JP3961176B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機等に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の空気調和機等に使用されるスクロール圧縮機に関する技術としては特開平９−４５７６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この第１の従来例は、図１２、図１３は実線と破線とで示した旋回スクロール３の最も偏心した位置に対して固定スクロール２に設ける環状の給油溝２１を旋回スクロール３の外周角部が外れない位置及び幅で設けている。
【０００４】
これにより、旋回スクロール３の加工時に図１４に示すような外周角部に切削加工時のワークのたわみに起因した凸形状部１１が発生したときでも、旋回スクロール３の旋回運動時すなわち作動流体圧縮時に、前記凸形状部１１が固定スクロール２の給油溝２１の外側角部２１ａおよび内側角部２１ｂと干渉したり固定スクロール２の摺動面に乗り上げたりすることを避け、摺動損失の低減をおこなうとともに圧縮室の密閉性を高めている。また図１５、図１６に示すように旋回スクロール３の外周角部を面取りなどによって鈍角部１１ａにすることによって、凸形状部１１をなくし同様の効果が得られるようにしている。
【０００５】
特開平１０−１１０６８８号公報は、旋回スクロール３の背面に適度な圧力を付加して旋回スクロール３を固定スクロール２に摺動損失が増加しない程度に押し付けることによって圧縮する作動流体の漏れを防止し性能向上を図る従来技術、いわゆる背圧制御技術を開示している。
【０００６】
この第２の従来例は、図１７、図１８に示されるように、旋回スクロール３と協動する固定スクロール２にはスクロールラップの歯先面と同一面である基準面２ｕを設けそこに周囲溝２ｃを形成し、この周囲溝２ｃに固定スクロール２の背面から弁穴２ｆを開け、この弁穴２ｆの側面から吸込室と通じている吸込溝２ｍに吸込側導通路２ｉを設けている。そして、背圧室９９の圧力を適度な圧力になるように、弁穴２ｆ、弁体１００ａ、差圧弁ばね１００ｃ、および弁キャップ１００ｂで構成される差圧制御弁（背圧制御弁）１００を形成している。これにより、背圧室９９に面する周囲溝２ｃ、吸込側導通路２ｉ、および吸込室と連通する吸込溝２ｍによって、背圧室９９と吸込み室９８を前記差圧制御弁１００経由で連通させ、この差圧制御弁１００の開閉によって、背圧室９９を吸入圧力に対し、この吸入圧力に一定の圧力を付加した適圧に制御し、もれ損失および摺動損失を低減している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１の従来例の構成では、図１６に便宜上示した支持部材フレーム部４と固定スクロール２の鏡板２ａをボルト５にて締結するボルト締結構造を採用するのに、環状の給油溝２１をボルト５より内側になるように配設しないと支持部材フレーム部４の内周空間と外周空間とのシール性が確保できず、良好な性能を確保できないという問題が生じる。また、ボルト締結部の近傍は締結時に鏡板２ａに発生するひずみによって、鏡板２ａの図１６に示すように摺動面が旋回スクロール３の側に盛り上がり、旋回スクロール３の旋回運動時すなわち作動流体圧縮時に、旋回スクロール３の鏡板３ａと干渉して摺動損失が発生したり、両スクロール２，３間の摺動面のＱ部に隙間が発生して作動流体の漏れにより圧縮機性能が低下する問題が生じている。この問題は固定スクロール２の鏡板２ａの外側部分の剛性に関係すると考えられ、本発明者が知見した図３に示す相関性から固定スクロール２の鏡板２ａにおける給油溝２１の外周側縁からボルト５までの距離が遠いものほど、締結力による環状溝を基点とした曲げモーメントの腕の長さが大きく、環状溝の内側縁部の溝底コーナ部に曲げ応力が大きく働きやすく、外側縁部よりも曲げ剛性が低くなるので内縁側までひずみがおよんで、鏡板表面が支持部材側に盛り上って上記の損失が発生しやすいと考えられる。
【０００８】
また、第２の従来例における背圧制御により旋回スクロール３を固定スクロール２に押し付けて性能向上を図るようにした従来の構成では、背圧制御構成の主構成部である差圧制御弁が吸入孔から離れた位置に設けられるために双方の連絡路が長くなり、この連絡路を固定スクロール内に外付けで設けるのにも必要スペースが増大するので背圧制御機構および圧縮機構の全体構成が大きくなってしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するものであり、支持部材と固定スクロールの支持部材へのボルト締結構造上、固定スクロールおよび支持部材間の内周空間とその外まわりの空間とのシール性を確保し、かつボルト締結時に固定スクロール鏡板の摺動面がひずんで、盛り上がることによる影響を回避するようにしたスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、密閉容器の内部に電動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、この圧縮機構を固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合い複数個の圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記固定スクロールに複数のボルトで締結される支持部材とを含んで構成し、前記固定スクロールにおけるこの固定スクロール鏡板と前記旋回スクロール鏡板面との摺動面に環状溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状溝の外側縁を、前記旋回スクロールの包絡線より外側でかつ前記ボルトより内側に形成した基本構成をしている。
【００１１】
このような基本構成では、支持部材と固定スクロールの鏡板をボルトにより締結するのに前記環状溝の外側縁を、前記旋回スクロールの包絡線より外側でかつ前記ボルトより内側に形成したことによって、支持部材および固定スクロール間の内側空間とその外まわりの空間とのシール性を確保でき、かつ旋回スクロールが最も偏心した時でもその外周角部が固定スクロールの環状溝の外周角部と干渉したり、環状溝から外側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【００１４】
特に、本発明は、環状溝の溝幅が旋回スクロールの旋回半径の２倍長さより大きい幅に形成した構成としたことを特徴としている。
【００１５】
このような特徴の構成にすることによって、上記基本構成の作用に加えて、旋回スクロールが最も偏心した時でもその外側縁が固定スクロールの環状溝の内側縁と干渉したり、環状溝の内側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明は、旋回スクロールの背部に設けた背圧室と、この背圧室に作動流体を導入する経路と、固定スクロール内に前記背圧室と圧縮室に前記作動流体の吸入を図る吸入室とを連通する連通路と、前記背圧室の圧力と吸入室圧力との差に応じて前記連通路を開閉する開閉手段を備え、この連通路開閉手段を前記固定スクロールの吸入孔近傍に配設するとともに、前記連通路の背圧室側開口部を前記環状溝と連通させた構成にしたものとすることができる。
【００１７】
この構成にすることによって、この連通路開閉手段が前記固定スクロールの吸入孔近傍に位置することから、双方の連絡路が短くなり固定スクロール内にコンパクトに設けることができ、かつ前記連通路の背圧室側開口部を前記旋回スクロールが旋回して描く包絡線より内側に構成しても環状溝を介することにより前記背圧室との連通を短い通路で確保することができるので、上記各発明の作用に加えて、背圧制御機構および圧縮機構の小型簡略化を図ることができる。
【００１８】
この発明において、前記固定スクロールの前記連通路の背圧室側開口部に開口端よりも大きな掘り込み部を設け、この掘り込み部により前記環状溝と連通させた構成にしたものとすることができ、前記連通路の背圧室側開口部の前記背圧室への時間変化による開口面積の変化を小さくすることができる。この結果、背圧制御機構の安定化を図ることができる。
【００２１】
本発明のそれ以上の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるいくつかの好適な実施の形態について図１〜１１図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２３】
ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されず、特に限定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２４】
この種の空気調和機等に使用されるスクロール圧縮機の主な構成として、図１１に示されているように、密閉容器２０１の内部に、電動機２０３と、この電動機２０３により駆動される旋回スクロール２１３と固定スクロール２１０との間で前記冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構２０２を配し、旋回スクロール２１３を固定スクロール２１０に対して自転させずに旋回運動させるように支持する自転拘束部品の一例であるオルダムリング２１５が設けられている。本実施の形態が横向き設置型のものであることにより、密閉容器２０１内の右部にスクロール圧縮機構２０２が、密閉容器２０１内の図における左部に圧縮機構２０２を駆動する電動機２０３が、最左部には下部の油溜２０７内のオイル８ａをクランク軸の潤滑対象部へオイル供給路１０を通じて送り出すポンプ２０４とが、それぞれ設けられている。
【００２５】
電動機２０３は、固定子２０３ｂが密閉容器２０１の内周に固定され、回転子２０３ａがクランク軸２１６に一体に固定され、クランク軸２１６の両端部が密閉容器２０１の内周に固定された左右一対の支持部材９、２２１に軸受けされている。固定スクロール２１０は、支持部材２２１に固定され、双方間に旋回スクロール２１３を保持し、支持部材２２１と旋回スクロール２１３との間にオルダムリング２１５を働かせている。
【００２６】
スクロール圧縮機構２０２は右側に配した固定スクロール２１０とこれの電動機２０３側にある旋回スクロール２１３とを従来同様に噛み合わせて構成し、旋回スクロール２１３が電動機２０３と対向してそのクランク軸２１６により旋回駆動される。この旋回駆動によって、旋回スクロール２１３および固定スクロール２１０間にある幾つかの圧縮室２９０が、吸込口１２に通じる中央側から吐出口１３に通じる内周側に移動されながら容積を縮小して圧縮を行う。冷媒は例えば弗化炭素水素系冷媒群のうち少なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒が使用され、密閉容器２０１外に延びる吸込管１５から吸込口１２へと吸引する。圧縮した冷媒は吐出口１３から密閉容器２０１の右端内に吐出し、これが密閉容器２０１の右端に至って外部に延びる吐出管１４から空調用の図示しない冷凍サイクルに供給した後、前記吸込管１５に戻し循環させ、冷凍サイクルを実行する。
【００２７】
上記の各部材や手段の配置と、支持および駆動、吸込み圧縮して吐出する流体の案内構造等の具体的な構成は、本発明の各請求項の要件を満足する範囲でどのように構成されていてもよいのは勿論である。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態１は、図１に示すように、上記基本構成において、さらに固定スクロール２１０を複数のボルト２５０で支持部材２２１に締結して固定されている。
【００２９】
固定スクロール２１０におけるこの固定スクロール２１０の鏡板２５３と旋回スクロール２１３の鏡板との摺動面に環状溝２５２が形成されている。そして、環状溝２５２の外側縁２５２ａは、旋回スクロール２１３が旋回して径Ｆを持って描く包絡線２６０より外側でかつボルト２５０より内側に位置するように形成している。
【００３０】
この構成にすることによって、環状溝２５２はボルト２５０の通し孔に掛かることがないので、支持部材２２１およびフレーム部２２１ａ間の内側空間である背圧室２７０とその外まわりの空間２７１とのシール性を確保でき、かつ旋回スクロール２１３が最も偏心した時でもその外周角部２１３ａが固定スクロール２１０の環状溝２５２の外側縁２５２ａと干渉することを回避できるようにしている。
【００３１】
ところで、ボルト孔２５０ａと環状溝２５２の外側縁２５２ａと内側縁２５２ｂとの距離と、鏡板２５３におけるそれらの位置でのボルト２５０の締結力による支持部材２２１側への盛り上がり量およびシール性能との相関性を経験的に示している。このような知見からすると本実施の形態では、環状溝２５２がボルト２５０の内側近傍にある部分だけ内側縁２５２ｂ側での盛り上がりを抑止でき、この盛り上がりによるシール性の低下を低減することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
本実施の形態を図２に示すように、環状溝２５２の外周側を形成する外側縁２５２ａを、ボルト孔２５０ａの外径の位置からこのボルト孔２５０ａの直径ｄに対し略１／２以下の間隔を有して位置するように形成してある。
【００３３】
このようにすると、図３からも明らかなように、鏡板２５３における環状溝２５２の外側縁２５２ａ側の曲げ剛性が環状溝２５２の内側縁２５２ｂ側に比し、意図的に大きく下げることができこの結果、ボルト締結時に発生するひずみによって固定スクロール２１０の鏡板２５３における支持部材２２１側への盛り上がりが旋回スクロールと摺動する内側縁２５２ｂ部におよぶのを抑えて内側縁２５２ｂでの盛り上がり量Ｄが外側縁２５２ａでの盛り上がり量よりも小さくなって圧縮室からの作動流体の漏れを防止し圧縮性能を確保しながら鏡板２５３の支持部材２２１への密着性を高めて、支持部材２２１のフレーム部２２１ａおよび固定スクロール２１０間の背圧室２７０とその外まわりの空間２７１とのシール性Ｃも充分に確保している。
【００３４】
（実施の形態３）
図４は、本実施の形態３を示したもので、やはり旋回スクロール２１３が最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部を示している。
【００３５】
本実施の形態３では、環状溝２５２の溝幅Ｅが旋回スクロール２１３の旋回半径Ｒの２倍長さより大きい幅（Ｅ＞２Ｒ）に形成してある。
【００３６】
このように構成することによって、旋回スクロール２１３が最も偏心した時でもその外周角部２１３ａが固定スクロール２１０の環状溝２５２の内側縁２５２ｂと干渉したり、環状溝２５２の内側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【００３７】
（実施の形態４）
図６〜図８は本実施の形態４を示すもので、図６は旋回スクロール２１３の背面に適度な圧力を付加して旋回スクロール２１３の挙動を安定させるいわゆる背圧制御構成を示している。
【００３８】
この図６に示すように、旋回スクロール２１３の背部に設けた背圧室２７０と、この背圧室２７０に作動流体を導入する経路２８０と、固定スクロール２１０内に背圧室２７０と圧縮室に作動流体の吸入を図る吸入室２８１とを連通する連通路２８２と、背圧室２７０の圧力と吸入室圧力との差に応じて連通路２８２を開閉する連通路開閉手段２８５を備えた背圧制御構成において、この連通路開閉手段２８５を、図６に示すように固定スクロール２１０の吸入孔２８６近傍に配設するとともに、連通路の背圧室側開口部２８７を環状溝２５２と連通させている。
【００３９】
この構成にすることによって、この連通路開閉手段２８５が前記固定スクロール２１０の吸入孔２８６の近傍に位置することから、双方の連絡路が短くなり固定スクロール２１０内にコンパクトに設けることができ、かつ前記連通路２８２の背圧室２７０側開口部を前記旋回スクロール２１３が旋回して描く包絡線より内側に構成しても環状溝２５２を介することにより前記背圧室２７０との連通を短い通路で確保することができるので、上記各発明の作用に加えて、背圧制御機構および圧縮機構の小型簡略化を図ることができる。
【００４０】
（実施の形態５）
図９、図１０は、本実施の形態５を示すもので、図９は同圧縮機の固定スクロール２１０の平面図、図１０は連通路開閉手段２８５を示している。
この図９、図１０に示すように、固定スクロール２１０の連通路２８２の背圧室側開口部２８７に開口端よりも大きな掘り込み部２８８を設け、この掘り込み部２８８により環状溝２５２と連通させている。
【００４１】
これによって、連通路２８２の背圧室側開口部２８７の背圧室２７０への時間変化による開口面積の変化を小さくすることができ、その結果背圧室の圧力変動を抑えることによって背圧制御機構の安定化を図ることができるようになる。
【００４２】
（実施の形態６）
図１１は、実施の形態６を示すもので、この図１１に示すように、底部に潤滑油を溜める油溜２０７を有し、吐出圧力が作用する密閉容器２０１の内部に電動機２０３と、この電動機２０３で駆動する圧縮機構２０２を配設し、この圧縮機構２０２を固定スクロール２１０と、固定スクロール２１０と噛み合い複数個の圧縮室２９０を形成する旋回スクロール２１３と、この旋回スクロール２１３の自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品２１５と、旋回スクロール２１３を旋回駆動するクランク軸２１６と、固定スクロール２１０に複数のボルト２５０で締結されるクランク軸２１６の支持部材２２１を含んで構成されている。
【００４３】
旋回スクロール２１３の鏡板背面に、中心部に作用する吐出圧力と外周部に作用する吐出圧力より低い圧力とに仕切る摺動仕切環２２５を設け、鏡板背面の中心部に油溜２０７より高圧潤滑油を供給し、鏡板背面中心部と摺動仕切り環２２５の外方の空間に形成される背圧室２７０とを連絡する連絡通路２４０を絞り機構２４６を含んで旋回スクロール２１３の鏡板内部に形成している。そして、固定スクロール２１０におけるこの固定スクロール２１０の鏡板２５３と旋回スクロール２１３の鏡板面との摺動面２５３に環状溝２５２を形成している。
【００４４】
この構成にすることによって、摺動仕切り環２２５を境とした両側の圧力差を適正に保ってこの圧力差を利用した前記環状溝２５２への潤滑油の供給を常時安定して達成することができ、前記固定スクロール２１０の鏡板２５３と前記旋回スクロール２１３の鏡板の摺動面間における摺動損失と騒音振動を低減することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、密閉容器の内部に電動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、この圧縮機構を固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合い複数個の圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記固定スクロールに複数のボルトで締結される支持部材とを含んで構成し、前記固定スクロールにおけるこの固定スクロール鏡板と前記旋回スクロール鏡板面との摺動面に環状溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状溝の外側縁を、前記旋回スクロールの包絡線より外側でかつ前記ボルトより内側に形成したことによって、支持部材および固定スクロール間の内側空間とその外まわりの空間とのシール性を確保でき、かつ旋回スクロールが最も偏心した時でもその外周角部が固定スクロールの環状溝の外周角部と干渉したり、環状溝から外側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。特に、旋回スクロールが最も偏心した時でもその外側縁が固定スクロールの環状溝の内側縁と干渉したり、環状溝の内側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態の旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図２】本発明における第２の実施形態の旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態において、ボルト（孔）からの距離に対するひずみとシール性の影響の関係を示した図である。
【図４】本発明における第３の実施形態の旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図５】本発明における基本構造を示すスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図６】本発明における第４の実施形態のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図７】本発明における第４の実施形態の固定スクロールの平面図である。
【図８】本発明における第４の実施形態の背圧制御部の断面図である。
【図９】本発明における第５の実施形態のスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図である。
【図１０】本発明における第５の実施形態の背圧制御部の断面図である。
【図１１】本発明における第６の実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図１２】従来例における旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１３】他の従来例における旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１４】従来例を示す旋回スクロールの断面図である。
【図１５】他の従来例における旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１６】従来例におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１７】他の従来例における固定スクロールの平面図である。
【図１８】他の従来例を示す圧力差制御弁の一部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
２０１ 密閉容器
２０２ 圧縮機構
２０３ 電動機
２０７ 油溜
２１０ 固定スクロール
２１３ 旋回スクロール
２１５ オルダムリング（自転拘束部品）
２１８ 主軸
２１９ 主軸受
２２１ 支持部材
２２１ａ フレーム
２２５ 摺動仕切環
２４１ 給油通路
２４２ オイルポンプ
２４６ 絞り機構
２４７ 給油経路
２５０ ボルト
２５２ 環状溝
２５３ 固定スクロールと旋回スクロールの摺動面
２７０ 背圧室
２８２ 連通路
２８５ 連通路開閉手段（背圧制御機構）
２８６ 吸入孔
２８７ 連通路の背圧室側開口部
２８８ 掘込み部
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機等に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の空気調和機等に使用されるスクロール圧縮機に関する技術としては特開平９−４５７６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この第１の従来例は、図１２、図１３は実線と破線とで示した旋回スクロール３の最も偏心した位置に対して固定スクロール２に設ける環状の給油溝２１を旋回スクロール３の外周角部が外れない位置及び幅で設けている。
【０００４】
これにより、旋回スクロール３の加工時に図１４に示すような外周角部に切削加工時のワークのたわみに起因した凸形状部１１が発生したときでも、旋回スクロール３の旋回運動時すなわち作動流体圧縮時に、前記凸形状部１１が固定スクロール２の給油溝２１の外側角部２１ａおよび内側角部２１ｂと干渉したり固定スクロール２の摺動面に乗り上げたりすることを避け、摺動損失の低減をおこなうとともに圧縮室の密閉性を高めている。また図１５、図１６に示すように旋回スクロール３の外周角部を面取りなどによって鈍角部１１ａにすることによって、凸形状部１１をなくし同様の効果が得られるようにしている。
【０００５】
特開平１０−１１０６８８号公報は、旋回スクロール３の背面に適度な圧力を付加して旋回スクロール３を固定スクロール２に摺動損失が増加しない程度に押し付けることによって圧縮する作動流体の漏れを防止し性能向上を図る従来技術、いわゆる背圧制御技術を開示している。
【０００６】
この第２の従来例は、図１７、図１８に示されるように、旋回スクロール３と協動する固定スクロール２にはスクロールラップの歯先面と同一面である基準面２ｕを設けそこに周囲溝２ｃを形成し、この周囲溝２ｃに固定スクロール２の背面から弁穴２ｆを開け、この弁穴２ｆの側面から吸込室と通じている吸込溝２ｍに吸込側導通路２ｉを設けている。そして、背圧室９９の圧力を適度な圧力になるように、弁穴２ｆ、弁体１００ａ、差圧弁ばね１００ｃ、および弁キャップ１００ｂで構成される差圧制御弁（背圧制御弁）１００を形成している。これにより、背圧室９９に面する周囲溝２ｃ、吸込側導通路２ｉ、および吸込室と連通する吸込溝２ｍによって、背圧室９９と吸込み室９８を前記差圧制御弁１００経由で連通させ、この差圧制御弁１００の開閉によって、背圧室９９を吸入圧力に対し、この吸入圧力に一定の圧力を付加した適圧に制御し、もれ損失および摺動損失を低減している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１の従来例の構成では、図１６に便宜上示した支持部材フレーム部４と固定スクロール２の鏡板２ａをボルト５にて締結するボルト締結構造を採用するのに、環状の給油溝２１をボルト５より内側になるように配設しないと支持部材フレーム部４の内周空間と外周空間とのシール性が確保できず、良好な性能を確保できないという問題が生じる。また、ボルト締結部の近傍は締結時に鏡板２ａに発生するひずみによって、鏡板２ａの図１６に示すように摺動面が旋回スクロール３の側に盛り上がり、旋回スクロール３の旋回運動時すなわち作動流体圧縮時に、旋回スクロール３の鏡板３ａと干渉して摺動損失が発生したり、両スクロール２，３間の摺動面のＱ部に隙間が発生して作動流体の漏れにより圧縮機性能が低下する問題が生じている。この問題は固定スクロール２の鏡板２ａの外側部分の剛性に関係すると考えられ、本発明者が知見した図３に示す相関性から固定スクロール２の鏡板２ａにおける給油溝２１の外周側縁からボルト５までの距離が遠いものほど、締結力による環状溝を基点とした曲げモーメントの腕の長さが大きく、環状溝の内側縁部の溝底コーナ部に曲げ応力が大きく働きやすく、外側縁部よりも曲げ剛性が低くなるので内縁側までひずみがおよんで、鏡板表面が支持部材側に盛り上って上記の損失が発生しやすいと考えられる。
【０００８】
また、第２の従来例における背圧制御により旋回スクロール３を固定スクロール２に押し付けて性能向上を図るようにした従来の構成では、背圧制御構成の主構成部である差圧制御弁が吸入孔から離れた位置に設けられるために双方の連絡路が長くなり、この連絡路を固定スクロール内に外付けで設けるのにも必要スペースが増大するので背圧制御機構および圧縮機構の全体構成が大きくなってしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するものであり、支持部材と固定スクロールの支持部材へのボルト締結構造上、固定スクロールおよび支持部材間の内周空間とその外まわりの空間とのシール性を確保し、かつボルト締結時に固定スクロール鏡板の摺動面がひずんで、盛り上がることによる影響を回避するようにしたスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、密閉容器の内部に電動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、この圧縮機構を固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合い複数個の圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記固定スクロールに複数のボルトで締結される支持部材とを含んで構成し、前記固定スクロールにおけるこの固定スクロール鏡板と前記旋回スクロール鏡板面との摺動面に環状溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状溝の外側縁を、前記旋回スクロールの包絡線より外側でかつ前記ボルトより内側に形成した基本構成をしている。
【００１１】
このような基本構成では、支持部材と固定スクロールの鏡板をボルトにより締結するのに前記環状溝の外側縁を、前記旋回スクロールの包絡線より外側でかつ前記ボルトより内側に形成したことによって、支持部材および固定スクロール間の内側空間とその外まわりの空間とのシール性を確保でき、かつ旋回スクロールが最も偏心した時でもその外周角部が固定スクロールの環状溝の外周角部と干渉したり、環状溝から外側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【００１４】
特に、本発明は、環状溝の溝幅が旋回スクロールの旋回半径の２倍長さより大きい幅に形成した構成としたことを特徴としている。
【００１５】
このような特徴の構成にすることによって、上記基本構成の作用に加えて、旋回スクロールが最も偏心した時でもその外側縁が固定スクロールの環状溝の内側縁と干渉したり、環状溝の内側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明は、旋回スクロールの背部に設けた背圧室と、この背圧室に作動流体を導入する経路と、固定スクロール内に前記背圧室と圧縮室に前記作動流体の吸入を図る吸入室とを連通する連通路と、前記背圧室の圧力と吸入室圧力との差に応じて前記連通路を開閉する開閉手段を備え、この連通路開閉手段を前記固定スクロールの吸入孔近傍に配設するとともに、前記連通路の背圧室側開口部を前記環状溝と連通させた構成にしたものとすることができる。
【００１７】
この構成にすることによって、この連通路開閉手段が前記固定スクロールの吸入孔近傍に位置することから、双方の連絡路が短くなり固定スクロール内にコンパクトに設けることができ、かつ前記連通路の背圧室側開口部を前記旋回スクロールが旋回して描く包絡線より内側に構成しても環状溝を介することにより前記背圧室との連通を短い通路で確保することができるので、上記各発明の作用に加えて、背圧制御機構および圧縮機構の小型簡略化を図ることができる。
【００１８】
この発明において、前記固定スクロールの前記連通路の背圧室側開口部に開口端よりも大きな掘り込み部を設け、この掘り込み部により前記環状溝と連通させた構成にしたものとすることができ、前記連通路の背圧室側開口部の前記背圧室への時間変化による開口面積の変化を小さくすることができる。この結果、背圧制御機構の安定化を図ることができる。
【００２１】
本発明のそれ以上の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるいくつかの好適な実施の形態について図１〜１１図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２３】
ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されず、特に限定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２４】
この種の空気調和機等に使用されるスクロール圧縮機の主な構成として、図１１に示されているように、密閉容器２０１の内部に、電動機２０３と、この電動機２０３により駆動される旋回スクロール２１３と固定スクロール２１０との間で前記冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構２０２を配し、旋回スクロール２１３を固定スクロール２１０に対して自転させずに旋回運動させるように支持する自転拘束部品の一例であるオルダムリング２１５が設けられている。本実施の形態が横向き設置型のものであることにより、密閉容器２０１内の右部にスクロール圧縮機構２０２が、密閉容器２０１内の図における左部に圧縮機構２０２を駆動する電動機２０３が、最左部には下部の油溜２０７内のオイル８ａをクランク軸の潤滑対象部へオイル供給路１０を通じて送り出すポンプ２０４とが、それぞれ設けられている。
【００２５】
電動機２０３は、固定子２０３ｂが密閉容器２０１の内周に固定され、回転子２０３ａがクランク軸２１６に一体に固定され、クランク軸２１６の両端部が密閉容器２０１の内周に固定された左右一対の支持部材９、２２１に軸受けされている。固定スクロール２１０は、支持部材２２１に固定され、双方間に旋回スクロール２１３を保持し、支持部材２２１と旋回スクロール２１３との間にオルダムリング２１５を働かせている。
【００２６】
スクロール圧縮機構２０２は右側に配した固定スクロール２１０とこれの電動機２０３側にある旋回スクロール２１３とを従来同様に噛み合わせて構成し、旋回スクロール２１３が電動機２０３と対向してそのクランク軸２１６により旋回駆動される。この旋回駆動によって、旋回スクロール２１３および固定スクロール２１０間にある幾つかの圧縮室２９０が、吸込口１２に通じる中央側から吐出口１３に通じる内周側に移動されながら容積を縮小して圧縮を行う。冷媒は例えば弗化炭素水素系冷媒群のうち少なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒が使用され、密閉容器２０１外に延びる吸込管１５から吸込口１２へと吸引する。圧縮した冷媒は吐出口１３から密閉容器２０１の右端内に吐出し、これが密閉容器２０１の右端に至って外部に延びる吐出管１４から空調用の図示しない冷凍サイクルに供給した後、前記吸込管１５に戻し循環させ、冷凍サイクルを実行する。
【００２７】
上記の各部材や手段の配置と、支持および駆動、吸込み圧縮して吐出する流体の案内構造等の具体的な構成は、本発明の各請求項の要件を満足する範囲でどのように構成されていてもよいのは勿論である。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態１は、図１に示すように、上記基本構成において、さらに固定スクロール２１０を複数のボルト２５０で支持部材２２１に締結して固定されている。
【００２９】
固定スクロール２１０におけるこの固定スクロール２１０の鏡板２５３と旋回スクロール２１３の鏡板との摺動面に環状溝２５２が形成されている。そして、環状溝２５２の外側縁２５２ａは、旋回スクロール２１３が旋回して径Ｆを持って描く包絡線２６０より外側でかつボルト２５０より内側に位置するように形成している。
【００３０】
この構成にすることによって、環状溝２５２はボルト２５０の通し孔に掛かることがないので、支持部材２２１およびフレーム部２２１ａ間の内側空間である背圧室２７０とその外まわりの空間２７１とのシール性を確保でき、かつ旋回スクロール２１３が最も偏心した時でもその外周角部２１３ａが固定スクロール２１０の環状溝２５２の外側縁２５２ａと干渉することを回避できるようにしている。
【００３１】
ところで、ボルト孔２５０ａと環状溝２５２の外側縁２５２ａと内側縁２５２ｂとの距離と、鏡板２５３におけるそれらの位置でのボルト２５０の締結力による支持部材２２１側への盛り上がり量およびシール性能との相関性を経験的に示している。このような知見からすると本実施の形態では、環状溝２５２がボルト２５０の内側近傍にある部分だけ内側縁２５２ｂ側での盛り上がりを抑止でき、この盛り上がりによるシール性の低下を低減することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
本実施の形態を図２に示すように、環状溝２５２の外周側を形成する外側縁２５２ａを、ボルト孔２５０ａの外径の位置からこのボルト孔２５０ａの直径ｄに対し略１／２以下の間隔を有して位置するように形成してある。
【００３３】
このようにすると、図３からも明らかなように、鏡板２５３における環状溝２５２の外側縁２５２ａ側の曲げ剛性が環状溝２５２の内側縁２５２ｂ側に比し、意図的に大きく下げることができこの結果、ボルト締結時に発生するひずみによって固定スクロール２１０の鏡板２５３における支持部材２２１側への盛り上がりが旋回スクロールと摺動する内側縁２５２ｂ部におよぶのを抑えて内側縁２５２ｂでの盛り上がり量Ｄが外側縁２５２ａでの盛り上がり量よりも小さくなって圧縮室からの作動流体の漏れを防止し圧縮性能を確保しながら鏡板２５３の支持部材２２１への密着性を高めて、支持部材２２１のフレーム部２２１ａおよび固定スクロール２１０間の背圧室２７０とその外まわりの空間２７１とのシール性Ｃも充分に確保している。
【００３４】
（実施の形態３）
図４は、本実施の形態３を示したもので、やはり旋回スクロール２１３が最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部を示している。
【００３５】
本実施の形態３では、環状溝２５２の溝幅Ｅが旋回スクロール２１３の旋回半径Ｒの２倍長さより大きい幅（Ｅ＞２Ｒ）に形成してある。
【００３６】
このように構成することによって、旋回スクロール２１３が最も偏心した時でもその外周角部２１３ａが固定スクロール２１０の環状溝２５２の内側縁２５２ｂと干渉したり、環状溝２５２の内側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【００３７】
（実施の形態４）
図６〜図８は本実施の形態４を示すもので、図６は旋回スクロール２１３の背面に適度な圧力を付加して旋回スクロール２１３の挙動を安定させるいわゆる背圧制御構成を示している。
【００３８】
この図６に示すように、旋回スクロール２１３の背部に設けた背圧室２７０と、この背圧室２７０に作動流体を導入する経路２８０と、固定スクロール２１０内に背圧室２７０と圧縮室に作動流体の吸入を図る吸入室２８１とを連通する連通路２８２と、背圧室２７０の圧力と吸入室圧力との差に応じて連通路２８２を開閉する連通路開閉手段２８５を備えた背圧制御構成において、この連通路開閉手段２８５を、図６に示すように固定スクロール２１０の吸入孔２８６近傍に配設するとともに、連通路の背圧室側開口部２８７を環状溝２５２と連通させている。
【００３９】
この構成にすることによって、この連通路開閉手段２８５が前記固定スクロール２１０の吸入孔２８６の近傍に位置することから、双方の連絡路が短くなり固定スクロール２１０内にコンパクトに設けることができ、かつ前記連通路２８２の背圧室２７０側開口部を前記旋回スクロール２１３が旋回して描く包絡線より内側に構成しても環状溝２５２を介することにより前記背圧室２７０との連通を短い通路で確保することができるので、上記各発明の作用に加えて、背圧制御機構および圧縮機構の小型簡略化を図ることができる。
【００４０】
（実施の形態５）
図９、図１０は、本実施の形態５を示すもので、図９は同圧縮機の固定スクロール２１０の平面図、図１０は連通路開閉手段２８５を示している。
この図９、図１０に示すように、固定スクロール２１０の連通路２８２の背圧室側開口部２８７に開口端よりも大きな掘り込み部２８８を設け、この掘り込み部２８８により環状溝２５２と連通させている。
【００４１】
これによって、連通路２８２の背圧室側開口部２８７の背圧室２７０への時間変化による開口面積の変化を小さくすることができ、その結果背圧室の圧力変動を抑えることによって背圧制御機構の安定化を図ることができるようになる。
【００４２】
（実施の形態６）
図１１は、実施の形態６を示すもので、この図１１に示すように、底部に潤滑油を溜める油溜２０７を有し、吐出圧力が作用する密閉容器２０１の内部に電動機２０３と、この電動機２０３で駆動する圧縮機構２０２を配設し、この圧縮機構２０２を固定スクロール２１０と、固定スクロール２１０と噛み合い複数個の圧縮室２９０を形成する旋回スクロール２１３と、この旋回スクロール２１３の自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品２１５と、旋回スクロール２１３を旋回駆動するクランク軸２１６と、固定スクロール２１０に複数のボルト２５０で締結されるクランク軸２１６の支持部材２２１を含んで構成されている。
【００４３】
旋回スクロール２１３の鏡板背面に、中心部に作用する吐出圧力と外周部に作用する吐出圧力より低い圧力とに仕切る摺動仕切環２２５を設け、鏡板背面の中心部に油溜２０７より高圧潤滑油を供給し、鏡板背面中心部と摺動仕切り環２２５の外方の空間に形成される背圧室２７０とを連絡する連絡通路２４０を絞り機構２４６を含んで旋回スクロール２１３の鏡板内部に形成している。そして、固定スクロール２１０におけるこの固定スクロール２１０の鏡板２５３と旋回スクロール２１３の鏡板面との摺動面２５３に環状溝２５２を形成している。
【００４４】
この構成にすることによって、摺動仕切り環２２５を境とした両側の圧力差を適正に保ってこの圧力差を利用した前記環状溝２５２への潤滑油の供給を常時安定して達成することができ、前記固定スクロール２１０の鏡板２５３と前記旋回スクロール２１３の鏡板の摺動面間における摺動損失と騒音振動を低減することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、密閉容器の内部に電動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、この圧縮機構を固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合い複数個の圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記固定スクロールに複数のボルトで締結される支持部材とを含んで構成し、前記固定スクロールにおけるこの固定スクロール鏡板と前記旋回スクロール鏡板面との摺動面に環状溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状溝の外側縁を、前記旋回スクロールの包絡線より外側でかつ前記ボルトより内側に形成したことによって、支持部材および固定スクロール間の内側空間とその外まわりの空間とのシール性を確保でき、かつ旋回スクロールが最も偏心した時でもその外周角部が固定スクロールの環状溝の外周角部と干渉したり、環状溝から外側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。特に、旋回スクロールが最も偏心した時でもその外側縁が固定スクロールの環状溝の内側縁と干渉したり、環状溝の内側の摺動面に乗り上げたりすることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態の旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図２】本発明における第２の実施形態の旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態において、ボルト（孔）からの距離に対するひずみとシール性の影響の関係を示した図である。
【図４】本発明における第３の実施形態の旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図５】本発明における基本構造を示すスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図６】本発明における第４の実施形態のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図７】本発明における第４の実施形態の固定スクロールの平面図である。
【図８】本発明における第４の実施形態の背圧制御部の断面図である。
【図９】本発明における第５の実施形態のスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図である。
【図１０】本発明における第５の実施形態の背圧制御部の断面図である。
【図１１】本発明における第６の実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図１２】従来例における旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１３】他の従来例における旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１４】従来例を示す旋回スクロールの断面図である。
【図１５】他の従来例における旋回スクロールが最も偏心した時のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１６】従来例におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図１７】他の従来例における固定スクロールの平面図である。
【図１８】他の従来例を示す圧力差制御弁の一部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
２０１ 密閉容器
２０２ 圧縮機構
２０３ 電動機
２０７ 油溜
２１０ 固定スクロール
２１３ 旋回スクロール
２１５ オルダムリング（自転拘束部品）
２１８ 主軸
２１９ 主軸受
２２１ 支持部材
２２１ａ フレーム
２２５ 摺動仕切環
２４１ 給油通路
２４２ オイルポンプ
２４６ 絞り機構
２４７ 給油経路
２５０ ボルト
２５２ 環状溝
２５３ 固定スクロールと旋回スクロールの摺動面
２７０ 背圧室
２８２ 連通路
２８５ 連通路開閉手段（背圧制御機構）
２８６ 吸入孔
２８７ 連通路の背圧室側開口部
２８８ 掘込み部
Claims (3)
- 密閉容器の内部に電動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、この圧縮機構を固定スクロールと、この固定スクロールと噛み合い圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記固定スクロールに複数のボルトで締結される支持部材とを含んで構成し、前記固定スクロールにおけるこの固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板との摺動面に環状溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状溝の外側縁を、前記旋回スクロールの包絡線より外側でかつ前記ボルトの内側に形成し、環状溝の溝幅を旋回スクロールの旋回半径の２倍長さより大きい幅に形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
- 旋回スクロールの背部に設けた背圧室と、この背圧室に作動流体を導入する経路と、固定スクロール内に前記背圧室と圧縮室に前記作動流体の吸入を図る吸入室とを連通する連通路と、前記背圧室の圧力と吸入室圧力との差に応じて前記連通路を開閉する開閉手段を備え、この連通路開閉手段を前記固定スクロールの吸入孔近傍に配設するとともに、前記連通路の背圧室側開口部を前記環状溝と連通させたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
- 固定スクロールの前記連通路の背圧室側開口部に開口端よりも大きな掘り込み部を設け、この掘り込み部により前記環状溝と連通させたことを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
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