WO2016043132A1 - スクロール型流体機械 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a scroll type fluid machine, and more particularly to a scroll type fluid machine that improves the sealing performance in the axial direction of a scroll unit in which a spiral shape of a wrap is formed by an algebraic spiral.
- a scroll type fluid machine has a fixed scroll and a movable scroll having spiral wraps standing on a bottom plate, and includes a scroll unit that forms a sealed space between the wraps of both scrolls opposed to each other. While preventing the rotation of the movable scroll by the blocking mechanism, the movable scroll is revolved around the axis of the fixed scroll to change the volume of the sealed space to compress or expand the fluid.
- a tip seal groove is formed in the upper end surface of each lap and the tip seal is arranged.
- the wall thickness of the wrap is constant, so the spiral shape of the tip seal groove on the top surface of the wrap where the tip seal is placed is the center of the wrap (start of winding) It is possible to arrange a tip seal having a length sufficient to prevent fluid leakage by forming the same spiral shape from the outer periphery to the outer periphery (end of winding).
- the wrap wall thickness decreases (thinners) from the center of the wrap (start of winding) to the outer periphery (end of winding), so the tip seal is applied to the wrap outer periphery. Therefore, there is a possibility that the sealing performance in the axial direction of the scroll unit is impaired as compared with the case where the spiral shape of the wrap is formed by an involute curve.
- the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and is a scroll type fluid that improves the sealing performance in the axial direction of the scroll unit in which the spiral shape of the wrap is formed by an algebraic spiral while reducing the size and weight of the scroll unit.
- the purpose is to provide a machine.
- a spiral wrap is erected on the bottom plate, and a fixed scroll and a movable scroll in which a tip seal is disposed in a tip seal groove formed on the upper end surface of the wrap are opposed to each other so as to engage each other.
- a scroll unit that forms a sealed space in which the movable scroll, which is prevented from rotating, revolves in contact with the fixed scroll member and changes its volume as it revolves, is provided between the wraps.
- a scroll type fluid machine having a shape formed by an algebraic spiral whose wrap wall thickness decreases as it goes from the central part of the lap toward the outer peripheral part, in the vicinity of the finishing end point of the outer peripheral part of the wrap outer peripheral part in at least one of the scrolls.
- the wrap wall thickness is set to a minimum wall thickness at which the tip seal can be arranged.
- the outer periphery of the wrap in the scroll is finished. Since the lap wall thickness in the vicinity of the processing end point is set to the minimum wall thickness at which the tip seal can be arranged, even when the wrap spiral shape is formed by an algebraic spiral, the tip seal can be reliably arranged up to the outer peripheral portion of the lap. Accordingly, it is possible to improve the axial sealability of the scroll unit in which the wrap is formed of an algebraic spiral while reducing the size and weight of the scroll unit.
- FIG. 3 is an enlarged view of a portion X surrounded by a broken line in FIG. 2.
- the scroll type fluid machine according to the present invention can be used as a compressor or an expander.
- a compressor an example of a compressor will be described.
- FIG. 1 to 4 show the configuration of the scroll compressor according to the present embodiment.
- FIG. 1 is a sectional view showing the overall configuration
- FIG. 2 is a plan view of a fixed scroll viewed from the lap side
- FIG. 3 is a lap side.
- FIG. 4 is an explanatory view of the scroll unit.
- the scroll compressor 1 includes a scroll unit 4 having a fixed scroll 2 and a movable scroll 3 that are opposed to each other in the central axis direction.
- the fixed scroll 2 has a spiral wrap 2b erected on a bottom plate 2a.
- the movable scroll 3 is similarly provided with a spiral wrap 3b standing on the bottom plate 3a.
- the scrolls 2 and 3 are arranged so that the side walls of the wraps 2b and 3b are partially in contact with each other with the circumferential angles of the wraps 2b and 3b being shifted from each other. It is installed. Thereby, the fluid pocket 5 which is a crescent-shaped sealed space is formed between both wraps 2b and 3b.
- the broken line in FIG. 4 has shown the outer edge part of the baseplate 3a of the movable scroll 3.
- the movable scroll 3 is revolved around the central axis of the fixed scroll 2 by a drive mechanism and a rotation prevention mechanism 30 described later, and rotation is prevented.
- the fluid pocket 5 formed between the wraps 2b and 3b is moved from the outer peripheral portion of the wraps 2b and 3b toward the center portion, so that the volume of the fluid pocket 5 changes in the reduction direction. Therefore, the fluid (for example, refrigerant gas) taken into the fluid pocket 5 from the outer peripheral side of the wraps 2b and 3b is compressed.
- the volume of the fluid pocket 5 changes in the increasing direction by moving the fluid pocket 5 from the center of the wrap 2b, 3b toward the outer periphery, and the wrap 2b, 3b.
- the fluid taken into the fluid pocket 5 from the central side is expanded.
- the housing of the scroll compressor 1 includes a center housing 6 that encloses the scroll unit 4, a front housing 7 disposed on the front side, and a rear housing 8 disposed on the rear side.
- the center housing 6 is formed integrally with the bottom plate 2a of the fixed scroll 2 as a casing (outer shell) of the scroll unit 4.
- the fixed scroll 2 and the center housing 6 may be separate members, and the fixed scroll 2 may be housed and fixed in the center housing 6.
- the center housing 6 is closed on the rear side by the bottom plate 2a and opened on the front side.
- the front housing 7 is fastened to the opening side of the center housing 6 with bolts (not shown).
- the front housing 7 supports the movable scroll 3 in the thrust direction and houses a drive mechanism for the movable scroll 3.
- the front housing 7 has a fluid suction chamber 9 connected to a suction port (not shown) formed on the outer wall of the front housing 7.
- the front housing 7 and the center housing 6 extend in a direction parallel to the central axis of the compressor, and from the suction chamber 9 on the front housing 7 side to the outer peripheral portions of both laps 2b and 3b of the scroll unit 4 on the center housing 6 side.
- a fluid passage space 10 for guiding the fluid is formed in the vicinity.
- the rear housing 8 is fastened to the bottom plate 2a side of the fixed scroll 2 in the center housing 6 by bolts (not shown), and the fluid discharge chamber 11 is formed between the rear surface of the bottom plate 2a.
- a compressed fluid discharge hole 12 is formed at the center of the bottom plate 2 a of the fixed scroll 2, and a one-way valve 13 is attached to the discharge hole 12.
- the discharge hole 12 is connected to the discharge chamber 11 via a one-way valve 13.
- the discharge chamber 11 is connected to a discharge port (not shown) formed on the outer wall of the rear housing 8.
- the fluid is introduced into the suction chamber 9 in the front housing 7 from the suction port, and contacts the laps 2b and 3b from the outer peripheral side of the scroll unit 4 through the fluid passage space 10 of the front housing 7 and the center housing 6. Is taken into the fluid pocket 5 formed by the above, and subjected to compression.
- the compressed fluid is discharged from the discharge hole 12 formed in the center of the bottom plate 2a of the fixed scroll 2 to the discharge chamber 11 in the rear housing 8, and is led out to the outside through the discharge port.
- the front housing 7 faces the back surface of the bottom plate 3a of the movable scroll 3 on the inner side of the outer peripheral portion fastened to the opening side of the center housing 6 by bolts (not shown), and applies the thrust force from the movable scroll 3 to the thrust plate.
- 14 has a thrust receiving portion 15 that is received via 14.
- the front housing 7 also rotatably supports a drive shaft 20 that forms the core of the drive mechanism of the movable scroll 3 at the center.
- One end of the drive shaft 20 protrudes outside the front housing 7, and a pulley 22 is attached to the drive shaft 20 via an electromagnetic clutch 21. Accordingly, the drive shaft 20 is rotationally driven by the rotational driving force input from the pulley 22 via the electromagnetic clutch 21.
- the other end portion side of the drive shaft 20 is connected to the movable scroll 3 via a crank mechanism.
- the crank mechanism includes a cylindrical boss portion 23 protruding from the back surface of the bottom plate 3a of the movable scroll 3, and an eccentric bush 25 attached to a crank 24 provided at an end of the drive shaft 20 in an eccentric state.
- the eccentric bush 25 is fitted inside the boss portion 23 via a bearing 26.
- a balancer weight 27 is attached to the eccentric bush 25 so as to face the centrifugal force during the operation of the movable scroll 3.
- the rotation prevention mechanism 30 protrudes from the circular hole 31 formed on the back surface of the bottom plate 3 a of the movable scroll 3 (opposite the thrust receiving portion 15 of the front housing 7) and the thrust receiving portion 15 side of the front housing 7.
- a plurality (for example, a plurality) of rotation preventing portions 33 formed of pins 32 penetrating the plate 14 and engaging with the circular holes 31 are arranged along the circumferential direction in the vicinity of the outer peripheral edge of the back surface of the bottom plate 3a of the movable scroll 3 (for example, 4) are arranged. If there are at least three rotation preventing portions 33, the movable scroll 3 can revolve around the axis of the fixed scroll 2 without rotating.
- the spiral wrap 2b is integrally provided on the bottom plate 2a, and the substantially U-shaped chip seal groove 2c (shown in FIG. 5) is formed on the upper end surface of the wrap 2b. ) And the chip seal 40 is fitted. Further, a compressed fluid discharge hole 12 is formed in the center of the bottom plate 2a.
- the spiral shape of the wrap 2b is formed by an algebraic spiral so that the wrap wall thickness A shown in FIG. 5 decreases (thinners) as it goes from the center to the outer periphery of the wrap 2b.
- the fixed scroll 2 finishes the lap 2b after casting using an end mill or the like, and expands the portion X surrounded by the broken line in FIG. 2 to determine the wrap wall thickness A at the finishing end point shown in FIG. It is formed to minimize wall thickness a s possible.
- the minimum wall thickness A s possible placement of tip seal 40, to place the tip seal 40 to wrap 2b upper surface of the wrap 2b upper surface end portion shown in FIG. 5 to the tip seal groove 2c
- Wall thickness B1 and B2 (B1 is the wall thickness from the outer wall of the wrap 2b to the tip seal groove 2c, B2 is the wall thickness from the inner wall of the wrap 2b to the tip seal groove 2c), and the side wall thicknesses B1 and B2 are necessary.
- the spiral shape of the tip seal groove 2c of the fixed scroll 2 (profile of the tip seal groove 2c) is made closer to the outer wall side than the center portion of the wrap 2b from the center portion of the wrap 2b to the vicinity of the finishing end point of the outer peripheral portion of the wrap 2b. A distance from the outer wall of the wrap 2b to the tip seal groove 2c (wall thickness B1 in FIG.
- a spiral wrap 3b is integrally erected on the bottom plate 3a, and a substantially U-shaped chip seal groove 3c (see FIG. 5) is formed on the upper end surface of the wrap 3b.
- the tip seal 41 is fitted.
- the spiral shape of the wrap 3b is the same as that of the wrap 2b of the fixed scroll 2, and is formed by an algebraic spiral so that the wrap wall thickness decreases (becomes thinner) from the center to the outer periphery of the wrap 3b.
- the movable scroll 3 is formed by finishing the lap 3b by an end mill or the like after casting so that the wall thickness of the wrap 3b at the finishing end point is at least equal to or greater than the minimum wall thickness at which the tip seal 41 can be disposed.
- the spiral shape of the tip seal groove 3c of the movable scroll 3 (profile of the tip seal groove 2c) is the same as that of the fixed scroll 2, and the wrap 3b extends from the center of the wrap 3b to the vicinity of the finishing end point of the outer periphery of the wrap 3b. A distance from the outer wall of the wrap 3b to the chip seal groove 3c (wall thickness B1 in FIG.
- the arrangement form of the tip seal is switched.
- the spiral shape of the tip seal groove 3c of the movable scroll 3 is formed so that the distance from the inner wall of the wrap 3b to the tip seal groove 2c is constant without switching from the center of the wrap 3b to the end of the tip seal groove 3c. Also good.
- the lap wall thickness A at the finishing end point of the fixed scroll and the movable scrolls 2 and 3 having the algebraic spiral lap shape is set to the minimum wall thickness A at which the tip seals 40 and 41 can be arranged. Since it is formed so as to be s , the tip seals 40 and 41 can be reliably arranged on the outer peripheral portions of the algebraic spiral wraps 2b and 3b. Therefore, both the fixed and movable scrolls 2 and 3 can be reduced in size and weight, and the scroll unit 4 can be reduced in size and weight, and the sealing performance in the axial direction of the scroll unit 4 can be improved.
- the tip seal 40 disposed on the upper end surface of the wrap 2b of the fixed scroll 2 is disposed on the outer wall side from the center of the wrap 2b from the center of the wrap 2b (start of winding) to the vicinity of the finishing end of the outer periphery of the wrap 2b (end of winding). Since it is arranged along the outer wall closer to the inner wall side of the wrap 2b, the tip seal 41 is arranged closer to the inner wall side of the wrap 2b in the central portion of the wrap 2b where the inlet portion of the discharge hole 12 has a complicated shape.
- the winding start of the seal 41 can be further extended to the central portion of the wrap 2b, the sealing performance in the unit axial direction at the central portion of the scroll unit 4 is improved, and the internal leakage of the fluid can be suppressed. Further, after the vicinity of the finishing process end point, the spiral shape of the chip seal groove 2c is switched, and from the vicinity of the finishing process end point to the terminal end part of the chip seal 41, the chip seal 40 along the inner wall is located closer to the inner wall side than the central part of the wrap 2b. Compared with the case where the tip seal 41 is arranged closer to the outer wall side than the central portion of the lap 2b without switching the spiral shape of the tip seal groove 2c even after the finishing processing end point is changed, as shown in FIG.
- the tip seal 40 disposed on the upper end surface of the wrap 2b of the fixed scroll 2 is placed on the wrap 2b from the center of the wrap 2b (start of winding) to the vicinity of the finishing end of the outer periphery of the wrap 2b (end of winding).
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Abstract
【課題】ラップの渦巻形状を代数螺旋で形成したスクロールユニットの軸方向のシール性を向上させたスクロール型流体機械を提供する。 【解決手段】固定及び可動スクロール2,3のラップ2b,3bの渦巻形状を代数螺旋で形成したスクロール型流体機械1において、固定スクロール2と可動スクロール3におけるラップ外周部の仕上げ加工終点近傍のラップ壁厚Aを、チップシール40,41の配置が可能な最小壁厚As(As=2×B1s(又はB2s)+cと)とした。B1sはラップ外壁からチップシール溝までの最小壁厚、B2s(=B1s)はラップ内壁からチップシール溝までの最小壁厚、c(一定)はチップシール幅である。
Description
本発明は、スクロール型流体機械に関し、詳しくは、ラップの渦巻形状を代数螺旋で形成したスクロールユニットの軸方向におけるシール性を向上させたスクロール型流体機械に関する。
スクロール型流体機械は、底板に渦巻状のラップが立設された固定スクロールと可動スクロールを有し、互いに対向して噛み合わせた両スクロールのラップ間に密閉空間を形成するスクロールユニットを備え、自転阻止機構により可動スクロールの自転を阻止しつつ、可動スクロールを固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動させて密閉空間の容積を変化させて流体を圧縮又は膨張させる。
このようなスクロール型流体機械として、例えば特許文献1に記載されているものがある。このスクロール型流体機械は、可動スクロールと固定スクロールの各ラップの渦巻形状を代数螺旋で形成されている。ラップの渦巻形状を代数螺旋とすると、ラップの中央部から外周部に向かうに従ってラップの壁厚を徐々に減少させる(薄くさせる)ことができるため、スクロールユニットの小型軽量化を図ることができる。
ところで、スクロールユニットは、ユニット軸方向における流体の漏れを防止するため、互いのラップの上端面にチップシール溝を形成してチップシールを配置している。ラップの渦巻形状を通常のインボリュート曲線で形成した場合は、ラップの壁厚が一定となるので、チップシールを配置するラップ上端面のチップシール溝の螺旋形状を、ラップの中央部(巻き始め)から外周部(巻き終わり)まで同じ螺旋形状に形成して、流体の漏れを防止するのに十分な長さのチップシールを配置することが可能である。しかしながら、ラップの渦巻形状を代数螺旋で形成した場合、ラップの中央部(巻き始め)から外周部(巻き終わり)に向かうに従ってラップ壁厚が減少する(薄くなる)ので、ラップ外周部までチップシールを配置できず、ラップの渦巻形状をインボリュート曲線で形成した場合と比較してスクロールユニットの軸方向のシール性が損なわれる虞れがある。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、スクロールユニットの小型軽量化を図りつつ、ラップの渦巻形状を代数螺旋で形成したスクロールユニットの軸方向のシール性を向上させたスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
このため、本発明は、底板に渦巻状のラップが立設され、ラップの上端面に形成したチップシール溝にチップシールを配置した固定スクロール及び可動スクロールを、互いに対向させて互いのラップを噛み合わせ、自転が阻止された前記可動スクロールが前記固定スクロール材に接しつつ公転し、互いのラップ間に公転に伴って容積変化する密閉空間を形成するスクロールユニットを備え、前記両スクロールのラップの渦巻形状を、ラップの中央部から外周部へ向かうに従ってラップ壁厚が減少する代数螺旋で形成したスクロール型流体機械であって、前記両スクロールの少なくとも一方のスクロールにおけるラップ外周部の仕上げ加工終点近傍のラップ壁厚を、前記チップシールの配置が可能な最小壁厚としたことを特徴とする。
本発明のスクロール型流体機械によれば、スクロールのラップ渦巻形状を、ラップの中央部から外周部へ向かうに従ってラップ壁厚が減少する代数螺旋で形成したスクロールユニットにおいて、スクロールにおけるラップ外周部の仕上げ加工終点近傍のラップ壁厚を、チップシールの配置が可能な最小壁厚としたので、ラップ渦巻形状を代数螺旋で形成した場合でも、ラップの外周部までチップシールを確実に配置できる。従って、スクロールユニットを小型軽量化しつつラップを代数螺旋で形成したスクロールユニットの軸方向のシール性を向上できる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明に係るスクロール型流体機械は、圧縮機或いは膨張機として使用することができるが、ここでは圧縮機の例で説明する。
図1~図4は本実施形態のスクロール型圧縮機の構成を示しており、図1は全体構成を示す断面図、図2はラップ側から見た固定スクロールの平面図、図3はラップ側から見た可動スクロールの平面図、図4はスクロールユニットの説明図である。
スクロール型圧縮機1は、中心軸方向に対向配置される固定スクロール2と可動スクロール3とを有するスクロールユニット4を備えている。固定スクロール2は、図2に示すように、底板2a上に渦巻状のラップ2bが一体に立設されている。可動スクロール3も、図3に示すように、同様に底板3a上に渦巻状のラップ3bが一体に立設されている。
両スクロール2、3は、両ラップ2b、3bを噛み合わせ、固定スクロール2のラップ2bの上端面が可動スクロール3の底板3aに接触し、可動スクロール3のラップ3bの上端面が底板2aに接触するように配設される。両ラップ2b、3bの上端面には、チップシール溝2c,3c(図5に示す)が形成されてチップシール40,41が嵌め込まれている。
また、両スクロール2、3は、図4に示すように、両ラップ2b、3bの周方向の角度が互いにずれた状態で、両ラップ2b、3bの側壁が互いに部分的に接触するように配設されている。これにより、両ラップ2b、3b間に三日月状の密閉空間である流体ポケット5が形成される。尚、図4中の破線は、可動スクロール3の底板3aの外縁部を示している。
可動スクロール3は、駆動機構と後述する自転阻止機構30により、固定スクロール2の中心軸回りに公転運動され、自転が阻止される。これにより、両ラップ2b、3b間に形成される流体ポケット5が、両ラップ2b、3bの外周部から中央部へ向かって移動されることにより、流体ポケット5の容積が縮小方向に変化する。従って、ラップ2b、3bの外周部側から流体ポケット5内に取込まれた流体(例えば冷媒ガス)が圧縮される。
尚、膨張機の場合には、流体ポケット5が逆にラップ2b、3bの中央部から外周部へ向かって移動されることにより、流体ポケット5の容積が増大方向に変化し、ラップ2b、3bの中央部側から流体ポケット5内に取込まれた流体が膨張される。
スクロール型圧縮機1のハウジングは、スクロールユニット4を内包するセンターハウジング6と、その前側に配置されるフロントハウジング7と、後側に配置されるリアハウジング8とから構成されている。
センターハウジング6は、本実施形態では、固定スクロール2の底板2aと一体にスクロールユニット4の筐体部(外殻シェル)として形成されている。但し、固定スクロール2とセンターハウジング6とを別部材として、センターハウジング6内に固定スクロール2を収納固定する構造としてもよい。センターハウジング6は、リア側が底板2aにより閉止され、フロント側が開口している。
フロントハウジング7は、センターハウジング6の開口部側にボルト(図示せず)により締結される。フロントハウジング7は、可動スクロール3をスラスト方向に支持すると共に、可動スクロール3の駆動機構を収納している。
フロントハウジング7は、その内部に、フロントハウジング7の外壁に形成される吸入ポート(図示せず)に接続する上記流体の吸入室9が形成されている。
フロントハウジング7及びセンターハウジング6には、圧縮機中心軸と平行な方向に延在して、フロントハウジング7側の吸入室9からセンターハウジング6側のスクロールユニット4の両ラップ2b、3bの外周部付近へ、上記流体を案内する流体通路空間10が形成されている。
リアハウジング8は、センターハウジング6における固定スクロール2の底板2a側にボルト(図示せず)により締結され、底板2a背面との間に上記流体の吐出室11を形成している。固定スクロール2の底板2aの中央部には、圧縮流体の吐出孔12が形成され、吐出孔12には一方向弁13が付設されている。吐出孔12は、一方向弁13を介して吐出室11に接続される。吐出室11は、リアハウジング8の外壁に形成される吐出ポート(図示せず)に接続している。
上記流体は、吸入ポートからフロントハウジング7内の吸入室9に導入され、フロントハウジング7及びセンターハウジング6の流体通路空間10を経由して、スクロールユニット4の外周部側からラップ2b,3bの接触により形成される流体ポケット5内に取込まれ、圧縮に供される。圧縮された流体は、固定スクロール2の底板2aの中央部に穿設された吐出孔12から、リアハウジング8内の吐出室11に吐出され、そこから吐出ポートを介して外部に導出される。
フロントハウジング7は、センターハウジング6の開口部側にボルト(図示せず)により締結される外周部の内側に、可動スクロール3の底板3a背面と対向し可動スクロール3からのスラスト力を、スラストプレート14を介して受けるスラスト受け部15を有する。
フロントハウジング7は、また、中央部に可動スクロール3の駆動機構の中核をなす駆動軸20を回転自在に支承している。駆動軸20の一端部側はフロントハウジング7外に突出しており、ここに電磁クラッチ21を介してプーリ22が取付けられている。従って、プーリ22から電磁クラッチ21を介して入力される回転駆動力により、駆動軸20が回転駆動される。駆動軸20の他端部側は、クランク機構を介して可動スクロール3に連結されている。
前記クランク機構は、本実施形態では、可動スクロール3の底板3a背面に突出形成された円筒状のボス部23と、駆動軸20の端部に設けたクランク24に偏心状態で取付けた偏心ブッシュ25と、を含んで構成され、前記偏心ブッシュ25は前記ボス部23の内部に軸受26を介して嵌合している。尚、偏心ブッシュ25には、可動スクロール3の動作時の遠心力に対向するバランサウエイト27が取付けられる。
自転阻止機構30は、可動スクロール3の底板3a背面(フロントハウジング7のスラスト受け部15に対向する)に形成された円形穴31と、フロントハウジング7のスラスト受け部15側に突設されてスラストプレート14を貫通して前記円形穴31に係合するピン32とで構成される自転阻止部33を、可動スクロール3の底板3a背面の外周縁近傍の周方向に沿って等間隔に複数(例えば4個)配置して構成されている。尚、自転阻止部33は、少なくとも3個以上あれば、可動スクロール3は自転をすることなく固定スクロール2の軸心周りに公転旋回運動することができる。
かかる構成のスクロール型圧縮機1の動作について簡単に説明する。
外部からの回転駆動力によりプーリ22が回転すると、電磁クラッチ21を介して駆動軸20が回転し、クランク機構を介して可動スクロール3が、自転阻止機構30により自転が阻止されつつ固定スクロール2の軸心周りに公転旋回運動する。可動スクロール3の公転旋回運動により、流体(冷媒ガス)が吸入ポートから吸入室9及び流体通路空間10を経由してスクロールユニット4のラップ2b、3b間の流体ポケット5内に取込まれ、流体ポケット5の容積の縮小変化によって圧縮された流体は、固定スクロール2中央部の吐出孔12から吐出室11に吐出される。吐出室11に吐出された流体は、吐出ポートを介して外部に導出される。
外部からの回転駆動力によりプーリ22が回転すると、電磁クラッチ21を介して駆動軸20が回転し、クランク機構を介して可動スクロール3が、自転阻止機構30により自転が阻止されつつ固定スクロール2の軸心周りに公転旋回運動する。可動スクロール3の公転旋回運動により、流体(冷媒ガス)が吸入ポートから吸入室9及び流体通路空間10を経由してスクロールユニット4のラップ2b、3b間の流体ポケット5内に取込まれ、流体ポケット5の容積の縮小変化によって圧縮された流体は、固定スクロール2中央部の吐出孔12から吐出室11に吐出される。吐出室11に吐出された流体は、吐出ポートを介して外部に導出される。
次に、本実施形態のスクロールユニット4の固定スクロール2及び可動スクロール3について詳述する。
図2に示す固定スクロール2は、前述したように、底板2a上に渦巻状のラップ2bが一体に立設され、ラップ2bの上端面に、略コ字形のチップシール溝2c(図5に示す)が形成されてチップシール40が嵌め込まれている。また、底板2aの中央部に圧縮流体の吐出孔12が形成されている。前記ラップ2bの渦巻形状は、ラップ2bの中央部から外周部へ向かうに従って図5に示すラップ壁厚Aが減少する(薄くなる)よう代数螺旋で形成されている。固定スクロール2は、鋳造後にエンドミル等によりラップ2bの仕上げ加工を行い、図2の破線で囲んだX部分を拡大した図6に示す仕上げ加工終点におけるラップ壁厚Aを、チップシール40の配置が可能な最小壁厚Asとなるように形成している。ここで、チップシール40の配置が可能な最小壁厚Asとは、ラップ2b上端面にチップシール40を配置するためには図5に示すラップ2b上端面端部からチップシール溝2cまでの壁厚B1,B2(B1はラップ2b外壁からチップシール溝2cまでの壁厚、B2はラップ2b内壁からチップシール溝2cまでの壁厚)がある程度必要であり、側壁厚さB1,B2の必要最小限の厚さB1s,B2sにチップシールの幅c(一定)を加えた厚さである。ここで、B1s=B2sとなるので、最小壁厚Asは、As=2×B1s(又はB2s)+cとなる。更に、固定スクロール2のチップシール溝2cの螺旋形状(チップシール溝2cのプロファイル)を、ラップ2bの中央部からラップ2bの外周部の仕上げ加工終点近傍まではラップ2bの中央部より外壁側寄りに外壁に沿ってラップ2b外壁からチップシール溝2cまでの距離(図5の壁厚B1)が一定となるよう形成し、仕上げ加工終点近傍からチップシール溝2c終端まではラップ2bの中央部より内壁側寄りに内壁に沿ってラップ2b内壁からチップシール溝2cまでの距離(図5の壁厚B2)が一定となる形成してある。即ち、図6に示す仕上げ加工終点近傍の前後で、チップシールの配置形態を切替えている。
図2に示す固定スクロール2は、前述したように、底板2a上に渦巻状のラップ2bが一体に立設され、ラップ2bの上端面に、略コ字形のチップシール溝2c(図5に示す)が形成されてチップシール40が嵌め込まれている。また、底板2aの中央部に圧縮流体の吐出孔12が形成されている。前記ラップ2bの渦巻形状は、ラップ2bの中央部から外周部へ向かうに従って図5に示すラップ壁厚Aが減少する(薄くなる)よう代数螺旋で形成されている。固定スクロール2は、鋳造後にエンドミル等によりラップ2bの仕上げ加工を行い、図2の破線で囲んだX部分を拡大した図6に示す仕上げ加工終点におけるラップ壁厚Aを、チップシール40の配置が可能な最小壁厚Asとなるように形成している。ここで、チップシール40の配置が可能な最小壁厚Asとは、ラップ2b上端面にチップシール40を配置するためには図5に示すラップ2b上端面端部からチップシール溝2cまでの壁厚B1,B2(B1はラップ2b外壁からチップシール溝2cまでの壁厚、B2はラップ2b内壁からチップシール溝2cまでの壁厚)がある程度必要であり、側壁厚さB1,B2の必要最小限の厚さB1s,B2sにチップシールの幅c(一定)を加えた厚さである。ここで、B1s=B2sとなるので、最小壁厚Asは、As=2×B1s(又はB2s)+cとなる。更に、固定スクロール2のチップシール溝2cの螺旋形状(チップシール溝2cのプロファイル)を、ラップ2bの中央部からラップ2bの外周部の仕上げ加工終点近傍まではラップ2bの中央部より外壁側寄りに外壁に沿ってラップ2b外壁からチップシール溝2cまでの距離(図5の壁厚B1)が一定となるよう形成し、仕上げ加工終点近傍からチップシール溝2c終端まではラップ2bの中央部より内壁側寄りに内壁に沿ってラップ2b内壁からチップシール溝2cまでの距離(図5の壁厚B2)が一定となる形成してある。即ち、図6に示す仕上げ加工終点近傍の前後で、チップシールの配置形態を切替えている。
図3に示す可動スクロール3は、前述したように、同じく底板3a上に渦巻状のラップ3bが一体に立設され、ラップ3bの上端面に、略コ字形のチップシール溝3c(図5に示す)が形成されてチップシール41が嵌め込まれている。前記ラップ3bの渦巻形状は、固定スクロール2のラップ2bと同様で、ラップ3bの中央部から外周部へ向かうに従ってラップ壁厚が減少する(薄くなる)よう代数螺旋で形成されている。可動スクロール3も、同様に鋳造後にエンドミル等によりラップ3bの仕上げ加工を行い、仕上げ加工終点におけるラップ3bの壁厚が少なくともチップシール41が配置可能な最小壁厚以上となるよう形成している。また、可動スクロール3のチップシール溝3cの螺旋形状(チップシール溝2cのプロファイル)も、固定スクロール2と同様で、ラップ3bの中央部からラップ3bの外周部の仕上げ加工終点近傍まではラップ3bの中央部より外壁側寄りに外壁に沿ってラップ3b外壁からチップシール溝3cまでの距離(図5の壁厚B1)が一定となるよう形成し、仕上げ加工終点近傍からチップシール溝3c終端まではラップ3bの中央部より内壁側寄りに内壁に沿ってラップ3b内壁からチップシール溝3cまでの距離(図5の壁厚B2)が一定となる形成してあり、仕上げ加工終点近傍の前後で、チップシールの配置形態を切替えている。尚、可動スクロール3のチップシール溝3cの螺旋形状は、ラップ3bの中央部からチップシール溝3c終端まで切替えることなく、ラップ3b内壁からチップシール溝2cまでの距離が一定となるよう形成してもよい。
かかる構成のスクロール型圧縮機によれば、ラップ形状が代数螺旋の固定及び可動両スクロール2,3の仕上げ加工終点におけるラップ壁厚Aを、チップシール40,41の配置が可能な最小壁厚Asとなるように形成したので、代数螺旋のラップ2b,3bの外周部で確実にチップシール40,41を配置できる。従って、固定及び可動両スクロール2,3の小型軽量化ができ、延いてはスクロールユニット4の小型軽量化ができると共に、スクロールユニット4の軸方向のシール性を高めることができる。
また、固定スクロール2のラップ2b上端面に配置するチップシール40を、ラップ2b中央部(巻き始め)からラップ2b外周部(巻き終わり)の仕上げ加工終点近傍まではラップ2bの中央部より外壁側寄りに外壁に沿って配置したので、吐出孔12の入口部が複雑な形状になっているラップ2b中央部において、ラップ2bの内壁側寄りにチップシール41を配置する場合と比較して、チップシール41の巻き始めをよりラップ2b中央部まで延ばして配置することができ、スクロールユニット4中央部におけるユニット軸方向のシール性が向上して流体の内部漏れを抑制できる。また、仕上げ加工終点近傍以降は、チップシール溝2cの螺旋形状を切替えて、仕上げ加工終点近傍からチップシール41の終端部まではラップ2bの中央部より内壁側寄りに内壁に沿ってチップシール40を配置するようにしたので、仕上げ加工終点近傍以降もチップシール溝2cの螺旋形状を切替えずにそのままラップ2bの中央部より外壁側寄りにチップシール41を配置する場合と比較して、図4の破線で示す可動スクロール3の底板3a外縁部からはみだし難く、はみださない範囲でチップシール40の巻き終わりを長く伸ばすことができ、スクロールユニット4の外周部におけるユニット軸方向のシール性が向上して流体の内部漏れも抑制できる。従って、スクロールユニット4の軸方向における流体の漏れを抑制でき、ラップの渦巻形状を代数螺旋で形成したスクロール型圧縮機の運転効率を向上できる。
尚、本実施形態では、固定及び可動両スクロール2,3の仕上げ加工終点のラップ壁厚をチップシールの配置可能な最小壁厚Asとしたが、固定及び可動両スクロール2,3の一方だけ、仕上げ加工終点のラップ壁厚をチップシールの配置可能な最小壁厚Asとしてもよい。
また、本実施形態では、固定スクロール2のラップ2b上端面に配置するチップシール40を、ラップ2b中央部(巻き始め)からラップ2b外周部(巻き終わり)の仕上げ加工終点近傍まではラップ2bの中央部より外壁側寄りに外壁に沿って配置したが、ラップ2b上端面の略中央部に配置するようにしてもよい。
1 スクロール型圧縮機
2 固定スクロール
2a 底板
2b ラップ(固定スクロール側)
2c チップシール溝(固定スクロール側)
3 可動スクロール
3a 底板
3b ラップ(可動スクロール側)
3c チップシール溝(可動スクロール側)
4 スクロールユニット
5 流体ポケット(密閉空間)
20 駆動軸
23 ボス部
24 クランク
25 偏心ブッシュ
30 自転阻止機構
40,41 チップシール
2 固定スクロール
2a 底板
2b ラップ(固定スクロール側)
2c チップシール溝(固定スクロール側)
3 可動スクロール
3a 底板
3b ラップ(可動スクロール側)
3c チップシール溝(可動スクロール側)
4 スクロールユニット
5 流体ポケット(密閉空間)
20 駆動軸
23 ボス部
24 クランク
25 偏心ブッシュ
30 自転阻止機構
40,41 チップシール
Claims (4)
- 底板に渦巻状のラップが立設され、ラップの上端面に形成したチップシール溝にチップシールを配置した固定スクロール及び可動スクロールを、互いに対向させて互いのラップを噛み合わせ、自転が阻止された前記可動スクロールが前記固定スクロール材に接しつつ公転し、互いのラップ間に公転に伴って容積変化する密閉空間を形成するスクロールユニットを備え、前記両スクロールのラップの渦巻形状を、ラップの中央部から外周部へ向かうに従ってラップ壁厚が減少する代数螺旋で形成したスクロール型流体機械であって、
前記両スクロールの少なくとも一方のスクロールにおけるラップ外周部の仕上げ加工終点近傍のラップ壁厚を、前記チップシールの配置が可能な最小壁厚としたことを特徴とするスクロール型流体機械。 - 前記両スクロールのラップ外周部の仕上げ加工終点近傍のラップ壁厚を、前記チップシールの配置が可能な最小壁厚とした請求項1に記載のスクロール型流体機械。
- 前記両スクロールのうちの少なくとも固定スクロールの前記チップシール溝の螺旋形状を、ラップ中央部からラップ外周部の仕上げ加工終点近傍まではラップ上端面の中央部よりラップ外壁側寄りとなるように、前記仕上げ加工終点近傍からチップシール溝終端まではラップ上端面の中央部よりラップ内壁側寄りとなるように、前記仕上げ加工終点近傍で切替える請求項1又は2に記載のスクロール型流体機械。
- 前記両スクロールのうちの少なくとも固定スクロールの前記チップシール溝の螺旋形状を、ラップ中央部からラップ外周部の仕上げ加工終点近傍まではラップ上端面の略中央部となるように、前記仕上げ加工終点近傍からチップシール溝終端まではラップ上端面の中央部よりラップ内壁側寄りとなるように、前記仕上げ加工終点近傍で切替える請求項1又は2に記載のスクロール型流体機械。
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