JP4709399B2 - Scroll compressor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に具備されるスクロール型圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機は、固定スクロール部材及び旋回スクロール部材(一対のスクロール部材)を、互いの渦巻き状の壁体どうしを組み合わせて配置し、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材を公転旋回運動させることで、各壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させ、この圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
図6に、この種の従来のスクロール型圧縮機に備えられているスクロール部材の斜視図を図示す。また、図7に、同じく従来のスクロール部材として特開昭59−58187号公報記載の渦巻壁中央部の平面図を示す。また、図8に、同じく従来のスクロール部材として特開平9−68177号公報記載の渦巻壁中央部の平面図を示す。また、図9に、同じく従来のスクロール部材として特開平10−68392号公報記載の渦巻壁中央部の平面図を示す。
【0003】
図6(a),(b)に示すように、前記一対のスクロール部材は、端板1a上に渦巻壁1bを設置した固定スクロール部材1と、端板2a上に渦巻壁2bを設置した旋回スクロール部材2との組み合わせで構成される。そして、これらを互いに180度の角度をずらして両渦巻壁1b,2bを噛み合わせ、旋回スクロール部材2を公転運動させることによって両渦巻壁1b,2b間に形成される密閉空間が外方から内方へ移動しつつ容積を減少することで、流体の圧縮を行うものである。
【0004】
この時、最内方の密閉空間は高圧となり、これよりも外方の密閉空間は前記高圧よりも低い圧力となるため、両渦巻壁1b,2bの中央部には圧縮ガスの反力が、旋回スクロール部材2の公転の度に繰り返し作用することとなる。また、渦巻壁1b,2bの中央部はこれら渦巻壁1b,2bの始端部であるため、剛性が不足しがちであり、特に一体で形成されているスクロール部材の端板1a,2aと渦巻壁1b,2bの付け根付近が疲労破壊する場合があった。このような問題点を解決するための手段が、特開昭59−58187号公報に開示されている。これについて図7を用いて説明する。
【0005】
同図に示すように、この開示技術によれば、スクロール部材の渦巻壁3の外壁を形成するインボリュート曲線上の任意の伸開角α度の位置と、内壁を形成するインボリュート曲線上のα+180度の伸開角位置との間を大小2つの円弧で接続し、これらインボリュート曲線と円弧により渦巻壁の中央始端部を形成している。これにより、渦巻壁3の中央始端部の壁厚を増加させることができ、強度を向上させることができた。しかしながら、ここで開示されている技術によると、渦巻壁3の中央部先端側の小円弧付近に依然として高い応力集中が見られ、剛性の向上が十分ではないという問題があった。
【0006】
このため、さらに剛性を向上するものとして特開平9−68177号公報に開示されている技術を図8に示す。この開示技術では、固定,旋回スクロール部材それぞれについて、渦巻壁4の外壁を形成するインボリュート曲線上の任意の伸開角αの位置と、内壁を形成するインボリュート曲線上のα+180度の伸開角位置との間の壁面を、段階状断面となるよう形成している。また各段における渦巻壁6の中央部形状を、両スクロール部材の噛み合い状態で、渦巻腹側密閉空間と渦巻背側密閉空間とが合体してなる最内方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し、かつ段階状渦巻壁を端板から離れる上方段ほど壁厚を薄くしている。このように渦巻壁中央部に段部を設置したため、強度上特に問題となる渦巻壁中央の根元部の壁厚のみを増加させることができ、さらなる強度の向上を可能としている。
【0007】
また、図9に示す特開平10−68392号公報の開示技術では、スクロール部材の渦巻壁5の中央部を段階状とし、かつ渦巻曲線とその曲線に接続する円弧の接続点を内在する内壁から外壁にかかる範囲に、根元フィレット5aを設ける形状とし、さらに渦巻壁5と相手側の渦巻壁6の根元フィレット(図示略)との干渉を避けるための隙間を壁厚方向に設けている。このため、渦巻壁の根元への応カの集中を緩和して強度を向上させることを可能としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記説明の特開平9−68177号公報記載の従来技術によると、次の問題があった。すなわち、スクロール型圧縮機の固定スクロール部材と旋回スクロール部材の渦巻壁で形成する密閉空間における、最終圧縮工程での死容積は、最内方の密閉空間がその1巻き外方に位置する2つの三目月状の密閉空間と連通する瞬間(シールオフポイント)における最内方密閉空間の容積であり、前記のように定義される死容積が大きいと、高圧のガスが再膨張して圧縮効率を低下させることとなる。
【0009】
ここで、前記シールオフポイントは、実質的には圧縮工程で接触していた一対のスクロール部材の渦巻壁面どうしが離間する瞬間、あるいは渦巻外壁が端板中央部付近に設置された吐出ポートにかかる瞬間で決定される。通常、スクロール型圧縮機の吐出ポートは、固定スクロール部材の端板上に設置されており、固定スクロール部材の渦巻壁の強度に問題ないような位置で、なおかつできるだけ圧縮工程の最終段にシールオフポイントが来るように渦巻壁中央部の腹側付近に設置される。このため、圧縮機の性能を向上させるために死容積を低減させようとすると、旋回スクロール部材の渦巻壁が固定スクロール部材の端板中央部付近に設置された吐出ポートにかかる瞬間近傍まで、固定,旋回スクロール部材の一対の渦巻壁面間を噛み合わせることによって最内方の密閉空問をできるだけシールしておく必要がある。
【0010】
ところで、上記説明の特開平9−68177号公報記載の従来技術では、強度向上のために渦巻状壁の中央部が段階状となっているが、最内方の密閉空間をシールしようとした場合、段部高さ方向の噛み合い部という新たにシールすべき個所が増加する。このシールすべき個所を摺接させてシールさせる場合、スクロール部材の機械加工時に管理すべき寸法が増加し、コストが増加していた。またシールが不完全な場合、最内方の密閉空間からガスの漏洩が発生するため圧縮効率が低下するという問題があった。
【0011】
また、上記説明の特開平10−68392号公報記載の従来技術では、吐出ポートで決定されるシールオフポイントにおいて、固定,旋回スクロール部材の一対の渦巻壁面が噛み合う個所を、インボリュート曲線で形成される渦巻壁部分としているため、容易に壁面間のシールが可能であり、上記問題は生じない。しかしながら、前記のように吐出ポートはできるだけ圧縮工程の最終段にシールオフポイントが来るように配置が設定されるため、一般的に吐出ポートで決定されるシールオフポイントにおいて、固定,旋回スクロール部材の一対の渦巻壁面間が噛み合う個所は、インボリュート曲線で形成される渦巻壁部分の内方に出現することが多く、その場合、やはり段部高さ方向の噛み合い部という新たにシールすべき個所が増加する。このシールすべき個所を摺接させてシールさせる場合、スクロール部材の機械加工時に管理すべき寸法が増加し、コストが増加していた。またシールが不完全な場合、最内方の密閉空間からガスの漏洩が発生するため圧縮効率が低下するという問題があった。
【0012】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スクロール部材の渦巻壁の強度が高く、かつ加工が容易で圧縮効率を低下させることのないスクロール型圧縮機の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載のスクロール型圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻壁を有し、定位置に固定された固定スクロール部材と、他の端板の一側面に立設された他の渦巻壁を有し、前記各渦巻壁どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロール部材とを備え、前記各渦巻壁の中央始端部の壁厚が、前記各端板への付け根側に向かって段階状に厚くなる段階形状部が形成されたスクロール型圧縮機において、前記各中央始端部の外壁インボリュート開始点をβ1点、内壁インボリュート開始点をβ2点、シールオフポイントをβ'1点及びβ'2点とした場合に、前記β'1点及び前記β'2点は、前記各渦巻壁間に、前記固定スクロール部材の吐出ポートに連通する第1圧縮室と、該第1圧縮室の外周端側に隣接する第2圧縮室とが形成され、かつ、前記第2圧縮室が前記吐出ポートに連通する直前となる噛み合い状態での、前記各渦巻壁間の噛み合い点と略一致し、前記各中央始端部が、前記β1点から前記β'1点にかけての間と、前記β2点から前記β'2点にかけての間とが、前記各渦巻壁の高さ方向で一定の肉厚寸法を有し、かつ、これら中央始端部間が互いに噛み合う無段階部とされ、前記β'1点から前記β'2点にかけての間が、その少なくとも一部に前記段階形状部を有する有段階部とされ、該有段階部は、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を組み合わせた際に、各段毎に噛み合うように構成することを特徴とする。
【0014】
上記請求項1記載のスクロール型圧縮機によれば、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材が公転旋回運動する際に、
(1)無段階部は、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密を保つのに重要である、各渦巻壁間の噛み合うβ1点からβ'1点にかけての間と、β2点からβ'2点にかけての間とに段階部を形成しないようにしたことで、この部分に段階を備える場合に比較してガス漏れが生じにくく気密性を保てるように両渦巻壁間を噛み合わせることができるようになる。さらには、この無段階部には段階部を加工しなくて済む分、加工精度の要求される加工工程を省くことができるので、その加工を容易とすることができる。
(2)有段階部は、無段階部で噛み合っていた両渦巻壁間の噛み合いが解かれるβ'1点からβ'2点にかけての間に段階部を形成しているので、最内方の圧縮室の気密を保つべく、両渦巻壁の壁面間をシールする必要がない。これにより、このシール性を必要としない有段階部に段階部を形成して肉厚な部分を設けることにより、各渦巻壁の強度を高めることができるようになる。また、前述のように、両渦巻壁間の噛み合いにおける有段階部は、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密には影響しないので、圧縮効率を低下させることがない。これにより、段階部の加工に際しては気密を考慮して高精度の加工をする必要が無く、その加工を容易とすることができる。
【0015】
請求項2記載のスクロール型圧縮機は、請求項1記載のスクロール型圧縮機において、
前記無段階部が、前記β1点から前記β'1点にかけてが第1曲線、前記β2点から前記β'2点にかけてが第2曲線で形成され、
前記有段階部が、前記端板の付け根側で肉厚となる2段形状であり、前記付け根側に近い下段側が第3曲線及び第4曲線、上段側が第5曲線及び第6曲線で形成され、
前記第1〜第6曲線が、前記各渦巻壁を対向視した場合に、前記第1曲線及び第3曲線及び第4曲線及び第2曲線と、前記第1曲線及び第5曲線及び第6曲線及び第2曲線とが、それぞれ1本の連続した曲線を形成していることを特徴とする。
【0016】
上記請求項2記載のスクロール型圧縮機によれば、請求項1と同様の作用を得ることができる。すなわち、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材が公転旋回運動する際に、
(1)第1曲線及び第2曲線からなる無段階部は、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密を保つのに重要な部分であるので、渦巻壁の高さ方向の肉厚が一定で段階部を形成しないようにしている。これにより、この第1曲線及び第2曲線の部分に段階を備える場合に比較して、ガスの漏れが生じにくく気密性を保てるように両渦巻壁間を噛み合わせることができるようになる。さらには、この第1曲線及び第2曲線の部分には段階部を加工しなくて済む分、加工精度の要求される加工工程を省くことができ、その加工を容易とすることができる。
(2)第3曲線〜第6曲線で形成される有段階部は、無段階部で噛み合っていた両渦巻壁間の噛み合いが解かれる部分に形成されているので、最内方の圧縮室の気密を保つべく、両渦巻壁の壁面間をシールする必要がない。これにより、このシール性を必要としない第3曲線〜第6曲線の部分を2段形状の肉厚にすることにより、各渦巻壁の強度を高めることができるようになる。また、前述のように、両渦巻壁間の噛み合いにおいて、第3曲線〜第6曲線からなる2段形状の有段階部は、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密には影響しないので、圧縮効率を低下させることがない。これにより、第3曲線〜第6曲線からなる2段の段階部の加工に際しては、気密を考慮して高精度の加工をする必要が無く、その加工を容易とすることができる。
【0017】
参考例記載のスクロール型圧縮機は、請求項1または2記載のスクロール型圧縮機において、前記β'1点及び前記β'2点が、前記各渦巻壁間に、前記固定スクロール部材の吐出ポートに連通する第1圧縮室と、該第1圧縮室の外周端側に隣接する第2圧縮室とが形成され、かつ、前記第2圧縮室が前記吐出ポートに連通する直前となる噛み合い状態での、前記各渦巻壁間の噛み合い点と略一致していることを特徴とする。
【0018】
上記参考例記載のスクロール型圧縮機によれば、吐出ポートの位置で決定されるシールオフポイントまで、両渦巻壁の壁面どうしを容易に噛み合わせることができるので、最内方の密閉空間容積を容易に最小限容積まで小さくすることができるようになる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明は、端板の一側面に立設された渦巻壁を有し、定位置に固定された固定スクロール部材と、他の端板の一側面に立設された他の渦巻壁を有し、前記各渦巻壁どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロール部材とを備え、前記各渦巻壁の中央始端部の壁厚が、前記各端板への付け根側に向かって段階状に厚くなる段階形状部が形成されたスクロール型圧縮機に関するものであり、その一実施形態についての説明を図面を参照しながら以下に行うが、本発明がこれのみに限定解釈されるものでないことはもちろんである。
【0020】
なお、図1は、本実施形態のスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。また、図2は、同スクロール型圧縮機に用いられる部品を示す図であって、(a)は固定スクロール部材の斜視図、(b)は旋回スクロール部材の斜視図である。また、図3(a)は、同固定スクロール部材側の渦巻壁の始端中央部の斜視図であり、図(b)は、同固定スクロール部材と旋回スクロール部材との噛み合わせ状態を示す図であって、吐出ポートの軸線に垂直をなす断面より同固定スクロール部材側を見た断面図である。また、図4は、同固定スクロール部材側の渦巻壁の始端中央部の拡大正面図である。また、図5は、同スクロール型圧縮機のスクロール部材が有する渦巻壁の中央始端部の形成方法の一例を示す説明図である。
【0021】
本発明のスクロール型圧縮機は、そのスクロール部材(固定スクロール部材及び旋回スクロール部材)の渦巻壁の中央始端部形状が特に特徴的となっているが、まず、スクロール型圧縮機の全体構成についての説明を行った後、前記中央始端部の詳細説明を続けて行うものとする。
【0022】
図1において、符号11はハウジングを示しており、このハウジング11は、カップ状に形成されたハウジング本体11aと、該ハウジング本体11aの開口端側に固定された蓋板11bとで構成されている。
ハウジング11の内部には、固定スクロール部材12および旋回スクロール部材13からなるスクロール型圧縮機構が配設されている。
固定スクロール部材12は、図2(a)に示すように、端板12aの一側面に渦巻壁12bが立設された構成となっている。また、旋回スクロール部材13は、図2(b)に示すように、端板13aの一側面に渦巻壁13bが立設された構成となっており、渦巻壁13bは固定スクロール部材12側の渦巻壁12bと実質的に同一形状をなしている。また、図1に示すように、渦巻壁12b,13bの各上縁には、圧縮室Cの気密性を高めるチップシール27,28が配設されている。
【0023】
図1に示すように、固定スクロール部材12は、ボルト14によってハウジング本体11aに締結されている。また、旋回スクロール部材13は、固定スクロール部材12に対して相互に公転旋回半径だけ偏心し、かつ180゜だけ位相をずらせた状態で、渦巻壁12b,13bどうしをかみ合わせて組み付けられており、蓋板11bと端板13aとの間に設けられた自転阻止機構15によって自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持されている。
【0024】
蓋板11bには、クランク16aを備える回転軸16が貫通されており、ベアリング17a,17bを介して蓋板11bに回転自在に支持されている。
旋回スクロール部材13側の端板13aの他端面の中央にはボス18が突設されている。ボス18にはクランク16aの偏心部16bが軸受19およびドライブブッシュ20を介して回動自在に収容されており、旋回スクロール部材13は回転軸16を回転させることによって公転旋回運動するようになっている。また、回転軸16には、旋回スクロール部材13に与えられたアンバランス量を打ち消すためのバランスウェイト21が取り付けられている。
【0025】
また、ハウジング11の内部には、固定スクロール部材12の周囲に吸入室22が形成され、さらにハウジング本体11a内の底面と端板12aの他側面とによって区画された吐出キャビティ23が形成されている。
ハウジング本体11aには、吸入室22に向けて低圧の流体を導く吸入ポート24が設けられ、固定スクロール部材12側の端板12aの中央には、容積を漸次減少させながら中心部に移動してきた圧縮室Cから吐出キャビティ23に向けて高圧の流体を導く吐出ポート25が設けられている。また、端板12aの他側面(裏面)は、所定の大きさ以上の圧力が作用した場合にのみ吐出ポート25を開く吐出弁26が設けられている。
【0026】
以上説明の構成を有する本実施形態のスクロール型圧縮機の全体動作について説明すると、図示されないモータによって前記回転軸16をその軸心回りに回転駆動させる。すると、偏心軸16bが旋回スクロール部材13を、固定スクロール部材12に対して自転を阻止されつつ公転旋回運動させる。そして、吸入ポート24より取り込まれた低圧の流体は、体積を漸次減少させて徐々に高圧化しながら移動し、ついには吐出ポート25を通って吐出キャビティ23へと吐出される。
【0027】
以上に本実施形態のスクロール型圧縮機の全体構成及びその動作を説明したが、続いて、本発明の特徴である前記中央始端部の形状について、図3〜図5を参照しながら以下に詳細を述べる。なお、以下の説明においては、固定スクロール部材12側の渦巻壁12bの中央始端部101を参照して説明を続けるものとするが、本実施形態では旋回スクロール部材13側の渦巻壁13bの中央始端部については、前記中央始端部101と同一形状とする。
【0028】
図3(a)に示すように、この中央始端部101は、その壁厚が、端板12aへの付け根側に向かって2段の段階状に厚くなる段階形状部Dが形成された構成となっている。すなわち、この段階形状部Dでは、渦巻壁12bの高さ方向(端板12aに垂直な方向)で壁厚が変化しており、その壁厚は、端板12a側となる付け根側では厚く、これよりも上方では薄くなるよう構成されている。この点は、従来と同様である。なお、同図に示す符号25は、前記吐出ポートである。
【0029】
この中央始端部101の特徴点の一つは、図3(b)に示すように、固定スクロール12の渦巻壁12bと旋回スクロール13の渦巻壁13bとを噛み合わせて圧縮室を形成させた状態で、吐出ポート25に連通している最内方の圧縮室(以下、これを第1圧縮室C1、その隣に位置する上流側の圧縮室を第2圧縮室C2と称する)の気密を保つべく、前記高さ方向で肉厚が一定の範囲を確保した点と、この範囲外に前記段階形状部Dを配置した点である。
すなわち、図4に示すように、中央始端部101の外壁インボリュート開始点をβ1点、内壁インボリュート開始点をβ2点、シールオフポイントをβ'1点及びβ'2点とした場合に、中央始端部101が、β1点からβ'1点にかけての間と、β2点からβ'2点にかけての間とで、渦巻壁12bの前記高さ方向で一定の肉厚寸法を有し、かつ、他の中央始端部(図示せず)との間で互いに噛み合う無段階部M1,M2とされ、β'1点からβ'2点にかけての間が、前記段階形状部Dを有する有段階部Uとされている。
【0030】
前記外壁インボリュート開始点(β1点)及び前記内壁インボリュート開始点(β2点)は、インボリュート基礎円110を中心として渦巻壁12bの形状を形成するインボリュート曲線の形成開始点である。
また、前記シールオフポイント(β'1点及びβ'2点)は、圧縮工程で接触していた固定スクロール部材12及び旋回スクロール部材13の各渦巻壁12b,13bどうしが離間する瞬間の接点、あるいは、前記第2圧縮室C2が吐出ポート25を覗く瞬間における噛み合い点である。
【0031】
前記無段階部M1は、図5に示すように、前記β1点からβ'1点にかけての第1曲線121で形成され、また前記無段階部M2は、前記β2点からβ'2点にかけての第2曲線131で形成されている。一方、前記有段階部Uは、端板12aの付け根側で肉厚となる2段形状であり、前記付け根側に近い下段側が第3曲線122及び第4曲線132、上段側が第5曲線123及び第6曲線133で形成されている。
そして、これら第1曲線121〜第6曲線133は、図5に示すように渦巻壁12bを対向視した場合に、第1曲線121及び第3曲線122及び第4曲線132及び第2曲線131と、第1曲線121及び第5曲線123及び第6曲線133及び第2曲線131とが、それぞれ1本の連続した曲線を形成している。
【0032】
この中央始端部101の第1曲線121〜第6曲線133の創成方法の一例について、図5を参照しながら以下に説明を行う。
まず、半径R0のインボリュート基礎円110の伸開角α1における伸開線Gと外側インボリュート曲線との交点である前記β1点から伸開角の大なる方向にインボリュート曲線からなる渦巻壁12bの外壁120が創成されている。またインボリュートの基礎円110の伸開角α1+180度における伸開線Hと腹側インボリュート曲線との交点である前記β2点から伸開角の大なる方向にインボリュート曲線からなる渦巻壁12bの内壁130が創成される。
【0033】
β1点から内方に伸びる第1曲線121は半径R1の円弧であり、また、β2点から内方に伸びる第2曲線131は半径R2の円弧である。これら第1曲線121及び第2曲線131は、前記旋回スクロール部材13の公転半径をRとした場合、R1+R=R2の数式で求められる。
そして、第1曲線121の中心をO1、第2曲線131の中心をO2とし、第1曲線121上にβ1−O1−β'1のなす角度が所定のα'となるようβ'1点を設定し、第1曲線121がβ1−β'1間の渦巻壁面を形成するものとする。また第2曲線131上にβ2−O2−β'2のなす角度が所定のα'となるようβ'2点を設定し、第2曲線131がβ2−β'2間の渦巻壁面を形成する。
【0034】
次に、β'1−β'2間を段階状の壁面とし、かつ下段の壁厚を上段の壁厚と比較して厚くして前記段階形状部Dを構成し、かつ、この段階形状部Dが、固定スクロール部材12に対して旋回スクロール部材13を噛み合わせた際に、各段毎における噛み合うような壁面曲線を創成するため、以下の補助線を設定する。
すなわち、O1点とβ'1点を結ぶ直線L1とO2点とβ'2点を結ぶ直線L2を設定する。ここで、直線L1及びL2は、互いに平行となる。また、O1点とO2点とを結ぶ直線をL0とする。また、直線L0に平行でβ'1点の方向にδだけ離れるように直線Ltを設定する。また、直線L0に平行でβ'2点の方向にδだけ離れている直線Luを設定する。
そして、以上のように作成した直線L1と直線Lu,直線L1と直線Lt,直線L2と直線Lu、直線L2と直線Ltの交点をそれぞれU1,T1,U2,T2とする。
【0035】
上記補助線を用いて下段側の曲線を創成する方法について以下に説明する。
β'1点から内方に伸びる第3曲線122は、U1点を中心とし半径R1+δとなる円弧である。またβ'2点から内方に伸びる第4曲線132は、U2点を中心として半径R2−δとなる円弧である。この第4曲線132は、第3曲線122と直線Lu上のU3点で滑らかに接続する。
続いて、上段側の曲線の創成する方法について説明する。
β'1点から内方に伸びる第5曲線123は、T1点を中心として半径R1−δとなる円弧である。またβ'2点から内方に伸びる第6曲線133は、T2点を中心として半径R2+δとなる円弧である。この第6曲線133は、第5曲線123と直線Lt上の点T3で滑らかに接続する。
【0036】
上記方法で創成された渦巻壁12bの形状は、第1曲線121と第2曲線131で創成される範囲では高さ方向に壁厚一定となり、さらに第3曲線122と第4曲線132からなる下段側の壁面と、第5曲線123と第6曲線133からなる上段側の壁面で創成される範囲では、高さ方向に壁厚が段階上に変化している。なお、高さ方向における壁厚の切換位置は、渦巻壁12bの高さの略中央とされている。ちなみに、両スクロール部材の組み立て状態においては、これらの段階形状部Dの両前記切換位置間における隙間を0.05〜1mm程度にすると、圧縮ガスの閉じ込みを防止できる点で望ましい。
【0037】
ここで、前記β'1点とβ'2点を設定するための前記α'の設定方法について説明する。各渦巻壁12b,13b間に、固定スクロール部材12の吐出ポート25に連通する前記第1圧縮室C1と、該第1圧縮室C1の外周端側に隣接する第2圧縮室C2とが形成され、かつ、第2圧縮室C2が吐出ポート25に連通する直前(第2圧縮室C2が吐出ポート25を覗く直前)となる噛み合い状態において、前記β'1点及びβ'2点としては、同図に示すように、この時の固定スクロール部材12の中央始端部101と旋回スクロール部材13の中央始端部201との噛み合い点をV1点及びV2点とすると、α'から決定されるβ'1点及びβ'2点が、前記噛み合い点であるV1点及びV2点と略一致していることが望ましい。しかしながら、完全に一致せずとも、β'1点及びβ'2点がV1点及びV2点よりも外方(伸開角の増加する方向)に位置するように設定しても良い。
【0038】
さらに、前記直線Ltと直線Luを設定するためのずらし量δについて説明する。このずらし量δの値により、中央始端部101のうち、段階状に壁厚が変化する段階形状部Dの下段壁面(第3曲線122と第4曲線132で形成される壁面)と上段壁面(第5曲線123と第6曲線133で形成される壁面)の壁厚差を好適に調整するには、強度的観点からずらし量δを設定するのが望ましい。また、一般にスクロール部材はエンドミルにて加工されることが一般的であり、生産性の観点からは出来るだけ太い径のエンドミルで加工する方が精度向上、出来高向上の点で望ましい。このため、ずらし量δによって決定される渦巻壁12bの最小R部である第4曲線132の曲率により選定する方法もある。
【0039】
また固定スクロール部材12と旋回スクロール部材13の各中央始端部101,201の根元には、図4に示すように、応カ集中を緩和するためのフィレット140をそれぞれ設けてある。このフィレット140は、β1点からβ'2点にかけての範囲の近傍に設置されており、本実施形態においては、前記R1程度のコーナR形状で固定,旋回スクロール部材12,13と一体に形成されている。フィレット140の創成方法としては、図示されないエンドミルの端面外周に所望のフィレット形状が形成されているエンドミルで加工を行い、さらに別工程で端面外周が直角形状に近い他のエンドミルを用いてフィレット140の不用部位の除去を行う。なお、通常、スクロール部材の機械加工には高い加工精度が要求されるため、2回以上のエンドミル加工で最終形状が仕上げられる。このため、フィレット140除去のためのエンドミル加工は、通常、渦巻状壁面の仕上げ加工と同時に実施されることが多く、加工工程の増加には繋がらない。
【0040】
また、フィレット140が他方のスクロール部材と干渉するのを防止するために、面取り(図示せず)が各渦巻壁12b,13bの上端面に設けられている。ここで、フィレット140は、β1−β'2点間の壁面に限定して形成されており、その他の壁面とは異なったエンドミルで加工することより加工公差がより大きくなるため、この部位に設計的に僅かな間隙を設定することが望ましい。このようにフィレット140の設置範囲を限定することで、特にβ'2−β2間の壁面は最終形状を形成するカッターで加工が出来るようになり、壁面の加工精度が向上する。
【0041】
なお、本実施形態では、β1−β2間の第1曲線121〜第6曲線133を円弧で滑らかに接続するものとしたが、これに限らず、全部、あるいは一部の円弧の代わりに楕円弧を用いて滑らかに接続すること、あるいは円弧もしくは楕円弧に直線を組み合わせて滑らかに接続する構成も勿論採用可能である。
また、本実施形態においては、渦巻壁12b,13bを構成する曲線をインボリュート曲線で構成しているが、インボリュート曲線を数学的に補正した曲線で構成したり、もしくは、インボリュート曲線に類似する性質を持つ曲線で構成するものとしても良い。何れの場合においても、本発明はそれら曲線の内方に関わるものであるので、構成は当然可能である。
さらに本実施形態では旋回スクロール部材13側の渦巻壁13bの中央始端部については、前記固定スクロール部材12側の渦巻壁12bの中央始端部101と同一形状で構成しているが、旋回スクロール部材13と固定スクロール部材12で各中央始端部を異なる形状とした場合においても、前記β1点から前記β'1点にかけての間と、前記β2点から前記β'2点にかけての間とが、前記各渦巻壁の高さ方向で一定の肉厚寸法を有し、かつ、これら中央始端部間が互いに噛み合う無段階部とされ、前記β'1点から前記β'2点にかけての間が、その少なくとも一部に前記段階形状部を有する有段階部とされているように構成することも当然可能である。
【0042】
以上説明の本実施形態のスクロール型圧縮機の効果を以下にまとめる。
本実施形態のスクロール圧縮機は、互いに噛み合う固定スクロール部材12と旋回スクロール部材13のそれぞれの中央始端部101,201を形成する外壁側のインボリュート開始点であるβ1点と、内壁側のインボリュート開始点であるβ2点との間の壁面形状について、β1点からβ'1点にかけての間と、β2点からβ'2点にかけての間とが、高さ方向で一定の肉厚寸法を有し、かつ、旋回スクロール部材12の公転運動時にこれら中央始端部101,201間が互いに噛み合う無段階部M1,M2とし、β'1点からβ'2点にかけての間が、段階形状部Dを有する有段階部Uとする構成を採用した。
【0043】
このスクロール型圧縮機のスクロール部材においては、β'1−β'2点間の渦巻壁が、高さ方向で段階状に設定されているため、ガス圧縮時にガス反力が作用する場合においても、強度的に厳しい各中央始端部101,201の付け根部分の壁厚を合理的に増加させることが可能であり、十分な強度が確保することができる。
【0044】
すなわち、固定スクロール部材12に対して旋回スクロール部材13が公転旋回運動する際に、吐出ポート25に連通している第1圧縮室C1の気密を保つのに重要である、各渦巻壁12b,13b間の噛み合うβ1点からβ'1点にかけての間と、β2点からβ'2点にかけての間とを段階のない無段階部M1,M2としたことで、この部分に段階を備える場合に比較してガスの漏れが生じにくく気密性を保てるように両渦巻壁12b,13b間を噛み合わせることができる。さらには、この無段階部M1,M2には段階部を加工しなくて済む分、加工精度の要求される加工工程を省くことができるので、その加工を容易とすることができる。
【0045】
一方、固定スクロール部材12に対して旋回スクロール部材13が公転旋回運動する際に、シールオフポイントであるβ'1点からβ'2点にかけての間を有段階部Uとしたことで、この部分での肉厚を厚くして各渦巻壁12b,13bの強度を高めることができる。しかも、この有段階部Uに形成される段階部Dは、吐出ポート25に連通している第1圧縮室C1の気密に影響しないので、圧縮効率を低下させることがない(換言すれば、各渦巻壁12b,13bどうしを容易に噛み合わせることができるので、最内方に位置する第1圧縮室C1の密閉空間容積を容易に小さくすることが可能となり、結果として死容積を減少させるとともに圧縮効率が高くすることができる)。これにより、段階部Dの加工に際しては気密を考慮して高精度の加工をする必要が無く、その加工を容易とすることができる。
以上説明のように、本実施形態によれば、両スクロール部材12,13の各渦巻壁12b,13bの強度が高く、かつ加工が容易で圧縮効率を低下させることのないスクロール型圧縮機を提供することが可能となる。
【0046】
また、本実施形態では、渦巻壁12b,13bの壁厚が高さ方向で一定となる部分と壁厚が高さ方向で異なる部分の生成範囲を、変数α'を用いて適切に選択することが可能であり、さらには、有段階部Uの上段側と下段側の壁厚の差を変数であるずらし量δにより適切に選択することが可能である。例えば、ずらし量δを大きく取ることにより、中央始端部101,201の実質的な小円弧半径を大きくすることが可能となり、強度向上が可能となる。また、ずらし量δを小さく取ることことにより、第4曲線132の最小Rが大きくなり、スクロール部材加工時に使用するエンドミル径を太くすることができ、スクロール部材加工時の出来高向上が可能となる。このように、上記各変数の設定により、渦巻壁形状の設計自由度を増すことができる。
【0047】
また、本実施形態では、β'1点及びβ'2点を、第2圧縮室C2が吐出ポート25に連通する直前の噛み合い状態における各渦巻壁12b,13b間の噛み合い点V1,V2と略一致させる構成を採用した。
この構成によれば、吐出ポート25で決定されるシールオフポイントまで両渦巻壁12b,13bの壁面どうしを容易に噛み合わせることができるので、第1圧縮室C1の密閉空間容積を容易に最小限容積まで小さくすることが可能となり、結果として死容積を最小限にするとともに、圧縮効率が高く、さらに渦巻壁中央部の強度が高いスクロール型圧縮機とすることが可能となる。
【0048】
【発明の効果】
本発明の請求項1記載のスクロール型圧縮機によれば、β'1点及びβ'2点を、第2圧縮室が吐出ポートに連通する直前の噛み合い状態における各渦巻壁間の噛み合い点と略一致させ、各中央始端部を、β1点からβ'1点にかけての間と、β2点からβ'2点にかけての間とが、一定の肉厚寸法を有し、かつ、これら中央始端部間が互いに噛み合う無段階部とし、β'1点からβ'2点にかけての間が、その少なくとも一部に固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材を組み合わせた際に、各段毎に噛み合う段階形状部を有する有段階部とする構成を採用した。
【0049】
この構成によれば、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材が公転旋回運動する際に、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密を保つのに重要である、各渦巻壁間の噛み合うβ1点からβ'1点にかけての間と、β2点からβ'2点にかけての間とを段階のない無段階部としたことで、この部分に段階を備える場合に比較してガスの漏れが生じにくく気密性を保てるように両渦巻壁間を噛み合わせることができる。さらには、この無段階部には段階部を加工しなくて済む分、加工精度の要求される加工工程を省くことができるので、その加工を容易とすることができる。
【0050】
一方、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材が公転旋回運動する際に、シールオフポイントであるβ'1点からβ'2点にかけての間を有段階部としたことで、この部分での肉厚を厚くして各渦巻壁の強度を高めることができる。しかも、この有段階部に形成される段階部は、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密に影響しないので、圧縮効率を低下させることがない。これにより、段階部の加工に際しては気密を考慮して高精度の加工をする必要が無く、その加工を容易とすることができる。
以上説明のように、本発明によれば、両スクロール部材の各渦巻壁の強度が高く、かつ加工が容易で圧縮効率を低下させることのないスクロール型圧縮機を提供することが可能となる。
【0051】
また、請求項2記載のスクロール型圧縮機によれば、その無段階部を第1曲線及び第2曲線で形成し、また有段階部を第3曲線及び第4曲線からなる下段及び、第5曲線及び第6曲線からなる上段の2段形状とし、さらには、第1曲線及び第3曲線及び第4曲線及び第2曲線と、第1曲線及び第5曲線及び第6曲線及び第2曲線とが、それぞれ1本の連続した曲線を形成するように構成した。
【0052】
この構成によれば、請求項1と同様の効果を得ることができる。すなわち、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材が公転旋回運動する際に、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密を保つのに重要である、各渦巻壁間の噛み合う第1曲線及び第2曲線の部分を段階のない無段階部としたことで、この部分に段階を備える場合に比較してガスの漏れが生じにくく気密性を保てるように両渦巻壁間を噛み合わせることができる。さらには、この第1曲線及び第2曲線からなる無段階部には段階部を加工しなくて済む分、加工精度の要求される加工工程を省くことができるので、その加工を容易とすることができる。
【0053】
一方、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材が公転旋回運動する際に、シールオフポイントである第3曲線〜第6曲線の部分を有段階部としたことで、この部分での肉厚を厚くして各渦巻壁の強度を高めることができる。しかも、この第3曲線〜第6曲線からなる2段形状は、吐出ポートに連通している最内方の圧縮室の気密に影響しないので、圧縮効率を低下させることがない。これにより、段階部の加工に際しては気密を考慮して高精度の加工をする必要が無く、その加工を容易とすることができる。
以上説明のように、本発明によれば、両スクロール部材の各渦巻壁の強度が高く、かつ加工が容易で圧縮効率を低下させることのないスクロール型圧縮機を提供することが可能となる。
【0054】
また、参考例記載のスクロール型圧縮機によれば、β'1点及びβ'2点を、第2圧縮室が吐出ポートに連通する直前の噛み合い状態における各渦巻壁間の噛み合い点と略一致させる構成を採用した。
この構成によれば、吐出ポートで決定されるシールオフポイントまで両渦巻壁の壁面どうしを容易に噛み合わせることができるので、最内方の密閉空間容積を容易に最小限容積まで小さくすることが可能となり、結果として死容積を最小限にするとともに、圧縮効率が高く、さらに渦巻壁中央部の強度が高いスクロール型圧縮機とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のスクロール型圧縮機の一実施形態を示す図であって、その全体構成を示す断面図である。
【図2】 同スクロール型圧縮機に用いられる部品を示す図であって、(a)は固定スクロール部材の斜視図、(b)は旋回スクロール部材の斜視図である。
【図3】 同スクロール型圧縮機の要部を示す図であって、(a)は渦巻壁の中央始端部の斜視図、(b)は固定スクロール部材と旋回スクロール部材との噛み合わせ状態を示す図であって、吐出ポートの軸線に垂直をなす断面より同固定スクロール部材側を見た断面図である。
【図4】 同スクロール型圧縮機の同固定スクロール部材の渦巻壁の中央始端部の平面図である。
【図5】 同スクロール型圧縮機のスクロール部材が有する渦巻壁の中央始端部の形成方法の一例を示す説明図である。
【図6】 従来のスクロール型圧縮機に用いられるスクロール部材を示す図であって、(a)は固定スクロール部材の斜視図、(b)は旋回スクロール部材の斜視図である。
【図7】 従来のスクロール型圧縮機に用いられる他のスクロール部材を示す図であって、渦巻壁中央部の平面図である。
【図8】 従来のスクロール型圧縮機に用いられる他のスクロール部材を示す図であって、渦巻壁中央部の平面図である。
【図9】 従来のスクロール型圧縮機に用いられる他のスクロール部材を示す図であって、渦巻壁中央部の平面図である。
【符号の説明】
12・・・固定スクロール部材
12a,13a・・・端板
12b,13b・・・渦巻壁
13・・・旋回スクロール部材
25・・・吐出ポート
101・・・中央始端部
121・・・第1曲線
131・・・第2曲線
122・・・第3曲線
132・・・第4曲線
123・・・第5曲線
133・・・第6曲線
C1・・・第1圧縮室
C2・・・第2圧縮室
D・・・段階形状部
M1,M2・・・無段階部
U・・・有段階部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor provided in an air conditioner, a refrigeration apparatus, or the like.
[0002]
[Prior art]
In the scroll compressor, the fixed scroll member and the orbiting scroll member (a pair of scroll members) are arranged in combination with each other's spiral wall bodies, and the orbiting scroll member revolves around the fixed scroll member. Thus, the volume of the compression chamber formed between the walls is gradually reduced, and the fluid in the compression chamber is compressed.
FIG. 6 is a perspective view of a scroll member provided in this type of conventional scroll compressor. FIG. 7 shows a plan view of the central part of the spiral wall described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-58187 as a conventional scroll member. FIG. 8 shows a plan view of the central part of the spiral wall described in JP-A-9-68177 as a conventional scroll member. FIG. 9 shows a plan view of the central part of the spiral wall described in JP-A-10-68392 as a conventional scroll member.
[0003]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the pair of scroll members includes a
[0004]
At this time, the innermost sealed space is at a high pressure, and the outer sealed space is at a pressure lower than the high pressure, so that the reaction force of the compressed gas is present at the center of the
[0005]
As shown in the figure, according to this disclosed technique, the position of an arbitrary expansion angle α on the involute curve forming the outer wall of the spiral wall 3 of the scroll member, and α + 180 degrees on the involute curve forming the inner wall. Are connected by two large and small arcs, and the involute curve and the arc form the central starting end of the spiral wall. Thereby, the wall thickness of the center starting end part of the spiral wall 3 could be increased, and the strength could be improved. However, according to the technique disclosed here, there is still a problem that a high stress concentration is still observed in the vicinity of the small arc on the front end side of the central portion of the spiral wall 3 and the improvement in rigidity is not sufficient.
[0006]
For this reason, FIG. 8 shows a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-68177 as further improving the rigidity. In this disclosed technology, for each of the fixed and orbiting scroll members, the position of an arbitrary extension angle α on the involute curve forming the outer wall of the
[0007]
Further, in the disclosed technique of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-68392 shown in FIG. 9, the center portion of the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the prior art described in JP-A-9-68177 described above, there are the following problems. In other words, the dead volume in the final compression process in the sealed space formed by the scroll wall of the scroll compressor and the scroll wall of the orbiting scroll member is two in which the innermost sealed space is located outside the one winding. This is the volume of the innermost sealed space at the moment of communication with the crescent-shaped sealed space (seal off point). If the dead volume defined above is large, the high-pressure gas will re-expand and the compression efficiency Will be reduced.
[0009]
Here, the seal-off point is substantially applied at the moment when the spiral wall surfaces of the pair of scroll members that are in contact with each other in the compression process are separated from each other, or on the discharge port where the spiral outer wall is installed near the center of the end plate. Determined at the moment. Normally, the discharge port of the scroll compressor is installed on the end plate of the fixed scroll member, and it is sealed off at a position where there is no problem with the strength of the spiral wall of the fixed scroll member and at the final stage of the compression process as much as possible. It is installed near the ventral side of the center of the spiral wall so that the point comes. For this reason, when trying to reduce the dead volume in order to improve the performance of the compressor, the swirl wall of the orbiting scroll member is fixed to the vicinity of the moment when it is applied to the discharge port installed near the center part of the end plate of the fixed scroll member. Therefore, it is necessary to seal the innermost sealed air as much as possible by engaging the pair of spiral wall surfaces of the orbiting scroll member.
[0010]
By the way, in the prior art described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-68177 described above, the central portion of the spiral wall is stepped to improve the strength, but when trying to seal the innermost sealed space As a result, the number of portions to be newly sealed increases in the meshing portion in the step height direction. When the portions to be sealed are brought into sliding contact and sealed, the size to be managed at the time of machining the scroll member is increased and the cost is increased. In addition, when the seal is incomplete, gas leakage occurs from the innermost sealed space, resulting in a problem that the compression efficiency is lowered.
[0011]
Further, in the conventional technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-68392 described above, an involute curve is formed at the seal-off point determined by the discharge port where the pair of spiral wall surfaces of the fixed and orbiting scroll member mesh. Since the spiral wall portion is used, sealing between the wall surfaces can be easily performed, and the above problem does not occur. However, as described above, the discharge port is arranged so that the seal-off point is positioned at the final stage of the compression process as much as possible. Therefore, generally, at the seal-off point determined by the discharge port, the fixed and orbiting scroll member The part where the pair of spiral wall surfaces mesh with each other often appears inside the spiral wall part formed by the involute curve, and in that case, the part to be newly sealed, which is also the meshing part in the height direction of the step part, is increased. To do. When the portions to be sealed are brought into sliding contact and sealed, the size to be managed at the time of machining the scroll member is increased and the cost is increased. In addition, when the seal is incomplete, gas leakage occurs from the innermost sealed space, resulting in a problem that the compression efficiency is lowered.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a scroll compressor in which the strength of the spiral wall of the scroll member is high, the processing is easy, and the compression efficiency is not reduced.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
In other words, the scroll compressor according to
[0014]
According to the scroll compressor according to
(1) The stepless portion is important for maintaining the airtightness of the innermost compression chamber communicating with the discharge port, and is between β1 point to β′1 point where the spiral walls are engaged, and β2 Since the step portion is not formed between the point and β′2 point, it is bitten between the spiral walls so that gas leakage is less likely to occur and the airtightness is maintained as compared with the case where the step is provided in this portion. It will be possible to match. Furthermore, since this stepless portion does not require processing of the stepped portion, a processing step requiring processing accuracy can be omitted, and the processing can be facilitated.
(2) Since the stepped portion forms a step portion between β′1 point and β′2 point where the meshing between the spiral walls that are meshed at the stepless portion is released, In order to keep the compression chamber hermetic, there is no need to seal between the wall surfaces of both spiral walls. Thereby, the strength of each spiral wall can be increased by forming the stepped portion in the stepped portion that does not require this sealing property and providing a thick portion. Further, as described above, the stepped portion in the meshing between the two spiral walls does not affect the airtightness of the innermost compression chamber communicating with the discharge port, so that the compression efficiency is not lowered. Thereby, when processing the stage portion, it is not necessary to perform high-precision processing in consideration of airtightness, and the processing can be facilitated.
[0015]
The scroll compressor according to
The stepless portion is formed by a first curve from the β1 point to the β′1 point, and a second curve from the β2 point to the β′2 point,
The stepped portion has a two-stage shape that is thick at the base side of the end plate, the lower stage side close to the base side is formed by a third curve and a fourth curve, and the upper stage side is formed by a fifth curve and a sixth curve. ,
When the first to sixth curves face each of the spiral walls, the first curve, the third curve, the fourth curve, and the second curve, and the first curve, the fifth curve, and the sixth curve. And the second curve each form one continuous curve.
[0016]
According to the scroll compressor of the second aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained. That is, when the orbiting scroll member revolves with respect to the fixed scroll member,
(1) The stepless portion consisting of the first curve and the second curve is an important part for maintaining the airtightness of the innermost compression chamber communicating with the discharge port. The wall thickness is constant and the step portion is not formed. As a result, compared to the case where the first curve and the second curve are provided with stages, the spiral walls can be engaged with each other so that gas leakage hardly occurs and the airtightness can be maintained. Furthermore, since it is not necessary to process the step portion in the first curve and the second curve, it is possible to omit a processing step that requires processing accuracy and to facilitate the processing.
(2) Since the stepped portion formed by the third curve to the sixth curve is formed at a portion where the meshing between the spiral walls meshed at the stepless portion is released, the innermost compression chamber There is no need to seal between the walls of the spiral walls to maintain hermeticity. Thereby, the intensity | strength of each spiral wall can be raised now by making the part of the 3rd curve-the 6th curve which does not require this sealing performance into the thickness of a two-step shape. Further, as described above, in the meshing between the two spiral walls, the stepped portion having the two-stage shape composed of the third curve to the sixth curve is used for airtightness of the innermost compression chamber communicating with the discharge port. Since it does not affect, the compression efficiency is not lowered. As a result, when processing the two-stage stage composed of the third curve to the sixth curve, it is not necessary to perform highly accurate processing in consideration of airtightness, and the processing can be facilitated.
[0017]
Reference example The scroll compressor according to
[0018]
the above Reference example According to the scroll type compressor described, since the wall surfaces of both spiral walls can be easily meshed to the seal-off point determined by the position of the discharge port, the innermost sealed space volume can be easily minimized. The volume can be reduced to the limited volume.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention has a spiral wall erected on one side surface of an end plate, and has a fixed scroll member fixed at a fixed position and another vortex wall erected on one side surface of another end plate. An orbiting scroll member supported so as to be capable of revolving orbiting while preventing rotation by meshing the spiral walls, and the wall thickness of the central starting end of each spiral wall is the base side to each end plate The present invention relates to a scroll-type compressor in which a step-shaped portion that becomes thicker in a stepwise manner is formed, and an embodiment thereof will be described below with reference to the drawings, but the present invention is limited to this. Of course, it is not done.
[0020]
In addition, FIG. 1 is sectional drawing which shows the whole structure of the scroll compressor of this embodiment. 2A and 2B are diagrams showing components used in the scroll compressor, wherein FIG. 2A is a perspective view of a fixed scroll member, and FIG. 2B is a perspective view of an orbiting scroll member. FIG. 3A is a perspective view of the central part of the start end of the spiral wall on the fixed scroll member side, and FIG. 3B is a diagram showing a state where the fixed scroll member and the orbiting scroll member are engaged with each other. It is sectional drawing which looked at the fixed scroll member side from the cross section perpendicular | vertical to the axis line of a discharge port. FIG. 4 is an enlarged front view of the central part of the start end of the spiral wall on the fixed scroll member side. Moreover, FIG. 5 is explanatory drawing which shows an example of the formation method of the center start end part of the spiral wall which the scroll member of the scroll compressor has.
[0021]
The scroll type compressor of the present invention is particularly characterized by the shape of the central starting end of the scroll wall of the scroll member (fixed scroll member and orbiting scroll member). After the description, the detailed description of the central starting end will be continued.
[0022]
In FIG. 1,
Inside the
As shown in FIG. 2A, the fixed
[0023]
As shown in FIG. 1, the fixed
[0024]
A rotating
A
[0025]
In addition, a
The
[0026]
The overall operation of the scroll compressor according to this embodiment having the above-described configuration will be described. The
[0027]
The overall configuration and operation of the scroll compressor according to the present embodiment have been described above. Subsequently, the shape of the central starting end, which is a feature of the present invention, will be described in detail below with reference to FIGS. To state. In the following description, the description will be continued with reference to the central starting
[0028]
As shown in FIG. 3 (a), the central starting
[0029]
As shown in FIG. 3B, one of the characteristic points of the central starting
That is, as shown in FIG. 4, when the outer wall involute start point of the central starting
[0030]
The outer wall involute start point (β1 point) and the inner wall involute start point (β2 point) are the formation start points of the involute curve that forms the shape of the
The seal off points (β′1 point and β′2 point) are contact points at the moment when the
[0031]
As shown in FIG. 5, the stepless part M1 is formed by a
The
[0032]
An example of a method for creating the
First, the
[0033]
The
Then, the center of the
[0034]
Next, a stepped wall surface is formed between β′1 and β′2, and the lower wall thickness is made larger than the upper wall thickness to form the stepped shape portion D, and the stepped shape portion When D engages the
That is, a straight line L1 connecting the O1 point and the β′1 point and a straight line L2 connecting the O2 point and the β′2 point are set. Here, the straight lines L1 and L2 are parallel to each other. A straight line connecting the O1 point and the O2 point is L0. Further, the straight line Lt is set so as to be parallel to the straight line L0 and separated by δ in the direction of the β′1 point. Further, a straight line Lu that is parallel to the straight line L0 and separated by δ in the direction of β′2 point is set.
The intersections of the straight line L1 and the straight line Lu, the straight line L1 and the straight line Lt, the straight line L2 and the straight line Lu, and the straight line L2 and the straight line Lt created as described above are U1, T1, U2, and T2, respectively.
[0035]
A method for creating the lower curve using the auxiliary line will be described below.
The
Next, a method for creating the upper curve will be described.
A
[0036]
The shape of the
[0037]
Here, a setting method of the α ′ for setting the β′1 point and the β′2 point will be described. The first compression chamber C1 communicating with the
[0038]
Further, the shift amount δ for setting the straight line Lt and the straight line Lu will be described. The lower wall surface (wall surface formed by the
[0039]
Further, as shown in FIG. 4,
[0040]
Further, in order to prevent the
[0041]
In this embodiment, the
In the present embodiment, the curves constituting the
Further, in this embodiment, the central starting end portion of the
[0042]
The effects of the scroll compressor of this embodiment described above are summarized below.
The scroll compressor according to the present embodiment includes a β1 point that is an involute start point on the outer wall side that forms the central
[0043]
In the scroll member of this scroll compressor, the spiral wall between the β′1-
[0044]
That is, when the
[0045]
On the other hand, when the
As described above, according to the present embodiment, a scroll compressor is provided in which the
[0046]
In the present embodiment, the generation range of the part where the wall thickness of the
[0047]
In the present embodiment, the β′1 point and the β′2 point are substantially the mesh points V1, V2 between the
According to this configuration, the wall surfaces of the
[0048]
【The invention's effect】
According to the scroll compressor according to
[0049]
According to this configuration, when the orbiting scroll member makes a revolving orbiting motion with respect to the fixed scroll member, it is important to maintain the airtightness of the innermost compression chamber communicating with the discharge port. Since the step between the β1 point and the β′1 point of meshing and the point between the β2 point and the β′2 point is a stepless portion having no steps, the gas flow is compared with the case where the steps are provided in this portion. The two spiral walls can be meshed so that leakage hardly occurs and the airtightness can be maintained. Furthermore, since this stepless portion does not require processing of the stepped portion, a processing step requiring processing accuracy can be omitted, and the processing can be facilitated.
[0050]
On the other hand, when the orbiting scroll member performs a revolving orbiting motion with respect to the fixed scroll member, a portion between the β′1 point and the β′2 point which is the seal off point is set as a stepped portion. The thickness of each spiral wall can be increased by increasing the thickness. In addition, the step portion formed in the stepped portion does not affect the airtightness of the innermost compression chamber communicating with the discharge port, so that the compression efficiency is not lowered. Thereby, when processing the stage portion, it is not necessary to perform high-precision processing in consideration of airtightness, and the processing can be facilitated.
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a scroll compressor in which the strength of each spiral wall of both scroll members is high, the processing is easy, and the compression efficiency is not reduced.
[0051]
Further, according to the scroll compressor according to
[0052]
According to this configuration, an effect similar to that of the first aspect can be obtained. That is, when the orbiting scroll member revolves with respect to the fixed scroll member, the first meshing between the spiral walls is important for keeping the innermost compression chamber communicating with the discharge port airtight. By making the curve and the second curve part a stepless stepless part, the two spiral walls are meshed so that the gas leakage is less likely to occur and the airtightness is maintained compared to the case where a step is provided in this part. Can do. Furthermore, since the stepped portion made up of the first curve and the second curve does not require the stepped portion to be processed, a processing step requiring processing accuracy can be omitted, and the processing is facilitated. Can do.
[0053]
On the other hand, when the orbiting scroll member performs a revolving orbiting motion with respect to the fixed scroll member, the portion of the third curve to the sixth curve, which is the seal-off point, is a stepped portion, so that the thickness at this portion is increased. Thus, the strength of each spiral wall can be increased. Moreover, the two-stage shape composed of the third to sixth curves does not affect the airtightness of the innermost compression chamber communicating with the discharge port, so that the compression efficiency is not lowered. Thereby, when processing the stage portion, it is not necessary to perform high-precision processing in consideration of airtightness, and the processing can be facilitated.
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a scroll compressor in which the strength of each spiral wall of both scroll members is high, the processing is easy, and the compression efficiency is not reduced.
[0054]
Also, Reference example According to the scroll compressor described above, a configuration is adopted in which the β′1 point and the β′2 point are substantially coincident with the meshing points between the spiral walls in the meshed state immediately before the second compression chamber communicates with the discharge port. did.
According to this configuration, the wall surfaces of the spiral walls can be easily meshed with each other up to the seal-off point determined by the discharge port, so that the innermost sealed space volume can be easily reduced to the minimum volume. As a result, it is possible to achieve a scroll compressor that minimizes the dead volume, has high compression efficiency, and has high strength at the center of the spiral wall.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a scroll compressor according to the present invention, and is a cross-sectional view showing the overall configuration thereof.
2A and 2B are diagrams showing components used in the scroll compressor, wherein FIG. 2A is a perspective view of a fixed scroll member, and FIG. 2B is a perspective view of a orbiting scroll member.
3A and 3B are diagrams showing a main part of the scroll compressor, wherein FIG. 3A is a perspective view of a central starting end portion of a spiral wall, and FIG. 3B is a diagram showing a state where the fixed scroll member and the orbiting scroll member are engaged with each other. It is a figure shown, Comprising: It is sectional drawing which looked at the fixed scroll member side from the cross section perpendicular | vertical to the axis line of a discharge port.
FIG. 4 is a plan view of a central starting end portion of a spiral wall of the fixed scroll member of the scroll compressor.
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a method of forming a central starting end portion of a spiral wall included in a scroll member of the scroll compressor.
6A and 6B are diagrams showing a scroll member used in a conventional scroll compressor, in which FIG. 6A is a perspective view of a fixed scroll member, and FIG. 6B is a perspective view of an orbiting scroll member.
FIG. 7 is a view showing another scroll member used in a conventional scroll compressor, and is a plan view of a central part of a spiral wall.
FIG. 8 is a view showing another scroll member used in a conventional scroll compressor, and is a plan view of a central part of a spiral wall.
FIG. 9 is a view showing another scroll member used in a conventional scroll compressor, and is a plan view of a central part of a spiral wall.
[Explanation of symbols]
12 ... Fixed scroll member
12a, 13a ... end plate
12b, 13b ... spiral wall
13 ... Orbiting scroll member
25 ... Discharge port
101 ... central start end
121 ... 1st curve
131 ... 2nd curve
122 ... 3rd curve
132 ... 4th curve
123 ... 5th curve
133 ... 6th curve
C1 ... 1st compression chamber
C2 ... Second compression chamber
D: Stepped shape part
M1, M2 ... Stepless part
U ・ ・ ・ Stepped part
Claims (2)
前記各渦巻壁の中央始端部の壁厚が、前記各端板への付け根側に向かって段階状に厚くなる段階形状部が形成されたスクロール型圧縮機において、
前記各中央始端部の外壁インボリュート開始点をβ1点、内壁インボリュート開始点をβ2点、シールオフポイントをβ'1点及びβ'2点とした場合に、
前記β'1点及び前記β'2点は、前記各渦巻壁間に、前記固定スクロール部材の吐出ポートに連通する第1圧縮室と、該第1圧縮室の外周端側に隣接する第2圧縮室とが形成され、かつ、前記第2圧縮室が前記吐出ポートに連通する直前となる噛み合い状態での、前記各渦巻壁間の噛み合い点と略一致し、
前記各中央始端部は、
前記β1点から前記β'1点にかけての間と、前記β2点から前記β'2点にかけての間とが、前記各渦巻壁の高さ方向で一定の肉厚寸法を有し、かつ、これら中央始端部間が互いに噛み合う無段階部とされ、
前記β'1点から前記β'2点にかけての間が、その少なくとも一部に前記段階形状部を有する有段階部とされ、該有段階部は、前記固定スクロール部材に対して前記旋回スクロール部材を組み合わせた際に、各段毎に噛み合うように構成することを特徴とするスクロール型圧縮機。Each of the spiral plates having a spiral wall standing on one side of an end plate, a fixed scroll member fixed at a fixed position, and another spiral wall standing on one side of another end plate; An orbiting scroll member supported so as to be capable of revolving orbiting while engaging walls and preventing rotation,
In the scroll type compressor in which the step shape portion is formed such that the wall thickness of the center start end portion of each spiral wall increases stepwise toward the base side to each end plate,
When the outer wall involute start point of each central starting end is β1, the inner wall involute start point is β2, the seal off point is β′1 and β′2 points,
The β′1 point and the β′2 point are a first compression chamber communicating with the discharge port of the fixed scroll member between the spiral walls, and a second adjacent to the outer peripheral end side of the first compression chamber. A compression chamber is formed, and substantially coincides with a meshing point between the spiral walls in a meshed state immediately before the second compression chamber communicates with the discharge port;
Each central starting end is
Between the β1 point and the β′1 point and between the β2 point and the β′2 point, the spiral wall has a constant thickness in the height direction, and these It is a stepless part where the central start end part meshes with each other,
Wherein between β'1 points toward the β'2 points, is a chromatic step portion having at least a portion thereof in the step-shaped portion, the organic phase section, the orbiting scroll member relative to said fixed scroll member A scroll compressor characterized by being configured to mesh with each stage when combined.
前記無段階部は、前記β1点から前記β'1点にかけてが第1曲線、前記β2点から前記β'2点にかけてが第2曲線で形成され、
前記有段階部は、前記端板の付け根側で肉厚となる2段形状であり、前記付け根側に近い下段側が第3曲線及び第4曲線、上段側が第5曲線及び第6曲線で形成され、前記第1〜第6曲線は、前記各渦巻壁を対向視した場合に、前記第1曲線及び第3曲線及び第4曲線及び第2曲線と、前記第1曲線及び第5曲線及び第6曲線及び第2曲線とが、それぞれ1本の連続した曲線を形成していることを特徴とするスクロール型圧縮機。The scroll compressor of claim 1 Symbol placement,
The stepless portion is formed by a first curve from the β1 point to the β′1 point, and a second curve from the β2 point to the β′2 point,
The stepped portion has a two-stage shape that is thick at the base side of the end plate, and the lower stage side close to the base side is formed by a third curve and a fourth curve, and the upper stage side is formed by a fifth curve and a sixth curve. The first to sixth curves are the first curve, the third curve, the fourth curve, and the second curve, and the first curve, the fifth curve, and the sixth curve when the spiral walls are opposed to each other. The scroll compressor characterized in that the curve and the second curve each form one continuous curve.
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