JP2007120468A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動軸に冷却風通路を設けることにより、ケーシング内を流れる冷却風を用いて主軸受等を内周側から冷却し、耐熱性を高める。
【解決手段】 旋回スクロール３の連結部３Ｃには、モータ１５によって回転駆動される駆動軸８を連結し、この駆動軸８を主軸部９と継手部１３とによって構成する。そして、主軸部９には冷却風通路２６を設け、連結部３Ｃには補助冷却風通路２７と流入側開口２８とを設ける。また、継手部１３には流出側開口２９を設ける。そして、冷却ファン１９の作動時には、矢示Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ方向の冷却風を発生し、固定スクロール２、旋回スクロール３、補助クランク７等を冷却する。このとき、冷却風の一部を、矢示Ｐ，Ｑに示す如く、冷却風通路２６，２７に流通させることにより、主軸受１０，１１と旋回軸受１２とを効率よく冷却することができる。
【選択図】 図１

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、例えば空気圧縮機として用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１３９９７６号公報

この種の従来技術によるスクロール式の空気圧縮機は、ケーシングに設けられた固定スクロールと、ケーシング内に旋回可能に配置された旋回スクロールとが互いに対向している。これらの固定スクロールと旋回スクロールとは、それぞれ円板状に形成された鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設されており、各スクロールの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、駆動側と連結される連結部が突設されている。

また、ケーシングには、主軸受によって回転可能に支持された駆動軸が設けられている。この駆動軸は、一端側が旋回軸受を介して旋回スクロールの連結部に連結され、他端側がモータの出力軸に連結されている。

そして、圧縮機の運転時には、モータによって駆動軸が回転駆動されると、この回転が旋回スクロールの旋回運動に変換され、これによって圧縮運転が行われる。この場合、旋回スクロールとケーシングとの間には、旋回スクロールの自転を防止する補助クランク等の自転防止機構が設けられている。

また、駆動軸の外周側には、ケーシングとモータとの間で駆動軸と一緒に回転する冷却ファンが設けられている。そして、冷却ファンは、ケーシングとモータとの間に設けられたファンカバーの内部に冷却風を発生し、この冷却風によって固定スクロールと旋回スクロールとを冷却する。

さらに、従来技術では、例えば主軸受、旋回軸受等の耐熱性を高めるために、旋回スクロールの連結部を有底の筒状体として形成し、駆動軸も筒状に形成する構成としている。これにより、従来技術では、圧縮室側で発生する熱が連結部や駆動軸を通じて各軸受に伝わるときに、その熱伝導経路の断面積を減少させると共に、連結部や駆動軸の表面積（放熱面積）を増大させるようにしている。

一方、他の従来技術として、駆動軸を筒状に形成して内周側に冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を流通させることにより、旋回軸受等を冷却する構成としたスクロール式圧縮機も知られている（例えば、特許文献２参照）。

実開昭６４−３２４８７号公報

この場合、冷却通路は、圧縮機の外部に配置される冷却媒体供給装置等と接続され、この装置から冷却媒体の供給を受ける。また、圧縮機のケーシング内には、駆動軸と一緒に回転することによって旋回スクロール等を冷却する冷却ファンが設けられている。

ところで、特許文献１に記載された従来技術では、旋回スクロールの連結部と駆動軸とを中空の筒状体として形成したり、ケーシングとモータとの間で冷却ファンを回転させることにより、全体の耐熱性を高める構成としている。

しかし、高い耐熱性を得るために、例えば連結部や駆動軸の内周側に大きな空間を設けた場合には、これらの部材が薄肉となって強度が低下する。このため、連結部や駆動軸を薄肉化するには限界があり、特許文献１の従来技術のように、単に連結部や駆動軸を筒状に形成しただけでは、高い耐熱性を得るのが難しいという問題がある。

また、圧縮機の運転時には、冷却ファンがケーシングの近傍で回転することにより、ケーシングが他の部位と比較して強く冷却されるため、ケーシングと旋回スクロールとの間には大きな温度差が生じ易い。このため、特許文献１の従来技術では、ケーシングと旋回スクロールとの熱変形量の差によって補助クランク等の部品に想定外の外力が加わり、これによって部品の早期摩耗や歪み等が生じることがあり、耐久性が低下するという問題がある。

一方、特許文献２に記載された従来技術では、駆動軸内の冷却通路に冷却媒体を流通させる構成としている。しかし、この場合、例えば各スクロールの外径部、補助クランク等の構造物は駆動軸から離れているので、十分に冷却されないことがある。このため、特許文献２の従来技術では、駆動軸内に冷却媒体を流通させる構造の他に、ケーシング内を冷却する冷却ファン等の構造が必要となり、全体の冷却構造が複雑化するという問題がある。

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、簡単な冷却構造によって主軸受、旋回軸受等の軸受を効率よく冷却することができ、熱による劣化等から軸受を保護できると共に、耐熱性を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。

また、本発明の他の目的は、ケーシングと旋回スクロールとの間で冷却効率のばらつきを抑えることができ、これらの間に配置される部品を早期摩耗や歪み等から保護できると共に、耐久性を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。

本発明のさらに他の目的は、ケーシングや駆動源からダクトに熱が伝わるのを抑制でき、ダクト内を流れる冷却風を低い温度に保持できると共に、冷却効率を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、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ると共に前記鏡板の裏面に連結部が設けられた旋回スクロールと、前記ケーシング内に主軸受を介して回転可能に設けられ該旋回スクロールの連結部に旋回軸受を介して連結された駆動軸と、該駆動軸を回転駆動することにより前記旋回スクロールを旋回運動させる駆動源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、前記駆動軸には前記主軸受の内周側を通って軸方向に延び冷却風が流通する冷却風通路を設け、前記冷却風通路に連通する一の開口を前記主軸受より前記旋回スクロールの裏面側に開口するように設け、前記冷却風通路に連通する他の開口を前記主軸受を挟んで前記一の開口と軸方向の反対側に開口するように設ける構成としたことにある。

また、請求項２の発明によると、前記旋回スクロールの連結部は前記鏡板の裏面側に突出するボスであり、前記連結部には前記冷却風通路と連通し前記旋回軸受の内周側を通って軸方向に延びる補助冷却風通路を設け、前記一の開口は前記補助冷却風通路を前記連結部の外周側に開口させる構成としている。

また、請求項３の発明によると、前記駆動軸には前記他の開口に対応する位置で冷却風を発生する冷却ファ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、前記ケーシングの背面側と前記冷却ファンとの間には断熱性を有する材料によって形成された断熱カバーを設ける構成としている。

一方、請求項５の発明によると、前記駆動軸には前記ケーシングの背面側と前記駆動源との間で当該駆動軸と一緒に回転する冷却ファンを設け、前記冷却ファンとケーシングとを囲んで冷却風を前記固定スクロールと旋回スクロールとに導くダクトを設け、該ダクト内に位置して前記ケーシングの背面側と前記冷却ファンとの間には断熱性を有する材料によって形成された断熱カバーを設ける構成としている。

また、請求項６の発明によると、前記ダクトの駆動側の端部と前記駆動源とを接合して取付ける構成とし、前記ダクトと駆動源との接合部位には前記駆動源からダクトへの熱伝導を抑える断熱材を設ける構成としている。

さらに、請求項７の発明によると、前記駆動軸には前記主軸受の内周側を通って軸方向に延び冷却風が流通する冷却風通路を設け、前記旋回スクロールの連結部には前記冷却風通路に連通する一の開口を設け、前記駆動軸には前記主軸受を挟んで前記一の開口と軸方向の反対側に開口する他の開口を設ける構成としている。

請求項１の発明によれば、駆動軸には冷却風通路を設けることができ、この冷却風通路に連通する一の開口と他の開口とは、主軸受を挟んで軸方向の両側に開口させることができる。そして、スクロール式流体機械の運転時には、例えば一の開口から冷却風通路内に冷却風を流入させることができ、この冷却風を他の開口から流出させることができる。また、冷却風通路内には、他の開口から一の開口に向けて冷却風を流通させることもできる。このように、旋回スクロールの連結部内と駆動軸の内部には、主軸受の内周側となる位置で冷却風を流通させることができるから、これらの部位や主軸受を冷却風によって効率よく冷却することができる。

従って、例えば最低限の流路面積をもつ冷却風通路を設けるだけでも、旋回スクロール側で発生する圧縮熱等が主軸受に伝わるのを確実に抑えることができ、主軸受を低い温度に保持することができる。これにより、駆動軸内に大径な空間等を設けなくても、主軸受を熱による劣化等から確実に保護することができ、駆動軸の強度を十分に確保しつつ、耐熱性を高めることができる。

また、一の開口を主軸受よりも旋回スクロールの裏面側に近い位置に配置しているので、旋回スクロールの裏面側を流れる冷却風を一の開口に流入させることができ、または一の開口から流出した冷却風を旋回スクロールの裏面側に流通させることができる。これにより、例えば一つの冷却ファン等によって発生した冷却風を駆動軸の内部とケーシング内の空間とに流通させることができ、この冷却風によって駆動軸を内側から冷却しつつ、旋回スクロール等の部品も一緒に冷却することができる。従って、駆動軸を内側から冷却する専用の冷却手段と、ケーシング内を冷却する他の冷却手段とをそれぞれ個別に設ける必要がないので、全体の冷却構造を簡略化することができる。

また、請求項２の発明によれば、一の開口を連結部の外周側に開口させることができ、この一の開口と冷却風通路との間には、旋回軸受の内周側を通って軸方向に延びる補助冷却風通路を設けることができる。そして、これらの冷却風通路と補助冷却風通路とにわたって冷却風を流通させることができるから、主軸受だけでなく、旋回軸受も内周側から効率よく冷却することができ、全体の耐熱性を向上させることができる。また、軸方向に延びる補助冷却風通路を、一の開口によって連結部の外周側に開口させることができ、これらの穴加工等を容易に行うことができる。

また、請求項３の発明によれば、駆動源によって冷却ファンも回転させることができ、この冷却ファンによって他の開口に対応する位置で冷却風を発生することができる。これにより、冷却ファンは、他の開口から冷却風を吸出したり、他の開口に冷却風を送込むことができ、これによって冷却風通路に冷却風を効率よく流通させることができる。

また、請求項４の発明によれば、断熱カバーは、ケーシングの背面側を冷却ファンから遮蔽することができ、ケーシングと旋回スクロールの熱変形量をほぼ揃えることができる。これにより、ケーシングと旋回スクロールとの間に配置された自転防止機構等の部品が両者の熱変形量の差によって想定外の外力を受けるのを防止でき、耐久性を向上させることができる。

一方、請求項５の発明によれば、ケーシングの背面側と駆動源との間で冷却ファンを回転させることができ、これによってダクト内に冷却風を発生させることができる。そして、この冷却風をダクトによって導くことにより、固定スクロールと旋回スクロールとを冷却することができる。

このとき、断熱カバーは、ケーシングの背面側と、この背面側に取付けられるダクトとの間に介在することができる。これにより、断熱カバーは、旋回スクロール側で発生する圧縮熱等がケーシングからダクトに伝わったり、この熱がダクト内を流れる冷却風に伝わるのを確実に抑えることができる。従って、固定スクロールと旋回スクロールとを低い温度の冷却風によって冷却することができ、これらの冷却効率を高めることができる。

また、断熱カバーは、ケーシングの背面側を冷却ファンから遮蔽することができる。この結果、ケーシングの背面側に冷却風が直接接触しないから、ケーシングが旋回スクロールと比べて強く冷却されるのを防止することができ、両者の冷却状態を近づけることができる。これにより、ケーシングと旋回スクロールの熱変形量をほぼ揃えることができ、これらの間に配置された自転防止機構等の部品が熱変形量の差によって想定外の外力を受けるのを避けることができる。従って、このような部品の早期摩耗や歪み等を防止することができ、耐久性を向上させることができる。

また、請求項６の発明によれば、ダクトと駆動源との接合部位には、断熱材を介在させることができる。これにより、駆動源側で発生する熱がダクトに伝わったり、この熱がダクト内を流れる冷却風に伝わるのを確実に抑制えることができる。従って、冷却風を低い温度に保持することができ、固定スクロールと旋回スクロールの冷却効率を高めることができる。

また、請求項７の発明によれば、冷却風通路内には、例えば一の開口から他の開口に向けて冷却風を流通させることができ、これによって旋回スクロールの連結部、駆動軸、主軸受等を効率よく冷却することができる。この場合、例えば一つの冷却ファン等によって発生した冷却風を駆動軸の内部とケーシング内の空間とに流通させることができるから、簡単な冷却構造によって全体の冷却効率を高めることができる。

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、添付図面に従って詳細に説明する。

１は圧縮機の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング１は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、軸方向一側が開口した有底筒状に形成されている。そして、ケーシング１は、図１、図２に示す如く、筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向他側に設けられた底部１Ｂと、該底部１Ｂの中央に大径な筒状部として形成された軸受取付部１Ｃと、該軸受取付部１Ｃを取囲む位置で底部１Ｂに設けられ、後述の補助クランク７が取付けられる例えば３個のボス部１Ｄ（図６参照）と、底部１Ｂから外向きに突設され、後述のファンカバー２１が取付けられる取付枠部１Ｅとによって大略構成されている。なお、図１は、空気の流れが可視化されるように、図３中の矢示Ｉ−Ｉ方向から変則的にみた図を示している。

ここで、軸受取付部１Ｃは、ケーシング１の底部１Ｂからファンカバー２１に向けて、各ボス部１Ｄよりも大きく突出している。また、取付枠部１Ｅは、ファンカバー２１の開口部２１Ａに対応した形状を有する枠状の突部として形成されている。また、ケーシング１は、軸方向他側（ファンカバー２１側）に位置する外側面が背面１Ｆとなっている。

一方、筒部１Ａの開口側には、図３に示す如く、後述する固定スクロール２との間に位置して冷却風が流入する流入口１Ｇと、冷却風が流出する流出口１Ｈとが設けられている。これらの流入口１Ｇと流出口１Ｈとは、後述の旋回スクロール３（旋回スクロール側通気路２５）を挟んで直径方向の両側に開口している。

２はケーシング１の開口側に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の開口側を閉塞している。そして、固定スクロール２は、図１に示す如く、略円板状に形成された鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの表面に軸方向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、鏡板２Ａの裏面に立設された複数の放熱フィン２Ｄとによって大略構成されている。

３はケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール３は、図１ないし図３に示す如く、固定スクロール２の鏡板２Ａと対向する略円板状の鏡板３Ａと、該鏡板３Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部３Ｂと、鏡板３Ａの裏面中央に立設され、後述の旋回軸受１２を介して駆動軸８の主軸部９に連結される連結部３Ｃと、該連結部３Ｃを取囲む位置で鏡板３Ａの裏面側に設けられ、補助クランク７がそれぞれ取付けられる３個のボス部３Ｄとによって大略構成されている。

ここで、鏡板３Ａの裏面には複数の放熱フィン３Ｅが設けられている。また、連結部３Ｃは、例えば段付円筒状のボスとして形成され、鏡板３Ａの裏面から駆動軸８に向けて軸方向に突出している。

また、ラップ部３Ｂは、固定スクロール２のラップ部２Ｂと所定角度だけずらした状態で重なり合うように配置され、これらのラップ部２Ｂ，３Ｂの間には複数の圧縮室４が画成されている。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の間で連続的に縮小され、外気を外周側の吸込ポート５（図１０参照）から吸込みつつ、圧縮した空気を中央部の吐出ポート６から外部に吐出するものである。

７はケーシング１と旋回スクロール３との間に設けられた自転防止機構としての例えば３個の補助クランクを示し、これらの補助クランク７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７は、図１、図３に示す如く、クランク状に屈曲した軸部材７Ａと、該軸部材７Ａをケーシング１と旋回スクロール３のボス部１Ｄ，３Ｄにそれぞれ回転可能に取付ける複数の軸受７Ｂとによって構成されている。

８は後述の主軸受１０，１１を介してケーシング１に回転可能に設けられた駆動軸を示し、該駆動軸８は、モータ１５によって回転駆動されることにより、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８は、後述の主軸部９と継手部１３とによって構成されている。

９は駆動軸８の本体部分を構成する段付筒状の主軸部９で、該主軸部９は、図２に示す如く、軸方向一側が段付状に拡径した略筒状体として形成され、各主軸受１０，１１によって回転可能に支持されている。

また、主軸部９の軸方向一側には、旋回スクロール３に向けて開口した有底の円形穴からなる偏心穴９Ａが設けられ、この偏心穴９Ａは、駆動軸８の回転軸線に対して所定の寸法だけ径方向に偏心している。そして、偏心穴９Ａ内には、後述の旋回軸受１２を介して旋回スクロール３の連結部３Ｃが回転可能に嵌合されている。このため、駆動軸８が回転するときには、その回転軸線の周囲で旋回スクロール３が旋回運動する構成となっている。

１０，１１はケーシング１の軸受取付部１Ｃに設けられた例えば２個の主軸受で、これらの主軸受１０，１１は、例えばグリース封入式の深溝玉軸受等によって構成され、駆動軸８の主軸部９を回転可能に支持している。

１２は主軸部９の偏心穴９Ａ内に設けられた旋回軸受で、該旋回軸受１２は、例えば円筒ころ軸受等によって構成され、旋回スクロール３の連結部３Ｃの先端外周に嵌合されている。これにより、旋回軸受１２は、主軸部９と連結部３Ｃとを旋回可能に連結している。

１３は駆動軸８の一部を構成する継手部を示し、該継手部１３は、図２、図９に示す如く、モータ１５の出力軸１５Ｂと主軸部９と連結する円筒状のカップリングとして形成され、これらを一体に回転させるものである。ここで、継手部１３の内周側には、主軸部９と出力軸１５Ｂとが互いに反対方向から挿嵌され、これらはキー１４によって回転を規制されている。

１５は後述のファンカバー２１を介してケーシング１に設けられた駆動源としてのモータを示し、該モータ１５は、駆動軸８と冷却ファン１９とを一緒に回転駆動するものである。ここで、モータ１５は、図１、図１１に示す如く、略円筒状のモータケース１５Ａと、該モータケース１５Ａに回転可能に設けられた出力軸１５Ｂと、モータケース１５Ａ内に固着されたステータ１５Ｃと、出力軸１５Ｂの外周側に固着されたロータ１５Ｄとによって大略構成されている。

また、モータケース１５Ａには、ファンカバー２１の各取付座２１Ｅに向けてそれぞれ突出する例えば３本の突起部１５Ｅ（２本のみ図示）が設けられている。これらの突起部１５Ｅは、後述の断熱材３１を介してファンカバー２１の各取付座２１Ｅに接合（衝合）され、この状態で取付ねじ１６によって断熱材３１と一緒に取付座２１Ｅに締着されている。

このように、モータ１５は、各突起部１５Ｅを用いてファンカバー２１に取付けられている。この状態で、モータケース１５Ａとファンカバー２１との間には、突起部１５Ｅの突出寸法に対応した軸方向の隙間が形成され、この隙間は、図１中の矢示Ａに示す如く、冷却ファン１９の作動時にファンカバー２１内に外気を吸込むファン側吸気口１７となっている。

また、モータケース１５Ａには、ファン側吸気口１７と軸方向の反対側に位置して複数のモータ側吸気口１８が設けられている。これらのモータ側吸気口１８は、矢示Ｂに示す如く、冷却ファン１９の作動時にモータケース１５Ａ内に外気（冷却風）を吸込むもので、この冷却風は、モータケース１５Ａ内を経由してファンカバー２１内に吸込まれる。

１９は駆動軸８の継手部１３に設けられた円筒状の冷却ファンで、該冷却ファン１９は、図１、図４に示す如く、例えば遠心ファン等によって構成され、ケーシング１の背面１Ｆとモータ１５との間に配置されると共に、ファンカバー２１内に収容されている。

そして、冷却ファン１９は、駆動軸８と一緒に回転することにより、その内周側に吸込んだ空気を外周側から吹き出し、これによって後述のダクト２０とモータ１５の内部に冷却風を発生するものである。このとき、冷却ファン１９は、後述する流出側開口２９の近傍にも冷却風を発生し、これによって流出側開口２９に負圧を作用させる。

２０はケーシング１と冷却ファン１９とを取囲んで設けられたダクトで、該ダクト２０は、冷却ファン１９により発生した冷却風を固定スクロール２と旋回スクロール３の裏面側に導くものである。そして、ダクト２０は、後述のファンカバー２１とスクロールカバー２３とによって構成されている。

２１はファンカバーで、該ファンカバー２１は、図１に示す如く、ケーシング１の背面１Ｆとモータ１５との間に配置され、冷却ファン１９を取囲んで軸方向に延びている。そして、ファンカバー２１の軸方向一側には、図４、図１１に示す如く、ケーシング１の取付枠部１Ｅに衝合して取付けられる開口部２１Ａと、該開口部２１Ａから連続してケーシング１の径方向外側に延び、スクロールカバー２３の側面カバー部２３Ａが接続される接続口２１Ｂとが設けられている。

また、ファンカバー２１の軸方向他側には、図８に示す如く底部２１Ｃが設けられている。そして、底部２１Ｃには、冷却ファン１９の内周側に向けて開口する円形状の吸込穴２１Ｄと、該吸込穴２１Ｄを取囲む位置で底部２１Ｃから背面側に突出し、ダクト２０の駆動側（モータ１５側）の端部を構成する例えば３個の取付座２１Ｅとが設けられている。

そして、ファンカバー２１は、開口部２１Ａが後述の断熱カバー３０を介してケーシング１の取付枠部１Ｅに衝合された状態で、例えば複数本の取付ねじ２２によって断熱カバー３０と一緒にケーシング１に締着されている。

２３はケーシング１に設けられたスクロールカバーで、該スクロールカバー２３は、図１、図１０に示す如く、例えば略コ字状の枠体として形成され、ケーシング１と固定スクロール２の外周側に沿って軸方向に延びる側面カバー部２３Ａと、固定スクロール２の裏面側に設けられ、各放熱フィン２Ｄを覆う平板状の背面カバー部２３Ｂとによって構成されている。

そして、側面カバー部２３Ａは、図４に示す如く、基端側がファンカバー２１の接続口２１Ｂに接続され、先端側が背面カバー部２３Ｂの位置まで延びている。これにより、ダクト２０の先端側は、後述の固定スクロール側通気路２４と旋回スクロール側通気路２５とにそれぞれ接続されている。

２４は固定スクロール２の裏面側に設けられた固定スクロール側通気路で、該固定スクロール側通気路２４は、図１に示す如く、固定スクロール２とスクロールカバー２３の背面カバー部２３Ｂとの間に形成されている。

２５は旋回スクロール３の裏面側に設けられた旋回スクロール側通気路で、該旋回スクロール側通気路２５は、ケーシング１内に位置して底部１Ｂと旋回スクロール３との間に形成され、ケーシング１の流入口１Ｇと流出口１Ｈとの間を直径方向に延びている。また、旋回スクロール側通気路２５内には、旋回スクロール３の連結部３Ｃ、ボス部３Ｄ、放熱フィン３Ｅ、各補助クランク７と、後述の流入側開口２８とが配置されている。

そして、冷却ファン１９の作動時には、ファンカバー２１に吸込まれた冷却風がスクロールカバー２３側に送風される。この冷却風は、図１中の矢示Ｃに示す如く、固定スクロール側通気路２４内を放熱フィン２Ｄに沿って流通すると共に、矢示Ｄに示す如く、旋回スクロール側通気路２５内を放熱フィン３Ｅに沿って流通し、各スクロール２，３、補助クランク７等を冷却する構成となっている。

次に、旋回スクロール３の連結部３Ｃと駆動軸８とに設けられた冷却構造について説明する。

まず、２６は駆動軸８の主軸部９に設けられた冷却風通路を示し、該冷却風通路２６は、ケーシング１内を流れる冷却風の一部が流通することにより、主として主軸部９、主軸受１０，１１等を冷却するものである。ここで、冷却風通路２６は、図２に示す如く、主軸部９を軸方向に貫通する貫通孔によって形成され、主軸受１０の内周側を通って軸方向に延びている。そして、冷却風通路２６の一端側は偏心穴９Ａの底面に開口し、他端側は主軸部９の端面に開口している。

２７は旋回スクロール３の連結部３Ｃに設けられた補助冷却風通路で、該補助冷却風通路２７は、冷却風通路２６に向けて冷却風を流通させることにより、主として連結部３Ｃ、旋回軸受１２等を冷却するものである。

ここで、補助冷却風通路２７は、軸方向一側（鏡板３Ａ側）が閉塞された有底穴として形成され、旋回軸受１２の内周側を通って軸方向に延びている。そして、補助冷却風通路２７の軸方向他側は、主軸部９の偏心穴９Ａ内で連結部３Ｃの先端面に開口し、旋回スクロール３が旋回運動しているときでも、冷却風通路２６と常に連通した状態に保持されている。

２８は旋回スクロール３の連結部３Ｃに複数個設けられた一の開口としての流入側開口を示し、これらの流入側開口２８は、図２、図３に示す如く、補助冷却風通路２７の軸方向一側から径方向に延びて形成され、主軸受１０，１１よりも鏡板３Ａの裏面側に近い位置で連結部３Ｃの外周面にそれぞれ開口している。この場合、流入側開口２８は、例えば穿孔時の加工性等を考慮して、旋回スクロール３の各放熱フィン３Ｅの間に斜めに傾斜して穿設されている。

そして、流入側開口２８は、補助冷却風通路２７を連結部３Ｃの外周面に開口させると共に、補助冷却風通路２７を介して冷却風通路２６と連通している。これにより、冷却ファン１９の作動時には、図２中の矢示Ｐに示す如く、鏡板３Ａの裏面側に沿って流れる冷却風の一部が流入側開口２８に流入し、この冷却風は補助冷却風通路２７を介して冷却風通路２６を流通する。

２９は駆動軸８の継手部１３に設けられた他の開口としての流出側開口を示し、該流出側開口２９は、図２、図９に示す如く、継手部１３を径方向に貫通して形成されている。そして、流出側開口２９の径方向内側は、モータ１５の出力軸１５Ｂと駆動軸８の主軸部９との間に開口し、冷却風通路２６の開口端の近傍に配置されている。また、流出側開口２９の径方向外側は、冷却ファン１９の内周側（吸込み側）に開口している。

これにより、流出側開口２９には、冷却ファン１９の吸込動作によって負圧が発生するので、冷却風通路２６内を流れる冷却風は、図２中の矢示Ｑに示す如く流出側開口２９から外部に流出し、冷却風通路２６内には、新たな冷却風が流入側開口２８から流入する構成となっている。

この場合、流出側開口２９は、主軸受１０，１１と旋回軸受１２とを挟んで流入側開口２８と軸方向の反対側に開口し、これらの開口２８，２９の間に冷却風通路２６と補助冷却風通路２７とが配置されている。このため、各冷却風通路２６，２７を流れる冷却風は、３個の軸受１０，１１，１２の内周側で駆動軸８の主軸部９、旋回スクロール３の連結部３Ｃ等を効率よく冷却することができ、これらの軸受１０〜１２を低い温度に保持することができる。

次に、ケーシング１とファンカバー２１との間、及びファンカバー２１とモータ１５との間に設けられた断熱構造について説明する。

まず、３０はケーシング１の背面１Ｆとファンカバー２１との間に設けられた断熱カバーを示し、該断熱カバー３０は、ファンカバー２１とその内部を流れる冷却風とに対してケーシング１から熱が伝導するのを抑制している。また、断熱カバー３０は、冷却ファン１９の近傍に配置されたケーシング１が旋回スクロール３と比べて強く冷却されるのを防止するものである。

ここで、断熱カバー３０は、図５ないし図７に示す如く、例えば樹脂、ゴム等の断熱性を有する材料によって板状またはシート状に形成され、ケーシング１の取付枠部１Ｅ（ファンカバー２１の開口部２１Ａ）に対応した外形状を有している。そして、断熱カバー３０の周縁部は、前記取付枠部１Ｅと開口部２１Ａとの間に挟持され、この状態で取付ねじ２２によって固定されている。

また、断熱カバー３０の内側部位は、図１、図４に示す如く、ファンカバー２１内に位置してケーシング１の背面１Ｆと冷却ファン１９との間に配置され、ケーシング１の底部１Ｂ、ボス部１Ｄ等を覆っている。この場合、断熱カバー３０の中央近傍には、ケーシング１の軸受取付部１Ｃが嵌合される嵌合穴３０Ａ（図５参照）が設けられている。

このように、断熱カバー３０は、ケーシング１とファンカバー２１との衝合部位に介在すると共に、ケーシング１の背面１Ｆをファンカバー２１内で冷却ファン１９の吹出し側から遮蔽している。

一方、３１はファンカバー２１の背面側とモータ１５との間に設けられた例えば３個の断熱材を示している。これらの断熱材３１は、モータ１５の作動時に発生する熱がファンカバー２１に伝導するのを抑えるものである。

ここで、断熱材３１は、図１、図１１に示す如く、例えば樹脂、ゴム等の断熱性を有する材料によって板状の小片として形成され、ファンカバー２１の取付座２１Ｅ（モータ１５の突起部１５Ｅ）に対応した外形状を有している。

そして、断熱材３１は、前記取付座２１Ｅと突起部１５Ｅとの間に挟持され、この状態で取付ねじ１６によって固定されている。このように、断熱材３１は、ファンカバー２１とモータ１５との接合部位（衝合部位）に介在している。

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、圧縮機の運転時には、モータ１５によって駆動軸８が回転駆動されると、この回転が主軸部９の偏心穴９Ａによって旋回運動に変換される。これにより、旋回スクロール３は、各補助クランク７によって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。

そして、旋回スクロール３が旋回運動すると、そのラップ部３Ｂと固定スクロール２のラップ部２Ｂとの間で圧縮室４が連続的に縮小し、各圧縮室４は、吸込ポート５から吸込んだ空気を順次圧縮しつつ、吐出ポート６から外部の空気タンク（図示せず）等に向けて圧縮空気を吐出する。

一方、圧縮運転時には、モータ１５によって冷却ファン１９も回転駆動される。そして、冷却ファン１９が回転すると、図１に示す如く、外気がファン側吸気口１７から矢示Ａ方向に吸込まれ、ファンカバー２１内に冷却風が発生する。また、冷却ファン１９の吸込動作によってモータ側吸気口１８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１５内の部品を冷却した後に、ファンカバー２１内に流入する。

そして、ファンカバー２１内に発生した冷却風は、ダクト２０によって導かれることにより、その一部が矢示Ｃに示すように固定スクロール側通気路２４を流通し、固定スクロール２を冷却する。また、残りの冷却風は、矢示Ｄに示す如く、ケーシング１の流入口１Ｇから旋回スクロール側通気路２５に流入し、旋回スクロール３の鏡板３Ａ、連結部３Ｃ、ボス部３Ｄ、各補助クランク７等を冷却した後に、流出口１Ｈから外部に流出する。

さらに、冷却ファン１９が回転すると、その吸込み側に発生する負圧が流出側開口２９に作用する。これにより、旋回スクロール側通気路２５を流れる冷却風の一部は、図２に示す如く、流入側開口２８から矢示Ｐ方向に吸込まれる。そして、この冷却風は、各冷却風通路２６，２７を流通することによって旋回スクロール３の連結部３Ｃ、駆動軸８の主軸部９等を冷却した後に、矢示Ｑに示すように流出側開口２９から流出する。

このため、圧縮運転によって各圧縮室４側で熱が発生したとしても、この熱が旋回スクロール３の連結部３Ｃや駆動軸８の主軸部９を介して主軸受１０，１１と旋回軸受１２に伝わるのを抑制することができる。

一方、圧縮運転時には、圧縮室４側からケーシング１に熱が伝導し、またモータ１５も発熱する。しかし、これらの熱は、断熱カバー３０と断熱材３１とによってファンカバー２１に伝わるのを抑制されるので、ファンカバー２１とその内部を流れる冷却風とを低い温度に保持することができる。

また、ファンカバー２１内に発生する冷却風がケーシング１に直接接触すると、ケーシング１が旋回スクロール３と比べて強く冷却され、ケーシング１と旋回スクロール３との間に大きな温度差（即ち、熱変形量の差）が生じることがあり、これによって補助クランク７等の部品が悪影響を受け易い。

しかし、ケーシング１の背面１Ｆは、断熱カバー３０によって冷却ファン１９の吹出し側から遮蔽されているので、ケーシング１と旋回スクロール３との間で冷却状態のばらつきを抑えることができ、これらの熱膨張量の差を十分に小さくすることができる。

かくして、本実施の形態によれば、駆動軸８の主軸部９には冷却風通路２６を設け、旋回スクロール３の連結部３Ｃには補助冷却風通路２７と流入側開口２８とを設け、駆動軸８の継手部１３には流出側開口２９を設ける構成としたので、流入側開口２８と流出側開口２９とは、主軸受１０，１１と旋回軸受１２とを挟んで軸方向の両側に開口させることができる。

これにより、冷却風通路２６，２７内には、主軸受１０，１１及び旋回軸受１２の内周側となる位置で、流入側開口２８から流出側開口２９に向けて冷却風を流通させることができ、旋回スクロール３の連結部３Ｃや駆動軸８の主軸部９、各軸受１０〜１２等を冷却風によって効率よく冷却することができる。

従って、例えば最低限の流路面積をもつ冷却風通路２６，２７を設けるだけでも、旋回スクロール３側で発生する圧縮熱等が主軸受１０，１１や旋回軸受１２に伝わるのを確実に抑えることができ、各軸受１０〜１２を低い温度に保持することができる。

これにより、主軸部９の内部や連結部３Ｃ内に大径な空間等を設けなくても、各軸受１０〜１２を潤滑している潤滑剤の寿命を延ばすことができ、これらの軸受１０〜１２を熱による劣化等から確実に保護することができる。このように、駆動軸８の強度を十分に確保しつつ、耐熱性を高めることができる。

また、流入側開口２８を主軸受１０，１１よりも旋回スクロール３の裏面側に近い位置（本実施の形態では、例えば旋回スクロール３の連結部３Ｃ）に配置しているので、冷却ファン１９の作動時には、旋回スクロール３の裏面側を流れる冷却風を流入側開口２８から冷却風通路２６へと円滑に流入させることができる。これにより、一つの冷却ファン１９によって発生した冷却風を、固定スクロール側通気路２４、旋回スクロール側通気路２５及び冷却風通路２６，２７にわたって流通させることができる。

このため、冷却ファン１９の冷却風によって主軸部９を内側から冷却しつつ、各スクロール２，３、補助クランク７等の部品も一緒に効率よく冷却することができる。従って、駆動軸８を内側から冷却する専用の冷却手段と、ケーシング１内を冷却する他の冷却手段とをそれぞれ個別に設ける必要がないので、全体の冷却構造を簡略化することができる。

また、流出側開口２９を冷却ファン１９の吸込み側に配置したので、冷却ファン１９の作動時には、流出側開口２９の近傍に負圧を作用させることができ、冷却風通路２６，２７内には、この負圧によって冷却風の流れを効率よく発生することができる。

また、流入側開口２８を連結部３Ｃの外周面に開口させることにより、軸方向に延びる補助冷却風通路２７を連結部３Ｃの外周側に容易に開口させることができ、これらの穴加工等を効率よく行うことができる。

一方、ケーシング１の背面１Ｆとファンカバー２１との間には断熱カバー３０を設けたので、この断熱カバー３０は、旋回スクロール３側で発生する圧縮熱等がケーシング１からファンカバー２１に伝わったり、この熱がファンカバー２１内を流れる冷却風に伝わるのを確実に抑えることができる。従って、固定スクロール２と旋回スクロール３とを低い温度の冷却風によって冷却することができ、これらの冷却効率を高めることができる。

また、断熱カバー３０は、ファンカバー２１内でケーシング１の背面１Ｆを冷却ファン１９から遮蔽することができる。この結果、ケーシング１の背面１Ｆに冷却風が直接接触しないから、ケーシング１が旋回スクロール３と比べて強く冷却されるのを防止することができ、両者の冷却状態を近づけることができる。

これにより、ケーシング１と旋回スクロール３の熱変形量をほぼ揃えることができ、これらの間に配置された補助クランク７等の部品が熱変形量の差によって想定外の外力を受けるのを避けることができる。従って、補助クランク７の早期摩耗や歪み等を防止することができ、耐久性を向上させることができる。

さらに、ファンカバー２１とモータ１５との間には断熱材３１を設けたので、モータ１５側で発生する熱がファンカバー２１に伝わったり、この熱がファンカバー２１内を流れる冷却風に伝わるのを確実に抑制えることができる。従って、冷却風を低い温度に保持することができ、各スクロール２，３の冷却効率をより高めることができる。

なお、前記実施の形態では、冷却風通路２６，２７内に旋回スクロール３側から冷却ファン１９に向けて冷却風を流通させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、冷却風通路２６，２７内には、例えば、全回転式スクロールの場合、冷却ファン１９側から旋回スクロール３に向けて冷却風を流通させる構成としてもよい。この場合には、例えば旋回スクロール３側の流入側開口２８を流出側開口として用い、冷却ファン１９側の流出側開口２９を流入側開口として用いる構成とすればよい。

また、実施の形態では、冷却ファン１９を遠心ファンによって形成し、流出側開口２９を冷却ファン１９の吸込み側に開口させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば軸流ファンによって冷却ファンを構成してもよく、また流出側開口２９を冷却ファンの吹出し側に開口させる構成としてもよい。

また、実施の形態では、駆動軸８を主軸部９と継手部１３とによって構成し、冷却風通路２６の流出側を主軸部９の端面に開口させると共に、継手部１３に流出側開口２９を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば金属ロッド等によって駆動軸８を一体に形成し、この駆動軸の長さ方向に対して任意の位置に流出側開口２９を設ける構成としてよいものである。

さらに、実施の形態では、旋回スクロール３の裏面側に連結部３Ｃを突設し、駆動軸８の主軸部９に偏心穴９Ａを設け、この偏心穴９Ａ内に旋回軸受１２を介して連結部３Ｃを嵌合させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、本発明の連結部として、例えば旋回スクロール３の裏面側に円筒状のボス部を設け、駆動軸８の端部側に回転軸線から偏心した偏心軸部を設け、この偏心軸部を旋回軸受１２を介してボス部内に嵌合させる構成としてもよい。

この場合、流入側開口を設ける個所は、ボス部の旋回軸受１２より軸方向の旋回スクロール３側の側面でもよく、また、旋回軸受１２のモータ１５側の駆動軸の側面でもよく、また、これらの両方であってもよい。

さらに、実施の形態では、駆動軸８と同心の主軸受１０、１１を２つ設けたが、本発明はこれに限らず、例えば、１つや３つ設けてもよい。

一方、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図３中の矢示Ｉ−Ｉ方向からみた縦断面図である。 図１中のケーシング、各スクロール、駆動軸、冷却ファン等を拡大して示す部分拡大断面図である。 空気圧縮機を図１中の矢示III−III方向からみた横断面図である。 空気圧縮機を図１中の矢示IV−IV方向からみた横断面図である。 図４中の空気圧縮機を冷却ファン、ファンカバー等を取外した状態で示す左側面図である。 図５中のケーシングを単体で示す左側面図である。 図５中の断熱カバーを単体で示す左側面図である。 図１中のファンカバーをモータ側からみた左側面図である。 駆動軸の主軸部、モータの出力軸、冷却ファン等を組立てる前の状態示す要部拡大断面図である。 ケーシング、固定スクロール、旋回スクロール等を組立てる前の状態で示す分解斜視図である。 ケーシング、モータ、ファンカバー、断熱カバー、断熱材等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 ケーシング
１Ｅ 取付枠部
１Ｆ 背面
２ 固定スクロール
３ 旋回スクロール
２Ａ，３Ａ 鏡板
２Ｂ，３Ｂ ラップ部
３Ｃ 連結部
４ 圧縮室
５ 吸込ポート
６ 吐出ポート
７ 補助クランク
８ 駆動軸
９ 主軸部
９Ａ 偏心穴
１０，１１ 主軸受
１２ 旋回軸受
１３ 継手部
１５ モータ（駆動源）
１５Ａ モータケース
１５Ｂ 出力軸
１５Ｅ 突起部
１７ ファン側吸気口
１８ モータ側吸気口
１９ 冷却ファン
２０ ダクト
２１ ファンカバー
２１Ａ 開口部
２１Ｅ 取付座（駆動側の端部）
２３ スクロールカバー
２４ 固定スクロール側通気路
２５ 旋回スクロール側通気路
２６ 冷却風通路
２７ 補助冷却風通路
２８ 流入側開口（一の開口）
２９ 流出側開口（他の開口）
３０ 断熱カバー
３１ 断熱材

Claims (7)

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、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ると共に前記鏡板の裏面に連結部が設けられた旋回スクロールと、前記ケーシング内に主軸受を介して回転可能に設けられ該旋回スクロールの連結部に旋回軸受を介して連結された駆動軸と、該駆動軸を回転駆動することにより前記旋回スクロールを旋回運動させる駆動源とを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記駆動軸には前記主軸受の内周側を通って軸方向に延び冷却風が流通する冷却風通路を設け、
   前記冷却風通路に連通する一の開口を前記主軸受より前記旋回スクロールの裏面側に開口するように設け、
   前記冷却風通路に連通する他の開口を前記主軸受を挟んで前記一の開口と軸方向の反対側に開口するように設け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. 前記旋回スクロールの連結部は前記鏡板の裏面側に突出するボスであり、前記連結部には前記冷却風通路と連通し前記旋回軸受の内周側を通って軸方向に延びる補助冷却風通路を設け、前記一の開口は前記補助冷却風通路を前記連結部の外周側に開口させる構成としてなる請求項１に記載のスクロール式流体機械。
3. 前記駆動軸には前記他の開口に対応する位置で冷却風を発生する冷却ファ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. 前記ケーシングの背面側と前記冷却ファンとの間には断熱性を有する材料によって形成された断熱カバーを設けてなる請求項３に記載のスクロール式流体機械。
5. 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、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ると共に前記鏡板の裏面に連結部が設けられた旋回スクロールと、前記ケーシング内に主軸受を介して回転可能に設けられ該旋回スクロールの連結部に旋回軸受を介して連結された駆動軸と、該駆動軸を回転駆動することにより前記旋回スクロールを旋回運動させる駆動源とを備えてなるスクロール式流体機械において、
   前記駆動軸には前記ケーシングの背面側と前記駆動源との間で当該駆動軸と一緒に回転する冷却ファンを設け、
   前記冷却ファンとケーシングとを囲んで冷却風を前記固定スクロールと旋回スクロールとに導くダクトを設け、
   該ダクト内に位置して前記ケーシングの背面側と前記冷却ファンとの間には断熱性を有する材料によって形成された断熱カバーを設ける構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。
6. 前記ダクトの駆動側の端部と前記駆動源とを接合して取付ける構成とし、前記ダクトと駆動源との接合部位には前記駆動源からダクトへの熱伝導を抑える断熱材を設けてなる請求項５に記載のスクロール式流体機械。
7. 前記駆動軸には前記主軸受の内周側を通って軸方向に延び冷却風が流通する冷却風通路を設け、前記旋回スクロールの連結部には前記冷却風通路に連通する一の開口を設け、前記駆動軸には前記主軸受を挟んで前記一の開口と軸方向の反対側に開口する他の開口を設けてなる請求項５または６に記載のスクロール式流体機械。

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