JP3175671B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール型流体
機械に関し、特に、固定スクロールの変形が低減される
スクロール流体機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール型流体機械の一例を図
１３に基づいて説明する。図１３を参照して、ケーシン
グ１０２の内部上方に、架構１０８により固定スクロー
ル１０４と可動スクロール１０６とが支持されている。
固定スクロール１０４の固定台板１０４ａと可動スクロ
ール１０６の可動台板１０６ａとには、渦巻状の固定ス
クロール歯１０４ｂ、可動スクロール歯１０６ｂがそれ
ぞれ突設され、互いに噛み合うように上下対接されてい
る。ケーシング１０２の内部下方には、クランク軸を有
する電動機（いずれも図示せず）が配設され、そのクラ
ンク軸の上端と可動スクロール１０６とがクランク部
（図示せず）を介して連動連結されている。またケーシ
ング１０２の下方には、冷媒ガスを取入れるための吸入
管（図示せず）が取付けられている。

【０００３】次に動作について同図を用いて説明する。
電動機の回転により、可動スクロール１０６が固定スク
ロール１０４に対して公転駆動する。固定スクロール歯
１０４ｂと可動スクロール歯１０６ｂとの外端部分によ
って、一旦外周に開口部１０５ａが形成された後、可動
スクロール１０６の公転駆動に伴って、次第に固定スク
ロール１０４の中心に向かって、その体積を減少させな
がら圧縮室１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄが形成され
る。このとき、開口部１０５ａに取入れられた冷媒ガス
は、圧縮室１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄにより徐々に
圧縮されて、吐出口１０４ｅより高圧室１０３ａ側へ取
出される。高温高圧となった冷媒ガスは、排出管１１８
からケーシング１０２の外部へ送り出される。

【０００４】以上の動作において、ケーシング１０２内
を高圧室１０３ａと低圧室１０３ｂとに区切る固定スク
ロール１０４の固定台板１０４ａには、高圧室１０３ａ
の圧力と低圧室１０３ｂの圧力との圧力差により変形が
生じる。この変形によって、固定スクロール歯１０４ｂ
の先端部が可動スクロール１０６の歯底面に局部的に接
触し、可動スクロール歯１０６ｂの先端部が固定スクロ
ール１０４の歯底面に局部的に接触する。このため、可
動スクロール１０６の公転駆動の摩擦が増大して、可動
スクロール歯１０６ｂおよび固定スクロール歯１０４ｂ
が焼きつくことがあった。さらに、この焼きつきのため
に運転不能になることがあった。

【０００５】また、固定台板１０４ａには、高圧室１０
３ａ側の温度と低圧室１０３ｂ側の温度との温度差に伴
う熱膨張の大きさの違いによる変形も同時に生じる。以
下このような変形を単に熱による変形と呼ぶ。特に、冷
媒ガスを回収する際に行なわれるポンプダウン運転等に
おいては、冷媒ガスが殆ど無い状態でスクロール型流体
機械が運転されるため、吐出口１０４ｅ近傍の温度が非
常に高くなる。このため、上述したような、固定スクロ
ール歯１０４ｂおよび可動スクロール歯１０６ｂの焼き
つきや運転不能といった問題がさらに顕著に発生する。
このため、固定スクロールの変形を低減するために、い
くつかの対策が採られている。

【０００６】そこで、固定スクロールの変形を低減した
スクロール型流体機械の第１の例について図を用いて説
明する。図１４を参照して、ケーシング１０２内を高圧
室１０３ａと低圧室１０３ｂとに区画する仕切り板１２
０が設けられている。固定スクロール１０４および可動
スクロール１０６は、低圧室１０３ｂ内に設けられてい
る。これ以外の構成については図１３において説明した
スクロール型流体機械と同様なので、同一部材には同一
符号を付しその説明を省略する。

【０００７】この構成によれば、高圧室１０３ａと低圧
室１０３ｂとは、仕切り板１２０によって区画されてい
るため、高圧室１０３ａ側の圧力が直接固定スクロール
１０４の固定台板１０４ａに作用することがなくなる。

【０００８】また、高圧室１０３ａ側の高温の冷媒ガス
に固定スクロール１０４がさらされないので、固定スク
ロール１０４に伝導する熱量が抑えられ、固定スクロー
ルの温度分布がより均一化する。これにより、固定スク
ロールの各部における熱膨張の大きさの違いが少なくな
る。このような結果、固定スクロールの変形が低減され
る。

【０００９】次に、第２の例として特開昭５８−６７９
０２号公報に開示されたスクロール型流体機械について
図を用いて説明する。

【００１０】図１５を参照して、ケーシング２０９内に
フレーム２０５によって固定スクロール２０１と可動ス
クロール２０２とが支持されている。可動スクロール２
０２の背面は、モータ２０８のクランクシャフト２０６
の上端に設けられた偏心部２０６ａと係合している。固
定スクロール２０１の外周には、冷媒ガスを取入れるポ
ート２０４が設けられている。固定スクロール２０１と
可動スクロール２０２とには、固定スクロール歯２０１
ｂと可動スクロール歯２０２ｂとがそれぞれ突設されて
いる。その固定スクロール歯２０１ｂと可動スクロール
歯２０２ｂの高さは、固定スクロール２０１の背面側の
圧力と可動スクロール２０２の背面側の圧力とに伴う変
形を考慮して、固定スクロール２０１および可動スクロ
ール２０２の中心付近における高さが、外周における高
さよりも低く設定されている。

【００１１】次に動作について説明する。ポート２０４
から取入れられた低温低圧の冷媒ガスは、可動スクロー
ル２０２の公転駆動により徐々に圧縮されて高温高圧の
冷媒ガスとなって、ポート２０３からケーシング２０９
内に吐出される。高温高圧の冷媒ガスは、矢印に示すよ
うに、ケーシング２０９とフレーム２０５との間に形成
された通路を通って可動スクロール２０２の背面側の空
間へ達して、吐出配管２１２によりケーシング２０９の
外部へ送り出される。

【００１２】この動作において、固定スクロール２０１
の端板２０１ａには、外側から吐出圧力Ｐｄが作用す
る。一方、可動スクロール２０２の端板２０２ａの背面
には、圧力Ｐｍが作用する。圧力Ｐｍは、吐出圧力Ｐｄ
より低く、ポート２０４から取り入れられた冷媒ガスの
吸入圧力よりも高い。このため、固定スクロール２０１
の中心部が下方に向かって凸面となり、可動スクロール
２０２の中心部が上方に向かって凸面となる。

【００１３】このスクロール型流体機械においては、上
述したように、中心付近の固定スクロール歯２０１ｂと
可動スクロール歯２０２ｂの高さが外周における高さよ
りも低く設定されている。このため、運転時において
は、固定スクロール歯２０１ｂおよび可動スクロール歯
２０２ｂの先端面と対接する可動スクロール歯２０２ｂ
および固定スクロール歯２０１ｂの歯底面との隙間が、
外周から中心部にわたってほぼ一様になる。これによっ
て、固定スクロール歯２０１ｂおよび可動スクロール歯
２０２ｂの先端面と歯底面とが局部的に接触することが
なくなる。その結果、焼きつきや運転不能が防止され
る。

【００１４】第３の例として、第２の例に示されたスク
ロール歯の高さを変えるという考え方を、図１３に示す
スクロール型流体機械に適用させたものについて説明す
る。この場合、第２の例の場合と同様に、圧力差によっ
て生じる変形量および熱膨張の大きさの差によって生じ
る変形量を予め考慮して、運転時においても固定スクロ
ール歯１０４ｂおよび可動スクロール歯１０６ｂの先端
面が歯底面と接触しないように、固定および可動スクロ
ール歯１０４ｂ、１０６ｂの高さが最適に設定される。
これにより、固定および可動スクロール歯１０４ｂ、１
０６ｂの焼きつきや、焼き付きに伴う運転不能を防止す
ることができる。

【００１５】第４の例として、図１３に示すスクロール
型流体機械において、固定スクロール１０４の固定台板
１０４ａの厚さを増加させたものについて説明する。固
定台板１０４ａの厚さをより厚く設定することにより、
固定スクロール１０４が補強されるとともに、固定台板
１０４ａの高圧室１０３ａ側の面から伝導する熱量が低
減して固定スクロール１０４の温度がより均一化する。
これらによって固定スクロール１０４の変形が低減で
き、固定および可動スクロール歯１０４ｂ、１０６ｂの
焼きつきや、焼き付きに伴う運転不能を防止することが
できる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たスクロール型流体機械においては、以下に示すような
問題があった。

【００１７】まず第１の例のスクロール型流体機械で
は、仕切り板１２０をケーシング１０２内に設けるた
め、部品点数が増え、生産コストが上昇した。また、組
立作業の能率が低下した。また、第２の例のスクロール
型流体機械では、固定スクロール歯２０１ｂと可動スク
ロール歯２０２ｂの高さを外周から中心に向かって低く
形成するための精密加工を要する。このため、生産コス
トが大幅に上昇した。

【００１８】また、定常運転時に中心近傍の固定スクロ
ール歯２０１ｂ、可動スクロール歯２０２ｂの歯先面と
歯底面との間から圧縮された冷媒ガスがリークして、所
望の圧縮特性を得ることができなかった。次に、第３の
例の場合では、第２の例と同様に、固定スクロール歯１
０４ｂおよび可動スクロール歯１０６ｂの精密加工を要
するため、生産コストが上昇した。

【００１９】また、運転状況によって固定スクロールの
変形量が変動する。特に、低速運転時などの変形量が比
較的小さい場合には、先端面と歯底面との隙間から冷媒
ガスがスクロール内にリークする。このため、所望の圧
縮特性を得ることができなかった。

【００２０】そして、第４の例の場合では、固定スクロ
ール１０４の重量が増加することによって、組立作業の
効率が悪化した。

【００２１】さらに、上述した各例のスクロール型流体
機械においては、運転中に冷媒ガスに液化した冷媒が混
入した状態で冷媒ガスが圧縮された場合や過負荷の状態
で運転されることがある。このような場合には、圧縮室
内の圧力が通常の場合の圧力よりも高くなる。このた
め、圧縮室をなす固定スクロール歯と可動スクロール歯
の側面を外に向かって押す力（以下「歯面押付力」と記
す）が異常に強くなることがある。これによって、スク
ロール歯が大きく変形して、場合によっては、スクロー
ル歯が破損することがあった。

【００２２】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、生産コストを上昇させることなく、ま
た、組立作業の効率および圧縮特性を悪化させずに、変
形が低減された固定スクロールを備えたスクロール型流
体機械を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
のスクロール型流体機械は、固定スクロールと、可動ス
クロールとを備えている。固定スクロールは、外周近傍
に形成された複数の締結部によりケーシング内に固定配
置され、ケーシング内を一方と他方とに区画するととも
に、中央近傍に高圧流体の出入口となる貫通孔が形成さ
れた固定台板およびその固定台板の一方の側の面に形成
された渦巻き状の固定スクロール歯を含んでいる。可動
スクロールは、可動台板およびその可動台板の固定スク
ロールの側に向く面に形成され、固定スクロール歯と噛
み合わされて流体を圧縮または膨張させる渦巻き状の可
動スクロール歯を含んでいる。固定台板の一方の側の面
には、締結部と固定スクロール歯とを結ぶ第１リブ部が
形成されている。

【００２４】この構成によれば、第１リブ部によって、
歯面押付力による固定スクロール歯の径方向の変形を抑
えることができる。これにより、固定スクロールの変形
を低減することができる。

【００２５】請求項２に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、固定台板の他方の側の面には、貫通孔を取
囲むように厚肉部が形成され、その厚肉部から外周部へ
向かって第２リブ部が形成されている。

【００２６】貫通孔における高圧流体の出入りによっ
て、ケーシング内の一方の圧力が他方の圧力よりも高く
なるため、固定スクロールには、一方から他方へ向かっ
て圧力差に伴う変形（圧力差による変形）が生じようと
する。このとき、固定スクロールの内部には、その変形
に抵抗するように応力が発生する。特に、固定台板の中
央近傍には応力が他の部分よりも集中する。その応力が
集中する部分には厚肉部が設けられていることにより、
その応力が緩和される。また、厚肉部から外周部へ向か
って形成された第２リブ部によって固定台板が補強され
る。

【００２７】また、固定スクロールには、固定スクロー
ルの中心に近づくほど高温になるために、圧力差による
変形と同時に、熱膨張の大きさの違いに伴う変形（熱に
よる変形）が生じる。この熱による変形は、圧力差によ
る変形の向きと反対の方向であり、圧力差による変形を
打ち消すように生じる。このとき、固定台板の中心近傍
に設けられた厚肉部と、その厚肉部と結ばれた第２リブ
部との熱膨張によって、圧力差による変形を十分に打ち
消すように熱による変形を発生させることができる。こ
れらの結果、固定スクロールの変形を大幅に低減するこ
とができる。

【００２８】請求項３に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、第２リブ部は、厚肉部から締結部へ向かっ
て形成されている。

【００２９】固定スクロールは締結部により、ケーシン
グ内に固定配置されているので、締結部近傍の固定スク
ロールの変形が最も少ない。この場合、第２リブ部が厚
肉部からその締結部へ向かって形成されていることによ
り、固定台板がより強固に補強されるため、固定スクロ
ールの変形をさらに抑制することができる。

【００３０】請求項４に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、第２リブ部の高さは、厚肉部近傍において
最も高く、外周部近傍において最も低い。

【００３１】第２リブ部のうち、比較的大きい応力が分
布しているのは厚肉部近傍の部分であり、外周近傍の応
力は比較的小さい。この場合、その外周近傍の第２リブ
部の高さを低く設定することにより、固定台板の補強を
弱めることなく、第２リブ部を形成することによる固定
スクロールの重量増加を最小限に抑えることができる。

【００３２】請求項５に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、第１リブ部と第２リブ部とは、固定台板を
挟んで同一の回転角度位置に配置されている。

【００３３】この場合には、固定台板がさらに強固に補
強されるため、固定スクロールの変形をさらに低減する
ことができる。

【００３４】請求項６に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、第２リブ部は複数設けられるとともに、複
数の第２リブ部は厚肉部の周りに等間隔に配置され、第
１リブ部は、固定台板を挟んで第２リブ部と同一回転角
度に複数配置されている。

【００３５】この場合には、固定台板が周方向にわたっ
てほぼ均等に補強されるとともに、固定スクロール歯も
周方向にほぼ均等に補強される。これにより、固定スク
ロールの変形を最も効果的に低減することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 本発明の実施の形態１に係るスクロール型流体機械につ
いて図を用いて説明する。図１を参照して、ケーシング
２内の下方に、クランク軸１４を有する電動機１６が配
設されている。このクランク軸１４の上端側には、クラ
ンク部１２が形成されている。架構８上には、可動スク
ロール６が摺動可能なように支持されている。可動スク
ロール６は、可動台板６ａと、その可動台板６ａに形成
された渦巻き状の可動スクロール歯６ｂとを有してい
る。可動スクロール６はクランク部１２を介して電動機
１６と連動連結されている。固定スクロール４が締結脚
部４ｆにてボルト１０により架構８に固定配置されてい
る。固定スクロール４は、固定台板４ａとその固定台板
４ａに形成された渦巻き状の固定スクロール歯４ｂとを
有している。固定スクロール歯４ｂと可動スクロール歯
６ｂとは互いに噛み合うように上下対接されている。こ
れにより、固定および可動スクロール４ｂ、６ｂの外端
では開口部５ａが形成され、中心近傍では圧縮室５ｂ、
５ｃ、５ｄが形成される。固定スクロール４により、ケ
ーシング２内は低圧室３ｂと高圧室３ａとに区画され
る。

【００３７】ケーシング２には、低圧室３ｂ内に冷媒ガ
スを導入するための吸入管（図示せず）が取付けられて
いる。また、ケーシング２の上方には、高温高圧の冷媒
ガスをケーシング２の外部へ送り出すための排出管１８
が取付けられている。

【００３８】特に、固定スクロールは、図２および図３
に示すように、固定台板４ａの中央近傍には、高温高圧
の冷媒ガスを吐出するための吐出孔４ｅが形成されてい
る。その吐出孔４ｅを取囲むように厚肉部４ｄが形成さ
れている。その厚肉部４ｄから外周へ向かって放射状に
第２リブ部としての背面側リブ４ｃが形成されている。
なお、背面側リブ４ｃは、図２では、厚肉部４ｄから締
結脚部４ｆに向かって設けられているが、単に外周部へ
向かって形成されていてもよい。外周部とは、この場
合、外周近傍も含んでいる。

【００３９】次に動作の一例について同図を用いて説明
する。電動機１６の回転により可動スクロール６が固定
スクロール４に対して公転駆動する。固定スクロール歯
４ｂと可動スクロール歯６ｂとによって、一旦外周に開
口部５ａが形成された後、可動スクロール６の公転駆動
に伴って、次第に固定スクロール４の中心に向かってそ
の体積を減少させながら圧縮室５ｂ、５ｃ、５ｄが形成
される。このとき、低圧室３ｂから開口部５ａへ取り入
れられた冷媒ガスは、圧縮室５ｂ、５ｃ、５ｄにより徐
々に圧縮されて、高温高圧の冷媒ガスとなる。高温高圧
となった冷媒ガスは、吐出孔４ｅより高圧室３ａへ取出
される。取出された冷媒ガスは、排出管１８によりケー
シング２の外部へ送り出される。

【００４０】以上の動作において、固定台板４ａには、
高圧室３ａの圧力と低圧室３ｂの圧力との圧力差によっ
て変形が生じ、高圧室３ａ側の温度と低圧室３ｂ側の温
度との温度差によって、熱による変形も生じる。

【００４１】次に、このような固定スクロールの変形量
をシミュレーションによって評価した。変形量の計算に
は、有限要素法を用いた。その結果を図４（ａ）〜
（ｃ）にそれぞれ示す。図４（ａ）は、圧力差のみによ
って生じる固定スクロールの変形を示している。図４
（ｂ）は、熱によって生じる固定スクロールの変形を示
している。図４（ｃ）は、圧力差による変形と熱による
変形とを合わせた正味の固定スクロールの変形を示して
いる。圧力差によって、固定スクロールは下に凸になる
ように変形している。温度差に伴う熱膨張の大きさの差
によって、固定スクロールは上に凸になるように変形し
ている。なお、いずれの変形も、その変化量を２００倍
に拡大して表現されている。

【００４２】また、熱による変形量を計算するには、予
め、図５に示すように、固定スクロール内の温度分布を
計算した。この場合計算条件として、固定スクロールの
背面側の温度を１１６℃、中心近傍の圧縮室の温度を８
０〜１１６℃、中心からやや離れた圧縮室の温度を４０
〜８０℃、外周の圧縮室を３０〜４０℃、開口部近傍の
温度を３０〜３５℃にそれぞれ設定した。

【００４３】同様のシミュレーションによって、厚肉部
および背面側リブを有しない固定スクロールについても
その変形量を計算するとともに、図４に示された結果と
比較することにより、スクロール歯の先端部の変形量に
ついて図６に示す結果を得た。

【００４４】図６を参照して、まず、差圧による変形で
は、厚肉部と背面側リブとを備えることにより、その変
形量をおよそ半分に低減することができた。これは、厚
肉部および背面リブにより、固定スクロール内部の応力
が緩和されるとともに、固定台板が補強されたことによ
るものと考えられる。

【００４５】熱による変形では、差圧による変形を打ち
消すのに、より十分な変形量を発生させることができ
た。これは、厚肉部と背面側リブとが熱膨張することに
よって発生したものと考えられる。

【００４６】これにより、差圧による変形と熱による変
形とを合わせた正味の変形では、従来の固定スクロール
の場合、その変形量が９８μｍであるのに対して、厚肉
部と背面側リブとを有する本発明のスクロール型流体機
械の固定スクロールの場合、その変形量は１３μｍとな
った。

【００４７】以上の結果から、厚肉部と背面側リブとを
有する固定スクロールでは、固定スクロールの変形量を
大幅に低減できることが判明した。このスクロール型流
体機械では、スクロール歯と歯底面とが局部的に接触す
ることなく、また、極端に離れることなく運転すること
ができ、所望の圧縮特性を得ることができる。

【００４８】ところで、上述した固定スクロール４で
は、背面側リブ４ｃは厚肉部４ｄから外周にかけてその
高さが徐々に低くなっているが、これにより、次に示す
ような効果が得られる。まず、図７は、厚肉部から外周
へかけて一定の高さの背面リブを有する固定スクロール
の圧縮応力の相対的な強度分布を計算したものである。
図７を参照して、圧縮応力は、吐出孔４ｅ近傍にて相対
的に最も高く、外周近傍では相対的に小さい。圧縮応力
の値の高い部分は、固定スクロールを変形させようと作
用している力が相対的に強い部分であり、反対に圧縮応
力の値の低い部分は、その力が相対的に弱い部分であ
る。

【００４９】そこで、図８に示すように、比較的圧縮応
力の弱い部分（リブカット４ｈ）を取り除くか、また
は、当初からその部分を形成しないことにより、固定ス
クロールの変形量を増加させることなく、背面側リブを
形成することによる固定スクロールの重量の増加を最小
限に抑えることができる。

【００５０】実施の形態２ 実施の形態１では、厚肉部４ｄと背面側リブ４ｃとを有
する固定スクロールを備えたスクロール型流体機械につ
いて説明した。実施の形態２では、このようなリブを固
定スクロール歯側にも備えた固定スクロールを有するス
クロール型流体機械について説明する。

【００５１】図９は、第１リブ部としての渦巻き側リブ
４ｇを有する固定スクロール４の平面図である。図９を
参照して、固定スクロール４の固定スクロール歯４ｂが
形成された固定台板４ａには、放射状に締結脚部４ｆと
固定スクロール歯１０４ｂとを結ぶ渦巻き側リブ４ｇが
形成されている。なお、これ以外の構成については実施
の形態１において説明した図１に示す構成と同様なので
同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。

【００５２】このようなリブを備えた固定スクロールで
は、特に、冷媒ガスに液化した冷媒が混入した場合や過
負荷の状態で運転された場合に効果がある。このような
場合には、発明が解決しようとする課題の項において説
明したように、圧縮室内の圧力が通常の場合よりも高く
なるため、圧縮室をなす固定スクロール歯４ｂと可動ス
クロール歯６ｂの歯面押付力が強くなる。このとき、固
定スクロール歯４ｂは渦巻き側リブ４ｇによって締結脚
部４ｆと結ばれているため、歯面押付力による変形を抑
制することができる。これにより、スクロール歯の破損
等を防止することができる。

【００５３】実施の形態３ 実施の形態３では、厚肉部、背面側リブおよび渦巻き側
リブを有する固定スクロールを備えたスクロール型流体
機械について説明する。図１０は、厚肉部４ｄ、背面側
リブ４ｃおよび渦巻き側リブ４ｇを有する固定スクロー
ルを固定スクロール歯４ｂ側から見た平面図である。図
１０を参照して、固定台板４ａの固定スクロール歯４ｂ
側の面には、放射状に固定スクロール歯４ｂと締結脚部
４ｆとを結ぶ渦巻き側リブ４ｇが形成されている。固定
スクロール歯４ｂと反対側の固定台板４ａの面には、背
面側リブ（点線で表示されている部分）４ｃが形成され
ている。その背面側リブ４ｃと渦巻き側リブ４ｇとは、
固定台板４ａを挟んで同一の回転角度位置に配置されて
いることが好ましい。なお、これ以外の構成について
は、実施の形態１において説明した図１に示すスクロー
ル型流体機械と同様なので、詳しい説明を省略する。

【００５４】上述した固定スクロールでは、圧力差から
生じる変形、熱によって生じる変形および圧縮室の圧力
が過度に上昇することによって生じる歯面押付力による
変形を効果的に低減することができる。

【００５５】さらに、図１１および図１２に示すように
厚肉部４ｄの周りに等間隔に複数の背面側リブ４ｄを設
けるとともに、その背面側リブ４ｄと同一回転角度にな
るように複数の渦巻き側リブ４ｇを形成することが好ま
しい。このような固定スクロールでは、固定台板４ａが
周方向にわたって均等に効果的に補強されるため、固定
ロールの変形を最も効果的に低減することができる。

【００５６】以上各実施の形態において説明したよう
に、厚肉部、背面側リブおよび渦巻き側リブを有する固
定スクロールを備えたスクロール型流体機械では、固定
スクロールの変形を大幅に低減することができる。その
結果、各スクロール歯と歯底面との隙間から冷媒ガスが
リークするのが抑えられ、圧縮特性が安定したスクロー
ル型流体機械が得られる。また、背面側リブや渦巻き側
リブを形成する場合には、スクロール歯の加工に要され
るほど精密な加工は必要ではないため、製造コストを大
幅に上昇させたり、組立作業の効率を悪化させることは
ほとんどない。

【００５７】なお、スクロール型流体機械の動作として
は、圧縮機となる場合について説明したが、流体の流れ
を逆方向にすることにより、膨張機としても適用するこ
とができる。

【００５８】今回開示された実施の形態はすべての点の
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記で説明した範囲ではなく、特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【００５９】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明のスクロール型
流体機械によれば、第１リブ部によって、歯面押付力に
よる固定スクロール歯の径方向の変形を抑えることがで
きる。これにより、固定スクロールの変形を低減するこ
とができる。

【００６０】請求項２に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、固定台板の他方の側の面には、貫通孔を取
囲むように厚肉部が形成され、その厚肉部から外周部へ
向かって第２リブ部が形成されている。貫通孔における
高圧流体の出入りによって、ケーシング内の一方の圧力
が他方の圧力よりも高くなるため、固定スクロールに
は、一方から他方へ向かって圧力差に伴う変形（圧力差
による変形）が生じようとする。このとき、固定スクロ
ールの内部には、その変形に抵抗するように応力が発生
する。特に、固定台板の中央近傍には応力が他の部分よ
りも集中する。その応力が集中する部分には厚肉部が設
けられていることにより、その応力が緩和される。ま
た、厚肉部から外周部へ向かって形成された第２リブ部
によって固定台板が補強される。

【００６１】また、固定スクロールには、固定スクロー
ルの中心に近づくほど高温になるために、圧力差による
変形と同時に、熱膨張の大きさの違いに伴う変形（熱に
よる変形）が生じる。この熱による変形は、圧力差によ
る変形の向きと反対の方向であり、圧力差による変形を
打ち消すように生じる。このとき、固定台板の中心近傍
に設けられた厚肉部と、その厚肉部と結ばれた第２リブ
部との熱膨張によって、圧力差による変形を十分に打ち
消すように熱による変形を発生させることができる。こ
れらの結果、固定スクロールの変形を大幅に低減するこ
とができる。

【００６２】請求項３に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、第２リブ部は、厚肉部から締結部へ向かっ
て形成されている。固定スクロールは締結部により、ケ
ーシング内に固定配置されているので、締結部近傍の固
定スクロールの変形が最も少ない。この場合、第２リブ
部が厚肉部からその締結部へ向かって形成されているこ
とにより、固定台板がより強固に補強されるため、固定
スクロールの変形をさらに抑制することができる。

【００６３】請求項４に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、第２リブ部の高さは、厚肉部近傍において
最も高く、外周部近傍において最も低い。第２リブ部の
うち、比較的大きい応力が分布しているのは厚肉部近傍
の部分であり、外周近傍の応力は比較的小さい。この場
合、その外周近傍の第２リブ部の高さを低く設定するこ
とにより、固定台板の補強を弱めることなく、第２リブ
部を形成することによる固定スクロールの重量増加を最
小限に抑えることができる。

【００６４】請求項５に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、第１リブ部と第２リブ部とによって、固定
台板がさらに強固に補強されるため、固定スクロールの
変形をさらに低減することができる。

【００６５】請求項６に記載の本発明のスクロール型流
体機械では、固定台板が周方向にわたってほぼ均等に補
強されるとともに、固定スクロール歯も周方向にほぼ均
等に補強される。これにより、固定スクロールの変形を
最も効果的に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール型流体
機械の部分一縦断面図である。

【図２】同実施の形態に係るスクロール型流体機械の固
定スクロールの一平面図である。

【図３】図２に示す固定スクロールの一断面図である。

【図４】（ａ）は、圧力差によって生じる固定スクロー
ルの変形のシミュレーション結果であり、（ｂ）は、温
度差によって生じる固定スクロールの変形のシミュレー
ション結果であり、（ｃ）は、（ａ）と（ｂ）とを合わ
せた正味の変形のシミュレーション結果である。

【図５】固定スクロールの一断面の温度分布を示すシミ
ュレーション結果である。

【図６】シミュレーションによる変形量の計算結果の図
である。

【図７】固定スクロールの一断面の圧縮応力分布を示す
シミュレーション結果である。

【図８】同実施の形態において、固定スクロールの形状
を説明するための一断面図である。

【図９】本発明の実施の形態２に係るスクロール型流体
機械に適用される固定スクロールの一平面図である。

【図１０】本発明の実施の形態３に係るスクロール型流
体機械に適用される固定スクロールの一平面図である。

【図１１】同実施の形態において適用される他の固定ス
クロールを示す一平面図である。

【図１２】図１１に示す固定スクロールの他の平面図で
ある。

【図１３】従来の技術において、スクロール型流体機械
の問題点を説明するための部分一縦断面図である。

【図１４】従来のスクロール型流体機械の第１の例を示
す部分一縦断面図である。

【図１５】従来のスクロール型流体機械の第２の例を示
す部分一縦断面図である。

【符号の説明】

２ ケーシング ３ａ 高圧室 ３ｂ 低圧室 ４ 固定スクロール ４ａ 固定台板 ４ｂ 固定スクロール歯 ４ｃ 背面側リブ ４ｄ 厚肉部 ４ｅ 吐出孔 ４ｆ 締結脚部 ４ｇ 渦巻き側リブ ５ａ 開口部 ５ｂ、５ｃ、５ｄ 圧縮室 ６ 可動スクロール ６ａ 可動台板 ６ｂ 可動スクロール歯 ８ 架構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−273488（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周近傍に形成された複数の締結部（４
   ｆ）によりケーシング（２）内に固定配置され、前記ケ
   ーシング（２）内を一方（３ｂ）と他方（３ａ）とに区
   画するとともに、中央近傍に高圧流体の出入口となる貫
   通孔（４ｅ）が形成された固定台板（４ａ）および該固
   定台板（４ａ）の前記一方（３ｂ）の側の面に形成され
   た渦巻き状の固定スクロール歯（４ｂ）を含む固定スク
   ロール（４）と、 可動台板（６ａ）および該可動台板（６ａ）の前記固定
   スクロール（４）の側に向く面に形成され、前記固定ス
   クロール歯（４ｂ）と噛み合わされて流体を圧縮または
   膨張させる渦巻き状の可動スクロール歯（６ｂ）を含む
   可動スクロール（６）とを備え、 前記固定台板（４ａ）の前記一方（３ｂ）の側の面に
   は、前記締結部（４ｆ）と前記固定スクロール歯（４
   ｂ）とを結ぶ第１リブ部（４ｇ）が形成されている、ス
   クロール型流体機械。
2. 【請求項２】 前記固定台板（４ａ）の前記他方（３
   ａ）の側の面には、前記貫通孔（４ｅ）を取囲むように
   厚肉部（４ｄ）が形成され、 前記厚肉部（４ｄ）から外周部へ向かって、第２リブ部
   （４ｃ）が 形成されている、請求項１記載のスクロール
   型流体機械。
3. 【請求項３】 前記第２リブ部（４ｃ）は、前記厚肉部
   （４ｄ）から前記締結部（４ｆ）へ向かって形成されて
   いる、請求項２記載のスクロール型流体機械。
4. 【請求項４】 前記第２リブ部（４ｃ）の高さは、前記
   厚肉部（４ｄ）近傍において最も高く、前記外周部近傍
   において最も低い、請求項２または３に記載のスクロー
   ル型流体機械。
5. 【請求項５】 前記第１リブ部（４ｇ）と前記第２リブ
   部（４ｃ）とが、前記固定台板（４ａ）を挟んで同一の
   回転角度位置に配置されている、請求項２〜４のいずれ
   かに記載のスクロール型流体機械。
6. 【請求項６】 前記第２リブ部（４ｃ）は複数設けられ
   るとともに、複数の第２リブ部（４ｃ）は前記厚肉部
   （４ｄ）の周りに等間隔に配置され、 前記第１リブ部（４ｇ）は、前記固定台板（４ａ）を挟
   んで前記第２リブ部（４ｃ）と同一回転角度に複数配置
   されている、請求項２〜４のいずれかに記載のスクロー
   ル型流体機械。