JPH04214978A - スクロールコンプレッサ - Google Patents

スクロールコンプレッサ

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JPH04214978A
JPH04214978A JP3015897A JP1589791A JPH04214978A JP H04214978 A JPH04214978 A JP H04214978A JP 3015897 A JP3015897 A JP 3015897A JP 1589791 A JP1589791 A JP 1589791A JP H04214978 A JPH04214978 A JP H04214978A
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JP
Japan
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scroll
tip
fluid
wrap
pressure side
Prior art date
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Pending
Application number
JP3015897A
Other languages
English (en)
Inventor
Howard Henry Fraser Jr
ハワード　ヘンリー　フレイザー，ジュニア
William J Boonzha
ウイリアム　ジェイムズ　ブーンザ
Shahrokh Etemad
シャーロック　エテマッド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carrier Corp
Original Assignee
Carrier Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Carrier Corp filed Critical Carrier Corp
Publication of JPH04214978A publication Critical patent/JPH04214978A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005—Axial sealings for working fluid
    • 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
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転ポンプすなわちス
クロール型のコンプレッサに係り、特にスクロールのラ
ップ先端を横切って生ずる漏洩を低減させる手段を有す
るスクロールコンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】スクロールコンプレッサは、原理的には
数十年前から知られている。一般にスクロール型コンプ
レッサまたはそれと類似の機械は、一対の噛み合いスク
ロールから構成されている。それぞれのスクロールは、
それぞれの基板に設けられた類似形状のインボリュート
形状の螺旋ラップを有する。通常、一方のスクロールは
固定され、他方のスクロールはその固定スクロールの軸
回りに回転するのではなく、軌道を旋回するようになっ
ている。また、その他方のスクロールは、回転しないよ
うに、オルダムリングまたは他の回転防止構造によって
保持されている。それらの２個のインボリュート形状の
ラップ壁は、三ヶ月型容積を形成する。その容積は、旋
回スクロールが回転するに従って、外側から噛み合いス
クロールの中心に向かって移動しながら、徐々に小さく
なって行く。冷媒ガスなどの圧縮可能な流体は、螺旋ラ
ップの周囲に導入され、装置の旋回動作と共にその流体
が移動されながら圧縮される。圧縮された流体は、その
後、中心で放出される。圧縮された流体を中心に導き、
その膨張により装置を駆動することによって、スクロー
ル機械をモータとして使用することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】可動スクロールの旋回
運動によって、旋回及び固定スクロール双方のスクロー
ルラップの先端部にある旋回接触面を横切って、圧縮さ
れる流体がこれらの装置の高圧側から低圧側に漏洩し得
る。スクロール先端での漏洩を最小にするために、それ
らの装置は極端に厳しい許容差で製作されている。しか
も、漏洩をさらに低減するために先端シールが設けられ
ている。スクロールラップ先端内の溝に配置された標準
型のＯリング材は、主としてその材料の膨張、及びその
結果として生ずるその材料の密封効果の喪失、すなわち
その材料が破損し、可動スクロールの旋回行動を禁止す
るようなバネ率の喪失など多くの理由から満足の行くも
のではなかった。
【０００４】これまで、先端シール問題に対して提案さ
れた解決策は、細長いＣ形状断面のバネを、スクロール
先端内の溝の一端から他端にかけて配置することであっ
た。そのバネはＣ形状の断面を持つように形成されかつ
そのスクロールと適合するように巻かれた一枚のバネ鋼
から作られる。この頑丈な連続バネ部材は、通常密封及
び対摩耗性テフロン基材料で覆われ、対抗するスクロー
ルの基盤に対するバネの密封作用を強めると共に、流体
圧縮作用によって発生される熱の下での摩擦損失を最小
化している。Ｃ形状断面のバネは、良好なシール応答を
与えると共に、バネ率を喪失しないことがわかっている
。しかし、先端を横切ってバネの中心へ向かう漏洩によ
って、スクロールの高圧側中心からスクロールの低圧側
周辺へそのＣ形状の中心を通る漏洩路が与えられ、これ
が、Ｃ形状の細長いバネ先端シールの効果を低減させて
いた。
【０００５】同一出願人の平成３年１月８日付けの出願
によって提案されたごとく、Ｏリング密封コアを有する
合成のＣ形状断面のバネが、スクロールラップ先端を横
切る流体漏洩を低減する一つの方法として提案されてい
る。この型のシール構造は、多くの適用に対して効果的
に働くが、或る種の圧縮される材料及び或る種の適用に
対しては、他の漏洩低減手段が好ましい。
【０００６】本発明の目的は、先端シールバネ部材の耐
久効果を損なうことなく、スクロールの高圧側から低圧
側への漏洩を、効果的に除去するためのシール構造を有
するスクロールコンプレッサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスクロール
コンプレッサは、固定スクロールと、該固定スクロール
の軸回りに回転させるために、該固定スクロールの軸か
ら離れて配置されている旋回スクロールとを含んだシェ
ルを有する型ものである。本発明では、特に、圧縮流体
が高圧側から低圧側へ上記スクロールを横切って生ずる
漏洩が低減されるように、上記スクロールの少なくとも
１つのラップ先端面が、粗く形成されている。すなわち
、機械的セレーション（切り込み）、空洞、ファイバ等
がスクロールラップ先端面に設けられ、高圧側から低圧
側へ漏洩する流体が通過しなければならない接触面に沿
って、粗表面が形成されている。
【０００８】
【作用】スクロールコンプレッサのスクロールの少なく
とも１つのラップ先端面を粗く形成し、流体の滑らかな
流れに対して多くの障害物を与えることによって、激し
い乱流が発生し、高圧側から低圧側空洞へ向かう流体の
流れが大幅に低減されるような摩擦が、先端の接触面上
に作り出される。
【０００９】
【実施例】図１乃至図３を参照する。これらの図には、
スクロールの外周からその中心に向かって流体を圧縮す
るため、コンボリュート形状の空洞を形成するように共
働する固定スクロールと旋回スクロールが示されている
。図３から明らかなごとく、一方のスクロールの先端は
、他方のスクロールの基板と共働して、制限されたギャ
ップ１４を形成する。そのギャップを介して及びそのギ
ャップを横切って、スクロールラップの全長にわたって
空洞の高圧側から低圧側へ圧縮流体が漏洩する傾向があ
る。
【００１０】図３から明らかなごとく、このギャップ１
４は、スクロールコンプレッサの部品を精度良く構成す
ることによって、大幅に小さくすることができる。しか
し、一方の面が他方の面と関係して動くので、ある固有
のクリアランスが必ず存在する。
【００１１】本願の発明者は、圧縮される流体のこの漏
洩流を禁止する方法及び手段を発明した。その結果、ス
クロールラップ先端のギャップ１４を通る漏洩が実質的
に低減された。
【００１２】圧縮される流体は、図３から明らかなごと
く、従来のスクロールラップの先端及び基板の普通平坦
な先端面及び基板面を越えて、ギャップ１４を通して流
れようとする傾向がある。その流体の流れに対して摩擦
バリアとして作用する粗い面をスクロールラップ先端に
設けることによって、上述の流れを大幅に低減し得るこ
とがわかった。流体の滑らかな流れに対して多くの障害
物を与えることによって、激しい乱流が発生し、高圧側
から低圧側空洞へ向かう流体の流れが大幅に低減される
ような摩擦が、先端の接触面上に作り出される。
【００１３】例えば、図４に示されるごとく、スクロー
ルラップ先端面の標準的な基本きざみ目１６が、そこを
横切る流体の流れを大幅に減少させる。他の例では、ス
クロールラップ先端に、流れの方向に実質的に垂直に一
連の溝１８を切ることによって、流体の流れが大きく低
減されることがわかった。図５から理解されるように、
それらの溝１８は、一般にスクロールの径に対して垂直
であり、それらはスクロールの周囲に連続するように規
則的に変化せしめられている。この方法では、スクロー
ルの高圧側空洞からスクロールの低圧側すなわち外側へ
の流体の流れに対する障害物を作り出す溝、すなわち乱
流及び摩擦が本質的に存在している。
【００１４】次に、図６乃至図８を参照する。２０及び
２２で示されるごとく、スクロールラップ先端面に多孔
性／繊維状の金属材料を与えることによって、スクロー
ルラップ先端を横切る流体の流れが実質的に低減される
。その多孔性／繊維状の金属材料は、流体中の乱流、及
びスクロールラップ先端基板面を横切る流体の流れに対
して、ドラッグ（抵抗）を作り出す。
【００１５】図６及び図７の多孔性金属材料２０は、ス
クロールラップ先端面を横切って不定形状に広がり、先
端／基板接触面全体にわたって多孔の薄膜を形成してい
る。図８の金属繊維２２の方向は、スクロールの高圧側
からスクロールの低圧側空洞への流体の流れに対して干
渉を与えるよう、先端面を横切る任意の方向に向けられ
ている。
【００１６】多孔性金属材料２０及び多数の任意の方向
に向いた金属繊維２２は、スクロールラップ先端を覆っ
ている特定の材料によって決められる適切な接着剤等の
手段によって、スクロールラップ先端に取り付けられる
。
【００１７】図９及び図１０には、さらに他の実施例が
示されている。そこでは、微細な空洞２４が、スクロー
ルラップ先端中に設けられている。これらの空洞は、流
体の流れに摩擦を与えてその流速を落とすと共に、高圧
側から低圧側への流体の移動を阻止する摩擦力を一層増
大させるように流体内に乱流を生じさせる。図１０から
わかるように、これらの空洞は、種々の形状、間隙を取
り得る。また、これらの空洞は、スクロールコンプレッ
サによって圧縮される流体の漏洩流に対して最大の乱流
及び摩擦抵抗を与えるように、任意の方向に向けられて
いる。
【００１８】流体の摩擦流を増大させると共に、流体内
に乱流及び内部摩擦を作り出すための種々の型の手段を
示したが、その概念は基本的に同じものである。それぞ
れのものは、取り扱われる圧力、使用される材料、一方
のスクロールの他方に対する移動速度等を考慮して定め
られる特定の型のスクロールラップ先端及び特定の流体
に対して、特別な利点を持っている。図６及び図８に示
されたような材料に関して、スクロールラップ先端とそ
れと共働するスクロールラップ基板との金属同志の接触
は、多孔性材料に対して最大の流れ禁止特性を与えるよ
うに、スクロールラップの先端面を擦り減らす傾向を持
つことがわかった。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、スクロールラップ先端
面を横切る流体の流れに対する摩擦抵抗が大幅に増大す
るように、そして流体の流速を低下させると共にラップ
先端とそれと共働する基板との間のギャップを通過する
流体の漏洩を禁止するような内部乱流が作り出されるよ
うに、スクロールラップ先端面を変形させているので、
そのスクロールラップ先端面を横切る圧縮流体の流れが
大幅に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的スクロールコンプレッサの固定及び可動
スクロールの断面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って切り取られた断面図で
ある。
【図３】一対の隣接するスクロールラップ先端の拡大部
分断面図である。
【図４】本発明に係るスクロールラップ先端のスクロー
ル部を上から見た部分平面図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るスクロールラップ先
端面の一部分を上から見た部分平面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例であって、図４と同
様の図である。
【図７】図６の線７−７に沿って切り取られた断面図で
ある。
【図８】本発明のさらに他の実施例であって、図６と同
様の図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例であって、図８と同
様の図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って切り取られた断
面図である。
【符号の説明】
１０　　固定スクロール １２　　可動スクロール １４　　ギャップ １６　　きざみ目 １８　　溝 ２０　　多孔性金属材料 ２２　　金属繊維 ２４　　空洞

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　固定スクロールと、該固定スクロール
    の軸回りに回転させるために、該固定スクロールの軸か
    ら離れて配置されている旋回スクロールとを含んだシェ
    ルを有する型のスクロールコンプレッサにおいて、圧縮
    される流体が高圧側から低圧側へ上記スクロールを横切
    って生ずる漏洩が低減されるように、上記スクロールの
    少なくとも１つのラップ先端面が、粗く形成されている
    ことを特徴とするスクロールコンプレッサ。
  2. 【請求項２】　　請求項１に記載のスクロールコンプレ
    ッサにおいて、上記の粗い面が、上記先端面内に形成さ
    れた多数の溝から成ることを特徴とするスクロールコン
    プレッサ。
  3. 【請求項３】　　請求項２の記載のスクロールコンプレ
    ッサにおいて、上記溝が、圧縮流体の流れる方向に対し
    て実質的に直角に、上記スクロールラップの周囲に配置
    されていることを特徴とするスクロールコンプレッサ。
  4. 【請求項４】　　請求項１に記載のスクロールコンプレ
    ッサにおいて、上記粗いスクロールラップ先端面が、き
    ざみ目が付けられたものであることを特徴とするスクロ
    ールコンプレッサ。
  5. 【請求項５】　　請求項１に記載のスクロールコンプレ
    ッサにおいて、上記スクロールラップ先端面が、多孔性
    金属材で被覆されていることを特徴とするスクロールコ
    ンプレッサ。
  6. 【請求項６】　　請求項１に記載のスクロールコンプレ
    ッサにおいて、上記粗いスクロールラップ先端面が、そ
    の先端面中に付与された多数の空洞を含んだものである
    ことを特徴とするスクロールコンプレッサ。
JP3015897A 1990-01-16 1991-01-16 スクロールコンプレッサ Pending JPH04214978A (ja)

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US07/465,375 US5035589A (en) 1990-01-16 1990-01-16 Method and apparatus for reducing scroll compressor tip leakage
US465375 1990-01-16

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JPH04214978A true JPH04214978A (ja) 1992-08-05

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US (1) US5035589A (ja)
EP (1) EP0438025A3 (ja)
JP (1) JPH04214978A (ja)
KR (1) KR910014613A (ja)
AR (1) AR245270A1 (ja)
BR (1) BR9100141A (ja)
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