JP3909591B2 - Scroll fluid machinery - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定スクロールと旋回スクロールとにより流体を圧縮して外部に吐出するスクロール流体機械、更に詳しくは、固定スクロール端板に中央部から外周に向かって植設した渦巻きラップと嵌合する渦巻ラップが植設された端板の中央部で、駆動源と連絡した回転軸と連結して旋回駆動する旋回スクロールを備えたスクロール流体機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
スクロール流体機械は周辺から取り込んだ流体を、固定スクロール及び旋回スクロールによって形成される密閉空間により順次圧縮して中央部に送り、その圧縮流体を中央部分から吐出する。その流体圧縮により、ラップ間の密閉空間は高温となるために、駆動部分に設けられたベアリング、シール部材等の劣化を早めるという問題があり、従来より、スクロールを冷却して所定値以上の温度上昇を抑えるべく冷却が行われている。
【0003】
この冷却方式は、固定スクロールを冷却する非駆動部冷却方式と、旋回スクロールを冷却する駆動部冷却方式とが知られている。
図16に示す方式は、非駆動部冷却方式に係る技術であり、密閉容器105内に枠体109を設け、該枠体上に旋回スクロール116を配置し、該旋回スクロールの端板114の下方に軸113を垂下させ、枠体109の中央部に設けられた開口部から、前記軸113を図示しない駆動源に連結した回転軸104に偏心して連結するとともに、旋回スクロール116のラップ115と嵌合するラップ111を植設した固定スクロール112が配置されている。
【0004】
固定スクロール112には、外周部に気体吸入口118が開設され、回転軸104の回転により旋回スクロール116が固定スクロール112に対して公転揺動して、吸入された気体はラップ111及び115によって形成される密閉空間が徐々に小さい容積を形成することにより圧縮され、圧縮気体は固定スクロール112の中央部に開設された吐出口121から吐出管120を介して外部に吐出されるように構成されている。
そして、固定スクロール112の端板110内には、前記圧縮行程で発生した熱を冷却する複数のヒートパイプ122が、中央部から外周に向かって放射状に配設されている。
【0005】
また、図17に開示されるような旋回スクロールを冷却する駆動部冷却方式も知られている。
図中、ケーシング211はケーシング本体212と前側ケーシング213とから構成され、駆動軸214は軸受215を介して前記ケーシング本体212の軸受部に回転自在に軸支され、駆動軸214の一端側は軸受部外に突出して図示しないモータと連結され、駆動軸214の軸線O1−O1に対してクランク軸214Bの軸線O2−O2は距離δだけ偏心している。
【0006】
旋回スクロール216は鏡板216aと、該鏡板216aの前面側に形成された渦巻状のラップ部216bと、鏡板216aの背面側に位置して軸線O2−O2を中心として形成され、延伸部213bの内周側端面より小径となったボス部216cと、鏡板216aの背面側でその周縁側に形成された環状突起216dと、該環状突起216dに対して径方向に形成された複数の通気孔216eとから構成されている。
【0007】
固定スクロール221は鏡板221aと、該鏡板221aに形成された渦巻状ラップ部221bと、該ラップ部221bの周辺に位置して形成された円筒部221cとから構成されている。
前記ラップ部221bが旋回スクロール216のラップ部216bと所定角度ずらして重なり合うように配置することにより、旋回スクロールが旋回するとき各ラップは複数の圧縮室を形成する。
ハウジング212内の回転軸214にはカウンタウエイト225が取付られ、該カウンタウエイト225には駆動軸214の回転により、冷却風を発生する遠心ファン226が取付られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述する従来技術によると、図16に示す非駆動部冷却方式は、固定スクロールの端板にヒートパイプ122が設けられているために、ヒートパイプ122の熱吸収部は、固定スクロールより駆動する旋回スクロールにとっては遠方に位置し、熱伝導路は旋回スクロールのラップ115の先端と固定スクロールの端板110及び前記端板110とラップが形成する気体が圧縮される密閉空間で形成され、旋回スクロール116と接触して駆動するベアリングやシール部材等の周辺の冷却は固定スクロールの冷却と比べて能率が落ちるとともに、温度分布が一定しないという問題がある。
【0009】
また、ヒートパイプ122の熱放出部分の冷却は、吸入管119によって吸入される気体により満たされる密閉容器内空間105aに熱放出することにより行われる。
そして、固定スクロールと旋回スクロールが形成する圧縮空間が気体を吸入する吸入口118は前記空間105aに導通しているので、ヒートパイプ122の熱放出により温度が上昇した気体が再度吸入口118から前記圧縮空間に吸入することとなり、冷却効率が低下する。
この冷却効率を低下させないためには、吸入管119が接続する外部において、特別の冷却手段を設ける必要がある。これは構成を複雑にするとともに装置が大型化するという問題がある。
【0010】
また、図17に示す駆動部冷却方式は、駆動軸214の回転により、遠心ファン226により吸気通路227から外気を強制吸入し、環状空間部B、冷却風通路220を経て排気通路228から排出される。
この方式は、旋回スクロール216の中央部分を冷却した後の気体は旋回スクロール216の背面にそって排気通路228から排気するために、この排気通路を必要とし、また、さらに冷却効率を上げるためには別途固定スクロール221の背面を冷却するファンを設ける必要があり、装置が大型化するという問題があった。
【0011】
上述の事情に鑑み、本発明は、冷却効率のよいスクロール流体機械を提供する事を目的とする。
また、本発明の他の目的は、耐久性のよいスクロール流体機械を提供することである。
また、本発明の他の目的は、小型のスクロール流体機械を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、端板の中央部から外周に向かって渦巻きラップを植設した固定スクロールと、前記渦巻ラップと嵌合する渦巻ラップが植設された端板の中央部で駆動源と連絡した回転軸と連結して旋回駆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、
中空の冷却通路を前記回転軸内に形成し、該回転軸の一端から冷却用気体を導入して他端から排気するように、前記回転軸の端部にファンを配設するとともに、前記冷却通路の他端に前記回転軸外周に向かって導通する連通孔を開設し、前記ファンによって冷却に寄与した気体を前記連通孔から強制排気することにより前記旋回スクロールの中央部分を冷却するとともに、前記連通孔を通らない気体により前記中央部分以外を冷却するように構成し、好ましくは前記ファンが回転軸の他端若しくは両端に配設されていることを特徴とする。
【0013】
このように構成したので、回転軸を直接冷却することができ、旋回スクロールは端板の中央部で駆動源と連絡した回転軸により旋回駆動され、スクロールの周辺部から取り込んだ流体を中央部に順次圧縮移送される過程において発生する熱を、最も高い中央部において冷却することができ、旋回スクロールの中央部周辺に設けられたベアリングやシール部材、また、回転軸周囲のベアリングやシール部材を効率よく冷却することができる。
そして、固定スクロールと旋回スクロールとの熱膨張による差をなくし、温度分布を一定にし、ラップのかじりを防止し、グリスメンテナンス期間を延長することができ、よって、耐久性が向上することができる。
また、発熱を低減することにより各スクロールのクリアランスを小さくでき、また、高速運転を行うことができることにより、到達圧力が向上できる。
【0014】
また、この冷却通路内に、導入した冷却用気体を撹拌する乱流形成手段を設けて構成すると、さらに好ましい。
このように構成すると、簡単な構成で気体による冷却手段を形成することができ、また、乱流形成手段を設けることにより、冷却通路の内壁面近辺と中心部分との気体の温度差が迅速に縮まり、効率のよい冷却を行うことができる。
【0015】
また、本発明によれば、冷却通路11Ad(図1)、11Bd(図2)内を冷却気体32が通過することにより、旋回スクロール3の中央部を冷却し、この冷却に寄与した気体は連通孔11Ac(図1)、11Bc(図2)から他端に配したファン13により強制排気される。
そして、他端に配したファン13はさらに、ラップ7が植設された固定スクロールであるハウジング4の背面を冷却した気体を矢印40(図8)のごとく排気する。
よって、旋回スクロールの中央部のみでなく、それ以外の部分も冷却され、効率のよい冷却を行うことができる。
【0016】
また、参考例として端板の中央部から外周に向かって渦巻きラップを植設した固定スクロールと、前記渦巻ラップと嵌合する渦巻ラップが植設された端板の中央部で駆動源と連絡した回転軸と連結して旋回駆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、
中空の冷却通路を前記回転軸内に形成し、該中空冷却通路内に1端に蒸発部、他端に凝縮部を有する一対の熱移動手段を挿設し、前記回転軸の中央側に前記夫々の熱移動手段の蒸発部を位置させ、旋回スクロールの中央部分を冷却するように構成し、好ましくは前記夫々の熱移動手段の凝縮部を回転軸両端部に位置させ、該両端部に設けたファンにより前記熱移動手段の凝縮部とともに、旋回スクロールもしくは固定スクロールの反ラップ部を冷却するように構成すると好ましい。
図3に示すように、回転軸11Cの軸心方向に開設した中空路11Cd内に一対のヒートパイプ24A、24Bが配置されている。
図4に示すように、ヒートパイプ24は、銅、ステンレス鋼、ニッケル、タングステン、モリブデン等により密閉容器25内に設けられたウイック構造体28と、このウイック構造体28に囲繞された内部空間25dと、前記ウイック構造体と前記内部空間25d間を加熱及び冷却により状態を変化して気化及び液化して循環する動作液とで構成され、蒸発部25aにより旋回スクロールの中央部から熱を受け、動作液が気化し、矢印37に示すように凝縮部25cに移動し、該凝縮部25cにおいて、放熱して液化してウイック構造体28内に動作液として戻る。
前記ヒートパイプ24の熱輸送量は、熱伝導性のよい銅、アルミニウム等の金属に比較して数百倍も多量の熱輸送が行えるために、効率のよい旋回スクロールの中央部の冷却を行うことができる。
【0017】
このように構成することにより、例えば前記回転軸の両端部に配したファン12、13によって図3に示すように矢印35、36方向に冷却風が流れ、一対のヒートパイプ24A、24Bの放熱部(凝縮部)を冷却する。
また、端板の両方の面に旋回ラップを植設したダブルラップ旋回スクロールと固定スクロールとの組み合わせの場合は、前記回転軸の両端部に配したファン12、13の回転により、矢印方向39、40(図8)に冷却風が移動し、前記ファンによるヒートパイプの冷却とともにハウジング4、5によって形成される固定スクロールの反ラップ部を冷却した気体を排気することができる。
【0018】
また、端板の一方の面に旋回ラップを植設したシングルラップ旋回スクロールと固定スクロールとの組み合わせの場合にも適用されるものであり、この場合は、前記ファンの近傍には固定スクロールが位置する方式と、旋回スクロールが位置する方式とがあり、前記ファンにより一対のヒートパイプ24A、24Bの凝縮部の冷却とともに固定スクロールもしくは旋回スクロールの反ラップ部を冷却した気体を排気することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0020】
図1は、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第1実施例図、図2は、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第2実施例図、図5は、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の組立構造図、図6は、図5のC−C方向から見た図、図7は、図5のD−D方向から見た図、図8は、図1の部分拡大図、図9〜図12は回転軸がそれぞれ90゜ずつ回転変位した状態におけるスクロールの作用を示す図であって、図9は、ガスバラスト用の気体の導入を開始したスクロールの状態を示す概略図、図10は、ガスバラスト用の気体の導入をしているスクロールの状態を示す概略図、図11は、ガスバラスト用の気体の導入終了直前のスクロールの状態を示す概略図、図12は、ガスバラスト用の気体の導入孔を閉鎖したスクロールの状態を示す概略図、図13は、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第1実施例の改良実施例を示す図、図14は、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第2実施例の改良実施例を示す図である。
【0021】
まず、本発明の実施例に係る回転軸冷却構造を適用するスクロール流体機械の基本構造を説明する。
図5において、ポンプ本体1の回転軸11は右端をモータ2の駆動軸に連結され、モータ2の回転力により回転可能に設けられている。
この回転軸11の中央部分は、その外周が回転中心軸線よりは幾分膨らんだ偏芯部11aを有し、その偏芯部11aの両端部はハウジング4及び5の軸受け及びパッキング部に支持され、回転可能に設けられている。
【0022】
固定スクロールを構成するハウジング4及び5は、それぞれ円蓋状をなし、ケーシングとして機能するその周壁をシール部材を介して当接させてその内部に密閉空間を形成している。
ハウジング4には、ラップ摺動面4bが軸方向垂直に設けられ、その摺動面4bには、その中央部分に、前述の回転軸11の偏芯部11aを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部4i(図8)が設けられ、その開口部近傍を先端7a(図9)として矢印30方向から見て時計方向回転に渦巻状のラップ7が植設され、該ラップ7の上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール14が嵌入(図8)されている。
【0023】
前記ラップ7の先端7aの近傍の摺動面4bに開口部を有する吐出孔4c(図8、図9)が開設され、該吐出孔4cから吐出通路4dを通ってハウジング4の外周面4aに設けた吐出口部9から外部に圧縮気体が排出されるように構成されている。
また、ハウジング4のラップと反対側面にある基部4fにはガスバラスト用の気体を導入する導入管10が設けられ、気体はこの導入管10から通路4gを通って導入孔4eから密閉空間Rに導入される。
【0024】
また、ハウジング4の周壁部分には、120゜ずつ円周方向3箇所に3対の公転機構17が設けられている。
この公転機構17は、後述する旋回スクロールと連結している。
また、ハウジング4の外周部4aには、吸入口部8が設けられ、該吸入口部8は図示しない、真空にしようとする容器と連結され、その容器から開口部8aを介して、前記容器内の気体が吸引される。
【0025】
一方、ハウジング5には、ラップ摺動面5bが軸方向垂直に設けられ、その摺動面5bには、その中央部分に、前述の回転軸11の偏芯部11aを外れた、偏芯しない部分が回転可能に嵌合する開口部が設けられ、その開口部近傍を周端として矢印31方向から見て反時計方向回転に渦巻状のラップ6が植設され、該ラップ6の上縁には溝が設けられ、該溝には相手側摺動面と接触して密閉状態を完全にするチップシール14が嵌入(図8)されている。
【0026】
ハウジング4及び5が形成する内部空間には、旋回スクロール3が公転可能に嵌挿される。
旋回スクロール3は、円盤状に形成されたプレートの摺動面3d及び3fに前記固定スクロールに設けられたラップと嵌合可能なラップ26及び27が植設されている。
【0027】
前記ラップ26は矢印30方向から見て、時計方向回転に設けられ、前記ラップ27は矢印31方向から見て、反時計方向回転に設けられている。
旋回スクロール3の中央部分には、前述した回転軸11の偏芯部分11aが回転可能に嵌合する開口部3aが開設され、該開口部3aの周囲は、前記回転軸11の偏芯部分11aの全長に亙ってラップ26a及び27a(図9)によって囲繞するように構成されている。
【0028】
ガスバラスト用の気体を導入する前述した固定スクロールのラップ7と旋回スクロール3のラップ27とで形成される密閉空間Rに対応する、固定スクロールのラップ6と旋回スクロール3のラップ26とで形成される密閉空間Lとの間には連通孔3eが開設され、導入管10から侵入する気体は、密閉空間Rから該連通孔3eを通って密閉空間Lに充満されるように構成されている。
【0029】
また、ハウジング5の外側と、ハウジング4の外側の回転軸11の両端部には、この真空ポンプを冷却するファン12、13が設けられ、これらのファンを保護するために、中央部に開口孔18aを有したカバー18、及び19がハウジング5及び4に取付られている。
そして、カバー18とハウジング5との間には多数の開口孔29Ba、29Bb(図7)を開設した遮蔽板29Bが、カバー19とハウジング4との間には多数の開口孔29Aa、29Ab(図6)を開設した遮蔽板29Aが取付られている。
また、旋回スクロールの外周部には、前述したようにハウジング4に一端が支持され、120゜ずつ円周方向3箇所に3対の公転機構17の他端が支持され、該公転機構17を介して前記固定スクロールとは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【0030】
次に、上述のごとく構成された本実施例の動作を、図9〜図12を用いて説明する。図9〜図12中(a)は図8におけるA−A方向から見た図であり、(b)はB−B方向から見た図である。
図5において、回転軸11が回転すると、旋回スクロール3が公転し、図示しない容器から気体を吸入し、固定スクロールのラップ6、7の外周から気体を旋回スクロールのラップ26及び27によって、それらの固定スクロール及び旋回スクロールのラップによって形成する密閉空間に取り込み、この密閉空間によって圧縮され、3個以上の密閉空間により圧縮された後に、図12(a)に示すR0密閉空間から図9(a)に示す空間R1に到ると、導入管10からの導入孔4eが開成する。
【0031】
このとき、真空にしようとする容器内の圧力が外部気圧に近いときは、前記導入孔から気体が導入される密閉空間R1の内圧はすでに外部大気より高く、また、ガスバラスト用の導入管10から導入される気体の圧力が前記内圧より低いと導入孔4eを通って気体は導入されない。
旋回スクロールの公転駆動により、密閉空間R及びLはR1、L1(図9)、R2、L2(図10)、R3、L3(図11)、R4、L4(図12)と変化して圧縮気体は吐出孔4cから排出される。
【0032】
よって、前記空間R1、L1の時点で、すでに容器内の気体が水蒸気を含んでいると最終密閉空間R4、L4においては飽和蒸気圧以上となり、蒸気が凝縮して液化し、最終密閉空間を形成するラップの内壁に付着して水分が蓄積される。
【0033】
もし、すでに空間R1、L1に到るまでに水蒸気が液化した場合は、若干の水分が固定スクロールの導入孔4eから導入管10に逆流するが、導入孔4eは狭く、且つ、ガスバラスト用気体が存在するので、導入管10に侵入する水分は極めて少ない。
【0034】
真空にしようとする容器内の圧力が低下すると、容器内の水分は気化が進むがガスバラスト用の前記導入孔から気体が導入される密閉空間R1、L1の内圧は、該密閉空間に到るまでに取り込んだ流体が圧縮されたとしても、前記導入孔から導入される気体の圧力より低くなり、前記導入孔から気体が導入される。
【0035】
この時点で導入された気体中の水蒸気の比率が低下する。そして、R2、L2(図10)、R3、L3(図11)まで前記水蒸気を含んだ流体が圧縮される。
この時、この空間の圧縮流体の圧力はガスバラスト用の気体の圧力より大きくなるが、導入孔4eが小径であり、旋回スクロールの駆動速度が早くかつ、ガスバラスト用の気体が存在するので、導入孔4eから逆流する圧縮流体は少なく、また、R4、L4(図12)において密閉空間が吐出孔4cと導通する直前に固定スクロールの導入孔4eは旋回スクロールのラップ27aによって閉鎖される。
【0036】
そして、前記空間が圧縮され、吐出孔と導通するとき(図12)の水蒸気分圧を低下させ、スクロールポンプの飽和蒸気圧以下とし、液化させずに、かつ、前記凝縮して液化してラップ壁に付着した水分を気化させるとともに、吐出孔から排出する。
【0037】
一方、図12に示す空間S0(a)、T0(b)は、回転軸11が90゜回転すると、図9に示すようにS1(a)、T1(b)と圧縮されるが、この圧縮空間にはガスバラスト用の導入孔は存在しない。そして、図10のS2、T2を経て図11のS3、T3空間が吐出孔4cと連通して圧縮流体は外部に吐出される。よって、この行程においては、飽和蒸気圧以上となり、蒸気が凝縮して液化し、最終密閉空間を形成するラップの内壁に付着して水分が蓄積される場合がある。
【0038】
この場合においても、ガスバラスト用の導入管と連通する空間R4、L4(図12)が、空間S3、T3の圧縮流体を吐出孔4cから吐出後に続いて吐出孔4cと導通するので、水蒸気分圧が低い、スクロールポンプの飽和蒸気圧以下の圧縮気体が、前記空間S3、T3において凝縮して液化した水分を気化させつつ、吐出孔から排出する。
【0039】
上述のように動作するスクロール流体機械は、周辺から取り込んだ流体を中央部に向けて連続的に圧縮するものであり、中央部が最高に圧縮されるために、中央部が最も高温になる。
次に、この中央部を冷却する冷却手段の構成を説明する。
図1は、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第1実施例図である。同図において、回転軸11Aの回転軸中心にそって外部の気体を左端の開口11Agから導入する冷却通路11Adが削設され、該冷却通路11Adの右端には遮蔽板23により遮蔽されている。
【0040】
回転軸11Aの右端部11Abには、冷却通路11Adから右端部11Abの外周面に向かって放射状に複数の開口孔11Acが開設され、該開口孔11Acは、前記右端部11Abに嵌合固着するファン13の嵌合部20Aに設けられた開口孔13aに連通して、ファン13の回転により、冷却通路11Ad内を冷却した冷却気体を前記開口孔13aから外部に矢印34のごとく排気可能に構成されている。
【0041】
回転軸11Aの左端部11Aeには、該左端部11Aeに嵌合するファン12の嵌合部20Bが、先端のネジ部11Afにナット22によって固着され、ファン12の回転により、遮蔽板29B(図7)に開設された開口孔29Baからハウジング5の反ラップ面(図5)を冷却した冷却気体を外部に矢印39のごとく排気可能に構成されている。
【0042】
このように構成されているので、冷却通路11Ad内を冷却気体32が通過することにより、旋回スクロール3の中央部を冷却し、この冷却に寄与した気体は連通孔11Acから遮蔽板29Aの開口孔29Ab(図6)を通ってファン13により強制排気される。
【0043】
図2は、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第2実施例図である。
同図において、回転軸11Bの回転軸中心にそって外部の気体を左端の開口11Bgから導入する冷却通路11Bdと、該通路11Bd内周面に溝11Bhがスパイラル状に削設され、該冷却通路11Bdの右端には遮蔽板23により遮蔽されている。
【0044】
回転軸11Bの右端部11Bbには、冷却通路11Bdから右端部11Bbの外周面に向かって放射状に複数の開口孔11Bcが開設され、該開口孔11Bcは、前記右端部11Bbに嵌合固着するファン13の嵌合部20Aに設けられた開口孔13aに連通して、ファン13の回転により、冷却通路11Bd内を冷却した冷却気体を前記開口孔13aから外部に矢印34のごとく排気可能に構成されている。
【0045】
回転軸11Bの左端部11Beには、該左端部11Beに嵌合するファン12の嵌合部20Bが、先端のネジ部11Bfにナット22によって固着され、ファン12の回転により、遮蔽板29B(図7)に開設された開口孔29Baからハウジング5の反ラップ面(図5)を冷却した冷却気体を外部に矢印39のごとく排気可能に構成されている。
【0046】
このように構成されているので、冷却通路11Bd内を冷却気体32が通過することにより、旋回スクロール3の中央部を冷却される、この際に、スパイラル状に形成された溝11Bhにより導入した冷却用気体を撹拌する乱流形成手段を設けているので、冷却通路の内壁面近辺と中心部分との気体の温度差が迅速にちじまり、効率のよい冷却を行うことができる。
尚、前記乱流形成手段は、前記冷却通路11Bd内にスパイラル状のコイルスプリングを挿入してよい。
また、前記冷却通路11Bdの内径を外径とする、2液を混合するようなミキシングパイプを前記冷却通路11Bd内に挿入してもよい。
【0047】
図3は、本発明の参考例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す参考例図、図4は、該参考例に用いるヒートパイプの構造図である。
より具体的には図3は、本発明の参考例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す参考例図である。同図において、回転軸11Cの回転軸中心にそって中空路11Cdが削設され、該中空路11Cd内にはヒートパイプ24A、24Bが配置されている。
【0048】
回転軸11Cの右端部11Cbには、ファン13の嵌合部21Aが嵌合固着し、ファン13の回転により、ヒートパイプ24Aの放熱部25cを冷却した冷却気体を外部に矢印36のごとく排気可能に構成されている。
回転軸11Cの左端部11Ceには、該左端部11Ceに嵌合するファン12の嵌合部21Bが、先端のネジ部11Cfにナット22によって固着され、ファン12の回転により、ヒートパイプ24Bの放熱部25cを冷却した冷却気体を外部に矢印36のごとく排気可能に構成されている。
【0049】
前記一対のヒートパイプ24A、24Bは、図4に示すように、銅、ステンレス鋼、ニッケル、タングステン、モリブデン等により形成された密閉容器25内に設けられたウイック構造体28と、このウイック構造体28に囲繞された内部空間25dと、前記ウイック構造体28と前記内部空間25d間を加熱及び冷却により状態を変化して気化及び液化して循環する動作液とで構成され、蒸発部25aにより旋回スクロール3の中央部から熱を受け、動作液が気化し、矢印37に示すように凝縮部(放熱部)25cに移動し、該凝縮部25cにおいて、放熱して液化してウイック構造体28内に動作液として戻る。
【0050】
このように構成された一対のヒートパイプ24A、24Bを中空冷却通路11Cd内に配置した参考例に係る回転軸11Cは、図3において、回転軸11C中央側に位置する一対のヒートパイプ24A、24Bを形成する容器25の夫々の一端側加熱部(蒸発部)25aにおいて旋回スクロール3により発生した熱を吸収し、ヒートパイプ内の動作液を蒸発気化させ、この気化した気体は回転軸11C両端側に位置する夫々の凝縮部25cにおいてファン12、13において矢印35、35として吸引する外部気体により冷却され液化される。
【0051】
冷却に寄与した外部気体は遮蔽板29A、29B(図6、図7)の開口孔29Ab、29Bbを通って矢印36、36として外部に排出される。
また、固定スクロールのラップを植設したハウジング4、5の反ラップ面を冷却した気体は遮蔽板29A、29B(図6、図7)の開口孔29Aa、29Baを通って矢印39、40(図8)として、前記旋回スクロール3の中央部を冷却した気体とともに外部に排出される。
【0052】
前記ヒートパイプ24の熱輸送量は、熱伝導性のよい銅、アルミニウム等の金属に比較して数百倍も多量の熱輸送が行えるために、効率のよい旋回スクロールの中央部の冷却を行うことができる。
また、ヒートパイプは内部を中空に形成し、該中空の周面にウイック構造体と動作液を配置しているだけであるので、軽量であり、熱源から離れた場所に、しかも少ない温度差で、かつ極めて迅速に熱を移動することができ、効率のよい中央部の冷却を行うことができる。
また、断熱部25bを適宜設計することにより、また、蒸発部25aおよび凝縮部25cの大きさ形状を設計することにより、熱移動量を簡単に設定することができる。
【0053】
次に、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第1実施例の改良実施例を説明する。図13は、第1実施例である図1の改良に係るものであり、中心に冷却気体が導通する冷却通路11Ddを有した円筒で形成された小径部11Dkと、同じ径の冷却通路11Ddを有した円筒で形成された中径部11Dbとの間に、前記冷却通路11Ddより大径の内部空間11Djを有した大径の円筒で形成された偏芯部11Daを挟んで、お互いの冷却通路11Ddの内周面及び空間11Djの内周面をラインM−Mを合わせて、お互いの円筒の接続端を40A〜40dのごとくロー付けして、回転軸11Dを構成したものである。
【0054】
このように構成しているので、回転軸11Dが回転すると偏芯部11Daの内部空間11Djが回転し、冷却通路11Ddから導入された冷却気体は、空間11Dj部で気体は偏芯部分に広がるとともに、該部分の気体は空間の偏芯部内周面で押され、乱流が発生し、熱交換を効率よく行うことができる。
【0055】
次に、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第2実施例の改良実施例を説明する。図14は、第2実施例である図2の改良に係るものであり、中心に冷却気体が導通する冷却通路11Edを有した円筒で形成された小径部11Ekと、同じ径の冷却通路11Edを有した円筒で形成された中径部11Ebとの間に、前記冷却通路11Edより大径の内部空間11Ejを有した大径の円筒で形成された偏芯部11Eaを挟んで、お互いの冷却通路11Edの内周面及び空間11Ejの内周面をラインN−Nを合わせて、お互いの円筒の接続端を40A〜40dのごとくロー付けするとともに、螺旋溝11Ehを削設して回転軸11Eを構成したものである。
【0056】
このように構成しているので、回転軸11Eが回転すると螺旋溝11Ehにより冷却通路11Edから導入された冷却気体は、乱流を発生し、さらに、偏芯部11Eaの内部空間11Ejが回転し、冷却気体は、空間11Ej部で偏芯部分に広がるとともに、該部分の気体は空間の偏芯部内周面で押され、乱流が増長され、熱交換を効率よく行うことができる。
尚、第2実施例において説明したように、前記乱流形成手段としては、前記冷却通路11Ed内にスパイラル状のコイルスプリングを挿入してよく、また、前記冷却通路11Edの内径を外径とする、2液を混合するようなミキシングパイプを前記冷却通路11Ed内に挿入してもよいことは勿論のことである。
【0057】
次に、本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第3実施例の改良実施例を説明する。図15は、参考例である図3の改良に係るものであり、同図において、回転軸11Fの両端部から偏芯部11Faに向かって回転軸中心線Pより角度αだけ傾斜した線Qを中心として中空路11Fr、11Flが削設され、該中空路11Fr、11Fl内にはヒートパイプ24A、24Bが配置されている。
【0058】
回転軸11Fの右端部11Fbには、ファン13の嵌合部21Aが嵌合固着し、ファン13の回転により、ヒートパイプ24Aの放熱部25cを冷却した冷却気体を外部に矢印36のごとく排気可能に構成されている。
回転軸11Fの左端部11Feには、該左端部11Feに嵌合するファン12の嵌合部21Bが、先端のネジ部11Ffにナット22によって固着され、ファン12の回転により、ヒートパイプ24Bの放熱部25cを冷却した冷却気体を外部に矢印36のごとく排気可能に構成されている。
【0059】
このように構成された本実施例は、前記参考例において説明したような動作により、熱交換が行われる。
すなわち、ヒートパイプ24A、24Bの夫々の一端側加熱部(蒸発部)25aにおいて旋回スクロール3により発生した熱を吸収し、ヒートパイプ内の動作液を蒸発気化させ、この気化した気体は凝縮部25cにおいてファン12、13において矢印35、35として吸引する外部気体により冷却され液化される。
【0060】
冷却に寄与した外部気体は遮蔽板29A、29B(図6、図7)の開口孔29Ab、29Bbを通って矢印36、36として外部に排出される。
また、固定スクロールのラップを植設したハウジング4、5の反ラップ面を冷却した気体は遮蔽板29A、29B(図6、図7)の開口孔29Aa、29Baを通って矢印39、40(図8)として、前記旋回スクロール3の中央部を冷却した気体とともに外部に排出される。
【0061】
上述の熱交換過程において、本実施例は中空路11Fr、11Flが中心線Pより傾斜しているので、加熱部25aは中心線Pを中心として偏芯して回転することとなり、遠心力を発生し、回転軸11C両端側の凝縮部25cにおいて液化された動作液を加熱部に引き上げる作用をなし、動作液の循環を助長させ、冷却効果が向上する。
よって、本実施例においては毛細管作用の動作液還流方法を有するヒートパイプのみでなく、遠心力を利用した回転式ヒートパイプにおいても使用可能であって、その利用範囲は広い。
【0062】
尚、上述の実施例においては、図5に示すように、端板の両方の面に旋回ラップを植設したダブルラップ旋回スクロールと固定スクロールとの組み合わせで説明したが、これに限定されるものではなく、端板の一方の面に旋回ラップを植設したシングルラップ旋回スクロールと固定スクロールとの組み合わせの場合にも適用されるものであり、この場合は、前記ファンの近傍には固定スクロールが位置する方式と、旋回スクロールが位置する方式とがあり、前記ファンによりヒートパイプの冷却とともに固定スクロールもしくは旋回スクロールの反ラップ部を冷却した気体を排気することができることは勿論のことである。
【0063】
また、本実施例は前記回転軸の端部にファンを配設するとともに、前記冷却通路の他端に前記回転軸外周に向かって導通する連通孔を開設し、前記ファンによって冷却に寄与した気体を前記連通孔から強制排気することにより前記旋回スクロールの中央部分を冷却するとともに、前記連通孔を通らない気体により前記中央部分以外を冷却するように構成している。
すなわち、冷却通路11Ad(図1)、11Bd(図2)内を冷却気体32が通過することにより、旋回スクロール3の中央部を冷却し、この冷却に寄与した気体は連通孔11Ac(図1)、11Bc(図2)からファン13により強制排気される。
そして、ファン13はさらに、ラップ7が植設された固定スクロールであるハウジング4の背面を冷却した気体を矢印40のごとく排気する。
よって、旋回スクロールの中央部のみでなく、それ以外の部分も冷却され、効率のよい冷却を行うことができる。
【0064】
上述したように、本実施例は、回転軸を直接冷却することができので、旋回スクロールは端板の中央部で駆動源と連絡した回転軸により旋回駆動され、スクロールの周辺部から取り込んだ流体を中央部に順次圧縮移送される過程において発生する熱を、最も高い中央部において冷却することができ、旋回スクロールの中央部周辺に設けられたベアリングやシール部材、また、回転軸周囲のベアリングやシール部材を効率よく冷却することができる。
そして、固定スクロールと旋回スクロールとの熱膨張による差をなくし、温度分布を一定にし、ラップのかじりを防止し、グリスメンテナンス期間を延長することができ、よって、耐久性が向上することができる。
また、発熱を低減することにより各スクロールのクリアランスを小さくでき、また、高速運転を行うことができることにより、到達圧力が向上できる。
【0065】
また、上述した実施例の、ガスバラスト用の前記導入孔の開口部を前記旋回スクロールのラップ摺動面に設けるとともに、前記開口部の開口孔径を前記ラップ幅より小に形成し、前記旋回スクロールのラップ駆動により前記導入孔の開口を開閉可能に構成し、前記固定スクロール及び旋回スクロールが形成する最終密閉空間が外部への吐出通路と導通する時期に同期して前記導入孔の開口部を閉鎖するように構成しているので、最終密閉空間が吐出通路と導通しているときにガスバラスト用の前記導入孔とは遮断され、前記導入孔へ圧縮流体が逆流することが防止され、圧縮流体は吐出通路から外部に排出される。
したがって、導入孔開口部をラップ幅より小さい径に設定するという簡単な構成で前記圧縮流体の逆流が防止でき、前記気体導入孔の部分に特別な逆止め弁を設ける必要がない。
【0066】
また、前記旋回スクロールのプレートの表裏面にそれぞれラップを形成し、これらのラップとお互いに嵌合するラップを有する第1固定スクロール及び第2固定スクロールとにより前記旋回スクロールを旋回駆動可能に設け、前記第1固定スクロール及び第2固定スクロールのうちの一方の固定スクロールにガスバラスト用導入孔を設けるとともに、前記旋回スクロールのプレートには他方の固定スクロールとで形成する密閉空間に前記気体を送る連通孔を開設し、前記一方の固定スクロールに吐出孔を設け、前記密閉空間内の圧縮流体を前記気体とともに圧縮して外部に吐出するように構成しているので、一方の固定スクロールに前記導入孔を設けるとともに、圧縮流体の吐出孔を設けているので、前記導入孔及び吐出孔が片方の固定スクロール側のラップの反対側の部分に集中配置され、それらを一方及び他方の固定スクロールに分散させて配置するより、構成が簡単になり製造が容易になる。
【0067】
また、ガスバラスト用の前記導入孔から旋回スクロールの一方のラップと一方の固定スクロールのラップとで形成される密閉空間に導入された気体は旋回スクロールのプレートに設けられた前記連通孔を介して旋回スクロールの他方のラップと他方の固定スクロールのラップとで形成されるもう一方の密閉空間に導入しているので、両方の固定スクロールにガスバラスト用の気体を導入する導入孔を設けなくても、一方の固定スクロールに導入孔を設ければよいために、構成が簡単で製造が容易になる。
【0068】
尚、本実施例は種々変形することができる。
上述したように、R空間、L空間にガスバラスト用の導入孔からの気体を導入しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、S空間、T空間にガスバラスト用の気体を導入するように構成してもよい。
また、ガスバラスト用の導入管10及び吐出通路4c、4dはハウジング4側に取付られているが、これはハウジング5側に設けてもよい。
また、ガスバラスト用の気体はハウジング4及び5の両方に導入管を設け、旋回及び固定スクロールのラップで形成される空間R及びLに両方から導入してもよい。その場合は、前記空間RとLを連通する導入孔3eは不用となるとともに、両方から迅速にガスバラスト用の気体が導入されるので効率がアップする。
また、吐出通路はハウジング4側の4c、4dとともに、ハウジング5側にも設けてもよいことは勿論のことである。
【0069】
また、ガスバラスト用の気体は導入管10から外部大気を導入してもよいが、空気また N2 等乾燥ガスに熱を加えて導入するのが望ましい。この場合は、スクロールラップ内の蒸気または液体の乾燥が早められ、劣化防止が促進される。
また、本実施例は、容器から有害なガスなどを吸引した場合は、導入管から N2 等の希釈用ガスを導入して有害ガスを安全基準まで希釈することができる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は冷却効率のよい構造であるので、ラップのかじりを防止し、グリスメンテナンス期間を延長することができ、よって、耐久性を向上することができる。
また、発熱を低減することにより各スクロールのクリアランスを小さくでき、また、高速運転を行うことができることにより、到達圧力が向上できる。等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第1実施例図である。
【図2】 本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第2実施例図である。
【図3】 本発明の参考例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す図である。
【図4】 図3に用いるヒートパイプの構造図である。
【図5】 本発明の実施例に係るスクロール流体機械の組立構造図である。
【図6】 図5のC−C方向から見た図である。
【図7】 図5のD−D方向から見た図である。
【図8】 図1の部分拡大図である。
【図9】 ガスバラスト用の気体の導入を開始したスクロールの状態を示す概略図である。
【図10】 ガスバラスト用の気体の導入をしているスクロールの状態を示す概略図である。
【図11】 ガスバラスト用の気体の導入終了直前のスクロールの状態を示す概略図である。
【図12】 ガスバラスト用の気体の導入孔を閉鎖したスクロールの状態を示す概略図である。
【図13】 本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第1実施例の改良実施例を示す図である。
【図14】 本発明の実施例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第2実施例の改良実施例を示す図である。
【図15】 本発明の参考例に係るスクロール流体機械の回転軸とファンの組立構造を示す第3の改良実施例を示す図である。
【図16】 非駆動部冷却方式を示す従来例図である。
【図17】 駆動部冷却方式を示す従来例図である。
【符号の説明】
1 ポンプ本体
3 旋回スクロール
4、5 ハウジング
6、7、26、27 ラップ
8 吸入口部
9 吐出口部
10 導入管
11 回転軸(11A、11B、11C、11D、11E)
12、13 ファン
14 チップシール
15、16 パッキング
18、19 カバー
20 軸受(20A、20B)
21 軸受(21A、21B)
24 ヒートパイプ(24A、24B)
25 容器
28 ウイック構造体
29 遮蔽板(29A、29B)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a scroll fluid machine that compresses fluid by a fixed scroll and a orbiting scroll and discharges the fluid to the outside. More specifically, the present invention relates to a spiral that fits a spiral wrap planted on the fixed scroll end plate from the center to the outer periphery. The present invention relates to a scroll fluid machine including a turning scroll that is connected to a rotating shaft that communicates with a driving source at a central portion of an end plate in which a wrap is implanted and that is driven to turn.
[0002]
[Prior art]
  The scroll fluid machine sequentially compresses the fluid taken in from the periphery by the sealed space formed by the fixed scroll and the orbiting scroll and sends the compressed fluid to the central portion, and discharges the compressed fluid from the central portion. Due to the fluid compression, the sealed space between the laps becomes high temperature, which has the problem of accelerating the deterioration of bearings, seal members, etc. provided in the drive part. Cooling is performed to suppress the rise.
[0003]
  As this cooling method, there are known a non-drive portion cooling method for cooling the fixed scroll and a drive portion cooling method for cooling the orbiting scroll.
  The system shown in FIG. 16 is a technique related to a non-driving unit cooling system, in which a frame body 109 is provided in an airtight container 105, a turning scroll 116 is disposed on the frame body, and the bottom of the end plate 114 of the turning scroll is provided. The shaft 113 is suspended and the shaft 113 is eccentrically connected to the rotating shaft 104 connected to a drive source (not shown) through an opening provided in the center portion of the frame 109, and is fitted to the lap 115 of the orbiting scroll 116. A fixed scroll 112 having a wrap 111 to be fitted is arranged.
[0004]
  In the fixed scroll 112, a gas suction port 118 is formed in the outer peripheral portion, and the orbiting scroll 116 revolves and swings with respect to the fixed scroll 112 by the rotation of the rotating shaft 104, and the sucked gas is formed by the wraps 111 and 115. The sealed space is compressed by gradually forming a small volume, and the compressed gas is configured to be discharged to the outside through the discharge pipe 120 from the discharge port 121 provided at the center of the fixed scroll 112. Yes.
  And in the end plate 110 of the fixed scroll 112, the several heat pipe 122 which cools the heat | fever which generate | occur | produced in the said compression process is arrange | positioned radially from the center part toward the outer periphery.
[0005]
  In addition, a drive unit cooling system for cooling the orbiting scroll as disclosed in FIG. 17 is also known.
  In the figure, a casing 211 is composed of a casing body 212 and a front casing 213, a drive shaft 214 is rotatably supported on a bearing portion of the casing body 212 via a bearing 215, and one end side of the drive shaft 214 is a bearing. Projecting outside the unit and connected to a motor (not shown), the axis O2-O2 of the crankshaft 214B is eccentric by a distance δ with respect to the axis O1-O1 of the drive shaft 214.
[0006]
  The orbiting scroll 216 is formed with an end plate 216a, a spiral wrap portion 216b formed on the front side of the end plate 216a, and a back surface side of the end plate 216a with the axis O2-O2 as a center. A boss portion 216c having a smaller diameter than the peripheral end surface, an annular protrusion 216d formed on the peripheral side on the back side of the end plate 216a, and a plurality of vent holes 216e formed in the radial direction with respect to the annular protrusion 216d, It is composed of
[0007]
  The fixed scroll 221 includes an end plate 221a, a spiral wrap portion 221b formed on the end plate 221a, and a cylindrical portion 221c formed around the wrap portion 221b.
  By arranging the wrap portion 221b so as to overlap the wrap portion 216b of the orbiting scroll 216 by shifting by a predetermined angle, each lap forms a plurality of compression chambers when the orbiting scroll rotates.
  A counterweight 225 is attached to the rotating shaft 214 in the housing 212, and a centrifugal fan 226 that generates cooling air by the rotation of the driving shaft 214 is attached to the counterweight 225.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  According to the above-described prior art, in the non-driving unit cooling method shown in FIG. 16, the heat pipe 122 is provided on the end plate of the fixed scroll, so that the heat absorption unit of the heat pipe 122 is driven by the fixed scroll. It is located far from the scroll, and the heat conduction path is formed by the tip of the wrap 115 of the orbiting scroll, the end plate 110 of the fixed scroll, and the sealed space in which the gas formed by the end plate 110 and the wrap is compressed. Cooling around the bearings, seal members, and the like that are driven in contact with the motor is less efficient than the cooling of the fixed scroll, and the temperature distribution is not constant.
[0009]
  Further, cooling of the heat release portion of the heat pipe 122 is performed by releasing heat to the sealed container inner space 105a filled with the gas sucked by the suction pipe 119.
  Since the compression space formed by the fixed scroll and the orbiting scroll is connected to the space 105a, the suction port 118 through which the gas is sucked is connected to the space 105a. The air is sucked into the compression space, and the cooling efficiency is lowered.
  In order not to lower the cooling efficiency, it is necessary to provide a special cooling means outside the inlet pipe 119. This complicates the configuration and increases the size of the apparatus.
[0010]
  In the drive unit cooling system shown in FIG. 17, external air is forcibly sucked from the intake passage 227 by the centrifugal fan 226 by the rotation of the drive shaft 214, and is discharged from the exhaust passage 228 through the annular space B and the cooling air passage 220. The
  In this method, the gas after cooling the central portion of the orbiting scroll 216 is exhausted from the exhaust passage 228 along the back of the orbiting scroll 216, and this exhaust passage is required, and in order to further increase the cooling efficiency. However, it is necessary to separately provide a fan for cooling the back surface of the fixed scroll 221, and there is a problem that the apparatus becomes large.
[0011]
  In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a scroll fluid machine with good cooling efficiency.
  Another object of the present invention is to provide a scroll fluid machine with good durability.
  Another object of the present invention is to provide a small scroll fluid machine.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  A feature of the present invention is that a fixed scroll in which a spiral wrap is implanted from the central portion of the end plate toward the outer periphery, and a drive source communicates with the drive source in the central portion of the end plate in which the spiral wrap to be fitted to the spiral wrap is implanted. In a scroll fluid machine having a orbiting scroll that is connected to a rotating shaft and driven to orbit,
  A hollow cooling passage is formed in the rotating shaft, and a fan is disposed at an end of the rotating shaft so that a cooling gas is introduced from one end of the rotating shaft and exhausted from the other end. A communication hole is formed at the other end of the passage to conduct toward the outer periphery of the rotary shaft, and the central portion of the orbiting scroll is cooled by forcibly exhausting the gas that contributes to cooling from the communication hole by the fan. The structure is such that the gas other than the central portion is cooled by a gas that does not pass through the communication hole, and preferably the fan is disposed at the other end or both ends of the rotating shaft.
[0013]
  With this configuration, the rotating shaft can be directly cooled, and the orbiting scroll is orbitally driven by the rotating shaft connected to the drive source at the center of the end plate, and the fluid taken in from the periphery of the scroll is centered. The heat generated in the process of sequential compression and transfer can be cooled at the highest central part, and the bearings and seal members provided around the central part of the orbiting scroll, as well as the bearings and seal members around the rotating shaft are efficient. Can cool well.
  Further, the difference due to thermal expansion between the fixed scroll and the orbiting scroll can be eliminated, the temperature distribution can be made constant, the galling of the wrap can be prevented, and the grease maintenance period can be extended, so that the durability can be improved.
  In addition, the clearance of each scroll can be reduced by reducing the heat generation, and the ultimate pressure can be improved by performing high speed operation.
[0014]
  Further, it is more preferable that turbulent flow forming means for stirring the introduced cooling gas is provided in the cooling passage.
  With this configuration, the gas cooling means can be formed with a simple configuration, and by providing the turbulent flow forming means, the temperature difference between the gas near the inner wall surface of the cooling passage and the central portion can be rapidly increased. Shrinkage and efficient cooling can be performed.
[0015]
  Further, according to the present invention, the cooling gas 32 passes through the cooling passages 11Ad (FIG. 1) and 11Bd (FIG. 2), thereby cooling the central portion of the orbiting scroll 3, and the gas contributing to this cooling communicates. The air is forcedly exhausted by the fan 13 disposed at the other end from the holes 11Ac (FIG. 1) and 11Bc (FIG. 2).
  The fan 13 disposed at the other end further exhausts the gas that has cooled the back surface of the housing 4, which is a fixed scroll in which the wrap 7 is implanted, as indicated by an arrow 40 (FIG. 8).
  Therefore, not only the center part of the orbiting scroll but also other parts are cooled, and efficient cooling can be performed.
[0016]
  Also,As a reference exampleA fixed scroll in which a spiral wrap is implanted from the central portion of the end plate toward the outer periphery, and a rotating shaft connected to a driving source in the central portion of the end plate in which the spiral wrap is fitted. In a scroll fluid machine equipped with a turning scroll that is driven to turn,
  A hollow cooling passage is formed in the rotating shaft, and a pair of heat transfer means having an evaporation portion at one end and a condensing portion at the other end are inserted into the hollow cooling passage, and the center of the rotating shaft is The evaporation part of each heat transfer means is positioned and the central part of the orbiting scroll is cooled. Preferably, the condensation part of each heat transfer means is located at both ends of the rotating shaft and provided at both ends. It is preferable that the rotating scroll or the anti-wrap portion of the fixed scroll be cooled together with the condensing portion of the heat transfer means by the fan.
  As shown in FIG. 3, a pair of heat pipes 24 </ b> A and 24 </ b> B are disposed in a hollow path 11 </ b> Cd opened in the axial direction of the rotating shaft 11 </ b> C.
  As shown in FIG. 4, the heat pipe 24 includes a wick structure 28 provided in a sealed container 25 by copper, stainless steel, nickel, tungsten, molybdenum, and the like, and an internal space 25 d surrounded by the wick structure 28. And a working fluid that changes between the wick structure and the internal space 25d by heating and cooling, vaporizes, liquefies, and circulates, receives heat from the central portion of the orbiting scroll by the evaporation portion 25a, The operating liquid is vaporized and moves to the condensing unit 25c as indicated by an arrow 37. In the condensing unit 25c, heat is released and liquefied to return to the wick structure 28 as the operating liquid.
  The heat transport amount of the heat pipe 24 can be several hundred times larger than that of metals such as copper and aluminum having good thermal conductivity, so that the central part of the orbiting scroll is efficiently cooled. be able to.
[0017]
  With this configuration, for example, the cooling air flows in the directions of arrows 35 and 36 as shown in FIG. 3 by the fans 12 and 13 disposed at both ends of the rotating shaft, and the heat radiating portions of the pair of heat pipes 24A and 24B. (Condensing part) is cooled.
  Further, in the case of a combination of a double wrap orbiting scroll having fixed orbiting wraps on both surfaces of the end plate and a fixed scroll, the rotation of the fans 12 and 13 arranged at both ends of the rotating shaft causes the arrow direction 39, The cooling air moves to 40 (FIG. 8), and the gas that has cooled the anti-wrap portion of the fixed scroll formed by the housings 4 and 5 can be discharged together with the cooling of the heat pipe by the fan.
[0018]
  Further, the present invention is also applied to a combination of a single wrap orbiting scroll having a rotating wrap planted on one surface of an end plate and a fixed scroll. In this case, the fixed scroll is positioned in the vicinity of the fan. There are two types: a method in which the turning scroll is positioned, and a method in which the fan cools the condensing portion of the pair of heat pipes 24A and 24B and exhausts the gas that has cooled the anti-wrap portion of the fixed scroll or the turning scroll.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified. Absent.
[0020]
  FIG. 1 is a first embodiment diagram showing an assembly structure of a rotating shaft and a fan of a scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of the rotating shaft and fan of the scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention. Second embodiment showing assembly structureFigure5 is an assembly structure diagram of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention, FIG. 6 is a view seen from the CC direction of FIG. 5, FIG. 7 is a view seen from the DD direction of FIG. FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIGS. 9 to 12 are views showing the action of the scroll in a state in which the rotation shafts are each rotated by 90 °. FIG. 9 shows the introduction of gas for gas ballast. FIG. 10 is a schematic diagram showing the state of the scroll in which the gas for gas ballast is introduced, and FIG. 11 is a diagram of the scroll immediately before the end of the introduction of the gas for gas ballast. FIG. 12 is a schematic view showing the state of the scroll with the gas introduction hole for gas ballast closed, and FIG. 13 is an assembly of the rotary shaft and fan of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention. An improved embodiment of the first embodiment showing the structure is shown. FIG 14, showing an improved example of the second embodiment showing the assembled structure of the rotary shaft and the fan scroll fluid machine according to an embodiment of the present inventionIt is.
[0021]
  First, a basic structure of a scroll fluid machine to which a rotating shaft cooling structure according to an embodiment of the present invention is applied will be described.
  In FIG. 5, the rotation shaft 11 of the pump main body 1 is connected to the drive shaft of the motor 2 at the right end and is rotatably provided by the rotational force of the motor 2.
  The central portion of the rotating shaft 11 has an eccentric portion 11a whose outer periphery is slightly swollen from the rotational center axis, and both end portions of the eccentric portion 11a are supported by bearings and packing portions of the housings 4 and 5. It is provided to be rotatable.
[0022]
  Each of the housings 4 and 5 constituting the fixed scroll has a circular lid shape, and a peripheral wall functioning as a casing is brought into contact with each other via a seal member to form a sealed space therein.
  The housing 4 is provided with a lap sliding surface 4b perpendicular to the axial direction, and the sliding surface 4b has a non-eccentric portion at the central portion thereof that is out of the eccentric portion 11a of the rotating shaft 11 described above. An opening 4i (FIG. 8) that fits rotatably is provided, and a spiral wrap 7 is implanted in a clockwise direction when viewed from the direction of the arrow 30 with the vicinity of the opening as a tip 7a (FIG. 9). A groove is provided on the upper edge of the wrap 7, and a self-lubricating tip seal 14 such as a fluorine-based resin that makes contact with the sliding surface of the other side and completes the sealing state is fitted into the groove (FIG. 8). Has been.
[0023]
  A discharge hole 4c (FIGS. 8 and 9) having an opening is formed in the sliding surface 4b in the vicinity of the tip 7a of the wrap 7, and from the discharge hole 4c to the outer peripheral surface 4a of the housing 4 through the discharge passage 4d. The compressed gas is discharged from the provided discharge port portion 9 to the outside.
  The base 4f on the side opposite to the wrap of the housing 4 is provided with an introduction pipe 10 for introducing gas for gas ballast. The gas passes from the introduction pipe 10 through the passage 4g to the sealed space R through the passage 4g. be introduced.
[0024]
  Further, three pairs of revolution mechanisms 17 are provided on the peripheral wall portion of the housing 4 at three positions in the circumferential direction at 120 °.
  The revolution mechanism 17 is connected to a turning scroll described later.
  A suction port 8 is provided in the outer peripheral portion 4a of the housing 4, and the suction port 8 is connected to a container (not shown) to be evacuated, and the container is opened from the container through the opening 8a. The gas inside is aspirated.
[0025]
  On the other hand, the housing 5 is provided with a lap sliding surface 5b perpendicular to the axial direction, and the sliding surface 5b is not decentered from the eccentric portion 11a of the rotary shaft 11 at the center. An opening is provided in which the portion is rotatably fitted, and a spiral wrap 6 is implanted in the counterclockwise direction when viewed from the direction of the arrow 31 with the vicinity of the opening as a peripheral end. Is provided with a chip seal 14 (FIG. 8) that is in contact with the mating sliding surface and completes the sealed state.
[0026]
  The orbiting scroll 3 is fitted into the internal space formed by the housings 4 and 5 so as to be able to revolve.
  In the orbiting scroll 3, laps 26 and 27 that can be fitted with laps provided on the fixed scroll are planted on sliding surfaces 3d and 3f of a plate formed in a disk shape.
[0027]
  The wrap 26 is provided for clockwise rotation when viewed from the direction of the arrow 30, and the wrap 27 is provided for counterclockwise rotation when viewed from the direction of the arrow 31.
  The central portion of the orbiting scroll 3 is provided with an opening 3a in which the eccentric portion 11a of the rotary shaft 11 is rotatably fitted, and the periphery of the opening 3a is the eccentric portion 11a of the rotary shaft 11. Is surrounded by wraps 26a and 27a (FIG. 9).
[0028]
  The fixed scroll wrap 6 and the orbiting scroll 3 wrap 26 correspond to the sealed space R formed by the fixed scroll wrap 7 and the orbiting scroll 3 wrap 27 for introducing the gas ballast gas. A communication hole 3e is formed between the sealed space L and the gas entering from the introduction pipe 10 so that the sealed space L is filled from the sealed space R through the communication hole 3e.
[0029]
  In addition, fans 12 and 13 for cooling the vacuum pump are provided on the outer side of the housing 5 and on both ends of the rotating shaft 11 on the outer side of the housing 4. Covers 18 and 19 having 18 a are attached to the housings 5 and 4.
  A shielding plate 29B having a large number of opening holes 29Ba and 29Bb (FIG. 7) between the cover 18 and the housing 5 is provided, and a plurality of opening holes 29Aa and 29Ab (see FIG. 7) are provided between the cover 19 and the housing 4. The shielding plate 29A which opened 6) is attached.
  Further, as described above, one end is supported by the housing 4 on the outer peripheral portion of the orbiting scroll, and the other ends of the three pairs of revolution mechanisms 17 are supported at three positions in the circumferential direction by 120 °, via the revolution mechanism 17. The fixed scroll is arranged to revolve with an eccentric rotation center.
[0030]
  Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 9A to 12A are views seen from the AA direction in FIG. 8, and FIG. 9B is a view seen from the BB direction.
  In FIG. 5, when the rotary shaft 11 rotates, the orbiting scroll 3 revolves, sucks gas from a container (not shown), and draws gas from the outer periphery of the fixed scroll wraps 6 and 7 by the orbiting scroll wraps 26 and 27. After being taken into a sealed space formed by the wrapping of the fixed scroll and the orbiting scroll, compressed by this sealed space, and compressed by three or more sealed spaces, the R0 sealed space shown in FIG. , The introduction hole 4e from the introduction pipe 10 is opened.
[0031]
  At this time, when the pressure in the container to be evacuated is close to the external atmospheric pressure, the internal pressure of the sealed space R1 into which the gas is introduced from the introduction hole is already higher than the external atmosphere, and the gas ballast introduction pipe 10 is used. When the pressure of the gas introduced from the above is lower than the internal pressure, no gas is introduced through the introduction hole 4e.
  By the revolution driving of the orbiting scroll, the sealed spaces R and L are changed to R1, L1 (FIG. 9), R2, L2 (FIG. 10), R3, L3 (FIG. 11), R4, L4 (FIG. 12) and compressed gas. Is discharged from the discharge hole 4c.
[0032]
  Therefore, if the gas in the container already contains water vapor at the time of the spaces R1 and L1, the final sealed spaces R4 and L4 have a saturated vapor pressure or higher, and the vapor condenses and liquefies to form the final sealed space. Moisture accumulates by adhering to the inner wall of the wrap.
[0033]
  If the water vapor is already liquefied before reaching the spaces R1 and L1, some water flows back from the fixed scroll introduction hole 4e to the introduction pipe 10, but the introduction hole 4e is narrow and the gas for gas ballast is used. Therefore, the amount of moisture that enters the introduction tube 10 is extremely small.
[0034]
  When the pressure in the container to be evacuated decreases, the moisture in the container is vaporized, but the internal pressure of the sealed spaces R1 and L1 into which gas is introduced from the introduction hole for gas ballast reaches the sealed space. Even if the fluid taken in is compressed, the pressure of the gas introduced from the introduction hole is lower than that, and the gas is introduced from the introduction hole.
[0035]
  At this time, the ratio of water vapor in the introduced gas decreases. And the fluid containing the said water vapor | steam is compressed to R2, L2 (FIG. 10), R3, and L3 (FIG. 11).
  At this time, the pressure of the compressed fluid in this space becomes larger than the pressure of the gas for gas ballast, but the introduction hole 4e has a small diameter, the driving speed of the orbiting scroll is high, and the gas for gas ballast exists. The compressed fluid that flows backward from the introduction hole 4e is small, and the introduction hole 4e of the fixed scroll is closed by the orbiting scroll wrap 27a immediately before the sealed space is connected to the discharge hole 4c in R4 and L4 (FIG. 12).
[0036]
  Then, when the space is compressed and connected to the discharge hole (FIG. 12), the water vapor partial pressure is reduced to be equal to or lower than the saturated vapor pressure of the scroll pump, without being liquefied, and the condensed and liquefied wrap. The water adhering to the wall is vaporized and discharged from the discharge hole.
[0037]
  On the other hand, the spaces S0 (a) and T0 (b) shown in FIG. 12 are compressed as S1 (a) and T1 (b) as shown in FIG. 9 when the rotary shaft 11 rotates 90 °. There is no introduction hole for gas ballast in the space. Then, the spaces S3 and T3 in FIG. 11 communicate with the discharge holes 4c through S2 and T2 in FIG. 10, and the compressed fluid is discharged to the outside. Therefore, in this process, the saturated vapor pressure is exceeded, the vapor may condense and liquefy, and may adhere to the inner wall of the wrap forming the final sealed space and accumulate moisture.
[0038]
  Even in this case, the spaces R4 and L4 (FIG. 12) communicating with the gas ballast introduction pipes are connected to the discharge holes 4c after discharging the compressed fluid in the spaces S3 and T3 from the discharge holes 4c. A compressed gas having a low pressure and not exceeding the saturated vapor pressure of the scroll pump is discharged from the discharge hole while vaporizing the condensed and liquefied water in the spaces S3 and T3.
[0039]
  The scroll fluid machine that operates as described above continuously compresses fluid taken from the periphery toward the central portion, and the central portion is compressed to the maximum, and therefore, the central portion has the highest temperature.
  Next, the structure of the cooling means for cooling the central portion will be described.
  FIG. 1 is a first embodiment diagram showing an assembly structure of a rotating shaft and a fan of a scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention. In the figure, a cooling passage 11Ad for introducing an external gas from the opening 11Ag at the left end is cut along the rotation shaft center of the rotation shaft 11A, and the right end of the cooling passage 11Ad is shielded by a shielding plate 23.
[0040]
  In the right end portion 11Ab of the rotating shaft 11A, a plurality of opening holes 11Ac are opened radially from the cooling passage 11Ad toward the outer peripheral surface of the right end portion 11Ab, and the opening holes 11Ac are fitted and fixed to the right end portion 11Ab. 13 is communicated with the opening hole 13a provided in the fitting portion 20A, and the cooling gas cooled in the cooling passage 11Ad can be exhausted from the opening hole 13a to the outside as indicated by an arrow 34 by the rotation of the fan 13. ing.
[0041]
  A fitting portion 20B of the fan 12 that fits to the left end portion 11Ae is fixed to the left end portion 11Ae of the rotating shaft 11A by a nut 22 on the tip screw portion 11Af, and the shielding plate 29B (FIG. The cooling gas that has cooled the non-wrap surface (FIG. 5) of the housing 5 can be exhausted to the outside as indicated by an arrow 39 through the opening hole 29Ba opened in 7).
[0042]
  Since the cooling gas 32 passes through the cooling passage 11Ad, the central portion of the orbiting scroll 3 is cooled, and the gas contributing to the cooling passes from the communication hole 11Ac to the opening hole of the shielding plate 29A. The air is forcibly exhausted by the fan 13 through 29Ab (FIG. 6).
[0043]
  FIG. 2 is a second embodiment diagram showing an assembly structure of a rotating shaft and a fan of a scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention.
  In the figure, a cooling passage 11Bd for introducing an external gas from the opening 11Bg at the left end along the rotation axis center of the rotation shaft 11B, and a groove 11Bh are cut in a spiral shape on the inner peripheral surface of the passage 11Bd. The right end of 11Bd is shielded by a shielding plate 23.
[0044]
  In the right end portion 11Bb of the rotating shaft 11B, a plurality of opening holes 11Bc are opened radially from the cooling passage 11Bd toward the outer peripheral surface of the right end portion 11Bb, and the opening holes 11Bc are fitted and fixed to the right end portion 11Bb. 13 is communicated with the opening hole 13a provided in the fitting portion 20A, and the cooling gas cooled in the cooling passage 11Bd by the rotation of the fan 13 can be discharged from the opening hole 13a to the outside as indicated by an arrow 34. ing.
[0045]
  A fitting portion 20B of the fan 12 fitted to the left end portion 11Be is fixed to the screw portion 11Bf at the tip end by a nut 22 at the left end portion 11Be of the rotating shaft 11B, and the shielding plate 29B (see FIG. The cooling gas that has cooled the anti-wrap surface (FIG. 5) of the housing 5 can be exhausted to the outside as indicated by an arrow 39 through the opening hole 29Ba opened in 7).
[0046]
  Since it is configured in this way, the cooling gas 32 passes through the cooling passage 11Bd to cool the central portion of the orbiting scroll 3. At this time, the cooling introduced by the spirally formed groove 11Bh Since the turbulent flow forming means for stirring the working gas is provided, the temperature difference of the gas between the vicinity of the inner wall surface of the cooling passage and the central portion is quickly reduced, and efficient cooling can be performed.
  The turbulent flow forming means may insert a spiral coil spring in the cooling passage 11Bd.
  Further, a mixing pipe that mixes two liquids with the inner diameter of the cooling passage 11Bd as the outer diameter may be inserted into the cooling passage 11Bd.
[0047]
  FIG. 3 is a reference example diagram showing an assembly structure of a rotating shaft and a fan of a scroll fluid machine according to a reference example of the present invention, and FIG. 4 is a structural diagram of a heat pipe used in the reference example.
  More specificallyFIG. 3 shows an assembly structure of a rotating shaft and a fan of a scroll fluid machine according to a reference example of the present invention.Reference exampleFIG. In the figure, a hollow path 11Cd is cut along the rotation axis center of the rotation shaft 11C, and heat pipes 24A and 24B are arranged in the hollow path 11Cd.
[0048]
  The fitting portion 21A of the fan 13 is fitted and fixed to the right end portion 11Cb of the rotating shaft 11C, and the cooling gas that has cooled the heat radiating portion 25c of the heat pipe 24A can be discharged to the outside as indicated by the arrow 36 by the rotation of the fan 13. It is configured.
  A fitting portion 21B of the fan 12 fitted to the left end portion 11Ce is fixed to the left end portion 11Ce of the rotating shaft 11C by a nut 22 by a nut 22 and the heat pipe 24B dissipates heat by the rotation of the fan 12. The cooling gas that has cooled the portion 25c can be discharged to the outside as indicated by an arrow 36.
[0049]
  As shown in FIG. 4, the pair of heat pipes 24 </ b> A and 24 </ b> B includes a wick structure 28 provided in a sealed container 25 formed of copper, stainless steel, nickel, tungsten, molybdenum, and the like, and the wick structure. 28 is composed of an inner space 25d surrounded by 28, and a working fluid that changes between the wick structure 28 and the inner space 25d by heating and cooling, vaporizes and liquefies, and circulates by the evaporator 25a. Heat is received from the center of the scroll 3 and the working liquid is vaporized, and moves to a condensing part (heat dissipating part) 25c as indicated by an arrow 37. Return to the working fluid.
[0050]
  The pair of heat pipes 24A and 24B configured as described above are arranged in the hollow cooling passage 11Cd.Reference exampleThe rotating shaft 11C according to FIG. 3 is generated by the orbiting scroll 3 in each one end side heating section (evaporating section) 25a of the container 25 forming the pair of heat pipes 24A and 24B located on the center side of the rotating shaft 11C in FIG. Heat is absorbed and the working liquid in the heat pipe is evaporated and vaporized, and this vaporized gas is caused by external gas sucked as arrows 35 and 35 in the fans 12 and 13 in the respective condensing portions 25c located on both ends of the rotating shaft 11C. Cool and liquefy.
[0051]
  The external gas contributing to the cooling is discharged to the outside as arrows 36 and 36 through the opening holes 29Ab and 29Bb of the shielding plates 29A and 29B (FIGS. 6 and 7).
  In addition, the gas that has cooled the opposite lap surfaces of the housings 4 and 5 in which the fixed scroll wraps are implanted passes through the opening holes 29Aa and 29Ba of the shielding plates 29A and 29B (FIGS. 6 and 7), and the arrows 39 and 40 (FIG. As 8), the central part of the orbiting scroll 3 is discharged to the outside together with the cooled gas.
[0052]
  The heat transport amount of the heat pipe 24 can be several hundred times larger than that of metals such as copper and aluminum having good thermal conductivity, so that the central part of the orbiting scroll is efficiently cooled. be able to.
  In addition, the heat pipe is formed in a hollow interior, and the wick structure and the operating liquid are only disposed on the hollow peripheral surface, so that it is lightweight, with a small temperature difference at a location away from the heat source. In addition, heat can be transferred very quickly, and efficient cooling of the central portion can be performed.
  In addition, the heat transfer amount can be easily set by designing the heat insulating part 25b as appropriate and designing the size and shape of the evaporation part 25a and the condensing part 25c.
[0053]
  Next, an improved embodiment of the first embodiment showing the assembly structure of the rotating shaft and the fan of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 relates to the improvement of FIG. 1 which is the first embodiment, and includes a small-diameter portion 11Dk formed of a cylinder having a cooling passage 11Dd through which cooling gas is conducted at the center and a cooling passage 11Dd having the same diameter. A cooling passage between each other, with an eccentric portion 11Da formed of a large-diameter cylinder having an inner space 11Dj having a larger diameter than the cooling passage 11Dd between the intermediate-diameter portion 11Db formed of a cylinder having The inner peripheral surface of 11Dd and the inner peripheral surface of the space 11Dj are aligned with the line MM, and the connecting ends of the respective cylinders are brazed as 40A to 40d to constitute the rotating shaft 11D.
[0054]
  With this configuration, when the rotation shaft 11D rotates, the internal space 11Dj of the eccentric portion 11Da rotates, and the cooling gas introduced from the cooling passage 11Dd spreads to the eccentric portion in the space 11Dj portion. The gas in the portion is pushed by the inner peripheral surface of the eccentric portion of the space, turbulent flow is generated, and heat exchange can be performed efficiently.
[0055]
  Next, an improved embodiment of the second embodiment showing the assembly structure of the rotating shaft and fan of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 relates to the improvement of FIG. 2, which is the second embodiment, and includes a small diameter portion 11Ek formed of a cylinder having a cooling passage 11Ed through which cooling gas is conducted at the center and a cooling passage 11Ed having the same diameter. A cooling passage between each other with an eccentric portion 11Ea formed of a large-diameter cylinder having an inner space 11Ej having a larger diameter than the cooling passage 11Ed between the middle-diameter portion 11Eb formed of a cylinder having The inner peripheral surface of 11Ed and the inner peripheral surface of the space 11Ej are aligned with the line N-N, and the connecting ends of the cylinders are brazed as 40A to 40d, and the spiral groove 11Eh is cut to remove the rotating shaft 11E. It is composed.
[0056]
  With this configuration, when the rotating shaft 11E rotates, the cooling gas introduced from the cooling passage 11Ed by the spiral groove 11Eh generates turbulent flow, and the internal space 11Ej of the eccentric portion 11Ea rotates. The cooling gas spreads to the eccentric part in the space 11Ej, and the gas in the part is pushed by the inner peripheral surface of the eccentric part of the space, turbulence is increased, and heat exchange can be performed efficiently.
  As described in the second embodiment, as the turbulent flow forming means, a spiral coil spring may be inserted into the cooling passage 11Ed, and the inner diameter of the cooling passage 11Ed is the outer diameter. Of course, a mixing pipe that mixes two liquids may be inserted into the cooling passage 11Ed.
[0057]
  Next, an improved embodiment of the third embodiment showing the assembly structure of the rotating shaft and the fan of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG.Reference example3 in which the hollow channel 11Fr is centered on a line Q inclined at an angle α from the rotation axis center line P toward the eccentric part 11Fa from both ends of the rotation axis 11F. 11Fl is cut and heat pipes 24A and 24B are disposed in the hollow paths 11Fr and 11Fl.
[0058]
  The fitting portion 21A of the fan 13 is fitted and fixed to the right end portion 11Fb of the rotating shaft 11F, and the cooling gas that has cooled the heat radiating portion 25c of the heat pipe 24A can be discharged to the outside as indicated by the arrow 36 by the rotation of the fan 13. It is configured.
  A fitting portion 21B of a fan 12 fitted to the left end portion 11Fe is fixed to the left end portion 11Fe of the rotating shaft 11F by a nut 22 and fixed to the screw portion 11Ff at the tip end, and the heat pipe 24B dissipates heat by the rotation of the fan 12. The cooling gas that has cooled the portion 25c can be discharged to the outside as indicated by an arrow 36.
[0059]
  This embodiment configured as described above isReference exampleThe heat exchange is performed by the operation described in the above.
  That is, the heat generated by the orbiting scroll 3 is absorbed by the one end side heating unit (evaporating unit) 25a of each of the heat pipes 24A and 24B, the working liquid in the heat pipe is evaporated and evaporated, and the vaporized gas is condensed into the condensing unit 25c. Are cooled and liquefied by the external gas sucked by the fans 12 and 13 as arrows 35 and 35.
[0060]
  The external gas contributing to the cooling is discharged to the outside as arrows 36 and 36 through the opening holes 29Ab and 29Bb of the shielding plates 29A and 29B (FIGS. 6 and 7).
  In addition, the gas that has cooled the opposite lap surfaces of the housings 4 and 5 in which the fixed scroll wraps are implanted passes through the opening holes 29Aa and 29Ba of the shielding plates 29A and 29B (FIGS. 6 and 7), and the arrows 39 and 40 (FIG. As 8), the central part of the orbiting scroll 3 is discharged to the outside together with the cooled gas.
[0061]
  In the above heat exchange process, since the hollow paths 11Fr and 11Fl are inclined with respect to the center line P in the present embodiment, the heating unit 25a rotates eccentrically about the center line P, and generates centrifugal force. In addition, the working liquid liquefied in the condensing part 25c on both ends of the rotating shaft 11C is pulled up to the heating part, and the circulation of the working liquid is promoted to improve the cooling effect.
  Therefore, in this embodiment, it can be used not only in a heat pipe having a capillary action working fluid recirculation method but also in a rotary heat pipe using centrifugal force, and its use range is wide.
[0062]
  In the above-described embodiment, as shown in FIG. 5, the description has been made with the combination of the double wrap orbiting scroll in which the orbiting wrap is implanted on both surfaces of the end plate and the fixed scroll. However, the present invention is not limited to this. Rather, it is also applied to a combination of a single wrap orbiting scroll in which a swirl wrap is installed on one surface of an end plate and a fixed scroll. In this case, there is a fixed scroll near the fan. Of course, there are a method of positioning and a method of positioning the orbiting scroll, and it is possible to exhaust the gas that has cooled the anti-wrap portion of the fixed scroll or the orbiting scroll together with the cooling of the heat pipe by the fan.
[0063]
  In the present embodiment, a fan is disposed at the end of the rotating shaft, and a communication hole is formed at the other end of the cooling passage toward the outer periphery of the rotating shaft so that the gas contributed to cooling by the fan. The central portion of the orbiting scroll is cooled by forcibly exhausting the gas from the communication hole, and other than the central portion is cooled by the gas that does not pass through the communication hole.
  That is, the cooling gas 32 passes through the cooling passages 11Ad (FIG. 1) and 11Bd (FIG. 2), thereby cooling the central portion of the orbiting scroll 3, and the gas contributing to this cooling is connected to the communication hole 11Ac (FIG. 1). , 11Bc (FIG. 2) is forcibly exhausted by the fan 13.
  The fan 13 further exhausts the gas that has cooled the back surface of the housing 4, which is a fixed scroll in which the wrap 7 is implanted, as indicated by an arrow 40.
  Therefore, not only the center part of the orbiting scroll but also other parts are cooled, and efficient cooling can be performed.
[0064]
  As described above, this embodiment can directly cool the rotating shaft, so that the orbiting scroll is orbitally driven by the rotating shaft connected to the driving source at the center of the end plate, and the fluid taken in from the peripheral portion of the scroll. The heat generated in the process of being sequentially compressed and transferred to the central part can be cooled at the highest central part, bearings and seal members provided around the central part of the orbiting scroll, bearings around the rotating shaft, The seal member can be efficiently cooled.
  Further, the difference due to thermal expansion between the fixed scroll and the orbiting scroll can be eliminated, the temperature distribution can be made constant, the galling of the wrap can be prevented, and the grease maintenance period can be extended, so that the durability can be improved.
  In addition, the clearance of each scroll can be reduced by reducing the heat generation, and the ultimate pressure can be improved by performing high speed operation.
[0065]
  Further, in the above-described embodiment, the opening portion of the introduction hole for gas ballast is provided on the lap sliding surface of the orbiting scroll, the opening hole diameter of the opening portion is formed smaller than the wrap width, and the orbiting scroll. The opening of the introduction hole can be opened and closed by lap driving, and the opening of the introduction hole is closed in synchronization with the timing when the final sealed space formed by the fixed scroll and the orbiting scroll is connected to the discharge passage to the outside. Therefore, when the final sealed space is connected to the discharge passage, the gas ballast is blocked from the introduction hole, and the compressed fluid is prevented from flowing back to the introduction hole. Is discharged to the outside from the discharge passage.
  Therefore, the compressed fluid can be prevented from backflowing with a simple configuration in which the introduction hole opening is set to have a diameter smaller than the wrap width, and there is no need to provide a special check valve at the gas introduction hole.
[0066]
  Further, wraps are respectively formed on the front and back surfaces of the plate of the orbiting scroll, and the orbiting scroll is provided so as to be capable of being orbitally driven by the first fixed scroll and the second fixed scroll having laps fitted to these wraps. A gas ballast introduction hole is provided in one fixed scroll of the first fixed scroll and the second fixed scroll, and the gas is sent to a sealed space formed by the other fixed scroll in the orbiting scroll plate. Since a hole is opened, a discharge hole is provided in the one fixed scroll, and the compressed fluid in the sealed space is compressed together with the gas and discharged to the outside, the introduction hole is formed in one fixed scroll. And a discharge hole for the compressed fluid is provided. Centrally located opposite the portion of the lap Lumpur side than arranged with them dispersed in one and the other of the fixed scroll, it is easy construction simplifies manufacturing.
[0067]
  Further, the gas introduced from the introduction hole for gas ballast into the sealed space formed by one lap of the orbiting scroll and the one of the fixed scroll wraps through the communication hole provided in the plate of the orbiting scroll. Since it is introduced into the other sealed space formed by the other wrap of the orbiting scroll and the wrap of the other fixed scroll, there is no need to provide an introduction hole for introducing gas for gas ballast in both the fixed scrolls. Since the introduction hole may be provided in one fixed scroll, the structure is simple and the manufacture becomes easy.
[0068]
  The present embodiment can be variously modified.
  As described above, the gas from the gas ballast introduction hole is introduced into the R space and the L space, but the gas ballast gas is not necessarily limited to this, and the gas ballast gas is introduced into the S space and the T space. You may comprise.
  Further, the gas ballast introduction pipe 10 and the discharge passages 4c and 4d are attached to the housing 4 side, but they may be provided on the housing 5 side.
  Gas for gas ballast may be introduced from both the housings 4 and 5 into both spaces R and L formed by turning and fixed scroll wraps. In that case, the introduction hole 3e that communicates the spaces R and L is not necessary, and the gas ballast gas is rapidly introduced from both, so that the efficiency is improved.
  Of course, the discharge passage may be provided on the housing 5 side as well as 4c and 4d on the housing 4 side.
[0069]
  Further, the gas for gas ballast may be introduced from the introduction pipe 10 into the external atmosphere, but air or N2 It is desirable to introduce heat by applying heat to the isodry gas. In this case, drying of vapor or liquid in the scroll wrap is accelerated, and prevention of deterioration is promoted.
  In addition, in this embodiment, when harmful gas is sucked from the container, N2 It is possible to dilute harmful gases to safety standards by introducing dilution gases such as
[0070]
【The invention's effect】
  As described above, since the present invention has a structure with good cooling efficiency, it is possible to prevent galling of the lap and to extend the grease maintenance period, thereby improving durability.
  In addition, the clearance of each scroll can be reduced by reducing the heat generation, and the ultimate pressure can be improved by performing high speed operation. Etc.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first embodiment diagram showing an assembly structure of a rotating shaft and a fan of a scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of a second embodiment showing an assembly structure of a rotating shaft and a fan of a scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 of the present inventionReference exampleShows the assembly structure of the rotating shaft and fan of the scroll fluid machineFigureIt is.
[Fig. 4]Used in FIG.It is a structural diagram of a heat pipe.
FIG. 5 is an assembly structure diagram of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention.
6 is a view seen from the CC direction of FIG.
7 is a view as seen from the DD direction in FIG. 5;
FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 1;
FIG. 9 is a schematic view showing a scroll state in which introduction of gas for gas ballast is started.
FIG. 10 is a schematic view showing a state of a scroll in which gas for gas ballast is introduced.
FIG. 11 is a schematic view showing a scroll state immediately before the introduction of gas for gas ballast is completed.
FIG. 12 is a schematic view showing a scroll state in which a gas introduction hole for gas ballast is closed.
FIG. 13 is a view showing an improved embodiment of the first embodiment showing the assembly structure of the rotating shaft and the fan of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view showing an improved embodiment of the second embodiment showing the assembly structure of the rotating shaft and the fan of the scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 15 shows the present invention.Reference example3 shows the assembly structure of the rotary shaft and fan of the scroll fluid machine according to FIG.FigureIt is a figure which shows the improvement Example of these.
FIG. 16 is a conventional example showing a non-driving unit cooling method.
FIG. 17 is a conventional example showing a drive unit cooling system.
[Explanation of symbols]
  1 Pump body
  3 Orbiting scroll
  4, 5 housing
  6, 7, 26, 27 lap
  8 Suction port
  9 Discharge port
  10 Introduction pipe
  11 Rotating shaft (11A, 11B, 11C, 11D, 11E)
  12, 13 fans
  14 Tip seal
  15,16 packing
  18, 19 cover
  20 Bearing (20A, 20B)
  21 Bearing (21A, 21B)
  24 heat pipe (24A, 24B)
  25 containers
  28 Wick structure
  29 Shield plate (29A, 29B)

Claims (3)

端板の中央部から外周に向かって渦巻きラップを植設した固定スクロールと、前記渦巻ラップと嵌合する渦巻ラップが植設された端板の中央部で駆動源と連絡した回転軸と連結して旋回駆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、
中空の冷却通路を前記回転軸内に形成し、該回転軸の一端から冷却用気体を導入して他端から排気するように、前記回転軸の端部にファンを配設するとともに、前記冷却通路の他端に前記回転軸外周に向かって導通する連通孔を開設し、前記ファンによって冷却に寄与した気体を前記連通孔から強制排気することにより前記旋回スクロールの中央部分を冷却するとともに、前記連通孔を通らない気体により前記中央部分以外を冷却するように構成したことを特徴とするスクロール流体機械。
A fixed scroll in which a spiral wrap is implanted from the central portion of the end plate toward the outer periphery, and a rotating shaft connected to a driving source in the central portion of the end plate in which the spiral wrap is fitted. In a scroll fluid machine equipped with a turning scroll that is driven to turn,
A hollow cooling passage is formed in the rotating shaft, and a fan is disposed at an end of the rotating shaft so that a cooling gas is introduced from one end of the rotating shaft and exhausted from the other end. A communication hole is formed at the other end of the passage to conduct toward the outer periphery of the rotary shaft, and the central portion of the orbiting scroll is cooled by forcibly exhausting the gas that contributes to cooling from the communication hole by the fan. A scroll fluid machine configured to cool a portion other than the central portion with a gas that does not pass through the communication hole.
前記ファンが回転軸の他端若しくは両端に配設されていることを特徴とする請求項1記載のスクロール流体機械。  The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the fan is disposed at the other end or both ends of the rotating shaft. 前記冷却通路内に、導入した冷却用気体を撹拌する乱流形成手段を設けたことを特徴とする請求項1記載のスクロール流体機械。  2. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein turbulent flow forming means for stirring the introduced cooling gas is provided in the cooling passage.
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