JP6205478B2 - Scroll type fluid machine - Google Patents
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Description
本発明は、スクロール式流体機械に関する。 The present invention relates to a scroll type fluid machine.
特許文献1には『少なくとも補助クランク用ボス部の背面と前記回転軸用ボス部対応部分の中央部が前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して前記旋回スクロールと一体化することを特徴とするスクロール流体機械における冷却構造』が開示されている。
In
特許文献1に開示されたスクロール式流体機械は、旋回スクロール背面のフィン先端と補助クランク軸受ハウジング部材のボス背面が当接しており、スクロールラップの温度が当接部から伝熱して補助クランク軸受の温度上昇を引き起こし、軸受やグリースの寿命を低下する問題があった。
In the scroll fluid machine disclosed in
上記問題点に鑑み、本発明は、旋回スクロールから自転防止機構に直接伝熱しないようにすることで自転防止機構の信頼性向上および長寿命化を実現したスクロール式流体機械を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a scroll fluid machine that realizes improved reliability and longer life of an anti-rotation mechanism by preventing direct heat transfer from the orbiting scroll to the anti-rotation mechanism. And
上記課題を解決するために、本発明は、固定スクロールと、前記固定スクロールに対向して設けられ、旋回運動する旋回スクロールと、前記旋回スクロールの外側に設けられたケーシングと、前記旋回スクロールを駆動する駆動軸と、前記旋回スクロールに締結され、前記駆動軸にボス部にて接続される背面プレートと、前記ケーシングと前記背面プレートとの間に設けられ、前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備え、前記背面プレートは前記自転防止機構と一体に設けられた自転防止機構側背面プレートと前記ボス部と一体に設けられた駆動軸側背面プレートとを有し、前記自転防止機構側背面プレート同士は接続されており、前記自転防止機構側背面プレートは前記旋回スクロールと非接触であり、前記駆動軸側背面プレートは前記旋回スクロールに形成された冷却フィンと接触することを特徴とするスクロール式流体機械を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention drives a fixed scroll, a orbiting scroll provided to face the fixed scroll and orbiting, a casing provided outside the orbiting scroll, and the orbiting scroll. A rotation shaft that is provided between the casing and the back plate, and that prevents rotation of the orbiting scroll. The back plate includes a rotation prevention mechanism side back plate provided integrally with the rotation prevention mechanism, and a drive shaft side back plate provided integrally with the boss portion, and the rotation prevention mechanism side back plate each other are connected, the rotation preventing mechanism side rear plate is the orbiting scroll and the non-contact, the drive shaft side back Rate provides a scroll fluid machine which is characterized in that contact with the cooling fins formed in the orbiting scroll.
本発明によれば、自転防止機構の信頼性向上および長寿命化を実現したスクロール式流体機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a scroll fluid machine that realizes improved reliability and service life of the self-rolling prevention mechanism.
以下、本発明の実施例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て、添付図面に従って詳細に説明する。 Hereinafter, a scroll type air compressor as an example of a scroll type fluid machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施例を図1、2、3,4を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に本実施例におけるスクロール式圧縮機の断面図を示す。スクロール式空気圧縮機のケーシング1は、筒状に形成されると共に、旋回スクロール8の外側に設けられ、その内部に駆動軸15を回転可能に支持している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a scroll compressor according to this embodiment. The
ケーシング1の開口側に設けられた固定スクロール2は、図1に示すように、軸線O−Oを中心として略円板状に形成された鏡板3と、鏡板3の表面となる歯底面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部4と、ラップ部4を取囲んで鏡板3の外径側に設けられた筒状の外周壁部5と、鏡板3の背面に突設された複数の冷却フィン6とによって大略構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、ラップ部4は、例えば最内径端を巻始め端として、最外径端を巻終り端としたときに、内径側から外径側に向けて例えば3巻前,後の渦巻状に巻回されている。そして、ラップ部4の歯先面は、相手方となる旋回スクロール8の鏡板9の歯底面から一定の軸方向寸法だけ離間している。
Here, the
また、ラップ部4の歯先面には、ラップ部4の巻回方向に沿ってシール溝4Aが設けられ、該シール溝4A内には、旋回スクロール8の鏡板9に摺接するシール部材としてのチップシール7が設けられている。さらに、外周壁部5は、略円形状をなして固定スクロール2の端面に開口している。そして、外周壁部5は、旋回スクロール8のラップ部10との干渉を避けるため、ラップ部10の径方向外側に配置されている。
Further, a seal groove 4A is provided on the tooth tip surface of the
ケーシング1内に旋回可能に設けられた旋回スクロール8は、固定スクロール2の鏡板3と対向して配置された略円板状の鏡板9と、鏡板9の表面となる歯底面に立設された渦巻状のラップ部10と、鏡板9の背面に突設された複数の冷却フィン11とによって大略構成されている。冷却フィン11の先端側には、駆動軸15に接続される背面プレート12が設けられている。
The orbiting scroll 8 provided in the
ここで、ラップ部10は、固定スクロール2のラップ部4とほぼ同様に、例えば3巻前後の渦巻状をなしている。そして、ラップ部10の歯先面は、相手方となる固定スクロール2の鏡板3の歯底面から一定の軸方向寸法だけ離間している。また、ラップ部10の歯先面には、ラップ部10の巻回方向に沿ってシール溝10Aが設けられ、該シール溝10A内には、固定スクロール2の鏡板3に摺接するシール部材としてのチップシール13が設けられている。
Here, the
また、背面プレート12の中央側には、旋回軸受14a、軸受ハウジング14bを介して駆動軸15のクランク部15Aと連結される筒状のボス部14が一体形成されている。このとき、駆動軸15の一端側には、ケーシング1の外部に位置してプーリ15Bが設けられ、このプーリ15Bは、例えば駆動源としての電動モータの出力側にベルト(いずれも図示せず)等を介して連結されている。これにより、駆動軸15は、電動モータ等によって回転駆動し、固定スクロール2に対して旋回スクロール8を旋回運動させる。
In addition, a
また、プーリ15Bにはボルト等を用いて冷却ファン16が取付けられ、該冷却ファン16は、ファンケーシング17内で冷却風を発生させる。これにより冷却ファン16は、冷却風をファンケーシング17内のダクト等に沿ってケーシング1の内部や各スクロール2,8の背面側に送風し、ケーシング1、固定スクロール2、旋回スクロール8等を冷却する。
A
さらに、背面プレート12とケーシング1との間には、旋回スクロール8の自転を防止する例えば3個の自転防止機構としての補助クランク18(1個のみ図示)が設けられている。補助クランク18は、ケーシング1と背面プレート12にそれぞれ形成された補助クランクボス部18b内に補助クランク軸受を介して配置されている。
Furthermore, between the
固定スクロール2と旋回スクロール8との間に設けられた複数の圧縮室19は、ラップ部4,10の間に位置して径方向外側から径方向内側にわたって順次形成され、チップシール7,13によって気密に保持されている。そして、各圧縮室19は、旋回スクロール8が順方向に旋回運動するときに、ラップ部4,10の径方向外側から径方向内側に向けて移動しつつ、これらの間で連続的に縮小される。
A plurality of
これにより、各圧縮室19のうち径方向外側に位置する圧縮室19Aには、後述する吸込口20から外部の空気が吸込まれ、この空気は径方向内側に位置する圧縮室19Bに達するまでに圧縮されて圧縮空気となる。そして、この圧縮空気は吐出口22から吐出され、外部の貯留タンク(図示せず)に貯えられる。
Thereby, outside air is sucked into the
固定スクロール2の外径側に設けられた吸込口20は、鏡板3の外径側から外周壁部5にかけて開口し、径方向外側に位置する圧縮室19Aに連通している。また、吸込口20は、固定スクロール2の鏡板3のうち旋回スクロール8のラップ部10の径方向外側に位置して、チップシール13が摺接しない範囲(非摺動領域)に開口している。そして、吸込口20は、例えば大気圧の空気を吸込フィルタ21を通じて径方向外側に位置する圧縮室19A内に空気を吸込むものである。
A suction port 20 provided on the outer diameter side of the
なお、吸込口20は、加圧された空気を吸込む構成としてもよい。この場合、吸込フィルタ21を取外して、加圧空気が供給される配管に吸込口20を接続する構成としてもよい。 The suction port 20 may be configured to suck in pressurized air. In this case, it is good also as a structure which removes the suction filter 21 and connects the suction inlet 20 to piping to which pressurized air is supplied.
固定スクロール2の鏡板3の径方向内側(中心側)に設けられた吐出口22は、径方向内側に位置する圧縮室19Bに連通し、この圧縮室19B内の圧縮空気を外部に吐出させるものである。
A
固定スクロール2のラップ部4より径方向外側に位置するフランジ24は、固定スクロール2をケーシング1にケーシング1のフランジ1aにて固定するものである。固定スクロール2とケーシング1との位置合わせは位置合わせ孔37にて位置決め部材を挿通することにより行われる。
A
旋回スクロール8の鏡板9と対面する固定スクロール2の端面に設けられたフェイスシール溝25は、外周壁部5の径方向外側に位置し、外周壁部5を取囲む円環状に形成されている。また、フェイスシール溝25内には円環状のフェイスシール26が取付けられている。そして、フェイスシール26は、固定スクロール2の端面と旋回スクロール8の鏡板9との間を気密にシールし、これらの間から外周壁部5内に吸込んだ空気が漏れるのを防止している。
The
本実施例によるスクロール式空気圧縮機は上述したような構成を有するもので、次に、このスクロール式空気圧縮機の動作について説明する。 The scroll type air compressor according to this embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the scroll type air compressor will be described.
まず、電動モータ等の駆動源(図示せず)により駆動軸15を回転駆動すると、旋回スクロール8は、自転防止機構によって自転が防止された状態で、駆動軸15の軸線O−Oを中心として旋回運動を行ない、固定スクロール2のラップ部4と旋回スクロール8のラップ部10間に画成される圧縮室19は連続的に縮小する。これにより、固定スクロール2の吸込口20から吸込んだ空気は各圧縮室19で順次圧縮しつつ、固定スクロール2の吐出口22から圧縮空気として外部のタンク(図示せず)に向け吐出することができる。
First, when the drive shaft 15 is rotationally driven by a drive source (not shown) such as an electric motor, the orbiting scroll 8 is centered on the axis OO of the drive shaft 15 in a state where the rotation is prevented by the rotation prevention mechanism. By performing the orbiting motion, the
本実施例による、スクロール式空気圧縮機の冷却構造について説明する。冷却ファン16によって発生した冷却風は、ファンケーシング17内のダクト等に沿ってケーシング1の内部や各スクロール2、8の背面側に流通し、ケーシング1、固定スクロール2、旋回スクロール8等を冷却する。
The cooling structure of the scroll type air compressor according to this embodiment will be described. Cooling air generated by the cooling
図2−4を用いて、本実施例における旋回スクロール8、背面プレート12の詳細な構成を説明する。
The detailed structure of the orbiting scroll 8 and the
図2に本実施例における旋回スクロール8の背面を示す。旋回スクロール8には、鏡板9の背面側に冷却フィン11が形成されている。また、旋回スクロール8の背面には、背面プレート12と締結される締結部38が複数設けられている。ここで、冷却フィン11と締結部38を一体に形成してもよい。このようにすることで、冷却フィン11間の冷却風の流れが締結部38によって妨げられることがなくなるため、旋回スクロール8、背面プレート12の冷却効率を低下させずに旋回スクロール8と背面プレート11を締結することができる。
FIG. 2 shows the back of the orbiting scroll 8 in this embodiment. The orbiting scroll 8 has cooling
なお、旋回スクロール8だけでなく、背面プレート12にも冷却フィンを設けてもよい。これにより、さらに背面プレートの温度上昇を抑制することができる。
Note that cooling fins may be provided not only on the orbiting scroll 8 but also on the
図3に旋回スクロール8と締結される背面プレート12を示す。背面プレート12は、駆動軸15に連結されるボス部14と一体に形成された駆動軸側背面プレート12aと、複数の補助クランク18を収容する補助クランク軸受ハウジング18bと一体に形成された自転防止機構側背面プレート12bとにより構成される。駆動軸側背面プレート12aと自転防止機構側背面プレート12bの間に中空部39を設け,駆動軸側背面プレート12aと自転防止機構側背面プレート12bの間は径方向には接続しない構造とした。
FIG. 3 shows the
背面プレート12のうち、自転防止機構側背面プレート12bは接続部12cを介して駆動軸側背面プレート12aと周方向に接続されている。圧縮運転により旋回スクロール8の鏡板9、背面プレート12が熱膨張によって変形したとき、中空部39によって熱変形を吸収することができる。そのため、駆動軸側背面プレート12aの熱膨張が自転防止機構側背面プレート12bに伝達されず、補助クランク軸受ハウジング18bの歪みを抑制することが可能となる。
Of the
ここで、駆動軸側背面プレート12aを自転防止機構側背面プレート12bよりも剛性の低い材料で形成してもよい。これにより、背面プレート12が熱膨張による変形を駆動軸側背面プレート12aでより多く吸収でき、補助クランク軸受ハウジング18bの歪みをさらに効果的に抑制し、補助クランク18の信頼性・寿命をさらに向上させることができる。
Here, the drive shaft side back
図4に、旋回スクロール8に背面プレート12を締結したものを示す。本実施例では、旋回スクロール8と背面プレート12を締結部38にて締結した状態で、旋回スクロール8の背面側に形成された冷却フィン11は自転防止機構側背面プレート12bとは接触しないように構成してある。一方で、駆動軸側背面プレート12aと対向する位置では、自転防止機構側背面プレート12bと対向する位置よりも冷却フィン11の軸方向(駆動軸15の長手方向)の寸法を大きく形成し、冷却フィン11は、駆動軸側背面プレート12aと接触するように構成されている。
FIG. 4 shows the orbiting scroll 8 with the
これにより、旋回スクロール8から自転防止機構側背面プレート12bへ直接の伝熱を低減でき、各補助クランク軸受および補助クランク軸受内グリースの温度上昇を効果的に抑えることができ、信頼性向上・長寿命化を実現することができる。
As a result, direct heat transfer from the orbiting scroll 8 to the rotation prevention mechanism side back
一方で、冷却フィン11は駆動軸側背面プレート12aとは接触するように構成されているため、旋回スクロール8の熱を効果的に逃がすことができる。このように構成しても、駆動軸側背面プレート12aと自転防止機構側背面プレート12bの間は径方向には接続されていないため、自転防止機構側背面プレート12bへの伝熱は大きくならない。なお、接続部12cでは、冷却フィン11と非接触とすることにより、自転防止機構側背面プレート12bへの伝熱をさらに抑制することができる。
On the other hand, since the cooling
また、駆動軸側背面プレート12aと自転防止機構側背面プレート12bの間に中空部39には、旋回スクロール8と背面プレート12との間に形成される空間に流入した冷却風が流通するため、旋回スクロール8の熱を効果的に逃がしつつ、自転防止機構側背面プレート12b、補助クランク18の温度上昇を抑えることができる。
Further, since the cooling air flowing into the space formed between the orbiting scroll 8 and the
以上より、本実施例によれば、旋回スクロール8の熱を効果的に逃がしつつ、自転防止機構側背面プレート12b、補助クランク18の温度上昇を抑えることができる。さらに、補助クランク18の温度低減を部品追加することなく実施可能でありコストを低減でき、機械加工部位が減少するため加工工数(加工時間)も低減できる。
As described above, according to the present embodiment, the heat of the orbiting scroll 8 can be effectively released, and the temperature rise of the rotation prevention mechanism side
本実施例では、スクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機、真空ポンプ等の他のスクロール式流体機械に適用してもよい。また、スクロール式流体機械を備えたタンク一体型パッケージ圧縮機や窒素ガス発生装置といったシステムに適用してもよい。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a scroll type air compressor as a scroll type fluid machine has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. You may apply to a scroll type fluid machine. Further, the present invention may be applied to a system such as a tank-integrated package compressor equipped with a scroll fluid machine or a nitrogen gas generator.
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The embodiments described so far are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is not limitedly interpreted by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
1 ケーシング
1a フランジ
2 固定スクロール
3,9 鏡板
4,10 ラップ部
5 外周壁部
6,11 冷却フィン
7,13 チップシール
8 旋回スクロール
12 背面プレート
12a 駆動軸側背面プレート
12b 自転防止機構側背面プレート
12c 接続部
14 ボス部
14a 旋回軸受
14b 軸受ハウジング
15 駆動軸
16 冷却ファン
17 ファンケーシング
18 補助クランク
18a 補助クランク軸受
18b 補助クランクボス部
19 圧縮室
20 吸込口
21 吸込フィルタ
22 吐出口
24 フランジ
25 フェイスシール溝
26 フェイスシール
37 位置決め穴
38 締結部
39 中空部
1 casing
1a Flange
2 Fixed scroll
3,9 End plate
4,10 Lap section
5 outer peripheral wall
6,11 Cooling fin
7,13 Tip seal
8 Orbiting scroll
12 Back plate
12a Drive shaft side rear plate
12b Anti-rotation mechanism side back plate
12c connection
14 Boss
14a Slewing bearing
14b Bearing housing
15 Drive shaft
16 Cooling fan
17 Fan casing
18 Auxiliary crank
18a Auxiliary crank bearing
18b Auxiliary crank boss
19 Compression chamber
20 Suction port
21 Suction filter
22 Discharge port
24 Flange
25 Face seal groove
26 Face seal
37 Positioning hole
38 Fastening part
39 Hollow part
Claims (10)
前記固定スクロールに対向して設けられ、旋回運動する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールの外側に設けられたケーシングと、
前記旋回スクロールを駆動する駆動軸と、
前記旋回スクロールに締結され、前記駆動軸にボス部にて接続される背面プレートと、
前記ケーシングと前記背面プレートとの間に設けられ、前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備え、
前記背面プレートは前記自転防止機構と一体に設けられた自転防止機構側背面プレートと前記ボス部と一体に設けられた駆動軸側背面プレートとを有し、
前記自転防止機構側背面プレート同士は接続されており、
前記自転防止機構側背面プレートは前記旋回スクロールと非接触であり、
前記駆動軸側背面プレートは前記旋回スクロールに形成された冷却フィンと接触することを特徴とするスクロール式流体機械。 With fixed scrolling,
An orbiting scroll provided to face the fixed scroll and orbiting;
A casing provided outside the orbiting scroll;
A drive shaft for driving the orbiting scroll;
A back plate fastened to the orbiting scroll and connected to the drive shaft at a boss portion;
A rotation prevention mechanism provided between the casing and the back plate and preventing rotation of the orbiting scroll;
The back plate has an anti-rotation mechanism side back plate provided integrally with the anti-rotation mechanism and a drive shaft side back plate provided integrally with the boss part,
The rotation prevention mechanism side back plates are connected to each other,
The rotation prevention mechanism side back plate is not in contact with the orbiting scroll,
The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the drive shaft side back plate is in contact with cooling fins formed on the orbiting scroll.
前記固定スクロールに対向して設けられ、旋回運動する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールの外側に設けられたケーシングと、
前記旋回スクロールを駆動する駆動軸と、
前記旋回スクロールに締結され、前記駆動軸に接続される背面プレートと、
前記ケーシングと前記背面プレートとの間に設けられ、前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構とを備え、
前記背面プレートは、前記自転防止機構と一体に設けられた自転防止機構側背面プレートと前記駆動軸に接続される駆動軸側背面プレートとを有し、
前記自転防止機構側背面プレート同士は接続されており、
前記自転防止機構側背面プレートと前記旋回スクロールに形成された冷却フィンとの間に冷却風通路を設け、前記駆動軸側背面プレートは前記旋回スクロールに形成された冷却フィンと接触することを特徴とするスクロール式流体機械。 With fixed scrolling,
An orbiting scroll provided to face the fixed scroll and orbiting;
A casing provided outside the orbiting scroll;
A drive shaft for driving the orbiting scroll;
A back plate fastened to the orbiting scroll and connected to the drive shaft;
A rotation prevention mechanism provided between the casing and the back plate and preventing rotation of the orbiting scroll;
The back plate has an anti-rotation mechanism side back plate provided integrally with the anti-rotation mechanism and a drive shaft side back plate connected to the drive shaft,
The rotation prevention mechanism side back plates are connected to each other,
A cooling air passage is provided between the rotation prevention mechanism side rear plate and the cooling fin formed on the orbiting scroll, and the drive shaft side rear plate is in contact with the cooling fin formed on the orbiting scroll. Scroll type fluid machine.
Applications Claiming Priority (1)
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