(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻状ラップの中央部を、異なる形状のプロファイルを有する２層以上の複数層を高さ方向に積層して形成すると共に、固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合わされたとき対向する層のプロファイル同士を、最終的に圧縮容積が零となる所謂完全噛み合いプロファイルとし、かつ積層された層のうちの１層以上の層のプロファイルを、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角と、腹側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角とが異なる形状で構成したことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載のスクロール流体機械において、固定スクロール、旋回スクロール共に、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角を、渦巻状ラップが立設される端板に近い底層側を最も小さく、端板から遠ざかる上層になるに従い大きくし、一方、腹側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角を、底層側を最も大きく、上層になるに従い小さくするよう構成したことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項３】
請求項２に記載のスクロール流体機械において、旋回スクロールラップの背側インボリュートと中心部曲線との接続角の最小値が、固定スクロールラップの背側インボリュートと中心部曲線との接続角の最小値より小さくなるよう構成したことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項４】
請求項３に記載のスクロール流体機械において、旋回スクロール側は背側インボリュートと中心部曲線との接触角が最も小さい最底層のプロファイルのみ完全噛み合い形状ではなく接続点において噛み合いを外して外周側に隣接する圧縮室とガス連通可能の形状とし、固定スクロール側は背側インボリュートと中心部曲線との接触角が最も大きい最上層のプロファイルのみ完全噛み合い形状ではなく接続点において噛み合いを外して外周側に隣接する圧縮室とガス連通可能の形状として構成したことを特徴とするスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクロール流体機械に関するものであり、特にその渦巻状ラップのプロファイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のスクロール圧縮機の渦巻状ラップの中心部付近の断面図である。スクロール圧縮機の中心部プロファイル形状としては、円弧や正弦関数を用いた完全噛合いプロファイルが用いられることが多く、図３はこの完全噛合いプロファイルを示している。図において、１は基礎円、３０は背側インボリュート曲線、３１は腹側インボリュート曲線、２７は背側インボリュート接続点、２８は腹側インボリュート接続点、４７は背側インボリュート接続角、４８は腹側インボリュート接続角である。
【０００３】
完全噛合いプロファイルにおいては、背側インボリュートと中心部曲線との接続角４７と、腹側インボリュートと中心部曲線との接続角４８とは同一であり、組立て精度や工作精度によっては、中心部圧縮室のガスが背側圧縮室または腹側圧縮室のいずれかに洩れることがあった。この場合、洩れる方向によって、性能のばらつきや、騒音のばらつきが発生していた。
【０００４】
上記のばらつきを解消するために、完全噛合いの一部を切り欠くことによって、ガス洩れの方向を一定にする工夫も多数なされているが、噛合いがはずれる点の角度を接続角より小さい方にわずかに移動させるためのものであり、確実な洩れタイミングの制御はできなかった。
【０００５】
図４は従来のスクロール圧縮機の渦巻状ラップの中心部付近の他の例の断面図であり、（ａ）は固定側、（ｂ）は旋回側の断面図である。これは前述の欠点を解消するためになされた工夫を示したものである。１７，２７は固定側、旋回側のそれぞれの背側インボリュート接続点、１８，２８は、固定側、旋回側のそれぞれの腹側インボリュート接続点である。この例においては、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角４７と、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角４８とが異るものである。このプロファイルによって洩れタイミングの制御は確実に行われるが、接続角の小さい方の接続点２７において、スクロールラップ先端に発生する応力が大きく、信頼性のある形状とするには、接続角の小さい方の接続点２７において、十分な強度を有するように設計する必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来技術においては、接続角の小さい方の接続点２７において十分な強度を有するように設計しなければならなかった。このような設計をした場合には、圧縮機の押のけ量が小さくなるとか、圧縮比が小さくなって効率が落ちるなどの不具合が生じる。
【０００７】
本発明は上記従来技術の欠点を解消し、十分なラップ強度を有し、かつ効率を損なうことなく確実な洩れタイミングの制御を行うことのできるプロファイルを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決したものであって、次の特徴を有するスクロール流体機械に関するものである。
【０００９】
（１）渦巻状ラップの中央部を、異なる形状のプロファイルを有する２層以上の複数層を高さ方向に積層して形成すると共に、固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合わされたとき対向する層のプロファイル同士を、最終的に圧縮容積が零となる所謂完全噛み合いプロファイルとし、かつ積層された層のうちの１層以上の層のプロファイルを、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角と、腹側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角とが異なる形状で構成した。
【００１０】
（２）上記（１）項に記載のスクロール流体機械において、固定スクロール、旋回スクロール共に、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角を、渦巻状ラップが立設される端板に近い底層側を最も小さく、端板から遠ざかる上層になるに従い大きくし、一方、腹側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角を、底層側を最も大きく、上層になるに従い小さくするよう構成した。
【００１１】
（３）上記（２）項に記載のスクロール流体機械において、旋回スクロールラップの背側インボリュートと中心部曲線との接続角の最小値が、固定スクロールラップの背側インボリュートと中心部曲線との接続角の最小値より小さくなるよう構成した。
【００１２】
（４）上記（３）項に記載のスクロール流体機械において、旋回スクロール側は背側インボリュートと中心部曲線との接触角が最も小さい最底層のプロファイルのみ完全噛み合い形状ではなく接続点において噛み合いを外して外周側に隣接する圧縮室とガス連通可能の形状とし、固定スクロール側は背側インボリュートと中心部曲線との接触角が最も大きい最上層のプロファイルのみ完全噛み合い形状ではなく接続点において噛み合いを外して外周側に隣接する圧縮室とガス連通可能の形状として構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態に係るスクロール圧縮機の渦巻状ラップの中心部付近の断面図である。（ａ）は固定スクロールの渦巻状ラップのプロファイル、（ｂ）は旋回スクロールの渦巻状ラップのプロファイルである。図２は上記図１（ａ）の部分斜視図である。上記各ラップの中心部は異るプロファイルを有する二つの層から構成されている。図において１は基礎円、３０は背側インボリュート曲線、３１は腹側インボリュート曲線である。これらは固定側と旋回側とで同じ形である。
【００１４】
同図（ａ）において、１１は底層、１２は上層のプロファイル曲線である。１３は底層背側、１４は上層背側、１５は底層腹側、１６は上層腹側のインボリュート接続点である。５３は底層背側、５４は上層背側、５５は底層腹側、５６は上層腹側のインボリュート曲線と中心部曲線との接続角である。これらはいずれも固定スクロール側のものである。
【００１５】
同図（ｂ）において、２１は底層、２２は上層のプロファイル曲線である。２３は底層背側、２４は上層背側、２５は底層腹側、２６は上層腹側のインボリュート接続点である。６３は底層背側、６４は上層背側、６５は底層腹側、６６は上層腹側のインボリュート曲線と中心部曲線との接続角である。これらはいずれも旋回スクロール側のものである。
【００１６】
本実施形態において、図１（ａ）の固定スクロールのプロファイルにおいては、インボリュート接続角は表１のように選定されている。
【００１７】
【表１】
0003696955.tif 000002
【００１８】
また、図１（ｂ）の旋回スクロールのプロファイルにおいては、インボリュート接続角は表２のように選定されている。
【００１９】
【表２】
0003696955.tif 000003
【００２０】
本実施形態によれば、背側、腹側のインボリュート曲線との接続角が異なるため工作精度や組立て精度によらず確実な洩れ角度、方向の制御が可能である。
【００２１】
一般には、渦巻状ラップの中央部を、異なる形状のプロファイルを有する２層以上の複数層を高さ方向に積層して形成すると共に、固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合わされたとき対向する層のプロファイル同士を、最終的に圧縮容積が零となる所謂完全噛み合いプロファイルとし、かつ積層された層のうちの１層以上の層のプロファイルを、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角と、腹側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角とが異なる形状で構成することによって、確実にガスの洩れる方向とタイミングを制御することができる。
【００２２】
また、上記スクロール流体機械において、固定スクロール、旋回スクロール共に、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角を、渦巻状ラップが立設される端板に近い底層側を最も小さく、端板から遠ざかる上層になるに従い大きくし、一方、腹側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角を、底層側を最も大きく、上層になるに従い小さくするよう構成することによって、端板に近い層ほどラップ幅が厚くなり強度が増すと共に、切削加工が容易となる。
【００２３】
さらに、旋回スクロールラップの背側インボリュートと中心部曲線との接続角の最小値が、固定スクロールラップの背側インボリュートと中心部曲線との接続角の最小値より小さくなるよう構成することによって、固定スクロールの背側圧縮室と中心部圧縮室とのガス連通が、腹側圧縮室と中心部圧縮室との連通より早まり、従来発生しやすかった背側圧縮室の過大圧縮による動力損失が軽減される。
【００２４】
また、旋回スクロール側は背側インボリュートと中心部曲線との接触角が最も小さい最底層のプロファイルのみ完全噛み合い形状ではなく、接続点において噛み合いを外して外周側に隣接する圧縮室とガス連通可能の形状とし、固定スクロール側は背側インボリュートと中心部曲線との接触角が最も大きい最上層のプロファイルのみ完全噛み合い形状ではなく、接続点において噛み合いを外して外周側に隣接する圧縮室とガス連通可能の形状として構成することによって、制御したい角度においてガス連通を確実に行わせることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のスクロール流体機械においては、渦巻状ラップの中央部を、異なる形状のプロファイルを有する２層以上の複数層を高さ方向に積層して形成すると共に、固定スクロールと旋回スクロールとが噛み合わされたとき対向する層のプロファイル同士を、最終的に圧縮容積が零となる所謂完全噛み合いプロファイルとし、かつ積層された層のうちの１層以上の層のプロファイルを、背側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角と、腹側インボリュート曲線と中心部曲線との接続角とが異なる形状で構成したので、十分なラップ強度を有し、かつ効率を損なうことなく確実にガスの洩れる方向とタイミングを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るスクロール圧縮機の渦巻状ラップの中心部付近の断面図であり、（ａ）は固定スクロール、（ｂ）は旋回スクロールの部分断面図である。
【図２】上記図１（ａ）の渦巻状ラップの部分斜視図である。
【図３】従来のスクロール圧縮機の渦巻状ラップの中心部付近の断面図である。
【図４】従来のスクロール圧縮機の渦巻状ラップの他の例の中心部付近の断面図であり、（ａ）は固定スクロール、（ｂ）は旋回スクロールの部分断面図である。
【符号の説明】
１      基礎円
２      スクロール端板
１１    固定側底層プロファイル曲線
１２    固定側上層プロファイル曲線
１３    固定底層背側インボリュート接続点
１４    固定上層背側インボリュート接続点
１５    固定底層腹側インボリュート接続点
１６    固定上層腹側インボリュート接続点
２１    旋回側底層プロファイル曲線
２２    旋回側上層プロファイル曲線
２３    旋回底層背側インボリュート接続点
２４    旋回上層背側インボリュート接続点
２５    旋回底層腹側インボリュート接続点
２６    旋回上層腹側インボリュート接続点
３０    背側インボリュート曲線
３１    腹側インボリュート曲線
２７    背側インボリュート接続点
２８    腹側インボリュート接続点
４７    背側インボリュート接続角
４８    腹側インボリュート接続角
５３    固定底層背側インボリュート接続角
５４    固定上層背側インボリュート接続角
５５    固定底層腹側インボリュート接続角
５６    固定上層腹側インボリュート接続角
６３    旋回底層背側インボリュート接続角
６４    旋回上層背側インボリュート接続角
６５    旋回底層腹側インボリュート接続角
６６    旋回上層腹側インボリュート接続角
【図１】
0003696955.tif 000004
【図２】
0003696955.tif 000005
【図３】
0003696955.tif 000006
【図４】
0003696955.tif 000007