JPH0154558B2 - - Google Patents

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JPH0154558B2
JPH0154558B2 JP16578381A JP16578381A JPH0154558B2 JP H0154558 B2 JPH0154558 B2 JP H0154558B2 JP 16578381 A JP16578381 A JP 16578381A JP 16578381 A JP16578381 A JP 16578381A JP H0154558 B2 JPH0154558 B2 JP H0154558B2
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JP
Japan
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scroll
pressure
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wrap
lap
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JP16578381A
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English (en)
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JPS5867902A (ja
Inventor
Shigeru Machida
Naoki Maeda
Nobukatsu Arai
Masato Ikegawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0154558B2 publication Critical patent/JPH0154558B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/0207Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F01C1/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スクロール式圧縮機に関する。
〔従来の技術〕
従来からスクロール式圧縮機は知られている。
この圧縮機は、端板にうず巻き状のラツプを直
立して設けた2つのスクロールを互いにかみ合わ
せ、一方のスクロールを他方のスクロールに対し
て自転しないように維持しつつ旋回運動させ、ガ
スを圧縮させるものである。
この種のスクロール式圧縮機においてはスクロ
ールによつて画成される圧縮室内の流体圧力によ
り、両スクロールは離反する力を受ける。これに
より、一方のスクロールのラツプの先端と他方の
スクロールのラツプの歯底面との間に隙間が形成
され、この隙間を通して圧縮室内の流体が漏れて
効率が低下する。この点を解決するために、例え
ば特開昭55−46046号公報に記載されているよう
に、スクロールの端板の背面部に圧力を作用させ
て、前述した隙間を狭小にすることが提案されて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では圧縮室内の流体圧力による両
スクロールの離反にもとづくラツプ先端と歯底面
との間のすき間を抑制しているが、動作過程で生
じる流体の圧縮熱による熱変形を圧力変形と重合
させることは考慮していない。
そのため、2つのスクロールの摺動面間で局部
的に強く接触が起こり、大きな摺動摩擦損失が生
ずる。また摺動摩擦によつてその部分に熱が発生
するため、さらに熱変形が大きくなり、益々、摺
動摩擦損失が増大する悪循環となる。そしてやが
ては焼付きを起こし、運転不能となる。
この発明の目的は上記変形が生じてもラツプ先
端面と歯底面間の隙間が適正に維持されるように
して、摺動摩擦損失の小さいスクロール式圧縮機
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の目的は、運転時における熱変形、およ
び圧縮室内外の圧力差による変形を考慮して、運
転時、ラツプの先端面とラツプの歯底面との間の
隙間が適正に維持されるように、一方のスクロー
ルラツプ先端面と他方のスクロールの歯底面間の
隙間を圧縮機の静止時にはラツプの中央部で大き
くなるように形成することにより達成される。
〔作用〕
このように構成したスクロール式圧縮機におい
ては、圧縮機静止時にはラツプ中央部で軸方向隙
間を有するが、運転時には、ラツプ中央部が高
温、高圧となり、部材の熱膨張、及び圧縮室内外
の圧力差による変形が生じ、ラツプ中央部のラツ
プ先端面と歯底面間の隙間が小さくなるが、上記
したように予め熱変形、および圧力差による変形
を考慮して上記隙間を設けているので、適正な軸
方向隙間が保たれ、局部的に強く接触することが
なく効率を向上させることができる。
実施例 以下、本発明の実施例を第1図〜第7図により
説明する。第1図および第2図に示す本発明の一
実施例は、スクロール式圧縮機が密閉容器内に納
められ、スクロール圧縮機から流体が一旦密閉容
器内に向つて排出される形式(密閉形)及び空気
を圧縮して直接吐出する形式(開放形)のスクロ
ール式圧縮機を示している。
まず、前者の形式のスクロール式圧縮機につい
て、第1図〜第6図により説明する。この密閉形
の圧縮機では、通常冷媒を作動流体として用い
る。そして通常吐出圧力と吸入圧力の比は比較的
小さい条件で運転される。スクロール式圧縮機の
全体構成は下記のようになつている。
固定スクロール1は、端板1aと、これに直立
して形成されたインボリユート状のラツプ1b
と、ラツプ1bの外側に設けられた環状部分1c
とからなり、中央部にポート3、周辺部にポート
4を有する。旋回スクロール2は、端板2aと、
これに直立して形成され、ラツプ1bと同じ形状
のラツプ2bとからなる。固定スクロールのラツ
プ1bと旋回スクロールのラツプ2bを互いにか
み合せて、複数のポケツト、すなわち圧縮室を形
成している。フレーム5は、固定スクロール1の
環状部分1cに結合されている。クランクシヤフ
ト6はフレーム5に軸受7(7a,7b)を介し
て回転自在に支持されている。クランクシヤフト
6の頭部には偏心部6aを有し、この偏心部6a
は旋回スクロール2の背面部と係合している。モ
ータ8のステータ8Sは密閉容器9の内壁に固定
され、ロータ8Rはクランクシヤフト6に固定さ
れている。自転阻止部材10は、リングとキーと
からなり、旋回スクロール2の背面とフレーム5
との間に設けられ旋回スクロール2が偏心部6a
を中心に自転しないようにする。バランスウエイ
ト11は、クランクシヤフト6の頭部に固定され
ている。吐出配管12は、容器9のフレーム5の
下方の位置で容器9に取付けられている。
端板2aには圧縮過程の圧縮室に導ずる2個の
絞り口13が設けられ、この絞り口13を通して
旋回スクロール2の背面にガスを導入し、この吐
出圧力と吸入圧力の中間的な圧力Pmで旋回スク
ロール2を固定スクロール1に向つて押し付け
る。
次に動作を説明する。
モータ8に給電してモータ8を駆動し、クラン
クシヤフト6を回転させる。クランクシヤフト6
の回転は偏心部6aにより、自転を自転阻止部材
10によつて阻止されている旋回スクロール2に
旋回運動を与える。これによつて両スクロール
1,2によつて形成されるポケツトすなわち圧縮
室V1,V2にポート4から吸入された冷媒ガスは
スクロールの中心部に向つて旋回しながら移動し
てポケツトV1,V2が狭小化されることにより圧
縮され、ポート3から容器9内に吐出される。こ
のような密閉形のスクロール式圧縮機では、固定
スクロール1の外側に吐出圧Pdが作用し、旋回
スクロール2の背面には、旋回スクロール2を固
定スクロール1に向つて押付けるため、絞り口1
3を通して導入した吐出圧力と吸入圧力との中間
的な圧力Pmが作用している。そのため、固定ス
クロール1では、第5図bに示したようにラツプ
の外周側では、固定スクロール1の外側に作用す
る吐出圧力と吸入圧力および圧縮行程初めの比較
的吸入圧力に近い圧力との圧力差が下向きに作用
するので第5図cに示したように下に凸の圧力変
形が生じる。又、旋回スクロールについても第6
図bに示したように圧力Pmと上記圧縮室内の圧
力差によつて、固定スクロールと同様に第6図c
に示したように上に凸の変形が生じる。そのた
め、両スクロール1,2はともに、端板およびラ
ツプ先端とも中央部が外周部より高くなる現象が
起こる。また、スクロール式圧縮機は中央部に設
けたポート3から高温高圧の流体を吐出するが、
固定スクロール1は容器内に位置しているので、
周囲は高温高圧であり、ラツプ中央部と外径部
で、ほぼ全体的に熱変形が起こり、第5図cに示
したように端板、ラツプ先端ともラツプ中央部が
高くなる。
又、旋回スクロール2の背面は中間的な圧力と
なつているため、温度も吸入温度と、吐出温度の
中間的な温度となつており、放熱効果が期待でき
ないので温度差は固定スクロールに比べて大きく
旋回スクロール2の熱変形は、第6図cに示した
ように固定スクロールより大きく端板およびラツ
プ先端ともラツプ中央部が高くなる。
以上から、第5図および第6図に示したよう
に、ラツプ中央部同志が変形して高くなり、互い
に近寄るため、ラツプの先端面の高さ及び歯底面
の深さを一定にすると、これらが強く接触する。
これらの点を考慮し、本実施例は、第3図、第
4図に示すように両スクロールのラツプの高さを
中心部で周辺部より低くするか歯底面を中央部を
外周部より深く形成したものである。低くするあ
るいは深くする大きさは、吐出圧力Pd吸入圧力
の大きさ吐出温度、固定スクロール1、旋回スク
ロール2のラツプが形成されている範囲を含む径
の大きさ、端板1a,1bの厚さから、運転時、
ラツプ1b,2bの先端面と歯底面1d,2cと
がほぼ一定の隙間となるように圧力による変形、
熱膨張による変形を考慮して設定される。
まず第3図で示した実施例では、両スクロール
1,2の各ラツプ1b,2bは、静止状態におい
てラツプ先端面が、外周側より中央部で低くなつ
ている。その一方策としてラツプ先端を球面状と
しても良い。このような構成にすると、前述のよ
うに、運転状態において、固定スクロール1の端
板1aには外側から吐出圧力Pdが作用している
ので、前記したように固定スクロール1の中心部
(ポート3の近傍)が下方に向つて凸面となり、
また旋回スクロール2の端板2a背面には圧力
Pm(吐出圧力より低く、吸入圧力より高い)が
作用しているので、施回スクロール2の中心部が
上方に向つて凸面となる。又、熱膨張による変形
は前記したとおりである。
然るにラツプ1b,2bの先端面は静止状態に
おいてともに中心部が低く成形されているから、
運転時には、両ラツプ1b,2bの先端面と相当
方のラツプ2b,1bの歯底面との隙間は、両ス
クロール1,2の外周側、中心部とを問わず、ほ
ぼ一様になる。これによつて、両ラツプ1b,2
bの先端面と歯底面との局部的に接触することが
なくなる。
第4図は本発明の他の実施例を示すものであ
る。
この実施例は、ラツプ1b,2bの先端面は平
らにし、歯底面1d,2cを中心部が外周部より
深く(ラツプ先端面から測定して)したものであ
る。このようにすると、装置が運転されたときの
圧力、及び熱による両スクロール1,2の変形に
よつて、ラツプ1b,2bの先端面と歯底面との
間の隙間は中心部及び外周部を問わずほぼ均一に
し、適正に維持される。
また、固定スクロール1のラツプ1bの先端面
を第3図のように、中心部を外周部よりも低く形
成し、旋回スクロール2のラツプ2bの歯底面2
cを第4図のように、中心部を外周部よりも深く
形成してもよいし、その逆に形成しても前述の実
施例と同様の作用効果がある。
なお、本実施例では、チヤンバ内が高圧で、旋
回スクロールの背面が中間的な圧力を有する方式
について説明したが、以下に述べる開放形のスク
ロール式圧縮機の説明から分るようにチヤンバ内
が低圧、スクロールの背面が中間的な圧力あるい
は低圧である方式についても、同様に本発明を適
用することができる。
次に開放形、すなわち、圧縮して直接吐出する
形式のスクロール式圧縮機について説明する。
この形式のものでは、通常作動流体として空気
を用い吐出圧力と吸入圧力の比は、密閉形に比べ
て大きい。又、空気の断熱指数は冷媒のそれより
大きく、そのため吐出温度は大幅に高くなる。固
定スクロール周囲は大気圧であり、ラツプ外周側
では、第7図bに示したように外側に作用する圧
力と圧縮室との圧力差はほとんどなく、ラツプ中
央部での圧力差によつて第7図cに示したように
上に凸の変形をするが、その変形は小さい。しか
し、固定スクロール周囲は、大気圧であるため、
その温度は大気の温度であり、ラツプ中央部と外
周部の温度差が大きく、圧縮熱のため固定スクロ
ールの中心部が外周部より高温となり、第7図c
に示したように中心部のラツプ高さが外周部より
も高くなる。
また、旋回スクロール2も、圧縮熱によつて中
心部のラツプ高さが高くなるのに加え、旋回スク
ロールの背面には、旋回スクロールを固定スクロ
ールに向つて押し付けるための圧力を加えている
から、この圧力によつても中心部の端板およびラ
ツプ先端高さが高くなる。
なお、旋回スクロール2の背面と中間的な圧力
を作用させないで、低圧とした場合は、圧力差に
よる変形は固定スクロール1と同様にラツプ外周
側では、圧力差がほとんどないため、ラツプ中央
部での圧力差によつて下に凸の変形(変形は小さ
い)となることは容易に推定できる。
以上から、第6図及び第7図に示したように、
開放形のスクロール式圧縮機においても、ラツプ
中央部同志が変形して高くなり互いに近づくよう
になるため、密閉形と同様にラツプ先端面の高さ
及び歯底面の深さを一定にすると、これらが強く
接触する。
従つて、密閉形のスクロール式圧縮機と同様に
これらの点を考慮し、第3図、第4図に示すよう
に両スクロールのラツプの高さを中心部で周返部
より低くするか歯底面を中央部を外周部より深く
形成しあるいは深くする大きさを、吐出圧力Pd、
吸入圧力の大きさおよび吐出温度、固定スクロー
ル1、旋回スクロール2のラツプが形成されてい
る範囲を含む径の大きさ、端板1a,1bの厚さ
から、運転時、ラツプ1b,2bの先端面と歯底
面1d,2cとがほぼ一定の隙間となるように圧
力による変形、熱膨張による変形を考慮して設定
すれば、運転時には、両ラツプ1b,2bの先端
面と相当方のラツプ2b,1bの歯底面との隙間
は、両スクロール1,2の外周側、中心部とを問
わず、ほぼ一様になる。これによつて、両ラツプ
1b,2bの先端面と歯底面と局部的に接触する
ことがなくなる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明は、静止状態における両
スクロールのラツプは先端面から歯底面までの隙
間を、中心部を外周部より大きくしているから、
装置が運転された状態における、両スクロール間
の軸方向隙間を適正にすることができる。このた
め、流体の漏れも小さく押えることができる。
又、圧力による変形、熱膨張による変形によつ
てラツプ歯先と歯底面とが強く接触することがな
くなり、機械摩擦損失の増大を抑えることができ
ると共に焼き付を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した密閉形スクロール式
圧縮機の縦断面図、第2図は第1図の−断面
図、第3図は本発明の一実施例のスクロールの構
成を示す説明図、第4図は本発明の他の実施例の
スクロールの構成を示す説明図、第5図は密閉形
スクロール式圧縮機の固定スクロールの圧力分布
と変形を示す説明図、第6図は旋回スクロールの
背面を中間的な圧力とした時の旋回スクロールの
圧力分布と変形を示す説明図、第7図は開放形ス
クロール式圧縮機の固定スクロールの圧力分布と
変形を示す説明図である。 1……固定スクロール、2……旋回スクロー
ル、1a,2a……端板、1b,2b……ラツ
プ、1d,2c……歯底面、3,4……ポート、
5……フレーム、6……クランクシヤフト、7…
…軸受、8……モータ、9……密閉容器、10…
…自転阻止部材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 端板と、その端板に直立するインボリユート
    曲線あるいは、それに類似した曲線からなるラツ
    プを備えるスクロールを互いに組合わせ、一方を
    自転しないようにして、旋回運動を行なわせるよ
    うにしたスクロール式圧縮機において、圧縮機の
    静止時の一方のスクロールラツプ先端面と他方の
    スクロールの歯底面間の隙間をスクロール部材の
    外周部より中央部を大きく構成したことを特徴と
    するスクロール式圧縮機。 2 特許請求の範囲第1項において、ラツプの先
    端の高さを、スクロールの外周部より中央部が低
    く構成したことを特徴とするスクロール式圧縮
    機。 3 特許請求の範囲の第1項において、ラツプ歯
    底面の深さを、スクロールの外周部より中央部が
    深く構成したことを特徴とするスクロール式圧縮
    機。 4 特許請求の範囲第1項において、前記隙間を
    熱膨張と圧力差による変形を考慮して設定したこ
    とを特徴とするスクロール式圧縮機。
JP16578381A 1981-10-19 1981-10-19 スクロ−ル式流体機械 Granted JPS5867902A (ja)

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Publication Number Publication Date
JPS5867902A JPS5867902A (ja) 1983-04-22
JPH0154558B2 true JPH0154558B2 (ja) 1989-11-20

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JPH0643513Y2 (ja) * 1986-08-19 1994-11-14 三菱電機株式会社 スクロール圧縮機
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