WO2014157452A1 - スクロール式流体機械 - Google Patents

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WO2014157452A1
WO2014157452A1 PCT/JP2014/058742 JP2014058742W WO2014157452A1 WO 2014157452 A1 WO2014157452 A1 WO 2014157452A1 JP 2014058742 W JP2014058742 W JP 2014058742W WO 2014157452 A1 WO2014157452 A1 WO 2014157452A1
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scroll
cooling air
drive shaft
orbiting scroll
air passage
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PCT/JP2014/058742
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English (en)
French (fr)
Inventor
藤岡　完
淳一 浅見
Original Assignee
アネスト岩田株式会社
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/0207—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
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    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/005—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of dissimilar working principle

Definitions

  • the present invention is applied to, for example, a compressor, a vacuum pump, an expander, and the like, and particularly relates to a scroll fluid machine including a cooling mechanism capable of effectively cooling compression heat generated in a compression process.
  • the scroll compressor generates a high temperature of 200 ° C. in the compression process, so a cooling mechanism is required.
  • the central portion of the compression chamber formed between the fixed scroll and the orbiting scroll becomes particularly hot.
  • a plurality of cooling fins are formed in parallel on the fixed scroll and the orbiting scroll, and a sirocco fan is attached to a drive shaft that drives the orbiting scroll.
  • Air cooling is realized by distributing
  • the cooling temperature is different between the upstream and downstream of the cooling air passing between the cooling fins, the high-temperature region in the center of the compression chamber (this high-temperature region is a characteristic of the scroll compressor) is effectively cooled. Is difficult.
  • the balance between the air volume directed to the fixed scroll and the air volume directed to the orbiting scroll is controlled by a wind direction plate provided in the cooling air passage. Cooling is not easy, and as a result, there is a problem that power consumption required for cooling increases.
  • the cooling mechanism of the scroll type air compressor disclosed in Patent Document 1 has a cooling air inlet at the center of the back surface of the fixed scroll. Also, a long cooling passage is formed continuously between the casing and the back surface of the fixed scroll, between the back surface of the orbiting scroll, and between the casing and the electric motor. Then, air is taken in from the inlet by a single cooling fan attached to the drive shaft, and cooling air is made to flow through the cooling passage. As a result, the fixed scroll, the orbiting scroll, the electric motor, and the like are forced in sequence. To be cooled.
  • a stationary cooling air passage formed along the back surface of the fixed scroll, and a turning cooling air passage formed along the back surface of the orbiting scroll; are formed separately.
  • the cooling air flows through these two cooling air passages by the rotation of the centrifugal fan attached to the drive shaft.
  • the cooling air flowing through these cooling air passages forms a parallel flow in the same direction flowing in from two adjacent inlets, merges at the outlets at the back of both scrolls, and is guided to the centrifugal fan.
  • Patent Document 2 generates cooling air in one direction from the inlet to the outlet. This type of cooling mechanism cannot particularly improve the cooling effect of the central portion of the compression chamber that becomes high temperature. In addition, since a large duct for guiding the cooling air that merges at the outlets of the flow paths formed on the rear surfaces of both scrolls to the centrifugal fan must be provided, there is a problem that the casing is enlarged.
  • the present invention improves the cooling effect of the central portion of a sealed chamber that is particularly hot, reduces the power consumption of a cooling fan that generates cooling air, and a casing in a scroll fluid machine. It aims at at least one of suppressing the enlargement of.
  • the present invention relates to a casing that is formed in a cylindrical shape and that is open at both ends in the axial direction, a fixed scroll that is attached to the casing, a orbiting scroll that is disposed to face the fixed scroll, and a drive shaft, wherein the orbiting scroll is a drive shaft.
  • a scroll fluid machine including a drive shaft that is connected via an eccentric shaft that is eccentric from the rotation axis of the rotating shaft and rotates to turn the orbiting scroll, and a rotation prevention mechanism that prevents the orbiting scroll from rotating.
  • a plurality of sealed chambers are formed between the fixed scroll and the orbiting scroll.
  • the scroll fluid machine to be applied is a scroll compressor, a scroll vacuum pump, or the like
  • a plurality of compression chambers as a plurality of sealed chambers are formed between the fixed scroll and the orbiting scroll.
  • the working medium is compressed in the plurality of compression chambers.
  • the applied scroll fluid machine is a scroll expander
  • a plurality of expansion chambers as a plurality of sealed chambers are formed between the fixed scroll and the orbiting scroll, and the operation is performed in the plurality of expansion chambers.
  • the medium is expanded.
  • a scroll fluid machine includes a cooling fan that is attached to a drive shaft and generates cooling air inside the casing by rotation of the drive shaft, and a casing that faces the outer peripheral end of the cooling fan. And an outlet opening provided in the partition wall.
  • the scroll fluid machine is also formed with a first cooling air passage and a second cooling air passage having the following configuration. This scroll type fluid machine is configured such that the cooling air flows through the first cooling air passage and the second cooling air passage by the cooling fan.
  • the cylindrical casing means an arbitrary shape having openings at both ends, and may be other shapes such as a square in addition to the cylindrical shape.
  • the first cooling air passage has a first inlet opening formed in the partition wall of the casing facing the center of the back surface of the fixed scroll, extends along the back surface of the fixed scroll, and Is bent in the vicinity of the outer peripheral edge of the orbiting scroll, extends along the back surface of the orbiting scroll, further extends along the drive shaft from the center of the back surface of the orbiting scroll, and reaches the outlet opening.
  • the second cooling air passages are a plurality of second inlet openings formed in the partition wall of the casing facing the outer peripheral end of the orbiting scroll, and a plurality of second inlet openings distributed in the circumferential direction of the orbiting scroll. It has two inlet openings, extends along the back of the orbiting scroll, extends along the drive shaft from the center of the back of the orbiting scroll, and reaches the outlet opening.
  • the first cooling air passage since the first inlet opening faces the central portion of the back surface of the fixed scroll, the first central portion of the sealed chamber is first introduced by the low-temperature air just introduced from the first inlet opening. Can be cooled. Even on the downstream side, the first cooling air passage and the second cooling air passage are formed along the back surface of the fixed scroll and the orbiting scroll and along the periphery of the drive shaft. It is possible to increase the cooling effect on the drive shaft where heat is easily transmitted from the center portion and the central portion of the sealed chamber.
  • the first cooling air passage and the second cooling air passage are provided separately, the pressure loss of the cooling air can be reduced, and as a result, the power consumption of the cooling fan can be reduced. Further, since the second inlet openings are distributed in the circumferential direction of the orbiting scroll, the casing is not increased in size.
  • the first cooling air passage can be disposed between the plurality of second inlet openings distributed in the circumferential direction at the outer peripheral end of the orbiting scroll.
  • the first cooling air passages can be distributed in the circumferential direction at the outer peripheral ends of the fixed scroll and the orbiting scroll. Therefore, it is not necessary to provide a large duct for the first cooling air passage in a part of the casing in the circumferential direction, and the casing can be prevented from being enlarged.
  • a first cooling fin group including a plurality of cooling fins extending radially from the center of the back surface can be provided on the back surface of the fixed scroll.
  • a second cooling fin group composed of a plurality of cooling fins extending radially from the center of the rear surface can be provided on the rear surface of the orbiting scroll.
  • the second cooling air passage can be formed between the back surface of the orbiting scroll and the first cooling air passage, and the first cooling air passage and the second cooling air passage are provided on the back surface of the orbiting scroll.
  • the drive shaft can be arranged concentrically around the drive shaft.
  • the cooling effect on the orbiting scroll (especially the central portion) by the cooling air flowing through the second cooling air passage can be improved, and the pressure loss of the cooling air from the outer peripheral end of the orbiting scroll toward the center of the rear surface of the orbiting scroll can be reduced. Since it can reduce, the power consumption of a scroll type fluid machine can be reduced.
  • the configuration of the duct for forming these passages can be made compact. This can also reduce the casing.
  • the rotation prevention mechanism can be disposed between the fixed scroll and the orbiting scroll.
  • the anti-rotation mechanism is a pair of shafts, and a pair of shafts whose axes are eccentric from each other can be provided with a crank member formed integrally, and one of the pair of shafts rotates to a fixed scroll.
  • the crankshaft mechanism is supported so that the other of the pair of shafts is rotatably supported by the orbiting scroll.
  • the cooling effect on the fixed scroll and the orbiting scroll (particularly the central portion of the sealed chamber) can be improved. Further, the pressure loss of the cooling air can be reduced, the power consumption of the scroll fluid machine can be reduced, and the casing can be downsized.
  • FIG. 1 is a perspective view of a scroll compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a rear view of the scroll compressor.
  • 3 is a cross-sectional view of the scroll compressor taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the scroll compressor taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a partial configuration of the scroll compressor.
  • FIG. 6 is a perspective view of a partial configuration of the scroll compressor as viewed from another direction.
  • FIG.1 and FIG.2 which shows the whole scroll compressor 10 which concerns on this embodiment
  • the casing of the scroll compressor 10 is the cylindrical casing 12a which covers the drive shaft (drive shaft) side, a turning scroll, And a cylindrical casing 12b that covers the fixed scroll side and resembles an ellipse.
  • a circular opening 14 is formed at one end of the casing 12a in the axial direction of the drive shaft. The opening 14 is formed for inserting the drive shaft 18 and for attaching an electric motor (not shown) for rotationally driving the drive shaft 18.
  • a hollow cylindrical inlet duct 16 that forms an inlet opening for taking in cooling air is provided integrally with the center of the casing 12b.
  • an outlet duct 20 having a square cross section that forms an outlet opening for discharging cooling air is provided integrally with the casing 12a.
  • five inlet ducts 22a to 22e having a quadrangular cross section forming an inlet opening for taking in cooling air are distributed in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the casing 12b.
  • an eccentric shaft (eccentric shaft) 24 is integrally formed on the end surface of the drive shaft 18.
  • the axis of the eccentric shaft 24 is parallel to the axis of the drive shaft 18 and is in an eccentric position. Therefore, when the drive shaft 18 rotates, the eccentric shaft 24 turns (revolves).
  • the orbiting scroll 26 includes a circular end plate 26a and a spiral wrap 26b formed integrally with the end plate 26a.
  • a cylindrical bearing 28 is fitted to the center of a rear surface (surface opposite to the fixed scroll 32) 27 of the orbiting scroll 26, and the eccentric shaft 24 is rotatably supported by the bearing 28 via a roller bearing 30. .
  • the orbiting scroll 26 also orbits together with the eccentric shaft 24.
  • the fixed scroll 32 includes a circular end plate 32a and a spiral wrap 32b formed integrally with the end plate 32a.
  • the fixed scroll 32 is fixed to the casing 12b.
  • a plurality of compression chambers c are formed between the fixed scroll 32 and the orbiting scroll 26.
  • air is sucked from the suction port 34 (see FIG. 5), compressed in the plurality of compression chambers c, and then discharged from the discharge port 36 formed at the center of the fixed scroll 32.
  • the compressed air discharged from the discharge port 36 is supplied to the customer from a discharge pipe 38 connected to the discharge port 36.
  • the central portion of the back surface (surface opposite to the orbiting scroll 26) 33 of the fixed scroll 32 is disposed to face the opening of the inlet duct 16.
  • the pink rank mechanism 40 includes a crank member 42 having a pair of pin shafts (pin shafts) 44a and 44b.
  • the pair of pin shafts 44a and 44b are in positions where their axes are parallel and decentered from each other.
  • One pin shaft 44a is rotatably supported by the end plate 26a via the roller bearing 46
  • the other pin shaft 44b is rotatably supported by the end plate 32a via the roller bearing 48.
  • the rotation of the orbiting scroll 26 is prevented by the pin crank mechanism 40 having such a configuration.
  • a centrifugal fan 50 is attached to the drive shaft 18.
  • the centrifugal fan 50 includes a circular end plate 50a attached to the drive shaft 18, and a plurality of blades 50b attached to the end plate 50a.
  • the plurality of blades 50b are arranged along the circumferential direction.
  • the centrifugal fan 50 rotates together with the drive shaft 18 to send out the cooling air flowing along the drive shaft 18 outward in the radial direction.
  • a first cooling fin group 52 is formed on the back surface 33 of the end plate 32a.
  • the first cooling fin group 52 is composed of a large number of linear cooling fins 52 a extending radially from the periphery of the discharge port 36 toward the radially outer side with the discharge port 36 as the center.
  • the 2nd cooling fin group 54 is formed in the back surface 27 of the end plate 26a.
  • the second cooling fin group 54 is composed of a large number of linear cooling fins 54 a extending radially from the periphery of the bearing 28 toward the outside in the radial direction with the bearing 28 as the center.
  • a first cooling air passage for mainly cooling the fixed scroll 32 and a second cooling air passage for mainly cooling the orbiting scroll 26 are formed.
  • cooling air is introduced into these cooling air passages.
  • a duct 56 is provided in a state of being spaced from the back surface 27 of the orbiting scroll 26 and the tip portion of the drive shaft 18.
  • the duct 56 has a shape that covers the rear surface 27 and the tip portion of the drive shaft 18.
  • the inner space of the duct 56 forms a second cooling air passage communicating with the inlet ducts 22a to 22e.
  • a duct 58 is provided outside the duct 56 so as to surround the duct 56 in a state of being spaced from the duct 56.
  • a first cooling air passage communicating with the inlet duct 16 is formed between the inlet ducts 22a to 22e.
  • the inner space of the duct 58 forms a cooling air passage communicating with the inlet duct 16.
  • the duct 56 and the duct 58 are disposed concentrically with respect to the drive shaft 18.
  • the configuration of the first cooling air passage will be described.
  • the cooling air a ⁇ b> 1 is sucked from the inlet duct 16.
  • the cooling air a1 flows toward the center portion of the back surface 33 of the fixed scroll 32 and flows between the cooling fins 52a along the back surface 33 of the fixed scroll 32 from the center portion toward the outer peripheral end, thereby cooling the fixed scroll 32.
  • the cooling air a1 that has reached the outer peripheral end of the fixed scroll 32 passes from the passage formed between the inlet ducts 22a to 22e to the passage formed between the duct 56 and the duct 58, that is, the back surface 27 of the orbiting scroll 26.
  • the orbiting scroll 26 and the drive shaft 18 are cooled.
  • the cooling air a ⁇ b> 1 reaches the centrifugal fan 50, is sent to the outside of the centrifugal fan 50 in the radial direction by the centrifugal fan 50, and is discharged from the outlet duct 20.
  • the cooling air a2 As the centrifugal fan 50 rotates, the cooling air a2 is sucked into the casing 12b from the inlet ducts 22a to 22e.
  • the cooling air a ⁇ b> 2 flows through the second cooling air passage formed inside the duct 56. That is, the cooling air a2 cools the orbiting scroll 26 by flowing between the cooling fins 54a along the back surface 27 of the orbiting scroll 26. Further, the cooling air a ⁇ b> 2 changes its direction, flows around the drive shaft 18, cools the drive shaft 18, and then reaches the centrifugal fan 50. Then, the cooling air a ⁇ b> 2 is sent to the outside in the radial direction of the centrifugal fan 50 by the centrifugal fan 50 and is discharged from the outlet duct 20.
  • the center portion of the fixed scroll 32 that is particularly hot can be cooled by the low-temperature cooling air a ⁇ b> 1 that has just flowed in from the inlet duct 16, thereby improving the cooling effect. it can. Further, the cooling effect of the fixed scroll 32 can be improved by the cooling air a1 flowing through the first cooling air passage flowing between the cooling fins 52a.
  • the cooling air a2 sucked from the inlet ducts 22a to 22e flows between the cooling fins 54a, so that the cooling effect of the orbiting scroll 26 can be improved. Further, since the cooling air a1 and a2 flowing through the ducts 56 and 58 are guided to gather at the center of the compression chamber, the flow rate of the cooling air at the center can be increased, and the cooling effect of the center can be improved.
  • the cooling air passage is divided into a first cooling air passage and a second cooling air passage, and the cooling fins 52a and the cooling fins 54a extend along a direction substantially parallel to the flow direction of the cooling air. Therefore, the pressure loss of the cooling air can be reduced. Therefore, the power consumption of the scroll compressor 10 can be reduced.
  • the inlet ducts 22a to 22e are distributed in the circumferential direction in the casing 12b and the first cooling air passages are distributed between the inlet ducts 22a to 22e, it is possible to avoid an increase in the size of the casing 12b. Furthermore, since the ducts 56 and 58 are concentrically arranged with respect to the drive shaft 18, the casing 12a can be made compact, and thereby the casing 12a can be made smaller.
  • the rotation prevention mechanism 40 can be simplified and reduced in cost, thereby preventing an increase in the size of the casing.
  • the centrifugal fan 50 capable of increasing the static pressure as the cooling fan, the air volume of the cooling air a1 and a2 can be increased, and the cooling effect can be improved also by this.

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Abstract

　特に高温となる密閉室の中心部の冷却効果を向上させ、冷却風を発生させる冷却ファンの消費電力を削減すると共に、ケーシングの大型化を防止する。　スクロール式圧縮機１０は、駆動軸１８に取り付けられた遠心ファン５０を備えており、スクロール式圧縮機１０の内部には、第１の冷却風通路及び第２の冷却風通路が形成されている。第１の冷却風通路は、入口ダクト１６の開口部から固定スクロール３２の背面３３に沿って延在し、固定スクロール３２の外周端において入口ダクト２２ａ～２２ｅの間、及びダクト５６とダクト５８との間を延在し、出口ダクト２０に至る。第２の冷却風通路は、入口ダクト２２ａ～２２ｅの開口部からダクト５６の内側を延在し、出口ダクト２０に至る。

Description

スクロール式流体機械
　本発明は、例えば、圧縮機、真空ポンプ、膨張機等に適用され、特に圧縮工程で発生する圧縮熱を効果的に冷却可能な冷却機構を備えたスクロール式流体機械に関する。
　スクロール式圧縮機は、圧縮工程で２００℃もの高温が発生するので、冷却機構が必要となる。スクロール式圧縮機では、固定スクロールと旋回スクロールとによってこれらの間に形成される圧縮室の中心部が特に高温となる。
　従来の冷却機構では、例えば、固定スクロール及び旋回スクロールに複数の冷却フィンが並行して形成されると共に、旋回スクロールを駆動する駆動軸にシロッコファンが取り付けられ、シロッコファンによって冷却フィン間に冷却風を流通させることによって空冷が実現される。
　しかし、冷却フィン間を通る冷却風の上流と下流とでは冷却温度が異なるので、圧縮室の中心部の高温域（この高温域は、スクロール式圧縮機の特徴である）を効果的に冷却することが困難である。また、固定スクロールに向けられる風量と旋回スクロールに向けられる風量とのバランスは、冷却風の通路に設けられる風向板などで制御されるが、この方法では、旋回している旋回スクロールを効果的に冷却することは容易ではなく、結果的に、冷却に要する消費電力が増加するという問題がある。
　特許文献１に開示されたスクロール式空気圧縮機の冷却機構は、固定スクロールの背面の中心部に冷却風の入口を有している。また、ケーシングと固定スクロールの背面との間と、旋回スクロールの背面と、ケーシングと電動モータとの間と、に連続して長い冷却通路が形成される。そして、駆動軸に取り付けられた１台の冷却ファンによって、前記入口から空気が取り入れられ、前記冷却通路に冷却風が流され、その結果、固定スクロール、旋回スクロール及び電動モータ等が順々に強制冷却される。
　特許文献２に開示されたスクロール式空気圧縮機の冷却機構では、固定スクロールの背面に沿って形成された固定側冷却風通路と、旋回スクロールの背面に沿って形成された旋回側冷却風通路と、が別々に形成される。そして、駆動軸に取り付けられた遠心ファンの回転によって、これら２つの冷却風通路にそれぞれ冷却風が流れる。これらの冷却風通路を流れる冷却風は、隣接した２つの流入口から流入した同一方向の並行流を形成し、両スクロールの背面の出口で合流し、遠心ファンに導かれる。
特開平０９－５３５８９号公報 特開２０１０－２０３２８９号公報
　特許文献１に開示された冷却機構では、スクロール式空気圧縮機を縦断する長い連続した１個の冷却通路が形成されているので、冷却通路を流れる冷却風の圧力損失が大きくなる。そのため、大きな動力の冷却ファンが必要になり、消費電力が増加するという問題がある。さらに、冷却通路の下流側では冷却風が昇温するので、冷却効果が低減するという問題がある。従って、特に高温となる圧縮室の中心部の冷却効果を向上できない。また、特許文献１では、冷却ファンとして軸流ファンを用いているので、静圧が高くならず、風量を増加させることができない。
　特許文献２に開示された冷却機構は、入口から出口に向かう一方向の冷却風を発生させる。このタイプの冷却機構は、高温となる圧縮室の中心部の冷却効果を特に向上できない。また、両スクロールの背面に形成された流路の出口において合流する冷却風を遠心ファンに導くための大型のダクトを設けなければならないので、ケーシングが大型化するという問題がある。
　本発明は、かかる課題に鑑み、スクロール式流体機械において、特に高温となる密閉室の中心部の冷却効果を向上させること、冷却風を発生させる冷却ファンの消費電力を削減すること、および、ケーシングの大型化を抑制すること、とのうちの少なくとも１つを目的とする。
　本発明は、筒状に形成され、軸方向両端が開口したケーシングと、ケーシングに取り付けられた固定スクロールと、固定スクロールと対向配置された旋回スクロールと、駆動軸であって、旋回スクロールが駆動軸の回転軸線から偏心した偏心軸を介して接続され、回転して旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構と、を備えたスクロール式流体機械に適用される。固定スクロールと旋回スクロールとの間には、複数の密閉室が形成される。例えば、適用されるスクロール式流体機械がスクロール式圧縮機やスクロール式真空ポンプ等である場合、固定スクロールと旋回スクロールとの間には、複数の密閉室としての複数の圧縮室が形成され、この複数の圧縮室において作動媒体が圧縮される。一方、適用されるスクロール式流体機械がスクロール式膨張機である場合、固定スクロールと旋回スクロールとの間には、複数の密閉室としての複数の膨張室が形成され、この複数の膨張室において作動媒体が膨張される。
　前記目的を達成するために、本発明のスクロール式流体機械は、駆動軸に取り付けられ、駆動軸の回転によってケーシングの内部に冷却風を発生させる冷却ファンと、冷却ファンの外周端に対向したケーシングの隔壁に設けられた出口開口部と、を備える。また、このスクロール式流体機械には、下記構成の第１の冷却風通路及び第２の冷却風通路が形成される。このスクロール式流体機械は、冷却ファンによって、第１の冷却風通路及び第２の冷却風通路に冷却風が流れるように構成されている。
　なお、本発明において、筒状ケーシングとは、両端に開口部が設けられた任意の形状を意味し、円筒形以外に、角形などその他の形状であっても良い。
　第１の冷却風通路は、固定スクロールの背面の中心部に対面したケーシングの隔壁に形成された第１の入口開口部を有しており、固定スクロールの背面に沿って延在し、固定スクロールの外周端の近傍において曲折して、旋回スクロールの背面に沿って延在し、さらに旋回スクロールの背面の中心部から駆動軸に沿って延在し、前記出口開口部に至る。また、第２の冷却風通路は、旋回スクロールの外周端に対向したケーシングの隔壁に形成された複数の第２の入口開口部であって、旋回スクロールの周方向に分散配置された複数の第２の入口開口部を有しており、旋回スクロールの背面に沿って延在し、旋回スクロールの背面の中心部から駆動軸に沿って延在し、前記出口開口部に至る。
　第１の冷却風通路は、第１の入口開口部が固定スクロールの背面の中心部に対面しているので、第１の入口開口部から導入されたばかりの低温空気によって最初に密閉室の中心部を冷却できる。その下流側でも、第１の冷却風通路及び第２の冷却風通路は、固定スクロール及び旋回スクロールの背面に沿って、かつ、駆動軸の周囲に沿って形成されているので、密閉室の中心部、および、密閉室の中心部から熱が伝わりやすい駆動軸に対する冷却効果を増大できる。
　これに対し、特許文献１の冷却風通路は、駆動軸を支持する軸受部や電動モータの外側に形成されているので、密閉室の中心部から熱が伝わりやすい駆動軸に対する冷却効果は、本願の上記構成と比べて小さい。また、特許文献２の冷却風通路は、駆動軸を囲む軸受筒部の外側に形成されているので、駆動軸に対する冷却効果は、本願の上記構成と比べて小さい。
　また、第１の冷却風通路と第２の冷却風通路とは別々に設けられているので、冷却風の圧力損失を低減でき、その結果、冷却ファンの消費電力を削減できる。また、第２の入口開口部は旋回スクロールの周方向に分散配置されているので、ケーシングの大型化を招かない。
　本発明の一態様として、第１の冷却風通路は、旋回スクロールの外周端において、周方向に分散配置された複数の第２の入口開口部の間に配置することができる。これによって、固定スクロール及び旋回スクロールの外周端において、第１の冷却風通路を周方向に分散配置できる。そのため、ケーシングの周方向の一部に第１の冷却風通路用の大型ダクトを設ける必要がなくなり、ケーシングの大型化を抑制できる。
　本発明の別な一態様として、固定スクロールの背面に、背面の中心部から放射状に延在する複数の冷却フィンから構成される第１の冷却フィン群を設けることができる。これによって、第１の入口開口部から導入された冷却風による固定スクロールに対する冷却効果を向上できると共に、固定スクロールの背面の中心部から外周端へ向かう冷却風の圧力損失を低減できるので、スクロール式流体機械の消費電力を削減できる。
　本発明のさらに別な一態様として、旋回スクロールの背面に、背面の中心部から放射状に延在する複数の冷却フィンから構成される第２の冷却フィン群を設けることができる。さらに、第２の冷却風通路は、旋回スクロールの背面と第１の冷却風通路との間に形成することができ、第１の冷却風通路及び第２の冷却風通路は、旋回スクロールの背面側及び駆動軸の周囲において、駆動軸を取り巻くように駆動軸を中心として同心状に配置することができる。
　これによって、第２の冷却風通路を流れる冷却風による旋回スクロール（特に中心部）に対する冷却効果を向上できると共に、旋回スクロールの外周端から旋回スクロールの背面の中心部に向かう冷却風の圧力損失を低減できるので、スクロール式流体機械の消費電力を削減できる。また、第１の冷却風通路及び第２の冷却風通路を、駆動軸を取り巻くように駆動軸を中心として同心状に配置することで、これらの通路を形成するためのダクトの構成をコンパクト化でき、これによっても、ケーシングを小型化できる。
　さらに、本発明の一態様として、自転防止機構は、固定スクロールと旋回スクロールとの間に配置することができる。さらに、自転防止機構は、一対の軸であって、それらの軸線が互いに偏心した一対の軸が、一体的に形成されたクランク部材を備えることができ、一対の軸の一方が固定スクロールに回転可能に支持され、一対の軸の他方が旋回スクロールに回転可能に支持されたクランク軸機構とすることができる。
　これによって、自転防止機構を簡素化かつ低コスト化できると共に、ケーシングの大型化を防止できる。
　本発明によれば、第１の冷却風通路及び第２の冷却風通路を設けたことで、固定スクロール及び旋回スクロール（特に密閉室の中心部）に対する冷却効果を向上できる。また、冷却風の圧力損失を低減して、スクロール式流体機械の消費電力を削減でき、ケーシングを小型化できる。
図１は、本発明の一実施形態に係るスクロール式圧縮機の斜視図である。 図２は、前記スクロール式圧縮機の背面図である。 図３は、図２中のＡ―Ａ線に沿ったスクロール式圧縮機の断面図である。 図４は、図２中のＢ―Ｂ線に沿ったスクロール式圧縮機の断面図である。 図５は、前記スクロール式圧縮機の一部の構成を示す斜視図である。 図６は、前記スクロール式圧縮機の一部の構成を別方向から視た斜視図である。
　以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
　本発明をスクロール式圧縮機に適用した一実施形態を図１～図６に基づいて説明する。本実施形態に係るスクロール式圧縮機１０の全体を示す図１及び図２において、スクロール式圧縮機１０のケーシングは、駆動軸（駆動シャフト）の側を覆う円筒形状のケーシング１２ａと、旋回スクロール及び固定スクロールの側を覆い、楕円形に似た筒状のケーシング１２ｂと、を備えている。駆動軸の軸線方向におけるケーシング１２ａの一端には、円形の開口部１４が形成されている。開口部１４は、駆動軸１８を挿入するために、また、駆動軸１８を回転駆動するための電動モータ（図示省略）を取り付けるために、形成されている。
　軸線方向におけるケーシング１２ｂの一端の中央には、冷却風を取り入れる入口開口部を形成する中空円筒形の入口ダクト１６がケーシング１２ｂの中央と一体的に設けられている。ケーシング１２ａの外周面には、冷却風を排出する出口開口部を形成する四角形断面の出口ダクト２０がケーシング１２ａと一体的に設けられている。また、ケーシング１２ｂの外周面には、冷却風を取り入れる入口開口部を形成する四角形断面の５個の入口ダクト２２ａ～２２ｅが周方向に分散配置されている。
　図３及び図４において、駆動軸１８の端面には、偏心軸（偏心シャフト）２４が一体的に形成されている。偏心軸２４の軸線は、駆動軸１８の軸線に平行でかつ偏心した位置にある。従って、駆動軸１８が回転すると、偏心軸２４は旋回（公転）する。
　旋回スクロール２６は、円形の端板２６ａと、端板２６ａと一体的に形成された渦巻き形状のラップ２６ｂと、を備えている。旋回スクロール２６の背面（固定スクロール３２と反対側の面）２７の中心部に円筒形の軸受２８が嵌合され、偏心軸２４はころ軸受３０を介して軸受２８によって回転可能に支持されている。これによって、旋回スクロール２６も偏心軸２４と共に旋回運動を行う。
　固定スクロール３２は、円形の端板３２ａと、端板３２ａと一体的に形成された渦巻き形状のラップ３２ｂと、を備えている。固定スクロール３２は、ケーシング１２ｂに固定されている。固定スクロール３２と旋回スクロール２６との間には、複数の圧縮室ｃが形成される。旋回スクロール２６の旋回運動によって、空気が吸入口３４（図５参照）から吸入され、複数の圧縮室ｃで圧縮された後、固定スクロール３２の中心に形成された吐出口３６から吐出される。吐出口３６から吐出された圧縮空気は、吐出口３６に接続された吐出管３８から需要先に供給される。固定スクロール３２の背面（旋回スクロール２６と反対側の面）３３の中心部は、入口ダクト１６の開口部と対向して配置されている。
　旋回スクロール２６及び固定スクロール３２の外周端には、周方向の３箇所に１２０°間隔で自転防止機構としてのピンクランク機構４０が設けられている。ピンクランク機構４０は、一対のピン軸（ピンシャフト）４４ａ及び４４ｂを有するクランク部材４２を備えている。一対のピン軸４４ａ及び４４ｂは、それらの軸線が平行かつ互いに偏心した位置にある。一方のピン軸４４ａは、ころ軸受４６を介して端板２６ａに回転可能に支持され、他方のピン軸４４ｂは、ころ軸受４８を介して端板３２ａに回転可能に支持されている。かかる構成のピンクランク機構４０によって、旋回スクロール２６の自転が防止される。
　図６に示すように、駆動軸１８には遠心ファン５０が取り付けられている。遠心ファン５０は、駆動軸１８に取り付けられた円形の端板５０ａと、端板５０ａに取り付けられた複数の羽根５０ｂと、を備えている。複数の羽根５０ｂは、周方向に沿って配置されている。遠心ファン５０は、駆動軸１８と共に回転することによって、駆動軸１８に沿って流入してきた冷却風を半径方向外側へ送り出す。
　図５に示すように、端板３２ａの背面３３には第１の冷却フィン群５２が形成されている。第１の冷却フィン群５２は、吐出口３６を中心として、吐出口３６の周囲から半径方向外側へ向けて放射状に延在した多数の直線状の冷却フィン５２ａによって構成されている。
　また、図６に示すように、端板２６ａの背面２７に、第２の冷却フィン群５４が形成されている。第２の冷却フィン群５４は、軸受２８を中心として、軸受２８の周囲から半径方向外側へ向けて放射状に延在した多数の直線状の冷却フィン５４ａによって構成されている。
　また、スクロール式圧縮機１０には、主として固定スクロール３２を冷却するための第１の冷却風通路と、主として旋回スクロール２６を冷却するための第２の冷却風通路と、が形成されている。遠心ファン５０が回転することによって、これらの冷却風通路に冷却風が導入される。旋回スクロール２６の背面２７及び駆動軸１８の先端部位に対して間隔を有した状態でダクト５６が設けられている。ダクト５６は、背面２７及び駆動軸１８の先端部位を覆う形状を有している。ダクト５６の内側空間は入口ダクト２２ａ～２２ｅと連通した第２の冷却風通路を形成している。
　また、ダクト５６の外側において、ダクト５６との間隔を有した状態でダクト５６を囲むようにダクト５８が設けられている。固定スクロール３２及び旋回スクロール２６の外周端において、入口ダクト２２ａ～２２ｅの間に、入口ダクト１６と連通した第１の冷却風通路が形成されている。ダクト５８の内側空間は、これらの入口ダクト１６と連通した冷却風通路を形成している。また、ダクト５６とダクト５８とは、駆動軸１８に対して同心状に配置されている。
　まず、第１の冷却風通路の構成を説明する。遠心ファン５０が回転することによって、入口ダクト１６から冷却風ａ１が吸入される。冷却風ａ１は、固定スクロール３２の背面３３の中心部に向けて流入し、中心部から外周端へ向けて固定スクロール３２の背面３３に沿って冷却フィン５２ａの間を流れ、固定スクロール３２を冷却する。固定スクロール３２の外周端に達した冷却風ａ１は、入口ダクト２２ａ～２２ｅの間に形成された通路からダクト５６とダクト５８との間に形成された通路、すなわち、旋回スクロール２６の背面２７に沿った通路に流入し、ここで旋回スクロール２６及び駆動軸１８を冷却する。その後、冷却風ａ１は、遠心ファン５０に達し、遠心ファン５０によって、遠心ファン５０の半径方向外側へ送られ、出口ダクト２０から排出される。
　次に、第２の冷却風通路の構成を説明する。遠心ファン５０が回転することによって、入口ダクト２２ａ～２２ｅから冷却風ａ２がケーシング１２ｂの内部に吸入される。冷却風ａ２は、ダクト５６の内側に形成された第２の冷却風通路を流れる。つまり、冷却風ａ２は、旋回スクロール２６の背面２７に沿って冷却フィン５４ａの間を流れることによって、旋回スクロール２６を冷却する。さらに、冷却風ａ２は、向きを変えて、駆動軸１８の周囲を流れ、駆動軸１８を冷却した後、遠心ファン５０に達する。そして、冷却風ａ２は、遠心ファン５０によって遠心ファン５０の半径方向外側へ送られ、出口ダクト２０から排出される。
　本実施形態によれば、第１の冷却風通路においては、入口ダクト１６から流入したばかりの低温の冷却風ａ１によって、特に高温となる固定スクロール３２の中心部を冷却できるので、冷却効果を向上できる。また、第１の冷却風通路を流れる冷却風ａ１が冷却フィン５２ａの間を流れることによって、固定スクロール３２の冷却効果を向上できる。
　第２の冷却風通路においては、入口ダクト２２ａ～２２ｅから吸入された冷却風ａ２が冷却フィン５４ａの間を流れることによって、旋回スクロール２６の冷却効果を向上できる。また、ダクト５６及び５８を流れる冷却風ａ１及びａ２は、圧縮室の中心部に集まるように誘導されるので、中心部における冷却風の流量を増加でき、中心部の冷却効果を向上できる。
　また、冷却風通路を第１の冷却風通路と第２の冷却風通路とに分け、かつ冷却フィン５２ａ及び冷却フィン５４ａを、冷却風の流れ方向に対して略平行な方向に沿って延在するように配置したので、冷却風の圧力損失を低減できる。そのため、スクロール式圧縮機１０の消費電力を削減できる。
　また、ケーシング１２ｂにおいて入口ダクト２２ａ～２２ｅを周方向に分散配置し、第１の冷却風通路を入口ダクト２２ａ～２２ｅの間に分散配置したので、ケーシング１２ｂの大型化を回避できる。さらに、ダクト５６及び５８は駆動軸１８に対して同心状に配置されているので、ケーシング１２ａをコンパクト化でき、これによって、ケーシング１２ａを小型化できる。
　また、自転防止機構としてピンクランク機構４０を設けたことによって、自転防止機構を簡素化かつ低コスト化でき、これによって、ケーシングの大型化を防止できる。
　また、冷却ファンとして、静圧を大きくできる遠心ファン５０を設けたことによって、冷却風ａ１及びａ２の風量を増加でき、これによっても、冷却効果を向上できる。
　なお、冷却ファンとして、他の形式の遠心ファン、例えばシロッコファンを用いても同様の冷却効果を得ることができる。
　本発明によれば、密閉室の中心部の冷却効果を向上させ、かつ消費電力を削減し、ケーシングをコンパクト化させたスクロール式流体機械を実現できる。
　１０　　　　　　　　　　　　　　　　スクロール式圧縮機
　１２ａ、１２ｂ　　　　　　　　　　　ケーシング
　１４　　　　　　　　　　　　　　　　開口部
　１６、２２ａ～２２ｅ　　　　　　　　入口ダクト
　１８　　　　　　　　　　　　　　　　駆動軸
　２０　　　　　　　　　　　　　　　　出口ダクト
　２４　　　　　　　　　　　　　　　　偏心軸
　２６　　　　　　　　　　　　　　　　旋回スクロール
　　２６ａ　　　　　　　　　　　　　　端板
　　２６ｂ　　　　　　　　　　　　　　ラップ
　　２７　　　　　　　　　　　　　　　背面
　２８　　　　　　　　　　　　　　　　軸受
　３０、４６、４８　　　　　　　　　　ころ軸受
　３２　　　　　　　　　　　　　　　　固定スクロール
　　３２ａ　　　　　　　　　　　　　　端板
　　３２ｂ　　　　　　　　　　　　　　ラップ
　　３３　　　　　　　　　　　　　　　背面
　３４　　　　　　　　　　　　　　　　吸入口
　３６　　　　　　　　　　　　　　　　吐出口
　３８　　　　　　　　　　　　　　　　吐出管
　４０　　　　　　　　　　　　　　　　ピンクランク機構（クランク軸機構）
　　４２　　　　　　　　　　　　　　　クランク部材
　　４４ａ、４４ｂ　　　　　　　　　　ピン軸
　５０　　　　　　　　　　　　　　　　遠心ファン
　　５０ａ　　　　　　　　　　　　　　端板
　　５０ｂ　　　　　　　　　　　　　　羽根
　５２　　　　　　　　　　　　　　　　第１の冷却フィン群
　　５２ａ　　　　　　　　　　　　　　冷却フィン
　５４　　　　　　　　　　　　　　　　第２の冷却フィン群
　　５４ａ　　　　　　　　　　　　　　冷却フィン
　５６、５８　　　　　　　　　　　　　ダクト
　ａ１、ａ２　　　　　　　　　　　　　冷却風
　ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　圧縮室

Claims (7)

  1. 　筒状に形成され、軸方向両端が開口したケーシングと、
    　前記ケーシングの内部で前記ケーシングに固定された固定スクロールと、
    　前記固定スクロールと対向配置された旋回スクロールであって、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に複数の密閉室が形成される旋回スクロールと、
    　駆動軸であって、前記旋回スクロールが前記駆動軸の回転軸線から偏心した偏心軸を介して接続され、回転して前記旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、
    　前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構と
    　を備えたスクロール式流体機械であって、
    　前記駆動軸に取り付けられ、前記駆動軸の回転によって前記ケーシングの内部に冷却風を発生させる冷却ファンと、
    　前記冷却ファンの外周端に対向した前記ケーシングの隔壁に設けられた出口開口部と、
    　前記固定スクロールの背面の中心部に対面した前記ケーシングの隔壁に形成された第１の入口開口部を有する第１の冷却風通路であって、前記固定スクロールの背面に沿って延在し、前記固定スクロールの外周端の近傍において曲折して、前記旋回スクロールの背面に沿って延在し、さらに前記旋回スクロールの背面の中心部から前記駆動軸に沿って延在し、前記出口開口部に至る第１の冷却風通路と、
    　前記旋回スクロールの外周端に対向した前記ケーシングの隔壁に形成されるととともに前記旋回スクロールの周方向に分散配置された複数の第２の入口開口部を有する第２の冷却風通路であって、前記旋回スクロールの背面に沿って延在し、前記旋回スクロールの背面の中心部から前記駆動軸に沿って延在し、前記出口開口部に至る第２の冷却風通路と
    　を備えるスクロール式流体機械。
  2. 　請求項１に記載のスクロール式流体機械であって、
    　前記第１の冷却風通路は、前記固定スクロールの外周端において前記複数の第２の入口開口部の間に配置されているスクロール式流体機械。
  3. 　請求項１又は２に記載のスクロール式流体機械であって、
    　前記固定スクロールの背面に、前記背面の中心部から放射状に延在する複数の冷却フィンから構成される第１の冷却フィン群が設けられているスクロール式流体機械。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のスクロール式流体機械であって、
    　前記旋回スクロールの背面に、前記背面の中心部から放射状に延在する複数の冷却フィンから構成される第２の冷却フィン群が設けられ、
    　前記第２の冷却風通路は、前記旋回スクロールの背面と前記第１の冷却風通路との間に形成され、
    　前記第１の冷却風通路及び前記第２の冷却風通路は、前記旋回スクロールの背面側及び前記駆動軸の周囲において、前記駆動軸を取り巻くように前記駆動軸を中心として同心状に配置されているスクロール式流体機械。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のスクロール式流体機械であって、
    　前記自転防止機構は、
    　　前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間に配置され、
    　　一対の軸を有するクランク部材を備え、
    　前記一対の軸の軸線の各々は、互いに偏心しており、
    　前記一対の軸は、一体的に形成されており、
    　前記自転防止機構は、前記一対の軸の一方が前記固定スクロールに回転可能に支持され、前記一対の軸の他方が前記旋回スクロールに回転可能に支持されたクランク軸機構であるスクロール式流体機械。
  6. 　ケーシングと、
    　前記ケーシングの内部で前記ケーシングに固定された固定スクロールと、
    　前記固定スクロールと対向配置された旋回スクロールであって、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に複数の密閉室が形成される旋回スクロールと、
    　駆動軸であって、前記旋回スクロールが前記駆動軸の回転軸線から偏心した偏心軸を介して接続され、回転して前記旋回スクロールを旋回させる駆動軸と
    　を備えたスクロール式流体機械であって、
    　前記駆動軸に取り付けられ、前記駆動軸の回転によって前記ケーシングの内部に冷却風を発生させる冷却ファンと、
    　前記固定スクロールの背面の中心部に対面した前記ケーシングの隔壁に形成された第１の入口開口部を有し、前記固定スクロールの背面に沿って延在する経路を有する第１の冷却風通路と、
    　前記第１の冷却風通路とは異なる経路で冷却風が流入する第２の冷却風通路であって、前記旋回スクロールの背面に沿って延在する経路を有する第２の冷却風通路と
    　を備えるスクロール式流体機械。
  7. 　ケーシングと、
    　前記ケーシングの内部で前記ケーシングに固定された固定スクロールと、
    　前記固定スクロールと対向配置された旋回スクロールであって、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に複数の密閉室が形成される旋回スクロールと、
    　駆動軸であって、前記旋回スクロールが前記駆動軸の回転軸線から偏心した偏心軸を介して接続され、回転して前記旋回スクロールを旋回させる駆動軸と
    　を備えたスクロール式流体機械であって、
    　前記駆動軸に取り付けられ、前記駆動軸の回転によって前記ケーシングの内部に冷却風を発生させる冷却ファンと、
    　前記固定スクロールの背面に沿って延在する経路を有する第１の冷却風通路と、
    　前記第１の冷却風通路とは異なる経路で冷却風が流入する第２の冷却風通路であって、前記旋回スクロールの背面に沿って延在する経路を有する第２の冷却風通路と
    　を備え
    　前記第１の冷却風通路と前記第２の冷却風通路とは、前記駆動軸の周囲において合流し、前記ケーシングに形成された冷却風出口開口部に至るように形成されている
    スクロール式流体機械。
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