JPH0712062A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 うず巻体と端板とからなる一対の固定スクロ
ールと旋回スクロールとを噛み合わせて両者間に圧縮室
を形成すると共に、固定スクロールの反うず巻体側の背
面に背圧室を形成し、同背圧室に前記圧縮機内の圧力を
負荷するようにしたスクロール圧縮機において、運転条
件が変っても、適切な荷重で、固定スクロールを旋回ス
クロールの側に押しつけ得るようにする。 【構成】 前記背圧室に、設計容積比回転角を含む圧縮
室内の圧力を負荷せしめるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍空調等に用いられる
スクロール圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来のスクロール圧縮機の縦断面
図である。図において、密閉ハウジング８の内部にはそ
の上部にスクロール型圧縮機構Ｃが、下部に電動モータ
ーＭが配設されており、スクロール型圧縮機構Ｃは固定
スクロール１、旋回スクロール２、旋回スクロール２の
公転旋回運動を許容するが、その自転を阻止するオルダ
ムリング等の自転阻止部材３、固定スクロール１及び電
動モーターＭが締結されるフレーム６、固定スクロール
１とフレーム６とを締結する複数のボルト１８、回転シ
ャフト５を軸支する上部軸受７１及び下部軸受７２、旋
回スクロール２を支持する旋回軸受７３及びスラスト軸
受７４等からなる。

【０００３】固定スクロール１は端板１１とその内面に
立設されたうず巻体１２とを備え、端板１１には吐出ポ
ート１３及びこれを開閉する吐出弁１７が設けられてお
り、旋回スクロール２は端板２１とこの内面に立設され
たうず巻体２２とを備え、この端板２１の外面に立設さ
れたボス２３内にドライブブッシュ２５が旋回軸受７３
を介して回転自在に嵌装され、このドライブブッシュ２
５に穿設された偏心穴に回転シャフト５の上端から突出
する偏心ピン５３が回転自在に嵌合されている。そし
て、このドライブブッシュ２５にはバランスウエイト８
４が取り付けられている。

【０００４】固定スクロール１と旋回スクロール２とは
相互に公転旋回半径だけ偏心させると共に１８０°だけ
角度をずらせて噛み合わせることによって点対称に複数
個の圧縮室２４が形成されている。

【０００５】このような構造において、電動モーターＭ
を駆動することによって、回転シャフト５、偏心ピン５
３、ドライブブッシュ２５、ボス２３を介して旋回スク
ロール２が駆動され、旋回スクロール２は自転阻止機構
３によって自転を阻止されながら公転旋回半径の円軌道
上を公転旋回運動する。そうすると、ガスは吸入管８２
を経てハウジング８内に入り、電動モーターＭを冷却し
た後、フレーム６に穿設された通路８５を通り固定スク
ロール１に設けられた吸入通路１５から吸入室１６を経
て圧縮室２４内に吸入される。そして、旋回スクロール
２の公転旋回運動により圧縮室２４の容積が減少するの
に伴って圧縮されながら中央部に至り、吐出ポート１３
より吐出弁１７を押し開いて吐出キャビティ１４に入
り、更に、吐出管８３を経て外部に吐出される。

【０００６】回転シャフトの回転中は、ハウジング８の
内底部に貯溜された潤滑油８１は回転シャフト５内下部
に設けられた遠心ポンプ５１によって吸い上げられ、給
油孔５２を通って下部軸受７２、偏心ピン５３、上部軸
受７１、自転阻止部材３、旋回軸受７３、スラスト軸受
７４等を潤滑した後、室６１、排油孔６２を経て排出さ
れ、密閉ハウジング８の底部に貯溜される。

【０００７】このようなスクロール圧縮機に関し、特開
昭６３−８００８８にて有効な提案がなされている。同
特許の考え方を、図１０に示す。同図に於いて固定スク
ロール１を板バネ１０１等で支持し、且つ旋回スクロー
ルと逆側の固定スクロール背面に圧縮機の吐出圧力を負
荷する第１背圧室１０８と吸入圧力と吐出圧力との中間
の圧力を負荷する第２背圧室１０９を設ける。固定スク
ロール１には、上面側より吐出圧力、及び吸入圧力と吐
出圧力との中間の圧力による荷重が負荷され、逆に下面
側より圧縮室内圧力が負荷され、これらの結果固定スク
ロール１は下方に若干押しつけられることとなる。ここ
で、固定スクロール１は弾性支持されているため、旋回
スクロール２側（下方）へわずかに移動し、旋回スクロ
ール２と固定スクロール１のトップ面間の隙間が減少す
る。また、旋回スクロール２はうず巻きへのラジアル方
向圧力により傾斜運動を生じるが、固定スクロール１を
旋回スクロール２側に押しつけることにより固定スクロ
ール１が旋回スクロール２と略同じ傾斜を有することと
なり、スクロールのうず巻き間に生じる隙間を減少す
る。これら軸方向及びラジアル方向の隙間の減少によ
り、圧縮機は大幅な性能向上をきたす。尚、１０６は第
１背圧室１０８を構成するシール材、１０７は第２背圧
室１０９を構成するシール材であり、固定スクロール１
はシール材１０６，１０７の弾性変形ないし摺動により
天板１０４と相対的に軸方向に変位する。また、１１０
は吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力を第２背圧室１０９
に導くための圧力導入孔である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６３−
８００８８号にも次のような欠点がある。図１１は同特
開昭６３−８００８８号が示す第１背圧室、第２背圧室
への圧力分布図である。図は、圧縮機の圧縮室内の圧力
変化で、第１背圧室には吐出圧力が負荷され、第２背圧
室には吸入圧力と吐出圧力の中間圧力が負荷される。こ
こで、圧縮機の運転条件、即ち吸入圧力と吐出圧力は大
きく変化するため、あらゆる圧力条件で前述のように常
に固定スクロールを旋回スクロール側に適切な荷重で押
しつけることができない場合が生じる。例えば、図１１
で、ケースiiの吐出圧力の時、固定スクロールが適切に
旋回スクロールに押しつけられるように第１背圧室の寸
法を設定すると、ケースｉの吐出圧力では押しつける力
が過大となり、大きな動力損失（摺動損失）を発生した
り、あるいは摺動部の異常摩耗をおこすことがある。逆
にケースｉの吐出圧力に対応して第１背圧室の寸法を設
定するとケースiiでは負荷荷重が不足し固定スクロール
を旋回スクロールに押しつけられない場合が生じる。

【０００９】本発明は上記従来技術の欠点を解消し、運
転条件が変っても、適切な荷重で、固定スクロールを旋
回スクロールの側に押しつけることができるようにした
スクロール圧縮機を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、うず巻体と端板とからなる一対の固
定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて両者間
に圧縮室を形成すると共に、固定スクロールの反うず巻
体側の背面に背圧室を形成し、同背圧室に前記圧縮機内
の圧力を負荷するようにしたスクロール圧縮機におい
て、前記背圧室に、設計容積比回転角を含む圧縮室内の
圧力を負荷せしめるようにしてなることを特徴とするも
のである。

【００１１】

【作用】このように、設計容積比回転角位置での圧力を
含む制御圧力を固定スクロールに負荷すると、背圧室の
制御圧力は圧縮機の低圧圧力並びに吐出圧力の両者に依
存した圧力となる。従って、圧縮機の運転圧力条件がど
のように変化しても、常に固定スクロールを旋回スクロ
ール側に適切に押しつけることが可能となる。即ち、本
発明のポイントは、固定スクロールに背圧室を設け、こ
の背圧室にはうず巻きの諸元で決定される設計容積比
（回転角が一義的に定まる）の回転角を含む制御圧力を
負荷させ、固定スクロールを適切な力で旋回スクロール
側に押しつけ、圧縮機のスラスト方向並びにラジアル方
向の隙間をいかなる圧力条件下でも減少させ大幅な性能
向上を達成することができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の第１実施例に係る要部縦断面
図である。図において、８はチャンバ、６は同チャンバ
に固定されているフレーム、１は固定スクロール、１０
１は同固定スクロールを前記フレーム６に結合して弾性
的に支える板バネ、１１は固定スクロールの端板、１２
は固定スクロールのうず巻体、２は旋回スクロール、２
２は旋回スクロールのうず巻体、２４は上記両うず巻体
が噛み合って形成される圧縮室、１０２は前記固定スク
ロールの端板１１に設けられている第１の環状凸部、１
０３は同端板の第２の環状凸部、１０４はチャンバ８に
固定されている天板、１０５は同天板に設けられている
環状凸部であり、前記端板の第１，第２の環状凸部の間
に挿入されるものである。１０６は端板の第１の凸部１
０２と天板の凸部１０５の間に介装されているシール
材、１０７は天板の凸部１０５と端板の第２の凸部１０
３との間に介装されているシール材、１０８は周囲部が
端板の第１の凸部１０２とシール材１０６とによって仕
切られている第１背圧室、１０９はその周囲部が端板の
第１，第２の凸部１０２，１０３とシール材１０６，１
０７とによって仕切られている環状の第２背圧室であ
る。１１０は圧縮室２４から第２背圧室１０９に圧力を
導入する圧力導入孔である。１３は第１背圧室内へ開口
する吐出ポートである。シール材１０６，１０７は、天
板の凸部と固定スクロールの凸部とに対し摺動あるいは
弾性変形し、固定スクロールがスラスト方向に変位でき
るようになっている。

【００１３】図２，図３，および図４は前記圧力導入孔
１１０の設置位置を示す説明図である。図はそれぞれ異
る回転角時の旋回スクロールの位置を示している。図に
おいて、θ^* は回転角であり、吐出完了時点をθ^* ＝０
°とし、時間の進行とは逆方向に測った角度である。図
２はθ^* ＝４２０°、図３はθ^* ＝２４０°、図４はθ
^* ＝６０°の場合を示している。旋回スクロールは図２
から図３を経て図４のように旋回する。図において、１
１１は中央小室、２４は中間圧縮状態にある圧縮室であ
る。本実施例では、第２背圧室１０９には、うず巻きの
噛み合いにより構成される圧縮室２４内の圧力のうち、
設計容積比の旋回スクロール回転角時の圧力を含んで圧
力導入孔１１０より制御圧力を導くようになっている。

【００１４】θ^* ＝２４０°が設計容積比回転角の場合
を例にとり、この回転角が中央になるように圧力導入孔
１１０の開口範囲を決める場合を示す。ここでうず巻き
厚さを無視すると、開口させる回転角＝２４０°＋１８
０°＝４２０°、閉止させる回転角＝２４０°−１８０
°＝６０°となる（回転は、大きいθ^* から小さいθ ^*
へ向かう）。図２は、θ^* ＝４２０°を示し、ここで圧
力導入孔１１０が斜線を施した圧縮室２４と連通を始め
る。図２と図３の間では、圧縮室の圧力は吸入圧力によ
り決定される圧縮途中の圧力であり、これが制御圧力と
なる（後述の図５参照）。図３は、θ^* ＝２４０°の設
計容積比回転角の場合を示す。この回転位置が圧力導入
孔１１０が該当する圧縮室２４に開口する回転角範囲の
中央である。θ^* ＝２４０°より回転が進むと圧縮室は
うず巻き中央の小室１１１と連通する。図３と図４の間
では、斜線部の圧縮室２４は中央小室１１１の吐出ポー
ト１３と連通し吐出圧力が制御圧力となる。図４は、θ
^* ＝６０°で圧力導入孔１１０が斜線部の圧縮室２４と
連通を終了する位置である。以上の例では設計容積比回
転角を圧力導入孔が開口する範囲の中央に設置した場合
を示したが、これに限定されるものではなく、圧力導入
孔１１０は、その開口範囲に設計容積比回転角を含むよ
うに適宜決定する。

【００１５】図５に、本発明による制御圧力の範囲を図
１１に対応して示す。第２背圧室１０９には設計容積比
の回転角時の圧力を含んでおり、これより以前では低圧
圧力に依存した圧力が、この回転角以降では吐出圧力に
依存した圧力が制御圧力となり第２背圧室内に負荷され
る。従って、圧縮機の低圧圧力並びに吐出圧力が極端に
広範囲に変化しても常にこれらの圧力に依存した適切な
制御圧力が第２背圧室内に負荷されるため、常に適切な
力で固定スクロールが旋回スクロールに押しつけられ
る。これにより、あらゆる運転条件に対して性能が向上
し、また過大な動力損失の発生が解消されるとともに、
異常摩耗等が生じることは無くなる。

【００１６】図６は本発明の第２実施例の要部縦断面図
である。本実施例は、吐出ポート１３より吐き出される
吐出ガスの圧力が加わる第１背圧室１０８の内部に、吐
出弁１７を設けた場合を示す。この場合の圧縮室の圧力
変化は図７に示すようになる。即ち、設計容積比回転角
で吐出圧力が圧縮室と連通し吐出弁が閉り、再度圧縮室
で圧縮し圧力が吐出圧力と同じになると吐出ポートより
吐き出される。従って、第２背圧室内には圧力導入孔よ
りこれらの圧力変化が付加され、吐出弁の無い場合に比
べ更に固定スクロールを旋回スクロール側に良好に押し
つけることとなる。

【００１７】図８は本発明の第３実施例の要部縦断面図
である。本実施例は、第２背圧室１０９のみで基本的に
構成し、固定スクロール裏面の中央部の空間は吐出ガス
を流すためにのみ用いられている。本実施例において
も、前記実施例と同様な効果がもたらされる。

【００１８】

【発明の効果】本発明のスクロール圧縮機においては、
背圧室に、設計容積比回転角を含む圧縮室内の圧力を負
荷せしめるようにしているので、運転条件が変っても、
適切な荷重で、固定スクロールを旋回スクロールの側に
押しつけることができる。これによって、圧縮機のうず
巻体のスラスト方向並びにラジアル方向の隙間を、いか
なる圧力条件下でも減少させ、大幅な性能向上を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るスクロール圧縮機の
要部縦断面図。

【図２】同実施例の圧力導入孔設置位置説明図。

【図３】同実施例の圧力導入孔設置位置説明図。

【図４】同実施例の圧力導入孔設置位置説明図。

【図５】同実施例の制御圧力負荷範囲の説明図。

【図６】本発明の第２実施例に係るスクロール圧縮機の
要部縦断面図。

【図７】同実施例の制御圧力負荷範囲の説明図。

【図８】本発明の第３実施例に係るスクロール圧縮機の
要部縦断面図。

【図９】従来のスクロール圧縮機の第１の例の縦断面
図。

【図１０】従来のスクロール圧縮機の第２の例の要部縦
断面図。

【図１１】同圧縮機の中間圧力及び吐出圧力の負荷説明
図。

【符号の説明】

１ 固定スクロール ２ 旋回スクロール ６ フレーム ８ チャンバ １１ 固定スクロールの端板 １２ 固定スクロールのうず巻体 １３ 吐出ポート １７ 吐出弁 ２２ 旋回スクロールのうず巻体 ２４ 圧縮室 １０１ 板バネ １０２ 固定スクロールの端板の第１の環状凸部 １０３ 固定スクロールの端板の第２の環状凸部 １０４ 天板 １０５ 天板の環状凸部 １０６ シール材 １０７ シール材 １０８ 第１背圧室 １０９ 第２背圧室 １１０ 圧力導入孔 １１１ 中央小室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 うず巻体と端板とからなる一対の固定ス
   クロールと旋回スクロールとを噛み合わせて両者間に圧
   縮室を形成すると共に、固定スクロールの反うず巻体側
   の背面に背圧室を形成し、同背圧室に前記圧縮機内の圧
   力を負荷するようにしたスクロール圧縮機において、前
   記背圧室に、設計容積比回転角を含む圧縮室内の圧力を
   負荷せしめるようにしてなることを特徴とするスクロー
   ル圧縮機。