【発明の詳細な説明】 本発明は、相対運動を行う一対又は複数対のスクロー
ル羽根により、気体を圧縮又は膨張せしめて移送するス
クロール機械に関するものてある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a scroll machine that compresses or expands and transports gas using one or more pairs of scroll blades that move relative to each other.
スクロール機械においては、ケーシングに対して固定
された固定スクロール羽根と、この固定スクロール羽根
の中心のまわりに、偏心量ｅを以て、自転を行わずに公
転を行う回動スクロール羽根とを組み合わせ、両羽根の
相対運動により、両羽根の間に閉じ込められる気体の体
積を変化せしめて気体を圧縮又は膨張させて移送する。
機械の作動中にスクロール羽根の各部分はその両面に
作動気体の圧力を受けるが、外側の圧力に比べ、内側の
圧力は同一か又は大きくなつており、小さいことはない
。In a scroll machine, a fixed scroll blade fixed to a casing is combined with a rotating scroll blade that revolves around the center of the fixed scroll blade with an eccentricity e without rotating. The relative movement of the blades changes the volume of the gas trapped between the two blades, compressing or expanding the gas and transporting it.
During the operation of the machine, each part of the scroll blade is subjected to the pressure of the working gas on both sides, and the pressure on the inside is the same or greater than the pressure on the outside, not less.
一つのスクロール羽根の両面にかかる気体圧力を、その
スクロール羽根全体にわたつて合成すると、後述する如
くその合力はゼ川こならず、また、スクロール羽根の基
礎円の中心（以下単に「スクロール羽根の中心」と称す
る場合もある）も通らない。即ち、気体圧力の合力は、
スクロール羽根の中心に対して偏心した偏心力を与える
ことになる。スクロール羽根に変形や遊びがある場合に
は、この偏心力による気体圧力モーメントは、後述する
如く固定スクロール羽根と回動スクロール羽根との接触
点において、或る点では密着力が働くが、反対側の点で
は隙間を与える働きをし、この隙間より漏れを生じ、ス
クロール機械の効率を低下せしめる欠点があつた。従来
例として例えば特開昭５０−３２５１２号公報或いは特
開昭５２−５７５０７号公報に見られる如きものが挙げ
られるが、後述する如く、これらは何れも回動スクロー
ルの中心に対して半径方向の力を与えて遠心力対策或い
は摩耗対策を行うものであり、上記の気体圧力モーメン
トによる障害を除くことはできなかつた。If the gas pressures applied to both sides of one scroll blade are combined over the entire scroll blade, the resultant force will not be equal to zero, as will be explained later, and the center of the base circle of the scroll blade (hereinafter simply referred to as ``scroll blade (sometimes referred to as "center") does not pass through either. That is, the resultant force of gas pressure is
An eccentric force eccentric to the center of the scroll blade is applied. If there is deformation or play in the scroll blade, the gas pressure moment due to this eccentric force will cause an adhesion force to act at a certain point at the contact point between the fixed scroll blade and the rotating scroll blade, as described later, but on the opposite side. This has the disadvantage that it acts to provide a gap, and leaks occur from this gap, reducing the efficiency of the scroll machine. Examples of conventional examples include those found in Japanese Patent Application Laid-open No. 50-32512 and Japanese Patent Application Laid-open No. 52-57507, but as will be described later, in both of these cases, the center of the rotary scroll is This method applies force to counter centrifugal force or wear, and cannot eliminate the problems caused by the gas pressure moment.
本発明は、上記の気体圧力による偏心力による気体圧力
のモーメントに対して、逆向きに作用する逆モーメント
を、回動可能に支承した定置スクロール羽根に与えるこ
とにより、従来のものの上記の欠点を除き、偏心力によ
る気体圧力モーメントを打ち消して、スクロール羽根の
接触点における悪影響を除き、気体の漏れを阻止し、効
率の低下を防ぐことがてきるスクロール機械を提供する
ことを目白勺とするものてある。The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the conventional ones by applying a reverse moment that acts in the opposite direction to the moment of gas pressure due to the eccentric force caused by the gas pressure to the rotatably supported stationary scroll blade. The objective is to provide a scroll machine that can cancel the gas pressure moment caused by eccentric force, eliminate the adverse effects at the contact point of the scroll blades, prevent gas leakage, and prevent a decrease in efficiency. There is.
本発明は、インボリュート曲線による定置スクロール羽
根と、該定置スクロール羽根の中心のまわりに、偏心量
ｅを以て公転を行うが、自転は行わないインボリュート
曲線による回動スクロール羽根とより成るスクロールユ
ニットが一組又は複数組備えられているスクロール機械
において、前記スクロールユニットのうち少なくとも一
組のスクロールユニットの前記定置スクロール羽根が、
その基礎円の中心のまわりに回転可能に支えられ、スク
ロール機械の作動中に作動気体の圧力によつて前記定置
スクロール羽根が受ける気体圧力モーメントに対して逆
向きに作用する逆モーメントを前記定置スクロール羽根
に与える逆モーメント機構を備えたことを特徴とするス
クロール機械である。The present invention provides a set of scroll units consisting of a stationary scroll blade formed by an involute curve, and a rotating scroll blade formed by an involute curve, which revolves around the center of the stationary scroll blade with an eccentric amount e, but does not rotate. Or in a scroll machine equipped with a plurality of sets, the stationary scroll blades of at least one set of scroll units among the scroll units are
Said stationary scroll is rotatably supported about the center of its base circle and provides an opposite moment acting in a direction opposite to the gas pressure moment experienced by said stationary scroll vane by the pressure of the working gas during operation of the scroll machine. This scroll machine is characterized by being equipped with a reverse moment mechanism that applies a reverse moment to the blades.
本発明を実施例につき図面を用いて説明すれは、第１図
，第２図及ひ第３図において、定置スクロール羽根１は
、片側を定置スクロール板２に取り付けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to the drawings in accordance with embodiments. In FIGS. 1, 2 and 3, a stationary scroll blade 1 is attached to a stationary scroll plate 2 on one side.
定置スクロール板２には軸３が設けられ、ケーシング４
に回転可能に支えられている。回動スクロール羽根５は
、片側を回動スクロール板６に取り付けられている。回
動スクロール板６には軸７が設けられ、駆動軸８から回
動機構９を経て回動運動が行われるようになつている。
本明細書において１回動運動ョとは、或る物体が或る固
定中心のまわりをまわる時、その物体の特定点は固定中
心のまわりに円運動の公転を行うが、その物体自体はそ
の特定点のまわりの自転を行わず、その物体の全ての点
が同じ円運動を行う運動（オービツトモーシヨン）を指
すものである。The stationary scroll plate 2 is provided with a shaft 3, and a casing 4
is rotatably supported. The rotating scroll blade 5 is attached to a rotating scroll plate 6 on one side. The rotating scroll plate 6 is provided with a shaft 7, and is configured to rotate from a drive shaft 8 via a rotating mechanism 9.
In this specification, one rotational motion refers to when an object revolves around a fixed center, a specific point of the object revolves in a circular motion around the fixed center, but the object itself This refers to a motion in which all points of an object move in the same circular motion (orbit motion) without rotating around a specific point.
軸３の軸心１０と、軸７の軸心１１は、それぞれ定置ス
クロール羽根１の中心，及び回動スクロール羽根５の中
心と一致している。The axis 10 of the shaft 3 and the axis 11 of the shaft 7 coincide with the center of the stationary scroll blade 1 and the center of the rotary scroll blade 5, respectively.
定置スクロール羽根１及び回動スクロール羽根５の形状
は、インボリュート曲線であり、その中心は基礎円の中
心である。軸心１１は軸心１０と１１とを結ふ線（これ
をＸ−Ｘ″軸と称す）に平行な接線ＭＭ″或いは接線Ｎ
Ｎ″上にある。軸心１０の作用により回動スクロール羽
根５は軸心１１のまわりの自転は行わない。定置スクロ
ール羽根１と回動スクロール羽根５とが組み合わせられ
ている部分は、ケーシング４と回動スクロール板６とに
囲まれた作動室１２内に収容される。The shapes of the stationary scroll blade 1 and the rotating scroll blade 5 are involute curves, the center of which is the center of the base circle. The axis 11 is a tangent MM'' or a tangent N parallel to the line connecting the axes 10 and 11 (this is called the X-X'' axis)
N''. Due to the action of the axis 10, the rotating scroll blade 5 does not rotate around the axis 11.The part where the stationary scroll blade 1 and the rotating scroll blade 5 are combined is located on the casing 4. and a rotary scroll plate 6.
作動室１２の外周には低圧側の低圧流路１３が設けられ
、低圧気体部又は大気に連通するようになつている。軸
３には軸心１０に沿つて高圧側の高圧流路１４が設けら
れ、高圧気体部に連通するようになつている。定置スク
ロール板２とケーシング４との間には加圧室１５が形成
されている。A low-pressure passage 13 on the low-pressure side is provided on the outer periphery of the working chamber 12 and communicates with a low-pressure gas section or the atmosphere. A high-pressure passage 14 on the high-pressure side is provided along the axis 10 of the shaft 3 and communicates with the high-pressure gas section. A pressurizing chamber 15 is formed between the stationary scroll plate 2 and the casing 4.
定置スクロール板２には、軸３より放射状にベーン１６
が設けられ、ケーシング４には内方に向けて隔壁１７が
設けられ、加圧室１５の空間を四つの空間てある高圧室
１８，１９及び低圧室２０，２１に分けている。高圧室
１８，１９には高圧流路１４から連通路２２により高圧
気体が導かれ、低圧室２０，２１には、低圧流路１３か
ら連通路２３により低圧気体が導かれる。２４はバネで
、ベーンに、第３図において時計方向のトルクを与える
ようになつている。The stationary scroll plate 2 has vanes 16 radially extending from the shaft 3.
The casing 4 is provided with a partition wall 17 facing inward to divide the space of the pressurizing chamber 15 into four spaces: high pressure chambers 18, 19 and low pressure chambers 20, 21. High-pressure gas is introduced into the high-pressure chambers 18 and 19 from the high-pressure flow path 14 through a communication path 22, and low-pressure gas is introduced into the low-pressure chambers 20 and 21 from the low-pressure flow path 13 through a communication path 23. Reference numeral 24 denotes a spring that applies clockwise torque to the vane in FIG.
次に作動につき説明する。Next, the operation will be explained.
図示のスクロール機械を圧縮機として用いる場合につき
説明する。低圧流路１３を低圧気体源又は大気に接続し
、高圧流路１４を高圧気体容器に接続し、駆動軸８を駆
動して、軸心１１が、軸心１０のまわりを、第２図にお
いて反時計方向に公転するように回動スクロール羽根５
を回動せしめる。回動スクロール羽根５の回動につれて
、回動スクロール羽根５と定置スクロール羽根１との間
に囲まれた空間は次第にその体積を減じながら高圧流路
１４に向かつて収れんするので、外周にて作動室１２か
ら取り込まれた低圧の気体は次第に圧縮されて高圧流路
１４に吐出される。The case where the illustrated scroll machine is used as a compressor will be explained. The low-pressure flow path 13 is connected to a low-pressure gas source or the atmosphere, the high-pressure flow path 14 is connected to a high-pressure gas container, and the drive shaft 8 is driven so that the shaft center 11 moves around the shaft center 10 as shown in FIG. The rotating scroll blade 5 rotates counterclockwise.
Rotate. As the rotating scroll blade 5 rotates, the space surrounded by the rotating scroll blade 5 and the stationary scroll blade 1 gradually reduces its volume and converges toward the high-pressure flow path 14, so that it operates at the outer periphery. The low-pressure gas taken in from the chamber 12 is gradually compressed and discharged into the high-pressure flow path 14 .
この圧縮過程中の作動気体の圧力の作用についてみるに
、例えば、回動スクロール羽根５の公転５位相（軸心１
１の回転角）が第４図に示す如くθ＝４５度の場合（第
２図の状態でθ＝Ｏ度とする）について説明する。Looking at the effect of the pressure of the working gas during this compression process, for example, the five revolution phases of the rotating scroll blade 5 (axis center 1
1 rotation angle) is θ=45 degrees as shown in FIG. 4 (θ=0 degrees in the state shown in FIG. 2).
定置スクロール羽根１と回動スクロール羽根５とは、点
Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤにて接触し、高圧室２１．５及ひ、中
圧室２６，２７が形成される。The stationary scroll blade 1 and the rotating scroll blade 5 come into contact at points A, B, C and D, forming a high pressure chamber 21.5 and intermediate pressure chambers 26, 27.
接触点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、定置スクロール羽根５及ひ回
動スクロール羽根５のそれぞれの基礎円４１，４２に接
し、軸心１０と１１とを結ふ線（これをＸ−Ｘ″軸と称
す）に平行な接線ＭＭ″或い１は接線ＮＮ″上にある。The contact points A, B, C, and D are in contact with the base circles 41 and 42 of the stationary scroll blade 5 and the rotating scroll blade 5, respectively, and the line connecting the axes 10 and 11 (this is referred to as X-X'' The tangent MM'' or 1 parallel to the axis (referred to as the axis) lies on the tangent NN''.
軸心１０を通りＸ−Ｘ″軸に直角な軸をＹ−Ｙ″と称す
。このような状態で定置スクロール羽根１の各部分が作
動気体から受ける力を見るに、ＥＢ間の部分においては
外面、内面とも高圧を受け平衡にし・ている。The axis passing through the axis 10 and perpendicular to the X-X'' axis is called Y-Y''. Looking at the force that each part of the stationary scroll blade 1 receives from the working gas in this state, the part between EB receives high pressure on both the outer and inner surfaces to maintain equilibrium.
しかし、ＢＦＡ部は内面は高圧、外面は中圧を受けるの
て平衡せす、圧力差による外向きの力が作用する。例え
はＢ点におけるこの圧力差力Ｆ８は図示の如くＭ点にお
ける接線ＭＭ″方向、Ａ点における圧力差力ＦＡはＭ２
における接線一Ｍ２Ｎ″の方向となる。この圧力差力を
ＢからＡまで定置スクロール羽根１に沿つて積分（基礎
円４１て見れは接点ＭからＭ２まて積分）すれば、Ｘ一
Ｘ″方向の成分はＢＦ間Ｃ構，間）とＦＡ間（Ｍｌ，Ｍ
２間）とて相殺してゼロとなり、Ｙ−Ｙ″方向の成分の
みか合成されて残る。この圧力差力の合力をＰ，とすれ
は、その方向はＹ−Ｙ″軸に平行て、その着力点は基礎
円４１に接するＹ一Ｙ″軸に平行な接線ＭＩ，Ｍｌ″上
のＦ点となる。同様に、鳩部は内面、外面とも中圧を受
けて平衡しているが、ＤＣ部は内面が中圧、外面が低圧
を受け、圧力差力が作用する。ＤＣ間につき積分した圧
力差力の合力を示せはＰ２となり、その方向はＹ−Ｙ″
軸、着力点は接線Ｍｌ，Ｍｌ゛上のＨ点となる。しかし
て、定置スクロール１に作用する圧力差力の総和の全圧
力差力ＰはＰ１とＰ２のベクトル和となるが、Ｐ１もＰ
２も同一の作用線Ｍｌ，Ｍ２″上にあるので、全圧力差
力Ｐも同じ作用線Ｍｌ，Ｍ２″上にある。However, the BFA part receives high pressure on the inner surface and medium pressure on the outer surface, so that they are balanced and an outward force acts due to the pressure difference. For example, this pressure differential force F8 at point B is in the direction of the tangent MM'' at point M as shown in the figure, and the pressure differential force FA at point A is M2
If this pressure difference force is integrated along the stationary scroll blade 1 from B to A (see the base circle 41, it is integrated from contact point M to M2), then The components are between BF (C structure, M) and FA (Ml, M
2) cancel each other out and become zero, and only the component in the Y-Y'' direction is synthesized and remains.Let the resultant force of this pressure difference force be P, and the direction is parallel to the Y-Y'' axis, The point of application of force is point F on the tangent line MI, Ml'' which is parallel to the Y-Y'' axis and is in contact with the base circle 41. Similarly, the pigeon part receives medium pressure on both the inner and outer surfaces and is in equilibrium, but the DC part receives medium pressure on the inner surface and low pressure on the outer surface, and a pressure differential force acts. Show the resultant force of the pressure differential force integrated between DCs is P2, and its direction is Y-Y''
The axis and the point of force are H points on the tangents Ml and Ml'. Therefore, the total pressure differential force P, which is the sum of the pressure differential forces acting on the stationary scroll 1, is the vector sum of P1 and P2, but P1 and P
2 are also on the same line of action Ml, M2'', so the total pressure differential force P is also on the same line of action Ml, M2''.
そして、この全圧力差力Ｐは定置スクロール１の軸心１
０から、基礎円４１の半径ａだけ偏つている偏心力であ
るので、定置スクロール１に対しては、Ｍ＝Ｐａなる反時計方向のモーメント（これを気体圧力モーメン
トと称す）を与えることになる。This total pressure differential force P is equal to the axis 1 of the stationary scroll 1
Since it is an eccentric force that is deviated from 0 by the radius a of the base circle 41, it will give a counterclockwise moment of M=Pa (this is called a gas pressure moment) to the stationary scroll 1. .
この、ａだけ偏心した全圧力差力Ｐの作用を分解すれば
、囚 軸心１０に、Ｙ−Ｙ″軸方向に作用する気体圧力
中心力Ｐ″（大きさはＰ″＝Ｐ）と、（Ｂ）反時計方向
に作用するＭ＝Ｐ″ａ（＝Ｐａ）なる気体圧力モーメン
トと、になる。If we decompose the action of the total pressure differential force P eccentric by a, we can find the gas pressure central force P'' (magnitude P''=P) acting on the prisoner axis 10 in the Y-Y'' axis direction. (B) The gas pressure moment M=P″a (=Pa) acting in the counterclockwise direction.
ここで、この中心力Ｐ″と気体圧力モーメントＭの影響
についてみるに、中心力Ｐ″はＹ−Ｙ″軸の方向、即ち
接触点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける接線方向に作用するので
、定置スクロール羽根１が中心力Ｐ″により変形しても
接線方向の変形てあり、接触状態にはあまり影響がない
。Now, looking at the influence of the central force P'' and the gas pressure moment M, the central force P'' acts in the direction of the Y-Y'' axis, that is, in the tangential direction at the contact points A, B, C, and D. Even if the stationary scroll blade 1 is deformed by the central force P'', the deformation is in the tangential direction and does not have much effect on the contact state.
しかしながら気体圧力モーメントＭが作用すると、定置
スクロール羽根１は反時計方向に回転しその結果接触点
Ａ，Ｃにおいては強く圧着されるが、その反対側の接触
点Ｂ，Ｃにおいては隙間を生ずる。However, when a gas pressure moment M acts, the stationary scroll blade 1 rotates counterclockwise, resulting in a strong pressure contact at the contact points A and C, but a gap at the contact points B and C on the opposite side.
従来のものにおいては、このような、気体圧力モーメン
トに基づく接触点の隙間に対する対策がなされていない
ので、この隙間により流体が漏洩１し、効率の低下を招
く欠点があつた。In conventional devices, no measures have been taken to deal with gaps between contact points based on the gas pressure moment, so fluid leaks due to these gaps, resulting in a decrease in efficiency.
例えは、特開昭５０−３２５１？公報の第２２図、第３
１図に示された例においては、本願第４図で説明すれば
、回動スクロール羽根５の軸心１１に、遠心力に対抗す
るため、Ｘ−Ｘ″軸方向の、７１１からＸに向かう向き
の力を与えようとするものてあり、回動スクロール羽根
５には中心力しか作用せずモーメントは作用しない。For example, JP-A-50-3251? Figure 22, 3 of the bulletin
In the example shown in FIG. 1, to explain with reference to FIG. 4 of the present invention, in order to counter the centrifugal force, the shaft center 11 of the rotary scroll blade 5 is moved from 711 to X in the X-X'' axis direction. There is a device that tries to apply a force in the direction, and only a central force acts on the rotating scroll blade 5, and no moment acts on it.
従つて気体圧力モーメントを相殺することはできない。
また、別の従来として特開昭５２−５７５０７号公報Ｏ
の第７図、第９図に示された例においては本願第４図て
説明すれば、回動スクロール羽根５の軸心１１に、摩耗
に追従するために、１１からＮに向かう向き、方向の力
を与えるようにしたものてあり、回動スクロール羽根５
には中心力しか作用せずモーメントは作用しない。Therefore, it is not possible to cancel the gas pressure moments.
In addition, as another conventional example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-57507 O
In the example shown in FIG. 7 and FIG. 9, the axis 11 of the rotary scroll blade 5 has a direction from 11 to N in order to follow wear. There is a rotating scroll blade 5 that is designed to give the power of
Only the central force acts on , and no moment acts on it.
従つて気体圧力モーメントを相殺することはてきない。
以上の如く、気体圧力モーメントにより生ずる隙間発生
という従来の欠点を除くことが本発明の解決すべき問題
点である。Therefore, the gas pressure moments cannot be canceled out.
As described above, the problem to be solved by the present invention is to eliminate the conventional drawback of the generation of gaps caused by gas pressure moments.
本発明は、この問題点を解決するために定置スクロール
羽根に、この偏心力による気体圧力モーメントに対して
逆向きに作用する逆モーメントを与えて相殺することに
より、従来のものの欠点を除いて、この隙間の発生を防
いて効率の低下を防ぐものである。In order to solve this problem, the present invention provides the stationary scroll blade with a reverse moment that acts in the opposite direction to the gas pressure moment due to this eccentric force to cancel it out, thereby eliminating the drawbacks of the conventional one. The purpose is to prevent the occurrence of this gap and prevent a decrease in efficiency.
第１，２，３図において、加圧室１５においては、高圧
室１８，１９には高圧が導かれ、低圧室２０，２１には
低圧が導かれ、さらにバネ２４の作用も伴ない、ベーン
１６は時計方向のモーメントを与える。1, 2, and 3, in the pressurizing chamber 15, high pressure is introduced into the high pressure chambers 18 and 19, and low pressure is introduced into the low pressure chambers 20 and 21. Furthermore, with the action of the spring 24, the vane 16 gives a clockwise moment.
従つて定置スクロール羽根１は時計方向のモーメント、
即ち、気体圧力モーメントと逆向きの逆モーメントを、
ベーン１６を介して受けることになる。前記の偏心力の
方向は、回動スクロール羽根５の公転位相により変化す
る（軸心１０より軸心１１に達する動径にほぼ直角）が
、気体圧力モーメントの向きは常に反時計方向であるの
で、ベーン１６を介して与えられる逆モーメントは気体
圧力モーメントに対して常に逆向きになる。Therefore, the stationary scroll blade 1 has a clockwise moment,
In other words, the inverse moment in the opposite direction to the gas pressure moment is
It will be received via the vane 16. The direction of the eccentric force described above changes depending on the revolution phase of the rotating scroll blade 5 (approximately perpendicular to the radius from the axis 10 to the axis 11), but the direction of the gas pressure moment is always counterclockwise. , the reverse moment imparted through the vanes 16 is always in the opposite direction to the gas pressure moment.
気体圧力モーメントの大きさは、高圧、中圧、低圧の圧
力差に応じて変化するが、逆モーメントも高圧、低圧の
差圧に応じて変化するのでベーン１６の面積を適宜選択
することにより、作動工程中ほぼ気体圧力モーメントに
対抗せしめることができる。しかして、この逆モーメン
トを、気体圧力モーメントに僅か打ち勝つように選べば
、回動スクロール羽根５に対して定置スクロール羽根１
を僅か回転せしめて、押し付けて接触力を与え、接触点
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて隙間が生するのを阻止すこるこ
とができ、効率の低下を防ぐことができる。逆モーメン
トは、ベーン１６の圧力差のみによつて、又はバネ２４
のみによつて発生させてもよい。バネ２４はコイル状の
バネ、うずまきバネなどを用いることができる。バネ２
４は、ケーシン４グ４より外側の軸３の部に装着しても
よい。第５図は別の実施例て、定置及ひ回動スクロール
羽根を組み合わせたスクロールユニットを二組、一つの
ケーシング４内に、流体的に直列に並べて収容したもの
である。一般にスクロール羽根間に閉じ込められた容積
室の容積変化比（膨張比又は圧縮比）は、渦巻内端径，
渦巻外端径，偏心量，渦巻ピッチなどで決５定され、一
般に膨張比あるいは圧縮比を大きくとるためには、渦巻
外端径を他に比して大きく設計せねばならない。The magnitude of the gas pressure moment changes depending on the pressure difference between high pressure, intermediate pressure, and low pressure, but the reverse moment also changes depending on the pressure difference between high pressure and low pressure, so by appropriately selecting the area of the vane 16, Approximately gas pressure moments can be counteracted during the operating process. Therefore, if this reverse moment is selected so as to slightly overcome the gas pressure moment, the stationary scroll blade 1 can be moved relative to the rotating scroll blade 5.
It is possible to prevent gaps from forming at the contact points A, B, C, and D by slightly rotating and pressing the contact force, thereby preventing a decrease in efficiency. The reverse moment can be created by the pressure differential in the vane 16 alone or by the spring 24
It may also be generated only by The spring 24 can be a coiled spring, a spiral spring, or the like. spring 2
4 may be attached to a portion of the shaft 3 outside the casing 4 ring 4. FIG. 5 shows another embodiment in which two sets of scroll units each having a combination of stationary and rotating scroll blades are housed in one casing 4 in series fluidically. Generally, the volume change ratio (expansion ratio or compression ratio) of the volume chamber confined between the scroll blades is determined by the spiral inner end diameter,
It is determined by the diameter of the outer end of the spiral, the amount of eccentricity, the pitch of the spiral, etc. Generally, in order to obtain a large expansion ratio or compression ratio, the outer end diameter of the spiral must be designed to be larger than the other diameters.
渦巻外端径を大きくすると、側板あるいはケーシングな
どに働らく軸方向の力が大きくなり、こθれに対するバ
ランス方法や強度を考慮するために、機械の重量は膨張
比（または圧縮比）が小さい場合に比し、いちじるしく
大きくなる。Increasing the spiral outer end diameter increases the axial force acting on the side plate or casing, and in order to consider the balance method and strength for this θ, the expansion ratio (or compression ratio) of the machine is small. It is significantly larger than the case.
これを防ぐために本実施例においては、膨張比又は圧縮
比が３〜４程度以上のものに適するよう５２段のスクロ
ールユニットを直列に配備している。In order to prevent this, in this embodiment, 52 stages of scroll units are arranged in series so as to be suitable for an expansion ratio or compression ratio of about 3 to 4 or higher.
このとき、各段の偏心量を厳しくしておけば、構造的に
はさして複雑にはならない。At this time, if the eccentricity of each stage is made strict, the structure will not become very complicated.
また、渦巻内端径および外端径も、各段とも同じ程度に
設計ノした方がコンパクトな設計ができる。本実施例は
必ずしもこれらの設計条件が各段一致していなくてよい
のてあるが、説明の都合上、１段目と２段目のスクロー
ルは、羽根高さ以外は同一般計である場合について述べ
るものとする。また、低圧側の段では容積室が大きく、
高圧側の段では容積室が小さく設計されねばならないが
、上記のように渦巻曲線を各段ともほＳ゛厳しい設計を
するときには、スクロール羽根高さは、低圧側段ではい
ちじるしく高く設計されなければならない。Furthermore, a more compact design can be achieved by designing the spiral inner end diameter and outer end diameter to the same degree for each stage. In this example, these design conditions do not necessarily have to match for each stage, but for convenience of explanation, the scrolls in the first and second stages are assumed to have the same general total except for the blade height. The following shall be described. In addition, the volume chamber is large on the low pressure side stage,
The volume chamber must be designed to be small in the high-pressure stage, but when the spiral curve is designed to be very strict for each stage as described above, the height of the scroll blades must be designed to be extremely high in the low-pressure stage. No.
このとき、低圧側段において、側板の両面にスクロール
羽根を設けたダブル形を使用すれは、その高さは半減さ
れ、低圧側羽根強度の低下を避けることができる。以下
、膨張機として使用する場合の例につき説明する。At this time, if a double type in which scroll blades are provided on both sides of the side plate is used in the low-pressure side stage, the height can be halved and a decrease in the strength of the low-pressure side blades can be avoided. An example of use as an expander will be described below.
高圧段の構成は、前述の実施例とほぼ類似しているが、
定置スクロール羽根１を支える軸３は、ケーシング４を
貫通せす、シール２８に支えられ、定置スクロール羽根
１を軸心１０のまわりに回転可能に支えている。また、
高圧流路１４は、軸心１０を含ます、ケーシング４、加
圧室１５、定置スクロール板２を貫通して第１段（高圧
段）のスクロールユニットの内部に連通している。さら
に回動スクロール板６は、軸心１０に対しｅなれる時の
容積室の大きさを■，圧力をＰｓ，高圧段スクロールユ
ニットから吐出される時の容積室の大きさを■Ｍ，圧力
Ｐ．．，低圧段スクロールユニットに吸い込まれる時の
容積室の大きさをＶ″．（圧力はＰｍ）、低圧段スクロ
ールユニットから吐出される時の容積室の大きさを■Ｄ
，圧力をＰｄとする。前述の如く、定置スクロール羽根
１，１Ａ，１Ｂ及び回動スクロール羽根５，５Ａ，５Ｂ
は、高圧段，低圧段とも、高さの他は同じ寸法にしてあ
るので、次の関係が成り立つ。The configuration of the high pressure stage is almost similar to the previous embodiment, but
A shaft 3 supporting the stationary scroll blade 1 is supported by a seal 28 that passes through the casing 4, and supports the stationary scroll blade 1 rotatably around an axis 10. Also,
The high pressure passage 14 includes the axis 10, passes through the casing 4, the pressurizing chamber 15, and the stationary scroll plate 2, and communicates with the inside of the first stage (high pressure stage) scroll unit. Further, the rotating scroll plate 6 has the size of the volume chamber when it is e with respect to the axis 10, the pressure is Ps, the size of the volume chamber when discharged from the high pressure stage scroll unit is ■M, and the pressure P ．． ．． , the size of the volume chamber when it is sucked into the low-pressure scroll unit is V''. (pressure is Pm), and the size of the volume chamber when it is discharged from the low-pressure scroll unit is ■D
, pressure is Pd. As mentioned above, the stationary scroll blades 1, 1A, 1B and the rotating scroll blades 5, 5A, 5B
Since both the high pressure stage and the low pressure stage have the same dimensions except for the height, the following relationship holds true.
しかるに、であるから、となり従つてなる関係がある。However,Because it is,follow nextThere is a relationship.
ここに、膨張機ては、Ｐｓ＞Ｐｄてあり、圧縮機におい
ては、Ｐｓ＜Ｐｄとなるる（Ｐ５は吸込側、Ｐｄは吐出
側圧力）が、膨張機の場合につき説明する。Here, in the expander, Ps>Pd, and in the compressor, Ps<Pd (P5 is the suction side pressure, Pd is the discharge side pressure), but the case of the expander will be explained.
高圧段における吸い込み、吐き出しの差圧ΔＰ５は、
−となり、低圧段における吸
い込み、吐き出しの差圧ΔＰｄは、となる。The differential pressure ΔP5 between suction and discharge in the high pressure stage is:
-, and the differential pressure ΔPd between suction and discharge at the low pressure stage is as follows.
ΔＰｓとΔＰｄとの大小関係を見るに、故に即ち、高圧
段（１段目）の差圧の方か低圧段（２段目）の差圧より
大きくなる。Looking at the magnitude relationship between ΔPs and ΔPd, therefore, the differential pressure at the high pressure stage (first stage) is greater than the differential pressure at the low pressure stage (second stage).
圧縮機においては吸込側（１段目）と吐出側（２段目）
とは入れ替るが、やはり高圧段（２段目）の差圧の方が
低圧段（１段目）の差圧より大きくなる。例えば、膨張
機において、Ｐ９＝９ｋｇｆ／Ｃｄ，となり、その差は
著しい。In a compressor, the suction side (first stage) and the discharge side (second stage)
However, the differential pressure at the high pressure stage (second stage) is still larger than the differential pressure at the low pressure stage (first stage). For example, in an expander, P9=9 kgf/Cd, and the difference is significant.
差圧が小さいときはスクロール羽根間の洩れは少ないの
で、多少隙間を有する構造とした方が機械損失がなく効
率がよくなるが、差圧が大きいときには洩れによる容積
損失が大であり、効率が悪くなる。When the differential pressure is small, there is little leakage between the scroll blades, so a structure with some gaps will reduce mechanical loss and improve efficiency, but when the differential pressure is large, the volume loss due to leakage will be large, resulting in poor efficiency. Become.
これを防ぐため、本実施例においては、その高圧段のス
クロールユニットにおいて、前述の実施例と同様、定置
スクロール羽根１を回動可能となし、ベーン１６などに
よる逆モーメント機構を用いて、気体圧力モーメントに
対抗せしめ、羽根の接触をはかつている。低圧段のスク
ロールユニットにおいては定置スクロール羽根１Ａ，１
Ｂは固定としてある。なお図面上、気体の流れを矢印て
示してあるが、圧縮機として用いる場合は逆向きとなる
。In order to prevent this, in this embodiment, in the high-pressure stage scroll unit, the stationary scroll blade 1 is made rotatable as in the previous embodiment, and a reverse moment mechanism such as the vane 16 is used to reduce the gas pressure. This counteracts the moment and causes the blades to contact each other. In the low pressure stage scroll unit, fixed scroll blades 1A, 1
B is fixed. Note that although the gas flow is shown by arrows in the drawing, when used as a compressor, the direction is reversed.
本発明により、作動気体の気体圧力モーメントに基づく
羽根間の隙間を小となし、作動気体の漏洩を抑制し、効
率の低下を防止することができるスクロール機械を提供
することができ、実用上極めて大なる効果を有するもの
である。According to the present invention, it is possible to provide a scroll machine that can reduce the gap between the blades based on the gas pressure moment of the working gas, suppress the leakage of the working gas, and prevent a decrease in efficiency, which is extremely practical in practice. This has great effects.
図面は本発明の実施例に関するものて、第１図は第２図
のＩ−１線縦断面図、第２図及び第３図は第１図のそれ
ぞれ■−■線及び■−■線横断面図、第４図はθ＝４５
度におけるスクロール羽根の配置図。第５図は別の実施例の縦断面図てある。１，１Ａ，１Ｂ
・・・・・・定置スクロール羽根、２，２Ａ，２Ｂ・・
・・・定置スクロール板、３・・・・・・軸、４・・・
・ケーシング、５，５Ａ，５Ｂ・・・・・・回動スクロ
ール羽根、６，６Ａ・・・・・・回動スクロール板、７
・・・・・・軸、８・・・・・・駆動軸、９・・・・・
・回動機構、１０・・軸心、１１・・・・・・軸心、１
２，１２Ａ・・・・・・作動室、１３・・・・・・低圧
流路、１４・・・・・・高圧流路、１５・・加圧室、１
６・・・・・・ベーン、１７・・・・・・隔室、１８・
・・・・高圧室、１９・・・・・・高圧室、２０・・・
・・・低圧室、２１・・・・・・低圧室、２２・・・・
・連通路、２３・・・・・連通路、２４・・・・・・バ
ネ、２５・・・・・・高圧室、２６・・・・・・中圧室
、２７・・・・中圧室、２８・・・・・ウール、２９・
・・・・偏心軸、３０・・・・・・軸受、３１・・・・
・・軸、３２・・・軸受、３３・・・・・・スラスト軸
受、３４・・・・・・スラスト軸受、３５・・・・中間
室、３６・・・・・流路、３７・・・中間圧流路、３８
・・・・・・軸受、３９・・・・・・軸受、４０・・・
・出力軸、４１，４２・・・・・基礎円。The drawings relate to embodiments of the present invention, and FIG. 1 is a vertical sectional view taken along line I-1 in FIG. 2, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along lines Top view, Figure 4 is θ=45
A layout diagram of the scroll blades at the same time. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of another embodiment. 1, 1A, 1B
...Fixed scroll blade, 2, 2A, 2B...
・・・Fixed scroll plate, 3... Axis, 4...
・Casing, 5, 5A, 5B... Rotating scroll blade, 6, 6A... Rotating scroll plate, 7
...Axis, 8...Drive shaft, 9...
・Rotating mechanism, 10...Axis center, 11...Axis center, 1
2, 12A... Working chamber, 13... Low pressure channel, 14... High pressure channel, 15... Pressurizing chamber, 1
6... Vane, 17... Compartment, 18.
... Hyperbaric chamber, 19... Hyperbaric chamber, 20...
...Low pressure chamber, 21...Low pressure chamber, 22...
・Communication path, 23...Communication path, 24...Spring, 25...High pressure chamber, 26...Intermediate pressure chamber, 27...Intermediate pressure Room, 28...Wool, 29.
... Eccentric shaft, 30 ... Bearing, 31 ...
... shaft, 32 ... bearing, 33 ... thrust bearing, 34 ... thrust bearing, 35 ... intermediate chamber, 36 ... flow path, 37 ...・Intermediate pressure channel, 38
...bearing, 39...bearing, 40...
・Output shaft, 41, 42...base circle.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10041680AJPS6047442B2 (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | scroll machine |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10041680AJPS6047442B2 (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | scroll machine |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5726202A JPS5726202A (en) | 1982-02-12 |
| JPS6047442B2true JPS6047442B2 (en) | 1985-10-22 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10041680AExpiredJPS6047442B2 (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | scroll machine |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047442B2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994008140A1 (en)* | 1992-10-01 | 1994-04-14 | Hideo Kaji | Compressor |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0314399Y2 (en)* | 1985-09-10 | 1991-03-29 |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994008140A1 (en)* | 1992-10-01 | 1994-04-14 | Hideo Kaji | Compressor |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5726202A (en) | 1982-02-12 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
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| WO2006103821A1 (en) | Scroll expander | |
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| JP2864633B2 (en) | Scroll type fluid device |