JPS59105987A - スクロ−ル流体機械 - Google Patents

スクロ−ル流体機械

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Publication number
JPS59105987A
JPS59105987A JP21541782A JP21541782A JPS59105987A JP S59105987 A JPS59105987 A JP S59105987A JP 21541782 A JP21541782 A JP 21541782A JP 21541782 A JP21541782 A JP 21541782A JP S59105987 A JPS59105987 A JP S59105987A
Authority
JP
Japan
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shaft
scroll
center
inertial mass
rotation
Prior art date
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Pending
Application number
JP21541782A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Arata
哲哉 荒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP21541782A priority Critical patent/JPS59105987A/ja
Publication of JPS59105987A publication Critical patent/JPS59105987A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/80Other components
    • F04C2240/807Balance weight, counterweight

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はスクロール流体機械に係り、特に旋回スクロー
ルから軸に伝達される流体力を軽減する好適な慣性質量
の取付方式に関するものである。
〔従来技術〕
スクロール流体機械の構造を圧縮機を例に挙げ第1図、
第2図を参照して説明する。
密閉容器1内には圧縮機部を上部に、電IIJJ機部を
下部に配設している。圧縮機部は厚肉円板にうす巻き状
の溝を設けた固定スクロール4と、軸受ボス17と一体
となった平板上にうす巻き状の側板を設けた旋回スクロ
ール5から形成きれ、又電動機部は固定子巻線を有する
ステータ2と回転子であるロータ3よりなり、動力はシ
ャフト7よシ偏心ピン26を介して旋回スクロール5に
伝達される。オルダムリングとオルダムキーとで構成さ
れた旋回機構8により旋回スクロール5の自転は防止さ
れている。
上記の如く構成された圧縮機の圧縮原理を第3図を用い
て説明する。旋回スクロールは時計方向に旋回する。(
a)図は冷媒ガスの吸入行程で、固定スクロール4と旋
回スクロール5の壁面で形成される吸入室21の増加に
伴ない吸入口20から冷媒ガスが吸入室21に吸い込ま
れる。(b)図は吸入行程を完了し最大密閉空間Vma
x f: 形成したトコろである。これよ’) Vma
xの圧縮が開始される。
(C)図は圧縮行程を示し、密閉空間19が除々に減少
し冷媒ガスが圧縮される。(d)図は圧縮行程が完了し
最小密閉空間Vm ioを形成したところである。(e
)図は吐出行程で、密閉空間が吐出口11と連通し圧縮
された冷媒ガスが吐出口11から密閉容器内に吐出され
る。(f)図は吐出行程が完了した状態である。図中、
Pの矢印は、シャフト7中心に対する偏心ピン26の中
心の方向を示し、Frの矢印は、旋回スクロール5に加
わるガス圧縮により発生する径方向荷重F、の方向を示
している。このように、偏心ピン26の回転運動に対し
て、F、は90°遅れて進むことになる。
第3図で示したように、中心部の圧力は常に高い状態に
あって、常にこの圧力が旋回スクロールに作用している
こと、又圧縮室を複数個持っていることから、シャフト
1回転中の旋回スクロールに作用する径方向荷重Frは
、第4図で示すように、その変動は少ない。
第5図に示したように、径方向荷重Frは旋回軸受ボス
17を介して、そのまま幅として偏心ピン26に作用す
る。シャフト7は主軸受ボス16で支えられており、幅
の作用によシ、主軸受のギャップ内で図示の如くシャフ
トは傾き、主軸受ボス16にFlnの反力として、上側
に1モ、下側にR1が発生する。
I!Inと反力1いR1それぞれの作用点の間の距離を
図示のように/、 、 l=とおき、力とモーメントの
釣合いよシ反力R,、R,の値を求めると次式で表わす
ことができる。
R,=Frr1(+ + e、/1.)・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)R,
=F−1,/11.・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・(2ン従って、R
Tll−1,FfmJlニジ必らず大きくなる。しかも
構造の上から、11と4.の比は0.5前後リートにす
ることは難かしいため、R,>1.5FImとなる。さ
らにシャフトの傾きより、エツジロードとなっており主
軸受の負担は大きく、軸受固渋事故の原因となっていた
。このように、シャフト摺動部は、いずれもエツジロー
ドとなっており、軽負荷においても摺動部は流体潤滑と
はなシえず、固体接触によりその摩擦損失が増大し、性
能が低下する原因にもなっていた。
〔発明の目的〕
本発明は上記に鑑みて発明されたもので、旋回スクロー
ルに作用する流体力のうち、シャフトに伝達される径方
向荷重を主軸受で受け、そこで発生した反力を、シャフ
トに固定した慣性質量に作用する遠心力にて感じさせ主
軸受の負荷を軽減し、性能の向上を計るとともに、片当
りによる軸受固渋事故をなくシ、信頼性の向上を計るこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため本発明は、流体機械のシャフト
に作用する1回転中の流体力による径方向荷重の変化は
極めて少なく、はぼ一定と見なせるため、シャフトに慣
性質量を固定し、その遠心力を上記径方向荷重とは反対
方向に作用させることにより軸受への負荷を軽減するこ
とが可能となる。このシャフトに設けた慣性質量は1個
のみ1なく、2個に分割して取付けることにより、1個
当りの質量を減らすこともできる特徴を有する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第6図乃至第10図に基づき
説明する。
第6図において、シャフト7には、バランスウェイトが
設けられ、このバランスウェイトは、ロータ3と旋回ス
クロール5および偏心ピン26の回転偏心質量によりシ
ャフト7に作用する遠心力を打消すためにシャフトピン
部の下部にバランスウェイト9と、ロータ下端にバラン
スウェイト10が2ケ所設けられている。さらに本実施
例においては、旋回スクロールにより作用する流体力を
軽減するために上バランスウェイト9に固定した上バラ
ンサー27と下バランスウェイト1oに固定した下バラ
ンサー28を設けている。上、下バランサー27.28
の取付状態をそれぞれ第7図、第8図により説明する。
シャフト回転中心29を基準として考えると、偏心した
シャフトピン部中心30方向に対し、およそ900時計
の回転方向に進んだ線上に上バランサーの重心31を設
け、又およそ90°反時計方向、すなわち上バランサー
の重心31を設け、又およそ90’反時計方向、すなわ
ち上バランサーの重心31とは、シャフト回転中心をは
さんで反対側に下バランサー28の重心32を設けた構
造となっている。従って、上バランサー27の遠心力F
f1の方向は、旋回スクロールから偏心ピンに加わる流
体力F□の方向とは反対となシ、下バランサー28の遠
心力Ff2はF。
とけ同じ方向となる。主軸受ボス16に作用する反力R
,の作用点24を基準として高さ方向の距離を、上バラ
ンサーの重心までを4−、下バランサーの重心までをe
、とおき、力とモーメントの釣合いの関係より、反力R
,、R,を求めると次式で表わされる。
R+=”” (J、−1−#、)−Ffl(t!、−H
=)−Ff2(e、−e、 )l寓 ・・・・・・・・・(3) R,=F−(1−Ffl・l*−F(2・4  、、、
、、、、、、、、、、、、、、、、、、(4゜e雪 本実施例の構造によるこの反力が、従来に対し、どのよ
うに減少したかを確認するために(1)と(3)式(2
)と(4)式を比較する。(1)式と(3)式の差は、
F(t (++g、、/a、) +F(2(ll−ll
−1) fあり、構造上1 * :> 71 *である
からこの式は正となる。従って、(υ式のR,より(3
ン式の垢が小さくなる。又同様の理由から(2)式のR
,よ#)(4)式のR8が小さくなる。さらに上、1バ
ランザーの取付方法によっては、(3) 。
(4)式のR,、R,の片方又は両方をゼロとすること
も可能となる。圧縮機の構造回転数およびシャフトの支
持点が決っていれば反力R,,R,は流体力幅で決まる
。この関係を従来構造の反力と比較して第9図に示した
。本実施例の構造を用いることにより、反力比、拓けい
かなる椛においても一様に低下している。この図で拓又
はR1がゼロ又は負になる領域ではシャフトの支持点が
変わるから力とモーメントの釣合いの式を変更する必要
がある。
シャフト摺動面と軸受摺動面が平行で当シ角がセロのと
き軸受の信頼性にとって良好となる。この状態を第10
図に示す。軸受面では荷重は一様に分布すると考えられ
るから、旋回軸受、主軸受いずれも荷重の作用点は軸受
の中央となる。この状態を満足させるには、下記条件式
が成立すれば良い。
F(、A’s + F(2In = FmeIこのとき
 R=F□+Ff2−Ffl  となる。
以上示したように、本実施例によれば主軸受に加わる反
力を減じるだけでなく、ゼロ又は軸受面に対するシャフ
トの片当シをなくすことも可能となる。
又、上、下バランスウェイトに対し、上、下バランサー
を別体としたが、第11図に上バランスウェイト、第1
2図に下バランスウェイトを示すように、上、下バラン
スウェイトの重量を変更し、回転方向の取付位置を、他
の荷重とのかね合いを考慮し、設定することにより、上
、下バランスウェイトのみで、上下バランサーを兼ねる
こともできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、流体力によりシャ
フトから、フレームに設けた主軸受に作用する荷重を、
シャフトに設けたバランサーの慣性力を利用することに
より減少させることができ、摺#I撰失が少なくなシ性
能が同上する。また、主軸受上端回りのモーメントも減
少し、シャフトの軸受への片当シが少なくなり、軸受固
渋事故をなくす効果を有する。また、バランサーの替り
に、ロータの中心をシャフトの中心に対し偏心させる実
施例によれば、エアギャップが不均一になることにより
発生する磁気吸引力とロータ自身の慣性力を利用して上
記と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の密閉形スクロール圧縮機の縦断面図、第
2図は第1図のト」線断面図、第3図はスクロール圧縮
機の作動原理説明図、第4図はシャフト回転位置に対す
るシャフトに加わる径方向荷重の変化を示す線図、第5
図は従来の駆動機構の詳細とシャフトに加わる荷重の作
用点説明図、第6図は本発明の一実施例を示す駆動機構
の縦断面図で、シャフトに加わる荷重の作用点説明図、
第7図は第6図の■−■線断面図、第8図は第6図のv
i−鴇線断面図、第9図は本発明の主軸受反力に対する
効果説明図、第10図は他の実施例を示す駆動機構の縦
断面図で、シャフトに加わる荷重の特異な状態における
作用点説明図、第11図は上バランスウェイトの取付状
態の一実施例を示す平面図、第12図は下バランスウェ
イトの取付状態の一実施例を示す平面図である。 2・・・ステータ  3・・・ロータ  4・・・固定
スクロール  5・・・旋回スクロール  6・・・フ
レーム7・・・シャフト  8・・・オルダム機構  
9・・・上バランスウェイト  10・・・下バランス
ウェイト16・・・主軸受ボス  17・・・旋回軸受
ボス23・・・旋回軸受荷重点  24・・・主軸受上
部荷重点  25・・・主軸受下部荷重点  26・・
・偏心ピン  27・・・上バランf−28・・・下バ
ランサ−29・・・シャフト回転中心  30・・・偏
心ビン部中心  31・・・上バランサーの重心  3
2・・・下バランサーの重心 μを肴j檜女自刃゛うのジψフV回Φ乙由餡聞 享to(fi 竿11(ト) 第1ZrfJ Ff2    \

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、平板上にうず巻状の突起を設けた旋回スクロールと
    、厚肉平板にうず巻状の溝を設けた固定スクロールを備
    え、両スクロールを噛合せ、旋回スクロールを自転する
    ことなく、固定スクロールに対し旋回運動させる旋回機
    構と動力伝達機構を備えたスクロール流体機械において
    、シャフトの回転軸心を基準として、偏心ビン部中心に
    対し、はy90°時計方向に進んだ線上に重心を有し、
    シャフトの回転軸心を回転中心とする慣性質量を旋回軸
    受と主軸受との間に設け、シャフトに作用する径方向の
    流体力によって発生ずる主軸受の反力を上記慣性質量の
    遠心力により軽減することを特徴とするスクロール流体
    機械。 2、平板上にうず巻状の突起を設けた旋回スクロールと
    、厚肉平板にうず巻状の溝を設けた固定スクロールを備
    え、両スクロールを噛合せ、旋回スクロールを自転する
    ことなく、固定スクロールに対し旋回運動させる旋回機
    構と動力伝達機構を備えたスクロール流体機械において
    、シャフトの回転軸心を基準として、偏心ピン部中心に
    対し、はy90°時計方向に進んた線上に重心を有し、
    シャフトの回転軸心を回転中心とすく慣性質量を旋回軸
    受と主軸受との間に設けると共に、上記慣性質量の重心
    に対し、シャフト回転軸心を基準として反対方向で主軸
    受下部に重’uを有する別途の慣性質量を設け、シャフ
    トに作用する径方向の流体力によって発生する主軸受の
    反力を上記慣性質量の遠心力により軽減することを特徴
    とするスクロール流体機械。
JP21541782A 1982-12-10 1982-12-10 スクロ−ル流体機械 Pending JPS59105987A (ja)

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