JP4625590B2 - Scroll type fluid machinery - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動スクロール部材の旋回半径の変化に対向できる可動スクロール部材とカンウンターウエイトを基本としたバランス量をもつスクロール型流体機械に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術としては、可動スクロール部材の遠心力よりカウンターウエイトの遠心力を反対方向に大きくするスクロール型流体機械が、特開昭59−215984号公報に開示されている。
【0003】
従来技術におけるスクロール型流体機械は、図4に示すように、フロントエンドプレート11と、このフロントエンドプレート11の端面に接合されるように設置されたカップ状のケーシング12とからなる圧縮機ハウジング10を有している。
【0004】
フロントエンドプレート11の中心には、主軸13を挿通させた貫通孔111が形成されている。フロントエンドプレート11の背面には、貫通孔111と同心状の環状突起部112が形成されている。ケーシング12は、その開口をフロントエンドプレート11の環状突起部112上に嵌合し固着されている。
【0005】
なお、フロントエンドプレート11とケーシング12との接合面は、環状突起部112上に配置されたO−リング14によってシールされている。フロントエンドプレート11は、主軸13を取り巻くように突出したスリーブ15を有している。スリーブ15と主軸13との間に形成された空間内には、シャフトシール組立体16が配置されている。
【0006】
スリーブ15は、フロントエンドプレート11と一体に形成されてもよいが、図4の例では、別個に形成され、ネジ(図示せず)によってフロントエンドプレート11の前面に取り付けられている。スリーブ15の外周上には電磁クラッチ17が配置されている。電磁クラッチ17は、外部駆動源の回転運動をベルト(図示せず)を介して主軸13に伝達するようになっている。
【0007】
フロントエンドプレート11によって開口が閉塞されたケーシング12内には、固定スクロール部材18,可動スクロール部材19,可動スクロール部材19の駆動機構及び回転阻止機構21が配置されている。
【0008】
固定スクロール部材18は、側板181(第1の板体)と、この側板181の一面上に固定されたうず巻体(第1のうず巻体)182とにより構成されている。うず巻体182を設けた面とは反対側の側板181面上には、複数の脚部(図示せず)が設けられている。各脚部は、その先端面が、ケーシング12の端板部分121の外方から螺入されたネジ22によってケーシング12内に固定されている。
【0009】
なお、ネジ22に沿った流体の漏れを防ぐため、ネジ22の頭部と端板部分121との間にO−リング(図示せず)が配置されている。また、側板181の外側面には、溝が形成されている。この溝内にはO−リング24を配置している。ケーシング12内は、側板181によって吸入室25と吐出室26とに分離されている。
【0010】
吸入室25内には、可動スクロール部材19が配置されている。可動スクロール部材19は、側板191(第2の板体)と、この側板191の一面上に固定されたうず巻体(第2のうず巻体)192とからなる。
【0011】
可動スクロール部材19のうず巻体192は、固定スクロール部材18のうず巻体182と180度の角度ずれをもってかみ合わされて、うず巻体182,192間に流体ポケットを形成するように重ね合わされている。可動スクロール部材19は、後述する駆動機構及び回転阻止機構21と連結されていて、主軸13に回転によって半径Rorの円軌道上を公転運動して流体の圧縮を行う。
【0012】
ここで、円軌道の半径Rorは、一般に、(うず巻体のピッチ)−2×(うず巻体の壁厚)/2で与えられる。そして、可動スクロール部材19のうず巻体192のうず巻中心は、固定スクロール部材18のうず巻体182のうず巻中心から距離Rorだけ離れるように配置される。
【0013】
したがって、主軸13の回転によって可動スクロール部材19が半径Rorの円軌道上を公転運動する。これによって、うず巻体182,192間に形成され、流体ポケットを限定する線接触部が、うず巻体182,192の表面に沿って中心方向へ移動し、この結果、流体ポケットが容積を減少しながら、うず巻体182,192の中心方向へ移動する。これによって、流体の圧縮が行われることになる。
【0014】
圧縮機ハウジング10には、ケーシング12に外部の流体回路と接続するための吸入ポート29と吐出ポート30とが設けられている。ここで、吸入ポート29からケーシング12内の吸入室25へ導入された流体は、スクロール部材18,19間に形成される流体ポケット内に取り込まれ、可動スクロール部材19の円軌道運動により圧縮されながら、うず巻体182,192の中心部へ移動する。圧縮流体は、流体ポケットの中央室より固定スクロール部材18の側板181に穿孔された吐出孔218を通って吐出室26へ吐出し、吐出ポート30を介して流体回路へ流出する。
【0015】
次に、可動スクロール部材19の駆動機構を図4、図5及び図6をも参照して説明する。主軸13は、フロントエンドプレート11のスリーブ15内に配置されたボールベアリング31によって回転自在に支持されている。主軸13の内端には、ディスクロータ部131が形成されている。このディスクロータ部131は、フロントエンドプレート11の貫通孔111内に配置されているボールベアリング32によって回転自在に支持されている。ディスクロータ部131の先端には、中心からずれた位置に駆動ピン132が軸方向へ突出するように設けられている。
【0016】
一方、可動スクロール部材19の側板191には、うず巻体192とは反対の面上に、円環状ボス193が形成されている。ボス193中には肉厚の厚い円板状あるいは短軸状のブッシュ33がニードルベアリング34を介して回転可能に支承されるよう嵌合されている。ブッシュ33は、ブッシュ33と一体で半径方向に延びた円弧板状のカウンターウエイト331を有している。
【0017】
また、ブッシュ33には、中心からずれた位置に偏心穴332が設けられている。この偏心穴332中には、駆動ピン132が嵌合されている。このため、ブッシュ33は駆動ピン132上に回転可能に支承されることとなる。
【0018】
なお、回転阻止機構21、ボールベアリング31、32、及びニードルベアリング34は、これらでうず巻駆動軸受け構成要素を構成している。
【0019】
図5および図6に示すように、主軸13の中心S,ブッシュ33の中心B,ブッシュ33の偏心穴332に従う駆動ピン132の中心Dの位置関係は、中心Sと中心Bとの間の距離は前述した軌道半径Rorとなり、駆動ピン132の中心Dをブッシュ33の中心Bを通りブッシュ33の中心Bと主軸13の中心Sを結ぶ線に直交する線に関し、主軸13の中心Sとは反対側であって、主軸13の中心Sとブッシュ33の中心Bを結ぶ線より主軸13の回転方向(図6に矢印Aで示す)に進んだ側にあるように位置させている。
【0020】
このような、駆動機構に構成において、ブッシュ33の中心Bは、駆動ピン132の中心Dを中心とし半径B〜Dを持つ円弧上を動くことが可能となる。即ち、主軸13が回転すると、ブッシュ33が駆動ピン132にひかれてブッシュ33の中心Dが主軸13の中心Sから離れようとする力が働き、可動スクロール部材19のうず巻体192が、固定スクロール部材18のうず巻体182の側壁191に当接する。
【0021】
したがって、可動スクロール部材19の中心は、主軸13の中心Sの周りを,半径Rorをもって軌道運動をする。この時、可動スクロール部材19は、回転阻止機構21によって回転運動を阻止されているので、軌道運動のみを行い、自転はしない。
【0022】
図7は、固定スクロール部材18のうず巻体182の基礎円座標を基準座標とし、X軸上に駆動ピンが位置する場合において、固定スクロール部材18のうず巻体182と固定スクロール部材19のうず巻体192との組み合わせ状態を示している。
【0023】
まず、この図7において、X軸方向に発生するガス圧縮力Fxは,両うず巻体182,192の側壁のシール点S1 ,S2 ,S3 ,S4が左右方向で同一直線上にないため、うず巻体192の基礎半径をrgとすると、このずれ幅2・rgとスクロール部材のうず巻体壁高さHによる面積(2・rg・H)に加わることになる。
【0024】
うず巻体壁高さHは、可動スクロール部材19の側板191から延びているうず巻体192の高さ寸法を言う。ここで、シール点S1 ,S2 ,S3 ,S4 で形成された各流体ポケットの圧力を、うず巻体182,192の中心から外方へ向かってP2 ,P1 とし、うず巻体182,192の外周部分の圧力をPoとすると、上記ガス圧力Fxは、Fx=2・rg・H・(P2 −P1 )+2・rgH・(P1 −P0 )=2・rg・H・(P2 −P0 )と表せる。
【0025】
また、Y軸方向に発生するガス圧縮反力Fyは、ブッシュ33の中心と主軸13の中心とを結ぶ線と直交しているため、軸トルクをT、軌道半径をroとすると、T=ro・Fyと表され、圧縮負荷としての力に等しい。従って、Fy=T/roとなる。ここで、ガス圧縮反力とは、図7に示した固定スクロール部材18及び可動スクロール部材19で取り込まれたガスが圧縮され、固定・可動スクロール部材18,19の壁で閉じられた各部屋の圧力差(P2>P1)によって発生する力をいう。
【0026】
一方、可動スクロール部材19の軌道運動によって流体の圧縮が行われると、上述したガス圧縮反力Fyの反作用がブッシュ33の中心Bへ図8中のFyで示すように作用するものと考えることができる。ところで、ブッシュ33は、駆動ピン132上で回転可能とされていることから、駆動ピン132の中心Dの周りに回転するモーメントをガス圧縮反力Fyによって受ける。このモーメントは、ガス圧縮反力Fyの方向と中心Dと中心Bを結ぶ線との角度を図8に示した角度αとすると、Fy・L・sinαで表せる。ただし、Lは中心Dと中心Bとの間に距離である。
【0027】
この結果、ブッシュ33上に支持された可動スクロール部材19は、駆動ピン132の中心Dの周りに回転するモーメントを受けることになる。これにより可動スクロール部材19のうず巻体192は、固定スクロール部材18のうず巻体182の側壁181へ押し付けられることになる。この押付力をfxとすると、fx=Fy・tanαで与えられる。
【0028】
ところで、可動クロール部材19の回転阻止は、図9に示したように回転阻止機構21に加わる可動スクロール部材19の遠心力Fsと、クランク方向に働く力−FB とにより形成される偶力によって行われる。ここで、可動クロール部材19の回転モーメントをMsとすると、ガス圧縮反力Fyが固定スクロール部材18及び可動スクロール部材19のうず巻体192の基礎円中心を結ぶ線の中間点に作用すると考えてよいから、この作用と駆動点とのずれが回転モーメントMsを発生させる。中心駆動を行う場合、駆動点は,可動スクロール部材19のうず巻体192の基礎円中心に一致させるため、ガス圧縮反力Fyの作用点とのずれ量は、1/2・roとなる。従って、モーメントMsは、Ms=ro/2・Fyであるから、Ms=1/2・Tとなる。
【0029】
この回転モーメントMsを、ボール素子を用いた回転阻止機構21によって受けるとき、回転阻止機構21の回転阻止点からブッシュ33までの距離をLとすれば、Fs=Ms/L=1/2・T/Lと表され、この反作用力−FB がブッシュ33のX軸方向に加わる。
【0030】
ブッシュ33には、上述した力の他に、可動スクロール部材19およびブッシュ33の円軌道運動によって発生する遠心力Fsとブッシュ33に設けたカウンターウエイト331の運動によって発生する遠心力Fcの各々が、図10中に示すように加わる。
【0031】
以上、ブッシュ33に作用する力の関係を説明したが、X軸方向に加わる力の総和ΣXF が可動スクロール部材19のうず巻体192に作用する力となり、ΣXF >0の場合には、可動スクロール部材19のうず巻体192が固定スクロール部材192のうず巻体182側壁に押し付けられることとなる。ここで、X軸方向の総和である壁押し付け力ΣXF は、ΣXF =fx−Fa+Fs−Fc−Fxと表すことができ、従来の装置では、ΣXF >0となるように設定していた。
しかし、ΣXF >0と設定すると、以下のような欠点を生じる。
【0032】
つまり、スクロール型流体機械においては、互いにかみ合ったうず巻体182,192の線接触部間に限定されている。線接触部は、スクロール部材の相対的な円軌道運動によって、うず巻体182,192の表面に沿って、その容積を減少させながらうず巻体182,192の中心方向へ移動し、流体の圧縮が行われるため、線接触部のシール力が十分に確保される必要がある。
【0033】
しかるに、シール力を確保するために接触力を大きくすると、うず巻体182,192に磨耗が生じることとなる。特に、スクロール型流体機械が高速回転で使用されると、駆動されている可動スクロール部材19のうず巻体192が固定スクロール部材18のうず巻体192に強く押し付けられこととなる。よって、スクロール型流体機械の駆動力が上昇するとともに、うず巻体182,192の磨耗により磨耗粉が多量に発生し、スクロール型流体機械あるいはスクロール型流体機械を含んだシステムなどに悪影響を及ぼすばかりか、機械効率が低下することとなる。
【0034】
したがって、図10に示したように、スクロール型流体機械の使用回転数の上限でΣXF =0あるいはΣXF <0となるように、カウンターウエイト331の遠心力Fcを設定している。
【0035】
また、スクロール型流体機械は、図5及び図9に示したように、回転可能な角度範囲規制機構を備えている。即ち、主軸13がディスクロータ部131のブッシュ33と対向する端面には、凹陥部133が形成されているとともに、ブッシュ33のディスクロータ部131の凹陥部133と対向する端面には突出部333が設けらている。この突出部333は、凹陥部133に隙間をもって嵌入配置されている。ここで、突出部333が凹陥部133内で移動できる範囲が、ブッシュ33の回転可能角度範囲となり、うず巻体182,192間の最大隙間がこれにより決定される。
【0036】
図11は、静・動バランスの例を示している。可動スクロール部材19のアンバランス量は、カウンターウエイト331及びクラッチアーマチュアのバランスウエイト36で調整可能している。なお、図10において、Usは、可動スクロール部材19のアンバランス量であり、Ucは、カウンターウエイト331のアンバランス量であり、Ubは、バランスウエイト35のアンバランス量であり、Uaは、アーマチュアのバランスウエイト36のアンバランス量であり、L1 ,L2 ,L3は、主軸13に対する長手方向における各バランス間の距離である。
【0037】
このように、ブッシュ33に設けられたカウンターウエイト331を、その遠心力Fcが可動スクロール部材19、ブッシュ33の円軌道運動によって生じる遠心力Fsより大きくなるように設定しているので、高速回転時における両うず巻体182,192間の過剰な接触を防き、うず巻体182,192間の磨耗を小さく抑えている。
【0038】
しかるに、可動スクロール部材19などの軌道運動によって生じる遠心力Fsとカウンターウエイト331の遠心力FcとがFc>Fsとなるため、アンバランスを生じじ振動を発生させることとなる。このため、スクロール型流体機械全体の動バランスを保持する必要がある。
【0039】
さらに、図4の例では、主軸13上に遠心力Fa,Fbを発生させるバランスウエイト35,36を設けている。即ち、図1において、主軸13上にはカウンターウエイト331に近い位置にカウンターウエイト331と同じ向きに遠心力を発生させるバランスウエイト35を配するとともに、バランスウエイト35の関して、カウンターウエイト331とは軸方向において反対の位置で電磁クラッチ17のアーマチュアのバランスウエイト36を配している。
【0040】
なお、バランスウエイト35は、主軸13のディスクロータ部131に端面に適当な固着手段によって取り付けられているともに、アーマチュアのバランスウエイト36は、電磁クラッチの一部に一体に設けられている。
【0041】
上述したように、従来のスクロール型流体機械では、図10に示したように、ブッシュ33にかかる荷重はガス圧縮反力Fyと、壁押し付け力ΣXF (X軸方向の総和ΣXF と、可動スクロール部材19の円軌道運動とによって発生する遠心力に対してバランスをとるため反対方向に遠心力)を発生させるカウンターウエイト331の遠心力Fcの合力F1 となる。
【0042】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術のスクロール型流体機械では、可動スクロール部材19のうず巻体192、及び固定スクロール部材18のうず巻体182のシールする付勢力を高速回転で低減し、うず巻体182,192の磨耗を低減している。この場合のガス圧縮反力(偏心ブッシュ駆動力)Fyと、可動スクロール部材19のうず巻体192、及び固定スクロール部材18のうず巻体182をシールする付勢力と、カウンターウエイト331の遠心力Fcの合力がブッシュ33に加わり、この荷重がブッシュ33と嵌合するドライブ軸受け34の寿命を短くしている。
【0043】
また、この荷重は主軸13を支持している他の軸受け31,32にも、モーメント荷重としてかかり、負荷容量の大きい軸受けを使用しなくてはならない。
【0044】
それ故に、本発明の課題は、ブッシュと嵌合するドライブ軸受け34にかかる荷重を低減し、さらに、主軸を支持している他の軸受け3,32にかかる荷重も低減し、負荷容量の小さい軸受けの使用が可能とし、部品コストの低減ができるスクロール型流体機械を提供することにある。
【0045】
また、特に、回転数が高い時に荷重が低減するため、高回転の運転が可能となり、本発明の他の課題は、壁押し付け力、及び静・動バランスを変えることなく、ブッシュにかかる荷重を低減することが可能で、負荷容量の小さい軸受けを使用することができるスクロール型流体機械を提供することにある。
【0046】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、主軸の回転を、該主軸の大径部、該大径部に設けた駆動ピン、該駆動ピンが嵌合した偏心穴を有するブッシュ、該ブッシュに結合されたカウンターウエイト、及びうず巻駆動軸受け構成要素によって、固定スクロール部材に対し所定距離だけ偏心して組み合わされた可動スクロール部材の公転運動に変え、流体を前記可動スクロール部材の外周から内周に移動しながら圧縮が行われるものであり、前記カウンターウエイトにより、前記可動スクロール部材の公転運動によって発生する遠心力に対して反対方向に遠心力を発生させるスクロール型流体機械において、前記可動スクロール部材に働く遠心力の方向をX軸としたとき該X軸に対し前記カウンターウエイトを非対称形状になし、これにより前記カウンターウエイトに対し、前記可動スクロール部材の遠心力とは反対方向に作用するアンバランス量と前記ブッシュに加わるガス圧縮反力を減少する方向に作用するアンバランス量を付加したことを特徴とするスクロール型流体機械が得られる。
【0047】
【作用】
本発明によると、ガス圧縮反力の反対方向にカウンターウエイトのアンバランス量を付加することで遠心力が発生する。アンバランス量とは、回転軸に取り付けられた質量をもつ固体の回転軸中心から重心までの距離と固体の重量を積したものである。
【0048】
また、遠心力の方向にもアンバランス量の方向と、ブッシュの中心から主軸の駆動ピン位置の角度を付加することで遠心力が発生する。これれらの合力は、主軸の回転数が上昇することで、ブッシュに加わる荷重を減少することが可能となる。
【0049】
また、遠心力による壁押し付け力(壁押し付け力(総和))の増加を遠心力の方向のアンバランス量による遠心力によってキャンセルできる。
【0050】
また、ブッシュにかかる荷重が低減することでブッシュと嵌合している軸受け、及び主軸を支持している他の軸受けにかかるモーメント荷重も減少することになる。
【0051】
さらに、カウンターウエイトのアンバランス量を付加したことで生じる静・動バランスの不釣合は、カウンターウエイト及びクラッチアーマチュアのバランスウエイトで調整可能である。
【0052】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明によるスクロール型流体機械の一実施の形態例を説明する。図1は、偏心ブッシュにかかる荷重を示している。図2は、静・動バランスの例を示している。図3は偏心ブッシュにかかる荷重・ベクトル、および合力を示している。
【0053】
なお、本実施の形態例によるスクロール型流体機械は、図4において、説明したスクロール型流体機械の構成と概略構成が同じであることから、同じ部分には同じ符号を付し、要部を除く部分の説明を省略する。
【0054】
図1及び図2とともに図3を参照して、ブッシュ33は、可動スクロール部材19の円軌道運動によって発生する遠心力Fsに対してバランスを取るために、反対方向に遠心力(可動スクロール部材19の遠心力Fsの反力Fc )を発生させるカウンターウエイト331を有している。
【0055】
カウンターウエイト331は、可動スクロール部材19の遠心力Fsよりも大きくなるようにアンバランス量Fc1−Fcを付加し、かつブッシュ33に加わるガス圧縮反力Fyを減少する方向にもカウンターウエイト331にアンバランス量Uc2を付加している。
【0056】
次に、図2を参照して、カウンターウエイト331のアンバランス量Vc1は、可動スクロール部材19のうず巻体192の遠心力Usに対してバランスを取るためのアンバランス量をUc、ブッシュ33に加わるガス圧縮反力Fyの方向とブッシュ33の中心から主軸13の駆動ピン132位置の角度をα、ガス圧縮反力Fyを減少する方向に付加したアンバランス量をUc2 とすると、可動スクロール部材19に発生する遠心力Fsの反対方向に有するカウンターウエイト331のアンバランス量Uc1 は、Uc1 =Uc+Uc2 ×tanαの関係となる。
【0057】
すなわち、図1に示したガス圧縮反力Fyの反対方向にカウンターウエイト331のアンバランス量Uc2 を付加することで、遠心力Fc2 が発生する。
【0058】
また、遠心力Fc1 の方向にもアンバランス量Uc2 ×tanα(αはブッシュ33に加わるガス圧縮反力Fyの方向と、ブッシュ33の中心から主軸13の駆動ピン132位置の角度を付加することで遠心力Fc1 が発生する。
【0059】
さらに、カウンターウエイト331のアンバランス量Uc1−Ucを付加したことで生じる静・動バランスの不釣合は、カウンターウエイト331及びクラッチアーマチュアのバランスウエイト36で調整可能である。
【0060】
図2に示したように、全体の動バランスを保持するには、以下のアンバランス量を満足するように設定すればよい。
【0061】
Us;可動スクロール部材19のうず巻体192のアンバランス量。
Uc1 ;カウンターウエイト331のアンバランス量。
Ub1 ;バランスウエイト35のアンバランス量。
Ua1 ;アーマチュアのバランスウエイト36のアンバランス量。
Ub2 ;カウンターウエイト331に付加したアンバランス量Uc2で生じる静・動バランスの不均合を調整するバランスウエイト35のアンバランス量。
Uc2 ;ガス圧縮反力Fyの反対方向に付加したバランスウエイト35のアンバランス量。
Ua2;カウンターウエイト331に付加したアンバランス量Uc2で生じる静・動バランスの不均合を調整するクラッチアーマチュアのバランスウエイト36のアンバランス量。
【0062】
ここで、L1 ,L2 ,L3 ;主軸に対する長手方向における各バランス間距離とすると、
Us−Uc1 −Ub1 +Ua1 =0
Uc2 −Ub2 +Ua2 =0
Ub1 ・+Uc1 ・(L2 +L3 )−Us(L1 +L2 +L3 )=0
Ub2 ・L3 −Uc2 ・(L2 +L3 )=0
【0063】
図3を参照して、これれらガス圧縮反力Fy,遠心力Fc2,遠心力Fc1,壁押し付け力ΣXF の合力F2 は、主軸13の回転数が上昇することで、ブッシュ33に加わる荷重を減少することが可能となる。
【0064】
また、遠心力Fc2 による壁押し付け力ΣXF 壁押し付け力ΣXF の増加を遠心力Fc2の方向のアンバランス量Uc2 ×tanαによる遠心力(Fc1 −Fc)によってキャンセルできる。
【0065】
また、ブッシュ33にかかる荷重が低減することでブッシュ33と嵌合している軸受け34、及び主軸13を支持している他の軸受け31,32にかかるモーメント荷重も減少することになる。
【0066】
なお、ブッシュ33及び軸受けまわりの荷重・バランスなどに関する詳細な説明は、従来技術として特開昭59−215984号公報に開示されている。
【0067】
また、本発明は、上述したスクロール型流体機械として真空ポンプや膨脹機用としても、この技術を利用することが可能である。
【0068】
【発明の効果】
本発明のスクロール型流体機械によれば、ブッシュ33と嵌合するドライブ軸受け34にかかる荷重を低減し、さらに、主軸を支持している他の軸受け31,32にかかる荷重も低減できることから、負荷容量の小さい軸受けの使用が可能となり、部品コストの低減ができる。
【0069】
また、壁押し付け力、及び静・動バランスを変えることなく、ブッシュにかかる荷重を低減することが可能であり、負荷容量の小さい軸受けを使用することができ、コスト低減を図れる。
【0070】
特に、本発明のスクロール型流体機械によれば、回転数が高い時に荷重が低減するため、高回転の運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスクロール型流体機械の偏心ブッシュにかかる荷重を説明する説明図である。
【図2】本発明のスクロール型流体機械の静・動バランスの例を示す説明図である。
【図3】本発明のスクロール型流体機械の偏心ブッシュにかかる荷重・ベクトル、および合力を説明する説明図である。
【図4】従来技術としてのスクロール型流体機械の中央断面図である。
【図5】図4に用いられている駆動機構の分解斜視図である。
【図6】図4に示したスクロール型流体機械の偏心ブッシュの動作を説明するための説明図である。
【図7】図4に示したスクロール型流体機械の可動スクロール部材のうず巻体に加わる力を説明するための説明図である。
【図8】図4に示したスクロール型流体機械の偏心ブッシュに加わる力を説明するための説明図である。
【図9】図4に示したスクロール型流体機械の回転阻止機構によって生じる力を説明するための説明図である。
【図10】図4に示したスクロール型流体機械の偏心ブッシュにかかる荷重・ベクトル、および合力を説明する説明図である。
【図11】図4に示したスクロール型流体機械の静・動バランスを説明するための説明図である。
【符号の説明】
10 圧縮機ハウジング
13 主軸
18 固定スクロール部材
19 可動スクロール部材
33 ブッシュ
35,36 バンランスウエイト
132 駆動ピン
331 カウンターウエイト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a scroll type fluid machine having a balance amount based on a movable scroll member and a counterweight that can be opposed to a change in the turning radius of the movable scroll member.
[0002]
[Prior art]
As a prior art, a scroll type fluid machine in which the centrifugal force of the counterweight is increased in the opposite direction relative to the centrifugal force of the movable scroll member is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-215984.
[0003]
As shown in FIG. 4, the scroll type fluid machine in the prior art includes a compressor housing 10 including a front end plate 11 and a cup-shaped casing 12 installed so as to be joined to an end surface of the front end plate 11. have.
[0004]
A through hole 111 through which the main shaft 13 is inserted is formed at the center of the front end plate 11. An annular protrusion 112 concentric with the through hole 111 is formed on the back surface of the front end plate 11. The casing 12 is fixed by fitting its opening onto the annular projection 112 of the front end plate 11.
[0005]
Note that the joint surface between the front end plate 11 and the casing 12 is sealed by an O-ring 14 disposed on the annular protrusion 112. The front end plate 11 has a sleeve 15 protruding so as to surround the main shaft 13. A shaft seal assembly 16 is disposed in a space formed between the sleeve 15 and the main shaft 13.
[0006]
The sleeve 15 may be formed integrally with the front end plate 11, but in the example of FIG. 4, the sleeve 15 is formed separately and attached to the front surface of the front end plate 11 by screws (not shown). An electromagnetic clutch 17 is disposed on the outer periphery of the sleeve 15. The electromagnetic clutch 17 transmits the rotational motion of the external drive source to the main shaft 13 via a belt (not shown).
[0007]
In the casing 12 whose opening is closed by the front end plate 11, a fixed scroll member 18, a movable scroll member 19, a drive mechanism for the movable scroll member 19 and a rotation prevention mechanism 21 are arranged.
[0008]
The fixed scroll member 18 includes a side plate 181 (first plate body) and a spiral body (first spiral body) 182 fixed on one surface of the side plate 181. On the surface of the side plate 181 opposite to the surface on which the spiral body 182 is provided, a plurality of legs (not shown) are provided. Each leg portion is fixed in the casing 12 by a screw 22 screwed from the outside of the end plate portion 121 of the casing 12 at the front end surface thereof.
[0009]
In order to prevent fluid leakage along the screw 22, an O-ring (not shown) is disposed between the head of the screw 22 and the end plate portion 121. A groove is formed on the outer surface of the side plate 181. An O-ring 24 is disposed in the groove. The inside of the casing 12 is separated into a suction chamber 25 and a discharge chamber 26 by a side plate 181.
[0010]
A movable scroll member 19 is disposed in the suction chamber 25. The movable scroll member 19 includes a side plate 191 (second plate body) and a spiral body (second spiral body) 192 fixed on one surface of the side plate 191.
[0011]
The spiral body 192 of the movable scroll member 19 is engaged with the spiral body 182 of the fixed scroll member 18 with an angular shift of 180 degrees, and is superimposed so as to form a fluid pocket between the spiral bodies 182 and 192. . The movable scroll member 19 is connected to a drive mechanism and a rotation prevention mechanism 21 to be described later, and revolves on a circular orbit having a radius Ror by rotation of the main shaft 13 to compress the fluid.
[0012]
Here, the radius Ror of the circular orbit is generally given by (spiral winding pitch) −2 × (spiral winding wall thickness) / 2. Then, the spiral center of the spiral body 192 of the movable scroll member 19 is disposed so as to be separated from the spiral center of the spiral body 182 of the fixed scroll member 18 by a distance Ror.
[0013]
Therefore, the movable scroll member 19 revolves on the circular orbit having the radius Ror by the rotation of the main shaft 13. As a result, the line contact portion formed between the spiral bodies 182 and 192 and defining the fluid pocket moves toward the center along the surface of the spiral bodies 182 and 192. As a result, the fluid pocket decreases in volume. However, it moves toward the center of the spiral body 182,192. As a result, the fluid is compressed.
[0014]
The compressor housing 10 is provided with a suction port 29 and a discharge port 30 for connecting the casing 12 to an external fluid circuit. Here, the fluid introduced from the suction port 29 into the suction chamber 25 in the casing 12 is taken into a fluid pocket formed between the scroll members 18 and 19 and is compressed by the circular orbital motion of the movable scroll member 19. , Move to the center of the spiral body 182,192. The compressed fluid is discharged from the central chamber of the fluid pocket to the discharge chamber 26 through the discharge hole 218 drilled in the side plate 181 of the fixed scroll member 18, and flows out to the fluid circuit through the discharge port 30.
[0015]
Next, the drive mechanism of the movable scroll member 19 will be described with reference to FIGS. The main shaft 13 is rotatably supported by a ball bearing 31 disposed in the sleeve 15 of the front end plate 11. A disk rotor portion 131 is formed at the inner end of the main shaft 13. The disk rotor 131 is rotatably supported by a ball bearing 32 disposed in the through hole 111 of the front end plate 11. A drive pin 132 is provided at the tip of the disk rotor portion 131 so as to protrude in the axial direction at a position shifted from the center.
[0016]
On the other hand, an annular boss 193 is formed on the side plate 191 of the movable scroll member 19 on the surface opposite to the spiral body 192. A thick disc-shaped or short shaft-shaped bush 33 is fitted in the boss 193 so as to be rotatably supported via a needle bearing 34. The bush 33 includes an arc plate-shaped counterweight 331 that is integral with the bush 33 and extends in the radial direction.
[0017]
Further, the bush 33 is provided with an eccentric hole 332 at a position shifted from the center. A drive pin 132 is fitted in the eccentric hole 332. For this reason, the bush 33 is rotatably supported on the drive pin 132.
[0018]
The rotation preventing mechanism 21, the ball bearings 31, 32, and the needle bearing 34 constitute a spiral drive bearing component.
[0019]
As shown in FIGS. 5 and 6, the positional relationship between the center S of the main shaft 13, the center B of the bush 33, and the center D of the drive pin 132 following the eccentric hole 332 of the bush 33 is the distance between the center S and the center B. Is the aforementioned orbital radius Ror, and is opposite to the center S of the main shaft 13 with respect to a line orthogonal to the line connecting the center B of the bush 33 and the center S of the main shaft 13 through the center B of the bush 33 through the center D of the bush 33 The main shaft 13 is positioned so as to be on the side that is advanced in the rotation direction of the main shaft 13 (indicated by an arrow A in FIG. 6) from the line connecting the center S of the main shaft 13 and the center B of the bush 33.
[0020]
In such a configuration of the drive mechanism, the center B of the bush 33 can move on an arc having radii B to D with the center D of the drive pin 132 as the center. That is, when the main shaft 13 rotates, the bush 33 is pulled by the drive pin 132 and a force is applied to the center D of the bush 33 away from the center S of the main shaft 13, and the spiral body 192 of the movable scroll member 19 is fixed to the fixed scroll. It contacts the side wall 191 of the spiral body 182 of the member 18.
[0021]
Accordingly, the center of the movable scroll member 19 orbits around the center S of the main shaft 13 with the radius Ror. At this time, since the movable scroll member 19 is prevented from rotating by the rotation preventing mechanism 21, only the orbital motion is performed, and the movable scroll member 19 does not rotate.
[0022]
FIG. 7 shows the spiral of the fixed scroll member 18 and the fixed scroll member 19 when the drive pin is positioned on the X axis with the basic circle coordinates of the spiral body 182 of the fixed scroll member 18 as the reference coordinates. The combination state with the wound body 192 is shown.
[0023]
First, in FIG. 7, the gas compression force Fx generated in the X-axis direction is swirled because the seal points S1, S2, S3, and S4 of the side walls of the spiral bodies 182 and 192 are not collinear. If the base radius of the wound body 192 is rg, this shift width 2 · rg is added to the area (2 · rg · H) of the scroll member with the spiral wall height H.
[0024]
The spiral body wall height H refers to the height dimension of the spiral body 192 extending from the side plate 191 of the movable scroll member 19. Here, the pressure of each fluid pocket formed by the seal points S1, S2, S3, S4 is P2 and P1 outward from the center of the spiral bodies 182 and 192, and the outer periphery of the spiral bodies 182 and 192. When the pressure of the portion is Po, the gas pressure Fx can be expressed as Fx = 2.rg.H. (P2-P1) + 2.rgH. (P1-P0) = 2.rg.H. (P2-P0). .
[0025]
Further, since the gas compression reaction force Fy generated in the Y-axis direction is orthogonal to the line connecting the center of the bush 33 and the center of the main shaft 13, assuming that the axial torque is T and the orbit radius is ro, T = ro -It is expressed as Fy and is equal to the force as a compression load. Therefore, Fy = T / ro. Here, the gas compression reaction force means that the gas taken in by the fixed scroll member 18 and the movable scroll member 19 shown in FIG. 7 is compressed and is closed by the walls of the fixed / movable scroll members 18 and 19. The force generated by the pressure difference (P2> P1).
[0026]
On the other hand, when the fluid is compressed by the orbital movement of the movable scroll member 19, it is considered that the reaction of the gas compression reaction force Fy described above acts on the center B of the bush 33 as indicated by Fy in FIG. it can. By the way, since the bush 33 is rotatable on the drive pin 132, the bush 33 receives a moment rotating around the center D of the drive pin 132 by the gas compression reaction force Fy. This moment can be expressed as Fy · L · sin α where the angle α between the direction of the gas compression reaction force Fy and the line connecting the centers D and B is the angle α shown in FIG. However, L is a distance between the center D and the center B.
[0027]
As a result, the movable scroll member 19 supported on the bush 33 receives a moment that rotates around the center D of the drive pin 132. As a result, the spiral body 192 of the movable scroll member 19 is pressed against the side wall 181 of the spiral body 182 of the fixed scroll member 18. When this pressing force is fx, fx = Fy · tan α is given.
[0028]
By the way, the rotation prevention of the movable crawl member 19 is performed by the couple formed by the centrifugal force Fs of the movable scroll member 19 applied to the rotation prevention mechanism 21 and the force -FB acting in the crank direction as shown in FIG. Is called. Here, assuming that the rotational moment of the movable crawl member 19 is Ms, it is considered that the gas compression reaction force Fy acts on an intermediate point of a line connecting the center of the base circle of the spiral member 192 of the fixed scroll member 18 and the movable scroll member 19. For this reason, the deviation between this action and the driving point generates the rotational moment Ms. When center driving is performed, the driving point is made to coincide with the center of the base circle of the spiral body 192 of the movable scroll member 19, so that the deviation from the operating point of the gas compression reaction force Fy is 1/2 · ro. Therefore, since the moment Ms is Ms = ro / 2 · Fy, Ms = 1/2 · T.
[0029]
When this rotation moment Ms is received by the rotation prevention mechanism 21 using a ball element, if the distance from the rotation prevention point of the rotation prevention mechanism 21 to the bush 33 is L, Fs = Ms / L = 1/2 · T This reaction force -FB is applied in the X-axis direction of the bush 33.
[0030]
In addition to the above-described force, the bush 33 includes a centrifugal force Fs generated by the circular orbital motion of the movable scroll member 19 and the bush 33 and a centrifugal force Fc generated by the motion of the counterweight 331 provided on the bush 33. It adds as shown in FIG.
[0031]
The relationship between the forces acting on the bush 33 has been described above, but the sum ΣXF of the forces applied in the X-axis direction becomes the force acting on the spiral body 192 of the movable scroll member 19, and when ΣXF> 0, the movable scroll The spiral body 192 of the member 19 is pressed against the side wall of the spiral body 182 of the fixed scroll member 192. Here, the wall pressing force ΣXF, which is the sum in the X-axis direction, can be expressed as ΣXF = fx−Fa + Fs−Fc−Fx. In the conventional apparatus, ΣXF> 0 was set.
However, if ΣXF> 0 is set, the following drawbacks occur.
[0032]
That is, in the scroll type fluid machine, it is limited between the line contact portions of the spiral wound bodies 182 and 192 that mesh with each other. The line contact portion moves toward the center of the spiral bodies 182 and 192 along the surface of the spiral bodies 182 and 192 by the relative circular orbital movement of the scroll member, while reducing the volume thereof, and compresses the fluid. Therefore, it is necessary to ensure a sufficient sealing force at the line contact portion.
[0033]
However, if the contact force is increased to ensure the sealing force, the spiral bodies 182 and 192 will be worn. In particular, when the scroll type fluid machine is used at high speed rotation, the spiral body 192 of the movable scroll member 19 being driven is strongly pressed against the spiral body 192 of the fixed scroll member 18. Therefore, the driving force of the scroll type fluid machine is increased, and a large amount of wear powder is generated due to wear of the spiral wound bodies 182 and 192, which only adversely affects the scroll type fluid machine or the system including the scroll type fluid machine. Or mechanical efficiency will fall.
[0034]
Therefore, as shown in FIG. 10, the centrifugal force Fc of the counterweight 331 is set so that ΣXF = 0 or ΣXF <0 at the upper limit of the number of rotations used in the scroll type fluid machine.
[0035]
Further, the scroll type fluid machine includes a rotatable angle range regulating mechanism as shown in FIGS. 5 and 9. That is, a concave portion 133 is formed on the end surface of the main shaft 13 facing the bush 33 of the disk rotor portion 131, and a protruding portion 333 is formed on the end surface of the bush 33 facing the concave portion 133 of the disk rotor portion 131. It is provided. The protruding portion 333 is inserted and disposed in the recessed portion 133 with a gap. Here, the range in which the projecting portion 333 can move in the recessed portion 133 is the rotatable angle range of the bush 33, and the maximum gap between the spiral bodies 182 and 192 is determined thereby.
[0036]
FIG. 11 shows an example of static / dynamic balance. The unbalance amount of the movable scroll member 19 can be adjusted by the counterweight 331 and the balance weight 36 of the clutch armature. In FIG. 10, Us is an unbalance amount of the movable scroll member 19, Uc is an unbalance amount of the counterweight 331, Ub is an unbalance amount of the balance weight 35, and Ua is an armature. L1, L2, and L3 are distances between the balances in the longitudinal direction with respect to the main shaft 13.
[0037]
In this way, the counterweight 331 provided in the bush 33 is set so that the centrifugal force Fc is greater than the centrifugal force Fs generated by the circular orbital motion of the movable scroll member 19 and the bush 33. The excessive contact between the two spiral bodies 182 and 192 is prevented, and the wear between the spiral bodies 182 and 192 is kept small.
[0038]
However, since the centrifugal force Fs generated by the orbital motion of the movable scroll member 19 and the like and the centrifugal force Fc of the counterweight 331 satisfy Fc> Fs, unbalance is generated and vibration is generated. For this reason, it is necessary to maintain the dynamic balance of the entire scroll type fluid machine.
[0039]
Further, in the example of FIG. 4, balance weights 35 and 36 for generating centrifugal forces Fa and Fb are provided on the main shaft 13. That is, in FIG. 1, a balance weight 35 that generates centrifugal force in the same direction as the counterweight 331 is disposed on the main shaft 13 at a position close to the counterweight 331, and with respect to the balance weight 35, what is the counterweight 331? An armature balance weight 36 of the electromagnetic clutch 17 is disposed at an opposite position in the axial direction.
[0040]
The balance weight 35 is attached to the disk rotor portion 131 of the main shaft 13 by an appropriate fixing means, and the armature balance weight 36 is provided integrally with a part of the electromagnetic clutch.
[0041]
As described above, in the conventional scroll type fluid machine, as shown in FIG. 10, the load applied to the bush 33 is the gas compression reaction force Fy, the wall pressing force ΣXF (the total ΣXF in the X-axis direction, and the movable scroll member). The resultant force F1 of the centrifugal force Fc of the counterweight 331 that generates a centrifugal force in the opposite direction to balance the centrifugal force generated by the 19 circular orbital motions.
[0042]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the scroll-type fluid machine of the prior art, the urging force that seals the spiral body 192 of the movable scroll member 19 and the spiral body 182 of the fixed scroll member 18 is reduced at high speed, so that the spiral bodies 182 and 192 Wear is reduced. In this case, the gas compression reaction force (eccentric bush driving force) Fy, the urging force for sealing the spiral body 192 of the movable scroll member 19 and the spiral body 182 of the fixed scroll member 18, and the centrifugal force Fc of the counterweight 331 The resultant force is applied to the bush 33, and this load shortens the life of the drive bearing 34 fitted to the bush 33.
[0043]
Further, this load is applied as moment load to the other bearings 31 and 32 supporting the main shaft 13, and a bearing having a large load capacity must be used.
[0044]
Therefore, an object of the present invention is to reduce the load applied to the drive bearing 34 fitted to the bush, further reduce the load applied to the other bearings 3 and 32 supporting the main shaft, and a bearing having a small load capacity. It is an object of the present invention to provide a scroll type fluid machine that can be used in a reduced amount of parts.
[0045]
In particular, since the load is reduced when the number of rotations is high, it is possible to operate at a high speed, and another object of the present invention is to apply the load applied to the bush without changing the wall pressing force and the static / dynamic balance. It is an object of the present invention to provide a scroll type fluid machine that can be reduced and can use a bearing having a small load capacity.
[0046]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the rotation of the main shaft is caused by the large diameter portion of the main shaft, A drive pin provided in the large diameter portion and an eccentric hole into which the drive pin is fitted bush, Coupled to the bush The counterweight and the spiral drive bearing component change the revolving motion of the movable scroll member that is eccentrically combined with the fixed scroll member by a predetermined distance, and compress the fluid while moving from the outer periphery to the inner periphery of the movable scroll member. Is done, By the counterweight , Against the centrifugal force generated by the revolving motion of the movable scroll member Anti In a scroll type fluid machine that generates centrifugal force in the opposite direction, When the direction of the centrifugal force acting on the movable scroll member is the X axis, the counterweight is made asymmetrical with respect to the X axis, so that the centrifugal force of the movable scroll member is opposite to the counterweight. The amount of unbalance that acts In a direction to reduce the gas compression reaction force applied to the bush Act Unbalance amount When A scroll type fluid machine characterized in that is added can be obtained.
[0047]
[Action]
According to the present invention, centrifugal force is generated by adding an unbalance amount of the counterweight in the direction opposite to the gas compression reaction force. The unbalance amount is obtained by multiplying the distance from the center of the rotation axis of the solid having the mass attached to the rotation axis to the center of gravity and the weight of the solid.
[0048]
Further, the centrifugal force is generated by adding the direction of the unbalance amount and the angle of the drive pin position of the main shaft from the center of the bush to the direction of the centrifugal force. These resultant forces can reduce the load applied to the bush by increasing the rotational speed of the main shaft.
[0049]
Further, an increase in the wall pressing force (wall pressing force (sum)) due to the centrifugal force can be canceled by the centrifugal force due to the unbalance amount in the direction of the centrifugal force.
[0050]
Further, since the load applied to the bush is reduced, the moment load applied to the bearing fitted to the bush and other bearings supporting the main shaft is also reduced.
[0051]
Furthermore, the imbalance between the static and dynamic balance caused by adding the counterweight unbalance amount can be adjusted by the balance weight of the counterweight and the clutch armature.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a scroll type fluid machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the load applied to the eccentric bush. FIG. 2 shows an example of static / dynamic balance. FIG. 3 shows the load / vector and resultant force applied to the eccentric bush.
[0053]
Note that the scroll type fluid machine according to the present embodiment has the same configuration as that of the scroll type fluid machine described in FIG. Description of the part is omitted.
[0054]
Referring to FIG. 3 together with FIG. 1 and FIG. 2, the bush 33 has a centrifugal force (movable scroll member 19 in the opposite direction) in order to balance the centrifugal force Fs generated by the circular orbital motion of the movable scroll member 19. Counterweight 331 for generating a reaction force Fc) of the centrifugal force Fs.
[0055]
The counterweight 331 adds an unbalance amount Fc1-Fc so as to be larger than the centrifugal force Fs of the movable scroll member 19, and unbalances the counterweight 331 in the direction of decreasing the gas compression reaction force Fy applied to the bush 33. A balance amount Uc2 is added.
[0056]
Next, referring to FIG. 2, the unbalance amount Vc1 of the counterweight 331 is the unbalance amount Uc and the bush 33 for balancing the centrifugal force Us of the spiral body 192 of the movable scroll member 19. If the direction of the gas compression reaction force Fy and the angle of the drive pin 132 position of the main shaft 13 from the center of the bush 33 are α, and the unbalance amount added in the direction of decreasing the gas compression reaction force Fy is Uc2, the movable scroll member 19 The unbalance amount Uc1 of the counterweight 331 in the direction opposite to the centrifugal force Fs generated in the equation is Uc1 = Uc + Uc2 × tan α.
[0057]
That is, the centrifugal force Fc2 is generated by adding the unbalance amount Uc2 of the counterweight 331 in the direction opposite to the gas compression reaction force Fy shown in FIG.
[0058]
Further, the unbalance amount Uc2 × tan α (α is the direction of the gas compression reaction force Fy applied to the bush 33 and the angle of the drive pin 132 position of the main shaft 13 from the center of the bush 33 is also added to the direction of the centrifugal force Fc1. A centrifugal force Fc1 is generated.
[0059]
Further, the imbalance between the static and dynamic balance caused by adding the unbalance amount Uc1-Uc of the counterweight 331 can be adjusted by the counterweight 331 and the balance weight 36 of the clutch armature.
[0060]
As shown in FIG. 2, in order to maintain the overall dynamic balance, the following unbalance amount may be set.
[0061]
Us: Unbalance amount of the spiral body 192 of the movable scroll member 19.
Uc1: Unbalance amount of the counterweight 331.
Ub1: Unbalance amount of the balance weight 35.
Ua1: the unbalance amount of the armature balance weight 36.
Ub2: an unbalance amount of the balance weight 35 for adjusting the static / dynamic balance imbalance caused by the unbalance amount Uc2 added to the counterweight 331.
Uc2: Unbalance amount of the balance weight 35 added in the opposite direction of the gas compression reaction force Fy.
Ua2: an unbalance amount of the balance weight 36 of the clutch armature that adjusts the imbalance between the static and dynamic balance generated by the unbalance amount Uc2 added to the counterweight 331.
[0062]
Where L1, L2, L3; distances between balances in the longitudinal direction with respect to the main axis,
Us-Uc1 -Ub1 + Ua1 = 0
Uc2 -Ub2 + Ua2 = 0
Ub1. + Uc1. (L2 + L3) -Us (L1 + L2 + L3) = 0
Ub 2 · L 3 −Uc 2 · (L 2 + L 3) = 0
[0063]
Referring to FIG. 3, the resultant force F2 of the gas compression reaction force Fy, the centrifugal force Fc2, the centrifugal force Fc1, and the wall pressing force ΣXF increases the load applied to the bush 33 as the rotational speed of the main shaft 13 increases. It becomes possible to decrease.
[0064]
Further, the increase in the wall pressing force ΣXF due to the centrifugal force Fc2 can be canceled by the centrifugal force (Fc1−Fc) due to the unbalance amount Uc2 × tanα in the direction of the centrifugal force Fc2.
[0065]
Further, since the load applied to the bush 33 is reduced, the moment load applied to the bearing 34 fitted to the bush 33 and the other bearings 31 and 32 supporting the main shaft 13 is also reduced.
[0066]
A detailed description of the load and balance around the bush 33 and the bearing is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-215984 as a prior art.
[0067]
The present invention can also utilize this technique for the above-described scroll type fluid machine for a vacuum pump or an expander.
[0068]
【The invention's effect】
According to the scroll type fluid machine of the present invention, the load applied to the drive bearing 34 fitted to the bush 33 can be reduced, and further, the load applied to the other bearings 31 and 32 supporting the main shaft can be reduced. A bearing with a small capacity can be used, and the cost of parts can be reduced.
[0069]
Further, the load applied to the bush can be reduced without changing the wall pressing force and the static / dynamic balance, and a bearing with a small load capacity can be used, thereby reducing the cost.
[0070]
In particular, according to the scroll type fluid machine of the present invention, the load is reduced when the number of revolutions is high, so that a high revolution operation is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view for explaining a load applied to an eccentric bush of a scroll type fluid machine of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of static / dynamic balance of the scroll type fluid machine of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a load / vector and resultant force applied to an eccentric bush of the scroll type fluid machine of the present invention.
FIG. 4 is a central sectional view of a conventional scroll type fluid machine.
FIG. 5 is an exploded perspective view of the drive mechanism used in FIG. 4;
6 is an explanatory diagram for explaining an operation of an eccentric bush of the scroll type fluid machine shown in FIG. 4; FIG.
7 is an explanatory diagram for explaining a force applied to a spiral body of a movable scroll member of the scroll type fluid machine shown in FIG. 4; FIG.
8 is an explanatory diagram for explaining a force applied to an eccentric bush of the scroll type fluid machine shown in FIG. 4; FIG.
9 is an explanatory diagram for explaining a force generated by a rotation prevention mechanism of the scroll type fluid machine shown in FIG. 4; FIG.
10 is an explanatory diagram for explaining a load / vector and resultant force applied to an eccentric bush of the scroll type fluid machine shown in FIG. 4; FIG.
11 is an explanatory diagram for explaining a static / dynamic balance of the scroll type fluid machine shown in FIG. 4; FIG.
[Explanation of symbols]
10 Compressor housing
13 Spindle
18 Fixed scroll member
19 Movable scroll member
33 Bush
35, 36 Banlance weight
132 Drive pin
331 counterweight

Claims (2)

主軸の回転を、該主軸の大径部、該大径部に設けた駆動ピン、該駆動ピンが嵌合した偏心穴を有するブッシュ、該ブッシュに結合されたカウンターウエイト、及びうず巻駆動軸受け構成要素によって、固定スクロール部材に対し所定距離だけ偏心して組み合わされた可動スクロール部材の公転運動に変え、流体を前記可動スクロール部材の外周から内周に移動しながら圧縮が行われるものであり、前記カウンターウエイトにより、前記可動スクロール部材の公転運動によって発生する遠心力に対して反対方向に遠心力を発生させるスクロール型流体機械において、
前記可動スクロール部材に働く遠心力の方向をX軸としたとき該X軸に対し前記カウンターウエイトを非対称形状になし、これにより前記カウンターウエイトに対し、前記可動スクロール部材の遠心力とは反対方向に作用するアンバランス量と前記ブッシュに加わるガス圧縮反力を減少する方向に作用するアンバランス量を付加したことを特徴とするスクロール型流体機械。
Rotation of the main shaft includes a large-diameter portion of the main shaft, a drive pin provided in the large-diameter portion, a bush having an eccentric hole into which the drive pin is fitted , a counterweight coupled to the bush , and a spiral drive bearing configuration the elements, instead of the revolving motion of only eccentrically combined movable scroll predetermined distance with respect to the stationary scroll member, which compression is performed while moving to the inner periphery of the fluid from the outer periphery of the movable scroll member, said counter weight by, in the scroll type fluid machine for generating a centrifugal force in opposition direction to the centrifugal force generated by the revolution of the movable scroll member,
When the direction of the centrifugal force acting on the movable scroll member is defined as the X axis, the counterweight is asymmetrically formed with respect to the X axis, so that the counterweight is opposite to the centrifugal force of the movable scroll member. scroll fluid machine, characterized in that the addition of the amount of unbalance acting in the direction of reducing the gas compression reaction force acting on the bush unbalanced weight acting.
請求項1記載のスクロール型流体機械において、前記可動スクロール部材の遠心力に対してバランスを取るためのアンバランス量をUc、前記ブッシュに加わるガス圧縮反力の方向と前記ブッシュの中心から前記主軸の駆動ピン位置の角度をα、前記ガス圧縮反力を減少する方向に作用するアンバランス量をUc2 とすると、前記可動スクロール部材の遠心力とは反対方向に作用するアンバランス量Uc1が、次式の関係で構成されていることを特徴とするスクロール型流体機械。
Uc1 =Uc+Uc2 ×tanα
The scroll fluid machine of claim 1, wherein the amount of unbalance to balance against centrifugal force before Symbol movable scroll member Uc, the direction of the gas compression reaction force applied to the bushing from the center of the bush If the angle of the drive pin position of the main shaft is α and the unbalance amount acting in the direction of decreasing the gas compression reaction force is Uc2, the unbalance amount Uc1 acting in the direction opposite to the centrifugal force of the movable scroll member is A scroll type fluid machine characterized by the following formula.
Uc1 = Uc + Uc2 x tan α
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103827496A (en) * 2011-09-30 2014-05-28 大金工业株式会社 Scroll compressor
KR20170105687A (en) * 2016-03-09 2017-09-20 학교법인 두원학원 Sliding bush of scroll compressor
KR20190114873A (en) * 2018-03-30 2019-10-10 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 Scroll compressor

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005171836A (en) * 2003-12-10 2005-06-30 Daikin Ind Ltd Fluid machinery
JP2008291795A (en) * 2007-05-26 2008-12-04 Sanden Corp Hybrid compressor
WO2013152705A1 (en) * 2012-04-11 2013-10-17 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司 Scroll compressor
CN203146326U (en) 2012-04-11 2013-08-21 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司 Scroll compressor having a plurality of scroll members
JP7188200B2 (en) * 2018-03-30 2022-12-13 株式会社豊田自動織機 scroll compressor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59215984A (en) * 1983-05-24 1984-12-05 Sanden Corp Scroll type compressor
JPS61261689A (en) * 1985-05-15 1986-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scroll compressor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59215984A (en) * 1983-05-24 1984-12-05 Sanden Corp Scroll type compressor
JPS61261689A (en) * 1985-05-15 1986-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scroll compressor

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103827496A (en) * 2011-09-30 2014-05-28 大金工业株式会社 Scroll compressor
CN103827496B (en) * 2011-09-30 2016-03-02 大金工业株式会社 Scroll compressor
KR20170105687A (en) * 2016-03-09 2017-09-20 학교법인 두원학원 Sliding bush of scroll compressor
KR102522647B1 (en) * 2016-03-09 2023-04-18 학교법인 두원학원 Sliding bush of scroll compressor
KR20210080331A (en) * 2018-03-30 2021-06-30 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 Scroll compressor
KR102264479B1 (en) * 2018-03-30 2021-06-11 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 Scroll compressor
KR20210069615A (en) * 2018-03-30 2021-06-11 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 Scroll compressor
KR102292995B1 (en) 2018-03-30 2021-08-23 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 Scroll compressor
US20210324857A1 (en) * 2018-03-30 2021-10-21 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Scroll compressor including bushing mounted on eccentric shaft containing cylindrical and auxiliary weight portions and balancer disposed above annular rotor remote from back pressure chamber
US11193490B2 (en) 2018-03-30 2021-12-07 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Scroll compressor including bushing mounted on eccentric shaft containing cylindrical and auxiliary weight portions and balancer disposed above annular rotor remote from back pressure chamber
KR102507721B1 (en) * 2018-03-30 2023-03-08 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 Scroll compressor
KR20190114873A (en) * 2018-03-30 2019-10-10 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 Scroll compressor
US11732714B2 (en) * 2018-03-30 2023-08-22 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Scroll compressor including bushing mounted on eccentric shaft containing cylindrical and auxiliary weight portions and balancer disposed above annular rotor remote from back pressure chamber
DE102019108079B4 (en) 2018-03-30 2023-08-31 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki screw compactor

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