WO2023042328A1 - スクロール式流体機械 - Google Patents

スクロール式流体機械 Download PDF

Info

Publication number
WO2023042328A1
WO2023042328A1 PCT/JP2021/034062 JP2021034062W WO2023042328A1 WO 2023042328 A1 WO2023042328 A1 WO 2023042328A1 JP 2021034062 W JP2021034062 W JP 2021034062W WO 2023042328 A1 WO2023042328 A1 WO 2023042328A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scroll
wrap
tip seal
lips
seal
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/034062
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊平 山崎
翔 渡邉
Original Assignee
株式会社日立産機システム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立産機システム filed Critical 株式会社日立産機システム
Priority to PCT/JP2021/034062 priority Critical patent/WO2023042328A1/ja
Publication of WO2023042328A1 publication Critical patent/WO2023042328A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents

Definitions

  • the present invention relates to a scroll fluid machine such as a scroll compressor.
  • Patent Document 1 discloses a scroll compressor comprising a fixed scroll and an orbiting scroll facing the fixed scroll.
  • the fixed scroll has an end plate and a spiral wrap provided upright on the end plate.
  • the orbiting scroll has an end plate and a spiral wrap provided upright on the end plate.
  • a plurality of working chambers are formed between the fixed scroll wrap and the orbiting scroll wrap. As the orbiting scroll orbits, each working chamber moves from the outside to the inside in the spiral direction of the wrap, and sequentially performs a suction process, a compression process, and a discharge process.
  • a spiral seal groove is formed on the tip side of the wrap of the orbiting scroll, a spiral tip seal is inserted into this seal groove, and this tip seal comes into contact with the end plate of the fixed scroll.
  • a spiral seal groove is formed on the tip side of the wrap of the fixed scroll, and a spiral tip seal is inserted into this seal groove and contacts the end plate of the orbiting scroll. This improves the sealing performance of the working chamber.
  • the tip seal of Patent Document 1 includes a plurality of inner lips (specifically, lips formed by notches and capable of protruding) formed on the inner surface (specifically, the radially inner side of the wrap); and a plurality of bottom lips formed on the bottom surface.
  • the spiral radius of the wrap of the fixed scroll (more specifically, the distance from the spiral center position of the wrap to the outer end position of the wrap) and the spiral radius of the wrap of the orbiting scroll are made the same.
  • the radially inner working chamber has a higher pressure than the radially inner working chamber and the radially outer working chamber which are adjacent to each other across the wrap of the fixed scroll.
  • the radially inner working chamber has a higher pressure.
  • the outer surface of the tip seal (specifically, the side located radially outward of the wrap) comes into contact with the outer surface of the seal groove. , a gap is formed between the inner surface of the tip seal and the inner surface of the seal groove.
  • the radially inner working chamber has a higher pressure than the radially inner working chamber and the radially outer working chamber that are adjacent to each other across the wrap of the fixed scroll.
  • the pressure in the radially inner working chamber is higher than that of the radially inner working chamber and the radially outer working chamber that are adjacent to each other across the wrap of the orbiting scroll. or the radially outer working chamber has a higher pressure.
  • the radially inner working chamber has a higher pressure
  • the radially outer working chamber has a higher pressure.
  • the inner surface of the tip seal comes into contact with the inner surface of the seal groove due to the pressure difference between the adjacent working chambers across the lap of the orbiting scroll.
  • a gap is formed between the outer surface and the outer surface of the seal groove.
  • the tip seal of Patent Document 1 does not have a plurality of outer lips formed on the outer surface. Therefore, even if the tip seal of Patent Document 1 is adopted for the scroll compressor configured as described above, compression from the working chamber through the gap between the outer surface of the tip seal and the outer surface of the seal groove is prevented. An air leak occurs.
  • the present invention has been made in view of the above matters, and one of the objects thereof is to improve the sealing performance of the working chamber.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above problems.
  • a fixed scroll having an end plate and a spiral wrap provided upright on the end plate; an orbiting scroll having an upright spiral wrap; a drive shaft for orbiting the orbiting scroll with respect to the fixed scroll; A first tip seal inserted into a seal groove formed in the smaller wrap, and a seal formed in the wrap having a larger spiral radius out of the wrap of the fixed scroll and the wrap of the orbiting scroll.
  • the seal has a plurality of inner lips formed on the inner surface and a plurality of outer lips formed on the outer surface.
  • FIG. 2 is a radial cross-sectional view along the arrow II-II in FIG. 1;
  • FIG. It is a figure showing the structure of the fixed scroll in one Embodiment to which this invention is applied.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing structures of an orbiting scroll and a tip seal in one embodiment to which the present invention is applied;
  • FIG. 6 is a perspective view showing the structure of part of the tip seal corresponding to part VI of FIG. 5;
  • FIG. 4 is a diagram showing a wrap and tip seal on the orbiting scroll side and a wrap on the fixed scroll side in one embodiment to which the present invention is applied;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view in the wrap width direction along arrow VIII of FIG. 7 ;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view in the wrap width direction along arrow IX in FIG. 7 ; It is a figure for demonstrating the subject of a comparative example. It is a figure for demonstrating the effect of this invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the structure of a tip seal on the orbiting scroll side in a first modified example to which the present invention is applied;
  • FIG. 8 is a diagram showing the structure of a tip seal on the orbiting scroll side in a second modified example to which the present invention is applied;
  • FIG. 11 is a perspective view showing the structure of a fixed scroll-side tip seal in a third modified example to which the present invention is applied;
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view showing the structure of the scroll compressor in this embodiment
  • FIG. 2 is a radial cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of the fixed scroll according to the present embodiment (more specifically, a diagram in which the wrap of the orbiting scroll and the tip seal on the side of the fixed scroll are removed from FIG. 2).
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of the orbiting scroll in this embodiment (more specifically, a diagram viewed from the fixed scroll side).
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing the structure of the orbiting scroll and tip seal in this embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the structure of part of the tip seal corresponding to portion VI of FIG.
  • the scroll compressor of this embodiment includes a casing 10, a fixed scroll 11, an orbiting scroll 12, and a drive shaft 13.
  • the fixed scroll 11 is connected to the opening side of the casing 10 and constitutes the outer shell of the compressor together with the casing 10 .
  • the orbiting scroll 12 is housed inside the casing 10 .
  • the drive shaft 13 is rotatably supported by bearings 14 inside the casing 10 .
  • the fixed scroll 11 includes a substantially circular end plate 15, a spiral wrap 16 erected on one side (the right side in FIG. 1) of the end plate 15 facing the orbiting scroll 12, and the other side of the end plate 15 (the right side in FIG. 1). 1) and cooling fins 17 erected thereon.
  • a suction flow path 18 is formed on the outer peripheral side of the end plate 15
  • a discharge flow path 19 is formed in the central portion of the end plate 15 .
  • the orbiting scroll 12 includes a substantially circular end plate 20, a spiral wrap 21 erected on one side (the left side in FIG. 1) of the end plate 20 facing the fixed scroll 11, and the other side of the end plate 20 (the left side in FIG. 1). 1) and a rear plate 23 provided on the tip side of the cooling fins 22 (right side in FIG. 1).
  • a crank portion 24 is provided on one end side (left side in FIG. 1) of the drive shaft 13 .
  • the crank portion 24 is eccentric from the center O of the drive shaft 13 and connected to the boss portion of the back plate 23 of the orbiting scroll 12 via an orbiting bearing 25 .
  • the other end side (right side in FIG. 1) of the drive shaft 13 protrudes outside the casing 10 and is provided with a pulley 26 .
  • a belt (not shown) is stretched between a pulley (not shown) provided on a rotary shaft (not shown) of the electric motor and the pulley 26 .
  • the rotational force of the electric motor is transmitted to rotate the drive shaft 13 , and the orbiting scroll 12 orbits with respect to the fixed scroll 11 .
  • the drive shaft 13 and the rotating shaft of the electric motor may be connected using a coupling instead of the pulley and belt described above, or may be integrally molded.
  • a rotation prevention mechanism 27 is provided between the orbiting scroll 12 and the casing 10 to prevent the orbiting scroll 12 from rotating.
  • the anti-rotation mechanism 27 includes a plurality of auxiliary crank shafts spaced apart from each other in the circumferential direction of the drive shaft 13, and a plurality of auxiliary crank shafts provided on the back plate 23 of the orbiting scroll 12 and supporting one end sides of the plurality of auxiliary crank shafts. and a plurality of bearings provided in the casing 10 for supporting the other end sides of the plurality of auxiliary crankshafts.
  • the anti-rotation mechanism 27 may be composed of, for example, an Oldham ring.
  • a plurality of working chambers are formed between the wrap 16 of the fixed scroll 11 and the wrap 21 of the orbiting scroll 12 .
  • each working chamber moves from the outside to the inside in the spiral direction of the wrap (counterclockwise in FIG. 2), and sequentially performs an intake process, a compression process, and a discharge process.
  • the working chamber in the suction process sucks air (gas) through the suction channel 18 .
  • the working chamber in the compression process compresses the air.
  • the working chamber in the discharge process discharges compressed air (compressed gas) through the discharge channel 19 .
  • a spiral seal groove 28 is formed on the tip end side (left side in FIG. 1, upper side in FIG. 5) of the wrap 21 of the orbiting scroll 12, and a spiral tip seal 29 is inserted into the seal groove 28. It contacts with the end plate 15 of the fixed scroll 11 .
  • a spiral seal groove 30 is formed on the tip side (right side in FIG. 1) of the wrap 16 of the fixed scroll 11, a spiral tip seal 31 is inserted into the seal groove 30, and the tip seal 31 is inserted into the orbiting scroll. 12 end plates 20 are contacted. This improves the sealing performance of the working chamber.
  • the orbiting scroll side tip seal 29 is made of, for example, elastic resin, and has a sliding surface 32 , an inner side surface 33 , an outer side surface 34 and a bottom surface 35 .
  • a plurality of inner lips 36 (more specifically, lips formed by cutting and capable of projecting) formed at predetermined intervals in the seal extending direction on the inner surface 33, and an outer surface It has a plurality of outer lips 37 formed at predetermined intervals in the seal extending direction at 34 and a plurality of bottom side lips 38 formed at predetermined intervals at the bottom surface 35 in the seal extending direction.
  • the positions of the plurality of outer lips 37 in the extending direction of the tip seal 29 are the same as the positions of the plurality of inner lips 36 . Also, the positions of the plurality of bottom lips 38 in the extending direction of the tip seal 29 are different from the positions of the plurality of inner lips 36 and the positions of the plurality of outer lips 37 .
  • the tip seal 31 on the fixed scroll side is made of, for example, an elastic resin like the tip seal 29, and has a sliding surface, an inner side surface, an outer side surface, and a bottom surface.
  • a plurality of inner lips are formed on the inner surface in the seal extending direction at predetermined intervals
  • a plurality of bottom side lips are formed on the bottom surface at predetermined intervals in the seal extending direction. and
  • FIG. 7 the effects of this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 11.
  • FIG. 7 is a diagram showing the wrap and tip seal on the orbiting scroll side and the wrap on the fixed scroll side in this embodiment.
  • 8 is a cross-sectional view in the wrap width direction along arrow VIII in FIG. 9 is a cross-sectional view in the wrap width direction taken along arrow IX in FIG. 7.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining the problem of this comparative example, assuming a case where the tip seal of Patent Document 1 is adopted as a comparative example.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of this embodiment. 10 and 11 correspond to part A in FIG.
  • the scroll compressor of this embodiment has a spiral radius R1 of the wrap 16 of the fixed scroll 11 (more specifically, the distance from the spiral center position of the wrap 16 to the outer end position of the wrap 16, as shown in FIG. 3 above).
  • the spiral radius R2 of the wrap 21 of the orbiting scroll 12 (more specifically, the distance from the spiral center position of the wrap 21 to the outer end position of the wrap 21 as shown in FIG. 4) is made smaller. (R1>R2).
  • the tip seal 29 on the orbiting scroll side corresponds to the first tip seal recited in the claims
  • the tip seal 31 on the fixed scroll side corresponds to the second tip seal recited in the claims. .
  • the radially inner working chamber has a higher pressure.
  • the radially inner working chamber and the radially outer working chamber adjacent to each other across the wrap 21 have a higher pressure. or the radially outer working chamber has a higher pressure.
  • the radially inner working chamber and the radially outer working chamber that are adjacent to each other across the wrap 21 the radially inner working chamber has a higher pressure, or the radially inner working chamber has a higher pressure.
  • the working chamber S1 has a higher pressure than the working chamber S1. Due to the pressure difference between the chamber S2 and the working chamber S1, the outer surface 34 of the tip seal 29 contacts the outer surface of the seal groove 28, creating a gap R1 between the inner surface 33 of the tip seal 29 and the inner surface of the seal groove 28. .
  • the tip seal 29 of this embodiment has a plurality of inner lips 36, so that the gap R1 is divided in the extending direction of the seal. As a result, leakage of compressed air from the working chamber via the gap R1 can be suppressed.
  • the working chamber S2 has a higher pressure than the working chamber S2.
  • the inner surface 33 of the tip seal 29 contacts the inner surface of the seal groove 28 due to the pressure difference between the chamber S2 and the working chamber S3, creating a gap R2 between the outer surface 34 of the tip seal 29 and the outer surface of the seal groove 28.
  • the tip seal 100 of Patent Document 1 does not have a plurality of outer lips and does not partition the gap R2 in the extending direction of the seal. Therefore, compressed air leaks from the working chamber through the gap R2.
  • the tip seal 29 of this embodiment has a plurality of outer lips 37, the gap R2 is divided in the extension direction of the seal. As a result, leakage of compressed air from the working chamber via the gap R2 can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the sealing performance of the working chamber.
  • the positions of the plurality of outer lips 37 in the extending direction of the tip seal 29 are the same as the positions of the plurality of inner lips 36 has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the positions of the plurality of outer lips 37 in the extending direction of the tip seal 29 may differ from the positions of the plurality of inner lips 36, as in the first modification shown in FIG. Thereby, the strength of the tip seal 29 can be improved.
  • the spacing between the plurality of outer lips 37 and the spacing between the plurality of inner lips 36 are directed from the outer end to the inner end of the tip seal 29 (downward in FIG. 13). may be smaller according to This makes the tip seal 29 easier to bend from the outer end to the inner end. Therefore, the tip seal 29 can be easily assembled to the seal groove 28 of the wrap 21 of the orbiting scroll 12 .
  • the orbiting scroll tip seal 29 has not only the plurality of inner lips 36 and the plurality of outer lips 37, but also the plurality of bottom lips 38. However, this is not the case. Not limited.
  • the tip seal 29 does not need to have the bottom lips 38 if the leakage of compressed air can be suppressed to some extent by the influence of the plurality of inner lips 36 and the plurality of outer lips 37 .
  • the tip seal 31 on the fixed scroll side has a plurality of inner lips and a plurality of bottom side lips, but does not have a plurality of outer lips. do not have. 14, the fixed scroll tip seal 31, like the orbiting scroll tip seal 29, has a plurality of inner lips 39, a plurality of outer lips 40, and a plurality of bottom side lips. It may have a lip 41 . Also, the fixed scroll side tip seal 31 does not need to have a plurality of bottom side lips like the orbiting scroll side tip seal 29 . In these cases, the tip seal 29 on the orbiting scroll side and the tip seal 31 on the fixed scroll side only differ in length, so that materials can be used in common.
  • the present invention is applied to a scroll compressor configured such that the spiral radius R2 of the wrap 21 of the orbiting scroll 12 is smaller than the spiral radius R1 of the wrap 16 of the fixed scroll 11.
  • the present invention may be applied to a scroll compressor configured such that the spiral radius R1 of the wrap 16 of the fixed scroll 11 is smaller than the spiral radius R2 of the wrap 21 of the orbiting scroll 12 .
  • the fixed scroll side tip seal corresponds to the first tip seal recited in the claims
  • the orbiting scroll side tip seal corresponds to the second tip seal recited in the claims.
  • the present invention may be applied to other scroll fluid machines (specifically, scroll expanders, etc.).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

作動室のシール性を高めることができるスクロール式流体機械を提供することにある。　スクロール式圧縮機は、鏡板１５と鏡板１５に立設された渦巻き状のラップ１６を有する固定スクロール１１と、鏡板２０と鏡板２０に立設された渦巻き状のラップ２１を有する旋回スクロール１２と、固定スクロール１２に対して旋回スクロール１２を旋回させる駆動軸１３と、渦巻き半径が小さい方のラップ１６に形成されたシール溝２８に挿入されたチップシール２９と、渦巻き半径が大きい方のラップ２１に形成されたシール溝３０に挿入されたチップシール３１とを備える。チップシール２９は、内側面３３に形成された複数の内側リップ３６と、外側面３４に形成された複数の外側リップ３７とを有する。

Description

スクロール式流体機械
　本発明は、スクロール式圧縮機などのスクロール式流体機械に関する。
　特許文献１は、固定スクロールと、固定スクロールに対向する旋回スクロールとを備えたスクロール式圧縮機を開示する。固定スクロールは、鏡板と、鏡板に立設された渦巻き状のラップとを有する。旋回スクロールは、鏡板と、鏡板に立設された渦巻き状のラップとを有する。固定スクロールのラップと旋回スクロールのラップの間には、複数の作動室が形成されている。各作動室は、旋回スクロールの旋回に伴い、ラップの渦巻き方向の外側から内側に向かって移動すると共に、吸入過程、圧縮過程、及び吐出過程を順次行う。
　旋回スクロールのラップの先端側には渦巻き状のシール溝が形成され、このシール溝に渦巻き状のチップシールが挿入され、このチップシールが固定スクロールの鏡板と接触する。同様に、固定スクロールのラップの先端側には渦巻き状のシール溝が形成され、このシール溝に渦巻き状のチップシールが挿入され、このチップシールが旋回スクロールの鏡板と接触する。これにより、作動室のシール性を高めるようになっている。
　特許文献１のチップシールは、内側面（詳細には、ラップの半径方向内側に位置する側面）に形成された複数の内側リップ（詳細には、切込みによって形成され、突起可能なリップ）と、底面に形成された複数の底側リップとを有する。これにより、チップシールの内側面とシール溝の内側面の間に形成された隙間や、チップシールの底面とシール溝の底面の間に形成された隙間を介した作動室からの圧縮空気の漏れを抑制する。したがって、作動室のシール性を更に高めるようになっている。
特公平０６－０９６９６１号公報
　特許文献１のスクロール式圧縮機は、固定スクロールのラップの渦巻き半径（詳細には、ラップの渦巻き中心位置からラップの外端位置までの距離）と旋回スクロールのラップの渦巻き半径が同じになるように構成されている。このスクロール式圧縮機では、固定スクロールのラップを隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径方向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となる。同様に、旋回スクロールのラップを隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径方向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となる。したがって、固定スクロール又は旋回スクロールのラップを隔てて隣り合う作動室の圧力差によって、チップシールの外側面（詳細には、ラップの半径方向外側に位置する側面）がシール溝の外側面に接触し、チップシールの内側面とシール溝の内側面の間に隙間が生じる。
　特許文献１のスクロール式圧縮機に対し、特許文献１のチップシールを採用すれば、チップシールの内側面とシール溝の内側面の間の隙間を介した作動室からの圧縮空気の漏れを抑制することが可能である。
　ところが、例えば、固定スクロールのラップの渦巻き半径より旋回スクロールのラップの渦巻き半径が小さくなるように構成されたスクロール式圧縮機に対し、特許文献１のチップシールを採用すれば、次のような課題が生じる。
　上述のように構成されたスクロール圧縮機では、固定スクロールのラップを隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となる。しかし、旋回スクロールのラップの渦巻き方向の位置が異なれば、旋回スクロールのラップを隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径方向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となったり、半径方向外側の作動室のほうが高圧となったりする。あるいは、旋回スクロールのラップの渦巻き方向の位置が同じであっても、旋回スクロールの旋回に伴い、旋回スクロールのラップを隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径方向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となったり、半径方向外側の作動室のほうが高圧となったりする。半径方向外側の作動室のほうが高圧となっている部分では、旋回スクロールのラップを隔てて隣り合う作動室の圧力差によって、チップシールの内側面がシール溝の内側面に接触し、チップシールの外側面とシール溝の外側面の間に隙間が生じる。
　特許文献１のチップシールは、外側面に形成された複数の外側リップを有しない。そのため、上述のように構成されたスクロール圧縮機に対し、特許文献１のチップシールを採用しても、チップシールの外側面とシール溝の外側面の間の隙間を介した作動室からの圧縮空気の漏れが生じる。
　本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、作動室のシール性を高めることを課題の一つとする。
　上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。本発明は、上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、鏡板と前記鏡板に立設された渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、鏡板と前記鏡板に立設された渦巻き状のラップを有する旋回スクロールと、前記固定スクロールに対して前記旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、前記固定スクロールの前記ラップと前記旋回スクロールの前記ラップのうちの、渦巻き半径が小さい方のラップに形成されたシール溝に挿入された第１のチップシールと、前記固定スクロールの前記ラップと前記旋回スクロールの前記ラップのうちの、渦巻き半径が大きい方のラップに形成されたシール溝に挿入された第２のチップシールとを備え、前記固定スクロールの前記ラップと前記旋回スクロールの前記ラップの間で複数の作動室が形成された、スクロール式流体機械において、前記第１のチップシールは、内側面に形成された複数の内側リップと、外側面に形成された複数の外側リップとを有する。
　本発明によれば、作動室のシール性を高めることができる。
　なお、上記以外の課題、構成及び効果は、以下の説明により明らかにされる。
本発明を適用した一実施形態におけるスクロール式圧縮機の構造を表す軸方向断面図である。 図１の矢視II－IIによる径方向断面図である。 本発明を適用した一実施形態における固定スクロールの構造を表す図である。 本発明を適用した一実施形態における旋回スクロールの構造を表す図である。 本発明を適用した一実施形態における旋回スクロール及びチップシールの構造を表す分解斜視図である。 図５の部分VIに相当するチップシールの一部の構造を表す斜視図である。 本発明を適用した一実施形態における旋回スクロール側のラップ及びチップシールと固定スクロール側のラップを表す図である。 図７の矢視VIIIによるラップ幅方向断面図である。 図７の矢視IXによるラップ幅方向断面図である。 比較例の課題を説明するための図である。 本発明の効果を説明するための図である。 本発明を適用した第１の変形例における旋回スクロール側のチップシールの構造を表す図である。 本発明を適用した第２の変形例における旋回スクロール側のチップシールの構造を表す図である。 本発明を適用した第３の変形例における固定スクロール側のチップシールの構造を表す斜視図である。
　本発明の適用対象としてスクロール式圧縮機を例にとり、本発明を適用した一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
　図１は、本実施形態におけるスクロール式圧縮機の構造を表す軸方向断面図であり、図２は、図１の矢視II－IIによる径方向断面図である。図３は、本実施形態における固定スクロールの構造を表す図（詳細には、図２から旋回スクロールのラップと固定スクロール側のチップシールを取り除いた図）である。図４は、本実施形態における旋回スクロールの構造を表す図（詳細には、固定スクロール側から見た図）である。図５は、本実施形態における旋回スクロール及びチップシールの構造を表す分解斜視図である。図６は、図５の部分VIに相当するチップシールの一部の構造を表す斜視図である。
　本実施形態のスクロール式圧縮機は、ケーシング１０、固定スクロール１１、旋回スクロール１２、及び駆動軸１３を備える。固定スクロール１１は、ケーシング１０の開口側に連結されており、ケーシング１０と共に圧縮機の外殻を構成する。旋回スクロール１２は、ケーシング１０内に収納されている。駆動軸１３は、ケーシング１０内の軸受１４で回転可能に支持されている。
　固定スクロール１１は、略円形状の鏡板１５と、旋回スクロール１２に対向する鏡板１５の一面側（図１の右側）に立設された渦巻き状のラップ１６と、鏡板１５の他面側（図１の左側）に立設された冷却フィン１７とを有する。鏡板１５の外周側には吸入流路１８が形成され、鏡板１５の中心部には吐出流路１９が形成されている。
　旋回スクロール１２は、略円形状の鏡板２０と、固定スクロール１１に対向する鏡板２０の一面側（図１の左側）に立設された渦巻き状のラップ２１と、鏡板２０の他面側（図１の右側）に立設された冷却フィン２２と、冷却フィン２２の先端側（図１の右側）に設けられた背面プレート２３とを有する。
　駆動軸１３の一端側（図１の左側）は、クランク部２４が設けられている。クランク部２４は、駆動軸１３の中心Ｏから偏心しており、旋回軸受２５を介し旋回スクロール１２の背面プレート２３のボス部に接続されている。
　駆動軸１３の他端側（図１の右側）は、ケーシング１０の外部に突出しており、プーリ２６が設けられている。電動機の回転軸（図示せず）に設けられたプーリ（図示せず）とプーリ２６との間でベルト（図示せず）が架け渡されている。これにより、電動機の回転力が伝達されて駆動軸１３が回転し、旋回スクロール１２が固定スクロール１１に対して旋回するようになっている。駆動軸１３と電動機の回転軸は、前述したプーリ及びベルトに代えて、カップリングなどを用いて連結されてもよいし、一体として成形されてもよい。
　旋回スクロール１２とケーシング１０の間には、旋回スクロール１２の自転を防止するための自転防止機構２７が設けられている。自転防止機構２７は、駆動軸１３の周方向に互いに離間して配置された複数の補助クランク軸と、旋回スクロール１２の背面プレート２３に設けられて複数の補助クランク軸の一端側を支持する複数の軸受と、ケーシング１０に設けられて複数の補助クランク軸の他端側を支持する複数の軸受とで構成されている。自転防止機構２７は、例えばオルダムリングなどで構成されてもよい。
　固定スクロール１１のラップ１６と旋回スクロール１２のラップ２１の間には、複数の作動室が形成されている。各作動室は、旋回スクロール１２の旋回に伴い、ラップの渦巻き方向の外側から内側に向かって（図２では、反時計回りに）移動すると共に、吸入過程、圧縮過程、及び吐出過程を順次行う。吸入過程の作動室は、吸入流路１８を介し空気（気体）を吸入する。圧縮過程の作動室は、空気を圧縮する。吐出過程の作動室は、吐出流路１９を介し圧縮空気（圧縮気体）を吐出する。
　旋回スクロール１２のラップ２１の先端側（図１の左側、図５の上側）には渦巻き状のシール溝２８が形成され、シール溝２８に渦巻き状のチップシール２９が挿入され、チップシール２９が固定スクロール１１の鏡板１５と接触する。同様に、固定スクロール１１のラップ１６の先端側（図１の右側）には渦巻き状のシール溝３０が形成され、シール溝３０に渦巻き状のチップシール３１が挿入され、チップシール３１が旋回スクロール１２の鏡板２０と接触する。これにより、作動室のシール性を高めるようになっている。
　旋回スクロール側のチップシール２９は、例えば弾性を有する樹脂で形成されており、摺動面３２、内側面３３、外側面３４、及び底面３５を有する。また、本実施形態の特徴として、内側面３３にてシール延在方向に所定の間隔で形成された複数の内側リップ３６（詳細には、切込みによって形成され、突起可能なリップ）と、外側面３４にてシール延在方向に所定の間隔で形成された複数の外側リップ３７と、底面３５にてシール延在方向に所定の間隔で形成された複数の底側リップ３８とを有する。なお、本実施形態では、チップシール２９の延在方向における複数の外側リップ３７の位置は、複数の内側リップ３６の位置と同じである。また、チップシール２９の延在方向における複数の底側リップ３８の位置は、複数の内側リップ３６の位置や複数の外側リップ３７の位置と異なる。
　固定スクロール側のチップシール３１は、チップシール２９と同様、例えば弾性を有する樹脂で形成されており、摺動面、内側面、外側面、及び底面を有する。また、チップシール２９と同様、内側面にてシール延在方向に所定の間隔で形成された複数の内側リップと、底面にてシール延在方向に所定の間隔で形成された複数の底側リップとを有する。しかし、チップシール２９とは異なり、複数の外側リップを有しない。
　次に、本実施形態の作用効果を、図７～図１１を用いて説明する。
　図７は、本実施形態における旋回スクロール側のラップ及びチップシールと固定スクロール側のラップを表す図である。図８は、図７の矢視VIIIによるラップ幅方向断面図である。図９は、図７の矢視IXによるラップ幅方向断面図である。図１０は、比較例として特許文献１のチップシールを採用した場合を想定し、この比較例の課題を説明するための図である。図１１は、本実施形態の効果を説明するための図である。なお、図１０及び図１１は、図７の部分Ａに相当する。
　本実施形態のスクロール圧縮機は、固定スクロール１１のラップ１６の渦巻き半径Ｒ１（詳細には、上述の図３で示すように、ラップ１６の渦巻き中心位置からラップ１６の外端位置までの距離）より、旋回スクロール１２のラップ２１の渦巻き半径Ｒ２（詳細には、上述の図４で示すように、ラップ２１の渦巻き中心位置からラップ２１の外端位置までの距離）が小さくなるように構成されている（Ｒ１＞Ｒ２）。この場合、旋回スクロール側のチップシール２９は、請求の範囲に記載の第１のチップシールに相当し、固定スクロール側のチップシール３１は、請求の範囲に記載の第２のチップシールに相当する。
　上述のように構成されたスクロール圧縮機では、固定スクロール１１のラップ１６を隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となる。しかし、旋回スクロール１２のラップ２１の渦巻き方向の位置が異なれば、ラップ２１を隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径方向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となったり、半径方向外側の作動室のほうが高圧となったりする。あるいは、旋回スクロール１２のラップ２１の渦巻き方向の位置が同じであっても、旋回スクロール１２の旋回に伴い、ラップ２１を隔てて隣り合う半径方向内側の作動室と半径方向外側の作動室のうち、半径方向内側の作動室のほうが高圧となったり、半径方向内側の作動室のほうが高圧となったりする。
　図８で示すように、旋回スクロール１２のラップ２１を隔てて隣り合う半径方向内側の作動室Ｓ１と半径方向外側の作動室Ｓ２のうち、作動室Ｓ１のほうが高圧となっている部分では、作動室Ｓ２と作動室Ｓ１の圧力差によって、チップシール２９の外側面３４がシール溝２８の外側面に接触し、チップシール２９の内側面３３とシール溝２８の内側面の間に隙間Ｒ１が生じる。
　本実施形態のチップシール２９は、特許文献１のチップシール１００と同様、複数の内側リップ３６を有するので、隙間Ｒ１をシール延在方向に区切る。これにより、隙間Ｒ１を介した作動室からの圧縮空気の漏れを抑制することができる。
　図９で示すように、旋回スクロール１２のラップ２１を隔てて隣り合う半径方向内側の作動室Ｓ３と半径方向外側の作動室Ｓ２のうち、作動室Ｓ２のほうが高圧となっている部分では、作動室Ｓ２と作動室Ｓ３の圧力差によって、チップシール２９の内側面３３がシール溝２８の内側面に接触し、チップシール２９の外側面３４とシール溝２８の外側面の間に隙間Ｒ２が生じる。
　図１０で示すように、特許文献１のチップシール１００は、複数の外側リップを有せず、隙間Ｒ２をシール延在方向に区切らない。そのため、隙間Ｒ２を介した作動室からの圧縮空気の漏れが生じる。一方、本実施形態のチップシール２９は、複数の外側リップ３７を有するので、隙間Ｒ２をシール延在方向に区切る。これにより、隙間Ｒ２を介した作動室からの圧縮空気の漏れを抑制することができる。したがって、作動室のシール性を高めることができる。
　なお、上記一実施形態において、チップシール２９の延在方向における複数の外側リップ３７の位置は、複数の内側リップ３６の位置と同じである場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば図１２で示す第１の変形例のように、チップシール２９の延在方向における複数の外側リップ３７の位置は、複数の内側リップ３６の位置と異なってもよい。これにより、チップシール２９の強度を向上させることができる。
　また、上記一実施形態において、複数の外側リップ３７の間隔及び複数の内側リップ３６の間隔は、一定である場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば図１３で示す第２の変形例のように、複数の外側リップ３７の間隔及び複数の内側リップ３６の間隔は、チップシール２９の外端から内端へ（図１３の下側へ）向かうに従って、小さくなってもよい。これにより、チップシール２９は、外端から内端へ向かうに従って曲げやすくなる。したがって、旋回スクロール１２のラップ２１のシール溝２８に対してチップシール２９を容易に組付けることができる。
　また、上記一実施形態において、旋回スクロール側のチップシール２９は、複数の内側リップ３６及び複数の外側リップ３７だけでなく、複数の底側リップ３８を有する場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば複数の内側リップ３６及び複数の外側リップ３７の影響により、圧縮空気の漏れをある程度抑制することが可能であれば、チップシール２９は、複数の底側リップ３８を有しなくてもよい。
　また、上記一実施形態において、固定スクロール側のチップシール３１は、複数の内側リップ及び複数の底側リップを有するものの、複数の外側リップを有しない場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば図１４で示す第２の変形例のように、固定スクロール側のチップシール３１は、旋回スクロール側のチップシール２９と同様、複数の内側リップ３９、複数の外側リップ４０、及び複数の底側リップ４１を有してもよい。また、固定スクロール側のチップシール３１は、旋回スクロール側のチップシール２９と同様、複数の底側リップを有しなくてもよい。これらの場合、旋回スクロール側のチップシール２９と固定スクロール側のチップシール３１は長さが異なるだけで、素材の共用化を図ることができる。
　なお、以上においては、固定スクロール１１のラップ１６の渦巻き半径Ｒ１より旋回スクロール１２のラップ２１の渦巻き半径Ｒ２が小さくなるように構成されたスクロール式圧縮機に対し、本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られない。旋回スクロール１２のラップ２１の渦巻き半径Ｒ２より固定スクロール１１のラップ１６の渦巻き半径Ｒ１が小さくなるように構成されたスクロール式圧縮機に対し、本発明を適用してもよい。この場合、固定スクロール側のチップシールは、請求の範囲に記載の第１のチップシールに相当し、旋回スクロール側のチップシールは、請求の範囲に記載の第２のチップシールに相当する。また、他のスクロール式流体機械（詳細には、スクロール式膨張機など）に対し、本発明を適用してもよい。
　１１…固定スクロール、１２…旋回スクロール、１３…駆動軸、１５…鏡板、１６…ラップ、２０…鏡板、２１…ラップ、２８…シール溝、２９…チップシール、３０…シール溝、３１…チップシール、３３…内側面、３４…外側面、３５…底面、３６…内側リップ、３７…外側リップ、３８…底側リップ、３９…内側リップ、４０…外側リップ、４１…底側リップ

Claims (6)

  1. 　鏡板と前記鏡板に立設された渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、
    　鏡板と前記鏡板に立設された渦巻き状のラップを有する旋回スクロールと、
    　前記固定スクロールに対して前記旋回スクロールを旋回させる駆動軸と、
    　前記固定スクロールの前記ラップと前記旋回スクロールの前記ラップのうちの、渦巻き半径が小さい方のラップに形成されたシール溝に挿入された第１のチップシールと、
    　前記固定スクロールの前記ラップと前記旋回スクロールの前記ラップのうちの、渦巻き半径が大きい方のラップに形成されたシール溝に挿入された第２のチップシールとを備え、
    　前記固定スクロールの前記ラップと前記旋回スクロールの前記ラップの間で複数の作動室が形成された、スクロール式流体機械において、
    　前記第１のチップシールは、内側面に形成された複数の内側リップと、外側面に形成された複数の外側リップとを有することを特徴とするスクロール式流体機械。
  2. 　請求項１に記載のスクロール式流体機械において、
    　前記第１のチップシールは、底面に形成された複数の底側リップを有することを特徴とするスクロール式流体機械。
  3. 　請求項１に記載のスクロール式流体機械において、
    　前記複数の外側リップは、前記第１のチップシールの延在方向における位置が前記複数の内側リップとは異なることを特徴とするスクロール式流体機械。
  4. 　請求項１に記載のスクロール式流体機械において、
    　前記複数の外側リップの間隔及び前記複数の内側リップの間隔は、前記第１のチップシールの外端から内端に向かうに従って小さくなることを特徴とするスクロール式流体機械。
  5. 　請求項１に記載のスクロール式流体機械において、
    　前記第２のチップシールは、内側面に形成された複数の内側リップと、外側面に形成された複数の外側リップとを有することを特徴とするスクロール式流体機械。
  6. 　請求項２に記載のスクロール式流体機械において、
    　前記第２のチップシールは、内側面に形成された複数の内側リップと、外側面に形成された複数の外側リップと、底面に形成された複数の底側リップとを有することを特徴とするスクロール式流体機械。
PCT/JP2021/034062 2021-09-16 2021-09-16 スクロール式流体機械 WO2023042328A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/034062 WO2023042328A1 (ja) 2021-09-16 2021-09-16 スクロール式流体機械

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/034062 WO2023042328A1 (ja) 2021-09-16 2021-09-16 スクロール式流体機械

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023042328A1 true WO2023042328A1 (ja) 2023-03-23

Family

ID=85602585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/034062 WO2023042328A1 (ja) 2021-09-16 2021-09-16 スクロール式流体機械

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023042328A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0311101A (ja) * 1989-06-09 1991-01-18 Iwata Tosouki Kogyo Kk スクロール流体機械
JP2000314383A (ja) * 1999-04-30 2000-11-14 Anest Iwata Corp スクロール流体機械
JP2003065266A (ja) * 2001-08-30 2003-03-05 Hokuetsu Kogyo Co Ltd オイルフリー・スクロール流体機械
WO2014108973A1 (ja) * 2013-01-09 2014-07-17 パナソニック株式会社 スクロール圧縮機
CN207634318U (zh) * 2017-12-19 2018-07-20 浙江奔凯精密机械有限公司 一种无油涡旋空气压缩机的涡盘间端面密封结构
US10451068B2 (en) * 2014-11-07 2019-10-22 Trane International Inc. Tip seal

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0311101A (ja) * 1989-06-09 1991-01-18 Iwata Tosouki Kogyo Kk スクロール流体機械
JP2000314383A (ja) * 1999-04-30 2000-11-14 Anest Iwata Corp スクロール流体機械
JP2003065266A (ja) * 2001-08-30 2003-03-05 Hokuetsu Kogyo Co Ltd オイルフリー・スクロール流体機械
WO2014108973A1 (ja) * 2013-01-09 2014-07-17 パナソニック株式会社 スクロール圧縮機
US10451068B2 (en) * 2014-11-07 2019-10-22 Trane International Inc. Tip seal
CN207634318U (zh) * 2017-12-19 2018-07-20 浙江奔凯精密机械有限公司 一种无油涡旋空气压缩机的涡盘间端面密封结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1835180B1 (en) Scroll fluid machine
JP5183938B2 (ja) シール装置
US9353747B2 (en) Scroll fluid machine with axial sealing unit
KR20070027558A (ko) 스크류 로터 및 스크류식 유체 기계
JP5998012B2 (ja) スクロール式流体機械
US6682328B2 (en) Multi-stage scroll fluid machine having a seal element between compression sections
US20130121864A1 (en) Scroll compressor
EP1553301B1 (en) Vane type vacuum pump
WO2023042328A1 (ja) スクロール式流体機械
US6663367B2 (en) Shaft seal structure of vacuum pumps
WO2010137468A1 (ja) スクロール圧縮機
KR102174639B1 (ko) 스크롤형 압축기
CN110621879B (zh) 涡旋式流体机械
JPH11280669A (ja) スクロール式流体機械
WO2024185128A1 (ja) スクロール式流体機械
JPH08165994A (ja) スクロール型流体装置
JP7329148B2 (ja) スクロール式気体機械
JP2011231687A (ja) スクロール圧縮機
JP7206084B2 (ja) スクロール圧縮機
JP2009180198A (ja) スクロール式流体機械
EP1087141A2 (en) Scroll-type compressor
EP3690247A1 (en) Scroll compressor
JP2024048012A (ja) 流体機械
JPH0436083A (ja) スクロール形流体機械
WO2017208833A1 (ja) スクロール型流体機械

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21957510

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21957510

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1