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

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。