JP2804336B2 - 改変型スクロール形状を有するスクロール装置 - Google Patents

改変型スクロール形状を有するスクロール装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般にスクロール装置に関するもので更に詳
細にはスクロール装置内に増加され広められた最終的な
圧縮と改善された排出流れをもたらすよう適合されたイ
ンボリュート・スクロール・ラップ素子を有するスクロ
ール装置に関するものである。
〔従来技術〕
典型的なスクロール装置には相対的な軌道運動をする
非回転型の運動が行なえる２個の平行で平面状の端板部
材が含まれている。これら各平面状部材には平面状部材
の面に直立するインボリュート構成要素又は素子が取付
けられ又は一体構造的に含まれる。インボリュートは一
般に他方の個々の平面状部材上でのインボリュートと差
し挟む係合状態になるよう螺線形態になっている。これ
も各種スクロール，インボリュート素子又はラップ素子
として知られている相互に差し挟むインボリュートはス
クロール素子とスクロール端板部材により境界が定めら
れる複数個の室を間に形成する複数個の移動する線接触
を定めるよう協働する。これらの室は軌道運動する部材
の時計方向又は反時計方向の軌道運動に応じて容積が増
加又は減少し、スクロール装置を膨張機又はコンプレッ
サーとして機能させる。こうしたスクロール装置の一般
的原理と基本的作動については米国特許第801,182号に
一層完全に説明してあり、その開示内容を参照として本
明細書に導入してある。
〔発明が解決しようとする課題〕
スクロール装置がコンプレッサーとして使用される場
合は、個々のインボリュート部材の内側チップに隣接し
て（好適には端板として知られている）平面状部材の少
なくとも１つの部材内に排出ポート又は孔が設けられて
いる。インボリュート・スクロール素子が軌道運動で移
動するのに伴ない、これらの素子の内側チップ部分に直
ぐ隣接して２個の最終的な圧縮室が形成され、これらの
圧縮室内の流体はチップが対向するスクロール素子の内
側面から分離する際スクロール素子の排出ポート内に排
出させる。チップがスクロール素子から分離する速度は
圧縮流体が最終圧縮室から排出ポートへ流れることが出
来る速度を制限する。
従って、個々のインボリュート素子の内側チップの箇
所及びその附近におけるインボリュート素子の排出ポー
トの形状の配設と寸法はスクロール装置の満足の行く作
動にとって重要である。内側チップがその隣接するスク
ロール素子から分離する箇所と共に排出ポートの配設と
寸法は排出し利用可能な時間の長さと同様、排出の開始
点と終了点をセットし、一方、排出ポートの寸法はスク
ロール装置の最大流れ容積を制限する。排出ポートの不
適切な配設と寸法は最終的な圧縮室内に過剰圧力を発生
し、これがインボリュート素子の構造内に使用される材
料の機械的強度を越えることがある。この場合、インボ
リュート素子は変形したり又は端板から分離しスクロー
ル装置を作動不能にする。更に、個々のインボリュート
素子の内側チップの相互作用はスクロール装置の容積を
不当に制限せずに適切且つ効率的な圧縮を可能にするよ
う最終圧縮室からの充分な排出時間を提供するのに決定
的である。
これらの諸問題を克服すべく多くの試みがなされて来
ている。最終圧縮室から排出室への２次流路を設けるこ
とも行われる。典型的にはこの２次流路は『ダミー』排
出ポートの形状であり、これは実際の排出ポートを有し
ていない端板内の切欠き又は盲孔である。然し乍ら、こ
の『ダミー』排出ポートは製造中に付加的な精密機械加
工段階を要し、これがスクロール装置のコストを高めて
いる。その上、『ダミー』排出ポートは排出時間全体に
わたる排出流量を改善するよりむしろ初期排出流量を改
善するに過ぎない。
代替的に、インボリュート・スクロール素子の内側壁
面は内側チップの箇所と内側チップに隣接した箇所で改
変出来る。
こうした改変例は米国特許第4,547,137号であり、こ
の特許はスクロール・インボリュートの内側壁上の隣接
する直線状部分を有する内側チップから成る改変型内側
チップ構造を開示している。直線状内側壁部分は接続す
る円形弧状部分により内側壁インボリュート面を再接続
する前に内側壁に沿って所定距離にわたり延在してい
る。スクロールのラップ素子は一定厚さのインボリュー
トを定める内側壁面と外側壁面から成っている。この特
許では更に排出ポートがラップ素子の基部の少なくとも
一部分をアンダー・カットする様式でスクロール・ラッ
プを支持している端板に排出ポートを貫通配設すべきで
あることを開示している。この方法はラップ素子とスク
ロールの端板の間の機械的接続面積が減少するのでイン
ボリュート・スクロール素子の厚さが厚くなる場合でも
ラップ素子を弱める傾向がある。又、この方法は直線状
インボリュート内側壁面の間の比較的小さい容積のため
限定された排出室流れのみを提供する。
代替的に、インボリュート内側壁はラップ状になる傾
向がある円の弧状部分を提供し、即ち、ラップ素子の外
側チップから内側チップに続く際間で測定されたインボ
リュート外側壁面に向かう傾向があるインボリュート内
側壁面を備えた減少するインボリュート素子の厚さを有
することにより内側チップ附近を改変出来る。然し乍
ら、この方法は素子の強度を低減化し、最終圧縮中にお
ける流体圧力に起因する破壊を生じ易いので望ましくな
い。
従って、本発明の目的は内側チップの附近においてラ
ップ素子の厚さが厚くなった改変型スクロール・ラップ
素子を提供することにある。
本発明の他の目的はスクロール端板内のラップ素子を
アンダー・カットしない適切な流れ容積の排出ポートを
有する改変型ラップ素子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は排出前に最終圧縮が延長され
た改変型ラップ素子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は最終圧縮室から改善した排出
流れを有する改変型ラップ素子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は最終圧縮中に流体圧力をのが
すよう機能しない排出ポートの必要性を無くすよう改変
されたスクロール装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は比較的廉価で製造が簡単な改
変型スクロール・ラップ素子を提供することにある。
本発明のこれらの目的と他の目的については添附図面
及び以下に続く好適実施態様の説明から明らかとなろ
う。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は改変型内壁インボリュート部分が個々のスク
ロール・ラップ素子の各ラップ素子の内側チップに隣接
している少なくとも２個の相互に差し挟むスクロール・
ラップ素子を備えたスクロール装置である。各スクロー
ル・ラップ素子は他方の個々のスクロールと係合する内
側チップ部分、内側チップ部分に隣接しラップ素子の比
較的厚くなった部分を定めるようラップ素子インボリュ
ートの内壁に沿って延在する中間部分及び前記内壁中間
部分と内壁のインボリュートに隣接する円形弧状部分を
備えている。作動にあたり、最終圧縮期間が長くなるよ
う他方の個々のスクロール・ラップ素子の内側壁面の円
形弧状部分との個々の内側チップの係合により最終的な
圧縮室がスクロール軌道の一部分中にて定められる。圧
縮直後のスクロール軌道の排出部分中に、排出流れ面積
はインボリュート・スクロール素子内側チップと円形弧
状部分の間で迅速に増加する。
〔実施例〕
本発明を含むスクロール装置は全体的に第１図に示さ
れる如く参照番号20で示してある。説明を簡単にするた
め、スクロール装置20は特に冷凍システムにおける冷媒
コンプレッサーとして使用するのに適した密閉型圧縮装
置として説明する。従って、スクロール装置20はコンプ
レッサー20又は冷媒コンプレッサー20として相互交換可
能に参照されよう。こうしたスクロール装置20は又、膨
張装置として又は他の流体圧縮使用又は吐出使用にも適
していること、スクロール装置は密閉的に包囲する必要
がないこと及び従ってこの説明は限定的よりむしろ本発
明の好適実施態様を例示するものと解釈すべきことが理
解されるべきである。
スクロール装置20は上方部分22aと下方部分22bを含む
密閉殻体22から成る。上方部分22aと下方部分22bの間に
全体的に円筒状の中央部分22cが配設して示してあり、
上方部分22aと下方部分22bは溶接の如き適当な手段によ
り接続してある。
密閉殻体22内には排出ポート26を定める中央に位置付
けられる孔を有する平面状の第１スクロール端板24が配
設してある。第１スクロール端板24に対し相対的に平行
隔地関係的に平面状第２スクロール端板28が配設してあ
る。第１スクロール端板24上には第１直立渦状ラップ即
ちインボリュート・スクロール・ラップ素子30が配設さ
れ、第２スクロール端板28上には第２直立渦状ラップ即
ちインボリュート・スクロール・ラップ素子32が配設さ
れ、その個々のインボリュート・ラップは差し挟む係合
状態になり個々のラップの中心に向って減少する容積を
有する複数個のポケットを定める。
第１図に示される如く、好適実施態様においては、第
１スクロール端板24は固定され、第２スクロール端板28
は第１スクロール端板24に対し軌道運動する非回転様式
にて駆動される。本発明は共に回転するスクロール装置
でも同等に良く作動し、第１スクロール端板24は個々の
スクロールの間で所望の相対的軌道運動を達成するよう
平行な非同心軸線の周わりで第２スクロール端板28と同
時的に回転されることが理解されよう。
一般に、スクロール型装置は流体を含むシールされた
ポケットを或る圧力にある一方の領域から別の圧力にあ
る他方の領域へ移動させることにより作動する。第１ス
クロール端板24と第２スクロール端板28は、個々のスク
ロールの第１スクロール端板24と第２スクロール端板28
で定められた平行面の間におけるインボリュート・スク
ロール・ラップ素子30と32の相互に差し挟む協働作用に
より流体用の密閉されたポケットを定めるよう協働す
る。第２スクロール端板28が第１スクロール端板24に対
し相対的な軌道運動をするのに伴ない、少なくとも２個
の接触移動線が個々のインボリュート・スクロール・ラ
ップ素子30と32の間に発生され、個々のスクロールの第
１スクロール端板24と第２スクロール端板28及び個々の
インボリュート・スクロール・ラップ素子30,32の表面
により境界が定められる密閉されたポケットを形成す
る。密閉されたポケットがインボリュート・ラップの半
径方向内端部に向って移動される際、スクロール装置20
は圧縮するよう作動し、密閉されたポケットが個々のイ
ンボリュート・ラップの半径方向外端部に向って移動さ
れる場合、スクロール装置20は圧縮しない即ち膨張する
よう作動する。
固定された第１スクロール端板24は更に、密閉殻体22
を排出圧力部分36と吸引圧力部分38に分割するよう作用
する。排出圧力部分36と吸引圧力部分38への密閉殻体22
の分解は独立バリア部材の如き他の手段によりロータリ
ー・コンプレッサーにて達成可能であること、及びこの
目的のために使用する固定した第１スクロール端板24は
限定的な意味に解釈すべきでないことを理解すべきであ
る。吸引接続部40は密閉殻体22の吸引圧力部分38に吸引
圧力冷媒を流入させるため設けてあり、排出接続部42は
排出圧力冷媒を密閉殻体22の排出圧力部分36から除去す
るため設けてある。
スクロール装置20は密閉殻体22の吸引圧力部分38内に
配設された内部の電動機50で駆動される。電動機50には
固定子52と回転子54が含まれている。回転子54には駆動
軸56が貫通し、その下端部はオイル溜め58内に延在して
いる。駆動軸56の下方の端部にはオイル58を駆動軸56内
の内部穴62を通じて上方に流すよう作動する遠心式オイ
ル・ポンプ60が配設してある。従って、内部穴62を通じ
て上方に強制されるオイルは下方駆動軸の主軸受64及び
上方駆動軸の主軸受65の如きコンプレッサー・システム
たるスクロール装置20内の摩擦を受ける表面を潤滑す
る。駆動軸の軸受は、密閉殻体22に取付けられて第２ス
クロール端板28を支持するのに必要とされる他の軸受と
構造を含む枠体66内に支持されている。
遠心式オイル・ポンプ60、電動機50、電動機50の構成
要素及び電動機50と第２スクロール端板28を支持する構
造は当技術において一般に良く知られており、理解され
ているものと思われるのでこれらについては詳細に開示
しない。例えば、遠心式オイル・ポンプ60は遠心式ポン
プの代わりに歯車式又は同様のポンプが採用されれば同
等に適していることが理解される。又、スラスト軸受を
提供し又は第２スクロール端板28の軸方向における一致
を確実にすべく流体圧力を第２スクロール端板28上に作
用させるよう枠体66を構成することが望ましいであろ
う。
駆動軸56の上端部には駆動軸の長手方向軸線に対し相
対的に偏心して配設されたクランク・ピン72を有するク
ランク70が含まれている。クランク・ピン72は揺動リン
ク76内の軸受74内に回転自在に配設されている。一般
に、揺動リンク76はインボリュート・スクロール・ラッ
プ素子32と対向する第２スクロール端板28から延在する
駆動短軸28aによりクランク・ピンを第２スクロール端
板28に接続する半径方向と一致するリンク装置を提供す
る。代替的に、揺動リンク76の代わりに半径方向の一致
をもたらすスライダー・ブロック機構も使用可能であ
る。スクロール型装置における半径方向に一致するリン
ク装置の作動と構造の詳細な内容については米国特許第
3,924,977号に開示してあり、当技術の熟知者には一般
に良く知られている。
揺動リンク76の半径方向に一致する機構は第２スクロ
ール端板28が第１スクロール端板24に対し固定角度関係
的に軌道運動するのを確実にするよう（図示せざる）一
般的に慣用的なオルダム継手装置と協働する。オルダム
継手は当技術で一般に知られているものと確信されてい
るが、この継手は米国特許第4,522,575号に一層詳細に
開示してあり、この開示内容は本明細書では参照として
導入してある。
ここで第２図ないし第８図に移ると、個々のスクロー
ル・ラップの半径方向内側端部の改変型インボリュート
形態が一層詳細に開示してある。
インボリュート・スクロール・ラップ素子30と32の各
素子は外壁面132、内壁面134及び内側チップ部分136を
定める。内壁面134はその上に定められた第１点Ａ及び
第２点Ｂを有し、円形弧状部分138が角度δを通じて点
Ａから点Ｂに延在している。内側チップ部分136を点A2
において接続するため接続弧状部分140が点Ａから延在
している。内壁面134には更に点Ｂからインボリュート
・スクロール・ラップ素子32の外端部に延在する第３内
側圧縮壁部分142が含まれている。インボリュート・ス
クロール・ラップ素子32は第３内側圧縮壁部分142と改
変されていないスクロール・インボリュート・ラップの
ものと同等の外壁面132の間に一定厚さT1を定める。
第３図及び第４図に示される点線は点A2及びＢの間の
改変されないスクロール・ラップにおける内壁面134の
配設を表わす。接続弧状部分140は点A2からＡへ外壁面1
32から広がり、それらの間のインボリュート・スクロー
ル・ラップ素子32の厚さＴを増加させ、点Ａから点Ｂへ
延在する円形弧状部分138は点Ｂにおいて改変されない
スクロール・ラップの厚さT1に収束する傾向があり、こ
うして点A2及びＢの間のインボリュート・スクロール・
ラップ素子32の厚さと強度を実質上高めることが明瞭に
理解出来る。
インボリュート・スクロール・ラップ素子30と32の作
成は（X,Y）座標軸線に関して第３図及び第４図に詳細
に示してあり、以下の変数は等しいものと仮定する。Rg
はインボリュート・ラップが基にする作成半径であり、
φｏは正のＹ軸線から測定したインボリュート・ラップ
の作成開始点を定める開始角度であり、φｍは本発明の
インボリュート改変例の端部点をセットする作成円の半
径からの正接を定めるよう負のＹ軸線から時計方向に測
定した値であり、φ３はこれも改変型インボリュート・
ラップの厚さを設定出来る点を決定するよう負のＹ軸線
から時計方向に測定して定められる角度である。
又、第３図及び第４図は本発明の理解を容易にする目
的で、（X,Y）軸線に対する同じ位置での個々のスクロ
ールを示すことに注意すべきである。当技術の熟知者は
（x,y）座標に対する適切な正又は負の値をセットする
ことによりインボリュート・スクロール・ラップ素子30
又は32のいずれかを作成出来ることを認識しよう。
前掲の変数に対し選択された実際の値は個々のインボ
リュート・スクロール・ラップ素子30と32を使用すべき
本装置の寸法に基づき異なることが当技術の熟知者には
明らかとなろう。例えばφ０は15゜ないし75゜又はそれ
以上の範囲に出来、これより大きいφｏは直径の大きい
排出ポート26の使用を可能にする。然し乍ら、直径の大
きい排出ポート26は一層迅速な排出流れを可能にする
が、インボリュート・スクロール・ラップ素子30と32の
直線寸法は与えられた圧力比を維持する目的上増加させ
なければならない。従って、排出ポートの寸法を増加さ
せるよりむしろ排出の流れを最大にすることが望まし
い。
ここで特に第３図を参照すると、φｏ開始角度と作成
半径Rgはインボリュート・ラップ開始点が決定されるよ
う選択される。作成半径は中心を0,0座標にして、（X,
Y）軸線の周わりに描かれる。φｍはRg円を横切る0,0座
標を通る線を定めるよう選択され、正接はインボリュー
ト・ラップと点Ｂにて交差するφｍの線から取られる。
点Ｂにおいて、インボリュート・ラップの厚さはT1であ
る。インボリュート・スクロール・ラップ素子30と32の
厚さT1は点Ｂからインボリュート・スクロール・ラップ
素子30と32の外端部迄一定である。
第２角度φ３は作成円の半径の0,0座標を通る第２線
を定めるよう選択され、正接線は内端部附近の点Ｅにて
インボリュート・ラップと交差するよう当該第２線から
とられる。点Ｅにおいて、改変型インボリュート・ラッ
プの第２厚さTmはTmが厚さT1より大きくなるよう選択さ
れる。最後に、第３点A2は2Iが実質上厚さT1と等しくな
るよう内側チップ半径Ｉを定めることにより決定され
る。
点Ａの（x,y）の位置は以下の式に従って決定され
る。
ｘ＝〔〔（Rg×φ３）・T1/2−R1〕×cosφ３〕＋ 〔R1×cos（φ３−δ）〕−（Rg×sinφ３） ｙ＝〔〔R1−（Rg×３）＋T1/2〕×sinφ３〕− 〔R1×sin（φ３−δ）〕−（Rg×sinφ３） 点Ｅの（x,y）の位置は次の式に従って決定される。
ｘ＝〔〔（Rg×φｍ）＋T1/2−Tm〕×cosφｍ〕 −（Rg×sinφｍ） ｙ＝〔〔−Rg×φｍ）・T1/2＋Tm〕×sinφｍ〕 −（Rg×cosφｍ） 次に構成線が点Ａから点Ｅ及び点Ｅから点A2へ定めら
れ、これらの線Ａ−Ｅ及びＥ−A2の直角二等分線が点P1
を定め、この点P1の周わりで弧状部分Ａ−Ｅ−A2がフイ
ットし、副弧状部分Ａ−Ｂをインボリュート・ラップの
内側チップ部分に接続する。弧状部分Ａ−Ｅ−A2は点A2
において内側チップ部分の半径Ｉに正接状態になってい
る。弧状部分Ａ−Ｅ−A2は好適に円形弧状として形成さ
れるが、代替的に他のRgの周りに作成されるインボリュ
ートの一部すなわち他のφｏの作成角度の弧として形成
することも可能である。
第４図におけるインボリュート・スクロール・ラップ
は比較を容易にするため同一作成角度φｏの周わりに作
成される状態で示された第３図のインボリュート・ラッ
プの代替的実施態様である。第４図におけるインボリュ
ート・スクロール・ラップは第３図におけるインボリュ
ート・スクロール・ラップに対して先に説明した如く内
側チップ部分136を越えて作成される。点A2と点A3との
間の内側チップ部分の表面はその中心がラップ内に配設
された半径Ｉの円形弧状部分として成形され、さらに点
A3にて内側チップ部分136に対して正接する配置の幅Ｓ
の平坦面部分137であって外壁面132に連続する該平坦面
部分137が連続して設けられる。該平坦面部分137は外壁
面132の端部部分の面に対して直角に延在した配置にて
外壁面137に連続する。又、この実施態様における接続
弧状部分140は点ＡとA2の間に延在する代替的インボリ
ュート弧状部分を作成すべく代替的作成角度φｏを選択
することにより作成可能である。当技術の熟知者は本発
明に実質的影響を与えずに内側チップ部分の構造を他の
代替的実施態様においても変え得ることを認識し、又、
前掲の両方の代替的実施態様を採用してあるスクロール
装置20においても尚作成角度φｏはインボリュート・ス
クロール・ラップ素子30と32の両者において同一である
必要はないことを認識しよう。
好適実施態様の作動について第５図ないし第８図に全
体的に示す。添字のf,oは各々固定と軌道運動を示すた
め参照番号に関連付けて使用される。当技術の熟知者は
第３図及び第４図に示された本発明を固定又は軌道運動
するインボリュート・スクロール・ラップ素子30と32と
して適用した場合結果的に寸法上の多くの相違点が生ま
れることを認識しよう。例えば、δｆはδｏと必ずしも
等しくある必要はない。こうした差は実質的に本発明を
改変しないことが理解される。
第５図において、軌道運動するインボリュート・スク
ロール・ラップ素子32は内側チップ部分136oが点Bfにて
円形弧状部分138fと係合し、固定のインボリュート・ス
クロール・ラップ素子30の内側チップ部分136fが点Boに
おいて円形弧状部分138oと係合するような位置に移動し
ている。改変されないスクロール形状を有するスクロー
ル装置の場合の如く室120a及び120b内の流体の圧縮が生
じている。
第６図において、軌道運動するインボリュート・スク
ロール・ラップ素子32は中間位置へ移動している。円形
弧状部分138f及び138oは改変型インボリュートT1より厚
いので、内側チップ部分136o及び136fは対向する個々の
円形弧状部分138f及び138oと線接触状態にて移動し、圧
縮室120a及び120b内に保持された流体の圧縮をする。
第７図において、軌道運動するインボリュート・スク
ロール・ラップ素子32は個々の内側チップ部分136o及び
136fが点Af及びAoにて個々の円形弧状部分138f及び138o
と線接触にて移動しているような位置に移動しているこ
とが理解出来る。この線接触移動が続行するので、圧縮
室120a及び120b内の最終圧縮の周期は延長されるが、こ
れは圧縮室120a及び120b内の流体がいまだ内側チップ部
分136a及び136bを通じて排出ポート26へ排出出来ないこ
とによる。
比較として、個々の内側チップ部分136f及び136oの間
で内壁面134oと134fに移動線接触することは点Bo及びBf
の箇所又はその直ぐ近くで壊されるので、圧縮室120a及
び120bは第５図に示された位置を占拠した後、排出ポー
ト26と連通し始めよう。
最後に、第８図において、移動線接触は軌道運動する
スクロール・ラップ素子が点Ao及びAfを越えるその軌道
運動を続行する際壊されることが理解出来る。この点に
おいて、軌道運動するインボリュート・スクロール・ラ
ップ素子32はインボリュート・スクロール・ラップ素子
30から離れて移動しており、流体をポート領域Daを通じ
て圧縮室120aから排出可能にし且つポート領域Dbを通じ
て圧縮室120bから排出可能にする。軌道運動するインボ
リュート・スクロール・ラップ素子32が固定のインボリ
ュート・スクロール・ラップ素子30から離れるのに伴な
い、個々の内側チップ部分136oと136fは接続弧状部分14
0f及び140oと隣接している。インボリュート・スクロー
ル・ラップ素子30と32の厚さは点AfからA2f及びAoからA
2oへ減少するので、軌道運動するインボリュート・スク
ロール・ラップ素子32が接続弧状部分140fと140oに隣接
する固定のインボリュート・スクロール・ラップ素子30
を通過する際、接続弧状部分140fと140oも内側チップ部
分136o及び136fから離れて落下する傾向があることも注
目されよう。
すなわち、軌道運動するスクロール・ラップ素子32が
点Ao及びAfを通過する際に、排出領域Da及びDbは急激に
増加する。排出領域DaとDb内でのこの急激な増加により
圧縮室120a及び120bからの圧縮流体の急速な排出が可能
となる。
第９図は任意の容積を有する装置に対して改変されて
いないインボリュート・スクロール・ラップ素子を有す
るスクロール装置のスクロール・ラップと対比した場合
の本発明を採用してあるスクロール装置における軌道運
動するスクロール・ラップの軌道運動中に排出ポート26
で定められたポート面積の半分と比較した場合の排出領
域Daの利用可能性を全体的に示してある。排出ポート26
の面積は固定であるが、軌道運動するスクロール・ラッ
プ素子32による或る回転角度において部分的にブロック
され排出流体の流れを可能にすべく利用可能な面積を低
減化する。回転角度はポート作用が始まる点に関連して
とられる。改変されないスクロール・ラップを有するス
クロール装置におけるインボリュートの内側チップ部分
の間の排出領域Daの比較的遅い開きが原因で、圧縮室12
0から排出ポート26への流れを増加させるよう固定のス
クロール・ラップ内の排出ポートに対応する軌道運動す
るスクロール・ラップ端板内に切欠きを設けることがし
ばしば必要である。本発明においては、この切欠きを設
ける必要はない。
スクロール装置20を導入してある適当な冷凍システム
200を第10図に模式的に表わす。この冷凍システム200は
冷媒を閉ループ接続にて循環させ、冷媒を液状形態に凝
縮するコンデンサー202、液状冷媒を前記コンデンサー
から受取りその冷媒を膨張させる膨張弁204、液状冷媒
を前記膨張弁から受取りその冷媒を蒸発させる蒸発器20
6及び膨張した冷媒を前記蒸発器206から受取りその冷媒
を圧縮してその圧縮時点で冷媒がコンデンサー202に再
循環されるようにした冷媒コンプレッサーたるスクロー
ル装置20で構成されている。
第２図ないし第８図を参照すると、当技術の熟知者に
は第３図及び第４図に示された改変型スクロール形状を
各種組合せにて適用出来ることが明らかとなろう。第３
図に表わされたインボリュート・ラップをその対応する
インボリュート・スクロール・ラップ素子30又は32とし
て第４図に表わされたインボリュート・ラップと組合さ
れてその軌道運動するインボリュート・スクロール・ラ
ップ素子32又は固定のインボリュート・スクロール・ラ
ップ素子30として使用することが可能である。軌道運動
するインボリュート・スクロール・ラップ素子32と固定
のインボリュート・スクロール・ラップ素子30上に第３
図のスクロール形状を採用するか又は第４図に示された
インボリュート・ラップを固定のインボリュート・スク
ロール・ラップ素子30と軌道運動するインボリュート・
スクロール・ラップ素子32上にて使用することも同等に
可能であろう。改変されていない形状のスクロール・ラ
ップのみを有するスクロール装置に対し本発明の性能上
及び効率上の改善を得る目的上、改変されていない形状
のスクロール・ラップと協働して固定のインボリュート
・スクロール・ラップ素子30と軌道運動するインボリュ
ート・スクロール・ラップ素子32として第３図の又は第
４図のスクロール形状を採用することも可能である。
〔発明の効果〕 従って、本発明は与えられた寸法のスクロール素子を
有するスクロール装置の排出圧力、動力消費量及び作動
効率の点で先行技術以上に実質的な改善をもたらすこと
が理解出来る。従って、これは与えられた容量に対して
要求されるスクロール装置の寸法を低減化し、一方、ス
クロール装置に対する製造コストと材料コストを低減化
する。内側チップ部分136に隣接するインボリュート・
スクロール・ラップ素子30と32の増加した厚さは又、イ
ンボリュート・スクロール・ラップ素子30と32上に与え
られる機械的負荷が原因となる破損の可能性も少なくし
て信頼性の高いスクロール装置を提供することも注目さ
れよう。排出流れを助けるため軌道運動するスクロール
・ラップ端板内に切欠きを設けないようにすれば、更に
軌道運動するスクロール端板の強度が高まると共にこう
した切欠きを形成する機械加工も不必要になることも注
目されよう。更に、本発明は先行技術以上にこれら実質
的な諸利点を得る比較的廉価な装置を提供することが理
解されよう。
前掲の特許請求の範囲内で当技術の熟知者には本発明
の好適実施態様に対する改変が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を具体化しているスクロール・コンプレ
ッサーの横断面図、 第２図は断面線２−２における第１図のスクロール・コ
ンプレッサーの横断面図、 第３図は相互に嵌合する第１スクロールを示す説明図、 第４図は相互に嵌合する第２スクロールを示す説明図、 第５図ないし第８図はスクロール軌道の各種位置におけ
る第１図のスクロール・コンプレッサーのインボリュー
ト・スクロール素子の拡大図、 第９図は本発明を含むスクロール装置と本発明を含まな
いスクロール装置の対比で適用可能な排出流れ領域を表
わす図表、 第10図は本発明を採用している適切な冷凍システムを模
式的に示す概略図である。 〔符号の説明〕 20……スクロール装置 24……第１スクロール端板 28……第２スクロール端板 30,32……インボリュート・スクロール・ラップ素子
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スクロール装置であって： 第１内側チップ部分から延在する第１内壁面を有する直
    立第１インボリュート・スクロール・ラップ素子で定め
    られる第１スクロール素子と、前記第１内壁面がその上
    に定められる第１点Af及び第２点Bfを含み、前記第１内
    壁面が更に前記第１内側チップ部分と前記第１点Afの間
    に延在する弧状部分と前記点Afから前記点Bfに延在する
    円形弧状部分で定められること； 前記第１インボリュート・スクロール・ラップ素子と差
    し挟む係合状態になるよう直立第２インボリュート・ス
    クロール・ラップ素子が定められる第２スクロール素
    子、前記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子
    は第２内側チップ部分から延在する第２内壁面を含み、
    前記第２内壁面はその上に定められた第１点Ao及び第２
    点Boを含み、前記第２内壁面が更に前記第２内側チップ
    部分から前記点Aoに延在する弧状部分と円の前記点Aoか
    ら前記点Boに延在する円形弧状部分で定められ、かくし
    て前記第２スクロール素子が前記第１スクロール素子に
    対して相対的に軌道運動する際前記第２内側チップ部分
    が前記点Bfから前記点Afへ前記第１内壁面と線接触で移
    動する係合をし、一方前記第１内側チップ部分は同時的
    に前記軌道運動の一部分中に前記点Boから前記点Aoへ前
    記第２内壁面と線接触で移動する係合をするように配設
    され、 前記第１内側チップ部分は前記ラップ素子内に配設され
    た中心の周りの円形弧状部分に成形され、 前記第２内側チップ部分は前記第２外壁面に連続する平
    坦面部分と前記ラップ素子内に配設された中心の周りの
    円形弧状部分に成形され、前記円形弧状部分は前記平坦
    面部分に連続するとともに前記第２内壁面に連続するよ
    うに配設して成るスクロール装置。
  2. 【請求項２】前記弧状部分の少なくとも一方が円形弧状
    部分である請求項１に記載のスクロール装置。
  3. 【請求項３】前記弧状部分の少なくとも一方がインボリ
    ュート部分である請求項１に記載のスクロール装置。
  4. 【請求項４】スクロール装置であって： 第１内側チップ部分から延在する第１内壁面を有する直
    立第１インボリュート・スクロール・ラップ素子で定め
    られる第１スクロール素子と、前記第１内壁面がその上
    に定められる第１点Af及び第２点Bfを含み、前記第１内
    壁面が更に前記第１内側チップ部分と前記第１点Afの間
    に延在する弧状部分と前記点Afから前記点Bfに延在する
    円形弧状部分で定められること； 前記第１インボリュート・スクロール・ラップ素子と差
    し挟む係合状態になるよう直立第２インボリュート・ス
    クロール・ラップ素子が定められる第２スクロール素
    子、前記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子
    は第２内側チップ部分から延在する第２内壁面を含み、
    前記第２内壁面はその上に定められた第１点Ao及び第２
    点Boを含み、前記第２内壁面が更に前記第２内側チップ
    部分から前記点Aoに延在する弧状部分と円の前記点Aoか
    ら前記点Boに延在する円形弧状部分で定められ、かくし
    て前記第２スクロール素子が前記第１スクロール素子に
    対して相対的に軌道運動する際前記第２内側チップ部分
    が前記点Bfから前記点Afへ前記第１内壁面と線接触で移
    動する係合をし、一方前記第１内側チップ部分は同時的
    に前記軌道運動の一部分中に前記点Boから前記点Aoへ前
    記第２内壁面と線接触で移動する係合するように配設さ
    れ、 前記第１スクロール素子がさらに前記第１内壁面と前記
    第１外壁面の間に前記第１スクロール素子の厚さを定め
    るように前記第１内側チップ部分から延在する外側イン
    ボリュート壁面を含み、前記第２スクロール素子が更に
    前記第２内壁面と前記第２外壁面の間に前記第２スクロ
    ール素子の厚さを定めるよう前記第２内側チップ部分か
    ら延在する外側インボリュート壁面を含み、 前記第１スクロール素子の厚さが前記第１内側チップ部
    分から前記点Afへ増加し、前記点Afから前記点Bfへ減少
    し、前記第２スクロール素子の厚さが前記第２内側チッ
    プ部分から前記点Aoへ増加し、前記点Aoから前記点Boへ
    減少するように配設して成るスクロール装置。
  5. 【請求項５】第１スクロール素子と差し挟む第２スクロ
    ール素子から成り、前記一方のスクロール素子が直立第
    １インボリュート・スクロール・ラップ素子で構成さ
    れ、前記第１インボリュート・スクロール・ラップ素子
    が第１外壁面、第１内壁面及び第１内側チップ部分を含
    み、前記第１内壁面がその上に定められる第１点Ａ及び
    第２点Ｂを含み、前記第１内壁面が更に前記第１内側チ
    ップ部分に隣接して始まり且つ前記点Ａまで延在する一
    方第１内側チップ部分から前記点Ａまで増加する厚さを
    有する前記第１インボリュート・スクロール・ラップ素
    子の一部分を定めるよう前記第１外壁面から広がる第１
    部分を定め、前記第１内壁面は前記点Ａから前記点Ｂへ
    延在する一方前記点Ａから前記点Ｂへ減少する厚さを有
    する前記第１インボリュート・スクロール・ラップ素子
    の一部分を定めるよう前記第１外壁面に向かって収束す
    る弧状部分を定め、前記第１内壁面が前記点Ｂから延在
    する第１インボリュートを定めることから成るスクロー
    ル装置。
  6. 【請求項６】前記弧状部分が円形弧状部分である請求項
    ５に記載のスクロール装置。
  7. 【請求項７】前記弧状部分がインボリュート部分である
    請求項５に記載のスクロール装置。
  8. 【請求項８】スクロール装置であって、 直立第１インボリュート・スクロール・ラップ素子で定
    められる第１スクロール素子と、前記第１インボリュー
    ト・スクロール・ラップ素子が第１外壁面、第１内壁面
    及び第１内側チップ部分を含み、前記第１内壁面がその
    上に定められる第１点Af及び第２点Bfを含み、前記第１
    内壁面が更に前記第１内側チップ部分に隣接して始まり
    前記点Afへ延在する一方第１内側チップ部分から前記点
    Afへ増加する厚さを有する前記第１インボリュート・ス
    クロール・ラップ素子の一部分を定めるよう前記第１外
    壁面から広がる第１部分を定め、前記第１内壁面が前記
    点Afから前記点Bfへ延在する一方前記点Afから前記点Bf
    へ減少する厚さを有する前記第１インボリュート・スク
    ロール・ラップ素子の一部分を定めるよう前記第１外壁
    面に向かって収束する円形弧状部分を定め、前記第１内
    壁面が前記点Bfから延在する第１インボリュートを定め
    ること； 前記第１インボリュート・スクロール・ラップ素子と差
    し挟む係合になるよう直立第２インボリュート・スクロ
    ール・ラップ素子が定められる第２スクロール素子、前
    記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子が第２
    外壁面、第２内壁面及び第２内側チップ部分を含み、前
    記第２内壁面がその上に定められる第１点Aoおよび第２
    点Boを含み、前記第２内壁面が更に前記第２内側チップ
    部分に隣接して始まり且つ前記点Aoまで延在する一方前
    記第２内側チップから前記点Boに増加する厚さを有する
    前記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子の一
    部分を定めるよう前記第２外壁面から広がる第１部分を
    定め、前記第２内壁面が前記点Aoから前記点Boに延在す
    る一方前記点Aoから前記点Boへ減少する厚さを有する前
    記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子の一部
    分を定めるよう前記第２外壁面に向かって収束する円形
    弧状部分を定め、前記第２内壁面が前記点Boから延在す
    る第２インボリュートを定め、かくして前記第１スクロ
    ール素子が前記第２スクロール素子に対し相対的に軌道
    運動する際前記第２内側チップ部分が点Bfから前記点Af
    へ前記第１内壁面と線接触移動で係合し一方前記第１内
    側チップ部分が同時的に前記軌道運動の一部分中におい
    て前記点Boから前記点Aoへ前記第２内壁面と線接触移動
    係合するようにしたことから成るスクロール装置。
  9. 【請求項９】前記第１及び第２スクロール素子が密閉殻
    体内に配設される請求項８に記載のスクロール装置。
  10. 【請求項１０】前記スクロール装置が更に前記スクロー
    ル素子を個々の軌道運動にて駆動するよう前記スクロー
    ル素子の一方の素子に作動関係的に接続されたモーター
    を含む請求項９に記載のスクロール装置。
  11. 【請求項１１】閉レープ接続にて冷媒を循環させる冷凍
    システムであって： 冷媒を液状形態に凝縮するコンデンサー； 液状冷媒を前記コンデンサーから受取りその冷媒を膨張
    させる膨張弁； 液状冷媒を前記膨張弁から受取りその冷媒を蒸発させる
    蒸発器；及び 膨張した冷媒を前記蒸発器から受取りその冷媒を圧縮す
    るコンプレッサーを含むスクロール装置から成り、前記
    スクロール装置が： 直立第１インボリュート・スクロール・ラップ素子で定
    められる第１スクロール素子、前記第１インボリュート
    ・スクロール・ラップ素子が第１外壁面、第１内壁面及
    び第１内側チップ部分を含み、前記第１内壁面がその上
    に定められる第１点Af及び第２点Bfを含み、前記第１内
    壁面が更に前記第１内側チップ部分に隣接して始まり前
    記点Afへ延在する一方前記第１内側チップ部分から前記
    点Afへ増加する厚さを有する前記第１インボリュート・
    スクロール・ラップ素子の一部分を定めるよう前記第１
    外壁面から広がる第１部分を定め、前記第１内壁面が前
    記点Afから前記点Bfへ延在する一方前記点Afから前記点
    Bfへ減少する厚さを有する前記第１インボリュート・ス
    クロール・ラップ素子の一部分を定めるよう前記第１外
    壁面に向かって収束する弧状部分を定め、前記第１内壁
    面が前記点Bfから延在すること； 前記密閉殻体内に配設された第２スクロール素子と、前
    記第２スクロール素子が前記第１インボリュート・スク
    ロール・ラップ素子と差し挟む係合になるよう直立第２
    インボリュート・スクロール・ラップ素子で定められ、
    前記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子が第
    ２外壁面、第２内壁面及び第２内側チップ部分を含み、
    前記第２内壁面がその上に定められる第１点Ao及び第２
    点Boを含み、前記第２内壁面が更に前記第２内側チップ
    部分に隣接して始まり且つ前記点Aoに延在する一方前記
    第２内側チップ部分から前記点Aoへ増加する厚さを有す
    る前記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子の
    一部分を定めるよう前記第２外壁面から広がる第１部分
    を定め、前記第２内壁面が前記点Aoから前記点Boに延在
    する一方前記点Aoから前記点Boへ減少する厚さを有する
    前記第２インボリュート・スクロール・ラップ素子の一
    部分を定めるよう前記第２外壁面に向かって収束する弧
    状部分を定め、前記第２内壁面が前記点Boから延在し、
    かくして前記第１スクロール素子が前記第２スクロール
    素子に対して相対的に軌道運動する際前記第２内側チッ
    プ部分は前記点Bfから前記点Afへ前記第１内壁面と線接
    触移動で係合し、一方前記第１内側チップ部分は前記軌
    道運動の一部分中において前記点Boから前記点Aoへ前記
    第２内壁面との線接触で同時的に移動係合することから
    成る冷凍システム。
  12. 【請求項１２】前記スクロール装置の前記第１及び第２
    スクロール素子が密閉殻体内に配設される請求項11に記
    載の冷凍システム。
  13. 【請求項１３】前記スクロール装置が更に前記スクロー
    ル素子を個々の軌道運動にて駆動するよう前記スクロー
    ル素子の一方のスクロール素子に作動関係的に接続され
    たモーターを含む請求項12に記載の冷凍システム。
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