JP6505906B2 - スクロール流体機械 - Google Patents
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Description
本発明は、スクロール流体機械に関するものである。
一般に、端板上に渦巻状の壁体が設けられた固定スクロール部材と旋回スクロール部材とを噛み合わせ、公転旋回運動を行わせて流体を圧縮または膨張するスクロール流体機械が知られている。
このようなスクロール流体機械として、特許文献1に示すようないわゆる段付きスクロール圧縮機が知られている。この段付きスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻状の壁体の歯先面および歯底面の渦巻き方向に沿う位置に各々段部が設けられ、各段部を境に壁体の外周側の高さが内周側の高さよりも高くされている。段付きスクロール圧縮機は、壁体の周方向だけでなく、高さ方向にも圧縮(三次元圧縮)されるため、段部を備えていない一般的なスクロール圧縮機(二次元圧縮)に比べ、押しのけ量を大きくし、圧縮機容量を増加することができる。
しかし、段付きスクロール圧縮機は、段部における流体漏れが大きいという問題がある。また、段部の根元部分に応力が集中して強度が低下するという問題がある。
これに対して、発明者等は、壁体及び端板に設けられた段部に代えて連続的な傾斜部を設けることを検討している。
壁体の先端である歯先が当接する歯底には、幅方向における中央で最も深くなる形状とされる。これは、歯底の幅と同等の直径を有するエンドミル等の切削工具で傾斜部とされた歯底を加工する際に、歯底の幅方向における両側部を接点とする半円弧の等高線が形成されるからである。このように歯底に最も深い中央部が形成されると、歯底が平坦である場合に比べて、歯底の中央部が深くなっている分だけチップシールはチップシール溝から突出するようになり、チップシールによるシール性が低下するおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、壁体に連続的な傾斜部を設けた場合であっても、チップシールによるシール性の低下を抑制するスクロール流体機械を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のスクロール流体機械は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係るスクロール流体機械は、第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、備えたスクロール流体機械であって、向かい合う前記第1端板と前記第2端板との対向面間距離が、前記第1壁体及び前記第2壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、前記第1壁体および前記第2壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、前記第1端板および前記第2端板の少なくともいずれか一方は、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部を有し、前記傾斜部に対応する前記第1壁体及び前記第2壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板傾斜部に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなるとともに、該側部から凹んだ円弧形状とされていることを特徴とする。
本発明の一態様に係るスクロール流体機械は、第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、備えたスクロール流体機械であって、向かい合う前記第1端板と前記第2端板との対向面間距離が、前記第1壁体及び前記第2壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、前記第1壁体および前記第2壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、前記第1端板および前記第2端板の少なくともいずれか一方は、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部を有し、前記傾斜部に対応する前記第1壁体及び前記第2壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板傾斜部に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなるとともに、該側部から凹んだ円弧形状とされていることを特徴とする。
端板傾斜部の側部から凹んだ円弧形状とされているので、チップシールが円弧形状に容易に追従することができ、チップシールによるシール性の低下を抑制することができる。
本発明の参考例に係るスクロール流体機械は、第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、を備えたスクロール流体機械であって、向かい合う前記第1端板と前記第2端板との対向面間距離が、前記第1壁体及び前記第2壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、前記第1壁体および前記第2壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、前記第1端板および前記第2端板の少なくともいずれか一方は、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部を有し、前記第1壁体および前記第2壁体の最外周部および/または最内周部には、高さが変化しない壁体平坦部が設けられ、前記第1端板および前記第2端板には、前記壁体平坦部に対応した端板平坦部が設けられ、前記壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされ、運転時に、前記壁体傾斜部において前記チップシールが該壁体傾斜部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量が、前記壁体平坦部において前記チップシールが該壁体平坦部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量よりも大きいことを特徴とする。
端板傾斜部が幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされていると、チップシールの先端は、側部よりも深くなった分だけチップシール溝から突出するようになり、端板傾斜部が平坦な場合に比べて、チップシール溝の底部とチップシールの裏面との間の裏隙間が大きくなる。裏隙間が大きくなると、裏隙間を通り冷媒が高圧側から低圧側の圧縮室へと流れ、流体損失が生じる。そこで、運転時における壁体傾斜部におけるチップシールの突出量を、壁体平坦部におけるチップシールの突出量よりも大きくすることとした。これにより、傾斜部の裏隙間を低減して流体損失を可及的に抑制することができる。
チップシールの突出量は、チップシール溝の深さやチップシールの厚さ、またはその両方を用いて調整することができる。
なお、突出量は、あくまでも運転時のものであり、運転停止時でチップシールの裏面にガス圧が加わらない場合は、チップシールがチップシール溝内に沈み込み突出量が0以下になる場合もある。
チップシールの突出量は、チップシール溝の深さやチップシールの厚さ、またはその両方を用いて調整することができる。
なお、突出量は、あくまでも運転時のものであり、運転停止時でチップシールの裏面にガス圧が加わらない場合は、チップシールがチップシール溝内に沈み込み突出量が0以下になる場合もある。
さらに、本発明の参考例に係るスクロール流体機械では、前記チップシールの前記壁体高さ方向の厚さは、該壁体の渦巻き方向に一定とされ、前記チップシール溝の深さは、前記壁体平坦部よりも前記壁体傾斜部の方が浅いことを特徴とする。
チップシールの壁体高さ方向の厚さを、壁体の渦巻き方向に一定とした場合には、チップシール溝の深さを、壁体平坦部よりも壁体傾斜部の方が小さくなるようにした。これにより、チップシールの裏隙間を傾斜部において小さくすることができる。
本発明の参考例に係るスクロール流体機械は、第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、を備えたスクロール流体機械であって、向かい合う前記第1端板と前記第2端板との対向面間距離が、前記第1壁体及び前記第2壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、前記第1壁体および前記第2壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、前記第1端板および前記第2端板の少なくともいずれか一方は、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部を有し、前記傾斜部に対応する前記第1壁体及び前記第2壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板傾斜部に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされ、運転時に、前記チップシールが前記壁体傾斜部の歯先から突出して対向する前記端板に接触したときの突出量が、前記壁体傾斜部が隣り合う前記壁体傾斜部に最も近づいた場合に最も小さい突出量とされていることを特徴とする。
端板傾斜部が幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされていると、チップシールの先端は、運転時において、側部よりも深くなった分だけチップシール溝から突出するようになり、端板傾斜部が平坦な場合に比べて、チップシール溝の底部とチップシールの裏面との間の裏隙間が大きくなる。裏隙間が大きくなると、裏隙間を通り冷媒が高圧側から低圧側の圧縮室へと流れ、流体損失が生じる。そこで、壁体傾斜部が隣り合う壁体傾斜部に最も近づいた場合に最も小さいチップシールの突出量となるようにした。これにより、流体損失を可及的に抑制することができる。
チップシールの突出量は、チップシール溝の深さやチップシールの厚さ、またはその両方を用いて調整することができる。
チップシールの突出量は、チップシール溝の深さやチップシールの厚さ、またはその両方を用いて調整することができる。
さらに、本発明の参考例に係るスクロール流体機械では、前記壁体傾斜部が隣り合う前記壁体傾斜部に最も近づいた場合に、前記チップシールの先端が前記端板傾斜部の前記側部よりも深くなった位置に当接する深さに基づいて前記チップシールの突出量が決定されていることを特徴とする。
壁体傾斜部同士が最接近した場合に、チップシールの先端が端板傾斜部の側部よりも深くなった位置に当接する深さに基づいてチップシールの突出量を設定すれば、傾斜部の裏隙間を可及的に小さくすることできる。
チップシールによるシール性の低下を抑制することができる。
以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1には、スクロール圧縮機(スクロール流体機械)1の固定スクロール(第1スクロール部材)3と旋回スクロール(第2スクロール部材)5が示されている。スクロール圧縮機1は、例えば空調機等の冷凍サイクルを行うガス冷媒(流体)を圧縮する圧縮機として用いられる。
図1には、スクロール圧縮機(スクロール流体機械)1の固定スクロール(第1スクロール部材)3と旋回スクロール(第2スクロール部材)5が示されている。スクロール圧縮機1は、例えば空調機等の冷凍サイクルを行うガス冷媒(流体)を圧縮する圧縮機として用いられる。
固定スクロール3及び旋回スクロール5は、アルミ合金製や鉄製等の金属製の圧縮機構とされ、図示しないハウジング内に収容されている。固定スクロール3及び旋回スクロール5は、ハウジング内に導かれた流体を外周側から吸い込み、固定スクロール3の中央の吐出ポート3cから外部へと圧縮後の流体を吐出する。
固定スクロール3は、ハウジングに固定されており、図1(a)に示されているように、略円板形状の端板(第1端板)3aと、端板3aの一側面上に立設された渦巻状の壁体(第1壁体)3bとを備えている。旋回スクロール5は、略円板形状の端板(第2端板)5aと、端板5aの一側面上に立設された渦巻状の壁体(第2壁体)5bとを備えている。各壁体3b,5bの渦巻形状は、例えば、インボリュート曲線やアルキメデス曲線を用いて定義されている。
固定スクロール3と旋回スクロール5は、その中心を旋回半径ρだけ離し、壁体3b,5bの位相を180°ずらして噛み合わされ、両スクロールの壁体3b、5bの歯先と歯底間に常温で僅かな高さ方向のクリアランス(チップクリアランス)を有するように組み付けられている。これにより、両スクロール3,5間に、その端板3a,5aと壁体3b、5bとにより囲まれて形成される複数対の圧縮室がスクロール中心に対して対称に形成される。旋回スクロール5は、図示しないオルダムリング等の自転防止機構によって固定スクロール3の周りを公転旋回運動する。
図1(a)に示すように、向かい合う両端板3a,5a間の対向面間距離Lが、渦巻状の壁体3b,5bの外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部が設けられている。
図2に示すように、旋回スクロール5の壁体5bには、外周側から内周側に向かって高さが連続的に減少する壁体傾斜部5b1が設けられている。この壁体傾斜部5b1の歯先が対向する固定スクロール3の歯底面には、壁体傾斜部5b1の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部3a1(図1(a)参照)が設けられている。これら壁体傾斜部5b1及び端板傾斜部3a1によって、連続的な傾斜部が構成されている。同様に、固定スクロール3の壁体3bにも高さが外周側から内周側に向かって連続的に傾斜する壁体傾斜部3b1が設けられ、この壁体傾斜部3b1の歯先に対向する端板傾斜部5a1が旋回スクロール5の端板5aに設けられている。
なお、本実施形態でいう傾斜部における連続的という意味は、滑らかに接続された傾斜に限定されるものではなく、加工時に不可避的に生じるような小さな段部が階段状に接続されており、傾斜部を全体としてみれば連続的に傾斜しているものも含まれる。ただし、いわゆる段付きスクロールのような大きな段部は含まれない。
壁体傾斜部3b1,5b1及び/又は端板傾斜部3a1,5a1には、コーティングが施されている。コーティングとしては、例えば、リン酸マンガン処理やニッケルリンめっき等が挙げられる。
図2に示されているように、旋回スクロール5の壁体5bの最内周側と最外周側には、それぞれ、高さが一定とされた壁体平坦部5b2,5b3が設けられている。これら壁体平坦部5b2,5b3は、旋回スクロール5の中心O2(図1(a)参照)まわりに180°の領域にわたって設けられている。壁体平坦部5b2,5b3と壁体傾斜部5b1とが接続される位置には、それぞれ、屈曲部となる壁体傾斜接続部5b4,5b5が設けられている。
旋回スクロール5の端板5aの歯底についても同様に、高さが一定とされた端板平坦部5a2,5a3が設けられている。これら端板平坦部5a2,5a3についても、旋回スクロール5の中心まわりに180°の領域にわたって設けられている。端板平坦部5a2,5a3と端板傾斜部5a1とが接続される位置には、それぞれ、屈曲部となる端板傾斜接続部5a4,5a5が設けられている。
旋回スクロール5の端板5aの歯底についても同様に、高さが一定とされた端板平坦部5a2,5a3が設けられている。これら端板平坦部5a2,5a3についても、旋回スクロール5の中心まわりに180°の領域にわたって設けられている。端板平坦部5a2,5a3と端板傾斜部5a1とが接続される位置には、それぞれ、屈曲部となる端板傾斜接続部5a4,5a5が設けられている。
図3及び図4にハッチングにて示すように、固定スクロール3についても、旋回スクロール5と同様に、端板平坦部3a2,3a3、壁体平坦部3b2,3b3、端板傾斜接続部3a4,3a5及び壁体傾斜接続部3b4,3b5が設けられている。
図5には、渦巻き方向に伸ばして表示した壁体3b,5bが示されている。同図に示されているように、最内周側の壁体平坦部3b2,5b2が距離D2にわたって設けられ、最外周側の壁体平坦部3b3,5b3が距離D3にわたって設けられている。距離D2及び距離D3は、それぞれ、各スクロール3,5の中心O1,O2まわりに180°とされた領域に相当する長さとなっている。最内周側の壁体平坦部3b2,5b2と最外周側の壁体平坦部3b3,5b3との間に、壁体傾斜部3b1,5b1が距離D1にわたって設けられている。最内周側の壁体平坦部3b2,5b2と最外周側の壁体平坦部3b3,5b3との高低差をhとすると、壁体傾斜部3b1,5b1の傾きφは下式とされる。
φ=tan-1(h/D1) ・・・(1)
このように、傾斜部における傾きφは、渦巻状の壁体3b,5bが延在する周方向に対して一定とされている。
φ=tan-1(h/D1) ・・・(1)
このように、傾斜部における傾きφは、渦巻状の壁体3b,5bが延在する周方向に対して一定とされている。
図6には、図1(b)の符号Zで示した領域の拡大図が示されている。図6に示されているように、固定スクロール3の壁体3bの歯先には、チップシール7が設けられている。チップシール7は樹脂製とされており、対向する旋回スクロール5の端板5aの歯底に接触して流体をシールする。チップシール7は、壁体3bの歯先に周方向にわたって形成されたチップシール溝3d内に収容されている。このチップシール溝3d内に圧縮流体が入り込み、チップシール7を背面から押圧して歯底側に押し出すことで対向する歯底に接触させるようになっている。なお、旋回スクロール5の壁体5bの歯先に対しても、同様にチップシールが設けられている。
図7に示すように、壁体3bの高さ方向におけるチップシール7の高さHcは、周方向に一定とされている。
両スクロール3,5が相対的に公転旋回運動を行うと、旋回直径(旋回半径ρ×2)分だけ歯先と歯底の位置が相対的にずれる。この歯先と歯底の位置ずれに起因して、傾斜部では、歯先と歯底との間のチップクリアランスが変化する。例えば、図7(a)ではチップクリアランスTが小さく、図7(b)ではチップクリアランスTが大きいことを示している。チップシール7は、このチップクリアランスTが旋回運動によって変化しても、背面から圧縮流体によって端板5aの歯底側に押圧されるので、追従してシールできるようになっている。
両スクロール3,5が相対的に公転旋回運動を行うと、旋回直径(旋回半径ρ×2)分だけ歯先と歯底の位置が相対的にずれる。この歯先と歯底の位置ずれに起因して、傾斜部では、歯先と歯底との間のチップクリアランスが変化する。例えば、図7(a)ではチップクリアランスTが小さく、図7(b)ではチップクリアランスTが大きいことを示している。チップシール7は、このチップクリアランスTが旋回運動によって変化しても、背面から圧縮流体によって端板5aの歯底側に押圧されるので、追従してシールできるようになっている。
図8には、壁体傾斜部3b1の渦巻き方向に直交する切断面で見た歯先周りの横断面図が示されている。換言すると、図8は、図5に示した内周側の壁体傾斜接続部3b4から外周側の壁体傾斜接続部3b5までの間の壁体傾斜部3b1において紙面垂直方向に切断した歯先周りの横断面図である。なお、旋回スクロール5の歯先およびチップシール7についても同様の構成とされている。
図8に示した状態は、運転時において、隣り合う旋回スクロール5の壁体5bと固定スクロール3の壁体3bとが最も接近した状態を示している。
壁体3bの先端の歯先に形成されたチップシール溝3d内にチップシール7が収容されている。チップシール7の横断面は、略矩形状となっており、平坦面とされた先端面(下面)7aが壁体3bの歯先から突出量δだけ突出している。なお、突出量δは、あくまでも運転時のものであり、運転停止時でチップシールの裏面にガス圧が加わらない場合は、チップシールがチップシール溝内に沈み込み突出量が0以下になる場合もある。
壁体3bの先端の歯先に形成されたチップシール溝3d内にチップシール7が収容されている。チップシール7の横断面は、略矩形状となっており、平坦面とされた先端面(下面)7aが壁体3bの歯先から突出量δだけ突出している。なお、突出量δは、あくまでも運転時のものであり、運転停止時でチップシールの裏面にガス圧が加わらない場合は、チップシールがチップシール溝内に沈み込み突出量が0以下になる場合もある。
壁体3bに対向する端板5aの歯底は、幅方向における中央部が両側部5d3よりも深く形成された円弧形状とされている。円弧形状は、後述するが、半径Rとされている。これにより、端板5aの歯底の断面は、カマボコ形状とされている。このようなカマボコ形状とされた端板5aの歯底の横断面は、端板傾斜部5a1全体にわたって形成されている。
このような端板5aの歯底の形状は、図9に示すような等高線Ctが形成されることによって生じる。等高線Ctは、端板5aの歯底の幅Tgを直径とし、端板傾斜部5a1の高さ増大方向(同図において左側)に凸とされた半円弧となっている。つまり、等高線Ctの半径はTg/2となる。
図9(b)から分かるように、端板傾斜部5a1の傾きはφとされているので(図5参照)、歯底の中央部5d2の両側部5d3からの凹み量△hは、下式によって表される。
△h=(Tg/2)×tanφ ・・・(2)
図9(b)から分かるように、端板傾斜部5a1の傾きはφとされているので(図5参照)、歯底の中央部5d2の両側部5d3からの凹み量△hは、下式によって表される。
△h=(Tg/2)×tanφ ・・・(2)
図9(a)に示したような歯底の形状は、図10に示すようにエンドミル10を用いて加工することによって得られる。エンドミル10の直径Deは歯底の幅Tgと同等とされる。エンドミル10によって、傾斜を上る一方向に1パスで歯底の加工を行う。エンドミル10の回転軸線を旋回スクロール5の中心O2(図1(a)参照)を通る軸線と平行になるようにして加工する。これにより、図9(a)に示したような半円弧となる等高線Ctが形成される。
図11に示すように、端板5aの歯底は、半径Rとされた円弧形状とされる。すなわち、歯底は、両側部5d3から凹み量△hだけ突出した中央部5d2と、両側部5d3とを通る半径Rの円弧形状とされる。
図12に示すように、端板平坦部5a2,5a3では、端板5aの歯底は平坦とされている。これは、端板平坦部5a2,5a3では端板傾斜部5a1のように傾斜していないので、エンドミル10による加工によって平坦面が形成されるからである。したがって、チップシール7の平坦面とされた先端面7aの全体が歯底に接触するようになり、チップシール7が歯先から突出する突出量は略0ないし僅かに突出する程度とされており、突出量δ(図8参照)よりも小さい。なお、図12に示した状態は、隣り合う旋回スクロール5の壁体5bと固定スクロール3の壁体3bとが最も接近した状態を示している。平坦部におけるチップシール7の高さHcは、傾斜部におけるチップシールの高さHcと同等とされている。
[突出量δの設定]
次に、図8に示したように、チップシール7が歯先から突出する突出量δの設定について説明する。
突出量δは、傾きφ、エンドミル直径De、壁体3bの歯厚、チップシール溝幅Wの関数として表される。壁体3bの歯厚とは、壁体3bの歯先のうちチップシール溝3dを除いた片側の幅を意味し、壁体3bの厚さをTrとすると、Tr/2−W/2で表すことができる。突出量δは下式の通りである。
δ=[R2―{De/2−(Tr/2−W/2)}2]1/2−(R−△h)
・・・(3)
次に、図8に示したように、チップシール7が歯先から突出する突出量δの設定について説明する。
突出量δは、傾きφ、エンドミル直径De、壁体3bの歯厚、チップシール溝幅Wの関数として表される。壁体3bの歯厚とは、壁体3bの歯先のうちチップシール溝3dを除いた片側の幅を意味し、壁体3bの厚さをTrとすると、Tr/2−W/2で表すことができる。突出量δは下式の通りである。
δ=[R2―{De/2−(Tr/2−W/2)}2]1/2−(R−△h)
・・・(3)
上式で表された突出量δに相当する量だけチップシール溝3dの深さを浅くすることができる。具体的には、図12のように端板平坦部5a2,5a3に対向する歯先のチップシール溝3dに対して、図8のように端板傾斜部5a1に対向する歯先のチップシール溝3dは、突出量δだけ溝深さを浅くすることができる。
上述したスクロール圧縮機1は、以下のように動作する。
図示しない電動モータ等の駆動源によって、旋回スクロール5が固定スクロール3回りに公転旋回運動を行う。これにより、各スクロール3,5の外周側から流体を吸い込み、各壁体3b,5b及び各端板3a,5aによって囲まれた圧縮室に流体を取り込む。圧縮室内の流体は外周側から内周側に移動するに従い順次圧縮され、最終的に固定スクロール3に形成された吐出ポート3cから圧縮流体が吐出される。流体が圧縮される際に、端板傾斜部3a1,5a1及び壁体傾斜部3b1,5b1によって形成された傾斜部では壁体3b,5bの高さ方向にも圧縮されて、三次元圧縮が行われる。
図示しない電動モータ等の駆動源によって、旋回スクロール5が固定スクロール3回りに公転旋回運動を行う。これにより、各スクロール3,5の外周側から流体を吸い込み、各壁体3b,5b及び各端板3a,5aによって囲まれた圧縮室に流体を取り込む。圧縮室内の流体は外周側から内周側に移動するに従い順次圧縮され、最終的に固定スクロール3に形成された吐出ポート3cから圧縮流体が吐出される。流体が圧縮される際に、端板傾斜部3a1,5a1及び壁体傾斜部3b1,5b1によって形成された傾斜部では壁体3b,5bの高さ方向にも圧縮されて、三次元圧縮が行われる。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
端板傾斜部3a1,5a1の歯底面が幅方向における側部から凹んだ円弧形状(図8参照)とされているので、チップシール7が円弧形状に容易に追従することができ、チップシール7によるシール性の低下を抑制することができる。
端板傾斜部3a1,5a1の歯底面が幅方向における側部から凹んだ円弧形状(図8参照)とされているので、チップシール7が円弧形状に容易に追従することができ、チップシール7によるシール性の低下を抑制することができる。
端板傾斜部3a1,5a1が幅方向における側部よりも中央部が深くなる形状とされていると、チップシール7の先端は、側部よりも深くなった分だけチップシール溝3dから突出するようになり(図8参照)、端板3a,5aが平坦な場合(図12参照)に比べて、チップシール溝3dの底部とチップシール7の裏面との間の裏隙間が大きくなる。裏隙間が大きくなると、裏隙間を通り冷媒が高圧側から低圧側の圧縮室へと流れ、流体損失が生じる。そこで、壁体傾斜部3b1,5b1におけるチップシール7の突出量δを、壁体平坦部3b2,3b3,5b2,5b3におけるチップシール7の突出量よりも大きく、傾斜部における裏隙間の増大を抑制するようにした。これにより、流体損失を可及的に抑制することができる。
壁体傾斜部3b1,5b1が隣り合う壁体傾斜部に最も近づいた場合(図8の状態)に最も小さいチップシール7の突出量δとなるようにした。これにより、流体損失を可及的に抑制することができる。
壁体傾斜部3b1,5b1同士が最接近した場合に、チップシール7の先端が端板傾斜部3a1,5a1の側部よりも深くなった位置に当接する深さ(図8参照)に基づいてチップシール7の突出量δを上式(3)のように設定すれば、傾斜部の裏隙間を可及的に小さくすることできる。
なお、本実施形態では、裏隙間をチップシール溝3dの深さで調整することとしたが、チップシール7の高さHc(図8参照)によって調整しても良いし、チップシール溝3dの深さとチップシール7の高さHcの両方を用いても良い。
また、本実施形態では、端板傾斜部3a1,5a1及び壁体傾斜部3b1,5b1を両スクロール3,5に設けることとしたが、いずれか一方に設けても良い。
具体的には、図13に示すように、一方の壁体(例えば旋回スクロール5)に壁体傾斜部5b1を設け、他方の端板3aに端板傾斜部3a1を設けた場合には、他方の壁体と一方の端板5aは平坦としても良い。
また、図14に示すように、従来の段付き形状と組み合わせた形状、すなわち、固定スクロール3の端板3aに端板傾斜部3a1を設ける一方で、旋回スクロール5の端板5aに段部が設けられた形状と組み合わせても良い。
具体的には、図13に示すように、一方の壁体(例えば旋回スクロール5)に壁体傾斜部5b1を設け、他方の端板3aに端板傾斜部3a1を設けた場合には、他方の壁体と一方の端板5aは平坦としても良い。
また、図14に示すように、従来の段付き形状と組み合わせた形状、すなわち、固定スクロール3の端板3aに端板傾斜部3a1を設ける一方で、旋回スクロール5の端板5aに段部が設けられた形状と組み合わせても良い。
本実施形態では、壁体平坦部3b2,3b3,5b2,5b3および端板平坦部3a2,3a3,5a2,5a3を設けることとしたが、内周側及び/又は外周側の平坦部を省略して傾斜部を壁体3b,5bの全体に延長して設けるようにしてもよい。
本実施形態では、スクロール圧縮機として説明したが、膨張機として用いるスクロール膨張機に対しても本発明を適用することができる。
1 スクロール圧縮機(スクロール流体機械)
3 固定スクロール(第1スクロール部材)
3a 端板(第1端板)
3a1 端板傾斜部
3a2 端板平坦部
3a3 端板平坦部
3a4 端板傾斜接続部
3a5 端板傾斜接続部
3b 壁体(第1壁体)
3b1 壁体傾斜部
3b2 壁体平坦部
3b3 壁体平坦部
3b4 壁体傾斜接続部
3b5 壁体傾斜接続部
3c 吐出ポート
3d チップシール溝
5 旋回スクロール(第2スクロール部材)
5a 端板(第2端板)
5a1 端板傾斜部
5a2 端板平坦部
5a3 端板平坦部
5a4 端板傾斜接続部
5a5 端板傾斜接続部
5b 壁体(第2壁体)
5b1 壁体傾斜部
5b2 壁体平坦部
5b3 壁体平坦部
5b4 壁体傾斜接続部
5b5 壁体傾斜接続部
7 チップシール
7a 先端面
10 エンドミル
Ct 等高線
D1 (チップシールの)分割位置
De エンドミル直径
Hc チップシールの高さ
L 対向面間距離
T チップクリアランス
Tg 歯底の幅
Tr 壁体の厚さ
W チップシール溝幅
δ (チップシールの)突出量
φ 傾き
△h 凹み量
3 固定スクロール(第1スクロール部材)
3a 端板(第1端板)
3a1 端板傾斜部
3a2 端板平坦部
3a3 端板平坦部
3a4 端板傾斜接続部
3a5 端板傾斜接続部
3b 壁体(第1壁体)
3b1 壁体傾斜部
3b2 壁体平坦部
3b3 壁体平坦部
3b4 壁体傾斜接続部
3b5 壁体傾斜接続部
3c 吐出ポート
3d チップシール溝
5 旋回スクロール(第2スクロール部材)
5a 端板(第2端板)
5a1 端板傾斜部
5a2 端板平坦部
5a3 端板平坦部
5a4 端板傾斜接続部
5a5 端板傾斜接続部
5b 壁体(第2壁体)
5b1 壁体傾斜部
5b2 壁体平坦部
5b3 壁体平坦部
5b4 壁体傾斜接続部
5b5 壁体傾斜接続部
7 チップシール
7a 先端面
10 エンドミル
Ct 等高線
D1 (チップシールの)分割位置
De エンドミル直径
Hc チップシールの高さ
L 対向面間距離
T チップクリアランス
Tg 歯底の幅
Tr 壁体の厚さ
W チップシール溝幅
δ (チップシールの)突出量
φ 傾き
△h 凹み量
Claims (1)
- 第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、
前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、
を備えたスクロール流体機械であって、
向かい合う前記第1端板と前記第2端板との対向面間距離が、前記第1壁体及び前記第2壁体の外周側から内周側に向かって、連続的に減少する傾斜部を備え、
前記第1壁体および前記第2壁体の少なくともいずれか一方は、前記傾斜部を形成するように外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する壁体傾斜部を有し、
前記第1端板および前記第2端板の少なくともいずれか一方は、前記壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する端板傾斜部を有し、
前記傾斜部に対応する前記第1壁体及び前記第2壁体の歯先に形成されたチップシール溝には、対向する前記端板傾斜部に接触して流体をシールするチップシールが設けられ、
前記端板傾斜部は、前記壁体の渦巻き方向に直交する幅方向における側部よりも中央部が深くなるとともに、該側部から凹んだ円弧形状とされていることを特徴とするスクロール流体機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018074705A JP6505906B2 (ja) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | スクロール流体機械 |
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JP2018074705A JP6505906B2 (ja) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | スクロール流体機械 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017158114A Division JP6386144B1 (ja) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | スクロール流体機械 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019035399A JP2019035399A (ja) | 2019-03-07 |
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JP2018074705A Active JP6505906B2 (ja) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | スクロール流体機械 |
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---|---|---|---|---|
JP3046486B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2000-05-29 | 株式会社日立製作所 | スクロール式流体機械 |
JP2008240739A (ja) * | 1994-07-13 | 2008-10-09 | Hitachi Ltd | スクロール加工方法およびその装置 |
CN202220732U (zh) * | 2009-11-09 | 2012-05-16 | 重庆工商大学 | 四级涡旋压缩机 |
-
2018
- 2018-04-09 JP JP2018074705A patent/JP6505906B2/ja active Active
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