JP2020094556A - Fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書における開示は、流体機械に関する。 The disclosure herein relates to fluid machinery.
特許文献1には、スクロール型流体機械が開示されている。この流体機械では、拘束部材と、拘束部材の内周壁に規制されつつ拘束部材の内側に旋回するピンとを含む自転防止機構部を有している。流体機械は、この自転防止機構部が機能を発揮しながら、旋回スクロールが固定スクロールに対して公転中心周りに旋回運動する。この運動においては、旋回スクロールに働く遠心力が旋回スクロールを自転させる力として働くことによって、特に高速回転時には自転トルクが正逆反転する場合がある。 Patent Document 1 discloses a scroll type fluid machine. This fluid machine has a rotation preventing mechanism portion including a restraint member and a pin that is pivoted inside the restraint member while being restricted by the inner peripheral wall of the restraint member. In the fluid machine, the orbiting scroll orbits around the revolving center with respect to the fixed scroll while the rotation preventing mechanism section exerts its function. In this movement, the centrifugal torque acting on the orbiting scroll acts as a force for rotating the orbiting scroll, so that the rotation torque may be reversed in normal and reverse directions especially at high speed rotation.
自転トルクが正逆反転する場合には、正転から逆転に移行する際には、一瞬で移行するわけではなく、ピン等が自励振動をしながら逆転へ移行すると考えられる。このような挙動は、拘束部材の内周壁とピンとのクリアランスと、拘束部材とピンの反発係数とが起因し、騒音をもたらしていると考えられる。 When the rotation torque reverses in the normal and reverse directions, it is considered that when the rotation changes from the forward rotation to the reverse rotation, the transition does not occur in an instant, but the pin or the like shifts to the reverse rotation while vibrating by itself. It is considered that such behavior is caused by the clearance between the inner peripheral wall of the restraint member and the pin and the coefficient of restitution of the restraint member and the pin, which causes noise.
この明細書に開示する目的は、自転防止機構部における衝撃や振動の低減が図れる流体機械を提供することである。 The object disclosed in this specification is to provide a fluid machine capable of reducing shock and vibration in the rotation preventing mechanism section.
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。 The aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective purposes. Further, the reference numerals in parentheses in the claims and this section are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope. is not.
開示された流体機械の一つは、渦巻き状の固定側ラップ(331)を有した固定スクロール(33)と、固定側ラップとは巻き角度範囲が異なり、固定側ラップに対して非対称の渦巻き状をなして固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室(38)を形成する旋回側ラップ(22)を有した旋回スクロール(20)と、旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部(51)と規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回する突出部(52)とをそれぞれ有し、旋回スクロールの中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部(50)とを備える。 One of the disclosed fluid machines has a fixed scroll (33) having a spiral fixed wrap (331), and a spiral angle asymmetrical with respect to the fixed wrap because the fixed scroll has a different winding angle range. And an orbiting scroll (20) having an orbiting side wrap (22) forming a fluid chamber (38) for sucking, compressing and discharging a fluid between the orbiting scroll and the fixed side wrap, and preventing the orbiting scroll from rotating. To this end, there are provided a restricting portion (51) having a circular inner peripheral wall and a projecting portion (52) which is restricted by the inner peripheral wall of the restricting portion and swirls inside the restricting portion, and is provided around the central axis of the orbiting scroll. And five rotation preventing mechanism parts (50) located at substantially equal intervals.
この流体機械によれば、5個の自転防止機構部を有する構成により、圧縮時に旋回スクロールに作用する作用力や慣性力による自転防止機構部の衝突荷重による衝撃力を分散することができる。これにより、自転防止機構部における衝撃、振動が抑えられるので、自転トルクが正逆反転する場合の騒音を抑えることができる。固定側ラップと旋回側ラップとが非対称の渦巻き構造をなす固定スクロールと旋回スクロールを備える流体機械において、自転防止機構部における衝撃や振動の低減を図ることができる。 According to this fluid machine, with the structure having five rotation preventing mechanism portions, it is possible to disperse the impact force due to the collision load of the rotation preventing mechanism portion due to the acting force or inertial force acting on the orbiting scroll during compression. As a result, shocks and vibrations in the rotation preventing mechanism can be suppressed, so that noise can be suppressed when the rotation torque is reversed. In a fluid machine provided with a fixed scroll and a revolving scroll in which the fixed side wrap and the orbiting side wrap have an asymmetric spiral structure, it is possible to reduce impact and vibration in the rotation prevention mechanism section.
開示された流体機械の一つは、渦巻き状の固定側ラップ(331)を有した固定スクロール(33)と、固定側ラップとの間に空気を吸入、圧縮および吐出する流体室(38)を形成する渦巻き状の旋回側ラップ(22)を有した旋回スクロール(20)と、旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部(51)と規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回する突出部(52)とをそれぞれ有し、旋回スクロールの中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部(50)とを備える。 One of the disclosed fluid machines has a fixed scroll (33) having a spiral fixed side wrap (331) and a fluid chamber (38) for sucking, compressing and discharging air between the fixed scroll (33) and the fixed side wrap. An orbiting scroll (20) having a spiral orbiting side wrap (22) to form, a restricting portion (51) having a circular inner peripheral wall for preventing rotation of the orbiting scroll, and an inner peripheral wall of the restricting portion. And a rotation preventing mechanism portion (50) that is located at substantially equal intervals around the central axis of the orbiting scroll and that has a protruding portion (52) that rotates while being regulated by the inside of the regulating portion.
この流体機械によれば、空気を作動流体とするため、渦巻き状部が対称、非対象に関わらず旋回スクロールの自転トルクが小さいので、自転トルクの正逆反転が発生しやすい。このような流体機械において、5個の自転防止機構部を有する構成により、遠心力による自転防止機構部の衝突荷重を低減して衝撃を分散でき振動を抑制できる。このように自転防止機構部の自励振動が生じやすく騒音が発生しやすい流体機械において、自転防止機構部における衝撃や振動の低減が図れ、騒音を抑えることができる。 According to this fluid machine, since air is used as the working fluid, the rotating torque of the orbiting scroll is small irrespective of whether the spiral portion is symmetrical or asymmetrical, and therefore the forward and reverse rotation of the rotating torque is likely to occur. In such a fluid machine, the structure having the five rotation preventing mechanism portions can reduce the collision load of the rotation preventing mechanism portion due to the centrifugal force to disperse the impact and suppress the vibration. As described above, in the fluid machine in which the self-excited vibration of the rotation prevention mechanism is likely to occur and noise is likely to occur, the impact and vibration in the rotation prevention mechanism can be reduced, and the noise can be suppressed.
開示された流体機械の一つは、渦巻き状の固定側ラップ(331)を有した固定スクロール(33)と、固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室(38)を形成する渦巻き状の旋回側ラップ(22)を有し、樹脂材料によって形成されている旋回スクロール(20)と、旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部(51)と規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回する突出部(52)とをそれぞれ有し、旋回スクロールの中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部(50)とを備える。 One of the disclosed fluid machines has a fixed scroll (33) having a spiral fixed side wrap (331) and a fluid chamber (38) for sucking, compressing and discharging a fluid between the fixed scroll (33). An orbiting scroll (20) which has a spiral orbiting side wrap (22) to be formed and is formed of a resin material, and a restricting portion having a circular inner peripheral wall for preventing rotation of the orbiting scroll ( 51) and five rotation preventing mechanisms each having a protruding portion (52) which is regulated by the inner peripheral wall of the regulating portion and swirls inside the regulating portion, and which are located at substantially equal intervals around the central axis of the orbiting scroll. A part (50).
この流体機械によれば、旋回スクロールの自重が比較的小さく、旋回スクロールの慣性モーメントが小さく、自転防止機構部において反発、振動が発生しやすい。このような流体機械において、5個の自転防止機構部を有する構成により、遠心力による自転防止機構部の衝突荷重を低減して衝撃を分散でき、振動を抑制できる。したがって、旋回スクロールの慣性モーメントが比較的小さい流体機械において、自転防止機構部における衝撃や振動の低減を図ることができる。 According to this fluid machine, the self-weight of the orbiting scroll is relatively small, the moment of inertia of the orbiting scroll is small, and repulsion and vibration easily occur in the rotation prevention mechanism section. In such a fluid machine, the structure having the five rotation preventing mechanism portions can reduce the collision load of the rotation preventing mechanism portion due to the centrifugal force to disperse the impact and suppress the vibration. Therefore, in a fluid machine in which the moment of inertia of the orbiting scroll is relatively small, it is possible to reduce impact and vibration in the rotation prevention mechanism section.
(第1実施形態)
流体機械の一例を開示する第1実施形態について図1〜図7を参照しながら説明する。明細書に開示の目的を達成可能な流体機械は、流体を圧縮する機械または流体を膨張する装置を含んでいる。第1実施形態に開示する流体機械1は、作動流体として採用される液体、気体、気液混合流体等を圧縮または膨張して外部へ流出させることができる。例えば作動流体は、空気、水、各種の冷媒等である。
(First embodiment)
A first embodiment disclosing an example of a fluid machine will be described with reference to FIGS. 1 to 7. Fluid machines capable of achieving the objects disclosed herein include machines that compress fluids or devices that expand fluids. The fluid machine 1 disclosed in the first embodiment is capable of compressing or expanding a liquid, a gas, a gas-liquid mixed fluid, or the like adopted as a working fluid, and causing the liquid to flow to the outside. For example, the working fluid is air, water, various refrigerants, or the like.
流体機械1は、固定スクロール33と旋回スクロール20とを備えるスクロール型流体機械である。流体機械1は、少なくとも旋回スクロール20が樹脂製であり、さらにオイルレスで使用することができる。このため、流体機械1は、オイルセパレータなどの付属装置が不要である。流体機械1は、例えば医療用エアや工場用エアなど、クリーンな空気を供給する空気圧源として適用することができる。
The fluid machine 1 is a scroll type fluid machine including a
まず、図1を参照して、流体機械1の構成について説明する。図1に示すように、流体機械1は、ハウジング30、固定スクロール33、旋回スクロール20およびモータ部40等を備えている。ハウジング30は、第1ハウジング31と第2ハウジング32を含んで構成されている。第1ハウジング31と第2ハウジング32はいずれも、例えばアルミニウムなど、熱伝導性の高い金属により形成されている。第1ハウジング31と第2ハウジング32は、ボルト締めまたは溶接等により固定されている。第1ハウジング31と第2ハウジング32はそれぞれの外壁が大気に露出するように設置されている。第1ハウジング31と第2ハウジング32は、少なくとも一部が金属により形成されていればよい。第1ハウジング31と第2ハウジング32は、少なくとも一部が大気に露出するように構成されていればよい。
First, the configuration of the fluid machine 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the fluid machine 1 includes a
ハウジング30の内側には、固定スクロール33と旋回スクロール20が設けられている。固定スクロール33は、第1ハウジング31の一部として構成されている。つまり、固定スクロール33と第1ハウジング31は一つの部材をなしている。以下、固定スクロール33と旋回スクロール20とを合わせて、両スクロール部材ということがある。両スクロール部材は、作動流体の一例である空気を吸入し、圧縮し、吐き出すための圧縮機構部を構成している。固定スクロール33は、円盤状の基盤部330と、基盤部330から突出している固定側歯部331とを備えている。固定側歯部331は、固定スクロール33に設けられた固定側ラップであり、固定スクロール33を軸方向に視て渦巻状に形成されている。基盤部330の外周縁部には、第1ハウジング31において第2ハウジング32に結合される筒状壁部332が設けられている。図1、図2に示すように、筒状壁部332は、基盤部330の外周縁部から基盤部330を取り囲むように流体機械1の軸方向に突出している。
The
第1ハウジング31の基盤部330には、両スクロール部材の間に形成される圧縮室38に空気を供給する吸入口34と、圧縮室38から空気を吐き出す吐出口35とが設けられている。旋回スクロール20は、円盤状の基盤部21と、基盤部21に設けられる旋回側歯部22とを有している。旋回側歯部22は、旋回スクロール20に設けられた旋回側ラップであり、旋回スクロール20を軸方向に視て渦巻状に形成されている。圧縮室38は、固定側ラップと旋回側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室である。図2、図3に示すように、圧縮室38は、軸方向に視て三日月状に形成されている。基盤部21のうち圧縮室38とは反対側には、円筒状のボス部24が設けられている。
The
固定側歯部331と旋回側歯部22は、巻き角度範囲が異なる非対称の渦巻き構造をなす関係にある。固定側歯部331の巻き角度範囲と旋回側歯部22の巻き角度範囲との差は、30度以上であることが好ましい。非対称の渦巻き構造を有する場合、スクロールの内外を有効に使え、吸い込み容積に対し体格を小さくできるからである。図2、図3に示すように、固定側歯部331は、旋回側歯部22における径方向外側部位よりもさらに径外側に位置する渦巻き状部を有している。固定側歯部331における、この渦巻き状部は、筒状壁部332に設けられている。筒状壁部332に設けられた渦巻き状部により、さらに固定側歯部331の巻き角度範囲は、旋回側歯部22の巻き角度範囲よりも170度〜190度の範囲に含まれる角度分大きくなっていることが好ましい。なお、180度に対して±10度の範囲は、寸法公差に相当する範囲に置き換えてもよい。
The fixed-
流体機械1が流体を膨張する膨張機である場合は、流体室が固定スクロール33の中心部から外端部へ向かって移動する構成を有する。この場合、吸入口34が吐出口として機能し、吐出口35が吸入口として機能することにより、流体室の容積が増大していくように変化し、中心部側から流体室に取込まれた流体が膨張するようになる。
When the fluid machine 1 is an expander that expands a fluid, it has a configuration in which the fluid chamber moves from the central portion of the fixed
旋回スクロール20は、固定スクロール33を形成している材質よりも比重の小さい材質によって形成されていることが好ましい。この構成は、旋回スクロール20の遠心力による振動を減らすことができ振動騒音面で有利となるからである。また、旋回スクロール20は、ハウジングを形成している材質よりも比重の小さい材質によって形成されている構成でもよい。固定スクロール33がアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金によって形成されている場合には、旋回スクロール20は、アルミニウムよりも比重の小さい材質によって形成されている。旋回スクロール20は、例えばアルミニウムよりも比重の小さい樹脂により形成されている。基盤部21のうち、旋回側歯部22よりも径方向外側の部位には、第1ハウジング31のハウジング側摺動面36と摺動する旋回側摺動面23が設けられている。
The orbiting
図1および図4に示すように、流体機械1は、旋回スクロール20の自転を防止するための自転防止機構部50を備えている。自転防止機構部50は、円形状の内周壁を有する規制部と、規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回する突出部とを有している。流体機械1は、5個の自転防止機構部50を備えている。5個の自転防止機構部50は、旋回スクロール20の中心軸に周りに略等間隔に位置している。略等間隔とは、等間隔である構成と、所定の寸法公差の範囲で等間隔に対してずれている構成とを含む意味である。例えば、所定の寸法公差は±5度程度である。
As shown in FIGS. 1 and 4, the fluid machine 1 includes a rotation preventing
自転防止機構部50は、旋回スクロール20の基盤部21において、固定スクロール33とは反対側に設けられた凹部51を規制部として備えている。凹部51は、第2ハウジング32において回転軸CL1に直交する端面に対向している。凹部51は、円形の開口端を有する内周壁と内周壁の固定スクロール33側を閉じている底部とを有した構成である。内周壁と底部とは、樹脂製である基盤部21の一部である。
The rotation
ピン52は、第2ハウジング32に保持された保持部と、凹部51の底面に向けて突出する先端側部とを有した棒状体である。ピン52の保持部は、第2ハウジング32に形成された円柱状凹部に圧入された状態で保持されている。ピン52は、ピン52の先端と凹部51の底面とが離間するように、第2ハウジング32に保持されている。ピン52の先端側部は、旋回スクロール20が公転する際に、凹部51の内周壁に沿う円形状を描きながら変位する。
The
ピン52は突出部の一例である。突出部は、規制部の内周壁に規制されつつ規制部の内側において旋回可能な構成であれば、その形状は棒状に限定されない。突出部は、例えば筒状体でもよい。
The
第2ハウジング32には、第1ハウジング31とは反対側においてモータ部40が一体に設けられている。モータ部40は、モータケース41の内側にステータ42、ロータ43およびシャフト44等を有している。モータ部40として、ブラシ付モータまたはブラシレスモータなど、種々のモータを採用することが可能である。シャフト44は、モータケース41の内側に設けられた軸受45、軸受46により回転可能に設けられている。
A
シャフト44は、モータ部40によって回転駆動される。シャフト44の端部は、第2ハウジング32の内側に挿入されている。シャフト44の端部には、偏心部47が固定されている。偏心部47の中心軸CL2は、シャフト44の回転軸CL1に対して偏心した位置に設置されている。偏心部47は、旋回スクロール20の基盤部21に設けられたボス部24の内側に軸受48を介して設けられている。
The
モータ部40に通電すると、シャフト44が回転軸CL1周りに自転する。その際、モータ部40が出力するトルクは、偏心部47を介して旋回スクロール20のボス部24に伝達される。旋回スクロール20は、自転防止機構部50によって自転を規制されつつ、シャフト44の回転軸CL1の周りを公転する。公転半径は、中心軸CL2と回転軸CL1の距離と同等である。このとき、旋回スクロール20や自転防止機構部50には、遠心力が作用する。
When the
旋回スクロール20が公転すると、両スクロール部材の間に形成される圧縮室38は、径方向外側から径方向内側に向かって旋回移動する。吸入口34側に位置する圧縮室38は、シャフト44の回転角度が0度から360度に変化する間に、回転軸CL1または吐出口35に近づきながら、その容積が次第に縮小するように変化する。これにより、流体機械1の外部から吸入口34を通じて圧縮室38に供給された空気は圧縮され、この空気は吐出口35から流体機械1の外部に吐き出される。図2、図3には、シャフト44の回転角度が0度である図2の状態から180度である図3の状態へ、圧縮室38が吐出口35に近づきながら圧縮室38の容積が次第に縮小する変化を示している。
When the orbiting
基盤部21における固定スクロール33とは反対側の面と、第2ハウジング32における回転軸CL1側の内壁との間には、背圧室39が設けられている。背圧室39には、圧縮室38で圧縮された空気の一部が、基盤部21を貫通する背圧導入通路25を経由して供給される。背圧導入通路25は、圧縮室38と背圧室39とを連通する通路である。これにより、旋回スクロール20は、背圧室39に供給された空気の圧力によって固定スクロール33側に付勢されている。
A
第1ハウジング31のうち旋回側摺動面23に対向する部位には、旋回側摺動面23と摺動するハウジング側摺動面36が設けられている。旋回スクロール20が公転する際、背圧室39の空気の圧力により旋回スクロール20は固定スクロール33側に付勢される。このため、旋回側摺動面23とハウジング側摺動面36とは、常に接した状態で摺動する。ハウジング側摺動面36は、旋回スクロール20の軸方向の荷重を受けるためのスラスト軸受部として機能する。旋回スクロール20は、スラスト軸受部としてのハウジング側摺動面36に支持されつつ公転する。
A housing-
旋回側摺動面23とハウジング側摺動面36との間に隙間が生じた場合、圧縮室38から背圧室39に供給された高圧の空気がその隙間を通り固定スクロール33の内側の低圧空間に漏れることが考えられる。この実施形態では、旋回スクロール20は背圧室39の空気の圧力により固定スクロール33側に付勢されるので、旋回側摺動面23とハウジング側摺動面36とが確実に接した状態で摺動する。このため、背圧室39の高圧の空気が固定スクロール33の内側の低圧空間に漏れることを防ぐ効果がある。この流体機械1によれば、空気の圧縮効率の低下を防ぐことができる。
When a gap is created between the orbiting
ハウジング側摺動面36には、自己潤滑性を有するフッ素または二硫化モリブデンを含有するコーティングが設けられていることが好ましい。これにより、ハウジング側摺動面36の摩擦係数を低くすることが可能である。フッ素コーティングとしては、ポリテトラフルオロエチレンによるコーティングが好ましい。また、このコーティングは薄膜であるので、旋回スクロール20からハウジング30への伝熱を阻害にくい効果を奏する。このため、旋回側摺動面23とハウジング側摺動面36とがより高荷重の下で摺動する場合でも摺動部の温度上昇を抑制することができる。
The housing
第1ハウジング31には、ハウジング側摺動面36よりも径方向外側に、旋回スクロール20と離間するように凹む凹部37が設けられている。凹部37は、旋回スクロール20の旋回側摺動面23と接触しない部位である。
The
固定側歯部331の先端と旋回スクロール20の基盤部21との間には、隙間が設けられている。旋回側歯部22の先端と、固定スクロール33の基盤部330との間には、隙間が設けられている。これにより、固定側歯部331の先端は、旋回側摺動面23およびハウジング側摺動面36よりも基盤部330側に位置するので、旋回側摺動面23とハウジング側摺動面36とが確実に接した状態で摺動する。背圧室39の高圧の空気が固定スクロール33の内側の低圧空間に漏れることを防ぐ効果を奏する。
A gap is provided between the tip of the fixed-
モータ部40が出力するトルクにより旋回スクロール20が公転すると、旋回側摺動面23とハウジング側摺動面36とが摺動する。この摺動により生じた熱は、その場所にこもることなく、第1ハウジング31および第2ハウジング32を通じて熱拡散し、その外壁から大気に放熱される。これにより、旋回側摺動面23とハウジング側摺動面36の摺動による温度上昇が抑制されるので、旋回側摺動面23の耐摩耗性が向上するとともに、樹脂摺動面の溶融凝着を防ぐ効果を奏する。
When the orbiting
旋回スクロール20が固定スクロール33に対して公転中心周りに旋回運動する際には、旋回スクロール20に働く圧縮時の作用力や慣性力が旋回スクロール20を自転させる力として作用する。この作用と、ピンとピンを拘束する拘束部材の内周壁とのクリアランスが生じることと、によって、自転角度は変動する。この変動は、自転防止機構部の個数が多いほど小さくなり、旋回スクロールの挙動が安定し騒音抑制に寄与するものと考えられる。
When the orbiting
鋭意研究によれば、固定側ラップと旋回側ラップとが非対称の渦巻き状をなす流体機械や、空気を作動流体とする流体機械の場合には、自転トルクが正逆反転しやすいことがわかった。特にこのような条件下では、自転防止機構部の個数と騒音抑制効果とが必ずしも比例しないことを確認した。 According to the earnest research, in the case of a fluid machine in which the fixed side wrap and the orbiting side wrap have an asymmetric spiral shape or a fluid machine in which air is used as the working fluid, the rotation torque is likely to be reversed. .. Especially under such conditions, it was confirmed that the number of rotation preventing mechanism parts and the noise suppressing effect are not necessarily proportional.
自転トルクが正逆反転する場合には、図5に示すように、ピン等が自励振動をしながら正転から逆転へ移行すると考えられる。このような挙動は、拘束部材の内周壁とピンとのクリアランスだけでなく、拘束部材とピンの反発係数とが起因しており、ピンが拘束部材から受ける反力を抑えることが振動低減、騒音抑制に寄与することに着眼した。 When the rotation torque is reversed in the normal and reverse directions, it is considered that the pin or the like shifts from the normal rotation to the reverse rotation while vibrating by itself, as shown in FIG. Such behavior is caused not only by the clearance between the inner peripheral wall of the restraint member and the pin, but also by the coefficient of restitution of the restraint member and the pin, and suppressing the reaction force received by the restraint member by the pin reduces vibration and noise. I focused on contributing to.
そこで図4に示すように、流体機械1が備える5個の自転防止機構部50のうち、基準位置から180度回転した位置に最も近い自転防止機構部50について、自転トルクが逆転した際にピン52が反力として受ける衝突荷重を考察する。以下、基準位置から180度回転した位置に最も近い自転防止機構部50について、「180度に最も近い〜」という名称を付して記載する。
Therefore, as shown in FIG. 4, among the five rotation
180度に最も近いピン52は、図4に示す角度θpが36度程度になるため、遠心力によって凹部51の内周壁に最も接近した位置からずれた位置において凹部51の内周壁に衝突する。180度に最も近いピン52は、図4におけるピン52と凹部51の内周壁との共通の接線に対して斜めに延びる衝突荷重Fpを与えることになる。図4に示す衝突荷重Fsは、衝突荷重Fpの分力である。衝突荷重Fsは、衝突荷重Fpよりも小さく、凹部51の内周壁に最も接近した位置においてピン52が内周壁に与える荷重であり、この荷重の反力はピン52が受ける荷重になる。これにより、衝突荷重Fsは、衝突荷重Fpが分散した荷重であり、Fpよりも緩和された荷重になる。衝突荷重Fsが小さくなることによれば、ピン52と内周壁との反発力を抑制でき、自転防止機構部50の自励振動を抑えることに寄与する。
Since the angle 52p shown in FIG. 4 is about 36 degrees, the
一方、自転防止機構部が4個や6個である流体機械の場合は、基準位置から180度回転した位置に自転防止機構部が存在する。180度に位置するピンは、凹部の内周壁に最も接近した位置において衝突荷重Fpを内周壁に対して与えることになる。この場合、衝突荷重Fpの反力はピン52が受ける荷重になる。したがって、自転防止機構部が4個や6個である流体機械の場合は、5個である場合に比べて、ピンが内周壁から受ける周方向の反力が大きいことが明らかである。
On the other hand, in the case of a fluid machine having four or six rotation prevention mechanism sections, the rotation prevention mechanism section is present at a position rotated 180 degrees from the reference position. The pin located at 180 degrees gives a collision load Fp to the inner peripheral wall at a position closest to the inner peripheral wall of the recess. In this case, the reaction force of the collision load Fp becomes the load received by the
180度に最も近いピンは、図4に示す角度θsが大きくなるほど、換言すれば、奇数個である自転防止機構部の個数が多くなるほど、基準位置から180度回転した位置に近づくようになる。図6はこのことを示している。図6によれば、角度θsは自転防止機構部が5個である場合が最も小さくなり、前述したように180度に最も近いピンが内周壁から受ける周方向の反力は、最も小さくなると考えられる。 The pin closest to 180 degrees comes closer to a position rotated from the reference position by 180 degrees as the angle θs shown in FIG. 4 increases, in other words, as the number of rotation preventing mechanism sections that are an odd number increases. FIG. 6 illustrates this. According to FIG. 6, the angle θs is the smallest when the number of rotation preventing mechanism parts is five, and as described above, the circumferential reaction force received from the inner peripheral wall by the pin closest to 180 degrees is considered to be the smallest. Be done.
図7は、実機での実験によって得られた、自転防止機構部の個数と騒音レベルとの関係について示している。実機は、作動流体を空気とし、樹脂製の旋回スクロールと、旋回側ラップと固定側ラップとの渦巻き角度が相違する非対称の渦巻き状構造とを有する流体機械を用いた。図7に示す実機による実験結果によれば、自転防止機構部が5個である場合が騒音レベルが最も低いことがわかった。この実験結果は、図4を用いて説明した、衝突荷重Fsの抑制、ピン52と内周壁との反発力の抑制、自転防止機構部50の自励振動の抑制による騒音低減を裏付けている。
FIG. 7 shows the relationship between the number of rotation prevention mechanism units and the noise level obtained by an experiment using an actual machine. As an actual machine, a working fluid was air, and a fluid machine having a resin-made orbiting scroll and an asymmetric spiral structure in which the orbiting side wrap and the fixed side wrap have different vortex angles is used. According to the result of the experiment using the actual machine shown in FIG. 7, it was found that the noise level was the lowest when the rotation preventing mechanism was five. The results of this experiment support the reduction of the collision load Fs, the reduction of the repulsive force between the
第1実施形態の流体機械1がもたらす作用効果について説明する。流体機械1は、固定側ラップに対して非対称の渦巻き状をなす旋回側ラップを有した旋回スクロール20と、旋回スクロール20の中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部50とを備える。
The effects of the fluid machine 1 of the first embodiment will be described. The fluid machine 1 includes an
この流体機械1によれば、5個の自転防止機構部50を有する構成により、前述したように、自転防止機構部50における周方向の衝突荷重の低減と衝撃力の分散とを実施できる。これにより、自転防止機構部50における衝撃や振動が抑えられるため、自転トルクが正逆反転する場合の騒音を抑制できる。非対称の渦巻き構造をなす固定スクロール33と旋回スクロール20を備える流体機械1は、自転防止機構部50における衝撃や振動の低減を図ることができる。
According to the fluid machine 1, with the configuration including the five rotation preventing
さらにこの流体機械1において固定側ラップの巻き角度範囲は、旋回側ラップの巻き角度範囲よりも180±10度程度大きい。このような関係にある非対称の渦巻き構造をなす固定スクロール33と旋回スクロール20を備える流体機械1は、自転防止機構部50における衝撃や振動の低減を図ることができる。
Further, in the fluid machine 1, the winding angle range of the fixed side wrap is about 180±10 degrees larger than the winding angle range of the turning side wrap. The fluid machine 1 including the fixed
さらにこの流体機械1において固定側ラップと旋回側ラップの間の流体室は、空気を吸入、圧縮および吐出する。これによれば、空気を作動流体として、さらに自転防止機構部50の自励振動が生じやすく騒音が発生しやすい流体機械1において、自転防止機構部50における衝撃や振動の低減を図り、騒音を抑制する顕著な効果を提供できる。
Further, in the fluid machine 1, the fluid chamber between the fixed side wrap and the swirling side wrap sucks, compresses, and discharges air. According to this, in the fluid machine 1 in which air is used as the working fluid and the self-excited vibration of the rotation
流体機械1は、固定スクロール33の固定側ラップと旋回スクロール20の旋回側ラップとの間の流体室に空気を吸入、圧縮および吐出する。流体機械1は、旋回スクロール20の中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部50を備える。
The fluid machine 1 sucks, compresses, and discharges air into the fluid chamber between the fixed-side wrap of the fixed
この流体機械1によれば、空気を作動流体とするため、対称スクロールであっても旋回スクロール20の自転トルクが小さく、自転トルクの正逆反転が発生しやすい。このような流体機械1において、5個の自転防止機構部50を有する構成により、遠心力による自転防止機構部50の衝突荷重を低減と衝撃力の分散とを実施でき、振動を抑制できる。このように自転防止機構部50の自励振動が生じやすく騒音が発生しやすい流体機械1において、自転防止機構部50における衝撃や振動の低減が図れ、騒音を抑えることができる。
According to the fluid machine 1, since air is used as the working fluid, the rotation torque of the orbiting
さらに流体機械1が備える旋回スクロール20は、樹脂材料によって形成されている。これによれば、さらに自転防止機構部50において反発、振動が発生しやすい流体機械1において、自転防止機構部50における振動の低減を図り、騒音を抑制する顕著な効果を提供できる。
Further, the orbiting
流体機械1は、樹脂材料によって形成されている旋回スクロール20と、旋回スクロール20の中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部50とを備える。
The fluid machine 1 includes an
この流体機械1によれば、旋回スクロール20の自重が比較的小さく、旋回スクロール20の慣性モーメントが小さく、自転防止機構部50において反発、振動が発生しやすい。このような流体機械1において、5個の自転防止機構部50を有する構成により、遠心力による自転防止機構部50の衝突荷重を低減して衝撃を分散でき、振動を抑制できる。このように旋回スクロール20の慣性モーメントが比較的小さい流体機械1において、自転防止機構部50における衝撃や振動の低減を図ることができる。
According to the fluid machine 1, the orbiting
さらにこの流体機械1において旋回スクロール20の材質は樹脂である。これによれば、さらに軽量である旋回スクロール20が反発、振動しやすい流体機械1において、自転防止機構部50における振動の低減を図り、騒音を抑制する顕著な効果を提供できる。樹脂製の旋回スクロール20は、金属に対して表面硬度が低いため、衝突時の反発力を低減することにも寄与する。樹脂製の旋回スクロール20は、金属製に比べて軽量であるため、自転防止機構部50の自励振動を起こしやすい。そこで、5個の自転防止機構部50を有する構成により、振動面の課題を解消し得る流体機械1を提供できる。
Further, in the fluid machine 1, the material of the orbiting
(他の実施形態)
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The disclosure of this specification is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations on them based on them. For example, the disclosure is not limited to the combination of parts and elements shown in the embodiments, and various modifications can be implemented. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that may be added to the embodiments. The disclosure includes parts and elements of the embodiments that are omitted. The disclosure includes replacements or combinations of parts, elements between one embodiment and another. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The disclosed technical scope is shown by the description of the claims, and should be understood to include meaning equivalent to the description of the claims and all modifications within the scope.
前述の実施形態において固定スクロール33は、第1ハウジング31の一部であるが、第1ハウジング31とは別個の部材によって構成してもよい。別個の部材である固定スクロール33は第1ハウジング31に固定されることによって、第1ハウジング31と一体になる。また、固定スクロール33は、前述の実施形態においてアルミニウム等の金属によって形成されていると記載したが、樹脂材料によって形成されている構成でもよい。この場合、固定スクロール33は、第1ハウジング31の一部であってもよいし、第1ハウジング31に固定された別個の部材であってもよい。
Although the fixed
20…旋回スクロール、 22…旋回側歯部(旋回側ラップ)
33…固定スクロール、 38…圧縮室(流体室)
50…自転防止機構部、 51…凹部(規制部)、 52…ピン(突出部)
331…固定側歯部(固定側ラップ)
20... Orbiting scroll, 22... Orbiting side teeth (orbiting side wrap)
33... Fixed scroll, 38... Compression chamber (fluid chamber)
50... Rotation prevention mechanism part, 51... Recessed part (regulating part), 52... Pin (protruding part)
331... Fixed-side tooth portion (fixed-side wrap)
Claims (6)
前記固定側ラップとは巻き角度範囲が異なり、前記固定側ラップに対して非対称の渦巻き状をなして前記固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室(38)を形成する旋回側ラップ(22)を有した旋回スクロール(20)と、
前記旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部(51)と前記規制部の内周壁に規制されつつ前記規制部の内側において旋回する突出部(52)とをそれぞれ有し、前記旋回スクロールの中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部(50)と、
を備える流体機械。 A fixed scroll (33) having a spiral fixed side wrap (331);
The winding angle range is different from that of the fixed side wrap, and the spiral shape is asymmetric with respect to the fixed side wrap to form a fluid chamber (38) for sucking, compressing and discharging fluid with the fixed side wrap. An orbiting scroll (20) having an orbiting side wrap (22),
In order to prevent the orbiting scroll from rotating, a restricting portion (51) having a circular inner peripheral wall and a protruding portion (52) restricted by the inner peripheral wall of the restricting portion and revolving inside the restricting portion (52) are provided. Five rotation preventing mechanism parts (50) each of which is located at substantially equal intervals around the central axis of the orbiting scroll,
A fluid machine comprising:
前記固定側ラップとの間に空気を吸入、圧縮および吐出する流体室(38)を形成する渦巻き状の旋回側ラップ(22)を有した旋回スクロール(20)と、
前記旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部(51)と前記規制部の内周壁に規制されつつ前記規制部の内側において旋回する突出部(52)とをそれぞれ有し、前記旋回スクロールの中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部(50)と、
を備える流体機械。 A fixed scroll (33) having a spiral fixed side wrap (331);
An orbiting scroll (20) having a spiral orbiting side wrap (22) forming a fluid chamber (38) for sucking, compressing and discharging air between the fixed side wrap;
In order to prevent the orbiting scroll from rotating, a restricting portion (51) having a circular inner peripheral wall and a protruding portion (52) restricted by the inner peripheral wall of the restricting portion and revolving inside the restricting portion (52) are provided. Five rotation preventing mechanism parts (50) each of which is located at substantially equal intervals around the central axis of the orbiting scroll,
A fluid machine comprising:
前記固定側ラップとの間に流体を吸入、圧縮および吐出する流体室(38)を形成する渦巻き状の旋回側ラップ(22)を有し、樹脂材料によって形成されている旋回スクロール(20)と、
前記旋回スクロールの自転運動を阻止するために、円形状の内周壁を有する規制部(51)と前記規制部の内周壁に規制されつつ前記規制部の内側において旋回する突出部(52)とをそれぞれ有し、前記旋回スクロールの中心軸に周りに略等間隔に位置する5個の自転防止機構部(50)と、
を備える流体機械。 A fixed scroll (33) having a spiral fixed side wrap (331);
An orbiting scroll (20) made of a resin material, which has a spiral orbiting side wrap (22) forming a fluid chamber (38) for sucking, compressing and discharging a fluid between the fixed side wrap and the fixed side wrap. ,
In order to prevent the orbiting scroll from rotating, a restricting portion (51) having a circular inner peripheral wall and a protruding portion (52) restricted by the inner peripheral wall of the restricting portion and revolving inside the restricting portion (52) are provided. Five rotation preventing mechanism parts (50) each of which is located at substantially equal intervals around the central axis of the orbiting scroll,
A fluid machine comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018233632A JP2020094556A (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Fluid machine |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018233632A JP2020094556A (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Fluid machine |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2018233632A Pending JP2020094556A (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Fluid machine |
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2018
- 2018-12-13 JP JP2018233632A patent/JP2020094556A/en active Pending
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