JP2925654B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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JP2925654B2
JP2925654B2 JP2121980A JP12198090A JP2925654B2 JP 2925654 B2 JP2925654 B2 JP 2925654B2 JP 2121980 A JP2121980 A JP 2121980A JP 12198090 A JP12198090 A JP 12198090A JP 2925654 B2 JP2925654 B2 JP 2925654B2
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regulating
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敏彦 光永
義典 登
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三洋電機株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/023Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where both members are moving

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は両スクロールを同じ方向に回転させて圧縮
を行うスクロール圧縮機に関する。
(ロ)従来の技術 従来のスクロール圧縮機は例えば特公平1−35196号
公報に示されているように構成されている。ここで、こ
の公報を参考に従来例を説明する。第3図において、こ
の図に示されている従来例のものは、ハウジング50、吐
出チャンバ51、ハウジング50の内部に収納された駆動ス
クロールである第1のスクロール52及び従動スクロール
である第2のスクロール53、第1のスクロール52と一体
の駆動軸である回転軸54、第2のスクロール53と一体の
被動軸である回転軸55、第1・第2のスクロール52,53
の駆動源である電動機56、摺動リング57により第1のス
クロール52の鏡板58とこれに対向する第1のハウジング
部材59の内壁60間に形成された密封空間61、摺動リング
62により第2のスクロール53の鏡板63とこれに対向する
第2のハウジング64の内壁65間に形成された密封空間6
6、潤滑系路とを備えている。
ハウジング50は、第3図に示されるように、第1・第
2のハウジング部材59,64を組合わせて構成されてい
る。第2のハウジング64の側部にはガスの吸入ポート67
が形成され、また筒部68の端部には給油孔59を有するエ
ンドカバー70が取付けられている。
吐出チャンバ51は、第3図に示されているように、第
1のハウジング部材59に連結され、またこの吐出チャン
バの側部にはガスの排出口71が形成され、さらに筒部72
の端部にはエンドカバー73が取付けられている。
第1のスクロール52は、鏡板58及びラップ74を有して
いる。一方、第2のスクロール53は鏡板63、ラップ75、
鏡板63に設けられた周縁部76、第1のスクロール52の鏡
板58に外縁部に対向させて周縁部76に設けられたフラン
ジ77とを有している。第2のスクロール53は周縁部76の
内部に圧縮空間78が設けられ、また周縁部76にはガスの
吸入口79が設けられている。ラップ74,75はインボリュ
ートまたはこれと類似の曲線からなる渦巻き状に形成さ
れ、かつ、互にかみ合わされている。鏡板58,63には、
圧縮空間78から密封空間61,66内にガス圧を導入するガ
ス通孔80,81が設けられている。さらに、第1のスクロ
ール52の鏡板58と第2のスクロール53のフランジ77との
間にはオルダムリング82が組み込まれ、第1のスクロー
ル52が駆動されるに伴い、第2のスクロール53が同じ方
向に駆動され、かつ、停止時には第1のスクロール52に
対して第2のスクロール53が自転しないように駆動連結
されている。
第1のスクロール52の回転軸54と第2のスクロール53
の回転軸55とは、中心O1,O2が互に間隔ε、偏心させて
取付けられている。第1のスクロール52の回転軸54の鏡
板58側半部には、ラップ74,75間に形成された圧縮空間7
8から吐出チャンバ51に通じるガスの吐出ポート83が設
けられている。また、第1のスクロール52の回転軸54は
第1のハウジング部材59のボス部に設けられた軸受84と
吐出チャンバ51の筒部72内に設けられた軸受85とにより
支持され、軸方向の定位置で回転しうるようになってお
り、かつ、電動機56に直結されている。
この構造のスクロール圧縮機では、第1・第2のスク
ロール52,53を同じ方向に回転させて冷媒を圧縮空間78
で圧縮し、第1・第2のスクロール52,53の圧縮運転時
の振動を小さくさせ、スクロール圧縮機を高速あるいは
大型用として使用できるようにしている。
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来のスクロール圧縮機は摺動リング
57により第1のスクロール52は鏡板58とこれに対向する
第1のハウジング部材59の内壁60間に形成された密封空
間61と、摺動リング62により第2のスクロール53の鏡板
63とこれに対向する第2のハウジング64の内壁65間に形
成された密封空間66とに圧縮途中の圧縮空間78の冷媒を
供給して第1・第2のスクロール52,53を押圧している
ため、起動時には軸方向の隙間が必要以上に開き、圧縮
空間78内での圧縮が遅れ、起動初期の冷凍能力が低下す
るとともに、摺動リング57,62で回転部をシールしてい
るため、シール部の相対回転速度が速く、摺動リングの
耐久性やシール性が悪くなる等の問題があった。
この発明は上記の問題を解決するもので、第1・第2
のスクロールの軸方向の隙間を一定間隔にし、起動時の
冷凍能力の低下を防止するとともに、シール部のシール
性及び耐久性を向上させるスクロール圧縮機を提供する
ことを目的としたものである。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、密閉容器内に電動要素とスクロール圧縮要
素とを収納し、このスクロール圧縮要素を、鏡板に渦巻
き状のラップを立設させて電動要素によって駆動される
第1のスクロールと、この第1のスクロールの中心と偏
心した中心を有して向かい合ってかみ合う鏡板に渦巻き
状のラップを立設させた第2のスクロールと、この第2
のスクロールを第1のスクロールと同じ方向に回転させ
ながら第1・第2のスクロールで形成された複数の圧縮
空間を外方から内方へ向かって次第に縮小させて圧縮を
行う駆動装置と、前記第1のスクロールを軸支する主フ
レームと、前記第2のスクロールを軸支する補助フレー
ムとで構成し、この主フレームあるいは補助フレームで
軸支される第1のスクロールと第2のスクロールとのい
ずれか一方の軸の中心に吐出孔を設けたスクロール圧縮
機において、前記第1・第2のスクロールの中、一方の
スクロールに他方のスクロールの軸方向への移動を規制
する規制部材を取付け、この規制部材と他方のスクロー
ルの鏡板との間に圧力室を設け、この圧力室と圧縮途中
の圧縮空間とを連通して前記圧縮空間の中圧力の冷媒を
前記圧力室に導いて前記他方のスクロールの鏡板の背圧
とする小孔を設け、前記小孔を囲んで前記圧力室内に規
制部材とスクロールの鏡板とに接触する弾性シール部材
を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
(ホ)作用 この発明は上記のように構成したことにより、第1・
第2のスクロールの中、一方のスクロールに他方のスク
ロールの軸方向への移動を規制する規制部材を取付け、
この規制部材と他方のスクロールとの間に形成した圧力
室内を弾性シール部材でシールし、運転初期に押圧力が
小さくても冷凍能力が低下しないようにできるととも
に、通常運転時に第1・第2のスクロールの軸方向の隙
間を一定にして冷凍能力を向上させられるようにしたも
のである。
(ヘ)実施例 以下この発明を第1図及び第2図に示す実施例に基い
て説明する。
1は密閉容器で、この容器内には下側に電動要素2
が、上側にスクロール圧縮要素3が夫々収納されてい
る。電動要素2は固定子4と、この固定子の内部に配置
した回転子5とで構成されている。固定子4と回転子5
との間にはエアギャップ6が形成されている。そして、
固定子4の外周には一部切欠されて通路7が形成されて
いる。8は密閉容器1の内壁に圧接して取付けられた主
フレームで、このフレームには中央に主軸受9が設けら
れている。10は同じく密閉容器1の内壁に圧接して取付
けられた補助フレームで、この補助フレームには主フレ
ーム8の主軸受9と間隔ε、偏心して補助軸受11が設け
られている。主フレーム8と補助フレーム10とは内部に
空間12を形成するようにボルト13で固定されている。
スクロール圧縮要素3は電動要素2によって駆動され
る第1のスクロール14と、この第1のスクロールと同じ
方向に回転させる第2のスクロール15とで構成されてい
る。第1のスクロール14は円筒状の鏡板16と、この鏡板
の一方の面に立設されたインボリュート状の曲線からな
る渦巻き状のラップ17と、鏡板16の他方の面の中央に突
出させて回転子5に挿入固定された主駆動軸18と、鏡板
16の外周端に設けられた突起19とで構成されている。そ
して、第1のスクロール14は駆動側スクロールを構成し
ている。第2のスクロール15は円筒状の鏡板20と、この
鏡板の一方の面に立設されたインボリュート角度補正歯
形の曲線からなる渦巻き状のラップ21と、鏡板20の他方
の面の中央に突出された従動軸22とで構成されている。
そして、第2のスクロール15は従動側スクロールを構成
している。
第1のスクロール14のインボリュート状のラップ17の
座標は X=R(cosθ+θsinθ) Y=R(sinθ−θcosθ) で求められ、 第2のスクロール15のインボリュート角度補正歯形の
ラップの座標は X=−R〔cosθ+(θ+β)sin(θ+β)〕 Y=−R〔sinθ−(θ+β)cos(θ+β)〕 β=tan-1(Psinθ/(Pcosθ+ε)) 但し、R:基礎円の半径、 P:駆動ピンの円軌道半径、 で求められる。
第1・第2のスクロール14,15はラップ17,21を空間12
内で互に向かい合わせてかみ合うようにして内部に複数
の圧縮空間23を形成するようにしている。
24は第2のスクロール15の軸方向の動きを規制する規
制部材で、この規制部材は金属で平型リング状に形成さ
れ、第2のスクロール15の鏡板20に接触して第1のスク
ロール14の突起19にボルト25で固定されている。
密閉容器1内は主フレーム8と補助フレーム10とによ
り低圧室26と高圧室27とに区画されている。そして、空
間12は主フレーム8に設けられた孔28で低圧室26に連通
している。
29は駆動装置で、この駆動装置は第1のスクロール14
の突起19と規制部材24との間でボルト25の周りに設けら
れた駆動ピン30と、このピンを嵌合わせる第2のスクロ
ール15の鏡板20に径方向に設けられた案内溝31とで構成
されている。
そして、この案内溝は外方を切り欠いてU字状に形成
されている。案内溝31の外周端の円軌道は駆動ピン30の
中心の円軌道の外側に形成されている。
第2のスクロール15の鏡板20には規制部材24との接触
面側に環状の圧力室32が設けられている。この圧力室内
には内周側と外周側とに夫々断面コ字状の環状シール材
33,34と、これらのシール材内に配置されて弾性力を有
する金属線35,36とが収納されている。また、圧力室32
内は第2のスクロール15の鏡板20に設けられた小孔37で
圧縮途中の圧縮空間23に連通している。
従動軸22には圧縮空間23内で圧縮された冷媒を高圧室
25に連通する吐出孔38が設けられている。
空間12と高圧室27とは補助フレーム10の補助軸受11と
従動軸22との摺動面に設けられたシール部材39で密封さ
れている。
40は吸込管で、この吸込管は低圧室26内に連通してい
る。41は吐出管で、この吐出管は高圧室27内に連通して
いる。
このように構成されたスクロール圧縮機において、電
動要素2を回転させると、その回転力が主駆動軸18を介
して第1のスクロール14に伝えられる。この第1のスク
ロールに伝えられた回転力は駆動装置29を介して第2の
スクロール15に伝えられ、この第2のスクロールを規制
部材24と第1のスクロール14とで挟持した状態でこの第
1のスクロールと同じ方向に回転させる。そして、第1
のスクロール14の主駆動軸18の中心に対して第2のスク
ロール15は従動軸22の中心を長さεだけ偏心させた位置
で回転させている。第1のスクロール14と第2のスクロ
ール15とはこれらのスクロールで形成された圧縮空間23
を外方から内方へ向かって次第に縮小させ、吸込管40か
ら低圧室26内に流入した冷媒を主フレーム8の孔28から
空間12内に導いて外方の圧縮空間23内に流入させて圧縮
している。この圧縮された冷媒は第2のスクロール15の
従動軸22に設けられた吐出孔38を通って高圧室27内に吐
出され、吐出管41から密閉容器1外に吐出される。ま
た、圧縮途中の中圧力の冷媒は小孔37から圧力室32内に
吐出させ、第2のスクロール15の背圧として作用するよ
うにしている。
規制部材24は第1のスクロール14の突起19にボルト25
で固定して第2のスクロール15の軸方向への動きを規制
することにより、第1・第2のスクロール14,15のラッ
プ17,21の先端のクリアランスを一定以下に制限し、軸
方向押付力の小さい起動時においても冷凍能力が低下し
ないようにしている。
圧力室32は内部に収納された環状シール材33,34で空
間12内との連通を遮蔽することにより、圧縮空間23から
小孔37を通って吐出された冷媒が空間12内にリークしな
いようにしている。すなわち、環状シール材33,34は圧
縮空間23から吐出された冷媒によってコ字状の両端が上
下に変形して規制部材24と鏡板20とに接触し、圧力室32
内の冷媒圧力で第2のスクロール15が第1のスクロール
14側に押圧され、この第2のスクロールと規制部材24と
の間のクリアランスが大きくなっても圧力室32内の冷媒
が空間12内にリークするのを防止できるようにしてい
る。しかも、環状シール材33,34は相対摺動速の遅い面
に設けられていることにより、耐久性が損なわれたり、
シール性が低下したりするのを防止できるようにされて
いる。
また、金属線35,36は断面コ字状のシール材33,34内に
装着することにより、これらのシール材のコ字状の両端
に隙間を確保し、シール材33,34によって圧力室32内で
のシール効果が損なわれないようにしている。
(ト)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、第1・第2のスクロ
ールの中、一方のスクロールに他方のスクロールの軸方
向への移動を規制する規制部材を取付け、この規制部材
と他方のスクロールの鏡板との間に圧力室を設け、この
圧力室と圧縮途中の圧縮空間とを連通して前記圧縮空間
の中圧力の冷媒を前記圧力室に導いて前記他方のスクロ
ールの鏡板の背圧とする小孔を設け、前記小孔を囲んで
前記圧力室内に規制部材とスクロールの鏡板とに接触す
る弾性シール部材を設けたものであるため、互いにかみ
合わされた両スクロールを軸方向に制限された適正な押
圧力で押付けることができ、シール構造も複雑高価なも
のの採用も必要なく、第1・第2のスクロールの軸方向
シール力をスクロールの歪みを考慮しつつ向上でき、し
かも、規制部材で両スクロールの軸方向の隙間を一定以
下に保持でき、運転初期の冷凍能力を向上できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の
縦断面図、第2図は同じく弾性シール部材の要部拡大断
面図、第3図は従来例を示すスクロール圧縮機の縦断面
図である。 1……密閉容器、2……電動要素、3……スクロール圧
縮要素、8……主フレーム、10……補助フレーム、11…
…補助軸受、14……第1のスクロール、15……第2のス
クロール、16,20……鏡板、17,21……ラップ、18……主
駆動軸、22……従動軸、24……規制部材、32……圧力
室、33,34……環状シール材。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】密閉容器内に電動要素とスクロール圧縮要
    素とを収納し、このスクロール圧縮要素を、鏡板に渦巻
    き状のラップを立設させて電動要素によって駆動される
    第1のスクロールと、この第1のスクロールの中心と偏
    心した中心を有して向かい合ってかみ合う鏡板に渦巻き
    状のラップを立設させた第2のスクロールと、この第2
    のスクロールを第1のスクロールと同じ方向に回転させ
    ながら第1・第2のスクロールで形成された複数の圧縮
    空間を外方から内方へ向かって次第に縮小させて圧縮を
    行う駆動装置と、前記第1のスクロールを軸支する主フ
    レームと、前記第2のスクロールを軸支する補助フレー
    ムとで構成し、この主フレームあるいは補助フレームで
    軸支される第1のスクロールと第2のスクロールとのい
    ずれか一方の軸の中心に吐出孔を設けたスクロール圧縮
    機において、前記第1・第2のスクロールの中、一方の
    スクロールに他方のスクロールの軸方向への移動を規制
    する規制部材を取付け、この規制部材と他方のスクロー
    ルの鏡板との間に圧力室を設け、この圧力室と圧縮途中
    の圧縮空間とを連通して前記圧縮空間の中圧力の冷媒を
    前記圧力室に導いて前記他方のスクロールの鏡板の背圧
    とする小孔を設け、前記小孔を囲んで前記圧力室内に規
    制部材とスクロールの鏡板とに接触する弾性シール部材
    を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
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US07/809,493 US5242284A (en) 1990-05-11 1991-04-23 Scroll compressor having limited axial movement between rotating scroll members
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