JP2001173579A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸入する圧縮流体の経路を工夫してスクロー
ル圧縮機の効率、性能及び信頼性を向上させることを目
的としている。 【解決手段】 吸入管７及び吐出管を接続したハウジン
グ２と、ハウジング２内に支持された固定スクロール９
と、固定スクロール９と噛み合わされて固定スクロール
９に対し自転を阻止されて公転旋回運動を行う旋回スク
ロール１１と、旋回スクロール１１の回転シャフト６と
を具備し、固定スクロール９と旋回スクロール１１とが
複数の圧縮室Ｐを形成し、圧縮室Ｐが外周側より容積を
減少させながら内側へ移動して吸入・圧縮・吐出を同時
に行うスクロール型圧縮機の固定スクロール９外周側
に、吸入管７から供給される圧縮流体を圧縮室Ｐ内に導
入する吸込流路として吸入室１９を二箇所設ける。二箇
所の吸入室１９は、吸入管７を挟んで円周方向１８０度
以内（２θ≦１８０度）に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば冷凍装置
や空気調和装置などに使用されるスクロール型圧縮機に
係り、特に、スクロール型圧縮機の信頼性及び効率を向
上させるのに好適な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スクロール型圧縮機などのス
クロール型流体機械においては、固定スクロール、旋回
スクロール及び自転阻止機構を具備することでスクロー
ル型圧縮機構を構成している。このスクロール型圧縮機
構において、一方の固定スクロールは、吸入管及び吐出
管を接続したハウジング内に固定支持された不動のスク
ロールである。他方の旋回スクロールは、固定スクロー
ルと上下または左右方向に噛み合わされた状態で配置さ
れ、自転阻止機構により自転を阻止されると共に、電動
モータなどの駆動源と連結されて、固定スクロールに対
し公転旋回運動を行うものである。この旋回スクロール
は、固定スクロールと複数の接触点で接触して三日月状
の圧縮室を形成し、同圧縮室が外周側より容積を減少さ
せながら内側へ移動することにより、吸入・圧縮・吐出
を同時に行うことができる。

【０００３】以下、従来例として密閉縦型のスクロール
型圧縮機の構成及び圧縮流体の経路を図３ないし図６に
基づいて簡単に説明する。このスクロール型圧縮機１
は、有底筒形状のハウジング２と、該ハウジング２内部
の上部にフレーム３で支持されたスクロール型圧縮機構
４と、該スクロール型圧縮機構４の下方、すなわちハウ
ジング２内部の下部にフレーム３などで支持して配設さ
れた駆動手段のモータ５とを備え、該モータ５の回転シ
ャフト６が、スクロール型圧縮機構４の下部に連結され
ている。

【０００４】ハウジング２は、筒部２ａの下端及び上端
が底部２ｂ及び蓋部２ｃでそれぞれ閉塞状態とされ、中
央の筒部２ａには吸入管７が内部と貫通状態に接続され
るとともに、蓋部２ｃには吐出管８が内部に突出状態に
接続された閉空間を形成している。スクロール型圧縮機
構４は、フレーム３に固定された固定スクロール９と、
フレーム３と固定スクロール９との間にスラスト軸受１
０を介して公転旋回運動が可能に支持された旋回スクロ
ール１１と、該旋回スクロール１１の外面に設けられ旋
回スクロール１１の公転旋回運動を許容しながらその自
転を阻止する周知のオルダムリンク等よりなる自転阻止
機構１２とを備えている。

【０００５】固定スクロール９は、固定側端板９ａと、
該固定側端板９ａの内面に立設された渦巻き状の固定側
渦巻体（スクロール）９ｂと、固定側端板９ａの周縁部
に形成された円筒状の周壁部９ｃとを備え、該固定側渦
巻体９ｂの先端面にはチップシール１３が嵌装されてい
る。固定側端板９ａには、その中央部に吐出通路１４が
上下に貫通状態に形成されるとともに、その上面にはハ
ウジング２内を高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとに分割する仕
切部材として、ディスチャージカバー１５が配設されて
いる。このディスチャージカバー１５の中央部には吐出
ポート１６が開口しており、同吐出ポート１６を開閉す
る吐出弁１７が設けられている。なお、高圧室ＨＲに
は、前記吐出管８の開口端が貫通状態に固定され、吐出
管８と高圧室ＨＲとが接続されている。

【０００６】また、フレーム３の外周部には、吸入管７
からハウジング２内に導入してこれから圧縮しようとす
る流体（以下、圧縮流体と呼ぶ）を固定スクロール３の
固定側端板９ａ及び固定壁９ｃの内面側に導く吸入口１
８が形成されている。この吸入口１８は、固定スクロー
ル９と旋回スクロール１１との間に形成される吸入室１
９に接続されており、これら吸入口１８及び吸入室１９
により圧縮流体の吸入流路を形成している。従って、吸
入管７からハウジング２内に導入した圧縮流体は、吸入
口１８を通って吸入室１９からスクロール型圧縮機構４
へと吸入されていく。このような吸入室１９は、図５に
示すように、固定スクロール９の腹側吸入締切点Ａ及び
背側吸入締切点Ｂの近傍にそれぞれ位置するよう略１８
０度のピッチで対向して２箇所設けられている。なお、
図５は固定スクロール９の底面図であり、後述する旋回
スクロール１１と噛合する下面側から見た図である。

【０００７】旋回スクロール１１は、上述した固定側端
板９ａに対向状態に配された旋回側端板１１ａと、該旋
回側端板１１ａの内面に立設された固定側渦巻体９ｂと
噛み合わされた渦巻き状の旋回側渦巻体（スクロール）
１１ｂとを備え、該旋回側渦巻体１１ｂの先端面にはチ
ップシール１３が嵌装されている。旋回側端板１１ａに
は、その外面に円筒形状のボス２０が軸線を同じくして
立設され、該ボス２０の内部には、ブッシュ２１が旋回
軸受２２を介して回転可能に嵌装されている。また、該
ブッシュ２１には、その内部に軸線から偏心した貫通孔
２１ａが形成されている。

【０００８】固定スクロール９と旋回スクロール１１と
は、互いに所定の距離だけ偏心した状態で、固定側渦巻
体９ｂと旋回側渦巻体１１ｂとの互いの側面が複数個所
で線接触するように１８０度の位相差をもって噛み合わ
されている。また、この状態で、固定側渦巻体９ｂ及び
旋回側渦巻体１１ｂのチップシール１３がそれぞれ旋回
側端板１１ａ及び固定側端板９ａの内面に密接して、図
４に示すように、固定側渦巻体９ｂと旋回側渦巻体１１
ｂの中心に対して点対称の位置関係となる複数個所に密
閉空間となる圧縮室Ｐが形成される。なお、旋回スクロ
ール１１は、周知のオルダムリンクを備えた自転阻止機
構１２によって、フレーム３及び同フレーム３に固定さ
れた固定スクロール９に対して、自転が阻止された状態
で公転旋回運動可能に配されている。

【０００９】前記モータ５の回転シャフト６は、フレー
ム３の内周面に配された上部軸受２３及びモータ５の下
方に位置する下部軸受２４に軸支され、軸線から所定量
偏心された偏心ピン２５が上端に突出状態に設けられて
いる。偏心ピン２５は、ブッシュ２１の貫通孔２１ａに
挿入され、ブッシュ２１を回転可能に支持している。な
お、回転シャフト６などの適所には、一体に回転するバ
ランスウエイトが固定されている。

【００１０】偏心ピン２５及び回転シャフト６には、こ
れらを上下に貫通する油通路２６が形成されるととも
に、回転シャフト６の下端には潤滑油ポンプ機構２７が
設けられている。この潤滑油ポンプ機構２７は、油通路
２６の下端に接続されている。また、ハウジング２の底
部２ｂには潤滑油２８が貯留されており、該潤滑油２８
内に回転シャフト６下端の潤滑油ポンプ機構２７が配さ
れている。

【００１１】次に、上記構成のスクロール型圧縮機１に
おけるガス（圧縮流体）の圧縮方法について説明する。
モータ５を駆動することにより、回転シャフト６の回転
が偏心ピン２５、ブッシュ２１、旋回軸受２２及びボス
２０を介して旋回スクロール１１に伝達されるととも
に、旋回スクロール１１が自転阻止機構１２によって自
転が阻止された状態で固定スクロール９に対して公転旋
回運動を行う。このとき、圧縮流体のガスは、図６に矢
印Ｇで示すように、吸入管７からハウジング２内に供給
されてモータ５を冷却するとともに、さらに吸入口１８
及び吸入室１９により構成される二つの吸込流路を経て
圧縮室Ｐへと供給される。この場合、二つの吸込流路に
は、ハウジング２内で分流しそれぞれの流路を循環した
略同量のガスが導かれる。

【００１２】そして、圧縮室Ｐ内のガスは、旋回スクロ
ール１１の上記公転旋回運動による圧縮室Ｐの容積縮小
に伴い、圧縮されながら中央部に移送される。このよう
にして、さらに圧縮されたガスは、吐出通路１４及び吐
出ポート１６から吐出弁１７を押し開けて高圧室ＨＲ内
に排出され、該高圧室ＨＲから吐出管８によって圧縮機
の外部へと導かれる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のスクロール型圧縮機１においては、吸入管７からハウ
ジング２内に供給される低圧の圧縮流体が固定スクロー
ル９の外周側に設けられた吸込流路を通って吸入口１９
から圧縮室Ｐ内に導入され、同圧縮室Ｐの移動に伴う容
積減少によって圧縮された高圧の圧縮流体が固定スクロ
ール９の中央に設けられた吐出通路１４から高圧室ＨＲ
に排出される。この高圧室ＨＲには吐出管８が設けられ
ているので、高圧の圧縮流体は吐出管８に接続された配
管を通ってスクロール圧縮機１の外部へ供給される。

【００１４】しかしながら、従来のスクロール型圧縮機
においては、吸入口１８とともに吸込流路を形成する吸
入室１９がそれぞれ腹側及び背側の吸入締切点Ａ，Ｂ付
近に２箇所設置され、互いに略１８０度のピッチで対向
する位置関係にある。また、吸入管７は一方の吸込流路
に偏った配置となっているため、吸入管７から遠い吸込
流路から吸入される圧縮流体の略半分は、吸入口１８に
至るまでにモータ５を冷却しながら内部構造物を比較的
長い距離（ハウジング２内の略半周）通過することにな
る。従って、圧縮流体に圧損が付加されたり、さらには
モータ５の冷却により過度の加熱を受けることになるた
め、吸入圧損が増加して圧縮機の効率を低下させる要因
となっていた。また、ハウジング２内の潤滑油も圧縮流
体とともに吸い込まれ、そのまま機外へ吐出されるた
め、圧縮機内の潤滑油が切れて圧縮機故障の要因ともな
る。本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、吸入する圧縮流体の経路を工夫
してスクロール圧縮機の効率・性能及び信頼性を向上さ
せることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため以下の手段を採用した。請求項１に記載のス
クロール型圧縮機は、閉空間を形成し吸入管及び吐出管
を接続したハウジングと、該ハウジング内に支持された
固定スクロールと、該固定スクロールと噛み合わされ、
同固定スクロールに対し自転を阻止されて公転旋回運動
を行う旋回スクロールと、該旋回スクロールの駆動シャ
フトとを具備し、前記固定スクロールと前記旋回スクロ
ールとが複数の接触点で接触して三日月状の圧縮室を形
成し、該圧縮室が外周側より容積を減少させながら内側
へ移動して吸入・圧縮・吐出を同時に行うスクロール型
圧縮機であって、前記吸入管から供給される圧縮流体を
前記圧縮室内に導入する吸込流路が前記固定スクロール
の外周側に複数設けられ、これら吸込流路が前記吸入管
を挟んで円周方向１８０度以内に配置されたことを特徴
とするものである。

【００１６】このようなスクロール型圧縮機によれば、
吸入管から吸込流路まで流れる圧縮流体の到達距離が短
くなるので、圧損や加熱の影響を受けにくくなり、ま
た、ハウジング内の潤滑油も圧縮流体とともに吸い込ま
れにくくなる。この場合、吸込流路を円周方向１８０度
よりできるだけ小さい範囲に配置すれば、圧損や加熱の
影響や油上がりによる故障をより受けにくくなるが、圧
縮流体にはモータの冷却という目的もあるため、各種の
設計条件に応じて適宜範囲を設定するとよい。

【００１７】上述したスクロール型圧縮機においては、
吸入締切点近傍に第１の吸込流路を設け、該第１の吸込
流路からスクロール巻数が増す方向に他の吸込流路を設
けるのが好ましく、これにより吸入時の圧損を受け難
く、吸入管から離れた位置にある吸入室へもスムーズに
圧縮流体を供給することができる。また、前記吸込流路
を前記吸入管の円周方向両側に等ピッチで２箇所配置す
れば、両吸込流路までの到達距離が同じになるので、圧
損や加熱の影響を等しくすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスクロール型
圧縮機の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は
従来技術の図６に対応するもので、（ａ）は蓋部２ｃ及
びディスチャージカバー１５を取り除いた状態で固定ス
クロール９の上方から見た図３のＡ−Ａ矢視図、（ｂ）
は（ａ）の要部縦断面図である。また、図２は従来技術
の図５に対応するもので、固定スクロールを旋回スクロ
ールと噛合する下面側から見た平面図である。なお、図
１及び図２において、図中の符号１はスクロール圧縮
機、２はハウジング、３はフレーム、６は回転シャフ
ト、７は吸入管、９は固定スクロール、１１は旋回スク
ロール、１２は自転阻止機構、１４は吐出通路、１８は
吸入口、１９は吸入室、２０はボス、２１はブッシュ、
２５は偏心ピンである。

【００１９】スクロール圧縮機１のハウジング２には、
固定スクロール９及び旋回スクロール１１を具備してな
るスクロール型圧縮機構４の下方に低圧の圧縮流体を供
給する吸入管７が接続されている。スクロール型圧縮機
構４はフレーム３を介してハウジング２に支持され、駆
動源となるモータ５の回転シャフト６が旋回スクロール
１１の下面に連結されている。固定スクロール９と噛合
する旋回スクロール１１は、回転シャフト６の先端に設
けられた偏心ピン２５及び自転阻止機構１２などの作用
により、自転が阻止された状態で公転旋回運動を行って
吸入した圧縮流体を圧縮することができる。

【００２０】さて、吸入管７からハウジング２内に供給
された圧縮流体（矢印Ｇ）は、フレーム３に設けた吸入
口１８及び固定スクロール９に設けた吸入室１９が連通
してなる吸込流路を通ってスクロール型圧縮機構４内の
圧縮室Ｐに吸入される。本発明の実施形態では、二つの
吸込流路が吸入管７を中心として、円周方向の左右に均
等に振り分けて配置されている。すなわち、図１（ａ）
に示すように、固定スクロール９の吸入室１９は、吐出
通路１４の中心から吸入管７の軸中心を通る線を基準と
して、角度θの範囲に左右対称に２箇所設けられてい
る。この場合の角度θは、その合計が１８０度以下とな
るように（２θ≦１８０度）配置されている。

【００２１】上述した２箇所の吸入室１９は、図２に示
すように、背側吸入締切点Ｂの近傍に第１の吸込流路を
形成する吸入室１９ａが設けられ、該吸入室１９ａから
スクロール巻数が増す方向、図２においては半時計廻り
方向の１８０度以内に第２の吸込流路を形成する吸入室
１９ｂが設けられている。すなわち、図１における２θ
が図２のαに相当し、従って、α≦１８０度となる。こ
のように、背側吸入締切点Ｂを基準として近傍に吸入室
１９ａを設け、スクロール巻数の増す方向に吸入室１９
ｂを設けると、吸入管７に対し、離れた位置にある吸入
室についても、２つの流路から吸入されることになるの
で、吸入管７に対し離れていてもスムーズに圧縮流体を
供給できるというメリットがある。なお、固定スクロー
ル９の腹側吸入締切点Ａの近傍、換言すれば旋回スクロ
ール１１の背側吸入締切点Ｂを基準として吸入室１９ａ
を設け、スクロール巻数の増す方向に吸入室１９ｂを設
けるようにしても同様のメリットが得られる。

【００２２】このような構成とすれば、吸入管７からハ
ウジング２内に供給された圧縮流体の流れは、図１
（ａ），（ｂ）に太い矢印で示すように、その主流が上
方へ向かい、左右に分かれた後それぞれの吸入口１８及
び吸入室１９から圧縮室Ｐ内に吸入されるというよう
に、最短距離を通ることができる。このため、ハウジン
グ２内における圧損を低く抑えることができ、さらに、
モータ５の冷却による温度上昇（加熱）も小さくてす
む。さらに、吸入管７から供給された圧縮流体が最短距
離で圧縮室Ｐ内に吸入されるということは、圧縮流体と
ともに吸い込む潤滑油２８の量が低減されるので、油上
がり、いわゆるＯＣ％の改善にも有効である。また、吸
入管７から供給された圧縮流体の一部は、図中に細い矢
印で示すように、モータ５の周囲を循環して冷却した
後、上述した主流に合流して吸入口１８及び吸入室１９
から圧縮室Ｐ内に吸入される。

【００２３】このような背景から、左右２箇所の吸込流
路は吸入管７に近いほど圧損、温度上昇及びＯＣ％が小
さくてすむ。従って、各種の条件が許せば、吸入管７の
軸線近傍に左右２箇所の吸込流路を配置し、換言すれば
角度θをできるだけ小さくして、実質的に連続するひと
つの吸込経路とすることも可能である。しかし、実際に
はモータ５の冷却効果を得られるようにしたり、あるい
は、フレーム３と固定スクロール９との固定構造などの
事情があるため、これらの問題を解消して可能な限り角
度θを小さくすることが望ましい。

【００２４】また、ここに示した実施形態では吸込流路
（吸入室１９）を吸入管７の円周方向両側に等ピッチ
（角度θ）で２箇所配置したが、これによって両吸込流
路における圧損及び温度上昇が等しくなるので、スクロ
ール圧縮機１の安定した運転に有効である。しかし、ス
クロール圧縮機１においては、フレーム３と固定スクロ
ール９との間の固定構造などの事情から、吸入管７の両
側に吸入室１９を左右均等に配置することが困難になる
場合がある。このような場合には、二つの吸込流路を１
８０度以内に配置して、両吸込流路間のできるだけ中間
に近い位置に吸入管７を設置する構成とすればよく、圧
損や温度上昇の面で多少の差は生じるものの、絶対的な
圧損及び温度上昇を低く抑えるという面では同様の効果
が得られる。なお、上述した実施形態では、吸込流路を
形成する吸入室１９を２箇所設けてあるが、必要に応じ
て２箇所以上設けてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスクロー
ル型圧縮機によれば、ハウジング内において圧縮流体が
吸入管から圧縮室に到達するまでの距離を短くでき、そ
の間の圧損や温度上昇が抑制されて小さくなる。従っ
て、圧縮機の効率を向上させるといった効果を奏すると
ともに、ＯＣ％の低減にも有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るスクロール型圧縮機の一実施
形態を示す図で、（ａ）は蓋部及びディスチャージカバ
ーを取り除いた状態で固定スクロールを上方から見た平
面図、（ｂ）は（ａ）の要部断面図である。

【図２】 図１の固定スクロールを旋回スクロールと
噛合する側から見た底面図である。

【図３】 スクロール型圧縮機の全体構成を示す断面
図である。

【図４】 固定側渦巻体及び旋回側渦巻体の関係を示
す説明図である。

【図５】 従来の固定スクロールを旋回スクロールと
噛合する側から見た底面図である。

【図６】 従来のスクロール型圧縮機を示す図で、
（ａ）は蓋部及びディスチャージカバーを取り除いた状
態で固定スクロールを上方から見た平面図（図３のＡ−
Ａ矢視図）、（ｂ）は（ａ）の要部断面図である。

【符号の説明】

１ スクロール型圧縮機 ２ ハウジング ３ フレーム ４ スクロール型圧縮機構 ５ モータ ６ 回転シャフト ７ 吸入管 ９ 固定スクロール １１ 旋回スクロール １２ 自転阻止機構 １４ 吐出通路 １８ 吸入口（吸込流路） １９ 吸入室（吸込流路） Ｐ 圧縮室 Ａ 腹側吸入締切点 Ｂ 背側吸入締切点 Ｇ 圧縮流体

フロントページの続き (72)発明者 御手洗 登 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内 (72)発明者 尾藤 宏明 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内 Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA04 AA12 BB11 BB12 BB28 CC06 CC28

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉空間を形成し吸入管及び吐出管を接
   続したハウジングと、該ハウジング内に支持された固定
   スクロールと、該固定スクロールと噛み合わされ、同固
   定スクロールに対し自転を阻止されて公転旋回運動を行
   う旋回スクロールと、該旋回スクロールの駆動シャフト
   とを具備し、前記固定スクロールと前記旋回スクロール
   とが複数の接触点で接触して三日月状の圧縮室を形成
   し、該圧縮室が外周側より容積を減少させながら内側へ
   移動して吸入・圧縮・吐出を同時に行うスクロール型圧
   縮機であって、 前記吸入管から供給される圧縮流体を前記圧縮室内に導
   入する吸込流路が前記固定スクロールの外周側に複数設
   けられ、これら吸込流路が前記吸入管を挟んで円周方向
   １８０度以内に配置されたことを特徴とするスクロール
   型圧縮機。
2. 【請求項２】 吸入締切点近傍に第１の吸込流路を設
   け、該第１の吸込流路からスクロール巻数が増す方向に
   他の吸込流路を設けたことを特徴とする請求項１に記載
   のスクロール型圧縮機。
3. 【請求項３】 前記吸込流路を前記吸入管の円周方向
   両側に等ピッチで２箇所配置したことを特徴とする請求
   項１または２に記載のスクロール型圧縮機。