JP4891416B2 - Scroll type fluid machine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば空気、冷媒等の圧縮機または真空ポンプ等として好適に用いられるスクロール式流体機械に関する。 The present invention relates to a scroll fluid machine that is suitably used as a compressor such as air or refrigerant, or a vacuum pump.
一般に、スクロール式流体機械は、電動モータ等の回転源で駆動軸を回転駆動し、旋回スクロールを固定スクロールに対し一定の偏心寸法をもって旋回運動させることにより、固定スクロールの外周側に設けた吸込口から空気等の流体を吸込みつつ、この流体を固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間の各圧縮室内で順次圧縮し、固定スクロールの中心部に設けた吐出口から圧縮流体を外部に向けて吐出するものである(例えば、特許文献1参照)。 In general, a scroll type fluid machine is a suction port provided on the outer peripheral side of a fixed scroll by rotating a drive shaft with a rotation source such as an electric motor and rotating the orbiting scroll with a fixed eccentric dimension with respect to the fixed scroll. The fluid is sucked in from the air, and the fluid is sequentially compressed in each compression chamber between the fixed scroll wrap portion and the orbiting scroll wrap portion, and the compressed fluid is discharged from the discharge port provided in the center portion of the fixed scroll. (For example, see Patent Document 1).
そして、この種の従来技術によるスクロール式流体機械は、固定スクロールと旋回スクロールのラップ部間に形成するラジアル方向の隙間を可能な限り小さくし、前記各圧縮室から圧縮流体が漏れるのを抑えることによって、圧縮効率等を高めるようにしている。 In this type of conventional scroll type fluid machine, the radial gap formed between the wrap portions of the fixed scroll and the orbiting scroll is made as small as possible to suppress the leakage of the compressed fluid from each compression chamber. Therefore, the compression efficiency is increased.
また、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板には、その背面側にそれぞれ一方向に互いに平行になって延びる複数の冷却フィンを設け、これらの冷却フィンに沿って冷却風を流通させることにより前記鏡板を背面側から冷やし、圧縮熱等の影響で前記ラップ部が変形するのを防ぐようにしている。 Further, the end plate of the fixed scroll and the orbiting scroll is provided with a plurality of cooling fins extending in parallel with each other in one direction on the back side thereof, and the end plate is made to flow through the cooling air along these cooling fins. Cooling from the back side prevents deformation of the lap portion due to the influence of compression heat or the like.
ところで、上述した従来技術のスクロール式流体機械では、例えば固定スクロールの鏡板背面側に、互いに平行になって一方向に延びる複数の冷却フィンを設ける構成としているので、固定スクロール全体の剛性は、前記冷却フィンが延びる一方向で高く、これと垂直な方向では剛性が低くなってしまう。 By the way, in the above-described conventional scroll type fluid machine, for example, a plurality of cooling fins extending parallel to each other and extending in one direction are provided on the back surface side of the fixed scroll. The rigidity is high in one direction in which the cooling fin extends, and the rigidity is low in a direction perpendicular thereto.
このため、例えば圧縮室内に発生する流体の圧力、圧縮熱等の影響により固定スクロールのラップ部が変形するときには、冷却フィンの伸長方向(一方向)と垂直な方向でより大きな変形が生じ易く、これによって固定スクロールと旋回スクロールのラップ部間に形成するラジアル方向の隙間が不均一となり、スクロール式流体機械としての性能が低下する原因になるという問題がある。 For this reason, for example, when the wrap portion of the fixed scroll is deformed due to the influence of the pressure of the fluid generated in the compression chamber, compression heat, etc., a larger deformation is likely to occur in the direction perpendicular to the extension direction (one direction) of the cooling fin, As a result, the radial gap formed between the wrap portions of the fixed scroll and the orbiting scroll becomes non-uniform, causing a problem that the performance as a scroll fluid machine is deteriorated.
また、前述の如くラップ部が変形すると、固定スクロールと旋回スクロールのラップ部間の隙間が不均一になるばかりでなく、場合によっては固定スクロールと旋回スクロールのラップ部が互いに接触し、装置の信頼性や寿命が低下するという問題がある。 Further, when the lap portion is deformed as described above, not only the gap between the fixed scroll and the orbiting scroll wrap portion becomes non-uniform, but also the fixed scroll and the orbiting scroll lap portion may contact each other, and the reliability of the device may be increased. There is a problem that the performance and life are reduced.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、圧縮熱等の影響があってもラップ部間のラジアル方向隙間を適正に保つことができ、装置の性能低下を防ぐことができると共に、信頼性や寿命を高めることができるようにしたスクロール式流体機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to maintain the radial gap between the lap portions properly even under the influence of compression heat, etc. It is an object of the present invention to provide a scroll type fluid machine that can prevent the above-described problems and can improve reliability and life.
上述した課題を解決するために請求項1の発明は、鏡板の表面に渦巻状のラップ部が設けられた第1のスクロール部材と、該第1のスクロール部材に対向して配置され鏡板の表面にラップ部が設けられた第2のスクロール部材とを備え、前記第1,第2のスクロール部材のうち少なくとも一方のスクロール部材には、前記鏡板の背面側に一方向に延びる複数の冷却フィンを設けてなるスクロール式流体機械において、前記第1,第2のスクロール部材のうち少なくとも一方のスクロール部材のラップ部には、当該流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも前記冷却フィンの延びる方向と垂直な方向に縮径する部分を含む予め決められた角度範囲の内周面に薄肉部を形成し、当該流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも前記冷却フィンの延びる方向に拡径する部分を含む予め決められた角度範囲の外周面に他の薄肉部を形成する構成としたことを特徴としてなる構成を採用している。 The invention according to claim 1 in order to solve the above problems, a first scroll member spiral wrap portion on the surface of the end plate is al provided, disposed opposite to the scroll member of the first end plate and a second scroll member wrapping portion is found provided on a surface, the first, at least one of the scroll member of the second scroll member, a plurality extending in one direction on the rear side of the end plate In the scroll type fluid machine provided with the cooling fins, the tooth tip side of the lap part is connected to the lap part of at least one of the first and second scroll members when the fluid machine is driven. A thin portion is formed on the inner peripheral surface of a predetermined angular range including a portion that is reduced in diameter in a direction perpendicular to the direction in which the cooling fin extends from the side, and the tooth tip side of the lap portion is positioned when the fluid machine is driven. Tooth base It adopts a configuration including a feature that it has a structure to form other thin portion on the outer peripheral surface of a predetermined angular range including a portion whose diameter increases in the direction of extension of the cooling fins than.
また、請求項2の発明によると、前記一方のスクロール部材は、ケーシングに一体または別体で固定して設けられる固定スクロールにより構成されている。
Further, according to the invention of
また、請求項3の発明によると、前記流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも前記冷却フィンの延びる方向と垂直な方向に縮径する部分を含む予め決められた角度範囲の複数の内周面のうち少なくとも1つの内周面には薄肉部を形成しない構成としている。 According to a third aspect of the present invention, a predetermined angle including a portion where the tooth tip side of the lap portion is reduced in diameter in a direction perpendicular to the direction in which the cooling fin extends than the tooth base side when the fluid machine is driven. at least one of the inner circumferential surface of the plurality of the inner peripheral surface of the range has a configuration that does not form a thin portion.
また、請求項4の発明によると、前記流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも前記冷却フィンの延びる方向に拡径する部分を含む予め決められた角度範囲の外周面のうち少なくとも1つの外周面には前記他の薄肉部を形成しない構成としている。
さらに、請求項5の発明は、前記ラップ部の外周側に薄肉部を設けた部分の内周側に肉盛り部を設ける構成としている。
According to the invention of
Further, the invention of
上述の如く、請求項1に記載の発明によれば、第1,第2のスクロール部材のうち少なくとも一方のスクロール部材のラップ部には、スクロール式流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも冷却フィンの延びる方向と垂直な方向に縮径する部分を含む予め決められた角度範囲の内周面に肉削ぎを施すことにより薄肉部を形成することができる。また、当該流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも前記冷却フィンの延びる方向に拡径する部分を含む予め決められた角度範囲の外周面には、肉削ぎを施すことにより他の薄肉部を形成することができる。このため、例えば圧縮室内に発生する流体の圧力、圧縮熱等の影響によりスクロール部材のラップ部が変形したとしても、前記第1,第2のスクロール部材は、ラップ部間のラジアル方向隙間を適正(ほぼ均一)に保つことができ、スクロール式流体機械としての性能が低下するのを防ぐことができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the wrap portion of at least one of the first and second scroll members has a tooth tip side of the wrap portion when the scroll fluid machine is driven. A thin-walled portion can be formed by shaving the inner peripheral surface in a predetermined angle range including a portion whose diameter is reduced in a direction perpendicular to the extending direction of the cooling fin from the tooth base side. Further, when the fluid machine is driven, the outer peripheral surface in a predetermined angle range including a portion in which the tooth tip side of the lap portion expands in the direction in which the cooling fin extends than the tooth base side is subjected to the shaving. Thus, another thin part can be formed. For this reason , even if the wrap portion of the scroll member is deformed due to , for example, the pressure of the fluid generated in the compression chamber or the compression heat, the first and second scroll members have an appropriate radial gap between the wrap portions. (Substantially uniform) can be maintained, and the performance as a scroll fluid machine can be prevented from deteriorating.
従って、第1,第2のスクロール部材は、例えば圧縮室内に発生する流体の圧力、圧縮熱等の影響によりスクロール部材のラップ部が変形した場合でも、両者のラップ部が互いに接触したり、干渉したりするのを防止でき、装置の信頼性を向上できると共に、寿命を延ばすことができる。 Therefore, even if the wrap portion of the scroll member is deformed due to, for example, the pressure of the fluid generated in the compression chamber or the compression heat, the wrap portions of the first and second scroll members are in contact with each other or interfere with each other. And the reliability of the apparatus can be improved, and the lifetime can be extended.
また、請求項2に記載の発明は、一方のスクロール部材を固定スクロールにより構成しているので、例えば背面側にボス部を有して耐変形性が高い旋回スクロールに比較し、背面側に冷却フィンしか持たず、耐変形性が低い固定スクロールのラップ部に薄肉部を形成することにより、固定スクロールと旋回スクロールのラップ部が互いに接触したり、干渉したりするのを防止でき、装置の信頼性を向上できると共に、寿命を延ばすことができる。
Further, in the invention according to
また、請求項3に記載の発明は、スクロール式流体機械の駆動時にラップ部の歯先側が歯元側よりも冷却フィンの延びる方向と垂直な方向に縮径する部分を含む予め決められた角度範囲の複数の内周面のうち少なくとも1つの内周面には薄肉部を形成しない構成とすることができる。 According to a third aspect of the present invention, a predetermined angle including a portion in which the tooth tip side of the lap portion is reduced in diameter in a direction perpendicular to the direction in which the cooling fin extends than the tooth base side when the scroll fluid machine is driven. range of at least one of the inner circumferential surface of the plurality of the inner peripheral surface may be configured not to form a thin portion.
また、請求項4に記載の発明は、スクロール式流体機械の駆動時にラップ部の歯先側が歯元側よりも冷却フィンの延びる方向に拡径する部分を含む予め決められた角度範囲の外周面のうち少なくとも1つの外周面には前記他の薄肉部を形成しない構成とすることができる。
さらに、請求項5に記載の発明は、前記ラップ部の外周側に薄肉部を設けた部分の内周側に肉盛り部を設けることにより、前記薄肉部を設けたことによる効率の減少を無くすことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an outer peripheral surface having a predetermined angular range including a portion in which the tooth tip side of the lap portion expands in the direction in which the cooling fin extends than the tooth base side when the scroll fluid machine is driven. Of these, the other thin wall portion may not be formed on at least one outer peripheral surface.
Furthermore, the invention according to
以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械として、スクロール式空気圧縮機を例に挙げ、添付図面の図1ないし図7に従って詳細に説明する。 Hereinafter, a scroll type air compressor will be described as an example of a scroll type fluid machine according to an embodiment of the present invention, and will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7 of the accompanying drawings.
図中、1はスクロール式流体機械の外枠を形成する筒状のケーシングで、該ケーシング1は、大径筒部1Aと、該大径筒部1Aよりも小径な筒状に形成され該大径筒部1Aの軸方向一側から外側に向けて突出した小径な軸受筒部1Bと、該軸受筒部1Bと前記大径筒部1Aとの間に形成された環状部1Cとにより構成されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a cylindrical casing forming an outer frame of a scroll type fluid machine. The casing 1 is formed in a large diameter
2はケーシング1と共に固定側部材を構成する第1のスクロール部材としての固定スクロールで、該固定スクロール2は、ケーシング1の大径筒部1Aを軸方向他側から閉塞するように大径筒部1Aの他側(開口側)に固定して設けられている。そして、固定スクロール2は、中心がケーシング1の軸線O1 −O1 と一致するように配設された略円板状の鏡板2Aと、該鏡板2Aの表面に中心側が巻始め端となり外周側が巻終り端となって立設された渦巻状のラップ部2Bとにより大略構成されている。
また、固定スクロール2の鏡板2Aには、その背面側に複数本の冷却フィン2C,2C,…が形成され、これらの冷却フィン2Cは、例えば図2中のX−X線に沿って互いに平行(一方向)に延びている。そして、各冷却フィン2Cは、図2中に示すY−Y線(ラップ部2Bの中心O1 を通りX−X線に直交する線)の方向で互いに離間し、後述する冷却ファン16からの冷却風を各冷却フィン2C間に流通させることにより、固定スクロール2の鏡板2A等を背面側から冷却するものである。
Further, a plurality of cooling fins 2C, 2C,... Are formed on the rear surface side of the
3,3は固定スクロール2に設けられた吸込口で、該各吸込口3は、図2、図3に示すように鏡板2Aの外周側に形成され、例えば空気等の流体を後述の吸込フィルタ17(図1参照)等を介して圧縮室9内に吸込むものである。
4は鏡板2Aの中心側に位置して固定スクロール2に設けられた吐出口で、該吐出口4は、図1に示すように後述の圧縮室9内で圧縮された圧縮空気を吐出パイプ18から外部に吐出させるものである。
5は第2のスクロール部材としての旋回スクロールで、この旋回スクロール5は、図1に示す如く固定スクロール2と対向してケーシング1の大径筒部1A内に旋回可能に設けられている。そして、旋回スクロール5は、図1に示すようにケーシング1の軸方向で固定スクロール2と対向した旋回スクロール本体6と、該旋回スクロール本体6の背面側に固着して設けられた背面プレート7とにより構成されている。
ここで、旋回スクロール本体6は、略円板状に形成された鏡板6Aと、該鏡板6Aから固定スクロール2側に向けて立設された渦巻状のラップ部6Bとから構成されている。また、旋回スクロール本体6の鏡板6Aには、背面プレート7との間に複数本の冷却フィン6C,6C,…が形成され、これらの冷却フィン6Cは、固定スクロール2の冷却フィン2Cと同様に一方向(例えば、図2中に示すX−X線と平行な方向)に延び、冷却ファン16からの冷却風によって旋回スクロール5の鏡板6A等を冷却するものである。
Here, the orbiting scroll
また、旋回スクロール5の背面プレート7は、鏡板6Aの背面側に複数のボルト等を用いて固定され、背面プレート7の中央側には筒状のボス部7Aが一体形成されている。そして、このボス部7A内には、後述する駆動軸10のクランク部10Aが旋回軸受13等を介して回転可能に取付けられるものである。
The back plate 7 of the
また、背面プレート7の外周側には、ケーシング1の環状部1Cとの間に周方向に離間して例えば3個の補助クランク機構8(図1中に1個のみ図示)が設けられている。そして、これらの補助クランク機構8は、旋回スクロール5がケーシング1内で自転するのを抑え、後述の偏心量eをもって旋回運動するのを補償するものである。
Further, on the outer peripheral side of the back plate 7, for example, three auxiliary crank mechanisms 8 (only one is shown in FIG. 1) are provided spaced apart from the
9,9,…は固定スクロール2と旋回スクロール5との間に形成された複数の圧縮室で、これらの圧縮室9は、固定スクロール2のラップ部2Bと旋回スクロール5(旋回スクロール本体6)のラップ部6Bとを所定角度だけずらして重なり合うように配設することにより、両者の間に形成される複数の密閉空間から構成されるものである。
9, are a plurality of compression chambers formed between the
そして、各圧縮室9は、後述の駆動軸10により旋回スクロール5が旋回運動するときに、ラップ部2B,6B間で連続的に縮小され、例えば空気等の流体を後述の吸込フィルタ17側から吸込みつつ、このときの圧縮空気を後述の吐出パイプ18から外部に吐出させるものである。
Each
10はケーシング1の軸受筒部1B内に軸受11,12を介して回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸10は、その軸方向一側が軸受筒部1Bからケーシング1の外部へと突出し、軸方向他側(先端側)は、ケーシング1の大径筒部1A内へと伸長するクランク部10Aとなっている。
ここで、クランク部10Aは、その軸線O2 −O2 がケーシング1(駆動軸10)の軸線O1 −O1 に対し、図1中に示す偏心量eだけ偏心して形成されている。そして、クランク部10Aは、旋回軸受13を介して旋回スクロール5(背面プレート7)のボス部7A内に回転可能に取付けられている。また、駆動軸10には、図1に示すようにバランスウエイト部10Cが一体に設けられ、該バランスウエイト部10Cは駆動軸10の回転バランスをとるものである。
Here, the
14は駆動軸10の突出端側に設けられたプーリで、該プーリ14は、駆動源となる電動モータにベルト(いずれも図示せず)等を介して連結され、電動モータの回転に従って駆動軸10を回転駆動するものである。
15はケーシング1の軸受筒部1B側に設けられたファンケーシング、16は該ファンケーシング15内に設けられた冷却ファンで、この冷却ファン16は、図1に示すようにプーリ14にボルト等を用いて連結され、プーリ14と一体に回転する。そして、冷却ファン16は、ファンケーシング15内で冷却風を発生させ、この冷却風によりケーシング1、固定スクロール2および旋回スクロール5等を冷却するものである。
17,17は固定スクロール2の外周側に設けられた吸込フィルタで、これらの吸込フィルタ17は、固定スクロール2の外部から各吸込口3を介して圧縮室9内に向けて吸込まれる空気等を清浄化すると共に、空気の吸込音等を低減化する消音器としても機能するものである。
18は固定スクロール2の鏡板2A中心側に吐出口4を介して設けられた吐出パイプで、該吐出パイプ18は、固定スクロール2と旋回スクロール5との間に形成された複数の圧縮室9のうち最内周側(最高圧側)の圧縮室9と吐出口4を介して連通し、例えば圧縮空気を外部の空気タンク(図示せず)等に向けて吐出するものである。
次に、21A〜21Fは固定スクロール2のラップ部2Bに設けた薄肉部で、これらの薄肉部21A〜21Fは、ラップ部2Bのうち図2中のY−Y線と交わる部位の近傍に形成されている。即ち、薄肉部21A〜21Fは、図2に示すようにラップ部2Bによる渦巻きの接線方向がX−X線とほぼ平行となる部位の近傍で、その内周面に予め決められた角度範囲にわたって肉削ぎを施すことにより形成されるものである。
Next, 21A to 21F are thin portions provided on the
この場合、薄肉部21A〜21Fのうち最も外側に位置する薄肉部21Aは、図2に示す如くラップ部2Bの最外周側に近い位置でY−Y線と交わる部位の近傍の内周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。そして、薄肉部21Bは、図2に示す如く薄肉部21Aからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度の角度だけ離れた位置で、Y−Y線と交わる部位近傍の内周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。
In this case, the
また、薄肉部21Cは、図2に示す如く薄肉部21Bからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部21Aからは約1周分内側に)離れた位置で、Y−Y線と交わる部位近傍の内周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。そして、薄肉部21Dは、薄肉部21Cからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部21Bからは約1周分内側に)離れた位置で、Y−Y線と交わる部位近傍の内周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、薄肉部21Eは、図2に示す如く薄肉部21Dからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部21Cからは約1周分内側に)離れた位置で、Y−Y線と交わる部位近傍の内周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。そして、薄肉部21Fは、薄肉部21Eからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部21Dからは約1周分内側に)離れた位置で、Y−Y線と交わる部位近傍の内周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
なお、後述する理由によって、ラップ部2Bの変形は、ラップ部2Bの外周側よりも内周側の方が小さくなる。このため、前述した薄肉部21A〜21Fのうち、ラップ部2Bの内周側寄りに位置する薄肉部21E,21Fは、必ずしも設ける必要がなく、場合によっては、これらの薄肉部21E,21Fは省略してもよい。
For reasons described later, the deformation of the
22A〜22Fは固定スクロール2のラップ部2Bに設けた他の薄肉部で、これらの薄肉部22A〜22Fは、ラップ部2Bのうち図2中のX−X線とほぼ直交する部位の近傍に形成されている。即ち、薄肉部22A〜22Fは、図2に示すようにラップ部2Bによる渦巻きの接線方向がX−X線に対してほぼ垂直(Y−Y線とほぼ平行)となる部位の近傍で、その外周面に予め決められた角度範囲にわたって肉削ぎを施すことにより形成されている。
22A to 22F are other thin portions provided on the
この場合、薄肉部22A〜22Fのうち最も外側に位置する薄肉部22Aは、図2に示す如くラップ部2Bの最外周側に近い位置で、X−X線と交わる部位近傍の外周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。そして、薄肉部22Bは、図2に示す如く薄肉部22Aからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度の角度だけ離れた位置で、X−X線と交わる部位近傍の外周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。
In this case, the thin-
また、薄肉部22Cは、図2に示す如く薄肉部22Bからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部22Aからは約1周分内側に)離れた位置で、X−X線と交わる部位近傍の外周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。そして、薄肉部22Dは、薄肉部22Cからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部22Bからは約1周分内側に)離れた位置で、X−X線と交わる部位近傍の外周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the thin-walled portion 22C is located approximately 180 degrees away from the thin-walled portion 22B to the inside of the
また、薄肉部22Eは、図2に示す如く薄肉部22Dからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部22Cからは約1周分内側に)離れた位置で、X−X線と交わる部位近傍の外周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。そして、薄肉部22Fは、薄肉部22Eからラップ部2Bの渦巻き方向内側へとほぼ180度(薄肉部22Dからは約1周分内側に)離れた位置で、X−X線と交わる部位近傍の外周面に円弧状をなして肉削ぎを施すことにより形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the thin-
なお、前述した薄肉部22A〜22Fのうち、ラップ部2Bの内周側寄りに位置する薄肉部22E,22Fは、必ずしも設ける必要がなく、場合によっては、これらの薄肉部22E,22Fは省略してもよいものである。
Of the thin-
本実施の形態によるスクロール式流体機械は上述の如き構成を有するもので、次に、空気圧縮機として用いた場合の作動について説明する。 The scroll fluid machine according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation when used as an air compressor will be described.
まず、駆動軸10をプーリ14を介して電動モータ等により回転駆動すると、この駆動軸10の回転は、クランク部10Aから旋回軸受13を介して旋回スクロール5に伝えられる。そして、旋回スクロール5は、各補助クランク機構8によって自転が防止され、駆動軸10の軸線O1 −O1 を中心として偏心量eの旋回運動が与えられる。
First, when the
そして、旋回スクロール5の旋回運動により、固定スクロール2のラップ部2Bと旋回スクロール5のラップ部6Bとの間に画成される圧縮室9,9,…が連続的に縮小される。これによって各圧縮室9は、吸込フィルタ17側から吸込んだ空気を順次圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出パイプ18から外部の空気タンクに向けて吐出する。
Then, the orbiting motion of the
ここで、固定スクロール2と旋回スクロール5(旋回スクロール本体6)は、ラップ部2B,6B間に形成するラジアル方向の隙間を可能な限り小さくすることによって、各圧縮室9から圧縮空気が漏れるのを抑え、空気圧縮機としての効率等を高めるようにしている。
Here, the fixed
また、固定スクロール2の鏡板2Aには、その背面側にそれぞれ一方向(図2中のX−X線)に互いに平行になって延びる複数の冷却フィン2C,2C,…を設け、これらの冷却フィン2Cに沿って冷却風を流通させることにより鏡板2Aを背面側から冷やし、圧縮熱等の影響で渦巻状のラップ部2Bが変形するのを防ぐようにしている。
Further, the
ところで、このような固定スクロール2は、鏡板2Aの背面側に設けた各冷却フィン2Cが図2、図5中のX−X線に沿って互いに平行に延びているので、固定スクロール2全体の剛性は、冷却フィン2Cが延びるX−X線の方向で高く、これと垂直なY−Y線の方向では剛性が低くなってしまう傾向がある。
By the way, in such a
このため、例えば圧縮室9内に発生する圧縮空気の圧力、圧縮熱等の影響によって固定スクロール2のラップ部2Bが変形するときに、該ラップ部2Bは、例えば図5中に示す矢示F1 ,F1 方向で縮径され、矢示F2 ,F2 方向で拡径するように変形され、固定スクロール2全体は、図6に例示するように変形する可能性がある。
For this reason, for example, when the
そして、固定スクロール2のラップ部2Bは、図7中に実線で示す特性線23のようにラップ部2Bの歯先側が変形し、ラップ部2Bの歯元側は、図7中に二点鎖線で示す特性線24の如くほぼ比例的に変形することが確認された。また、図7中に破線で示す特性線25は、旋回スクロール5のラップ部6Bにおける歯元側の変形を表したものである。
And the lap | wrap
この場合、図7中の特性線23,24は、横軸の伸開角がラップ部2Bの巻始め端(内周端)からの角度をラジアン(rad)で示したもので、例えば3.1ラジアンの位置は、ラップ部2Bの巻始め端から渦巻き方向外側へと約180度(約1/2周分)離れた位置である。また、例えば6.3ラジアンの位置は、ラップ部2Bの巻始め端から渦巻き方向外側へと約360度(約1周分)離れた位置である。
In this case, the
そして、図7中に特性線23で例示するように、ラップ部2Bの巻始め端から11ラジアン程度となる位置(例えば、図2中の薄肉部21Dに対応する位置)、14.1ラジアン程度となる位置(図2中の薄肉部21Cに対応する位置)、17.2ラジアン程度となる位置(図2中の薄肉部21Bに対応する位置)、20.4ラジアン程度となる位置(図2中の薄肉部21Aに対応する位置)の近傍では、固定スクロール2と旋回スクロール5のラップ部2B,6B間に形成されるラジアル方向の隙間が、本来のラジアル方向の隙間Sよりも小さくなり、不均一となっていることが分かる。
Then, as illustrated by the
そこで、本実施の形態では、固定スクロール2のラップ部2Bのうち、その渦巻きの接線方向が図2中のX−X線とほぼ平行となる位置に薄肉部21A,21B,21C,21D,21E,21Fを形成する構成としている。即ち、これらの薄肉部21A,21B,21C,21D,21E,21Fは、ラップ部2Bのうち図2中のY−Y線と交わる部位近傍の内周側に予め決められた角度範囲にわたって肉削ぎを施すことにより形成する構成としている。
Therefore, in the present embodiment, the thin-
この結果、例えば各圧縮室9内に発生する圧縮空気の圧力、圧縮熱等の影響によって固定スクロール2のラップ部2Bが、図5中の矢示F1 ,F1 方向に圧縮されるように変形したとしても、固定スクロール2と旋回スクロール5とは、ラップ部2B,6B間のラジアル方向の隙間を適正に保つことができる。
As a result, for example, the
即ち、図7中に実線で示す特性線23のように、ラジアル方向の隙間が本来の隙間Sよりも小さくなる位置で、ラップ部2Bの内周側に肉削ぎを施して薄肉部21A〜21Fを形成することにより、ラップ部2B,6B間のラジアル方向の隙間をほぼ均一に保つことが可能となり、各圧縮室9内から圧縮空気が漏れるのを抑えることができる。
That is, as shown by the
また、本実施の形態では、固定スクロール2のラップ部2Bのうち、その渦巻きの接線方向が図2中のY−Y線とほぼ平行となる位置、即ちラップ部2Bのうち図2中のX−X線と交わる部位近傍の外周側に予め決められた角度範囲にわたって肉削ぎを施すことにより、他の薄肉部22A,22B,22C,22D,22E,22Fを形成する構成としている。
Moreover, in this Embodiment, among the lap | wrap
このため、例えば各圧縮室9内に発生する圧縮空気の圧力、圧縮熱等の影響によって固定スクロール2のラップ部2Bが、図5中の矢示F2 ,F2 方向に変形したとしても、固定スクロール2と旋回スクロール5とは、ラップ部2B,6B間のラジアル方向の隙間をほぼ均一に保つことができ、各圧縮室9からの圧縮空気の漏れを防止できる。
Therefore, for example, even if the
従って、本実施の形態によれば、各圧縮室9内に発生する圧縮空気の圧力、圧縮熱等の影響により固定スクロール2と旋回スクロール5のラップ部2B,6Bが変形した場合でも、両者のラップ部2B,6Bが互いに接触したり、干渉したりするのを防止でき、スクロール式流体機械としての性能を高めることができると共に、装置の信頼性を向上でき、その寿命を延ばすことができる。
Therefore, according to the present embodiment, even when the
なお、前記実施の形態では、固定スクロール2のラップ部2Bに、その内周側に肉削ぎを施すことにより薄肉部21A〜21Fを形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばラップ部2Bの内周側寄りに位置する薄肉部21E,21Fは、場合によっては省略してもよい。また、ラップ部2Bの内周側寄りに位置する薄肉部22E,22Fについても、場合によっては省略してもよいものである。
In the embodiment described above, the case where the
また、前記実施の形態では、固定スクロール2のラップ部2Bに薄肉部21A〜21F、22A〜22Fを形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば旋回スクロール5のラップ部6Bについても、薄肉部21A〜21F、22A〜22Fとほぼ同様の薄肉部を形成する構成としてもよい。特に、旋回スクロールにおいては、鏡板の背面側に一体に設けられたフィンやボスの配置により、ラップ部が内周側または外周側へ熱により部分的に変形する箇所を薄肉部を設ける構成としてもよいものである。
Moreover, in the said embodiment, the case where
また、固定スクロールと旋回スクロールの間、またはケーシングと旋回スクロールの間に設けられる自転防止機構としての補助クランクの位置によりそれぞれのラップ部が内周側または外周側へ熱により部分的に変形する場合であっても、薄肉部を形成するように構成してもよい。 In addition, when each lap portion is partially deformed by heat toward the inner peripheral side or the outer peripheral side depending on the position of the auxiliary crank as a rotation prevention mechanism provided between the fixed scroll and the orbiting scroll or between the casing and the orbiting scroll. Even so, the thin portion may be formed.
また、前記実施の形態では、例えば固定スクロール2のラップ部2Bの外周側に薄肉部22A〜22Fを設けるものとして説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば外周側に薄肉部を設けた部分の内周側に、ラジアルギャップを超えない範囲で肉盛り部を設けるように構成してもよい。このように構成した場合には、薄肉部を設けたことによる効率の減少を無くすことができる。
Moreover, in the said embodiment, it demonstrated as what provides
また、前記実施の形態では、固定スクロール2と旋回スクロール5からなるスクロール式流体機械を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば特開平3−145588号公報等に記載のように、駆動されるスクロールに対向するスクロールが同期回転する全回転系のスクロール式流体機械等、種々の型式のスクロール式流体機械にも適用できるものである。
Moreover, in the said embodiment, the scroll type fluid machine which consists of the fixed
さらに、前記実施の形態では、スクロール式流体機械を空気圧縮機として用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば冷媒を圧縮する冷媒圧縮機、真空ポンプ等を含めて他のスクロール式流体機械に適用してもよいものである。 Furthermore, in the said embodiment, the case where a scroll type fluid machine was used as an air compressor was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to other scroll type fluid machines including, for example, a refrigerant compressor that compresses refrigerant, a vacuum pump, and the like.
1 ケーシング
2 固定スクロール(第1のスクロール部材)
2A,6A 鏡板
2B,6B ラップ部
2C,6C 冷却フィン
3 吸込口
4 吐出口
5 旋回スクロール(第2のスクロール部材)
6 旋回スクロール本体
7 背面プレート
9 圧縮室
10 駆動軸
10A クランク部
16 冷却ファン
21A〜21F 薄肉部
22A〜22F 他の薄肉部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
2A,
6 orbiting scroll body 7
Claims (5)
前記第1,第2のスクロール部材のうち少なくとも一方のスクロール部材のラップ部には、
当該流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも前記冷却フィンの延びる方向と垂直な方向に縮径する部分を含む予め決められた角度範囲の内周面に薄肉部を形成し、
当該流体機械の駆動時に前記ラップ部の歯先側が歯元側よりも前記冷却フィンの延びる方向に拡径する部分を含む予め決められた角度範囲の外周面に他の薄肉部を形成する構成としたことを特徴とするスクロール式流体機械。 The first scroll member and a second scroll wrapping portion is found provided on the surface of the end plate disposed opposite the scroll member of the first spiral wrap portion on the surface of the end plate is al provided A scroll fluid machine comprising a plurality of cooling fins extending in one direction on the back side of the end plate on at least one of the first and second scroll members .
In the wrap portion of at least one of the first and second scroll members ,
When the fluid machine is driven , a thin portion is formed on the inner peripheral surface of a predetermined angle range including a portion in which the tooth tip side of the lap portion is reduced in diameter in a direction perpendicular to the direction in which the cooling fin extends from the tooth base side. And
A configuration in which another thin-walled portion is formed on an outer peripheral surface of a predetermined angle range including a portion in which the tooth tip side of the lap portion expands in the direction in which the cooling fin extends than the tooth base side when the fluid machine is driven ; A scroll type fluid machine characterized by that.
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