JP2002155876A - スクロール部材およびスクロール型圧縮機 - Google Patents

スクロール部材およびスクロール型圧縮機

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JP2002155876A
JP2002155876A JP2000356081A JP2000356081A JP2002155876A JP 2002155876 A JP2002155876 A JP 2002155876A JP 2000356081 A JP2000356081 A JP 2000356081A JP 2000356081 A JP2000356081 A JP 2000356081A JP 2002155876 A JP2002155876 A JP 2002155876A
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scroll
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JP2000356081A
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English (en)
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Katsuhiro Fujita
勝博 藤田
Tetsuzo Ukai
徹三 鵜飼
Kazuhiko Inoguchi
和彦 井野口
Hiroshi Ogawa
博史 小川
Ryoji Okabe
良次 岡部
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚さを厚くすることなく、確実な強度を確保
し、良好な摺動性にて相対的に旋回させて良好な圧縮効
率を確保する。 【解決手段】 旋回スクロール2に表面処理を施す。旋
回スクロール2を構成する渦巻状ラップ2aの中心端及
びその近傍における端板2bとの連結部分である根本
に、表面処理のない非表面処理部Aを設ける。非表面処
理部Aを設けることにより、集中的に応力が加わる中心
端及びその近傍における疲労強度の低下をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機、冷凍
機等に搭載されるスクロール部材およびスクロール型圧
縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、空気調和機や冷凍機等には、
スクロール型圧縮機が用いられている。このスクロール
型圧縮機は、高効率かつ低騒音で稼動できるという特性
を有しており、この特性を生かして空気調和機や冷凍機
等に広く用いられつつある。このように、空気調和機や
冷凍機等に用いられるスクロール型圧縮機は、エバポレ
ータで熱を吸収して低温・低圧となった冷媒ガスを吸入
・圧縮し、高温・高圧となった冷媒ガスをコンデンサに
送り込む役割を担っている。この種のスクロール型圧縮
機の固定スクロール及び旋回スクロールの一例を図4に
示すものを例にとって説明する。
【0003】固定スクロール1は、端板1bと、その内
面に立設された渦巻状ラップ1aとからなり、旋回スク
ロール2は、端板2bとその内面に立設された渦巻状ラ
ップ2aとからなる。 これら固定スクロール1と旋回
スクロール2とは、その渦巻状ラップ1a、2aの先端
面1c、2cが、相手側の端板2b、1bの内面2d、
1dに密接し、各ラップ1a、2aの側面が複数箇所で
線接触することにより渦巻きの中心に対して点対称をな
す複数の圧縮室3−1、4−1、3−2、4−2が形成
されるようになっている。
【0004】そして、旋回スクロール2を図示しない自
転阻止機構によってその自転を阻止しながら図示しない
旋回駆動機構を介して駆動することにより公転旋回運動
させると、各ラップ1a、2aの外周端から圧縮室3−
2、4−2内にガスが取り込まれ、各ラップ1a、2a
の線接触部が渦巻きの中心に向かって移動するにしたが
ってその内部のガスが漸次圧縮され、圧縮されたガスは
最内方の高圧室7から端板1bの中央に設けられた吐出
ポート5を経て吐出弁6を押し開いて吐出チャンバー8
に吐出されるようになっている。
【0005】ところで、固定スクロール1、旋回スクロ
ール2は上記のように渦巻状ラップ1a、2aの側面が
線接触しつつ移動していることより従来から高速運転時
などに渦巻状ラップの側面が磨耗することが問題として
指摘されていた。このため例えば特開昭55−8129
5号公報に記載されているようにアルミニウム合金製の
スクロール部材について、固定スクロール1、旋回スク
ロール2のどちらか一方のみについて、表面処理として
硬質陽極酸化処理を施すことで磨耗の問題を回避する構
造が提案されており、これにより、固定スクロール1及
び旋回スクロール2の渦巻状ラップ1a、2a同士の摺
動面における摺動性が高められている。また渦巻状ラッ
プ中央部近傍を図2に示す。スクロール型圧縮機の特性
上、渦巻中心部近づくに従いガスは高圧となるため、ラ
ップ中央部近傍と端板との連接部分である根元部は、高
圧ガスの圧縮反力により繰り返し荷重が作用し疲労破壊
しやすいという問題も指摘されていた。このため渦巻状
ラップの中央部端部の根元部に丸み(記号R)を有する
形状に加工することで、疲労強度を高める構造が知られ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面処
理を実施することで材料母材の機械的性質が低下するも
のがいくつか知られている。例えばアルミニウム合金に
対して硬質陽極酸化皮膜を施した場合、疲労強度が20
%程度低下してしまうことが知られている。この原因と
しては硬質陽極酸化皮膜表面のマイクロクラックの影響
といわれている。また上記のような疲労強度低下の現象
は、平滑材、あるいは比較的大きな丸みを有する切欠部
に顕著に見られる現象であり、ピン角のような鋭い切欠
部では硬質陽極酸化皮膜処理による疲労強度の低下は見
られない。このためアルミニウム合金製スクロール部材
のラップ中央部端部の根元部の疲労強度を高めるため丸
みを有した形状としたものに対して、摺動性向上のため
硬質陽極酸化皮膜を施した場合、硬質陽極酸化皮膜を施
さない場合と比較し強度的に不利となってしまう。つま
りせっかく疲労強度向上のための丸みを設置しても、硬
質陽極酸化皮膜を施すことでその効果は激減してしまう
ことになる。したがって、表面処理が施されるスクロー
ル部材は、その渦巻状ラップの強度を高めるために、中
心端付近を厚くせざるを得ず、ひいては圧縮機が大型化
してしまう一因となっていた。
【0007】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、渦巻状ラップ中心端付近の厚さを厚くすることな
く、確実な強度を確保し、良好な摺動性にて相対的に旋
回させて良好な圧縮効率を確保し、さらに大型化を回避
することが可能なスクロール部材およびスクロール型圧
縮機を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載のスクロール部材は、端板の片面に渦
巻状ラップが一体に立設され、前記渦巻状ラップと前記
端板の渦巻側に表面処理を施し、前記渦巻状ラップの中
心端及び前記端板との連接部分である根元に丸みを形成
してあるスクロール部材であって、前記根元付近に前記
表面処理のない非表面処理部が設けられていることを特
徴としている。
【0009】請求項2記載のスクロール部材は請求項1
記載のスクロール部材において、前記スクロール部材は
アルミニウム合金で形成され、前記表面処理は硬質陽極
酸化皮膜であることを特徴としている。
【0010】請求項3記載のスクロール型圧縮機は、端
板に渦巻状ラップが立設された固定スクロール及び旋回
スクロールを相互に偏心させ、かつ位相をずらして噛み
合わせ、前記固定スクロールに対して前記旋回スクロー
ルを公転旋回運動させることにより、それぞれの渦巻状
ラップ間に形成される複数の圧縮室を中心へ向かって移
動させ、吸入側から前記圧縮室内に取り入れたガスを、
中心に形成される高圧室を介して該高圧室に連通する吐
出ポートから送り出すスクロール型圧縮機であって、前
記固定スクロールあるいは前記旋回スクロールの少なく
ともいずれか一方に、前記請求項1から2のいずれかに
記載されたスクロール部材を用いたことを特徴としてい
る。
【0011】このように、摺動性を高めるために表面処
理が施された旋回スクロールあるいは固定スクロールの
渦巻状ラップの中心端及びその近傍における端板との連
結部分である根本に、表面処理のない非表面処理部が設
けられているので、この集中的に応力が作用する中心端
及びその近傍における根本に表面処理を施すことによる
疲労強度の低下をなくすことができる。これにより、渦
巻状ラップ中心端付近の厚さを厚くすることなく、渦巻
状ラップの中心端及びその近傍における確実な強度を確
保することができ、良好な摺動性にて良好な圧縮効率を
確保することができ、圧縮機の小型化を図ることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面を参照して説明する。なお、前述した従来技術と同一
構造部分には同一符号を付して説明を省略する。図1〜
図3に示すものは、旋回スクロール2の渦巻状ラップ2
aの中心端である。この渦巻状ラップ2aの中心端及び
その近傍における端板2bとの連結部分である根本に
は、機械加工により曲率半径1mm程度のコーナR部
(記号R)が設けられている。また上記根元近傍には表
面処理が施されていない非表面処理部Aが設けられてい
る。つまり、この旋回スクロール2には、非表面処理部
Aを除く部分に、硬質陽極酸化被膜である表面処理が施
されている。この表面処理の厚さとしては、約20μm
程度とされている。また非表面処理部Aの実施範囲につ
いて、高応力部である渦巻状ラップ中央部根元のコーナ
R部を含むように実施してある。なお、上記コーナR部
は固定スクロール1の渦巻状ラップ1aに乗り上げない
ように、渦巻状ラップ1aには面取りCが施されてお
り、相手スクロール部材とは接触しないような構造とな
っている。つまり、この表面処理が施されていない非表
面処理部Aのほとんどの部分は、固定スクロール1の渦
巻状ラップ1aと接触しない非接触部分に設けられてい
るため、摺動性に悪影響を及ぼすことはない。
【0013】そして、上記のように旋回スクロール2の
渦巻状ラップ2aの根本部分に非表面処理部Aが設けら
れたスクロール型圧縮機によれば、摺動性を高めるため
に表面処理が施された旋回スクロール2の渦巻状ラップ
2aの中心端及びその近傍における端板2bとの連結部
分である根本に、表面処理のない非表面処理部Aが設け
られているので、この集中的に応力が作用する中心端及
びその近傍における根本に表面処理を施すことによる疲
労強度の低下をなくすことができる。これにより、厚さ
を厚くすることなく、渦巻状ラップ2aの中心端及びそ
の近傍における確実な強度を確保することができ、良好
な摺動性にて良好な圧縮効率を確保することができ、圧
縮機の小型化を図ることができる。
【0014】なお上記実施例では、表面処理として硬質
陽極酸化被膜の場合について説明したが、硬質陽極酸化
皮膜に例えば、錫、モリブデン、銀などを含浸されたも
のあるいは潤滑性能を付与したタフラム処理であっても
疲労強度が低下するため、本発明により同様な効果が得
られる。
【0015】また上記実施例では旋回スクロール2の渦
巻状ラップ2aにおける端板2bとの連結部分である根
元に非表面処理部Aを設けたが、固定スクロール1側に
表面処理を施す場合には、この固定スクロール1の渦巻
状ラップ1aにおける端板1bとの連結部分である根元
に非表面処理部を設ける。
【0016】なお上記実施例では、アルミニウム合金を
母材とするスクロール部材に、硬質陽極酸化皮膜を施し
た例について説明したが、本発明の特徴は本質的には表
面処理により母材の機械的性質、特に疲労強度が低下す
る場合について、渦巻状ラップ中央部根元付近の丸み部
近傍に非表面処理部を設けることで疲労強度低下を回避
する点であり、例えばアルミニウム合金や鋳鉄を母材と
したスクロール部材にクロムめっき他の引張残留応力ま
たは切り欠き効果を生ずるクラックを有する表面処理を
施すといった組み合わせの場合についても本発明は効果
的である。
【0017】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のスクロ
ール部材およびスクロール型圧縮機によれば、下記の効
果を得ることができる。摺動性を高めるために表面処理
が施された旋回スクロールあるいは固定スクロールの渦
巻状ラップの中心端及びその近傍における端板との連結
部分である根本に、表面処理のない非表面処理部が設け
られているので、この集中的に応力が作用する中心端及
びその近傍における根本に表面処理を施すことによる疲
労強度の低下をなくすことができる。これにより、渦巻
状ラップ中心端部の厚さを厚くすることなく、渦巻状ラ
ップの中心端及びその近傍における確実な強度を確保す
ることができ、良好な摺動性にて良好な圧縮効率を確保
することができ、圧縮機の小型化を図ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態のスクロール型圧縮機を
構成する旋回スクロールの斜視図である。
【図2】 本発明の実施の形態のスクロール型圧縮機を
構成する旋回スクロールの平面図である。
【図3】 本発明の実施の形態のスクロール型圧縮機を
構成する旋回スクロール及び固定スクロールの一部の拡
大側面図である。
【図4】 スクロール型圧縮機を構成する固定スクロー
ル及び旋回スクロールを説明する図であって、(A)は
横断面図、(B)は縦断面図、(C)は要部の拡大横断
面図である。
【符号の説明】
1 固定スクロール 1a、2a 渦巻状ラップ 1b、2b 端板 2 旋回スクロール 3−1、3−2、4−1、4−2 圧縮室 5 吐出ポート 7 高圧室 R 丸み A 非表面処理部
フロントページの続き (72)発明者 井野口 和彦 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 小川 博史 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 岡部 良次 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 Fターム(参考) 3H039 AA02 AA12 BB05 CC02 CC03 CC07 CC08 CC36

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端板の片面に渦巻状ラップが一体に立設
    され、前記渦巻状ラップと前記端板の渦巻側に表面処理
    を施し、前記渦巻状ラップの中心端及び前記端板との連
    接部分である根元に丸みを形成してあるスクロール部材
    において、 前記根元付近に前記表面処理のない非表面処理部が設け
    られていることを特徴とするスクロール部材。
  2. 【請求項2】 前記スクロール部材はアルミニウム合金
    で形成され、前記表面処理は硬質陽極酸化皮膜であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のスクロール部材。
  3. 【請求項3】 端板に渦巻状ラップが立設された固定ス
    クロール及び旋回スクロールを相互に偏心させ、かつ位
    相をずらして噛み合わせ、前記固定スクロールに対して
    前記旋回スクロールを公転旋回運動させることにより、
    それぞれの渦巻状ラップ間に形成される複数の圧縮室を
    中心へ向かって移動させ、吸入側から前記圧縮室内に取
    り入れたガスを、中心に形成される高圧室を介して該高
    圧室に連通する吐出ポートから送り出すスクロール型圧
    縮機であって、 前記固定スクロールあるいは前記旋回スクロールの少な
    くともいずれか一方に、前記請求項1から2のいずれか
    に記載されたスクロール部材を用いたことを特徴とする
    スクロール型圧縮機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016079863A (ja) * 2014-10-15 2016-05-16 大豊工業株式会社 スクロール部材およびスクロール式流体機械
CN108331749A (zh) * 2018-03-02 2018-07-27 南京奥特佳新能源科技有限公司 动、静盘型线头部根部倒角修正的涡旋压缩机及修正方法

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