WO2013021545A1 - スクロール部材及びスクロール型流体機械 - Google Patents
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- F04C23/008—Hermetic pumps
Definitions
- the present invention relates to a scroll type fluid machine used as a compressor or an expander.
- a step portion is provided on each of the distal end side and the proximal end side of the spiral wraps of the pair of fixed scrolls and the orbiting scroll.
- a compressor has been proposed for three-dimensional compression in the circumferential direction and the height direction of the spiral wrap by making the wrap height higher than the center wrap height on the outer peripheral end side of the spiral wrap than the stepped portion. (For example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Since this compressor can be compressed not only in the circumferential direction of the spiral wrap but also in the height direction of the wrap, the displacement can be increased and the compressor capacity can be increased.
- This compressor called a three-dimensional scroll compressor, can be made smaller and more compact and lighter than a compressor having the same capacity.
- the scroll compressor performs compression of the fluid in the compression chamber by gradually reducing the volume of the compression chamber formed between the laps by revolving orbiting the orbiting scroll with respect to the fixed scroll.
- the fixed scroll wrap (fixed wrap) and the orbiting scroll wrap (orbiting wrap) slide, and the fixed wrap receives a load from the orbiting wrap and the orbiting wrap receives the load from the fixed wrap.
- This load is called tooth surface load.
- the orbiting scroll 100 (or fixed scroll) is provided with a stepped portion. In particular, as shown in FIG.
- the present invention has been made based on such a problem, and an object thereof is to provide a scroll member capable of avoiding stress concentration at the base of the stepped portion.
- An object of this invention is to provide the scroll type fluid machine which can maintain high reliability over a long period of time by providing such a scroll member.
- the scroll member of the present invention is provided on the end plate, a spiral wrap standing on one side surface of the end plate and extending from the center side toward the outer peripheral end side, and the tip end side of the wrap.
- a distal end side step portion whose center side is lower than the outer peripheral end side, and a proximal end step portion provided on the proximal end side of the wrap, the center side being higher than the outer peripheral end side.
- This scroll member can be three-dimensionally compressed in the circumferential direction and the height direction of the wrap.
- the scroll member is characterized in that a thinning portion is provided in a predetermined meshing range from a lap meshing start position at one or both of the front end side stepped portion and the proximal end stepped portion.
- the scroll member of the present invention by providing a thinned portion in a predetermined meshing range, it is possible to prevent the counterpart lap from coming into contact with its own lap in the meshing range. By doing so, it is possible to avoid stress concentration at the base of the stepped side portion.
- the scroll member of the present invention can be applied to one or both of the orbiting scroll and the fixed scroll.
- the scroll member according to the present invention is applied to the orbiting scroll, it is possible to avoid the fixed scroll lap that is engaged with the other side from contacting the lap of the orbiting scroll at the front end side step portion (base end side step portion).
- the thinning portion when the thinning portion is provided in the tip side step portion, the thinning portion can be provided in the entire region in the height direction from the tip of the wrap to one side surface of the end plate.
- the thinned portion can be provided in a specific region from the tip of the wrap to a predetermined position in the height direction.
- a thinning part can be provided also in the front of the circumferential direction rather than a meshing start position.
- the thickness reduction part can reduce height as it leaves in the peripheral direction from a meshing start position.
- the amount of thinning can be reduced as the distance from the meshing start position increases in the circumferential direction, or can decrease as the distance from the tip end of the wrap increases in the height direction.
- the scroll member of the present invention described above can be applied to a scroll type fluid machine.
- this scroll type fluid machine is fixed to the housing side, a main shaft rotatably supported in a housing forming an outer shell, a turning scroll rotatably connected to a position offset with respect to the center of the main shaft.
- a fixed scroll that forms a compression space for compressing fluid between the orbiting scroll and the orbiting scroll, and one or both of the orbiting scroll and the fixed scroll are made of the scroll member described above.
- the fluid machine of the present invention is implemented as a compressor or an expander, and all are common in that they include the above-described housing, main shaft, orbiting scroll, and fixed scroll.
- Scroll scroll type fluid machine may be composed of different materials for orbiting scroll and fixed scroll.
- a lightweight aluminum alloy is used for the orbiting scroll on the moving side, and an iron alloy having high mechanical strength is used for the fixed scroll.
- an example is shown in which an aluminum alloy is used for the orbiting scroll and an iron alloy is used for the fixed scroll.
- the orbiting scroll made of a material having high mechanical strength is used.
- the scroll member of the present invention is provided with a thinned portion, it avoids the stress from concentrating on the base of the stepped portion on the tip side by avoiding the contact of the mating wrap in a predetermined meshing range.
- a scroll type fluid machine including this scroll member can maintain high reliability over a long period of time.
- FIG. 1 It is sectional drawing which shows schematic structure of the scroll compressor in this Embodiment. It is a figure which shows the meshing state of a fixed scroll and a turning scroll, Comprising: It is sectional drawing in the surface along a main axis
- (A) is a fixed scroll
- (b) is a perspective view of a turning scroll. It is the elements on larger scale of the turning scroll which provided the thinning part. It is the elements on larger scale of the turning scroll which shows the other form of a thinning part. It is the elements on larger scale of the turning scroll which shows the other form of a thinning part. It is the elements on larger scale of the turning scroll which shows the other form of a thinning part. It is the elements on larger scale of the turning scroll which shows the other form of a thinning part. It is a perspective view which shows the conventional turning scroll.
- the vertical compressor 10 includes a main shaft 12, a turning scroll 20 that rotates together with the main shaft 12, and a fixed scroll 30 that is fixed to the housing 11.
- a refrigerant (fluid) is introduced into the housing 11 from the refrigerant introduction port P ⁇ b> 1 formed on the side surface of the housing 11, and a compression space formed between the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30.
- the refrigerant is compressed.
- the compressed refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port P ⁇ b> 2 provided at the upper end of the housing 11.
- the orbiting scroll 20 is integrally formed with a spiral wrap 22 having a predetermined height on one side surface of a disc-shaped end plate 21.
- the inner peripheral surface IS and the outer peripheral surface OS of the wrap 22 are formed along an involute curve.
- the thinned portion 66 described later does not follow the involute curve.
- the fixed scroll 30 a spiral wrap 32 is formed on one side surface of the end plate 31 that faces the orbiting scroll 20 and meshes with the lap 22 of the orbiting scroll 20.
- the inner peripheral surface IS and the outer peripheral surface OS of the wrap 32 are also formed along an involute curve.
- the thinned portion 66 is the same as the wrap 22.
- the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30 are usually obtained by cutting after an iron alloy or aluminum alloy is cast to obtain a scroll intermediate, thereby obtaining a necessary final shape.
- Chip seals 28 and 38 made of a resin material or the like are provided (not shown in FIGS. 1 and 3).
- the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30 combine the wrap 22 and the wrap 32 in the housing 11. Thereby, a compression space 50 is formed between the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30.
- the refrigerant introduced into the compression space 50 from the outer peripheral end OT of the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30 is sequentially sent from the outer peripheral end OT to the center ST and compressed by the revolution of the orbiting scroll 20 relative to the fixed scroll 30.
- the refrigerant compressed in the compression space 50 is discharged from a refrigerant discharge port P ⁇ b> 2 formed at the upper end of the housing 11 through a reed valve 40 attached to an upper cover 39 provided so as to cover the fixed scroll 30.
- Both ends of the main shaft 12 are rotatably supported by the housing 11 via bearings 13 and 14.
- the main shaft 12 is rotationally driven by a motor 17 including a stator 15 fixed to the inner surface of the housing 11 and a rotor 16 fixed to the outer peripheral surface of the main shaft 12 and facing the stator 15.
- the main shaft 12 is configured to be rotationally driven by one end of the main shaft 12 projecting to the outside through the housing 11 and connected to one end of the main shaft 12 by a driving source (not shown) such as an engine or a motor provided outside. You can also.
- a boss 18 is formed so as to protrude from the central axis of the main shaft 12 by a predetermined amount.
- a recess 25 that accommodates the boss 18 is formed on the side of the main shaft 12 of the orbiting scroll 20.
- the boss 18 is inserted into the recess 25 via a drive bush (bearing) 24, whereby the orbiting scroll 20 is rotatably held by the boss 18.
- the orbiting scroll 20 is provided eccentrically by a predetermined dimension with respect to the center of the main shaft 12, and when the main shaft 12 rotates around its axis, the orbiting scroll 20 is eccentric with respect to the center of the main shaft 12. Performs swivel motion (revolution) with the radius as the dimension.
- the main shaft 12 has a lubricating oil passage 12a for supplying the lubricating oil sucked up from the oil reservoir at the bottom of the housing 11 from the upper end portion of the main shaft 12 to the drive bush 24 between the main shaft 12 and the recess 25 and the like. Is formed.
- the wrap height of the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30 is gradually reduced from the outer peripheral end side toward the center side. More specifically, it is as follows. As shown in FIGS. 2 and 3, the end plate 21 on the orbiting scroll 20 side has a base end that is one side surface on which the wrap 22 is erected, and the center ST side is the outer peripheral end along the vortex direction of the wrap 22. A step portion 70 (proximal end step portion) formed to be higher than the OT side is provided.
- the end plate 31 of the fixed scroll 30 has a base end that is one side surface on which the wrap 32 is erected, and the center ST side is the outer peripheral end along the vortex direction of the wrap 32.
- a step portion 70 (proximal end step portion) formed to be higher than the OT side is provided.
- the bottom surface (one side surface) of the end plate 21 is formed with a stepped portion 70, so that the bottom bottom surface 21A provided on the outer peripheral end OT side and the bottom bottom surface 21B provided on the center ST side are formed. It is divided into two parts. Further, the bottom surface of the end plate 31 is also formed with a stepped portion 70 in the same manner as the end plate 31 described above, so that a deep bottom surface 31A provided on the outer peripheral end OT side and a bottom provided on the center ST side are provided. It is divided into two parts with a shallow bottom surface 31B. In the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30, spirally continuous grooves are formed by the end plates 21 and 31 and the spiral wraps 22 and 32.
- Each of the wraps 22 and 32 includes an inner peripheral surface IS and an outer peripheral surface OS, and is erected from the end plates 21 and 31.
- the bottom surface of the spiral continuous groove is formed by the bottom surfaces 21A, 21B, 31A, 31B.
- the stepped portion 70 between the bottom surface 21A, 31A on the outer peripheral end OT side and the bottom surface 21B, 31B on the center ST side is formed in a semicircular shape with the interval between the wraps 22, 32 on both sides of the groove as a diameter.
- the wrap 22 on the orbiting scroll 20 side corresponds to the stepped portion 70 of the fixed scroll 30, the spiral tip end side is divided into two portions, and the step ST on the vortex center ST side is lower than the outer peripheral end OT side. 62 (tip side stepped portion). That is, the wrap 22 is divided into a high wall portion 22H having a high height and a low wall portion 22L having a lower height than the high wall portion 22H with the stepped portion 62 as a boundary. In the stepped portion 62, a rising wall portion 63 that rises perpendicular to the top surface 22t of the low wall portion 22L is formed between the high wall portion 22H and the low wall portion 22L. It forms the end of the wall 22H.
- the wrap 32 on the fixed scroll 30 side also corresponds to the stepped portion 70 of the orbiting scroll 20 similarly to the wrap 22, the spiral tip side is divided into two parts, and the vortex center ST side is from the outer peripheral end OT side.
- a low step 62 tip side step
- the wrap 32 is divided into a high wall portion 32H having a high height and a low wall portion 32L having a lower height than the high wall portion 32H with the stepped portion 62 as a boundary.
- a rising wall portion 63 that rises perpendicular to the top surface 32t of the low wall portion 32L is formed between the high wall portion 32H and the low wall portion 32L. It forms the end of the wall 32H.
- the rising wall portion 63 When viewed from above, the rising wall portion 63 has a shape protruding from the high wall portions 22H and 32H into a semicircular shape whose diameter is the thickness dimension of the high wall portions 22H and 32H.
- the rising wall portion 63 continues to the wraps 22 and 32 at the meshing start position 65.
- the stepped portion 62 of the lap 22 starts to mesh with the lap 32 (outer peripheral surface) of the fixed scroll 30 from the meshing start position 65.
- the stepped portion 62 of the lap 32 starts to mesh with the lap 22 (outer peripheral surface) of the orbiting scroll 20 from the meshing start position 65.
- the thinning portion 66 is provided on one or both of the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30.
- a specific form of the thinning portion 66 will be described below by taking the orbiting scroll 20 as an example.
- the orbiting scroll 20 includes a thinning portion 66 on the inner peripheral surface IS of the wrap 22.
- the thinning portion 66 is formed between the engagement start position 65 of the wrap 22 and a predetermined engagement position toward the outer peripheral end OT.
- the thinned portion 66 is retracted from the inner peripheral surface IS of the wrap 22 toward the outer peripheral surface OS, so that the thickness is reduced as compared with other portions of the wrap 22.
- the thinning portion 66 is provided to avoid contact between the wrap 22 and the wrap 32.
- the engagement start position 65 may be referred to as the front end of the thinning portion 66, and the predetermined position on the outer peripheral end OT side may be referred to as the rear end of the thinning portion 66.
- the lap 32 of the fixed scroll 30 starts to engage with the lap 22 from the engagement start position 65 in the process of the orbiting scroll 20 revolving orbiting.
- the wrap 22 and the wrap 32 do not contact in the region where the thinned portion 66 is provided.
- the thinned portion 66 can be easily formed by, for example, increasing the depth of cut compared to other portions in the process of processing the inner peripheral surface IS of the lap 22 with an end mill.
- the front end of the thinned portion 66 it is preferable to set the front end of the thinned portion 66 to the center ST side from the engagement start position 65, that is, to the front in the circumferential direction.
- the thinning portion 66 extends to the rising wall portion 63 in addition to the thinning portion 66 extending to the low wall portion 22L beyond the engagement start position 65, the wrap 22 and the wrap 32 are formed. Can be more reliably avoided.
- the stress applied to the root 63a can be reduced as the rear end of the thinned portion 66 moves away from the engagement start position 65 in the circumferential direction.
- the rear end of the thinned portion 66 is set in a range where the turning angle is 20 ° from the engagement start position 65.
- the thinned portion 66 is provided in the entire region in the height direction from the distal end of the wrap 22 to the base end (bottom surface 21B). It is not limited to. For example, as shown in FIG. 5A, a region where the thickness is not reduced is left from the bottom surface 21B to a predetermined position in the height direction of the wrap 22. Thus, the following effects are exhibited by providing the thinned portion 66 in a specific region from the distal end of the high wall portion 22H of the wrap 22 to a predetermined position in the height direction toward the base end (bottom surface 21B).
- the wrap 22 (high wall portion 22H) has a region where the thickness is not reduced below the thinned portion 66
- the wrap 22 of the wrap 22 is compared with the example of FIG. 4 in which the thinned portion 66 is provided in the entire height direction. High strength.
- region which provides the thickness reduction part 66 the leakage of a refrigerant
- coolant can be suppressed.
- the wrap 32 when the wrap 32 reaches the engagement start position 65, the wrap 32 preferentially contacts the wrap 22 with an area where the wall thickness is not reduced, so that the wrap 32 is positioned. Therefore, in the region corresponding to the thinned portion 66, contact between the wrap 22 and the wrap 32 can be avoided more reliably.
- this invention can also provide the thinning part 66 only above the upper end of the low wall part 22L of the lap
- FIG. 5 (b) since the thinned portion 66 can be processed in the process of processing the inner peripheral surface IS of the lap 22, it contributes to a reduction in manufacturing cost as compared with FIG.
- the thinned portion 66 described above has a constant height from the front end (meshing start position 65) to the rear end, but the present invention is not limited to this.
- the lower edge of the thinned portion 66 may be linearly raised toward the rear end as shown in FIG. 6 (a), or the lower portion of the thinned portion 66 as shown in FIG. 6 (b). The edge may be raised stepwise.
- the thinned portion 66 is formed up to the upper end of the high wall portion 22H.
- the thinning portion 66 shown in FIG. 6 can more easily prevent the refrigerant from leaking than the thinning shown in FIG.
- the thinning amount of thinning portion 66 (circumferential direction, height direction)>
- the thinning amount can be constant throughout the thinning portion 66, but may be varied.
- FIG. 7A shows a form in which the thickness reduction is changed from the front end to the rear end.
- the thinning amount in the vicinity of the engagement start position 65 is maximized, and the thinning amount is gradually reduced toward the front end and the rear end.
- the amount of thinning can be varied in the height direction of the wrap 22.
- the amount of thinning is made constant above the low wall portion 22L, but the amount of thinning is gradually reduced downward below the low wall portion 22L.
- the thinned portion 66 is provided in the stepped portion 62 of the orbiting scroll 20 in the above embodiment.
- the thinned portion 66 can be provided in the stepped portion 62 of the fixed scroll 30, or the orbiting scroll. It is also possible to provide a thinning portion 66 on both 20 and the fixed scroll 30.
- the above embodiment demonstrated the example which provides the thinning part 66 in the level
- the thinning portion 66 may be provided at the stepped portion 70 (base end side stepped portion) between the bottom surface 21A and the bottom surface 21B of the fixed scroll 30. Since the wrap 22 of the orbiting scroll 20 and the wrap 32 of the fixed scroll 30 are in contact with each other at the stepped portion 62 and the stepped portion 70, the thinned portion 66 is provided on one of the stepped portion 62 and the stepped portion 70, so Contact between 22 and wrap 32 can be avoided. Therefore, providing the thinned portion 66 at the stepped portion 62 of the fixed scroll 30 is equivalent to providing the thinned portion 66 at the stepped portion 70 of the orbiting scroll 20. That is, the present invention includes providing the thinned portion 66 in at least one region of the stepped portion 62 and the stepped portion 70 of the orbiting scroll 20, the stepped portion 62 of the fixed scroll 30, and the stepped portion 70.
- the orbiting scroll 20 and the fixed scroll 30 can be made using an iron alloy or an aluminum alloy, but the orbiting scroll 20 may be made of an aluminum alloy having a small specific gravity and the fixed scroll 30 may be made of an iron alloy having a high strength. In this case, it is preferable to provide the thinned portion 66 on the fixed scroll 30 made of a strong iron alloy. Since the thinning portion 66 reduces the mechanical strength of the wraps 22 and 32, the thinning portion 66 is provided in the fixed scroll 30 without providing the thinning portion 66 in the orbiting scroll 20 made of an aluminum alloy having low mechanical strength. It is. In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
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Abstract
段差部の根元に応力が集中するのを避けることのできるスクロール部材を提供することを目的とする。 端板21と、端板21の一側面に立設され、中心側から外周端側に向けて延びる渦巻き状のラップ22と、ラップ22の先端側に設けられ、中心側が外周端側よりも低い先端側の段差部62と、ラップ22の一側面側に設けられ、中心側が外周端側よりも高い基端側の段差部70と、を備える旋回スクロール20において、先端側の段差部62及び基端側段差部70の一方又は双方におけるラップ22の噛合い開始位置65から所定の噛合い範囲に減肉部66を設ける。
Description
本発明は、圧縮機又は膨張機として使用されるスクロール型流体機械に関する。
スクロール部材の外径を大きくすることなく、圧縮機容量を増加することができるスクロール圧縮機として、一対の固定スクロールおよび旋回スクロールの渦巻き状ラップの先端側と基端側とにそれぞれ段差部を備え、この段差部よりも渦巻き状ラップの外周端側においてラップ高さを中心側のラップ高さよりも高くし、渦巻き状ラップの周方向および高さ方向の三次元圧縮する圧縮機が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。この圧縮機は、渦巻き状ラップの周方向だけでなく、ラップの高さ方向にも圧縮が可能なため、押しのけ量を大きくし、圧縮機容量を増加することができる。三次元スクロール圧縮機と称されるこの圧縮機は、同じ容量の圧縮機よりも小型コンパクト化、軽量化できる。
スクロール圧縮機は、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させることでお互いのラップ間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。この過程で、固定スクロールのラップ(固定ラップ)と旋回スクロールのラップ(旋回ラップ)とが摺動し、固定ラップは旋回ラップから、また、旋回ラップは固定ラップから、荷重を受ける。この荷重を歯面荷重という。
ところが、三次元スクロール圧縮機は、前述したように旋回スクロール100(又は固定スクロール)に段差部が設けられている。特に、図8に示すように、ラップ101の先端側に設けられる段差部103では、段差部103よりも先端側に過剰な歯面荷重Ftが加わると、段差部103の根元105に応力が集中し、旋回スクロール100が根元105を起点として破損するおそれがある。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、段差部の根元に応力が集中するのを避けることのできるスクロール部材を提供することを目的とする。
本発明は、そのようなスクロール部材を備えることで、長期にわたり高い信頼性を維持できるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
ところが、三次元スクロール圧縮機は、前述したように旋回スクロール100(又は固定スクロール)に段差部が設けられている。特に、図8に示すように、ラップ101の先端側に設けられる段差部103では、段差部103よりも先端側に過剰な歯面荷重Ftが加わると、段差部103の根元105に応力が集中し、旋回スクロール100が根元105を起点として破損するおそれがある。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、段差部の根元に応力が集中するのを避けることのできるスクロール部材を提供することを目的とする。
本発明は、そのようなスクロール部材を備えることで、長期にわたり高い信頼性を維持できるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明のスクロール部材は、端板と、端板の一側面上に立設され、中心側から外周端側に向けて延びる渦巻き状のラップと、ラップの先端側に設けられ、中心側が外周端側よりも低い先端側段差部と、ラップの基端側に設けられ、中心側が外周端側よりも高い基端側段差部と、を備える。このスクロール部材は、ラップの周方向および高さ方向に三次元圧縮が可能とされるものである。
そしてこのスクロール部材は、先端側段差部及び基端側段差部の一方又は双方におけるラップの噛合い開始位置から所定の噛合い範囲に減肉部を設ける、ことを特徴とする。
本発明のスクロール部材は、所定の噛合い範囲に減肉部を設けることで、当該噛合い範囲において相手側のラップが自己のラップに接触するのを避ける。そうすることで、先端側段差部の根元に応力が集中するのを避けることができる。
そしてこのスクロール部材は、先端側段差部及び基端側段差部の一方又は双方におけるラップの噛合い開始位置から所定の噛合い範囲に減肉部を設ける、ことを特徴とする。
本発明のスクロール部材は、所定の噛合い範囲に減肉部を設けることで、当該噛合い範囲において相手側のラップが自己のラップに接触するのを避ける。そうすることで、先端側段差部の根元に応力が集中するのを避けることができる。
本発明のスクロール部材は、旋回スクロール及び固定スクロールの一方又は双方に適用することができる。本発明のスクロール部材を旋回スクロールに適用する場合、噛み合う相手側になる固定スクロールのラップが旋回スクロールのラップに先端側段差部(基端側段差部)において接触するのを避けることができる。
以下本発明の好ましい形態に言及するが、これらの形態を採用することによる効果は実施形態の説明の欄で明らかになる。
本発明のスクロール部材は、減肉部を先端側段差部に設ける場合には、ラップの先端から端板の一側面に達する高さ方向の全領域に減肉部を設けることができるのに加え、ラップの先端から高さ方向の所定位置までの特定領域に減肉部を設けることができる。
また本発明において、減肉部を、噛合い開始位置よりも周方向の前方にも設けることができる。
また本発明において、減肉部は、噛合い開始位置から周方向に離れるにつれて高さを減少させることができる。
さらに本発明において、減肉量は、噛合い開始位置から周方向に離れるにつれて減少させ、又は、ラップの先端から高さ方向に離れるにつれて減少させることができる。
本発明のスクロール部材は、減肉部を先端側段差部に設ける場合には、ラップの先端から端板の一側面に達する高さ方向の全領域に減肉部を設けることができるのに加え、ラップの先端から高さ方向の所定位置までの特定領域に減肉部を設けることができる。
また本発明において、減肉部を、噛合い開始位置よりも周方向の前方にも設けることができる。
また本発明において、減肉部は、噛合い開始位置から周方向に離れるにつれて高さを減少させることができる。
さらに本発明において、減肉量は、噛合い開始位置から周方向に離れるにつれて減少させ、又は、ラップの先端から高さ方向に離れるにつれて減少させることができる。
以上説明した本発明のスクロール部材は、スクロール型流体機械に適用できる。つまりこのスクロール型流体機械は、外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、主軸の中心に対してオフセットした位置に回転自在に連結された旋回スクロールと、ハウジング側に固定され、旋回スクロールに対向して、旋回スクロールとの間に流体を圧縮する圧縮空間を形成する固定スクロールと、を備えており、旋回スクロール及び固定スクロールの一方又は双方が、以上説明したスクロール部材からなる。
本発明の流体機械は、圧縮機又は膨張機として実施されるが、いずれも上述したハウジング、主軸、旋回スクロール及び固定スクロールを有する点で共通する。
本発明の流体機械は、圧縮機又は膨張機として実施されるが、いずれも上述したハウジング、主軸、旋回スクロール及び固定スクロールを有する点で共通する。
スクロール型流体機械は、旋回スクロール及び固定スクロールが異なる材料から構成される場合がある。典型例として、運動する側の旋回スクロールに軽量なアルミニウム合金を用い、固定スクロールに機械的強度の高い鉄合金を用いる。この場合、機械的強度の高い材料で構成される固定スクロールに減肉部を設けることが好ましい。減肉部はラップの機械的強度を低下させるので、機械的強度の低いアルミニウム合金からなる旋回スクロールに減肉部を設けないで、固定スクロールに減肉部を設けるのである。なお、ここでは理解を容易にするために、旋回スクロールにアルミニウム合金を用い、固定スクロールに鉄合金を用いる例を示したが、あくまで一例であり、機械的強度の高い材料で構成される旋回スクロール又は固定スクロールに減肉部を設けることがここの主旨である。
本発明のスクロール部材は、減肉部を設けているので、所定の噛合い範囲において相手側のラップの接触を避けることで、先端側段差部の根元に応力が集中するのを回避する。このスクロール部材を備えるスクロール型流体機械は、長期にわたり高い信頼性を維持できる。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1に示すように、縦型の圧縮機10は、ハウジング11内に、主軸12と、主軸12とともに回転する旋回スクロール20と、ハウジング11側に固定された固定スクロール30と、を備える。なお、本実施形態においては、圧縮機10を、空気調和用の冷凍サイクルシステムに用いる場合を例に挙げる。
このような圧縮機10においては、ハウジング11の側面に形成された冷媒導入ポートP1からハウジング11内に冷媒(流体)が導入され、旋回スクロール20と固定スクロール30との間に形成された圧縮空間において冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、ハウジング11の上端に設けられた冷媒吐出ポートP2から吐出される。
図1に示すように、縦型の圧縮機10は、ハウジング11内に、主軸12と、主軸12とともに回転する旋回スクロール20と、ハウジング11側に固定された固定スクロール30と、を備える。なお、本実施形態においては、圧縮機10を、空気調和用の冷凍サイクルシステムに用いる場合を例に挙げる。
このような圧縮機10においては、ハウジング11の側面に形成された冷媒導入ポートP1からハウジング11内に冷媒(流体)が導入され、旋回スクロール20と固定スクロール30との間に形成された圧縮空間において冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、ハウジング11の上端に設けられた冷媒吐出ポートP2から吐出される。
図1~図3に示すように、旋回スクロール20は、円板状の端板21の一側面に、渦巻き状で所定の高さを有したラップ22が一体に形成されている。ラップ22の内周面IS及び外周面OSはインボリュート曲線に沿って形成される。ただし、後述する減肉部66はインボリュート曲線に則っていない。
一方、固定スクロール30は、旋回スクロール20に対向する端板31の一側面には、旋回スクロール20のラップ22に対向して噛み合う渦巻き状のラップ32が形成されている。ラップ32の内周面IS及び外周面OSもまたインボリュート曲線に沿って形成される。ただし、減肉部66については、ラップ22と同様である。
旋回スクロール20、固定スクロール30は、通常、鉄合金あるいはアルミニウム合金を鋳造してスクロール中間体を得た後に、切削加工を施すことにより、必要な最終形状が得られる。
一方、固定スクロール30は、旋回スクロール20に対向する端板31の一側面には、旋回スクロール20のラップ22に対向して噛み合う渦巻き状のラップ32が形成されている。ラップ32の内周面IS及び外周面OSもまたインボリュート曲線に沿って形成される。ただし、減肉部66については、ラップ22と同様である。
旋回スクロール20、固定スクロール30は、通常、鉄合金あるいはアルミニウム合金を鋳造してスクロール中間体を得た後に、切削加工を施すことにより、必要な最終形状が得られる。
図2に示すように、旋回スクロール20のラップ22、固定スクロール30のラップ32において、固定スクロール30の端板31、旋回スクロール20の端板21と対向する先端部には、シール性を高めるため、樹脂系材料等からなるチップシール28、38が設けられている(図1、図3では省略)。
このようにして、旋回スクロール20と固定スクロール30は、ハウジング11内で、ラップ22とラップ32を互いに組み合わせている。これにより、旋回スクロール20と固定スクロール30との間に、圧縮空間50が形成される。
旋回スクロール20、固定スクロール30の外周端OTから圧縮空間50に導入された冷媒は、固定スクロール30に対する旋回スクロール20の公転により、外周端OTから中心STに順次送られて圧縮される。圧縮空間50で圧縮された冷媒は、固定スクロール30を覆うように設けられた上部カバー39に取り付けられたリード弁40を介し、ハウジング11の上端に形成された冷媒吐出ポートP2から吐出される。
主軸12は、その両端部が、ハウジング11に軸受13、14を介して回転自在に支持されている。主軸12は、ハウジング11内面に固定された固定子15と、主軸12の外周面に固定され、固定子15と対向する回転子16とからなるモータ17によって回転駆動される。なお、主軸12は、一端がハウジング11を貫通して外部に突出し、エンジンや外部に設けられたモータ等の図示しない駆動源が主軸12の一端に連結されることで回転駆動される構成とすることもできる。
主軸12の他端部には、主軸12の中心軸から予め定められた寸法だけ偏心した位置に、ボス18が突出形成されている。旋回スクロール20の主軸12側には、ボス18を収容する凹部25が形成されている。ボス18が、凹部25にドライブブッシュ(軸受)24を介して挿入されることで、このボス18に、旋回スクロール20が回転自在に保持されている。これにより、旋回スクロール20は、主軸12の中心に対し、予め定められた寸法だけ偏心して設けられ、主軸12がその軸線周りに回転すると、旋回スクロール20は、主軸12の中心に対して偏心した寸法を半径とした旋回動作(公転)を行う。なお、旋回スクロール20が公転しつつも自転はしないよう、旋回スクロール20と主軸12との間には、オルダムリング(図示無し)が介在している。
また、主軸12には、ハウジング11の底部のオイル溜りから吸い上げた潤滑油を主軸12の上端部から主軸12と凹部25との間のドライブブッシュ24等に供給するための潤滑油流路12aが形成されている。
また、主軸12には、ハウジング11の底部のオイル溜りから吸い上げた潤滑油を主軸12の上端部から主軸12と凹部25との間のドライブブッシュ24等に供給するための潤滑油流路12aが形成されている。
さて、ここで、旋回スクロール20と固定スクロール30との間に形成される圧縮空間50の断面積を、外周端側から中心側に向けて漸次縮小させて圧縮率を高めるため、旋回スクロール20及び固定スクロール30の両者が、旋回スクロール20と固定スクロール30のラップ高さが外周端側から中心側に向けて漸次縮小する。より具体的には以下の通りである。
図2、図3に示すように、旋回スクロール20側の端板21には、ラップ22が立設された一側面である基端部に、ラップ22の渦方向に沿って中心ST側が外周端OT側より高くなるよう形成された段差部70(基端側段差部)を備えている。固定スクロール30の端板31にも、旋回スクロール20の端板21と同様に、ラップ32が立設された一側面である基端部に、ラップ32の渦方向に沿って中心ST側が外周端OT側より高くなるよう形成された段差部70(基端側段差部)を備えている。
図2、図3に示すように、旋回スクロール20側の端板21には、ラップ22が立設された一側面である基端部に、ラップ22の渦方向に沿って中心ST側が外周端OT側より高くなるよう形成された段差部70(基端側段差部)を備えている。固定スクロール30の端板31にも、旋回スクロール20の端板21と同様に、ラップ32が立設された一側面である基端部に、ラップ32の渦方向に沿って中心ST側が外周端OT側より高くなるよう形成された段差部70(基端側段差部)を備えている。
そして、端板21の底面(一側面)は、段差部70が形成されていることにより、外周端OT側に設けられた底の深い底面21Aと中心ST側に設けられた底の浅い底面21Bとの2つの部位に分けられている。また、端板31の底面も上述した端板31と同様に、段差部70が形成されていることにより、外周端OT側に設けられた底の深い底面31Aと中心ST側に設けられた底の浅い底面31Bとの2つの部位に区分されている。
旋回スクロール20、固定スクロール30には、端板21、31と、渦巻き状のラップ22、32とにより、渦巻き状に連続する溝が形成される。ラップ22、32は、各々、内周面ISと外周面OSとを備え、端板21、31から立設されている。渦巻き状に連続する溝の底面は、底面21A、21B、31A、31Bにより形成されている。そして、外周端OT側の底面21A、31Aと、中心ST側の底面21B、31Bとの段差部70は、溝の両側のラップ22、32の間隔を直径とした半円形に形成されている。
旋回スクロール20、固定スクロール30には、端板21、31と、渦巻き状のラップ22、32とにより、渦巻き状に連続する溝が形成される。ラップ22、32は、各々、内周面ISと外周面OSとを備え、端板21、31から立設されている。渦巻き状に連続する溝の底面は、底面21A、21B、31A、31Bにより形成されている。そして、外周端OT側の底面21A、31Aと、中心ST側の底面21B、31Bとの段差部70は、溝の両側のラップ22、32の間隔を直径とした半円形に形成されている。
また、旋回スクロール20側のラップ22は、固定スクロール30の段差部70に対応し、渦巻き状の先端側が2つの部位に区分され、かつ、渦の中心ST側が外周端OT側よりも低い段差部62(先端側段差部)となっている。つまり、段差部62を境界にしてラップ22は、高さの高い高壁部22Hと、高壁部22Hよりも高さの低い低壁部22Lに区分される。段差部62においては、高壁部22Hと、低壁部22Lとの間に、低壁部22Lの頂面22tに直交して立ち上がる立ち上がり壁部63が形成され、この立ち上がり壁部63が、高壁部22Hの端部をなしている。
固定スクロール30側のラップ32もラップ22と同様に、旋回スクロール20の段差部70に対応し、その渦巻き状の先端側が2つの部位に区分され、かつ、渦の中心ST側が外周端OT側よりも低い段差部62(先端側段差部)となっている。つまり、段差部62を境界にしてラップ32は、高さの高い高壁部32Hと、高壁部32Hよりも高さの低い低壁部32Lに区分される。段差部62においては、高壁部32Hと、低壁部32Lとの間に、低壁部32Lの頂面32tに直交して立ち上がる立ち上がり壁部63が形成され、この立ち上がり壁部63が、高壁部32Hの端部をなしている。
立ち上がり壁部63は、平面視すると、高壁部22H、32Hから、高壁部22H、32Hの厚さ寸法を直径とした半円形に突出する形状をなしている。立ち上がり壁部63は、噛合い開始位置65でラップ22、32に連なっている。旋回スクロール20が公転旋回運動する過程で、ラップ22の段差部62は噛合い開始位置65から固定スクロール30のラップ32(外周面)と噛合いを開始する。同様に、ラップ32の段差部62は噛合い開始位置65から旋回スクロール20のラップ22(外周面)と噛合いを開始する。
固定スクロール30側のラップ32もラップ22と同様に、旋回スクロール20の段差部70に対応し、その渦巻き状の先端側が2つの部位に区分され、かつ、渦の中心ST側が外周端OT側よりも低い段差部62(先端側段差部)となっている。つまり、段差部62を境界にしてラップ32は、高さの高い高壁部32Hと、高壁部32Hよりも高さの低い低壁部32Lに区分される。段差部62においては、高壁部32Hと、低壁部32Lとの間に、低壁部32Lの頂面32tに直交して立ち上がる立ち上がり壁部63が形成され、この立ち上がり壁部63が、高壁部32Hの端部をなしている。
立ち上がり壁部63は、平面視すると、高壁部22H、32Hから、高壁部22H、32Hの厚さ寸法を直径とした半円形に突出する形状をなしている。立ち上がり壁部63は、噛合い開始位置65でラップ22、32に連なっている。旋回スクロール20が公転旋回運動する過程で、ラップ22の段差部62は噛合い開始位置65から固定スクロール30のラップ32(外周面)と噛合いを開始する。同様に、ラップ32の段差部62は噛合い開始位置65から旋回スクロール20のラップ22(外周面)と噛合いを開始する。
さて、本実施形態は、旋回スクロール20及び固定スクロール30の一方又は双方に減肉部66を設ける。減肉部66の具体的な形態を、旋回スクロール20を例にして以下説明する。
旋回スクロール20は、図4(a)に示すように、ラップ22の内周面ISに減肉部66を備える。減肉部66は、ラップ22の噛合い開始位置65から外周端OT側に向けた所定の噛合い位置までの間に形成されている。減肉部66はラップ22の内周面ISから外周面OSに向けて後退することで、ラップ22の他の部位よりも肉厚が減らされている。減肉部66は、ラップ22とラップ32の接触を避けるために設けられる。なお、以下では、噛合い開始位置65を減肉部66の前端と、また、外周端OT側の所定位置を減肉部66の後端ということがある。
旋回スクロール20が公転旋回運動する過程で、固定スクロール30のラップ32がラップ22と噛合い開始位置65から噛合いを開始する。しかし、ラップ22に減肉部66が設けられているので、減肉部66が設けられている領域では、ラップ22とラップ32は接触しない。したがって、旋回スクロール20の段差部62には固定スクロール30から受ける歯面荷重に基づく応力が根元63aに作用しないか、作用したとしても小さいから、ラップ22が根元63aを起点として破損するのを防ぐことができる。
減肉部66は、例えばラップ22の内周面ISをエンドミルで加工する過程で、切り込み深さを他の部分に比べて大きくすることで容易に形成することができる。
旋回スクロール20は、図4(a)に示すように、ラップ22の内周面ISに減肉部66を備える。減肉部66は、ラップ22の噛合い開始位置65から外周端OT側に向けた所定の噛合い位置までの間に形成されている。減肉部66はラップ22の内周面ISから外周面OSに向けて後退することで、ラップ22の他の部位よりも肉厚が減らされている。減肉部66は、ラップ22とラップ32の接触を避けるために設けられる。なお、以下では、噛合い開始位置65を減肉部66の前端と、また、外周端OT側の所定位置を減肉部66の後端ということがある。
旋回スクロール20が公転旋回運動する過程で、固定スクロール30のラップ32がラップ22と噛合い開始位置65から噛合いを開始する。しかし、ラップ22に減肉部66が設けられているので、減肉部66が設けられている領域では、ラップ22とラップ32は接触しない。したがって、旋回スクロール20の段差部62には固定スクロール30から受ける歯面荷重に基づく応力が根元63aに作用しないか、作用したとしても小さいから、ラップ22が根元63aを起点として破損するのを防ぐことができる。
減肉部66は、例えばラップ22の内周面ISをエンドミルで加工する過程で、切り込み深さを他の部分に比べて大きくすることで容易に形成することができる。
<減肉部66の形成領域(周方向)>
次に、減肉部66は、その前端がラップ22の噛合い開始位置65と一致されている。これは、噛合い開始位置65においてラップ22とラップ32が理論的には接触を始める位置だからである。したがって、理論上は減肉部66の前端を噛合い開始位置65に一致させればよい。しかし、実際の設計では、加工精度、組立精度によっては、噛合い開始位置65よりも中心ST側でラップ22とラップ32が接触するおそれがある。これを考慮して、図4(b)に示すように、減肉部66の前端を噛合い開始位置65よりも中心ST側、つまり周方向の前方に設定するのがよい。この場合、噛合い開始位置65を超えて低壁部22Lに減肉部66が及ぶのに加えて、立ち上がり壁部63にも減肉部66が及ぶように形成すれば、ラップ22とラップ32の接触をより確実に避けることができる。
一方、減肉部66の後端は、噛合い開始位置65から周方向に離れるほど、根元63aへ負荷される応力を低減できる。しかし、減肉部66の後端が噛合い開始位置65から離れすぎても応力低減の効果は飽和する。本発明者らの検討によると、噛合い開始位置65から旋回角度が20°を超えて減肉部66の後端を設けても応力低減の効果は飽和する。一方、減肉部66の後端が噛合い開始位置65から離れるにつれて漏洩する冷媒量が多くなる。したがって、減肉部66の後端は噛合い開始位置65から旋回角度が20°の範囲に設定することが好ましい。
次に、減肉部66は、その前端がラップ22の噛合い開始位置65と一致されている。これは、噛合い開始位置65においてラップ22とラップ32が理論的には接触を始める位置だからである。したがって、理論上は減肉部66の前端を噛合い開始位置65に一致させればよい。しかし、実際の設計では、加工精度、組立精度によっては、噛合い開始位置65よりも中心ST側でラップ22とラップ32が接触するおそれがある。これを考慮して、図4(b)に示すように、減肉部66の前端を噛合い開始位置65よりも中心ST側、つまり周方向の前方に設定するのがよい。この場合、噛合い開始位置65を超えて低壁部22Lに減肉部66が及ぶのに加えて、立ち上がり壁部63にも減肉部66が及ぶように形成すれば、ラップ22とラップ32の接触をより確実に避けることができる。
一方、減肉部66の後端は、噛合い開始位置65から周方向に離れるほど、根元63aへ負荷される応力を低減できる。しかし、減肉部66の後端が噛合い開始位置65から離れすぎても応力低減の効果は飽和する。本発明者らの検討によると、噛合い開始位置65から旋回角度が20°を超えて減肉部66の後端を設けても応力低減の効果は飽和する。一方、減肉部66の後端が噛合い開始位置65から離れるにつれて漏洩する冷媒量が多くなる。したがって、減肉部66の後端は噛合い開始位置65から旋回角度が20°の範囲に設定することが好ましい。
<減肉部66の形成領域(ラップ高さ方向)>
次に、図4(a)、(b)に示す例では、減肉部66をラップ22の先端から基端(底面21B)に達する高さ方向の全域に設けているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図5(a)に示すように、底面21Bからラップ22の高さ方向の所定の位置までは肉厚を減らさない領域を残す。このように、減肉部66をラップ22の高壁部22Hの先端から基端(底面21B)に向けた高さ方向の所定位置までの特定領域に設けることで、以下の効果を発揮する。
ラップ22(高壁部22H)は、減肉部66よりも下方に肉厚を減らさない領域があるため、高さ方向の全域に減肉部66を設ける図4の例に比べ、ラップ22の強度が高い。また、減肉部66を設ける領域が少ないので、冷媒の漏洩を抑えることができる。さらに、ラップ32が噛合い開始位置65に達すると、ラップ32はラップ22と肉厚を減らさない領域に優先的に接触し、言わばラップ32は位置決めがなされる。したがって、減肉部66に対応する領域では、ラップ22とラップ32の接触をより確実に避けることができる。この効果は、実際の加工精度、組立精度を考慮した場合に顕著となる。
一方で、ラップ22にラップ32が接触するものの、接触するのはラップ22の底面21Bに近いので、根元63aに生ずる応力は小さくなり、減肉部66よりも下方に肉厚を減らさない領域を残しても根元63aへの応力の影響は十分に小さい。
次に、図4(a)、(b)に示す例では、減肉部66をラップ22の先端から基端(底面21B)に達する高さ方向の全域に設けているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図5(a)に示すように、底面21Bからラップ22の高さ方向の所定の位置までは肉厚を減らさない領域を残す。このように、減肉部66をラップ22の高壁部22Hの先端から基端(底面21B)に向けた高さ方向の所定位置までの特定領域に設けることで、以下の効果を発揮する。
ラップ22(高壁部22H)は、減肉部66よりも下方に肉厚を減らさない領域があるため、高さ方向の全域に減肉部66を設ける図4の例に比べ、ラップ22の強度が高い。また、減肉部66を設ける領域が少ないので、冷媒の漏洩を抑えることができる。さらに、ラップ32が噛合い開始位置65に達すると、ラップ32はラップ22と肉厚を減らさない領域に優先的に接触し、言わばラップ32は位置決めがなされる。したがって、減肉部66に対応する領域では、ラップ22とラップ32の接触をより確実に避けることができる。この効果は、実際の加工精度、組立精度を考慮した場合に顕著となる。
一方で、ラップ22にラップ32が接触するものの、接触するのはラップ22の底面21Bに近いので、根元63aに生ずる応力は小さくなり、減肉部66よりも下方に肉厚を減らさない領域を残しても根元63aへの応力の影響は十分に小さい。
なお、図5(b)に示すように、本発明はラップ22の低壁部22Lの上端よりも上側だけに減肉部66を設けることもできる。この場合、ラップ22の内周面ISを加工する過程で減肉部66を加工することができるので、図5(a)よりも製造コストの低減に寄与する。
<減肉部66の形状(ラップ高さ方向減少)>
次に、以上説明した減肉部66は、前端(噛合い開始位置65)から後端にかけて高さが一定であるが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図6に示すように、前端側から後端側に向けて減肉部66を設ける領域を減少させることができる。この場合、図6(a)に示すように減肉部66の下縁を後端に向けて直線状に上昇させてもよいし、図6(b)に示すように減肉部66の下縁を階段状に上昇させてもよい。なお、この場合でも、減肉部66は高壁部22Hの上端まで形成されている。
図6に示す減肉部66は、図5に示す減肉よりも、ラップ22の強度を確保しやすいのに加えて、冷媒の漏洩をより抑えることができる。
次に、以上説明した減肉部66は、前端(噛合い開始位置65)から後端にかけて高さが一定であるが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図6に示すように、前端側から後端側に向けて減肉部66を設ける領域を減少させることができる。この場合、図6(a)に示すように減肉部66の下縁を後端に向けて直線状に上昇させてもよいし、図6(b)に示すように減肉部66の下縁を階段状に上昇させてもよい。なお、この場合でも、減肉部66は高壁部22Hの上端まで形成されている。
図6に示す減肉部66は、図5に示す減肉よりも、ラップ22の強度を確保しやすいのに加えて、冷媒の漏洩をより抑えることができる。
<減肉部66の減肉量(全体)>
減肉部66が外周面OSに向けて後退する量(減肉量)は、ラップ22とラップ32の接触を避けるのに足りる量とすることが要求される。加工精度をも考慮すると、数十μmの減肉量を確保することが望まれる。減肉量が大きくなると旋回スクロール20と固定スクロール30の間の気密性が低下し冷媒の漏洩が懸念されるので、減肉量は100μm以下とすることが好ましい。もっとも減肉量は旋回スクロール20、固定スクロール30の寸法、形状などの仕様に影響されるので、上述した範囲から最適な値を個別に設定すべきである。なお前述したように、ラップ22の内周面IS及び外周面OSはインボリュート曲線に沿って形成されるが、減肉部66はインボリュート曲線に沿って形成される必要はない。
減肉部66が外周面OSに向けて後退する量(減肉量)は、ラップ22とラップ32の接触を避けるのに足りる量とすることが要求される。加工精度をも考慮すると、数十μmの減肉量を確保することが望まれる。減肉量が大きくなると旋回スクロール20と固定スクロール30の間の気密性が低下し冷媒の漏洩が懸念されるので、減肉量は100μm以下とすることが好ましい。もっとも減肉量は旋回スクロール20、固定スクロール30の寸法、形状などの仕様に影響されるので、上述した範囲から最適な値を個別に設定すべきである。なお前述したように、ラップ22の内周面IS及び外周面OSはインボリュート曲線に沿って形成されるが、減肉部66はインボリュート曲線に沿って形成される必要はない。
<減肉部66の減肉量(周方向、高さ方向)>
減肉量は、減肉部66の全域で一定にすることができるが、変動させてもよい。
その一例として、前端から後端にかけて減肉量を変動させる形態を図7(a)に示す。この例では、噛合い開始位置65近傍の減肉量を最大とし、前端及び後端に向けて徐々に減肉量を小さくする。
また、減肉量を、図7(b)に示すように、ラップ22の高さ方向に変動させることもできる。この例では、低壁部22Lよりも上側は減肉量を一定とするが、低壁部22Lよりも下側は下方に向けて減肉量を徐々に小さくする。
以上のように減肉量を変動させることで、ラップ22の強度を確保しやすいのに加えて、冷媒の漏洩をより効果的に抑えることができる。
減肉量は、減肉部66の全域で一定にすることができるが、変動させてもよい。
その一例として、前端から後端にかけて減肉量を変動させる形態を図7(a)に示す。この例では、噛合い開始位置65近傍の減肉量を最大とし、前端及び後端に向けて徐々に減肉量を小さくする。
また、減肉量を、図7(b)に示すように、ラップ22の高さ方向に変動させることもできる。この例では、低壁部22Lよりも上側は減肉量を一定とするが、低壁部22Lよりも下側は下方に向けて減肉量を徐々に小さくする。
以上のように減肉量を変動させることで、ラップ22の強度を確保しやすいのに加えて、冷媒の漏洩をより効果的に抑えることができる。
以上の実施形態では、旋回スクロール20の段差部62に減肉部66を設ける例について説明したが、本発明は固定スクロール30の段差部62に減肉部66を設けることもできるし、旋回スクロール20と固定スクロール30の両者に減肉部66を設けることもできる。
また、以上の実施形態では、旋回スクロール20の高壁部22Hと低壁部22Lとが立ち上がり壁部63で繋がる段差部62(先端側段差部)に減肉部66を設ける例について説明したが、固定スクロール30の底面21Aと底面21Bとの段差部70(基端側段差部)に減肉部66を設けてもよい。旋回スクロール20のラップ22と固定スクロール30のラップ32は、段差部62と段差部70において接触するから、段差部62及び段差部70の一方に減肉部66を設けることで、当該領域においてラップ22とラップ32の接触を避けることができる。したがって、固定スクロール30の段差部62に減肉部66を設けるのと、旋回スクロール20の段差部70に減肉部66を設けるのは、等価である。つまり、本発明は、減肉部66を、旋回スクロール20の段差部62、段差部70、固定スクロール30の段差部62、段差部70の少なくとも1つの領域に設けることを包含する。
また、以上の実施形態では、旋回スクロール20の高壁部22Hと低壁部22Lとが立ち上がり壁部63で繋がる段差部62(先端側段差部)に減肉部66を設ける例について説明したが、固定スクロール30の底面21Aと底面21Bとの段差部70(基端側段差部)に減肉部66を設けてもよい。旋回スクロール20のラップ22と固定スクロール30のラップ32は、段差部62と段差部70において接触するから、段差部62及び段差部70の一方に減肉部66を設けることで、当該領域においてラップ22とラップ32の接触を避けることができる。したがって、固定スクロール30の段差部62に減肉部66を設けるのと、旋回スクロール20の段差部70に減肉部66を設けるのは、等価である。つまり、本発明は、減肉部66を、旋回スクロール20の段差部62、段差部70、固定スクロール30の段差部62、段差部70の少なくとも1つの領域に設けることを包含する。
旋回スクロール20、固定スクロール30は、鉄合金、アルミニウム合金を用いて作製できるが、旋回スクロール20を比重の小さいアルミニウム合金、固定スクロール30を強度の高い鉄合金、とすることがある。この場合、強度の高い鉄合金からなる固定スクロール30に減肉部66を設けることが好ましい。減肉部66はラップ22,32の機械的強度を低下させるので、機械的強度の低いアルミニウム合金からなる旋回スクロール20に減肉部66を設けずに、固定スクロール30に減肉部66を設けるのである。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
10 圧縮機
11 ハウジング
20 旋回スクロール
30 固定スクロール
21,31 端板
21A,21B,31A,31B 底面
22,32 ラップ
22H,32H 高壁部
22L,32L 低壁部
22t,32t 頂面
62 段差部(先端側段差部)
63 立ち上がり壁部
63a 根元
65 噛合い開始位置
66 減肉部
70 段差部(基端側段差部)
ST 中心
OT 外周端
11 ハウジング
20 旋回スクロール
30 固定スクロール
21,31 端板
21A,21B,31A,31B 底面
22,32 ラップ
22H,32H 高壁部
22L,32L 低壁部
22t,32t 頂面
62 段差部(先端側段差部)
63 立ち上がり壁部
63a 根元
65 噛合い開始位置
66 減肉部
70 段差部(基端側段差部)
ST 中心
OT 外周端
Claims (7)
- 端板と、
前記端板の一側面上に立設され、中心側から外周端側に向けて延びる渦巻き状のラップと、
前記ラップの先端側に設けられ、前記中心側が前記外周端側よりも低い先端側段差部と、
前記ラップの基端側に設けられ、前記中心側が前記外周端側よりも高い基端側段差部と、を備え、
前記先端側段差部及び前記基端側段差部の一方又は双方における前記ラップの少なくとも噛合い開始位置から所定の噛合い範囲に減肉部を設ける、
ことを特徴とするスクロール部材。 - 前記減肉部は前記先端側段差部に設けられ、
前記ラップの先端から前記一側面に達する高さ方向の全領域、又は、
前記ラップの先端から高さ方向の所定位置までの特定領域に形成される、
請求項1に記載のスクロール部材。 - 前記減肉部は、
前記噛合い開始位置よりも周方向の前方にも設けられる、
請求項1又は2に記載のスクロール部材。 - 前記減肉部は、
前記噛合い開始位置から周方向に離れるにつれて高さが減少する、
請求項1~3のいずれか一項に記載のスクロール部材。 - 前記減肉部は、
減肉量が、
前記噛合い開始位置から周方向に離れるにつれて減少し、又は、
前記ラップの先端から高さ方向に離れるにつれて減少する、
請求項1~4のいずれか一項に記載のスクロール部材。 - 外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、
前記主軸の中心に対してオフセットした位置に回転自在に連結された旋回スクロールと、
前記ハウジング側に固定され、前記旋回スクロールに対向して、当該旋回スクロールとの間に流体を圧縮する圧縮空間を形成する固定スクロールと、を備え、
前記旋回スクロール及び前記固定スクロールの一方又は双方が、請求項1~5のいずれか一項に記載のスクロール部材からなる、
ことを特徴とするスクロール型流体機械。 - 前記旋回スクロール及び前記固定スクロールが異なる材料から構成され、
機械的強度の高い前記材料で構成される前記旋回スクロール又は前記固定スクロールが、請求項1~5のいずれか一項に記載のスクロール部材からなる、
請求項6に記載のスクロール型流体機械。
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-
2012
- 2012-07-06 EP EP12822800.4A patent/EP2740938B1/en active Active
- 2012-07-06 WO PCT/JP2012/004408 patent/WO2013021545A1/ja active Application Filing
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