JPH05149270A - スクロール式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、密閉空間部を形成するシール材の摩
耗がほとんど無く、長期に亘って高い信頼性を得られる
スクロール式圧縮機を提供する。 【構成】旋回スクロール翼２８を、翼部側鏡板部３８ａ
と、ボス部側鏡板部３８ｂとに２分割し、これら鏡板部
相互間にシール材４０を介在して密閉空間部Ａを形成
し、この密閉空間部に、各スクロール翼相互間に形成さ
れる圧縮空間Ｓよりも大きな力を作用させる背圧案内手
段である細孔４１を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば空気調和機の
冷凍サイクルを構成する圧縮機として用いられるスクロ
ール式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、空気調和機の冷凍サイクルを
構成する圧縮機においては、通常のロータリ式圧縮機と
比較して、運動騒音が極めて低く、かつ吸込弁や吐出弁
など不要で部品点数が少なくてすみ、しかも圧縮性能の
よいスクロール式圧縮機が多用される傾向にある。

【０００３】この種の圧縮機は、密閉ケース内に、鏡板
部およびこの鏡板部に一体に突設される渦巻状の翼部と
からなる固定スクロール翼と、この固定スクロール翼の
翼部と噛合する渦巻状の翼部およびこの翼部と一体に設
けられる鏡板部とからなる旋回スクロール翼が収容され
る。

【０００４】上記旋回スクロール翼は旋回運動自在に枢
支され、これらの鏡板部および翼部で囲繞される圧縮空
間が形成される。旋回スクロール翼の旋回運動にともな
って、圧縮空間の外側から被圧縮ガスである冷媒ガスが
吸い込まれ、この圧縮空間が中心部方向に移動し、かつ
空間容量が減少することにより圧縮される。圧縮空間
が、最も中心部に移動したとき、この空間容量が最も小
さくなり、冷媒ガスは所定圧まで圧縮されて、圧縮空間
外部に吐出される。

【０００５】なお、このような圧縮作用にともなって上
記旋回スクロール翼の鏡板部はスラスト方向の荷重を受
け、この背面側は軸受部材等に強く摺接する。したがっ
て、旋回スクロール翼の翼部先端と鏡板部底面は、固定
スクロール翼の鏡板部底面と翼部先端から離間する方向
に移動しようとする。

【０００６】そのまま離間すると、これらの隙間から圧
縮途中の被圧縮ガスがリークするので、何らかの手段
で、旋回スクロール翼と固定スクロール翼とをシールし
なければならない。そこで、一般的に用いられるのは、
上記旋回スクロール鏡板部背面側に吸込圧よりも高い圧
力を作用させる手段である。

【０００７】すなわち、たとえば旋回スクロール翼の鏡
板部に細孔を貫通して穿設し、圧縮空間で圧縮途中の被
圧縮ガスの一部を上記細孔を介して旋回スクロール翼鏡
板部背面側に形成される空間部に導く。

【０００８】上記細孔の開口端を圧縮空間に設定すれ
ば、旋回スクロール翼鏡板部背面側は高圧となり、圧縮
空間に対する圧力差が生じて、旋回スクロール翼は固定
スクロール翼側に押し付けられる。したがって、互いの
スクロール翼の翼部先端は相手方の鏡板部底面に常に摺
接して、圧縮空間のシールをなす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】具体的な従来例を、図
３に示す。

【００１０】図中１は固定スクロール翼であり、２は旋
回スクロール翼である。それぞれ、スクロール翼１，２
は、渦巻状の翼部３，４と、この翼部３，４と一体の鏡
板部５，６とから構成される。

【００１１】上記固定スクロール翼１の鏡板部５略中央
には吐出ポート７が設けられ、各翼部３，４を噛合する
ことによって形成される圧縮空間Ｓの、最も高圧部分と
なる中央部と連通する。

【００１２】また、旋回スクロール翼２の鏡板部６に
は、ここでは一対の細孔８，８が上下方向に貫通して穿
設される。これら細孔８，８の上端部は上記圧縮空間Ｓ
に開口される。

【００１３】上記旋回スクロール翼鏡板部６背面側は、
支持フレーム９に支持される。なお説明すれば、支持フ
レーム９の上端面には、曲率半径を異ならせた一対のシ
ール材１０ａ，１０ｂが設けられ、ここに旋回スクロー
ル翼鏡板部６が摺動自在に支持される。

【００１４】各シール材１０ａ，１０ｂ相互間の支持フ
レーム９上面は、この外周の面よりも一段低い凹陥部１
１が形成され、ここに上記各細孔８，８の下端部が開口
している。旋回スクロール翼鏡板部６背面側には、ボス
部１２が一体に突設され、回転軸１３の偏心部１４が掛
合している。

【００１５】このような構成であるから、圧縮空間Ｓで
圧縮される被圧縮ガスの一部は、細孔８，８を介して旋
回スクロール翼鏡板部６背面側で、シール材１０ａ，１
０ｂ相互間の密閉空間部１５に導かれる。

【００１６】圧縮空間Ｓとの圧力差から旋回スクロール
翼２が浮き上って、固定スクロール翼１に摺接し、翼部
３，４先端と相手方の鏡板部６，５底面との間のシール
をなす。

【００１７】しかしながら、上記旋回スクロール翼１
は、その鏡板部６がシール材１０ａ，１０ｂ上に直接載
って、常に旋回運動を行っているため、シール材１０
ａ，１０ｂの支持面が早期に摩耗してしまう。

【００１８】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、シール材の摩耗が生
じ難い構造にして、長期の使用に充分耐え、高い信頼性
を得られるスクロール式圧縮機を提供しようとするもの
である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明は、固定スクロール翼の渦巻状の翼部と、旋回ス
クロール翼の渦巻状の翼部とを噛合させ、これら翼部と
各スクロール翼の鏡板部とで圧縮空間を形成し、旋回ス
クロール翼を回転軸の偏心部に掛合して旋回運動させ、
上記圧縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐出する
スクロール式圧縮機において、上記旋回スクロール翼の
鏡板部は、旋回スクロール翼の軸方向に沿って、翼部を
備えた圧縮空間に面する側と、回転軸の偏心部に掛合し
圧縮空間に面しない側とに２分割され、これら鏡板部ピ
ース相互間にシール材を介在して密閉空間部を形成し、
この密閉空間部に、吸込圧力よりも高い圧力の被圧縮ガ
スを導入案内する背圧案内手段を備えたことを特徴とす
るスクロール式圧縮機である。

【００２０】

【作用】密閉空間部において、圧縮空間よりも大きな力
が２分割された旋回スクロール翼鏡板部ピースに作用す
る。シール材は鏡板部ピース相互間に介在して、常時は
摺動作用を受けず、各鏡板部ピースが相対的に変位する
ときだけ摺動作用を受ける。この摺動力は極く弱いか
ら、長期の使用に亘ってもシール材の摩耗がほとんどな
い。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面にもとづい
て説明する。図２に一部省略したスクロール式圧縮機を
示し、たとえば冷凍装置に用いられるものとして説明す
る。

【００２２】図中２０は密閉ケースであり、この密閉ケ
ース２０内上部に支持フレーム２１が設けられ、回転軸
２２を回転自在に枢支している。上記回転軸２２には後
述するスクロール圧縮機構部２３が連結され、下部には
ステータ２４とロータ２５とからなる電動機部２６が設
けられる。

【００２３】上記スクロール圧縮機構部２３は、上記支
持フレーム２１に取付け固定される固定スクロール翼２
７と、上記回転軸２２上端の偏心部２２ａに枢支される
後述する旋回スクロール翼２８と、この旋回スクロール
翼２８の自転を規制し旋回運動のみ行わせるオルダム機
構２９とから構成される。上記旋回スクロール翼２８
は、支持フレーム２１に設けられるスラストリング３０
に支持される。

【００２４】上記固定スクロ−ル翼２７の上面は凹陥状
に形成され、中央部には吐出ポート３１が設けられ、さ
らに、この吐出ポート３１を囲繞するバルブカバー３２
が載設される。

【００２５】固定スクロール翼２７周面一部には、上記
バルブカバー３２で囲繞される空間室と外周面とを貫通
する吐出孔３３が設けられ、ここに密閉ケース２０を貫
通する吐出管３４が接続される。この吐出管３４は、冷
凍装置の図示しない凝縮器に連通する。一方、上記密閉
ケース２０側部には、冷凍装置の図示しない蒸発器と連
通する吸込管３５が接続され、この開口端は密閉ケース
２０内部に対向している。図１に拡大して示すように、
上記固定スクロール翼２７は、鏡板部３６と、この鏡板
部３６に一体に設けられる渦巻状の翼部３７とから構成
される。

【００２６】上記旋回スクロール翼２８は、この軸方向
に沿って２分割された鏡板部、すなわち翼部側鏡板部３
８ａとボス部側鏡板部３８ｂと、翼部側鏡板部３８ａに
一体に設けられる渦巻状の翼部３９およびボス部側鏡板
部３８ｂに一体に設けられ回転軸２２の上端偏心部２２
ａに掛合するボス部４２とから構成される。

【００２７】これら翼部３７，３９相互は噛合されると
ともに、固定スクロール翼鏡板部３６と旋回スクロール
翼翼部側鏡板部３８ａ相互とで囲繞される圧縮空間Ｓが
形成される。

【００２８】また、翼部側鏡板部３８ａとボス部側鏡板
部３８ｂの中央は、互いに間隙が生じるように凹部加工
がなされるとともに突部が設けられ、さらに、これらの
周面にシール材４０が介在されて、密閉した空間部Ａが
形成される。

【００２９】上記翼部側鏡板部３８ａには、背圧案内手
段である細孔４１が貫通して設けられる。この細孔４１
の上端開口部は、圧縮空間Ｓの中央部に連通し、下端開
口部は密閉空間部Ａに連通する。

【００３０】しかして、このようにして構成されるスク
ロール式圧縮機において、電動機部２６に通電してスク
ロール圧縮機構部２３を駆動すると、吸込管３５から被
圧縮ガスである低圧の冷媒ガスが密閉ケース２０内に導
入され、充満する。この冷媒ガスは、支持フレーム２１
に設けられる吸込通路を介して、圧縮空間Ｓの外周側に
吸込まれる。

【００３１】上記圧縮空間Ｓに吸込まれた冷媒ガスは、
旋回スクロール翼２８の旋回運動にともなって中心部に
移送され、かつ圧縮される。所定圧まで上昇したところ
で、吐出ポート３１からバルブカバー３２内へ吐出さ
れ、さらに吐出管３４を介して外部の凝縮器に導かれ
る。上記電動機部２６は、負荷に応じた最適な運転周波
数に制御され、最適な条件での空気調和をなす。また、
上記圧縮空間Ｓにおいて圧縮され、高圧となった冷媒ガ
ス一部は、細孔４１を介して密閉空間部Ａに導かれ、こ
こに充満する。

【００３２】旋回スクロール翼２８の翼部側鏡板部３８
ａに対し、圧縮空間Ｓがかける軸方向圧力の最大値よ
り、密閉空間部Ａがかける軸方向圧力が大となるように
設定する。

【００３３】すなわち、密閉空間部Ａの面積をＲとし、
かつここに吐出圧Ｐｄが作用したとき、この密閉空間部
Ａから翼部側鏡板部３８ａに作用する軸方向上向きの力
Ｆ₁は、 Ｆ₁ ＝ （Ｐｄ−Ｐｓ） × Ｒ である。 ［Ｐｓ：吸込圧］

【００３４】一方、圧縮空間Ｓから翼部側鏡板部３８ａ
に軸方向下向きの力Ｆ₂ が作用する。ここで、Ｆ₁ ＞Ｆ
₂ となるように、上記密閉空間部Ａの面積Ｒを設定して
おけば、翼部側鏡板部３８ａは圧力を受けて全体的に浮
き上がり、確実に固定スクロール翼２７に押し付けられ
る。

【００３５】したがって、固定スクロール翼２７と旋回
スクロール翼２８との端面クリアランスは常にゼロとな
って、ここからのガスのリークを抑制し、継続して高い
圧縮効率が得られる。

【００３６】なお、冷凍サイクル回路中の冷媒ガスを回
収する真空運転を行った場合には、翼部３７，３９が軸
方向に過熱変形し易い。このときでも、翼部側鏡板部３
８ａがボス部側鏡板部３８ｂに当接するよう変位し、翼
部３７，３９端面の異常な接触圧上昇を抑制して、カジ
リ事故を防止する。

【００３７】一方、上記オルダム機構２９は、旋回スク
ロール翼２８の翼部側鏡板部３８ａとボス部側鏡板部３
８ｂとに亘って設けられていて、通常の運転状態では、
互いの鏡板部３８ａ，３８ｂは同時に旋回運動をなす。
上記シール材４０が設けられるシール部分は、互いに何
らの変動もない。

【００３８】たとえば、各鏡板部３８ａ，３８ｂが相対
的に変位するときだけ、シール材４０側がわずかに摺動
する。したがって、シール材４０が摩耗することはほと
んどなく、密閉空間部Ａからのガスリークを確実に阻止
できる。

【００３９】そしてまた、旋回スクロール翼２８の翼部
側鏡板部３８ａとボス部側鏡板部３８ｂとは同時に旋回
運動をなすので、旋回スクロール翼２８のフレ回り運動
を防止して、圧縮空間におけるシール性を確保し、圧縮
効率の向上化を得る。

【００４０】なお、上記実施例においては、密閉空間部
Ａに圧縮空間Ｓ中央部の吐出圧を導くようにしたが、こ
れに限定されるものではなく、たとえば、中間圧を付与
してもよく、要は、吸込圧よりも高い圧力を導いて、圧
縮空間Ｓよりも大きな力を作用させればよい。

【００４１】上記スクロール式圧縮機は、必ずしも冷凍
サイクルを構成する機器に備えられるものに限定され
ず、他の種類の被圧縮ガスもしくは空気を圧縮する場合
にも用いることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、旋
回スクロール翼の鏡板部を、旋回スクロール翼の軸方向
に沿って、翼部を備えた圧縮空間に面する側と、回転軸
の偏心部に掛合し圧縮空間に面しない側とに２分割し、
これら鏡板部ピース相互間にシール材を介在して密閉空
間部を形成し、この密閉空間部に、吸込圧よりも高い圧
力の被圧縮ガスを導入案内する背圧案内手段を備えたか
ら、密閉空間部を形成するシール材の摩耗がほとんど無
く、長期に亘って高い信頼性を得られるなどの効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、スクロール式圧縮機
の圧縮機構要部の縦断面図。

【図２】同実施例の、スクロール式圧縮機を一部省略し
た縦断面図。

【図３】従来例の、スクロール式圧縮機の圧縮機構要部
の縦断面図。

【符号の説明】

２７…固定スクロール翼、３７…（固定スクロール翼）
翼部、３６…（固定スクロール翼）鏡板部、２８…旋回
スクロール翼、３９…（旋回スクロール翼の）翼部、３
８ａ…翼部側鏡板部、３８ｂ…ボス部側鏡板部、Ｓ…圧
縮空間、２２…回転軸、２２ａ…偏心部、４０…シール
材、Ａ…密閉空間部、４１…背圧案内手段（細孔）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロール翼の渦巻状の翼部と、旋回
   スクロール翼の渦巻状の翼部とを噛合させ、これら翼部
   と各スクロール翼の鏡板部とで圧縮空間を形成し、旋回
   スクロール翼を回転軸の偏心部に掛合して旋回運動さ
   せ、上記圧縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐出
   するスクロール式圧縮機において、上記旋回スクロール
   翼の鏡板部は、旋回スクロール翼の軸方向に沿って、翼
   部を備えた圧縮空間に面する側と、回転軸の偏心部に掛
   合し圧縮空間に面しない側とに２分割され、これら鏡板
   部ピース相互間に吸込圧力より高い圧力の被圧縮ガスを
   導入案内する背圧案内手段を備えたことを特徴とするス
   クロール式圧縮機。