成果の概要　(2022)

　スクロール型圧縮機が大容量化に対しても数多くの優位な特性を有する点に着目し、軸動力100kW（冷凍能力350kW）クラスの高性能・大容量スクロール圧縮機の研究開発を行った。スラスト・スライド軸受の設計では積極的に弾性変形を許容するエラスティックデザイン方式を採用した。
　さらに、主クランクピン部での大きな片持ち荷重の問題を解消し、さらにオルダムリングの往復慣性力による振動問題を解決するため、新たに3点補助クランク方式を導入した。安全強度および最適潤滑機構と最適嵌合隙間も考慮して完全開放型寸法大型機の詳細設計および高精度加工を行って試作機を完成させた。
　圧力と温度および軸回転、軸入力、吐出流量などの詳細な計測を正確に行い、機械効率および体積効率、圧縮効率、全効率などの性能の評価を行った。空気運転試験では短時間での運転を強いられたため、軸受温度が低い状態での実験であったことなどのため、軸受部での摩擦損失が大きかった。そのため、全効率は50.7%という結果であった。それに関して詳しい損失分析を行った結果、正常な冷媒運転の状態では、現行の軸動力10kWクラスの中型機に比べて9.45%向上の90.3%の高い全効率が達成できることを具体的に示すことができた。高性能な大容量スクロール圧縮機の実現に向けて、その大きな可能性を示すことができたものと考えられる。

The focus of this investigation is on the development of a high-performance, super-large-capacity scroll compressor with an input power of 100 kW (refrigeration capacity of 350 kW). The “elastic design” of the thrust-slide bearings allowed for its elastic deformation. Furthermore, an auxiliary crank system was introduced to eliminate the cantilever load on the main crankpin, and there by resolve the vibration problem caused by the reciprocating inertial force of the Oldham ring.
　A physical prototype large-sized scroll compressor with detailed design consideration of the optimum fitting gap was developed. The operation of the compression mechanism, including the auxiliary crank system, the thrust-slide bearing, the scroll wraps and so on, all operated well without any problem.
　The performance of the prototype was evaluated by air compression tests. Although the bearing friction loss was large due to the low oil temperature, a total efficiency of 50.7% was obtained. Estimates for the machine operating with refrigerant and sufficiently low oil viscosity show that an efficiency improvement of 9.45% is expected relative to that of the current 10kW machine. This project demonstrated the potential realization of a high-performance, large-capacity scroll compressor.