JP5115842B2 - Scroll fluid machinery - Google Patents
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Description
この発明は、駆動スクロールと、この駆動スクロールの回転に伴って回転すると共にこの駆動スクロールに対して実質的に旋回運動を行い、駆動スクロール及び従動スクロールによって画成される空間の容積を変化させて流体を吸引して吐出するスクロール流体機械、特に吐出圧力が100KPa以下であるスクロール型送風機として使用されるスクロール流体機械に関する。 The present invention changes the volume of the drive scroll and the space defined by the drive scroll and the driven scroll by rotating with the rotation of the drive scroll and substantially rotating with respect to the drive scroll. The present invention relates to a scroll fluid machine that sucks and discharges fluid, and more particularly to a scroll fluid machine that is used as a scroll type blower having a discharge pressure of 100 KPa or less.
特許文献1は、ケーシングと、このケーシングに回転自在に保持される外周ブロック及びこの外周ブロックから内側に渦巻き状に延出する従動ラップから少なくとも構成される従動スクロールユニットと、前記従動ラップに噛合する駆動ラップ、この駆動ラップを挟持固定すると共に前記従動ラップを摺動自在に挟持する一対の端板及び前記従動スクロールユニットに対して偏心して前記ケーシングに回転自在に軸支され、前記端板を回転させる駆動軸からなり、前記従動スクロールと共に圧縮空間を画成する駆動スクロールユニットと、前記外周ブロックに形成され、前記圧縮空間と連通する吸入口と、前記駆動軸に形成され、前記圧縮空間と連通する吐出口とによって少なくとも構成されるスクロール流体機械を開示する。
特許文献2は、ハウジングと、該ハウジング内に回転自在に設けられる第1のスクロールユニットと、該第1のスクロールユニットの回転に伴って回転すると共に第2のスクロールユニットに対して相対的に旋回運動を行う第2のスクロールユニットとを具備し、第1のスクロールユニットの回転に伴って前記第1のスクロールユニットと前記第2のスクロールユニットによって画成される圧縮空間の容積を変化させて、流体を吸引して吐出するスクロール流体機械において、第1のスクロールユニットが、前記ハウジングに回転自在に支持される一対の端板と、これら両端板間に固定され、所定の中心角で均等に配置される複数の渦巻状のラップからなる第1ラップ群とを具備し、前記第2のスクロールユニットが、前記第1のスクロールユニットの一対の端板間に摺動可能に挟持される円筒状外周リング部と、略中央部分に配される連結ブロック部と、前記リング部から前記連結ブロック部にかけて延出して前記第1のラップ群のそれぞれのラップが挿入される複数の挿入空間を画成し、前記第1のラップ群とラップとの間に前記圧縮空間を形成する複数の渦巻状のラップからなる第2のラップ群とを具備することを開示する。
通常、送風機・圧縮機は一般的に圧力によって分類されるもので、通常10KPa未満のものをファン、10KPa〜100KPaまでのものをブロワ、100KPa以上のものを圧縮機と呼び、さらにファンとブロワを総称して送風機と呼んでいる。従来、スクロール流体機械は、基本的にスクロール型圧縮機として上記100KPa以上のものが要求されてきたが、本出願人は、本出願人による上記特許文献1及び2に開示されるスクロール流体機械の基本的概念、いわゆる思想の延長線上で、簡易な構造で且つ小型化された送風機の開発を行ってきた。
Usually, blowers and compressors are generally classified according to pressure. Usually, a fan of less than 10 KPa is called a fan, a fan of 10 KPa to 100 KPa is called a blower, a fan of 100 KPa or more is called a compressor, and a fan and a blower are also called. Collectively, it is called a blower. Conventionally, the scroll fluid machine has basically been required to have a scroll compressor of 100 KPa or more. However, the applicant of the present invention is not limited to the scroll fluid machine disclosed in
このため、この発明は、簡易な構造で小型化され且つ効率の良いスクロール型送風機として使用可能なスクロール流体機械を提供することにある。 For this reason, this invention is providing the scroll fluid machine which can be used as a scroll type blower reduced in size with a simple structure and efficient.
よって、この発明は、内部に収納空間を画成するハウジングと、該ハウジング内の収納空間に回転自在に配され、駆動源の回転軸と接続される第1の端板、この第1の端板から前記回転軸の軸方向に延出すると共に該第1の端板の面に沿った渦巻状である少なくとも2つの駆動スクロールラップ及び前記第1の端板と共に前記駆動スクロールラップを挟持固定する第2の端板によって少なくとも構成される駆動スクロールユニットと、前記第1の端板及び第2の端板の間に回転自在に配され、前記駆動スクロールラップが挿入されて圧縮空間を画成する渦巻状の移動空間が形成され、該移動空間の間の壁部が従動スクロールラップとなる円板状の従動スクロールブロック及び該従動スクロールブロックを回転自在に前記ハウジングに支持する従動スクロール受けからなる従動スクロールユニットとによって少なくとも構成されるスクロール流体機械において、前記駆動スクロールラップの外周側先端の位置は、前記駆動スクロールラップの前記従動スクロールブロックに対する旋回運動において、それぞれの駆動スクロールラップの回転方向前方側への旋回の際に、対応する従動スクロールブロックの移動空間の外周側端部に接触するように設定されることにある。 Therefore, the present invention includes a housing that defines a storage space therein, a first end plate that is rotatably disposed in the storage space in the housing and is connected to the rotation shaft of the drive source, and the first end plate. The drive scroll wrap is sandwiched and fixed together with at least two drive scroll wraps extending in the axial direction of the rotary shaft from the plate and having a spiral shape along the surface of the first end plate, and the first end plate. A drive scroll unit at least constituted by a second end plate, and a spiral shape that is rotatably arranged between the first end plate and the second end plate and into which the drive scroll wrap is inserted to define a compression space A disc-shaped driven scroll block in which a wall portion between the moving spaces becomes a driven scroll wrap, and the driven scroll block is rotatably supported by the housing. In the scroll fluid machine constituted at least by a driven scroll unit comprising a dynamic scroll receiver, the position of the outer peripheral side tip of the drive scroll wrap is the respective drive scroll wrap in the turning motion of the drive scroll wrap with respect to the driven scroll block. When turning to the front side in the rotational direction, the setting is made so as to come into contact with the outer peripheral side end portion of the movement space of the corresponding driven scroll block.
また、前記移動空間の両端は半円形状に形成されると共に、前記駆動スクロールラップの両端部も半円形状に形成されることが望ましく、前記移動空間の外周端部の半径をR1、前記駆動スクロールラップの外周端部の半径をR2、駆動スクロールユニットの回転軸と従動スクロールブロックの回転軸の軸間距離をRorとした場合、R1=Ror+R2の関係が成り立つように設定されることが望ましい。 Further, it is preferable that both ends of the moving space are formed in a semicircular shape, and that both ends of the driving scroll wrap are also formed in a semicircular shape, and the radius of the outer peripheral end of the moving space is R1, and the driving When the radius of the outer peripheral end of the scroll wrap is R2 and the distance between the rotation axis of the drive scroll unit and the rotation axis of the driven scroll block is Ror, it is desirable that R1 = Ror + R2 is established.
さらに、前記従動スクロールブロックを形成する材料は、駆動スクロールラップを形成する材料に比べて柔らかいことが望ましく、特に前記従動スクロールブロックは樹脂によって形成され、前記駆動スクロールラップはアルミ又はアルミ合金によって形成されることが望ましい。 Furthermore, the material forming the driven scroll block is preferably softer than the material forming the driving scroll wrap, and in particular, the driven scroll block is formed of resin, and the driving scroll wrap is formed of aluminum or an aluminum alloy. It is desirable.
前記第2のハウジングブロックには前記回転軸と同軸なフェースシールブロックが設けられ、第2のハウジングブロックを第1のハウジングブロックに対して適正位置調整することによって、前記フェースシールブロックの先端が接触する第2の端板との接触力を調整可能にしたことが望ましい。特に、このフェースシールブロックには、駆動スクロールユニットの中央に形成された吐出口と外部吹出口との間を連通する連通孔が設けられ、吐出口と収納空間との間をシールすることが望ましい。 The second housing block is provided with a face seal block coaxial with the rotation shaft, and the tip of the face seal block is brought into contact with the second housing block by adjusting the second housing block with respect to the first housing block. It is desirable that the contact force with the second end plate can be adjusted. In particular, the face seal block is preferably provided with a communication hole that communicates between the discharge port formed in the center of the drive scroll unit and the external air outlet, and seals between the discharge port and the storage space. .
上述した発明によれば、駆動スクロールラップの外周側先端の位置が、駆動スクロールラップの従動スクロールブロックに対する旋回運動において、それぞれの駆動スクロールラップの回転方向前方側への旋回の際に、対応する従動スクロールブロックの移動空間の外周側端部に接触するように設定されるので、従動スクロールブロックは、回転方向前方側に旋回する駆動スクロールラップによって随時押されるので、駆動スクロールラップの回転に伴って回転することができ、さらにそれに伴って相対的に旋回運動して圧縮空間の容積を変化させることができるために、ピンクランクやオルダム機講などの回転同期機構を省略することができる。 According to the above-described invention, the position of the outer peripheral side tip of the driving scroll wrap corresponds to the corresponding driven when the driving scroll wrap turns with respect to the driven scroll block in the rotational direction forward of the respective driving scroll wrap. Since the setting is made so as to contact the outer peripheral side end of the moving space of the scroll block, the driven scroll block is pushed as needed by the driving scroll wrap that turns to the front side in the rotation direction, so that it rotates as the driving scroll wrap rotates. In addition, since the volume of the compression space can be changed by relatively swiveling with it, a rotation synchronization mechanism such as a pin crank or an Oldham machine can be omitted.
また、本願発明によれば、移動空間の両端は半円形状に形成されると共に、駆動スクロールラップの両端部も半円形状に形成され、前記移動空間の外周端部の半径をR1、前記駆動スクロールラップの外周端部の半径をR2、駆動スクロールユニットの回転軸と従動スクロールブロックの回転軸の軸間距離をRorとした場合、R1=Ror+R2の関係が成り立つように設定することによって、半径方向の隙間をゼロにすることができ、圧縮空間の漏れを少なくとすることができるものである。 Further, according to the present invention, both ends of the moving space are formed in a semicircular shape, and both ends of the driving scroll wrap are also formed in a semicircular shape. By setting the radius of the outer peripheral end of the scroll wrap as R2 and the distance between the rotation axis of the driving scroll unit and the rotation axis of the driven scroll block as Ror, by setting so that the relationship of R1 = Ror + R2 is established, the radial direction Can be made zero, and the leakage of the compression space can be reduced.
さらに、本願発明によれば、前記従動スクロールブロックの渦巻状のラップは端版を保有しないため、極めて半径方向に、容易に変形可能なことと、加えて形成する材料を、駆動スクロールラップを形成する材料に比べて柔らかくすること、具体的には前記従動スクロールブロックを樹脂によって形成し、前記駆動スクロールラップをアルミ又はアルミ合金によって形成することによって、上記のように半径隙間をゼロにしても部品の加工誤差、組立誤差によるマイナス接触を吸収することができるので、マイナス接触によって生じる組立不可能、運転時のかじり、強い接触による動力アップなどの発生を解消することができるものである。 Further, according to the present invention, since the spiral wrap of the driven scroll block does not have an end plate, it can be easily deformed in the extremely radial direction, and the material to be formed is formed into a drive scroll wrap. The part is made softer than the material to be made, specifically, the driven scroll block is made of resin, and the driving scroll wrap is made of aluminum or aluminum alloy so that the radial gap is zero as described above. Therefore, the negative contact caused by the machining error and the assembly error can be absorbed, so that it is possible to eliminate the occurrence of the impossible assembly due to the negative contact, the galling during operation, and the power increase due to the strong contact.
以下、この発明の実施例について図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本願発明の実施例に係るスクロール流体機械、特にスクロール型送風機1は、図1に示されるように、駆動源としてのモータ2と、このモータ2が装着され、内部に収納空間3を画成するハウジング4と、このハウジング4内の収納空間3に配される駆動スクロールユニット5と、この駆動スクロールユニット5に噛合して圧縮空間6を画成する従動スクロールユニット7と、駆動スクロールユニット5に形成された吐出口8と外部に連結される吹出開口部9との間を連通する連通孔10を有するフェースシールブロック11とによって少なくとも構成される。尚、フェースシールブロック11の駆動スクロールユニット側の端部には、連通口10と収納空間3との間をシールするためのシール部が形成されていると共にこのフェースシールブロック11は、駆動スクロールユニット5の軸方向の位置を保持する役目を担っているものである。
As shown in FIG. 1, a scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention, particularly a
前記ハウジング4は、前記モータ2が装着され、モータ2の回転軸20を回転自在に保持する第1のハウジングブロック41と、この第1のハウジングブロック41に位置決めビス43によって固定され、内部に収納空間3を画成する第2のハウジングブロック42とによって構成される。前記第2のハウジングブロック42には、その外周側面に、複数の吸入口44が形成され、外気と前記収納空間3とを連通しており、さらに前記回転軸20軸方向の延長線上には、吹出開口部9が形成される。尚、前記第2のハウジングブロック42には、前記回転軸20と同軸に前述したフェースシールブロック11が設けられ、第2のハウジングブロック42を第1のハウジングブロック41に対して適正位置に調整して、前記位置決めビス43によって固定することによって、前記フェースシールブロック11の先端が接触する駆動スクロールユニット5との接触力を調整するものである。
The housing 4 is mounted with the
前記駆動スクロールユニット5は、図1、図2及び図3(b)に示されるように、前記回転軸20に固定されるボス部51、このボス部51から径方向に広がる円板部52、及びこの円板部52から軸方向に延出すると共に前記円板部52に沿って渦巻状に中央から外周方向へ広がる複数(この実施例では第1及び第2)の駆動スクロールラップ53,54によって構成される第1の端板部50と、前記駆動スクロールラップ53,54の端部を保持固定する第2の端板部55とによって構成される。尚、第2の端板部55の中央には、吐出口8が形成される。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3 (b), the
前記従動スクロールユニット7は、図2及び図3(a)に示されるように、前記第1のハウジングブロック41にベアリング12を介して回転自在に支持される従動スクロール受け71と、この従動スクロール受け71に固定される従動スクロールブロック72とによって構成される。従動スクロールブロック72は、前記第1及び第2の駆動スクロールラップ53,54が収納される渦巻状の第1及び第2の移動空間76,77が形成され、第1及び第2の移動空間76,77の間を仕切る壁部が、渦巻状の第1及び第2の従動スクロールラップ73,74を形成する。また、第1及び第2の従動スクロールラップ73,74は連結部75と外周部79とを連結し、前記第1及び第2の移動空間76,77内に収納された第1及び第2の駆動スクロールラップ53,54との間に複数の圧縮空間6を形成する。この圧縮空間6は、最も中心に移動した時又は中心に移動しながら前記連結部75に形成された連通溝78と連通し、この連通溝78は前記吐出口8と連通する。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the driven
以上の構成のスクロール流体機械1において、本願発明に係る特徴は、前記第1及び第2の駆動スクロールラップ53,54の前記従動スクロールブロック72に対する旋回運動において、前記第1及び第2の駆動スクロールラップ53,54の外周方向先端53A,54Aが、第1及び第2の移動空間76,77の外周方向先端76A,77Aに、それぞれの駆動スクロールラップ53,54の回転方向前方側への旋回の際に、接触するように設定されることにある。具体的には、前記第1及び第2の移動空間76,77の外周端部76A,77Aの半径をR1、前記第1及び第2の駆動スクロールラップ53,54の外周端部53A,54Aの半径をR2、駆動スクロールユニット5の回転中心と従動スクロールブロック72の回転中心の軸間距離をRorとした場合、R1=Ror+R2の関係が成り立つように設定するものである。これによって、前記第1及び第2の駆動スクロールラップ53,54の先端部分(外周側先端53A,54A、中心側先端53B,54B)は、図2の破線でしめすような円運動を行うことができるものである。尚、76B,77Bは、第1及び第2の移動空間76,77の中心側端部を示し、その形状は第1及び第2の移動空間76,77の外周側先端76A,77Aに対応する。
In the
図4(a)〜(h)では、以上の構成の本願発明にスクロール流体機械1における駆動スクロールユニット5の駆動スクロールラップ53,54と従動スクロールブロック72の回転の状態が示される。図4(a)を回転角0°として基準とし、(b)〜(h)まで45°毎に回転した状態を示したものである。この実施例では、図4(a)〜(e)までの回転角0°〜180°まで、第1の駆動スクロールラップ53の外周端部53Aが、従動スクロールブロック72の第1の移動空間73の外周端部73Aを押していくことから、従動スクロールブロック72は駆動スクロールユニット5の回転に伴って回転させられることになる。また、図4(e)で示すように、回転角180°の時に第1の駆動スクロールラップ53の外周端部53Aから第2の駆動スクロールラップ54の外周端部54Aに従動スクロールブロック72を押す役目が交替し、第2の駆動スクロールラップ54の外周端部54Aが第2の移動空間77の外周端部77Aを押していき、従動スクロールブロック72が連続して回転させられるものである。尚、360°の回転角は図4(a)の状態に戻り、従動スクロールブロック72を押していく駆動スクロールラップが交替する。
4A to 4H, the present invention having the above-described configuration shows the rotation state of the drive scroll wraps 53 and 54 of the
以上の回転及び旋回運動において、例えば図4(a)の状態において、第2の駆動スクロールラップ54と第2の従動スクロールラップ77で画成される空間61は、従動スクロール受け71及び従動スクロールブロック72の外周部分に形成された吸引口60と連通しており、図4(b)〜図4(d)で示される回転角での回転によってその容積を拡大して、前記吸引口70から空気、液体等の流体、特に空気を吸引する。さらに、図4(e)で示される位置において第2の駆動スクロールラップ54の外周側先端54Aが第2の従動スクロールラップ74の外周側先端77Aの基端部分に当接することによって、圧縮空間61が密閉状態となり、図4(f)において第2の駆動スクロールラップ54の中心側先端54Bが連通溝78に対して開口し、図4(f)〜(i)に示されるように、前記第2の駆動スクロールラップ54と第2の従動スクロールラップ74との接触位置が中央側に移動して圧縮空間61の容積を減少させていき、圧縮空間61内の流体を前記連通溝78に対して押し出していくものである。このような動作は、第1の駆動スクロールラップ53と第1の駆動スクロールラップ73の間でも実行されるので、連通溝78には、両側から交互に流体が流入してくることになるので、吐出流体の脈流が細かくなるため、流体の安定した吐出が可能となるものである。
In the above rotation and turning motion, for example, in the state shown in FIG. 4A, the
また、本願発明の実施例に係るスクロール流体機械1においては、前記従動スクロールブロック72を合成樹脂によって形成し、且つ第1及び第2の駆動スクロールラップ53,54をアルミニウム又はアルミニウム合金によって形成するものである。これによって、従動スクロールブロック72に所定の柔軟性をもたせることができるので、部品の加工誤差、組立誤差によるマイナス接触を吸収することができるので、スクロール流体機械の小型化を図る場合の不具合を解消できる。具体的には、加工精度の誤差による組立不可能や、運転時のかじりの発生を防止することができるという効果を奏する。さらに、前記従動スクロールブロックの渦巻状のラップは端版を保有しないため、極めて半径方向に、容易に変形可能なことと、加えて形成する材料を、駆動スクロールラップを形成する材料に比べて柔らかくすること、具体的には前記従動スクロールブロックを樹脂によって形成し、前記駆動スクロールラップをアルミ又はアルミ合金によって形成することによって、上記のように半径隙間をゼロにしても部品の加工誤差、組立誤差によるマイナス接触を吸収することができるので、マイナス接触によって生じる組立不可能、運転時のかじり、強い接触による動力アップなどの発生を解消することができるものである。
In the
以上の構成のスクロール流体機械は、吐出圧力100KPa以下の小型の送風機として使用する場合に最も適しているので、水槽等へ空気を供給するポンプ、携帯用小型の燃料電池へ気体を供給するためのポンプとしても使用することが可能である。 The scroll fluid machine having the above configuration is most suitable for use as a small blower having a discharge pressure of 100 KPa or less, so that a pump for supplying air to a water tank or the like, or a gas for supplying a portable small fuel cell. It can also be used as a pump.
1 スクロール流体機械
2 モータ
3 収納空間
4 ハウジング
5 駆動スクロールユニット
6 圧縮空間
7 従動スクロールユニット
8 吐出口
9 吹出開口部
10 連通孔
11 フェースシールブロック
12 ベアリング
20 回転軸
41 第1のハウジングブロック
42 第2のハウジングブロック
43 位置決めビス
51 ボス部
52 円板部
53 第1の駆動スクロールラップ
54 第2の駆動スクロールラップ
55 第2の端板部
71 従動スクロール受け
72 従動スクロールブロック
73 第1の従動スクロールラップ
74 第2の従動スクロールラップ
75 連結部
76 第1の移動空間
77 第2の移動空間
78 連通溝
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記駆動スクロールラップの外周側先端の位置は、前記駆動スクロールラップの前記従動スクロールブロックに対する旋回運動において、それぞれの駆動スクロールラップの回転方向前方側への旋回の際に、対応する従動スクロールブロックの移動空間の外周側端部に接触するように設定されること、
前記移動空間の両端は半円形状に形成されると共に、前記駆動スクロールラップの両端部も半円形状に形成されること、及び
前記移動空間の外周端部の半径をR1、前記駆動スクロールラップの外周端部の半径をR2、駆動スクロールユニットの回転軸と従動スクロールブロックの回転軸の軸間距離をRorとした場合、R1=Ror+R2の関係が成り立つことを特徴とするスクロール流体機械。 A housing that defines a storage space therein, a first end plate that is rotatably disposed in the storage space in the housing and is connected to a rotation shaft of a drive source, and the rotation shaft from the first end plate By at least two driving scroll wraps extending in the axial direction and spiraling along the surface of the first end plate, and a second end plate sandwiching and fixing the driving scroll wrap together with the first end plate At least the drive scroll unit configured and the first end plate and the second end plate are rotatably arranged, and the drive scroll wrap is inserted to form a spiral moving space that defines a compression space. A disc-shaped driven scroll block in which a wall portion between the moving spaces becomes a driven scroll wrap, and a driven scroll receiver that rotatably supports the driven scroll block on the housing. In at least composed scroll fluid machine by the driven scroll unit comprising,
The position of the outer peripheral tip of the driving scroll wrap is the movement of the corresponding driven scroll block when the driving scroll wrap is turned forward in the rotational direction of the driving scroll wrap with respect to the driven scroll block. Being set to contact the outer peripheral side end of the space ,
Both ends of the moving space are formed in a semicircular shape, and both end portions of the driving scroll wrap are formed in a semicircular shape; and
When the radius of the outer peripheral end of the moving space is R1, the radius of the outer peripheral end of the driving scroll wrap is R2, and the distance between the rotating shaft of the driving scroll unit and the rotating shaft of the driven scroll block is Ror, R1 = A scroll fluid machine characterized by the relationship of Ror + R2 .
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