JP3132928B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

スクロール型圧縮機

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JP3132928B2
JP3132928B2 JP04314336A JP31433692A JP3132928B2 JP 3132928 B2 JP3132928 B2 JP 3132928B2 JP 04314336 A JP04314336 A JP 04314336A JP 31433692 A JP31433692 A JP 31433692A JP 3132928 B2 JP3132928 B2 JP 3132928B2
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幸夫 永戸
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-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
    • F04C18/0207—Rotary-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
    • F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2250/102—Geometry of the inlet or outlet of the outlet

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスクロール型圧縮機に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスクロール型圧縮機の１例が図４
ないし図６に示されている。１は固定スクロールで、端
板1bとその内面1dに鉛直に立設された渦巻き体1aを備
え、端板1bの中央部には吐出口５が形成されている。２
は旋回スクロールで、端板2bとその内面2dに鉛直に立設
された渦巻き体2aを備え、この渦巻き体2aは渦巻き体1a
と実質的に同じ形状を有している。
【０００３】これら一対の固定スクロール１と旋回スク
ロール２の位相を 180°だけずらし、固定スクロール１
の中心Ｏと旋回スクロール２の中心Ｏ’とを距離２δだ
け偏心させて互に噛み合わせることにより各渦巻き体1
a、2aの先端面1c、2cを相手側の端板2b、1bの内面2d、1
dに密接させ、かつ、渦巻き体1a、2aの側面を互に密接
させることによって、これら固定スクロール１と旋回ス
クロール２との間に一対の圧縮室３及び４が形成されて
いる。
【０００４】この旋回スクロール２は図示しない自転阻
止機構によって自転を阻止された状態で旋回駆動機構に
より駆動されて固定スクロール１の中心Ｏ回りに自転を
することなく半径δの円軌道12上を公転旋回運動する。
【０００５】いま、図５(a) に示す状態から旋回スクロ
ール２を矢印方向に90°公転させると、図５(b) に示す
状態となり、 180°公転させると、図５(c) に示す状態
となり、 270°公転させると、図５(d) に示す状態とな
る。
【０００６】この間に渦巻き体1a、2aの側面が相互に接
触する点ａ1 、ｂ1 及びａ2 、ｂ2は次第に中央に向か
って移動して圧縮室３、４の容積が徐々に減少し、図５
(d)に示す状態では一対の圧縮室３、４が吐出室６に連
通する。そして、各圧縮室３、４内で圧縮された圧縮ガ
スが吐出室６から吐出口５を経て吐出弁７を押し開いて
吐出される。
【０００７】そして、渦巻き体1a、2aの外終端は図５
(a) で開き始め、図５(b) 、図５(c)、図５(d) に移行
する過程で外終端の開口から新たな流体を取り込み、図
５(a)で渦巻き体1a、2aの外終端が相手側の渦巻き体2
a、1aの背側面に接触して圧縮室３、４が形成される。
以後上記を繰り返す。
【０００８】各圧縮室３及び４がそれぞれ最少容積とな
ったとき、即ち、図６に示す旋回スクロール２の旋回角
以降、各圧縮室３及び４はそれぞれ吐出行程に入り、旋
回スクロール２の渦巻き体2aの背側面2a1 が吐出口５を
横切り始めるとともに各圧縮室３及び４が吐出室６に連
通し始める。
【０００９】この吐出行程の初期では各圧縮室３及び４
と吐出室６とを連通する通路面積が小さいため、圧縮室
３及び４内のガスが過圧縮され、動力損失が増大するの
で、これに対処するため、渦巻き体1aの内端部の腹側面
1a2 及び渦巻き体2aの内端部の腹側面2a2 にはそれぞれ
過圧縮防止通路８、９が穿設されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のスクロール
型圧縮機においては、その運転中、固定スクロール１の
渦巻き体1aの腹側に形成された腹側圧縮室３内の圧力Ｐ
cfが固定スクロール１の渦巻き体1aの背側に形成された
背側圧縮室４内の圧力Ｐcbより大きくなる場合が生じ
る。この現象は次の条件の時に発生する。 １） 吐出弁７の開閉に伴う吐出室６内の圧力脈動が大
きいとき、 ２） 圧力比Φ＝Pd／Pc＞（ρ )k のとき 但し、Pd；吐出圧力 Pc；吸入圧力 ρ；設計容積比 ｋ；ポリトロープ指数 この現象は上記２）の条件により一旦発生すると、圧力
比Φをかなり低下させないと消滅しない。
【００１１】この現象が発生すると、旋回スクロール２
に正常時の自転トルクとは逆方向の自転トルク、即ち、
旋回方向と逆方向の逆転トルクが発生し、これに伴って
旋回スクロール２の渦巻き体2aの腹側面2a2 と固定スク
ロール１の渦巻き体1aの背側面1a1 との隙間λf が渦巻
き体2aの背側面2a1 と渦巻き体1aの腹側面1a2 との隙間
λb より大きくなり、吐出室６からこれに隣接する腹側
圧縮室３へのガスの洩れ量が吐出室６から背側圧縮室４
へのそれより大きくなる。
【００１２】吐出弁７が閉じることによって吐出室６内
に圧力脈動が発生すると、腹側圧縮室３内の圧力が背側
圧縮室４内の圧力より高くなり、旋回スクロール２に逆
転トルクが作用する。次に、吐出室６からこれに隣接す
る腹側圧縮室３へガスが漏洩する。そして、旋回スクロ
ール２がこれに逆転トルクが作用したまま公転旋回運動
を続けることにより圧縮室３及び４が吐出室６に連通す
ると、両圧縮室３、４内の圧力が等しくなり、この瞬間
から旋回スクロール２には正方向の自転トルクが作用す
る。しかし、最内方の圧縮室３及び４の外周側に位置す
る圧縮室内の圧力は以前に漏れたガスにより腹側圧縮室
内の圧力が背側圧縮室内の圧力より高くなっているの
で、再び旋回スクロール２には逆転トルクが作用する。
【００１３】このようにして旋回スクロール２にはその
公転旋回運動中正逆トルクが交互に作用するので、圧縮
室３及び４が吐出室６に連通する度、即ち、逆転トルク
から正転トルクに変わる度に旋回スクロール２の自転阻
止機構や旋回駆動機構のガタにおいて衝突が生じて騒音
や振動が発生するという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、それぞれ端板に渦巻き体を立設してなる固定ス
クロールと旋回スクロールとを位相をずらして互に噛み
合わせることによって一対の圧縮室を形成し、上記旋回
スクロールの公転旋回運動によって上記一対の圧縮室が
その容積を減じながら渦巻の中心側へ移動して中央部の
吐出室に連通し上記圧縮室内で圧縮された圧縮ガスを上
記吐出室から吐出孔を経て吐出するスクロール型圧縮機
において、上記旋回スクロールの渦巻き体の背側面が上
記吐出孔を横切り始めるとともに上記一対の圧縮室が上
記吐出室に連通し始める旋回スクロールの旋回角位置の
手前から上記吐出室とこれに隣接して上記固定スクロー
ルの背側に位置する背側圧縮室とを連通して上記吐出室
内の圧縮ガスを上記背側圧縮室に漏らす漏らし通路を上
記一対のスクロールの少なくともいずれか一方に設けた
ことを特徴とするスクロール型圧縮機にある。
【００１５】漏らし通路を上記旋回スクロールの旋回角
位置を起点にその手前30〜90°の旋回角範囲に設けるこ
とができる。
【００１６】漏らし通路を渦巻き体に形成した溝によっ
て構成することができる。
【００１７】上記溝を渦巻きの中心側に向かって漸次深
くなるように形成することができる。
【００１８】漏らし通路を旋回スクロールの渦巻き体の
腹側面に形成することができる。
【００１９】漏らし通路を固定スクロールの渦巻き体の
背側面に形成することができる。
【００２０】漏らし通路を上記旋回スクロールの旋回角
位置より中心側に設けられている過圧縮防止通路に連設
することができる。
【００２１】
【作用】本発明においては、上記構成を具えているた
め、旋回スクロールが公転旋回運動してその渦巻き体の
背側面が吐出ポートを横切り始めるとともに一対の圧縮
室が吐出室に連通し始める旋回角位置の手前の所定旋回
角に到達すると、吐出室内の圧縮ガスが漏らし通路を通
って背側圧縮室内に流入する。すると、背側圧縮室内の
圧力は固定スクロールの腹側に位置する腹側圧縮室のそ
れより高くなり、これによって旋回スクロールの正転ト
ルクが増大して旋回スクロールに逆転トルクが作用する
のを阻止する。
【００２２】
【実施例】本発明の第１の実施例が図１に示され、図１
(A) は各渦巻き体の内端部の部分的断面図、図１(B) は
旋回スクロールの渦巻き体の内端部を示す斜視図であ
る。図１(A) に示すように、旋回スクロール２が旋回角
160°旋回したとき、旋回スクロールの渦巻き体2aの背
側面2a1 が吐出口５を横切り始め、かつ、固定スクロー
ル１の背側に位置する背側圧縮室４と固定スクロール１
の腹側に位置する腹側圧縮室３がそれぞれ吐出室６に連
通し始める。旋回スクロール２のこの旋回角位置Ｓを起
点としてその手前の所定旋回角範囲θに亘って吐出室６
を背側圧縮室４に連通させる漏らし通路10が旋回スクロ
ール２の渦巻き体2aの腹側面2a2 に穿設されている。
【００２３】この漏らし通路10は渦巻きの中心側に向か
って漸次深くなり、その内端は過圧縮防止通路９に連通
している。他の構成は図４〜図６に示す従来のものと同
様であり、対応する部材には同じ符号が付されている。
【００２４】しかして、旋回スクロール２が公転旋回運
動することにより所定の旋回角位置に到達すると、吐出
室６内の圧縮ガスが漏らし通路10を通って背側圧縮室４
内に流入する。
【００２５】かくして、図２(A) に示すように、背側圧
縮室４内の圧力Pcb は腹側圧縮室３のそれPcf より高く
なり、これに伴って、旋回スクロール２の正転トルクが
増大するので、旋回スクロール２にはその公転旋回運動
中常時正転トルクが作用し、逆転トルクが作用すること
はない。
【００２６】従って、図２(B) に示すように、旋回スク
ロール２の公転旋回運動に伴って周期的に発生する加振
力も従来のものに比し大巾に小さくなり、騒音や振動も
著しく低減する。更に、吐出室６が漏らし通路10を介し
て背側圧縮室４と連通すると、その見掛け上の容積が増
大するので、吐出室６内の吐出圧力脈動も小さくなる。
【００２７】なお、漏らし通路10は起点角位置Ｓの手前
少なくとも30°の角度範囲に亘って穿設するのが望まし
く、また、60°の角度範囲を越えれば所期の作用効果を
果たし得ないばかりでなく、スクロール型圧縮機の性能
を悪化させる。
【００２８】そして、漏らし通路10を渦巻き体2aの中心
に向かって漸次深くなるように形成すれば、圧縮ガスを
円滑に圧縮室４に流入させることができる。更に、漏ら
し通路10の内端を過圧縮防止溝９に連通させれば、圧縮
ガスを更に円滑に圧縮室４に流入させることができる。
【００２９】上記実施例においては、漏らし通路10を旋
回スクロール２の腹側面2a2 に形成したが、図３に示す
ように、漏らし通路11を固定スクロールの１背側面1a1
に形成しても良い。
【００３０】
【発明の効果】本発明においては、旋回スクロールが公
転旋回運動してその渦巻き体の背側面が吐出口を横切り
始めるとともに一対の圧縮室が吐出室に連通し始める旋
回角位置の手前の所定旋回角度に到達すると、吐出室内
の圧縮ガスが漏らし通路を通って背側圧縮室内に流入
し、この背側圧縮室内の圧力を腹側圧縮室のそれより高
くする。これによって旋回スクロールの正転トルクが増
大して旋回スクロールに逆転トルクが作用するのを阻止
するので、旋回スクロールの公転旋回運動に伴う周期的
騒音や振動を低減できる。また、吐出室は漏らし通路を
介して圧縮室と連通することにより見掛け上の容積が増
大して吐出圧力脈動を低減しうるので吐出圧力脈動に基
づく騒音をも低減しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示し、(A) は各渦巻き
体の内端部を示す部分的断面図、(B) は旋回スクロール
の内端部の斜視図である。
【図２】上記実施例の特性を示し、(A) は圧縮室内の圧
力の変化、(B) は加振力の変化を示す線図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図１(A) に対応す
る部分的断面図である。
【図４】従来のスクロール型圧縮機の１例を示し、(A)
は(B) のＡ−Ａ線に沿う断面図、(B) は(A) のＢ−Ｂ線
に沿う断面図である。
【図５】従来のスクロール型圧縮機の各スクロールの噛
合状態の変化を示す断面図である。
【図６】従来のスクロール型圧縮機の各渦巻き体の内端
部を示す部分的断面図である。
【符号の説明】
1a 固定スクロールの渦巻き体 2a 旋回スクロールの渦巻き体 ４ 背側圧縮室 ３ 腹側圧縮室 ５ 吐出口 ６ 吐出室 10 漏らし通路 ８、９ 過圧縮防止通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれ端板に渦巻き体を立設してなる
    固定スクロールと旋回スクロールとを位相をずらして互
    に噛み合わせることによって一対の圧縮室を形成し、上
    記旋回スクロールの公転旋回運動によって上記一対の圧
    縮室がその容積を減じながら渦巻の中心側へ移動して中
    央部の吐出室に連通し上記圧縮室内で圧縮された圧縮ガ
    スを上記吐出室から吐出孔を経て吐出するスクロール型
    圧縮機において、上記旋回スクロールの渦巻き体の背側
    面が上記吐出孔を横切り始めるとともに上記一対の圧縮
    室が上記吐出室に連通し始める旋回スクロールの旋回角
    位置の手前から上記吐出室とこれに隣接して上記固定ス
    クロールの背側に位置する背側圧縮室とを連通して上記
    吐出室内の圧縮ガスを上記背側圧縮室に漏らす漏らし通
    路を上記一対のスクロールの少なくともいずれか一方に
    設けたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
  2. 【請求項２】 上記漏らし通路を上記旋回スクロールの
    旋回角位置を起点にその手前30〜90°の旋回角範囲に設
    けたことを特徴とする請求項(1) 記載のスクロール型圧
    縮機。
  3. 【請求項３】 上記漏らし通路を上記渦巻き体に形成し
    た溝によって構成したことを特徴とする請求項(1) 記載
    のスクロール型圧縮機。
  4. 【請求項４】 上記溝を渦巻きの中心側に向かって漸次
    深くなるように形成したことを特徴とする請求項(3) 記
    載のスクロール型圧縮機。
  5. 【請求項５】 上記漏らし通路を旋回スクロールの渦巻
    き体の腹側面に形成したことを特徴とする請求項(1) 記
    載のスクロール型圧縮機。
  6. 【請求項６】 上記漏らし通路を固定スクロールの渦巻
    き体の背側面に形成したことを特徴とする請求項(1) 記
    載のスクロール型圧縮機。
  7. 【請求項７】 上記漏らし通路を上記旋回スクロールの
    旋回角位置より中心側に設けられている過圧縮防止通路
    に連設したことを特徴とする請求項(1) 記載のスクロー
    ル型圧縮機。
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