WO2025197232A1 - スクロール式コンプレッサ - Google Patents

スクロール式コンプレッサ

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WO2025197232A1
WO2025197232A1 PCT/JP2024/045131 JP2024045131W WO2025197232A1 WO 2025197232 A1 WO2025197232 A1 WO 2025197232A1 JP 2024045131 W JP2024045131 W JP 2024045131W WO 2025197232 A1 WO2025197232 A1 WO 2025197232A1
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WO
WIPO (PCT)
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scroll
casing
movable scroll
coolant
scroll compressor
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2024/045131
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English (en)
French (fr)
Inventor
健二 杉野
聡 伊能
健司 茂木
敬史 阿久津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanden Corp filed Critical Sanden Corp
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Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor that compresses gas such as air using a fixed scroll and a movable scroll.
  • Scroll-type air compressors compress air by revolving a movable scroll around a fixed scroll, but friction and compression heat during operation cause temperatures to rise in the fixed and movable scrolls, bearings, oil, and discharge air, resulting in reduced durability.
  • cooling has been achieved by circulating a coolant through the fixed scroll and the movable scroll, or by blowing air onto the air compressor itself (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the present invention was made to solve these conventional technical problems, and aims to provide a scroll compressor that improves the cooling capacity of the scroll and discharge gas, improves durability, and also improves maintainability.
  • the scroll compressor of the present invention compresses gas in a compression chamber formed between the wraps of a movable scroll by causing the movable scroll to revolve around a fixed scroll. It is characterized by having a casing in which a shaft that drives the movable scroll is rotatably supported, and a cooling liquid is introduced into this casing, allowing heat exchange between the cooling liquid and the movable scroll.
  • the scroll compressor of the invention of claim 2 is characterized in that, in the above invention, a cooling path through which a coolant flows is formed within the casing, and the coolant flowing within this cooling path exchanges heat with the movable scroll via the casing.
  • the scroll compressor of the invention of claim 3 is characterized in that it has a heat medium sealing section formed between the back surface of the movable scroll and the casing in the above invention, and the heat medium sealed in this sealing section exchanges heat with the coolant through the casing, and the heat medium exchanges heat with the movable scroll.
  • the scroll compressor of the invention of claim 4 is characterized in that, in the above invention, a seal material that slidably contacts the casing is provided on the peripheral edge of the back surface of the movable scroll, and a sealing portion is formed in the space surrounded by the movable scroll, the casing, and the seal material.
  • the scroll compressor of claim 5 is characterized in that in the above invention, the casing has a casing body and a casing cover provided on the movable scroll side of the casing body, and the seal material slidably abuts against the casing cover.
  • the scroll compressor of the invention of claim 6 is characterized in that, in the above invention, a groove is formed on the surface of the casing body facing the movable scroll, and the groove in the casing body is closed by the casing cover, forming a cooling path within this groove.
  • the scroll compressor of the invention of claim 7 is characterized in that, in the invention of claim 3, the heat medium is lubricating oil, and a bearing portion is disposed within the sealing portion.
  • the scroll compressor of the invention of claim 8 is characterized in that in the above invention, the bearing portion is any one of a coupling bearing that constitutes a rotation prevention mechanism for the movable scroll, a drive bearing provided at the connection between the movable scroll and the shaft, and a shaft bearing provided in the casing that rotatably supports the shaft, or a combination of two of these, or all of these, and at least a portion of these is located within the sealing portion.
  • the scroll compressor of claim 9 is the invention of claim 3, claim 7, or claim 8, characterized in that it is equipped with an agitating blade attached to the shaft and positioned within the sealing portion, and as the shaft rotates, the agitating blade agitates the oil within the sealing portion and supplies it to the bearing portion.
  • the scroll compressor of the invention of claim 10 is characterized in that in the above invention, the stirring blade functions as a balance weight to cancel out vibrations caused by the orbiting orbiting motion of the movable scroll.
  • the scroll compressor of the invention of claim 11 is characterized in that it has a fixed scroll-side cooling path formed on the back surface of the fixed scroll in the invention of claim 1, and coolant also circulates through this fixed scroll-side cooling path.
  • the scroll compressor of the invention of claim 12 is characterized in that it is equipped with a motor that drives the shaft in the invention of claim 1, and the motor is also cooled by the coolant.
  • the scroll compressor of the invention of claim 13 is characterized in that it is equipped with an inverter for operating the motor in the above invention, and the inverter is also cooled by the coolant.
  • the scroll compressor of the invention of claim 14 is characterized in that, in the invention of claim 1, it is provided with a cooling path for discharge gas through which a cooling liquid flows and which cools the gas discharged after being compressed in the compression chamber.
  • a scroll compressor compresses gas in a compression chamber formed between the wraps of a movable scroll by revolving the movable scroll relative to a fixed scroll.
  • the compressor is equipped with a casing in which a shaft that drives the movable scroll is rotatably supported, and a coolant is introduced into the casing, allowing heat exchange between the coolant and the movable scroll. This allows the coolant to cool the movable scroll, effectively suppressing temperature increases in the movable scroll and the compressed gas.
  • a heat transfer medium sealed section is formed between the back surface of the movable scroll and the casing, and the heat transfer medium sealed in this sealed section exchanges heat with the coolant through the casing, while also exchanging heat between the heat transfer medium and the movable scroll, thereby making it possible to effectively cool the movable scroll via the heat transfer medium.
  • a seal material that slidably contacts the casing is provided on the peripheral edge of the back surface of the movable scroll, and a sealing section is formed in the space surrounded by the movable scroll, casing, and seal material.
  • the casing is composed of a casing body and a casing cover attached to the movable scroll side of the casing body, and the sealing material is slidably in contact with the casing cover, thereby effectively suppressing friction between the movable scroll and the casing and the resulting temperature rise.
  • this bearing portion is a coupling bearing that constitutes the rotation prevention mechanism of the movable scroll, or a drive bearing provided at the connection between the movable scroll and the shaft, or a shaft bearing provided in the casing to rotatably support the shaft, and at least a portion of these is located within the sealing portion.
  • the agitator impeller by giving the agitator impeller the function of a balance weight to cancel out the vibrations caused by the orbiting movable scroll, the agitator impeller can also effectively suppress vibrations and noise during operation.
  • the fixed scroll can also be effectively cooled by the coolant, thereby suppressing temperature rise and improving durability.
  • the motor and inverter can also be cooled effectively by the coolant, thereby improving durability.
  • a cooling path for the discharged gas is provided to cool the gas discharged after being compressed in the compression chamber, and by circulating a cooling liquid, it is possible to effectively suppress the temperature rise of the discharged gas.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional side view of a scroll compressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the scroll compressor of FIG. 1 .
  • FIG. 2 is another perspective view of the scroll compressor of FIG. 1 .
  • FIG. 2 is a front view of the scroll compressor of FIG. 1 .
  • FIG. 2 is a perspective view of the scroll compressor of FIG. 1 with a rear cover removed.
  • FIG. 2 is a front view of the scroll compressor of FIG. 1 with a rear cover removed.
  • FIG. 2 is a perspective view of the scroll compressor of FIG. 1 with an aftercooler removed.
  • FIG. 2 is a front view of the scroll compressor of FIG. 1 with an aftercooler removed.
  • FIG. 2 is a perspective view of the scroll compressor of FIG.
  • FIG. 2 is a perspective view of the scroll compressor of FIG. 1 with the movable scroll removed (with oil present).
  • FIG. 2 is a perspective view of the scroll compressor of FIG. 1 with the movable scroll removed (without oil).
  • FIG. 2 is a front view of the scroll compressor of FIG. 1 with the movable scroll removed (without oil).
  • FIG. 2 is a perspective view of the scroll compressor of FIG. 1 with a casing cover removed.
  • FIG. 2 is a front view of the scroll compressor of FIG. 1 with a casing cover removed.
  • Figure 1 is a longitudinal side view of a scroll compressor 1 (hereinafter referred to as compressor 1) according to one embodiment of the present invention
  • Figures 2 and 3 are perspective views of compressor 1
  • Figure 4 is a front view.
  • the compressor 1 of the embodiment is an air compressor used to discharge and supply compressed air (gas) to air brakes on large vehicles, for example. As shown in FIG. 1, it is composed of a metal center casing 2 made of aluminum or other material, a shaft casing 15 connected to one end of the center casing 2 with bolts, a motor (electric motor) 3 connected to one end of the shaft casing 15 with bolts, a metal fixed scroll 4 connected to the other end of the center casing 2 with bolts, a metal movable scroll 6 disposed within the center casing 2 and constituting a scroll compression mechanism 5 together with the fixed scroll 4, a metal aftercooler 7 attached to the other end of the fixed scroll 4, a rear cover 8 attached to the other end of the aftercooler 7, and legs 9 attached to the bottom.
  • a metal center casing 2 made of aluminum or other material
  • a shaft casing 15 connected to one end of the center casing 2 with bolts
  • a motor (electric motor) 3 connected to one end of the shaft casing 15 with bolts
  • the center casing 2 is an example of a casing in the present invention.
  • the motor casing 3 houses a motor (electric motor) 64 and an inverter 66 for operating the motor 64, and is also provided with a connector 67 for supplying power to the inverter 66.
  • the center casing 2 is open on the side opposite the motor casing 3 (the other end), and after the movable scroll 6 is housed in this opening, it is closed when the fixed scroll 4 is fixed to the center casing 2.
  • a through hole 11 is formed in the center of the center casing 2, and the other end of a shaft 10 (the shaft that drives the movable scroll 6) connected to the motor shaft 68 of the motor 64 is inserted through it.
  • a shaft bearing 12 is attached to the center casing 2 on the movable scroll 6 side of this through hole 11 as a bearing part that rotatably supports the shaft 10.
  • the shaft bearing 12 rotatably supports the shaft 10 in the center casing 2.
  • the fixed scroll 4 has two air suction ports 13, and air drawn in through the air suction ports 13 is drawn into the outside of the scroll compression mechanism 5.
  • the air compressed by this scroll compression mechanism 5 is discharged from the central discharge hole 14 into an air flow path 16 formed in a serpentine shape within the aftercooler 7, and after passing through this air flow path 16, is finally discharged from an air discharge port 17 formed in the rear cover 8.
  • a discharge pipe (not shown) is connected to the air discharge port 17, and the compressed air is supplied from the air discharge port 17 via the discharge pipe to the air brake mentioned above.
  • the scroll compression mechanism 5 is composed of the fixed scroll 4 and movable scroll 6 described above.
  • the fixed scroll 4 is integrally equipped with a disk-shaped end plate 18 and an involute-shaped or spiral wrap 19 formed from a curve approximating this and erected on the surface (one side) of the end plate 18, and is fixed to the center casing 2 with the surface of the end plate 18 on which the wrap 19 is erected facing the center casing 2.
  • the aforementioned discharge hole 14 is formed in the center of the end plate 18 of the fixed scroll 4, and this discharge hole 14 is connected to one end of the air flow path 16 in the aftercooler 7, and the other end of the air flow path 16 is connected to the aforementioned air discharge port 17.
  • the air flow path 16 is formed in the aftercooler 7 in the shape of a groove, and the opening of this groove is closed when the rear cover 8 is attached.
  • a cooling path 21 (cooling path on the fixed scroll 4 side) is integrally formed in the shape of a serpentine groove on the back surface of the end plate 18 of the fixed scroll 4, and the opening of this cooling path 21 is closed when the aftercooler 7 is attached.
  • a coolant inlet port 22 is formed in the rear cover 8, and this coolant inlet port 22 passes through the aftercooler 7 and is connected to one end of the cooling path 21.
  • a coolant outlet port 23 is formed on one side of the fixed scroll 4, and this coolant outlet port 23 is connected to the other end of the cooling path 21.
  • 24 is a seal washer that prevents compressed air (discharged air) from leaking from the central bolt that attaches the rear cover 8; in Figure 6, 26 and 27 are O-rings that prevent compressed air discharged from the discharge hole 14 from leaking to the outside; and in Figure 8, 28 and 29 are O-rings that prevent coolant that flows in from the coolant inlet port 22 from leaking to the outside, as will be described later.
  • the movable scroll 6 is a scroll that revolves around the fixed scroll 4 and comprises a disk-shaped end plate 31 and a spiral wrap 32 that is involute-shaped or has a curve similar to an involute and is erected on the surface (one side) of the end plate 31 ( Figure 9), and a drive bearing 33 is fitted into the center of the back surface (the other side) of the end plate 31 as a bearing ( Figure 1).
  • the movable scroll 6 is arranged so that the wrap 32 faces the wrap 19 of the fixed scroll 4 with the protruding direction of the wrap 32 facing the fixed scroll 4, and the wraps 32 mesh with each other, forming a pressure chamber 34 between each wrap 19, 32.
  • the wrap 32 of the movable scroll 6 faces the wrap 19 of the fixed scroll 4, and the tip of the wrap 32 abuts or is close to the surface of the end plate 18, and the tip of the wrap 19 abuts or is close to the surface of the end plate 31, so that they mesh together. Furthermore, an eccentric portion 36, which is provided eccentrically from the axis at the tip of the shaft 10, is fitted into the drive bearing 33 of the movable scroll 6.
  • Coupling bearings 37 are attached to the center casing 2 at three locations ( Figures 10 to 12) as bearings that form the anti-rotation mechanism for the movable scroll 6, and each coupling bearing 37 is fitted to the back surface of the movable scroll 6.
  • the movable scroll 6 is configured to revolve around the fixed scroll 4 without rotating on its own axis.
  • the center casing 2 of this embodiment consists of a casing body 35 and a casing cover 39, both made of metal, and a cooling path 38 is formed within this center casing 2 (Figs. 13 and 14).
  • This cooling path 38 is formed as a serpentine groove on the surface of the casing body 35 facing the movable scroll 6, and the opening of the groove is closed by the annular casing cover 39 attached to the movable scroll 6 side of the casing body 35, thereby forming the cooling path 38 within the center casing 2 (Figs. 1, 9-12).
  • the back surface of the movable scroll 6 is recessed as shown in Figure 1, and a seal 41 (called a side seal) is attached to the peripheral edge of the back surface of the movable scroll 6, surrounding the recessed portion.
  • This seal 41 slidably contacts the casing cover 39.
  • a seal 42 that slides against the shaft 10 is attached to the through hole 11 of the center casing 2 on the motor 64 side of the shaft bearing 12
  • a seal 44 is also attached to the center casing 2 on the motor 64 side of the coupling bearing 37
  • a seal 43 is also attached between the casing cover 39 and the peripheral edge of the center casing 2.
  • a sealed portion 46 is formed between the back surface of the movable scroll 6 and the casing cover 39 of the center casing 2, which is a space surrounded by the movable scroll 6, center casing 2, and sealing material 41.
  • the shaft bearing 12, coupling bearing 37, and drive bearing 33 are positioned within this sealed portion 46, and oil (shown as 47 in Figure 10) is sealed in as an example of a heat transfer medium.
  • the entire shaft bearing 12, or at least a portion of the coupling bearing 37, and the entire drive bearing 33 are also disposed within the sealed portion 46.
  • 48 denotes an O-ring at the oil 47 inlet provided on the center casing 2
  • 49 denotes an O-ring at the oil 47 outlet.
  • an agitator blade 51 is attached to the shaft 10 on the center casing 2 side of the eccentric portion 36 and is located within the sealing portion 46.
  • This agitator blade 51 has a predetermined weight and functions as a balance weight to cancel out vibrations caused by the orbiting motion of the movable scroll 6.
  • a balance weight 52 is attached to the shaft 10 on the motor 64 side of the center casing 2, which also performs a vibration suppression function.
  • a coolant inlet port 56 is formed on one side of the center casing 2, and this coolant inlet port 56 is connected to one end of the cooling path 38. This coolant inlet port 56 is then connected to the coolant outlet port 23 of the fixed scroll 4 via a specified pipe 57 (indicated by an arrow in Figure 2).
  • a coolant outlet port 58 is formed on the other side of the center casing 2, and this coolant outlet port 58 is connected to the other end of the cooling path 38.
  • a coolant inlet port 61 and a coolant outlet port 62 are formed on the other side of the motor casing 3. Each port is connected to a cooling path 69 formed with a jacket structure around the motor 64 inside the motor casing 3, and the coolant outlet port 58 of the center casing 2 is connected to the coolant inlet port 61 via a specified piping 63 (indicated by an arrow in Figure 3).
  • piping 63 and the aforementioned piping 57 may be constructed of flexible piping as in the past, but because the center casing 2 does not move due to the operation of the motor 68, conventional flexible piping is not necessary and they can also be constructed of ordinary metal piping.
  • coolant inlet port 22 of the rear cover 8 and the coolant outlet port 62 of the motor casing 3 are connected to a coolant circulation device (not shown).
  • This coolant circulation device circulates coolant (e.g., water, antifreeze, coolant, etc.) between the radiator (also not shown) and the compressor 1 using a pump (not shown). That is, when the pump is operated, coolant cooled in the radiator is supplied to the compressor 1 from the coolant inlet port 22, and the coolant that has been heated in the compressor 1 is sucked in through the coolant outlet port 62 and circulated back to the radiator.
  • coolant circulation device circulates coolant (e.g., water, antifreeze, coolant, etc.) between the radiator (also not shown) and the compressor 1 using a pump (not shown). That is, when the pump is operated, coolant cooled in the radiator is supplied to the compressor 1 from the coolant inlet port 22, and the coolant that has been heated in the compressor 1 is sucked in through the coolant outlet port 62 and
  • the compressed air discharged into the aftercooler 7's air flow path 16 passes through the serpentine air flow path 16, is discharged from the air discharge port 17 formed in the rear cover 8, and is supplied to the air brakes mentioned above via a discharge pipe (not shown) (indicated by the white arrows in Figures 2 and 3).
  • the coolant cooled by the radiator mentioned above is supplied to the compressor 1 from the coolant inlet port 22.
  • the coolant supplied to the coolant inlet port 22 enters the cooling passage 21 formed on the back surface of the end plate 18 of the fixed scroll 4. As the coolant flows in a serpentine manner through this cooling passage 21, it absorbs heat from the fixed scroll 4 itself and cools it, while also cooling the compressed air passing through the air flow path 16 via the wall surface of the aftercooler 7.
  • the cooling path 21 on the fixed scroll 4 side also serves as a cooling path for the discharge air (the cooling path for the discharge gas in this invention). This suppresses the temperature rise of the fixed scroll 4, and also suppresses the temperature rise of the compressed air discharged from the air discharge port 17.
  • the coolant that passes through the cooling path 21 in the fixed scroll 4 flows out from the coolant outlet port 23, passes through piping 57, and then flows into the cooling path 38 in the center casing 2 from the coolant inlet port 56. As the coolant flows into this cooling path 38, it cools the center casing 2 itself as it passes through, and also cools the oil in the sealing portion 46 via the casing cover 39.
  • the oil 47 sealed within the sealing portion 46 exchanges heat with the coolant via the casing cover 39 of the center casing 2, and is cooled.
  • the oil 47 also exchanges heat with the movable scroll 6 that makes up the sealing portion 46, and as a result, the coolant and the movable scroll 6 are in a heat exchange relationship, and the movable scroll 6 exchanges heat with the coolant via the casing cover 39 of the center casing 2 and the oil 47, and is cooled by the coolant absorbing heat.
  • the agitator blade 51 attached to it rotates, causing the oil 47 inside the sealing portion 46 to be agitated and circulated by the agitator blade 51.
  • the movable scroll 6 is cooled evenly by the oil 47.
  • the shaft bearing 12, coupling bearing 37, and drive bearing 33 are located inside the sealing portion 46, and a mist of oil 47 is supplied to these, effectively lubricating them.
  • the coolant that passes through the cooling path 38 of the center casing 2 in a serpentine manner flows out of the coolant outlet port 58 and enters the coolant inlet port 61 via the piping 63. It then absorbs heat from the motor 64 as it passes through the cooling path 69 inside the motor casing 3, cooling it, before flowing out of the coolant outlet port 62, being sucked into the pump of the coolant circulation system mentioned above, and repeating the cycle of being sent back to the radiator mentioned above.
  • the inverter 66, located near the motor 64, is also cooled via the wall of the motor casing 3 by the coolant that flows into the cooling path 69 from the coolant inlet port 61.
  • the present invention is configured so that coolant flows into the center casing 2, which rotatably supports the shaft 10 that drives the movable scroll 6, and heat is exchanged between the coolant and the movable scroll 6.
  • This allows the movable scroll 6 to be cooled by the coolant, effectively suppressing temperature increases in the movable scroll 6 and the compressed air.
  • a cooling path 38 through which coolant flows is formed within the center casing 2, and the coolant flowing within this cooling path 38 exchanges heat with the movable scroll 6 via the casing cover 39 of the center casing 2. This allows the cooling path 38 for the coolant that cools the movable scroll 6 to be completed within the center casing 2, thereby simplifying the structure.
  • a heat transfer medium sealing section 46 is formed between the back surface of the movable scroll 6 and the center casing 2, and the heat transfer medium (oil in this embodiment) sealed in this sealing section 46 exchanges heat with the coolant via the casing cover 39 of the center casing 2, while also exchanging heat between the heat transfer medium and the movable scroll 6.
  • a seal 41 that slides freely against the casing cover 39 of the center casing 2 is provided on the peripheral edge of the back surface of the movable scroll 6, and a sealing portion 46 is formed in the space surrounded by the movable scroll 6, casing cover 39, and sealing portion 41.
  • the center casing 2 is composed of a casing body 35 and a casing cover 39 attached to the movable scroll 6 side of the casing body 35, and the seal material 41 is designed to slide freely against the casing cover 39, effectively suppressing friction between the movable scroll 6 and the center casing 2 and the resulting temperature rise.
  • a groove is formed on the surface of the casing body 35 facing the movable scroll 6, and the casing cover 39 closes the groove in the casing body 35, forming a cooling path 38 within the groove. This allows the cooling path 38 within the center casing 2 to be constructed with a simple structure.
  • lubricating oil 47 is sealed within the sealing portion 46 as a heat transfer medium, and the bearing portion (coupling bearing 37, shaft bearing 12, drive bearing 33) is located within the sealing portion 46, so the movable scroll 6 and bearing portion can both be cooled and lubricated by the oil heat transfer medium. Furthermore, regular grease injections are no longer necessary, which also improves maintainability.
  • an agitator blade 51 is provided that is attached to the shaft 10 and located within the sealing portion 46. As the shaft 10 rotates, the agitator blade 51 agitates the oil within the sealing portion 46 and supplies it to the bearing portion. This simplifies the lubrication structure of the bearing portion while enabling even cooling and lubrication.
  • the agitator blades 51 function as a balance weight to cancel out vibrations caused by the orbiting movement of the movable scroll 6, so the agitator blades 51 can also effectively suppress vibrations and noise during operation.
  • a cooling path 21 on the fixed scroll 4 side is provided on the back surface of the fixed scroll 4, and coolant is also circulated through this cooling path 21 on the fixed scroll 4 side, so the fixed scroll 4 is also effectively cooled by the coolant, which makes it possible to suppress temperature increases and improve durability.
  • the motor 64 and inverter 66 that drive the shaft 10 are also cooled by coolant, which allows the motor 64 and inverter 66 to be effectively cooled by coolant, thereby improving their durability.
  • a cooling path for discharged air (a cooling path for discharged gas; in this embodiment, this is also the cooling path 21) is provided to cool the air discharged after being compressed in the compression chamber 34, and a cooling liquid is circulated through it, which effectively suppresses the rise in the temperature of the discharged air.
  • a sealing portion 46 is configured to seal the heat transfer medium therein, and the movable scroll 6 is cooled by the coolant via this heat transfer medium.
  • the invention of claim 1 also includes a configuration in which the coolant introduced into the center casing 2 flows directly into the sealing portion 46 (when lubrication of each bearing portion is not taken into consideration).
  • oil is sealed in the sealing portion 46 as a heat transfer medium, but if lubrication of each bearing portion is not a consideration, in the inventions of claims 1 to 6, fluids other than oil, such as water or antifreeze similar to coolant, may be sealed in.
  • the cooling path 21 formed in the fixed scroll 4 also serves as a cooling path for the discharge air, but this is not limited to this; a separate cooling path (cooling path for discharge gas) may be provided to cool the compressed air discharged from the scroll compression mechanism 5 with a coolant.
  • the coupling bearing 37, drive bearing 33, and shaft bearing 12 are all arranged in the sealed portion 46, but this is not a limitation, and any one of them, or a combination of two of them, may be arranged in the sealed portion 46.
  • the motor 64 and inverter 66 are also cooled by cooling water, but this is not a limitation, and either one of them may be cooled.
  • the scroll compressor 1 was described as an air compressor that compresses and discharges air, but the object to be compressed is not limited to air, and it can be applied to general gases such as (pure) nitrogen, hydrogen, and oxygen.
  • the coolant flows serially through the cooling path 21 of the fixed scroll 4, the cooling path 38 of the center casing 2, and the cooling path 69 of the motor casing 3 in that order.
  • the coolant discharged from the pump of the coolant circulation device described above and passed through the radiator can be split and circulated through the cooling path 21 of the fixed scroll 4, the cooling path 38 of the center casing 2, and the cooling path 69 of the motor casing 3, respectively, and then reunited after passing through these paths and sucked into the pump, so that it flows in parallel through each cooling path.
  • coolant is circulated from the aforementioned coolant circulation device to the cooling path 21 of the fixed scroll 4, the cooling path 38 of the center casing 2, and the cooling path 69 of the motor casing 3.
  • coolant may be circulated independently from separate coolant circulation devices to each cooling path.

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Abstract

【課題】スクロールや吐出空気の冷却能力を向上させ、耐久性の改善を図ることができると共に、メンテナンス性も向上させたスクロール式コンプレッサを提供する。 【解決手段】スクロール式コンプレッサ１は、固定スクロール４に対して可動スクロール６を公転旋回運動させることにより、両スクロールのラップ１９、３２間に形成された圧縮室３４で空気を圧縮する。可動スクロール６を駆動するシャフト１０が回転可能に支持されるセンターケーシング２を備え、センターケーシング２に冷却液を流入させ、当該冷却液と可動スクロール６が熱交換する構成とした。

Description

スクロール式コンプレッサ
　本発明は、固定スクロールと可動スクロールにより空気等のガスを圧縮するスクロール式コンプレッサに関する。
　固定スクロールに対して可動スクロールを公転旋回運動させることで空気を圧縮するスクロール式のエアコンプレッサは、駆動中における摩擦や圧縮熱により固定スクロールや可動スクロール、軸受部やオイル、吐出空気の温度上昇が生じ、耐久性が低下する問題がある。
　そこで、従来では固定スクロールや可動スクロールに冷却液を流通させて冷却したり、エアコンプレッサ自体に空気を吹き付けて冷却する構成が採られていた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
ＵＳ２０２３／００２０４３９Ａ１ 特開２０１９－７３９８８号公報
　しかしながら、特許文献１の構成では冷却液を可動スクロールに流通させていたため、可撓性を有する配管を、公転旋回運動を行う可動スクロールに接続して冷却液を流さなければならず、耐久性に問題があった。また、特許文献２のようにエアコンプレッサ自体に空気を吹き付ける構成では冷却効果が不足し、スクロールや圧縮空気の温度上昇が生じてしまう。
　更に、何れの構成によっても軸受部に定期的にグリース等の潤滑剤を注入しなければならず、メンテナンス性に劣る問題もあった。
　本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、スクロールや吐出ガスの冷却能力を向上させ、耐久性の改善を図ることができると共に、メンテナンス性も向上させたスクロール式コンプレッサを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のスクロール式コンプレッサは、固定スクロールに対して可動スクロールを公転旋回運動させることにより、両スクロールのラップ間に形成された圧縮室でガスを圧縮するものであって、可動スクロールを駆動するシャフトが回転可能に支持されるケーシングを備え、このケーシングに冷却液を流入させ、当該冷却液と可動スクロールが熱交換する構成としたことを特徴とする。
　請求項２の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明においてケーシング内には、冷却液が流通される冷却経路が形成されており、この冷却経路内を流れる冷却液と可動スクロールが、ケーシングを介して熱交換する構成とされていることを特徴とする。
　請求項３の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明において可動スクロールの背面とケーシング間に構成された熱媒体の封止部を備え、この封止部に封止された熱媒体が、ケーシングを介して冷却液と熱交換すると共に、熱媒体と可動スクロールが熱交換する構成とされていることを特徴とする。
　請求項４の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明において可動スクロール背面の周縁部には、ケーシングに滑動自在に当接するシール材が設けられ、可動スクロールとケーシング及びシール材で囲まれる空間に、封止部が構成されていることを特徴とする。
　請求項５の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明においてケーシングは、ケーシング本体と、このケーシング本体の可動スクロール側に設けられたケーシングカバーを有し、シール材は、ケーシングカバーに滑動自在に当接することを特徴とする。
　請求項６の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明においてケーシング本体の可動スクロール側の面には溝が形成されており、ケーシングカバーによりケーシング本体の溝が塞がれて、この溝内に冷却経路が構成されていることを特徴とする。
　請求項７の発明のスクロール式コンプレッサは、請求項３の発明において熱媒体は潤滑用のオイルであり、封止部内には軸受部が配置されていることを特徴とする。
　請求項８の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明において軸受部は、可動スクロールの自転防止機構を構成するカップリングベアリング、可動スクロールとシャフトとの連結部に設けられたドライブベアリング、及び、ケーシングに設けられてシャフトを回転可能に支持するシャフトベアリングのうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てであり、それらの少なくとも一部が封止部内に配置されることを特徴とする。
　請求項９の発明のスクロール式コンプレッサは、請求項３、請求項７又は請求項８の発明においてシャフトに取り付けられ、封止部内に位置する撹拌翼を備え、シャフトの回転により撹拌翼が封止部内のオイルを撹拌し、軸受部に供給することを特徴とする。
　請求項１０の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明において撹拌翼は、公転旋回運動する可動スクロールによる振動を打ち消すためのバランスウェイトとして機能することを特徴とする。
　請求項１１の発明のスクロール式コンプレッサは、請求項１の発明において固定スクロールの背面に構成された固定スクロール側の冷却経路を備え、この固定スクロール側の冷却経路にも冷却液が流通されることを特徴とする。
　請求項１２の発明のスクロール式コンプレッサは、請求項１の発明においてシャフトを駆動するモータを備え、冷却液によりモータも冷却されることを特徴とする。
　請求項１３の発明のスクロール式コンプレッサは、上記発明においてモータを運転するためのインバータを備え、冷却液によりインバータも冷却されることを特徴とする。
　請求項１４の発明のスクロール式コンプレッサは、請求項１の発明において冷却液が流通され、圧縮室で圧縮された後、吐出されるガスを冷却する吐出ガス用の冷却経路を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、固定スクロールに対して可動スクロールを公転旋回運動させることにより、両スクロールのラップ間に形成された圧縮室でガスを圧縮するスクロール式コンプレッサにおいて、可動スクロールを駆動するシャフトが回転可能に支持されるケーシングを備え、このケーシングに冷却液を流入させ、当該冷却液と可動スクロールが熱交換する構成としたので、冷却液により可動スクロールを冷却し、当該可動スクロールの温度上昇と圧縮ガスの温度上昇を効果的に抑制することができるようになる。
　特に、従来の如く公転旋回運動を行う可動スクロールに冷却液を流す構成では無いので、可撓性配管にて冷却液を流す必要が無くなり、設計や部品選択の自由度が増すと共に、総じて耐久性の改善を図ることができるようになる。
　また、請求項２の発明の如くケーシング内に、冷却液が流通される冷却経路を形成し、この冷却経路内を流れる冷却液と可動スクロールが、ケーシングを介して熱交換する構成とすることで、可動スクロールを冷却する冷却液の冷却経路をケーシング内で完結させることができるようになり、構造の簡素化を図ることが可能となる。
　特に、請求項３の発明の如く可動スクロールの背面とケーシング間に熱媒体の封止部を構成し、この封止部に封止された熱媒体が、ケーシングを介して冷却液と熱交換すると共に、熱媒体と可動スクロールが熱交換する構成とすることで、熱媒体を介して可動スクロールを効果的に冷却することが可能となる。
　この場合、請求項４の発明の如く可動スクロール背面の周縁部に、ケーシングに滑動自在に当接するシール材を設け、可動スクロールとケーシング及びシール材で囲まれる空間に、封止部を構成することで、比較的簡単な構造で封止部を構成しながら可動スクロールを効果的に冷却し、更に、可動スクロールとケーシングとの摩擦も軽減することができるようになる。
　特に、請求項５の発明の如くケーシングを、ケーシング本体と、このケーシング本体の可動スクロール側に設けられたケーシングカバーから構成し、シール材が、ケーシングカバーに滑動自在に当接するようにすることで、可動スクロールとケーシングとの間の摩擦と、それによる温度上昇を効果的に抑制することができるようになる。
　また、請求項６の発明の如くケーシング本体の可動スクロール側の面に溝を形成し、ケーシングカバーによりケーシング本体の溝を塞いで溝内に冷却経路を構成するようにすることで、ケーシング内の冷却経路を簡単な構造で構成することができるようになる。
　更に、請求項７の発明の如く潤滑用のオイルを上記熱媒体として封止部内に封止すると共に、この封止部内に軸受部を配置することで、可動スクロールと軸受部の冷却と潤滑の双方を、熱媒体であるオイルにて行うことができるようになる。また、定期的なグリスの注入作業も不要となるので、メンテナンス性も向上させることが可能となる。
　尚、この軸受部は請求項８の発明の如く、可動スクロールの自転防止機構を構成するカップリングベアリング、又は、可動スクロールとシャフトとの連結部に設けられたドライブベアリング、或いは、ケーシングに設けられてシャフトを回転可能に支持するシャフトベアリングであり、それらの少なくとも一部が封止部内に配置される。
　また、請求項９の発明の如くシャフトに取り付けられて封止部内に位置する撹拌翼を設け、シャフトの回転により撹拌翼が封止部内のオイルを撹拌し、軸受部に供給するようにすれば、軸受部の潤滑構造を簡素化しながら、満遍なく冷却と潤滑を行うことができるようになる。
　更に、請求項１０の発明の如く撹拌翼に、公転旋回運動する可動スクロールによる振動を打ち消すためのバランスウェイトとして機能を持たせることで、撹拌翼により、運転時の振動と騒音も効果的に抑制することができるようになる。
　また、請求項１１の発明の如く固定スクロールの背面に構成された固定スクロール側の冷却経路を設け、この固定スクロール側の冷却経路にも冷却液を流通させることで、固定スクロールも冷却液により効果的に冷却して、温度上昇の抑制と耐久性の向上を図ることができるようなる。
　また、請求項１２や請求項１３の発明の如くシャフトを駆動するモータやそれを運転するためのインバータも、冷却液により冷却するようにすることで、モータやインバータも冷却液により効果的に冷却して耐久性の向上を図ることができるようになる。
　また、請求項１４の発明の如く圧縮室で圧縮された後、吐出されるガスを冷却する吐出ガス用の冷却経路を設け、冷却液を流通させることで吐出ガスの温度上昇を効果的に抑制することができるようになる。
本発明を適用した一実施形態のスクロール式コンプレッサの縦断側面図である。 図１のスクロール式コンプレッサの斜視図である。 図１のスクロール式コンプレッサのもう一つの斜視図である。 図１のスクロール式コンプレッサの正面図である。 図１のスクロール式コンプレッサのリアカバーを取り外した状態の斜視図である。 図１のスクロール式コンプレッサのリアカバーを取り外した状態の正面図である。 図１のスクロール式コンプレッサのアフタークーラーを取り外した状態の斜視図である。 図１のスクロール式コンプレッサのアフタークーラーを取り外した状態の正面図である。 図１のスクロール式コンプレッサの固定スクロールを取り外した状態の斜視図である。 図１のスクロール式コンプレッサの可動スクロールを取り外した状態の斜視図である（オイル有り）。 図１のスクロール式コンプレッサの可動スクロールを取り外した状態の斜視図である（オイル無し）。 図１のスクロール式コンプレッサの可動スクロールを取り外した状態の正面図である（オイル無し）。 図１のスクロール式コンプレッサのケーシングカバーを取り外した状態の斜視図である。 図１のスクロール式コンプレッサのケーシングカバーを取り外した状態の正面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明を適用した一実施形態のスクロール式コンプレッサ１（以下、コンプレッサ１と称する）の縦断側面図、図２及び図３はコンプレッサ１の斜視図、図４は正面図である。
　実施例のコンプレッサ１は、例えば大型車両用のエアーブレーキに圧縮空気（ガスの実施例）を吐出して供給するために使用されるエアコンプレッサであり、図１に示す如きアルミ等の金属製センターケーシング２と、このセンターケーシング２の一端にボルトにて接続されたシャフトケーシング１５と、このシャフトケーシング１５の一端にボルトにて接続されたモータ（電動モータ）３と、センターケーシング２の他端にボルトにて接続された金属製の固定スクロール４と、センターケーシング２内に配置され、固定スクロール４と共にスクロール圧縮機構５を構成する金属製の可動スクロール６と、固定スクロール４の他端に取り付けられた金属製のアフタークーラー７と、このアフタークーラー７の他端に取り付けられたリアカバー８と、下部に設けられた脚部９等から構成されている。尚、前記センターケーシング２が本発明におけるケーシングの実施例である。尚、モータケーシング３内には、モータ（電動モータ）６４と当該モータ６４を運転するためのインバータ６６が収納され、インバータ６６に給電するコネクタ６７も設けられている。
　このセンターケーシング２は、モータケーシング３とは反対側（他端側）が開口し、この開口は可動スクロール６が収容された後、固定スクロール４が当該センターケーシング２に固定されることで閉塞される。センターケーシング２の中央にはモータ６４のモータシャフト６８に連結されたシャフト（可動スクロール６を駆動する軸）１０の他端部を挿通する貫通孔１１が開設されており、この貫通孔１１の可動スクロール６側のセンターケーシング２には、シャフト１０を回転可能に支持する軸受部としてのシャフトベアリング１２が取り付けられている。このシャフトベアリング１２によりシャフト１０はセンターケーシング２に回転可能に支持される。
　固定スクロール４には、図２～図４に示す如く空気吸込ポート１３が二箇所形成されており、空気吸込ポート１３から吸い込まれた空気は、スクロール圧縮機構５の外側に吸入される。このスクロール圧縮機構５にて圧縮された空気は、中央の吐出孔１４からアフタークーラー７内に蛇行状に形成された空気流路１６に吐出され、この空気流路１６内を経た後、リアカバー８に形成された空気吐出ポート１７より最終的に吐出される構成とされている。尚、空気吐出ポート１７には図示しない吐出配管が接続され、圧縮空気は空気吐出ポート１７より吐出配管を経て前述したエアーブレーキに供給される。
　スクロール圧縮機構５は、前述した固定スクロール４と可動スクロール６から構成されている。固定スクロール４は、円盤状の鏡板１８と、この鏡板１８の表面（一方の面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線から成る渦巻き状のラップ１９を一体に備えており、このラップ１９が立設された鏡板１８の表面をセンターケーシング２側として当該センターケーシング２に固定されている。
　固定スクロール４の鏡板１８の中央には前述した吐出孔１４が形成されており、この吐出孔１４は前述したアフタークーラー７内の空気流路１６の一端に連通され、空気流路１６の他端が前述した空気吐出ポート１７に連通されている。空気流路１６は図５、図６に示す如くアフタークーラー７に溝状に形成されており、この空気流路１６はリアカバー８が取り付けられることで溝の開口が閉塞される。
　固定スクロール４の鏡板１８の背面には、図７、図８に示す如く冷却経路（固定スクロール４側の冷却経路）２１が蛇行する溝状に一体に構成されており、この冷却経路２１はアフタークーラー７が取り付けられることで溝の開口が閉塞される。リアカバー８には、冷却液入口ポート２２が形成されており、この冷却液入口ポート２２は、アフタークーラー７を貫通して、冷却経路２１の一端に接続されている。また、固定スクロール４の一側面には冷却液出口ポート２３が形成されており、この冷却液出口ポート２３は冷却経路２１の他端に連通されている。
　尚、図４において２４は、リアカバー８を取り付ける中央部のボルト部からの圧縮空気（吐出空気）漏れを防止するためのシールワッシャー、図６において２６、２７は、吐出孔１４から吐出された圧縮空気が外部に漏れることを防止するためのＯリング、図８において２８、２９は、後述する如く冷却液入口ポート２２から流入した冷却液が外部に漏れることを防止するためのＯリングである。
　一方、可動スクロール６は、固定スクロール４に対して公転旋回運動するスクロールであり、円盤状の鏡板３１と、この鏡板３１の表面（一方の面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線から成る渦巻き状のラップ３２を一体に備え（図９）、鏡板３１の背面（他方の面）の中央には、軸受部としてのドライブベアリング３３が嵌合されている（図１）。この可動スクロール６は、ラップ３２の突出方向を固定スクロール４側としてラップ３２が固定スクロール４のラップ１９に対向し、相互に向かい合って噛み合うように配置され、各ラップ１９、３２間に圧力室３４を形成する。
　即ち、可動スクロール６のラップ３２は、固定スクロール４のラップ１９と対向し、ラップ３２の先端が鏡板１８の表面に当接若しくは近接し、ラップ１９の先端が鏡板３１の表面に当接若しくは近接するように噛み合う。また、可動スクロール６のドライブベアリング３３には、シャフト１０の先端において軸心から偏心して設けられた偏心部３６が、嵌め合わされている。
　センターケーシング２には、可動スクロール６の自転防止機構を構成する軸受部としてのカップリングベアリング３７が三箇所取り付けられており（図１０～図１２）、各カップリングベアリング３７は可動スクロール６の背面に嵌合されている。そして、モータ６４によりシャフト１０が回転すると、可動スクロール６は自転すること無く、固定スクロール４に対して公転旋回運動するように構成されている。
　可動スクロール６は固定スクロール４に対して偏心して公転旋回するため、各ラップ１９、３２の偏心方向と接触位置は回転しながら移動し、前述した如く空気吸込ポート１３から吸い込まれた空気を吸入した圧縮室３４は、内側に向かって移動しながら次第に縮小していく。これにより、空気は圧縮されていき、最終的に中央の吐出孔１４からアフタークーラー７内の空気流路１６内に吐出される。
　実施例のセンターケーシング２は、何れも金属製のケーシング本体３５及びケーシングカバー３９から成り、このセンターケーシング２内には冷却経路３８が形成される（図１３、図１４）。この冷却経路３８は、ケーシング本体３５の可動スクロール６側の面に蛇行した溝状に形成されており、このケーシング本体３５の可動スクロール６側に取り付けられた円環状を呈する前述したケーシングカバー３９により溝の開口が閉塞されることで、センターケーシング２内に冷却経路３８が構成されている（図１、図９～図１２）。
　可動スクロール６の背面は図１に示すように凹陥しており、可動スクロール６背面の周縁部には、凹陥部分を囲繞するようにシール材４１（サイドシールと称される）が取り付けられている。このシール材４１はケーシングカバー３９に滑動自在に当接する。また、シャフトベアリング１２のモータ６４側におけるセンターケーシング２の貫通孔１１には、シャフト１０に摺接するシール材４２が取り付けられ、カップリングベアリング３７のモータ６４側におけるセンターケーシング２にもシール材４４が取り付けられて、センターケーシング２周縁部におけるケーシングカバー３９との間にもシール材４３が取り付けられている。
　これにより、可動スクロール６の背面と、センターケーシング２のケーシングカバー３９との間には、可動スクロール６、センターケーシング２及びシール材４１で囲まれた空間である封止部４６が構成されている。そして、この封止部４６内にはシャフトベアリング１２やカップリングベアリング３７、ドライブベアリング３３が位置すると共に、熱媒体の実施例としてのオイル（図１０に４７で示す）が封入される。尚、封止部４６内にはシャフトベアリング１２の全体若しくは少なくとも一部、カップリングベアリング３７の全体若しくは少なくとも一部、ドライブベアリング３３の全体若しくは少なくとも一部を配置するものとする。また、図１４において４８はセンターケーシング２に設けられたオイル４７の注入部のＯリング、４９はオイル４７の排出部のＯリングである。
　また、偏心部３６よりセンターケーシング２側のシャフト１０には撹拌翼５１が取り付けられ、上記封止部４６内に位置する。この撹拌翼５１は所定重量を有しており、公転旋回運動する可動スクロール６により振動を打ち消すためのバランスウェイトとして機能する。また、センターケーシング２のモータ６４側におけるシャフト１０にも、バランスウェイト５２が取り付けられ、同様に振動抑制機能を奏する。
　センターケーシング２の一側面には、冷却液入口ポート５６が形成されており、この冷却液入口ポート５６は冷却経路３８の一端に接続されている。そして、この冷却液入口ポート５６は、固定スクロール４の冷却液出口ポート２３に所定の配管５７（図２に矢印で示す）にて連通接続される。
　センターケーシング２の他側面には、冷却液出口ポート５８が形成されており、この冷却液出口ポート５８は冷却経路３８の他端に接続されている。また、モータケーシング３の他側面には冷却液入口ポート６１と冷却液出口ポート６２が形成されている。各ポートはモータケーシング３内のモータ６４の周囲にジャケット構造で構成された冷却経路６９に接続されており、センターケーシング２の冷却液出口ポート５８は、所定の配管６３（図３に矢印で示す）にて冷却液入口ポート６１に連通接続される。尚、配管６３や前述した配管５７を従来同様に可撓性の配管で構成してもよいが、センターケーシング２はモータ６８の運転により動くものでは無いので、従来の如き可撓性の配管である必要は無く、通常の金属製配管にて構成することもできる。
　ここで、リアカバー８の冷却液入口ポート２２と、モータケーシング３の冷却液出口ポート６２は、図示しない冷却液循環装置に接続される。この冷却液循環装置は、冷却液（例えば、水や不凍液、クーラント等）を図示しないポンプによりこれも図示しないラジエータとコンプレッサ１の間で循環させる。即ち、ポンプの運転により、ラジエータにて冷却された冷却液を冷却液入口ポート２２からコンプレッサ１に供給し、コンプレッサ１にて温度上昇した冷却液を冷却液出口ポート６２から吸引して再びラジエータに循環させるものである。
　以上の構成において、次に実施例のコンプレッサ１の動作を説明する。モータ６４が運転されると、シャフト１０が回転し、可動スクロール６が駆動される。すると、偏心部３６とカップリングベアリング３７の作用により可動スクロール６は固定スクロール４に対して公転旋回運動するため、空気吸入ポート１３を経て各スクロール４、６のラップ１９、３２間に構成された圧縮室３４に吸い込まれた空気は内側に向かって圧縮されていき、中央の吐出孔１４からアフタークーラー７内の空気流路１６内に吐出される。
　アフタークーラー７の空気流路１６内に吐出された圧縮空気は、蛇行状の空気流路１６内を経た後、リアカバー８に形成された空気吐出ポート１７より吐出され、図示しない吐出配管を経て前述したエアーブレーキに供給される（図２、図３に白抜き矢印で示す）。
　一方、前述した冷却液循環装置のポンプが運転されると、前述したラジエータで冷却された冷却液が冷却液入口ポート２２からコンプレッサ１に供給される。冷却液入口ポート２２に供給された冷却液は、固定スクロール４の鏡板１８の背面に形成された冷却通路２１内に入る。冷却液はこの冷却経路２１内を蛇行状に流通する過程で固定スクロール４自体から吸熱してそれを冷却すると共に、アフタークーラー７の壁面を介して空気流路１６内を通過する圧縮空気も冷却する。
　即ち、固定スクロール４側の冷却経路２１は、吐出空気用の冷却経路（本発明における吐出ガス用の冷却経路）も兼ねることになる。これにより、固定スクロール４の温度上昇を抑制し、空気吐出ポート１７から吐出される圧縮空気の温度上昇も抑制することができる。
　固定スクロール４内の冷却経路２１内を通過した冷却液は、冷却液出口ポート２３から流出し、配管５７を経て冷却液入口ポート５６から今度はセンターケーシング２内の冷却経路３８に流入する。この冷却経路３８内に流入した冷却液は、そこを通過しながらセンターケーシング２自体を冷却すると共に、ケーシングカバー３９を介して封止部４６内のオイルを冷却する。
　ここで、封止部４６内に封入されたオイル４７は、センターケーシング２のケーシングカバー３９を介して冷却液と熱交換し、冷却される。また、オイル４７は封止部４６を構成する可動スクロール６とも熱交換するので、これらにより、冷却液と可動スクロール６は熱交換関係となり、可動スクロール６はセンターケーシング２のケーシングカバー３９とオイル４７を介して冷却液と熱交換し、当該冷却液に吸熱されて冷却される。
　また、シャフト１０の回転により、それに取り付けられた撹拌翼５１が回転するので、封止部４６内のオイル４７は撹拌翼５１により撹拌されて対流する。これにより、可動スクロール６は満遍なくオイル４７により冷却される。また、封止部４６内には前述した如くシャフトベアリング１２やカップリングベアリング３７、ドライブベアリング３３が配置されているので、オイル４７のミストがそれらに供給され、効果的に潤滑されることになる。
　センターケーシング２の冷却経路３８を蛇行状に通過した冷却液は、冷却液出口ポート５８から流出し、配管６３を経て冷却液入口ポート６１に流入する。そして、モータケーシング３内部の冷却経路６９を通過する過程でモータ６４から吸熱し、それを冷却した後、冷却液出口ポート６２から流出して前述した冷却液循環装置のポンプに吸い込まれ、再び前述したラジエータに送出される循環を繰り返す。尚、モータ６４の近傍に位置するインバータ６６も冷却液入口ポート６１から冷却経路６９に流入した冷却液によりモータケーシング３の壁面を介して冷却される。
　以上詳述した如く本発明では可動スクロール６を駆動するシャフト１０が回転可能に支持されるセンターケーシング２に冷却液を流入させ、当該冷却液と可動スクロール６が熱交換する構成としたので、冷却液により可動スクロール６を冷却し、当該可動スクロール６の温度上昇と圧縮空気の温度上昇を効果的に抑制することができるようになる。
　特に、従来の如く公転旋回運動を行う可動スクロール６に冷却液を流す構成では無いので、可撓性配管にて冷却液を流す必要が無くなり、設計や部品選択の自由度が増すと共に、総じて耐久性の改善を図ることができるようになる。
　また、実施例ではセンターケーシング２内に、冷却液が流通される冷却経路３８を形成し、この冷却経路３８内を流れる冷却液と可動スクロール６が、センターケーシング２のケーシングカバー３９を介して熱交換する構成とすることで、可動スクロール６を冷却する冷却液の冷却経路３８をセンターケーシング２内で完結させることができるようになり、構造の簡素化を図ることが可能となる。
　特に、実施例では可動スクロール６の背面とセンターケーシング２間に熱媒体の封止部４６を構成し、この封止部４６に封止された熱媒体（実施例ではオイル）が、センターケーシング２のケーシングカバー３９を介して冷却液と熱交換すると共に、熱媒体と可動スクロール６が熱交換する構成とすることで、熱媒体を介して可動スクロール６を効果的に冷却することが可能となる。
　この場合、実施例では可動スクロール６背面の周縁部に、センターケーシング２のケーシングカバー３９に滑動自在に当接するシール材４１を設け、可動スクロール６とケーシングカバー３９及びシール材４１で囲まれる空間に、封止部４６を構成しているので、比較的簡単な構造で封止部４６を構成しながら可動スクロール６を効果的に冷却し、更に、可動スクロール６とケーシングカバー３９との摩擦も軽減することができるようになる。
　特に、実施例ではセンターケーシング２を、ケーシング本体３５と、このケーシング本体３５の可動スクロール６側に設けられたケーシングカバー３９から構成し、シール材４１が、ケーシングカバー３９に滑動自在に当接するようにしたので、可動スクロール６とセンターケーシング２との間の摩擦と、それによる温度上昇を効果的に抑制することができるようになる。
　また、実施例ではケーシング本体３５の可動スクロール６側の面に溝を形成し、ケーシングカバー３９によりケーシング本体３５の溝を塞いで溝内に冷却経路３８を構成するようにしたので、センターケーシング２内の冷却経路３８を簡単な構造で構成することができるようになる。
　更に、実施例では潤滑用のオイル４７を熱媒体として封止部４６内に封入し、封止部４６内には軸受部（カップリングベアリング３７、シャフトベアリング１２、ドライブベアリング３３）を配置しているので、可動スクロール６と軸受部の冷却と潤滑の双方を、熱媒体であるオイルにて行うことができるようになる。また、定期的なグリスの注入作業も不要となるので、メンテナンス性も向上させることが可能となる。
　また、実施例ではシャフト１０に取り付けられて封止部４６内に位置する撹拌翼５１を設け、シャフト１０の回転により撹拌翼５１が封止部４６内のオイルを撹拌し、軸受部に供給するようにしたので、軸受部の潤滑構造を簡素化しながら、満遍なく冷却と潤滑を行うことができるようになる。
　更に、実施例では撹拌翼５１に、公転旋回運動する可動スクロール６による振動を打ち消すためのバランスウェイトとして機能を持たせたので、撹拌翼５１により、運転時の振動と騒音も効果的に抑制することができるようになる。
　また、実施例では固定スクロール４の背面に構成された固定スクロール４側の冷却経路２１を設け、この固定スクロール４側の冷却経路２１にも冷却液を流通させたので、固定スクロール４も冷却液により効果的に冷却して、温度上昇の抑制と耐久性の向上を図ることができるようなる。
　また、実施例ではシャフト１０を駆動するモータ６４やインバータ６６も、冷却液により冷却するようにしたので、モータ６４やインバータ６６も冷却液により効果的に冷却して耐久性の向上を図ることができるようになる。
　また、実施例では圧縮室３４で圧縮された後、吐出される空気を冷却する吐出空気用の冷却経路（吐出ガス用の冷却経路。実施例では冷却経路２１が兼ねる）を設け、冷却液を流通させるようにしたので、吐出空気の温度上昇を効果的に抑制することもできるようになる。
　尚、上記実施例で説明したコンプレッサ１の具体的な構成は、それに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは云うまでもない。
　例えば、実施例では封止部４６を構成してそこに熱媒体を封止し、この熱媒体を介して可動スクロール６を冷却液により冷却するようにしたが、請求項１の発明では例えば、センターケーシング２に流入させた冷却液を直接封止部４６に流す構成も含まれる（各軸受部の潤滑を考慮しない場合）。
　また、実施例ではオイルを熱媒体として封止部４６に封入したが、各軸受部の潤滑を考慮しなければ、請求項１～請求項６の発明ではオイル以外の流体、例えば冷却液と同様の水や不凍液等を封入してもよい。
　更に、実施例では固定スクロール４に構成した冷却経路２１が吐出空気用の冷却経路を兼ねる構成としたが、それに限らず、スクロール圧縮機構５から吐出される圧縮空気を冷却液で冷却する冷却経路（吐出ガス用の冷却経路）を別途設けても良い。
　また、実施例ではカップリングベアリング３７、ドライブベアリング３３、シャフトベアリング１２の全てを封止部４６に配置するようにしたが、それに限らず、それらの何れか、若しくは、それらのうちの二つの組み合わせを封止部４６内に配置するようにしてもよい。更に、実施例ではモータ６４とインバータ６６も冷却水により冷却するようにしたが、それに限らず、何れか一方を冷却するようにしてもよい。
　また、実施例では空気を圧縮して吐出するエアコンプレッサとしてスクロール式コンプレッサ１を説明したが、圧縮対象は空気に限らず、（純）窒素や水素、酸素などのガス全般に適用可能である。
　また、実施例では冷却液が固定スクロール４の冷却経路２１－センターケーシング２の冷却経路３８－モータケーシング３の冷却経路６９の順で直列に流通するようにしたが、それに限らず、前述した冷却液循環装置のポンプから吐出され、ラジエータを経た冷却水を分流し、固定スクロール４の冷却経路２１と、センターケーシング２の冷却経路３８と、モータケーシング３の冷却経路６９にそれぞれ流通させ、それらを経た後、再び合流させてポンプに吸い込ませるようにして、各冷却通路に並列に流通させてもよい。
　また、実施例では前述した冷却液循環装置から固定スクロール４の冷却経路２１と、センターケーシング２の冷却経路３８と、モータケーシング３の冷却経路６９に冷却液が流通されるようにしたが、請求項１～請求項１０の発明ではそれに限らず、各冷却経路のそれぞれに別々の冷却液循環装置から独立して冷却液を流通するようにしてもよい。
　１　コンプレッサ（スクロール式コンプレッサ）
　２　センターケーシング（ケーシング）
　３　モータケーシング
　４　固定スクロール
　６　可動スクロール
　１０　シャフト
　１２　シャフトベアリング
　１９、３２　ラップ
　２１　冷却経路
　３３　ドライブベアリング
　３４　圧縮室
　３５　ケーシング本体
　３７　カップリングベアリング
　３８　冷却経路
　３９　ケーシングカバー
　４１　シール材
　４６　封止部
　４７　オイル（熱媒体）
　５１　撹拌翼
　６４　モータ
　６６　インバータ
　６９　冷却経路

Claims (14)

  1. 　固定スクロールに対して可動スクロールを公転旋回運動させることにより、両スクロールのラップ間に形成された圧縮室でガスを圧縮するスクロール式コンプレッサにおいて、
    　前記可動スクロールを駆動するシャフトが回転可能に支持されるケーシングを備え、
    　該ケーシングに冷却液を流入させ、当該冷却液と前記可動スクロールが熱交換する構成としたことを特徴とするスクロール式コンプレッサ。
  2. 　前記ケーシング内には、前記冷却液が流通される冷却経路が形成されており、該冷却経路内を流れる前記冷却液と前記可動スクロールが、前記ケーシングを介して熱交換する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール式コンプレッサ。
  3. 　前記可動スクロールの背面と前記ケーシング間に構成された熱媒体の封止部を備え、
    　該封止部に封止された前記熱媒体が、前記ケーシングを介して前記冷却液と熱交換すると共に、前記熱媒体と前記可動スクロールが熱交換する構成とされていることを特徴とする請求項２に記載のスクロール式コンプレッサ。
  4. 　前記可動スクロール背面の周縁部には、前記ケーシングに滑動自在に当接するシール材が設けられ、前記可動スクロールと前記ケーシング及び前記シール材で囲まれる空間に、前記封止部が構成されていることを特徴とする請求項３に記載のスクロール式コンプレッサ。
  5. 　前記ケーシングは、ケーシング本体と、該ケーシング本体の前記可動スクロール側に設けられたケーシングカバーを有し、
    　前記シール材は、前記ケーシングカバーに滑動自在に当接することを特徴とする請求項４に記載のスクロール式コンプレッサ。
  6. 　前記ケーシング本体の前記可動スクロール側の面には溝が形成されており、
    　前記ケーシングカバーにより前記ケーシング本体の溝が塞がれて、該溝内に前記冷却経路が構成されていることを特徴とする請求項５に記載のスクロール式コンプレッサ。
  7. 　前記熱媒体は潤滑用のオイルであり、前記封止部内には軸受部が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のスクロール式コンプレッサ。
  8. 　前記軸受部は、
    　前記可動スクロールの自転防止機構を構成するカップリングベアリング、前記可動スクロールと前記シャフトとの連結部に設けられたドライブベアリング、及び、前記ケーシングに設けられて前記シャフトを回転可能に支持するシャフトベアリングのうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てであり、それらの少なくとも一部が前記封止部内に配置されることを特徴とする請求項７に記載のスクロール式コンプレッサ。
  9. 　前記シャフトに取り付けられ、前記封止部内に位置する撹拌翼を備え、
    　前記シャフトの回転により前記撹拌翼が前記封止部内のオイルを撹拌し、前記軸受部に供給することを特徴とする請求項３、請求項７又は請求項８に記載のスクロール式コンプレッサ。
  10. 　前記撹拌翼は、公転旋回運動する前記可動スクロールによる振動を打ち消すためのバランスウェイトとして機能することを特徴とする請求項９に記載のスクロール式コンプレッサ。
  11. 　前記固定スクロールの背面に構成された固定スクロール側の冷却経路を備え、
    　該固定スクロール側の冷却経路にも前記冷却液が流通されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール式コンプレッサ。
  12. 　前記シャフトを駆動するモータを備え、
    　前記冷却液により前記モータも冷却されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール式コンプレッサ。
  13. 　前記モータを運転するためのインバータを備え、
    　前記冷却液により前記インバータも冷却されることを特徴とする請求項１２に記載のスクロール式コンプレッサ。
  14. 　前記冷却液が流通され、前記圧縮室で圧縮された後、吐出されるガスを冷却する吐出ガス用の冷却経路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール式コンプレッサ。
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