JP2007255393A - スクロール流体機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却用気体の吸入、排気を強制対流の流動により行うようにして、冷却部分を効果的に冷却することができるようにする。
【解決手段】スクロール流体機械の駆動軸４に、その一端から冷却用気体を偏心軸部41の外周面と偏心軸部41が回転可能に枢嵌される旋回スクロール５の軸孔52の内周面との間の隙間16に導入可能な第１冷却通路42と、隙間16の冷却用気体を駆動軸４の他端から排気可能な第２冷却通路43と、駆動軸４の回転に伴って、冷却用気体を第１冷却通路42から隙間16に吸い込んで第２冷却通路43へ送り出し可能な強制対流発生部44とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクロール真空ポンプもしくはスクロール圧縮機械等のスクロール流体機械に関する。
スクロール流体機械において、固定スクロールと、駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支された旋回スクロールとを備え、駆動軸にその軸方向に沿って冷却通路を貫設し、この冷却通路に冷却用気体を導入させることによって、旋回スクロールと駆動軸との間に設けられるベアリングやシール部材等の冷却部分を冷却するようにしたものは公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１５１８６８号公報
しかし、上述のようなスクロール流体機械においては、冷却通路に対する冷却用気体の吸入、排気を自然対流及び撹拌による流動に任せているため、冷却部分を効果的に冷却することができない。
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、冷却用気体の吸入、排気を強制対流の流動により行うようにして、冷却部分を効果的に冷却することができるようにしたスクロール流体機械を提供することを目的とする。
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）固定スクロールと、該固定スクロールと噛合し、駆動源に連結された駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支されて前記駆動軸の回転により旋回運動する旋回スクロールとを備えたスクロール流体機械において、前記駆動軸に、その一端から冷却用気体を前記偏心軸部の外周面と前記偏心軸部が回転可能に枢嵌される前記旋回スクロールの軸孔の内周面との間の隙間に導入可能な第１冷却通路と、前記隙間の冷却用気体を前記駆動軸の他端から排気可能な第２冷却通路と、前記駆動軸の回転に伴って、冷却用気体を前記第１冷却通路から前記隙間に吸い込んで前記第２冷却通路へ送り出し可能な強制対流発生部とを設ける。
（２）上記(１)項において、強制対流発生部を、偏心軸部の外周面に設けた螺旋溝とする。
（３）上記(１)または(２)項において、旋回スクロールより熱伝導の高い材質で形成される環状部材を、強制対流発生部を包囲するように、前記旋回スクロールにおける軸孔の内周面に固定する。
（４）上記(３)項において、環状部材を、滑り軸受とする。
本発明によれば、次のような効果が奏せられる。
請求項１記載の発明によると、強制対流発生部により、駆動軸の回転に伴って、強制的に、冷却用気体を第１冷却通路から吸入して第２冷却通路から排気させることができるため、冷却効率の向上を図ることができる。
請求項２記載の発明によると、偏心軸部の外周面及びその近傍に設けられるベアリングやシール部材等を効果的に冷却することができる。
請求項３記載の発明によると、環状部材を介して、旋回スクロールの中心部分を効率的に冷却することができる。
請求項４記載の発明によると、強制対流発生部の外周と環状部材の内周とを互いに接近させることができ、冷却用気体を効率的に軸方向へ送ることができ、冷却効率をより高めることができる。
図１は、スクロール流体機械の一例を示す縦断側面図、図２は、要部の拡大図である。なお、以下の説明においては、図１、２における左方を前方、同じく右方を後方とする。
(１)は、後側の筐体(２)と前側の蓋体(３)とからなるハウジングで、その外周部適所には、圧縮用の気体をハウジング(１)内に吸入するための吸入口(1a)が、また、中央部適所には、ハウジング(１)内で圧縮した圧縮気体を吐出するための吐出口（図示略）がそれぞれ設けられている。
筐体(２)及び蓋体(３)は、互いに対向する円板状の固定端板(21)(31)をそれぞれ有し、固定端板(21)(31)の対向面には、それぞれ、渦巻状（インボリュート曲線）の固定ラップ(22)(32)が立設されて、固定スクロール(23)(33)が形成されている。
各固定スクロール(23)(33)の間における密閉された収容室内には、ハウジング(１)の中心部に回動自在に枢支された駆動軸(４)の偏心軸部(41)に旋回自在に支持された旋回スクロール(５)が設けられている。
駆動軸(４)は、その後端部が駆動源をなすモータ（図示略）に連結され、かつ各固定端板(21)(31)の中心部に設けた軸孔(21a)(31a)に、ベアリング(６)(７)を介して枢支されている。
旋回スクロール(５)は、その中心部分に貫設された軸孔(52)に駆動軸(４)の偏心軸部(41)が枢嵌されることにより、偏心軸部(41)に旋回自在に支持されるとともに、両面には、固定ラップ(22)(32)に対して１８０°ずらした状態で噛み合う旋回ラップ(51)(51)を立設してなり、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(８)を介して、固定端板(21)と連係されている。
駆動軸(４)がモータ（図示略）により回転させられると、それに伴って、旋回スクロール(５)が旋回運動を行い、各固定ラップ(22)(32)と旋回ラップ(51)(51)とによりそれぞれ仕切られた圧縮室の容積が、外周から内周に向かって漸次減少する。これにより、吸入口(1a)から圧縮室に吸入された圧縮用の気体を中心部に向かって漸次圧縮し、最終的に中央部の吐出口から吐出させる。
駆動軸(４)における固定端板(31)(21)から外部に突出する前、後端部には、それぞれ駆動軸(４)と一体になって回転し、遠心方向へ気流を生成する前、後部冷却ファン(９)(10)が取り付けられている。
旋回スクロール(５)における軸孔(52)の内周面と駆動軸(４)における偏心軸部(41)の外周面との間には、旋回スクロール(５)に対する駆動軸(４)の回転を円滑にするため、前、後ベアリング(11)(12)が互いに軸方向へ所定量離間して設けられている。
各ベアリング(11)(12)の両側（前後）には、偏心軸部(41)の外周面と軸孔(52)の内周面との間の隙間を遮蔽する前後のシール部材(13)(14)が介装されている。
旋回スクロール(５)の軸孔(52)内における前後のシール部材(13)(14)間には、アルミニウム合金により形成される旋回スクロール(５)より熱伝導の高い材質、例えば、銅等で形成される環状部材(15)が、旋回スクロール(５)と一体になって回転し得るように固定されている。好ましくは、環状部材(15)を滑り軸受とし、後述の螺旋溝(44)の外周と環状部材(15)の内周面との間の隙間を出来る限り小さく設定する。
駆動軸(４)の内部には、前端（一端）から冷却用気体を偏心軸部(41)の外周面と環状部材(15)との間の隙間(16)に導入可能な第１冷却通路(42)と、間隙(16)に導入された冷却用気体を駆動軸(４)の後端（他端）から排気可能な第２冷却通路(43)とが形成されている。
第１冷却通路(42)は、駆動軸(４)の前端から軸方向に沿って、偏心軸部(41)の中央付近まで穿鑿された第１軸方向孔部(42a)と、第１軸方向孔部(42a)の奥部（後部）から放射方向へ延出して、偏心軸部(41)の外周面に開口する第１放射方向孔部(42b)とから形成される。
第２冷却通路(43)は、駆動軸(４)の後端から軸方向に沿って、偏心軸部(41)の中央付近まで穿鑿された第２軸方向孔部(43a)と、第２軸方向孔部(43a)の奥部（前部）から放射方向へ延出して、偏心軸部(41)の外周面に開口する第２放射方向孔部(43b)とから形成される。
第２冷却通路(43)における第２軸方向孔部(43a)の後端は、遮蔽部材(17)により遮蔽され、第２軸方向孔部(43a)の後端に外周方向に向かう放射状に複数の排気孔(43c)が開設されている。
なお、第１放射方向孔部(42b)と第２放射方向孔部(43b)とは、偏心軸部(41)において互いに軸方向へ所定量離間するとともに、間隙(16)内に位置するように設けられる。
偏心軸部(41)の外周面における第１放射方向孔部(42b)と第２放射方向孔部(43b)との間の領域には、駆動軸(４)の回転方向に対して逆向きに螺設された強制対流発生部をなす螺旋溝(44)が、環状部材(15)により包囲されるように設けられている。
螺旋溝(44)は、駆動軸(４)の回転に伴って、隙間(16)内において軸方向へ強制対流を発生させ、強制的に、冷却用気体を第１冷却通路(42)から間隙(16)に吸入して、第２冷却通路(43)の後端（排気孔(43c)）から排気させる。
次に、駆動軸(４)の回転に伴う、冷却用気体の流れについて詳細に説明する。
駆動軸(４)が回転すると、隙間(16)内において、螺旋溝(44)の回転によるスクリューポンプ作用により、強制対流が発生し、冷却用気体を軸方向に沿って後方へ流動させる。
これにより、各図に矢印で示すように、冷却用気体が、第１冷却通路(42)の第１軸方向孔部(42a)の前端から吸入されて、第１放射方向孔部(42b)から隙間(16)に導入される。第１冷却通路(42)に導入された冷却用気体は、駆動軸(４)の前部を内部から冷却する。
隙間(16)に導入された冷却用気体は、圧縮対流の流動により、偏心軸部(41)、環状部材(16)、前、後部ベアリング(11)(12)及びシール部材(13)(14)を直接冷却しつつ後方へ送られて第２冷却通路(43)の第２軸方向孔部(43a)を通って排気孔(43c)から排気される。第２冷却通路(43)に導入された冷却用気体は、駆動軸(４)の後部を内部から冷却する。
環状部材(15)は、旋回スクロール(５)より熱伝導が高いため、隙間(16)内の冷却用気体により冷却された冷却熱を旋回スクロール(５)の中心部に効率的に伝達して、旋回スクロール(５)の中心部を効果的に冷却する。これにより、前、後部ベアリング(11)(12)、シール部材(13)(14)の耐久性を向上させることができる。また、環状部材(15)を滑り軸受とした場合には、環状部材(15)の内周面を螺旋溝(44)の外周に接近させることができ、スクリューポンプ作用による強制対流の流動により、冷却用気体を効率的に後方へ送ることができ、効率的な冷却を可能にすることができる。
なお、上記実施の形態は、両面型の旋回スクロール(５)を、２個の固定スクロール(23)(33)の間に配置した両面型スクロール流体機械に関するものであるが、本発明は、片面型の固定スクロールに片面型の旋回スクロールを噛合させた片面型のスクロール流体機械にも、等しく適用しうることは言うまでもない。
また、強制対流発生部は、螺旋溝(44)に特定されるものでなく、隙間(16)内において強制対流を発生させる形状のものであればどのようなものあっても良い。
本発明に係わるスクロール流体機械の一例を示す縦断面図である。 要部の拡大図である。
符号の説明
(１)ハウジング
(1a)吸入口
(２)筐体
(３)蓋体
(４)駆動軸
(５)旋回スクロール
(６)(７)ベアリング
(８)ピンクランク式自転防止機構
(９)前部冷却ファン
(10)後部冷却ファン
(11)前部ベアリング
(12)後部ベアリング
(13)(14)シール部材
(15)環状部材（滑り軸受）
(16)隙間
(17)遮蔽部材
(21)固定端板
(21a)軸孔
(22)固定ラップ
(23)固定スクロール
(31)固定端板
(31a)軸孔
(32)固定ラップ
(33)固定スクロール
(41)偏心軸部
(42)第１冷却通路
(42a)第１軸方向孔部
(42b)第１放射方向孔部
(43)第２冷却通路
(43a)第２軸方向孔部
(43b)第２放射方向孔部
(43c)排気孔
(44)螺旋溝（強制対流発生部）
(51)旋回ラップ
(52)軸孔

Claims (4)

  1. 固定スクロールと、該固定スクロールと噛合し、駆動源に連結された駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支されて前記駆動軸の回転により旋回運動する旋回スクロールとを備えたスクロール流体機械において、
    前記駆動軸に、その一端から冷却用気体を前記偏心軸部の外周面と前記偏心軸部が回転可能に枢嵌される前記旋回スクロールの軸孔の内周面との間の隙間に導入可能な第１冷却通路と、前記隙間の冷却用気体を前記駆動軸の他端から排気可能な第２冷却通路と、前記駆動軸の回転に伴って、冷却用気体を前記第１冷却通路から前記隙間に吸い込んで前記第２冷却通路へ送り出し可能な強制対流発生部とを設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
  2. 強制対流発生部を、偏心軸部の外周面に設けた螺旋溝とする請求項１記載のスクロール流体機械。
  3. 旋回スクロールより熱伝導の高い材質で形成される環状部材を、強制対流発生部を包囲するように、前記旋回スクロールにおける軸孔の内周面に固定したことを特徴とする請求項１または２記載のスクロール流体機械。
  4. 環状部材を、滑り軸受としたことを特徴とする請求項３記載のスクロール流体機械。
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