(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状底板に渦巻部を立設した構造で、ハウジング内に収容された固定渦巻部材と、前記固定渦巻部材との間に圧縮室を形成するように前記固定渦巻部材に対向して支持された可動渦巻部材とを備え、前記可動渦巻部材を自転不能かつ楕円軌道上を公転可能にするオルダムリングと摺動自在に嵌合するキー溝を備えた前記可動渦巻部材からなるオルダムカップリングを有するスクロール型圧縮機において、前記オルダムリングの往復動方向と前記可動渦巻部材の楕円旋回軌跡の短軸とが一致することを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記可動渦巻部材及びこれに付随して楕円旋回運動する部品の合計質量をｍａ、前記オルダムリングの質量をｍｂ、楕円旋回軌跡の短軸半径をＲY 、楕円旋回軌跡の長軸半径をＲX とするとき、
ＲX ＝（１＋ｍｂ／ｍａ）ＲY 
という関係が成立することを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が真円を基礎円とするインボリュート曲線で、それより中心に向かっては前記真円の基礎円を前記オルダムリングの往復動方向で引き伸ばした楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成されることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が円弧で、それより中心に向かっては真円の基礎円を前記オルダムリングの往復動方向で引き伸ばした楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成されることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項５】
前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、全体の範囲が前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成されることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項６】
前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、全体の範囲が楕円で構成されることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項７】
前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線で、それより中心に向かっては楕円で構成されることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項８】
前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が楕円であり、それより中心に向かっては前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成されることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両空調、一般冷凍空調、ヒートポンプ及びエアーコンプレッサ等に用いられるスクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の第１のタイプのスクロール型圧縮機は、一例として特開平８−４９６７０号公報に記載されている。
【０００３】
このスクロール型圧縮機は、底板及び渦巻部が一体形成された固定渦巻部材を兼用する第１のハウジングと、底板及び渦巻部を有する可動渦巻部材を収容する第２のハウジングとをそれらの渦巻部において互いにかみ合わせて、両ハウジング内に圧縮室を形成し、可動渦巻部材を固定渦巻部材の軸心の周りで公転させることにより、圧縮室を渦巻部の外周壁から中心側に移動させてガスの圧縮作用を行なうようにし、両ハウジングの断面形状をほぼ楕円状に構成したものである。
【０００４】
従来の第２のタイプのスクロール型圧縮機について図５と図６を参照して説明する。
【０００５】
固定渦巻部材１１は、円板状底板１２と一体に形成され、可動渦巻部材１４は、底板１５と一体に形成され、一定の旋回半径Ｒ0 で旋回可能に固定渦巻部材１１にかみ合っている。円板状底板１２の中心には、吐出孔１３が開けられている。
【０００６】
オルダムカップリングについて図６を参照して説明する。可動渦巻部材１４と一体に形成された底板１５には、Ｘ軸方向の両側にキー溝１５ａ，１５ｂが設けられ、また、偏心した位置にベアリングが嵌合するボス１５ｂが設けられている。オルダムリング１６には、Ｘ軸方向の両側にキー１６ａ，１６ａが設けられ、また、Ｙ軸方向の両側にキー１６ｂ，１６ｂが設けられている。ハウジング１７には、Ｙ軸方向の両側にキー溝１７ａ，１７ａが設けられている。
【０００７】
底板１５のキー溝１５ａ，１５ａは、オルダムリング１６のキー１６ａ，１６ａに嵌合し、オルダムリング１６のキー１６ｂ，１６ｂは、ハウジング１７のキー溝１７ａ，１７ａに嵌合する。したがって、可動渦巻部材１４は、ハウジング１７に対してＸＹ両軸方向に移動することができる。
【０００８】
図５（ｂ）において、オルダムリング１６がＹ軸方向に往復動すると、可動渦巻部材１４はオルダムカップリングにより回転を阻止されつつ、真円の旋回軌道上を駆動される。可動渦巻部材１４とオルダムリング１６の位相の推移後の状態を図５（ｃ）と（ｄ）に示す。なお、オルダムリング１６の腕長さをＡとする。
【０００９】
オルダムリング１６の往復動のため、可動渦巻部材１４の１回転中に遠心力が変動し、振動が発生する。遠心力合力のＹ軸方向分力ＦY とＸ軸方向分力ＦX は、可動渦巻部材１４及びこれに付随して旋回運動する部品の合計質量をｍａ、オルダムリング１６の質量をｍｂ、可動渦巻部材１４の旋回半径をＲO 、可動渦巻部材１４の角速度をωとすると、
ＦY ＝（ｍａ＋ｍｂ）ＲO ω2 
ＦX ＝ｍａＲO ω2 
の数式で表わされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の第１のタイプのスクロール型圧縮機では、可動渦巻部材は楕円の旋回軌跡上を運動するため、渦巻の位置（位相角）により遠心力が変化し、振動及び騒音が発生する。また、可動渦巻部材、固定渦巻部材及びハウジング等の圧縮機を構成する主要部品が、すべて楕円を基とした形状であるため、旋盤により容易には切削加工することができない。したがって、コストが高価となる。
【００１１】
前記従来の第２のタイプのスクロール型圧縮機では、オルダムリングの往復動に起因する振動及び騒音が発生する。
【００１２】
そこで、本発明は、前記従来の両スクロール型圧縮機の欠点を改良し、振動及び騒音が少ないオルダムカップリングを用いたスクロール型圧縮機を提供しようとするものであり、また、構成部品の切削加工を容易に行うことができるように図るものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１４】
（１）円板状底板に渦巻部を立設した構造で、ハウジング内に収容された固定渦巻部材と、前記固定渦巻部材との間に圧縮室を形成するように前記固定渦巻部材に対向して支持された可動渦巻部材とを備え、前記可動渦巻部材を自転不能かつ楕円軌道上を公転可能にするオルダムリングと摺動自在に嵌合するキー溝を備えた前記可動渦巻部材からなるオルダムカップリングを有するスクロール型圧縮機において、前記オルダムリングの往復動方向と前記可動渦巻部材の楕円旋回軌跡の短軸とが一致するスクロール型圧縮機。
【００１５】
（２）前記可動渦巻部材及びこれに付随して楕円旋回運動する部品の合計質量をｍａ、前記オルダムリングの質量をｍｂ、楕円旋回軌跡の短軸半径をＲY 、楕円旋回軌跡の長軸半径をＲX とするとき、
ＲX ＝（１＋ｍｂ／ｍａ）ＲY 
という関係が成立する前記（１）記載のスクロール型圧縮機。
【００１６】
（３）前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が真円を基礎円とするインボリュート曲線で、それより中心に向かっては前記真円の基礎円を前記オルダムリングの往復動方向で引き伸ばした楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成される前記（１）記載のスクロール型圧縮機。
【００１９】
（４）前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が円弧で、それより中心に向かっては真円の基礎円を前記オルダムリングの往復動方向で引き伸ばした楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成される前記（１）記載のスクロール型圧縮機。
【００２０】
（５）前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、全体の範囲が前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成される前記（１）記載のスクロール型圧縮機。
【００２１】
（６）前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、全体の範囲が楕円で構成される前記（１）記載のスクロール型圧縮機。
【００２２】
（７）前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線で、それより中心に向かっては楕円で構成される前記（１）載のスクロール型圧縮機。
【００２３】
（８）前記可動渦巻部材及びこれと組合わされる固定渦巻部材の各渦巻壁は、前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が楕円であり、それより中心に向かっては前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線で構成される前記（１）記載のスクロール型圧縮機。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の２つの実施の形態例について図１〜図４を参照して説明する。なお、オルダムカップリングは、従来の技術と同様であるため説明を省略する。ただし、可動渦巻部材の旋回運動が、従来の技術は真円であるのに対し、本発明は楕円である点で相違する。
【００２５】
まず、本発明の可動渦巻部材の楕円旋回運動について図１を参照して説明する。
【００２６】
可動渦巻部材は、楕円の軌跡上を旋回運動する。楕円上の点を（ｘ，ｙ）とすると、下記の数式１が成立する。
【００２７】
【数１】
0003865478.tif 000002
【００２８】
原点Ｏから楕円の点まで距離ｌは、下記の数式２で与えられる。
【００２９】
【数２】
0003865478.tif 000003
【００３０】
一般に回転運動する部材に働く遠心力Ｆは、部材の質量をｍ、回転半径（ｌ）をｒ、角速度をωとすると、
Ｆ＝ｍｒω2 
可動渦巻部材及びこれに付随して楕円旋回運動する部品の合計質量をｍａ、オルダムリングの質量をｍｂとすると、遠心力合力のＹ軸方向分力Ｆy とＸ軸方向分力Ｆx は、
Ｆy ＝（ｍａ＋ｍｂ）ｌω2 ｓｉｎθ
Ｆx ＝ｍａｌω2 ｃｏｓθ
となる。
【００３１】
遠心力合力の差が顕著なθ＝０°，θ＝９０°のときは、それぞれ
Ｆ＝ＦY ＝（ｍａ＋ｍｂ）ＲY ω2 
Ｆ＝ＦX ＝ｍａＲX ω2 
となる。
【００３２】
ＲX ＝（１＋ｍｂ／ｍａ）ＲY 
という関係があるときは、
ＦX ＝ＦY 
となり、可動渦巻部材の１旋回運動中の遠心力（起振力）がほぼ一定となるため、これに見合ったカウンターウエイトによりバランスをとることができる。
【００３３】
本発明の一実施の形態例における可動渦巻部材の位相角と遠心力との関係の計算結果を図４に示す。
【００３４】
次に、本発明の第１実施の形態例について図１を参照して説明する。
【００３５】
図２（ａ）において、固定渦巻部材１は、円板状底板２に渦巻部を立設した構造で、ハウジング内に収容されている。可動渦巻部材４は、固定渦巻部材１との間に圧縮室を形成するように固定渦巻部材１に対向して底板（図示せず）に支持され、楕円旋回可能に固定渦巻部材１にかみ合っている。円板状底板２の中心には、吐出孔３が開けられている。
【００３６】
可動渦巻部材４及び固定渦巻部材１の各渦巻壁は、次のように構成される。
【００３７】
（１）オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が真円を基礎円とするインボリュート曲線で、それより中心に向かっては前記真円の基礎円を前記オルダムリングの往復動方向で引き伸ばした楕円を基礎円とするインボリュート曲線である。
【００４０】
（２）オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が円弧で、それより中心に向かっては真円の基礎円を前記オルダムリングの往復動方向で引き伸ばした楕円を基礎円とするインボリュート曲線である。
【００４１】
可動渦巻部材４が楕円旋回運動を行うことができるように、渦巻壁のピッチ（２Ｒx ，２Ｒy ）をＸ軸方向とＹ軸方向とで差をもたせる。
【００４２】
渦巻壁の中央部の肉厚を旋回軌跡の楕円の短軸方向に増加することができる。
【００４３】
オルダムリング１６がＹ軸方向に往復動すると、可動渦巻部材４はオルダムカップリングにより回転を阻止されつつ、楕円の旋回軌道上を駆動される。可動渦巻部材４とオルダムリング１６の位相の推移後の状態を図２（ｃ）と（ｄ）に示す。なお、オルダムリング１６の腕長さをＡとする。
【００４４】
遠心力合力のＹ軸方向分力ＦY とＸ軸方向分力ＦX は、可動渦巻部材４及びそれに付随して旋回運動する部品の合計質量をｍａ、オルダムリング１６の質量をｍｂ、可動渦巻部材４のＹ軸とＸ軸各方向の旋回半径をＲY とＲX 、可動渦巻部材４の角速度をωとすると、
ＦY ＝（ｍａ＋ｍｂ）ＲY ω2 
ＦX ＝ｍａＲX ω2 
の数式で表わされる。ただし、ＲY ＜ＲX とする。
【００４５】
仮にＲX ＝ＲO とすると、（Ａ＋ＲO ）＞（Ａ＋ＲY ）となり、Ｙ軸方向で圧縮機胴径の縮小が可能となるか、又は、キーの長さを長くしてキーにかかる面圧低減による耐久性向上が可能となる。
【００４６】
また、（ｍａ＋ｍｂ）ＲY ＝ｍａＲY となる部品質量と旋回半径の関係が成立する場合、ＦY ＝ＦX となり、オルダムリング１６の往復動に起因する可動渦巻部材４等の１旋回運動中の遠心力の変動はなく、振動及び騒音は発生しない。
【００４７】
続いて、本発明の第２実施の形態例について図３を参照して説明する。ただし、第１実施の形態例と同様の事項の説明を省略する。
【００４８】
可動渦巻部材４及び固定渦巻部材１の各渦巻壁は、次のように構成される。
【００４９】
（３）全体の範囲がオルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線である。
【００５０】
（４）全体の範囲が楕円である。
【００５１】
（５）前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線で、それより中心に向かっては楕円である。
【００５２】
（６）前記オルダムリングの長軸方向の中心線に関して、最外周の各渦巻の巻き始めの点から各渦巻壁に沿った方向の１８０°までの範囲が楕円であり、それより中心に向かっては前記オルダムリングの往復動方向で圧縮された楕円を基礎円とするインボリュート曲線である。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果を奏することができる。
【００５４】
（１）振動及び騒音が少ないオルダムカップリングを用いたスクロール型圧縮機を提供することができる。
【００５５】
（２）ハウジング、可動渦巻部材の底板及び固定渦巻部材の底板が円を基にした形状であるので、切削加工が容易である。
【００５６】
（３）渦巻壁の中央部の肉厚の増加により、スクロール型圧縮機の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクロール型圧縮機における可動渦巻部材の楕円旋回運動を説明するための図である。
【図２】本発明のスクロール型圧縮機の第１実施の形態例の要部の２つの位相角における各断面図を（ａ）〜（ｄ）に示す。
【図３】本発明のスクロール型圧縮機の第２実施の形態例の要部の２つの位相角における各断面図を（ａ）〜（ｄ）に示す。
【図４】本発明のスクロール型圧縮機の一実施の形態例における可動渦巻部材の位相角と遠心力との関係の計算結果を示すグラフである。
【図５】従来のスクロール型圧縮機の要部の２つの位相角における各断面図を（ａ）〜（ｄ）に示す。
【図６】従来のスクロール型圧縮機におけるオルダムカップリングの分解斜視図である。
【符号の説明】
１    固定渦巻部材
２    円板状底板
３    吐出孔
４    可動渦巻部材
１５ａ    キー溝
１６    オルダムリング
１６ａ    キー
【図１】
0003865478.tif 000004
【図２】
0003865478.tif 000005
【図３】
0003865478.tif 000006
【図４】
0003865478.tif 000007
【図５】
0003865478.tif 000008
【図６】
0003865478.tif 000009