JPH02245487A - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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JPH02245487A
JPH02245487A JP6371489A JP6371489A JPH02245487A JP H02245487 A JPH02245487 A JP H02245487A JP 6371489 A JP6371489 A JP 6371489A JP 6371489 A JP6371489 A JP 6371489A JP H02245487 A JPH02245487 A JP H02245487A
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黒島 良一
Takao Mizuno
隆夫 水野
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佐渡 慎太郎
Koichi Hiraoka
光一 平岡
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍、空調用の冷媒圧縮機として用いられる
密閉形スクロール圧縮機のスクロール部材の歯形構造に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来のg&置は特開昭63−65187号に記載のよう
に、密閉容器内が高温、高圧の雰囲気にある高圧チャン
バ方式で、旋回スクロールの歯底側端板の背面を高圧と
低圧の中間圧力で支持する密閉形スクロール圧縮機に2
いては、周囲の圧力によって固定スクロールの歯底側端
板部と旋回スクロールの歯底側端板部が軸方向に弾性変
形する為、この変形分を考慮し、予め両スクロールの歯
底面の成る領域内にクリアランスを設け、スクロール部
材で生じる局部的な軸方向接触を防ぐものであるが、下
記の熱変形を考itしたものではなかつ九。これを第1
0図を参照して説明する。第1O図に示すように吸入配
管16より直接固定スクロール5の吸入口11にガスを
導く構造のスクロール圧縮機が、冷凍用等の目的で低蒸
発温度で使用された場合、固定スクロール部材は、吸入
配管16に直接来がっている吸入口11内の周囲温度と
、それ以外の高圧ガス雰囲気にある部分の温度とでは大
きな差異が生じる。この為相対的に低温となる吸入口1
1近傍は、固定スクロール部材が収縮し、固定スクロー
ル5の歯底側端板5aが左下がりに頑むく。ところが歯
底側端板5aに直立して同一成形されているラップ5b
は、圧縮途中のガス温度雰囲気にあるため、はとんど収
縮しておらず、このため固定スクロール5のラップ歯先
面5dは、吸入口ll寄りの部分で歯先側端板面より下
方に出張ることになる。従って初期クリアランスを有し
ていない固定スクロール5の吸入口近傍のラップ歯先面
5dと、これに対向する旋回スクロール6の−4底面4
9とが局部的に接触を起こすことになる。この現象は、
吸入ガスが液戻りの状態ではさらに顕著となり、局部接
触面にてかじりを発生する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したように従来は固定スクロールの吸入室近傍では
強い局部面圧が作用する丸め、接触部でかじりが発生し
、正常な運転が不能となるという問題があった。
本発明の目的は、ラップ歯先面での局部接触を防止する
ことにある。更に他の目的は、冷凍能力の低下を引き起
こすことが無いようにして、低蒸発温度の使用にも耐え
うる密閉形スクロール圧縮機を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する為に、旋回スクロールの歯溝底面を
、歯底側端板面よす深くして段差部を形成するか、又は
固定スクロールのラップ歯先面を歯先側端面より低くし
て段差部を形成するか、もしくはこれらの両方を形成す
ることにより、旋回スクロールの浦底側板面と固定スク
ロールの爾先側湖板面を背圧により密着させて、旋回ス
クロールの歯溝底面とこれに対向する固定スクロールの
ラップ歯先面との間に初期クリアランスを与えたもので
ある。さらにクリアランス部での圧#流体の洩れを少な
くするため、前記旋回スクロールの回置側端板面に対し
段差を設けた歯溝底面単独又は旋回スクロール全体、も
しくは固定スクロールの段差を設は九うップ膚光面単独
又は固定スクロール全体に、前記クリアランス部と同等
程度の被膜厚さを有するなじみ層を形成させ九ものであ
る〔作用〕 圧1m@停止時には、ラップ先端面に段差部の軸方向ク
リアランスを有するため、圧縮機運転後の実働状態にお
いて固定スクロールが熱変形を起こしても、ラップ先5
4面部の軸方向クリアランスは保たれるから、局部接触
を防止することができる。この構造では軸方向のクリア
ランスによる流体の洩れが発生するが、軸方向クリアラ
ンスを比較的小さくできる場合は、実用上問題とならな
い。
しかし前記クリアランスが小さくできず洩れの影響が無
視できない場合は、前記段差を設け、かつ前記段差量と
ほぼ等しい被膜厚さを有するなじみ層を段差部に形成さ
せる。それによって、固定スクロールの歯先面が熱変形
を起こしこれに対向する旋回スクロールの歯底面との間
で局部接触な起こしても、運転の初期期間で接触部のな
じみ層が消失するだけであり、その他の部分に形成され
ている被膜層は残存する。それによりなじみ運転経過後
の実働運転中は、蒸発温度の低いガスが吸込まれて固定
スクロールが熱変形を起こしても、ラップ歯先面での熱
変形は残存のなじみ層に吸収され、局部接触発生の無い
軸方向クリアランスが極小の状態で、旋回スクロールの
歯溝底面と固定スクロールのラップ歯先面とが噛合うよ
うになり、従って冷凍能力を低下することなくかじりの
発生を防止することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
第1図に示すスクロール圧縮機は、密閉容1!Sl内に
、圧縮機部2と図示されていない電動機部が収納される
。圧縮機部2は、固定スクロール部材5と旋回スクロー
ル部材6を互に噛合せて圧縮室(密閉空間)9が形成さ
12る。固定スクロール部材5は、円板状の1底側端板
5aと、これに直立レインポリウド曲線あるいはこれに
近似の曲線にて形成されたラップ5bとからなQlその
中心部に吐出口10、外周部に吸入室11を備えている
。旋回スクロール部材6は円板状の歯底側端板6aと、
これに直立し固定スクロールのラップと同一形状に形成
されたラップ6bと、歯底側端板の反ラツプ面に形成さ
れたボス61とからなっている。フレーム1zは中央部
に軸受n 12 aを形成し、この軸受部に回転軸15
が支承され、回転軸先端の偏心軸15aは、上記ボス6
1に旋回運動が可能なように挿入されている。またフレ
ーム12には固定スクロール部材5が複数本のボルト(
図示せず)によって固定され、旋回スクロール部材6は
オルダム@#413によってフレーム12に支承され、
旋回スクロール部材6は固定スクロール部材5に対して
、自転しないで旋回運動をするように形成されている。
回転軸15には下部に電、4Ill磯部(図示せず)を
直結している。固定スクロール部材5つ吸入口11には
、密閉容器1を貫通して吸入管16が接続さit、吐出
口10が開口している吐出室1aは通路17を介して下
部室1bに連通し、更に密閉容器lを貫通する吐出管(
図示せず)に連通している。
他方、旋回スクロール部材6の背面と7レーム12で囲
まれた空間20(これを「背圧室」と称する)には、吸
入圧力(低圧側圧力)と吐出圧力の中間圧力が作用する
。この中間圧力の設定は旋回スクロール6の歯底側端板
6aK細孔21を設け、この細孔21を介してスクロー
ルの背面にガスを作用させて行う。この背圧は、旋回、
固定の両スクロールで形成される複数の密閉空間内のガ
ス圧によるスラスト方向のガス力(この力は、旋回スク
ロール部材すな下方に押し下げようとする離反力となる
。)に対抗する。
上記背圧は旋回スクロール部材6を固定スクロール部材
5に押し付け、圧縮室(密閉空間)のソールと共に、両
スクロール部材の外周部の平板面である端板面のシール
をも行う。上記旋回スクロール6の歯底側湖板tsao
g溝底面部49は、他の部分より深く形成しである。
第2図は、M1図の旋回スクロールの平面図であり、旋
回スクロール6の歯底側端板6aは、歯溝寸法Pと等し
く設定された工/ドミルにより、図中の2点鎖線6pの
内側領域の歯溝底面部49を、2点鎖線6pの外側領域
である端板外局部6nよりも微小寸法分だけ深く加工さ
れている。
尚本図の場合、スクロールラップ6bの巻数は約4巻で
ある。
旋回スクロール6の歯底側端板6aに初期クリアランス
を設ける領域は、以下の範囲が適切である。即ち、固定
スクロールラップ歯先面が軸方向に変形すると考えられ
る領域には、適正な軸方向クリアランスを設けることで
あり、この範囲は次式で表わすことができる。
Vd=Rsi  ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・(1)ここで、Vd:  段差別工部の最外径の半径
Rsi:  固定スクロールの吸入室を形成する歯先#
ll版板内壁の半径 (1)式は、圧縮機の大きさに制限がある場合を示して
おり、圧縮機の大きさに制限がない場合は、VdをR3
iよりも大きく設定しても一向に差支えない。
第8図は第2図のX−X線矢尻断面図を示し、旋回スク
ロール6の歯溝底面49は、6aの外周部6n(刀ロエ
基準面)に対してΔhの寸法分だけ低く設定している。
この段差寸法は、固定スフミールのラップ−先部での熱
変形量及び、実用上可能な表面処理層の厚さを加味して
決定する。例えば、リエーブ2イト処理又は浸硫窒化処
理又は酸蝋化処理の場合は、5〜80ミクロン前後の寸
法が適度であり、またテフロンコーティングや錫メッキ
の場合は更に破膜層を厚くして、段差寸法を大きくして
も良い。
次に初期クリアランスを有する旋回スクロールを組込ん
だ圧#i機の動作を説明する。
第4図は、第1図の旋回スクロールと固定スクロールを
取出し、両スクa−ルの組合せ時の軸方向クリアランス
を示す模式図である。本実施例では、旋回スクロール6
の歯底面を含む戻口スクロールの全表面に、餞面処理が
施されている。被膜層6rは、ラップ歯先面でのクリア
ランス量と同程度の厚さを有するように形成されている
から、歯溝底面49と、外周部6nとの段差寸法関係は
変化しない。よって固定スクロール5の2ツブ歯先面5
dには、熱変形を逃げる為に必要な軸方向クリア2ンス
分は確保されているから、圧縮機運転後の実働状態にお
いて、固定スクロールが熱変形を起こしても、局部接触
を発生するまでには至らない。一方、背圧室20の中間
圧力により密着されている旋回スクロール6の端板外周
部6nと固定スクロール5のラップ歯先面外周部5nに
より成る外周摺動面上に形成されている被膜層f5r。
は、圧縮機運転の初期期間で摺動消失し、両スクロール
の素地で密着摺動する摩耗の進行のない安定摺動状態に
なる。
第5図はなじみ運転終了後の、実働状態における旋回ス
クロールと固定スクロールの噛合い状態を示す模式図で
ある。当初旋回スクロール6の端板外局部6nに形成さ
れていた被膜層はほぼ消失し、他方、歯溝底面49上に
形成されていた被膜層6rは、固定スクロール5の2ツ
ブ歯先面5dの熱変形後の形状にならない。局部接触す
る部分の被膜層のみが消失する。よって安定運転状態に
おいては、本実施例の圧縮機が低蒸発温度で使用され固
定スクロールが熱変形を起こしても、2ツブ歯先面での
熱変形量は残存のなじみ層に吸収され、局部接触の無い
軸方向クリアランスが極小の状態で、旋回スクロール歯
溝底面と固定スクロール2ブグ歯先面とが噛合うように
なり、従って、冷凍能力を低下することなく、かじり発
生を防止することができる。但しこの場合、なじみ運転
後に軸方向クリア2ンスが残らないようにする目安とし
て、 Δhr≧Δh・・・・・・・・・・・・・・・(2)こ
こで、Δhr:被膜層厚さ Δh:旋回スクロール1底段差量 が必要であるが、実用上は若干の隙間が発生しても差支
えなく、被膜層厚さΔhrは初期クリアランス量と同等
程度にするのが実用的である。
本発明によれば、圧縮機の組立直後、及びなじみ運転終
了後の何れの場合でも局部当りは発生しないから、この
局部当りによる騒音増大や入力増加を防止することがで
き、低騒音化、高性能化を図ることが可能となる。また
表面処理は旋回スクロールの外表面全体を一度に行うか
ら、処理工程の管理が容易であり、生産性向上が見込め
る。
また他の実施例として、部分的に表面処理が行える場合
は、旋回スクロール全体を表面処理する必要は無く、旋
回スクロール歯底面にのみ表面処理を行えば良い。
さらには、段差を設けた歯溝底面部のみに表面処理を行
っても良い。但しこの場合、組立直後のなじみ運転中に
は、熱変形により局部接触するラップ歯先面の被膜層の
みが消失することになるが、安定運転状態では第5図に
示す噛合い状態とまったく同一となり、同様な作用を得
ることができる。
第6図は、他の実施例を示す固定スクロール部材の平面
図であり、固定スクロール5の2ツブ歯先面5dを、ラ
ップ外周部5nより低くして段差部を形成したものであ
る。2ツブ歯先面5dを、ラップ外周部5nより低く仕
上げる範囲としては、旋回スクロールに段差を設ける場
合と同様に、次式の関係が適切である。
r、1 ’ : Rs i・・・・・・・・・・旧・・
(3)ここに、rd′:段差加工部の液外径の半径Rs
i ”固定スクロールの吸入室を形成する歯先側端板部
内壁面の半径 (3)式は圧縮機の大きさに制限がある場合を示してお
り、圧縮機の大きさに制限がない場合は、rd′をR5
iよりも大きくしても一向に差支えない図中2点鎖線5
pは段笹部の境界部を示す。固定スクロールの場合、段
差部はラップ歯先面に設けることから、境界を円形にす
るのが実用的であろう。
第7図は、第6図のX/  X/線矢視祈面図を示し、
固定スクロール5のラップ歯先面5dは、2ツブ外周部
5nに対してΔh′の寸法分だけ低く設定している。な
お、固定スクロール5のラップ外周部5n(加工基準面
)は、−様な面を保つように加工する。この段差寸法Δ
h′は、旋回スクロールの場合と同様に、固定スクロー
ルラップ1先部での熱変形量及び、実用上可能な表面処
理層の厚さを加味して決定する。例えば、リュープライ
ト処理又は浸睨虚化処理又は酸窒化処理の場合は5〜3
0ミクロン前後の寸法が適度であり、またテフロンコー
ティングや錫メッキの場合は更に被膜層を厚くして、段
差寸法を大きくしても良い。
次に初期クリアランスを有する固定スクロール部材を組
込んだ圧縮機の動作を説明する。
第8図は、第6.7図に記載の固定スクロール部材を使
用した場合の、旋回スクロール部材との組合せ軸方向ク
リアランスを示す模式図である。
本実施例では固定スクロール5の歯先面を含む固定スク
ロールの全狭面に、表面処理が施される。゛彼a=5r
は、ラップ歯先面でのクリアランス量と同程度の厚さを
有するように形成されているから、ラップ外周部5nと
、ラップ歯先面5dとの段差寸法関係は変化しない。よ
って固定スクロ−ル5のラップ歯先面5dには、熱変形
を逃げる為に必要な軸方向クリアランス分は確保されて
いるから、圧m機運転後の実働状態において、固定スク
ロールが熱変形を起こしても、局部接触を起こすまでに
は至らない。
一方、背圧室20の中間圧力により密着されている旋回
スクロール6の歯溝外局部6nと固定スクロール5のラ
ップ歯先面外周部5nより成る外周摺動面上に形成され
ている被膜7115r、は、圧縮機運転の初期期間で摺
動消失し、両スクロールの累地で密涜摺励する摩耗の進
行のない安定摺動状態になる。
第9図は、なじみ運転後の実働状態における旋回スクロ
ールと固定スクロールの噛合い状態を示す模式図である
。当初固定スクロール5のラップ外周部5nに形成され
ていた被膜層はほぼ消失し、他方、2ラグ歯先面5d上
に形成されてい友被膜層5rは、旋回スクロール6の歯
溝底面49の形状(軸方向に見た熱変形の無い一様平面
)にならい、局部接触する部分の被膜層のみが消失する
。よって安定運転状態においては、本実施例の圧縮機が
低蒸発温度で使用され固定スクロールが熱変形を起こし
ても、ラップ歯先面での熱変形外は残存のなじみ層に吸
収され、局部接触発生のない軸方向クリアランスが極少
の状態で、旋回スクロール−溝底面と固定スクロール2
ツブ膚先面とが・櫨合うようになり、従って、冷凍能力
を低下することなくかじり発生を防止することができる
。但しこの場合、なじみ運転後に軸方向クリアランスが
残らないようにする目安として、 Δhr’≧Δh′ ・・・・+11・・・・・・植4)
ここで、Δhr’:被膜層厚さ Δh′:固定スクロール歯先段差量 が必要であるが、実用上は若干の隙間が発生しても差支
えなく、被膜層厚さΔhr’は初期クリアランス量と同
等程度にするのが実用的である。
本発明は、固定スクロール部材の歯先面における段差加
工であるから、旋回スクロール部材の歯底部での段差加
工に比較して、クリアランス量の寸法管理が6易である
こと、さらには表面処理は固定スクロールの外表面全体
を一度に行うから、表面処理の管理も容易となり、生産
性向上が望める。
また他の実施例として、部分的に表面処理が行える場合
は、固定スクロール全体を表面処理する必要はなく、段
差を設けた歯先面のみに表面処理を行っても良い。但し
この場合、組立直後のなじみ運転中には、熱変形により
局部接触するラップ歯先面の被膜層のみが消失すること
になるが、安定運転状態では第9図に示す噛合い状態と
まったく同一となり、同様な作用を得ることが□できる
また、旋回スクロール部材もしくは固定スクロール部材
単独で初期クリアランを設ける他、旋回、固定両スクロ
ール部材ともに初期クリアランスを設けても同様の効果
が得られる。
また、旋回スクロール部材もしくは固定スクロール部材
単独で表面処理を施す他、旋回、固定両スクロール部材
ともに表面処理を施しても、同様の効果が得られる。
(発明の効果〕 本発明によれば、冷凍能力の低下を引き起こすことなく
、ラップ−先直での局部接触を防止することができ、ラ
ップ歯先面におけるかじり等の異常摩耗発生を防ぐこと
が出来、圧縮機信頼性及び寿命同上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1囚は本発明の一実施例を示す密閉形スクロール圧縮
機の部分縦fr面図、第2図は第1図の旋回スクロール
の平面図、第3図は第2図の旋回スクロールのX−X線
矢視断画図、第4図は第1図の旋回、固定両スクロール
の初期組合せ模式図、第5図は、第4図のなじみ運転後
の実働状態模式図、第6図は他の実施例を示す固定スク
ロールの平面図、第7図は第6図の固定スクロールのX
/−X′線天視断面図、第8図は第6図の固定スクロー
ルを用いた場合の旋回、固定両スクロールの初期組合せ
模式図、第9図は第8図のなじみ運転後の実働状態模式
図、第10図は従来の密閉形スクロール圧縮機の部分断
面図である。 5・・・固定スクロール  5a・・・跳板部  6・
・・旋回スクロール  6a・・・跳板部  49・・
・旋回スクロールの歯溝底面部  5d・・・固定スク
ロールのラップ歯先面  5r、6r・・・被膜層。 J1圀 第50 第70 5  固ケ、170−;し りn ;シ・す7′毛^シL+旨)外10べ釜μ5ベ 
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Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1.  1.密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機をフレ
    ームに支承した回転軸を介して連設して収納すると共に
    、密閉容容室を圧縮機構室と電動機室とに区画し、スク
    ロール圧縮機は、円板状端板に渦巻状のラップを直立す
    る固定スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラッ
    プを互に内側にして噛合せ、旋回スクロールの端板背面
    に中間的圧力を導入して旋回スクロールを固定スクロー
    ルに押圧し、旋回スクロール部材を自転することなく固
    定スクロール部材に対し旋回運動させ、固定スクロール
    部材には中心部に開口する吐出口と、外崗部に開口する
    吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロール
    部材にて形成される圧縮空間を中心に移動させ容横を滅
    少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを上部容器室
    に吐出するスクロール圧縮機において、旋回スクロール
    の歯溝底面を端板外周部の壁面より深く段差部を形成し
    たことを特徴とするスクロール圧縮機。
  2.  2.段差部と同程度の被摸厚さを有するなじみ層を少
    なくとも歯溝底面に表面処理したことを特徴とする請求
    項1記載のスクロール圧縮機。
  3.  3.旋回スクロール部材全表面に段差部と同程度の被
    膜厚さを有するなじみ層を表面処理し、なじみ運転によ
    り旋回スクロール端板外周部の壁面のなじみ層を摩耗さ
    せてなることを特徴とする請求項4記載のスクロール圧
    縮機。
  4.  4.密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機をフレ
    ームに支承した回転軸を介して通設して収納すると共に
    、密閉容器室を圧縮機構室と電動機室とに区画し、スク
    ロール圧縮機は、円板状端板に渦巻状のラップを直立す
    る固定スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラッ
    プを互に内側にして噛合せ、旋回スクロールの端板背面
    に中間的圧力を導入して旋回スクロールを固定スクロー
    ルに押圧し、旋回スクロール部材を自転することなく固
    定スクロール部材に対し旋回運動させ、固定スクロール
    部材には中心部に開口する吐出口と、外周部に開口する
    吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロール
    部材にて形成される圧縮空間を中心に移動させ容積を減
    少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを上部容器室
    に吐出するスクロール圧縮機において、固定スクロール
    の端板のラップ外周部に突出壁を形成し、この突出壁の
    壁面よりラップ歯先面を低く段差部を形成したことを特
    徴とするスクロール圧縮機。
  5.  5.段差部と同程度の被膜厚さを有するなじみ層を少
    なくとも固定スクロールのラップ歯先面に表面処理した
    ことを特徴とする請求項4記載のスクロール圧縮機。
  6.  6.固定スクロール部材全表面に段差部と同程度の被
    膜厚さを有するなじみ層を表面処理し、なじみ運転によ
    り固定スクロール端面部外周の突出壁面のなじみ層を摩
    耗させてなることを特徴とする請求項4記載のスクロー
    ル圧縮機。
  7.  7.表面処理とし、リューブライト処理、又は浸硫窒
    化処理、又は酸窒化処理、又はテフロンコーティング、
    又は錫メッキを施したことを特徴とする請求項2,3,
    5,6のうちいずれか一つに記載のスクロール圧縮機。
  8.  8.旋回スクロールの歯溝底面の段付加工部の範囲と
    して、 Vd≒Rsi ここで、Vd:段付加工部の最外部の半径 Rsi:吸入室を形成する固定スクロー ルの歯底側端板部内壁面の半径 の寸法関係にあることを特徴とする請求項1記載の密閉
    形スクロール圧縮機。
  9.  9.固定スクロールのラップ歯先面の段付加工部の範
    囲として、 Vd′≒Rsi ここで、Vd′:段付加工部の最外部の半径Rsi:吸
    入室を形成する固定スクロー ルの歯底側端板部円壁面の半径 の寸法関係にあることを特徴とする請求項4記載のスク
    ロール圧縮機。
JP1063714A 1989-03-17 1989-03-17 スクロール圧縮機 Expired - Fee Related JP2755413B2 (ja)

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