JP3377889B2

JP3377889B2 - 作動流体を移送する機械

Info

Publication number: JP3377889B2
Application number: JP23417795A
Authority: JP
Inventors: 寛二坂田; 正幸奥田
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 2003-02-17
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: JPH08151981A

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、作動流体を移送
する機械、特に、圧縮機、膨脹機、ポンプ等に好適な流
体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、本発明の作動流体を移送する機械
に近い代表例として、圧縮機の場合ではスクロールコン
プレッサ等の流体機械がある。

【０００３】スクロールコンプレッサの概要は、固定ス
クロール側の渦巻体と、旋回スクロール側の渦巻体を噛
み合せ、旋回スクロールを旋回運動させることで、外周
から中心へ向け順次容積の減少を伴なう圧縮室を形成
し、圧縮された作動流体は、中心部側に設けられた吐出
ポートから吐出される構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スクロールコンプレッ
サは、半径方向に外側から中心部へ向かって圧縮し、旋
回スクロールの半径によって圧縮容積が決定されるた
め、圧縮容積を大きくすると装置全体も大型化する。ま
た、各渦巻体は、内側と外側が、それぞれ接触し合う内
側噛み合い面及び外側噛み合い面となる所から、各渦巻
体の内周噛み合い面と外周噛み合い面をそれぞれ精度良
く加工する必要があり、加工性の面、密閉性の面、即
ち、シール漏れの点で望ましくなかった。

【０００５】そこで、本発明は、上記した従来の流体機
械の有する問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、圧縮機、膨脹機、あるい
はポンプに適用可能で、圧縮率および膨脹率の高い密閉
空間部を形成する作動機構部を有すること。

【０００６】また、例えば、圧縮機として適用した場
合、大型化することなく圧縮容積の拡大及び圧縮効率の
向上が図れると共に、加工性の面でも優れること、ま
た、大型化することなく圧縮容積の拡大を図ると共に、
シール漏れを小さく抑え、しかも、加工性の面でも大変
好ましい作動流体を移送する機械を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１に、外周から中心部へ向かって螺旋
状に立上がる断面階段状の内側噛み合い面を有する第１
のスパイラルと、前記第１のスパイラルと相対的に旋回
運動すると共に断面階段状に形成された螺旋状の外側噛
み合い面を有する第２のスパイラルとから成り、第１の
スパイラルの内側噛み合い面と、第２のスパイラルの外
側噛み合い面と噛み合い、外周から中心部へ向かって容
積の減少を伴なう密閉空間部を形成する作動機構部とを
備える。

【０００８】また、前記第２のスパイラルは、偏心運動
をし、前記第１のスパイラルとの間で複数の摺接部を有
し、これにより３次元方向に、３６０度の密閉空間部を
複数形成する。

【０００９】また、第１のスパイラル側の階段状の内側
噛み合い面と、第２のスパイラルの階段状の外側噛み合
い面と噛み合い、外周から中心部へ向かって容積の減少
を伴なう密閉空間部を形成する作動機構部を備え、前記
第１のスパイラル側の内側噛み合い面の半径方向に延び
る階段面と、第２のスパイラル側の外側噛み合い面の半
径方向に延びる階段面との間にシール部材を設けて密閉
空間部をシールしてある。そして、本発明の好適な他の
実施態様としては、旋回スパイラルに、旋回運動を与え
る主軸の偏心軸部を回転自在に嵌挿し、前記主軸に駆動
モータを伝導連結する構成を提供する。また、第１のス
パイラルおよび第２のスパイラルの螺線形状は、開曲線
であり、第１及び第２のスパイラルの噛み合わせを平面
図で見た場合、偏心方向のみに複数の接点を有するスパ
イラルで構成されている。即ち、インボリュート螺線、
アルキメデス螺線、対数螺線で構成する。

【００１０】かかる作動流体を移送する機械によれば、
駆動モータにより、主軸に回転動力が与えられること
で、第１のスパイラルに対して第２のスパイラルは旋回
運動する。この時、中央部へ向かって容積の減少を伴な
う密閉空間部により外周から取込まれた作動ガスは、中
央部へ向かって上昇しながら圧縮され吐出されるように
なる。この場合、密閉空間部は半径方向と、高さ方向と
により圧縮容積が決定されると共に、高い圧縮率が得ら
れる。

【００１１】また、運転中の負荷点は、主軸の偏心軸部
の中央部に作用する結果、第２のスパイラルの転覆モー
メントが小さく抑えられ、安定した効率のよい圧縮状態
が得られる。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図７の図面を参照
しながら本発明の作動流体を移動する機械、ここでは流
体機械の実施例を具体的に説明する。

【００２４】本発明の流体機械は、その構造上、圧縮
機、膨脹機、あるいはポンプとして利用可能であるが、
構造および動作の説明上、代表例として圧縮機の場合を
例にとり以下に説明を行う。しかし、以下の説明におい
て、本発明が圧縮機のみに限定されるものではない。

【００２５】図１は、本発明の流体機械の実施例の断面
図である。図１において、１は密閉ケースを示してお
り、密閉ケース１内には、駆動モータ３と作動機構部５
（圧縮機の場合は圧縮機構部５となる）が配置されてい
る。

【００２６】駆動モータ３は、主軸７に固定されたロー
タ９と、密閉ケース１の内壁面に固定支持されたステー
タ１１とを有し、ステータ１１に電流が流れることで、
ロータ９を介して前記主軸７に回転動力が与えられるよ
うになる。

【００２７】図２は、図１に示した流体機械の構成要素
である作動機構部５としての圧縮機構部５の切断面図で
ある。

【００２８】また、図３は、図１に示した流体機械の構
成要素である第２のスパイラルとなる旋回スパイラル１
５の平面図である。

【００２９】図２において、作動機構部としての圧縮機
構部５は、第１のスパイラルとなる固定スパイラル１３
と前記した旋回スパイラル１５とから成り、後述する主
軸２８が貫通した構造を有する。

【００３０】固定スパイラル１３は、内側に、外周から
中心へ向かって螺旋状の内側噛み合い面１７の半径が順
次小さくなっていく螺旋階段状の螺旋室１９が形成さ
れ、密閉ケース１の内壁面に固定支持されている。

【００３１】図３に示すように、旋回スパイラル１５
は、外側に、外周から中央部へ向かって螺旋階段状に立
上がると共に半径が小さくなる螺旋体２１を有し、螺旋
体２１の外周は外側噛み合い面２３となっている。

【００３２】図４は、図１に示す流体機械において、固
定スパイラルと旋回スパイラルの噛み合い状態を示した
説明図である。図４に示すように、螺旋体２１の外側噛
み合い面２３は、固定スパイラル１３側の内側噛み合い
面１７と噛み合うことで、密閉空間部となる作動室２５
（圧縮機として用いる場合は、圧縮室２５となる）が形
成されるようになる。

【００３３】図５において、（ａ）は、旋回スパイラル
１５の旋回開始点（旋回回転０°で示す）での圧縮過程
を示す図である。

【００３４】（ｂ）は、旋回スパイラル１５が開始点か
ら９０°回転した場合の圧縮過程を示す図である。

【００３５】（Ｃ）は、旋回スパイラル１５が開始点か
ら１８０°回転した場合の圧縮過程を示す図である。

【００３６】最後に、（ｄ）は、旋回スパイラル１５が
開始点から２７０°回転した場合の圧縮過程を示す図で
ある。

【００３７】図１に示すように、作動室２５としての圧
縮室２５は、密閉ケース１の外部に延長された吸込管２
７ａと直接接続連通し合う吸込ポート２７と、密閉ケー
ス１の上部に設けられた吐出管２６と、密閉ケース１の
内部空間を介して連通し合う吐出ポート２９とそれぞれ
連通し、これにより旋回スパイラル１５に旋回運動が与
えられることで、図５の（ａ）〜（ｄ）に示す如く、吸
込ポート２７からの作動ガスを中心へ向かって容積の減
少を伴ないながら吐出ポート２９から吐出するようにな
っている。

【００３８】この場合、吸込ポート２７又は吐出ポート
２９に逆止弁（図示していない）を設けることが望まし
い。これにより、運転停止時に、ガスの逆流を阻止する
ことが可能となる。

【００３９】また、吐出ポート２９は、ロータ９の端縁
と接近し、ロータ９の回転によって、吐出ポート２９か
ら吐出される吐出ガス中の油の分離を可能としている。

【００４０】圧縮室２５は、半径方向に加え、螺旋のピ
ッチＨによって圧縮容積が決定されると共に、シール部
材３１によってシールが確保されている。シール部材３
１は、固定スパイラル１３側となる内側噛み合い面１７
の階段面に形成された螺旋状に連続する溝３０内に出没
自在に嵌合され、前記旋回スパイラル１５の螺旋体２１
の上面２１ａと接している。

【００４１】作動機構部としての圧縮機構部５を貫通し
た前記主軸２８は、駆動モータ３の主軸７と一体に連続
する形状になっていて、固定スパイラル１３の主軸受け
３５と、密閉ケース１の内壁面に固定支持された支持フ
レーム３７の副軸受け３９により回転自在に両端支持さ
れている。

【００４２】主軸２８には、中心軸心Ｗに対して所定量
偏心ｅした偏心軸部４１が設けられている。偏心軸部４
１には前記旋回スパイラル１５の軸受部４３が回転自在
に嵌挿し、旋回スパイラル１５の軸受部４３を始めとし
て、主軸受け３５、副軸受け３９には、主軸２８の下端
部に設けられたオイルポンプ４５によって、潤滑油４８
が潤滑通路４７を介して送り込まれるようになってい
る。

【００４３】図６は、図１に示した流体機械における旋
回スパイラル１５に作用するガス付加点を説明する図で
ある。

【００４４】図６に示す如く、主軸受け３５（図面上
側）及び副軸受け３９（図面下側）を延長して、偏心軸
部４１側に接近させてガス負荷点Ｅに近づける一方、主
軸２８の偏心軸部４１と、旋回スパイラル１５の軸受部
４３はガス負荷点Ｅの分力の作用点と偏心軸部４１の中
心部位Ｐが一致する関係に設定されている。これによ
り、旋回スパイラル１５に発生する転覆モーメント、ミ
ソスリ運動による圧縮漏れ、局所的な応力集中等が小さ
く抑えられるようになっている。

【００４５】図７は、作動機構部としての圧縮機構部５
を構成する旋回スパイラル１５と固定スパイラル１３の
向きの他の実施形態を説明する図である。

【００４６】図７に示すように、例えば、圧縮機構５を
構成する旋回スパイラル１５と固定スパイラル１３の向
きは、固定スパイラル１３を下向きとして潤滑油４８内
に臨む配置構造とすることも可能である。これにより、
潤滑油４８による冷却作用及び騒音の伝搬を吸収する騒
音吸収作用がそれぞれ得られるようになる。

【００４７】一方、旋回スパイラル１５の背面側で、前
記支持フレーム３７との間には、オルダムリング等の自
転防止機構４９とスラストリング５１がそれぞれ設けら
れている。

【００４８】自転防止機構５１は、偏心軸部４１の回転
時に、旋回スパイラル１５の自転を抑えるよう機能し、
旋回スパイラル１５に旋回運動が与えられるようにな
る。

【００４９】スラストリング５１は、ガス通路５３を介
して内側に吐出ガスが、外側に吸込ガスがそれぞれ取込
まれるよう仕切る手段となっており、旋回スパイラル１
５に作用するスラスト力を最適な値にバランスさせるよ
う機能する。

【００５０】この吐出ガスは、例えばエアコン用冷媒ガ
スであり、塩素系、またはフロン系の冷媒ガスである。

【００５１】上記したように構成された流体機械によれ
ば、吸込ポート２７から取入れられた作動ガスは、旋回
スパイラル１５の旋回運動により外周から中心に向かっ
て上昇しながら高さ方向にも順次容積の減少を伴なう圧
縮室２５により圧縮され、吐出ポート２９から密閉ケー
ス１内に吐出された後、吐出管２６から外へ送り出され
るようになる。

【００５２】この運動時において、軸受部４３，主軸受
け３５，副軸受け３９にはオイルポンプ４５からの潤滑
油４８が供給され、円滑な回転が確保される。また、旋
回スパイラル１５は、ガス負荷点が軸受部４３のほぼ中
央部位Ｐに作用する一方、スラストリング５１によって
転覆モーメントの発生及びスラスト力が小さく抑えられ
る結果、局部摩耗、ミソスリ運動が阻止され、長期間に
亘り安定した効率のよい圧縮状態が得られるようにな
る。

【００５３】図８は、密閉ケース１内を吸込ガスで満た
した本発明の他の実施例としての流体機械の全体の切断
面図である。図８において、流体機械の密閉ケース１内
は、吸込ガスで満たされている。

【００５４】即ち、密閉ケース１に吸込管５５を設ける
一方、固定スパイラル１３の外周に、圧縮室２５と連通
し合うと共に密閉ケース１内に開放された吸込ポート５
７を、中心側に、吐出ポート５９をそれぞれ設け、吐出
ポート５９を、密閉ケース１の外部に延長された吐出管
６１と直接接続連通し合う構造としたものである。

【００５５】なお、駆動モータ３及び圧縮機構部５の各
機能部品は前記実施例と同一のため同一符号を付して詳
細な説明を省略する。

【００５６】この実施例によれば、運転時において、吸
込管５５を介して吸込ガスが密閉ケース１内に満たされ
る結果、吸込ガスによって圧縮機構部５全体の冷却効率
が大巾に改善されるようになり、高い圧縮力にできる。
また、圧縮ガスを直接吐出管６１を介して送り出すこと
が可能となるため、例えば立上がりの早い暖房運転が行
えるようになる。

【００５７】図９は、図８に示した流体機械の駆動モー
タと圧縮機構部のレイアウトの変形例を示した流体機械
の全体の切断面図である。

【００５８】この場合、図９に示す如く、圧縮機構部５
を上方に、駆動モータ３を圧縮機構部５の下方に配置す
るレイアウト構造とすることで、特に、冬期において、
圧縮機構部５は、外気によって冷された状態にある潤滑
油４８の直接の影響を受けることがなくなり、更に立上
がりの早い暖房運転が可能となる。

【００５９】次に、本発明の流体機械における、固定ス
パイラル１３，旋回スパイラル１５の螺旋形状に関し
て、以下に説明する。

【００６０】例えば、従来のスクロール式コンプレッサ
の構造においては、流入ガスをスパイラルの半径方向の
みに圧縮するため、スクロールの形状によって圧縮過程
がほぼ決定される。これに対し、本発明の流体機械の固
定スパイラル、旋回スパイラルの構造では、半径方向と
軸方向（三次元方向）で流入ガスを圧縮する構造を有す
る。したがって、螺旋形状と螺旋の高さを自由に設定可
能なので圧縮過程を自由に設計できる。

【００６１】さらに、従来例のスクロール式の構造は、
スクロールの内側と外側を精度高く加工する必要があ
る。これに対して、本願の流体機械の構造においては、
旋回スパイラルにおける螺旋の片側のみを精度良く加工
すれば良く加工が簡単で、構成も簡単となる。

【００６２】さらにまた、旋回スパイラルは、下端側は
無論として、階段状の噛み合い面となる水平面側、即
ち、上端側が支持された状態で旋回運動するようになる
ため、安定した運転が可能となる。

【００６３】以下に、第１０図から第２０図を参照しな
がら、本発明の流体機械の上記実施例における固定スパ
イラルと旋回スパイラル（運動スパイラル）との螺旋形
状に関して、以下に説明する。

【００６４】本実施形態の説明のため、圧縮機の場合を
例に取り説明する。勿論、膨脹機、ポンプの場合でも同
様の効果を得ることが出来る。

【００６５】第１０図には圧縮機構部５の概略構成の断
面図を示す。１００は運動スパイラル（旋回スパイラ
ル）、１０１は固定スパイラル、１０１２は運動スパイ
ラル１００と固定スパイラル１０１との間に形成される
圧縮室を示しており、図１０に示す圧縮機構部５の外形
形状の螺線形状線としては、図１１に示す如く、円のイ
ンボリュート螺線１０１４を用いた場合のスパイラル形
状は開曲線となっている。

【００６６】旋回スパイラル１００（運動スパイラル）
と固定スパイラル１０１を組み合わせた状態を上から見
て模式的に示した第１２図に基づいて圧縮原理を説明す
る。（ａ）は吸い込みを完了した状態であり、この場
合、運動スパイラル１００と固定スパイラル１０１のも
っとも近づいた近接点が図１２内の（１），（２），
（３），（４）で示すように４箇所ある。

【００６７】これらの近接点はＹ軸から基礎円半径分だ
けＸ軸方向にずれている。点をつけた圧縮室１０１２は
３６０°巻いた三日月状の形状になる。この状態から運
動スパイラル１００（旋回スパイラル）が時計方向に９
０°時計方向に移動し、一番内側の近接点（４）はなく
なる。従って、圧縮室１０１２も時計方向に９０°移動
すると共に中心部にも移動するため、上から見た圧縮室
１０１２の三日月形形状はその面積が小さくなる。
（ｃ）および（ｄ）は更に９０°ずつ回転させた状態を
示す。

【００６８】この様に、圧縮室１０１２は順次その位置
を内側に連続して移動し、その上面から見た大きさは小
さくなる。また、圧縮室１０１２の高さ寸法ピッチｎは
自由に設定できるため、圧縮室１０１２の大きさは、上
面から見た三日月状の大きさに関係なく自由に設定する
ことが出来る。従って、圧縮過程も自由に設定できる。
つまり急激に圧縮することも穏やかに圧縮することも可
能である。

【００６９】図１２に示す例で、インボリュート形状と
して円を用いているが、直線でも、正多角形でも同様に
構成することが可能である。

【００７０】また、螺線形状としてインボリュートの他
に、図１３に示すアルキメデス螺線１０１５や図１５に
示す対数螺線１０１６を使用することが出来る。

【００７１】極座標では、アルキメデス螺線１０１５は
Ｒ＝Ａ・α、対数螺線はＲ＝Ａ・ＬＯＧ（Ｎ・α）で表
される式を基本として構成することが出来る。ここで
は、Ｒは半径、Ａ，Ｎは定数、αは角度である。

【００７２】アルキメデス螺線１０１５を用いた運動ス
パイラル１００と固定スパイラル１０１を組み合わせて
圧縮状態を示す。図１４に示す如く固定スパイラル１０
１と運動スパイラル１００の近接点は４箇所（１）
（２）（３）（４）あり、近接点は、Ｙ軸上に位置し、
圧縮原理は、図１２と同一のため説明は省略する。

【００７３】対数螺線１０１６の場合の一例を第１５図
に示す。運動スパイラル１００と固定スパイラル１０１
を組み合わせて圧縮状態をあらわす上面図を第１６図に
示す。

【００７４】対数螺線１０１６の場合は、螺線の半径方
向のピッチが外側に狭く、内側に進むに従って広くなる
ため運動スパイラル１００と固定スパイラル１０１のそ
れぞれの階段状部１０１４と１０１６のシール長さが長
くとれる。従って、内側の高圧ガスの漏れを防止できる
ため、流体機械としての効率を向上できる。

【００７５】運動スパイラル１００と階段状部１０１４
の半径方向の高さ寸法については、螺線の中心からの半
径線上または螺旋の基礎円の接線上で、例えば図１０，
１１に示す如く螺線の内側１０１４２と外側１０１４４
を同一高さとなるようにすると、該階段状部１０１４が
チップシール１０１８と摺動するときチップシール１０
１８に螺線の方向に対して、ねじれが発生することを防
止できるため、摺動部の漏れを低減でき、効率向上につ
ながると共に、チップシール１０１８に加わる変形は螺
線に沿った方向の曲げのみとなるため、チップシール１
０１８の信頼性を向上できる。

【００７６】運動スパイラル１００の階段状部１０１４
または固定スパイラル１０１の階段状部１０１６の高さ
寸法については、螺線の外側から螺線に沿った角度αと
高さＨの関係が、線形である場合を第１７図に示す。

【００７７】また、α１＜α２＜α３の関係で、０≦α
≦α１の範囲（Ａ）で、αとＨの関係が下に凸ａ１≦
α≦α２の範囲（Ｂ）でαとＨの関係が直線、α２≦ａ
≦ａ３の範囲（Ｃ）でαとＨ関係が上に凸になるように
構成した場合を第１８図に示す。

【００７８】図１８における範囲（Ａ）〜（Ｃ）また
は、その両範囲の曲線が角度αの軸に並行な接線を有す
ると、螺線の巻き初めと巻き終わりに変極点がなくなる
ため、スパイラルとチップシール１０１８の摺動が滑ら
かとなり信頼性が向上するという効果がある。

【００７９】排除面積は、螺線形状の他に０°≦α≦３
６０°の範囲の高さｈ１と３６０°≦α≦７２０°の範
囲の高さｈ２の差ΔＨの関数である。つまりΔｈ１が大
きいと排除面積は大きくとれる。

【００８０】上記した図１８の場合のように０°≦α≦
３６０°の範囲で下に凸の曲線を有するようにすると排
除面積が大きくとれる。即ち、同じ大きさのコンプレッ
サで大きな能力を得ることができる。

【００８１】この効果をさらに向上させるためには３６
０°≦α≦７２０°の範囲にある曲線として、上に凸の
曲線を有するようにするとさらに大きな排除面積をえる
ことが出来る。もちろん、上記曲線に直線を組み合わせ
ても排除面積を大きくとれるという効果は変わりがな
い。

【００８２】また、角度αが大きい範囲で、上に凸の曲
線を有するようにすると作動機構部としての圧縮機構部
の軸方向の高さを低く抑えることができるため、圧縮機
として小型化をはかることができる。

【００８３】上記した範囲と高さＨの関係は、一例であ
る。なお、上記説明した例ではαの範囲として、３つの
範囲でそれぞれの曲線あるいは直線を示しているが、範
囲を決めずにαとＨとの関係を１つの式で構成したり、
複数の範囲に分割してもαが小さい領域で下に凸の曲線
を有し、αが大きい範囲で上に凸の曲線を有するように
すれば同様の効果が得られる。また、直線を途中に入れ
ているが、これは上記目標を達成するための必要条件で
はない。

【００８４】上記の例を基に、主軸回転角θと圧縮室１
０１２内の圧力Ｐとの関係を計算で求め、吸い込み完了
時のθ＝０°からの圧縮室１０１２内の圧力Ｐの関係を
図１９に示す。

【００８５】図１９に示すように、θとＰとの関係は、
任意な値を選択することができる。従って、十分シール
できる圧縮室１０１２には、差圧を大きくとり、逆に十
分シール出来ない圧縮室１０１２には差圧が小さくなる
ように螺旋高さ寸法ｈを選定出来るため、効率の良い流
体機械を得ることができる。

【００８６】また、固定スパイラル１０１の階段状部１
０１６の斜面に複数の段差部１０１７を設け、この段差
部１０１７に入るようにチップシールの形状を固定スパ
イラルに当接する面は段差付きとし、運動スパイラル
（旋回スパイラル）１００側は、連続的な斜面を形成す
る。

【００８７】さらに、該段差部１０１７の高さΔｈと運
動スパイラル（旋回スパイラル）１００の階段状部の斜
面が旋回運動したときの旋回直径φｄ相当分の高低差Δ
ｈ１（図１７に示す）との関係をΔｈ＞Δｈ１となるよ
うにした。

【００８８】この条件にすることにより、チップシール
が運転中に高低圧の差圧を受けて、高圧側から低圧側に
螺旋に沿って移動したり、旋回運動による摩擦力によ
り、チップシールが螺旋に沿って動くことを防止できる
ため、安定した運転ができる。

【００８９】上記段差の一例として、固定スパイラル１
０１の段差の状態を螺旋に沿って展開してα−Ｈの関係
として示したのが図２０である。また、図１７，図１８
にも示すように固定スパイラルの巻き初め或いは巻き終
りの少なくとも何れか一方段差を形成する様にしてもよ
い。

【００９０】図２０の例では、段差部１０１７をのぞい
た階段状部１０１４，１０１６を角度αの軸に並行に構
成しているが、傾斜をもたせても同様な効果を得ること
ができる。

【００９１】上記した例では、段差部を固定側に設けて
いるが、運動側（旋回スパイラル側）に設け、固定側を
連続的な斜面としても、同様な効果を得ることができ
る。

【００９２】これらの段差は、チップシールとスパイラ
ルの摩擦が大きい場合は、螺旋の巻き始め、吸い込みと
吐出の圧力差が大きいときは巻き終わりに段差を設け、
摩擦も差圧も大きいときには、吸い込みと吐出の両側に
段差を設けるとチップシールの不安定な動きを防止でき
る。

【００９３】かかる流体機械によれば、インボリュート
螺線、アルキメデス螺線、対数螺線等の螺線ピッチを変
化することによって密閉空間部の圧縮過程、膨脹過程を
３次元方向（平面方向および高さ方向）に自由な設計が
可能となる。また、旋回スパイラル側の外側噛み合い面
と、固定スパイラル側の内側噛み合い面の片側の精度管
理で済むと共に、作動機構部（例えば、圧縮機の場合、
圧縮機構部）の良好な冷却状態が得られる。しかも、旋
回運動が与えられるスパイラルは上下部でそれぞれ支え
られる構造をとることができるので、スパイラルの不安
定な運動を防止でき、機械損失の低減、高い圧縮率、膨
脹率が得られると共に騒音を小さく抑えられる。また、
密閉空間部と密閉空間部との間（例えば、圧縮機の場
合、圧縮室と圧縮室の間）の閉空間は、シール部材によ
って小さく仕切られるため、シール漏れが起きても最少
に抑えられ、効率のよい圧縮、膨脹が得られるようにな
る。

【００９４】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の作動
流体を移送する機械によれば、次のような効果を奏す
る。

【００９５】（１）旋回運動が与えられるスパイラル
は、上下両端で支持できるため、安定した運転により、
機械損失の低減、高い圧縮率及び膨脹率が得られる。

【００９６】（２）３６０°巻いた作動室が複数形成さ
れ、直接的に圧縮・膨張動作を行なうため騒音が小さ
く、振動も小さい流体機械が得られる。

【００９７】（３）局部摩耗、ミソスリ運動が阻止さ
れ、長期間に亘り安定した効率のよい運転状態が得られ
る。

【００９８】（４）密閉空間部の圧縮過程または膨脹過
程を平面方向と高さ方向の３次元方向に自由な設計が可
能となり、装置全体を大型化することなく密閉空間部の
容積の拡大及び圧縮効率の向上が図れる。

【００９９】（５）作動機構部の良好な冷却状態が得ら
れる。

【０１００】（６）閉空間はシール部材によりシールさ
れ、シール漏れは小さく抑えられ効率のよい運転状態が
得られる。

【０１０１】（７）少ない部品点数で構成でき、簡単な
構成でコンブレッサを形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体機械の全体の切断面図。

【図２】図１に示した流体機械の構成要素である圧縮機
構部の切断面図。

【図３】図１に示した流体機械の構成要素である旋回ス
パイラルの平面図。

【図４】図１に示す流体機械において、固定スパイラル
と旋回スパイラルの噛み合い状態を示した説明図。

【図５】圧縮機構部の圧縮過程を示した説明図。

【図６】図１に示す流体機械における旋回スパイラルに
作用するガス負荷点の説明図。

【図７】圧縮機構部を構成する旋回スパイラルと固定ス
パイラルの向きが異なる他の実施形態を示す説明図。

【図８】密閉ケース１内を吸込みガスで満たした本発明
の他の実施形態としての流体機械の全体の切断面図。

【図９】図８に示した流体機械の駆動モータと圧縮機構
部のレイアウトの変形例を示した流体機械の全体の切断
面図。

【図１０】流体機械の１例である圧縮機構部の概略構成
の断面図。

【図１１】外形形状の螺旋形状線として、円のインボリ
ュートを用いた場合のスパイラル形状を示す説明図。

【図１２】図１１に示す円のインボリュートの場合の旋
回スパイラル（運動スパイラル）と固定スパイラルを組
み合わせた状態を上から見た動作図。

【図１３】アルキメデス螺線の一例を示す説明図。

【図１４】図１３に示すアルキメデス螺線の場合の旋回
スパイラルと固定スパイラルとを組み合わせて得られる
圧縮状態を表した動作図。

【図１５】螺線形状として対数螺線の場合を示した説明
図。

【図１６】図１５に示す対数螺線の場合の旋回スパイラ
ルと固定スパイラルとを組み合わせて得られる圧縮状態
を表した動作図。

【図１７】螺線の外側から螺線に沿った角度αと高さＨ
との関係を示した説明図。

【図１８】角度αと高さＨとの関係が上に凸となるよう
に構成した場合を示す説明図。

【図１９】吸い込み完了時θ＝０°からの圧縮室圧力Ｐ
の関係を示した説明図。

【図２０】固定スパイラルの段差の状態を螺線にそって
展開しα−Ｈの関係を示した説明図。

【符号の説明】

５作動機構部１３第１のスパイラル１５第２のスパイラル１７内側噛み合い面２３外側噛み合い面２５作動室（密閉空間部）３１シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−158572（ＪＰ，Ａ) 特開平６−207590（ＪＰ，Ａ) 特開平６−2675（ＪＰ，Ａ) 特開平５−272471（ＪＰ，Ａ) 特開平５−26192（ＪＰ，Ａ) 特開平７−279847（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311 F04C 18/04 F01C 1/02 F01C 1/04 F03C 2/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外周から中心部へ向かって螺旋状に立上
がる断面階段状の内側噛み合い面を形成する第１のスパ
イラルと、この第１のスパイラルと相対的に旋回運動す
ると共に断面階段状に形成された螺旋状の外側噛み合い
面を形成する第２のスパイラルと、前記第１のスパイラ
ルの内側噛み合い面と前記第２のスパイラルの外側噛み
合い面と噛み合い、外周から中心部へ向かって容積の減
少を伴なう密閉空間部を形成する作動機構部とを備えて
いることを特徴とする作動流体を移送する機械。
【請求項２】外周から中心部へ向かって螺旋状に立上
がる断面階段状の内側噛み合い面を有する第１のスパイ
ラルと、前記第１のスパイラルと相対的に旋回運動する
と共に断面階段状に形成された螺旋状の外側噛み合い面
を有する第２のスパイラルと、前記第１のスパイラルの
内側噛み合い面と、前記第２のスパイラルの外側噛み合
い面と噛み合い、外周から中心部へ向かって容積の減少
を伴なう密閉空間部を形成する作動機構部とから構成さ
れ、前記第１のスパイラル側の内側噛み合い面の半径方
向に延びる階段面と、前記第２のスパイラル側の外側噛
み合い面の半径方向に延びる階段面との間にシール部材
を設けて前記密閉空間部をシールしたことを特徴とする
作動流体を移送する機械。
【請求項３】前記第２のスパイラルは、偏心運動を
し、前記第１のスパイラルとの間で偏心方向に複数の摺
接部を有し、これにより３次元方向に、３６０度方向の
作動室を複数形成することを特徴とする請求項１，２記
載の作動流体を移送する機械。
【請求項４】外周から中心部へ向かって螺旋状に立上
がる断面階段状の外側噛み合い面を有する旋回スパイラ
ルと、前記旋回スパイラルの外側噛み合い面と噛み合
い、外周から中心部へ向かって容積の減少を伴なう密閉
空間部を形成すると共に、断面階段状に形成された螺旋
状の内側噛み合い面を有する固定スパイラルと、自転を
防止して主軸からの回転動力により旋回スパイラルに旋
回運動を与える自転防止機構とから成る作動機構部と、
前記主軸に伝導連結され、前記主軸に回転動力を与える
駆動モータとからなることを特徴とする作動流体を移送
する機械。
【請求項５】作動機構部を、密閉ケースで覆い、密閉
ケース内部の空間を、吸込作動流体或いは吐出作動流体
の何れか一方のガスで満たすようにすることを特徴とす
る請求項１乃至４記載の作動流体を移送する機械。
【請求項６】前記スパイラルの螺線形状は、インボリ
ュート、アルキメデス、対数の少なくとも１つから選ば
れる開曲線であることを特徴とする請求項１乃至５記載
の作動流体を移送する機械。