JP2004324422A

JP2004324422A - Scroll type compressor

Info

Publication number: JP2004324422A
Application number: JP2003115814A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kamiya; 治雄神谷; Kunitaka Akiyama; 訓孝秋山; Takashi Sumi; 貴史角
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP4127110B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scroll type compressor which materializes improvement of durability between a driving pin and a bushing by suppressing a local surface pressure increase. <P>SOLUTION: In the scroll type compressor, a turning scroll 240 is actuated to revolve by rotary drive of an eccentric crank mechanism 210 which is made up of a bushing 213 having an eccentric hole 213a and of a driving pin 212 provided to a tip side of a main shaft 211 and freely rotatably inserted in the eccentric hole 213a. A fluid is compressed in an operation chamber 256 formed with a fixed scroll 250 opposed to the turning scroll 240. In the driving pin 212 and the eccentric hole 213a, a chamfered part 213c is provided to at least an end part 213b taken as a root side of the driving pin 212 in a contacting part thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＣＯ_２を冷媒として用いる超臨界冷凍サイクルに適用して好適なスクロール型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール型圧縮機は、例えば特許文献１に示されるように、可動スクロールを公転させる偏心クランク機構として、主軸（シャフト）の一端側に設けられた駆動ピンに偏心穴を有するブッシュが回転可能に挿入されたものが知られている。
【０００３】
これにより、流体圧縮時の圧縮反力によってブッシュには駆動ピンを中心として回転モーメントが生じ、可動スクロールを固定スクロール側に押し付けるように作用させることができるので、両スクロール間の安定したシールが得られるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−３０１６８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示すように、駆動ピン２１２は主軸２１１に片持ち支持されているので、ブッシュ２１３を介して可動スクロールから受ける反力Ｆｔ（圧縮反力と固定スクロールからの押付け反力との合力）によって撓みが生ずる。そして、駆動ピン２１２とブッシュ２１３との接触部に均等な荷重がかからず、駆動ピン２１２の根元側でエッジ当たりが発生し、局部的な面圧上昇が起こり、焼付きや異常摩耗等が発生するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、局部的な面圧上昇を抑制して駆動ピンおよびブッシュ間の耐久性を向上可能とするスクロール型圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、偏心穴（２１３ａ）を有するブッシュ（２１３）と、主軸（２１１）の先端側に設けられ、偏心穴（２１３ａ）に回転可能に挿入される駆動ピン（２１２）とから成る偏心クランク機構（２１０）の回転駆動によって、旋回スクロール（２４０）が公転作動され、この旋回スクロール（２４０）に対向する固定スクロール（２５０）との間に形成される作動室（２５６）で流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、駆動ピン（２１２）および偏心穴（２１３ａ）のうち、少なくとも両者（２１２、２１３ａ）の接触部の駆動ピン（２１２）の根元側となる端部（２１２ａ、２１３ｂ）を形成する側の端部（２１２ａ、２１３ｂ）に、面取り部（２１２ｂ、２１３ｃ）を設けたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、圧縮作動時における旋回スクロール（２４０）からの反力によって、主軸（２１１）に対して片持ち支持される駆動ピン（２１２）が根元側から撓み、駆動ピン（２１２）と偏心穴（２１３ａ）とが片当たりした場合でも、弾性変形によって形成される接触面を増大させて局部的な接触面圧（ヘルツ面圧）の上昇を抑制することができるので、駆動ピン（２１２）およびブッシュ（２１３）間の焼付きや異常摩耗を抑えて耐久性を向上させることができる。
【００１０】
上記面取り部（２１２ｂ、２１３ｃ）としては、請求項２に記載の発明のように、Ｒ面取り部として形成するのが好適であり、局部的な接触面圧（ヘルツ面圧）低減に有効である。
【００１１】
更に具体的には、請求項３に記載の発明のように、Ｒ面取り部の半径寸法ｒ１は、駆動ピン（２１２）の半径をＲ１とした時に、１．４≦（Ｒ１×ｒ１）／（Ｒ１＋ｒ１）≦４．４の関係に成るようにすれば、最適な半径ｒ１の設定ができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明のように、面取り部（２１２ｂ、２１３ｃ）は、テーパ面取り部として形成しても良い。
【００１３】
そのテーパ角度（θ）は、請求項５に記載の発明のように、３０°以下が好適である。
【００１４】
尚、請求項１〜請求項５に記載の発明においては、請求項６に記載の発明のように、偏心クランク機構（２１０）は、自身の内部に一体的に設けられ、外部電力を受けて駆動する電動機（３００）によって回転駆動されるようにしたり、請求項７に記載の発明のように、外部原動機によって回転駆動されるようにして対応するのが好ましい。
【００１５】
更に、請求項１〜請求項７に記載の発明においては、請求項８に記載の発明のように、流体は冷凍サイクル内を流通する冷媒であり、冷媒の圧縮後の圧力は、臨界圧力を超えるように設定されたものに用いて好適である。
【００１６】
即ち、冷媒の圧縮後の圧力が臨界点を越えるような高い圧力で使用する場合には、駆動ピン（２１２）の撓みの影響を受けやすくなる訳で、本発明を効果的に活用することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明における具体的な冷媒は、請求項９に記載の発明のように、ＣＯ_２の場合が挙げられる。
【００１８】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１、図２に示し、まず具体的な構成について説明する。本実施形態のスクロール型圧縮機１００は、ＣＯ_２を冷媒として圧縮後の圧力が臨界圧力を超えるような超臨界冷凍サイクルに適用されるものとしている。
【００２０】
スクロール型圧縮機（以下、圧縮機）１００は、図１に示すように、ここでは圧縮機構部２００に電動機部（電動機）３００が一体的に設けられ、この電動機部３００によって圧縮機構部２００が作動される電動圧縮機としている。圧縮機構部２００および電動機部３００は、本体ケーシング１０１ａ、上部ケーシング１０１ｂ、下部ケーシング１０１ｃから成る耐圧容器１０１内に収容されている。
【００２１】
尚、電動機部３００は、シャフト（主軸）２１１に固定される回転子３１０と、この回転子３１０の外周側で本体ケーシング１０１ａの内壁に焼嵌固定された固定子３２０とから形成されている。電動機部３００に図示しない外部電源（バッテリ）から電力が供給されると回転子３１０が回転駆動され、シャフト２１１が回転される。
【００２２】
圧縮機構部２００は、上記シャフト２１１を本体部として形成される偏心クランク機構２１０に接続される旋回スクロール２４０およびこの旋回スクロール２４０に対向配置される固定スクロール２５０等から形成されている。
【００２３】
偏心クランク機構２１０は、シャフト２１１の先端側（図１中では下側）に形成された駆動ピン２１２に組付けられるブッシュ２１３と、このブッシュ２１３の抜け止めを行うスナップリング２１４によって形成されている。
【００２４】
シャフト２１１は、一端側に外径が大きく形成される主受け部２１１ａを有しており、主受け部２１１ａにはシャフト２１１の軸心に対して偏心して駆動ピン２１２が一体で設けられている。本体ケーシング１０１ａ内に設けられるミドルハウジング２２０には主軸受け２１５が固定されており、また開口部２３１を有するホルダ２３０には副軸受け２１６が固定されており、主軸受け２１５に主受け部２１１ａが対応し、また副軸受け２１６にはシャフト２１１の他端側が対応して、シャフト２１１は回転可能に支持されている。
【００２５】
ブッシュ２１３は、偏心穴２１３ａが設けられた円筒状の部材であり、この偏心穴２１３ａには上記駆動ピン２１２が回転可能に挿入され、駆動ピン２１２の先端部にＣ字状を成すスナップリング２１４が固定され、ブッシュ２１３の抜け止めが成されている。このようにブッシュ２１３は、シャフト２１１の軸心に対して偏心した形で装着されており、シャフト２１１が回転作動する際に、駆動ピン２１２に対する回転（スイング）が許容されつつ、シャフト２１１の軸心のまわりを公転する。尚、ブッシュ２１３が駆動ピン２１２に対して回転（スイング）することでシャフト２１１の軸心に対するブッシュ２１３の偏心量が変化する構造となっている。そして、ブッシュ２１３には、回転作動時における動的なアンバランスを相殺するためのバランサ２１７が圧入、かしめ、焼嵌め、溶接等によって固定されている。尚、本発明においては、駆動ピン２１２とブッシュ２１３との間における形状に特徴部を持たせているが、詳細については後述する。
【００２６】
偏心クランク機構２１０のブッシュ２１３には、旋回スクロール２４０が接続されている。旋回スクロール２４０は、円板状の端板部２４１の各平面（図１中の上下面）に渦巻き状の羽根部２４２および円筒状のボス部２４３が設けられたものであり、ボス部２４３内には旋回スクロール軸受け２４５が圧入されている。ブッシュ２１３は、旋回スクロール軸受け２４５を介してボス部２４３に挿入されている。そして、旋回スクロール２４０は、ミドルハウジング２２０に固定されたスラスト軸受け２４６によって、ブッシュ２１３を介した公転作動が可能となるように支持されている。また、スラスト軸受け２４６は、圧縮作動時において旋回スクロール２４０に発生するスラスト荷重を受ける役割を果たす。
【００２７】
尚、端板部２４１の外周側には自転防止穴２４４が設けられており、後述する固定スクロール２５０に設けられた自転防止ピン２５４が挿入され、旋回スクロール２４０の自転を防止するようにしている。
【００２８】
旋回スクロール２４０の反シャフト側には、端板部２５１に渦巻き状の羽根部２５２が形成された固定スクロール２５０が設けられ、固定スクロール２５０はミドルハウジング２２０に図示しないボルトによって固定されている。そして、旋回スクロール２４０の羽根部２４２と固定スクロール２５０の羽根部２５２とがシャフト２１１の長手方向に嵌合して作動室２５６を形成している。
【００２９】
固定スクロール２５０の反羽根部側には凹部２５５が形成され、更に中心部には吐出孔２５３が設けられている。凹部２５５の開口側はリヤプレート２６０によって閉塞され、内部空間として吐出室２５７が形成されている。そして、吐出孔２５３には、吐出室２５７側に開く吐出弁２７０および吐出弁２７０の最大開度を規制するストッパ２７１が設けられ、ボルト２７２によって固定スクロール２５０に固定されている。
【００３０】
そして、ミドルハウジング２２０には冷媒通路２２１および吸入室２２２が設けられており、主に電動機部３００が収容される空間から冷媒通路２２１、ボス部２４３の外側部、スラスト軸受け２４６を通って吸入室２２２に連通するようにしている。更に、図示しない固定スクロール２５０に設けられた通路によって、吸入室２２２と作動室２５６とが連通するようにしている。
【００３１】
上部ハウジング１０１ｂには本体ケーシング１０１ａ内に連通する吸入パイプ２８１が設けられ、また固定スクロール２５０には、吐出室２５７内に連通する吐出パイプ２８２が設けられている。
【００３２】
次に、本発明の要部について、図２を用いて詳細に説明する。本発明では、駆動ピン２１２あるいはブッシュ２１３の偏心穴２１３ａのうち、少なくとも一方に面取り部２１３ｃ（あるいは後述の図７における２１２ｂ）を設けている。具体的には、面取り部２１３ｃは、駆動ピン２１２と偏心穴２１３ａとが接触する接触部において、駆動ピン２１２の根元側となる端部２１３ｂを形成する偏心穴２１３ａ（軸方向長さが短い側）に設定するようにしている。そして、面取り部２１３ｃは、Ｒ面取り部としており、駆動ピン２１２の半径をＲ１、Ｒ面取り部の半径をｒ１とした時に、数式１の関係となるｒ１を設定している。
【００３３】
【数１】
１．４≦（Ｒ１×ｒ１）／（Ｒ１＋ｒ１）≦４．４
ここでは、駆動ピン２１２の半径Ｒ１を５．５ｍｍと設定していることから、面取り部２１３ｃの半径ｒ１を５ｍｍと決定している。
【００３４】
尚、上記数式１は、以下のような考えから導き出してしる。即ち、２つの弾性体の接触面中心に生ずる圧力にかかわるヘルツの公式に示されるように、半径Ｒ１、ｒ１を有する球と球あるいは円柱と円柱とが接触するモデルから考えると、一方を平面と想定した時の他方の等価半径Ｒ０は（Ｒ１×ｒ１）／（Ｒ１＋ｒ１）に相関するものとして導くことができる。そして、接触面中心に生ずる圧力を下げるには、等価半径Ｒ０をある値以上に確保することが必要であり、それを１．４としている。逆に、等価半径Ｒ０を更に大きくしていくと平面に対する平面の接触モデルとなってしまい、実際的に端部を形成する部位ではエッジ当たりが生じ圧力が上昇してしまうので、上限側の制約として４．４を設定している。
【００３５】
次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について説明する。電動機部３００に電力が供給されると回転子３１０が回転駆動し、シャフト２１１がそれに伴い回転し、ブッシュ２１３は、偏心量をもってシャフト２１１のまわりを公転する。そして、ブッシュ２１３と共に、旋回スクロール２４０が公転し、冷媒は吸入パイプ２８１から電動機部３００、冷媒通路２２１、吸入室２２２を通って作動室２５６に流入し、圧縮され、更に吐出孔２５３、吐出弁２７０、吐出室２５７を通って吐出パイプ２８２から吐出される。
【００３６】
ところで冷媒を圧縮する際に、ブッシュ２１３は旋回スクロール２４０から反力Ｆｔを受けることになる。反力Ｆｔとは、圧縮冷媒から受ける圧縮反力Ｆｇと、この圧縮反力Ｆｇによってブッシュ２１３が駆動ピン２１２を中心として回転（スイング）する際に旋回スクロール２４０が固定スクロール２５０側に押圧される時の固定スクロール２５０側からの押付け反力Ｆｄとの合力である。
【００３７】
この反力Ｆｔによって、シャフト２１１に対して片持ち支持される駆動ピン２１２が根元側から撓むことになる。本発明ではこの撓みによって駆動ピン２１２と偏心穴２１３ａとが片当たりした場合でも、面取り部（Ｒ面取り部）２１３ｃを設けているので、弾性変形によって形成される接触面を増大させて局部的な接触面圧（ヘルツ面圧）の上昇を抑制することができ、駆動ピン２１２およびブッシュ２１３間の焼付きや異常摩耗を抑えて耐久性を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態のように、冷媒としてＣＯ_２を用いて圧縮後の圧力が臨界点を越えるような高い圧力で使用する場合は、駆動ピン２１２の撓みの影響を受けやすくなるため、本発明を効果的に活用することができる。
【００３９】
尚、上記第１実施形態に対する変形例１を、図３、図４に示す。駆動ピン２１２と偏心穴２１３ａとの接触部が駆動ピン２１２の全長に対して部分的に形成される場合は、偏心穴２１３ａによって形成される駆動ピン２１２の根元側の端部２１３ｂに面取り部２１３ｃを設けるようにすれば良い。
【００４０】
また、図５に示す変形例２のように面取り部２１３ｃは、Ｒ面取り部に代えて、テーパ角度θを有するテーパ面取り部としても良い。テーパ角度θの設定範囲としては、接触面を拡大するために３０°以下と設定するのが良い。また、逆にテーパ角θを極端に小さく設定すると、従来技術のように平面同士の組合せに近づいてしまうので、下限側として１０°以上の制約を設けるのが好ましい。よってここでは、テーパ角θを２０°として設定している。
【００４１】
上記面取り部２１３ｃとして、第１実施形態のＲ面取り部（ｒ１＝５ｍｍ）を設けたものと、変形例２のテーパ面取り部（θ＝２０°）を設けたものにおいて、耐久試験による従来技術との比較を行った結果を表１に示す。
【００４２】
耐久試験の条件としては、本圧縮機１００を冷凍サイクル内に配設して、８時間ＯＮ−０．５時間ＯＦＦの条件でサイクル運転を行い、実作動時間が１０００時間となった時点で、駆動ピン２１２あるいはブッシュ２１３に生じた摩耗量（摩耗深さ）を比較している。
【００４３】
本発明においては、上記効果説明の通り、局部的な接触面圧の上昇を抑えることができ、摩耗量を低減することができている。更に、Ｒ面取り部とテーパ面取り部との比較では、接触面をより大きく取れると言う理屈からも解るように、Ｒ面取り部の方が優れていると言う結果を得た。
【００４４】
【表１】

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６、図７に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、面取り部２１２ｂを駆動ピン２１２側に設けたものである。
【００４５】
駆動ピン２１２の根元側に加工上の逃がし部２１２ｃを設ける場合、駆動ピン２１２と偏心穴２１３ａとの接触部における駆動ピン２１２の根元側となる端部は駆動ピン２１２側（軸方向長さの短い側）に形成されることになり、この駆動ピン２１２の根元側端部２１２ａに面取り部（Ｒ面取り部）２１２ｂを設けている。
【００４６】
これにより、上記第１実施形態と同様に、反力Ｆｔによって駆動ピン２１２に撓みが生じて、駆動ピン２１２と偏心穴２１３ａとの間で片当たりが生じても、接触面積を拡大して局部的な面圧上昇を低減でき、駆動ピン２１２およびブッシュ２１３間の耐久性を向上することができる。
【００４７】
尚、本第２実施形態の変形例１として図８に示すように、面取り部２１２ｂをＲ面取り部に代えて、テーパ面取り部として形成するようにしても良い。
【００４８】
（その他の実施形態）
上記実施形態においては、駆動ピン２１２と偏心穴２１３ａのいずれか一方に面取り部２１３ｃ（あるいは２１２ｂ）を設けるようにしたが、他方側にも設けるようにしても良い。
【００４９】
また、スクロール型圧縮機１００として、圧縮機構部２００が電動機部３００によって作動される電動圧縮機として説明したが、例えば車両に搭載される内燃機関（エンジン）のような外部原動機によって作動されるものとしても良い。
【００５０】
更に、冷媒としてＣＯ_２を用いた超臨界冷凍サイクルに適用したものとして説明したが、これに限らずフロン等を用いる通常の冷凍サイクルに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態における駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例１における駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。
【図４】図３におけるＡ部を示す拡大図である。
【図５】第１実施形態の変形例２における駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。
【図６】第２実施形態における駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。
【図７】図６におけるＢ部を示す拡大図である。
【図８】第２実施形態の変形例１における駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。
【図９】従来技術における反力作用時の駆動ピンとブッシュをモデル的に示す断面図である。
【符号の説明】
１００スクロール型圧縮機
２１０偏心クランク機構
２１１シャフト（主軸）
２１２駆動ピン
２１３ブッシュ
２１３ａ偏心穴
２１３ｂ端部
２１３ｃ面取り部
２４０旋回スクロール
２５０固定スクロール
２５６作動室
３００電動機部（電動機）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor suitable for use in, for example, a supercritical refrigeration cycle using CO ₂ as a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As shown in Patent Document 1, for example, a conventional scroll compressor has an eccentric crank mechanism for revolving a movable scroll, in which a bush having an eccentric hole in a drive pin provided at one end of a main shaft (shaft) is rotatable. Is known.
[0003]
As a result, a rotational moment is generated in the bush around the drive pin due to the compression reaction force at the time of fluid compression, and the movable scroll can be made to act to press the movable scroll against the fixed scroll, so that a stable seal between the two scrolls is obtained. I am trying to be.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2-301688
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 9, since the drive pin 212 is cantilevered by the main shaft 211, the reaction force Ft (compression reaction force and pressing reaction force from the fixed scroll) received from the movable scroll via the bush 213. The resultant force causes bending. Then, an even load is not applied to the contact portion between the drive pin 212 and the bush 213, and an edge contact occurs at the root side of the drive pin 212, a local surface pressure rise occurs, and seizure and abnormal wear occur. There was a problem that occurred.
[0006]
An object of the present invention is to provide a scroll type compressor capable of improving the durability between a drive pin and a bush by suppressing a local increase in surface pressure in view of the above problem.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, the bush (213) having the eccentric hole (213a) and the drive pin (212) provided on the tip side of the main shaft (211) and rotatably inserted into the eccentric hole (213a). The orbiting scroll (240) is revolved by the rotational drive of the eccentric crank mechanism (210), and the working chamber (256) formed between the orbiting scroll (240) and the fixed scroll (250) facing the orbiting scroll (240). In the scroll-type compressor for compressing the fluid at the end (212a) of the drive pin (212) and the eccentric hole (213a), at least the contact portion of the drive pin (212) and the end (212a) which is the root side of the drive pin (212) , 213b) are provided with chamfered portions (212b, 213c) at the ends (212a, 213b) on the side where they are formed.
[0009]
As a result, the drive pin (212), which is cantilevered with respect to the main shaft (211), bends from the root side due to the reaction force from the orbiting scroll (240) during the compression operation, and the drive pin (212) and the eccentric hole ( 213a), the contact surface formed by elastic deformation can be increased to suppress a local increase in contact surface pressure (Hertz surface pressure). (213) Seizure and abnormal wear can be suppressed to improve durability.
[0010]
The chamfered portions (212b, 213c) are preferably formed as R chamfered portions, as in the second aspect of the present invention, and are effective in locally reducing the contact surface pressure (Hertz surface pressure). .
[0011]
More specifically, the radius dimension r1 of the R chamfered portion is 1.4 ≦ (R1 × r1) / (when the radius of the drive pin (212) is R1. If the relation of (R1 + r1) ≦ 4.4 is satisfied, the optimum radius r1 can be set.
[0012]
Further, as in the invention described in claim 4, the chamfered portions (212b, 213c) may be formed as tapered chamfered portions.
[0013]
The taper angle (θ) is preferably 30 ° or less, as in the fifth aspect of the present invention.
[0014]
In the first to fifth aspects of the present invention, the eccentric crank mechanism (210) is integrally provided inside itself and receives external electric power, as in the invention of the sixth aspect. It is preferable that the rotation be driven by an electric motor (300) to be driven, or the rotation be driven by an external motor as in the invention described in claim 7.
[0015]
Further, in the invention of claims 1 to 7, the fluid is a refrigerant flowing in the refrigeration cycle, and the pressure after compression of the refrigerant is the critical pressure, as in the invention of claim 8. It is suitable to be used for those set to exceed.
[0016]
That is, when the refrigerant is used at a high pressure such that the pressure after compression exceeds the critical point, the refrigerant is easily affected by the bending of the drive pin (212), so that the present invention can be effectively utilized. it can.
[0017]
A specific refrigerant in the invention described in claim 8 includes, as in the invention described in claim 9, CO ₂ .
[0018]
Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiment described later.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. First, a specific configuration will be described. The scroll compressor 100 of the present embodiment is applied to a supercritical refrigeration cycle in which the pressure after compression using CO ₂ as a refrigerant exceeds a critical pressure.
[0020]
As shown in FIG. 1, a scroll compressor (hereinafter referred to as “compressor”) 100 has an electric motor unit (electric motor) 300 provided integrally with a compression mechanism unit 200, and the compression mechanism unit 200 is formed by the electric motor unit 300. It is an electric compressor to be operated. The compression mechanism 200 and the electric motor 300 are housed in a pressure-resistant container 101 composed of a main casing 101a, an upper casing 101b, and a lower casing 101c.
[0021]
The electric motor unit 300 includes a rotor 310 fixed to a shaft (main shaft) 211, and a stator 320 fixed to the inner wall of the main body casing 101a on the outer peripheral side of the rotor 310. When electric power is supplied from an external power supply (battery) (not shown) to the motor unit 300, the rotor 310 is driven to rotate, and the shaft 211 is rotated.
[0022]
The compression mechanism section 200 is formed of a revolving scroll 240 connected to an eccentric crank mechanism 210 formed with the shaft 211 as a main body, a fixed scroll 250 disposed opposite to the revolving scroll 240, and the like.
[0023]
The eccentric crank mechanism 210 is formed by a bush 213 attached to a drive pin 212 formed on a tip side (a lower side in FIG. 1) of the shaft 211 and a snap ring 214 for preventing the bush 213 from coming off. .
[0024]
The shaft 211 has a main receiving portion 211a having a large outer diameter at one end side, and the main receiving portion 211a is provided with a drive pin 212 eccentrically with respect to the axis of the shaft 211. . A main bearing 215 is fixed to a middle housing 220 provided in the main body casing 101a, and a sub-bearing 216 is fixed to a holder 230 having an opening 231. The main bearing 215 corresponds to the main bearing 215. The other end of the shaft 211 corresponds to the sub bearing 216, and the shaft 211 is rotatably supported.
[0025]
The bush 213 is a cylindrical member provided with an eccentric hole 213a. The driving pin 212 is rotatably inserted into the eccentric hole 213a, and a C-shaped snap ring 214 is formed at the tip of the driving pin 212. Are fixed, and the bush 213 is prevented from coming off. As described above, the bush 213 is mounted so as to be eccentric with respect to the axis of the shaft 211. When the shaft 211 rotates, the rotation (swing) with respect to the drive pin 212 is allowed while the shaft 211 rotates. Revolves around the heart. The bush 213 rotates (swings) with respect to the drive pin 212 so that the amount of eccentricity of the bush 213 with respect to the axis of the shaft 211 changes. A balancer 217 for canceling a dynamic imbalance at the time of the rotation operation is fixed to the bush 213 by press fitting, caulking, shrink fitting, welding, or the like. In the present invention, the shape between the drive pin 212 and the bush 213 has a characteristic portion, which will be described in detail later.
[0026]
The orbiting scroll 240 is connected to the bush 213 of the eccentric crank mechanism 210. The orbiting scroll 240 is provided with a spiral blade 242 and a cylindrical boss 243 on each plane (upper and lower surfaces in FIG. 1) of a disk-shaped end plate 241. The orbiting scroll bearing 245 is press-fitted in. The bush 213 is inserted into the boss 243 via the orbiting scroll bearing 245. The orbiting scroll 240 is supported by a thrust bearing 246 fixed to the middle housing 220 such that the orbiting scroll 240 can be revolved through a bush 213. Further, the thrust bearing 246 plays a role of receiving a thrust load generated on the orbiting scroll 240 during the compression operation.
[0027]
A rotation prevention hole 244 is provided on the outer peripheral side of the end plate portion 241, and a rotation prevention pin 254 provided in a fixed scroll 250 described later is inserted to prevent the rotation of the orbiting scroll 240 from rotating. .
[0028]
On the side opposite to the shaft of the orbiting scroll 240, a fixed scroll 250 having a spiral blade portion 252 formed on an end plate portion 251 is provided. The fixed scroll 250 is fixed to the middle housing 220 by bolts (not shown). Then, the blade portion 242 of the orbiting scroll 240 and the blade portion 252 of the fixed scroll 250 are fitted in the longitudinal direction of the shaft 211 to form the working chamber 256.
[0029]
A concave portion 255 is formed on the fixed scroll 250 on the side opposite to the blade, and a discharge hole 253 is provided at the center. The opening side of the concave portion 255 is closed by a rear plate 260, and a discharge chamber 257 is formed as an internal space. The discharge hole 253 is provided with a discharge valve 270 that opens toward the discharge chamber 257 and a stopper 271 that regulates the maximum opening of the discharge valve 270, and is fixed to the fixed scroll 250 by a bolt 272.
[0030]
A refrigerant passage 221 and a suction chamber 222 are provided in the middle housing 220, and the suction chamber passes through a refrigerant passage 221, an outer portion of the boss 243, and a thrust bearing 246 mainly from a space in which the electric motor unit 300 is housed. It communicates with 222. Further, the suction chamber 222 and the working chamber 256 communicate with each other by a passage provided in the fixed scroll 250 (not shown).
[0031]
The upper housing 101b is provided with a suction pipe 281 communicating with the inside of the main casing 101a, and the fixed scroll 250 is provided with a discharge pipe 282 communicating with the discharge chamber 257.
[0032]
Next, the main part of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the present invention, at least one of the drive pin 212 and the eccentric hole 213a of the bush 213 is provided with a chamfer 213c (or 212b in FIG. 7 described later). More specifically, the chamfered portion 213c is formed in the contact portion where the drive pin 212 and the eccentric hole 213a are in contact with each other. ). The chamfered portion 213c is an R-chamfered portion, and when the radius of the drive pin 212 is R1 and the radius of the R-chamfered portion is r1, r1 that satisfies Equation 1 is set.
[0033]
(Equation 1)
1.4 ≦ (R1 × r1) / (R1 + r1) ≦ 4.4
Here, since the radius R1 of the drive pin 212 is set to 5.5 mm, the radius r1 of the chamfer 213c is determined to be 5 mm.
[0034]
The above equation 1 is derived from the following idea. That is, as shown in the Hertz 'formula relating to the pressure generated at the center of the contact surface between the two elastic bodies, considering a model in which a sphere having radii R1 and r1 and a sphere or a cylinder and a cylinder make contact, one of them is a plane. The other assumed equivalent radius R0 can be derived as correlated to (R1 × r1) / (R1 + r1). In order to reduce the pressure generated at the center of the contact surface, it is necessary to secure the equivalent radius R0 to a certain value or more, which is set to 1.4. Conversely, if the equivalent radius R0 is further increased, the model becomes a contact model of the plane with the plane, and in actuality, the edge forming occurs at the part forming the end, and the pressure increases. Is set to 4.4.
[0035]
Next, the operation based on the above configuration and its operation and effect will be described. When electric power is supplied to the motor unit 300, the rotor 310 is driven to rotate, the shaft 211 is rotated accordingly, and the bush 213 revolves around the shaft 211 with an eccentric amount. Then, together with the bush 213, the orbiting scroll 240 revolves, and the refrigerant flows into the working chamber 256 from the suction pipe 281 through the electric motor unit 300, the refrigerant passage 221, and the suction chamber 222, is compressed, and is further compressed. 270, and is discharged from the discharge pipe 282 through the discharge chamber 257.
[0036]
By the way, when compressing the refrigerant, the bush 213 receives the reaction force Ft from the orbiting scroll 240. The reaction force Ft is a compression reaction force Fg received from the compressed refrigerant and the orbiting scroll 240 is pressed toward the fixed scroll 250 when the bush 213 rotates (swings) around the drive pin 212 by the compression reaction force Fg. This is the resultant force with the pressing reaction force Fd from the fixed scroll 250 side at the time.
[0037]
Due to this reaction force Ft, the drive pin 212 that is cantilevered with respect to the shaft 211 bends from the root side. In the present invention, the chamfered portion (R chamfered portion) 213c is provided even when the drive pin 212 and the eccentric hole 213a have one-sided contact due to this bending. An increase in contact surface pressure (Hertz surface pressure) can be suppressed, and seizure and abnormal wear between the drive pin 212 and the bush 213 can be suppressed to improve durability.
[0038]
Further, in the case of using CO ₂ as a refrigerant and using at a high pressure such that the pressure after compression exceeds a critical point as in the present embodiment, the drive pin 212 is easily affected by the bending, so that the present invention Can be effectively utilized.
[0039]
3 and 4 show a first modification of the first embodiment. When the contact portion between the drive pin 212 and the eccentric hole 213a is partially formed with respect to the entire length of the drive pin 212, a chamfered portion 213c is formed at the root end 213b of the drive pin 212 formed by the eccentric hole 213a. May be provided.
[0040]
Further, as in Modification 2 shown in FIG. 5, the chamfered portion 213c may be a tapered chamfered portion having a taper angle θ instead of the R chamfered portion. The setting range of the taper angle θ is preferably set to 30 ° or less in order to enlarge the contact surface. Conversely, if the taper angle θ is set extremely small, it approaches the combination of the planes as in the related art, so it is preferable to set a lower limit of 10 ° or more. Therefore, here, the taper angle θ is set to 20 °.
[0041]
As the chamfered portion 213c, the one provided with the R chamfered portion (r1 = 5 mm) of the first embodiment and the one provided with the tapered chamfered portion (θ = 20 °) of Modification 2 are different from those of the prior art by the durability test. Table 1 shows the results of the comparison.
[0042]
As a condition of the endurance test, the compressor 100 was disposed in a refrigeration cycle, and cycle operation was performed under the condition of 8 hours ON-0.5 hour OFF, and when the actual operation time became 1000 hours, The amount of wear (wear depth) generated on the drive pin 212 or the bush 213 is compared.
[0043]
In the present invention, as described above, the local increase in the contact surface pressure can be suppressed, and the wear amount can be reduced. Further, in comparison between the R chamfered portion and the tapered chamfered portion, it was found that the R chamfered portion was superior, as can be seen from the theory that the contact surface can be made larger.
[0044]
[Table 1]

(2nd Embodiment)
6 and 7 show a second embodiment of the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment in that a chamfered portion 212b is provided on the drive pin 212 side.
[0045]
In the case where a relief portion 212c for processing is provided on the base side of the drive pin 212, the end of the contact portion between the drive pin 212 and the eccentric hole 213a, which is the base side of the drive pin 212, is on the drive pin 212 side (of the axial length). The driving pin 212 has a chamfered portion (R chamfered portion) 212b at the root end 212a.
[0046]
As a result, similarly to the first embodiment, even if the drive pin 212 is bent by the reaction force Ft and a partial contact occurs between the drive pin 212 and the eccentric hole 213a, the contact area is increased and the local area is increased. Thus, it is possible to improve the durability between the drive pin 212 and the bush 213.
[0047]
As shown in FIG. 8 as a first modification of the second embodiment, the chamfered portion 212b may be formed as a tapered chamfered portion instead of the R chamfered portion.
[0048]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the chamfered portion 213c (or 212b) is provided on one of the drive pin 212 and the eccentric hole 213a, but may be provided on the other side.
[0049]
Also, the scroll type compressor 100 has been described as an electric compressor in which the compression mechanism unit 200 is operated by the electric motor unit 300, but is operated by an external prime mover such as an internal combustion engine mounted on a vehicle. It is good.
[0050]
Furthermore, although the description has been given as applied to a supercritical refrigeration cycle using CO ₂ as a refrigerant, the present invention is not limited to this, and may be applied to a normal refrigeration cycle using chlorofluorocarbon or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of a scroll compressor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a drive pin and a bush according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a drive pin and a bush according to a first modification of the first embodiment.
FIG. 4 is an enlarged view showing a portion A in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a drive pin and a bush according to a second modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a drive pin and a bush according to a second embodiment.
FIG. 7 is an enlarged view showing a portion B in FIG. 6;
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a drive pin and a bush according to a first modification of the second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a driving pin and a bush during a reaction force according to the related art.
[Explanation of symbols]
100 Scroll compressor 210 Eccentric crank mechanism 211 Shaft (main shaft)
212 Drive pin 213 Bush 213a Eccentric hole 213b End 213c Chamfered part 240 Orbiting scroll 250 Fixed scroll 256 Working chamber 300 Motor unit (motor)

Claims

A bush (213) having an eccentric hole (213a);
The orbiting scroll (240) revolves by the rotational drive of an eccentric crank mechanism (210) provided on the tip side of the main shaft (211) and comprising a drive pin (212) rotatably inserted into the eccentric hole (213a). In a scroll compressor which is operated and compresses a fluid in a working chamber (256) formed between the orbiting scroll (240) and a fixed scroll (250) opposed to the orbiting scroll (240),
Of the drive pin (212) and the eccentric hole (213a), at least the contact portion of both (212, 213a) on the side forming the end (212a, 213b) which is the root side of the drive pin (212). A scroll compressor having a chamfered portion (212b, 213c) at the end (212a, 213b).

The scroll compressor according to claim 1, wherein the chamfers (212b, 213c) are round chamfers.

The radius dimension r1 of the R chamfered portion is set to satisfy a relationship of 1.4 ≦ (R1 × r1) / (R1 + r1) ≦ 4.4 when the radius of the drive pin (212) is R1. The scroll type compressor according to claim 2, wherein

The scroll compressor according to claim 1, wherein the chamfered portions (212b, 213c) are tapered chamfered portions.

The scroll compressor according to claim 4, wherein a taper angle (θ) of the tapered chamfered portion is set to 30 ° or less.

The eccentric crank mechanism (210) is integrally provided inside itself, and is rotationally driven by an electric motor (300) driven by receiving external electric power. 2. The scroll compressor according to claim 1.

The scroll compressor according to any one of claims 1 to 5, wherein the eccentric crank mechanism (210) is driven to rotate by an external motor.

The fluid is a refrigerant flowing in a refrigeration cycle,
The scroll compressor according to any one of claims 1 to 7, wherein a pressure after compression of the refrigerant is set to exceed a critical pressure.

The refrigerant scroll compressor according to claim 8, characterized in that using CO _2.