JPS6229601B2 - - Google Patents

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JPS6229601B2
JPS6229601B2 JP54095032A JP9503279A JPS6229601B2 JP S6229601 B2 JPS6229601 B2 JP S6229601B2 JP 54095032 A JP54095032 A JP 54095032A JP 9503279 A JP9503279 A JP 9503279A JP S6229601 B2 JPS6229601 B2 JP S6229601B2
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JP
Japan
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scroll member
wrap
stationary
stationary scroll
lap
Prior art date
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Expired
Application number
JP54095032A
Other languages
English (en)
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JPS5620701A (en
Inventor
Masato Ikegawa
Kenji Tojo
Masao Shiibayashi
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9503279A priority Critical patent/JPS5620701A/ja
Publication of JPS5620701A publication Critical patent/JPS5620701A/ja
Publication of JPS6229601B2 publication Critical patent/JPS6229601B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02Rotary-piston machines or engines 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
    • F01C1/0207Rotary-piston machines or engines 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 both members having co-operating elements in spiral form
    • F01C1/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スクロール圧縮機、スクロール膨
脹機などのスクロール流体機械に関する。
〔従来の技術〕
従来のスクロール流体機械は、たとえば特開54
―81513号公報に示されており、主要な構成は第
1図、第2図に示すようになつている。
〓〓〓
第1図におよび第2図において静止スクロール
部材1は、端板1aと、これに直立しているラツ
プ1bとからなる。旋回スクロール部材2は、静
止スクロール部材1と同様の端板2aおよびラツ
プ2bからなる。両スクロール部材1,2のラツ
プ1b,2bはインボリユートあるいはこれに近
似する曲線に形成されており、ほぼ一様な厚さと
一様な高さをもつている。
静止スクロール部材1の端板1aの中心にはポ
ート3が設けられ、外周側には別のポート4が設
けられている。ポート3は、圧縮機の場合、吐出
ポートとなり、膨脹機の場合流入ポートとなる。
ポート4は、圧縮機の場合吸入ポートとなり、
膨脹機の場合排出ポートとなる。
旋回スクロール部材2の背面にはスクロールピ
ン2cが突出して設けられている。
両スクロール部材1,2は、ラツプ1b,2b
が互いに向き合つた状態でかみ合つている。この
状態で、各ラツプ1b,2bの巻き終り端1b′,
2b′は互いに180゜ずれたところに位置してい
る。
フレーム5は、静止スクロール部材1の端板1
aの外周部に数本のボルトによつて固定されてい
る。
クランク軸6は、フレーム5に取付けた2個の
軸受7,8によつてフレーム5に支持されてい
る。このクランク軸6には、バランスウエイト9
が一体に形成されている。バランスウエイト9は
クランク軸6と別体のものでもよい。
クランク軸6の頭部には、ボス穴10が形成さ
れている。ボス穴10はクランク軸6の軸心0か
ら距離εだけ偏心した位置に中心を有し、このボ
ス穴10にはスクロールピン2cがはめ込まれて
いる。ボス穴10とスクロールピン2cとの間に
はニードル軸受11が設けられている。
自転阻止部材12は旋回スクロール部材2の端
板2aの背面とフレーム5との間に設けられてい
る。自転阻止部材12は、リング状のもので、端
板2aに対向する面およびフレーム5に対向する
面には、直線溝(図示せず)を有する。フレーム
5に対向する面に設けられた溝は、端板2aに対
向する面に設けられた溝と直交している。フレー
ムに対向する面に設けられた溝にはフレーム5に
固定されたオルダムキー13がはめ込まれ、端板
2aに対向する面に設けられた溝には端板2aに
固定されたオルダムキー(図示せず)がはめ込ま
れている。
メカニカルシール14は、クランク軸6がフレ
ーム5を貫通して外部に突出する部分に設けられ
シールハウジング15内に納められている。この
メカニカルシール14は公知のものを利用してい
るので、構成の説明は省略する。
原動機(図示せず)によつて、クランク軸6を
第1図において時計方向に回転させれば、旋回ス
クロール部材2は静止スクロール部材1に対して
姿勢を変えずに(見かけ上自転しない)時計方向
に旋回運動する。この結果両スクロール部材1,
2間に形成された作動空間V1,V2は、時計方向
にまわりながら作動空間V1,V2の容積を縮小
し、ポート4から取り入れた流体を圧縮してポー
ト3から吐出する。
反対に、旋回スクロール部材2が反時計方向に
旋回すると、作動空間V1,V2は前記とは逆にま
わりながら容積が徐々に増大し、ポート3から流
入した高温高圧(ポート4から排出するものに対
して高温高圧である)ガスは膨脹し、ポート4か
ら排出される。このときクランク軸6に動力が発
生する。
また、本願発明の出願以前に出願された特開昭
55―109792号公報には、旋回スクロール部材のラ
ツプ外壁面における固定スクロールラツプの巻き
終り端に対向する位置から巻き終り側に向つて旋
回スクロールの中心から半径R1の円弧に沿つた
出張り部分を設けるとともに、固定スクロール部
材のラツプの外周面に、内壁面がぴつたり接触す
るハウジングを設け、前記出張り部分とハウジン
グ内壁面とによつて、圧縮空間を形成することが
示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記前者の構成では、静止スクロール部材1の
ラツプ1bの巻き終り端1b′から少くとも180゜
好ましくは200゜の範囲にわたつて逃げ16を設
けているので、静止スクロール部材1の直径が大
きくなる。この逃げ16は、圧縮機の場合、ポー
ト4と反対側の位置に形成される密閉空間(静止
スクロール部材1のラツプ1bの巻き終り端1
b′側に形成される空間)にラツプ4から吸込まれ
るガスの通路となるものであるため大きな逃げが
〓〓〓
不可欠である。また、圧縮熱で高温になつた両ス
クロール部材1,2から放出される熱で逃げ16
を通過する吸入ガスを過熱することのないように
しなければならない。
そのためには、逃げ16を大きくとらねばなら
ず、ますますスクロール部材の直径が大きくな
る。
後者のものは、旋回スクロール部材のラツプに
おける外壁面の巻き終り側180゜の範囲を圧縮に
寄与するようにできるが、そのためには、旋回ス
クロール部材のラツプに出張り部分を形成するこ
とおよび固定スクロール部材のラツプ外周にぴつ
たり接触する内壁面をもつたハウジングを設ける
必要があり、構成が複雑となる。また、前記出張
り部分の外側壁面およびハウジングの内側壁面の
曲線は、円弧でラツプの内外壁面の曲線はインボ
リユートりで、両曲線は異なり、成形加工が面倒
である。
この発明の目的は、旋回スクロール部材のラツ
プ外側壁面における巻き終り側180゜程度の範囲
を作動空間として寄与し得るようにするための構
成が簡単で、かつ成形加工が容易なスクロール流
体機械を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の第1番目の特徴は、静止スクロール部
材のラツプ内側壁面が、静止スクロール部材のラ
ツプ巻き終り端から、該巻き終り端と旋回スクロ
ール部材のラツプ巻き終り端に対向する点近傍と
の間の位置まで延長されており、この延長部分の
内側壁面は、前記静止スクロール部材のラツプ巻
き終り端になめらかに連なりかつ静止スクロール
部材の内側壁面における延長部を除いた部分と同
じ性質の曲線となつているものである。
第2番目の特徴は、前記1番目の特徴に加え、
静止スクロール部材および旋回スクロール部材の
何れか一方のスクロール部材におけるラツプの巻
き始め側が、他方のスクロール部材のラツプと比
較して次の式を満足するように削り取られている
ものである。
λc≒α/Vr この式において、λc:削り取られた角度(ラジ
アン) Vr:体積比(吸込体積/吐出体積) α :静止スクロール部材のラツプの巻き角(ラ
ジアン) を示している。
〔作用〕
上記のように、静止スクロール部材のラツプ内
側壁面を巻き終り端から、そのまま曲線で延長す
るだけであり、旋回スクロール部材にはとくに加
工を追加する必要がないので、構成が簡単である
上、延長部分は、延長部分以外と同じ性質の曲線
でしかもなめらかに連なつているから、成形加工
も容易である。
また、2番目の発明は、ラツプの巻き始め側が
削り取られているので、中心部のポートに連通し
ようとしている一対の作動空間は、一方が他方よ
りも早くポートと連通する。従つて、延長部分に
よつて吸込体積が増加した方の一方の作動空間は
ポートとの連通時期が他方の作動空間より早くな
り、一対の作動空間がポートに連通したときの圧
力はほぼ同じになる。
従つて、作動空間とポートとの連通時に吸込体
積が増加したことによつて生ずる損失がなくな
る。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例を第3図、第4図によ
り説明する。
実施例において、従来と同じかまたは相当する
ものには第1図、第2図と同一符号を付し、それ
らの説明は省略する。静止スクロール部材1のラ
ツプ1bの内側壁面は、旋回スクロール部材2の
巻き終り端2b′に対向する点まで延長されてい
る。延長部分1b′〜1b″は、180゜程度の範囲
で、巻き終り端2b′になめらかに連なり、しかも
延長部分以外のラツプと同じインボリユートある
いはこれに近似の曲線である。
このように静止スクロール部材1のラツプ1b
の内側壁面を延長すると、従来逃げ16であつた
ものが圧縮に有効に寄与する空間を形成すること
になるので、延長された分だけ理論吸込体積が増
加する。同時に、延長された部分1b′〜1b″の内
壁面は、従来のように逃げ16を形成していた場
合よりも内側に移動する。従つて、理論吸込体積
が増加したことによつて単位体積当りの直径(大
きさ)が小さくなるのに加え、延長された部分1
b′〜1b″の内壁面が内側に移動したことによつ
〓〓〓
て、さらに直径が小さくなるので大幅な直径の縮
小を可能にする。
また、圧縮機の場合、ポート4を旋回スクロー
ル部材2の巻き終り端2b′に接近させて配置すれ
ば、吸込完了時ラツプ2bの外側に形成される作
動空間V3にも、吸込完了時ラツプ2bの内側に
形成される作動空間にも、ほぼ同じ条件でガスを
吸入させることができる。
吸込完了時において、ラツプ2bの外側に形成
される作動空間V3の体積と内側に形成される作
動空間の体積とは異なるので、これらの両作動空
間が吐出直前(空間がポート3と連通する直前)
に達したとき、両作動空間の圧力が互いに異な
る。このように、各作動空間からポート3に吐出
される圧力に差があつた場合故障があるときは、
旋回スクロール部材2のラツプ2bの巻き始め2
dを点線のように削り取り、作動空間を早目にポ
ート3と連通させて、両空間の圧力をほぼ等しく
すればよい。これを第4図により詳細に説明す
る。
ラツプ2bは、内側インボリユート2eと外側
インボリユート2fとで形成されている。
両インボリユート2e,2fの巻き始めはそれ
ぞれe,fであるが、ラツプ1b,2bの干渉を
防止することおよび加工上の問題から、ラツプ2
bの内側インボリユート2eの巻き始めはe′、外
側インボリユート2fの巻き始めはf′となつてい
る。それらの曲線の巻き始めまでの角度λラジ
アン(巻き始め角と呼ばれている)は両インボリ
ユート2e,2fとも同じである。
一方、体積が増加する作動空間は、旋回スクロ
ール部材2のラツプ2bの外側に位置しているの
で、ラツプ2bの外側インボリユート2fだけを
削り取る。
削り取る角度λcは体積Vr(吸入体積/吐出
体積)に反比例する。
すなわち、λc≒α/Vrとなる。
αは静止スクロール部材1のポート1bの延長
部分の角度(ラジアン)である。従つて削り取る
領域は斜線で示したe′,f′,f″の範囲である。な
お、ラツプ2bの内側インボリユート2eの巻き
始め端e′と、ラツプ2bの外側インボリユート2
fの削り取り角度の点f゜とを結ぶ曲線は、任意
でよい。
なお、符号Bは基礎円である。
また、旋回スクロール部材2のラツプ2bを前
述のように削り取ることによるほか、静止スクロ
ール部材1の内側インボリユートのみを前述と同
じ条件で削り取つてもよい。作動空間からポート
3に吐出される圧力に不平衡があつても支障なけ
れば、ラツプ2bあるいはラツプ1bに加工を施
す必要はない。
なお、静止スクロール部材1のラツプ1bを従
来のものに対して180゜延長したが、延長する範
囲は180゜程度以内ならば任意に選定することが
できる。
また、静止スクロール部材のラツプの外側壁面
を延長することのほか、旋回スクロール部材のラ
ツプを180゜以内の範囲で短縮すること、静止ス
クロール部材のラツプを延長することおよび旋回
スクロール部材のラツプを短縮することを併用す
ることもこの発明の範囲に属する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、1番目の発明によれば、
旋回スクロール部材のラツプ外側壁面における巻
き終り端側180゜程度の範囲を作動空間として寄
与し得るようにするための構成が簡単でかつ成形
加工が容易なスクロール流体機械を提供すること
ができ、第2番目の発明によれば、第1番目の発
明の効果に加え、作動空間と中心部のポートと連
通時に、吸込体積が増加したことによつて生ずる
損失がないスクロール流体機械を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のスクロール流体機械の断面平
面図、第2図は第1図の―線切断断面図、第
3図は本発明の一実施例の断面平面図、第4図
は、静止スクロール部材の巻き始め部分の拡大図
である。 1……静止スクロール部材、2……旋回スクロ
ール部材、1a,2a……端板、1b,2b……
ラツプ、3,4……ポート、5……フレーム、6
……クランク軸、7,8……軸受、9……バラン
スウエイト、12……自転阻止部材、13……オ
ルダムキー、14……メカニカルシール。 〓〓〓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 端板とこの端板に直立し、厚さと高さをもつ
    たうず巻き状のラツプとを有する静止および旋回
    のスクロール部材が、両ラツプの巻き終り端同士
    がほぼ180゜ずれた状態で互いにラツプ同士でか
    み合つており、旋回スクロール部材が静止のスク
    ロール部材に対して見かけ上自転しないように旋
    回運動するものにおいて、静止スクロール部材の
    ラツプは、その内側壁面が、静止スクロール部材
    のラツプの巻き終り端から該巻き終り端と旋回ス
    クロール部材のラツプの巻き終り端に対向する点
    近傍との間の位置まで延長されており、この延長
    部分の内側壁面は、前記静止スクロール部材のラ
    ツプ巻き終り端になめらかに連なりかつ静止スク
    ロール部材のラツプの内側壁面における延長部を
    除いた部分と同じ性質の曲線となつていることを
    特徴とするスクロール流体機械。 2 前記静止スクロール部材のラツプの延長部分
    の巻き角は180゜である特許請求の範囲第1項記
    載のスクロール流体機械。 3 端板と、この端板に直立し、厚さと高さをも
    つたうず巻き状のラツプとを有する静止および旋
    回スクロール部材が両ラツプの巻き終り端同士が
    ほぼ180゜ずれた状態で互いにラツプ同士でかみ
    合つており、旋回スクロール部材が静止スクロー
    ル部材に対して見かけ上自転しないように旋回運
    動するものにおいて、静止スクロール部材のラツ
    プは、その内側壁面が、静止スクロール部材のラ
    ツプの巻き終り端から、該巻き終り端と旋回スク
    ロール部材のラツプの巻き終り端に対向する点近
    傍との間の位置まで延長されており、この延長部
    分の内側壁面は、前記静止スクロール部材のラツ
    プ巻き終り端になめらかに連なり、かつ静止スク
    ロール部材のラツプの内側壁面における延長部分
    を除いた部分と同じ性質の曲線となつているとと
    もに静止スクロール部材および旋回スクロール部
    材の何れか一方のスクロール部材におけるラツプ
    の巻き始め側が他方のスクロール部材のラツプと
    比較して次の式を満足するように削り取られてい
    ることを特徴とするスクロール流体機械。 λc=α/Vr ここで、λc:削り取られた角度(ラジアン) Vr:体積比(吸込体積/吐出体積) α:静止スクロール部材のラツプの延長部分の巻
    き角(ラジアン)
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