JP2007270763A - Scroll type fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気圧縮機、真空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する。 The present invention relates to a scroll fluid machine suitable for use in an air compressor, a vacuum pump, or the like.
一般に、スクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに設けられた固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、固定スクロールと対向した状態で該駆動軸の先端側に旋回可能に設けられた旋回スクロールとを備えている。このとき、固定スクロールおよび旋回スクロールはそれぞれ渦巻状のラップ部を備え、これらのラップ部の間に複数の圧縮室を画成している。そして、従来技術として、ケーシングと旋回スクロールの背面との間には旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構を設けると共に、該自転防止機構は、固定スクロールおよび旋回スクロールに互いに対向した状態でそれぞれ固定され環状の案内溝を有する一対のボールガイドと、これらのボールガイドの案内溝の間に挟持されたボールとによって構成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Generally, a scroll type fluid machine is capable of turning to the front end side of a drive shaft while facing a fixed scroll provided in a casing, a fixed scroll provided in the casing, and a drive shaft rotatably provided in the casing. The orbiting scroll provided in the. At this time, each of the fixed scroll and the orbiting scroll has a spiral wrap portion, and a plurality of compression chambers are defined between the wrap portions. As a conventional technique, an anti-rotation mechanism for preventing the rotation of the orbiting scroll is provided between the casing and the back surface of the orbiting scroll, and the anti-rotation mechanism is fixed to the fixed scroll and the orbiting scroll so as to face each other. There is a known one constituted by a pair of ball guides having an annular guide groove and a ball sandwiched between the guide grooves of these ball guides (see, for example, Patent Document 1).
ところで、従来技術によるスクロール式流体機械では、駆動軸の先端に所定の偏心量Rをもったクランク機構を設け、該クランク機構の偏心量Rを用いて旋回スクロールの旋回半径を決めている。しかし、実際には、クランク機構を軸支する旋回軸受等に遊び分Δがあるのに加え、旋回スクロールには遠心力が作用する。このため、旋回スクロールは、偏心量Rと遊び分Δとを加えた旋回半径S0(S0=R+Δ)で旋回運動している。このとき、旋回スクロールのラップ部の側面と固定スクロールのラップ部の側面とが接触しないようにするために、旋回半径S0は、各スクロールのラップ部が接触する寸法で決まる旋回半径S2よりも大きな値に設定されていた。また、ボールガイドおよびボールによって決まる旋回半径S1は各スクロールのラップ部によって決まる旋回半径S2よりも小さい値(S1<S2)に設定されていた。 By the way, in the scroll type fluid machine according to the prior art, a crank mechanism having a predetermined eccentricity R is provided at the tip of the drive shaft, and the turning radius of the orbiting scroll is determined using the eccentricity R of the crank mechanism. However, in practice, a centrifugal force acts on the orbiting scroll in addition to the play Δ in the orbiting bearing that supports the crank mechanism. For this reason, the orbiting scroll is orbiting at an orbiting radius S0 (S0 = R + Δ), which is obtained by adding the eccentric amount R and the play amount Δ. At this time, in order to prevent the side surface of the wrap portion of the orbiting scroll from coming into contact with the side surface of the wrap portion of the fixed scroll, the orbiting radius S0 is larger than the orbiting radius S2 determined by the dimension with which the wrap portion of each scroll contacts. Was set to a value. Further, the turning radius S1 determined by the ball guide and the ball is set to a value (S1 <S2) smaller than the turning radius S2 determined by the lap portion of each scroll.
しかし、最近では、旋回スクロールの軽量化が進み、旋回スクロールに作用する遠心力が小さくなっている。一方、圧縮室の内圧によって旋回スクロールがケーシング側に向けて押圧されるから、遠心力に比べて一対のボールガイドの間隔を狭める力(ボールを挟持する力)が強くなる。このため、旋回スクロールは、ボールガイドおよびボールによって決まる旋回半径S1で旋回運動し、固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間に隙間が生じる傾向がある。この結果、圧縮室から圧縮流体が漏洩して、圧縮流体の吐出流量および圧縮効率が低下するという問題があった。 Recently, however, the weight of the orbiting scroll has been reduced, and the centrifugal force acting on the orbiting scroll has been reduced. On the other hand, since the orbiting scroll is pressed toward the casing by the internal pressure of the compression chamber, the force for narrowing the distance between the pair of ball guides (force for holding the ball) is stronger than the centrifugal force. For this reason, the orbiting scroll orbits with the orbiting radius S1 determined by the ball guide and the ball, and there is a tendency that a gap is generated between the wrap portion of the fixed scroll and the wrap portion of the orbiting scroll. As a result, there is a problem that the compressed fluid leaks from the compression chamber and the discharge flow rate and compression efficiency of the compressed fluid are reduced.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間の隙間をできるだけ小さくし、圧縮流体の吐出流量および圧縮効率を向上することができるスクロール式流体機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to minimize the gap between the wrap portion of the fixed scroll and the wrap portion of the orbiting scroll so that the discharge flow rate and compression of the compressed fluid can be reduced. It is an object of the present invention to provide a scroll type fluid machine that can improve efficiency.
上述した課題を解決するため、本発明は、ケーシングと、該ケーシングに設けられ渦巻状のラップ部を備えた固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設けられた駆動軸と、該駆動軸に旋回可能に設けられ前記固定スクロールのラップ部との間に複数の圧縮室を画成する渦巻状のラップ部を備えた旋回スクロールと、前記ケーシング側と旋回スクロールとの間に設けられ該旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備え、該自転防止機構は、前記ケーシング側に固定され環状の案内溝を有する固定ボールガイドと、該固定ボールガイドと対向した位置で前記旋回スクロールに固定され環状の案内溝を有する可動ボールガイドと、前記固定ボールガイドの案内溝と可動ボールガイドの案内溝との間に挟持されるボールとからなるスクロール式流体機械に適用される。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a casing, a fixed scroll provided with a spiral wrap portion provided on the casing, a drive shaft rotatably provided on the casing, and a swing on the drive shaft. The orbiting scroll provided with a spiral wrap portion defining a plurality of compression chambers between the fixed scroll and the wrap portion of the fixed scroll, and the orbiting scroll provided between the casing side and the orbiting scroll. A rotation prevention mechanism for preventing rotation, the rotation prevention mechanism being fixed to the orbiting scroll at a position facing the fixed ball guide and a fixed ball guide having an annular guide groove fixed to the casing side. A movable ball guide having a guide groove, and a ball sandwiched between the guide groove of the fixed ball guide and the guide groove of the movable ball guide. It applied to crawl type fluid machine.
そして、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記固定ボールガイド、可動ボールガイドおよびボールによって得られる旋回半径をS1とし、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の側面によって決定される旋回半径をS2としたときに、S1>S2としたことにある。
A feature of the configuration adopted by the invention of
請求項2の発明では、前記旋回スクロールおよび固定スクロールのうち少なくとも一方のラップ部の側面には表面処理による処理層を設ける構成としている。 According to a second aspect of the present invention, a processing layer by surface treatment is provided on a side surface of at least one of the orbiting scroll and the fixed scroll.
請求項3の発明では、前記固定スクロールの処理層の厚さ寸法と旋回スクロールの処理層の厚さ寸法との合計値をδとしたときに、前記旋回半径S1,S2の関係をS2+δ>S1>S2に設定している。 According to a third aspect of the present invention, when the total value of the thickness dimension of the processing layer of the fixed scroll and the thickness dimension of the processing layer of the orbiting scroll is δ, the relationship between the orbiting radii S1 and S2 is S2 + δ> S1. > S2 is set.
請求項4の発明では、前記旋回スクロールと駆動軸との間には偏心量を有するクランク機構を設け、該クランク機構の偏心量には前記処理層の厚さ寸法の合計値δよりも大きな遊びを持たせる構成としている。 According to a fourth aspect of the present invention, a crank mechanism having an eccentric amount is provided between the orbiting scroll and the drive shaft, and the eccentric amount of the crank mechanism includes a play larger than the total value δ of the thickness dimensions of the processing layers. It is set as the structure which has.
請求項1の発明によれば、ボールガイドおよびボールによって決まる旋回半径S1を各スクロールのラップ部の側面によって決まる旋回半径S2よりも大きくしたから、旋回スクロールが旋回半径S1に沿って旋回運動したときには、各スクロールのラップ部の側面は接触する。このとき、旋回半径S1付近では旋回半径が少しずれても、旋回スクロールが固定スクロールに向けて軸方向(スラスト方向)に移動する量が少ないから、旋回スクロールの半径方向(ラジアル方向)に働く力は弱い。このため、各スクロールのラップ部同士が接触しながら旋回スクロールが旋回運動しても、大きな機械的損失が生じることがない。一方、各スクロールのラップ部間の隙間はできるだけ小さくすることができるから、この隙間による圧縮室からの圧縮流体の漏洩を防ぐことができ、圧縮流体の吐出流量および圧縮効率を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the turning radius S1 determined by the ball guide and the ball is larger than the turning radius S2 determined by the side surface of the lap portion of each scroll, when the turning scroll makes a turning motion along the turning radius S1. The side surface of each scroll lap part contacts. At this time, even if the turning radius is slightly deviated in the vicinity of the turning radius S1, the amount of movement of the turning scroll in the axial direction (thrust direction) toward the fixed scroll is small. Therefore, the force acting in the radial direction (radial direction) of the turning scroll Is weak. For this reason, even if the orbiting scroll orbits while the lap portions of the scrolls are in contact with each other, no significant mechanical loss occurs. On the other hand, since the gap between the wrap portions of each scroll can be made as small as possible, leakage of the compressed fluid from the compression chamber due to this gap can be prevented, and the discharge flow rate and compression efficiency of the compressed fluid can be improved. .
請求項2の発明によれば、旋回スクロールおよび固定スクロールのうち少なくとも一方のラップ部の側面には表面処理による処理層を設けたから、例えば陽極酸化処理により硬質な処理層を設けることによって、各スクロールのラップ部の側面が接触した状態で旋回運動しても、摩耗を抑制することができ、耐久性を高めることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、ボールガイドおよびボールによって決まる旋回半径S1を各スクロールのラップ部によって決まる旋回半径S2と処理層の厚さ寸法の合計値δとを加えた値(S2+δ)に比べて小さく(S2+δ>S1)している。このため、固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部が接触して摩耗が生じた場合でも、摩耗の範囲をラップ部の処理層の範囲内に留めることができ、処理層を超えた摩耗を抑制し、信頼性を高めることができる。 According to the invention of claim 3, the turning radius S1 determined by the ball guide and the ball is compared with a value (S2 + δ) obtained by adding the turning radius S2 determined by the lap portion of each scroll and the total value δ of the thickness dimension of the treatment layer. (S2 + δ> S1). For this reason, even when the wrap portion of the fixed scroll and the lap portion of the orbiting scroll come into contact with each other and wear occurs, the wear range can be kept within the treatment layer range of the wrap portion, and wear exceeding the treatment layer can be prevented. It can be suppressed and reliability can be improved.
請求項4の発明によれば、クランク機構の偏心量には処理層の厚さ寸法の合計値δよりも大きな遊びを持たせたから、クランク機構は、偏心量に遊び分を加えた旋回半径S0で旋回スクロールを旋回運動させることができる。しかし、遊び分が不確定となるため、旋回スクロールの実際の旋回半径は、クランク機構による旋回半径S0では決まらず、ボールガイド等による旋回半径S1とラップ部による旋回半径S2によって決まる。従って、ボールガイド等による旋回半径S1をラップ部による旋回半径S2よりも大きく(S1>S2)することによって、確実にラップ部同士を接触させた状態で旋回スクロールを旋回運動させることができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げ、図1ないし図5に従って詳細に説明する。 Hereinafter, a scroll type air compressor will be described as an example of a scroll type fluid machine according to an embodiment of the present invention, and will be described in detail with reference to FIGS.
図において、1は軸方向一端側が開口した有底筒状のケーシングで、該ケーシング1は、軸方向他端側に位置してケーシング1の底部をなす環状板部1Aと、環状板部1Aの中心側に設けられ後述の主軸受8が収容されたボス部1Bと、環状板部1Aの外周側から軸方向一端側に向けて延びる筒部1Cと、該筒部1Cの先端に設けられ後述の固定スクロール3が取付けられるフランジ部1Dとによって大略構成されている。そして、ケーシング1には、環状板部1Aの軸方向他端側に位置して電動モータ2が取付けられている。
In the figure,
3はケーシング1に取付けられた固定スクロールで、該固定スクロール3は、後述する駆動軸7の軸線と一致するように配設された円板状の鏡板3Aと、該鏡板3Aの表面に立設された渦巻状のラップ部3Bと、前記鏡板3Aの外縁側からケーシング1に向けて軸方向に突出した筒部3Cとにより構成されている。そして、固定スクロール3の筒部3Cのラップ部3Bの歯先には、紐状のチップシール4が取付けられている。また、固定スクロール3の筒部3Cには、ケーシング1のフランジ部1Dと対向した位置に複数のボルト挿通孔3Dが穿設されている。そして、ボルト挿通孔3Dには固定ボルト5が挿入されると共に、該固定ボルト5はケーシング1のフランジ部1Dに螺着される。これにより、固定スクロール3は、固定ボルト5を用いてフランジ部1Dに固定されている。
Reference numeral 3 denotes a fixed scroll attached to the
また、固定スクロール3は例えばアルミニウムを用いて形成されると共に、鏡板3Aおよびラップ部3Bには、表面処理としての陽極酸化処理が施されている。これにより、ラップ3Bの側面等には、例えば10μm〜50μm程度の厚さ寸法δ1をもった硬質の処理層6が形成されている。
Further, the fixed scroll 3 is formed using, for example, aluminum, and the
7はケーシング1のボス部1B内に主軸受8を介して回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸7は、基端側が電動モータ2の回転軸2Aに対して螺着され、電動モータ2によって回転駆動する。また、駆動軸7の基端側には大径の段部7Aが形成されている。
A
9は駆動軸7の先端側に取付けられたクランク機構としての偏心ブッシュ9で、該偏心ブッシュ9は、略円筒状に形成されている。また、偏心ブッシュ9の基端側には駆動軸7の先端側を収容する駆動軸穴9Aが形成されると共に、該駆動軸穴9Aの周囲には駆動軸7側に向けて突出した円環状の凸部9Bが形成されている。
一方、偏心ブッシュ9の先端側には後述の旋回軸受14を収容する旋回軸受穴9Cが形成され、旋回軸受穴9Cは、駆動軸穴9Aに対して一定の偏心量Rをもって偏心している。但し、例えば主軸受8、旋回軸受14の隙間、主軸受8とボス部1Bとの隙間、旋回軸受14とボス部12Cとの隙間は大きく取っている。これにより、偏心量Rには、処理層6,15の厚さ寸法δ1,δ2の合計値δよりも大きな遊び分Δを設けている。
On the other hand, a
そして、偏心ブッシュ9は、止め輪10とボルト11とを用いて駆動軸7の先端に固定されている。これにより、主軸受8は偏心ブッシュ9の凸部9Bと駆動軸7の段部7Aとの間に挟みつけられるから、駆動軸7はケーシング1に対して傾斜せずに回転可能な構成となっている。
The
12は固定スクロール3と対向して駆動軸7の先端側に旋回可能に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール12は、円板状に形成された鏡板12Aと、該鏡板12Aの表面側に立設された渦巻状のラップ部12Bとにより大略構成され、ラップ部12Bの歯先には固定スクロール3と同様にチップシール13が取付けられている。また、鏡板12Aの背面側には、その中央部位に位置して円筒状のボス部12Cが突設されている。そして、ボス部12Cの外周側には旋回軸受14が取り付けられると共に、旋回軸受14は偏心ブッシュ9の旋回軸受穴9C内に挿入されている。このとき、旋回軸受14と旋回軸受穴9Cとの間には僅かな隙間が形成されている。これにより、旋回スクロール12は、旋回軸受14と一緒に軸方向に変位可能となっている。
また、旋回スクロール12は例えばアルミニウムを用いて形成されると共に、鏡板12Aおよびラップ部12Bには、表面処理としての陽極酸化処理が施されている。これにより、ラップ12Bの側面等には、例えば10μm〜50μm程度の厚さ寸法δ2をもった硬質の処理層15が形成されている。
Further, the orbiting
また、旋回スクロール12は、固定スクロール3のラップ部3Bに対し例えば180度だけずらして重なり合うように配設され、両者のラップ部3B,12B間には複数の圧縮室16,16…が画成される。そして、スクロール式空気圧縮機の運転時には、固定スクロール3の外周側に設けた吸込口17から外周側の圧縮室16内に空気を吸込みつつ、この空気を旋回スクロール12が駆動軸7によって旋回運動(偏心回動)する間に各圧縮室16内で順次圧縮し、最後に中心側の圧縮室16から固定スクロール3の中心に設けた吐出口18を介して外部に圧縮空気を吐出する。
Further, the orbiting
19は鏡板12Aの背面側に設けられた例えば3個の旋回スクロール側収容穴(1個のみ図示)で、該旋回スクロール側収容穴19は、鏡板12Aの背面側に凹陥された円形の有底穴によって構成されている。また、3個の旋回スクロール側収容穴19は、例えばボス部12Cの周囲に位置して円周方向に等間隔となる位置(120度毎)に配置されている。そして、旋回スクロール側収容穴19内には、後述する自転防止機構21の可動ボールガイド23が収容されている。
20はケーシング1の環状板部1Aに設けられた例えば3個のケーシング側収容穴(1個のみ図示)で、該ケーシング側収容穴20は、ケーシング1の筒部1C内に位置して環状板部1Aの表面側に凹陥された円形の有底穴によって構成されている。また、3個のケーシング側収容穴20は、各旋回スクロール側収容穴19とそれぞれ対向し、ボス部1Bの周囲に位置して円周方向に等間隔となる位置(120度毎)に配置されている。そして、ケーシング側収容穴20内には、後述する自転防止機構21の固定ボールガイド22が収容されている。
21はケーシング1のケーシング側収容穴20と旋回スクロール12の旋回スクロール側収容穴19との間に設けられた3個の自転防止機構で、該自転防止機構21は、後述するボールガイド22,23、ボール24等からなるボールカップリング機構によって構成されている。
22はケーシング1のケーシング側収容穴20に取付けられた固定ボールガイドで、該固定ボールガイド22は、略円板状に形成され、円形穴をなすケーシング側収容穴20に嵌め込まれている。また、固定ボールガイド22のうち可動ボールガイド23との対向面には、ボール24を案内する円環状の案内溝22Aが凹設されている。
ここで、案内溝22Aは、ボール24の外表面よりも僅かに大きな曲率を持った円弧状の断面を有している。そして、案内溝22Aの最深部に沿ってボール24が転動する。このため、案内溝22Aの最深部をつなぐ円の半径が、ボール24の軌道半径Eとほぼ一致している。
Here, the
23は旋回スクロール12の旋回スクロール側収容穴19に取付けられた可動ボールガイドで、該可動ボールガイド23は、固定ボールガイド22と同様に略円板状に形成され、円形穴をなす旋回スクロール側収容穴19に嵌め込まれている。また、可動ボールガイド23のうち固定ボールガイド22との対向面には、ボール24を案内する円環状の案内溝23Aが凹設されている。
ここで、案内溝23Aは、案内溝22Aとほぼ同様に、ボール24の外表面よりも僅かに大きな曲率を持った円弧状の断面を有している。そして、案内溝23Aの最深部に沿ってボール24が転動する。このため、案内溝23Aの最深部をつなぐ円の半径が、ボール24の軌道半径Eとほぼ一致している。
Here, the
24は2つのボールガイド22,23の間に転動可能に挟持されたボールで、該ボール24は、鋼材等を用いて形成され、ボールガイド22,23の案内溝22A,23Aに沿って転動する。これにより、自転防止機構21は、旋回スクロール12に作用するスラスト荷重を支持すると共に、旋回スクロール12が自転するのを防止している。
A
25,26は各ボールガイド22,23の対向面側に取付けられたカバー部材で、該カバー部材25,26は、略筒状に形成され、ボール24を取囲んだ状態でボールガイド22,23の外周側に固着されている。そして、カバー部材25,26は、案内溝22A,23Aに封入されたグリース(図示せず)がボールガイド22,23間から飛散、漏洩するのを防止し、ボール24と案内溝22A,23Aとの間の良好な潤滑状態を保っている。
27は自転防止機構21とケーシング1との間に設けられたスペーサとしてのシムで、該シム27は、略長方形の薄板状に形成され、ケーシング側収容穴20の底面上に配置され、固定ボールガイド22とケーシング側収容穴20の底面との間に挟持されている。そして、シム27は、固定スクロール3と旋回スクロール12との間のスラスト方向の間隔を狭め、固定スクロール3と旋回スクロール12との間のスラスト隙間を適切な値に調整するものである。
本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、上述の如き構成を有するもので、電動モータ2によって駆動軸7を回転駆動すると、駆動軸7の回転は、偏心ブッシュ9から旋回軸受14を介して旋回スクロール12に伝えられる。これにより、旋回スクロール12は、自転防止機構21によって自転運動が防止された状態で駆動軸7を中心に公転運動する。このとき、固定スクロール3のラップ部3Bと旋回スクロール12のラップ部12Bとの間に画成された圧縮室16は、連続的に縮小する。この結果、スクロール式空気圧縮機は、吸込口17から吸込んだ外気を各圧縮室16で順次圧縮し、この圧縮空気を吐出口18から外部の空気タンク(図示せず)等に向けて吐出する。
The scroll type air compressor according to the present embodiment has the above-described configuration. When the
次に、旋回スクロール12が実際に旋回運動するときの旋回半径Srについて図2ないし図5を参照しつつ説明する。
Next, the orbiting radius Sr when the orbiting
第1に、旋回スクロール12は偏心ブッシュ9の偏心量Rに応じて旋回運動する。このため、本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、偏心ブッシュ9で決まる旋回半径S0を備えている。但し、主軸受8、旋回軸受14の隙間、主軸受8とボス部1Bとの隙間、旋回軸受14とボス部12Cとの隙間を大きく取ることによって、偏心量Rには大きな遊び分Δを設けている。このため、偏心ブッシュ9による旋回半径S0は偏心量Rと遊び分Δとを加えた値(S0=R+Δ)となるものの、遊び分Δが不確定となるため、旋回スクロール12の実際の旋回半径Srは、偏心ブッシュ9による旋回半径S0では確定しない。
First, the orbiting
第2に、旋回スクロール12は、自転防止機構21によって旋回運動が規制されている。このため、本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、各ボールガイド22,23およびボール24によって決まる旋回半径S1を備えている。具体的には、固定ボールガイド22および可動ボールガイド23には、それぞれボール24の軌道を決める案内溝22A,23Aが設けられている。そして、この案内溝22A,23Aは、いずれもボール24の軌道半径Eを有している。このため、各ボールガイド22,23およびボール24によって決まる旋回半径S1は、以下の数1式に示すように、この軌道半径Eの2倍の値となる。
Second, the orbiting
但し、案内溝22A,23Aの曲率は、ボール24の外表面の曲率よりも僅かに大きな値に設定されている。このため、各スクロール3,12の径方向(ラジアル方向)に向う横荷重が加わったときには、軸方向の荷重(スラスト荷重)に打ち勝って、可動ボールガイド23は旋回スクロール12と一緒にラジアル方向に変位する。このため、旋回スクロール12は、各ボールガイド22,23およびボール24によって決まる旋回半径S1よりも僅かに小さい旋回半径で運動することが可能である。従って、旋回スクロール12の実際の旋回半径Srは、自転防止機構21による旋回半径S1でも確定せず、後述のラップ部3B,12Bによる旋回半径S2との関係で決まる。
However, the curvature of the
なお、本実施の形態では、案内溝22Aの軌道半径Eと案内溝23Aの軌道半径Eは同じ値に設定するものとしたが、案内溝22Aの軌道半径と案内溝23Aの軌道半径とを僅かに異なる値に設定してもよい。
In the present embodiment, the track radius E of the
第3に、旋回スクロール12は、固定スクロール3のラップ部3Bと旋回スクロール12のラップ部12Bとが接触することによって旋回運動が規制されている。このため、本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、各ラップ部3B,12Bによって決まる旋回半径S2を備えている。
Third, the orbiting
このとき、本実施の形態では、ラップ部3B,12Bによる旋回半径S2は、以下の数2式に示すように、自転防止機構21による旋回半径S1よりも小さい値に設定している。
At this time, in this embodiment, the turning radius S2 by the
これにより、旋回スクロール12は、自転防止機構21による旋回半径S1で旋回運動しようとするが、ラップ部3B,12Bの側面が互いに接触することによって、旋回半径S2よりも大きな変位が規制される。このとき、旋回スクロール12は、ラジアル方向の横荷重で僅かに変位することができる。このため、ラップ部3B,12Bの接触による横荷重によって、旋回スクロール12は、自転防止機構21による旋回半径S1よりも小さい旋回半径S2で旋回運動する。この結果、旋回スクロール12はラップ部3B,12Bの側面が互いに接触した状態で旋回運動を行うから、実際の旋回半径Srは、ラップ部3B,12Bによる旋回半径S2と一致する。
As a result, the orbiting
ここで、旋回半径S1,S2の差異が小さい値であれば、ラップ部3B,12Bの接触による横荷重も小さくなる。また、小型のスクロール式空気圧縮機では旋回スクロール12の遠心力も小さい。このため、ラップ部3B,12B間の接触力も小さくなる。また、ラップ部3B,12Bの側面には硬質の処理層6,15を設けている。従って、ラップ部3B,12Bの処理層6,15は、殆ど摩耗しない、または徐々に摩耗するのみで、耐久性を損なうことはない。
Here, if the difference between the turning radii S1 and S2 is a small value, the lateral load due to the contact of the
特に、好ましい態様としては、処理層6の厚さ寸法δ1と処理層15の厚さ寸法δ2との合計値をδとしたときに、転防止機構21による旋回半径S1は、以下の数3式に示すように、処理層6,15の厚さ寸法の合計値δとラップ部3B,12Bによる旋回半径S2とを加算した値(S2+δ)よりも小さい値に設定する。
In particular, as a preferred embodiment, when the total value of the thickness dimension δ1 of the
このように設定すると、処理層6,15が全て摩耗してしまう前に、実際の旋回半径Srは、ラップ部3B,12Bによる旋回半径S2から徐々に大きくなって、自転防止機構21による旋回半径S1と等しくなる。そして、実際の旋回半径Srが旋回半径S1よりも増加するときには、ラップ部3B,12Bの接触力に加えて、自転防止機構21によって旋回半径S1に維持しようとする規制力も作用する。
With this setting, before the processing layers 6 and 15 are all worn, the actual turning radius Sr gradually increases from the turning radius S2 by the
即ち、圧縮室16の内圧によって旋回スクロール12がケーシング1側に向けて押圧されるから、遠心力に比べてボールガイド22,23の間隔を狭める力(ボール24を挟持する力)が強くなる。このため、ボール24はボールガイド22,23の案内溝22A,23Aの最深部に沿って転動するから、自転防止機構21は旋回半径S1を保持する規制力を発生させる。
That is, since the orbiting
このため、仮に旋回スクロール12に遠心力が作用するときでも、ラップ部3B,12Bの接触力および自転防止機構21による規制力によって、この遠心力を押し戻す作用が生じる。従って、処理層6,15が摩耗して実際の旋回半径Srが徐々に大きくなるときでも、実際の旋回半径Srは、自転防止機構21による旋回半径S1と等しくなったときに安定し、その後は処理層6,15が殆ど摩耗しない状態になる。
For this reason, even if a centrifugal force acts on the
かくして、本実施の形態では、ボールガイド22,23およびボール24によって決まる旋回半径S1を各スクロール3,12のラップ部3B,12Bによって決まる旋回半径S2よりも大きく(S1>S2)したから、旋回スクロール12が旋回半径S1に沿って旋回運動したときには、各スクロール3,12のラップ部3B,12Bの側面は接触する。これにより、旋回スクロール12は、ラップ部3B,12B同士が接触しながら旋回運動するから、旋回半径S1よりも小さい旋回半径S2に沿って旋回運動する。
Thus, in this embodiment, the turning radius S1 determined by the ball guides 22 and 23 and the
このとき、旋回半径S1付近では旋回半径が少しずれても、旋回スクロール12が固定スクロール3に向けて軸方向(スラスト方向)に移動する量が少ないから、チップシール4,13と相手方の鏡板12A,3Aとの間の摩擦力は殆ど変化せず、旋回スクロール12の半径方向(ラジアル方向)に働く力は弱い。このため、各スクロール3,12のラップ部3B,12B同士が接触しながら旋回スクロール12が旋回運動しても、大きな機械的損失が生じることがない。
At this time, even if the turning radius is slightly deviated in the vicinity of the turning radius S1, the amount of movement of the turning
一方、旋回スクロール12はラップ部3B,12B同士が接触しながら旋回運動するから、各スクロール3,12のラップ部3B,12B間の隙間はできるだけ小さくすることができる。このため、ラップ部3B,12B間の隙間から圧縮室16内の圧縮空気が漏洩するのを防ぐことができ、圧縮空気の吐出流量および圧縮効率を向上することができる。
On the other hand, since the orbiting
また、固定スクロール3および旋回スクロール12ラップ部3B,12Bの側面には表面処理による処理層6,15を設けたから、例えば陽極酸化処理により硬質な処理層6,15を設けることによって、各スクロール3,12のラップ部3B,12Bの側面が接触した状態で旋回運動しても、摩耗を抑制することができ、耐久性を高めることができる。
Further, since the processing layers 6 and 15 by surface treatment are provided on the side surfaces of the fixed scroll 3 and the orbiting
特に、好ましい形態では、自転防止機構21によって決まる旋回半径S1を各スクロール3,12のラップ部3B,12Bによって決まる旋回半径S2と処理層6,15の厚さ寸法δ1,δ2の合計値δとを加えた値(S2+δ)に比べて小さく(S2+δ>S1)している。このため、固定スクロール3のラップ部3Bと旋回スクロール12のラップ部12Bが接触して摩耗が生じた場合でも、摩耗の範囲をラップ部3B,12Bの処理層6,15の範囲内に留めることができ、処理層6,15を超えた摩耗を抑制し、信頼性を高めることができる。
In particular, in a preferred embodiment, the turning radius S1 determined by the
また、偏心ブッシュ9の偏心量Rには処理層6,15の厚さ寸法δ1,δ2の合計値δよりも大きな遊び分Δを持たせたから、偏心ブッシュ9は、偏心量Rと遊び分Δとを加えた旋回半径S0(S0=R+Δ)で旋回スクロール12を旋回運動させることができる。しかし、遊び分Δが不確定となるため、旋回スクロール12の実際の旋回半径Srは、偏心ブッシュ9による旋回半径S0では決まらず、自転防止機構21による旋回半径S1とラップ部3,12による旋回半径S2によって決まる。従って、旋回半径S1を旋回半径S2よりも大きく(S1>S2)することによって、確実にラップ部3,12同士を接触させた状態で旋回スクロール12を旋回運動させることができる。
Further, since the eccentric amount R of the
なお、前記実施の形態では、旋回スクロール12の鏡板12Aの背面に、3個の自転防止機構21を設ける構成としたが、4個以上の自転防止機構を設ける構成としてもよい。
In the above-described embodiment, three
また、前記実施の形態では、ケーシング1と旋回スクロール12との間に自転防止機構21を設ける構成としたが、これに限らず、例えばケーシング1と固定スクロール3とを一体に形成し、ケーシング側となる固定スクロール3と旋回スクロール12との間に自転防止機構12を設ける構成としてもよい。この場合、例えば旋回スクロール12の背面側に背圧室を設けて圧縮室16の内圧を旋回スクロール12の背面に作用させ、旋回スクロール12が固定スクロール3に近付く方向に力が加わるようにすればよい。
In the embodiment, the
また、前記実施の形態では、ラップ部3B,12Bの歯先にチップシール4,13を取付ける構成としたが、ラップ部3B,12Bのうち両方または一方のチップシールを省く構成としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which attaches the chip seals 4 and 13 to the tooth tip of the lap | wrap
また、前記実施の形態では、ラップ部3B,12Bの両方に処理層6,15を設ける構成としたが、ラップ部3B,12Bのうちいずれか一方にのみ処理層を設ける構成としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which provides the processing layers 6 and 15 in both the lap | wrap
また、前記実施の形態では、各スクロール3,12には表面処理として陽極酸化処理を施すことによって、硬質な処理層6,15を形成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、各スクロールには例えば表面処理として樹脂等を塗布する処理を施すことによって、軟質な処理層を設ける構成としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the
さらに、前記実施の形態では、スクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも広く適用できるものである。 Furthermore, in the above-described embodiment, the scroll type air compressor has been described as an example of the scroll type fluid machine. However, the present invention is not limited to this and can be widely applied to, for example, a vacuum pump, a refrigerant compressor, and the like. is there.
1 ケーシング
3 固定スクロール
3A,12A 鏡板
3B,12B ラップ部
6,15 処理層
7 駆動軸
9 偏心ブッシュ(クランク機構)
12 旋回スクロール
14 旋回軸受
21 自転防止機構
22 固定ボールガイド
22A,23A 案内溝
23 可動ボールガイド
24 ボール
S0,S1,S2 旋回半径
DESCRIPTION OF
12 orbiting
Claims (4)
該自転防止機構は、前記ケーシング側に固定され環状の案内溝を有する固定ボールガイドと、該固定ボールガイドと対向した位置で前記旋回スクロールに固定され環状の案内溝を有する可動ボールガイドと、前記固定ボールガイドの案内溝と可動ボールガイドの案内溝との間に挟持されるボールとからなるスクロール式流体機械において、
前記固定ボールガイド、可動ボールガイドおよびボールによって得られる旋回半径をS1とし、前記固定スクロールおよび旋回スクロールのラップ部の側面によって決定される旋回半径をS2としたときに、S1>S2であることを特徴とするスクロール式流体機械。 A casing, a fixed scroll provided with a spiral wrap portion provided on the casing, a drive shaft rotatably provided on the casing, and a wrap portion of the fixed scroll provided rotatably on the drive shaft. A orbiting scroll having a spiral wrap portion defining a plurality of compression chambers therebetween, and a rotation prevention mechanism provided between the casing side and the orbiting scroll to prevent the orbiting scroll from rotating,
The rotation prevention mechanism includes a fixed ball guide fixed to the casing side and having an annular guide groove, a movable ball guide fixed to the orbiting scroll and having an annular guide groove at a position facing the fixed ball guide, In a scroll fluid machine comprising a ball sandwiched between a guide groove of a fixed ball guide and a guide groove of a movable ball guide,
When the turning radius obtained by the fixed ball guide, the movable ball guide and the ball is S1, and the turning radius determined by the side surface of the lap portion of the fixed scroll and the turning scroll is S2, S1> S2. A scroll type fluid machine.
該クランク機構の偏心量には前記処理層の厚さ寸法の合計値δよりも大きな遊びを持たせる構成としてなる請求項3に記載のスクロール式流体機械。 A crank mechanism having an eccentric amount is provided between the orbiting scroll and the drive shaft,
The scroll fluid machine according to claim 3, wherein the eccentric amount of the crank mechanism has a play larger than a total value δ of the thicknesses of the processing layers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006099484A JP2007270763A (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Scroll type fluid machine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006099484A Abandoned JP2007270763A (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Scroll type fluid machine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101769252B (en) * | 2008-12-26 | 2012-10-31 | 株式会社日立产机系统 | Scroll type fluid machine |
CN109519385A (en) * | 2018-12-06 | 2019-03-26 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | A kind of compressor shaft is to limit assembly, compressor and air conditioner |
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2006
- 2006-03-31 JP JP2006099484A patent/JP2007270763A/en not_active Abandoned
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