JP3161073B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として冷凍装置に使用
するスクロール圧縮機に関する。

【０００２】

【従来技術】一般に、スクロール圧縮機は、特開昭５４
ー８１５１３号公報に示されている。この従来の圧縮機
は、図７に示すごとく鏡板と第１渦巻体Ａ１とをもつ第
１スクロールＡと、前記鏡板と対向する鏡板と第２渦巻
体Ｂ１とをもつ第２スクロールＢとを備え、これら各ス
クロールＡ、Ｂを、前記各渦巻体Ａ１、Ｂ１の巻終り端
部がほぼ１８０度偏位した位置で互いに噛み合うように
重ねて、前記第１スクロールＡの鏡板の中心部に吐出ポ
−トＣを、また、外周側に吸入ポ−トＤを設けて、前記
第１及び第２スクロールＡ、Ｂの相対的な公転運動によ
り前記各渦巻体Ａ１、Ｂ１間に形成する作動空間を、前
記吐出ポ−トＣの方向に体積を減少しながら移動させて
圧縮作用を行うようにしている。

【０００３】所で、この一般的な圧縮機は、図７のよう
に前記第１スクロールＡにおける第１渦巻体Ａ１の巻終
り端部から第２スクロールＢの第２渦巻体Ｂ１の巻終り
端部に亘るほぼ１８０度の外周部分を径方向外方に拡径
させて前記吸入ポ−トＤと連通する逃げＥを設け、この
逃げＥにより吸込通路を形成している。しかし、前記逃
げＥは、圧縮機能に関与しないだけでなく、吸込通路と
しているから、前記第１スクロールＡの直径が大きくな
るし、また、第２スクロールＢの渦巻部分の重心が第２
スクロールの重心からずれる、いわゆる重心アンバラン
ス成分が増大する問題がある。

【０００４】そこで、第１渦巻体Ａ１の巻終り端部から
第２スクロールＢの第２渦巻体Ｂ１の巻終り端部に亘る
外周部分を有効に利用するようにしたスクロール圧縮機
が、特公昭６２ー２９６０１号公報に示されているよう
に提案された。この従来の圧縮機は、図８に示している
ように、前記第１スクロールＡの第１渦巻体Ａ１の巻終
り端部の内側壁面を、前記第２スクロールＢの第２渦巻
体Ｂ１の巻終り端部近くに延長すると共に、この延長部
の内側壁面を、前記第１渦巻体Ａ１と同じインボリュー
ト曲線で形成して、前記第２渦巻体Ｂ１の巻終り端部外
側壁面と接触させることにより、前記した逃げＥが形成
されていた部分、即ち、前記延長部の内側壁面と前記第
２渦巻体Ｂ１の巻終り部外側壁面との領域を作動空間Ｇ
として寄与させるようにしたものである。従って、この
従来の圧縮機によると、図７に示した一般的な圧縮機に
比較して作動空間Ｇでの吸込体積を増大させることがで
きると共に、前記逃げＥが形成されていた場合に比べて
第１スクロールＡを小形化できるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
圧縮機は、以上のように、第１スクロールＡの第１渦巻
体Ａ１の巻終り端部の内側壁面を、第１渦巻体Ａ１と同
じインボリュート曲線で延長して、第２渦巻体Ｂ１の巻
終り端部外側壁面と接触する延長内側壁面を形成しただ
けであるから、つまり、前記第２渦巻体Ｂ１の巻終り側
は他の部分の肉厚と同じ肉厚としており、また、第１渦
巻体Ａ１の延長側内側壁面は延長以外の部分と同じイン
ボリュート曲線としているため、スクロールの小形化を
十分に行うことができないし、しかも、渦巻体による重
心アンバランスの修正が十分にできなかったのであり、
また、前記第２スクロールＢの第２渦巻体Ｂ１の巻終り
端は図８のように吸入部Ｆに位置しているが、前記第２
渦巻体Ｂ１は、巻始めから巻終りに亘って同じ性質のイ
ンボリュート曲線で同厚に形成されているため、この第
２渦巻体Ｂ１の巻終り端面による吸入ガス流の抵抗が大
きく、この吸入ガス流の乱れが大きい問題もあった。

【０００６】本発明は以上の問題点に鑑み発明したもの
で、スクロールにおける渦巻体の巻終り側の流体圧力は
巻始め側の流体圧力より小さいことから、第２スクロー
ルの渦巻体における巻終り側では強度的に過大設計とな
っていることに着目し、第２渦巻体の流体圧力が小さい
巻終り端部の肉厚が薄くなるように他の部分とは異なる
曲線として、第１渦巻体の巻終り端部の内側壁面を、前
記第２渦巻体の巻終り端部の外側壁面の公転運転に伴う
包絡線で形成し、前記内側壁面と第２渦巻体の外側壁面
との間に外側作動空間を形成するようにしたものであっ
て、目的は、吸込体積を増大させることができると共
に、第１渦巻体の巻終り端部の内側壁面を延長しただけ
の従来のものに比べて第１スクロールを小形化でき、更
に、渦巻体による重心のアンバランス修正を容易にでき
ると共に、第２渦巻体の巻終り端面による吸入ガス流の
抵抗を小さくできるスクロール圧縮機を提供する点にあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして、本発明は、鏡
板２１、３１と渦巻体２２、３２とをもつ第１スクロー
ル２と第２スクロール３とを備え、これら各スクロール
２、３を、前記各渦巻体２２、３２の巻終り端部がほぼ
１８０度偏位した位置で互いに噛み合うように重ねて、
前記第１及び第２スクロール２、３の相対的な公転運動
により前記各渦巻体２２、３２間に形成する作動空間
を、中心部に設ける吐出ポ−ト６の方向に体積を減少し
ながら移動させて圧縮作用を行うようにしたスクロール
圧縮機において、前記第１スクロール２の第１渦巻体２
２の巻終り端部の内側壁面を、前記第２スクロール３の
第２渦巻体３２の巻終り端部近くに延長すると共に、前
記第１渦巻体２２の巻終り端部に対向する前記第２渦巻
体３２の対向部から巻終り端部に至る巻終り部における
外側壁面を、巻終り端部に向かって連続的に内側壁面に
向かって変位させる一方、前記第１渦巻体２２の延長部
における内側壁面を、前記第２スクロール３の前記巻終
り部における外側壁面の公転運動に伴う包絡線で形成し
たのである。

【０００８】

【作用】第１スクロール２の第１渦巻体２２の巻終り端
部の内側壁面を延長して、この延長部の内側壁面と第２
渦巻体３２の外側壁面との間に外側作動空間Ｘを形成し
たから、この外側作動空間Ｘの吸込体積を増大でき、吐
出容量を増大できるのである。しかも、前記第２渦巻体
３２の巻終り端部の外側壁面を巻終り端部に向かって連
続的に内側壁面側に向かって変位させてその厚みを連続
的に減少するようにしたから、強度低下なく薄肉化によ
る軽量化が可能となり、それだけ前記第１渦巻体２２の
巻終り部の内側壁面を中心側に近寄せることができ、従
って、第１渦巻体２２の巻終り端部の内側壁面を唯単に
延長して外側作動空間を形成した従来のものより第１ス
クロール２を小形化でき、しかも、前記第２渦巻体３２
の巻終り端部を、強度を考慮して任意な厚さに設定でき
るから、渦巻体による重心のアンバランス修正を容易に
できるのである。また、前記第２渦巻体３２の巻終り端
部における厚さを連続的に減少させ、その後端部を薄肉
に形成することができるから、第２渦巻体３２の端面に
よる吸入ガス流の抵抗を小さくできるのである。

【０００９】

【実施例】図１、２において、１は吸入通路１ａと吐出
通路１ｂとをもった密閉形ケーシング、２は鏡板２１と
第１渦巻体２２とをもつ第１スクロール、３は同じく鏡
板３１と第２渦巻体３２とをもつ第２スクロールであっ
て、これら各スクロール２、３を、前記各渦巻体２２、
３２の巻終り端部がほぼ１８０度偏位した位置で互いに
噛み合うように上下に重ねて、第１スクロール２を前記
ケーシング１内に固定し、第２スクロール３を公転自由
に支持し、この第２スクロール３を駆動軸４を介してモ
ータ５に連動させるのである。尚、前記各渦巻体２２、
３２は、インボリュート曲線で形成している。

【００１０】又、前記第１スクロール２の鏡板２１の中
心部に吐出ポ−ト６を、また、外周側で、前記第２渦巻
体３２の巻終り端部３２ａと対向する部位に吸入ポ−ト
７を設けて、前記第１及び第２スクロール２、３の相対
的な公転運動により前記各渦巻体２２、３２間に形成す
る作動空間を、前記吐出ポ−ト６の方向に体積を減少し
ながら移動させて圧縮作用を行うようにしている。

【００１１】そして、前記第２渦巻体３２における第１
渦巻体２２のインボリュート曲線で描いた巻終り端部２
２ａと対向する対向部ａから巻終り端縁３２ａに至るほ
ぼ１８０°の範囲の巻終り部３２ｂにおける外側壁面３
２ｃを、前記対向部ａから巻終り端に向かって図１破線
で示す厚みを連続的に減少するように内側壁面３２ｄに
向かって徐々に変位させて、インボリュート曲線で描い
た外側壁面ｂと異なる曲線で連続して形成するのであ
り、この第２渦巻体３２の巻終り部３２ｂを他の部分の
肉厚に対し薄肉に形成するのである。この第２渦巻体３
２の巻終り部３２ｂは、吸入部２ａ側にあって、比較的
小さな圧力しか作用しないため、この巻終り部３２ｂを
薄肉に形成しても、十分な強度をもたせることができる
のである。尚、前記第２渦巻体３２を形成するインボリ
ュート曲線と巻終り部３２ｂにおける曲線との接線は、
その接続点で一致しており、両曲線は滑らかに連続して
いる。

【００１２】また、インボリュート曲線で描いた前記第
１スクロール２の第１渦巻体２２における内側壁面２２
ｂの巻終り端部２２ａを、該巻終り端部２２ａと連続し
て前記第２スクロール３の第２渦巻体３２の巻終り端縁
３２ａ近くに延長すると共に、この延長部における内側
壁面２２ｃを、前記第２スクロール３の前記巻終り部３
２ｂにおける外側壁面３２ｃの公転運動に伴う包絡線で
形成して、図１のように前記第２渦巻体３２の巻終り部
外側壁面３２ｃと接触させるようにし、これら第１渦巻
体２２の内側壁面２２ｃと第２渦巻体３２の外側壁面３
２ｃとの間に外側作動空間Ｘを形成するのであって、前
記第１渦巻体２２における前記内側壁面２２ｃを形成す
る包絡線の一方の終端部は、インボリュート曲線で描く
前記第１渦巻体２２の内側壁面における前記巻終り端部
２２ａと一致しており、前記包絡線は前記インボリュー
ト曲線と滑らかに連続している。

【００１３】以上のように第１渦巻体２２の内側壁面２
２ｃと第２渦巻体３２の外側壁面３２ｃとを利用して外
側作動空間Ｘを形成することにより、この外側作動空間
Ｘの吸込体積を、第１渦巻体２２の外側壁面と第２渦巻
体３２の内側壁面との間に形成する内側作動空間Ｙの吸
込体積より増大でき、吐出容量を増大できるのである。
この場合、前記外側作動空間Ｘは内側作動空間Ｙより吸
込体積が大きくなり、これら作動空間Ｘ、Ｙが圧縮過程
に入り、吐出近くになるとき、外側作動空間Ｘの圧力
が、内側作動空間Ｙの圧力より高くなる。従って、前記
吐出ポ−ト６に、図３の鎖線で示した通常の大きさより
吐出ポ−ト６に連通する直前の外側作動空間Ｘ側に大き
くなる先行開放部６１を形成するのが好ましい。この場
合、第１及び第２渦巻体２２、３２の巻始め端が図６の
ように開放される前に、図４、５で示すように外側作動
空間Ｘが内側作動空間Ｙに先行して前記先行開放部６１
に開放し、この外側作動空間Ｘの圧縮機ガス流体を内側
作動空間Ｙに先行して吐出ポ−ト６に吐出させられるの
であって、内側作動空間Ｙと外側作動空間Ｘとが前記吐
出ポート６に連通するときの圧力をほゞ同じにできるの
である。

【００１４】更に、前記第２渦巻体３２の巻終り部３２
ｂの外側壁面３２ｃを巻終り端縁３２ａに向かって内側
壁面３２ｄ側に変位させてその厚みを連続的に減少する
ようにしているから、強度低下なく、薄肉化による軽量
化が可能となり、それだけ前記第１渦巻体２２の延長部
における内側壁面２２ｃを中心側に近寄せることがで
き、従って、第１渦巻体２２の巻終り端部の内側壁面を
唯単に延長して外側作動空間を形成した従来のものより
第１スクロール２を小形化できるのであり、しかも、第
２渦巻体３２の巻終り部３２ｂの肉厚を、十分な強度を
もたせることができる範囲で任意に設定できるのであ
り、従って、渦巻体による重心のアンバランス修正を容
易にできるのである。また、前記第２渦巻体３２の巻終
り部３２ｂの厚さを連続的に減少させてその終端部を薄
肉に形成することができるから、第２渦巻体３２の巻終
り端面３２ｅによる吸入ガス流の抵抗を小さくできるの
である。尚、前記第２渦巻体３２の巻終り端面３２ｅ
は、図１に示すごとく曲面に形成することにより、前記
吸入ガス流の抵抗をより一層小さくできる。

【００１５】また以上のように、前記外側作動空間Ｘの
吸込体積を増大できるのであるから、性能を増大させな
い場合の吸込体積にすることにより、体積増大可能な分
だけ単位体積当たりの渦巻体部分の直径を小さくできる
から、前記第２渦巻体３２の巻終り部３２ｂの薄肉化に
よる小形化と相俟って第１スクロール２をより一層小形
化でき、圧縮機全体を小形にできるのである。

【００１６】また、前記吸入ポ−ト７は、図１に示すよ
うに、第１スクロール２の鏡板２１に、前記延長部にお
ける内側壁面２２ｃの終端と連続して径方向外方に開放
させることにより、吸入ポ−ト７から吸入部２ａに導入
する吸入ガス流体の流れをスムーズにでき、吸入ポ−ト
７を鏡板２１の板厚方向に形成していた従来のものに比
べて直角状の通路変更がなくなり、それだけ吸入抵抗を
小さくできるのであって、吸入ガス流体の圧力損失も少
なくすることができるのである。

【００１７】尚、図２において４１は前記駆動軸４の上
端部に一体に設けたカウンタウエイト、４２はこのカウ
ンタウエイト４１に従動されるスイングリンク、４３は
オルダムリングである。

【００１８】また、前記各渦巻体２２、３２の先端には
チップシール（図示せず）を設けて、前記鏡板２１と第
２渦巻体３２先端との間及び前記鏡板３１と第１渦巻体
２２先端との間をシールしている。

【００１９】又、以上説明した実施例では、第１スクロ
ール２をケーシング１に固定し、第２スクロール３を公
転可能にした圧縮機について説明したが、その他、第１
及び第２スクロール２、３をそれぞれ軸心回りに回転可
能にした圧縮機であってもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上のごとく本発明は、第１スクロール
２の第１渦巻体２２の巻終り端部の内側壁面を、前記第
２スクロール３の第２渦巻体３２の巻終り端部近くに延
長すると共に、前記第１渦巻体２２の巻終り端部に対向
する前記第２渦巻体３２の対向部から巻終り端部に至る
巻終り部における外側壁面を、巻終り端部に向かって連
続的に内側壁面に向かって変位させる一方、前記第１渦
巻体２２の延長部における内側壁面を、前記第２スクロ
ール３の前記巻終り部における外側壁面の公転運動に伴
う包絡線で形成して、前記延長部の内側壁面と第２渦巻
体３２の外側壁面との間に外側作動空間Ｘを形成するよ
うにしたから、この外側作動空間Ｘの吸込体積を増大で
き、吐出容量を増大できるのである。

【００２１】しかも、前記第２渦巻体３２の巻終り端部
の外側壁面を巻終り端部に向かって連続的に内側壁面側
に向かって変位させてその厚みを連続的に減少するよう
にしたから、強度低下なく薄肉化による軽量化が可能と
なり、それだけ前記第１渦巻体２２の巻終り部の内側壁
面を中心側に近寄せることができ、従って、第１渦巻体
２２の巻終り端部の内側壁面を唯単に延長して外側作動
空間を形成した従来のものより第１スクロール２を小形
化でき、更に、前記第２渦巻体３２の巻終り端部を、強
度を考慮して任意な厚さに設定できるから、渦巻体によ
る重心のアンバランス修正を容易にできるのである。ま
た、前記第２渦巻体３２の巻終り端部における厚さを連
続的に減少させ、その後端部を薄肉に形成することがで
きるから、第２渦巻体３２の端面による吸入ガス流の抵
抗を小さくできるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明圧縮機の要部のみの横断面図である。

【図２】圧縮機の一部を省略した縦断面図である。

【図３】吐出ポ−ト側部分のみの拡大断面図である。

【図４】図３の吐出行程が進行した状態の説明図であ
る。

【図５】図４の吐出行程が更に進行した状態の説明図で
ある。

【図６】図５の吐出行程が更に進行した状態の説明図で
ある。

【図７】従来例を示す要部のみの横断面図である。

【図８】従来例を示す要部のみの横断面図である。

【符号の説明】

２ 第１スクロール ２１ 鏡板 ２２ 第１渦巻体 ３ 第２スクロール ３１ 鏡板 ３２ 第２渦巻体 ６ 吐出ポ−ト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭62−29601（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡板２１、３１と渦巻体２２、３２とをも
   つ第１スクロール２と第２スクロール３とを備え、これ
   ら各スクロール２、３を、前記各渦巻体２２、３２の巻
   終り端部がほぼ１８０度偏位した位置で互いに噛み合う
   ように重ねて、前記第１及び第２スクロール２、３の相
   対的な公転運動により前記各渦巻体２２、３２間に形成
   する作動空間を、中心部に設ける吐出ポ−ト６の方向に
   体積を減少しながら移動させて圧縮作用を行うようにし
   たスクロール圧縮機において、前記第１スクロール２の
   第１渦巻体２２の巻終り端部の内側壁面を、前記第２ス
   クロール３の第２渦巻体３２の巻終り端部近くに延長す
   ると共に、前記第１渦巻体２２の巻終り端部に対向する
   前記第２渦巻体３２の対向部から巻終り端部に至る巻終
   り部における外側壁面を、巻終り端部に向かって連続的
   に内側壁面に向かって変位させる一方、前記第１渦巻体
   ２２の延長部における内側壁面を、前記第２スクロール
   ３の前記巻終り部における外側壁面の公転運動に伴う包
   絡線で形成していることを特徴とするスクロール圧縮
   機。