JP3562539B2 - Scroll type fluid machine - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、空気圧縮機や真空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の無給油式のスクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに固着され、鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能に支持され、先端がクランクとなった駆動軸と、鏡板の表面側に前記固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻状のラップ部が立設され、裏面側にボス部が設けられた旋回スクロールと、該旋回スクロールを前記駆動軸のクランクに回転自在に支持するため、前記ボス部に設けられた旋回軸受とから構成されている。
【0003】
そして、この種のスクロール式流体機械を空気圧縮機として用いる場合には、圧縮運転時に発生する圧縮熱によって滞熱した旋回スクロール及び固定スクロールを冷却するために、固定スクロール及び旋回スクロールの鏡板裏面に放熱用のフィンを立て、この部分にファンとダクトで強制的に送風するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記スクロール式流体機械において、圧縮効率を高めるためにはスクロールを従来以上に冷却することが考えられるが、このためにより大きなファンを設けたのでは、重量が増大し、また、大きなファンを廻すだけの電気エネルギーも必要になる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明のスクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに固着され、鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能に支持され、先端側がクランクとなった駆動軸と、鏡板の表面側に前記固定スクロールのラップ部と重なり合う渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロールを前記駆動軸のクランクに回転可能に支持するため、前記鏡板の裏側に設けられた旋回軸受とからなるスクロール式流体機械において、前記旋回スクロールの鏡板裏面に立設されたフィンと、前記ケーシングの前記旋回スクロールに対向する面に前記フィンの側面と対向する側面を持った静止部材とを設け、前記旋回スクロールが旋回運動をする際にできる前記鏡板の描く軌跡を正射影してできる図形の範囲内に前記静止部材の少なくとも一部を位置させ、かつ、前記フィンと前記静止部材とを交互に配置したことを特徴とする。
【0006】
【作用】
本発明のスクロール式流体機械は、旋回スクロールが旋回運動すると、フィンの側面と静止部材の側面との間隔が変化することにより、フィンと静止部材との間で空気の吸排が行われて対流が起き、この対流によってフィンが冷却される。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の第1実施例を図1および図2を用いて説明する。
図1は第1実施例のスクロール式空気圧縮機Aの全体構造を示す断面図を示し、図2は図1のa−a面でのフィン2と静止部材4との断面図を示す。
【0008】
6はスクロール式空気圧縮機Aの外枠を形成するケーシングを示し、該ケーシング6は、筒状の側面6Aと後板とから円筒形に形成され、前側が開口したケーシング本体6Bと、スクロール部とモータ部とを隔てる隔壁6Cとから大略構成されている。前記隔壁6Cはケーシング前面より若干後退した位置に設けられており、前記ケーシング6の前面と隔壁6Cとの間には、後述のフィン2と静止部材4とが設けられ、さらにケーシングの側面6Aには後述の通気孔24、24が設けられている。
【0009】
10はケーシングの軸受部8に軸受を介して回転自在に軸支された駆動軸を示し、該駆動軸10の先端側はケーシング6のスクロール側へと伸長してクランク10Aとなり、該クランク10Aの軸線は駆動軸10の軸線とに対して所定寸法だけ偏心している。また、該駆動軸10は軸受部8の一端側からモータ部に突出し、その突出端側にはモータ部の回転子(図示せず)が設けられている。
【0010】
12はケーシング6の前面に図示しないボルト等を介して固着された固定スクロールを示し、該固定スクロール12は、円形の平板状に形成された鏡板12Aと、該鏡板12Aの外縁側から突出し、前記前面に衝合された取付フランジ12Bと、前記鏡板12Aの表面に立設され、該鏡板12Aの中心側が巻始め端となり、外周側が巻終り端となった渦巻状のラップ部12Cと、前記鏡板12Aの裏面に並列に多数立設されたフィン12Dとから大略構成されている。
【0011】
また、固定スクロール12のフランジ12Bの図中上側には、後述の圧縮室14に連通する吸込口16が開口され、該固定スクロールの鏡板12A中央部には吐出口18が穿設されており、該吐出口18の一側開口部は前記圧縮室14に開口すると共に、他端開口部は空気タンク(図示せず)へと連通するようになっている。
【0012】
20は固定スクロール12と対向するようにケーシング6のケーシング本体6B内に配設された旋回スクロールを示し、該旋回スクロール20は、円板状に形成された鏡板20Aと該鏡板20Aの表面に立設され、該鏡板20Aの中心側が巻始め端となり、外周側が巻終り端となった渦巻状のラップ部20Bから大略構成されている。そして、該旋回スクロール本体20のラップ部20Bは、前述の固定スクロール12のラップ部12Cと所定角度だけずらして重なり合う様に配設され、固定スクロール12のラップ部12Cと旋回スクロール本体20のラップ部20Bとの間に複数の圧縮室14が形成されている。そして、前記旋回スクロール20は旋回軸受22を介して駆動軸10のクランク10Aに回転自在に取り付けられている。また、鏡板20A裏面の外周側には複数の補助クランク(図示せず)が設けられていて、前記旋回スクロール20の自転を防止している。
【0013】
そして、電動モータにより駆動軸10が回転し、旋回スクロール本体(旋回スクロール20)が旋回運動すると、各圧縮室14のうち最低圧側となる最外周側の圧縮室14内に固定スクロール12の吸込口16を介して外部の空気が吸い込まれ、この空気を各圧縮室14内で順次圧縮しつつ、各圧縮室14のうち中央側に位置する高圧の圧縮室14に順次送りこみ、高圧となった空気は最高圧側の圧縮室14から固定スクロール12の吐出口18を介して外部の空気タンク等(図示せず)に吐出される。
【0014】
さらに、旋回スクロール20の鏡板20A裏面には図2に示すように、複数のフィン2A、2B、・・(全体としてフィン2とする)が並列に立設され、このフィンに対向するようにケーシング6の隔壁6C前面、即ちケーシング6の旋回スクロール20に対向する面には複数の静止部材4A、4B、・・(全体として静止部材4とする)が鏡板20Aの描く軌跡を隔壁6Cに正射影した図形26内に静止部材4の一部がかかるように設けられている。複数の静止部材4はそれぞれ前記フィン2間に位置することにより、フィン2と静止部材4とは鏡板20Aの径方向に交互に配置されている。なお、この静止部材4は前記フィンと同様の形状をしているが、隔壁6Cに固定されているために静止部材という。
【0015】
旋回スクロール20が旋回運動をしている場合には、フィン2は静止部材4に近接離間を繰り返しており、フィン2の側面が静止部材4の側面から最も離間しているときにはクランク10Aの偏心量の2倍よりも大きい距離を持つことにより、フィン2と静止部材4に接触することがない。
【0016】
静止部材4Aの側面4aと、フィン2Aの側面2bとは平行であり、かつ、静止部材4Aの側面4aはフィン2Aの側面2bと、図2中上方から見たときに重なり合うように設けられている。フィン2の端面2c(図1参照)は静止部材4の底部側端部、即ち隔壁6Cの面と微小隙間をもって対向しており、静止部材4の先端4cは鏡板20Aと微小隙間をもって対向している。また、フィン2と静止部材4の周辺に外気を供給するための通気孔24、24がケーシング側面6Aに設けられている。
【0017】
次にスクロール式空気圧縮機Aの冷却作用について、フィン2と静止部材4との間にどのようにして対流が起きるのかを図3を用いて説明する。図3は空気圧縮機Aのa−a面でのフィン2と静止部材4の断面の一部を拡大したものである。
【0018】
旋回スクロール20が旋回運動をしているときには、フィン2A、フィン2Bと、静止部材4Aとの位置関係は図の▲1▼→▲2▼→▲3▼→▲4▼→▲1▼のように変化し、これを繰り返している。図中の破線の矢印は気流を表わしたものであり、また、円弧状の矢印はフィンの動いていく方向を表わしたものである。
【0019】
▲1▼はフィン2Aと静止部材4Aとが離脱した状態であり、これからフィン2Bの静止部材4A側の面2aと、静止部材4Aのフィン2B側の面4bとが接近し、フィン2Aの静止部材4A側の面2bと、静止部材4Aのフィン2A側の面4aが離れていく途中である。この段階で、面2aと面4bとの間の空間が狭くなっていくため、面2aと面4bとの間より流出する気流が発生し、面2bと面4aとの空間が広がっていくため、面2bと面4aとの間より流入する気流が発生している。
【0020】
▲2▼は面2aと面4bが最接近し、微小隙間をもって対向したところである。このときの微小隙間が小さいほど、フィン2と静止部材4の間の空間の空気の置換率を大きくすることができるため、微小隙間はクランク10Aの偏心量の10%以下であることが望ましい。さらには、5%以下であるとなおよい。静止部材4Aの反対面4aとフィン2Aの面2bはこの状態では最も離れた位置にある。この状態以降、フィン2は矢印の方向に動いてゆくので、面2aと面4bとの間隔は拡大していき、面2bと面4aとの間隔は縮小していく。フィン2の端面と静止部材4の端面とはそれぞれ、静止部材4の底面と鏡板20Aとに微小隙間をもって対向しているため、フィン2の側面と静止部材4の側面との間隔の変化は、それに対応する空間の体積の変化となり、面2aと面4bとに間に流入する気流と、面2bと面4aとの間から流出する気流が発生する。
【0021】
▲3▼は面2aと面4bとの間隔は拡大していき、面2bと面4aとの間隔は縮小していく途中である。従って、面2aと面4bとに間に流入する気流と、面2bと面4aとの間から流出する気流が発生している。
【0022】
▲4▼は面2bと面4aとが最接近し、微小隙間をもって対向したところである。面2aと面4bとはこの状態では最も離れた位置にある。この状態以降、フィン2は矢印の方向に動いてゆくので、面2bと面4aとの間隔は拡大していき、面2aと面4bとの間隔は縮小していく。従って、これまでとは逆に、面2bと面4aとの間には流入する気流が発生し、面2aと面4bとの間には流出する気流が発生する。
【0023】
この動作、即ちフィン2と静止部材4との近接離間が、全てのフィン2と静止部材4との間で順次繰り返されて空気の吸排が行われる結果、フィン2と静止部材4との間に流入する気流と、流出する気流とが常時発生し、この対流によってフィン2の放熱が促進される。また、フィン2と静止部材4との雰囲気は、気流によって撹拌され、通気孔24より若干のフレッシュエアを供給することにより、フィン2の放熱によって温まった空気がよどむことがない。旋回スクロール12が旋回運動をしているときには旋回スクロール12は常に発熱しており、それと同時にフィン2と静止部材4とによって冷却作用をもたらすことができる。
【0024】
またフィン2Bは静止部材4Aに近接離間して空気の吸排を行うと同時に、静止部材4Bに対しても近接離間を繰り返し、ここでも空気の吸排が行われる。従って、フィン2Bの両側面で気流が発生していることになり、フィン2Bは両側面から冷やされ、冷却効果は静止部材4Bがないときよりも大きくなる。全てのフィン2に対して同様の効果がいえる。
【0025】
また、フィン2と静止部材4が平行に設けてあり、このため、フィン2と静止部材4との間隔がお互いに接触しない程度にまで狭くできることから、フィン2と静止部材4が微小隙間で対向したときにはフィン2と静止部材4との間の温められた空気がほとんど押し出され、この後、フィン2と静止部材4との間隔が広がっていく際にまわりの空気を吸い込む格好になるため、フィン2と静止部材4との間の空間の空気の置換率が大きくなり、冷却効果を増すことができる。
【0026】
なお、本実施例ではフィン2の側面上の点は、対向する静止部材4の側面に対して全て同じ距離を持っているが、静止部材4に対して他の部分よりも小さい距離を持った部分があってもよい。例えば、図4のように静止部材4に対してフィン2が傾いて設けられていたり、図5のようにフィン2の側面に突起した部分があったり、図6のようにフィン2の側面が曲線であったりした場合には、静止部材4に対してより小さな距離を持った部分が空気を押し出すようになり、旋回スクロールの旋回する方向に気流が発生するため、フィン2の放熱を促進することができる。
【0027】
次に、本発明の第2実施例の空気圧縮機Bを図7を用いて説明する。図7は、第1実施例の空気圧縮機Aのa−a面に相当する面での、空気圧縮機Bのフィン32と静止部材34の断面を示す。なお、フィン32と静止部材34以外は第1実施例と同一構成なので、説明を省略し、フィン32と静止部材34についてのみ説明する。
【0028】
旋回スクロール20の鏡板裏面20Aには図に示すように、複数のフィン32A、32B、・・(全体としてフィン32とする)が放射状に設けられ、ケーシング6の隔壁6C前面には同じく図に示すように複数の扇形の静止部材34A、34B、・・(全体として静止部材34とする)が鏡板20Aの描く軌跡を隔壁6Cに正射影した図形26内に静止部材34の一部がかかるように設けられている。複数の静止部材34はそれぞれ前記フィン32間に位置することにより、フィン32と静止部材34とは鏡板20Aの周方向に交互に配置されている。隣合うフィン32同士のなす角度と、静止部材34の扇形の角度は同じ角度になっている。フィン32の端面は静止部材34の底面と微小隙間をもって対向しており、静止部材34の先端は鏡板20Aと微小隙間をもって対向している。図に示すように、隣合うフィン32同士は鏡板20A中央部で接する部分が鏡板20A中央方向に凸な円弧壁36で連結されており、全てのフィン32が同様に連結されている。中央部にはクランクピンを連通させるための穴があいている。
【0029】
旋回スクロール20が旋回運動をしている場合には、フィン32は静止部材34に近接離間を繰り返しており、フィン32の側面が静止部材34の側面から最も離間しているときにはクランク10Aの偏心量の2倍よりも大きい距離を持つことにより、フィン32と静止部材34に接触することがない。
【0030】
なお、静止部材34は扇形の中実体になっているが、フィン32に対向するV字形の壁があれば、中空体や単なるV字形の壁であってもよい。
【0031】
次にスクロール式空気圧縮機Bの冷却作用について、フィン32と静止部材34との間にどのようにして対流が起きるのかを図8を用いて説明する。図8は、第1実施例の空気圧縮機Aのa−a面に相当する面での、空気圧縮機Bのフィン32と静止部材34の断面の一部を拡大したものである。
【0032】
旋回スクロール20が旋回運動をしているときには、フィン32と、静止部材34との位置関係は図の▲1▼→▲2▼→▲3▼→▲4▼→▲1▼のように変化し、これを繰り返している。図中の破線の矢印は気流を表わしたものであり、また、円弧状の矢印はフィンの動いていく方向を表わしたものである。
【0033】
▲1▼は隣合う2枚のフィン32A、32Bと円弧壁36Bによって形成されるV字形の頂点と静止部材34Aの扇形の頂点34cが最も離脱した状態であり、これからフィン32Bの静止部材34A側の側面32bと、静止部材34Aのフィン32B側の側面34bが接近し、フィン32Aの静止部材34A側の側面32aと、静止部材34Aのフィン32A側の側面34aが離れていく途中である。この段階で、面32bと面34bとの間の空間が狭くなっていくため、面32bと面34bとの間より流出する気流が発生し、面32aと面34bとの間の空間が広がっていくため、面32aと面34bとの間より流入する気流が発生している。
【0034】
▲2▼は面32bと面34bとが最接近し、微小隙間をもって対向したところである。このときの微小隙間が小さいほど、フィン32と静止部材34の間の空間の空気の置換率を大きくすることができるため、微小隙間はクランク10Aの偏心量の10%以下であることが望ましい。さらには、5%以下であるとなおよい。静止部材34Aの反対面34aとフィン32Aの面32aはこの状態では最も離れた状態にある。この状態以降、フィン32は矢印の方向に動いてゆくので、面32bと面34bとの間隔は拡大していき、面32aと面32aとの間隔は縮小していく。フィン32の端面と静止部材34の端面とはそれぞれ、静止部材34の底面と鏡板20Aとに微小隙間をもって対向しているため、フィン32の側面と静止部材34の側面との間隔の変化は、それに対応する空間の体積の変化となり、面32bと面34bとに間に流入する気流と、面32aと面32aとの間から流出する気流が生じる。
【0035】
▲3▼はちょうど静止部材34Aの扇形の頂点34cがフィン32A、32Bをつなぐ円弧壁36の中央付近にさしかかったところで、扇形の頂点34cと円弧壁36との距離が最も小さくなったところである。面32bと面34bとの間の空間は拡大途中であり、面32aと面34aとの空間は縮小途中であるので、流入する気流と流出する気流は相変わらず持続する。
【0036】
▲4▼は面32aと面34aとが最接近し、微小隙間をもって対向したところである。面32bと面34bとはこの状態では最も離れた位置にある。この状態以降、フィン32は矢印の方向に動いてゆくので、面32aと面34aとの間隔は拡大していき、面32bと面34bとの間隔は縮小していく。従って、これまでとは逆に、面32aと面34aとの間には流入する気流が発生し、面32bと面34bとの間には流出する気流が発生する。
【0037】
この動作、即ちフィン32と静止部材34との近接離間が、全てのフィン32と静止部材34との間で順次繰り返されて空気の吸排が行われる結果、フィン32と静止部材34との間に流入する気流と、流出する気流とが常時発生し、この対流によってフィン32の放熱が促進される。また、フィン32と静止部材34との雰囲気は、気流によって撹拌され、通気孔24より若干のフレッシュエアを供給することにより、フィン32の放熱によって温まった空気がよどむことがない。旋回スクロール12が旋回運動をしているときには旋回スクロール12は常に発熱しており、それと同時にフィン2と静止部材4とによって冷却作用をもたらすことができる。
【0038】
またフィン32Bは静止部材34Aに近接離間して空気の吸排を行うのと同時に、静止部材34Bに対しても近接離間を繰り返し、ここでも空気の吸排が行われる。従って、フィン32Bの両側面で気流が発生していることになり、フィン32Bは両側面から冷やされ、冷却効果は静止部材34Bがないときよりも大きくなる。全てのフィン32に対して同様に効果がいえる。
【0039】
さらに、本実施例では、フィン32と静止部材34との間に起きる気流は、面32b、円弧壁36B、面32aに沿って、ほぼ一定方向に流れるため、第1実施例よりもさらにフィン32の放熱を促進することができる。
【0040】
なお、本実施例では、フィン32の側面と静止部材34の側面とが共にV字形の相似形になっているが、U字形の相似形で形成されたフィン32と静止部材34を用いてもよい。
【0041】
次に、本発明の第3実施例の空気圧縮機Cを図9を用いて説明する。図9は、第1実施例の空気圧縮機Aのa−a面に相当する面での、空気圧縮機Cのフィン32、42と静止部材44の断面の一部を拡大したものである。なお、フィン42と静止部材44以外は第1実施例と同一構成なので、説明を省略し、フィン42と静止部材44についてのみ説明する。
【0042】
旋回スクロール20裏面には、第2実施例の空気圧縮機Bに設けられているフィン32と同様のフィン32が、旋回スクロール20の鏡板20A裏面全体に放射状に複数個設けられている。また、隣合う2枚のフィン32で形成されるV字形の内側にさらに小さなV字形のフィン42がそれぞれに設けられている。ケーシング6の隔壁6C全面には、図に示すようなV字形の静止部材44が、鏡板20Aの描く軌跡を隔壁6Cに正射影した図形26内に静止部材44の一部がかかるように設けられている。フィン32、42の端面は静止部材44の底面と微小隙間をもって対向しており、静止部材44の先端は鏡板20Aと微小隙間をもって対向している。
【0043】
隣合う2枚のフィン32A、32Bと円弧壁36Bによって形成されるV字形の内側にさらに小さなV字形のフィン42Aが設けられている。フィン42AのV字形の角度は隣合う2枚のフィン32A、32Bのなす角度と同じ角度になっている。隔壁6Cには同じく図に示すようなV字形の静止部材44Aが、鏡板20Aと重ね合わせたときにフィン32A、32Bとフィン42Aとの間に挟まれるように設けられていて、フィン32、42と静止部材44とは鏡板20Aの周方向にフィンと静止部材とが交互になるように配置されている。
【0044】
旋回スクロール20が旋回運動をしている場合には、フィン42は静止部材44に近接離間を繰り返しており、フィン42の側面が静止部材44の側面から最も離間しているときにはクランク10Aの偏心量の2倍よりも大きい距離を持つことにより、フィン42と静止部材44に接触することがない。
【0045】
次にスクロール式空気圧縮機Cの冷却作用について、フィン32、42と静止部材44との間にどのようにして対流が起きるのかを図9を用いて説明する。図9は、第1実施例の空気圧縮機Aのa−a面に相当する面での、空気圧縮機Cのフィン32、42と静止部材44の断面の一部を拡大したものである。
【0046】
旋回スクロール20が旋回運動をしているときには、フィン32A、32B、42Aと静止部材44Aとの位置関係は図の▲1▼→▲2▼→▲3▼→▲4▼→▲1▼のように変化し、これを繰り返している。図中の破線の矢印は気流を表わしたものであり、また、円弧状の矢印はフィンの動いていく方向を表わしたものである。
【0047】
このときにフィン32A、32Bと静止部材44Aとの間に起こる気流とその冷却作用は、第2実施例の空気圧縮機Bの冷却作用を同様なので、ここでは説明を省略し、フィン42Aと静止部材44Aとの間に起こる気流とその冷却作用について説明する。
【0048】
▲1▼はフィン42AのV字形の頂点42cと静止部材44AのV字形の内側の頂点44cとが最も近づいた状態であり、これからフィン42Aの外側の側面のうち片側の面42aと、静止部材44Aの内側の側面のうち面42a側の面44aが接近し、フィン42Aの外側の側面のうち面42aでない方の面42bと、静止部材44Aの内側の側面のうち面42b側の面44bとが離れていく途中である。この段階で、面42aと面44aとの間の空間が狭くなっていくため、面42aと面44aとの間より流出する気流が発生し、面42bと面44bとの間の空間が広がっていくため、面42bと面44bとの間より流入する気流が発生している。
【0049】
▲2▼は面42aと面44aとが最接近し、微小隙間をもって対向したところである。このときの微小隙間が小さいほど、フィン42と静止部材44の間の空間の空気の置換率を大きくすることができるため、微小隙間はクランク10Aの偏心量の10%以下であることが望ましい。さらには、5%以下であるとなおよい。静止部材44Aの反対面44bとフィン42Aの面42bはこの状態では最も離れた状態にある。この状態以降、フィン42は矢印の方向に動いてゆくので、面42aと面44aとの間隔は拡大していき、面42bと面44bとの間隔は縮小していく。従って、これまでとは逆に、面42aと面44aとの間には流入する気流が発生し、面42bと面44bとの間には流出する気流が発生する。
【0050】
▲3▼はフィン42AのV字形の頂点42cの頂点と静止部材44aのV字形の内側の頂点44cとが最も近づいた状態である。面42aと面44aとの間の空間は拡大途中であり、面42bと面44bとの空間は縮小途中であるので、流入する気流と流出する気流は相変わらず持続する。
【0051】
▲4▼は面42bと面44bとが最接近し、微小隙間をもって対向したところである。面42aと面44aとはこの状態では最も離れた位置にある。この状態以降フィン42は矢印の方向に動いてゆくので、面42bと面44bとの間隔は拡大していき、面42aと面44bとの間隔は縮小していく。従って、これまでとは逆に、面42bと面44bとの間には流入する気流が発生し、面42aと面44aとの間には流出する気流が発生する。
【0052】
この動作、即ちフィン32と静止部材34との近接離間が、全てのフィン42と静止部材44との間で順次繰り返されて空気の吸排が行われる結果、フィン42と静止部材44との間に流入する気流と、流出する気流とが常時発生し、この対流によってフィン42の放熱が促進される。また、フィン32、42と静止部材44との雰囲気は、気流によって撹拌され、通気孔24より若干のフレッシュエアを供給することにより、フィン32、42の放熱によって温まった空気がよどむことがない。旋回スクロール12が旋回運動をしているときには旋回スクロール12は常に発熱しており、それと同時にフィン2と静止部材4とによって冷却作用をもたらすことができる。
【0053】
さらに、本実施例では、フィン32と静止部材44との間に起きる気流は第2実施例と同一の方向に、また、フィン32とフィン44との間に起きる気流は、面44b、頂点44c、面44aに沿って、ほぼ一定方向に流れるため、第1実施例よりもさらにフィン32、42の放熱を促進することができる。
【0054】
また、第2実施例の効果に加えて、フィン42と静止部材44との間にも気流が発生するため、第2実施例以上の冷却効果がある。
【0055】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスクロール式流体機械は、旋回スクロールの鏡板裏面にフィンを立設し、フィンの側面と対向する側面を持った静止部材をケーシングに設け、旋回スクロールの鏡板の描く軌跡を正射影してできる図形の範囲内に静止部材の一部を位置するようにし、かつ、フィンと静止部材とを交互に位置するように配置したので、旋回運動の際にフィンと静止部材とが近接離間してそれぞれのフィンの周りに気流が起きて個々のフィンが冷やされ、これによって旋回スクロールの冷却効果が増し、圧縮効率を高めることができる。また、フィンは少なくても2つ以上の側面で冷却されることになり、冷却効果が大きくなる。
【0056】
また請求項2に記載のスクロール式流体機械では、旋回スクロールが旋回運動をしている場合にフィンの側面が静止部材の側面から最も離間したときの距離が駆動軸の偏心量の2倍よりも大きく、最も近接したときには、フィンの側面が静止部材の側面に微小隙間をもって対向するようにしたことで、フィンと静止部材の間の空間の空気の置換率を大きくすることができ、冷却効果を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のスクロール式空気圧縮機Aの全体構造を示す断面図を示す。
【図2】本発明の第1実施例のスクロール式空気圧縮機Aのフィンと静止部材の断面図を示す。
【図3】本発明の第1実施例のスクロール式空気圧縮機Aのフィンと静止部材の断面の一部の拡大図を示す。
【図4】本発明の第1実施例のスクロール式空気圧縮機Aの変形例のフィンと静止部材の断面の一部の拡大図を示す。
【図5】本発明の第1実施例のスクロール式空気圧縮機Aの変形例のフィンと静止部材の断面の一部の拡大図を示す。
【図6】本発明の第1実施例のスクロール式空気圧縮機Aの変形例のフィンと静止部材の断面の一部の拡大図を示す。
【図7】本発明の第2実施例のスクロール式空気圧縮機Bのフィンと静止部材の断面図を示す。
【図8】本発明の第2実施例のスクロール式空気圧縮機Bのフィンと静止部材の断面の一部の拡大図を示す。
【図9】本発明の第3実施例のスクロール式空気圧縮機Cのフィンと静止部材の断面の一部の拡大図を示す。
【符号の説明】
A 本発明の第1実施例のスクロール式空気圧縮機
B 本発明の第2実施例のスクロール式空気圧縮機
C 本発明の第3実施例のスクロール式空気圧縮機
2 フィン
2A フィン
2B フィン
2a フィン2Bの側面
2b フィン2Aの側面
2c フィン2Aの端面
4 静止部材
4A 静止部材
4B 静止部材
4a 静止部材4Aの側面
4b 静止部材4Aの側面
4c 静止部材4Aの先端
6 ケーシング
6A ケーシングの側面
6B ケーシング本体
6C 隔壁
8 軸受部
10 駆動軸
10A クランク
12 固定スクロール
12A 鏡板
12B フランジ
12C ラップ部
12D フィン
14 圧縮室
16 吸込口
18 吐出口
20 旋回スクロール
20A 鏡板
20B ラップ部
22 旋回軸受
24 通気孔
26 鏡板20Aの描く軌跡
32 フィン
32A フィン
32B フィン
32a フィン32Aの側面
32b フィン32Bの側面
34 静止部材
34A 静止部材
34B 静止部材
34a 静止部材34Aの側面
34b 静止部材34Aの側面
34c 静止部材34Aの頂点
36 円弧壁
36B 円弧壁
36a 円弧壁の側面
42 フィン
42A フィン
42a フィン42Aの側面
42c フィン42Aの頂点
44 静止部材
44A 静止部材
44a 静止部材44Aの側面
44b 静止部材44Aの側面
44c 静止部材44Aの内側の頂点[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a scroll-type fluid machine suitable for use in an air compressor, a vacuum pump, and the like.
[0002]
[Prior art]
A conventional oil-free scroll type fluid machine includes a casing, a fixed scroll fixed to the casing, and a spiral wrap portion provided on a head plate, and a base end side rotatably supported by the casing, A rotary shaft having a crank shaft, a spiral wrap portion overlapping the wrap portion of the fixed scroll on the front surface side of the end plate, and a boss portion provided on the back surface side; A slewing bearing provided on the boss portion for rotatably supporting the crank of the drive shaft.
[0003]
When this type of scroll fluid machine is used as an air compressor, in order to cool the orbiting scroll and the fixed scroll that have been stagnated by the compression heat generated during the compression operation, the fixed scroll and the orbiting scroll are provided with a mirror back surface. A fin for heat dissipation is set up, and a fan and a duct are used to forcibly blow air to this part.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above scroll type fluid machine, it is conceivable to cool the scroll more than before in order to increase the compression efficiency. However, providing a larger fan for this purpose increases the weight and also requires only turning the large fan. Electric energy is also required.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a scroll-type fluid machine according to the present invention includes a casing, a fixed scroll fixed to the casing, and a spiral wrap portion provided upright on a head plate, and a base end side provided with the casing. A drive shaft that is rotatably supported and has a crank at the tip end, an orbiting scroll in which a spiral wrap that overlaps with the wrap of the fixed scroll is provided upright on the front side of the end plate; In order to rotatably support the crank of the scroll type fluid machine comprising a swivel bearing provided on the back side of the end plate, a fin provided upright on the back surface of the end plate of the orbiting scroll, and the orbiting scroll of the casing A stationary member having a side surface facing the side surface of the fin is provided on the facing surface, and is formed when the orbiting scroll makes a orbiting motion. A trajectory drawn by the serial end plate at least a portion of said stationary member in the orthogonal projection and the range of shapes that can be allowed to position, and characterized in that a said stationary member and the fins alternately.
[0006]
[Action]
In the scroll-type fluid machine of the present invention, when the orbiting scroll orbits, the distance between the side surface of the fin and the side surface of the stationary member changes, so that air is sucked and exhausted between the fin and the stationary member and convection is generated. Wake up and the fins are cooled by this convection.
[0007]
【Example】
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a sectional view showing the overall structure of a scroll type air compressor A according to a first embodiment, and FIG. 2 is a sectional view of the
[0008]
Reference numeral 6 denotes a casing that forms an outer frame of the scroll-type air compressor A. The casing 6 is formed into a cylindrical shape by a
[0009]
[0010]
[0011]
A
[0012]
[0013]
When the
[0014]
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of
[0015]
When the orbiting
[0016]
The side surface 4a of the
[0017]
Next, how the convection occurs between the
[0018]
When the orbiting
[0019]
(1) is a state in which the
[0020]
(2) is where the
[0021]
(3) indicates that the distance between the
[0022]
(4) is where the surface 2b and the surface 4a are closest to each other and oppose each other with a small gap. The
[0023]
This operation, that is, the approach and separation between the
[0024]
In addition, the
[0025]
Further, the
[0026]
In the present embodiment, the points on the side surfaces of the
[0027]
Next, an air compressor B according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a cross section of the fins 32 and the stationary member 34 of the air compressor B on a plane corresponding to the a-a plane of the air compressor A of the first embodiment. Since the configuration is the same as that of the first embodiment except for the fin 32 and the stationary member 34, the description is omitted, and only the fin 32 and the stationary member 34 will be described.
[0028]
As shown in the figure, a plurality of
[0029]
When the orbiting
[0030]
Although the stationary member 34 is a fan-shaped solid body, a hollow body or a simple V-shaped wall may be used as long as there is a V-shaped wall facing the fin 32.
[0031]
Next, with respect to the cooling action of the scroll type air compressor B, how convection occurs between the fin 32 and the stationary member 34 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged view of a part of the cross section of the fin 32 and the stationary member 34 of the air compressor B on a plane corresponding to the a-a plane of the air compressor A of the first embodiment.
[0032]
When the orbiting
[0033]
(1) is a state in which the V-shaped apex formed by the two
[0034]
(2) is where the
[0035]
(3) is where the fan-shaped vertex 34c of the
[0036]
(4) is where the
[0037]
This operation, that is, the approach and separation between the fins 32 and the stationary members 34 are sequentially repeated between all the fins 32 and the stationary members 34, and the air is sucked and exhausted. As a result, between the fins 32 and the stationary members 34, An inflow airflow and an outflow airflow are constantly generated, and the convection promotes heat dissipation of the fins 32. Further, the atmosphere between the fins 32 and the stationary member 34 is agitated by the airflow, and a little fresh air is supplied from the ventilation holes 24, so that the warmed air due to the heat radiation of the fins 32 does not stagnate. When the orbiting
[0038]
The
[0039]
Further, in the present embodiment, the airflow generated between the fin 32 and the stationary member 34 flows in a substantially constant direction along the
[0040]
In the present embodiment, the side surface of the fin 32 and the side surface of the stationary member 34 are both V-shaped similar shapes. However, the fin 32 and the stationary member 34 formed in a U-shaped similar shape may be used. Good.
[0041]
Next, an air compressor C according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an enlarged view of a part of the cross section of the fins 32 and 42 and the
[0042]
On the back surface of the orbiting
[0043]
A smaller V-shaped fin 42A is provided inside the V-shaped formed by the two
[0044]
When the orbiting
[0045]
Next, how the convection occurs between the fins 32 and 42 and the
[0046]
When the orbiting
[0047]
At this time, the air flow generated between the
[0048]
(1) is a state in which the V-shaped vertex 42c of the fin 42A and the V-shaped inner vertex 44c of the stationary member 44A are closest to each other. From this, one of the outer side surfaces 42a of the fin 42A and the stationary member 42a The surface 44a on the surface 42a side of the inner side surface of the fin 42A approaches, and the surface 42b of the outer side surface of the fin 42A that is not the surface 42a, and the surface 44b on the inner side surface of the stationary member 44A on the surface 42b side. Is on the way away. At this stage, since the space between the surface 42a and the surface 44a becomes narrower, an airflow flowing out from between the surface 42a and the surface 44a is generated, and the space between the surface 42b and the surface 44b is expanded. Therefore, an airflow flowing from between the surface 42b and the surface 44b is generated.
[0049]
(2) is where the surface 42a and the surface 44a come closest to each other and face each other with a minute gap. At this time, the smaller the small gap, the larger the air replacement ratio of the space between the fin 42 and the
[0050]
(3) is a state in which the vertex of the V-shaped vertex 42c of the fin 42A and the vertex 44c inside the V-shape of the stationary member 44a are closest. Since the space between the surface 42a and the surface 44a is in the middle of expansion, and the space between the surface 42b and the surface 44b is in the process of contraction, the inflowing airflow and the outflowing airflow continue as before.
[0051]
(4) is where the surface 42b and the surface 44b are closest and oppose each other with a small gap. The surface 42a and the surface 44a are located farthest apart in this state. After this state, the fin 42 moves in the direction of the arrow, so that the distance between the surface 42b and the surface 44b increases and the distance between the surface 42a and the surface 44b decreases. Therefore, conversely, an airflow that flows in between the surface 42b and the surface 44b is generated, and an airflow that flows out between the surface 42a and the surface 44a is generated.
[0052]
This operation, that is, the approach and separation between the fins 32 and the stationary member 34 is sequentially repeated between all the fins 42 and the
[0053]
Further, in the present embodiment, the airflow generated between the fins 32 and the
[0054]
Further, in addition to the effects of the second embodiment, an airflow is also generated between the fins 42 and the
[0055]
【The invention's effect】
As described above, the scroll-type fluid machine of the present invention is characterized in that the fins are erected on the back surface of the end plate of the orbiting scroll, the stationary member having the side surface facing the side surface of the fin is provided on the casing, and the path drawn by the end plate of the orbiting scroll Is positioned within the range of the figure formed by orthogonally projecting the fins and the stationary members, and the fins and the stationary members are arranged so as to be alternately positioned. Are close to each other, and an air flow is generated around each fin to cool the individual fins, thereby increasing the cooling effect of the orbiting scroll and increasing the compression efficiency. Further, the fins are cooled on at least two or more side surfaces, and the cooling effect is increased.
[0056]
Further, in the scroll type fluid machine according to the second aspect, when the orbiting scroll is performing the orbiting motion, the distance when the side surface of the fin is most separated from the side surface of the stationary member is more than twice the eccentric amount of the drive shaft. When the fins are closest to each other, the side of the fin faces the side of the stationary member with a small gap, so that the air exchange rate of the space between the fin and the stationary member can be increased, and the cooling effect can be improved. Can increase.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing the overall structure of a scroll type air compressor A according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a fin and a stationary member of the scroll air compressor A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a part of a cross section of a fin and a stationary member of the scroll air compressor A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a part of a cross section of a fin and a stationary member of a modified example of the scroll air compressor A of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a part of a cross section of a fin and a stationary member of a modified example of the scroll air compressor A of the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged view of a part of a cross section of a fin and a stationary member of a modified example of the scroll air compressor A of the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a fin and a stationary member of a scroll air compressor B according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged view of a part of a cross section of a fin and a stationary member of a scroll air compressor B according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view of a part of a cross section of a fin and a stationary member of a scroll air compressor C according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
A. Scroll air compressor according to a first embodiment of the present invention
B. Scroll type air compressor according to a second embodiment of the present invention
C. Scroll air compressor according to a third embodiment of the present invention
2 fins
2A fin
2B fin
2a Side view of
2b Side view of
2c End face of
4 Stationary members
4A Stationary member
4B Stationary member
4a Side view of
4b Side of
4c Tip of
6 Casing
6A Side of casing
6B Casing body
6C partition
8 Bearing
10 Drive shaft
10A crank
12 Fixed scroll
12A head plate
12B flange
12C Wrap part
12D fin
14 Compression chamber
16 Suction port
18 Discharge port
20 orbiting scroll
20A head plate
20B Wrap part
22 Slewing bearing
24 vents
26 Trace drawn by
32 fins
32A fin
32B fin
32a Side surface of the
32b Side surface of the
34 Stationary member
34A Stationary member
34B Stationary member
34a Side view of
34b Side view of
34c The top of the
36 arc wall
36B arc wall
36a Side of arc wall
42 Fins
42A fin
42a Side surface of the fin 42A
42c Top of fin 42A
44 Stationary member
44A Stationary member
44a Side view of the stationary member 44A
44b Side surface of the stationary member 44A
44c Inside vertex of stationary member 44A
Claims (2)
前記旋回スクロールの鏡板裏面に立設されたフィンと、
前記ケーシングの前記旋回スクロールに対向する面に前記フィンの側面と対向する側面を持った静止部材とを設け、
前記旋回スクロールが旋回運動をする際にできる前記鏡板の描く軌跡を正射影してできる図形の範囲内に前記静止部材の少なくとも一部を位置させ、かつ、前記フィンと前記静止部材とを交互に配置したことを特徴とするスクロール式流体機械。A casing, a fixed scroll fixed to the casing, and a spiral wrap portion provided upright on the end plate; a drive shaft rotatably supported on the base end by the casing and a crank on the distal end side; and a surface of the end plate A orbiting scroll having a spiral wrap portion overlapping the wrap portion of the fixed scroll on the side thereof; and a orbit provided on the back side of the end plate for rotatably supporting the orbiting scroll on a crank of the drive shaft. In a scroll type fluid machine including a bearing,
Fins erected on the back surface of the end plate of the orbiting scroll,
A stationary member having a side surface facing the side surface of the fin is provided on a surface of the casing facing the orbiting scroll,
Positioning at least a part of the stationary member within a range of a graphic formed by orthogonally projecting the trajectory drawn by the end plate formed when the orbiting scroll performs the orbiting motion, and alternately changing the fins and the stationary member A scroll-type fluid machine characterized by being arranged.
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