JPH03160180A

JPH03160180A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JPH03160180A
Application number: JP30003489A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiko Fukanuma; 哲彦深沼; Takashi Ban; 伴　孝志; Tetsuo Yoshida; 哲夫吉田; Yuji Izumi; 泉　雄二
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1991-07-10
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JP2560866B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はスクロール型圧縮機に関し、詳しくは固定渦巻
体及び可動渦巻休の改良に関する。

［従来の技術］第１３図に一般的なスクロール型圧縮機の断面図を示す
。このスクロール型圧縮機は、ハウジング１内に固定さ
れた固定スクロール２と、ハウジング１内で公転自在に
支承された可動スクロール３とを有するものである。固
定スクロール２は、固定側板２１と、この固定側板２１
の一面に一体的に形成された固定渦巻体２２とからなる
。可動スクロール３は、可動側板３１と、この可動側板
３１の一面に一体的に形成され、かつ固定渦巻体２２と
互いに１８０゜位相をずらして噛合する可動渦巻体３２
とからなる。このスクロール型圧縮機では、可動スクロ
ール３のシャフト４を介した公転運動により、固定スク
ロール２との間に形成される一対の圧縮室５が順次容積
を縮小させながら中心方向へ移動して単一の圧縮室５１
にされ、しかる後、固定側板２１に設けられた吐出口６
１から圧縮流体を吐出する。

ところで、従来の一般的なスクロール型圧縮機では、固
定渦巻体２２及び可動渦巻体３２は、ともに基礎円によ
って区画されるインボリュート曲線のみで内外壁が形成
されている。インポリュート曲線のみで内外壁が形成さ
れた両渦巻体を採用したスクロール型圧縮機にあっては
、両渦巻体の加工誤差によって両渦巻体の接点距１１ｉ
（ピツチ〉が変化するとともに、作動中の温度上昇によ
って吐出日付近の両渦巻体に熱膨張ひずみが集中するた
め、吐出直前の圧縮室に流体漏れを生じやすい．特開Ｗ
ａ５７−６２９８８号公報は、このような両渦巻体の加
工誤差等による流体漏れを高圧でない圧縮室に設ける遊
隙に回避させることによって、吐出直前の圧縮室を好適
にシールできるスクロール型圧縮機を開示している。こ
のスクロール型圧縮機は、第１４図に示すように、一対
の圧縮室５ｍ，５ｎが単一の圧縮室にされる瞬間におけ
る両渦巻体２２、３２の接点Ｘ，Ｘから外周端部Ｙ１Ｙ
まで、両渦巻休２２、３２の内壁２２８、３２８及び外
壁２２９、３２９を厚さα分薄い壁厚に形威したもので
ある。このスクロール型圧縮機では、両渦巻体２２、３
２が接点Ｘと外周端部Ｙとの間において厚さ２αの間隙
を有するため、両渦巻体２２、３２に加工誤差等があっ
たとしても吐出直前の圧縮室を好適にシールすることが
できる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記公報記戟のスクロール型圧縮機にあっては
、第１５図に示すように、一対の圧縮室５ｍ、５ｎが単
一の圧縮室５１にされた後、単一の圧縮室５１が所望に
より設けられる吐出弁６２（第１３図参照）を押し開い
て圧縮流体を吐出する段階においては、両渦巻体２２、
３２が接点Ｘ、Ｘより中央端部Ｚ，Ｚ側で｝習接するた
め、両渦巻体２２、３２は常に２点Ｔ，Ｔで支持される
ことになる。この２点支持の両渦巻体においては、Ｐ＝
ｋ　｛Ｆ　（１／ｒｔ　＋１／ｒ２）｝　１／　２（こ
こに、Ｐ：両渦巻体の受ける面圧、ｋ：両渦巻体の材質
等による定数、「：圧縮力によって内外壁が受ける分力
、ｒ１及びｒ２：内外壁の曲率半径〉なるヘルツの式が成立することが知られている。

このヘルツの式によると、曲率半径ｒｌ、ｒ２が小ざく
なれば、より面圧Ｐが大きくなるため、ある限界を越え
た時点で両渦巻体に摩耗を生じることがわかる。インボ
リュート曲線のみで内外壁２２８等が形成された上記公
報記載のスクロール型圧縮機にあっては、インボリュー
ト曲線の性質から、両渦巻体２２、３２の各中央端部が
外周端部側と比較してより小さい曲率半径で形戒される
ことになるため、両渦巻体２２、３２の各中央端部は摩
耗されやすいものである。そして、特に、内外壁を外周
端部から中央端部までの間にインボリュート曲線から内
接円弧を含む接続線へと切替えることにより、両渦巻体
の各中央端部の強度を向上させたスクロール型圧縮機に
あっては、内接円弧を含む接続線の曲率半径がインボリ
ュート曲線のそれと比較してさらに小さいため、より一
層両渦巻体の各中央端部が摩耗されやすいという不具合
がある。

本発明は、上記従来の不具合に鑑みてなされたものであ
って、両渦巻体の内外壁を外周端部から中央端部までの
間にインボリュート曲線から内接円弧を含む接続線へと
切替えたスクロール型圧縮機において、吐出直前の圧縮
室を好適にシールするとともに、両渦巻体の各中央端部
の摩耗低減を図ることを解決すべき技術課題とする。

［課題を解決するための手段］本発明のスクロール型圧縮機では、上記課題を解決する
ため、固定渦巻休及び可動渦巻体の内外壁を外周端部か
ら中央端部までの間に基礎円上の基点に基づく伸開点を
境界としてインボリュート曲線から内接円弧を含む接続
線へと切替えたスクロール型圧縮機において、前記固定
渦巻体及び前記可動渦巻体の少なくとも一方は、前記内
外壁の少なくとも一方が、前記基礎円上の前記基点から
インボリュート曲線の伸びる向きへ３６０゜以上進行し
た変更点に基づく伸開変更点を境界として前記外周喘部
まで薄い壁厚となるように形成されているという新規な
手段を採用している。

伸開変更点を境界として外周端部側まで壁厚を薄く形成
するのは、両渦巻体であってもよく、両渦巻体のいづれ
か一方であってもよい。また、かかる堀合に、内外壁で
薄く形成してもよく、内外壁の一方のみで薄く形成して
もよい。ただし、内壁の伸開変更点は、内壁の伸開点を
決定する基礎円上の基点から３６０゜以上進行した変更
点により決定ざれる。また、外壁の伸開変更点は、外壁
の伸開点を決定する基礎円上の基点から３６０゜以上進
行した変更点により決定される。

［作用］本発明のスクロール型圧縮機では、両渦巻体の少なくと
も一方は、内外壁の少なくとも一方が伸開変更点を境界
として外周端部まで薄い壁厚となるように形成されてい
るため、単一の圧縮室が圧縮流体を吐出する段階におい
て、両渦巻体が伸開点を境界とした中央端部側で摺接す
るとき、すなわち、両渦巻体が曲率半径のより小さい内
接円弧を含む接続線で摺接するときには、両渦巻体は３
又は４点で支持される。このため、２点支持と比較して
力が分散ざれるため、小さな面圧で両渦巻体が接触し、
両渦巻体の各中央端部が摩耗されにくい。また、一対の
圧縮室が単一の圧縮室とざれる瞬間を過ぎれば、両渦巻
体は共に伸開変更点より中央端部側の２点で虐接するた
め、吐出直前の圧縮室は好適にシールされる。

［実施例］以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説
明する。

（実施例１）本実施例のスクロール型圧縮機は、固定スクロール２の
固定渦巻体２２及び可動スクロール３の可動渦巻体３２
の形状を除いて前記第１３図のものと同一のものである
ため、以下、同一の構或及び作用については詳述を省略
する。

このスクロール型圧縮機は、第１図に示すように、次の
条件下で具体化されたものである。

固定渦巻体２２と可動渦巻体３２とは後述する伸開変更
点口を同一条件の下で設定したものであり、これら両渦
巻体２２、３２は互いに１８０゜位相をずらして組付け
られる。

固定渦巻体２２の内外壁２２１、２２２及び可動渦巻体
３２の内外壁３２１、３２２のインボリュート曲線は、
同一半径の基礎円Ｏで決定される。

固定渦巻体２２の内外壁２２１、２２２と可動渦巻体３
２の内外壁３２１、３２２とは、同一位相角（θ゜＝角
ＡＯＢ）で設定される。

また、以下の説明上、基礎円０上の原点Ａ，　Ｂ間にお
ける中点Ｓを伸開角の基準とする。ざらに、固定渦巻体
２２を決定する基礎円Ｏの中心と可動渦巻休３２を決定
する基礎円Ｏの中心との距離（可動スクロール３の軌道
半径）をｒＱとする。

？定渦巻体２２及び可動渦巻体３２は、第１図に示すよ
うに、ともに外壁２２１、３２１と内壁２２２、３２２
とにより形威されている。外壁２２１、３２１のインボ
リュート曲線は、基礎円Ｏ上の中点Ｓから伸開角〈角Ｓ
ＯＣ＝β゜〉を有する第１基点Ｃに基づく第１伸開点Ｄ
より始まる。

内壁２２２、３２２のインボリュート曲線は、基礎円Ｏ
上の第１基点Ｃから１８０”　　（角ＣＯＥ）進行した
第２基点ＥＩＰ−Ｍづく第２伸開点Ｆより始まる。そし
て、第１伸開点Ｄと第２伸開点Ｆとは内接円弧及び接線
により結ばれている。すなわち、第１伸開点Ｄには、直
線ＣＤ上に中心をもつ半径「の内接円弧が接続されてい
る。また、第２伸開点Ｆには、直線Ｅ「上に中心をもつ
半径Ｒ　（Ｒ＝ｒ■＋ｒ）の内接円弧が接続されている
。そして、各内接円弧は共通の接線によって接続されて
いる。

固定渦巻体２２及び可動渦巻体３２は、ともに内壁２２
２、３２２が、基礎円Ｏ上の第２基点Ｅからインボリュ
ート曲線の伸びる向きへ３６０゛（角ＥＯＧ）進行した
変更点Ｇ（第２基点Ｅと同じ）に基づく伸開変更点口を
境界として外周端部２２ｂ、３２ｂまで厚さαだけ薄い
壁厚となるように形成されている。

このスクロール型圧縮機では、従来と同様、第１３図に
示すように、可動スクロール３のシャフト４、偏心プッ
シュ７、自転防止機構８を介した公転運動により、固定
スクロール２との間に形成される一対の圧縮室５が順次
容積、を縮小させながら中心方向へ移動して単一の圧縮
室５１にされ、しか奥槓、固定側板２１に設けられた吐
出口６１ス１ら圧緬藻体を吐出する。すなわち、第２図
に示す固定渦巻体２２と可動渦巻体３２との状態をクラ
ンク角Ｏとすれば、両渦巻体２２、３２は一対の圧縮室
５ａ、５ｂを形成するとともに、吐出直前の圧縮室５１
を吐出口６１と連通させている。

この状態において、圧縮室５ａ，５ｂは厚さαなる間隙
を有しているが、圧縮室５１は２点ＬＪにより密閉状態
にされている。クランク角がπ／２の第３図に示す状態
では、やはり圧縮室５ａ、５ｂは厚さαなる間隙を有し
、圧縮室５１は２点１，Ｊにより密閉され、かつ新しい
一対の圧縮室５Ｃ、５ｄが形戒されつつある。この後、
クランク角がπの第４図に示す状態では、両渦巻体２２
、３２の第１、第２伸開点Ｄ、「が接点Ｉ，Ｊと一致し
、伸開変更点口、日が接点Ｋ、［と一致している。すな
わち、圧縮室５ａは２点Ｋ，Ｊにより密閉ざれ、圧縮室
５ｂも２点Ｌ，ｌにより密閉され、かつ圧縮室５１も２
点１，Ｊにより密閉ざれている。第２〜４図に示す圧縮
室５１が吐出弁６２（第１３図参照）を押し開いた時点
で、圧縮流体が吐出口６１から吐出される。そして、ク
ランク角か３π／２の第５図に示す状態では、圧縮室５
ａ、５ｂは伸開変更点口、口より中央端部２２ａ、３２
ａ側の２点Ｋ，　Ｌ″″ｃ図接してまもなく単一の圧縮
室５１とされ、圧縮室５Ｃ、５ｄが形成されて第２図の
状態に至る。この後、第２〜５図の状態を繰返し、クラ
ンク角４πで一対の圧縮室の圧縮サイクルを終了する。

したがって、このスクロール型圧縮機では、第２〜４図
に示すように、圧縮室５１が吐出段階にあるときには、
両渦巻体２２、３２が共に伸開変更点口、口より中央端
部２２ａ、３２ａ側の２点ＬＪ、２点Ｋ，Ｊ又は２点Ｌ
，Ｉで摺接し、圧縮室５１及び第４図の圧縮室５ａ、５
ｂが密閉された状態にある。このため、両渦巻体２２、
３２に加工誤差等が存在する場合にも、吐出直前の圧縮
室５１を好適にシールすることができ、かつ次サイクル
に吐出段階となる圧縮室５ａ、５ｂをも好適にシールす
ることができる。

また、このスクロール型圧縮機では、クランク角πの直
前まで両渦巻体２２、３２は２点■、Ｊで支持されてい
る。そして、第４図に示すクランク角πの瞬間から第５
図に示すクランク角３π／２の直後まで、すなわち両渦
巻体２２、３２が曲率半径のより小さい内接円弧を含む
接続線で摺接する瞬間から一対の圧縮室５ａ、５ｂが単
一の圧縮室５１にされるまで、両渦巻体２２、３２は第
１、第２伸開点Ｄ、「（第１図参照）を境界とした中央
端部２２ａ、３２ａ側で摺接しても、両渦巻体２２、３
２は４点Ｌ　Ｊ，Ｋ，Ｌで支持される。このため、２点
支持と比較して力が分散されるため、小さな面圧で両渦
巻体２２、３２が接触し、両渦巻体２２、３２の各中央
端部２２ａ、３２ａが摩耗されにくい。

なお、上記実施例１では、第１図に示すように、内壁２
２２、３２２に伸開変更点口を適用して外周端部２２ｂ
、３２ｂ側まで壁厚を薄く形成したが、外壁に伸開変更
点を適用して薄く形成してもよい。例えば、第６図に示
すように、固定渦巻体２２の外壁２２３で壁厚を薄く形
成するならば、他の条件を実施例１の両渦巻体２２、３
２と同一にして、基礎円Ｏ上の第１基点Ｃからインボリ
ュート曲線の伸びる向きへ３６０’　　（角ＣＯＭ＞進
行した変更点Ｍ（第１基点Ｃと同じ）に基づく伸開変更
点Ｎを境界として外周端部２２ｂ側まで厚さαだけ薄い
壁厚となるように形成する。

また、第６図に示す外壁２２３で壁厚を薄く形成した固
定渦巻体２２と、第１図に示す内壁３２２で壁厚を薄く
形成した可動渦巻休３２とを用いれば、両渦巻体２２、
３２の間隙が２αとされる。

（実施例２）本実施例のスクロール型圧縮機は、伸開変更点の異なる
固定渦巻体２２と可動渦巻体３２とによりスクロール型
圧縮機を組付けたものである。他の条件は実施例１と同
じであるため、以下、同一の構成及び作用については詳
述を省略する。

固定渦巻体２２は、実施例１の固定渦巻体２２と同一の
ものである。すなわち、この固定渦巻体２２は、第１図
に示すように、内壁２２２に伸開変更点日を適用したも
のである。

可動渦巻体３２は、第７図に示すように、内壁３２３が
、基礎円Ｏ上の第２基点Ｅからインボリュート曲線の伸
びる向きへ２７０”　　（角ＥＯＰ）進行した変更点Ｐ
に基づく伸開変更点Ｑを境界として外周端部３２ｂ側ま
で厚ざαだけ薄い壁厚となるように形戒されている。

このスクロール型圧縮機では、第８図に示す固定渦巻体
２２と可動渦巻休３２との状態をクランク角Ｏとすれば
、両渦巻体２２、３２は一対の圧縮室５ａ、５ｂを形成
するとともに、吐出直前の圧縮室５１を吐出口６１と連
通させている。この状態において、圧縮室５ａ、５ｂは
厚ざαなる間隙を有しているが、圧縮室５１は２点Ｉ、
Ｊにより密閉状態にされている。クランク角がπ／２の
第９図に示す状態では、やはり圧縮室５ａ，５ｂは厚さ
αなる間隙を有し、圧縮室５１は２点Ｉ、一により密閉
ざれ、かつ新しい一対の圧縮室５Ｇ、５ｄが形成ざれつ
つある。この後、クランク角がπの第１０図に示す状態
では、両渦巻体２２、３２の第１、第２伸開点Ｄ、「が
接点ＬＪと一致し、伸開変更点口が接点Ｋと一致してい
る。すなわち、圧縮室５ａは２点Ｋ．Ｊにより密閉され
、圧縮室５ｂは厚ざαなる間隙を有し、圧縮室５１は２
点ＬＪにより密閉ざれている。第８〜１０図に示す圧縮
室５１が吐出弁６２（第１３図参照）を押し開いた時点
で、圧縮流体が吐出口６１から吐出ざれる。そして、ク
ランク角が３π／２の第１１図に示す状態では、伸開変
更点Ｑが接点Ｌと一致している。すなわち、圧縮室５ａ
，５ｂは伸開変更点口、Ｑより中央端部２２ａ、３２ａ
側の２点Ｋ，Ｌ１’１′ｒｊ接してまもなく単一の圧縮
室５１とざれ、圧縮室５Ｃ、５ｄが形成されて第８図の
状態に至る。この後、第８〜１１図の状態を繰返し、ク
ランク角４πで一対の圧縮室の圧縮サイクルを終了する
。

したがって、このスクロール型圧縮機では、第８〜１０
図に示すように、圧縮室５１が吐出段階にあるときには
、両渦巻体２２、３２が伸開変更点口、Ｑより中央端部
２２ａ、３２ａ側の２点Ｉ、Ｊで摺接し、圧縮室５１が
密閉された状態にある。

また、第１０図に示す圧縮室５ａは、可動渦巻体３２が
固定渦巻体２２に対して伸開変更点口で摺接するため、
密閉された状態にある。このため、両渦巻体２２、３２
に加工誤差等が存在する場合にも、吐出直前の圧縮室５
１を好適にシールすることができ、かつ次サイクルに吐
出段階となる圧縮室５ａ、５ｂの一方の圧縮室５ａをも
好適にシールすることができる。

また、このスクロール型圧縮機では、クランク角πの直
前まで両渦巻体２２、３２は２点ＬＪで支持ざれている
。そして、第１０図に示すクランク角πの瞬間から第１
１図に示すクランク角３π／２の直後まで、すなわち両
渦巻体２２、３２が曲率半径のより小さい内接円弧を含
む接続線で１習接する瞬間から一対の圧縮室５ａ，５ｂ
が単一の圧縮室５１にされるまで、両渦巻体２２、３２
は第１、第２伸開点Ｄ，Ｆ（第１図及び第７図参照）を
境界とした中央端部２２ａ、３２ａ側で闇接しても、両
渦巻体２２、３２は３点Ｉ，Ｊ，Ｋで支持ざれる。この
ため、２点支持と比較して力が分敗されるため、小さな
面圧で両渦巻体２２、３２が接触し、両渦巻体２２、３
２の各中央端部２２ａ，３２ａが摩耗されにくい。

なお、上記実施例２では、第７図に示すように、内壁３
２３に伸開変更点Ｑを適用して外周端部３２ｂ側まで壁
厚を薄く形威したが、外壁に伸開変更点を適用して形成
してもよい。例えば、第１２図に示すように、可動渦巻
体３２の外壁３２４で壁厚を薄く形成するならば、他の
条件を実施例１の両渦巻体２２、３２と同一にして、基
礎円Ｏ上の第１基点Ｃからインボリュート曲線の伸びる
向きへ２７０’　　（角ＣＯＵ）進行した変更点り（原
点Ａと同じ）に基づく伸開変更点■を境界として外周端
部２２ｂ側まで厚さαだけ薄い壁厚となるように形成す
る。

［発明の効果］以上詳述したように、両渦巻体の各中央端部を強度的に
向上させた本発明のスクロール型圧縮機では、渦巻休の
少なくとも一方の内外壁の少なく左も一方が伸開変更点
を境界として外周端部まで麺い壁厚となるように形成さ
れているため、吐出直前の圧縮室を好適にシールできる
とともに、両渦巻体の摩耗低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の実施例１に係り、第１図は固定渦
巻体及び可動渦巻体の拡大模式図、第２〜５図は両渦巻
体の噛合状態を示す断面図、第６図は他の固定渦巻休の
拡大模式図である。第７〜１２図は本発明の実施例２に
係り、第７図は可動渦巻体の拡大模式図、第８〜１２図
は両渦巻体の噛合状態を示す断面図、第１２図は他の可
動渦巻体の拡大模式図である。第１３図はスクロール型
圧縮機の縦断面図である。第１４図及び第１５図は従来
の両渦巻体の噛合状態を示す断面図である。１・・・ハウジング　　　２・・・固定スクロール２１
・・・固定側板　　　２２・・・固定渦巻休２２ａ・・
・中央端部　　２２ｂ・・・外周端部２２１、２２３・
・・外壁２２２・・・内壁　　　　３・・・可動スクロール３１
・・・可動側板　　　３２・・・可動渦巻体３２ａ・・
・中央端部　　３２ｂ・・・外周端部３２１、３２４・
・・外壁３２２、３２３・・・内壁Ｃ・・・第１基点　　　　Ｄ・・・第１伸開点Ｅ・・・
第２基点　　　　Ｆ・・・第２伸開点Ｇ，Ｍ，Ｐ，Ｕ・
・・変更点口、Ｎ，Ｑ，Ｖ・・・伸開変更点０・・・基礎円

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ハウジング内に固定された固定側板と、該固定側
板の一面に一体的に形成された固定渦巻体とからなる固
定スクロールと、該ハウジング内で公転自在に支承された可動側板と、該
可動側板の一面に一体的に形成され、かつ該固定渦巻体
と互いに１８０゜位相をずらして噛合する可動渦巻体と
からなる可動スクロールとを有し、該固定渦巻体及び該可動渦巻体は、内外壁が外周端部か
ら中央端部までの間に基礎円上の基点に基づく伸開点を
境界としてインボリュート曲線から内接円弧を含む接続
線へと切替わつて形成され、該可動スクロールの公転運
動により該固定スクロールとの間に形成される圧縮室が
順次容積を縮小させながら中心方向へ移動すべく形成さ
れたスクロール型圧縮機において、前記固定渦巻体及び前記可動渦巻体の少なくとも一方は
、前記内外壁の少なくとも一方が、前記基礎円上の前記
基点からインボリュート曲線の伸びる向きへ３６０゜以
上進行した変更点に基づく伸開変更点を境界として前記
外周端部まで薄い壁厚となるように形成されていること
を特徴とするスクロール型圧縮機。