JP2001207979A

JP2001207979A - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP2001207979A
Application number: JP2000021847A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Uchida; 和秀内田; Masafumi Nakajima; 雅文中島; Takeshi Sakai; 猛酒井; Hiroyasu Kato; 裕康加藤; Toshinobu Takasaki; 俊伸高崎; Takashi Sumi; 貴史角
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】チップシール溝とチップシールとの接触面圧
を高める。【解決手段】チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂに装
着される前におけるチップシール１１２ａ、１１３ａの
曲率半径ｒ１〜ｒ３を、チップシール溝１１２ｂ、１１
３ｂの曲率半径Ｒ１〜Ｒ３より大きくする。これによ
り、チップシール１１２ａ、１１３ａをチップシール溝
１１２ｂ、１１３ｂに装着するには、チップシール１１
２ａ、１１３ａの曲率半径ｒ１〜ｒ３を小さくするよう
に縮めて（弾性変形させて）装着する必要がある。した
がって、チップシール１１２ａ、１１３ａが元の曲率半
径ｒ１〜ｒ３に戻ろうとする復元力（弾性力）により、
両チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの外側壁１１２
ｃ、１１３ｃとチップシール１１２ａ、１１３ａとの接
触面圧を高めることができるので、作動室Ｖの密閉性
（気密性）を十分に確保することができる。

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並びに旋回スクロールを備えて、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、チップシール溝の外側壁と
チップシールとの接触面圧が不十分であると、作動室の
密閉性（気密性）を十分に確保することができないおそ
れがある。

【０００６】本発明は、上記点に鑑み、チップシール溝
とチップシールとの接触面圧を高めることを目的とす
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
歯部（１１２、１１３）の先端には、端板部（１１１
ａ、１１４ｂ）に接触して作動室（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、チッ
プシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）に装着される前にお
けるチップシール（１１２ａ、１１３ａ）の曲率半径
（ｒ１〜ｒ３）は、チップシール溝（１１２ｂ、１１３
ｂ）の曲率半径（Ｒ１〜Ｒ３）より大きいことを特徴と
する。

【０００８】これにより、チップシール（１１２ａ、１
１３ａ）をチップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）に装
着するには、チップシール（１１２ａ、１１３ａ）の曲
率半径ｒ１〜ｒ３を小さくするように縮めて装着する必
要がある。

【０００９】したがって、本発明に係るスクロール型圧
縮機では、チップシール（１１２ａ、１１３ａ）が元の
曲率半径（ｒ１〜ｒ３）に戻ろうとする復元力により、
両チップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）の外側壁とチ
ップシール（１１２ａ、１１３ａ）との接触面圧を高め
ることができるので、作動室（Ｖ）の密閉性（気密性）
を十分に確保することができる。

【００１０】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請求項１に記載のスクロール型圧
縮機（１００）を適用することが望ましい。

【００１１】請求項３に記載の発明では、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、１１３ａ）が装着されるチップシール
溝（１１２ｂ、１１３ｂ）が形成されており、チップシ
ール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）に装着される前における
チップシール（１１２ａ、１１３ａ）の曲率半径（ｒ１
〜ｒ３）は、チップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）の
曲率半径（Ｒ１〜Ｒ３）より大きいことを特徴とする。

【００１２】これにより、チップシール（１１２ａ、１
１３ａ）をチップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）に装
着するには、チップシール（１１２ａ、１１３ａ）の曲
率半径ｒ１〜ｒ３を小さくするように縮めて装着する必
要がある。

【００１３】したがって、本発明に係るスクロール型回
転機では、チップシール（１１２ａ、１１３ａ）が元の
曲率半径（ｒ１〜ｒ３）に戻ろうとする復元力により、
両チップシール溝（１１２ｂ、１１３ｂ）の外側壁とチ
ップシール（１１２ａ、１１３ａ）との接触面圧を高め
ることができるので、作動室（Ｖ）の密閉性（気密性）
を十分に確保することができる。

【００１４】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。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】次に、本実施形態に係る圧縮機１００につ
いて述べる。

【００２０】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。

【００２１】ここで、電動モータＭｏの概略について述
べる。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】次に、スクロール型圧縮機構Ｃｐについて
述べる。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】このとき、チップシール１１２ａ、１１３
ａを、図３に示すように、両チップシール溝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に接触させるべく、チップシール溝１１２ｂ、
１１３ｂに装着される前におけるチップシール１１２
ａ、１１３ａの曲率半径ｒ１〜ｒ３は、図４に示すよう
に、チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの曲率半径Ｒ１
〜Ｒ３より大きくなっている。

【００２９】なお、チップシール１１２ａ、１１３ａの
曲率半径ｒ１〜ｒ３及びチップシール溝１１２ｂ、１１
３ｂの曲率半径Ｒ１〜Ｒ３は、渦巻中心側に向かうほど
小さくなるように変化するため、本実施形態では、渦巻
全域に渡ってチップシール１１２ａ、１１３ａの曲率半
径ｒ１〜ｒ３がチップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの曲
率半径Ｒ１〜Ｒ３より大きくなっている。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】なお、本実施形態では、永久磁石１２１に
よりスラスト受け部１２０を構成したが、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。

【００４１】次に、本実施形態に係る圧縮機１００の特
徴を述べる。

【００４２】チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂに装着
される前におけるチップシール１１２ａ、１１３ａの曲
率半径ｒ１〜ｒ３が、チップシール溝１１２ｂ、１１３
ｂの曲率半径Ｒ１〜Ｒ３より大きくなっているので、チ
ップシール１１２ａ、１１３ａをチップシール溝１１２
ｂ、１１３ｂに装着するには、チップシール１１２ａ、
１１３ａの曲率半径ｒ１〜ｒ３を小さくするように縮め
て（弾性変形させて）装着する必要がある。

【００４３】このため、本実施形態に係る圧縮機１００
では、チップシール１１２ａ、１１３ａが元の曲率半径
ｒ１〜ｒ３に戻ろうとする復元力（弾性力）により、両
チップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの外側壁１１２ｃ、
１１３ｃとチップシール１１２ａ、１１３ａとの接触面
圧を高めることができるので、作動室Ｖの密閉性（気密
性）を十分に確保することができる。

【００４４】（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。

【００４５】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。

【００４６】また、上述の実施形態では、渦巻全域に渡
ってチップシール１１２ａ、１１３ａの曲率半径ｒ１〜
ｒ３がチップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの曲率半径Ｒ
１〜Ｒ３より大きくしたが、渦巻全域ではなく一部のみ
チップシール１１２ａ、１１３ａの曲率半径ｒ１〜ｒ３
がチップシール溝１１２ｂ、１１３ｂの曲率半径Ｒ１〜
Ｒ３より大きくしてもよい。

【００４７】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】（ａ）はスクロール歯部の正面図であり、
（ｂ）はチップシールの正面図である。

【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、１１３ｄ
…内側壁。

フロントページの続き (72)発明者中島雅文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Ｆターム(参考） 3H039 AA02 AA12 BB15 CC05 CC31

Claims

【特許請求の範囲】

【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）に装着され
る前における前記チップシール（１１２ａ、１１３ａ）
の曲率半径（ｒ１〜ｒ３）は、前記チップシール溝（１
１２ｂ、１１３ｂ）の曲率半径（Ｒ１〜Ｒ３）より大き
いことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【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。
【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）に装着され
る前における前記チップシール（１１２ａ、１１３ａ）
の曲率半径（ｒ１〜ｒ３）は、前記チップシール溝（１
１２ｂ、１１３ｂ）の曲率半径（Ｒ１〜Ｒ３）より大き
いことを特徴とすることを特徴とするスクロール型回転
機。