JP4191339B2 - Scroll type fluid machinery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクロール型流体機械に係り、特に、スクロール噛合い時における噛合い不連続の衝撃のみならず、噛合いに伴う剛性変化に起因する騒音等の発生を低減させることができるスクロール型流体機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スクロール型流体機械は、空調用及び冷凍用の圧縮機として、高効率でかつ低騒音で稼動できるためますます多く使用されるようになっている。一般にこの種のスクロール圧縮機は、端板とその内面に立設された渦巻状ラップからなる一対のスクロールが互いに噛合わされたものである。図19に示すように固定スクロール1の端板11には高さ及び厚さを一定にしてインボリュート曲線で形成された渦巻状の固定ラップ12が一体で立設されている。また、図20に示すように旋回スクロール2の端板21には同じく高さ及び厚さを一定にしてインボリュート曲線で形成された渦巻状の旋回ラップ22が一体で立設されている。両スクロール1,2は両ラップ12,22を向かい合わせにして噛合うようになっている。
【0003】
図15〜図18は上述のように噛合わされた固定スクロール1と旋回スクロール2とによる圧縮作用を旋回スクロール2側から見た説明図である。同図において旋回ラップ22は固定ラップ12に対して図15→図16→図17→図18→図15の順に旋回運動する。図において3a、3b、3c、3d、4a、4b、4c、4dは密閉空間を示し、この密閉空間は圧縮室として図示しない吸入口から中心に設けられた吐出口5にかけて移動する間に次第に容積を減少し圧縮仕事を行なうようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスクロール型流体機械においては、図18の状態から図15の状態に旋回スクロール2の旋回運動が進むと、それまで開いていた旋回ラップ22の腹側(内側)インボリュート終点と固定ラップ12の背側(外側)が衝接する。この接触点を吸入締切点S1と呼ぶと、この吸込締切点S1において両ラップ12,22は圧接状態となり吸入冷媒ガスの流入が締め切られて、圧縮室3aが形成され、同時に固定ラップ12の腹側インボリュート終点と旋回ラップ22の背側が衝接しその接触点も吸入締切点S2となり、同様に圧縮室4aが形成される。以後、図15→図16→図17→図18→図15の順に旋回ラップ22の旋回運動が進むが、その間上記2個所の接触点は離れることはなく、接触状態を維持したまま、圧縮室3,4は徐々に容積を減少しながら中心に移動し冷媒ガスを圧縮するものである。
【0005】
しかしながら、上記のように両ラップ12,22の噛合いには噛合開始点(最初に発生する吸入締切点)のような不連続になる点が存在しており、これらの不連続点では、両ラップ12,22の剛性が急変し両ラップ12,22面間の接触力が不連続に急変するため、騒音振動が大きくなるという問題がある。また、機械加工時の加工エラーでこの噛合開始点が接触する側に変位していたとすると、接触は急激となり衝撃的な振動、及び騒音が発生するという問題がある。
【0006】
この問題を解決するために図21、図22に示すように固定ラップ12及び旋回ラップ22の最外周部の接触開始点及び最内周部の接触終了点付近(図示せず)のラップに斜めの辺を有する切り欠き部13,23を設けて上述問題を改善したものがある(例えば、特開平7−217559号(特願平6−12598号)公報参照)。
【0007】
図23に示すのは、上記切り欠き部13,23を設けない場合(図19、図20の場合)、図24は切り欠き部13,23を設けた場合(図21、図22の場合)の剛性変化を示すグラフ図である。ここで、各グラフは、旋回スクロール2が回転する場合に、旋回ラップ22と固定ラップ12との接触点の位置が回転角度(横軸)に応じて変化(内側に移動して行く)することにより、接触点における剛性(縦軸)が変化してゆく状態を示したものである。このように剛性の変化を示したのは剛性の変化、つまり固定スクロール1と旋回スクロール2との間の作用力に影響する接触剛性の変化が、スクロールの挙動や騒音、振動に大きく影響するからである。具体的には剛性の変化(落差の大小を含む)が大きいと騒音、振動が大きくなるのである。
【0008】
図26に示すように一方のラップが他方のラップに回転角度θの位置で接触している場合には、図27に示すように、他方のラップから加重Wを受けることで変位量△Xが発生する。最外周部で接触したラップの接触点は徐々に内側に移動してゆき、図27に示すようにラップの曲率半径の小さい内側ほど変位量△Xが小さいため剛性は大きくなり、したがって、図28に示すようにグラフのラインは斜め上に向かって傾斜する。また、上記接触点が例えば図26におけるB点で接触を解除されると、図28に示すようにラインは剛性の急激な減少により落差を持って変化する。
【0009】
また、上記接触点は一番目に生じた接触点が一回転して1つ内側に至る(図15から図18の1サイクルが終了する)と、新たな接触点が最も外側に再び生ずるため、両ラップには複数の接触点が存在することとなり、これにより図23の下半部に示すように接触点を示す複数のラインが重なり合ったグラフとなるのである(単体ラップ剛性)。したがって、上記スクロールの挙動や騒音、振動に大きな影響を与える剛性の変化は、複数の接触点における剛性の変化の総和となり(グラフの上半部に総合ラップ剛性として示す。)この剛性の総和を示すグラフがスクロールの特性を決定する大きな要素となっている。
【0010】
ここで、上述したように切り欠き部13,23を設けない場合は、図23の総合ラップ剛性を示すグラフはA部で急激に立ちあがり、B部で急激に下がるが、切り欠き部13,23を設けることにより図24の総合ラップ剛性を示すグラフはA部、B部とも若干滑らかとなり、その限りにおいて改善されてはいる。しかしながら、上記のような対策により加工エラー等で増長される急激な接触は回避できるが、前述したように振動、騒音の点で不利な剛性変化の大きい状態を改善することはできないという問題がある。
【0011】
これに対して、特開平8−61268号公報に開示されているように、固定スクロール1と旋回スクロール2の実効接触巻き数を整数倍に設定したものがある。このように構成することで、図25に示すように接触開始点及び接触終了点での剛性変化を相殺して、図23、図24に総合ラップ剛性として示す1回転で2回の剛性変化を、図25に示すように1回転で1回の剛性変化とし変化量も少なくしているが、高回転時においてはこの1回転で1回の剛性変化であっても落差の大きい剛性変化が騒音等の発生の原因となる問題がある。そこで、この発明は、剛性の変化による振動、騒音を低減することができるスクロール型流体機械を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、各々の端板(例えば実施形態における端板11,21)に渦巻状のラップ(例えば、実施形態における固定ラップ12,旋回ラップ22)が立設されている固定スクロール(例えば、実施形態における固定スクロール1)と旋回スクロール(例えば、実施形態における旋回スクロール2)とを互いに噛合わせ、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転しないように旋回運動をさせて、ガスを圧縮するスクロール型流体機械において、上記固定スクロールと旋回スクロールの少なくとも一方であって、最外周部のスクロール接触開始点を含むスクロール開始点付近に、ラップ内面曲線を基準曲線から外側に滑らかに逃げる逃がし部(例えば、実施形態におけるラップ24)または斜めの辺を有する切り欠き部(例えば、実施形態における切り欠き部13,23)を設けると共に最内周部のスクロール接触終了点を含むスクロール終了点付近に、ラップ内面曲線を基準曲線から外側に滑らかに逃げる逃がし部(例えば、実施形態におけるラップ24)または斜めの辺を有する切り欠き部(例えば、実施形態における切り欠き部15,25)を設け、最外周部の上記逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲(例えば、実施形態における設定回転角範囲θ1)と、最内周部の上記逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲(例えば、実施形態における設定回転角範囲θ2)とが一部重複して設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、最外周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲と、最内周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲との重複部分において、スクロール接触開始点近傍における剛性の上昇と、スクロール接触終了点近傍における剛性の低下とを一部相殺させることが可能となる。
【0013】
請求項2に記載した発明は、各々の端板に渦巻状のラップが立設されている固定スクロールと旋回スクロールとを互いに噛合わせ、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転しないように旋回運動をさせて、ガスを圧縮するスクロール型流体機械において、上記固定スクロールと旋回スクロールの少なくとも一方であって、最外周部のスクロール接触開始点を含むスクロール開始点付近に、ラップ内面曲線を基準曲線から外側に滑らかに逃げる逃がし部または斜めの辺を有する切り欠き部を設けると共に最内周部のスクロール接触終了点を含むスクロール終了点付近に、ラップ内面曲線を基準曲線から外側に滑らかに逃げる逃がし部または斜めの辺を有する切り欠き部を設け、最外周部の上記逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲と、最内周部の上記逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲とが一致していることを特徴とする。
このように構成することで、最外周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲と、最内周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲とを一致させることで、スクロール接触開始点近傍における剛性の上昇と、スクロール接触終了点近傍における剛性の低下とを完全に相殺させることが可能となる。
【0014】
請求項3に記載した発明は、各々の端板に渦巻状のラップが立設されている固定スクロールと旋回スクロールとを互いに噛合わせ、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転しないように旋回運動をさせて、ガスを圧縮するスクロール型流体機械において、上記固定スクロールと旋回スクロールの少なくとも一方であって、最外周部のスクロール接触開始点を含むスクロール開始点付近に、ラップ内面曲線を基準曲線から外側に滑らかに逃げる逃がし部または斜めの辺を有する切り欠き部を設けると共に最内周部のスクロール接触終了点を含むスクロール終了点付近に、ラップ内面曲線を基準曲線から外側に滑らかに逃げる逃がし部または斜めの辺を有する切り欠き部を設け、最外周部の上記逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲と、最内周部の上記逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲が共に整数巻き数分に設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、剛性の上昇部分及び剛性の低下部分における開始点と終了点を一致させ、両者が重なり合った場合に生ずるピーク部分の発生を極力抑え、剛性の総和の平滑化を進めることが可能となる。
【0015】
請求項4に記載した発明は、上記最外周部あるいは最内周部の逃がし部または切り欠き部が設けられていない回転角範囲(例えば、実施形態における設定回転角範囲θ3)が整数巻き数分に設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、剛性の上昇部分及び剛性の低下部分における開始点と終了点を一致させると共に、逃がし部または切り欠き部が設けられていない部位における開始点と終了点をも一致させ、開始点と終了点が重なり合った場合に生ずるピーク部分の発生を最大限に抑えて、剛性の総和の平滑化を進めることが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1及び図2に示すのはこの発明の第1実施形態の固定スクロール1と旋回スクロール2の基本構造を示す斜視図である。図1に示すように固定スクロール1の端板11に固定ラップ12が立設され、最外周部の接触開始点付近及び最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に、斜めの辺を有する切り欠き部13,15が設けられている。
【0017】
一方、図2に示すように旋回スクロール2の端板21に旋回ラップ22が立設され、最外周部の接触開始点及び最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に、斜めの辺を有する切り欠き部23,25が設けられている。尚、上記きり欠き部13,15、切り欠き部23,25については旋回スクロール2を例にして後述するように、一定の設定回転角範囲にわたって形成されている。尚、図1、図2は切り欠き部の形状をわかりやすくするために形成範囲を最小限にした状態で説明している。
【0018】
図3、図4は固定スクロール1及び旋回スクロール2に設ける切り欠き部の詳細を示すものである。図3に示すように、固定ラップ12の腹側インボリュート終点から部位Xまでの間は斜めの辺を有する切り欠き部13で形成されている。また、図4に示すように、旋回ラップ22の腹側インボリュート終点から部位Yまでの間も斜めの辺を有する切り欠き部23で形成されている。ここで、上記斜めの辺を有する切り欠き部13,23に換えて、図5に示すようにインボリュート曲線(加工前の内周面である基準曲線)から滑らかに外側に逃げるように切除された曲線状のラップ24としてもよい(以下の実施形態において同様)。図5は旋回スクロール2について述べたが、固定スクロール1に関しても同様であり、部位Y’から腹側インボリュート終点までの間をインボリュート曲線から滑らかに外側に逃げる曲線状のラップ24としても良い。
【0019】
そして、上記切り欠き部13,15、切り欠き部23,25は図6に旋回スクロール2を例にして(以下の各実施形態において同様)説明するような範囲で設定されている。つまり、最外周部の接触開始点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部23(13)の設定回転角範囲θ1と、最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部25(15)の設定回転角範囲θ2とが一部重複して設定されている。尚、上記各範囲において、前記切り欠き部23(13)の斜めの辺が徐々に傾斜しているのである。また、この切り欠き部23,13(ラップ24も同様)を設定するにあたっては、効率に影響を及ぼさない深さに形成することは勿論である。
【0020】
したがって、この実施形態においては、基本的に切り欠き部13,15,23,25を設けたことにより、両ラップの噛合い、噛合いの解除に伴う総合ラップ剛性の変化を滑らかにし、いきなり接触したり歯面離脱しないため、ラップ間の接触力も滑らかに変化させることができ、各接触部分における歯面剛性の変化によって生ずる騒音、振動を防止できる。また、上記切り欠き部23,25(13,15)、あるいは曲線状のラップ24の設置範囲を上述のように設定しているため、より一層、騒音、振動を低減することができる。つまり、図7に破線で示すように上述した重複部分が設定されていない場合に比較して、重複部分が設定されていることで剛性の上昇する部分(例えば、a部)と剛性の低下する部分(例えば、b部)の一部が相殺し、剛性の変化の総和のピークを図中実線で示すように小さくできるのである。
【0021】
図8及び図9に示すのはこの発明の第2実施形態の図6、図7に対応する説明図である。この実施形態は前述実施形態と同様に切り欠き部、あるいは曲線状のラップを備えているが、その設置範囲において異なっている。図8の旋回スクロール2を切り欠き部23,25を設けた場合を例にして上記設置範囲を説明すると、最外周部の接触開始点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部23(13)の設定回転角範囲θ1と、最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部25(15)の設定回転角範囲θ2とが完全に一致するように設定されている。
【0022】
したがって、この実施形態においても、基本的に切り欠き部13,15,23,25を設けたことにより、両ラップの噛合い、噛合いの解除に伴う総合ラップ剛性の変化を滑らかにし、いきなり接触したり歯面離脱しないため、ラップ間の接触力も滑らかに変化させることができ、歯面剛性の変化によって生ずる騒音、振動を防止できる。また、上記切り欠き部23,25(13,15)、あるいは曲線状のラップ24の設置範囲を上述のように設定しているため、より一層、騒音、振動を低減することができる。つまり、図9に破線で示すように、最外周部の接触開始点付近での剛性上昇部分(例えば、c部)と、最内周部の接触終了点で付近での剛性低下部分(例えば、d部)とが完全に相殺されるため、この部分における剛性変化の総和が破線で示すように一部重複していた場合に比べて、さらに平滑化されるのである。
【0023】
図10及び図11に示すのはこの発明の参考例の図6、図7に対応する説明図である。この参考例も前述各実施形態と同様に、切り欠き部、あるいは曲線状のラップを備えている。そして、この参考例においては上記切り欠き部、あるいは曲線状のラップの設置範囲に以下のような関係が設定されている。これを具体的に図10の旋回スクロール2に切り欠き部23,25を設けた場合を例にして説明すると、最外周部の接触開始点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部23(13)の設定回転角範囲θ1よりも、最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部25(15)の設定回転角範囲θ2が大きく設定されている。
【0024】
したがって、この参考例においても、基本的に切り欠き部13,15,23,25を設けたことにより、両ラップの噛合い、噛合いの解除に伴う総合ラップ剛性の変化を滑らかにし、いきなり接触したり歯面離脱しないため、ラップ間の接触力も滑らかに変化させることができ、歯面剛性の変化によって生ずる騒音、振動を防止できる。また、上記最内周部の接触終了点付近は最外周部の接触開始点付近に比較してラップの曲率半径が小さいため剛性が大きく、歯面離脱の際における剛性の低下の度合い(傾き)が大きくなるが、最外周部の接触開始点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部23(13)の設定回転角範囲θ1よりも、最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部25(15)の設定回転角範囲θ2が大きく設定されているため、最内周部での剛性の低下をよりなだらかにすることができる。その結果、最内周部の接触終了点付近における剛性の低下の過程を緩やかにできる分、剛性の平滑化を進めることができる。
【0025】
図11に具体的に示すように、最外周部の接触開始点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部23(13)の設定回転角範囲θ1と、最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部25(15)の設定回転角範囲θ2とを同じに設定した場合に比較して、騒音、振動を低減することができる。つまり、図11に破線で示すように、何ら対策を講じない場合に比較して、最内周部の接触終了点付近での剛性低下部分(例えば、e部)の傾きが緩やかになりその分だけ、剛性変化の総和の平滑化に寄与させることができるのである。
【0026】
図12及び図13に示すのはこの発明の第3実施形態の図6、図7に対応する説明図である。この実施形態は前述実施形態と同様に切り欠き部、あるいは曲線状のラップを備えているが、その設置範囲に特色がある。図12の旋回スクロール2に切り欠き部を設けた場合を例にして上記設置範囲を説明すると、最外周部の接触開始点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部23(13)の設定回転角範囲θ1と、最内周部の接触終了点付近のラップ曲線に設けた切り欠き部25(15)の設定回転角範囲θ2とが、ともに整数巻き数分(360°×N)、この実施形態では1回転分設定されている。つまり、剛性の上昇部分である最外周部の接触終了点付近の開始点と終了点とが一致し、また、剛性の低下部分である最内周部の接触開始点付近における開始点と終了点とが一致し、開始点と終了点とが重なり合った場合に生ずるピーク部分の発生を極力抑えているのである。
【0027】
したがって、この実施形態においても、基本的に切り欠き部13,15,23,25を設けたことにより、両ラップの噛合い、噛合いの解除に伴う総合ラップ剛性の変化を滑らかにし、いきなり接触したり歯面離脱しないため、ラップ間の接触力も滑らかに変化させることができ、歯面剛性の変化によって生ずる騒音、振動を防止できる。また、上記切り欠き部23,25(13,15)、あるいは曲線状のラップ24の設置範囲を上述のように設定しているため、より一層、騒音、振動を低減することができる。つまり、図13に示すように、最外周部の接触開始点付近において最も剛性が高くなった部位f点(終了点)を見てみると、このf点では剛性はひとつのピークに達するが、このf点に対して加算されるはずの、次に発生する最外周部の接触開始点付近におけるg点(開始点)が剛性0であるため、少なくともこれら2つの関係ではこの部位での総和、及びピーク点を最小限に抑えることができる。つまり、g点がf点と一致しているため、f点がg点の前にある場合に比較してh点での総和を抑え、i点でのピークを抑えることができるのである。
【0028】
そして、同様に最内周部の接触終了点付近において最も剛性が高くなった部位j点(離脱開始点)を見てみると、このj点では剛性はひとつのピークに達するが、このj点に対して加算されるはずの、1つ前に発生した最内周部の接触終了点付近におけるk点(離脱終了点)が剛性0であるため、少なくともこれら2つの関係ではこの部位での総和、及びピーク点を最小限に抑えることができる。つまり、j点がk点と一致しているため、k点がj点の前にある場合に比較してl点での総和を抑え、m点でのピークを抑えることができる。よって、図13に示すように剛性変化の総和がさらに平滑化されるのである。
【0029】
そして、上記第3実施形態に加えて、更に切り欠き部や曲線状のラップを設けていない部分の設定回転角範囲θ3を整数巻き数分、ここでは1回転分に設定すれば(図示せず)、最外周部の接触開始点付近の剛性上昇、及び最内周部の接触終了点付近の剛性低下、及び切り欠き部等を設けていない部位での噛合における剛性上昇が完全に相殺されるため、図14に示すように全体としての剛性変化の総和を平滑化することができる。尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、旋回スクロールまたは固定スクロールのいずれか一方のみに適用するだけであってもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、最外周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲と、最内周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲との重複部分において、スクロール接触開始点近傍における剛性の上昇と、スクロール接触終了点近傍における剛性の低下とを一部相殺させることが可能となるため、各回転角範囲の重複部分における総合ラップ剛性を抑え騒音、振動を低減することができるという効果がある。
【0031】
請求項2記載した発明によれば、最外周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲と、最内周部の逃がし部または切り欠き部が設けられた回転角範囲とを一致させることで、スクロール接触開始点近傍における剛性の上昇と、スクロール接触終了点近傍における剛性の低下とを完全に相殺させることが可能となるため、上記回転角範囲における剛性の総和を平滑化させて、騒音、振動を低減することができるという効果がある。
【0032】
請求項3に記載した発明によれば、剛性の上昇部分及び剛性の低下部分における開始点と終了点を一致させ、両者が重なり合った場合に生ずるピーク部分の発生を極力抑え、剛性の総和の平滑化を進めることが可能となるため、振動、騒音を低減することができるという効果がある。
【0033】
請求項4に記載した発明によれば、剛性の上昇部分及び剛性の低下部分における開始点と終了点を一致させると共に、逃がし部または切り欠き部が設けられていない部位における開始点と終了点をも一致させ、開始点と終了点が重なり合った場合に生ずるピーク部分の発生を最大限に抑えて、剛性の総和の平滑化を進めることが可能となるため、剛性の上昇部分と剛性の低下部分とが重なり合った場合における剛性の総和の平滑化が進み、振動、騒音を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施形態の固定スクロールの斜視図である。
【図2】 この発明の第1実施形態の旋回スクロールの斜視図である。
【図3】 図1の要部拡大図である。
【図4】 図2の要部拡大図である。
【図5】 切り欠き部に換えて用いることができるラップの斜視図である。
【図6】 この発明の第1実施形態の旋回スクロールの平面図である。
【図7】 この発明の第1実施形態の剛性変化を示すグラフ図である。
【図8】 この発明の第2実施形態の旋回スクロールの平面図である。
【図9】 この発明の第2実施形態の剛性変化を示すグラフ図である。
【図10】 この発明の参考例の旋回スクロールの平面図である。
【図11】 この発明の参考例の剛性変化を示すグラフ図である。
【図12】 この発明の第3実施形態の旋回スクロールの平面図である。
【図13】 この発明の第3実施形態の剛性変化を示すグラフ図である。
【図14】 この発明の第3実施形態の他の態様を示すグラフ図である。
【図15】 固定スクロールと旋回スクロールとによる圧縮作用を示す説明図である。
【図16】 固定スクロールと旋回スクロールとによる圧縮作用を示す説明図である。
【図17】 固定スクロールと旋回スクロールとによる圧縮作用を示す説明図である。
【図18】 固定スクロールと旋回スクロールとによる圧縮作用を示す説明図である。
【図19】 従来技術の固定スクロールの斜視図である。
【図20】 従来技術の旋回スクロールの斜視図である。
【図21】 他の従来技術の固定スクロールの斜視図である。
【図22】 他の従来技術の旋回スクロールの斜視図である。
【図23】 図19、図20に対応する剛性変化を示すグラフ図である。
【図24】 図21、図22に対応する剛性変化を示すグラフ図である。
【図25】 さらに他の従来技術の剛性変化を示すグラフ図である。
【図26】 ラップの部分拡大斜視図である。
【図27】 図26のA部断面図である。
【図28】 図26におけるA部からB部に至るまでの間の剛性変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 固定スクロール
2 旋回スクロール
11,21 端板
12 固定ラップ
13,15,23,25 切り欠き部
22 旋回ラップ
24 ラップ(逃がし部)
S1,S2 吸入締切点
θ1,θ2,θ3 設定回転角範囲(回転角範囲)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll type fluid machine, and in particular, a scroll type fluid capable of reducing not only the discontinuous meshing impact at the time of scroll meshing but also the generation of noise and the like due to the rigidity change accompanying meshing. It relates to machinery.
[0002]
[Prior art]
Scroll type fluid machines are increasingly used as compressors for air conditioning and refrigeration because they can operate with high efficiency and low noise. In general, this type of scroll compressor is obtained by meshing a pair of scrolls each including an end plate and a spiral wrap erected on the inner surface thereof. As shown in FIG. 19, the
[0003]
15-18 is explanatory drawing which looked at the compression effect | action by the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional scroll type fluid machine, when the turning motion of the orbiting scroll 2 advances from the state of FIG. 18 to the state of FIG. 15, the ventral side (inner side) involute end point of the
[0005]
However, as described above, there is a discontinuous point such as a meshing start point (first suction cutoff point) in the meshing of both
[0006]
In order to solve this problem, as shown in FIGS. 21 and 22, the wrap around the contact start point of the outermost peripheral portion of the fixed
[0007]
FIG. 23 shows the case where the
[0008]
As shown in FIG. 26, when one lap is in contact with the other wrap at the rotational angle θ, as shown in FIG. appear. The contact point of the lap contacted at the outermost peripheral portion gradually moves inward, and as shown in FIG. 27, the smaller the curvature radius of the lap, the smaller the displacement ΔX, and the greater the rigidity. As shown in the graph, the graph line is inclined obliquely upward. When the contact point is released at point B in FIG. 26, for example, the line changes with a drop due to a rapid decrease in rigidity, as shown in FIG.
[0009]
In addition, when the first contact point is rotated once and reaches one inner side (one cycle of FIGS. 15 to 18 is completed), a new contact point is generated again on the outermost side. Since there are a plurality of contact points on both laps, this results in a graph in which a plurality of lines indicating the contact points overlap as shown in the lower half of FIG. 23 (single wrap rigidity). Therefore, the change in rigidity that greatly affects the behavior, noise, and vibration of the scroll is the sum of changes in rigidity at a plurality of contact points (shown as the overall lap rigidity in the upper half of the graph). The graph shown is a major factor in determining the scroll characteristics.
[0010]
Here, when the
[0011]
On the other hand, as disclosed in JP-A-8-61268, there is one in which the effective contact winding number of the
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
By configuring in this way, in the overlapping part of the rotation angle range provided with the relief part or notch part of the outermost peripheral part and the rotation angle range provided with the relief part or notch part of the innermost peripheral part. It is possible to partially cancel the increase in rigidity in the vicinity of the scroll contact start point and the decrease in rigidity in the vicinity of the scroll contact end point.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, the fixed scroll and the orbiting scroll in which the spiral wraps are erected on each end plate are meshed with each other, and the orbiting scroll performs the orbiting motion so as not to rotate with respect to the fixed scroll. In the scroll type fluid machine for compressing gas, the wrap inner surface curve is located outside the reference curve near the scroll start point including at least one of the fixed scroll and the orbiting scroll and including the scroll contact start point at the outermost peripheral portion. An escape portion that smoothly escapes from the reference curve to the outer side of the wrap inner surface curve near the scroll end point including a scroll contact end point at the innermost peripheral portion and a relief portion that smoothly escapes or a notch portion having an oblique side A rotation provided with a notch having an oblique side and provided with the above-mentioned relief or notch on the outermost periphery. And ranges, characterized in that the rotation angle range of the relief portion or notch portion of the innermost portion is provided matches.
By configuring in this way, the rotation angle range provided with the relief portion or the cutout portion of the outermost peripheral portion and the rotation angle range provided with the relief portion or the cutout portion of the innermost peripheral portion are matched. Thus, it is possible to completely cancel the increase in rigidity near the scroll contact start point and the decrease in rigidity near the scroll contact end point.
[0014]
By configuring in this way, the start point and end point of the portion where the rigidity is increased and the portion where the rigidity is decreased are made coincident with each other, the generation of the peak portion that occurs when the two overlap each other is suppressed as much as possible, and the summation of the rigidity is smoothed. It becomes possible.
[0015]
With this configuration, the start point and end point of the portion with increased rigidity and lower portion of rigidity are made to coincide with each other, and the start point and end point are made to coincide with each other in a portion where no relief portion or notch portion is provided. Further, it is possible to suppress the generation of the peak portion that occurs when the start point and the end point overlap with each other and to smooth the rigidity sum.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 are perspective views showing basic structures of the fixed
[0017]
On the other hand, as shown in FIG. 2, an orbiting
[0018]
3 and 4 show the details of the notch portions provided in the fixed
[0019]
And the said
[0020]
Therefore, in this embodiment, the
[0021]
8 and 9 are explanatory views corresponding to FIGS. 6 and 7 of the second embodiment of the present invention. This embodiment includes notches or curved wraps as in the previous embodiment, but differs in the installation range. The above installation range will be described by taking as an example the case in which the
[0022]
Therefore, in this embodiment as well, by providing the
[0023]
10 and 11 show the present invention. Reference example It is explanatory drawing corresponding to FIG. 6, FIG. This reference example Similarly to the above-described embodiments, it has a notch or a curved wrap. And This reference example The following relationship is set in the installation range of the notch or the curved wrap. This will be specifically described by taking as an example the case where the
[0024]
Therefore, This reference example However, by providing the
[0025]
As specifically shown in FIG. 11, the set rotation angle range θ1 of the notch 23 (13) provided in the lap curve near the contact start point of the outermost peripheral portion and the lap near the contact end point of the innermost peripheral portion. Noise and vibration can be reduced compared to the case where the set rotation angle range θ2 of the notch 25 (15) provided on the curve is set to be the same. That is, as shown by the broken line in FIG. 11, the slope of the rigidity-reduced portion (for example, the e portion) near the contact end point of the innermost peripheral portion becomes gentler than that when no countermeasure is taken. Therefore, it is possible to contribute to the smoothing of the sum of the rigidity changes.
[0026]
12 and 13 show the first aspect of the present invention. 3 It is explanatory drawing corresponding to FIG. 6, FIG. 7 of embodiment. This embodiment is provided with a notch or a curved wrap as in the above-described embodiment, but has a feature in its installation range. The above installation range will be described by taking as an example the case where a notch is provided in the
[0027]
Therefore, in this embodiment as well, by providing the
[0028]
Similarly, when looking at the portion j point (detachment start point) where the rigidity is highest in the vicinity of the contact end point in the innermost peripheral portion, the rigidity reaches one peak at this j point. Since the k point (disengagement end point) in the vicinity of the contact end point of the innermost peripheral portion that occurred one time before should be added to is zero in rigidity, the sum at this part is at least in these two relations , And peak points can be minimized. That is, since the j point coincides with the k point, the sum at the l point can be suppressed and the peak at the m point can be suppressed as compared with the case where the k point is in front of the j point. Therefore, as shown in FIG. 13, the sum of the rigidity changes is further smoothed.
[0029]
And the above 3 In addition to the embodiment, if the set rotation angle range θ3 of a portion not provided with a notch or a curved wrap is set to an integer number of turns, here one rotation (not shown), the outermost peripheral portion The rigidity increase near the contact start point, the rigidity decrease near the contact end point of the innermost peripheral portion, and the rigidity increase in the meshing at the portion where the notch or the like is not provided are completely offset. As shown, the total stiffness change as a whole can be smoothed. In addition, this invention is not restricted to the said embodiment, For example, you may apply only to any one of a turning scroll or a fixed scroll.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the rotation angle range in which the relief portion or notch portion of the outermost peripheral portion is provided, and the relief portion or notch portion of the innermost circumference portion are provided. In the overlapping area with the rotation angle range, it is possible to partially cancel the increase in rigidity near the scroll contact start point and the decrease in rigidity near the scroll contact end point. There is an effect that noise and vibration can be reduced by suppressing the overall lap rigidity in the portion.
[0031]
According to the second aspect of the present invention, the rotation angle range in which the relief portion or notch portion in the outermost peripheral portion is provided matches the rotation angle range in which the relief portion or notch portion in the innermost circumference portion is provided. By doing so, it is possible to completely cancel the increase in rigidity near the scroll contact start point and the decrease in rigidity near the scroll contact end point. Therefore, the total rigidity in the rotation angle range is smoothed. There is an effect that noise and vibration can be reduced.
[0032]
[0033]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a fixed scroll according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the orbiting scroll according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 1;
4 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a wrap that can be used in place of the notch.
FIG. 6 is a plan view of the orbiting scroll according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing changes in rigidity according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of a turning scroll according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a change in rigidity according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows the present invention. Reference example It is a top view of the orbiting scroll.
FIG. 11 shows the present invention. Reference example It is a graph which shows the rigidity change of.
FIG. 12 is a diagram of the
FIG. 13 is a diagram of the
FIG. 14 shows the first of the present invention. 3 It is a graph which shows the other aspect of embodiment.
FIG. 15 is an explanatory view showing a compression action by a fixed scroll and a turning scroll.
FIG. 16 is an explanatory view showing a compression action by a fixed scroll and a turning scroll.
FIG. 17 is an explanatory view showing a compression action by a fixed scroll and a turning scroll.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a compression action by a fixed scroll and a turning scroll.
FIG. 19 is a perspective view of a conventional fixed scroll.
FIG. 20 is a perspective view of a conventional orbiting scroll.
FIG. 21 is a perspective view of another conventional fixed scroll.
FIG. 22 is a perspective view of another conventional orbiting scroll.
FIG. 23 is a graph showing a change in rigidity corresponding to FIGS. 19 and 20;
24 is a graph showing a change in rigidity corresponding to FIGS. 21 and 22. FIG.
FIG. 25 is a graph showing a change in rigidity of still another conventional technique.
FIG. 26 is a partially enlarged perspective view of a wrap.
27 is a cross-sectional view of a portion A in FIG. 26. FIG.
FIG. 28 is a graph showing a change in rigidity from A part to B part in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Fixed scroll
2 Orbiting scroll
11, 21 End plate
12 Fixed wrap
13, 15, 23, 25 Notch
22 Turning lap
24 lap (relief part)
S1, S2 Suction deadline
θ1, θ2, θ3 Setting rotation angle range (rotation angle range)
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