クランクシャフトの端部にファンを設け、前記旋回スクロールは偏心した前記クランクシャフトによって電動機に連結されており、該電動機が回転することにより前記クランクシャフトが回転し、前記クランクシャフトと前記旋回スクロール間に設置された軸受けにより前記旋回スクロールに回転運動が伝達され、クランクピンにより公転運動に変換されるスクロール形流体機械において、前記固定スクロールの放射状に設けられた前記フィンが立設する面に溝或は突起を、放射上に設けられた前記フィンに交差するような傾斜角度を有するように設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
2. 前記溝の深さ２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
3. 前記突起の高さが２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
   

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