JPH062672A - スクロール式流体機械 - Google Patents

スクロール式流体機械

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JPH062672A
JPH062672A JP4178895A JP17889592A JPH062672A JP H062672 A JPH062672 A JP H062672A JP 4178895 A JP4178895 A JP 4178895A JP 17889592 A JP17889592 A JP 17889592A JP H062672 A JPH062672 A JP H062672A
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JP
Japan
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scroll
spiral
insertion groove
sealing material
material insertion
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Application number
JP4178895A
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English (en)
Inventor
Takayuki Ota
孝幸 太田
Katsuyuki Fukuhara
克之 福原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 揺動スクロールの首振り現象による固定スク
ロールとの衝突を防止すること。 【構成】 揺動スクロール2のうず巻体2aの外周部分
の先端部2dの高さを若干低くする。 【効果】 揺動スクロールが首振りを起しても、上記先
端部が固定スクロールの底面に衝突することがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば冷凍用あるい
は空調用の圧縮機や産業用のポンプ,ブロワ等に利用さ
れるスクロール式流体機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図12は従来のスクロール式流体機械を
示す断面側面図、図13はその動作を示す要部の平面断
面図である。図12において、1は固定スクロールで、
図13のようなうず巻体1aを有する。2は揺動スクロ
ールで、図13のようなうず巻体2aを有する。3はう
ず巻体1aと2aとで形成される略三日月形を成す圧縮
室、4は圧縮室3で圧縮された流体を吐出する吐出口、
16はうず巻体1a,2aの先端部に設けられたシール
材挿入溝、5はシール材挿入溝16に挿入され圧縮室3
を密閉するシール材、6は揺動スクロール軸、7は揺動
スクロール軸6を支持する揺動スクロール軸受で、揺動
スクロール2のエンドプレート2bの下面に設けられた
軸筒部2cの内側に設けられている。
【0003】8は揺動スクロール軸6と互いに偏心して
連結されるクランク軸、9は上記偏心による揺動運動の
遠心力に対するバランスを補償するためのバランサ、1
0はクランク軸受、11は電動機、12はクランク軸8
に回転を伝える回転軸としての電動機軸、13は全体を
収容するハウジングで、固定スクロール1、クランク軸
受10、電動機11等が固定されている。14はオルダ
ムリングで、揺動スクロール2とハウジング13と互い
に直交する方向に摺動可能に係合されており、揺動スク
ロール2の自転を阻止する様に成されている。
【0004】次に動作について説明する。電動軸12に
連結されたクランク軸8に、揺動スクロール軸6を偏心
保持した状態で電動機11を駆動する。揺動スクロール
2は回転防止の為に設けられたオルダムリング14によ
り自転することなく揺動運動させられる。これによって
揺動スクロール2のうず巻体2aと固定スクロール1の
うず巻体1aとが偏心してかみ合い、2つ以上の圧縮室
3を形成する。図13に示す様に、揺動スクロール2が
0°〜360°の範囲で矢印で示す様に回転運動、すな
わち揺動運動を行うと、周辺部に形成された圧縮室3が
うず巻体1a,2aの中央方向へ揺動し、これによって
流体の圧縮が行なわれる。
【0005】このようにスクロール式流体機械は構成さ
れており、揺動スクロール軸受7は揺動スクロール2の
エンドプレート2bに設けられた軸筒部2cまたはエン
ドプレート2bの内部に設けられているが、揺動スクロ
ール2自体の重心は揺動スクロールの中心にないため、
スクロール軸受7を中心に図14に示すように、首振り
現象が発生し、偏心の最も大きい揺動スクロール2のう
ず巻体2aの最外周翼先端が固定スクロール歯底に当り
騒音を発したり、摩耗や動作不良が発生する等の問題点
があった。
【0006】また、スクロール式流体機械の圧縮原理に
基づき、吸入側すなわちうず巻体1a,2aの外周部に
比べ、吐出側すなわちうず巻体1a,2aの中心部に近
づくほど高温となる。その主要因は圧縮熱およびシール
材5の摺動摩擦熱によるものであり、特にドライタイプ
(オイルフリー)のスクロール式流体機械ではその影響
が激しいため、前述の吸入側、吐出側の温度差が顕著に
現われる。この温度差によってうず巻体1a,2aの翼
部の熱膨張差が生じうず巻体1a,2aの中心部翼高さ
が外周部に比べ高くなり、その結果、うず巻体1a,2
a中心部の翼接触面圧が外周部より大きくなる。極端な
場合、うず巻体外周部の接触面が離れ、可動側うず巻体
2aの翼が不安定となり、異常振動又は衝突音等が発生
し、さらには寿命低下の主要因となる。以上の問題解決
がスクロール式流体機械(特にドライタイプ)の品質お
よび寿命改善のために不可決とされている。
【0007】上述した翼の接触防止については、従来よ
り、例えば特開平3−264789号公報においては、
翼の質量に応じた遠心力の作用による外周側への変形の
低減及び外周側巻終り部におけるエンドプレートへの応
力集中低減のために、うず巻体2aの巻終り端部分の高
さを漸次小さくする手段が採られている。
【0008】また、うず巻体翼部の熱膨張による変形対
策としては従来より例えば特開昭63−212787号
公報においては、圧縮熱によりうず巻体1a、2a及び
うず巻体1a,2aの中心から外周にわたって摺接部の
クリアランスに大きな差を生じさせないことを目的とし
て、シール材5の突出高さ(厚さ)が中心部より外周部
の方が高くなる様に形成するようにしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のスクロール式流
体機械は以上のように構成されているので、上記特開平
3−264789号公報に示された翼質量の軽減と応力
集中点の分散を目的とした上記手段では翼端部における
うず巻体2aの高さは外周巻終り端で付け根部分(エン
ドプレート2b)にまで近接させる必要がある。即ち、
うず巻体2aの高さをゼロ近くまで小さくする必要があ
る。このため流体が漏洩してうず巻体の圧縮機能を低下
させ、ポンプ等に適用する場合は装置が大型化する等の
問題点があった。
【0010】また、上記特開昭63−212787号公
報に示される技術では、うず巻体1a,2aやシール材
5の環境温度の熱膨張により、シール材5のシール材挿
入溝内における背面空間が失われ、このため、摺接部が
必要以上の面圧を受けることがあり、摺接部のクリアラ
ンス乃至接触面圧の設定が極めて困難であるという問題
点があった。
【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、揺動スクロールの首振り現象が
発生しても、固定スクロールとの衝突を有効に防止でき
るスクロール式流体機械を得ることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るス
クロール式流体機械は、うず巻体外周部翼の高さを同一
翼面の中心部の高さより若干低くしたものである。
【0013】請求項2の発明に係るスクロール式流体機
械はシール材の背面空間をうず巻体外周部より中心部を
大きくすると共に、シール材挿入溝に流体の導入口を設
けたものである。
【0014】請求項3の発明に係るスクロール式流体機
械はうず巻体外周部に位置するシール材厚さを、中心部
より厚くすると共に、シール材挿入溝に流体の導入口を
設けたものである。
【0015】請求項4の発明に係るスクロール式流体機
械は、うず巻体外周部のシール材挿入溝深さを中心部よ
り浅くしたものである。
【0016】
【作用】請求項1におけるスクロール式流体機械は、揺
動スクロールのうず巻体の最外周部翼高さを同一翼面よ
り低くしたことにより、揺動スクロールの首振り現象に
よる固定スクロールとの衝突が防止できると共に、圧縮
能力が低下することもない。
【0017】請求項2におけるスクロール式流体機械
は、翼中心部と外周部に位置するシール材の背面空間を
外周部より中心部を大きくしたことにより、熱膨張によ
る可動翼不安定性が低減され、低騒音、長寿命化が可能
となる。また熱膨張によりシール材の背面空間が失われ
ても、シール材挿入溝内に高圧流体が導入されるので適
度な背面圧力が生じ、シール性が保持される。
【0018】請求項3におけるスクロール式流体機械は
翼中心部と外周部のシール材の厚さを異らせると共にシ
ール材挿入溝に流体を導入することにより、熱膨張によ
る可能翼不安定性が低減され、低騒音、長寿命化が可能
となると共に導入された流体により背面圧力が得られ、
シール性が得られる。
【0019】請求項4におけるスクロール式流体機械
は、翼中心と外周部のシール材挿入溝深さを異らせたこ
とにより熱膨張による可動翼不安定性が低減され、低騒
音、長寿命化が可能となる。
【0020】
【実施例】
実施例1.以下、請求項1の発明の一実施例を図につい
て説明する。図1においては、図12と対応する部分に
は同一符号を付して説明を省略する。図1、図2、図
3、図4において2dは揺動スクロール2のうず巻体2
aの最外周部翼高さを同一翼面より図3に示すようにl
1 だけ若干低くしたスクロール翼である。このスクロー
ル翼2dは図4のように、うず巻体2aの最外周の略1
/4の長さを有している。
【0021】次に動作について説明する。電動軸12に
連結されたクランク軸8に揺動スクロール軸6を偏心保
持した状態で電動機11を駆動する。揺動スクロール2
は回転防止のために設けられたオルダムリング14によ
り自転することなく揺動運動させられる。揺動スクロー
ル2のうず巻体(第2のうず巻体)2aと固定スクロー
ル1のうず巻体(第1のうず巻体)1aとが偏心してか
み合い、2つ以上の圧縮室3を形成する。揺動スクロー
ル2が揺動運動すると、周辺に形成された圧縮室3がう
ず巻体1a,2aの中央方向に移動し、流体の圧縮が行
なわれる。
【0022】この際、揺動スクロール2は偏心運動によ
って生じる遠心力及び、圧縮室3の移動により発生する
うず巻体1a,1bの内、外周の圧力差により図14に
示す様な首振り現象が生じる。しかしながら揺動スクロ
ール2のうず巻体2aにおいて首振り量の最も大きい先
端部をスクロール翼2dの様にl1 だけ低くしたため、
固定スクロール1の底面(エンドプレート)との衝突を
防ぐことができる。
【0023】次にl1 の設定について説明する。揺動ス
クロール2の首振り量は揺動スクロール軸受7の許容調
心角θ1 より決定されることから、先端部の最も大きい
首振り量H(図14参照)は、うず巻体2aの最外周半
径をr1 とすると、 H=r1 tan(θ1 )・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) 許容調心角θ1 は一般に玉軸受で0度6分である。うず
巻体2aの最外周半径r1 と高さl2 との比率xを r1 /l2 =x ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) として(1)式を整理すると、 H=0.0017l2 ・x ・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
【0024】揺動スクロール2の先端部と固定スクロー
ル1の底面との衝突を防ぐには、首振り量Hをl1 によ
って回避すれば良く、即ち、 l1 >H ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) とすれば良い。例えば(x=2)をうず巻体2aの最外
周半径r1 と高さl2 の一般的な比率と仮定すると、 l1 >0.0034l2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・(5) となり、翼高さl2 に対しl1 が設定される。
【0025】以上のように、翼高さl2 に対してl1
極めて微量で良く、しかもうず巻体2aの先端部のスク
ロール翼2dの役割は圧縮室3形成の初期過程を果し、
つまり、2d機能時の圧縮室3については、外部流体又
は外気との圧力差は無く、もしくは極めて微少であり、
流体が漏洩することがない。なお、図1〜図3において
は判りやすくするためにl1 を比較的大きく図示してい
るが、実際にはl1 はl2 より僅かに小さくてよい。次
に請求項2〜5の発明の実施例について説明する。
【0026】実施例2.図5はシール材5の形状を示
し、図6はうず巻体1a,2aのシール挿入溝16に挿
入されたシール材5の状態を直線上の置き換えて展開図
示したものである。図中h1 〜h5 はそれぞれシール材
5の厚さを表し、その寸法はh1 <h2 <h3 <h4
5 の関係であり、渦巻中心部から外周部へ向うにつ
れ、徐々に厚さが増加する。m1 はシール材挿入溝16
の深さで、ここでは中心部と外周部とで一定である。従
って、図5に示すように、シール材挿入溝16にシール
材5を挿入した状態ではシール材5の背面空間5aは中
心部程大きく形成される。また、シール材挿入溝16の
端部には流体の導入口15が設けられている。
【0027】上記構成によれば、翼中心部の温度上昇に
より、うず巻体1a,2a高さが増加しても、シール材
5背面空間5aの存在により、必要以上の面圧が生じな
い構造が得られる。さらに翼中心部の背面空間5aに
は、図7に示すように、シール材挿入溝16の先端部に
設けた導入口15より高圧流体が流入するので、シール
材5の背面圧力によりシール性は維持される。図8
(a)〜(d)は導入口15の種々の変形例を示すもの
である。
【0028】実施例3.図9はシール材5の厚さをh1
で一定とし、シール材挿入溝16の深さを中心部から外
周部に向ってm1 >m5 と徐々に浅くなるようにしたも
のである。従って、背面空間5aは中心部に向って大き
くなるように形成される。
【0029】実施例4.図10はシール材挿入溝16の
中心部の深さm1 を急激に深くしたもので、他は図9と
同一構成である。
【0030】実施例5.図11はシール材5の深さを図
5の場合と逆にh1 >h5 とすると共に、シール材挿入
溝16の深さをm1 >m5 とすることにより中心部の背
面空間5aを大きくしたものである。
【0031】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、うず巻体外周部の翼高さを同一翼面高さより若干低
く、設定する構成としたので揺動スクロールの首振り現
象が発生した場合でも固定スクロールとの衝突を防止で
きるので低騒音化が可能となる効果がある。
【0032】また、請求項2の発明は、シール材の背面
空間を外周部より中心部で大きくすると共に、シール材
挿入溝に流体の導入口を設ける構成とした。
【0033】請求項3の構成はシール材の厚さを中心部
で小さくすると共にシール材挿入溝に流体の導入口を設
ける構成とした。
【0034】従って、請求項2,3の発明によれば、熱
膨張による可動翼不安定性が低減され、低騒音、長寿命
化が可能となる。また熱膨張によりシール材の背面空間
が失われても、シール材挿入溝内に高圧流体が導入され
るので適度な背面圧力が生じ、シール性を保持できる効
果がある。
【0035】請求項4の発明によれば、シール材挿入溝
を中心部に向って深くする構成としたので、熱膨張によ
る可動翼不安定性が低減され、低騒音、超寿命化が可能
となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1によるスクロール式流体機
械を示す断面側面図である。
【図2】同機械に用いられる揺動スクロールの斜視図で
ある。
【図3】上記揺動スクロールの断面側面図である。
【図4】上記揺動スクロールの平面図である。
【図5】実施例2によるシール材の形状を示す斜視図で
ある。
【図6】実施例2によるシール材挿入状態を示す斜視図
である。
【図7】実施例2の動作を示す要部の断面正面図であ
る。
【図8】導入口の変形例を示す斜視図である。
【図9】実施例3によるシール材挿入状態におけるシー
ル材挿入溝部を示す斜視図である。
【図10】実施例4によるシール材挿入状態におけるシ
ール材挿入溝部を示す斜視図である。
【図11】実施例5によるシール材挿入状態におけるシ
ール材挿入溝部を示す斜視図である。
【図12】従来のスクロール式流体機械を示す断面側面
図である。
【図13】同機械の動作を示す要部の断面平面図であ
る。
【図14】同機械の揺動スクロールの首振り現象を説明
する断面側面図である。
【符号の説明】
1 固定スクロール 1a うず巻体(第1のうず巻体) 2 揺動スクロール 2a うず巻体(第2のうず巻体) 3 圧縮室 5 シール材 5a 背面空間 15 導入口 16 シール材挿入溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定スクロールに設けた第1のうず巻体
    と揺動スクロールに設けた第2のうず巻体とがかみ合っ
    た状態で上記揺動スクロールが揺動することにより、上
    記第1及び第2のうず巻体が形成する圧縮室内の流体を
    圧縮するようにしたスクロール式流体機械において、上
    記第2のうず巻体の外周部先端部分の高さを他の部分の
    高さより若干低くしたことを特徴とするスクロール式流
    体機械。
  2. 【請求項2】 固定スクロールに設けた第1のうず巻体
    と揺動スクロールに設けた第2のうず巻体とがかみ合っ
    た状態で上記揺動スクロールが揺動することにより、上
    記第1及び第2のうず巻体が形成する圧縮室内の流体を
    圧縮するように成され、上記第1のうず巻体が上記揺動
    スクロールと摺接する部分及び上記第2のうず巻体が上
    記固定スクロールと摺接する部分にはシール材挿入溝が
    設けられ、このシール材挿入溝にシール材が挿入された
    スクロール式流体機械において、上記シール材挿入溝に
    おける上記シール材の背面空間を上記第1及び第2のう
    ず巻体の外周部より中心部に向って徐々に大きくすると
    共に、上記シール材挿入溝に上記流体の導入口を設けら
    れたことを特徴とするスクロール式流体機械。
  3. 【請求項3】 固定スクロールに設けた第1のうず巻体
    と揺動スクロールに設けた第2のうず巻体とがかみ合っ
    た状態で上記揺動スクロールが揺動することにより、上
    記第1及び第2のうず巻体が形成する圧縮室内の流体を
    圧縮するように成され、上記第1のうず巻体が上記揺動
    スクロールと摺接する部分及び上記第2のうず巻体が上
    記固定スクロールと摺接する部分にはシール材挿入溝が
    設けられ、このシール材挿入溝にシール材が挿入された
    スクロール式流体機械において、上記シール材の厚さを
    上記第1及び第2のうず巻体の中心部より外周部に向っ
    て徐々に厚くすると共に、上記シール材挿入溝に上記流
    体の導入口を設けられたことを特徴とするスクロール式
    流体機械。
  4. 【請求項4】 固定スクロールに設けた第1のうず巻体
    と揺動スクロールに設けた第2のうず巻とがかみ合った
    状態で上記揺動スクロールが揺動することにより、上記
    第1及び第2のうず巻体が形成する圧縮室内の流体を圧
    縮するように成され、上記第1のうず巻体が上記揺動ス
    クロールと摺接する部分及び上記第2のうず巻体が上記
    固定スクロールと摺接する部分にはシール材挿入溝が設
    けられ、このシール材挿入溝にシール材が挿入されたス
    クロール式流体機械において、上記シール材挿入溝の深
    さを上記第1及び第2のうず巻体の外周部より中心部に
    向って徐々に深くするようにしたことを特徴とするスク
    ロール式流体機械。
JP4178895A 1992-06-15 1992-06-15 スクロール式流体機械 Pending JPH062672A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5807088A (en) * 1995-05-23 1998-09-15 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Scroll type compressor with chamfered scroll wall
JP2014231833A (ja) * 2013-04-30 2014-12-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 スクロール圧縮機

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