JPH0735791B2

JPH0735791B2 - 回転式流体機械

Info

Publication number: JPH0735791B2
Application number: JP60245179A
Authority: JP
Inventors: 隆久平野; 憲明松村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPS62107283A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は回転式流体機械に関する。

〔従来の技術〕

例えば、公知のスクロール型圧縮機は、第11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、相対的に180°回転させ、かつこの両者のうずまき
体が51,52及び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の周りに自転を行なうことなく半径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51′,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）で開きはじめた外側空間
が同図（３），同図（４）から同図（１）に移り、新た
な気体を取りこ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こまれた気体が圧
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12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
ゝもに、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13図（第12図のXIII−XIII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241よりなる公転スクロール部材24が付設されて
いる。

この種の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、本発明者らがさきに提案した特願
昭56−197672号（以下提案Ｉという），特願昭57−2060
88号（以下提案IIという），特願昭59−111658号（以下
提案IIIという），特願昭59−105971号（以下提案IVと
いう）等がある。

こゝで、Ｉは、スクロールのうずまき体の基本形状を与
えるもの、IIはいわゆるトツプクリアランスボリユーム
を零にするもの、IIIはうずまき体内部方先端の破損防
止あるいは摩耗の低減のための改良形状であり、IVは特
にうずまき体の強度向上を目的としたものである。

いずれのうずまき体も、前記提案Ｉに詳細に述べたよう
に、うずまき体の外側及び内側の曲線の大部分をインボ
リユート曲線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象が存在
する。

すなわち、第14図中心部拡大図に示すように、同図
（１）は11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、こゝで小室53の容積
は最小となり、更にうずまき体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）で表わ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
のまゝ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
ゝつている。

そこで、本発明者等はこの点を解決するために、さきに
前記提案IIとして、第15図正面図に示すようなうずまき
体を具えた回転式流体機械を提案した。

すなわち、同図において、501は静止側うずまき体、601
及び602はそれぞれうずまき体501の外側曲線及び内側曲
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と接続曲線603の境界点で、こゝで半径Ｒ及び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、こゝで両曲線
はそれぞれの接線を等しくする、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。

こゝで、半径R,rは下記式で表わされる。

Ｒ＝ρ＋ｂβ＋ｄ ……（１）ｒ＝ｂβ＋ｄ ……（２）たゞし、ρ：公転半径ｂ＝基円半径 β＝パラメーターである。

パラメーターβは原点Ｏを通る直線と負のＸ軸がなす角
に等しく、原点Ｏを通り、角βの直線と基円との２つの
交点は直線EO₂及び直線BO₁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16図において、502は公転側うずまき体、552,5
52′はそれぞれ両うずまき体の当接点、553は当接点55
2,552′にて形成される小室、503,503はそれぞれ外方の
小室で同図（１）は、第14図（１）に、同図（２）は、
第14図（２）に、それぞれ対応し、また同図（３），
（４），（５）は同図（２）よりうずまき体502を更に
公転させた場合をそれぞれ示す。

この提案では両うずまき体501,502が相対的に第16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553の容積
が減少し、同図（５）で当接点552と552′が同一点とな
り、これにより小室553の容積が零となる。

このため、従来存在したいわゆるトツプクリアラランス
ボリユームは零となるから、これより圧縮された流体は
吐出ポート（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。

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1
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
き体の加工が容易となる。

上記提案によれば、大きな効果が得られるのであるが、
この反面下記のような不都合を生ずる場合もある。

すなわち、両うずまき体にある程度の加工誤差が生じた
り、あるいは両うずまき体の相対的位置関係が正しく組
立てられていない場合等には、両うずまき体に異常な力
が発生し、例えば、スクロール型圧縮機の場合、特に低
圧側圧力と高圧側圧力との差が大きい高負荷運転時等
に、上記の異常な力は更に大きくなるため、第15図のう
ずまき体の先端部半径ｒの円弧付近の剛性が相対的に小
さく、この部分が破損することがある。

また、両うずまき体が接触するように設計された機械に
おいては、内方部での両うずまき体の相対すべり率が外
方に比べはるかに大きいため、内方部ほどうずまき体が
摩耗するものであるが、高負荷運転時には、この摩耗量
が許容限界を超え摩耗粉が圧縮機内あるいは装置内に充
満し、不都合を生ずる。

両うずまき体が非接触となるように設計された機械にお
いても、うずまき体のある程度の加工誤差あるいは両う
ずまき体が正しく組立てられていない場合には、この部
分で摩耗が生じ、同様の不具合を発生する。

そこで、本発明者等は加工誤差，組立誤差がある場合に
もうずまき体が損傷したり、異常摩耗することを防止す
る高性能の回転式流体機械を提供することを目的とし、
それぞれ実質的に同一形状のうずまき体よりなる静止側
うずまき体及び公転側うずまき体を180°回して噛み合
せ、公転側うずまき体を静止側うずまき体に対し公転反
転ρで公転するようにしたものにおいて、両うずまき体
をそれぞれインボリユート曲線よりなる外側曲線と、内
方に半径Ｒの円弧を有するインボリユート曲線よりなる
内側曲線と、上記外側曲線と上記半径Ｒの円弧とを滑か
に接続する半径ｒの円弧を有する接続曲線とで形成する
とゝもに、パラメータβで決まるインボリユート曲線成
立限界点間の内側曲線及び接続曲線の一部又は全部を当
接から離すように両うずまき体間に僅小のすきまを与え
たこと（たゞし、Ｒ＝ρ＋ｂβ＋ｄｒ＝ｂβ＋ｄ b:インボリユート曲線の基円半径）を特徴とする回転式
流体機械を提案した。

すなわち、第17図正面図において、第15図と同一の符号
はそれぞれ同図と同一の部材，寸度を示し、701は静止
側うずまき体、711,712はそれぞれうずまき体701の外側
曲線及び内側曲線である。

外側曲線711は基円半径b,始点Ａのインボリユート曲
線、内側曲線712のEF間は外側曲線711と角度だけ位相をずらせたインボリユート曲線、EI間はエンド
ミルカツターの径と同一の半径Rcの円弧、IG間は中心O₃
の半径Ｒの円弧とし、外側曲線711と内側曲線712との間
を接続する接続曲線713は半径ｒの円弧とする。

こゝで、内側曲線712のEIG間は、第15図の内側曲線602
より、外側曲線711に若干近づけるようにすきまΔＣだ
け引込めて構成し、説明の便宜上すきまΔＣは大きく図
示されているが、実際はわずかな量とする。

点Ｂは外側曲線711と接続曲線713の境界点で、それぞれ
の接線を等しくし、点Ｂより外方（Ｃ側）ではインボリ
ユート曲線、点Ｂより内方（Ｇ側）では円弧とする。

点Ａは外側曲線711のインボリユート始点、点Ｃは外側
曲線711の十分外方の任意点、点Ｆは内側曲線712の十分
外方の任意点、点Ｇは内側曲線712の半径Ｒの円弧と接
続曲線713の交点で、半径ｒの円弧上でDB間の任意の位
置を設ける。

公転側うずまき体も同様の構成とする。

こゝで、Ｒ＝ρ＋ｂβ＋ｄｒ＝ｂβ＋ｄ ρ：公転半径 b:基円半径 β：パラメーターで、原点０を通りＸ軸と角度βの直線
と直線EO₂，BO₁直線線はそれぞれ直交し、EO₂とBO₁は平
行である。

このような構造が第15図のものと異なる点は、内側曲線
712のEIGの構成と接続曲線713のBGの長さの両者に在
り、破線は同図との差異を示す。

このようなうずまき体においては、両うずまき体を噛み
合せると、静止側うずまき体701の内側曲線上の十分外
方の任意のインボリユート曲線上の点Ｆとこれに対応す
る公転側うずまき体（図示せず）の外側曲線のインボリ
ユート対応点が当接し、公転側うずまき体の公転に伴
い、当接点は徐々に内方に移動し、静止側うずまき体70
1の内側曲線712上の点Ｅと公転側うずまき体の外側曲線
上の対応点（これは、静止側うずまき体701の点Ｂと同
一点）まで当接し、これ以後公転が進むと、両うずまき
体は、曲線602のEDGと曲線712のEIG間のすきまΔＣだけ
離れて運転させることゝとなる。

そこで、両うずまき体間の内方部での当接は、点Ｅ（他
方のうずまき体の点Ｂと当接）まで生じ、これ以降ΔＣ
だけのわずかなすきまがあくので、下記の効果が奏せら
れる。

（１）うずまき体にある程度の加工誤差があつても、あ
るいは両うずまき体が正しく組付けられいなくても、う
ずまき体内方先端部近傍が異常に当接することはなくな
り、高負荷運転時特に相対的に剛性の低い半径ｒの円弧
部分の破損が防止される。

（２）また、内方部で異常に当接することはなくなるの
で、両うずまき体の相対すべり率が高い内方部で異常に
うずまき体が摩耗するという不都合は解消される。

（３）すきま△Ｃはわずかであるから、前記提案IIの思
想は損われることなく実質的に実現され、良好な効率を
有する機械を提供することが可能である。

（４）うずまき体の加工においては、EI間をエンドミル
カツター径と同一の半径Rcであること、IG間は半径Ｒの
円弧であることにより、非常にスムーズに加工できる。
さらに、前記提案IVでは、うずまき体の内方先端部の損
傷を防止する目的で、前記式にて決定されるうずまき体
の形状にパラメーターβの制限を与え、これにより、う
ずまき体の内方先端部の損傷を防止し、外径を大とする
ことなく、うずまき体の高さを大きくすることにより大
容量化を図つている。

しかしながら、上述の形状のうずまき体において、特に
その強度を向上するためにうずまき体内方中央部の厚さ
を増大していくと次のような不都合を生ずる場合があ
る。

すなわち、第18図は前記提案III,IVによるうずまき体を
示し、まず同図（１）では公転角をθとすると、θ＝θ
_１で公転側うずまき体1000が吐出ポート1002に若干かか
つているが、まだ吐出は行われず、同図（２）では、θ
＝θ_２となり、両うずまき体は第15図及び第17図に示し
たＥ点にて噛み合つており、これ以後、両うずまき体間
にはわずかなスキマが形成され、同図（３）ではθ＝θ
_３の公転位置で、公転側うずまき体1000の背側曲線（第
17図7111に相当）が吐出ポート1002にかかり、ここによ
り、流体の吐出が行われ、同図（４）ではθ＝θ_４とな
り公転側うずまき体1000の先端が吐出ポート1002の一部
を塞ぐ状態で流体の吐出が行われる。

その際の両うずまき体の関係位置に対する小室の圧力変
化は第19図に示すように、θ＝θ_１（第18図（１））で
は、小室1003A,1003Bはそれぞれ独立して圧縮を行つて
おり、θ＝θ_２で両うずまき体が点Ｅ（第15図,17図）
にて離れ始めるので、小室1003A,1003B及び小室1004が
連通を開始するが、両うずまき体のスキマが小さいた
め、そのまま圧縮を行い、θ＝θ_３で吐出側圧力と小室
内圧力が等しくなり、小室から吐出ポートを通つて液体
の吐出が開始され、θ＝θ_４では引続き吐出が行われる
が、公転側うずまき体が吐出ポートの一部を塞いでいる
ため、小室内圧力は、吐出側圧力を超えハツチングで示
すように、いわゆる吐出圧力損失を発生し、この吐出圧
力損失はうずまき体の強度を上げるためうずまき体先端
の厚さを大とする、すなわちパラメーターβを大とする
と大きくなり、機械の性能の低下を惹起する。なぜなら
ば、第１図に示すように、うずまき体の内端部の内側接
続曲線は半径Ｒの円弧であり、ＲはＲ＝ρ＋ｂβ＋ｄｄ＝〔b²−｛（ρ/2）＋ｂβ｝²〕／〔２｛（ρ/2）＋
ｂβ｝〕で決まる関係上、パラメーターβを大にすると、結果と
してＲは大きくなり、したがって、内端部の肉厚は大き
くなり、強度は大となるのであるが、吐出ポートを塞ぐ
傾向になり、吐出圧損が大きくなり、ポンプとしての性
能は低下するからである。

吐出圧力損失の低減に関しては、本出願人の出願に係る
実願昭58−199147の提案があるが、これは小室1003Aと
小室1004との間の圧力損失の改善であり公転側うずまき
体が吐出ポートを塞ぐ形状のうずまき体に係るものとは
異なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、吐
出圧力損失の大巾な減少を図る高性能の回転式流体機械
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明は、端板にうずまき体を固定した静止
側うずまき体と公転側うずまき体を備え、一方のうずま
き体を180度回して互いに噛み合わせ、公転側うずまき
体を静止側うずまき体の周りに公転半径ρで公転運動さ
せて、流体をポンプするスクロール型流体機械におい
て、両うずまき体は角度パラメーターβ（ラジアン）で
決まる内側インボリュート曲線及びこれに対応する外側
インボリュート曲線からなるインボリュート部と、内側
インボリュート曲線と外側インボリュート曲線の端点
を、内側から外側にかけて連続かつ滑らかに連結する半
径Ｒ及びｒの円弧から成る内側接続曲線及び外側接続曲
線か成る内端部、あるいは前記内側接続曲線及び外側接
続曲線をうずまき体の厚さを減ずる方向に小量（ΔＣ）
逃げを持たせた内側接続曲線及び外側接続曲線から成る
内端部で構成するとともに、少なくとも公転側うずまき
体は、前記うずまき体の内側接続曲線で限界される内端
部をうずまき体の中央部に向かう方向に沿って部分的に
かつうずまき体の端板からうずまき体の先端に向かうう
ずまき体の高さの途中から階段状に逃げ量が増加する段
付き逃げ面を設けるか、あるいは、少なくとも前記うず
まき体の内側接続曲線で限界される内端部をうずまき体
の中央部に向かう方向に沿って部分的にかつうずまき体
の端板からうずまき体の先端に向かううずまき体の高さ
方向に直線状に逃げ量が増加する傾斜した逃げ面を設け
たこと。（ただし、Ｒ＝ρ＋ｂβ＋ｄｒ＝ｂβ＋ｄｄ＝〔b²−｛（ρ/2）＋ｂβ｝²〕/2［２（ρ/2＋ｂ
β）］） b:インボリュート曲線の基円半径を特徴とする。

〔作用〕

このような構成により、吐出圧力損失の大巾な減少を図
る高性能の回転式流体機械を得ることができる。

〔実施例〕

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１図はその静止側うずまき体を
示す部分正面図、第２図は第１図の静止側うずまき体の
中央部を示す斜視図、第３図は第２図のIII−III断面
図、第４図，第５図はそれぞれ第３図の変形例を示す同
じく断面図、第６図は第１図のうずまき体を有するスク
ロール型圧縮機の作動説明図、第７図は第６図における
公転側うずまき体の公転位置と小室圧力との関係を示す
線図、第８図，第９図，第10図はそれぞれ第１図の変形
例を示す同じく部分正面図である。

上図において、第15図，第17図と同一の記号はそれぞれ
第15図，第17図と同一の部材を示し、1101は静止側うず
まき体、1111,1112はそれぞれ静止側うずまき体の外側
曲線，内側曲線で、外側曲線1111は基円半径b,始点Ａの
インボリユート曲線、内側曲線1112のEF間は外側曲線11
11と角度だけ位相をずらせたインボリユート曲線、EI間はエンド
ミルカツターと同一半径Rcの円弧、IH及びGJ間は中心O₃
の半径Ｒの円弧、113は外側曲線1111と内側曲線1112の
間を接続する半径ｒの円弧よりなる接続曲線、1200は吐
出ポートである。

こゝで、内側曲線1112のEIH及びGJ間は、第17図の内側
曲線712と同じく、第15図の内側曲線602より外側曲線11
11に若干近づけるようにΔＣだけ引込めて構成し、説明
の便宜上すきまΔＣは大きく図示してあるが、実際はわ
ずかな量とする。

また、第２図に示すように、うずまき体1101の端板1121
と逆方向のうずまき体の端面方向より、うずまき体1101
の端板1121に向つて段付き逃げ部1113を設け、この段付
逃げ部1113は、第３図に示すように両うずまき体を組み
合せたとき段付逃げ部の逃げ部がオーバラツプするよう
にするのが望ましい。

こゝで、第３図は、第２図III−III断面と公転側うずま
き体1101Aを組み合せた状態を示し、1113A,1121Aはそれ
ぞれその段付逃げ部，端板であり、段付逃げ部1113のう
ずまき体端面の曲線1112は、H,J点間で表わし、これは
当然のことながら、第17図の内側曲線712より外側曲線1
111に更に近づけるように構成する。

同図では、段付逃げ部の大きさ、すなわち1112と712間
のクリアランスは判り易くするため大きく示してあるが
適宜決めることができる。

点Ｂは外側曲線1111と接続曲線113の境界点で、それぞ
れの接線を等しくし、点Ｂより外方（Ｃ側）ではインボ
リユート曲線、点Ｂより内方（Ｇ側）では円弧とする。

点Ａは外側曲線1111のインボリユート始点、点Ｃは外側
曲線1111の十分外方の任意点、点Ｆは内側曲線112の十
分外方の任意点、点Ｇは内側曲線712の半径Ｒの円弧と
接続曲線113の交点で、半径ｒの円弧DB上の任意の位置
に設ける。

公転側うずまき体も同様の構成とする。

こゝで、Ｒ＝ρ＋ｂβ＋ｄｒ＝ｂβ＋ｄ ρ：公転半径 b:基円半径 β：パラメータで、原点０を通りＸ軸と角度βの直線と
直線EO₂，BO₁直線はそれぞれ直交し、EO₂とBO₁は平行で
ある。

このような静止側及び公転側うずまき体においては、第
６図に示すような作用が行われる。

すなわち、まず同図（１）に示すように、公転側うずま
き体の公転面θ＝θ_１にて両うずまき体は噛み合つてお
り、両うずまき体の噛み合いは同図（２），（３），
（４）の順に移つてゆく。

こゝで、1101Aは公転側うずまき体、1101は静止側うず
まき体、1120は静止側うずまき体に設けられた吐出ポー
ト、1203A,1203B,1204はそれぞれ小室、1113Aは公転側
うずまき体の段付逃げ部、1113は静止側うずまき体の段
付逃げ部である。

次に、同図（２）に示すように、θ＝θ_２の公転位置
で、両うずまき体1101,1101Aは第１〜２図に示したＥ点
（第１〜２図参照）にて噛み合つており、これ以後両う
ずまき体間にはわずかなスキマが形成されるが、圧縮行
程を続行する。

同図（３）においては、θ＝θ_３で両うずまき体の段付
逃げ部1113,1113AのＨ点が相手側うずまき体と対応し、
この点で吐出側圧力と小室内圧力が等しくなり、流体の
吐出が開始される。

これ以後、両うずまき体間には、段付逃げ部1113,1113A
が対応するため比較的大きなスキマが形成され、この大
きなスキマのため小室1203Aと小室1204が、小室1203Bと
小室1204がそれぞれ連通し、流体は小室1203Aから1204
へ、小室1203Bから1204へと流れ、吐出ポート1202を経
て外部へスムースに吐出される。

同図（４）においては、θ＝θ_４となり、公転側うずま
き体1101Aの一部が吐出ポートを塞ぐものの、公転側う
ずまき体の段付逃げ部により、従来のものに比べ吐出通
路面積は大きくなつており、圧力損失は低下し、第６図
（１）〜（４）の小室圧力の変化は第７図に示すように
なり、圧力損失を示す斜線部は第19図に示したものに比
べて大きく減少する。

すなわち、このようなうずまき体によれば、下記の効果
が奏せられる。

（１）小室1203Aから1204へ、小室1203Bから1204への圧
縮流体の流れをスムースにすることができる。

（２）小室側うずまき体が吐出ポートを塞ぐことを減少
するので、吐出ポートよりの吐出をスムースにすること
ができる。

（３）うずまき体の破損は、通常その中央先端部の根元
に生ずるが、本発明のように段付逃げ部を設けても、段
付逃げ部のないものに比べて、その強度は何ら低下する
ことなく、同一強度で性能は大巾に向上する。

本発明の意図するところは、前記提案II,III,IVにおい
て、パラメーターβで決まるインボリユート成立限界点
E,Bの間の内側曲線712（602）が接続曲線713（603）の
一部を外側曲線に近づけた段付逃げ部HJを設けることに
あるので、この意図を逸脱しない範囲において、次のよ
うな変形例が可能である。

まず、第８図に示す第１変形例は第17図のEB間全体にて
スキマΔＣを設ける代わりに、第８図に示すように、EB
間の任意の一部にのみスキマΔＣを設けたものに適用し
たものである。

こゝで、802はうずまき体、Ｋは内側曲線上の点で、KE
は半径Ｒの円弧、KGは第15図の602よりわずかなスキマ
ΔＣだけ外側曲線に引込めて構成された内側曲線であ
り、パラメーターβより小さいパラメーターβ′に対応
するＫ点より第15図の内側曲線602とスキマΔＣを設け
て逃げ部1250を構成したものである。

次に、第９図に示す第２変形例は、内側曲線上にてスキ
マΔＣを設ける代わりに接続曲線にてスキマΔＣを設け
たものに適用したもので、913は第15図の接続曲線603よ
りΔＣのわずかなスキマをもつて引込めて形成された接
続曲線で、第15図の接続曲線603と内側曲線602との接点
Ｄより内側曲線側（点Ｅ側）に内側曲線側602との交点
Ｌを設けて段付逃げ部1251を形成する。

さらに、第10図に示す第３変形例は、静止側うずまき体
もしくは公転側うずまき体の何れか一方の形状を第15図
と同一としておき、他方のうずまき体のみ内側曲線及び
接続曲線の両者にてスキマΔＣを設けたものに段付逃げ
部を設けてもよい。

こゝで、Ｒ及びｒはそれぞれＲ′＞Ｒ及びｒ′＜ｒとな
るように構成されている。

912は内側曲線、914は接続曲線、点Ｌは912と914の接続
点で、ELBの両曲線にて第15図のEDBの両曲線よりわずか
なスキマを設ける。

更に、両うずまき体とも第10図の形状とすることもで
き、その際、Ｒ′−ｒ′＝ρとすると、Ｒ′とｒ′の交
点は接することになり滑らかなる曲線の段付逃げ部1252
が作られる。

本発明は勿論、スキマΔＣを設けない前記特願昭57−20
6088号にも適用することができる。

両うずまき体の逃げ部HJ間の形状及びその設置は両うず
まき体で必ずしも同一である必要はなく、適宜決めるこ
とができ、少なくとも吐出ポートを有するうずまき体の
相手相のうずまき体には設ける。段付逃げ部の段面形状
は、第３図に示すものゝほか、第４図の静止側うずまき
体1190,公転側うずまき体1190Aに示すように、段差部に
Ｒを付したものでもよく、第５図に示すように傾斜面と
することもできる。

本発明は、圧縮機のほか、ポンプ，エキスパンダー等に
も勿論適用可能である。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、端板にうずまき体を固定した
静止側うずまき体と公転側うずまき体を備え、一方のう
ずまき体を180度回して互いに噛み合わせ、公転側うず
まき体を静止側うずまき体の周りに公転半径ρで公転運
動させて、流体をポンプするスクロール型流体機械にお
いて、両うずまき体は角度パラメーターβ（ラジアン）
で決まる内側インボリュート曲線及びこれに対応する外
側インボリュート曲線からなるインボリュート部と、内
側インボリュート曲線と外側インボリュート曲線の端点
を、内側から外側にかけて連続かつ滑らかに連結する半
径Ｒ及びｒの円弧から成る内側接続曲線及び外側接続曲
線か成る内端部、あるいは前記内側接続曲線及び外側接
続曲線をうずまき体の厚さを減ずる方向に小量（ΔＣ）
逃げを持たせた内側接続曲線及び外側接続曲線から成る
内端部で構成するとともに、少なくとも公転側うずまき
体は、前記うずまき体の内側接続曲線で限界される内端
部をうずまき体の中央部に向かう方向に沿って部分的に
かつうずまき体の端板からうずまき体の先端に向かうう
ずまき体の高さの途中から階段状に逃げ量が増加する段
付き逃げ面を設けるか、あるいは、少なくとも前記うず
まき体の内側接続曲線で限界される内端部をうずまき体
の中央部に向かう方向に沿って部分的にかつうずまき体
の端板からうずまき体の先端に向かううずまき体の高さ
方向に直線状に逃げ量が増加する傾斜した逃げ面を設け
たこと。（ただし、Ｒ＝ρ＋ｂβ＋ｄｒ＝ｂβ＋ｄｄ＝〔b²−｛（ρ/2）＋ｂβ｝²〕/2［２（ρ/2＋ｂ
β）］） b:インボリュート曲線の基円半径により、吐出圧力損失の大巾な減少を図る高性能の回転
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図は本発明の一実施例の静止側うずまき体を示す部
分正面図、第２図は第１図の静止側うずまき体の中央部
を示す斜視図、第３図は第２図のIII−III断面図、第４
図，第５図はそれぞれ第３図の変形例を示す同じくIII
−III断面図、第６図は第１図のうずまき体を有するス
クロール型圧縮機の作動説明図、第７図は第６図におけ
る公転側うずまき体の公転位置と小室圧力との関係を示
す線、第８図，第９図，第10図はそれぞれ第１図の変形
例を示す同じく部分正面図である。第11図は公知のスク
ロール型圧縮機の作動原理図、第12図は公知のスクロー
ル型圧縮機を示す縦断面図、第13図は第12図のXIII−XI
IIに沿つた横断面図、第14図は第12図のうずまき体の相
対的位置の変化を示す中央部拡大図、第15図は特願昭57
−206088号により提案されたうずまき体を示す正面図、
第16図は第15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位置の変化を示す部分拡大
図、第17図は特願昭59−111658号により提案されたうず
まき体を示す正面図、第18図は第17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位置の
変化を示す正面図、第19図は第18図における小室圧力の
変化を示す線図である。 1101…静止側うずまき体、1101A…公転側うずまき体、1
111…外側曲線、1112…内側曲線、113…接続曲線、111
3,1113A…段付逃げ部、1120…吐出ポート、1121,1121A
…端板、1101A…公転側うずまき体、1203A,1203B,1204
…小室、1205,1206,1252…逃げ部,A…インボリユート曲
線始点、ｂ…インボリユート曲線の基円半径、ΔＣ…ス
キマ、Ｇ…交点、HJ…段付逃げ部、Ｏ…原点、ｒ…接続
曲線円弧半径、Ｒ…接続曲線円弧半径、Rc…エンドミル
カツターと同一半径、β，β′…パラメーター、ρ…公
転半径。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端板にうずまき体を固定した静止側うずま
き体と公転側うずまき体を備え、一方のうずまき体を18
0度回して互いに噛み合わせ、公転側うずまき体を静止
側うずまき体の周りに公転半径ρで公転運動させて、流
体をポンプするスクロール型流体機械において、両うず
まき体は角度パラメーターβ（ラジアン）で決まる内側
インボリュート曲線及びこれに対応する外側インボリュ
ート曲線からなるインボリュート部と、内側インボリュ
ート曲線と外側インボリュート曲線の端点を、内側から
外側にかけて連続かつ滑らかに連結する半径Ｒ及びｒの
円弧から成る内側接続曲線及び外側接続曲線か成る内端
部、あるいは前記内側接続曲線及び外側接続曲線をうず
まき体の厚さを減ずる方向に小量（ΔＣ）逃げを持たせ
た内側接続曲線及び外側接続曲線から成る内端部で構成
するとともに、少なくとも公転側うずまき体は、前記う
ずまき体の内側接続曲線で限界される内端部をうずまき
体の中央部に向かう方向に沿って部分的にかつうずまき
体の端板からうずまき体の先端に向かううずまき体の高
さの途中から階段状に逃げ量が増加する段付き逃げ面を
設けるか、あるいは、少なくとも前記うずまき体の内側
接続曲線で限界される内端部をうずまき体の中央部に向
かう方向に沿って部分的にかつうずまき体の端板からう
ずまき体の先端に向かううずまき体の高さ方向に直線状
に逃げ量が増加する傾斜した逃げ面を設けたこと（ただし、Ｒ＝ρ＋ｂβ＋ｄｒ＝ｂβ＋ｄｄ＝〔b²−｛（ρ/2）＋ｂβ｝²〕/2［２（ρ/2＋ｂ
β）］ b:インボリュート曲線の基円半径を特徴とする回転式流体機械。