JP2963886B2 - スクロールコンプレッサ - Google Patents

スクロールコンプレッサ

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JP2963886B2 JP9296553A JP29655397A JP2963886B2 JP 2963886 B2 JP2963886 B2 JP 2963886B2 JP 9296553 A JP9296553 A JP 9296553A JP 29655397 A JP29655397 A JP 29655397A JP 2963886 B2 JP2963886 B2 JP 2963886B2
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    • 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
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクロールコンプ
レッサに係り、特に、中間吸引圧力を少なくとも一つの
スクロール部材の先端に分岐させることによって、スク
ロールコンプレッサの分離圧力を最小にするための構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】スクロールコンプレッサは加熱換気空調
装置（ＨＶＡＣ：Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉ
ｎｇ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）と冷
凍産業において広く受け入れられつつある。スクロール
コンプレッサは、比較的に安価で、レシプロコンプレッ
サ（往復圧縮機）に相当する物よりも効率的でかつ低騒
音である。スクロールコンプレッサ技術は過去数年にわ
たって非常に発展している。しかしながら、スクロール
コンプレッサ設計においては、広範囲の吸引および放出
条件にわたって、信頼性のある動作を達成するための問
題が残っている。一つの主な問題は、旋回スクロール部
材と固定スクロール部材間の分離力を減少させることで
ある。
【０００３】図８は公知のスクロールコンプレッサ２０
の断面図である。旋回スクロール２２は、固定スクロー
ル２６に関して動かすためにシャフト２４を介して駆動
され、旋回スクロール２２と固定スクロール２６間に捕
らえられた流体を圧縮する。固定スクロール２６はスク
ロールラップ２８を有し、旋回スクロール２２はスクロ
ールラップ２７を有する。知られているように、２つの
スクロールラップは、ベースプレートに対向するフラン
クに沿った幾つかの点で互いに接触し、固定ラップと旋
回ラップ間の圧縮室を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】旋回スクロール２２と
固定スクロール２６間に捕らえられた冷却剤は、２つの
スクロール部材を互いに引き離そうとする分離力を生成
する。漏れを小さくしかつ不安定さを避けるために、２
つのスクロール部材を互いに接触するように維持するこ
とは望ましいことである。スクロールコンプレッサが不
安定になると、旋回スクロールは平衡でなくなる。その
代わりに、それが他の機械素材と接触するようになるま
で、旋回又は転倒する。その動作は、旋回スクロールの
旋回運動と結合して、部品の縁に沿って起こる軸方向の
接触を伴うある種のぐらぐらする動作になる。このぐら
つき又は不安定さは、分離した先端，スクロール面の縁
およびスクロール駆動ベアリングのかどばった不適当な
結合によって開かれた空隙を通る漏れによる。これらの
全ては、性能の損失とコンプレッサの早まった故障を導
く。
【０００５】結局は、分離力は旋回スクロール２２を固
定スクロール２６から押しのけようとする。この分離力
に対処するために、背圧室２９は、固定スクロール２６
に固定されているクランクケース３３に取付けられた２
つのシール素材３０と３２間に生成される。背圧室２９
は穴３４の如き穴からの流体を受ける。コンプレッサ２
０の特徴は、技術分野において知られており、この発明
の部分を形成するものではない。
【０００６】しかしながら、背後室領域の空間的な制限
と最大に達成できる背後室圧により、背後室力は大きさ
が制限される。
【０００７】本質的に、背後室２９における力は、分離
力に打ち勝たなければならずかつ旋回スクロールの不安
定性を避けるために充分に高くしなければならならない
ので、旋回スクロール２２を固定スクロール２６に対し
て押しのける。
【０００８】問題は、動作圧力が広範囲である冷凍への
適用で最も明白である。従って、コンプレッサ動作範囲
の制限を最小にするために、分離力を減らすことは望ま
しいことである。
【０００９】スクロールの一部の分離力が図９のグラフ
に示されている。点線２８はスクロールラップの先端部
分における位置を示す。知られているように、高い圧力
は、ラップ２８の一方の側に加えられ、低い圧力が対向
する側に存在する。分離力は、圧力が加えられる領域に
よって増加された圧力によって生成される。
【００１０】本発明よれば、スクロールラップに加えら
れる分離力の成分を減少させることができる。スクロー
ルラップ２８の先端を介して変わる圧力遷移又は傾斜３
５がある。遷移は、ラップの幅にわたる高圧力と低圧力
間が真直ぐな傾斜であることによって、近似される。
【００１１】その近似は必ずしも正確でないけれども、
一般的に良い近似値である。しかしながら、実際にはあ
る変化があり、圧力傾斜は必ずしも一定の勾配ではな
い。この発明によって解決されるべき問題は図９に示さ
れている一定の圧力傾斜を参照することによって説明さ
れる。しかしながら、勾配が曲線又は他の不規則な傾き
であることは理解すべきである。解決されるべき問題は
まだ存在する。
【００１２】図９に示すように、スクロールラップ２８
の幅方向に沿って分離圧力が変化しこの圧力変化を傾斜
３５の下のクロス−ハッチングによって示されている。
この圧力変化はその領域で大きくなり、分離力の一部に
なる。
【００１３】本来、スクロールラップは薄くかつ一定の
幅であった。スクロールラップの領域は比較的小さかっ
たので、スクロールラップの先端での分離力成分は従来
のシステムのこのタイプでは比較的に小さかった。
【００１４】しかしながら、最近では、図８に示すよう
に、幅を変えたスクロールラップが開発されている。こ
れらの幅を変えたスクロールラップは比較的に広い場所
を必要とする。広い場所で、スクロールラップの先端に
わたる分離力成分は重要なものになり、上述した理由で
分離力を減らすために有利である。
【００１５】本発明の目的はスクロールラップに加えら
れる分離力成分を減少させることである。
【００１６】
【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コンプレッサは、基部から伸び
る旋回スクロールラップを有する旋回スクロール部材、
および基部から伸びる固定スクロールラップを有する固
定スクロールラップ部材、によって構成され、前記旋回
スクロールラップは、固定スクロールラップと接合して
複数の圧力室を形成し、前記旋回スクロールラップと前
記固定スクロールラップの各第１の側に形成される高圧
力室と、前記旋回スクロールラップと前記固定スクロー
ルの各第２の側に形成される低圧力室を有し、かつ各前
記スクロールラップは他の前記スクロール部材の前記基
部に面する先端を有し、少なくとも一つの前記スクロー
ルラップの前記先端は、前記一つのスクロールラップの
前記第１の側と第２側の間の場所で、前記旋回スクロー
ルラップと前記固定スクロールラップ間の全分離力を減
らすために、前記低圧力室の一つから前記先端まで圧力
を分岐する構造を有する、ことを特徴とする。
【００１７】この発明の実施例によれば、スクロールラ
ップの圧力によって生成される分離力成分が小さくな
る。この発明の実施例において、低圧流体は、スクロー
ルラップの先端と、対向するスクロール板間の場所に分
岐される。この方法で、スクロールラップではその幅の
大部分に対して低圧力のみとなる。高圧力から低圧力ま
での圧力傾斜はラップ幅の比較的小さい部分に生じるの
みである。したがって、スクロールラップ幅に起因する
分離力の全成分は非常に減少する。本発明は冷凍への適
用にあたって極めて有利であり、分離力と転倒モーメン
トが高い。この発明を達成するための実施例ではスクロ
ールラップに軸方向に伸びる浅いリセスを使用する。
【００１８】リセスは、スクロールラップの低圧側まで
伸び、スクロールラップの先端のリセスによって生成さ
れた空間内に低圧力流体を分岐させる。高圧力から低圧
力までの傾斜は、本質的に、リセスの位置を通過するま
で、始まらない。本発明は、高圧力から低圧力までの傾
斜をラップの小さい部分まで減少させる。スクロールラ
ップの残りの部分は低圧力に保たれる。従って、スクロ
ールラップの圧力に起因する全分離力成分は非常に減少
する。発明は、広い幅を有するスクロールラップに適用
する場合に特に有利である。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１はスクロールラップを示す。
スクロールラップ４１は、好ましい実施例では、旋回又
は固定スクロールのいずれかを示すけれども、少なくと
も固定スクロールラップは、旋回スクロールよりも厚い
ので、進歩性のある構造を備えている。浅いリセス４２
は固定スクロールラップの先端に形成される。浅いリセ
ス４２は、スクロールラップ４１の高圧力側４５に隣接
する内部壁４４まで伸びる。リセス４２はスクロールラ
ップ４１の低圧側４６まで伸びる。従って、縁４６から
の低圧流体はリセス４２内と壁４４まで動く。分離壁４
８はリセス４２内に形成される。分離壁４８は、別個の
リセスを形成し、円周方向におけるスクロールラップ４
１に沿う漏れを減少させる。
【００２０】図２に示すように、リセス４２は縁４５か
らの空間位置で縁４６から壁４４まで伸び、分離壁４８
はリセス４２に隣接する位置まで伸びる。リセス４２は
ラップの円周方向長さに沿って伸びる。製作にあたっ
て、同じ対象物を単一の簡単なリセスで達成できるが、
さらにスクロールに沿う漏れが発生する。
【００２１】リセス４２は、浅く、かつ図２に示すよう
に深さは例示のために非常に誇張されている。リセス
は、少なくとも０．５インチと数インチまでの軸方向の
高さを有するスクロールラップに対して、好ましくは２
００ミクロン以下の深さである。さらに好ましくは、リ
セスは２０ミクロン又はそれ以下の深さである。深さは
均一でなく高圧力側に向かって傾斜している。
【００２２】固定又は旋回スクロールのいずれかのスク
ロールラップ４１でスクロールコンプレッサを動作させ
る時、以下に述べるように、全分離力は減少する。図１
と２に示す第１実施例による利点は図３に示されてい
る。図３は、スクロールの一部の分離圧力の成分を示す
ことにおいて、図９と同様である。高圧力は外縁４５ま
で伸びる。低圧力４３はスクロールラップ４１を介して
壁４４まで内方に伸びる。壁４４と外縁４５間で、高圧
力から低圧力までの傾斜４７が生じる。分離力は高圧力
が作用される領域を小さくすることによって減少され
る。ライン４９は従来技術の構造で起こっている傾斜を
示す。傾斜４７とライン４３の下の影の部分によって囲
まれている領域は、この発明で起る場合と同じように、
発明されたスクロールラップで生じる分離力成分に比例
する。傾斜４７，ライン４３と傾き４９間の部分によっ
てカバーされている領域は、発明のこの領域によって達
成される分離力の減少に比例する。
【００２３】図４に示す実施例はスクロールラップ５３
を持っている。スクロールラップ５３には、ラップ５３
の放出圧力側に向って離間した位置で、多数の溝成分か
らなる溝５０が設けられている。溝５０はラップ５３の
長さに沿って伸びる。図示のように、溝５０は高圧力側
５１に向って離間された壁５２を持っている。穴５８は
溝５０からラップ５３の低圧力縁５４まで外方に伸び
る。溝５０は壁５２と外部壁５５間に伸びる。
【００２４】さらに、穴５６は、ラップ５３内に伸びる
とともに穴５８と連通する。低圧力流体は穴５８と５６
を介して溝５０に分岐される。分離壁５９は溝５０に形
成され、再び、漏れを小さくする。その結果、複数の分
離した溝部分は、各々、個々の穴５６と５８を持つこと
になる。
【００２５】図５に示すように、穴５８はスクロールラ
ップ５３の低圧力側５４まで外方に伸びる。溝は、示さ
れているように、好ましくは低圧力領域に向って角度付
けされる。また図示のように、溝５０はスクロールラッ
プ５３の放出圧力縁５１に向って離間されている。ま
た、この構造を使用することによって、ラップ５３の全
分離力が減少する。
【００２６】図６は、第３の実施例におけるラップ６９
の小さい部分を示し、図４に示すものと同様に溝部７２
を持っている。穴７４は、スクロール先端の面に形成さ
れ、外部縁７５まで伸びる。これらの穴７４は、図４の
実施例の穴と同様に角度付けされている。
【００２７】図４と５に示されている実施例と図６の実
施例による利点が図７のグラフに示されている。図７に
示すように、放出圧力傾斜６４は溝５０の壁５１と壁５
２間で生じる。溝５０からラップ６９の中間圧力側まで
の全ての圧力は、ライン６６によって示されているよう
に、低圧力である。従来技術では高圧力側から低圧力傾
斜６８まで達成されている。傾斜６４，ライン６６およ
び傾斜６８間の領域は発明のこの実施例による分離力の
減少に比例する。
【００２８】図１〜４に示す発明は厚いスクロールラッ
プに対して特に有効である。これらは図１〜４の実施例
に示されているようなタイプのスクロールラップであ
る。いくつかの理由で、種々な幅のスクロールラップ
は、比較的厚い部分を持っており、近年、多くの分野で
使用されている。これらのタイプのスクロールラップに
おいて、スクロールラップの先端を介しての分離力は全
分離力にわたる大部分になる。これらの応用にあたっ
て、この発明は特に有利である。
【００２９】この発明の好ましい実施例は述べられてい
るが、ある変形もこの発明の範囲内にあることは当業者
によって理解できるものである。その理由で、前記した
特許請求の範囲は、この発明の真の範囲と内容を決める
ために、研究されるべきである。
【００３０】
【発明の効果】実施例の好ましい特徴として、リセスは
互に分離されている。この特徴は、高圧力側から低圧力
側までの円周方向におけるスクロールラップに沿う漏れ
を小さくする、ことである。この発明の好ましい特徴と
して、リセスの深さは２００ミクロン以下である。さら
に好ましくは、リセスの深さは２０ミクロン又はそれ以
下である。製作を容易にするために、一連のリセスは一
つの連続するリセスによって置き換えることが出来る。
【００３１】この発明の第２実施例において、中間圧力
流体は、スクロールラップの先端に形成された溝又は一
連の溝内に分岐される。低圧力流体の穴は溝内に連通す
る。スクロールラップの先端には、溝の間で低圧力が生
じ、この低圧力はスクロールの低圧力側に向って外方に
伸びる。高圧力から低圧力までの圧力傾斜は、溝からラ
ップの側面の放出圧力まで生じる。幅の比較的小さな部
分にわたって生じ、その傾斜からの全分離力成分は減少
する。
【００３２】この実施例の特徴において、溝は、比較的
浅く、上述したリセスと同じか又は大きい深さである。
圧力穴はスクロールラップの低圧側と連通し、溝への流
体を塞ぐ。もちろん、溝は、各々圧力穴と連通する多く
の溝に分離される。
【００３３】この実施例の好ましい特徴において、穴は
スクロールラップの先端に位置するリセスの形に作られ
る。溝における圧力を更に減らすために、リセスは、あ
る角度に加工でき、かつ低圧力に最も近い位置の溝に接
続できる。
【００３４】本発明のこれらおよび他の特徴は、上述の
説明と添付図面から良く理解できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す概略平面図。
【図２】図１に示す２−２線に沿う断面図。
【図３】第１実施例による改良を示すグラフ。
【図４】本発明の第２実施例を示す概略平面図。
【図５】図４に示す５−５線に沿う断面図。
【図６】本発明の第３実施例を示す概略平面図。
【図７】第２実施例と第３実施例による改良を示すグラ
フ。
【図８】従来技術のスクロールコンプレッサの正断面
図。
【図９】従来技術のスクロールコンプレッサによる制限
を示すグラフ。
【符号の説明】 ４１…スクロールラップ ４２…リセス ４４…内部壁 ４５…高圧縁 ４６…低圧縁 ４８…分離壁 ４９…スクロールラップ ５０…溝 ５１…放出圧縁 ５２…壁 ５３…スクロールラップ ５４…低圧縁 ５５…外部壁 ５６…穴 ５８…穴 ５９…分離壁 ６９…穴 ７２…溝部 ７４…穴 ７５…外部縁

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基部から伸びる旋回スクロールラップを
    有する旋回スクロール部材、および基部から伸びる固定
    スクロールラップを有する固定スクロールラップ部材、
    によって構成され、 前記旋回スクロールラップは、固定スクロールラップと
    接合して複数の圧力室を形成し、前記旋回スクロールラ
    ップと前記固定スクロールラップの各第１の側に形成さ
    れる高圧力室と、前記旋回スクロールラップと前記固定
    スクロールの各第２の側に形成される低圧力室を有し、
    かつ各前記スクロールラップは他の前記スクロール部材
    の前記基部に面する先端を有し、少なくとも一つの前記
    スクロールラップの前記先端は、前記一つのスクロール
    ラップの前記第１の側と第２側の間の場所で、前記旋回
    スクロールラップと前記固定スクロールラップ間の全分
    離力を減らすために、前記低圧力室の一つから前記先端
    まで圧力を分岐する構造を有する、ことを特徴とする、
    スクロールコンプレッサ。
  2. 【請求項２】 前記構造が、前記一つのスクロールラッ
    プの前記先端の壁から前記第２の側まで伸びるリセスを
    有することを特徴とする、請求項１に記載のスクロール
    コンプレッサ。
  3. 【請求項３】 前記リセスが前記スクロールラップの長
    さに沿って伸びることを特徴とする、請求項２に記載の
    スクロールコンプレッサ。
  4. 【請求項４】 前記リセスが分離壁によって複数のリセ
    スに分けられていることを特徴とする、請求項３に記載
    のスクロールコンプレッサ。
  5. 【請求項５】 前記リセスが、２００ミクロン以下の深
    さだけ前記先端の面に伸びることを特徴とする、請求項
    ２に記載のスクロールコンプレッサ。
  6. 【請求項６】 前記深さが２０ミクロン以下であること
    を特徴とする、請求項５に記載のスクロールコンプレッ
    サ。
  7. 【請求項７】 前記構造が、前記先端の端面に形成され
    た少なくとも一つの溝を含むことを特徴とする、請求項
    １に記載のスクロールコンプレッサ。
  8. 【請求項８】 さらに、前記溝に形成され、前記溝を分
    離した要素に分割する分離壁を含むことを特徴とする、
    請求項７に記載のスクロールコンプレッサ。
  9. 【請求項９】 流体穴が前記スクロールラップの前記第
    ２の側から前記溝まで伸びることを特徴とする、請求項
    ８に記載のスクロールコンプレッサ。
  10. 【請求項１０】 流体穴が前記スクロールラップの前記
    第２の側から前記溝まで伸びることを特徴とする、請求
    項７に記載のスクロールコンプレッサ。
  11. 【請求項１１】 穴が、前記溝から前記低圧力室までの
    前記先端の前記面に形成されることを特徴とする、請求
    項７に記載のスクロールコンプレッサ。
JP9296553A 1996-10-30 1997-10-29 スクロールコンプレッサ Expired - Fee Related JP2963886B2 (ja)

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JPH10141254A JPH10141254A (ja) 1998-05-26
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US (2) US5833443A (ja)
EP (1) EP0840012B1 (ja)
JP (1) JP2963886B2 (ja)
KR (1) KR100294175B1 (ja)
CN (1) CN1090718C (ja)
BR (1) BR9706217A (ja)
DE (1) DE69720368T2 (ja)
EG (1) EG20872A (ja)
ES (1) ES2191814T3 (ja)
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