JP2009293377A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】流体機械本体の中心部を効率良く冷却する。
【解決手段】ケーシング１に固定スクロール１８を固定し、旋回軸１０に取付板２０を介して旋回スクロール１９をボルト２１により取り付け、旋回軸１０に冷却空気通路２３を設ける。冷却空気通路２３は旋回スクロール１９側とは反対側に開口した基部通路２３ａと、旋回スクロール１９側で基部通路２３ａから分岐した複数の分岐通路２３ｂとを有している。そして、基部通路２３ａの中心線は旋回軸１０の中心線と同一であり、また分岐通路２３ｂの中心は基部通路２３ａの中心を中心とした円の円周上に位置しており、分岐通路２３ｂの中心間の間隔は等しい。
【選択図】図１

Description

本発明は空気圧縮機、真空ポンプ、冷媒ガス圧縮機、酸素吸入機用圧縮機等として用いられるスクロール流体機械に関するものである。

従来のスクロール流体機械においては、特許文献１に示されるように、旋回スクロールにその半径方向のスクロール側通路部が設けられ、回転軸に偏心軸受を介して支持された旋回軸にスクロール側通路部と連通した軸内通路部が設けられ、旋回軸に軸内通路部と連通した通気孔が設けられ、回転軸に遠心ファンが取り付けられ、遠心ファンは通気孔の近傍に位置している。

このスクロール流体機械においては、回転軸が回転すると遠心ファンが作動するから、スクロール側通路部から冷却空気が吸い込まれ、冷却空気は軸内通路部を介して通気孔から吐出されるので、旋回スクロール、旋回軸を冷却することができる。

また、従来の他のスクロール流体機械においては、特許文献２に示されるように、流体機械本体の回転軸に冷却通路が設けられ、回転軸に冷却通路と連通した複数の開口孔が放射状に設けられ、回転軸にファンが設けられている。

このスクロール流体機械においては、回転軸が回転するとファンが作動するから、冷却通路の端部から冷却空気が吸い込まれ、冷却空気は開口孔から吐出されるので、流体機械本体を冷却することができる。
特開２００１−１２３９７３号公報 特開２００３−１９３９８７号公報

しかし、特許文献１に示されたスクロール流体機械においては、旋回軸の中央部に軸内通路部が設けられているから、旋回軸に旋回スクロールをボルトにより取り付けることができない。

また、特許文献２に示されたスクロール流体機械においては、旋回スクロールの背面を冷却することができない。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、旋回軸に旋回スクロールをボルトにより取り付けることができ、かつ旋回スクロールの背面を冷却することができるスクロール流体機械を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明においては、モータと、上記モータの回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と、上記モータのケーシングに取り付けられた固定スクロールと、上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを有するスクロール流体機械において、上記回転軸に冷却ファンを取り付け、上記旋回軸に冷却空気通路を設け、上記冷却空気通路は上記旋回スクロール側とは反対側に開口した基部通路と上記旋回スクロール側で上記基部通路から分岐した複数の分岐通路とを有する。

この場合、上記回転軸の上記旋回スクロール側の端部に上記冷却ファンを取り付けてもよい。

また、上記回転軸の上記旋回スクロール側とは反対側の端部に上記冷却ファンを取り付けてもよい。

また、上記回転軸の軸受に支持された部分と上記モータのロータが取り付けられた部分との間に上記冷却ファンを取り付けてもよい。

これらの場合、上記基部通路の中心線を上記旋回軸の中心線と同一とし、上記分岐通路の中心を上記基部通路の中心を中心とした円の円周上に位置させてもよい。

この場合、上記分岐通路の中心間の間隔を等しくしてもよい。

これらの場合、上記旋回軸に取付板を介して上記旋回スクロールを取り付け、上記取付板に上記分岐通路と連通した冷却空気通路を設けてもよい。

本発明に係るスクロール流体機械においては、モータを作動させると、冷却空気が冷却空気通路を介して旋回スクロールの下方部に供給されるから、冷却空気を流体機械本体の内側から供給することができるので、流体機械本体の中心部を効率良く冷却することができ、また旋回軸の中央部に冷却空気通路が設けられていないから、旋回軸に旋回スクロールをボルトにより取り付けることができ、さらに旋回軸に旋回スクロールを取り付け、旋回軸に冷却空気通路を設けているから、旋回スクロールを冷却することができる。

また、回転軸の旋回スクロール側とは反対側の端部に冷却ファンを取り付けたとき、および回転軸の軸受に支持された部分とモータのロータが取り付けられた部分との間に冷却ファンを取り付けときには、旋回スクロールの重心と旋回軸を回転可能に支持する支持部との間の距離を短くすることができるから、流体機械本体を安定して作動することができる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明に係るスクロール流体機械を示す概略断面図、図２は図１の拡大Ａ−Ａ断面図、図３は図１の拡大Ｂ−Ｂ断面図、図４は図１の一部を示す拡大断面図である。図に示すように、ケーシング１にステータ２が固定され、ケーシング１に軸受支え３、４が固定され、軸受支え３、４に軸受５、６を介して回転軸７が回転可能に支持されている。すなわち、ケーシング１に回転軸７が回転可能に支持されている。また、回転軸７にロータ８が固定され、ケーシング１、ステータ２、回転軸７、ロータ８等によりモータ９が構成されている。

また、回転軸７に軸受１１、１２を介して旋回軸１０が回転可能に支持され、回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線とは偏っている。すなわち、旋回軸１０は回転軸７に偏心して回転可能に支持されている。また、旋回軸１０の一方端部すなわち旋回スクロール１９（説明後述）が取り付けられる端部とは反対側の端部に旋回板１３が固定され、軸受支え４（ケーシング１）と旋回板１３との間に３個のピンクランク１４が設けられている。このピンクランク１４のクランク本体１５には軸１６、１７が設けられ、軸１６の中心線と軸１７の中心線とは偏心しており、この偏心量は回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線との偏心量と等しい。また、ピンクランク１４の軸１６は軸受支え４に軸受（図示せず）を介して回転可能に支持され、ピンクランク１４の軸１７は旋回板１３に軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されている。そして、旋回板１３、ピンクランク１４等により旋回軸１０の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１０の自転を防止する自転防止装置２７が構成されている。また、モータ９、旋回軸１０、自転防止装置２７等により偏心旋回駆動装置が構成されている。

また、ケーシング１に固定スクロール１８が固定され、固定スクロール１８には渦巻状のラップが設けられている。また、旋回軸１０に取付板２０を介して旋回スクロール１９がボルト２１により取り付けられている。すなわち、旋回スクロール１９に取付板２０が固定され、ボルト２１が取付板２０を貫通し、旋回軸１０に設けられた雌ネジにボルト２１が螺合している。また、旋回スクロール１９には固定スクロール１８のラップと同一形状のラップが設けられ、旋回スクロール１９のラップと固定スクロール１８のラップとが重なり合っており、複数の圧縮室が形成されており、固定スクロール１８、旋回スクロール１９等により流体機械本体が構成されている。

また、回転軸７の旋回スクロール１９側の端部に冷却ファン２２が取り付けられている。また、旋回軸１０に冷却空気通路２３が設けられ、冷却空気通路２３は旋回スクロール１９側とは反対側に開口した基部通路２３ａと、旋回スクロール１９側で基部通路２３ａから分岐した複数の分岐通路２３ｂと、基部通路２３ａから分岐しかつ軸受１２部に開口した吐出通路２３ｃとを有している。そして、基部通路２３ａの中心線は旋回軸１０の中心線と同一であり、また分岐通路２３ｂの中心は基部通路２３ａの中心を中心とした円の円周上に位置しており、分岐通路２３ｂの中心間の間隔は等しい。また、取付板２０および旋回スクロール１９の下部（旋回軸１０側）に分岐通路２３ｂと連通する冷却空気通路２４、２５が設けられている。そして、分岐通路２４の中心線は直角に曲がっており、冷却空気通路２４、２５の中心線は旋回軸１０の中心線と直角である。さらに、ケーシング１の旋回軸１０の基部通路２３ａが開口した端部と対向した部分に通気孔２６が設けられている。

図１〜図３に示したスクロール流体機械においては、モータ９のステータ２の巻線に通電することによりモータ９を作動させると、ロータ８、回転軸７が回転し、旋回軸１０は回転軸７の中心線を中心として偏心旋回するが、自転防止装置２７が設けられているから、旋回軸１０は自転しない。このため、旋回スクロール１９がケーシング１、固定スクロール１８に対して回転せずに偏心旋回するから、旋回スクロール１９と固定スクロール１８との間に形成された圧縮室が徐々に縮小する。したがって、空気等の被圧縮流体は圧縮室で圧縮されて吐出管（図示せず）から吐出される。また、回転軸７が回転すると、冷却ファン２２が回転するから、空気が外方に流されるので、冷却ファン２２の内側が負圧になるため、冷却空気通路２３の基部通路２３ａから冷却空気が吸引され、分岐通路２３ｂ、冷却空気通路２４を介して冷却空気通路２５から冷却空気が吐出され、さらに冷却ファン２２により冷却空気が外方に流される。

このようなスクロール流体機械においては、冷却空気通路２３が旋回スクロール１９側で分岐しているから、旋回軸１０の旋回スクロール１９側の中央部に冷却空気通路２３は存在しないので、旋回軸１０に旋回スクロール１９をボルト２１により取り付けることができる。また、旋回軸１０に旋回スクロール１９を取り付け、旋回軸１０に冷却空気通路２３を設けているから、旋回スクロール１９の背面を冷却することができる。また、吐出通路２３ｃから冷却空気が軸受１２に向かって吹き出すから、冷却空気により軸受１２を冷却することができる。また、モータ９を作動させると、冷却空気が冷却空気通路２３〜２５を介して旋回スクロール１９の下方部に供給されるから、冷却空気を流体機械本体の内側から供給することができるので、流体機械本体の中心部を効率良く冷却することができる。すなわち、複数に分岐した冷却空気通路２４、２５を通過する冷却空気、冷却空気通路２５の出口から吹き出した冷却空気により取付板２０、旋回スクロール１９の背面の中心部を冷却することができる。

（第２の実施の形態）
図５は本発明に係る他のスクロール流体機械を示す概略断面図である。図に示すように、回転軸７の旋回スクロール１９側とは反対側の端部に冷却ファン３１が取り付けられている。また、基部通路２３ａから分岐した吐出通路２３ｄが設けられ、吐出通路２３ｄは冷却ファン３１の内側に開口している。また、旋回スクロール１９の背面に放射状の複数の溝３２が設けられている。また、ケーシング１の旋回スクロール１９側に通気孔３３が設けられ、ケーシング１の旋回スクロール１９側とは反対側に通気孔３４が設けられ、通気孔３４は冷却ファン３１の外側に位置している。

図５に示したスクロール流体機械においては、回転軸７が回転すると、冷却ファン３１が回転するから、空気が通気孔３４からケーシング１の外部に流されるので、冷却ファン３１の内側が負圧になる。このため、通気孔３３から流入した冷却空気が溝３２を介して冷却空気通路２３の分岐通路２３ｂに吸引され、基部通路２３ａを介して吐出流路２３ｄから冷却空気が吐出され、さらに冷却ファン３１により冷却空気が外方に流される。

このようなスクロール流体機械においては、回転軸７の旋回スクロール１９側の端部に冷却ファンが取り付けられていないから、旋回スクロール１９の重心と旋回軸１０を回転可能に支持する支持部すなわち軸受１１との間の距離が短くなるので、回転軸７を高速で回転したとしても、旋回スクロール１９の振動が少なく、流体機械本体を安定して作動することができる。また、冷却空気が溝３２を介して冷却空気通路２３の分岐通路２３ｂに吸引されるから、旋回スクロール１９の背面を冷却することができる。

（第３の実施の形態）
図６は本発明に係る他のスクロール流体機械を示す概略断面図である。図に示すように、回転軸７の軸受６に支持された部分とロータ８が取り付けられた部分との間に冷却ファン４１が取り付けられている。また、回転軸７に通気孔４２が設けられ、通気孔４２は冷却ファン４１の内側に位置している。また、基部通路２３ａから分岐した吐出通路２３ｅが設けられ、吐出通路２３ｅは通気孔４２の内側に開口している。また、ケーシング１に通気孔４３が設けられ、通気孔４３は冷却ファン４１の外側に位置している。また、ケーシング１に通気孔４４が設けられ、通気孔４４は自転防止装置２７の外側に位置している。

図６に示したスクロール流体機械においては、回転軸７が回転すると、冷却ファン４１が回転するから、空気が通気孔４３からケーシング１の外部に流されるので、冷却ファン４１の内側が負圧になる。このため、通気孔３３から流入した冷却空気が溝３２を介して冷却空気通路２３の分岐通路２３ｂに吸引され、基部通路２３ａを介して吐出流路２３ｅから冷却空気が吐出され、さらに通気孔４２を介して冷却ファン４１により冷却空気が外方に流される。また、通気孔４４から流入した冷却空気が冷却空気通路２３の基部通路２３ａに吸引され、吐出流路２３ｅから冷却空気が吐出され、さらに通気孔４２を介して冷却ファン４１により冷却空気が外方に流される。

このようなスクロール流体機械においては、回転軸７の旋回スクロール１９側の端部に冷却ファンが取り付けられていないから、旋回スクロール１９の重心と軸受１１との間の距離が短くなるから、回転軸７を高速で回転したとしても、旋回スクロール１９の振動が少なく、流体機械本体を安定して作動することができる。また、冷却空気が溝３２を介して冷却空気通路２３の分岐通路２３ｂに吸引されるから、旋回スクロール１９の背面を冷却することができる。さらに、冷却空気が吸気孔４４から流入するから、冷却空気により自転防止装置２７を冷却することができ、また冷却空気が吐出流路２３ｅから吐出されるから、冷却空気により軸受１２を冷却することができる。

なお、上述第１の実施の形態においては、取付板２０および旋回スクロール１９の下部に分岐通路２３ｂと連通する冷却空気通路２４、２５を設けたが、取付板に設けられた冷却空気通路の端部が冷却ファンの内側部に開口するようにしてもよい。また、上述第１の実施の形態においては、旋回軸１０に取付板２０を介して旋回スクロール１９を取り付け、取付板２０および旋回スクロール１９の下部に冷却空気通路２３の分岐通路２３ｂと連通する冷却空気通路２４、２５を設けたが、冷却空気通路の分岐通路の端部が冷却ファンの内側部に開口するようにしてもよい。また、上述第１の実施の形態においては、冷却空気通路２４、２５の中心線を旋回軸１０の中心線と直角としたが、冷却空気通路２４、２５の中心線を外側に向かって旋回スクロール１９の背面に近づくようにすれば、冷却空気通路２５から吐出された冷却空気が旋回スクロール１９の背面に当り、冷却空気が旋回スクロール１９の背面で反射して冷却ファン２２により外方に流される。

本発明に係るスクロール流体機械を示す概略断面図である。 図１の拡大Ａ−Ａ断面図である。 図１の拡大Ｂ−Ｂ断面図である。 図１の一部を示す拡大断面図である。 本発明に係る他のスクロール流体機械を示す概略断面図である。 本発明に係る他のスクロール流体機械を示す概略断面図である。

符号の説明

１…ケーシング
７…回転軸
９…モータ
１０…旋回軸
１３…旋回板
１４…ピンクランク
１８…固定スクロール
１９…旋回スクロール
２２…冷却ファン
２３…冷却空気通路
２３ａ…基部通路
２３ｂ…分岐通路
２４…冷却空気通路
２７…自転防止装置
３１…冷却ファン
４１…冷却ファン

Claims (7)

1. モータと、上記モータの回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と、上記モータのケーシングに取り付けられた固定スクロールと、上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを有するスクロール流体機械において、上記回転軸に冷却ファンを取り付け、上記旋回軸に冷却空気通路を設け、上記冷却空気通路は上記旋回スクロール側とは反対側に開口した基部通路と上記旋回スクロール側で上記基部通路から分岐した複数の分岐通路とを有することを特徴とするスクロール流体機械。
2. 上記回転軸の上記旋回スクロール側の端部に上記冷却ファンを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 上記回転軸の上記旋回スクロール側とは反対側の端部に上記冷却ファンを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。
4. 上記回転軸の軸受に支持された部分と上記モータのロータが取り付けられた部分との間に上記冷却ファンを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。
5. 上記基部通路の中心線は上記旋回軸の中心線と同一であり、上記分岐通路の中心は上記基部通路の中心を中心とした円の円周上に位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスクロール流体機械。
6. 上記分岐通路の中心間の間隔は等しいことを特徴とする請求項５に記載のスクロール流体機械。
7. 上記旋回軸に取付板を介して上記旋回スクロールを取り付け、上記取付板に上記分岐通路と連通した冷却空気通路を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスクロール流体機械。

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