JPH03225002A - スクロール流体機械 - Google Patents

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、スクロール流体機械に係り、例えば冷凍冷房
機器などに搭載して使用されるスクロール圧縮機等につ
いて、特に低騒音、低振動を達成するのに好適なスクロ
ール流体機械に関するものである。

［従来の技術］ 従来のスクロール流体機械のスクロールラップは、例え
ば特開昭５８−１７２４０２号公報に記載されているよ
うに、根元から先端まで均一な厚さの断面形状をしてお
り、これを第４図ないし第６図を参照して説明する。

第４図は、従来のスクロール圧縮機の縦断面図、第５図
は、第４図の旋回スクロールの縦断面図。

第６図は、第４図の固定スクロールの縦断面図である。

第４図において、２１はポンプ部（圧縮機構部）、２２
はフレーム、２３は回転軸、２４はバランスウェイト、
２５は旋回スクロール、２６は固定スクロール、２７は
オルダムリング、２８はボルト、９は電動機部、１０固
定子、１１は回転子、１２は密閉容器部、１３はケース
、１４は蓋チャンバ１５は底チャンバである。

第４図に示すように、ポンプ部２１は、フレー２２を中
核とし、フレーム２２中心部に穿孔したボア内径２２ａ
に、偏心部２３ａを有する回転軸２３を摺動自在に挿入
する。該回転軸２３にはバランスウェイト２４が焼き嵌
めなどにより接合されている。

この回転軸２３の偏心部２３ａには旋回スクロール２５
のボス部２５ａの内径２５ｂが摺動自在に挿入され、該
旋回スクロール２５はオルダムリング２７を介しフレー
ム２２と接合され、オルダムリング２７およびフレーム
２２に形成されているキー溝（図示せず）と、オルダム
リング２７に形成した突起（図示せず）とを摺動自在に
嵌合することにより所期の摺動運動を行う、すなわち、
旋回スクロール２５を自転することなく公転するように
構成されている。

この旋回スクロール２５の上部には固定スクロール２６
が、互いに旋回、固定スクロールラップ２５ｄ、２６ｃ
を内側にして適宜隙間を保って組み合わされ、固定スク
ロール外周部２６ａをフレーム２２の外周部２２ｂに当
接してボルト２８により固定されてる。

このようにポンプ部２１を構成することにより、後述す
る電動機部９の回転運動により所期の圧縮機能を達成す
る。

電動機部９は、固定子１０と回転子１１とからなり、こ
の両者は適宜空隙を保って配設され、回転子１１は回転
軸２３の下部に圧入などにより嵌着されている。また、
固定子１０は、ケース１３に焼き嵌めなどにより固定さ
れ、ポンプ部２１の下部に配設されている。

密閉容器部１２は、電動機部９の固定子１０を接合する
ケース１３を中核とし、上部に電気端子１４ａ等を予め
付属した蓋チャンバ１４を、下部に底チャンバ１５を嵌
め合わせ溶接して形成される。

第５図および第６図は、上記第４図のスクロール圧縮機
の最も重要な圧縮機構部となるスクロールランプの従来
の形成例を示すものである。

すなわち、旋回スクロール２５の鏡板２５Ｇ、および固
定スクロール２６の鏡板２６ｂから、それぞれ直立して
形成された旋回、固定スクロールラップ部２５ｄ、２６
ｃの断面形状が、鏡板側から、ラップ先端にかけて均一
な厚さで形成されていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、旋回、固定スクロール２５゜２６のス
クロールラップ部２５ｄ、２６ｃの形状を、それぞれの
鏡板２５ｃ、２６ｂからラップ厚さを均一に垂直に直立
させているため、スクロールラップ側面に負荷される圧
縮力での交番荷重がラップ根元部に集中し、疲労破壊を
を誘起することになっていた。そこで、信頼性向上の面
から厳しい材料の選定が必要で、特殊な金属を採用する
ことによる材料原価の高騰、あるいは、ラップ厚さを増
加させて対応することによる必要以上の重量増加を招き
、運転振動を大きくするとともに、回転軸２３の偏心部
２３ａに加ねる旋回スクロールの重量に比例した慣性力
に起因する摺動面圧が大きくなるなどの問題について配
慮されてぃなかった・ また、一般に、精度の向上をはかるため、スクロールラ
ップ形成の最終仕上げとしてエンドミルによる切削加工
を実施しているが、その素材を鋳物あるいはプラスチッ
クのインジェクション成形に頼る場合には、ラップ成形
型の抜き勾配分が即切削代増加となり、これは、加工タ
クトの増加につながり、特に大量生産の場合、高価な精
密加工機を多数台準備する必要があり、ひいては加工費
の高騰を招いていた。

さらに、スクロールラップ部に加わる圧縮負荷は、ラッ
プを曲げる方向に内側と外側とから交互に発生し、前述
したようにその全体応力がラップ根元に集中することに
なり、圧縮機運転による疲労破壊はこの部分に発生する
恐れがある。このため、従来のスクロールラップの断面
形状では、ラップ先端からみて必要以上に厚いラップ幅
を必要とし、流体機械全体の外法形状に制限がある場合
に圧縮容積が大きく取れないといという問題があった。

　本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、材料原価、素材成形費、および加工費を
低減し、かつ、スクロールラップの断面形状の改良にと
もなう軽量化により運転振動の低減を図ったスクロール
流体機械を提供することを、その目的とするものである
。

また１本発明の他の目的は、スペース効率を高めるため
の外法寸法の制限内において圧縮容積を大きく取り、大
出力の能力を発揮させうるスクロール流体機械を提供す
ることにある。

［課題を解決すたるめの手段］ 上記目的を達成するために１本発明に係るスクロール流
体機械の構成は、それぞれの鏡板に直立して渦巻状にス
クロールラップを備えた固定スクロールおよび旋回スク
ロールを、互いに前記スクロールラップを内側にして組
み合わせるとともに、前記旋回スクロールのボス部を回
転軸の偏心部に取り付け、その旋回スクロールを自転す
ることなく公転するように構成してなるスクロール流体
機械において、前記それぞれのスクロールラップの鏡板
側の厚さを、当該スクロールラップの先端側の厚さより
大とし、前記スクロールラップの断面形状を、ほぼ台形
に形成したものである。

［作用コ 本発明によるほぼ台形のスクロールラップの断面形状は
、応力的に不必要なラップ先端部の肉厚を薄くし、応力
が集中するラップ根元部の肉厚を厚くすることにより、
疲労破壊に至る運転時の振動を低減するとともに、圧縮
容積を比較的に大きく形成できる利点がある。

スクロールラップの素材成形を鋳物による場合、あるい
はスクロールラップの形成をプラスチックのインジェク
ションで行う場合等において、それらの素材成形型の抜
き勾配にテーパーエンドミルの勾配を合致させることに
より、切削代の全体的低減が可能となり、加工タクトの
減少を図ることができる。

また、スクロールラップを形成するプラスチックの流動
性を円滑にし、成形効率を高めるとともに、ピンホール
などの内部欠陥の解消を図ることが可能となり、安定し
た強度を得ることができ、最終的には仕上げ加工を必要
としない精度に成形できる可能性がある。

さらに、断面形状をほぼ台形にしたことにより、スクロ
ールラップ部の重量は、ラップ先端側肉厚が相当に薄肉
化が可能で、全体的に軽量化が図られることにより、特
に可動部品である旋回スクロールに本発明を適用するこ
とにより、運転振動が大幅に低減する効果がある。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の
縦断面図、第２図は、第１図の旋回スクロールの縦断面
図、第３図は、第１図の固定スクロールの縦断面図であ
る。図中、第４図と同一符号のものは従来技術と同等部
分であるから、その詳細説明を省略する。

第１図において、１はポンプ部（圧縮機構部）。

２はフレーム、３は回転軸、４はバランスウェイト、５
は旋回スクロール、６は固定スクロール、７はオルダム
リング、８はボルト、９は電動機部、１２は密閉容器部
である。

第１図に示すように、ポンプ部１は、フレーム２を中核
とし、フレーム２中心部に穿孔したボア内径２ａに、偏
心部３ａを有する回転軸３を摺動自在に挿入する。該回
転軸３にはバランスウェイト４が焼き嵌めなどにより接
合されている。

この回転軸３の偏心部３ａには、旋回スクロール５のボ
ス部５ａの内径５ｂは摺動自在に挿入され、該旋回スク
ロール５はオルダムリング７を介しフレーム２と接合さ
れ、オルダムリング７およびフレーム２に形成されてい
るキー溝（図示せず）と、オルダムリング７に形成した
突起（図示せず）とを摺動自在に嵌合することにより所
期の揺動運動を行う、すなわち、旋回スクロール５を自
転することなく公転するように構成されている。

この旋回スクロール５の上部には固定スクロール６が、
互いに旋回、固定スクロールラップ５ｄ。

６ｃを内側にして適宜隙間を保って組み合わされ、固定
スクロール外周部６ａをフレーム２の外周部２ｂに当接
してボルト８により固定されている。

このようにポンプ部２を構成することにより、電動機部
９の回転運動により所期の圧縮機能を達成する。

電動機部９は、固定子１０と回転子１１とからなり、回
転子１１は回転軸３の下部に圧入などにより嵌着されて
いる。また、固定子１０は、密閉容器１２のケース１３
に焼き嵌めなどで固定され、ポンプ部２の下部に配設さ
れている。

第２図および第３図は、上記第１図のスクロール圧縮機
の最も重要な圧縮機構部となるスクロールラップの、断
面形状をほぼ台形に形成した実施例を示すものである。

すなわち、旋回スクロール５の鏡板５Ｃ１および固定ス
クロール６の鏡板６ｂから、それぞれ直立して形成され
た旋回、固定スクロールラップ５ｄ、６ｃの断面形状は
、それぞれ鏡板側が厚く、ラップの先端にかけて薄くな
るほぼ台形形状になっている。

本実施例によれば、従来の根元から先端まで均一な厚さ
のスクロールラップ形状のものに比較し。

従来よりもラップ根元の肉厚を厚くすることにより、そ
れ相応のラップ根元強度が確保でき、ラップ側面に加わ
る繰り返し応力に対する耐疲労強度を向上することがで
きる。

また、旋回スクロール５の重量は、特に高速回転時にお
いて、その重量に起因する慣性力が比例的に増加し、回
転軸３の偏心部３ａと旋回スクロール５の内径部５ｂと
の間の摺動面圧の増加を招くことになるが、スクロール
ラップの断面形状をほぼ台形化することで、当該スクロ
ールラップの重量を全体的に軽量化できるため、前記の
摺動面圧を低下させ、焼き付きなどに対する信頼性の向
上を図ることができるとともに、旋回スクロール５のス
クロールラップ部の重量の軽減は、運転振動の低下に寄
与できる。

さらに、スクロールラップ間で形成される空隙、すなわ
ち圧縮機構部の体積が、ラップを薄肉化した分拡大する
ことができることから、外法寸法に制限がある場合の適
用が可能で５例えば冷凍機用圧縮機の能力を増加させる
ことができる。

一方、生産効率的に見ると旋回、固定スクロールともに
、その素材の成形を鋳物あるいはプラスチックのインジ
ェクション成形に頼る場合には、その形成方法からみて
ラップ部に抜き勾配を必要とするが、素材の有するこの
勾配に合致したテーパー形状のエンドミルを用いること
により、従来形状の均一厚さのラップ形状のように、切
削による取り代が多くなることがなく、加工時間の大幅
な低減が可能となり、精密加工機の投資金額の縮小が図
れることも合わせて、加工費の低減ができる。

なお、上記の実施例は、本発明のスクロールラップを冷
凍機等のスクロール圧縮機に適用した例を説明したが、
本発明は、スクロール圧縮機に限らず１例えば真空ポン
プ装置、膨張機など他のスクロール流体機械にも適用で
きることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、材料原価
、素材成形費、および加工費を低減し、かつ、スクロー
ルラップの断面形状の改良にともなう軽量化により運転
振動の低減を図ったスクロール流体機械を提供すること
ができる。

また、本発明によれば、スペース効率を高めるための外
法寸法の制限内において圧縮容積を大きく取ることが可
能で、大出力の能力を発揮させうるスクロール流体機械
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の
縦断面図、第２図は、第１図の旋回スクロールの縦断面
図、第３図は、第１図の固定スクロールの縦断面図、第
４図は、従来のスクロール圧縮機の縦断面図、第５図は
、第４図の旋回スクロールの縦断面図、第６図は、第４
図の固定スクロールの縦断面図である。 １・・・ポンプ部、３・・・回転軸、３ａ・・・偏心部
、５・・旋回スクロール、５ａ・・・ボス部、５ｃ・・
・鏡板、５ｄ・・・旋回スクロールラップ、６・・・固
定スクロール、６ｂ・・・鏡板、６ｃ・・・固定スクロ
ールラップ、７・・・オルダムリング、９・・・電動機
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれの鏡板に直立して渦巻状にスクロールラッ
   プを備えた固定スクロールおよび旋回スクロールを、互
   いに前記スクロールラップを内側にして組み合わせると
   ともに、前記旋回スクロールのボス部を回転軸の偏心部
   に取り付け、その旋回スクロールを自転することなく公
   転するように構成してなるスクロール流体機械において
   、 前記それぞれのスクロールラップの鏡板側の厚さを、当
   該スクロールラップの先端側の厚さより大とし、 前記スクロールラップの断面形状を、ほぼ台形に形成し
   た ことを特徴とするスクロール流体機械。