JPH0550598B2 - - Google Patents

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JPH0550598B2
JPH0550598B2 JP57206088A JP20608882A JPH0550598B2 JP H0550598 B2 JPH0550598 B2 JP H0550598B2 JP 57206088 A JP57206088 A JP 57206088A JP 20608882 A JP20608882 A JP 20608882A JP H0550598 B2 JPH0550598 B2 JP H0550598B2
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JP
Japan
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spiral
radius
curves
curve
spiral body
Prior art date
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Application number
JP57206088A
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English (en)
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JPS5999085A (ja
Inventor
Takahisa Hirano
Kyoshi Hagimoto
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP20608882A priority Critical patent/JPS5999085A/ja
Publication of JPS5999085A publication Critical patent/JPS5999085A/ja
Publication of JPH0550598B2 publication Critical patent/JPH0550598B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/02Rotary-piston machines or pumps of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C2/025Rotary-piston machines or pumps of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents the moving and the stationary member having co-operating elements in spiral form

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転式流体機械に関する。
例えば、公知のスクロール型圧縮機は、第1図
作動原理図に示すように、同一形状の2つのうず
まき体の一方2を略中央に吐出口4を有するシー
ル端板に固定し、両者を、第1図に示すように、
相対的に180°回転させ、かつ、この両者のうずま
き体が51,52および51′,52′の4点で互
いに接触するように、距離2ρ(=うずまきのピツ
チ−2×うずまきの板厚)だけ相対的にずらし
て、互いに重ね合わせ、一方のうずまき体2を静
止し、他方のうずまき体1をクランク半径ρを有
するクランク機構にて、一方のうずまき体2の中
心Oの周りに自転を行うことなく半径ρ=OO′で
公転運動をなすように構成される。
そうすると、2つのうずまき体1,2間には、
両うずまき体が当接する点51,52及び点5
1′,52′間に密閉された小室3,3が形成さ
れ、密閉小室3,3の容積がうずまき体1の公転
に伴い徐々に変化する。
すなわち、同図1の状態からうずまき体1をま
ず90°公転させると、同図2となり、180°公転さ
せると同図3に、270°公転させると同図4とな
り、この間、小室3の容積は徐々に減少し、同図
4では2つの小室3,3は連通して小室53とな
り、同図4の状態から更に90°公転すると、同図
1となり、小室53の容積は同図2より同図3へ
とその容積を減少し、同図3と同図4の間で最小
の容積となり、この間、同図2で開き始めた外側
空間が同図3、同図4から同図1に移り、新たな
気体を取り込んで密閉小室を形成し、以後これを
くりかえし、うずまき体外側空間より取り込まれ
た気体が圧縮され吐出口4より吐出される。
上記は、スクロール型圧縮機の作動原理である
が、スクロール型圧縮機は具体的には、第2図縦
断面図に示すように、ハウジング10はフロント
エンドプレート11、リヤエンドプレート12,
シリンダープレート13よりなり、リヤエンドプ
レート12に吸入口14、吐出口15を突設する
とともに、うずまき体252および円板251よ
りなる静止スクロール部材25を固定し、フロン
トエンドプレート11にクランクピン23を有す
る主軸17を枢着し、クランクピン23に、第3
図(第2図の−断面図)に示すように、ラジ
アルニードル軸受26、公転スクロール部材24
のボス243、角筒部材271、摺動体291、
リング部材292、回り止め293等よりなる公
転機構を介して、うずまき体242および円板2
41よりなる公転スクロール部材24が付設され
ている。
このようなスクロール型圧縮機のうずまき体
1,2の形状を決めるものとしては、例えば本発
明者らがさきに提案した特願昭56−197672号に詳
細に述べたように、うずまき体の外側および内側
の曲線の大部分をインボリユート関数で構成する
ことができるのであるが、作動原理で述べたよう
に、小室53は漸時その容積を減少し、これによ
り吐出ポートから高圧の流体が吐出される際、う
ずまき体には厚さがあるため小室の容積は零とは
ならず、いわゆるトツプクリアランス容積を残す
現像が存在する。
すなわち、第4図要部拡大図に示すように、同
図1は第1図3に対応し、2つのうずまき体1,
2の2つの当接点52,52′間に形成された小
室53は、更に公転すると同図2のようになり、
ここで小室53の容積は最小となり、更にうずま
き体を1を公転させると、2つのうずまき体1,
2は離れ、当接点52,52′はなくなり、2つ
のうずまき体1,2間で形成されていた小室53
は各々のうずまき体外側に形成されている小室
3,3に連通する。
このため、同図2で表される小室の最小容積中
の高圧流体は、吐出ポート4より外部へ吐出され
ることなく、再度小室3,3に連通されてしま
い、このトツプクリアランス容積の流体に対して
なされた圧縮機の仕事はそのまま損失となるので
ある。
また、うずまき体1,2の中央部先端はそれぞ
れシヤープエツジとなつているので、運転中にこ
の部分が破損することがあり、さらにこの先端部
分の機械加工に工数がかかつている。
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたも
ので、トツプクリアランス容積を実質的に零とな
し、損失を最小とする高効率、長寿命かつ製作容
易な回転式流体機械を提供することを目的とし、
それぞれ同一形状のインボリユート曲線を用いた
うずまき体よりなる静止側うずまき体および旋回
側うずまき体のラツプ部の外側曲線、内側曲線を
インボリユート曲線で形成するとともに、両うず
まき体のラツプ部内端部の内側曲線、外側曲線を
それぞれ下記の式で規定される半径R,rの円弧
で滑らかに接続し、半径Rをラツプ溝幅のほぼ1/
2となるように、半径Rを決めるパラメータβを
決定し、両うずまき体の当接点間に形成される中
央部の小室容積が両うずまき体の相対的旋回に伴
い実質的に零になるようにしたことを特徴とする
を特徴とする回転式流体機械であつて、 R=ρ+bβ+d r=bβ+d ただし、 ρ:公転半径 b:基円半径 β:パラメータ d={b2(ρ/2+bβ)2}/{
2(ρ/2+bβ)}。
本発明をスクロール型圧縮機に適用した一実施
例を図面について説明すると、第5図はそのうず
まき体を示す部分正面図、第6図1〜5は第5図
のうずまき体を具えたスクロール型圧縮機の小室
の変化を示す説明図、第7図はうずまき体の溝幅
TGを示すうずまき体中央部分の部分正面図であ
る。
まず、第5図において、501は本発明に係る
(固定側)うずまき体、601および602はそ
れぞれうずまき体501の外側曲線および内側曲
線で、外側曲線601は基円半径b、始点Aのイ
ンボリユート曲線、内側曲線602のEF間は外
側曲線601と角度π−(ρ/b)だけ位相をず
らせたインボリユート曲線、DE間は半径Rの円
弧とし、外側曲線601と内側曲線602を接続
する接続曲線603は半径rの円弧とし、点Aは
外側曲線601のインボリユート始点、点Bは外
側曲線601と接続曲線603の境界点で、両曲
線はこの点でそれぞれの接線を等しくする、点C
は外側曲線601の十分外方の点、点Dは内側曲
線602の接続曲線603の境界点で、こここで
半径Rおよびrの2つの円弧は接する、点Eは内
側曲線602の円弧(DE間)とインボリユート
曲線EFの境界点で、ここで両曲線はそれぞれ接
線を等しくする、点Fは内側曲線602の十分外
方の点である。
他方の公転側うずまき体502も同様である。
この種のうずまき体では一般的事情として(1)式
が成立するとともに、(1′)式の関係から(2)式が
成立する。
p=TG+TR ……(1) 2ρ=p−2TR ……(1′) 2ρ=TG−TR ……(2) ただし、 p:ピツチ TG:ラツプ溝幅 TR:ラツプ板厚 ここで、半径R,rは下記式で表される。
R=ρ+bβ+d ……(3) r=bβ+d ……(4) ただし、 ρ:公転半径 b:基円半径 d={b2(ρ/2+bβ)2}/{
2(ρ/2+bβ)}……(5) β:パラメータ である。
なお、パラメータβは、 β≒(1/b)[(πb+ρ)/2−(ρ+d)]。
ここで、 R=(1/2)TG ……(6) とおくと、(3)、(4)式より r=R−ρ=(1/2)TG−(1/2)(TG
TR) =(1/2)TR ……(7) このとき、 β=(π/2)+√[(2)2−1]−λ
……(8) (d/b)=−√[(2)2−1]……(9) となり、(3)、(4)式に(8)、(9)式を加入すると、 (R/b)=(π/2)+λ ……(10) (R/r)/b=(π/2)+λ……(11) ここに、λ=(ρ/2b) ……(12) βはインポリユート始点の伸開角パラメータで
あり、(8)、(9)式より、R,rの中心は第5図に示
すようえに求めることができる。
また、ラツプ溝幅TGはTG=πb+ρであるか
ら、 R=ρ+bβ+d≒TG/2=(πb+ρ)/2 よりパラメータβは β≒(1/b)[(πb+ρ)/2−(ρ+b)] となる。
ここで、原点Oを通る直線と負のX軸がなす角
がβである。
原点Oを通り、角βの直線と基円との2つの交
点と直線EO2及び直線BO1はそれぞれ直線上に存
在し、直線EO2及び直線BO1は上記交点にて基円
に接している。
次に、第6図において、502は公転側うずま
き体、552,552′はそれぞれ両うずまき体
の当接点、553は当接点552,552′にて
形成される小室、503,503はそれぞれ外方
の小室で、第6図1は、第4図1に、同図2は、
第4図2に、同図3、第4図3にそれぞれ対応
し、また同図4,5は同図3よりうずまき体50
2を更に公転させた場合をそれぞれ示す。
本発明では両うずまき体501,502が相対
的に第6図1,2,3,4,5の順に、公転を行
うと当接点552,552′で形成される小室5
53の容積が減少し、同図5で当接点552と5
52′が同一点となり、これにより小室553の
容積がOとなる。
このため、従来存在したいわゆるトツプクリア
ランスボリユームは零となるから、これより圧縮
された流体は吐出ボート(図示せず)より外部へ
すべて吐出され、圧縮機が流体に加えた仕事は、
すべて流体に与えられ、従来存在した損失はなく
なる。
また、第5図に示した内側曲線602の円弧部
分DEの半径Rを、第7図に示すように、うずま
き体の溝幅TGの1/2に等しく、すなわちTG=2R
としているので、うずまき体の加工は、溝幅TG
と同径のエンドミル等のカツターで、外側曲線と
隣接する内側曲線を同時に加工し、うずまき体の
中央部においては、半径Rの円弧部分DEも同時
に加工することができ、製作時の切削加工が容易
となり、生産性を向上することができる。
上記実施例においては、説明の便宜上、吐出ポ
ートの大きさを無視したが、実際には小室553
が形成される適当な位置に吐出ポートを形成する
必要があるので、これにより、若干のトツプクリ
アランスボリユームが生ずるが、従来のものに比
べこの量ははるかに小さく実質的に零とみなすこ
とができる。
うずまき体501,502のそれぞれ中央部の
先端形状は、第5図に示したように、円弧の接続
曲線603としたことにより、シヤープエツジは
なくなり、機械の運転中にこの部分が破損するこ
とはなく、また内側曲線602のDE間および接
続曲線603をそれぞれ円弧としたことによりう
ずまき体な加工が容易となる。
要するに本発明によれば、それぞれ同一形状の
インボリユート曲線を用いたうずまき体よりなる
静止側うずまき体および旋回側うずまき体のラツ
プ部の外側曲線、内側曲線をインボリユート曲線
で形成するとともに、両うずまき体のラツプ部分
端部の内側曲線、外側曲線をそれぞれ下記の式で
規定される半径R,rの円弧で滑らかに接続し、
半径Rをラツプ溝幅のほぼ1/2となるように、半
径Rを決めるパラメータβを決定し、両うずまき
体の当接点間に形成される中央部の小室容積が両
うずまき体の相対的旋回に伴い実質的に零になる
ようにしたことを特徴とする回転式流体機械であ
つて、 R=ρ+bβ+d r=bβ+d ただし、 ρ:公転半径 b:基円半径 β:パラメータ d={b2(ρ/2+bβ)2}/ {2(ρ/2+bβ)}により、低コストかつ高
性能の回転式流体機械を得るから、本発明は産業
上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図1,2,3,4はそれぞれ公知のスクロ
ール型圧縮機の作業原理図、第2図は公知のスク
ロール型圧縮機の縦断面図、第3図は第2図の
−に沿つた横断面図、第4図1,2,3はそれ
ぞれ第2図のうずまき体の相対的関係位置の変化
を示す部分拡大断面図、第5図は本発明に係るう
ずまき体を示す部分正面図、第6図1,2,3,
4,5はそれぞれ第5図のうずまき体を具えたス
クロール型圧縮機の両うずまき体の相対的関係位
置の変化を示す部分拡大断面図、第7図はうずま
き体の溝幅TGを示すうずまき体中央部分の部分
正面図である。 501……固定側うずまき体、502……公転
側うずまき体、503……外方の小室、552,
552′……両うずまき体の当接点、553……
小室、601……外側曲線、602……内側曲
線、A……外側曲線のインボリユート始点、B…
…外側曲線と接続曲線との境界点、C……外側曲
線上の十分外方の点、D……内側曲線と接続曲線
との境界点、E……内側曲線と円弧とインボリユ
ート曲線の境界点、F……内側曲線の十分外方の
点、b……基円半径、ρ……公転半径。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 それぞれ同一形状のインボリユート曲線を用
    いたうずまき体よりなる静止側うずまき体および
    旋回側うずまき体のラツプ部の外側曲線、内側曲
    線をインボリユート曲線で形成するとともに、両
    うずまき体のラツプ部内端部の内側曲線、外側曲
    線をそれぞれ下記の式で規定される半径R,rの
    円弧で滑らかに接続し、半径Rをラツプ溝幅のほ
    ぼ1/2となるように、半径Rを決めるパラメータ
    βを決定し、両うずまき体の当接点間に形成され
    る中央部の小室容積が両うずまき体の相対的旋回
    に伴い実質的に零になるようにしたことを特徴と
    する回転式流体機械 R=ρ+bβ+d r=bβ+d ただし、 ρ:公転半径 b:基円半径 β:パラメータ d={b2(ρ/2+bβ)2}/{
    2(ρ/2+bβ)}。
JP20608882A 1982-11-26 1982-11-26 回転式流体機械 Granted JPS5999085A (ja)

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