JP4130285B2 - スクロール流体機械における冷却構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定スクロールと旋回スクロールのラップと反対側の面に冷却フィンを設けるとともに、モータの回転軸に連結して、前記旋回スクロールの冷却フィン側に一体的に結合して前記旋回スクロールを駆動する駆動部材とを備え、冷却気体を一方方向に流して強制冷却するスクロール流体機械における冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
冷却気体を一方方向に流して強制冷却するスクロール流体機械は種々知られている。特開平9−144673号公報(先行公報)もその一つである。
この技術は、先行公報の[図1]によると、旋回スクロール10と該旋回スクロール10にビス固着されるカバー部材12とを備え、該カバー部材には外周に放射状の冷却フィンを有した大径のボス部12Aと、その外側に外周に放射状の冷却フィンを有した小径の補助クランク用のボス部12Bを有し、旋回スクロールとカバー部材とを一体結合した状態でカバー部材のボス部12Aでモータに連結する駆動軸2により旋回スクロールが駆動可能に構成され、該ボス部の裏面を空間17として形成し、旋回スクロール側の放熱フィンと離間している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述する従来技術によると、前記ボス部の裏面を空間部17として形成しているので、前記空間部17に冷却風を導入でき、前記ボス部17を冷却でき、前記ボス部17Aに設ける旋回軸受に旋回スクロールからの圧縮熱が伝達されるのを防止でき、旋回軸受を低い温度状態に保つことができる。
【0004】
しかしながら、スクロール流体機械の圧縮比と圧縮容量とが決定された後に、カバー部材を設計する際に前記圧縮比と圧縮容量に耐えるようにカバー部材の肉厚と旋回スクロールを駆動するボス部及び補助クランク用のボス部の形状を決定し、これらのボス部の外周に冷却フィン設けると、該カバー部材の外径ひいては旋回スクロールの外径が大径化することになる。
【0005】
また、カバー部材は回動駆動力を旋回スクロール側に伝達するものであり、そして、前記補助クランク部は旋回スクロールの回転を制限するものであるために応力が生じるので、補助クランク用ボス部は強固に形成し、前記旋回スクロールにカバー部材を連結して強固に一体化する必要がある。
【0006】
しかも、旋回スクロールの冷却フィンが設けられている面に必要な冷却空間を離間した状態でビス固定する必要があり、旋回スクロール側かまたはカバー部材側に支柱を植設して相手側面と当接させてビス止める手段が考えられるが、該支柱はかなり広い当接面積を有することが望ましい。
そして、当接面積の広い支柱を設けると余分な重量が増加することになる。
【0007】
また、旋回スクロールとカバー部材は部分的に当接して他の部分が浮いている状態であっても、浮いている部分をなるべく少なくすること、及び当接部分と浮いている部分とが平均的に分布していることが、応力偏向が少なく望ましい。
【0008】
また、旋回スクロール側で冷却するのみでなく固定スクロール側でも冷却することによって、より良好に冷却することができる。よって、固定スクロール側の冷却空間を調整可能に構成することが望まれている。
【0009】
上述の事情に鑑み、本発明は、旋回スクロール側の発熱を良好に冷却できるスクロール流体機械における冷却構造を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、旋回スクロールとそれを駆動する駆動部材とを強固に一体化して構成したクロール流体機械における冷却構造を提供することである。
また、本発明の他の目的は、前記固定スクロールの冷却フィン側を取り外し可能な蓋部材を配置し、該蓋部材と固定スクロールとの間にスペーサを介在することにより容易に冷却空間容積を調整可能に構成したクロール流体機械における冷却構造を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定スクロールと旋回スクロールのラップと反対側の面に冷却フィンを設けるとともに、モータの回転軸に連結して、前記旋回スクロールの冷却フィン側に一体的に結合して前記旋回スクロールを駆動する駆動部材とを備え、冷却気体を一方方向に流して強制冷却するスクロール流体機械における冷却構造において、
前記駆動部材には周方向3ケ所に補助クランク用ボス部を設けるとともに、それぞれの前記補助クランク用ボス部の一隅に前記旋回スクロールとの取り付け孔を設け、
前記補助クランク用ボス部の背面と同じ高さを頂部とする冷却フィンを、冷却気体の流れる方向に沿って前記駆動部材背面に設けるとともに、前記駆動部材背面に設けた冷却フィンの、モータの回転軸と連結する回転軸用ボス部に対応する回転軸用ボス部対応部分の高さを、該回転軸ボス部対応部分の中央部を除いて低く構成し、
少なくとも前記補助クランク用ボス部の背面と前記回転軸用ボス部対応部分の中央部が前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して前記旋回スクロールと一体化することを特徴とする。
【0011】
本発明は、旋回スクロールに取り付けられる駆動部材に、周方向3ケ所に補助クランク用ボス部を設け、それぞれの前記補助クランク用ボス部の一隅に前記旋回スクロールとの取り付け孔を設けているので、少なくとも前記補助クランク用ボス部の背面と前記回転軸用ボス部対応部分の中央部が前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して前記旋回スクロールと一体化することでき、当接部分が3個の補助クランク用ボス部と中央部分であり、固着部分が中央部分から略等距離の補助クランク用ボス部であり、強固に両者を一体化することができる。
【0012】
また、本発明は、前記補助クランク用ボス部の背面と同じ高さを頂部とする冷却フィンを、冷却気体の流れる方向に沿って前記駆動部材背面に設けるとともに、前記駆動部材背面に設けた冷却フィンの、モータの回転軸と連結する回転軸用ボス部に対応する回転軸用ボス部対応部分の高さを、該回転軸ボス部対応部分の中央部を除いて低く構成しているので、前記補助クランク用ボス部の背面と前記回転軸用ボス部対応部分の中央部が前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して前記旋回スクロールと一体化した際には、前記回転軸ボス部対応部分の低い冷却フィン部分が冷却空間を形成する。
【0013】
また、両者を一体化した際に、前記補助クランク用ボス部の背面とは複数の旋回スクロール用の冷却フィンと当接することも本発明の有効な手段であり、この場合は、旋回スクロールは前記補助クランク用ボス部の背面を広い部分で当接保持することができる。
【0014】
また、該背面と同じ高さで植設された冷却フィンと当接する複数の冷却フィンを前記旋回スクロールに設けるとともに、
前記補助クランク用ボス部の背面に当接する冷却フィンに前記駆動部材の取り付け部を設けることも本発明の有効な手段であり、別に支柱を設けて該支柱に取り付ける必要はなく、旋回スクロール全体としての重量が軽減される。
【0015】
また、前記駆動部材背面の前記回転軸ボス部対応部分に設けた冷却フィンの頂部面積をNとすると、前記旋回スクロールの冷却フィンと当接する高さを有する中央部の面積をN/6以下に設定することも本発明の有効な手段であり、前記回転軸ボス部対応部分の中央部を旋回スクロールが当接保持するので、駆動部材の旋回スクロールへの取り付けが確実となり、旋回スクロール側からの冷却フィンとの接触は冷却空間の1/6以下の面積であり、圧縮熱の伝達経路は少なく、よって、駆動部材側への圧縮熱の影響は短時間では少なく、圧縮熱を冷却する容積のほうが大きいので、冷却効果は十分であり、また、中央部から伝達された圧縮熱は、駆動部材の外周側に設けた冷却フィンにより冷却される。
【0016】
また、前記駆動部材は、略円形状に形成した板状体の一面の中央部分に一方が開口して円形状壁面に囲繞された凹部を有する前記回転軸ボス部と、
前記回転軸ボス部の前記円形状壁面の外側に、前記回転軸ボス部と同じ側が開口して円形状壁面に囲繞された凹部を有する前記補助クランク用ボス部と及び、前記旋回スクロールへの取り付け孔とを設け、
両ボス部の円形状壁面間を離間した状態で両ボス部を近接配置して構成することも本発明の有効な手段である。
【0017】
かかる技術手段によると、前記回転軸ボス部と前記補助クランク用ボス部とを近接配置しているので、スクロール流体機械を小型に構成することができる。
また、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態で両ボス部を近接配置しているので、両ボス部の円形状壁面間が一体となり肉厚が厚くなり、その厚さに合わせて他の部分の肉厚を厚くして歪対策を行うことがなく重量が増加することがなく、
小型なスクロール流体機械を構成することができる。
【0018】
また、前記旋回スクロールへの取り付け孔は、前記補助クランク用ボス部中心と前記駆動部材中心とを結ぶ線を基準として左右対称位置に複数設けることも本発明の有効な手段である。
かかる技術手段によると左右対称位置に少なくとも2個で補助クランク用ボス部を取り付けるので取り付けの確実性が増すとともに、重量バランスも良く、動作が安定する。
【0019】
また、前記固定スクロールは固定スクロールラップと反対側の面に固定スクロール冷却フィンが設けられるとともに、流体吸入孔と圧縮流体吐出孔とを除いて前記固定スクロール冷却フィンを覆う蓋部材が前記固定スクロールに取り外し可能に配置することも本発明の有効な手段であり、前記蓋部材を取り外しスペーサを介して蓋部材を固定スクロールに取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間が増加し、冷却効率をさらに向上することができる。
【0020】
【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。
【0021】
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、旋回スクロールと駆動部材との断面図、図3は、図2のA−A矢視図である。
図1において、スクロール流体機械は、背面に多数の冷却フィン4bを有する固定スクロール4、内部に旋回スクロールが配置される本体ハウジング10、モータの回転駆動軸9を保持する支持部12、モータハウジング13とで構成される。
【0022】
モータの回転駆動軸9は、左側は支持部12に保持され、さらに左側は後述する回転軸用ボス部61とベアリングを介して連結する端部7aを有する継手7と嵌合している。
【0023】
一方、固定スクロール4の端板の内側に、ほぼ円形の断面矩形状に凹設形成された摺動面4gが設けられ、該摺動面4gの中央部には圧縮流体を吐出する吐出口4dが開口されるとともに、該吐出口4dより大径の吐出開口4eが外部に向かって開設され、該吐出開口4eには吐出筒23が配設されている。
【0024】
摺動面4gには前記吐出口4dの近傍からラップ4aが外周側に向かって螺旋状に植設され、そのラップの上方先端稜には凹溝が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール22が嵌入されている。
【0025】
固定スクロール4には、前記摺動面4gと連通する流体吸入口4cが前方に開口を有して開設されている。該吸入口4cが開設されている前面(固定スクロール背面)には複数の冷却フィン4bが図1上紙面垂直方向に植設され、そして、前記吐出開口4eが設けられる円筒部4hの外周面からも同じように図1上紙面垂直方向に冷却フィンが配置されている。
【0026】
また、固定スクロール4の背面側には前記吐出開口4eに対応する位置に吐出開口20aが開設されたサイドカバー(蓋部材)20が、冷却フィンの一部が太径に形成された取り付け部4kにより着脱可能に取付られている。前記取り付け部4kの先端に適宜円筒上のスペーサを挟んでサイドカバー20を取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間を調整し、冷却能率を向上させることができる。
【0027】
また、固定スクロール4の内側面4mには、前記ラップ4aの外周部を囲繞するように凹溝が凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して前記ラップ4a側にダストが侵入しないようにフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるダストシール21が嵌入されている。
【0028】
本体ハウジング10内には、旋回スクロール5が配置され、その摺動面5gには固定スクロール4のラップ4aと接触して流体を圧縮する密閉空間を形成するラップ5aが植設されている。
旋回スクロール5の背面側には図1の紙面上垂直方向に多数の冷却フィン5b,5c,5d,5eが配設されている。
【0029】
図3に1点鎖線で示すように、前記冷却フィン5b,5c,5d,5eは、矢印24で示す冷却風の流れる方向に沿って波型に形成され、そのうち前記冷却フィン5c,5d,5eは前記冷却フィン幅より大きい径寸法を有する受け部51が設けられ、その受け部51にはネジ孔(不図示)が設けられている。
【0030】
また、前記旋回スクロール5の前記受け部51に取り付けられる、旋回補助板(駆動部材)6がネジ止め(不図示)されている。該旋回補助板6には凹部6aが設けられ、該凹部6aは前記継手7の偏心軸部7aとベアリングを介して連結している。
そして、前記旋回補助板の外周部には、前記本体ハウジング10に一端が支持され、120゜ずつ円周方向3箇所に3対の自転防止機構(補助クランク部)14の他端が支持され、該自転防止機構14を介して前記旋回スクロール5が前記固定スクロール4とは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【0031】
また、図2に示すように、前記駆動部材6は、回転軸ボス部61と、回転軸ボス部の前記円形状壁面の外側に、補助クランク用ボス部60とを、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態、すなわち、補助クランク用ボス部60の外周60Aaと回転軸ボス部61の外周6dとは壁面間を離間した状態で近接配置して構成しているので、スクロール流体機械を小型に構成することができる。
また、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態で両ボス部を近接配置しているので、両ボス部の円形状壁面間が一体となり肉厚が厚くなり、その厚さに合わせて他の部分の肉厚を厚くして歪対策を行うことがなく重量が増加することがなく、
小型なスクロール流体機械を構成することができる。
【0032】
図3は図2のA−A矢視図であり、3箇所の補助クランク用ボス部60のうちボス部60Aの裏面には4本の旋回スクロール冷却フィン5b、及び受け部51を有した冷却フィン5cが対応して当接し、ボス部60B及び60Cの裏面には3本の冷却フィン5bと2本の冷却フィン5d,及び5eが対応して当接するように構成される。
尚、前記ボス部60A、60B、60Cの裏面に当接する旋回スクロールの冷却フィンは図3において上から下に延設してあってもよい。
【0033】
また、回転軸用ボス部61の裏面に対応する回転軸用ボス部61の外周壁を意味する1点鎖線6dで囲まれた部分は、中央部に位置する2本の6bh,6bh以外は、図2に6cで示すように低く、旋回スクロールのラップ空間の圧縮発熱部(斜線部部分)からの旋回スクロールの冷却フィンとは当接せずに冷却空間が形成される。
【0034】
本実施の形態は、上述のように、旋回スクロールに取り付けられる駆動部材6に、周方向3ケ所に補助クランク用ボス部60を設け、それぞれの前記補助クランク用ボス部の一隅に前記旋回スクロールとの取り付け孔60aを設けているので、補助クランク用ボス部60の裏面に旋回スクロールの冷却フィンを当接し、前記回転軸用ボス部対応部分の中央部にある冷却フィン60bh,60bhが前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して、取り付け孔60aにネジを挿入して旋回スクロールの冷却フィン頂部の取り付け部に取り付けることにより、前記旋回スクロールと駆動部材6は一体化することできる。
【0035】
その際に、当接部分が3個の補助クランク用ボス部と中央部分であり、固着部分が中央部分から略等距離の補助クランク用ボス部であり、また、前記補助クランク用ボス部の背面とは複数の旋回スクロール用の冷却フィンと当接しているので、旋回スクロールは前記補助クランク用ボス部の背面を広い部分で当接保持することができ、強固に両者を一体化することができる。
【0036】
そして、図3に示すように、駆動部材6の前記旋回スクロールへの取り付け孔60aは、前記補助クランク用ボス部中心と前記駆動部材中心とを結ぶ線を基準として左右対称位置に2個設けているので、取り付けの確実性が増すとともに、重量バランスも良く、動作が安定する。
【0037】
上述したように本実施の形態は、前記補助クランク用ボス部の背面に当接する冷却フィンに前記駆動部材の取り付け部を設けているので、別に支柱を設けて該支柱に取り付ける必要はなく、旋回スクロール全体としての重量が軽減される。
【0038】
また、前記固定スクロールは固定スクロールラップと反対側の面に固定スクロール冷却フィンが設けられとともに、流体吸入孔と圧縮流体吐出孔とを除いて前記固定スクロール冷却フィンを覆う蓋部材が前記固定スクロールに取り外し可能に配置しているので、前記蓋部材を取り外しスペーサを介して蓋部材を固定スクロールに取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間が増加し、冷却効率をさらに向上することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、駆動部材と旋回スクロールとを、強固に一体化することができるとともに、回転軸用ボス部裏面に旋回スクロール側からの冷却フィンの接触面積を少なくし、冷却フィンが存在する冷却空間の容積を多くしたので、冷却効率が向上し、圧縮効率を向上する冷却構造を提供することができる。
【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】旋回スクロールと駆動部材との断面図である。
【図3】図2のA−A矢視図である。
【符号の説明】
4 固定スクロール
5 旋回スクロール
6 駆動部材(回転補助板)
Claims (5)
- 固定スクロールと旋回スクロールのラップと反対側の面に冷却フィンを設けるとともに、モータの回転軸に連結して、前記旋回スクロールの冷却フィン側に一体的に結合して前記旋回スクロールを駆動する駆動部材とを備え、冷却気体を一方方向に流して強制冷却するスクロール流体機械における冷却構造において、
前記駆動部材には周方向3ケ所に補助クランク用ボス部を設けるとともに、それぞれの前記補助クランク用ボス部の一隅に前記旋回スクロールとの取り付け孔を設け、
前記補助クランク用ボス部の背面と同じ高さを頂部とする冷却フィンを、冷却気体の流れる方向に沿って前記駆動部材背面に設けるとともに、前記駆動部材背面に設けた冷却フィンの、モータの回転軸と連結する回転軸用ボス部に対応する回転軸用ボス部対応部分の高さを、該回転軸ボス部対応部分の中央部を除いて低く構成し、
少なくとも前記補助クランク用ボス部の背面と前記回転軸用ボス部対応部分の中央部が前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して前記旋回スクロールと一体化することを特徴とするスクロール流体機械における冷却構造。 - 前記旋回スクロールと一体に取り付けた際に、前記補助クランク用ボス部の背面と当接する複数の冷却フィンと、該背面と同じ高さで植設された冷却フィンと当接する複数の冷却フィンを前記旋回スクロールに設けるとともに、
前記補助クランク用ボス部の背面に当接する冷却フィンに前記駆動部材の取り付け部を設け、
前記駆動部材背面の前記回転軸ボス部対応部分に設けた冷却フィンの頂部面積をNとすると、前記旋回スクロールの冷却フィンと当接する高さを有する中央部の面積をN/6以下に設定したことを特徴とする請求項1記載のスクロール流体機械における冷却構造。 - 前記駆動部材は、略円形状に形成した板状体の一面の中央部分に一方が開口して円形状壁面に囲繞された凹部を有する前記回転軸ボス部と、
前記回転軸ボス部の前記円形状壁面の外側に、前記回転軸ボス部と同じ側が開口して円形状壁面に囲繞された凹部を有する前記補助クランク用ボス部と及び、前記旋回スクロールへの取り付け孔とを設け、
両ボス部の円形状壁面間を離間した状態で両ボス部を近接配置して構成したことを特徴とする請求項1記載のスクロール流体機械における冷却構造。 - 前記旋回スクロールへの取り付け孔は、前記補助クランク用ボス部中心と前記駆動部材中心とを結ぶ線を基準として左右対称位置に複数設けたことを特徴とする請求項1、2、または3記載のスクロール流体機械における冷却構造。
- 前記固定スクロールは固定スクロールラップと反対側の面に固定スクロール冷却フィンが設けられるとともに、流体吸入孔と圧縮流体吐出孔とを除いて前記固定スクロール冷却フィンを覆う蓋部材が前記固定スクロールに取り外し可能に配置されていることを特徴とする請求項1記載のスクロール流体機械における冷却構造。
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