JPS5958187A - スクロ−ル型圧縮機 - Google Patents

スクロ−ル型圧縮機

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JPS5958187A
JPS5958187A JP57167063A JP16706382A JPS5958187A JP S5958187 A JPS5958187 A JP S5958187A JP 57167063 A JP57167063 A JP 57167063A JP 16706382 A JP16706382 A JP 16706382A JP S5958187 A JPS5958187 A JP S5958187A
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清 寺内
Masaharu Hiraga
平賀 正治
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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
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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 both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269Details concerning the involute wraps
    • 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
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    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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 both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids 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 both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving

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もので、特にス
クロール型圧縮機に関するものである。
スフ【」−ル型圧縮機は、 米国特許第801182号明■1書を初めとする多くの
特π′[や文献に開示され、その動作原理は良く知られ
ている。
まず、ここでは、スクロール型1.1.、 Il古1幾
の構成及びその動作原理について、第1図、第2図、及
び第3図を参照して説明覆る。
圧縮機1は、フロン1−エンドブレーl〜11とこれI
J設置されたカップ状部分12どから成るIT’縮1幾
クーシング10を右している。該フロンl−・エンドプ
レー1〜11は、での中心部に回通孔を穿設しく(bす
、−テの中にボールベアリング13を介して主軸14を
回転自イ1に支承している。また)【」ン1−1−ンド
ブレート′11は、主軸14の外周を取り囲むJ、うに
前方に突出したスリーブ部15をイjし、該スリーブ部
15内にはシt・ノドシール部月16を配冒しくいる。
フロン1−エンドプレー1−11にj、つC聞L1部を
閉塞されたカップ状部分12内には固定スクロール部材
17、可動スフ[1−ル部材18及びijJ動スタスク
1−ル部材の駆動機構と回転阻止(幾構が配設されてい
る。ここC1固定スク[1−ル部月17は一般に側板1
71どでの一面上に形成されたうf巻体172を形成し
た而とは反対側の而−にに設りた脚部1733どよりI
M成され、該脚部1734力ツプ状部分′12の底部を
0通して螺合りる ボルト19ににっC固定スクL]−
ル部材17をカップ状部分12内に固定しCいる。また
固定スフ「J−ル部材の17の側板171の外周面とカ
ップ状部分12の内壁面との間をO−リング20によっ
てシールすることによりカップ状部分12内を吸入室2
1と吐出室22とに仕切っ(いる。さらに、側板171
の中央部にはスフ11−ル部材間に形成された密閉空間
ど吐出室22を連通づる  連通孔174を穿設してい
る。
可動スクI]−ル部月18は、側18i1ε31とイの
一面上に形成したうず巻体182どにり構成され、該う
り”巻体182は前記固定スクロール部側17のうず巻
体172と1E30°の角度ずれをもってかみ合されて
いる。なお、主軸1/Iど可動スフ[1一ル部材18と
の間には、可動スフr」−ル部材の駆動機構及び回転阻
止機構が配設されており、この駆動機構及び回転阻止1
幾構については種々の公知機構においで実施されうるた
め、ここての説明は省略覆るが、主軸14が回転運動を
行なうことによって、可動スフ[1−ル部利18は所定
の軌道半径をもって旋回運動を行なうこととなる。
このような構成にで成る圧縮1幾は、−タ4のスク]1
−ル部4A17.18の両うり“巻体が1ε300の角
度ずれをもってかみ合されηいるのC1両うず巻体の線
接触部から線接触部に4つたって密閉された流体ボク゛
ツ1−が形成されることとなり、 主軸14が回転運動
を行なうと駆1FII機174及び回転阻止(幾構の廟
きによって可動スクロール部祠18は所定の半径−t=
を円軌道運動りることどなる。したがっ(、うず巻体の
壁面に治ってうず巻体の内端方向へ移動し、ボクッ1〜
内の流体を容積の減少を伴tfわけつつ徐々に圧縮づる
こととなる。
次に、第2図及び第3図を参照して上述した圧縮別の圧
縮動作、圧縮リイクルについて説明する。
第2図(イ)〜(71)はクランク角が00からそれぞ
れ90 ″づつ進行した状態を示しており、第2図(イ
> r示りJ、うに可動スクロール部4A18のうり゛
巻体182最外端及び固定スクロール部材17のうり゛
巻体172最外端が−でれぞれ対向゛する〕づ゛巻体側
壁に接触することにJ:す、対称な一対の密閉空間へ1
.Δ2が形成され圧縮が間り0される。この密閉’j、
q間Δ1.△2は第2図([1)〜(ト)に承りように
クランク角のll−ttに伴って容積を徐々に減少しつ
つ中央部に移動する。ここで、一対の密閉空間△1.A
2は第2図(ハ)の状態力日ら第2図(1〜)の状態に
移行1“ろ過程で、うず巻体の中央部に形成された高圧
空間と連通し第2図(す)の状態に示づように完全に一
つの高圧空間を形成し、この高圧空間はクランク角の進
すに(11′なって容積を徐々に減少し−C高圧空間内
の流体を排出することとなる。
圧縮リイクルはまず、うり゛巻体の最外端が対向するう
ず巻体の壁面に接触し、吸入が終了した時点で始まり、
クランク角がほぼ3πとなる点までは流体ボケッ1〜内
の容積を減少しつつ内部圧)〕が徐々に上昇する。しか
し二つの流体ボケツ1−は吐出室に連通する中火室に連
通し一つのボケツ1−となる。この瞬間吐出孔に弁装置
が設りられていない場合にはポケット内の圧力は吐出圧
力と一致するまで急激に上昇覆ることとなるが、弁装置
が設けられている場合には、中央室内の高圧流体とボウ
ッ1〜内の圧縮流体が混合されC若干の圧力」:胃どな
り、田川■「力に達Mる点まてうず巻体の運動にJ、−
)て圧縮され、吐出圧に達づるど弁装置が動作しηΦ央
V内の^j1]流体を吐出室内に流出さUることどイす
る。従っで中央室は吐出室と連通したのl)は 定の圧
力を相持している。このJニー)にクランク角がほぼ5
πC一つの圧縮リイクルが完了りるどどしに一つの圧縮
リイクルの途中(”別の圧縮り〆クルが始まり順次]J
イクルが継続されることにJ、り1縮動作を114「う
こととなる1゜このJ、うなスフ[1−ル型圧縮)幾に
d3けるうり゛巻1ホσ) 119 JrEjは外端部
Jり中央端部に至るまζ゛(5[ぽ一定の11+’i 
<あり、この壁厚は一定寸法の圧縮1幾内に(さるだ(
]人さ41容積を取り込めるにうに、強用的に可FIL
’ <@限り小さく設定されていた。また、う!1゛巻
1ホはJ−t、’ Ii’i tilt駆動中に圧力変
動を常に受()ることと/rるのC,疲れ破壊しj’)
 !jい状況下に置かれていく)++1jfに中央端部
C・はうり“巻の巻き終り点であるどどしに最す人きな
圧力■・に置かれることとなるため、強度的に最も弱い
部分であった。即ち、人容昂の圧縮機を得るため、うず
巻体の高さを人きくとると、中火端部にお【Jるうず巻
体の合成はさらに弱められ強度が劣ることとなる。この
ため、うず巻体の壁厚を大きくとって強度を向上さける
と、壁厚の増加に伴なって同一容積を1qるための圧縮
機の外形X1法を人きくとら4dノればならり“、寸法
及び重量が増加覆るとともに慣性力のつり合けの点でも
不利になるという欠点を右゛するものであった。
また、従来うず巻体の形成は土ンドミル加工によって行
なわれるのが一般的であるが、この1ンドミル加工によ
ろうず巻体の形成では、うず巻体中央内壁面の形状が通
常インボリュ−1へ創成円上まで達することはなかった
。これは、エンドミルの直径をあまり小さくづるとエン
ドミル自体の変形にJ二り精密な加工が行なえ4丁いた
め、ある程度の直径を有するエンドミルを用いて加工し
、内壁中央端はエンドミル■具の円弧をそのまま残づこ
とでうず巻体が形成されていたからである。このような
内壁中火端を円弧で形成したうず巻体を用いて、圧縮動
作を行なわけると、うず巻体間の線接触部がイン小り:
、t −l〜凹曲線形成されたうず巻体内壁面を通過し
円弧部内壁に達づると、この線接触部が解消され、中火
部に形成されていた田川ボー1〜に連通しCいる中央高
圧至がその外周上に形成されている一対の密閉空間と残
留ガスを残しながら連通りることどなる。このため、高
圧室どタト周十の一対の密閉空間とが連通した時に高H
i室(二残留していたガスは連通ロチに再膨張づること
となるため、II縮機の馬力損失を生じ圧縮効率を低下
さけることとなっていた。
従って、本発明の[1的はうず巻体の中央端部形状を改
良づることにより、うず巻体の耐久性を向りさけ、小I
Vj、軒mの圧縮機を提供リ−ることにある。
j、た、本発明の他の目的は再膨張容積を低減さけるこ
とににす、消費馬力が小さく圧縮効率の良θ/ <K 
Ii縮機を提供りることである。
以下、本発明を実流例を示1図面を参照しく説明りる1
゜ ffi /I図乃至第9図は本発明に基づいて形成され
たうず巻体の中央端部を示゛り拡大図てあり、従来用い
られているうず巻体の中央端部の形状を図中点線で示す
ことにより本発明と従来例の構成を夕・1比させている
第4図は、本発明の一実施例を承りものであり、任意の
仲間角(以下、仲間角はうず巻体の中心線におりる仲間
角で説明する。)αを設定し、この仲間角αに対応する
インボリュ−1へ創成用(以下、基礎円と呼ぶ)の円周
1−の点を0どJるど、このG点を通過する基礎円に対
重る接線と外壁面を構成づる外側インボリュー1〜曲線
どの交点Cが決まる。うず巻体外壁面はこの0点より外
方に向ってインボリュー1〜曲線によって形成Jる。一
方、仲間角α+180°に対応する基礎円周上の点]−
1を通る接線と内壁面を形成り゛る内側インホリコー1
〜曲線との交点Bより外側のインボリュー1〜曲線をう
ず巻体の内壁面と覆る。
このようにして形成されるうで巻体の外壁面と内壁面の
両端部の結合は以ドのようにして形成きれる。即ち、接
線GC上に任意の点「を設定し、1−〇−・rを半径と
りる円弧をlt/i <。一方接線HB」−にB点J:
すr 1r(、(r□はうザ巻体の軌道半径)削れた点
Eを設り、この起点を中心どして半径r千1′oの円弧
を描く。次に内円弧に共通な接線A−Δ′を引くことに
にって形成される形状によって内外壁面を連結してうず
巻体の中央端部を形成している。叩も、中央端部は半径
1゛の円弧5、半径1”l−1’oの円弧7及び内円弧
5,7と接する接線6どにより構成される。
」)4(の形状に−C構成されるうり゛巻体の絹み含U
に、J、る動作を9110図を用いC説明りる。第10
図(a)【ま可1FIJ3す゛巻イホ101ど 固定う
ず巻体’+ 00とに、J、つく形成されIc  対の
密閉空間が中央室103に連通し最後の圧縮をされる直
前の状態を示りもの(1iJ動うず巻体10゛1の軌道
運動に、1、−ン°(中央?iF ’I O3内の流体
は■キ(イされ、+l itt 。
1024通しく(11出される1、第゛10図(1))
はJl柑;流体の所出が11:続されCいる。  両う
り゛巻体100、’+01の先端に形成される線接触部
はインポリ−+−l−曲線に沿つ−(移動リイ)ととし
に、第10図(b)から(C)に移行覆る過程で、イン
ボリュート曲線から外れるが円弧と円弧の接触で線接触
部は継続して形成され、第10図((〕)に示すように
共有接線部の接触に移行りる。ここで両うず巻体の共有
接線部の接触によって中火室103の容積はほぼ零とな
る。な、13、両共有接線が接触する時には接線とクラ
ンク軸線とは直交覆る状態どなり、クランク軸がさらに
回転Jると接線はクランク軸線との直交状態から外れる
ため、両共有接線は互いに離れ、この時外周上の一ヌ・
jの密閉空間が中央室と連通づる。(この状態を第10
図(d )に示づ。) このように、中火m 103を形成りる線接触が両スク
ロール壁面同志の干渉がなく最後まi(” 4!I!続
し1!7るので再膨張容積を低減づることが可能となる
また、うず巻体中央端部のみの壁Vを人さくとることが
できるので強度も向上さけることが可能となる。
な(13、このようなうり゛巻体を組合Uた場合、組(
=+時の相り・1角度り゛れあるいは、うり゛巻体の加
]1’ =1法誤差ににす、うり゛巻体中火部が干渉り
−るお−てれがある7、このJ、うな点をll/i′消
りるためには、円弧7の14径をわヂか(△[テ〉増加
さけ、かつ円弧5の半径をわずか(Δ1又)減少さける
とともに内円弧5,7を接続づる共有接線6を内側にく
い込むj、うな任意の曲線どづればよい。このような形
状を第5図に承り。
また、第55図の形状の外に第6図に承りように、内側
rンボリ−1,−1・曲線の起点Bを角度△Xだりづ“
らl! 13−どし乙もよい、。
ここで、うず巻体中央端部を構成づる2つの円弧の平1
¥r 、 lマの関係はR−r。=+・とりJtば上述
した作用効Tを1r1られ、r=QとじCも同様となる
。L:、 +7) I”−0& シ/j 形状を第7 
f″1.l ニ示”J。(ill 15、)づ”巻体中
央端部は内側インポリ」−1・曲線上の13貞を含む半
径R−r。の円弧7とこの円弧の接続C外側インポリJ
−−1・曲線上の0点を結ぶ接線6どにより構成されC
いる1゜ 、1:た、う・f巻体中火端部を構成する2つの円弧5
.7を接線を介さずに直接接触してもよい。この状態を
第8図に示す。この場合の内円弧の半径は 4(2ro・α十π・r++−2β・rg)  2r 
 =  R−r で、りえられる。但し、「す:基礎1’4半径、β:丙
外壁の位相角(2β・1゛g:壁厚)である。
なお、一方の円弧7の半径を上述した半径より大きくし
、他方の円弧5を切り取るような形状とづれば(この形
状を第9図に示゛す)中央室を形成づるうず巻体先端部
の線接触部はインボリュー1〜曲線から外れても円弧7
に治って畢;続し、図中P点まで続くこととなる。1〕
点を越えた時点て、中央室は外周上の密閉空間と連通す
るので再膨張容積は第6図の形状に越して、わずか残る
こととなるが従来の場合よりも減少できることとなる。
ここで、圧縮ザイクルについて第3図を用いて説明する
と本発明のうず巻形状を用いた圧縮機においては再膨張
容積がほぼ雪となるまで圧縮行程は続りられるの℃、中
火室内の高L「状態は従来の@合より良くなり第3図へ
一点まで続<、、J、た圧縮室内の圧力はうず巻装外側
インポリ」−1〜曲線どうず巻装内側インボリュート曲
線どの接触による圧縮が終わる地点Cχ(第2図CG 
)のうり巻の状態)から、わづ゛か(こ従来の圧力より
も高い状態を承り曲線を描く。しかし、従来のうず巻体
においC(,1、Dの幅C゛スデツプるので再び従来の
うず巻体による圧縮のほうが高くなる。そして、本発明
の〕す゛巻体による圧縮室は八一点部らF点においで中
火室ど連通づ−るが、中火室内は残留高圧ガスが零の状
態であるので、Dのようt1スフ−ツブは無くなだらか
なLi−力の増加をしていくこととなる。
このJ、うに本5L明によろうず巻形状と°りることに
より、1「縮1式自体のNJ法を人さくりることなく、
)す゛と体中央部の強度を増加さI!得るたり−Cなく
、i’+ IMg張容積を679とりることが’f f
lliとな−)た。て−の結宋、t+Y−来のLl−縮
1幾に見られた圧縮I幾内におりる圧力のスデツプ状変
化が無くなり、トルク変動及び馬力損失をも減少さける
ことがpf能どなった。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的なスフ1コール型圧紺)例の縦rQi面
図、第2図は流体の圧縮行程を説明りるための図、第3
図はクランク角度と圧縮空白の圧力どの関係を示す図、
第4図は本発明の第1の実施例を示づ拡大図、第5図は
本発明の第2の実施例を承り拡大図、第6図は本発明の
第3の実施例を示づ拡大図、第7図は本発明の第4の実
h1!!例を示J拡大図、第8図は本発明の第5の実施
例を示す拡大図、419図は本発明の第6の実施例を示
づ一拡大図、第10図は本発明の第1の実施例の動作を
説明するための図である。 5・・・円弧 6・・・接線 7・・・円弧100・・
・固定うず巻体 101・・・可動うづ゛巻体 102・・・吐出口  103・・・中央室第 −・・
 図 (イ) (ロ) 第 Q 図 (八) (ニ) 第 2 図 (ホ) (へ) 492 第2図 (ト) (今) 第 Ω 図 (す) (又) 第 2 心 (jし) (ヲ) 第 補6図 第す図。 第6 図 第ア図 ・88 図 第9図 手  続  補  正  書 昭和58年2月23日 1、事件の表示 昭和57年特許願第167063号 2、発明の名称 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 イ セ世キ ノコトフにチコウ    パッチ住所 〒
672群馬県伊勢崎市寿町20番地電話(0270)2
4−1211 4、補11−′命令のE目;] 7、補正の内容 (5) 図面中温4図を別紙のとオ6り補正致しまず。 f別紙〉 Q’i*r 請ゴjとの範囲 (1) ’+A10本吸入IIIと流体排出[1どを右
りるFl[縮機ハウジングと、第1の板体の一面上に設
(〕られだ第1の)す゛5体をイjし」、記ハウジング
内に固定量;r′7された固定スクロール部材ど、第2
の板1本の一面1−に設【ノられノこ第2のうす゛巻体
を右し該第2のうり”巻体が上記a1′1のうり“巻体
ど角度をづ゛らされl 口t4み合い、てれらの間に閉
塞された流体ボケッ(〜を形成りるにうに上記固定スク
ロール部4Aと重IH,)r:わされノーiiJグリノ
スクL1−ル部(Δど、該I′iJ動スク1]−ル部(
Aに円軌道運1FIJを与えるために該可動スフ11−
ル部(Aど結合された駆動(幾横ど、該6]動スク(1
−ル部(Aの上記円軌道運動の間、該可動スク11−ル
の回転を阻止りる回転阻+l: ljl J:へどを右
し、−1記iiJ動スク(−4−ル部材の上記円軌道運
動にJ、っC’、−1−記流体ポ/7ツl−が容積を減
少しイTから−1−記円うづ゛5体の中心ハ向l\移動
し、これにJ−っで流体の圧柘・1がt741われるス
クロール型圧縮1幾においで、両うf巻体の内外壁をイ
ンボリュー1〜曲線によって形成づるどともに、夕1壁
を構成覆る一イン小すュー1〜曲線を任意の仲間角を起
点どじ、かつ内壁を構成づるインポリ1−1−曲線を前
記仲間角J、f’)180’進んだ伸開点を起点とり−
るどどしに両壁の起貞間を少なくとも2つの円弧によ−
)て接続して、うず巻体の中央部を形成したことを特徴
どりるスクI]−ル型圧縮機。 ロールの回転を阻止する回転阻止(幾474とをイボし
、上記可動スフ1コール部(Δの」−配置軌道運動にょ
っ見に亘支土工遣ユ”6 Zr yじ]辷ツ膠iM I
J: #Fj l;Jt −第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 流体吸入口と流体排出口とを右する圧縮(幾ハウジング
    と、第1の板体の一面上に設けられた第1のうず巻体を
    有し」ニ記ハウジング内に固定配置された固定スクロー
    ル部材と、第2の板体の一面上に段りられた第2のうず
    巻体を有し該第2のうザ巻体が上記第1のうず巻体と角
    度をずらされて噛み合い、てれらの間に閉塞され1=流
    体ポケットを形成りるよ゛うに」ニ記固定スクロール部
    材と車ね合わされた可動スフに1一層部材ど、該可動ス
    クロール部Hに円軌道運動を与えるために該可動スクロ
    ール部材ど結合された駆動機構ど、該可動スフ1−]−
    ル部材の−1−配回軌道運動の間、該可動スクロールの
    回φj1を百111−りる回転f!ll IL l幾I
    Mとを右し、−1−記用動スク11−ル部(イの上記円
    軌道運動によつC1I記’IN、 4小ボ9ツトが容j
    ?iを減少しながら上記両うf巻体の中心方向へ移動し
    、これにJ:って流体の圧縮が行なわれるスフ[l−ル
    型圧縮機にJ3いて、両・うず巻体の内外壁をインボリ
    ュー1−曲線によって形成するとともに、外壁を構成覆
    るインボリュー1−曲線を任意の伸開角を起点どし、か
    つ内壁を構成づるインボリュート曲線を前記仲間角より
    180°進lυだ仲間点を起点とづるどともに両壁の起
    点間を少なくとも2つの円弧ににつで接続して、うず巻
    体の中央部を形成したことを特徴とづるスクロール型圧
    縮機。
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