JPS6047443B2 - スクロ−ル形流体機械 - Google Patents

スクロ−ル形流体機械

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JPS6047443B2
JPS6047443B2 JP55149401A JP14940180A JPS6047443B2 JP S6047443 B2 JPS6047443 B2 JP S6047443B2 JP 55149401 A JP55149401 A JP 55149401A JP 14940180 A JP14940180 A JP 14940180A JP S6047443 B2 JPS6047443 B2 JP S6047443B2
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JP
Japan
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wrap
scroll
wall surface
curve
winding
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JP55149401A
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JPS5773803A (en
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正人 池川
英治 佐藤
健司 東條
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02Rotary-piston machines or engines 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
    • F01C1/0207Rotary-piston machines or engines 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
    • F01C1/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は、スクロール圧縮機、スクロール膨脹機、ス
クロールポンプなどのスクロール形流体機械とくにラッ
プの形状に関する。
〔発明の背景〕
従来のスクロール流体機械におけるラップ形状の一例を
第1図に示す。
ラップの外側壁面の曲線ABCと内側壁面の曲線DEF
とはインボリュート曲線(円の伸開線)てあり、内側壁
面の巻き始め部の曲線ADは、任意の曲線または、直線
が多く用いられてきた。しかし、直線の場合、相手方の
スクロールのラップ巻き始め部との干渉の問題から、先
端Aを逃がして、巻き始め角を大きくとらねばならなか
つた。このため、同一の容積比を得るためには、巻き終
り角も大きくなり、全体として直径が大きくなるととも
に、ラップの成形時、巻き始め部の加工を、巻き始め部
以外の箇所と別の操作を行う必要が生じラップ成形が面
倒になる問題がある。〔発明の目的〕 この発明の目的は、ラップ成形が容易でしかも容積当り
のスクロール部材の直径を小さくできるスクロール形流
体機械を提供することにある。
〔発明の概要〕この発明の主たる特徴は、ラップの内側
壁面の曲線を、ラップ巻き始め端から、相手方ラップ先
端がラップ内側壁面に最接近または接する位置まての領
域に円弧部分を有し、この最接近または接する位置から
巻き終り端までを実質的にインポリエート(円の伸開線
)にし、かつ前記円弧部分に一致の円の直径がラップの
溝幅の寸法に実質的に等しくしたものである。
〔発明の実施例〕
以下この発明を適用した一実施例を第2図,第3図,第
4図および第5図により説明する。
第2図〜第4図は第一実施例の説明用図であり、スクロ
ール形流体機械の全体構成を第2図,第3図により説明
する。静止スクロール部材1は、端板1aと、これに直
立しているラップ1bとからなる。
旋回スクロール部材2は、端板2aおよびラップ2bか
らなる。両スクロール部材1,2のラップ1b,2bは
インボリュートあるいはこれに近似する曲線に形成され
ており、厚さと高さをもつている。静止スクロール部材
1の端板1aの中心には、ボート3が設けられ、外周側
には別のボート4が設けられている。ボート3は、圧縮
機の場合、吐出ボートとなり、膨張機の場合流入ボート
となる。ボート4は、圧縮機の場合吸入ボートとなり、
膨張機の場合吐出ボートとなる。
旋回スクロール部材2の背面にはスクロールピン2cが
突出して設けられている。
両スクロール部材1,2はラップ1b,2bを互いに内
側にしてかみ合つている。
この状態で、各ラップ1b,2bの巻き終り端1b″,
2b″は互いに1800ずれたところに位置している。
フレーム5は、静止スクロール部材1の端板外周部に数
本のボルトによつて固定されている。クランク軸6は、
フレーム5に取付けた2個の軸受7,8によつてフレー
ム5に支持されている。このクランク軸6には、バラン
スウェイト9が一体に形成されている。バランスウェイ
ト9はクランク軸6と別体のものてもよい。クランク軸
6の頭部には、ボス穴10が形成されている。
ボス穴10は、クランク軸6の軸心0から距離εだけ偏
心した位置に中心を有し、このボス穴10には、スクロ
ールピン2cがはめ込ま.れている。ボス穴10とスク
ロールピン2cとの間にはニードル軸受11が設けられ
ている。自転阻止部材12は旋回スクロール部材2の端
板2aの背面とフレーム5との間に設けられている。自
転阻止部材12は、リング状のもので、端,板2aに対
向する面およびフレーム5に対向する面には、直線溝(
図示せす)を有する。フレーム5に対向する面に設けら
れた溝は、端板2aに対向する面に設けられた溝と直交
している。フレームに対向する面に設けられた溝にはフ
レーム5に固定されたオルダムキー13がはめ込まれ、
端板2aに対向する面に設けられた溝には端板2aに固
定されたオルダムキー(図示せず)がはめ込まれている
。メカニカルシール14は、クランク軸6がフレーム5
を貫通して外部に突出する部分に設けられ、シールハウ
ジング15内に納められている。
このメカニカルシール14は公知のものを利用し゛てい
るので、構成の説明は省略する。原動機(図示せず)に
よつて、クランク軸6を第3図において時計方向に回転
させれば、旋回スクロール部材2は静止スクロール部材
1に対して姿勢を変えずに(見かけ上自転しない)時計
方向に旋回運動をする。
この結果両スクロール部材1,2間に形成され、ラップ
1bとラップ2bとの最接近または接する位置によつて
仕切られた密閉空間Vl,V2は、時計方向にまわりな
がら密閉空間Vl,V2の容積を緒小し、ボート4から
取り゛入れた流体を圧縮してボート3から吐出する。反
対に、旋回スクロール部材2が反時計方向に旋回すると
、密閉空間■,,V2は前記とは逆にまわりながら容積
が徐々に増大し、ボート3から流入した高温高圧(ボー
ト4から排出するものに対して高温高圧てある)ガスは
膨張し、ボート4から排出される。このときクランク軸
6に動力が発生する。渦巻の巻数を1.5にして、密閉
空間が容積変化しないようにすれば、ポンプとなる。次
に、ラップの形状を第4図により説明する。ラップ2b
の内側壁面.ADEFは、巻き始め端Aから相手方のラ
ップ1bの巻き始め端A″が最接近または接する位置、
Dまては、円弧に形成され、Dの位置から巻き終り端F
まては、インボリュート曲線(円の伸開線)またはイン
ボリュート曲線に近似の曲線に形成されている。以下こ
れらの曲線をインボリュート曲線(円の伸開線)という
。ラップ2bの外側曲線ABCは、巻き始め端Aから巻
き終り端Cまで,インボリュートまたはインボリュート
に近似の曲線に形成されている。ラップ2bの外側壁面
上のB点すなわち、相手方のラップ1bの内側壁面巻き
終り端F″と最接近または接する位置から巻き終り端C
まての壁面B一Cは、密閉空間■1,■2を形成する上
ては関係のない部分であるから、この外側壁面B−C間
はインホリユート曲線に成形する必要はない。また、ラ
ップ1bも同様の形状になつている。
上記のように、ラップ2b,1bの内側壁面における巻
き始め端A,A″、インボリュート曲線またはこれに近
似の曲線始点D,D″とを結ぶ曲線AD,A″D″は、
ともに円弧になつており、旋回運動の際にラップ2bの
巻き始め端Aが描く軌跡と円弧部分A″D″とが、巻き
始め端A″と円弧部分鳩とが、それぞれ干渉しないよう
になつている。巻き始め端Aの軌跡は、D″点において
ラップ1bの内側壁面に最接近し、または接し、クラン
クピン2cの偏心量εと等しい長さの半径をもつた円て
ある。
このように構成することにより、ラップの外側壁面にお
けるインボリュート曲線の始点A,A″および内側壁面
におけるインボリュート曲線の始点D,D″を渦巻の中
心部近くに配置しても、ラップの巻き始め端A,A″と
相手方のラップ内側壁面との干渉を引き起こさずに、ス
クロールのかみ合い運動をさせることができるとともに
、ラップの巻き数も小さくでき、全体として、直径の小
さいスクロール流体機械を構成できる。
さらに円弧部分AD,Nb″を、ラップの溝幅(2ε+
ラップの厚さ)と等しい長さの直径とし、D点D″点で
内側壁面に接するようにすることもでき、第4図はその
ようになつている。このように構成するこにより、該溝
幅に実質的に等しい直径のエンドミルで、ラップ間の溝
を切削する場合、円弧部分Kb,A7D″も同時に、切
削の始点または終点の結果として加工でき、加工が簡単
になる効果がある。また、一本のエンドミルで加工する
ことにより、ラップ底面の精度が良くなる効果がある。
特に、圧縮機や膨張機の場合、ラップの中心部ではラッ
プ間のガスの圧力差が大きいため、シールの問題からラ
ップの中心部における歯底面の精度が要求されるため、
本発明の効果が大きい。第5図はこの発明の他の実施例
を示す。
円弧GO″と円弧斤侭″とは、同一の円の一部てあるが
、ボート3によつて分断されている。このように、円弧
部分Nb″の一部を、流体通路を確保するためにカット
してもよい。ラップの形状を上述のように構成するのは
静止スクロール部材のみでもよいし、旋回スクロール部
材てもよいし、両方てもよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、この発明のよれば、スクロール部材
のラップの内側壁面上における巻き始め端から、相手方
のスクロール部材のラップ先端は内側壁面に最接近また
は接する位置まての領域内に、ラップの溝幅の寸法と実
質的に等しい直径の円弧部分を有し、この円弧部分に連
なる曲線をインボリュート曲線としたので、円弧部分の
成形は、カッタがインボリュート曲線の成形終了位置に
達したとき、(インボリュート曲線をラップの巻終り端
側から成形する場合)または、インボリュート曲線の成
形開示位置にカッタをセットしたとき(インボリュート
曲線をラップの巻始め端側から成形する場合)に、同時
に行なわれるので、ラップの成形が容易にできる。
また、ラップの内側壁面におけるインボリュート曲線部
分の開始点を、相手方のスクロール部材のラップ先端が
最接近または、接する位置にしているのでインボリュー
ト曲線部分の巻始めを中心に近いところに配置すること
ができ、これにより、同一の容積比を得るのに、巻終り
の角度を小さくでき、全体として小形のスクロール形流
体機械を提供てきる。
【図面の簡単な説明】
ノ 第1図は、従来のスクロール流体機械におけるラッ
プの平面図、第2図はスクロール流体機械の断面平面図
、第3図は第2図の■一■線切断断面図、第4図は、本
発明の一実施例の詳細平面図、第5図は本発明の他の実
施例の詳細平面図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 端板とラップとを有する対のスクロール部材が互い
    にラップを向かい合わせになつてかみ合つており、いず
    れか一方のスクロール部材が残りのスクロール部材に対
    して見かけ上自転しないように旋回運動するものであつ
    て、ラップは、端板の中心近傍に位置するラップ巻始め
    端から端板の外周側に位置するラップ巻終り端まで延長
    しているうず巻き状に形成されているものにおいて、ラ
    ップの内側壁面は、ラップ内側壁面に対して相手方のス
    クロール部材のラップ巻始め端が内側壁面に最接近また
    は接する位置から巻始め端までのの領域内に円弧部分を
    有し、前記最接近または接する位置から巻終り端までは
    、実質的にインボリュート曲線に形成されており、前記
    円弧部分と一致する円の直径は、ラップの溝幅の寸法と
    実質的に等しくなつていることを特徴とするスクロール
    形流体機械。
JP55149401A 1980-10-27 1980-10-27 スクロ−ル形流体機械 Expired JPS6047443B2 (ja)

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DE8181305011T DE3170873D1 (en) 1980-10-27 1981-10-23 Scroll member and method of producing same
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