JPS586075B2 - スクロ−ル型圧縮機 - Google Patents

スクロ−ル型圧縮機

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JPS586075B2
JPS586075B2 JP13828980A JP13828980A JPS586075B2 JP S586075 B2 JPS586075 B2 JP S586075B2 JP 13828980 A JP13828980 A JP 13828980A JP 13828980 A JP13828980 A JP 13828980A JP S586075 B2 JPS586075 B2 JP S586075B2
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    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は容積式流体圧縮装置、特に側板の一面上にうず
巻体を形成した一対のスクロール部材を両うず巻体が互
に角度をずらせてかみ合うよう重ね合せ一方のスクロー
ル部材の相対的な円軌道運動によって両うず巻体間に形
成される密閉されたの中心へ移動させ、流体の圧縮作用
を行なうスクロール型圧縮機に関するものである。
このようなスクロール型圧縮機の動作原理は古くから公
知であり第1図を参照して説明する。
二つのうず巻体1,2を角度をずらせて両うず巻体1,
2の間にうず巻体の相互接触部から相互接触部にわたる
限定された流体ポケット3を形成するよう互にかみ合い
状態に配置し、一方のうず巻体1を他方のうず巻体2に
対して一方のうず巻体1の中心O′が他方のうず巻体2
の中心Oの周りを半径O−O’をもって公転するように
うず巻体1の自転を禁止しながら動かすと、流体ポケッ
ト3はその容積を徐々に減少しつつ中央部へ移動する。
即ち、第1図aの状態からうず巻体1の公転角が90°
を示す第1図b,180°を示す第1図c、270°を
示す第1図dに示される如く、一方のうず巻体1を移動
させるとうず巻体の径方向外周で珍成された流体ポケッ
ト3の容積は中央に移動するkしたがって徐々に減少し
て行く。
360°回転した第1図aでは両ポケットは中央部に移
り互に接続し、更に90°ずつ移動した第1図b,c,
dに示すように、流体ポケット3は狭まり、第1図dで
ほとんど零となる。
この間第1図bで開き始めた外側の流体ポケットが第1
図c,dからaに移る過程で新たな流体を取り込んで流
体ポケットを作る。
従って、うず巻体1,2の軸方向両端にシールした円板
状の側板を設け一方の側板の中央部に第1図中4で示す
如き吐出孔を設けておけば、径方向外周で取り込まれた
流体が圧縮され、吐出孔4から吐出されることとなる。
即ち、このようなスクロール型圧縮機においては両うず
巻体間に形成される流体ポケットの移動による容積の減
少によって流体圧縮が行なわれている。
この流体ポケットは両うず巻体の線接触及びうず巻体の
先端面と他方の側板の表面との接触によって両うず巻体
間に形成され、しかもこれら接触部は一方のスクロール
部材の円軌道運動によつて摺動しながら移動し、流体ポ
ケット内の流体を圧縮している。
ここで、第2図をも参照して圧縮サイクルについて説明
すると、第2図はクランク角に対する流体ポケット内の
圧力状態を示すもので一つの圧縮サイクルがクランク回
転で2回転で終了する場合を例示している。
圧縮サイクルはまず、うず巻体の最外端が対向するうず
巻体の壁面に接触し、吸入が終了した時点(第2図中k
点)で始まり、クランク角が2πとなる点(1点)まで
は流体ポケット内の容積を減少しつつ内部圧力が徐々竺
上昇する。
しかし1点の直後(m点)でここまで圧縮されてきた二
つの流体ポケットが吐出室に連通ずる中央室に連通し一
つのポケットとなる。
こめ瞬間吐出孔に弁装置が設けられていない場合にはポ
ケット内の圧力は吐出圧力と一致するまで急激に上昇す
ることとなるが、弁装置が設けられている場合には、中
央室内の高圧流体とポケット内の圧縮流体が混合されて
若干の圧力上昇となり、吐出圧力に達する点(n点)ま
でうず巻体の運動によって圧縮され、吐出圧に達すると
弁装置が動作して中央室内の高圧流体を吐出室内に流出
させることとなる。
従って中央室は吐出室と連通したのちは一定の圧力を維
持しつつo点に至る。
このようにクランク角4πで一つの圧縮サイクルが完了
するとともに一つの圧縮サイクルの途中(第2図の例示
ではクランク角2πの時)で別の圧縮サイクルk’−1
’−m′−・・・)が始まり順次サイクルが継続される
ことにより圧縮動作を行なうこととなるが、うず巻体間
の線接触は複数対で行なわれるためすべての接触を完全
に行なうことは難しい。
もしこれらの接触点において間隙を生ずると圧縮動作中
に圧縮流体の漏れが生じ体積効率即ち冷凍能力め低下を
招くこととなる。
この流体漏れは特に接触点前後の圧力差の大きいところ
で問題となる。
また中央室の高圧部から次の室への流体漏れが増大する
と第2図中破線で示すように流体ポケット内が圧力上昇
し圧縮動作の消費馬力即ち圧縮動作に要するトルクが増
大するため中央室付近でのシール性番向上させる必要か
あった。
ところで、うず巻体の曲線は通常ピッチ(第3図中a1
−a2,a2−anあるいはb1−b2,b2−b。
間の距離)が一定となる円の伸開線を用い二つのうず巻
体ヲa1〜anおよびb1〜bn点で線接触させている
がうず巻体の部材を組合せ、スイングリングあるいは偏
心プッシュ等の従動クランクにより一方のスクロール部
材に相対的な円軌道運動を与えると、スクロール部材の
所要旋回半径は誤差のなかで最も小さなピッチを有する
接触点により決定されてしまう。
換言すると最も小さなピッチを有するうず巻体の壁面は
対向する他方のうず巻体の壁面に接触するのみで他の全
ての接触すべき点では間隙を生ずることとなり、圧縮流
体の漏れが発生する。
これを避けようとするとうず巻体の加工に極めて高い精
度が要求されることになる。
一方、限られた精度の範囲では、うず巻壁のどの点で軌
道半径が決定されるかについては部品の個々のバラック
によって異なるため、流体漏れの発生個所が中央室から
次の室までのものやより吸入面に近い側の室で発生する
ものもある。
従って個々の圧縮機の性能(体積効率および成績係数)
のバラツキが非常に大きいものとなるので量産には不適
である。
また上述のような誤差のないスクロール部材を組合せて
圧縮動作を行なわせる場合でさえも動作中に発熱を生じ
スクロール部材周辺の温度が上昇し、スクロール部材も
当然熱膨張することとなるが温度上昇がスクロール部材
全体に対して一様であれば、うず巻体間の線接触部は均
等に変化するため問題を生ずることはないが、実際の使
用状態にあっては、吐出部付近の温度上昇が外周部の温
度上昇に比してより大きくなるため熱膨張によりうず巻
にひずみが発生し、線接触部に間隙が生じることがあり
、またこの間隙は上記うず巻体壁面間の間隙と相まって
高圧流体ポケット内の流体漏れの原因となっていた。
本発明は、このようなスクロール部材加工時に生ずるう
ず巻体の壁面加工誤差あるいは温度上昇に伴なう熱膨張
ひずみによる流体漏れが中央室付近で発生しないように
するため、意識的に流体漏れをその影響の少ない部分に
発生させ、これにより與品性能を安定させることを目的
とするものである。
以下に本発明を実施例を示す図面を参照して説明する。
第4図は本発明の実施例を示すスクロール型圧縮機の断
面図で、圧縮機はフロントエンドプレート11とこれに
設置されたカップ状部分12とから成る圧縮機ハウジン
グ10を有している。
該ハウジング10の内部には固定スクロール部材13と
可動スクロール部材14とが配設されている。
ここで、固定スクロール部材13は一般に側板131と
その一面上に形成したうず巻体132及び該うず巻体1
32とは反対側の側板131上に設けた脚部133とよ
り構成され、該脚部133をカップ状部分12の外方よ
り該カップ状部分12を貫通して螺合するボルト15に
よってカップ状部分12の底部121内壁上に固定して
いる。
またカップ状部分12内に固定された固定スクロール部
材13の側板131は、その外周面とカップ状部分12
の内壁間をシールすることにより該カップ状部分12の
内部空間を吐出室16と吸入室17とに仕切っている。
可動スクロール部材14は側板141とその一面上に形
成したうず巻体142より構成され、該うず巻体142
は固定スクロール部材13のうず巻体132に対し、第
1図で説明したような作用を行なえるように組合されて
いる。
そして可動スクロール部材14はフロントエンドプレー
ト11に回転自在となるよう貫通、支承されている主軸
18の回転にしたがって自転することなく第1図で説明
したように円軌道上を公転運動する如く主軸18に接合
されている。
ここで可動スクロール部材14の自転を禁止しつつ公転
運動させる機構については、種々の公知機構にて実施さ
れ得るため詳細な説明は省略する。
可動スクロール部材14が駆動されると、カップ状部材
12上に形成した吸入ポート19からケーシング10内
の吸入室17に流入された流体は両うず巻体132,1
42間に形成される流体ポケットに取り込まれ、可動ス
クロール部材14の運動に伴なって徐々に圧縮されつつ
中央部へ送られ、固定スクロール部材13の側板131
上に穿設した吐出口134から吐出室16へ圧送され、
さらに吐出ポート20からケーシング10外へ送り出さ
れる。
ここで、両スクロール部材13.14のうず巻体132
,142は第5図に示す如く、内壁面はうず巻体の内端
Aより伸開角で2πもどした点Bまでの壁厚とB点より
うず巻体内壁面の最外端Dまでの壁厚を変化させB−D
部分をA−B部分に比して僅かa薄く形成し、また外壁
面は内端Aより上述のB点に接触する点Cまでの壁厚と
C点よりうず巻体外壁面の最外端Eまでの壁厚を変化さ
せ、C−E部分をA−C部分に比して僅かa薄く形成し
ている。
このため、うず巻体の内壁面のA一B部と外壁面のA−
C部が互に線接触するよう動作させるとB−D部とC−
E部の線接触部には2aの間隙が生ずることとなる。
一方、うず巻体の内端より伸開角で2πもとした点、即
ち高圧ポケットとなる部分におけるうず巻体間の線接触
は確実に行なわれる構成としている。
このような構成にて成る本発明は、両うず巻体132,
142の中央部付近の壁厚を他の部分より僅かa厚く形
成し、完全な線接触が得られるようにしてあるため、他
の部分の壁面加工に僅かな誤差△Eが生じたとしても、
△E<2aである限り中央部のシールには影響を与えず
、外周部の非接触部からの漏れについても圧力差が小さ
いため体積効率に与える影響は小さく抑えることができ
る。
また、圧縮機の駆動中に発生する温度上昇に伴なううす
巻きひずみも上記壁厚の違いaによって吸収される。
以上のように本発明はスクロール部材を構成するうず巻
体の壁厚をうず巻体の中央部と外周部とで変化させ、外
周部の壁厚を僅か薄く形成することにより、高圧流体ポ
ケット部におけるうず巻体間の線接触を確実に行なわせ
ているので、スクロール部材の加工上生ずる誤差による
体積効率の低下を抑えることができるとともに、誤差の
バラツキによる性能のバラツキも小さく抑えることがで
きるものである。
また圧縮機の駆動中に発生する温度上昇に伴なう熱膨張
変化の差異による流体漏れも抑えることができるもので
ある。
さらにうず巻体間の線接触による摺動部が限られるため
摺動部の摩耗対策は局部的に行なえばよく容易に対策が
行なえるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜dは本発明に係るスクロール型圧縮機の圧縮
原理を説明するための図で、a〜dは異なった角度位置
の状態を示す図、第2図はスクロール型圧縮機の圧縮サ
イクルを説明するための図、第3図は従来のうず巻体を
用いた場合の接触状態を示す説明図、第4図は本発明の
一実施例を示すスクロール型圧縮機の縦断面図、第5図
は本発明の一実施例のうず巻体を用いた場合の接触状態
を示す説明図である。 13.14・・・スクロール部材、131.141・・
・側板、132,142・・・うず巻体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 側板の一面上にうず巻体を形成した一対のスクロー
    ル部材を両うず巻が互に角度をずらせてかみ合い、かつ
    壁面が接触してうず巻体間に密閉された流体ポケットが
    形成されるよう重ね合せ、一方のスクロール部材を自転
    を防止しながら相対的な円軌道運動させることにより該
    流体ポケットをうず巻体の中心方向へ容積の減少を伴な
    わせながら移動させ、一方向性流体圧縮作用を行なわせ
    るスクロール型圧縮機において、少なくともうず巻体の
    内端より流体ポケットが吐出室に連通する高圧ポケット
    部に連通する瞬間に両うず巻体の壁面が接触している部
    分までの間のうず巻体壁厚を、それ以降うず巻体最外端
    までのうず巻体壁厚より僅か厚くなるよう形成したこと
    を特徴とするスクロール型圧縮機。
JP13828980A 1980-10-03 1980-10-03 スクロ−ル型圧縮機 Expired JPS586075B2 (ja)

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JPS5762988A JPS5762988A (en) 1982-04-16
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JP (1) JPS586075B2 (ja)
AU (1) AU546511B2 (ja)
CA (1) CA1222987A (ja)
DE (1) DE3169565D1 (ja)
MY (1) MY8700531A (ja)
SG (1) SG26687G (ja)

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