JPH1089268A - 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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JPH1089268A
JPH1089268A JP24750796A JP24750796A JPH1089268A JP H1089268 A JPH1089268 A JP H1089268A JP 24750796 A JP24750796 A JP 24750796A JP 24750796 A JP24750796 A JP 24750796A JP H1089268 A JPH1089268 A JP H1089268A
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Natsuki Kawabata
川端夏樹
Kazuaki Shiiki
椎木和明
Akira Suzuki
昭 鈴木
Isamu Kawano
勇 川野
Shigeru Machida
茂 町田
Yuji Yoshitomi
吉富雄二
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロール流体機械運転中の圧縮流体の漏れ
を低減し、流体機械の性能を向上させることである。 【解決手段】 旋回スクロールラップと固定スクロール
ラップが熱および圧力による変形後にファインギャップ
となるように、例えば旋回スクロール14のラップ14
Aを胴板14Bに対して垂直方向からずらして加工す
る、または加工した部分14Cを持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、胴板の両側にスク
ロールラップを設けた両歯式の旋回スクロールと、胴板
の一側にスクロールラップを設けた2つの固定スクロー
ルを組合せ、空気の圧縮等に用いられる両歯型スクロー
ル型流体機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の空気圧縮用のスクロール型流体機
械よりも大容量の吐出空気を供給するための手段とし
て、胴板の両側にスクロールラップを設けた旋回スクロ
ールと2つの固定スクロールを組み合わせて、流体を圧
縮するようにしたいわゆる両歯型のスクロール型流体機
械が考えられている。この種の両歯型スクロール型流体
機械を運転すると、その圧縮熱及び圧縮流体の圧力によ
りスクロールラップが変形する。圧力に起因する変形で
は、スクロール型流体機械の性質上、固定スクロール外
部に形成された圧縮室の中心部ほど高圧となるため、ラ
ップ先端は外周方向に倒れる。また熱に起因する変形
は、中心部のラップと外周部のラップで異なる。中心部
のラップは、ラップ先端部の温度がラップ付根部の温度
より高温となるため先端部の熱膨張量が大きくなり、ラ
ップは外周方向へ倒れる。外周部のラップは、ラップ付
根部のラップ中心部から蓄積された熱膨張量がラップ先
端の熱膨張より大きいため、ラップ先端は中心方向に倒
れる。これらの変形においは、熱によるラップ外周部の
変形が最も顕著である。
【0003】この熱及び圧力による変形によって生じる
旋回スクロールと固定スクロールとの接触を、軸方向に
ついては、あらかじめ隙間を設けたり、シール材料をラ
ップ先端に埋め込む等により回避し、径方向については
あらかじめ一定の値の隙間を両ラップ間に設けて回避す
ることが試みられている。
【0004】また、特開昭63−167090号公報
に、旋回スクロールと固定スクロールのラップ厚さをラ
ップ巻きはじめからラップ巻き終わりにかけて漸次小さ
くしたスクロール型真空ポンプの例が記載されている。
【0005】また、特開昭57−195801号公報及
び特開平2−223689号公報には、等脚台形型のラ
ップを持つ渦巻き型流体機械が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】スクロール型流体機械
の熱変形解析を行った結果、旋回スクロール及び固定ス
クロールのラップは、主としてその先端部と付根部の熱
膨張差により外側または内側に倒れることがわかった。
【0007】この変形により、径方向のラップ間接触は
一様には起こらず、例えば旋回スクロールのラップの歯
先角部と固定スクロールのラップ立ち上がり部付近が接
触することになる。
【0008】上記の従来技術では、この接触を回避する
ために一様な隙間を設けているため、接触する可能性の
ない部分では必要以上の隙間があくことになり、流体機
械の性能が低下する。
【0009】本発明の目的は、旋回スクロール及び固定
スクロールの各スクロールラップの運転時における接触
を回避しながら、旋回スクロールと固定スクロールのラ
ップ間の径方向隙間を低減して性能を向上させたスクロ
ール型流体機械を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第1の発明は、胴板の両側にスクロールラップを設
けた旋回スクロールと、胴板の一側に前記スクロールラ
ップに噛み合うスクロールラップを設けた2つの固定ス
クロールを組み合わせ、旋回スクロールが自転すること
なく固定スクロールに対して偏心運動することによっ
て、吸入口から吸い込まれた流体を圧縮し吐出口から吐
出するスクロール型流体機械において、前記旋回スクロ
ールのラップ及び前記固定スクロールのラップの少なく
とも一方の壁面に、ラップ付根部近傍を除いて、ラップ
付根部からラップ歯先に向かうにしたがい傾斜するテー
パ部を設けたことを特徴とする。
【0011】第2の発明は、胴板の両側にスクロールラ
ップを設けた旋回スクロールと、胴板の一側に前記スク
ロールラップに噛み合うスクロールラップを設けた2つ
の固定スクロールを組み合わせ、旋回スクロールが自転
することなく固定スクロールに対して偏心運動すること
によって、吸入口から吸い込まれた流体を圧縮し吐出口
から吐出するスクロール型流体機械において、前記旋回
スクロールのラップ及び前記固定スクロールのラップの
少なくとも一方の内壁及び外壁を互いに平行関係をもっ
て、付根部からラップ歯先に向かうにしたがい傾斜させ
たことを特徴とする。
【0012】本発明は、上記手段により、流体機械運転
前にあらかじめ旋回スクロールと固定スクロールの少な
くとも一方のラップ壁面もしくは全部を、胴板に対して
傾斜して加工しておくことにより、流体機械運転時の熱
膨張による変形によって、旋回スクロールと固定スクロ
ールのラップを略平行状態とし、両ラップの径方向ギャ
ップを可及的小ならしめ流体機械の性能を向上する。ラ
ップ壁面の傾斜加工はラップ加工時にエンドミル等の加
工工具に円錐型のものを利用したり、傾けてセットした
り、または加工対象となるスクロール流体機械を傾けて
セットすることにより実現できる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1乃至図5
を用いて説明する。
【0014】図1に旋回スクロールが両歯構造であるス
クロール圧縮機本体ブロックの断面図を示す。
【0015】この両歯構造のスクロール圧縮機は、胴板
の両面にスクロールラップを設けた旋回スクロール1、
旋回スクロール1のラップと組み合わせることにより圧
縮作動室を形成するスクロールラップを設けた左固定ス
クロール2及び右固定スクロール3、旋回スクロール1
を駆動する主クランク4、主クランク4と同期回転する
補助クランク5、主クランクと補助クランクの同期を取
るためのタイミングベルト6、タイミングプーリ7、モ
ータからの動力により主クランク4を駆動するVプーリ
8、圧縮された流体を吐出する吐出口9から構成され
る。
【0016】モータからの動力をVプーリ8へVベルト
により動力を伝達させることにより、主クランク4が回
転し、同期用のタイミングベルト6、タイミングプーリ
7によって補助クランク5が同期回転して運転される。
これにより旋回スクロール1が、左固定スクロール2及
び右固定スクロール3に対して自転することなく偏心運
動を行う。流体は吸い込み口(図示せず)より吸い込ま
れ回転が進むにつれて圧縮され、吐出口9から排出され
る。
【0017】図2に旋回スクロール10と固定スクロー
ル11を組み合わせて配置した一例の正面図を示す。
【0018】ラップはインボリュート曲線により形成さ
れ、基礎円の直径を2a、うず巻き角λ、ラップ厚さt
=aβ(βは適宜係数)とすると旋回スクロール10は
X−Y座標系で次式のように表される。
【0019】
【数】
【0020】上式において(1)、(2)式はそれぞれ
旋回スクロール10における外壁面P及び内壁面Qを表
している。
【0021】図3に図2のスクロールラップ平面図のA
−A間の断面図を示す。
【0022】本図に示すように従来のスクロールラップ
12は胴板13に対して垂直に配置されることになる。
【0023】図4に本発明の第1の実施形態を示す。
【0024】同図において、旋回スクロール14のラッ
プ14Aは胴板14Bに対しあらかじめ垂直に加工形成
された後、ラップ14Aの内壁に、ラップ付根部近傍を
避けて、図示例ではラップ高さの略中央部より歯先にか
けて、付根部から歯先に向かうにしたがい、旋回スクロ
ールの中心から外方に向かう傾斜部14Cが加工形成さ
れる。該傾斜部14Cは、ラップの最外側1巻きまたは
全巻に形成したり、さらに全巻の場合には、外周部から
中心部に行くにしたがい、傾斜角度を変化させることも
できる。またこのような傾斜部の加工は固定スクロール
に行ってもよく、また旋回スクロールと固定スクロール
の両方に行ってもよい。このような傾斜部の加工は、た
とえばエンドミルを用いたNC工作機械を用いて行う。
【0025】本実施形態によれば、ラップ付根部近傍以
外の部分に傾斜部を形成するので、エンドミル等の工具
により胴板が削られること無く加工が容易であり、そし
て、流体機械の運転に際し、胴板やラップの熱膨張の影
響により、ラップの傾斜面は、胴板に対して略垂直、ま
たは旋回軸に対し略平行となり、旋回スクロールと固定
スクロールの各ラップは互いに略平行状態を維持し、圧
縮流体の漏洩を従来技術よりも低減し、流体機械の性能
を向上することができる。
【0026】図5は本発明の第2の実施形態を示す。
【0027】旋回スクロール15のラップ15Aの内外
両壁面は互いに平行であり、かつ、胴板15Bに対し傾
斜されている。前記実施形態同様、図示例ではラップ付
根部から歯先に向かうにしたがい外側に向かうように形
成される。そして、このように傾斜加工した旋回スクロ
ール15を、例えば従来同様のラップ16 Aを胴板16
Bに対して垂直に形成した固定スクロール16と組み合
わせる。傾斜部の形成は、前記実施形態と同様に、ラッ
プの一部または全部としたり、固定スクロール側、また
は旋回スクロール、固定スクロールの両側に形成しても
よい。
【0028】本実施形態によれば、ラップ全部に傾斜を
設けた場合はラップの内外壁面が平行を保っているた
め、第1の実施形態において、2回必要であったラップ
の加工が、1度で済むという利点があり、またラップの
一部に傾斜を設けた場合は、加工の手間はかかるが、運
転時に旋回スクロールのラップ15Aと固定スクロール
のラップ16Aとがより平行に近い状態となるような加
工をすることによって運転時の隙間をより低減し、性能
を向上させることができる。
【0029】
【発明の効果】上述したように、本発明によればスクロ
ールラップの熱変形及び圧力による倒れを考慮して、運
転時の径方向ギャップが従来技術よりも小さくなるよう
に、あらかじめスクロールラップを加工しておくので、
運転時は固定スクロールと旋回スクロールがファインギ
ャップを保って運転できる。これにより運転時の圧縮流
体の漏れ量が減少するため、流体機械の性能を向上する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のスクロール型流体機械の
全体断面図。
【図2】旋回スクロールと固定スクロールの噛み合いを
示す図。
【図3】従来技術のスクロールラップの一例の部分縦断
面図。
【図4】本発明の一実施形態のスクロールラップの部分
縦断面図。
【図5】本発明の第2の実施形態のスクロールラップの
部分縦断面図。
【符号の説明】
1…旋回スクロール、2…左固定スクロール、3…右固
定スクロール、4…主クランク、5…補助クランク、6
…タイミングベルト、7…タイミングプーリ、8…Vプ
ーリ、9…吐出口、10…旋回スクロールラップ、11
…固定スクロール、12…スクロールラップ、13…胴
板、14…旋回スクロールラップ、15…旋回スクロー
ル、16…固定スクロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川野 勇 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 町田 茂 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 吉富雄二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 胴板の両側にスクロールラップを設けた
    旋回スクロールと、胴板の一側に前記スクロールラップ
    に噛み合うスクロールラップを設けた2つの固定スクロ
    ールを組み合わせ、旋回スクロールが自転することなく
    固定スクロールに対して偏心運動することによって、吸
    入口から吸い込まれた流体を圧縮し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
    ラップ及び前記固定スクロールのラップの少なくとも一
    方の壁面に、ラップ付根部近傍を除いて、ラップ付根部
    からラップ歯先に向かうにしたがい傾斜するテーパ部を
    設けたことを特徴とするスクロール型流体機械。
  2. 【請求項2】 胴板の両側にスクロールラップを設けた
    旋回スクロールと、胴板の一側に前記スクロールラップ
    に噛み合うスクロールラップを設けた2つの固定スクロ
    ールを組み合わせ、旋回スクロールが自転することなく
    固定スクロールに対して偏心運動することによって、吸
    入口から吸い込まれた流体を圧縮し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
    ラップ及び前記固定スクロールのラップの少なくとも一
    方の内壁及び外壁を互いに平行関係をもって、付根部か
    らラップ歯先に向かうにしたがい傾斜させたことを特徴
    とするスクロール型流体機械。
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