JP7364523B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

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。

通常、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、所定の半径の真円を基礎円とするインボリュート曲線を用いて、全体の輪郭が円形となるよう形成されている。近年、電動車両に搭載させるなどの事情から、スクロール型圧縮機には更なる静粛性が求められており、これに対し、例えば特許文献１のように、スクロール全体の輪郭や渦巻壁形状を円形から偏平させることで、限られた空間内におけるスクロールひいては圧縮室の容積を大きくさせる技術がある。圧縮室の容積を大きくすれば、その分、渦巻体の回転数を減少できるので、回転に伴う振動に起因する騒音を低減でき、圧縮機の静粛性を高める効果が得られる。

特開平１０－５４３８０号公報

特許文献１に記載のスクロールは長方形に近い形状となっており、これによって圧縮機全体が小型化される旨が記載されているが、スクロールの一部である基板の形状について充分に考慮されていない。流体の圧縮中において渦巻壁は旋回するため、重量バランスや生産性の理由から、渦巻壁の端部と一体化されている基板は真円もしくはそれに近い輪郭を有する。よって、特許文献１に記載のスクロールは、真円状の基板上から長方形状の渦巻壁が延出する形状となる。よって、基板の輪郭と渦巻壁の外周との間には隔たりが大きく、圧縮室の容積を充分に大きくできているとは言い難い。なお、渦巻壁の形状が円形である通常のスクロール圧縮機についても、旋回スクロールにおいて基板の輪郭と渦巻壁の外周との間に隔たりがあるため、上記の問題が存在している。

本発明の目的は、圧縮室の容積を大きくでき、ひいては静粛性を高められ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、回転軸と、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、前記回転軸の回転によって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、前記回転軸の軸方向から見て、前記固定側渦巻壁の外周に前記旋回側渦巻壁の内周が接触又は近接し前記圧縮室を区画する点を外接区画点とし、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外接区画点との距離を外接区画点距離とし、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、前記旋回スクロールが前記旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に、前記外接区画点距離が、極小値をとった後に極大値をとり、前記極大値は前記基礎円の半径より大きく、前記極小値は前記基礎円の半径より小さいことを要旨とする。

これによれば、圧縮室が区画形成されて流体圧縮が開始される旋回開始角において、旋回側渦巻壁のうち圧縮室を形成しつつも最も外周側にある部位は、径方向外側へ突出する形状となる。旋回スクロールにおいて旋回側基板の輪郭と旋回側渦巻壁の外周との間に隔たりがあるのは、旋回側渦巻壁の上記の部位が繋がる箇所においてである。よって、旋回側渦巻壁の上記部位が径方向外側へ突出することにより、旋回スクロールにおいて旋回側基板の輪郭と旋回側渦巻壁との隔たりを小さくすることができ、圧縮室の容積をより大きく確保することができる。

上記問題点を解決するためのスクロール型圧縮機は、回転軸と、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、前記回転軸の回転によって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、前記回転軸の軸方向から見て、前記固定側渦巻壁の内周に前記旋回側渦巻壁の外周が接触又は近接し前記圧縮室を区画する点を内接区画点とし、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内接区画点との距離を内接区画点距離とし、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、前記旋回スクロールが前記旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に、前記内接区画点距離が、極小値をとった後に極大値をとり、前記極大値は前記基礎円の半径より大きく、前記極小値は前記基礎円の半径より小さいことを要旨とする。

これによれば、圧縮室が区画形成されて流体圧縮が開始される旋回開始角において、固定側渦巻壁のうち圧縮室を形成しつつも最も外周側にある部位は、径方向外側へ突出する形状となる。旋回側基板の外縁は、旋回開始角において圧縮室が外部と連通しないよう、固定側渦巻壁のうち圧縮室を形成しつつも最も外周側にある部位と、旋回側渦巻壁の外周側端部との両方を包絡円が外縁となるよう通常設計される。さらに、旋回側基板は、重量バランスや生産性などの理由から、外縁が真円状となるよう通常設計される。よって、固定側渦巻壁の上記部位が径方向外側へ突出することにより、上記の包絡円は、その輪郭が旋回側渦巻壁へと近づくことになる。従って、旋回スクロールにおいて旋回側基板の輪郭と旋回側渦巻壁との隔たりを小さくすることができ、圧縮室の容積をより大きく確保することができる。

本発明によれば、圧縮室の容積を大きくでき、ひいては静粛性を高められる。

実施形態のスクロール型圧縮機を示す縦断面図。 旋回角０°における実施形態の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。 旋回角３０°における実施形態の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。 旋回角６０°における実施形態の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。 旋回角９０°における実施形態の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。 旋回角１２０°における実施形態の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。 旋回角１５０°における実施形態の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁を示す図。 旋回角１８０°における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。 旋回角と区画点距離の関係を示すグラフ。 従来（ａ）と実施形態（ｂ）の固定側渦巻壁及び旋回側渦巻壁の比較を示す図。 従来と実施形態の旋回側基板の位置の比較を示す図。

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１２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、円筒形状の第１パーツ１２及び第２パーツ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の周壁部１２ａ、詳細には当該周壁部１２ａのうち第１パーツ１２の端壁１２ｂ側の位置に設けられている。吐出口１１ｂは、第２パーツ１３の端壁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の近くに配置されており、圧縮部１５は、ハウジング１１内において吐出口１１ｂの近くに配置されている。

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の端壁１２ｂとは対向しており、当該端壁１２ｂから円筒状のボス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、回転軸１４の回転によって固定スクロール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、流体を圧縮する複数の圧縮室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とにより流体が圧縮室３３に最初に閉じ込められた時点における、固定スクロール３１と旋回スクロール３２とを示している。この時点では、固定側渦巻壁３１ｂの内周面と旋回側渦巻壁３２ｂの外周面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が形成される。すなわち、複数の圧縮室３３は、第１圧縮室３３ａと第２圧縮室３３ｂとを含む。さらに、複数の圧縮室３３は、第１圧縮室３３ａ及び第２圧縮室３３ｂよりも内側に区画された圧縮室３３も含む。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に対応する側の端面には、偏心軸３５が設けられている。偏心軸３５の軸線は、回転軸１４の軸線Ｌに対して偏心している。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の自転を規制する複数の自転規制部３８を備えている。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であるインバータ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の端壁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８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の各々は、渦巻の中心側に位置する第１端部Ｅと、渦巻の外周側に位置する第２端部Ｓと、を有し、第１端部Ｅから第２端部Ｓに向かって渦巻状に延びる。

固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂにおいて、図９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９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９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。インボリュート曲線は、基礎円に巻きつけた糸を引きほどくとき、糸の先端が描く曲線ともいえ、伸開角と巻出線長さによって軌跡が表現される。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。本実施形態では、後に説明する区画点距離が特徴を有するよう、伸開角に応じて伸開線の長さを調整している。

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。これによって、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、中央側圧縮室３３ｃにおける流体漏れが抑制される。

図２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と称し、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と称する。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と称する。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８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、回転軸１４の軸方向から見て、固定側渦巻壁３１ｂの外周面に旋回側渦巻壁３２ｂの内周面が外接する外接区画点Ｔ１と、固定側渦巻壁３１ｂの内周面に旋回側渦巻壁３２ｂの外周面が内接する内接区画点Ｔ２がある。つまり、外接区画点Ｔ１は、回転軸１４の軸方向から見て、固定側渦巻壁３１ｂの外周に旋回側渦巻壁３２ｂの内周が接触し圧縮室３３を区画する点であり、内接区画点Ｔ２は、回転軸１４の軸方向から見て、固定側渦巻壁３１ｂの内周に旋回側渦巻壁３２ｂの外周が接触し圧縮室３３を区画する点である。さらに、区画点Ｔとしては、固定側渦巻壁３１ｂの第１端部Ｅが旋回側渦巻壁３２ｂの内周面に当接する中央側区画点Ｔ３（図示せず）と、旋回側渦巻壁３２ｂの第１端部Ｅが固定側渦巻壁３１ｂの内周面に当接する中央側区画点Ｔ４（図示せず）がある。旋回スクロール３２の公転運動に伴い、外接区画点Ｔ１は固定側渦巻壁３１ｂの外周面に沿って第１端部Ｅに向けて移動していくとともに、第２圧縮室３３ｂの容積が減少していき、最終的に外接区画点Ｔ１は中央側区画点Ｔ３へと切り替わる。また、旋回スクロール３２の公転運動に伴い、内接区画点Ｔ２は固定側渦巻壁３１ｂの内周面に沿って第１端部Ｅに向けて移動していくとともに、第１圧縮室３３ａの容積が減少していき、最終的に内接区画点Ｔ２は中央側区画点Ｔ４へと切り替わる。中央側区画点Ｔ３および中央側区画点Ｔ４は固定スクロール３１の中央部において吐出ポート４１に連通する中央側圧縮室３３ｃ（図示せず）を形成する。

図２は、巻き数を２巻き程度である固定側渦巻壁３１ｂ及び旋回側渦巻壁３２ｂを示す。図２に示すように、固定側渦巻壁３１ｂの第２端部Ｓの近くに形成された１つの内接区画点Ｔ２は、固定側渦巻壁３１ｂを辿って固定側渦巻壁３１ｂの第１端部Ｅまで移動するとき、２巻き程度移動することとなる。旋回側渦巻壁３２ｂの第２端部Ｓの近くに形成された１つの外接区画点Ｔ１は、旋回側渦巻壁３２ｂを辿って旋回側渦巻壁３２ｂの第１端部Ｅまで移動するとき、２巻き程度移動する。各渦巻壁３１ｂ，３２ｂに沿って移動する外接区画点Ｔ１および内接区画点Ｔ２の位置が、旋回スクロール３２の旋回角に対応する。旋回角の最大値は旋回終了角である。なお、第２端部Ｓの各々の近くに１つの区画点Ｔ１および内接区画点Ｔ２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称する。

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外接区画点Ｔ１および内接区画点Ｔ２は、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。詳細には、外接区画点Ｔ１および内接区画点Ｔ２が一致する。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、外接区画点Ｔ１と半径方向線Ｍとの距離を外接区画点距離Ｋ１とする。外接区画点距離Ｋ１は、具体的には、外接区画点Ｔ１から半径方向線Ｍに対して引いた垂線の長さである。また、内接区画点Ｔ２と半径方向線Ｍとの距離を内接区画点距離Ｋ２とする。内接区画点距離Ｋ２は、具体的には、内接区画点Ｔ２から半径方向線Ｍに対して引いた垂線の長さである。外接区画点Ｔ１および内接区画点Ｔ２は、旋回角の変化に応じて、その長さがそれぞれ変動する。外接区画点距離Ｋ１は、旋回終了角付近において、中央側区画点Ｔ３と半径方向線Ｍとの距離Ｋ３（図示せず）に切り替わる。内接区画点距離Ｋ２は、旋回終了角付近において、中央側区画点Ｔ４と半径方向線Ｍとの距離Ｋ４（図示せず）に切り替わる。これらの距離をまとめて区画点距離Ｋと称する。

図１０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、区画点Ｔの位置がインボリュート曲線から円弧部Ｒに移動することによる。

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４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。

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１０のグラフに示すように、外接区画点距離Ｋ１と内接区画点距離Ｋ２はともに、旋回開始角（０°）から１８０°を超える所定の旋回角まで、一定の周期と幅の振幅を示すよう常に変動している。外接区画点距離Ｋ１と内接区画点距離Ｋ２における振幅の周期（旋回角）と幅（区画点距離）は同じであるが、互いに半周期（半波長）だけずれており、一方が極大となる旋回角と他方が極小となる旋回角は同じである。外接区画点距離Ｋ１と内接区画点距離Ｋ２は、夫々に異なる旋回角以降から先端接触開始角までにおいて一定の値をとる。なお、この一定値である区画点距離Ｋａは、インボリュート基礎円の半径に相当する。そして、外接区画点距離Ｋ１及び内接区画点距離Ｋ２の極大値は、インボリュート基礎円の半径、つまり区画点距離Ｋａより大きく、外接区画点距離Ｋ１及び内接区画点距離Ｋ２の極小値は、インボリュート基礎円の半径、つまり区画点距離Ｋａより小さい。

図１０では、旋回開始角（０°）において、外接区画点距離Ｋ１が極小となる一方で内接区画点距離Ｋ２が極大となり、旋回角１８０°において外接区画点距離Ｋ１が極大となる一方で内接区画点距離Ｋ２が極小となる。つまり、外接区画点距離Ｋ１は、旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に極小値をとった後に極大値をとる。また、外接区画点距離Ｋ１と内接区画点距離Ｋ２における振幅の周期はそれぞれ同じ１２０°である。よって、外接区画点距離Ｋ１は、図２～図４に示すように極小から極大へと増加したのち、図４～図６に示すように極大から極小へと減少する。さらに、図６～図８に示すように再び極小から極大へと増加したところで旋回角が１８０°に到達する。また、内接区画点距離Ｋ２は、図２～図４に示すように極大から極小へと減少したのち、図４～図６に示すように極小から極大へと増加する。さらに、図６～図８に示すように再び極大から極小へと減少したところで旋回角が１８０°に到達する。つまり、内接区画点距離Ｋ２は、旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に極小値をとった後に極大値をとる。

通常のインボリュート曲線を描く渦巻壁同士が噛み合って形成される一般的なスクロール圧縮機では、伸開角の増加に伴い渦巻壁の曲率が一様に増加する円形であるため、外接区画点距離Ｋ１と内接区画点距離Ｋ２は旋回角に関わらず一定である。一方、本実施形態では、渦巻壁の曲率変化が一様でないため、外接区画点距離Ｋ１と内接区画点距離Ｋ２は旋回角によって変化する。固定側渦巻壁３１ｂと旋回側渦巻壁３２ｂは、伸開角の増加に伴い、曲率が大きい部位と曲率が小さい部位が交互に連続しながら、全体として大きくなるよう曲率が変化している。固定スクロール３１と旋回スクロール３２は、ある旋回角では曲率が大きい部位同士が接しつつ、またある旋回角では曲率が小さい部位同士が接しつつしながら、圧縮室を区画している。ここで、曲率が大きい部位は、旋回角の増加に伴って区画点距離Ｋが増加する部位であり、曲率が小さい部位は、旋回角の増加に伴って区画点距離Ｋが減少する部位である。図１０より、本実施形態の旋回側渦巻壁３２ｂでは、旋回角０°～６０°,１２０°～１８０°において固定側渦巻壁３１ｂに外接する部位の曲率が比較的大きく、旋回角６０°～１２０°において固定側渦巻壁３１ｂに外接する部位の曲率が比較的小さい。また、固定側渦巻壁３１ｂでは、旋回角０°～６０°,１２０°～１８０°において旋回側渦巻壁３２ｂが内接する部位の曲率が比較的小さく、旋回角６０°～１２０°において旋回側渦巻壁３２ｂが内接する部位の曲率が比較的大きい。

図１１に示すように、旋回側基板３２ａには、圧縮室が外部と連通しないよう、旋回開始角における第１圧縮室３３ａ全体と旋回側渦巻壁３２ｂの第２端部Ｓとを覆う形状が要求される。さらに、製造コストを下げる、重量バランスを安定させる、複数の自転規制部を設ける領域を大きくする、などの観点から、旋回側基板３２ａには真円またはそれに近い形状が要求される。結果として、図１１に示すように旋回側基板３２ａの外縁３２ｃは、第１圧縮室３３ａ全体と旋回側渦巻壁３２ｂの第２端部Ｓとを包絡する真円状となる。ここで、図１１（ａ）に通常のインボリュート曲線を描く渦巻壁同士が噛み合って形成される固定スクロール３１および旋回スクロール３２を示す。また、図１１（ｂ）に本実施形態の固定スクロール３１および旋回スクロール３２を示す。図１１（ａ）と図１１（ｂ）に示す旋回側基板３２ａは同じ形状であり同じ面積である。図１１（ｂ）において、旋回側渦巻壁３２ｂは、旋回角０°～６０°,１２０°～１８０°で固定側渦巻壁３１ｂに外接する部位について、外縁３２ｃに向けて突出した形状となっている。この結果、本実施形態の旋回側渦巻壁３２ｂは、通常のスクロールにおける旋回側渦巻壁３２ｂよりも、外縁３２ｃとの距離が近く、同じ旋回側基板３２ａ上において圧縮室３３ｂの容積をより大きく確保することができる。

図１２に、通常のスクロールにおける外縁３２ｃ（二点鎖線）と本実施形態における外縁３２ｃ（破線）とを比較した図を示す。双方の外縁３２ｃは旋回側渦巻壁３２ｂの基礎円中心を一致させている。本実施形態の固定側渦巻壁３１ｂは、旋回角６０°～１２０°で旋回側渦巻壁３２ｂが内接する部位について、通常の固定側渦巻壁３１ｂよりも外方に向けて突出した形状となっている。外縁３２ｃは、第１圧縮室３３ａ全体と旋回側渦巻壁３２ｂの第２端部Ｓとを包絡する真円状であるが、その位置は通常のスクロールにおける位置（二点鎖線）よりも固定側渦巻壁３１ｂの局所的な突出方向にずれた位置（破線）となる。この結果、本実施形態の外縁３２ｃは、通常のスクロールにおける外縁３２ｃよりも、旋回側渦巻壁３２ｂとの距離が近く、同じ旋回側基板３２ａ上において圧縮室３３の容積をより大きく確保することができる。

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、旋回スクロール３２が旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に、外接区画点距離Ｋ１が、極小値をとった後に極大値をとるように構成した。これにより、最外周にある旋回側渦巻壁３２ｂの一部が、外縁３２ｃに向けて突出した形状となり、限られた大きさの旋回側基板３２ａの上において圧縮室３３ｂの容積をより大きく確保することができる。この結果、圧縮機１０の回転数を低減させることができ、回転に伴う振動に起因する騒音も低減できる。

（２）スクロール型圧縮機１０において、旋回スクロール３２が旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に、内接区画点距離Ｋ２が、極小値をとった後に極大値をとるように構成した。これにより、最外周にある固定側渦巻壁３１ｂの一部が、外方に向けて突出した形状となり、外縁３２ｃが旋回側渦巻壁３２ｂへと近づく。よって、限られた大きさの旋回側基板３２ａの上において圧縮室３３ｂの容積をより大きく確保することができる。この結果、圧縮機１０の回転数を低減させることができ、回転に伴う振動に起因する騒音も低減できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 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。

Ｐ１…固定側基礎円中心、Ｐ２…旋回側基礎円中心、Ｋ１…外接区画点距離、Ｋ２…内接区画点距離、Ｍ…直線としての半径方向線、Ｔ１…外接区画点、Ｔ２…内接区画点、１０…スクロール型圧縮機、１４…回転軸、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 (2)

1. 回転軸と、
   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、
   前記回転軸の回転によって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、
   前記回転軸の軸方向から見て、前記固定側渦巻壁の外周に前記旋回側渦巻壁の内周が接触又は近接し前記圧縮室を区画する点を外接区画点とし、
   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外接区画点との距離を外接区画点距離とし、
   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、
   前記旋回スクロールが前記旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に、前記外接区画点距離が、極小値をとった後に極大値をとり、
   前記極大値は前記基礎円の半径より大きく、前記極小値は前記基礎円の半径より小さいことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 回転軸と、
   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、
   前記回転軸の回転によって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、
   前記回転軸の軸方向から見て、前記固定側渦巻壁の内周に前記旋回側渦巻壁の外周が接触又は近接し前記圧縮室を区画する点を内接区画点とし、
   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内接区画点との距離を内接区画点距離とし、
   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、
   前記旋回スクロールが前記旋回開始角から１８０°旋回するまでの間に、前記内接区画点距離が、極小値をとった後に極大値をとり、
   前記極大値は前記基礎円の半径より大きく、前記極小値は前記基礎円の半径より小さいことを特徴とするスクロール型圧縮機。