JP3255630B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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    • Y10T29/49236Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/4924Scroll or peristaltic type

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジェネレーティン
グ半径が不均一なラップを備えたスクロール圧縮機に関
し、特に、ラップの回転のずれによる不都合を解消する
ための、改良された逃げ面(flank relief)に関する。
【0002】
【従来の技術】スクロール圧縮機は、冷媒圧縮装置にお
いて広く使用されるようになりつつある。周知のよう
に、スクロール圧縮機は、基部と、該基部から延びて概
ね渦巻き形状をなす渦巻きラップと、を各々有する2つ
のスクロール部材を含む。この2つの渦巻きラップは、
互いに嵌合して複数の圧縮チャンバを画成する。一方の
スクロール部材は、他方のスクロール部材に対し相対的
に旋回するよう駆動される。双方の部材が旋回する形式
のスクロール圧縮機もあり、本発明はこの型の圧縮機に
も応用可能である。2つのスクロール部材が相対的に旋
回すると、スクロールラップの間に画成されたチャンバ
の大きさが次第に小さくなって、チャンバ内の流体を圧
縮する。
【0003】従来、スクロール圧縮機のラップは、円の
インボリュート(伸開線)となるよう形成されてきた。
この形状のラップは、ジェネレーティング半径(genera
tingradius)が一定であり、同一の中心から外側へ向か
って常に展開し続ける。また、この種の従来のスクロー
ルラップは、典型的には一定の厚さを有するものであっ
た。初期の設計によるスクロール圧縮機の多くは、双方
とも完全にインボリュート形状をなしかつ中心が完全に
一致した2つのラップをモデルとしていた。しかし、製
造公差や偏差によって、特にラップの始点付近および終
点付近において、不完全な形状となる場合が多い。こう
した不完全な形状のために、一方のラップは、他方のラ
ップの本来の接触部分が接触してくるより先に他方のラ
ップに接触する。つまり、製造過程で生じる不完全形状
によって、望ましからざる接触がしばしば起こり、雑音
が発生する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
ラップの始点又は終点の少なくとも一方において逃げ面
を設けることにより、この問題の解決が図られてきた。
従って、ラップの本来の接触部分が接触するより先に接
触していたはずのこれらの部分が、ラップの本来の接触
部分が接触すると同時か、あるいは後に、他方のラップ
に接触することになる。これによって望ましからざる接
触が低減あるいは回避され、それに従い騒音も低減され
た。
【0005】円のインボリュートに基づく形状であり、
ピッチ即ちラップ間の間隔が一定である従来のラップに
おいては、2つのスクロールの回転方向のずれは、望ま
しからざる接触や、それに伴う雑音といった困難をいつ
も引き起こすわけではない。ラップ間の距離が一定、す
なわちピッチが一定であるため、ラップが相対回転して
も、ラップ間のそれぞれの接触点に生じる誤差は等し
く、ラップの相対的な接触は変わらない。通常、ラップ
が相対回転することにより生じる問題は、接触点の誤差
に伴い一連の接触点が開き、その間隙から圧縮蒸気が漏
洩すると、性能が低下するということだけである。
【0006】最近では、スクロール圧縮機の設計者は、
ラップを円のインボリュート以外の形状に形成すること
によって、運転上の利点を更に向上したものとすること
に成功している。現代のスクロール圧縮機には、例え
ば、ハイブリッドスクロールラップや、ハイオーダスク
ロールラップが採用されることが多い。これらのスクロ
ール圧縮機においては、ラップ全体に亘りジェネレーテ
ィング半径が一定ではない。各々が円弧からなる複数の
セグメントによって形成されるスクロールラップもあ
る。これらのセグメントは互いに接続されてラップを形
成する。しかし、ラップ全体に亘ってジェネレーティン
グ半径は変化する。更に、他の形式のスクロールラップ
は形状とジェネレーティング半径が変化する。
【0007】ジェネレーティング半径が不均一なスクロ
ール圧縮機において回転のずれが生じると、この回転が
ずれている間の初期の接触点は移動する。この移動は、
必ずしもラップの始端あるいは終端で起こるわけではな
い。また、作動中にラップのある部分から他の部分に瞬
間的に移動し、一連の望ましからざる接触を惹起するこ
ともありうる。このために雑音が発生し易くなる。従っ
て、前述した解決法はジェネレーティング半径が不均一
なスクロール圧縮機に適用できるものではない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のスクロール圧縮
機においては、ジェネレーティング半径に基づきラップ
上の所定の位置に逃げ面を設けられたスクロール圧縮機
が提供される。望ましからざる接触は比較的大きなジェ
ネレーティング半径を有する領域において最も生じ易い
ということを、出願人は理解している。ゆえに、ジェネ
レーティング半径が大になるに従い、逃げ面をより広く
取る。ジェネレーティング半径が所定の最小値を下回る
場合には、逃げ面を設ける必要はない。設計者は、逃げ
面を設ける高ジェネレーティング半径領域における接触
の程度の予想に従って、逃げ面を設計するのがよい。逃
げ面は圧縮機の容量を低下させるので、逃げ面を最小化
することは有益である。
【0009】1つの実施例においては、少なくともジェ
ネレーティング半径が所定の最小値より大である領域に
おいて、ジェネレーティング半径に比例して逃げ面が設
けられる。
【0010】本発明に係る前述の特徴および他の特徴
は、明細書の後述部分および添付図面と要約書とにより
最もよく理解されるであろう。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0012】スクロール圧縮機15が図1に示されてい
る。図示されているように、旋回スクロール部材16
は、非旋回スクロール部材18のラップと互いに嵌合す
るラップを有している。周知の通り、旋回スクロール1
6は非旋回スクロール18に対して旋回駆動される。
【0013】スクロール16、18のいずれか1つから
伸びているスクロール圧縮機ラップ20の一部が、図2
に示されている。ラップ20は、現在製造されているラ
ップの一例である。本発明がこのラップ20に制限され
るものでなく、不均一なジェネレーティング半径を有す
る適宜なスクロール圧縮機に応用可能であることが理解
されるべきである。
【0014】図示されているように、スクロールラップ
20は、異なるジェネレーティング半径を有する領域A
〜F、領域A’〜F’の部分を有する。図3に示されて
いるように、ジェネレーティング半径が相対的に低い領
域がある。従って、このような領域においては逃げ面は
必要でない。他の領域においてはジェネレーティング半
径はより大となる。よって、このような領域においては
逃げ面が必要となる。ジェネレーティング半径が比較的
大である領域AやEなどでは、回転方向のずれが生じた
場合、対向するスクロールラップに接触する可能性が高
い。そのため本発明は、領域AやEなどに亘って逃げ面
を設けることにより、望ましからざる接触や作動時の騒
音を減少させる。
【0015】図3は、図2のスクロール圧縮機のジェネ
レーティング半径Rgを示している。図示されているよ
うに、ジェネレーティング半径は、領域Aに亘って増加
し、続いて減少する。領域Aの最後から領域B全体に亘
って、ジェネレーティング半径は一定となる。領域Bの
最後から領域C全体に亘って、ジェネレーティング半径
は減少する。領域Dに亘って、ジェネレーティング半径
は一定の低い値となる。領域Eでは、ジェネレーティン
グ半径は増加した後、再び減少し始め、領域Fでは一定
の低い値となる。領域F全体に亘って、ジェネレーティ
ング半径は一定の低い値となる。図2から分かるよう
に、ラップ内側とラップ外側があり、それぞれの側に領
域A’〜F’と、領域A〜Fとがある。領域A’〜F’
と、領域A〜Fとは、ラップ内側とラップ外側において
占める範囲が異なる。
【0016】図4は、図3に示された部分に従って、ス
クロール圧縮機に設けることができる逃げ面を示してい
る。図4から分かるように、領域Aに亘って、ジェネレ
ーティング半径が増加する部分では逃げ面も大きくな
り、ジェネレーティング半径が減少する部分では逃げ面
も小さくなる。領域Bでは、逃げ面は一定である。領域
Cの一部では逃げ面はゼロにまで小さくなる。そこから
領域Cの終わりまでと領域D全体を通して、ジェネレー
ティング半径は比較的小である。領域CのZ点で、ジェ
ネレーティング半径の値は所定値Lを下回る。図3を参
照されたい。ジェネレーティング半径が所定値Lを下回
る場合には、逃げ面は必要でない。従って、領域Cの終
わりから領域D全体にかけては、逃げ面は必要でない。
領域Eではジェネレーティング半径が再び増加するた
め、逃げ面も設けられる。領域A及び領域Eの始めと、
領域Eの終わり及び終わり近くにおいて、ジェネレーテ
ィング半径がLの値を下回るため、逃げ面が必要でない
ことは重要である。領域Fではジェネレーティング半径
が所定の最小値Lを下回るのであり、該領域Fに逃げ面
を設ける必要はない。
【0017】要約すると、本発明に係る主要な特徴とし
て、スクロールラップに設ける逃げ面の大きさと位置と
は、ラップ上の各位置でのジェネレーティング半径に応
じて決められるということである。
【0018】図5と図6は、ラップの1つの側面の領域
A’及び領域E’に設けられた逃げ面26及び逃げ面2
8を、点線で示している。図示された領域A’から領域
F’までが有するジェネレーティング半径は、図3に示
されたものと同様である。図4から分かるように、逃げ
面26は、領域B’全体と領域C’の一部へも減少しな
がら広がっている。逃げ面の寸法は、著しく拡大して示
されている。実際には、逃げ面は非常に小さいものであ
り、目に見える大きさで図示することはできない。
【0019】本発明によるスクロール部材を形成するに
当たっては、ラップの最初の設計が重要である。ラップ
のジェネレーティング半径の設計に基づいて、逃げ面の
設計が行われる。実際の逃げ面は非常に小さいものであ
り、図5と図6は拡大した図となっている。ラップは、
最初の段階で、逃げ面を含む所望の最終形状に加工する
こともできる。
【0020】さらに、これらの図に示すのは1つのスク
ロール部材であるけれども、旋回スクロール部材16及
び非旋回スクロール部材18の双方ともが逃げ面を有し
ていてもよいということが理解されるべきである。
【0021】本発明の好ましい実施例が開示されたが、
いくつかの変更が本発明の範囲に入るということを、当
業者は理解するであろう。従って、後述する請求項は本
発明の真正な内容と範囲とを規定するものとして理解さ
れなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 スクロール圧縮機を示している側面断面図。
【図2】 不均一なジェネレーティング半径を有するス
クロールラップの一例の一部を示している上面図。
【図3】 図2のスクロール圧縮機のジェネレーティン
グ半径を示しているグラフ。
【図4】 図1から図3までに示されたスクロール圧縮
機の逃げ面を示しているグラフ。
【図5】 図1、図2に示されたスクロールラップの1
つの側面の一部に亘って設けられた逃げ面を示している
部分図。
【図6】 図1、図2に示されたラップの別の部分に亘
って設けられた逃げ面を示している部分図。
【符号の説明】
15…スクロール圧縮機 16…旋回スクロール部材 18…非旋回スクロール部材 20…ラップ 26…逃げ面 28…逃げ面

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基部と、前記基部から延びるとともに概
    ね渦巻き形状であるラップと、を備えた第1スクロール
    部材と、 基部と、前記基部から延びるとともに概ね渦巻き形状で
    あるラップとを備えた第2スクロール部材と、からな
    り、 前記第1スクロール部材と前記第2スクロール部材のう
    ちの少なくとも1つが他方のスクロール部材に対して相
    対的に旋回するスクロール圧縮機において、 前記第1スクロール部材のラップと前記第2スクロール
    部材のラップの少なくとも一方は、初期設計における
    ェネレーティング半径が不均一なものであり、かつジェ
    ネレーティング半径が所定の最小値を上回る位置におい
    て当該ラップの側面に、初期設計形状に対して逃げ面が
    形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】 第1及び第2スクロール部材のラップの
    双方が、前記最小値より大きいジェネレーティング半径
    を有する部分に逃げ面を備えていることを特徴とする請
    求項1記載のスクロール圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記逃げ面部分が、少なくとも前記スク
    ロール部材のラップの一部に亘りジェネレーティング半
    径の大きさに概ね比例していることを特徴とする請求項
    1記載のスクロール圧縮機。
  4. 【請求項4】 前記ジェネレーティング半径が前記所定
    の最小値を下回る位置には逃げ面部分が設けられないこ
    とを特徴とする請求項記載のスクロール圧縮機。
JP2000018237A 1999-01-27 2000-01-27 スクロール圧縮機 Expired - Fee Related JP3255630B2 (ja)

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