JP2955111B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

スクロール型流体機械

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JP2955111B2
JP2955111B2 JP2947692A JP2947692A JP2955111B2 JP 2955111 B2 JP2955111 B2 JP 2955111B2 JP 2947692 A JP2947692 A JP 2947692A JP 2947692 A JP2947692 A JP 2947692A JP 2955111 B2 JP2955111 B2 JP 2955111B2
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洋一 坂尾
龍平 谷垣
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機、膨張機等とし
て用いられるスクロール型流体機械に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図は従来のスクロール型圧縮機の断面
図である。図において、1は密閉ハウジングで、カップ
状本体2とこれにボルト3によって締結されたフロント
ケース4からなる。このフロントケース4を貫通する回
転軸7はベアリング8及び9を介してフロントケース4
に回転自在に支持されている。ハウジング1内には固定
スクロール10及び旋回スクロール14が配設されてい
る。
【0003】固定スクロール10は端板11とその内面
に立設された渦巻き状ラップ12とを備え、この端板1
1はボルト13によってカップ状本体2に締結されてい
る。そして、渦巻き状ラップ12の先端面には渦巻きに
沿って凹溝が穿設され、この凹溝内には渦巻き状のチッ
プシール17が嵌入配設されている。旋回スクロール1
4は端板15とその内面に立設された渦巻き状ラップ1
6とを備え、この渦巻き状ラップ16は上記渦巻き状ラ
ップ12と実質的に同一の形状を有し、その先端面には
渦巻きに沿って凹溝が穿設され、この凹溝内には渦巻き
状のチップシール18が嵌入配設されている。旋回スク
ロール14と固定スクロール10とは相互に公転旋回半
径二倍だけ偏心し、かつ、180度だけ角度をずらせて
図示のように噛み合わされ、チップシール17は端板1
5の内面に密接し、チップシール18は端板11の内面
に密接し、渦巻き状ラップ12と16の側面は互いに複
数の箇所で線接触する。このようにして、渦巻きの中心
に対してほぼ点対称をなす複数の圧縮室19a,19b
が限界されている。
【0004】端板15の外面中央部に穿設された円筒状
のボス20の内部にはドライブブッシュ21が旋回軸受
23を介して回動自在に収容され、このドライブブッシ
ュ21に穿設された偏心孔24内には回転軸7の内端に
突設された偏心ピン25が回動自在に嵌合されている。
そして、このドライブブッシュ21にはバランスウエイ
ト27が固定されている。端板15の外面の外周縁とフ
ロントケース4の内面との間にはスラスト軸受を兼ねる
自転阻止機構26が配設されている。回転軸7のボス7
aにはサブバランスウエイト5が複数のボルト6によっ
て締結されている。しかして、回転軸7を回転させる
と、偏心ピン25、ドライブブッシュ21、旋回軸受2
3、ボス20を介して旋回スクロール14が駆動され、
旋回スクロール14は自転阻止機構26によってその自
転を阻止されながら公転旋回半径を半径とする円軌道上
を公転旋回運動する。
【0005】旋回スクロール14が公転旋回運動する
と、渦巻き状ラップ12と16との線接触部が次第に渦
巻きの中心に向かって移動し、この結果、圧縮室19
a,19bが容積を減少しながら、渦巻き中心に向かっ
て移動する。これに伴って、図示しない吸入口を通って
吸入室28へ流入したガスは、渦巻き状ラップ12と1
6との外終端開口部から圧縮室19a,19b内に取り
込まれて圧縮されながら中心室22に至り、ここから固
定スクロール10の端板11に穿設された吐出ポート2
9を通り吐出弁30を押し開いて端板11とハウジング
1によって限界された吐出キャビティ31へ吐出され、
そこから図示しない吐出口を経て流出する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のスクロール
型流体機械においては、固定スクロール10と旋回スク
ロール14とは図示すように各々の渦巻き状ラップ1
6(12)の先端面が相手側の端板11(15)の内面
と隙間cを有するように組み付けられている。そして、
旋回スクロール14の公転旋回運動中には、凹溝に埋設
されたチップシール18(17)が凹溝から圧縮室19
a,19bのガス圧に基づいて浮上して端板11(1
5)の内面と密接することによって圧縮室19a,19
bを密封するようになっている。
【0007】ところで、旋回スクロール14が図11の
破線に示すように傾いた場合、この旋回スクロール14
の傾きによって端板15(11)の外周部に位置する渦
巻き状ラップ16(12)が互いに相手側の端板11
(15)の内面に接触することによって齧りを生じた
り、変形したりする他、この変形に伴って凹溝が狭小化
されることによってチップシール18(17)が拘束さ
れ凹溝から浮上不能となって圧縮室19a,19bの密
封不良を招く等の不具合があった。
【0008】本発明は、旋回スクロールが傾いた状態で
公転旋回運動した場合にも、渦巻き状ラップが相手側の
端板に接触する事態を回避して、渦巻き状ラップの齧
り、変形を防止することができ、あるいは、渦巻き状ラ
ップが相手側の端板に接触した場合でも、その変形を抑
制して、圧縮室の密封性を確保することのできるスクロ
ール型流体機械を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、次の特徴を有
するスクロール型流体機械に関するものである。(1 )それぞれの端板の内面に渦巻き状ラップを立設し
た固定スクロールと旋回スクロールとを互いに噛み合わ
せ、上記渦巻き状ラップの先端面に穿設された凹溝内に
チップシールを埋設してなるスクロール型流体機械にお
いて、上記固定スクロール及び旋回スクロールの少なく
とも一方の渦巻き状ラップをその終端から渦巻きに沿っ
て角度360度進んだ範囲に亘り、上記チップシールよ
りも高さが低く、かつ上記ラップの内側から外側に向か
って高さが低下するように形成したこと。 ()前項に記載のスクロール型流体機械において、渦
巻き状ラップに穿設された凹溝の外側の歯部を同凹溝の
内側の歯部より厚く形成したこと。 ()それぞれの端板の内面に渦巻き状ラップを立設し
た固定スクロールと旋回スクロールとを互いに噛み合わ
せ、上記渦巻き状ラップの先端面に穿設された凹溝内に
チップシールを埋設してなるスクロール型流体機械にお
いて、上記固定スクロール及び旋回スクロールの少なく
とも一方の渦巻き状ラップを、その終端から渦巻きに沿
って角度360度進んだ範囲に亘り、上記凹溝よりも外
側の部分の高さが内側の部分の高さ及び上記チップシー
ルの高さよりも低くなるように形成したこと。
【0010】
【作用】本発明においては、上記各項の手段に対応して
次の各項の作用を有するものである。(1 )旋回スクロールが傾いた状態で公転旋回運動する
場合、この旋回スクロールの傾きによって端板の外周部
に位置する渦巻き状ラップの外側端が相手側の端板の方
向に最も移動することとなるが、この箇所の渦巻き状ラ
ップはその内側から外側に向かって高さが低下するよう
に形成されているので、渦巻き状ラップの先端が相手側
の端板の内面に接触する事態を回避できる。殊に、請求
のように構成すれば、渦巻き状ラップの全幅を低下
させる加工を施こすことを要さず、上記ラップの凹溝の
外側の部分を加工するのみという少ない加工工数で以っ
て上記接触回避の効果が得られる。 ()旋回スクロールがある程度傾いても前記同様に歯
部が相手側の端板の内面に接触する事態を回避すること
ができる他、歯部が接触しても肉厚に形成されてその剛
性が大きくなっているので、歯部の変形を抑制すること
ができる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の第実施例の平面図、図
の渦巻き状ラップのJ−J断面図である。図におい
て、50は固定スクロール若しくは旋回スクロールのス
クロール部材で、その端板51には渦巻き状ラップ52
が立設されている。渦巻き状ラップ52の先端面には渦
巻きに沿って終端Eの近くまで凹溝53が穿設され、こ
の凹溝53内にチップシール54が嵌入配設されてい
る。
【0012】渦巻き状ラップ52の渦巻きに沿ってその
終端Eから角度360度進んだ位置Aまでの範囲におい
て、渦巻き状ラップ52の先端は、その内側52aから
その外側52bに向かって高さが低下するように形成さ
れている。本例では一定の角度θで傾斜している。ここ
に、傾斜角θはラップ52の先端面と相手側の端板51
の内面との間の隙間をc、端板51の外径をDとしたと
き、傾斜角θ=tan-1(c/D)の値を有し、旋回ス
クロールが傾きうる最大の傾斜角度となっている。
【0013】図は上記実施例のスクロールが旋回運動
中に傾斜した時の渦巻き状ラップの断面を示したもので
ある。図に示すように旋回スクロール50が傾いた状態
で公転旋回運動する場合、この旋回スクロール50の傾
きによって端板51の外周部に位置する渦巻き状ラップ
52の外側52bの先端が相手側の端板51の方向に最
も移動することとなるが、渦巻き状ラップ52はその内
側52aから外側52bに向かって高さが低くなるよう
に傾斜しているので、旋回スクロール50がある程度傾
いても渦巻き状ラップ52の先端が端板51の内面に接
触する事態を回避することができる。ことに渦巻き状ラ
ップ52を前記最大傾斜角度θ以上で傾斜せしめた場合
には旋回スクロール50が最大に傾いたときでも渦巻き
状ラップ52が端板51と接触することはなくなる。本
例では傾斜角を最大傾斜角度θに設定した場合について
示したが、これよりも小さい角度に傾斜させてもよく、
その場合でも、渦巻き状ラップ52の接触を抑制するこ
とができる。
【0014】図は本発明の第実施例の渦巻き状ラッ
プの断面図、図は本発明の第実施例の渦巻き状ラッ
プの断面図である。図に示す第実施例においては、
渦巻き状ラップ52の凹溝53よりも外側52bに連な
る部分のみを、該凹溝53側から外側52bへ向けて角
度θで以って傾斜させることにより、外側52bの高さ
を内側52aよりも低くしている。また図に示す第
実施例においては、上記渦巻き状ラップ52の上記凹溝
53よりも外側52bに連なる部分のみを、該凹溝53
側から外側へ向けて曲線状に低くしている。なお上記以
外の部分の構成は第実施例と同じである。上記第
実施例のように構成すれば、上記接触回避のための
加工は、凹溝53よりも外側52b寄りの部分のみであ
るので、加工工数が少なくて済む。
【0015】図は本発明の第実施例の渦巻き状ラッ
プの断面図である。渦巻き状ラップ52はその中央部に
穿設されている凹溝53より外側52b方向の歯部52
Bが他方の、即ち、凹溝53より内側52a方向の歯部
52Aよりも肉厚に形成されており、歯部52Bの剛性
が大きくなっている。この歯部52Bの厚さは渦巻き状
ラップ52の全体厚さに対する割合を20〜50%に設
定し、また、歯52Aに対する比率rを1.0<r=≦
2.5の範囲とすることが望ましい。また、歯部52B
は凹溝53より外側52bに向かって低く傾斜するよう
に曲線状に形成されている。なお、上記以外の部分の構
成は第実施例と同じである。
【0016】本実施例においては、旋回スクロール50
がある程度傾いても歯部52Bは凹溝53から外側52
b方向に向かって低く傾斜しているので、歯部52Bが
相手側の端板51の内面に接触する事態を回避すること
ができる。さらに、歯部52Bが接触しても肉厚に形成
されてその剛性が大きくなっているので、その変形を抑
制することができる。
【0017】第〜第実施例によれば、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渦巻き状ラッ
プをその終端から渦巻きに沿って角度360度進んだ範
囲に亘り、上記渦巻き状ラップの内側から外側に向かっ
て高さが低下するように形成したため、旋回スクロール
が傾いた状態で公転旋回運動した場合にも、渦巻き状ラ
ップが相手側の端板に接触する事態を回避でき、渦巻き
状ラップの齧り、変形を防止することができ、この結
果、圧縮室の密封性を確保することができる。
【0018】また、第実施例によれば、渦巻き状ラッ
プに穿設されている凹溝より外側の歯部を上記凹溝の他
の側の歯部よりも厚く形成したため、渦巻き状ラップが
相手側の端板に接触しても歯部の剛性が大きくなってい
るので、その変形を抑制することができ、この結果、圧
縮室の密封性を確保することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明のスクロール型流体機械は
(1)渦巻き状ラップの先端面に穿設された凹溝内にチ
ップシールを埋設し、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渦巻き状ラップをその終端から渦
巻きに沿って角度360度進んだ範囲に亘り、上記チッ
プシールよりも高さが低く、かつ上記ラップの内側から
外側に向かって高さが低下するように形成し、あるいは
さらに、()渦巻き状ラップに穿設された凹溝の外側
の歯部を同凹溝の内側の歯部より厚く形成してあるの
で、旋回スクロールが傾いた状態で公転旋回運動した場
合にも、渦巻き状ラップが相手側の端板に接触する事態
を回避して、渦巻き状ラップの齧り、変形を防止するこ
とができ、さらに、渦巻き状ラップが相手側の端板に接
触した場合でも、その変形を抑制して、圧縮室の密封性
を確保することができる。また、特に請求項のように
構成すれば、上記接触回避のための加工は凹溝よりも外
側寄りの部分のみで済むので、加工工数が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のスクロールの平面図。
【図2】図1の渦巻き状ラップのJ−J断面図。
【図3】同渦巻き状ラップの傾斜状態の断面図。
【図4】本発明の第2実施例の渦巻き状ラップの断面
図。
【図5】本発明の第3実施例の渦巻き状ラップの断面
図。
【図6】本発明の第4実施例の渦巻き状ラップの断面
図。
【図7】従来のスクロール型流体機械(圧縮機)の断面
図。
【図8】同流体機械の渦巻き状ラップの断面図。
【符号の説明】
50 スクロール部材(固定スクロール、旋
回スクロール) 51 端板 52 渦巻き状ラップ 52a 内側 52b 外側 52A,52B 歯部 53 凹溝 54 チップシール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯尾 孝征 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町3丁 目1番地 三菱重工業株式会社エアコン 製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−68583(JP,A) 実開 昭61−105785(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04C 18/02 311

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれの端板の内面に渦巻き状ラップ
    を立設した固定スクロールと旋回スクロールとを互いに
    噛み合わせ、上記渦巻き状ラップの先端面に穿設された
    凹溝内にチップシールを埋設してなるスクロール型流体
    機械において、上記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渦巻き状ラップをその終端から渦巻
    きに沿って角度360度進んだ範囲に亘り、上記チップ
    シールよりも高さが低く、かつ上記ラップの内側から外
    側に向かって高さが低下するように形成したことを特徴
    とするスクロール型流体機械。
  2. 【請求項2】 渦巻き状ラップに穿設された上記凹溝の
    外側の歯部を同凹溝の内側の歯部より厚く形成したこと
    を特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。
  3. 【請求項3】 それぞれの端板の内面に渦巻き状ラップ
    を立設した固定スクロールと旋回スクロールとを互いに
    噛み合わせ、上記渦巻き状ラップの先端面に穿設された
    凹溝内にチップシールを埋設してなるスクロール型流体
    機械において、上記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渦巻き状ラップを、その終端から渦
    巻きに沿って角度360度進んだ範囲に亘り、上記凹溝
    よりも外側の部分の高さが内側の部分の高さ及び上記チ
    ップシールの高さよりも低くなるように形成したことを
    特徴とするスクロール型流体機械。
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