JPS58174190A - スクロ−ル型流体機械 - Google Patents

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】 本発明はスクロール型流体機械に関する。

例えば、公知のこの種の≠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１を他方の端板に固定し、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の周りに自転を行なうことなく
半径ρ−〇〇′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。

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）　１１
　、　ＩＪヤニ：１ ノドプレート１２．シリンダプレート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〜もに、うずまき体２５２および円板２，５１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にクランクビン２３を有する主軸１７を
枢着し、クランクビン２３に、第３図■−■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のビス２４３．角筒部材２７１．摺動体２９１
゜リング部材２９２１回り止め２９３等よりなる不転旋
回機構を介して、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。

このようなスクロール型圧縮機において、公転スクロー
ル部材２４．静止スクロール部材２５の主要構造はそれ
ぞれ同一であるので、公転スクロール部材（以下スクロ
ール部材という）２４について述べると第４図斜視図に
示、すように、スクロール部材は側面にうずまき体２４
２を突設する円板２４１より構成され、その製造方法と
しては、例えば、うずまき体２４２と円板２４１とを一
体的に形成する場合、あるいはうずまき体２４２と円板
２４１とを別々に形成したのち、これらを接合して最終
的に一体的に構成する場合等がある。

しかしながら、現状ではどのようなスクロール部材の製
造方法においても最終的にうずまき体２４２の内側面５
０１．外側面５０２および円板２４１のうずまき体側面
５０３の所定の寸法・形状・精度を得るために、これら
の部分を別々に切削加工にて仕上げを行なっており、加
工に極めて多大な時間を要し、この結果、圧縮機の製造
コストを大巾に高めている。

また、このようなスクロール型圧縮機においては、第１
図で述べたように、小室は漸時その容積を減少し、これ
により吐出口から高圧の流体が吐出するが、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
るトップクリアランス容積を残す。

すなわち、同図（３）に示すように、うずまき体１，２
間で包囲された小室５３は、ここで最小となり、更にう
ずまき体１が公転すると、同図（４）に示すように、両
うずまき体１，２は離れ始め、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に連通ずるに至り、このため、同図
（３）に示した小室５３の最小容積中の高圧流体は、吐
出口４より外部へ吐出されることなく、再度小室３，３
に戻って了い、このいわゆる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ま損失とな
って了う。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、う
ずまき体の加工を容易にし、トップクリアランス容積を
最小とすると〜もに滑かな運転を行なう高効率　低コス
トのスクロール型流体機械を提供することを目的とヒス
クロール型流体機械のスクロール部材を構成するうずま
き体の外側曲線をインボリ一ト曲線にて構成すると〜も
に、上記うずまき体の内側曲線を上記外側曲線と位相の
みをずらせたインボリュート曲線と、このインボリュー
ト曲線に滑らかに接しかつ上記外側曲線のインボリュー
ト曲線の基円上の始点を通り上記うずまき体の溝巾と略
等しい直径を有する円弧とにより構成したことを特徴と
する。

本発明の一実施例を図面について説明すると、第５図は
その公転スクロール部材の正面図、第６図は第５図の部
分拡大図である。

上図において、第４図と同一の記号はそれぞれ第４図と
同一の部材を示し、５５２はうずまき体２４２の外側曲
線５５０．内側曲線５５１およびカッターＭ　５５３に
共通なインボリュート関数の半径すの基円、５５３はカ
ッター軌跡で、外側および内側曲線５５０および５５１
と共通な基円５５２を有するインボリュート曲線、ＴＧ
はうずまき体の溝屯ＴＲ，はうずまき体の厚さ、５．５
４はうずまき体２４２の溝巾ＴＧと等しい長さを直径（
半径Ｒ）としくＴＧ＝２Ｒ，）、内側曲線５５１と点り
で接すると〜もに、外側曲線５５０のインボリュート曲
線の始点Ａを通る円、Ａは外側曲線５５０の始点、Ｃは
内側曲線５５１の始点、Ｄは内側曲線５５１と円５５４
が滑らかに接する点、Ｅは外側曲線５５０上の外方の任
意点、Ｆは内側曲線５５１上の外方の任意の点である。

本発明では、一方のうずまき体の周りを他方のうずまき
体が当接しながら公転するという条件を満たすうずまき
体の曲線としてインボリュート曲線を選び、これを極座
標で表わすと、 外側曲線５５０　（ＡＥ間）は（１）　、　（２）式％
式％（１） （２） （２） 内側曲線５５１は（３）式の範囲（ＡＤ間）においては
（４）　、　（５１式 ％式％（８） ）（４１ （６）式の範囲（ＤＦ間）においては（７）　、　（８
）式となる。

−１ρ π−ｔｍ　　石≦φ、（１，）　　・・・・・・・・・
−・・・・・・・・（６）φ１（ｔＩ）　＝ｔｍｔ、−
１．−）（π−ｒ）・・・・・・（印ここで、’ｌ　＋
　ｔ＊　：任意パラメータ（１＋＋１１≧０）Ｒ：円半
径　８＝−（ζ１ピ」ツリー　・・・・・・０）ｐ であり、うずまき体の溝巾ＴＧおよび厚さＴ　Ｒ，と基
円半径す、公転半径ρとの間には０■。

００式の関係がある。

ＴＧ＝πｂ＋ρ　　　　　　　　　・・・・・・０ＱＴ
Ｒ−πｂ−ρ　　　　　　　　　・・・・・・Ｑｌｌ（
１）　、　（２）および（力、（８）式より外側曲線５
５０と内側曲線５５１の一部はそれぞれ同一の基円５５
２を有するインボリュート関数でその位相が（π−脅）
だけはずれていることが判る。

このようなうずまき体を有するスクロール部材の一方を
固定し、他方を公転半径ρで公転させると、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）式で表わされ、両うずまき体の接点はψ、（１
，）の大きなところより徐々に小さな点に移動してゆき
、 ψ、（１１）＝π−ｔａｎ　　　ｂ の点で両うずまき体は離れ始める、すなわち、両うずま
き体の接点が ψ１（ｔｌ）＝π−ｊａｎ　　−５ の位置で両うずまき体で形成される密閉小室の容積は最
小となる。

したがって、基円半径すと公転半径ρとの間に、 亘　−五　　　　　　　　　　　　・・・・・・（０）
ρ　　　４ の関係が成立するようにすることにより、トツブクリア
ランス容積を最小としてトップクリアランスによる損失
仕事を最小とすることができる。

また、ψ、　（ｔ、　）　＝　π−ｔａｎ　　−Ｆ；　
　の点りでは、内側インボリュート曲線５５１と円５５
４とが滑らかに接するので、点りで両うずまき体が滑ら
かに離れ始めることとなり、うずまき体の運動が滑らか
に行なわれることとなる。

さらに、内側曲線と外側曲線とは位相がπ−りだけ回転
した２つのインポリー−ト曲す 線であるので、インボリュート関数の性質として、０１
式、０９式に示すように、溝巾ＴＧ−一定、厚さＴＲ＝
一定となる。

ここで、０１式の溝巾ＴＧと（３）式の範囲で与えられ
る（４）　、　（５１式の円の直径（２ｘＲ）・・・（
９）式の関係は下記のようになる。

次に、（９）式より ２１（−ρ（（１１ゾ＋１） ρ ここで（０１式の関係より 冨Ｓ 、’、２１＆＝峠Ｔ＋１） ｔヂ（１Ｇ）式よ） ＴＧ＝ｚ（ｇ’＋ｔ） ここで（０）式の輿係より π３ 、．ＴＧ＝ｚ（τ＋１） したがって、上記関係より ＴＧ＝２Ｒ となる。

また、溝中央の軌跡は、溝巾が一定であり溝の外側は内
側インボＩＪ　、、　−ト曲線、溝の内側は外側インボ
リュート曲線であるので、外側および内側インボリュー
ト曲線と同一の基円のインボリュート曲線となる。

したがって、Ｒ＝西なる半径Ｒのカッターを外側および
内側インボリュ−１・曲線と同一の基円を有し公転半径
ρのインボリュート関数Ｈ，０３式 ％式％（１２） φｔ（輸）ニーｔ、−輸＋（１唱（ｆ（））・・・（１
８）でカッター軌跡５５３に沿って外側より内側へ点Ａ
まで運ぶと、うずまき体の外側曲線と内側曲線を同時に
一度に加工することが可能となり、必要に応じて円板の
うずまき体側面５０３も同時に加工し、うずまき体２４
２の溝および厚さの所定寸法を得る上でその加工時間を
従来のものの１／２以下とし得る。

以上の説明ではカッターを外方より内方へ運ぶようにし
たが、この逆でも勿論良い。

なお、０濠式の（８）式に対する位相角、すなわち内側
インボリュート曲線５５１との位相は曲線５５０と５５
１のインボリュート始点Ａ。

Ｃの位相角を２πより差し引いたもののＩＡである。

以上は理論的に本発明の一実施例について述べたが、実
際の流体機械に本発明を適用するに当っては、第６図に
示すように、うずまき体２４２の外側曲線５５０と内側
曲線５５１の交点Ａ近傍を、同図の実線のように、シャ
ープエッヂとすると、機械の運転中この部分が破損する
慣れがあるので、この先端部分を破線で示すように任意
の半径ｒの円弧等にて滑らかに丸めても良い。

本発明は圧縮機に限定するものではなく、スクロール型
流体機械一般に広くこれを適用することができる。

要するに本発明によれば、スクロール型流体機械のスク
ロール部材を構成するうずまき体の外側曲線をインボリ
ュート曲線にて構成すると〜もに上記うずまき体の内側
曲線を上記外側曲線と位相のみをずらせたインボＩＪ。

−ト曲線と、このインボリュート曲線に滑らかに接しか
つ上記外側曲線のインボリュ→曲線の基円上の始点を通
り上記うずまき体の溝巾と略等しい直径を有する円弧と
により構成したことにより、コスト低廉かつ高性能のス
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図は公知のスクロール型圧縮機の原理図、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■−■に沿った横断面図、第４図は第２図のスクロー
ル部材の斜視図、第５図は本発明の一実施例の公転スク
ロール部材の正面図、第６図は第５図の部分拡大図であ
る。 ２４２・・・うずまき体、５０３・・・円板のうずまき
体側面、５５０・・・外側曲線、５５１・・・内側曲線
、５５２・・・基円、５５３・・・カッター軌跡、５５
４・・・カッター円、Ａ・・・外側曲線の始点、ｂ・・
・基円の半径、Ｃ・・・内側曲線の始点、Ｄ・・・内側
曲線と円５５４の接点、Ｅ・・・外側曲線の外方の任意
点、Ｆ・・・内側曲線の外方の任意点、Ｒ・・・うずま
き体の溝巾に内接する円の半径、ＴＧ・・・うずまき体
の溝巾ＪＴＲ・・・うずまき体の厚さ、ρ・・・公転半
径。 復代理人　弁理士　塚１本　正　文 手続補正書 昭和Ｓ７年９月３日 許庁長官　　　殿 事件の表示 昭和５７年特　許　願第５６０３８号 −発明の名称 スクロール型流体機械 、　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
ンンヨン第２０７号室 （１）特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 （２）第７頁第５行、第１４頁第１７〜１８行の「構成
し」をそれぞれ「構成し、インボリュートの基円半径＝
ｂ、旋回半径＝ρとしたと（３）第８．′＾第６行の「
ある。」を「あり、インボリュートの基円の半径＝ｂ、
旋回半径＝ρとｂ　　　π したとき、−＝−とする。」に訂正する。 ρ　　　４ （４）第１０頁第１７〜２０行の「基円半径・・・・・
により、」を削除する。 （５）第１１頁第１７行の「次に」を削除する。 （６）第１２頁第２行の「ま」を「また」に訂正する。 特許請求の範囲　（訂正） スクロール型流体機械のスクロール部材を構成するうず
まき体の外側曲線をインボリュート曲線にて構成すると
＼もに、上記うずまき体の内側曲線を上記外側曲線と位
相のみをずらせたインボリュート曲線と、このインボリ
ュート曲線に滑らかに接しかつ上記外側曲線のインボリ
ュート曲線の基円上の始点を通り上記うずまき体の溝巾
と略等しい直径を有する円弧とによシ構成し、インボリ
ュートの基円半径＝ｂ、旋回半径＝ρとしたとき。 スクロール型流体機械。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スクロール型流体機械のスクロール部材を構成するうず
   まき体の外側曲線をインボリュート曲線にて構成すると
   −もに、上記うずまき体の内側曲線を上記外側曲線と位
   相のみをずらせたインボリュート曲線と、このインボ！
   Ｊ　、　−ト曲線に滑らかに接しかつ上記外側曲線のイ
   ンボリュート曲線の基円上の始点を通り上記うずまき体
   の溝巾と略等しい直径を有する円弧とにより構成したこ
   とを特徴とするスクロール型流体機械。