JP2003176792A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

スクロール型圧縮機

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JP2003176792A
JP2003176792A JP2001375754A JP2001375754A JP2003176792A JP 2003176792 A JP2003176792 A JP 2003176792A JP 2001375754 A JP2001375754 A JP 2001375754A JP 2001375754 A JP2001375754 A JP 2001375754A JP 2003176792 A JP2003176792 A JP 2003176792A
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Shigeru Ito
茂 伊藤
Kiyobumi Ito
清文 伊藤
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Sanden Corp
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Sanden Corp
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-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
    • F04C18/0207Rotary-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 both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269Details concerning the involute wraps

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮効率の低下を伴うことなく、圧縮流体再
膨張に起因する騒音を効果的に低減できるスクロール型
圧縮機を提供する。 【解決手段】 固定スクロール部材と可動スクロール部
材の各うず巻体の内外周壁面がインボリュート曲線に沿
って形成されているとともにうず巻体中央部の先端壁面
が円弧に沿って形成されており、かつ、うず巻体の中央
部における壁の根元に壁に沿ってフィレットが形成され
ており、うず巻体を平面方向にみた場合の前記先端壁面
の円弧の曲率中心と前記フィレットの円弧の曲率中心
が、インボリュート曲線創成のための伸開線に関して同
一の伸開線上に位置しているスクロール型圧縮機。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール型圧縮
機のスクロール部材うず巻体中央部における構造に関
し、とくに、圧縮効率を損なうことなくうず巻体中央部
における圧縮流体の再膨張による騒音の低減が可能なス
クロール型圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】スクロール型圧縮機は、たとえば図4に
示すように構成されている。ハウジング101内に、う
ず巻体102を備えた固定スクロール部材103とうず
巻体104を備えた可動スクロール部材105とが、両
うず巻体102、104が互いに噛み合って間に流体ポ
ケット106を形成するように収容されている。主軸1
07の回転をクランク機構108を介して可動スクロー
ル部材105に伝達し、可動スクロール部材105を自
転を阻止しつつ旋回運動させることにより、流体ポケッ
ト106をその容積を減少させながら両うず巻体の中央
部方向に移動させて流体ポケット106中の流体を圧縮
し、圧縮した流体を吐出口109から吐出するようにな
っている。
【0003】このようなスクロール型圧縮機において
は、図5(a)、(b)、(c)に示すような圧縮動作
が行われる。図5(a)に示すように、固定スクロール
部材103のうず巻体102と、可動スクロール部材1
05のうず巻体104とによって、流体ポケットA、
A′が形成される。これら流体ポケットA、A′は、可
動スクロール部材105の旋回運動(円軌道運動)に伴
って、その容積を減少させながらうず巻体102、10
4の中央部の方向に向けて移動する。そして、流体ポケ
ットA、A′は、図5(b)に示すように最終的にうず
巻体102、104の中央部で一つの最終流体ポケット
Bになる。流体ポケットA、A′は、シール点a,b,
a′,b′によってシールされおり、また、最終流体ポ
ケットBは、シール点a,a′によってシールされてい
る。流体ポケットA、A′は、その容積を減少させなが
らうず巻体102、104の中央部の方向に移動し、ま
た、最終流体ポケットBは、その容積をその場で小さく
していき、図5(b)に示す状態になる以前から吐出弁
(図示せず)が開き、最終流体ポケットBからの圧縮ガ
スの吐出が開始する。
【0004】図5(b)の状態から更に可動スクロール
部材105が右回りに少し円軌道運動を行うと、それに
伴いシール点b,b′がうず巻体の中心の方へ少し移動
するが、シール点a,a′は、消滅し、やがて図5
(c)の状態になる。このように、シール点a,a′が
消滅するのは、たとえば図6に示すように、うず巻体1
02、104の中央側端部の壁の根元には、最も高圧と
なるうず巻体中央部における壁の強度確保のために、縦
断面R形状のフィレット110が設けられているので、
このR部からなるフィレット110とうず巻体壁面とが
接触するようになり、うず巻体の壁面同士が接触しなく
なるからである。このように、シール点がうず巻体中央
側端部のフィレット110設置部によって消滅する点を
シールオフ点と言うものとする。図5(c)では、点
e、e′がシールオフ点である。このように、シール点
a、a′がシールオフ点e、e′を境にして消滅する
が、これに伴い、シールオフ点e、e′の周りの部分で
隙間が生じ、この結果、最終流体ポケットBと流体ポケ
ットA、A′とが連通するようになる。この状態ではま
だ最終流体ポケットBからの吐出が終了していないの
で、最終流体ポケットBから圧縮された残留ガスが必然
的に流体ポケットA、A′へ流出する。この最終流体ポ
ケットBの流体ポケットA、A′への連通による残留ガ
スの流出により、圧縮流体の再膨張が急激に生じること
になり、この再膨張の際に騒音が生じる。
【0005】この騒音低減のために、特開平7−771
78号公報には、うず巻体のシールオフ点よりも後方
に、切り欠きや溝、穴等からなる連通部を設けた構造が
開示されているが、このような連通部を設けると、急激
な再膨張を緩和して騒音は低減できるものの、圧縮した
流体が連通部を通して次の流体ポケットへと抜け出てし
まうため、圧縮効率の低下は避けられない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、上記のような圧縮効率の低下を伴うことなく、圧縮
流体再膨張に起因する騒音を効果的に低減できるスクロ
ール型圧縮機を提供することにある。
【0007】とくに本発明では、うず巻体の中央部構造
に改善を加えることにより、この課題を解決できること
を見出したものである。すなわち、従来のうず巻体中央
部の構造は、たとえば図7に示すように、うず巻体10
2(104)を平面方向にみた場合、うず巻体102
(104)の先端壁面の円弧111の曲率中心112
と、フィレット110の円弧113の曲率中心114と
が、図に示すように異なる伸開線115、116(異な
る伸開角)上に位置していたが(117は、インボリュ
ート曲線創成のための基礎円である。)、この従来構造
に対して改善を加えることにより、上記課題を解決でき
ることを見出したものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るスクロール型圧縮機は、固定スクロー
ル部材のうず巻体と可動スクロール部材のうず巻体との
間に流体ポケットが形成され、可動スクロール部材の旋
回運動により流体ポケットが容積を減少されながら両う
ず巻体の中央部方向に移動されることによって流体ポケ
ット中の流体が圧縮されるスクロール型圧縮機におい
て、各うず巻体の内外周壁面がインボリュート曲線に沿
って形成されているとともにうず巻体中央部の先端壁面
が円弧に沿って形成されており、かつ、うず巻体の中央
部における壁の根元に壁に沿ってフィレットが形成され
ており、うず巻体を平面方向にみた場合の前記先端壁面
の円弧の曲率中心と前記フィレットの円弧の曲率中心
が、前記インボリュート曲線創成のための伸開線に関し
て同一の伸開線上に位置していることを特徴とするもの
からなる。
【0009】この本発明に係る構成は、上記うず巻体の
壁の厚みが、壁立ち上がり方向に実質的に同一に形成さ
れているものの他、壁の厚みが階段状または連続的に変
化しているものにも適用できる。
【0010】このような本発明に係るスクロール型圧縮
機においては、前述した従来構造に比べ、シールオフ後
に次の流体ポケットへと連通する際の、その連通隙間の
増加度合を大幅に低下させることが可能になる。すなわ
ち、残留圧縮流体の次の流体ポケットへの流出速度を大
幅に低下させることが可能になる。その結果、急激な再
膨張が緩和され、再膨張に起因する騒音が低減される。
また、基本的にシールオフ後の連通隙間の増加度合を低
下させるだけであるから、圧縮効率の低下は伴わなくて
済む。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。スクロール型圧縮機全
体の構成については、図4に示した構成に準じる。図1
は、本発明の一実施態様に係るスクロール型圧縮機の一
方のスクロール部材のうず巻体の中央部近傍を示してい
る。図1において、1は固定スクロール部材および可動
スクロール部材のうず巻体、とくにその中央部近傍の平
面形状を示している。うず巻体1は、平面方向にみて、
その内外周壁面2、3が基礎円4に基づくインボリュー
ト曲線に沿って形成されており、うず巻体中央部の先端
壁面5が円弧6に沿って形成されている(以下、円弧6
を「壁先端R」と言うこともある)。壁先端Rとインボ
リュート曲線との間、とくに壁先端Rと内周壁面2のイ
ンボリュート始点とつながる円弧との間を、特公平3−
72839号公報に記載されているように直線7で結ん
でもよい。
【0012】うず巻体1の中央部における壁の根元に
は、壁に沿ってフィレット8が形成されている。このフ
ィレット8の外周形状も、うず巻体1の平面方向にみ
て、円弧9に形成されている(以下、円弧9を「フィレ
ットR」と言うこともある)。
【0013】上記壁先端R6の曲率中心10と、上記フ
ィレットR9の曲率中心11が、上記インボリュート曲
線創成のための伸開線に関して同一の伸開線12上に位
置されている。
【0014】うず巻体1の壁の厚みとしては(壁の断面
形状としては)、壁立ち上がり方向に実質的に同一の厚
みに形成されているものの他、たとえば図2に示すよう
に、壁の厚みが階段状に形成された壁21(図2
(a))や、連続的に変化している壁22(図2
(b))に構成してもよい、
【0015】このようなスクロール型圧縮機において
は、図1に示したように壁先端R6の曲率中心10とフ
ィレットR9の曲率中心11が同一の伸開線12上に位
置している構成により、両スクロール部材間のシールオ
フ後、最終流体ポケットが次の流体ポケットへと連通す
る際の、その連通隙間の増加度合(増加速度)が大幅に
低下される。これによって、最終流体ポケットにおける
残留圧縮流体の次の流体ポケットへの流出速度を大幅に
低下させることが可能になる。その結果、圧縮された流
体の急激な再膨張が緩和され、再膨張に起因する騒音が
低減される。
【0016】そして、この再膨張の緩和は、壁先端R6
の曲率中心10とフィレットR9の曲率中心11を同一
の伸開線12上に位置させた、うず巻体1の中央部先端
形状の改善だけで達成できるから、本質的に圧縮効率に
は影響を与えず、特開平7−77178号公報に記載の
構造におけるような圧縮効率の低下は伴わない。
【0017】
【実施例】上記連通隙間の増加度合について、ある条件
にて、従来構造と本発明に係る構造とを比較した。比較
条件は以下の通りである。
【0018】(本発明に係る実施例)図1に示した構造
において、基礎円の半径を3.5mm、壁先端Rを3.
5mm、フィレットRを4.0mmとし、壁先端Rとフ
ィレットRの中心を、伸開角150°の同一の伸開線上
に位置させた。
【0019】(従来例)図7に示した構造において、基
礎円の半径を3.5mm、壁先端Rを3.5mm、フィ
レットRを4.0mmとし、壁先端Rの中心を、伸開角
158°の伸開線上に位置させ、フィレットRの中心
を、伸開角150°の伸開線上に位置させた。
【0020】結果を図3に示す。図3は、可動スクロー
ル部材を旋回させるクランク機構のクランク角と、シー
ルオフ後のうず巻体間の隙間の増加度合との関係を示し
ており、クランク角0°がシールオフ点に相当してい
る。図3から明らかなように、本発明に係る構造におい
ては、従来構造に比べ、隙間の増加度合が大幅に低下さ
れる。したがって、残留圧縮流体の再膨張が大きく緩和
され、それによって騒音が大幅に低下できることが理解
される。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスク
ロール型圧縮機によれば、圧縮効率の低下を伴うことな
く、シールオフ後の圧縮流体再膨張に起因する騒音を効
果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係るスクロール型圧縮機
のうず巻体の中央部近傍の平面図である。
【図2】本発明において採り得るうず巻体の形状例を示
すうず巻体中央部の縦断面図である。
【図3】本発明に係る構造と従来構造との比較を示すシ
ールオフ後のクランク角と隙間との関係図である。
【図4】スクロール型圧縮機の構造例を示す縦断面図で
ある。
【図5】スクロール型圧縮機の動作例を示す両うず巻体
の横断面図である。
【図6】フィレットの設置例を示すうず巻体中央部の斜
視図である。
【図7】従来のスクロール型圧縮機のうず巻体の中央部
近傍の平面図である。
【符号の説明】
1 うず巻体 2 内周壁面 3 外周壁面 4 インボリュート創成のための基礎円 5 先端壁面 6 先端壁面の円弧(壁先端R) 7 壁先端Rと内周壁面のインボリュート始点との間を
結ぶ直線 8 フィレット 9 フィレットの円弧(フィレットR) 10 壁先端Rの曲率中心 11 フィレットRの曲率中心 12 同一の伸開線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定スクロール部材のうず巻体と可動ス
    クロール部材のうず巻体との間に流体ポケットが形成さ
    れ、可動スクロール部材の旋回運動により流体ポケット
    が容積を減少されながら両うず巻体の中央部方向に移動
    されることによって流体ポケット中の流体が圧縮される
    スクロール型圧縮機において、各うず巻体の内外周壁面
    がインボリュート曲線に沿って形成されているとともに
    うず巻体中央部の先端壁面が円弧に沿って形成されてお
    り、かつ、うず巻体の中央部における壁の根元に壁に沿
    ってフィレットが形成されており、うず巻体を平面方向
    にみた場合の前記先端壁面の円弧の曲率中心と前記フィ
    レットの円弧の曲率中心が、前記インボリュート曲線創
    成のための伸開線に関して同一の伸開線上に位置してい
    ることを特徴とするスクロール型圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記うず巻体の壁の厚みが階段状または
    連続的に変化している、請求項1のスクロール型圧縮
    機。
JP2001375754A 2001-12-10 2001-12-10 スクロール型圧縮機 Pending JP2003176792A (ja)

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