JP3516016B2 - Scroll fluid machine - Google Patents

Scroll fluid machine

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JP3516016B2
JP3516016B2 JP2000246540A JP2000246540A JP3516016B2 JP 3516016 B2 JP3516016 B2 JP 3516016B2 JP 2000246540 A JP2000246540 A JP 2000246540A JP 2000246540 A JP2000246540 A JP 2000246540A JP 3516016 B2 JP3516016 B2 JP 3516016B2
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哲哉 ▲荒▼田
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、作動流体として気
体を用いる冷凍空調用圧縮機や空気用圧縮機および真空
ポンプに利用される小型軽量に向いたオイルフリ−式ス
クロール流体機械に関する。 【0002】 【従来の技術】スクロール流体機械のオイルフリ−化を
目的として、旋回スクロ−ルの端板と固定スクロ−ルま
たはシャフトを支えるハウジングとの間に弾性体で形成
された円筒状のシ−ル部材を設けることにより前記作動
室の吸い込み側空間と電動機や駆動軸が収納されている
機械室とを遮断して互いの空間内の流体が流入流出する
のを防止して構成された旋回シ−ル機構を装着したスク
ロール流体機械の公知例としては特許第2753317
号公報がある。 【0003】また、小型軽量化を図る手段の一つに、端
板に渦巻状突起のラップないしは渦巻状溝を設けた1対
のスクロール部材を互いの渦巻き状の突起と溝を噛み合
わせて圧縮室を構成するとともにこの噛み合わさったラ
ップの高さと溝の深さを中央に向けて段階的に浅くした
階段状ラップを用いて大幅に歯高を高くして径寸法を小
さく構成する方法の公知例として特許第1296413
号公報がある。 【0004】この公知例では1対形成される圧縮室の容
積および平面形状が互いに同一となる対称ラップ形状と
容積および平面形状が異なる非対称ラップ形状に関する
説明がされているが、非対称ラップ形状に適用する階段
付きラップと溝形状についての具体的説明はない。 【0005】 【発明が解決しようとしている課題】本発明が解決しよ
うとしている課題は、旋回スクロールの駆動系が収納さ
れている機械室内に封入されている潤滑油が作動流体の
ある作動室に流入しないためのオイルフリ−化を目的と
して旋回スクロール端板とハウジングとの間に設けた旋
回シール機構の作動室と機械室間の圧力差に対する耐久
性や旋回運動に対する耐久性を大幅に向上させることと
同時に小型軽量化を図ることである。 【0006】旋回シ−ル機構を構成する弾性体で形成さ
れた円筒状のシ−ル膜の一端は旋回スクロール端板外周
に全周密封固定され、他端はハウジング側に全周密封固
定されている。しかし、旋回スクロ−ルに固定された側
は円軌道上の公転運動に旋回スクロールに作用する遠心
力やガス圧縮荷重に伴う転覆モ−メントが加わって旋回
スクロールが傾斜した状態で旋回する歳差運動をするの
で、シ−ル膜に作用する大きな負荷に伴う破損から潤滑
油が作動室に漏れ出す問題があった。このシ−ル膜の剛
性を大幅に低下させて旋回運動に対する追従性を高めた
場合には、シ−ル膜内外に作用する圧力差からシ−ル膜
が破損する問題が発生していた。 【0007】一方、対称ラップ形状に適用されている階
段状ラップでは、2か所同時に形成される最大密閉空間
の圧縮室内中央部のそれぞれに段差壁面が形成されるこ
とになるので、三日月状圧縮室のおよそ半分の床底面の
溝深さが浅くなることにより最大密閉空間の容積が減少
するので小型軽量化が図れない問題があった。さらに、
このような段差壁面の軸1回転中の挙動を見ると、半周
は階段状のラップと溝の互いの段差壁面が最接近してシ
ールする区間であり、残りの半周は大きく離れて圧縮室
間で連通する区間となる。 【0008】しかし、旋回スクロールが自転モーメント
を受けて自転防止機構が有する周方向隙間の範囲内で旋
回軸受の軸心回りに回転することにより、2か所の階段
付きラップと溝間に生じる段差壁面間の隙間の一方は減
少し他方は拡大するので、この自転モーメントに基づく
両方の隙間を同時に減少させることは不可能となる。そ
の為、段差壁面間で圧縮室間のシールを必要とする最大
密閉空間形成前の軸が半回転する間でも段差壁面の隙間
が大きくなり圧縮室から吸い込み室への作動ガスの漏れ
が生じて能力が大幅に低下する問題があった。 【0009】また単に小型軽量化を目的に、階段状ラッ
プを用いてラップの歯高を高くしただけではラップ強度
の確保のみで、圧縮室ラップ側壁面に作用するガス圧縮
荷重の作用中心および旋回スクロールに作用する遠心力
に係わる端板内部にあると想定される重心点と旋回軸受
の円筒状の両端面間中央との距離が殆ど短縮されていな
いので旋回スクロールに作用する転覆モーメントの軽減
は図れず、旋回スクロールの歳差運動が不安定となり旋
回シ−ル機構の破損や旋回軸受やスラスト軸受の破損を
招き信頼性を低下させていた。 【0010】さらには、製造上の不良や苛酷な使用など
で旋回シ−ル機構が破損して機械室から潤滑油が作動室
内に流出する場合が想定されておらず、作動ガスに混入
した潤滑油を検知する機能が無かったので、潤滑油の漏
洩時に時間経過とともにシステム全体が壊れて大きな被
害が発生する問題があった。 【0011】 【課題を解決するための手段】ここでは、最初にオイル
フリ−式スクロール圧縮機に係わる旋回シ−ル機構を、
ついで小型軽量化に係わるスクロール形状に対する従来
の課題を解決する手段について説明をする。 【0012】柔軟性が極めて高い薄肉のゴムか合成樹脂
などを材料とする円筒状のシ−ル薄膜9の一端を旋回ス
クロ−ル端板3a外周にシ−ルバンドかOリングで押さ
えるか接着材等により内側を全周密封固定し、他端のハ
ウジングに設けた内台座5c外周下端も前記一端と同様
に全周密封固定するとともにシ−ル薄膜を補強するため
にシ−ル薄膜円筒部内外両面か片面側に多少自由度を持
ち横方向のバネ定数が極めて低い円筒状の密着バネを装
着して構成される旋回シ−ル機構8を旋回スクロ−ル端
板とハウジングとの間に設ける。 【0013】そして、ハウジングと固定スクロ−ルおよ
び旋回スクロ−ルとで形成されるリング状の分離空間を
分割する円筒状のシ−ル薄膜9の外面に接する空間を作
動室の吸入通路に連通させ、シ−ル薄膜内面に接する空
間を動力伝達機構などを収納している機械室に連通させ
るとともに吸入通路が大気中に通じている場合には前記
機械室内で油分離機能を有する空間または油分の殆どな
い空間に通じる位置に設けた通気ケ−スを介して大気中
に連通させて、シ−ル薄膜内外面に圧力差が作用しない
ように構成されている。 【0014】次いで、小型軽量化と旋回スクロ−ルの挙
動の安定性を高めて旋回シ−ル機構の信頼性向上を図る
ことに係わる階段状のラップを用いたスクロール形状に
対する従来の課題を解決する手段について説明をする。
旋回スクロ−ルの挙動の安定性を高めるには旋回スクロ
ールを作用力の支点回りに回転させる転覆モ−メントを
無くすか大幅に軽減する必要がある。 【0015】その手段としてのスクロール形状は、基本
的に円形の端板上に一端が固定され他端が端板外側平坦
部の鏡板面に対して平行で同一高さの先端面を有し且つ
渦巻き状に伸びた壁の厚さを一定とする旋回ラップを設
けた旋回スクロールとおよそ円形等厚の円盤内に端面に
平行で深さと幅が一様な底面を有する渦巻状溝を設けた
固定スクロールを互いに噛み合わせて形成される三日月
状内外圧縮室の形が非対称となる非対称ラップ形状で形
成される。 【0016】そして旋回ラップ内外側壁と端板の平坦面
から形成されラップ歯厚に旋回スクロールの円軌道上の
公転半径に等しい旋回半径の2倍を加えた値の幅を有す
るコの字状の渦巻状溝の中央部巻き始め近傍から内側全
域の高さを外周側より一段高くした高段溝3cを設け
る。その高段溝が立ち上がる溝段差壁面3eの平面形状
は旋回ラップ側壁両面に接する1個の半円弧形状ないし
は旋回ラップ側壁両面にはおよそ1/4円弧で接しこの
円弧を接続する直線を溝中央に有する形状で中央側に向
けて凸となるように形成される。 【0017】溝段差壁面の円弧内側が旋回ラップ外壁面
に接する点Rwは旋回ラップ外線の巻き始めないしは
/4巻き外側との間に設けられ、溝段差壁面の円弧外側
が旋回ラップ内壁に接する点Swは、渦巻き曲線にイン
ボリュ−ト形状を用いた場合に、点Rwを通り基礎円か
ら伸びる伸開線と点Rwの溝を挟んだ対岸のラップ内壁
が交わる点に等しい。 【0018】この高段溝3cの底面に旋回ラップの巻き
始め部を設けるとともに高段溝内部には、鏡板面の裏面
側に開口する茶筒のような一端が閉じた穴またはその穴
の中に圧入した円筒で構成された旋回軸受3fを設け、
その軸受に相当する円筒の両端面の中央で荷重の支持点
に相当する位置と端板の鏡板面に相当する位置をおよそ
一致させるかそれよりも高段溝底面側に深く挿入して旋
回軸受を構成する。 【0019】さらに旋回スクロール溝段差壁面3eの半
円弧中心Osと渦巻き曲線の座標中心Oaを通る線分k
lから溝段差壁面の円弧の凸方向に座標中心Oaからお
よそ旋回半径の1/2以上の距離が離れた位置に軸心O
bを有するように旋回軸受を設け、且つまたは軸心Ob
を通り前記線分klに平行な線上で軸心Obよりも溝段
差壁面側に旋回スクロールの重心Ogを設ける。 【0020】一方、旋回スクロールの鏡板面に微小隙間
を介して対面する固定スクロール側鏡板面からの固定ス
クロールに設けられた渦巻き状の固定溝4aの深さは一
様であるが、その固定溝を仕切るように形成される固定
ラップの巻き始めから半巻きないしは3/4巻きの間は
固定溝底面からの高さが低い固定ラップで形成され、そ
れより外側は鏡板面と同一高さの固定ラップで形成され
ている。その高さが階段状に変化するラップ段差壁面4
dの正確な位置と形状は、前記旋回スクロールの渦巻状
溝に設けた溝段差壁面と噛み合う位置とその包絡線とし
て形成される。 【0021】 上記構成に基づき形成される圧縮室の状
態は以下の通りである。旋回ラップの巻き終り外壁面が
固定スクロールの固定溝外壁面に最接近した時に旋回ラ
ップ外壁面側に外圧縮室の最大密閉空間50が形成さ
れ、この位置から軸が半回転進むと旋回ラップ巻き終り
内壁面が固定スクロール渦巻状溝内壁面に最接近した状
態となり旋回ラップ内壁面側に最大密閉空間50の容積
より小さな内圧縮室の最大密閉空間60が形成される。 【0022】この最大密閉空間50内および最大密閉空
間60内には位置的に高段溝が存在しないか無いに等し
い存在であり、この高段溝によるそれら最大密閉空間の
容積の減少は無視できる。 【0023】旋回スクロールの溝段差壁面3eの半円弧
部外側が旋回ラップ内壁に接する位置に固定スクロール
のラップ段差壁面4e外側が接触または最接近した状態
の外圧縮室の容積をVc、内圧縮室の容積をVdと置い
た場合に最大密閉空間50の容積Vaに対する比である
圧縮比Va/Vcと最大密閉空間60の容積Vbに対す
る比である圧縮比Vb/Vdを等しくする旋回スクロー
ルの高段溝の高さとこれと噛み合うように固定スクロー
ルの低い固定ラップの高さを設定する。 【0024】旋回スクロールを固定スクロールに対して
相対的に自転の無い公転運動すなはち旋回運動をさせる
自転防止機構には、リングの両面に互いに直交する2本
のキ−またはキ−溝を設けたオルダムリングとそれに勘
合するように旋回スクロ−ルとハウジングにキ−溝また
はキ−をそれぞれ2か所設けて噛み合わせて構成される
オルダム機構を用いる。自転防止機構としてオルダム機
構以外に特許第3016113号公報に見られるピンク
ランク機構や特許第1296413号公報に見られるボ
−ルカップリング機構を用いても目的は達成できる。 【0025】さらには、旋回シ−ル機構が製造上の不良
や苛酷な使用条件などから破損して潤滑油が作動室の吸
入側に流入した場合を想定した油検知センサ−20を旋
回シ−ル機構外側近傍で油が溜まり易いハウジング内に
設置する。 【0026】上記発明の技術手段による働きは次のとお
りである。シ−ル薄膜9とそれを保護する密着バネから
成る旋回シ−ル機構8を旋回スクロ−ル端板とハウジン
グとの間に設けて作動室と機械室を完全に分離すること
により作動室の完全オイルフリ−化が達成できる。しか
も、吸入通路内がおよそ大気圧に等しく、機械室も油分
離空間を介して大気中に通じておりシ−ル薄膜内外の圧
力差は殆ど無く、階段状ラップの適用により旋回スクロ
−ルの挙動の安定性も良く旋回運動に対する耐久性も十
分に確保できるので破損することはない。 【0027】次に圧縮室の状態を見ると、旋回ラップ外
壁側に形成される外圧縮室が最大密閉空間50を形成し
てから軸がおよそ1回転する間は高段溝がなくて渦巻状
溝深さ一定の状態で圧縮が継続される。一方、旋回ラッ
プ内壁側に形成される内圧縮室が最大密閉空間60を形
成してから圧縮を開始すると高段溝が表れて容積の減少
度合いが外圧縮室より大きくなる。 【0028】そして、旋回スクロ−ル溝段差壁面が旋回
ラップ外壁に接する点Rwに固定ラップ内壁が最接近し
た状態の内外圧縮室の容積とそれぞれの最大密閉空間に
対する容積の比である圧縮比は等しいのでその内部圧力
も等しくなる。この状態からさらに軸が回転すると最接
近した溝段差壁面の内側境界部とラップ段差壁面の内側
境界部が次第に離れて隙間が拡大し内外圧縮室が連通し
て1つの圧縮室として動作した後吐出孔に連通して圧縮
ガスが吐出される。 【0029】ガス圧縮に伴う接線方向力が、旋回ラップ
の基礎円中心とそれより旋回半径離れた固定ラップの基
礎円中心との中間点より旋回ラップの基礎円中心側に作
用するが、溝段差壁面半円弧形状のおよそ中央にラップ
段差壁面が位置した状態において、旋回軸受軸心を接線
方向力の作用点より固定ラップの基礎円中心側に位置さ
せることにより、旋回スクロールを駆動するシャフトの
回転とは逆方向に回転させる自転モーメントが作用し
て、溝段差壁面がラップ段差壁面側に近付いて互いの段
差壁面間の隙間を減少させて圧縮室間のシール性を高め
る。 【0030】また、旋回ラップの巻き始め中央部には吐
出圧力が作用して旋回ラップには大きな差圧が作用する
が高段溝により実質的にラップの歯高を低くしてラップ
強度を高めるとともにシャフト内に設けた給油孔から潤
滑油を旋回スクロールの旋回軸端部の高段溝底面内に供
給して高温となる旋回スクロール中央部を冷却すること
によりスクロール部材の熱変形防止や圧縮ガスの冷却と
それによる圧縮ガスの圧力を低下させる働きがある。 【0031】さらには、旋回シ−ル機構が製造上のミス
か苛酷な使用条件から破損して機械室内の潤滑油が作動
室側に流出した場合には、その油はハウジングに設けた
油センサ−で検知された電気信号は圧縮機の制御系に電
送されて表示板に異常を知らせて警告を発するか圧縮機
を停止するので、被害がシステム全体に及ぶことはなく
最小限に止められる。 【0032】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1な
いしは図13を参照して説明する。図1は本発明の一実
施例を示したスクロール圧縮機1の縦断面図である。こ
の圧縮機の内部空間はスクロール部材などで構成される
圧縮機構部から形成される作動室と電動機14や動力伝
達機構部を収納している機械室32に大別される。それ
ら空間の間にハウジング5が設けられ、動力伝達機構部
を支える役目を果たしている。 【0033】前記作動室はスクロ−ル部材の渦巻き曲線
で囲まれる圧縮室と作動ガスが流入流出する通路を含む
低圧空間と高圧空間に分けられる。そして、電動機14
を保持するケ−シング13に固定されているハウジング
5にボルト固定された厚肉円盤状の板に渦巻き状の固定
溝4aを設けた固定スクロール4と円形の端板3a上に
渦巻き状の旋回ラップ3bを設けその内部に円筒状の旋
回軸受3fと自転防止機構用のキ−溝3gを2か所設け
て構成される旋回スクロール3のそれぞれの固定溝4a
と旋回ラップ3bを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を
形成している。 【0034】また機械室32には動力伝達機構部の主要
部であるシャフト7とその端部に直結している給油ポン
プ16、各摺動部に供給される潤滑油18などが収納さ
れ、ケ−シング13に設けられた端子を兼ねる通気ケ−
ス21により大気に連通されているのでその内部圧力は
大気圧が保持される構成となっている。 【0035】図1のA−A断面図、B−B断面図、C−
C断面図及びD矢視拡大図をそれぞれ図2〜図5に表
す。電動機の動力はハウジング5に設けた主軸5aで支
えられたシャフト7を介してその一端に設けた軸心がシ
ャフト中心よりおよそ旋回半径偏心した旋回軸部7bを
図2に示すように旋回スクロール3の旋回軸受3fに挿
入することにより伝達される。 【0036】図1と図4に示すようにハウジングと旋回
スクロールの間には矩形断面のリングの片面に180°
対向して旋回側キ−6aを2個設けその裏面にも90°
位相をずらして同様の2個のフレーム側キ−6bが設け
られたオルダムリング6が装着されている。オルダムリ
ングに設けた2対のキ−はそれぞれ旋回スクロールに設
けた2か所のキ−溝と90°位相がずれた位置に設けた
ハウジング側に2か所のキ−溝に摺動可能にして挿入さ
れて自転防止機構が構成されている。 【0037】ハウジング5の外周端面で固定スクロール
の座面を形成し、その内側に分離空間30を隔てて形成
される円錐形の台形断面を有し主軸ボスを兼ねる内台座
5cの外側に設けたリング状のスラスト軸受5bで旋回
スクロ−ルのスラスト力を受ける構成となっている。そ
のスラスト軸受の内側空間に前記オルダムリング6が収
納されている。そして、リング状に形成された分離空間
30を内側と外側に分離するように複数の部品で構成さ
れた円筒状の旋回シ−ル機構8が設けられている。 【0038】図1のD矢視拡大図の図5に示されている
ように、旋回シ−ル機構8は旋回スクロ−ル3とハウジ
ング5との間に設けた薄肉のゴムか合成樹脂などを材料
とする柔軟性の高い円筒状のシ−ル薄膜9、その上端部
を旋回スクロ−ル端板3a外周に密封固定するシ−ルバ
ンド12、シ−ル薄膜下端部をハウジング内台座5c外
周底部に密封固定するシ−ルバンド12、旋回スクロ−
ル端板3a外周部とハウジング内台座5c外周底部との
間でシ−ル薄膜9外側に多少の自由度を持たせて設けた
横剛性の低い外密着バネ10、および旋回スクロ−ル端
板3a外周部に設けた溝3iとハウジング内台座5c外
周底部との間でシ−ル薄膜9内側に多少の自由度を持た
せて設けた横剛性の低い内密着バネ11から構成されて
いる。 【0039】旋回シ−ル機構8を構成する部品の外観形
状を図12の構成部品展開図に示す。シ−ル薄膜9の内
径はおよそ旋回スクロ−ル端板3aの外径に等しく、外
密着バネ10の内径と内密着バネ11の外径はそれぞれ
シ−ル薄膜のおよそ外径と内径に等しく形成されてい
る。また固定スクロ−ルないしは旋回スクロ−ルとハウ
ジングの間に挿入されている外密着バネと内密着バネの
軸方向端面には1mm前後以上の隙間が設けられ圧縮荷重
を受けない構成となっている。さらに、上下端部2か所
をシ−ルバンド12で固定されるシ−ル薄膜の固定部は
気密性が確保できる構成となっている。 【0040】また図4に示しているように、ハウジング
5下部の作動室に通じる空間内に油検知センサ−20が
装着されている。油を検知する原理は作動ガスと潤滑油
の特性の違いを利用する方式を用いる。例えば、油粒子
による散乱を利用した光センサ−や比熱の大きさを利用
した熱線風速計さらには誘電率の差を利用する静電容量
センサ−などが考えられる。そして、製造上や取扱上の
問題などから旋回シ−ル薄膜が破損して機械室内の潤滑
油が作動室内に僅かでも流出した場合に、この油検知セ
ンサ−が作動する仕組みとなっている。 【0041】次に圧縮機構部を構成する旋回スクロ−ル
3および固定スクロ−ル4の詳細な形状について説明す
る。図1に示すようにハウジング5に乗る固定スクロー
ル4座面と同一面となる鏡板面からの固定溝4a底面の
深さは一様にして、その中央近傍に圧縮ガスを流出させ
る吐出孔4hを巻き終り側外周部には吸入孔4iが設け
られている。 【0042】また、図2に示した旋回スクロール3の位
置では旋回ラップ3b外壁巻き終り部が固定スクロール
の固定溝4a巻き終り内壁部に最接近して旋回ラップ外
壁側に位置する外圧縮室の最大密閉空間50が形成され
ているが、旋回ラップ内壁側に位置する内圧縮室は吸入
行程がおよそ半回転進行した状態を示している。このよ
うに、内外圧縮室の形状が非対称で形成される非対称ラ
ップ形状で構成されている。 【0043】旋回スクロールの渦巻き溝を一段高くした
高段溝3cを上から見た図1のA−A断面図である図2
に旋回スクロールの高段溝に設けた溝段差壁面3eの半
円弧形状の一部が見える。この高段溝3cに対応する固
定スクロールに設けた固定ラップのラップ段差壁面4d
は切断面を表す斜線に隠れて見辛いがラップ歯厚を直径
とする半円弧を点線で示している。 【0044】これら溝段差壁面3eとラップ段差壁面4
dの形状は図1のB−B断面である図3に明瞭に示して
あるように、ラップ段差壁面4dがラップ歯厚を直径と
する半円弧形状に対して、溝段差壁面3eは旋回半径の
2倍にラップ歯厚を加えた値すなはち溝幅を直径とし旋
回ラップの内壁と外壁に接する半円弧形状をしている。
これら溝段差壁面とラップ段差壁面の半円弧形状は互い
に包絡線となる関係にある。 【0045】また図1のB−B断面である図3に示すよ
うに、周囲をインボリュ−ト曲線で代表される渦巻き曲
線と溝段差壁面3eで囲こった旋回スクロール高段溝の
内部には茶筒ような一端を閉じ他端を端板3a裏面に開
口する穴が旋回軸受3fであり、その旋回軸受にシャフ
ト7の一部である旋回軸7bが隙間を設けて挿入されて
いる。そして、シャフト7内を貫通し一端は給油ポンプ
16に開口し他端は旋回軸内を通り端面に開口する給油
孔7cを設けて、高段溝3c内部に潤滑油を導入する構
成としている。 【0046】図6、図7を用いて旋回スクロールの形状
を詳しく説明する。 【0047】図6に示すように円形に近い等厚の端板3
a上にインボリュ−ト曲線から形成された等厚の旋回ラ
ップ3bが巻き始め点Pwから巻き終り点Qwまで2巻
き弱で形成され、端板3aのラップ側の平坦面である鏡
板面から旋回ラップ3b先端までの高さは巻き始めから
巻き終りまでの全域で等しく、旋回ラップの内壁と外壁
で囲まれるコの字断面の渦巻状溝の旋回ラップ巻き始め
近傍の外壁に接する位置から内側全域の高さを外周鏡板
面より一段高くした高段溝3cを設ける。 【0048】その高段溝が立ち上がる溝段差壁面3eの
平面形状は旋回ラップ側壁面に接し中央に向けて凸とな
る半円弧形状をしている。この半円弧形状の中心側が旋
回ラップ外壁に接する点Rwは旋回ラップ巻き始めない
しは1/4巻き伸開した位置との間に設けられ、半円弧
形状の外側が旋回ラップ内壁に接する点Swは、点Rw
を通る基礎円上から伸びる伸開線と点Rwの渦巻状溝を
挟んだ対岸の旋回ラップ内壁が交わる点として設けられ
る。そして、旋回ラップ先端に設けられた幅の狭い溝内
に可動式のチップシ−ル22が装着されている。 【0049】さらに図6のA−A断面である図7に示さ
れているように、旋回スクロール高段溝3cの内部に設
けられた旋回軸受3fの円筒部両端面のほぼ中央が鏡板
面の水平位置に相当するかないしはそれよりも高段溝3
c底面側に位置するように茶筒状の穴が設けられいる。 【0050】次に固定スクロールの形状を図8と9を用
いて詳しく説明する。図8の固定スクロール4の平面図
に示されているように、ハウジング5の座面と同一面と
なる鏡板面からの深さが全域で等しい固定溝4aの中央
近傍には吐出孔4hが設けられ巻き終り側には吸入通路
と吸入孔4iが設けられている。 【0051】固定溝4a間を仕切る壁となる渦巻き状の
固定ラップは鏡板面につながる位置から約1巻き弱内側
に巻かれた高い固定ラップ4bとそと位置から巻き始め
までの約半巻き強巻かれた溝底面からの高さが低い固定
ラップ4cから構成されている。低い固定ラップ4cの
溝底面からの高さは図9に示すように、高い固定ラップ
の約4割前後となっている。 【0052】この高い固定ラップから低い固定ラップに
切り替わる場所に溝底面に垂直な溝段差壁面4dが設け
られ、その端面形状はラップ歯厚を直径とする半円弧形
状で形成されている。この溝段差壁面4dの設定位置、
端面形状および高さは旋回スクロールに設けた高段溝3
cとラップ段差壁面3eに噛み合うように設定されてい
る。また、鏡板面から固定ラップ先端面にかけて幅の狭
い溝内に可動式のチップシ−ル23が装着されている。 【0053】次に、旋回軸受3f軸心と旋回ラップの渦
巻き中心すなはちインボリュ−ト曲線の基礎円中心およ
び旋回スクロールの重心位置との相対的な位置関係につ
いて説明する。 【0054】図10は軸回転角が図3の位置よりおよそ
半回転弱進み、固定スクロ−ルのラップ段差壁面4dの
円弧中央に旋回スクロ−ルの溝段差壁面3eの円弧中央
部が最接近した状態を示している。この最接近により、
高い固定ラップ4bと低い固定ラップ4cの内外に形成
される圧力状態の異なる圧縮室間をシ−ルしている。 【0055】そして、この最接近した段差壁面間の隙間
の大きさは旋回スクロールに作用する旋回軸受回りの自
転モ−メントの方向で異なってくる。図10の状態で、
旋回スクロ−ルが時計回りすなはち右回転すれば段差壁
面間の隙間が拡大し、左回転すればその隙間は減少す
る。その自転モ−メントの方向は旋回軸受中心と旋回ス
クロールの遠心力に係わる重心点およびガス圧縮荷重の
作用点との相対的な位置関係から定まる。 【0056】それらの相対的な位置関係を旋回スクロ−
ルの中央部詳細を示した図11から説明する。渦巻き曲
線の基礎円中心Oaと溝段差壁面3eの半円弧中心Os
を結ぶ線分をklと置いた場合、遠心力に対する自転モ
−メントによるシ−ル効果を得る手段として、旋回スク
ロールの重心点Ogは旋回軸受中心Obを通り線分kl
に平行な線上で中心Obよりも溝段差壁面3e側に配置
される。 【0057】また、ガス圧縮荷重に対する自転モ−メン
トのシ−ル効果を得る手段として、基礎円中心Oaに対
する旋回軸受中心Obは、線分klより溝段差壁面3e
半円弧の凸側でおよそ旋回半径の約1/2以上離して配
置する。但し、旋回スクロ−ルに作用する自転モ−メン
トは遠心力とガス圧縮荷重それぞれの効果を加えた大き
さとなり、いずれか大きい方のみを適用しても良い。 【0058】さらに、図6に示した旋回ラップ巻き終り
点Qw近傍の自由端の強度を高める手段として、図示は
されていないが、当該端部と端板をつなぐ固定された三
角形状か階段状のリブを設けても良い。 【0059】以上の如く構成されたスクロール圧縮機の
働きについて以下説明する。 【0060】図13に表す(a)〜(d)の4枚の図は
本発明に基づくスクロール圧縮機のシャフト7を90度
ピッチで回転させて圧縮室の状態を示した動作原理説明
図を表している。また図14の上下2つの図はシャフト
7の軸回転角に対応して変化する圧縮室の容積と圧力を
表し、容積軸は外圧縮室の最大密閉空間50の容積を1
00%とする容積比率で表され、圧力軸は作動ガスの吸
入圧力Psから吐出圧力Pdの範囲で表わしている。 【0061】図13の(a)の図では、旋回ラップ3b
外壁の巻き終り点となる図6の点Qwが固定スクロール
渦巻状溝4a内壁に最接近して旋回ラップ外壁側に形成
される外圧縮室の最大密閉空間50が形成される。その
状態の圧縮室の容積と圧力は図14の軸回転角θ0 の縦
軸それぞれに示される容積の図中A点の100%と圧力
の図中P点の吸入圧力Psに相当する。 【0062】この状態から軸回転角が180°進んだ
(c)では旋回ラップ3b内壁の巻き終りとなる点Qw
の内壁側が高い固定ラップ4b外壁に最接近して旋回ラ
ップ内壁側に内圧縮室の最大密閉空間60が形成され、
その圧縮室の状態を図14の軸回転角θ1 の縦軸上に示
めすと、容積の図ではA点より容積が減少するB点とな
り、圧力の図ではQ点の吸入圧力Psとなる。 【0063】(c)で示した内圧縮室の最大密閉空間6
0を形成した三日月状の圧縮室の中央近傍では、旋回ス
クロール側の半円弧形状溝段差壁面3eが旋回ラップ内
壁に接する位置からラップ段差壁面4eが最接近の後圧
縮室間をシ−ルしながら溝段差壁面3eに沿って僅か進
んだ状態を示しており、最大密閉空間60内に溝段差壁
面3eが僅か顔を出しているが、その容積に与える影響
は極めて小さく無視できる大きさである。 【0064】さらに(c)の約1/4回転手前から
(d)の約1/4回転進んだ半回転の区間はラップ段差
壁面4d上を溝段差壁面3eが最接近または接触した状
態で移動する。その際旋回スクロール3に作用するガス
圧縮荷重ないしは遠心力の作用方向と旋回軸受3fの軸
中心位置との関係から生じる図面上から見た左回転の自
転モーメントは、旋回スクロールの2か所のキ−溝3g
に挿入される旋回側キ−6aを有するオルダムリング6
を介してハウジング側キ−6bで受け止められるため、
この自転モーメントによる旋回スクロールの旋回軸中心
回りの回転角は2対ある旋回側及びハウジング側キ−の
側壁隙間ないしは溝段差壁面3eとラップ段差壁面4d
間の隙間で決まる。 【0065】この回転角をオルダムリング6を介するキ
−側壁隙間で設定した場合には当該溝段差壁面とラップ
段差壁面間は微小隙間を保持しながら段差壁面間を移動
することになり固定ラップ4b、4cに仕切られた圧縮
室間のシールが可能となる。 【0066】(d)の約1/4回転進んだ位置すなはち
(d)と(a)のおよそ中間位置の外圧縮室と内圧縮室
の容積を比較すると三日月状の溝底面の面積は互いに等
しいが、外圧縮室の溝底面は最大密閉空間50と同じ一
様な深さであるが、他方内圧縮室の場合はその三日月状
の溝底面のおよそ中央に高段溝3cが表れて圧縮室の深
さが高いラップ側の半分以下と浅くなっているので外圧
縮室より容積は大幅に減少する。 【0067】この状態は図14の軸回転角θ2 に相当
し、外圧縮室54の容積はC点で表され、内圧縮室の容
積はそれより減少したD点で表される。これらの容積と
それぞれの最大密閉空間の容積との比率を表す内外圧縮
室それぞれの容積比はこの軸回転角で互いに等しくなる
ように構成されているので、互いの圧縮室内の圧力はR
点で示されるように等しくなる。 【0068】すなはち、図14の容積変化図の記号に対
応させて外圧縮室の最大密閉空間50の容積をVaと置
きC点の外圧縮室の容積をVcと置くとともに内圧縮室
の最大密閉空間60の容積をVbと置きD点の内圧縮室
の容積をVdと置くと、次式が成立するように高段溝3
c及び低い固定ラップ4cが形成される。 Va/Vc=Vb/Vd この階段状の溝やラップの高さで変化するのはVdのみ
であり、その溝やラップの高さはおよそ上式を満足させ
る条件から求められる。 【0069】さらに図14の軸回転角θ2 から軸回転角
が進み(d)と(a)の中間近傍の状態、すなはち溝段
差壁面3eとラップ段差壁面4dとの間が最接近した最
終段階の状態から次第に離れて隙間が拡大し(a)を過
ぎた位置でおよそ旋回半径の2倍に相当する最大値を示
した後減少に転じて(c)の手前で再度最接近の状態と
なる半回転の間は外圧縮室と内圧縮室は連通状態となり
互いの圧縮室が合体して1つの圧縮室として振る舞う。 【0070】この状態は図14の軸回転角θ2 からθ3
の間に相当し、容積軸のC点とD点の容積が合体してE
点で表される1つの圧縮室となるためこの圧縮室の圧力
は1つとなってR点からT点へと推移した後外圧縮室が
吐出孔4hに連通して吐出行程に入る。吐出孔に直接連
通しない内圧縮室の直接の吐出通路としては、旋回ラッ
プと固定ラップの巻き始め先端間で大きく開いた隙間が
利用される。 【0071】吐出孔に連通する直前の状態をおよそ示し
ている(a)では段差壁面間に大きな隙間が生じて内外
圧縮室が連通状態にあることを示しているが、その内外
圧縮室の容積をそれぞれVi、Voと置くと、圧縮機と
しての固有圧縮比は次式で表される。 (Va+Vb)/(Vi+Vo) この内分母を構成する容積Viは高段溝3cを設けると
減少するので、少ない渦巻きの巻き数で大きな固有圧縮
比を得ることが可能となる。 【0072】以上示した如く、高段溝3cと低い固定ラ
ップ4cを1対設けた階段付きスクロール部材形状の適
用により、巻き始めラップの強度が高められて高いラッ
プ歯高を可能にしてスクロール部材の細径化を図ると同
時に高段溝3c底面内に旋回軸受4fを挿入して旋回ス
クロールに作用する径方向のガス圧縮荷重や遠心力の作
用点との距離を縮めることにより旋回軸受を支点として
旋回スクロールを回転させる転覆モーメントを大幅に減
少させることができる。また、スクロール部材の細径化
により旋回スクロールのラップ先端や渦巻状溝底面に作
用するガス圧縮によるスラスト荷重を減少させることが
できる。 【0073】 【発明の効果】以上の如く構成されたスクロ−ル圧縮機
の効果を以下説明する。旋回スクロール端板とハウジン
グ内台座との間に上下端をシ−ルバンドでそれぞれ密封
固定したシ−ル薄膜9を分離空間に設けて作動室と機械
室を完全に分離することにより機械室で使用する潤滑油
が作動ガスに混入するのを完全に防止して完全なオイル
フリ−化が達成できる効果がある。 【0074】さらに、シ−ル薄膜内外面に沿って装着し
た密着バネでシール薄膜に作用する差圧力や慣性力を受
けて極めて剛性の低いシ−ル薄膜を保護するとともに階
段状のスクロール形状と旋回軸受のラップ側への挿入形
状を適用して旋回スクロールに作用する転覆モ−メント
の大幅な軽減による挙動の安定化により、シ−ル薄膜の
破損を防止して信頼性の高い旋回シ−ル機構8が構成で
きる効果がある。 【0075】また、製造上や取扱上の問題などから旋回
シ−ル薄膜が破損して機械室内の潤滑油が作動室内に僅
かでも流出した場合には、ハウジングに設けた油検知セ
ンサ−が作動して警報を発するか圧縮機を停止させるの
で、被害の拡大を未然に防げる効果がある。 【0076】非対称ラップのスクロ−ル形状に階段状の
溝とラップを1対設けることにより、ラップ巻き初め側
のラップの強度を確保した上で従来よりも歯高を高くす
ることが可能となることでスクロール部材の細径化及び
旋回スクロールの階段状の渦巻状溝内に旋回軸受を挿入
することによる小型軽量化が図れる効果があることと同
時にこのラップ部の細径化によりラップ先端部の渦巻き
線に沿った長さが短くなることと圧力が大きく上昇する
中央近傍の階段状のラップ側壁高さが低く圧縮室間のシ
ール長が短くできること、さらには旋回スクロールに作
用する自転モーメントを利用した溝及びラップ段差壁面
間のシール機構により内部漏れが大幅に低減して効率向
上が図れる効果がある。 【0077】また、旋回スクロールに作用する転覆モー
メントの大幅な軽減は旋回軸受と旋回軸間の相対的な傾
きが減ってスラスト軸受や旋回軸受の耐久性が高まる効
果もある。 【0078】さらには、1対の階段状の溝とラップから
形成されるスクロ−ル形状の適用で小型軽量化を図るこ
とおよび旋回シ−ル機構の適用で機械室内の各摺動部に
潤滑油を供給して安価な滑り軸受材料を適用することに
より、静音化と同時に大幅な原価低減が図れる効果があ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a working fluid
Refrigeration and air conditioning compressors, air compressors and vacuum
Oil-free type compact and lightweight oil pump used for pumps
It relates to a crawl fluid machine. [0002] 2. Description of the Related Art Oil-free scroll fluid machines have been developed.
For the purpose, the rotating scroll end plate and fixed scroll
Or formed of an elastic body between the housing supporting the shaft
The above-mentioned operation is provided by providing a cylindrical seal member.
The suction side space of the room and the motor and drive shaft are housed
Shuts off the machine room and the fluid in each space flows in and out
With a swivel seal mechanism configured to prevent
A known example of a roll fluid machine is disclosed in Japanese Patent No. 2753317.
There is an official gazette. [0003] One of the means for reducing the size and weight is to use an end.
A pair of plates provided with spiral projection wraps or spiral grooves
Of the scroll members mesh with each other's spiral projections and grooves
Together with the compression chamber, and
The height of the tap and the depth of the groove are gradually reduced toward the center.
Use of stepped wrap to greatly increase tooth height and reduce diameter
As a well-known example of a method of forming a fence, Japanese Patent No. 1296413
There is an official gazette. In this known example, the capacity of a pair of compression chambers is formed.
Symmetrical wrap shape with the same product and planar shape
Regarding asymmetric wrap shapes with different volumes and plane shapes
Stairs described but applied to asymmetrical wrap shapes
There is no specific description about the attached wrap and the groove shape. [0005] The problem to be solved by the present invention
The challenge we are trying to address is that the drive system for the orbiting scroll
The lubricating oil enclosed in the machine room
For the purpose of oil free so that it does not flow into a certain working chamber
And the orbit provided between the orbiting scroll end plate and the housing.
Endurance of pressure seal mechanism to pressure difference between working chamber and machine room
To greatly improve the performance and durability against turning motion
At the same time, it is necessary to reduce the size and weight. A revolving seal mechanism is formed of an elastic body.
One end of the closed cylindrical seal film is the outer periphery of the orbiting scroll end plate.
The other end is fixed to the housing side.
Is defined. However, the side fixed to the turning scroll
Is centrifugal acting on orbiting scroll in orbital motion on circular orbit
Turning due to overturning moment due to force and gas compression load
Do a precession that turns when the scroll is tilted
Lubrication from damage caused by a large load acting on the seal film
There was a problem that oil leaked into the working chamber. The rigidity of this seal film
Significantly lowers the ability to follow the turning motion
In this case, the pressure difference between the inside and outside of the seal
Had the problem of being damaged. On the other hand, the floor applied to the symmetrical wrap shape
In a stepped wrap, the maximum enclosed space formed at two places at the same time
Step walls are formed at the center of each compression chamber.
So, about half the floor of the crescent-shaped compression chamber
Shallow groove depth reduces maximum enclosed space volume
Therefore, there is a problem that the size and weight cannot be reduced. further,
Looking at the behavior of such a stepped wall during one rotation of the shaft, it can be seen that
The stepped wrap and the groove are the closest to each other.
In the compression chamber
It is a section that communicates with each other. However, the orbiting scroll has a rotational moment.
Rotation within the circumferential gap of the anti-rotation mechanism
By rotating around the axis of the rotating bearing, two stairs
One of the gaps between the stepped wall between the wrap and the groove is reduced
Because the other expands a little, based on this rotation moment
It is not possible to reduce both gaps simultaneously. So
Therefore, it is necessary to seal between the compression chambers between the stepped walls.
Even if the shaft before turning into a closed space makes a half turn, the gap between the step walls
And the working gas leaks from the compression chamber to the suction chamber.
There was a problem that the performance was greatly reduced due to the occurrence of Further, for the purpose of simply reducing the size and weight,
The wrap strength can be obtained by simply increasing the tooth height of the wrap using
Gas compression acting on the side wall surface of the compression chamber lap only by securing
Centrifugal force acting on the center of load and the orbiting scroll
Center of gravity and slewing bearing assumed to be inside the end plate related to
The distance from the center between the cylindrical end faces of the
Reduction of overturning moment acting on orbiting scroll
The precession of the orbiting scroll becomes unstable
Damage to the rotary seal mechanism and the slewing bearing and thrust bearing.
Invitation reliability had been reduced. [0010] Further, manufacturing defects and severe use, etc.
The rotary seal mechanism is broken and the lubricating oil from the machine room
Is not expected to flow into
There was no function to detect leaked lubricating oil.
In the event of a leak, the entire system breaks down over time and
There was a problem that caused harm. [0011] Means for Solving the Problems Here,At firstoil
The orbital seal mechanism related to the free scroll compressor,
Next, conventional scroll shapes related to miniaturization and weight reduction
Means for solving the above problem will be described. Very thin flexible rubber or synthetic resin
One end of a cylindrical seal thin film 9 made of a material such as
Press the outer periphery of the roll end plate 3a with a seal band or O-ring.
Or the inside is sealed around the entire circumference with an adhesive, etc.
The lower end of the inner pedestal 5c provided on the housing is the same as the above-mentioned one end.
To seal the entire circumference and reinforce the seal film
Has some degree of freedom on both inside and outside or one side of the seal thin film cylinder
A cylindrical contact spring with extremely low lateral spring constant.
The swivel seal mechanism 8 configured by wearing the swivel scroll end
Provided between the plate and the housing. [0013] The housing and the fixed scroll and
And the ring-shaped separation space formed by the rotating scroll
Create a space in contact with the outer surface of the cylindrical seal thin film 9 to be divided.
The space in contact with the inner surface of the seal thin film is communicated with the suction passage of the working chamber.
To the machine room that houses the power transmission mechanism, etc.
If the suction passage communicates with the atmosphere,
The space with oil separation function or almost all oil
Through the ventilation case provided at a position that leads to
Pressure difference does not act on the inner and outer surfaces of the seal thin film
It is configured as follows. Next, a reduction in size and weight and a turning scroll will be described.
Enhancing the stability of motion to improve the reliability of the revolving seal mechanism
Scroll shape using stair-like wrap
Means for solving the conventional problem will be described.
To increase the stability of the turning scroll behavior,
Overturning moment to rotate the tool around the fulcrum of the acting force
They need to be eliminated or significantly reduced. The scroll shape as the means is as follows.Basic
TypicallyOne end is fixed on a circular end plate and the other end is flat outside the end plate
Having a front end surface that is parallel to the end plate surface of the
A swirl wrap with a constant spiral wall thickness is provided.
With orbiting scrollaboutOn the end face in a circular disk of equal thickness
A spiral groove with a parallel bottom surface of uniform depth and width is provided
A crescent moon formed by engaging fixed scrolls with each other
Shaped in asymmetrical wrap shape where the shape of inner and outer compression chambers is asymmetric
Is done. The flat surfaces of the inner and outer walls of the turning wrap and the end plate
Is formed from the lap tooth thickness on the circular orbit of the orbiting scroll
It has the width of the value obtained by adding twice the turning radius equal to the orbital radius.
The center of the U-shaped spiral groove is wound from the vicinity of the center
High step groove 3c with the height of the area one step higher than the outer peripheral side is provided
You. The plane shape of the groove step wall surface 3e where the high step groove rises
Is a semi-circular shape or
Is in contact with both sides of the revolving lap in approximately 1/4 arc.
Shaped with a straight line connecting the arcs at the center of the groove, facing the center
It is formed so as to be convex. The inside of the arc of the groove step wall is the outer wall of the turning wrap.
The point Rw in contact with is the beginning of the winding of the turning wrap outer lineOr1
Provided between the outside of the 巻 き winding and the outside of the arc of the groove step wall
Sw is in contact with the inner wall of the swirl wrap.
If a volute shape is used, the point
The inner wall of the lap on the opposite shore across the inflation line extending from the groove at point Rw
Are equal to the intersection of A turning wrap is wound around the bottom surface of the high step groove 3c.
Provide the beginning and inside the high groove, the back of the mirror surface
A hole with one end closed, such as a tea caddy that opens to the side
Slewing bearing 3f formed of a cylinder press-fitted in
Load support point at the center of both ends of the cylinder corresponding to the bearing
And the position corresponding to the end plate surface of the end plate
Make sure that they match or insert deeper into the bottom of the higher groove
Construct a rotating bearing. Further, half of the stepped wall surface 3e of the orbiting scroll groove is formed.
A line segment k passing through the arc center Os and the coordinate center Oa of the spiral curve
from the coordinate center Oa in the convex direction of the arc of the groove step wall from l.
The axis O is located at a position separated by a distance of 1/2 or more of the turning radius.
b, and / or a shaft center Ob
On the line parallel to the line segment kl,
The center of gravity Og of the orbiting scroll is provided on the difference wall side. On the other hand, a minute gap is formed on the mirror plate surface of the orbiting scroll.
Fixed scroll from the fixed scroll side mirror face
The depth of the spiral fixing groove 4a provided on the crawl is one.
Is fixed, but is formed to partition the fixing groove
From the beginning of the wrap to half-turn or 3/4 turn
It is formed of a fixing wrap that is low from the bottom of the fixing groove.
The outer side is formed with a fixed wrap at the same height as the mirror surface.
ing. Lap step wall 4 whose height changes stepwise
The exact position and shape of d is the spiral shape of the orbiting scroll.
The position to engage with the groove step wall provided in the groove and its envelope
Formed. The shape of the compression chamber formed based on the above configuration
The state is as follows. The outer wall at the end of the winding of the turning wrap
When the closest approach to the outer surface of the fixed groove of the fixed scroll
A maximum sealed space 50 of the outer compression chamber is formed on the outer wall
When the shaft advances half a turn from this position, the winding wrap ends.
The inner wall is closest to the inner wall of the fixed scroll spiral groove
And the volume of the maximum sealed space 50 on the inner wall side of the turning wrap
A maximum enclosed space 60 for the smaller inner compression chamber is formed. The maximum enclosed space 50 and the maximum enclosed space
It is as if there were no high step grooves in the space 60
And the largest enclosed space
The decrease in volume is negligible. Semicircular arc of the step wall 3e of the groove of the orbiting scroll
Fixed scroll where the outside touches the inner wall of the turning wrap
The outside of the lap step wall 4e is in contact with or closest to
Vc is the volume of the outer compression chamber and Vd is the volume of the inner compression chamber.
Is the ratio of the maximum enclosed space 50 to the volume Va.
Compression ratioVa / VcAnd the volume Vb of the maximum enclosed space 60
Compression ratioVb / VdSwivel scroll to make
The height of the high step groove and the fixed scroll to mesh with this
Set the height of the fixed wrap with a lower level. The orbiting scroll is fixed with respect to the fixed scroll.
Revolving motion without rotation, that is, turning motion
The anti-rotation mechanism has two perpendicular to both sides of the ring
Oldham ring with a key or key groove
Key holes in the swivel scroll and housing so that
Is provided with two keys and engaged with each other
The Oldham mechanism is used. Oldham machine as anti-rotation mechanism
In addition to the structure, pink seen in Patent No. 3016113
Rank mechanism and the button mechanism disclosed in Japanese Patent No. 1296413.
The object can also be achieved by using a screw coupling mechanism. Further, the turning seal mechanism is defective in manufacturing.
And the operating oil is damaged due to
Rotate the oil detection sensor 20 assuming that it flows into the inlet side.
Rotary seal mechanismOutsideIn a housing where oil can easily accumulate in the vicinity
Install. The operation of the technical means of the present invention is as follows.
It is. From the seal film 9 and the close contact spring that protects it
And a rotating scroll end plate and a housing.
To completely separate the working room and the machine room.
Thereby, the working chamber can be completely oil-free. Only
Also, the inside of the suction passage is approximately equal to the atmospheric pressure, and the machine room is also
The pressure inside and outside the seal thin film communicates with the atmosphere through the remote space.
Little difference in force
-The stability of the behavior of
It can be secured in minutes and will not be damaged. Next, looking at the state of the compression chamber,
The outer compression chamber formed on the wall side forms the maximum closed space 50.
Until the shaft makes one full rotationHigh stepSpiral without grooves
Compression is continued in a state where the groove depth is constant. On the other hand,
The inner compression chamber formed on the inner wall side of the
When starting compression after forming, a high step groove appears and the volume decreases
The degree becomes larger than that of the outer compression chamber. Then, the turning scroll groove stepped wall surface is turned.
The inner wall of the fixed wrap comes closest to the point Rw in contact with the outer wall of the lap
The inner and outer compression chambers in the
Since the compression ratio, which is the ratio of volume to volume, is equal, its internal pressure
Is also equal. When the shaft rotates further from this state, it comes into closest contact
Close inner wall of grooved step wall and inside of lap step wall
The boundary part gradually separates, the gap expands, and the inner and outer compression chambers communicate.
After operating as one compression chamber, it communicates with the discharge hole and compresses
Gas is discharged. The tangential force accompanying the gas compression is
Base of the fixed lap which is further away from the center of the base circle
The center of the turning lap is located at the center of the base circle from the midpoint of the base circle.
To be wrapped around the center of the semicircular arc
When the stepped wall is located, tangent the slewing bearing axis
Directional forceFrom the point of actionPositioned on the center side of the base circle of the fixed lap
The shaft driving the orbiting scroll
The rotation moment that rotates in the opposite direction to the rotation acts.
And the groove step wall approaches the lap step wall side
Reduces the gap between the difference walls to improve the sealing between the compression chambers
You. In addition, a spout
A large differential pressure acts on the turning lap due to the output pressure
Is wrapped by lowering the tooth height of the wrap substantially due to the high step groove
Increases strength and lubricates through oil holes provided in the shaft.
Lubricating oil at the end of the orbiting axis of the orbiting scrollHigh step grooveInside the bottom
To cool the center of the orbiting scroll
This prevents thermal deformation of the scroll member and cooling of the compressed gas.
This has the effect of reducing the pressure of the compressed gas. Furthermore, the turning seal mechanism has a manufacturing error.
Lubricating oil in the machine room operates due to damage from severe operating conditions
If the oil spilled into the room, the oil was provided in the housing.
The electric signal detected by the oil sensor is sent to the control system of the compressor.
It is sent and informs the display board of the abnormality and issues a warning or compressor
Will be stopped, so the damage will not affect the entire system
Minimized. [0032] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The chair will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows one embodiment of the present invention.
It is a longitudinal section of scroll compressor 1 which showed an example. This
The internal space of the compressor is composed of scroll members
The working chamber formed by the compression mechanism, the electric motor 14 and the power transmission
It is roughly divided into a machine room 32 that accommodates the delivery mechanism. It
A housing 5 is provided between the two spaces,Power transmission mechanism
Plays a role in supporting. The working chamber is a spiral curve of a scroll member.
Includes a compression chamber and a passage through which working gas flows in and out
It is divided into a low pressure space and a high pressure space. And the electric motor 14
Housing fixed to the casing 13 for holding the
Spiral fixing on a thick disk-shaped plate bolted to 5
On the fixed scroll 4 provided with the groove 4a and the circular end plate 3a
A spiral wrap 3b is provided and a cylindrical wrap is provided inside the spiral wrap 3b.
Provide 2 places of 3 g of rotating bearings and 3 g of key grooves for anti-rotation mechanism.
Fixed grooves 4a of the orbiting scroll 3 constituted by
And the rotating wrap 3b are engaged with each other to form a plurality of compression chambers.
Has formed. The machine room 32 includes a main power transmission mechanism.
Shaft 7 and a refueling pon directly connected to its end
And the lubricating oil 18 supplied to each sliding portion is stored.
And a ventilation casing also serving as a terminal provided on the casing 13.
The internal pressure is
Atmospheric pressure is maintained. AA sectional view, BB sectional view, and C-sectional view of FIG.
The C sectional view and the enlarged view as viewed from the direction of the arrow D are shown in FIGS.
You. The power of the motor is supported by a main shaft 5a provided in the housing 5.
The shaft provided at one end through the shaft 7 obtained is
The turning shaft part 7b, whose turning radius is eccentric from the center of the shaft,
As shown in FIG. 2, the orbiting scroll 3 is inserted into the orbiting bearing 3f.
It is transmitted by entering. Turning to the housing as shown in FIGS. 1 and 4
180 ° on one side of the ring with rectangular cross section between scrolls
Two turning keys 6a are provided facing each other, and the back surface is also 90 °.
Two similar frame-side keys 6b are provided out of phase.
Oldham ring 6 is attached. Oldhamri
Two pairs of keys are provided on the orbiting scroll.
It was provided at a position 90 degrees out of phase with two key grooves.
Slidably inserted into two key grooves on the housing side
Thus, a rotation preventing mechanism is configured. A fixed scroll at the outer peripheral end surface of the housing 5
Is formed with a separation space 30 inside.
Inner pedestal having a conical trapezoidal cross section and also serving as a spindle boss
Turning with ring-shaped thrust bearing 5b provided outside of 5c
It is configured to receive the thrust force of the scroll. So
The Oldham ring 6 is housed in the inner space of the thrust bearing.
Has been delivered. And the separation space formed in a ring shape
30 is composed of a plurality of parts so as to separate the inside and outside.
A cylindrical turning seal mechanism 8 is provided. FIG. 5 is an enlarged view of FIG.
As described above, the turning seal mechanism 8 is provided with the turning scroll 3 and the housing.
Material such as thin rubber or synthetic resin provided between
Highly flexible cylindrical seal thin film 9 and its upper end
That seals and seals the outer periphery of the rotating scroll end plate 3a.
12 and the lower end of the seal thin film outside the pedestal 5c in the housing.
Seal band 12 that is sealed and fixed to the peripheral bottom, swivel scroll
Between the outer peripheral portion of the end plate 3a and the outer peripheral bottom portion of the housing inner pedestal 5c.
It was provided with some degree of freedom outside the seal thin film 9 between them.
Lateral rigidityLowOuter close contact spring 10 and end of rotating scroll
The groove 3i provided on the outer periphery of the plate 3a and the outside of the housing inner pedestal 5c
It has some degree of freedom inside the seal film 9 between the peripheral bottom and
Composed of an inner contact spring 11 having a low lateral rigidity
I have. Appearance of parts constituting swivel seal mechanism 8
The shape is shown in the exploded view of the components in FIG. Of the seal thin film 9
The diameter is approximately equal to the outer diameter of the rotating scroll end plate 3a.
The inner diameter of the contact spring 10 and the outer diameter of the inner contact spring 11 are respectively
It is formed approximately equal to the outer diameter and inner diameter of the seal thin film.
You. In addition, fixed scroll or swivel scroll and howl
Between the external contact spring and the internal contact spring
A gap of about 1 mm or more is provided on the end face in the axial direction.
Configuration. In addition, two places at the upper and lower ends
The fixing portion of the seal thin film fixed by the seal band 12 is
The airtightness is ensured. As shown in FIG.
5 In the space leading to the lower working chamber
It is installed. The principle of detecting oil is working gas and lubricating oil
A method that uses the difference in the characteristics of the two is used. For example, oil particles
Using the light sensor and the specific heat with scattering
Hot wire anemometer and capacitance using difference in dielectric constant
Sensors and the like are conceivable. And in production and handling
The rotating seal thin film is damaged due to problems, etc., and lubrication inside the machine room
If any oil leaks into the working chamber, this oil detection
The sensor operates. Next, a revolving scroll constituting a compression mechanism portion.
Detailed shapes of the fixed scroll 3 and the fixed scroll 4 will be described.
You. Fixed scroll mounted on housing 5 as shown in FIG.
Of the bottom of the fixing groove 4a from the mirror plate surface
The depth is uniform, and the compressed gas flows out near the center.
A suction hole 4i is provided on the outer peripheral side at the end of winding the discharge hole 4h.
Have been. The position of the orbiting scroll 3 shown in FIG.
At the end, the end of the outer wrap of the revolving wrap 3b is fixed scroll
End of the fixed groove 4a, the end of the turn
A maximum sealed space 50 of the outer compression chamber located on the wall side is formed.
However, the inner compression chamber located on the inner wall
This shows a state in which the stroke has progressed about half a turn. This
As shown in the figure, the asymmetrical
It is configured in a top shape. The spiral groove of the orbiting scroll is raised one step.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1 when the high step groove 3c is viewed from above.
Half of the grooved step wall 3e provided in the high step groove of the orbiting scroll
Part of the arc shape is visible. The solid corresponding to this high step groove 3c
4d of wrap step wall of fixed wrap provided in constant scroll
Is hidden by the diagonal line that represents the cut surface and is hard to see, but the lap tooth thickness is
Are indicated by dotted lines. The groove step wall 3e and the lap step wall 4
The shape of d is clearly shown in FIG.
As described above, the lap step wall 4d has the lap tooth thickness as the diameter.
The groove step wall 3e has a turning radius
Twice the lap tooth thickness, ie the groove width is the diameter
It has a semicircular shape in contact with the inner and outer walls of the turn wrap.
The semicircular shapes of the groove step wall and the lap step wall are mutually
There is a relationship that becomes an envelope. FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB of FIG.
As shown in the figure, the spiral is represented by an involute curve
Of the high-step groove of the orbiting scroll surrounded by the line and the groove step wall 3e
Inside, one end like tea caddy is closed and the other end is opened on the back of end plate 3a.
The opening is the slewing bearing 3f, and the slewing bearing
The pivot 7b, which is a part of the shaft 7, is inserted with a gap
I have. And one end penetrates through the inside of the shaft 7
Oil supply opening at 16 and the other end passing through the pivot axis and opening at the end face
A hole 7c is provided to introduce lubricating oil into the high step groove 3c.
And FIGS. 6 and 7 show the shape of the orbiting scroll.
Will be described in detail. As shown in FIG. 6, an end plate 3 having a nearly circular shape and an equal thickness.
a rotating slab of equal thickness formed from an involute curve on a
2 turns from winding start point Pw to winding end point Qw
A mirror which is formed by weakness and is a flat surface on the lap side of the end plate 3a.
The height from the plate surface to the tip of the turning wrap 3b is from the beginning of winding
The inner and outer walls of the swirl wrap are equal throughout the winding
Start of spiral wrap winding of spiral groove with U-shaped cross section surrounded by
The height of the entire inner area from the position in contact with the nearby outer wall
A high step groove 3c which is one step higher than the surface is provided. The groove step wall 3e where the high step groove rises
The plane shape is in contact with the side wall of the turning wrap and is convex toward the center.
It has a semicircular arc shape. The center side of this semicircular arc is
The point Rw in contact with the outer wall of the turning wrap does not start to turn around the turning wrap
The semi-circular arc is provided between the 1/4 turn extended position
The point Sw where the outside of the shape contacts the inner wall of the turning wrap is the point Rw
The extension line extending from the base circle passing through and the spiral groove at point Rw
It is provided as a point where the inner wall of the turning lap on the opposite bank intersects
You. Then, in the narrow groove provided at the tip of the turning wrap
Is mounted with a movable chip seal 22. FIG. 7 is a sectional view taken along the line A--A in FIG.
As shown in FIG.
The center of both end surfaces of the cylindrical portion of the pivoted bearing 3f is a head plate.
Groove 3 which is equivalent to the horizontal position of the surface or higher
c A tea tube-shaped hole is provided so as to be located on the bottom surface side. Next, the shapes of the fixed scroll are shown in FIGS.
And will be described in detail. 8 is a plan view of the fixed scroll 4 of FIG.
As shown in FIG.
From the mirror surfacedepthThe center of the fixed groove 4a where
A discharge hole 4h is provided in the vicinity, and a suction passage is provided on the winding end side.
And a suction hole 4i. A spiral-shaped wall serving as a partition between the fixed grooves 4a
The fixed wrap is about one turn inward from the position connected to the mirror surface
Start from the high fixed wrap 4b wound around
Fixing the height from the bottom of the groove, which is about a half turn and strong wound up to low
It is composed of a wrap 4c. Low fixed wrap 4c
As shown in Fig. 9, the height from the groove bottom is high.
About 40% of the total. From this high fixed wrap to a low fixed wrap
A groove step wall 4d perpendicular to the groove bottom is provided at the switching point
The shape of the end face is a semi-arc with the diameter of the lap tooth thickness
It is formed in a shape. Setting position of the groove step wall 4d,
The shape and height of the end face are high step grooves 3 provided in the orbiting scroll.
c and the lap step wall 3e.
You.Also, the width is narrow from the end plate surface to the fixed wrap tip surface.
A movable chip seal 23 is mounted in the groove. Next, the vortex of the slewing bearing 3f axis and the slewing wrap.
The center of the base circle of the involute curve
Relative to the center of gravity of the orbiting scroll
Will be described. FIG. 10 shows that the shaft rotation angle is approximately
Advances slightly less than a half turn, and the fixed scroll wrap
The center of the arc on the center of the arc
This shows a state in which the parts are closest. With this closest approach,
Formed inside and outside the high fixing wrap 4b and the low fixing wrap 4c
The pressure chambers having different pressures are sealed. Then, the gap between the closest step wall surfaces
The size of the orbit around the orbiting bearing acting on the orbiting scroll
It depends on the direction of the rotation moment. In the state of FIG.
If the turning scroll rotates clockwise or right, the step wall
The gap between the faces increases, and if you turn to the left, the gap decreases.
You. The direction of the rotation moment is the center of the slewing bearing and the slewing slide.
The center of gravity and gas compression load related to the centrifugal force of crawl
It is determined from the relative positional relationship with the action point. The relative positional relationship between them is defined by a turning scroll.
The details will be described with reference to FIG. Swirl
The base circle center Oa of the line and the semicircle center Os of the groove step wall 3e
When the line segment connecting is set to kl, the rotation
-As a means to obtain the sealing effect by the
The center of gravity Og of the roll passes through the center Ob of the slewing bearing, and the line segment kl
On the groove step wall 3e side from the center Ob on a line parallel to
Is done. Further, the rotation moment with respect to the gas compression load
As a means to obtain the sealing effect of
Slewing bearing center Ob is grooved step wall 3e from line segment kl.
On the convex side of the semicircular arc, separate from the turning radius by about 1/2 or more.
Place. However, the rotating moment acting on the turning scroll
The size is the sum of the effects of centrifugal force and gas compression load.
Therefore, only the larger one may be applied. Further, the end of the turning wrap shown in FIG.
As means for increasing the strength of the free end near the point Qw,
Not fixed, but fixed to connect the end to the end plate
An angular or stepped rib may be provided. The scroll compressor constructed as described above
The operation will be described below. The four figures (a) to (d) shown in FIG.
90 degree shaft 7 of the scroll compressor according to the present invention
Explanation of the operating principle showing the state of the compression chamber by rotating at the pitch
FIG. The upper and lower two figures in FIG.
The volume and pressure of the compression chamber, which change according to the shaft rotation angle of 7,
The volume axis represents the volume of the maximum sealed space 50 of the outer compression chamber as 1
The pressure axis is expressed as a volume ratio of
It is expressed in a range from the input pressure Ps to the discharge pressure Pd. In the drawing of FIG. 13A, the turning wrap 3b
The point Qw in FIG. 6 which is the winding end point of the outer wall is a fixed scroll.
Formed on the outer wall of the turning wrap closest to the inner wall of the spiral groove 4a
A maximum sealed space 50 of the outer compression chamber is formed. That
The volume and pressure of the compression chamber in the state are the vertical axis rotation angle θ0 in FIG.
100% of point A in the figure of volume shown on each axis and pressure
Corresponds to the suction pressure Ps at point P in FIG. The shaft rotation angle has advanced by 180 ° from this state.
In (c), the point Qw at the end of winding of the inner wall of the turning wrap 3b
Of the fixed wrap 4b with the inner wall side of
A maximum sealed space 60 of the inner compression chamber is formed on the inner wall side of the top,
The state of the compression chamber is shown on the vertical axis of the shaft rotation angle θ1 in FIG.
In other words, in the diagram of the volume, point B becomes smaller in volume than point A.
Therefore, in the pressure diagram, the suction pressure Ps at point Q is obtained. The maximum closed space 6 of the inner compression chamber shown in FIG.
In the vicinity of the center of the crescent-shaped compression chamber where 0 is formed,
Crawl side semi-arc shaped groove step wall 3e is inside turning wrap
After the lap step wall 4e comes closest from the position where it contacts the wall,
While sealing between the constriction chambers, advance slightly along the grooved step wall 3e.
The maximum closed space 60 has a grooved step wall.
The face 3e shows a slight face, but its effect on the volume
Is extremely small and negligible. Further, from about 1/4 turn before (c)
The half-turn section that has advanced about 1/4 of (d) is the lap step.
The groove step wall 3e is closest or in contact with the wall 4d
Move in a state. Gas acting on the orbiting scroll 3 at that time
Direction of action of compressive load or centrifugal force and shaft of slewing bearing 3f
Left-handed self-rotation seen from the drawing resulting from the relationship with the center position
The rolling moment is 3 g of the key groove in two places of the orbiting scroll.
Ring 6 having a turning key 6a inserted into the ring
Is received by the housing side key 6b through
The center of the revolving axis of the revolving scroll by this rotation moment
The rotation angle around the two pairs of turning side and housing side keys
Side wall gap or groove step wall 3e and lap step wall 4d
Determined by the gap between them. The rotation angle is adjusted by the key through the Oldham ring 6.
-If set with side wall clearance, wrap with the grooved step wall
Move between step walls while maintaining a small gap between step walls
Compression divided into fixed wraps 4b and 4c
Sealing between the chambers becomes possible. A position advanced by about 1/4 of (d)
(D) outer compression chamber and inner compression chamber at approximately intermediate position
The area of the bottom of the crescent-shaped groove is equal to each other
However, the bottom of the groove of the outer compression chamber is the same as the maximum sealed space 50.
Depth is similar, but in the case of the inner compression chamber, its crescent shape
A high step groove 3c appears at approximately the center of the bottom of the
Pressure is less than half of the high lap side.
The volume is significantly reduced compared to the constriction chamber. This state corresponds to the shaft rotation angle θ2 in FIG.
The volume of the outer compression chamber 54 is represented by point C,
The product is represented by a point D that is less than that. These volumes and
Internal / external compression indicating the ratio to the volume of each maximum enclosed space
The volume ratio of each chamber is equal to each other at this axis rotation angle
So that the pressure in each compression chamber is R
Equal as indicated by the dots. That is, the symbols in the volume change diagram of FIG.
In response, the volume of the maximum sealed space 50 of the outer compression chamber is set to Va.
Vc is the volume of the outer compression chamber at point C
The volume of the maximum sealed space 60 is set to Vb, and the inner compression chamber at the point D is set.
Is set as Vd, so that the following equation is satisfied.
c and a low fixing wrap 4c are formed. Va / Vc = Vb / Vd Only Vd changes with the height of this step-like groove or wrap
And the height of the groove or wrap isaboutSatisfy the above formula
Is determined from the conditions Further, from the shaft rotation angle θ2 in FIG.
Is in the state near the middle between (d) and (a), that is, the groove step
When the distance between the difference wall surface 3e and the lap step difference wall surface 4d is closest,
The gap gradually widens from the state of the final stage and expands (a).
Shows the maximum value equivalent to about twice the turning radius at the break point
After that, it turned to decrease and the state of closest approach again before (c)
During the half rotation, the outer and inner compression chambers are in communication.
The compression chambers are combined and behave as one compression chamber. In this state, the shaft rotation angles θ2 to θ3 in FIG.
, And the volumes at points C and D on the volume axis are combined into E
Since there is one compression chamber represented by a point, the pressure in this compression chamber
Becomes one, and after the transition from point R to point T, the outer compression chamber
The discharge stroke is started by communicating with the discharge hole 4h. Directly connected to the discharge port
As a direct discharge passage of the inner compression chamber that does not
Gap between the start of winding of the wrap and the fixed wrap
Used. The state immediately before communicating with the discharge port is roughly shown.
In (a), there is a large gap between the step wall surfaces and
Indicates that the compression chamber is in communication,
When the volume of the compression chamber is set to Vi and Vo, respectively,
The specific compression ratio is expressed by the following equation. (Va + Vb) / (Vi + Vo) The volume Vi constituting the inner denominator can be obtained by providing the high step groove 3c.
Large natural compression with a small number of spiral turns
It is possible to obtain a ratio. As described above, the high step groove 3c and the low fixing groove
Of a scroll member with a staircase provided with a pair of
Of the wrap at the beginning of the winding
The same as when the diameter of the scroll member is reduced by
At times, the swivel bearing is inserted by inserting the swivel bearing 4f into the bottom of the high step groove 3c.
The effect of radial gas compression load and centrifugal force on the crawl
Using the slewing bearing as a fulcrum by shortening the distance to the service point
Substantial reduction in overturning moment for rotating orbiting scroll
Can be reduced. Also, the diameter of the scroll member has been reduced.
On the wrap tip of the orbiting scroll and the bottom of the spiral groove.
To reduce the thrust load caused by gas compression
it can. [0073] The scroll compressor constructed as described above.
The effect of this will be described below. Orbiting scroll end plate and housing
Seal upper and lower ends with seal band
A fixed sealing film 9 is provided in the separation space to provide a working chamber and a machine.
Lubricating oil used in the machine room by completely separating the chamber
To prevent oil from entering the working gas
There is an effect that freezing can be achieved. Further, it is mounted along the inner and outer surfaces of the seal thin film.
The differential pressure and inertia force acting on the seal thin film
To protect the extremely thin seal film and
Stepped scroll shape and insertion type of slewing bearing on wrap side
Moment acting on orbiting scroll by applying shape
Stabilization of the behavior by drastically reducing the
Revolutionary seal mechanism 8 that prevents damage and has high reliability
There is a clear effect. In addition, turning due to manufacturing or handling problems, etc.
The seal film is damaged and lubricating oil in the machine room is
In the event of a spill, the oil detection
Alarms or shut down the compressor
This has the effect of preventing damage from spreading. The scroll shape of the asymmetrical wrap has a step-like shape.
By providing a pair of groove and wrap, the wrap winding start side
Make the tooth height higher than before while ensuring the strength of the wrap
It is possible to reduce the diameter of the scroll member and
Slewing bearings are inserted into the stepped spiral groove of the orbiting scroll
Has the effect of reducing size and weight.
Occasionally the wrap has a small diameter, causing the wrap tip to spiral
Shorter length along the line and higher pressure
The height of the stepped wrap side wall near the center is low and the gap between the compression chambers is low.
The scroll length can be shortened, and the orbiting scroll
Groove and lap step wall using rotation moment used
The internal seal mechanism greatly reduces internal leakage and improves efficiency
There is an effect that can be achieved. Further, an overturn mode acting on the orbiting scroll is provided.
The significant reduction of the element is due to the relative tilt between the slewing bearing and the slewing shaft.
The effect is that the durability of thrust bearings and slewing bearings increases
There is fruit. Further, from a pair of step-like grooves and wraps
It is possible to reduce the size and weight by applying the scroll shape that is formed.
And the application of a swivel seal mechanism to each sliding part in the machine room
To supply lubricating oil and use cheap sliding bearing materials
This has the effect of significantly reducing costs while reducing noise.
You.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明のスクロール圧縮機の断面図である。 【図2】 図1のA−A断面図である。 【図3】 図1のB−B断面図である。 【図4】 図1のC−C断面図である。 【図5】 図1のD矢視拡大図である。 【図6】 旋回スクロールの平面図である。 【図7】 図6のA−A断面図である。 【図8】 固定スクロールの平面図である。 【図9】 図8のA−A断面図である。 【図10】 溝段差壁面とラップ段差壁面の関係図であ
る。 【図11】 旋回スクロールの渦巻き中心と軸受中心お
よび重心位置との関係である。 【図12】 旋回シ−ル機構の構成部品展開図である。 【図13】 本発明の圧縮原理説明図である。 【図14】 圧縮室の容積と圧力の変化説明図である。 【符号の説明】 3 旋回スクロ−ル 3b 旋回ラップ 3c 高段溝 3e 溝段差壁面 3f 旋回軸受 3h シ−ル溝 3i バネ溝 4 固定スクロ−ル 4c 低い固定ラップ 4d ラップ段差壁面 5 ハウジング 5a 主軸受 5b スラスト軸受 5c 内台座 6 オルダムリング 7 シャフト 8 旋回シ−ル機構 9 シ−ル薄膜 10 外密着バネ 11 内密着バネ 12 シ−ルバンド 16 給油ポンプ 18 潤滑油 20 油検知センサ− 21 通気ケ−ス 30 分離空間 32 機械室 50〜55 外圧縮室 60〜63 内圧縮室
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a scroll compressor according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1; FIG. 4 is a sectional view taken along line CC of FIG. 1; FIG. 5 is an enlarged view as viewed from an arrow D in FIG. 1; FIG. 6 is a plan view of the orbiting scroll. FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 6; FIG. 8 is a plan view of a fixed scroll. 9 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a groove step wall surface and a lap step wall surface. FIG. 11 shows the relationship between the spiral center of the orbiting scroll, the center of the bearing, and the position of the center of gravity. FIG. 12 is an exploded view of components of a turning seal mechanism. FIG. 13 is an explanatory view of a compression principle of the present invention. FIG. 14 is a diagram illustrating changes in the volume and pressure of a compression chamber. [Description of Signs] 3 Revolving scroll 3b Revolving wrap 3c High step groove 3e Groove step wall 3f Revolving bearing 3h Seal groove 3i Spring groove 4 Fixed scroll 4c Low fixing lap 4d Lapp step wall 5 Housing 5a Main bearing 5b Thrust bearing 5c Inner pedestal 6 Oldham ring 7 Shaft 8 Rotating seal mechanism 9 Seal thin film 10 Outer contact spring 11 Inner contact spring 12 Seal band 16 Oil pump 18 Lubricating oil 20 Oil detection sensor 21 Ventilation case 30 Separation space 32 Machine room 50-55 Outer compression room 60-63 Inner room

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】円形の端板上に一端が固定され他端が端板
外側平坦部の鏡板面に対して平行で同一高さの先端面を
有する渦巻き状に伸びた旋回ラップを形成した旋回スク
ロールとおよそ円柱に近い等厚の円盤内に端面に平行で
深さが一様な底面を有する渦巻き状の固定溝を設けた固
定スクロールを互いに噛み合わせて形成される三日月状
の内外圧縮室の形が非対称となる非対称ラップ形状で構
成されたスクロール流体機械において、およそ2巻弱の
該旋回ラップ3bのラップ巻き始めないしはそれより1
/4巻き外側に出た旋回ラップ外壁面とその巻き角より
2πラジアン外側にでた巻き角の旋回ラップ内壁面に接
するように設けられた平面形状が旋回半径以上の曲率を
有して中央に向けて凸となるおよそ半円弧形状をした溝
段差壁面3eとその溝段差壁面から渦巻状溝中央側の高
さを一段高くした高段溝3cを形成するとともに該旋回
ラップ3bの外側巻き終り終端部と当該端板に固定され
た厚さが旋回ラップ同等以下の三角形状のリブないしは
階段状のリブを渦巻き形状に沿って設けて構成された旋
回スクロール3と、該渦巻き状の固定溝を仕切る壁とな
る固定ラップの巻き始めから半巻きないしは3/4巻き
の間に平面形状が当該旋回スクロ−ルに設けた溝段差壁
面3eの包絡線となるラップ段差壁面4dを設け、その
ラップ段差壁面より外側は鏡板面と同一面の高さとなる
固定ラップ4bで形成し、当該ラップ段差壁面より中央
側は溝底面からの高さを前記固定ラップ4bより一段低
い固定ラップ4cを設けて構成された固定スクロール4
とを噛み合わせて旋回ラップ巻き終り部外壁が固定スク
ロールの渦巻き溝外壁面に最接近した時に旋回ラップ巻
き終り部から1巻内側に入った旋回ラップ外壁面側に形
成される外圧縮室の最大密閉空間Aの容積をVaと置
き、旋回ラップ巻き終り部内壁が固定スクロールの渦巻
き溝内壁面に最接近した時に旋回ラップ巻き終り部から
1巻内側に入った旋回ラップ内壁面側に形成される内圧
縮室の最大密閉空間Bの容積をVbと置くとともに、旋
回スクロールの溝段差壁面3eの半円弧部外側が旋回ラ
ップ内壁に接する位置に固定スクロールのラップ段差壁
面4e外側が接触または最接近した状態の外圧縮室の容
積をVc、内圧縮室の容積をVdと置いた場合に最大密
閉空間50の容積Vaに対する比である圧縮比Va/V
cと最大密閉空間60の容積Vbに対する比である圧縮
比Vb/Vdを等しくする旋回スクロールの高段溝3c
の高さとこれと噛み合うように固定スクロールの低い固
定ラップ4cの高さから構成されたことを特徴とするス
クロール流体機械。
(1) A spiral shape having one end fixed on a circular end plate and the other end parallel to the end plate surface of the flat portion outside the end plate and having a front end surface at the same height. A revolving scroll with an extended revolving wrap and a fixed scroll with a spiral fixed groove with a bottom surface with a uniform depth and parallel to the end surface in a disk of approximately equal thickness near a cylinder are formed by meshing with each other In the scroll fluid machine having an asymmetrical wrap shape in which the shape of the crescent-shaped inner and outer compression chambers is asymmetrical, the wrapping of the orbital wrap 3b of less than about two turns or one less than that.
The plane shape provided so as to be in contact with the outer wall surface of the turning wrap protruding outside by 巻 き winding and the inner wall surface of the turning wrap having a winding angle of 2π radians outside of the winding angle has a curvature larger than the turning radius and is formed in the center. A groove step wall 3e having a semi-circular shape convex toward the front and a high step groove 3c in which the height of the center of the spiral groove is raised by one step from the groove step wall are formed, and the outer winding end of the turning wrap 3b is terminated. The orbiting scroll 3 is formed by providing a triangular rib or a step-like rib having a thickness equal to or less than the orbiting wrap fixed to the portion and the end plate along the spiral shape, and partitions the spiral fixing groove. A wrap step surface 4d is provided between the half turn and the 3/4 turn from the beginning of the winding of the fixed wrap as a wall, the wrap step surface 4d serving as an envelope of the groove step wall 3e provided on the revolving scroll. Yo The outer side is formed by a fixing wrap 4b having the same height as the end plate surface, and a fixing wrap 4c is provided on the center side of the lap step wall surface, in which the height from the groove bottom is one step lower than the fixing wrap 4b. Scroll 4
When the outer wall of the end portion of the orbiting wrap is closest to the outer wall surface of the spiral groove of the fixed scroll, the maximum of the outer compression chamber formed on the outer wall surface of the orbiting wrap that is one turn inside from the end of the orbiting wrap winding The volume of the closed space A is set to Va, and when the inner wall of the end of the orbiting wrap is closest to the inner wall of the spiral groove of the fixed scroll, it is formed on the inner wall surface of the orbiting wrap that is one turn inside from the end of the orbiting wrap. The volume of the maximum sealed space B of the inner compression chamber is set to Vb, and the outside of the wrap step wall 4e of the fixed scroll comes into contact with or comes closest to the position where the outside of the semicircular portion of the groove step wall 3e of the orbiting scroll contacts the inner wall of the wrap. When the volume of the outer compression chamber in the state is Vc and the volume of the inner compression chamber is Vd, the compression ratio Va / V is the ratio to the volume Va of the maximum sealed space 50.
and the high-stage groove 3c of the orbiting scroll for equalizing the compression ratio Vb / Vd, which is the ratio of c to the volume Vb of the maximum enclosed space 60.
A scroll fluid machine comprising a fixed wrap 4c having a lower fixed scroll so as to mesh with the height of the fixed wrap 4c.
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