JP2536227B2 - 高圧ド―ム形スクロ―ル圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高圧ドーム形スクロール圧縮機、詳しくは
主として小形小容量のスクロール圧縮機に関する。

（従来技術） 従来、高圧ドーム形スクロール圧縮機は、例えば特開
昭61−152983号公報に示され、また、第３図に示したよ
うに、第１スクロール（Ｆ）と第２スクロール（Ｓ）と
を架構（Ｇ）を介して上下対向状に配設すると共に、第
２スクロール（Ｓ）の鏡板（Ｗ）の中央裏面側にボス筒
（Ｂ）を突設し、これに駆動軸（Ｋ）の軸端部に設けた
ピン部（Ｐ）を挿嵌させて、駆動軸（Ｋ）の回転に伴い
第２スクロール（Ｓ）を第１スクロール（Ｆ）に対し相
対的に公転駆動させるようにしている。

又、第２スクロール（Ｓ）の鏡板（Ｗ）の裏面側でボ
ス筒（Ｂ）の外側に、鏡板（Ｗ）の裏面中心部と裏面外
周部とをそれぞれ径方向にシールするシールリング
（Ｒ）を介装して、前記第２スクロール（Ｓ）の裏面中
央部を高圧室（Ｈ）に臨ませ、また、裏面外周部を低圧
室（Ｌ）に臨ませて第２スクロール（Ｓ）の鏡板（Ｗ）
の上面を第１スクロール（Ｆ）のスラスト受面（Ｅ）に
押し付けることにより、該第２スクロール（Ｓ）のスラ
スト軸受支持を行うようにしている。

即ち、前記駆動軸（Ｋ）の駆動回転で前記第２スクロ
ール（Ｓ）を第１スクロール（Ｆ）に対し相対的に公転
駆動することにより、吸入口から吸入される圧縮流体
が、各スクロール（Ｆ）（Ｓ）の渦巻体（Ｍ）（Ｎ）間
に形成される圧縮室で圧縮され吐出口（Ｏ）から吐出さ
れるのであるが、この圧縮による内圧の作用で前記第２
スクロール（Ｓ）を離反させようとする離反力に対し、
前記第２スクロール（Ｓ）の裏面中央部に高圧圧力が作
用することにより前記スラスト受面（Ｅ）への押付力が
常に大きくなり、前記離反力との差により、前記押付力
で前記第２スクロール（Ｓ）を前記スラスト受面（Ｅ）
に常時押付けるようにしているのでる。

従って、圧縮流体の高圧圧力が低くなり、低圧圧力の
差圧が低くなる低差圧時でも前記離反力により打勝って
前記第２スクロール（Ｓ）を前記スラスト受面（Ｅ）に
押付けられるように、前記第２スクロール（Ｓ）に作用
する高圧作用面、即ち、前記シールリング（Ｒ）の径を
設定しているのである。

（発明が解決しようとする課題） 所が、以上の如く、前記第２スクロール（Ｓ）の高圧
作用面に作用する高圧圧力による押付力で前記第２スク
ロール（Ｓ）をスラスト受面（Ｅ）に押し付けてシール
する構造にあっては、前記した低差圧時でもシール性が
低下しないように、即ち、前記第２スクロール（Ｓ）に
おける渦巻体（Ｎ）と第１スクロール（Ｆ）における鏡
板（Ｕ）との間から漏れが生じないように、前記押付力
を設定する必要があるため、圧縮流体の高圧圧力が高く
なり、低圧圧力との差圧が高くなる高差圧時には押付力
が強すぎることになり、前記各スクロール（Ｆ）（Ｓ）
の相対的な公転駆動の負荷が大きくなり、圧縮機の運転
効率が低下し、また、スラスト受面（Ｅ）の信頼性も低
下する問題があった。

本発明の目的は、運転条件如何に拘らず、換言すると
全運転範囲においてスラスト負荷が所定負荷以上になる
ことなく運転ができ、圧縮機の運転効率を改善できると
共に、スラスト受面の信頼性も向上できるようにする点
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明は以上の目的を達成するため密閉ケーシング
（１）内に、第１スクロール（３）と第２スクロール
（４）とを備えた圧縮要素（５）とモータ（７）とを内
装し、前記ケーシング（１）に吐出管（10）を開口させ
た高圧ドーム形スクロール圧縮機において、前記第２ス
クロール（４）の背面に、高圧側受圧面（12）と低圧側
受圧面（15）とを画成すると共に、前記高圧側受圧面
（12）に作用する高圧側圧力による押付力が、前記圧縮
要素（５）の内圧による離反力に打勝つとき、前記第２
スクロール（４）を支持する第１スラスト受面（16）
と、前記離反力が押付力に打勝つとき、前記第２スクロ
ール（４）を支持する第２スラスト受面（17）とを設け
て、前記第２スクロール（４）を前記第１スラスト受面
（16）と第２スラスト受面（17）との間に所定隙間を介
して介在させる一方、前記高圧側受圧面（12）を、運転
範囲内における高圧圧力と低圧圧力との差圧が高くなる
高差圧運転時、前記第１スラスト受面（16）に作用する
面圧を基準とした押付力となる受圧面積としたのであ
る。

尚、本発明において、高差圧運転時とは、運転範囲に
おける常圧運転条件での運転のことであり、低差圧運転
とは主としてデフロスト運転のことであって、これら高
差圧と低差圧との臨界ははっきりとしている。

また、前記低圧側受圧面（15）には中間圧力を作用さ
せてもよいが、低圧圧力を作用させるのが好ましい。

（作 用） 高圧側受圧面（12）を、運転範囲内における高圧圧力
と低圧圧力との差圧が高くなる高差圧運転時、第１スラ
スト受面（16）に作用する面圧を基準とした押付力とな
る受圧面積として、第２スクロール（４）が所定隙間を
介して第１スラスト受面（16）と第２スラスト受面（1
7）との間に介在させているので、圧縮流体の高圧圧力
が高くなり、低圧圧力との差圧が高い高差圧条件での運
転時には、前記第２スクロール（４）の高圧側受圧面
（12）に作用する高圧側圧力による押付力が、前記圧縮
要素（５）の内圧による離反力、即ち、第２スクロール
（４）を第１スクロール（３）に対し離反させようとす
る力に打勝って、前記第２スクロール（４）は前記第１
スラスト受面（16）のみでスラスト支持される。

また、前記圧縮流体の高圧圧力が低くなり、低圧圧力
との差圧が低い低差圧条件での運転時には、前記離反力
が前記押付力に打勝つので、前記第２スクロール（４）
は前記第２スラスト受面（17）のみでスラスト支持され
るのである。

つまり、前記した１対のスラスト受面（16）（17）を
設け、第２スクロール（４）をこれらスラスト受面（1
6）（17）間に所定隙間を介して配設すると共に、前記
第２スクロール（４）の背面に画成する高圧側受圧面
（12）を、運転範囲内における高圧圧力と低圧圧力との
差圧が高くなる高差圧時、前記第１スラスト受面（16）
に作用する面圧を基準とした押付力となる受圧面積とし
て、この高圧側受圧面（12）には、高圧側圧力を、ま
た、低圧側受圧面（15）には前記高圧側圧力より低い低
圧側圧力を作用させるようにし、高差圧時には前記第１
スラスト受面（16）によりスラスト支持し、低差圧時に
は前記第２スラスト受面（17）によりスラスト支持する
ようにしたから、前記第１スラスト受面（16）には、高
差圧時における押付力と離反力との差が作用するだけ
で、従来、低差圧時における離反力に打ち勝つ受圧面積
とした押付力に設定したときのように、高差圧運転時に
大きな押付力が作用することはないのである。

即ち、前記押付力を低差圧時に必要な押付力に設定す
る必要がないから、高差圧時に押付力が強すぎて、スラ
スト負荷が増大し、圧縮機の運転効率が低下したり、第
１スラスト受面（16）の信頼性が低下することはないの
であり、運転条件に合わせて第２スクロール（４）を適
正な押付力でどちらか一方のスラスト受面（16）（17）
に支持させることができる。

さらに、圧縮要素（５）の内圧による離反力が、第２
スクロール（４）の高圧側受圧面（12）に作用する高圧
側圧力による押付力に打ち勝つ場合であって、低差圧条
件で運転される時、第１スクロール（３）と第２スクロ
ール（４）との間に所定隙間が生ずるが、この隙間のシ
ールは、圧縮要素内に注入される油で充分オイルシール
可能なのであり、また、圧縮要素内に多量の液冷媒が吸
入されて過圧縮となる可能性がある場合にも、前記所定
隙間だけ、第２スクロール（４）を第１スクロール
（３）に対し離反して、この所定隙間を介して、各スク
ロール（３）（４）の圧縮作用に伴って液冷媒を強制排
出することができるので、液圧縮も回避することができ
る。

また、前記低圧側受圧面（15）に低圧圧力を作用させ
る場合には中間圧力を作用させる場合に比較して、前記
圧縮要素（５）に吸入される圧縮流体の温度上昇がなく
なり、圧縮効率の低下をなくし得るのである。

（実 施 例） 第１図に示した高圧ドーム形スクロール圧縮機は冷凍
装置に適用されるもので、密閉ケーシング（１）の内部
上部には、架構（２）に固定される第１スクロール
（３）と、該第１スクロール（３）の渦巻状ラップ（3
a）と嵌合する渦巻状ラップ（4a）をもった第２スクロ
ール（４）とから成る圧縮要素（５）を内装すると共
に、この圧縮要素（５）の下方には駆動軸（６）をもっ
たモータ（７）を内装している。

そして、前記駆動軸（６）の上端部には、偏心したピ
ン部（6a）を設けて、このピン部（6a）を前記第２スク
ロール（４）の鏡板（4b）における背面中央部に突設す
るボス筒（4c）に挿嵌して、前記駆動軸（６）の回転で
前記第２スクロール（４）を第１スクロール（３）に対
し公転駆動し、前記各スクロール（３）（４）の各ラッ
プ（3a）（4a）及び鏡板（3b）（4b）の内面間に画成さ
れる圧縮室で、吸入管（８）から吸入する低圧ガス冷媒
を圧縮し、圧縮した高圧ガス冷媒を吐出孔（９）から前
記ケーシング（１）内に吐出し、該ケーシング（１）に
設ける外部吐出管（10）から外部に吐出するようにして
いる。

また、前記第２スクロール（４）における鏡板（4b）
の背面で、前記ボス筒（4c）の半径方向外側位置と前記
架構（２）との間に、前記鏡板（4b）の背面中心領域と
外周領域とを径方向に区画する主としてメタルから成る
シールリング（11）を介装して、前記中心部領域を、前
記ケーシング（１）に開放し、この中心部領域、即ち、
前記シールリング（11）の内側に高圧側受圧面（12）を
形成するのであり、また、前記外周領域を、前記架構
（２）とにより前記ケーシング（１）と区画し、前記架
構（２）に設ける連通孔（13）を介して、前記吸入管
（８）に連通する低圧室（14）を設け、前記外周領域に
低圧側受圧面（15）を形成するのである。

尚、第1,2図において（20）は、前記シールリング（1
1）を嵌合する嵌合溝（21）の底部に嵌合し、前記シー
ルリング（11）を第２スクロール（４）側に押しつける
主としてＯリングから成る弾性体で、この弾性体（20）
による押しつけによりシール効果は高まることになる。
また、以上のように、弾性体（20）を用いる代わりに、
前記シールリング（11）自体を例えばテフロン樹脂等の
弾性材料により形成してもよい。

また、前記第２スクロール（４）の鏡板（4b）の外周
部に対向する前記第１スクロール（３）の外周に、前記
高圧側受圧面（12）に作用する高圧側圧力による押付力
（押上力）が、前記圧縮要素（５）の内圧による前記第
２スクロール（４）の第１スクロール（３）に対する離
反力（押下力）に打勝つとき、前記第２スクロール
（４）を支持する第１スラスト受面（16）を設けると共
に、前記シールリング（11）の径方向外方で、前記第２
スクロール（４）の鏡板（4b）における前記外周領域の
中心寄位置に対向する架構（２）に、前記離反力（押下
力）が押付力（押上力）に打勝つとき、前記第２スクロ
ール（４）を支持する第２スラスト受面（17）を設ける
のである。尚、前記第１スラスト受面（16）で前記第２
スクロール（４）を支持するとき、前記第２スラスト受
面（17）と第２スクロール（４）の背面との間には、僅
かな隙間（20〜60μ、好ましくは40μ）が形成されるの
である。

しかして、以上の構成において、前記シールリング
（11）で画成する高圧側受圧面（12）の受圧面積は、主
としてデフロスト運転時などのように、高低差圧が低差
圧となる運転条件に合わせて設定するのでなく、運転範
囲内における常用運転条件で、前記第１スラスト受面
（16）に作用するスラスト力が最適となるように設定す
るのであって、斯くて高低差圧が最大となる場合でも、
前記スラスト力が過大となることがなくなるのである。

従って、運転範囲内における常用運転条件、つまり高
差圧運転時においては、前記高圧側受圧面（12）に作用
する高圧側圧力による押付力が前記離反力に打勝って、
前記第２スクロール（４）は前記第１スラスト受面（1
6）により支持されるのであり、高低差圧時に押付力が
増大して前記第２スクロール（４）の公転駆動の負荷を
増大させることはないのである。

しかも、デフロスト運転を行う場合のように低差圧運
転においては、前記圧縮要素（５）の内圧による前記第
２スクロール（４）の第１スクロール（３）に対する離
反力が前記押付力に打勝ち、第２スクロール（４）は、
前記第１スラスト受面（16）から離れて第２スラスト受
面（17）により支持されるのであって、低差圧時におい
ても、前記圧縮要素（５）における前記第１及び第２ス
クロール（３）（４）間のシール性は低下することはな
い。

即ち、前記第１スラスト受面（16）と第２スラスト受
面（17）との間の隙間、即ち、一方のスラスト受面（16
又は17）で第２スクロール（４）を支持しているとき、
他方のスラスト受面（17又は16）と第２スクロール
（４）との間に生ずる隙間は、20〜60μ程度好ましくは
40μとするのであって、前記第２スクロール（４）が第
２スラスト受面（17）で支持される場合、前記第１スク
ロール（３）の鏡板（3b）と第２スクロール（４）のラ
ップ（3b）の端面との間は前記隙間に対応して離れるこ
とになるが、前記圧縮要素（５）内に注入される潤滑油
により充分オイルシールできるし、また、チップシール
（18）を設けることによりシール性は充分確保できる。
さらに、圧縮要素内に多量の液冷媒が吸入されて過圧縮
となる可能性がある場合にも、圧縮要素（５）の内圧に
よる離反力が、第２スクロール（４）の高圧側受圧面
（12）に作用する高圧側圧力による押付力に打ち勝ち、
前記所定隙間だけ、第２スクロール（４）を第１スクロ
ール（３）に対し離反して、この所定隙間を介して、各
スクロール（３）（４）の圧縮作用に伴って液冷媒を強
制排出することができるので、液圧縮も回避することが
できる。

以上のように、低差圧時には第２スラスト受面（17）
で支持するようにしたから、前記高圧側受圧面（12）の
受圧面積は、低差圧時前記圧縮要素（５）における漏れ
が生じない押付力が得られる面積にする必要がなく、換
言すると、高低差圧が低差圧時に比較して高差圧となる
常用運転条件で最適となるように設定できるから、高低
差圧が運転範囲内において最大差圧となっても、前記第
１スラスト受面（16）でのスラスト負荷は低減でき、そ
れだけ圧縮機効率が向上するし、スラスト受面の信頼性
も向上できるのである。

又、以上説明した実施例では、前記シールリング（1
1）の外周領域に低圧室（14）を設けているため、前記
圧縮要素（５）に吸入される吸入ガス冷媒の温度が吸入
時に上昇することを回避できることになる。

尚、前記シールリング（11）の外周領域を吸入管
（８）に連通して低圧室（14を設けたが、中間圧を導い
て中間圧室を形成し、前記低圧側受圧面（15）に中間圧
を作用させてもよい。

又、前記第２スクロール（４）のラップ端面にチップ
シール（18）を設けたが、このチップシール（18）は必
らずしも必要でない。

（発明の効果） 本発明は以上の如く、密閉ケーシング（１）内に、第
１スクロール（３）と第２スクロール（４）とを備えた
圧縮要素（５）とモータ（７）とを内装し、前記ケーシ
ング（１）に吐出管（10）を開口させた高圧ドーム形ス
クロール圧縮機において、前記第２スクロール（４）の
背面に、高圧側受圧面（12）と低圧側受圧面（15）とを
画成すると共に、前記高圧側受圧面（12）に作用する高
圧側圧力による押付力が、前記圧縮要素（５）の内圧に
よる離反力に打勝つとき、前記第２スクロール（４）を
支持する第１スラスト受面（16）と、前記離反力が押付
力に打勝つとき、前記第２スクロール（４）を支持する
第２スラスト受面（17）とを設けて、前記第２スクロー
ル（４）を前記第１スラスト受面（16）と第２スラスト
受面（17）との間に所定隙間を介して介在させる一方、
前記高圧側受面圧（12）を、運転範囲内における高圧圧
力と低圧圧力との差圧が高くなる高差圧運転時、前記第
１スラスト受面（16）に作用する面圧を基準とした押付
力となる受圧面積としたから、高差圧時には前記第１ス
ラスト受面（16）によりスラスト支持し、低差圧時には
前記第２スラスト受面（17）によりスラスト支持するの
で、高差圧時に前記第１スラスト受面（16）に押付ける
押付力は、低差圧時に必要な押付力に設定する必要がな
く、高差圧となる常用運転条件で最適となるようにでき
るのであり、このため、運転範囲内において高低差圧が
最大となる場合でも、押付力が強過ぎてスラスト負荷が
過大になることはないのであり、従って、圧縮機効率を
向上できると共に、スラスト受面（16）（17）の信頼性
も向上できるのである。

さらに、圧縮要素（５）の内圧による離反力が、第２
スクロール（４）の高圧側受圧面（12）に作用する高圧
側圧力による押付力に打ち勝つ場合であって、低差圧条
件で運転される時、第１スクロール（３）と第２スクロ
ール（４）との間に所定隙間が生ずるが、この隙間のシ
ールは、圧縮要素内に注入される油で充分オイルシール
可能なのであり、また、圧縮要素内に多量の液冷媒が吸
入されて過圧縮となる可能性がある場合にも、前記所定
隙間だけ、第２スクロール（４）を第１スクロール
（３）に対し離反して、この所定隙間を介して、各スク
ロール（３）（４）の圧縮作用に伴って液冷媒を強制排
出することができるので、液圧縮も回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す一部省略断面
図、第２図は要部の拡大断面図、第３図は従来例の説明
図である。 （１）……密閉ケーシング （３）……第１スクロール （４）……第２スクロール （５）……圧縮要素 （７）……モータ （９）……吐出管 （12）……高圧側受圧面 （15）……低圧側受圧面 （16）……第１スラスト受面 （17）……第２スラスト受面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−9973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−204991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−61786（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−173577（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉ケーシング（１）内に、第１スクロー
   ル（３）と第２スクロール（４）とを備えた圧縮要素
   （５）とモータ（７）とを内装し、前記ケーシング
   （１）に吐出管（10）を開口させた高圧ドーム形スクロ
   ール圧縮機において、 前記第２スクロール（４）の背面に、高圧側受圧面（1
   2）と低圧側受圧面（15）とを画成すると共に、 前記高圧側受圧面（12）に作用する高圧側圧力による押
   付力が、前記圧縮要素（５）の内圧による離反力に打勝
   つとき、前記第２スクロール（４）を支持する第１スラ
   スト受面（16）と、前記離反力が押付力に打勝つとき、
   前記第２スクロール（４）を支持する第２スラスト受面
   （17）とを設けて、前記第２スクロール（４）を前記第
   １スラスト受面（16）と第２スラスト受面（17）との間
   に所定隙間を介して介在させる一方、 前記高圧側受面圧（12）を、運転範囲内における高圧圧
   力と低圧圧力との差圧が高くなる高差圧運転時、前記第
   １スラスト受面（16）に作用する面圧を基準とした押付
   力となる受圧面積としていることを特徴とする高圧ドー
   ム形スクロール圧縮機。
2. 【請求項２】低圧側受圧面（15）に低圧圧力を作用させ
   ている請求項１記載の高圧ドーム形スクロール圧縮機。