JP7728650B2 - Scroll fluid machinery - Google Patents
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Description
本開示は、スクロール流体機械に関する。 This disclosure relates to a scroll fluid machine.
スクロール圧縮機に例示されるスクロール流体機械は、一般的に、固定スクロール部材と旋回スクロール部材とを備えている。そして、固定スクロール部材が有する渦巻状の壁体と旋回スクロール部材が有する渦巻状の壁体とが噛み合わされた状態で旋回スクロール部材が固定スクロールに対して公転旋回運動することで、壁体同士によって画定された密閉空間において流体が圧縮/膨張されるように構成されている。 Scroll fluid machines, such as scroll compressors, generally comprise a fixed scroll member and an orbiting scroll member. The fixed scroll member has a spiral-shaped wall body that meshes with the orbiting scroll member, and the orbiting scroll member revolves around the fixed scroll, compressing and expanding the fluid in the sealed space defined by the walls.
ここで、例えば特許文献1には、内側ハウジングと外側ハウジングとの間に吸振材や断熱材として作用する中間材が設けられているスクロール圧縮機が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a scroll compressor in which an intermediate member that acts as a vibration absorber and heat insulator is provided between the inner and outer housings.
スクロール流体機械のハウジングには、冷媒漏れを生じさせない気密性、圧縮冷媒の圧力に対する耐圧性等が要求される。また、このような要求に対応したうえで、ハウジングの軽量化や騒音の低減を図ることが好ましい。 The housing of a scroll fluid machine must be airtight to prevent refrigerant leakage and be able to withstand the pressure of the compressed refrigerant. Furthermore, while meeting these requirements, it is desirable to reduce the weight and noise of the housing.
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、気密性、耐圧性を確保したうえで、軽量化、騒音の低減を図ることができるスクロール流体機械を提供することを目的とする。 This disclosure was made in light of these circumstances, and aims to provide a scroll fluid machine that is lightweight and reduces noise while ensuring airtightness and pressure resistance.
上記課題を解決するために、本開示のスクロール流体機械は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係るスクロール流体機械は、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮機構と、該旋回スクロールと接続されているクランク軸と、該クランク軸を軸線周りに回転駆動させる駆動部と、前記圧縮機構、前記クランク軸及び前記駆動部を収容しているハウジングと、備え、前記ハウジングは、前記軸線に対する半径方向において、金属層と樹脂層と吸音層とを有し、前記金属層は、金属材料で形成され、前記樹脂層は、前記金属層を形成する金属材料よりも軽量でかつ高い弾性率を有する樹脂材料で形成され、前記吸音層は、壁体によって画定された有底の吸音空間と該吸音空間に連通した開孔とを有する複数のセルが前記壁体を共有するように並べられることで形成され、前記樹脂層は、前記金属層よりも前記半径方向の外側に配置され、各前記開孔は、前記半径方向の内側に向かって開口している。
In order to solve the above problems, the scroll fluid machine of the present disclosure employs the following measures.
That is, a scroll fluid machine according to one aspect of the present disclosure comprises a compression mechanism having a fixed scroll and a revolving scroll, a crankshaft connected to the revolving scroll, a drive unit that drives the crankshaft to rotate around an axis, and a housing that accommodates the compression mechanism, the crankshaft, and the drive unit, wherein the housing has, in a radial direction relative to the axis, a metal layer, a resin layer, and a sound-absorbing layer, the metal layer being formed of a metal material, the resin layer being formed of a resin material that is lighter than the metal material that forms the metal layer and has a higher elastic modulus, the sound-absorbing layer being formed by arranging a plurality of cells that share the wall, each cell having a bottomed sound-absorbing space defined by a wall and an opening communicating with the sound-absorbing space, the resin layer being positioned radially outward of the metal layer, and each of the openings opening radially inward.
本開示によれば、気密性、耐圧性を確保したうえで、軽量化、騒音の低減を図ることができる。 This disclosure makes it possible to achieve weight reduction and noise reduction while ensuring airtightness and pressure resistance.
以下、本開示の一実施形態に係るスクロール流体機械について図面を用いて説明する。
なお、本開示のスクロール流体機械は圧縮機及び膨張機に適用できるが、以下では圧縮機を例に説明する。
Hereinafter, a scroll fluid machine according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
The scroll fluid machine of the present disclosure can be applied to a compressor and an expander, but the following description will be given taking a compressor as an example.
[スクロール圧縮機について]
スクロール圧縮機1は、例えば電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載された空調装置に設けられる圧縮機である。
図1に示すように、スクロール圧縮機1は、ハウジング10、圧縮機構30、クランク軸40及び電動機(駆動部)50を備えている。
[Scroll compressor]
The scroll compressor 1 is a compressor provided in an air conditioning system mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
As shown in FIG. 1 , the scroll compressor 1 includes a housing 10 , a compression mechanism 30 , a crankshaft 40 , and an electric motor (drive unit) 50 .
ハウジング10は、モータケース11、アッパーケース15及びロアケース16を有している。 The housing 10 has a motor case 11, an upper case 15, and a lower case 16.
モータケース11は、両端が開口した筒状の部材である。
モータケース11は、内側に圧縮機構30、クランク軸40及び電動機50を収容している。
モータケース11は、半径方向において三層構造とされており、金属層12、樹脂層13及び吸音層14を有している。モータケース11の詳細な構成については後述する。
The motor case 11 is a cylindrical member that is open at both ends.
The motor case 11 accommodates the compression mechanism 30, the crankshaft 40, and the electric motor 50 therein.
The motor case 11 has a three-layer structure in the radial direction, and includes a metal layer 12, a resin layer 13, and a sound absorbing layer 14. The detailed structure of the motor case 11 will be described later.
アッパーケース15は、モータケース11の開口端の一方を閉塞する部材である。
アッパーケース15は、ボルト71でモータケース11の金属層12に対して固定されている。
The upper case 15 is a member that closes one of the open ends of the motor case 11 .
The upper case 15 is fixed to the metal layer 12 of the motor case 11 by bolts 71 .
ロアケース16は、モータケース11の開口端の他方を閉塞する部材である。
ロアケース16は、ボルト72でモータケース11の金属層12に対して固定されている。
ロアケース16には、インバータカバー17が取り付けられる。ロアケース16及びインバータカバー17によって画定された空間には、図示しないインバータが収容されている。
The lower case 16 is a member that closes the other open end of the motor case 11 .
The lower case 16 is fixed to the metal layer 12 of the motor case 11 by bolts 72 .
An inverter cover 17 is attached to the lower case 16. An inverter (not shown) is housed in the space defined by the lower case 16 and the inverter cover 17.
以上のように構成されたハウジング10(モータケース11、アッパーケース15及びロアケース16)によって画定された空間には、圧縮機構30、クランク軸40、電動機50及びその他の各種機器が収容されている。 The space defined by the housing 10 (motor case 11, upper case 15, and lower case 16) configured as described above houses the compression mechanism 30, crankshaft 40, electric motor 50, and various other devices.
圧縮機構30は、ハウジング10の外部から取り込まれた低圧のガス冷媒を圧縮する機構である。
圧縮機構30は、固定スクロール31及び旋回スクロール32を有している。
The compression mechanism 30 is a mechanism that compresses low-pressure gas refrigerant taken in from outside the housing 10 .
The compression mechanism 30 includes a fixed scroll 31 and an orbiting scroll 32 .
固定スクロール31は、固定側端板及び端板から立設した渦巻状の固定側壁体を有した部材とされている。
固定スクロール31は、ボルト73でアッパーケース15に対して固定されている。
The fixed scroll 31 is a member having a fixed end plate and a spiral-shaped fixed wall body standing upright from the end plate.
The fixed scroll 31 is fixed to the upper case 15 by a bolt 73 .
旋回スクロール32は、旋回側端板及び端板から立設した渦巻状の旋回側壁体を有した部材とされている。
旋回スクロール32は、軸線X1周りに回転するクランク軸40及び既知の自転防止機構によって固定スクロール31に対して公転旋回運動するように構成されている。
The orbiting scroll 32 is a member having an orbiting-side end plate and a spiral-shaped orbiting-side wall body standing upright from the end plate.
The orbiting scroll 32 is configured to revolve around the fixed scroll 31 by means of a crankshaft 40 that rotates about an axis X1 and a known rotation prevention mechanism.
固定スクロール31及び旋回スクロール32は、それぞれの壁体同士が噛み合わされることで圧縮室33を形成している。
圧縮室33には、ハウジング10の外部から取り込まれたガス冷媒が導かれる。圧縮室33は、容積が旋回スクロール32の公転旋回運動によって漸次減少するように構成され、それに伴ってガス冷媒が圧縮されるようになっている。
The fixed scroll 31 and the orbiting scroll 32 have their respective walls meshed with each other to form a compression chamber 33 .
Gas refrigerant taken in from outside the housing 10 is guided into the compression chamber 33. The volume of the compression chamber 33 is gradually reduced by the orbital motion of the orbiting scroll 32, and the gas refrigerant is compressed accordingly.
クランク軸40は、駆動力を電動機50から旋回スクロール32へ伝達するための部材である。
クランク軸40は、軸本体40a及びクランクピン40bを有している。
The crankshaft 40 is a member for transmitting driving force from the electric motor 50 to the orbiting scroll 32 .
The crankshaft 40 has a shaft body 40a and a crank pin 40b.
軸本体40aは、軸線X1に沿って延在する軸状の部材である。軸本体40aは、電動機50によって、軸線X1周りに回転駆動される。
軸本体40aは、アッパーケース15側に配置されたメイン軸受61及びロアケース16側に配置されたサブ軸受62によって軸線X1周りに回転自在に支持されている。
Shaft body 40a is a shaft-shaped member extending along axis X1. Shaft body 40a is driven by electric motor 50 to rotate about axis X1.
The shaft body 40a is supported rotatably about the axis X1 by a main bearing 61 arranged on the upper case 15 side and a sub-bearing 62 arranged on the lower case 16 side.
クランクピン40bは、軸本体40aの端部に設けられた軸状の部材である。
クランクピン40bは、軸線X1に対して偏心した軸線X2に沿って延在している。
クランクピン40bは、軸本体40aと一体に設けられている。
The crank pin 40b is a shaft-shaped member provided at the end of the shaft body 40a.
The crank pin 40b extends along an axis X2 that is eccentric with respect to the axis X1.
The crank pin 40b is provided integrally with the shaft body 40a.
以上ように構成されたクランク軸40において、クランクピン40bが旋回スクロール32に接続されるとともに軸本体40aが電動機50によって軸線X1周りに回転駆動されることで、旋回スクロール32が駆動される。 In the crankshaft 40 configured as described above, the crank pin 40b is connected to the orbiting scroll 32, and the shaft body 40a is driven to rotate around the axis X1 by the electric motor 50, thereby driving the orbiting scroll 32.
[モータケースの構成について]
モータケース11は、軸線X1に対する半径方向において、金属層12、樹脂層13及び吸音層14を有する三層構造とされている。各層は、互いに周面が密着している。
[Motor case configuration]
The motor case 11 has a three-layer structure including, in the radial direction relative to the axis X1, a metal layer 12, a resin layer 13, and a sound absorbing layer 14. The circumferential surfaces of the layers are in close contact with each other.
金属層12は、三層のうち最も内側に位置した筒状の部材である。
金属層12は、金属材料で形成されている。金属材料としては、アルミ材等の軽量な金属材料が例示される。
金属層12には、アッパーケース15側の端部にアッパーフランジ部12aが、ロアケース16側の端部にロアフランジ部12bが形成されている。アッパーフランジ部12aには、アッパーケース15を固定するボルト71が締結される。ロアフランジ部12bには、ロアケース16を固定するボルト72が締結される。
The metal layer 12 is a cylindrical member located on the innermost side of the three layers.
The metal layer 12 is made of a metal material, such as a lightweight metal material such as aluminum.
An upper flange portion 12a is formed on the end of the metal layer 12 facing the upper case 15, and a lower flange portion 12b is formed on the end of the metal layer 12 facing the lower case 16. A bolt 71 that secures the upper case 15 is fastened to the upper flange portion 12a. A bolt 72 that secures the lower case 16 is fastened to the lower flange portion 12b.
樹脂層13は、金属層12の外側に位置した筒状の部材である。
樹脂層13は、外径が金属層12の最大外径(アッパーフランジ部12aやロアフランジ部12bにおける外径)よりも小さくてもよい。
樹脂層13は、樹脂材料で形成されている。樹脂材料は、金属層12を形成する金属材料よりも軽量でかつ高い弾性率を有するものが選択される。樹脂材料としては、CFRP等の繊維強化樹脂が例示される。
The resin layer 13 is a cylindrical member located outside the metal layer 12 .
The resin layer 13 may have an outer diameter smaller than the maximum outer diameter of the metal layer 12 (the outer diameter of the upper flange portion 12a and the lower flange portion 12b).
The resin layer 13 is made of a resin material that is lighter and has a higher elastic modulus than the metal material that forms the metal layer 12. Examples of the resin material include fiber-reinforced resins such as CFRP.
吸音層14は、三層のうち最も外側に位置した筒状の部材である。
吸音層14は、外径が金属層12の最大外径(アッパーフランジ部12aやロアフランジ部12bにおける外径)よりも小さくてもよい。
吸音層14は、例えば連続繊維CFRP等の繊維強化樹脂によって形成されている。
The sound absorbing layer 14 is a cylindrical member located on the outermost side of the three layers.
The outer diameter of the sound absorbing layer 14 may be smaller than the maximum outer diameter of the metal layer 12 (the outer diameter of the upper flange portion 12a and the lower flange portion 12b).
The sound absorbing layer 14 is formed of a fiber reinforced resin such as continuous fiber CFRP.
図2に示すように、吸音層14は、面状に並べられた複数の吸音セル(セル)20を有しており、スクロール圧縮機1から発生する騒音を吸音することができる。
なお、ここで言う「面状」は、樹脂層13の外周面に沿った曲面状を意味する。
As shown in FIG. 2 , the sound absorbing layer 14 has a plurality of sound absorbing cells (cells) 20 arranged in a plane, and is capable of absorbing noise generated from the scroll compressor 1 .
The term "planar" used here means a curved surface that follows the outer peripheral surface of the resin layer 13.
図2及び図3に示すように、吸音セル20は、内側シート21、外側シート22及び隔壁23によって構成された、いわゆるハニカム構造とされている。 As shown in Figures 2 and 3, the sound-absorbing cell 20 has a so-called honeycomb structure composed of an inner sheet 21, an outer sheet 22, and partition walls 23.
内側シート21は、吸音層14において内側に位置している。すなわち、図1において、内側シート21は、樹脂層13の外周面に密着する面を構成している。 The inner sheet 21 is located on the inside of the sound-absorbing layer 14. That is, in Figure 1, the inner sheet 21 forms a surface that comes into close contact with the outer peripheral surface of the resin layer 13.
外側シート22は、吸音層14において外側に位置して、かつ、内側シート21と離間している。 The outer sheet 22 is located on the outside of the sound-absorbing layer 14 and is spaced apart from the inner sheet 21.
隔壁23は、内側シート21と外側シート22とを接続して、かつ、ハニカム構造の六角形を構成している。 The partition walls 23 connect the inner sheet 21 and the outer sheet 22 and form a hexagonal honeycomb structure.
吸音セル20は、内側シート21、外側シート22及び隔壁23によって画定された吸音空間24を有している。吸音空間24において、内側シート21及び外側シート22が端面(天井面や底面)に相当して、隔壁23が側面/周面に相当している。 The sound-absorbing cell 20 has a sound-absorbing space 24 defined by an inner sheet 21, an outer sheet 22, and partition walls 23. In the sound-absorbing space 24, the inner sheet 21 and outer sheet 22 correspond to the end surfaces (ceiling and bottom surfaces), and the partition walls 23 correspond to the side surfaces/periphery.
図2に示すように、1つの吸音セル20とそれに隣接する6つの吸音セルとは、隔壁23を共有するように構成されている。これによって、複数の吸音セル20が面状に並べられた吸音層14が構成されることになる。 As shown in Figure 2, one sound absorbing cell 20 and its six adjacent sound absorbing cells are configured to share a partition wall 23. This results in the formation of a sound absorbing layer 14 in which multiple sound absorbing cells 20 are arranged in a planar fashion.
内側シート21には、内側シート21の外部と吸音空間24と連通させる開孔21aが設けられている。
開孔21aは、1つの吸音空間24に対して1つ設けられている。
The inner sheet 21 is provided with openings 21 a that allow the outside of the inner sheet 21 to communicate with the sound absorbing space 24 .
One opening 21 a is provided for each sound absorbing space 24 .
以上のように構成された吸音セル20は、いわゆるヘルツホルム共鳴器として作用する。これによって、スクロール圧縮機1から発生する騒音を吸音することができる。 The sound-absorbing cell 20 configured as described above acts as a so-called Helzholm resonator, which can absorb noise generated by the scroll compressor 1.
ヘルツホルム共鳴器とされた吸音セル20は、所定の周波数の音に対して吸音効果を発揮するが、スクロール圧縮機1から発生する騒音のピーク周波数は、ハウジング10の範囲(部位)によって異なる。例えば、圧縮機構30周りのハウジング10、メイン軸受61周りのハウジング10及び電動機50周りのハウジング10で騒音のピーク周波数がそれぞれ異なる。 The sound-absorbing cell 20, which is a Helzholm resonator, has a sound-absorbing effect against sounds of a specific frequency, but the peak frequency of the noise generated by the scroll compressor 1 varies depending on the area (part) of the housing 10. For example, the peak frequencies of the noise differ between the housing 10 around the compression mechanism 30, the housing 10 around the main bearing 61, and the housing 10 around the electric motor 50.
そこで、軸線X1に沿った所定範囲ごとに、吸音セル20が効率的に吸音する周波数を変化させてもよい。
具体的には、以下の(1)式に基づいて、開孔21aの半径aを変えることで、吸音セル20が効率的に吸音する周波数fを変化させることとした。
Therefore, the frequency at which the sound absorbing cell 20 efficiently absorbs sound may be changed for each predetermined range along the axis X1.
Specifically, the frequency f at which the sound absorbing cell 20 efficiently absorbs sound is changed by changing the radius a of the opening 21a based on the following formula (1).
ここで、
f :共鳴周波数(吸音対象となる周波数)
c :音速
V :吸音空間24の容積
ts:内側シート21の厚さ
a :開孔21aの半径
である。
where:
f: Resonance frequency (frequency to be absorbed)
c: sound velocity; V: volume of the sound absorbing space 24; ts : thickness of the inner sheet 21; a: radius of the opening 21a.
(1)式はヘルムホルツ方程式であり、各種パラメータ(例えば、V、ts、a)を変えることで、共鳴周波数fを変更することができる。
本実施形態では、開孔21aの半径aを変えることで、簡易に共鳴周波数fを変更することとした。なお、吸音空間24の容積Vや内側シート21の厚さtsを変えてもよいが、開孔21aの半径aの変更が最も簡易な方法である。
Equation (1) is the Helmholtz equation, and the resonant frequency f can be changed by changing various parameters (for example, V, t s , a).
In this embodiment, the resonant frequency f can be easily changed by changing the radius a of the openings 21 a. Although the volume V of the sound absorbing space 24 or the thickness ts of the inner sheet 21 can be changed, changing the radius a of the openings 21 a is the easiest method.
本実施形態においては、以下の効果を奏する。
ハウジング10は、軸線X1に対する半径方向において、金属層12と樹脂層13と吸音層14とを有し、金属層12は、金属材料で形成され、樹脂層13は、金属層12を形成する金属材料よりも軽量でかつ高い弾性率を有する樹脂材料で形成され、樹脂層13は、金属層12よりも半径方向の外側に配置されているので、金属層12によって流体機械としての気密性を保ちつつ、樹脂層13で耐圧強度を確保することができる。これによって、金属層12の荷重分担を低減して、金属層12にかかる応力の低減することができる。また、耐圧強度は樹脂層13によって確保されているので、金属層12の板厚を薄くして軽量化を図ることができる。
This embodiment provides the following advantages.
The housing 10 has, in the radial direction relative to the axis X1, a metal layer 12, a resin layer 13, and a sound-absorbing layer 14. The metal layer 12 is formed of a metal material, and the resin layer 13 is formed of a resin material that is lighter than the metal material forming the metal layer 12 and has a higher elastic modulus. The resin layer 13 is disposed radially outward of the metal layer 12, so that the metal layer 12 maintains the airtightness of the fluid machine while the resin layer 13 ensures pressure resistance. This reduces the load share of the metal layer 12 and reduces the stress applied to the metal layer 12. Furthermore, because the pressure resistance is ensured by the resin layer 13, the thickness of the metal layer 12 can be made thinner, thereby reducing the weight.
また、吸音層14は、内側シート21、外側シート22及び隔壁23によって画定された有底の吸音空間24と吸音空間24に連通した開孔21aとを有する複数の吸音セル20が壁体を共有するように並べられることで形成され、各開孔21aは、半径方向の内側に向かって開口しているので、吸音層14がいわゆるヘルツホルム共鳴器として作用して、スクロール圧縮機1から発生する騒音を吸音することができる。 The sound-absorbing layer 14 is formed by arranging a plurality of sound-absorbing cells 20, each of which has a bottomed sound-absorbing space 24 defined by an inner sheet 21, an outer sheet 22, and a partition wall 23, and openings 21a communicating with the sound-absorbing space 24, so that they share a wall. Since each opening 21a opens radially inward, the sound-absorbing layer 14 acts as a so-called Helzholm resonator, absorbing noise generated by the scroll compressor 1.
また、吸音層14は、樹脂材料で形成され、半径方向の最も外側に配置されているので、吸音層14を外部からの衝撃を吸収可能な層としても作用させることができる。外部からの衝撃とは、例えば飛び石等の衝突による衝撃である。 In addition, because the sound-absorbing layer 14 is made of a resin material and is positioned at the outermost radial position, it can also function as a layer capable of absorbing external impacts. An example of an external impact would be impact from a flying stone or the like.
なお、吸音層14を、三層のうち最も内側に位置させてもよい。ただし、樹脂層13が金属層12の外側に位置するという関係は変わらない。 The sound-absorbing layer 14 may be positioned as the innermost of the three layers. However, the relationship in which the resin layer 13 is positioned on the outer side of the metal layer 12 remains unchanged.
また、ハウジングは、軸線の方向において、モータケース11とアッパーケース15とロアケース16とを有し、モータケース11が、金属層12と樹脂層13と吸音層14とを有し、アッパーケース15及びロアケース16は、モータケース11の金属層12に対してボルト締結されているので、ボルト71を強固に締め付けることができる。仮に樹脂層13に対してボルト締結した場合、リラクゼーションにより締付け力が低下するリスクがある。 The housing also has, in the axial direction, a motor case 11, an upper case 15, and a lower case 16. The motor case 11 has a metal layer 12, a resin layer 13, and a sound-absorbing layer 14. The upper case 15 and lower case 16 are fastened to the metal layer 12 of the motor case 11 with bolts, allowing the bolts 71 to be tightly fastened. If the bolts were fastened to the resin layer 13, there is a risk that the tightening force would decrease due to relaxation.
また、開孔21aは、軸線X1の方向に沿った範囲ごとに開口面積を変えた場合、ハウジング10に収容されている機器(例えば圧縮機構30、メイン軸受61、電動機50)に対応する範囲によって効率的に吸音する周波数を変えることができる。 Furthermore, when the opening area of the aperture 21a is changed for each range along the direction of the axis X1, the frequency of sound that is efficiently absorbed can be changed depending on the range corresponding to the equipment housed in the housing 10 (e.g., the compression mechanism 30, main bearing 61, and electric motor 50).
以上の通り説明した各実施形態は、例えば以下の通り把握される。
すなわち、本開示の一態様に係るスクロール流体機械(1)は、固定スクロール(31)と旋回スクロール(32)とを有する圧縮機構(30)と、該旋回スクロールと接続されているクランク軸(40)と、該クランク軸を軸線周りに回転駆動させる駆動部(50)と、前記圧縮機構、前記クランク軸及び前記駆動部を収容しているハウジング(10)と、を備え、前記ハウジングは、前記軸線に対する半径方向において、金属層(12)と樹脂層(13)と吸音層(14)とを有し、前記金属層は、金属材料で形成され、前記樹脂層は、前記金属層を形成する金属材料よりも軽量でかつ高い弾性率を有する樹脂材料で形成され、前記吸音層は、壁体(21,22,23)によって画定された有底の吸音空間(24)と該吸音空間に連通した開孔(21a)とを有する複数のセル(20)が前記壁体を共有するように並べられることで形成され、前記樹脂層は、前記金属層よりも前記半径方向の外側に配置され、各前記開孔は、前記半径方向の内側に向かって開口している。
The above-described embodiments can be understood, for example, as follows.
That is, a scroll fluid machine (1) according to one aspect of the present disclosure includes a compression mechanism (30) having a fixed scroll (31) and an orbiting scroll (32), a crankshaft (40) connected to the orbiting scroll, a drive unit (50) that drives the crankshaft to rotate around an axis, and a housing (10) that accommodates the compression mechanism, the crankshaft, and the drive unit, wherein the housing has a metal layer (12), a resin layer (13), and a sound-absorbing layer (14) in a radial direction relative to the axis, The metal layer is formed of a metal material, and the resin layer is formed of a resin material that is lighter and has a higher elastic modulus than the metal material that forms the metal layer. The sound-absorbing layer is formed by arranging a plurality of cells (20) that share the wall bodies (21, 22, 23) and have a bottomed sound-absorbing space (24) defined by the wall bodies and openings (21a) that communicate with the sound-absorbing space. The resin layer is positioned radially outward of the metal layer, and each of the openings opens radially inward.
本態様に係るスクロール流体機械によれば、ハウジングは、軸線に対する半径方向において、金属層と樹脂層と吸音層とを有し、金属層は、金属材料で形成され、樹脂層は、金属層を形成する金属材料よりも軽量でかつ高い弾性率を有する樹脂材料で形成され、樹脂層は、金属層よりも半径方向の外側に配置されているので、金属層によって流体機械としての気密性を保ちつつ、樹脂層で耐圧強度を確保することができる。これによって、金属層の荷重分担を低減して、金属層にかかる応力の低減することができる。また、耐圧強度は樹脂層によって確保されているので、金属層の板厚を薄くして軽量化を図ることができる。 In the scroll fluid machine according to this embodiment, the housing has, in the radial direction relative to the axis, a metal layer, a resin layer, and a sound-absorbing layer. The metal layer is formed from a metal material, and the resin layer is formed from a resin material that is lighter than the metal material forming the metal layer and has a higher elastic modulus. The resin layer is disposed radially outward of the metal layer, so that the metal layer maintains the airtightness of the fluid machine while the resin layer ensures pressure resistance. This reduces the load share of the metal layer and reduces the stress on the metal layer. Furthermore, because pressure resistance is ensured by the resin layer, the thickness of the metal layer can be made thinner, resulting in a lighter weight.
また、吸音層は、壁体によって画定された有底の吸音空間と吸音空間に連通した開孔とを有する複数のセルが壁体を共有するように並べられることで形成され、各開孔は、半径方向の内側に向かって開口しているので、吸音層がいわゆるヘルツホルム共鳴器として作用して、スクロール流体機械から発生する騒音を吸音することができる。セルとしては、ハニカムセルが例示される。 The sound-absorbing layer is formed by arranging multiple cells, each with a bottomed sound-absorbing space defined by a wall and an opening communicating with the sound-absorbing space, so that they share the wall. Each opening faces radially inward, so that the sound-absorbing layer acts as a so-called Helzholm resonator, absorbing noise generated by the scroll fluid machinery. Examples of cells include honeycomb cells.
また、本開示の一態様に係るスクロール流体機械において、前記吸音層は、樹脂材料で形成され、前記半径方向の最も外側に配置されている。 In addition, in a scroll fluid machine according to one aspect of the present disclosure, the sound absorbing layer is formed from a resin material and is positioned at the outermost position in the radial direction.
本態様に係るスクロール流体機械によれば、吸音層は、樹脂材料で形成され、半径方向の最も外側に配置されているので、吸音層を外部からの衝撃を吸収可能な層としても作用させることができる。外部からの衝撃とは、例えば飛び石等の衝突による衝撃である。 In the scroll fluid machine according to this embodiment, the sound absorbing layer is made of a resin material and is positioned at the outermost radial position, so that the sound absorbing layer can also function as a layer capable of absorbing external impacts. An example of an external impact would be an impact from a flying stone or the like.
また、本開示の一態様に係るスクロール流体機械において、前記ハウジングは、前記軸線の方向において、モータケース(11)とアッパーケース(15)とロアケース(16)とを有し、前記モータケースが、前記金属層と前記樹脂層と前記吸音層とを有し、前記アッパーケース及び前記ロアケースは、前記モータケースの前記金属層に対してボルト締結されている。 In addition, in a scroll fluid machine according to one aspect of the present disclosure, the housing has, in the axial direction, a motor case (11), an upper case (15), and a lower case (16), the motor case has the metal layer, the resin layer, and the sound-absorbing layer, and the upper case and the lower case are bolted to the metal layer of the motor case.
本態様に係るスクロール流体機械によれば、ハウジングは、軸線の方向において、モータケースとアッパーケースとロアケースとを有し、モータケースが、金属層と樹脂層と吸音層とを有し、アッパーケース及びロアケースは、モータケースの金属層に対してボルト締結されているので、ボルトを強固に締め付けることができる。仮に樹脂層に対してボルト締結した場合、リラクゼーションにより締付け力が低下するリスクがある。 In the scroll fluid machine according to this aspect, the housing has, in the axial direction, a motor case, an upper case, and a lower case. The motor case has a metal layer, a resin layer, and a sound-absorbing layer. The upper case and lower case are fastened to the metal layer of the motor case with bolts, allowing the bolts to be tightly fastened. If the bolts were fastened to the resin layer, there is a risk that the tightening force would decrease due to relaxation.
また、本開示の一態様に係るスクロール流体機械において、前記開孔は、前記軸線の方向に沿った範囲ごとに開口面積が異なる。 In addition, in a scroll fluid machine according to one aspect of the present disclosure, the opening areas of the openings vary depending on the range along the axial direction.
本態様に係るスクロール流体機械によれば、開孔は、軸線の方向に沿った範囲ごとに開口面積を変えた場合、ハウジングに収容されている機器(例えば圧縮機構、軸受、電動機)に対応する範囲によって効率的に吸音する周波数を変えることができる。 In the scroll fluid machine according to this embodiment, when the opening area of the apertures is changed for each range along the axial direction, the frequency of sound that is efficiently absorbed can be changed depending on the range corresponding to the equipment housed in the housing (e.g., compression mechanism, bearings, electric motor).
1 スクロール圧縮機
10 ハウジング
11 モータケース
12 金属層
12a アッパーフランジ部
12b ロアフランジ部
13 樹脂層
14 吸音層
15 アッパーケース
16 ロアケース
17 インバータカバー
20 吸音セル(セル)
21 内側シート
21a 開孔
22 外側シート
23 隔壁
24 吸音空間
30 圧縮機構
31 固定スクロール
32 旋回スクロール
33 圧縮室
40 クランク軸
40a 軸本体
40b クランクピン
50 電動機(駆動部)
61 メイン軸受
62 サブ軸受
71,72,73 ボルト
REFERENCE SIGNS LIST 1 scroll compressor 10 housing 11 motor case 12 metal layer 12a upper flange portion 12b lower flange portion 13 resin layer 14 sound absorbing layer 15 upper case 16 lower case 17 inverter cover 20 sound absorbing cell (cell)
21 Inner sheet 21a Opening 22 Outer sheet 23 Partition wall 24 Sound absorbing space 30 Compression mechanism 31 Fixed scroll 32 Orbiting scroll 33 Compression chamber 40 Crankshaft 40a Shaft body 40b Crank pin 50 Electric motor (drive unit)
61 Main bearing 62 Sub-bearing 71, 72, 73 Bolt
Claims (4)
該旋回スクロールと接続されているクランク軸と、
該クランク軸を軸線周りに回転駆動させる駆動部と、
前記圧縮機構、前記クランク軸及び前記駆動部を収容しているハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、前記軸線に対する半径方向において、金属層と樹脂層と吸音層とを有し、
前記金属層は、金属材料で形成され、
前記樹脂層は、前記金属層を形成する金属材料よりも軽量でかつ高い弾性率を有する樹脂材料で形成され、
前記吸音層は、壁体によって画定された有底の吸音空間と該吸音空間に連通した開孔とを有する複数のセルが前記壁体を共有するように並べられることで形成され、
前記樹脂層は、前記金属層よりも前記半径方向の外側に配置され、
各前記開孔は、前記半径方向の内側に向かって開口しており、
前記ハウジングは、
前記軸線の方向において両端が開口している筒状のモータケース、
前記モータケースの一方の開口端を閉塞しているアッパーケース、及び
前記モータケースの他方の開口端を閉塞しているロアケース、及び
を有し、
前記モータケースのみが、前記金属層と前記樹脂層と前記吸音層とを有し、
前記金属層、前記樹脂層及び前記吸音層の各層は、互いに密着しているスクロール流体機械。 a compression mechanism having a fixed scroll and an orbiting scroll;
a crankshaft connected to the orbiting scroll;
a drive unit that drives the crankshaft to rotate around its axis;
a housing that accommodates the compression mechanism, the crankshaft, and the drive unit;
Equipped with
the housing has a metal layer, a resin layer, and a sound absorbing layer in a radial direction relative to the axis,
the metal layer is formed of a metal material,
the resin layer is formed of a resin material that is lighter and has a higher elastic modulus than a metal material that forms the metal layer;
the sound absorbing layer is formed by arranging a plurality of cells, each cell having a bottomed sound absorbing space defined by a wall body and an opening communicating with the sound absorbing space, so as to share the wall body;
the resin layer is disposed radially outward of the metal layer,
Each of the apertures opens inward in the radial direction,
The housing includes:
a cylindrical motor case having both ends open in the axial direction;
an upper case closing one open end of the motor case; and
a lower case closing the other open end of the motor case; and
and
Only the motor case has the metal layer, the resin layer, and the sound absorbing layer,
The metal layer, the resin layer, and the sound absorbing layer are in close contact with each other .
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