JP2007100514A - スクロール流体機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】スクロール流体機械において、駆動軸に１個の送風ファンを取付け、運転に伴い、ハウジングの周囲より外気を導入させ、この外気を利用して、駆動軸と一体をなす偏心軸部、並びにその軸受、その他の周辺部材を自動的に冷却させるようにする。
【解決手段】駆動軸９の適所に設けた１個の送風ファン１５により、ハウジング１の適所に設けた１次吸気孔１８より吸引させた外気を、ハウジング１内における諸回転部を経て、ハウジング１の他部より吐出させるようにし、かつハウジング１の適所に、送風ファン１５により吸引されて吐出される外気によるハウジング１内の減圧作用により、新たな外気を吸入して混合させる２次吸気孔を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジング内に設けた固定スクロールにおける固定ラップと、モータにより、駆動される駆動軸と一体をなす偏心軸に枢支した旋回スクロールにおける旋回ラップとを噛み合わせ、前記駆動軸をもって、旋回スクロールを一定の偏心量で旋回させることにより、ハウジングの外周部もしくは中心付近より吸入した気体を、その中心方向もしくは外周方向へ行くに従って、加圧して排出させるようにしたスクロール真空ポンプもしくはスクロール加圧機械等のスクロール流体機械に関する。
前項に記載したようなスクロール流体機械は、関係技術者には周知であり、かつ特許文献１および２を始め、多数の文献に記載されている。
このようなスクロール流体機械においては、運転時間が長期に及ぶと、駆動軸と一体をなす偏心軸部、それを支持している軸受やパッキン、固定スクロールおよび旋回スクロールのラップの端板、これらラップの先端に嵌合されているチップシール、並びに駆動用モータ等の温度が上昇し、各部が、過度に摩耗したり、変形したり、損傷されたりし、さらには、軸受部の潤滑油が流出して、所期の性能や耐用性を発揮することができなくなり、遂には使用に堪えなくなる。
このような問題を解決するため、特許文献１および２に記載されている発明では、駆動軸に１個の送風ファンを取付け、運転に伴い、ハウジングの周囲より外気を導入させ、この外気を利用して、駆動軸と一体をなす偏心軸部、並びにその軸受、その他の周辺部材を自動的に冷却させるようにしている。
特公平７−４２９５３号公報 特開平１０−２６０９０号公報 特開２００４−３４６８７０号公報
特許文献１の図４以下に新規な発明として記載されているスクロール流体機械においては、運転に伴い、フレーム(４)の一端における吸込孔(６)から吸引された冷却流体は、フレーム(４)の他端における排出孔(16)へ向かって進行するのに伴い、フレーム(４)内の諸要素によって次第に暖められるため、フレーム(４)内の後部における要素、例えば軸受(８)(11)等は、その前方における諸要素に比して、十分に冷却され難いという本質的な問題がある。
また、特許文献１に記載のものでは、駆動用モータは、フレーム(４)の外部に設けられているため、これを積極的に冷却する手立ては講じられていない。
特許文献２に記載のスクロール流体機械においては、例えばその図２に示されているように、吸入した冷却風(18)により、まずガイドリング(16)内のモータ(11)を冷却した後、冷却風(17)をモータ(11)の後方における軸受(６)やスクロール圧縮室(７)等へ導くようになっているため、軸受(６)等へ導かれる冷却風(17)の温度は、すでにかなり上昇しており、モータ(11)の後方の諸要素の冷却は、十分に行われ難いという問題がある。
このような問題の解決を図った発明が、特許文献３に記載されている。
これは、モータ(17)により駆動される駆動軸(８)に、固定スクロール(4c)と旋回スクロール(５)の噛合部の前側および後側に位置する２枚の冷却ファン(16)(15)を取付け、運転に伴い、各冷却ファン(16)(15)により、ハウジング(１)の前後２か所に設けた通孔を経て、冷却用外気を吸引させて、ハウジング(１)内の広範囲に亘って、外気を導くようにしたものである。
このようにすれば、スクロール流体機械の各部が、かなり平均的に冷却されることとなるが、冷却ファンを２枚設けたことにより、全体の寸法、重量、および価格が大となるとともに、消費電力も増え、また、冷却ファンによる騒音も増大することとなる。
また、特許文献３に記載の発明においても、駆動モータを積極的に冷却するための配慮はされていない。
本発明は、従来のスクロール流体機械における上記のような問題を解消することを目的とするもので、この課題は、特許請求の範囲の各請求項に記載されている次のような具体的手段により解決される。
(１)ハウジング内に設けた固定スクロールにおける固定ラップと、モータにより駆動される駆動軸と一体をなす偏心軸に枢支した旋回スクロールにおける旋回ラップとを噛み合わせ、前記駆動軸をもって、旋回スクロールを一定の偏心量で旋回させることにより、ハウジングの外周部もしくは中心付近より吸入した気体を、その中心方向もしくは外周方向へ行くに従って、加圧して排出させるようにしたスクロール流体機械において、前記駆動軸の適所に設けた１個の送風ファンにより、ハウジングの適所に設けた１次吸気孔より吸引させた外気を、ハウジング内における諸回転部を経て、ハウジングの他部より吐出させるようにし、かつ前記ハウジングの適所に、前記送風ファンにより吸引されて吐出される外気によるハウジング内の減圧作用により、新たな外気を吸入して混合させる２次吸気孔を設ける。
(２)上記(１)項において、１次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の一端に、２次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の他端に設ける。
(３)上記(１)項において、１次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の両端に、２次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の中間部に設ける。
(４)上記(１)において、１次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の中間部に、２次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の両端に設ける。
(５)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、ハウジング内に吸引された外気を、駆動用モータの回転部を、経由させた後、吐出させるようにする。
(６)上記(１)〜(５)項のいずれかにおいて、ハウジング内に、駆動用モータをも収容する。
(７)上記(６)項において、ハウジング内に吸引された外気を、ハウジングと駆動用モータとの間隙内を通して吐出させるようにする。
(８)上記(７)項において、ハウジングと駆動用モータとの間隙内へ、その外端部より吸引された外気と、前記間隙の内端部より吸引された２次外気とを混合した後、諸回転部を経て吐出させるようにする。
各請求項に記載した発明によると、次のような効果が奏せられる。
請求項１に係る発明：−
１個の送風ファンにより、ハウジング内に外気を１次的に吸引させて、ハウジング内の要所を冷却させるとともに、ハウジングの適所より、２次的に外気を吸引させて、温度が上昇している１次吸入外気の温度を低下させた後、この混合された外気をもって、ハウジング内の残りの部分を冷却させるので、１個の送風ファンしか備えていない従来のスクロール流体機械に比して、そのハウジング内の各部は、より効果的かつ均一に冷却される。
請求項２に係る発明：−
ハウジングの一端から吸引された１次外気は、他端から吸引された新鮮な２次外気と混合され、温度を低下させた状態で、ハウジング内の所望の個所へ送られるので、効果的な冷却が行われる。
請求項３に係る発明：−
ハウジングの両端より吸引された一次外気により、ハウジング内の両端付近の要素がまず効果的に冷却され、その後、ハウジング内の中間部における要素は、２次外気と混合させて、温度が低下させられた外気により効果的に冷却される。
請求項４に係る発明：−
ハウジングの軸線方向の両端部より吸引されて、各部を冷却させた２次外気が、１次外気と混合して、温度を低下させられた状態で、ハウジング内の中間部の各部を冷却する。
請求項５に係る発明：−
２次外気により温度が低下させられた１次外気により、駆動用モータの回転部が冷却される。
請求項６に係る発明：−
１次、２次の混合外気は、ハウジングから吐出するのに先立って、ハウジング内の駆動用モータを冷却する。
請求項７に係る発明：−
ハウジング内に吸引された１次、２次の混合外気により、駆動用モータは外側より冷却される。
請求項８記載の発明：−
１次外気により駆動用モータは効果的に冷却され、その後、２次外気と混合して冷却されてから、諸回転部を冷却する。
図１は、請求項１または２に記載のスクロール流体機械の一例を示す縦断正面図、図２は、図１の左側面図、図３は、図１におけるIII−III線縦断面図である。
なお、以下の説明において、図１における左方を前、右方を後とする。
(１)は、密閉された円盤状の圧縮室(２)を備えるハウジングで、後方を向く筐体(３)と蓋体(４)とからなっている。
筐体(３)の端板(3a)は、固定スクロール(５)の固定端板となっており、その後面には、公知の要領で、固定ラップ(5a)が立設されている。
固定スクロール(５)の後側には、旋回スクロール(６)が設けられている。
旋回スクロール(６)は、旋回端板(6a)の前面に、前記固定ラップ(5a)と適正に嵌合して、圧縮室(２)を形成する旋回ラップ(6b)を立設して形成されている。
旋回スクロール(６)は、蓋体(４)の中心部にベアリング(７)(８)を介して嵌設された駆動軸(９)の偏心軸部(9a)に、ニードルベアリング(10)を介して枢支されている。
駆動軸(９)は、ハウジング(１)の後面に装着されたモータ(11)をもって駆動されるようになっている。
モータ(11)は円筒形をなし、その外径は、ハウジング(１)の後壁(1a)の外径より若干小である。ハウジング(１)の後壁(1a)におけるモータ(11)の外周部との間には、適数の排出孔(12)が設けられている。
蓋体(４)の適所には、適数の前後方向の通気孔(13)が貫設されている。
旋回端板(6a)は、互いに等間隔をもって、同一円周上に配設された、公知の３個のピンクランク式自転防止機構(14)を介して蓋体(４)と連係され、駆動軸(９)が回転すると、旋回端板(6a)は、偏心公転運動をし、互いに噛み合う固定ラップ(5a)と旋回ラップ(6b)の間の空間の径方向の寸法が変化するようになっている。
蓋体(４)とハウジング(１)の後壁(1a)との間において、駆動軸(９)には、後方送風用軸流送風ファン(15)が取付けられている。
筐体(３)と蓋体(４)の間には、求心方向を向き、蓋体(４)の前記通気孔(13)と連なる径方向の導気孔(16)があけられている。
筐体(３)の前面、および筐体(３)と蓋体(４)からなるハウジング(１)の外周には、若干の間隔を設けて、覆筒(17)が被せられている。
覆筒(17)の前面適所には１次吸気孔(18)が設けられ、かつ覆筒(17)の後縁とハウジング(１)の外周面との間は、環状の２次吸気孔(19)となっている。
筐体(３)の端板(3a)の外周部および中心部には、それぞれ、圧縮室(２)に対する吸入孔(20)および吐出孔(21)があけられている。
モータ(11)により、駆動軸(９)をもって旋回スクロール(６)を駆動すると、駆動軸(９)に取付けられている送風ファン(15)により、後方を向く気流が発生させられる。
すると、ハウジング(１)内は減圧され、外気が、１次吸気孔(18)より吸入されて、径方向に、ついで後方へ流れて、固定・旋回スクロール(５)(６)の噛合部を冷却した後、導気孔(16)よりハウジング(１)内へ流入し、偏心軸部(9a)およびベアリング(７)等を冷却する。
ついで外気は、通気孔(13)および排出孔(12)を経て吐出されるが、これに伴うハウジング(１)内の減圧により、新たな外気が、２次吸気孔(19)および導気孔(16)を経て吸引される。
従って、ハウジング(１)の前方より送られてきて、温度が上昇している１次外気は、加温されていない２次外気と混合されて、温度を低下した状態で、導気孔(16)よりハウジング(１)内へ送られることとなる。
図４は、請求項３に記載の発明の一実施形態を示す。
図１〜図３と同様の部分には、同様の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
送風ファン(30)を、図１における軸流のものに代えて、遠心送風ファンとしてあり、ハウジング(１)における送風ファン(30)と対向する個所に吐出孔(31)を設けてある。
モータ(11)には、間隔を設けて外筒(32)を被せてあり、外筒(32)の前端(32a)は、ハウジング(１)の後壁(1a)に設けた排出孔(12)の径方向の外側にあり、かつ外筒(32)の後端(32b)は開口している。
外気の流れを矢印で示してあるが、１次外気はハウジング(１)の前端の１次吸気孔(18)と、外筒(32)の後端(32b)より吸入される。
図５は、請求項４または５または６に記載の発明の一実施形態を示す。図１と同様の部分には、同様の符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１のものにおいて、ハウジング(１)の後壁(1a)には排出孔を設けず、モータ(11)の前壁(33)および後壁(34)に、それぞれ、連通孔(35)および吐出孔(36)を設けてある。
送風ファン(15)により、１次外気と混合された２次外気が、導気孔(16)を経て、ハウジング(１)内へ吸引され、連通孔(35)よりモータ(11)の内部を経て、吐出孔(36)より吐出される。
ハウジング(１)内へ混合して吸引された１次および２次の外気は、ハウジング(１)から直接外部へ吐出せず、連通孔(35)よりモータ(11)内へ流入してこれを冷却した後、吐出孔(36)より吐出する。
図６は、請求項７に記載の発明の一実施形態を示す。図１と同様の部分には、同様の符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図６は、図１のものにおいて、モータ(11)に間隙を設けて外筒(32)を被せ、その前端を、排出孔(12)の径方向の外方において、ハウジング(１)の後壁(1a)に接続し、外筒(32)の後端(32b)を開口させたものである。
モータ(11)の前板(11a)および後板(11b)に、それぞれ通孔(37)(38)をあけてある。
流入した外気は、ハウジング(１)内およびモータ(11)の内側、外側を経て流出する。
図７は、請求項８に記載の発明の一実施形態を示す。図１と同様の部分には、同様の符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図４と同様のものにおいて、送風ファン(39)を前方送風用のものとし、かつモータ(11)に、図６と同様の外筒(32)を設け、かつ外筒(32)の前端に、２次外気吸入孔(40)を設けてある。
外気の流れを、矢印で示してある。
請求項１または２記載の発明の一実施形態を示す縦断正面図である。 図１の左方側面図である。 図１におけるIII−III線縦断面図である。 請求項３記載の発明の一実施形態を示す縦断正面図である。 請求項４、５または６記載の発明の一実施形態を示す縦断正面図である。 請求項７または６記載の発明の一実施形態を示す縦断正面図である。 請求項８または６記載の発明の一実施形態を示す縦断正面図である。
符号の説明
(１)ハウジング
(1a)後壁
(２)圧縮室
(３)筐体
(3a)端板
(４)蓋体
(５)固定スクロール
(5a)固定ラップ
(６)旋回スクロール
(6a)旋回端板
(6b)旋回ラップ
(７)(８)ベアリング
(９)駆動軸
(9a)偏心軸部
(10)ニードルベアリング
(11)モータ
(12)排出孔
(13)通気孔
(14)自転防止機構
(15)送風ファン
(16)導気孔
(17)覆筒
(18)１次吸気孔
(19)２次吸気孔
(20)吸入孔
(21)吐出孔
(30)送風ファン
(31)吐出孔
(32)外筒
(32a)前端
(32b)後端
(33)前壁
(34)後壁
(35)連通孔
(36)吐出孔
(37)(38)通孔
(39)送風ファン
(40)２次外気吸入孔

Claims (8)

  1. ハウジング内に設けた固定スクロールにおける固定ラップと、モータにより駆動される駆動軸と一体をなす偏心軸に枢支した旋回スクロールにおける旋回ラップとを噛み合わせ、前記駆動軸をもって、旋回スクロールを一定の偏心量で旋回させることにより、ハウジングの外周部もしくは中心付近より吸入した気体を、その中心方向もしくは外周方向へ行くに従って、加圧して排出させるようにしたスクロール流体機械において、
    前記駆動軸の適所に設けた１個の送風ファンにより、ハウジングの適所に設けた１次吸気孔より吸引させた外気を、ハウジング内における諸回転部を経て、ハウジングの他部より吐出させるようにし、かつ前記ハウジングの適所に、前記送風ファンにより吸引されて吐出される外気によるハウジング内の減圧作用により、新たな外気を吸入して混合させる２次吸気孔を設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
  2. １次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の一端に、２次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の他端に設けた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. １次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の両端に、２次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の中間部に設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
  4. １次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の中間部に、２次吸気孔を、ハウジングの軸線方向の両端に設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
  5. ハウジング内に吸引された外気を、駆動用モータの回転部を経由させた後、吐出させるようにした請求項１〜４のいずれかに記載のスクロール流体機械。
  6. ハウジング内に、駆動用モータをも収容してなる請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール流体機械。
  7. ハウジング内に吸引された外気を、ハウジングと駆動用モータとの間隙内を通して吐出させるようにした請求項６記載のスクロール流体機械。
  8. ハウジングと駆動用モータとの間隙内へ、その外端部より吸引された外気と、前記間隙の内端部より吸引された２次外気とを混合した後、諸回転部を経て吐出させるようにしたことを特徴とする請求項７記載のスクロール流体機械。
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