JP2695770B2 - スクロール流体機械 - Google Patents
スクロール流体機械Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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
- F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
- F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2230/00—Manufacture
- F04C2230/90—Improving properties of machine parts
- F04C2230/91—Coating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、スクロール流体機械に関する。
〔従来の技術〕
従来のスクロールラップは単一部材を機械加工仕上げ
して所定の精度を得るか、特開昭58−91388号公報に示
されたように、ラップ表面に精密成形の樹脂層を形成し
て所定の精度を得ていた。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記特開昭58−91388号公報に記載の従来の
装置ではラップの厚さが薄い場合、ラップに樹脂層を形
成するための金型の樹脂注入ゲートを精度の必要な部分
に設けなければならず、その部分だけは樹脂成形後仕上
げ加工をする必要があり、完全に無加工にできないとい
う問題があった。 本発明の目的は、スクロール径が小さくかつ圧縮室か
らの気体の漏れも少なくでき、しかも製作も容易なスク
ロール流体機械を得ることにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明のスクロール流体
機械は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロー
ル部材及び旋回スクロール部材をラップを互いに内側に
して噛合せ、該固定スクロール部材には中心部に開口す
る吐出口と、外周部に開口する吸入口を設けるとともに
フレームで支持し、旋回スクロール部材をフレームに支
承された回転軸に連設された偏心軸部に係合し、旋回ス
クロール部材を自転することなく固定スクロール部材に
対し旋回運動させ、前記吸入口よりガスを吸入し、両ス
クロール部材にて形成される密閉空間を中心に移動させ
容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを吐
出するスクロール流体機械において、前記ラップの渦巻
形状は、インボリュート曲線の渦巻状の外線と内線を有
し、前記外線の内周側の端部は前記内線の内周側の端部
より180゜内周側にずれており、前記ラップの内周側の
端部に形成され前記外線の内周側の端部と滑らかに接続
された凸円弧部分と、該凸円弧部分と前記内線の内周側
の端部とを滑らかに接続しかつ前記凸円弧部分の半径よ
り旋回スクロールの旋回半径分だけ大きい半径とした凹
円弧部分とを有し、前記凸円弧部分及び凹円弧部分で形
成される前記ラップの内周端側部分には精密成形により
弾性のある樹脂層を形成し、前記ラップを構成する金属
製の母材は一定の厚さで形成されており、前記内周端側
部分を前記樹脂層で円弧形状に形成することを特徴とす
るものである。 〔作用〕 本発明は上述したように構成したので、以下の作用が
ある。 （ａ） 凸円弧部分及び凹円弧部分で形成されるラップ
の内周端側部分には精密成形により形成した弾性のある
樹脂層を形成しているので、固定スクロールと旋回スク
ロールを組み合わせた時のラップ間ギャップを小さくす
ることができる。すなわち、ギャップを小さくすること
により、固定スクロールと旋回スクロールとが強く接触
することがあっても、樹脂層が弾性変形するので、スク
ロールの損傷を防止できる。このように本発明では、ラ
ップ中心部を球根形状にし、かつ弾性のある樹脂層によ
り圧縮室のデッドボリュームを大幅に小さくすることが
でき、この結果スクロール径を小さくすることができ
る。また、ラップ間ギャップを小さくできるので圧縮室
からの気体の漏れを少なくし、性能を向上することもで
きる。 （ｂ） ラップの内周端側部分は凸円弧部分及び凹円弧
部分により膨らんだ歯厚の大きなラップ形状に構成して
いるので、樹脂層を形成する金型の樹脂注入ゲートを十
分大きくすることができ、しかもラップの歯厚より小さ
くできるから樹脂層形成後に金型を外した際に、注入ゲ
ート形状により生じるバリが、ラップ幅より外側にはみ
出して生ずることなく、そのバリ除去ための機械加工を
不要にできる。また、金型の前記樹脂注入ゲートを大き
くすることができることから、樹脂の注入が容易になる
と共に金型の製作を容易にできる。 （ｃ） 弾性のある樹脂層は金属に比べ初期摩耗が大の
ため、運転開始後すぐラップどうしがなじみ、ラップ間
ギャップが小さく圧縮室からの気体漏れを少なくできる
と共に、スクロールの旋回運動をスムーズに行わせるこ
とがてきる。 〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図はスクロール圧縮機の全体縦断面図である。密
閉容器１内に、圧縮機部２と電動機部３が収納されてい
る。圧縮機部２は固定スクロール部材４と旋回スクロー
ル部材５を互いに噛合せて圧縮室（密閉空間）９が形成
される。固定スクロール部材４は、円板状の鏡板4aと、
これに直立しインボリュート曲線あるいはこれに近似の
曲線に形成されたラップ4bとからなり、その中心部に吐
出口10,外周部に吸入口７を備えている。旋回スクロー
ル部材５は円板状の鏡板5aと、これに直立し、固定スク
ロールのラップと同一形状に形成されたラップ5bと、鏡
板の反ラップ面に形成されたボス5cとからなっている。
フレーム11は中央部に軸受部11aを形成し、この軸受部
に回転軸14が支承され、回転軸先端の偏心軸14aは、上
記ボス5cに旋回運動が可能なように挿入されている。ま
たフレーム11には固定スクロール部材４が複数本のボル
トによって固定され、旋回スクロール部材５はオルダム
リングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構12によ
ってフレーム11に支承され、旋回スクロール部材５は固
定スクロール部材４に対して、自転しないで旋回運動を
するように形成されている。回転軸14には下部に電動機
部３を直結している。 固定スクロール部材４の吸入口７には密閉容器１を貫
通して吸入管17が接続され、前記吐出口10が開口する吐
出室1aは通路18a,18bを介して下部室1bと連通し、更に
密閉容器１を貫通する吐出管19に連通している。 旋回スクロール部材５の背面とフレーム11で囲まれた
空間（以下背圧室と称す）20には、旋回，固定の両スク
ロール部材で形成される複数の圧縮室９内のガス圧によ
るスラスト方向のガス力（この力は、旋回スクロール部
材５を下方に押し下げようとする離反力となる。）に対
抗するため吸入圧力（低圧側圧力）と吐出圧力の中間の
圧力が作用する。この中間圧力の設定は旋回スクロール
５の鏡板5aに細孔（図示せず）を設け、この細孔を介し
てスクロール内部のガスを背圧室20に導き、旋回スクロ
ールの背面にガスを作用させて行う。 回転軸14及び偏心軸14aには各軸受部へ給油を行うた
めの給油孔（図示せず）が回転軸14の下端に突出した給
油管14bから偏心軸14aの上端面まで穿設され、給油管14
bは密閉容器１底部の潤滑油６内に浸漬されている。 上記構造のスクロール圧縮機は、電動機３を直結した
回転軸14の回転により、偏心軸14aが偏心回転すること
により、ボス5cを介し、旋回スクロール部材５は旋回運
動をする。この旋回運動により、圧縮室９は次第に中心
に移動して容積が減少する。低温低圧の冷媒ガスは吸入
管17から吸入口７を経て固定スクロール内の外周部の吸
入室８に入り、上記のように圧縮されて圧力を高め中央
の吐出口10から吐出室1aに吐出される。この高温・高圧
の冷媒ガスは通路18a,18bを介し下部室1bに流入し、次
いで吐出管19から外部へ吐出される。 圧縮部の形状を第２図と第３図により説明する。 第２図は固定スクロールと旋回スクロールを組合せた
状態を示している。 ラップ4b,4b′および5b,5b′は後に述べるように母材
の表面に精密成形した樹脂層を形成した複合材料からな
っている。本図のラップ形状はその外形を示している。
特徴的なことはラップの中心部4b′,5b′の部分が球根
状に膨らんでいることである。この膨らみ部の形状は以
下のようになっている。 第３図は第２図の5b,5b′の部分を拡大したものであ
る。 外線ABおよび内線Ａ′,B′はインボリュート曲線であ
り、その巻き始めＡとＡ′は巻き角が180゜ずれてい
る。無圧縮期間が存在しないための十分条件としてB,
B′はそれぞれA,A′から360゜伸開させた位置にとって
いる。旋回半径をε，歯厚をｔとすると、インボリュー
ト基円半径ａは次の様に表わされる。 巻き角をλとして、外線の位相角を０とすると、外線
ABの式は次の様になる。 内線Ａ′Ｂ′の式は、β＝t/aとして次の様になる。 Ａ点の巻き角をλ１とするとＡ′点の巻き角は、λ１
＋πであり、Ｂ点はλ１＋２π、Ｂ′点はλ１＋３πに
とっている。 Ａ点から内側は半径ｒの凸の円弧になめらかにつなが
り、Ａ′から内側は半径Ｒの凹の円弧になめらかにつな
がっている。凸の円弧と凹の円弧は中央部Ｃでやはりな
めらかにつながっている。Ｒとｒは次の関係にあること
が必要である。 Ｒ＝ｒ＋ε またｒは次の式で表わされることが必要である。 Ｐ点の座標（xp,yp）は、γ＝r/aとして次式で表わさ
れる。 Ｐ′点は中心点に対しＰ点と点対称の位置にあり、座
標（xp,yp）は次式で表わされる。 凸の円弧角と凹の円弧角は同じで、Ψとすると、Ψは
次式で表わされる。 第４図は圧縮部の圧縮原理を示している。図は固定圧
縮部材４の吸入室７を含む内部の断面とこれに組合わせ
た旋回圧縮部材５の歯の断面のみを表わしており、圧縮
室は両圧縮部材の鏡板面にはさまれた間の密閉空間とし
て形成されるものとする。また図は旋回圧縮部材がほぼ
90゜ずつ旋回するごとに表わされており、→→→
→のサイクルをたどるものとする。 は圧縮室が吸入室７との連通を断ち、最大密閉容積
V1＋V1′が形成されたところである。以後，と進む
に従って圧縮室容積はV2＋V2′,V3＋V3′と減少する。
ここでV1とV1′,V2とV2′V3とV3′はそれぞれ等しい容
積になり、圧力も等しくなることは両圧縮要素の歯の形
状が同じであることから明らかである。さらに進んで再
びでは圧縮室は１つになり容積V5はV4＋V4′よりさら
に小さくなっている。以後圧縮容積はのV6,のV7と
さらに小さくなり、再びでは遂に０となる。 ラップの形状は第５図に示す形でもよい。本形状が第
３図の形状と異なるのは、凸の円弧ACと凹の円弧Ａ′
Ｃ′とは直接つながっておらず、両円弧の共通接線CC′
では結ばれている点である。 前記の曲線の式、座標，諸元と異なる点にみあげると
次の様になる。 ここに、 であり、ｌは直線CC′の長さを表わしている。 この実施例も前記実施例と同様の圧縮原理で圧縮し、
最終的には圧縮室の容積が０になる。 次に本発明に係るスクロール部材の具体的構成と成形
方法について説明する。 第６図は旋回スクロールの縦断面を示している。 母材は5bから5b′に至るまで鋳物、鋼もしくは板金等
でつくられた厚さが一定のものをうず巻状に形成し、中
心付近の球根形状の部分のみ樹脂層によって形成されて
いる。 本旋回スクロールの縦断面を第７図に、またその成形
方法を第８図に示すが、成形方法について以下に詳述す
る。 図に示すように旋回スクロール５の母材５−１を鋳
物，鋼など強度，剛性の高い物であるかじめ製作してお
き、ラップ部5b−1,5b′−１および鏡板部5a−１の表面
に樹脂層5cを精密成形する。 第８図において、５−１は旋回スクロールの母材、30
はラップ形状の精密な寸法になるよう溝を形成した金型
であり、母材５−１のラップ部5b−1,5b−１′及び鏡板
部5a−１との間に、樹脂流動分だけの隙間5c′が存在
し、径がラップ5b′の歯厚より小さい樹脂注入ゲート30
aをラップ中心付近の部分5b′−１の端面に対向するよ
うに設けてある。また31は母材５−１を反ラップ面で支
持する金型で、金型30,母材５−１とともに組合わされ
て、樹脂成形隙間5c′を形成する。そして樹脂注入ゲー
ト30aから可塑性の樹脂を注入し、隙間5c′全体に行き
わたったところで硬化させて第７図に示すような樹脂コ
ーティングされたスクロール部材を得る。この時樹脂注
入ゲート30a部に満たされた樹脂は金型をはずす時にラ
ップ5b′の端面にわずかに窪みができるような形で切り
離せるように注入ゲート形状を工夫する。このようにす
ると窪み部はラップの歯厚より径が小さく圧縮室内のガ
スのシール性には何ら悪影響を及ぼさず、突起部は存在
しないから、成形されたスクロール部材のラップ部およ
び鏡板面は機械加工を一切必要としない。また樹脂注入
ゲートを中心付近に設けたことによりゲートは１個でよ
く、２個のゲートから注入した時のような樹脂の合流点
にウェルドラインができて精度を損なったり強度不足に
なるようなこともない。本成形方法は旋回スクロールの
実施例について述べたが、固定スクロールについても同
様の方法により成形加工する。 本実施例によれば、スクロールラップは母材の表面に
弾性のある樹脂層があるため金属のみで作られたラップ
に比較して固定スクロールと旋回スクロールを組合せた
時のラップ間ギャップを小さくしてもラップ同志の接触
による問題が少なくなる。従って圧縮室からのガスのも
れを小さくすることができ、性能向上にも寄与するもの
である。 〔発明の効果〕 本発明によれば以下の効果が得られる。 （ｉ） 凸円弧部分及び凹円弧部分で形成されるラップ
の内周端側部分には精密成形により形成した弾性のある
樹脂層を形成しているので、圧縮室のデッドボリューム
を大幅に小さくすることができ、この結果スクロール径
を小さくすることができる。また、ラップ間ギャップを
小さくできるので圧縮室からの気体の漏れを少なくし、
性能を向上することができる。 （ii） ラップの内周端側部分は凸円弧部分及び凹円弧
部分により膨らんだ歯厚の大きなラップ形状に構成して
いるので、金型の樹脂注入ゲートを大きくしても、ラッ
プの歯厚より小さくできるから樹脂形成後金型を外した
際のバリ除去のための機械加工を不要にできる。また、
樹脂の注入も容易になると共に金型の製作も容易にな
る。
して所定の精度を得るか、特開昭58−91388号公報に示
されたように、ラップ表面に精密成形の樹脂層を形成し
て所定の精度を得ていた。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記特開昭58−91388号公報に記載の従来の
装置ではラップの厚さが薄い場合、ラップに樹脂層を形
成するための金型の樹脂注入ゲートを精度の必要な部分
に設けなければならず、その部分だけは樹脂成形後仕上
げ加工をする必要があり、完全に無加工にできないとい
う問題があった。 本発明の目的は、スクロール径が小さくかつ圧縮室か
らの気体の漏れも少なくでき、しかも製作も容易なスク
ロール流体機械を得ることにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明のスクロール流体
機械は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロー
ル部材及び旋回スクロール部材をラップを互いに内側に
して噛合せ、該固定スクロール部材には中心部に開口す
る吐出口と、外周部に開口する吸入口を設けるとともに
フレームで支持し、旋回スクロール部材をフレームに支
承された回転軸に連設された偏心軸部に係合し、旋回ス
クロール部材を自転することなく固定スクロール部材に
対し旋回運動させ、前記吸入口よりガスを吸入し、両ス
クロール部材にて形成される密閉空間を中心に移動させ
容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを吐
出するスクロール流体機械において、前記ラップの渦巻
形状は、インボリュート曲線の渦巻状の外線と内線を有
し、前記外線の内周側の端部は前記内線の内周側の端部
より180゜内周側にずれており、前記ラップの内周側の
端部に形成され前記外線の内周側の端部と滑らかに接続
された凸円弧部分と、該凸円弧部分と前記内線の内周側
の端部とを滑らかに接続しかつ前記凸円弧部分の半径よ
り旋回スクロールの旋回半径分だけ大きい半径とした凹
円弧部分とを有し、前記凸円弧部分及び凹円弧部分で形
成される前記ラップの内周端側部分には精密成形により
弾性のある樹脂層を形成し、前記ラップを構成する金属
製の母材は一定の厚さで形成されており、前記内周端側
部分を前記樹脂層で円弧形状に形成することを特徴とす
るものである。 〔作用〕 本発明は上述したように構成したので、以下の作用が
ある。 （ａ） 凸円弧部分及び凹円弧部分で形成されるラップ
の内周端側部分には精密成形により形成した弾性のある
樹脂層を形成しているので、固定スクロールと旋回スク
ロールを組み合わせた時のラップ間ギャップを小さくす
ることができる。すなわち、ギャップを小さくすること
により、固定スクロールと旋回スクロールとが強く接触
することがあっても、樹脂層が弾性変形するので、スク
ロールの損傷を防止できる。このように本発明では、ラ
ップ中心部を球根形状にし、かつ弾性のある樹脂層によ
り圧縮室のデッドボリュームを大幅に小さくすることが
でき、この結果スクロール径を小さくすることができ
る。また、ラップ間ギャップを小さくできるので圧縮室
からの気体の漏れを少なくし、性能を向上することもで
きる。 （ｂ） ラップの内周端側部分は凸円弧部分及び凹円弧
部分により膨らんだ歯厚の大きなラップ形状に構成して
いるので、樹脂層を形成する金型の樹脂注入ゲートを十
分大きくすることができ、しかもラップの歯厚より小さ
くできるから樹脂層形成後に金型を外した際に、注入ゲ
ート形状により生じるバリが、ラップ幅より外側にはみ
出して生ずることなく、そのバリ除去ための機械加工を
不要にできる。また、金型の前記樹脂注入ゲートを大き
くすることができることから、樹脂の注入が容易になる
と共に金型の製作を容易にできる。 （ｃ） 弾性のある樹脂層は金属に比べ初期摩耗が大の
ため、運転開始後すぐラップどうしがなじみ、ラップ間
ギャップが小さく圧縮室からの気体漏れを少なくできる
と共に、スクロールの旋回運動をスムーズに行わせるこ
とがてきる。 〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図はスクロール圧縮機の全体縦断面図である。密
閉容器１内に、圧縮機部２と電動機部３が収納されてい
る。圧縮機部２は固定スクロール部材４と旋回スクロー
ル部材５を互いに噛合せて圧縮室（密閉空間）９が形成
される。固定スクロール部材４は、円板状の鏡板4aと、
これに直立しインボリュート曲線あるいはこれに近似の
曲線に形成されたラップ4bとからなり、その中心部に吐
出口10,外周部に吸入口７を備えている。旋回スクロー
ル部材５は円板状の鏡板5aと、これに直立し、固定スク
ロールのラップと同一形状に形成されたラップ5bと、鏡
板の反ラップ面に形成されたボス5cとからなっている。
フレーム11は中央部に軸受部11aを形成し、この軸受部
に回転軸14が支承され、回転軸先端の偏心軸14aは、上
記ボス5cに旋回運動が可能なように挿入されている。ま
たフレーム11には固定スクロール部材４が複数本のボル
トによって固定され、旋回スクロール部材５はオルダム
リングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構12によ
ってフレーム11に支承され、旋回スクロール部材５は固
定スクロール部材４に対して、自転しないで旋回運動を
するように形成されている。回転軸14には下部に電動機
部３を直結している。 固定スクロール部材４の吸入口７には密閉容器１を貫
通して吸入管17が接続され、前記吐出口10が開口する吐
出室1aは通路18a,18bを介して下部室1bと連通し、更に
密閉容器１を貫通する吐出管19に連通している。 旋回スクロール部材５の背面とフレーム11で囲まれた
空間（以下背圧室と称す）20には、旋回，固定の両スク
ロール部材で形成される複数の圧縮室９内のガス圧によ
るスラスト方向のガス力（この力は、旋回スクロール部
材５を下方に押し下げようとする離反力となる。）に対
抗するため吸入圧力（低圧側圧力）と吐出圧力の中間の
圧力が作用する。この中間圧力の設定は旋回スクロール
５の鏡板5aに細孔（図示せず）を設け、この細孔を介し
てスクロール内部のガスを背圧室20に導き、旋回スクロ
ールの背面にガスを作用させて行う。 回転軸14及び偏心軸14aには各軸受部へ給油を行うた
めの給油孔（図示せず）が回転軸14の下端に突出した給
油管14bから偏心軸14aの上端面まで穿設され、給油管14
bは密閉容器１底部の潤滑油６内に浸漬されている。 上記構造のスクロール圧縮機は、電動機３を直結した
回転軸14の回転により、偏心軸14aが偏心回転すること
により、ボス5cを介し、旋回スクロール部材５は旋回運
動をする。この旋回運動により、圧縮室９は次第に中心
に移動して容積が減少する。低温低圧の冷媒ガスは吸入
管17から吸入口７を経て固定スクロール内の外周部の吸
入室８に入り、上記のように圧縮されて圧力を高め中央
の吐出口10から吐出室1aに吐出される。この高温・高圧
の冷媒ガスは通路18a,18bを介し下部室1bに流入し、次
いで吐出管19から外部へ吐出される。 圧縮部の形状を第２図と第３図により説明する。 第２図は固定スクロールと旋回スクロールを組合せた
状態を示している。 ラップ4b,4b′および5b,5b′は後に述べるように母材
の表面に精密成形した樹脂層を形成した複合材料からな
っている。本図のラップ形状はその外形を示している。
特徴的なことはラップの中心部4b′,5b′の部分が球根
状に膨らんでいることである。この膨らみ部の形状は以
下のようになっている。 第３図は第２図の5b,5b′の部分を拡大したものであ
る。 外線ABおよび内線Ａ′,B′はインボリュート曲線であ
り、その巻き始めＡとＡ′は巻き角が180゜ずれてい
る。無圧縮期間が存在しないための十分条件としてB,
B′はそれぞれA,A′から360゜伸開させた位置にとって
いる。旋回半径をε，歯厚をｔとすると、インボリュー
ト基円半径ａは次の様に表わされる。 巻き角をλとして、外線の位相角を０とすると、外線
ABの式は次の様になる。 内線Ａ′Ｂ′の式は、β＝t/aとして次の様になる。 Ａ点の巻き角をλ１とするとＡ′点の巻き角は、λ１
＋πであり、Ｂ点はλ１＋２π、Ｂ′点はλ１＋３πに
とっている。 Ａ点から内側は半径ｒの凸の円弧になめらかにつなが
り、Ａ′から内側は半径Ｒの凹の円弧になめらかにつな
がっている。凸の円弧と凹の円弧は中央部Ｃでやはりな
めらかにつながっている。Ｒとｒは次の関係にあること
が必要である。 Ｒ＝ｒ＋ε またｒは次の式で表わされることが必要である。 Ｐ点の座標（xp,yp）は、γ＝r/aとして次式で表わさ
れる。 Ｐ′点は中心点に対しＰ点と点対称の位置にあり、座
標（xp,yp）は次式で表わされる。 凸の円弧角と凹の円弧角は同じで、Ψとすると、Ψは
次式で表わされる。 第４図は圧縮部の圧縮原理を示している。図は固定圧
縮部材４の吸入室７を含む内部の断面とこれに組合わせ
た旋回圧縮部材５の歯の断面のみを表わしており、圧縮
室は両圧縮部材の鏡板面にはさまれた間の密閉空間とし
て形成されるものとする。また図は旋回圧縮部材がほぼ
90゜ずつ旋回するごとに表わされており、→→→
→のサイクルをたどるものとする。 は圧縮室が吸入室７との連通を断ち、最大密閉容積
V1＋V1′が形成されたところである。以後，と進む
に従って圧縮室容積はV2＋V2′,V3＋V3′と減少する。
ここでV1とV1′,V2とV2′V3とV3′はそれぞれ等しい容
積になり、圧力も等しくなることは両圧縮要素の歯の形
状が同じであることから明らかである。さらに進んで再
びでは圧縮室は１つになり容積V5はV4＋V4′よりさら
に小さくなっている。以後圧縮容積はのV6,のV7と
さらに小さくなり、再びでは遂に０となる。 ラップの形状は第５図に示す形でもよい。本形状が第
３図の形状と異なるのは、凸の円弧ACと凹の円弧Ａ′
Ｃ′とは直接つながっておらず、両円弧の共通接線CC′
では結ばれている点である。 前記の曲線の式、座標，諸元と異なる点にみあげると
次の様になる。 ここに、 であり、ｌは直線CC′の長さを表わしている。 この実施例も前記実施例と同様の圧縮原理で圧縮し、
最終的には圧縮室の容積が０になる。 次に本発明に係るスクロール部材の具体的構成と成形
方法について説明する。 第６図は旋回スクロールの縦断面を示している。 母材は5bから5b′に至るまで鋳物、鋼もしくは板金等
でつくられた厚さが一定のものをうず巻状に形成し、中
心付近の球根形状の部分のみ樹脂層によって形成されて
いる。 本旋回スクロールの縦断面を第７図に、またその成形
方法を第８図に示すが、成形方法について以下に詳述す
る。 図に示すように旋回スクロール５の母材５−１を鋳
物，鋼など強度，剛性の高い物であるかじめ製作してお
き、ラップ部5b−1,5b′−１および鏡板部5a−１の表面
に樹脂層5cを精密成形する。 第８図において、５−１は旋回スクロールの母材、30
はラップ形状の精密な寸法になるよう溝を形成した金型
であり、母材５−１のラップ部5b−1,5b−１′及び鏡板
部5a−１との間に、樹脂流動分だけの隙間5c′が存在
し、径がラップ5b′の歯厚より小さい樹脂注入ゲート30
aをラップ中心付近の部分5b′−１の端面に対向するよ
うに設けてある。また31は母材５−１を反ラップ面で支
持する金型で、金型30,母材５−１とともに組合わされ
て、樹脂成形隙間5c′を形成する。そして樹脂注入ゲー
ト30aから可塑性の樹脂を注入し、隙間5c′全体に行き
わたったところで硬化させて第７図に示すような樹脂コ
ーティングされたスクロール部材を得る。この時樹脂注
入ゲート30a部に満たされた樹脂は金型をはずす時にラ
ップ5b′の端面にわずかに窪みができるような形で切り
離せるように注入ゲート形状を工夫する。このようにす
ると窪み部はラップの歯厚より径が小さく圧縮室内のガ
スのシール性には何ら悪影響を及ぼさず、突起部は存在
しないから、成形されたスクロール部材のラップ部およ
び鏡板面は機械加工を一切必要としない。また樹脂注入
ゲートを中心付近に設けたことによりゲートは１個でよ
く、２個のゲートから注入した時のような樹脂の合流点
にウェルドラインができて精度を損なったり強度不足に
なるようなこともない。本成形方法は旋回スクロールの
実施例について述べたが、固定スクロールについても同
様の方法により成形加工する。 本実施例によれば、スクロールラップは母材の表面に
弾性のある樹脂層があるため金属のみで作られたラップ
に比較して固定スクロールと旋回スクロールを組合せた
時のラップ間ギャップを小さくしてもラップ同志の接触
による問題が少なくなる。従って圧縮室からのガスのも
れを小さくすることができ、性能向上にも寄与するもの
である。 〔発明の効果〕 本発明によれば以下の効果が得られる。 （ｉ） 凸円弧部分及び凹円弧部分で形成されるラップ
の内周端側部分には精密成形により形成した弾性のある
樹脂層を形成しているので、圧縮室のデッドボリューム
を大幅に小さくすることができ、この結果スクロール径
を小さくすることができる。また、ラップ間ギャップを
小さくできるので圧縮室からの気体の漏れを少なくし、
性能を向上することができる。 （ii） ラップの内周端側部分は凸円弧部分及び凹円弧
部分により膨らんだ歯厚の大きなラップ形状に構成して
いるので、金型の樹脂注入ゲートを大きくしても、ラッ
プの歯厚より小さくできるから樹脂形成後金型を外した
際のバリ除去のための機械加工を不要にできる。また、
樹脂の注入も容易になると共に金型の製作も容易にな
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例のスクロール流体機械の全体縦
断面図、第２図〜第５図はその形状、作用を示すスクロ
ール横断面図、第６図はラップの実施例の横断面図、第
７図,8図はラップの構造，成形加工方法を示す断面図で
ある。 ４……固定スクロール、4b,4b′……固定スクロールラ
ップ、５……旋回スクロール、5b,5b′……旋回スクロ
ールラップ、30……樹脂成形金型、30a……樹脂注入ゲ
ート。
断面図、第２図〜第５図はその形状、作用を示すスクロ
ール横断面図、第６図はラップの実施例の横断面図、第
７図,8図はラップの構造，成形加工方法を示す断面図で
ある。 ４……固定スクロール、4b,4b′……固定スクロールラ
ップ、５……旋回スクロール、5b,5b′……旋回スクロ
ールラップ、30……樹脂成形金型、30a……樹脂注入ゲ
ート。
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フロントページの続き
(72)発明者 菊地 勝昭
清水市村松390番地 株式会社日立製作
所機械研究所内
(72)発明者 前田 英二
清水市村松390番地 株式会社日立製作
所清水工場内
(72)発明者 金井 保之
清水市村松390番地 株式会社日立製作
所清水工場内
(72)発明者 金田 愛三
横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社
日立製作所生産技術研究所内
(56)参考文献 特開 昭58−91388（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−79088（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−57687（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−249688（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−23284（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール部
材及び旋回スクロール部材を、ラップを互いに内側にし
て噛合せ、該固定スクロール部材には中心部に開口する
吐出口と、外周部に開口する吸入口を設けるとともにフ
レームで支持し、旋回スクロール部材をフレームに支承
された回転軸に連設された偏心軸部に係合し、旋回スク
ロール部材を自転することなく固定スクロール部材に対
し旋回運動させ、前記吸入口よりガスを吸入し、両スク
ロール部材にて形成される密閉空間を中心に移動させ容
積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを吐出
するスクロール流体機械において、前記ラップの渦巻形
状は、インボリュート曲線の渦巻状の外線と内線を有
し、前記外線の内周側の端部は前記内線の内周側の端部
より180゜内周側にずれており、前記ラップの内周側の
端部に形成され前記外線の内周側の端部と滑らかに接続
された凸円弧部分と、該凸円弧部分と前記内線の内周側
の端部とを滑らかに接続しかつ前記凸円弧部分の半径よ
り旋回スクロールの旋回半径分だけ大きい半径とした凹
円弧部分とを有し、前記凸円弧部分及び凹円弧部分で形
成される前記ラップの内周端側部分には精密成形により
弾性のある樹脂層を形成し、前記ラップを構成する金属
製の母材は一定の厚さで形成されており、前記内周端側
部分を前記樹脂層で円弧形状に形成することを特徴とす
るスクロール流体機械。 ２．前記ラップ母材は金属板を渦巻状に曲げ加工して形
成される特許請求の範囲第１項記載のスクロール流体機
械。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61082045A JP2695770B2 (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | スクロール流体機械 |
| DE19873711986 DE3711986A1 (de) | 1986-04-11 | 1987-04-09 | Kompressor in spiralbauweise und verfahren zu seiner herstellung |
| US07/037,849 US4802831A (en) | 1986-04-11 | 1987-04-13 | Fluid machine with resin-coated scroll members |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61082045A JP2695770B2 (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | スクロール流体機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62240490A JPS62240490A (ja) | 1987-10-21 |
| JP2695770B2 true JP2695770B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=13763541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61082045A Expired - Lifetime JP2695770B2 (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | スクロール流体機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2695770B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013181487A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | スクロール圧縮機 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5557687A (en) * | 1978-10-20 | 1980-04-28 | Hitachi Ltd | Working method of scroll for scroll compressor |
| JPS5891388A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | スクロ−ル流体機械 |
| JPS5979088A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | スクロ−ル圧縮機 |
| JPS6023284U (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-18 | 株式会社日立製作所 | 圧縮機 |
| JPS60249688A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転式流体機械 |
-
1986
- 1986-04-11 JP JP61082045A patent/JP2695770B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013181487A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | スクロール圧縮機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62240490A (ja) | 1987-10-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |