JPS6223589A - スクロ−ル形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は固定スクロールと旋回スクロールとからなるス
クロール形圧縮機に係り、特に起動時の負荷を低減する
ための起動負荷低減装置を備えたスクロール形圧縮機に
関する。

［発明の技術的背頽とその問題点１ 最近、冷凍サイクル等の圧縮機にスクロール形圧縮機を
採用する傾向が見受けられる。このスクロール形圧縮機
は、第６図に示すようにフレーム１上に固定スクロール
２のラップ３と旋回スクロール４のラップ５とをかみ合
わせて設け、その旋回スクロール４をクランク軸６で旋
回動させると共に、フレーム１と旋回スクロール４との
間にオルダム継手７を設けて、旋回スクロール４の自転
を規制しつつこれを固定スクロール２に対して一定の偏
心距離を保って公転させ、ラップ３．５間に導入した冷
媒等をそのラップ３．５のうずの中心に向けて移動させ
て圧縮し、固定スクロール２の吐出口８から吐出するよ
うにしたものである。

この固定スクロール２のラップ３と、旋回スクロール４
のラップ５の関係を第７〜９図により詳しく説明する。

各ラップ３．５はインボリュート曲線など同一のうず形
状に形成され、固定スクロール２の中心０２に対して旋
回スクロール４の中心０４が一定の偏心距離・εを保ち
、かつそのラップ３．５同士が１８０度回転した位置で
かみ合うように設けられる。旋回スクロール４は上述し
たクランク軸６の回転によって固定スクロール２の中心
ｏ２に対して偏心距離εを保って公転させられるように
なっおり、かつこのとき旋回スクロール４は上述のオル
ダム継手７によって固定スクロール２の中心０２を通っ
て直交する２軸、Ｘ軸・Ｙ軸に対してそれらの軸方向に
のみ移動するように規制されてその自転が防止されるよ
うになっている。

今、第７図の旋回スクロール４の位置を０度とすると、
第８図は旋回スクロール４が、図でみて半時計回りに９
０度旋回した位置を示し、第９図は２７０度旋回した位
置を示している。

固定スクロール２のラップ３は、そのラップ３の巻き終
り端３ａから半巻きの最外側ラップ部３ｂが固定スクロ
ール２の周壁９と一体に形成され、他方、巻き終り端３
ａから時計回りに１８０度の周壁９の内周面には吸込溝
１０が形成される。

この吸込１１０は旋回スクロール４のラップ５の巻き終
り端５ａから半巻きの最外側ラップ部５ｂが旋回動じて
描く最大軌跡径より大きな内径となるように形成され、
その最外側ラップ部５ｂの外周側にこれと吸込溝１０と
の間に常時空間部となる吸込室１１を形成する。この吸
込溝１０にはその固定スクロール２のラップ巻き終り端
３ａの近く及び旋回スクロール４のラップ巻き終り端５
ａの近くに夫々吸入口１２が設けられ、また旋回スクロ
ール４のラップ巻き終り端５ａ側の吸込溝１０の端部１
０ａは、その吸込溝１０と固定スクロール２のラップ３
間を閉塞するように形成される。

吸入口１２からの冷媒は吸込溝１０と旋回スクロール４
の最外側ラップ部５ｂ間の吸込室１１に導入され、そこ
から両ラップ３．５で形成される三日月状の圧縮空間１
３に導入されてそのランプ３．５のうずに沿って中心に
向かって圧縮される。

ところで、このような構成でなるスクロール形圧縮機で
は、これを停止した際に、第９図に点描するように、圧
縮途中の冷媒ガスが三日月状の圧縮空間１３に密封され
たままとなり、その停止中に吸込圧と吐出圧とが均一化
しても、圧縮過程中の三日月状の圧縮空間１３内は、吸
込圧よりも高い中間圧で冷媒ガスが密封されたままとな
っている。従って、圧縮機を再起動させるときには、そ
の圧縮中１？Ｗ１３内の冷媒ガスが負荷抵抗となってそ
の起動負荷を増大させるため、モータの起動トルクを大
きくしておく必要があった。

［発明の目的］ 本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、その
目的は、起動時の負荷を低減させることができるスクロ
ール形圧縮機を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は、上記目的を達成するために、それぞれに渦巻
状のラップを立設した固定スクロールと旋回スクロール
とを噛合わせて三日月状の圧縮空間を形成すると共に、
それらラップの巻き終り端側の最外側ラップ部の外周側
に吸込室を設け、上記旋回スクロールを旋回さびること
により、上記圧縮空間を渦巻きの中心に向けて収縮させ
ながら連続的に移動させて中心部の吐出口より被圧縮流
体を吐出させるようにしたスクロール形圧縮機において
、上記圧縮途中の三日月状の圧縮空間と上記吸込室とを
結／υでバイパス通路を設け、該バイパス通路に、これ
を吸込圧と吐出圧との差圧で開閉する差圧弁を設けたこ
とを要旨とするもので、圧縮機を停止して吐出圧と吸込
圧との差圧が低下したときに、バイパス通路に設けた差
圧弁を開放させて、三日月状の圧縮空間に密封された圧
縮途中の中間圧の冷媒ガスを吸込室に戻して再起動時の
負荷を低減させるものである。

［発明の実施例］ 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づき詳述す
る。

第５図に示すごとく、スクロール形圧縮機２１はケーシ
ング２２内のフレーム２３に支承されてその下部に電動
要素２４が設けられ、その上部に圧縮要素２５が設けら
れて構成される。圧縮要素２５は固定スクロール２６と
旋回スクロール２７とから主に構成され、それぞれに同
一形状に形成されたインボ、リュート等の渦巻状のラッ
プ２６ａ１２７ａが立設されている。それら固定スクー
ル２Ｇと旋回スクロール２７とは、互いにそのラップ２
６ａ、２７ａを内側にして旋回自在に噛み合わされ、そ
れら渦巻状のラップ２６ａ、２７ｃ部とによって三日月
状に閉塞された圧縮空間２８を形成している。ケーシン
グ２２の側壁部２２ａには、上記圧縮空間２８に冷媒ガ
ス（被圧縮流体）を供給するための供給管２つが接続さ
れると共に圧縮された流体は吐出管３０を介して吐出さ
れるようになされている。

固定スクロール２６は、その外側の周縁部２６ｂがフレ
ーム２３に固定されて設けられ、旋回スクロール２７は
、そのフレーム２３内に旋回自在に収納される共にラッ
プ２７ａの立設された鏡板部２７ｂの背面２７ｅにボス
部４０が形成され、このボス部４０がフレーム２３に軸
支されたクランク軸３１の偏心軸部３１８に：３！ｌ！
結されて設けられる。つまり、旋回スクロール２７はク
ランク軸３１に旋回駆動され、一定の偏心半径εで固定
スクロール２６の中心を公転するよう構成されており、
旋回スクロール２７を固定スクロール２６に対して一定
の方向に旋回させることにより、上記三日月状の圧縮空
間２８を固定スクロール２６と旋回スクロール２７との
ラップ２６ａ。

２７ａに沿ってその渦巻きの中心に向けて収縮させつつ
連続的に移動さぼるよう構成している。

第１図は上記固定スクロール２６と旋回スクロール２７
とが形成する圧ｗ６要素２５の詳細を示す側断面図であ
り、第２図は第１図のＩｒ−Ｉｒ線矢視断面図である。

第１図と第２図とに示すように、圧縮要素２５の主たる
構成は、第６図〜第９図とによって説明した従来のもの
と全く同様となっている。即ち、固定スクロール２６の
ラップ２６ａは、そのラップ２６ａの巻き終り端２６Ｇ
から半さきの最外側ラップ部２６ｄが固定スクロール２
６の周壁２６ｅと一体に形成され、他方巻き終り端２６
　Ｃから時計回りに１８０度の周壁２６Ｂの内周面には
吸込溝２６ｆが形成される。その吸込溝２６ｆは旋回ス
クロール２７のラップ２７ａの巻き終り端２７Ｃから半
巻きの最外側ラップ部２７ｄが旋回動して描く最大軌跡
径より大きな内径となるように形成され、その最外側ラ
ップ部２７ｄの外周側にこれと吸込溝２６［との間に常
時空間部となる吸込室３２を形成する。この吸込溝２６
［にはその固定スクロール２６のラップ巻き終り２６ｃ
の近く及び旋回スクロール２７のラップ巻き柊り端２７
　Ｃの近くに夫々吸入口２６ｇが設けられ、また旋回ス
クロール２７のラップ巻き終り端２７ｃ側の吸込溝２６
［の端部２６ｈは、その吸込溝２６　ｆと固定スクロー
ル２６のラップ２６ａ間を閉塞するように形成される。

３３は旋回スクロール２７とフレーム２３との間に設け
られて旋回スクロール２７の自転を防止するオルダム継
手である。　また、吸入口２６ＣＩからの冷媒は、吸込
Ｒ２６ｆと旋回スクロール２７の最外側ラップ部２７ｄ
間の吸込室３２に導入され、そこから両ラップ部２６ａ
、２７ａで形成される三日月状の圧縮空間２８に導入さ
れてそのラップ２６ａ、２７ａに沿って渦巻きの中心に
向かって圧縮され、固定スクロール２６に形成された吐
出口３４から、その上方を覆って設けられたカバ一部材
３５によって区画形成された吐出室３６内に吐出される
ようになっている。

ところで、本発明が特長とするところは、第１図に示す
ように、その圧縮要素２５部に［Ｉｉｉ機２１の起動時
の負荷を低減させるための起動負荷低減装置３７を設け
たことにある。この起動負荷低減装置３７は、圧縮過程
中にある圧縮要素２５の三日月状の圧縮空間２８とその
吸込室３２とを結ぶバイパス通路３８、及びそのバイパ
ス通路３８を圧縮要素２５の吸込圧と吐出圧との差圧に
応じて開閉さ仕る差圧弁３つとから構成される。

バイパス通路３８は、固定スクロール２Ｇの鏡板部２６
１に穿設されて形成され、一端３８ａが圧縮途中の三日
月状の圧縮空間２８に臨んで開口され、他Ｏａｔ　３８
１）が最外側ラップ部２７ｄの外周側の吸込室３２に臨
んで間口される。

また、吸込室３２側のバイパス通路・３８Ｃは固定スク
ロール２６の鏡板部２６１を貫通してその上側の吐出室
３６に連通ずるように穿設されると共に、吐出室３６側
は拡径されて形成される。そして、三日月状の圧縮空間
２８からのバイパス通路３８ｄは、上記吸込室３２側の
バイパス通路３８ｃの拡径部３８ｅに対してその径方向
から接続され、かつその拡径部３８ｃにはその吐出室３
６側から上記逆止弁３９が嵌装されて、三日月状の圧縮
空間２８からのバイパス通路３８ｄが逆止弁３９によっ
て開閉されるように構成される。

逆止弁３９は吐出室３６側の吐出圧と吸込室３２側の吸
込圧との差圧が略同圧等の所定値以下となったときにバ
イパス通路３８を開放させるよう構成されるもので、例
えば図示していないが拡径部３８ｃに嵌合されて上下に
摺動自在な弁体と、この弁体を上方に付勢するスプリン
グとで、上記差圧が所定値以上のときにバイパス通路３
８を閉塞し、所定値以下でバイパス通路３８を開放する
ように構成する。

一方、６２回スクロール２７の重心がそのボス部４０の
中心に一致していないと、旋回スクロール２７はぞの自
転が規制されて旋回運動させられるため、その重心と旋
回中心（即ちクランク＠３１の回転中心）との距離が旋
回角度に応じて変化してしまい、これにより旋回運動に
よって生じる遠心力が変動してバランスを取ることが困
難になる。

このため、本実施例では、第１図及び第３図とに示ずよ
うに、旋回スクロール２７の鏡板部２７ｂの背面２アｅ
にテーパ状の切欠部４１を設けて、旋回スクロール２７
の重心をボス部４０の中心に一致させている。

即ち、第４図に示すように、旋回スクロール２７の中心
（つまり、鏡板部２７ｂどボス部４０の中心）を０２−
７とし、渦巻状のラップ２７ａの重心をＧ　２７Ｌとす
ると、ラップ２７ａの重心Ｇ　２’７Ｑ、は旋回スクロ
ール２７の中心０２Ｔに対してラップ２７ａの最外側の
巻き終り端側にずれている。そこで、鏡板部２７ｂとボ
ス部４０とラップ部２７ａとからなる旋回スクロール２
７の重心Ｇ２，１ｔその中心０２７に一致させるために
、鏡板部２７ｂの背面２８ｅの外周部に、上記テーパ状
の切欠部４１を形成する。このとき、その切欠部４１は
鏡板部２７ｂの半径Ｒ／２よりも大きな半径ｒで、かつ
その中心０４１が旋回スクロール２７の中心０２Ｔを基
準にしてラップ部２７ａの重心Ｇ　２’Ｔｆｌｋの位置
に対して反対側にずらされた円弧状に、切削または鋳物
状態で肉薄に形成する。

他方、鋳物材料、アルミ材料等の金腐材料で成形される
固定スクロール２６及び旋回スクロール２７には、その
表面にプラスデック等の表面コーティングが施される場
合がある。ところが、圧縮仕事を行なわせると、圧縮要
素２５部はその渦巻の中心部側（吐出口３４側）が外周
部ｆｆ１ｌ　（吸込室３２側）よりも高温となって、被
コーテイング材（固定スクロール２６または旋回スクロ
ール２７）とプラスチック材との寸法増加は中心部側は
ど大きくなり、特に高さ寸法の増加分による圧縮要素２
５の性能への彩管が無視できなくなる。

そこで、本実施例では、第３図に示すように、ラップ部
２７ａの表面に施すプラスチックコーティング層４２の
厚さを、その渦巻きの外周部側と中心部側とで変化させ
、最外側ラップ部２７ｄ側を厚クシてその中心に向かう
ほど薄く形成して、圧縮運転中におけるラップ部２７ａ
の厚さと高さとが、その外周部側から中心部側に至るま
で規定の一定寸法となるようにした。即ち、図示するよ
うに、例えば旋回スクロール２７の最外側ラップ部２７
ｄの肉厚を８１、高さ寸法をｂ＋、そのコーティング層
４２の肉厚側の厚みをｔｉｔ　、高さ側の厚みをｔｈｌ
、そして中心側ラップ部２７ｆの肉厚をａ２、高さ寸法
をｂ２、そのコーティング層４２の肉厚側の厚みをｔＷ
２、高さ側の厚みをｔｈｌとし、更に被コーテイング材
の熱膨張係数をＣ、コーテイング材の熱膨張率をＤ１圧
縮運転中の外周部側の温度をＴ１、中心部側の温度をＴ
２とすれば、コーティング層の、■高さ側の厚みの差（
ｔｈｒ　−ｔｈｚ　）と■肉厚側の厚みの差（ｔＷｌ　
−ｔＶｌｚ　）とが次式によって与えられる。

■　　ｔｈ！−ｔｈ２＝　　（ａ　　２　　・Ｃ・（Ｔ
２　−２０＞　　＋ｔｈ２　・　Ｄ　　・　（Ｔ２−２
０））−（ａ　　ｔ　　・Ｏ・（Ｔｔ　−２０＞　＋ｔ
ｈｘ　　・Ｄ・（Ｔｔ　−２０）　）■　　ｔＷｌ−ｔ
Ｔｏ　　＝　　（ｂ　　２　　・Ｃ・　（Ｔ２−２０＞
＋ｔｗ２　　・Ｄ　・　（Ｔｚ−２０＞）−（ｂ　　１
　・Ｃ・（Ｔｔ　−２０）　＋ｔＷｔ　　−Ｄ・（下１
−２０）　）また逆に、コーティング層４２の厚さを均
一となす場合には、被コーテイング材の肉厚ａｔ。

ａ２と高さ寸法ｂ＋、ｂ２とをそれぞれ変化させるよう
にしても良い。この場合、■高さ寸法の差ｂ１−ｂ２と
■肉厚の差ｂ＋−ｂ２とは次式が成立する値として与え
られる。

■　ｂｌ−ｂｚ−（ｂ２Ｔ２−ｂｔ　Ｔ１）　・ｃ十ｔ
ｈ１　　・Ｄ・（Ｔ２−Ｔｓ　） ■　ａｓ−ａ２＝（ａ２Ｔ２−ａｔ　Ｔｔ　＞−ｃ＋ｊ
Ｗ　１　　・　Ｄ　・　　く　Ｔ　２　−　丁　！　　
）次に、本発明の作用について説明する。

圧縮機２１が停止されると圧縮要素２５の三日月状の圧
縮空間２８には圧縮途中で中間圧となっている冷媒ガス
が密封された状態となる。しかしながら、圧縮機２１が
停止されると吐出ｖ３６内の吐出圧は低下しＪＲ；めて
やがて吸込室３２内の吸込圧と略同等圧にまで低下し、
その差圧が起動負荷低減装置３７の逆止弁３９を開放さ
才る所定圧以下となる。すると逆止弁３９が開放されて
、バイパス通路３８によって上記三日月状の圧縮空間２
８と吸込室３２とが連通される。このため圧縮途中の中
間圧で圧縮空間２８内に密封されていた冷媒ガスがその
バイパス通路３８を通じて吸込室３２内に戻され、その
三日月状の圧縮空間２８内の圧力は吸込室３２内の圧力
と均一化される。従って、これにより圧縮機２１はその
再起動時の負荷が低減されるようになり、圧縮要素２５
を駆動するための電動要素２４の起動トルクを抑えるこ
とができるようになる。

また、圧縮改２１を再起動させたときには、ラップ部２
６ａ、２７ａに沿ってその渦巻きの中心に向かって連続
的に収縮しながら移動する三日月状の圧縮空間２８によ
って冷媒ガスは圧縮され、その中心の吐出口３４より吐
出室３６内に吐出され、る。このとぎ、バイパス通路３
８は連通されたままの状態となっているが、そのバイパ
ス通路３８を通じて三日月状の圧縮空間２８から吸込室
３２にリークする冷媒ガス量は微量なものとなっている
。従って、吐出室３６内の圧力は吐出口３４から流入し
てくる圧縮された冷媒ガスによってしだいに上昇してい
き、その吐出室３６内の吐出圧力と吸込室３２内の吸込
圧との差圧が差圧弁３つを閉成させる所定圧以上となっ
て、差圧弁３９が閉じられ、バイパス通路３８は閉塞さ
れる。

一方、本実施例では旋回スクロール２７の背面２７ｅに
切欠部４１を形成して、その旋回スクロール２７の重心
Ｇ２７をそのボス部４０の中心０２Ｔ（旋回スクロール
２７の中心）に一致させている。

このため旋回運動によって生じる旋回スクロール２７の
遠心力はその旋回角度に関わらず、一定値となっており
、圧縮機２１の回転バランスを取ることが容易となって
、その運転振動の低減と騒音の低減とが計れるようにな
る。

また本実施例では、旋回スクロール２７のラップ部２７
ａの表面に施すプラスチック等のコーティング層４２の
厚みを、その最外側ラップ部２７ｄと中心部側ラップ部
２７ｆとで変化させており、圧縮要素２５の運転中〈圧
縮仕事中）において高温側となる中心部側ラップ部２７
ｆの厚みを薄＜シて、低温側となる最外側ラップ部２７
ｄの厚みを厚くしている。叩ら、圧縮仕事をすることに
よって生じる低圧部ｆｆ１１と高圧部側との温度差と、
その温度差による熱膨張層の差とを考慮してうえで、最
外側ラップ部２７ｄから中心部側ラップ部２７ｆに至る
ラップ部２７ａの高さと肉厚との各部寸法が、圧縮仕事
中において規定寸法値となるように設定している。

したがって、ラップ部２７ａの各部側面２７ｇ及び端面
２７ｉにおける旋回スクロール２７と固定スクロール２
６との接触状態（つまり、噛合されて摺動する部分のク
リアランス状態）が、最外側ラップ部２７ｄから中心部
側ラップ部２７ｆに至るまで均一となって、旋回スクロ
ール２７の旋回運動が安定され、かつリーク量を可及的
に抑えられるようになって、その圧縮要素２５部の性能
が安定化する。

［発明の効果］ 以上用するに、本発明によれば、次のごとき優れた効果
を発揮する。

（１）　　圧縮機の停止時に圧縮途中の冷媒ガスを密封
してしまう三日月状の圧縮空間と吸込室とを結んでバイ
パス通路を設け、そのバイパス通路に、吐出圧と吸込圧
との差圧に応じてこれが所定値以下となったときにその
バイパス通路を開放させる差圧弁を設けたので、圧縮機
を停止してその吐出圧が低下したときに、三日月状の圧
縮空間に密封された中間圧の被圧縮流体を吸込室に戻す
ことができる。

（２）　　このため圧縮機の再起動時における起動負荷
を低減させることができ、電′！ｊＪ要素の起動トルク
を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスクロール形圧縮機の好適一実施
例を示す圧縮要素の側断面図、第２図は第１図のＩＩ−
Ｉ線矢視断面図、第３図は旋回スクロールの側断面図、
第４図は旋回スクロールの背面に形成する切欠部の形状
を説明する図、第５図はスクロール形圧縮機の全体を示
す概略斜視図、第６図は従来のスクロール形圧縮機の圧
縮要素の側断面図、第７図〜第９図は第６図のＶＩ−■
線矢視断面を示して圧縮要素の作用を説明する図である
。 図中、２１はスクロール形圧縮機、２６は固定スクロー
ル、２７は旋回スクロール、２６ａ。 ２７ａはラップ部、２６ｃ、２７ｃはラップの巻き終り
端、２７ｄは最外側ラップ部、３２は吸込室、３４は吐
出口、３８はバイパス通路、３つは差圧弁である。 代理人弁理士　則　　近　　憲　　缶 周　　　　　　　渇　　　　山　　　　幸　　　　夫第
３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれに渦巻状のラップを立設した固定スクロールと
   旋回スクロールとを噛合わせて三日月状の圧縮空間を形
   成すると共に、それらラップの巻き終り端側の最外側ラ
   ップ部の外周側に吸込室を設け、上記旋回スクロールを
   旋回させることにより、上記圧縮空間を渦巻きの中心に
   向けて収縮させながら連続的に移動させて中心部の吐出
   口より被圧縮流体を吐出させるようにしたスクロール形
   圧縮機において、上記圧縮途中の三日月状の圧縮空間と
   上記吸込室とを結んでバイパス通路を設け、該バイパス
   通路に、これを吸込圧と吐出圧との差圧で開閉する差圧
   弁を設けたことを特徴とするスクロール形圧縮機。