JPH03164589A

JPH03164589A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JPH03164589A
Application number: JP30131989A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiko Fukanuma; 哲彦深沼; Yuji Izumi; 泉　雄二; Takashi Ban; 伴　孝志; Tatsushi Mori; 達志森
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1991-07-16
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JP2560867B2

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］本発明はスクロール型圧縮機に関し、詳しくは固定渦巻
体及び可動渦巻体の改良に関する。

［従来の技術］第９図に一般的なスクロール型圧縮機の断面図を示す。

このスクロール型圧縮機は、ハウジング１内に固定され
た固定スクロール２と、ハウジング１内で公転自在に支
承された可動スクロール３とを有するものである。固定
スクロール２は、固定側板２１と、この固定側板２１の
一面に一体的に形成された固定渦巻体２２とからなる。

可動スクロール３は、可動側板３１と、この可動側板３
１の一面に一体的に形成され、かつ固定渦巻体２２と互
いに１８０°位相をずらして噛合する可動渦巻体３２と
からなる。このスクロール型圧縮機では、可動スクロー
ル３のシャフト４を介した公転運動により、固定スクロ
ール２との間に形成される一対の圧縮室５が順次容積を
縮小させながら中心方向へ移動して単一の圧縮室５１に
され、しかる後、固定側板２１に設けられた吐出口６１
から圧縮流体を吐出する。

ところで、従来のスクロール型圧縮機として、第１０図
に示すように、固定渦巻体２２及び可動渦巻体３２の内
外壁２２Ｂ、３２８．２２９．３２９が外周端部２２Ｖ
、３２ｙから中央端部２２Ｘ、３２Ｘまでの間に基礎円
０上の基点Ｔ、Ｍに基づく伸開点Ｕ、Ｗを境界としてイ
ンボリュート曲線から内接円弧を含む接続線へと切替わ
って形成されたものが知られている（特開昭５．９−５
８１８７号公報）。このスクロール型圧縮機によって、
外径寸法を大きくすることなく、最大圧力下に置かれる
固定渦巻体２２の中央端部２２ｘ及び可動渦巻体３２の
中央端部３２Ｘを強度的に満足させることができる。

［発明が解決しようとする課題］一般にスクロール型圧縮機にあっては、Ｐ＝ｋ　（Ｆ　
（１／ｒｘ　＋１／ｒ２））”　／　２（ここに、Ｐ：
側渦巻体の受ける面圧、ｋ：側渦巻体の材質等による定
数、Ｆ：圧縮力によって内外壁が受ける分力、ｒｌ及び
ｒ２：内外壁の曲率半径）なるヘルツの式が成立することが知られている。

このヘルツの式によると、曲率半径ｒ１、ｒ２が小さく
なれば、より面圧Ｐが大きくなるため、ある限界を越え
た時点で側渦巻体に摩耗を生じることがわかる。上記公
報記載のスクロール型圧縮機は、伸開点ＵＳＷより中央
端部２２Ｘ、３２ｘ側ではインボリュート曲線から内接
円弧を含む接続線へと切替わって曲率半径が小さく形成
されるため、側渦巻体の各中央端部が摩耗されやすいと
いう不具合がある。かといって、側渦巻体の各中央端部
は単一の圧縮室を形成して圧縮流体を吐出する箇所であ
るため、吐出直前の圧縮室は確実にシールされなければ
ならない。

本発明は、上記従来の不具合に鑑みてなされたものであ
って、側渦巻体の内外壁を外周端部から中央端部までの
間にインボリュート曲線から内接円弧を含む接続線へと
切替えたスクロール型圧縮機において、吐出直前の圧縮
室を確実にシールするとともに、両温春休の各中央端部
の摩耗低減を図ることを解決すべき技術課題とする。

［課題を解決するための手段］本発明のスクロール型圧縮機では、上記課題を解決する
ため、固定渦巻体及び可動渦巻体の内外壁を外周端部か
ら中央端部までの間に基礎円上の基点に基づく伸開点を
境界としてインボリュート曲線から内接円弧を含む接続
線へと切替えたスクロール型圧縮機において、前記固定
渦巻体及び前記可動渦巻体の少なくとも一方は、前記内
外壁の伸開点間に相対的な遊隙をもつという新規な手段
を採用している。

側渦巻体にそれぞれ遊隙を設けてもよく、−渦巻体にの
み遊隙を設けてもよい。ざらに、側渦巻体が協働的に遊
隙をもつこともできる。かかる場合には、一方の渦巻体
に設けた遊隙と、他方の渦巻体に設けた遊隙とが摺接時
に互いに連続関係にあればよい。なお、内接円弧を含む
接続線で側渦巻体が近接して従来では１舌接した位置、
すなわち側渦巻体の中央端部が遊隙を介して近接する位
置関係では、側渦巻体はその位置より基礎円上で３６０
’の伸開角において１と接するため、遊隙が公転軌道の
支障となることはない。

［作用］本発明のスクロール型圧縮機では、固定渦巻体及び可動
渦巻体の少なくとも一方が両伸開点間に相対的な遊隙を
もつため、伸開点より中央端部側の曲率半径の小さい部
分、すなわち内接円弧を含む接続線で側渦巻体が従来は
摺接する位置関係にあっても、遊隙によって側渦巻体の
少なくとも一方はその部分で接触せず、側渦巻体の各中
央端部の摩耗が防止される。このとき、側渦巻体が遊隙
によって圧縮流体を次サイクルの圧縮室へ遺漏させたと
しても、その次サイクルの圧縮室は、側渦巻体がその位
置より基礎円上で３６０°の伸開角においてＩＭ接゛し
て密閉状態を維持するため、次サイクルの次のサイクル
の圧縮室までは圧縮流体を遺漏させない。

［実施例］以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説
明する。

本実施例のスクロール型圧縮機は、固定スクロール２の
固定渦巻体２２及び可動スクロール３の可動渦巻体３２
の形状を除いて前記第９図のものと同一であるため、以
下、同一の構成及び作用については詳述を省略する。

このスクロール型圧縮機は、第１図及び第２図に示すよ
うに、次の条件下で具体化されたものである。

第１図に示す固定渦巻体２２の内外壁２２１．２２２の
インボリュート曲線は基礎円０１で決定され、第２図に
示す可動渦巻体３２の内外壁３２１．３２２のインボリ
ュート曲線は基礎円０２で決定される。これらの基礎円
０１．０２は同一半径でおる。

固定渦巻体２２の内外壁２２１．２２２と可動渦巻体３
２の内外壁３２１．３２２とは、同一位相角（θ°＝角
ＡＯＩ　Ｂ＝角Ｉ０２　Ｊ）で設定される。

固定渦巻体２２と可動渦巻体３２とは後述する伸開変更
点Ｈを同一条件の下で設定したものであり、これら両温
巻体２２．３２は互いに１８０゜位相をずらして組付け
られる。

また、以下の説明上、基礎円０１上の原点Ａ、８間にお
ける中点Ｓ１及び基礎円０２上の原点Ｉ、５間における
中点Ｓ２を伸開角の基準とする。

さらに、固定渦巻体２２を決定する基礎円０１の中心と
可動渦巻体３２を決定する基礎円０２の中心との距＠（
可動スクロール３の軌道半径）をｒＱとする。以下、詳
述する。

固定渦巻体２２は、第１図に示すように、外壁２２１と
内壁２２２とにより形成されている。外壁２２１のイン
ボリュート曲線は、基礎円０１上の中点Ｓ１から伸開角
（角５１０１Ｃ＝β°）を有する第１基点Ｃに基づく第
１伸開点りより始まる。内壁２２２のインボリュート曲
線は、基礎円０１上の第１基点Ｃから１８０’（角Ｃ０
ＩＥ）進行した第２基点Ｅに基づく第２伸開点Ｆより始
まる。そして、第１伸開点りと第２伸開点Ｆとは内接円
弧及び接線により結ばれている。すなわち、第１伸開点
りには、直線ＣＤ上に中心をもつ半径ｒの内接円弧が接
続されている。また、第２伸開点Ｆには、直線ＥＦ上に
中心をもつ半径Ｒ（Ｒ＝ｒ□＋ｒ）の内接円弧が接続さ
れている。そして、各内接円弧は共通の接線によって接
続されている。

ただし、本実施例の最も特徴とする構成として、この内
接円弧及び接線により結ばれた第１伸開点りと第２伸開
点Ｆとの間には、連続的な遊隙２２３（深ざｅ）が設け
られている。

なお、固定渦巻体２２は、内壁２２２が、基礎円０１上
の第２基点Ｅからインボリュート曲線の伸びる向きへ３
６０°　（角ＥＯＩＧ）進行した変更点Ｇ（第２基点Ｅ
と同じ）に基づく伸開変更点Ｈを境界として外周端部２
２ｂまで厚さαだけ簿い壁厚となるように形成されてい
る。

一方、可動渦巻体３２は、第２図に示すように、外壁３
２１と内壁３２２とにより形成されている。

外壁３２１のインボリュート曲線は、基礎円０２上の中
点Ｓ２から伸開角（角Ｓ２０２　Ｋ＝β°）を有する第
３基点Ｋに基づく第３伸開点りより始まる。内壁３２２
のインボリュート曲線は、基礎円０２上の第３基点Ｋか
ら１８０”　　（角ＫＯ２Ｍ＞進行した第４基点Ｍに基
づく第４伸開点Ｎより始まる。そして、第３伸開点りと
第４伸開点Ｎとは内接円弧及び接線により結ばれている
。すなわち、第３伸開点りには、直線ＫＬ上に中心をも
つ半径ｒの内接円弧が接続されている。また、第４伸開
点Ｎには、直線ＭＮ上に中心をもつ半径Ｒ（Ｒ＝ｒｏ＋
ｒ）の内接円弧が接続されている。そして、各内接円弧
は共通の接線によって接続されている。

なお、可動渦巻体３２は、内壁３２２が、基礎円０２上
の第４基点Ｍからインボリュート曲線の伸びる向きへ３
６０’　　（角ＭＯ２Ｐ）進行した変更点Ｐ（第４基点
Ｍと同じ）に基づく伸開変更点Ｑを境界として外周端部
３２ｂまで厚さαだけ薄い壁厚となるように形成されて
いる。

このスクロール型圧縮機では、従来と同様、第９図に示
すように、可動スクロール３のシャフト４、偏心ブツシ
ュ７、自転防止覇構８を介した公転運動により、固定ス
クロール２どの間に形成される一対の圧縮室５が順次容
積を縮小させながら中心方向へ移動して単一の圧縮室５
１にされ、しかる後、固定側板２１に設けられた吐出口
６１から圧縮流体を吐出する。

すなわち、第３図に示す固定渦巻体２２と可動渦巻体３
２との状態をクランク角Ｏとすれば、両温巻体２２．３
２は一対の圧縮室５ａ、５ｂを形成するとともに、吐出
直前の圧縮室５１を吐出口６１と連通させている。この
状態において、圧縮室５ａ、５ｂは厚さαなる間隙を有
しているが、圧縮室５１は２接点Ｘ、Ｙにより密閉状態
にされている。クランク角がπ／２の第４図に示す状態
では、やはり圧縮室５ａ、５ｂは厚ざαなる間隙を有し
、圧縮室５１は２接点Ｘ、Ｙにより密閉され、かつ新し
い一対の圧縮室５ｃ、５ｄが形成されつつある。この後
、クランク角がπの第５図に示す状態では、両温巻体２
２．３２は第１伸開点りが第４伸聞点Ｎと一致して接点
Ｘをなし、第２伸聞点Ｆが第３伸開点［と一致して接点
Ｙをなしている。また、両温巻体２２．３２は伸開変更
点Ｈ，Ｑが接点Ｘ−１Ｙ′で接している。このため、圧
縮室５１は２点Ｘ　（Ｄ、Ｎ）、Ｙ　（Ｆ、Ｌ）により
密閉状態にされ、圧縮室５ａは２点Ｙ（Ｆ、し＞、Ｈ（
Ｘ＝）により密閉され、圧縮室５ｂも２点Ｘ（Ｄ、Ｎ）
、Ｑ（Ｙ”）により密閉されている。この直後、両温巻
体２２．３２は、伸開点Ｄ（Ｎ＞、Ｆ（Ｌ）より中央端
部２２ａ、３２ａ側の曲率半径の小さい部分、すなわち
内接円弧を含む接続線で従来は間接する関係にある。し
かし、この状態では、両温巻体２２．３２は各中央端部
２２ａ、３２ａが遊隙２２３によって間隔ｅだけ隔たれ
、互いに接触せず、両温巻体２２．３２の各中央端部２
２ａ、３２ａの摩耗が防止される。

また、圧縮室５１は遊隙２２３によって圧縮ガスを次サ
イクルの圧縮室５ａ、５ｂに遺漏するが、圧縮室５ａ、
５ｂは、接点Ｘ−１Ｙ−によりシールされているため、
次サイクルの次のサイクルの圧縮室まで圧縮流体を遺漏
させない。第３〜６図に示す圧縮室５ａ、５ｂ、５１が
吐出弁６２（第９図参照）を押し開いた時点で、圧縮流
体が吐出口６１から吐出される。そして、クランク角が
３π／２の第６図に示す状態では、圧縮室５ａ、５ｂは
伸開変更点Ｈ，Ｑより中央端部２２ａ、３２ａ側の２接
点Ｘ′、Ｙ′で摺接してまもなく単一の圧縮室５１とさ
れ、圧縮室５Ｃ１５ｄが形成されて第３図の状態に至る
。この後、第３〜６図の状態を繰返し、クランク角４π
で一対の圧縮室の圧縮サイクルを終了する。

なお、本実施例のスクロール型圧縮機では、両温巻体２
２．３２の内壁２２２．３２２が伸開変更点Ｈ，Ｑを境
界として外周端部２２ｂ、３２ｂまで厚ざαだけ薄い壁
厚となるように形成されているため、両温巻体２２．３
２が接点Ｘ、Ｙ又は接点Ｘ”、Ｙ′と外周端部２２ｂ、
３２ｂとの間において厚ざαの間隙を有する。このため
、両温巻体２２．３２の加工誤差によって両温巻体２２
．３′２１′の接点圧１ｉｆｔ（ピッチ）が変化しても
、また作動中の温度上昇によって吐出口６１付近の両温
巻体２２．３２に熱膨張ひずみが集中しても、このよう
な両温巻体２２．３２の加工誤差等による流体漏れを高
圧でない圧縮室に回避させることによって、吐出直前の
圧縮室を好適にシールすることができる。

上記実施例では、第１図に示すように、固定渦巻体２２
の第１伸開点りと第２伸聞点Ｆとの間にのみ連続的に遊
隙２２３を設け、第２図に示すように、可動渦巻体３２
には遊隙を設けなかった。

本発明では、他の実施例として、両温巻体２２．３２が
Ｖ；！、！ｉＩ的に遊隙をもつこともできる。例えば、
他の構成を上記実施例と同一にして、第７図に示すよう
に、固定渦巻体２２の第２伸開点Ｆから第１、第２伸開
点Ｆ、Ｄの内分点Ｚまで連続的に遊隙２２４を設け、第
８図に示すように、可動渦巻体３２における内分点Ｚと
対応する第３、第４伸開点し、Ｎの内分点Ｚ′から第３
伸聞点りまで連続的に遊隙３２３を設けることもできる
。

［発明の効果コ以上詳述したように、両温巻体の各中央端部を強度的に
向上させた本発明のスクロール型圧縮機では、固定渦巻
体及び可動渦巻体の少なくとも一方が両伸開点間に相対
的な遊隙をもつため、吐出直前の圧縮室を確実にシール
できるとともに、両温巻体の摩耗低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の実施例に係り、第１図は固定渦巻
体の拡大模式図、第２図は可動渦巻体の拡大模式図、第
３〜６図は両温巻体の噛合状態を示す断面図である。第
７図及び第８図は他の実施例に係り、第７図は固定渦巻
体の拡大模式図、第８図は可動渦巻体の拡大模式図であ
る。第９図はスクロール型圧縮機の縦断面図である。第
１０図は従来の両温巻体の拡大模式図である。１・・・ハウジング　　　２・・・固定スクロール２１
・・・固定側板　　　２２・・・固定渦巻体２２ａ・・
・中央端部　　２２ｂ・・・外周端部２２１・・・外壁
　　　　２２２・・・内壁３・・・可動スクロール　３
１・・・可動側板３２・・・可動渦巻体３２ｂ・・・外周端部３２２・・・内壁２２３．２２４．３２Ｃ・・・第１基点Ｅ・・・第２基点Ｋ・・・第３基点Ｍ・・・第４基点Ｇ、Ｐ・・・変更点１」、Ｑ・・・仲間変更点０１．０２・・・基礎円３２ａ・・・中央端部３２１・・・外壁３・・・遊隙Ｄ・・・第１伸開点Ｆ・・・第２伸開点Ｌ・・・第３伸開点Ｎ・・・第４伸開点

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ハウジング内に固定された固定側板と、該固定側
板の一面に一体的に形成された固定渦巻体とからなる固
定スクロールと、該ハウジング内で公転自在に支承された可動側板と、該
可動側板の一面に一体的に形成され、かつ該固定渦巻体
と互いに１８０゜位相をずらして噛合する可動渦巻体と
からなる可動スクロールとを有し、該固定渦巻体及び該可動渦巻体は、内外壁が外周端部か
ら中央端部までの間に基礎円上の基点に基づく伸開点を
境界としてインボリュート曲線から内接円弧を含む接続
線へと切替わって形成され、該可動スクロールの公転運
動により該固定スクロールとの間に形成される圧縮室が
順次容積を縮小させながら中心方向へ移動すべく形成さ
れたスクロール型圧縮機において、前記固定渦巻体及び前記可動渦巻体の少なくとも一方は
、前記内外壁の伸開点間に相対的な遊隙をもつことを特
徴とするスクロール型圧縮機。