JP6956131B2

JP6956131B2 - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP6956131B2
Application number: JP2019064022A
Authority: JP
Inventors: 拓巳前田; 太田　貴之; 貴之太田; 拓郎山下; 友哉服部; 達規友田; 近藤　靖裕; 靖裕近藤; 糧増田; 英津子堀; 右野沢
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020165326A; KR102239707B1; CN111749885A; DE102020108202A1; CN111749885B; US20200309128A1; DE102020108202B4; KR20200115207A; US11221008B2

Description

本発明は、固定スクロールと旋回スクロールとによって区画された圧縮室の流体を圧縮するスクロール型圧縮機に関する。

スクロール型圧縮機は、ハウジング内に固定された固定スクロールと、この固定スクロールに対して公転運動する旋回スクロールとを有する。固定スクロールは、固定側基板と、固定側基板から立設された固定側渦巻壁とを有するとともに、旋回スクロールは、旋回側基板と、旋回側基板から立設された旋回側渦巻壁とを有する。そして、固定側渦巻壁と旋回側渦巻壁とが互いに噛み合わされることで、旋回スクロールの公転運動に基づいて容積減少して冷媒（流体）を圧縮する圧縮室が区画されている。

このようなスクロール型圧縮機では、固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁は、インボリュート曲線を用いて形成されている場合が多い。例えば、特許文献１に開示のスクロール型圧縮機においては、固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁の外周１周分がインボリュート曲線に基づいて形成され、一定の壁厚とされている。また、インボリュート曲線で形成された部分より内周側が補正曲線に基づいて形成され、壁厚が変化している。

特に、固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁の一方の端部側では、インボリュート曲線の基礎円の原点との距離が小さくなるように補正係数を定め、該補正係数によってインボリュート曲線を補正した補正曲線に基づいて形成されている。よって、吐出直前の高圧の圧縮室を形成する端部側の壁厚を厚くし、耐久性を高めている。

特開平０７−３５０５８号公報

ところで、スクロール型圧縮機においては、高圧の圧縮室において圧縮された冷媒が当該圧縮室から吐出されるのに伴い圧縮力が大きく変動し、その変動を原因とした振動が生じる。特許文献１のスクロール型圧縮機においては、圧縮完了直前の高圧に耐え得るように渦巻壁の壁厚を設定しているが、圧縮後の振動に関しては対策が取られていない。

本発明の目的は、圧縮力の変動に伴う振動を低減できるスクロール型圧縮機を提供することにある。

上記問題点を解決するためのスクロール型圧縮機は、固定側基板、及び、前記固定側基板から起立した固定側渦巻壁を有する固定スクロールと、前記固定側基板と対向する旋回側基板、及び、前記旋回側基板から前記固定側基板に向けて起立し、かつ前記固定側渦巻壁と噛み合う旋回側渦巻壁を有する旋回スクロールと、を備え、前記旋回スクロールが旋回することにより、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとによって区画された圧縮室内の流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、前記固定側渦巻壁が描くインボリュート曲線の基礎円の中心と前記旋回側渦巻壁が描くインボリュート曲線の基礎円の中心との両方を通る直線と、前記固定側渦巻壁と前記旋回側渦巻壁が接触又は近接し前記圧縮室を区画する点との距離を区画点距離とし、前記旋回スクロールの旋回角について、前記圧
縮室が形成され流体の圧縮が開始される旋回角を旋回開始角とし、流体の圧縮が完了する旋回角を旋回終了角とするとともに、圧縮が完了する前に前記旋回側渦巻壁の端部が前記固定側渦巻壁における先端に連なるとともに円弧を描く一部の内周面に接触を開始する旋回角を先端接触開始角とし、前記旋回終了角から３６０°を差し引いた旋回角を最終旋回開始角とし、旋回角と前記区画点距離の関係に関し、前記旋回開始角から前記旋回終了角までの間であって、前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうち少なくとも一つにおいて前記区画点距離が極小となることを要旨とする。

これによれば、固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁が接触又は近接することによって形成される中央側の圧縮室では、圧縮完了時に容積がゼロとなる。この圧縮完了となる直前に、圧縮力が急激に減少し、圧縮完了からは吐出に向けて圧縮力が増大する。しかし、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうち少なくとも一つに、区画点距離が不連続に減少し、極小となる位置を設けた。区画点距離が連続的に変化する場合は、圧縮力の変動が僅かであるが、区画点距離が不連続に減少することにより、圧縮力の変動が大きく発生する。よって、区画点距離が極小となる旋回角を設けることにより、圧縮完了から吐出までの間に生じる圧縮力の変動に合わせて、他の圧縮室での圧縮力の変動を発生させることができる。その結果、中央側の圧縮室と他の圧縮室とで圧縮力の変動を打ち消し合い、圧縮完了から吐出までの間に生じる圧縮力の急激な上昇を抑制できる。その結果として、圧縮力の急激な変動を抑制し、振動を低減できる。

また、スクロール型圧縮機について、前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうちの一つにおける前記区画点距離は、前記旋回開始角から前記先端接触開始角までの全ての旋回角における区画点距離の中で極小かつ最小となってもよい。

これによれば、区画点距離が極小かつ最小となる旋回角において、圧縮力をより大きく変動させることができる。その結果、中央側の圧縮室と他の圧縮室とで圧縮力の変動を打ち消し合い、圧縮完了から吐出までの間に生じる圧縮力の急激な上昇を大きく抑制できる。その結果として、圧縮力の急激な変動を大きく抑制し、振動を大きく低減できる。

本発明によれば、圧縮力の変動に伴う振動を低減できる。

実施形態のスクロール型圧縮機を示す縦断面図。実施形態の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。固定側渦巻壁と旋回側渦巻壁の第１端部及び円弧部を示す拡大図。圧縮完了時点の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。区画点距離が極小値のときの状態を示す図。先端接触開始角及び中央側圧縮室を示す図。旋回角と区画点距離の関係を示すグラフ。旋回角と圧縮力の関係を示すグラフ。比較例の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。

以下、スクロール型圧縮機を具体化した一実施形態を図１〜図９にしたがって説明する
。
図１に示すように、スクロール型圧縮機１０は、流体が吸入される吸入口１１ａ及び流体が吐出される吐出口１１ｂが形成されたハウジング１１を備えている。ハウジング１１は、全体として略円筒形状である。ハウジング１１は、有底円筒形状の２つのパーツ１２，１３を有している。第１パーツ１２と第２パーツ１３とは、互いに開口端同士が突き合わさった状態で組み付けられている。吸入口１１ａは、第１パーツ１２の側壁部１２ａ、詳細には当該側壁部１２ａのうち第１パーツ１２の底部１２ｂ側の位置に設けられている。吐出口１１ｂは、第２パーツ１３の底部１３ａに設けられている。

スクロール型圧縮機１０は、回転軸１４と、吸入口１１ａから吸入された吸入流体を圧縮して吐出口１１ｂから吐出する圧縮部１５と、圧縮部１５を駆動する電動モータ１６とを備えている。回転軸１４、圧縮部１５及び電動モータ１６は、ハウジング１１内に収容されている。電動モータ１６は、ハウジング１１内において吸入口１１ａ側に配置されており、圧縮部１５は、ハウジング１１内において吐出口１１ｂ側に配置されている。

回転軸１４は、回転可能な状態でハウジング１１内に収容されている。詳細には、ハウジング１１内には、回転軸１４を軸支する軸支部材２１が設けられている。軸支部材２１は、例えば圧縮部１５と電動モータ１６との間の位置にてハウジング１１に固定されている。軸支部材２１には、回転軸１４が挿通可能なものであって第１軸受２２が設けられた挿通孔２３が形成されている。また、軸支部材２１と第１パーツ１２の底部１２ｂとは対向しており、当該底部１２ｂには円筒状のボス２４が突出している。ボス２４の内側には第２軸受２５が設けられている。回転軸１４は、両軸受２２，２５によって回転可能な状態で支持されている。

圧縮部１５は、ハウジング１１に固定された固定スクロール３１と、固定スクロール３１に対して旋回し、公転運動可能な旋回スクロール３２とを備えている。
固定スクロール３１は、回転軸１４と同一軸線上に設けられた円板状の固定側基板３１ａと、固定側基板３１ａから起立した固定側渦巻壁３１ｂとを有する。同様に、旋回スクロール３２は、円板状であって固定側基板３１ａと対向する旋回側基板３２ａと、旋回側基板３２ａから固定側基板３１ａに向けて起立した旋回側渦巻壁３２ｂとを備えている。

固定スクロール３１と旋回スクロール３２とは互いに噛み合っている。詳細には、固定側渦巻壁３１ｂと旋回側渦巻壁３２ｂとは互いに噛み合っており、固定側渦巻壁３１ｂの先端面は旋回側基板３２ａに接触しているとともに、旋回側渦巻壁３２ｂの先端面は固定側基板３１ａに接触している。そして、固定スクロール３１と旋回スクロール３２とによって、流体を圧縮する圧縮室３３が区画されている。

図２は、固定スクロール３１と旋回スクロール３２により流体が圧縮室３３に最初に閉じ込められた時点を示している。この時点では、圧縮室３３は固定側渦巻壁３１ｂの内周側と旋回側渦巻壁３２ｂの外周側によって形成される第１圧縮室３３ａと、固定側渦巻壁３１ｂの外周側と旋回側渦巻壁３２ｂの内周側によって形成される第２圧縮室３３ｂの２つが形成される。なお、第１圧縮室３３ａ及び第２圧縮室３３ｂより内側にも圧縮室３３が区画されている。また、図５に示すように、旋回スクロール３２の公転運動に伴い、第１圧縮室３３ａと第２圧縮室３３ｂが繋がって固定スクロール３１の中央部に中央側圧縮室３３ｃが形成されるようになっている。したがって、スクロール型圧縮機１０では、複数の圧縮室３３が同時に形成されるようになっている。

図１に示すように、軸支部材２１には、吸入流体を圧縮室３３に吸入する吸入通路３４が形成されている。また、旋回スクロール３２は、回転軸１４の回転に伴って公転運動するように構成されている。詳細には、回転軸１４の一部は、軸支部材２１の挿通孔２３を
介して圧縮部１５に向けて突出している。そして、回転軸１４における圧縮部１５側の端面のうち回転軸１４の軸線Ｌに対して偏心した位置には、偏心軸３５が設けられている。そして、偏心軸３５にはブッシュ３６が設けられている。ブッシュ３６と旋回スクロール３２（詳細には旋回側基板３２ａ）とは軸受３７を介して連結されている。

また、スクロール型圧縮機１０は、旋回スクロール３２の公転運動を許容する一方、旋回スクロール３２の自転を規制する自転規制部３８を備えている。なお、自転規制部３８は、複数設けられている。回転軸１４が予め定められた正方向に回転すると、旋回スクロール３２の正方向の公転運動が行われる。旋回スクロール３２は、固定スクロール３１の軸線（すなわち回転軸１４の軸線Ｌ）の周りで正方向に公転する。これにより、圧縮室３３の容積が減少するため、吸入通路３４を介して圧縮室３３内に吸入された吸入流体が圧縮される。圧縮された流体は、固定側基板３１ａに設けられた吐出ポート４１から吐出され、その後、吐出口１１ｂから吐出される。固定側基板３１ａには、吐出ポート４１を覆う吐出弁４２が設けられている。圧縮室３３にて圧縮された流体は、吐出弁４２を押し退けて吐出ポート４１から吐出される。

電動モータ１６は、回転軸１４を回転させることにより、旋回スクロール３２を公転運動させるものである。電動モータ１６は、回転軸１４と一体的に回転するロータ５１と、ロータ５１を取り囲むステータ５２とを備えている。ロータ５１は、回転軸１４に連結されている。ロータ５１には永久磁石（図示略）が設けられている。ステータ５２は、ハウジング１１（詳細には第１パーツ１２）の内周面に固定されている。ステータ５２は、筒状のロータ５１に対して径方向に対向するステータコア５３と、ステータコア５３に捲回されたコイル５４とを有している。

スクロール型圧縮機１０は、電動モータ１６を駆動させる駆動回路としてのインバータ５５を備えている。インバータ５５は、ハウジング１１、詳細には第１パーツ１２の底部１２ｂに取り付けられた円筒形状のカバー部材５６内に収容されている。インバータ５５とコイル５４とは電気的に接続されている。

図２〜図６では、固定スクロール３１の固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回スクロール３２の旋回側渦巻壁３２ｂのみを示している。固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂは、渦巻の中心側に位置する第１端部Ｅから渦巻の外周側の端に位置する第２端部Ｓに向かって延びる渦巻状である。

固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂにおいて、図３の１点鎖線に示すように、第１端部Ｅは円弧Ｃによって形成されている。また、図３の実線に示すように、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの外周面は、第２端部Ｓから第１端部Ｅの円弧Ｃの一端に繋がるまでインボリュート曲線に基づいて形成されている。さらに、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの内周面は、第２端部Ｓから第１端部Ｅの直前までインボリュート曲線に基づいて形成されるとともに、図３の２点鎖線に示すように、インボリュート曲線の終点Ｆから第１端部Ｅの円弧Ｃの他端に至るまで円弧によって形成されている。なお、インボリュート曲線の終点Ｆと第１端部Ｅの円弧Ｃとの間に形成される円弧を円弧部Ｒと記載する。この円弧部Ｒは、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂにおける先端（第１端部Ｅ）に連なる円弧である。固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの内周面において、インボリュート曲線と円弧部Ｒとは終点Ｆによって切り換わる。

インボリュート曲線は、基礎円に設定された一つの法線が常にその基礎円に接するように移動させたときの法線の先端が描く軌跡によって形成される平面曲線であり、伸開線とも呼ばれる。そして、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの内周面では、第１端部Ｅの直前の終点Ｆがインボリュート曲線の巻き始めに該当し、第２端部Ｓがインボリュ
ート曲線の巻き終わりに該当する。また、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの外周面では、第１端部Ｅの円弧Ｃの一端がインボリュート曲線の巻き始めに該当し、第２端部Ｓがインボリュート曲線の巻き終わりに該当する。

なお、第１端部Ｅの直前において、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの内周面に円弧部Ｒを形成するのは、図２に示すように、中央側圧縮室３３ｃにおいて、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの一方の第１端部Ｅが他方の渦巻壁の内周面に接触したときの流体漏れを抑制するためである。

ここで、図６に示すように、固定側渦巻壁３１ｂが描くインボリュート曲線の基礎円（図示せず）の中心を固定側基礎円中心Ｐ１とし、旋回側渦巻壁３２ｂが描くインボリュート曲線の基礎円（図示せず）の中心を旋回側基礎円中心Ｐ２とする。この固定側基礎円中心Ｐ１と旋回側基礎円中心Ｐ２との両方を通る直線を半径方向線Ｍとする。半径方向線Ｍは、基礎円の半径方向に延びる直線である。

図２〜図６に示すように、固定側渦巻壁３１ｂと旋回側渦巻壁３２ｂとが互いに接触する区画点Ｔは複数存在する。区画点Ｔの数は、渦巻壁３１ｂ，３２ｂの巻き数によって異なる。区画点Ｔとしては、旋回側渦巻壁３２ｂの外周面と固定側渦巻壁３１ｂの内周面との区画点と、旋回側渦巻壁３２ｂの内周面と固定側渦巻壁３１ｂの外周面との区画点とが形成される。さらに、区画点Ｔとしては、固定側渦巻壁３１ｂの第１端部Ｅと旋回側渦巻壁３２ｂの内周面との区画点と、旋回側渦巻壁３２ｂの第１端部Ｅと固定側渦巻壁３１ｂの内周面との区画点が形成される。そして、旋回スクロール３２の公転運動に伴い、区画点Ｔは固定側渦巻壁３１ｂに沿って第１端部Ｅに向けて移動していくとともに、区画点Ｔの移動に伴い第１圧縮室３３ａ及び第２圧縮室３３ｂも容積が変化していく。

固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの巻き数を２巻き半程度とすると、図２に示すように、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの第２端部Ｓ側に形成された１つの区画点Ｔを各渦巻壁３１ｂ，３２ｂを辿って第１端部Ｅまで移動させると、区画点Ｔも２巻き半程度、移動することとなる。各渦巻壁３１ｂ，３２ｂに沿った区画点Ｔの位置を旋回スクロール３２の旋回角として表した場合、旋回角の最大値は旋回終了角として表される。なお、第２端部Ｓ側に区画点Ｔが形成された時点、すなわち、圧縮室３３内に閉じ込まれた流体の圧縮が開始された時点の旋回角を旋回開始角とする。

そして、図４に示すように、旋回角が旋回終了角となった時点で区画点Ｔが固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの第１端部Ｅに到達する。区画点Ｔが第１端部Ｅに到達した時点が、中央側圧縮室３３ｃの容積がゼロになり、中央側圧縮室３３ｃ内の流体の圧縮が完了した時点となる。

図２に示すように、区画点Ｔと半径方向線Ｍとの距離を区画点距離Ｋとする。区画点距離Ｋは、具体的には、区画点Ｔから半径方向線Ｍに対して引いた垂線の長さである。区画点Ｔが両渦巻壁３１ｂ，３２ｂの第２端部Ｓ付近に位置している場合、区画点Ｔと半径方向線Ｍとは離間し、区画点距離Ｋが存在している。

また、図６に示すように、中央側圧縮室３３ｃが形成されている場合であっても、区画点Ｔと半径方向線Ｍは離間し、区画点距離Ｋは存在している。図４に示すように、１つの区画点Ｔが固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの第１端部Ｅまで移動した時点、すなわち旋回終了角では、区画点Ｔは半径方向線Ｍ上に位置し、区画点距離Ｋはゼロになる。ただし、旋回終了角以外の旋回角上に位置する区画点Ｔは半径方向線Ｍと離間し、区画点距離Ｋが存在している。

図７のグラフに、旋回角と区画点距離Ｋの関係を示す。区画点距離Ｋは、中央側圧縮室３３ｃによる流体の圧縮完了の前において急増（急変）する。これは、固定側渦巻壁３１ｂの内周面に旋回側渦巻壁３２ｂの第１端部Ｅが接触して形成される区画点Ｔ、及び旋回側渦巻壁３２ｂの内周面が固定側渦巻壁３１ｂの第１端部Ｅに接触して形成される区画点Ｔのそれぞれがインボリュート曲線から円弧部Ｒに移動したときに、区画点Ｔの形成される位置が変化することによる。

なお、以下の説明において、第１端部Ｅと円弧部Ｒとの接触が開始される位置での旋回角を先端接触開始角とする。この先端接触開始角は、中央側圧縮室３３ｃでの圧縮が完了する前に、旋回側渦巻壁３２ｂの第１端部Ｅが、固定側渦巻壁３１ｂの内周面で描く円弧部Ｒに接触を開始する旋回角である。図３に示すように、先端接触開始角は、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの内周面において、区画点Ｔの位置が終点Ｆにてインボリュート曲線から円弧部Ｒに切り替わる位置でもある。そして、区画点距離Ｋは、区画点Ｔが先端接触開始角を通過した後、円弧部Ｒに沿って区画点Ｔが移動することで急増した後、急減し、圧縮完了時にゼロになる。

また、図２、図４〜図６に示すように、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂは、円弧部Ｒよりも第２端部Ｓ側において壁厚が徐変する変動部Ｈを備える。変動部Ｈは、第１端部Ｅ及び円弧部Ｒよりも第２端部Ｓ寄りにおいて、第２端部Ｓ側から第１端部Ｅに向かうに従い壁厚が徐々に薄くなった後、第１端部Ｅ及び円弧部Ｒに向けて徐々に元の厚さになるように厚くなっていく形状である。よって、この変動部Ｈを区画点Ｔが通過していくと、区画点Ｔは第１端部Ｅに向けてより近い経路を通過するため、区画点距離Ｋは変動部Ｈを通過しない場合よりも短くなる。

ここで、旋回開始角から旋回終了角までの区画点距離Ｋについて説明する。
図７のグラフに示すように、区画点距離Ｋは、流体の圧縮開始となる旋回開始角（０°）から大きな変動はなく、徐々に連続的に長くなっている。区画点Ｔが変動部Ｈを通過していく旋回角の範囲では、図７のグラフの実線又は１点鎖線に示すように区画点距離Ｋが急変している。例えば、図５に示すように、区画点Ｔが変動部Ｈを移動し始めると、図７に示すように、区画点距離Ｋが不連続に短くなっていき、図６に示すように、区画点Ｔが円弧部Ｒに近づくに従い、図７に示すように、区画点距離Ｋが徐々に長くなっていき、先端接触開始角で変動部Ｈを通過する前の距離に戻る。その後、上記したように、区画点距離Ｋは、中央側圧縮室３３ｃによる流体の圧縮完了の前において急増（急変）した後、急減し、ゼロになる。

上記変動部Ｈは、区画点距離Ｋがゼロになる時点、すなわち圧縮完了時点よりも前に区画点距離Ｋを不連続に増大減少させる位置に形成されている。次に、変動部Ｈを設けることのできる範囲を旋回角で表す。なお、旋回終了角から３６０°の整数倍（ｎ）を差し引いた旋回角を基準旋回角とし、このうちｎ＝１とした基準旋回角を最終旋回開始角とする。なお、差し引く際の整数倍のｎは、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの巻き数以下の整数である。そして、変動部Ｈは、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうち少なくとも一つにおいて区画点距離Ｋが極小となるように設定される。

本実施形態では、図７の実線に示すように、変動部Ｈは、旋回開始角から旋回終了角までの間のうち、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角であって、最終旋回開始角の直後に、区画点距離Ｋが極小で、かつ最小となるよう（極小値Ａとなるよう）に設定されている。この場合、区画点距離Ｋは、旋回開始角から先端接触開始角までの全ての旋回角の中で、極小かつ最小となる。区画点距離Ｋは、最終旋回開始角よりも第
１端部Ｅ側から不連続に急に短くなっていき、区画点距離Ｋが極小となった後、第１端部Ｅに向かうに従い、変動部Ｈ以外の部分の厚さに向けて急に長くなっていく。なお、変動部Ｈは、旋回開始角から旋回終了角までの間のうち、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角であって、最終旋回開始角の直後から３６０°の整数倍差し引いた旋回角にて、区画点距離Ｋが極小で、かつ最小となるように設定されていてもよい。

また、図７の１点鎖線に示すように、変動部Ｈは、旋回開始角から旋回終了角までの間のうち、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の中央付近の旋回角にて、又はそこから３６０°の整数倍を差し引いた旋回角にて、区画点距離Ｋが極小となるように（極小値Ａとなるように）設定されていてもよい。

さらに、図示しないが、変動部Ｈは、旋回開始角から旋回終了角までの間のうち、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の先端接触開始角付近の旋回角にて、又はそこから３６０°の整数倍を差し引いた旋回角にて、区画点距離Ｋが極小となるように（極小値Ａとなるように）設定されていてもよい。

次に、旋回角と圧縮力（Ｎ）の関係について説明する。図８のグラフは、図７のグラフにおいて、圧縮完了直前において、区画点Ｔが円弧部Ｒの曲線を通過しはじめ、区画点距離Ｋが急増し始めた時点から旋回スクロール３２が１周公転するまでの旋回角と、圧縮力の軸線Ｌにおける径方向成分との関係を示している。なお、圧縮力とは、各圧縮室３３において流体が圧縮されたときに生じる反力の合計であり、流体が圧縮されるほど、圧縮力は高くなる。

図７のグラフに示すように、圧縮完了の直前となる先端接触開始角の通過後から区画点距離Ｋが増加し始めると、圧縮力は、徐々に高くなっていき、区画点距離Ｋが極大値Ｂに達した後、圧縮力は、圧縮完了に向けて急激に減少していく。これは、中央側圧縮室３３ｃの流体が最高圧力まで圧縮された後、吐出ポート４１から吐出されるためである。

ここで、図９に、変動部Ｈを備えず、壁厚が急変しない比較例の固定側渦巻壁６１及び旋回側渦巻壁６２を示す。そして、図７のグラフにおいて、２点鎖線に、比較例における区画点距離Ｋと旋回角の関係を示し、図８のグラフの２点鎖線に、比較例における圧縮力と旋回角の関係を示す。

図７のグラフの２点鎖線に示すように、比較例では、圧縮完了時点（旋回終了角）から３６０°を差し引いた最終旋回開始角よりも公転が進んだ旋回角、つまり圧縮完了後の吐出時であっても区画点距離Ｋは急変していない。そして、比較例では、図８のグラフの２点鎖線に示すように、圧縮完了の直前に圧縮力が急激に低下した後、吐出の際には圧縮力が急激に上昇している。

これに対し、図８の実線又は１点鎖線に示すように、本実施形態では、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角に区画点距離Ｋが極小値Ａをとるように変動部Ｈの位置を設定している。このため、図８の実線又は１点鎖線のグラフに示すように、圧縮完了後の吐出時、圧縮力の径方向成分は緩やかに上昇していく。

これは、変動部Ｈを、圧縮完了時点（旋回終了角）から３６０°を差し引いた最終旋回開始角よりも公転が進んだ旋回角に変動部Ｈを設けることで、中央側圧縮室３３ｃにおける圧縮完了後の吐出時に、その他の圧縮室３３について区画点距離Ｋが極小値Ａを示すように急減させて圧縮力を変動させているためである。つまり、中央側圧縮室３３ｃからの吐出に伴う圧縮力の変動が発生するときに、その他の圧縮室３３（第１圧縮室３３ａ及び
第２圧縮室３３ｂ）でも圧縮力の変動を発生させ、圧縮力を互いに打ち消し合わせることで、圧縮力を緩やかに上昇させている。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）スクロール型圧縮機１０において、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂに、それらの壁厚を徐変させた変動部Ｈを設けた。そして、変動部Ｈを設けることで、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうち少なくとも一つの旋回角において区画点距離Ｋが極小となる位置を設けた。このため、中央側圧縮室３３ｃでの流体の圧縮完了後の吐出時に、その他の圧縮室３３（第１圧縮室３３ａ及び第２圧縮室３３ｂ）にも圧縮力の変動を発生させることができる。その結果、圧縮完了後の吐出時に圧縮力の変動を打ち消し合い、圧縮力を緩やかに上昇させることができる。このため、圧縮力の急激な変動を抑制し、スクロール型圧縮機１０の振動を低減できるとともに、振動に起因した騒音も低減できる。

（２）区画点Ｔが第２端部Ｓから第１端部Ｅに到達するまでの区画点距離Ｋと圧縮力の変動に着目した。そして、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうち少なくとも一つの旋回角において区画点距離Ｋが極小となるように区画点距離Ｋを急変させるようにした。その結果、圧縮完了後の吐出時に圧縮力の変動を打ち消し合い、圧縮力を緩やかに上昇させることができる。区画点距離Ｋは、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの壁厚を調節することで調節できるため、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂを大型化等せずに、圧縮力の急激な変動を抑制できる。また、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの壁厚を調節するだけでよいため、例えば、他部品を追加することなく圧縮力の変動を抑制できる。

（３）最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうちの一つの旋回角において、旋回開始角から先端接触開始角までの全ての旋回角の中で区画点距離Ｋが極小かつ最小となるようにした。このため、区画点距離Ｋが極小かつ最小となる旋回角において、圧縮力をより大きく変動させることができる。その結果、中央側の圧縮室３３ｃと他の圧縮室３３とで圧縮力の変動を打ち消し合い、圧縮完了から吐出までの間に生じる圧縮力の急激な上昇を大きく抑制できる。その結果として、圧縮力の急激な変動を大きく抑制し、振動を大きく低減できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 区画点距離Ｋが極小となる場所は、固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの巻き数に関わらず、１箇所さえあればよいし、複数あってもよい。例えば、実施形態において、区画点距離Ｋが極小となる場所（区画点距離Ｋの極小値Ａを示す場所）は、旋回角において、最終旋回開始角から先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°（ｎ＝１）と７２０°（ｎ＝２）を差し引いた旋回角の２つであってもよい。

○ 固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂの巻き数に応じて区画点距離Ｋが極小となる場所の数を変更してもよい。
○ 実施形態では、区画点距離Ｋを、固定側渦巻壁３１ｂと旋回側渦巻壁３２ｂが接触し圧縮室３３を区画する点と半径方向線Ｍとの距離としたが、これに限らない。隙間を介した流体漏れが無ければ、固定側渦巻壁３１ｂと旋回側渦巻壁３２ｂが近接して圧縮室３３を区画する点を区画点とし、この区画点と半径方向線Ｍとの距離を区画点距離Ｋとしてもよい。

○ 極小値Ａは不連続でなく、連続的な近接点距離の変化として現れてもよい。

Ｅ…端部としての第１端部、Ｐ１…固定側基礎円中心、Ｐ２…旋回側基礎円中心、Ｋ…区画点距離、Ｍ…直線としての半径方向線、Ｔ…区画点、１０…スクロール型圧縮機、３１…固定スクロール、３１ａ…固定側基板、３１ｂ…固定側渦巻壁、３２…旋回スクロール、３２ａ…旋回側基板、３２ｂ…旋回側渦巻壁、３３…圧縮室。

Claims

固定側基板、及び、前記固定側基板から起立した固定側渦巻壁を有する固定スクロールと、
前記固定側基板と対向する旋回側基板、及び、前記旋回側基板から前記固定側基板に向けて起立し、かつ前記固定側渦巻壁と噛み合う旋回側渦巻壁を有する旋回スクロールと、を備え、前記旋回スクロールが旋回することにより、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとによって区画された圧縮室内の流体を圧縮するスクロール型圧縮機において、
前記固定側渦巻壁が描くインボリュート曲線の基礎円の中心と前記旋回側渦巻壁が描くインボリュート曲線の基礎円の中心との両方を通る直線と、
前記固定側渦巻壁と前記旋回側渦巻壁が接触又は近接し前記圧縮室を区画する点との距離を区画点距離とし、
前記旋回スクロールの旋回角について、前記圧縮室が形成され流体の圧縮が開始される旋回角を旋回開始角とし、流体の圧縮が完了する旋回角を旋回終了角とするとともに、圧縮が完了する前に前記旋回側渦巻壁の端部が前記固定側渦巻壁における先端に連なるとともに円弧を描く一部の内周面に接触を開始する旋回角を先端接触開始角とし、前記旋回終了角から３６０°を差し引いた旋回角を最終旋回開始角とし、
旋回角と前記区画点距離の関係に関し、前記旋回開始角から前記旋回終了角までの間であって、前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、
又は前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうち少なくとも一つにおいて前記区画点距離が極小となることを特徴とするスクロール型圧縮機。
前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角、又は前記最終旋回開始角から前記先端接触開始角までの範囲の中の旋回角から３６０°の整数倍を差し引いた旋回角のうちの一つにおける前記区画点距離は、前記旋回開始角から前記先端接触開始角までの全ての旋回角における区画点距離の中で極小かつ最小である請求項１に記載のスクロール型圧縮機。