(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端板とこれに直立している渦巻体とで形成された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように旋回半径ｅで公転運動するスクロ−ル形流体機械において、前記渦巻体の外側の渦曲線を外側曲線、前記渦巻体の内側の渦曲線を内側曲線としたときに、前記２つの渦巻体の渦曲線が、極座標形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとしたとき、次の式で表される代数螺線を旋回させて得られる包絡線からなり、前記渦巻体の壁の厚さが内周から外周に薄くなることを特徴とするスクロ−ル形流体機械。
【数１】
0003542144.tif 000004
【請求項２】
前記代数螺線の指数ｋが偏角θに対応して変化する請求項1記載のスクロ−ル形流体機械。
【請求項３】
前記両スクロール部材の渦巻体の外側曲線は、それぞれのスクロール部材の代数螺線の内側包絡線からなり、前記両スクロ−ル部材の渦巻体の内側曲線は、互いに他のスクロール部材の代数螺線の外側包絡線からなる請求項1記載のスクロ−ル形流体機械。
【請求項４】
半径ｅ１、ｅ２が前記旋回半径ｅとｅ＝ｅ１＋ｅ２の関係を有し、前記２つのスクロ−ル部材のそれぞれの渦巻体は、前記外側曲線がそれぞれのスクロール部材の代数螺線をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの内側包絡線からなり、前記内側曲線が他のスクロ−ル部材の代数螺線をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの外側包絡線からなる請求項1記載のスクロ−ル形流体機械。
【請求項５】
前記一方のスクロール部材の代数螺線はその指数ｋがｋ＜１．０であり、前記他方のスクロール部材の代数螺線は前記一方の代数螺線を１８０°前後回転したものである請求項１に記載のスクロ−ル形流体機械。
【請求項６】
前記一方のスクロール部材の代数螺線はその指数ｋがｋ＞１．０であり、かつ係数ａが定数に設定されたものであり、前記代数螺線の指数ｋを偏角θの関数として変化させた請求項１記載のスクロ−ル形流体機械。
【請求項７】
前記一方のスクロ−ル部材の代数螺線がその原点を中心として角度α回転されたものであって、前記他方のスクロ−ル部材の代数螺線が原点を中心として角度（１８０°−α）回転されたものである請求項１記載のスクロ−ル形流体機械。
【請求項８】
前記一方のスクロ−ル部材が旋回スクロ−ル部材であって、旋回スクロ−ル部材の渦巻体の厚さが他方のスクロ−ル部材の渦巻体の厚さより厚い請求項１記載のスクロ−ル形流体機械。
【請求項９】
端板とこれに直立している渦巻体とで形成された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように旋回半径ｅで公転運動するスクロ−ル形流体機械のスクロール部材加工方法において、前記渦巻体の外側の渦曲線を外側曲線、前記渦巻体の内側の渦曲線を内側曲線としたときに、前記２つの渦巻体の渦曲線が、極座標形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとしたとき、次の式で表される代数螺線を旋回させたときの包絡線からなり、前記渦巻体の壁の厚さが内周から外周に薄くなるスクロ−ル部材であって、両スクロール部材のうちの一方のスクロール部材に設けられた渦巻体の前記外側曲線および内側曲線上に沿ってカッタの中心を移動させ、他方のスクロール部材の渦巻体の加工を行うスクロール形流体機械のスクロ−ル部材加工方法。
【数２】
0003542144.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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−ル形流体機械に係り、特に渦巻体の曲線を代数螺線で形成したスクロ−ル流体機械、スクロ−ル部材およびその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロ−ル形流体機械は、互いに偏心して組み合わされた同一形状の渦巻体をもつ固定スクロ−ルと旋回スクロ−ルからなり、渦巻形状としては、一般に渦巻ピッチ、渦巻壁の厚さが一定となるインボリュ−ト曲線が用いられている。渦曲線としてインボリュ−ト曲線を用いる利点としては、渦巻の法線ピッチが一定のため単一のカッタ−で内側と外側の渦曲線が同時に加工ができるという加工のし易さが挙げられるが、反面、渦巻壁の厚さが一定のため最も高圧になる渦巻体の中央部の応力が高くなり強度上問題になりやすい。すなわち、強度上の制約から厚さが決まり、設計条件である運転圧力比から渦巻体の巻数が、行程容積から渦巻体の高さおよび渦巻ピッチ等が決まり、その他外形寸法上の制約を受けて諸寸法が決定される。このようにして、渦巻体の一方の形状例えば旋回スクロ−ルが決まると、これにかみ合う固定スクロ−ルの形状は、固定内側曲線に旋回内側曲線の内側包絡線が選ばれ決定されていた。また、渦巻体の中央部は内部の圧力差も大きいため、流体の内部漏れにより性能低下を生じやすいといった欠点を有している。さらに、インボリュ−ト曲線では渦巻ピッチが一定のため、容積変化率も一定で、所定の寸法内で、最外周での密封容積（行程容積）と最内周での密封容積との比である内部容積比を大きくしようとした場合、渦巻の巻数を大きくすると渦巻ピッチが小さくなり、渦巻壁厚さが一定のため旋回半径が小さくなって行程容積も小さくなってしまうといった問題があった。
【０００３】
上記問題点に対して、渦巻体の中央部付近の渦巻壁厚さを厚くして高圧に耐えるようにした公知技術として、米国特許３８０２８０９がある。また、渦巻ピッチを変化させて内部容積比を変える公知技術としては、米国特許第２３２４１６８号、特開平３−１１１０２号に見ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第３８０２８０９号に開示された構造は、渦巻体の巻き始めの渦巻壁厚さを厚くしているため強度上の問題は解決されるが、渦巻壁の厚さが厚くなっている範囲が巻き始めの一部分に限定されるため、渦巻体の端面を通しての流体の内部漏れを低減する効果は小さい。また、巻き始め部以外では渦巻壁の厚さは一定のためインボリュ−ト曲線と同様に所定の寸法内で行程容積と内部容積比をともに大きくすることはできなかった。
【０００５】
また、米国特許第２３２４１６８号、特開平３−１１１０２号に開示されたスクロ−ル形流体機械の場合、渦巻ピッチを変化させて内部容積比を変える構造が示されているが、例えば、内部容積比を大きくしようとして渦巻の外周から中央にかけて渦巻ピッチを小さくしていった場合、渦巻壁の厚さは渦巻の中央部（巻き始め）にいくほど薄くなり強度上の配慮がされていない。反対に渦巻の外周にいくほど渦巻壁の厚さは厚くなるため行程容積は小さくなる。このように、行程容積と内部容積比を共に大きくでき、同一の行程容積、内部容積比の場合にインボリュ−ト曲線よりも渦巻体の小型化が可能な渦曲線は不明だった。また、渦巻ピッチや渦巻壁の厚さが変化する渦巻体の幾何理論、すなわち、渦曲線や渦巻体の構成法等は明らかにされていなかった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、渦巻体の厚さが渦巻の巻角に応じて次第に変化する渦巻体を有するスクロ−ル流体機械を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、渦巻体の強度を確保しながら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化でき、流体の内部漏れを低減して性能向上が図れるスクロ−ル流体機械を提供することにある。
【０００８】
本発明の第３の目的は、固定スクロ−ルと旋回スクロ−ルの材質が異なるような場合でも、両者同様の強度を確保できるスクロ−ル流体機械を提供することにある。
【０００９】
本発明の第４の目的は、渦巻体の厚さが渦巻の巻角に応じて次第に変化する渦巻体を有するスクロ−ル部材の加工方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明のスクロ−ル形流体機械は、端板とこれに直立している渦巻体とで形成された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように旋回半径ｅで公転運動するスクロ−ル形流体機械において、前記渦巻体の外側の渦曲線を外側曲線、前記渦巻体の内側の渦曲線を内側曲線としたときに、前記２つの渦巻体の渦曲線が、極座標形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとしたとき、次の式で表される代数螺線を旋回させて得られる包絡線からなり、前記渦巻体の壁の厚さが内周から外周に薄くなることを特徴とするものである。
【００１１】
【数１】
0003542144.tif 000002
【００１２】
また、一方のスクロール部材に対応する代数螺線の指数ｋをｋ＜１．０とした代数螺線であり、他方のスクロール部材の代数螺線が一方の代数螺線を１８０°前後回転したたものであってもよい。
【００１３】
上記第２の目的を達成するために、本発明のスクロ−ル形流体機械は、端板とこれに直立している渦巻体とで形成された２つのスクロ−ル部材が渦巻体を内側に向けた状態で互いにかみ合っており、一方のスクロ−ル部材が他方のスクロ−ル部材に対して見かけ上自転しないように所定の旋回半径で公転運動するスクロ−ル形流体機械において、前記渦巻体の外側の渦曲線を外側曲線、前記渦巻体の内側の渦曲線を内側曲線としたときに、前記２つの渦巻体の渦曲線が、極座標形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとしたとき、前記式(１)で表される代数螺線を旋回させて得られる包絡線からなり、その代数螺線の指数ｋが偏角θに対応して変化することを特徴とするものである。
【００１４】
前記代数螺線は、指数ｋをｋ＞１．０で、かつ係数ａが定数に設定されたものであり、前記代数螺線の指数ｋを偏角θの関数として変化させたものであってもよい。
【００１５】
上記第３の目的を達成するために、本発明のスクロ−ル形流体機械は、前記一方のスクロ−ル部材の代数螺線がその原点を中心として角度α回転されたものであって、他方のスクロ−ル部材の代数螺線が前記原点を中心として角度（１８０°−α）回転されたものである。
【００１６】
また、前記一方のスクロ−ル部材が旋回スクロ−ル部材であって、旋回スクロ−ル部材の渦巻体の厚さが他方のスクロ−ル部材の渦巻体の厚さより厚くしてもよい。
【００１７】
上記第４の目的を達成するために、本発明のスクロ−ル部材の加工方法は、スクロ−ル部材の渦巻体の外側曲線および内側曲線が代数螺線を旋回運動させたときの包絡線からなり、両スクロール部材のうちの一方のスクロール部材に設けられた渦巻体の外側曲線および内側曲線上に沿ってカッタの中心を移動させることにより他方のスクロール部材の渦巻体の加工を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】
両スクロ−ルの渦巻体の形状を決めるための基本渦曲線を、極座標形式で動径ｒ、偏角θ、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋとした数式（１）で表した代数螺線を用いているため、代数螺線の指数ｋの値を変えるだけで簡単に渦巻のピッチを変えることができる。指数ｋがｋ＞１．０の場合は、渦巻の巻き角（偏角θ）が大きくなるにしたがって渦巻のピッチは大きくなり、反対にｋ＜１．０の場合は、渦巻の巻き角（偏角θ）が大きくなるにしたがって渦巻のピッチは小さくなる。
【００１９】
また、それぞれに渦巻体を有する静止しているスクロ−ル部材と旋回するスクロ−ル部材を備えたものにおいて、両渦巻体の最内領域の当接点間に形成されるすきま容積が両渦巻体の相対的公転運動に伴い実質的に零になるように構成するとともに、それぞれの渦巻体は、代数螺線を基本渦曲線として渦巻壁の厚さが渦巻きの巻き角に応じて次第に変化する形状を有しているので、トップクリアランス小さくでき、再膨張損失を小さくでき、効率を向上させることができる。
【００２０】
また、代数螺線の指数ｋをｋ＜１．０にするか、係数ａまたは指数ｋが偏角θの関数となる代数螺線を渦巻体の基本渦曲線にすることにより渦巻壁の厚みを適宜変化させることができる。
【００２１】
前記一方のスクロ−ル部材の代数螺線がその原点を中心として角度α回転されたものであって、他方のスクロ−ル部材の代数螺線が前記原点を中心として角度（１８０°−α）回転されたものでは、角度α回転しているので、この角度αにより２つの渦巻壁の厚みを変えて形成することができ、両渦巻体の材質が異なる場合でも渦巻体の強度を確保することができる。
【００２２】
また、半径ｅ１、ｅ２が前記旋回半径ｅとｅ＝ｅ１＋ｅ２の関係を有するものであって、両スクロ−ルのそれぞれの渦巻体が、外側曲線が両スクロ−ルの代数螺線をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの内側包絡線で形成され、内側曲線が両スクロ−ルの代数螺線をそれぞれ半径ｅ１、ｅ２で旋回運動させたときの外側包絡線で形成されているので、半径ｅ１、ｅ２の大小関係、値を変えることにより２つの渦巻壁の厚みを変えて形成することができ、両渦巻体の材質が異なる場合でも渦巻体の強度を確保できる。また、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体寸法を小型化でき、流体の内部漏れを低減して性能向上が図れるスクロ−ル形流体機械を提供することができる。
【００２３】
スクロ−ル部材の渦巻体の外側曲線および内側曲線が代数螺線を旋回運動させたときの包絡線で形成されるものであって、両スクロール部材のうちの一方のスクロール部材に設けられた渦巻体の外側曲線および内側曲線に沿ってカッタの中心を移動させることにより他方のスクロール部材の渦巻体の加工を行うので、連続的に加工することができ、歯側面など寸法精度良く効率的に加工できる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を図１から図１０により説明する。図１は本実施例のスクロ−ル形圧縮機を適用した冷凍サイクル構成を示す図、図２は本実施例に係るスクロ−ル形流体機械のスクロ−ル形状を示す旋回スクロ−ルの平面図、図３は図２の縦断面図、図４は作動原理を示す図、図５から図８は渦巻体の形成方法の説明図、図９は渦巻体の巻き始め部形成法の説明図、図１０はカッタの軌跡を説明する図である。
【００２５】
図１に示すように、冷凍サイクルは、主としてスクロ−ル形圧縮機３０、凝縮器３１、膨張弁３２、蒸発器３３から構成されている。スクロ−ル形圧縮機３０は、それぞれ同一形状の渦巻体を有し、渦巻体の厚みが渦巻きの巻き角に応じて連続的に変化する渦巻体によって形成された旋回スクロ−ル１と固定スクロ−ル４、旋回スクロ−ル１を回転するクランク軸１３、クランク軸１３を軸支するフレ−ム１４、旋回スクロ−ル１の公転運動は許容し自転運動を防止するオルダムリング１５、クランク軸１３を駆動するモ−タ１６、吸入パイプ１７と吐出パイプ１８から構成されている。
【００２６】
このように構成されたスクロ−ル形圧縮機においては、モ−タ１６に通電することによりクランク軸１３が回転すると、旋回スクロ−ル１はオルダムリング１５により自転することなく公転運動し、作動原理として示した図４に示されるように、両スクロ−ル１、４間で冷媒の圧縮作用が行われる。圧縮された高温・高圧の冷媒は矢印のごとく吐出パイプ１８から凝縮器３１に流入し、熱交換を行って液化し、膨張弁３２で絞られて断熱膨張して低温・低圧となり、蒸発器３３により熱交換してガス化された後、吸入パイプ１７を経てスクロ−ル形圧縮機３０に吸入される。
【００２７】
図２および図３に示すように、旋回スクロ−ル１は、旋回側渦巻体２と端板３とにより形成される。旋回側渦巻体２は旋回外側曲線２ａと旋回内側曲線２ｂとによりなり、旋回スクロ−ル１の中心Ｏは、旋回外側曲線２ａと旋回内側曲線２ｂの原点である。ここで、旋回側渦巻体は、旋回外側曲線２ａを式（１）で代表される代数螺線を基本渦曲線とし、代数螺線の指数ｋをｋ＜１．０にしている。
【００２８】
【数１】
0003542144.tif 000003
【００２９】
又、固定スクロ−ル４の渦巻体５も旋回スクロ−ル１の渦巻体２と同様に形成されている。固定側渦巻体５は固定外側曲線５ａと固定内側曲線５ｂからなり、固定スクロ−ル４の中心Ｏ´は、固定外側曲線５ａ、固定内側曲線５ｂの原点であり、固定外側曲線５ａを式（１）で表される代数螺線を原点Ｏ´を中心に１８０°回転させて基本渦曲線とし、代数螺線の係数ａ、代数螺線の指数ｋは旋回外側曲線２ａと同じ値にしている。
【００３０】
圧縮作用は以下のように行われる。固定側渦巻体５を静止し、旋回側渦巻体２を固定スクロ−ル中心Ｏ´の周りに自転することなしに旋回半径ｅ（＝ＯＯ´）で公転運動させることにより、図４に示すように旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の間に形成された複数の三日月状の密閉した作動室６、６が形成される。作動室６、６の容積は、図４に示すように固定スクロ−ル４の外周側に設けられた吸入ポ−トから流体の吸込みが終了した状態(１)から、９０゜、１８０゜、２７０゜と公転が進むにしたがって、(２)、(３)、(４)とその容積を縮小し、流体の圧縮作用が行われる。そして、圧縮された流体は最後に吐出ポ−ト７から吐き出される。
【００３１】
旋回側渦巻体２、固定側渦巻体５を後述のように構成することにより、渦巻体の渦巻壁の厚さｔは渦巻き始めから巻終わりにかけて連続的に変化させることができ、内部の流体の圧力が最も高圧になる渦巻体の中央部が厚く、低圧になる巻終わり部では薄く形成でき、渦巻体の渦巻壁の各部が作用する圧力に見合って一様な強度となる。渦巻壁の厚さが一定なインボリュ−ト曲線等に比べ渦巻体の容積を減らすことができ、材料費の低減、軽量化が可能となる。また、渦巻の巻き始めから一巻きほどの範囲は渦巻壁の厚さは比較的厚く構成され、流体の内部漏れを低減することができる。
【００３２】
次に、本実施例における旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の構成法を図５、図６、図７、図８を用いて説明する。ここでは、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線にとった場合を例に挙げて説明する。
【００３３】
図５、図６はそれぞれ旋回側と固定側の基本渦曲線と、この基本渦曲線を旋回半径ｅで円運動させたときに描く円軌跡の包絡線を示し、図７、図８はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成を示す。実線１０は旋回側の基本渦曲線で、式（１）で表される代数螺線である。破線１１と１２は基本渦曲線１０の包絡線で、１１が外側包絡線、１２が内側包絡線である。また、実線２０で示す固定側の基本渦曲線２０は、旋回側の基本渦曲線１０を原点Ｏの周りに１８０゜回転させたものである。破線２１と２２は基本渦曲線２０の包絡線で、２１が外側包絡線、２２が内側包絡線である。
【００３４】
ここで、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線とするため、旋回外側曲線２ａは実線１０が選ばれ、固定外側曲線５ａは実線２０が選ばれる。渦巻体の内側曲線は、複数の密封容積を作るための両渦巻間の接触が幾何学的に保証されるように、次のように決められる。旋回内側曲線２ｂは固定外側曲線５ａと接触するため固定側の基本渦曲線２０の外側包絡線２１が選ばれ、固定内側曲線５ｂは旋回外側曲線２ａと接触するため旋回側の基本渦曲線１０の外側包絡線１１が選ばれる。
【００３５】
以上、渦巻壁の厚さが渦巻の巻き角に応じて連続的に変化する渦巻体の基本的な渦曲線構成法を説明したが、このままでは、渦巻体の巻き始めで内側曲線と外側曲線が一致してしない。巻き始め部の構成は、旋回側渦巻体２を固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅで公転運動させたときに両渦巻体が干渉しないという条件を満足する必要がある。そこで、この巻き始め部の構成の一例を図９により説明する。
【００３６】
図９において、点Ａは旋回外側曲線２ａの開始位置、点Ｂは旋回内側曲線２ｂの開始位置を表す。ここで点Ａの位置は、旋回側渦巻体２を固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅで公転運動させたときに両渦巻体が干渉しないという条件から、旋回外側曲線２ａ上で原点Ｏから旋回半径ｅの半分の距離に決められる。この点Ａが、図５から図８において、固定側の基本渦曲線２０の外側包絡線２１にあたる旋回内側曲線２ｂ上では点Ｂに相当しており、点Ａを通る旋回半径ｅを半径とする円弧は点Ｂで旋回内側曲線２ｂとなめらかに接続することになる。なお、固定側渦巻対の巻き始め部形状も前記旋回側と同様に形成される。
【００３７】
次に、このような渦巻体の製造方法を説明する。図１０は、旋回側渦巻体を形成するときのカッタ−の軌跡を示す。例えば旋回半径ｅを半径とするカッタ−（エンドミル等）を用い、固定側渦巻体５の外側曲線５ａ及び内側曲線５ｂ上をカッタ−の中心座標を移動させることにより、連続的に旋回側渦巻体２が加工されるようになり、渦巻体の寸法精度を向上して効率的に加工することができる。固定側渦巻体５を加工する場合は、反対に、旋回側渦巻体２の渦曲線である外側曲線２ａ及び内側曲線２ｂ上をカッタ−中心を移動させることにより同様に加工される。
【００３８】
以上、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線としたときの渦巻体の形成法を説明したが、次に、渦巻体の内側曲線を基本渦曲線としたときの渦巻体の形成法について説明する。図１１、図１２はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線を示す。この場合は、渦巻体の内側曲線が基本渦曲線のため、旋回内側曲線２ｂは図５における実線１０が選ばれ、固定内側曲線５ｂは図６における実線２０が選ばれる。渦巻体の外側曲線は次のように決められる。旋回外側曲線２ａは固定内側曲線５ｂと接触するため図６における固定側の基本渦曲線２０の内側包絡線２２を選び、固定外側曲線５ａは旋回内側曲線２ｂと接触するため図５における旋回側の基本渦曲線１０の内側包絡線１２を選ぶことにより、複数の密封容積を作るための両渦巻間の接触が幾何学的に保証されることになる。
【００３９】
また、この時渦巻体の巻き始め部は、前述した渦巻体の外側曲線を基本渦曲線とした場合（図９）と異なり図１３のように形成される。図１３において、点Ａは旋回側渦巻体２を形成する旋回外側曲線２ａの開始位置、点Ｂは旋回内側曲線２ｂの開始位置を表す。点Ａと点Ｂの位置は、原点Ｏを中心に旋回半径ｅの半分を半径とする円を描き、この円周上の一点Ｃをとおり旋回外側曲線２ａと旋回内側線２ｂとをなめらかに結ぶ直線で接続することによって決められる。このとき、点Ｃは点Ａと点Ｂを結ぶ直線の中間点となる。以上述べたことは、旋回側渦巻体の巻き始め部の形状を説明したが、固定側渦巻体も旋回側と同様に形成される。
【００４０】
以上、渦巻壁の厚さが渦巻の巻き角に応じて連続的に変化する渦巻体の形成法を説明したが、さらに、本実施例の渦巻体では、トップクリアランス容積が零になり、トップクリアランス内流体の再膨張に伴う損失がないという従来のインボリュ−ト曲線にはない優れた特徴を有している。図１４は、図４で示した本実施例のスクロ−ル形圧縮機の作動原理図において、渦巻体中央部のかみ合い状態を説明する要部拡大図である。図に１４に示すように、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の最も内側の接触点８、８´で形成される最内室６ａは、図から明らかなように、本実施例では旋回側渦巻体２が固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅ（＝ＯＯ´）で、相対的に公転運動を行うと、図１４の（１）、（２）、（３）、（４）の順に接触点８、８´で形成される最内室６ａの容積が減少し、従来存在していたトップクリアランス容積は零になる。このため、圧縮された流体は無駄な再膨張を起こすことなく吐出ポ−ト（図示せず）からすべて外部に吐き出されることになる。なお、図１４では省略したが、実際には最内室６ａと通じる位置に吐出ポ−トを形成する必要があるため、この吐出ポ−ト部の容積はトップクリアランス容積になるが、従来のものに比べてこの量は非常に小さく実質的に零とみなすことができる。ここでは、渦巻体の巻き始め部形成が図９で示したものについて説明したが、図１３で示した巻き始め部形成のものも、説明は省略するが同様にトップクリアランス容積は零になる。
【００４１】
このように形成されたスクロ−ル圧縮機を冷凍サイクルあるいは冷房専用のサイクルに適用しているので、渦巻体間の流体の内部漏れが低減でき、トップクリアランス容積も零になるため圧縮機の効率が大幅に向上する。これより、エネルギ効率に優れ、信頼性の高い冷凍・空調システムが得られる。
【００４２】
次に本発明の第２の実施例を図１５から図１８により説明する。第１の実施例では、渦巻体の基本渦曲線を式（１）で表される代数螺線とし、代数螺線の指数ｋをｋ＜１．０にし、代数螺線の係数ａも任意の定数とした場合を示したが、さらに、式（１）で表される代数螺線の係数ａあるいは代数螺線の指数ｋが、偏角θの関数となるような基本渦曲線にすることにより渦巻壁の厚みを適宜変化させることができ、渦巻体の強度を確保しながら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化できる。この場合、代数螺線の指数ｋはｋ＜１．０の範囲に限定されなくなる。この実施例を図１５、図１６を参照しながら説明する。
【００４３】
図１５および図１６は、渦巻体の基本渦曲線を式（１）で表される代数螺線とし、代数螺線の指数ｋをｋ＞１．０の定数にし、代数螺線の係数ａも定数とした場合のスクロ−ル形状を示し、図１５は旋回スクロ−ル、図１６は圧縮機として用いた場合の吸い込み終了（圧縮開始）時の渦巻体の構成を示す。図１７および図１８は、図１５および図１６と同様、代数螺線の指数ｋをｋ＞１．０にし、代数螺線の係数ａも図１４および図１５と同じ定数値だが、指数ｋが偏角θの関数で表される代数螺線を基本渦曲線にした場合のスクロ−ル形状を示している。具体的には指数ｋは偏角θの一次関数で、巻き始めから巻き終わりにかけて直線的にｋの値が減少するようになっている。図１６および図１８を比較して見ると明らかなように、代数螺線の指数ｋをｋ＞１．０の定数とした図１５および図１６では、渦巻壁の厚さは渦巻の中央部（巻き始め）にいくほど薄くなり強度上問題になりやすいが圧力差が小さい場合に適用できる。反対に渦巻の外周に至るほど渦巻壁の厚さは厚くなるため外形を一定にした場合最外周の作動室６、６の容積（行程容積）は小さくなる。これに対し、代数螺線の指数ｋを渦巻の巻き角によって変化させた図１７および図１８では、指数ｋはｋ＞１．０だが、巻き始め部の渦巻壁の厚さは強度が問題にならない程度に確保され、渦巻の外周では代数螺線の指数ｋがｋ＜１．０の場合と同様に巻き終わり部にいくほど渦巻壁の厚さは薄くなって行程容積は増加している。詳しい数値解析を行った結果、外形（渦巻の径と高さ）を一定とすると、図１７および図１８に示す渦巻体は図１５および図１６に示す渦巻体に比べ行程容積が約３割増加し、内部容積比も前者の２．７１から後者の２．８０と大きくなっていることがわかった。従って、行程容積と内部容積比を一定にした場合には、図１７および図１８に示す渦巻体の方が、渦巻体を小型化できることになる。ここでは、指数ｋが偏角θの一次関数で変化する場合を示したが、偏角θの二次、三次関数あるいは対数関数で与えてもよい。あるいは、指数ｋを常数とし、代数螺線の係数ａを偏角θの関数で変化するようにしても同様に渦巻壁の厚みを適宜変化させることができ、渦巻体の強度を確保しながら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化でき、流体の内部漏れを低減して性能向上となるスクロ−ル形圧縮機を得ることができる。
【００４４】
本発明の第３の実施例を図１９から図３０により説明する。図１９はスクロ−ルを組み合わせた状態を示す平面図、図２０は作動原理を説明する図、図２１から図２４はスクロ−ル形状の形成方法を説明する図、図２５は旋回スクロ−ルの巻き始め部の構成を示す平面図、図２６は固定スクロ−ルの巻き始め部の構成を示す平面図、図２７から図２９は角度αを設けた場合のスクロ−ルの形状変化を示す平面図、図３０は渦巻体中央部のかみ合い状態を示す平面図、図３１は渦巻体中央部のかみ合い状態を示す平面図である。
【００４５】
本実施例のスクロ−ル形状は第１の実施例に示すスクロ−ル形状と同様に形成されるが、本実施例では、旋回スクロ−ルと固定スクロ−ルとは材質が異なるように形成されており、例えば、旋回スクロ−ルはアルミ合金等の軽量・低強度材料、固定スクロ−ルは、旋回スクロ−ルよりも強度の高い通常の鉄系材料で構成されている。本実施例のように、低強度材料からなる旋回側渦巻体２は、より強度の高い固定側渦巻体５に比べて全体的に渦巻壁の厚さが厚く構成され、両者ほぼ等しい強度となるように設定されるが、旋回スクロ−ルおよび固定スクロ−ルの渦巻体の外側曲線と内側曲線、渦巻曲線の原点Ｏ、Ｏ´および代数螺線の指数ｋは第１の実施例と同様に設定されている。
【００４６】
しかし、旋回側渦巻体２の構成は、旋回外側曲線２ａを式（１）で表される代数螺線を渦巻壁の厚さをより厚くするために、後述するように原点Ｏを中心に角度αだけ回転させて基本渦曲線としている。これより、旋回側渦巻体２及び固定側渦巻体５の渦巻壁の厚みはともに渦巻の巻き始めから巻き終わりにかけて連続的に変化しており、内部の流体の圧力が最も高圧になる渦巻体の中央部が厚く、低圧になる巻き終わり部では薄くなっており、渦巻壁の厚さが一定なインボリュ−ト曲線等に比べ渦巻体の容積を減らすことができ、材料費の低減、軽量化が可能となるとともに、渦巻の巻き始めから一巻きほどの範囲は渦巻壁の厚さは比較的厚く構成され、流体の内部漏れを低減することができる。また、低強度材料からなる旋回側渦巻体２は、より強度の高い固定側渦巻体５に比べて全体的に渦巻壁の厚さが厚く構成され、両者ほぼ等しい強度となる。
【００４７】
作動原理は、第１の実施例と同様図２０に示すように、固定側渦巻体５を静止し、旋回側渦巻体２を固定スクロ−ル中心Ｏ´の周りに自転することなしに旋回半径ｅ（＝ＯＯ´）で公転運動させることにより、２つの渦巻体２、５間に複数の三日月状の密閉した空間、作動室６、６が形成され、作動室６、６の容積が、流体の吸込みが終了した状態(１)から、９０゜、１８０゜、２７０゜と公転が進むにしたがって、(２)、(３)、(４)とその容積を縮小し、流体の圧縮作用が行われる。
【００４８】
次に、本実施例における旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の形成法を渦巻体の外側曲線を基本渦曲線にとった場合を例に挙げて詳述する。図２１、図２２はそれぞれ旋回側と固定側の基本渦曲線と、この基本渦曲線を旋回半径ｅで円運動させたときに描く円軌跡の包絡線を示し、図２３、図２４はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成を示す。実線１０は旋回側の基本渦曲線で、式（１）で表される代数螺線を原点Ｏを中心として角度αだけ回転したものである。破線１１と１２は基本渦曲線１０の包絡線で、１１が外側包絡線、１２が内側包絡線である。
【００４９】
また、実線２０は固定側の基本渦曲線で、この曲線は旋回側の基本渦曲線１０を原点Ｏの周りに（１８０゜−α）回転させたものである。破線２１と２２は基本渦曲線２０の包絡線で、２１が外側包絡線、２２が内側包絡線である。第１の実施例と同様に、渦巻体の外側曲線が基本渦曲線のため、旋回外側曲線２ａは実線１０が選ばれ、固定外側曲線５ａは実線２０が選ばれ、渦巻体の内側曲線は、複数の密封容積を作るための両渦巻間の接触が幾何学的に保証されるように、次のように決められる。又、旋回内側曲線２ｂは固定外側曲線５ａと接触するため固定側の基本渦曲線２０の外側包絡線２１が選ばれ、固定内側曲線５ｂは旋回外側曲線２ａと接触するため固定側の基本渦曲線１０の外側包絡線１１が選ばれる。
【００５０】
ここで、一点鎖線で示した旋回外側曲線２ａ′及び固定内側曲線５ｂ′は角度αが０°の場合であり、第１の実施例に相当する場合であるが、本実施例の場合は、旋回側の基本渦曲線１０と固定側の基本渦曲線２０とは同一形状で位相が（１８０°−α）ずれているため、位相差がちょうど１８０°となる第１の実施例に示したスクロ−ル形状と異なり、固定側と旋回側で渦巻壁の厚みを変化することができる。又、渦巻体の巻き始めで内側曲線と外側曲線が一致してしないため、この巻き始め部は第１の実施例と同様に、一例として図２５、図２６に示したように決められる。図２５は、旋回側渦巻体２において基本渦曲線である旋回外側曲線２ａを回転（角度α）させたときの巻き始め部の構成を示し、図２６は、この旋回側渦巻体２にかみ合う固定側渦巻体５の巻き始め部の構成を示す。図中の渦曲線において、実線が回転しない場合（α＝０°）、破線は実線の旋回外側曲線２ａを原点Ｏを中心として時計方向（以下、正方向とする）に角度α回転した場合で、一点鎖線は反時計方向（以下、負方向とする）に角度−α回転した場合である。このように、式（１）で表される代数螺線からなる旋回外側曲線２ａ（実線）を角度α回転させることにより旋回側渦巻体２の渦巻壁の厚さは厚くなり、固定側渦巻体５の渦巻壁の厚さは薄くなる。又、逆に角度−α回転した場合には旋回側渦巻体２の渦巻壁の厚さは薄くなり、固定側渦巻体５の渦巻壁の厚さは厚くなる。
【００５１】
巻き始め部の構成は、旋回側渦巻体２を固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅで公転運動させたときに両渦巻体が干渉しないという条件を満足する必要があるが、本実施例では、単一の円弧により内側曲線と外側曲線とを接続する方法を説明する。図２５に示す旋回側渦巻体２では、旋回外側曲線２ａ上で原点Ｏから旋回半径ｅの半分の距離にある点Ａを通る旋回半径ｅを半径とする円弧により、旋回内側曲線２ｂと旋回外側曲線２ａはなめらかに接続される。図２６に示す固定側渦巻体５では、固定外側曲線５ａ上で原点Ｏ′から旋回半径ｅの半分の距離にある点Ｂを通る旋回半径ｅを半径とする円弧により固定内側曲線５ｂと固定外側曲線５ａはなめらかに接続される。なお、このときの円弧の中心位置は回転の角度αによって変化し、この座標は図２２における点Ａ、Ａ′、Ａ″にそれぞれ相当している。
【００５２】
回転角度αの変化によるスクロ−ル形状の変化を示す図２７から図２９に示したことから分かるように、角度αの値により旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の渦巻壁の厚みが変化し、図２８、図２９から、角度αが同一数値で方向（回転方向に相当）が異なる場合は、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の形状がちょうど入れ替わっていることがわかる。また、行程容積は、吸入終了時の作動室６の面積を比較してもわかるように、図２７に示したα＝０°の回転しない場合と同じ面積であり、使用材質に応じて固定側と旋回側で渦巻壁の厚さを適宜変化させることができるとともに、第１の実施例と同様にインボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化できる効果がある。なお、ここでは旋回側渦巻体２の外側曲線を回転させた例を挙げたが固定側渦巻体５の方を回転させても同様の構成が実現できる。
【００５３】
なお、本実施例における渦巻体の創成法も第１の実施例で述べたものと同様である。また、渦巻体中央部のかみあい状態を拡大して示した図３０に示すように、本実施例の渦巻体においても第１の実施例と同様にトップクリアランス容積が零になり、トップクリアランス内流体の再膨張に伴う損失がないという優れた特長を有している。すなわち、図３０において、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の最も内側の接触点８、８´で形成される最内室６ａは、図３０から明らかなように、旋回側渦巻体２が固定側渦巻体５の周りに旋回半径ｅ（＝ＯＯ´）で、相対的に公転運動を行うと、図３０に示す（１）、（２）、（３）、（４）の順に、接触点８、８´で形成される最内室６ａの容積が減少し、トップクリアランス容積は零になる。このため、圧縮された流体は無駄な再膨張を引き起こすことなく吐出ポ−ト（図示せず）からすべて外部に吐き出されることになる。なお、図２４では省略したが、実際には最内室６ａと通じる位置に吐出ポ−トを形成する必要があるので、この吐出ポ−ト部の容積はトップクリアランス容積になるが、この容積は行程容積に比べて小さく実質的に零とみなすことができる。
【００５４】
以上のように、本実施例では、渦巻体の巻き始め部構成が図２５、図２６で示したものについてのみ説明したが、後述するこれ以外の巻き始め部構成でも、同様にトップクリアランス容積を零とすることが可能である。
【００５５】
以上は、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線としたときの渦巻壁厚さの異なる渦巻体の構成法を説明したが、渦巻体の内側曲線を基本渦曲線としたときも、基本渦曲線である旋回側渦巻体２の旋回内側曲線２ｂと固定側渦巻体５の固定内側曲線５ｂを位相差が１８０°前後になるように旋回内側曲線２ｂあるいは固定内側曲線５ｂを適宜角度αを変化させることにより同様に構成される。一例として図２６に式（１）で表される代数螺線を原点Ｏを中心にα＝−３０°回転させて旋回内側曲線２ｂ（旋回側渦巻体２の基本渦曲線）とし、固定内側曲線５ｂ（固定側渦巻体の基本渦曲線）は旋回内側曲線２ｂと位相差が（１８０°−α）のときのスクロ−ル形状を示す。内側曲線が基本渦曲線の場合は、図３１に示した外側曲線が基本渦曲線の場合と回転（角度α）の影響が逆に表われ、α＝−３０°で、図２８のα＝３０°の場合と同様に旋回側渦巻体２の渦巻壁厚さは厚く、固定側渦巻体５の渦巻壁厚さは薄く構成される。このように構成することにより、渦巻体の材質が異なった場合でも、渦巻体の各部を作用する圧力に対して同様な強度にでき、小型化により軸受荷重が低減されるため圧縮機の信頼性が大幅に向上する。
【００５６】
本発明の第４の実施例を図３２から図３５により説明する。第３の実施例で述べた構成は、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の各々の基本渦曲線は回転はしているものの基本的には同一の数式で表され、式（１）で表される代数螺線を基本とし、代数螺線の指数ｋをｋ＜１．０にし、代数螺線の係数ａも任意の定数に設定した場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下、本実施例で示すように、例えば、式（１）で表される代数螺線の係数ａあるいは代数螺線の指数ｋが、偏角θの関数となるようにしても渦巻壁の厚みを適宜変化させることができ、渦巻体の強度を確保しながら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化できる。この場合、代数螺線の指数ｋはｋ＜１．０の範囲に限定されなくなる。さらに、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の各々の基本渦曲線を異なる曲線で構成してもよい。
【００５７】
図３２に示すように、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線とし、旋回側渦巻体２の外側曲線２ａと固定側渦巻体５の外側曲線５ａは、式（１）で表される代数螺線で代数螺線の指数ｋ、代数螺線の係数ａを両者各々異なる数値で構成している。この場合は、渦曲線を回転させる必要はなく、異なる２つの基本渦曲線を適宜選定することにより図１９で示した渦巻体と同様の効果を奏する渦巻体を構成することができる。図２５、図２６では、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線に採ったときの、単一の円弧を接続曲線とする巻き始め部構成を説明したが、本発明の巻き始め部構成はこれに限定されるものではなくこれ以外にも種々の構成が考えられる。図３３、図３４、図３５によりこのように構成された渦巻体の巻き始め部の他の構成を説明する。図３３、図３４は、渦巻体の外側曲線を基本渦曲線に採った場合、図３５は、図３１に示したように渦巻体の内側曲線を基本渦曲線に採った場合を示している。図３３から図３５の各図では、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５を、ともに同一のｘ−ｙ座標軸で表している。図３３は、巻き始め部の接続曲線を２つの円弧で構成した場合で、破線が図２５、図２６に示した単一円弧の場合である。旋回側渦巻体２は、ｒ１とｒ２の２つの円弧により外側曲線２ａと内側曲線２ｂが接続され、固定側渦巻体５は、ｒ３とｒ４の２つの円弧により外側曲線５ａと内側曲線５ｂが接続されている。円弧同士の接続点Ａ、Ｂは原点Ｏ（あるいはＯ´）より旋回半径ｅの半分を半径とする円に接しており、円弧ｒ１とｒ４、円弧ｒ２とｒ３の中心座標は同じである。
【００５８】
図３４は、図３３と異なり、円弧と直線によって巻き始め部を構成している。円弧半径ｒは旋回側と固定側が同じ（すなわちｒ＝ｅ）で、円弧に接続する直線は、図３３と同様に、原点Ｏ（あるいはＯ´）より旋回半径ｅの半分を半径とする円に点Ａ、Ｂで接するようになっている。図３５は、図３１に示した渦巻体の内側曲線を基本渦曲線に採った場合の巻き始め部構成で、内側曲線２ｂ、５ｂと外側曲線２ａ、５ａは各々直線で接続されている。この場合、直線は旋回半径ｅの半分を半径とする円に点Ａ、Ｂで接するが、この円の中心Ｃは、原点Ｏ（あるいはＯ´）上にない。
【００５９】
以上述べたことから分かるように、渦巻体の巻き始め部を構成する内側曲線と外側曲線とを結ぶ接続線の必要条件は次の通りである。少なくとも内側曲線に内接し、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５を同一座標軸で表したときに、旋回半径ｅの半分を半径とする円がこれらの接続線間に内接するような任意の曲線（直線、円弧も含む）からなる。このような巻き始め部構成により、説明は省略するが図２５と同様にトップクリアランス容積は零になる。
【００６０】
本発明の第５の実施例を図３６から図４３により説明する。図３６は、本実施例の渦巻体構成法を説明する平面図であり、巻き始め部において渦巻体の内側曲線と外側曲線がほぼ接続するため、前記したような接続曲線がほとんど不要となり、構成が簡便化されるものである。図３６、図３７はそれぞれ旋回側と固定側の基本渦曲線と、この基本渦曲線を旋回半径ｅの半分の半径で円運動させたときに描く円軌跡の包絡線を示し、図３８、図３９はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成を示す。実線１０は旋回側の基本渦曲線で、式（１）で表される代数螺線を原点Ｏを中心として角度αだけ回転したものである。破線１３と１４は基本渦曲線１０の包絡線で、１３が外側包絡線、１４が内側包絡線である。また、実線２０は固定側の基本渦曲線で、この曲線は旋回側の基本渦曲線１０を原点Ｏの周りに（１８０°−α）回転させたものである。破線２３と２４はこの基本渦曲線２０の包絡線で、２３が外側包絡線、２４が内側包絡線である。ここで、渦巻体は複数の密封容積を作るための両渦巻間の接触が幾何学的に保証されるように、以下のように構成される。旋回外側曲線２ａは旋回側の基本渦曲線１０の内側包絡線１４が選ばれ、固定外側曲線５ａは固定側の基本渦曲線２０の内側包絡線２４が選ばれる。渦巻体の内側曲線は、旋回内側曲線２ｂは固定外側曲線５ａと接触するため、固定側の基本渦曲線２０の外側包絡線２３が選ばれ、固定内側曲線５ｂは旋回外側曲線２ａと接触するため旋回側の基本渦曲線１０の外側包絡線１３が選ばれる。このように、旋回側の基本渦曲線１０と固定側の基本渦曲線２０とは同一形状で位相を（１８０°−α）ずらして構成しているため、旋回側と固定側で渦巻壁の厚みを変化することができるとともに、各渦巻体を構成する内側曲線と外側曲線が巻き始め部でほぼ接続するため、両者間の接続曲線はほとんど不要となり、構成を簡便化できる。以上のように構成することで、基本渦曲線としては、前記した図２５に示した場合と同様に種々の曲線を適用することができる。なお、、角度αが０°の場合は旋回側と固定側の渦巻体は同一形状になる。
【００６１】
図４０から図４３は、図３６から図３９で示した渦曲線構成法における、基本渦曲線の回転（角度α）によるスクロ−ル形状変化図と渦巻体中央部のかみあい状態を示す図（α＝３０°の場合）である。この図から分かるように、図２７から図３０で示したのと同様に、角度αの値により、旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の渦巻壁の厚みを変化することができるとともに、各渦巻体の巻き始め部がなめらかな曲線で構成され、トップクリアランス容積も零にできる。
【００６２】
本発明の第６の実施例を図４４から図４７により説明する。図４４から図４７は、渦巻体構成法を説明する平面図で、図３６から図３９に示す実施例と同様に巻き始め部において渦巻体の内側曲線と外側曲線がなめらかに接続し、構成が簡便化できるものである。本実施例では、スクロ−ル圧縮機の旋回半径をｅとしたとき、ｅ＝ｅ１＋ｅ２を満足する２つの半径ｅ１とｅ２を決め、これらの値を適宜選定することにより旋回側渦巻体２と固定側渦巻体５の渦巻壁の厚みを変化することができるものである。図４４、図４５は旋回側と固定側の基本渦曲線と、この基本渦曲線を半径ｅ１と半径ｅ２で円運動させたときに描く円軌跡の包絡線を示し、図４６、図４７はそれぞれ旋回側と固定側の渦曲線の構成を示す。実線１０は旋回側の基本渦曲線で、式（１）で表される代数螺線である。破線３４は基本渦曲線１０を半径ｅ１で円運動させたときの外側包絡線、破線３５は基本渦曲線１０を半径ｅ２で円運動させたときの内側包絡線である。また、実線２０は固定側の基本渦曲線で、この曲線は旋回側の基本渦曲線１０を原点Ｏの周りに１８０°回転させたものである。破線３６はこの基本渦曲線２０を半径ｅ２で円運動させたときの外側包絡線、破線３７は基本渦曲線２０を半径ｅ１で円運動させたときの内側包絡線である。ここで、渦巻体は複数の密封容積を作るための両渦巻間の接触が幾何学的に保証されるように、以下のように構成される。旋回外側曲線２ａは旋回側の基本渦曲線１０の内側包絡線３５が選ばれ、固定外側曲線５ａは固定側の基本渦曲線２０の内側包絡線３７が選ばれる。渦巻体の内側曲線は、旋回内側曲線２ｂは固定外側曲線５ａ（３７）と接触するため、内側包絡線３７と旋回半径ｅの距離だけ隔たった固定側の基本渦曲線２０の外側包絡線３６が選ばれ、同様に、固定内側曲線５ｂは旋回外側曲線２ａ（３５）と接触するため、内側包絡線３５と旋回半径ｅの距離だけ隔たった旋回側の基本渦曲線１０の外側包絡線３４が選ばれる。このように、基本渦曲線１０と基本渦曲線２０で各々ｅ１、ｅ２の２つの異なる半径の包絡線を考え、ｅ１＞ｅ２とすることにより、渦巻きの巻き角によって渦巻壁の厚さが次第に変化するとともに、旋回側渦巻体２は固定側渦巻体５に比べて全体的に渦巻壁の厚さを厚く構成することができる。ｅ１＜ｅ２の場合は、反対に固定側渦巻体５の方が旋回側渦巻体２よりも渦巻壁の厚さを厚く構成することができる。
【００６３】
以上スクロ−ル形流体機械として圧縮機を例に挙げて、渦巻壁の厚さが渦巻の巻き角に応じて連続的に変化し、かつ、固定側と旋回側で渦巻壁の厚みが異なる渦巻体のもう一つの基本的な渦曲線構成法を述べたが、本発明はこれ以外に膨張機、ポンプにも適用することができる。また、本発明ではスクロ−ルの運動形態として、一方のスクロ−ルが固定しもう一方のスクロ−ルが任意の旋回半径で自転せずに公転運動を行う形式としたが、相対的に上記の運動と等価な運動形態となる両回転式のスクロ−ル形流体機械にも適用することができる。また、渦巻体の基本渦曲線として式（１）で表される代数螺線を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明で明らかにした渦巻体の構成法は、渦巻きの曲率が連続的に変化するなめらかな任意の渦曲線に適用することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、代数螺線を基本渦曲線に用いることにより、渦巻体の巻始め部の強度を確保しながら渦巻体を小型化できるため、軸受荷重も小さくなり、信頼性の高いスクロ−ル流体機械を提供できる。また、渦巻壁の厚みを次第に変化させることができるため、渦巻体間の流体の内部漏れが低減され、トップクリアランス容積も小さく、あるいは零にできるためスクロ−ル流体機械の効率を向上することができる。また、このスクロ−ル流体機械を搭載することにより、エネルギ効率に優れ、信頼性の高い空調設備を提供できる。
【００６５】
また、渦巻体の材質が旋回側と固定側で異なる場合でも、各々強度的に必要な渦巻壁の厚さを保ちながら、渦巻きの巻き角に応じて渦巻壁の厚さが連続的に変化する渦巻体の構成法を明らかにするとともに、代数螺線を基本渦曲線に用いることにより、渦巻体の巻き始め部の強度を確保しながら、インボリュ−ト曲線よりも渦巻体を小型化することができる。
【００６６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すスクロ−ル圧縮機を搭載した空調設備の構成図である。
【図２】本実施例の旋回スクロ−ルの構成図である。
【図３】図１の横断面図である。
【図４】本実施例のスクロ−ル圧縮機の作動原理を示す平面図である。
【図５】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図６】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図７】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図８】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図９】本実施例のスクロ−ルの巻始め部の形成を説明する図である。
【図１０】本実施例のスクロ−ル形状を加工するカッタの軌跡を示す図である。
【図１１】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図１２】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図１３】本実施例のスクロ−ルの巻始め部の形成を説明する図である。
【図１４】本実施例の渦巻体中央部のかみ合い状態を示す要部拡大図である。
【図１５】本発明の第２の実施例を示すスクロ−ル形状の平面図である。
【図１６】本実施例を示すスクロ−ル形状の平面図である。
【図１７】本実施例を示すスクロ−ル形状の平面図である。
【図１８】本実施例を示すスクロ−ル形状の平面図である。
【図１９】本発明の第３の実施例を示すスクロ−ル形状の平面図である。
【図２０】スクロ−ル圧縮機の作動原理を説明する図である。
【図２１】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図２２】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図２３】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図２４】本実施例のスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図２５】本実施例の旋回スクロ−ルの巻き始め部の構成を示す平面図である。
【図２６】本実施例の固定スクロ−ルの巻き始め部の構成を示す平面図である。
【図２７】角度αを設けた場合のスクロ−ル形状変化を示す平面図である。
【図２８】角度αを設けた場合のスクロ−ル形状変化を示す平面図である。
【図２９】角度αを設けた場合のスクロ−ル形状変化を示す平面図である。
【図３０】渦巻体中央部のかみ合い状態を示す平面図である。
【図３１】渦巻体中央部のかみ合い状態を示す平面図である。
【図３２】本発明の第４の実施例を示すスクロ−ル形状の平面図である。
【図３３】本実施例の巻き始め部の構成を示す平面図である。
【図３４】本実施例の巻き始め部の構成を示す平面図である。
【図３５】本実施例の巻き始め部の構成を示す平面図である。
【図３６】本発明の第５の実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図３７】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図３８】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図３９】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図４０】本実施例の角度αの変化によるスクロ−ル形状変化を示す平面図である。
【図４１】本実施例の角度αの変化によるスクロ−ル形状変化を示す平面図である。
【図４２】本実施例の角度αの変化によるスクロ−ル形状変化を示す平面図である。
【図４３】本実施例における渦巻体中央部のかみ合い状態を示す平面図である。
【図４４】本発明の第５の実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図４５】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図４６】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【図４７】本実施例を示すスクロ−ル形状の形成法を説明する図である。
【符号の説明】
１…旋回スクロ−ル、２…旋回側渦巻体、２ａ…旋回外側曲線、２ｂ…旋回内側曲線、３…端板、４…固定スクロ−ル、５…固定側渦巻体、５ａ…固定外側曲線、５ｂ…固定内側曲線、６…作動室、６ａ…最内室、７…吐出ポ−ト、８、８´…接触点、９…クランク軸、１０…旋回側基本渦曲線、１１、１３、３４…旋回側基本渦曲線の外側包絡線、１２、１４、３５…旋回側基本渦曲線の内側包絡線、１５…フレ−ム、１６…オルダムリング、１７…モ−タ、１８…吸入パイプ、１９…吐出パイプ、２０…固定側基本渦曲線、２１、２３、３６…固定側基本渦曲線の外側包絡線、２２、２４、３７…固定側基本渦曲線の内側包絡線、３０…スクロ−ル圧縮機、３１…凝縮器、３２…膨張弁、３３…蒸発器、Ｏ…旋回スクロ−ル中心、Ｏ´…固定スクロ−ル中心、ｅ…旋回半径、α…渦曲線の回転の角度、ｅ１、ｅ２…円運動（公転運動）の半径。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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