JP2007032386A - Scroll type fluid machine - Google Patents

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JP2007032386A
JP2007032386A JP2005215622A JP2005215622A JP2007032386A JP 2007032386 A JP2007032386 A JP 2007032386A JP 2005215622 A JP2005215622 A JP 2005215622A JP 2005215622 A JP2005215622 A JP 2005215622A JP 2007032386 A JP2007032386 A JP 2007032386A
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Shinji Nakamura
慎二 中村
Yuji Takei
祐治 武井
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Sanden Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scroll type fluid machine having a simple structure, maintaining a clearance between fixed and movable spiral walls as small as possible and capable of exhibiting intended working efficiency. <P>SOLUTION: This compressor as the scroll type fluid machine has a surrounding wall (24) surrounding a movable end plate (34) of a movable scroll (32). During turning of the movable scroll (32), an actual turning radius of the movable scroll (32) is determined by bringing the outer peripheral face of the movable end plate (34) into sliding contact with the inner peripheral face of the surrounding wall (24) via a lubrication layer (34a) or a smooth hardened layer (34b). The actual turning radius is set smaller than a reference turning radius making the clearance between the fixed and movable spiral walls become zero. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧縮機として使用されるスクロール型流体機械に関する。   The present invention relates to a scroll type fluid machine used as a compressor.

この種のスクロール型流体機械、即ち、スクロール圧縮機は家庭用又は車両用のエアコンに広く使用され、更に、最近では燃料電池の電極に水素、酸素又は空気等の圧縮ガスを供給するためにも使用されつつある。
燃料電池のためのスクロール圧縮機にあっては、家庭用や車両用のエアコンのためのスクロール圧縮機とは異なり、その圧縮ガス中に潤滑油を含ませることはできない。このため、この種のスクロール圧縮機は内部の軸受に潤滑剤が封入された軸受を使用しており、この軸受には潤滑剤の漏出を防止する技術が採用されている(例えば、特許文献1)。
特開2002-70764号公報
This type of scroll type fluid machine, that is, a scroll compressor, is widely used in home or vehicle air conditioners, and more recently, for supplying compressed gas such as hydrogen, oxygen or air to fuel cell electrodes. It is being used.
In a scroll compressor for a fuel cell, unlike a scroll compressor for a home or vehicle air conditioner, lubricating oil cannot be contained in the compressed gas. For this reason, this type of scroll compressor uses a bearing in which a lubricant is sealed in an internal bearing, and a technique for preventing leakage of the lubricant is adopted for this bearing (for example, Patent Document 1). ).
JP 2002-70764 A

上述した特許文献1のスクロール圧縮機の場合、その内部の軸受の潤滑は良好に維持されるものの、固定及び可動スクロールにおける渦巻壁の摺接面に関してはこれら摺接面の潤滑をなすことができない。
このため、可動スクロールの可動渦巻壁はクランク機構により、固定スクロールの固定渦巻壁に対して摺接することはなく、壁間クリアランスを存して旋回運動し、これにより、固定及び可動渦巻壁の焼き付きが防止されるようになっている。
In the case of the scroll compressor of Patent Document 1 described above, although the lubrication of the bearings inside thereof is maintained well, the sliding surfaces of the spiral wall in the fixed and movable scrolls cannot be lubricated. .
For this reason, the movable scroll wall of the movable scroll is not slidably contacted with the fixed scroll wall of the fixed scroll by the crank mechanism, and swivels with a clearance between the walls, thereby seizing the fixed and movable spiral wall. Is to be prevented.

上述した壁間クリアランスはスクロール型圧縮機の圧縮効率に大きく影響するので、可能な限り小さい方が望ましい。しかしながら、このような壁間クリアランスは、クランク機構を構成する個々の部品の加工精度やその組付け精度のばらつきにより大きく変動する。壁間クリアランスが過大になれば、スクロール圧縮機は所望の圧縮効率を達成することができず、逆に、壁間クリアランスが過小になると、固定及び可動スクロールの渦巻壁に摩耗を招くばかりでなく、最悪の場合には渦巻壁の焼き付きを招く。   Since the above-described clearance between walls greatly affects the compression efficiency of the scroll compressor, it is desirable that the clearance be as small as possible. However, such a clearance between walls varies greatly depending on variations in machining accuracy of individual parts constituting the crank mechanism and assembly accuracy. If the clearance between the walls becomes excessive, the scroll compressor cannot achieve the desired compression efficiency. Conversely, if the clearance between the walls becomes too small, not only does the scroll wall of the fixed and movable scrolls wear out, In the worst case, it causes seizure of the spiral wall.

本発明の目的は、上述した壁間クリアランスを簡単な構成にして正確に維持することができるスクロール型流体機械を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a scroll type fluid machine that can accurately maintain the clearance between the walls described above with a simple configuration.

上記の目的を達成するため、本発明のスクロール型流体機械は、固定端板から突設された固定渦巻壁を有する固定スクロールと、円形の可動端板から突設され且つ固定渦巻壁と噛み合う可動渦巻壁を有し、その基準旋回半径が固定渦巻壁に対して可動渦巻壁の摺接を伴う旋回により決定される可動スクロールと、駆動軸からの回転動力を受けたとき、可動スクロールの自転を阻止しつつ固定スクロールに対して、可動スクロールを基準旋回半径に従い旋回させる従動クランク機構とに加え、可動スクロールの可動端板を囲み、且つ、駆動軸と同心の内周面を有した固定の囲繞壁を更に備えており、ここで、基準旋回半径、囲繞壁の内周面の内径及び可動端板の外周面の外径がそれぞれD,d1,d2で表されるとき、D>(d1−d2)/2の関係が満たされている(請求項1)。   To achieve the above object, a scroll type fluid machine of the present invention includes a fixed scroll having a fixed spiral wall protruding from a fixed end plate, and a movable scroll protruding from a circular movable end plate and meshing with the fixed spiral wall. A movable scroll having a spiral wall, the reference turning radius of which is determined by turning with the sliding contact of the movable spiral wall with respect to the fixed spiral wall, and rotation of the movable scroll when receiving rotational power from the drive shaft. In addition to a driven crank mechanism for turning the movable scroll according to the reference turning radius with respect to the fixed scroll, a fixed enclosure surrounding the movable end plate of the movable scroll and having an inner peripheral surface concentric with the drive shaft The wall further includes a reference turning radius, an inner diameter of the inner peripheral surface of the surrounding wall, and an outer diameter of the outer peripheral surface of the movable end plate as D, d1, and d2, respectively. d2) / 2 Relationship is satisfied (claim 1).

上述したスクロール型圧縮機によれば、D>(d1−d2)/2の関係が満たされているので、可動スクロールは固定スクロールに対し、基準旋回半径Dよりも小さい(d1−d2)/2の実旋回半径に拘束されながら旋回運動する。それ故、旋回運動中、可動スクロールの可動渦巻壁が固定スクロールの固定渦巻壁に摺接することはなく、また、可動スクロールに働く遠心力は囲繞壁により支持される。この場合、上述した壁間クリアランスの大きさはDと(d1−d2)/2との間の差により決定される。   According to the scroll compressor described above, since the relationship of D> (d1-d2) / 2 is satisfied, the movable scroll is smaller than the reference turning radius D (d1-d2) / 2 with respect to the fixed scroll. Rotating while restrained by the actual turning radius. Therefore, during the orbiting motion, the movable scroll wall of the movable scroll does not slide against the fixed scroll wall of the fixed scroll, and the centrifugal force acting on the movable scroll is supported by the surrounding wall. In this case, the magnitude of the above-described clearance between the walls is determined by the difference between D and (d1−d2) / 2.

好ましくは、囲繞壁は固定スクロールと一体の筒状をなし(請求項2)、この場合、その可動端板の外周面を囲繞壁の内周面に摺接させた状態で、固定スクロールに対して組付けられる。
具体的には、従動クランク機構は、駆動軸の一端から突設されたクランクピンと、このクランクピンに取付けられた偏心ブッシュと、この偏心ブッシュと可動スクロールの可動端板との間に設けられ、偏心ブッシュに可動スクロールを支持させる軸受とを含み、クランクピンは偏心ブッシュ内に遊びを存して嵌合されている(請求項3)。
Preferably, the surrounding wall has a cylindrical shape integrated with the fixed scroll (Claim 2). In this case, the outer peripheral surface of the movable end plate is in sliding contact with the inner peripheral surface of the surrounding wall. Assembled.
Specifically, the driven crank mechanism is provided between a crank pin protruding from one end of the drive shaft, an eccentric bush attached to the crank pin, and the eccentric bush and the movable end plate of the movable scroll. The eccentric bush includes a bearing for supporting the movable scroll, and the crank pin is fitted in the eccentric bush with play (claim 3).

クランクピンと偏心ブッシュとの間の遊びは、クランク機構における各構成要素の寸法誤差やクランク機構及び可動スクロールの組付け誤差を吸収し、可動スクロールの前記実旋回半径を達成する。
好ましくは、内径d1を規定する囲繞壁の内周面及び外径dを規定する可動端板の外周面の少なくとも一方は、固体潤滑材からなる潤滑層及び表面処理により得られた円滑な硬化層の何れかにより形成されている(請求項4)。このような潤滑層又は硬化層は、可動スクロールの旋回を円滑にする。
The play between the crankpin and the eccentric bush absorbs the dimensional error of each component in the crank mechanism and the assembly error of the crank mechanism and the movable scroll, and achieves the actual turning radius of the movable scroll.
Preferably, at least one of the inner peripheral surface of the surrounding wall defining the inner diameter d1 and the outer peripheral surface of the movable end plate defining the outer diameter d is a lubrication layer made of a solid lubricant and a smooth hardened layer obtained by surface treatment. (Claim 4). Such a lubricating layer or hardened layer facilitates the turning of the movable scroll.

請求項1,3のスクロール型流体機械は、囲繞壁の内周面に可動端板の外周面を摺接させるだけの簡単な構成にて、可動スクロールの実旋回半径を基準旋回半径よりも小さくできるから、可動スクロールの旋回運動中、固定渦巻壁に対する可動渦巻壁の摺接を確実に避けることができる。しかも、壁間クリアランスは囲繞壁の内周面の内径と及び可動端板の外周面の外径との間の差により決定されるから、壁間クリアランスを可能な限り小さく抑えることができる。この結果、固定及び可動渦巻壁の摩耗の低減や、これら渦巻壁の焼き付きを確実に防止しつつ、所望の圧縮効率が達成される。   The scroll type fluid machine according to claims 1 and 3 has a simple configuration in which the outer peripheral surface of the movable end plate is slidably contacted with the inner peripheral surface of the surrounding wall, and the actual turning radius of the movable scroll is smaller than the reference turning radius. Therefore, the sliding contact of the movable spiral wall with the fixed spiral wall can be surely avoided during the orbiting movement of the movable scroll. In addition, since the inter-wall clearance is determined by the difference between the inner diameter of the inner peripheral surface of the surrounding wall and the outer diameter of the outer peripheral surface of the movable end plate, the inter-wall clearance can be kept as small as possible. As a result, the desired compression efficiency is achieved while reducing wear of the fixed and movable spiral walls and reliably preventing seizure of these spiral walls.

更に、旋回運動中、可動スクロールに働く遠心力が囲繞壁により支持されるから、可動スクロールが駆動軸の軸線方向に変位したり、駆動軸に曲げモーメントが発生することもない。
請求項2のスクロール型流体機械は、固定スクロールに囲繞壁が一体に形成されているので、固定スクロールへの可動スクロールの組付けと同時に、可動スクロールの実旋回半径が決定される。
Further, since the centrifugal force acting on the movable scroll is supported by the surrounding wall during the turning motion, the movable scroll is not displaced in the axial direction of the drive shaft and no bending moment is generated on the drive shaft.
In the scroll type fluid machine according to the second aspect, since the surrounding wall is formed integrally with the fixed scroll, the actual turning radius of the movable scroll is determined simultaneously with the assembly of the movable scroll to the fixed scroll.

請求項4のスクロール型圧縮機は、可動スクロールの円滑な旋回を達成し、囲繞壁や可動端板の摩耗を低減することができる。   The scroll compressor according to claim 4 can achieve smooth turning of the movable scroll and reduce wear of the surrounding wall and the movable end plate.

図1は、電動駆動のスクロール型圧縮機、即ち、電動スクロール圧縮機を示す。
圧縮機は、大きく分けてモータセクション2とスクロールセクション4とを有し、これらセクション2,4は仕切壁6により区画されている。
モータセクション4はモータケーシング8を有し、このモータケーシング8は仕切壁6側が開口した円筒形状をなし、仕切壁6に連結されている。モータケーシング8は電動子を収容し、この電動子はその中央に駆動軸10を有する。駆動軸10は仕切壁6からモータケーシング8の底壁間に亘って延び、これら仕切壁6及び底壁の双方に軸受12を介して回転自在に支持されている。
FIG. 1 shows an electrically driven scroll compressor, that is, an electric scroll compressor.
The compressor is roughly divided into a motor section 2 and a scroll section 4, and these sections 2 and 4 are partitioned by a partition wall 6.
The motor section 4 has a motor casing 8. The motor casing 8 has a cylindrical shape with an opening on the partition wall 6 side and is connected to the partition wall 6. The motor casing 8 accommodates an armature, and this armature has a drive shaft 10 at the center thereof. The drive shaft 10 extends from the partition wall 6 to the bottom wall of the motor casing 8, and is supported rotatably on both the partition wall 6 and the bottom wall via bearings 12.

駆動軸10にはコア14が取り付けられ、このコア14はステータ16に囲繞されている。このステータ16はモータケーシング8の内周面に固定され、ステータコイル18を有する。駆動軸10、コア14、ステータ16及びステータコイル18は電動子を構成し、駆動軸10は一方向に回転可能である。
駆動軸10の一端部は仕切壁6を貫通してスクロールセクション4内に延出している。スクロールセクション4は固定スクロール20を有し、この固定スクロール4はスクロールセクション4のケーシングをも兼用する。
A core 14 is attached to the drive shaft 10, and the core 14 is surrounded by a stator 16. The stator 16 is fixed to the inner peripheral surface of the motor casing 8 and has a stator coil 18. The drive shaft 10, the core 14, the stator 16 and the stator coil 18 constitute an armature, and the drive shaft 10 can rotate in one direction.
One end of the drive shaft 10 extends through the partition wall 6 into the scroll section 4. The scroll section 4 has a fixed scroll 20, and this fixed scroll 4 also serves as the casing of the scroll section 4.

より詳しくは、固定スクロール20はモータケーシング8と同様に、仕切壁6側が開口した円筒形状のスクロールケーシングを備え、このスクロールケーシングは仕切壁6と対向した固定端板22と、この固定端板22の外周縁からモータケーシング8に向けて延びる円筒状の囲繞壁24とからなる。スクロールケーシングは囲繞壁24にて仕切壁6に連結され、従って、図1から明らかなように仕切壁6は囲繞壁24の開口端とモータケーシング8の開口端との間に挟み込まれている。   More specifically, the fixed scroll 20 includes a cylindrical scroll casing having an opening on the partition wall 6 side, like the motor casing 8, and the scroll casing has a fixed end plate 22 facing the partition wall 6, and the fixed end plate 22. And a cylindrical surrounding wall 24 extending from the outer peripheral edge toward the motor casing 8. The scroll casing is connected to the partition wall 6 by the surrounding wall 24, so that the partition wall 6 is sandwiched between the opening end of the surrounding wall 24 and the opening end of the motor casing 8 as is apparent from FIG. 1.

スクロールケーシング内はモータケーシング8から気密に保持されている。それ故、仕切壁6と駆動軸10との間には軸シール26が配置され、この軸シール26は軸受12により駆動軸10の一端側に位置付けられている。
更に、固定スクロール20は固定渦巻壁28を有しており、この固定渦巻壁28は固定端板22及び囲繞壁24と一体に形成され、固定端板22から仕切壁6に向けて突設されている。
The inside of the scroll casing is kept airtight from the motor casing 8. Therefore, a shaft seal 26 is disposed between the partition wall 6 and the drive shaft 10, and this shaft seal 26 is positioned on one end side of the drive shaft 10 by the bearing 12.
Further, the fixed scroll 20 has a fixed spiral wall 28, which is formed integrally with the fixed end plate 22 and the surrounding wall 24, and projects from the fixed end plate 22 toward the partition wall 6. ing.

一方、スクロールケーシング内には可動スクロール32が収容され、この可動スクロール32は、仕切壁6側に位置し且つ固定端板22と対向する可動端板34を有する。この可動端板34からは、固定端板22に向けて可動渦巻壁36が突設され、可動渦巻壁36及び固定渦巻壁28は互いに噛み合うようにして配置されている。
更に、固定渦巻壁28及び可動渦巻壁36にはチップシール28a,36aがそれぞれ取付けられており、これらチップシール28a,36aは可動端板34の内端面及び固定端板22の内端面に底シート(図示しない)を介して当接した状態にある。
On the other hand, a movable scroll 32 is accommodated in the scroll casing, and the movable scroll 32 has a movable end plate 34 that is located on the partition wall 6 side and faces the fixed end plate 22. A movable spiral wall 36 projects from the movable end plate 34 toward the fixed end plate 22, and the movable spiral wall 36 and the fixed spiral wall 28 are arranged so as to mesh with each other.
Further, chip seals 28 a and 36 a are respectively attached to the fixed spiral wall 28 and the movable spiral wall 36, and these chip seals 28 a and 36 a are bottom sheets on the inner end surface of the movable end plate 34 and the inner end surface of the fixed end plate 22. It is in a contact state via (not shown).

更に、固定端板22の中央には吐出孔30が貫通して形成され、この吐出孔30は吐出弁(図示しない)を介して、圧縮された作動ガスの受取り装置に接続されている。また、図1には示されていないが、固定端板22の外周部には吸入孔が貫通して形成され、この吸入孔は吸入管を通じて圧縮機外の作動ガス供給源に接続される一方、スクロールケーシングの囲繞壁24内にて開口し、囲繞壁24と可動スクロール32との間を吸入室として形成する。   Further, a discharge hole 30 is formed through the center of the fixed end plate 22, and this discharge hole 30 is connected to a compressed working gas receiving device via a discharge valve (not shown). Although not shown in FIG. 1, a suction hole is formed through the outer peripheral portion of the fixed end plate 22, and this suction hole is connected to a working gas supply source outside the compressor through the suction pipe. An opening is formed in the surrounding wall 24 of the scroll casing, and a space between the surrounding wall 24 and the movable scroll 32 is formed as a suction chamber.

可動スクロール32は駆動軸10に従動クランク機構を介して連結されており、この従動クランク機構は駆動軸10の回転動力を可動スクロール32に伝達し、可動スクロール32を旋回させる。
より詳しくは、従動クランク機構は、駆動軸10の一端から突出したクランクピン38を有し、このクランクピン38に偏心ブッシュ40が取付けられている。偏心ブッシュ40はクランクピン38を挿通させるためのピン孔を有し、このピン孔の内径はクランクピン38の外径よりも若干大きい。従って、クランクピン38は偏心ブッシュ40のピン孔に遊びを存して嵌合された状態にある。
The movable scroll 32 is connected via a driven crank mechanism of the drive shaft 10, and the driven crank mechanism transmits the rotational power of the drive shaft 10 to the movable scroll 32 and turns the movable scroll 32.
More specifically, the driven crank mechanism has a crank pin 38 protruding from one end of the drive shaft 10, and an eccentric bush 40 is attached to the crank pin 38. The eccentric bush 40 has a pin hole for inserting the crank pin 38, and the inner diameter of this pin hole is slightly larger than the outer diameter of the crank pin 38. Therefore, the crank pin 38 is fitted in the pin hole of the eccentric bush 40 with some play.

図1から明らかなように偏心ブッシュ40は可動端板34の中央凹所に軸受42を介して嵌合され、可動端板34を回転自在に支持している。
一方、可動端板34と仕切壁6とは複数の回転阻止カップリング44を介して互いに連結され、これら回転阻止カップリング44の1つが図1に示されている。回転阻止カップリング44は可動端板34の外周部と仕切壁6との間に配置されたディスク46を備え、このディスク46には一対のリンクピン48の一端が遊びを存して挿入され、これらリングピン48はディスク46の両端面からそれぞれ突出する。これらリンクピン48は可動端板34及び仕切壁6のそれぞれに軸受50を介して回転自在に支持され、これら軸受50は一対のリンクピン48をディスク46の軸線から直径方向に逆向きに離間させ、そして、仕切壁6側の軸受50は可動スクロール32からのスラスト力を受けるスラスト軸受としても機能する。
As is apparent from FIG. 1, the eccentric bush 40 is fitted into the central recess of the movable end plate 34 via a bearing 42, and supports the movable end plate 34 rotatably.
On the other hand, the movable end plate 34 and the partition wall 6 are connected to each other via a plurality of rotation prevention couplings 44, and one of these rotation prevention couplings 44 is shown in FIG. The rotation prevention coupling 44 includes a disk 46 disposed between the outer peripheral portion of the movable end plate 34 and the partition wall 6, and one end of a pair of link pins 48 is inserted into the disk 46 with play, These ring pins 48 protrude from both end faces of the disk 46, respectively. These link pins 48 are rotatably supported by the movable end plate 34 and the partition wall 6 via bearings 50, respectively, and these bearings 50 separate the pair of link pins 48 from the axis of the disk 46 in the diametrically opposite direction. The bearing 50 on the partition wall 6 side also functions as a thrust bearing that receives the thrust force from the movable scroll 32.

なお、回転阻止カップリングとしては、上述したリンクピンに代えてボールを使用したボールカップリングや、オルダム継手を使用したオルダムカップリングであってもよい。
駆動軸10の回転が上述した従動クランク機構を介して可動スクロール32に伝達されると、可動スクロール32は駆動軸10の軸線回りに旋回し、この際、可動スクロール32の自転は回転阻止カップリング44により阻止される。つまり、可動スクロール32はその自転が阻止された状態で旋回運動する。
The rotation prevention coupling may be a ball coupling using a ball instead of the link pin described above or an Oldham coupling using an Oldham coupling.
When the rotation of the drive shaft 10 is transmitted to the movable scroll 32 via the driven crank mechanism described above, the movable scroll 32 turns around the axis of the drive shaft 10, and at this time, the rotation of the movable scroll 32 is caused by the rotation prevention coupling. 44. That is, the movable scroll 32 performs a turning motion in a state where its rotation is prevented.

駆動軸10及びクランクピン38の軸線間距離(回転阻止カップリング44におけるリンクピン48の軸線間距離)は可動スクロール32の基準旋回半径Dに等しく、この基準旋回半径Dにて可動スクロール32が旋回運動するとき、可動スクロール32の可動渦巻壁36は固定スクロール20の固定渦巻壁28に対する摺接を伴い、固定渦巻壁28との間にて圧縮室を形成し、スクロールセクション4は作動ガスの吸入から圧縮を経て吐出に至る一連のプロセスを実行する。   The distance between the axes of the drive shaft 10 and the crank pin 38 (the distance between the axes of the link pins 48 in the rotation prevention coupling 44) is equal to the reference turning radius D of the movable scroll 32, and the movable scroll 32 turns at this reference turning radius D. When moving, the movable scroll wall 36 of the movable scroll 32 is in sliding contact with the fixed scroll wall 28 of the fixed scroll 20 to form a compression chamber with the fixed spiral wall 28, and the scroll section 4 sucks the working gas. A series of processes from discharge to compression to discharge is executed.

より詳しくは、可動スクロール32の旋回運動中、圧縮室は固定渦巻壁28の外周部にて形成されるに先立ち、吸入室から作動ガスを吸入し、この後、固定渦巻壁28の中央、つまり、吐出孔30に向けて移動するに連れ、圧縮室の容積が減少され、圧縮室内にて吸入した作動ガスの圧縮が実行される。圧縮室が吐出孔30に到達すると、圧縮された作動ガスは吐出弁の締切圧に打ち勝って、吐出弁を開き、圧縮室から高圧の作動ガスが吐出される。   More specifically, during the turning motion of the movable scroll 32, the compression chamber sucks the working gas from the suction chamber before it is formed on the outer peripheral portion of the fixed spiral wall 28, and thereafter, the center of the fixed spiral wall 28, that is, The volume of the compression chamber is reduced as it moves toward the discharge hole 30, and the working gas sucked in the compression chamber is compressed. When the compression chamber reaches the discharge hole 30, the compressed working gas overcomes the shutoff pressure of the discharge valve, opens the discharge valve, and high pressure working gas is discharged from the compression chamber.

図1から明らかなように、固定スクロール20の囲繞壁24は可動スクロール32の可動端板34を囲む円筒状の内周面24aを有し、この内周面24aは駆動軸10の軸線と同心である。図1中、内周面24aの内径はd1で示されている。
一方、可動スクロール32の可動端板34はその外周面に潤滑層34aが形成されている。この潤滑層34aは固体潤滑材から形成され、可動端板34の全外周に亘って延びている。潤滑層34aの外径は図1中にd2で示され、この外径d2は可動端板34における外周面自体の外径よりも若干大きい。
As apparent from FIG. 1, the surrounding wall 24 of the fixed scroll 20 has a cylindrical inner peripheral surface 24 a surrounding the movable end plate 34 of the movable scroll 32, and the inner peripheral surface 24 a is concentric with the axis of the drive shaft 10. It is. In FIG. 1, the inner diameter of the inner peripheral surface 24a is indicated by d1.
On the other hand, the movable end plate 34 of the movable scroll 32 has a lubricating layer 34a formed on the outer peripheral surface thereof. The lubricating layer 34 a is formed from a solid lubricant and extends over the entire outer periphery of the movable end plate 34. The outer diameter of the lubricating layer 34a is indicated by d2 in FIG. 1, and this outer diameter d2 is slightly larger than the outer diameter of the outer peripheral surface of the movable end plate 34 itself.

ここで、内周面24aの内径d1と潤滑層34aの外径d2との間の差Δd(=d1−d2)は、可動スクロール32の旋回を許容するスペースを確保し、差Δdと前述した基準旋回半径Dとは下式を満たす関係にある。
D>Δd/2
従って、差Δd/2は基準旋回半径Dよりも小さいので、可動スクロール32が旋回運動する際、図2(a)〜(d)に示されるように可動端板34の外周面、即ち、潤滑層34aの外周面は、囲繞壁24の内周面24aに摺接しながら旋回し、可動スクロール32の実旋回半径は、基準旋回半径よりも小さいΔd/2に制限される。
Here, the difference Δd (= d1−d2) between the inner diameter d1 of the inner peripheral surface 24a and the outer diameter d2 of the lubricating layer 34a secures a space allowing the orbiting of the movable scroll 32, and the difference Δd is described above. The reference turning radius D has a relationship satisfying the following formula.
D> Δd / 2
Accordingly, since the difference Δd / 2 is smaller than the reference turning radius D, the outer peripheral surface of the movable end plate 34, that is, lubrication, as shown in FIGS. The outer peripheral surface of the layer 34a turns while slidingly contacting the inner peripheral surface 24a of the surrounding wall 24, and the actual turning radius of the movable scroll 32 is limited to Δd / 2 which is smaller than the reference turning radius.

即ち、可動スクロール32の旋回運動中、可動渦巻壁36が固定渦巻壁28に摺接することなく、圧縮室は図1から明らかなように固定及び可動渦巻壁28,36間にクリアランスを確保した状態で形成され、ここでの壁間クリアランスの大きさはD−Δd/2となる。
このような実旋回半径の制限は、前述した従動クランク機構及び回転阻止カップリング44内の遊びにより許容され、また、これらの遊びは従動クランク機構や回転阻止カップリング44を構成する個々の部品の寸法誤差や組付け誤差をも吸収する。
That is, during the revolving motion of the movable scroll 32, the movable vortex wall 36 does not slidably contact the fixed vortex wall 28, and the compression chamber is in a state in which a clearance is secured between the fixed and movable vortex walls 28 and 36 as apparent from FIG. The size of the clearance between the walls here is D−Δd / 2.
Such a limit of the actual turning radius is allowed by the play in the driven crank mechanism and the rotation prevention coupling 44 described above, and these play are caused by the individual components constituting the driven crank mechanism and the rotation prevention coupling 44. Absorbs dimensional and assembly errors.

それ故、上述した壁間クリアランスは、囲繞壁24における内周面24aの内径d1や、可動端板34における潤滑層34aの外周面の外径d2の寸法精度、そして、囲繞壁24に対する可動スクロール32の組付け精度のみにより決定できるから、壁間クリアランスを可能な限り小さく設定することも容易である。
この結果、作動ガスに潤滑油が含まれていなくても、スクロール圧縮機は、固定及び可動渦巻壁28,36の摩耗やこれら渦巻壁28,36の焼き付きを確実に防止したうえで、所望の圧縮効率を達成することができる。
Therefore, the above-described clearance between the walls is the dimensional accuracy of the inner diameter d1 of the inner peripheral surface 24a of the surrounding wall 24, the outer diameter d2 of the outer peripheral surface of the lubricating layer 34a of the movable end plate 34, and the movable scroll with respect to the surrounding wall 24. Since it can be determined only by the assembly accuracy of 32, it is easy to set the clearance between the walls as small as possible.
As a result, even if the working gas does not contain lubricating oil, the scroll compressor can reliably prevent wear of the fixed and movable spiral walls 28 and 36 and seizure of these spiral walls 28 and 36. Compression efficiency can be achieved.

また、可動スクロール32の旋回運動中、図3中に矢印で示すように可動スクロール32は遠心力を受けるが、この遠心力は可動スクロール32の可動端板34が潤滑層34aを介して摺接する囲繞壁24からの反力により打ち消される。それ故、可動スクロール32が駆動軸10の軸線方向に変位したり、駆動軸10に曲げモーメントが発生することもなく、可動スクロール32の円滑な旋回運動が達成される。   Further, during the revolving motion of the movable scroll 32, the movable scroll 32 receives a centrifugal force as indicated by an arrow in FIG. 3, and this centrifugal force causes the movable end plate 34 of the movable scroll 32 to slidably contact through the lubricating layer 34a. It is canceled out by the reaction force from the surrounding wall 24. Therefore, the movable scroll 32 is not displaced in the axial direction of the drive shaft 10 and a bending moment is not generated in the drive shaft 10, and a smooth turning motion of the movable scroll 32 is achieved.

この点、囲繞壁24からの反力が受けられない場合、遠心力に対する反力は可動スクロール32側の軸受12に発生することから、駆動軸10は大きな曲げモーメントを受ける。このような曲げモーメントは可動スクロール32の旋回運動に振れを発生させ、壁間クリアランスの変動をもたらす。
可動端板34の潤滑層34aは必要不可欠なものではないが、この潤滑層34aは可動スクロール32の摺動抵抗を低減する。それ故、可動スクロール32の旋回運動がより円滑になるばかりでなく、その旋回運動に要求される駆動力、つまり、モータセクション2の負荷を削減することができる。
In this regard, when the reaction force from the surrounding wall 24 cannot be received, the reaction force against the centrifugal force is generated in the bearing 12 on the movable scroll 32 side, and thus the drive shaft 10 receives a large bending moment. Such a bending moment causes a swing in the orbiting movement of the movable scroll 32 and causes a fluctuation in the clearance between the walls.
Although the lubricating layer 34 a of the movable end plate 34 is not indispensable, the lubricating layer 34 a reduces the sliding resistance of the movable scroll 32. Therefore, not only the turning motion of the movable scroll 32 becomes smoother, but also the driving force required for the turning motion, that is, the load on the motor section 2 can be reduced.

本発明は上述した一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、図4に示す変形例のスクロール圧縮機の場合、可動端板34の外周面は、前述の潤滑層34aに代えて表面処理により得られた円滑な硬化層34bから形成されており、この硬化層34bの外径がd2に設定されている。
また、潤滑層34a又は硬化層34bは可動端板34の外周面ではなく、囲繞壁24の内周面24aに設けることもでき、更に、可動端板34の外周面及び囲繞壁24の内周面24aの双方に潤滑層34a又は硬化層34bを設けてもよいし、可動端板34の外周面及び囲繞壁24の内周面24aが潤滑層34a同士或いは硬化層34b同士、又は、潤滑層34aと硬化層34bとの組合せにて摺接するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the case of the scroll compressor of the modification shown in FIG. 4, the outer peripheral surface of the movable end plate 34 is formed of a smooth hardened layer 34b obtained by surface treatment instead of the above-described lubricating layer 34a. The outer diameter of the hardened layer 34b is set to d2.
Further, the lubricating layer 34 a or the hardened layer 34 b can be provided not on the outer peripheral surface of the movable end plate 34 but on the inner peripheral surface 24 a of the surrounding wall 24. Further, the outer peripheral surface of the movable end plate 34 and the inner periphery of the surrounding wall 24 can be provided. The lubricant layer 34a or the hardened layer 34b may be provided on both surfaces 24a, and the outer peripheral surface of the movable end plate 34 and the inner peripheral surface 24a of the surrounding wall 24 may be provided between the lubricant layers 34a or between the hardened layers 34b, or the lubricant layer. You may make it slidably contact in the combination of 34a and the hardened layer 34b.

本発明のスクロール型流体機械は圧縮機ではなく膨張機として使用することも可能である。   The scroll type fluid machine of the present invention can be used not as a compressor but as an expander.

スクロール型流体機械としての一実施例のスクロール圧縮機を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the scroll compressor of one Example as a scroll type fluid machine. 図1の囲繞壁及び可動端板を示し、(a)〜(d)は囲繞壁内にて可動端板が旋回運動する様子を順次示した図である。FIG. 1 shows the surrounding wall and the movable end plate of FIG. 1, and (a) to (d) are diagrams sequentially illustrating how the movable end plate rotates in the surrounding wall. 可動スクロールの旋回運動中、可動スクロールに働く遠心力が囲繞壁からの反力により打ち消される様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the centrifugal force which acts on a movable scroll is canceled by the reaction force from an surrounding wall during the turning motion of a movable scroll. 変形例のスクロール圧縮機を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the scroll compressor of the modification.

符号の説明Explanation of symbols

10 駆動軸
20 固定スクロール
22 固定端板
24 囲繞壁
28 固定渦巻壁
32 可動スクロール
34 可動端板
34a 潤滑層(外周面)
34b 硬化層(外周面)
36 可動渦巻壁
38 クランクピン(従動クランク機構)
40 偏心ブッシュ(従動クランク機構)
42 軸受(従動クランク機構)
44 回転阻止カップリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Drive shaft 20 Fixed scroll 22 Fixed end plate 24 Enclosure wall 28 Fixed spiral wall 32 Movable scroll 34 Movable end plate 34a Lubrication layer (outer peripheral surface)
34b Hardened layer (outer peripheral surface)
36 Movable spiral wall 38 Crank pin (driven crank mechanism)
40 Eccentric bush (driven crank mechanism)
42 Bearing (driven crank mechanism)
44 Anti-rotation coupling

Claims (4)

固定端板から突設された固定渦巻壁を有する固定スクロールと、
円形の可動端板から突設され且つ前記固定渦巻壁と噛み合う可動渦巻壁を有し、その基準旋回半径が前記固定渦巻壁に対して前記可動渦巻壁の摺接を伴う旋回により決定される可動スクロールと、
駆動軸からの回転動力を受けたとき、前記可動スクロールの自転を阻止しつつ前記固定スクロールに対して、前記可動スクロールを前記基準旋回半径に従い旋回させる従動クランク機構と
を備えたスクロール型流体機械において、
前記可動スクロールの前記可動端板を囲み、且つ、前記駆動軸と同心の内周面を有した固定の囲繞壁を更に備え、
前記基準旋回半径、前記囲繞壁の内周面の内径及び前記可動端板の外周面の外径がそれぞれD,d1,d2で表されるとき、D>(d1−d2)/2の関係が満たされていることを特徴とするスクロール型流体機械。
A fixed scroll having a fixed spiral wall projecting from a fixed end plate;
A movable spiral wall protruding from a circular movable end plate and meshing with the fixed spiral wall, the reference turning radius of which is determined by turning with the sliding contact of the movable spiral wall with respect to the fixed spiral wall Scroll and
In a scroll type fluid machine comprising a driven crank mechanism for rotating the movable scroll according to the reference turning radius with respect to the fixed scroll while preventing rotation of the movable scroll when receiving rotational power from a drive shaft ,
A stationary wall surrounding the movable end plate of the movable scroll and having an inner peripheral surface concentric with the drive shaft;
When the reference turning radius, the inner diameter of the inner peripheral surface of the surrounding wall, and the outer diameter of the outer peripheral surface of the movable end plate are represented by D, d1, and d2, respectively, the relationship of D> (d1-d2) / 2 is established. A scroll type fluid machine characterized by being satisfied.
前記囲繞壁は前記固定スクロールと一体に形成され、筒状をなしていることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。   The scroll type fluid machine according to claim 1, wherein the surrounding wall is formed integrally with the fixed scroll and has a cylindrical shape. 前記従動クランク機構は、
前記駆動軸の一端から突設されたクランクピンと、
前記クランクピンに取付けられた偏心ブッシュと、
前記偏心ブッシュと前記可動スクロールの可動端板との間に設けられ、前記偏心ブッシュに前記可動スクロールを支持させる軸受と
を含み、
前記クランクピンは前記偏心ブッシュ内に遊びを存して嵌合されていることを特徴とする請求項2に記載のスクロール型流体機械。
The driven crank mechanism is
A crank pin protruding from one end of the drive shaft;
An eccentric bush attached to the crankpin;
A bearing provided between the eccentric bush and the movable end plate of the movable scroll, and supporting the movable scroll on the eccentric bush;
The scroll type fluid machine according to claim 2, wherein the crank pin is fitted in the eccentric bush with play.
前記内径d1を規定する前記内周面及び前記外径d2を規定する前記外周面の少なくとも一方は、固体潤滑材からなる潤滑層及び表面処理により得られた平滑な硬化層の何れかにより形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のスクロール型流体機械。   At least one of the inner peripheral surface defining the inner diameter d1 and the outer peripheral surface defining the outer diameter d2 is formed of either a lubricating layer made of a solid lubricant or a smooth hardened layer obtained by surface treatment. The scroll type fluid machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the scroll type fluid machine is provided.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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