JP2009097356A

JP2009097356A - 密閉形スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2009097356A
Application number: JP2007267229A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsui; 昭松井; Harumi Sato; 晴美佐藤; Naoya Yoshihiro; 尚哉吉廣
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: JP5114707B2

Abstract

【課題】旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓む変形に対して、旋回スクロールの端板背面に損傷を生じることのない旋回スクロール端板の背面支持構造、および圧縮機で圧縮された高圧ガスによって旋回スクロールを固定スクロール側に押し付ける高圧領域と低中圧で押し付ける低圧領域とを仕切る旋回シールのシール性を確実にする旋回スクロールの端板の背面支持構造を備える密閉形スクロール圧縮機を提供すること。
【解決手段】旋回スクロール１１の端板３１の背面に向けて複数のリング状の突起部７１、７３、７５を形成し、最外側の突起部７１で前記旋回スクロール１１の端板３１を支持するとともに、突起部７１、７３、７５の高さが外側から中心に向って順次低くなるように設定し、最内側から２つの突起部７３、７５間に環状の旋回シール７９を嵌合することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、密閉ケース内に収容されるスクロール圧縮機に関し、特に、旋回スクロール端板の背面支持構造に関する。

スクロール圧縮機においては、一般に、固定スクロールのスクロール翼の先端面と旋回スクロールのスクロール翼の先端面との各スラスト面、すなわち、固定スクロールのスクロール翼の先端面と相手側の旋回スクロールの鏡面との微少隙間、および旋回スクロールのスクロール翼の先端面と相手側の固定スクロールの鏡面との微少隙間を、圧縮室内の圧縮圧力に抗して相互に密着状態にして摺接させるために、旋回スクロールを固定スクロール側に押圧する手段を設けて押し付けている。
押圧力が大きくなりすぎると、摺動抵抗が大きくなって動力損失を生じ、少なすぎると気密性が低下し、能力低下の問題を生ずるため適正な押圧力での押し付けが必要である。

さらに、前記のように旋回スクロールのスクロール翼および固定スクロールのスクロール翼によって形成される圧縮室に生じる圧力に抗して旋回スクロールを固定スクロール側に押圧する押圧手段を設けて適切な圧力で押し付けることに加えて、圧縮室内の高圧化による旋回スクロールの下向きのスラスト力によって旋回スクロール側に傾斜等の異常な挙動が生じないようにするために、旋回スクロールの旋回面を形成する端板を水平状態に支持する支持構造も必要となる。
一方、このように、スクロール圧縮機おいて旋回スクロールの端板の背面に押圧力を適切に作用させ、さらに旋回スクロールが傾斜しないように水平状態に適切に支持する構造については、種々の提案がされている。

例えば、旋回スクロールの端板の背面への押圧力の作用については、次の特許文献１、特許文献２のような技術が知られている。
特許文献１（特開昭６０−２２４９８７号公報）には、図７に示すように、旋回スクロール０１の背面側はシール部材０２を介して、低圧チャンバー０３と高圧チャンバー０４とに画成し、低圧チャンバー０３は固定スクロール０５に形成される通路０６を介して圧縮室の吸入側と連通して低圧圧力を保持し、高圧チャンバー０４は通路０７を介してケーシング０８内に連通させ、高圧チャンバー０４における旋回スクロール０１の受圧面０９に高圧圧力を作用させるようにして、旋回スクロール０１を固定スクロール０５側へ適切な押圧力で押し付けている。

また、特許文献２（特開２００５−２９２２号公報）には、図８に示すように、旋回スクロール０１０の端板の直径Ｄと、環状シール０１１との外径ｄとの比（ｄ／Ｄ）を０．５より大きく設定することによって、環状シール０１１の内側に作用する圧縮室から吐出される吐出圧力が変化しても旋回スクロール０１０全体を押し付けるようなプラスのスラスト力を与えることができるようにしている。

また、旋回スクロールの傾斜を抑制する支持構造については次の特許文献３、特許文献４のような技術が知られている。
特許文献３（特開昭６２−１９９９８５号公報）には、図９に示すように、フレーム０２０には、旋回スクロール０２１の筒部０２２に対して偏心した軸受孔０２３が上下方向に貫通して設けられている。また、フレーム０２０には、旋回スクロール０２１の背面に加わるスラスト力を受けるとともにシール材として機能する環状のスラスト受０２４が設けられている。さらに、フレーム０２０の上面でオルダム機構０２５より外側位置にスラスト受０２４とほぼ同じ高さに突出させた補助スラスト受０２６が複数所定の間隔で周方向に形成されている。そして、このスラスト受０２４および補助スラスト受０２６のストッパ作用によって、圧縮室内の高圧化によって旋回スクロール０２１に特有の転倒モーメントによる傾きが生じようとしても、極めて小さい値に抑制している。

さらに、特許文献４（特開平９−１７０５７１号公報）には、図１０に示すように、旋回スクロール０３０の背面に向かって軸受部材０３１から環状の旋回スクロール鏡板支持部０３２の段差が形成されて、中央側には背圧仕切帯０３３が環状に設けられている。そして、旋回スクロール鏡板支持部０３２には圧力を外側に逃がす連通路が設けられ、運転中に旋回スクロール０３０が傾いても、旋回スクロール鏡板支持部０３２で支持して傾きを抑えるとともに、連通路を通って旋回スクロール０３０の背面と軸受け部材０３１との間に生じる圧力上昇を回避している。

特開昭６０−２２４９８７号公報（図１）特開２００５−２９２２号公報（図２）特開昭６２−１９９９８５号公報（図２）特開平９−１７０５７１号公報（図２）

前記したように特許文献１、特許文献２には、旋回スクロールの端板の背面を、中心部側を高圧ガスによって、周囲側をそれより低い低圧ガスによって押圧する技術が示されている。これは、スクロール圧縮機においては、旋回スクロールと固定スクロールとによって形成される圧縮室内の圧力が、吐出口がある中心側の圧縮室が、吸入口がある周囲側の圧縮室より圧力が高くなることに対応しているものである。
しかし、この適切な押し付け力は、圧縮機が定常運転状態に達しないと得られず、運転開始初期時や低回転運転時においては、旋回スクロールは下方に移動している。
従って、旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓んでいる場合には、運転開始初期時や低回転運転時においては、旋回スクロールの端板背面にスラスト座面によるかじりや片当り等による損傷を生じるおそれがある。

さらに、旋回スクロールの傾きを抑制する支持構造が示されている特許文献３においては、スラスト受０２４および補助スラスト受０２６のストッパ作用によって、圧縮室内の高圧化によって旋回スクロール０２１に生じる特有の転倒モーメントによる傾きを抑制しているが、スラスト受０２４および補助スラスト受０２６の高さは略同じであるため、旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓んで下がる特有の変形に対しては、中央側のスラスト受０２４のエッジに接触して旋回スクロールの端板を損傷するおそれがある。

また、特許文献４に示されている技術においても、前記したように旋回スクロール鏡板支持部０３２の段差が外周側に形成されているが、中央側は同じ高さの支持面のため、中心部のエッジで旋回スクロールの端板を損傷するおそれがある。
さらに、旋回スクロール鏡板支持部０３２には圧力を外側に逃がす連通路が設けられているため、潤滑油が該支持部０３２の外側に流出するので、中央側に設置された環状の背圧仕切帯０３３への供給、保持が十分ではなく、シール性、摺動性を悪化させる問題もある。

以上のように特許文献１〜３には、旋回スクロールの端板背面の支持構造において、旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓む特有の変形に対応したスラスト座面構造とはなっていない。また特許文献４においても、図１０に示す状態で旋回スクロール０３０の端板が周囲より中心側が下方に撓む変形に対応したスラスト座面構造とはなっていない。
さらに、いずれの特許文献にも旋回スクロールの端板背面の中心部側に作用させる高圧ガスと、周囲側に作用させる低圧ガスとを仕切る旋回シール部材（図３の符号７９に相当する部品）のシール性を改善する技術については示されていない。

そこで、本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓んで、周囲より中心部が下がる旋回スクロール特有の変形に対して、旋回スクロールの端板背面に片当り等の損傷を生じることのない旋回スクロール端板の背面支持構造を備え、さらに、圧縮室で圧縮された高圧の吐出ガスによって旋回スクロールを固定スクロール側に押し付ける高圧領域と、圧縮途中のガスによる中間圧力で押付ける中間圧領域とを仕切る旋回シールについて、該旋回シールのシール性を向上する旋回スクロールの端板の背面支持構造を備えた密閉形スクロール圧縮機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、固定スクロールと旋回スクロールとからなる圧縮機構部と、該圧縮機構部の下方に旋回スクロールを回転駆動するモータ部とを、底部に潤滑油を貯留する高圧密閉容器内に配置し、前記圧縮機構部における圧縮されたガスを前記旋回スクロールの端板背面に作用させて前記旋回スクロールを前記固定スクロールへ押し付けるように構成した密閉形スクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの端板背面に摺接する環状の旋回シールを設け、該旋回シールの外側の前記端板背面の環状外周周囲部には、前記圧縮機構部における圧縮途中のガス圧を作用せしめ、前記旋回シールの内側の回転軸中心周りには、前記モータ部の下方に設けられモータによって駆動される給油ポンプによる高圧の潤滑油圧を作用せしめるように構成したことを特徴とする。

かかる発明によれば、旋回スクロールの端板背面を回転軸中心周りには、モータ部の下方に設けられモータによって駆動される給油ポンプによる高圧の潤滑油圧を作用せしめ、端板背面の環状外周周囲部には圧縮機構部における圧縮途中のガス圧を作用せしめるため、旋回スクロールの端板背面を固定スクロール側へバランスよく押し付けることができ、さらに給油ポンプの出力を調整することで、圧縮機構部の圧力室内の高圧ガスの圧力以上で旋回スクロール１１の中心部分を固定スクロール側へ押し付けることが可能になる。
その結果、圧縮機構部の圧縮室内の高圧化による旋回スクロールの下向きのスラスト力によって生じる旋回スクロールの傾斜等の異常な挙動や、長期間の使用によって旋回スクロールの端板の中心部分が下方に撓んだ形状になることが防止される。

また、本発明は、前記旋回スクロールの端板背面に対向して配置されるとともに、前記旋回スクロールに旋回運動を与える駆動軸を軸支するフレーム部材を設け、該フレーム部材から前記端板の背面に向けて前記駆動軸の軸中心回りに複数のリング状の突起部を形成し、最外側の突起部で前記旋回スクロールの端板背面を支持するとともに、突起部の高さを外側から前記軸中心に向って順次低くなるように設定し、最内側から２つの前記突起部間に前記旋回シールを嵌合することを特徴とする。

かかる発明によれば、旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓んで、周囲より中心部が下がる旋回スクロール特有の変形に対応して、旋回スクロールの端板の背面に向けて前記駆動軸の軸中心回りに複数のリング状の突起部を形成し、最外側の突起部で前記旋回スクロールを支持するとともに、突起部の高さが外側から前記軸中心に向って順次低くなるように設定しているため、端板の前記変形に対して中心側の突起部が接触して旋回スクロールの端板を損傷するようなことが防止される。
さらに、最内側から２つの前記突起部間に環状の旋回シールを嵌合するので、突起部の高さが低く設定されている最内側の突起部から、旋回シールへ潤滑油が供給されやすく、２つの突起部間に保持されやすいため、シール性、摺動性が確保される。

また、本発明において好ましくは、前記突起部の高さは３段階に形成され、内側の２段階の突起部間の頂部に形成された環状の凹溝に切れ目のない環状に形成した旋回シールを嵌合して前記旋回スクロールの端板背面に当接させて構成したことを特徴とする。
かかる構成によれば、内側に配置された１段目と２段目の支持部の頂部に凹溝が形成され、その凹溝内に旋回シールが嵌合されるため、１段目が最も低いので、旋回シールに中心側の潤滑油が凹溝内に供給、保持されやすく、シール性、摺動性が確保される。
その結果、旋回シールによって旋回シールの内側には高圧圧力を保持でき、外側には中間圧ないしは低圧圧力を保持できるため、バランスのよい旋回スクロールの押付け力が確実に保たれる。

また、好ましくは、前記旋回シールの内側面と前記凹溝の内面との間に形成される隙間を前記旋回シールの外側面と前記凹溝の内面との間に形成される隙間より大きく設定するとよい。
このように、旋回シールが嵌合する凹溝と旋回シールとの間に形成される隙間を、内側を外側より大きく設定することによって、高圧圧力室内において飛散される潤滑油が最も高さの低い１段目の突起部から前記隙間内に入って凹溝内に一層入り易くなり、旋回シール部の潤滑性が一層確保される。

また、好ましくは、前記旋回シールがほぼ矩形断面形状からなり、旋回シールの凹溝底面側であって旋回スクロールの回転軸中心側には前記凹溝内に流入した潤滑油を保持する切欠部が形成されている。
このように、凹溝の底面への当接面側であって前記軸中心側に切欠部を形成して、前記凹溝の底面に溜まる潤滑油を保持し、該保持された潤滑油によって旋回シールを凹溝から押し上げるように作用することで、旋回シールを旋回スクロールの端板の背面に確実に当接せしめて、旋回シールの上下動に対する追従性をよくして旋回シールのシール性を向上することができる。

また、好ましくは、前記突起部の各段差が略０．１ｍｍに設定されていることが望ましい。このような範囲は、旋回スクロールの端板の予想される変形量と加工精度を考慮した最適な範囲である。すなわち、予測される変形量は数十μｍ（ミクロン）であるため、この範囲内で加工できる段差量として略０．１ｍｍに設定する。

また、好ましくは、前記駆動軸に取付けられた旋回バランサを前記旋回スクロールの端板の背面側に前記最内側の突起部によって形成された筒状空間内に配設し、前記バランサの回転運度に伴って該バランサから前記旋回シールに向けて潤滑油が飛散されることが望ましい。
かかる構成によれば、旋回バランサの回転に伴って旋回シールに向けて潤滑油が飛散されるため、前記凹溝内に潤滑油が溜まりやすくなり、旋回シール部の潤滑性が一層確保される。

本発明によれば、旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓んで、周囲より中心部が下がる旋回スクロール特有の変形に対して、旋回スクロールの端板背面に片当り等の損傷を生じることのない旋回スクロール端板の背面支持構造を備え、さらに、圧縮室で圧縮された高圧の吐出ガスによって旋回スクロールを固定スクロール側に押し付ける高圧領域と、圧縮途中のガスによる中間圧力で押付ける中間圧領域とを仕切る旋回シールについて、該旋回シールのシール性を向上する旋回スクロールの端板の背面支持構造を備えた密閉形スクロール圧縮機を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明にかかる密閉形スクロール圧縮機の実施形態を示す全体構成断面図であり、図２は図１の全体断面図のうちの上方の部分の拡大図である。図３は図２のＡ部拡大図であり、図４は図３のＢ部拡大図である。図５は上バランサを示す説明図であり（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示す。図６は旋回シールの全体斜視図である。

図１、図２を参照して密閉形スクロール圧縮機の全体構成について説明する。図１に示すように、密閉形スクロール圧縮機１を構成する縦長の円筒形状の密閉ケース２は、湾曲形状の下ケース３と湾曲形状の上ケース５と円筒状の中ケース６とがそれぞれ溶接接合されて形成されている。
密閉ケース２内の上方寄りに、密閉ケース２内を上下に仕切るようにフレーム部材７が中ケース６の内部に取付けられている。
そして、フレーム部材７の上方には圧縮機構部９が配置され、下方には圧縮機構部９を構成する旋回スクロール１１に旋回運動の回転力を与えるモータ部のモータ１３が配置されている。さらに、密閉ケース２の底部には潤滑油が収容されるようになっていて、底部に貯留された潤滑油を汲み上げる給油ポンプ１５がモータ１３の下方に配置されている。

図２に示すように、圧縮機構部９は、固定スクロール１７と、この固定スクロール１７の下方に配置された旋回スクロール１１とによって構成されている。固定スクロール１７は、円板状の端板１９と、この端板１９の一方の面の周縁部に突設された環状壁２１と、この環状壁２１で囲まれた部分に該環状壁２１とほぼ等しい高さに突設された固定スクロール翼２３と、端板１９の略中央部に設けられた吐出口２５と、端板１９の周縁部に設けられた吸入口２７とで構成されている。そして、環状壁２１の延長部分がボルト２９でフレーム部材７に固定されている。

一方、旋回スクロール１１は、円板状の旋回スクロール１１の端板３１と、この端板３１の一方の面に前記固定スクロール翼２３と等しい高さに突設された旋回スクロール翼３３と、背面側の中央部には軸受ボス部３５が突設されて構成されている。

また、旋回スクロール１１の端板３１の片側に突設された螺旋状の旋回スクロール翼３３と、固定スクロール１７の端板１９の片側の突設された螺旋状の固定スクロール翼２３とが噛合い、それぞれの壁の間に圧縮室３７を形成している。この旋回スクロール翼３３の頂部および固定スクロール翼２３の頂部に設けた微小隙間により相手側の端板１９および端板３１の鏡面に気密を保持している。

そして、固定スクロール１７と旋回スクロール１１との噛み合い状態を保持して旋回スクロール１１を固定スクロール１７に対して相対的に旋回運動させるために、旋回スクロール１１の端板３１とフレーム部材７との間にオルダム機構３８が設けられている。

フレーム部材７には、旋回スクロール１１の軸受ボス部３５の軸心線に対して偏心した筒状空間３９が上下方向に貫通して設けられており、この筒状空間３９の下端部分にはモータ１３の駆動軸４１を回転自在に支持する主軸受４３が設けられている。

駆動軸４１の上端部には、駆動軸４１の軸中心線と偏心した位置にクランク部４５が形成され、該クランク部４５が旋回スクロール１１の軸受ボス部３５内に設けた旋回軸受に嵌入されている。
また、図１に示すように、駆動軸４１の下端部には、給油ポンプ１５が接続されていて、この給油ポンプ１５により潤滑油をパイプ４７によって汲み上げて、駆動軸４１の軸中心部を貫通して設けられた貫通油路４９を介して前記クランク部４５の上端から軸受ボス部３５内に放出するようになっている。

前記モータ１３は、複数の分割ステータ５１がモータフレーム５３の内周に沿って環状に配設された、いわゆる分割式のステータによって構成され、回転子はモータロータ５５の内部に永久磁石が埋め込まれるいわゆるＩＰＭモータによって構成している。
さらに、このモータ１３の巻線は、アンモニア冷媒に対して耐食性が強く信頼性の高いアルミニウム電線によって形成されている。
なお、使用されるガスにはアンモニア冷媒を用いており、吐出ガス温度の上昇を抑えるために当該圧縮機が接続された冷凍サイクルに用いるアンモニアの液冷媒を固定スクロール１７の端板１９に取付けられた液インジェクション配管５７から圧縮室３７内に噴射するようになっている。

また、駆動軸４１に対して偏心したクランク部４５の回転に伴うアンバランスを打ち消すために、駆動軸４１には、上から順に上バランサ（旋回バランサ）５９、中バランサ６１、下バランサ６３の３つのバランサが取り付けられている。
さらに、前記固定スクロール１７の吸入口２７には、吸入管６５が上ケース５を貫通して設けられ、中ケース６にはケース内の高圧ガスを冷凍サイクル側に吐出する吐出管６７が設けられている。

次に、以上のように構成された密閉形スクロール圧縮機において、前記圧縮機構部９による冷媒ガスの圧縮動作について説明する。
まず、モータ１３に給電すると、駆動軸４１が回転を開始する。そして、回転力が旋回スクロール１１に伝えられる。
旋回スクロール１１の軸受ボス部３５は駆動軸４１に対して偏心したクランク部４５と嵌合しており、しかもオルダム機構３８によって自転を規制されているため、この旋回スクロール１１は自転の伴わない旋回運動を行う。
従って、この旋回運動に伴って、旋回スクロール翼３３と固定スクロール翼２３との間に形成された圧縮室３７の容積を縮小させながら中心に移動し、吸入管６５を介して吸入されたガスが圧縮されて吐出口２５から吐出されて、密閉ケース２内の上方に吐出されてからフレーム部材７の周囲に形成された図示しない連通孔を通って下方側に流れて密閉ケース２内のフレーム部材７の下方の空間内に高圧ガスが流入した後、吐出管６７から外部へ排出される。

次に、図３〜図６を参照して、旋回スクロール１１の端板３１の支持およびシール構造について説明する。
図３に示すように、フレーム部材７の上縁部には、旋回スクロール１１の端板３１に向かって突起部７１、７３、７５が３段階に形成されている。
この突起部７１、７３、７５は、環状に形成され、駆動軸４１の軸中心に向かって高さが低くなるように設定されている。

図３に示す突起部の高さ関係は、旋回スクロール１１が上方に押し上げられたときの状態を基準にして、３段目の最外側の突起部７１の座面（頂上面）からＨ３だけ上昇した旋回スクロール１１の下端面を基準面として、２段目の中間の突起部７３の座面（頂上面）は基準面からＨ２の位置に設定され、１段目の内側の突起部７５の座面（頂上面）は基準面からＨ１の位置に設定される。そして、座面高さの関係は、Ｈ３＜Ｈ２＜Ｈ１の関係となっている。

従って、該端板３１背面に押し付け圧力が作用しないときには、旋回スクロール１１が下に移動して、前記Ｈ３がゼロになって３段目の突起部７１の座面に当たって支持される。このＨ３がゼロのときには２段目の突起部７３の座面と旋回スクロール１１の下端面との隙間は（Ｈ２−Ｈ３）だけ存在し、１段目の突起部７５の座面と旋回スクロール１１の下端面との隙間は（Ｈ１−Ｈ３）だけ存在するように設定されている。

さらに、突起部間の各段差、すなわち第３の突起部７１と第２の突起部７３との段差（Ｈ２−Ｈ３）は、略０．１ｍｍの範囲に設けられている。
また、第２の突起部７３と第１の突起部７５との段差（Ｈ１−Ｈ２）は、略０．１ｍｍ前後に設けられている。
この段差の設定範囲は、旋回スクロール１１の端板３１の予想される変形量と加工精度及び給油状態を考慮した最適な範囲であり、端板３１の予測される変形量は中央部と外周との間で数十μｍ（ミクロン）であるため、この範囲内で加工できる段差量として略０．１ｍｍに設定する。
この範囲よりも小さい段差の製造は難しくなるとともに、この範囲より大きい段差を突起部７１、７３間に設定すると潤滑油の保持性や旋回スクロール１１の押し付け力の高圧力の保持性に悪影響がでるおそれがある。
但し、突起部７３、７５間の段差は、筒状空間３９からの潤滑油の流入と保持が重要となるので、突起部７１、７３間に設定略される略０．１ｍｍ前後よりも大きく設定するのが好ましい。

旋回スクロール１１の端板３１の背面側に向かう突起部７１、７３、７５の高さが外側から内側に向かうに従って順次低くなるように設定されているので、旋回スクロール１１の端板３１が周囲より中心側が下方に撓んで、周囲より中心部が下がるような特有の変形があっても、その変形に沿った突起部の高さに設定されているので、端板３１の背面側が突起部７３、７５に接触して端板３１を損傷するようなことが防止される。

また、内側の１段目、２段目の突起部７３、７５は、図４に示すように、近接して配置されて突起部間の頂部に凹溝７７が形成され、この凹溝７７内に図６に示すような切れ目のない環状の旋回シール７９が嵌合されている。
また、この旋回シール７９の内側面と凹溝７７の内面との間に形成される隙間Ｄ１は、前記旋回シール７９の外側面と前記凹溝７７の内面との間に形成される隙間Ｄ２より大きくなるように設定されている。
また、図６に示すように、旋回シール７９はほぼ矩形の断面形状からなり、凹溝７７の底面への当接面側であって軸中心側には凹溝７７内に流入した潤滑油を保持することで、旋回シール７９を持ち上げる圧力が容易に作用できるように、切欠部８１が形成されている。

さらに、旋回シール７９の内側の筒状空間３９内には、駆動軸４１の軸中心部を貫通して設けられた貫通油路４９を介して前記クランク部４５の上端から軸受ボス部３５内に放出される潤滑油とともに密閉ケース２内の高圧のガス圧が作用していて高圧状態に保持されている。

以上のように、内側に配置された１段目と２段目の突起部７３、７５の頂部間に凹溝７７が形成され、その凹溝７７内に旋回シール７９が嵌合されるため、高さが最も低い１段目の突起部７５から、潤滑油が凹溝７７内に入りやすく、さらに、凹溝７７と旋回シール７９との間に形成される隙間を外側より内側を大きくしているため、一層凹溝７７内に入りやすい。

さらに、旋回シール７９がほぼ矩形断面形状からなり、凹溝７７の底面への当接面側であって軸中心側には凹溝７７内に流入した潤滑油を保持するための切欠部８１が形成されているため、凹溝７７の底面に溜まる潤滑油を保持し、該保持された潤滑油によって旋回シールを凹溝７７から押し上げるように作用することで、旋回シール７９を旋回スクロール１１の端板３１の背面に確実に当接せしめて、旋回スクロール１１の上下動に対する追従性をよくして旋回シール７９のシール性を向上することができる。

さらに、旋回シール７９は、シール性と摺動性を考慮して金属ないしはテフロン（登録商標）等の樹脂材を含む非金属材料を用いて切れ目のない環状で形成する。
また、使用されるガスがアンモニア冷媒の場合、アルカリ性が強く酸化被膜を形成しにくいため、密閉ケース２内における摺動部の潤滑性を悪化させる傾向にあるが、前記のような旋回シール７９を摺動性の優れた材料で形成すると共に、潤滑油を凹溝７７内に保持することにより潤滑性能が高められる。

次に、旋回シール７９への潤滑油の供給について説明する。
下ケース３の底部に収容された潤滑油を給油ポンプ１５によって汲み上げて、貫通油路４９を介してクランク部４５の上端から軸受ボス部３５の内部に放出して、クランク部４５と軸受ボス部３５に設けた軸受との摺動部を潤滑し、その後、軸受ボス部３５の下方に形成された隙間８５、さらにフレーム部材７に径方向に形成された横穴８７から密閉ケース２内に排出され、下方の油槽に戻される。
また、隙間８５から流出した潤滑油の一部は上バランサ５９の回転に伴う遠心力によって縦壁８８に沿って上方に案内された後、図２に矢印で示すように旋回シール７９に向かって噴霧状態で放出されて旋回シール部に供給されることにより、旋回シール７９の摺滑面の潤滑と隙間のシールに用いられる。

この上バランサ５９は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動軸４１から径方向に突き出る円板８６に対して軸方向に伸びる半円弧状の縦壁８８を有して形成されるともに、該半円弧状の縦壁８８の内側中央部にはほぼ１／３周にわたって周方向溝８９が形成され、遠心力によって広がる潤滑油を周方向溝８９に集めて縦壁８８に沿って上方の筒状空間３９内に放出するように構成されている。

さらに具体的に説明すると、円板８６とその円板８６の周縁部から軸方向に突出した半円弧状の縦壁８８で形成され、その縦壁８８の外壁面は該円板８６の外径におよそ等しい外円弧Ｒａで形成され、内壁面は外側よりの内円弧Ｒｂと中央よりの内円弧Ｒｃとから形成されている。
外円弧Ｒａの中心Ｅは駆動軸中心におよそ一致させ、内円弧Ｒｃの中心Ｆは、中心Ｅより縦壁の反対側すなわち図の右側に配置し、内円弧Ｒｂの中心Ｇは、中心Ｅより縦壁側すなわち図の左側に配置して、内円弧Ｒｂの先端が外円弧Ｒａと内円弧Ｒｃとの間で形成されるように縦壁８８の円弧が形成されている。

そして、潤滑油は遠心力によって縦壁８８に沿って放出されて旋回シール７９に向かうため、旋回シール７９と端板３１の背面との接触域に円周方向に均等に行きわたるため、旋回シール７９の潤滑性と該隙間部のシール性が良好に得られる。
さらに、旋回シール７９に向かって放出された潤滑油は、前記したように１段目の突起部７５の高さが他の突起部より低いとともに、凹溝７７と旋回シール７９の内側との隙間が外側より広いため凹溝７７内に潤滑油が入りやすく、潤滑油が確実に旋回シール７９に供給される。

以上のように、本実施の形態によれば、旋回スクロール１１の端板３１背面を回転軸中心周りには、モータ部の下方に設けられモータ１３によって駆動される給油ポンプ１５による高圧の潤滑油圧を作用せしめ、端板３１背面の環状外周周囲部には圧縮機構部９における圧縮途中のガス圧を作用せしめるため、旋回スクロール１１の端板３１背面を固定スクロール１７側へバランスよく押し付けることができ、さらに給油ポンプ１５の出力を調整することで、圧縮機構部９の圧力室内の高圧ガスの圧力以上で旋回スクロール１１の中心部分を固定スクロール１７側へ押し付けることが可能になる。
その結果、圧縮機構部９の圧縮室内の高圧化による旋回スクロールの下向きのスラスト力によって生じる旋回スクロール１１の傾斜等の異常な挙動や、長期間の使用によって旋回スクロール１１の端板３１自体が、中心部分が下方に撓んだ形状になることが防止される。

また、本実施の形態によれば、突起部７１、７３、７５の高さが外側から中心に向って順次低くなるように設定しているため、旋回スクロール１１の端板３１が周囲より中心側が下方に下がる特有の変形に対して、端板３１に接触して旋回スクロール１１の端板３１を損傷するようなことが防止される。
さらに、最内側から２つの突起部７３、７５間に環状の旋回シール７９を嵌合することによって、旋回シール７９に潤滑油の供給がされやすく、シール性、摺動性を確保することができる。

本発明によれば、旋回スクロールの端板が周囲より中心側が下方に撓んで、周囲より中心部が下がる旋回スクロール特有の変形に対して、旋回スクロールの端板背面に片当り等の損傷を生じることのない旋回スクロール端板の背面支持構造、および、圧縮機で圧縮されたガスによって旋回スクロールを固定スクロール側に押し付ける高圧領域と低中圧で押し付ける低圧ないしは中圧領域とを仕切る旋回シールのシール性を確実にする旋回スクロールの端板の背面支持構造を提供して、旋回スクロールを密閉ケース内に確実に支持することができるので、冷凍空調用密閉形圧縮機を始めとして潤滑油を用いて摺動部を潤滑するカーエアコン用圧縮機、空気圧縮機及び真空ポンプ等を含むスクロール流体機械への適用に際して有益である。

本発明にかかる密閉形スクロール圧縮機の実施形態を示す全体構成断面図である。図１の全体断面図のうちの上方の部分の拡大図である。図２のＡ部拡大図である。図３のＢ部拡大図である。上バランサ（旋回バランサ）を示す説明図であり（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示す。旋回シールの全体斜視図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。

符号の説明

１密閉形スクロール圧縮機
２密閉ケース
７フレーム部材
９スクロール圧縮機構部（圧縮機構部）
１１旋回スクロール
１３モータ
１７固定スクロール
１９、３１端板
４１駆動軸（回転軸）
４３主軸受
５９上バランサ
６１中バランサ
６３下バランサ
７１、７３、７５突起部
７７凹溝
７９旋回シール

Claims

固定スクロールと旋回スクロールとからなる圧縮機構部と、該圧縮機構部の下方に旋回スクロールを回転駆動するモータ部とを、底部に潤滑油を貯留する高圧密閉容器内に配置し、前記圧縮機構部における圧縮されたガスを前記旋回スクロールの端板背面に作用させて前記旋回スクロールを前記固定スクロールへ押し付けるように構成した密閉形スクロール圧縮機において、
前記旋回スクロールの端板背面に摺接する環状の旋回シールを設け、該旋回シールの外側の前記端板背面の環状外周周囲部には、前記圧縮機構部における圧縮途中のガス圧を作用せしめ、前記旋回シールの内側の回転軸中心周りには、前記モータ部の下方に設けられモータによって駆動される給油ポンプによる高圧の潤滑油圧を作用せしめるように構成したことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
前記旋回スクロールの端板背面に対向して配置されるとともに、前記旋回スクロールに旋回運動を与える駆動軸を軸支するフレーム部材を設け、該フレーム部材から前記端板の背面に向けて前記駆動軸の軸中心回りに複数のリング状の突起部を形成し、最外側の突起部で前記旋回スクロールの端板背面を支持するとともに、突起部の高さを外側から前記軸中心に向って順次低くなるように設定し、最内側から２つの前記突起部間に前記旋回シールを嵌合することを特徴とする請求項１記載の密閉形スクロール圧縮機。
前記突起部の高さは３段階に形成され、内側の２段階の突起部間の頂部に形成された環状の凹溝に切れ目のない環状に形成した旋回シールを嵌合して前記旋回スクロールの端板背面に当接させて構成したことを特徴とする請求項２記載の密閉形スクロール圧縮機。
前記旋回シールの内側面と前記凹溝の内面との間に形成される隙間を前記旋回シールの外側面と前記凹溝の内面との間に形成される隙間より大きく設定されることを特徴とする請求項３記載の密閉形スクロール圧縮機。
前記旋回シールがほぼ矩形断面形状からなり、旋回シールの凹溝底面側であって旋回スクロールの回転軸中心側には前記凹溝内に流入した潤滑油を保持する切欠部が形成されていることを特徴とする請求項４記載の密閉形スクロール圧縮機。
前記突起部の各段差が略０．１ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項２記載の密閉形スクロール圧縮機。
前記駆動軸に取付けられた旋回バランサを前記旋回スクロールの端板の背面側に前記最内側の突起部によって形成された筒状空間内に配設し、前記バランサの回転運動に伴って該バランサから前記旋回シールに向けて潤滑油が飛散される構成としたことを特徴とする請求項３及至５の何れか１項記載の密閉形スクロール圧縮機。