JP3990548B2 - インタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮、膨張、及び圧送を行うスクロール流体機械、特に、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮するインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、旋回スクロール端板の両面にスクロールラップをそれぞれ設けたダブルラップ式スクロール流体機械は知られている。特開平９−１５８８５０号公報もその一つであり、かかる公報にはダブルスクロール圧縮機における旋回スクロールの運動の安定化機構とスクロール部材の冷却構造が記載されている。
【０００３】
かかる従来技術の図１〜図５に記載された第１の実施例及び、図８の第４の実施例に着目すると、端板の両面にスクロールラップを植え設した旋回スクロール（３）と、該端板の両面側に配置された固定スクロール（１）及び（２）と、旋回スクロール（３）を旋回運動させるための偏芯部分を有した駆動軸（４）と、旋回スクロールの中央に配設された吐出ポートを中心として対称位置に配設された偏芯部分を有した駆動軸（５）と、旋回スクロール端板の延設方向に沿って該端板に設けた貫通孔（３１０，３１１）と、前記固定スクロールのラップとは反対側面に設けた冷却フィン（１ｄ，２ｄ）と、該冷却フィンの頂上に配設されて固定スクロールを冷却する冷却通路を形成するカバー（２２，２３）と、前記冷却フィン（１ｄ，２ｄ）の延設方向に沿って冷却風を送る送風機（１０４）と、スクロール機構によって圧縮される気体を吸い込み、該気体によって前記駆動軸（４）の軸受を冷却し、さらに、前記貫通孔（３１０，３１１）に流入して旋回スクロール（３）を冷却するように配設された吸入孔（２５）等から構成されている。
【０００４】
しかしながら、かかる従来技術は、旋回スクロールラップと固定スクロールラップによって形成される圧縮室の圧縮比を高くしたいという要望のもとには、各ラップの頂上と相手方鏡面との間に配設されるチップシール、ベアリング軸受等の対温度特性を考慮すると、下記に記載するような問題点を含んでいる。
（ａ）旋回スクロール端板に設けられた前記貫通孔（３１０，３１１）では伝熱面積が小さく、高熱の冷却が困難である。
（ｂ）送風機（１０４）によって冷却される前記冷却フィン（１ｄ，２ｄ）と直角方向に前記スクロールの前記貫通孔（３１０，３１１）が配設されているので、圧縮する吸入気体により冷却するために該吸入気体を冷却して吸入する必要がある。
（ｃ）旋回スクロール（３）を旋回運動させるための偏芯部分を有した駆動軸（４）及び駆動軸（５）は、この２個のみであり、一方の駆動軸には、両駆動軸間をベルト（７）によって連結する歯付きプーリ（４ｂ，５ｂ）以外に、駆動動力源と連結するプーリ（６）を保持するために、他方の駆動軸より長くし、両駆動軸を水平に配置している。その結果、一方側の駆動軸は質量が多くなり、重力バランスが思わしくない。
（ｄ）両駆動軸間に前記歯付きプーリ（４ｂ，５ｂ）にタイミングベルト（７）が架設されているが、部材の製造誤差、周囲温度、経年変化などによりタイミングベルトの張力を調整する必要がある。
【０００５】
一方、冷却機構に着目した従来技術として、特開平９−７２２８５号公報が知られている。かかる技術は、公報の図１によると、旋回スクロール端板の片面にスクロールラップを植設したシングルラップ式旋回スクロールを２個用意して、両者のラップ面と反対側の面との間を広い冷却空間として一体化し、一方側の旋回スクロールラップと固定スクロールラップとが形成する圧縮室の吐出孔から吐出される圧縮流体を途中熱交換器（１２）を通って冷却して他方側の旋回スクロールラップと固定スクロールラップとが形成する圧縮室に供給する機構が開示されている。
【０００６】
この従来技術は、旋回スクロール（１）を駆動する駆動軸（４）が、一方の固定スクロール（３）及び旋回スクロール（１）を貫いて配設され、固定スクロール（３）の中央部分である、前記駆動軸（４）を保持するための固定スクロール（３）の保持部分は固定スクロールラップを設けることができないので、一方側の圧縮機構は前記保持部分の外周側に設けられ、それに対して他方側の圧縮機構は前記保持部分に相当する位置に設けられ、一方側の圧縮機構で圧縮した圧縮流体を熱交換器（１２）で冷却した後に、他方側の圧縮機構で再度圧縮することで、圧縮比の大きい圧縮機を提供することができる。
【０００７】
しかしながら、一方の固定スクロール（３）の中央部分に配置された前記駆動軸（４）を無くすことにより、その位置に他方側の圧縮機構である後段の圧縮部を配置できるものであり、そして、旋回スクロール（１）の自転阻止機構（２０）の位置において、自転阻止機能とともに回転機能を有した駆動軸を配置するにあたって、複数の該駆動軸に旋回スクロールへの駆動力付与量を分散させることによって、前記駆動軸（４）より小径の駆動軸で足りるはずであり、その場合は、僅かの周方向の径増加で、前記一方側の圧縮機構と、他方側の圧縮機構とを足した、前段圧縮部で圧縮した圧縮流体を熱交換器で冷却したのちに後段圧縮部で圧縮する２段圧縮機構を構成することができる。
【０００８】
そして、この２段圧縮機構を有するシングルスクロールラップを有する旋回スクロール端板同士を所定の冷却空間を離間して合体させることによって、２倍の量の取込流体を圧縮することができることに本発明者等は着目したものである。
【０００９】
そして、旋回スクロール端板同士間の冷却空間の入口側かまたは出口側に熱交換器を配置することによって、該熱交換器を別途に設けることより、該冷却空間の通路断面は大きくする必要があるが、トータル的にコンパクトなスクロール流体機械を提供することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の事情に鑑み、本発明は、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、簡単な構成で小型化し、インタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、部材の重量バランスを考慮して安定した配置構成となる多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、駆動軸間に架設されているタイミングベルトの張力を調整する張力調整機構を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、軽量化したダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮するインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であって、
スクロール流体機械本体の一側面に、旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路の入口を配設し、前記スクロール流体機械本体の他側面に向かって冷却風が流通する前記冷却通路を前記旋回スクロール及び固体スクロールの延設方向に沿って配設するとともに、
前記冷却通路の入口側若しくは出口側に前記インタークーラーを配置したことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮するインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であることが特徴である。
【００１７】
そして、本発明は、スクロール流体機械本体の一側面に、旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路の入口を配設している。
また、前記スクロール流体機械本体の他側面に向かって冷却風が流通する前記冷却通路を前記旋回スクロール及び固体スクロールの延設方向に沿って配設している。
更に前記冷却通路の入口側若しくは出口側に前記インタークーラーを配置している。
【００１８】
よって、本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮する方式であるために部材の耐熱を超えた高温が発生する前に冷却して再度圧縮するので、部材の耐熱を超えることなく、高圧縮比を得ることができる。そして、多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であるために、２倍の量の圧縮流体を供給することができる。
【００１９】
また、一方向に流れる冷却風の流通通路に旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路と、インタークーラーを配置しているので、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することができるとともに、小型化したインタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することができる。
【００２０】
また、前記冷却通路の入口側及び出口側には、前記冷却風が流通するダクトを延設配置することも本発明の有効な手段である。かかる技術手段においては、ダクトは断熱部材で構成することが望ましい。仮に、伝熱性が低い部材で構成したとしてもダクト外から熱風もしくは輻射熱を遮断できるので、効率よく冷却することが可能である。
【００２１】
また、前記旋回スクロールは、一方側の第１固定スクロール側に鏡面を有する第１端板と、他方側の第２固定スクロール側に鏡面を有する第２端板と、該第１端板及び第２端板の鏡面と反対側の面間を連結する多数の冷却フィンとで構成し、該冷却フィンの前記第１端板と前記第２端板間の長さは、旋回スクロールラップの鏡面からの高さより長く、隣接する前記冷却フィン間の間隔は、隣接する旋回スクロールラップ間の間隔より短く形成して前記冷却通路を構成することも本発明の有効な手段である。
【００２２】
かかる技術手段によると、前記旋回スクロールは、ラップが植設される鏡面を有する第１端板と、同じくラップが植設される鏡面を有する第２端板との、それぞれ鏡面と反対側の面間を多数の冷却フィンによって連結して構成している。
そして、該冷却フィンの前記第１端板と前記第２端板間の長さは、旋回スクロールラップの鏡面からの高さより長く、隣接する前記冷却フィン間の間隔は、隣接する旋回スプロールラップ間の間隔より短く形成して、前記冷却通路を広く構成している。よって、効率よく冷却することが可能である。
【００２３】
また、圧縮する吸入流体を前記冷却通路と交差する方向に取込む吸入口と、該吸入口と対面する位置に前記旋回スクロールの前記第１端板、及び第２端板を外周側から鏡面側を挟持する狭持部材を設け、該狭持部材を介して前記吸入流体によって前記旋回スクロールを冷却することも本発明の有効な手段である。
【００２４】
かかる技術手段によると、前記旋回スクロールの前記第１端板、及び第２端板を外周側から鏡面側を挟持する狭持部材に前記吸入口から圧縮するための流体が衝突するので、圧縮用の吸入流体によっても旋回スクロールを冷却できるので、更に効率よく冷却することが可能である。
【００２５】
また、本体外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を複数設け、該駆動軸の軸受と前記冷却フィンとの間に冷却風が流通可能な空隙を設けて構成することも本発明の有効な手段である。
【００２６】
かかる技術手段によると、駆動軸の軸受け部分と前記冷却フィンとの間は、旋回スクロールの軸受け部分に、フィンや端板とさほど肉厚が変わらないように肉厚を取って、ダイキャストによるひけ、歪みなどを防止し、製作容易性を図ることにより歩留まりがよくなるとともに軽量化が可能となる。尚、冷却フィンを波形に形成し、より冷却風との衝突を行わせ伝熱性能を向上させるためには、旋回スクロールを２部材に分割して、作製し、その後に両者を合体することで製造することができる。
【００２７】
また、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を３個設け、該３個の間をプーリと該プーリに架設したベルト体によって回転駆動力を伝達可能に構成するとともに、前記駆動軸の一つに駆動源から駆動力を入手可能な駆動源駆動軸とし、
該駆動源駆動軸をスクロール機構の重力中心位置下方に配置し、他の２個の駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置して構成することも本発明の有効な手段である。
【００２８】
かかる技術手段によると、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を３個設け、該３個の間をプーリと該プーリに架設したベルト体によって回転駆動力が伝達可能に構成する。そして、前記駆動軸の一つに駆動源から駆動力を入手可能な駆動源駆動軸とし、該駆動源駆動軸をスクロール機構の重力中心位置下方に配置することによって、一番重量が多い駆動源駆動軸を下方に配置させることで重量バランスが安定する。
【００２９】
また、他の２個の前記駆動源駆動軸より重量の軽い駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置することによって重量バランスが安定する。
【００３０】
かかる場合には、前記他の２個の駆動軸間の重力中心位置に前記ベルト体の張力を調整する調整用プーリを配設し、さらに、圧縮流体吸込口を重力中心位置のスクロール流体機械本体の上面に設けることによって、重量バランスが崩れることがない。そして、前記ベルト体の張力を調整する調整用プーリによりベルト体の張力を調整可能に構成しているので、組立時の部材の製作誤差を調整により解消し、また、メンテナンスによる調整によって、耐久性が向上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態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。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図、図２は、図１の部分的拡大図、図３は、図１のII−II断面図、図４は、図１のI−I断面図、図５は、図１の右側面図、図６は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の正面図、図７は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の背面図、図８は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図、図９は、本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図、図１０は、旋回スクロールによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図、図１１は、図１０から１８０゜旋回スクロールラップが回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【００３３】
図１において、多段式スクロール流体機械本体１は、ハウジングカバー４Ａを取り付けた固定スクロールハウジング２と、ハウジングカバー４Ｂを取り付けた固定スクロールハウジング３と、両固定スクロールハウジング２，３間に配置される旋回スクロール１１と、該旋回スクロール１１の外周側を囲繞する中間スクロールハウジング３４と、旋回スクロール１１の旋回範囲を規制するクランク軸２２及び駆動軸２３を収納するクランクハウジング３６とで構成される。
【００３４】
そして、旋回スクロール１１は前記クランク軸２２によって駆動する端板１１ｆ及び端板１１ｇの鏡面に旋回スクロールラップ１０、及び５を植設されたダブルラップ式に構成され、旋回スクロールラップ１０側に対向して配設された固定スクロールハウジング２の前段圧縮部の吐出口に取り付けられた吐出配管６と、後段圧縮部の吸込口に取り付けられた吸い込み配管７との間に冷却室２４Ａが配設され、該冷却室２４Ａ、吐出配管６、及び吸い込み配管７を配管によって接続して第１中間経路を構成している。
【００３５】
また、旋回スクロールラップ５側に対向して配設された固定スクロールハウジング３の前段圧縮部の吐出口に取り付けられた吐出配管１６と、後段圧縮部の吸込口に取り付けられた吸い込み配管１７との間に冷却室２４Ｂが配設され、該冷却室２４Ｂ、吐出配管１６、及び吸い込み配管１７を配管によって接続して第２中間経路を構成している。
【００３６】
尚、この第１（第２）中間経路は、図３に示す前段吐出孔２ｅ、後段吸込孔２ｆと、これらの間に介在する冷却室２４Ａ（２４Ｂ）内を通る配管の総合容積を有し、その総合容積は前段圧縮部の最終圧縮室容積のＮ（整数）倍に設定する。そして、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるように構成される。
【００３７】
しかしながら、初期運転時には、スクロール流体機械は停止状態にあり、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとにより形成される流体圧縮空間の後段圧縮部の最終圧縮室には、後段圧縮部の吐出孔２ｄ（図３）の外部圧力と同等かそれより低い圧力で流体が存在し、また、後段圧縮部の初期取り込み空間にあった流体は前記中間経路と連通しているので、前段圧縮部の取り込み圧力まで低下する場合がある。
【００３８】
この状態で、初期運転を開始すると、後段圧縮部の残留流体が外部圧力より高くなるまで圧縮される。すなわち、後段圧縮部の最終圧縮室の圧力がそれより手前の圧縮室の圧縮流体と合体して外部圧力より高くなると外部に吐出されるが、それでもまだ外部圧力より低いと、前記中間経路からの流体を取り込み、それと吐出孔側の流体と合体して圧縮される。
そして、初期運転の終了頃には、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるような運転状態となる。
【００３９】
さて、固定スクロールハウジング２は、円形トレイ状に形成され、その外周面の周方向３カ所に後述するクランクハウジング３６内にベアリング２０によって回転自在に保持された駆動軸２３の先端部２３ａを回転自在に保持する保持部３７が配設されている。そして、３カ所の保持部３７を省いて示した図３（図１のII−II断面図）を用いて更に固定スクロールハウジング２を説明する。
【００４０】
図３において、固定スクロールハウジング２は、トレイ状に形成された凹部には鏡面２ｃが設けられ、該鏡面２ｃ上にはランド部９ａが設けられている。該ランド部９ａから左周りでラップ９ｂが螺旋状に植設されラップ溝を形成し、右周りでラップ９ｃが螺旋状に後段側吐出口２ｄに向かって植設されラップ溝を形成している。
そして、ラップ９ｂ，９ｃには旋回スクロール１１の鏡面１１ｃに押圧接触して摺動するチップシール１３が設けられている。
また、最外周のラップ溝には吸込口２ａに連通する流体吸込通路と連通している。また、該最外周ラップ溝の外側に溝が設けられ該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するダストシール１２が配設されている。
【００４１】
固定スクロールハウジング２のラップ溝には、前段圧縮部を形成する旋回スクロールラップ１０ａ及び、後段圧縮部を形成する旋回スクロールラップ１０ｂが鏡面１１ｃ（図１）に植設され、固定スクロールハウジング２の鏡面２ｃに押圧接触して摺動するフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１３（図１）が設けられている。
【００４２】
ランド部９ａには、図１に示す吐出配管６に連結する前段吐出口２ｅ、吸い込み配管７に連結する後段吸込口２ｆ、吐出配管８に連結する後段側吐出口２ｄが設けられ、吐出配管６と後段側吐出口２ｄとの間には、高温の圧縮流体を冷却する冷却室２４Ａが配設されている。
【００４３】
固定スクロールハウジング２の鏡面２ｃの裏側には、冷却フィン２ｂが植設され、該冷却フィン２ｂの頂部にはハウジングカバー４Ａが取付られ、冷却通路２ｈを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、固定スクロールを冷却可能に構成されている。
【００４４】
図１に示すように、旋回スクロール１１は鏡面１１ｃを有し、該鏡面１１ｃが図１に示すように固定スクロールハウジング２の結合面に設けられたダストシール１２と接触して対面配置され、鏡面１１ｃには外側に植設された前段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ａと、中心側に植設された後段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ｂを有している。そして、これらのラップ上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１３が嵌入されている。
そして、これらの旋回スクロールラップ１０ａ，１０ｂは固定スクロールラップ９ｂ，９ｃと壁面が互いに対面配置される。
【００４５】
また、鏡面１１ｃの裏側には、冷却フィン１１ａが植設され、冷却通路１１ｎを形成している。
よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、旋回スクロールを冷却可能に構成されている。
【００４６】
また、冷却フィン１１ａを介して他方側の旋回スクロールラップ４０が植設される鏡面１１ｐを有する端板が設けられている。そして、この他方側の旋回スクロールラップ４０の壁面と対面するように配設される固定スクロールラップ５を有する固定スクロールハウジング３が配設されているが、他方側の旋回スクロールラップ４０と固定スクロールハウジング３との関係は、一方側の旋回スクロールラップ１０と固定スクロールハウジング２との関係と同じものであって、図３と同じように作用する部材の組み合わせ及び作用がなされる。
【００４７】
すなわち、固定スクロールハウジング３は鏡面３ｃにラップ５が植設され、旋回スクロールラップ４０と固定スクロールラップ５とによって圧縮された流体は前段側の吐出口から配管１６を通って冷却室２４Ｂで冷却され、配管１７を通って後段側の吸込口から後段圧縮部に流入した流体は後段圧縮部で圧縮され後段吐出口３ｄから吐出される。
【００４８】
そして、固定スクロールハウジング３の鏡面３ｃの裏側には、冷却フィン３ｂが植設され、該冷却フィン３ｂの頂部にはハウジングカバー４Ｂが取付られ、冷却通路３ｈを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、固定スクロールハウジング３を冷却可能に構成されている。
【００４９】
固定スクロールハウジング２は、外周側の周方向に３等分した箇所に、旋回スクロール１１の旋回駆動軸２３の先端部２３ａを回転可能に保持する保持部３７が設けられている。該駆動軸２３は前記保持部３７と固定スクロールハウジング２に取り付けられるクランクハウジング３６に設けられたベアリング２０によって回転可能に保持されている。駆動軸２３とは偏芯したクランク軸２２は、旋回スクロール１１の外周側の周方向に３等分した箇所に設けられた駆動連結部１１ｄにベアリング１９を介して旋回スクロール１１に旋回駆動力を付与可能に嵌合されている。よって、この駆動軸２３は旋回スクロール１１へは駆動力を付与するとともに、駆動軸２３の回転中心軸心とは偏芯したクランク軸２２によって旋回スクロールの自転防止作用を行う。
【００５０】
このクランク軸２２を挟んで駆動軸２３の両側にはバランスウエイト２８，２９が配設され、該バランスウエイト２８とクランク軸２２の端部２２ａとクランク軸２３の頭部２２ｂにはオイルシールが設けられベアリング１９からのグリースの漏洩が防止されている。また、駆動軸２３の太径部２１にはオイルシールが設けられ、ベアリング２０からのグリースの漏洩が防止されている。
【００５１】
駆動軸２３はクランクハウジング３６から突出し、クランク軸プーリ３０Ａ及び駆動用プーリ３１が並んで固着されている。駆動用プーリ３１は図示しない駆動源モータよりベルトを介して駆動力が伝達され、該駆動力はタイミングベルト１５によってクランク軸プーリ３０Ａを介して図５に示すように、クランク軸プーリ３０Ｂ，３０Ｃに駆動力が伝達可能に構成されている。また、クランク軸プーリ３０Ｂ，３０Ｃとの中間には固定スクロールハウジング３にタイングベルト１５の張力を調整する張力調整用プーリ３３が、上下方向に取り付け位置を調整可能に取り付けられている。
【００５２】
図４は、図１のI−I線断面図である。旋回スクロール１１には端板の圧縮室と反対側面には波形の冷却フィン１１ａが多数植設され、冷却通路１１ｎが形成されている。よって、図４の紙面と平行に流れる冷却風によって、旋回スクロールのフィン１１ａ部分を冷却可能に構成されている。
【００５３】
ここで、さらに、図１を用いて冷却通路１１ｎの形状を詳しく説明する。前記旋回スクロール１１は、一方側の固定スクロール側に鏡面１１ｃを有する第１端板１１ｆと、他方側の固定スクロール側に鏡面１１ｐを有する第２端板１１ｇと、該第１端板及び第２端板の鏡面と反対側の面間を連結する多数の冷却フィン１１ａとで構成し、図２に示すように、該冷却フィン１１ａの前記第１端板１１ｆと前記第２端板１１ｇ間の長さＬは、旋回スクロールラップ１０若しくは４０の鏡面からの高さＭより長く、隣接する前記冷却フィン１１ａ間の間隔Ｎは、隣接する旋回スクロールラップ１０若しくは４０間の間隔Ｐより短く形成して冷却通路１１ｎを構成している。
よって、効率よく冷却することが可能である。
【００５４】
また、図１に示すように、中間スクロールハウジング３４は、圧縮する流体の吸込口３２を有する吸い込み口金具３５が、スクロール流体機械本体１の上面に配設され、圧縮する吸入流体は前記冷却通路１１ｎの延設方向と交差する方向に取込まれる。そして該吸入流体の吸入口と対面する位置に前記旋回スクロール１１の前記第１端板１１ｆ、及び第２端板１１ｇを外周側から鏡面側を中間スクロールハウジング３４の端部３４ａ，３４ｂによって挟持する狭持部材３４ｃ（図２）を設け、該狭持部材３４ｃを介して前記吸入流体によって前記旋回スクロールを冷却可能に構成している。
【００５５】
かかる技術手段によると、前記旋回スクロールの前記狭持部材３４ｃに前記吸入口３２から流入する圧縮するための流体が衝突するので、圧縮用の吸入流体によっても旋回スクロールを冷却でき、更に効率よく冷却することが可能である。
【００５６】
また、図１に示すように、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸２３を複数設け、該駆動軸２３の軸受１９と前記冷却フィン１１ａとの間に冷却風が流通可能な空隙１１ｅを設けている。
【００５７】
かかる技術手段によると、駆動軸の軸受け１９部分と前記冷却フィン１１ａとの間は、旋回スクロール１１の軸受け１９部分に、フィン１１ａや端板１１ｆ，１１ｇとさほど肉厚が変わらないように肉厚を取って、ダイキャストによるひけ、歪みなどを防止し、製作容易性を図ることにより歩留まりを向上する。そして、旋回スクロール１１の軽量化が可能となる。
また、冷却フィンを波形に形成し、より冷却風との衝突が行わせ伝熱性能を向上させるためには、旋回スクロールを２部材に分割して、作製し、その後に両者を合体することで製造することができる。
【００５８】
また、図５に示すように、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を３個設け、該３個の間をプーリ３０Ａ，３０Ｂ，３０ｃと該プーリに架設したタイミングベルト１５によって回転駆動力が伝達可能に構成している。そして、前記駆動軸の一つに駆動源から駆動力を入手可能なクランク軸プーリ３０Ａを有した駆動源駆動軸２３（図１）とし、該駆動源駆動軸２３をスクロール機構の重力中心位置下方に配置し、他の２個のクランク軸プーリ３０Ｂ，３０Ｃを有する駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置している。
【００５９】
かかる技術手段によると、一番重量が多い駆動源駆動軸２３をスクロール機構の重力中心位置下方に配置することによって、重量バランスが安定する。
また、他の２個の前記駆動源駆動軸より重量の軽い駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置することによって重量バランスが安定する。
【００６０】
また、前記他の２個の駆動軸間の重力中心位置に前記タイミングベルト１５の張力を調整する調整用プーリ３３を配設し、さらに、圧縮流体を吸込する吸込口金具３５を重力中心位置のスクロール流体機械本体１上面に設けても、重量バランスが崩れることがない。そして、前記タイミングベルト１５の張力を調整する調整用プーリ３３によりタイミングベルト１５の張力を調整可能に構成しているので、組立時の部材の製作誤差を調整により解消し、また、メンテナンスによる調整によって、耐久性が向上する。
【００６１】
図６に示すように、固定スクロールハウジング２と固定スクロールハウジング３との間に位置する中間スクロールハウジング３４は前記冷却フィン１１ａに対応する位置に窓３４ａが開設され、該窓３４ａは図６の紙面の反対側にも同じように窓３４ａが開設され、図６を貫く方向への冷却風によって旋回スクロール１１が冷却可能に構成されている。
【００６２】
そして、冷却風の流通方向にそって入口側に断熱部材であるカバー４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄによって形成されたダクト４２が配設され、図６の紙面と反対側を示す図７に示すように冷却風の出口側に断熱部材であるカバー４Ａ，４Ｂ，４Ｅ，４Ｆによって形成されるダクト４３が配設され、該ダクト４３内には冷却室２４Ａ，２４Ｂが配設されている（図８）。
【００６３】
本実施の形態はこのようにダクト４２，４３によって冷却風が流通するので、これらのダクト４２，４３の存在によりダクト外の熱風若しくは輻射熱等によって冷却風が暖められることがなく、冷却効率を向上することができる。
【００６４】
尚、本実施の形態は、出口側のダクト４３内に冷却室２４Ａ，２４Ｂを配置したが、図９に示すように、入口側のダクト４２内に冷却室２４Ａ，２４Ｂを配置してもよい。
【００６５】
このように構成されたスクロール本体１は、図１に示すように、回転駆動軸２３の回転により、偏芯したクランク軸２２が駆動軸中心に回転することにより旋回スクロール１１が公転し、図１０に示すように、固定スクロールハウジング２の吸込口２ａから吸入した流体は、旋回スクロールのラップ１０ａにより取り込まれ、このラップと固定スクロールのラップ９ｂとによって形成される密閉空間Ｓ１及びＴ１により取り込まれる。
これらの取り組み空間は１８０゜ずれているが同時に略等しい容積分取り込まれる。
【００６６】
この密閉空間は図１０及び図１１に示すように、図１０でＳ１として取り込まれた密閉空間は、順次Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と圧縮し、Ｓ５から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９と圧縮し、また、図１０でＴ１として取り込まれた密閉空間は順次Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３と圧縮し、Ｔ４から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｔ５→Ｔ６→Ｔ７→Ｔ８→Ｔ９と圧縮されて中央部に送られ、Ｓ９とＴ９は合流して吐出口２ｄを出て配管８から排出される。
尚、図１０に示すように、密閉空間Ｓ８とＴ９は等しい容積を有するので、同じ圧力の流体が吐出される。
【００６７】
よって、本実施の形態は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮する方式であるために部材の耐熱を超えた高温が発生する前に冷却して再度圧縮するので、部材の耐熱を超えることなく、高圧縮比を得ることができる。そして、多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であるために、２倍の量の圧縮流体を供給することができる。
【００６８】
また、一方向に流れる冷却風の流通通路に旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路と、インタークーラーを配置しているので、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することができるとともに、小型化したインタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮する方式であるために部材の耐熱を超えた高温が発生する前に冷却して再度圧縮するので、部材の耐熱を超えることなく、高圧縮比を得ることができる。
【００７０】
そして、多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であるために、２倍の量の圧縮流体を供給することができる。
【００７１】
また、一方向に流れる冷却風の流通通路に旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路と、インタークーラーを配置しているので、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することができるとともに、小型化したインタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することができる。
等の顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。
【図２】 図１の部分的拡大図である。
【図３】 図１のII−II断面図である。
【図４】 図１のI−I断面図である。
【図５】 図１の右側面図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の正面図である。
【図７】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の背面図である。
【図８】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図である。
【図９】 本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図である。
【図１０】 旋回スクロールによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【図１１】 図９から１８０゜旋回スクロールラップが回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ スクロール流体機械本体
２、３ 固定スクロールハウジング
２ｈ、３ｈ 冷却通路
１１ 旋回スクロール
１１ｎ 冷却通路
２４ 冷却室（インタークーラー）
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮、膨張、及び圧送を行うスクロール流体機械、特に、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮するインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、旋回スクロール端板の両面にスクロールラップをそれぞれ設けたダブルラップ式スクロール流体機械は知られている。特開平９−１５８８５０号公報もその一つであり、かかる公報にはダブルスクロール圧縮機における旋回スクロールの運動の安定化機構とスクロール部材の冷却構造が記載されている。
【０００３】
かかる従来技術の図１〜図５に記載された第１の実施例及び、図８の第４の実施例に着目すると、端板の両面にスクロールラップを植え設した旋回スクロール（３）と、該端板の両面側に配置された固定スクロール（１）及び（２）と、旋回スクロール（３）を旋回運動させるための偏芯部分を有した駆動軸（４）と、旋回スクロールの中央に配設された吐出ポートを中心として対称位置に配設された偏芯部分を有した駆動軸（５）と、旋回スクロール端板の延設方向に沿って該端板に設けた貫通孔（３１０，３１１）と、前記固定スクロールのラップとは反対側面に設けた冷却フィン（１ｄ，２ｄ）と、該冷却フィンの頂上に配設されて固定スクロールを冷却する冷却通路を形成するカバー（２２，２３）と、前記冷却フィン（１ｄ，２ｄ）の延設方向に沿って冷却風を送る送風機（１０４）と、スクロール機構によって圧縮される気体を吸い込み、該気体によって前記駆動軸（４）の軸受を冷却し、さらに、前記貫通孔（３１０，３１１）に流入して旋回スクロール（３）を冷却するように配設された吸入孔（２５）等から構成されている。
【０００４】
しかしながら、かかる従来技術は、旋回スクロールラップと固定スクロールラップによって形成される圧縮室の圧縮比を高くしたいという要望のもとには、各ラップの頂上と相手方鏡面との間に配設されるチップシール、ベアリング軸受等の対温度特性を考慮すると、下記に記載するような問題点を含んでいる。
（ａ）旋回スクロール端板に設けられた前記貫通孔（３１０，３１１）では伝熱面積が小さく、高熱の冷却が困難である。
（ｂ）送風機（１０４）によって冷却される前記冷却フィン（１ｄ，２ｄ）と直角方向に前記スクロールの前記貫通孔（３１０，３１１）が配設されているので、圧縮する吸入気体により冷却するために該吸入気体を冷却して吸入する必要がある。
（ｃ）旋回スクロール（３）を旋回運動させるための偏芯部分を有した駆動軸（４）及び駆動軸（５）は、この２個のみであり、一方の駆動軸には、両駆動軸間をベルト（７）によって連結する歯付きプーリ（４ｂ，５ｂ）以外に、駆動動力源と連結するプーリ（６）を保持するために、他方の駆動軸より長くし、両駆動軸を水平に配置している。その結果、一方側の駆動軸は質量が多くなり、重力バランスが思わしくない。
（ｄ）両駆動軸間に前記歯付きプーリ（４ｂ，５ｂ）にタイミングベルト（７）が架設されているが、部材の製造誤差、周囲温度、経年変化などによりタイミングベルトの張力を調整する必要がある。
【０００５】
一方、冷却機構に着目した従来技術として、特開平９−７２２８５号公報が知られている。かかる技術は、公報の図１によると、旋回スクロール端板の片面にスクロールラップを植設したシングルラップ式旋回スクロールを２個用意して、両者のラップ面と反対側の面との間を広い冷却空間として一体化し、一方側の旋回スクロールラップと固定スクロールラップとが形成する圧縮室の吐出孔から吐出される圧縮流体を途中熱交換器（１２）を通って冷却して他方側の旋回スクロールラップと固定スクロールラップとが形成する圧縮室に供給する機構が開示されている。
【０００６】
この従来技術は、旋回スクロール（１）を駆動する駆動軸（４）が、一方の固定スクロール（３）及び旋回スクロール（１）を貫いて配設され、固定スクロール（３）の中央部分である、前記駆動軸（４）を保持するための固定スクロール（３）の保持部分は固定スクロールラップを設けることができないので、一方側の圧縮機構は前記保持部分の外周側に設けられ、それに対して他方側の圧縮機構は前記保持部分に相当する位置に設けられ、一方側の圧縮機構で圧縮した圧縮流体を熱交換器（１２）で冷却した後に、他方側の圧縮機構で再度圧縮することで、圧縮比の大きい圧縮機を提供することができる。
【０００７】
しかしながら、一方の固定スクロール（３）の中央部分に配置された前記駆動軸（４）を無くすことにより、その位置に他方側の圧縮機構である後段の圧縮部を配置できるものであり、そして、旋回スクロール（１）の自転阻止機構（２０）の位置において、自転阻止機能とともに回転機能を有した駆動軸を配置するにあたって、複数の該駆動軸に旋回スクロールへの駆動力付与量を分散させることによって、前記駆動軸（４）より小径の駆動軸で足りるはずであり、その場合は、僅かの周方向の径増加で、前記一方側の圧縮機構と、他方側の圧縮機構とを足した、前段圧縮部で圧縮した圧縮流体を熱交換器で冷却したのちに後段圧縮部で圧縮する２段圧縮機構を構成することができる。
【０００８】
そして、この２段圧縮機構を有するシングルスクロールラップを有する旋回スクロール端板同士を所定の冷却空間を離間して合体させることによって、２倍の量の取込流体を圧縮することができることに本発明者等は着目したものである。
【０００９】
そして、旋回スクロール端板同士間の冷却空間の入口側かまたは出口側に熱交換器を配置することによって、該熱交換器を別途に設けることより、該冷却空間の通路断面は大きくする必要があるが、トータル的にコンパクトなスクロール流体機械を提供することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の事情に鑑み、本発明は、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、簡単な構成で小型化し、インタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、部材の重量バランスを考慮して安定した配置構成となる多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、駆動軸間に架設されているタイミングベルトの張力を調整する張力調整機構を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、軽量化したダブルラップ式スクロール流体機械を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮するインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であって、
スクロール流体機械本体の一側面に、旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路の入口を配設し、前記スクロール流体機械本体の他側面に向かって冷却風が流通する前記冷却通路を前記旋回スクロール及び固体スクロールの延設方向に沿って配設するとともに、
前記冷却通路の入口側若しくは出口側に前記インタークーラーを配置したことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮するインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であることが特徴である。
【００１７】
そして、本発明は、スクロール流体機械本体の一側面に、旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路の入口を配設している。
また、前記スクロール流体機械本体の他側面に向かって冷却風が流通する前記冷却通路を前記旋回スクロール及び固体スクロールの延設方向に沿って配設している。
更に前記冷却通路の入口側若しくは出口側に前記インタークーラーを配置している。
【００１８】
よって、本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮する方式であるために部材の耐熱を超えた高温が発生する前に冷却して再度圧縮するので、部材の耐熱を超えることなく、高圧縮比を得ることができる。そして、多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であるために、２倍の量の圧縮流体を供給することができる。
【００１９】
また、一方向に流れる冷却風の流通通路に旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路と、インタークーラーを配置しているので、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することができるとともに、小型化したインタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することができる。
【００２０】
また、前記冷却通路の入口側及び出口側には、前記冷却風が流通するダクトを延設配置することも本発明の有効な手段である。かかる技術手段においては、ダクトは断熱部材で構成することが望ましい。仮に、伝熱性が低い部材で構成したとしてもダクト外から熱風もしくは輻射熱を遮断できるので、効率よく冷却することが可能である。
【００２１】
また、前記旋回スクロールは、一方側の第１固定スクロール側に鏡面を有する第１端板と、他方側の第２固定スクロール側に鏡面を有する第２端板と、該第１端板及び第２端板の鏡面と反対側の面間を連結する多数の冷却フィンとで構成し、該冷却フィンの前記第１端板と前記第２端板間の長さは、旋回スクロールラップの鏡面からの高さより長く、隣接する前記冷却フィン間の間隔は、隣接する旋回スクロールラップ間の間隔より短く形成して前記冷却通路を構成することも本発明の有効な手段である。
【００２２】
かかる技術手段によると、前記旋回スクロールは、ラップが植設される鏡面を有する第１端板と、同じくラップが植設される鏡面を有する第２端板との、それぞれ鏡面と反対側の面間を多数の冷却フィンによって連結して構成している。
そして、該冷却フィンの前記第１端板と前記第２端板間の長さは、旋回スクロールラップの鏡面からの高さより長く、隣接する前記冷却フィン間の間隔は、隣接する旋回スプロールラップ間の間隔より短く形成して、前記冷却通路を広く構成している。よって、効率よく冷却することが可能である。
【００２３】
また、圧縮する吸入流体を前記冷却通路と交差する方向に取込む吸入口と、該吸入口と対面する位置に前記旋回スクロールの前記第１端板、及び第２端板を外周側から鏡面側を挟持する狭持部材を設け、該狭持部材を介して前記吸入流体によって前記旋回スクロールを冷却することも本発明の有効な手段である。
【００２４】
かかる技術手段によると、前記旋回スクロールの前記第１端板、及び第２端板を外周側から鏡面側を挟持する狭持部材に前記吸入口から圧縮するための流体が衝突するので、圧縮用の吸入流体によっても旋回スクロールを冷却できるので、更に効率よく冷却することが可能である。
【００２５】
また、本体外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を複数設け、該駆動軸の軸受と前記冷却フィンとの間に冷却風が流通可能な空隙を設けて構成することも本発明の有効な手段である。
【００２６】
かかる技術手段によると、駆動軸の軸受け部分と前記冷却フィンとの間は、旋回スクロールの軸受け部分に、フィンや端板とさほど肉厚が変わらないように肉厚を取って、ダイキャストによるひけ、歪みなどを防止し、製作容易性を図ることにより歩留まりがよくなるとともに軽量化が可能となる。尚、冷却フィンを波形に形成し、より冷却風との衝突を行わせ伝熱性能を向上させるためには、旋回スクロールを２部材に分割して、作製し、その後に両者を合体することで製造することができる。
【００２７】
また、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を３個設け、該３個の間をプーリと該プーリに架設したベルト体によって回転駆動力を伝達可能に構成するとともに、前記駆動軸の一つに駆動源から駆動力を入手可能な駆動源駆動軸とし、
該駆動源駆動軸をスクロール機構の重力中心位置下方に配置し、他の２個の駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置して構成することも本発明の有効な手段である。
【００２８】
かかる技術手段によると、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を３個設け、該３個の間をプーリと該プーリに架設したベルト体によって回転駆動力が伝達可能に構成する。そして、前記駆動軸の一つに駆動源から駆動力を入手可能な駆動源駆動軸とし、該駆動源駆動軸をスクロール機構の重力中心位置下方に配置することによって、一番重量が多い駆動源駆動軸を下方に配置させることで重量バランスが安定する。
【００２９】
また、他の２個の前記駆動源駆動軸より重量の軽い駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置することによって重量バランスが安定する。
【００３０】
かかる場合には、前記他の２個の駆動軸間の重力中心位置に前記ベルト体の張力を調整する調整用プーリを配設し、さらに、圧縮流体吸込口を重力中心位置のスクロール流体機械本体の上面に設けることによって、重量バランスが崩れることがない。そして、前記ベルト体の張力を調整する調整用プーリによりベルト体の張力を調整可能に構成しているので、組立時の部材の製作誤差を調整により解消し、また、メンテナンスによる調整によって、耐久性が向上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態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。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図、図２は、図１の部分的拡大図、図３は、図１のII−II断面図、図４は、図１のI−I断面図、図５は、図１の右側面図、図６は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の正面図、図７は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の背面図、図８は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図、図９は、本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図、図１０は、旋回スクロールによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図、図１１は、図１０から１８０゜旋回スクロールラップが回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【００３３】
図１において、多段式スクロール流体機械本体１は、ハウジングカバー４Ａを取り付けた固定スクロールハウジング２と、ハウジングカバー４Ｂを取り付けた固定スクロールハウジング３と、両固定スクロールハウジング２，３間に配置される旋回スクロール１１と、該旋回スクロール１１の外周側を囲繞する中間スクロールハウジング３４と、旋回スクロール１１の旋回範囲を規制するクランク軸２２及び駆動軸２３を収納するクランクハウジング３６とで構成される。
【００３４】
そして、旋回スクロール１１は前記クランク軸２２によって駆動する端板１１ｆ及び端板１１ｇの鏡面に旋回スクロールラップ１０、及び５を植設されたダブルラップ式に構成され、旋回スクロールラップ１０側に対向して配設された固定スクロールハウジング２の前段圧縮部の吐出口に取り付けられた吐出配管６と、後段圧縮部の吸込口に取り付けられた吸い込み配管７との間に冷却室２４Ａが配設され、該冷却室２４Ａ、吐出配管６、及び吸い込み配管７を配管によって接続して第１中間経路を構成している。
【００３５】
また、旋回スクロールラップ５側に対向して配設された固定スクロールハウジング３の前段圧縮部の吐出口に取り付けられた吐出配管１６と、後段圧縮部の吸込口に取り付けられた吸い込み配管１７との間に冷却室２４Ｂが配設され、該冷却室２４Ｂ、吐出配管１６、及び吸い込み配管１７を配管によって接続して第２中間経路を構成している。
【００３６】
尚、この第１（第２）中間経路は、図３に示す前段吐出孔２ｅ、後段吸込孔２ｆと、これらの間に介在する冷却室２４Ａ（２４Ｂ）内を通る配管の総合容積を有し、その総合容積は前段圧縮部の最終圧縮室容積のＮ（整数）倍に設定する。そして、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるように構成される。
【００３７】
しかしながら、初期運転時には、スクロール流体機械は停止状態にあり、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとにより形成される流体圧縮空間の後段圧縮部の最終圧縮室には、後段圧縮部の吐出孔２ｄ（図３）の外部圧力と同等かそれより低い圧力で流体が存在し、また、後段圧縮部の初期取り込み空間にあった流体は前記中間経路と連通しているので、前段圧縮部の取り込み圧力まで低下する場合がある。
【００３８】
この状態で、初期運転を開始すると、後段圧縮部の残留流体が外部圧力より高くなるまで圧縮される。すなわち、後段圧縮部の最終圧縮室の圧力がそれより手前の圧縮室の圧縮流体と合体して外部圧力より高くなると外部に吐出されるが、それでもまだ外部圧力より低いと、前記中間経路からの流体を取り込み、それと吐出孔側の流体と合体して圧縮される。
そして、初期運転の終了頃には、Ｎ回の前段圧縮部の最終圧縮室からの吐出があって後に、後段圧縮部の初段取り込みは前段圧縮部の最終圧縮室容積と等しい容積分取り込まれるような運転状態となる。
【００３９】
さて、固定スクロールハウジング２は、円形トレイ状に形成され、その外周面の周方向３カ所に後述するクランクハウジング３６内にベアリング２０によって回転自在に保持された駆動軸２３の先端部２３ａを回転自在に保持する保持部３７が配設されている。そして、３カ所の保持部３７を省いて示した図３（図１のII−II断面図）を用いて更に固定スクロールハウジング２を説明する。
【００４０】
図３において、固定スクロールハウジング２は、トレイ状に形成された凹部には鏡面２ｃが設けられ、該鏡面２ｃ上にはランド部９ａが設けられている。該ランド部９ａから左周りでラップ９ｂが螺旋状に植設されラップ溝を形成し、右周りでラップ９ｃが螺旋状に後段側吐出口２ｄに向かって植設されラップ溝を形成している。
そして、ラップ９ｂ，９ｃには旋回スクロール１１の鏡面１１ｃに押圧接触して摺動するチップシール１３が設けられている。
また、最外周のラップ溝には吸込口２ａに連通する流体吸込通路と連通している。また、該最外周ラップ溝の外側に溝が設けられ該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するダストシール１２が配設されている。
【００４１】
固定スクロールハウジング２のラップ溝には、前段圧縮部を形成する旋回スクロールラップ１０ａ及び、後段圧縮部を形成する旋回スクロールラップ１０ｂが鏡面１１ｃ（図１）に植設され、固定スクロールハウジング２の鏡面２ｃに押圧接触して摺動するフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１３（図１）が設けられている。
【００４２】
ランド部９ａには、図１に示す吐出配管６に連結する前段吐出口２ｅ、吸い込み配管７に連結する後段吸込口２ｆ、吐出配管８に連結する後段側吐出口２ｄが設けられ、吐出配管６と後段側吐出口２ｄとの間には、高温の圧縮流体を冷却する冷却室２４Ａが配設されている。
【００４３】
固定スクロールハウジング２の鏡面２ｃの裏側には、冷却フィン２ｂが植設され、該冷却フィン２ｂの頂部にはハウジングカバー４Ａが取付られ、冷却通路２ｈを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、固定スクロールを冷却可能に構成されている。
【００４４】
図１に示すように、旋回スクロール１１は鏡面１１ｃを有し、該鏡面１１ｃが図１に示すように固定スクロールハウジング２の結合面に設けられたダストシール１２と接触して対面配置され、鏡面１１ｃには外側に植設された前段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ａと、中心側に植設された後段圧縮部を構成する旋回スクロールラップ１０ｂを有している。そして、これらのラップ上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール１３が嵌入されている。
そして、これらの旋回スクロールラップ１０ａ，１０ｂは固定スクロールラップ９ｂ，９ｃと壁面が互いに対面配置される。
【００４５】
また、鏡面１１ｃの裏側には、冷却フィン１１ａが植設され、冷却通路１１ｎを形成している。
よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、旋回スクロールを冷却可能に構成されている。
【００４６】
また、冷却フィン１１ａを介して他方側の旋回スクロールラップ４０が植設される鏡面１１ｐを有する端板が設けられている。そして、この他方側の旋回スクロールラップ４０の壁面と対面するように配設される固定スクロールラップ５を有する固定スクロールハウジング３が配設されているが、他方側の旋回スクロールラップ４０と固定スクロールハウジング３との関係は、一方側の旋回スクロールラップ１０と固定スクロールハウジング２との関係と同じものであって、図３と同じように作用する部材の組み合わせ及び作用がなされる。
【００４７】
すなわち、固定スクロールハウジング３は鏡面３ｃにラップ５が植設され、旋回スクロールラップ４０と固定スクロールラップ５とによって圧縮された流体は前段側の吐出口から配管１６を通って冷却室２４Ｂで冷却され、配管１７を通って後段側の吸込口から後段圧縮部に流入した流体は後段圧縮部で圧縮され後段吐出口３ｄから吐出される。
【００４８】
そして、固定スクロールハウジング３の鏡面３ｃの裏側には、冷却フィン３ｂが植設され、該冷却フィン３ｂの頂部にはハウジングカバー４Ｂが取付られ、冷却通路３ｈを形成している。よって、図１の紙面を貫く方向に流れる冷却風によって、固定スクロールハウジング３を冷却可能に構成されている。
【００４９】
固定スクロールハウジング２は、外周側の周方向に３等分した箇所に、旋回スクロール１１の旋回駆動軸２３の先端部２３ａを回転可能に保持する保持部３７が設けられている。該駆動軸２３は前記保持部３７と固定スクロールハウジング２に取り付けられるクランクハウジング３６に設けられたベアリング２０によって回転可能に保持されている。駆動軸２３とは偏芯したクランク軸２２は、旋回スクロール１１の外周側の周方向に３等分した箇所に設けられた駆動連結部１１ｄにベアリング１９を介して旋回スクロール１１に旋回駆動力を付与可能に嵌合されている。よって、この駆動軸２３は旋回スクロール１１へは駆動力を付与するとともに、駆動軸２３の回転中心軸心とは偏芯したクランク軸２２によって旋回スクロールの自転防止作用を行う。
【００５０】
このクランク軸２２を挟んで駆動軸２３の両側にはバランスウエイト２８，２９が配設され、該バランスウエイト２８とクランク軸２２の端部２２ａとクランク軸２３の頭部２２ｂにはオイルシールが設けられベアリング１９からのグリースの漏洩が防止されている。また、駆動軸２３の太径部２１にはオイルシールが設けられ、ベアリング２０からのグリースの漏洩が防止されている。
【００５１】
駆動軸２３はクランクハウジング３６から突出し、クランク軸プーリ３０Ａ及び駆動用プーリ３１が並んで固着されている。駆動用プーリ３１は図示しない駆動源モータよりベルトを介して駆動力が伝達され、該駆動力はタイミングベルト１５によってクランク軸プーリ３０Ａを介して図５に示すように、クランク軸プーリ３０Ｂ，３０Ｃに駆動力が伝達可能に構成されている。また、クランク軸プーリ３０Ｂ，３０Ｃとの中間には固定スクロールハウジング３にタイングベルト１５の張力を調整する張力調整用プーリ３３が、上下方向に取り付け位置を調整可能に取り付けられている。
【００５２】
図４は、図１のI−I線断面図である。旋回スクロール１１には端板の圧縮室と反対側面には波形の冷却フィン１１ａが多数植設され、冷却通路１１ｎが形成されている。よって、図４の紙面と平行に流れる冷却風によって、旋回スクロールのフィン１１ａ部分を冷却可能に構成されている。
【００５３】
ここで、さらに、図１を用いて冷却通路１１ｎの形状を詳しく説明する。前記旋回スクロール１１は、一方側の固定スクロール側に鏡面１１ｃを有する第１端板１１ｆと、他方側の固定スクロール側に鏡面１１ｐを有する第２端板１１ｇと、該第１端板及び第２端板の鏡面と反対側の面間を連結する多数の冷却フィン１１ａとで構成し、図２に示すように、該冷却フィン１１ａの前記第１端板１１ｆと前記第２端板１１ｇ間の長さＬは、旋回スクロールラップ１０若しくは４０の鏡面からの高さＭより長く、隣接する前記冷却フィン１１ａ間の間隔Ｎは、隣接する旋回スクロールラップ１０若しくは４０間の間隔Ｐより短く形成して冷却通路１１ｎを構成している。
よって、効率よく冷却することが可能である。
【００５４】
また、図１に示すように、中間スクロールハウジング３４は、圧縮する流体の吸込口３２を有する吸い込み口金具３５が、スクロール流体機械本体１の上面に配設され、圧縮する吸入流体は前記冷却通路１１ｎの延設方向と交差する方向に取込まれる。そして該吸入流体の吸入口と対面する位置に前記旋回スクロール１１の前記第１端板１１ｆ、及び第２端板１１ｇを外周側から鏡面側を中間スクロールハウジング３４の端部３４ａ，３４ｂによって挟持する狭持部材３４ｃ（図２）を設け、該狭持部材３４ｃを介して前記吸入流体によって前記旋回スクロールを冷却可能に構成している。
【００５５】
かかる技術手段によると、前記旋回スクロールの前記狭持部材３４ｃに前記吸入口３２から流入する圧縮するための流体が衝突するので、圧縮用の吸入流体によっても旋回スクロールを冷却でき、更に効率よく冷却することが可能である。
【００５６】
また、図１に示すように、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸２３を複数設け、該駆動軸２３の軸受１９と前記冷却フィン１１ａとの間に冷却風が流通可能な空隙１１ｅを設けている。
【００５７】
かかる技術手段によると、駆動軸の軸受け１９部分と前記冷却フィン１１ａとの間は、旋回スクロール１１の軸受け１９部分に、フィン１１ａや端板１１ｆ，１１ｇとさほど肉厚が変わらないように肉厚を取って、ダイキャストによるひけ、歪みなどを防止し、製作容易性を図ることにより歩留まりを向上する。そして、旋回スクロール１１の軽量化が可能となる。
また、冷却フィンを波形に形成し、より冷却風との衝突が行わせ伝熱性能を向上させるためには、旋回スクロールを２部材に分割して、作製し、その後に両者を合体することで製造することができる。
【００５８】
また、図５に示すように、外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を３個設け、該３個の間をプーリ３０Ａ，３０Ｂ，３０ｃと該プーリに架設したタイミングベルト１５によって回転駆動力が伝達可能に構成している。そして、前記駆動軸の一つに駆動源から駆動力を入手可能なクランク軸プーリ３０Ａを有した駆動源駆動軸２３（図１）とし、該駆動源駆動軸２３をスクロール機構の重力中心位置下方に配置し、他の２個のクランク軸プーリ３０Ｂ，３０Ｃを有する駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置している。
【００５９】
かかる技術手段によると、一番重量が多い駆動源駆動軸２３をスクロール機構の重力中心位置下方に配置することによって、重量バランスが安定する。
また、他の２個の前記駆動源駆動軸より重量の軽い駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置することによって重量バランスが安定する。
【００６０】
また、前記他の２個の駆動軸間の重力中心位置に前記タイミングベルト１５の張力を調整する調整用プーリ３３を配設し、さらに、圧縮流体を吸込する吸込口金具３５を重力中心位置のスクロール流体機械本体１上面に設けても、重量バランスが崩れることがない。そして、前記タイミングベルト１５の張力を調整する調整用プーリ３３によりタイミングベルト１５の張力を調整可能に構成しているので、組立時の部材の製作誤差を調整により解消し、また、メンテナンスによる調整によって、耐久性が向上する。
【００６１】
図６に示すように、固定スクロールハウジング２と固定スクロールハウジング３との間に位置する中間スクロールハウジング３４は前記冷却フィン１１ａに対応する位置に窓３４ａが開設され、該窓３４ａは図６の紙面の反対側にも同じように窓３４ａが開設され、図６を貫く方向への冷却風によって旋回スクロール１１が冷却可能に構成されている。
【００６２】
そして、冷却風の流通方向にそって入口側に断熱部材であるカバー４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄによって形成されたダクト４２が配設され、図６の紙面と反対側を示す図７に示すように冷却風の出口側に断熱部材であるカバー４Ａ，４Ｂ，４Ｅ，４Ｆによって形成されるダクト４３が配設され、該ダクト４３内には冷却室２４Ａ，２４Ｂが配設されている（図８）。
【００６３】
本実施の形態はこのようにダクト４２，４３によって冷却風が流通するので、これらのダクト４２，４３の存在によりダクト外の熱風若しくは輻射熱等によって冷却風が暖められることがなく、冷却効率を向上することができる。
【００６４】
尚、本実施の形態は、出口側のダクト４３内に冷却室２４Ａ，２４Ｂを配置したが、図９に示すように、入口側のダクト４２内に冷却室２４Ａ，２４Ｂを配置してもよい。
【００６５】
このように構成されたスクロール本体１は、図１に示すように、回転駆動軸２３の回転により、偏芯したクランク軸２２が駆動軸中心に回転することにより旋回スクロール１１が公転し、図１０に示すように、固定スクロールハウジング２の吸込口２ａから吸入した流体は、旋回スクロールのラップ１０ａにより取り込まれ、このラップと固定スクロールのラップ９ｂとによって形成される密閉空間Ｓ１及びＴ１により取り込まれる。
これらの取り組み空間は１８０゜ずれているが同時に略等しい容積分取り込まれる。
【００６６】
この密閉空間は図１０及び図１１に示すように、図１０でＳ１として取り込まれた密閉空間は、順次Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と圧縮し、Ｓ５から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９と圧縮し、また、図１０でＴ１として取り込まれた密閉空間は順次Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３と圧縮し、Ｔ４から前段吐出口２ｅ→中間経路→後段吸込口２ｆ→Ｔ５→Ｔ６→Ｔ７→Ｔ８→Ｔ９と圧縮されて中央部に送られ、Ｓ９とＴ９は合流して吐出口２ｄを出て配管８から排出される。
尚、図１０に示すように、密閉空間Ｓ８とＴ９は等しい容積を有するので、同じ圧力の流体が吐出される。
【００６７】
よって、本実施の形態は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮する方式であるために部材の耐熱を超えた高温が発生する前に冷却して再度圧縮するので、部材の耐熱を超えることなく、高圧縮比を得ることができる。そして、多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であるために、２倍の量の圧縮流体を供給することができる。
【００６８】
また、一方向に流れる冷却風の流通通路に旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路と、インタークーラーを配置しているので、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することができるとともに、小型化したインタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮する方式であるために部材の耐熱を超えた高温が発生する前に冷却して再度圧縮するので、部材の耐熱を超えることなく、高圧縮比を得ることができる。
【００７０】
そして、多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であるために、２倍の量の圧縮流体を供給することができる。
【００７１】
また、一方向に流れる冷却風の流通通路に旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路と、インタークーラーを配置しているので、簡単な構成で効率よく冷却し、長い耐久性を有する多段式流体圧縮部を備えたスクロール流体機械を提供することができるとともに、小型化したインタクーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械を提供することができる。
等の顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。
【図２】 図１の部分的拡大図である。
【図３】 図１のII−II断面図である。
【図４】 図１のI−I断面図である。
【図５】 図１の右側面図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の正面図である。
【図７】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の背面図である。
【図８】 本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図である。
【図９】 本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械の平面図である。
【図１０】 旋回スクロールによって流体を取り込んだ場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【図１１】 図９から１８０゜旋回スクロールラップが回動した場合の流体圧縮状況を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ スクロール流体機械本体
２、３ 固定スクロールハウジング
２ｈ、３ｈ 冷却通路
１１ 旋回スクロール
１１ｎ 冷却通路
２４ 冷却室（インタークーラー）
Claims (7)
- 前段圧縮部により圧縮された流体をインタークーラーによって冷却した後に更に後段圧縮部により圧縮するインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えた圧縮機構を、旋回スクロールの一方側の面と他方側の面とに同じように配置したダブルラップ式スクロール流体機械であって、
スクロール流体機械本体の一側面に、旋回スクロール及び固定スクロールの冷却通路の入口を配設し、前記スクロール流体機械本体の他側面に向かって冷却風が流通する前記冷却通路を前記旋回スクロール及び固体スクロールの延設方向に沿って配設するとともに、
前記冷却通路の入口側若しくは出口側に前記インタークーラーを配置したことを特徴とするインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械。 - 前記冷却通路の入口側及び出口側には、前記冷却風が流通するダクトを延設配置したことを特徴とする請求項１記載のインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械。
- 前記旋回スクロールは、一方側の第１固定スクロール側に鏡面を有する第１端板と、他方側の第２固定スクロール側に鏡面を有する第２端板と、該第１端板及び第２端板の鏡面と反対側の面間を連結する多数の冷却フィンとで構成し、該冷却フィンの前記第１端板と前記第２端板間の長さは、旋回スクロールラップの鏡面からの高さより長く、隣接する前記冷却フィン間の間隔は、隣接する旋回スプロールラップ間の間隔より短く形成して前記冷却通路を構成したことを特徴とする請求項１記載のインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械。
- 圧縮する吸入流体を前記冷却通路と交差する方向に取込む吸入口と、該吸入口と対面する位置に前記旋回スクロールの前記第１端板、及び第２端板を外周側から鏡面側を挟持する狭持部材を設け、該狭持部材を介して前記吸入流体によって前記旋回スクロールを冷却することを特徴とする請求項３記載のインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械。
- 本体外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を複数設け、該駆動軸の軸受と前記冷却フィンとの間に冷却風が流通可能な空隙を設けたことを特徴とする請求項３記載のインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械。
- 本体外周側に前記旋回スクロールの旋回駆動と自転防止を行う駆動軸を３個設け、該３個の間をプーリと該プーリに架設したベルト体によって回転駆動力が伝達可能に構成するとともに、前記駆動軸の一つに駆動源から駆動力を入手可能な駆動源駆動軸とし、
該駆動源駆動軸をスクロール機構の重力中心位置下方に配置し、他の２個の駆動軸を上方の前記重力中心位置から左右対称に配置したことを特徴とする請求項３記載のインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械。 - 前記他の２個の駆動軸間の重力中心位置に前記ベルト体の張力を調整する調整用プーリを配設するとともに、圧縮流体吸込口を重力中心位置のスクロール流体機械本体の上面に設けたことを特徴とする請求項６記載のインタークーラーを有する多段式流体圧縮部を備えたダブルラップ式スクロール流体機械。
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