JP2005030329A - Scroll type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクロール型圧縮機に関し、例えばCO2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。 The present invention relates to a scroll compressor, for example, a scroll compressor suitable for application to a supercritical refrigeration cycle using CO 2 as a refrigerant.
スクロール型圧縮機としては、固定スクロールと可動スクロールのそれぞれの端板上に形成された渦巻形状の歯部を組合せ、可動スクロールを公転作動させることで、冷媒等の作動流体を吸入、圧縮するものが知られている(特許文献1参照)。この特許文献1では、固定スクロールの歯部のうち、最外周から少なくとも一周分の歯丈を、可動スクロールの歯部の歯丈に比べて僅かに高く形成することで、可動スクロールの公転作動時に圧縮反力等の影響で可動スクロールが受ける転覆モーメントを抑制する技術が開示されている。固定スクロールの歯先が可動スクロールの端板に常に接触することになるため、可動スクロールの歯先が固定スクロールの端板に接触することが防止される。 As a scroll type compressor, a spiral tooth portion formed on each end plate of a fixed scroll and a movable scroll is combined, and a movable fluid such as a refrigerant is sucked and compressed by revolving the movable scroll. Is known (see Patent Document 1). In Patent Document 1, the tooth height of at least one of the teeth of the fixed scroll is slightly higher than the tooth height of the movable scroll. A technique for suppressing a rollover moment that a movable scroll receives due to an influence of a compression reaction force or the like is disclosed. Since the tooth tip of the fixed scroll always comes into contact with the end plate of the movable scroll, the tooth tip of the movable scroll is prevented from coming into contact with the end plate of the fixed scroll.
なお、可動スクロールの歯部と固定スクロールの歯部の歯丈がほぼ同じである場合には、可動スクロールの歯先と固定スクロールとが接触するおそれがある。これらが接触すると、可動スクロールの歯先と固定スクロールの端板の間で押付力が発生するため、歯丈分、転覆モーメントの作用点が伸長され、転覆モーメントの増加を招く。 In addition, when the tooth height of the tooth | gear part of a movable scroll and the tooth | gear part of a fixed scroll is substantially the same, there exists a possibility that the tooth | gear tip of a movable scroll and a fixed scroll may contact. When these contact, a pressing force is generated between the tooth tip of the movable scroll and the end plate of the fixed scroll. Therefore, the action point of the rollover moment is extended by the tooth height, and the rollover moment is increased.
可動スクロールの歯部と固定スクロールの歯部との歯丈差つまり歯先クリアランスは、可動スクロールが公転時に両歯部で仕切られる圧縮作動室の漏れクリアランスを形成することになる。 The tooth height difference between the tooth part of the movable scroll and the tooth part of the fixed scroll, that is, the tooth tip clearance, forms a leakage clearance of the compression working chamber that is partitioned by both tooth parts when the movable scroll revolves.
なお、固定スクロールの歯部のうち、最外周から少なくとも一周分の歯部の歯丈を高くする方法として、一般に、最外周から少なくとも一周分を除く渦巻中心側の歯部の歯丈を、切削等により小さく形成することが考えられる。
しかしながら、従来技術では、実際には歯部の渦巻中心へ向かう程、歯先クリアランスが大きくなるため、漏れ損失が増加するという問題がある。 However, in the prior art, there is a problem in that leakage loss increases because the tip clearance becomes larger toward the spiral center of the tooth portion.
また、近年環境問題から注目をあびているCO2冷媒を適用する場合には、フロンに比べて一般に容量が小さくなることから、歯丈長さがフロンを用いる場合に比べて約1/8〜1/10と短くなってしまう。そのため、従来技術での歯丈分に応じた転覆モーメントの抑制効果が小さくなる傾向にある。つまり、従来技術では、転覆モーメントを積極的に低減する配慮が十分なされていない。 In addition, when a CO 2 refrigerant that has been attracting attention in recent years due to environmental problems is applied, the capacity is generally smaller than that of chlorofluorocarbon. Therefore, the tooth length is about 1/8 to 1 compared with the case of using chlorofluorocarbon. / 10. For this reason, the effect of suppressing the rollover moment according to the tooth height in the prior art tends to be small. That is, in the prior art, consideration for positively reducing the rollover moment is not sufficient.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、歯丈の大小に係わらず、可動スクロールの公転時に生じる転覆モーメントの低減が図れることを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the rollover moment that occurs during the revolution of the movable scroll regardless of the size of the tooth height.
また、別の目的は、歯丈の大小に係わらず、可動スクロールの公転時に生じる転覆モーメントの低減が可能であるとともに、漏れ損失の低減が可能なスクロール型圧縮機を提供することにある。 Another object is to provide a scroll compressor capable of reducing the overturning moment generated during the revolution of the movable scroll regardless of the height of the tooth and reducing the leakage loss.
本発明の請求項1によると、端板上に形成された第1の略渦巻状歯部を有する固定スクロール部材と、端板上に形成された第2の略渦巻状歯部を有し、固定スクロール部材と相互に偏心して噛合うように組み込まれる可動スクロール部材と、駆動力を受けて回転する回転軸と、回転軸端部に設けられた駆動ピンが回転可能に挿入される偏心穴を有するブッシュと、回転軸とブッシュとからなる偏心クランク機構の回転駆動によって第1の略渦巻状歯部と第2の略渦巻状歯部との間で区画される容積が略渦巻状歯部の外周側から略中央側に向かって減少する作動室とを備え、偏心穴の内周は、駆動ピンを回転可能に支持するとともに、内周のうち、回転軸端部側の内周を除肉した除肉部が設けられていることを特徴とする。 According to claim 1 of the present invention, it has a fixed scroll member having a first substantially spiral tooth portion formed on the end plate, and a second substantially spiral tooth portion formed on the end plate, A movable scroll member incorporated so as to be eccentrically engaged with the fixed scroll member, a rotating shaft that rotates by receiving a driving force, and an eccentric hole into which a driving pin provided at the end of the rotating shaft is rotatably inserted. A volume divided between the first substantially spiral tooth portion and the second substantially spiral tooth portion by the rotational drive of the eccentric crank mechanism including the bushing having the rotation shaft and the bush. A working chamber that decreases from the outer peripheral side toward the substantially central side, and the inner periphery of the eccentric hole supports the drive pin in a rotatable manner, and the inner periphery on the rotating shaft end side of the inner periphery is removed. It is characterized in that a thinned portion is provided.
一般に、駆動ピンは圧縮反力の影響で微小変形して駆動ピンの根元部で入力荷重に相当する荷重を受けることになる。そのため、従来構成では駆動力による入力荷重の作用点は、駆動ピンの根元部の位置にあった。 In general, the drive pin is slightly deformed by the influence of the compression reaction force and receives a load corresponding to the input load at the base portion of the drive pin. Therefore, in the conventional configuration, the point of action of the input load due to the driving force is at the position of the root portion of the driving pin.
これに対して、本発明の請求項1に記載のスクロール型圧縮機では、駆動ピンを回転可能に支持するブッシュにおける偏心穴には、その内周のうち、回転軸端部側の内周を除肉した除肉部を有するので、除肉部では駆動ピンが接触しないようにすることが可能である。その結果、入力荷重の作用点を、除肉部を除いた回転軸端部側の内周へ移動させ、作用点間距離を短くすることができる。したがって、可動スクロール部材の公転時に生じる転覆モーメントの低減が可能である。 On the other hand, in the scroll compressor according to claim 1 of the present invention, the eccentric hole in the bush that rotatably supports the drive pin has an inner periphery on the rotating shaft end side of the inner periphery. Since the thinned portion is removed, it is possible to prevent the drive pin from coming into contact with the thinned portion. As a result, the action point of the input load can be moved to the inner circumference on the rotating shaft end side excluding the wall removal part, and the distance between the action points can be shortened. Therefore, it is possible to reduce the rollover moment that occurs when the movable scroll member revolves.
さらになお、本発明の請求項1に記載のスクロール型圧縮機では、歯丈の大小に係わらず、可動スクロール部材の公転時に生じる転覆モーメントの低減が可能である。 Furthermore, in the scroll compressor according to claim 1 of the present invention, it is possible to reduce the rollover moment generated when the movable scroll member revolves regardless of the size of the tooth height.
本発明の請求項2によると、除肉部は、ブッシュの回転軸端部側の端面から、回転軸の軸方向等の内周の延在する方向に向かって所定長さを有することが好ましい。これにより、作用点間距離を、所定長さ分だけ短くすることが可能である。 According to claim 2 of the present invention, it is preferable that the thinning portion has a predetermined length from the end surface of the bush on the rotating shaft end side toward the extending direction of the inner periphery such as the axial direction of the rotating shaft. . Thereby, the distance between action points can be shortened by a predetermined length.
本発明の請求項3によると、内周と駆動ピンとの隙間のうち、除肉部と駆動ピンとの回避隙間部は、駆動ピンの外周に、除肉部が接触することがない大きさに形成されている。 According to claim 3 of the present invention, of the gap between the inner periphery and the drive pin, the avoidance gap portion between the thinning portion and the drive pin is formed in a size that the thinning portion does not contact the outer periphery of the drive pin. Has been.
これにより、除肉部と駆動ピンとの回避隙間部は、駆動ピンの外周に除肉部が接触しない大きさに限定することで、転覆モーメントの低減を図れるとともに、除肉部での除肉量を抑え、ブッシュの剛性確保が図れる。 As a result, the avoidance gap between the thinning portion and the drive pin is limited to a size that prevents the thinning portion from coming into contact with the outer periphery of the drive pin, so that the overturning moment can be reduced, and the thinning amount at the thinning portion And the bush rigidity can be secured.
本発明の請求項4によると、端板上に形成された第1の略渦巻状歯部を有する固定スクロール部材と、端板上に形成された第2の略渦巻状歯部を有し、固定スクロール部材と相互に偏心して噛合うように組み込まれる可動スクロール部材と、駆動力を受けて回転する回転軸と、回転軸端部に設けられた駆動ピンが回転可能に挿入される偏心穴を有するブッシュと、回転軸とブッシュとからなる偏心クランク機構の回転駆動によって第1の略渦巻状歯部と第2の略渦巻状歯部との間で区画される容積が略渦巻状歯部の外周側から略中央側に向かって減少する作動室とを備え、駆動ピンは、偏心穴の内周に回転可能に支持されるとともに、回転軸端部側から内周の開放端方向に向かって外周が大きくなる略テーパ部が設けられていることを特徴とする。 According to claim 4 of the present invention, the fixed scroll member having the first substantially spiral tooth portion formed on the end plate, and the second substantially spiral tooth portion formed on the end plate, A movable scroll member incorporated so as to be eccentrically engaged with the fixed scroll member, a rotating shaft that rotates by receiving a driving force, and an eccentric hole into which a driving pin provided at the end of the rotating shaft is rotatably inserted. A volume divided between the first substantially spiral tooth portion and the second substantially spiral tooth portion by the rotational drive of the eccentric crank mechanism including the bushing having the rotation shaft and the bush. And a drive pin that is rotatably supported on the inner periphery of the eccentric hole and from the rotating shaft end side toward the open end of the inner periphery. It is characterized by being provided with a substantially tapered part that increases the outer circumference. That.
請求項4に記載のスクロール型圧縮機では、可動スクロール部材の公転時に生じる転覆モーメントの低減手法として、ブッシュ側の偏心穴における除肉部に代えて、駆動ピン側に例えば除肉した略テーパ部を設けるものであってもよい。これにより、回転軸端部側から内周の開放端方向に向かって外径を大きく、つまり内周の大きさに近づく開放端方向に、ブッシュの偏心穴の内周に接触する駆動ピンの部位をずらすことができ、結果として作用点間距離を短くすることが可能である。 In the scroll compressor according to claim 4, as a technique for reducing the overturning moment that occurs when the movable scroll member revolves, a substantially tapered portion that is thinned, for example, on the drive pin side instead of the thinned portion in the eccentric hole on the bush side. May be provided. As a result, the portion of the drive pin that comes into contact with the inner periphery of the eccentric hole of the bush in the open end direction that approaches the size of the inner circumference from the rotating shaft end side toward the inner end of the open end. As a result, the distance between the operating points can be shortened.
本発明の請求項5によると、略テーパ部は、駆動ピンの略根元から内周の延在方向長さの中央部を越えて形成されることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the substantially tapered portion can be formed from the substantially root of the drive pin to the central portion of the length in the extending direction of the inner periphery.
本発明の請求項6によると、内周と駆動ピンとの隙間のうち、内周と略テーパ部との回避隙間部は、略テーパ部の外周が反開放端方向に向かう外周ほど内周に接触しない大きさに形成されている。 According to claim 6 of the present invention, of the gap between the inner circumference and the drive pin, the avoidance gap between the inner circumference and the substantially tapered portion is in contact with the inner circumference as the outer circumference of the substantially tapered portion is in the anti-open end direction. It is formed in a size that does not.
これにより、内周と略テーパ部との回避隙間部は、略テーパ部の外周が反開放端方向に向かう外周ほど内周に接触しない大きさに限定することで、転覆モーメントの低減を図れるとともに、略テーパ部にて駆動ピンを例えば除肉する除肉量を抑え、駆動ピンの剛性確保が図れる。 As a result, the avoidance gap between the inner periphery and the substantially tapered portion is limited to a size such that the outer periphery of the substantially tapered portion is in the anti-opening end direction and does not contact the inner periphery, thereby reducing the overturning moment. For example, the thickness of the drive pin can be reduced at the substantially tapered portion, and the rigidity of the drive pin can be ensured.
本発明の請求項7によると、第1の略渦巻状歯部の歯丈と第2の略渦巻状歯部の歯丈との歯丈差として、略渦巻状歯部の外周側から略中央側に向かってほぼ所定の歯丈差を有するスクロール型圧縮機に適用して好適である。請求項7に記載のスクロール型圧縮機では、可動スクロール部材の公転時に生じる転覆モーメント低減手法として、歯丈の大小に係わらず低減可能であるため、ほぼ所定の歯丈差つまり歯先クリアランスをほぼ所定の一定値にすることが可能である。したがって、作動室の漏れクリアランスを従来の転覆モーメント低減手法によるものに比べて小さくすることが可能となるので、漏れ損失の低減が図れる。 According to the seventh aspect of the present invention, the tooth height difference between the tooth height of the first substantially spiral tooth portion and the tooth height of the second substantially spiral tooth portion is approximately the center from the outer peripheral side of the substantially spiral tooth portion. It is suitable for application to a scroll type compressor having a predetermined difference in tooth height toward the side. In the scroll compressor according to the seventh aspect, as a method of reducing the overturning moment generated when the movable scroll member revolves, it can be reduced regardless of the size of the tooth height. It can be set to a predetermined constant value. Accordingly, the leakage clearance of the working chamber can be reduced as compared with the conventional method of reducing the overturning moment, so that the leakage loss can be reduced.
以下、本発明のスクロール型圧縮機を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments in which the scroll compressor of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態のスクロール型圧縮機の構成を示す断面図である。図2は、図1中の駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。図3は、図1中の圧縮機構部における荷重のつりあい関係を示す模式図である。図4は、図3中の可動スクロール部材と固定スクロール部材の噛合い状態を示す模式的断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the scroll compressor according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the drive pins and bushes in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a balance relationship of loads in the compression mechanism portion in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a meshed state of the movable scroll member and the fixed scroll member in FIG.
スクロール型圧縮機(以下、圧縮機と呼ぶ)100は、図1に示すように、CO2冷媒等の作動流体(以下、流体と呼ぶ)を吸入、圧縮する圧縮機構部200と、圧縮機構部200を駆動する駆動力が発生する電動機部(電動機)300とを含んで構成されている。この圧縮機100は、圧縮機構部200に電動機部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が作動されるいわゆる電動圧縮機である。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、および下部ケーシング101cとを有する耐圧容器101内に収容されている。
As shown in FIG. 1, a scroll compressor (hereinafter referred to as a compressor) 100 includes a
なお、圧縮機100が圧縮する流体としては、フロン、CO2冷媒ガス等の気体、液体のいずれであってもよい。以下本実施形態で説明する流体は、CO2冷媒ガスとする。
As the
電動機部300は、図1に示すように、回転軸(主軸)(以下、シャフトと呼ぶ)211に固定される回転子310と、この回転子310に対向して外周側に配置される固定子320とを含んで構成されている。なお、固定子320は、本体ケーシング101aの内壁に焼嵌固定されている。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が励磁されて回転する。そして回転子310の固定されたシャフト211が回転駆動される。
As shown in FIG. 1, the
圧縮機構部200は、図1に示すように、シャフト211と、シャフト211を回転可能に支持するブッシュ213と、ブッシュ313を支持する可動スクロール部材(以下、可動スクロールと呼ぶ)240と、可動スクロール部材240と相互に偏心して噛合うように組み込まれる固定スクロール部材(以下、固定スクロールと呼ぶ)250を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
シャフト211は、図1に示すように、一端側(図1に示す電動機部300側)が回転子310に固定され、他端部(以下、端部と呼ぶ)側は一端部側に比べて外径が比較的大きく形成された主受け部211aを有している。主受け部211aには、シャフト211の軸心に対して所定量偏心した駆動ピン212が一体的に設けられている。なお、端部は、比較的外径が大きく形成された主受け部211aを有するため、端部に設ける駆動ピン212における所定の偏心量の設定自由度の向上が図れる。さらに、本体ケーシング101a内に設けられるミドルハウジング220には軸受け部材(以下、主軸受けと呼ぶ)215が配設されている。主軸受け215はシャフト211の端部(詳しくは、主受け部211a)を回転可能に支持する。なお、主軸受け215は、シャフト211の端部側に後述する偏心クランク機構210を有するため、ベアリングが用いられる。また、開口部231を有するホルダ230には副軸受け216が配設されており、シャフト211の一端側を回転可能に支持する。
As shown in FIG. 1, the
なお、駆動ピン212の形状は、略円筒状であって、ブッシュ213の偏心穴213aに挿入可能なものであればよい。以下本実施形態で説明する駆動ピン212の形状は、円筒状として説明する。駆動ピン212の外周212aは、例えば外径がφaの大きさである。
The shape of the
ブッシュ213は、偏心穴213aを有する略円筒状体であって、この偏心穴213aには駆動ピン212が回転可能に挿入されている。なお、駆動ピン212の先端部には、C字状等のスナップリング214が嵌合するように構成されており、このスナップリング214はブッシュ213の抜け止め防止をする。
The
この様に構成されるシャフト211とブッシュ213は、ブッシュ213がシャフト211の軸心に対して偏心した状態で回転可能に装着される。さらに、シャフト211が回転動作するとき、ブッシュ213における駆動ピン212に対する回転(スイング)が許容されとともに、シャフト211の軸心のまわりをブッシュ213が公転する。
The
さらに、ブッシュ213における偏心穴213aの内周には、図1および図2に示すように、駆動ピン212を回転可能に支持するとともに、その内周213aのうち、シャフト211の端部側の内周を除肉した除肉部213bが設けられている。除肉部213bにおける除肉された内周213cは、図1に示すように、内径がφBに形成され、内周213aの内径φAより比較的大きく形成されている(φB>φA)。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
さらになお、本実施形態では、除肉部213bは、図1に示すように、駆動ピン212が延出する方向に向かって、軸方向に所定長さLb1の内周213cに形成されている。なお、除肉部213bは、軸方向に所定長さLb1の内周213cが形成されるものに限らず、内周213aが駆動ピン212を回転可能に支持するものであれば、例えば軸方向に対して僅かに傾斜した内周等の内周213aの延在する方向に向かって所定長さLb1の内周213cが形成されるものであってもよい。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the thinning
さらになお、本実施形態では、除肉部213b(詳しくは、内周213c)と駆動ピンφaとの隙間(以下、回避隙間と呼ぶ)は、図2および図3に示すように、内周213aで支持されて傾斜可能な駆動ピン212の外周212aに、内周213cが接触することがない大きさに形成することが好ましい。これにより、回避隙間の大きさを、内周213aで支持されて傾斜可能な駆動ピン212の外周212aに、内周213cが接触することがない大きさに限定することで、ブッシュ213を除肉する除肉量を少なくすることができるので、ブッシュ213の剛性確保が図れる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the gap between the thinning
なお、ここで、シャフト211とブッシュ213とは、偏心クランク機構210を構成している。この偏心クランク機構210は、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、図1に示すように、バランサ217が圧入、かしめ、焼嵌め、あるいは溶接等によって固定されている。このバランサ217は、シャフト211の回転動作(詳しは、偏心クランク機構210の作動)時に生じる動的なアンバランスを相殺または低減する。なお、偏心クランク機構210を構成するブッシュ213には、可動スクロール240が接続されている。
Here, the
可動スクロール240は、図1に示すように、端板241と、端板241上に形成された略渦巻状体(以下、第2の略渦巻状歯部と呼ぶ)242とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
端板241は、図1に示すように、略円板状体であって、偏心クランク機構210側には、ブッシュ213を支持可能な保持部(以下、ボス部と呼ぶ)243が設けられている。なお、ボス部243には、ブッシュ213の外周を回転可能に支持する軸受け部材(以下、可動スクロール軸受けと呼ぶ)245が設けられており、可動スクロール軸受け245がボス部に圧力等によって固定されている。
As shown in FIG. 1, the
なお、ここで、ボス部243および可動スクロール軸受け245は、偏心クランク機構210を構成するブッシュ213を回転可能に支持する保持手段を構成している。
Here, the
第2の略渦巻状歯部242は、図に示すように、反偏心クランク機構210側の端板241の端面に設けられており、例えばインボリュート曲線からなる渦巻状に形成された壁板部(以下、歯部と呼ぶ)からなる。
As shown in the drawing, the second substantially spiral
なお、端板241は、図1に示すように、ミドルハウジング220に固定された軸受け部材(以下、スラスト軸受けと呼ぶ)246と、固定スクロール251との軸方向間に挟み込まれ、スラスト軸受け246によって軸方向に支持されている。このスラスト軸受け246は、シャフト211が回転動作するとき、ブッシュ213を介して公転する可動スクロール240の公転作動を許容する。また、スラスト軸受け246は、後述の作動室256内の流体の圧縮作動時において、スラスト方向の圧縮反力によって可動スクロール240に加えられるスラスト荷重を受ける役割を果たす。
As shown in FIG. 1, the
なお、図1に示すように、端板241の外周側には自転防止穴244が設けられており、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、可動スクロール240の自転を防止するようにしている。なお、ここで、自転防止穴244および自転防止ピン254は、可動スクロール240の自転を防止する可動スクロール自転防止手段を構成する。
As shown in FIG. 1, an
固定スクロール250は、図1に示すように、端板251と、端板251上に形成された略渦巻状体(以下、第1の略渦巻状歯部と呼ぶ)252とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the fixed
端板251は、図1に示すように、略円板状体であって、ミドルハウジング220に図示しないボルト等の固定手段によって固定されている。
As shown in FIG. 1, the
第1の略渦巻状歯部252は、図1に示すように、第1の略渦巻歯部242に対向する端板252の端面に設けられており、第2の略渦巻状歯部242の形状に対応した渦巻状に形成された歯部からなる。
As shown in FIG. 1, the first substantially
なお、ここで、第2の略渦巻状歯部242および第1の略渦巻状歯部252における歯部の軸方向高さを、歯丈と呼ぶ、また歯部の先端を、歯先と呼ぶ。
Here, the axial heights of the tooth portions in the second substantially spiral
第2の略渦巻状歯部242の歯丈H0(図3参照)と、第1の略渦巻状歯部252の歯丈H1(図3参照)は、歯丈H0と歯丈H1がほほ同じに形成する。歯丈H1のうち、略中央側の歯丈H2(比較例の図6参照)を小さく(H1>H2)形成してもよい。なお、以下本実施形態で説明する第2の略渦巻状歯部242および第1の略渦巻状歯部252は、比較例と比較して説明するため、歯丈H0と歯丈H1がほほ同じであるとする。作動室256内で流体を圧縮する流体温度が上昇する等信頼性を確保するため、実際には歯先クリアランスを10〜20μm(H0<H1)の範囲で設けている。
The tooth height H0 (see FIG. 3) of the second substantially spiral
この様に構成された可動スクロール240と固定スクロール250は、第2の略渦巻状歯部242と第1の略渦巻状歯部252とがシャフト211の長手方向に嵌合するように、互いに組み込まれることで、流体を吸入、圧縮する作動室256が形成される。作動室256は、第2の略渦巻状歯部242、第1の略渦巻状歯部252、第2の略渦巻状歯部242が形成された端板241の端面、および第1の略渦巻状歯部252が形成された端板251の端面で区画される流体圧縮空間である。この流体圧縮空間は、偏心クランク機構210の回転駆動による可動スクロール240の公転作動に従ってこれら略渦巻状歯部242、252の外周側から略中央側に向かって移動され、第2の略渦巻状歯部242と第1の略渦巻状歯部252で区画される容積が縮小するようになる。作動室252内の流体は略中央側に向かって高圧化される。
The
なお、ここで、偏心クランク機構210は、駆動力を受けて回転し、その回転駆動により可動スクロール240を公転作動させる公転手段を構成している。また、偏心クランク機構210は、第2の略渦巻状歯部242と第1の略渦巻状歯部252とで区画される作動室252を、可動スクロール240の公転作動に従ってこれら略渦巻状歯部242、252の外周側から略中央側に向かって移動させ、作動室252の容積を減少させる圧縮手段を構成している。
Here, the eccentric crank
また、図1に示すように、固定スクロール250の反第1の略渦巻状歯部252側には、段差部255が形成されており、中央部(詳しくは中心部)に吐出孔253が設けられている。段差部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。なお、段差部255の形状は、内部に高圧化された流体を貯留可能な容積を有するものであれば、有底穴、凹形状、溝形状、段差形状等のいずれの形状であってもよい。
Further, as shown in FIG. 1, a stepped portion 255 is formed on the side of the fixed
さらになお、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。
Furthermore, the
さらになお、ミドルハウジング220には、図1に示すように、流体通路(以下、冷媒通路と呼ぶ)221および吸入室222が設けられており、主に流体の流れ経路として、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、およびスラスト軸受け246を通って吸入室222に連通するようにしている。さらに、図示しない固定スクロール250内に設けられた流体通路によって、吸入室222と作動室256とが連通するようにしている。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the
また、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が設けられており、外部からの低圧の流体が吸入パイプ281を介して、開口部231を経由し、電動機部300が収容される空間に導かれる。
The
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、吐出弁270によって所定流体圧で吐室室257内に貯留された流体が、吐出パイプを通じて、外部の流体駆動装置等の外部装置に導かれる。
Further, the fixed
上述する構成を有する圧縮機100の作動について、以下図1に従って説明する。外部電源から電動機部300に電力が供給されると、電磁機部300は駆動力を発生する。回転子310を介して発生した駆動力を受けてシャフト211が回転する。シャフト211の端部に設けられた駆動ピン212に回転可能に装着されるブッシュ213は、シャフト211の軸心に対して所定量偏心した円軌道で回転つまりシャフト211のまわりを公転する。シャフト211とブッシュ213とで構成される偏心クランク機構210は、ブッシュ213をボス部243を介して支持する可動スクロール240を公転作動させる。可動スクロール240が公転すると、互いに偏心して噛合うように組み込まれている可動スクロール240と固定スクロール250(詳しくは、第2の略渦巻状歯部242と第2の渦巻状歯部252)とで区画される作動室256は、外周側から略中央側へ向かって容積を減少しながら、流体(CO2冷媒)を吸入、圧縮する。
The operation of the
このとき、図示しない自動車用空調装置等の冷凍サイクルの蒸発器出口側から導かれたCO2冷媒は、吸入パイプ281を経て圧縮機構部200の吸入室222に吸入する。そして、作動室256のうち、最外周の作動室部に閉じ込められ、シャフト211の回転に伴う可動スクロールの公転作動によって徐々に略中央側へと圧縮され、遂には吐出孔253から吐出弁270を開弁させて吐出室257に、所定圧力に高圧化されたCO2冷媒が導かれる。そして、この吐出室257から高圧圧縮されたCO2冷媒が、吐出パイプ282を経て図示しない冷凍サイクルの凝縮機入口側へ送出される。
At this time, the CO 2 refrigerant guided from the evaporator outlet side of the refrigeration cycle such as an automobile air conditioner (not shown) is sucked into the
ここで、圧縮機構部200を構成する可動スクロールの公転に係わる作動について、図3に従って説明する。上述の流体(CO2冷媒)が吸入圧縮されるとき、可動スクロール240は固定スクロール250に対して所定の半径を保ちながら公転運動を行っている。可動スクロール自転防止手段244、254によって、可動スクロール240は、ボス部13中心回りの自転の発生を規制されている。スラスト軸受け246によって、圧縮反力のスラスト方向成分F1の影響により可動ストローク240が受けるスラスト荷重F3が支持されている。なお、圧縮反力のラジアル方向成分F4は、作動室256内の流体を圧縮する第2の略渦巻状歯部242と第1の略渦巻状歯部252に作用するものである。駆動ピン212とブッシュ213とが接触する部位には、シャフト211を駆動する駆動力(入力トルク)に対応する入力荷重F6が作用する。この入力荷重F6は、例えばシャフト211の回転速度が高くなる等すると、作動室256内での流体圧縮力が大きくなるため、増加する。入力荷重F6が増加すると、後述の転覆モーメントMに係わるつり合いから、可動スクロール240を固定スクロール250に対して傾斜させるように働く転覆モーメントMが大きくなる。傾倒モーメントMが大きくなってスラスト軸受け246で支持できなくなると、可動スクロール240は固定スクロール250に対して実際に傾斜する。そして、可動スクロール240および固定スクロール250のうちいずれか一方の略渦巻状歯部(242、または252)の歯先と、他方の端板(251、または241)の歯先に対峙する端面とが接触する場合がある。その歯先とその端面が接触すると、その歯先とその端面間で押圧力F2が発生するとともに、その押圧力F2により摩擦力F5が発生する。
Here, the operation | movement regarding revolution of the movable scroll which comprises the
ここで、これら可動スクロール240に加わる荷重F1、F2、F3、F4、F5、F6におけるつりあい関係は、図3に示すように、圧縮反力のスラスト方向成分F1と、一方の略渦巻状歯部(242、または252)の歯先と他方の端板(251、または241)の端面間で発生する押圧力F2と、スラスト軸受けの支持によるスラスト荷重F3がつり合っている。また、圧縮反力のラジアル方向成分F4と、押付力F2に応じた摩擦力F5と、駆動ピン211とブッシュ213の接触部位で受ける入力荷重(ボス部243に作用する荷重)F4がつり合っている。
Here, the balance relationship between the loads F1, F2, F3, F4, F5, and F6 applied to the
さらに、転覆モーメントMは、転覆モーメントMとして作用する各種荷重として、圧縮反力のラジアル方向成分F4と、摩擦力F5と、入力荷重(ボス部243に作用する荷重)F4とからなり、それぞれの転覆モーメントMとして作用する作用点は、圧縮反力のラジアル方向成分F4および摩擦力F5は、第2の略渦巻状歯部242の歯先と端板251の端面が接触するスラスト方向位置(以下、第1の作用点位置と呼ぶ)となり、入力荷重F6は駆動ピン211とブッシュ213の接触するスラスト方向位置(以下、第2の作用点位置と呼ぶ)となっている。なお、転覆モーメントMは、第1の作用点位置と第2の作用点位置間の距離L1に略比例する。
Further, the overturning moment M includes various loads acting as the overturning moment M, including a radial component F4 of the compression reaction force, a frictional force F5, and an input load (load acting on the boss portion 243) F4. The action point acting as the overturning moment M is that the radial direction component F4 and the frictional force F5 of the compression reaction force are in the thrust direction position where the tooth tip of the second substantially spiral
以上説明した本実施形態によると、駆動ピン212を回転可能に支持するブッシュ213における偏心穴212aには、その内周212aのうち、シャフト211端部側の内周を除肉した除肉部212bを有するので、除肉部212b(詳しくは内周212c)では駆動ピン212の外周212aに接触しないようにすることができる。その結果、入力荷重F6が加わる第2の作用点を、除肉部212bを除いた回転軸端部側の内周へ移動させ、作用点間距離L1を短くすることができる。したがって、可動スクロール240の公転時に生じる転覆モーメントMの低減が図れる。なお、例えばシャフト211の回転速度が同一つまり駆動力が同一であるという条件下では、作用点間距離L1を短くすることができるので、可動スクロール240の公転時に生じる転覆モーメントMを低減できる。
According to the present embodiment described above, the
さらに、以上説明した本実施形態によると、歯丈の大小に係わらず、可動スクロール240の公転時に生じる転覆モーメントMの低減が図れる。従来の転覆モーメントの低減手法では押付力F2および摩擦力F5を可動スクロール240の端板241の端面と固定スクロール250の第1の略渦巻状歯部252の歯先との間で発生するようにし、歯丈H1分だけ作用点間距離を短くするもの(比較例の図7および図8参照)が、CO2冷媒に適用する等により要求される容積から要求される歯丈H1、H0がそもそも小さくなる場合があり、転覆モーメントMの低減効果が期待できない場合がある。これに対して本実施形態では、いずれの歯丈の要求仕様が例え小さい場合であっても、可動スクロール240の公転時に生じる転覆モーメントMの低減ができる。
Furthermore, according to the present embodiment described above, it is possible to reduce the overturning moment M generated when the
なお、図8に示す比較例では、固定スクロール250の第1の略渦巻状歯部252の歯丈のうち、最外周から少なくとも一周分の歯丈H1を、その一周分の歯丈H1を除く渦巻中心側の歯丈H2を小さく形成し(H1>H2)する従来の転覆モーメントの低減手法を適用したものである。また、比較例では、本実施例と異なり、ブッシュ213の偏心穴213aの内周はφAで形成され、除肉部を有していない。なお、歯先クリアランスは、歯丈H1側で10〜20μm、歯丈H2側では40〜60μmの範囲となっている。
In the comparative example shown in FIG. 8, out of the tooth heights of the first substantially
さらになお、以上説明した本実施形態によると、除肉部213bは、駆動ピン212が延出する方向に向かって、軸方向に所定長さLb1の内周213cに形成されているので、所定長さLb1分だけ第2の作用点を第1の作用点側へ近づけることができ、作用点間距離を短くすることができる。
Furthermore, according to the present embodiment described above, the thinned
なお、除肉部213bは、軸方向に所定長さLb1の内周213cが形成されるものに限らず、内周213aが駆動ピン212を回転可能に支持するものであれば、例えば軸方向に対して僅かに傾斜した内周等の内周213aの延在する方向に向かって所定長さLb1の内周213cが形成されるものであってもよい。除肉部213bが内周213aの延在する方向に向かう所定長さ分だけ作用点間距離を短くすることが可能である。
The thinning
さらになお、以上説明した本実施形態によると、除肉部213b(詳しくは、内周213c)と駆動ピンφaとの回避隙間は、内周213aで支持されて傾斜可能な駆動ピン212の外周212aに、内周213cが接触することがない大きさに形成することが好ましい。これにより、除肉部213bと駆動ピン212との回避隙間部は、内周213a内で支持されて傾斜可能な駆動ピン212の外周212aに内周212cが接触しない大きさに限定することで、転覆モーメントMの低減を図れるとともに、除肉部213bでの除肉量を抑え、ブッシュ231の剛性確保が図れる。
Furthermore, according to the present embodiment described above, the avoidance gap between the thinning
さらになお、駆動力つまり入力荷重F6は圧縮反力のスラスト方向成分F4に略比例しており、駆動ピン212は、その圧縮反力のスラスト方向成分F4の影響で微小変形する。駆動ピン212はシャフト211に片持ち支持されているため、上記微小変形のパターンとしては、駆動ピン212の根元部から反入力荷重F6の方向に撓むことになる(図3参照)。この撓み分を考慮した駆動ピン212の傾斜した状態で、上記回避隙間部は、駆動ピン212の外周212aに内周212cが接触しない大きさにすることが好ましい。これにより、転覆モーメントMの低減とブッシュ231の剛性確保とを好適に両立させられる。
Furthermore, the driving force, that is, the input load F6 is substantially proportional to the thrust direction component F4 of the compression reaction force, and the
(第2の実施形態)
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第1の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
(Second Embodiment)
Hereinafter, other embodiments to which the present invention is applied will be described. In the following embodiments, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
第2の実施形態では、駆動ピン212の形状を、第1の実施形態で説明した円筒状に代えて、図5に示すように、例えば除肉等した略テーパ部212bを設けたものとする。図5は、本実施形態に係わる駆動ピンおよびブッシュを示す断面図である。図6は、本実施形態に係わる圧縮機構部における荷重のつりあい関係を示す模式図である。なお、ブッシュ213の内周213aは円筒状である。内周212aの内径の大きさはφAとする。
In the second embodiment, the shape of the
図5に示すように、駆動ピン212は、ブッシュ213の内周213aに回転可能に支持されるとともに、シャフト211の端部側から内周212aの開放端方向に向かって外周212cが大きくなる略テーパ部212bが設けられている。
As shown in FIG. 5, the
この様な構成としても、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる(図6参照)。なお、駆動ピン212の根元側には、図5に示すように、シャフト211の端部と略テーパ部212bとの接続部に、R面取り212dが設けられていることが好ましい。これにより、駆動ピン212の根元部は、駆動ピン212の撓みによる応力集中し易い部位であるため、駆動ピン212の根元部での応力緩和が図れる。
Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained (see FIG. 6). As shown in FIG. 5, it is preferable that an
さらに、本実施形態では、図5に示すように、略テーパ部212bは、駆動ピン212の根元部から内周213aの延在方向長さ(長手方向長さ)の中央部を越えて形成されている。図5中で示す略テーパ部212bの終端に対向する内周の位置(以下、略テーパ部終端での内周位置と呼ぶ)Lb2は、ブッシュ213の全長Lbに対して、Lb2>1/2×Lbとなる。駆動ピン212が撓んで内周212aに接触する部位が、従来技術の駆動ピンの根元部から、図6に示すように、先端部側へ移動させることができる。なお、駆動ピン212が撓んで内周212aに接触する部位すなわち第2の作用点は、略テーパ部終端での内周位置Lbの近傍に形成されている。これにより、略テーパ部212bの終端を先端側へ延ばして、略テーパ部終端での内周位置Lb2が延びるほど、作用点間距離を短くすることが可能である。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the substantially tapered
さらになお、本実施形態では、内周213aと略テーパ部212bとの回避隙間部は、略テーパ部212bの外周212cが反開放端方向(図5の上方向)に向かう外周ほど内周212aに接触しない大きさに形成されている。
Furthermore, in the present embodiment, the avoidance gap between the
これにより、回避隙間部は、略テーパ部212bの外周212cが反開放端方向に向かう外周ほど内周213aに接触しない大きさに限定することで、可動スクロール240の公転時に生じる転覆モーメントMの低減を図れるとともに、略テーパ部212bにて駆動ピン212を例えば除肉する除肉量を抑え、駆動ピン212の剛性確保が図れる。
As a result, the avoidance gap portion is limited to a size such that the
以上説明した第1および第2の実施形態によると、転覆モーメントの低減が図れるので、圧縮機構部200の機械損失が低減でき、よって圧縮機効率の向上が図れる。
According to the first and second embodiments described above, the rollover moment can be reduced, so that the mechanical loss of the
さらに、以上説明した第1および第2の実施形態によると、第2の略渦巻状歯部242の歯丈H0と第1の略渦巻状歯部252の歯丈H1はほぼ同じであって、歯先クリアランスとして歯丈差H1−H0が10〜20μmとなっているため、作動室256の漏れクリアランスを従来の転覆モーメント低減手法によるものに比べて小さくすることが可能となる。特に、従来の転覆モーメント低減手法を適用したもの(比較例の図8参照)が、作動室256内の流体圧が高圧化される略中央側ほど歯先クリアランスつまり漏れクリアランスが大きくなっていたのに比べて、漏れクリアランスを10〜20μmの範囲に小さくすることができる{δ1(図3、6参照)<δ2(図7参照)}。したがって、可動スクロール240の公転時に生じる転覆モーメントMの低減を図れるとともに、漏れ損失の低減が図れる。
Furthermore, according to the first and second embodiments described above, the tooth height H0 of the second substantially spiral
以上説明した本実施形態において、CO2冷媒を作動流体として用いるスクロール型圧縮機100で説明したが、CO2冷媒を用いたものに限らず、可動スクロール240および固定スクロール250の両略渦巻状歯部242、252の歯丈H0、H1が比較的小さいものであれば、好適に適用することができる。
In the present embodiment described above, the
なお、以上説明した本実施形態において、スクロール型圧縮機100を、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等の外部原動機によって作動されるものであってもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、冷媒としてCO2を用いた超臨界冷凍サイクルに適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よい。 Although described as being suitable for supercritical refrigeration cycle using CO 2 as the refrigerant, may be applied to conventional refrigeration cycles using Freon is not limited thereto.
100 圧縮機(スクロール型圧縮機)
200 圧縮機構部
210 偏心クランク機構
211 シャフト(回転軸)
212 駆動ピン
212a 外周
213 ブッシュ
213a 内周
213b 除肉部
213c 除肉部213における内周
240 可動スクロール(可動スクロール部材)
241 端板
242 第2の略渦巻状歯部
243 ボス部(保持部)
250 固定スクロール(固定スクロール部材)
251 端板
252 第1の略渦巻状歯部
256 作動室
300 電動機部
Lb1 除肉部213bの軸方向長さ
H0 第2の略渦巻状歯部242の歯丈
H1 第1の略渦巻状歯部252の歯丈
100 Compressor (Scroll type compressor)
200
212
241
250 Fixed scroll (fixed scroll member)
251
Claims (7)
端板上に形成された第2の略渦巻状歯部を有し、前記固定スクロール部材と相互に偏心して噛合うように組み込まれる可動スクロール部材と、
駆動力を受けて回転する回転軸と、
前記回転軸端部に設けられた駆動ピンが回転可能に挿入される偏心穴を有するブッシュと、
前記回転軸と前記ブッシュとからなる偏心クランク機構の回転駆動によって前記第1の略渦巻状歯部と前記第2の略渦巻状歯部との間で区画される容積が前記略渦巻状歯部の外周側から略中央側に向かって減少する作動室とを備え、
前記偏心穴の内周は、前記駆動ピンを回転可能に支持するとともに、
前記内周のうち、前記回転軸端部側の内周を除肉した除肉部が設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。 A fixed scroll member having a first substantially spiral tooth portion formed on the end plate;
A movable scroll member having a second substantially spiral tooth portion formed on the end plate, and being incorporated so as to be eccentrically engaged with the fixed scroll member;
A rotating shaft that rotates upon receiving a driving force;
A bush having an eccentric hole into which a drive pin provided at the end of the rotary shaft is rotatably inserted;
The volume divided between the first substantially spiral tooth portion and the second substantially spiral tooth portion by the rotational drive of the eccentric crank mechanism comprising the rotating shaft and the bush is the substantially spiral tooth portion. A working chamber that decreases from the outer peripheral side toward the substantially central side,
The inner periphery of the eccentric hole supports the drive pin rotatably,
A scroll compressor characterized in that a thinning portion is provided by thinning the inner circumference on the rotary shaft end portion side among the inner circumference.
端板上に形成された第2の略渦巻状歯部を有し、前記固定スクロール部材と相互に偏心して噛合うように組み込まれる可動スクロール部材と、
駆動力を受けて回転する回転軸と、
前記回転軸端部に設けられた駆動ピンが回転可能に挿入される偏心穴を有するブッシュと、
前記駆動軸と前記ブッシュとからなる偏心クランク機構の回転駆動によって前記第1の略渦巻状歯部と前記第2の略渦巻状歯部との間で区画される容積が前記略渦巻状歯部の外周側から略中央側に向かって減少する作動室とを備え、
前記駆動ピンは、前記偏心穴の内周に回転可能に支持されるとともに、
前記回転軸端部側から前記内周の開放端方向に向かって外周が大きくなる略テーパ部が設けられていることを特徴とするスクロール型圧縮機。 A fixed scroll member having a first substantially spiral tooth portion formed on the end plate;
A movable scroll member having a second substantially spiral tooth portion formed on the end plate, and being incorporated so as to be eccentrically engaged with the fixed scroll member;
A rotating shaft that rotates upon receiving a driving force;
A bush having an eccentric hole into which a drive pin provided at the end of the rotary shaft is rotatably inserted;
The volume divided between the first substantially spiral tooth portion and the second substantially spiral tooth portion by the rotational drive of the eccentric crank mechanism including the drive shaft and the bush is the substantially spiral tooth portion. A working chamber that decreases from the outer peripheral side toward the substantially central side,
The drive pin is rotatably supported on the inner periphery of the eccentric hole,
A scroll type compressor, wherein a substantially tapered portion having an outer periphery that increases from an end of the rotating shaft toward an open end of the inner periphery is provided.
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