JPH094575A - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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JPH094575A
JPH094575A JP7153529A JP15352995A JPH094575A JP H094575 A JPH094575 A JP H094575A JP 7153529 A JP7153529 A JP 7153529A JP 15352995 A JP15352995 A JP 15352995A JP H094575 A JPH094575 A JP H094575A
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邦彦 高尾
Masahiro Takebayashi
昌寛 竹林
Kiju Endo
喜重 遠藤
Yuji Yoshitomi
雄二 吉富
Shigeru Machida
茂 町田
Kenji Tojo
健司 東條
Kazuo Sekigami
和夫 関上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】小形で性能及び信頼性の良い静かなスクロール
圧縮機を提供する。 【構成】定置スクロール4,5を旋回スクロール6に対
して軸方向に進退可能に支持して各ラップ4a,5a,
6aの先端の間隙を適正に保持すると共に摺動面の異常
加重を回避し、旋回スクロール6のラップ6aの巻き終
わり部の外側曲線の終端部を鏡板6fの外周縁と近接も
しくは一致させ、且つ該鏡板6fの外周面に形成した凹
溝部6eにオルダム継ぎ手15を収容して外形を小さく
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調装置,空気圧
縮装置その他に用いられるスクロール圧縮機に係り、特
に旋回スクロールが平板の両側に旋回ラップを備え、該
旋回スクロールを偏心円運動させる駆動軸が該旋回スク
ロール及び定置スクロールを貫通するように設けられる
スクロール圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のスクロール圧縮機としては、例
えば特開平5−187372号公報に記載されているよ
うに、平板(鏡板)の軸方向両面に各々一条のインボリ
ュートラップを形成した1つの旋回スクロールと、この
旋回スクロールのラップに嵌合する1つのインボリュー
トラップを形成した一対の定置スクロールと、前記旋回
スクロール及び前記固定スクロールを貫通して前記旋回
スクロールを公転させるための主軸と、更に、前記旋回
スクロールの自転を阻止するために、ラップ形成空間の
外周側に周方向に各々120°づつ位置をずらして設け
た自転規制用の3個の従動クランク軸と軸受を備えた構
成が開示されている。また、相手側スクロールの鏡面と
対面するラップ端面に凹溝部を設け、この溝部に自己潤
滑性の封止部材(チップシール)を嵌入し、前記ラップ
端面と相手側スクロールとをこのチップシールを介して
摺接させる構成が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のスク
ロール圧縮機は、スクロールの中心部分には主軸が貫通
しているために、渦巻状ラップをその外側から巻き始め
る必要がある。インボリュートあるいはその他の曲線か
らなるラップにより形成される最小閉じ込め室が外周に
なればなるほどその容積が増大するので、所定の固有圧
縮比(圧縮開始時の圧縮室容積と吐出開始時の圧縮室の
容積の比)を確保するためには、ラップの巻数を外側へ
増やさなければなず、スクロールの外形(直径)が大き
くなる。また、旋回スクロールの自転を防止するための
自転防止機構部がラップの巻き終わり部よりも更に外側
方向に突出した鏡板外周縁部に形成されているために、
圧縮機の外形が更に大きくなるという問題がある。従っ
て、このような従来のスクロール圧縮機では、例えば冷
凍空調用のスクロール圧縮機においては、該スクロール
圧縮機の所要定格動力が5馬力クラスで圧縮機の外形
(直径)を160mm以下の小型な形態に構成すること
ができなかった。
【0004】そして、旋回スクロール側の鏡板自体が比
較的肉厚に形成されているため、旋回スクロール全体の
重量が大きくなり、偏心回転に伴う遠心力による軸受荷
重が増大し、振動も大きくなるという問題がある。ま
た、ラップ端面と相手側スクロールとを前記チップシー
ルを介して摺接させるため、チップシールの耐摩耗性に
より該スクロール圧縮機の効率や信頼性が大きく影響さ
れるという問題がある。
【0005】本発明の目的は、小型で性能及び信頼性の
良いスクロール圧縮機を提供することにある。
【0006】そして、具体的には、旋回スクロールの外
形を小さくして高速回転に適した形態にし、広範囲な出
力制御を静粛な運転を維持した状態で実現できるように
することにある。
【0007】また、ラップの先端に形成する間隙を適正
に維持し、且つ、液圧縮や圧縮室圧力の異常上昇によっ
て旋回スクロールに大きな力が作用するのを防止するこ
とにより、安定した運転を維持できるようにすることに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの特徴は、
平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設けた旋回スクロー
ルと、該旋回スクロールの両側に設置されて前記旋回ラ
ップと向き合うように偏心状態に組み合わされる定置ラ
ップが設けられた定置スクロールと、前記旋回スクロー
ルと定置スクロールを貫通して設けられ、前記旋回スク
ロールを定置スクロール内で偏心円運動させる駆動軸と
を備え、前記旋回スクロールを定置スクロールに対して
自転を阻止しつつ偏心円運動させて気体を圧縮するスク
ロール圧縮機において、前記旋回スクロールには、外側
曲線の終端部が平板の外周縁に近接もしくは一致するよ
うに形成した旋回ラップと、平板の外周面に形成した凹
溝部とを設け、旋回スクロールの自転を阻止しつつ偏心
円運動を許容する手段には、前記凹溝部内に収容するよ
うに設置されて該旋回スクロールと係合するオルダム継
ぎ手を設け、前記旋回スクロールと定置スクロールは、
前記駆動軸の軸方向に相対的に進退可能に支持し、更
に、前記駆動軸上には記旋回スクロールの偏心円運動に
対するバランスウェイトとモーメントに対するバランス
ウェイトを取り付けたことにある。
【0009】そして、具体的には、前記旋回スクロール
の旋回ラップの外側曲線の終端部を該旋回スクロールの
平板の外周縁に近接もしくは一致するように形成し、前
記オルダム継ぎ手は、キー部の中央部で分割して連設し
たことを特徴とする。
【0010】また、前記定置スクロールと該定置スクロ
ールを進退可能に支持するフレームの間には該定置スク
ロールを旋回スクロールの方向に与圧する作動室と、該
作動室と前記旋回スクロールと定置スクロールのラップ
で形成される圧縮室とを連通する連通路を設けたことを
特徴とする。
【0011】また、前記旋回スクロールは、前記平板の
位置において前記駆動軸の軸方向に2分割され、該分割
面を対向させて連設したことを特徴とする。
【0012】そして、分割された前記旋回スクロールの
分割面間に弾性体を介在して軸方向に伸縮可能に連設
し、前記分割面の外周縁部に凹溝部を形成し、該凹溝部
内に前記旋回スクロールと係合して該旋回スクロールの
自転を阻止しつつ偏心円運動を許容するオルダム継ぎ手
を収容して設置したことを特徴とする。
【0013】更に、該圧縮機の外形寸法を、所要定格動
力が5馬力クラスにおいて直径160mm以下に構成し
たことを特徴とする。
【0014】
【作用】旋回ラップの巻き終わり部の外側曲線の終端部
を平板(鏡板)の外周縁と近接もしくは一致させた構造
は旋回スクロールの鏡板外形を小さくすることができ
る。また、オルダム継ぎ手をリング状に形成し、キー幅
の中央から2分割構造とすると共に旋回スクロールの鏡
板の外周に形成された凹溝部内にオルダム継ぎ手を収容
して摺動するように構成したことで、圧縮機外形が小さ
くなる。従って、例えば冷凍空調用スクロール圧縮機に
おいては、圧縮機の所要定格動力が5馬力クラスで圧縮
機の外形をφ160以下に構成することが可能となっ
た。
【0015】更に、定置スクロールと旋回スクロールを
相対的に軸方向にリリースする構成は、旋回スクロール
のラップ先端と定置スクロールのラップ先端との間隙を
常時適正な間隙に保持しながら圧縮機を運転することが
でき、且つ、例えば液圧縮や圧縮室内圧力の異常上昇な
どの現象が生じた場合には、定置スクロールを旋回スク
ロールからリリースすることによって旋回スクロールの
鏡板の外周縁部の側面と定置スクロールの鏡板の外周縁
部の側面の摺接面での異常な荷重を回避することができ
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0017】図1は本発明になるスクロール圧縮機の第
1の実施例を90°の角度で切り欠いて展開して示す縦
断側面図、図2はこの実施例で使用するオルダム継ぎ手
の斜視図、図3は同旋回スクロールの横断平面図、図4
及び図5は同定置(固定)スクロールの横断平面図であ
る。
【0018】図1おいて、このスクロール圧縮機は、両
端が密閉され軸心をほぼ鉛直にして配置した円筒形の密
閉容器1と、該密閉容器1内の上部に軸心を該密閉容器
1の軸心と一致させて固定した第1フレーム2及び第2
フレーム3と、片側に渦巻状の定置ラップが形成され、
前記第1フレーム2及び第2フレーム3と軸心を一致さ
せて前記定置ラップをそれぞれ下方及び上方に向けて向
き合うように前記第1フレーム2及び第2フレーム3内
にそれぞれ軸方向に摺動可能に嵌装した第1定置スクロ
ール4及び第2定置スクロール5と、平板の両側に渦巻
状の旋回ラップが対称的に形成され、前記第1定置スク
ロール4及び第2定置スクロール5にサンドイッチ状に
挾持されるようにラップを対向させて軸心を偏心円運動
可能に内包される両歯型の旋回スクロール6と、前記第
1定置スクロール4及び第2定置スクロール5と軸心を
一致させて前記第2フレーム3の下方に配置した旋回ス
クロール駆動用の電動機を構成する固定子7a及び回転
子7bと、該回転子7bに結合されて回転し、旋回軸受
6bを介して前記旋回スクロール6を偏心円運動させる
クランク軸8と、前記密閉容器1の壁面を貫通して設け
られ、前記第1定置スクロール4の定置ラップと旋回ス
クロール6の旋回ラップとで形成される空間に被圧縮気
体を供給する吸入管9と、前記密閉容器1の壁面を貫通
して配置された吐出管10などから構成される。前記第
2フレーム3は前記密閉容器1の壁面に固定され、前記
第1フレーム2は該第1フレーム2から前記第1定置ス
クロール4及び第2定置スクロール5を貫通する通しボ
ルトによって前記第2フレーム3に固定される。
【0019】駆動軸であるクランク軸8は、回転子7b
と結合された回転子結合部8dと、該回転子結合部8d
から上方に伸びて前記第2フレーム3の中心に固定され
た第2フレーム軸受3aに支持された下支持軸部8b
と、該下支持軸部8bの上方に伸びて前記旋回軸受6b
に嵌合した偏心軸部8aと、該偏心軸部8aから上方に
伸びて前記第1フレーム2の中心に固定された第1フレ
ーム軸受2aに支持された上支持軸部8cと、前記回転
子結合部8dから下方に伸びて前記密閉容器1の壁面に
固定された補助フレーム11に形成された補助軸受12
に支持された下端支持軸部8eから成っている。クラン
ク軸8には、旋回スクロール6の遠心力及び遠心力によ
るモーメントを打ち消して振動の発生を防止するため
に、下支持軸部8bに下バランスウェイト13が取り付
けられ、上支持軸部8cに上バランスウェイト14が取
り付けられている。なお、前記第2フレーム軸受3aは
鍔付き軸受構造となっており、クランク軸8と回転子7
bの重量を支えている。
【0020】旋回スクロール6は、オルダム継ぎ手15
により自転(偏心軸部8aを中心とする回転)をしない
ように拘束され、偏心軸部8aの回転によって駆動され
て偏心円(旋回)運動を行なう。
【0021】前記オルダム継ぎ手15は、図2に示すよ
うに、2本のリング部15a,15bを連設して長円形
のリング状に形成されており、6か所のキー部15c,
15d,15e,15f,15g及び15hを備える。
前記キー部15c,15h及びキー部15e,15fの
キー幅方向の端面は、2つのリング部15a,15bを
連設する突合せ面を形成している。そして、該オルダム
継ぎ手15の前記キー部15d,15gは、図3に示す
前記旋回スクロール6に形成されたキー溝6c,6dに
係合して該旋回スクロール6が該キー溝方向に相対的に
摺動するのを許容し、キー部15c,15h及びキー部
15e,15fは、図4に示す前記第2定置スクロール
5に形成されたキー溝5b,5cに係合して該キー溝方
向に相対的に摺動する。また、該オルダム継ぎ手15の
リング部15a,15bの短径領域は、前記旋回スクロ
ール6の鏡板の外周面の軸方向中央部に形成された凹溝
部6e内をキー溝方向に相対的に摺動するように該凹溝
部6e内に収納され、長径領域は鏡板の外周面外に露出
して第2定置スクロール5のキー溝5b,5cに該キー
溝方向に摺動するように係合する。
【0022】前記旋回スクロール6は、図3に示すよう
に、鏡板6fの両側に形成される旋回ラップ6aの巻き
始め部(中心部)が円弧で形成されており、該旋回ラッ
プ6aの外側曲線の終端部は鏡板6fの外周縁と近接も
しくは一致している。この形状は、旋回ラップ6aの巻
回数に対して旋回スクロール6の鏡板6fの外形を小さ
くすることができる。旋回軸受6aの外周部には吐出通
路6g(6i)及び吐出穴6hが設けられている。吐出
通路6g(6i)は旋回スクロール6の軸方向両側部
(図1では上下の側面)に形成され、お互いは前記吐出
穴6hによって連通している。
【0023】前記第2定置スクロール5は、図4に示す
ように、定置ラップ5aの巻き始め部(内周端部)及び
巻き終わり部(外周端部)は共に円弧で形成され、該定
置ラップ5aの巻き始め部の内側の近傍には前記嵌合穴
5dが設けられている。一方、該定置ラップ5aの巻き
始め部の内側の近傍には、吸入通路5eが設けられてい
る。
【0024】第1の定置スクロール4は、図5に示すよ
うに、定置ラップ4aの巻き終わり部(外周端部)の近
傍に、前記密閉容器1の壁面を貫通して設置された吸入
管9に連通する吸入口4bが開口している。一方、定置
ラップ4aの巻き始め部(内周端部)の近傍には前記旋
回スクロール6の軸方向の両側端部(図1では上端面)
に形成された前記吐出通路6gに開口するように吐出穴
4cが設けられている。該吐出穴4cは、前記第1フレ
ーム2に形成された吐出通路2cによって前記密閉容器
1の上部の吐出空間1aに連通される。
【0025】旋回スクロール6の旋回ラップ6aと第1
定置スクロール4の定置ラップ4a及び第2定置スクロ
ール5の定置ラップ5aに挟まれた区画は圧縮室16お
よび17を形成しており、該圧縮室16は前記吐出通路
6gに、該圧縮室17は前記吐出通路6iに連通してい
る。
【0026】このように構成されたスクロール圧縮機に
おいて、クランク軸8の回転駆動によって旋回スクロー
ル6が偏心(旋回)運動すると、被圧縮流体は吸入管9
から吸入されて圧縮室16,17で圧縮され、所定の圧
力(吐出圧力)に達した後に吐出通路6g,6i,吐出
穴6h,吐出穴4cを経て吐出通路2aから前記密閉容
器1の上部の吐出空間1aに吐出され、吐出管10を経
て密閉容器1外へ吐出される。
【0027】次に、圧縮室16,17内の圧力が異常に
高くなったときや液圧縮現象が発生したときの第1及び
第2の定置スクロール4,5のリリース構造について説
明する。
【0028】第1フレーム2に対する第1定置スクロー
ル4の嵌装構造は、第1フレーム2の内側面に形成した
リング状の凹部2bに、第1定置スクロール4の外側面
に形成したリング状の凸部4eにシールリング4dを嵌
着して軸方向に摺動可能に嵌合し、凹部2bの底部と凸
部4eの先端部の間にリング状の作動室18を形成する
ように構成される。一方、第2フレーム3に対する第2
定置スクロール5の嵌装構造は、第2フレーム3の内側
面に形成したリング状の凹部5fに、第2定置スクロー
ル5の外側面に形成したリング状の凸部3cにシールリ
ング3bを嵌着して軸方向に摺動可能に嵌合し、凹部5
fの底部と凸部3cの先端部の間にリング状の作動室1
9を形成するように構成される。そして2つの前記作動
室18,19は、第1定置スクロール4及び第2位置ス
クロール5に穿孔された連通孔4f,5gによって前記
圧縮室16,17と連通している。ここで、作動室1
8,19内の圧力は、圧縮室16,17に対する連通孔
4f,5gの開口位置によって任意に設定することが可
能であり、中間圧もしくは吸入圧力となるよに設定され
る。
【0029】前記第2定置スクロール5の鏡板の外周縁
部の軸方向側面と第2フレーム3と第1フレーム2の外
周縁部の接触(突合せ)面は機械加工上ある公差内で軸
方向寸法が同一面となるように加工して組み立てしてい
る。この状態で旋回スクロール6を第2定置スクロール
5に組み立てたとき(第2定置スクロール5の鏡板と旋
回スクロール6の鏡板が接触している)には、旋回スク
ロール6のラップ6aの先端と第2定置スクロール5の
ラップ5aの先端には、性能や信頼性の観点からある適
正な間隙が発生するように設定されている。換言すれ
ば、性能や信頼性の観点からある適正な間隙を設定し
て、第2定置スクロール5のラップ5aのラップ長さを
基準にして旋回スクロール6のラップ6aのラップ長さ
を決める。同様な考え方で、第1定置スクロール4と旋
回スクロール6のラップ長さも決められる。ここで、第
1定置スクロール4の鏡板の外周縁部の側面は第2定置
スクロール5の鏡板の外周縁部の側面に接触しているこ
とが基準となる。このように第2定置スクロール5の鏡
板の外周縁部の側面を基準にして軸方向寸法が決められ
る。
【0030】次に、圧縮機が作動しているときの旋回ス
クロール6のラップ6aの先端と第2定置スクロール5
のラップ5aの先端の間隙について述べる。説明を簡明
にするために、旋回スクロール6と第2定置スクロール
5との関係について述べることとする。第2定置スクロ
ール5に働く軸方向の力は、先ず、第2定置スクロール
5を上方向(第2定置スクロール5を旋回スクロール6
に押し付ける方向)に押す力として、(1)第2定置ス
クロール5の中央部でクランク軸8と前記リング状の凹
部5fの壁面で形成される空間5hの軸方向投影面積に
吐出圧力を乗じた力(F1)、(2)作動室19の軸方
向投影面積に該作動室19内の圧力を乗じた力(F
2)、(3)リング状の凹部5fの壁面と第2フレーム
で形成される空間20の軸方向投影面積に吸入圧力を乗
じた力(F3)が作用する。一方、第2定置スクロール
5を下方向(第2定置スクロール5を旋回スクロール6
から離そうとする方向)に押す力としては、前記圧縮室
17の圧縮力(F4)が作用する。その結果、第2定置
スクロール5には、前記力F1からF3の合力と圧縮力
F4との釣り合いでその差分の移動力が発生する。ここ
で、圧縮機の運転条件が決まれば決まる力はF1,F3
及びF4であり、F2によって前記旋回スクロール6の
ラップ6aの先端と第2定置スクロール5のラップ5a
の先端との間隙が決まることになる。換言すれば、性能
や信頼性の観点から決定されるある適正な間隙になるよ
うに、力F2、つまり前記作動室19の軸方向投影面積
あるいは該作動室19内の圧力を決めることになる。
【0031】次に動作について説明する。以上のように
構成されたスクロール圧縮機が運転されると、通常では
前記力F1〜F4のバランスは、F1+F2+F3≧F
4となるように設定し、前記旋回スクロール6のラップ
6aの先端と第2定置スクロール5のラップ5a及び第
1定置スクロール4のラップ4aの先端との間隙がある
適正な(設定)間隙値を保持しながら、第1定置スクロ
ール4及び第2定置スクロール5の鏡板の外周縁部の側
面と旋回スクロール6の鏡板の外周縁部の側面が摺接し
て運転される。このような状態から、例えば液圧縮や圧
縮室内圧力の異常上昇などの現象が生じた場合には、前
記力F1〜F4のバランスがF1+F2+F3<F4と
なり、第2定置スクロール5及び第1定置スクロール4
を旋回スクロール6から離そうとする力が発生して、第
1及び第2定置スクロール4,5が軸方向に後退して第
1定置スクロール4の鏡板の外周縁部の側面と第2定置
スクロール5の鏡板の外周縁部の側面での旋回スクロー
ル6との摺接が解かれ、ラップ先端の間隙が拡がること
によって圧力(高圧)が低圧側に洩れて圧力が低下し、
圧力が異常に上昇することがなくなる。従って、定置ス
クロール4,5及び旋回スクロール6は、異常圧力に耐
えるような厚肉部材とする必要がないので、所望の圧力
に耐える薄肉部材で小形且つ軽量に構成することができ
る。
【0032】なお、この実施例では、第1定置スクロー
ル4及び第2定置スクロール5の両部材を軸方向にリリ
ースする構成としているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば、第1定置スクロール4と第1フ
レーム2を一つの部材とし、これを第1定置スクロール
4として他の部材に固定し、第2定置スクロール5だけ
を軸方向にリリースする構成とするように変形すること
でもできる。
【0033】以上説明したように、この実施例によれ
ば、旋回スクロール6のラップ6aの巻き終わり部の外
側曲線の終端部を鏡板の周縁と近接もしくは一致させる
構造としたことにより、旋回スクロール6の鏡板の外形
を小さくすることができた。
【0034】また、オルダム継ぎ手15を、キー幅の中
央から2分割したリング部を結合したリング状構造と
し、旋回スクロール6の鏡板の軸方向中央部に形成した
凹部6e内に該オルダム継ぎ手15のリング部15a,
15bを収容して該凹部6e内をそれぞれ摺動するよう
に構成したことによって、圧縮機の外形を小さくするこ
とができる。
【0035】更に、第1定置スクロール4あるいは第2
定置スクロール5を旋回スクロール6に対して軸方向に
リリースできる構成としたことによって、旋回スクロー
ル6のラップ先端と定置スクロール4,5のラップ先端
との間隙を常に適正な間隙に保持しながら圧縮機を運転
することができ、且つ、例えば液圧縮や圧縮室内圧力の
異常上昇などの現象が生じた場合には、定置スクロール
4,5を旋回スクロール6からリリースすることによっ
て、旋回スクロール6の鏡板の外周縁部の側面と定置ス
クロール4,5の鏡板の外周縁部の側面の摺接面での異
常な荷重を回避することができるといった効果が得られ
る。
【0036】更にまた、小型の圧縮機で広範囲な出力制
御を行うために旋回スクロール6を駆動する電動機をイ
ンバータ制御によって高速回転(例えば6000〜90
00rpm)させると、旋回スクロール6の偏心回転運
動によって大きな遠心力が発生する。この遠心力は、下
バランスウェイト13によって打ち消されるが、クラン
ク軸8には第2フレーム軸受3aを支点とするモーメン
トが発生する。しかしこのモーメントは、上支持軸部8
cの外端に取り付けた上バランスウェイト14によって
打ち消すようにしたので、高速回転状態においても振動
が大きくなることはなく、静粛な運転を実現することが
できる。
【0037】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
6は本発明になるスクロール圧縮機の第2の実施例を9
0°の角度で切り欠いて展開して示す縦断側面図であ
る。また、図7はこの実施例で使用するオルダム継ぎ手
の斜視図である。ここで、図1〜図5に示した第1実施
例と共通する構成部品には同一の参照符号を付記してそ
の部分の詳細な説明は省略する。
【0038】この実施例の特徴は、第1の実施例と比較
して、旋回スクロールが軸方向に2分割構造になってい
ることにある。つまり、第1定置スクロール4に対向し
て第1旋回スクロール60が設けられ、第2定置スクロ
ール5に対向して第2旋回スクロール61が設けられて
いる。そして、前記第1旋回スクロール60と前記第2
旋回スクロール61の軸方向中央部に形成された凹部6
e内にオルダム継ぎ手15のリング部15aが摺動可能
に収容され、両旋回スクロール60,61の自転防止を
担っている。このオルダム継ぎ手15は、図7に示すよ
うに、1つのリング部15aと4か所のキー部15c,
15d,15e及び15gから構成されており、前記第
1旋回スクロール60,前記第2旋回スクロール61,
前記第1定置スクロール4及び前記第2定置スクロール
5に形成されたキー溝に係合して該溝内をそれぞれ摺動
する。
【0039】旋回スクロールを両歯にすることの最大の
メリットは、被圧縮流体を圧縮する際に発生する軸方向
のスラスト荷重が互いにキャンセルされることと、圧縮
荷重による旋回スクロール鏡板の変形の回避である。片
歯の旋回スクロールでは前記旋回スクロール鏡板の変形
を防ぐために該旋回スクロール鏡板を厚くせざるを得な
いが、この実施例のように旋回スクロールを構成すれば
上下の旋回スクロール60,61で変形を規制しあうの
で各旋回スクロール60,61の鏡板を極力薄くするこ
とが可能となる。
【0040】固定スクロール4,5のリリース構造およ
び動作については、前述した実施例と同様であるので説
明は省略する。
【0041】以上のようにこの実施例によれば、旋回ス
クロール60,61を軸方向に2分割構造としているの
で、オルダム継ぎ手15を一体に構成して小型化するこ
とができるとともに、組み立て性が向上する。更に、旋
回スクロール60,61の鏡板の厚さを薄くすることが
できる効果がある。
【0042】次に、本発明の更に他の実施例を説明す
る。図8は、本発明になるスクロール圧縮機の第3の実
施例を90°の角度で切り欠いて展開して示す縦断側面
図である。ここで、第1の実施例及び第2の実施例と共
通する構成部品には同一参照符号を付記してその部分の
構造の説明は省略する。
【0043】この実施例の特徴は、2分割された第1旋
回スクロール60と第2旋回スクロール61の間に矩形
断面の弾性支持体22,23を介装し、該第1旋回スク
ロール60と該第2旋回スクロール61の背面(ラップ
の反対側面)に適当な隙間を形成して連設したことにあ
る。前記弾性支持体22,23は、弾性力を持った自己
潤滑性部材などで形成され、前記第1旋回スクロール6
0と前記第2旋回スクロール61に形成されたリング状
の溝に嵌着して設置される。第1旋回スクロール60と
前記第2旋回スクロール61には相対的な回転運動がな
いので、前記弾性支持体22,23は、必ずしも自己潤
滑性部材である必要はない。
【0044】この実施例の両歯タイプに限らず片歯タイ
プのスクロール圧縮機では、ラップ先端間の隙間設定が
性能及び信頼性から最も重要な因子になってくる。換言
すれば、圧縮機運転中にいかに信頼性(耐久性)を損な
わずにラップ先端間の隙間を小さく設定できるかが圧縮
機の高効率化を左右する。この技術的課題に対応できる
のが前述してきた定置スクロール4,5のリリース構造
であるが、この実施例は、それを旋回スクロールを定置
スクロールからリリースするように移動できるように構
成して実現するものである。
【0045】弾性支持体22,23は弾性力を持った自
己潤滑性部材などで形成されていることから、第1及び
第2旋回スクロール60,61を第1及び第12定置ス
クロール4,5から引き離そうとする力が生じた場合に
は、第1及び第2旋回スクロール60,61の背面(ラ
ップの反対側面)では弾性支持体22,23を縮めよう
とする力が作用し、該弾性支持体22,23が縮んで第
1及び第2旋回スクロール60,61を第1及び第2定
置スクロール4,5から軸方向にリリースすることにな
る。そして、第1及び第2旋回スクロール60,61を
第1及び第2定置スクロール4,5から引き離そうとす
る力が減少して弾性支持体22,23の弾性力の方が大
きくなると、第1及び第2旋回スクロール60,61を
第1及び第2定置スクロール4,5の方へ押し付ける復
元力が発生する。このように、第1及び第2旋回スクロ
ール60,61の背面間に弾性支持体22,23を設置
することで該第1及び第2旋回スクロール60,61の
旋回運動時の姿勢を更に安定させることが可能となる。
なお、第1及び第2定置スクロール4,5のリリース動
作については前述した通りであるので説明を省略する。
【0046】この実施例によれば、旋回スクロールを鏡
板の中央部で軸方向に2分割した構造の第1旋回スクロ
ール60と第2旋回スクロール61の背面間に弾性支持
体22,23を設置することで、両旋回スクロール6
0,61の旋回運動時の姿勢を更に安定させることがで
きると共に、両旋回スクロール60,61を両定置スク
ロール4,5からリリースすることによって両旋回スク
ロール60,61の鏡板の外周縁部の側面と定置スクロ
ール4,5の鏡板の外周縁部の側面の摺接面における異
常な荷重を回避することができる効果がある。
【0047】なお、旋回スクロール60,61を軸方向
に進退させて定置スクロール4,5からリリースする構
成とした場合には、前記定置スクロール4,5はフレー
ム2,3に固定して進退不能に取り付けても同様な効果
を得ることができる。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、旋回スクロールと係合
して該旋回スクロールの自転を阻止しつつ偏心円運動を
許容するオルダム継ぎ手を該旋回スクロールの平板の外
周面に形成した凹溝部内に収容したことにより該旋回ス
クロールの外形を小さくすることができる。
【0049】また、前記旋回スクロールの旋回ラップの
外側曲線の終端部を該旋回スクロールの平板の外周縁に
近接もしくは一致するように形成したことにより、小径
の旋回スクロールに対して旋回ラップの巻回数を多くす
ることができ、所望の圧縮特性を得ることができる。
【0050】更に、定置スクロールと旋回スクロールを
軸方向に相対的に進退(リリース)するようにしたこと
により、旋回スクロールのラップ先端と定置スクロール
のラップ先端に適正な間隙に保持して旋回スクロールの
旋回運動時の姿勢を安定させながら圧縮機を運転するこ
とができるので、圧縮機の性能が向上できる。更に、液
圧縮や圧縮室内圧力の異常上昇などの現象が生じた場合
には、定置スクロールや旋回スクロールがリリースする
ことによってスクロールの鏡板の外周縁部の側面におけ
る摺接面での異常な荷重を回避することができるので、
信頼性が向上する。
【0051】更に、駆動軸に前記旋回スクロールの偏心
円運動に対するバランスウェイトと該駆動軸に作用する
モーメントに対するバランスウェイトを取り付けたこと
により、旋回スクロールが偏心円運動することによって
発生する遠心力及びモーメントを打ち消すことができ、
高速回転時にも振動を抑制して静粛に運転することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるスクロール圧縮機の第1の実施例
を示す縦断側面図である。
【図2】図1に示した第1の実施例におけるオルダム継
ぎ手の斜視図である。
【図3】図1に示した第1の実施例における旋回スクロ
ールの横断平面図である。
【図4】図1に示した第1の実施例における第2定置ス
クロールの横断平面図である。
【図5】図1に示した第1の実施例における第1定置ス
クロールの横断平面図である。
【図6】本発明になるスクロール圧縮機の第2の実施例
を示す縦断側面図である。
【図7】図2に示した第2のの実施例におけるオルダム
継ぎ手の斜視図である。
【図8】本発明になる第3の実施例を示すスクロール圧
縮機の縦断側面図である。
【符号の説明】
1…密閉容器、2…第1フレーム、3…第2フレーム、
3b…シールリング、4…第1定置スクロール、4a…
定置ラップ、4d…シールリング、4f…連通孔、5…
第2定置スクロール、5a…定置ラップ、5g…連通
孔、6…旋回スクロール、6a…旋回ラップ、6e…凹
溝部、6f…鏡板、8…クランク軸、13…下バランス
ウェイト、14…上バランスウェイト、15…オルダム
継ぎ手、16,17…圧縮室、18,19…作動室、2
3,24…弾性支持体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉富 雄二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 町田 茂 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 東條 健司 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 関上 和夫 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設けた
    旋回スクロールと、該旋回スクロールの両側に設置され
    て前記旋回ラップと向き合うように偏心状態に組み合わ
    される定置ラップが設けられた定置スクロールと、前記
    旋回スクロールと定置スクロールを貫通して設けられ、
    前記旋回スクロールを定置スクロール内で偏心円運動さ
    せる駆動軸とを備え、前記旋回スクロールを定置スクロ
    ールに対して自転を阻止しつつ偏心円運動させて気体を
    圧縮するスクロール圧縮機において、 前記旋回スクロールは、外側曲線の終端部が平板の外周
    縁に近接もしくは一致するように形成した旋回ラップ
    と、平板の外周面に形成した凹溝部とを備え、 旋回スクロールの自転を阻止しつつ偏心円運動を許容す
    る手段は、前記凹溝部内に収容するように設置されて該
    旋回スクロールと係合するオルダム継ぎ手を備え、 前記旋回スクロールと定置スクロールは、前記駆動軸の
    軸方向に相対的に進退可能に支持されたことを特徴とす
    るスクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記駆動軸上で一方の
    定置スクロールの外側に前記旋回スクロールの偏心円運
    動に対するバランスウェイトを取り付け、他方の定置ス
    クロールの外側に該駆動軸に作用するモーメントに対す
    るバランスウェイトを取り付けたことを特徴とするスク
    ロール圧縮機。
  3. 【請求項3】平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設けた
    旋回スクロールと、該旋回スクロールの両側に設置され
    て前記旋回ラップと向き合うように偏心状態に組み合わ
    される定置ラップが設けられた定置スクロールと、前記
    旋回スクロールと定置スクロールを貫通して設けられ、
    前記旋回スクロールを定置スクロール内で偏心円運動さ
    せる駆動軸とを備え、前記旋回スクロールを定置スクロ
    ールに対して自転を阻止しつつ偏心円運動させて気体を
    圧縮するスクロール圧縮機において、 前記旋回スクロールの平板の外周面に凹溝部を形成し、
    該凹溝部内に該旋回スクロールと係合して該旋回スクロ
    ールの自転を阻止しつつ偏心円運動を許容するオルダム
    継ぎ手を収容して設置したことを特徴とするスクロール
    圧縮機。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記旋回スクロールの
    旋回ラップの外側曲線の終端部を該旋回スクロールの平
    板の外周縁に近接もしくは一致するように形成したこと
    を特徴とするスクロール圧縮機。
  5. 【請求項5】請求項3または4において、前記オルダム
    継ぎ手は、キー部の中央部で分割して連設されたことを
    特徴とするスクロール圧縮機。
  6. 【請求項6】平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設けた
    旋回スクロールと、該旋回スクロールの両側に設置され
    て前記旋回ラップと向き合うように偏心状態に組み合わ
    される定置ラップが設けられた定置スクロールと、前記
    旋回スクロールと定置スクロールを貫通して設けられ、
    前記旋回スクロールを定置スクロール内で偏心円運動さ
    せる駆動軸とを備え、前記旋回スクロールを定置スクロ
    ールに対して自転を阻止しつつ偏心円運動させて気体を
    圧縮するスクロール圧縮機において、 前記定置スクロールを前記駆動軸の軸方向に進退可能に
    支持したことを特徴とするスクロール圧縮機。
  7. 【請求項7】請求項6において、前記定置スクロールと
    該定置スクロールを進退可能に支持するフレームの間に
    は該定置スクロールを旋回スクロールの方向に与圧する
    作動室と、該作動室と前記旋回スクロールと定置スクロ
    ールのラップで形成される圧縮室とを連通する連通路を
    設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
  8. 【請求項8】平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設けた
    旋回スクロールと、該旋回スクロールの両側に設置され
    て前記旋回ラップと向き合うように偏心状態に組み合わ
    される定置ラップが設けられた定置スクロールと、前記
    旋回スクロールと定置スクロールを貫通して設けられ、
    前記旋回スクロールを定置スクロール内で偏心円運動さ
    せる駆動軸とを備え、前記旋回スクロールを定置スクロ
    ールに対して自転を阻止しつつ偏心円運動させて気体を
    圧縮するスクロール圧縮機において、 前記旋回スクロールは、前記平板の位置において前記駆
    動軸の軸方向に2分割され、該分割面を対向させて連設
    したことを特徴とするスクロール圧縮機。
  9. 【請求項9】請求項8において、分割された前記旋回ス
    クロールの分割面間に弾性体を介在させて軸方向に伸縮
    可能に連設したことを特徴とするスクロール圧縮機。
  10. 【請求項10】請求項8または9において、前記分割面
    の外周縁部に凹溝部を形成し、該凹溝部内に前記旋回ス
    クロールと係合して該旋回スクロールの自転を阻止しつ
    つ偏心円運動を許容するオルダム継ぎ手を収容して設置
    したことを特徴とするスクロール圧縮機。
  11. 【請求項11】平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設け
    た旋回スクロールと、該旋回スクロールの両側に設置さ
    れて前記旋回ラップと向き合うように偏心状態に組み合
    わされる定置ラップが設けられた定置スクロールと、前
    記旋回スクロールと定置スクロールを貫通して設けら
    れ、前記旋回スクロールを定置スクロール内で偏心円運
    動させる駆動軸とを備え、前記旋回スクロールを定置ス
    クロールに対して自転を阻止しつつ偏心円運動させて気
    体を圧縮するスクロール圧縮機において、 前記駆動軸上で一方の定置スクロールの外側に前記旋回
    スクロールの偏心円運動に対するバランスウェイトを取
    り付け、他方の定置スクロールの外側に該駆動軸に作用
    するモーメントに対するバランスウェイトを取り付けた
    ことを特徴とするスクロール圧縮機。
  12. 【請求項12】請求項11において、前記旋回スクロー
    ルの平板の外周面に凹溝部を形成し、該凹溝部内に該旋
    回スクロールと係合して該旋回スクロールの自転を阻止
    しつつ偏心円運動を許容するオルダム継ぎ手を収容して
    設置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
  13. 【請求項13】請求項11または12において、前記旋
    回スクロールの旋回ラップの外側曲線の終端部を該旋回
    スクロールの平板の外周縁に近接もしくは一致するよう
    に形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
  14. 【請求項14】1つの平板の両面に渦巻状のラップを設
    けた旋回スクロールと定置スクロールを互いにラップを
    向き合わせて偏心状態に組み合わせ、前記旋回スクロー
    ル及び定置スクロールを貫通して設けた駆動軸によって
    前記旋回スクロールを定置スクロールに対して自転を阻
    止しつつ偏心円運動させて気体を圧縮する冷凍空調用ス
    クロール圧縮機において、 該圧縮機の外形寸法を、所要定格動力が5馬力クラスに
    おいて直径160mm以下に構成したことを特徴とする
    スクロール圧縮機。
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