JP2002235680A - Scroll type compressor for fuel cell - Google Patents

Scroll type compressor for fuel cell

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Publication number
JP2002235680A
JP2002235680A JP2001032522A JP2001032522A JP2002235680A JP 2002235680 A JP2002235680 A JP 2002235680A JP 2001032522 A JP2001032522 A JP 2001032522A JP 2001032522 A JP2001032522 A JP 2001032522A JP 2002235680 A JP2002235680 A JP 2002235680A
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JP
Japan
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scroll
fuel cell
drive
orbiting
balancer
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Pending
Application number
JP2001032522A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Moroi
隆宏 諸井
Yoshiyuki Nakane
芳之 中根
Toshiro Fujii
俊郎 藤井
Ryuta Kawaguchi
竜太 川口
Tsutomu Nasuda
勉 奈須田
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scroll type compressor for a fuel cell allowing significantly reducing noises such as a whizzing sound when rotating a rotation balancer. SOLUTION: This scroll type compressor 100 is formed by a drive motor 130, a drive crankshaft 131, a fixing scroll 110, a turning scroll 120 and the rotation balancer W mounted for reducing unbalance originating from a turning movement of the turning scroll. The rotation balancer is approximately fan- shaped and at least a part of its front end face abutting on surrounding gas at rotating is formed in a smooth curved surface. Since at least the part of the front end face is formed by the smooth curved surface, air flow generated when rotating the rotation balancer becomes smooth for reducing generation of the whizzing sound.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機運転時の騒
音低減を図ることができる回転バランサを有する燃料電
池用スクロール型圧縮機関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scroll type compression engine for a fuel cell having a rotary balancer capable of reducing noise during compressor operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧縮機の一種であるスクロール型圧縮機
は、小型で高効率であることから、家庭用エアコン、自
動車用エアコン等に広く用いられているが、最近の環境
問題の高まりと共に、燃料電池(水素−酸素型)の電極
に圧縮気体(水素、酸素または空気等)を供給するため
に使用される、燃料電池用スクロール型圧縮機の開発・
研究が現在盛んに行われている。スクロール型圧縮機の
基本構造は、ハウジング等に固定された固定スクロール
に、駆動モータ等で駆動されて旋回運動を行う旋回スク
ロールが噛合い、固定スクロールと旋回スクロールとの
間に形成された圧縮室に吸入された気体が、旋回スクロ
ールの旋回運動によって圧縮吐出されるものである。こ
こで、旋回スクロールは、駆動軸の軸心から偏心した位
置を旋回(公転)運動するため、その偏心分に相当する
遠心力が作用し、高速運転するほど大きな動的アンバラ
ンスを生じる。このアンバランスを解消するために、通
常は、その偏心側と反対側に回転バランサが設けられ
る。この回転バランサは、静的なバランスは勿論のこ
と、慣性モーメントに基づく前述の動的バランスを考慮
して、その重量や形状が決定される。こうして振動低減
や危険速度の向上が図られ、小型化と高速化の両立が可
能となる。
2. Description of the Related Art Scroll type compressors, which are a type of compressor, are widely used in home air conditioners, air conditioners for automobiles, etc. because of their small size and high efficiency. Development of a scroll compressor for fuel cells used to supply compressed gas (hydrogen, oxygen or air, etc.) to the electrodes of fuel cells (hydrogen-oxygen type)
Research is currently being actively conducted. The basic structure of a scroll compressor is such that a fixed scroll fixed to a housing or the like is engaged with a orbiting scroll driven by a drive motor or the like to perform a revolving motion, and a compression chamber formed between the fixed scroll and the orbiting scroll. Is compressed and discharged by the orbiting motion of the orbiting scroll. Here, since the orbiting scroll orbits (revolves) at a position eccentric from the axis of the drive shaft, a centrifugal force corresponding to the eccentricity acts on the orbiting scroll. In order to eliminate this imbalance, usually, a rotation balancer is provided on the side opposite to the eccentric side. The weight and shape of the rotary balancer are determined in consideration of not only static balance but also the above-described dynamic balance based on the moment of inertia. In this way, vibration can be reduced and critical speed can be improved, and both miniaturization and high speed can be achieved.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、燃料電池用
スクロール型圧縮機は、基本的な構造こそ従来のスクロ
ール型圧縮機と同様であるが、使用状況の相違により細
部の構造が異なり、従来のスクロール型圧縮機に存在し
ない新たな課題を有し、また、逆に、従来のスクロール
型圧縮機に存在していた従来の課題を有さないことがあ
る。例えば、従来のスクロール型圧縮機の場合、潤滑油
を用いた強制潤滑により軸受部分等の潤滑を行ってい
た。このため、回転バランサも潤滑油に浸漬された状態
となることが多い。そのような状態で回転バランサが回
転すると、回転バランサに撹拌抵抗が生じて、動力損失
の大きな要因となる。このような課題が、特開平4−2
65485号公報、特開昭62−271984号公報ま
たは特開昭61−118579号公報等に指摘されてお
り、その解決策として、回転バランサの形状を種々工夫
することが提案されている。
However, the scroll compressor for a fuel cell has the same basic structure as that of the conventional scroll compressor, but the structure of the details differs according to the use conditions. There are new problems that do not exist in the scroll compressor, and conversely, they may not have the conventional problems that exist in the conventional scroll compressor. For example, in the case of a conventional scroll compressor, lubrication of a bearing portion and the like is performed by forced lubrication using a lubricating oil. For this reason, the rotating balancer is often in a state of being immersed in the lubricating oil. If the rotating balancer rotates in such a state, stirring resistance occurs in the rotating balancer, which is a major factor in power loss. Such a problem is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-2
It is pointed out in Japanese Patent Application Laid-Open No. 65485, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-271984, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-118579, or the like.

【0004】一方、燃料電池用スクロール型圧縮機の場
合、その圧縮対象は空気や水素等の気体であり、従来の
スクロール型圧縮機のような、潤滑油と混合可能な冷媒
(ガス)とは異なる。そして、燃料電池の電極に圧縮気
体を供給する燃料電池用スクロール型圧縮機の場合、そ
の圧縮気体中に、潤滑油等が僅かでも混合してしまう
と、電極を傷める原因となるため、燃料電池用スクロー
ル型圧縮機では軸受等にグリス封入型のベアリング等を
用いており、潤滑油による潤滑を行っていない。そし
て、回転バランサの周囲にはそもそも潤滑油(非圧縮性
流体)が存在せず、潤滑油よりも著しく密度の小さい空
気等の気体(圧縮性流体)が存在するだけであるため、
回転バランサによる撹拌抵抗は問題とならず、それによ
り問題となるような動力損失が生じることもない。この
ため、従来の燃料電池用スクロール型圧縮機に使用され
る回転バランサは、慣性モーメントとハウジング内の収
納スペースとに基づいてその形状が決定され、図6に示
すような、端面が平面の略扇形状の板部材であることが
多かった。
On the other hand, in the case of a scroll compressor for a fuel cell, the object to be compressed is a gas such as air or hydrogen, and a refrigerant (gas) that can be mixed with lubricating oil as in a conventional scroll compressor. different. In the case of a scroll compressor for a fuel cell that supplies a compressed gas to the electrode of the fuel cell, even if a small amount of lubricating oil or the like is mixed in the compressed gas, the electrode may be damaged. The grease-enclosed bearings and the like are used for the bearings and the like in the scroll-type compressor, and are not lubricated by lubricating oil. Since lubricating oil (incompressible fluid) does not exist in the first place around the rotary balancer, only gas (compressible fluid) such as air, which has a significantly smaller density than lubricating oil, exists.
Stirring resistance by the rotating balancer is not a problem, and there is no problematic power loss. For this reason, the shape of the rotary balancer used in the conventional scroll compressor for fuel cells is determined based on the moment of inertia and the storage space in the housing, and as shown in FIG. It was often a fan-shaped plate member.

【0005】しかし、燃料電池用スクロール型圧縮機の
開発が進むにつれ、従来のスクロール型圧縮機の問題と
していなかった課題が燃料電池用スクロール型圧縮機に
生じるようになってきた。つまり、燃料電池が使用され
る環境は、すべての機器が電気によって駆動される静粛
な環境であることが多いため、燃料電池用スクロール型
圧縮機にも騒音低減が厳しく求められるようになってき
た。例えば、燃料電池を電源とする電気自動車を考える
と、その動力源の電気モータは、従来の騒音源となる内
燃機関とは異なって静粛であるため、燃料電池部分から
発生する騒音がクローズアップされるようになった。ま
た、電気自動車にもロードノイズ等を遮音するための防
音材が付設されるが、その防音材により吸収される騒音
の周波数域は一般的に限られており、低周波域の騒音は
あまり吸収されないことが多い。このため、燃料電池用
スクロール型圧縮機が生じる騒音に、低周波域のものが
含まれている場合、その防音材ではその騒音が十分に吸
音されないことも起り得る。この場合、他の騒音が遮音
されているにも拘らず、燃料電池用スクロール型圧縮機
から発生する騒音が遮音されずに車室内に入り込むた
め、その騒音が一層耳障りに感じることにもなり得る。
[0005] However, as the development of the scroll compressor for fuel cells has progressed, problems which have not been a problem of the conventional scroll compressor have come to occur in the scroll compressor for fuel cells. In other words, since the environment in which the fuel cell is used is often a quiet environment in which all the devices are driven by electricity, noise reduction has also been strictly required for the fuel cell scroll compressor. . For example, when an electric vehicle powered by a fuel cell is considered, the electric motor as its power source is quiet, unlike the internal combustion engine that is a conventional noise source, so that noise generated from the fuel cell portion is highlighted. It became so. Electric vehicles are also provided with soundproofing materials for insulating road noise, etc., but the frequency range of noise absorbed by the soundproofing materials is generally limited, and noise in low frequency ranges is not much absorbed. Often not. For this reason, when the noise generated by the scroll compressor for a fuel cell includes a noise in a low frequency range, the noise may not be sufficiently absorbed by the soundproofing material. In this case, the noise generated from the scroll compressor for the fuel cell enters the vehicle interior without being interrupted, even though other noises are interrupted, so that the noise may be more annoying. .

【0006】このような状況下で、本発明者が鋭意に調
査研究したところ、燃料電池用スクロール型圧縮機の回
転バランサによる風切り音が、その大きな騒音源である
ことを突止めた。このような課題は燃料電池用のスクロ
ール型圧縮機に特有の課題であり、言うまでもなく前述
のいずれの公報にもそのような課題は全く記載されてい
ない。なお、特開昭59−79086号公報には、前述
の公報に記載されたスクロール型圧縮機と課題が異な
り、バランサ機構を工夫して主軸受と旋回軸受(本発明
でいう偏心軸受)とに遠心力が作用しないようにした回
転バランサが開示されている。しかし、この公報に開示
されたスクロール型圧縮機も、燃料電池用スクロール型
圧縮機を意図したものではなく、カーエアコン用として
使用されることを前提としたものである。つまり、潤滑
油による強制潤滑または潤滑油を混合した冷媒の循環に
より、回転バランサの周囲が潤滑されていると考えられ
る。そして、この公報にも、上述の燃料電池用スクロー
ル型圧縮機に特有の課題については何ら開示や示唆がさ
れていない。
Under such circumstances, the present inventor has conducted intensive research and found that the wind noise generated by the rotary balancer of the scroll compressor for a fuel cell is a large noise source. Such a problem is a problem peculiar to a scroll type compressor for a fuel cell, and needless to say, none of the above-mentioned publications describes such a problem at all. In JP-A-59-79086, the problem is different from that of the scroll type compressor described in the above-mentioned publication, and the balancer mechanism is devised to provide a main bearing and a slewing bearing (eccentric bearing in the present invention). A rotary balancer in which a centrifugal force is not applied is disclosed. However, the scroll compressor disclosed in this publication is not intended for a scroll compressor for a fuel cell, but is premised on being used for a car air conditioner. That is, it is considered that the periphery of the rotary balancer is lubricated by the forced lubrication by the lubricating oil or the circulation of the refrigerant mixed with the lubricating oil. Also, this publication does not disclose or suggest any problems specific to the above-described scroll compressor for fuel cells.

【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、回転バランサによる風切り音を抑制し
て、騒音の発生を低減できる燃料電池用スクロール型圧
縮機を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a scroll compressor for a fuel cell, which can suppress wind noise caused by a rotating balancer and reduce noise generation. I do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
課題を解決するべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結
果、回転バランサが回転する際に、周囲の気体と当接す
る回転バランサの当接面を滑らかな曲面とすることを思
い付き、本発明の燃料電池用スクロール型圧縮機を完成
させるに到ったものである。 (1)すなわち、本発明の燃料電池用スクロール型圧縮
機は、駆動源となる駆動モータと、該駆動モータの駆動
軸に連なる主軸部と該主軸部から延び該主軸部に偏心し
て設けられる偏心軸部とを有する駆動クランク軸と、固
定基盤から立設する固定渦巻部を有しハウジングに固定
された固定スクロールと、旋回基盤の一方側から立設し
該固定スクロールの固定渦巻部に噛合う旋回渦巻部と該
旋回基盤の他方側で該偏心軸部を枢支する偏心軸受部と
を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールが該主軸
部の周りを旋回運動することに起因するアンバランスを
低減するために設けられる回転バランサとからなり、該
旋回スクロールの旋回運動により該固定スクロールと該
旋回スクロールとで形成される圧縮室に気体が吸入され
ると共に該気体を圧縮吐出して燃料電池の電極に圧縮気
体を供給する、潤滑油による潤滑が為されない燃料電池
用スクロール型圧縮機において、前記回転バランサは、
略扇形状であり、回転時に周囲の気体に当接する前端面
の少なくとも一部が滑らかな曲面からなることを特徴と
する。
The inventor of the present invention has intensively studied to solve this problem, and as a result of repeated trial and error, as a result of the rotation of the rotating balancer, the rotating balancer contacts the surrounding gas when rotating. The inventors came up with the idea of making the contact surface a smooth curved surface, and completed the scroll compressor for a fuel cell of the present invention. (1) That is, a scroll compressor for a fuel cell according to the present invention comprises a drive motor serving as a drive source, a main shaft connected to a drive shaft of the drive motor, and an eccentric extending from the main shaft and provided eccentrically to the main shaft. A drive crankshaft having a shaft portion, a fixed scroll fixed to the housing having a fixed spiral portion erected from the fixed base, and meshing with the fixed scroll portion of the fixed scroll erected from one side of the revolving base. An orbiting scroll having an orbiting spiral portion and an eccentric bearing portion for pivotally supporting the eccentric shaft portion on the other side of the orbiting base; and reducing imbalance caused by the orbiting scroll orbiting around the main shaft portion. A rotary balancer provided to perform the operation, and the gas is sucked into a compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll by the orbiting motion of the orbiting scroll, and Supplying compressed gas to the fuel cell electrodes by condensation discharge, in the scroll type compressor for a fuel cell that lubrication by lubricant oil is not performed, the rotary balancer,
It is substantially fan-shaped, and is characterized in that at least a part of a front end surface which comes into contact with surrounding gas during rotation is formed of a smooth curved surface.

【0009】前述したように、燃料電池用スクロール型
圧縮機の騒音源が回転バランサにあること、具体的に
は、回転バランサの回転に伴う風切り音が騒音源である
ことを本発明者は突止めた。ここで、風切り音も音波
(圧力波)であることから、回転バランサ周囲の気圧変
動が風切り音の主な原因であると考えられる。従って、
風切り音を小さくするために、つまり、その気圧変動を
小さくするために、回転バランサの回転によって生じる
気流が、できるだけ回転バランサの表面から剥離せずに
滑らかに流れるようにし、乱流の発生や渦の発生をでき
る限り抑制することが風切り音の低減に有効であると、
本発明者は考えた。本発明の燃料電池用スクロール型圧
縮機では、その回転バランサが略扇形状をしている場合
に、回転時に周囲の気体に当接する前端面の少なくとも
一部が滑らかな曲面からなるため、前端面からその後方
に向けてスムーズな気流を生じさせることが可能とな
り、その回転バランサの周囲に生じる気圧変動を抑制で
きる。このようにして、風切り音の低減、つまり、燃料
電池用スクロール型圧縮機から生じる騒音の低減を図る
ことができたと考えられる。
As described above, the present inventors have found that the noise source of the scroll compressor for a fuel cell is in the rotary balancer, and more specifically, that the wind noise caused by the rotation of the rotary balancer is a noise source. stopped. Here, since the wind noise is also a sound wave (pressure wave), it is considered that the atmospheric pressure fluctuation around the rotating balancer is the main cause of the wind noise. Therefore,
In order to reduce the wind noise, that is, to reduce the pressure fluctuation, the airflow generated by the rotation of the rotating balancer is made to flow as smoothly as possible without separating from the surface of the rotating balancer. If it is effective to reduce wind noise as much as possible,
The inventor has thought. In the fuel cell scroll compressor according to the present invention, when the rotary balancer has a substantially fan shape, at least a part of the front end surface which comes into contact with the surrounding gas at the time of rotation has a smooth curved surface. , A smooth airflow can be generated from the rear to the rear, and pressure fluctuations occurring around the rotary balancer can be suppressed. Thus, it is considered that the wind noise, that is, the noise generated from the scroll compressor for the fuel cell could be reduced.

【0010】さらに、前記回転バランサは、前記前端面
と反対側に位置する後端面の少なくとも一部が滑らかな
曲面からなると、一層好適である。回転バランサが回転
する場合、前端面側では気圧の上昇が生じ易いのに対し
て、それと反対側の後端面側では渦の発生による気流の
乱れや気圧の低下等を生じ易い。これらはいずれも回転
バランサ周囲の気圧変動の原因となるが、本発明の場
合、前端面に加えて後端面の少なくとも一部も滑らかな
曲面とすることにより、気流の剥離が一層抑制されて全
体的にスムーズな気流となり、気圧変動が抑制される。
よって、一層の騒音低減が図られることになる。
Further, it is more preferable that the rotary balancer has at least a part of a rear end face located on a side opposite to the front end face formed of a smooth curved surface. When the rotary balancer rotates, the air pressure tends to rise on the front end face side, whereas the air flow is turbulent due to the generation of vortex and the air pressure drops on the rear end face side opposite thereto. All of these cause fluctuations in the air pressure around the rotary balancer. In the case of the present invention, at least a part of the rear end surface in addition to the front end surface has a smooth curved surface, so that the separation of the airflow is further suppressed, and A smooth air flow is obtained, and fluctuations in atmospheric pressure are suppressed.
Therefore, the noise can be further reduced.

【0011】(2)ところで、回転バランサを略扇形状
とすることで、形状が簡素化できることは勿論、慣性モ
ーメントを大きくするために質量の集中を図り易いが、
回転バランサの形状は、旋回スクロールの旋回運動に伴
うアンバランスを低減または解消できるものである限
り、その形状が扇形に限られるものではなく、例えば、
略柱状若しくは略筒状をしていても良い。すなわち、本
発明の燃料電池用スクロール型圧縮機は、駆動源となる
駆動モータと、該駆動モータの駆動軸に連なる主軸部と
該主軸部から延び該主軸部に偏心して設けられる偏心軸
部とを有する駆動クランク軸と、固定基盤から立設する
固定渦巻部を有しハウジングに固定された固定スクロー
ルと、旋回基盤の一方側から立設し該固定スクロールの
固定渦巻部に噛合う旋回渦巻部と該旋回基盤の他方側で
該偏心軸部を枢支する偏心軸受部とを有する旋回スクロ
ールと、該旋回スクロールが該主軸部の周りを旋回運動
することに起因するアンバランスを低減するために設け
られる回転バランサとからなり、該旋回スクロールの旋
回運動により該固定スクロールと該旋回スクロールとで
形成される圧縮室に気体が吸入されると共に該気体を圧
縮吐出して燃料電池の電極に圧縮気体を供給する、潤滑
油による潤滑が為されない燃料電池用スクロール型圧縮
機において、前記回転バランサは、略柱状または略筒状
をしており、回転時に周囲の気体に当接する外周面が連
続した滑らかな曲面からなることを特徴とするものでも
良い。
(2) By making the rotary balancer substantially fan-shaped, not only the shape can be simplified, but also the mass can be easily concentrated to increase the moment of inertia.
The shape of the rotary balancer is not limited to a fan shape, as long as the imbalance caused by the orbiting movement of the orbiting scroll can be reduced or eliminated, for example,
It may be substantially columnar or cylindrical. That is, the scroll compressor for a fuel cell of the present invention includes a drive motor serving as a drive source, a main shaft portion connected to a drive shaft of the drive motor, and an eccentric shaft portion extending from the main shaft portion and provided eccentrically to the main shaft portion. A fixed scroll fixed to the housing and having a fixed spiral portion erecting from the fixed base, and a swirling spiral portion erecting from one side of the swiveling base and meshing with the fixed spiral portion of the fixed scroll. And an orbiting scroll having an eccentric bearing portion for pivotally supporting the eccentric shaft portion on the other side of the orbiting base; and for reducing imbalance caused by the orbiting scroll orbiting around the main shaft portion. A rotary balancer provided, and a gas is sucked into a compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll by the orbital movement of the orbiting scroll, and the gas is compressed and discharged by the orbiting motion. In a fuel cell scroll compressor in which a compressed gas is supplied to an electrode of the fuel cell and lubrication by a lubricating oil is not performed, the rotary balancer has a substantially columnar shape or a substantially cylindrical shape. The outer peripheral surface abutting on the surface may be formed of a continuous smooth curved surface.

【0012】回転バランサを略柱状または略筒状とし、
回転時に周囲の気体に当接する外周面を連続した滑らか
な曲面とすることにより、前述の略扇形状とする場合に
比べて、回転バランサの周囲に生じる気流を一層スムー
ズなものとすることができる。従って、一層の気圧変動
の抑制、つまり騒音の低減を図ることができる。
The rotary balancer is substantially columnar or substantially cylindrical,
By making the outer peripheral surface in contact with the surrounding gas at the time of rotation a continuous smooth curved surface, the airflow generated around the rotary balancer can be made even smoother than in the case of the above-described substantially fan-shaped. . Therefore, it is possible to further suppress the atmospheric pressure fluctuation, that is, reduce the noise.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、実施形態を挙げ、本発明を
より詳細に説明する。 (1)回転バランサは、旋回スクロールが主軸部の周り
を旋回運動することに起因するアンバランスを低減する
ために設けられるものである。但し、本発明でいう回転
バランサは、旋回スクロールに作用する遠心力に基づく
アンバランスを直接的に打消すものだけに限られない。
つまり、本発明でいう「回転バランサ」は、駆動クラン
ク軸に設けられて駆動クランク軸と一体的に回転するバ
ランサ(バランスウエイト)は勿論のこと、これ以外
に、旋回スクロールの旋回運動に従動する従動クランク
軸に設けられるバランサ(バランスウエイト)、さらに
は、駆動クランク軸や従動クランク軸の軸方向のバラン
ス(軸線をレバーとするモーメントの釣合)をとるため
に設けられるバランサ(トリムウエイト)も含むもので
ある。また、特開2000−145669号公報に開示
されているように、各バランスウエイトが分割して配置
される場合にも、本発明を適用することができる。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. (1) The rotary balancer is provided to reduce imbalance caused by the orbiting scroll orbiting around the main shaft portion. However, the rotating balancer according to the present invention is not limited to one that directly cancels imbalance based on centrifugal force acting on the orbiting scroll.
That is, the "rotary balancer" according to the present invention is not only a balancer (balance weight) provided on the drive crankshaft and rotated integrally with the drive crankshaft, but also follows the orbiting motion of the orbiting scroll. A balancer (balance weight) provided on the driven crankshaft, and also a balancer (trim weight) provided for balancing the drive crankshaft and the driven crankshaft in the axial direction (balance of moment with the axis as a lever). Including. Also, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-145669, the present invention can be applied to a case where each balance weight is divided and arranged.

【0014】ここで、広範囲に質量の分布している旋回
スクロールの慣性モーメントが非常に大きいため、通常
は、これと直接的にバランスをとるために駆動クランク
軸に設けられる回転バランサの慣性モーメントが、やは
り大きなものとなる。そして、圧縮機全体としての小型
化の要請もあるため、回転軸から遠く離れた位置に回転
バランサの重心をもってくることもできず、回転バラン
サの投影面積(周囲の気体に当接する面積)も自ずと大
きくなってしまう。従って、燃料電池用スクロール型圧
縮機において、最も風切り音による騒音が生じ易いの
は、駆動クランク軸と一体的に回転する回転バランサで
ある。そこで、本発明の燃料電池用スクロール型圧縮機
は、前記回転バランサが、前記駆動クランク軸に設けら
れて該駆動クランク軸と一体的に回転するものである
と、騒音低減に一層効果的である。
Here, since the moment of inertia of the orbiting scroll in which the mass is widely distributed is very large, usually, the moment of inertia of the rotary balancer provided on the drive crankshaft to directly balance the moment of inertia is large. , Which is still big. Since there is a demand for downsizing of the compressor as a whole, the center of gravity of the rotating balancer cannot be brought to a position far from the rotating shaft, and the projected area of the rotating balancer (the area in contact with the surrounding gas) is naturally determined. It gets bigger. Therefore, in the scroll compressor for a fuel cell, the noise that is most likely to be caused by the wind noise is the rotary balancer that rotates integrally with the drive crankshaft. Therefore, in the scroll compressor for a fuel cell according to the present invention, when the rotary balancer is provided on the drive crankshaft and rotates integrally with the drive crankshaft, it is more effective for noise reduction. .

【0015】ところで、回転時に周囲の気体に当接する
回転バランサの面を滑らかな曲面としつつ、回転バラン
サの小型化と慣性モーメントの確保とを両立させること
が困難な場合もある。そのような場合、本発明の燃料電
池用スクロール型圧縮機が、前記回転バランサの少なく
とも一部を、前記駆動クランク軸よりも密度の大きい材
質で構成すると、好適である。この場合、回転バランサ
全体を密度の大きな材質で形成しても良いし、回転バラ
ンサと駆動クランク軸とを一体的に成形しておいて、回
転バランサの回転軸より離れた位置に密度の大きい部材
を別に取付けても良い。例えば、駆動クランク軸が鉄鋼
製(密度:7.8g/cm3程度)である場合、回転バ
ランサを真鍮(黄銅)製(密度:8.4g/cm3
度)としたり、タングステン(密度:19.4g/cm
3程度)を回転バランサの最外周部に部分的に取付けて
も良い。
By the way, it may be difficult to achieve both the miniaturization of the rotary balancer and the securing of the moment of inertia while making the surface of the rotary balancer which comes into contact with the surrounding gas during rotation into a smooth curved surface. In such a case, the scroll compressor for a fuel cell according to the present invention is preferably configured such that at least a part of the rotary balancer is made of a material having a higher density than the drive crankshaft. In this case, the entire rotary balancer may be formed of a material having a high density, or the rotary balancer and the drive crankshaft may be integrally formed, and a member having a high density may be provided at a position away from the rotary shaft of the rotary balancer. May be attached separately. For example, the drive crankshaft made of steel (density: 7.8 g / cm 3 or so) when it, made a rotation balancer brass (brass) (Density: 8.4 g / cm 3 or so) and or tungsten (density: 19 0.4 g / cm
3 ) may be partially attached to the outermost periphery of the rotary balancer.

【0016】(2)特に、回転バランサを略柱状または
略筒状とした場合、その本来存在する位置と反対側にも
質量が存在することがある。このため、回転バランサの
全体が質量的に均一であると、バランスウエイトによる
慣性モーメントの減少を招き、バランスウエイトの大型
化を生じる。そこで、前記回転バランサが、高質量部と
低質量部とを有するようにすると、必要な慣性モーメン
トの低減を抑制しつつ、略柱状または略筒状の回転バラ
ンサの小型化を図ることができる。
(2) In particular, when the rotary balancer has a substantially columnar or substantially cylindrical shape, mass may be present on the side opposite to the position where it originally exists. For this reason, if the entire rotating balancer is uniform in mass, the inertia moment due to the balance weight is reduced, and the balance weight is enlarged. Therefore, when the rotating balancer has a high-mass portion and a low-mass portion, it is possible to reduce the size of the substantially columnar or substantially cylindrical rotating balancer while suppressing a necessary reduction in the moment of inertia.

【0017】例えば、駆動クランク軸に設ける回転バラ
ンサの場合なら、偏心軸部と反対側に高質量部を配置し
偏心軸部側に低質量部を配置すると良い。また、高質量
部と低質量部とを有する回転バランサは、例えば、高密
度の部材と低密度の部材とを接合することで得ることが
できる。具体的には、高質量部を金属材料とし、低質量
部を樹脂材料とすることができる。また、回転バランサ
全体を同質材料で成形する場合は、例えば、その低質量
部を、中空部とすると、異種材料を用いる必要がなく、
好適である。
For example, in the case of a rotary balancer provided on a drive crankshaft, it is preferable to arrange a high-mass portion on the side opposite to the eccentric shaft portion and a low-mass portion on the eccentric shaft portion side. In addition, a rotary balancer having a high-mass part and a low-mass part can be obtained by, for example, joining a high-density member and a low-density member. Specifically, the high mass part can be made of a metal material and the low mass part can be made of a resin material. Further, when the entire rotating balancer is formed of the same material, for example, if the low mass portion is a hollow portion, there is no need to use a different material,
It is suitable.

【0018】ところで、回転バランサを略柱状または略
筒状とした場合、前記旋回スクロールの偏心軸受部は、
円筒状に突出しており、前記回転バランサは、該偏心軸
受部の外周側に挿入される挿入口を有すると共に前記駆
動クランク軸に設けられ、該回転バランサが該偏心軸受
部に該挿入口を挿入した状態で該駆動クランク軸と一体
的に回転すると、軸方向の小型化を図れて好適である。
When the rotary balancer has a substantially columnar or substantially cylindrical shape, the eccentric bearing of the orbiting scroll has:
The rotary balancer projects cylindrically, has an insertion port inserted on the outer peripheral side of the eccentric bearing part and is provided on the drive crankshaft, and the rotary balancer inserts the insertion port into the eccentric bearing part. It is preferable to rotate integrally with the drive crankshaft in this state, because the size in the axial direction can be reduced.

【0019】(3)なお、回転バランサが略扇形状で
も、略柱状または略筒状でも、回転時に周囲の気体に当
接する滑らかな曲面の形状は、特に限定されるものでは
なく、例えば、その全部または一部が円周曲面でも、楕
円曲面でも、流線形をした曲面でも良い。また、本発明
に係るスクロール型圧縮機が使用される燃料電池には、
アルカリ水溶液型、固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸
塩型、固体電解質型等がある。また、その用途も、電気
自動車用、家庭用発電用等様々であり、種々の分野で使
用可能であるが、特に、静粛性が要求される燃料電池
(例えば、電気自動車等)に本発明の燃料電池用スクロ
ール型圧縮機を用いることが好ましい。
(3) Regardless of whether the rotary balancer has a substantially fan shape, a substantially columnar shape or a substantially cylindrical shape, the shape of the smooth curved surface that comes into contact with the surrounding gas during rotation is not particularly limited. The whole or a part may be a circumferential surface, an elliptical surface, or a streamlined surface. Further, the fuel cell in which the scroll compressor according to the present invention is used includes:
There are alkaline aqueous solution type, solid polymer type, phosphoric acid type, molten carbonate type, solid electrolyte type and the like. In addition, it can be used in various fields, such as for electric vehicles and household power generation, and can be used in various fields. In particular, the present invention is applied to fuel cells (for example, electric vehicles and the like) that require quietness. It is preferable to use a scroll compressor for a fuel cell.

【0020】[0020]

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明の燃料電池用
スクロール型圧縮機をより具体的に説明する。 (燃料電池用スクロール型圧縮機の全体構造)図1に、
本発明の一実施例である燃料電池用スクロール型空気圧
縮機100(以下、単に「圧縮機100」と称する。)
の断面図を示した。圧縮機100は、概略的に大別する
と、圧縮機構部と、クランク機構部と、駆動モータ部と
からなる。以下、それぞれについて具体的に述べる。圧
縮機構部は、固定スクロール110と旋回スクロール1
20とからなる。固定スクロール110は、円盤状の固
定基盤110aと、この固定基盤110aから立設した
渦巻状の固定渦巻部110bと、固定渦巻部110bを
覆う外周壁110cとからなる。固定基盤110aと外
周壁110cとが一体となって、フロントハウジングを
形成している。なお、固定基盤110aの中央には燃料
電池の酸素極に連なる吐出口111が設けられている。
Next, the scroll compressor for a fuel cell according to the present invention will be described in more detail with reference to examples. (Overall Structure of Scroll Compressor for Fuel Cell) FIG.
A scroll type air compressor 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention (hereinafter, simply referred to as “compressor 100”).
A cross-sectional view of FIG. The compressor 100 roughly includes a compression mechanism, a crank mechanism, and a drive motor. Hereinafter, each will be described specifically. The compression mechanism includes the fixed scroll 110 and the orbiting scroll 1
20. The fixed scroll 110 includes a disc-shaped fixed base 110a, a spiral fixed spiral part 110b erected from the fixed base 110a, and an outer peripheral wall 110c that covers the fixed spiral part 110b. The fixed base 110a and the outer peripheral wall 110c are integrated to form a front housing. Note that a discharge port 111 connected to the oxygen electrode of the fuel cell is provided at the center of the fixed base 110a.

【0021】旋回スクロール120も、円盤状の旋回基
盤120aと、この旋回基盤120aから立設した渦巻
状の旋回渦巻部120bとからなり、旋回基盤120a
のリア側中央には有底円筒状の偏心軸受部120cが設
けられ、その外周側には3箇所に均等に配設された有底
円筒状の偏心軸受部120dが設けられている。クラン
ク機構部は、旋回スクロール120に旋回運動(公転運
動)を行わせる駆動クランク機構140と、旋回スクロ
ール120の自転を防止する従動クランク機構150と
からなる。
The orbiting scroll 120 also includes a disk-shaped orbiting base 120a and a spiral orbiting spiral part 120b standing upright from the orbiting base 120a.
A cylindrical eccentric bearing portion 120c with a bottom is provided at the center on the rear side, and a cylindrical eccentric bearing portion 120d with a bottom is provided evenly at three locations on the outer peripheral side. The crank mechanism section includes a drive crank mechanism 140 that causes the orbiting scroll 120 to perform a orbiting motion (orbital motion), and a driven crank mechanism 150 that prevents the orbiting scroll 120 from rotating.

【0022】駆動クランク機構140は、前述の偏心軸
受部120cと、駆動クランク軸131のクランクピン
131a(偏心軸に相当)と、クランクピン131aを
支承するグリス封入型のころ軸受137とで構成され
る。そして、偏心軸受部120cに収納されたころ軸受
137によりクランクピン131aが回転自在に支承さ
れている。
The drive crank mechanism 140 comprises the above-described eccentric bearing portion 120c, a crankpin 131a (corresponding to an eccentric shaft) of the drive crankshaft 131, and a grease-enclosed roller bearing 137 that supports the crankpin 131a. You. The crankpin 131a is rotatably supported by a roller bearing 137 housed in the eccentric bearing 120c.

【0023】また、従動クランク機構150は、前述の
偏心軸受部120dと、従動クランク軸151のクラン
クピン151aと、クランクピン151aを支承するグ
リス封入型のラジアルボールベアリング153で構成さ
れる。そして、偏心軸受部120dに収納されたラジア
ルボールベアリング153によりクランクピン151a
が回転自在に支承されている。
The driven crank mechanism 150 includes the eccentric bearing 120d, a crankpin 151a of the driven crankshaft 151, and a grease-enclosed radial ball bearing 153 that supports the crankpin 151a. The radial ball bearing 153 housed in the eccentric bearing portion 120d uses the crank pin 151a.
Is rotatably supported.

【0024】さらに、駆動クランク軸131は、グリス
封入型のボールベアリング138によりフロント側が支
承されている。また、従動クランク軸151のリア側
は、グリス封入型のボールベアリング152により支承
されている。ところで、旋回スクロール120の旋回時
に生じる慣性モーメントを打ち消すために、バランスウ
エイトW(回転バランサに相当)が、駆動クランク軸1
31の主軸部131bに設けたフランジ面131fに4
本のボルト(図略)で固定されている。このバランスウ
エイトWの形状については後述する。
Further, the drive crankshaft 131 is supported on the front side by a grease-enclosed ball bearing 138. The rear side of the driven crankshaft 151 is supported by a grease-enclosed ball bearing 152. By the way, in order to cancel the moment of inertia generated when the orbiting scroll 120 orbits, the balance weight W (corresponding to a rotary balancer) is driven by the drive crankshaft 1.
31 is provided on the flange surface 131f provided on the main shaft portion 131b.
It is fixed with a bolt (not shown). The shape of the balance weight W will be described later.

【0025】また、従動クランク軸151にはバランス
ウエイト151bが設けられており、旋回スクロール1
20の旋回運動に伴う振動低減化が図れている。このバ
ランスウエイト151bを本発明でいう特徴的な回転バ
ランサとしても良い。このクランク機構部は、駆動モー
タ部と共に、センターハウジング170内に収納され
る。クランク機構部と駆動モータ部とは、センターハウ
ジング170の略中央に一体成形された支持フレーム1
71により仕切られている。なお、前述のボールベアリ
ング138とボールベアリング152とは、この支持フ
レーム171に嵌入されている。
The driven crankshaft 151 is provided with a balance weight 151b.
The vibration associated with the turning motion of 20 is reduced. This balance weight 151b may be used as a characteristic rotating balancer in the present invention. The crank mechanism is housed in the center housing 170 together with the drive motor. The crank frame and the drive motor are integrated with the support frame 1 which is integrally formed substantially at the center of the center housing 170.
It is partitioned by 71. The above-described ball bearing 138 and ball bearing 152 are fitted into the support frame 171.

【0026】駆動モータ部は、センターハウジング17
0と、リアハウジング190と、それらの間に収納され
た駆動モータ130とにより構成される。駆動モータ1
30は、軸中央を貫通する駆動軸131cと、この駆動
軸131cに嵌入されたロータ133と、さらにその外
周側に設けられ、コイル135が巻回されたステータ1
34とからなるインダクションモータであり、図示しな
いインバータにより回転数等が制御され得る。さらに、
この駆動モータ130を覆うセンターハウジング170
の略中央には、ステータ134の位置に合わせてウォー
タジャケット172が設けられており、駆動モータ13
0が冷却水により冷却されるようになっている。
The drive motor section includes a center housing 17
0, a rear housing 190, and a drive motor 130 housed between them. Drive motor 1
Reference numeral 30 denotes a drive shaft 131c penetrating the center of the shaft, a rotor 133 fitted into the drive shaft 131c, and a stator 1 provided on the outer peripheral side thereof and wound with a coil 135.
And an inverter (not shown) whose rotation speed and the like can be controlled. further,
Center housing 170 covering this drive motor 130
A water jacket 172 is provided substantially at the center of the drive motor 13 in accordance with the position of the stator 134.
0 is cooled by cooling water.

【0027】さらに、ロータ133の前後の駆動軸13
1c上には、トリムウエイト132a、132bが設け
られており、駆動クランク軸131の軸方向(軸線を撓
ませる方向)の慣性モーメントの均衡を図っている。こ
のトリムウエイト132a、132bは、通常、薄い板
状であり、回転による風切り音の発生は少ないが、この
トリムウエイト132a、132bを本発明でいう特徴
的な回転バランサとしても良い。なお、本実施例では、
駆動モータ130の駆動軸131cと駆動クランク軸1
31の主軸部131bとクランクピン131aとが一体
となって駆動クランク軸131を構成している。
Further, the drive shafts 13 before and after the rotor 133
Trim weights 132a and 132b are provided on 1c to balance the moment of inertia of the drive crankshaft 131 in the axial direction (direction in which the axis is bent). The trim weights 132a and 132b are usually thin plate-like shapes, and generate little wind noise due to rotation. However, the trim weights 132a and 132b may be used as characteristic rotary balancers in the present invention. In this embodiment,
Drive shaft 131c of drive motor 130 and drive crankshaft 1
The main shaft portion 131b and the crankpin 131a of the 31 constitute a drive crankshaft 131 integrally.

【0028】駆動モータ130の後端では、リアハウジ
ング190がセンターハウジング170にボルト固定さ
れ、それらの間で駆動モータ130を収納するモータ室
が形成される。なお、リアハウジング190の中央で
は、駆動クランク軸131の駆動軸131cがボールベ
アリング139により支承されると共にシール部材13
6により密閉されている。
At the rear end of the drive motor 130, a rear housing 190 is fixed to the center housing 170 by bolts, and a motor chamber for accommodating the drive motor 130 is formed therebetween. In the center of the rear housing 190, the drive shaft 131c of the drive crankshaft 131 is supported by a ball bearing 139 and the seal member 13
6 sealed.

【0029】こうして、駆動モータ130に電力が供給
されると、駆動クランク軸131が回転し、駆動クラン
ク機構150を介して旋回スクロール120が固定スク
ロール110と噛み合いつつ旋回する。そして、図示し
ない吸入口から、固定スクロール110と旋回スクロー
ル120との間に形成された圧縮室に空気が吸入され、
旋回スクロール120の旋回と共にこの吸入された空気
が圧縮され、吐出口111から吐出されて、燃料電池の
酸素極に圧縮空気が供給される。
When electric power is supplied to the drive motor 130, the drive crankshaft 131 rotates, and the orbiting scroll 120 orbits while engaging with the fixed scroll 110 via the drive crank mechanism 150. Then, air is sucked from a suction port (not shown) into a compression chamber formed between the fixed scroll 110 and the orbiting scroll 120,
The sucked air is compressed along with the turning of the orbiting scroll 120 and is discharged from the discharge port 111 to supply compressed air to the oxygen electrode of the fuel cell.

【0030】(回転バランサ)ところで、本発明の特徴
部分である回転バランサの実施例について、図2〜4を
用いて詳細に説明する。 本発明に係る回転バランサ(バランスウエイトW)の
第1実施例であるバランスウエイト200を図2に示
す。同図(a)はバランスウエイト200の全体を示す
斜視図であり、同図(b)は、同図(a)に示したA−
A断面を示す斜視図である。このバランスウエイト20
0は、略中央に前記偏心軸受部120cの外周側から挿
入される挿入口230が設けられており、全体としては
略円筒状部材となっている。そして、回転時に気体が当
接する外周面は滑らかな円周曲面により形成されてい
る。
(Rotary Balancer) By the way, an embodiment of the rotary balancer which is a feature of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 shows a balance weight 200 which is a first embodiment of the rotary balancer (balance weight W) according to the present invention. FIG. 2A is a perspective view showing the entire balance weight 200, and FIG. 1B is a perspective view of the balance weight 200 shown in FIG.
It is a perspective view showing A section. This balance weight 20
Reference numeral 0 denotes a substantially cylindrical member as a whole provided with an insertion port 230 which is inserted from the outer peripheral side of the eccentric bearing portion 120c at substantially the center. The outer peripheral surface with which the gas comes into contact during rotation is formed by a smooth circumferential curved surface.

【0031】また、その挿入口230の一方には駆動ク
ランク軸131の主軸部131bのフランジ面131f
に取付けるための取付穴250が4箇所設けらている。
バランスウエイト200の外観は、外周側面260を両
底面とする円筒(柱)状となっているが、図2(b)の
断面部をみれば解るように、低質量部210と高質量部
220とから形成されている。そして、その低質量部2
10は中空部により形成されている。なお、このバラン
スウエイト200は、駆動クランク軸131を鉄鋼製と
しているのに対して真鍮製からなり、低質量部210と
高質量部220はともに同材質(真鍮)である。なお、
このバランスウエイト200では、慣性モーメントを大
きく採るために、高質量部220の外周側にさらに鍔部
240を設けてある。
A flange surface 131f of a main shaft portion 131b of the drive crankshaft 131 is provided at one of the insertion ports 230.
There are provided four mounting holes 250 for mounting on the base.
The external appearance of the balance weight 200 is cylindrical (pillar) having the outer peripheral side surface 260 as both bottom surfaces. As can be seen from the cross-sectional portion of FIG. 2B, the low mass portion 210 and the high mass portion 220 are understood. And is formed from And the low mass part 2
Reference numeral 10 is formed by a hollow portion. The balance weight 200 is made of brass while the drive crankshaft 131 is made of steel, and the low-mass part 210 and the high-mass part 220 are made of the same material (brass). In addition,
In the balance weight 200, a flange 240 is further provided on the outer peripheral side of the high mass portion 220 in order to take a large moment of inertia.

【0032】本発明に係る回転バランサ(バランスウ
エイトW)の第2実施例であるバランスウエイト300
を図3に示す。同図(a)はバランスウエイト300の
全体を示す表面側の斜視図であり、同図(b)は、裏面
側の斜視図である。バランスウエイト200と同様の部
分については、その説明は省略する。
A balance weight 300 which is a second embodiment of the rotary balancer (balance weight W) according to the present invention.
Is shown in FIG. FIG. 7A is a front perspective view showing the entire balance weight 300, and FIG. 7B is a rear perspective view. The description of the same parts as the balance weight 200 is omitted.

【0033】このバランスウエイト300は、バランス
ウエイト200と、同様に低質量部310と高質量部3
20とからなり、低質量部310も中空部を形成してい
るが、中空部の形状が異なる。つまり、閉じた中空部で
はなく、開いた中空部であり、その断面は凹の字型をし
ている。このような形状とすることで、バランスウエイ
ト300の製作が容易となる。
The balance weight 300 is similar to the balance weight 200, similarly to the low-mass part 310 and the high-mass part 3.
20 and the low mass portion 310 also forms a hollow portion, but the shape of the hollow portion is different. That is, it is not a closed hollow part but an open hollow part, and its cross section has a concave shape. With such a shape, the balance weight 300 can be easily manufactured.

【0034】ここで、低質量部310を開いた中空部と
することにより気流を乱して風切り音の原因となるので
はないかとも考えられるが、実際には、その中空部に存
在する気体(空気)はバランスウエイト300と一体と
なって(連れ回って)回転するため、実質的には殆ど風
切り音を増大させることはない。僅かな影響も無くした
い場合は、その中空部に軽量な樹脂(例えば、発泡スチ
ロール等)を埋込めば良い。なお、図3では、低質量部
310の断面を凹の字型としたが、工の字型として、表
裏両面に中空部を形成しても良い。
Here, it is considered that the airflow may be disturbed by forming the low-mass part 310 as an open hollow part to cause wind noise, but actually, the gas existing in the hollow part is considered. Since the (air) rotates integrally with (rotates with) the balance weight 300, the wind noise does not substantially increase. If it is desired to eliminate a slight influence, a lightweight resin (for example, styrene foam) may be embedded in the hollow portion. In FIG. 3, the cross section of the low mass portion 310 is a concave shape, but a hollow portion may be formed on both the front and back surfaces as a concave shape.

【0035】本発明に係る回転バランサ(バランスウ
エイトW)の第3実施例であるバランスウエイト400
を図4に示す。図4は、バランスウエイト400の全体
を示す斜視図である。バランスウエイト400は、略扇
形をした中実の板状であり、バランスウエイト200等
と同様に真鍮製である。バランスウエイト400の内周
側面430は、偏心軸受部120cの外周面に沿うよう
形成されており、また、内周側面430に連なる段付部
分には、駆動クランク軸131のフランジ面131fに
取付けるための取付穴450が4箇所に設けられてい
る。さらにその外周側は、慣性モーメントを大きくする
ようにより厚く形成されている。ところで、バランスウ
エイト400の回転時に気流が当接する前端面410お
よびその反対側にある後端面420は、滑らかな円周曲
面で形成されている。これにより、回転時に当接する気
体を前方から後方にスムーズに流すようにし、気圧変動
を抑制して、騒音の低減を図っている。
A balance weight 400 which is a third embodiment of the rotary balancer (balance weight W) according to the present invention.
Is shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the whole of the balance weight 400. The balance weight 400 has a substantially fan-shaped solid plate shape, and is made of brass like the balance weight 200 and the like. The inner peripheral side surface 430 of the balance weight 400 is formed along the outer peripheral surface of the eccentric bearing portion 120c, and a stepped portion connected to the inner peripheral side surface 430 is attached to the flange surface 131f of the drive crankshaft 131. Are provided at four locations. Further, its outer peripheral side is formed thicker so as to increase the moment of inertia. By the way, the front end face 410 with which the airflow comes into contact when the balance weight 400 rotates and the rear end face 420 on the opposite side are formed by a smooth circumferential curved surface. As a result, the gas that comes into contact during rotation is caused to flow smoothly from the front to the rear, suppressing fluctuations in atmospheric pressure and reducing noise.

【0036】(騒音解析)図1および図2に示したバラ
ンスウエイト200と図6に示した従来のバランスウエ
イト600とを前述した燃料電池用スクロール型圧縮機
100に取付けて、それぞれの場合の騒音レベル(回転
1次成分)を測定したので、その結果を図5に示す。こ
の測定は、マイクおよび騒音計を用いて行ったものであ
り、燃料電池用スクロール型圧縮機100の回転数を2
000〜5000の範囲で500rpmごとに変化させ
て、各騒音レベルを測定したものである。
(Noise Analysis) The balance weight 200 shown in FIGS. 1 and 2 and the conventional balance weight 600 shown in FIG. 6 were attached to the above-described scroll compressor 100 for a fuel cell, and the noise in each case was measured. Since the level (first-order rotation component) was measured, the result is shown in FIG. This measurement was performed using a microphone and a sound level meter.
Each noise level was measured by changing the noise level every 500 rpm in the range of 000 to 5000.

【0037】図5から解るよう、気流の当接する当接面
を滑らかな曲面で形成したバランスウエイトを用いるこ
とにより、高回転域ほど騒音レベルの低下が著しい。特
に、5000rpmでは、本発明に係る回転バランサを
用いることにより、10dBも騒音が低下している。こ
れは、音圧で見るなら約1/3に騒音が低下しているこ
とになる。特に、防音材等では遮蔽困難な周波数の低い
1次成分が低くなっているため、本実施例は車室内等の
騒音低減に有効な手段となり得る。なお、本実施例で
は、旋回スクロール120の自転防止機構として従動ク
ランク機構150を3箇所設けているが、これと関連し
て、回転3次成分の騒音が5dB程度(5000rp
m)低下することも確認している。
As can be seen from FIG. 5, the use of a balance weight in which the contact surface with which the air flow contacts is formed with a smooth curved surface significantly reduces the noise level as the rotation speed increases. In particular, at 5000 rpm, noise is reduced by 10 dB by using the rotating balancer according to the present invention. This means that the noise has been reduced to about 1/3 in terms of sound pressure. In particular, since the first-order component having a low frequency that is difficult to shield with a soundproof material or the like is low, this embodiment can be an effective means for reducing noise in a vehicle interior or the like. In this embodiment, three driven crank mechanisms 150 are provided as rotation preventing mechanisms for the orbiting scroll 120. In connection with this, the noise of the rotation third-order component is about 5 dB (5000 rpm).
m) It has been confirmed that it decreases.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の燃料電池用スクロール型圧縮機
によれば、回転時に周囲の気体と当接する回転バランサ
の面を滑らかな曲面で形成したことにより、回転バラン
サ周囲の気流がスムーズとなり、風切り音等の騒音を著
しく低減することができた。
According to the scroll compressor for a fuel cell of the present invention, the surface of the rotary balancer which comes into contact with the surrounding gas during rotation is formed with a smooth curved surface, so that the airflow around the rotary balancer becomes smooth. Noise such as wind noise could be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池用スクロール
型圧縮機の全体図である。
FIG. 1 is an overall view of a scroll compressor for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】回転バランサの第1実施形態であるバランスウ
エイトを示す斜視図であり、同図(a)は全体斜視図で
同図(b)はその断面図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a balance weight according to the first embodiment of the rotary balancer, wherein FIG. 2 (a) is an overall perspective view and FIG. 2 (b) is a sectional view thereof.

【図3】回転バランサの第2実施形態であるバランスウ
エイトを示す斜視図であり、同図(a)は表面側の全体
斜視図で同図(b)は裏面側の全体斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a balance weight according to a second embodiment of the rotary balancer, wherein FIG. 3 (a) is an overall perspective view on the front side and FIG. 3 (b) is an overall perspective view on the back side.

【図4】回転バランサの第3実施形態であるバランスウ
エイトを示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a balance weight which is a third embodiment of the rotary balancer.

【図5】本発明に係る回転バランサと従来の回転バラン
サとによる騒音レベルを比較したグラフである。
FIG. 5 is a graph comparing noise levels of the rotary balancer according to the present invention and a conventional rotary balancer.

【図6】従来の回転バランサであるバランスウエイトを
示す図である。
FIG. 6 is a view showing a balance weight which is a conventional rotary balancer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110 固定スクロール 120 旋回スクロール 120c 偏心軸受部 130 駆動モータ 131 駆動クランク軸 W、200、300、400 バランスウエイト(回
転バランサ) 210 低質量部 220 高質量部 230 挿入口 410 前端面 420 後端面
110 Fixed Scroll 120 Orbiting Scroll 120c Eccentric Bearing 130 Drive Motor 131 Drive Crankshaft W, 200, 300, 400 Balance Weight (Rotary Balancer) 210 Low Mass 220 High Mass 230 Insertion Port 410 Front End 420 Rear End

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 俊郎 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 川口 竜太 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 奈須田 勉 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3H029 AA02 AA15 AA24 AB05 BB24 BB32 3H039 AA06 AA10 AA12 BB02 CC02 CC20 5H027 AA02 BC11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshiro Fujii 2-1-1 Toyota-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Toyota Industries Corporation (72) Inventor Ryuta Kawaguchi 2-1-1, Toyota-cho, Kariya-shi, Aichi Pref. Inside Toyota Industries Corporation (72) Inventor Tsutomu Nasuda 2-1-1 Toyotamachi, Kariya City, Aichi Prefecture F-term inside Toyota Industries Corporation (Reference) 3H029 AA02 AA15 AA24 AB05 BB24 BB32 3H039 AA06 AA10 AA12 BB02 CC02 CC20 5H027 AA02 BC11

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】駆動源となる駆動モータと、該駆動モータ
の駆動軸に連なる主軸部と該主軸部から延び該主軸部に
偏心して設けられる偏心軸部とを有する駆動クランク軸
と、固定基盤から立設する固定渦巻部を有しハウジング
に固定された固定スクロールと、旋回基盤の一方側から
立設し該固定スクロールの固定渦巻部に噛合う旋回渦巻
部と該旋回基盤の他方側で該偏心軸部を枢支する偏心軸
受部とを有する旋回スクロールと、該旋回スクロールが
該主軸部の周りを旋回運動することに起因するアンバラ
ンスを低減するために設けられる回転バランサとからな
り、 該旋回スクロールの旋回運動により該固定スクロールと
該旋回スクロールとで形成される圧縮室に気体が吸入さ
れると共に該気体を圧縮吐出して燃料電池の電極に圧縮
気体を供給する、潤滑油による潤滑が為されない燃料電
池用スクロール型圧縮機において、 前記回転バランサは、略扇形状であり、回転時に周囲の
気体に当接する前端面の少なくとも一部が滑らかな曲面
からなることを特徴とする燃料電池用スクロール型圧縮
機。
1. A drive base comprising: a drive motor serving as a drive source; a drive crankshaft having a main shaft connected to a drive shaft of the drive motor; an eccentric shaft extending from the main shaft and provided eccentrically to the main shaft; A fixed scroll fixed to the housing and having a fixed scroll portion standing upright from the rotating scroll; and a rotating scroll portion raised from one side of the rotating base and engaged with the fixed scroll portion of the fixed scroll; An orbiting scroll having an eccentric bearing portion for pivotally supporting the eccentric shaft portion, and a rotary balancer provided to reduce imbalance caused by the orbiting scroll orbiting around the main shaft portion, Gas is sucked into a compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll by the orbiting motion of the orbiting scroll, and the gas is compressed and discharged to supply a compressed gas to the electrode of the fuel cell. In the scroll compressor for a fuel cell, which is not lubricated by a lubricating oil, the rotary balancer has a substantially fan shape, and at least a part of a front end surface which comes into contact with surrounding gas during rotation has a smooth curved surface. A scroll compressor for a fuel cell, comprising:
【請求項2】前記回転バランサは、前記前端面の反対側
に位置する後端面の少なくとも一部が滑らかな曲面から
なる請求項1記載の燃料電池用スクロール型圧縮機。
2. A scroll compressor for a fuel cell according to claim 1, wherein said rotary balancer has a smooth curved surface at least a part of a rear end face located on a side opposite to said front end face.
【請求項3】駆動源となる駆動モータと、該駆動モータ
の駆動軸に連なる主軸部と該主軸部から延び該主軸部に
偏心して設けられる偏心軸部とを有する駆動クランク軸
と、固定基盤から立設する固定渦巻部を有しハウジング
に固定された固定スクロールと、旋回基盤の一方側から
立設し該固定スクロールの固定渦巻部に噛合う旋回渦巻
部と該旋回基盤の他方側で該偏心軸部を枢支する偏心軸
受部とを有する旋回スクロールと、該旋回スクロールが
該主軸部の周りを旋回運動することに起因するアンバラ
ンスを低減するために設けられる回転バランサとからな
り、 該旋回スクロールの旋回運動により該固定スクロールと
該旋回スクロールとで形成される圧縮室に気体が吸入さ
れると共に該気体を圧縮吐出して燃料電池の電極に圧縮
気体を供給する、潤滑油による潤滑が為されない燃料電
池用スクロール型圧縮機において、 前記回転バランサは、略柱状または略筒状をしており、
回転時に周囲の気体に当接する外周面が連続した滑らか
な曲面からなることを特徴とする燃料電池用スクロール
型圧縮機。
3. A drive crankshaft having a drive motor serving as a drive source, a main shaft portion connected to a drive shaft of the drive motor, an eccentric shaft portion extending from the main shaft portion and provided eccentrically to the main shaft portion, and a fixed base. A fixed scroll fixed to the housing and having a fixed spiral portion standing upright, a swirling spiral portion erecting from one side of the turning base and meshing with the fixed scroll portion of the fixed scroll, and a rotating scroll portion on the other side of the turning base. An orbiting scroll having an eccentric bearing for pivotally supporting the eccentric shaft, and a rotary balancer provided to reduce imbalance caused by the orbiting scroll orbiting around the main shaft. Gas is sucked into a compression chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll by the orbiting motion of the orbiting scroll, and the gas is compressed and discharged to supply a compressed gas to the electrode of the fuel cell. In a scroll compressor for a fuel cell that is not lubricated by a lubricating oil, the rotary balancer has a substantially columnar or substantially cylindrical shape,
A scroll compressor for a fuel cell, characterized in that an outer peripheral surface that comes into contact with surrounding gas during rotation is formed of a continuous smooth curved surface.
【請求項4】前記回転バランサは、高質量部と低質量部
とを有する請求項3記載の燃料電池用スクロール型圧縮
機。
4. The scroll compressor according to claim 3, wherein the rotary balancer has a high-mass part and a low-mass part.
【請求項5】前記低質量部は、中空部からなる請求項4
記載の燃料電池用スクロール型空気圧縮機。
5. The low mass part comprises a hollow part.
The scroll-type air compressor for a fuel cell according to the above.
【請求項6】前記回転バランサは、前記駆動クランク軸
に設けられて該駆動クランク軸と一体的に回転する請求
項1または3に記載の燃料電池用スクロール型圧縮機。
6. The fuel cell scroll compressor according to claim 1, wherein the rotary balancer is provided on the drive crankshaft and rotates integrally with the drive crankshaft.
【請求項7】前記回転バランサの少なくとも一部は、前
記駆動クランク軸よりも密度の大きい材質で構成される
請求項6記載の燃料電池用スクロール型圧縮機。
7. A scroll compressor for a fuel cell according to claim 6, wherein at least a part of said rotary balancer is made of a material having a higher density than said drive crankshaft.
【請求項8】前記旋回スクロールの偏心軸受部は、円筒
状に突出しており、 前記回転バランサは、該偏心軸受部の外周側に挿入され
る挿入口を有すると共に前記駆動クランク軸に設けら
れ、 該回転バランサが該偏心軸受部に該挿入口を挿入した状
態で該駆動クランク軸と一体的に回転する請求項3記載
の燃料電池用スクロール型圧縮機。
8. The eccentric bearing portion of the orbiting scroll projects cylindrically, and the rotary balancer has an insertion port inserted on the outer peripheral side of the eccentric bearing portion and is provided on the drive crankshaft, 4. The scroll compressor according to claim 3, wherein the rotary balancer rotates integrally with the drive crankshaft with the insertion opening inserted into the eccentric bearing.
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