JP3192939B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

スクロール型流体機械

Info

Publication number
JP3192939B2
JP3192939B2 JP24697895A JP24697895A JP3192939B2 JP 3192939 B2 JP3192939 B2 JP 3192939B2 JP 24697895 A JP24697895 A JP 24697895A JP 24697895 A JP24697895 A JP 24697895A JP 3192939 B2 JP3192939 B2 JP 3192939B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
closed space
fluid machine
involute
wrap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP24697895A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0968177A (ja
Inventor
隆英 伊藤
幸夫 永戸
徹三 鵜飼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP24697895A priority Critical patent/JP3192939B2/ja
Priority to CN96110296A priority patent/CN1082146C/zh
Priority to EP96112744A priority patent/EP0761971B1/en
Priority to CA002182834A priority patent/CA2182834C/en
Priority to DE69601762T priority patent/DE69601762T2/de
Priority to AU61986/96A priority patent/AU682641B2/en
Priority to US08/694,341 priority patent/US5765999A/en
Priority to KR1019960037443A priority patent/KR0183505B1/ko
Publication of JPH0968177A publication Critical patent/JPH0968177A/ja
Priority to JP2000101830A priority patent/JP3350024B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3192939B2 publication Critical patent/JP3192939B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-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
    • F04C18/0207Rotary-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
    • F04C18/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269Details concerning the involute wraps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00Geometry
    • F04C2250/10Geometry of the inlet or outlet
    • F04C2250/102Geometry of the inlet or outlet of the outlet

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール型圧縮
機械のスクロール中央プロファイルに関するものであ
り、スクロール型膨張機械にも適用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、スクロール型圧縮機のスクロー
ルラップの中央部形状は、スクロールの信頼性や性能に
大きな影響を及ぼすので、従来から種々の形状が提案さ
れている。例えば、特開昭59−58187号公報に一
例が開示されているスクロールは、図6に示すように、
旋回スクロールが固定スクロールの周りを(A),
(B),(C),(D)の順に不転的に旋回する際、両
ラップの内端部に形成される最内包の容積が、同図
(C)に示すように最終的にゼロとなる、いわゆる完全
噛み合いプロファイルが性能上の要求から採用されるこ
とが多い。しかしながら、このタイプのスクロールプロ
ファイルはスクロールラップ中央部先端に最大応力が発
生し、この点から破壊に至ることが多い。これに対し
て、信頼性確保の点から、最大発生応力を低減する手段
と、材料の疲労強度を増加させる手段とが各種提案され
ている。最大発生応力を低減する手段としては、中央部
形状をなす曲線と、それより外側のインボリュート曲線
の接合点をインボリュート伸開角の大きな方へ移動させ
ることや、特開平6−66273号公報に開示されてい
るものは図7に示すように、旋回スクロールと固定スク
ロールとで必要強度の大きい方を厚く、他方を薄くする
ことなどが提案されている。また、実開昭61−171
801号公報には、図8のうずまき体の噛み合い部断面
図に示すように、ラップ断面が台形となるスクロールも
提案されているが、実際の加工が困難であるために、実
用に供されていない。さらに、材料の疲労強度を増加さ
せる手段として、実公平1−28315号公報には、図
9に示すように、ラップ根元にリブを設けることも提
案されているが、この種の構造ではラップ根元のリブは
圧力隔壁とならない、いわゆる完全噛み合いプロファイ
ルを構成することが不可能であり、再圧縮動力増加によ
り圧縮機効率が低下する等の問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような
事情に鑑みて提案されたもので、加工が容易で、かつス
クロールラップ、中央部先端の強度が高く、最内包圧縮
室容積がゼロとなり、圧縮機効率も低下しない高性能の
スクロール型流体機械を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1に係る発明のスクロール型流体機械
は、それぞれ端板にうずまき状ラップを立設してなる固
定スクロールと旋回スクロールとを互いに偏心させ、か
つ、位相をずらせて噛み合わせたことにより腹側密閉空
間と背側密閉空間を限界し、前記旋回スクロールをそ
の自転を阻止して公転旋回させることにより吸入口から
前記腹側密閉空間と背側密閉空間内に取り込まれたガス
を圧縮又は膨張させて吐出口から吐出するスクロール型
流体機械において、各スクロールのうずまき状ラップの
中央部先端の断面形状を少なくとも2段以上の階段状に
形成し、各段におけるうずまき状ラップの中央部先端プ
ロファイルを両スクロールの噛み合い状態で前記腹側密
閉空間と背側密閉空間が合体してなる最内包の密閉空間
容積が実質的にゼロとなる完全噛み合いプロファイルと
なすとともに、同階段状うずまき状ラップを端板から離
れる上方段ほどラップ厚さを薄くしたことを特徴とす
る。
【0005】請求項2に係る発明のスクロール型流体機
は、請求項1に記載のスクロール型流体機械におい
て、上記うずまき状ラップをインボリュート曲線で形成
し、当該インボリュート曲線のインボリュート伸開角で
決まるインボリュート始点よりも中央部先端側の部分
少なくとも2つの曲線で接続するとともに、当該インボ
リュート始点よりも中央部先端側の部分の断面形状を前
記した階段状に形成したことを特徴とする。
【0006】請求項3に係る発明のスクロール型流体機
は、請求項1に記載のスクロール型流体機械におい
て、当該スクロール型流体機械が、前記腹側密閉空間と
背側密閉空間とが最外方部に位置するときその吸入口か
らガスを取り込み、当該腹側密閉空間と背側密閉空間と
が中央部側に移動するにつれてその容積が減少し、その
固定スクロールの端板中央部に設けられた吐出口から圧
縮ガスを吐出する圧縮機であることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面について
説明すると、図1はその第1実施例のスクロールラップ
の中央部を示す斜視図、図2は図1の平面図、図3は図
1のスクロールの噛み合い状態を示す全体平面図、図4
はその第2実施例のスクロールの中央先端部を示す平面
図、図5は図4のラップを示す V−V 矢視断面図であ
る。
【0008】本発明に係る両スクロールラップ1,2の
内端部は、図1〜図2に示すような形状をなしており、
その断面は図5(A)に示すように、階段状である。
【0009】このような内端部形状をそれぞれ有する固
定スクロール1、旋回スクロール2は、図3に示すよう
に、固定スクロール上部ラップ11と旋回スクロール下
部ラップ22、また固定スクロール下部ラップ12と旋
回スクロール上部ラップ21同士は完全に噛み合ってお
り、同図(A),(B),(C)の順に旋回スクロール
2が固定スクロール1の周りを自転することなく不転的
に旋回する。その際、同図(B)に示す最内包圧縮室3
0の容積は、同図(C)に示すようにゼロとなるのであ
る。図4は図2の固定スクロール上部ラップ11と下部
ラップ12とで極端に厚さを変えたスクロールプロファ
イル例を示す。このプロファイルにおいても完全噛み合
いは達成されており、極めて設計自由度の高いプロファ
イルであることが判る。また、本実施例のラップはすべ
て2段の変化であるが、これが3段以上の複数段をなし
ても本発明は明らかに成立する。さらに、図示は省略し
ているが、旋回スクロールと固定スクロールの中央部プ
ロファイルが同一形状であるという制約はなく、強度が
必要な一方のスクロール側の下部、上部ラップが他方の
スクロール側の下部、上部ラップより厚いということも
可能である。本発明の根本精神は、うずまき体中央部の
強度を上げるために、ラップ先端の歯厚を薄くするとと
もに、相当分ラップ根元側の板厚を階段状に厚くするこ
とにある。このように各ラップの外側面を軸方向の曲面
とするとともに、その内側面を根元から先端に向かって
厚さが段階的に減少する階段状としたことにより、加工
容易で内端部が強いラップが得られる。ちなみに、図5
(A)に示すように、曲げモメントをM、断面係数を
Z、曲げ応力をσとすると、応力σは、σ=M/Zで象
徴的に表現される。つまり、板厚tを大にすると、Zは
大となり、σは小となる。また、これを完全噛み合いス
クロールに適用することができる。図5(B)は慣用の
うずまき体中央部の断面を示すものである。
【0010】このような実施例によれば、スクロールラ
ップの根元を厚く形成することができるので、ラップ剛
性が高く、先端点での発生応力を低く抑えることが可能
となる。また、固定スクロールと旋回スクロールで対応
する段差部は完全噛み合いとなるから、最内包圧縮室容
積はゼロとなり、再膨張による動力損失の発生が防止で
きる。この発生は、すべての段がステップ状に変化する
のであるから、従来の加工機で容易に加工可能であり、
高性能、高強度のスクロールラップを安価に提供するこ
とができる。
【0011】
【発明の効果】このような構造によれば、下記の効果が
奏せられる。 (1)スクロールのラップの断面形状を階段状とするこ
とで、旋回スクロール、固定スクロールとも根元を厚く
することができ、ラップ剛性が高くなることで、先端点
での発生応力が小さくなる。端板から離れた階段状の部
位では、ラップ厚さも薄く、その部分の根元が応力集中
点となるが、ラップ丈が低いので応力はラップ丈の2乗
比で低下するから強度的な問題とはならない。 (2)また、各スクロールの相対するラップは完全噛み
合いプロファイルであるから、図9に示したように、実
公平1−28315号に開示され、圧力差を受けないよ
うに、ラップ根元につけたリブ構造とは根本的に異な
り、中心部容積がゼロとなるまで圧縮を続けることがで
きる。これにより、再膨張ガスがなくなるため、効率の
高いプロファイルとなる。
【0012】要するに請求項1の発明のスクロール型流
体機械によれば、それぞれ端板にうずまき状ラップを立
設してなる固定スクロールと旋回スクロールとを互いに
偏心させ、かつ、位相をずらせて噛み合わせたことによ
り腹側密閉空間と背側密閉空間を限界し、前記旋回ス
クロールをその自転を阻止して公転旋回させることによ
り吸入口から前記腹側密閉空間と背側密閉空間内に取り
込まれたガスを圧縮又は膨張させて吐出口から吐出する
スクロール型流体機械において、各スクロールのうずま
き状ラップの中央部先端の断面形状を少なくとも2段以
上の階段状に形成し、各段におけるうずまき状ラップの
中央部先端プロファイルを両スクロールの噛み合い状態
で前記腹側密閉空間と背側密閉空間が合体してなる最内
包の密閉空間容積が実質的にゼロとなる完全噛み合いプ
ロファイルとなすとともに、同階段状うずまき状ラップ
を端板から離れる上方段ほどラップ厚さを薄くしたこと
により、加工が容易で、かつスクロールラップ、中央
部先端の強度が高く、最内包圧縮室容積がゼロとなり、
圧縮機効率も低下しない高性能のスクロール型流体機械
を得るから、本発明は産業上極めて有益なものである。
【0013】請求項2の発明のスクロール型流体機械
よれば、請求項1に記載のスクロール型流体機械におい
て、上記うずまき状ラップをインボリュート曲線で形成
し、当該インボリュート曲線のインボリュート伸開角で
決まるインボリュート始点よりも中央部先端側の部分
少なくとも2つの曲線で接続するとともに、当該インボ
リュート始点よりも中央部先端側の部分の断面形状を前
記した階段状に形成したことにより、加工が容易で、か
スクロールラップ、中央部先端の強度が高く、最内
包圧縮室容積がゼロとなり、圧縮機効率も低下しない高
性能のスクロール型流体機械を得るから、本発明は産業
上極めて有益なものである。
【0014】請求項3の発明のスクロール型流体機械
よれば、請求項1に記載のスクロール型流体機械におい
て、当該スクロール型流体機械が、前記腹側密閉空間と
背側密閉空間とが最外方部に位置するときその吸入口か
らガスを取り込み、当該腹側密閉空間と背側密閉空間と
が中央部側に移動するにつれてその容積が減少し、その
固定スクロールの端板中央部に設けられた吐出口から圧
縮ガスを吐出する圧縮機であることにより、加工が容易
で、かつスクロールラップ、中央部先端の強度が高
く、最内包圧縮室容積がゼロとなり、圧縮機効率も低下
しない高性能のスクロール型流体機械を得るから、本発
明は産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の固定スクロールの中央部
を示す部分斜視図である。
【図2】図1の全体平面図である。
【図3】図2の固定スクロールとこれに対応する旋回ス
クロールとの噛み合い状態の変化を示す説明図である。
【図4】本発明の第2実施例の固定スクロールを示す全
体平面図である。
【図5】同図(A)は図4のラップを示すV−V矢視断
面図であり、同図(B)は慣用のラップの断面図であ
る。
【図6】特開昭59−58187号公報に記載されたス
クロール型圧縮機の旋回スクロールの不転的旋回要領を
示す作動原理説明図である。
【図7】特開平6−66273号公報に記載されたスク
ロール型圧縮機の旋回スクロールの不転的旋回要領を示
す作動原理説明図である。
【図8】実開昭61−171801公報に記載された
スクロール及びそのうずまき体の断面を示す図である。
【図9】実公平1−28315号公報に記載されたスク
ロールを示す斜視図である。
【符号の説明】
1 固定スクロール 2 旋回スクロール 11 固定スクロール上部ラップ 12 固定スクロール下部ラップ 21 旋回スクロール上部ラップ 22 旋回スクロール下部ラップ 30 圧縮室 31 吐出ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜飼 徹三 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 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 18/02 311

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ端板にうずまき状ラップを立設
    してなる固定スクロールと旋回スクロールとを互いに偏
    心させ、かつ、位相をずらせて噛み合わせたことにより
    腹側密閉空間と背側密閉空間を限界し、前記旋回スク
    ロールをその自転を阻止して公転旋回させることにより
    吸入口から前記腹側密閉空間と背側密閉空間内に取り込
    まれたガスを圧縮又は膨張させて吐出口から吐出するス
    クロール型流体機械において、各スクロールのうずまき
    状ラップの中央部先端の断面形状を少なくとも2段以上
    階段状に形成し、各段におけるうずまき状ラップの中
    央部先端プロファイルを両スクロールの噛み合い状態で
    前記腹側密閉空間と背側密閉空間が合体してなる最内包
    の密閉空間容積が実質的にゼロとなる完全噛み合いプロ
    ファイルとなすとともに、同階段状うずまき状ラップを
    端板から離れる上方段ほどラップ厚さを薄くしたことを
    特徴とするスクロール型流体機械。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のスクロール型流体機械
    において、上記うずまき状ラップをインボリュート曲線
    で形成し、当該インボリュート曲線のインボリュート伸
    開角で決まるインボリュート始点よりも中央部先端側
    部分を少なくとも2つの曲線で接続するとともに、当該
    インボリュート始点よりも中央部先端側の部分の断面形
    状を前記した階段状に形成したことを特徴とするスク
    ロール型流体機械。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のスクロール型流体機械
    において、当該スクロール型流体機械が、前記腹側密閉
    空間と背側密閉空間とが最外方部に位置するときその吸
    入口からガスを取り込み、当該腹側密閉空間と背側密閉
    空間とが中央部側に移動するにつれてその容積が減少
    し、その固定スクロールの端板中央部に設けられた吐出
    口から圧縮ガスを吐出する圧縮機であることを特徴とす
    スクロール型流体機械。
JP24697895A 1995-08-31 1995-08-31 スクロール型流体機械 Expired - Lifetime JP3192939B2 (ja)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24697895A JP3192939B2 (ja) 1995-08-31 1995-08-31 スクロール型流体機械
CN96110296A CN1082146C (zh) 1995-08-31 1996-07-25 涡旋型流体机械
CA002182834A CA2182834C (en) 1995-08-31 1996-08-07 Scroll type fluid machine
DE69601762T DE69601762T2 (de) 1995-08-31 1996-08-07 Spiralfluidmaschine
EP96112744A EP0761971B1 (en) 1995-08-31 1996-08-07 Scroll type fluid machine
AU61986/96A AU682641B2 (en) 1995-08-31 1996-08-08 Scroll type fluid machine
US08/694,341 US5765999A (en) 1995-08-31 1996-08-08 Scroll type fluid machine having spiral wraps formed in a step-like shape
KR1019960037443A KR0183505B1 (ko) 1995-08-31 1996-08-31 스크롤형유체기계
JP2000101830A JP3350024B2 (ja) 1995-08-31 2000-04-04 スクロール型流体機械

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24697895A JP3192939B2 (ja) 1995-08-31 1995-08-31 スクロール型流体機械

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000101830A Division JP3350024B2 (ja) 1995-08-31 2000-04-04 スクロール型流体機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0968177A JPH0968177A (ja) 1997-03-11
JP3192939B2 true JP3192939B2 (ja) 2001-07-30

Family

ID=17156553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24697895A Expired - Lifetime JP3192939B2 (ja) 1995-08-31 1995-08-31 スクロール型流体機械

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3192939B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100437004B1 (ko) 2001-01-17 2004-07-02 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 스크롤형 압축기
JP2005155568A (ja) * 2003-11-28 2005-06-16 Daikin Ind Ltd スクロール流体機械
JP2005291037A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Nippon Soken Inc 流体機械
US20070036668A1 (en) * 2005-08-09 2007-02-15 Carrier Corporation Scroll compressor discharge port improvements
US9828994B2 (en) 2013-09-19 2017-11-28 Mitsubishi Electric Corporation Scroll compressor having a scroll wrap with tiered inner end
CN115614276B (zh) * 2022-10-12 2023-11-28 西安交通大学 一种蜗杆式鼓风机转子及蜗杆式鼓风机

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0968177A (ja) 1997-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2910457B2 (ja) スクロール流体機械
GB2385892A (en) Two stage scroll vacuum pump with improved pressure ration and performance
JP2009041564A (ja) 段階的容量変調を備える段付きスクロール圧縮機
JP2000329078A (ja) スクロール圧縮機
KR0183505B1 (ko) 스크롤형유체기계
JP3192939B2 (ja) スクロール型流体機械
JPH084669A (ja) スクロール式流体機械
JP3350024B2 (ja) スクロール型流体機械
JP2001221177A (ja) スクロール型流体機械
US5340292A (en) Scroll compressor with relief port for reduction of vibration and noise
JP2009068412A (ja) スクロール圧縮機
JP3350039B2 (ja) スクロール型流体機械
JP3106721B2 (ja) スクロール圧縮機
US6672851B2 (en) Scroll-type compressors
JP2001020878A (ja) スクロール圧縮機
US4904169A (en) Scroll type compressing apparatus having strengthened scroll member
JP2000120565A (ja) スクロール圧縮機
JP2000110749A (ja) スクロール圧縮機
JP3744288B2 (ja) スクロール圧縮機
JPH045833B2 (ja)
JP4131561B2 (ja) スクロール圧縮機
JPH1089269A (ja) スクロール流体機械
JP2001329974A (ja) スクロール圧縮機
JP4241610B2 (ja) 真空ポンプ
JPH07103151A (ja) スクロール式流体機械

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010425

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140525

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term