JP2001173582A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップシール溝のうち渦巻外方側に位置する
外側壁の変形及び破損を防止する。 【解決手段】 両チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの
側壁１１２ｃ、１１３ｃ、１１２ｄ、１１３ｄのうち渦
巻外方側に位置する外側壁１１２ｃ、１１３ｃの厚みｔ
１を、渦巻中心側に位置する内側壁１１２ｄ、１１３ｄ
の厚みｔ２より大きくする。これにより、外側壁１１２
ｃ、１１３ｃの機械的強度を増大させることができるの
で、外側壁１１２ｃ、１１３ｃの変形及び破損を防止で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール型圧縮
機に関するもので、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力
以上となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、超臨
界冷凍サイクルと略する。）用の圧縮機に適用して有効
である。

【０００２】

【従来の技術】スクロール型圧縮機は、例えば実開昭５
９−５８７９１号公報に記載のごとく、渦巻き状のスク
ロール歯部及びスクロール歯部が形成された端板部を有
する固定スクロール及び旋回スクロールを備え、旋回ス
クロールを固定スクロールに対して旋回させることによ
り、流体を吸入圧縮する作動室の体積を拡大縮小させる
ものである。

【０００３】そして、スクロール歯部の先端には、相手
側の端板部と摺動可能に接触して作動室の密閉性（気密
性）を保持するチップシールが装着されるチップシール
溝が形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スクロール
型圧縮機では、旋回スクロールの旋回とともに、作動室
が渦巻外方側から中心側にその体積を縮小させながら移
動して流体を圧縮していくので、渦巻中心側に位置する
作動室ほど、内部の圧力が高い。

【０００５】したがって、チップシールには渦巻中心側
から外方側に向かう力（以下、この力を圧縮反力と呼
ぶ。）が作用するので、チップシールに作用する圧縮反
力の全てをチップシール溝のうち渦巻外方側に位置する
外側壁に受けることとなり、外側壁の変形及び破損が発
生する可能性が高い。

【０００６】本発明は、上記点に鑑み、チップシール溝
のうち渦巻外方側に位置する外側壁の変形及び破損を防
止することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、スクロール
型圧縮において、スクロール歯部（１１２、１１３）の
先端には、端板部（１１１ａ、１１４ｂ）に接触して作
動室（Ｖ）を密閉するチップシール（１１２ａ、１１３
ａ）が装着されるチップシール溝（１１２ｂ、１１３
ｂ）が形成されており、チップシール溝（１１２ｂ、１
１３ｂ）の２つの側壁（１１２ｃ、１１３ｃ、１１２
ｄ、１１３ｄ）のうち渦巻外方側に位置する外側壁（１
１２ｃ、１１３ｃ）の厚み（ｔ１）は、渦巻中心側に位
置する内側壁（１１２ｄ、１１３ｄ）の厚み（ｔ２）よ
り大きいことを特徴とする。

【０００８】これにより、外側壁（１１２ｃ、１１３
ｃ）の機械的強度を増大させることができるので、外側
壁（１１２ｃ、１１３ｃ）の変形及び破損を防止でき
る。

【０００９】なお、請求項２に記載の発明のごとく、高
圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気
圧縮式冷凍サイクルにおいては、請求項１に記載のスク
ロール型圧縮機（１００）にて冷媒を圧縮することが望
ましい。

【００１０】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施形態）本実施形態は、本発
明に係るスクロール圧縮機を超臨界冷凍サイクルに適用
したものであって、図１は超臨界冷凍サイクルの模式図
である。

【００１２】図１中、１００は冷媒（二酸化炭素）を吸
入し、その吸入した冷媒を冷媒の臨界圧力以上にまで圧
縮するスクロール型圧縮機（以下、圧縮機と略す。）で
あり、２００は室外空気と冷媒との間で熱交換を行う放
熱器である。３００は放熱器２００から流出する冷媒を
減圧する減圧器であり、４００は減圧器３００にて気液
２相状態となった冷媒のうち液相冷媒を蒸発させて、室
内に吹き出す空気を冷却する蒸発器である。

【００１３】なお、減圧器３００は、特開平１１−２０
１５６８号出願に記載されている圧力制御弁と同様なも
のであるので、本明細書では、減圧器３００の詳細説明
は省略する。

【００１４】また、５００は、冷媒を気相冷媒と液相冷
媒とに分離するとともに、気相冷媒を圧縮機１００の吸
入側に向けて流出させるアキュムレータ（気液分離手
段）であり、６００は、アキュムレータ５００から流出
する冷媒と放熱器２００から流出する冷媒とを熱交換す
る内部熱交換器である。

【００１５】次に、本実施形態に係る圧縮機１００につ
いて述べる。

【００１６】図２は本実施形態に係る圧縮機１００の軸
方向断面を示しており、この圧縮機１００は、冷媒を吸
入圧縮するスクロール型圧縮機構Ｃｐと、このスクロー
ル型圧縮機構を駆動する電動モータ（本実施形態では、
ＤＣブラシレスモータ）Ｍｏとが一体となった密閉型電
動圧縮機である。

【００１７】ここで、電動モータＭｏの概略について述
べる。

【００１８】１０１はフロントハウジング（モータハウ
ジング）１０１であり、１０２はフロントハウジング１
０１に対して固定された、けい素鋼板等の磁性材料製の
固定子鉄心（ヨーク）１０２である。１０３は固定子鉄
心１０２に巻き付けられた巻線（コイル）１０３であ
り、この巻線１０３及び固定子鉄心１０２等からステー
タコイル１０４が構成されている。

【００１９】また、１０５はステータ１０４内で回転す
るロータ１０５であり、このロータは複数個の永久磁石
１０６、並びにフロントハウジング１０１及びミドルハ
ウジング１０７に軸受１０８を介して回転可能に支持さ
れたシャフト１０９等から構成されている。なお、１１
０はステータ１０４（巻線１０３）に電力を供給する端
子であり、これらの端子１１０は、図示しないモータ駆
動回路に接続されている。

【００２０】次に、スクロール型圧縮機構Ｃｐについて
述べる。

【００２１】１１１は、ミドルハウジング１０７に固定
されてミドルハウジング１０７と共に空間を構成するシ
ェル（固定スクロール）であり、このシェル１１１のう
ちミドルハウジング１１１側には、ミドルハウジング１
１１側に向けて突出する渦巻状のスクロール歯部１１２
が形成されている。なお、シェル１１１のうちスクロー
ル歯部１１２が形成された部位（スクロール歯部１１２
の根本側の部位）を固定側端板部１１１ａと呼ぶ。

【００２２】また、ミドルハウジング１０７とシェル１
１１との間には、シェル１１１のスクロール歯部１１２
に接触して作動室Ｖを構成する渦巻状のスクロール歯部
１１３が形成された旋回スクロール（旋回部）１１４が
配設されており、この旋回スクロール１１４が、シェル
（固定スクロール）１１１に対して旋回することによ
り、作動室Ｖの体積を拡大縮小させて冷媒（流体）を吸
入圧縮する。なお、旋回スクロール１１４のうちスクロ
ール歯部１１３が形成された部位（スクロール歯部１１
３の根本側の部位）を旋回側端板部１１４ｂと呼ぶ。

【００２３】また、両スクロール歯部１１２、１１３の
先端には、図３に示すように、相手側の端板部１１１
ａ、１１４ｂと摺動可能に接触して作動室Ｖの密閉性
（気密性）を保持するチップシール１１２ａ、１１３ａ
が装着される凹状のチップシール溝１１２ｂ、１１３ｂ
が形成されている。なお、チップシール溝１１２ｂ、１
１３ｂは、図４に示すように、両スクロール歯部１１
２、１１３の渦巻形状に沿うように形成されている。

【００２４】そして、両チップシール溝１１２ｂ、１１
３ｂは、図３に示すように、その２つの側壁１１２ｃ、
１１３ｃ、１１２ｄ、１１３ｄのうち渦巻外方側に位置
する外側壁１１２ｃ、１１３ｃの厚みｔ１が、渦巻中心
側に位置する内側壁１１２ｄ、１１３ｄの厚みｔ２より
大きくなっているとともに、その深さＤが、チップシー
ル１１２ａ、１１３ａの高さ寸法ｈより大きくなってい
る。

【００２５】また、旋回スクロール１１４は、図２に示
すように、その略中央に形成されたボス部１１４ａにて
シャフト１０９の一端側（紙面右側）に形成されたクラ
ンク部１０９ａに、シェル型（内輪を持たないタイプ）
の針状コロ軸受（ニードルベアリング）１１５を介して
連結されている。

【００２６】そして、クランク部１０９ａは、シャフト
１０９の回転中心から径外方側に偏心した位置に形成さ
れているため、シャフト１０９が回転すると、旋回スク
ロール１１４は、シャフト１０９周りに旋回（回転）運
動する。

【００２７】因みに、１１６は、旋回スクロール１１４
をクランク部１０９ａに対して摺動可能に連結し、両ス
クロール歯部１１２、１１３間の接触面圧を増大させる
従動クランク機構を構成するブッシングであり、このブ
ッシング１１６は、旋回スクロール１１４に作用する圧
縮反力のうち旋回方向の力によって旋回スクロール１１
４をクランク部１０９ａに対して微小変位させて両スク
ロール歯部１１２、１１３間の接触面圧を増大させてい
る。

【００２８】ところで、１２０は、旋回スクロール１１
４に作用する圧縮反力のうち旋回スクロール１１４の旋
回方向と直交する方向（シャフト１０９の長手方向と平
行な方向）の力（以下、この力をスラスト力と呼ぶ。）
を受けるとともに、旋回スクロール１１４を旋回可能に
支持するスラスト受け部（スラストベアリング）であ
る。

【００２９】このスラスト受け部１２０は、旋回側端板
部１１４ｂのうちミドルハウジング１０７と面する部位
に埋設固定された複数個の永久磁石（以下、この永久磁
石を第１マグネットと呼ぶ。）１２１、及びミドルハウ
ジング１０７のうち第１マグネット１２１に対応する部
位に埋設固定されて第１マグネット１２１に対して斥力
を作用させる複数個の永久磁石（以下、この永久磁石を
第２マグネットと呼ぶ。）１２２から構成されている。

【００３０】なお、第１マグネット１２１は、図５に示
すように、クランク部１０９ａ周りに円周状に配設さ
れ、第２マグネット１２２は、図６に示すように、シャ
フト１０９の軸心周りに円周状に配設されている。

【００３１】また、旋回スクロール１１４が旋回しても
第１マグネット１２１が第２マグネット１２２と確実に
面するように、第１マグネット１２１の径寸法は、第２
マグネット１２２の径寸法より小さくなっている。

【００３２】ところで、図２中、１３２は、旋回スクロ
ール１１４が旋回する際に、旋回スクロール１１４がク
ランク部１０９ａ周りに回転（自転）することを防止す
る自転防止用ピンであり、この自転防止用ピン１３２
は、旋回スクロール１１４の径外方に形成された４個の
リング部１１４ｃ（図５参照）の内壁に対して摺動可能
に接触している。このため、シャフト１０９が回転する
と、旋回スクロール１１４は、クランク部１０９ａ周り
に回転（自転）することなく、シャフト１０９の回転中
心に対して旋回（公転）する。

【００３３】また、１３３は、シェル１１１と共に作動
室Ｖから吐出する冷媒を平滑化する吐出室１３４を構成
するリアハウジングであり、このリアハウジング１３３
は、シェル１１１と共にボルト１４０にてミドルハウジ
ング１０７に固定されている。

【００３４】また、１３５はシェル（固定スクロール）
の略中心部に位置する作動室Ｖと吐出室１３４とを連通
させる吐出ポートであり、この吐出ポート１３５のうち
吐出室１３４側には、吐出室１３４に吐出した冷媒が作
動室Ｖに逆流することを防止するリード弁状の吐出弁
（図示せず）及び吐出弁の最大開度を規制するストッパ
１３６が設けられている。

【００３５】次に、本実施形態に係る圧縮機１００の特
徴を述べる。

【００３６】両チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの側
壁１１２ｃ、１１３ｃ、１１２ｄ、１１３ｄのうち渦巻
外方側に位置する外側壁１１２ｃ、１１３ｃの厚みｔ１
が、渦巻中心側に位置する内側壁１１２ｄ、１１３ｄの
厚みｔ２より大きくなっているので、外側壁１１２ｃ、
１１３ｃの機械的強度を増大させることができ、外側壁
１１２ｃ、１１３ｃの変形及び破損を防止できる。

【００３７】ところで、超臨界冷凍サイクルでは、その
高圧側圧力がフロンを冷媒とする未臨界冷凍サイクル
（高圧側圧力が冷媒の臨界圧力未満である冷凍サイク
ル）の高圧側圧力の約１０倍と高いので、外側壁１１２
ｃ、１１３ｃの変形及び破損と言う問題が特に顕著な問
題となる。

【００３８】したがって、本実施形態に係る圧縮機１０
０のごとく、チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの外側
壁１１２ｃ、１１３ｃの厚みｔ１を内側壁１１２ｄ、１
１３ｄの厚みｔ２より大きくするれば、スクロール歯部
１１２、１１３に機械的強度の高い特殊材料を使用した
り、特殊な硬化処理等を施すことなく、安価にチップシ
ール溝１１２ｂ、１１３ｂの機械的強度を向上させるこ
とができるので、特に超臨界冷凍サイクルに適用して有
効である。

【００３９】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、本発明に係るスクロール型圧縮機を電動モータと一
体となった圧縮機に適用したが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく、電動モータ等の駆動源が別体となった
開放型の圧縮機に適用してもよい。

【００４０】また、上述の実施形態では、超臨界冷凍サ
イクル用の圧縮機に本発明を適用したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、その他の圧縮機にも適用す
ることができる。

【００４１】また、スラスト受け部１２０を転がり式の
スラスト受け部としてもよい。

【００４２】なお、本発明は、流体の膨張（圧力）エネ
ルギを機械エネルギに変換するスクロール型膨張機に適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超臨界冷凍サイクルの模式図である。

【図２】本発明の実施形態に係る圧縮機の断面図であ
る。

【図３】本発明の実施形態に係る圧縮機のスクロール歯
部先端の拡大図である。

【図４】スクロール歯部の正面図である。

【図５】旋回スクロールを端板部側から見た正面図であ
る。

【図６】ミドルハウジングを旋回スクロール側から見た
正面図である。

【符号の説明】

１１２、１１３…スクロール歯部、１１２ａ、１１３ａ
…チップシール、１１２ｂ、１１３ｂ…チップシール
溝、１１２ｃ、１１３ｃ…外側壁、１１２ｄ、１３ｄ…
内側壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 裕康 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 高崎 俊伸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 酒井 猛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 角 貴史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 内田 和秀 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 Ｆターム(参考） 3H039 AA02 AA12 BB03 BB05 BB15 BB25 CC05 CC31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻き状のスクロール歯部（１１２、１
   １３）と前記スクロール歯部（１１２、１１３）が形成
   された端板部（１１１ａ、１１４ｂ）とを有する固定ス
   クロール（１１１）及び旋回スクロール（１１４）を備
   え、前記旋回スクロール（１１４）を前記固定スクロー
   ル（１１１）に対して旋回させることにより、流体を吸
   入圧縮する作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させるスクロ
   ール型圧縮であって、 前記スクロール歯部（１１２、１１３）の先端には、前
   記端板部（１１１ａ、１１４ｂ）に接触して前記作動室
   （Ｖ）を密閉するチップシール（１１２ａ、１１３ａ）
   が装着されるチップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）が
   形成されており、 前記チップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）の２つの側
   壁（１１２ｃ、１１３ｃ、１１２ｄ、１１３ｄ）のうち
   渦巻外方側に位置する外側壁（１１２ｃ、１１３ｃ）の
   厚み（ｔ１）は、渦巻中心側に位置する内側壁（１１２
   ｄ、１１３ｄ）の厚み（ｔ２）より大きいことを特徴と
   するスクロール型圧縮機。
2. 【請求項２】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
   となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、 請求項１に記載のスクロール型圧縮機（１００）にて冷
   媒を圧縮することを特徴とする超臨界蒸気圧縮冷凍サイ
   クル。
3. 【請求項３】 渦巻き状のスクロール歯部（１１２、１
   １３）及び前記スクロール歯部（１１２、１１３）が形
   成された端板部（１１１ａ、１１４ｂ）を有する固定ス
   クロール（１１１）及び旋回スクロール（１１４）を備
   え、前記旋回スクロール（１１４）を前記固定スクロー
   ル（１１１）に対して旋回させることにより、流体を吸
   入圧縮する作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させるスクロ
   ール型回転機であって、 前記スクロール歯部（１１２、１１３）の先端には、前
   記端板部（１１１ａ、１１４ｂ）に接触して前記作動室
   （Ｖ）を密閉するチップシール（１１２ａ、１１３ａ）
   が装着されるチップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）が
   形成されており、 前記チップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）の２つの側
   壁（１１２ｃ、１１３ｃ、１１２ｄ、１１３ｄ）のうち
   渦巻外方側に位置する外側壁（１１２ｃ、１１３ｃ）の
   厚み（ｔ１）は、渦巻中心側に位置する内側壁（１１２
   ｄ、１１３ｄ）の厚み（ｔ２）より大きいことを特徴と
   するスクロール型回転機。