JPS58101285A

JPS58101285A - スクロ−ル型流体機械

Info

Publication number: JPS58101285A
Application number: JP19767281A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hagimoto; 萩本　清; Takahisa Hirano; 隆久平野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1983-06-16

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】すなわち、同図（１）の状態からうずまき体１をまず９
０°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）よシ同図（３）
へとその容積を減少し、同図（３）と同図（４）の間で
最小の容積となシ、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
、新たな気体を取シこんで密閉小室を形成し、以後これ
を繰返し、うずまき体外側空間！−９取りこまれた気体
が圧縮され、吐出口４より吐出される。

このようなスクロール型圧縮機においては、上述のよう
に、小室は漸時その容積を減少し、これにより吐出ボー
トから高圧の流体が吐出されるが、うずまき体には厚さ
があるため小室の容積は０とはならず、いわゆるトップ
クリアランス容積を残す現象が存在する。

すなわち、第２図要部拡大図に示すように、同図ｍは第１図（３）
に対応し、２つのうずまき体１．　２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９、こ
＼で小室５３の容積は最小となり、更にうずまき体ｌを
公転させると、２つのうずまき体１．　２は離れ、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
ずる。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よシ外部へ吐出される
ことなく、再度小室３．３に連通されてしまい、このト
ッ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＼損失となるのである。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、２
つのうずまき体間に形成される小室の容積を極小となし
、これによりトップクリアランス容積を最小とし、損失
を最小とする高効率のスクロール型流体機械を提供する
ことを目的とし、うずまき体の外側曲線を下記（１）、
　（２）式のインボリュート曲線で構成すると＼もに、
その内側曲線をはソ下記（６）式の範囲で前記外側曲線
と同一の基円を有する下記（７）、　（８）式のインボ
リュート曲線で構成したｒｏ（ｔｏ）＝□　　・・・　
（１）ｃｏＳｔ。

φｏ　　（ｔｏ　）　＝　　ｔａｎｔｏ　−ｔＯ・・Φ
　（２）π−を一′÷くφ＋（１＋）　　・・・（６）
　　ｂｒｌ　　（ｔ＋）−□　　・・・　（７）ｃｏＳｔ。

φｌ　（ｔ、　）　＝　ｔａｕｔ、　−ｔ、　＋　（π
−ｉ）・・・（たソし、ｂ＝インボリュートの基円半径
、ｔｏ”パラメータ、ρ＝公転半径、Ｒ＝円弧半径＝　（２ｂ）’＋４’　　　ｔ、−バラ７
２ρ 一タ）ことを特徴とする。

本発明の一実施例を図面について説明すると、第３図は
そのうずまき体の正面図、第４図は第３図の変形を示す
正面図である。

まず、第３図において、１０１は本発明によるうずまき
体、１０２はその外側曲線、１０３はその内側曲線、Ａ
は外側インボリュート曲線の始点、０およびｂはそれぞ
れインボリュート関数の基円中心および基円半径。

Ｃは内側インボリュート曲線の始点、Ｂは内側曲線上の
円弧とインボリュート曲線との庵点である。

次に、外側曲線１０２を下記（１）、　（２）式のイン
ポリニート関数で定める：（ｓ）　　ｒＯ（ｔｏ）＝−・・・（１）ｃｏＳｔ。

φ６　　（ｔ６　）　＝　　ｔａｎｔｏ　　ｔｏ　　・
・・　（２）たソし、関数は極座標表示で単位（ｒａｄ
）である。　　− 数で定めるニーＩρ ０≦φ＋　　（１＋）≦π−ｊａｎ−のとき　・・・　
（３）・・・　（４）ｒ＋（ｔ＋）＝□　　・・・　（７）ｃｏＳｔ。

φ、　　（ｔ、　）　＝　ｔａｎｔ、　−ｔ＋　＋　（
π−〜）−Φ・　（８）こ＼で、ｂ：インボリュートの基円半径ｔＯ：任意パラメータ　（ｔｏ≧０） ρ：公転半径Ｒ：円弧半径　　　Ｒ＝工峙各シ已ｔｌ：任意パラメータ　　（ｔｓ≧０）であシ、（４）
、　（５）式で表わす円の中心座標はｘ−ｙ座標で示す
と（９）式で表わされる。

（−ｂ、　　−（Ｒ−ρ））・・・　（９）すなわち、
外側曲線１０２は、基円径すで点Ａを始点とするインボ
リュート曲線、内側曲線１０３は、ＡＢ間は円弧９点Ｂ
以降は外側曲線と同一の基円を有するインボリュート曲
線の合成である。

このようなうずまき体によれば、さきに作動原理で述べ
たように、２つのうずまき体は、公転半径ρにて他方の
うずまき体が一方のうずまき体の中心まわりを公転する
とき、常に複数の点で接触（第１図点５１，５２．５１
’。

５２′参照）していることが必要であるが、この条件を
満たすことができる０すなわち、（１）、　（２）式で表わされ点Ａを始点と
するインボリュート関数を外側曲線１０２として、厚さ
−のうずまき体を考え、これが作動原理で述べたように
常に２つのうずまき体が接する条件を与えると、その内
側曲線１０３が（７）、　（８）式で表わされるインボ
リュート関数となる範囲は（６）式となることが解析上
証明されるのである。

９１り、１つのらずまき体において、外側曲線全体を点
Ａを始点とするインボリュート曲線で与えるとき、同一
形状のうずまき体を１８０°回転させ（位相をずらし）
、互い、に２ｐの距離だけずらせて公転半径ρで一方の
うずまき体中心まわシに他方のうずまき体を公転させる
と、常に２つのうずまき体が接触するのは、うずまき体
の内側曲線が（６）式の範囲で、（７）、　（８）式で
表わされるインポリニート曲線となる場合である。

従って、本発明によるうずまき体を用いると、２つのう
ずまき体の一方を固定し、他方を公転半径ρで公転させ
るならば。、噛み合う相手のうずまき体の外側曲線が接
触する内側曲線の範囲は、（６）式で６り、２つのうず
まき体の接点はφ＋（１１）の大きなところよシ徐々に
小さな点に移動してゆき、一′ρ φ＋（１１）＝π−ｔａｎ　Ｔの点Ｂで２つのうずまき体は離れはじめる。

すなわち、２つのうずまき体の接点が φ＋（１）＝　　π−ｔａｎ−” の位置で、２つのうずまき体で形成される密閉小室の容
積は最小となり、これがトップクリアランス容積として
最小となる。

と＼では（３）式の範囲において、内側曲線を（４）、
　（５）式で表わされる円としたが、これは。

−ｌρ φ、（ｔ）＝ｔａｎＴの点Ｂで互いに当接する相手のうずまき体が滑らかに離
れはじめ、かつ外側曲線の始点点Ａを通り、またＢＡの
範囲で相手のうずまき体に接触しないように決めたもの
である。

従って、内側曲線においては、（３）式の範囲で、（４
）、　（５）式で表わされる円の代わシに一１ρ （１）φ＋（１１）＝π−ｔａｎ−ｙの点Ｂで、（６）
、　（７）式で表わされるインボリュート曲線に滑らか
に接しく切線が同一）。

（２）かつ、点Ａを通シ、（３）２つのうずまき体を半径ρで相対的に公転させた
とき、（３）式の範囲では互いに接しない、という条件を有する任意の曲線形状でも良い。

紙上のように、うずまき体の曲線形状を定めると、２つ
のうずまき体によって形成される小室の最小容積、すな
わち、トップクリアランス容積を最小とすることができ
、また、２つのうずまき体は滑らかに離れはじめること
ができる。

このことよシ、圧縮機として最も損失を少なく高効率を
得ることができると＼もに、滑らかな圧縮作用を、得る
ことができる０以上は、理論的立場よシ本発明を述べた
が、実際の流体機械において本発明を適用するには、第
４図に示すように、うずまき体１０１の外側曲線１０２
と内側曲線１０３の交点Ａは、第３図に示すようなシャ
ープニップとすると、機械の運転中にこの部分が破損す
ることがあるので、この先端部分を任意の半径ｒの円等
で滑らかに丸めても実質的に本発明の効果は変わらない
。

要するに本発明によれば、うずまき体の外側曲線を下記
（１）、　（２）式のインボリュート曲線で構成すると
＼もに、その内側曲線をはソ下記（６）式の範囲で前記
外側曲線と同一の基円を有する下記（力、（８）式のイ
ンボリュート曲線で構成したｒｏ（ｔｏ）”□　　・Φ・　ｆｌ）ｃｏＳｔ。

φｏ　　（ｔｏ　）　＝ｔａｎｔＯ−ｔｏ　　・・・　
（２）−′ρ π−ｔａｎ　−＜　　φ＋（１＋）　　・・・　（６）
ｒｔ（ｔ＋）＝□　　　　・・・　（力０５ｔＩ φｒ　　（ｔｓ　）　＝　ｔａｎｔ、−ｔ、＋　（π−
一）・・・　（８）（たｙし、ｂ＝インボリュートの基
円半径、ｔｏ　＝パラメータ、ρ＝公転半径、メータ）ことにより、高効率のスクロール型流体機械を
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図はスクロール型圧縮機の作動原理図、第２図は第
１図の部分拡大図、第３図は本発明の一実施例を示すう
ずまき体の正面図、第４図は第３図の変形例を示す部分
正面図である０１０１・・うずｔき体、１０２・・外側曲線、１０３・
・内側曲線、Ａ・・外側インボリュート曲線の始点５Ｂ・・内側曲線
のインボリュート曲線と円との切点、Ｃ・・内側インボリュート曲線の始点、０・・インボリ
ュート関数の基円中心。ｂ・・基円半径、手続補正書昭和Ｓ″Ｉ年６月７日特許庁長　官　　　　殿１、事件の表示昭和゛５６年特　許　願第１９７６７２号２発明の名称スクロール型流体機械３、　補正をする者事件との関係出願人住所　　東京都千代田区丸の内二丁目５番１号名称（６
２０）　　三菱重工業株式会社４、復代理人住所　　東京都新宿区南元町５番地３号小田急信濃町マ
ンション第２０７号室氏名（７１０４）弁理士　塚　本　正　文５、補正の対
象明細書６、補正の内容別紙のセおり特許請求の範囲（補正）うずまき体の外側曲線を下記＋１１．　（２１式のイン
ボリュート曲線で構成すると＼もに、その内側曲線をは
ソ下記（６）式の範囲で前記外側曲線と同一の基円を有
する下記（力、（８）式のインボリュート曲線で構成し
た φ。（ｔ６　）　＝　　ｔａｎ　ｔｏ　　ｊｏ　　・・
・　（２）（たソし、ｂ＝インボリュートの基円半径、
１、＝パラメータ、　ρ＝公転半径、１＋＝　パラメータ）ことを特徴とするスクロール型流体機械。（１）　　特許請求の範囲を別紙のとおシ補正する。（２）第２頁第２行と同第３行の間に「３発明の詳細な
説明」を挿入する。（３）第６頁第１行、第１−３頁第１行のを夫々削除す
る。（４）第１Ｏ頁第５行の［φ＋（ｔ）、Ｊを「φ、（ｔ、）Ｊに訂正する０（５）第１Ｏ頁第１１行の（６）第１１頁第１９行の「ニップ」を「エッヂ」に訂
正する。

Claims

【特許請求の範囲】うずまき体の外側曲線を下記（ｔ）、　（２１式のイン
ポリニート曲線で構成すると＼もに、その内側曲線をは
ソ下記（６）式の範囲で前記外声曲線と同一の基円を有
する下記（７）Ｉ　（ｓ）式のインポリコート曲線で構
成したｒｏ（ｔｏ）＝□　　・・・　（１）ｃＯ３ｔ。 φ。（ｔｏ）＝ｔａｌｔｌ）　−ｔｏ　　ｅ・・　（２
）π−ｔａｎ　　＜、φ１（１１）　　・・・（６）ｒ
、（ｔｔ　）　＝　−’−・・・（７）ｏＳｔＩ φＩ（Ｌ　）　＝　ｔａｎＬ　−ｔｌ　＋　（π−ｉ）
・・・（たソし、ｂ＝インボリュー町の基円半径・ｔｏ
＝パラメータ、ρ＝公転半径。Ｒ＝円弧半径＝」ｌり士辷ｐ　！　　ｔ、　＝、、う２
ρ　　　、メータ）ことを特徴とするスクロール型流体機械。例えば、公知のこの種の圧縮機は、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
中夫に吐出口４を有するシール端板に固定し、他方のう
ずまき体ｌを他方の端板に固定し１両者を、同図に示す
ように、相対的に１８０°回転させ、かつこの両者が５
１．５２および５１’、５２’の４点で互いに接触する
ように、距離２ρ＝（うずまきのピッチ−２×うずまき
の板厚）だけ相対的にずらして、互いに両うずまき体を
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ｌ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２ρ＝００′で公転運動をなすように構
成されるＯそうすると、２つのうずまき体１．　２間には、両者が
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。