JP3555702B2 - Scroll type compressor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はスクロール型圧縮機及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機は、固定スクロールと、この固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能に支持された可動スクロールとを有し、固定スクロールと可動スクロールとの間に形成される圧縮室が可動スクロールの公転に基づいて容積減少することにより、圧縮室内の流体を圧縮するものである。固定スクロールは、ハウジングに固定される同心状の固定側板と、この固定側板から垂直に突設され、内外壁面が渦巻き状に形成された固定渦巻体とからなる。可動スクロールは、駆動軸にクランクピンを介して駆動される同心状の可動側板と、この可動側板から垂直に突設され、やはり内外壁面が渦巻き状に形成された可動渦巻体とからなる。これら両渦巻体の内外壁面は、ある渦巻き中心を設定し、互いに位相を180°ずらしたインボリュート曲線等により形成され得る。
【0003】
このスクロール型圧縮機のうち、渦巻き中心と可動渦巻体の重心とが必ずしも一致しないことに着目し、図11の(X,Y)直交座標に模式的に示すように、クランクピンの中心軸であるクランク中心軸線Pと、可動スクロールにおける可動側板の中心軸Q及び可動渦巻体の重心Gとを軸方向で一致させたものが知られている(特公昭64−2794号公報)。
【0004】
このスクロール型圧縮機では、クランク中心軸線Pは駆動軸の中心軸である駆動中心軸線Oより公転半径Rだけ径方向に離反しているため、駆動軸の回転によりクランク中心軸線Pに駆動力Fが作用すれば、トルクF・Rにより可動スクロールが公転駆動される。この間、可動渦巻体は図示しない自転防止機構により自転が防止される。このとき、可動側板が単に同心状に形成されているならば、可動側板の中心軸Q上に可動側板の重心Gが存在することとなるため、可動スクロール全体の重心Gが可動側板の重心G及び可動渦巻体の重心Gと軸方向で一致し、クランク中心軸線Pと可動スクロール全体の重心Gとが軸方向で一致することとなる。
【0005】
このため、このスクロール型圧縮機では、クランク中心軸線P上において遠心力Cが常に駆動中心軸線Oから遠心方向に作用することとなり、公転中の可動スクロールの遠心力Cによるアンバランスを防止することが可能となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スクロール型圧縮機では、可動スクロールの公転に基づいて固定スクロールと可動スクロールとの間に形成される圧縮室が順次容積減少することから、圧縮室内の流体の圧縮反力によるモーメントが可動側板を通じて可動スクロールに作用する。かかる圧縮反力によるモーメントをも考慮した場合、上記のようにクランク中心軸線Pと、可動スクロール全体の重心Gとを軸方向で一致させたスクロール型圧縮機では、動力損失及び異音を生じやすい。
【0007】
すなわち、図12の(x,y)直交座標に示すように、各圧縮室90a〜90eは閉塞されていなければならないことから、可動渦巻体91と固定渦巻体92とは軸方向の接触線T〜T等のうちの2箇所づつで圧縮室90a〜90eを区画している。例えば圧縮室90aは接触線T、Tで区画されている。圧縮反力によるモーメントは、可動渦巻体91を固定渦巻体92に押し付けようとする上記駆動力Fに基づくクランクピンからの押し付け力F’とともに、接触線T〜T等の2箇所及び図示しない自転防止機構の複数箇所のうちのいずれか2箇所により支持されることとなる。
【0008】
ここで、接触線T〜T等及び自転防止機構は、製造上の公差及び圧縮室90a〜90eが内周側に進むに従って高圧にされることを考慮し、最内周側の接触線T、Tが確実に形成され、外周側の接触線T等程若干の間隙をもつようにされ得る。こうすれば、圧縮反力によるモーメントは、低速回転、低圧縮比等により未ださほど大きくないのであれば、まず最内周側の接触線T、Tで支持される。
【0009】
しかし、上記従来のスクロール型圧縮機では、遠心力Cがクランク中心軸線P上において常に駆動中心軸線Oから遠心方向に作用しているにすぎず、かかる圧縮反力のモーメントを低減する力をなんら有さないため、高速回転、高圧縮比等により圧縮反力によるモーメントが大きくなった場合、自転防止機構の不可避の間隙により可動スクロールが微小ながらも自転してしまう。かかる可動スクロールの自転はクランク中心軸線Pを中心として生じる。例えば、可動側板にボス部が設けられ、このボス部がニードル軸受を介してクランクピン側で支持されているならば、クランク中心軸線Pと一致するボス部の中心軸を中心として可動スクロールが自転する。
【0010】
このため、圧縮室90a〜90eを区画している接触線T〜T等のうちの2箇所が微小ながらも離反し、圧縮室90a〜90eのシール性が低下する。こうして、流体漏れを生じ、動力損失を生じてしまう。
また、この場合、圧縮反力によるモーメントを支持していた最内周側の接触線T、Tの一方が離反し、外周側の接触線T等及び自転防止機構の複数箇所のうちのいずれか2箇所で圧縮反力によるモーメントを支持することとなるため、支持点の移動時に異音が生じてしまう。
【0011】
本発明は、スクロール型圧縮機において、圧縮反力によるモーメントが大きくなった場合でも、動力損失及び異音を生じにくくすることを解決すべき課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1のスクロール型圧縮機は、固定側板及び該固定側板と一体に設けられた固定渦巻体からなる固定スクロールと、可動側板及び該可動側板と一体に設けられた可動渦巻体からなり、該固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能に支持された可動スクロールとを有し、該固定スクロールと該可動スクロールとの間に形成される圧縮室が該可動スクロールの公転に基づいて容積減少することにより、該圧縮室内の流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールは、前記圧縮室内の前記流体の圧縮反力によるモーメントを遠心力によるモーメントで可及的に相殺すべく、全体の重心が設定されていることを特徴とする。
【0013】
(2)請求項2のスクロール型圧縮機は、固定側板及び該固定側板と一体に設けられた固定渦巻体からなる固定スクロールと、可動側板及び該可動側板と一体に設けられた可動渦巻体からなり、該固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能に支持された可動スクロールとを有し、該固定スクロールと該可動スクロールとの間に形成される圧縮室が該可動スクロールの公転に基づいて容積減少することにより、該圧縮室内の流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールは、該可動スクロールの遠心力による自転モーメントにより、前記圧縮室内の前記流体の圧縮反力によるモーメントをフーリエ展開した1次成分を打ち消すべく、全体の重心が設定されていることを特徴とする。
【0014】
(3)請求項3のスクロール型圧縮機の製造方法は、可動渦巻体の形状と、該可動渦巻体と一体に設けられる可動側板の形状と、該可動側板上の該可動渦巻体の位置とを仮設定して該可動スクロール全体の仮重心を決定するとともに、駆動軸の駆動中心軸線と、該駆動中心軸線より公転半径だけ径方向に離反し、該可動スクロールを駆動するクランクピンのクランク中心軸線とを設定する第1工程と、
可動渦巻体の形状により決定される圧縮反力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係と、該仮重心により決定される遠心力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係とを求める第2工程と、
該圧縮反力と該遠心力とにより決定される自転モーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係とを求め、該自転モーメントの振幅が最少値になるように該遠心力の振幅と位相差とを変更し、該可動スクロール全体の真の重心が変更した該遠心力の振幅と位相差とをもつべく、該可動スクロール全体の重心を設定する第3工程と、を有することを特徴とする。
【0015】
(4)請求項4のスクロール型圧縮機の製造方法は、可動渦巻体の形状と、該可動渦巻体と一体に設けられる可動側板の形状と、該可動側板上の該可動渦巻体の位置とを仮設定するとともに、駆動軸の駆動中心軸線と、該駆動中心軸線より公転半径だけ径方向に離反し、該可動スクロールを駆動するクランクピンのクランク中心軸線とを設定する第1工程と、 該可動渦巻体の形状により決定される圧縮反力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係を求める第2工程と、
該圧縮反力によるモーメントをフーリエ展開した1次成分を算出し、該1次成分を打ち消すべく遠心力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係を算出し、該可動スクロールの真の重心が該遠心力による関係をもつべく該可動スクロール全体の重心を設定する第3工程と、を有することを特徴とする。
【0016】
(5)請求項5のスクロール型圧縮機の製造方法は、請求項3又は4記載のスクロール型圧縮機の製造方法において、第3工程における可動スクロール全体の重心の設定は、可動側板への肉盛又は肉盗みであることを特徴とする。
【0017】
【作用】
(1)請求項1のスクロール型圧縮機では、可動スクロール全体の重心の設定によりクランク中心軸線周りに遠心力によるモーメントを生じる。そして、圧縮反力によるモーメントにより可動スクロールがクランク中心軸線を中心として自転しようとしても、この遠心力によるモーメントがその圧縮反力によるモーメントを可及的に相殺するため、可動スクロールはクランク中心軸線を中心として自転しにくくなっている。
【0018】
このため、圧縮室を区画している接触線のうちの2箇所は離反しにくく、圧縮室のシール性が確保され、流体漏れを生じにくい。また、圧縮反力によるモーメントを支持する支持点は移動しにくい。
(2)請求項2のスクロール型圧縮機では、可動スクロール全体の重心の設定によりクランク中心軸線周りに遠心力によるモーメントを生じる。そして、圧縮反力によるモーメントにより可動スクロールがクランク中心軸線を中心として自転しようとしても、圧縮反力によるモーメントをフーリエ展開した1次成分を遠心力によるモーメントで打ち消すため、可動スクロールはクランク中心軸線を中心として自転しにくくなっている。
【0019】
このため、請求項1のスクロール型圧縮機と同様、流体漏れを生じにくく、支持点が移動しにくい。
(3)請求項3の製造方法では、まず、第1工程において、可動スクロールにおける可動渦巻体の形状と、可動側板の形状と、可動側板上の可動渦巻体の位置とを仮設定し、可動スクロール全体の仮重心を決定する。また、駆動軸の駆動中心軸線と、可動スクロールを駆動するクランクピンのクランク中心軸線とを設定する。クランク中心軸線は駆動中心軸線より公転半径だけ径方向に離反している。
【0020】
次に、第2工程において、固定渦巻体の形状と可動渦巻体の形状とにより決定される圧縮反力によるモーメントの大きさと駆動軸の回転角との関係と、仮重心により決定される遠心力によるモーメントの大きさと駆動軸の回転角との関係とを求める。
この後、第3工程において、圧縮反力と遠心力とにより決定される自転モーメントの大きさと駆動軸の回転角との関係とを求め、この自転モーメントの振幅が最少値になるように遠心力の振幅と位相差とを変更する。そして、変更した遠心力の振幅と位相差とをもつべく、可動スクロール全体の真の重心を設定する。
【0021】
こうして得られたスクロール型圧縮機では、請求項1の作用を奏すべく、可動スクロール全体の真の重心が設定される。
(4)請求項4の製造方法では、まず、第1工程において、可動スクロールにおける可動渦巻体の形状と、可動側板の形状と、可動側板上の可動渦巻体の位置とを仮設定する。また、駆動軸の駆動中心軸線と、可動スクロールを駆動するクランクピンのクランク中心軸線とを設定する。クランク中心軸線は駆動中心軸線より公転半径だけ径方向に離反している。
【0022】
次に、第2工程において、固定渦巻体の形状と可動渦巻体の形状とにより決定される圧縮反力によるモーメントの大きさと駆動軸の回転角との関係を求める。
この後、第3工程において、圧縮反力によるモーメントをフーリエ展開することにより1次成分を算出する。そして、この1次成分を打ち消すべく、遠心力によるモーメントの大きさと駆動軸の回転角との関係を算出する。次いで、この遠心力による関係をもつべく、可動スクロールの真の重心を設定する。
【0023】
こうして得られたスクロール型圧縮機では、請求項2の作用を奏すべく、可動スクロール全体の真の重心が設定される。
(5)請求項4の製造方法では、可動側板への肉盛又は肉盗みにより可動スクロール全体の重心の設定を設定する。この場合、重心の設定が容易である。
【0024】
【実施例】
以下、各請求項1〜5の発明を具体化した実施例1〜4を図面を参照しつつ説明する。
(実施例1)
実施例1では請求項1、3、5を具体化している。
【0025】
「第1工程」
まず、公知の手段により可動スクロールにおける可動渦巻体の形状を決定する。すなわち、図1に示す(x,y)直交座標の原点に渦巻き中心Qを設定し、この渦巻き中心Qに半径Aの図示しない基礎円を仮定する。そして、基礎円上の点からの距離をr、伸開角をθとし、(x,y)直交座標と一致させた(r,θ)極座標の横軸x上にある基礎円上の始点から
r=A・θ
の第1のインボリュート曲線を最終伸開角まで描く。次いで、この第1のインボリュート曲線から公転半径R分外方に離れた第2のインボリュート曲線を描く。また、第2のインボリュート曲線を渦巻き中心Qと対称位置に反転させることにより、第3のインボリュート曲線を描く。そして、第1のインボリュート曲線上の始点と第3のインボリュート曲線上の始点とを円弧及び直線により滑らかに接続するとともに、第1のインボリュート曲線上の終点を法線により第3のインボリュート曲線に接続し、可動渦巻体1の形状を決定する。
【0026】
また、渦巻き中心Qから可動渦巻体1の外周端に内接する円を描くことにより、可動渦巻体1と一体に設けられる可動側板2の形状を同心円盤状に決定するとともに、可動側板2上の可動渦巻体1の位置とを仮設定する。
このとき、可動側板2の重心Gは渦巻き中心、つまり可動側板2の中心軸Qと一致しているが、可動渦巻体1の重心Gは可動側板2の中心軸Qから離反しており、重心G、G以外の位置に可動スクロール3全体の仮重心Gが決定される。
【0027】
次いで、図2の(X,Y)直交座標に示すように、駆動軸の駆動中心軸線Oと、可動スクロール3を駆動するクランクピンのクランク中心軸線Pとを設定する。クランク中心軸線Pは駆動中心軸線Oより公転半径Rだけ径方向に離反している。このとき、クランク中心軸線Pに(r,θ)極座標の原点、つまり可動側板2の中心軸Qを一致させる(図1参照)。
【0028】
「第2工程」
次に、図1に示すように、(r,θ)極座標の縦軸yから駆動軸の回転角Φ(°)を定める。そして、圧縮反力によるクランク中心軸線P周りのモーメントMpの大きさM(N・m)と駆動軸の回転角Φ(°)との関係を求める。この圧縮反力による関係は、固定渦巻体の形状と可動渦巻体1の形状とにより決定されるが、固定スクロールの固定渦巻体は可動スクロール3の可動渦巻体1の位相を180°ずらすことにより画定されるため、以下のように求められる。
【0029】
すなわち、固定スクロールと可動スクロール3とが形成する圧縮室の当初の閉じ込み容積をV、吸入圧力をp、比熱比をκとし、容積減少しつつある圧縮室の閉じ込み容積をV、内圧をpとすれば、断熱圧縮により数1が成立する。
【0030】
【数1】

Figure 0003555702
【0031】
そして、その圧縮室を形成する可動渦巻体1の内壁面にある点を仮定し、単位ベクトルを数2のように定義すれば、その点に作用する力は、その圧縮室の内面積をSとすることにより、数3で表される。
【0032】
【数2】
Figure 0003555702
【0033】
【数3】
Figure 0003555702
【0034】
このため、圧縮反力によるモーメントMpは数4により表される。
【0035】
【数4】
Figure 0003555702
【0036】
この圧縮反力によるモーメントMpの大きさM(N・m)と駆動軸の回転角Φ(°)との関係を図3のグラフに示す。上記公報記載の技術のようにクランク中心軸線Pと、可動スクロール全体の重心Gとを軸方向で一致させたスクロール型圧縮機では、かかる圧縮反力の大きな振幅により動力損失及び異音を生じやすかったのである。
【0037】
また、遠心力によるクランク中心軸線P周りのモーメントMcの大きさ(N・m)と駆動軸の回転角Φ(°)との関係を求める。この遠心力による関係は図1に示す仮重心Gにより決定されるため、以下のように求められる。
すなわち、このスクロール型圧縮機では、図2の(X,Y)直交座標に示すように、駆動軸の回転によりクランク中心軸線Pに駆動力Fが作用すれば、トルクF・Rにより可動スクロールが公転駆動される。このとき、遠心力C、C…は仮重心Gにおいて駆動中心軸線Oから遠心方向に作用するが、このスクロール型圧縮機では、仮重心Gがクランク中心軸線Pと一致していない。このため、仮重心Gと駆動中心軸線Oとの距離R、R…は回転角Φ(°)の変化に応じて正弦的に変化し、遠心力C、C…は距離R、R…に応じて正弦的に変化する。このため、図4に示すように、クランク中心軸線Pを原点とする(X’,Y’)直交座標に遠心力C、C…のベクトルを拡大して写像すれば、遠心力C、C…によるモーメントMcがクランク中心軸線P周りに生じ、遠心力C、C…によるモーメントMcは回転角Φ(°)に応じて正弦的に変化することがわかる。
【0038】
したがって、遠心力によるモーメントMcは、振幅をa’、位相差をφ’、定数をb’とすれば、数5により表される。
【0039】
【数5】
Figure 0003555702
【0040】
「第3工程」
そして、圧縮反力によるモーメントMpと遠心力によるモーメントMcとの回転角Φ(°)毎の合計を求めれば、これが自転モーメントMmである。
次いで、自転モーメントMmの振幅が最少値になるようにモーメントMcの振幅a’、位相差φ’及び定数b’を変更する。変更後の振幅をa、位相差をφ、定数をb、真の重心Gの図1の(x,y)直交座標上の位置を(x,y)、可動スクロールの質量をmとし、駆動軸の角速度をωとすれば、図1を拡大して示す図5から数6、数7が成立する。
【0041】
【数6】
Figure 0003555702
【0042】
【数7】
Figure 0003555702
【0043】
そして、求めた座標(x,y)上に可動スクロール3全体の真の重心Gがくるように可動側板2の裏面に肉盛又は肉盗みを行なう。図1に真の重心Gを示す。
こうして得られたスクロール型圧縮機では、可動スクロール3全体の真の重心Gの設定により、クランク中心軸線P周りに遠心力によるモーメントMcを生じる。そして、圧縮反力によるモーメントMpにより可動スクロール3がクランク中心軸線Pを中心として自転しようとしても、この遠心力によるモーメントMcがその圧縮反力によるモーメントMpを可及的に相殺するため、可動スクロール3はクランク中心軸線Pを中心として自転しにくくなっている。
【0044】
すなわち、このスクロール型圧縮機では、図3に示すように、自転モーメントMmは圧縮反力によるモーメントMpよりもΔMだけ振幅が小さくなっている。このため、このスクロール型圧縮機では、圧縮室を区画している接触線のうちの2箇所は離反しにくく、圧縮室のシール性が確保され、流体漏れを生じにくい。また、圧縮反力によるモーメントMpを支持する支持点は移動しにくい。
【0045】
したがって、このスクロール型圧縮機は、高速回転、高圧縮比等により圧縮反力によるモーメントMpが大きくなった場合でも、動力損失及び異音を生じにくいものである。
(実施例2)
実施例2では請求項2、3、5を具体化している。
【0046】
「第1工程」
まず、実施例1と同様、図1及び図2に示すように、可動スクロール3における可動渦巻体1の形状と、可動側板2の形状と、可動側板2上の可動渦巻体1の位置とを仮設定する。
また、駆動軸の駆動中心軸線Oと、可動スクロール3を駆動するクランクピンのクランク中心軸線Pとを設定する。
【0047】
「第2工程」
次に、実施例1と同様、固定渦巻体の形状と可動渦巻体1の形状とにより決定される圧縮反力によるモーメントMpの大きさM(N・m)と駆動軸の回転角Φ(°)との関係を求める。この圧縮反力によるモーメントMpを図6に示す。
「第3工程」
この後、数8のf(x)にモーメントMpを代入することにより、モーメントMpをフーリエ変換する。
【0048】
【数8】
Figure 0003555702
【0049】
フーリエ級数の10次成分までの係数を図7に示す。
圧縮反力によるモーメントMpの周期は2π(rad)つまり180(°)であり、また遠心力によるモーメントMcの周期も同じく2π(rad)つまり180(°)となる。このため、圧縮反力によるモーメントMpのうち回転角の1次成分を打ち消すことがモーメントMpを低減するのに有効である。このことは、図7に示すように、2次成分以降の係数が小さいことにも裏付けされている。
【0050】
よって、圧縮反力によるモーメントMpをフーリエ展開した1次成分Mp’は数9で与えられる。
【0051】
【数9】
Figure 0003555702
【0052】
ここで、a’は振幅、φ’は位相差、b’は定数を示す。
そして、数9の振幅a’を−a’とし、数10のように、モーメントMp’を完全に打ち消す遠心力によるモーメントMcを算出する。
【0053】
【数10】
Figure 0003555702
【0054】
実施例2の可動渦巻体1の形状により得られた圧縮反力によるモーメントMpをフーリエ展開した1次成分Mp’は数11であった。
【0055】
【数11】
Figure 0003555702
【0056】
次いで、可動スクロール1の真の重心Gが数10の遠心力関係をもつべく可動側板2に肉盛又は肉盗みを行なう。
なお、可動スクロール3全体の真の重心G(x,y)は数12、数13を満たす。ここで、可動スクロールの質量はm、駆動軸の角速度はωである。
【0057】
【数12】
Figure 0003555702
【0058】
【数13】
Figure 0003555702
【0059】
こうして得られたスクロール型圧縮機では、図8に示すように、自転モーメントMmは真の重心GによるモーメントMcにより打ち消された結果、圧縮反力によるモーメントMpよりも振幅が小さくなっている。このため、このスクロール型圧縮機においても、実施例1と同様の作用及び効果を奏することができる。
(実施例3)
実施例3では、インボリュート曲線よりも伸開角θの増加に応じて徐々に減衰する曲線で可動渦巻体1及び固定渦巻体の形状を決定している。他の構成は実施例1と同一である。
【0060】
すなわち、図9に示す(x,y)直交座標の原点に渦巻き中心Qを設定し、この渦巻き中心Qに半径Aの図示しない基礎円を仮定する。そして、基礎円上の点からの距離をr、伸開角をθ、正の定数をB、2以上の次数をnとし、(x,y)直交座標と一致させた(r,θ)極座標の横軸x上にある基礎円上の始点から
r=A・θ−Bθ
の第1の曲線を最終伸開角まで描く。次いで、この第1の曲線から公転半径R分外方に離れた第2の曲線を描く。また、第2の曲線を渦巻き中心Qと対称位置に反転させることにより、第3の曲線を描く。そして、第1の曲線上の始点と第3の曲線上の始点とを円弧及び直線により滑らかに接続するとともに、第1の曲線上の終点を法線により第3の曲線に接続し、可動渦巻体1の形状を決定する。
【0061】
こうして決定された可動渦巻体1の形状等では、真の重心Gは図9に示す位置とすべきことが明らかとなった。このスクロール型圧縮機においても、実施例1と同様の作用及び効果を奏することができる。
(実施例4)
実施例4では、アルキメデス曲線で可動渦巻体1及び固定渦巻体の形状を決定している。他の構成は実施例1と同一である。
【0062】
すなわち、図10に示す(x,y)直交座標の原点に渦巻き中心Qを設定し、この渦巻き中心Qから
r=A・θ
の第1のアルキメデス曲線を最終伸開角まで描く。ここで、Aは正の定数、rは渦巻き中心Qからの距離、θは(r,θ)極座標を(x,y)直交座標と一致させた場合の横軸xからの伸開角である。次いで、この第1のアルキメデス曲線から公転半径R分外方に離れた第2のアルキメデス曲線を描く。また、第2のアルキメデス曲線を渦巻き中心Qと対称位置に反転させることにより、第3のアルキメデス曲線を描く。そして、第1のアルキメデス曲線上のある点と第3のアルキメデス曲線上のある点とを円弧及び直線により滑らかに接続するとともに、第1のアルキメデス曲線上の終点を法線により第3のアルキメデス曲線に接続し、可動渦巻体1の形状を決定する。
【0063】
こうして決定された可動渦巻体1の形状等では、真の重心Gは図10に示す位置とすべきことが明らかとなった。このスクロール型圧縮機においても、実施例1と同様の作用及び効果を奏することができる。
【0064】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1、2のスクロール型圧縮機は、請求項1、2記載の構成を採用しているため、動力損失及び異音を生じにくいものである。
また、請求項3〜5のスクロール型圧縮機の製造方法を採用すれば、請求項1、2のスクロール型圧縮機を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係り、可動スクロールの平面図である。
【図2】実施例1に係り、駆動軸の駆動中心軸線の位置、クランク中心軸線のの位置等を模式的に示す直交座標である。
【図3】実施例1に係り、モーメントの大きさと駆動軸の回転角との関係を示すグラフである。
【図4】実施例1に係り、クランク中心軸線周りの遠心力を示すベクトル図である。
【図5】実施例1に係り、図1の拡大図である。
【図6】実施例2に係り、圧縮反力によるモーメントの大きさ及びフーリエ級数の1次成分の大きさと、駆動軸の回転角との関係を示すグラフである。
【図7】実施例2に係り、圧縮反力によるモーメントにおいて、大きさと次数との関係を示すグラフである。
【図8】実施例2に係り、圧縮反力によるモーメントの大きさ及び自転モーメントの大きさと、駆動軸の回転角との関係を示すグラフである。
【図9】実施例3に係り、可動スクロールの平面図である。
【図10】実施例4に係り、可動スクロールの平面図である。
【図11】従来例に係り、駆動軸の駆動中心軸線の位置、クランク中心軸線のの位置等を模式的に示す直交座標である。
【図12】一般的なスクロール型圧縮機の固定渦巻体と可動渦巻体とを示す平面図である。
【符号の説明】
3…可動スクロール 2…可動側板 1…可動渦巻体
Mp…圧縮反力によるモーメント Mc…遠心力によるモーメント
G…真の重心 G…仮重心 O…駆動中心軸線
R…公転半径 P…クランク中心軸線 Φ…回転角
Mm…自転モーメント a、a’…振幅 φ、φ’…位相差[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a scroll compressor and a method for manufacturing the scroll compressor.
[0002]
[Prior art]
The scroll type compressor has a fixed scroll and a movable scroll which is non-rotatably and revolvably supported opposite to the fixed scroll, and a compression chamber formed between the fixed scroll and the movable scroll has a movable scroll. The fluid in the compression chamber is compressed by reducing the volume based on the revolution of. The fixed scroll includes a concentric fixed side plate fixed to the housing, and a fixed spiral body vertically projecting from the fixed side plate and having inner and outer wall surfaces formed in a spiral shape. The movable scroll includes a concentric movable side plate driven by a drive shaft via a crank pin, and a movable scroll body vertically projecting from the movable side plate and having inner and outer wall surfaces formed in a spiral shape. The inner and outer wall surfaces of these two spiral bodies can be formed by an involute curve or the like which sets a certain spiral center and is 180 ° out of phase with each other.
[0003]
Focusing on the fact that the center of the spiral does not always coincide with the center of gravity of the movable spiral body in this scroll type compressor, as shown schematically in (X, Y) orthogonal coordinates in FIG. A certain crank center axis P, a center axis Q of a movable side plate in a movable scroll, and a center of gravity G of a movable scroll.2Are known in the axial direction (Japanese Patent Publication No. 64-2794).
[0004]
In this scroll type compressor, the crank center axis P is radially separated from the drive center axis O, which is the center axis of the drive shaft, by the revolution radius R. Therefore, the drive force F is applied to the crank center axis P by the rotation of the drive shaft. Works, the orbiting scroll is driven to revolve by the torque FR. During this time, the movable spiral body is prevented from rotating by a rotation preventing mechanism (not shown). At this time, if the movable side plate is simply formed concentrically, the center of gravity G of the movable side plate is placed on the center axis Q of the movable side plate.1Exists, the center of gravity G of the entire movable scroll is set to the center of gravity G of the movable side plate.1And the center of gravity G of the movable spiral body2In the axial direction, and the center axis P of the crank and the center of gravity G of the entire movable scroll coincide in the axial direction.
[0005]
For this reason, in this scroll compressor, the centrifugal force C always acts in the centrifugal direction on the crank center axis P from the drive center axis O, and the unbalance due to the centrifugal force C of the orbiting scroll during rotation is prevented. Is possible.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the scroll compressor, the volume of the compression chamber formed between the fixed scroll and the movable scroll sequentially decreases based on the revolution of the movable scroll. Acts on the movable scroll through. When the moment due to the compression reaction force is also taken into consideration, in the scroll compressor in which the crank center axis P and the center of gravity G of the entire orbiting scroll are aligned in the axial direction as described above, power loss and abnormal noise are likely to occur. .
[0007]
That is, as shown by (x, y) orthogonal coordinates in FIG. 12, each of the compression chambers 90a to 90e must be closed, so that the movable spiral body 91 and the fixed spiral body 92 have an axial contact line T.1~ T6The compression chambers 90a to 90e are partitioned by two of the above. For example, the compression chamber 90a has a contact line T3, T5It is divided by. The moment due to the compression reaction force, together with the pressing force F ′ from the crankpin based on the driving force F for pressing the movable spiral body 91 against the fixed spiral body 92, together with the contact line T1~ T6Etc. and any two of the plurality of rotation preventing mechanisms (not shown).
[0008]
Here, the contact line T1~ T6In consideration of the manufacturing tolerance and the fact that the compression chambers 90a to 90e are increased in pressure toward the inner peripheral side, the innermost contact line T1, T2Is reliably formed, and the contact line T on the outer peripheral side is formed.3It can be made to have a slightly smaller gap. In this case, if the moment due to the compression reaction force is not so large due to low-speed rotation, low compression ratio, etc., first, the contact line T on the innermost peripheral side1, T2Supported by
[0009]
However, in the above-mentioned conventional scroll type compressor, the centrifugal force C is always acting on the crank center axis P in the centrifugal direction from the drive center axis O, and a force for reducing the moment of the compression reaction force is generated. When the moment due to the compression reaction force increases due to high-speed rotation, high compression ratio, or the like, the movable scroll will rotate, albeit minute, due to the inevitable gap of the rotation preventing mechanism. Such rotation of the orbiting scroll occurs around the crank center axis P. For example, if a boss is provided on the movable side plate and this boss is supported on the crankpin side via a needle bearing, the movable scroll rotates around the center axis of the boss that coincides with the crank center axis P. I do.
[0010]
For this reason, the contact line T partitioning the compression chambers 90a to 90e.1~ T6And the like are separated from each other, albeit minutely, and the sealing performance of the compression chambers 90a to 90e is reduced. Thus, fluid leakage occurs and power loss occurs.
In this case, the contact line T on the innermost peripheral side that supported the moment due to the compression reaction force.1, T2Are separated, and the contact line T on the outer peripheral side3Since the moment due to the compression reaction force is supported at any two positions among the plural positions of the rotation preventing mechanism and the like, abnormal noise occurs when the support point moves.
[0011]
An object of the present invention is to solve the problem of making it difficult for power loss and abnormal noise to occur even when the moment due to the compression reaction force is increased in a scroll compressor.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
(1) A scroll type compressor according to claim 1 comprises a fixed scroll comprising a fixed side plate and a fixed spiral provided integrally with the fixed side plate, and a movable scroll provided integrally with the movable side plate and the movable side plate. A movable scroll that is supported so as to be non-rotatable and revolvable in opposition to the fixed scroll, and a compression chamber formed between the fixed scroll and the movable scroll is based on the revolution of the movable scroll. In a scroll compressor that compresses a fluid in the compression chamber by reducing the volume,
The movable scroll has an overall center of gravity set so that a moment due to a compression reaction force of the fluid in the compression chamber is offset as much as possible by a moment due to a centrifugal force.
[0013]
(2) The scroll-type compressor according to claim 2 comprises a fixed scroll comprising a fixed side plate and a fixed spiral provided integrally with the fixed side plate, and a movable side plate and a movable scroll provided integrally with the movable side plate. A movable scroll that is supported so as to be non-rotatable and revolvable in opposition to the fixed scroll, and a compression chamber formed between the fixed scroll and the movable scroll is based on the revolution of the movable scroll. In a scroll compressor that compresses a fluid in the compression chamber by reducing the volume,
The center of gravity of the entire movable scroll is set so as to cancel the first-order component obtained by Fourier-expanding the moment due to the compression reaction force of the fluid in the compression chamber by the rotation moment due to the centrifugal force of the movable scroll. And
[0014]
(3) The method of manufacturing a scroll compressor according to claim 3, wherein the shape of the movable scroll, the shape of the movable side plate provided integrally with the movable scroll, and the position of the movable scroll on the movable side plate are determined. Is temporarily set to determine the temporary center of gravity of the entire movable scroll, and the crank center of a crank pin that is radially separated from the drive center axis of the drive shaft by the revolving radius from the drive center axis to drive the movable scroll. A first step of setting an axis,
The relationship between the magnitude of the moment by the compression reaction force determined by the shape of the movable spiral body and the rotation angle of the drive shaft, and the relationship between the magnitude of the moment by the centrifugal force determined by the temporary center of gravity and the rotation angle of the drive shaft A second step of determining the relationship;
The relationship between the magnitude of the rotation moment determined by the compression reaction force and the centrifugal force and the rotation angle of the drive shaft is determined, and the amplitude and the magnitude of the centrifugal force are set so that the amplitude of the rotation moment becomes a minimum value. And a third step of setting the center of gravity of the entire movable scroll so that the true center of gravity of the entire movable scroll has the changed amplitude and phase difference of the centrifugal force. I do.
[0015]
(4) The method for manufacturing a scroll compressor according to claim 4, wherein the shape of the movable scroll, the shape of the movable side plate provided integrally with the movable scroll, and the position of the movable scroll on the movable side plate are determined. And a first step of setting a drive center axis of the drive shaft and a crank center axis of a crank pin that is radially separated from the drive center axis by an orbital radius and drives the movable scroll. A second step of determining the relationship between the magnitude of the moment due to the compression reaction force determined by the shape of the movable spiral body and the rotation angle of the drive shaft;
A first-order component obtained by Fourier-expanding the moment due to the compression reaction force is calculated, and the relationship between the magnitude of the moment due to centrifugal force and the rotation angle of the drive shaft is calculated to cancel the first-order component. A third step of setting the center of gravity of the entire movable scroll so that the center of gravity has a relationship based on the centrifugal force.
[0016]
(5) The method for manufacturing a scroll compressor according to claim 5 is the method for manufacturing a scroll compressor according to claim 3 or 4, wherein the setting of the center of gravity of the entire movable scroll in the third step is performed by adding a thickness to the movable side plate. It is characterized by being sashimi or stealing.
[0017]
[Action]
(1) In the scroll compressor according to the first aspect, a moment due to centrifugal force is generated around the central axis of the crank by setting the center of gravity of the entire movable scroll. And, even if the movable scroll tries to rotate around the crank center axis due to the moment due to the compression reaction force, the moment due to the centrifugal force cancels the moment due to the compression reaction force as much as possible, so the movable scroll moves along the crank center axis. It is difficult to rotate as the center.
[0018]
For this reason, it is difficult for two places of the contact lines that define the compression chamber to separate from each other, the sealing performance of the compression chamber is secured, and fluid leakage hardly occurs. In addition, the support point that supports the moment due to the compression reaction force is difficult to move.
(2) In the scroll compressor according to the second aspect, a moment due to centrifugal force is generated around the central axis of the crank by setting the center of gravity of the entire movable scroll. And even if the movable scroll tries to rotate around the crank center axis due to the moment due to the compression reaction force, the movable scroll moves along the crank center axis because the primary component obtained by Fourier-expanding the moment due to the compression reaction force is canceled by the moment due to the centrifugal force. It is difficult to rotate as the center.
[0019]
Therefore, similarly to the scroll compressor of the first aspect, fluid leakage hardly occurs, and the support point is hard to move.
(3) In the manufacturing method according to claim 3, first, in the first step, the shape of the movable scroll in the movable scroll, the shape of the movable side plate, and the position of the movable scroll on the movable side plate are provisionally set, and the movable scroll is moved. Determine the temporary center of gravity of the entire scroll. Further, a drive center axis of the drive shaft and a crank center axis of a crank pin for driving the movable scroll are set. The crank center axis is radially separated from the drive center axis by the revolution radius.
[0020]
Next, in the second step, the relationship between the magnitude of the moment due to the compression reaction force determined by the shape of the fixed spiral and the shape of the movable spiral and the rotation angle of the drive shaft, and the centrifugal force determined by the temporary center of gravity And the relationship between the magnitude of the moment and the rotation angle of the drive shaft are determined.
Thereafter, in a third step, the relationship between the magnitude of the rotation moment determined by the compression reaction force and the centrifugal force and the rotation angle of the drive shaft is determined, and the centrifugal force is set so that the amplitude of the rotation moment becomes the minimum value. Change the amplitude and the phase difference. Then, the true center of gravity of the entire movable scroll is set so as to have the changed amplitude and phase difference of the centrifugal force.
[0021]
In the scroll compressor thus obtained, the true center of gravity of the entire movable scroll is set in order to achieve the effect of the first aspect.
(4) In the manufacturing method according to claim 4, first, in the first step, the shape of the movable scroll in the movable scroll, the shape of the movable side plate, and the position of the movable scroll on the movable side plate are provisionally set. Further, a drive center axis of the drive shaft and a crank center axis of a crank pin for driving the movable scroll are set. The crank center axis is radially separated from the drive center axis by the revolution radius.
[0022]
Next, in the second step, the relationship between the magnitude of the moment due to the compression reaction force determined by the shape of the fixed spiral and the shape of the movable spiral and the rotation angle of the drive shaft is determined.
Thereafter, in a third step, a first-order component is calculated by Fourier-expanding the moment due to the compression reaction force. Then, in order to cancel the primary component, the relationship between the magnitude of the moment due to the centrifugal force and the rotation angle of the drive shaft is calculated. Next, a true center of gravity of the orbiting scroll is set so as to have a relationship based on the centrifugal force.
[0023]
In the scroll compressor thus obtained, the true center of gravity of the entire movable scroll is set in order to achieve the effect of the second aspect.
(5) In the manufacturing method of the fourth aspect, the center of gravity of the entire movable scroll is set by overlaying or stealing the movable side plate. In this case, the setting of the center of gravity is easy.
[0024]
【Example】
Hereinafter, Examples 1 to 4 that embody the invention of Claims 1 to 5 will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
In the first embodiment, claims 1, 3, and 5 are embodied.
[0025]
"First step"
First, the shape of the movable scroll in the movable scroll is determined by known means. That is, a spiral center Q is set at the origin of the (x, y) orthogonal coordinates shown in FIG. 1, and a base circle (not shown) having a radius A is assumed at the spiral center Q. The distance from a point on the base circle is r, the angle of extension is θ, and the starting point on the base circle on the horizontal axis x of the (r, θ) polar coordinate is made to coincide with the (x, y) rectangular coordinates.
r = A · θ
Is drawn to the final extension angle. Next, a second involute curve is drawn outward from the first involute curve by the revolution radius R. In addition, a third involute curve is drawn by inverting the second involute curve to a position symmetrical with respect to the spiral center Q. Then, the start point on the first involute curve and the start point on the third involute curve are smoothly connected by an arc and a straight line, and the end point on the first involute curve is connected to the third involute curve by a normal. Then, the shape of the movable scroll 1 is determined.
[0026]
Further, by drawing a circle inscribed from the spiral center Q to the outer peripheral end of the movable spiral body 1, the shape of the movable side plate 2 provided integrally with the movable spiral body 1 is determined to be a concentric disk shape, and The position of the movable scroll 1 is provisionally set.
At this time, the center of gravity G of the movable side plate 21Corresponds to the center of the spiral, that is, the center axis Q of the movable side plate 2, but the center of gravity G of the movable spiral 12Is separated from the center axis Q of the movable side plate 2 and the center of gravity G1, G2The temporary center of gravity G of the entire movable scroll 3 at a position other than0Is determined.
[0027]
Next, as shown by the (X, Y) orthogonal coordinates in FIG. 2, the drive center axis O of the drive shaft and the crank center axis P of the crank pin for driving the movable scroll 3 are set. The crank center axis P is radially separated from the drive center axis O by the revolution radius R. At this time, the origin of the (r, θ) polar coordinate, that is, the center axis Q of the movable side plate 2 is made to coincide with the crank center axis P (see FIG. 1).
[0028]
"Second step"
Next, as shown in FIG. 1, the rotation angle Φ (°) of the drive shaft is determined from the vertical axis y of the (r, θ) polar coordinate. Then, the relationship between the magnitude M (N · m) of the moment Mp around the crank axis P due to the compression reaction force and the rotation angle Φ (°) of the drive shaft is determined. The relationship due to the compression reaction force is determined by the shape of the fixed scroll and the shape of the movable scroll 1. The fixed scroll of the fixed scroll is shifted by 180 ° from the phase of the movable scroll 1 of the movable scroll 3. Because it is defined, it is required as follows.
[0029]
That is, the initial closed volume of the compression chamber formed by the fixed scroll and the movable scroll 3 is V0, The suction pressuresAssuming that the specific heat ratio is κ, the closed volume of the compression chamber whose volume is decreasing is V, and the internal pressure is p, Equation 1 is established by adiabatic compression.
[0030]
(Equation 1)
Figure 0003555702
[0031]
Then, assuming a point on the inner wall surface of the movable spiral body 1 forming the compression chamber and defining a unit vector as shown in Equation 2, the force acting on that point will be expressed by the inner area of the compression chamber as S. By this, it is expressed by Expression 3.
[0032]
(Equation 2)
Figure 0003555702
[0033]
(Equation 3)
Figure 0003555702
[0034]
Therefore, the moment Mp due to the compression reaction force is expressed by Equation 4.
[0035]
(Equation 4)
Figure 0003555702
[0036]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the magnitude M (N · m) of the moment Mp due to the compression reaction force and the rotation angle Φ (°) of the drive shaft. In the scroll compressor in which the crank center axis P and the center of gravity G of the entire orbiting scroll are axially coincident with each other as in the technique described in the above publication, a large amplitude of the compression reaction force tends to cause power loss and abnormal noise. It was.
[0037]
Further, the relationship between the magnitude (N · m) of the moment Mc around the crank axis P due to the centrifugal force and the rotation angle Φ (°) of the drive shaft is obtained. The relationship by the centrifugal force is as shown in FIG.0Is determined as follows.
That is, in this scroll compressor, as shown by the (X, Y) orthogonal coordinates in FIG. 2, when the driving force F acts on the crank center axis P by the rotation of the driving shaft, the movable scroll is formed by the torque FR. The orbit is driven. At this time, the centrifugal force C1, C2... is the temporary center of gravity G0Act in the centrifugal direction from the drive center axis O, but in this scroll compressor, the temporary center of gravity G0Does not coincide with the crank center axis P. Therefore, the temporary center of gravity G0R between the motor and the drive center axis O1, R2... changes sinusoidally according to the change of the rotation angle Φ (°), and the centrifugal force C1, C2... is the distance R1, R2It changes sinusoidally according to. Therefore, as shown in FIG. 4, the centrifugal force C is expressed in (X ', Y') orthogonal coordinates with the crank center axis P as the origin.1, C2If the vector of ... is enlarged and mapped, the centrifugal force C1, C2Are generated around the crank axis P and the centrifugal force C1, C2It can be seen that the moment Mc changes sinusoidally according to the rotation angle Φ (°).
[0038]
Therefore, the moment Mc due to the centrifugal force is represented by Equation 5 if the amplitude is a ', the phase difference is φ', and the constant is b '.
[0039]
(Equation 5)
Figure 0003555702
[0040]
"Third step"
When the sum of the moment Mp due to the compression reaction force and the moment Mc due to the centrifugal force for each rotation angle Φ (°) is obtained, this is the rotation moment Mm.
Next, the amplitude a ′, the phase difference φ ′, and the constant b ′ of the moment Mc are changed so that the amplitude of the rotation moment Mm becomes the minimum value. The changed amplitude is a, the phase difference is φ, the constant is b, and the position of the true center of gravity G on the (x, y) orthogonal coordinates in FIG.G, YGIf the mass of the orbiting scroll is m and the angular velocity of the drive shaft is ω, Equations 6 and 7 are established from FIG.
[0041]
(Equation 6)
Figure 0003555702
[0042]
(Equation 7)
Figure 0003555702
[0043]
Then, the obtained coordinates (xG, YG) Overlaying or stealing is performed on the back surface of the movable side plate 2 so that the true center of gravity G of the entire movable scroll 3 comes above. FIG. 1 shows the true center of gravity G.
In the scroll compressor thus obtained, a moment Mc due to centrifugal force is generated around the crank axis P by setting the true center of gravity G of the entire movable scroll 3. Even if the movable scroll 3 attempts to rotate around the crank axis P due to the moment Mp due to the compression reaction force, the moment Mc due to the centrifugal force cancels the moment Mp due to the compression reaction force as much as possible. No. 3 is hard to rotate around the crank center axis P.
[0044]
That is, in this scroll compressor, as shown in FIG. 3, the rotation moment Mm has a smaller amplitude than the moment Mp due to the compression reaction force by ΔM. Therefore, in this scroll compressor, two of the contact lines that partition the compression chamber are unlikely to separate from each other, the sealing performance of the compression chamber is ensured, and fluid leakage hardly occurs. Further, the support point that supports the moment Mp due to the compression reaction force is difficult to move.
[0045]
Therefore, this scroll compressor is unlikely to cause power loss and abnormal noise even when the moment Mp due to the compression reaction force increases due to high speed rotation, high compression ratio, and the like.
(Example 2)
In the second embodiment, claims 2, 3, and 5 are embodied.
[0046]
"First step"
First, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the shape of the movable scroll 1 in the movable scroll 3, the shape of the movable side plate 2, and the position of the movable scroll 1 on the movable side plate 2 are described. Set temporarily.
Further, a drive center axis O of the drive shaft and a crank center axis P of a crankpin for driving the orbiting scroll 3 are set.
[0047]
"Second step"
Next, as in the first embodiment, the magnitude M (N · m) of the moment Mp due to the compression reaction force determined by the shape of the fixed spiral body and the shape of the movable spiral body 1 and the rotation angle Φ (° ) And the relationship. FIG. 6 shows the moment Mp due to the compression reaction force.
"Third step"
Thereafter, the moment Mp is Fourier-transformed by substituting the moment Mp into f (x) in Expression 8.
[0048]
(Equation 8)
Figure 0003555702
[0049]
The coefficients up to the tenth order component of the Fourier series are shown in FIG.
The period of the moment Mp due to the compression reaction force is 2π (rad), that is, 180 (°), and the period of the moment Mc due to the centrifugal force is also 2π (rad), that is, 180 (°). Therefore, canceling out the primary component of the rotation angle out of the moment Mp due to the compression reaction force is effective in reducing the moment Mp. This is supported by the fact that the coefficients after the second-order component are small as shown in FIG.
[0050]
Therefore, the primary component Mp 'obtained by Fourier-expanding the moment Mp due to the compression reaction force is given by Expression 9.
[0051]
(Equation 9)
Figure 0003555702
[0052]
Here, a 'is an amplitude,?' Is a phase difference, and b 'is a constant.
Then, the amplitude a ′ in Equation 9 is set to −a ′, and the moment Mc due to the centrifugal force that completely cancels the moment Mp ′ is calculated as in Equation 10.
[0053]
(Equation 10)
Figure 0003555702
[0054]
The primary component Mp 'obtained by Fourier-expanding the moment Mp due to the compression reaction force obtained by the shape of the movable spiral body 1 of Example 2 was represented by Formula 11.
[0055]
(Equation 11)
Figure 0003555702
[0056]
Next, overlaying or stealing is performed on the movable side plate 2 so that the true center of gravity G of the movable scroll 1 has a centrifugal force relationship of several tens.
Note that the true center of gravity G (xG, YG) Satisfies Equations 12 and 13. Here, the mass of the movable scroll is m, and the angular velocity of the drive shaft is ω.
[0057]
(Equation 12)
Figure 0003555702
[0058]
(Equation 13)
Figure 0003555702
[0059]
In the scroll compressor thus obtained, as shown in FIG. 8, the rotation moment Mm is canceled out by the moment Mc due to the true center of gravity G, and as a result, the amplitude is smaller than the moment Mp due to the compression reaction force. For this reason, the same operation and effect as in the first embodiment can also be obtained in this scroll compressor.
(Example 3)
In the third embodiment, the shapes of the movable spiral body 1 and the fixed spiral body are determined by a curve that gradually decreases with an increase in the expansion angle θ from the involute curve. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0060]
That is, a spiral center Q is set at the origin of the (x, y) orthogonal coordinates shown in FIG. 9 and a base circle (not shown) having a radius A is assumed at the spiral center Q. Then, the distance from a point on the base circle is r, the angle of extension is θ, the positive constant is B, the order of 2 or more is n, and (r, θ) polar coordinates are made to match the (x, y) rectangular coordinates. From the starting point on the base circle on the horizontal axis x of
r = A · θ-Bθn
Is drawn until the final extension angle. Next, a second curve is drawn outward from the first curve by the revolution radius R. In addition, a third curve is drawn by inverting the second curve to a position symmetrical with respect to the spiral center Q. Then, the start point on the first curve and the start point on the third curve are smoothly connected by an arc and a straight line, and the end point on the first curve is connected to the third curve by a normal line. The shape of the body 1 is determined.
[0061]
With the shape and the like of the movable spiral body 1 determined in this way, it has become clear that the true center of gravity G should be at the position shown in FIG. In this scroll compressor, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
(Example 4)
In the fourth embodiment, the shapes of the movable scroll 1 and the fixed scroll are determined by the Archimedes curve. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0062]
That is, the spiral center Q is set at the origin of the (x, y) orthogonal coordinates shown in FIG.
r = A · θ
Draw the first Archimedes curve to the final extension angle. Here, A is a positive constant, r is the distance from the spiral center Q, and θ is the angle of expansion from the horizontal axis x when the (r, θ) polar coordinate is matched with the (x, y) rectangular coordinate. . Next, a second Archimedes curve is drawn away from the first Archimedes curve by an orbital radius R outward. Further, a third Archimedes curve is drawn by inverting the second Archimedes curve to a position symmetrical with respect to the spiral center Q. Then, a certain point on the first Archimedes curve and a certain point on the third Archimedes curve are smoothly connected by an arc and a straight line, and the end point on the first Archimedes curve is connected to the third Archimedes curve by a normal line. To determine the shape of the movable scroll 1.
[0063]
With the shape of the movable scroll 1 determined in this way, it is clear that the true center of gravity G should be at the position shown in FIG. In this scroll compressor, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0064]
【The invention's effect】
As described in detail above, the scroll-type compressors according to the first and second aspects adopt the configuration according to the first and second aspects, so that power loss and abnormal noise hardly occur.
Further, if the method for manufacturing a scroll compressor according to claims 3 to 5 is adopted, the scroll compressor according to claims 1 and 2 can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a movable scroll according to a first embodiment.
FIG. 2 is orthogonal coordinates schematically showing a position of a drive center axis of a drive shaft, a position of a crank center axis, and the like according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a magnitude of a moment and a rotation angle of a drive shaft according to the first embodiment.
FIG. 4 is a vector diagram showing a centrifugal force around a crank central axis according to the first embodiment.
FIG. 5 is an enlarged view of FIG. 1 according to the first embodiment.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the magnitude of the moment due to the compression reaction force and the magnitude of the first-order component of the Fourier series and the rotation angle of the drive shaft according to the second embodiment.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a magnitude and an order in a moment due to a compression reaction force according to the second embodiment.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the magnitude of the moment due to the compression reaction force and the magnitude of the rotation moment and the rotation angle of the drive shaft according to the second embodiment.
FIG. 9 is a plan view of a movable scroll according to the third embodiment.
FIG. 10 is a plan view of a movable scroll according to the fourth embodiment.
FIG. 11 is orthogonal coordinates schematically showing a position of a drive center axis of a drive shaft, a position of a crank center axis, and the like according to a conventional example.
FIG. 12 is a plan view showing a fixed scroll and a movable scroll of a general scroll compressor.
[Explanation of symbols]
3 movable scroll 2 movable side plate 1 movable scroll
Mp: Moment due to compression reaction force Mc: Moment due to centrifugal force
G ... true center of gravity G0… Temporary center of gravity O… Drive center axis
R: Revolution radius P: Crank center axis Φ: Rotation angle
Mm: rotation moment a, a ': amplitude φ, φ': phase difference

Claims (5)

固定側板及び該固定側板と一体に設けられた固定渦巻体からなる固定スクロールと、可動側板及び該可動側板と一体に設けられた可動渦巻体からなり、該固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能に支持された可動スクロールとを有し、該固定スクロールと該可動スクロールとの間に形成される圧縮室が該可動スクロールの公転に基づいて容積減少することにより、該圧縮室内の流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールは、前記圧縮室内の前記流体の圧縮反力によるモーメントを遠心力によるモーメントで可及的に相殺すべく、全体の重心が設定されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
A fixed scroll composed of a fixed side plate and a fixed scroll provided integrally with the fixed side plate, and a movable scroll provided with a movable side plate and a movable scroll integrally provided with the movable side plate. A movable scroll that is supported so as to be able to compress the fluid in the compression chamber by reducing the volume of the compression chamber formed between the fixed scroll and the movable scroll based on the revolution of the movable scroll. Scroll type compressor,
The scroll type compressor according to claim 1, wherein the movable scroll has an overall center of gravity set so that a moment due to a compression reaction force of the fluid in the compression chamber is offset as much as possible by a moment due to a centrifugal force.
固定側板及び該固定側板と一体に設けられた固定渦巻体からなる固定スクロールと、可動側板及び該可動側板と一体に設けられた可動渦巻体からなり、該固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能に支持された可動スクロールとを有し、該固定スクロールと該可動スクロールとの間に形成される圧縮室が該可動スクロールの公転に基づいて容積減少することにより、該圧縮室内の流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、
前記可動スクロールは、該可動スクロールの遠心力によるモーメントにより、前記圧縮室内の前記流体の圧縮反力によるモーメントをフーリエ展開した1次成分を打ち消すべく、全体の重心が設定されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
A fixed scroll composed of a fixed side plate and a fixed scroll provided integrally with the fixed side plate, and a movable scroll provided with a movable side plate and a movable scroll integrally provided with the movable side plate. A movable scroll that is supported so as to be able to compress the fluid in the compression chamber by reducing the volume of the compression chamber formed between the fixed scroll and the movable scroll based on the revolution of the movable scroll. Scroll type compressor,
The movable scroll has an overall center of gravity set by a moment due to a centrifugal force of the movable scroll to cancel a Fourier-developed primary component of a moment due to a compression reaction force of the fluid in the compression chamber. Scroll type compressor.
可動渦巻体の形状と、該可動渦巻体と一体に設けられる可動側板の形状と、該可動側板上の該可動渦巻体の位置とを仮設定して該可動スクロール全体の仮重心を決定するとともに、駆動軸の駆動中心軸線と、該駆動中心軸線より公転半径だけ径方向に離反し、該可動スクロールを駆動するクランクピンのクランク中心軸線とを設定する第1工程と、
可動渦巻体の形状により決定される圧縮反力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係と、該仮重心により決定される遠心力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係とを求める第2工程と、
該圧縮反力と該遠心力とにより決定される自転モーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係とを求め、該自転モーメントの振幅が最少値になるように該遠心力の振幅と位相差とを変更し、該可動スクロール全体の真の重心が変更した該遠心力の振幅と位相差とをもつべく、該可動スクロール全体の重心を設定する第3工程と、を有することを特徴とするスクロール型圧縮機の製造方法。
The shape of the movable scroll, the shape of the movable side plate provided integrally with the movable scroll, and the position of the movable scroll on the movable side plate are temporarily set to determine the temporary center of gravity of the entire movable scroll. A first step of setting a drive center axis of the drive shaft and a crank center axis of a crank pin that is radially separated from the drive center axis by an orbital radius and drives the movable scroll;
The relationship between the magnitude of the moment by the compression reaction force determined by the shape of the movable spiral body and the rotation angle of the drive shaft, and the relationship between the magnitude of the moment by the centrifugal force determined by the temporary center of gravity and the rotation angle of the drive shaft A second step of determining the relationship;
The relationship between the magnitude of the rotation moment determined by the compression reaction force and the centrifugal force and the rotation angle of the drive shaft is determined, and the amplitude and the magnitude of the centrifugal force are set so that the amplitude of the rotation moment becomes a minimum value. And a third step of setting the center of gravity of the entire movable scroll so that the true center of gravity of the entire movable scroll has the changed amplitude and phase difference of the centrifugal force. Of manufacturing scroll type compressor.
可動渦巻体の形状と、該可動渦巻体と一体に設けられる可動側板の形状と、該可動側板上の該可動渦巻体の位置とを仮設定するとともに、駆動軸の駆動中心軸線と、該駆動中心軸線より公転半径だけ径方向に離反し、該可動スクロールを駆動するクランクピンのクランク中心軸線とを設定する第1工程と、
該可動渦巻体の形状により決定される圧縮反力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係を求める第2工程と、
該圧縮反力によるモーメントをフーリエ展開した1次成分を算出し、該1次成分を打ち消すべく遠心力によるモーメントの大きさと該駆動軸の回転角との関係を算出し、該可動スクロールの真の重心が該遠心力による関係をもつべく該可動スクロール全体の重心を設定する第3工程と、を有することを特徴とするスクロール型圧縮機の製造方法。
The shape of the movable spiral body, the shape of the movable side plate provided integrally with the movable spiral body, and the position of the movable spiral body on the movable side plate are temporarily set, and the drive center axis of the drive shaft; A first step of setting a crank center axis of a crank pin that is radially separated from the center axis by an orbital radius and that drives the orbiting scroll;
A second step of obtaining a relationship between a magnitude of a moment due to a compression reaction force determined by a shape of the movable spiral body and a rotation angle of the drive shaft;
A first-order component obtained by Fourier-expanding the moment due to the compression reaction force is calculated, and the relationship between the magnitude of the moment due to centrifugal force and the rotation angle of the drive shaft is calculated to cancel the first-order component. A third step of setting the center of gravity of the entire movable scroll so that the center of gravity has a relationship due to the centrifugal force.
第3工程における可動スクロール全体の重心の設定は、可動側板への肉盛又は肉盗みであることを特徴とする請求項3又は4記載のスクロール型圧縮機の製造方法。The method for manufacturing a scroll compressor according to claim 3 or 4, wherein the setting of the center of gravity of the entire movable scroll in the third step is overlaying or stealing the movable side plate.
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