JP2010127208A - Fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容積変化式の流体機械に関し、とくに、スクロール型とロータリー型の長所を兼ね備えた新規な構造を有する流体機械に関する。 The present invention relates to a volume-changing fluid machine, and more particularly to a fluid machine having a novel structure that has the advantages of a scroll type and a rotary type.
圧縮機と膨張機の両方を含む、スクロール型流体機械とロータリー型流体機械はともによく知られている。例えばスクロール型圧縮機は、通常、約2.5巻の渦巻壁により圧縮が行われるが、トルク変動が小さく、圧縮途中での隣り合う圧縮室間での差圧が小さいためブローバイが小さく高効率である。一方、ロータリー型圧縮機は、構造が単純で小型軽量化が要求される場合に適している。また、スクロール型、ロータリー型圧縮機のいずれも、吸入弁を持たず、ピストン式圧縮機に比べ高速回転に適している。 Both scroll and rotary fluid machines are well known, including both compressors and expanders. For example, a scroll compressor is usually compressed by a spiral wall of about 2.5 turns, but the torque fluctuation is small and the differential pressure between adjacent compression chambers during compression is small, so the blow-by is small and high efficiency. It is. On the other hand, the rotary type compressor is suitable when the structure is simple and a reduction in size and weight is required. In addition, neither the scroll-type compressor nor the rotary-type compressor has a suction valve and is suitable for high-speed rotation as compared with a piston-type compressor.
本発明に関連して、シリンダの内周と可動スクールの外周とスライディングベーンとで囲まれた空間で一度圧縮を行い、その結果昇圧したガスをスクロール渦巻部に導き、そのスクロール渦巻部で再度圧縮を行って高圧縮比運転ができるようにしたスクロール型圧縮機が知られている(特許文献1)。
スクロール型圧縮機、ロータリー型圧縮機は、それぞれ上記のような長所を有しているが、一方で、以下のような短所も有している。
すなわち、スクロール圧縮機では、渦巻壁の高さとその渦巻方向の長さによって容積(容量)が決定される。容量を増加させるためには、渦巻壁の高さを増すか渦巻壁を外周側に延ばすことが必要であるが、渦巻壁自体は平板(底板)に支持された片持ち構造であるため、渦巻壁の高さを増す場合には渦巻壁の根元にかかる応力が高くなるので、それだけ耐久性が悪化するか、それを防ぐためには高強度の材料が必要になり、材料コストが増加するとともに、鋳造や鍛造などの成型上の制約を受けることになる。
A scroll compressor and a rotary compressor each have the above-mentioned advantages, but also have the following disadvantages.
That is, in the scroll compressor, the volume (capacity) is determined by the height of the spiral wall and the length in the spiral direction. In order to increase the capacity, it is necessary to increase the height of the spiral wall or extend the spiral wall to the outer peripheral side. However, since the spiral wall itself is a cantilever structure supported by a flat plate (bottom plate), the spiral wall When increasing the height of the wall, the stress applied to the base of the spiral wall increases, so the durability deteriorates accordingly, or a high-strength material is required to prevent it, and the material cost increases, It is subject to molding restrictions such as casting and forging.
一方、ロータリー圧縮機では、ローターにかかる軸方向の力は相殺されてスラスト軸受の負荷は基本的には無いが、1回転のうちに吸入→圧縮→吐出の行程があり、隣あう圧縮室間の漏れが生じやすく、トルク変動も大きかった。トルク変動が大きいと、例えば車両用空調装置に用いられる場合、車両のドライバビリティ悪化を招く原因となるおそれがある。また、ベーンとハウジングの摺接が不十分な低速領域では、十分な能力が得られにくく、低効率で、しかも異音が発生しやすいという問題もある。とくに車両搭載の流体機械としては、高耐久性に加え、小型、高効率、低騒音の特性が求められている。 On the other hand, in the case of a rotary compressor, the axial force applied to the rotor is canceled out and there is basically no load on the thrust bearing. Leakage was easy to occur, and torque fluctuation was large. When the torque fluctuation is large, for example, when used in a vehicle air conditioner, it may cause a deterioration in drivability of the vehicle. Further, in a low speed region where the sliding contact between the vane and the housing is insufficient, there is a problem that sufficient performance is difficult to obtain, low efficiency, and abnormal noise is easily generated. In particular, a fluid machine mounted on a vehicle is required to have characteristics of small size, high efficiency, and low noise in addition to high durability.
この点、上述の特許文献1に記載のスクロール型圧縮機は、一見、スクロール型、ロータリー型圧縮機構を組み合わせた構造を有しているように見えるが、必ずしも両圧縮機構の長所を兼ね備えてはいない。すなわち、特許文献1に記載のスクロール型圧縮機は、高い圧縮比(10〜20程度)の冷凍ユニットでのバルブ音低減や耐久性向上を目的としており、高圧縮比実現のため外周側で一度圧縮した流体をスクロール部で再度圧縮する二段圧縮の機構を採用しており、各圧縮部それぞれについてみれば、各圧縮部それぞれが有する上述のような問題点が何ら解決されていないことになる。また、この特許文献1には、可動スクロールの回転阻止の構成が何ら示されていない In this regard, the scroll compressor described in the above-mentioned Patent Document 1 seems to have a structure combining a scroll type and a rotary type compression mechanism, but it does not necessarily have the advantages of both compression mechanisms. Not in. That is, the scroll compressor described in Patent Document 1 aims at reducing valve sound and improving durability in a refrigeration unit having a high compression ratio (about 10 to 20). A two-stage compression mechanism is used in which the compressed fluid is compressed again by the scroll unit. If each compression unit is viewed, the above-described problems of each compression unit have not been solved at all. . Further, this Patent Document 1 does not show any configuration for preventing rotation of the movable scroll.
本発明の課題は、前述したスクロール型、ロータリー型機構の長所と短所を考慮し、両機構の長所を容積変化動作自体に活かせるよう、最適に組み合わせた新規な機構を備えた、小型軽量で、消費動力的にも高効率の流体機械を提供することにある。 Considering the advantages and disadvantages of the scroll type and rotary type mechanisms described above, the object of the present invention is a small and light weight equipped with a novel mechanism optimally combined so that the advantages of both mechanisms can be utilized in the volume change operation itself. Another object is to provide a highly efficient fluid machine in terms of power consumption.
上記課題を解決するために、本発明に係る流体機械は、固定渦巻壁を有する固定側部材と、前記固定渦巻壁と係合する可動渦巻壁を有するとともに該可動渦巻壁とは異なる軸方向位置に円筒壁を有し、クランクシャフト部を有する主軸によって旋回駆動される可動側部材とを備え、前記両渦巻壁間にスクロール型容積変化部を形成するとともに、前記可動側部材の円筒壁の外周面と該可動側部材を収容する固定ハウジングの内周面との間にロータリー型容積変化部を形成し、かつ、両容積変化部を互いに連通可能に構成したことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above-described problems, a fluid machine according to the present invention includes a stationary member having a fixed spiral wall, a movable spiral wall that engages with the fixed spiral wall, and an axial position different from the movable spiral wall. And a movable side member that is pivotally driven by a main shaft having a crankshaft portion, forming a scroll-type volume changing portion between the spiral walls, and an outer periphery of the cylindrical wall of the movable side member A rotary type volume change portion is formed between the surface and the inner peripheral surface of the fixed housing that accommodates the movable side member, and the both volume change portions are configured to communicate with each other.
このような本発明に係る流体機械においては、吸入された流体に対し、スクロール型容積変化部とロータリー型容積変化部の両方が共働して容積変化動作を行うことができ、容積変化効率を大幅に高めることが可能になる。両容積変化部の共働により、容積変化行程が約2.5回転と長くトルク変動の小さいスクロール型容積変化部の長所を活かしつつ、全体としての容量を両容積変化部で分け合うことができ、所望の容量を確保するためにスクロール型容積変化部単独で大型化した際の短所をロータリー型容積変化部で補うことができる。また、可動側部材自体の円筒壁と固定ハウジングとの間にロータリー型容積変化部を形成するが、このロータリー型容積変化部は軸方向に多少長くなっても応力の高まる部位はなく、比較的大きな容積変化容量を容易に確保できる。ロータリー型容積変化部側に比較的大きな容量を確保できることにより、スクロール型容積変化部の容量をそれほど大きくしなくても済み、全体として所望の容量を確保しつつ、流体機械の小型軽量化をはかることが可能になる。そして、スクロール型容積変化部の容量が比較的小さくて済むことにより、渦巻壁の高さをそれほど高くしなくても済み、渦巻壁の根元にかかる応力が高くなることを容易に回避できる。 In such a fluid machine according to the present invention, both the scroll-type volume change unit and the rotary-type volume change unit can perform the volume change operation on the sucked fluid, and the volume change efficiency can be improved. It becomes possible to greatly increase. By cooperating both volume change parts, while taking advantage of the scroll type volume change part with a long volume change process of about 2.5 revolutions and small torque fluctuations, the overall capacity can be shared by both volume change parts, In order to secure a desired capacity, the rotary type volume changer can compensate for the disadvantages of the scroll type volume changer alone. Further, a rotary type volume change part is formed between the cylindrical wall of the movable side member itself and the fixed housing. However, even if this rotary type volume change part is slightly longer in the axial direction, there is no portion where stress is increased. A large volume change capacity can be easily secured. Since a relatively large capacity can be secured on the rotary type volume changer side, it is not necessary to increase the capacity of the scroll type volume change part so much that the desired capacity is ensured as a whole and the fluid machine is reduced in size and weight. It becomes possible. And since the capacity | capacitance of a scroll type volume change part may be comparatively small, it is not necessary to make the height of a spiral wall so high, and it can avoid easily that the stress concerning the root of a spiral wall becomes high.
また、本発明に係る流体機械においては、上記可動側部材は、上記円筒壁から径方向外方に延び、上記固定ハウジング側に係合することにより、上記可動側部材の揺動は許容するが自転は阻止する揺動許容/自転阻止部を有している構成を採用できる。この揺動許容/自転阻止部は、円筒壁から径方向外方に平板状に延びる部材、例えば、円筒壁と一体的に形成された平板状部材から構成できる。この部分の構造としては、例えば、上記固定ハウジング内に、上記主軸と平行な軸線を有する回転体空間が形成され、該回転体空間内に、上記揺動許容/自転阻止部を摺動自在に保持する回転体が、回転可能に嵌合されている構造を採ることができる。この回転体としては、円弧面と平坦底面を有する柱状シューが2個一対の形態で、対向する平坦底面間に上記揺動許容/自転阻止部を摺動自在に保持するように構成されているものを採用できる。このような構成により、揺動許容/自転阻止部は、回転体を介して揺動自在に保持されつつ、回転体に対して摺動自在に保持され、それによって、可動側部材の自転を阻止しつつ旋回運動を可能ならしめ、可動側部材のスクロール型容積変化部およびロータリー型容積変化部のための必要な動作が確保される。 In the fluid machine according to the present invention, the movable side member extends radially outward from the cylindrical wall and engages with the fixed housing side, thereby allowing the movable side member to swing. It is possible to employ a configuration having a swinging allowance / rotation preventing portion for preventing rotation. This rocking allowance / rotation prevention portion can be constituted by a member extending in a flat plate shape radially outward from the cylindrical wall, for example, a flat plate member formed integrally with the cylindrical wall. As the structure of this portion, for example, a rotating body space having an axis parallel to the main shaft is formed in the fixed housing, and the swing allowance / spinning prevention portion is slidable in the rotating body space. The rotating body to hold | maintain can take the structure fitted so that rotation was possible. The rotating body has a pair of two columnar shoes each having an arc surface and a flat bottom surface, and is configured to slidably hold the swing allowance / spinning prevention portion between the opposed flat bottom surfaces. You can adopt things. With such a configuration, the swing allowance / spinning prevention unit is held slidably with respect to the rotating body while being held swingably via the rotating body, thereby preventing the rotation of the movable side member. However, it is possible to perform a turning motion while ensuring the necessary operations for the scroll-type volume changing portion and the rotary-type volume changing portion of the movable member.
上記可動側部材に対しては、旋回のための駆動力を伝える機構が接続され、かつ、スクロール型容積変化部とロータリー型容積変化部の両方に所定の動作を行わせるために、軸方向の移動が規制される必要がある。また、これら動作が確保されつつ、流体機械全体の小型軽量化のために、これら動作のための機構が極力コンパクトに構成されることが望まれる。このような要求をみたすために、上記可動側部材の円筒壁の内方に、該可動側部材を旋回させる駆動力を伝える軸受が設けられていることが好ましい。この構成により、軸方向寸法を小さく維持できる。また、可動側部材の円筒壁の内方に、該可動側部材の遠心力を相殺可能なバランスウェイトが設けられていることが好ましい。この構成により、コンパクトな構成でありながら、可動側部材の遠心力を効率よく相殺できるようになり、可動側部材のより円滑な動作が確保される。また、可動側部材は、上記円筒壁の端面と上記可動渦巻壁の端面それぞれの相手部材との摺動によって主軸軸線方向位置が規制されている構造を採用できる。より具体的には、主軸のクランクシャフト部がフロントハウジングに支持されており、該フロントハウジングの端面に、上記可動側部材の上記円筒壁の端面が摺動されるようにした構成、上記可動側部材の可動渦巻壁の端面が、上記固定側部材と摺動されるようにした構成、を採用できる。このような構成により、可動側部材がその円筒壁および可動渦巻壁を含めて、軸方向に所定の場所に位置されることになる。 A mechanism for transmitting a driving force for turning is connected to the movable side member, and in order to cause both the scroll type volume changing unit and the rotary type volume changing unit to perform a predetermined operation, an axial direction Movement needs to be regulated. In addition, it is desired that the mechanism for these operations be made as compact as possible in order to reduce the size and weight of the entire fluid machine while ensuring these operations. In order to satisfy such a demand, it is preferable that a bearing for transmitting a driving force for turning the movable side member is provided inside the cylindrical wall of the movable side member. With this configuration, the axial dimension can be kept small. Further, it is preferable that a balance weight capable of offsetting the centrifugal force of the movable side member is provided inside the cylindrical wall of the movable side member. With this configuration, the centrifugal force of the movable side member can be canceled efficiently while being a compact configuration, and a smoother operation of the movable side member is ensured. Further, the movable side member can adopt a structure in which the position in the main axis direction is regulated by sliding between the end surface of the cylindrical wall and the corresponding member of the end surface of the movable spiral wall. More specifically, a configuration in which the crankshaft portion of the main shaft is supported by the front housing, and the end surface of the cylindrical wall of the movable side member is slid on the end surface of the front housing, the movable side A configuration in which the end face of the movable spiral wall of the member is slid with the fixed member can be employed. With such a configuration, the movable side member is positioned at a predetermined position in the axial direction including the cylindrical wall and the movable spiral wall.
本発明に係る流体機械においては、上記固定ハウジングは、上記固定側部材と一体に形成されている形態とすることができる。もちろん、これら部材を別体に形成し、両者を所定の位置関係に連結することも可能である。 In the fluid machine according to the present invention, the fixed housing may be formed integrally with the fixed side member. Of course, it is also possible to form these members separately and connect them in a predetermined positional relationship.
また、本発明に係る流体機械においては、上記固定側部材に、内部に吐出室を形成するシリンダヘッドが連結され、該シリンダヘッド内に形成された潤滑油を貯留する貯油室から上記揺動許容/自転阻止部に向けて、潤滑油の案内路が設けられている構成を採ることができ、この構成は、とくに流体機械が圧縮機である場合に好適である。このような構成により、流体機械にを貯留された潤滑油を利用して、揺動許容/自転阻止部を適切に潤滑することが可能になり、常時安定した揺動許容/自転阻止部の動作を維持することが可能になる。 Further, in the fluid machine according to the present invention, a cylinder head that forms a discharge chamber is connected to the fixed side member, and the rocking allowance is received from an oil storage chamber that stores lubricating oil formed in the cylinder head. / It is possible to adopt a configuration in which a guide path for lubricating oil is provided toward the rotation prevention portion, and this configuration is particularly suitable when the fluid machine is a compressor. With such a configuration, it becomes possible to appropriately lubricate the rocking allowance / spinning prevention unit using the lubricating oil stored in the fluid machine, and the stable operation of the rocking allowance / spinning prevention unit is always stable. Can be maintained.
また、本発明に係る流体機械においては、流体機械の外周面に、上記両容積変化部と第一外部回路とを連通する少なくとも1個の第一連通孔を有し、上記スクロール型容積変化部の中央部に、該スクロール型容積変化部を第二外部回路へと連通させる第二連通孔を有する構成とすることができる。流体機械が圧縮機の場合、第一連通孔は吸入孔であり、第二連通孔は吐出孔である。流体機械が膨張機の場合、第一連通孔は吐出孔であり、第二連通孔は吸入孔である。 In the fluid machine according to the present invention, at least one first through-hole communicating the two volume changing portions and the first external circuit is provided on the outer peripheral surface of the fluid machine, and the scroll volume change It can be set as the structure which has a 2nd communicating hole which connects this scroll type volume change part to a 2nd external circuit in the center part of a part. When the fluid machine is a compressor, the first communication hole is a suction hole and the second communication hole is a discharge hole. When the fluid machine is an expander, the first communication hole is a discharge hole, and the second communication hole is a suction hole.
また、本発明に係る流体機械においては、少なくとも一方の上記渦巻壁の渦巻方向における一部位に壁段差が設けられ、該壁段差よりも内方の空間と外方の空間が断続的に結合または分離可能に構成されている構成とすることができる。このような構成とすれば、ロータリー型容積変化部とスクロール型容積変化部との連通、連通遮断を適切にかつ自然に制御することが可能になり、各容積変化部における容積変化動作をより好ましい動作状態に維持することが可能になる。 Further, in the fluid machine according to the present invention, a wall step is provided at a partial position in the spiral direction of at least one of the spiral walls, and the inner space and the outer space are intermittently coupled to or from the wall step. It can be set as the structure comprised so that isolation | separation was possible. With such a configuration, it becomes possible to appropriately and naturally control the communication between the rotary type volume change unit and the scroll type volume change unit, and the communication interruption, and the volume change operation in each volume change unit is more preferable. It becomes possible to maintain the operating state.
また、上記固定渦巻壁の渦巻方向における一部位に、該部位よりも内方の空間と外方の空間を断続的に結合または分離可能な連通路が形成されている構成とすることができる。このような構成とすれば、ロータリー型容積変化部とスクロール型容積変化部とを流体機械の作動中の大半において連通路を介して両者を連通させて結合させ、適切なタイミングで、例えば、ロータリー型容積変化部の1回転中のある適切なタイミングで両者の連通を遮断して分離させることが可能になる。このような構成によっても、各容積変化部における容積変化動作をより好ましい動作状態に維持することが可能になる。 Moreover, it can be set as the structure by which the communicating path which can connect or isolate | separate the space inside and the space outside this part intermittently is formed in the partial position in the spiral direction of the fixed spiral wall. With such a configuration, the rotary type volume changing unit and the scroll type volume changing unit are connected to each other via the communication path in most of the operation of the fluid machine, and are connected at an appropriate timing, for example, the rotary type It becomes possible to isolate | separate and isolate | separate both communication at a certain suitable timing in 1 rotation of a type | mold volume change part. Also with such a configuration, it is possible to maintain the volume changing operation in each volume changing unit in a more preferable operating state.
このような本発明に係る流体機械は、圧縮機、膨張機のいずれにも適用できる。圧縮機と膨張機は、単に対象流体の吸入、吐出経路が逆になるだけと考えればよい。また、このような本発明に係る流体機械は、とくに、小型軽量化、高耐久性、トルク変動の抑制、長期間にわたる安定した運転状態の維持等が要求される車両搭載用の流体機械として好適なものである。 Such a fluid machine according to the present invention can be applied to both a compressor and an expander. It may be considered that the compressor and the expander simply have the suction and discharge paths of the target fluid reversed. In addition, such a fluid machine according to the present invention is particularly suitable as a fluid machine for mounting on a vehicle that is required to be small and light, have high durability, suppress torque fluctuations, maintain a stable operating state over a long period of time, and the like. It is a thing.
このように、本発明に係る流体機械によれば、円筒壁と固定ハウジングとで形成されるロータリー型容積変化部の構造は軸方向に多少長くなっても応力が高まる部位はなく、このロータリー型容積変化部と、容積変化行程が約2.5回転と長くトルク変動が小さいスクロール型容積変化部とが共働できるように組み合わせたので、両容積変化部の長所を活かしつつ、小型軽量でトルク変動が小さく、所要動力も小さくて済む、高効率の流体機械を実現できる。 As described above, according to the fluid machine according to the present invention, the structure of the rotary type volume changing portion formed by the cylindrical wall and the fixed housing does not have a portion where the stress increases even if it is somewhat longer in the axial direction. Combined so that the volume change section and the scroll type volume change section with a long volume change process of about 2.5 rotations and small torque fluctuations can work together, it is compact and lightweight while taking advantage of both volume change parts. It is possible to realize a highly efficient fluid machine that requires less fluctuation and requires less power.
より具体的には、スクロール型容積変化部として渦巻体の底板径が小さくて済み、この面積と渦巻壁で囲まれた圧縮室内圧力の積の和であるスラスト荷重が小さく消費動力が小さく、流体機械全体としても消費動力を小さく抑えることが可能になる。また、渦巻壁高さが低く済み、鋳造等が適用可能で、製造工法の幅が広くなり、コスト低減をはかることが可能になる。 More specifically, as the scroll type volume change portion, the bottom plate diameter of the spiral body may be small, the thrust load that is the sum of the product of the area and the pressure in the compression chamber surrounded by the spiral wall is small, and the power consumption is small. The power consumption of the entire machine can be reduced. Further, the height of the spiral wall is low, casting or the like can be applied, the width of the manufacturing method is widened, and the cost can be reduced.
このように、本発明により圧縮機にも膨張機にも適用でき、小型軽量な流体機械を提供できる。とくに、高い圧縮比の圧縮機や高い膨張比の膨張機には好適である。とくに車両空調用圧縮機として使用した場合には、小型軽量の長所を活かすことができ、例えばFF車では一般的に横置きエンジン搭載状態のため、圧縮機の幅方向寸法を大きく確保することは難しいが、本発明による圧縮機では幅方向寸法を小さくできるため、例えば衝突安全のためのクリアランス確保が容易な小型圧縮機が得られることになる。 Thus, the present invention can be applied to both a compressor and an expander, and a small and lightweight fluid machine can be provided. In particular, it is suitable for a compressor having a high compression ratio and an expander having a high expansion ratio. Especially when used as a compressor for vehicle air conditioning, it can take advantage of its small size and light weight. For example, FF vehicles generally have a horizontally mounted engine. Although it is difficult, since the dimension in the width direction can be reduced in the compressor according to the present invention, for example, a small compressor in which a clearance can be secured easily for collision safety is obtained.
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る流体機械は、圧縮機にも膨張機にも適用できるが、実施形態は、とくに圧縮機に本発明を適用した場合について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Although the fluid machine according to the present invention can be applied to both a compressor and an expander, the embodiment will be described particularly in the case where the present invention is applied to a compressor.
図1〜図5は、本発明の一実施態様に係る流体機械を示しており、とくに、圧縮機に本発明を適用した場合を示している。図1および図2において、圧縮機1は、固定渦巻壁2を固定渦巻側底板3上に立設した固定側部材4と、固定渦巻壁2と係合する可動渦巻壁5を可動渦巻側底板6の一面上に立設し、該可動渦巻壁5とは異なる軸方向位置に円筒壁7を有する可動側部材8とを備えている。可動側部材8は、クランクシャフト部9を有する主軸10によって旋回駆動される。両渦巻壁2、5間には、スクロール型容積変化部11が形成され、可動側部材8の円筒壁7の外周面と該可動側部材8を収容する固定ハウジング12の内周面との間にロータリー型容積変化部13が形成される。両容積変化部11、13は互いに連通可能に構成されている。本実施態様では、固定ハウジング12は、固定渦巻壁2を有する固定側部材4と一体に形成されている。
1 to 5 show a fluid machine according to an embodiment of the present invention, and particularly show a case where the present invention is applied to a compressor. 1 and 2, the compressor 1 includes a fixed
スクロール型容積変化部11では、可動側部材8の旋回運動に伴って、固定渦巻壁2と可動渦巻壁5との間に形成される流体ポケットが渦巻壁の中央部へと移動されて流体ポケットの容積が縮小され、圧縮動作が行われる。圧縮された流体は、スクロール型容積変化部11の中央部に固定渦巻側底板3を貫通するように設けられた、第二外部回路へと連通される第二連通孔としての吐出孔14を介して、シリンダヘッド15内に形成された吐出室16内へと吐出され、そこから吐出ポート17を通して第二外部回路へと送られる。スクロール型容積変化部11への流体の吸入は、渦巻壁外周に位置する吸入室18から行われる。シリンダヘッド15は、上記固定ハウジング12と固定側部材4との一体化部材19に、フロントハウジング20とともに通しボルト21に締結されることにより、連結されている。
In the scroll-type
外部駆動源としての例えば車両のエンジン(図示略)からベルト等を介してプーリ22に駆動力が伝達され、そこから電磁クラッチ23を介して主軸10に回転駆動力が伝達される。クランクシャフト部9における大径部24はベアリング25を介してフロントハウジング20に回転自在に支持されている。大径部24から突設された偏心ピン26が偏心回転ローラ27内に相対回転自在に嵌挿されており、偏心回転ローラ27は、ベアリング28を介して、可動側部材8の円筒壁7の内方に配置されている。主軸10のクランクシャフト部9の回転により、偏心ピン26、偏心回転ローラ27を介して可動側部材8が旋回される。
A driving force is transmitted to the
可動側部材8の円筒壁7の外周面上には、図3、図4にも示すように、円筒壁7から径方向外方に向けて延び、固定ハウジング12側に係合することにより、可動側部材8の揺動は許容するが自転は阻止する、平板状の揺動許容/自転阻止部29が設けられている。本実施態様では、揺動許容/自転阻止部29は可動側部材8の円筒壁7と一体に形成されている。この揺動許容/自転阻止部29は、固定ハウジング12内に形成された、主軸10と平行な軸線を有する回転体空間30内に回転自在に設けられた回転体に摺動自在に保持されている。本実施態様では、この回転体は、円弧面と平坦底面を有する、2個一対の形態の柱状シュー31からなり、両柱状シュー31の対向する平坦底面間に揺動許容/自転阻止部29が摺動自在に保持されている。この構成により、揺動許容/自転阻止部29は、回転体としての柱状シュー31を介して揺動自在に保持されつつ、回転体としての柱状シュー31に対して摺動自在に保持され、それによって、可動側部材8の自転を阻止しつつ旋回運動が可能とされており、可動側部材8によるスクロール型容積変化部11およびロータリー型容積変化部13の必要な圧縮動作が確保されるようになっている。なお、図3、図4における32は、スクロール型容積変化部11およびロータリー型容積変化部13の両方に連通可能な吸入ポートを示している。
On the outer peripheral surface of the cylindrical wall 7 of the
また、本実施態様においては、固定側部材4における固定渦巻壁2の渦巻方向における一部位、とくに外周側部位に、該部位よりも内方の空間と外方の空間を断続的に結合または分離可能な、径方向に延びる連通路33が形成されている。この連通路33は、ロータリー型容積変化部13とスクロール型容積変化部11とを圧縮機1の作動中の大半において連通路33を介して両者を連通させて結合させ、適切なタイミングで、連通を遮断して分離させることができるようになっている。また、少なくとも一方の上記渦巻壁の渦巻方向における一部位に壁段差が設けられ、図3、図4の図示例では、可動渦巻壁5の一部位に壁段差34が、固定渦巻壁2の底壁3部の一部位に壁段差35が、それぞれ設けられており、該壁段差よりも内方の空間と外方の空間が断続的に結合または分離可能に構成されている。この構成によっても、ロータリー型容積変化部13側とスクロール型容積変化部11側との連通、連通遮断を適切にかつ自然に制御することが可能になっている。
In the present embodiment, the inner space and the outer space are intermittently coupled or separated to a part of the fixed
また、本実施態様においては、図1に示すように、可動側部材8の円筒壁7の内方には、可動側部材8の旋回運動に伴って生じる遠心力を相殺可能なバランスウェイト36が設けられている。円筒壁7の内方にバランスウェイト36が配置されることで、コンパクトな構成によって、可動側部材8の遠心力が効率よく相殺され、可動側部材8のより円滑な動作が確保される。また、可動側部材8は、その円筒壁7の端面がフロントハウジング20の内端面に摺動されることにより、かつ、可動渦巻壁5の先端面が固定側部材4の渦巻底壁3に摺動されることにより、可動側部材8全体の軸方向の位置が所定位置に規制されるようになっている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
さらに、本実施態様においては、図1に示すように、固定側部材4に、とくに本実施態様では一体化部材19に、シリンダヘッド15内に形成された潤滑油を貯留する貯油室37から揺動許容/自転阻止部29の設置部に向けて、潤滑油の案内路38が設けられており、案内路38の途中には案内される潤滑油の量を適切に制御可能なオリフィス39が設けられている。揺動許容/自転阻止部29の設置部で使用された潤滑油は、案内路40を通して、さらに、潤滑必要部位へと供給されるようになっている。このような潤滑油の案内構成を設けることにより、常時安定した揺動許容/自転阻止部29の動作を維持することが可能になる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the fixed
このように構成された本実施態様に係る圧縮機1の圧縮動作を、図5を参照しながら、図5に角度表示されている主軸10の位相角の進行にしたがって説明する。図5における○1は、ロータリー型容積変化部13における容積を示しており、○2、○3は、スクロール型容積変化部11において形成される一対の流体ポケットを示しており、○2’は、流体ポケット○2がさらに進み容積が縮小された状態の流体ポケットを示している。
The compression operation of the compressor 1 according to the present embodiment configured as described above will be described according to the progress of the phase angle of the
図5(A)は、固定渦巻壁2のの中心に対する可動渦巻壁5の中心の位相(旋回位置)が0°の場合、(B)は60°、(C)は120°、(D)は180°、(E)は240°、(F)は300°の位相の場合をそれぞれ示している。可動側部材8の旋回動作に伴う位相の変化に伴って、ロータリー型容積変化部13においては1回転で1行程の圧縮動作が行われ、スクロール型容積変化部11においては、約2.5巻の渦巻壁に沿って、順次圧縮動作が行われていき、連通路33を介して圧縮動作の大半において、ロータリー型容積変化部13とスクロール型容積変化部11は連通され、圧縮動作は全体として同時に共働して行われる。しかし全体の被圧縮流体の流れとしては、ロータリー型容積変化部13で圧縮された流体は主としてスクロール型容積変化部11に流入し、継続してさらに圧縮され、高圧縮比の達成が可能となっている。
FIG. 5A shows that when the phase (turning position) of the center of the
また、揺動許容/自転阻止部29の摺動、回動動作により、可動側部材8の自転が適切に阻止され、揺動、旋回動作が円滑に行われるようになっているので、スクロール型容積変化部11におけるスクロール型の圧縮動作が円滑に行われるとともに、ロータリー型容積変化部13におけるロータリー型の圧縮動作も円滑に行われ、両容積変化部の長所がともに活かされる。
Further, the sliding / rotating operation of the swing allowance /
また、連通路33、壁段差34、35の構造により、ロータリー型容積変化部13とスクロール型容積変化部11との連通制御も円滑に行われ、高圧縮比でありながらトルク変動を抑制した圧縮動作が可能となっている。
In addition, the
また、ロータリー型容積変化部13とスクロール型容積変化部11との共働による圧縮であるため、所望の容量を達成するためのスクロール型容積変化部11の径は小さくて済み、スクロール型容積変化部11において作用するスラスト荷重が小さくなって、例えばフロントハウジング20との摺動部における消費動力が低減される。また、スクロール型容積変化部11はロータリー型容積変化部13の約2.5倍の主軸回転角で圧縮流体を吐出することになるので、圧縮機全体としてのトルク変動が小さく抑えられ、ブローバイによる圧縮性能低下も小さく抑えられる。
Further, since the compression is performed by the cooperation of the rotary type
さらに、ロータリー型容積変化部13とスクロール型容積変化部11との組み合わせ構造でありながら、例えば可動側部材8を旋回駆動させるためのベアリング28や遠心力相殺のためのバランスウエイト36を円筒壁7の内方に配置することにより、軸方向寸法を小さく抑えつつ、所望の容量を達成できるので、車両搭載用等の好適な、小型軽量の圧縮機1を実現できる。
Further, while the rotary type
なお、以上の実施形態は圧縮機について説明したが、本発明は膨張機にも同様に適用でき、膨張機に適用する場合には、対象流体の吸入、吐出経路が圧縮機とは逆になる。 Although the above embodiment has been described for a compressor, the present invention can be applied to an expander as well, and when applied to the expander, the suction and discharge paths of the target fluid are reversed from those of the compressor. .
本発明に係る流体機械は、圧縮機、膨張機のいずれにも適用でき、とくに、車両搭載用の流体機械、例えば車両用空調装置に用いられる圧縮機として好適なものである。 The fluid machine according to the present invention can be applied to both a compressor and an expander, and is particularly suitable as a compressor for use in a vehicle-mounted fluid machine, for example, a vehicle air conditioner.
1 圧縮機
2 固定渦巻壁
3 固定渦巻側底板
4 固定側部材
5 可動渦巻壁
6 可動渦巻側底板
7 円筒壁
8 可動側部材
9 クランクシャフト部
10 主軸
11 スクロール型容積変化部
12 固定ハウジング
13 ロータリー型容積変化部
14 第二連通孔としての吐出孔
15 シリンダヘッド
16 吐出室
17 吐出ポート
18 吸入室
19 一体化部材
20 フロントハウジング
21 通しボルト
22 プーリ
23 電磁クラッチ
24 大径部
25 ベアリング
26 偏心ピン
27 偏心回転ローラ
28 ベアリング
29 揺動許容/自転阻止部
30 回転体空間
31 回転体としての柱状シュー
32 吸入ポート
33 連通路
34、35 壁段差
36 バランスウェイト
37 貯油室
38 案内路
39 オリフィス
40 案内路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (17)
Priority Applications (1)
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JP2008303828A JP2010127208A (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Fluid machine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140121961A (en) * | 2013-04-08 | 2014-10-17 | 학교법인 두원학원 | Electric scroll compressor |
WO2020004220A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | 株式会社デンソー | Horizontal scroll compressor |
-
2008
- 2008-11-28 JP JP2008303828A patent/JP2010127208A/en active Pending
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