JP4488149B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機などの冷凍サイクルに用いられるスクロール圧縮機に関し、さらに詳しくいえば、旋回スクロールの鏡板背面とスラストリングとのシール面でのガスリークを低減して、起動時の安定性を向上させたスクロール圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2に示すように、スクロール圧縮機1は、密閉容器2内にそれぞれ鏡板311,321に対して直立するスクロールラップ312,322を有する固定スクロール31および旋回スクロール32と、密閉容器2内を区画するメインフレーム4とを含み、各スクロールラップ312,322同士を噛み合わせることにより、内部に密閉作動室33を備えた冷媒圧縮部3が設けられている。
【0003】
図示されていないが、密閉容器2内には電動機が収納されており、また所定量の潤滑油が貯留されている。その電動機の回転駆動軸5は、主軸51がメインフレーム4の主軸受け部41を介して冷媒圧縮部3に貫通され、その先端のクランク軸52が旋回スクロール32の鏡板321背面のボス323に接続される。
【0004】
スクロール圧縮機1を駆動すると、冷凍サイクルで仕事を終えた低圧冷媒は、冷媒吸入管21を経て密閉作動室33の外周側から吸い込まれ、渦巻きの中心に行くにしたがって圧縮され、中央に設けられている吐出口34から高圧冷媒として吐出される。この高圧冷媒は冷媒通路35を通って電動機室側に運ばれ、冷媒吐出管22より再び所定の冷凍サイクルへと送り出される。
【0005】
この冷媒圧縮運転時において、旋回スクロール32には密閉作動室33内から常に固定スクロール31とは離反する方向に圧力が加えられる。さらに、その圧力は渦巻きの外周側(低圧冷媒吸込側)から中心に行くにしたがって低圧から高圧へと移行する圧力勾配となるため、旋回スクロール32にその圧力に抗するような背圧をかけて、旋回スクロール32の浮き上がりを防止する必要がある。
【0006】
そこで、図2に示すスクロール圧縮機1は、圧力勾配に対応した背圧を旋回スクロール32にかけるため、旋回スクロール32の背面側にスラストリング6を設けて、リング外側を低圧室LR、リング内側を高圧室HRに区画している。これにより、高圧室HRには駆動室内の高圧がかけられるようにし、低圧室LRには、それよりも小さい低圧冷媒側の低圧がかけられるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、起動時など低圧室LRと高圧室HRの圧力差が小さい運転条件においては、背圧が不十分であるため、旋回スクロールが傾いてしまい、よってスラストリングが旋回スクロールから離れてしまい、シール構造による圧力差が得られなくなるという場合があった。
【0008】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、スラストリングを用いて旋回スクロールの鏡板背面に複数の圧力空間を形成してなるスクロール圧縮機において、旋回スクロールの鏡板背面とスラストリングとのシール面でのガスリークを低減して、起動時の安定性を向上させたスクロール圧縮機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明は、密閉容器の内部を上下の2室に区画するメインフレームと、上記メインフレームの上部側に配置される固定スクロールと旋回スクロールとを有する冷媒圧縮部と、上記メインフレームの下部側に配置される回転駆動軸を有する電動機とを含み、上記回転駆動軸は、主軸と上記主軸の上端に偏心して一体に設けられたクランク軸とを有し、上記旋回スクロールの鏡板背面には、上記クランク軸と連結されるボスが設けられており、上記メインフレームは、上記主軸に対する主軸受け部と、上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する面側に上記主軸受け部の軸線を中心として所定の深さをもって同軸的に形成されたスラスト受圧面と、上記スラスト受圧面内で上記主軸受け部の軸線を中心として同軸的に円筒凹部状に形成された内周面とを有し、上記メインフレームの内周面に、上記旋回スクロールの軸方向の可動範囲を規制する上記回転駆動軸よりも大径のスラストリングが軸方向に移動可能に配置され、上記メインフレームの内周面内の圧力によって上記スラストリングの一端面が上記旋回スクロールの鏡板背面と摺接シールすることにより、上記旋回スクロールの鏡板背面側を複数の圧力空間に区画するスクロール圧縮機において、上記スラストリングは、上記メインフレームの内周面に沿って摺動可能に嵌合されるリング本体と、上記リング本体の一端面側に上記リング本体よりも大径に形成され、上記リング本体の摺動に伴って上記旋回スクロールの鏡板背面側もしくは上記スラスト受圧面側のいずれか一方に当接するフランジ部とを有し、上記フランジ部の上記旋回スクロールの鏡板背面に対する摺接面の外径をL1、上記フランジ部が上記旋回スクロールの鏡板背面側に当接している状態における上記リング本体の上記メインフレームの内周面に対する嵌合長さをL2および上記フランジ部と上記スラスト受圧面との間で規定される上記スラストリングの軸方向可動ストロークをδ1、上記メインフレームと上記リング本体との間の直径クリアランスをδ2としたとき、上記スラストリングの自由度が以下の式1を満足するように設定されていることを特徴としている。
【数2】
【0010】
これによれば、運転状況によらず、ガスリーク損失の少ない安定した旋回運動が得られる。
【0011】
なお、上記式1を満足するように設定した場合、上記直径クリアランスδ2が大きくなる可能性があるので、上記メインフレームと上記リング本体との間に、弾性体からなるシールリングを介装してシールを確保しておくことが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1には、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の分解図が示されている。なお、先に説明した図2の従来装置と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、同じ参照符号が用いられている。
【0013】
図1には、固定スクロール31、旋回スクロール32、メインフレーム4、回転駆動軸5およびスラストリング6がそれぞれ示されており、実際はこれらが従来例と同様の筒状の密閉容器2(図2参照)内に組み合わされた状態で収納されている。なお、密閉容器内には、回転駆動軸5を駆動する電動機(図示しない)がさらに収納されている。
【0014】
冷媒圧縮部3は、上述した従来例と同じく鏡板311の前面に渦巻状の固定スクロールラップ312を有する固定スクロール31と、鏡板321の前面に渦巻状の旋回スクロールラップ322を有し、背面に回転駆動軸5のクランク軸42が接続されるボス(凹部)323を有する旋回スクロール32とを備え、各スクロールラップ312,322同士を噛み合わせることにより、内部に密閉作動室33が形成されている。
【0015】
この冷媒圧縮部3は、回転駆動軸5によって旋回スクロール32を回転させることにより、密閉作動室33の外側に設けられた冷媒吸入孔35から吸入された冷媒ガスが中央に移動するにつれて圧縮され、固定スクロール31の中央上部に設けられた冷媒吐出孔34から冷媒吐出室→電動機室を経て所定の冷凍サイクルへと送り出される。
【0016】
メインフレーム4は、その上部側(冷媒圧縮部3側)が凹まされ、上記旋回スクロール32の背面を摺動可能に支持するスラスト受圧面42と、同スラスト受圧面42よりもさらに一段凹まされた内周面43とが設けられている。
【0017】
この実施形態において、メインフレーム2のスラスト受圧面42と旋回スクロール32との間には、旋回スクロール32の自転を防止するためのオルダムリング8が介装されている。
【0018】
メインフレーム4の中央には、上面側(冷媒圧縮部側3)と背面側(電動機側)とを貫通する主軸受け部41が設けられており、この主軸受け部41に電動機の回転駆動軸5が回転可能に軸支されている。上述したスラスト受圧面42と内周面43とは、この主軸受け部41に対して同軸的に凹まされている。
【0019】
回転駆動軸5は、主軸受け部41に同軸的に軸支される主軸51と、上記主軸51の一端側(図1では上端側)にその軸線に対して偏心配置されたクランク部52とから構成されている。
【0020】
クランク部52は、メインフレーム4の内周面43内に突設され、旋回スクロール32の鏡板背面に設けられたボス323に嵌合される。この実施形態において、クランク部52は凸軸となっているが、例えばU字状の凹軸であってもよい。なお、クランク部52が凹軸の場合には、これに嵌合されるボス323は凸軸であることが好ましい。
【0021】
この実施形態において、メインフレーム4と冷媒圧縮部3との間には、スラストリング6が収納されている。スラストリング6は、外周面がメインフレーム4の内周面43に沿って、摺動可能に嵌合される筒状のリング本体61と、上記内周面43の直径よりも大径な直径を有し、一端面が旋回スクロール32の鏡板背面に沿って摺接され、他端面がスラスト受圧面42に沿って当接するフランジ部62とを備えている。
【0022】
このスラストリング6をメインフレーム4と旋回スクロール32の間に介装することにより、スラストリング6の外側には低圧室LRが形成され、内側には高圧室HRが形成される。
【0023】
組立状態において、低圧室LRは密閉作動室33外側の低圧冷媒空間もしくは冷媒吸入管21(図2参照)の一部と連通している。高圧室HRは、回転駆動軸5とメインフレーム4の主軸孔42との隙間およびメインフレーム4の油逃がし孔(図示しない)を介して電動機室内に連通している。
【0024】
この実施形態においては、スラストリング6の一端にフランジ部62を設けて、フランジ部62がメインフレーム4のスラスト受圧面42と接触することにより、その軸方向可動ストロークδ1を規制するタイプとなっているが、この場合スラストリング6の軸方向可動ストロークδ1は、固定式のスラスト受圧面42を設けた場合の旋回旋回スクロール32の軸方向可動ストロークに相当する。
【0025】
とりわけ、このフランジ部62を有するスラストリング6を用いた構成においては、リング本体61とメインフレーム4の内周面43との嵌合面でのクリアランスをスラスト部での自由度より大きく設定することが好ましい。
【0026】
そこで、この実施形態においては、スラストリング6の軸方向可動ストロークをδ1、メインフレーム4の内周面43の直径(D1)とスラストリング4のリング本体41の直径(d1)との直径クリアランスをδ2(=D1−d1)、フランジ部62の旋回スクロール32背面に対する摺接面の外径をL1、リング本体41のメインフレーム4に対する嵌合長さをL2としたとき、スラストリング6の寸法が、以下の式1を満足する範囲内で決定されている。
【数3】
【0027】
これによれば、運転条件によって旋回スクロール32が転覆した場合でも、スラストリング6のシール面から旋回スクロール32が離れることなく、確実にシール構造を確保でき、起動時の安定性が向上する。
【0028】
スラストリング6を上記式1を満足するような条件の下で構成した場合、条件によっては直径クリアランスδ2が大きくなることがある。そこで、この実施形態においては、内周面43の内側に環状のシール溝44を設けて、このシール溝44に沿って、環状の弾性体、例えばO(オー)リングからなるシールリング7を介装して、内周面43とリング本体41との間のシール性を確保している。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メインフレームと旋回スクロールとの間にスラストリングを介装するスクロール圧縮機において、スラストリングのフランジ部とリング本体の寸法の最適化を図ることにより、旋回スクロール背面からスラストリングが離れるのを効果的に防止することができる。
【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圧縮機の分解断面図。
【図2】従来のスクロール圧縮機の部分断面図。
【符号の説明】
10 スクロール圧縮機
2 密閉容器
3 冷媒圧縮部
31 固定スクロール
32 旋回スクロール
323 ボス
4 メインフレーム
41 主軸受け部
42 スラスト受圧面
43 内周面
44 シール溝
5 回転駆動軸
51 主軸
52 クランク部
6 スラストリング
61 リング本体
62 フランジ部
7 シールリング
8 オルダムリング
HR 高圧室
LR 低圧室
Claims (2)
- 密閉容器の内部を上下の2室に区画するメインフレームと、上記メインフレームの上部側に配置される固定スクロールと旋回スクロールとを有する冷媒圧縮部と、上記メインフレームの下部側に配置される回転駆動軸を有する電動機とを含み、
上記回転駆動軸は、主軸と上記主軸の上端に偏心して一体に設けられたクランク軸とを有し、上記旋回スクロールの鏡板背面には、上記クランク軸と連結されるボスが設けられており、
上記メインフレームは、上記主軸に対する主軸受け部と、上記旋回スクロールの鏡板背面と対向する面側に上記主軸受け部の軸線を中心として所定の深さをもって同軸的に形成されたスラスト受圧面と、上記スラスト受圧面内で上記主軸受け部の軸線を中心として同軸的に円筒凹部状に形成された内周面とを有し、
上記メインフレームの内周面に、上記旋回スクロールの軸方向の可動範囲を規制する上記回転駆動軸よりも大径のスラストリングが軸方向に移動可能に配置され、上記メインフレームの内周面内の圧力によって上記スラストリングの一端面が上記旋回スクロールの鏡板背面と摺接シールすることにより、上記旋回スクロールの鏡板背面側を複数の圧力空間に区画するスクロール圧縮機において、
上記スラストリングは、上記メインフレームの内周面に沿って摺動可能に嵌合されるリング本体と、上記リング本体の一端面側に上記リング本体よりも大径に形成され、上記リング本体の摺動に伴って上記旋回スクロールの鏡板背面側もしくは上記スラスト受圧面側のいずれか一方に当接するフランジ部とを有し、
上記フランジ部の上記旋回スクロールの鏡板背面に対する摺接面の外径をL1、上記フランジ部が上記旋回スクロールの鏡板背面側に当接している状態における上記リング本体の上記メインフレームの内周面に対する嵌合長さをL2および上記フランジ部と上記スラスト受圧面との間で規定される上記スラストリングの軸方向可動ストロークをδ1、上記メインフレームと上記リング本体との間の直径クリアランスをδ2としたとき、上記スラストリングの自由度が以下の式1を満足するように設定されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
- 上記メインフレームと上記リング本体との間には、弾性体からなるシールリングが介装されている請求項1に記載のスクロール圧縮機。
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