JPH0311103A - スクロール流体機械 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、容積形流体機械の一種であるスクロール流体
機械に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に知られているスクロール流体機械の基本的な原理
は次に示す通りである。

ここで、スクロール流体機械の基本要素は第４図に示さ
れており、同図において、符号１および２は各々が互い
に偏心して組み合わされ同一形状の渦巻体をもつ固定ス
クロールと揺動スクロール、３はこれら両スクロール１
．２間に形成される圧縮室としてのチャンバー、４はボ
ートである。

先ず、スクロール流体機械を揺動式の圧縮機として用い
た場合を考えると、固定スクロールｌは空間に対して静
止しており、揺動スクロール２はその姿勢を空間に対し
て変化させない回転運動すなわち揺動運動を所定のクラ
ンク半径（揺動半径）で行い、第４図にＯ”、９０°、
１８０°、２７０°に示すように運動する。このとき、
揺動スクロール２の運動に伴って、固定スクロール１お
よび揺動スクロール２の間に形成される三日月状のチャ
ンバー３は順次容積を減じる。そして、チャンバー３内
に吸い込まれた流体は圧縮されてボート４から吐き出さ
れる。

一方、膨張機として用いた場合には、第４図に０６．２
７０　．１８０°、９０°で示すように逆に運動し、流
体はボート４からチャンバー３内に吸い込まれて膨張し
渦巻の外周に吐き出される。

これがスクロール流体機械の作動原理である。

なお、上記は便宜的に揺動式のスクロール流体機械とし
て説明したが、両スクロールを所定の距離だけ偏心して
組み合わせた状態で自転させる両回転式のスクロール流
体機械であっても、両スクロールが相対的に揺動運動を
行うという点で本質的な差異はない。

また、このようなスクロール流体機械においては、任意
の渦巻壁厚に対して両渦巻間の多点接触が幾何学的に保
証され、かつ加工がし易いという利点があることから、
渦巻体として径方向の渦巻ビフチ、渦巻壁の厚さが一定
の寸法をもちインボリュート（円の伸開線）あるいは円
弧の組み合わせ（多角形の伸開線）からなるものが通常
用いられている。

ところで、この種のスクロール流体機械においては、容
積効率の面から〜考えると、吐出ボートが常時最内周の
第１圧縮室と連通していることが望ましい。すなわち、
１回転中に吐出ボートが第２圧縮室と連通ずる瞬間があ
ると、その時点で第１圧縮室の容積が所謂デッドボリュ
ームとなってしまい、圧縮比や容積効率の点で不利とな
るからである。一方、流体を吐き出すに際しての流体抵
抗の面から考えると、ボート径はできるだけ大きい寸法
に設定することがよい。このため、ボート径は吐出完了
時に揺動スクロールの渦を壁量内端部によって閉塞され
る範囲でできるだけ大きい寸法に設定される。

（発明が解決しようとする課題〕 しかるに、従来のスクロール流体機械においては、両ス
クロールが同一の形状の渦巻体をもつものであるため、
吐出ボートの口径を大きい寸法に設定することができて
も、ストロークボリュームが小さくなっていた。このこ
とは、第５図（ａ）および申）から理解できる。同図（
ａｌにおいて、渦巻体１１゜１２の厚さは同図Ｑ））に
示す渦巻体１３．１４の厚さより大きい寸法に設定され
ており、渦巻ピッチは同一の寸法に設定されている。ま
た、吐出ボート１５１６の口径は上述のようにして最大
の寸法に設定されている。この結果、圧縮比や容積効率
等において良好な性能を得ることができないという問題
があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、圧縮
比や容積効率等において良好な性能を得ることができる
スクロール流体機械を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るスクロール流体機械は、各スクロールの渦
巻体の厚さを互いに大小異なる寸法に設定したものであ
る。

〔作　用〕

本発明においては、渦巻形状のパラメータが異なる渦巻
体によってストロークボリュームを小さくすることなく
、吐出ボートの口径を大きくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に
説明する。

第１図（ａｌ〜（ｄ）は本発明に係るスクロール流体機
械の作動原理を説明するための平面図である。同図にお
いて、２１および２２で示すものは各々が互いに偏心し
て組み合わされた固定スクロールと揺動スクロールであ
る。これらスクロール２１．２２は相対的に揺動運動す
ることにより移動する密閉空間２３を形成する台板（図
示せず）および渦巻壁２１．ａ　。

２２ａを有し、この固定スクロール２１の台板（図示せ
ず）には吐出ボート２４が設けられている。そして、各
スクロール２１．２２の渦巻壁２１ａ、２２ａの厚さが
互いに大小異なる寸法に設定されている。すなわち、固
定スクロール２１の渦巻厚さが揺動スクロール２２の渦
巻厚さより小さい寸法に設定されている。なお、両スク
ロール２１．２２の渦巻ピッチすなわちインボリュート
曲線の基礎円半径は等しい。

次に、このように構成されたスクロール流体機械が従来
のスクロール流体機械と同様に渦巻体が接触することを
説明する。

第２図において、半径ａの共通の基礎円に対して渦巻壁
厚さがｔ、、　　ｔｚとする。両渦巻ピッチは、ｐ＝２
πａ で共通である。

ｔ、＝２ａα。

ｔ、＝２ａ　αＺ の関係より渦巻始点角α８．α２が決定する。ここで、
揺動半径ｒを渦巻厚さが等しい場合に準じてｒ　＝　（
ｐ　−（ｔ＋＋ｔ＊）　１　／２＝ａ　　（π−（α、
＋αり）　　　　　　　・・・（１）とすると、渦巻壁
２１ａ（固定スクロール）の内面における伸開角００点
座標は、 Ｘ目＝ａ　　（ｃｏｓθ＋（θ−αυｓｉｎθ））’＋
ｉ＝ａ　　　（ｓｉｎ　θ　−（θ　−α＋）　　ｃｏ
ｓ　θ　）で表される。

一方、回転角型での渦巻壁２２ａ（揺動スクロール）の
外面における伸開角θの点座標は、 ｘ、ｏ＝−ａ　　（ｃｏｓθ＋（θ＋α２）　ｓｉｎθ
）＋ｒ　ｃｏｓ　’Ｐ　　・・・（２） Ｙｔｏ＝　　ａ　　（ｓｉｎθ−（θ＋αｚ）　ｃｏｓ
θ）ｒ　ｓｉｎ甲　・・・（３） となる。この時の接触すべき点の伸開角は、各々θ、＝
２０π＋π／２−甲 θ２＝２ｎπ−π／２−甲 となるので、θ２と甲はθ、を用いて、’Ｐ　＝　’ｌ
　ｎπ＋π／２−θ、　　　　　　　　　　・・・（４
）θ２　＝０１−π　　　　　　　　　　　　　　　　
　　・・・（５）と表される。（１１，（４）、　　ｆ
５）を（２）、　（３１に代入すると、ｘ、ｏ＝　　ａ
　　（ｃｏｓ　（θ１−π）＋　（θ、−π＋α２）・
５ｉｎ（θ１−π’）　　）　　＋ａ（π−α１（Ｘ　
ｚ）　・ｃｏｓ（π／２−θＩ）＝ａ（ｃｏｓθ１　＋
　（θ、−α＋）　ｓｉｎθ１）＝ｘ　　°　　　　　
　　　　　　　　　　　・・・（６）ｙ２゜＝−ａ（ｓ
ｉｎ（θ１−π）＝（θ１−π＋α２）・ｃｏｓ　（θ
、−π）　ｌ　−ａ（π−α１α２）・５ｉｎ（π／２
−〇、） ＝ａ（ｓｉｎθ、−（θ１−α＋）　ＣＯ３θ」）＝ｙ
Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（７）この点
での勾配を考えると、 ｄｘ＋　ｉ／ｄθＩｓ、ａ＝ａ（θ＋　　　”＋）ｃｏ
ｓθｄＶ＋＋／ｄ／’　Ｑ、６．　＝ａ（θ、　−α、
）　ｓｉｎθ１−’−ｄ）’目／ｄＸ＋ｉ　ｌ、、、＝
　　ｔａｎｏ置渦装壁２２ａについては、 ｄｘ　ｔｏ／ｄθ１．、、　＝　−ａ　（θ、　＋π−
α、）　ｓｔｎθ２ｄ　Ｙ　ｚｏ／ｄ　０１４４．　＝
　　ａ（θ２＋ｙｒ−α、）　ｃｏｓθ２”　ｄｙＸｏ
／ｄＸ１ｏ　１．、、＝ａ　ｔａｎθｚ　−ｔａｎ（θ
１−π）＝ａｙ目／ｄｘ目り、ｌｌ、　　　　　・・・
（８）（６）、　（７Ｌ　（８１より、渦巻厚さが異な
る２つの渦巻壁２１ａ、２２ａが接触することが理解で
きる。

また、第１図に示すスクロールと第３図（ａ）に示すス
クロールとを比較してみると、前者のスクロールの吐出
ボートは口径が後者のスクロールのボートロ径と時開−
の寸法でありながら、ストロークボリュームは大きくな
っていることが理解できる。

このことを第２図（ａ）〜（Ｃ）に示す渦巻によって説
明すると、同図（ａｌは渦巻壁３１．３２の渦巻厚さが
渦巻壁最内端部を含み全体に亘って互いに大小異なる寸
法に設定されており、同図（ｂ）、　（Ｃ）は各渦巻壁
最内端部のみが互いに大小異なる寸法に設定されている
。このうち、同図（ｂ）、　（Ｃ）に示す渦巻では固定
側の渦巻壁５１．５２の厚さが揺動側の渦巻壁５３゜５
４の厚さより小さい寸法に設定されている。同図におい
て、５５〜５７は吐出ボートである。

なお、本実施例においては、渦巻の巻数ＮとしてＮ＝１
〜３．５の２．５巻数のものを使用する例を示したが、
本発明はこれに限定されるものでないことは勿論である
。

また、本実施例においては、揺動式のスクロール流体機
械である場合を示したが、本発明は両回転式のスクロー
ル流体機械に適用であっても実施例と同様の効果を奏す
る。

さらに、本発明においては、圧縮機型や膨張機型のスク
ロール流体機械以外に移送機型のスクロール流体機械に
も適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、各スクロールの渦
巻体の厚さを互いに大小異なる寸法に設定したので、渦
巻形状のパラメータが異なる渦巻体によってストローク
ボリュームを小さくすることなく、吐出ボートの口径を
太き（することができ、圧縮比や容積効率等において良
好な性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄｌは本発明に係るスクロール流体機
械の作動原理を説明するための平面図、第２図は渦巻厚
さが異なる渦巻体同士の接触について説明するための図
、第３図（δ）〜（Ｃ）は他の実施例におけるスクロー
ルを示す平面図、第４図（ａ）〜（ｄ）は従来のスクロ
ール流体機械の作動原理を説明するための平面図、第５
図１８）および（ｂ）は従来のスクロールを示す平面図
である。 ２１・・・・固定スクロール、２１ａ　　・・・・渦巻
壁、２２・・・・揺動スクロール、２２ａ　　・・・・
渦巻壁、２３・・・・密閉空間、２４・・・・吐出ポー
ト。 代　　　理　　　人　　　大　岩　増　雄第１ 第４図 ２６発明の名称 スクロール流体機械 ３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 ｉｌｌ　　明細書９頁５行の「第３図（ａ）　Ｊを「第
５図（ａ）」と補正する。 （２）　　同書９頁ＩＩ行〜１８行の「このことを・・
・小さい寸法に設定されている。」を下記のように補正
する。 「第３図は本発明の他の実施例を示す。同図ｆａ）は渦
巻壁３１．３２の渦巻壁厚さが渦巻最内端部を含み全体
に亘って異なる寸法に設定されている。同図山１．　（
Ｃ１は固定スクロールの渦巻壁厚さと揺動スクロールの
渦巻壁厚さが基本的には等しいが、渦巻最内端部では固
定スクロールが薄く、揺動スクロールが厚くなついる。 ここで、時間−の壁厚さである第３図（ｂｌと第５図（
ａ）（従来例）、第３図（Ｃ）と第５図（ｂ）（従来例
）を比較すると、渦巻最内端部で固定スクロールを薄く
、揺動スクロールを厚くするだけでも、本発明は従来よ
り吐出ボートを太き（し得ることが理解できる。第３図
（ａｌに示すように既に厚さが異なる渦巻について、渦
巻最内端部を同図（ｂ）、　（Ｃ）の渦巻最内端部と同
様にすることにより、ストロークボリュームを殆ど減じ
ることなく吐出ボートを大きくし得る効果は更に顕著と
なる。」 （３）同書１０頁６行の「スクロール流体機械に」を「
スクロール流体機械への」と補正する。 （４）同書１０頁８行の「本発明においては、」を「本
発明は、」と補正する。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各々が互いに偏心して組み合わされ相対的に揺動運動す
   ることにより移動する密閉空間を形成する台板および渦
   巻体を有する２つのスクロールを備えたスクロール流体
   機械において、前記各渦巻体の厚さを互いに大小異なる
   寸法に設定したことを特徴とするスクロール流体機械。