JP2707517B2 - スクロール流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は旋回スクロールの背面に流体圧力を作用させ
て軸方向密封を維持するスクロール流体機械に関し、特
に広範囲な回転数範囲で容量制御する構造のスクロール
流体機械に関する。

〔従来の技術〕

旋回スクロールの背面に流体圧力を作用させて軸方向
密封を維持するスクロール流体機械としては特公昭57−
23793号が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、吸入圧力よりも高い密閉空間の圧
力を利用し、旋回スクロールを固定スクロールに押付け
て軸方向の密封を保つため、密閉空間の流体を絞り作用
を有する連絡穴を通して、旋回スクロール背圧室に導入
し、この流体圧力によって旋回スクロールを固定スクロ
ールに向って押付けるものである。ここで連絡穴がある
密閉空間に連通している間における該密閉空間の圧力
は、旋回スクロールの旋回にともなって変化し、最小圧
力と最大圧力とが存在する。このため密閉空間内の圧力
が背圧室の圧力より低いときは、流体は連絡穴を通じて
背圧室から密閉空間内に流出し、逆の場合には、密閉空
間から背圧室に流入する。

従来の一定速度で運転されるスクロール流体機械の場
合は、連絡穴の大きさをを適当に定めることにより、そ
の絞り効果により、前述の背圧室と密閉空間の流体出入
りにより発生する流体の膨張および再圧縮による動力損
失は実質的に問題ないレベルにすることができた。しか
しながら、スクロール流体機械の回転数を広範囲に変化
させて容量を制御する場合においては、特にその低速運
転時に前述の流体移動による損失は無視できないレベル
となる。

本出願は、この問題点を解決することを目的とするも
ので、広範囲な回転数範囲において、連絡穴を介しての
流体出入りに伴なう動力損失の発生の少ない旋回スクロ
ールの支持構造を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、従来常時開口していた連
絡穴の背圧室側の開口部をスクロールの端板面に設け、
旋回スクロールの旋回運動に従がい、密閉空間内圧力が
背圧室圧力に近い状態のときにのみ連絡穴の背圧室側の
開口部を背圧室に連通する空間に開口して密閉空間と背
圧室を連通させ、背圧室圧力を維持すると共に、連絡穴
を介して発生する動力損失を低減するものである。

〔作用〕

前述の構成により、密閉空間圧力が背圧室内力に近い
圧力状態の時にのみ連絡穴により密閉空間と背圧室を連
通することが可能となるため、連絡穴を介しての流体出
入りによる損失を低減することができる。これにより、
広範囲な回転数範囲において前述の損失の少ない運転が
可能となる。

従来技術において背圧室圧力は連絡穴に連通している
密閉空間内圧力の最大圧力と最小圧力のほぼ平均の圧力
になるが、本出願の構成においても連絡穴に連通してい
る密閉室内圧力がその平均値近くの状態で、密閉空間と
背圧室を連通するようにすることにより従来と同等の背
圧室圧力を保持することができ、軸方向の軸封が可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明を圧縮機に適用した一実施例を第１図〜
第２図により説明する。

吐出ポート３、吸入ポート４を有する固定スクロール
２は端板2aとこれに直立しているラップ2bからなり、そ
の端板2aにはボルト８によりフレーム５が結合されてお
り、両者の間に旋回スクロール１がおさめられている。
旋回スクロール１は、端板1aとこれに直立しているラッ
プ1bからなり、その端板1aとフレーム５の対向する端面
との間にはオルダムリング７が介在されている。旋回ス
クロール１と固定スクロール２とによって形成される密
閉空間は、旋回スクロール１の端板1aに設けられ一端が
密閉空間に他端が旋回スクロールと固定スクロールの摺
動面に開口する絞り効果を有する連絡穴９によって旋回
スクロール１の背面の背圧室10に通じている。密閉空間
の圧力は圧縮過程の圧力であり、吸入圧力の変化に追従
して変化するが、吐出圧力の変化にはほとんど影響され
ない。連絡穴９がある密閉空間に連通している間におけ
るその密閉空間の圧力は、旋回スクロール１の旋回運動
にともなって変化し、最小圧力と最大圧力とが存在す
る。

連絡穴９の背圧室側の開口部9aに接する固定スクロー
ルの摺動面には部分的に窪み2cが設けてある。窪み2cは
旋回スクロール１とフレーム５の間に設けた通路12によ
って背圧室10に連通している旋回スクロールの旋回運動
にともなって連絡穴９の開口部9aは、この固定スクロー
ルの窪み2cを横切ることにより間欠的に背圧室に連通さ
れる。ここで連通のタイミングは開口部9aの位置と窪み
2cの形状を適切に選定することにより選定できる。実施
例では連絡穴９が開口している密閉空間の圧力が、該密
閉空間の最小圧力と最大圧力の中央の圧力に近い状態の
とき、すなわち、密閉空間圧力が背圧室10の圧力にほぼ
近い値になったときに開口連通し、それ以外の状態のと
きは閉塞するように設定されている。

以上の構成により、スクロール圧縮機が定常状態で作
動している時には、背圧室10の流体圧力は、連絡穴９の
絞り効果と、連絡穴９の間欠的連通により、連絡穴９が
連通しているときの旋回スクロール１と固定スクロール
２とによって形成される密閉空間内の流体の圧力の平均
値、すなわち、連絡穴９がある密閉空間内の最大圧力と
最小圧力とのほぼ平均の圧力になる。

この吸入圧力よりも高い密閉空間の圧力を利用して、
旋回スクロール１を固定スクロール２に押付けて軸方向
の密封を保つ。背圧室10の気密性は摺動面11で保持され
る。

本実施例の場合の連絡穴の大きさは、従来の常時密閉
空間と背圧室を連通する構成の場合の連絡穴の寸法より
大きくし、旋回運動一回転中の連絡穴９の開口部9aの開
口時間割合を適当に定めることにより、安定した軸方向
の密封が得られる。

以上の構成により、連絡穴９が連通している時の密封
空間の圧力と背圧室圧力の差圧力は従来より小さくおさ
えることができ、又連通時間も従来より短かくできるこ
とから、密封空間と背圧室間の圧縮流体の出入りを少な
くすることができ、動力損失の低減を図ることができ
る。

この実施例では連絡穴９は第１図に示すように２個設
けられているが、２個以上でもよく、また逆に１個でも
よい。２個の連絡穴９は、旋回スクロール１と固定スク
ロール２とによって形成される密閉空間に対して対称の
位置に設けられているが必ずしも対称でなくともよい。

第２図は旋回スクロール１の旋回運動により旋回スク
ロールが動き、連絡穴９の開口部9aが固定スクロールの
摺動面11で閉塞された状態を示したものである。第３図
は第１図の連絡穴９および連絡穴９の開口部9aを間欠的
に開閉するために設けた固定スクロール２の摺動面に設
けた窪み2cを示す平面図である。第３図の状態では開口
部9aは背圧室10に連通する窪み2cに開口した状態を示し
ている。旋回スクロール１の旋回運動により開口部9aは
斜線部で示す固定スクロールの摺動面で閉止される。斜
線は固定スクロールの摺動面を示す。

第４図は本発明の他の実施例を示し、連絡穴９を旋回
スクロール１の端板1bに設け、連絡穴９の背圧室側開口
部9aをラップ1aと反対側の面に設け、該開口部9aにバネ
14により端板1bに密接する間欠閉止弁13を設け、連絡穴
９の背圧室側開口部9aを旋回スクロールの旋回運動に従
がい開閉し、密閉空間と背圧室10を間欠的に連通させる
構造である。第５図はその平面図で、間欠閉止弁13の斜
線で示す部分は、旋回スクロール１の端板11bに密接し
ている部分を示し、この密接部で連絡穴９の開口部9aを
開閉し、第１図に示す実施例と同等の効果が得られる。
尚、斜線部は間欠閉止弁の端板密接部分を示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、広範囲な回転数範囲において、連絡
穴を介しての流体出入りによる損失の発生は少なく、か
つ、旋回スクロールに適切な軸方向押付け力を加えるこ
とができ、軸方向密封が可能なスクロール流体機械を提
供できる。本発明の効果は特に広範囲に回転数を変化さ
せる容量制御付流体機械の低速運転時においてその効果
が大きい。

以上説明したように、本発明によれば、広範な回転数
範囲で旋回スクロールと固定スクロールとの軸方向密封
を適性に維持できる高性能なスクロール流体機械を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をスクロール圧縮機に適用した一実施例
の断面側面図であり、第２図はその部分図で開口部が閉
塞された状態を示す、第３図は連絡穴と摺動面窪みの設
置位置を説明するための平面図である。第４図は本発明
の他の実施例のスクロール圧縮機の部分断面図で第５図
はその平面図である。 １……旋回スクロール、２……固定スクロール、３……
吐出ポート、４……吸入ポート、５……フレーム、７…
…オルダムリング、８……ボルト、９……連絡穴、10…
…背圧室、11……摺動面、12……通路、13……間欠閉止
弁。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】端板に直立するラップを設けた旋回スクロ
   ールと固定スクロールを互いにラップを内側にしてかみ
   合わせ、旋回スクロールが自転を阻止された状態で固定
   スクロールに対し旋回運動し、旋回スクロールのラップ
   と反対側の面に背圧室を備え、旋回スクロールと固定ス
   クロールによって形成される密閉空間側に一端が開口す
   る開口部と、他端が背圧室側に開口する開口部を具備す
   る連絡穴が旋回スクロールの端板に設けられたスクロー
   ル流体機械において、記連絡穴の背圧室側開口部を旋回
   スクロールの旋回運動に従い開閉し、かつ密閉空間の圧
   力が背圧室の圧力とほぼ近い値になったとき背圧室側開
   口部を開くことを特徴とするスクロール流体機械。
2. 【請求項２】請求項１記載のスクロール流体機械におい
   て、連絡穴の背圧室側開口部を旋回スクロールの端板の
   摺動面に設けると共に、連絡穴の背圧室への開口部に相
   対する固定スクロールの摺動面に連絡穴を間欠的に背圧
   室へ連通する通路手段を設けて、旋回スクロールの旋回
   運動に従い連絡穴開口部を開閉し、密閉空間と背圧室を
   間欠的に連通させることを特徴とするスクロール流体機
   械。
3. 【請求項３】請求項１記載のスクロール流体機械におい
   て、連絡穴を旋回スクロールの端板に設け、連絡穴の背
   圧室側開口部をラップと反対側の面に設け、該開口部に
   バネ作用をもって接する開口部開閉手段を有し、旋回ス
   クロールの旋回運動により、密閉空間と背圧室を間欠的
   に連通させることを特徴とするスクロール流体機械。
4. 【請求項４】請求項２記載のスクロール流体機械におい
   て、連絡穴を背圧室と間欠的に連通する通路手段が摺動
   面に設けたくぼみであることを特徴とするスクロール流
   体機械。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１つに記載のス
   クロール流体機械において、密閉室圧力が、連通穴が連
   通している密閉空間の最小圧力と最大圧力のほぼ中央の
   値を平均値とした条件で、連絡穴を開口し、密閉空間と
   背圧室を連通させることを特徴とするスクロール流体機
   械。