JPH09264273A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 圧縮仕事の損失を低減すると共に、圧縮バラ
ンスが良く高性能なスクロール圧縮機を提供する。 【解決手段】 中央に吐出孔１４を有する鏡板１１にイ
ンボリュート曲線からなる渦巻き状のラップ１３を立設
させた固定スクロール７と、この固定スクロール７に向
かい合ってかみ合う鏡板１５にインボリュート曲線から
なる渦巻き状のラップ１６を立設させた揺動スクロール
８と、揺動スクロール８を固定スクロール７に対して旋
回させる駆動手段１９と、前記揺動スクロール８を固定
スクロール７に対して自転しないように公転させる継手
手段２０とを備え、前記ラップ１３，１６の各々の巻始
め先端部Ａ，Ｂの形状がトップクリアランスが０になる
ように形成され巻始めの先端部Ｂを、その半径Ｒ３が前
記吐出孔１４の半径ｒと略同一となるようなに形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は固定スクロールと
揺動スクロールとをかみ合わせて圧縮を行うスクロール
圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール圧縮機において仕事の
損失を無くすために、固定スクロールと揺動スクロール
との両ラップ間で形成される圧縮室のうち、各々のラッ
プの巻始め先端部間の隙間が最終的な吐出工程で無くな
るように、即ち、トップクリアランスが０になるように
構成したものが種々考案されている。

【０００３】例えば特開昭６３−３０９７９１号公報に
示すような構成があり、この公報を参考に従来例を説明
する。

【０００４】即ち、図７乃至図１１において、５０はハ
ウジングで、このハウジングはフロントエンドプレート
５１、リヤエンドプレート５２、シリンダプレート５３
よりなり、リヤエンドプレート５２に吸込口５４、吐出
口５５を突設するとともに、渦巻き状のラップ５６及び
鏡板５７よりなる固定スクロ一ル５８を固定し、フロン
トエンドプレート５１にクランクビン５９を有する回転
軸６０を軸支し、クランクピン５９に渦巻き状のラップ
６１及び鏡板６２よりなる揺動スクロール６３を付設
し、この揺動スクロールが固定スクロール５８に対して
自転しないようにオルダム継手６４を設けている。

【０００５】固定スクロ−ル５８のラップ５６は外側曲
線６５と内側曲線６６とで形成されている。外側曲線６
５は基礎円Ｓの半径ｂ、始点Ａのインボリュート曲線、
内側曲線６６のＥＦ間は外側曲線６５と角度π−ρ／ｂ
だけ位相をずらせたインボリュート曲線、ＤＥ間は半径
Ｒの円弧とし、外側曲線６５と内側曲線６６を接続する
接続曲線６７は半径ｒの円弧とし、始点Ａは外側曲線６
５にインボリュート始点、点Ｂは外側曲線65と接統曲線
６７の境界点で、両曲線はこの点で夫々の接線を等しく
する。点Ｃは外側曲線６５の十分外方の点、点Ｄは内側
曲線６５と接続曲線６７の境界点で、ここで半径Ｒ及び
ｒの２つの円弧は接する。点Ｅは内側曲線６６の円弧
（ＤＥ間）とインボリュート曲線ＥＦの境界点で、点Ｆ
は内側曲線６６の十分外方の点である。同じように、揺
動スクロール６３も同様である。

【０００６】固定スクロール５８のラップ５６と揺動ス
クロール６３のラップ６１との先端は夫々当接点６８，
６９で接触して圧縮空間７０を形成している。そして、
圧縮空間７０は当接点６８，６９が同一点となるように
移動して容積がゼロになるようにしている。

【０００７】このため、従来存在したいわゆるトップク
リアランスポリュームはゼロとなるから、圧縮された冷
媒は外部にすべて吐出され、圧縮機が冷媒に加えた仕事
は、すべて冷媒に与えられ、損失はなくなる。

【０００８】しかし、上記構成のスクロール圧縮機は固
定スクロール５８と揺動スクロール６３との両ラップ５
６，６１の先端の当接点６８，６９を同一点になるよう
に移動させているため、両ラップ５６，６１1に加工誤
差が生じたり、あるいは、これらのラップの相対的位直
関係が正しく組立てられていない場合には、両ラップ５
６，６１に異常なカが発生し、例えば、低圧側圧カと高
圧側圧カとの差が大きい高負荷運転時等に、上記の異常
なカは更に大きくなり、破損する問題があった。

【０００９】このため、特開平３−１４５５８５号公報
に記載され、図１２乃至図１４に示すような構成により
上記の問題に対処したものがある。

【００１０】即ち、固定スクロール７の外側曲線２４は
Ｐ１をインボリュート曲線の始点に、内側曲線２５はＰ
２をインボリュート曲線の始点にしている。揺動スクロ
ール８の外側曲線２６Ｐ３をインボリュート曲線の始点
に、内側曲線２７はＰ４をインボリュート曲線の始点に
している。始点Ｐ４の伸開角θ４は始点Ｐ１の伸開角θ
１よりも１８０度回転角度を進ませている。また、始点
Ｐ２の伸開角θ２は始点Ｐ３の伸開角θ３よりも１８０
度回転角度を進ませている。２８は固定スクロール７の
ラップ１３の外側曲線２Ａの始点Ｐ１につながる半径Ｒ
１の円弧である。２９は固定スクロール７のラップ１３
の内側曲線２５の始点Ｐ２につながる半径Ｒ２の円弧で
ある。３０は円弧２８，２９の共通の接線である。３１
は揺動スクロール８のラップ１６の外側曲線２６の始点
Ｐ３につながる半径Ｒ３の円弧である。３２は揺動スク
ロール８のラップ１６の内側曲線２７の始点Ｐ４につな
がる半径Ｒ４の円弧である。３３は円弧３１，３２の共
通の接線である。半径Ｒ１の円弧２８の中心は始点Ｐ１
から固定スクロール７の基礎円Ｓ１の近い側に引かれた
接線上にあり、同様に、半径Ｒ２の円弧２９の中心は始
点Ｐ２から固定スクロール７の基礎円Ｓ１の近い側に引
かれた接線上に、半径Ｒ３の円弧３１の中心は始点Ｐ３
から揺動スクロール８の基礎円Ｓ２の近い側に引かれた
接線上に、半径Ｒ４の円弧３２の中心は始点Ｐ４から揺
動スクロール８の基礎円Ｓ２の近い側に引かれた接線上
にある。

【００１１】そして、揺動スクロール８の円弧３２の半
径Ｒ４は固定スクロール７の円弧２８の半径Ｒ１よりも
旋回半径Ｅ分長くしている。また、固定スクロール７の
円弧２７の半径Ｒ２は揺動スクロール８の円弧３１の半
径Ｒ３よりも旋回半径Ｅ分長くした構成である。

【００１２】斯る構成によれば、固定スクロール７と揺
動スクロール８とのラップ１３，１６のインボリュート
曲線からなる外側曲線２４，２６と内側曲線２５，２７
とに夫々つながる２つの円弧が形成され、一方のラップ
の外側曲線につながる円弧と他方のラップの内側曲線に
つながる円弧とが同心円になって、トップクリアランス
ボリュームをゼロにできる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成によると、固定スクロール１３と揺動スクロール１６
とのラップ１３，１６の先端部Ａ，Ｂにおけるトップク
リアランスボリュームはゼロにできるものの、このボリ
ュームと吐出孔１４との間で生ずる無効容積については
何等対策されておらず、吐出孔１４の位置とラップ１
３，１６の先端部Ａ，Ｂの形状如何ではトップクリアラ
ンスは０とならず、また、２対の圧縮室Ｃ，Ｄの片側だ
けが吐出孔１４と早く連通してしまう可能性がある。

【００１４】例えば、上記の構成は図１５乃至図１７に
示すように、図１５→図１６→図１７と移る圧縮行程時
において、トップクリアランスボリュームが０となる図
１６の時点で片方の圧縮室Ｃが吐出孔１４と早く連通し
てしまう。この後、図１７の時点で２対の圧縮室Ｃ，Ｄ
が連通する。

【００１５】また、図１８乃至図２０に示すように、揺
動スクロール８のラップ１６の先端部Ｂに座繰りＥを形
成した場合には、座繰りＥ自体が無効容積となるばかり
でなく、図１８→図１９→図２０と移る圧縮行程時にお
いて、トップクリアランスボリュームが０となる図１９
の時点ではラップを座繰って寄せた分だけ吐出孔１４が
内方位置となるため、片方の圧縮室Ｃが吐出孔１４と早
く連通するようなことはないが、トップクリアランスは
完全に０にはなっていない。この後、図２０の時点で２
対の圧縮室Ｃ，Ｄが連通する。

【００１６】この発明は上記の間題を解決するもので、
単に、固定スクロールと揺動スクロールとのラップの先
端部におけるトップクリアランスボリュームをゼロにす
るだけでなく、このボリュームと吐出孔との間に無効容
積が生じないように構成し、吐出孔の容積を含めたトッ
プクリアランスボリュームが完全に０となるようにし、
圧縮仕事の損失を低減すると共に、２対の圧縮室の片側
だけが吐出孔と早く連通するようなことを防ぎ、圧縮バ
ランスが良く高性能なスクロール圧縮機を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、中央に吐出孔を有する鏡板にインボリュー
ト曲線からなる渦巻き状のラップを立設させた固定スク
ロールと、この固定スクロールに向かい合ってかみ合う
鏡板にインボリュート曲線からなる渦巻き状のラップを
立設させた揺動スクロールと、この揺動スクロールと固
定スクロールとで形成された複数の圧縮空間を外側から
内側へ向かって次第に縮小させて圧縮を行うように揺動
スクロールを固定スクロールに対して旋回させる駆動手
段と、前記揺動スクロールを固定スクロールに対して自
転しないように公転させる継手手段とを備え、前記固定
スクロールと揺動スクロールとの両ラップの各々の巻始
め先端部の形状がトップクリアランスが０になるように
形成されているスクロール圧縮機において、前記揺動ス
クロールの巻始めの先端部は、その半径が前記吐出孔の
半径と略同一となるような形に形成したものである。

【００１８】また、請求項２に記載のように、中央に吐
出孔を有する鏡板にインボリュート曲線からなる渦巻き
状のラップを立設させた固定スクロールと、この固定ス
クロールに向かい合ってかみ合う鏡板にインボリュート
曲線からなる渦巻き状のラップを立設させた揺動スクロ
ールと、この揺動スクロールと固定スクロールとで形成
された複数の圧縮空間を外側から内側へ向かって次第に
縮小させて圧縮を行うように揺動スクロールを固定スク
ロールに対して旋回させる駆動手段と、前記揺動スクロ
ールを固定スクロールに対して自転しないように公転さ
せる継手手段とを備え、前記固定スクロールと揺動スク
ロールとの両ラップの各々の巻始め先端部の形状がトッ
プクリアランスが０になるように形成されているスクロ
ール圧縮機において、前記揺動スクロールの巻始めの先
端部は、トップクリアランスが０になる時点で該先端部
の半径の中心が前記吐出孔の半径の中心と略同一となる
ような形に形成したものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下この発明を図１乃至図６に示
す実施例に基いて説明する。

【００２０】１は密閉容器で、この容器内には上側にス
クロ−ル圧縮要素２が、下側にこの圧縮要素を駆動する
電動要素３が夫々収納されている。４はフレームで、こ
のフレームには中央に回転軸５を軸支する軸受部６が設
けられている。スクロール圧縮要素２は固定スクロール
７と揺動スクロール８とで構成されている。固定スクロ
ール７は密閉容器１の内壁に圧接してこの容器内を高庄
室９と低圧室１０とに区画する円板状の鏡板１１と、こ
の鏡板の一方の面周縁に突出された環状壁１２と、この
環状壁で囲まれ鏡板１１に立設されたインボリュート状
またはこれに近似の曲線からなる渦巻き状のラップ１３
とで構成されている。

【００２１】固定スクロール７の鏡板１１には密閉容器
１内の高圧室９に連通する吐出孔１４が設けられてい
る。そして、固定スクロール７は環状壁１２及びラップ
１３の突出方向を下方としている。揺動スクロール８は
円板状の鏡板１５と、この鏡板の一方の面に立設された
インボリュート状またはこれに近似の曲線からなる渦巻
き状のラップ１６と、鏡板の他方の面の中央に突出され
たピン部１７とで構成されている。そして、揺動スクロ
ール８はラップ１６の突出方向を上方として、このラッ
プが固定スクロール７のラップ１３に１８０度回し、向
かい合ってかみ合うようにして内部に複数の圧縮空間１
８を形成するようにしている。１９は回転軸５の先端に
設けられて揺動スクロールのピン部１７を挿入するボス
穴で、このボス穴の中心は回転軸５の軸心と偏心して設
けられている。２０は固定スクロール７に対して揺動ス
クロール８を自転しないように円軌道上を公転させるオ
ルダム継手である。

【００２２】フレーム４の外周にはスクロール圧縮要素
２に冷媒を導く吸込通賂２１が設けられている。

【００２３】２２は密閉容器１に取付けられた吸込管
で、この吸込管は電動要素３の下方で密閉容器１内の低
圧室１０に達通している。２３は密閉容器１の上部に取
付けられた吐出管で、この吐出管は密閉容器１内の高圧
室９に連通している。

【００２４】このように構成されたスクロール圧縮機に
おいて、電動要素３を回転させると、その回転カが回転
軸５を介して揺動スクロール８に伝えられる。すなわ
ち、揺動スクロール８は回転軸５のボス穴１９にこの回
転軸の軸心に対して偏心して挿入されたピン部１７で駆
動され、オルダム継手２０で固定スクロール７に対して
自転しないように円軌道上を公転させられる。そして、
固定スクロール７と揺動スクロール８とはこれらのスク
ロールで形成された圧縮空間１８を外方から内方へ向か
って次第に縮小させ、吸込管２２から密閉容器１内の低
圧室１０に流入して電動要素３を通りフレーム４の外周
の吸込通路２１を流れる冷媒を圧縮している。この圧縮
された冷媒は固定スクロール７の吐出孔１４から高圧室
９内に吐出され、吐出管２３から密閉容器１外に吐出さ
れる。

【００２５】尚、固定スクロール７のラップ１３は基礎
円Ｓ１を基準としたインボリュート曲線で外側曲線２４
と内側曲線２５とを形成している。また、同様に揺動ス
クロール８のラップ１６は固定スクロール７の基礎円Ｓ
１と等しい半径の基礎円Ｓ２を基準としたインボリュー
ト曲線で外側曲線２６と内側曲線２７とを形成してい
る。

【００２６】ここで、前記固定スクロール７と揺動スク
ロール８との両ラップ１３，１６の各々の巻始め先端部
Ａ，Ｂの形状は、従来例の図１２乃至図１４に説明した
ように、トップクリアランスが０になるように形成され
るが、このとき、前記揺動スクロール８の巻始めの先端
部Ｂは、その半径Ｒ３が前記吐出孔１４の半径ｒと略同
一となるように形成されている。

【００２７】即ち、図４乃至図６に示すように、図４→
図５→図６と移行する圧縮行程において、トップクリア
ランスが完全に０となった瞬間である図５で明らかなよ
うに、揺動スクロール８のラップ１６の先端部Ｂの半径
Ｒ３と吐出孔１４の半径ｒとは完全に一致し、単に、固
定スクロール７と揺動スクロール８とのラップ１３，１
６の先端部Ａ，Ｂにおけるトップクリアランスボリュー
ムをゼロにするだけでなく、このボリュームと吐出孔１
４との間に無効容積が生じないように構成することがで
き、吐出孔１４の容積を含めたトップクリアランスボリ
ュームを完全に０にでき、圧縮仕事の損失を低減でき
る。

【００２８】尚、この場合、揺動スクロール８のラップ
１６の先端部Ｂと吐出孔１４とは、各々の中心が一致し
ていれば良く、吐出孔１４は先端部Ｂより小さくても同
様の効果を奏する。

【００２９】また、その直後に図６に示すように、２対
の圧縮室Ｃ，Ｄを同時に連通させると共に、高圧側とな
る吐出孔１４とも同時に連通させることができ、従来の
ように２対の圧縮室Ｃ，Ｄの片側だけが吐出孔１４と早
く連通するようなことはなくなり、圧縮バランスが良く
高性能なスクロール圧縮機を提供することができる。

【００３０】ここで、本構造の場合には、吐出孔１４を
最大限に大きく取ることが可能となるため、吐出抵抗を
抑制し、入力低減を促進することができる。

【００３１】また、図３において、他の実施例として、
前記揺動スクロール８の巻始めの先端部Ｂは、トップク
リアランスが０になる時点で該先端部Ｂの半径Ｒ３の中
心Ｏが前記吐出孔１４の半径ｒの中心Ｘと略同一となる
ように形成しても同様の作用効果を奏しうる。

【００３２】尚、本発明の実施例においては、図１２に
示すような方法でトップクリアランスを０にした場合で
説明したが、これに限定されるものではなく、他の方法
で両ラップの先端部Ａ，Ｂのトップクリアランスを０に
した上で、吐出孔１４の半径或いは中心に対応して揺動
スクロール８のラップ１６の先端部Ｂの形状を設定すれ
ば同様の効果が期待できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、単に、固定スクロールと揺動
スクロールとのラップの先端部におけるトップクリアラ
ンスボリュームをゼロにするだけでなく、このボリュー
ムと吐出孔との間に無効容積が生じないように構成し、
吐出孔の容積を含めたトップクリアランスボリュームが
完全に０となるようにし、圧縮仕事の損失を低減すると
共に、２対の圧縮室の片側だけが吐出孔と早く連通する
ようなことを防ぎ、圧縮バランスが良く高性能なスクロ
ール圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例を示すスクロール圧縮機
の断面図である。

【図２】 固定スクロールと揺動スクロールの平面図で
ある。

【図３】 固定スクロールと揺動スクロールのラップの
組み合わせを示す要部拡大図である。

【図４】 固定スクロールと揺動スクロールのかみ合わ
せを示す説明図である。

【図５】 固定スクロールと揺動スクロールのかみ合わ
せを示す説明図である。

【図６】 固定スクロールと揺動スクロールのかみ合わ
せを示す説明図である。

【図７】 従来例を示すスクロール圧縮機の断面図であ
る。

【図８】 従来例を示す固定スクロールのラップの要部
拡大図である。

【図９】 従来例を示す両スクロールのかみ合わせの説
明図である。

【図１０】 従来例を示す両スクロールのかみ合わせの
説明図である。

【図１１】 従来例を示す両スクロールのかみ合わせの
説明図である。

【図１２】 他の従来例の固定スクロールと揺動スクロ
ールのラップの組み合わせを示す要部拡大図である。

【図１３】 他の従来例を示す固定スクロールのラップ
の要部拡大図である。

【図１４】 他の従来例を示す揺動スクロールのラップ
の要部拡大図である。

【図１５】 他の従来の固定スクロールと揺動スクロー
ルの工程を示す説明図である。

【図１６】 他の従来の固定スクロールと揺動スクロー
ルの工程を示す説明図である。

【図１７】 他の従来の固定スクロールと揺動スクロー
ルの工程を示す説明図である。

【図１８】 更に他の従来の固定スクロールと揺動スク
ロールの工程を示す説明図である。

【図１９】 更に他の従来の固定スクロールと揺動スク
ロールの工程を示す説明図である。

【図２０】 更に他の従来の固定スクロールと揺動スク
ロールの工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ スクロ−ル圧縮要素 ３ 電動要素 ４ フレーム ５ 回転軸 ６ 軸受部 ７ 固定スクロール ８ 揺動スクロール １１、１５ 鏡板 １４ 吐出孔 １３、１６ ラップ １８ 圧縮空間 ２０ オルダム継手 Ａ、Ｂ 先端部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に吐出孔を有する鏡板にインボリュ
   ート曲線からなる渦巻き状のラップを立設させた固定ス
   クロールと、この固定スクロールに向かい合ってかみ合
   う鏡板にインボリュート曲線からなる渦巻き状のラップ
   を立設させた揺動スクロールと、この揺動スクロールと
   固定スクロールとで形成された複数の圧縮空間を外側か
   ら内側へ向かって次第に縮小させて圧縮を行うように揺
   動スクロールを固定スクロールに対して旋回させる駆動
   手段と、前記揺動スクロールを固定スクロールに対して
   自転しないように公転させる継手手段とを備え、前記固
   定スクロールと揺動スクロールとの両ラップの各々の巻
   始め先端部の形状がトップクリアランスが０になるよう
   に形成されているスクロール圧縮機において、前記揺動
   スクロールの巻始めの先端部は、その半径が前記吐出孔
   の半径と略同一となるような形に形成されていることを
   ことを特徽とするスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 中央に吐出孔を有する鏡板にインボリュ
   ート曲線からなる渦巻き状のラップを立設させた固定ス
   クロールと、この固定スクロールに向かい合ってかみ合
   う鏡板にインボリュート曲線からなる渦巻き状のラップ
   を立設させた揺動スクロールと、この揺動スクロールと
   固定スクロールとで形成された複数の圧縮空間を外側か
   ら内側へ向かって次第に縮小させて圧縮を行うように揺
   動スクロールを固定スクロールに対して旋回させる駆動
   手段と、前記揺動スクロールを固定スクロールに対して
   自転しないように公転させる継手手段とを備え、前記固
   定スクロールと揺動スクロールとの両ラップの各々の巻
   始め先端部の形状がトップクリアランスが０になるよう
   に形成されているスクロール圧縮機において、前記揺動
   スクロールの巻始めの先端部は、トップクリアランスが
   ０になる時点で該先端部の半径の中心が前記吐出孔の半
   径の中心と略同一となるような形に形成されていること
   をことを特徽とするスクロール圧縮機。