JP2002195173A

JP2002195173A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2002195173A
Application number: JP2000391576A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hagita; 貴幸萩田; Hiroyuki Kobayashi; 寛之小林; Masamitsu Takeuchi; 真実竹内; Tetsuzo Ukai; 徹三鵜飼; Takahiro Ichiyanagi; 貴弘一柳; Chikahiro Mishima; 慎太三島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP4664490B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮効率を低下させずに、旋回スクロールの
スラスト荷重を効果的に低減して機械効率の向上を図
り、構造が簡単でメンテナンスの容易、かつ小径化が可
能なスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】スラスト板１９に圧力ポケット４１を形
成する。そして、圧力ポケット４１内の高圧油が旋回ス
クロール９に作用する押圧力を、旋回スクロール９がス
ラスト板１９に作用する押圧力よりも小さくなるように
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール圧縮機
に関し、特に二酸化炭素（ＣＯ₂）等の超臨界域で冷媒
を使用する蒸気圧縮冷凍サイクルに適したスクロール圧
縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護の観点から、蒸気圧縮式
冷凍サイクルにおいて、冷媒の脱フロン対策の１つとし
て、作動ガス（冷媒ガス）として二酸化炭素（ＣＯ₂）
を使用した冷凍サイクル（以下、ＣＯ₂サイクル）が提
案されている（例えば、特公平７−１８６０２号公
報）。このＣＯ₂サイクルの作動は、フロンを使用した
従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルと同様である。すなわ
ち、図１２（ＣＯ₂モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−
Ａで示されるように、圧縮機で気相状態のＣＯ₂を圧縮
し（Ａ−Ｂ）、この高温圧縮の気相状態のＣＯ₂を放熱
器（ガスクーラ）にて冷却する（Ｂ−Ｃ）。そして、減
圧器により減圧して（Ｃ−Ｄ）、気液相状態となったＣ
Ｏ₂を蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を空気等の外部
流体から奪って外部流体を冷却する。

【０００３】ところで、ＣＯ₂の臨界温度は約３１℃と
従来の冷媒であるフロンの臨界点温度と比べて低いの
で、夏場等外気温の高いときには、放熱器側でのＣＯ₂
の温度がＣＯ₂の臨界点温度よりも高くなってしまう。
つまり、放熱器出口側においてＣＯ₂は凝縮しない（線
分ＢＣが飽和液線ＳＬと交差しない）。また、放熱器出
口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口
側でのＣＯ₂温度によって決定され、放熱器出口側での
ＣＯ₂温度は放熱器の放熱能力と外気温度（制御不可）
とによって決定するので、放熱器出口での温度は、実質
的には制御することができない。したがって、放熱器出
口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力（放熱器出口
側圧力）を制御することによって制御可能となる。つま
り、夏場等外気温の高いときには、十分な冷却能力（エ
ンタルピ差）を確保するためには、Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅ
で示されるように、放熱器出口側圧力を高くする必要が
ある。そのために、圧縮機の運転圧力を従来のフロンを
用いた冷凍サイクルに比べて高くする必要がある。車両
用空調装置を例にすると、前記圧縮機の運転圧力は従来
のＲ１３４（フロン）では３ｋｇ／ｃｍ²程度であるの
に対してＣＯ₂では４０ｋｇ／ｃｍ²程度と高く、また運
転停止圧力はＲ１３４（フロン）では１５ｋｇ／ｃｍ²
程度であるのに対してＣＯ₂では１００ｋｇ／ｃｍ²程度
と高くなる。

【０００４】ここで、一般的なスクロール圧縮機は、ケ
ーシング内に、端板の一面側に渦巻状突起が形成された
固定スクロールと、端板の一面側に渦巻状突起が設けら
れかつこの渦巻状突起が前記固定スクロールの前記渦巻
状突起と組み合わされて渦巻状の圧縮室を形成する旋回
スクロールとを備え、前記旋回スクロールの旋回に伴
い、導入した作動ガスを前記圧縮室内で圧縮した後に吐
出するものである。そして、上述のように、ＣＯ₂を作
動ガスとした運転圧力の高いスクロール圧縮機では、旋
回スクロールにかかる大きなスラストに対抗するため
に、旋回スクロールの背面をスラスト玉軸受により支持
することにより、前記圧縮室からの作動ガスの漏れを極
力阻止している。また、例えば特開平３−５４３８７号
公報には、旋回スクロールの背面をスラスト板により支
持するとともに、このスラスト板の旋回スクロールとの
接触面に油または水をシールするための凹部を形成した
り、さらに、特公平１−４４９１１号公報には、旋回ス
クロールの背面に背圧室を設けるとともに、旋回スクロ
ールの背面をばねによって付勢されるピストンにより支
持する技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、旋回スクロ
ールをスラスト玉軸受で支持するものは、特に長期間の
使用に伴って、玉軸受けの特性上騒音が大きくなる上に
スラスト荷重の低減効果が低下して、機械損失が大きく
なり、さらに、玉軸受け交換のためのメンテナンスに手
間がかかるという問題点、及び、スクロール圧縮機の小
径化が難しいという問題点がある。旋回スクロールを単
にスラスト板で支持するものも、スラスト荷重の低減効
果は低い。

【０００６】そこで、本発明者らは、日々鋭意研究した
結果、スラスト板の旋回スクロールとの対向面に外部よ
り高圧油或いは作動ガスを導く簡単な構成に基づいて、
圧縮効率が低下せず、スラスト荷重（スラスト負荷）を
効果的に低減できる上に、潤滑作用をも確保でき、かつ
スクロール圧縮機の小径化が可能であることを見出し
た。すなわち、本発明は、上記従来技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであり、圧縮効率を低下させず
に、旋回スクロールのスラスト荷重を効果的に低減して
機械効率の向上を図り、構造が簡単でメンテナンスの容
易、かつ小径化が可能なスクロール圧縮機を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ケーシング内に、端板の一面側に渦巻状突
起が形成された固定スクロールと、端板の一面側に渦巻
状突起が設けられかつこの渦巻状突起が前記固定スクロ
ールの前記渦巻状突起と組み合わされて渦巻状の圧縮室
を形成する旋回スクロールとを備え、前記旋回スクロー
ルの旋回に伴い、導入した作動ガスを前記圧縮室内で圧
縮した後に吐出するスクロール圧縮機において、前記旋
回スクロールの前記端板の背面側に、これをスラスト支
持するためのスラスト部材を対向配置させ、このスラス
ト部材または前記旋回スクロール端板のいずれか一方に
は、前記スラスト部材または前記旋回スクロール端板の
いずれか他方との対向面に高圧流体が導入される圧力ポ
ケットが形成され、該圧力ポケット内の高圧流体が前記
旋回スクロールに作用する押圧力は、前記旋回スクロー
ルが前記スラスト部材に作用する押圧力よりも小さくな
るように設定されていることを特徴とする。

【０００８】上記構成のスクロール圧縮機では、高圧流
体を圧力ポケットに供給することにより、この高圧流体
が旋回スクロールのスラスト荷重を低減する。旋回スク
ロールはスラスト部材から浮き上がらないため、圧力ポ
ケット内の高圧流体の漏れは防止される。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
スクロール圧縮機において、前記スラスト部材と前記旋
回スクロール端板のいずれか一方には、前記圧力ポケッ
トから所定距離を隔てて、低圧溝が形成されていること
を特徴とする。

【００１０】この発明においては、圧力ポケットに導入
された高圧流体は、低圧溝を限界として圧力分布が制限
される。圧力ポケットと低圧溝との距離は、圧力ポケッ
トが旋回スクロールを押し戻す押圧力が適切となるよう
に設定される。なお、低圧溝と圧力ポケットとの位置関
係は特に限定されない。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２に記載の
スクロール圧縮機において、前記圧力ポケットは、前記
旋回スクロールの旋回中心軸を取り囲んで設けられた環
状溝であり、前記低圧溝は、前記圧力ポケットをさらに
取り囲んで設けられた環状溝であることを特徴とする。

【００１２】この発明においては、圧縮室内の高圧ガス
による面圧分布が高い旋回スクロール中心側に圧力ポケ
ットが位置するため、面圧の高い中心部の荷重を効果的
に低減する。また、低圧溝が圧力ポケットより内側にあ
る場合、外周側には旋回スクロール端板とスラスト部材
との間に隙間が発生する場合があり、圧力ポケット内の
高圧流体が漏れるおそれがある。本発明では、圧力ポケ
ットが内側に位置しているため、高圧流体の漏れが抑え
られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係わるスクロール
圧縮機の実施形態について図面を参照して説明する。先
ず、本発明のスクロール圧縮機を備えたＣＯ₂サイクル
について、図１１を参照して説明する。このＣＯ₂サイ
クルＳは例えば車両用空調装置に適用したものであり、
１は気相状態のＣＯ₂を圧縮するスクロール圧縮機であ
る。スクロール圧縮機１は図示しない駆動源（例えばエ
ンジン等）から駆動力を得て駆動する。１ａは、スクロ
ール圧縮機１で圧縮されたＣＯ₂を外気等との間で熱交
換して冷却する放熱器（ガスクーラ）であり、１ｃは放
熱器１ａ出口側でのＣＯ₂温度に応じて放熱器１ａ出口
側圧力を制御する圧力制御弁である。ＣＯ₂は、この圧
力制御弁１ｂおよび絞り１ｃにより減圧されて低温低圧
の気液２相状態のＣＯ₂となる。１ｄは、車室内の空気
冷却手段をなす蒸発器（吸熱器）で、気液２相状態のＣ
Ｏ₂は蒸発器１ｄ内で気化（蒸発）する際に、車室内空
気から蒸発潜熱を奪って車室内空気を冷却する。１ｅ
は、気相状態のＣＯ₂を一時的に蓄えるアキュムレータ
である。そして、スクロール圧縮機１、放熱器１ａ、圧
力制御弁１ｂ、絞り１ｃ、蒸発器１ｄおよびアキュムレ
ータ１ｅは、それぞれ配管１ｆによって接続されて閉回
路を形成している。

【００１４】次に、スクロール圧縮機１の第１実施形態
について、図１を参照して説明する。スクロール圧縮機
１のハウジング１Ａ（ケーシング）は、カップ状のケー
ス本体２と、これにボルト３により締結されたフロント
ケース４（クランクケース）とから構成されている。ク
ランクシャフト５はフロントケース４を貫通し、メイン
軸受６およびサブ軸受７を介してフロントケース４に回
転自在に支持されている。クランクシャフト５には、図
示しない車両エンジンの回転が公知の電磁クラッチ３２
を介して伝動されるようになっている。なお、符号３２
ａ，３２ｂはそれぞれ電磁クラッチ３２のコイルおよび
プーリを示している。

【００１５】ハウジング１Ａの内部には固定スクロール
８および旋回スクロール９が配設されている。固定スク
ロール８は端板１０とその内面に立設された渦巻状突起
（ラップ）１１とを備え、この端板１０の背面にはリン
グ状の背圧ブロック１３が固定手段としての複数本のボ
ルト１２により分解可能に固定されている。背圧ブロッ
ク１３の内周面および外周面にはＯリング１４ａ，１４
ｂがぞれぞれ埋設されており、これらＯリング１４ａ，
１４ｂは、ケース本体２の内周面に密接し、ケース本体
２内の低圧室１５（吸入室）より後述する高圧室（吐出
チャンバ）１６が隔離されている。この高圧室１６は、
背圧ブロック１３の小径内空間１３ａと、小径内空間１
３ａに連続して形成された大径内空間１３ｂと、固定ス
クロール８の端板１０の背面に大径内空間１３ｂと連続
するように形成された凹部１０ａとから構成されてい
る。固定スクロール８の端板１０には吐出ポート３４
（トップクリアランス）が穿設されており、この吐出ポ
ート３４を開閉するための吐出弁３５が前記凹部１０ａ
に位置している。

【００１６】旋回スクロール９は端板１７とその内面に
立設された渦巻状突起（ラップ）１８とを備え、この渦
巻状突起１８は前記固定スクロール８の渦巻状突起１１
と実質的に同一の形状を有している。

【００１７】固定スクロール８とケース本体２との間に
はリング状の板ばね２０ａが配置されており、この板ば
ね２０ａは複数のボルト２０ｂを介して、周方向に交互
に固定スクロール８およびケース本体２に締結されてい
る。これにより、固定スクロール８はその軸方向におい
てのみ板ばね２０ａの最大撓み量だけ、移動を許容され
ている（フロート構造）。なお、リング状の板ばね２０
ａおよびボルト２０ｂにより固定スクロール支持装置２
０（軸方向コンプライアンス支持装置）が構成されてい
る。前記背圧ブロック１３の背面突出部とハウジング１
Ａとの間には隙間ｃが設けられていることにより、この
背圧ブロック１３は前記軸方向に可動となっている。固
定スクロール８と旋回スクロール９とは、相互に公転旋
回半径だけ偏心し、かつ、１８０°だけ位相をずらせて
図示のように噛み合わされ、渦巻状突起１１の先端に埋
設されたチップシール（不図示）は端板１７の内面に密
接し、渦巻状突起１８の先端に埋設されたチップシール
（不図示）は端板１０の内面に密接し、また、渦巻状突
起１１，１８の側面に互いに複数箇所で密接する。これ
により、渦巻状の中心に対してほぼ点対称をなす複数の
密閉空間２１ａ，２１ｂが限界される。固定スクロール
８と旋回スクロール９との間には、旋回スクロール９の
自転を阻止して公転を許容する自動防止リング２７（オ
ルダム接手）が設けられている。

【００１８】上述のように、吐出ポート３４（トップク
リアランス）を固定スクロール８の端板１０にのみに形
成し、かつこの吐出ポート３４を開閉するための吐出弁
３５を直接固定スクロール８の端板１０に取付けたこと
により、吐出ポート３４を背圧ブロック１３に形成する
必要はなく、吐出ポート３４の長さおよび容積を小さく
できる。したがって、圧縮機の再圧縮動力を低く抑え、
性能が向上する。また、背圧ブロック１３および固定ス
クロール８は互いに別体のものであり、背圧ブロック１
３を固定スクロール８にボルト１２（固定手段）により
着脱自在に固定することにより、背圧ブロック１３を固
定スクロール８に固定する前に、固定スクロール８の端
板１０に吐出弁３５を容易に取付けることができ、しか
も取付け箇所の自由度が高まる。

【００１９】端板１７の外面中央部に形成された円筒状
のボス２２の内部にはドライブブッシュ２３が、ラジア
ル軸受を兼ねる旋回軸受２４（ドライブ軸受）を介して
回動自在に収容され、このドライブブッシュ２３に穿設
された貫通孔２５内にはクランクシャフト５の内端に突
設された偏心軸２６が回動自在に嵌合されている。ま
た、端板１７の外面の外周縁とフロントケース４との間
には、旋回スクロール９をスラスト支持するための後述
するスラスト板１９（スラスト部材）が配置されてい
る。

【００２０】クランクシャフト５の外周には、軸封装置
としての公知のメカニカルシール２８（シャフトシー
ル）が配置されており、このメニカルシール２８は、フ
ロントケース４に固定されたシートリング２８ａと、ク
ランクシャフト５とともに回転する従動リング２８ｂと
を備え、この従動リング２８ｂは、付勢部材２８ｃによ
りシートリング２８ａに圧接されていることにより、ク
ランクシャフト５の回転に伴いシートリング２８ａに対
して摺動する。

【００２１】次に、本実施形態の特徴部について説明す
る。図１および図２に示すように、旋回スクロール９の
背後には、その端板１７に近接かつ対向する形態で、リ
ング状のスラスト板１９が設けられており、このスラス
ト板１９はフロントケーシング４の端面に固定されてい
る。スラスト板１９の旋回スクロール９の端板１７側の
スラスト面４０には、圧力ポケット４１が環状に形成さ
れており、この圧力ポケット４１の奥面４２の一部に
は、圧力ポケット４１に高圧油を導入するための高圧導
入孔４３が開口している。この高圧導入孔４３はＬ字型
通路となっており、その他方の開口はスラスト板１９に
形成されている。一方、ハウジング１Ａ（ケーシング）
のケース本体２には前記高圧導入孔４３に連通するよう
な給油通路（流体通路）４４が形成されている。

【００２２】図１に示すように、スクロール圧縮機１の
吐出口３８に接続された配管１ｆには油分離器５０（オ
イルセパレータ）が設けられており、この油分離器５０
によって吐出作動ガスより捕集した高圧流体としての潤
滑油（高圧油）は戻り配管５１を通して、前記給油通路
４４に供給されるようになっている。すなわち、スクロ
ール圧縮機１の作動に伴って、図示しない手段によりス
クロール圧縮機１内に潤滑油が供給されるとともに、吐
出口３８から吐出された高圧作動ガスは、油分離器５０
を通過する際に油分を除去される。そして、捕集した潤
滑油は高圧油として、戻り配管５１、給油通路４４およ
び高圧導入孔４３を通って圧力ポケット４１に導入さ
れ、充満する。

【００２３】ここで、圧力ポケット４１の原理について
説明する。図３に示したものは圧力ポケット４１の部分
拡大図である。図において、複数の矢印で示したものは
圧力ポケット４１内の高圧油による圧力分布である。圧
力分布は、圧力ポケット４１に接する部位では圧力Ｒが
作用し、圧力ポケット４１から離れるに従い圧力が低下
する分布を示す。圧力ポケット４１の面積をＡ、スラス
ト板１９と旋回スクロール９との接触面積をＢ、圧力分
布をｆ(Ｒ_P)とおくと、高圧油による旋回スクロール９
への押圧力Ｆ_oil（図の圧力分布領域の積分）は、Ｆ_oil
＝Ａ×Ｒ＋Ｂ×ｆ(Ｒ_P)と表すことができる。ここで、
旋回スクロール９がスラスト板１９に与える押圧力をＦ
_aとおくと、Ｆ_oil＜Ｆ_aとなるように設定されている。
すなわち、旋回スクロール９がスラスト板１９から浮か
ないようになっている。より具体的には、図４に示すよ
うに、本例のような背圧ブロック１３を有するスクロー
ル圧縮機は、固定スクロール８と旋回スクロール９とを
離間させようとする力をＦ_TH、固定スクロール８に付与
される背圧をＦ_Zとおくと、Ｆ_a＝Ｆ_Z―Ｆ_TH＋Ｆ_TH＝Ｆ_Z
である。すなわち、Ｆ_a＝Ｆ_Z＜Ｆ_oilとなるように設定
される。また、図５に示すように、旋回スクロール９’
の端板１７’が分割され、内部に圧縮室内の高圧ガスが
導入されるタイプのスクロール圧縮機では、次のように
設定されている。すなわち、図５に示すように、端板１
７’内の高圧ガスによる押圧力をＦ_Zとおくと、Ｆ_a＝Ｆ
_Zである。すなわち、Ｆ_a＝Ｆ_Z＜Ｆ_oilとなるように設定
される。さらにまた、図６に示した背圧により押えない
一般的構造のスクロール圧縮機では、圧縮室内の高圧ガ
スによる押圧力がＦ_aであるから、Ｆ_a＜Ｆ_oilとなるよ
うに設定される。

【００２４】さて次に、上記スクロール圧縮機１の動作
について説明する。電磁クラッチ３２のコイル３２ａに
通電して、車両エンジンの回転をクランクシャフト５に
伝動させると、クランクシャフト５の回転は、偏心軸２
６、貫通孔２５、ドライブブッシュ２３、旋回軸受２
４、ボス２２からなる旋回駆動機構を介して旋回スクロ
ール９が駆動され、旋回スクロール９は自転防止リング
２７によってその自転を阻止されながら公転旋回半径を
半径とする円軌道上を公転旋回運動する。

【００２５】旋回スクロール９が公転旋回運動すると、
双方の渦巻状突起１１，１８の線接触部が次第に渦巻の
中心方向に移動し、この結果、密閉空間２１ａ，２１ｂ
（圧縮室）が容積を減少しながら、渦巻の中心方向へ移
動する。これに伴って吸入口（不図示）を通って吸入室
１５へ流入した作動ガス（矢印Ａ参照）が、双方の渦巻
状突起１１，１８との外終端開口部から密閉空間２１ａ
内に取り込まれ、圧縮されながら圧縮室の中心部２１ｃ
に至り、ここから固定スクロール８の端板１０に穿設さ
れた吐出ポート３４を通り、吐出弁３５を押開いて高圧
室１６へ吐出され、さらに吐出口３８から吐出される。
このように、旋回スクロール９の旋回により、吸入室１
５より導入した流体を前記密閉空間２１ａ，２１ｂ内で
圧縮し、この圧縮ガスを吐出する。電磁クラッチ３２の
コイル３２ａへの通電を解除して、クランクシャフト５
への回転力の伝動を絶つと、スクロール圧縮機１の運転
は停止される。そして、電磁クラッチ３２のコイル３２
ａへ再び通電すると、スクロール圧縮機１は再起動され
る。

【００２６】吐出口３８から吐出された高圧作動ガス
は、油分離器５０を通過する際に油分を除去される。そ
して、捕集した潤滑油は高圧油として戻り配管５１を通
過して給油通路４４に供給される。給油通路４４に供給
された高圧油は、高圧導入孔４３を通って圧力ポケット
４１に導入され充満される。この高圧油により旋回スク
ロール９を均等にスラスト支持し、旋回スクロール９の
スラスト荷重を低減する。ただし、旋回スクロール９は
スラスト板１９から浮き上がることはない。圧力ポケッ
ト４１内の高圧油の一部はスラスト板１９と旋回スクロ
ール９の端板１７との間を漏れ出て、潤滑油として利用
される。

【００２７】このように本実施形態では、外部より高圧
油を、給油通路４４および導入孔４３を通して圧力ポケ
ット４１に供給することにより、騒音が発生することな
く、圧縮効率を低下させることなく長期間に渡って高圧
油により旋回スクロール９のスラスト荷重を低減させ、
機械損失の向上を図れる。また、従来のスクロール圧縮
機と比較して構造が簡単であるため、メンテナンスが容
易、かつ小径化が可能である。さらにまた、圧力ポケッ
ト４１より漏れ出た油は、スクロール圧縮機１内部の潤
滑作用を果たす。そして、高圧流体供給手段として、高
圧の吐出作動ガスより潤滑油を分離するための油分離器
５０と、この油分離器５０で分離された潤滑油を給油通
路４４に戻すための潤滑油戻り配管５１とを備えている
ものとすることにより、高圧油を再利用できる。

【００２８】なお、Ｆ_oilの条件として、旋回スクロー
ルのいわゆる転倒を考慮することができる。すなわち、
図７に示したように、Ｍ₁＝Ｆ_r×Ｌ₁、Ｍ₂＝Ｆ_a×Ｌ₂と
すると、旋回スクロールの転倒を防止するためには、Ｆ_oil＜Ｆ_a―Ｆ_r×Ｌ₁／Ｌ₂ を満たすように設定すればよい。

【００２９】次に、本発明に係るスクロール圧縮機の第
２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態
と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を
省略する。図８は、本例にかかるスラスト板１９’の上
面図である。図において、符号６０は圧力ポケット４１
の外側に位置して該圧力ポケット４１を取り囲んで設け
られた低圧溝である。この低圧溝は、連通溝６１により
低圧の冷媒ガスが導入されるようになっている。図９に
圧力ポケット４１周辺の圧力分布を示した。図３と比較
するとわかるように、低圧溝６０が圧力分布の限界とな
り、旋回スクロール９に圧力を作用する面積が減少す
る。圧力ポケット４１と低圧溝６０との距離は、圧力ポ
ケット４１が旋回スクロール９を押し戻す押圧力が適切
となるように設定されている。

【００３０】このように構成されたスクロール圧縮機に
おいては、低圧溝６０が設けられていることにより、高
圧油による旋回スクロール９への押圧力Ｆ_oilを抑える
ことができる。これは、面圧を下げるために端板径を大
きくした場合でも、圧力ポケット４１による押し戻しす
ぎを防止することができる為、特に有効である。また、
低圧溝６０が圧力ポケット４１よりも外側に設けられて
いることにより、以下の効果を得ることができる。旋回
スクロール９の端板１７は、中心側ほど圧縮室内の高圧
ガスによる面圧分布が高い。このため、図１０のように
内側ほど端板１７に高い圧力が作用する。このため、圧
力ポケット４１を中心に近い位置に設けることで、面圧
の高い旋回スクロール９中心部の荷重を効果的に軽減す
ることができる。また、仮に低圧溝６０が圧力ポケット
４１より内側にある場合、外周側には図１０のように旋
回スクロール端板１７とスラスト板１９との間に隙間が
発生する場合があり、圧力ポケット４１内の高圧油が漏
れるおそれがある。本例では、圧力ポケット４１が低圧
溝６０の内側に位置しているため、高圧油の漏れを抑え
ることができる。

【００３１】なお、上記各実施形態において、圧力ポケ
ット４１はスラスト板１９、または、旋回スクロール９
の端板１９側のどちら側に設けても良い。また、上記各
実施形態では、スクロール圧縮機を、ＣＯ₂を作動ガス
とするＣＯ₂サイクルに適用したが、これに限らず、通
常のフロン等を作動ガスとする蒸気圧縮式冷凍サイクル
に適用してもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１に記載の発明によれば、高圧流体を圧力ポケット
に供給することにより、旋回スクロールのスラスト荷重
を低減して機械効率の向上を図ることができる。また、
旋回スクロールはスラスト部材から浮き上がらないた
め、圧力ポケット内の高圧流体の漏れを防止することが
できる。

【００３３】請求項２に記載の発明によれば、圧力ポケ
ットに導入された高圧流体は、低圧溝を限界として圧力
分布が制限されため、圧力ポケットによる旋回スクロー
ルの押し戻しすぎを防止することができる。

【００３４】請求項３に記載の発明によれば、圧縮室内
の高圧ガスによる面圧分布が高い旋回スクロール中心側
に圧力ポケットが位置するため、面圧の高い中心部の荷
重を効果的に低減することができる。また、圧力ポケッ
トが内側に位置しているため、高圧流体の漏れを押える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスクロール圧縮機の一実施形態
の縦断面図である。

【図２】図１に示したスラスト板およびその近傍の拡
大図である。

【図３】本発明に係るスクロール圧縮機の圧力ポケッ
ト部の圧力分布を示す部分拡大図である。

【図４】旋回スクロールおよびスラスト板に作用する
力を示す図である。

【図５】旋回スクロールおよびスラスト板に作用する
力を示す図である。

【図６】旋回スクロールおよびスラスト板に作用する
力を示す図である。

【図７】旋回スクロールに作用するモーメントを示す
図である。

【図８】本発明の第２実施形態として示したスクロー
ル圧縮機が備える旋回スクロールのスラスト板を示す平
面図である。

【図９】同スクロール圧縮機の圧力ポケット部の圧力
分布を示す部分拡大図である。

【図１０】圧縮室内の高圧ガスによる押圧力を示した
図である。

【図１１】蒸気圧縮式冷凍サイクルを示す模式図であ
る。

【図１２】ＣＯ₂のモエリエ線図である。

【符号の説明】

８固定スクロール９旋回スクロール１７旋回スクロール端板１９、１９’ スラスト板（スラスト部材）４１圧力ポケット６０低圧溝

フロントページの続き (72)発明者竹内真実愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者鵜飼徹三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冷熱事業本部内 (72)発明者一柳貴弘愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者三島慎太愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA16 AB03 BB42 CC04 CC05 CC06 CC18 CC25 3H039 AA02 AA12 BB28 CC02 CC08 CC24 CC27 CC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング内に、端板の一面側に渦巻状
突起が形成された固定スクロールと、端板の一面側に渦
巻状突起が設けられかつこの渦巻状突起が前記固定スク
ロールの前記渦巻状突起と組み合わされて渦巻状の圧縮
室を形成する旋回スクロールとを備え、前記旋回スクロ
ールの旋回に伴い、導入した作動ガスを前記圧縮室内で
圧縮した後に吐出するスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの前記端板の背面側に、これをスラ
スト支持するためのスラスト部材を対向配置させ、この
スラスト部材または前記旋回スクロール端板のいずれか
一方には、前記スラスト部材または前記旋回スクロール
端板のいずれか他方との対向面に高圧流体が導入される
圧力ポケットが形成され、該圧力ポケット内の高圧流体
が前記旋回スクロールに作用する押圧力は、前記旋回ス
クロールが前記スラスト部材に作用する押圧力よりも小
さくなるように設定されていることを特徴とするスクロ
ール圧縮機。
【請求項２】請求項１に記載のスクロール圧縮機にお
いて、前記スラスト部材と前記旋回スクロール端板のいずれか
一方には、前記圧力ポケットから所定距離を隔てて、低
圧溝が形成されていることを特徴とするスクロール圧縮
機。
【請求項３】請求項２に記載のスクロール圧縮機にお
いて、前記圧力ポケットは、前記旋回スクロールの旋回中心軸
を取り囲んで設けられた環状溝であり、前記低圧溝は、
前記圧力ポケットをさらに取り囲んで設けられた環状溝
であることを特徴とするスクロール圧縮機。