JP2014101791A - Scroll fluid machine - Google Patents
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Description
本願発明は、電動機等の外部動力に接続される回転軸の回転に伴って回転する駆動スクロールユニットと、該駆動スクロールユニットと共に回転すると共に該駆動スクロールユニットに対して相対的に旋回運動を行い、駆動スクロールユニットの間に形成される圧縮空間を外方から中央に向けて漸次縮小して流体を圧縮吐出する従動スクロールユニットとによって構成されるスクロール流体機械に関する。 The present invention is a drive scroll unit that rotates with rotation of a rotary shaft connected to external power such as an electric motor, and rotates with the drive scroll unit and performs a turning motion relative to the drive scroll unit, The present invention relates to a scroll fluid machine including a driven scroll unit that compresses and discharges fluid by gradually reducing a compression space formed between driving scroll units from the outside toward the center.
特許文献1(特開2011−99362号公報)は、スクロールの圧縮容量を確保しつつ従動スクロールのラップ強度を高めるために、スクロール流体機械において、従動スクロールユニットが、外周環状ブロック部と、該環状ブロック部から中心方向に螺旋状に延出すると共に、固定ラップ部及び前記外周環状ブロック部から中心方向に向かって延出する延出ラップ部によって構成され、前記外周環状ブロック部に螺旋状空間を画成する従動側ラップ部と、前記延出ラップ部及び前記固定ラップ部の所定の範囲の内側部分において軸方向略中央を径方向に連設して前記延出ラップを補強する補強部を具備し、駆動側ラップが、前記補強部が形成されない螺旋状空間内に配され、前記一対の端板間を連設する駆動スクロール保持部と、前記一対の端板から軸方向に延出して前記補強部に摺動自在に当接する当接部とからなることを開示する。 Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-99362) discloses a scroll fluid machine in which a driven scroll unit includes an outer peripheral annular block portion and an annular shape in order to increase the lap strength of the driven scroll while ensuring the compression capacity of the scroll. A helical extension in the center direction from the block portion, and an extension wrap portion extending in the center direction from the fixed lap portion and the outer peripheral annular block portion, and a helical space in the outer peripheral annular block portion. A driven side wrap portion that defines, and a reinforcing portion that reinforces the extension wrap by connecting a substantially axial center in a radial direction in an inner portion of a predetermined range of the extension wrap portion and the fixed lap portion. A driving scroll holding portion disposed in a spiral space in which the reinforcing portion is not formed and continuously connecting between the pair of end plates; Extends from the end plate in the axial direction is disclosed that consists of a contact portion which slidably abut the reinforcing portion.
特許文献2(特開平7−103154号公報)は、吸込口を通るガスに作用する遠心力を低減し、圧縮空間にガスが良好に送り込まれるようにするために、吸込口を従動スクロールの軸中心側に変位させると共に、吸込口の変位方向に従動スクロールのラップの基礎円中心を従動スクロールの軸中心に対して偏心させ、さらに従動スクロールのラップの基礎円中心の偏心に対応して、駆動スクロールのラップの基礎円中心を駆動スクロールの軸中心に対して偏心させたスクロール圧縮機を提供する。 Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-103154) discloses that the suction port is connected to the shaft of the driven scroll in order to reduce the centrifugal force acting on the gas passing through the suction port and to allow the gas to be fed well into the compression space. Displacement to the center side, and the center of the circle of the driven scroll wrap is eccentric with respect to the axis of the driven scroll, and the drive is driven to correspond to the eccentricity of the center of the circle of the driven scroll lap. A scroll compressor in which the center of the base circle of the scroll wrap is eccentric with respect to the axis of the drive scroll.
特許文献3(特開平7−103160号公報)は、規制される条件の下でスクロールの排除容積を増大させるようにするために、インボリュートラップそれぞれのインボリュート基礎円を楕円又は長円としたスクロール圧縮機を提供する。 Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-103160) discloses scroll compression in which the involute base circle of each involute trap is an ellipse or an ellipse in order to increase the excluded volume of the scroll under restricted conditions. Provide a machine.
上述したように、従来のスクロール流体機械においては、スクロールの圧縮容量を確保すること、圧縮空間への流体の取り込みを良好にすること、従動スクロールのラップ強度を増加させることなどの課題があり、上述した特許文献1〜3はそれぞれその課題を解決するための手段を有するものであるが、その課題のすべてを解決することはなかなか困難であった。 As described above, in the conventional scroll fluid machine, there are problems such as securing the compression capacity of the scroll, improving the intake of fluid into the compression space, increasing the lap strength of the driven scroll, Patent Documents 1 to 3 described above each have means for solving the problem, but it has been difficult to solve all of the problems.
このため、本願発明は、従来の課題を解決するためにいろいろな手段を講じると共に、圧縮能力を向上させるための手段を設けたスクロール流体機械を提供することを課題とするものである。 For this reason, this invention makes it a subject to provide the scroll fluid machine which provided the means for improving a compression capability while taking various means in order to solve the conventional subject.
したがって、この発明は、ハウジングと、該ハウジングに回転自在に支持される駆動スクロールユニットと、該駆動スクロールユニット内に配置され、前記駆動スクロールユニットと間に形成された圧縮空間の容積を変化させる従動スクロールユニットと、該従動スクロールユニットを前記駆動スクロールユニットと共に回転させながら前記駆動スクロールユニットに対して相対的に旋回運動を行わせる回転同期機構とを具備するスクロール流体機械において、前記駆動スクロールユニットが、前記従動スクロールユニットを挟持するように配置された一対の駆動スクロール部材を具備し、それぞれの駆動スクロール部材が、前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸、該回転軸から径方向に延出する端板、及び該端板から軸方向に延出し且つ前記端板の中央から外周方向に螺旋状に延出する駆動ラップ部を具備すること、前記従動スクロールユニットが、前記一対の駆動スクロール部材間に配置される鏡板、及び該鏡板から軸方向両側に延出し、前記それぞれの駆動ラップ部と噛合して圧縮空間を画成する一対の従動ラップ部を具備する従動スクロール部材と、該従動スクロール部材を前記それぞれの駆動スクロール部材の外方から前記ハウジングに回転自在に保持する一対の従動スクロール受けとを具備すること、前記一対の駆動スクロール部材が、お互いの駆動スクロール部材の外周近傍を所定の間隔で連結する複数の支持ピンによって固定され、前記従動スクロール部材には、前記支持ピンが貫通し、該支持ピンの旋回範囲の開口面積を有する開口部が前記支持ピンに対応する位置に形成されることにある。 Therefore, the present invention provides a housing, a driving scroll unit rotatably supported by the housing, and a driven unit that is disposed in the driving scroll unit and changes a volume of a compression space formed between the driving scroll unit. In a scroll fluid machine comprising: a scroll unit; and a rotation synchronization mechanism that rotates the driven scroll unit together with the drive scroll unit to perform a turning motion relative to the drive scroll unit, the drive scroll unit includes: A pair of driving scroll members arranged so as to sandwich the driven scroll unit are provided, and each driving scroll member is rotatably supported by the housing, and extends radially from the rotating shaft. End plate and axially extending from the end plate And a driving lap portion that spirally extends from the center of the end plate in the outer circumferential direction, the driven scroll unit is an end plate disposed between the pair of driving scroll members, and both axial ends from the end plate A driven scroll member having a pair of driven lap portions extending into the mesh with each of the drive lap portions to define a compression space, and the driven scroll member from the outside of each of the drive scroll members to the housing A pair of driven scroll receivers rotatably held by the pair of driven scroll members, and the driven scroll members are fixed by a plurality of support pins that connect the vicinity of the outer periphery of each of the driven scroll members at a predetermined interval. In the scroll member, the support pin penetrates, and an opening having an opening area in a swing range of the support pin is formed in the support pin. It is to be formed in response to the position.
これによって、駆動スクロール部材が、従動スクロール部材を貫通する複数、例えば3つの支持ピンによって軸方向に固定されるため、圧縮空間に発生する内部圧力によるスラスト荷重を相殺することができる。また、これによって駆動ラップ部及び従動ラップ部にかかるスラスト荷重も一定になることから、駆動ラップ部及び従動ラップ部の先端に設けられるチップシールが均等な接触力で摺動することができるものである。 Accordingly, the driving scroll member is fixed in the axial direction by a plurality of, for example, three support pins penetrating the driven scroll member, so that the thrust load due to the internal pressure generated in the compression space can be offset. In addition, since the thrust load applied to the driving wrap portion and the driven wrap portion is also constant, the tip seal provided at the tip of the driving wrap portion and the driven wrap portion can slide with an even contact force. is there.
また、前記開口部の1つが、前記従動ラップ部の巻き終わり近傍に位置することが望ましい。これによって、開口部及び支持ピンが、外周近傍の120°間隔で配置されるものである。 Moreover, it is desirable that one of the openings is located in the vicinity of the end of winding of the driven wrap portion. As a result, the openings and the support pins are arranged at intervals of 120 ° near the outer periphery.
これによって、前記従動スクロール部材の外径を小さくすることが可能になるものである。 As a result, the outer diameter of the driven scroll member can be reduced.
さらに、前記従動スクロール部材の外周部分には、外周リブが形成され、該外周リブの径方向の厚さを、従動スクロール部材の回転中心と重心が一致するように調整することが望ましい。例えば、これは、外周リブの外径中心と内径中心の位置を変化させることによって、外周リブの厚さを不均一にし、スクロールラップの重心の偏りを相殺することによって達成することができる。 Further, it is desirable that an outer peripheral rib is formed on the outer peripheral portion of the driven scroll member, and the radial thickness of the outer peripheral rib is adjusted so that the center of rotation and the center of gravity of the driven scroll member coincide with each other. For example, this can be achieved by changing the position of the outer diameter center and the inner diameter center of the outer peripheral rib to make the thickness of the outer peripheral rib non-uniform and offset the bias of the center of gravity of the scroll wrap.
さらにまた、それぞれの駆動スクルール部材の外周部分には、外周リブが形成され、該外周リブの径方向の厚さを、該駆動スクロール部材の回転中心と重心を一致させるように調整することが望ましい。例えば、これは、外周リブの外径中心と内径中心の位置を変化させることによって、外周リブの厚さを不均一にし、スクロールラップの重心の偏りを相殺することによって達成することができる。 Furthermore, it is desirable that an outer peripheral rib is formed on the outer peripheral portion of each driving scrur member, and that the radial thickness of the outer peripheral rib be adjusted so that the center of rotation and the center of gravity of the driving scroll member coincide with each other. . For example, this can be achieved by changing the position of the outer diameter center and the inner diameter center of the outer peripheral rib to make the thickness of the outer peripheral rib non-uniform and offset the bias of the center of gravity of the scroll wrap.
これによって、従動スクロールユニット及び駆動スクロールユニットの重心を回転中心に合致させることができるため、バランスウェート等を設けることなく、回転バランスを良好に保つことできるものである。 Accordingly, the center of gravity of the driven scroll unit and the drive scroll unit can be matched with the center of rotation, and therefore, the rotation balance can be kept good without providing a balance weight or the like.
また、前記回転同期機構は、それぞれの前記駆動スクロールユニットの端板と前記従動スクロール受けの間に設けることが望ましい。これによって回転同期機構を駆動スクロール部材の両側に配置することができるため、回転同期機構への負荷を半減させることができるものである。 Further, it is desirable that the rotation synchronization mechanism is provided between an end plate of each of the drive scroll units and the driven scroll receiver. As a result, the rotation synchronization mechanism can be arranged on both sides of the drive scroll member, so that the load on the rotation synchronization mechanism can be halved.
本願発明によれば、一対の駆動スクロール部材を3本の支持ピンで固定することから、内部発生圧力によるスラスト荷重を相殺することができるので、駆動スクロール部材をハウジングに回転自在に保持するための保持手段、例えばベアリングへのスラスト荷重が発生しないため、寿命を延ばすことができる。 According to the present invention, since the pair of driving scroll members are fixed by the three support pins, the thrust load due to the internally generated pressure can be offset, so that the driving scroll member can be rotatably held in the housing. Since a thrust load is not generated on the holding means, for example, a bearing, the life can be extended.
また、従動スクロールユニット及び駆動スクロールユニットの重心を回転中心に合致させるため、バランスウェート等を設けることなく、回転バランスを良好に保つことできるので、回転速度を増加させることが可能となるため、吐出容量を増加させることが可能となるものである。 In addition, since the center of gravity of the driven scroll unit and the drive scroll unit is made to coincide with the center of rotation, the balance of rotation can be maintained well without providing a balance weight or the like. The capacity can be increased.
以下、この発明の実施例について図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本願発明の実施例に係るスクロール流体機械1は、図1に示されるように、駆動手段としての電動機2と、電動機2に接続される圧縮部3とによって構成されるが、駆動手段としては電動機2に限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, a scroll fluid machine 1 according to an embodiment of the present invention includes an
圧縮部3は、前記電動機2が固定されると共に収納空間5を画成するハウジング4と、該ハウジング4内に回転自在に収納される駆動スクロールユニット6と、該駆動スクロールユニット6との間に圧縮空間8,9を画成する従動スクロールユニット7とによって構成される。
The compression unit 3 includes a housing 4 that fixes the
前記ハウジング4は、前記電動機2が固定される第1のハウジング41と、これと対峙して設けられる第2のハウジング42と、前記第1のハウジング41と第2のハウジング42の間を連結する略円筒状の第3のハウジング43とによって構成され、該第3のハウジング43には、流体が導入される導入口44が形成される。
The housing 4 connects the
前記駆動スクロールユニット6は、第1及び第2の駆動スクロール部材61,62によって構成される。第1の駆動スクロール部材61は、例えば図2で示されるように、前記電動機2の回転軸20にカップリングを介して連結され、前記第1のハウジング41にベアリング31を介して回転自在に支持される第1の回転軸63と、この第1の回転軸63から径方向に円盤状に延出する第1の端板64と、該第1の端板64の第2の駆動スクロール部材62と対峙する面に、第1の端板64の中心から外周近傍に螺旋状に延出する第1の駆動ラップ部65とによって構成される。また、前記端板64の背面には、回転同期機構35としてのオルダムリングが噛合するオルダムリング溝35aが形成される。
The drive scroll unit 6 includes first and second drive scroll
また、第2の駆動スクロール部材62は、前記第2のハウジング42にベアリング32を介して回転自在に支持されると共に内部に吐出孔66が形成された第2の回転軸67と、この第2の回転軸67から径方向に円盤状に延出する第2の端板68と、該第2の端板68の第1の駆動スクロール部材61と対峙する面に、第2の端板68の中心から外周近傍に螺旋状に延出する第2の駆動ラップ部69とによって構成される。
The second
さらに、前記第1及び第2の駆動スクロール部材61,62は、図4で示すように、支持ピン21,22,23によって所定の間隔に保持固定されるものである。また、この支持ピン21,22,23は第1及び第2の駆動スクロール部材61,62の第1及び第2の端板64,68の外周部分に円弧状に突出するボス部(図2(a)における第1の端板64における24,25,26)にボルトによって固定されるものである。尚、図2(a),(c)において、ボルトが挿通する装着孔が21a,22a,23aとして示される。
Further, as shown in FIG. 4, the first and second driving scroll
さらに、前記第1及び第2の駆動スクロール部材61,62において、それぞれの駆動スクロール部材61,62の外周部分には、リブ部64aが形成される。このリブ部64aの径方向厚さWdは、第1及び第2の駆動スクロール部材61,62の回転中心Cdが、第1及び第2のスクロール部材61,62の第1及び第2の駆動ラップ部65,69によって偏った重心を回転中心Cに一致させるように調整されるものである。これは例えば、リブ部64aの外径中心と内径中心の位置を変えることによって達成することができる。これによって、支持ピン21,22,23によって固定された駆動スクロールユニット6の回転中心Cdと重心とを一致させることができるため、円滑な回転を得ることができるものである。
Further, in the first and second driving scroll
従動スクロールユニット7は、従動スクロール部材70と、該従動スクロール部材70の外周部分に固定され、該従動スクロール部材70を第1のハウジング41及び第2のハウジング42に対して回転自在に保持するための第1及び第2の従動スクロール受け81,82とによって構成される。前記従動スクロール部材70は、図3(a),(b),(c)に示されるように、径方向に円盤状に延出する鏡板71と、該鏡板71の両面からそれぞれ第1及び第2の駆動スクロール部材61,62側に設けられ、前記第1及び第2の駆動ラップ部65,69とそれぞれ噛合する第1及び第2の従動ラップ部72,73とを具備し、さらに前記支持ピン21,22,23に対応する位置に開口する開口部75,76,77が形成される。この開口部75,76,77は、その1つが第1及び第2の従動ラップ部72,73の巻き終わりφend近傍に設けられるもので、他の2つは、それぞれ基礎円Rの中心で120°等分になるように同心円上に配置され、さらに従動スクロール部材70の外径が小さくなるように形成されるものである。さらにまた、前記従動スクロール部材70の中心部分には、貫通口78が形成され、第1の圧縮空間8で圧縮された流体が第2の圧縮空間9で圧縮された流体と合流できるようになっているものである。
The driven
また、前記開口部75,76,77は、前記支持ピン21,22,23の旋回範囲に略等しい面積を有するものであるが、特に本願発明では、図4に示すように、支持ピン21,22,23が開口部75,76,77の周縁に接触しないように形成されることが望ましい。このため、開口部75,76,77の直径をφD、旋回半径をR、支持ピン直径をφd、接触防止隙間をαとした場合、φD=(R+d/2+α)×2とすることが望ましいものである。
The
さらに、前記従動スクロール部材70の外周部分には、外周リブ74が形成される従動スクロール部材70の外周を補強するようになっている。この従動スクロール部材の外周リブ74には、前記開口部75,76,77に対応して従動スクロール部材70の外径をできるだけ小さく形成すると共に、前記第1及び第2の駆動スクロール部材61,62のボス部24,25,26が干渉しないように逃がすための円弧状の切り欠き部90,91,92,93,94,95が外周リブ74の両側に形成されるものである。さらに、外周リブ74には、外周部分の重量を軽減するための逃がし溝96が外周に沿って形成され、この逃がし溝96と前記切り欠き部90〜95とを連通させることによって3箇所の吸込口101,102,103を形成するものである。
Furthermore, the outer periphery of the driven
さらに、本願発明において、従動スクロール部材70の外周リブ74の径方向の厚さWfを変化させて、従動スクロール部材70の重心を回転中心Cfと一致させるものである。これも駆動スクロール部材61の場合と同様に、これは例えば、外周リブ74の外径中心と内径中心の位置を変えることによって達成することができる。これによって、従動ラップ部72,73による重心の偏差を、バランスウェートを使用することなく外周リブ74の厚さWfを変化させることで調整できるものである。また、従動スクロール部材70の回転を安定させることができるため、従動スクロール受け81,82を保持するベアリング33,34にかかる負荷を均等にすることができるものである。
Further, in the present invention, the radial thickness Wf of the outer
また、従動スクロール部材70は、前記外周リブ74を両側から保持する第1及び第2の従動スクロール受け81,82によってベアリング33,34を介して第1及び第2のハウジング41,42に回転自在に保持されるものである。基本的に第1及び第2の従動スクロール受け81,82は前記外周リブ74を貫通するボルト等によって従動スクロール部材70を保持するものである。また、この従動スクロール受け81,82と第1及び第2の駆動スクロール部材61,62との間には、回転同期機構としてオルダムリング35,36がそれぞれ配置されるものである。
The driven
また、本願発明のスクロール流体機械1において、前記第1及び第2の駆動ラップ部65,69の先端であって鏡板71との当接部分及び第1及び第2の従動ラップ部72,73と第1及び第2の端板64,68との当接部分には、チップシールが配置される。本願発明では、スラスト荷重が支持ピン21,22,23によって相殺されていることから、これらのチップシールは均等な接触力で摺動可能となるため、シールの寿命が延びると共に効率的なシールを維持できるものである。
Further, in the scroll fluid machine 1 according to the present invention, the first and second driving
以上説明したように、本願発明のスクロール流体機械1は、最小限の外径を有すると共に、回転要素、例えば駆動スクロールユニット6及び従動スクロール部材70の回転中心と重心とが一致するために、回転が円滑であると共に外周部分に係る遠心力を減少させることができると共に、外周リブによって補強することができるので、回転速度を向上させることができるため、吐出量を増加させることができるものである。
As described above, the scroll fluid machine 1 according to the present invention has a minimum outer diameter, and the rotation center of the rotary element, for example, the drive scroll unit 6 and the driven
1 スクロール流体機械
2 電動機
3 圧縮部
4 ハウジング
6 駆動スクロールユニット
7 従動スクロールユニット
8,9 圧縮空間
21,22,23 支持ピン
31,32,33,34 ベアリング
41 第1のハウジング
42 第2のハウジング
43 第3のハウジング
61 第1の駆動スクロール部材
62 第2の駆動スクロール部材
63 第1の回転軸
64 第1の端板
65 第1の駆動ラップ部
66 吐出孔
67 第2の回転軸
68 第2の端板
69 第2の駆動ラップ部
70 従動スクロール部材
71 鏡板
72 第1の従動ラップ部
73 第2の従動ラップ部
75,76,77 開口部
78 連通口
81 第1の従動スクロール受け
82 第2の従動スクロール受け
101,102,103 吸込口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scroll
Claims (4)
前記駆動スクロールユニットが、前記従動スクロールユニットを挟持するように配置された一対の駆動スクロール部材を具備し、それぞれの駆動スクロール部材が、前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸、該回転軸から径方向に延出する端板、及び該端板から軸方向に延出し且つ前記端板の中央から外周方向に螺旋状に延出する駆動ラップ部を具備すること、
前記従動スクロールユニットが、前記一対の駆動スクロール部材間に配置される鏡板、及び該鏡板から軸方向両側に延出し、前記それぞれの駆動ラップ部と噛合して圧縮空間を画成する一対の従動ラップ部を具備する従動スクロール部材と、該従動スクロール部材を前記それぞれの駆動スクロール部材の外方から前記ハウジングに回転自在に保持する一対の従動スクロール受けとを具備すること、且つ、
前記一対の駆動スクロール部材が、お互いの駆動スクロール部材の外周近傍を所定の間隔で連結する複数の支持ピンによって固定され、前記従動スクロール部材には、前記支持ピンが貫通し、該支持ピンの旋回範囲の開口面積を有する開口部が前記支持ピンに対応する位置に形成されることを特徴とするスクロール流体機械。 A housing, a drive scroll unit rotatably supported by the housing, a driven scroll unit disposed in the drive scroll unit and changing a volume of a compression space formed between the drive scroll unit and the driven scroll unit; In a scroll fluid machine comprising a rotation synchronization mechanism for rotating the scroll unit together with the drive scroll unit to perform a turning motion relative to the drive scroll unit,
The drive scroll unit includes a pair of drive scroll members disposed so as to sandwich the driven scroll unit, and each drive scroll member is rotatably supported by the housing. An end plate extending in the radial direction, and a driving lap portion extending in the axial direction from the end plate and spirally extending from the center of the end plate in the outer peripheral direction;
The driven scroll unit includes an end plate disposed between the pair of drive scroll members, and a pair of driven laps extending from the end plate to both sides in the axial direction and meshing with the respective drive lap portions to define a compression space. A driven scroll member having a portion, and a pair of driven scroll receivers that rotatably hold the driven scroll member on the housing from the outside of the respective drive scroll members; and
The pair of drive scroll members are fixed by a plurality of support pins that connect the vicinity of the outer periphery of each of the drive scroll members at a predetermined interval, and the support pins pass through the driven scroll member, and the support pins rotate. A scroll fluid machine, wherein an opening having an opening area in a range is formed at a position corresponding to the support pin.
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