JPH05231350A - スクロ−ル型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、固定ラップと旋回ラップとの間に
クリアラアンスが生じるのを防止したスクロ−ル型圧縮
機を提供することを目的とする。 【構成】 密閉ケ−ス１と、所定曲線に沿う曲面からな
る固定ラップを有し上記密閉ケ−ス内に設けられた固定
スクロ−ル１４と、この固定スクロ−ルの固定ラップ１
６に噛合する旋回ラップ１２を有し上記固定スクロ−ル
に対して旋回運動自在であるとともに固定スクロ−ルと
同じ材質の材料で作られた旋回スクロ−ル８とを具備
し、上記固定ラップの最外周に位置する巻き終り端部の
内周面あるいはこの端部内周面と対応する上記旋回ラッ
プの外周面の少なくともどちらか一方には、上記所定曲
線の曲面に対して所定寸法除去された逃げ部３１が形成
されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はたとえば空気調和機の
冷凍サイクルなどに用いられる圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、冷房運転と暖房運転との切換
えが可能な空気調和機においては、圧縮機としてスクロ
−ル型圧縮機が用いられることがある。スクロ−ル型圧
縮機は周知のように密閉ケ−スを有し、この内部には固
定スクロ−ルと旋回スクロ−ルとがそれぞれのラップを
噛合させ、かつ上記旋回スクロ−ルが旋回運動自在に設
けられている。

【０００３】このような構成のスクロ−ル型圧縮機にお
いては、固定スクロ−ルと旋回スクロ−ルとの熱膨張や
被圧縮流体の負荷による変形を考慮する必要がある。と
くに、上記各スクロ−ルの曲面がインボリュ−ト曲線に
基づく曲面である場合、高速運転時の軸負荷や振動を低
減するために上記旋回スクロ−ルをアルミニウムで形成
し、固定スクロ−ルを鋳物あるいはアルミニュウムで形
成するということが多く行われている。

【０００４】上記固定スクロ−ルは密閉ケ−ス内に設け
られたフレ−ムに固定されるから、このフレ−ムとの熱
膨張率が一致しないと、上記固定スクロ−ルに応力が加
わり、その固定ラップが変形するということがあり、こ
のことはとくに固定スクロ−ルがアルミニウムで作られ
ている場合に影響が大きく、圧縮機の性能を大きく左右
することになる。

【０００５】上記密閉ケ−ス内のフレ−ムに固定して設
けられた上記固定スクロ−ルは、その設置状態によって
被圧縮流体の吐出圧（高圧）が加わったり、吸込圧（低
圧）が加わったりするから、そのことによっても変形状
態が影響を受ける。上記旋回スクロ−ルの場合には、そ
の旋回ラップが吸込圧の影響を受けるのに対し、固定ス
クロ−ルの場合には、それが受ける圧力を選択すること
ができるものの、吐出圧が加わる状態に設置された場合
には変形に対する影響が大きくなる。

【０００６】したがって、これら種々の条件を考慮に入
れて固定スクロ−ルと旋回スクロ−ルとを設計しなけれ
ば、各スクロ−ルのラップの変形によって圧縮機の性能
が大きく低下することになる。

【０００７】図４に一般的なスクロ−ル型圧縮機を示
す。図中１は密閉ケ−スである。この密閉ケ−ス１内に
は、この内部空間を上部空間部１ａと下部空間部１ｂと
に非気密状態で隔別するフレ−ム２が設けられている。
上記上部空間部１ａには電動機３が設けられている。こ
の電動機３はステ−タ４と、このステ−タ４内に回転自
在に挿入されたロ−タ５、このロ−タ５に一体的に嵌着
された回転軸６とから形成されている。

【０００８】上記回転軸６の下端部６ａには、支持孔７
が上記回転軸６の回転中心に対して所定量、偏心して形
成されている。この回転軸６の下端部６ａは上記フレ−
ム２の厚さ方向に貫通した支持孔２ａに支持されてい
る。

【０００９】上記フレ−ム２の下面側には旋回スクロ−
ル８が設けられている。この旋回スクロ−ル８は旋回鏡
板９と、この鏡板９の上面に設けられた支軸１１および
下面に形成された旋回ラップ１２とから形成されてい
て、上記支軸１１は上記回転軸６の支持孔２ａに回転自
在に挿入されている。上記旋回スクロ−ル８の旋回鏡板
９とフレ−ム２の下面との間にはオルダムリング１３が
設けられている。上記旋回スクロ−ル８は、上記回転軸
６が回転駆動されると、上記オルダムリング１３によっ
て回転が規制された状態で旋回運動するようになってい
る。

【００１０】上記旋回スクロ−ル８には固定スクロ−ル
１４が嵌め込まれている。つまり、固定スクロ−ル１４
は固定鏡板１５と、この上面に設けられた固定ラップ１
６とから形成されている。そして、この固定スクロ−ル
１４は、その固定ラップ１６を上記旋回ラップ１２に噛
合させ、これらの間に圧縮空間Ｓを形成しているととも
に、上記固定ラップ１６の最外周の上端に設けられたフ
ランジ１７を上記フレ−ム２の下面にボルト１８によっ
て接合固定されている。上記旋回ラップ１２と固定ラッ
プ１６とはたとえばインボリュ−ト曲線などの所定の曲
線に沿う曲面に形成されている。

【００１１】上記支軸１１には一端が各スクロ−ル８、
１４の中心部における圧縮空間Ｓに連通するよう第１の
吐出孔１９が穿設され、上記回転軸６には上記第１の吐
出孔１９に連通する第２の吐出孔２１が軸方向全長にわ
たって穿設されている。上記圧縮空間Ｓから吐出された
高圧流体は上部空間部１ａの上部に区画された突出室１
ｃを通って密閉ケ−ス１の上面に接続された吐出管２２
から流出する。また、図中２３は上記圧縮空間Ｓへ被圧
縮流体を供給するための供給管である。

【００１２】図５（ａ）は旋回スクロ−ル８が固定スク
ロ−ル１４に対して同図における最も右側によった状態
（この状態を旋回角度０度とする）で、同図（ｂ）は旋
回スクロ−ル８が固定スクロ−ル１４に対して同図にお
ける最も左側によった状態（この状態を旋回角度180 度
とする）を示す。各スクロ−ル８、１４のラップ１２、
１６に異常な変形などがなければ、これらラップは旋回
角度が０度および180度の状態において、Ｘ線方向に沿
う各ラップ１２、１６の内面と外面とがそれぞれ無理な
く接触した状態にある。

【００１３】ところで、図６（ａ）、（ｂ）は固定スク
ロ−ル１４が鋳鉄製で、旋回スクロ−ル８がアルミニウ
ム系の合金で作られている場合の各ラップ１６、１２間
と鏡板１５、９間のクリアランスを測定した結果を示
す。図６（ａ）は旋回スクロ−ル２の旋回角度が０度の
状態で、同図（ｂ）は180 度の状態を示す。

【００１４】その結果、旋回角度が０度のときには固定
ラップ１６の最外周に位置する巻き終り端部１６ｅの外
面と、その部分に対応する旋回ラップ１２の内面とが必
要以上に強く当たり、その結果、ラップ１２、１６の他
の部分に６〜２７ミクロンの隙間Ｃが発生することが確
認された。また、旋回スクロ−ル８と固定スクロ−ル１
４との材質が異なり、熱膨張率に差異があることで、こ
れらの変形状態に差が生じる。そのため、旋回鏡板９の
下面と固定ラップ１６の上端との間に１０〜１９ミクロ
ンのクリアラアンスＣが生じた。このようなクリアラン
スＣの発生は旋回角度180 度のときも同様に発生した。

【００１５】図７（ａ）、（ｂ）は旋回スクロ−ル８と
固定スクロ−ル１４とを、ともにアルミニウム系の合金
で形成した場合の旋回角度が０度と、180 度の場合のク
リアランスを測定した結果を示す。この場合、図７
（ａ）に示すように固定ラップ１６の外周部分が径方向
内方へ向かって傾斜する状態に変形することで、図７
（ａ）に示す旋回角度が０度の場合には、固定ラップ１
６の最外周に位置する巻き終り端部１６ｅの上部内面と
旋回ラップ１２の基端部外面都が圧接することで、各ラ
ップ１２、１６間に最大１２ミクロンのクリアランスＣ
が生じた。しかしながら、旋回鏡板８の下面と、固定ラ
ップ１６の上端との間にクリアランスＣが生じることは
なかった。ラップ１２、１６間にクリアランスが生じる
原因としては、固定スクロ−ル１４がアルミニウム系の
合金であるのに対し、この固定スクロ−ル１４が固定さ
れるフレ−ム２は通常、鋳鉄で作られるため、これらの
材質の違いによる熱膨脹率の差によって上記固定スクロ
−ル１４に歪みが生じるためであると考えられる。

【００１６】一方、図７（ｂ）に示す旋回角度が180 度
の場合には、旋回鏡板８の下面と、固定ラップ１６の上
端との間は勿論のこと、各ラップ１２、１６間にもクリ
アランスＣが生じることがなかった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上のことから、固定
スクロ−ルと旋回スクロ−ルとを同じ材質の材料で作る
とともに、固定ラップの最外周に位置する巻き終り端部
が旋回角度が０度のときに旋回ラップに必要以上に強く
当たることがないようにすれば、各ラップ間にクリアラ
ンスが生じるのを防止できるとの結論を得ることができ
た。

【００１８】したがって、この発明は、旋回角度が０度
のときであっても、各ラップ間にクリアランスが生じる
ことのないスクロ−ル型圧縮機を提供することを目的と
する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第１の発明は、密閉ケ−スと、所定曲線に沿う曲面か
らなる固定ラップを有し上記密閉ケ−ス内に設けられた
固定スクロ−ルと、この固定スクロ−ルの固定ラップに
噛合する旋回ラップを有し上記固定スクロ−ルに対して
旋回運動自在であるとともに固定スクロ−ルと同じ材質
の材料で作られた旋回スクロ−ルとを具備し、上記固定
ラップの最外周に位置する巻き終り端部の内周面あるい
はこの端部内周面と対応する上記旋回ラップの外周面の
少なくともどちらか一方には、上記所定曲線の曲面に対
して所定寸法除去された逃げ部が形成されていることを
特徴とする。

【００２０】第２の発明は、密閉ケ−スと、この密閉ケ
−ス内に設けられたフレ−ムと、アルミニウム系の合金
によって固定鏡板と固定ラップとが一体成形されてなり
上記密閉ケ−ス内に設けられる固定スクロ−ルと、この
固定スクロ−ルと同じ材質の材料で一体成形された旋回
鏡板と旋回ラップとを有しこの旋回ラップを上記固定ラ
ップに噛合させて旋回運動自在に設けられた旋回スクロ
−ルと、上記各ラップとほぼ同じ高さ寸法に設定され一
端が上記固定鏡板に固定され他端が上記フレ−ムに固定
されて上記各ラップの外周側に設けられた上記フレ−ム
と同じ材質の材料からなるスペ−サとを具備したことを
特徴とする。

【００２１】

【作用】第１の発明によれば、旋回角度が０度からほぼ
９０度の範囲では、固定ラップの最外周に位置する巻き
終り端部の内周面あるいはこの端部内周面と対応する上
記旋回ラップの外周面の少なくともどちらか一方に形成
された逃げ部によって、上記固定ラップの巻き終り端部
が旋回スクロ−ルに必要以上に強く当たるのを防止でき
る。

【００２２】上記第２の発明によれば、固定スクロ−ル
と旋回スクロ−ルとを同じ材質の材料によって形成し、
しかも固定スクロ−ルがフレ−ムと同じ材質の材料であ
ることにより、固定スクロ−ルと旋回スクロ−ルとの種
々の物理的条件に応じた変形量に大きな差が生じるのを
防止することで、各ラップ間のクリアランスの発生量を
少なくすることができる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図２を
参照して説明する。従来の技術の項で説明した部分と同
一部分には同一記号を付して説明を省略する。

【００２４】図１はこの発明の旋回スクロ−ル８と固定
スクロ−ル１４との各ラップ１２、１６が噛合し、しか
も旋回スクロ−ル８の旋回角度が０度の状態を示す。上
記旋回スクロ−ル８と固定スクロ−ル１４とは同じ材質
の材料である、たとえばアルミニウム系の合金によって
作られている。なお、上記固定スクロ−ル１４が固定さ
れる図４に示すフレ−ム２は鉄系の材料による鋳造品で
ある。

【００２５】上記固定スクロ−ル１４のラップ１６の最
外周に位置する巻き終り端部１６ｅの内周面には図５
（ａ）にθで示す範囲、つまりラップ１６の末端から時
計方向にほぼ９０度の範囲にわたって逃げ部３１が形成
されている。この逃げ部３１はインボリュ−ト曲線に沿
って形成された上記固定ラップ１６の曲面の一部を除去
することで形成されている。この実施例では、図２に鎖
線で示すように固定ラップ１６の内面を上端から下端に
ゆくにしたがって幅寸法が次第に小さくなるよう、断面
がほぼ三角形状に除去することで上記逃げ部３１が形成
されている。この逃げ部３１の上端側の除去幅ｔはほぼ
１２ミクロンとした。

【００２６】このように、固定ラップ１６に逃げ部３１
を形成すれば、旋回スクロ−ル８の旋回角度が０度〜９
０度のときに、図７（ａ）にもとづいて説明したよう
に、フレ−ム２と固定スクロ−ル１４との材質の違いに
よりこれらの熱膨張量が異なることで、上記固定スクロ
−ル１４に歪みが生じても、上記逃げ部３１によって固
定ラップ１６の最外周に位置する巻き終り端部１６ｅの
内周面に旋回ラップ１２の外周面が必要以上に強く当た
るのを防止できる。それによって、固定ラップ１６と旋
回ラップ１２との間に、圧縮機の能力低下を招くような
大きなクリアランスが生じるのを防止することができ
る。

【００２７】図３（ａ）、（ｂ）はこの発明の他の実施
例を示す。この実施例は旋回スクロ−ル８ａと固定スク
ロ−ル１４ａとが、ともにアルミニュウム系の合金によ
って形成されている。上記固定スクロ−ル１４ａの固定
鏡板１５ａは上記旋回スクロ−ル８ａの旋回鏡板９ａよ
りも大径に形成され、その周辺部、つまり各ラップ１２
ａ、１６ａの外周には、その外周を覆う状態でリング状
のスペ−サ３２の下端面が固定されている。このスペ−
サ３２は上記フレ−ム２と同じ材料、この実施例では鉄
系の材料によって上記各ラップ１２ａ、１６ａの高さ寸
法とほぼ同じ寸法に形成されていて、その上端面が上記
フレ−ム２の下面に接合固定されることになる。

【００２８】このように、旋回スクロ−ル８ａと固定ス
クロ−ル１４ａとを同じ材料で作れば、これらの熱膨張
率が同じであるから、その膨脹率の差によるクリアラン
スの発生を押さえることができる。また、固定スクロ−
ル１４ａをフレ−ム２と同じ材料で作られたスペ−サ３
２を介してフレ−ム２に取付けるようにしたことで、フ
レ−ム２と固定スクロ−ル１４ａとが材質の違いにより
熱膨張率が異なっても、その差による応力が上記スペ−
サ３２を介して固定スクロ−ル１４ａの固定鏡板１５ａ
に加わり、固定ラップ１６ａに直接的に加わることがな
い。そのため、上記固定ラップ１６の変形量を少なくで
きるから、旋回ラップ１２ａとの間に生じるクリアラン
スを小さくすることができる。

【００２９】実験によれば、図３（ａ）に示す旋回スク
ロ−ル８ａの旋回角度が０度のときには、各ラップ１２
ａ、１６ａ間のクリアランスＣは最大で５ミクロンであ
り、スペ−サ３２の上端面と８ａの旋回鏡板９ａの下面
とのクリアランスＣは４ミクロンであった。

【００３０】図３（ｂ）に示す旋回スクロ−ル８ａの旋
回角度が180 度のときには、各ラップ１２ａ、１６ａ間
のクリアランスＣは最大で４ミクロンであり、スペ−サ
３２の上端面と旋回鏡板９ａの下面とのクリアランスＣ
は４ミクロンであった。ただし、旋回角度が０度および
180 度のいずれの場合にも、固定ラップ１６ａの状態と
旋回鏡板９ａの下面との間にクリアラアンスが生じるこ
とはなかった。

【００３１】以上のことから、このような構成によれ
ば、従来に比べて固定ラップ１６ａと旋回ラップ１２ａ
との間に生じるクリアランスを十分に小さくできること
が確認された。

【００３２】なお、スペ−サ３２の上端面と旋回鏡板９
ａの下面とのクリアランスＣは、各ラップ１２ａ、１６
ａによって形成される圧縮空間Ｓの気密性を損なうもの
でないから、圧縮機の性能に影響を及ぼすことはない。

【００３３】この発明は上記各実施例に限定されるもの
でなく、種々変形可能である。たとえば、上記実施例で
は圧縮機構が密閉ケ−スの下部に設けられる構成につい
て説明したが、上部に設けられるものであってもよい。
また、各ラップの曲面はインボリュ−ト曲線以外の曲
線、たとえばサイクロイド曲線などに沿う曲面としても
よく、その点はなんら限定されない。また、逃げ部は固
定ラップの内周面でなく、旋回ラップの外周面に形成す
るようにしてもよい。また、逃げ部はラップを成形する
ときに同時に形成してもよく、ラップを形成後、切削や
研磨加工によって形成するようにしてもよい。さらに、
逃げ部を形成する範囲は固定ラップの巻き終り端から９
０度に限られず、ほぼその範囲であれば同様の効果を得
ることができると考えられる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように第１の発明は、固定ラ
ップの最外周に位置する巻き終り端部の内周面あるいは
この端部内周面と対応する上記旋回ラップの外周面の少
なくともどちらか一方に、上記各ラップを形成する所定
曲線の曲面に対して所定寸法除去することで逃げ部を形
成するようにした。

【００３５】したがって、固定スクロ−ルと旋回スクロ
−ルとが受ける種々の物理的条件が異なることで、これ
らの変形量に差が生じても、固定ラップの巻き終り端部
に可動ラップが必要以上に強く当るのを防止できるか
ら、これらラップ間にクリアランスが生じて圧縮機の性
能低下を招くようなことがない。また、第２の発明は固
定スクロ−ルをフレ−ムと同じ材料で作られたスペ−サ
を介して上記フレ−ムに固定するようにした。

【００３６】そのため、たとえば各スクロ−ルを熱間押
出し成形で容易に形成できるアルミニウム系の合金と
し、フレ−ムを鉄系の材料で作るような場合、上記スペ
−サによって上記固定スクロ−ルの固定ラップにフレ−
ムの変形が直接伝わるのを防止できるばかりか、フレ−
ムの熱膨張の影響が固定ラップに及ぶのを緩和すること
ができるから、各ラップ間に生じるクリアランスを小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の圧縮機構の部分を示す拡
大図。

【図２】同じく図１のＡ部の拡大図。

【図３】この発明の他の実施例を示し、（ａ）は圧縮機
構の旋回角度が０度の状態の拡大図、（ｂ）は180 度の
状態の拡大図。

【図４】スクロ−ル型圧縮機の一般的な構成を示す断面
図。

【図５】同じく（ａ）は旋回スクロ−ルの旋回角度が０
度のときの説明図、（ｂ）は180 度のときの説明図。

【図６】従来例を示し、（ａ）は旋回スクロ−ルの旋回
角度が０度のときの説明図、（ｂ）は180 度のときの説
明図。

【図７】他の従来例を示し、（ａ）は旋回スクロ−ルの
旋回角度が０度のときの説明図、（ｂ）は180 度のとき
の説明図。

【符号の説明】

１…密閉ケ−ス、８…旋回スクロ−ル、９…旋回鏡板、
１２…旋回ラップ、１４…固定スクロ−ル、１５…固定
鏡板、１６…固定ラップ、３１…逃げ部、３２…スペ−
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森嶋 明 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 (72)発明者 笹原 豊 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉ケ−スと、所定曲線に沿う曲面から
   なる固定ラップを有し上記密閉ケ−ス内に設けられた固
   定スクロ−ルと、この固定スクロ−ルの固定ラップに噛
   合する旋回ラップを有し上記固定スクロ−ルに対して旋
   回運動自在であるとともに固定スクロ−ルと同じ材質の
   材料で作られた旋回スクロ−ルとを具備し、上記固定ラ
   ップの最外周に位置する巻き終り端部の内周面あるいは
   この端部内周面と対応する上記旋回ラップの外周面の少
   なくともどちらか一方には、上記所定曲線の曲面に対し
   て所定寸法除去された逃げ部が形成されていることを特
   徴とするスクロ−ル型圧縮機。
2. 【請求項２】 密閉ケ−スと、この密閉ケ−ス内に設け
   られたフレ−ムと、アルミニウム系の合金によって固定
   鏡板と固定ラップとが一体成形されてなり上記密閉ケ−
   ス内に設けられる固定スクロ−ルと、この固定スクロ−
   ルと同じ材質の材料で一体成形された旋回鏡板と旋回ラ
   ップとを有しこの旋回ラップを上記固定ラップに噛合さ
   せて旋回運動自在に設けられた旋回スクロ−ルと、上記
   各ラップとほぼ同じ高さ寸法に設定され一端が上記固定
   鏡板に固定され他端が上記フレ−ムに固定されて上記各
   ラップの外周側に設けられた上記フレ−ムと同じ材質の
   材料からなるスペ−サとを具備したことを特徴とするス
   クロ−ル型圧縮機。