JP2002364561A

JP2002364561A - スクロール式流体機械

Info

Publication number: JP2002364561A
Application number: JP2001168241A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Konno; 雅嗣近野; Isamu Tsubono; 勇坪野; Isao Hayase; 功早瀬; Shigeru Machida; 茂町田; Masaki Koyama; 昌喜小山; Shin Kurita; 慎栗田; Kazuyuki Fujimura; 和幸藤村; Takao Mizuno; 隆夫水野; Takeshi Tsuchiya; 豪土屋; Koichi Sekiguchi; 浩一関口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】なじみ後のスラスト方向のギャップを最適化
し、圧縮流体の漏れを低減できるスクロール式流体機械
を実現する。【解決手段】固定スクロール１１には渦巻状のラップ
部１１ｂが、旋回スクロールには渦巻状のラップ部１２
ｂがそれぞれ立設されている。ラップ部１１ｂ，１２ｂ
はその高さが最外周部で最大に最内周部で最小に設定さ
れ、かつ最外周部と最内周部との間に複数の段差部３
１，３２，３３，３４が形成され、最外周部から最内周
部へ向かうにつれてラップ部の高さが段階的に減少して
いる。また、旋回スクロールと固定スクロールとを組み
合わせて、段差部３１，３２，３３，３４を両スクロー
ルの中心軸に垂直な平面上に投影したとき、各段差部を
交差しないように直線で結んで描かれる多角形３７の内
部に、旋回スクロールの旋回半径の半分の長さを半径と
し中心をスクロール中心部にもつ円３６が含まれてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスクロール式流体機
械に係り、特に空気圧縮機や真空ポンプ等のスクロール
式流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にスクロール式流体機械は、図１４
に示すよう、固定スクロール１と旋回スクロール２から
なる圧縮機構部を備えている。固定スクロール１は円板
状の鏡板１ａを有し、この鏡板１ａ上に渦巻状のラップ
部１ｂが立設され、旋回スクロール２も円板状の鏡板２
ａを有し、この鏡板２ａ上に渦巻状のラップ部２ｂが立
設されている。旋回スクロール２は固定スクロール１に
対向配置され、旋回スクロール２のラップ部２ｂと固定
スクロール１のラップ部１ｂは互いに噛み合って、複数
の圧縮室３を形成している。そして、旋回スクロール２
の背面に設けられた駆動軸４を回転させることにより、
被圧縮流体（例えば冷媒ガス）が固定スクロール１の吸
入口５から圧縮室３内に吸い込まれ、圧縮室３内で圧縮
されて吐出口６から吐出される。

【０００３】上記構成のスクロール式流体機械では、旋
回スクロール２と固定スクロール１との間の複数の圧縮
室３は、旋回スクロール２の旋回運動に伴って両スクロ
ール１，２の最外周側から中心側（最内周側）に向けて
移動し、圧縮室３内の空間が次第に狭くなるとともに、
内部圧力が順次高くなっていく。そのため、中心側の圧
縮室は最外周側の圧縮室よりも高温になり、ラップ部１
ｂ，２ｂには温度勾配が生じる。

【０００４】運転時、ラップ部１ｂ，２ｂは熱膨張する
が、前記温度勾配により特に中心側のラップ部内周端が
大きく熱膨張する。このため、ラップ部１ｂの歯先面と
鏡板２ａの歯底２ｃとの間のスラスト方向のギャップ、
及びラップ部２ｂの歯先面と鏡板１ａの歯底１ｃとの間
のスラスト方向のギャップが組立時のギャップ寸法より
小さくなり、ラップ部１ｂの歯先面が歯底２ｃに、また
ラップ部２ｂの歯先面が歯底１ｃにそれぞれ接触する。

【０００５】このような接触が発生すると、圧縮機とし
ての圧縮効率、耐久性等が低下するとともに、接触面圧
が高まって歯先面と歯底に互いにカジリが発生し、鏡板
１ａ，２ａやラップ部１ｂ，２ｂが損傷し、圧縮動作が
できなくなる恐れがあった。また、スクロール式流体機
械の性能は圧縮作動室内の流体の漏れに影響され、特に
スクロールラップのスラスト方向の隙間が性能に大きく
左右するという現象が知られている。

【０００６】そこで、例えば特開昭５８−６７９０２号
公報等には、旋回スクロールまたは固定スクロールのラ
ップ部の高さ寸法を、両スクロールの最外周側よりも中
心側が低くなるように成形したスクロール式流体機械が
提案されている。

【０００７】また、特開平７−１９７８９１号公報等に
は、圧縮運転時の各ラップ部の歯先面における温度分布
を測定し、その実測値に基づいて、ラップ部の歯先の形
状を決定することが示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】スクロール式流体機械
においては、組立後の初運転開始時からある程度の期
間、各ラップ部の歯先と相手方の歯底とが擦れ合って、
各ラップ部の歯先が摩耗によって削られる。そして十分
に削られて、もうそれ以上削られることのない状態にな
った時点（通常、この時点をなじみ後と呼ぶ）における
ラップ部形状が非常に重要である。

【０００９】しかしながら、上記従来の技術では、なじ
み後における各ラップ部の形状については十分に考慮さ
れておらず、組立誤差により組立後の各ラップ部の姿勢
にずれが生じていると、初運転開始時からのある期間
に、ラップ部の外周側の一部が余分に削られ、ラップ部
の歯先と鏡板の歯底との間のスラスト方向のギャップが
大きくなってしまう。このような現象が例えばスクロー
ル式冷媒圧縮機において生じると、前記スラスト方向の
ギャップを介して圧縮流体が漏れる恐れがある。

【００１０】本発明の課題は、なじみ後のスラスト方向
のギャップを最適化し、圧縮流体の漏れを低減できるス
クロール式流体機械を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固
定スクロールと、前記固定スクロールに対向して旋回可
能に設けられ、当該固定スクロールのラップ部との間に
複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップ部が立設された
旋回スクロールとを備え、前記固定スクロール及び前記
旋回スクロールは、それぞれのラップ部の高さが最外周
部で最大に最内周部で最小に設定され、かつ最外周部と
最内周部との間に複数の段差部を有し、最外周部から最
内周部へ向かうにつれてラップ部の高さが前記段差部に
よって段階的に減少するように形成され、前記旋回スク
ロールと前記固定スクロールとを組み合わせて、旋回ス
クロール及び固定スクロールのそれぞれの前記段差部を
前記両スクロールの中心軸に垂直な平面上に投影したと
き、前記各段差部を交差しないように直線で結んで描か
れる多角形の内部に、前記旋回スクロールの旋回半径の
半分の長さを半径とし中心をスクロール中心部にもつ円
が、含まれていることを特徴としている。

【００１２】上記構成によれば、流体機械の運転時、各
ラップ部は最内周側が大きく熱膨張し、組立後の初運転
開始時からある程度の期間においては、段差部の角部が
相手方の鏡板の歯底と擦れ合う。このとき、各段差部が
上記のような位置（すなわち、各段差部を両スクロール
の中心軸に垂直な平面上に投影したとき、各段差部を交
差しないように直線で結んで描かれる多角形の内部に、
旋回スクロールの旋回半径の半分の長さを半径とし中心
をスクロール中心部にもつ円が含まれるような位置）に
配置されていれば、旋回スクロール及び固定スクロール
は両スクロールの各段差部で互いに支持し合うことにな
り、各ラップ部は外周側の一部が余分に削られたりする
ことはなく均等に削られる。その結果、なじみ後のスラ
スト方向のギャップが最適となり、圧縮流体の漏れを確
実に低減することができる。

【００１３】上記段差部は、固定スクロール及び旋回ス
クロールについて、それぞれの巻き角が同じ位置に設け
られているのがよい。

【００１４】また、本発明は、鏡板に渦巻状のラップ部
が立設された固定スクロールと、前記固定スクロールに
対向して旋回可能に設けられ、当該固定スクロールのラ
ップ部との間に複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップ
部が立設された旋回スクロールとを備え、前記固定スク
ロール及び前記旋回スクロールは、それぞれのラップ部
の高さが最外周部で最大に最内周部で最小に設定され、
かつ前記それぞれのラップ部上面は傾斜角が異なる複数
の傾斜面を有し、最外周部から最内周部へ向かうにつれ
てラップ部の高さが前記傾斜面によって漸次減少するよ
うに形成され、前記旋回スクロールと前記固定スクロー
ルとを組み合わせて、旋回スクロール及び固定スクロー
ルのそれぞれの前記傾斜面の傾斜角が不連続に変化する
複数の傾斜角不連続点を前記両スクロールの中心軸に垂
直な平面上に投影したとき、前記各傾斜角不連続点を交
差しないように直線で結んで描かれる多角形の内部に、
前記旋回スクロールの旋回半径の半分の長さを半径とし
中心をスクロール中心部にもつ円が、含まれていること
を特徴としている。

【００１５】上記構成の場合も、組立後の初運転開始時
からある程度の期間においては、旋回スクロール及び固
定スクロールは両スクロールの各傾斜角不連続点で互い
に支持し合うことになり、各ラップ部は外周側の一部が
余分に削られたりすることはなく均等に削られる。その
結果、なじみ後のスラスト方向のギャップが最適とな
り、圧縮流体の漏れを確実に低減することができる。

【００１６】上記傾斜角不連続点は、固定スクロール及
び旋回スクロールについて、それぞれの巻き角が同じ位
置に設けられているのがよい。

【００１７】また、本発明では、上記ラップ部上面は、
傾斜面以外に、傾斜角がゼロである水平面を少なくとも
一つ有することを特徴としている。さらに、本発明で
は、固定スクロール及び旋回スクロールの少なくとも一
方のラップ部もしくは鏡板表面の一部または全部に、リ
ン酸マンガン処理またはニッケルリンメッキ処理などの
軟化層を形成したことを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。まず、スクロール式流体機械を圧縮
機として利用する場合の一例を図１０により説明する。
図１０において、圧縮機構部は、鏡板１１ａに渦巻状の
ラップ部１１ｂが立設された固定スクロール１１と、鏡
板１２ａに渦巻状のラップ部１２ｂが立設された旋回ス
クロール１２とを備え、ラップ部１１ｂとラップ部１２
ｂは互いに噛み合って三日月形状の複数の圧縮室１３を
形成している。また、ラップ部１１ｂが立設された鏡板
１１ａの表面には歯底１１ｃが、ラップ部１２ｂが立設
された鏡板１２ａの表面には歯底１２ｃがそれぞれ形成
されている。

【００１９】固定スクロール１１の鏡板１１ａの外周側
にはラップ部１１ｂを囲むように筒状に形成された支持
部１１ｄが設けられ、この支持部１１ｄは図示していな
いボルト等によってフレーム１７に固定されている。フ
レーム１７は溶接等によりケーシング１８に固定されて
いる。また、旋回スクロール１２の鏡板１２ａの背面に
はボス部１２ｄが形成されている。

【００２０】固定スクロール１１の最外周側には鏡板１
１ａに吸込ポート１５が設けられ、この吸込ポート１５
は最外周側の圧縮室１３に連通している。また、固定ス
クロール１１の最内周側（中心側）には鏡板１１ａに吐
出ポート１６が設けられ、この吐出ポート１６は最内周
側の圧縮室１３に連通している。

【００２１】また、ケーシング１８は、その内部に上記
の圧縮機構部と共に、モータ１９及び潤滑油を収納し、
密閉構造となっている。

【００２２】モータ１９は回転子１９ａを有し、この回
転子１９ａは前記駆動軸１４に固定され、回転子１９ａ
と駆動軸１４は一体となって回転する。駆動軸１４はフ
レーム１７に回転自在に設けられ、固定スクロール１１
の軸線と同軸に配置されている。駆動軸１４の先端には
クランク１４ａが設けられており、このクランク１４ａ
には旋回軸受２０を介して旋回スクロール１２の前記ボ
ス部１２ｄが回転可能に取り付けられている。このと
き、旋回スクロール１２は軸線が固定スクロール１１の
軸線に対して所定距離だけ偏心した状態となる。また、
旋回スクロール１２のラップ部１２ｂは固定スクロール
１１のラップ部１１ｂに周方向に所定角度だけずらして
重ね合わせられている。そして、旋回スクロール１２を
固定スクロール１１に対して、自転しないように拘束し
ながら相対的に旋回運動させるための機構として、オル
ダムリング２１が取り付けられている。この状態で旋回
スクロール１２を旋回運動させると、ラップ部１１ｂ，
１２ｂ間に形成された三日月形状の複数の圧縮室１３
は、最外周側から中心側に移動するに従い連続的に容積
が縮小される。

【００２３】上記構成において、まず、モータ１９によ
って駆動軸１４を回転駆動すると、その回転駆動力は駆
動軸１４、クランク１４ａ及び旋回軸受２０を介して旋
回スクロール１２に伝えられる。その結果、旋回スクロ
ール１２は固定スクロール１１の軸線を中心に、所定距
離の旋回半径をもって旋回運動する。ただし、オルダム
リング２１によってこの旋回運動時に旋回スクロール１
２は自転しないように拘束されている。そして、この旋
回運動によって各ラップ部１１ｂ，１２ｂの間にできる
圧縮室１３は中央に移動するに従い連続的に縮小し、吸
込ポート１５から吸入した気体を各圧縮室１３内で順次
圧縮しつつ、この圧縮気体を吐出ポート１６から吐出す
る。

【００２４】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１について説明する。図２は２ヶ所に段差部３１，３
２を設けた旋回スクロール１２である。また図３は、図
２の旋回スクロール１２の段差部を設けた巻き角と同様
な位置に段差部３３，３４を設けた固定スクロール１１
である。図４は雰囲気温度が常温状態（２０℃程度）に
おける、旋回スクロール１２のラップの高さ寸法を模式
的に表したもので、横軸にラップの巻き角を、縦軸にラ
ップの高さを示したグラフである。図５は同様に雰囲気
温度が常温状態における固定スクロール１１のラップの
高さ寸法を模式的に表しており、横軸にラップの巻き角
を、縦軸にラップの高さを示したグラフである。

【００２５】本実施の形態では、図２及び図３の両スク
ロール１１，１２を組み合わせたときに、図１のよう
に、旋回スクロール１２の中心部の旋回軌跡（円形）を
３５で示すと、この旋回軌跡３５の半径（これを旋回半
径という）の半分の半径をもつ円３６が、両スクロール
１１，１２に施された段差部３１，３２，３３，３４を
互いに交差しない直線で結んで描かれる多角形３７の内
側に含まれるようになっている。ここで、旋回スクロー
ル１２の段差部３１，３２と固定スクロール１１の段差
部３３，３４は軸方向にずれた位置に配置されることに
なるが、図１はそれぞれの段差部を両スクロール１１，
１２の中心軸に垂直な平面上に投影したものを示してい
る。

【００２６】次に、上記構成の固定スクロール１１及び
旋回スクロール１２における作用について説明する。旋
回スクロール１２において、ガス圧による合力のスラス
ト方向成分は理論計算によって、円３６上に中心をも
ち、旋回スクロール１２を固定スクロール１１に押し付
ける方向に働く。また、両スクロールのラップ１１ｂ，
１２ｂは、中心に近づくにつれて温度が高くなるような
図６に示した温度勾配をもっているから、熱膨張による
伸びも中心部ほど大きくなる。

【００２７】図７は旋回スクロール１２の、段差のある
ラップ１２ｂが熱膨張により伸びたときの形状を示す。
同様に図８は固定スクロール１１の、段差のあるラップ
１１ｂが熱膨張により伸びたときのラップの高さ寸法を
示す。図７に示すように、旋回スクロール１２について
は、段差部３１，３２は運転時の熱膨張により突起部３
１’，３２’となる。この突起部３１’，３２’は周囲
のラップ１２ｂより高いので、この状態で旋回スクロー
ル１２をラップ先端が接地するように平らな面に置いた
ときには、３１と３２を通る直線で分けられる領域を境
に旋回スクロール１２はどちらかに倒れることになる。
固定スクロール１１についても同様で、段差部３３，３
４が運転時の熱膨張により周囲のラップ１１ｂより高い
突起部３３’，３４’となる。

【００２８】ところで、旋回スクロール１２と固定スク
ロール１１を組み合わせたとき、旋回スクロール１２の
倒れる方の領域に、同様に熱膨張により変形して周囲の
ラップ１１ｂより高く突起した固定スクロール１１の突
起部３３’，３４’を配置すると、両スクロール１１，
１２は互いに突起部３１’，３２’，３３’，３４’で
支持し合うことになる。このように両スクロール１１，
１２が互いに突起部３１’，３２’，３３’，３４’で
支持し合う状態で運転されると、両スクロール１１，１
２は外周側の一部の領域だけが削られたりすることなく
均等にラップ先端が摺動し合い、なじみ後のラップ間の
スラスト方向ギャップをより小さくすることが可能とな
る。その結果、漏れ損失が低減でき、高効率の圧縮機を
実現できる。

【００２９】このとき、例えば図９のように、旋回スク
ロール１２の段差部３８，３９及び固定スクロール１１
の段差部４０，４１を結んで描かれる多角形４２の内側
に、ガス圧力によるスラスト方向の合力が作用する円３
６（旋回スクロール１２の旋回軌跡３５の半径の半分の
半径をもつ円）が含まれていないので、両スクロール１
１，１２は互いに突起部（運転時には、熱膨張により段
差部３８，３９，４０，４１は、図７及び図８と同様に
突起部を形成する）で支持し合うことができない。その
ため、旋回スクロール１２はサンドイッチクリアランス
内部で傾斜するような状況になってしまい、ラップ先端
隙間が大きくなってしまうという問題が発生する。ここ
で、サンドイッチクリアランスとは、固定スクロール１
１の支持部１１ｄとフレーム１７のスラスト部１７ａ
（図１０参照）間の寸法と、旋回スクロール１２の鏡板
１２ａ厚さ寸法との差である。このサンドイッチクリア
ランスにより、旋回スクロール１２が、ある程度スラス
ト方向に移動できるように構成されている。

【００３０】また、段差部は固定スクロール１１及び旋
回スクロール１２のそれぞれに３ヶ所以上設けることが
できる。例えば図１１は、３ヶ所に段差部４５，４６，
４７を有する旋回スクロール１２と、３ヶ所に段差部４
８，４９，５０を有する固定スクロール１１とを組み合
わせて、それぞれの段差部を両スクロール１１，１２の
中心軸に垂直な平面上に投影したときの図である。そし
て、旋回スクロール１２の旋回軌跡３５の半径の半分の
半径をもつ円３６が、両スクロール１１，１２に施され
た段差部４５，４６，４７，４８，４９，５０を互いに
交差しない直線で結んで描かれる多角形５１の内側に含
まれるようになっている。この場合もガス圧の合力のス
ラスト方向成分は円３６の位置に作用する。この状態で
運転すると、上述の場合と同様に、両スクロール１１，
１２は外周側の一部の領域だけが削られたりすることな
く、均等にラップ先端が摺動し合い、なじみ後のラップ
間のスラスト方向ギャップをより小さくすることが可能
となる。その結果、漏れ損失が低減でき、高効率の圧縮
機を実現できる。

【００３１】この段差部はスクロール加工時に複雑な加
工方法を適用せずに、容易に設定できるので、生産コス
トの上昇を招かない。なお、上記段差部は４ヶ所以上設
けることもできる。

【００３２】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２について説明する。図１２は、雰囲気温度が常温状態
における旋回スクロール１２のラップ部１２ｂのスラス
ト方向寸法の概略を表しており、横軸に巻き角を、縦軸
にラップの高さ寸法を示したグラフである。本実施の形
態では、ラップ部１２ｂの上面は、外周側から内周側へ
向かうにつれてラップ高さを減少させる複数の傾斜面を
有しており、傾斜角が不連続に変化する傾斜角不連続点
５５，５６は、熱膨張によりラップ部が変形することで
突起部となる。このような形状のラップ部を有する旋回
スクロール１２と、前記ラップ部と同様の形状を有する
固定スクロール１１とを組み合わせて、それぞれの傾斜
角不連続点を両スクロール１１，１２の中心軸に垂直な
平面上に投影したとき、傾斜角不連続点を互いに交差し
ない直線で結んで描かれる多角形内に、図１に示したよ
うな円３６を含むように傾斜角不連続点の位置を決定す
る。

【００３３】これにより、運転時において、両スクロー
ル１１，１２は互いに前記突起部で支持し合うことにな
り、外周側の一部の領域だけが削られたりすることなく
均等にラップ先端が摺動し合い、なじみ後のラップ間の
スラスト方向ギャップをより小さくすることが可能とな
る。その結果、漏れ損失が低減でき、高効率の圧縮機を
実現できる。なお、上記傾斜角不連続点は３ヶ所以上設
けることができる。また傾斜角不連続点は、固定スクロ
ール１１及び旋回スクロール１２について、それぞれ同
じ巻き角位置に設けるのがよい。

【００３４】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３について説明する。図１３は、雰囲気温度が常温状態
における旋回スクロール１２のラップ部１２ｂのスラス
ト方向寸法の概略を表しており、横軸に巻き角を、縦軸
にラップの高さ寸法を示したグラフである。本実施の形
態では、最外周側と最内周側のラップ部１２ｂ上面に傾
斜角ゼロの水平面が形成され、最外周側と最内周側との
中間部が傾斜面となっている。固定スクロール１１のラ
ップ部１１ｂも同様に構成されている。そして、旋回ス
クロール１２と固定スクロール１１とを組み合わせて、
水平面と傾斜面との連結点すなわち傾斜角が不連続に変
化するそれぞれの傾斜角不連続点を両スクロール１１，
１２の中心軸に垂直な平面上に投影したとき、傾斜角不
連続点を互いに交差しない直線で結んで描かれる多角形
内に、図１に示したような円３６を含むように傾斜角不
連続点の位置を決定する。

【００３５】本実施の形態の場合も、運転時には、傾斜
角不連続点５７，５８は熱膨張によりラップ部が変形す
ることで突起部となる。そのため、両スクロール１１，
１２は互いに前記突起部で支持し合うことになり、外周
側の一部の領域だけが削られたりすることなく均等にラ
ップ先端が摺動し合い、なじみ後のラップ間のスラスト
方向ギャップをより小さくすることが可能となる。その
結果、漏れ損失が低減でき、高効率の圧縮機を実現でき
る。なお、水平面は最外周側または最内周側のどちらか
１つでもよい。また、水平面が３つ以上であってもよ
い。この場合は、傾斜面が２つ以上となる。また傾斜角
不連続点は、固定スクロール１１及び旋回スクロール１
２について、それぞれ同じ巻き角位置に設けるのがよ
い。

【００３６】（実施の形態４）次に本発明の実施の形態
４について説明する。本実施の形態では、実施の形態１
〜３において、旋回スクロール１２及び固定スクロール
１１の少なくとも一方のラップ部表面、もしくは鏡板表
面の一部または全部に、リン酸マンガン処理またはニッ
ケルリンメッキ処理などを施して軟化層を形成する。こ
のような軟化層（換言すればなじみ層となる）を形成す
ることで、両スクロール１１，１２が図１や図１１のよ
うな状態を保って摺動し合ったとき、スクロール表面に
設けたなじみ層がより好適に削り合うことになり、なじ
み後でのラップ間のスラスト方向ギャップをさらに小さ
く均一なものとすることが可能となる。その結果、高圧
ガスの漏れ損失が低減でき、高効率の圧縮機を提供でき
る。

【００３７】上記実施の形態１〜３においては、スクロ
ールラップに段差部や傾斜角不連続点を加工するため
に、何ら複雑な加工法を必要としないので、新たな設備
を導入することなく通常のスクロール加工機にて容易に
段差部や傾斜角不連続点を形成でき、生産コストの上昇
を招くことはない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
なじみ後のスラスト方向のギャップが最適化され、圧縮
流体の漏れを確実に低減することのできるスクロール式
流体機械を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示し、旋回スクロール
と固定スクロールを組み合わせて両スクロールの中心軸
に垂直な平面上に投影したときの段差部の位置を示した
図である。

【図２】本発明の実施の形態１を示し、段差部を設けた
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１を示し、段差部を設けた
固定スクロールの平面図である。

【図４】図２に示した旋回スクロールのラップを巻き角
について展開し、その高さの変化を示した図である。

【図５】図３に示した固定スクロールのラップを巻き角
について展開し、その高さの変化を示した図である。

【図６】運転中の両スクロールに生じる温度分布を示し
た特性線図である。

【図７】図６の温度分布により、図４の旋回スクロール
のラップが変形したときの形状を示した図である。

【図８】図６の温度分布により、図５の固定スクロール
のラップが変形したときの形状を示した図である。

【図９】旋回スクロール及び固定スクロールの各段差部
を結んで描かれる多角形の内側に、ガス圧力によるスラ
スト方向の合力が作用する円が含まれていない一例を示
した図である。

【図１０】スクロール式冷媒圧縮機の内部構造図であ
る。

【図１１】段差部が３ヶ所に設けられた一例を示し、旋
回スクロールと固定スクロールを組み合わせて両スクロ
ールの中心軸に垂直な平面上に投影したときの段差部の
位置を示した図である。

【図１２】本発明の実施の形態２を示し、複数の傾斜面
を有するラップを巻き角について展開し、その高さの変
化を示した図である。

【図１３】本発明の実施の形態３を示し、水平面と傾斜
面を有するラップを巻き角について展開し、その高さの
変化を示した図である。

【図１４】従来技術によるスクロール式冷媒圧縮機の圧
縮機構部を示した図である。

【符号の説明】

１１固定スクロール１１ａ鏡板１１ｂラップ部１１ｃ歯底１２旋回スクロール１２ａ鏡板１２ｂラップ部１２ｃ歯底１３圧縮室１４駆動軸１５吸込ポート１６吐出ポート３１，３２旋回スクロールの段差部３３，３４固定スクロールの段差部３５旋回スクロールの中心部の旋回軌跡３６旋回軌跡３５の半分の半径をもつ円３７段差部を結んでできる多角形４５，４６，４７旋回スクロールの段差部４７，４８，４９固定スクロールの段差部５５，５６，５７，５８傾斜角不連続点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者早瀬功茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者町田茂茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者小山昌喜茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者栗田慎茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者藤村和幸茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者水野隆夫静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内 (72)発明者土屋豪静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内 (72)発明者関口浩一栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立栃木テクノロジー内Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA04 AA12 BB03 BB04 BB07 BB15 BB28 CC02 CC03 CC04 CC05 CC21 CC36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固
定スクロールと、前記固定スクロールに対向して旋回可
能に設けられ、当該固定スクロールのラップ部との間に
複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップ部が立設された
旋回スクロールとを備え、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールは、それぞ
れのラップ部の高さが最外周部で最大に最内周部で最小
に設定され、かつ最外周部と最内周部との間に複数の段
差部を有し、最外周部から最内周部へ向かうにつれてラ
ップ部の高さが前記段差部によって段階的に減少するよ
うに形成され、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとを組み合わ
せて、旋回スクロール及び固定スクロールのそれぞれの
前記段差部を前記両スクロールの中心軸に垂直な平面上
に投影したとき、前記各段差部を交差しないように直線
で結んで描かれる多角形の内部に、前記旋回スクロール
の旋回半径の半分の長さを半径とし中心をスクロール中
心部にもつ円が、含まれていることを特徴とするスクロ
ール式流体機械。
【請求項２】請求項１に記載のスクロール式流体機械
において、前記段差部は、前記固定スクロール及び前記旋回スクロ
ールについて、それぞれの巻き角が同じ位置に設けられ
ていることを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項３】鏡板に渦巻状のラップ部が立設された固
定スクロールと、前記固定スクロールに対向して旋回可
能に設けられ、当該固定スクロールのラップ部との間に
複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップ部が立設された
旋回スクロールとを備え、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールは、それぞ
れのラップ部の高さが最外周部で最大に最内周部で最小
に設定され、かつ前記それぞれのラップ部上面は傾斜角
が異なる複数の傾斜面を有し、最外周部から最内周部へ
向かうにつれてラップ部の高さが前記傾斜面によって漸
次減少するように形成され、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとを組み合わ
せて、旋回スクロール及び固定スクロールのそれぞれの
前記傾斜面の傾斜角が不連続に変化する複数の傾斜角不
連続点を前記両スクロールの中心軸に垂直な平面上に投
影したとき、前記各傾斜角不連続点を交差しないように
直線で結んで描かれる多角形の内部に、前記旋回スクロ
ールの旋回半径の半分の長さを半径とし中心をスクロー
ル中心部にもつ円が、含まれていることを特徴とするス
クロール式流体機械。
【請求項４】請求項３に記載のスクロール式流体機械
において、前記傾斜角不連続点は、前記固定スクロール及び前記旋
回スクロールについて、それぞれの巻き角が同じ位置に
設けられていることを特徴とするスクロール式流体機
械。
【請求項５】請求項３又は４に記載のスクロール式流
体機械において、前記ラップ部上面は、前記傾斜面以外に、傾斜角がゼロ
である水平面を少なくとも一つ有することを特徴とする
スクロール式流体機械。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載のス
クロール式流体機械において、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールの少なくと
も一方のラップ部もしくは前記鏡板表面の一部または全
部に、リン酸マンガン処理またはニッケルリンメッキ処
理などの軟化層を形成したことを特徴とするスクロール
式流体機械。