JP3653128B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents
スクロール式流体機械 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3653128B2 JP3653128B2 JP24868195A JP24868195A JP3653128B2 JP 3653128 B2 JP3653128 B2 JP 3653128B2 JP 24868195 A JP24868195 A JP 24868195A JP 24868195 A JP24868195 A JP 24868195A JP 3653128 B2 JP3653128 B2 JP 3653128B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scroll
- fixed scroll
- cooling air
- suction port
- end plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、該ケーシングに固着され、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられ、該ケーシング内に延びる先端側がクランクとなった駆動軸と、前記ケーシング内に位置して該駆動軸のクランクに旋回可能に取付けられ、鏡板に前記固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スクロールとのラップ部間に画成される複数の圧縮室と、該各圧縮室のうち最外周側の圧縮室と連通するように前記固定スクロールに形成された吸込ポートと、前記各圧縮室のうち中心側の圧縮室と連通するように前記固定スクロールに形成された吐出ポートとから構成して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、旋回スクロールと固定スクロールとの間に画成された各圧縮室内で、吸込ポート側から吸込んだ空気を圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出ポートから外部の空気タンク等に向けて吐出させるようにしている。
【０００４】
この場合、固定スクロールには、通常ラップ部の外周端（巻終り端）からほぼ９０度離間した位置に単一の吸込ポートを形成し、該吸込ポートから２方向に分流させるようにして各圧縮室内に空気等の流体を吸込ませる構成としている。
【０００５】
また、スクロール式空気圧縮機の圧縮運転時には、各圧縮室のうち中心側に位置する圧縮室内でより高温の圧縮熱が発生し、固定スクロールのラップ部や旋回スクロールのラップ部等に熱膨張や温度不均一による歪み変形等が生じ易くなるため、例えばケーシングの内外等に冷却風を強制的に流通させることによって、前記固定スクロールや旋回スクロールを冷却（空冷）する等の対策が取られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、旋回スクロールと固定スクロールとの間に画成される各圧縮室内に空気等の流体を吸込ませるための吸込ポートを、ラップ部の外周端（巻終り端）からほぼ９０度離間した位置に形成しているから、この吸込ポートから吸込まれる空気等の流体は、ラップ部の周方向で２方向に分流して各圧縮室内に流入するようになり、これらの吸込空気（吸込流体）が各圧縮室内に封じ込まれる前に温度上昇するという問題がある。
【０００７】
即ち、各圧縮室で発生した圧縮熱が鏡板やラップ部の外周側に伝わり、これらの部位が高温になった状態では、吸込ポートから吸込んだ空気等の流体が２方向に分流して外周側の圧縮室に達するまでの段階で、前記鏡板やラップ部の外周側から熱伝導を受けたり、輻射熱を受けたりして吸込空気（吸込流体）の温度上昇を招くことになり、これは吸込加熱損失となって圧縮効率を低下させる原因になるという問題がある。
【０００８】
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、本発明は吸込流体が圧縮室内に封じ込まれる前に温度上昇してしまうのを防止でき、吸込加熱損失を抑えて圧縮効率等を確実に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を目的としている。
【０００９】
【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本発明は、ケーシングと、該ケーシングに固着され鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、該固定スクロールに対向して前記ケーシング内に設けられ鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スクロールとのラップ部間に画成される複数の圧縮室とからなるスクロール式流体機械に適用される。
【００１０】
そして、請求項１に記載の発明が採用する構成の特徴は、前記固定スクロールに、該固定スクロールのラップ部外周端に近い位置で開口し前記圧縮室内に流体を吸込ませる第１の吸込ポートと、前記旋回スクロールのラップ部外周端に近い位置で開口し前記圧縮室内に流体を吸込ませる第２の吸込ポートとを設け、前記第１の吸込ポートと第２の吸込ポートとは、前記固定スクロールの鏡板と直交する方向に開口する構成としたことにある。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によると、前記第１，第２の吸込ポートには、前記固定スクロールの鏡板から前記ラップ部が立設された側とは反対側に突出させて吸込フィルタを設ける構成としている。また、請求項３に記載の発明では、前記固定スクロールの鏡板背面側に冷却風通路を形成し、前記第１，第２の吸込ポートは、該冷却風通路を挟んで前記固定スクロールの径方向に離間した位置に配設してなる構成としている。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の発明では、前記固定スクロールのラップ部の外周端より約半巻き部分を前記冷却風通路の上流側に配設する構成としている。
【００１３】
【作用】
上記構成により、請求項１に記載の発明では、固定スクロールのラップ部外周端に近い位置に第１の吸込ポートを設け、旋回スクロールのラップ部外周端に近い位置に第２の吸込ポートを設けているから、該各吸込ポートから外周側の各圧縮室までの間隔を短縮でき、各吸込ポートから吸込んだ流体が外周側の圧縮室に達するまでに温度上昇してしまうのを確実に抑えることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、第１，第２の吸込ポートに吸込フィルタを設けることにより、各吸込ポート内に吸込まれる流体を清浄化できると共に、吸気音を低減することができる。一方、請求項３に記載の発明は、前記固定スクロールの鏡板背面側に冷却風通路を形成し、前記第１，第２の吸込ポートを固定スクロールの径方向に離間させて冷却風通路を挟む構成とすることにより、該冷却風通路内を流れる冷却風で固定スクロールの鏡板を背面側から冷却できると共に、第１の吸込ポートから吸込んだ流体と第２の吸込ポートから吸込んだ流体とを完全に分離して背面側から冷却でき、吸込流体が各吸込ポートから外周側の圧縮室に達するまでに温度上昇するのをより確実に抑えることができる。
【００１５】
さらに、請求項４に記載の発明では、前記固定スクロールのラップ部の外周端より約半巻き部分に相当する部位を前記冷却風通路の上流側に配設することにより、冷却風通路からの冷却風でラップ部の外周端より約半巻き部分を効率的に冷却でき、各吸込ポートから外周側の圧縮室に流入させた吸込流体の温度を比較的低い温度に抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例をスクロール式流体機械を図１ないし図３に基づき、スクロール式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
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で、該ケーシング１は図１に示す如く段付き筒状に形成され、大径の筒部１Ａと、該筒部１Ａの一端側から径方向内向きに延設された環状部１Ｂと、該環状部１Ｂの内周側から筒部１Ａとは反対側に向けて突出するように軸方向に延設された軸受筒部１Ｃとからなり、環状部１Ｂの外周側部位には、後述の各補助クランク２３を取付けるため、例えば３個の取付部１Ｄ，１Ｄ，…（１個のみ図示）が周方向に所定間隔もって形成されている。
【００１８】
２はケーシング１の軸受筒部１Ｃ内に軸受３，３を介して回転可能に設けられた駆動軸を示し、該駆動軸２はケーシング１の筒部１Ａ内へと伸長する先端側がクランク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は軸受筒部１Ｃの一端側から後述のファンケーシング２７内へと突出し、その突出端側には後述のプーリ２９が設けられている。
【００１９】
４はケーシング１の筒部１Ａに固着された固定スクロールを示し、該固定スクロール４は、その中心が駆動軸２の軸線と一致するように配設された円板状の鏡板５と、該鏡板５の表面（歯底）から軸方向に立設され、図２に示す如く中心側が巻始め端６Ａとなり外周端が巻終り端６Ｂとなった渦巻き状のラップ部６と、該ラップ部６を外側から取囲むように鏡板５の径方向外側に一体形成され、ケーシング１の筒部１Ａにボルト等を介して取付けられた外縁部７とから大略構成され、鏡板５の背面（ラップ部６とは反対側の裏面）側には図１に示すように多数の放熱フィン８，８，…が形成されている。
【００２０】
ここで、各放熱フィン８は鏡板５の背面側に沿って互いに平行に延び、後述のダクトカバー３０との間に冷却風通路８Ａ，８Ａ，…を形成している。そして、各放熱フィン８は後述の遠心ファン２８によって発生した冷却風が、各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向へと直線状に流通することにより、鏡板５の背面側から後述の圧縮熱等を放熱させ、固定スクロール４を全体的に冷却する構成となっている。
【００２１】
また、ラップ部６の巻終り端６Ｂ側は、該巻終り端６Ｂより約半巻き部分（巻終り端６Ｂから約１５０〜１６０度程度の巻き角に相当する部位）が図２に示す如く外縁部７の一部となる周胴部６Ｃとして構成され、該周胴部６Ｃの外周側には後述の各放熱フィン３１が図２中の右方向に突出形成されている。そして、ラップ部６の周胴部６Ｃは各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向に流れる冷却風の上流側に配設され、その上端に位置する巻終り端６Ｂは後述する吸込ポート１７の近傍位置に配設されている。
【００２２】
さらに、固定スクロール４の鏡板５は、ラップ部６の巻始め端６Ａ（最内周端）から１．５〜２巻分程度に相当する中心側部位が板厚の大きい厚肉部５Ａとなり、該厚肉部５Ａよりも径方向外側に位置する外周側部位が薄肉部５Ｂとなっている。そして、鏡板５の厚肉部５Ａは薄肉部５Ｂに対して１．４〜１．６倍程度の板厚寸法をもって形成され、厚肉部５Ａは後述する各圧縮室１６からの圧縮熱が各放熱フィン８側へと熱伝導し易くなるように十分な熱容量（板厚）を有し、このときの熱に対する抵抗（熱抵抗）を低減させる構成となっている。
【００２３】
一方、鏡板５の外周側寄り（ラップ部６の巻始め端６Ａから約２巻目に相当する部位より外側）に位置する薄肉部５Ｂは、厚肉部５Ａからの熱が熱伝導するときに大きな抵抗（熱抵抗）を有するように薄肉に形成され、厚肉部５Ａよりも薄肉部５Ｂの方が低い温度状態に保たれるようになっている。そして、鏡板５の薄肉部５Ｂは後述する吸込ポート１７，１８からの吸込空気が薄肉部５Ｂに接触して温度上昇するのを抑える構成となっている。
【００２４】
９は固定スクロール４と対向するようにケーシング１の筒部１Ａ内に旋回可能に配設された旋回スクロールを示し、該旋回スクロール９は旋回スクロール本体１０と、該旋回スクロール本体１０に固着される背面プレート１１とから構成され、旋回スクロール本体１０は、固定スクロール４とほぼ同様に鏡板１２および渦巻き状のラップ部１３等から構成されている。そして、該ラップ部１３は図２に示す如く、中心側の最内周端が巻始め端１３Ａとなり、外周端が巻終り端１３Ｂとなって、固定スクロール４のラップ部６と所定角度（例えば１８０度）だけずらして重なり合うように配設されている。
【００２５】
ここで、前記背面プレート１１は鏡板１２の背面（裏面）側にボルト等を介して固着され、その中央部には後述の旋回軸受１５を保持するボス部１１Ａが一体形成されている。また、背面プレート１１の外周側部位には、ケーシング１側の各取付部１Ｄとほぼ対向する位置に補助クランク２３用の取付部１１Ｂ，１１Ｂ，…（１個のみ図示）が周方向に所定間隔をもって形成されている。
【００２６】
１４，１４，…は旋回スクロール本体１０の鏡板１２と背面プレート１１との間に設けられた放熱フィンを示し、該各放熱フィン１４は鏡板１２の背面側に直線状の凹溝からなる冷却風通路１４Ａ，１４Ａ，…を形成するように配設され、鏡板１２の背面側に沿って互いに平行に延びている。そして、各放熱フィン１４は遠心ファン２８からの冷却風が各冷却風通路１４Ａ内を流通することにより、鏡板１２の背面側およびボス部１１Ａからの熱を放熱させ、これらを冷却する構成となっている。
【００２７】
１５は背面プレート１１のボス部１１Ａ内に挿着された旋回軸受を示し、該旋回軸受１５の内周側には駆動軸２のクランク２Ａが挿着され、駆動軸２のクランク２Ａに対して旋回スクロール９を回転可能に支持する構成となっている。
【００２８】
１６，１６，…は固定スクロール４のラップ部６と旋回スクロール９のラップ部１３との間に画成される複数の圧縮室で、該各圧縮室１６は図２に示すように略三ケ月形状をなし、旋回スクロール９が旋回運動するときにラップ部６，１３間で連続的に縮小することによって後述の吸込ポート１７，１８から吸込んだ空気を漸次圧縮しつつ、圧縮空気を後述の吐出ポート２０から吐出させる。
【００２９】
１７，１８は固定スクロール４の外縁部７に形成された第１，第２の吸込ポートを示し、該吸込ポート１７，１８は鏡板５の径方向外側に位置し、図１に示す如く各放熱フィン８の冷却風通路８Ａを上下方向から挟むように鏡板５の周方向に１８０度離間して配設されている。この場合、吸込ポート１７，１８は、図１に示す如く固定スクロール４の鏡板５と直交する方向に開口している。そして、吸込ポート１７，１８は図２に示す如く各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ａ，１６Ｂに連通し、これらの各圧縮室１６内に後述の各吸込フィルタ１９を介して外気（吸込空気）を吸込ませる構成となっている。
【００３０】
ここで、第１の吸込ポート１７は図２に示す如く、固定スクロール４のラップ部６に対しその巻終り端６Ｂの近傍位置に開口し、第２の吸込ポート１８は旋回スクロール９のラップ部１３に対しその巻終り端１３Ｂの近傍位置で開口している。そして、吸込ポート１７からの吸込空気は各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ａ内にラップ部６の巻終り端６Ｂを介して取込まれ、吸込ポート１８からの吸込空気は各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ｂ内にラップ部１３の巻終り端１３Ｂを介して取込まれる。
【００３１】
また、吸込ポート１７，１８の周壁部には図２に示す如く左，右一対のねじ穴１７Ａ，１７Ａ、１８Ａ，１８Ａが形成され、該各ねじ穴１７Ａ，１８Ａには各吸込フィルタ１９を吸込ポート１７，１８の周壁部に固定するための固定ねじ（図示せず）等が螺着される。
【００３２】
１９，１９は吸込ポート１７，１８を外側から覆うように固定スクロール４に取付けられた吸込フィルタを示し、該各吸込フィルタ１９は、吸込ポート１７，１８の周壁部に前記固定ねじ等を介して固定された保持板１９Ａと、基端側が該保持板１９Ａに固着され、先端側が固定スクロール４の外部へと軸方向に延びた取付ボルト１９Ｂと、該取付ボルト１９Ｂの周囲に挿通され、ナット１９Ｃを介して保持板１９Ａ等に着脱可能に装着されたフィルタエレメント１９Ｄとから大略構成されている。
【００３３】
そして、各吸込フィルタ１９は吸込ポート１７，１８内に吸込まれる空気をフィルタエレメント１９Ｄを介して清浄化すると共に、このときの吸気音等を低減させる吸込サイレンサとしても機能するようになっている。
【００３４】
２０は固定スクロール４の鏡板５中心側に設けた吐出ポートで、該吐出ポート２０は各圧縮室１６のうち最内周（中心）側の圧縮室１６に連通すると共に、外部の空気タンクに空気配管（いずれも図示せず）等を介して接続されている。そして、当該スクロール空気圧縮機の運転時には、旋回スクロール９の旋回動作に応じて吸込ポート１７，１８から吸込んだ空気を各圧縮室１６内で順次圧縮しつつ、最後に中心側の圧縮室１６から吐出ポート２０を介して外部の空気タンク等に圧縮空気を吐出させる。
【００３５】
２１，２２は固定スクロール４と旋回スクロール９のラップ部６，１３歯先側に装着されたシール部材としてのチップシールで、該チップシール２１，２２は弾性樹脂材料によって長尺の紐状に形成され、ラップ部６，１３の歯先に沿って渦巻き状に延びている。そして、チップシール２１，２２は、旋回スクロール９が旋回動作する間、相手方となる鏡板１２，５の表面（歯底）に摺接することにより各圧縮室１６間を気密にシールし、高圧側の圧縮室１６から低圧側の圧縮室１６側に向けて圧縮空気が漏洩するのを防止している。
【００３６】
２３，２３，…はケーシング１の環状部１Ｂと旋回スクロール９の背面プレート１１との間で周方向に所定間隔をもって配設された自転防止機構としての補助クランク（１個のみ図示）で、該各補助クランク２３は、その一端側がケーシング１の各取付部１Ｄ内に軸受２４を介して回転自在に支持され、他端側が背面プレート１１の各取付部１１Ｂに軸受２５を介して回転自在に支持されている。そして、各補助クランク２３は駆動軸２のクランク２Ａと同様に所定寸法だけ偏心して形成され、旋回スクロール９の旋回動作時に該旋回スクロール９の自転を防止する構成となっている。
【００３７】
２６はケーシング１の環状部１Ｂと背面プレート１１のボス部１１Ａとの間に位置して駆動軸２に固着されたバランスウェイトを示し、該バランスウェイト２６は旋回スクロール９の旋回動作に対して駆動軸２全体の回転バランスをとるものである。
【００３８】
２７はケーシング１の軸受筒部１Ｃ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２７は略渦巻き形状をなし、その内周側は冷却風の取入口２７Ａとなって外部に開口している。また、ファンケーシング２７の外周側は後述の冷却風ダクト３３連通し、この冷却風ダクト３３内へと遠心ファン２８からの冷却風を流通させる構成となっている。
【００３９】
２８はファンケーシング２７内に位置して、駆動軸２の突出端側にプーリ２９を介して固着された遠心ファンを示し、該遠心ファン２８は駆動軸２と共に回転することにより、取入口２７Ａからファンケーシング２７内に外気を取込むようにして冷却風を発生させ、この冷却風を冷却風ダクト３３内へと強制的に流通させるものである。また、前記プーリ２９は駆動源となる電動モータにベルト（いずれも図示せず）等を介して連結され、電動モータからの回転力を駆動軸２に伝えると共に、遠心ファン２８にも回転力を伝える構成となっている。
【００４０】
次に、３０は固定スクロール４の背面側に配設したダクトカバーを示し、該ダクトカバー３０は鏡板５の背面側で各放熱フィン８の先端側を覆うように、固定スクロール４に固定して設けられ、各放熱フィン８との間に各冷却風通路８Ａを形成している。そして、該ダクトカバー３０は図３に示すように略長方形の平板状に形成され、冷却風ダクト３３からの冷却風を各冷却風通路８Ａを介して図３中の矢示Ａ方向に流通させる構成となっている。また、ダクトカバー３０の中央部には吐出ポート２０に接続される前記空気配管用の配管挿通穴３０Ａが穿設されている。
【００４１】
３１，３１，…は固定スクロール４の外周側に一体形成された外周側の放熱フィンを示し、該各放熱フィン３１はラップ部６の外周側部位となる周胴部６Ｃの外周面から図２中の右方向に突出形成され、該各放熱フィン３１間は冷却風ダクト３３に連通する冷却風の上流側通路３１Ａ，３１Ａ…となっている。そして、各上流側通路３１Ａはその下流側でダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａに連通し、冷却風ダクト３３からの冷却風は、各上流側通路３１Ａ内へと図２中の矢示Ｂ方向に流入しつつ、その後は各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向に流通する。
【００４２】
３２，３２，…は固定スクロール４の外縁部７に一体形成された他の放熱フィンを示し、該各放熱フィン３１は外縁部７の外周面から図２中の左方向に突出形成され、該各放熱フィン３２間は冷却風の下流側通路３２Ａ，３２Ａ…となっている。そして、冷却風ダクト３３からの冷却風は各上流側通路３１Ａを介して前記ダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内に流入し、その後は各放熱フィン３２間の下流側通路３２Ａを介して外部へと流出するようになっている。
【００４３】
さらに、３３はダクトカバー３０内をファンケーシング２７側に連通させる冷却風ダクトを示し、該冷却風ダクト３３はファンケーシング２７の外周側からケーシング１の外側を固定スクロール４側に向けて延びている。そして、冷却風ダクト３３はファンケーシング２７内で遠心ファン２８により発生した冷却風を、ケーシング１内に導入して旋回スクロール９側の各放熱フィン１４間（各冷却風通路１４Ａ内）を流通させると共に、固定スクロール４側の前記各上流側通路３１Ａを介してダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内へと流通させる構成となっている。
【００４４】
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、次にその作動について説明する。
【００４５】
まず、電動モータ等の駆動源により駆動軸２を回転させ、旋回スクロール９を旋回駆動すると、固定スクロール４のラップ部６と旋回スクロール９のラップ部１３間に画成された圧縮室１６，１６，…が連続的に縮小する。これにより、固定スクロール４の吸込ポート１７，１８から吸込んだ空気（外気）を各圧縮室１６で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール４の吐出ポート２０から外部の空気タンク等に吐出させる。
【００４６】
また、ファンケーシング２７内では遠心ファン２８がプーリ２９を介して駆動軸２と共に回転駆動されるから、該遠心ファン２８の回転によりファンケーシング２７の取入口２７Ａから外気が冷却風となってファンケーシング２７内に取込まれ、この冷却風はファンケーシング２７内から冷却風ダクト３３へと強制的に送り出される。
【００４７】
そして、冷却風ダクト３３内を流れる冷却風は、ケーシング１の流入口（図示せず）等を介してケーシング１内に導入され、旋回スクロール９側の各放熱フィン１４間（各冷却風通路１４Ａ内）等を流通する間に旋回スクロール９や旋回軸受１５等を強制冷却すると共に、固定スクロール４側の各上流側通路３１Ａ内にも図２中の矢示Ｂ方向に流入し、その後はダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内へと図３中の矢示Ａ方向に流通する。
【００４８】
この結果、冷却風ダクト３３からの冷却風は各上流側通路３１Ａを介してダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内に流入した後に、各放熱フィン３２間の下流側通路３２Ａを介して外部へと流出するようになり、各上流側通路３１Ａ内を図２中の矢示Ｂ方向に流れる間に固定スクロール４のラップ部６（周胴部６Ｃ）側を強制冷却すると共に、ダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向に流通する間に固定スクロール４の鏡板５をその背面側から強制冷却するようになる。
【００４９】
而して、本実施例によれば、固定スクロール４の外縁部７に形成した第１，第２の吸込ポート１７，１８を鏡板５の径方向外側で、図１に示す如く各放熱フィン８間の冷却風通路８Ａを上下方向から挟むように鏡板５の周方向に１８０度離間させて配設し、第１の吸込ポート１７を図２に示す如く、固定スクロール４のラップ部６に対してその巻終り端６Ｂの近傍位置に開口させ、第２の吸込ポート１８を旋回スクロール９のラップ部１３に対しその巻終り端１３Ｂの近傍位置で開口させる構成としたから、下記のような作用効果を得ることができる。
【００５０】
即ち、吸込ポート１７からの吸込空気は図２に示す如く各圧縮室１６のうち、最外周側の圧縮室１６Ａ内にラップ部６の巻終り端６Ｂを介して取込まれ、吸込ポート１８からの吸込空気は各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ｂ内にラップ部１３の巻終り端１３Ｂを介して取込まれるようになるため、吸込ポート１７からラップ部６の巻終り端６Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ａ）までの間隔を確実に短縮できると共に、吸込ポート１８からはラップ部１３の巻終り端１３Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ｂ）までの間隔を確実に小さくできる。
【００５１】
この結果、各圧縮室１６からの圧縮熱が固定スクロール４の鏡板５やラップ部６の外周側に伝わり、これらの部位が高温になった場合でも、吸込ポート１７，１８からそれぞれ吸込んだ空気がラップ部６の巻終り端６Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ａ）、ラップ部１３の巻終り端１３Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ｂ）に達するまでの段階で、鏡板５やラップ部６の外周側から熱伝導を受けたり、輻射熱を受けたりする可能性を大幅に減じることができ、吸込空気の温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００５２】
また、固定スクロール４の鏡板５は中心側を厚肉部５Ａとし、該厚肉部５Ａよりも径方向外側に位置する外周側部位を薄肉部５Ｂとして形成しているから、鏡板５の厚肉部５Ａ側では熱抵抗を下げて各圧縮室１６からの圧縮熱を各放熱フィン８側へと効率的に熱伝導させることができ、このときの熱を各放熱フィン８を介して各冷却風通路８Ａ側に確実に逃がし得ると共に、薄肉部５Ｂ側には大きな熱抵抗を与えて、厚肉部５Ａ側から薄肉部５Ｂ側に圧縮熱等が伝わるのを制限でき、薄肉部５Ｂを厚肉部５Ａよりも低い温度状態に保つことができる。
【００５３】
従って、本実施例によれば、吸込ポート１７，１８からの吸込空気が鏡板５の薄肉部５Ｂに接触するような場合でも、吸込空気が温度上昇するのをより確実に制限でき、従来技術で述べたように吸込加熱損失となって圧縮効率を低下させる等の問題を効果的に解消できる。そして、ラップ部６，１３の歯先側に装着したチップシール２１，２２等が熱影響で早期に摩耗、損傷されるのを防止でき、これらの耐久性や寿命を確実に延ばすことができる。
【００５４】
また、固定スクロール４の鏡板５にはその背面側に各放熱フィン８を介して図３中の矢示Ａ方向に冷却風を流通させる各冷却風通路８Ａを形成し、第１，第２の吸込ポート１７，１８を固定スクロール４の径方向に離間させて各冷却風通路８Ａを上下方向から挟む構成としているから、該各冷却風通路８Ａ内を矢示Ａ方向に流がれる冷却風によって、固定スクロール４の鏡板５を背面側から強制的に冷却できると共に、第１の吸込ポート１７から吸込んだ空気と第２の吸込ポート１８から吸込んだ空気とを完全に分離して鏡板５の背面側から冷却でき、吸込空気が吸込ポート１７，１８から外周側の圧縮室１６Ａ，１６Ｂに達するまでに温度上昇するのをより確実に抑えることができる。
【００５５】
さらに、固定スクロール４のラップ部６はその外周側部位となる周胴部６Ｃを図２に示す如く外縁部７の一部として構成し、該周胴部６Ｃの外周側に各放熱フィン３１を突出形成すると共に、図３中の矢示Ａ方向に冷却風が流れる各冷却風通路８Ａの上流側にこの周胴部６Ｃを配設しているから、図２中の各上流側通路３１Ａから各冷却風通路８Ａ内に向けて流通する比較的低い温度状態の冷却風によってラップ部６の周胴部６Ｃを効率的に冷却でき、これによっても吸込空気の温度上昇を効果的に抑えることができる等の効果を奏する。
【００５６】
なお、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、例えば空気以外の窒素、または種々の流体等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。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、請求項１に記載のように、固定スクロールには、該固定スクロールのラップ部外周端に近い位置で第１の吸込ポートを設けると共に、旋回スクロールのラップ部外周端に近い位置に第２の吸込ポートを設け、前記第１の吸込ポートと第２の吸込ポートとは、前記固定スクロールの鏡板と直交する方向に開口する構成としたから、該各吸込ポートから外周側の各圧縮室までの間隔を確実に短縮でき、吸込流体が圧縮室内に封じ込まれる前に温度上昇してしまうのを防止できると共に、吸込加熱損失を抑えることができ、圧縮運転時の圧縮効率を向上できる等の効果を奏する。
【００５８】
また、請求項２に記載の発明では、第１，第２の吸込ポートに吸込フィルタを設け、該吸込フィルタは、前記固定スクロールの鏡板から前記ラップ部が立設された側とは反対側に突出させる構成としているので、各吸込ポート内に吸込まれる流体を吸込フィルタにより清浄化できると共に、吸気音を低減することができる。一方、請求項３に記載の発明は、前記固定スクロールの鏡板背面側に冷却風通路を形成し、前記第１，第２の吸込ポートを固定スクロールの径方向に離間させて冷却風通路を挟む構成とすることにより、該冷却風通路内を流れる冷却風で固定スクロールの鏡板を背面側から冷却できると共に、第１の吸込ポートから吸込んだ流体と第２の吸込ポートから吸込んだ流体とを完全に分離して固定スクロールの背面側から冷却することができ、吸込流体が各吸込ポートから外周側の圧縮室に達するまでに温度上昇するのを効果的に防止でき、吸込加熱損失を確実に抑えることができる。
【００５９】
さらに、請求項４に記載の発明では、前記固定スクロールのラップ部のうち、該ラップ部の外周端より約半巻き部分を前記冷却風通路の上流側に配設しているから、冷却風通路からの冷却風でラップ部の外周端より約半巻き部分を効率的に冷却でき、各吸込ポートから外周側の圧縮室に流入させた吸込流体の温度を比較的低い温度に抑えて、吸込加熱損失を効果的に低減できる等の効果を奏する。
【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縦断面図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。
【図３】図１に示す固定スクロールの背面側からみたスクロール式空気圧縮機の外観図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 駆動軸
２Ａ クランク
４ 固定スクロール
５，１２ 鏡板
６，１３ ラップ部
８，１４ 放熱フィン
８Ａ，１４Ａ 冷却風通路
９ 旋回スクロール
１０ 旋回スクロール本体
１１ 背面プレート
１６ 圧縮室
１７ 第１の吸込ポート
１８ 第２の吸込ポート
１９ 吸込フィルタ
２０ 吐出ポート
２１，２２ チップシール（シール部材）
２３ 補助クランク
２７ ファンケーシング
２８ 遠心ファン
３０ ダクトカバー
３３ 冷却風ダクト
【発明の属する技術分野】
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、該ケーシングに固着され、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられ、該ケーシング内に延びる先端側がクランクとなった駆動軸と、前記ケーシング内に位置して該駆動軸のクランクに旋回可能に取付けられ、鏡板に前記固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スクロールとのラップ部間に画成される複数の圧縮室と、該各圧縮室のうち最外周側の圧縮室と連通するように前記固定スクロールに形成された吸込ポートと、前記各圧縮室のうち中心側の圧縮室と連通するように前記固定スクロールに形成された吐出ポートとから構成して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、旋回スクロールと固定スクロールとの間に画成された各圧縮室内で、吸込ポート側から吸込んだ空気を圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出ポートから外部の空気タンク等に向けて吐出させるようにしている。
【０００４】
この場合、固定スクロールには、通常ラップ部の外周端（巻終り端）からほぼ９０度離間した位置に単一の吸込ポートを形成し、該吸込ポートから２方向に分流させるようにして各圧縮室内に空気等の流体を吸込ませる構成としている。
【０００５】
また、スクロール式空気圧縮機の圧縮運転時には、各圧縮室のうち中心側に位置する圧縮室内でより高温の圧縮熱が発生し、固定スクロールのラップ部や旋回スクロールのラップ部等に熱膨張や温度不均一による歪み変形等が生じ易くなるため、例えばケーシングの内外等に冷却風を強制的に流通させることによって、前記固定スクロールや旋回スクロールを冷却（空冷）する等の対策が取られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、旋回スクロールと固定スクロールとの間に画成される各圧縮室内に空気等の流体を吸込ませるための吸込ポートを、ラップ部の外周端（巻終り端）からほぼ９０度離間した位置に形成しているから、この吸込ポートから吸込まれる空気等の流体は、ラップ部の周方向で２方向に分流して各圧縮室内に流入するようになり、これらの吸込空気（吸込流体）が各圧縮室内に封じ込まれる前に温度上昇するという問題がある。
【０００７】
即ち、各圧縮室で発生した圧縮熱が鏡板やラップ部の外周側に伝わり、これらの部位が高温になった状態では、吸込ポートから吸込んだ空気等の流体が２方向に分流して外周側の圧縮室に達するまでの段階で、前記鏡板やラップ部の外周側から熱伝導を受けたり、輻射熱を受けたりして吸込空気（吸込流体）の温度上昇を招くことになり、これは吸込加熱損失となって圧縮効率を低下させる原因になるという問題がある。
【０００８】
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、本発明は吸込流体が圧縮室内に封じ込まれる前に温度上昇してしまうのを防止でき、吸込加熱損失を抑えて圧縮効率等を確実に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を目的としている。
【０００９】
【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本発明は、ケーシングと、該ケーシングに固着され鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、該固定スクロールに対向して前記ケーシング内に設けられ鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スクロールとのラップ部間に画成される複数の圧縮室とからなるスクロール式流体機械に適用される。
【００１０】
そして、請求項１に記載の発明が採用する構成の特徴は、前記固定スクロールに、該固定スクロールのラップ部外周端に近い位置で開口し前記圧縮室内に流体を吸込ませる第１の吸込ポートと、前記旋回スクロールのラップ部外周端に近い位置で開口し前記圧縮室内に流体を吸込ませる第２の吸込ポートとを設け、前記第１の吸込ポートと第２の吸込ポートとは、前記固定スクロールの鏡板と直交する方向に開口する構成としたことにある。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によると、前記第１，第２の吸込ポートには、前記固定スクロールの鏡板から前記ラップ部が立設された側とは反対側に突出させて吸込フィルタを設ける構成としている。また、請求項３に記載の発明では、前記固定スクロールの鏡板背面側に冷却風通路を形成し、前記第１，第２の吸込ポートは、該冷却風通路を挟んで前記固定スクロールの径方向に離間した位置に配設してなる構成としている。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の発明では、前記固定スクロールのラップ部の外周端より約半巻き部分を前記冷却風通路の上流側に配設する構成としている。
【００１３】
【作用】
上記構成により、請求項１に記載の発明では、固定スクロールのラップ部外周端に近い位置に第１の吸込ポートを設け、旋回スクロールのラップ部外周端に近い位置に第２の吸込ポートを設けているから、該各吸込ポートから外周側の各圧縮室までの間隔を短縮でき、各吸込ポートから吸込んだ流体が外周側の圧縮室に達するまでに温度上昇してしまうのを確実に抑えることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、第１，第２の吸込ポートに吸込フィルタを設けることにより、各吸込ポート内に吸込まれる流体を清浄化できると共に、吸気音を低減することができる。一方、請求項３に記載の発明は、前記固定スクロールの鏡板背面側に冷却風通路を形成し、前記第１，第２の吸込ポートを固定スクロールの径方向に離間させて冷却風通路を挟む構成とすることにより、該冷却風通路内を流れる冷却風で固定スクロールの鏡板を背面側から冷却できると共に、第１の吸込ポートから吸込んだ流体と第２の吸込ポートから吸込んだ流体とを完全に分離して背面側から冷却でき、吸込流体が各吸込ポートから外周側の圧縮室に達するまでに温度上昇するのをより確実に抑えることができる。
【００１５】
さらに、請求項４に記載の発明では、前記固定スクロールのラップ部の外周端より約半巻き部分に相当する部位を前記冷却風通路の上流側に配設することにより、冷却風通路からの冷却風でラップ部の外周端より約半巻き部分を効率的に冷却でき、各吸込ポートから外周側の圧縮室に流入させた吸込流体の温度を比較的低い温度に抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例をスクロール式流体機械を図１ないし図３に基づき、スクロール式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
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で、該ケーシング１は図１に示す如く段付き筒状に形成され、大径の筒部１Ａと、該筒部１Ａの一端側から径方向内向きに延設された環状部１Ｂと、該環状部１Ｂの内周側から筒部１Ａとは反対側に向けて突出するように軸方向に延設された軸受筒部１Ｃとからなり、環状部１Ｂの外周側部位には、後述の各補助クランク２３を取付けるため、例えば３個の取付部１Ｄ，１Ｄ，…（１個のみ図示）が周方向に所定間隔もって形成されている。
【００１８】
２はケーシング１の軸受筒部１Ｃ内に軸受３，３を介して回転可能に設けられた駆動軸を示し、該駆動軸２はケーシング１の筒部１Ａ内へと伸長する先端側がクランク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は軸受筒部１Ｃの一端側から後述のファンケーシング２７内へと突出し、その突出端側には後述のプーリ２９が設けられている。
【００１９】
４はケーシング１の筒部１Ａに固着された固定スクロールを示し、該固定スクロール４は、その中心が駆動軸２の軸線と一致するように配設された円板状の鏡板５と、該鏡板５の表面（歯底）から軸方向に立設され、図２に示す如く中心側が巻始め端６Ａとなり外周端が巻終り端６Ｂとなった渦巻き状のラップ部６と、該ラップ部６を外側から取囲むように鏡板５の径方向外側に一体形成され、ケーシング１の筒部１Ａにボルト等を介して取付けられた外縁部７とから大略構成され、鏡板５の背面（ラップ部６とは反対側の裏面）側には図１に示すように多数の放熱フィン８，８，…が形成されている。
【００２０】
ここで、各放熱フィン８は鏡板５の背面側に沿って互いに平行に延び、後述のダクトカバー３０との間に冷却風通路８Ａ，８Ａ，…を形成している。そして、各放熱フィン８は後述の遠心ファン２８によって発生した冷却風が、各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向へと直線状に流通することにより、鏡板５の背面側から後述の圧縮熱等を放熱させ、固定スクロール４を全体的に冷却する構成となっている。
【００２１】
また、ラップ部６の巻終り端６Ｂ側は、該巻終り端６Ｂより約半巻き部分（巻終り端６Ｂから約１５０〜１６０度程度の巻き角に相当する部位）が図２に示す如く外縁部７の一部となる周胴部６Ｃとして構成され、該周胴部６Ｃの外周側には後述の各放熱フィン３１が図２中の右方向に突出形成されている。そして、ラップ部６の周胴部６Ｃは各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向に流れる冷却風の上流側に配設され、その上端に位置する巻終り端６Ｂは後述する吸込ポート１７の近傍位置に配設されている。
【００２２】
さらに、固定スクロール４の鏡板５は、ラップ部６の巻始め端６Ａ（最内周端）から１．５〜２巻分程度に相当する中心側部位が板厚の大きい厚肉部５Ａとなり、該厚肉部５Ａよりも径方向外側に位置する外周側部位が薄肉部５Ｂとなっている。そして、鏡板５の厚肉部５Ａは薄肉部５Ｂに対して１．４〜１．６倍程度の板厚寸法をもって形成され、厚肉部５Ａは後述する各圧縮室１６からの圧縮熱が各放熱フィン８側へと熱伝導し易くなるように十分な熱容量（板厚）を有し、このときの熱に対する抵抗（熱抵抗）を低減させる構成となっている。
【００２３】
一方、鏡板５の外周側寄り（ラップ部６の巻始め端６Ａから約２巻目に相当する部位より外側）に位置する薄肉部５Ｂは、厚肉部５Ａからの熱が熱伝導するときに大きな抵抗（熱抵抗）を有するように薄肉に形成され、厚肉部５Ａよりも薄肉部５Ｂの方が低い温度状態に保たれるようになっている。そして、鏡板５の薄肉部５Ｂは後述する吸込ポート１７，１８からの吸込空気が薄肉部５Ｂに接触して温度上昇するのを抑える構成となっている。
【００２４】
９は固定スクロール４と対向するようにケーシング１の筒部１Ａ内に旋回可能に配設された旋回スクロールを示し、該旋回スクロール９は旋回スクロール本体１０と、該旋回スクロール本体１０に固着される背面プレート１１とから構成され、旋回スクロール本体１０は、固定スクロール４とほぼ同様に鏡板１２および渦巻き状のラップ部１３等から構成されている。そして、該ラップ部１３は図２に示す如く、中心側の最内周端が巻始め端１３Ａとなり、外周端が巻終り端１３Ｂとなって、固定スクロール４のラップ部６と所定角度（例えば１８０度）だけずらして重なり合うように配設されている。
【００２５】
ここで、前記背面プレート１１は鏡板１２の背面（裏面）側にボルト等を介して固着され、その中央部には後述の旋回軸受１５を保持するボス部１１Ａが一体形成されている。また、背面プレート１１の外周側部位には、ケーシング１側の各取付部１Ｄとほぼ対向する位置に補助クランク２３用の取付部１１Ｂ，１１Ｂ，…（１個のみ図示）が周方向に所定間隔をもって形成されている。
【００２６】
１４，１４，…は旋回スクロール本体１０の鏡板１２と背面プレート１１との間に設けられた放熱フィンを示し、該各放熱フィン１４は鏡板１２の背面側に直線状の凹溝からなる冷却風通路１４Ａ，１４Ａ，…を形成するように配設され、鏡板１２の背面側に沿って互いに平行に延びている。そして、各放熱フィン１４は遠心ファン２８からの冷却風が各冷却風通路１４Ａ内を流通することにより、鏡板１２の背面側およびボス部１１Ａからの熱を放熱させ、これらを冷却する構成となっている。
【００２７】
１５は背面プレート１１のボス部１１Ａ内に挿着された旋回軸受を示し、該旋回軸受１５の内周側には駆動軸２のクランク２Ａが挿着され、駆動軸２のクランク２Ａに対して旋回スクロール９を回転可能に支持する構成となっている。
【００２８】
１６，１６，…は固定スクロール４のラップ部６と旋回スクロール９のラップ部１３との間に画成される複数の圧縮室で、該各圧縮室１６は図２に示すように略三ケ月形状をなし、旋回スクロール９が旋回運動するときにラップ部６，１３間で連続的に縮小することによって後述の吸込ポート１７，１８から吸込んだ空気を漸次圧縮しつつ、圧縮空気を後述の吐出ポート２０から吐出させる。
【００２９】
１７，１８は固定スクロール４の外縁部７に形成された第１，第２の吸込ポートを示し、該吸込ポート１７，１８は鏡板５の径方向外側に位置し、図１に示す如く各放熱フィン８の冷却風通路８Ａを上下方向から挟むように鏡板５の周方向に１８０度離間して配設されている。この場合、吸込ポート１７，１８は、図１に示す如く固定スクロール４の鏡板５と直交する方向に開口している。そして、吸込ポート１７，１８は図２に示す如く各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ａ，１６Ｂに連通し、これらの各圧縮室１６内に後述の各吸込フィルタ１９を介して外気（吸込空気）を吸込ませる構成となっている。
【００３０】
ここで、第１の吸込ポート１７は図２に示す如く、固定スクロール４のラップ部６に対しその巻終り端６Ｂの近傍位置に開口し、第２の吸込ポート１８は旋回スクロール９のラップ部１３に対しその巻終り端１３Ｂの近傍位置で開口している。そして、吸込ポート１７からの吸込空気は各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ａ内にラップ部６の巻終り端６Ｂを介して取込まれ、吸込ポート１８からの吸込空気は各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ｂ内にラップ部１３の巻終り端１３Ｂを介して取込まれる。
【００３１】
また、吸込ポート１７，１８の周壁部には図２に示す如く左，右一対のねじ穴１７Ａ，１７Ａ、１８Ａ，１８Ａが形成され、該各ねじ穴１７Ａ，１８Ａには各吸込フィルタ１９を吸込ポート１７，１８の周壁部に固定するための固定ねじ（図示せず）等が螺着される。
【００３２】
１９，１９は吸込ポート１７，１８を外側から覆うように固定スクロール４に取付けられた吸込フィルタを示し、該各吸込フィルタ１９は、吸込ポート１７，１８の周壁部に前記固定ねじ等を介して固定された保持板１９Ａと、基端側が該保持板１９Ａに固着され、先端側が固定スクロール４の外部へと軸方向に延びた取付ボルト１９Ｂと、該取付ボルト１９Ｂの周囲に挿通され、ナット１９Ｃを介して保持板１９Ａ等に着脱可能に装着されたフィルタエレメント１９Ｄとから大略構成されている。
【００３３】
そして、各吸込フィルタ１９は吸込ポート１７，１８内に吸込まれる空気をフィルタエレメント１９Ｄを介して清浄化すると共に、このときの吸気音等を低減させる吸込サイレンサとしても機能するようになっている。
【００３４】
２０は固定スクロール４の鏡板５中心側に設けた吐出ポートで、該吐出ポート２０は各圧縮室１６のうち最内周（中心）側の圧縮室１６に連通すると共に、外部の空気タンクに空気配管（いずれも図示せず）等を介して接続されている。そして、当該スクロール空気圧縮機の運転時には、旋回スクロール９の旋回動作に応じて吸込ポート１７，１８から吸込んだ空気を各圧縮室１６内で順次圧縮しつつ、最後に中心側の圧縮室１６から吐出ポート２０を介して外部の空気タンク等に圧縮空気を吐出させる。
【００３５】
２１，２２は固定スクロール４と旋回スクロール９のラップ部６，１３歯先側に装着されたシール部材としてのチップシールで、該チップシール２１，２２は弾性樹脂材料によって長尺の紐状に形成され、ラップ部６，１３の歯先に沿って渦巻き状に延びている。そして、チップシール２１，２２は、旋回スクロール９が旋回動作する間、相手方となる鏡板１２，５の表面（歯底）に摺接することにより各圧縮室１６間を気密にシールし、高圧側の圧縮室１６から低圧側の圧縮室１６側に向けて圧縮空気が漏洩するのを防止している。
【００３６】
２３，２３，…はケーシング１の環状部１Ｂと旋回スクロール９の背面プレート１１との間で周方向に所定間隔をもって配設された自転防止機構としての補助クランク（１個のみ図示）で、該各補助クランク２３は、その一端側がケーシング１の各取付部１Ｄ内に軸受２４を介して回転自在に支持され、他端側が背面プレート１１の各取付部１１Ｂに軸受２５を介して回転自在に支持されている。そして、各補助クランク２３は駆動軸２のクランク２Ａと同様に所定寸法だけ偏心して形成され、旋回スクロール９の旋回動作時に該旋回スクロール９の自転を防止する構成となっている。
【００３７】
２６はケーシング１の環状部１Ｂと背面プレート１１のボス部１１Ａとの間に位置して駆動軸２に固着されたバランスウェイトを示し、該バランスウェイト２６は旋回スクロール９の旋回動作に対して駆動軸２全体の回転バランスをとるものである。
【００３８】
２７はケーシング１の軸受筒部１Ｃ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２７は略渦巻き形状をなし、その内周側は冷却風の取入口２７Ａとなって外部に開口している。また、ファンケーシング２７の外周側は後述の冷却風ダクト３３連通し、この冷却風ダクト３３内へと遠心ファン２８からの冷却風を流通させる構成となっている。
【００３９】
２８はファンケーシング２７内に位置して、駆動軸２の突出端側にプーリ２９を介して固着された遠心ファンを示し、該遠心ファン２８は駆動軸２と共に回転することにより、取入口２７Ａからファンケーシング２７内に外気を取込むようにして冷却風を発生させ、この冷却風を冷却風ダクト３３内へと強制的に流通させるものである。また、前記プーリ２９は駆動源となる電動モータにベルト（いずれも図示せず）等を介して連結され、電動モータからの回転力を駆動軸２に伝えると共に、遠心ファン２８にも回転力を伝える構成となっている。
【００４０】
次に、３０は固定スクロール４の背面側に配設したダクトカバーを示し、該ダクトカバー３０は鏡板５の背面側で各放熱フィン８の先端側を覆うように、固定スクロール４に固定して設けられ、各放熱フィン８との間に各冷却風通路８Ａを形成している。そして、該ダクトカバー３０は図３に示すように略長方形の平板状に形成され、冷却風ダクト３３からの冷却風を各冷却風通路８Ａを介して図３中の矢示Ａ方向に流通させる構成となっている。また、ダクトカバー３０の中央部には吐出ポート２０に接続される前記空気配管用の配管挿通穴３０Ａが穿設されている。
【００４１】
３１，３１，…は固定スクロール４の外周側に一体形成された外周側の放熱フィンを示し、該各放熱フィン３１はラップ部６の外周側部位となる周胴部６Ｃの外周面から図２中の右方向に突出形成され、該各放熱フィン３１間は冷却風ダクト３３に連通する冷却風の上流側通路３１Ａ，３１Ａ…となっている。そして、各上流側通路３１Ａはその下流側でダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａに連通し、冷却風ダクト３３からの冷却風は、各上流側通路３１Ａ内へと図２中の矢示Ｂ方向に流入しつつ、その後は各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向に流通する。
【００４２】
３２，３２，…は固定スクロール４の外縁部７に一体形成された他の放熱フィンを示し、該各放熱フィン３１は外縁部７の外周面から図２中の左方向に突出形成され、該各放熱フィン３２間は冷却風の下流側通路３２Ａ，３２Ａ…となっている。そして、冷却風ダクト３３からの冷却風は各上流側通路３１Ａを介して前記ダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内に流入し、その後は各放熱フィン３２間の下流側通路３２Ａを介して外部へと流出するようになっている。
【００４３】
さらに、３３はダクトカバー３０内をファンケーシング２７側に連通させる冷却風ダクトを示し、該冷却風ダクト３３はファンケーシング２７の外周側からケーシング１の外側を固定スクロール４側に向けて延びている。そして、冷却風ダクト３３はファンケーシング２７内で遠心ファン２８により発生した冷却風を、ケーシング１内に導入して旋回スクロール９側の各放熱フィン１４間（各冷却風通路１４Ａ内）を流通させると共に、固定スクロール４側の前記各上流側通路３１Ａを介してダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内へと流通させる構成となっている。
【００４４】
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、次にその作動について説明する。
【００４５】
まず、電動モータ等の駆動源により駆動軸２を回転させ、旋回スクロール９を旋回駆動すると、固定スクロール４のラップ部６と旋回スクロール９のラップ部１３間に画成された圧縮室１６，１６，…が連続的に縮小する。これにより、固定スクロール４の吸込ポート１７，１８から吸込んだ空気（外気）を各圧縮室１６で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール４の吐出ポート２０から外部の空気タンク等に吐出させる。
【００４６】
また、ファンケーシング２７内では遠心ファン２８がプーリ２９を介して駆動軸２と共に回転駆動されるから、該遠心ファン２８の回転によりファンケーシング２７の取入口２７Ａから外気が冷却風となってファンケーシング２７内に取込まれ、この冷却風はファンケーシング２７内から冷却風ダクト３３へと強制的に送り出される。
【００４７】
そして、冷却風ダクト３３内を流れる冷却風は、ケーシング１の流入口（図示せず）等を介してケーシング１内に導入され、旋回スクロール９側の各放熱フィン１４間（各冷却風通路１４Ａ内）等を流通する間に旋回スクロール９や旋回軸受１５等を強制冷却すると共に、固定スクロール４側の各上流側通路３１Ａ内にも図２中の矢示Ｂ方向に流入し、その後はダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内へと図３中の矢示Ａ方向に流通する。
【００４８】
この結果、冷却風ダクト３３からの冷却風は各上流側通路３１Ａを介してダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内に流入した後に、各放熱フィン３２間の下流側通路３２Ａを介して外部へと流出するようになり、各上流側通路３１Ａ内を図２中の矢示Ｂ方向に流れる間に固定スクロール４のラップ部６（周胴部６Ｃ）側を強制冷却すると共に、ダクトカバー３０内の各冷却風通路８Ａ内を図３中の矢示Ａ方向に流通する間に固定スクロール４の鏡板５をその背面側から強制冷却するようになる。
【００４９】
而して、本実施例によれば、固定スクロール４の外縁部７に形成した第１，第２の吸込ポート１７，１８を鏡板５の径方向外側で、図１に示す如く各放熱フィン８間の冷却風通路８Ａを上下方向から挟むように鏡板５の周方向に１８０度離間させて配設し、第１の吸込ポート１７を図２に示す如く、固定スクロール４のラップ部６に対してその巻終り端６Ｂの近傍位置に開口させ、第２の吸込ポート１８を旋回スクロール９のラップ部１３に対しその巻終り端１３Ｂの近傍位置で開口させる構成としたから、下記のような作用効果を得ることができる。
【００５０】
即ち、吸込ポート１７からの吸込空気は図２に示す如く各圧縮室１６のうち、最外周側の圧縮室１６Ａ内にラップ部６の巻終り端６Ｂを介して取込まれ、吸込ポート１８からの吸込空気は各圧縮室１６のうち最外周側の圧縮室１６Ｂ内にラップ部１３の巻終り端１３Ｂを介して取込まれるようになるため、吸込ポート１７からラップ部６の巻終り端６Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ａ）までの間隔を確実に短縮できると共に、吸込ポート１８からはラップ部１３の巻終り端１３Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ｂ）までの間隔を確実に小さくできる。
【００５１】
この結果、各圧縮室１６からの圧縮熱が固定スクロール４の鏡板５やラップ部６の外周側に伝わり、これらの部位が高温になった場合でも、吸込ポート１７，１８からそれぞれ吸込んだ空気がラップ部６の巻終り端６Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ａ）、ラップ部１３の巻終り端１３Ｂ（最外周側の圧縮室１６Ｂ）に達するまでの段階で、鏡板５やラップ部６の外周側から熱伝導を受けたり、輻射熱を受けたりする可能性を大幅に減じることができ、吸込空気の温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００５２】
また、固定スクロール４の鏡板５は中心側を厚肉部５Ａとし、該厚肉部５Ａよりも径方向外側に位置する外周側部位を薄肉部５Ｂとして形成しているから、鏡板５の厚肉部５Ａ側では熱抵抗を下げて各圧縮室１６からの圧縮熱を各放熱フィン８側へと効率的に熱伝導させることができ、このときの熱を各放熱フィン８を介して各冷却風通路８Ａ側に確実に逃がし得ると共に、薄肉部５Ｂ側には大きな熱抵抗を与えて、厚肉部５Ａ側から薄肉部５Ｂ側に圧縮熱等が伝わるのを制限でき、薄肉部５Ｂを厚肉部５Ａよりも低い温度状態に保つことができる。
【００５３】
従って、本実施例によれば、吸込ポート１７，１８からの吸込空気が鏡板５の薄肉部５Ｂに接触するような場合でも、吸込空気が温度上昇するのをより確実に制限でき、従来技術で述べたように吸込加熱損失となって圧縮効率を低下させる等の問題を効果的に解消できる。そして、ラップ部６，１３の歯先側に装着したチップシール２１，２２等が熱影響で早期に摩耗、損傷されるのを防止でき、これらの耐久性や寿命を確実に延ばすことができる。
【００５４】
また、固定スクロール４の鏡板５にはその背面側に各放熱フィン８を介して図３中の矢示Ａ方向に冷却風を流通させる各冷却風通路８Ａを形成し、第１，第２の吸込ポート１７，１８を固定スクロール４の径方向に離間させて各冷却風通路８Ａを上下方向から挟む構成としているから、該各冷却風通路８Ａ内を矢示Ａ方向に流がれる冷却風によって、固定スクロール４の鏡板５を背面側から強制的に冷却できると共に、第１の吸込ポート１７から吸込んだ空気と第２の吸込ポート１８から吸込んだ空気とを完全に分離して鏡板５の背面側から冷却でき、吸込空気が吸込ポート１７，１８から外周側の圧縮室１６Ａ，１６Ｂに達するまでに温度上昇するのをより確実に抑えることができる。
【００５５】
さらに、固定スクロール４のラップ部６はその外周側部位となる周胴部６Ｃを図２に示す如く外縁部７の一部として構成し、該周胴部６Ｃの外周側に各放熱フィン３１を突出形成すると共に、図３中の矢示Ａ方向に冷却風が流れる各冷却風通路８Ａの上流側にこの周胴部６Ｃを配設しているから、図２中の各上流側通路３１Ａから各冷却風通路８Ａ内に向けて流通する比較的低い温度状態の冷却風によってラップ部６の周胴部６Ｃを効率的に冷却でき、これによっても吸込空気の温度上昇を効果的に抑えることができる等の効果を奏する。
【００５６】
なお、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、例えば空気以外の窒素、または種々の流体等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。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、請求項１に記載のように、固定スクロールには、該固定スクロールのラップ部外周端に近い位置で第１の吸込ポートを設けると共に、旋回スクロールのラップ部外周端に近い位置に第２の吸込ポートを設け、前記第１の吸込ポートと第２の吸込ポートとは、前記固定スクロールの鏡板と直交する方向に開口する構成としたから、該各吸込ポートから外周側の各圧縮室までの間隔を確実に短縮でき、吸込流体が圧縮室内に封じ込まれる前に温度上昇してしまうのを防止できると共に、吸込加熱損失を抑えることができ、圧縮運転時の圧縮効率を向上できる等の効果を奏する。
【００５８】
また、請求項２に記載の発明では、第１，第２の吸込ポートに吸込フィルタを設け、該吸込フィルタは、前記固定スクロールの鏡板から前記ラップ部が立設された側とは反対側に突出させる構成としているので、各吸込ポート内に吸込まれる流体を吸込フィルタにより清浄化できると共に、吸気音を低減することができる。一方、請求項３に記載の発明は、前記固定スクロールの鏡板背面側に冷却風通路を形成し、前記第１，第２の吸込ポートを固定スクロールの径方向に離間させて冷却風通路を挟む構成とすることにより、該冷却風通路内を流れる冷却風で固定スクロールの鏡板を背面側から冷却できると共に、第１の吸込ポートから吸込んだ流体と第２の吸込ポートから吸込んだ流体とを完全に分離して固定スクロールの背面側から冷却することができ、吸込流体が各吸込ポートから外周側の圧縮室に達するまでに温度上昇するのを効果的に防止でき、吸込加熱損失を確実に抑えることができる。
【００５９】
さらに、請求項４に記載の発明では、前記固定スクロールのラップ部のうち、該ラップ部の外周端より約半巻き部分を前記冷却風通路の上流側に配設しているから、冷却風通路からの冷却風でラップ部の外周端より約半巻き部分を効率的に冷却でき、各吸込ポートから外周側の圧縮室に流入させた吸込流体の温度を比較的低い温度に抑えて、吸込加熱損失を効果的に低減できる等の効果を奏する。
【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縦断面図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。
【図３】図１に示す固定スクロールの背面側からみたスクロール式空気圧縮機の外観図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 駆動軸
２Ａ クランク
４ 固定スクロール
５，１２ 鏡板
６，１３ ラップ部
８，１４ 放熱フィン
８Ａ，１４Ａ 冷却風通路
９ 旋回スクロール
１０ 旋回スクロール本体
１１ 背面プレート
１６ 圧縮室
１７ 第１の吸込ポート
１８ 第２の吸込ポート
１９ 吸込フィルタ
２０ 吐出ポート
２１，２２ チップシール（シール部材）
２３ 補助クランク
２７ ファンケーシング
２８ 遠心ファン
３０ ダクトカバー
３３ 冷却風ダクト
Claims (4)
- ケーシングと、該ケーシングに固着され鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、該固定スクロールに対向して前記ケーシング内に設けられ鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スクロールとのラップ部間に画成される複数の圧縮室とからなるスクロール式流体機械において、
前記固定スクロールには、該固定スクロールのラップ部外周端に近い位置で開口し前記圧縮室内に流体を吸込ませる第１の吸込ポートと、前記旋回スクロールのラップ部外周端に近い位置で開口し前記圧縮室内に流体を吸込ませる第２の吸込ポートとを設け、
前記第１の吸込ポートと第２の吸込ポートとは、前記固定スクロールの鏡板と直交する方向に開口する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。 - 前記第１，第２の吸込ポートには、前記固定スクロールの鏡板から前記ラップ部が立設された側とは反対側に突出させて吸込フィルタを設け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。
- 前記固定スクロールの鏡板背面側には冷却風通路を形成し、前記第１，第２の吸込ポートは、該冷却風通路を挟んで前記固定スクロールの径方向に離間した位置に配設してなる請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
- 前記固定スクロールのラップ部の外周端より約半巻き部分を前記冷却風通路の上流側に配設する構成としてなる請求項３に記載のスクロール式流体機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24868195A JP3653128B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | スクロール式流体機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24868195A JP3653128B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | スクロール式流体機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968176A JPH0968176A (ja) | 1997-03-11 |
| JP3653128B2 true JP3653128B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=17181754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24868195A Expired - Lifetime JP3653128B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | スクロール式流体機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3653128B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5998012B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2016-09-28 | 株式会社日立産機システム | スクロール式流体機械 |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP24868195A patent/JP3653128B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0968176A (ja) | 1997-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0994258B1 (en) | Scroll fluid machine | |
| US7241121B2 (en) | Scroll fluid machine | |
| JP3424881B2 (ja) | スクロール式流体機械 | |
| KR100843460B1 (ko) | 스크롤 유체기계 | |
| JP4828915B2 (ja) | スクロール式流体機械 | |
| EP2224136A2 (en) | Air-cooled scroll compressor | |
| JP3758550B2 (ja) | 多段真空ポンプ | |
| US7497673B2 (en) | Scroll fluid machine having forced convection generating portion | |
| JP2003090291A (ja) | スクロール流体機械 | |
| US20070172372A1 (en) | Scroll fluid machine | |
| US7419371B2 (en) | Scroll fluid machine | |
| JP3653128B2 (ja) | スクロール式流体機械 | |
| KR100604734B1 (ko) | 반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하는 압축 기계 | |
| JPS58162794A (ja) | ベ−ン型圧縮機 | |
| JP2004116471A (ja) | スクロール式流体機械 | |
| JP3645339B2 (ja) | スクロール式流体機械 | |
| JPH08177764A (ja) | スクロール式流体機械 | |
| JPH0752392Y2 (ja) | スクロール流体機械 | |
| JPH08261181A (ja) | スクロール式流体機械 | |
| JP3137109B2 (ja) | スクロール圧縮機及びそれに用いる旋回スクロール | |
| JPH0893674A (ja) | スクロール式流体機械 | |
| US7341439B2 (en) | Scroll fluid machine having an adiabatic expansion chamber | |
| JP2004150365A (ja) | スクロール流体機械 | |
| JP2023031509A (ja) | スクロール圧縮機 | |
| KR0171284B1 (ko) | 공냉식 스크롤 압축기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040812 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041022 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041125 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050222 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050225 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120304 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |