JP2001140778A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮室から吐出口に流れ込む作動ガスの圧力
損失を減少させることにより、高効率なスクロール圧縮
機を得る。 【解決手段】 それぞれ、鏡板２、５上に渦巻状のラッ
プ３、６を直立して設けた固定スクロール１と旋回スク
ロール４とを備え、ラップ３、６を互いに干渉しないよ
う組み合わせ、固定スクロール１に対して旋回スクロー
ル４を旋回運動させることにより、鏡板２、５およびラ
ップ３、６によって形成される圧縮室２１、２２をラッ
プ３、６の中心方向に移動させ、その容積を減少させる
ことによって圧縮室２１、２２内の作動ガスを圧縮し、
固定スクロール１の中央部に設けた吐出口１９から吐出
するよう構成したスクロール圧縮機において、ラップ
３、６の少なくとも一方の渦巻きの始点近傍の内壁面３
ｉ、６ｉに沿って、圧縮室２１、２２と吐出口１９とを
連通させる切り欠き部３１、３２を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スクロール圧縮
機に関するもので、特に、冷凍機や空調機等に用いられ
る冷媒ガス用圧縮機に好適なスクロール圧縮機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図９には、例えば特開昭５９−９９０８
５号公報に開示された従来のスクロール圧縮機の構成と
動作を模式的に表す。図において、１は固定側鏡板（図
示せず）とこの固定側鏡板上に直立して形成された渦巻
状の固定側ラップ３からなる固定スクロール、４は旋回
側鏡板（図示せず）とこの旋回側鏡板上に直立して形成
された渦巻状の旋回側ラップ６からなる旋回スクロール
であり、この固定側ラップ３と旋回側ラップ６とを互い
に干渉することなく組み合せ、旋回スクロール４を固定
スクロール１に対して自転させることなく公転させるこ
とにより、この固定側ラップ３と旋回側ラップ６および
前記の固定側鏡板と旋回側鏡板とによって形成された圧
縮室２１および２２の容積を徐々に減少させ、圧縮室２
１、２２内に吸込まれた冷媒ガスを圧縮した後、固定ス
クロール１の固定側鏡板に形成された吐出口１９から吐
出するよう構成されている。

【０００３】以下、図９の（１）〜（４）を用いて、こ
の従来装置の動作について詳しく説明する。まず、図９
（１）においては、固定側ラップ３の内壁面３ｉと旋回
側ラップ６の外壁面６ｏとによって形成された圧縮室２
１および固定側ラップ３の外壁面３ｏと旋回側ラップ６
の内壁面６ｉとによって形成された圧縮室２２内には各
ラップ３、６の外側端部から吸込まれた冷媒ガスが封入
されている。この状態で、旋回スクロール４が固定スク
ロール１に対して時計方向に９０度および１８０度回転
すると、それぞれ、図９（２）、（３）で示される状態
となり、旋回スクロール４の回転に伴って圧縮室２１お
よび２２の容積が減少し、内部の作動ガスが圧縮され
る。

【０００４】次に、旋回スクロール４がさらに回転し
て、回転角度が２７０度になると、図９（４）の状態と
なり、圧縮室２１および２２内の冷媒ガスは、図９
（３）と図９（４）の中間で吐出口１９に連通する最内
室２３に一体化される。続いて、旋回スクロール４が３
６０度回転すると図９（１）の状態に戻り、この間、各
ラップ３、６の外側端部に生じた間隙から圧縮室２１お
よび２２内に新しい冷媒ガスが吸込まれるとともに、図
９（４）で最内室２３内に一体化された冷媒ガスは、図
９（２）〜（３）へと旋回スクロール４がさらに回転さ
れることにより、最内室２３内でさらに圧縮され、吐出
圧力となった時点で、固定スクロール１の固定側鏡板上
に形成された吐出口１９から外部に吐出される。

【０００５】図１０には、上記図９に示された固定スク
ロール１の固定側ラップ３の渦巻きの始点近傍の詳細な
構造を示す。図に示すように、固定側ラップ３の内壁面
３ｉは、内向面インボリュート曲線５１とこの内向面イ
ンボリュート曲線５１に滑らかに接続する大円５２によ
り、また、外壁面３ｏは、外向面インボリュート曲線５
３により構成されている。また、渦巻きの始点となる中
心先端部３ｃは内壁面３ｉと外壁面３ｏに滑らかに接続
する小円５４で構成されており、大円５２および小円５
４の半径RlおよびRsは、インボリュート基礎円の半径
（a）、インボリュートの歯厚角（α）、渦巻きの巻始
め部の定義角（β）によって、 Rs=a*(1/(2*(π-β))+α-β/2) （１） Rl=a*(1/(2*(π-β))+(π-α)-β/2) （２） となるよう構成されている。

【０００６】なお、図中、点１００は大円５２の中心、
点２００は小円５４の中心、点３００は内向面インボリ
ュート曲線５１と大円５２の接続点、点４００および５
００は小円５４と外向面インボリュート曲線５３および
大円５２の接続点であり、点３００を始点とする破線は
内壁面３ｉの内向面インボリュート曲線５１を渦巻きの
始点まで延長した場合の仮想曲線である。また、この特
開昭５９−９９０８５号公報に開示されたスクロール圧
縮機では、固定スクロール１の固定側ラップ３と旋回ス
クロール４の旋回側ラップ６とは、全く同一形状に構成
されている。

【０００７】図１１には、上記図１０のような特性曲線
を有するスクロール圧縮機の図９（２）〜図９（４）の
過程でのラップ３および６の中心先端部３ｃ、６ｃの位
置変化の様子を示す。図１１に示すように、このスクロ
ール圧縮機では、旋回スクロール４の旋回時に旋回スク
ロール４と固定スクロール１の側面接触点が小円５４と
大円５２の接続点５００に至るまで継続するので、ラッ
プ３および６によって形成された最内室２３の容積が旋
回スクロール４の回転に伴って実質的に零となるまで圧
縮することができ、最内室２３が圧縮室２１および２２
に連通する際に、最内室２３で圧縮された高圧の冷媒ガ
スが再度圧縮室２１、２２に逆流することがなく、圧縮
に用いられた動力の損失が少ない圧縮機を得ることがで
きる。

【０００８】また、渦巻きの始点近傍をインボリュート
曲線５１で構成する場合（図１０中の破線）に比べて、
ラップの歯厚（ｔｓ）を厚くできるので、渦巻の強度が
向上するといった特徴がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
９ないし図１１に示した従来のスクロール圧縮機では、
ラップ３および６によって形成された最内室２３の容積
が旋回スクロール４の回転に伴って実質的に零となるま
で圧縮されるよう構成されているため、内部容積比が大
きくなって過圧縮ロスを生じるといった問題点があっ
た。

【００１０】また、ラップ３および６の渦巻きの始点近
傍の外壁面３ｏ、６ｏをインボリュート曲線で、内壁面
３ｉ、６ｉを円弧で構成しているため、この部分の歯厚
（ｔｓ）が厚くなり、この結果、吐出口１９の設置スペ
ースが限定され、冷媒ガスの流路面積が狭くなって吐出
時の圧力損失が増大し、圧縮機の効率が低下するといっ
た問題点があった。

【００１１】さらに、この従来装置においては、固定ス
クロール１および旋回スクロール４のラップ３、６を同
一形状としているため、固定スクロール１と旋回スクロ
ール４とを異なる材料で構成する場合に、材料強度の低
い方に合わせて各部の寸法を決定すると、もう一方にと
っては過剰設計になるといった問題点もあった。

【００１２】これに対して、特開平１０−１６９５７４
号公報には、固定スクロールの吐出口の周囲に溝形状の
段差部を設けるとともに、ラップの中心先端部に切り欠
き部を設け、作動ガスの吐出過程時の通路を確保するこ
とにより、油の流動に伴う通路損失と過圧縮による動力
損失の低減を図るとともに、油圧縮を防止するよう構成
したスクロール型ヘリウム圧縮機が開示されている。し
かしながら、このスクロール圧縮機においても、前記切
り欠き部をラップの中心先端部のみに設けたため、圧縮
室と最内室とが前記段差部によって連通する時点では、
前記切り欠き部が流路として機能せず、圧縮室から最内
室間への作動ガスの流路を十分に大きくできないといっ
た問題点があった。また、圧縮室から最内室への作動ガ
スの流路面積を大きくするためには、この切り欠き部の
流路を大きくする必要があるが、この場合、圧縮室と最
内室が連通するタイミングが変化し、圧縮比が変化する
ことにより、所定の圧力が得られなくなるといった問題
点もあった。

【００１３】また、圧縮室から最内室への作動ガスの流
路面積を大きくするため、鏡板に設けた前記段差部の深
さを深くした場合、鏡板を厚くして強度を確保する必要
があり、これに伴って、圧縮機の重量や大きさが増大す
るといった問題点もあった。

【００１４】この発明は、従来装置の上記のような問題
点を解消するためになされたもので、この発明の第１の
目的は、圧縮室と最内室が連通する際の作動ガスの流路
面積を拡大することができ、圧縮室から吐出口へ至る作
動ガスの流路損失（圧力損失）が小さい、高効率なスク
ロール圧縮機を得ることを目的とする。

【００１５】また、この発明の第２の目的は、固定スク
ロールおよび旋回スクロールのラップの強度を確保しつ
つ、圧縮室と最内室が連通する際の作動ガスの流路面積
を拡大することが可能なスクロール圧縮機を得ることを
目的とする。

【００１６】また、この発明の第３の目的は、圧縮室と
最内室が連通するタイミングを変更することなく、圧縮
室と最内室が連通する際の作動ガスの流路面積を拡大す
ることが可能なスクロール圧縮機を得ることを目的とす
る。

【００１７】さらに、この発明の第４の目的は、鏡板の
厚さを増大させることなく、圧縮室と最内室が連通する
際の作動ガスの流路面積を拡大することが可能なスクロ
ール圧縮機を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスクロー
ル圧縮機は、上記の目的を達成するために、固定側鏡板
上に渦巻状の固定側ラップを直立して設けた固定スクロ
ールと、旋回側鏡板上に渦巻状の旋回側ラップを直立し
て設けた旋回スクロールとを備え、前記固定側ラップと
前記旋回側ラップとを互いに組み合わせ、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運動させるこ
とにより、前記ラップの渦巻外周側から、前記固定側ラ
ップ、前記旋回側ラップ、前記固定側鏡板および前記旋
回側鏡板とによって形成される圧縮室に作動ガスを吸入
するとともに、前記圧縮室を前記ラップの中心方向に移
動させながら容積を減少させることによって前記作動ガ
スを圧縮し、前記固定スクロールの中央部に設けた吐出
口から吐出するよう構成されたスクロール圧縮機におい
て、前記固定側ラップまたは前記旋回側ラップの少なく
とも一方の渦巻きの始点近傍の内壁面に沿って、前記圧
縮室と前記吐出口とを連通させる切り欠き部を設けたも
のである。

【００１９】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記旋回スクロールの旋回中に、前記切り欠き部が
形成された前記ラップの内壁面から、他方の前記ラップ
の中心先端部が離れる位置に、前記切り欠き部の始点を
設けたものである。

【００２０】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記固定側ラップおよび前記旋回側ラップの内壁面
をインボリュート曲線と大円とにより、また、外壁面を
インボリュート曲線により、さらに、前記ラップの渦巻
きの始点を前記内壁面と前記外壁面に接続する小円によ
って構成するとともに、前記固定側ラップおよび前記旋
回側ラップの前記大円の半径Ｒｌｆ、Ｒｌｏおよび前記
小円の半径Ｒｓｆ、Ｒｓｏを、それぞれ、旋回半径ｒに
対して、 Ｒｓｆ＋ｒ≦Ｒｌｏ Ｒｓｏ＋ｒ≦Ｒｌｆ なる関係を満たすよう構成し、前記切り欠き部が形成さ
れた前記ラップの内壁面上の前記インボリュート曲線と
前記大円の接続点に、前記切り欠き部の始点を設けたも
のである。

【００２１】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記ラップの歯厚が一定となるよう、前記切り欠き
部を形成したものである。

【００２２】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記切り欠き部を、前記ラップの高さ方向におい
て、前記鏡板と反対側に形成したものである。

【００２３】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記切り欠き部を、前記ラップの全高に対して形成
したものである。

【００２４】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記ラップの渦巻きの中心先端部に、内壁面から外
壁面へと連通する先端切り欠き部を設けたものである。

【００２５】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記固定側鏡板または前記旋回側鏡板の少なくとも
どちらか一方に、前記圧縮室と前記吐出口とを連通させ
る凹形形状を有する段差部を設けたものである。

【００２６】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記固定側鏡板または前記旋回側鏡板の少なくとも
どちらか一方に、前記圧縮室と前記吐出口とを連通させ
る凹形形状を有する段差部を設けるとともに、前記段差
部によって前記圧縮室と前記吐出口とが連通する時点
と、前記切り欠き部によって前記圧縮室と前記吐出口と
が連通する時点とを一致させたものである。

【００２７】また、この発明に係るスクロール圧縮機
は、前記段差部によって前記圧縮室と前記吐出口とが連
通する時点と、前記切り欠き部によって前記圧縮室と前
記吐出口とが連通する時点と、前記切り欠き部が形成さ
れた前記ラップの内壁面から、他方の前記ラップの中心
先端部が離れる時点とを一致させたものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１に、この発明
による実施の形態１であるスクロール圧縮機の側面断面
図を示す。図において、１は、平板状の固定側鏡板２上
に渦巻状の固定側ラップ３を直立して設けた固定スクロ
ール、４は、平板状の旋回側鏡板５上に渦巻状の旋回側
ラップ６を直立して設けた旋回スクロールであり、固定
スクロール１と旋回スクロール４とは、互いに固定側ラ
ップ３と旋回側ラップ６を内側にして干渉することなく
組み合わされるとともに、旋回スクロール４の背面に設
けられた旋回機構７およびモータ８によって旋回スクロ
ール４が駆動され、上部フレーム９を介して密閉容器１
０に固定された固定スクロール１に対して旋回運動する
よう構成されている。

【００２９】また、旋回機構７は、モータ８の回転子１
１に結合されたクランク軸１２と、クランク軸１２の回
転運動を旋回運動に変換するクランク部１３と、旋回側
鏡板５の背面に形成されクランク部１３が挿入される旋
回軸受け１４と、密閉容器１０に固定された上部フレー
ム９および下部フレーム１５に設けられ、クランク軸１
２の両端を支承する軸受け１６、１７を備えている。

【００３０】また、これら固定スクロール１、旋回スク
ロール４、旋回機構７およびモータ８は密閉容器１０内
に収納されるとともに、密閉容器１０には外部から冷媒
ガスを密閉容器１０内に吸入するための吸入口１８が接
続され、吸入口１８によって吸入された冷媒ガスが固定
スクロール１および旋回スクロール４の外周側に供給さ
れ、固定スクロール１と旋回スクロール４によって圧縮
された高圧の冷媒ガスが固定スクロール１の固定側鏡板
２の中央部に形成された吐出口１９から吐出されるよう
構成されている。

【００３１】以下、上記図１を用いてスクロール圧縮機
の動作について説明する。モータ８によりクランク軸１
２が回転すると、旋回スクロール４は、旋回機構７の働
きによって、固定スクロール１に対して自転することな
く旋回運動する。この時、従来装置の図９において示し
たように、固定スクロール１と旋回スクロール４の固定
側鏡板２と固定側ラップ３、および、旋回側鏡板５と旋
回側ラップ６間には、対称な一対の密閉された圧縮室２
１および２２が形成され、この一対の圧縮室２１、２２
が、旋回スクロール４の回転に伴って渦巻きの中心部へ
移動しながらその容積を減少させることにより、吸入口
１８から吸入されたガスが圧縮され、吐出口１９から吐
出される。

【００３２】図２および図３には、この実施の形態１の
スクロール圧縮機の固定側ラップ３と旋回側ラップ６の
構成を表す平面図および斜視図を示す。図に示すよう
に、この実施の形態１では、固定側ラップ３および旋回
側ラップ６の渦巻きの始点近傍の内壁面３ｉおよび６ｉ
に沿って、各ラップ３、６の高さ方向の各鏡板２、５の
反対側に切り欠き部３１、３２が形成されるとともに、
各ラップ３、６の渦巻きの始点である中心先端部３ｃ、
６ｃには内壁面３ｉおよび６ｉと外壁面３ｏおよび６ｏ
間を直線状に削除、連通した先端切り欠き部３３、３４
が形成されている。なお、図２において、図９と同一ま
たは相当部分は同一符号を付し、説明を省略する。

【００３３】図４には、上記図２の渦巻きの始点近傍の
より詳細な構造を示す。図に示すように、固定側ラップ
３および旋回ラップ６の内壁面３ｉおよび６ｉは、それ
ぞれ、内向面インボリュート曲線５１、５５とこの内向
面インボリュート曲線５１、５５に滑らかに接続する大
円５２、５６とにより、また、外壁面３ｏおよび６ｏ
は、外向面インボリュート曲線５３、５７により構成さ
れている。また、内壁面３ｉおよび６ｉと外壁面３ｏお
よび６ｏとは、それぞれ、渦巻きの始点において内壁面
３ｉおよび６ｉと外壁面３ｏおよび６ｏに滑らかに接続
する小円５４、５８によって接続されており、大円５
２、５６および小円５４、５８の半径Rlf、RloおよびRs
f、Rsoは、インボリュート基礎円の半径（a）、インボ
リュートの歯厚角（α）および渦巻きの巻始め部の定義
角（β）から、式 Rs=a*(1/(2*(π-β))+α-β/2) （３） Rl=a*(1/(2*(π-β))+(π-α)-β/2) （４） によって与えられるRsおよびRlを用いて、 Rs−Rso＝Rlo−Rl＝δo （５） Rs−Rsf＝Rlf−Rl＝δf （６） となるよう構成されている。

【００３４】なお、図中、点１００ｆおよび１００ｏ
は、それぞれ、大円５２および５６の中心、点２００ｆ
および２００ｏは、それぞれ、小円５４および５８の中
心、点３００ｆおよび３００ｏは、それぞれ、内向面イ
ンボリュート曲線５１と大円５２およびインボリュート
曲線５５と大円５６の接続点、点４００ｆ、４００ｏお
よび５００ｆ、５００ｏは小円５４，５８と外向面イン
ボリュート曲線５３、５７および大円５２、５６との接
続点であり、図に示すように、切り欠き部３１および３
２は、内壁面３ｉおよび６ｉ上の接続点３００ｆおよび
３００ｏを始点として、内向面インボリュート曲線５
１、５５に接続する１個または複数個の円弧またはイン
ボリュート曲線を接続することにより、切り欠き部３
１、３２が形成された部分のラップの歯厚ｔｓが、ほぼ ｔｓ＝２*ａ*α （７） ａ：インボリュート基礎円の半径 α：インボリュートの歯厚角 で一定となるよう構成されている。

【００３５】また、上記（５）、（６）式において、δ
oおよびδfは任意に設定可能なパラメータであり、固定
スクロール１と旋回スクロール４とで材料が異なる場合
等においては、δ0≠δfとすることにより、強度の弱い
方の小円半径を大きくすることも可能である。例えば、
この実施の形態１においては、回転時の慣性質量を小さ
くするため、旋回スクロール４をアルミニウム製、ま
た、固定スクロール１を鋳物製としているため、旋回ス
クロール４の小円の半径Rsoに対して固定スクロール１
の小円の半径Rsfを、Rso＞Rsfとなるよう設定すること
により、十分な強度が得られるよう構成している。

【００３６】さらに、上記（５）、（６）式において、
旋回半径ｒに対して、Rso＜Rlf−rかつ Rsf＜Rlo−rと
すれば、円弧５２および５６の範囲内での固定側ラップ
３と旋回側ラップ６の相互干渉を防ぐことができ、ま
た、Rso=Rlf−r、Rsf=Rlo−rとすれば、円弧５２および
５６範囲内での渦巻きの側面接触も可能である。なお、
この実施の形態１では、Rso＜Rlf−r かつ Rsf＜Rlo
−r とすることにより、旋回スクロール４の旋回時、
各ラップの中心先端部３ｃ、６ｃが、切り欠き部３１、
３２の始点であり、また、インボリュート曲線５１、５
５と大円５２、５６との接続点である３００ｆ、３００
ｏにおいて内壁面３ｉおよび６ｉから離れるよう構成さ
れている。

【００３７】以下、図４を用いて、この実施の形態１に
おける切り欠き部３１および３２の作用について説明す
る。図４において、各ラップ３、６の小円５４、５８と
外向面インボリュート曲線５３、５７との接続点４００
ｆおよび４００ｏは、他方のラップの内壁面上の接続点
３００ｏおよび３００ｆと接触する位置にあり、圧縮室
２１、２２と最内室２３とが連通する直前の状態を示し
ている。ここで、この状態から旋回スクロール４が時計
方向に旋回すると、各ラップ３、６の中心先端部３ｃ、
６ｃは他方のラップの内壁面から離れ、圧縮室２１、２
２と最内室２３とが連通する。一方、上記したように、
切り欠き部３１および３２はこの接続点３００ｆおよび
３００ｏを始点として形成されているため、図４の状態
から旋回スクロール４が旋回すると、上記と同じタイミ
ングで、圧縮室２１、２２と最内室２３が切り欠き部３
１、３２によって連通する。こうして、旋回スクロール
４の旋回に伴って、内壁面３ｉ、６ｉとラップ３、６の
中心先端部３ｃ、６ｃ間の隙間によって構成される流路
に加えて、切り欠き部３１、３２の流路が同時に機能す
るため、圧縮室２１、２２から最内室２３への流路面積
が増大し、圧縮室２１、２２から最内室２３を介して吐
出口１９に流れ込む冷媒ガスの圧力損失を減少させるこ
とができる。

【００３８】図５には、この実施の形態１によるスクロ
ール圧縮機の旋回スクロール４の公転角と圧縮室２１、
２２内の圧力の関係を示す。図において、実線がこの実
施の形態１による圧力変化であり、破線が圧力損失が大
きい場合の圧力変化である。図５に示すように、切り欠
き部３１、３２および先端切り欠き部３３、３４の効果
により、圧縮室２１、２２と最内室２３が連通した直後
の圧縮室２１、２２から最内室２３および吐出口１９へ
の圧力損失が減少し、この結果、斜線部に相当する圧縮
仕事（横軸を圧縮容積と考えた場合、斜線部が圧力損失
に伴う動力損失となる）が削減され、圧縮機の効率が改
善されることが分かる。

【００３９】また、図６には、圧縮室２１、２２と最内
室２３とが連通する直前の圧力条件においてラップ３、
６の根元部に発生する応力を有限要素法により計算し、
各ラップ３、６に切り欠き部３１、３２を設けた場合と
切り欠き部３１、３２がない場合とで比較した結果を示
す。図から分かるように、切り欠き部３１、３２を形成
した場合と、形成しない従来型のものとで、強度的にほ
とんど差がないことがわかる。このように、この実施の
形態１によれば、切り欠き部３１、３２を各ラップ３、
６の歯先の先端部分に設けるとともに、歯厚ｔｓがほぼ
一定となるよう切り欠き部３１、３２を形成したため、
切り欠き部３１、３２を導入し、流路面積を拡大したに
もかかわらず、ラップ３、６の強度を低下させることが
なく、信頼性が高く高効率なスクロール圧縮機を得るこ
とができる。

【００４０】以上説明したように、この実施の形態１に
よれば、固定側ラップ３および旋回側ラップ６の渦巻き
の始点近傍の内壁面３ｉおよび６ｉに沿って切り欠き部
３１および３２を設けたため、圧縮室２１および２２か
ら最内室２３に流れ込む冷媒ガスの流路面積を拡大する
ことができ、圧力損失が低減されることによって高効率
なスクロール圧縮機を得ることができる。

【００４１】また、固定側ラップ３および旋回側ラップ
６の内壁面３ｉおよび６ｉに沿って形成した切り欠き部
３１および３２により、圧縮室２１、２２から最内室２
３に流れ込む冷媒ガスの流路面積を拡大するよう構成し
たため、圧縮比を変更することなく流路面積を拡大する
ことができるとともに、切り欠き部３１、３２の始点を
調整することより、圧縮室２１、２２と最内室２３とが
連通するタイミングを調整することができる。

【００４２】また、切り欠き部３１、３２の始点を、旋
回スクロール４の旋回時に、旋回側ラップ６および固定
側ラップ３の中心先端部６ｃ、３ｃが、それぞれ、固定
側ラップ３の内壁面３ｉおよび旋回側ラップ６の内壁面
６ｉから離れる点である内向面インボリュート曲線５
１、５５と大円５２、５６との接続点３００ｆ、３００
ｏに設定したため、切り欠き部３１、３２によって流路
面積が拡大されるタイミングと、圧縮室２１、２２と最
内室２３が連通するタイミングとを一致させることがで
き、流路面積が相乗的に拡大されて、圧力損失が一層低
減される効果がある。

【００４３】また、固定側ラップ１および旋回側ラップ
４の両方に切り欠き部３１、３２を設けたため、冷媒ガ
スが圧縮室２１、２２から最内室２３に流動する際の圧
力損失がより少なくなり、旋回スクロール４の旋回運動
が円滑になるとともに、冷媒ガスが圧縮室２１、２２か
ら最内室２３に流れ込むタイミングを両方の圧縮室２
１、２２で一致させるよう構成したため、旋回運動が一
層スムーズになる効果がある。

【００４４】また、固定側ラップ３および旋回側ラップ
６の中心先端部３ｃ、６ｃにラップの内壁面３ｉ、６ｉ
と外壁面３ｏ、６ｏとを連通する先端切り欠き部３３、
３４を設けたため、圧縮室２１、２２から最内室２３に
至る流路面積がより拡大され、圧力損失が一層低減され
る効果がある。

【００４５】また、切り欠き部３１、３２を、切り欠き
部分の固定ラップ３および旋回ラップ６の歯厚ｔｓがほ
ぼ一定となるよう構成したため、固定ラップ３および旋
回ラップ６の強度を確保しつつ、圧縮室２１、２２から
最内室２３への流路面積を拡大できる効果がある。

【００４６】また、切り欠き部３１、３２を各ラップ
３、６の高さ方向の歯先の先端部に形成したため、ラッ
プ３、６の歯先の根元部および切欠き部３１、３２に発
生する応力を緩和することができ、ラップ３、６の強度
の低下を防止できる効果がある。

【００４７】また、固定側鏡板２および旋回側鏡板５を
平板の状態のままで流路の拡大を行なうことができるた
め、各鏡板２、５の厚さを増大する必要がなく、圧縮機
の軽量化および小型化が可能となる効果がある。

【００４８】なお、上記実施の形態１では、切欠き部３
１、３２をラップ３、６の鏡板２、５とは反対側の歯先
端部に形成した例を示したが、鏡板２、５側の歯先の根
元部に切り欠き部を形成することも可能であり、また、
圧縮比が小さく、圧縮室２１、２２と最内室２３の圧力
差が小さい場合には、渦巻きの始点近傍の強度をそれほ
ど大きく設定する必要がないため、切欠き部３１、３２
をラップ３、６の高さ全体にわたって構成してもよく、
この場合、流路面積がさらに増大することにより、吐出
時の圧力損失が一層低減され、より高効率なスクロール
圧縮機を得ることができる。

【００４９】また、この実施の形態１では、切り欠き部
３１、３２および先端切り欠き部３３、３４の切り欠き
高さを同一としたが、それぞれ、異なる高さに構成して
もよいことはもちろんである。また、上記実施の形態１
では、固定側ラップ１および旋回側ラップ４の両方に切
り欠き部３１、３２を設けた例を示したが、どちらか一
方に設けてもよい。

【００５０】さらに、上記実施の形態１では、ラップ
３、６の中心先端部３ｃ、６ｃが、接続点３００ｆ、３
００ｏにおいて、他方のラップ３、６の内壁面３ｉ、６
ｉから離れる場合について説明したが、Rso=Rlf−r、Rs
f=Rlo−rとし、円弧５２および５６範囲内で渦巻きが側
面接触する場合についても、同様の効果が得られる。

【００５１】実施の形態２．図７には、この発明の実施
の形態２であるスクロール圧縮機の固定側ラップ３と旋
回側ラップ６の組み合せ時の平面断面図を示す。図にお
いて、３５は固定スクロール１の固定側鏡板２の内面側
の吐出口１９の周囲に座ぐりによって形成された凹形形
状の段差部であり、段差部３５の外縁の輪郭線３６は、
円弧やインボリュート曲線の組み合せによって構成され
ている。

【００５２】以下、図７を用いてこの実施の形態２の動
作について説明する。この図は、各ラップ３、６の中心
先端部３ｃ、６ｃが他方のラップの内壁面の接続点３０
０ｆ、３００ｏから離れ、圧縮室２１、２２と最内室２
３とが連通する直前の状態を示している。ここで、段差
部３５の輪郭線３６は、旋回側ラップ６の外壁面６ｏの
外周側に接するよう構成されており、この状態から旋回
スクロール４がさらに旋回すると、各ラップ３、６の中
心先端部３ｃ、６ｃが他方のラップの内壁面から離れ、
圧縮室２１、２２と最内室２３が連通するとともに、こ
れと同じタイミングで、旋回側ラップ６の背面の圧縮室
２２と最内室２３もしくは吐出口１９とが溝状の段差部
３５によって連通されるよう構成されている。なお、図
中、図２と同一または相当部分は、同一符号を付し、説
明を省略する。

【００５３】図８には、この実施の形態２における、圧
縮室２１、２２から最内室２３へ流れ込む冷媒ガスの流
路面積と旋回スクロール４の公転角との関係を示す。図
より、切り欠き部３１、３２および段差部３５を設けた
ことにより、従来のスクロール圧縮機に比べて、固定ス
クロール１の背面の圧縮室２１から最内室２３に至る流
路面積および旋回スクロール４の背面の圧縮室２２から
最内室２３に至る流路面積とも大幅に増加していること
がわかる。

【００５４】以上説明したように、この実施の形態２に
よれば、各ラップ３、６の内壁面３ｉおよび６ｉに沿っ
て切り欠き部３１および３２を形成するとともに、固定
スクロール１の固定側鏡板２上に、圧縮室２２と吐出口
１９とを連通させる段差部３５を形成したため、圧縮室
２２から最内室２３もしくは吐出口１９への流路面積を
一層拡大することができ、圧力損失を低減できるととも
に、より高効率なスクロール圧縮機が得られる効果があ
る。

【００５５】また、各ラップ３、６の始点の中心先端部
分３ｃ、６ｃが他方のラップの内壁面から離れ、圧縮室
２１、２２と最内室２３が連通するタイミングで、圧縮
室２２と最内室２３もしくは吐出口１９とが溝状の段差
部３５によって連通されるよう構成したため、流路面積
を相乗的に拡大することができ、圧力損失を一層小さく
することができる。

【００５６】なお、上記実施の形態２においては、段差
部３５を固定スクロール１側にのみ設けた例を示した
が、旋回スクロール４側に設けてもよく、この場合も、
圧縮室２１と吐出口１９とが最内室２３を介して連通す
るため、同様の効果を得ることができる。

【００５７】また、上記実施の形態１および実施の形態
２においては、作動ガスとして冷媒ガスを使用した例を
示したが、空気やヘリウムガス等、その他のガスでも良
く、全く同様の効果を奏する。

【００５８】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００５９】固定側鏡板上に渦巻状の固定側ラップを直
立して設けた固定スクロールと、旋回側鏡板上に渦巻状
の旋回側ラップを直立して設けた旋回スクロールとを備
え、前記固定側ラップと前記旋回側ラップとを互いに組
み合わせ、前記固定スクロールに対して前記旋回スクロ
ールを旋回運動させることにより、前記ラップの渦巻外
周側から、前記固定側ラップ、前記旋回側ラップ、前記
固定側鏡板および前記旋回側鏡板とによって形成される
圧縮室に作動ガスを吸入するとともに、前記圧縮室を前
記ラップの中心方向に移動させながら容積を減少させる
ことによって前記作動ガスを圧縮し、前記固定スクロー
ルの中央部に設けた吐出口から吐出するよう構成された
スクロール圧縮機において、前記固定側ラップまたは前
記旋回側ラップの少なくとも一方の渦巻きの始点近傍の
内壁面に沿って、前記圧縮室と前記吐出口とを連通させ
る切り欠き部を設けたため、前記圧縮室から前記吐出口
に流れ込む冷媒ガスの流路面積を拡大することができ、
圧力損失が低減されることによって高効率なスクロール
圧縮機を得ることができる。

【００６０】また、前記旋回スクロールの旋回中に、前
記切り欠き部が形成された前記ラップの内壁面から、他
方の前記ラップの中心先端部が離れる位置に、前記切り
欠き部の始点を設けたため、前記切り欠き部によって流
路面積が拡大されるタイミングと、前記圧縮室と前記吐
出口とが連通するタイミングとを一致させることがで
き、流路面積がより拡大されて、圧力損失を一層低減で
きる効果がある。

【００６１】また、前記固定側ラップおよび前記旋回側
ラップの内壁面をインボリュート曲線と大円により、ま
た、外壁面をインボリュート曲線により、さらに、前記
ラップの渦巻きの始点を前記内壁面と前記外壁面に接続
する小円によって構成するとともに、前記固定側ラップ
および前記旋回側ラップの前記大円の半径Ｒｌｆ、Ｒｌ
ｏおよび前記小円の半径Ｒｓｆ、Ｒｓｏを、それぞれ、
旋回半径ｒに対して、 Ｒｓｆ＋ｒ≦Ｒｌｏ Ｒｓｏ＋ｒ≦Ｒｌｆ なる関係を満たすよう構成し、前記切り欠き部が形成さ
れた前記ラップの内壁面上の前記インボリュート曲線と
前記大円の接続点に、前記切り欠き部の始点を設けたた
め、前記切り欠き部によって流路面積が拡大されるタイ
ミングと、前記圧縮室と前記吐出口とが連通するタイミ
ングとを一致させることができ、流路面積が拡大され
て、圧力損失を一層低減できる効果がある。

【００６２】また、前記ラップの歯厚が一定となるよ
う、前記切り欠き部を形成したため、前記ラップの強度
を確保しつつ、前記圧縮室から前記吐出口への流路面積
を拡大できる効果がある。

【００６３】また、前記切り欠き部を、前記ラップの高
さ方向において、前記鏡板と反対側に形成したため、前
記ラップの強度を低下させることなく、前記圧縮室から
前記吐出口への流路面積を拡大できる効果がある。

【００６４】また、前記切り欠き部を、前記ラップの全
高に対して形成したため、前記圧縮室から前記吐出口へ
の流路面積をより拡大でき、圧力損失を一層低減するこ
とができる。

【００６５】また、前記ラップの渦巻きの中心先端部
に、内壁面から外壁面へと連通する先端切り欠き部を設
けたため、前記圧縮室から前記吐出口への流路面積をよ
り拡大でき、圧力損失を一層低減することができる。

【００６６】また、前記固定側鏡板または前記旋回側鏡
板の少なくともどちらか一方に、前記圧縮室と前記吐出
口とを連通させる凹形形状を有する段差部を設けたた
め、前記圧縮室から前記吐出口への流路面積をより拡大
でき、圧力損失を一層低減することができる。

【００６７】また、前記固定側鏡板または前記旋回側鏡
板の少なくともどちらか一方に、前記圧縮室と前記吐出
口とを連通させる凹形形状を有する段差部を設けるとと
もに、前記段差部によって前記圧縮室と前記吐出口とが
連通する時点と、前記切り欠き部によって前記圧縮室と
前記吐出口とが連通する時点とを一致させたため、前記
圧縮室と前記吐出口とが連通する時点での流路面積をさ
らに拡大することができ、吐出時の圧力損失の小さい、
高効率なスクロール圧縮機が得られる効果がある。

【００６８】また、前記段差部によって前記圧縮室と前
記吐出口とが連通する時点と、前記切り欠き部によって
前記圧縮室と前記吐出口とが連通する時点と、前記切り
欠き部が形成された前記ラップの内壁面から、他方の前
記ラップの中心先端部が離れる時点とを一致させたた
め、前記圧縮室と前記吐出口とが連通する時点での流路
面積をさらに拡大することができ、吐出時の圧力損失の
小さい、高効率なスクロール圧縮機が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１のスクロール圧縮機
の側面断面図。

【図２】 この発明の実施の形態１のスクロール圧縮機
の固定側ラップおよび旋回側ラップの中心部近傍を表す
平面図。

【図３】 この発明の実施の形態１のスクロール圧縮機
のラップの斜視図。

【図４】 この発明の実施の形態１のスクロール圧縮機
のラップの中心部近傍の構造を表す要部拡大図。

【図５】 この発明の実施の形態１のスクロール圧縮機
の公転角と圧縮室内圧力の関係を示す図。

【図６】 この発明の実施の形態１のスクロール圧縮機
の固定側ラップに作用する応力の計算結果を表す図。

【図７】 この発明の実施の形態２のスクロール圧縮機
の固定側ラップおよび旋回側ラップの中心部近傍を表す
平面図。

【図８】 この発明の実施の形態２のスクロール圧縮機
の公転角と流路面積の関係を表す図。

【図９】 従来のスクロール圧縮機の構成と動作を表す
模式図。

【図１０】 従来のスクロール圧縮機のラップの中心部
近傍の構造を表す要部拡大図。

【図１１】 従来のスクロール圧縮機の動作を表す模式
図。

【符号の説明】

１ 固定スクロール ２ 固定側鏡板（鏡板） ３ 固定側ラップ（ラップ） ３ｉ 内壁面 ３ｏ 外壁面 ３ｃ 中心先端部 ４ 旋回スクロール ５ 旋回側鏡板（鏡板） ６ 旋回側ラップ（ラップ） ６ｉ 内壁面 ６ｏ 外壁面 ６ｃ 中心先端部 １９ 吐出口 ２１ 圧縮室 ２２ 圧縮室 ２３ 最内室 ３１ 切り欠き部 ３２ 切り欠き部 ３３ 先端切り欠き部 ３４ 先端切り欠き部 ３５ 段差部 ５１ 内向面インボリュート曲線（インボリュート曲
線） ５２ 大円 ５３ 外向面インボリュート曲線（インボリュート曲
線） ５４ 小円 ５５ 内向面インボリュート曲線（インボリュート曲
線） ５６ 大円 ５７ 外向面インボリュート曲線（インボリュート曲
線） ５８ 小円 ３００ｆ 接続点 ３００ｏ 接続点 Ｒｌｆ 固定側ラップの大円の半径 Ｒｓｆ 固定側ラップの小円の半径 Ｒｌｏ 旋回側ラップの大円の半径 Ｒｓｏ 旋回側ラップの小円の半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 文昭 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA04 AA12 BB28 CC02 CC03 CC06 CC08 CC29

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側鏡板上に渦巻状の固定側ラップを
   直立して設けた固定スクロールと、旋回側鏡板上に渦巻
   状の旋回側ラップを直立して設けた旋回スクロールとを
   備え、前記固定側ラップと前記旋回側ラップとを互いに
   組み合わせ、前記固定スクロールに対して前記旋回スク
   ロールを旋回運動させることにより、前記ラップの渦巻
   外周側から、前記固定側ラップ、前記旋回側ラップ、前
   記固定側鏡板および前記旋回側鏡板とによって形成され
   る圧縮室に作動ガスを吸入するとともに、前記圧縮室を
   前記ラップの中心方向に移動させながら容積を減少させ
   ることによって前記作動ガスを圧縮し、前記固定スクロ
   ールの中央部に設けた吐出口から吐出するよう構成され
   たスクロール圧縮機において、前記固定側ラップまたは
   前記旋回側ラップの少なくとも一方の渦巻きの始点近傍
   の内壁面に沿って、前記圧縮室と前記吐出口とを連通さ
   せる切り欠き部を設けたことを特徴とするスクロール圧
   縮機。
2. 【請求項２】 前記旋回スクロールの旋回中に、前記切
   り欠き部が形成された前記ラップの内壁面から、他方の
   前記ラップの中心先端部が離れる位置に、前記切り欠き
   部の始点を設けたことを特徴とする請求項１に記載のス
   クロール圧縮機。
3. 【請求項３】 前記固定側ラップおよび前記旋回側ラッ
   プの内壁面をインボリュート曲線と大円とにより、ま
   た、外壁面をインボリュート曲線により、さらに、前記
   ラップの渦巻きの始点を前記内壁面と前記外壁面に接続
   する小円によって構成するとともに、前記固定側ラップ
   および前記旋回側ラップの前記大円の半径Ｒｌｆ、Ｒｌ
   ｏおよび前記小円の半径Ｒｓｆ、Ｒｓｏを、それぞれ、
   旋回半径ｒに対して、 Ｒｓｆ＋ｒ≦Ｒｌｏ Ｒｓｏ＋ｒ≦Ｒｌｆ なる関係を満たすよう構成し、前記切り欠き部が形成さ
   れた前記ラップの内壁面上の前記インボリュート曲線と
   前記大円の接続点に、前記切り欠き部の始点を設けたこ
   とを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 【請求項４】 前記ラップの歯厚が一定となるよう、前
   記切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項１に記
   載のスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】 前記切り欠き部を、前記ラップの高さ方
   向において、前記鏡板と反対側に形成したことを特徴と
   する請求項１に記載のスクロール圧縮機。
6. 【請求項６】 前記切り欠き部を、前記ラップの全高に
   対して形成したことを特徴とする請求項１に記載のスク
   ロール圧縮機。
7. 【請求項７】 前記ラップの渦巻きの中心先端部に、内
   壁面から外壁面へと連通する先端切り欠き部を設けたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
8. 【請求項８】 前記固定側鏡板または前記旋回側鏡板の
   少なくともどちらか一方に、前記圧縮室と前記吐出口と
   を連通させる凹形形状を有する段差部を設けたことを特
   徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
9. 【請求項９】 前記固定側鏡板または前記旋回側鏡板の
   少なくともどちらか一方に、前記圧縮室と前記吐出口と
   を連通させる凹形形状を有する段差部を設けるととも
   に、前記段差部によって前記圧縮室と前記吐出口とが連
   通する時点と、前記切り欠き部によって前記圧縮室と前
   記吐出口とが連通する時点とを一致させたことを特徴と
   する請求項１に記載のスクロール圧縮機。
10. 【請求項１０】 前記段差部によって前記圧縮室と前記
    吐出口とが連通する時点と、前記切り欠き部によって前
    記圧縮室と前記吐出口とが連通する時点と、前記切り欠
    き部が形成された前記ラップの内壁面から、他方の前記
    ラップの中心先端部が離れる時点とを一致させたことを
    特徴とする請求項９に記載のスクロール圧縮機。