JP4075979B2 - スクロール流体機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空調調和機等において冷媒ガスを圧縮するためのスクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一つの渦巻体の外線側で形成される圧縮室と内線側で形成される圧縮室との閉込み容積が異なる歯形（以後、非対称歯形と称する）を有するスクロール流体機械（以後、非対称スクロール流体機械と称する）では、圧縮室のシール性を向上させるため、一つの渦巻体の外線側で形成される圧縮室と内線側で形成される圧縮室の閉込み容積が同じ歯形（以後、対称歯形と称する）を有するスクロール流体機械（以後、対称スクロール流体機械と称する）の場合と同様に、特開２０００−５４９７２号公報に記載されるように外線側圧縮室と内線側圧縮室に均等に油を供給していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、非対称歯形で形成される圧縮室の圧力分布が、対称歯形の場合にあった対称性を失う点に関して配慮されておらず、圧縮室間のシール性の向上に寄与しない無駄な給油を行っていたため、圧縮室給油の弊害である歯形噛合い部への油かみ込みという無駄な仕事を行い、圧縮性能低下を招いていた。
【０００４】
本発明の目的は、非対称歯形で形成される圧縮室の圧力分布を考慮した圧縮室給油路により、圧縮性能向上を実現するスクロール流体機械の提供にある。
【０００５】
【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に係るスクロール流体機械の発明は、第一端板と、この第一端板に立設する第一渦巻体を有する第一スクロール部と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二スクロール部材の渦巻体である第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、この圧縮室給油路は、前記第二渦巻体の前記外線側圧縮室が閉じきった後の位置に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くするものである。
【０００６】
好ましくは、前記第一端板もしくは第二端板の第一渦巻体もしくは第二渦巻体が立設しない側に形成された圧縮室給油路に背圧室を備え、この背圧室と前記外線側圧縮室との間の前記第一端板に背圧調整切欠きを形成し、この切欠きに前記第二スクロール部材の旋回運動にともなって間欠的に連通する背圧孔を前記第二端板に形成し、この背圧孔を介して前記圧縮室給油路が前記外線側圧縮室に開口している。
【０００７】
また、前記第一端板もしくは第二端板の第一渦巻体もしくは第二渦巻体が立設しない側に形成された圧縮室給油路に背圧室を備え、この背圧室と前記外線側圧縮室との間の前記第一端板に背圧調整切欠きを形成し、この切欠きに前記第二スクロール部材の旋回運動にともなって間欠的に連通する背圧孔を前記第二端板に形成し、この背圧孔を介して前記圧縮室給油路が前記外線側圧縮室に開口している。
【０００８】
また上記目的を達成するために本発明に係るスクロール流体機械の他の発明は、第一端板と、この第一端板に立設する第一渦巻体を有する第一スクロール部と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二スクロール部材の渦巻体である第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、この圧縮室給油路は、前記内線側圧縮室の閉じきる前の吸込み過程時から連通する位置に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くするものである。
【０００９】
さらに上記目的を達成するために本発明に係るスクロール流体機械の他の発明は、第一端板と、この第一端板に立設する第一渦巻体を有する第一スクロール部と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二スクロール部材の渦巻体である第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、この圧縮室給油路は、第一渦巻体及び第二渦巻体で形成される側面シール部の最も外側に形成される位置より内側に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くするものである。
【００１０】
さらに上記目的を達成するために本発明に係るスクロール流体機械の他の発明は、第一端板と、この第一端板に立設する第一渦巻体を有する第一スクロール部と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二スクロール部材の渦巻体である第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、この圧縮室給油路は、第一渦巻体及び第二渦巻体で形成される側面シール部が最も外側に形成される位置より外側に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くするものである。
【００１１】
本発明の基本的な考え方を次に説明する。
非対称歯形では、閉じ込み容積の大きい外線側圧縮室が先に圧縮を開始するため、内線側圧縮室が圧縮を開始する時点では、その圧力は吸込み圧よりも高くなっている。この結果、外線側圧縮室を取り囲んで内線側圧縮室との境界を形成する歯先歯底隙間の広い範囲で、外線側圧縮室は内線側圧縮室より高圧となる。これらの歯先歯底隙間では外線側圧縮室から内線側圧縮室へ向かう漏れ流れとなる。
【００１２】
図２の外線側圧縮室Ａを例にとると、Ｂ１，Ｂ２が外線側圧縮室Ａと隣接する内線側圧縮室（Ｂ３は、吐出過程に移行した領域）となり、Ｂ１、Ｂ２がＡより低圧となる。その結果、歯先歯底隙間の大半を占めるＣ１、Ｃ２、Ｃ５で外線側圧縮室から流出する漏れが生じ、外線側圧縮室へ流入する流れとなるのは、Ｃ３部のみである。逆に、歯先歯底隙間を通って内線側圧縮室から流出する漏れが起こる範囲は狭い。
【００１３】
また内線側圧縮室Ｂ２では、Ｂ２を取り囲む歯先歯底隙間の内のＣ６で流出し、他の広い範囲Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５で流入が起こる。つまり、非対称スクロール流体機械の性能を低下させる主要因の一つである圧縮室間の漏れの大半は、外線側圧縮室を上流側、内線側圧縮室を下流側とする向きの流れとなる。
【００１４】
歯先歯底隙間における漏れは、その隙間に供給される油量が多い程、抑制できる。この隙間へ給油するために、通常、圧縮室または吸込み室への油供給を行う。これにより、圧縮室中のガスに油が混ざり、それが漏れ流れに載って隙間に供給される。このため、この方法では、漏れ流れの上流側の圧縮室に油を供給することが必須となる。
すなわち非対称歯形の場合、外線側圧縮室が漏れ流れの上流側となる場合が多いため、外線側圧縮室への給油量を内線側圧縮室への給油量よりも多くするか、外線側圧縮室のみへの給油が効果的である。
【００１５】
ちなみに、図３によって対称歯形について説明すると、一つの渦巻体の外線側で形成される圧縮室と内線側で形成される圧縮室とは、各渦巻体の中心の中点（＋印で示す）に対し、点対称に形成され、圧縮室の圧力分布もほぼ点対称となる。外線側圧縮室のＰ室と内線側圧縮室のＱ室が同一の形状でほぼ同一の圧力となっている。この対称性のため、圧縮室間の漏れ流れの大半が、非対称歯形のように、外線側圧縮室から内線側圧縮室の向きに生じることはなく、内線側圧縮室から外線側圧縮室へ向かう漏れ流れと外線側圧縮室から内線側圧縮室へ向かう漏れ流れは同程度に発生する。このため対称歯形の場合、外線側圧縮室と内線側圧縮室とは同程度に漏れ流れの上流側になるため、油を外線側圧縮室及び内線側圧縮室へ同程度に供給する必要がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施例について、図１、図４、図５を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のスクロール流体機械の第一スクロール部材および第二スクロール部材に係る実施例の平面図、図４は、本発明のスクロール流体機械に係る実施例の縦断面図、図５は、本発明のスクロール流体機械が備える背圧制御弁に係る実施例の詳細断面図である。
【００１７】
１は第一スクロール部材で、非対称歯形である第一渦巻体１ａと第一端板１ｂとよりなる。また、第一スクロール部材１には、後述する、第二スクロール部材２の第二端板２ｂが摺動する面の潤滑のために、油溝１ｄが設けられている。そして、この第一渦巻体１ａの内線側圧縮室２００ａには、背圧制御弁１００を介して後述する圧縮室給油路の流出孔１００ａが開口している。
【００１８】
この背圧制御弁１００の詳細構造を図５に示す。
同図は、図４中のＲ部（破線で示す）の拡大図である。背圧制御弁１００は、その内部に圧縮された弁ばね１００ｂ、弁板１００ｃ、弁キャップ１００ｄを有する。この背圧制御弁１００は、背圧室４に流入する油とそこに溶け込んでいた流体（冷媒など）がガス化することにより上昇する背圧を抜く弁である。背圧制御弁１００は、前記流出孔１００ａの開口先圧縮室すなわち内線側圧縮室２００ａの圧力に、弁ばね１００ｂの圧縮量に対応する一定値を加えた圧力に、背圧を調整する作用を有する。２は第二スクロール部材で、第二渦巻体２ａと第二端板２ｂとよりなる（図４参照）。
【００１９】
このような、第一渦巻体１ａ、第二渦巻体２ａを有する第一スクロール部材１、第二スクロール部材２を噛合わせて、旋回軸受２ｃに、フレーム１５により支持されたクランク軸９の偏心ピン９ａを挿入する。また、フレーム１５と旋回スクロール１との間に、第二スクロール部材２の公転運動は許容し自転運動を防止するオルダムリング１６が配置されている。さらに、クランク軸９を駆動するモータ１７と、流体を取入れる吸入パイプ１８と圧縮した流体を吐出する吐出パイプ１９とを有する。
【００２０】
上記のように構成されたスクロール流体機械において、モータ１７に通電することによりクランク軸９が回転し、旋回スクロール１はオルダムリング１６により自転することなく公転運動する。この旋回スクロール１の公転運動によって、前記吸込パイプ１８から流入した冷媒ガスなどの流体は、吸込み室６（図２参照）に一旦流入し、その後、第一スクロール部材１、第二スクロール部材２間に形成される圧縮室２００で圧縮される。また油は、ケース２０内の吐出圧と背圧室４の背圧との圧力差を用い、吐出圧に等しい圧力の貯油室５内から給油パイプ１０、給油孔９ｂを通って前記旋回軸受２ｃ及び主軸受１５ａに供給された後、前記背圧室４に流入する。
【００２１】
背圧室４に流入した油は、前記背圧制御弁１００を通って、第二渦巻体２ａの外線側圧縮室２００ａに開口している流出孔１００ａから流入する（この外線側圧縮室２００ａは第一渦巻体１ａからみれば内線側圧縮室となるが、本実施例では、第二渦巻体２ａを基準にして呼称し、外線側圧縮室２００ａと称する）。すなわち、給油孔９ｂ、背圧室４、背圧制御弁１００、流出孔１００ａを介して前記貯油室５と前記外線側圧縮室２００ａとをつなぐ圧縮室給油路の流出孔１００ａが、外線側圧縮室２００ａが閉じきった後に位置している外周側側面シール部Ｄ１、及びこの側面シール部Ｄ１より内側に位置する側面シール部Ｄ２との間に開口しており、外線側圧縮室２００ａに流入する。
【００２２】
この結果、第一渦巻体１ａ及び第二渦巻体２ａで最も外側に形成される側面シール部Ｄ１が前記開口１００ａより内側にある期間では、前記流出孔１００ａから流出する油は、前記外線側圧縮室２００ａに供給される。
【００２３】
また、第一渦巻体１ａ及び第二渦巻体２ａで最も外側に形成される側面シール部Ｄ１が前記流出孔１００ａより外側にある期間では、前記開口１００ａは前記吸込み室６および第二渦巻体２ａの内線側圧縮室に連通していることになり、流出孔１００ａから流出する油は、前記吸込み室６に供給される。この場合、前記第二渦巻体２ａにより、その油の大部分は、最終的には前記外線側圧縮室２００ａに流入する。これにより、歯先歯底隙間で生じる大半の漏れ流れの上流側となる前記外線側圧縮室２００ａに給油されるため、その油が漏れ流れに載って隙間に供給される結果、歯先歯底隙間のシール性が向上し、漏れが抑制され、性能が向上する。
【００２４】
本実施例によれば、圧縮室給油路は、前記第二スクロール部材の前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ供給する供給量を多くする構成とすることで、歯先歯底隙間のシール性が向上し、漏れが抑制されて性能が向上する、という効果がある。
【００２５】
次に、本発明の第ニの実施例について、図６、図７、図８を用いて説明する。図４は、本発明に係るスクロール流体機械の縦断面図、図６は、本発明に係る第一スクロール部材の平面図、図７は、本発明に係る背圧孔部の詳細断面図（図４のＳ部）、図８は、第ニスクロール部材の平面図である。圧縮室給油路において、背圧制御弁の代わりに背圧孔を設ける以外は前記第一の実施例と同様なので、背圧孔附近の説明のみ行い、他は省略する。
【００２６】
前記背圧室４に流入した油は、第一スクロール部材１に設けた背圧調整切欠き１ｃと第二端板２ｂ内にコの字状に設けた背圧孔１０１とにより、前記外線側圧縮室２００ａに流出される。背圧孔１０１は、前記端板２ｂの上面から開けた２個の穴１０１ａと側面から開けた１個の穴１０１ｂとをつなぎ、側面から止め栓１０１ｃで塞ぐことにより形成される。
【００２７】
ここで、図６に示すように、背圧孔１０１の穴１０１ａ（２個の穴１０１ａのうち、図示下部の穴）は、前記第二スクロール部材の旋回運動により、穴中心が背圧調整切欠き１ｃ部を中心にして円周上を軌跡Ｌ（破線で示す）を描いて動くため、背圧孔１０１と切欠きとで形成される圧縮室給油路の連通もしくは遮断は、間欠的となる。この間欠的な連通もしくは遮断は、実質的には給油路の絞り作用を起こす。
本実施例によれば、上記実施例と同様の効果が得られ、また、最外周と異なる圧縮室への給油が可能となって設計の自由度が拡大し、さらに、弁ばねなどの別部品が不要となり構造が単純となることから、コスト低減及び信頼性が向上する、という効果もある。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、非対称型のスクロール流体機械において、油供給量を、内線側圧縮室よりも外線側圧縮室へ多くすることによって、圧縮性能が向上するスクロール流体機械を実現できる、という効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクロール流体機械の第一、第二スクロール部材の平面図である。
【図２】非対称歯形で形成される圧縮室の説明図である。
【図３】対称歯形で形成される圧縮室の説明図である。
【図４】本発明のスクロール流体機械の縦断面図である。
【図５】本発明の第一実施例における背圧制御弁の詳細断面図である（図４のＲ部）。
【図６】本発明の第二実施例における第一スクロール部材の平面図である。
【図７】本発明の第二実施例における背圧孔部の詳細断面図である（図４のＳ部）。
【図８】本発明の第二実施例における第二スクロール部材の平面図である。
【符号の説明】
１…第一スクロール部材、２…第二スクロール部材、１ａ…第一渦巻体、２ａ…第二渦巻体、１ｂ…第一端板、２ｂ…第二端板、２ｃ…旋回軸受、１ｃ…背圧調整切欠き、１ｄ…油溝、４…背圧室、５…貯油室、６…吸込み室、９…クランク軸、９ａ…偏心ピン、９ｂ…給油孔、１０…給油パイプ、１５…フレーム、１５ａ…主軸受、１６…オルダムリング、１７…モータ、１８…吸込みパイプ、１９…吐出パイプ、２０…ケース、１００…背圧制御弁、１００ａ…流出孔、１００ｂ…弁ばね、１００ｃ…弁板、１００ｄ…弁キャップ、１０１…背圧孔、１００ａ、１０１ｂ…穴、１０１ｃ…止め栓、２００…圧縮室、２００ａ…外線側圧縮室。

Claims (6)

1. 第一端板と、この第一端板に立設する第一渦巻体を有する第一スクロール部材と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、
   前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、
   この圧縮室給油路は、前記第二渦巻体の前記外線側圧縮室が閉じきった後の位置に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くすることを特徴とするスクロール流体機械。
2. 前記第一端板もしくは第二端板の第一渦巻体もしくは第二渦巻体が立設しない側に形成された圧縮室給油路に背圧室を備え、この背圧室と前記外線側圧縮室との間に介在する背圧制御弁を介して前記圧縮室給油路が前記外線側圧縮室に開口していることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
3. 前記第一端板もしくは第二端板の第一渦巻体もしくは第二渦巻体が立設しない側に形成された圧縮室給油路に背圧室を備え、この背圧室と前記外線側圧縮室との間の前記第一端板に背圧調整切欠きを形成し、この切欠きに前記第二スクロール部材の旋回運動にともなって間欠的に連通する背圧孔を前記第二端板に形成し、この背圧孔を介して前記圧縮室給油路が前記外線側圧縮室に開口していることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
4. 第一端板と、この第一端板に立設する第一渦巻体を有する第一スクロール部材と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、
   前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、この圧縮室給油路は、前記内線側圧縮室の閉じきる前の吸込み過程時から連通する位置に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くすることを特徴とするスクロール流体機械。
5. 第一端板と、この第一端板に立設する第二渦巻体を有する第一スクロール部材と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二スクロール部材の渦巻体である第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、
   前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、
   この圧縮室給油路は、第一渦巻体及び第二渦巻体で形成される側面シール部の最も外側に形成される位置より内側に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くすることを特徴とするスクロール流体機械。
6. 第一端板と、この第一端板に立設する第一渦巻体を有する第一スクロール部と、第二端板と、この第二端板に立設する第二渦巻体を有する第二スクロール部材と、これら両スクロール部材間に形成される複数の圧縮室と、油を溜める貯油室とを備え、前記第二スクロール部材の渦巻体である第二渦巻体の外線側に形成される外線側圧縮室の閉込み容積が、内線側に形成される内線側圧縮室の閉込み容積よりも大きいスクロール流体機械において、
   前記貯油室と前記外線側圧縮室及び前記内線側圧縮室とをつなぐ圧縮室給油路を設け、
   この圧縮室給油路は、第一渦巻体及び第二渦巻体で形成される側面シール部が最も外側に形成される位置より外側に開口しており、油供給量を、前記内線側圧縮室よりも前記外線側圧縮室へ多くすることを特徴とするスクロール流体機械。

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