JPH05223071A - スクロ−ル形流体機械、スクロ−ル部材およびその加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】旋回側と固定側で渦巻体の材質が異なった場合
でも、両者等強度にでき、かつ寸法を小型化でき、内部
漏れを低減して性能向上が図れるスクロ−ル形流体機械
の提供。 【構成】旋回側渦巻体２の旋回外側曲線２ａと旋回内側
曲線２ｂのいずれか一方側の曲線を極座標形式で式
（１）で表される代数螺線で形成し（ここで、ｒ：動
径、θ：偏角、ａ：係数、ｋ：指数）、この曲線と固定
側渦巻体５の固定外側曲線５ａと固定内側曲線５ｂのい
ずれか一方側の曲線とは１８０度前後の位相差をつけて
構成し、旋回側と固定側の渦巻壁の厚さを適宜変化させ
る。 ｒ＝ ………………………………………
…（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容積形流体機械の一種
であるスクロ−ル形流体機械に係り、特に渦巻体の曲線
を代数螺線で形成したスクロ−ル流体機械、スクロ−ル
部材およびその加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロ−ル形流体機械は、互いに
偏心して組み合わされた同一形状の渦巻体をもつ固定ス
クロ−ルと旋回スクロ−ルからなり、渦巻形状として
は、一般に渦巻ピッチ、渦巻壁の厚さが一定となるイン
ボリュ−ト曲線が用いられている。渦曲線としてインボ
リュ−ト曲線を用いる利点としては、渦巻の法線ピッチ
が一定のため単一のカッタ−で内側と外側の渦曲線が同
時に加工ができるという加工のし易さが挙げられるが、
反面、渦巻壁の厚さが一定のため最も高圧になる渦巻体
の中央部の応力が高くなり強度上問題になりやすい。す
なわち、強度上の制約から厚さが決まり、設計条件であ
る運転圧力比から渦巻体の巻数が、行程容積から渦巻体
の高さおよび渦巻ピッチ等が決まり、その他外形寸法上
の制約を受けて諸寸法が決定される。このようにして、
渦巻体の一方の形状例えば旋回スクロ−ルが決まると、
これにかみ合う固定スクロ−ルの形状は、固定内側曲線
に旋回内側曲線の内側包絡線が選ばれ決定されていた。
また、渦巻体の中央部は内部の圧力差も大きいため、流
体の内部漏れにより性能低下を生じやすいといった欠点
を有している。さらに、インボリュ−ト曲線では渦巻ピ
ッチが一定のため、容積変化率も一定で、所定の寸法内
で、最外周での密封容積（行程容積）と最内周での密封
容積との比である内部容積比を大きくしようとした場
合、渦巻の巻数を大きくすると渦巻ピッチが小さくな
り、渦巻壁厚さが一定のため旋回半径が小さくなって行
程容積も小さくなってしまうといった問題があった。

【０００３】上記問題点に対して、渦巻体の中央部付近
の渦巻壁厚さを厚くして高圧に耐えるようにした公知技
術として、米国特許３８０２８０９がある。また、渦巻
ピッチを変化させて内部容積比を変える公知技術として
は、米国特許第２３２４１６８号、特開平３−１１１０
２号に見ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】米国特許第３８０２８
０９号に開示された構造は、渦巻体の巻き始めの渦巻壁
厚さを厚くしているため強度上の問題は解決されるが、
渦巻壁の厚さが厚くなっている範囲が巻き始めの一部分
に限定されるため、渦巻体の端面を通しての流体の内部
漏れを低減する効果は小さい。また、巻き始め部以外で
は渦巻壁の厚さは一定のためインボリュ−ト曲線と同様
に所定の寸法内で行程容積と内部容積比をともに大きく
することはできなかった。

【０００５】また、米国特許第２３２４１６８号、特開
平３−１１１０２号に開示されたスクロ−ル形流体機械
の場合、渦巻ピッチを変化させて内部容積比を変える構
造が示されているが、例えば、内部容積比を大きくしよ
うとして渦巻の外周から中央にかけて渦巻ピッチを小さ
くしていった場合、渦巻壁の厚さは渦巻の中央部（巻き
始め）にいくほど薄くなり強度上の配慮がされていな
い。反対に渦巻の外周にいくほど渦巻壁の厚さは厚くな
るため行程容積は小さくなる。このように、行程容積と
内部容積比を共に大きくでき、同一の行程容積、内部容
積比の場合にインボリュ−ト曲線よりも渦巻体の小型化
が可能な渦曲線は不明だった。また、渦巻ピッチや渦巻
壁の厚さが変化する渦巻体の幾何理論、すなわち、渦曲
線や渦巻体の構成法等は明らかにされていなかった。

【０００６】本発明の第１の目的は、渦巻体の厚さが渦
巻の巻角に応じて次第に変化する渦巻体を有するスクロ
−ル流体機械を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、渦巻体の強度を確
保しながら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化
でき、流体の内部漏れを低減して性能向上が図れるスク
ロ−ル流体機械を提供することにある。

【０００８】本発明の第３の目的は、固定スクロ−ルと
旋回スクロ−ルの材質が異なるような場合でも、両者同
様の強度を確保できるスクロ−ル流体機械を提供するこ
とにある。

【０００９】本発明の第４の目的は、渦巻体の厚さが渦
巻の巻角に応じて次第に変化する渦巻体を有するスクロ
−ル部材の加工方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明のスクロ−ル形流体機械は、端板とこ
れに直立している渦巻体とで形成された２つのスクロ−
ル部材が渦巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合って
おり、一方のスクロ−ル部材が他方のスクロ−ル部材に
対して見かけ上自転しないように所定の旋回半径で公転
運動するスクロ−ル形流体機械において、両スクロ−ル
の渦巻体の基本渦曲線を、極座標形式で動径ｒ、偏角
θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとしたとき、
次の式で表される代数螺線で形成したことを特徴とする
ものである。

【００１１】

【数１】

【００１２】また、端板とこれに直立している渦巻体と
で形成された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向
けた状態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部
材が他方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しない
ように旋回半径で公転運動するスクロ−ル形流体機械に
おいて、両スクロ−ルのそれぞれの渦巻体が、一方側の
曲線は代数螺線で形成され、他方側の曲線は、他方のス
クロ−ルの渦巻体の代数螺線を前記旋回半径で円運動さ
せたときに描かれる２つの包絡線のうちの一方の包絡線
で形成されていることを特徴とするものである。

【００１３】また、端板とこれに直立している渦巻体と
で形成された旋回スクロ−ル部材およ固定スクロ−ル部
材が渦巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合ってお
り、旋回スクロ−ル部材が固定スクロ−ル部材に対して
見かけ上自転しないように旋回運動するスクロ−ル形流
体機械において、前記両スクロ−ル部材の渦巻体の外側
曲線が代数螺線で形成され、前記両スクロ−ル部材の渦
巻体の内側曲線は、旋回スクロ−ル部材は固定スクロ−
ル部材の代数螺線の外側包絡線で、固定スクロ−ル部材
は旋回スクロ−ル部材の代数螺線の外側包絡線で形成さ
れていることを特徴とするものである。

【００１４】また、端板とこれに直立している渦巻体と
で形成された旋回スクロ−ル部材およ固定スクロ−ル部
材が渦巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合ってお
り、旋回スクロ−ル部材が固定スクロ−ル部材に対して
見かけ上自転しないように旋回運動するスクロ−ル形流
体機械において、前記両スクロ−ル部材の渦巻体の内側
曲線が代数螺線で形成され、前記両スクロ−ル部材の渦
巻体の外側曲線は、旋回スクロ−ル部材は固定スクロ−
ル部材の代数螺線の内側包絡線で、固定スクロ−ル部材
は旋回スクロ−ル部材の代数螺線の内側包絡線で形成さ
れていることを特徴とするものである。

【００１５】また、前記代数螺線が、極座標形式で動径
ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとし
たとき、次の式で表される代数螺線で形成したものであ
る。

【００１６】

【数１】

【００１７】また、前記一方の代数螺線の指数ｋがｋ＜
１．０とした代数螺線であり、他方の代数螺線が前記一
方の代数螺線を１８０°前後回転して形成されたもので
ある。

【００１８】上記第２の目的を達成するために、本発明
のスクロ−ル形流体機械は、端板とこれに直立している
渦巻体とで形成された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を
内側に向けた状態で互いにかみ合っており、一方のスク
ロ−ル部材が他方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自
転しないように所定の旋回半径で公転運動するスクロ−
ル形流体機械において、両スクロ−ルの渦巻体の基本渦
曲線を、極座標形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数
ａ、代数螺線の指数ｋとしたとき、代数螺線の指数ｋを
偏角θに対応させて変化させた代数螺線で形成したこと
を特徴とするものである。

【００１９】また、それぞれに渦巻体を有する静止して
いるスクロ−ル部材と旋回するスクロ−ル部材を備えた
ものにおいて、両渦巻体の最内領域の当接点間に形成さ
れるすきま容積が両渦巻体の相対的公転運動に伴い実質
的に零になるように構成するとともに、それぞれの渦巻
体は、代数螺線を基本渦曲線として渦巻壁の厚さが渦巻
きの巻き角に応じて次第に変化する形状を有しているこ
とを特徴とするものである。

【００２０】前記代数螺線が、指数ｋをｋ＞１．０で、
かつ係数ａが定数に設定されたものであり、前記代数螺
線の指数ｋを偏角θの関数として変化させたものであ
る。

【００２１】上記第３の目的を達成するために、本発明
のスクロ−ル形流体機械は、前記一方のスクロ−ル部材
の代数螺線がその原点を中心として角度α回転されたも
のであって、他方のスクロ−ル部材の代数螺線が前記原
点を中心として角度（１８０°−α）回転されたもので
ある。

【００２２】また、前記一方のスクロ−ル部材が旋回ス
クロ−ル部材であって、旋回スクロ−ル部材の渦巻体の
厚さが他方のスクロ−ル部材の渦巻体の厚さより厚く構
成されているものである。

【００２３】また、端板とこれに直立している渦巻体と
で形成された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向
けた状態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部
材が他方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しない
ように旋回半径ｅで公転運動するスクロ−ル形流体機械
において、半径ｅ１、ｅ２が前記旋回半径ｅとｅ＝ｅ１
＋ｅ２の関係を有するものであって、両スクロ−ルのそ
れぞれの渦巻体が、外側曲線が両スクロ−ルの代数螺線
をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの内側
包絡線で形成され、内側曲線が両スクロ−ルの代数螺線
をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの外側
包絡線で形成されていることを特徴とするものである。

【００２４】上記第４の目的を達成するために、本発明
のスクロ−ル部材の加工方法は、スクロ−ル部材の渦巻
体の外側曲線および内側曲線が代数螺線あるいはその代
数螺線を旋回運動させたときの包絡線で形成されるもの
であって、前記外側曲線および内側曲線に沿ってカッタ
の中心を移動させることにより前記渦巻体の加工を行う
ことを特徴とするものである。

【００２５】

【作用】両スクロ−ルの渦巻体の基本渦曲線を、極座標
形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の
指数ｋとしたとき、代数螺線で形成しているように、基
本的な渦曲線として、代数螺線を用いているため、代数
螺線の指数ｋの値を変えるだけで簡単に渦巻のピッチを
変えることができる。指数ｋがｋ＞１．０の場合は、渦
巻の巻き角（偏角θ）が大きくなるにしたがって渦巻の
ピッチは大きくなり、反対にｋ＜１．０の場合は、渦巻
の巻き角（偏角θ）が大きくなるにしたがって渦巻のピ
ッチは小さくなる。また、スクロ−ルのそれぞれの渦巻
体が、一方側の曲線は代数螺線で形成され、他方側の曲
線は、他方のスクロ−ルの渦巻体の代数螺線を前記旋回
半径で円運動させたときに描かれる２つの包絡線のうち
の一方の包絡線で形成されているので固定側渦巻体と旋
回側渦巻体は、複数の密封容積を作るための両渦巻間の
接触が幾何学的に保証されることになる。

【００２６】また、それぞれに渦巻体を有する静止して
いるスクロ−ル部材と旋回するスクロ−ル部材を備えた
ものにおいて、両渦巻体の最内領域の当接点間に形成さ
れるすきま容積が両渦巻体の相対的公転運動に伴い実質
的に零になるように構成するとともに、それぞれの渦巻
体は、代数螺線を基本渦曲線として渦巻壁の厚さが渦巻
きの巻き角に応じて次第に変化する形状を有しているの
で、トップクリアランス小さくでき、再膨張損失を小さ
くでき、効率を向上させることができる。

【００２７】また、代数螺線の指数ｋをｋ＜１．０にす
るか、係数ａまたは指数ｋが偏角θの関数となる代数螺
線を渦巻体の基本渦曲線にすることにより渦巻壁の厚み
を適宜変化させることができる。

【００２８】前記一方のスクロ−ル部材の代数螺線がそ
の原点を中心として角度α回転されたものであって、他
方のスクロ−ル部材の代数螺線が前記原点を中心として
角度（１８０°−α）回転されたものでは、角度α回転
しているので、この角度αにより２つの渦巻壁の厚みを
変えて形成することができ、両渦巻体の材質が異なる場
合でも渦巻体の強度を確保することができる。

【００２９】また、半径ｅ１、ｅ２が前記旋回半径ｅと
ｅ＝ｅ１＋ｅ２の関係を有するものであって、両スクロ
−ルのそれぞれの渦巻体が、外側曲線が両スクロ−ルの
代数螺線をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたと
きの内側包絡線で形成され、内側曲線が両スクロ−ルの
代数螺線をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたと
きの外側包絡線で形成されているので、半径ｅ１、ｅ２
の大小関係、値を変えることにより２つの渦巻壁の厚み
を変えて形成することができ、両渦巻体の材質が異なる
場合でも渦巻体の強度を確保できる。また、インボリュ
−ト曲線よりも渦巻体寸法を小型化でき、流体の内部漏
れを低減して性能向上が図れるスクロ−ル形流体機械を
提供することができる。

【００３０】スクロ−ル部材の渦巻体の外側曲線および
内側曲線が代数螺線あるいはその代数螺線を旋回運動さ
せたときの包絡線で形成されるものであって、前記外側
曲線および内側曲線に沿ってカッタの中心を移動させる
ことにより前記渦巻体の加工を行うので、連続的に加工
することができ、歯側面など寸法精度良く効率的に加工
できる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１から図１
０により説明する。図１は本実施例のスクロ−ル形圧縮
機を適用した冷凍サイクル構成を示す図、図２は本実施
例に係るスクロ−ル形流体機械のスクロ−ル形状を示す
旋回スクロ−ルの平面図、図３は図２の縦断面図、図４
は作動原理を示す図、図５から図８は渦巻体の形成方法
の説明図、図９は渦巻体の巻き始め部形成法の説明図、
図１０はカッタの軌跡を説明する図である。

【００３２】図１に示すように、冷凍サイクルは、主と
してスクロ−ル形圧縮機３０、凝縮器３１、膨張弁３
２、蒸発器３３から構成されている。スクロ−ル形圧縮
機３０は、それぞれ同一形状の渦巻体を有し、渦巻体の
厚みが渦巻きの巻き角に応じて連続的に変化する渦巻体
によって形成された旋回スクロ−ル１と固定スクロ−ル
４、旋回スクロ−ル１を回転するクランク軸９、クラン
ク軸９を軸支するフレ−ム１５、旋回スクロ−ル１の公
転運動は許容し自転運動を防止するオルダムリング１
６、クランク軸９を駆動するモ−タ１７、吸入パイプ１
８と吐出パイプ１９から構成されている。

【００３３】このように構成されたスクロ−ル形圧縮機
においては、モ−タ１７に通電することによりクランク
軸９が回転すると、旋回スクロ−ル１はオルダムリング
１６により自転することなく公転運動し、作動原理とし
て示した図４に示されるように、両スクロ−ル１、４間
で冷媒の圧縮作用が行われる。圧縮された高温・高圧の
冷媒は矢印のごとく吐出パイプ１９から凝縮器３１に流
入し、熱交換を行って液化し、膨張弁３２で絞られて断
熱膨張して低温・低圧となり、蒸発器３３により熱交換
してガス化された後、吸入パイプ１８を経てスクロ−ル
形圧縮機３０に吸入される。

【００３４】図２および図３に示すように、旋回スクロ
−ル１は、旋回側渦巻体２と端板３とにより形成され
る。旋回側渦巻体２は旋回外側曲線２ａと旋回内側曲線
２ｂとによりなり、旋回スクロ−ル１の中心Ｏは、旋回
外側曲線２ａと旋回内側曲線２ｂの原点である。ここ
で、旋回側渦巻体は、旋回外側曲線２ａを数１で代表さ
れる代数螺線を基本渦曲線とし、代数螺線の指数ｋをｋ
＜１．０にしている。

【００３５】

【数１】

【００３６】又、固定スクロ−ル４の渦巻体５も旋回ス
クロ−ル１の渦巻体２と同様に形成されている。固定側
渦巻体５は固定外側曲線５ａと固定内側曲線５ｂからな
り、固定スクロ−ル４の中心Ｏ´は、固定外側曲線５
ａ、固定内側曲線５ｂの原点であり、固定外側曲線５ａ
を数１で表される代数螺線を原点Ｏ´を中心に１８０°
回転させて基本渦曲線とし、代数螺線の係数ａ、代数螺
線の指数ｋは旋回外側曲線２ａと同じ値にしている。

【００３７】圧縮作用は以下のように行われる。固定側
渦巻体５を静止し、旋回側渦巻体２を固定スクロ−ル中
心Ｏ´の周りに自転することなしに旋回半径ｅ（＝ＯＯ
´）で公転運動させることにより、図４に示すように旋
回側渦巻体２と固定側渦巻体５の間に形成された複数の
三日月状の密閉した作動室６、６が形成される。作動室
６、６の容積は、図４に示すように固定スクロ−ル４の
外周側に設けられた吸入ポ−トから流体の吸込みが終了
した状態(１)から、９０゜、１８０゜、２７０゜と公転
が進むにしたがって、(２)、(３)、(４)とその容積を縮
小し、流体の圧縮作用が行われる。そして、圧縮された
流体は最後に吐出ポ−ト７から吐き出される。

【００３８】旋回側渦巻体２、固定側渦巻体５をこのよ
うに構成することにより、渦巻体の渦巻壁の厚さｔは渦
巻き始めから巻終わりにかけて連続的に変化させること
ができ、内部の流体の圧力が最も高圧になる渦巻体の中
央部が厚く、低圧になる巻終わり部では薄く形成でき、
渦巻体の渦巻壁の各部が作用する圧力に見合って一様な
強度となる。渦巻壁の厚さが一定なインボリュ−ト曲線
等に比べ渦巻体の容積を減らすことができ、材料費の低
減、軽量化が可能となる。また、渦巻の巻き始めから一
巻きほどの範囲は渦巻壁の厚さは比較的厚く構成され、
流体の内部漏れを低減することができる。

【００３９】次に、本実施例における旋回側渦巻体２と
固定側渦巻体５の構成法を図５、図６、図７、図８を用
いて説明する。ここでは、渦巻体の外側曲線を基本渦曲
線にとった場合を例に挙げて説明する。

【００４０】図５、図６はそれぞれ旋回側と固定側の基
本渦曲線と、この基本渦曲線を旋回半径ｅで円運動させ
たときに描く円軌跡の包絡線を示し、図７、図８はそれ
ぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成を示す。実線１０は
旋回側の基本渦曲線で、数１で表される代数螺線であ
る。破線１１と１２は基本渦曲線１０の包絡線で、１１
が外側包絡線、１２が内側包絡線である。また、実線２
０で示す固定側の基本渦曲線２０は、旋回側の基本渦曲
線１０を原点Ｏの周りに１８０゜回転させたものであ
る。破線２１と２２は基本渦曲線２０の包絡線で、２１
が外側包絡線、２２が内側包絡線である。ここで、渦巻
体の外側曲線が基本渦曲線とするため、旋回外側曲線２
ａは実線１０が選ばれ、固定外側曲線５ａは実線２０が
選ばれる。渦巻体の内側曲線は、複数の密封容積を作る
ための両渦巻間の接触が幾何学的に保証されるように、
次のように決められる。旋回内側曲線２ｂは固定外側曲
線５ａと接触するため固定側の基本渦曲線２０の外側包
絡線２１が選ばれ、固定内側曲線５ｂは旋回外側曲線２
ａと接触するため固定側の基本渦曲線１０の外側包絡線
１１が選ばれる。以上、渦巻壁の厚さが渦巻の巻き角に
応じて連続的に変化する渦巻体の基本的な渦曲線構成法
を説明したが、このままでは、渦巻体の巻き始めで内側
曲線と外側曲線が一致してしない。巻き始め部の構成
は、旋回側渦巻体２を固定側渦巻体５の周りに旋回半径
ｅで公転運動させたときに両渦巻体が干渉しないという
条件を満足する必要がある。そこで、この巻き始め部の
構成の一例を図９により説明する。図９において、点Ａ
は旋回外側曲線２ａの開始位置、点Ｂは旋回内側曲線２
ｂの開始位置を表す。ここで点Ａの位置は、旋回側渦巻
体２を固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅで公転運動さ
せたときに両渦巻体が干渉しないという条件から、旋回
外側曲線２ａ上で原点Ｏから旋回半径ｅの半分の距離に
決められる。この点Ａが、図５から図８において、固定
側の基本渦曲線２０の外側包絡線２１にあたる旋回内側
曲線２ｂ上では点Ｂに相当しており、点Ａを通る旋回半
径ｅを半径とする円弧は点Ｂで旋回内側曲線２ｂとなめ
らかに接続することになる。なお、固定側渦巻対の巻き
始め部形状も前記旋回側と同様に形成される。

【００４１】次に、このような渦巻体の製造方法を説明
する。図１０は、旋回側渦巻体を形成するときのカッタ
−の軌跡を示す。例えば旋回半径ｅを半径とするカッタ
−（エンドミル等）を用い、固定側渦巻体５の外側曲線
５ａ及び内側曲線５ｂに沿ってカッタ−の中心座標を移
動させることにより、連続的に旋回側渦巻体２が加工さ
れるようになり、渦巻体の寸法精度を向上して効率的に
加工することができる。固定側渦巻体５を加工する場合
は、反対に、旋回側渦巻体２の渦曲線に沿ってカッタ−
中心を移動させることにより同様に加工される。

【００４２】以上、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線とし
たときの渦巻体の形成法を説明したが、次に、渦巻体の
内側曲線を基本渦曲線としたときの渦巻体の形成法につ
いて説明する。図１１、図１２はそれぞれ旋回側と固定
側の渦曲線を示す。この場合は、渦巻体の内側曲線が基
本渦曲線のため、旋回内側曲線２ｂは図５における実線
１０が選ばれ、固定内側曲線５ｂは図６における実線２
０が選ばれる。渦巻体の外側曲線は次のように決められ
る。旋回外側曲線２ａは固定内側曲線５ｂと接触するた
め図５における固定側の基本渦曲線２０の内側包絡線２
２を選び、固定外側曲線５ａは旋回内側曲線２ｂと接触
するため図５における固定側の基本渦曲線１０の内側包
絡線１２が選ぶことにより、複数の密封容積を作るため
の両渦巻間の接触が幾何学的に保証されることになる。
また、この時渦巻体の巻き始め部は、前述した渦巻体の
外側曲線を基本渦曲線とした場合（図９）と異なり図１
３のように形成される。図１３において、点Ａは旋回側
渦巻体２を形成する旋回外側曲線２ａの開始位置、点Ｂ
は旋回内側曲線２ｂの開始位置を表す。点Ａと点Ｂの位
置は、原点Ｏを中心に旋回半径ｅの半分を半径とする円
を描き、この円周上の一点Ｃをとおり旋回外側曲線２ａ
と旋回内側線２ｂとをなめらかに結ぶ直線で接続するこ
とによって決められる。このとき、点Ｃは点Ａと点Ｂを
結ぶ直線の中間点となる。以上述べたことは、旋回側渦
巻体の巻き始め部の形状を説明したが、固定側渦巻体も
旋回側と同様に形成される。

【００４３】以上、渦巻壁の厚さが渦巻の巻き角に応じ
て連続的に変化する渦巻体の形成法を説明したが、さら
に、本実施例の渦巻体では、トップクリアランス容積が
零になり、トップクリアランス内流体の再膨張に伴う損
失がないという従来のインボリュ−ト曲線にはない優れ
た特長を有している。図１４は、図４で示した本実施例
のスクロ−ル形圧縮機の作動原理図において、渦巻体中
央部のかみ合い状態を説明する要部拡大図である。図に
１４に示すように、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の
最も内側の接触点８、８´で形成される最内室６ａは、
図から明らかなように、本実施例では旋回側渦巻体２が
固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅ（＝ＯＯ´）で、相
対的に公転運動を行うと、図１４の（１）、（２）、
（３）、（４）の順に接触点８、８´で形成される最内
室６ａの容積が減少し、従来存在していたトップクリア
ランス容積は零になる。このため、圧縮された流体は無
駄な再膨張を起こすことなく吐出ポ−ト（図示せず）か
らすべて外部に吐き出されることになる。なお、図１４
では省略したが、実際には最内室６ａと通じる位置に吐
出ポ−トを形成する必要があるため、この吐出ポ−ト部
の容積はトップクリアランス容積になるが、従来のもの
に比べてこの量は非常に小さく実質的に零とみなすこと
ができる。ここでは、渦巻体の巻き始め部形成が図９で
示したものについて説明したが、図１３で示した巻き始
め部形成のものも、説明は省略するが同様にトップクリ
アランス容積は零になる。

【００４４】このように形成されたスクロ−ル圧縮機を
冷凍サイクルあるいは冷房専用のサイクルに適用してい
るので、渦巻体間の流体の内部漏れが低減でき、トップ
クリアランス容積も零になるため圧縮機の効率が大幅に
向上する。これより、エネルギ効率に優れ、信頼性の高
い冷凍・空調システムが得られる。

【００４５】次に本発明の第２の実施例を図１５から図
１８により説明する。第１の実施例では、渦巻体の基本
渦曲線を数１で表される代数螺線とし、代数螺線の指数
ｋをｋ＜１．０にし、代数螺線の係数ａも任意の定数と
した場合を示したが、さらに、数１で表される代数螺線
の係数ａあるいは代数螺線の指数ｋが、偏角θの関数と
なるような基本渦曲線にすることにより渦巻壁の厚みを
適宜変化させることができ、渦巻体の強度を確保しなが
ら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化できる。
この場合、代数螺線の指数ｋはｋ＜１．０の範囲に限定
されなくなる。この実施例を図１５、図１６を参照しな
がら説明する。

【００４６】図１５および図１６は、渦巻体の基本渦曲
線を数１で表される代数螺線とし、代数螺線の指数ｋを
ｋ＞１．０の定数にし、代数螺線の係数ａも定数とした
場合のスクロ−ル形状を示し、図１５は旋回スクロ−
ル、図１６は圧縮機として用いた場合の吸い込み終了
（圧縮開始）時の渦巻体の構成を示す。図１７および図
１８は、図１５および図１６と同様、代数螺線の指数ｋ
をｋ＞１．０にし、代数螺線の係数ａも図１４および図
１５と同じ定数値だが、指数ｋが偏角θの関数で表され
る代数螺線を基本渦曲線にした場合のスクロ−ル形状を
示している。具体的には指数ｋは偏角θの一次関数で、
巻き始めから巻き終わりにかけて直線的にｋの値が減少
するようになっている。図１４および図１５を比較して
見ると明らかなように、代数螺線の指数ｋをｋ＞１．０
の定数とした図１５および図１６では、渦巻壁の厚さは
渦巻の中央部（巻き始め）にいくほど薄くなり強度上問
題になりやすいが圧力差が小さい場合に適用できる。反
対に渦巻の外周に至るほど渦巻壁の厚さは厚くなるため
外形を一定にした場合最外周の作動室６、６の容積（行
程容積）は小さくなる。これに対し、代数螺線の指数ｋ
を渦巻の巻き角によって変化させた図１７および図１８
では、指数ｋはｋ＞１．０だが、巻き始め部の渦巻壁の
厚さは強度が問題にならない程度に確保され、渦巻の外
周では代数螺線の指数ｋがｋ＜１．０の場合と同様に巻
き終わり部にいくほど渦巻壁の厚さは薄くなって行程容
積は増加している。詳しい数値解析を行った結果、外形
（渦巻の径と高さ）を一定とすると、図１５および図１
６に示す渦巻体は図１７および図１８に示す渦巻体に比
べ行程容積が約３割増加し、内部容積比も全社の２．７
１から後者の２．８０と大きくなっていることがわかっ
た。従って、行程容積と内部容積比を一定にした場合に
は、渦巻体を小型化できることになる。ここでは、指数
ｋが偏角θの一次関数で変化する場合を示したが、偏角
θの二次、三次関数あるいは対数関数で与えてもよい。
あるいは、指数ｋを常数とし、代数螺線の係数ａを偏角
θの関数で変化するようにしても同様に渦巻壁の厚みを
適宜変化させることができ、渦巻体の強度を確保しなが
ら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化でき、流
体の内部漏れを低減して性能向上となるスクロ−ル形圧
縮機を得ることができる。

【００４７】本発明の第３の実施例を図１９から図３０
により説明する。図１９はスクロ−ルを組み合わせた状
態を示す平面図、図２０は作動原理を説明する図、図２
１から図２４はスクロ−ル形状の形成方法を説明する
図、図２５は旋回スクロ−ルの巻き始め部の構成を示す
平面図、図２６は固定スクロ−ルの巻き始め部の構成を
示す平面図、図２７から図２９は角度αを設けた場合の
スクロ−ルの形状変化を示す平面図、図３０は渦巻体中
央部のかみ合い状態を示す平面図、図３１は渦巻体中央
部のかみ合い状態を示す平面図である。

【００４８】本実施例のスクロ−ル形状は第１の実施例
に示すスクロ−ル形状と同様に形成されるが、本実施例
では、旋回スクロ−ルと固定スクロ−ルとは材質が異な
るように形成されており、例えば、旋回スクロ−ルはア
ルミ合金等の軽量・低強度材料、固定スクロ−ルは、旋
回スクロ−ルよりも強度の高い通常の鉄系材料で構成さ
れている。本実施例のように、低強度材料からなる旋回
側渦巻体２は、より強度の高い固定側渦巻体５に比べて
全体的に渦巻壁の厚さが厚く構成され、両者ほぼ等しい
強度となるように設定されるが、旋回スクロ−ルおよび
固定スクロ−ルの渦巻体の外側曲線と内側曲線、渦巻曲
線の原点Ｏ、Ｏ´および代数螺線の指数ｋは第１の実施
例と同様に設定されている。

【００４９】しかし、旋回側渦巻体２の構成は、旋回外
側曲線２ａを数１で表される代数螺線を渦巻壁の厚さを
より厚くするために、後述するように原点Ｏを中心に角
度αだけ回転させて基本渦曲線としている。これより、
旋回側渦巻体２及び固定側渦巻体５の渦巻壁の厚みはと
もに渦巻の巻き始めから巻き終わりにかけて連続的に変
化しており、内部の流体の圧力が最も高圧になる渦巻体
の中央部が厚く、低圧になる巻き終わり部では薄くなっ
ており、渦巻壁の厚さが一定なインボリュ−ト曲線等に
比べ渦巻体の容積を減らすことができ、材料費の低減、
軽量化が可能となるとともに、渦巻の巻き始めから一巻
きほどの範囲は渦巻壁の厚さは比較的厚く構成され、流
体の内部漏れを低減することができる。また、低強度材
料からなる旋回側渦巻体２は、より強度の高い固定側渦
巻体５に比べて全体的に渦巻壁の厚さが厚く構成され、
両者ほぼ等しい強度となる。

【００５０】作動原理は、第１の実施例と同様図２０に
示すように、固定側渦巻体５を静止し、旋回側渦巻体２
を固定スクロ−ル中心Ｏ´の周りに自転することなしに
旋回半径ｅ（＝ＯＯ´）で公転運動させることにより、
２つの渦巻体２、５間に複数の三日月状の密閉した空
間、作動室６、６が形成され、作動室６、６の容積が、
流体の吸込みが終了した状態(１)から、９０゜、１８０
゜、２７０゜と公転が進むにしたがって、(２)、(３)、
(４)とその容積を縮小し、流体の圧縮作用が行われる次
に、本実施例における旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５
の形成法を渦巻体の外側曲線を基本渦曲線にとった場合
を例に挙げて詳述する。図２１、図２２はそれぞれ旋回
側と固定側の基本渦曲線と、この基本渦曲線を旋回半径
ｅで円運動させたときに描く円軌跡の包絡線を示し、図
２３、図２４はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成
を示す。実線１０は旋回側の基本渦曲線で、数１で表さ
れる代数螺線を原点Ｏを中心として角度αだけ回転した
ものである。破線１１と１２は基本渦曲線１０の包絡線
で、１１が外側包絡線、１２が内側包絡線である。ま
た、実線２０は固定側の基本渦曲線で、この曲線は旋回
側の基本渦曲線１０を原点Ｏの周りに（１８０−α）゜
回転させたものである。破線２１と２２は基本渦曲線２
０の包絡線で、２１が外側包絡線、２２が内側包絡線で
ある。第１の実施例と同様に、渦巻体の外側曲線が基本
渦曲線のため、旋回外側曲線２ａは実線１０が選ばれ、
固定外側曲線５ａは実線２０が選ばれ、渦巻体の内側曲
線は、複数の密封容積を作るための両渦巻間の接触が幾
何学的に保証されるように、次のように決められる。
又、旋回内側曲線２ｂは固定外側曲線５ａと接触するた
め固定側の基本渦曲線２０の外側包絡線２１が選ばれ、
固定内側曲線５ｂは旋回外側曲線２ａと接触するため固
定側の基本渦曲線１０の外側包絡線１１が選ばれる。

【００５１】ここで、一点鎖線で示した旋回外側曲線２
ａ′及び固定内側曲線５ｂ′は角度αが０°の場合であ
り、第１の実施例に相当する場合であるが、本実施例の
場合は、旋回側の基本渦曲線１０と固定側の基本渦曲線
２０とは同一形状で位相が（１８０−α）°ずれている
ため、位相差がちょうど１８０°となる第１の実施例に
示したスクロ−ル形状と異なり、固定側と旋回側で渦巻
壁の厚みを変化することができる。又、渦巻体の巻き始
めで内側曲線と外側曲線が一致してしないため、この巻
き始め部は第１の実施例と同様に、一例として図２５、
図２６に示したように決められる。図２５は、旋回側渦
巻体２において基本渦曲線である旋回外側曲線２ａを回
転（角度α）させたときの巻き始め部の構成を示し、図
２６は、この旋回側渦巻体２にかみ合う固定側渦巻体５
の巻き始め部の構成を示す。図中の渦曲線において、実
線が回転しない場合（α＝０°）、破線は実線の旋回外
側曲線２ａを原点Ｏを中心として時計方向（以下、正方
向とする）にα°回転した場合で、一点鎖線は反時計方
向（以下、負方向とする）に−α°回転した場合であ
る。このように、数１で表される代数螺線からなる旋回
外側曲線２ａ（実線）をα°回転させることにより旋回
側渦巻体２の渦巻壁の厚さは厚くなり、固定側渦巻体５
の渦巻壁の厚さは薄くなる。又、逆に−α°回転した場
合には旋回側渦巻体２の渦巻壁の厚さは薄くなり、固定
側渦巻体５の渦巻壁の厚さは厚くなる。

【００５２】巻き始め部の構成は、旋回側渦巻体２を固
定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅで公転運動させたとき
に両渦巻体が干渉しないという条件を満足する必要があ
るが、本実施例では、単一の円弧により内側曲線と外側
曲線とを接続する方法を説明する。図２５に示す旋回側
渦巻体２では、旋回外側曲線２ａ上で原点Ｏから旋回半
径ｅの半分の距離にある点Ａを通る旋回半径ｅを半径と
する円弧により、旋回内側曲線２ｂと旋回外側曲線２ａ
はなめらかに接続される。図２６に示す固定側渦巻体５
では、固定外側曲線５ａ上で原点Ｏ′から旋回半径ｅの
半分の距離にある点Ｂを通る旋回半径ｅを半径とする円
弧により固定内側曲線５ｂと固定外側曲線５ａはなめら
かに接続される。なお、このときの円弧の中心位置は回
転の角度αによって変化し、この座標は図２２における
点Ａ、Ａ′、Ａ″にそれぞれ相当している。

【００５３】回転角度αの変化によるスクロ−ル形状の
変化を示す図２７から図２９に示したことから分かるよ
うに、角度αの値により旋回側渦巻体２と固定側渦巻体
５の渦巻壁の厚みが変化し、図２８、図２９から、角度
αが同一数値で方向（回転方向に相当）が異なる場合
は、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の形状がちょうど
入れ替わっていることがわかる。また、行程容積は、吸
入終了時の作動室６の面積を比較してもわかるように、
図２７に示したα＝０°の回転しない場合と同じ面積で
あり、使用材質に応じて固定側と旋回側で渦巻壁の厚さ
を適宜変化させることができるとともに、第１の実施例
と同様にインボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化でき
る効果がある。なお、ここでは旋回側渦巻体２の外側曲
線を回転させた例を挙げたが固定側渦巻体５の方を回転
させても同様の構成が実現できる。

【００５４】なお、本実施例における渦巻体の創成法も
第１の実施例で述べたものと同様である。また、渦巻体
中央部のかみあい状態を拡大して示した図３０に示すよ
うに、本実施例の渦巻体においても第１の実施例と同様
にトップクリアランス容積が零になり、トップクリアラ
ンス内流体の再膨張に伴う損失がないという優れた特長
を有している。すなわち、図３０において、旋回側渦巻
体２と固定側渦巻体５の最も内側の接触点８、８´で形
成される最内室６ａは、図３０から明らかなように、旋
回側渦巻体２が固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅ（＝
ＯＯ´）で、相対的に公転運動を行うと、図３０に示す
（１）、（２）、（３）、（４）の順に、接触点８、８
´で形成される最内室６ａの容積が減少し、トップクリ
アランス容積は零になる。このため、圧縮された流体は
無駄な再膨張を引き起こすことなく吐出ポ−ト（図示せ
ず）からすべて外部に吐き出されることになる。なお、
図２４では省略したが、実際には最内室６ａと通じる位
置に吐出ポ−トを形成する必要があるので、この吐出ポ
−ト部の容積はトップクリアランス容積になるが、この
容積は行程容積に比べて小さく実質的に零とみなすこと
ができる。

【００５５】以上のように、本実施例では、渦巻体の巻
き始め部構成が図２５、図２６で示したものについての
み説明したが、後述するこれ以外の巻き始め部構成で
も、同様にトップクリアランス容積を零とすることが可
能である。

【００５６】以上は、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線と
したときの渦巻壁厚さの異なる渦巻体の構成法を説明し
たが、渦巻体の内側曲線を基本渦曲線としたときも、基
本渦曲線である旋回側渦巻体２の旋回内側曲線２ｂと固
定側渦巻体５の固定内側曲線５ｂを位相差が１８０°前
後になるように旋回内側曲線２ｂあるいは固定内側曲線
５ｂを適宜角度αを変化させることにより同様に構成さ
れる。一例として図２６に数１で表される代数螺線を原
点Ｏを中心にα＝−３０°回転させて旋回内側曲線２ｂ
（旋回側渦巻体２の基本渦曲線）とし、固定内側曲線５
ｂ（固定側渦巻体の基本渦曲線）は旋回内側曲線２ｂと
位相差が（１８０−α）°のときのスクロ−ル形状を示
す。内側曲線が基本渦曲線の場合は、図３１に示した外
側曲線が基本渦曲線の場合と回転（角度α）の影響が逆
に表われ、α＝−３０°で、図２８のα＝３０°の場合
と同様に旋回側渦巻体２の渦巻壁厚さは厚く、固定側渦
巻体５の渦巻壁厚さは薄く構成される。このように構成
することにより、渦巻体の材質が異なった場合でも、渦
巻体の各部を作用する圧力に対して同様な強度にでき、
小型化により軸受荷重が低減されるため圧縮機の信頼性
が大幅に向上する。

【００５７】本発明の第４の実施例を図３２から図３５
により説明する。第３の実施例で述べた構成は、旋回側
渦巻体２と固定側渦巻体５の各々の基本渦曲線は回転は
しているものの基本的には同一の数式で表され、数１で
表される代数螺線を基本とし、代数螺線の指数ｋをｋ＜
１．０にし、代数螺線の係数ａも任意の定数に設定した
場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、以下、本実施例で示すように、例えば、数１で表さ
れる代数螺線の係数ａあるいは代数螺線の指数ｋが、偏
角θの関数となるようにしても渦巻壁の厚みを適宜変化
させることができ、渦巻体の強度を確保しながら、イン
ボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化できる。この場
合、代数螺線の指数ｋはｋ＜１．０の範囲に限定されな
くなる。さらに、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の各
々の基本渦曲線を異なる曲線で構成してもよい。

【００５８】図３２に示すように、渦巻体の外側曲線を
基本渦曲線とし、旋回側渦巻体２の外側曲線２ａと固定
側渦巻体５の外側曲線５ａは、数１で表される代数螺線
で代数螺線の指数ｋ、代数螺線の係数ａを両者各々異な
る数値で構成している。この場合は、渦曲線を回転させ
る必要はなく、異なる２つの基本渦曲線を適宜選定する
ことにより図１９で示した渦巻体と同様の効果を奏する
渦巻体を構成することができる。図２５、図２６では、
渦巻体の外側曲線を基本渦曲線に採ったときの、単一の
円弧を接続曲線とする巻き始め部構成を説明したが、本
発明の巻き始め部構成はこれに限定されるものではなく
これ以外にも種々の構成が考えられる。図３３、図３
４、図３５によりこのように構成された渦巻体の巻き始
め部の他の構成を説明する。図３３、図３４は、渦巻体
の外側曲線を基本渦曲線に採った場合、図３５は、図３
１に示したように渦巻体の内側曲線を基本渦曲線に採っ
た場合を示している。図３３から図３５の各図では、旋
回側渦巻体２と固定側渦巻体５を、ともに同一のｘ−ｙ
座標軸で表している。図３３は、巻き始め部の接続曲線
を２つの円弧で構成した場合で、破線が図２５、図２６
に示した単一円弧の場合である。旋回側渦巻体２は、ｒ
１とｒ２の２つの円弧により外側曲線２ａと内側曲線２
ｂが接続され、固定側渦巻体５は、ｒ３とｒ４の２つの
円弧により外側曲線５ａと内側曲線５ｂが接続されてい
る。円弧同士の接続点Ａ、Ｂは原点Ｏ（あるいはＯ´）
より旋回半径ｅの半分を半径とする円に接しており、円
弧ｒ１とｒ４、円弧ｒ２とｒ３の中心座標は同じであ
る。図３４は、図３３と異なり、円弧と直線によって巻
き始め部を構成している。円弧半径ｒは旋回側と固定側
が同じ（すなわちｒ＝ｅ）で、円弧に接続する直線は、
図３３と同様に、原点Ｏ（あるいはＯ´）より旋回半径
ｅの半分を半径とする円に点Ａ、Ｂで接するようになっ
ている。図３５は、図３１に示した渦巻体の内側曲線を
基本渦曲線に採った場合の巻き始め部構成で、内側曲線
２ｂ、５ｂと外側曲線２ａ、５ａは各々直線で接続され
ている。この場合、直線は旋回半径ｅの半分を半径とす
る円に点Ａ、Ｂで接するが、この円の中心Ｃは、原点Ｏ
（あるいはＯ´）上にない。

【００５９】以上述べたことから分かるように、渦巻体
の巻き始め部を構成する内側曲線と外側曲線とを結ぶ接
続線の必要条件は次の通りである。少なくとも内側曲線
に内接し、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５を同一座標
軸で表したときに、旋回半径ｅの半分を半径とする円が
これらの接続線間に内接するような任意の曲線（直線、
円弧も含む）からなる。このような巻き始め部構成によ
り、説明は省略するが図２５と同様にトップクリアラン
ス容積は零になる。

【００６０】本発明の第５の実施例を図３６から図４３
により説明する。図３６は、本実施例の渦巻体構成法を
説明する平面図であり、巻き始め部において渦巻体の内
側曲線と外側曲線がほぼ接続するため、前記したような
接続曲線がほとんど不要となり、構成が簡便化されるも
のである。図３６、図３７はそれぞれ旋回側と固定側の
基本渦曲線と、この基本渦曲線を旋回半径ｅの半分の半
径で円運動させたときに描く円軌跡の包絡線を示し、図
３８、図３９はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成
を示す。実線１０は旋回側の基本渦曲線で、数１で表さ
れる代数螺線を原点Ｏを中心として角度αだけ回転した
ものである。破線１３と１４は基本渦曲線１０の包絡線
で、１３が外側包絡線、１４が内側包絡線である。ま
た、実線２０は固定側の基本渦曲線で、この曲線は旋回
側の基本渦曲線１０を原点Ｏの周りに（１８０−α）°
回転させたものである。破線２３と２４はこの基本渦曲
線２０の包絡線で、２３が外側包絡線、２４が内側包絡
線である。ここで、渦巻体は複数の密封容積を作るため
の両渦巻間の接触が幾何学的に保証されるように、以下
のように構成される。旋回外側曲線２ａは旋回側の基本
渦曲線１０の内側包絡線１４が選ばれ、固定外側曲線５
ａは固定側の基本渦曲線２０の内側包絡線２４が選ばれ
る。渦巻体の内側曲線は、旋回内側曲線２ｂは固定外側
曲線５ａと接触するため、固定側の基本渦曲線２０の外
側包絡線２３が選ばれ、固定内側曲線５ｂは旋回外側曲
線２ａと接触するため旋回側の基本渦曲線１０の外側包
絡線１３が選ばれる。このように、旋回側の基本渦曲線
１０と固定側の基本渦曲線２０とは同一形状で位相を
（１８０−α）°ずらして構成しているため、旋回側と
固定側で渦巻壁の厚みを変化することができるととも
に、各渦巻体を構成する内側曲線と外側曲線が巻き始め
部でほぼ接続するため、両者間の接続曲線はほとんど不
要となり、構成を簡便化できる。以上のように構成する
ことで、基本渦曲線としては、前記した図２５に示した
場合と同様に種々の曲線を適用することができる。な
お、、角度αが０°の場合は旋回側と固定側の渦巻体は
同一形状になる。

【００６１】図４０から図４３は、図３６から図３９で
示した渦曲線構成法における、基本渦曲線の回転（角度
α）によるスクロ−ル形状変化図と渦巻体中央部のかみ
あい状態を示す図（α＝３０°の場合）である。この図
から分かるように、図２７から図３０で示したのと同様
に、角度αの値により、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体
５の渦巻壁の厚みを変化することができるとともに、各
渦巻体の巻き始め部がなめらかな曲線で構成され、トッ
プクリアランス容積も零にできる。

【００６２】本発明の第６の実施例を図４４から図４７
により説明する。図４４から図４７は、渦巻体構成法を
説明する平面図で、図３６から図３９に示す実施例と同
様に巻き始め部において渦巻体の内側曲線と外側曲線が
なめらかに接続し、構成が簡便化できるものである。本
実施例では、スクロ−ル圧縮機の旋回半径をｅとしたと
き、ｅ＝ｅ１＋ｅ２を満足する２つの半径ｅ１とｅ２を
決め、これらの値を適宜選定することにより旋回側渦巻
体２と固定側渦巻体５の渦巻壁の厚みを変化することが
できるものである。図４４、図４５は旋回側と固定側の
基本渦曲線と、この基本渦曲線を半径ｅ１と半径ｅ２で
円運動させたときに描く円軌跡の包絡線を示し、図４
６、図４７はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成を
示す。実線１０は旋回側の基本渦曲線で、数１で表され
る代数螺線である。破線３４は基本渦曲線１０を半径ｅ
１で円運動させたときの外側包絡線、破線３５は基本渦
曲線１０を半径ｅ２で円運動させたときの内側包絡線で
ある。また、実線２０は固定側の基本渦曲線で、この曲
線は旋回側の基本渦曲線１０を原点Ｏの周りに１８０°
回転させたものである。破線３６はこの基本渦曲線２０
を半径ｅ２で円運動させたときの外側包絡線、破線３７
は基本渦曲線２０を半径ｅ１で円運動させたときの内側
包絡線である。ここで、渦巻体は複数の密封容積を作る
ための両渦巻間の接触が幾何学的に保証されるように、
以下のように構成される。旋回外側曲線２ａは旋回側の
基本渦曲線１０の内側包絡線３５が選ばれ、固定外側曲
線５ａは固定側の基本渦曲線２０の内側包絡線３７が選
ばれる。渦巻体の内側曲線は、旋回内側曲線２ｂは固定
外側曲線５ａ（３７）と接触するため、内側包絡線３７
と旋回半径ｅの距離だけ隔たった固定側の基本渦曲線２
０の外側包絡線３６が選ばれ、同様に、固定内側曲線５
ｂは旋回外側曲線２ａ（３５）と接触するため、内側包
絡線３５と旋回半径ｅの距離だけ隔たった旋回側の基本
渦曲線１０の外側包絡線３４が選ばれる。このように、
基本渦曲線１０と基本渦曲線２０で各々ｅ１、ｅ２の２
つの異なる半径の包絡線を考え、ｅ１＞ｅ２とすること
により、渦巻きの巻き角によって渦巻壁の厚さが次第に
変化するとともに、旋回側渦巻体２は固定側渦巻体５に
比べて全体的に渦巻壁の厚さを厚く構成することができ
る。ｅ１＜ｅ２の場合は、反対に固定側渦巻体５の方が
旋回側渦巻体２よりも渦巻壁の厚さを厚く構成すること
ができる。

【００６３】以上スクロ−ル形流体機械として圧縮機を
例に挙げて、渦巻壁の厚さが渦巻の巻き角に応じて連続
的に変化し、かつ、固定側と旋回側で渦巻壁の厚みが異
なる渦巻体のもう一つの基本的な渦曲線構成法を述べた
が、本発明はこれ以外に膨張機、ポンプにも適用するこ
とができる。また、本発明ではスクロ−ルの運動形態と
して、一方のスクロ−ルが固定しもう一方のスクロ−ル
が任意の旋回半径で自転せずに公転運動を行う形式とし
たが、相対的に上記の運動と等価な運動形態となる両回
転式のスクロ−ル形流体機械にも適用することができ
る。また、渦巻体の基本渦曲線として数１で表される代
数螺線を用いたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、本発明で明らかにした渦巻体の構成法は、渦巻き
の曲率が連続的に変化するなめらかな任意の渦曲線に適
用することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
代数螺線を基本渦曲線に用いることにより、渦巻体の巻
始め部の強度を確保しながら渦巻体を小型化できるた
め、軸受荷重も小さくなり、信頼性の高いスクロ−ル流
体機械を提供できる。また、渦巻壁の厚みを次第に変化
させることができるため、渦巻体間の流体の内部漏れが
低減され、トップクリアランス容積も小さく、あるいは
零にできるためスクロ−ル流体機械の効率を向上するこ
とができる。また、このスクロ−ル流体機械を搭載する
ことにより、エネルギ効率に優れ、信頼性の高い空調設
備を提供できる。

【００６５】また、渦巻体の材質が旋回側と固定側で異
なる場合でも、各々強度的に必要な渦巻壁の厚さを保ち
ながら、渦巻きの巻き角に応じて渦巻壁の厚さが連続的
に変化する渦巻体の構成法を明らかにするとともに、代
数螺線を基本渦曲線に用いることにより、渦巻体の巻き
始め部の強度を確保しながら、インボリュ−ト曲線より
も渦巻体を小型化することができる。

【００６６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すスクロ−ル圧縮機
を搭載した空調設備の構成図である。

【図２】本実施例の旋回スクロ−ルの構成図である。

【図３】図１の横断面図である。

【図４】本実施例のスクロ−ル圧縮機の作動原理を示す
平面図である。

【図５】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する
図である。

【図６】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する
図である。

【図７】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する
図である。

【図８】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する
図である。

【図９】本実施例のスクロ−ルの巻始め部の形成を説明
する図である。

【図１０】本実施例のスクロ−ル形状を加工するカッタ
の軌跡を示す図である。

【図１１】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明す
る図である。

【図１２】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明す
る図である。

【図１３】本実施例のスクロ−ルの巻始め部の形成を説
明する図である。

【図１４】本実施例の渦巻体中央部のかみ合い状態を示
す要部拡大図である。

【図１５】本発明の第２の実施例を示すスクロ−ル形状
の平面図である。

【図１６】本実施例を示すスクロ−ル形状の平面図であ
る。

【図１７】本実施例を示すスクロ−ル形状の平面図であ
る。

【図１８】本実施例を示すスクロ−ル形状の平面図であ
る。

【図１９】本発明の第３の実施例を示すスクロ−ル形状
の平面図である。

【図２０】スクロ−ル圧縮機の作動原理を説明する図で
ある。

【図２１】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明す
る図である。

【図２２】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明す
る図である。

【図２３】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明す
る図である。

【図２４】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明す
る図である。

【図２５】本実施例の旋回スクロ−ルの巻き始め部の構
成を示す平面図である。

【図２６】本実施例の固定スクロ−ルの巻き始め部の構
成を示す平面図である。

【図２７】角度αを設けた場合のスクロ−ル形状変化を
示す平面図である。

【図２８】角度αを設けた場合のスクロ−ル形状変化を
示す平面図である。

【図２９】角度αを設けた場合のスクロ−ル形状変化を
示す平面図である。

【図３０】渦巻体中央部のかみ合い状態を示す平面図で
ある。

【図３１】渦巻体中央部のかみ合い状態を示す平面図で
ある。

【図３２】本発明の第４の実施例を示すスクロ−ル形状
の平面図である。

【図３３】本実施例の巻き始め部の構成を示す平面図で
ある。

【図３４】本実施例の巻き始め部の構成を示す平面図で
ある。

【図３５】本実施例の巻き始め部の構成を示す平面図で
ある。

【図３６】本発明の第５の実施例を示すスクロ−ル形状
の形成法を説明する図である。

【図３７】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説
明する図である。

【図３８】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説
明する図である。

【図３９】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説
明する図である。

【図４０】本実施例の角度αの変化によるスクロ−ル形
状変化を示す平面図である。

【図４１】本実施例の角度αの変化によるスクロ−ル形
状変化を示す平面図である。

【図４２】本実施例の角度αの変化によるスクロ−ル形
状変化を示す平面図である。

【図４３】本実施例における渦巻体中央部のかみ合い状
態を示す平面図である。

【図４４】本発明の第５の実施例を示すスクロ−ル形状
の形成法を説明する図である。

【図４５】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説
明する図である。

【図４６】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説
明する図である。

【図４７】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説
明する図である。

【符号の説明】

１…旋回スクロ−ル、２…旋回側渦巻体、２ａ…旋回外
側曲線、２ｂ…旋回内側曲線、３…端板、４…固定スク
ロ−ル、５…固定側渦巻体、５ａ…固定外側曲線、５ｂ
…固定内側曲線、６…作動室、６ａ…最内室、７…吐出
ポ−ト、８、８´…接触点、９…クランク軸、１０…旋
回側基本渦曲線、１１、１３、３４…旋回側基本渦曲線
の外側包絡線、１２、１４、３５…旋回側基本渦曲線の
内側包絡線、１５…フレ−ム、１６…オルダムリング、
１７…モ−タ、１８…吸入パイプ、１９…吐出パイプ、
２０…固定側基本渦曲線、２１、２３、３６…固定側基
本渦曲線の外側包絡線、２２、２４、３７…固定側基本
渦曲線の内側包絡線、３０…スクロ−ル圧縮機、３１…
凝縮器、３２…膨張弁、３３…蒸発器、Ｏ…旋回スクロ
−ル中心、Ｏ´…固定スクロ−ル中心、ｅ…旋回半径、
α…渦曲線の回転の角度、ｅ１、ｅ２…円運動（公転運
動）の半径。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】端板とこれに直立している渦巻体とで形成
   された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状
   態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他
   方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように
   所定の旋回半径で公転運動するスクロ−ル形流体機械に
   おいて、両スクロ−ルの渦巻体の基本渦曲線を、極座標
   形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の
   指数ｋとしたとき、次の式で表される代数螺線で形成し
   たことを特徴とするスクロ−ル形流体機械。 【数１】
2. 【請求項２】端板とこれに直立している渦巻体とで形成
   された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状
   態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他
   方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように
   所定の旋回半径で公転運動するスクロ−ル形流体機械に
   おいて、両スクロ−ルの渦巻体の基本渦曲線を、極座標
   形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の
   指数ｋとしたとき、代数螺線の指数ｋを偏角θに対応さ
   せて変化させた代数螺線で形成したことを特徴とするス
   クロ−ル形流体機械。
3. 【請求項３】端板とこれに直立している渦巻体とで形成
   された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状
   態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他
   方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように
   旋回半径で公転運動するスクロ−ル形流体機械におい
   て、両スクロ−ルのそれぞれの渦巻体が、一方側の曲線
   は代数螺線で形成され、他方側の曲線は、他方のスクロ
   −ルの渦巻体の代数螺線を前記旋回半径で円運動させた
   ときに描かれる２つの包絡線のうちの一方の包絡線で形
   成されていることを特徴とするスクロ−ル形流体機械。
4. 【請求項４】端板とこれに直立している渦巻体とで形成
   された旋回スクロ−ル部材およ固定スクロ−ル部材が渦
   巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合っており、旋回
   スクロ−ル部材が固定スクロ−ル部材に対して見かけ上
   自転しないように旋回運動するスクロ−ル形流体機械に
   おいて、前記両スクロ−ル部材の渦巻体の外側曲線が代
   数螺線で形成され、前記両スクロ−ル部材の渦巻体の内
   側曲線は、旋回スクロ−ル部材は固定スクロ−ル部材の
   代数螺線の外側包絡線で、固定スクロ−ル部材は旋回ス
   クロ−ル部材の代数螺線の外側包絡線で形成されている
   ことを特徴とするスクロ−ル形流体機械。
5. 【請求項５】端板とこれに直立している渦巻体とで形成
   された旋回スクロ−ル部材およ固定スクロ−ル部材が渦
   巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合っており、旋回
   スクロ−ル部材が固定スクロ−ル部材に対して見かけ上
   自転しないように旋回運動するスクロ−ル形流体機械に
   おいて、前記両スクロ−ル部材の渦巻体の内側曲線が代
   数螺線で形成され、前記両スクロ−ル部材の渦巻体の外
   側曲線は、旋回スクロ−ル部材は固定スクロ−ル部材の
   代数螺線の内側包絡線で、固定スクロ−ル部材は旋回ス
   クロ−ル部材の代数螺線の内側包絡線で形成されている
   ことを特徴とするスクロ−ル形流体機械。
6. 【請求項６】端板とこれに直立している渦巻体とで形成
   された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状
   態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他
   方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように
   旋回半径ｅで公転運動するスクロ−ル形流体機械におい
   て、半径ｅ１、ｅ２が前記旋回半径ｅとｅ＝ｅ１＋ｅ２
   の関係を有するものであって、両スクロ−ルのそれぞれ
   の渦巻体が、外側曲線が両スクロ−ルの代数螺線をそれ
   ぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの内側包絡線
   で形成され、内側曲線が両スクロ−ルの代数螺線をそれ
   ぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの外側包絡線
   で形成されていることを特徴とするスクロ−ル形流体機
   械。
7. 【請求項７】それぞれに渦巻体を有する静止しているス
   クロ−ル部材と旋回するスクロ−ル部材を備えたものに
   おいて、両渦巻体の最内領域の当接点間に形成されるす
   きま容積が両渦巻体の相対的公転運動に伴い実質的に零
   になるように構成するとともに、それぞれの渦巻体は、
   代数螺線を基本渦曲線として渦巻壁の厚さが渦巻きの巻
   き角に応じて次第に変化する形状を有していることを特
   徴とするスクロ−ル形流体機械。
8. 【請求項８】前記代数螺線が、極座標形式で動径ｒ、偏
   角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとしたと
   き、次の式で表される代数螺線で形成した請求項３から
   ７のいずれかに記載のスクロ−ル形流体機械。 【数１】
9. 【請求項９】前記一方の代数螺線の指数ｋがｋ＜１．０
   とした代数螺線であり、他方の代数螺線が前記一方の代
   数螺線を１８０°前後回転して形成されたものである請
   求項１又は８に記載のスクロ−ル形流体機械。
10. 【請求項１０】前記代数螺線が、指数ｋをｋ＞１．０
    で、かつ係数ａが定数に設定されたものであり、前記代
    数螺線の指数ｋを偏角θの関数として変化させた請求項
    ８に記載のスクロ−ル形流体機械。
11. 【請求項１１】前記一方のスクロ−ル部材の代数螺線が
    その原点を中心として角度α回転されたものであって、
    他方のスクロ−ル部材の代数螺線が前記原点を中心とし
    て角度（１８０°−α）回転されたものである請求項３
    から６に記載のスクロ−ル形流体機械。
12. 【請求項１２】前記一方のスクロ−ル部材が旋回スクロ
    −ル部材であって、旋回スクロ−ル部材の渦巻体の厚さ
    が他方のスクロ−ル部材の渦巻体の厚さより厚く構成さ
    れている請求項３又は１１に記載のスクロ−ル形流体機
    械。
13. 【請求項１３】スクロ−ル部材の渦巻体の外側曲線およ
    び内側曲線が代数螺線あるいはその代数螺線を旋回運動
    させたときの包絡線で形成されることを特徴とするスク
    ロ−ル部材。
14. 【請求項１４】スクロ−ル部材の渦巻体の外側曲線およ
    び内側曲線が代数螺線あるいはその代数螺線を旋回運動
    させたときの包絡線で形成されるものであって、前記外
    側曲線および内側曲線に沿ってカッタの中心を移動させ
    ることにより前記渦巻体の加工を行うことを特徴とする
    スクロ−ル部材の加工方法。