JP3122594B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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JP3122594B2
JP3122594B2 JP07060469A JP6046995A JP3122594B2 JP 3122594 B2 JP3122594 B2 JP 3122594B2 JP 07060469 A JP07060469 A JP 07060469A JP 6046995 A JP6046995 A JP 6046995A JP 3122594 B2 JP3122594 B2 JP 3122594B2
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勇 川野
椎木和明
昭 鈴木
茂 町田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気圧縮機、冷凍、空
調用圧縮機等に使用されるスクロール圧縮機の改良に関
する。
【0002】
【従来の技術】特開63−125188に示されている
無給油式スクロール圧縮機のように、従来の技術はスク
ロールの冷却方法として固定スクロールに冷却用フィン
を設け、スクロールの外側より冷却する方式を採用して
いる。
【0003】また、特開63−123788に示すよう
に一対の旋回、固定スクロールを冷却する方式について
は提案されているが、この提案は両歯式のスクロール圧
縮機には採用することは構造上不可能である。
【0004】その他に、両歯式スクロール圧縮機に有効
な旋回スクロールの冷却方法および構造について出願さ
れたものは見当らない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、両歯式スク
ロール圧縮機、特に旋回スクロールの冷却を良好に行う
ようにしたスクロール圧縮機に関し検討したものであ
る。
【0006】本発明の目的は、上記のような従来技術の
問題点を解決し、例えば大型のオイルフリースクロール
圧縮機を開発するに当たり、採用する事となった旋回ス
クロールの冷却方式を備えた両歯式スクロール圧縮機を
提供するものである。
【0007】圧縮過程に冷却構造を持たないスクロール
圧縮機においては、吐出流体温度が固定スクロールの外
部冷却だけでは約200℃と高温になる。従って旋回ス
クロール、固定スクロールの熱膨張による両者のラップ
の接触、ギャップシール用チップシールの寿命低下、ま
た、固定スクロールのみ冷却することにより、旋回スク
ロールが相対的に大きく熱膨張を起こすため、ベアリン
グ、シャフト等に過大な応力が生じる等、様々な不具合
が発生する。
【0008】本発明はこれらの技術課題を解決するため
に、旋回スクロールに設けた冷却用通路に流体を通し、
かつ外部に温度の上昇した流体を排出することによって
旋回スクロールを冷却することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の技術的手段につ
いて説明する。本発明によるスクロール圧縮機は、その
構成要素として固定スクロール、旋回スクロール、クラ
ンクシャフト、補助クランク、軸受などがある。
【0010】旋回スクロールの胴板面に冷却用の通路が
設けられる。旋回スクロールの偏心運動により、旋回ス
クロールと固定スクロールの圧縮空間が徐々に小さくな
り流体の圧縮が進行していく。この圧縮過程において圧
縮流体は高温となり、それに伴い固定スクロール、旋回
スクロールも高温となっていく。固定スクロールは外部
に設けられたフィンによって冷却される。それに対し旋
回スクロールは圧縮用流体とはしきられ冷却用通路を流
れる冷却用流体によって冷却される。ここで圧縮用流体
と冷却用流体が隔離しているのは、圧縮用流体は流体吸
入口より吸込まれる際、フィルタによって塵埃を除去さ
れた状態となっているため、冷却用流体中の塵埃がスク
ロールラップ内に入って来るのを防ぐためである。旋回
スクロールを冷却した流体はそのまま外部に排出される
(請求項1関連の手段)。
【0011】塵埃を含まない流体を冷却用流体として使
用することにより、冷却用通路の旋回スクロール入口部
分と外部での圧縮用流体との隔離が不要となる。このた
めに濾過面積を大きくした塵埃除去用のフィルタを通
し、圧縮用流体の一部を旋回スクロール冷却用に供給す
る(請求項2関連の手段)。
【0012】さらに、旋回スクロール冷却用通路の出口
を外部排出口の近く、スクロールラップの吸入始め位置
から離れた位置に設けることにより、出口から外部排出
口の冷却用流体と圧縮用流体の隔離の必要をなくす(請
求項3関連の手段)。
【0013】請求項1の構造における入口部での流体の
隔離に不都合が生じた際に予想される塵埃の侵入を防止
するために、入口部に吸込用のフィルタが設けられる
(請求項4関連の手段)。
【0014】前記冷却用通路が複数設けられる(請求項
5関連の手段)。
【0015】冷却用通路の形状を、丸形、角形などのよ
うな加工の容易なものや、菊目形、フィン形状などのよ
うな冷却効果の大きなものとされる(請求項6関連の手
段)。
【0016】
【作用】スクロール圧縮機の本発明における作用につい
て説明する。スクロール圧縮機は、旋回スクロールを固
定スクロールに対し偏心運動を行わせることにより流体
の圧縮を行なう。この偏心運動を旋回スクロールに与え
るためクランクシャフトを使用する。
【0017】旋回スクロールの胴板面に冷却用の通路を
設ける。旋回スクロールの偏心運動により、旋回スクロ
ールと固定スクロールの圧縮空間が徐々に小さくなり流
体の圧縮が進行していく。この圧縮過程において圧縮流
体は高温となり、それに伴い固定スクロール、旋回スク
ロールも高温となっていく。固定スクロールは外部に設
けられたフィンによって冷却されるが、それに対し旋回
スクロールは圧縮用流体とはしきられた冷却用流体によ
って冷却される。冷却用流体は主として気体が使用され
る。ここで圧縮用流体と冷却用流体が隔離しているの
は、圧縮用流体は流体吸入口より吸込まれる際、フィル
タによって塵埃を除去された状態となっているが、冷却
用流体は中の塵埃がスクロールラップ内に入って来るの
を防ぐためである。旋回スクロールを冷却した流体はそ
のまま外部に排出される。これにより、塵埃の侵入、高
温になった冷却空気が圧縮されることがなくなり、旋回
スクロールを良好に冷却することが出来るようになる
(請求項1関連の作用)。
【0018】塵埃を含まない流体を冷却用流体として使
用すれば、冷却用通路の旋回スクロール入口部分と外部
での圧縮空気用流体との隔離が必要でなくなる。このた
めには塵埃除去用のフィルタを通した圧縮用空気の一部
を冷却用流体として旋回スクロールに供給してやればよ
い。その時使用するフィルタを請求項1のものより、濾
過面積の大きなものを採用することによりフィルタの寿
命を一定に保つことができ、隔離する構造が少なくなり
スクロール構造も単純になる(請求項2関連の作用)。
【0019】さらに、旋回スクロール冷却用通路の出口
を外部排出口の近く、スクロールラップの吸入始め位置
から離れた位置に設けることにより、出口から外部排出
口の冷却用流体と圧縮用流体の隔離も必要なくなる。こ
れにより、さらにスクロール構造を単純化できる(請求
項3関連の作用)。
【0020】請求項1の構造の場合、入口部での流体の
隔離に不都合が生じた際、塵埃が侵入するおそれがある
が、その対策として入口部に吸込用のフィルタを設けて
おくことにより塵埃の進入を防止する(請求項4関連の
作用)。
【0021】冷却用通路を複数設けることにより旋回ス
クロールの冷却効果が増大する(請求項5関連の作
用)。
【0022】冷却用通路の形状を、丸形、角形などにす
ることにより加工の容易なものとし、菊目形、フィン形
状などにすることにより冷却効果の大きなものとし、結
果的に、コスト、性能面で優れた旋回スクロールの冷却
を行うことが出来る(請求項6関連の作用)。
【0023】
【実施例】本発明の諸実施例を図1乃至図5を用いて説
明する。図1に本発明の前提となるスクロール圧縮機構
造の1例を示す。スクロール圧縮機はモータからVプー
リ6へVベルトにより動力を伝達されることにより、ク
ランクシャフト4が回転し、同期用のタイミングプーリ
8、タイミングベルト7によって補助クランク5もクラ
ンクシャフト4と同期回転を行う。これにより旋回スク
ロール1が、左固定スクロール2、右固定スクロール3
の間で偏心運動を行う。圧縮される流体は吸込口より、
旋回スクロール1のラップ1Aと、左固定スクロール
2、右固定スクロール3のラップ2(3)Aとで形成さ
れる圧縮室に吸込まれ、旋回スクロールの回転が進むに
つれ所定の圧力まで上昇したのち吐出口9より吐出され
る。
【0024】図2に請求項1に係る実施例を示す。本図
において斜線部は右固定スクロール3の断面を示し、旋
回スクロールはチップを明確に示すために断面としてい
ない。旋回スクロール10の胴板には、その直径方向に
略平行即ち該銅板の端面に略平行に、少なくとも1本、
図示例では4本の冷却用通路11が開設されている。こ
の冷却用通路11の端部は、一部が旋回スクロールの胴
板端面に開口する入口連絡路11A及び出口連絡路11
Bに接続されており、該入口連絡路11Aは右固定スク
ロールに設けられている外部入口冷却通路12とシール
材12Aを介して接触している。従って冷却用流体が圧
縮用流体と隔離されたまま、入口冷却用通路12から旋
回スクロール10の冷却用通路11を流れ、出口連絡路
11Bから同様の構造をした外部出口冷却通路13から
スクロール圧縮機外部へ排出される構造となっている。
これにより、旋回スクロール10が冷却される。その
際、冷却用通路は圧縮空気用通路と隔離されているので
冷却用通路を流れる冷却用流体である気体中に塵埃が混
入しても圧縮空気を汚染することがない。
【0025】図3に請求項2に係る実施例を示す。本図
において斜線部は、図2同様右固定スクロールの断面を
示す。旋回スクロール15には冷却用通路16が設けら
れている。図示実施例においては前記外部入口冷却通路
及び入口連絡路は省略され、外部出口冷却通路17及び
出口連絡路16Bが設けられている。吸入フィルタ14
を通過した圧縮用空気の一部は胴板の外周面若しくは端
面に開口する冷却用通路16を流れ、出口連絡路16B
を介して外部出口冷却通路17から排出される。この
時、冷却用通路16の出口と外部出口冷却通路17は図
6実施例に示されるシール12Aと同様のシール材を介
して接触しており、温度の上昇した冷却用流体が圧縮用
流体として使われることを防止している。本実施例によ
れば、前記図2例示のような外部入口冷却通路や出口連
絡路を要しないので構成が簡単となる。
【0026】図4に請求項3の実施例を示す。本図にお
いて斜線部は右固定スクロールの断面を示す。旋回スク
ロール18には冷却用通路19が設けられており、該冷
却用通路19には出口連絡路19Bが接続されている。
吸入フィルタ14を通過した圧縮用空気の一部が冷却用
通路19及び連絡路19Bを流れ、外部出口冷却通路2
0から排出される。この時、冷却用通路19に接続され
た連絡路19Bの出口と外部出口冷却通路20は接触し
ておらず、またこれら2つの通路は近接して配置され、
かつスクロールラップ吸入始め位置21から離れた遠隔
の位置に配置することにより、旋回スクロールを冷却後
温度の上昇した冷却用流体が圧縮用流体として使われる
ことを防止している。該実施例によれば、前記実施例の
ような入口及び出口連絡路が設けられず構成がより簡単
になる。
【0027】図5に請求項4の実施例を示す。本実施例
は、前記図2に示す実施例の外部入口冷却通路12に吸
入フィルタ14相当のフィルタ22を配置した例であ
る。その他の構成は図2に示す実施例を同様であり、そ
の説明は省略する。本実施例によれば、冷却通路から冷
却空気が漏れたとき、塵埃がフィルタにより冷却用空気
から除去されスクロールラップ内に侵入することが防止
される。
【0028】図7に請求項6に係る実施例を示す。図7
において、前記各実施例に示される旋回スクロール1
0、15等に設けられる冷却用通路の断面形状を丸形
(図7の(b))、角形(図7の(c))等として加工
性を容易にしたり、また菊目形(図7の(d))、フィ
ン形状(図7の(e))等として冷却性の向上が図られ
る。
【0029】上記各実施例では旋回スクロールを冷却用
流体により直接冷却することができるので、旋回スクロ
ール全体の温度を平均約40℃低下させることができ、
またチップシールや軸受等の寿命を長期化したり、固定
スクロールや旋回スクロールを冷却することにより軸や
軸受にかかる応力を低減し、さらにスクロール圧縮機と
しての性能を4〜5%向上することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、両
歯式スクロール圧縮機において旋回スクロールを直接冷
却できるため、旋回スクロール全体の温度を従来に比し
大幅に低下させることができる。それにより、スクロー
ルの熱膨張を小さくできるため、ギャップも小さくする
ことができ、熱の影響によるチップシール、軸受等の寿
命の低下を防ぐことができる。さらに、固定、旋回スク
ロールの両方を冷却するため熱膨張差が少なくなり、軸
受、軸に過大な応力が発生しなくなる。また、吐出空気
温度も低減できる。そして以上のような効果からスクロ
ール圧縮機としての性能が向上し、信頼性も向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の前提となるスクロール圧縮機の1例の
構造図
【図2】本発明によるスクロール圧縮機の1実施例を示
す図1のII−II線に沿う断面図
【図3】本発明によるスクロール圧縮機の他の実施例を
示す断面図
【図4】本発明によるスクロール圧縮機のさらに他の実
施例を示す断面図
【図5】本発明によるスクロール圧縮機のもう1つの実
施例を示す断面図
【図6】旋回スクロールと外部出口冷却通路の関係を示
す概略断面図
【図7】本発明によるスクロール圧縮機における冷却通
路の各種形状を示す図
【符号の説明】
1…旋回スクロール 2…左固定スク
ロール 3…右固定スクロール 4…クランクシ
ャフト 5…補助クランク 6…Vプーリ 7…タイミングベルト 8…タイミング
プーリ 9…吐出口 10…旋回スク
ロール 11…冷却用通路 12…外部入口
冷却通路 13…外部出口冷却通路 14…吸入フィ
ルタ 15…旋回スクロール 16…冷却用通
路 17…外部出口冷却通路 18…旋回スク
ロール 19…冷却用通路 20…外部出口
冷却通路 21…スクロールラップ吸入始め位置 22…フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 茂 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 18/02 311 F04C 29/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの胴板の両面にスクロールラップを
    設けた旋回スクロールを2つの固定スクロールによって
    はさみこみ、旋回スクロールが偏心運動することによっ
    て吸入口より吸い込まれた流体を圧縮させる両歯形スク
    ロール圧縮機において、旋回スクロールの胴板に冷却用
    通路を開設し、スクロール外部から旋回スクロールへ圧
    縮用吸入流体とは別の隔離された通路を設けることによ
    り、直接冷却用流体を冷却用通路に通すことにより旋回
    スクロールの冷却を行い、かつ圧縮用吸入流体とは隔離
    された通路によってスクロール外部に冷却用流体を排出
    するようにしたスクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】 一つの胴板の両面にスクロールラップを
    設けた旋回スクロールを2つの固定スクロールによって
    はさみこみ、旋回スクロールが偏心運動することによっ
    て吸入口より吸い込まれた流体を圧縮させる両歯形スク
    ロール圧縮機において、旋回スクロールの胴板に冷却用
    通路を開設し、スクロール外部から圧縮用吸入流体とし
    てとりいれた流体の一部を冷却用通路に通し旋回スクロ
    ールを冷却し、冷却用として使われた流体は圧縮用吸入
    流体とは隔離された通路によってスクロール外部に排出
    するようにしたスクロール圧縮機。
  3. 【請求項3】 一つの胴板の両面にスクロールラップを
    設けた旋回スクロールを2つの固定スクロールによって
    はさみこみ、旋回スクロールが偏心運動することによっ
    て吸入口より吸い込まれた流体を圧縮させる両歯形スク
    ロール圧縮機において、旋回スクロールの胴板に冷却通
    路を開設し、スクロール外部から圧縮用吸入流体として
    とりいれた流体の一部を冷却用通路に通し旋回スクロー
    ルを冷却し、冷却用として使われた流体は圧縮用吸入流
    体とは隔離されず、外部排出用通路と旋回スクロール冷
    却用通路の両通路は近接させ、該両通路とスクロールラ
    ップ吸入始め位置は隔離し、温度の上昇した流体を圧縮
    用流体として使用されることを抑制し、スクロール外部
    に温度の上昇した流体を排出するようにしたスクロール
    圧縮機。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のスクロール圧縮機におい
    て、冷却流体用通路の隔離性が失われた場合に備え、冷
    却流体用通路入口に吸入用流体に使用している物と同等
    のフィルタを設けておくもの。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のスク
    ロール圧縮機において、冷却流体用通路を複数設けたス
    クロール圧縮機。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のスク
    ロール圧縮機において、冷却流体用通路の形状を丸形、
    角形、菊目形、フィン形状などの形状としたスクロール
    圧縮機。
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JP3488825B2 (ja) 1998-03-19 2004-01-19 株式会社日立産機システム パッケージ型スクロール圧縮機
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