JP2004286025A - Scroll fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機、膨張機、真空ポンプ、流体モータ等に用いられるスクロール流体機械であって、特に、駆動スクロール、従動スクロールともに回転する全系回転形スクロール流体機械に関する。 The present invention relates to a scroll fluid machine used for a compressor, an expander, a vacuum pump, a fluid motor, and the like, and more particularly to an all-system rotary scroll fluid machine that rotates both a drive scroll and a driven scroll.
従来の全系回転形スクロール圧縮機は、例えば特許文献1に開示されているように、駆動軸に連結される駆動スクロールと、従動軸に連結される従動スクロールのそれぞれの渦巻き状のラップを噛合させて閉鎖空間を画成し、駆動軸と従動軸の軸心が所定幅で偏心するように配置されるものである。
2. Description of the Related Art As disclosed in
これによって、前記駆動スクロールの回転に同期して前記従動スクロールが回転し、前記閉鎖空間が外側から内側に容積を減じながら連続して移動し、圧縮作用を行うものである。
しかしながら、前記閉鎖空間に発生する圧力が、各端板に垂直で各端板を引き離す方向に作用する力(以下、「アキシャルフォース」という)と、駆動軸及び従動軸の軸心と垂直でラップ高さの半分の位置に作用する力(以下、「タンジェンシャルフォース」という)となり、駆動軸及び従動軸を保持しているベアリングへの負荷となる。 However, the pressure generated in the closed space is perpendicular to each end plate and acts in a direction to separate each end plate (hereinafter referred to as "axial force"), and wraps perpendicularly to the axis of the drive shaft and the driven shaft. A force acting on a position at half the height (hereinafter referred to as “tangential force”) is applied to a bearing that holds the drive shaft and the driven shaft.
また、スクロール圧縮機の吐出量を増加させるためには、前記閉鎖空間を増大させる必要がある。このために、径方向のラップの間隔を大きくすると、アキシャルフォースが増大するという不具合が生じ、ラップの高さを高くすると、タンジェンシャルフォースの作用する高さが高くなり、転覆モーメントが大きくなるという不具合が生じる。さらに、これによって軸受への負荷が増大するため、軸受の寿命が短くなると言う不具合が生じる。このため、吐出量の増加を図ることには限界があった。 Further, in order to increase the discharge amount of the scroll compressor, it is necessary to increase the closed space. For this reason, when the distance between the laps in the radial direction is increased, a problem occurs in which the axial force increases, and when the height of the wrap is increased, the height at which the tangential force acts increases, and the overturning moment increases. Failure occurs. Further, this increases the load on the bearing, which causes a problem that the life of the bearing is shortened. For this reason, there is a limit in increasing the discharge amount.
さらに、上記転覆モーメントは、端板を転覆させる方向に働くため、端板を片持ちで支持する駆動軸及び従動軸のベアリングを複数で構成する必要が生じるため、コストアップにつながるという不具合が生じる。 Further, since the above-mentioned overturning moment acts in the direction of overturning the end plate, it is necessary to configure a plurality of bearings for the drive shaft and the driven shaft that support the end plate in a cantilever manner. .
このため、この発明は、吐出量の増加を図ることが可能なスクロール流体機械を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a scroll fluid machine capable of increasing the discharge amount.
したがって、本発明は、ケーシングと、該ケーシングに回転自在に保持される外周ブロック及び該外周ブロックから内側に渦巻き状に延出する従動ラップから少なくとも構成される従動スクロールユニットと、前記従動ラップと噛合する駆動ラップ、該駆動ラップを挟持固定するとともに前記従動ラップを摺動自在に挟持する一対の端板、及び前記従動スクロールユニットに対して偏心して前記ケーシングに回転自在に軸支され、前記端板を回転させる駆動軸からなり、前記従動スクロールユニットとともに圧縮空間を画成する駆動スクロールユニットと、前記外周ブロックに形成され、前記圧縮空間と連通する吸入孔と、前記駆動軸に形成され、前記圧縮空間と連通する吐出孔とによって少なくとも構成されることにある。また、前記外周ブロックは、両軸方向に延出する一対のボス部を有すると共に、前記従動スクロールユニットは、該一対のボス部の各々に固定される円板によって前記ケーシングに回転自在に保持されることが望ましい。さらに、前記駆動スクロールユニットの一対の端板は、駆動ラップの両端に固定されていることが望ましい。 Therefore, the present invention provides a driven scroll unit including at least a casing, an outer peripheral block rotatably held by the casing, and a driven wrap spirally extending inward from the outer peripheral block, and meshes with the driven wrap. A driving wrap, a pair of end plates for holding and fixing the driving wrap and slidably holding the driven lap, and an end plate eccentrically rotatable to the driven scroll unit and rotatably supported by the casing. A drive shaft that defines a compression space together with the driven scroll unit, a suction hole formed in the outer peripheral block and communicates with the compression space, and a drive shaft formed in the drive shaft, It is at least constituted by a discharge hole communicating with the space. Further, the outer peripheral block has a pair of bosses extending in both axial directions, and the driven scroll unit is rotatably held by the casing by disks fixed to each of the pair of bosses. Is desirable. Further, it is desirable that the pair of end plates of the driving scroll unit be fixed to both ends of the driving wrap.
これによって、駆動スクロールを構成する一対の端板が、駆動ラップによって連結固定されているので、軸方向に沿って作用するアキシャルフォースが相殺されるため、駆動スクロールを回転自在に軸支する軸受にはアキシャルフォースが作用せず、また従動スクロールユニットが、駆動スクロールユニットに挟持されている状態で存在するので、従動スクロールユニットにはアキシャルフォースがかからないことから、さらには、従動スクロールユニット及び駆動スクロールユニットは共に、軸方向両側にて回転自在に支持されていることから片持ちの状態とならず、タンジェンシャルフォースが転覆モーメントとならないため、安定した回転が得られる。 As a result, the pair of end plates constituting the drive scroll are connected and fixed by the drive wrap, so that the axial force acting along the axial direction is canceled out, so that the bearing is used to rotatably support the drive scroll. No axial force acts on the driven scroll unit, and the driven scroll unit is sandwiched by the driving scroll unit. Therefore, the driven scroll unit is not subjected to the axial force. Both are rotatably supported on both sides in the axial direction, so that they do not become cantilevered, and the tangential force does not become an overturning moment, so that stable rotation can be obtained.
また、前記従動スクロールユニットと、前記駆動スクロールユニットは、連結手段によって同期回転可能に連結されることが望ましい。上記構成において、従動スクロールユニットが前記駆動スクロールユニットと所定の摩擦抵抗を有しているために、駆動スクロールユニットの回転によって従動スクロールユニットは追従する形で回転することができる。しかしながら、従動スクロールユニットの回転をより確実なものとするために、連結手段を設けることが望ましいものである。 It is preferable that the driven scroll unit and the driving scroll unit are connected so as to be synchronously rotatable by connecting means. In the above configuration, since the driven scroll unit has a predetermined frictional resistance with the driving scroll unit, the driven scroll unit can be rotated in a following manner by the rotation of the driving scroll unit. However, it is desirable to provide a connecting means in order to make the rotation of the driven scroll unit more reliable.
さらに、前記駆動スクロールユニットと前記ケーシングの間には、冷却空間が画成され、該冷却空間は、吸気孔及び放気孔を介して外部と連通されることが望ましく、また前記駆動スクロールユニットの端板には、ファンブレードが形成されることが望ましい。これによって装置自体の加熱を防止することができるので、熱膨張等による不具合を解消することができるものである。 Further, a cooling space is defined between the driving scroll unit and the casing, and the cooling space is desirably communicated with the outside through an intake hole and an air discharge hole. Desirably, a fan blade is formed on the plate. As a result, the heating of the apparatus itself can be prevented, so that problems due to thermal expansion and the like can be eliminated.
さらにまた、前記従動ラップの幅は、前記駆動ラップの幅よりも厚く形成されることが望ましい。これによって、従動ラップの強度を向上させることができる。また、駆動ラップは両端板によって挟持されているので、薄くすることができ、圧縮空間を確保することができる。 Further, it is preferable that the width of the driven wrap is formed to be larger than the width of the drive wrap. As a result, the strength of the driven wrap can be improved. Further, since the drive wrap is sandwiched between the both end plates, the drive wrap can be made thin and a compression space can be secured.
さらに、前記従動ラップは、内側先端方向に向かって漸次薄く形成され、前記駆動ラップは、外側先端方向に向かって漸次薄く形成されることが望ましい。また、前記従動ラップは、内側先端方向に向かって段階的に薄く形成され、前記駆動ラップは、外側先端方向に向かって段階的薄く形成されるものであっても良い。これによって、駆動ラップ、従動ラップの強度と容量との兼ね合いを最適な状態にすることができる。 Further, it is preferable that the driven wrap is formed to be gradually thinner toward an inner distal end, and the drive wrap is formed to be gradually thinner toward an outer distal end. Further, the driven wrap may be formed to be gradually thinner toward the inner front end, and the drive wrap may be formed to be gradually thinner toward the outer front end. As a result, the balance between the strength and the capacity of the driving lap and the driven lap can be optimized.
したがって、本発明によれば、圧縮流体によって両端板を引き離す方向に作用する力や、転覆モーメントを効率よく受けることができるので、製品の寿命を延ばすことができる。また、これによって、ラップを高くすることができるので、吐出量を増大させることができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to efficiently receive the force acting in the direction in which the both end plates are separated by the compressed fluid and the overturning moment, thereby extending the life of the product. In addition, since the wrap can be increased, the discharge amount can be increased.
以下、本願発明のスクロール流体機械の実施例として全系回転形スクロール圧縮機(以下、スクロール圧縮機)を図1に示し、以下このスクロール圧縮機について説明する。 FIG. 1 shows a scroll rotary machine (hereinafter referred to as a scroll compressor) as an embodiment of a scroll fluid machine according to the present invention, and the scroll compressor will be described below.
このスクロール圧縮機のケーシングは、第1の軸受部1a、第2の軸受部1b及び第1の大径筒部1cによって構成される第1のケーシング1と、第3の軸受部2a、第4の軸受部2b及び第2の大径筒部2cによって構成される第2のケーシング2とを、開口面を対峙させて接合することによって形成される。また、このケーシングにおいて、第1の軸受部1aと第3の軸受部2aは、軸線O1−O1を中心軸として形成され、第2の軸受部1b及び第4の軸受部2bは、軸線O1−O1から所定の距離に設けられる軸線O2−O2を中心軸として形成される。また、前記第1のケーシング1には、第1のケーシング内外を連通する第1の放気穴1eが形成され、さらに前記第1の軸受部1aと前記第2の軸受部1bとの間に、同様に前記第1のケーシング内外を連通する第1の貫通孔1dが形成される。同様に、前記第2のケーシング2には、第2のケーシング内外を連通する第2の放気穴2eが形成され、さらに前記第3の軸受部2aと前記第4の軸受部2bとの間に、同様に前記第2のケーシング内外を連通する第2の貫通孔2dが形成される。
The casing of the scroll compressor includes a
従動スクロールユニット3は、例えば図1及び図3に示されるように、外周ブロック30と、該外周ブロック30から内方に渦巻き状に延出する従動ラップ3aと、前記外周ブロック30から軸方向の両側に延出する第1のボス部3b及び第2のボス部3cと、第1のボス部を3bに固着される第1の円板3dと、第2のボス部3cに固着される第2の円板3eとによって構成され、前記第1の円板3dの内周面はベアリング7を介して前記第2の軸受部1bに回転自在に保持され、さらに第2の円板3eの内周面はベアリング8を介して前記第4の軸受部2bに回転自在に保持される。また、第1のボス部3bには、前記第1の放気穴1eと対向する位置に複数の第3の放気穴3gが形成され、第2のボス部3cには、前記第2の放気穴2eと対向する位置に複数の第4の放気穴3hが形成される。さらに、前記外周ブロック30を貫通して吸入孔3fが形成される。
As shown in FIGS. 1 and 3, for example, the driven
駆動スクロールユニット4は、図1及び図2に示されるように、前記従動ラップ3aと噛合して圧縮空間52(図4に示される)を画成する駆動ラップ4cと、この駆動ラップ4cの両端に固定される第1の端板4a及び第2の端板4bと、第1の端板4aに設けられる第1の駆動軸4fと、第2の端板4bに設けられる第2の駆動軸4dとによって少なくとも構成される。また、第1の駆動軸4fには、この駆動軸4fを貫通する吐出孔4jが形成される。以上の構成の駆動スクロールユニット4において、第1の駆動軸4fは、ベアリング9を介して前記第1の軸受部1aに回転自在に保持され、さらに第2の駆動軸4dは、ベアリング10を介して第3の軸受部2aに回転自在に保持される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
さらにまた、前記吐出孔4jは、前記第1のケーシング1の第1の軸受部1aの軸方向外方に固着された軸シール押さえ11に形成された吐出口11aと連通する。
Furthermore, the
また、前記駆動スクロールユニット4と前記従動スクロールユニット3との当接面の所定の位置に、連結手段としての連結機構5,6を設け、駆動スクロールユニット4の回転に同期して従動スクロールユニット3が確実に回転旋回運動を行うようにするものである。
Further, connecting
以上の構成のスクロール圧縮機において、駆動軸4d,4fによって駆動スクロールユニット4が回転すると、これに同期して従動スクロールユニット3が回転し、前記圧縮空間52を、図4で示されるように、前記従動スクロールユニット3に形成された吸入孔3fと連通する吸入空間50から前記吐出孔4jと連通する吐出空間51まで前記駆動ラップ4c及び従動ラップ3aの回転旋回運動によって漸次その容積を減少させ、吸入孔3fから吸引した流体、例えば空気等の気体、水、灯油等の液体を吸引して圧縮し、吐出孔3f、さらには吐出口11aから吐出するものである。
In the scroll compressor having the above configuration, when the
さらに、この実施例では、前記駆動スクロールユニット4、前記従動スクロールユニット3及びケーシング1,2との間に冷却空間60が画成され、前記駆動スクロールユニット4の端板4a,4bの冷却空間60側の端面には、ファンブレード4k,4lが形成され、駆動スクロールユニット4の回転によって前記貫通孔1d,2dから空気を吸引して、前述した第1、第2、第3及び第4の放気穴1e,2e,3g,3hを介して空気を排出し、第1、第2、第3及び第4の軸受部1a,2a,1b,2bの冷却、圧縮部分の冷却を行うものである。
Further, in this embodiment, a
また、図4は、従動スクロールユニット3の従動ラップ3aの厚さを、駆動スクロールユニット4の駆動ラップ4cの厚さよりも厚く形成した実施例を示したものである。本願発明においては、従動ラップ3aは、端板によって支持されていないため、駆動ラップ4cよりも厚く形成することによって強度を向上させるようにしたものである。また、従動ラップ3aを厚くすることによって生じる圧縮空間52の減少は、駆動ラップ4cが両端板4a,4bによって固定されていていることから薄くても強度を保持できるため、駆動ラップ4cを薄くすることによってその減少分を補填することができるものである。
FIG. 4 shows an embodiment in which the driven
さらに、図5(a)は、駆動スクロールユニット4の駆動ラップ4cの厚さを、渦巻きの中央部分から外方に向けて狭くしていった実施例を示したもので、特に4c1,4c2,4c3と段階的に狭くしていった例を示したものである。また、図5(b)は、従動スクロールユニット3の従動ラップ3aを、外側部分から内方に向けて狭くしていった実施例を示したもので、特に3a1,3a2,3a3と段階的に狭くしていった例を示したものである。尚、31は、従動スクロールユニット3によって画成された駆動ラップ4cの運動空間である。これによって、従動ラップ3aにおいて強度的に最も強くしなければならない外周ブロック30からの延出基端部分3a1を最も厚く形成し、先端に行くに従って薄くなるように形成して、前記延出基端部分3a1のかかる負荷を低減するようにしたものである。また、この従動ラップ3aの形状に対応して圧縮空間52を確保するために駆動ラップ4cの形状を図5(a)で示すように形成することが望ましい。
FIG. 5 (a) shows an embodiment in which the thickness of the drive wrap 4c of the
図6は、駆動スクロールユニット4の形成の一例を示したもので、駆動スクロールユニット4の第2の端板4bに渦巻き状の装着溝4iを形成し、この装着溝4iに、薄いばね鋼板や樹脂板にて形成されたラップ用プレート4c1を嵌め込み、このラップ用プレート4c1の開放端部に、図2で示すように、第1の端板4aの装着溝4iを嵌着させて駆動スクロールユニット4を形成することを示したものである。
FIG. 6 shows an example of the formation of the driving
図7は、上記方法において、前記ラップ用プレート4c1に代えて、複数枚の薄いばね鋼板や樹脂板からなるプレート4c21、4c22によって形成したラップ用プレート4c2を示したものである。尚、プレート4c21及び4c22は、同一材料によって形成しても良いし、異なる材料を用いることによってその特性に変化を持たせても良いものである。 FIG. 7 shows a lap plate 4c2 formed by a plurality of plates 4c21 and 4c22 made of thin spring steel plates or resin plates in place of the lap plate 4c1 in the above method. The plates 4c21 and 4c22 may be formed of the same material, or may have different characteristics by using different materials.
図8は、予め渦巻き状に形成されたラップ4c3を前記装着溝4iに装着して、駆動スクロールユニット4を形成した例を示したものである。この場合は、予めラップを形成するので、ラップの寸法精度を向上させることができるという利点を有する。
FIG. 8 shows an example in which a wrap 4c3 formed in a spiral shape in advance is mounted in the mounting
1,2 ケーシング
3 従動スクロールユニット
4 駆動スクロールユニット
5,6 連結機構
7,8,9,10 ベアリング
11 軸シール押さえ
1, 2
Claims (8)
該ケーシングに回転自在に保持される外周ブロック及び該外周ブロックから内側に渦巻き状に延出する従動ラップから少なくとも構成される従動スクロールユニットと、
前記従動ラップと噛合する駆動ラップ、該駆動ラップを挟持固定するとともに前記従動ラップを摺動自在に挟持する一対の端板、及び前記従動スクロールユニットに対して偏心して前記ケーシングに回転自在に軸支され、前記端板を回転させる駆動軸からなり、前記従動スクロールユニットとともに圧縮空間を画成する駆動スクロールユニットと、
前記外周ブロックに形成され、前記圧縮空間と連通する吸入孔と、
前記駆動軸に形成され、前記圧縮空間と連通する吐出孔とによって少なくとも構成されるスクロール流体機械。 A casing,
A driven scroll unit comprising at least a peripheral block rotatably held by the casing and a driven wrap spirally extending inward from the peripheral block;
A drive lap that meshes with the driven wrap, a pair of end plates that hold and fix the drive wrap and slidably hold the driven wrap, and a rotatably supported pivotally eccentric to the driven scroll unit with respect to the driven scroll unit. A drive scroll unit comprising a drive shaft for rotating the end plate, and defining a compression space together with the driven scroll unit;
A suction hole formed in the outer peripheral block and communicating with the compression space;
A scroll fluid machine formed at the drive shaft and configured at least by a discharge hole communicating with the compression space.
The said driven lap is formed gradually thin toward the inside front-end | tip direction, and the said drive wrap is formed stepwise thinly toward the outside front-end | direction. 3. The scroll fluid machine according to item 1.
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