JP3110970B2

JP3110970B2 - 軸貫通スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP3110970B2
Application number: JP07036698A
Authority: JP
Inventors: 椎林正夫; 末藤和孝; 蝿田芳夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH08232863A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調用・冷蔵庫用
等の冷媒用圧縮機として用いられる密閉形スクロール圧
縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクロール圧縮機の１種である軸貫通方
式スクロ−ル圧縮機は、特開昭５７−１３１８９６号
（従来例１）や特開平５−５４８５号（従来例２）で開
示されているように、旋回スクロール部材の中心部に旋
回軸受部を設け、該旋回軸受部にクランク軸の偏心軸部
をラップ先端部まで挿入した構造である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例１は、固定
スクロ−ル側に上記軸心軸部を支承する軸受部を設けて
いるが、該軸受部は固定スクロ−ルの鏡板部に配置した
構成となっている。このため、吐出孔の大きさが軸受部
に制約され、吐出冷媒ガス通路を広く確保できず、ま
た、上記従来例にあるように該吐出通路が屈折通路形状
となっているなどその通路内での流れにともなう通路損
失（圧力損失）が大きく増大し、圧縮機の性能面で不利
となっていた。また、従来例２では、固定スクロールラ
ップ側のラップ巻き始め部では、ラップ部の曲率が大き
くまたラップ部の厚さが薄くなっているため、ラップの
径方向の倒れなどラップ強度が弱いという問題がある。
また、スクロール圧縮機の外径寸法が制約された条件で
は、必要な固有圧縮比がとれないので、高圧力比条件で
は、吐出孔からのガスの逆流による動力損失が発生しや
すく、効率が低下するという性能面で課題がある。本発
明では上記した課題を解決することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、軸貫通スク
ロ−ル圧縮機において、固定スクロ−ルの鏡板中央部に
大口径と小口径を有する段差を備えた吐出孔を設けて死
容積を減少せしめ、該小口径の吐出孔部の中心が鏡板中
心と一致し、反ラップ側の鏡板面に吐出弁機能部を備え
る構成とすること、また、クランク軸が偏心軸先端に更
に軸心軸部を固定スクロ−ル側に延長し、該軸心軸部の
先端部が反ラップ側の鏡板中央面に備えた吐出弁部近傍
まで延長し、吐出孔での死容積をさらに減少せしめたこ
とを特徴とするものである。

【０００５】次ぎに、旋回スクロ−ルの旋回軸受部を構
成する歯形の巻始め部を鏡板中心とする円弧曲線とし、
相対する固定スクロ−ルのラップ厚さを旋回側より厚く
せしめるため、固定スクロ−ルのラップ始点から内側曲
線として大円弧曲線にて凹部を形成し、外側曲線として
小円弧曲線からなる凸部を形成し、その外側をインボリ
ュ−ト曲線で構成し、旋回スクロ−ルのラップ始点から
外側曲線として大円弧曲線にて凸部を形成し、内側曲線
として半周を小円弧曲線からなる凹部を形成し、その外
側をインボリュ−ト曲線で構成したラップ巻始め形状と
したことを特徴とするものである。また、その固定スク
ロ−ルのラップ中央部となる内側曲線部の大円弧曲線部
と外側曲線の小円弧曲線部のラップ根本部に軸方向の大
きな円弧形状もしくは面取り部からなり、該根本部の厚
さをラップ先端部の厚さより厚く設定し、旋回スクロ−
ルのラップ中央部の外側曲線側の大円弧曲線部と内側曲
線の小円弧曲線部のラップ先端部を軸方向の大きな円弧
形状もしくは面取り部からなるラップ巻始め形状とした
ことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の作用を図１から図１２をもとにして説
明する。図１と図２に示すように、固定スクロ−ル５側
の鏡板中央部５ａに設けた吐出孔１０には、鏡板中央部
に大口径用穴１０ａと小口径用穴１０ｂを有し、図のよ
うに段差を備えて連通している。このように吐出孔１０
を段差構造とすることで、死容積を減少せしめることが
できるとともに、冷媒ガスが圧縮室から吐出孔１０ａに
移動するための間口が広いため、吐出過程で冷媒ガスの
吐出作用をスム−スに行なわせることが可能となる。該
小口径の吐出孔部１０ｂの中心が鏡板５ａの中心と一致
し、反ラップ側の鏡板面に吐出弁機能部９０を備える構
成とすることで、高圧力比条件において、吐出孔からの
ガスの逆流による動力損失を最小限に抑え、効率が従来
機に対して向上するという効果が得られる。また、図１
２に示すように、クランク軸１４の偏心軸１４ａ先端部
１４ｃに更に軸心軸部１４ｍを固定スクロ−ル５側に延
長しているため、かつ該軸心軸部１４ｍの先端部が反ラ
ップ側の鏡板中央面に備えた吐出弁部９０近傍まで延長
しているため、吐出孔１０での死容積（デッドボリュ−
ム）をさらに減少せしめることができる。

【０００７】図９に示すように、旋回スクロ−ルの旋回
軸受部３１を構成する歯形の巻始め部を鏡板６ａの中心
Ｏｍとする円弧曲線ｐとし、相対する固定スクロ−ルの
ラップ巻き始め部のラップ厚さを旋回６側及び固定側ラ
ップ外周部のラップ厚さＴ₁よりＴ₂ と厚くしているた
め、ラップ強度を大きく向上できる。すなわち、図９に
て、旋回スクロ−ル６のラップ始点７７から外側曲線と
して大円弧曲線ｐにて凸部を形成し、内側曲線として半
周を小円弧曲線ｚからなる凹部を形成し、その外側をイ
ンボリュ−ト曲線で構成したラップ巻始め形状としてい
る。いいかえれば、旋回側は巻き始め部６ｍにおいてｔ
₃ 寸法分（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）小さく設定している。具体的に
は、Ｔ₁ ＝３．５ｍｍに対してＴ₂ ＝４．５〜５．５ｍ
ｍ前後の寸法差となる。図１の固定スクロ−ル５におい
て、固定スクロ−ル５のラップ５ｂの始点６０から内側
曲線として大円弧曲線５ｖにて凹部を形成し、外側曲線
として小円弧曲線からなる円弧（６０〜６１）の凸部６
０ａを形成し、その外側をインボリュ−ト曲線で構成し
ている。点６０から点６２の内側曲線５ｖは、破線で示
した従来曲線ａより鏡板中心側に位置し設定している。
内側曲線５ｖは、鏡板中心Ｏｆｏを中心とする円弧曲線
である。なお、破線の曲線ａは、インボリュ−ト曲線で
従来の曲線を参考までに示し、ラップ中央部のみラップ
厚さを（Ｔ₂−Ｔ₁ ）分厚くしているものである。な
お、Ｏｆｏは、インボリュ−ト曲線（点６２から点６８
の内側曲線部と点６１から点６７の外側曲線部の基礎円
中心で、鏡板中心Ｏｆに対してラップ始点６０，６１側
に偏心している。

【０００８】また、図１０に示すように、固定スクロ−
ル５のラップ中央部となる内側曲線部の大円弧曲線部５
ｖと外側曲線の小円弧曲線部６０ａ及び外側曲線部（点
６１−６１ａ近辺）のラップ根本部に軸方向の大きな円
弧形状部５５を、旋回側にはラップ先端部に面取り部５
４としているので、該根本部５６の厚さをラップ先端部
の厚さより大きく厚く設定でき、該根元部の強度を向上
できる。なお、旋回スクロ−ルのラップ中央部の外側曲
線側の大円弧曲線部ｐと内側曲線の小円弧曲線部ｚのラ
ップ先端部を軸方向の大きな円弧形状もしくは面取り部
５４からなるラップ巻始め形状としているので、該旋回
根元部の強度をも向上できることになる。根元部の半径
Ｒは、０．３ｍｍから０．６ｍｍ前後に設定すれば充分
強度改善がはかれるものである。従来の根元部の半径Ｒ
は、０．１ｍｍから０．１５ｍｍ位であり、その根本部
での応力集中の大幅な緩和化が図れる。勿論根元部の半
径Ｒは１ｍｍから２ｍｍ前後の寸法でも良く、さらに強
度アップがはかれるものである。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図１から図１６にわたって
示す。図１と図２は、固定スクロ−ル５の平面図と縦断
面図である。図１において、固定スクロ- ル５のラップ
曲線は円弧曲線とインボリュ−ト曲線を組み合わせてい
る。ラップ終端部５ｎには冷媒ガスの入る吸入孔１６を
配置する。５ｆは吸入室である。鏡板５ａの中心は点Ｏ
ｆで、吐出孔１０ｂの中心と一致する。中心点Ｏｆより
ラップ終端部５ｎと反対側に偏心した点Ｏｆo は、ラッ
プ部５ｂのインボリュ−ト曲線部の基礎円の中心であ
る。固定スクロ−ル５側の鏡板５ａのほぼ中央部にあっ
てややラップ始端部６０の方向に偏心した位置に設けた
のが吐出孔１０ａである。その吐出孔１０ａの外縁部は
ラップ始端部６０の円弧曲線である内側曲線５ｖと近接
もしくは一致している。このように、固定スクロ−ルの
吐出孔１０ａの径Ｄｄ₁ は、その大きさが旋回軸受部３
１の内径寸法Ｄｍより若干大きく設定し冷媒ガスの吐出
作用できる間口を広めている。

【００１０】図１と図２に示すように、固定スクロ−ル
５側の鏡板中央部５ａに設けた吐出孔１０は、鏡板中央
部に大口径用穴１０ａと小口径穴１０ｂを有し、図のよ
うに段差を備えて連通している。このように吐出孔１０
を段差構造とし、両者孔１０ａ，１０ｂは連通してい
る。該小口径の吐出孔部１０ｂの中心が鏡板５ａの中心
とほぼ一致し、反ラップ側の鏡板面に吐出弁機能部９０
を備える構成とする。このことで、高圧力比条件におい
て、吐出孔からのガスの逆流による動力損失を最小限に
抑え、効率が従来機に対して向上するという効果が得ら
れる。また、小口径の吐出孔部１０ｂの中心を鏡板５ａ
の中心とほぼ一致させることで、吐出弁機能部９０の位
置決めが容易となり組立て性が改善されること、吐出室
１ａでのガスのながれが平均化されてその吐出室１ａで
の油分離性能が向上できることなどの効果が有る。

【００１１】図１の固定スクロ−ル５において、固定ス
クロ−ル５のラップ５ｂの始点６０から内側曲線として
大円弧曲線５ｖにて凹部を形成し、外側曲線として小円
弧曲線からなる円弧（６０〜６１）の凸部６０ａを形成
し、その外側をインボリュ−ト曲線で構成している。点
６０から点６２の内側曲線５ｖは、従来曲線ａより鏡板
中心側に寄った内側に設定している。内側曲線５ｖは、
鏡板中心Ｏｆｏを中心とする円弧曲線である。点６２の
位置は、円弧曲線５ｖと内側インボリュート曲線５ｕと
のつなぎ目の位置であり、その位置は始点６０から円弧
曲線が約半周延びたところである。この図ではその円弧
角は約１４０度として例示されている。なお、破線の曲
線ａは、インボリュ−ト曲線を参考までに示し、ラップ
中央部のみラップ厚さを（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）分厚くしている
ものである。なお、Ｏｆｏは、インボリュ−ト曲線部、
具体的には点６２から点６８の内側曲線部と点６１から
点６７の外側曲線部の基礎円中心で、鏡板中心Ｏｆに対
してラップ始点６０，６１側に偏心している。

【００１２】固定スクロールラップ外側曲線５ｓはイン
ボリュート曲線で形成され、その始点は点６１であり、
終点は圧縮開始点となる点６４とそれより外側の位置
で、吸入室５ｆを形成するための延長した曲線の終点で
ある点６７となる。一方固定スクロールラップ内側曲線
５ｕの始点は点６０であり、終点は圧縮開始点となる点
６３とそれより外側の位置で、吸入室５ｆを形成するた
めの延長した曲線の終点である点６８となる。ラップ部
５ｂの内側曲線５ｕの巻き始め部となる所は、始点６０
から点６２が円弧曲線であり、点６２から終点６４を経
て点６７までがインボリュ−ト曲線となる。外側曲線５
ｓは点６１から圧縮開始点となる点６４を経て終点６６
の範囲でインボリュ−ト曲線をなし、点６７と点６８と
を半径ｒ₃の円弧５ｍにて滑らかに結ばれている。半径
ｒ₃ は、例えばｒ₃ ＝６．５ｍｍから５．５ｍｍ前後に
設定している。

【００１３】また、ラップ始端部では点６０と点６１と
を半径ｒ₁ の円弧６０ａにて滑らかに結ばれている。半
径ｒ₁ ＝１．５ｍｍから２．５ｍｍ前後に設定してい
る。また、点６０と点６２とを半径Ｒ₂ の円弧５ｖにて
滑らかに結ばれている。半径Ｒ₂ は、Ｒ₂ ＝２４ｍｍ前
後に設定している。このようなラップ曲線を構成するこ
とにより、該固定スクロ−ルのラップ始端部のラップ厚
さＴ₁ をその他のラップ厚さＴ₂ より大きく設定してい
る。例えば、Ｔ₁ ＝Ｔ₂ ＋１．０ｍｍからＴ₁ ＝Ｔ₂ ＋
２．５ｍｍ前後の寸法関係とし、ラップ強度の向上を図
っている。固定スクロ−ルラップ巻き終り角を通常の位
置（Ｖの位置）より旋回スクロ−ルのラップ巻き終わり
角より１８０度の範囲で延長した点６４としている。そ
して、Ｄｄ₁ ／Ｄｍの比をＤｄ₁ ／Ｄｍ＝１．２５前後
の値、もしくは、Ｄｄ₁ ／（２×Ｒ₂ ）の値をＤｄ₁ ／
（２×Ｒ₂ ）＝１．０前後に設定することが実用的であ
る。この寸法比関係をもとにして、適切な寸法Ｄｄ₁ 、
Ｄｍ、Ｒ₂ が概ね決められる。例えば、その孔１０ａの
直径がＤｄ₁ ＝３８ｍｍの大きい円形孔としている。吐
出孔１０ｂの孔径Ｄｄ₂ はＤｄ₂ ＝１０ｍｍ前後の円形
孔としている。一方Ｄｍ＝３０ｍｍ前後の値としてい
る。

【００１４】図２と図３に示すように、固定スクロ−ル
５の反ラップ側の鏡板中央面に吐出弁機能部９０を備
え、該吐出弁９１に対向する固定鏡板面側の材質（通常
鋳鉄材を使用）と異なるテフロン（登録商標）系軟質材
のシ−ト部８０を、上記吐出孔１０ｂの周辺部に埋込
み、もしくは充填し構成している。これは、リ−ド弁部
９１が上下動するときに発生するバルブ音を緩和し音の
強さを軽減する作用が得られる。９０ａは受け部で、９
３は受け部（リテ−ナ部）９０ａとリ−ド弁部９１の端
部を固定するボルトである。テフロン系軟質材のシ−ト
部８０としては、耐熱性と耐摩耗性に富む高機能樹脂材
料を当てることができる。例えば、ポリイミド樹脂にグ
ラファイトやテフロンを充填混合した材料、あるいは自
己潤滑性材料であってもよい。

【００１５】図４は、上記固定スクロ−ル５側の反ラッ
プ側の鏡板中央面に設けた吐出弁部９０のリテ−ナ部９
０ａの受け面に固体潤滑剤９６（たとえば、二硫化モリ
ブデンなど）をコ−ティング（裏付け）した構造を示
す。なお、該リテ−ナ部９０ａの受け面に前記したテフ
ロン系軟質材などを裏付けしてもよい。この構造とする
ことにより、さらにリ−ド弁部９１が上下動するときに
発生するバルブ音を軽減する作用が大きく得られる。す
なわち、図４は、吐出弁の背面を支えるリテ−ナ部表面
に、テフロン系軟質材もしくは軟質系固体潤滑剤をコ−
ティングしたことを特徴としている。

【００１６】図５は、固定スクロ−ル５側の鏡板中央部
５ａに設けた吐出孔１０には、鏡板歯底面を開口部とす
る大口径穴１０ａがあり、その深さｈ₁ が１ｍｍから数
ｍｍ程度に浅く設定した構造を示す。この構造と上記し
た反ラップ側の鏡板面に吐出弁部９０を備える構成とす
ることで、さらに死容積を減少して、高圧力比条件にお
ける吐出孔からのガスの逆流による動力損失を最小限に
抑え、全断熱効率が従来機に対して向上するという効果
が大きく得られる。

【００１７】図２乃至図５の実施例は、今回開示した軸
貫通方式スクロール圧縮機のみに適用されるだけでな
く、従来例特開昭６２−２０３９９２号、特開昭６３−
６５１８７号に示されるスクロール圧縮機に対して適用
可能であり、同等の作用効果を奏する。

【００１８】図６は、固定スクロ−ル５のラップ中央部
となる内側曲線部５ｖの大円弧曲線部と外側曲線の小円
弧曲線部のラップ根本部に軸方向の大きな円弧形状部１
０１，１０２を形成した実施例である。一方旋回スクロ
−ル６のラップ中央部６ｇとなる外側曲線部ｐのラップ
根本部に面取り部１１０を形成している。この構成によ
り、該ラップ中央部の根本部のみのラップ厚さをラップ
先端部の厚さより厚く設定し、また、スクロ−ルラップ
外周端部のラップ先端部のラップ厚さをより厚く設定で
きるので、ラップ強度をさらに強くするように改善でき
る。

【００１９】図７、図８及び図９に示すように、旋回ス
クロ−ル６の旋回軸受部３１を包含するようにラップ中
央部を構成している。図７と図９において、旋回スクロ
−ル６のラップ始点７７から外側曲線として大円弧曲線
ｐにて凸部を形成し、内側曲線として半周を小円弧曲線
ｚからなる凹部を形成し、その外側をインボリュ−ト曲
線で構成したラップ巻始め形状としている。大円弧曲線
ｐの範囲は点７７から点７２の領域となり、点７２と点
７７は前記点６０と点６２と同様に約半周延びた位置関
係にされ、図示例では約１４０度であり、また小円弧曲
線ｚの範囲は点７７から点７８の領域となる。

【００２０】いいかえれば、図９に示すように、旋回側
は巻き始め部６ｍにおいてｔ₃ 寸法分（＝Ｔ₂ −Ｔ₁ ）
小さく設定している。具体的には、Ｔ₁ ＝３．５ｍｍに
対してＴ₂ ＝４．５〜５．５ｍｍ前後の寸法差となる。
このように、相対する固定スクロ−ルのラップ巻き始め
部のラップ厚さを旋回６側及び固定側ラップ外周部のラ
ップ厚さＴ₁ よりＴ₂ と厚くしている。このため、従来
機にたいして、ラップ強度を大きく向上できる。

【００２１】大円弧曲線ｐの半径Ｒ₃ はＲ₃ ＝２０ｍｍ
前後とし、上記した半径Ｒ₂ とはＲ₂ ＝Ｒ₃ ＋εth、
（ここで、εthは旋回半径である）の関係がある。小円
弧曲線ｚからなる凹部の半径Ｒは、溝幅Ｗｃに対してＷ
ｃ／２の大きさのＲ＝５．５ｍｍ前後となる。なお、小
円弧曲線ｚは、旋回スクロールのラップ巻き始め部７７
となる外側曲線の始点と旋回スクロールの内側曲線の始
点７８とをラップ溝幅Ｗｃを直径とする円弧曲線にて接
続し、該円弧曲線部ｚの側壁面に旋回内線室側の吐出行
程を旋回外線室側より早期に行なわせる吐出口６ｔを設
定している。該吐出口６ｔは、円弧の端点７７から角度
６８度前後の範囲にある点７３に開口している。その円
弧角度をθd の記号で示している。

【００２２】旋回スクロール６のラップ巻き終わり端部
６ｎの外縁端部７５であるラップ部６ｂの外側曲線6sの
終端部は、鏡板６ａの外終端より大きくしている。この
旋回スクロ−ルの鏡板外形寸法をＤｓo と記す。ラップ
部６ｂの外側曲線６ｓは、始点７７から点７８が円弧曲
線であり、点７８から終点７５までがインボリュウト曲
線となる。内側曲線６ｕは点７２から圧縮開始点となる
点７６の範囲でインボリュウト曲線をなし、点７２と点
７７とが半径Ｒ₃ の円弧ｐにて滑らかに結ばれている。
なお、点Ｏｍｓは、インボリュ−ト曲線部、具体的には
点７２から点７５の外側曲線部と点７８から点７６の内
側曲線部のインボリュ−ト曲線の基礎円中心で、鏡板中
心Ｏｍに対してラップ始点７７側に偏心している。

【００２３】また、図９に示すように、ラップ終端部で
は点７５と点７６とを半径ｒｏ（＝ラップ厚さ／２の大
きさ）の円弧６ｗにて滑らかに結んでもよい。上記早期
吐出口６ｔは、吐出溝６ｐとつながっている。該吐出溝
６ｐは旋回スクロールの中央部６ｇ側の旋回軸受３１外
周部３１ａのハウジング面に係合する扇形状のように設
定している。

【００２４】早期吐出口６ｔ及び吐出溝６ｐの深さｈｏ
は、図８に示すように、旋回軸受上端面３１ｂの位置ま
で設定している。圧縮ガスは早期吐出口６ｔから矩形通
路６ｐにて旋回軸受３１側に吐出される。この早期吐出
口６ｔ、吐出溝通路６ｐは極力通路面積を大きく設定す
る。なお、図９において、旋回スクロール部材６の中心
部の旋回軸受部３１としてすべり軸受を設けている。該
軸受３１としては、比較的耐久性のある含油軸受タイプ
や四ふっかエチレン樹脂を軸受材料に適用したドライタ
イプ仕様スベリ軸受を用いている。

【００２５】また、図１０に示すように、ラップ中央部
のボス部６ｇの内周面や吐出孔１０ｂの内周面にＲ₄ や
Ｒ₅ などの円弧形状とすることでさらに、吐出ガスの流
動が吐出過程時におけるガス冷媒の流れをスム−スに行
なえ、流体抵抗が小さくなって圧力損失が減少し、ひい
ては過圧縮損失動力が大きく低下する。

【００２６】なお、図１１はラップ外周部のラップ厚さ
関係を示す両スクロ−ル組合せ時の模様を示す部分断面
図である。ラップ根本部の円弧部の半径Ｒ₆ は０．１ｍ
ｍから０．１５ｍｍの範囲であり、一方、図１０に示し
たラップ根本部の円弧部の半径Ｒ₅ は０．３ｍｍから
０．５ｍｍ前後と大きく設定している。この比率Ｒ₅ ／
Ｒ₆ がＲ₅ ／Ｒ₆ ＝２倍から５倍と大きく設定するのが
本発明の特徴でもある。ラップ高さが高くなっても、従
来技術より数倍のラップ強度が得られる効果がある。

【００２７】図１２は、クランク軸１４が偏心軸１４ａ
の先端に更に軸心軸部１４ｍを固定スクロ−ル５側に延
長し、該軸心軸部１４ｍの先端部が反ラップ側の鏡板中
央面に備えた吐出弁部９０近傍まで延長した実施例であ
る。該構造によって、吐出孔１０での死容積をさらに減
少せしめることが出来る。吐出ガスは、勿論吐出孔１０
（１０ａ、１０ｂ）と軸心軸部１４ｍとの間の空間を通
ることになる。

【００２８】ここで、図１３を用いて本発明の軸貫通式
スクロールの場合の圧縮作用を説明する。軸貫通式スク
ロールの場合、図１３に示すように、ラップ中央部に旋
回軸受部３１が有るためスクロールラップの巻き始め部
を旋回軸受部の外周部から設定している。このため、必
要な圧縮比Ｖｒを得るためには、スクロールラップの巻
き角度が大きくなり、その分スクロールラップの外径が
大きくなる。この欠点を補うため、図１に示すように、
固定スクロ−ルの巻き終わり部を従来の点（Ｖ）の位置
から点（Ｔ）の位置６３となる１８０度分ラップ巻き角
を延長し、これまで吸入室であった空間を無駄なく圧縮
室となるようにしている。

【００２９】したがって、固定スクロ−ルの巻き終わり
部の内側曲線と、旋回スクロ−ルの巻き終わり部の外側
曲線とで囲まれる空間で、圧縮室（以後「旋回外線室」
と呼ぶ）を形成することになる。また、旋回スクロ−ル
の内側曲線と固定スクロ−ルの外側曲線により圧縮室
（以後「旋回内線室」と呼ぶ）を形成する。このよう
に、固定スクロールラップ内側曲線と旋回スクロールラ
ップ外側曲線とで形成される旋回外線室（圧縮室）８
ａ、８ｃ、８ｅがあり、固定スクロールラップ外側曲線
と旋回スクロールラップ内側曲線とで形成される旋回内
線室（圧縮室）８ｂ、８ｄを形成する。上記早期吐出口
６ｔ、吐出溝通路６ｐは、主に圧縮室８ｂ、８ｄから吐
出されるガスの通路となるものである。

【００３０】図１４に示すように、旋回スクロール６の
鏡板背面に背圧室３６を設けている。また、図７に示す
ように、該背圧室３６に圧縮室内部のガス圧を導入する
絞り孔６ｄを旋回スクロールラップ外側曲線６ｓに沿っ
た位置の鏡板部に設けている。背圧室３６は、吸入圧力
と吐出圧力との中間圧力となる。その結果、旋回外線室
の理論押しのけ量（行程容積）は例えば、５馬力を想定
した場合、行程容積Ｖ_th1 ＝４３．０ｃｍ³ /rev で、
旋回内線室の場合はＶ_th2 ＝３７．０ｃｍ³ /revとな
り、１対の圧縮室の理論押しのけ量が異なる。言い替え
れば、Ｖ_th1 とＶ_th2 の比がＶ_th1 ／Ｖ_th2 ＝１．１〜
１．２前後の値となる。この場合、両側の圧縮室の吸入
開始する位置は、図１において点６３（Ｔ）と点６４
（Ｑ）の位置であり、吸入開始のタイミングは互いに回
転角にして１８０度ずれている。この圧縮機の固有圧縮
比Ｖｒは、巻き数で変わるものの、概ね、旋回外線室側
がＶr＝２．５前後に、旋回内線室側がＶr ＝２．３前
後となろう。

【００３１】本発明では、従来機での屈折通路がないの
で、吐出ポ−トの拡大構造の効果とあわせて、吐出圧力
損失が大きく低減できる。ひいては転覆モ−メントの作
用しない構造による旋回スクロ−ルの挙動の安定化によ
る圧縮室内部漏れの損失低減などの波及効果との相乗効
果により軸貫通方式のスクロ−ル圧縮機の性能が大幅に
向上できる。

【００３２】図１４は、密閉形軸貫通スクロール圧縮機
の全体構造を示す縦断面図である。図１４において、密
閉容器１内の上方に圧縮機部１００が、下方に電動機部
３が収納されている。そして、密閉容器１内は上部室１
ａ（吐出室）と電動機室１ｂ、１ｃとに区画されてい
る。

【００３３】圧縮機部１００は固定スクロール部材５と
旋回スクロール部材６を互に噛合せて圧縮室（密閉空
間）７を形成している。固定スクロール部材５の中心部
に吐出孔１０、外周部に吸入口１６を備えている。フレ
ーム１１は中央部に主軸受部４０を形成し、この軸受部
に回転軸１４が支承され、回転軸先端の偏心軸１４ａ
は、上記旋回軸受部３１内に旋回運動が可能なように挿
入されている。圧縮室のガス圧で形成されるガス圧荷重
（ラジアル荷重）は軸受部３１と主軸受部４０と下軸受
部３２にて支持される。４６は補助フレ−ムである。な
お、１３３はシ−ル軸受部で油が電動機室１ｂ側に漏れ
るのを防止している。該シ−ル軸受部１３３では、主軸
１４の上下動を支えるスラスト軸受部１３４ａ（図１６
参照）と一体化しているツバツキ軸受構造としている。

【００３４】また、主軸１４の下端部にはスラスト軸受
部１３５を備え、該スラスト軸受部１３５は、主軸１４
と第一と第二のバランスウエイト８ａ、８ｂとロ−タ３
ｂなどの自重分を受け持つことになる。またフレーム１
１には固定スクロール部材５が複数本のボルトによって
固定され、旋回スクロール部材６はオルダムリングおよ
びオルダムキーよりなるオルダム機構１１２によってフ
レーム１１に支承され、旋回スクロール部材６は固定ス
クロール部材５に対して、自転しないで旋回運動をする
ように形成されている。

【００３５】主軸１４には下部に、ロータ３ｂに固定さ
れ、電動機部３を直結している。固定スクロール部材５
の吸入口１６には密閉容器１を貫通して垂直方向の吸入
管１７が接続され、吸入管１７と吸入口１６の間には、
逆止弁部１５が介在する。吐出口１０が開口している上
部室１ａは通路１８ａ、１８ｂを介して上部電動機室１
ｂと連通している。この上部電動室１ｂは電動機ステー
タ３ａと密閉容器１側壁との間の通路２１を介して下部
電動機室１ｃに連通している。また上部電動機室１ｂは
密閉容器１を貫通する吐出管２０に連通している。

【００３６】なお、下軸受部３２では球面すべり軸受構
造としている。また、そのシャフト下端部には、給油管
２３を内包するようにして、シャフト１４、ロ−タの自
重などを支えるコロガリタイプのスラスト軸受手段１３
５をそなえている。該スラスト軸受１３５での摺動速度
は最も小さくなる構成としているため、その部分のスラ
スト負荷による摩擦損失を極微に抑えることができる。

【００３７】なお、２２は密閉容器底部の油溜りを示
す。なお、８ａと８ｂは、旋回スクロール６の旋回運動
に伴う遠心力を相殺するための第一と第二のバランスウ
エイトである。バランスウエイト８ａを電動機コイル部
３ｍの内周部と係合する位置に設定することにより、飛
散した油を電動機コイル部３ｍに衝突させて該電動機コ
イル部３ｍの冷却効果と油分離作用が得られる。次に潤
滑油の流れについて説明する。

【００３８】潤滑油２２ａは、密閉容器１の下部に油溜
り２２として溜められる。主軸1 ４には、各軸受部への
給油を行なうための中心縦孔１４７が主軸14の下端から
旋回軸受部付近まで形成される。２３は、主軸1 ４の下
端と底部油溜り２２を連ねる揚油管である。潤滑油２２
ａの油溜り２２内に浸漬けされた揚油管２３の下端は高
圧の吐出圧力Ｐｄを受けており、一方、下流となる旋回
軸受３１及び主軸受４０のまわりは、吐出圧の雰囲気に
あるも、シ−ル手段（シ−ルリング部、図１６参照）３
５の外側空間３６が、背圧室の圧縮途中の圧力である中
間圧力Ｐｍを受けているため、（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差
によって、容器底部の油溜り２２中の潤滑油２２ａは、
中心縦孔１４７内を上昇する。このように、各軸受部へ
の給油を、中心縦孔給油による差圧給油法と複数の横孔
１４４ａ、１４４ｃによる遠心給油作用によって行な
う。

【００３９】なお、中心縦孔１４７内を上昇した潤滑油
２２ａは、主軸受４０及び旋回軸受３１へ給油され、旋
回軸受３１へ給油された油は、直接吐出孔１０側に流出
する。油圧室３９に給油された油は、内側シ−ルリング
３５を介して適量の油が背圧室３６に流入する。背圧室
３６に流入した油は、その部分の冷媒ガスと混合し、前
記絞り孔６ｄを介して圧縮室７、８ｃに移動する。

【００４０】圧縮室７などに至った油は、冷媒ガスとと
もに加圧され、冷媒ガスと油は、吐出孔１０を経て固定
スクロ−ル５上方の吐出室１ａにいたる。さらに連通路
１８を経て、電動機室１ｂへと移動する。この電動機室
１ｂと下方の空間１ｃで冷媒ガスと油はさらに分離さ
れ、油は密閉容器１の下部の油溜り２２に落下し、再び
各摺動部に供給される。このように、チャンバ底部の油
は、旋回軸受部へ供給され、ひいては吐出孔１０へ流れ
る経路と、油圧室から背圧室へ流れ、ひいては中間圧孔
を介して圧縮室へ流れる経路の２つの油流路を構成し、
極力圧縮室に油を注入しない構成としていることも特徴
点である。これは、背圧室への油を抑えることにより、
油による吸入室における加熱防止効果と圧縮過程での図
示効率向上などの効果が得られる作用があるからであ
る。また、主軸１４全体を転がり支持方式とすることに
より軸受隙間が微少に管理され、クランク軸系の軸方向
の挙動を安定化することができる。また圧縮機始動時の
油切れに対しては、少量の油でも軸受部での耐久性を確
保でき信頼性の面で有利となる。また、軸貫通スクロ−
ル圧縮機における主軸回りの挙動が安定化し、圧縮機の
信頼性が向上できる作用効果が得られる。

【００４１】図１５と図１６は、フレ−ム１１の平面図
と縦断面図である。フレ−ム１１の外周部には長方形の
通路１８ｂが周上に複数個設けている。フレーム１１の
中央部に主軸受部４０とガスシ−ル用軸受部３８を形成
している。１１ｇは内側シ−ルリング３５が挿入できる
環状溝部である。１１ｍはオルダムキ溝部である。１１
ｅは旋回鏡板背面部が摺接する台座部である。１１ｓは
固定スクロ−ル５をフレ−ム１１側にとめるためのネジ
孔部である。旋回スクロール部材６の鏡板６ａ背面の中
央部のフレ−ム１１と対向するスラスト部に内側シ−ル
リング３５を配している。該内側シ−ルリング３５の外
側領域を、吐出圧力（Ｐｄ）と吸入圧力（Ｐｓ）との中
間圧力とせしめるため、旋回スクロ−ル６の鏡板６ａを
貫通する絞り孔６ｄを設けている。

【００４２】旋回鏡板背面部とフレ−ム１１側の主軸受
部４０の間に油圧室３９を設け、該油圧室３９の高圧を
シ−ルするシ−ル軸受部１３３を上記油圧室３９と主軸
受部４０との間のフレ−ム内周部に設けている。旋回鏡
板背面の空間３９と電動機室とをシ−ルするシ−ル軸受
部１３３を、旋回スクロ−ル鏡板背面部と上記主軸受け
部との間にもうけるとともに、該シ−ル軸受部１３３に
は、電動機の磁気推力などのスラスト方向の軸荷重を支
えるつば付き部１３４ａを備えている。本構造により、
軸が上方向に移動しても該つば付き部１３４ａでささえ
る事ができる。また、主軸受部４０の周囲がガス域とな
って、転がり部によるかくはん損失が大きく低減でき
る。

【００４３】なお、上述した軸貫通式スクロ−ル構造と
することにより、旋回スクロ−ルには転覆モ−メントが
作用しないため、旋回スクロ−ルの挙動の安定化が図ら
れ、圧縮室内部漏れの損失低減などの効果（特に、旋回
スクロ−ルの挙動の安定化は、内部漏れの影響を受けや
すい回転数の低い領域で顕著に性能改善効果がある。）
との相乗効果により本発明も軸貫通方式スクロ−ル圧縮
機の性能が大幅に向上できる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。

【００４５】（１）固定スクロールラップ側のラップ巻
き始め部では、ラップ部の曲率が大きくてもラップ部の
厚さを厚く、しかもラップ根元部を厚く設定しているた
め、ラップの径方向の倒れなどをちいさくし、ラップ強
度を向上できる。

【００４６】（２）吐出通路側での圧力損失と過圧縮動
力を小さくし、全断熱効率の向上が図れる。

【００４７】（３）吐出弁構造と死容積の縮小化構造の
組合せによって、スクロール圧縮機の外径寸法が制約さ
れた条件でも、必要な固有圧縮比がとれ、高圧力比条件
での、吐出孔からのガスの逆流による動力損失を極小に
抑え、効率が向上するという性能面で効果がある。ま
た、空調用途と冷凍機用途への圧縮機に共用化できると
いう使い勝って性も良くなる。

【００４８】（４）軸貫通スクロ−ル圧縮機における主
軸回りの挙動が安定化し、圧縮機の信頼性が向上でき
る。

【００４９】（５）上記（１）項と（２）項と関連し
て、軸貫通方式の圧縮機構造により、旋回スクロ−ルの
鏡板変位が小さくなって、旋回スクロ−ルの傾きが小さ
くなる。このため、低い回転数域での性能向上効果と、
スラスト摺動面での片当たりの度合いが低下し、面圧も
低下して、その摺動部での潤滑性も改善され摺動部の摩
耗を抑え且つ焼き付きを未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスクロール圧縮機の固定スクロ−
ルの１実施例の平面図

【図２】本発明によるスクロール圧縮機の固定スクロ−
ルの１実施例の縦断面図

【図３】本発明によるスクロール圧縮機の１実施例の吐
出弁機能部の平面図

【図４】本発明によるスクロール圧縮機の１実施例の吐
出弁機能部の縦断面図

【図５】本発明によるスクロール圧縮機の固定スクロ−
ルの１実施例の縦断面図

【図６】本発明によるスクロール圧縮機の固定スクロ−
ルの実施例を示す図１のＡ〜Ｄに沿う断面図

【図７】本発明によるスクロール圧縮機の１実施例の旋
回スクロールの平面図

【図８】本発明によるスクロール圧縮機の１実施例の旋
回スクロールの縦断面図

【図９】本発明によるスクロール圧縮機の１実施例の旋
回スクロールの平面図

【図１０】本発明による１実施例の固定スクロ−ル中央
部のラップ組合せとなる周辺部の詳細を示す部分断面図

【図１１】本発明による１実施例の固定スクロ−ル中央
部のラップ組合せとなる周辺部を示す部分断面図

【図１２】本発明によるスクロール圧縮機の１実施例の
固定スクロ−ル中央部のラップ組合せとなる周辺部の詳
細を示す部分断面図

【図１３】本発明によるスクロール圧縮機の１実施例の
固定スクロール５と旋回スクロール６を組み合わせた横
断面図

【図１４】本発明による１実施例の密閉形スクロール圧
縮機の全体構造を示す縦断面図

【図１５】本発明による１実施例のフレ−ムの平面図

【図１６】本発明による１実施例のフレ−ムの縦断面図

【符号の説明】

２：密閉容器６：旋回ス
クロ−ル５：固定スクロ−ル５ａ、６ａ：ス
クロ−ル鏡板部１８：連通路６ｄ：絞り孔４０：主軸受３１：旋回軸受３３：スラスト軸受１１：フレ−ム１０：吐出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−309791（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−249687（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する
固定スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラップ
を内側にしてかみ合せ、旋回スクロール部材を自転する
ことなく固定スクロール部材に対し旋回運動させ、固定
スクロール部材には中心部に開口する吐出孔と外周部に
開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両ス
クロール部材にて形成される圧縮空間を中心に移動させ
容積を減少してガスを圧縮し、固定スクロール部材を固
定するフレ−ムの中央部に主軸受部を備え、旋回スクロ
ール部材の中心部には旋回軸受部を設け、該旋回軸受部
にクランク軸の偏心軸部をラップ先端部まで挿入した軸
貫通スクロ−ル圧縮機において、旋回スクロ−ルの旋回
軸受部を構成する歯形の巻始め部を鏡板中心とする円弧
曲線とし、相対する固定スクロ−ルのラップ始端部のラ
ップ厚さを旋回側より厚くせしめるため、固定スクロ−
ルのラップ始点から内側曲線として大円弧曲線にて凹部
を形成し、外側曲線として小円弧曲線からなる凸部を形
成し、その外側をインボリュ−ト曲線で構成し、旋回ス
クロ−ルのラップ始点から外側曲線として大円弧曲線に
て凸部を形成し、内側曲線として半周を小円弧曲線から
なる凹部を形成し、その外側をインボリュ−ト曲線で構
成したラップ巻始め形状としたことを特徴とする軸貫通
スクロール圧縮機。
【請求項２】円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する
固定スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラップ
を内側にしてかみ合せ、旋回スクロール部材を自転する
ことなく固定スクロール部材に対し旋回運動させ、固定
スクロール部材には中心部に開口する吐出孔と外周部に
開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両ス
クロール部材にて形成される圧縮空間を中心に移動させ
容積を減少してガスを圧縮し、固定スクロール部材を固
定するフレ−ムの中央部に主軸受部を備え、旋回スクロ
ール部材の中心部には旋回軸受部を設け、該旋回軸受部
にクランク軸の偏心軸部をラップ先端部まで挿入した軸
貫通スクロ−ル圧縮機において、固定スクロ−ルの鏡板
中央部に大口径と小口径を有する段差を備えた吐出孔を
設けて死容積を減少せしめ、該小口径の吐出孔部の中心
が鏡板中心とほぼ一致し、反ラップ側の小口径吐出孔部
と対向した鏡板面に吐出弁機能部を備えたことを特徴と
する軸貫通スクロール圧縮機。
【請求項３】固定スクロ−ルのラップ中央部となる内
側曲線部の大円弧曲線部と外側曲線の小円弧曲線部のラ
ップ根本部に軸方向の大きな円弧形状もしくは面取り部
を形成し、該根本部の厚さをラップ先端部の厚さより厚
く設定し、旋回スクロ−ルのラップ中央部の外側曲線側
の大円弧曲線部と内側曲線の小円弧曲線部のラップ先端
部を軸方向の大きな円弧形状もしくは面取り部からなる
ラップ巻始め形状としたことを特徴とする請求項１記載
の軸貫通スクロール圧縮機。
【請求項４】クランク軸が偏心軸先端に更に軸心軸部
を固定スクロ−ル側に延長し、該軸心軸部の先端部が反
ラップ側の鏡板中央面に備えた吐出弁部近傍まで延長
し、吐出孔での死容積を減少せしめたことを特徴とする
請求項２記載の軸貫通スクロール圧縮機。
【請求項５】固定スクロ−ル側の反ラップ側の鏡板中
央面に吐出弁機能部を備え、該吐出弁に対向する固定鏡
板面側にテフロン系軟質材のシ−ト部材を上記吐出孔の
周辺部に充填したことを特徴とする請求項１記載の軸貫
通スクロール圧縮機。
【請求項６】固定スクロ−ル側の反ラップ側の鏡板中
央面に吐出弁機能部を備え、該吐出弁の背面を支えるリ
テ−ナ部表面に、テフロン系軟質材もしくは軟質系固体
潤滑剤をコ−ティングしたことを特徴とする請求項１記
載の軸貫通スクロール圧縮機。
【請求項７】スクロ−ルラップ中央部のラップ根本部
の円弧部の半径Ｒ₅をラップ外周部におけるラップ根本
部の円弧部の半径Ｒ₆ に対して、その比であるＲ₅ ／Ｒ
₆ ＝２倍から５倍前後に設定することを特徴とする請求
項３記載の軸貫通スクロール圧縮機。