JP2015028310A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成により旋回スクロールの位置を安定して自動調整し、スクロール先端と対向面の接触を回避しながら、圧縮室のシール性を確実に維持する。【解決手段】支持フレーム３が支持する固定スクロール１と浮動スクロール２により圧縮室８が形成され、浮動スクロールの公転により圧縮室が容積を減少させながら移動してガスの圧縮を行う。浮動スクロールの可動基板６の周縁部に支持フレームの台座部１５に向かって突出する突起壁２５が設けられ、可動基板と台座部の間の間隙を突起壁が包囲して圧力室２３が形成され、圧縮されたガスの一部を導入する圧力導入路２０が設けられる。固定スクロールと台座部の間の間隔は、浮動スクロールが垂直方向に可動なように設定され、突起壁の先端面と台座部の間に形成される間隙を通して圧力室が突起壁の外側の領域と連通する。突起壁の先端面には周方向に延在するラビリンス溝２６が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、高いガス圧力への圧縮に適したスクロール圧縮機、特に、固定スクロールと旋回スクロールの間のシール面の耐久性を向上させるための改良に関する。

スクロール圧縮機は、固定スクロールに設けた渦巻羽根と、旋回スクロールに設けた渦巻羽根を互いに噛み合わせて構成される。固定スクロールと旋回スクロールは、旋回スクロールが可動な状態になるように支持フレームにより保持される。旋回スクロールの公転により、両スクロールの渦巻羽根間に形成された圧縮室が容積を減少しながら移動することにより、ガスが圧縮される。

ところで、例えば、冷凍サイクルの冷媒として用いる二酸化炭素を圧縮するための圧縮機では、二酸化炭素の吐出圧力が非常に高くなる。従って、スクロール圧縮機においては、旋回スクロールに対して、圧縮室内の圧力に基づく非常に大きなスラスト荷重が作用することとなる。そのため、旋回スクロールの基板が、支持フレームに向かって強く付勢される状態になる。

このような高圧への圧縮によるスラスト荷重を緩衝するための技術が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１の図１に記載されたスクロール圧縮機では、旋回スクロールの背面側と、ハウジングの固定壁面との間に背圧室が形成される。旋回スクロール部材の背面側の外周には、円環状のシール収容溝が設けられ、チップシールが嵌入されている。チップシールは、固定壁面に対して摺動可能でかつ弾発的に当接する（特許文献１の段落００４２）。従って、旋回スクロール部材の背面と固定壁面の間は、チップシールによるシール作用により、概ね密閉された空間が形成される。但し、チップシールの周方向の一部を離間させることでシール機能低下部が構成される。この空間には、圧縮室の高圧が、導入通路を通して導入されて背圧室として機能する。また、この背圧室は、シール機能低下部を通して低圧領域と接続される。

スクロール圧縮機の運転開始により圧縮室内の圧力が上昇すると、圧縮室内の高圧により、旋回スクロール部材には固定スクロール部材から離間させる向きの付勢力が作用する。一方、圧縮室内の高圧ガスが背圧室に導入されるので、背圧室内の圧力により、旋回スクロール部材には固定スクロール部材へ向かう付勢力が作用する。このとき、シール機能低下部を通して低圧領域へガスが導出されることにより、背圧室内の圧力を調整する作用が働く。

これらの作用により、圧縮室内の圧力に基づく力と背圧室内の圧力に基づく力のバランスに応じて、固定壁に対する旋回スクロール部材の相対位置が自動的に設定される。これにより、圧縮室内の圧力に起因して旋回スクロール部材に作用するスラスト荷重が緩衝されて、固定壁との間の摺動抵抗を低下させることができる。

チップシールに設けられたシール機能低下部は、特許文献２に開示されたスクロール圧縮機における、背圧室内の圧力を調整する機能を改良するための要素である。すなわち、特許文献２においては、旋回スクロール部材と固定壁との間の隙間全体を、背圧室から低圧領域へのガスの導出通路とする構成が採られている。この場合、背圧室の圧力を精度良く調整するためには、旋回スクロール部材と固定壁の各対向面を高精度で加工することを要し、製造コストの上昇を招く。この構成に代えて、シール機能低下部を設けてガスの導出通路とすることにより、高精度の加工を要することなく、低コストで背圧室の調圧を好適に行うことが可能となる。

特開2004-204680号公報 特開2000-249086号公報

特許文献１に開示された構成では、上述のとおり、背圧室の周囲の旋回スクロール部材と固定壁の間の隙間は、チップシールによって遮断される。そのために、チップシールは、固定壁の端面に対して摺動可能でかつ弾発的に当接する。従って、スクロール圧縮機の運転に伴いチップシールには摩耗が発生し、これが圧縮機の耐久性に大きな影響を与える。

また、特許文献２に開示された構成のように、旋回スクロール部材と固定壁との間の隙間全体を、背圧室から低圧領域へのガスの導出通路とした場合、背圧室を適切に機能させるためには、上述のとおり高い加工精度を要するだけでなく、背圧室内の圧力を調整する効果が十分には得られない問題がある。すなわち、背圧室の周囲の単純な隙間をガスの導出通路とした場合、背圧室の圧力は、隙間が相当に小さくなっても背圧室の圧力は十分には上昇せず、旋回スクロール部材の位置が調整される効果は、十分には得られない。

従って、本発明は、簡素な構成により旋回スクロールの位置が安定して適切に自動調整されて、スクロール先端と対向面の接触を回避しながら、圧縮室のシール性が確実に維持されるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のスクロール圧縮機は、固定基板の下面に第１渦巻羽根を設けた構成を有する固定スクロールと、可動基板の上面に第２渦巻羽根を設けた構成を有する浮動スクロールと、台座部に前記浮動スクロールを公転させるための偏心駆動要素が配置された構成を有し、前記台座部と前記固定スクロールの間に前記浮動スクロールを公転可能な状態に介在させて、前記固定基板と結合された支持フレームとを備える。前記第１及び第２渦巻羽根が互いに噛み合わされて圧縮室を形成し、前記浮動スクロールの公転により前記圧縮室が容積を減少しながら移動してガスの圧縮が行われる。

上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、前記可動基板の周縁部に前記台座部に向かって突出する突起壁が設けられ、前記可動基板と前記台座部の間の間隙を前記突起壁が包囲することにより圧力室が形成され、前記圧縮室において圧縮された前記ガスの一部を前記圧力室に導入する圧力導入路が設けられ、前記固定スクロールと前記台座部の間隔は、前記浮動スクロールが垂直方向において所定範囲で可動なように設定されて、前記突起壁の先端面と前記台座部の間に形成される間隙を通して前記圧力室が前記突起壁の外側の低圧領域と連通可能であり、前記突起壁の先端面には周方向に延在するラビリンス溝が設けられてラビリンスシールが形成されていることを特徴とする。

上記構成のスクロール圧縮機によれば、圧力室の作用によって、固定スクロールと台座部に対して浮動スクロールの位置が自動的に調整される。この作用は、ラビリンスシールにより、実用的に十分な安定性を持ったものとなる。ラビリンスシールのオリフィス効果により十分な背圧を得ることができ、突起壁の先端面と台座部の上面の間に形成される間隙が減少するとき、圧力室内の圧力が急激に増大するからである。これにより、スクロール先端と対向面の接触を回避しながら、圧縮室のシール性が確実に維持され、チップシールが不要であるため、チップシールの摩耗による影響を解消して装置の耐久性を向上させることができる。

実施の形態１におけるスクロール圧縮機を示す断面図 同スクロール圧縮機の図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図 同スクロール圧縮機を構成する支持フレーム３の断面図 同支持フレーム３の平面図 同スクロール圧縮機を構成する浮動スクロール２の断面図 同浮動スクロール２の下面図 同スクロール圧縮機を構成する偏心シャフト２８を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図 同スクロール圧縮機の図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図 同スクロール圧縮機の図１における主軸ベアリングホルダ４２側から見た下面図 同スクロール圧縮機の図１に示した圧力室２３及びラビリンスシール２７の周辺の構造を拡大して示す断面図 実施の形態２におけるスクロール圧縮機を示す断面図 同スクロール圧縮機の図１２におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図

本発明のスクロール圧縮機は上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

すなわち、前記第１渦巻羽根の先端面と前記可動基板の上面、及び前記第２渦巻羽根の先端面と前記固定基板の下面とは、他の要素を介在させることなく直接対面している構成とする。これにより、チップシールが不要で、耐摩耗性の向上、簡素な構造による製造コストの低減等に有利となる。

また、前記偏心駆動要素として前記台座部に回転自在に装着されて前記可動基板の下面と対向する偏心シャフトを備え、前記偏心シャフトの上端面部には、前記偏心シャフトの回転軸に対して偏心した位置に中心軸を有する円形の偏心凹部が設けられ、前記可動基板の下面には前記台座部に向かって延びた係合軸が設けられて、前記偏心シャフトの偏心凹部に前記係合軸が装着され、前記偏心シャフトの回転により、前記偏心凹部と前記係合軸の係合を介して前記浮動スクロールが公転駆動される構成とする。この構成によれば、可動基板の下面は係合軸が小さな領域を占有するだけであり、可動基板の下面に、圧力室を設けるための領域として十分に大きな面積を確保することができる。圧力室の面積が大きいことにより、高い圧力を安定して維持可能であり、圧縮室と圧力室の圧力のバランスの変化は安定し、浮動スクロールの位置調整は安定して動作する。

また、前記係合軸は一対設けられ、前記公転の中心軸を中心として互いに反対側に配置されている構成とすることができる。これにより、簡素な構成で浮動スクロールの自転防止作用が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１におけるスクロール圧縮機を示す断面図である。図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図を、図２に示す。このスクロール圧縮機は、例えばアルミニウム合金からなる固定スクロール１と浮動スクロール２が組み合わされ、支持フレーム３によって保持された構造を有する。

固定スクロール１は、固定基板４の下面に第１渦巻羽根５を設けて構成され、浮動スクロール２は、可動基板６の上面に第２渦巻羽根７を設けて構成されている。第１、第２渦巻羽根５、７は、図２に示す平面形状を有する。第１渦巻羽根５の外周端は、第１渦巻羽根５を包囲する円筒状外周壁５ａと接続されており、渦巻き状の閉鎖空間が形成されている。この渦巻き状の閉鎖空間内に第２渦巻羽根７が噛み合わされるように、浮動スクロール２と固定スクロール１の相互配置が設定されている。第１渦巻羽根５と第２渦巻羽根７の噛み合わせにより、渦巻き状の閉鎖空間内に圧縮室８が形成される。圧縮室８は、浮動スクロール２が公転することにより、容積を減少させながら移動して、圧縮室８内のガスが圧縮される。

固定スクロール１の中心部の圧縮室８には、固定基板４中を垂直上方に延びる吐出路垂直部９が開口している。吐出路垂直部９は、固定基板４中を水平方向に延びる吐出路水平部１０と連通している。図２に示すように、吐出路水平部１０は固定基板４の周縁部に開口して吐出ポート１１が設けられている。吐出ポート１１からは、圧縮室８で圧縮されたガスが外部に供給される。

図２にのみ示されるが、第１渦巻羽根５と円筒状外周壁５ａが形成している渦巻き状の閉鎖空間の外周端部に、固定基板４中を垂直上方に延びる吸入路垂直部１２が開口している。吸入路垂直部１２は、固定基板４中を水平方向に延びる吸入路水平部１３と連通している。吸入路水平部１３は固定基板４の周縁部に開口し、吸入ポート１４が設けられている。吸入ポート１４には、圧縮対象のガス、例えば空気が供給される。

支持フレーム３は、台座部１５と、その上部に延在する上部円筒部１６と、下部に延在する下部円筒部１７を有する。浮動スクロール２は台座部１５上に公転可能な状態に保持され、上部円筒部１６の上端部が固定基板４と結合している。支持フレーム３の断面形状を図３に、平面形状を図４に示す。上部円筒部１６の内側は嵌合内周面１８を形成し、固定スクロール１の固定基板４から下方に突出する円筒状外周壁５ａが嵌合している。台座部１５には、一対の駆動孔１９が設けられている。駆動孔１９には、浮動スクロール２を公転運動させる要素が配置され（後述）、各要素に対応した種々の直径の円孔部が含まれる。一対の駆動孔１９の配置は、浮動スクロール２の公転の中心軸を中心として互いに反対側に設定されている。下部円筒部１７内には、駆動孔１９に配置された要素に対して駆動力を伝達するための機構が配置される（後述）。

台座部１５の中心部には、垂直下方に延びる圧力導入路垂直部２０が開口している。圧力導入路垂直部２０は、台座部１５中を水平方向に延びる圧力導入路水平部２１と連通している。圧力導入路水平部２１は台座部１５の周縁部に開口し、圧力導入ポート２２が設けられている。図示は省略するが、圧力導入ポート２２には、固定スクロール１の吐出ポート１１と接続され、圧縮室８で圧縮されたガスの一部が導入される。

図１に示すように、可動基板６の下面と台座部１５の上面との間には間隙が設けられて、圧力室２３を形成している。浮動スクロール２の断面形状を図５に、下面形状を図６に示す。可動基板６の下面には、台座部１５に向かって延びる一対の係合軸２４が設けられている。可動基板６の下面の周縁部には突起壁２５が設けられて、圧力室２３を包囲し台座部１５に向かって突出している。突起壁２５の先端面（下端面）には、周方向に延在するラビリンス溝２６が設けられてラビリンスシール２７が形成されている。このラビリンスシール２７を設けた点が本実施の形態の特徴であり、その詳細については後述する。

図１に示すように、台座部１５の駆動孔１９には、偏心シャフト２８が装着されている。偏心シャフト２８の正面図を図７（ａ）に、平面図を図７（ｂ）に示す。偏心シャフト２８は、回転軸２９と、上端大径部３０からなる。上端大径部３０には、回転軸２９に対して偏心した位置に中心軸を有する略円形の偏心凹部３１が設けられている。図１に示すように、浮動スクロール２の係合軸２４が、偏心凹部３１内に装着されている。

図３、図４に示すように、駆動孔１９は、最上部の最大径領域である軸受け装着部３２、その下部の大径部収容部３３、リープシール装着部３４、及びシャフト挿入孔３５からなる。図１には、駆動孔１９内に各要素が装着された状態の断面図が示されるが、その平面形状を、図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図として図８に示す。

図１、図３、図４、及び図８から判るように、軸受け装着部３２には、大径部ベアリング３６を介して偏心シャフト２８の上端大径部３０が嵌合している。これにより、偏心シャフト２８は回転自在に支持される。上端大径部３０における大径部ベアリング３６よりも下方に突出した部分は、大径部収容部３３内に収容されている。リープシール装着部３４内には、リープシール３７を介して偏心シャフト２８の回転軸２９が嵌合している。これにより、駆動孔１９は台座部１５の下方に対して封止される。偏心シャフト２８の偏心凹部３１内には、ブッシュ３８を介して旋回ベアリング３９が装着され、旋回ベアリング３９内に可動基板６の係合軸２４が嵌合している。これにより、係合軸２４を嵌合させた状態で偏心シャフト２８は回動自在となる。なお、偏心凹部３１の内周面とブッシュ３８の外周面の間には、若干の隙間３１ａが形成されている。

支持フレーム３の下部円筒部１７の下端には、下部フレーム４０が取り付けられ、軸受け４１を介して回転軸２９の下端を支持している。下部フレーム４０の下部には主軸ベアリングホルダ４２が取り付けられて、駆動シャフト４３を回転自在に保持し、その上端部を下部円筒部１７内で垂直方向に延在させている。駆動シャフト４３の下端部は主軸ベアリングホルダ４２の下方に延在し、図示しないモータにより回転駆動される。一対の回転軸２９には、各々ギア４４が取り付けられており、駆動シャフト４３に取り付けられたギア（図１には不図示）と噛み合わされている。

図９に、回転軸２９、及び駆動シャフト４３とギアの関係を、図１における主軸ベアリングホルダ４２側から見た下面図で示す。駆動シャフト４３に取り付けられたギア４５は、一対の回転軸２９に取り付けられた各々のギア４４に対して噛み合わされている。これにより、駆動シャフト４３の回転は、一対の回転軸２９に同時に伝達され、一対の偏心シャフト２８は同一の向きに同時に回転駆動される。

以上の構成を有するスクロール圧縮機の動作は、次のとおりである。すなわち、モータの回転が駆動シャフト４３を介して伝達され、偏心シャフト２８が同一方向に回転駆動される。これにより、係合軸２４は旋回ベアリング３９との係合を介して、偏心凹部３１内で回転軸２９の軸心を中心として公転する。一対の係合軸２４が同様に公転することにより、浮動スクロール２が公転駆動される。その際、係合軸２４が一対であることにより、浮動スクロール２の自転は阻止される。従って、この構成では、自転防止機構が不要となっている。浮動スクロール２の公転運動により、周知のスクロール圧縮機の作用に基づいて、圧縮室８でのガスの圧縮が行われる。

圧縮された高圧ガスは、吐出ポート１１から外部へ供給されるとともに、その一部は、圧力導入ポート２２を介して圧力室２３に供給されて、圧力室２３内の圧力が上昇する。圧力室２３内の圧力によって、浮動スクロール２には、固定スクロール１へ向ける付勢力が作用する。また、浮動スクロール２には、圧縮室８内の圧力に基づく力が、固定スクロール１から離間する方向に作用する。従って、双方の力のバランスに応じて、台座部１５に対する浮動スクロール２の相対位置が決定される。

以上のような動作を適切に行わせるための、圧力室２３及びラビリンスシール２７の周辺の構造、およびその作用に関して、図１及び図１０を参照して説明する。図１０は、図１に示した圧力室２３及びラビリンスシール２７の周辺の構造を拡大して示す断面図である。固定スクロール１と支持フレーム３の間に形成された浮動スクロール２を保持する空間は、水平方向においては、浮動スクロール２の旋回（公転）を可能とするための余裕を有する。つまり、図１に示すように、上部円筒部１６の内周面と可動基板６の外周面の間に、旋回範囲に対応する寸法の横方向間隙４６が存在するように設定されている。

また、垂直方向においても、浮動スクロール２の所定範囲の変位を可能とする余裕が設けられている。つまり、図１０に示すように、固定スクロール１と台座部１５の間に縦方向間隙４７が存在するように設定されている。これにより、突起壁２５の先端面と台座部１５の上面の間に、圧力室２３を突起壁２５の外側の低圧領域と連通させる間隙が形成可能となる。その結果、圧力室２３及びラビリンスシール２７が、浮動スクロール２の垂直方向位置を適切に調整するために有効に機能する。

圧縮室８から台座部１５の圧力導入ポート２２を介して導入された高圧の圧縮ガスは、図３、図８等から判るように、圧力導入路垂直部２０を経て台座部１５の上面に供給され、圧力室２３内に充填される。ガス圧が可動基板６の下面に作用することにより、浮動スクロール２が上向きの力を受けると、突起壁２５の先端面と台座部１５の上面の間に間隙（以下、「突起壁先端間隙」と称する）が形成される。その結果、圧力室２３はラビリンスシール２７を通して外側の低圧領域と連通しガスが排出される。従って、ラビリンスシール２７と台座部１５の上面の間隔に応じて、圧力室２３内のガス圧力が調整される。

一方、浮動スクロール２には、圧縮室８内の高圧により固定スクロール１から離間する方向（下向き）の付勢力が作用する。この付勢力は、突起壁先端間隙が減少する向きに浮動スクロール２を変位させる。結局、圧縮室８内の圧力に基づく力と圧力室２３内の圧力に基づく力のバランスに応じて、台座部１５及び固定スクロール１に対する浮動スクロール２の相対位置が自動的に調整される。

このような、浮動スクロール２の位置の自動調整により、スクロール先端間隙、すなわち、第１及び第２渦巻羽根５、７の先端と、可動基板６の上面及び固定基板４の下面との間の間隙が、最適な状態に設定される。間隙が適切に設定されることにより、チップシールを用いることなく、圧縮室８の十分なシール性を確保し、しかも、第１及び第２渦巻羽根５、７の先端の可動基板６及び固定基板４に対する摺動の影響を緩衝させる効果が得られる。併せて、浮動スクロール２に対する圧縮室８内の高圧によるスラスト荷重に抗して、シール部材を用いることなく、可動基板６と台座部１５の間の摺動の影響を緩衝させる効果が得られる。これは、オイルフリーの構成として好適であり、また静音効果が高い。

上述のような、圧力室２３によって浮動スクロール２の位置を自動調整する作用は、ラビリンスシール２７を設けることにより、実用的に十分な安定性を持ったものとなる。何故ならば、ラビリンスシール２７のオリフィス効果により十分な背圧を得ることができ、突起壁先端間隙の大きさの変化に対して、圧力室２３内の圧力の変化が曲線的になるからである。すなわち、突起壁先端間隙が小さくなるに従って、圧力室２３内の圧力は急激に増大する。これにより、浮動スクロール２に対する圧縮室８内の高圧によるスラスト荷重を緩衝させるのに十分な作用が得られ、浮動スクロール２の位置の自動調整が安定する。

これに対して、ラビリンスシール２７を用いない場合、すなわち、突起壁２５の先端面にラビリンス溝２６が設けられておらず平坦である場合、突起壁先端間隙の大きさの変化に対して、圧力室２３内の圧力の変化は大略、直線的になる。従って、突起壁先端間隙が小さくなった場合でも圧力室２３の圧力が急激に上昇することはなく、圧縮室８内の高圧に抗することが可能な程度の十分な圧力室２３内の圧力を得ることが困難である。そのため、圧力室２３によって浮動スクロール２の位置を自動調整する作用は、実用的に十分に安定したものとはなり得ない。

また、ラビリンスシール２７を用いる効果により、特許文献１とは異なり、背圧室の周囲で摺動するシール部材を配置することが不要であるため、シール部材の摩耗に起因する装置の耐久性の低下を回避できる。

また、ラビリンスシール２７の動作は、各部の加工精度が低くとも高信頼度を確保することが可能である。つまり、突起壁２５の先端面及び台座部１５の上面の加工精度により、突起壁先端間隙の精度が決まるが、ラビリンスシール２７の動作は、突起壁先端間隙の精度による影響が少ないからである。従って、シール部材が不要で部品数を抑制できることと併せて、製品コストの低減に有効である。

以上のようなラビリンスシール２７による作用効果を確実に得るためには、偏心シャフト２８の回転を伝達して浮動スクロール２を公転させる機構を、上述のように構成することは有利である。つまり、可動基板６の下部に単純な係合軸２４を突出させて、偏心シャフト２８の偏心凹部３１（ボス部を形成）に係合させ、その係合を介して回転が伝達される構成である。この構成によれば、図６に示したように、係合軸２４は可動基板６の下面の小さな領域を占有するだけである。旋回ベアリング３９は、偏心凹部３１によって保持されるからである。このため、可動基板６の下面に、圧力室２３を設けるための領域として十分に大きな面積を確保することができる。

圧力室２３の面積が大きいことにより、ガスの充填量が十分に多くなり、高い圧力を安定して維持可能である。これにより、ガスがラビリンスシール２７を通過することによる圧縮室８と圧力室２３の圧力のバランスの変化は安定したものとなり、浮動スクロール２の位置調整は安定して動作する。本実施の形態の構成によれば、小型のスクロール圧縮機の場合であっても、圧力室２３を十分な面積で構成できるため、上記の効果は、特に顕著となる。

これに対して、例えば特許文献１あるいは２に開示された構成では、可動基板の下面にボス部が突設され、ボス部内には、回転駆動力を伝達する偏心軸がベアリング及びブッシュを介して嵌合している。すなわち、ボス部はその内部に複数の要素が装着されるため、可動基板の下面を大きな割合で占めることになる。その結果、圧力室を設けるための面積を十分に確保することの障害となる。

また、本実施の形態のように、可動基板６の下面に係合軸２４のみが設けられることにより、浮動スクロール２を軽くすることができる。従って、浮動スクロール２の垂直方向の位置調整の応答性が良好で、上述のように浮動スクロール２を位置調整する作用を安定して得るために有利である。

＜実施の形態２＞
図１１は、実施の形態２におけるスクロール圧縮機を示す断面図である。図１１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図を、図１２に示す。このスクロール圧縮機の基本的な特徴は、実施の形態１と同様である。本実施の形態は、実施の形態１における一対の係合軸２４及び偏心シャフト２８を用いた構成を、単一の係合軸と偏心シャフトを用いた構成に変更したものである。従って、実施の形態１と同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を簡略化する。

図１１において、固定スクロール１の構造、及び浮動スクロール４８の第２渦巻羽根７の構造は、実施の形態１と同一である。浮動スクロール４８の可動基板４９の構造、及び支持フレーム５０の構造が、実施の形態１と相違する。可動基板４９の下面には、単一の係合軸５１が設けられている。可動基板４９における係合軸５１の周囲には、支持フレーム５０の台座部５２との間に圧力室５３が形成され、その周囲は、可動基板４９の周縁部に設けられたラビリンスシール２７によって包囲されている。

台座部５２の中心部には、図１２に明瞭に示される通り、単一の駆動孔５４が設けられている。台座部５２における駆動孔５４の近傍に、垂直上方に延びる圧力導入路垂直部５５が開口している。圧力導入路垂直部５５は、圧力導入路水平部２１を介して圧力導入ポート２２と連通している。

台座部５２の駆動孔５４には、偏心シャフト５６が装着されている。偏心シャフト５６の上端大径部３０の構造は、図７に示した偏心シャフト２８の場合と同一であるが、回転軸５７は若干相違する。支持フレーム５０の下端には、下部フレーム５８が取り付けられ、軸受け５９を介して回転軸５７の下部を支持している。図示を省略するが、浮動スクロール４８の可動基板４９と台座部５２の間には、浮動スクロール４８の自転を阻止するための周知の自転防止機構が設けられている。

このスクロール圧縮機によれば、図示を省略したモータによって回転軸５７が駆動され偏心シャフト５６が回転すると、係合軸５１は、旋回ベアリング３９との係合を介して偏心凹部３１内で、回転軸５７の軸心を中心として回転する。これにより、浮動スクロール２は自転を阻止された公転運動を行い、周知のスクロール圧縮機の作用に基づいて、圧縮室８でのガスの圧縮が行われる。

圧力室２３及びラビリンスシール２７による作用は、図１及び図１０を参照して説明した実施の形態１の場合と同様である。その効果についても、自転防止機構が必要であることを除いて、実施の形態１の場合と同様である。

本発明のスクロール圧縮機は、簡素な構成により旋回スクロールの位置が安定して適切に自動調整されて、スクロール先端と対向面の接触を回避しながら、圧縮室のシール性が確実に維持されるので、スクロール先端の摩耗に関わる耐久性が向上し、空気や冷媒の圧縮機として有用である。

１ 固定スクロール
２、４８ 浮動スクロール
３、５０ 支持フレーム
４ 固定基板
５ 第１渦巻羽根
５ａ 円筒状外周壁
６、４９ 可動基板
７ 第２渦巻羽根
８ 圧縮室
９ 吐出路垂直部
１０ 吐出路水平部
１１ 吐出ポート
１２ 吸入路垂直部
１３ 吸入路水平部
１４ 吸入ポート
１５、５２ 台座部
１６ 上部円筒部
１７ 下部円筒部
１８ 嵌合内周面
１９、５４ 駆動孔
２０ 圧力導入路垂直部
２１ 圧力導入路水平部
２２ 圧力導入ポート
２３、５３ 圧力室
２４、５１ 係合軸
２５ 突起壁
２６ ラビリンス溝
２７ ラビリンスシール
２８、５６ 偏心シャフト
２９、５７ 回転軸
３０ 上端大径部
３１ 偏心凹部
３１ａ 隙間
３２ 軸受け装着部
３３ 大径部収容部
３４ リープシール装着部
３５ シャフト挿入孔
３６ 大径部ベアリング
３７ リープシール
３８ ブッシュ
３９ 旋回ベアリング
４０、５８ 下部フレーム
４１、５９ 軸受け
４２ 主軸ベアリングホルダ
４３ 駆動シャフト
４４、４５ ギア
４６ 横方向間隙
４７ 縦方向間隙

上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、前記可動基板の下面の周縁部に前記台座部に向かって突出する突起壁が設けられ、前記突起壁により包囲された凹部により圧力室が形成され、前記圧縮室において圧縮された前記ガスの一部を前記圧力室に導入する圧力導入路が設けられ、前記固定スクロールと前記台座部の間隔は、前記浮動スクロールが垂直方向において所定範囲で可動なように設定されて、前記突起壁の先端面と前記台座部の間に形成される間隙を通して前記圧力室が前記突起壁の外側の低圧領域と連通し、前記圧力室内のガスを前記低圧領域に排出可能であり、前記突起壁の先端面には周方向に延在するラビリンス溝が設けられてラビリンスシールが形成され、前記ラビリンスシールと前記台座部の上面の間隔に応じて前記圧力室内のガス圧力が調整されることを特徴とする。

Claims (4)

1. 固定基板の下面に第１渦巻羽根を設けた構成を有する固定スクロールと、
   可動基板の上面に第２渦巻羽根を設けた構成を有する浮動スクロールと、
   台座部に前記浮動スクロールを公転させるための偏心駆動要素が配置された構成を有し、前記台座部と前記固定スクロールの間に前記浮動スクロールを公転可能な状態に介在させて、前記固定基板と結合された支持フレームとを備え、
   前記第１及び第２渦巻羽根が互いに噛み合わされて圧縮室を形成し、前記浮動スクロールの公転により前記圧縮室が容積を減少しながら移動してガスの圧縮が行われるスクロール圧縮機において、
   前記可動基板の周縁部に前記台座部に向かって突出する突起壁が設けられ、前記可動基板と前記台座部の間の間隙を前記突起壁が包囲することにより圧力室が形成され、
   前記圧縮室において圧縮された前記ガスの一部を前記圧力室に導入する圧力導入路が設けられ、
   前記固定スクロールと前記台座部の間隔は、前記浮動スクロールが垂直方向において所定範囲で可動なように設定されて、前記突起壁の先端面と前記台座部の間に形成される間隙を通して前記圧力室が前記突起壁の外側の低圧領域と連通可能であり、
   前記突起壁の先端面には周方向に延在するラビリンス溝が設けられてラビリンスシールが形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記第１渦巻羽根の先端面と前記可動基板の上面、及び前記第２渦巻羽根の先端面と前記固定基板の下面とは、他の要素を介在させることなく直接対面している請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記偏心駆動要素として前記台座部に回転自在に装着されて前記可動基板の下面と対向する偏心シャフトを備え、
   前記偏心シャフトの上端面部には、前記偏心シャフトの回転軸に対して偏心した位置に中心軸を有する円形の偏心凹部が設けられ、
   前記可動基板の下面には前記台座部に向かって延びた係合軸が設けられて、前記偏心シャフトの偏心凹部に前記係合軸が装着され、
   前記偏心シャフトの回転により、前記偏心凹部と前記係合軸の係合を介して前記浮動スクロールが公転駆動される請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記係合軸は一対設けられ、前記公転の中心軸を中心として互いに反対側に配置されている請求項３に記載のスクロール圧縮機。

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