| 【発明の名称】 |
空気サイクル式冷却装置及びスクロール流体機械 |
| 【発明者】 |
【氏名】大嶋 汎信
【氏名】松森 裕之
【氏名】遠藤 崇之
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| 【要約】 |
【課題】空気サイクル式冷却装置の耐久性と効率の改善を図る。
【解決手段】空気サイクル式冷却装置１は、空気を作動媒体とし、圧縮手段と、膨張手段と、圧縮空気を冷却する冷却器とを備えたものであって、圧縮手段及び膨張手段をスクロール式の圧縮要素８及び膨張要素９にてそれぞれ構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 空気を作動媒体とし、圧縮手段と、膨張手段と、圧縮空気を冷却する冷却器とを備えた空気サイクル式冷却装置において、前記圧縮手段及び膨張手段をスクロール式の圧縮要素及び膨張要素にてそれぞれ構成したことを特徴とする空気サイクル式冷却装置。
【請求項２】 空気を作動媒体とし、圧縮手段と、膨張手段と、圧縮空気を冷却する冷却器とを備えた空気サイクル式冷却装置において、圧縮要素と膨張要素、及び、回転軸を有する電動要素とを備え、前記回転軸により前記圧縮要素を駆動し、前記膨張要素を前記回転軸に連結して成るスクロール流体機械を設け、前記圧縮手段及び膨張手段を前記スクロール流体機械の圧縮要素及び膨張要素にてそれぞれ構成したことを特徴とする空気サイクル式冷却装置。
【請求項３】 圧縮要素と膨張要素、及び、電動要素とを備え、前記圧縮要素及び膨張要素はそれぞれ、鏡板とこの鏡板に立設された渦巻き状のラップとを有してハウジングに固定された固定スクロールと、鏡板とこの鏡板に立設されて前記固定スクロールのラップと互いにかみ合う渦巻き状のラップとピン部とを有する揺動スクロールにより構成されると共に、前記電動要素は回転軸を有し、この回転軸の両端に形成された駆動部は、それぞれ前記圧縮要素と膨張要素の揺動スクロールのピン部に挿入されていることを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項４】 前記各固定スクロール及び揺動スクロールの鏡板には複数条のラップが立設されていることを特徴とする請求項３のスクロール流体機械。
【請求項５】 前記圧縮要素と膨張要素はそれぞれ、各ラップが対向するように配置された一対の固定スクロールを備えると共に、揺動スクロールには鏡板の両面に前記各固定スクロールのラップにかみ合うラップがそれぞれ立設されていることを特徴とする請求項３又は請求項４のスクロール流体機械。
【請求項６】 前記圧縮要素及び膨張要素は無給油式スクロール機構であることを特徴とする請求項３、請求項４又は請求項５のスクロール流体機械。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、空気を作動媒体として用いる空気サイクル式冷却装置及びそれに好適なスクロール流体機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりこの種空気サイクル式冷却装置は、例えば特開平５−２２３３７６号公報に空気サイクル式空気調和機として示されるように、圧縮機と膨張機及び冷却器などから構成され、被冷却空間から吸引した空気を前記圧縮機にて圧縮した後、冷却器にて冷却し、低温高圧となった空気を次ぎに膨張機にて膨張させて更に低温化し、被冷却空間に吹き出すことによって冷却作用を発揮させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】係る構成によれば、従来のフロンなどの冷媒を用いた空気調和機の如く環境破壊の問題を解消することができるが、従来では前記公報で示す如く圧縮機と膨張機を遠心圧縮機や膨張タービンにて構成していたため、何れも高回転での運転となり、軸受摺動部などの経年劣化が激しくなって、耐久性に問題が生じていた。
【０００４】また、内部における空気のリーク（圧縮機から膨張機へのショートサーキット）が起こり易く、効率が低下してしまう問題もあった。
【０００５】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、空気サイクル式冷却装置の耐久性と効率の改善を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、請求項１の発明の空気サイクル式冷却装置は、空気を作動媒体とし、圧縮手段と、膨張手段と、圧縮空気を冷却する冷却器とを備えたものであって、圧縮手段及び膨張手段をスクロール式の圧縮要素及び膨張要素にてそれぞれ構成したものである。
【０００７】また、請求項２の発明の空気サイクル式冷却装置は、空気を作動媒体とし、圧縮手段と、膨張手段と、圧縮空気を冷却する冷却器とを備えたものであって、圧縮要素と膨張要素、及び、回転軸を有する電動要素とを備え、回転軸により圧縮要素を駆動し、膨張要素を回転軸に連結して成るスクロール流体機械を設け、圧縮手段及び膨張手段をスクロール流体機械の圧縮要素及び膨張要素にてそれぞれ構成したものである。
【０００８】請求項１の発明によれば、従来の空気サイクル式空気調和機に比して低回転での運転が可能となり、軸受摺動部などの劣化を抑制し、耐久性の改善を図ることが可能となる。また、内部における空気リークも生じ難くなるので、効率の低下も防止することができるようになるものである。
【０００９】特に、請求項２の発明によればこれらに加えて、一台のスクロール流体機械が備える圧縮要素及び膨張要素にて圧縮手段と膨張手段を構成できるので、部品点数と構成の簡素化による生産性の向上とコストの低減を図ることができるようになる。また、空気の膨張を利用することにより、膨張要素にて電動要素の駆動力の回収を行うことができるようになり、著しい効率の改善を図ることが可能となるものである。
【００１０】請求項３の発明のスクロール流体機械は、圧縮要素と膨張要素、及び、電動要素とを備え、圧縮要素及び膨張要素はそれぞれ、鏡板とこの鏡板に立設された渦巻き状のラップとを有してハウジングに固定された固定スクロールと、鏡板とこの鏡板に立設されて固定スクロールのラップと互いにかみ合う渦巻き状のラップとピン部とを有する揺動スクロールにより構成されると共に、電動要素は回転軸を有し、この回転軸の両端に形成された駆動部は、それぞれ圧縮要素と膨張要素の揺動スクロールのピン部に挿入されているものである。
【００１１】請求項３の発明によれば、圧縮要素にて空気サイクル式冷却装置の圧縮手段を構成し、膨張要素にて同冷却装置の膨張手段を構成することにより、前記種々の作用効果を享受することができるようになり、空気サイクル式冷却装置に極めて好適なスクロール流体機械となるものである。
【００１２】請求項４の発明のスクロール流体機械は、上記において各固定スクロール及び揺動スクロールの鏡板には複数条のラップが立設されているものである。
【００１３】請求項４の発明によれば、上記に加えて各固定スクロール及び揺動スクロールの鏡板に複数条のラップを立設したので、揺動スクロールの揺動半径を縮小することが可能となる。これにより、揺動スクロールを含む重量物の偏心量を小さく抑え、遠心力を抑制しながら、取り扱い空気流量を増加させることができるようになり、バランスウエイトなどの小型化と、トルク変動の小さい滑らかな運転を実現することができるようになるものである。
【００１４】請求項５の発明のスクロール流体機械は、上記において圧縮要素と膨張要素はそれぞれ、各ラップが対向するように配置された一対の固定スクロールを備えると共に、揺動スクロールには鏡板の両面に各固定スクロールのラップにかみ合うラップがそれぞれ立設されているものである。
【００１５】請求項５の発明によれば、上記に加えて圧縮要素と膨張要素をそれぞれ、各ラップが対向するように配置された一対の固定スクロールと、鏡板の両面に各固定スクロールのラップにかみ合うラップをそれぞれ立設した揺動スクロールとから構成したので、揺動スクロールの両面の圧力室によって当該揺動スクロールに加わるスラスト力を効果的に相殺することができるようになる。
【００１６】これにより、揺動スクロールの転覆モーメントを極力低減させることが可能となり、従来使用されていたスラスト軸受や背圧室なども廃止することができるようになるものである。
【００１７】請求項６の発明のスクロール流体機械は、上記において圧縮要素及び膨張要素は無給油式スクロール機構であることを特徴とするスクロール流体機械。
【００１８】請求項６の発明によれば、上記に加えて圧縮要素及び膨張要素を無給油式スクロール機構にて構成したので、圧力流体の清浄度が保持されるようになり、圧力流体の異物除去などの必要が無くなって、流体を直接利用することが可能となる。これにより、空気サイクル式冷却装置に一層好適なスクロール流体機械となるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明を適用した空気サイクル式冷却装置１の構成図を示している。冷却装置１は、例えばプレハブ冷凍・冷蔵庫の庫内や低温槽の槽内（以下、被冷却空間２と称する）を冷却するものであり、本発明に係る無給油式のスクロール流体機械３と、冷却器としての空気−水熱交換器４と、空気−空気熱交換器６及び除湿器７などから構成されている。
【００２０】前記スクロール流体機械３は圧縮要素（圧縮手段）８と、膨張要素（膨張手段）９及び電動要素１１から構成されており、これらの詳細構造に関しては後述する。前記被冷却空間２内に形成された吸込口１２にはエア配管１３が接続され、このエア配管１３は前記熱交換器６内を通過した後、前記圧縮要素８の吸入口８Ｓに接続されている。
【００２１】また、圧縮要素８の吐出口８Ｄにはエア配管１４が接続され、このエア配管１４は熱交換器４内を通過した後、更に熱交換器６内を通過し、膨張要素９の吸入口９Ｓに接続されている。この膨張要素９の吐出口９Ｄにはエア配管１６が接続され、除湿器７を介して被冷却空間２に設けられた吹出口１７に接続されている。
【００２２】係る冷却装置１においては、電動要素１１により駆動される圧縮要素８によって吸込口１２から被冷却空間２内の空気が吸引され、エア配管１３を通過する過程で熱交換器６を経た後、圧縮要素８に吸入口８Ｓより吸入されて圧縮される。圧縮された高温高圧の空気は吐出口８Ｄからエア配管１４に入り、熱交換器４を経た後、熱交換器６を通過し、膨張要素９の吸入口９Ｓに吸入される。
【００２３】前記熱交換器４には水配管１８が設けられ、エア配管１４内に吐出された高温高圧の空気は熱交換器４を通過する過程で水配管１８内を流れる冷却水と熱交換して冷却される。また、熱交換器６内を通過する過程でもエア配管１３内を流れる吸入空気と熱交換して更に冷却される。
【００２４】これによって、熱交換器６を出た空気は低温高圧となった状態で膨張要素９に入る。膨張要素９内で低温高圧の空気は膨張し、この圧力低下で膨張要素９の吐出口９Ｄからエア配管１６に出た空気は更に低温となる。そして、除湿器７を経て除湿された後、吹出口１７より被冷却空間２に吹き出される。以上のような直接空気を媒体とした圧縮−冷却−膨張のサイクルを繰り返すことにより、被冷却空間２内は冷凍温度まで冷却可能とされている。
【００２５】次ぎに、図２に示す断面図を用いて本発明のスクロール流体機械３の構造を説明する。スクロール流体機械３の前記圧縮要素８は、中央に軸受２１を有する主ハウジング２２と、この主ハウジング２２にボルトにて固定された内側ハウジング２３と、この内側ハウジング２３内にボルトにて固定された第１の固定スクロール２４と、前記内側ハウジング２３にボルトにて固定された外側ハウジング２６と、この外側ハウジング２６内にボルトにて固定された第２の固定スクロール２７と、両固定スクロール２４及び２７間に配設された揺動スクロール２８とで構成されている。
【００２６】前記主ハウジング２２と内側ハウジング２３間にはＯリング２９が介設されてシールされている。また、内側ハウジング２３の側面には前記吸入口８Ｓが形成されると共に、外側ハウジング２６の中央部には前記吐出口８Ｄが形成されている。
【００２７】前記両固定スクロール２４及び２７は図３に示す如く円板状の鏡板３１、３２と、この鏡板３１、３２の一方の面に立設された二条の渦巻き状ラップ３３、３４、及び、３６、３７とで構成されている。そして、両固定スクロール２４、２７はラップ３３、３４とラップ３６、３７とが所定の間隔（後述する揺動スクロール２８の鏡板３８の厚さに略相当）を存して対向するように配置されている。尚、各ラップ３３、３４、３６、３７の先端にはチップシール４８が取り付けられている。
【００２８】一方、前記揺動スクロール２８は円板状の鏡板３８と、この鏡板３８の両面に立設された二条の渦巻き状ラップ４１、４２、及び、４３、４４と、鏡板３８の一方の面の中央に突出されたピン部４６と、外方に四カ所突出して形成された腕部４７・・・とで構成されている。尚、各ラップ４１、４２、４３、４４の先端部にもチップシール４８が取り付けられている。
【００２９】この揺動スクロール２８はラップ４１、４２の突出方向を固定スクロール２４方向とし、ラップ４３、４４の突出方向を固定スクロール２７方向にしている。そして、固定スクロール２４と揺動スクロール２８とはラップ３３及び３４とラップ４１及び４２が相互に向かい合ってかみ合うようにして内部に複数の圧縮空間（圧力室）４９を形成し、固定スクロール２７と揺動スクロール２８とはラップ３６及び３７とラップ４３及び４４が相互に向かい合ってかみ合うようにして内部に複数の圧縮空間４９を形成するようにしている。
【００３０】主ハウジング２２の内側ハウジング２３と反対側の面にはボルトにてケース５１の一端のフランジ５５がＯリング５０を介して取り付けられており、電動要素１１はこのケース５１内に収納されている。この電動要素１１はケース５１内に固定された固定子５２と、この固定子５２の内側に配置された回転子５３と、この回転子５３の中央に挿着された回転軸５４とで構成されている。
【００３１】軸受２１には回転軸５４の一端側の段部５６に嵌合されるボールベアリング（アンギュラ玉軸受）５７が取り付けられている。このボールベアリング５７の揺動スクロール２８側には軸シール５８が取り付けられている。この軸シール５８はテフロンなどから構成された弾性部材で、環状を呈しており、回転軸５４の周面に密着する。これによって、揺動スクロール２８側ととケース５１側とは軸シール５８を境に隔絶されるかたちとなる。
【００３２】６１は電動要素１１の回転力を揺動スクロール２８に伝える駆動部で、回転軸５４の一端に形成されて、その軸心に対して偏心している。この駆動部６１は、揺動スクロール２８のピン部４６内に挿入されて揺動スクロール２８を公転させるものである。
【００３３】駆動部６１とピン部４６間にはニードルベアリング６２及びニードルベアリングシール６３が取り付けられている。このニードルベアリング６２にはグリスが封入されており、ニードルベアリングシール６３はこのグリスの飛散を防止するものである。また、６４は回転軸５４にネジ止めされたバランスウエイトであり、６５はターミナルである。
【００３４】内側ハウジング２３に形成された前記吸入口８Ｓは固定スクロール２４、２７及び揺動スクロール２８の外側の圧縮空間４９に連通している。また、外側ハウジング２６に形成された前記吐出口８Ｄは中央の圧縮空間４９に連通している。更に、６６は前記揺動スクロール２８を前記固定スクロール２４、２７に対して自転しないように円軌道上を公転させる偏心シャフトである。
【００３５】この場合、偏心シャフト６６は外側ハウジング２６に四カ所設けられており、一端は外側ハウジング２６にボールベアリング６７を介して固定され、他端は揺動スクロール２８の各腕部４７・・・にボールベアリング６８を介してそれぞれ固定されている。尚、６９は偏心シャフト６６の取付部分を隠蔽するカバーである。
【００３６】前記主ハウジング２２内にはオイル通路７１が形成されており、このオイル通路７１の一端は主ハウジング２２上面の供給孔７２にて外部に連通し、他端はボールベアリング５７に達している。そして、供給孔７２から供給されたオイルはオイル通路７１を経てボールベアリング５７に供給され、潤滑した後、ケース５１の主ハウジング２２近傍の底面に形成された流出孔７３から外部に排出される。このときに電動要素１１などの各機器の発する熱も外部に持ち出される。尚、このオイルは軸シール５８によって揺動スクロール２８側への侵入を阻止される。
【００３７】一方、スクロール流体機械３の前記膨張要素９は、中央に軸受７４を有し、ケース５１の他端のフランジ７５にＯリング７６を介してボルトにて固定された主ハウジング７７と、この主ハウジング７７にボルトにて固定された内側ハウジング７８と、この内側ハウジング７８内にボルトにて固定された第１の固定スクロール７９と、前記内側ハウジング７８にボルトにて固定された外側ハウジング８１と、この外側ハウジング８１内にボルトにて固定された第２の固定スクロール８２と、両固定スクロール７９及び８２間に配設された揺動スクロール８３とで構成されている。
【００３８】前記主ハウジング７７と内側ハウジング７８間にはＯリング８４が介設されてシールされている。また、内側ハウジング７８の側面には前記吐出口９Ｄが形成されると共に、外側ハウジング８１の中央部には前記吸入口９Ｓが形成されている。
【００３９】各固定スクロール７９、８２及び揺動スクロール８３の構造は寸法が縮小されているものの、前記圧縮要素８の固定スクロール２４、２７及び揺動スクロール２８と基本的に同様である。即ち、前記両固定スクロール７９及び８２も図３に示す如く円板状の鏡板８６、８７と、この鏡板８６、８７の一方の面に立設された二条の渦巻き状ラップ８８、８９、及び、９１、９２とで構成されている。そして、両固定スクロール７９、８２はラップ８８、８９とラップ９１、９２とが所定の間隔（揺動スクロール８３の鏡板９３の厚さに略相当）を存して対向するように配置されている。尚、各ラップ８８、８９、９１、９２の先端にもチップシール４８が取り付けられている。
【００４０】一方、前記揺動スクロール８３も図３に示すように円板状の鏡板９３と、この鏡板９３の両面に立設された二条の渦巻き状ラップ９４、９６、及び、９７、９８と、鏡板９３の一方の面の中央に突出されたピン部９９と、外方に四カ所突出して形成された腕部１０１・・・とで構成されている。尚、各ラップ９４、９６、９７、９８の先端部にもチップシール４８が取り付けられている。
【００４１】この揺動スクロール８３はラップ９４、９６の突出方向を固定スクロール７９方向とし、ラップ９７、９８の突出方向を固定スクロール８２方向にしている。そして、固定スクロール７９と揺動スクロール８３とはラップ８８及び８９とラップ９４及び９６が相互に向かい合ってかみ合うようにして内部に複数の膨張空間（圧力室）１０２を形成し、固定スクロール８２と揺動スクロール８３とはラップ９１及び９２とラップ９７及び９８が相互に向かい合ってかみ合うようにして内部に複数の膨張空間１０２を形成するようにしている。
【００４２】軸受７４には回転軸５４の他端側に嵌合されるボールベアリング（アンギュラ玉軸受）１０４が取り付けられている。このボールベアリング１０４の揺動スクロール８３側には軸シール１０６が取り付けられている。この軸シール１０６はテフロンなどから構成された弾性部材で、環状を呈しており、回転軸５４の周面に密着する。これによって、揺動スクロール８３側とケース５１側とは軸シール１０６を境に隔絶されるかたちとなる。
【００４３】１０７は電動要素１１と揺動スクロール８３とを連結する駆動部で、回転軸５４の他端に形成されて、その軸心に対して駆動部６１と同位相で偏心している。この駆動部１０７は、揺動スクロール８３のピン部９９内に挿入されて揺動スクロール８３を公転力を回転軸５４に伝達し、或いは、回転軸５４の回転を揺動スクロール８３に伝達するものである。
【００４４】駆動部１０７とピン部９９間にはニードルベアリング１１１及びニードルベアリングシール１１２が取り付けられている。このニードルベアリング１１１にはグリスが封入されており、ニードルベアリングシール１１２はこのグリスの飛散を防止するものである。また、１１３は回転軸５４にネジ止めされたバランスウエイトである。
【００４５】内側ハウジング７８に形成された前記吐出口９Ｄは固定スクロール７９、８２及び揺動スクロール８３の外側の膨張空間１０２に連通している。また、外側ハウジング８１に形成された前記吸込口９Ｓは中央の膨張空間１０２に連通している。更に、１１４は前記揺動スクロール８３を前記固定スクロール７９、８２に対して自転しないように円軌道上を公転させる偏心シャフトである。
【００４６】この場合、偏心シャフト１１４は外側ハウジング８１に四カ所設けられており、一端は外側ハウジング８１にボールベアリング１１６を介して固定され、他端は揺動スクロール８３の各腕部１０１・・・にボールベアリング１１７を介してそれぞれ固定されている。尚、１１８は偏心シャフト１１４の取付部分を隠蔽するカバーである。
【００４７】前記主ハウジング７７内にはオイル通路１１９が形成されており、このオイル通路１１９の一端は主ハウジング７７上面の供給孔１２１にて外部に連通し、他端はボールベアリング１０４に達している。そして、供給孔１２１から供給されたオイルはオイル通路１１９を経てボールベアリング１０４に供給され、潤滑した後、ケース５１の主ハウジング７７近傍の底面に形成された流出孔１２２から外部に排出される。このときに電動要素１１などの各機器の発する熱も外部に持ち出される。尚、このオイルは軸シール１０６によって揺動スクロール８３側への侵入を阻止される。
【００４８】また、主ハウジング７７の内側ハウジング７８側の面には真空断熱パネル１２３が埋設され、内側ハウジング７８に面接触している。この真空断熱パネル１２３は所定の容器内に断熱材を封入して真空引きしたものであるが、この真空断熱バルブ１２３部分の主ハウジング７７の凹所を真空引きして真空室としたものでも良いものである。
【００４９】このように構成されたスクロール流体機械３において、電動要素１１を回転させると、その回転力が回転軸５４を介して圧縮要素８の揺動スクロール２８に伝えられる。すなわち、揺動スクロール２８はこのスクロールのピン部４６に挿入された回転軸５４の駆動部６１で駆動され、偏心シャフト６６によって固定スクロール２４、２７に対して自転しないように円軌道上を公転させられる。
【００５０】そして、固定スクロール２４及び２７と揺動スクロール２８とはこれらのスクロールで形成された両面の圧縮空間４９、４９を外方から内方へ向かって次第に縮小させ、吸込口８Ｓから流入した空気を圧縮する。この圧縮された空気は外側ハウジング２６の吐出口８Ｄから吐出される。
【００５１】このとき、揺動スクロール２８の両面に圧縮空間４９、４９が形成されることにより、揺動スクロール２８には図４に矢印で示すように両面からスラスト力が加わることになる。これにより、図５に示す如く片面にのみラップ（Ｌ１で示す）が形成された従来の揺動スクロール（Ｙ１で示す）に比較して（図５でもスラスト力を矢印で示す）、揺動スクロール２８に加わるスラスト力は殆ど相殺され、ピン部４６に加わる力４６Ｆのみに抑えられることになる。従って、揺動スクロール２８の転覆モーメントは極力低減され、従来使用されていたスラスト軸受や背圧室なども廃止することができるようになる。
【００５２】また、固定スクロール２４、２７及び揺動スクロール２８には二条のラップ３３、３４、３６、３７、４１、４２、４３、４４が形成されているので、空気の吸込位置は図６に矢印で示す如く４カ所（一条の場合には図７に矢印で示す如く一カ所。尚、この場合揺動スクロールをＹ２、ラップをＬ２で示す）となり、一回転において従来一回の吸気行程であったものが、９０度毎に吸気を行うようになる。
【００５３】更に、一条の場合のラップ間隔をＡ（図７）、本発明の場合のラップ間隔をＢ（図６）とし、ラップ厚みをｔとすると、Ａ＝２Ｂ＋ｔとなり、図７の場合の揺動スクロールＹ２の揺動半径ＲａはＲａ＝（Ａ−ｔ）／２＝｛（２Ｂ＋ｔ）−ｔ｝／２＝Ｂ、図６の場合の揺動スクロール２８の揺動半径ＲｂはＲｂ＝（Ｂ−ｔ）／２となる。
【００５４】このように、ラップを二条にしたことによって、揺動スクロール２８の揺動半径を縮小することが可能となる。これにより、揺動スクロール２８を含む重量物の偏心量を小さく抑え、遠心力を抑制しながら、取り扱い空気流量を増加させることができるようになり、バランスウエイト６４、１１３などの小型化と、トルク変動の小さい滑らかな運転を実現することができるようになる。
【００５５】尚、図８はチップシール４８を取り付けない実施例の揺動スクロール２８を示しており、図９はそれに対応するラップ一条の場合の揺動スクロールＹ２を示している。また、図１０は腕部４７を三カ所（その場合、偏心シャフト６６も三カ所となる）とした場合の揺動スクロール２８を示しており、図１１はそれに対応するラップ一条の場合の揺動スクロールＹ２を示している。
【００５６】また、軸シール５８によって圧縮空間４９へのオイルなどの侵入が阻止されることにより、圧力流体（空気）の清浄度が保持されるようになり、圧力流体の異物除去などの必要が無くなって、流体を直接利用することが可能となる。
【００５７】このようにして圧縮要素８から吐出された高温・高圧の空気は、前述の如く熱交換器４及び６で冷却された後、低温・高圧となって膨張要素９の吸入口９Ｓに至る。このとき、電動要素１１の回転力は回転軸５４を介して膨張要素９の揺動スクロール８３に伝えられており、揺動スクロール８３はこのスクロールのピン部１１１に挿入された回転軸５４の駆動部１０７で駆動され、偏心シャフト１１４によって固定スクロール７９、８２に対して自転しないように円軌道上を公転させられている。
【００５８】そして、固定スクロール７９及び８２と揺動スクロール８３とはこれらのスクロールで形成された両面の膨張空間１０２、１０２を内方から外方へ向かって次第に拡張させ、吸込口９Ｓから流入した空気を膨張させる。この膨張した温度低下した空気は内側ハウジング７８の吐出口９Ｄから吐出される。
【００５９】このとき、揺動スクロール８３も両面に膨張空間１０２、１０２が形成されることにより、前述と同様にスラスト力が相殺されるようになる。また、固定スクロール７９、８２及び揺動スクロール８３にも二条のラップ８８、８９、９１、９２、９４、９６、９７、９８が形成されているので、前述同様に揺動スクロール８３の揺動半径が縮小されることになる。また、軸シール１０６によって膨張空間１０２へのオイルなどの侵入も同様に阻止される。
【００６０】特に、膨張空間１０２、１０２内における圧力流体（空気）の膨張により発生する力は、回転軸５４に伝達されて電動要素１１の回転を補填することになる。即ち、空気の膨張を利用することにより、膨張要素９にて電動要素１１の駆動力の回収を行うことができるようになり、効率が改善される。
【００６１】また、主ハウジング７７には内側ハウジング７８と接触する面に真空断熱パネル１２３が取り付けられているので、両者間の熱伝達は僅かに残った面接触部分からのみとなる。これにより、電動要素１１側から膨張要素９に伝達される熱を最小限とし、膨張要素９における低温発生に与える悪影響を最小限に抑制して低温発生効率を更に向上させることができるようになる。
【００６２】尚、膨張要素９から吐出された低温空気は前述の如く被冷却空間２に供給されて冷却作用を発揮するものである。
【００６３】
【発明の効果】以上詳述した如く請求項１の発明によれば、従来の空気サイクル式空気調和機に比して低回転での運転が可能となり、軸受摺動部などの劣化を抑制し、耐久性の改善を図ることが可能となる。また、内部における空気リークも生じ難くなるので、効率の低下も防止することができるようになるものである。
【００６４】特に、請求項２の発明によればこれらに加えて、一台のスクロール流体機械が備える圧縮要素及び膨張要素にて圧縮手段と膨張手段を構成できるので、部品点数と構成の簡素化による生産性の向上とコストの低減を図ることができるようになる。また、空気の膨張を利用することにより、膨張要素にて電動要素の駆動力の回収を行うことができるようになり、著しい効率の改善を図ることが可能となるものである。
【００６５】請求項３の発明によれば、圧縮要素にて空気サイクル式冷却装置の圧縮手段を構成し、膨張要素にて同冷却装置の膨張手段を構成することにより、前記種々の作用効果を享受することができるようになり、空気サイクル式冷却装置に極めて好適なスクロール流体機械となるものである。
【００６６】請求項４の発明によれば、上記に加えて各固定スクロール及び揺動スクロールの鏡板に複数条のラップを立設したので、揺動スクロールの揺動半径を縮小することが可能となる。これにより、揺動スクロールを含む重量物の偏心量を小さく抑え、遠心力を抑制しながら、取り扱い空気流量を増加させることができるようになり、バランスウエイトなどの小型化と、トルク変動の小さい滑らかな運転を実現することができるようになるものである。
【００６７】請求項５の発明によれば、上記に加えて圧縮要素と膨張要素をそれぞれ、各ラップが対向するように配置された一対の固定スクロールと、鏡板の両面に各固定スクロールのラップにかみ合うラップをそれぞれ立設した揺動スクロールとから構成したので、揺動スクロールの両面の圧力室によって当該揺動スクロールに加わるスラスト力を効果的に相殺することができるようになる。
【００６８】これにより、揺動スクロールの転覆モーメントを極力低減させることが可能となり、従来使用されていたスラスト軸受や背圧室なども廃止することができるようになるものである。
【００６９】請求項６の発明によれば、上記に加えて圧縮要素及び膨張要素を無給油式スクロール機構にて構成したので、圧力流体の清浄度が保持されるようになり、圧力流体の異物除去などの必要が無くなって、流体を直接利用することが可能となる。これにより、空気サイクル式冷却装置に一層好適なスクロール流体機械となるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年９月１６日（１９９８．９．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６７９４
【弁理士】
【氏名又は名称】安富 耕二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−８８３８０（Ｐ２０００−８８３８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月３１日（２０００．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２６１９０９ |
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