JP2786839B2 - スクロール型圧縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、密閉ケース内にス
クロール型圧縮機構を収容してなるスクロール型圧縮装
置の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、低圧の圧縮装置として、スクロー
ル型圧縮装置が知られている。この圧縮装置は、一対の
スクロール翼を軸方向に組合せて圧縮機構を構成したも
ので、小型、高効率、低振動等の利点を備えている。 【０００３】ところで、このようなスクロール型圧縮装
置は、通常、密閉ケース内のやや上方寄りの位置に上記
密閉ケース内を上下方向に仕切る形態にフレームを固定
し、このフレームの上方にスクロール型圧縮機構を配置
し、またフレームの下方に上記スクロール型圧縮機構に
駆動動力を与えるモータを配置し、さらに密閉ケースの
底部に潤滑油を収容したものとなっている。 【０００４】スクロール型圧縮機構は、通常、スクロー
ル翼を備えて上述したフレームに固定される非旋回要素
と、この非旋回要素のスクロール翼と噛合うスクロール
翼を備えて上記非旋回要素の下方に配置される旋回要素
とで構成されている。そして、前記フレームに、軸受孔
を上下方向に貫通させて設け、この軸受孔で前述したモ
ータの回転軸を回転自在に支持している。また、回転軸
の上端部と旋回要素との間に偏心連結機構およびオルダ
ム機構を設け、この偏心連結機構とオルダム機構とで旋
回要素を自転の伴わない旋回運動させるようにしてい
る。 【０００５】このようなスクロール型圧縮装置では、通
常、非旋回要素の背面を密閉ケース内に設定された高圧
空間に臨ませ、また旋回要素の背面を密閉ケース内に設
定された低圧空間に臨ませている。そして、旋回要素の
背面を低圧空間に臨ませたもの、つまりモータが収容さ
れている空間を低圧雰囲気として運転するようにしたも
のは、旋回要素の背面側に補助室を形成し、この補助室
に圧縮室内の高圧ガスのー部を導き、これによつて非旋
回要素から離れる方向に旋回要素に加わるスラスト力を
打消してスクロール翼の翼端のシール性を確保したり、
あるいはスクロール翼の翼端に格別なシール材を取付け
てシール性を確保する方式を採用している。 【０００６】しかしながら、上記のように構成された従
来のスクロール型圧縮装置にあっては次のような問題が
あった。すなわち、補助室を設けて旋回要素に加わるス
ラスト力を打ち消す方式を採用したものにあっては、圧
縮室から補助室へガスを導く通路の製作が困難で、量産
性に欠ける問題があった。また、翼端に格別なシール材
を取付ける方式を採用したものにあってもチップシール
を埋込むための加工が困難で、量産性に欠けるばかりか
シール材の信頼性に欠ける問題があつた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記した理由で、製作
の容易な何等かの手段を採用しなければ量産性を上げる
ことはできない。したがつて、本発明は、翼端における
シール性能を向上できると同時に製作の容易化を図れる
スクロール型圧縮装置を提供することを目的としてい
る。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、密閉ケースと、互いを軸方向に接合させ
て互いの間に圧縮室を形成するとともに上記圧縮室内で
互いに噛合うスクロール翼をそれぞれが有した非旋回要
素と旋回要素とで構成され、上記非旋回要素の背面を上
記密閉ケース内に設定された高圧ガス空間に臨ませて上
記密閉ケース内に配置されたスクロール型圧縮機構と、
上記密閉ケース内に設けられたモータの動力で上記スク
ロール型圧縮機構の上記旋回要素を駆動してガス圧縮動
作を行わせる手段とを備えたスクロール型圧縮装置にお
いて、上記非旋回要素の背面でガス吐出口を含む背面中
央部領域に高圧ガスの圧力が作用するように上記高圧ガ
ス空間と上記スクロール型圧縮機構の周縁部に形成され
る空間とを区画するとともに上記非旋回要素を軸方向に
可動自在に支持する支持部材と、上記モータの動力を旋
回要素に伝達するモータの回転軸を回転自在に支持する
フレームと、このフレームと上記支持部材との間に上記
スクロール型圧縮機構が設けられ、このスクロール型圧
縮機構の周縁部に形成される空間に通じるように設けら
れたガス吸込み管とを備えたことを特徴としている。 【０００９】上記構成であると、背面の一部を高圧空間
に臨ませている非旋回要素が旋回要素に対してスラス卜
方向のみに可動自在となっているので、非旋回要素の背
面の受圧面積を適宜に設定することによって、この非旋
回要素に旋回要素側に押し付ける力を常に作用させるこ
とができ、この力で翼端に隙間が発生するのを防止でき
る。したがって、簡単な構成であるにも拘らず良好なシ
ール性能を発揮させることができる。 【００１０】また、密閉ケース内に支持部材を設け、こ
の支持部材によって、非旋回要素の背面でガス吐出口を
含む背面中央部領域に高圧ガスの圧力が作用するように
高圧ガス空間とスクロール型圧縮機構の周縁部に形成さ
れる空間とを区画し、さらに非旋回要素を軸方向に可動
自在に支持しているので、旋回要素側への最適押付力を
非旋回要素に作用させる条件で、直径が非旋回要素のそ
れ以上に大きい高圧ガス空間を容易に設定できる。した
がって、高圧ガス空間の軸方向の厚みが増加するのを防
止でき、その結果として装置全体が軸方向に大型化する
のを防止できる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図１には本発明の一実施形態に係
るスクロール型圧縮装置が示されている。図中、１１は
密閉ケースを示している。密閉ケース１１内の上方寄り
の位置には密閉ケース１１内を上下方向に仕切る形態に
フレーム１２が固定されている。そして、フレーム１２
の上方にスクロール型圧縮機構１３が配置され、またフ
レーム１２の下方にスクロール型圧縮機構１３に駆動動
力を与えるためのモータ１４が配置され、さらに密閉ケ
ース１１の底部には潤滑油１５が収容されている。 【００１２】スクロール型圧縮機構１３は、非旋回要素
２１と、この非旋回要素２１の下方に配置された旋回要
素２２とで構成されている。非旋回要素２１は、円板状
の鏡板２３と、この鏡板２３の図中上面（背面）で後述
する吐出口２６の周囲に図中上方に向けて突設された筒
状突出壁２４と、鏡板２３の下面に突設されたスクロー
ル翼２５と、鏡板２３および筒状突出壁２４のほぼ中央
部に一方の開口端を鏡板２３の図中上面に位置させて設
けられた吐出口２６とで構成されている。 【００１３】非旋回要素２１はフレーム１２に固定され
たホルダ２７（支持部材）によって支持されている。ホ
ルダ２７は、密閉ケース１１内の上部に高圧空間６１を
区画する静止部材も兼ねており、中央部に非旋回要素２
１に設けられた筒状突出壁２４を摺動自在に嵌合させる
孔２８を有し、さらに下面に非旋回要素２１の鏡板２３
の上面と接触して非旋回要素２１の旋回要素２２から離
間する方向の移動量を許容される一定範囲に規制する受
け面２９と、鏡板２３の周縁部に上下方向に複数設けら
れた係合孔３９にそれぞれ上方から摺動自在に入り込ん
で非旋回要素２１のラジアル方向への移動阻止および回
転を阻止するピンとしての機能を発揮する柱状係合部と
しての複数の凸部３０とを備えたものとなっており、係
合孔３９とこの係合孔３９と摺動自在に係合する凸部３
０は非旋回要素２１をスラスト方向に可動自在に支持す
る支持機構を構成している。そして、孔２８の内面と筒
状突出壁２４との間にはシールリング３１が装着されて
いる。従って、ホルダ１７は高圧空間６１と吸込み管４
９に連なる低圧空間とを区画するとともに上記非旋回要
素２１を軸方向に可動自在に支持する支持部材を構成し
ている。 【００１４】したがつて、非旋回要素２１は、凸部３０
との嵌合によってラジアル方向および回転方向の移動が
阻止され、また受け面２９によって旋回要素２２から離
間する方向の移動量が許容される一定範囲に規制される
関係に配置されていることになる。また、非旋回要素２
１に設けられた筒状突出壁２４とホルダ２７の孔２８と
を嵌合させ、筒状突出壁２４とホルダ２７の孔２８の内
面との間にシールリング３１を装着しているので、非旋
回要素２１とホルダ２７とは協調して高圧空間６１を区
画する区画壁を構成していることになる。 【００１５】一方、旋回要素２２は、鏡板２３の内径よ
り若干小さい外径の鏡板３８と、この鏡板３８の図中上
面に前記スクロール翼２５の高さとほぼ等しい高さに突
設されたスクロール翼３２と、鏡板３８の下面中央部に
突設された筒部３３とで構成されている。上記のように
構成された旋回要素２２は、スクロール翼３２の突出方
向を上方として、このスクロール翼３２と前記スクロー
ル翼２５とが噛合うように装着され、この装着状態が鏡
板３８とフレーム１２との間に設けられたオルダム機構
３４によつて保持されている。 【００１６】フレーム１２には、旋回要素２２の筒部３
３の軸心線に対して偏心した軸受孔３５が上下方向に貫
通して設けられており、この軸受孔３５の筒部３３側に
位置する部分には大径部３６が形成されている。そし
て、大径部３６の上端緑には、この上端縁を上方に向け
て突出させ、この突出部で旋回要素２２の鏡板３８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３７が設けられている。 【００１７】フレーム１２の軸受孔３５には、前記モー
タ１４の回転軸４０が回転自在に支持されている。回転
軸４０には、軸受孔３５の大径部分に位置する部分に大
径部４１が形成されており、この大径部４１に前述した
筒部３３に嵌入する小軸４２が突設されている。回転軸
４０は、その下端が潤滑油１５中に侵入する長さに形成
されている。 【００１８】回転軸４０内には、遠心ポンプ作用で潤滑
油１５を軸受面や小軸４２と筒部３３との嵌合部に汲み
上げる孔４３が形成されている。モータ１４は、回転子
４５を内側に、固定子４６を外側に配してなるかご形の
誘導電動機によって構成されている。 【００１９】一方、密閉ケース１１における前記フレー
ム１２の外周面に対接する部分には孔４７が設けてあ
り、この孔４７はフレーム１２内に形成された孔４８を
介して非旋回要素２１と旋回要素２２とで形成された圧
縮室Ｐの周縁部に通じている。そして、上記孔４７は吸
込み管４９に通じている。また、密閉ケース１１の上壁
で非旋回要素２１に対向する位置には非旋回要素２１の
上方に存在している高圧空間６１に通じる関係に吐出管
５０が接続されている。 【００２０】なお、図中、５１はフレーム１２より上方
へ移行した潤滑油を下方へ戻すための孔を示している。
次に、上記のように構成された圧縮装置の動作を説明す
る。 【００２１】まず、モータ１４に給電すると、回転軸４
０が回転を開始する。回転軸４０の回転力は旋回要素２
２に伝えられる。旋回要素２２の筒部３３は回転軸４０
に対して偏心して設けられた小軸４２と嵌合しており、
しかもオルダム機構３４によって支持されているので、
この旋回要素２２は自転の伴なわない旋回運動を行な
う。したがって、旋回要素２２に設けられたスクロール
翼３２も旋回運動を行なう。この旋回運動に伴なって、
スクロール翼２５とスクロール翼３２との間に形成され
た圧縮室Ｐの容積が周期的に小さくなり、これによって
吸込み管４９、孔４８を介して吸込まれたガスが圧縮さ
れて吐出口２６から吐出される。 【００２２】吐出された高圧ガスは非旋回要素２１の上
方に存在する高圧空間６１、吐出管５０を介して送り出
され、ここに圧縮装置としての機能が発揮される。一
方、上記のようにモータ１４が回転すると、潤滑油１５
の一部が孔４３の形状に伴なう遠心ポンプ作用によって
孔４３内の上方へと汲み上げられる。この汲み上げられ
た潤滑油は、軸受孔３５の内周面を潤滑した後、小軸４
２と筒部３３との嵌合部を潤滑し、続いてスラスト受３
７の受け面を潤滑した後、オルダム機構３４が設けられ
ている部分を潤滑し、その後、圧縮室Ｐ内へと侵入して
圧縮室Ｐ内の摺動部を潤滑する。そして、圧縮室Ρ内に
入り込んだ潤滑油は、最終的に吐出口２６から排出され
た後、孔５１を介して下方へと流下する。 【００２３】上述の如く、旋回要素２２が旋回運動を行
なつて圧縮動作が行なわれると、圧縮室Ｐ内の圧力によ
って旋回要素２２は下向きのスラスト力を受け、また非
旋回要素２１は上向きのスラスト力を受ける。この場
合、旋回要素２２に加わるスラスト力はスラスト受３７
によって受けられる。−方、非旋回要素２１の上方に存
在している高圧空間６１は高圧に保たれている。したが
って、今、非旋回要素２１における筒状突出壁２４の上
端面に加わる下向きのスラス卜力が非旋回要素２１に圧
縮室Ｐ側から加わる上向きのスラスト力より僅かに大き
くなるように、上記上端面の面積が設定されているもの
とすると、非旋回要素２１は常に下方へ向かう力を受け
ることになる。つまり、筒状突出壁２４の径と孔２８の
径との選択によって、非旋回要素２１に加わる下向きの
力を最適に設定することができる。このため、各スクロ
ール翼２５、３２の翼端と、これに摺接する各鏡板２
３、３８との間に隙間が生じるようなことはなく、良好
なシール性能を発揮させることができる。 【００２４】また、高圧空間６１を区画するための静止
部材であるホルダ２７と非旋回要素２１とに互いに係合
する柱状係合部としての複数の凸部３０と複数の係合孔
３９とを設けているので、非旋回要素２１の旋回要素２
２に対する姿勢を常に一定に保持できるとともに非旋回
要素２１がラジアル方向に移動するのを防止することが
できる。このため、圧縮動作時に非旋回要素２１が旋回
要素２２に対してスラス卜方向に移動しようとしたと
き、非旋回要素２１が旋回要素２２に対して傾くような
ことはない。また、上述した凸部３０とこれに係合する
係合孔３９とからなる係合部を複数箇所設けているの
で、ガス圧縮動作中に圧縮室Ｐ内のガス圧で非旋回要素
２１に回転方向の力が作用しても、この力で非旋回要素
２１が回転方向に位置ずれを起こすようなこともない。
このため、スクロール翼２５、３２間に隙間が発生する
のも防止でき、良好なシール性能を発揮させることがで
きる。このように、簡単な構成でありながらシール性能
を向上させることができる。 【００２５】また、圧縮室Ｐ内に液が入り込んだような
場合には、非旋回要素２１が上方へ移動して、そのとき
の力を逃がすのでスクロール翼が破壊されるようなこと
もない。 【００２６】また、非旋回要素２１に設けられた筒状突
出壁２４とホルダ２７の孔２８とを嵌合させ、筒状突出
壁２４とホルダ２７の孔２８の内面との間にシールリン
グ３１を装着しているので、非旋回要素２１とホルダ２
７とで高圧空間６１を区画する区画壁を構成させること
ができる。ホルダ２７については、圧入、溶接、ネジ止
め等によって密閉ケース１１やフレーム１２等に固定す
る必要がある。これらの固定時には熱歪みや応力歪みが
発生する。しかし、ホルダ２７と協調して高圧空間６１
を区画している非旋回要素２１は、ホルダ２７とは分離
されているので、これら歪みの影響は全く受けない。し
たがって、非旋回要素２１に設計通りの性能を発揮させ
ることができ、安定した圧縮特性を発揮させることがで
きる。 【００２７】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、非旋回要素をスラスト方向
に可動可能に設けるとともに非旋回要素に旋回要素側へ
向かう力を付与できる構成であればよい。 【００２８】以上詳述したように、本発明によれば、簡
単な構成であるにも拘らず、シール性能を向上させるこ
とができるとともに量産性の向上に寄与できる。また、
密閉ケース内に支持部材を設け、この支持部材によっ
て、非旋回要素の背面でガス吐出口を含む背面中央部領
域に高圧ガスの圧力が作用するように高圧ガス空間とス
クロール型圧縮機構の周縁部に形成される空間とを区画
し、さらに非旋回要素を軸方向に可動自在に支持してい
るので、旋回要素側への最適押付力を非旋回要素に作用
させる条件で、直径が非旋回要素のそれ以上に大きい高
圧ガス空間を容易に設定できる。したがって、高圧ガス
空間の軸方向の厚みが増加するのを防止でき、その結果
として装置全体が軸方向に大型化するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮装
置の縦断面図 【符号の説明】 １１…密閉ケース １２…フレーム １３…スクロール型圧縮機構 １４…モータ １５…潤滑油 ２１…非旋回要素 ２２…旋回要素 ２４…筒状突出壁 ２５、３２…スクロール翼 ２６…吐出口 ２７…ホルダ（支持部材） ２８…孔 ２９…受け面 ３０…柱状係合部としての凸部 ３１…シールリング ３４…オルダム機構 ３５…軸受孔 ３７…スラスト受 ３９…係合孔 ６１…高圧空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早野 誠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝家電機器技術研究所内 (72)発明者 羽鳥 三男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝家電機器技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−81295（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−88095（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．密閉ケースと、互いを軸方向に接合させて互いの間
   に圧縮室を形成するとともに上記圧縮室内で互いに噛合
   うスクロール翼をそれぞれが有した非旋回要素と旋回要
   素とで構成され、上記非旋回要素の背面を上記密閉ケー
   ス内に設定された高圧ガス空間に臨ませて上記密閉ケー
   ス内に配置されたスクロール型圧縮機構と、上記密閉ケ
   ース内に設けられたモータの動力で上記スクロール型圧
   縮機構の上記旋回要素を駆動してガス圧縮動作を行わせ
   る手段とを備えたスクロール型圧縮装置において、上記非旋回要素の背面でガス吐出口を含む背面中央部領
   域に高圧ガスの圧力が作用するように上記高圧ガス空間
   と上記スクロール型圧縮機構の周縁部に形成される空間
   とを区画するとともに上記非旋回要素を軸方向に可動自
   在に支持する支持部材と、 上記モータの動力を旋回要素に伝達するモータの回転軸
   を回転自在に支持するフレームと、 このフレームと上記支持部材との間に上記スクロール型
   圧縮機構が設けられ、このスクロール型圧縮機構の周縁
   部に形成される空間に通じるように設けられたガス吸込
   み管と を具備してなることを特徴とするスクロール型圧
   縮装置。 ２．上記非旋回要素は、この非旋回要素の背面で上記ガ
   ス吐出口の周囲に上記高圧ガス空間側に向けて突出して
   上記背面中央部領域を構成する筒状突出壁を備えてお
   り、上記 支持部材は、シールリングを介して上記筒状突出壁
   と係合して上記背面中央部領域を上記高圧ガス空間に臨
   ませる係合孔を備えており、上記 支持部材と上記非旋回要素とには、上記非旋回要素
   を上記旋回要素に対してスラスト方向に可動自在に支持
   する支持機構が形成されていることを特徴とする請求項
   １に記載のスクロール型圧縮装置。