JPH0615803B2 - スクロ−ル形流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスクロール形流体機械、詳しくは固定スクロー
ルと公転スクロールと、前記公転スクロールを駆動する
モータとを備えたスクロール形流体機械に関する。

（従来技術） この種流体機械は特開昭５０−３２５１２号公報にも記
載されておりすでに知られている。

ところで、このものは第３図に示す様に、低圧ケーシン
グ（６０）内に固定スクロール（６１）と公転スクロー
ル（６２）とからなる圧縮要素（６３）を備え、前記公
転スクロール（６２）の背面側であって、該スクロール
（６２）の中心側に前記圧縮要素（６３）の吐出側に連
通する高圧チャンバー（６４）を形成して、該高圧チャ
ンバー（６４）の内圧により前記公転スクロール（６
２）を、前記圧縮要素（６３）の内圧に起因する離脱力
に抗して前記固定スクロール（６１）側に押圧支持する
ごとくなしている。

更に、前記離脱力を前記高圧チャンバー（６４）に臨む
受体（６５）を介して駆動軸（６６）の偏心軸部（６
７）に支持させるごとくなしている。

（本発明が解決しようとする問題） ところで、駆動軸（６６）の回転により、前記公転スク
ロール（６２）が前記固定スクロール（６１）に対し公
転するために、前記公転スクロール（６２）に働く離脱
力が前記偏心軸部（６７）の軸心に対し対称に作用せ
ず、アンバランスが生じるのであって、このアンバラン
スのために前記公転スクロール（６２）に第３図に矢印
（イ）で示す方向のねじれモーメントが作用するのであ
る。

また、前記圧縮要素（６３）の内圧に起因して前記公転
スクロール（６２）のラップ（Ａ）側面に作用する半径
方向の押圧力によっても前記公転スクロール（６２）
に、前記ねじれモーメントとは円周方向に位相をもつが
同様なねじれモーメントが作用するのである。

ところが、前記従来のものは前記高圧チャンバー（６
４）を前記公転スクロール（６２）の背面側であって、
中心側に形成していたから、前記ねじれモーメント、つ
まり、公転スクロール（６２）を第３図中矢印（イ）で
示す向きに転覆させようとするモーメントに対する抵抗
力が弱く、この結果、前記公転スクロール（６２）が前
記駆動軸（６６）の軸心方向に対し傾き、前記公転スク
ロール（６２）の外周部における一端部が前記固定スク
ロール（６１）から浮き上がり、これらスクロール（６
１）（６２）のスラスト面間に隙まができ、この隙まを
介して前記圧縮要素（６３）内の冷媒が漏れ、圧縮効率
が低下したり、また、他端部においては前記スクロール
（６１）（６２）の前記スラスト面間に働くスラスト荷
重が増大して該スラスト面が摩耗したり焼付けを生じた
りする問題があった。

尚、特開昭５９−６００９０号公報に、公転スクロール
の背面全体に高圧圧力を作用させる旨が記載されている
が、このものでは、公転スクロールの背面外周側にも高
圧圧力が作用するから、公転スクロールを転覆させよう
とするモーメントに対抗する抵抗力は十分に確保し得る
が、背面全体に高圧圧力が作用するから、公転スクロー
ルの背面全体に軸方向に作用する力の合計即ちスラスト
力が過大になり、公転スクロールと固定スクロールとの
間の摺動特性が悪化する問題がある。

（問題を解決するための手段） しかして、本発明では、公転スクロールの背面外周側の
みに高圧圧力を作用させ、背面中心側に低圧圧力を作用
させることにより、公転スクロールを転覆させようとす
るモーメントに対抗する抵抗力を十分に確保すると共
に、公転スクロールの背面全体に作用する軸方向の力の
合計即ち背圧に基づく上向きのスラスト力が過大になら
ないようにし、全体として、固定スクロールの下面と公
転スクロールの上面との間のスラスト面での摺動を円滑
にしながら、公転スクロールの転覆を効果的に抑制せん
とするものであって、詳しくは、固定スクロールと公転
スクロールと、前記公転スクロールを駆動するモータと
を備えたスクロール形流体機械において、前記公転スク
ロールの背面側であって、該公転スクロールの半径方向
中心側に吸入側と連通する低圧チャンバーを、また、こ
の低圧チャンバーの半径方向外周側にシール部材を介し
て前記低圧チャンバーと画成する高圧チャンバーを設け
て、該高圧チャンバーを吐出側に連通させ、前記高圧チ
ャンバーにおける前記公転スクロールの受圧面に高圧圧
力を作用させて、前記公転スクロールを前記固定スクロ
ール側に押圧するごとくなしたものである。

（作 用） 公転スクロールの背面外周側の受圧面に、高圧チャンバ
ーから高圧圧力を作用させ、背面中心側に低圧チャンバ
ーから低圧圧力を作用させることにより、公転スクロー
ルの中心と高圧圧力の作用点との距離（モーメントの
腕）を長くでき、（高圧）×（腕）を大きくすることが
できて、公転スクロールを転覆させようとするモーメン
トに対抗する抵抗力を十分に確保することができる。し
かも、公転スクロールの背面全体に作用する軸方向の力
の合計即ち背圧に基づく上向きのスラスト力は（高圧）
＋（低圧）となり、背面中心側には低圧を作用させるか
ら、その値が過大になるのを防止できる。こうして、全
体として、固定スクロールの下面と公転スクロールの上
面との間のスラスト面での摺動を円滑にできながら、公
転スクロールの転覆を効果的に抑制することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示したものは本発明に係るスクロール形流体機
械を冷凍装置に用いる圧縮機に適用したものであって、
固定スクロール（１）と公転スクロール（２）とにより
圧縮要素（３）を形成し、該圧縮要素（３）とこの圧縮
要素（３）を駆動するモータ（４）とを架構（５）を介
して密閉ケーシング（６）に内装するものである。

そして、前記モータ（４）に取り付けた駆動軸（７）を
前記架構（５）に形成した軸受（８）に軸支せると共
に、前記駆動軸（７）の偏心軸部（７１）を、前記公転
スクロール（２）の背面側に形成する軸受部（２ｂ）に
回転自由に挿嵌し、前記モータ（４）の駆動により前記
公転スクロール（２）を前記固定スクロール（１）に対
し公転させるごとくなしている。

また、前記架構（５）の外周面と前記ケーシング（６）
内周面との間にシールリング（９）を介在させて、該ケ
ーシング（６）内を上下に区画し、このケーシング
（６）の上部域に吐出管（１０）を、また、下部域に吸
入管（１１）接続して、それぞれ吐出チャンバー（１
２）と吸入チャンバー（１３）とを形成するのである。
そして、前記圧縮要素（３）の吸入側と前記吸入チャン
バー（１３）とを前記架構（５）及び前記固定スクロー
ル（１）に連続して形成する吸入通路（１４）を介して
連通させると共に、前記圧縮要素（３）に設ける吐出口
（１５）を前記吐出チャンバー（１２）に開口させるご
とくなしている。かくして、前記モータ（４）の駆動に
より前記圧縮要素（３）が作用して、該圧縮要素（３）
が、前記吸入チャンバー（１２）に流入する低圧冷媒を
前記吸入通路（１４）を介して吸入し、この圧縮要素
（３）内で圧縮し、更に、この圧縮冷媒を前記吐出口
（１５）から前記吐出チャンバー（１２）に一旦吐出し
て、その後、前記吐出管（１０）から機外に排出するご
とくなしている。

以上のごとく構成するスクロール形流体機械において、
前記架構（５）における前記公転スクロール（２）側に
前記公転スクロール（２）の背面側を遊嵌状に受け入れ
る凹入部（１６）を形成し、該凹入部（１６）を前記圧
縮要素（３）で閉鎖して前記公転スクロール（２）の背
面側に密閉空間を形成すると共に、前記公転スクロール
（２）の背面と前記凹入部（１６）内面との対抗面間
に、前記駆動軸（７）を囲むシール部材（１７）を介在
させて前記密閉空間を内周側と外周側とに区画するので
ある。更に、前記内周側部分を、前記架構（５）に形成
する低圧通路（１８）を介して前記吸入チャンバー（１
３）に連通させて、該部分を低圧チャンバー（１９）と
成す一方、前記外周側部分を、前記固定スクロール
（１）に形成する高圧通路（２０）を介して前記吐出チ
ャンバー（１２）と連通して高圧チャンバー（２１）と
成すのである。しかして、該高圧チャンバー（２１）に
臨む前記公転スクロール（２）の背面を受圧面（２ａ）
とし、該受圧面（２ａ）に高圧が作用して前記スクロー
ル（２）を固定スクロール（１）側に押圧する押圧力が
生じるのである。

また、前記シール部材（１７）は、前記公転スクロール
（２）の背面に形成する環状溝（２２）に内装してお
り、そして、該環状溝（２２）内面と前記シール部材
（１７）の背面との間に前記高圧チャンバー（２１）に
通ずる背圧室を形成して、この背圧室に働く高圧により
前記シール部材（１７）を前記凹入部（１６）内面に圧
接してシール効果を発揮する様にしている。

以上のごとく構成するスクロール形流体機械の作用を説
明する。

前記モータ（４）を駆動させると、前記圧縮要素（３）
が前記したごとく圧縮作用を生じ、該圧縮要素（３）内
の圧縮空間に内圧が発生する。そして、この内圧に起因
して前記公転スクロール（２）に、前記したアンバラン
スな離脱力、及び、前記公転スクロール（２）のラップ
に作用する半径方向の押圧力が発生し、該公転スクロー
ル（２）に前記ねじれモーメントが作用するのである。
しかしながら、前記高圧チャンバー（２１）を前記公転
スクロール（２）の背面側であって、該スクロール
（２）の外周部に設けたから、前記高圧チャンバー（２
１）の内圧に起因して前記受圧面（２ａ）に働く押圧力
の作用点と、前記偏心軸部（７１）の中心つまり公転ス
クロール（２）の中心との間の腕の長さが従来に比して
長く成り、この結果、この押圧力を従来と同一に設定し
ておいても、前記ねじれモーメントに対抗するより大き
な抵抗モーメントが前記押圧力に起因して生じるのであ
る。そして、この大きな抵抗モーメントにより前記公転
スクロール（２）のねじれを確実に防止して、前記スク
ロール（１）（２）のスラスト面間に隙まが出来て、こ
の隙まを介して圧縮要素（３）の吸入側に高圧冷媒が漏
れたり、前記スラスト面間に著しい摩耗や焼付けを生じ
たりするのを確実に防止出来るのである。

しかも、前記公転スクロール（２）の背面全体に作用す
る軸方向の力の合計即ち背圧に基づく上向きのスラスト
力は（高圧）＋（低圧）、厳密には（高圧×外周側受圧
面積）＋（低圧×中心側受圧面積）となり、背面中心側
には低圧を作用させているから、その値が過大になるの
を防止することができるのである。

こうして、全体として、固定スクロール（１）の下面と
公転スクロール（２）の上面との間のスラスト面での摺
動を円滑にできながら、公転スクロール（２）の転覆を
効果的に抑制することができるのである。

さらに、本実施例においては、前記ケーシング（６）の
上部域を吐出チャンバー（１２）とし、前記高圧チャン
バー（２１）の内圧に前記吐出チャンバー（１２）の圧
力を利用するようにしたから、前記高圧チャンバー（２
１）に、圧縮メカニズムに起因して脈圧となる前記圧縮
要素（３）の吐出冷媒を利用しているにもかかわらず、
この吐出冷媒の脈動が前記吐出チャンバー（１２）内で
減衰されるために、前記高圧チャンバー（２１）の内圧
の脈動が抑制され、従って、公転スクロール（２）の支
持力が安定するのである。

また、前記吐出チャンバー（１２）で分離された油は高
圧通路（２０）を介して前記高圧チャンバー（２１）に
至り、更に、この油が前記シール部材（１７）に供給さ
れるので、該シール部材（１７）のシール性も良好と成
るのである。

尚、前記架構（５）に吐出チャンバー（１２）と吸入チ
ャンバー（１３）とを連通する細径の油戻通路（図示せ
ず）を設けておき、該通路を介して、前記吐出チャンバ
ー（１２）で吐出冷媒から分離された潤活油を前記ケー
シング（６）の底部に形成する油溜に返送できるように
してもよい。

又、前記公転スクロール（２）に作用する前記離脱力
は、前記駆動軸（７）の中心に対し偏心軸部（７１）側
で大きく成るのであるが、このことに対応させて前記シ
ール部材（１７）を前記公転スクロール（２）側に保持
させるようにしてもよく、かくすると、前記公転スクロ
ール（２）の公転に追随して、該公転スクロール（２）
の受圧面（２ａ）における前記偏心軸部（７１）側、す
なわち、前記離脱力が増大する側が常に大きくなるので
ある。従って、前記離脱力のアンバランスによる前記ね
じれモーメントを一層効果的に打ち消すことができるの
である。

また、第２図に示すごとく前記ケーシング（６）内をす
べて低圧域としてもよい。具体的には、前記吐出管（１
０）を前記吐出口（１５）に直接接続する一方、前記固
定スクロール（１）の形成部材内に前記吐出口（１５）
と前記高圧チャンバー（２１）とを連通する通路を形成
するのである。尚、第２図において、第１図に示したも
のと同一の構成は同一の符号を符して説明を省略する。

（発明の効果） 以上、本発明では、公転スクロールの背面外周側に高圧
圧力を作用させ、背面中心側に低圧圧力を作用させたか
ら、公転スクロールを中心と高圧圧力の作用点との距離
（モーメントの腕）を長くでき、（高圧）×（腕）を大
きくできて、公転スクロールを転覆させようとするモー
メントに対抗する抵抗力を十分に確保できると共に、公
転スクロールの背面全体に作用する軸方向の力の合計即
ち背圧に基づく上向きのスラスト力を（高圧）＋（低
圧）とし、背面中心側には低圧が作用するようにしてそ
の値が過大にならないようにでき、全体として、固定ス
クロールの下面と公転スクロールの上面との間のスラス
ト面での摺動を円滑に行えながら、公転スクロールの転
覆を効果的に抑制できるのである。

その上、公転スクロールの背面中心側に低温の低圧圧力
が作用するから、公転スクロールの背面側に設ける軸受
部等の冷却も行え、信頼性を高めることができる利点も
得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は他の実施
例の縦断面図、第３図は従来例を示す説明図である。 （１）……固定スクロール （２）……公転スクロール （４）……モータ （１７）……シール部材 （１９）……低圧チャンバー （２１）……高圧チャンバー （２ａ）……受圧面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロール（１）と公転スクロール
   （２）と、前記公転スクロール（２）を駆動するモータ
   （４）とを備えたスクロール形流体機械において、前記
   公転スクロール（２）の背面側であって、該公転スクロ
   ール（２）の半径方向中心側に吸入側と連通する低圧チ
   ャンバー（１９）を、また、この低圧チャンバー（１
   ９）の半径方向外周側にシール部材（１７）を介して前
   記低圧チャンバー（１９）と画成する高圧チャンバー
   （２１）を設けて、該高圧チャンバー（２１）を吐出側
   に連通させ、前記高圧チャンバー（２１）における前記
   公転スクロール（２）の受圧面（２ａ）に高圧圧力を作
   用させて、前記公転スクロール（２）を前記固定スクロ
   ール（１）側に押圧するごとくなしたことを特徴とする
   スクロール形流体機械。