JP3205474B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気圧縮機や真
空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関
し、特に、空冷式のスクロール式流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ケーシングと、一端側が該ケー
シング内に回転可能に設けられ、他端側がケーシング外
に伸長する駆動軸と、前記ケーシングに固着され、鏡板
に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、前
記ケーシング内に位置して前記駆動軸の一端側に設けら
れ、鏡板の表面側に該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た旋回スクロールと
からなるスクロール式流体機械は知られている。

【０００３】そして、この種のスクロール式流体機械を
例えば空気圧縮機として用いる場合には、駆動軸を外部
から電動モータ等で回転駆動することにより旋回スクロ
ールを旋回させ、該旋回スクロールと固定スクロールと
の間に形成される複数の圧縮室内で外部から吸込んだ空
気を圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出口から外部の空気
タンク等に向けて吐出させるようになっている。

【０００４】また、圧縮運転の際に発生する圧縮熱等に
よって固定スクロール，旋回スクロール等が高温状態と
なるのを防止するために、前記駆動軸の他端側にファン
を設けると共に、該ファンによって発生する冷却風を前
記ケーシング側に向けて案内するダクトを設け、固定ス
クロール，旋回スクロール等を冷却する構成としたスク
ロール式流体機械は、例えば実開平２−９４３８６号公
報等によって知られている。

【０００５】ここで、ファン，ダクトを備えた従来技術
のスクロール式流体機械を図６および図７に基づいて説
明する。

【０００６】図において、１０１はケーシングを示し、
該ケーシング１０１は略箱形に形成されたケーシング本
体１０１Ａと軸受部１０１Ｂとから構成され、前記ケー
シング本体１０１Ａの内部には鏡板上に渦巻状のラップ
部を有する旋回スクロール（図示せず）が設けられてい
る。また、該ケーシング本体１０１Ａの一方の側面に
は、サイドダクト１０６を流れる冷却風を矢示Ｃの如く
ケーシング本体１０１Ａ内に取り込むための冷却風供給
口１０１Ｃが形成されている。さらに、該ケーシング本
体１０１Ａの他方の側面には、ケーシング本体１０１Ａ
内を流れる冷却風を矢示Ｄの如く外部に排気するための
冷却風排気口（図示せず）が形成されている。

【０００７】１０２は一端側がケーシング１０１の軸受
部１０１Ｂに回転可能に支持され、他側がケーシング１
０１外に伸長する駆動軸を示し、該駆動軸１０２の一側
先端はクランクとなり、クランクの先端は前記旋回スク
ロールに接続されている。

【０００８】１０３は前記ケーシング１０１に固着され
た固定スクロールをそれぞれ示し、該固定スクロール１
０３の内部に位置して鏡板１０３Ａ上には渦巻状のラッ
プ部（図示せず）が立設され、該ラップ部は前記旋回ス
クロールのラップ部と重なり合うように配設されてい
る。

【０００９】１０４はケーシング１０１の軸受部１０１
Ｂに取付けられたファンケーシング、１０５は該ファン
ケーシング１０４内に位置して駆動軸１０２の他端側に
固着されたファンをそれぞれ示し、該ファン１０５は駆
動軸１０２と共に回転することにより、ファンケーシン
グ１０４に形成された冷却風取込口１０４Ａ，１０４Ａ
から外気を吸込んで冷却風を発生させ、後述のサイドダ
クト１０６に向けて矢示Ｂの如く流すものである。

【００１０】１０６はケーシング１の片側側面に配設さ
れたサイドダクトを示し、該サイドダクト１０６は、流
入側がファンケーシング１０４内と連通し、前記ファン
１０５によって発生する冷却風を前記ケーシング１０１
側に向けて案内するものである。

【００１１】１０７は固定スクロール１０３の一側に設
けられたフロントダクトを示し、該フロントダクト１０
７の一方の側面には、サイドダクト１０６を流れる冷却
風を矢示Ｅの如くフロントダクト１０７内に取り込むた
めの冷却風供給口１０７Ａが形成されている。また、該
フロントダクト１０７の他方の側面には、フロントダク
ト１０７内を流れる冷却風を矢示Ｆの如く外部に排気す
るための冷却風排気口（図示せず）が形成されている。

【００１２】１０８はサイドダクト１０６内に設けられ
たガイドを示し、該ガイド１０８は、サイドダクト１０
６内を流れる冷却風の一部をケーシング本体１０１Ａの
冷却風供給口１０１Ｃに案内するものである。

【００１３】従来技術のスクロール式流体機械は上述の
ような構成を有するもので、圧縮運転時において、駆動
軸１０２が回転駆動されると、該駆動軸１０２と共にフ
ァン１０５が回転し、これにより、外気がファンケーシ
ング１０４の冷却風取込口１０４Ａ，１０４Ａを介して
矢示Ａの如くファンケーシング１０４内に取り込まれ、
この空気が冷却風となって矢示Ｂの如くサイドダクト１
０６内に供給される。そして、この冷却風の一部は、矢
示Ｃの如く、ガイド１０８によってケーシング本体１０
１Ａの冷却風供給口１０１Ｃを介してケーシング本体１
０１Ａ内に流入し、該ケーシング本体１０１Ａ内を流通
して冷却風排気口から矢示Ｄの如く流出する。これによ
り、ケーシング本体１Ａ内に設けられた旋回スクロール
等が冷却される。

【００１４】一方、サイドダクト１０６内を流れる冷却
風の一部は、矢示Ｅの如くフロントダクト１０７の冷却
風供給口１０７Ａを介してフロントダクト１０７内に流
入し、該フロントダクト１０７内を流通して冷却風排気
口から矢示Ｆの如く流出する。これにより、固定スクロ
ール１０３の一側面から熱が奪われ、固定スクロール１
０３が効果的に冷却される。なお、フロントダクト１０
７内に位置する固定スクロール１０３の一側面には放熱
用のフィンが設けられ、放熱性を高めるような構造とな
っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術は、ファン１０５，サイドダクト１０６およびフ
ロントダクト１０７によって冷却風をケーシング本体１
０１内および固定スクロール１０３の一側（フロントダ
クト１０７内）を流通させ、固定スクロール１０３，旋
回スクロール等を冷却する構成である。

【００１６】ここで、固定スクロール１０３，旋回スク
ロールは、圧縮運転の際に発生する圧縮熱によって、固
定スクロール１０３，旋回スクロールの中心付近が最も
高温となる。即ち、例えば従来技術によるスクロール式
流体機械を空気圧縮機として用いた場合には、固定スク
ロール１０３の外周側に設けられた吸込口から外気を取
り込み、この空気を双方のスクロールのラップ部間に画
成される各圧縮室内で順次圧縮しつつ、固定スクロール
１０３（旋回スクロール）の中央側に位置する圧縮室内
に順次送り込む。そして、固定スクロール１０３（旋回
スクロール）の中央に位置する圧縮室で最高圧に圧縮
し、固定スクロール１０３の中央に設けられた吐出口か
らこの圧縮空気を外部の空気タンク等に吐出する。この
ため、固定スクロール１０３，旋回スクロールの中央で
最も高温の圧縮熱が生じる。このような事実に鑑みる
と、固定スクロール１０３，旋回スクロールの中央部に
冷却風を強く吹き当てるようにして集中的に冷却するこ
とが望ましい。

【００１７】しかし、上述した従来技術では、サイドダ
クト１０６内を流れる冷却風の流速や流れ方向を調整す
ることができず、固定スクロール１０３，旋回スクロー
ルの中央部に集中的に冷却風を強く吹き当てることがで
きず、冷却効率の向上を図ることが困難であるという問
題がある。

【００１８】また、上述した従来技術の構成は、図６，
図７に示すように、単に冷却風の流路をサイドダクト１
０６等によって確保しているだけであるため、冷却風の
流通過程における圧力損失が大きい。このため、ファン
１０５から出力された冷却風が、前記サイドダクト１０
６を流通してケーシング本体１０１Ａ内，フロントダク
ト１０７内に到達するときには、冷却風の流速が減少
し、冷却能力が大幅に低下しており、ファン１０５の出
力に見合った冷却能力を得ることができないという問題
がある。さらに、この結果、必要な冷却能力を得るため
に、ファン１０５の大型化、ファン１０５の動力源の大
型化等を招き、製造コストが高くなるという問題があ
る。

【００１９】さらに、サイドダクト１０６内に設けられ
たガイド１０８によって、サイドダクト１０６内を流通
する冷却風の一部をケーシング本体１０１Ａ内に積極的
に導入するようにしている。しかし、かかる効果は得ら
れるものの、このガイド１０８によって圧力損失が増加
し、却って冷却風の流速を減少させてしまい、冷却効率
が向上できないという問題がある。また、前記ガイド１
０８に冷却風が吹き当たることにより騒音が発生すると
いう問題もある。

【００２０】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、本発明の第１の目的は、ダクト内を流れ
る冷却風の流速を速くして冷却効率を向上させることが
でき、特に、固定スクロール，旋回スクロールの中央部
に冷却風を集中的に吹き当て、冷却効率を大幅に向上さ
せることができるスクロール式流体機械を提供すること
にある。

【００２１】また、本発明の第２の目的は、ダクト内を
流れる冷却風をケーシング内に確実に取り込むことがで
き、ケーシング内の旋回スクロール等の冷却効率を大幅
に向上させることができるスクロール式流体機械を提供
することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明によるスクロール式流体機械
は、ケーシングと、一端側が該ケーシング内に回転可能
に設けられ、他端側がケーシング外に伸長する駆動軸
と、前記ケーシングに固着され、鏡板に渦巻状のラップ
部が立設された固定スクロールと、前記ケーシング内に
位置して前記駆動軸の一端側に設けられ、鏡板の表面側
に該固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻状のラ
ップ部が立設された旋回スクロールと、前記駆動軸の他
端側に設けられたファンと、該ファンによって発生する
冷却風を前記ケーシング側の旋回スクロールおよび固定
スクロールに向けて流通させるダクトとを備え、該ダク
トには、前記旋回スクロールおよび固定スクロールの中
心側で流速が最大となるように、前記冷却風の流速分布
を調整する流速分布調整手段を設けてなる構成を採用し
ている。

【００２３】また、請求項２の発明の如く、前記旋回ス
クロールには、前記ダクト内に突出し、該ダクト内を流
れる冷却風の一部を前記旋回スクロールの鏡板背面側に
向けて導く冷却風ガイドを一体に設けることが好まし
い。

【００２４】さらに、請求項３の発明の如く、前記冷却
風ガイドには、該冷却風ガイドにより前記ダクト内から
導かれる冷却風を前記旋回スクロールの旋回運動に追従
して該旋回スクロール側にかき込む冷却風かき込み手段
を設けることが好ましい。

【００２５】

【作用】請求項１の構成によれば、ファンの回転によ
り、冷却風がダクトを介して旋回スクロールおよび固定
スクロールに向けて流通する。このとき、冷却風の流速
分布は、流速分布調整手段によって旋回スクロールおよ
び固定スクロールの中心側で流速が最大となるように調
整される。これにより、冷却風を固定スクロール，旋回
スクロールの中央部位に最も強く吹き当てることがで
き、最も高温となる固定スクロール，旋回スクロールの
中央部位を集中的に冷却することができる。

【００２６】請求項２の構成によれば、旋回スクロール
には、ダクト内に突出する冷却風ガイドを一体的に設け
たことにより、前記ダクト内を流れる冷却風の一部を旋
回スクロールの鏡板背面側に流通させることができ、旋
回スクロールと、該旋回スクロールの背面側に設けられ
た旋回軸受等を効果的に冷却することができる。

【００２７】さらに、請求項３の構成によれば、前記冷
却風ガイドに設けた冷却風かき込み手段が旋回スクロー
ルの旋回運動に追従して旋回運動することにより、前記
ダクト内から冷却風を旋回スクロール側にかき込むこと
ができ、冷却風を効率よくケーシング内に流入させるこ
とができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５に基
づいて説明する。また、実施例では、スクロール式流体
機械として空冷式のスクロール式空気圧縮機を例に挙げ
て説明する。

【００２９】図において、１はスクロール式空気圧縮機
の外枠を形成するケーシングを示し、該ケーシング１
は、上，下，左，右の側板と背面板とから箱状に形成さ
れ、前側が開口したケーシング本体１Ａと、該ケーシン
グ本体１Ａの後側に突出形成された円筒状の軸受部１Ｂ
とから大略構成されている。また、前記ケーシング本体
１Ａの右側には後述のサイドダクト２２が接続され、か
つ、このサイドダクト２２内からケーシング本体１Ａ内
に向けて冷却風を供給する冷却風供給口１Ｃが形成され
ている。さらに、ケーシング本体１Ａの左側板と上側板
とには、該ケーシング本体１Ａ内の冷却風を外部に排気
する冷却風排気口１Ｄ，１Ｅがそれぞれ形成されてい
る。

【００３０】２はケーシング１の軸受部１Ｂに軸受３，
４を介して回転自在に軸支された駆動軸を示し、該駆動
軸２の一端側はケーシング１のケーシング本体１Ａ内へ
と伸長してクランク２Ａとなり、該クランク２Ａの軸線
は駆動軸２の軸線に対して所定寸法だけ偏心している。
また、該駆動軸２の他端側は軸受部１Ｂから後述のファ
ンケーシング１９内を貫通して外部に進出し、その端部
には後述の遠心ファン２０とプーリ（図示せず）が設け
られ、駆動軸２は該プーリにベルトを介して電動モータ
（いずれも図示せず）によって回転駆動されるようにな
っている。

【００３１】５はケーシング本体１Ａに図示しないボル
ト等を介して固着された固定スクロールを示し、該固定
スクロール５はケーシング本体１Ａ前側の開口を閉塞す
るように固着されている。また、該固定スクロール５は
方形の平板状に形成された鏡板５Ａと、該鏡板５Ａの外
縁を形成する取付部５Ｂと、前記鏡板５Ａ表面に立設さ
れ、該鏡板５Ａの中心側が巻始め端となり、外周側が巻
終り端となった渦巻状のラップ部５Ｃと、前記鏡板５Ａ
の背面（外側面）に上下方向に並列に多数立設された放
熱板５Ｄ，５Ｄ，…とから大略構成され、前記ラップ部
５Ｃの径方向外側には後述する旋回スクロール本体７の
鏡板７Ａとの摺接面５Ｅが形成されている。

【００３２】また、該固定スクロール５の外縁には、吸
込口５Ｆが穿設され、該吸込口５Ｆは、後述する各圧縮
室Ｒのうち最低圧側となる最外周側の圧縮室Ｒ1 に連通
している。また、該固定スクロール５の鏡板５Ａ中央に
は吐出口５Ｇが穿設され、該吐出口５Ｇは各圧縮室Ｒの
うち最高圧側となる最中央側の圧縮室Ｒ2 と連通してい
る。

【００３３】６は固定スクロール５と対向するようにケ
ーシング１のケーシング本体１Ａ内に配設された旋回ス
クロールを示し、該旋回スクロール６は、後述する如
く、鏡板７Ａの表面側にラップ部７Ｂが立設され、背面
側には放熱板７Ｃ，７Ｃ，…が設けられた旋回スクロー
ル本体７と、該旋回スクロール本体７の背面側に取付け
られた後述の板状体１０とから一体的に構成されてい
る。

【００３４】７は旋回スクロール本体を示し、該旋回ス
クロール本体７は、円盤状に形成された鏡板７Ａと、該
鏡板７Ａの表面に立設され、該鏡板７Ａの中心側が巻始
め端となり外周側が巻終り端となった渦巻状のラップ部
７Ｂとから大略構成されている。そして、該旋回スクロ
ール本体７のラップ部７Ｂは、固定スクロール５のラッ
プ部５Ｃと所定角度だけずらして重なり合うように配設
され、固定スクロール５のラップ部５Ｃと旋回スクロー
ル本体７のラップ部７Ｂとの間には、複数の圧縮室Ｒ，
Ｒ，…を形成されている。

【００３５】そして、電動モータにより駆動軸２が回転
し、旋回スクロール本体７（旋回スクロール６）が旋回
運動すると、各圧縮室Ｒのうち最低圧側となる最外周側
の圧縮室Ｒ1 内に吸込口５Ｆを介して外部の空気を吸込
み、この空気を該各圧縮室Ｒ内で順次圧縮しつつ、各圧
縮室Ｒのうち中央側に位置する高圧の圧縮室Ｒ内に順次
送り込み、最高圧側の圧縮室Ｒ2 から吐出口５Ｇを介し
て外部の空気タンク等（図示せず）に吐出する。

【００３６】また、該旋回スクロール本体７の背面側に
は、放熱板７Ｃ，７Ｃ，…が並列に多数立設され、該各
放熱板７Ｃは圧縮運転時に発生する圧縮熱をケーシング
本体１Ａ内を流れる冷却風中に放出し、旋回スクロール
本体７を効率よく冷却すると共に、この冷却風をケーシ
ング１の冷却風供給口１Ｃから冷却風排気口１Ｄに向け
て導く冷却風ガイドを構成している。また、該各放熱板
７Ｃは旋回スクロール本体７の熱が板状体１０の大径ボ
ス部１０Ｂに設けられた旋回軸受１４等に伝わるのを防
止する機能も有している。

【００３７】８は旋回スクロール本体７に一体に設けら
れた冷却風ガイドとしての第１のガイド板を示し、該ガ
イド板８は旋回スクロール本体７の鏡板７Ａに一体形成
され、鏡板７Ａの外周側から図４に示す如く四角形状を
なして径方向外向きに突出している。また、該ガイド板
８の突出端側はケーシング本体１Ａの冷却風供給口１Ｃ
を貫通し、後述のサイドダクト２２内へと突出してい
る。そして、該ガイド板８はサイドダクト２２内を流れ
る冷却風の一部を冷却風供給口１Ｃを介してケーシング
本体１Ａ内に取り込むものである。

【００３８】９，９，…はガイド板８の突出端側に複数
本立設された冷却風かき込み手段としてのガイドフィン
を示し、該各ガイドフィン９は、鏡板７Ａの各放熱板７
Ｃとほぼ平行に、一定間隔をもって列設されている。ま
た、該各ガイドフィン９には、前記ガイド板８の突出端
側に位置する先端部に屈曲部９Ａが設けられ、該屈曲部
９Ａは、図４に示す如く、下向きに略「く」字形状に屈
曲または湾曲して形成されている。そして、該各ガイド
フィン９は旋回スクロール本体７と共に旋回運動するこ
とにより、該各ガイドフィン９の屈曲部９Ａ側でサイド
ダクト２２内の冷却風をケーシング本体１Ａ内にかき込
み、このときの冷却風の風速を増長させる。さらに、該
各ガイドフィン９は、冷却風供給口１Ｃを介してサイド
ダクト２２内からケーシング本体１Ａ内に流入する冷却
風の流れ方向を均一に調整することによって、冷却風が
ケーシング本体１内に流入する際の圧力損失を低減させ
ている。

【００３９】１０は旋回スクロール本体７の背面側にボ
ルト１１，１１，…によって取付けられた板状体を示
し、該板状体１０は、旋回スクロール本体７の鏡板７Ａ
とほぼ同一径の円盤状に形成された円盤部１０Ａと、該
円盤部１０Ａの背面中央に位置して軸方向に突出形成さ
れた大径ボス部１０Ｂと、前記円盤部１０Ａの外周側の
３箇所に突出形成された小径ボス部１０Ｃ，１０Ｃ，…
とから大略構成されている。そして、前記大径ボス部１
０Ｂは後述する旋回軸受１４を介して駆動軸２のクラン
ク２Ａの先端を支持するものであり、前記各小径ボス部
１０Ｃは後述する軸受１７を介して、各補助クランク１
５を支持するものである。

【００４０】１２は板状体１０に一体に設けられた他の
冷却風ガイドとしての第２のガイド板を示し、該ガイド
板１２は板状体１０の円盤部１０Ａに一体形成され、円
盤部１０Ａの外周側から図５に示す如く四角形状をなし
て径方向外向きに突出している。また、該ガイド板１２
の突出端側はケーシング本体１Ａの冷却風供給口１Ｃを
貫通し、後述のサイドダクト２２内へと突出している。
そして、該ガイド板１２はサイドダクト２２内を流れる
冷却風の一部を冷却風供給口１Ｃを介してケーシング本
体１Ａ内に取り込むものである。

【００４１】１３，１３，…はガイド板１２の突出端側
に複数本立設された他の冷却風かき込み手段としてのガ
イドフィンを示し、該各ガイドフィン１３は、前述した
第１のガイド板８に設けられた各ガイドフィン９とほぼ
同様に、円盤部１０Ａ上で一定間隔をもって列設されて
いる。また、該各ガイドフィン１３には、ガイド板１２
の突出端側に位置する先端部に屈曲部１３Ａが設けら
れ、該屈曲部１３Ａは、図５に示す如く、下向きに略
「く」字形状に屈曲または湾曲して形成されている。そ
して、該各ガイドフィン１３は板状体１０と共に旋回運
動することにより、該各ガイドフィン１３の屈曲部１３
Ａ側でサイドダクト２２内の冷却風をケーシング本体１
Ａ内にかき込み、このときの冷却風の風速を増長させ
る。さらに、該各ガイドフィン１３は、冷却風供給口１
Ｃを介してサイドダクト２２内からケーシング本体１Ａ
内に流入する冷却風の流れ方向を均一に調整することに
よって、冷却風がケーシング本体１内に流入する際の圧
力損失を低減させている。

【００４２】１４は板状体１０の大径ボス部１０Ｂ内周
側に挿着された旋回軸受を示し、該旋回軸受１４の内周
側には、駆動軸２のクランク２Ａが挿着され、該旋回軸
受１４は駆動軸２のクランク２Ａに対して旋回スクロー
ル６を回転自在に支持している。

【００４３】１５，１５，…は板状体１０の背面側に互
いに離間して合計３個設けられた補助クランクを示し、
該各補助クランク１５は、その一端側がケーシング本体
１Ａの背面板に軸受１６を介してそれぞれ回転自在に支
持され、他端側が板状体１０に設けられた各小径ボス部
１０Ｃに軸受１７を介して回転自在にそれぞれ支持され
ている。そして、該各補助クランク１５は、旋回スクロ
ール６の旋回時に該旋回スクロール６が自転するのを防
止している。１８は駆動軸２に固着されたバランスウエ
イトを示し、該バランスウエイト１８は駆動軸２の回転
バランスをとるものである。

【００４４】１９はケーシング１の軸受部１Ｂ一端側に
取付けられたファンケーシングを示し、該ファンケーシ
ング１９は有底円筒状に形成され、その他側にはケーシ
ング１の軸受部１Ｂ外周側に位置して冷却風吸込口１９
Ａ，１９Ａ，…が周方向に複数形成されている。また、
該ファンケーシング１９の外周側の一部には後述するサ
イドダクト２２内に連通し、該ファンケーシング１９か
ら該サイドダクト２２に冷却風を送風するための冷却風
送風口１９Ｂが形成されている。

【００４５】２０はファンケーシング１９内に位置し
て、駆動軸２の外周側に固定部材２１により固着された
遠心ファンを示し、該遠心ファン２０は駆動軸２と一体
回転し、ファンケーシング１９の各冷却風吸込口１９Ａ
から図２中矢示ａの如く外気をファンケーシング１９内
に吸込み、この空気を冷却風として冷却風送風口１９Ｂ
から後述のサイドダクト２２を介してケーシング本体１
Ａ側に向けて矢示ｂの如く送風するものである。

【００４６】２２は遠心ファン２０からの冷却風をケー
シング本体１Ａ側に流通させるサイドダクトを示し、該
サイドダクト２２は、その一端側がファンケーシング１
９の冷却風送風口１９Ｂに接続され、他端側がケーシン
グ本体１Ａの冷却風供給口１Ｃと、後述するフロントダ
クト２３の冷却風供給口２３Ａに接続されている。

【００４７】これにより、遠心ファン２０によって送風
された冷却風は、冷却風供給口１Ｃを介してケーシング
本体１Ａ内に図２中の矢示ｃ，ｄの如く供給され、ケー
シング本体１Ａ内を流通し、旋回スクロール本体７，旋
回軸受１４等の熱を奪って冷却風排気口１Ｄ，１Ｅから
矢示ｅ，ｆの如く排気される。これと同時に、冷却風
は、冷却風供給口２３Ａを介してフロントダクト２３内
にも矢示ｇの如く供給され、フロントダクト２３内を流
通し、固定スクロール５の熱を奪って冷却風排気口２３
Ｂから矢示ｈの如く排気される。

【００４８】２３は固定スクロール５の前面側を覆うよ
うにして設けられたフロントダクトを示し、該フロント
ダクト２３の右側面には冷却風供給口２３Ａが形成さ
れ、該冷却風供給口２３Ａにはサイドダクト２２の他端
側が接続されている。また、該フロントダクト２３の左
側面には冷却風排気口２３Ｂが形成され、該冷却風排気
口２３Ｂは外部に開口している。また、該フロントダク
ト２３の中央には吐出パイプ２４が設けられ、該吐出パ
イプ２４の基端側が固定スクロール５の吐出口５Ｇに接
続されている。

【００４９】２５はケーシング本体１Ａの冷却風供給口
１Ｃ近傍に位置してサイドダクト２２内に設けられた流
速分布調整手段としての調整絞りを示し、該調整絞り２
５は、図３に示す如く、上側に位置する絞り板２５Ａ
と、下側に位置する絞り板２５Ｂとから構成され、該絞
り板２５Ａ，２５Ｂは、ケーシング１の前側に位置する
それぞれの一端側がサイドダクト２２の上下方向中間位
置で互いに接近し、他端側が上下方向で互いに離間する
ようにテーパ状に配設されている。また、上側の絞り板
２５Ａはサイドダクト２２の上面側に対して角度αをな
して傾斜しており、下側の絞り板２５Ｂはサイドダクト
２２の下面側に対して角度βをなして傾斜している。

【００５０】そして、前記絞り板２５Ａ，２５Ｂは、図
３に示す如く、遠心ファン２０により例えば矢示Ｓ1 の
ように下側に偏った流速分布で出力される冷却風の流速
分布を、矢示Ｓ2 ，Ｓ3 のように均一な層流状態に調整
し、前記ケーシング本体１Ａの冷却風供給口１Ｃ中央部
（旋回スクロール６の中心側）およびフロントダクト２
３の冷却風供給口２３Ａ中央部（固定スクロール５の中
心側）で冷却風の流速が最大となるように、この冷却風
に絞り作用を付与している。そして、冷却風の流速分布
が矢示Ｓ2 ，Ｓ3 となるように、前記絞り板２５Ａ，２
５Ｂの取付角度α，βは共に鋭角であり、α＝βまたは
α＜βに設定されている。

【００５１】本実施例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あり、次に、当該スクロ
ール式空気圧縮機の圧縮動作について説明する。

【００５２】電動モータにより駆動軸２を回転させ、旋
回スクロール６を旋回させると、固定スクロール５のラ
ップ部５Ｃと旋回スクロール本体７のラップ部７Ｂ間に
画成された圧縮室Ｒ，Ｒ，…が連続的に縮小する。これ
により、固定スクロール５の吸込口５Ｆから吸い込んだ
外気を該各圧縮室Ｒで順次圧縮しつつ、この圧縮空気を
固定スクロール５の吐出口５Ｇから外部の空気タンク等
に吐出させる。

【００５３】次に、当該スクロール式空気圧縮機の冷却
作用について説明するに、駆動軸２を電動モータによっ
て回転駆動すると、旋回スクロール６が旋回運動して空
気の圧縮動作を開始すると同時に、遠心ファン２０が回
転する。これにより、ファンケーシング１９の冷却風吸
込口１９Ａから外気が図２中矢示ａの如くファンケーシ
ング１９内に吸込まれ、この空気は冷却風としてファン
ケーシング１９の冷却風送風口１９Ｂから矢示ｂの如く
流出してサイドダクト２２内を流れる。このとき、当該
冷却風の流速分布は、例えば、図３中の矢示Ｓ1 のよう
になり、サイドダクト２２内の下側で流速が速くなる。

【００５４】そして、該サイドダクト２２内を流れる冷
却風は、絞り板２５Ａ，２５Ｂによってケーシング本体
１Ａの冷却風供給口１Ｃ，フロントダクト２３の冷却風
供給口２３Ａに近づくに従って徐々に絞り込まれる。こ
れにより、サイドダクト２２内を流れる冷却風の流速分
布が矢示Ｓ2 ，Ｓ3 のように均一な層流状態に調整さ
れ、前記ケーシング本体１Ａの冷却風供給口１Ｃ中央部
（旋回スクロール６の中心側）およびフロントダクト２
３の冷却風供給口２３Ａ中央部（固定スクロール５の中
心側）で冷却風の流速が最大となる。これにより、ケー
シング本体１Ａの冷却風供給口１Ｃを介してケーシング
本体１Ａ内に流入する冷却風を、圧縮熱によって最も高
温となる固定スクロール，旋回スクロールの中央部位に
集中的に強く吹き当てることができ、固定スクロール，
旋回スクロール等を効果的に冷却することができる。

【００５５】また、サイドダクト２２内を流れる冷却風
は、板状体１０に設けられた第２のガイド板１２に吹き
当り、その流れ方向が変えられ、ケーシング本体１Ａ内
に矢示ｃの如く流入するようになる。そして、ケーシン
グ本体１Ａ内に流入した冷却風は、板状体１０の背面側
を流通し、ケーシング本体１Ａの冷却風排気口１Ｄ，１
Ｅから外部に流出する。このとき、冷却風は大径ボス部
１０Ｂ，各小径ボス部１０Ｃに吹き当たり、これによ
り、主に旋回軸受１４，補助クランク１５の軸受１６，
１７等を冷却することができる。特に、ケーシング本体
１Ａ内に流入した冷却風は、絞り板２５Ａ，２５Ｂの絞
り作用によって板状体１０の中心に設けられた大径ボス
部１０Ｂに強く吹き当るため、旋回軸受１４を効果的に
冷却することができる。

【００５６】さらに、サイドダクト２２内を流れる冷却
風は、旋回スクロール本体７に設けられた第１のガイド
板８に吹き当り、その流れ方向が変えられ、ケーシング
本体１Ａ内に矢示ｄの如く流入するようになる。そし
て、ケーシング本体１Ａ内に流入した冷却風は、旋回ス
クロール本体７と板状体１０との間を流通し、旋回スク
ロール本体７の鏡板７Ａ背面および各放熱板７Ｃ等から
熱を奪って、ケーシング本体１Ａの冷却風排気口１Ｄ，
１Ｅから外部に流出する。このとき、ケーシング本体１
Ａ内に流入した冷却風は、絞り板２５Ａ，２５Ｂの絞り
作用によって最も高温となる旋回スクロール本体７の中
心側に強く吹き当るため、旋回スクロール本体７を効果
的に冷却することができる。また、サイドダクト２２内
を流れる冷却風が前記ガイド板８に直接吹き当たること
によって、鏡板７Ａを効果的に冷却することができる。

【００５７】また、旋回スクロール本体７，板状体１０
が旋回運動を行うことによって、前記ガイド板８，１２
およびガイドフィン９，１３がサイドダクト２２内で旋
回運動する。即ち、ガイド板８，１２がケーシング本体
１Ａの冷却風供給口１Ｃからサイドダクト２２内で進
出，後退を連続的に繰り返すように運動する。これによ
り、前記ガイドフィン９，１３の各屈曲部９Ａ，１３Ａ
がサイドダクト２２内を流れる冷却風をケーシング本体
１Ａ内にかき込むことができ、冷却風の風速を増長させ
ることができる。

【００５８】さらに、旋回スクロール本体７のガイド板
８，板状体１０のガイド板１２に設けられたガイドフィ
ン９，１３により、ケーシング本体１Ａの冷却風供給口
１Ｃを介してケーシング本体１Ａ内に向けて流入する冷
却風の流れ方向を均一に調整することができ、冷却風を
ケーシング内に取り込む際の圧力損失を低減させること
ができる。

【００５９】一方、サイドダクト２２内を流れる冷却風
は、フロントダクト２３の冷却風供給口２３Ａを介して
フロントダクト２３内に矢示ｇの如く流入する。そし
て、固定スクロール５前面および各放熱板５Ｄ等から熱
を奪って、フロントダクト２３の冷却風排気口２３Ｂか
ら矢示ｈの如く外部に流出する。このとき、フロントダ
クト２３内に流入した冷却風は、絞り板２５Ａ，２５Ｂ
の絞り作用によって最も高温となる固定スクロール５の
中心部に強く吹き当るため、固定スクロール５を効果的
に冷却することができる。

【００６０】かくして、本実施例によれば、、サイドダ
クト２２内には、旋回スクロール６および固定スクロー
ル５の中心側で流速が最大となるように、サイドダクト
２２内を流れる冷却風の流速分布を調整する調整絞り２
５を設ける構成としたから、冷却風を固定スクロール
５，旋回スクロール６の中央部位に最も強く吹き当て、
最も高温となる固定スクロール５，旋回スクロール６の
中央部位を集中的に冷却することができ、固定スクロー
ル５，旋回スクロール６等の冷却効率を大幅に向上させ
ることができる。

【００６１】従って、固定スクロール５，旋回スクロー
ル本体７等の各ラップ部５Ｃ，７Ｂの熱変形等を確実に
防止することができ、耐久性を大幅に向上させることが
できる。また、前記調整絞り２５によって冷却風の流速
分布を調整することにより、少ない冷却風で大きな冷却
効果を得ることができる。これにより、遠心ファン２０
の駆動力を小さくしても十分な冷却効果を得ることがで
きるため、遠心ファン２０の小型化や駆動源の小型化等
を図ることができ、製造コストを大幅に削減することが
可能となる。

【００６２】また、本実施例によれば、旋回スクロール
本体７の鏡板７Ａと、板状体１０の円盤部１０Ａとに
は、サイドダクト２２内に突出するガイド板８，１２を
それぞれ一体形成する構成としたから、サイドダクト２
２内を流れる冷却風の一部を前記板状体１０の円盤部１
０Ａ背面側および旋回スクロール本体７の鏡板７Ａと板
状体１０の円盤部１０Ａとの間に向けて確実に導くこと
ができ、冷却効率を大幅に向上させることができる。

【００６３】また、本実施例によれば、旋回スクロール
本体７と板状体１０のそれぞれに設けられたガイド板
８，１２には、各ガイドフィン９，１３を設ける構成と
したから、旋回スクロール６の旋回運動に追従させて前
記各ガイドフィン９，１３を旋回運動させ、サイドダク
ト２２内を流れる冷却風をケーシング本体１Ａ内にかき
込むことにより、冷却風の風速を増長させることがで
き、旋回スクロール６，旋回軸受１４等の冷却効率を向
上させることができる。これにより、固定スクロール
５，旋回スクロール本体７等の各ラップ部５Ｃ，７Ｂの
熱変形等を確実に防止することができると共に、旋回軸
受１４等の熱による損傷を確実に防止できる。さらに、
固定スクロール５のラップ部５Ｃまたは、旋回スクロー
ル本体７のラップ部７Ｂにチップシールが設けられてい
る場合には、該チップシールの寿命を延ばすことも可能
である。従って、当該スクロール式空気圧縮機の耐久性
や信頼性を大幅に向上させることができる。

【００６４】また、前記ガイド板８，１２に各ガイドフ
ィン９，１３を設けたことにより、冷却風をケーシング
本体１Ａ内に取り込む際の圧力損失を低減できる。従っ
て、遠心ファン２０の駆動力を小さくでき、遠心ファン
２０の小型化や駆動源の小型化等を図ることが可能とな
るだけでなく、騒音の低減化をも図ることができる。

【００６５】なお、前記実施例では、サイドダクト２２
内に流速分布調整手段としての調整絞り２５を設けるも
のとして述べたが、本発明はこれに限るものでなく、サ
イドダクトの外枠形状を変形することによって流速分布
調整手段を形成する構成としてもよい。即ち、サイドダ
クトの外枠形状を、サイドダクト内の冷却風の流路がケ
ーシング１の前側に接近するに従って漸次狭くなるよう
な形状とし、旋回スクロール６および固定スクロール５
の中心側で流速が最大となるように冷却風の流速分布を
調整する構成としてもよい。

【００６６】また、前記実施例では、旋回スクロール本
体７の鏡板７Ａ，板状体１０の円盤部１０Ａにそれぞれ
冷却ガイドとしてのガイド板８，１２を一体形成するも
のとして述べたが、本発明はこれに限らず、ガイド板
８，１２をそれぞれ別個に形成し、鏡板７Ａ，円盤部１
０Ａにそれぞれボルト止め、溶接、接着剤等の手段を用
いて取付けるものとしてもよい。

【００６７】また、前記実施例では、旋回スクロール６
が旋回スクロール本体７と板状体１０とからなる二重構
造の場合を例に挙げ、旋回スクロール本体７側と板状体
１０側とにそれぞれ冷却ガイドとしてのガイド板８，１
２を設ける構成として述べたが、本発明はこれに限るも
のでなく、旋回スクロール本体７側のみに冷却ガイドを
設ける構成としてもよい。また、旋回スクロールが二重
構造でなく、単一の鏡板からなる構造の場合には、その
鏡板に冷却ガイドを設ける構成とする。

【００６８】さらに、前記実施例では、スクロール式空
気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ら
ず、空気以外の気体を圧縮する圧縮機にも適用でき、ま
た真空ポンプ等にも適用できる。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、冷却風をケーシング側の旋回スクロールおよび固
定スクロールに向けて流通させるダクトには、旋回スク
ロールおよび固定スクロールの中心側で流速が最大とな
るように冷却風の流速分布を調整する流速分布調整手段
を設ける構成としたから、冷却風を固定スクロール，旋
回スクロールの中央部位に最も強く吹き当て、最も高温
となる固定スクロール，旋回スクロールの中央部位を集
中的に冷却することができる。これにより、固定スクロ
ールおよび旋回スクロールの冷却を極めて効率よく行う
ことができる。

【００７０】従って、固定スクロール，旋回スクロール
等の各ラップ部の熱変形等を確実に防止することがで
き、耐久性を大幅に向上させることができる。また、前
記流速分布調整手段によって冷却風の流速分布を調整す
ることにより、少ない冷却風で大きな冷却効果を得るこ
とができる。これにより、ファンの駆動力を小さくして
も十分な冷却効果を得ることができるため、ファンの小
型化や駆動源の小型化等を図ることができ、製造コスト
を削減することができる。

【００７１】また、請求項２の発明によれば、旋回スク
ロールには、前記ダクト内に突出し、該ダクト内を流れ
る冷却風の一部を前記旋回スクロールの鏡板背面側に向
けて導く冷却風ガイドを一体に設ける構成としたから、
前記旋回スクロールの鏡板背面側に設けられている旋回
軸受等を効果的に冷却することができる。従って、旋回
軸受の発熱による損傷や旋回軸受内のグリースが溶けて
漏洩するのを確実に防止でき、旋回軸受等の耐久性を向
上させることができる。

【００７２】さらに、請求項３の発明によれば、冷却風
ガイドには、該冷却風ガイドによりダクト内から導かれ
る冷却風を旋回スクロールの旋回運動に追従して該旋回
スクロール側にかき込む冷却風かき込み手段を設ける構
成としたから、旋回スクロールの周囲を流通する冷却風
の風速を増長させることができ、冷却能力を大幅に向上
させることができる。

【００７３】さらにまた、前記冷却風ガイドに設けた冷
却風かき込み手段によって、冷却風をケーシング内に取
り込む際の圧力損失を低減させることができるため、フ
ァンの駆動力を小さくでき、ファンの小型化や駆動源の
小型化等を図ることが可能となるだけでなく、騒音の低
減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるスクロール式空気圧縮機
を示す要部破断の斜視図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。

【図３】図２中の矢示III −III 方向断面図である。

【図４】図２中の矢示IV−IV方向断面図である。

【図５】図２中の矢示Ｖ−Ｖ方向断面図である。

【図６】従来技術によるスクロール式流体機械を示す断
面図である。

【図７】図６中の矢示VII −VII 方向断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング １Ａ ケーシング本体 ２ 駆動軸 ５ 固定スクロール ５Ａ，７Ａ 鏡板 ５Ｃ，７Ｂ ラップ部 ６ 旋回スクロール ７ 旋回スクロール本体 ８，１２ ガイド板（冷却風ガイド） ９，１３ ガイドフィン（冷却風かき込み手段） １０ 板状体 ２０ 遠心ファン（ファン） ２２ サイドダクト ２３ フロントダクト ２５ 調整絞り（流速分布調整手段） ２５Ａ，２５Ｂ 絞り板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311 F04C 29/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、一端側が該ケーシング内
   に回転可能に設けられ、他端側がケーシング外に伸長す
   る駆動軸と、前記ケーシングに固着され、鏡板に渦巻状
   のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシ
   ング内に位置して前記駆動軸の一端側に設けられ、鏡板
   の表面側に該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た旋回スクロールと、前記駆
   動軸の他端側に設けられたファンと、該ファンによって
   発生する冷却風を前記ケーシング側の旋回スクロールお
   よび固定スクロールに向けて流通させるダクトとを備
   え、該ダクトには、前記旋回スクロールおよび固定スク
   ロールの中心側で流速が最大となるように、前記冷却風
   の流速分布を調整する流速分布調整手段を設ける構成と
   してなるスクロール式流体機械。
2. 【請求項２】 前記旋回スクロールには、前記ダクト内
   に突出し、該ダクト内を流れる冷却風の一部を前記旋回
   スクロールの鏡板背面側に向けて導く冷却風ガイドを一
   体に設けてなる請求項１記載のスクロール式流体機械。
3. 【請求項３】 前記冷却風ガイドには、該冷却風ガイド
   により前記ダクト内から導かれる冷却風を前記旋回スク
   ロールの旋回運動に追従して該旋回スクロール側にかき
   込む冷却風かき込み手段を設けてなる請求項２記載のス
   クロール式流体機械。