JPH11141473A - スクロール型流体機械 - Google Patents

スクロール型流体機械

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JPH11141473A
JPH11141473A JP30563097A JP30563097A JPH11141473A JP H11141473 A JPH11141473 A JP H11141473A JP 30563097 A JP30563097 A JP 30563097A JP 30563097 A JP30563097 A JP 30563097A JP H11141473 A JPH11141473 A JP H11141473A
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JP
Japan
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spiral
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closed space
fixed scroll
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Application number
JP30563097A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Koitabashi
芳隆 小板橋
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動トルク(出力トルク)の変動が小さいス
クロール型流体機械を提供する。 【解決手段】 固定スクロール2の1枚の渦巻状ラップ
10と、旋回スクロールの中央部で分離した2枚の渦巻
状ラップ13とは、かみ合っている。運転の際、旋回ス
クロールは、自転を阻止されつつ圧縮機のシャフトの周
りで旋回する。これにより、流体は、a,b図のよう
に、吸入室から両渦巻状ラップ10,13間の4つの取
込圧縮室16a〜16d内に順々に取込まれる。旋回ス
クロールの旋回に伴い、c,d図のように、取込圧縮室
16a〜16dが渦巻状ラップ10,13の外周側から
中央側に移動され、中央部で合流した圧縮室16eとな
り、容積を徐々に減少して圧縮作用を行う。圧縮された
流体は、2個の吐出口17a,17bから吐出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール型流体
機械に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスクロール型圧縮機の固定スクロ
ールと旋回スクロールとのかみ合いによる作用の要点に
ついて図7を参照して説明する。
【0003】固定スクロールの1枚の渦巻部31と旋回
スクロールの1枚の渦巻状ラップ32とは、かみ合って
いる。圧縮機のシャフトが回転すると、旋回スクロール
は、自転を阻止されつつシャフトの軸心の周りで旋回
(自転せずに公転すること)する。これにより、流体
は、図7(a)に示されるように、吸入室から両スクロ
ールの渦巻状ラップ31,32間の2つの取込圧縮室3
3a,33b内に同時に取込まれる。そして、旋回スク
ロールの旋回に伴い、図7(b),(c),(d)に示
されるように、これらの取込圧縮室33a,33bが渦
巻状ラップ31,32の外周側から中央側に容積を徐々
に減少しながら移動され、中央部で合流した圧縮室34
となり、さらに容積を徐々に減少してゆき圧縮作用を行
う。圧縮された流体は、吐出口35から吐出弁を押し開
いて吐出室に吐出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のスクロール
型圧縮機では、固定スクロールの1枚の渦巻状ラップと
旋回スクロールの1枚の渦巻状ラップとをかみ合わせる
ことにより、2つの室で同時に流体の取込圧縮を行って
いる。
【0005】したがって、圧縮室の圧力変化により駆動
トルクが変動し、また、吐出量の変化により吐出圧力が
脈動し、更に、渦巻状ラップの中央部に生じる負荷が大
きい。
【0006】そこで、本発明は、前記従来のスクロール
型圧縮機の欠点を改良し、駆動トルク(出力トルク)の
変動が小さいスクロール型流体機械を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の手段を採用する。
【0008】(1)それぞれ端板に渦巻状ラップを立設
してなる固定スクロールと旋回スクロールとを互いに偏
心させ、かつ、位相をずらせてかみ合わせることにより
前記旋回スクロール又は固定スクロールの腹側と背側に
密閉空間を形成し、前記旋回スクロールを自転を阻止し
て公転させることにより前記固定スクロール外周側の吸
入口から前記腹側密閉空間と前記背側密閉空間内に取り
込まれたガスを圧縮させて前記固定スクロール中央側の
吐出口から吐出するスクロール型流体機械において、前
記旋回スクロールの腹側密閉空間と前記背側密閉空間か
らなる吸入空間を2組以上有するスクロール型流体機
械。
【0009】(2)それぞれ端板に渦巻状ラップを立設
してなる固定スクロールと旋回スクロールとを互いに偏
心させ、かつ、位相をずらせて噛み合わせることにより
前記旋回スクロール又は固定スクロールの腹側と背側に
密閉空間を形成し、前記旋回スクロールを自転を阻止し
て公転させることにより前記固定スクロール中央側の吸
入口から前記腹側密閉空間と前記背側密閉空間内に取り
込まれたガスを膨張させて前記固定スクロール外周側の
吐出口から吐出するスクロール型流体機械において、前
記旋回スクロールの腹側密閉空間と前記背側密閉空間か
らなる吐出空間を2組以上有するスクロール型流体機
械。
【0010】(3)前記固定スクロール及び前記旋回ス
クロールの各中心からそれぞれ外側に向かう前記渦巻状
ラップを少なくとも片方が2枚以上有し、かつ、前記渦
巻状ラップのパラメーターは式1の関係を有する前記
(1)又は(2)記載のスクロール型流体機械。
【0011】 旋回スクロールの旋回半径:ROR 単一スクロールの渦巻状ラップの数:n 旋回スクロールの渦巻状ラップの巻ピッチ:PO 固定スクロールの渦巻状ラップの巻ピッチ:PF 旋回スクロールの渦巻状ラップ厚:TO 固定スクロールの渦巻状ラップ厚:TF とするとき、 ROR=(PO +PF )/4n−(TO +TF )/2 …(式1) (4)前記固定スクロール又は前記旋回スクロールのい
ずれか一方に前記渦巻状ラップを複数枚形成し、他方に
前記渦巻状ラップを1枚形成した前記(1),(2)又
は(3)記載のスクロール型流体機械。
【0012】(5)前記旋回スクロールに前記渦巻状ラ
ップを複数枚形成し、前記固定スクロールに形成した1
枚の前記渦巻状ラップの中央部の両側に2個の吐出口を
開けた前記(4)記載のスクロール型流体機械。
【0013】(6)前記旋回スクロールに前記渦巻状ラ
ップを複数枚形成し、前記固定スクロールに形成した1
枚の前記渦巻状ラップの中央部に前記中央部をまたぐ1
個の吐出口を開けた前記(4)記載のスクロール型流体
機械。
【0014】(7)前記旋回スクロールに前記渦巻状ラ
ップを1枚形成し、前記固定スクロールに形成した複数
枚の前記渦巻状ラップの中央部に1個の吐出口を開けた
前記(4)記載のスクロール型流体機械。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の二つの実施の形態例につ
いて図面を参照して説明する。
【0016】まず、本発明の第1実施の形態例の2枚渦
巻スクロール型圧縮機について図1〜図4を参照して説
明する。
【0017】図1は、本実施の形態例の2枚渦巻スクロ
ール型圧縮機の断面図であり、その全体構造の要点につ
いて説明する。フロントハウジング1は、固定スクロー
ル2の前面(図1における左側面)に連結固定されてい
る。リアハウジング3は、固定スクロール2の後面に連
結固定されている。シャフト4は、メインベアリング5
によりフロントハウジング1内に回転可能に支持され、
その内端には偏心軸6が突設されている。ブッシュ7
は、偏心軸6に回転可能かつスライド可能に支持され、
その外周にはベアリング8が嵌合している。
【0018】固定スクロール2は、底板9とその内面に
一体形成された1枚の渦巻状ラップ10とを備えてい
る。そして、外壁14が渦巻状ラップ10を収容するハ
ウジングとなる。旋回スクロール11は、フロントハウ
ジング1と固定スクロール2との間に位置し、外壁14
に収容されている。旋回スクロール11も、底板12と
その内面に一体形成された渦巻状ラップ13とを備えて
いる。両スクロール2,11は、渦巻状ラップ10,1
3において互いにかみ合わされ、各渦巻状ラップ10,
13の軸線方向の端面が、対向するスクロール2,11
の底板9,12に対向されている。
【0019】吸入室15は、対向するスクロール2,1
1の渦巻状ラップ10,13の外周部間に形成され、そ
の内部には吸入口(図示せず)から冷媒ガスが吸入され
る。取込圧縮室16は、両スクロール2,11の渦巻状
ラップ10,13間に形成されている。2個の吐出口1
7は、固定スクロール2の底板9の中央付近に、かつ、
渦巻状ラップ10の中央部の両側に開けられ、取込圧縮
室16をリアハウジング3内の吐出室18に連通させ
る。吐出弁19は、吐出口17の外端部に配設され、ス
トッパ20によりその開放位置が規制される。
【0020】ブッシュ7は、ベアリング8を介してボス
21に回転可能に支持されている。周知の自転阻止機構
22は、フロントハウジング1と旋回スクロール11と
の間に介在され、フロントハウジング1に形成されて自
転阻止機構22の一部を構成する溝23と、旋回スクロ
ール11に形成されて同じく自転阻止機構22の一部を
構成する溝24は、断面円形状に形成されている。自転
阻止機構22により、旋回スクロール11は、自らの軸
心の周りでの回転を規制される。そして、旋回スクロー
ル11は、シャフト4が回転されたとき、偏心軸6によ
りブッシュ7及びベアリング8を介してシャフト4の軸
線の周りで旋回(自転せずに公転すること)する。
【0021】フロントハウジング1の左側の突出円筒部
25には、ベアリング26が嵌合され、ベアリング26
にプーリ27が支持されている。
【0022】次に、本圧縮機の動作について説明する。
プーリ27が回転すると、動力伝達機構28を介してシ
ャフト4が回転し、偏心軸6の偏心回転により、旋回ス
クロール11はシャフト4の軸心の周りで旋回する。こ
のとき、ブッシュ7が偏心軸6にスライド可能なため旋
回半径の変動が許容され、さらには自転阻止機構22の
溝23,24が断面円形状に形成されているため、旋回
スクロール11が描く軌跡は円である。これにより、流
体が吸入室15から両スクロール2,11間の吸入圧縮
室16内に取り込まれる。そして、旋回スクロール11
の旋回に伴い、この取込圧縮室16が渦巻状ラップ1
0,13の外周側から中心側に移動され、容積を徐々に
減少して圧縮作用を行う。したがって、流体は取込圧縮
室16内において次第に圧縮され、吐出口17から吐出
弁19を押し開いて吐出室18に吐出される。
【0023】次に、固定スクロール2と旋回スクロール
11とのかみ合いによる作用について図4を参照して説
明する。
【0024】固定スクロール2の1枚の渦巻状ラップ1
0と、旋回スクロール11の中央部で分離した2枚の渦
巻状ラップ13とは、かみ合っている。圧縮機のシャフ
ト4が回転すると、旋回スクロール11は、自転を阻止
されつつシャフト4の軸心の周りで旋回する。これによ
り、冷媒ガスは、図4(a),(b)に示されるよう
に、吸入室15から両スクロール2,11の渦巻状ラッ
プ10,13間の4つの取込圧縮室16a,16b,1
6c,16d内に順々に取込まれる。そして、旋回スク
ロール11の旋回に伴い、図4(c),(d)に示され
るように、これらの取込圧縮室16a,16b,16
c,16dが渦巻状ラップ10,13の外周側から中央
側に移動され、中央部で合流した圧縮室16eとなり、
容積を徐々に減少して圧縮作用を行う。圧縮された流体
は、2個の吐出口17a,17bから吐出される。
【0025】旋回スクロールの旋回位置と圧縮行程の関
係を説明する。単一スクロールの渦巻状ラップの数n=
2、旋回スクロールの渦巻状ラップの巻ピッチPO と固
定スクロールの渦巻状ラップの巻ピッチPF が等しく、
旋回スクロールの渦巻状ラップ厚TO と固定スクロール
の渦巻状ラップ厚TF が等しく、かつ、各スクロールの
渦巻状ラップ外周部の各スクロール中心からの距離が等
しい場合、旋回スクロールの2枚の渦巻状ラップをラッ
プA及びBとし、ラップAに背側密閉空間Cが形成され
る位置を基準0°とすると、 0°旋回位置:ラップAの背側密閉空間Cの圧縮開始 90°旋回位置:ラップAの腹側密閉空間Dの圧縮開始 180°旋回位置:ラップBの背側密閉空間の圧縮開始 270°旋回位置:ラップBの腹側密閉空間の圧縮開始 と、4つの密閉空間が時間間隔をおいて圧縮行程を開始
する。
【0026】ラップAの背側密閉空間Cと腹側密閉空間
Dは、旋回スクロールの旋回により中央側に移動し、圧
縮された流体は、中央部で合流して吐出口から排出され
る。ラップBの背側密閉空間と腹側密閉空間についても
同様である。
【0027】本実施の形態例の指圧線図と従来のスクロ
ール型圧縮機の指圧線図とを図5に対照して示す。従来
は、図5(b)の中央のB部のように、取込圧縮室内に
圧力が大きく低下する部分が生じて変動が激しい。しか
し、本実施の形態例は、図5(a)のように、取込圧縮
室内に圧力が大きく低下する部分が生じないため変動が
小さい。
【0028】続いて、本発明の第2実施の形態例におけ
る固定スクロールと旋回スクロールについて図6を参照
して説明する。固定スクロールは、その中心から外側に
向かう渦巻状ラップ10を3枚有する。旋回スクロール
も、その中心から外側に向かう渦巻状ラップ13を3枚
有する。
【0029】本発明の各実施の形態例においては、渦巻
状ラップの基本形状は、点対称であり、また、渦巻状ラ
ップのパラメーターは、インボリュート、円弧、楕円、
代数螺旋等を任意に採用可能である。
【0030】本発明の各実施の形態例においては、次の
ように設計変更を施すことができる。
【0031】(1)2個の吐出口を固定スクロールの渦
巻状ラップの中央部をまたぐ1個の吐出口に改造する。
【0032】(2)渦巻状ラップの枚数を2枚又は3枚
から4枚等の複数枚に増加する。
【0033】(3)固定スクロールの渦巻状ラップを複
数枚とし、旋回スクロールの渦巻状ラップを1枚とす
る。この場合、固定スクロールの渦巻状ラップの中央部
に1個の吐出口を開ける。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次の効果を奏することができる。
【0035】(1)4室以上の多数の取込圧縮室又は取
込膨張室によりガスを連続的に取込むため、吸入脈動が
小さい。
【0036】(2)取込圧縮室又は取込膨張室内の圧力
が、偏心軸の回転角にかかわらず、変動し難い。
【0037】(3)そのため、トルクの変動も小さい。
【0038】(4)前記(2)及び(3)により、旋回
スクロールの渦巻状ラップに作用するガス力の変動が小
さく抑えられ、振動及び騒音特性が向上する。
【0039】(5)固定スクロールの渦巻状ラップ又は
旋回スクロールの渦巻状ラップのいずれか一方は、全体
として一体に形成されているため、強度上有利である。
【0040】(6)圧縮又は膨張されたガスの吐出が、
2系統に分かれて交互に行われるため、吐出圧力の脈動
が小さい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態例の断面図である。
【図2】図1の線A−Aによる断面図である。
【図3】本発明の第1実施の形態例における旋回及び固
定両スクロールの渦巻状ラップの断面図であり、(a)
は旋回スクロールのもの、(b)は固定スクロールのも
のを、それぞれ示す。
【図4】本発明の第1実施の形態例における旋回及び固
定両スクロールの渦巻状ラップの相対位置の変化によ
り、冷媒ガスの取込圧縮室及び圧縮室が形成される過程
の各断面図であり、順次(a)〜(d)に示す。
【図5】スロール型圧縮機の指圧線図であり、(a)は
本発明の第1実施の形態例のもの、(b)は従来の技術
のものを、それぞれ示す。
【図6】本発明の第2実施の形態例における旋回及び固
定両スクロールの渦巻状ラップの断面図である。
【図7】従来のスクロール型圧縮機における旋回及び固
定両スクロールの渦巻状ラップの相対位置の変化によ
り、冷媒ガスの取込圧縮室及び圧縮室が形成される過程
の各断面図であり、順次(a)〜(d)に示す。
【符号の説明】
1 フロントハウジング 2 固定スクロール 3 リアハウジング 4 シャフト 5 メインベアリング 6 偏心軸 7 ブッシュ 8 ベアリング 9 底板 10 渦巻状ラップ 11 旋回スクロール 12 底板 13 渦巻状ラップ 14 外壁 15 吸入室 16,16a,16b,16c,16d 取込圧縮室 16e 圧縮室 17,17a,17b 吐出口 18 吐出室 19 吐出弁 20 ストッパ 21 ボス 22 自転阻止機構 23 溝 24 溝 25 突出円筒部 26 ベアリング 27 プーリ 28 動力伝達機構

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ端板に渦巻状ラップを立設して
    なる固定スクロールと旋回スクロールとを互いに偏心さ
    せ、かつ、位相をずらせてかみ合わせることにより前記
    旋回スクロール又は固定スクロールの腹側と背側に密閉
    空間を形成し、前記旋回スクロールを自転を阻止して公
    転させることにより前記固定スクロール外周側の吸入口
    から前記腹側密閉空間と前記背側密閉空間内に取り込ま
    れたガスを圧縮させて前記固定スクロール中央側の吐出
    口から吐出するスクロール型流体機械において、前記旋
    回スクロールの腹側密閉空間と前記背側密閉空間からな
    る吸入空間を2組以上有することを特徴とするスクロー
    ル型流体機械。
  2. 【請求項2】 それぞれ端板に渦巻状ラップを立設して
    なる固定スクロールと旋回スクロールとを互いに偏心さ
    せ、かつ、位相をずらせて噛み合わせることにより前記
    旋回スクロール又は固定スクロールの腹側と背側に密閉
    空間を形成し、前記旋回スクロールを自転を阻止して公
    転させることにより前記固定スクロール中央側の吸入口
    から前記腹側密閉空間と前記背側密閉空間内に取り込ま
    れたガスを膨張させて前記固定スクロール外周側の吐出
    口から吐出するスクロール型流体機械において、前記旋
    回スクロールの腹側密閉空間と前記背側密閉空間からな
    る吐出空間を2組以上有することを特徴とするスクロー
    ル型流体機械。
  3. 【請求項3】 前記固定スクロール及び前記旋回スクロ
    ールの各中心からそれぞれ外側に向かう前記渦巻状ラッ
    プを少なくとも片方が2枚以上有し、かつ、前記渦巻状
    ラップのパラメーターは式1の関係を有することを特徴
    とする請求項1又は2記載のスクロール型流体機械。 旋回スクロールの旋回半径:ROR 単一スクロールの渦巻状ラップの数:n 旋回スクロールの渦巻状ラップの巻ピッチ:PO 固定スクロールの渦巻状ラップの巻ピッチ:PF 旋回スクロールの渦巻状ラップ厚:TO 固定スクロールの渦巻状ラップ厚:TF とするとき、 ROR=(PO +PF )/4n−(TO +TF )/2 …(式1)
  4. 【請求項4】 前記固定スクロール又は前記旋回スクロ
    ールのいずれか一方に前記渦巻状ラップを複数枚形成
    し、他方に前記渦巻状ラップを1枚形成したことを特徴
    とする請求項1,2又は3記載のスクロール型流体機
    械。
  5. 【請求項5】 前記旋回スクロールに前記渦巻状ラップ
    を複数枚形成し、前記固定スクロールに形成した1枚の
    前記渦巻状ラップの中央部の両側に2個の吐出口を開け
    たことを特徴とする請求項4記載のスクロール型流体機
    械。
  6. 【請求項6】 前記旋回スクロールに前記渦巻状ラップ
    を複数枚形成し、前記固定スクロールに形成した1枚の
    前記渦巻状ラップの中央部に前記中央部をまたぐ1個の
    吐出口を開けたことを特徴とする請求項4記載のスクロ
    ール型流体機械。
  7. 【請求項7】 前記旋回スクロールに前記渦巻状ラップ
    を1枚形成し、前記固定スクロールに形成した複数枚の
    前記渦巻状ラップの中央部に1個の吐出口を開けたこと
    を特徴とする請求項4記載のスクロール型流体機械。
JP30563097A 1997-11-07 1997-11-07 スクロール型流体機械 Pending JPH11141473A (ja)

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