JPH04265486A

JPH04265486A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JPH04265486A
Application number: JP2751991A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiko Fukanuma; 哲彦深沼; Yuji Izumi; 泉　雄二; Tetsuo Yoshida; 哲夫吉田; Tatsushi Mori; 達志森
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1992-09-21

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスクロール型圧縮機（以
下、単に圧縮機という。）に関し、詳しくは固定スクロ
ールの固定渦巻体及び可動スクロールの可動渦巻体の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に一般的な圧縮機の断面図を示す。この圧縮機は、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π（ｒａ
ｄ）位相をずらして噛合する可動渦巻体３２とからなる
。一般的な圧縮機における固定渦巻体２２及び可動渦巻
体３２の内外壁は、いずれも常時互いに接触すべくイン
ボリュート曲線により形成され、始端部から終端部まで
一定の壁厚とされている。

【０００３】この圧縮機では、駆動軸４の回転が偏心ブ
ッシュ７及び自転防止機構８を介して可動スクロール３
の公転運動とされ、この可動スクロール３の公転運動に
より固定スクロール２との間に形成される複数の圧縮室
５が順次容積を縮小させながら中心方向へ移動し、しか
る後固定側板２１に設けられた吐出口６１から吐出室６
へ圧縮流体を吐出する。

【０００４】ところで、圧縮機の軽量化を図る方法とし
ては壁厚の薄化がある。特開昭６０−９８１８６号公報
では、このような観点から可動渦巻体３２の壁厚を終端
部に向かうにつれて徐々に薄くした圧縮機を開示してい
る。この圧縮機では、所定径の基礎円により形成される
インボリュート曲線で可動渦巻体３２の外壁曲線を形成
し、この基礎円より小径の基礎円により形成されるイン
ボリュート曲線で可動渦巻体３２の内壁曲線を形成する
ことにより、可動渦巻体３２の壁厚を終端部まで薄くし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の圧縮機では、両スクロール２、３における固定及び可
動渦巻体２２、３２の内外壁が従来と同様にインボリュ
ート曲線により形成されているため、所定の圧縮効率を
確保すべく所定長さの固定及び可動渦巻体２２、３２を
得んとすれば、固定及び可動渦巻体２２、３２の各終端
部が圧縮機の中心から一定の位置に存在することとなり
、圧縮機の小型化に繋がる縮径化を図ることができない
。

【０００６】そして、この圧縮機では、両スクロール２
、３が互いに接触を維持する必要性から、可動渦巻体３
２の壁厚の減少と固定渦巻体２２の壁厚の増大とが互い
に補償し合っている。また、この圧縮機は、開示された
内容では始端部について何ら考慮されておらず、インボ
リュート曲線の始点同士を単純に滑らかに接続すること
により始端部を形成している。このため、両スクロール
２、３の始端部が不十分な壁厚であれば、始端部は吐出
直前の流体を密封して最も大きな圧力下に置かれるため
、その始端部に破損を生じるおそれもあり、耐久性に課
題を有することとなる。かといって、両スクロール２、
３の始端部を強度維持の観点から必要不可欠な壁厚とす
れば、可動渦巻体３２は終端部側へ向かうにつれて薄壁
化されるが、可動渦巻体３２の壁厚の減少の分だけ固定
渦巻体２２の壁厚が増大するため、固定渦巻体２２は同
様に必要不可欠な壁厚の始端部から終端部側へ向かうに
つれて可動渦巻体３２の外壁と噛合する範囲では過剰に
厚い壁厚とされ、圧縮機全体で軽量化を実現することが
困難となる。

【０００７】本発明は、圧縮機全体の小型化を図るとと
もに、耐久性の観点から始端部の強度を確保しつつ軽量
化をも実現することを解決すべき課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮機は、上記
課題を解決するため、インボリュート曲線上の伸開角位
置から伸開線の方向へ伸開角の増大に応じて減じた位置
の曲線を前記固定及び可動スクロールの外壁曲線とし、
該外壁曲線上の伸開角位置における法線方向又はこれに
近似する方向へ前記可動スクロールの公転半径分だけ該
伸開角位置を移動して移動伸開角位置をとり、該移動伸
開角位置の曲線を前記インボリュート曲線の基礎円の中
心点の点対称位置に移した点対称曲線を前記固定及び可
動スクロールの内壁曲線とし、かつ前記外壁曲線上にお
ける始点側のある伸開角位置に所定半径の外壁側内接円
弧を設け、該伸開角位置における法線方向又はこれに近
似する方向へ公転半径分だけ前記伸開角位置を移動して
移動伸開角位置をとり、該移動伸開角位置を前記基礎円
の中心点の点対称位置に移した前記内壁曲線上の点対称
位置に前記外壁側内接円弧の半径と公転半径との和を半
径とする内壁側内接円弧を設け、該外壁側及び内壁側内
接円弧とを含んで接続することにより前記固定及び可動
スクロールの始端部を構成するという新規な手段を採用
している。

【０００９】なお、本発明の圧縮機では、外壁曲線に基
づいて内壁曲線を形成する場合には法線方向又はこれに
近似する方向を外側に向けてとり、内壁曲線に基づいて
外壁曲線を形成する場合には法線方向又はこれに近似す
る方向を内側に向けてとればよい。

【００１０】

【作用】幾何学上、同一の基礎円で所定の位相角離れた
二つの始点より二つのインボリュート曲線を描く場合、
一のインボリュート曲線と他の一のインボリュート曲線
との離間距離（壁厚）を設定せんとすれば、位相角と離
間距離とが一定の関係をもつため、必要な離間距離から
位相角を算出して各インボリュート曲線を描くこととな
る。しかし、各インボリュート曲線には、例えば外側の
インボリュート曲線の任意の伸開角位置をその伸開角位
置における法線方向へ所定の離間距離分だけ移動して移
動伸開角位置をとり、この移動伸開角位置の曲線を外側
のインボリュート曲線の基礎円の中心点の点対称位置に
移せば、その移した点対称位置が描く曲線が内側のイン
ボリュート曲線となる関係がある。本発明の圧縮機では
、この点に着目し、外壁曲線をインボリュート曲線から
伸開角の増大に応じて減じて形成し、この外壁曲線から
可動スクロールの公転半径分の移動・点対称操作を経て
内壁曲線を形成している。なお、このとき、法線方向へ
の移動の他にこれに近似する方向への移動をも許容して
いるのは、こうした場合であっても実質的に固定及び可
動渦巻体の接触は維持できるからである。

【００１１】このため、本発明の圧縮機では、固定及び
可動渦巻体において、外壁曲線が伸開角の増大につれて
外側のインボリュート曲線から内側へ徐々に離れ、内壁
曲線も伸開角の増大につれて内側のインボリュート曲線
から内側へ徐々に離れ、各終端部が従来の圧縮機と比較
して中心側に近づくので、縮径により小型化が図られる
。なお、このように内外壁を形成しても、外壁に基づい
て内壁又は内壁に基づいて外壁が形成されるため、内外
壁の接触は維持され、所定長さの固定及び可動渦巻体が
一定の圧縮効率を維持する。また、固定及び可動渦巻体
ともに、外壁曲線と内壁曲線とを二つの内接円弧を含ん
で接続することにより従来の圧縮機の始端部より厚い壁
厚の始端部とされ、始端部で充分な強度を維持する。そして、内壁曲線が内側のインボリュート曲線から離れ
る程度は、伸開角の差により、外壁曲線が外側のインボ
リュート曲線から離れる程度より小さくなるため、固定
及び可動渦巻体は、充分な強度の始端部から終端部へ向
かうほど壁厚が薄くされ、圧縮機全体で軽量化される。

【００１２】

【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。この圧縮機は、図１〜図５に示すよ
うに、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図８のも
のと同一であるため、以下、同一の構成及び作用につい
ては詳述を省略する。（１）まず、幾何学上のインボリュート曲線の特質につ
いて検討する。

【００１３】図６において、インボリュート曲線Ｉ１　
は、ｘ−ｙ座標の原点ＯＳ　（０，０）を中心とする半
径Ａの基礎円ＣＳ　上にｘ軸との交点Ｐ１１（Ａ，０）
をとり、この交点Ｐ１１を始点として創成される。ここ
で、伸開角θ（ｒａｄ）における基礎円ＣＳ　上の点を
Ｑ０　とし、その伸開角θのインボリュート曲線Ｉ１　
上の点をＰ１２（ｘ，ｙ）とすれば、ＡθがＱ０　Ｐ１
２間の距離であるから、インボリュート曲線Ｉ１　は三
平方の定理より次の関係をもつ。

【００１４】　　　　　　ｘ２　＋ｙ２　＝Ａ２　＋Ａ２　θ２　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……
式（１）次に、基礎円ＣＳ　上の点Ｑ０　における接線
（伸開線）をｌ１　とし、インボリュート曲線Ｉ１　上
の点Ｐ１２における接線をｌ２　とし、接線ｌ２　にお
ける外側への法線をｌ３　とする。そして、点Ｐ１２を
法線ｌ３　方向へ所定の離間距離ｔだけ移動した点Ｐ２
２の座標を（Ｘ、Ｙ）とすれば、伸開角θの変化により
点Ｐ２２が曲線Ｉ２　を形成する。ここで、法線ｌ３　
方向の離間距離ｔのｘ成分をａ、ｙ成分をｂとすると、
ｔは次式のように表される。

【００１５】　　　　　　ｔ２　＝ａ２　＋ｂ２　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　……式（２）また、Ｘとｘ、Ｙとｙは次の関係をもつ
。　　　　　　Ｘ−ｘ＝ａ　　　　　　Ｙ−ｙ＝ｂ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　……式（３）よって、式（２）に式（３）を代入すれ
ば、ｔ２　＝（Ｘ−ｘ）２　＋（Ｙ−ｙ）２　これを整
理すると、　　　　　　Ｘ２　＋Ｙ２　＝ｘ２　＋ｙ２　＋ｔ２　
＋２（ｘａ＋ｙｂ）　　　　……式（４）ところで、ｘ
及びｙは次の関係をもつ。

【００１６】　　　　　　ｘ＝Ａｃｏｓθ＋Ａθｓｉｎθ　　　　　
　ｙ＝−Ａθｃｏｓθ＋Ａｓｉｎθ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　……式（５）また、法線ｌ３　
とｙ軸とがなす角度をβ（ｒａｄ）とすると、ａ及びｂ
は次のように表される。　　　　　　ａ＝ｔｓｉｎβ 　　　　　　ｂ＝ｔｃｏｓβ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
…式（６）したがって、式（４）に式（５）、（６）を
代入すれば、　　　　　　Ｘ２　＋Ｙ２　＝ｘ２　＋ｙ２　＋ｔ２　
　　　　　　　　　　　　　　＋２ｔＡ｛ｓｉｎβ（ｃ
ｏｓθ＋θｓｉｎθ）　　　　　　　　　　　　　　＋
ｃｏｓβ（−θｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）｝　　　　……式
（７）さて、伸開角θにおける基礎円ＣＳ　上の点Ｑ０
　の座標を（ｘ０　、ｙ０　）とすると、接線ｌ２　の
傾きｄｙ０　／ｄｘ０　は、　　　　　　ｄｙ０　／ｄｘ０　＝（ｙ−ｙ０　）／（
ｘ−ｘ０　）　　　　　　　　……式（８）ここで、ｘ０　＝Ａｃｏｓθ ｙ０　＝Ａｓｉｎθ であり、かつ式（５）から式（８）は次のようになる。

【００１７】　　　　　　ｄｙ０　／ｄｘ０　＝−１／ｔａｎθ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　……式（９）ま
た、式（１）をｘで微分し、整理すれば、　　　　　　
ｘ＋ｙｄｙ／ｄｘ＝Ａ２　θｄθ／ｄｘ　　　　　　　
　　　　　　　　　……式（１０）同様に、式（５）の
ｘの式をθで微分し、整理すれば、　　　　　　ｄｘ／
ｄθ＝Ａθｃｏｓθ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　……式（１１）よって、式（１０
）、（１１）から接線ｌ２　の傾きｄｙ／ｄｘを求める
と、　　　　　　ｄｙ／ｄｘ＝（Ａ／ｃｏｓθ−ｘ）／ｙ　
　　　　　　　　　　　　　……式（１２）式（１２）
に式（５）を代入し、整理すれば、　　　　　　ｄｙ／
ｄｘ＝ｔａｎθ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　……式（１３）したがって、
式（９）と式（１３）とから、接線ｌ１　と接線ｌ２と
は直交することがわかる。よって、接線ｌ１　と法線ｌ
３　とは傾きが一致する。

【００１８】このため、ｃｏｓβ＝ｃｏｓθ ｓｉｎβ＝−ｓｉｎθ とおくことができ、これらを式（７）に代入すると、　
　　　　　Ｘ２　＋Ｙ２　＝ｘ２　＋ｙ２　＋ｔ２　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　＋２ｔＡ｛−ｓｉ
ｎθ（ｃｏｓθ＋θｓｉｎθ）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　＋ｃｏｓθ（−θｃｏｓθ＋ｓｉｎθ）
｝これを整理すると、　　　　　　Ｘ２　＋Ｙ２　＝ｘ２　＋ｙ２　＋ｔ２　
−２ｔＡθ　　　　　　　　　　　　……式（１４）結
局、式（１）、（１４）から、　　　　　　Ｘ２　＋Ｙ２　＝Ａ２　＋Ａ２　θ２　＋
ｔ２　−２ｔＡθ　　　　　　　　……式（１５）ここ
で、ｔ＝Ａα とすると、式（１５）は、　　　　　　Ｘ２　＋Ｙ２　＝Ａ２　＋Ａ２　（θ−α
）２　　　　　　　　　　　　　　　　　……式（１６
）すなわち、インボリュート曲線Ｉ１　から求めた曲線
Ｉ２　は、原点ＯＳ　を中心にインボリュート曲線Ｉ１
　を角度α（ｒａｄ）だけ右に回転移動したインボリュ
ート曲線であることがわかる。また、インボリュート曲
線Ｉ１　の始点Ｐ１１は、インボリュート曲線Ｉ２　上
では点Ｐ２１（Ａ，−ｔ）に移動している。

【００１９】このように、従来の圧縮機における固定渦
巻体のようにインボリュート曲線により内外壁曲線を形
成せんとすれば、基礎円ＣＳ　の原点ＯＳ　を中心とし
て外壁曲線として始点Ｐ１１よりインボリュート曲線Ｉ
１　を創成し、このインボリュート曲線Ｉ１　を平行移
動及び回転移動つまり原点ＯＳ　を中心とした点対称移
動を行えば、それにより得られるインボリュート曲線Ｉ
２　で内壁曲線が得られることがわかる。また、内壁曲
線とされるインボリュート曲線Ｉ２　は、外壁曲線たる
インボリュート曲線Ｉ１　の始点Ｐ１１を原点ＯＳ　を
中心に角度（π−α）だけ左に回転移動した始点から創
成することによっても得られることがわかる。

【００２０】このため、従来の圧縮機における固定渦巻
体では、図７に示すように、外壁曲線たるインボリュー
ト曲線Ｉ１　のある伸開角θにおける点Ｐ１２をその点
Ｐ１２における外側への法線方向へ可動スクロールの公
転半径Ｒ分だけ移動して点Ｐ２２とし、この点Ｐ２２を
基礎円ＣＳ　の原点ＯＳ　の点対称位置に移して点Ｐ３
２とすれば、伸開角θの変化によるその点Ｐ３２の軌跡
が内壁曲線たるインボリュート曲線Ｉ３　となる。なお
、伸開角θの変化による点Ｐ２２の軌跡はインボリュー
ト曲線Ｉ２　となる。これにより、インボリュート曲線
Ｉ１　の始点Ｐ１１は、インボリュート曲線Ｉ２　上で
点Ｐ２１（Ａ，−ｔ）に移動し、インボリュート曲線Ｉ
３　上で点Ｐ３１（−Ａ，−ｔ）に移動する。

【００２１】そして、始点Ｐ１１と点Ｐ３１とを公転軌
跡に入りこまない単純に滑らかな曲線Ｄにより接続すれ
ば固定渦巻体の始端部が形成される。以上はインボリュ
ート曲線Ｉ１　Ｉ３　で固定渦巻体２２の内外壁曲線及
び始端部を形成する場合について検討したが、可動渦巻
体３２の内外壁曲線及び始端部を形成する場合もインボ
リュート曲線Ｉ１　Ｉ３　と位相がπずれている点を除
いて同じである。こうして、固定及び可動渦巻体が形成
される。（２）本実施例の圧縮機では、図１〜図５に示すように
、固定及び可動渦巻体２２、３２は、従来の固定及び可
動渦巻体を形成するインボリュート曲線Ｉ１、Ｉ３　と
は異なる外壁曲線ＳＧ１　、ＭＧ１　及び内壁曲線ＳＧ
３　、ＭＧ３　が採用されており、これにより固定及び
可動渦巻体２２、３２の壁厚はいずれも終端部に向かう
につれて徐々に薄くされている。ここで、例えば、固定
渦巻体２２の外壁曲線ＳＧ１　と内壁曲線ＳＧ３　とに
ついて検討する。

【００２２】図１において、ｘ−ｙ座標に図６及び図７
と同様に、原点ＯＳ、基礎円ＣＳ　、始点Ｐ１１（Ｅ１
１）、インボリュート曲線Ｉ１　、Ｉ２　、Ｉ３　、点
Ｑ０　、接線（伸開線）ｌ１　をとる。そして、インボ
リュート曲線Ｉ１　上の伸開角θの位置から伸開線ｌ１
　の方向へ伸開角θのｎ（２以上の次数）乗のＢ（正の
定数）倍に比例して減じた位置が描く曲線を外壁曲線Ｓ
Ｇ１　とする。伸開線ｌ１　と外壁曲線ＳＧ１　との交
点をＥ１２（ｘ，ｙ）とすると、（Ａθ−Ｂθｎ　）は
、距離Ｑ０　Ｅ１２を表すから、外壁曲線ＳＧ１　は次
の関係をもつ。

【００２３】　　　　　　ｘ２　＋ｙ２　＝Ａ２　＋（Ａθ−Ｂθｎ
　）２　　　　　　　　　　　　　　　……式（１７）
すなわち、式（１７）を式（１）と比較すれば、Ｂθｎ
　はインボリュート曲線Ｉ１　上の点Ｐ１２と外壁曲線
ＳＧ１　上の点Ｅ１２との距離を表し、外壁曲線ＳＧ１
　は距離Ｑ０　Ｐ１２からＢθｎ　を減じて得られる曲
線であることがわかる。よって、外壁曲線ＳＧ１　は伸
開角θの増大につれてインボリュート曲線Ｉ１　から内
側へ徐々に離れていく。

【００２４】式（１７）で表される外壁曲線ＳＧ１　に
対応する内壁曲線ＳＧ３　は、前記（１）と同様につま
りインボリュート曲線Ｉ１からインボリュート曲線Ｉ３
　を作る場合と同様に作られる。すなわち、外壁曲線Ｓ
Ｇ１　上の伸開角位置をその伸開角位置における法線ｌ
３　方向に公転半径Ｒ分だけ移動して曲線ＳＧ２　を作
り、この曲線ＳＧ２　をさらに原点ＯＳ　で点対称移動
して内壁曲線ＳＧ３　が作られる。ここで、点Ｅ１２を
法線ｌ３　方向へ公転半径Ｒ分だけ移動した点Ｅ２２の
座標を（Ｘ、Ｙ）とすれば、伸開角θの変化により点Ｅ
２２が曲線ＳＧ２　を形成する。前記（１）と同様に、
法線ｌ３　方向の距離Ｒのｘ成分をａ、ｙ成分をｂとす
ると、Ｘとｘ、Ｙとｙは次の関係をもつ。

【００２５】　　　　　　Ｘ−ｘ＝ａ　　　　　　Ｙ−ｙ＝ｂ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　……式（１８）よって、式（１７）、（１８）から、
曲線ＳＧ２　は次式（１８）で表される。　　　　　　（Ｘ−ａ）２　＋（Ｙ−ｂ）２　＝Ａ２　
＋（Ａθ−Ｂθｎ　）２　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　……式（１９）
この曲線ＳＧ２　上の点Ｅ２２を原点ＯＳ　で点対称移
動した点をＥ３２とすれば、伸開角θの変化により点Ｅ
３２が内壁曲線ＳＧ３　を形成する。この内壁曲線ＳＧ
３　は次の関係をもつ。

【００２６】　　　　　　（Ｘ＋ａ）２　＋（Ｙ＋ｂ）２　＝Ａ２　
＋（Ａθ−Ｂθｎ　）２　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　……式（２０）
すなわち、式（２０）を式（１６）と比較すれば、曲線
ＳＧ３　も伸開角θの増大につれてインボリュート曲線
Ｉ３　から内側へ徐々に離れていくことがわかる。なお
、伸開角θ＝０である始点Ｐ１１はＢθｎ　＝０である
ため外壁曲線ＳＧ１　上の点Ｅ１１と一致し、この始点
Ｐ１１（Ｅ１１）は、インボリュート曲線Ｉ２　（曲線
ＳＧ２　）上ではＰ２１（Ｅ２１）上に移動し、インボ
リュート曲線Ｉ３　（外壁曲線ＳＧ３　）上ではＰ３１
（Ｅ３１）に移動する。

【００２７】また、本実施例の固定渦巻体２２では、図
２に示すように、基礎円ＣＳ　上に任意の小さい伸開角
βの点Ｑ１　をとり、点Ｑ１　に引いた接線ｌ４　を外
壁曲線ＳＧ１　まで延ばして得られる交点を点Ｓ１　と
する。この外壁曲線ＳＧ１　上の点Ｓ１　に半径ｒの外
壁側内接円弧Ｈ１　を設ける。また、外壁曲線ＳＧ１　
上の点Ｓ１　に外側への法線ｌ５　を引き、点Ｓ１　を
法線ｌ５　方向へ公転半径Ｒ分だけ移動して点Ｓ２　を
設け、このＳ２　を基礎円ＣＳ　の中心点である原点Ｏ
Ｓ　の点対称位置に移して得られる内壁曲線ＳＧ３　上
の点Ｓ３　に半径（ｒ＋Ｒ）の内壁側内接円弧Ｈ３　を
設ける。そして、外壁側及び内壁側内接円弧Ｈ１　、Ｈ
３　と、これら外壁側及び内壁側内接円弧Ｈ１　、Ｈ３
　の共通接線Ｈ４　とを接続することにより、従来の圧
縮機の始端部より厚い壁厚の始端部２２ａとされ、始端
部２２ａで充分な強度を維持する。こうして、外壁曲線
ＳＧ１　、内壁曲線ＳＧ３　及び始端部２２ａにより固
定渦巻体２２が得られる。

【００２８】以上は固定渦巻体２２について検討したが
、図３に示すように、可動渦巻体３２の外壁曲線ＭＧ１
　、内壁曲線ＭＧ３　及び始端部３２ａも位相がπずれ
ている点を除いて同じ曲線である。すなわち、可動渦巻
体３２の外壁曲線ＭＧ１　及び内壁曲線ＭＧ３　は、固
定渦巻体２２の外壁曲線ＳＧ１　及び内壁曲線ＳＧ３　
を原点ＯＳ　で点対称移動した後、可動渦巻体３２を形
成する基礎円ＣＭ　の中心ＯＭ　が公転半径円Ｃ０　上
に位置するように移動する。そして、基礎円ＣＭ　上に
直線Ｑ１　Ｑ２　と平行に直線Ｔ１　Ｔ２　を設け、点
Ｔ２　に引いた接線を外壁曲線ＭＧ１　まで延ばして得
られる交点を点Ｍ１　とする。この外壁曲線ＭＧ１　上
の点Ｍ１　に半径ｒの外壁側内接円弧を設ける。また、
外壁曲線ＭＧ１　上の点Ｍ１　の平行移動・点対称移動
を行なって得られる内壁曲線ＭＧ３　上の点Ｍ３　に半
径（ｒ＋Ｒ）の内壁側内接円弧を設ける。そして、外壁
側及び内壁側内接円弧と、これら外壁側及び内壁側内接
円弧の共通接線とを接続することにより、従来の圧縮機
の始端部より厚い壁厚の始端部３２ａとされ、始端部３
２ａで充分な強度を維持する。こうして、外壁曲線ＭＧ
１　、内壁曲線ＭＧ３及び始端部３２ａにより可動渦巻
体３２が得られる。

【００２９】可動スクロール３の公転により、基礎円Ｃ
Ｍ　の中心ＯＭ　が公転軌跡円Ｃ０　上を移動する。例
えば、基礎円ＣＭの中心ＯＭ　が公転軌跡円Ｃ０　上を
ｙ軸から公転角度Φ（ｒａｄ）の位置にあるとき固定渦
巻体２２と可動渦巻体３２とが点Ｅ１　、ＥＸ　で接触
しておれば、点Ｅ１　から基礎円ＣＳへ下ろした接線ｌ
７　と基礎円ＣＳ　との交点をＱ３　とすると、直線Ｑ
３　ＯＳ　と直線ＯＳ　ＯＭ　とは直角となる。また、
点ＥＸ　から基礎円ＣＭ　へ下ろした接線ｌ８　と基礎
円ＣＭ　との交点をＱＸ　とすると、直線ＱＸ　ＯＭ　
と直線ＯＳ　ＯＭも直角となる。すなわち、固定渦巻体
２２の外壁曲線ＳＧ１　上における点Ｅ１　は、可動渦
巻体３２の外壁曲線ＭＧ１　上の点ＥＸ　に対応する。しかし、点Ｅ１　を外側への法線ｌ９方向へ公転半径Ｒ
分だけ移動した点をＥ２　とし、この点Ｅ２　を基礎円
ＣＳ　の中心ＯＳ　で点対称移動した点は、点ＥＸ　と
一致しないＥ３　となる。これは、この圧縮機の固定及
び可動渦巻体２２、３２の内外壁が外壁曲線ＳＧ１　、
ＭＧ１　及び内壁曲線ＳＧ３　、ＭＧ３　によって形成
され、インボリュート曲線Ｉ１　、Ｉ３　と異なった形
状であるため、外壁曲線ＳＧ１　上の点Ｅ１　における
法線ｌ９　の傾きが接線ｌ７　の傾きに一致しないため
である。

【００３０】しかしながら、両点Ｅ３　、ＥＸ　は内壁
曲線ＳＧ３　、外壁曲線ＭＧ１　の接線方向に僅かに離
間するだけであり、法線方向の離間量は極微小である。したがって、固定及び可動渦巻体２２、３２は両点Ｅ３
　、ＥＸ　の極近傍で接しているとみなし得る。これは
以下のように示される。すなわち、式（１７）の伸開角
θを公転角度Φに置き換え、図４に示すように、外壁曲
線ＳＧ３　上の点ＥＸ　の座標を（Ｘ、Ｙ）とし、点Ｅ
Ｘ　を接線ｌ８　方向へＢΦｎ　だけ延ばしてインボリ
ュート曲線上となる点をＥＹ　（ｘ，ｙ）とする。ＢΦ
ｎ　のｘ軸方向の量をΔｘ、ｙ軸方向の量をΔｙとする
と、次の関係がある。

【００３１】　　　　　　Ｘ＝ｘ−Δｘ　　　　　　Ｙ＝ｙ−Δｙ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
……式（２１）接線ｌ８　の傾きは、式（９）と同様に
して、−１／ｔａｎΦであるから、Δｘ、Δｙは次の関
係をもつ。　　　　　　Δｘ＝ＢΦｎ　・ｓｉｎΦ　　　　　　Δ
ｙ＝−ＢΦｎ　・ｃｏｓΦ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　……式（２２）ここで、式
（１７）のｘ、ｙをＸ、ＹとしてＸで微分し、整理する
と、　　　　　　Ｘ＋ＹｄＹ／ｄＸ＝（ＡΦ−ＢΦｎ　）（
Ａ−ＢｎΦｎ−１　）ｄΦ／ｄＸこの式に式（２１）、
（２２）を代入すれば、　　　　　　（ｘ−ＢΦｎ　ｓ
ｉｎΦ）＋（ｙ＋ＢΦｎ　ｃｏｓΦ）ｄＹ／ｄＸ　　　
　　　　　＝（ＡΦ−ＢΦｎ　）（Ａ−ＢｎΦｎ−１　
）ｄΦ／ｄＸ　　……式（２３）ところで、式（２２）
のΔｘの式を式（２１）のＸの式に代入し、これをΦで
微分し、式（１１）を当てはめると、ｄＸ／ｄΦが得ら
れるから、　　　　　　ｄＸ／ｄΦ＝ｄｘ／ｄΦ−Ｂ（ｎΦｎ−１
　ｓｉｎΦ＋Φｎ　ｃｏｓΦ）　　　　　　　　　　　
　　　　　＝ＡΦｃｏｓΦ−Ｂ（ｎΦｎ−１　ｓｉｎΦ
＋Φｎ　ｃｏｓΦ）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　……式（２４）ここで
、例えばｎ＝２、Φ＝πを代入すると、式（２３）、（
２４）及び（５）から、　　　　　　ｄＹ／ｄＸ＝２Ｂ／（Ａ−Ｂπ）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　……式（２５）式（
２５）は基礎円ＣＳ　における公転角度Φ＝πのときの
接線ｌ８　の傾きを表す。ここで例えばＡ＝０．５（ｃ
ｍ）、Ｂ＝０．００１とすると、ｄＹ／ｄＸ＝０．００
４となる。一方、式（１３）によればｄｙ／ｄｘ＝０と
なる。両者の相違程度は他の公転角度、位置でも略同じ
である。

【００３２】すなわち、点ＥＸ　における法線と点Ｅ３
　における法線とのなす角度をΔΦとすると、ΔΦ≒ｔ
ａｎΔΦ≒ｄＹ／ｄＸ＝０．００４となる。そして、公
転半径Ｒを１（ｃｍ）とすると、点ＥＸ　と点Ｅ３　と
は接線方向に０．００４×１＝０．００４（ｃｍ）程度
離間し、法線方向には０．００４×０．００４＝０．０
０００１６（ｃｍ）程度離間することとなる。この法線
方向への離間距離０．００００１６（ｃｍ）は固定及び
可動渦巻体２２、３２の内外壁形成の誤差範囲内である
。したがって、係数Ｂを適正に設定することによって、
可動渦巻体３２の公転変位に対して固定渦巻体２２の内
外壁曲線ＳＧ１　、ＳＧ３　と可動渦巻体３２の内外壁
曲線ＭＧ１　、ＭＧ３　とが実質的に常に接触状態にあ
るようにすることができる。このため、この圧縮機のよ
うに内外壁を形成しても、内外壁の接触は維持され、所
定長さの固定及び可動渦巻体２２、３２が一定の圧縮効
率を維持する。

【００３３】そして、この圧縮機では、図５に示すよう
に、可動スクロール３の公転により、例えば基礎円ＣＭ
　の中心ＯＭ　が（０，Ｒ）にあれば、可動渦巻体３２
の始端部３２ａは固定渦巻体２２の始端部２２ａと接触
しており、しかる後に図８に示すように、固定スクロー
ル２との間に形成される複数の圧縮室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５にされ
、固定側板２１に設けられた吐出口６１から吐出室６へ
圧縮流体を吐出する。

【００３４】また、式（１７）で表される固定渦巻体２
２の外壁曲線ＳＧ１は次のようにも表される。　　　　　　Ｌ１　（θ）＝Ａθ−Ｂθｎ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……式（
２６）同様に、式（２０）で表される固定渦巻体２２の
内壁曲線ＳＧ３　は次のようにも表される。

【００３５】　　　　　　Ｌ２　（θ−π）＝Ａ（θ−π）−Ｂ（θ
−π）ｎ　　　　　　　……式（２７）そして、図３に
示すように固定渦巻体２２の壁厚ｔを内外壁曲線ＳＧ１
　、ＳＧ３　の基礎円ＣＭ　の接線ｌ８　方向の間隔と
すると、壁厚ｔは次の関係をもつ。　　　　　　ｔ（θ）＝Ｌ１　（θ）−Ｌ２　（θ−π
）　　　　　　　　　　　　　　……式（２８）ここで
、ｎ＝２とすると式（２８）は、　　　　　　ｔ（θ）
＝Ａπ−２Ｂθπ＋Ｂπ２　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　……式（２９）すなわち、壁厚ｔは伸開角
θの増大に伴ってリニアに減少していくことがわかる。また、ｎが３以上でも壁厚はθの増大に伴って減少して
いくことがわかる。

【００３６】したがって、この圧縮機では、内壁曲線Ｓ
Ｇ３　が内側のインボリュート曲線Ｉ３　から離れる程
度は、伸開角θの差により、外壁曲線ＳＧ１　が外側の
インボリュート曲線Ｉ１　から離れる程度より小さくな
るため、固定渦巻体２２は充分な強度の始端部２２ａか
ら終端部へ向かうほど壁厚ｔが薄くされる。そして、こ
れは可動渦巻体も同様であるから、圧縮機全体で軽量化
されることがわかる。

【００３７】さらに、本実施例の圧縮機では、固定渦巻
体２２の終端部を伸開角θ＝１１π／２程度とすれば、
固定渦巻体２２の半径を伸開角θ＝１１π／２の場合の
伸開線の長さと考えて、式（２６）より外壁曲線ＳＧ１
　の長さＬ１　（１１π／２）＝８．３３７（ｃｍ）程
度となる。一方、図６に示すインボリュート曲線Ｉ１　
の伸開線の長さＬ０　は、　　　　　　Ｌ０　（θ）＝Ａθ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
…式（３０）であるから、インボリュート曲線Ｉ１　に
より同一の伸開角θで固定渦巻体の終端部まで形成すれ
ば、Ｌ０　（１１π／２）＝８．６３５（ｃｍ）程度と
なる。

【００３８】したがって、この圧縮機では、固定及び可
動渦巻体２２、３２において、外壁曲線ＳＧ１　、ＭＧ
１　が伸開角θの増大につれて外側のインボリュート曲
線Ｉ１　から内側へ徐々に離れ、同様に内壁曲線ＳＧ３
　、ＭＧ３　も伸開角θの増大につれて内側のインボリ
ュート曲線Ｉ３　から内側へ徐々に離れ、各終端部が従
来の圧縮機と比較して中心側に近づくので、縮径により
小型化が図られることがわかる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の圧縮機で
は、固定及び可動スクロールにおいて、インボリュート
曲線より伸開角の増大に応じて減じた曲線で外壁曲線を
構成し、この外壁曲線に基づく曲線で内壁曲線を構成し
、かつ外壁曲線と内壁曲線とを外壁側及び内壁側内接円
弧を含んで接続することにより始端部を構成しているた
め、圧縮機全体の小型化を図ることができ、かつ始端部
の強度を確保して耐久性を向上させることができ、さら
に軽量化をも実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の圧縮機における固定渦巻体の一部をな
す外壁曲線及び内壁曲線を示す曲線図である。

【図２】実施例の圧縮機における固定渦巻体をなす外壁
曲線、内壁曲線及び始端部を示す曲線図である。

【図３】実施例の圧縮機における固定及び可動渦巻体を
なす外壁曲線、内壁曲線及び始端部を示す曲線図である
。

【図４】図３の一部を拡大して示す線図である。

【図５】図３の状態から可動スクロールが公転した状態
における固定及び可動渦巻体をなす外壁曲線、内壁曲線
及び始端部を示す曲線図である。

【図６】従来の圧縮機における固定渦巻体の一部をなす
外壁曲線等を示す曲線図である。

【図７】従来の圧縮機における固定渦巻体をなす外壁曲
線、内壁曲線及び始端部を示す曲線図である。

【図８】一般的な圧縮機の縦断面図である。

【符号の説明】

２…固定スクロール　　　　　　　　　　　　　　　　
３…可動スクロール５…圧縮室　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　Ｉ１　…インボリュート曲線 θ…伸開角　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ｌ３　、ｌ５　、ｌ９　…法線ＳＧ１　…外壁曲線　　　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｒ…公転半径ＣＳ　…基礎円　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　ＯＳ　…原点（中心点）ＳＧ３　…内壁曲線　　　　　　　　　　　　　　　　
　　β…伸開角Ｈ１　…外壁側内接円弧　　　　　　　
　　　　　　　Ｈ３　…内壁側内接円弧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定スクロールと、該固定スクロールに対
向して自転不能かつ公転可能に支持された可動スクロー
ルとの間に圧縮室を形成し、該圧縮室が該可動スクロー
ルの公転に基づいて容積減少するスクロール型圧縮機に
おいて、インボリュート曲線上の伸開角位置から伸開線
の方向へ伸開角の増大に応じて減じた位置の曲線を前記
固定及び可動スクロールの外壁曲線とし、該外壁曲線上
の伸開角位置における法線方向又はこれに近似する方向
へ前記可動スクロールの公転半径分だけ該伸開角位置を
移動して移動伸開角位置をとり、該移動伸開角位置の曲
線を前記インボリュート曲線の基礎円の中心点の点対称
位置に移した点対称曲線を前記固定及び可動スクロール
の内壁曲線とし、かつ前記外壁曲線上における始点側の
ある伸開角位置に所定半径の外壁側内接円弧を設け、該
伸開角位置における法線方向又はこれに近似する方向へ
公転半径分だけ前記伸開角位置を移動して移動伸開角位
置をとり、該移動伸開角位置を前記基礎円の中心点の点
対称位置に移した前記内壁曲線上の点対称位置に前記外
壁側内接円弧の半径と公転半径との和を半径とする内壁
側内接円弧を設け、該外壁側及び内壁側内接円弧とを含
んで接続することにより前記固定及び可動スクロールの
始端部を構成したことを特徴とするスクロール型圧縮機
。