TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spiral-Fluidmaschine, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Spiral-Fluidmaschine, die zum Gebrauch als ein Expander mit integriertem Verdichter geeignet ist.The present invention relates to a spiral fluid machine, and more particularly relates to a spiral fluid machine suitable for use as an integrated compressor expander.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Als eine herkömmliche Spiral-Fluidmaschine ist zum Beispiel eine Spiral-Fluidmaschine bekannt, die in der Patentdruckschrift 1 offenbart ist. Die in der Patentdruckschrift 1 offenbarte Spiral-Fluidmaschine hat eine orbitierende Spirale, in der eine Spiralhülle ausgebildet ist, eine feste Spirale, in der eine Spiralhülle ausgebildet ist, die mit der Hülle der orbitierenden Spirale im Eingriff ist, und ein Stützteil, das die orbitierende Spirale stützt, damit sie eine Umlaufbewegung hinsichtlich der festen Spirale durchführen kann, und die Spiral-Fluidmaschine ist dazu konfiguriert, einen Verdichtungsbereich und einen Expansionsbereich zu bilden, indem eine Arbeitskammer zwischen der Spiralhülle der festen Spirale und der Spiralhülle der orbitierenden Spirale durch eine Trennwand partitioniert wird.As a conventional scroll type fluid machine, for example, a spiral fluid machine disclosed in Patent Document 1 is known. The spiral fluid machine disclosed in Patent Document 1 has an orbiting scroll in which a spiral wrap is formed, a fixed scroll in which a spiral wrap is formed which engages with the wrap of the orbiting scroll, and a support member having the orbiting scroll Spiral supports to perform a rotational motion with respect to the fixed scroll, and the scroll fluid machine is configured to form a compression region and an expansion region by partitioning a working chamber between the spiral coil of the fixed scroll and the spiral wrap of the orbiting scroll through a partition wall becomes.
Die Spiral-Fluidmaschine ist zum Beispiel mit einem Kühlkreislauf verbunden, sie treibt die orbitierende Spirale für eine Bewegung in einer umlaufenden Weise durch die Expansionsenergie eines Arbeitsfluids mit hohem Druck an, das aus dem Kühlkreislauf in den Expansionsbereich eingeführt wird, sie verdichtet ein Arbeitsfluid mit niedrigem Druck, das aus dem Kühlkreislauf in den Verdichtungsbereich durch die Umlaufantriebskraft eingeführt wird, und sie lässt das verdichtete Arbeitsfluid zu einem Hauptverdichter aus, der an der Seite des Kühlkreislaufes separat vorgesehen ist. Auf diese Weise wird durch das Expandieren des Arbeitsfluids eine Energie regeneriert, und das Arbeitsfluid wird unter Nutzung der regenerierten Energie verdichtet.For example, the spiral fluid machine is connected to a refrigeration cycle, it drives the orbiting scroll to move in a circulating manner by the expansion energy of a high pressure working fluid introduced from the refrigeration cycle into the expansion region, and compresses a working fluid of low Pressure introduced from the refrigeration cycle into the compression area by the circulating drive force, and discharges the compressed working fluid to a main compressor, which is provided separately on the side of the refrigeration cycle. In this way, by expanding the working fluid, an energy is regenerated, and the working fluid is compressed using the regenerated energy.
LISTE DER DRUCKSCHRIFTENLIST OF PRINTING WRITINGS
PATENTDRUCKSCHRIFTPATENT PUBLICATION
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Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP-2012-52527 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open Publication JP-2012-52527
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SINDPROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION
Bei dieser Art der Spiral-Fluidmaschine, wie sie vorstehend beschrieben ist, wird hierbei der Einfluss eines Dichtungsabschnittszwischenraums (nachfolgend als ein „minimaler Zwischenraum” bezeichnet) zwischen der Hülle der orbitierenden Spirale und der Hülle der festen Spirale in dem Expansionsbereich auf einen Energieregenerationswirkungsgrad in einem Fall groß, in dem die Energie durch expandierendes Arbeitsfluid regeneriert wird und das Arbeitsfluid durch Nutzung der regenerierten Energie verdichtet wird, da ein Expansionsverhältnis in dem Expansionsbereich groß ist, und somit bestehen Bedenken, dass der Energieregenerationswirkungsgrad nachteilig beeinflusst werden kann.In this type of spiral fluid machine as described above, the influence of a seal portion clearance (hereinafter referred to as a "minimum clearance") between the sheath of the orbiting scroll and the sheath of the fixed scroll in the expansion range is referred to energy regeneration efficiency in FIG In the case where the energy is regenerated by expanding working fluid and the working fluid is condensed by utilizing the regenerated energy because an expansion ratio in the expansion range is large, there is a concern that energy regeneration efficiency may be adversely affected.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts eines derartigen Problems geschaffen, und es ist die Aufgabe, eine Spiral-Fluidmaschine vorzusehen, bei der der Einfluss eines minimalen Zwischenraumes in einem Expansionsbereich auf den Energieregenerationswirkungsgrad reduziert wird.The present invention has been made in view of such a problem, and it is an object to provide a spiral fluid machine in which the influence of a minimum gap in an expansion area on the energy regeneration efficiency is reduced.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEMEMEANS TO SOLVE THE PROBLEMS
Aus diesem Grund ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Spiral-Fluidmaschine vorgesehen, die Folgendes aufweist: eine Spiraleinheit, in der eine feste Spirale und eine orbitierende Spirale, die jeweils eine darin ausgebildete Spiralhülle haben, so angeordnet sind, dass sich die Hüllen gegenüberliegen, und in der ein Expansionsbereich zum Expandieren eines Arbeitsfluids und ein Verdichtungsbereich zum Verdichten eines Arbeitsfluids zwischen der Spiralhülle der festen Spirale und der Spiralhülle der orbitierenden Spirale ausgebildet sind; und einen Stützteil, der die orbitierende Spiral stützt, damit sie eine Umlaufbewegung hinsichtlich der festen Spirale durchführen kann, wobei der Verdichtungsbereich durch eine Energie angetrieben wird, die in dem Expansionsbereich regeneriert wird, wobei ein minimaler Zwischenraum zwischen der Hülle der festen Spirale und der Hülle der orbitierenden Spirale in dem Expansionsbereich kleiner eingestellt ist als ein minimaler Zwischenraum zwischen der Hülle der festen Spirale und der Hülle der orbitierenden Spirale in dem Verdichtungsbereich.For this reason, according to one aspect of the present invention, there is provided a scroll type fluid machine comprising: a scroll unit in which a fixed scroll and an orbiting scroll, each having a scroll wrap formed therein, are arranged to face the cases and in which an expansion area for expanding a working fluid and a compression area for condensing a working fluid are formed between the spiral shell of the fixed scroll and the spiral cover of the orbiting scroll; and a support member supporting the orbiting scroll to allow it to rotate with respect to the fixed scroll, the compression portion being driven by energy regenerated in the expansion region, with a minimum clearance between the fixed scroll wrap and the shell the orbiting scroll in the expansion area is set smaller than a minimum gap between the shell of the fixed scroll and the envelope of the orbiting scroll in the compression area.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNGEFFECTS OF THE INVENTION
Gemäß der Spiral-Fluidmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der minimale Zwischenraum zwischen der Hülle der festen Spirale und der Hülle der orbitierenden Spirale in dem Expansionsbereich kleiner eingestellt als der minimale Zwischenraum zwischen der Hülle der festen Spirale und der Hülle der orbitierenden Spirale in dem Verdichtungsbereich, und daher ist es bei der Spiral-Fluidmaschine möglich, die ein Arbeitsfluid durch Nutzung der Expansionsenergie des Arbeitsfluids verdichtet, den Einfluss des minimalen Zwischenraums in dem Expansionsbereich, der ein großes Expansionsverhältnis hat, auf den Energieregenerationswirkungsgrad zu reduzieren.According to the spiral fluid machine according to one aspect of the present invention, the minimum clearance between the fixed scroll sheath and the sheath of the orbiting scroll in the expansion area is set smaller than the minimum clearance between the sheath of the fixed scroll and the sheath of the orbiting scroll in the Compression area, and therefore it is possible in the spiral fluid machine, which compresses a working fluid by utilizing the expansion energy of the working fluid, the influence of the minimum gap in the expansion area, which has a high expansion ratio to reduce energy regeneration efficiency.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Spiral-Fluidmaschine bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 shows a longitudinal sectional view of a spiral fluid machine in an embodiment of the present invention.
2 zeigt eine Draufsicht einer festen Spirale gemäß dem Ausführungsbeispiel bei Betrachtung von einer Seite der orbitierenden Spirale. 2 shows a plan view of a fixed spiral according to the embodiment when viewed from one side of the orbiting spiral.
3 zeigt eine Draufsicht einer orbitierenden Spirale gemäß dem Ausführungsbeispiel bei Betrachtung von einer Seite der festen Spirale. 3 FIG. 10 is a plan view of an orbiting scroll according to the embodiment when viewed from one side of the fixed scroll. FIG.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer exzentrischen Buchse gemäß dem Ausführungsbeispiel. 4 shows a perspective view of an eccentric bush according to the embodiment.
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines kombinierten Zustands der orbitierenden Spirale und der festen Spirale an einer Seite des Expansionsbereiches gemäß dem Ausführungsbeispiel. 5 FIG. 12 is a cross-sectional view showing a combined state of the orbiting scroll and the fixed scroll on a side of the expansion area according to the embodiment. FIG.
6A und 6B zeigen Ansichten des minimalen Zwischenraums in einer radialen Richtung einer Spiraleinheit, die in der 5 dargestellt ist, wobei die 6A eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A zeigt, der in der 5 dargestellt ist, und die 6B eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B zeigt, der in der 5 dargestellt ist. 6A and 6B show views of the minimum gap in a radial direction of a spiral unit, which in the 5 is shown, wherein the 6A a partially enlarged view of a portion A, which in the 5 is shown, and the 6B a partially enlarged view of a portion B, which in the 5 is shown.
7 zeigt eine Ansicht des kombinierten Zustands der orbitierenden Spirale und der festen Spirale in einem Expansionsbereich gemäß dem Ausführungsbeispiel, und sie ist eine ausschnittartige Längsschnittansicht des Abschnitts A, der in der 5 dargestellt ist. 7 FIG. 12 is a view showing the combined state of the orbiting scroll and the fixed scroll in an expansion area according to the embodiment, and FIG. 12 is a partial longitudinal sectional view of the portion A shown in FIG 5 is shown.
8 zeigt eine Ansicht des kombinierten Zustands der orbitierenden Spirale und der festen Spirale in einem Verdichtungsbereich gemäß dem Ausführungsbeispiel, und sie zeigt eine ausschnittartige Längsschnittansicht des Abschnitts B, der in der 5 dargestellt ist. 8th FIG. 12 is a view showing the combined state of the orbiting scroll and the fixed scroll in a compression region according to the embodiment, and FIG. 12 is a fragmentary longitudinal sectional view of the portion B shown in FIG 5 is shown.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNGEMBODIMENT OF THE INVENTION
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Die 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Expanders 100 mit integriertem Verdichter, der ein erstes Ausführungsbeispiel einer Spiral-Fluidmaschine ist, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird. In der 1 ist der Expander 100 mit integriertem Verdichter mit einem Kühlkreislauf (Verdampfer und Kondensator) (nicht gezeigt) verbunden, er treibt eine orbitierende Spirale an, damit sie sich durch die Expansionsenergie eines eingeführten Kühlmittels mit hohem Druck hinsichtlich einer festen Spirale umlaufend bewegt, er verdichtet ein Kühlmittel mit niedrigem Druck, das aus dem Kühlkreislauf durch die erzeugte Rotationsantriebskraft eingeführt wird, und er lässt das verdichtete Kühlmittel zu einem Hauptverdichter des Kühlkreislaufes aus. Der Expander 100 mit integriertem Verdichter ist mit einem Expansionsbereich 1 und einem Verdichtungsbereich 2 als Arbeitskammern versehen, und er treibt den Verdichtungsbereich 2 durch eine Energie an, die in dem Expansionsbereich 1 regeneriert wird. Der Expansionsbereich 1 und der Verdichtungsbereich 2 werden später im Einzelnen beschrieben.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The 1 shows a longitudinal sectional view of an expander 100 integrated compressor, which is a first embodiment of a spiral fluid machine to which the present invention is applied. In the 1 is the expander 100 with integrated compressor connected to a cooling circuit (evaporator and condenser) (not shown), it drives an orbiting scroll to revolve around the expansion energy of an introduced high pressure refrigerant with respect to a fixed scroll, it compresses a low pressure refrigerant which is introduced from the refrigeration cycle by the generated rotational drive force, and it leaves the compressed refrigerant to a main compressor of the refrigeration cycle. The expander 100 with integrated compressor is with an expansion area 1 and a compression area 2 provided as working chambers, and he drives the compression area 2 through an energy that is in the expansion area 1 is regenerated. The expansion area 1 and the compression area 2 will be described later in detail.
Wie dies in der 1 dargestellt ist, ist der Expander 100 mit integriertem Verdichter mit einem Gehäuse 10 versehen. In dem Gehäuse 10 sind hauptsächlich eine Spiraleinheit 20, die mit einer festen Spirale 3 und einer orbitierenden Spirale 4 versehen ist, und ein Stützteil 30 angeordnet, der die orbitierende Spirale 4 stützt.Like this in the 1 is shown is the expander 100 with integrated compressor with a housing 10 Mistake. In the case 10 are mainly a spiral unit 20 that with a tight spiral 3 and an orbiting spiral 4 is provided, and a support member 30 arranged the orbiting spiral 4 supports.
Das Gehäuse 10 hat einen Hauptrahmen 11, der die feste Spirale 3 fest stützt, ein kappenförmiges, oberes Fach 12, das einen oberen Abschnitt des Hauptrahmens 11 schließt, und ein kappenförmiges, unteres Fach 13, das einen unteren Abschnitt des Hauptrahmens 11 schließt, und es ist so geschaffen, dass der Hauptrahmen 11 zwischen dem oberen Fach 12 und dem unteren Fach 13 eingefasst ist.The housing 10 has a main frame 11 who is the tight spiral 3 firmly supports, a cap-shaped upper compartment 12 which is an upper section of the main frame 11 closes, and a cap-shaped, lower compartment 13 , which is a lower section of the main frame 11 closes, and it's made to be the main frame 11 between the upper compartment 12 and the lower compartment 13 is enclosed.
Wie dies in der 1 schematisch dargestellt ist, sind ein expansionsseitiges Saugrohr 14, das eine Strömung des Kühlmittels aus dem Kühlkreislauf in den Expansionsbereich 1 veranlasst, ein expansionsseitiges Auslassrohr 15, das das in dem Expansionsbereich 1 expandierte Kühlmittel zu dem Kühlkreislauf auslässt, und ein verdichtungsseitiges Auslassrohr 16, das das in den Verdichtungsbereich 2 verdichtete Kühlmittel zu dem Kühlkreislauf auslässt, in dem oberen Fach 12 angeordnet. Das expansionsseitige Saugrohr 14 und das expansionsseitige Auslassrohr 15 sind entsprechend mit einer expansionsseitigen Saugkammer 3d und einer expansionsseitigen Auslasskammer 3e verbunden, die in der festen Spirale 3 ausgebildet sind, und das verdichtungsseitige Auslassrohr 16 ist mit einer verdichtungsseitigen Auslasskammer 12a verbunden, die zwischen dem oberen Fach 12 und dem Hauptrahmen 11 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist ein verdichtungsseitiges Saugrohr 17, das eine Strömung des aus dem Kühlkreislauf eingeführten Kühlmittels in den Verdichtungsbereich 2 veranlasst, an der Seite des Außenumfangsabschnitts des Hauptrahmens 11 angeordnet, und das verdichtungsseitige Saugrohr 17 ist mit einer verdichtungsseitigen Saugkammer 3f verbunden, die in der festen Spirale 3 ausgebildet ist.Like this in the 1 is shown schematically, are an expansion-side intake manifold 14 introducing a flow of coolant from the cooling circuit into the expansion area 1 causes an expansion-side outlet pipe 15 that in the expansion area 1 expelled refrigerant to the cooling circuit, and a compression-side outlet pipe 16 that's in the compaction area 2 discharged compressed refrigerant to the refrigeration cycle, in the upper compartment 12 arranged. The expansion-side intake manifold 14 and the expansion-side outlet tube 15 are correspondingly with an expansion-side suction chamber 3d and an expansion-side discharge chamber 3e connected in the tight spiral 3 are formed, and the compression-side outlet pipe 16 is with a compression-side outlet chamber 12a connected between the upper compartment 12 and the main frame 11 is trained. In addition, a compression-side intake manifold 17 comprising a flow of the coolant introduced from the cooling circuit into the compression region 2 caused on the side of the outer peripheral portion of the main frame 11 arranged, and the compression-side suction pipe 17 is with a compression-side suction chamber 3f connected in the tight spiral 3 is trained.
Die Spiraleinheit 20 ist mit der festen Spirale 3 und der orbitierenden Spirale 4 versehen, in denen entsprechende Spiralhüllen 3L und 4L (siehe 2 und 3) ausgebildet sind, und die Spiralhüllen 3L und 4L sind so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, um so einen minimalen Zwischenraum zu gewährleisten (später beschrieben). Die Spiraleinheit 20 bildet den Expansionsbereich 1 und den Verdichtungsbereich 2 (siehe 1), die zwischen der Hülle 3L der festen Spirale 3 und der Hülle 4L der orbitierenden Spirale 4 Arbeitskammern für ein Arbeitsfluid konfigurieren. The spiral unit 20 is with the tight spiral 3 and the orbiting spiral 4 provided in which corresponding spiral covers 3L and 4L (please refer 2 and 3 ) are formed, and the spiral envelopes 3L and 4L are arranged so as to face each other so as to ensure a minimum gap (described later). The spiral unit 20 forms the expansion area 1 and the compression area 2 (please refer 1 ) between the shell 3L the solid spiral 3 and the shell 4L the orbiting spiral 4 Configure working chambers for a working fluid.
Die feste Spirale 3 ist an einer oberen Sitzfläche 11a1 eines abgestuften, konkaven Abschnitts 11a befestigt, der in dem Hauptrahmen 11 ausgebildet ist, wobei die Seite der Hüllenbildungsfläche nach unten gerichtet ist, wie dies in der 1 dargestellt ist. Wie dies in der 2 dargestellt ist, sind in der festen Spirale 3 eine innere Hülle 3La und eine äußere Hülle 3Lb als die Spiralhülle 3L ausgebildet, und eine ringartige Zwischentrennwand 3a und eine ringartige Außenseite näher an der Mittenseite als die Zwischentrennwand 3a, und die äußere Hülle 3Lb ist so vorgesehen, dass sie zwischen der Zwischentrennwand 3a und der Außentrennwand 3b vorsteht.The solid spiral 3 is on an upper seat 11a1 a stepped, concave section 11a fixed in the main frame 11 is formed, wherein the side of the shell-forming surface is directed downward, as shown in the 1 is shown. Like this in the 2 are shown in the solid spiral 3 an inner shell 3la and an outer shell 3lb as the spiral wrap 3L formed, and an annular intermediate partition 3a and a ring-like outer side closer to the center side than the intermediate partition 3a , and the outer shell 3lb is provided so that it is between the intermediate partition 3a and the external partition 3b protrudes.
Darüber hinaus ist in der festen Spirale 3 eine ringartige Nut 3c (siehe 2), in der ein Dichtring 5 (siehe 1) eingepasst ist, in einer Endseite der Zwischentrennwand 3a ausgebildet.In addition, in the solid spiral 3 an annular groove 3c (please refer 2 ), in which a sealing ring 5 (please refer 1 ) is fitted in one end side of the intermediate partition 3a educated.
Darüber hinaus ist in der festen Spirale 3, wie dies in der 2 dargestellt ist, die expansionsseitige Saugkammer 3d an einem mittleren Abschnitt ausgebildet, der ein Innenumfangsende des Expansionsbereiches 1 ist, die expansionsseitige Auslasskammer 3e ist an einem Außenumfangsende des Expansionsbereiches 1 im Inneren der Zwischentrennwand 3a ausgebildet, die verdichtungsseitige Saugkammer 3f ist an einem Außenumfangsende des Verdichtungsbereiches 2 im Inneren der Außentrennwand 3b ausgebildet, und ein verdichtungsseitiges Auslassloch 3g ist so ausgebildet, dass es ein Innenumfangsende des Verdichtungsbereiches 2 außerhalb der Zwischentrennwand 3a durchdringt.In addition, in the solid spiral 3 like this in the 2 is shown, the expansion-side suction chamber 3d formed at a central portion, which is an inner peripheral end of the expansion area 1 is, the expansion-side outlet chamber 3e is at an outer peripheral end of the expansion area 1 inside the partition wall 3a formed, the compression-side suction chamber 3f is at an outer peripheral end of the compression area 2 inside the outside partition 3b formed, and a compression-side outlet hole 3g is formed so that there is an inner peripheral end of the compression area 2 outside the partition wall 3a penetrates.
Die orbitierende Spirale 4 ist durch den Stützteil 30 gestützt, damit sie eine Umlaufbewegung um eine Achse einer festen Welle 6 (später beschrieben) durchführen kann, während sie an einer Zwischensockelfläche 11a2 des Hauptrahmens 11 platziert ist, wobei die Seite der Spiralbildungsfläche nach oben gerichtet ist, und zwar in einem Zustand, bei dem eine Drehung durch einen Anti-Drehmechanismus 50 wie zum Beispiel ein Oldham-Ring verhindert wird. In der orbitierenden Spirale 4 sind eine innere Hülle 4La und eine äußere Hülle 4Lb als die Spiralhülle 4L ausgebildet, wie dies in der 3 dargestellt ist. Eine Wandfläche der inneren Hülle 4La liegt einer Wandfläche der inneren Hülle 3La der festen Spirale 3 gegenüber, eine Wandfläche der äußeren Hülle 4Lb liegt einer Wandfläche der äußeren Hülle 3Lb der festen Spirale 3 gegenüber, und die Hüllen 4La und 4Lb sind so vorgesehen, dass sie in entgegengesetzten Spiralenrichtungen vorstehen. Darüber hinaus ist ein konkaver Abschnitt 4a, in dem eine exzentrische Buchse 31 (später beschrieben) so eingefügt ist, dass sie sich hinsichtlich der orbitierenden Spirale 4 relativ drehen kann, in der Fläche gegenüber der Hüllenbildungsfläche der orbitierenden Spirale 4 ausgebildet, wie dies in der 1 dargestellt ist.The orbiting spiral 4 is through the support part 30 supported so that they orbit around an axis of a fixed shaft 6 (described later) while standing on an intermediate socket surface 11a2 of the main frame 11 is placed, the side of the spiral formation surface is directed upward, in a state in which a rotation by an anti-rotation mechanism 50 how, for example, an Oldham ring is prevented. In the orbiting spiral 4 are an inner shell 4La and an outer shell 4lb as the spiral wrap 4L trained as in the 3 is shown. A wall surface of the inner shell 4La lies a wall surface of the inner shell 3la the solid spiral 3 opposite, a wall surface of the outer shell 4lb lies a wall surface of the outer shell 3lb the solid spiral 3 opposite, and the covers 4La and 4lb are provided so as to protrude in opposite spiral directions. In addition, a concave section 4a in which an eccentric bush 31 (described later) is inserted so that they are related to the orbiting spiral 4 can relatively rotate, in the surface opposite the envelope forming surface of the orbiting scroll 4 trained as in the 1 is shown.
Die feste Spirale 3 und die orbitierende Spirale 4 sind miteinander kombiniert, wobei die Wandflächen der Hüllen einander zugewandt sind, wie dies in der 1 dargestellt ist, wodurch der Expansionsbereich 1 zwischen der inneren Hülle 3La der festen Spirale 3 und der inneren Hülle 4La der orbitierenden Spirale 4 ausgebildet ist und der Verdichtungsbereich 2 zwischen der äußeren Hülle 3Lb der festen Spirale 3 und der äußeren Hülle 4Lb der orbitierenden Spirale 4 ausgebildet ist. Auf diese Weise ist die Spiraleinheit 20 von diesem Ausführungsbeispiel eine sogenannte Einzelplatten-Spiraleinheit, bei der die orbitierende Spirale 4, die den Expansionsbereich 1 bildet, und die orbitierende Spirale 4, die den Verdichtungsbereich 2 bildet, an derselben Fläche desselben Elementes ausgebildet sind.The solid spiral 3 and the orbiting spiral 4 are combined with each other, wherein the wall surfaces of the sheaths facing each other, as shown in the 1 is shown, reducing the expansion area 1 between the inner shell 3la the solid spiral 3 and the inner shell 4La the orbiting spiral 4 is formed and the compression area 2 between the outer shell 3lb the solid spiral 3 and the outer shell 4lb the orbiting spiral 4 is trained. This is the spiral unit 20 of this embodiment, a so-called single-plate spiral unit in which the orbiting spiral 4 that the expansion area 1 forms, and the orbiting spiral 4 that the compression area 2 forms, are formed on the same surface of the same element.
Der Stützteil 30 ist an der festen Welle 6 drehbar gestützt und stützt die orbitierende Spiral 4, damit sie eine Umlaufbewegung um eine Achse X1 der festen Welle 6 durchführen kann. Der Stützteil 30 ist insbesondere so konfiguriert, dass er die exzentrische Buchse 31, ein Nadellager 32, ein Radiallager 33 und ein Axiallager 34 aufweist.The support part 30 is at the solid wave 6 rotatably supported and supports the orbiting spiral 4 to make a circular motion about an axis X1 of the fixed shaft 6 can perform. The support part 30 In particular, it is configured to use the eccentric socket 31 , a needle bearing 32 , a radial bearing 33 and a thrust bearing 34 having.
Die exzentrische Buchse 31 ist an der festen Welle 6 hinsichtlich der Achse X1 der festen Welle 6 exzentrisch und drehbar gestützt und in dem konkaven Abschnitt 4a eingesetzt, der in der orbitierenden Spirale 4 ausgebildet ist, damit sie sich hinsichtlich der orbitierenden Spirale 4 relativ drehen kann.The eccentric bush 31 is at the solid wave 6 with respect to the axis X1 of the fixed shaft 6 eccentrically and rotatably supported and in the concave portion 4a used in the orbiting spiral 4 is designed to make it orbiting spiral 4 can rotate relatively.
Insbesondere hat die exzentrische Buchse 31 einen Flanschabschnitt 31a mit einem vergrößerten Durchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser des konkaven Abschnitts 4a der orbitierenden Spirale 4, einen zylindrischen Abschnitt 31b, der so vorgesehen ist, dass er von dem Flanschabschnitt 31a vorsteht, und ein Ausgleichsgewicht 31c, das an einem Abschnitt eines Außenumfangsabschnitts des Flanschabschnitts 31a einstückig ausgebildet ist, wie dies in der 4 dargestellt ist. Der zylindrische Abschnitt 31b hat einen Lochabschnitt 31b mit einer Mittelachse, die exzentrisch hinsichtlich einer Achse X3 des zylindrischen Abschnitts 31b ist und mit der Achse X1 der festen Welle 6 übereinstimmt, und er ist so ausgebildet, dass er hinsichtlich der Achse X1 der festen Welle 6 exzentrisch montiert werden kann. Ein Wellenabschnitt 6a (siehe 1) der festen Welle 6 ist in den Lochabschnitt 31b mit dem dazwischen angeordneten Nadellager 32 eingepasst, und somit ist die exzentrische Buchse 31 an der festen Welle 6 drehbar gestützt. Der zylindrische Abschnitt 31b ist in den konkaven Abschnitt 4a der orbitierenden Spirale 4 mit dem dazwischen angeordneten Radiallager 33 eingesetzt. Das Axiallager 34 ist zwischen dem Flanschabschnitt 31a und einem Basisabschnitt 6b (siehe 1) der festen Welle 6 angeordnet.In particular, the eccentric bushing has 31 a flange portion 31a with an enlarged diameter larger than the inner diameter of the concave portion 4a the orbiting spiral 4 , a cylindrical section 31b which is provided so as to be clear of the flange portion 31a protrudes, and a balance weight 31c at a portion of an outer peripheral portion of the flange portion 31a is integrally formed, as shown in the 4 is shown. The cylindrical section 31b has a hole section 31b with a central axis which is eccentric with respect to an axis X3 of the cylindrical portion 31b is and with the axis X1 of the fixed shaft 6 and is designed to be with respect to the axis X1 of solid wave 6 can be mounted eccentrically. A wave section 6a (please refer 1 ) of the fixed shaft 6 is in the hole section 31b with the needle bearing in between 32 fitted, and thus is the eccentric bushing 31 on the solid wave 6 rotatably supported. The cylindrical section 31b is in the concave section 4a the orbiting spiral 4 with the radial bearing in between 33 used. The thrust bearing 34 is between the flange portion 31a and a base section 6b (please refer 1 ) of the fixed shaft 6 arranged.
Die feste Welle 6 hat den Wellenabschnitt 6a an der oberen Endseite, den Basisabschnitt 6b, der so konfiguriert ist, dass er in einen Lochabschnitt 11c angepasst ist, der so ausgebildet ist, dass er einen Bodenabschnitt des Hauptrahmens 11 durchdringt, und einen Flanschabschnitt 6c, der so ausgebildet ist, dass er einen vergrößerten Durchmesser an der unteren Endseite hat, wie dies in der 1 dargestellt ist, und der Wellenabschnitt 6a und der Basisabschnitt 6b sind mit derselben Achse (X1) ausgebildet. Die feste Welle 6 ist an dem Hauptrahmen 11 befestigt, wobei ihre Achse X1 im Wesentlichen mit einer Mittelachse X2 der festen Spirale 3 übereinstimmt, zum Beispiel durch Einpassen des Basisabschnitts 6b in den Lochabschnitt 11c und durch Befestigen des Flanschabschnitts 6c an der unteren Fläche des Hauptrahmens 11 durch Verschrauben oder dergleichen. Die feste Welle 6 stützt nämlich nur die exzentrische Buchse 31 drehbar, und die feste Welle 6 selbst dreht sich nicht.The solid wave 6 has the shaft section 6a at the upper end side, the base section 6b that is configured to fit into a hole section 11c adapted to be formed so that it has a bottom portion of the main frame 11 penetrates, and a flange portion 6c which is formed to have an enlarged diameter at the lower end side, as shown in FIG 1 is shown, and the shaft portion 6a and the base section 6b are formed with the same axis (X1). The solid wave 6 is on the main frame 11 fixed with its axis X1 substantially with a central axis X2 of the fixed spiral 3 matches, for example, by fitting the base section 6b in the hole section 11c and by attaching the flange portion 6c on the lower surface of the main frame 11 by screwing or the like. The solid wave 6 it only supports the eccentric bush 31 rotatable, and the fixed shaft 6 itself does not turn.
Auf diese Weise stützt der Stützteil 30, der die exzentrische Buchse 31, das Nadellader 32, das Radiallager 33 und das Axiallager 34 aufweist, die orbitierende Spirale 4, damit sie eine Umlaufbewegung um die Achse X1 durchführt, indem der zylindrische Abschnitt 31b der exzentrischen Buchse 31, die an der festen Welle 6 durch das Nadellager 32 gestützt ist, exzentrisch hinsichtlich der Achse X1 der festen Welle 6 angeordnet ist und der zylindrische Abschnitt 31b in den konkaven Abschnitt 4a der orbitierenden Spirale 4 mit dem dazwischen angeordneten Radiallager 32 eingesetzt ist, so dass er hinsichtlich der orbitierenden Spirale 4 relativ drehbar ist.In this way supports the support member 30 who has the eccentric bushing 31 , the needle loader 32 , the radial bearing 33 and the thrust bearing 34 has, the orbiting spiral 4 to make a revolution about the axis X1 by the cylindrical section 31b the eccentric bush 31 that are on the solid wave 6 through the needle bearing 32 is supported, eccentric with respect to the axis X1 of the fixed shaft 6 is arranged and the cylindrical section 31b in the concave section 4a the orbiting spiral 4 with the radial bearing in between 32 is used so that he is in terms of orbiting spiral 4 is relatively rotatable.
Als Nächstes wird der minimale Zwischenraum zwischen der Hülle 3L der festen Spirale 3 und der Hülle 4L der orbitierenden Spirale 4 bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie dies in der 5 dargestellt ist, ist die Spiraleinheit 20 dadurch konfiguriert, dass die Hülle 3L der festen Spirale 3 und die Hülle 4L der orbitierenden Spirale 4 so kombiniert werden, dass sie miteinander im Eingriff sind. Hierbei ist es erforderlich, die Luftdichtigkeit des Expansionsbereiches 1 und des Verdichtungsbereiches 2 als die Arbeitskammern zwischen der festen Spirale 3 und der orbitierenden Spirale 4 während des Umlaufens der orbitierenden Spirale 4 aufrecht zu erhalten, und daher muss in dem Expansionsbereich 1 und dem Verdichtungsbereich 2 ein Spalt so klein wie möglich eingestellt werden, in dem sich die Hülle 4L der orbitierenden Spirale 4 und die Hülle 3L der festen Spirale 3 am dichtesten annähern. Dieser Spalt wird als der „minimale Zwischenraum” bezeichnet. Ein Ölfilm für die Schmierung ist in dem minimalen Zwischenraum (anders gesagt ein Dichtungsabschnittszwischenraum) ausgebildet, und somit werden der Expansionsbereich 1 und der Verdichtungsbereich 2 als die Arbeitskammern jeweils abgedichtet.Next is the minimum gap between the shell 3L the solid spiral 3 and the shell 4L the orbiting spiral 4 described in this embodiment. Like this in the 5 is shown, is the spiral unit 20 configured by the shell 3L the solid spiral 3 and the shell 4L the orbiting spiral 4 be combined so that they are engaged with each other. It is necessary here, the airtightness of the expansion area 1 and the compression area 2 as the working chambers between the fixed spiral 3 and the orbiting spiral 4 while orbiting the spiral 4 uphold, and therefore must in the expansion area 1 and the compression area 2 a gap can be set as small as possible, in which the shell 4L the orbiting spiral 4 and the shell 3L the solid spiral 3 closest to each other. This gap is referred to as the "minimum gap." An oil film for lubrication is formed in the minimum clearance (in other words, a seal portion clearance), and thus the expansion area becomes 1 and the compression area 2 each sealed as the working chambers.
Der minimale Zwischenraum wird jeweils in einer radialen Richtung und einer axialen Richtung (Höhenrichtung der jeweiligen Hülle) der Spiraleinheit 20 eingestellt. Dann wird ein minimaler Zwischenraum C in der radialen Richtung jeweils an der Seite des Expansionsbereiches 1 und an der Seite des Verdichtungsbereiches 2 eingestellt, wie dies in den 6A und 6B dargestellt ist, die ausschnittartig vergrößerte Ansichten eines Abschnitts A und eines Abschnitts B zeigen, die in der 5 dargestellt sind, wobei ein radialer minimaler Zwischenraum Cexp an der Seite des Expansionsbereiches 1 kleiner eingestellt wird als ein radialer minimaler Zwischenraum Ccomp an der Seite des Verdichtungsbereiches 2. Darüber hinaus wird auch ein axialer minimaler Zwischenraum CZ (das heißt der Zwischenraum zwischen der Spitze der Hülle und einem Nutboden, der die Hülle bildet) jeweils an der Seite des Expansionsbereiches 1 und an der Seite des Verdichtungsbereiches 2 eingestellt, wie dies in den 7 und 8 dargestellt ist, die vergrößerte Längsschnittansichten des Abschnitts A und des Abschnitts B zeigen, die in der 5 dargestellt sind, wobei ein axialer minimaler Zwischenraum CZexp an der Seite des Expansionsbereiches 1 kleiner eingestellt wird als ein axialer minimaler Zwischenraum CZcomp an der Seite des Verdichtungsbereiches 2. Auf diese Weise werden beide minimale Zwischenräume (Cexp und CZexp) in der radialen Richtung und der axialen Richtung an der Seite des Expansionsbereiches 1 kleiner eingestellt als die minimalen Zwischenräume (Ccomp und CZcomp) an der Seite des Verdichtungsbereiches 2.The minimum clearance becomes respectively in a radial direction and an axial direction (height direction of the respective shell) of the spiral unit 20 set. Then, a minimum clearance C in the radial direction becomes respectively on the side of the expansion area 1 and at the side of the compression area 2 set like this in the 6A and 6B showing in section enlarged views of a section A and a section B shown in the 5 are shown, wherein a radial minimum gap C exp on the side of the expansion area 1 is set smaller than a radial minimum clearance C comp at the compression region side 2 , In addition, an axial minimum clearance CZ (that is, the gap between the tip of the sheath and a groove bottom forming the sheath) also becomes the expansion area side, respectively 1 and at the side of the compression area 2 set like this in the 7 and 8th show the enlarged longitudinal sectional views of the section A and the section B, which in the 5 with an axial minimum gap CZ exp at the side of the expansion region 1 is set smaller than an axial minimum space CZ comp at the compression area side 2 , In this way, both minimum gaps (C exp and CZ exp ) in the radial direction and the axial direction become the expansion area side 1 set smaller than the minimum gaps (C comp and CZ comp ) at the compression area side 2 ,
Nachfolgend wird die Positionsbeziehung in der radialen Richtung zwischen der Hülle 3L (3La und 3Lb) der festen Spirale 3 und der Hülle 4L (4La und 4Lb) der orbitierenden Spirale 4 in dem Expansionsbereich 1 und dem Verdichtungsbereich 2 unter Bezugnahme auf die 4, 7 und 8 im Einzelnen beschrieben. Zunächst wird die Seite des Expansionsbereiches 1 beschrieben. Wie dies in der 7 dargestellt ist, ist eine Teilung der jeweiligen Hüllen 3La und 4La der festen Spirale 3 und der orbitierenden Spirale 4 in dem Expansionsbereich 1 als Pexp festgelegt, und eine Wanddicke der jeweiligen Hüllen 3La und 4La der festen Spirale 3 und der orbitierenden Spirale 4 in dem Expansionsbereich 1 ist als texp festgelegt. Wie dies darüber hinaus in der 4 dargestellt ist, ist ein exzentrischer Abstand der Mittelachse (in der 4 X1 und X2) des Lochabschnitts 31d hinsichtlich der Achse X3 des zylindrischen Abschnitts 31b als ein Kurbelradius POR festgelegt. Wie dies zusätzlich in den 7 und 8 dargestellt ist, ist die Hülle 4L (4La und 4Lb) der orbitierenden Spirale 4 um einen Betrag entsprechend einem doppelten Abstand des Kurbelradius POR hinsichtlich der radialen Richtung der Spiraleinheit 20 in Nuten bewegbar, die die Hülle 3L (3La und 3Lb) der festen Spirale 3 bilden. Der Kurbelradius POR wird durch den folgenden Ausdruck (1) dargestellt. POR = Pexp/2 – Cexp- texp (1) Hereinafter, the positional relationship in the radial direction between the sheath becomes 3L ( 3la and 3lb ) of the fixed spiral 3 and the shell 4L ( 4La and 4lb ) of the orbiting spiral 4 in the expansion area 1 and the compression area 2 with reference to the 4 . 7 and 8th described in detail. First, the page of the expansion area 1 described. Like this in the 7 is a division of the respective envelopes 3la and 4La the solid spiral 3 and the orbiting spiral 4 in the expansion area 1 as P exp , and a wall thickness of the respective shells 3la and 4La the solid spiral 3 and the orbiting spiral 4 in the expansion area 1 is called t exp established. Like this, moreover, in the 4 is shown, is an eccentric distance of the central axis (in the 4 X1 and X2) of the hole section 31d with respect to the axis X3 of the cylindrical portion 31b set as a crank radius POR. Like this in addition in the 7 and 8th is shown, is the shell 4L ( 4La and 4lb ) of the orbiting spiral 4 by an amount corresponding to twice the pitch of the crank radius POR with respect to the radial direction of the spiral unit 20 movable in grooves that cover the case 3L ( 3la and 3lb ) of the fixed spiral 3 form. The crank radius POR is represented by the following expression (1). POR = P exp / 2 - C exp - t exp (1)
Hinsichtlich der Seite des Verdichtungsbereiches 2, wie sie in der 8 dargestellt ist, wird der Kurbelradius POR andererseits durch den folgenden Ausdruck (2) dargestellt, wenn eine Teilung der jeweiligen Hüllen 3Lb und 4Lb der festen Spirale 3 und der orbitierenden Spirale 4 in dem Verdichtungsbereich 2 als Pcomp festgelegt ist und eine Wanddicke der jeweiligen Hüllen 3Lb und 4Lb der festen Spirale 3 und der orbitierenden Spirale 4 in dem Expansionsbereich 1 als tcomp festgelegt ist. POR = Pcomp/2 – Ccomp – tcomp (2) Regarding the side of the compression area 2 as they are in the 8th On the other hand, the crank radius POR is represented by the following expression (2) when dividing the respective shells 3lb and 4lb the solid spiral 3 and the orbiting spiral 4 in the compression area 2 is set as P comp and a wall thickness of the respective shells 3lb and 4lb the solid spiral 3 and the orbiting spiral 4 in the expansion area 1 is set as t comp . POR = P comp / 2 -C comp -t comp (2)
Da hierbei der Kurbelradius POR in dem Expansionsbereich 1 und dem Verdichtungsbereich 2 gleich ist, wird der relative Ausdruck aus den vorstehend beschriebenen Ausdrücken (1) und (2) im folgenden Ausdruck (3) dargestellt. Pexp/2 – Cexp – texp = Pcomp/2 – Ccomp – tcomp (3) Here, the crank radius POR in the expansion area 1 and the compression area 2 is the same, the relative term of the above-described expressions (1) and (2) is shown in the following expression (3). P exp / 2 - C exp - t exp = P comp / 2 - C comp - t comp (3)
Darüber hinaus wird aus dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (3) der folgende Ausdruck (4) dargestellt. Ccomp – Cexp = (Pcomp/2 – tcomp) – (Pexp/2 – texp) (4) Moreover, from the above-described expression (3), the following expression (4) is shown. C comp - C exp = (P comp / 2 - t comp ) - (P exp / 2 - t exp ) (4)
Damit hierbei eine Beziehung Ccomp – Cexp > 0 (das heißt Ccomp > Cexp) in dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (4) erhalten wird, ist es erforderlich, dass der folgende Ausdruck (5) erfüllt wird. Pcomp/2 – tcomp > Pexp/2 – texp (5) In this case, in order to obtain a relationship C comp -C exp > 0 (that is, C comp > C exp ) in the above-described expression (4), it is necessary to satisfy the following expression (5). P comp / 2 -t comp > P exp / 2 -t exp (5)
Hinsichtlich den radialen minimalen Zwischenräumen (Cexp und Ccomp) ist es auf diese Weise insbesondere günstig, wenn die Teilungen (Pcomp und Pexp) und die Wanddicken (tcomp und texp) so festgelegt sind, dass der Ausdruck (5) erfüllt wird. Zum Beispiel ist es günstig, wenn die Teilungen (Pcomp und Pexp) so gebildet sind, dass sie miteinander übereinstimmen und die Wanddicke texp an der Seite des Expansionsbereiches 1 dicker ist als die Wanddicke tcomp an der Seite des Verdichtungsbereiches 2, oder die Wanddicken (tcomp und texp) so gebildet sind, dass sie miteinander übereinstimmen und die Teilung Pexp an der Seite des Expansionsbereiches 1 kürzer ist als die Teilung Pcomp an der Seite des Verdichtungsbereiches 2, und wenn der vorstehend beschriebene Ausdruck (5) erfüllt ist, müssen die Teilungen (Pcomp und Pexp) oder die Wanddicken (tcomp und texp) an der Seite des Expansionsbereiches 1 und an der Seite des Verdichtungsbereiches 2 nicht miteinander übereinstimmen. Zusätzlich werden eine obere Grenze und eine untere Grenze einer Maßtoleranz der jeweiligen Teilungen (Pcomp und Pexp) und der Wanddicken (tcomp und texp) so festgelegt, dass der vorstehend beschriebene Ausdruck (5) bei jedem Maß in dem Toleranzbereich erfüllt ist.With regard to the radial minimum gaps (C exp and C comp ), it is particularly favorable in this way if the pitches (P comp and P exp ) and the wall thicknesses (t comp and t exp ) are determined such that the expression (5) is fulfilled. For example, it is preferable that the pitches (P comp and P exp ) are formed to agree with each other and the wall thickness t exp at the expansion area side 1 thicker than the wall thickness t comp at the side of the compression area 2 , or the wall thicknesses (t comp and t exp ) are formed to agree with each other and the pitch P exp at the expansion area side 1 shorter than the pitch P comp at the side of the compression area 2 and when the above-described expression (5) is satisfied, the pitches (P comp and P exp ) or the wall thicknesses (t comp and t exp ) must be at the expansion area side 1 and at the side of the compression area 2 do not agree with each other. In addition, an upper limit and a lower limit of a dimensional tolerance of the respective pitches (P comp and P exp ) and the wall thicknesses (t comp and t exp ) are set so that the above-described expression (5) is satisfied for every dimension in the tolerance range ,
Als Nächstes wird die Positionsbeziehung in der axialen Richtung zwischen der Hülle 3L (3La und 3Lb) der festen Spirale 3 und der Hülle 4L (4La und 4Lb) der orbitierenden Spirale 4 in dem Expansionsbereich 1 und dem Verdichtungsbereich 2 im Einzelnen beschrieben. Wie dies in den 7 und 8 dargestellt ist, werden die Beziehungsausdrücke in den folgenden Ausdrücken (6) und (7) eingerichtet, wenn eine Nuttiefe, die die Hülle 3L (die innere Hülle 3La) der festen Spirale 3 in dem Expansionsbereich 1 bildet, als Dexp festgelegt wird, die Höhe der Hülle 4L (die innere Hülle 4La) der orbitierenden Spirale in dem Expansionsbereich 1 als hexp festgelegt wird, eine Nuttiefe, die die Hülle 3L (die äußere Hülle 3Lb) der festen Spirale 3 in dem Verdichtungsbereich 2 bildet, als Dcomp festgelegt wird und die Höhe der Hülle 4L (die äußere Hülle 4Lb) der orbitierenden Spirale 4 in dem Verdichtungsbereich 2 als hcomp festgelegt wird. CZexp = Dexp – hexp (6) CZcomp = Dcomp – hcomp (7) Next, the positional relationship in the axial direction between the sheath becomes 3L ( 3la and 3lb ) of the fixed spiral 3 and the shell 4L ( 4La and 4lb ) of the orbiting spiral 4 in the expansion area 1 and the compression area 2 described in detail. Like this in the 7 and 8th is shown, the relational expressions in the following expressions (6) and (7) are established when a groove depth which is the envelope 3L (the inner shell 3la ) of the fixed spiral 3 in the expansion area 1 forms, as D exp is determined, the height of the shell 4L (the inner shell 4La ) of the orbiting scroll in the expansion area 1 is set as h exp , a groove depth which is the envelope 3L (the outer shell 3lb ) of the fixed spiral 3 in the compression area 2 forms as D comp is set and the height of the shell 4L (the outer shell 4lb ) of the orbiting spiral 4 in the compression area 2 is set as h comp . CZ exp = D exp - h exp (6) CZ comp = D comp -h comp (7)
Damit eine Beziehung CZcomp > CZexp aus den vorstehend beschriebenen Ausdrücken (6) und (7) erhalten wird, ist es hierbei erforderlich, dass der folgende Ausdruck (8) erfüllt wird. Dcomp – hcomp > Dexp – hexp (8) In order to obtain a relationship CZ comp > CZ exp from the expressions (6) and (7) described above, it is required here that the following expression (8) be satisfied. D comp -h comp > D exp -h exp (8)
Hinsichtlich den axialen minimalen Zwischenräumen (CZexp und CZcomp) ist es auf diese Weise insbesondere günstig, wenn die Nuttiefen (Dcomp und Dexp) der festen Spirale 3 und die Hüllhöhen (hcomp und hexp) der orbitierenden Spirale 4 so festgelegt sind, dass der Ausdruck (8) erfüllt ist. Zum Beispiel ist es günstig, wenn die Nuttiefen (Dcomp und Dexp) miteinander übereinstimmen und die Hüllhöhe hexp der orbitierenden Spirale 4 an der Seite des Expansionsbereiches 1 höher ist als die Hüllhöhe hcomp der orbitierenden Spirale 4 an der Seite des Verdichtungsbereiches 2, oder die Hüllhöhen (hcomp und hexp) der orbitierenden Spirale 4 miteinander übereinstimmen und die Nuttiefe Dexp der festen Spirale 3 an der Seite des Expansionsbereiches 1 flacher ist als die Nuttiefe Dcomp an der Seite des Verdichtungsbereiches 2, und wenn der vorstehend beschriebene Ausdruck (8) erfüllt ist, müssen die Nuttiefen (Dcomp und Dexp) oder die Hüllhöhen (hcomp und hexp) an der Seite des Expansionsbereiches 1 und an der Seite des Verdichtungsbereiches 2 nicht miteinander übereinstimmen. Zusätzlich werden eine obere Grenze und eine untere Grenze einer Maßtoleranz der jeweiligen Nuttiefen (Dcomp und Dexp) und der Hüllhöhen (hcomp und hexp) so festgelegt, dass der vorstehend beschriebene Ausdruck (8) bei jedem Maß in dem Toleranzbereich erfüllt ist.With regard to the axial minimum gaps (CZ exp and CZ comp ), it is particularly favorable in this way if the groove depths (D comp and D exp ) of the fixed spiral 3 and the envelope heights (h comp and h exp ) of the orbiting spiral 4 are set so that the expression (8) is satisfied. For example, it is favorable if the groove depths (D comp and D exp ) agree with each other and the envelope height h exp of the orbiting spiral 4 at the side of the expansion area 1 is higher than the envelope height h comp of the orbiting spiral 4 at the side of the compression area 2 , or the envelope heights (h comp and h exp ) of the orbiting spiral 4 coincide with each other and the groove depth D exp of the fixed spiral 3 at the side of the expansion area 1 flatter than the groove depth D comp at the side of the compression area 2 and when the above-described expression (8) is satisfied, the groove depths (D comp and D exp ) or the envelope heights (h comp and h exp ) must be at the expansion region side 1 and at the side of the compression area 2 do not agree with each other. In addition, an upper limit and a lower limit of a dimensional tolerance of the respective groove depths (D comp and D exp ) and the envelope heights (h comp and h exp ) are set so that the above-described expression (8) is satisfied every measure in the tolerance range ,
Als Nächstes wird ein Betrieb des Expanders 100 mit integriertem Verdichter von diesem Ausführungsbeispiel anhand der 1 schematisch beschrieben.Next is an operation of the expander 100 with integrated compressor of this embodiment with reference to 1 schematically described.
Ein Kühlmittel mit hohem Druck, das aus dem expansionsseitigen Saugrohr 14 eingezogen wird, wird in den Expansionsbereich 1 durch die expansionsseitige Saugkammer 3d eingeführt. In dem Expansionsbereich 1 vergrößert sich das Volumen zwischen den Spiralen 3 und 4, und die orbitierende Spirale 4 setzt die Umlaufbewegung um die Achse X1 der festen Spirale 3 aufgrund der Expansionsenergie des Kühlmittels fort. Das Kühlmittel, das für die Umlaufbewegung der orbitierenden Spirale 4 gedient hat, wird zu dem Kühlkreislauf durch die expansionsseitige Auslasskammer 3e und das expansionsseitige Auslassrohr 15 ausgelassen. Andererseits wird ein Kühlmittel mit niedrigem Druck, das aus dem verdichtungsseitigen Saugrohr 17 eingezogen wird, in dem Verdichtungsbereich 2 durch die verdichtungsseitige Saugkammer 3f eingeführt. In dem Verdichtungsbereich 2 verringert sich das Volumen zwischen den Spiralen 3 und 4 aufgrund der Umlaufbewegung der orbitierenden Spirale 4, und dementsprechend wird das eingeführte Kühlmittel verdichtet. Dann wird das verdichtete Kühlmittel zu dem Hauptverdichter des Kühlkreislaufes durch das verdichtungsseitige Auslassloch 3g, die verdichtungsseitige Auslasskammer 12a und das verdichtungsseitige Auslassrohr 16 ausgelassen. Auf diese Weise expandiert das Kühlmittel in dem Expansionsbereich 1 mit einem großen Expansionsverhältnis, und das Kühlmittel wird in dem Verdichtungsbereich 2 mit einem kleinen Verdichtungsverhältnis durch Nutzung der Expansionsenergie verdichtet.A high-pressure coolant coming from the expansion-side intake manifold 14 is retracted, is in the expansion area 1 through the expansion-side suction chamber 3d introduced. In the expansion area 1 increases the volume between the spirals 3 and 4 , and the orbiting spiral 4 sets the orbital motion about the axis X1 of the fixed spiral 3 due to the expansion energy of the coolant. The coolant used for the orbiting spiral orbital motion 4 has served to the cooling circuit through the expansion-side outlet chamber 3e and the expansion-side outlet tube 15 omitted. On the other hand, a low-pressure refrigerant coming from the compression-side suction pipe becomes 17 is retracted, in the compression area 2 through the compression-side suction chamber 3f introduced. In the compression area 2 the volume between the spirals decreases 3 and 4 due to the orbiting motion of the orbiting spiral 4 , and accordingly, the introduced refrigerant is compressed. Then, the compressed refrigerant becomes the main compressor of the refrigerating cycle through the discharge side discharge hole 3g , the compression-side outlet chamber 12a and the compression-side outlet pipe 16 omitted. In this way, the refrigerant expands in the expansion area 1 with a large expansion ratio, and the coolant will be in the compression area 2 compacted with a small compression ratio by using the expansion energy.
Gemäß dem Expander 100 mit integriertem Verdichter von diesem Ausführungsbeispiel sind die minimalen Zwischenräume (Cexp und CZexp) an der Seite des Expansionsbereiches 1 kleiner eingestellt als die minimalen Zwischenräume (Ccomp und CZcomp) an der Seite des Verdichtungsbereiches 2, und daher ist es bei der Spiral-Fluidmaschine möglich, die ein Arbeitsfluid durch Nutzung der Expansionsenergie des Arbeitsfluid verdichtet, den Einfluss eines Zwischenraums in dem Expansionsbereich 1, der ein großes Expansionsverhältnis hat, auf den Energieregenerationswirkungsgrad zu reduzieren, und es ist möglich, ein Kühlmittel durch wirksames Regenerieren von Expansionsenergie zu verdichten.According to the expander 100 with integrated compressor of this embodiment, the minimum gaps (C exp and CZ exp ) are on the side of the expansion area 1 set smaller than the minimum gaps (C comp and CZ comp ) at the compression area side 2 , and therefore it is possible in the spiral fluid machine, which compresses a working fluid by utilizing the expansion energy of the working fluid, the influence of a clearance in the expansion area 1 having a large expansion ratio to reduce the energy regeneration efficiency, and it is possible to densify a refrigerant by effectively regenerating expansion energy.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind darüber hinaus beide minimalen Zwischenräume (Cexp und CZexp) in der radialen Richtung und der axialen Richtung an der Seite des Expansionsbereiches 1 kleiner eingestellt als die minimalen Zwischenräume (Ccomp und CZcomp) an der Seite des Verdichtungsbereiches 2, und daher ist es möglich, eine zuverlässige Abdichtung in dem Expansionsbereich 1 durchzuführen. Zusätzlich ist dies nicht einschränkend, und der minimale Zwischenraum, der an der Seite des Expansionsbereiches 1 kleiner eingestellt ist als an der Seite des Verdichtungsbereiches 2, kann zumindest einer der Zwischenräume in der radialen Richtung und der axialen Richtung sein.In this embodiment, moreover, both of the minimum gaps (C exp and CZ exp ) in the radial direction and the axial direction are on the side of the expansion area 1 set smaller than the minimum gaps (C comp and CZ comp ) at the compression area side 2 , and therefore it is possible to have a reliable seal in the expansion area 1 perform. In addition, this is not limiting, and the minimum clearance is at the side of the expansion area 1 is set smaller than at the side of the compression area 2 , At least one of the gaps may be in the radial direction and the axial direction.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Spiraleinheit 20 als eine Einzelplatten-Spiraleinheit festgelegt ist, bei der die orbitierende Spirale 4, die den Expansionsbereich 1 bildet, und die orbitierende Spirale 4, die den Verdichtungsbereich 2 bildet, an derselben Fläche desselben Elements ausgebildet sind, ist es dann möglich, die Einheit kompakt zu gestalten, wenn dies zum Beispiel mit einer sogenannten Rückspiraleneinheit verglichen wird, bei der die orbitierende Spirale 4, die den Expansionsbereich 1 bildet, und die orbitierende Spirale 4, die den Verdichtungsbereich 2 bildet, jeweils an separaten Elementen ausgebildet sind und die Rückseiten (das heißt die Flächen, die keine Hülle bilden) der jeweiligen Elemente so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen.Since in this embodiment, the spiral unit 20 is defined as a single-plate spiral unit, in which the orbiting spiral 4 that the expansion area 1 forms, and the orbiting spiral 4 that the compression area 2 If it is formed on the same surface of the same element, it is then possible to make the unit compact, for example when compared to a so-called rewinding unit, in which the orbiting scroll 4 that the expansion area 1 forms, and the orbiting spiral 4 that the compression area 2 are each formed on separate elements and the backsides (that is, the surfaces that do not form a shell) of the respective elements are arranged so that they face each other.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde zusätzlich ein Fall beschrieben, bei dem nur das Radiallager 33 zwischen der orbitierenden Spirale 4 und der exzentrischen Buchse 31 vorgesehen ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend, und zum Beispiel kann des Weiteren ein Axiallager zwischen einer Endseite einer Nabe, die den konkaven Abschnitt 4a bildet, und den Flanschabschnitt 3a1 der exzentrischen Buchse 31 vorgesehen sein.In this embodiment, an additional case where only the radial bearing has been described 33 between the orbiting spiral 4 and the eccentric bush 31 is provided. However, this is not limiting, and for example, further, a thrust bearing between an end side of a hub, which is the concave portion 4a forms, and the flange portion 3a1 the eccentric bush 31 be provided.
Des Weiteren wurde bei diesem Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben, in dem das Nadellager 32 und das Radiallager 33 zwischen der exzentrischen Buchse 31 sowie dem konkaven Abschnitt 4a und dem Wellenabschnitt 6a vorgesehen sind. Jedoch ist dies nicht einschränkend, und die exzentrische Buchse 31 selbst kann als ein Gleitlager verwendet werden, das die gegenseitige relative Drehung der orbitierenden Spirale 4 und des Wellenabschnitts 6a aufnimmt, ohne dass die Lager 32 und 33 vorgesehen werden.Furthermore, in this embodiment, a case has been described in which the needle roller bearing 32 and the radial bearing 33 between the eccentric bush 31 as well as the concave section 4a and the shaft section 6a are provided. However, this is not limiting, and the eccentric bush 31 itself can be used as a plain bearing, which is the mutual relative rotation of the orbiting spiral 4 and the shaft section 6a picks up without the bearings 32 and 33 be provided.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde darüber hinaus die feste Welle 6 als ein Fall beschrieben, in dem sie an dem Hauptrahmen 11 befestigt ist, wobei ihre Achse X1 im Wesentlichen mit der Mittelachse X2 der festen Spirale 3 übereinstimmt. Jedoch ist dies nicht einschränkend, und die feste Welle 6 kann befestigt sein, wobei die Achse X1 von der Mittelachse X2 der festen Spirale 3 versetzt ist.In addition, in this embodiment, the fixed shaft became 6 described as a case in which they are attached to the main frame 11 is fixed, with its axis X1 substantially with the central axis X2 of the fixed spiral 3 matches. However, this is not limiting, and the solid wave 6 may be fixed, wherein the axis X1 from the central axis X2 of the fixed spiral 3 is offset.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde darüber hinaus der Stützteil 30 als ein Fall beschrieben, in dem er eine Konfiguration hat, bei der der Stützteil 30 an der festen Welle 6 gestützt ist, die an dem Hauptrahmen 11 befestigt ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend, und der Stützteil 30 kann so konfiguriert sein, dass er an einer drehbaren Welle gestützt ist, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Darüber hinaus wurde die Spiraleinheit 20 als ein Fall beschrieben, in dem sie eine Einzelplatten-Spiraleinheit ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend, und die vorstehend beschriebene Rückspiraleneinheit ist auch anwendbar, auch wenn dies nicht beschrieben ist. In diesem Fall können zum Beispiel die orbitierende Spirale 4, die den Expansionsbereich 1 bildet, und die orbitierende Spirale 4, die den Verdichtungsbereich 2 bildet, durch ein monolithisches Element konfiguriert sein, wobei Spiralen an beiden Flächen vorgesehen sind, und im Falle von separaten Elementen kann eine Verbindungswelle vorgesehen sein, die die orbitierenden Spiralen verbindet und eine Rotationsantriebskraft, die in dem Expansionsbereich 1 durch die Expansion des Arbeitsfluids erzeugt wird, zu dem Verdichtungsbereich 2 überträgt.In this embodiment, moreover, the support member 30 as a case in which it has a configuration in which the support member 30 on the solid wave 6 is supported on the main frame 11 is attached. However, this is not limiting, and the support part 30 may be configured to be supported on a rotatable shaft, although not shown. In addition, the spiral unit 20 as a case where it is a single-plate spiral unit. However, this is not limiting, and the rewinding unit described above is also applicable, although not described. In this case, for example, the orbiting spiral 4 that the expansion area 1 forms, and the orbiting spiral 4 that the compression area 2 may be configured by a monolithic element with spirals provided on both surfaces, and in the case of separate elements, a connecting shaft connecting the orbiting scrolls and a rotational driving force provided in the expansion region may be provided 1 generated by the expansion of the working fluid, to the compression area 2 transfers.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und vielfältige Änderungen können innerhalb des Umfangs geschaffen werden, der die Idee der vorliegenden Erfindung nicht verlässt.An embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made within the scope which does not depart from the idea of the present invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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100100
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Spiral-FluidmaschineScroll fluid machine
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11
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Expansionsbereich (Arbeitskammer)Expansion area (working chamber)
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22
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Verdichtungsbereich (Arbeitskammer)Compaction area (working chamber)
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33
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feste Spiralesolid spiral
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3L3L
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Spiralhüllespiral Wrap
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44
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orbitierende Spiraleorbiting spiral
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4L4L
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Spiralhüllespiral Wrap
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66
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feste Wellesolid wave
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2020
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Spiraleinheitspiral unit
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3030
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Stützteilsupporting part
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X1X1
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Achse de festen WelleAxis of the fixed shaft
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X2X2
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Mittelachse der festen SpiraleCentral axis of the fixed spiral
