JP4664490B2

JP4664490B2 - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP4664490B2
Application number: JP2000391576A
Authority: JP
Inventors: 貴幸萩田; 寛之小林; 真実竹内; 徹三鵜飼; 貴弘一柳; 慎太三島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP2002195173A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機に関し、特に二酸化炭素（ＣＯ₂）等の超臨界域で冷媒を使用する蒸気圧縮冷凍サイクルに適したスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保護の観点から、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、冷媒の脱フロン対策の１つとして、作動ガス（冷媒ガス）として二酸化炭素（ＣＯ₂）を使用した冷凍サイクル（以下、ＣＯ₂サイクル）が提案されている（例えば、特公平７−１８６０２号公報）。このＣＯ₂サイクルの作動は、フロンを使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルと同様である。すなわち、図１２（ＣＯ₂モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａで示されるように、圧縮機で気相状態のＣＯ₂を圧縮し（Ａ−Ｂ）、この高温圧縮の気相状態のＣＯ₂を放熱器（ガスクーラ）にて冷却する（Ｂ−Ｃ）。そして、減圧器により減圧して（Ｃ−Ｄ）、気液相状態となったＣＯ₂を蒸発させて（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を空気等の外部流体から奪って外部流体を冷却する。
【０００３】
ところで、ＣＯ₂の臨界温度は約３１℃と従来の冷媒であるフロンの臨界点温度と比べて低いので、夏場等外気温の高いときには、放熱器側でのＣＯ₂の温度がＣＯ₂の臨界点温度よりも高くなってしまう。つまり、放熱器出口側においてＣＯ₂は凝縮しない（線分ＢＣが飽和液線ＳＬと交差しない）。また、放熱器出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口側でのＣＯ₂温度によって決定され、放熱器出口側でのＣＯ₂温度は放熱器の放熱能力と外気温度（制御不可）とによって決定するので、放熱器出口での温度は、実質的には制御することができない。したがって、放熱器出口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力（放熱器出口側圧力）を制御することによって制御可能となる。つまり、夏場等外気温の高いときには、十分な冷却能力（エンタルピ差）を確保するためには、Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅで示されるように、放熱器出口側圧力を高くする必要がある。そのために、圧縮機の運転圧力を従来のフロンを用いた冷凍サイクルに比べて高くする必要がある。車両用空調装置を例にすると、前記圧縮機の運転圧力は従来のＲ１３４（フロン）では３ｋｇ／ｃｍ²程度であるのに対してＣＯ₂では４０ｋｇ／ｃｍ²程度と高く、また運転停止圧力はＲ１３４（フロン）では１５ｋｇ／ｃｍ²程度であるのに対してＣＯ₂では１００ｋｇ／ｃｍ²程度と高くなる。
【０００４】
ここで、一般的なスクロール圧縮機は、ケーシング内に、端板の一面側に渦巻状突起が形成された固定スクロールと、端板の一面側に渦巻状突起が設けられかつこの渦巻状突起が前記固定スクロールの前記渦巻状突起と組み合わされて渦巻状の圧縮室を形成する旋回スクロールとを備え、前記旋回スクロールの旋回に伴い、導入した作動ガスを前記圧縮室内で圧縮した後に吐出するものである。そして、上述のように、ＣＯ₂を作動ガスとした運転圧力の高いスクロール圧縮機では、旋回スクロールにかかる大きなスラストに対抗するために、旋回スクロールの背面をスラスト玉軸受により支持することにより、前記圧縮室からの作動ガスの漏れを極力阻止している。また、例えば特開平３−５４３８７号公報には、旋回スクロールの背面をスラスト板により支持するとともに、このスラスト板の旋回スクロールとの接触面に油または水をシールするための凹部を形成したり、さらに、特公平１−４４９１１号公報には、旋回スクロールの背面に背圧室を設けるとともに、旋回スクロールの背面をばねによって付勢されるピストンにより支持する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、旋回スクロールをスラスト玉軸受で支持するものは、特に長期間の使用に伴って、玉軸受けの特性上騒音が大きくなる上にスラスト荷重の低減効果が低下して、機械損失が大きくなり、さらに、玉軸受け交換のためのメンテナンスに手間がかかるという問題点、及び、スクロール圧縮機の小径化が難しいという問題点がある。旋回スクロールを単にスラスト板で支持するものも、スラスト荷重の低減効果は低い。
【０００６】
そこで、本発明者らは、日々鋭意研究した結果、スラスト板の旋回スクロールとの対向面に外部より高圧油或いは作動ガスを導く簡単な構成に基づいて、圧縮効率が低下せず、スラスト荷重（スラスト負荷）を効果的に低減できる上に、潤滑作用をも確保でき、かつスクロール圧縮機の小径化が可能であることを見出した。
すなわち、本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、圧縮効率を低下させずに、旋回スクロールのスラスト荷重を効果的に低減して機械効率の向上を図り、構造が簡単でメンテナンスの容易、かつ小径化が可能なスクロール圧縮機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、ケーシング内に、端板の一面側に渦巻状突起が形成された固定スクロールと、端板の一面側に渦巻状突起が設けられかつこの渦巻状突起が前記固定スクロールの前記渦巻状突起と組み合わされて渦巻状の圧縮室を形成する旋回スクロールとを備え、前記旋回スクロールの旋回に伴い、導入した作動ガスを前記圧縮室内で圧縮した後に吐出するスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの前記端板の背面側に、これをスラスト支持するためのスラスト部材を対向配置させ、このスラスト部材または前記旋回スクロール端板のいずれか一方には、前記スラスト部材または前記旋回スクロール端板のいずれか他方との対向面に高圧流体が導入される圧力ポケットが形成され、前記圧力ポケットは、前記旋回スクロールの旋回中心軸を取り囲んで設けられた環状溝であり、該圧力ポケット内の高圧流体が前記旋回スクロールに作用する押圧力は、前記旋回スクロールが前記スラスト部材に作用する押圧力よりもよりも小さくなるように設定されることにより、旋回スクロールがスラスト板から浮き上がることが抑制され、前記スラスト部材と前記旋回スクロール端板のいずれか一方には、前記圧力ポケットから所定距離を隔てて低圧溝が形成され、前記低圧溝は、前記圧力ポケットをさらに取り囲んで設けられた環状溝であるとともに、該低圧溝の外周側の部分にも、前記旋回スクロールと前記スラスト板とが摺動する面が形成されていて、前記旋回スクロールは、前記スラスト板と重なり合う面の全幅に亘って前記スラスト板に摺動可能に支持されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【０００８】
上記構成のスクロール圧縮機では、高圧流体を圧力ポケットに供給することにより、この高圧流体が旋回スクロールのスラスト荷重を低減する。旋回スクロールはスラスト部材から浮き上がらないため、圧力ポケット内の高圧流体の漏れは防止される。
【００１０】
また、この発明においては、圧力ポケットに導入された高圧流体は、低圧溝を限界として圧力分布が制限される。圧力ポケットと低圧溝との距離は、圧力ポケットが旋回スクロールを押し戻す押圧力が適切となるように設定される。なお、低圧溝と圧力ポケットとの位置関係は特に限定されない。
【００１２】
さらに、この発明においては、圧縮室内の高圧ガスによる面圧分布が高い旋回スクロール中心側に圧力ポケットが位置するため、面圧の高い中心部の荷重を効果的に低減する。また、低圧溝が圧力ポケットより内側にある場合、外周側には旋回スクロール端板とスラスト部材との間に隙間が発生する場合があり、圧力ポケット内の高圧流体が漏れるおそれがある。本発明では、圧力ポケットが内側に位置しているため、高圧流体の漏れが抑えられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係わるスクロール圧縮機の実施形態について図面を参照して説明する。
先ず、本発明のスクロール圧縮機を備えたＣＯ₂サイクルについて、図１１を参照して説明する。このＣＯ₂サイクルＳは例えば車両用空調装置に適用したものであり、１は気相状態のＣＯ₂を圧縮するスクロール圧縮機である。スクロール圧縮機１は図示しない駆動源（例えばエンジン等）から駆動力を得て駆動する。１ａは、スクロール圧縮機１で圧縮されたＣＯ₂を外気等との間で熱交換して冷却する放熱器（ガスクーラ）であり、１ｃは放熱器１ａ出口側でのＣＯ₂温度に応じて放熱器１ａ出口側圧力を制御する圧力制御弁である。ＣＯ₂は、この圧力制御弁１ｂおよび絞り１ｃにより減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ₂となる。１ｄは、車室内の空気冷却手段をなす蒸発器（吸熱器）で、気液２相状態のＣＯ₂は蒸発器１ｄ内で気化（蒸発）する際に、車室内空気から蒸発潜熱を奪って車室内空気を冷却する。１ｅは、気相状態のＣＯ₂を一時的に蓄えるアキュムレータである。そして、スクロール圧縮機１、放熱器１ａ、圧力制御弁１ｂ、絞り１ｃ、蒸発器１ｄおよびアキュムレータ１ｅは、それぞれ配管１ｆによって接続されて閉回路を形成している。
【００１４】
次に、スクロール圧縮機１の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
スクロール圧縮機１のハウジング１Ａ（ケーシング）は、カップ状のケース本体２と、これにボルト３により締結されたフロントケース４（クランクケース）とから構成されている。クランクシャフト５はフロントケース４を貫通し、メイン軸受６およびサブ軸受７を介してフロントケース４に回転自在に支持されている。クランクシャフト５には、図示しない車両エンジンの回転が公知の電磁クラッチ３２を介して伝動されるようになっている。なお、符号３２ａ，３２ｂはそれぞれ電磁クラッチ３２のコイルおよびプーリを示している。
【００１５】
ハウジング１Ａの内部には固定スクロール８および旋回スクロール９が配設されている。
固定スクロール８は端板１０とその内面に立設された渦巻状突起（ラップ）１１とを備え、この端板１０の背面にはリング状の背圧ブロック１３が固定手段としての複数本のボルト１２により分解可能に固定されている。背圧ブロック１３の内周面および外周面にはＯリング１４ａ，１４ｂがぞれぞれ埋設されており、これらＯリング１４ａ，１４ｂは、ケース本体２の内周面に密接し、ケース本体２内の低圧室１５（吸入室）より後述する高圧室（吐出チャンバ）１６が隔離されている。この高圧室１６は、背圧ブロック１３の小径内空間１３ａと、小径内空間１３ａに連続して形成された大径内空間１３ｂと、固定スクロール８の端板１０の背面に大径内空間１３ｂと連続するように形成された凹部１０ａとから構成されている。固定スクロール８の端板１０には吐出ポート３４（トップクリアランス）が穿設されており、この吐出ポート３４を開閉するための吐出弁３５が前記凹部１０ａに位置している。
【００１６】
旋回スクロール９は端板１７とその内面に立設された渦巻状突起（ラップ）１８とを備え、この渦巻状突起１８は前記固定スクロール８の渦巻状突起１１と実質的に同一の形状を有している。
【００１７】
固定スクロール８とケース本体２との間にはリング状の板ばね２０ａが配置されており、この板ばね２０ａは複数のボルト２０ｂを介して、周方向に交互に固定スクロール８およびケース本体２に締結されている。これにより、固定スクロール８はその軸方向においてのみ板ばね２０ａの最大撓み量だけ、移動を許容されている（フロート構造）。なお、リング状の板ばね２０ａおよびボルト２０ｂにより固定スクロール支持装置２０（軸方向コンプライアンス支持装置）が構成されている。前記背圧ブロック１３の背面突出部とハウジング１Ａとの間には隙間ｃが設けられていることにより、この背圧ブロック１３は前記軸方向に可動となっている。固定スクロール８と旋回スクロール９とは、相互に公転旋回半径だけ偏心し、かつ、１８０°だけ位相をずらせて図示のように噛み合わされ、渦巻状突起１１の先端に埋設されたチップシール（不図示）は端板１７の内面に密接し、渦巻状突起１８の先端に埋設されたチップシール（不図示）は端板１０の内面に密接し、また、渦巻状突起１１，１８の側面に互いに複数箇所で密接する。これにより、渦巻状の中心に対してほぼ点対称をなす複数の密閉空間２１ａ，２１ｂが限界される。固定スクロール８と旋回スクロール９との間には、旋回スクロール９の自転を阻止して公転を許容する自動防止リング２７（オルダム接手）が設けられている。
【００１８】
上述のように、吐出ポート３４（トップクリアランス）を固定スクロール８の端板１０にのみに形成し、かつこの吐出ポート３４を開閉するための吐出弁３５を直接固定スクロール８の端板１０に取付けたことにより、吐出ポート３４を背圧ブロック１３に形成する必要はなく、吐出ポート３４の長さおよび容積を小さくできる。したがって、圧縮機の再圧縮動力を低く抑え、性能が向上する。
また、背圧ブロック１３および固定スクロール８は互いに別体のものであり、背圧ブロック１３を固定スクロール８にボルト１２（固定手段）により着脱自在に固定することにより、背圧ブロック１３を固定スクロール８に固定する前に、固定スクロール８の端板１０に吐出弁３５を容易に取付けることができ、しかも取付け箇所の自由度が高まる。
【００１９】
端板１７の外面中央部に形成された円筒状のボス２２の内部にはドライブブッシュ２３が、ラジアル軸受を兼ねる旋回軸受２４（ドライブ軸受）を介して回動自在に収容され、このドライブブッシュ２３に穿設された貫通孔２５内にはクランクシャフト５の内端に突設された偏心軸２６が回動自在に嵌合されている。また、端板１７の外面の外周縁とフロントケース４との間には、旋回スクロール９をスラスト支持するための後述するスラスト板１９（スラスト部材）が配置されている。
【００２０】
クランクシャフト５の外周には、軸封装置としての公知のメカニカルシール２８（シャフトシール）が配置されており、このメニカルシール２８は、フロントケース４に固定されたシートリング２８ａと、クランクシャフト５とともに回転する従動リング２８ｂとを備え、この従動リング２８ｂは、付勢部材２８ｃによりシートリング２８ａに圧接されていることにより、クランクシャフト５の回転に伴いシートリング２８ａに対して摺動する。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。
図１および図２に示すように、旋回スクロール９の背後には、その端板１７に近接かつ対向する形態で、リング状のスラスト板１９が設けられており、このスラスト板１９はフロントケーシング４の端面に固定されている。スラスト板１９の旋回スクロール９の端板１７側のスラスト面４０には、圧力ポケット４１が環状に形成されており、この圧力ポケット４１の奥面４２の一部には、圧力ポケット４１に高圧油を導入するための高圧導入孔４３が開口している。この高圧導入孔４３はＬ字型通路となっており、その他方の開口はスラスト板１９に形成されている。一方、ハウジング１Ａ（ケーシング）のケース本体２には前記高圧導入孔４３に連通するような給油通路（流体通路）４４が形成されている。
【００２２】
図１に示すように、スクロール圧縮機１の吐出口３８に接続された配管１ｆには油分離器５０（オイルセパレータ）が設けられており、この油分離器５０によって吐出作動ガスより捕集した高圧流体としての潤滑油（高圧油）は戻り配管５１を通して、前記給油通路４４に供給されるようになっている。すなわち、スクロール圧縮機１の作動に伴って、図示しない手段によりスクロール圧縮機１内に潤滑油が供給されるとともに、吐出口３８から吐出された高圧作動ガスは、油分離器５０を通過する際に油分を除去される。そして、捕集した潤滑油は高圧油として、戻り配管５１、給油通路４４および高圧導入孔４３を通って圧力ポケット４１に導入され、充満する。
【００２３】
ここで、圧力ポケット４１の原理について説明する。
図３に示したものは圧力ポケット４１の部分拡大図である。図において、複数の矢印で示したものは圧力ポケット４１内の高圧油による圧力分布である。圧力分布は、圧力ポケット４１に接する部位では圧力Ｒが作用し、圧力ポケット４１から離れるに従い圧力が低下する分布を示す。圧力ポケット４１の面積をＡ、スラスト板１９と旋回スクロール９との接触面積をＢ、圧力分布をｆ(Ｒ_P)とおくと、高圧油による旋回スクロール９への押圧力Ｆ_oil（図の圧力分布領域の積分）は、Ｆ_oil＝Ａ×Ｒ＋Ｂ×ｆ(Ｒ_P)と表すことができる。
ここで、旋回スクロール９がスラスト板１９に与える押圧力をＦ_aとおくと、Ｆ_oil＜Ｆ_aとなるように設定されている。すなわち、旋回スクロール９がスラスト板１９から浮かないようになっている。
より具体的には、図４に示すように、本例のような背圧ブロック１３を有するスクロール圧縮機は、固定スクロール８と旋回スクロール９とを離間させようとする力をＦ_TH、固定スクロール８に付与される背圧をＦ_Zとおくと、Ｆ_a＝Ｆ_Z―Ｆ_TH＋Ｆ_TH＝Ｆ_Zである。すなわち、Ｆ_a＝Ｆ_Z＜Ｆ_oilとなるように設定される。
また、図５に示すように、旋回スクロール９’の端板１７’が分割され、内部に圧縮室内の高圧ガスが導入されるタイプのスクロール圧縮機では、次のように設定されている。すなわち、図５に示すように、端板１７’内の高圧ガスによる押圧力をＦ_Zとおくと、Ｆ_a＝Ｆ_Zである。すなわち、Ｆ_a＝Ｆ_Z＜Ｆ_oilとなるように設定される。
さらにまた、図６に示した背圧により押えない一般的構造のスクロール圧縮機では、圧縮室内の高圧ガスによる押圧力がＦ_aであるから、Ｆ_a＜Ｆ_oilとなるように設定される。
【００２４】
さて次に、上記スクロール圧縮機１の動作について説明する。
電磁クラッチ３２のコイル３２ａに通電して、車両エンジンの回転をクランクシャフト５に伝動させると、クランクシャフト５の回転は、偏心軸２６、貫通孔２５、ドライブブッシュ２３、旋回軸受２４、ボス２２からなる旋回駆動機構を介して旋回スクロール９が駆動され、旋回スクロール９は自転防止リング２７によってその自転を阻止されながら公転旋回半径を半径とする円軌道上を公転旋回運動する。
【００２５】
旋回スクロール９が公転旋回運動すると、双方の渦巻状突起１１，１８の線接触部が次第に渦巻の中心方向に移動し、この結果、密閉空間２１ａ，２１ｂ（圧縮室）が容積を減少しながら、渦巻の中心方向へ移動する。これに伴って吸入口（不図示）を通って吸入室１５へ流入した作動ガス（矢印Ａ参照）が、双方の渦巻状突起１１，１８との外終端開口部から密閉空間２１ａ内に取り込まれ、圧縮されながら圧縮室の中心部２１ｃに至り、ここから固定スクロール８の端板１０に穿設された吐出ポート３４を通り、吐出弁３５を押開いて高圧室１６へ吐出され、さらに吐出口３８から吐出される。このように、旋回スクロール９の旋回により、吸入室１５より導入した流体を前記密閉空間２１ａ，２１ｂ内で圧縮し、この圧縮ガスを吐出する。電磁クラッチ３２のコイル３２ａへの通電を解除して、クランクシャフト５への回転力の伝動を絶つと、スクロール圧縮機１の運転は停止される。そして、電磁クラッチ３２のコイル３２ａへ再び通電すると、スクロール圧縮機１は再起動される。
【００２６】
吐出口３８から吐出された高圧作動ガスは、油分離器５０を通過する際に油分を除去される。そして、捕集した潤滑油は高圧油として戻り配管５１を通過して給油通路４４に供給される。給油通路４４に供給された高圧油は、高圧導入孔４３を通って圧力ポケット４１に導入され充満される。この高圧油により旋回スクロール９を均等にスラスト支持し、旋回スクロール９のスラスト荷重を低減する。
ただし、旋回スクロール９はスラスト板１９から浮き上がることはない。
圧力ポケット４１内の高圧油の一部はスラスト板１９と旋回スクロール９の端板１７との間を漏れ出て、潤滑油として利用される。
【００２７】
このように本実施形態では、外部より高圧油を、給油通路４４および導入孔４３を通して圧力ポケット４１に供給することにより、騒音が発生することなく、圧縮効率を低下させることなく長期間に渡って高圧油により旋回スクロール９のスラスト荷重を低減させ、機械損失の向上を図れる。また、従来のスクロール圧縮機と比較して構造が簡単であるため、メンテナンスが容易、かつ小径化が可能である。
さらにまた、圧力ポケット４１より漏れ出た油は、スクロール圧縮機１内部の潤滑作用を果たす。そして、高圧流体供給手段として、高圧の吐出作動ガスより潤滑油を分離するための油分離器５０と、この油分離器５０で分離された潤滑油を給油通路４４に戻すための潤滑油戻り配管５１とを備えているものとすることにより、高圧油を再利用できる。
【００２８】
なお、Ｆ_oilの条件として、旋回スクロールのいわゆる転倒を考慮することができる。すなわち、図７に示したように、Ｍ₁＝Ｆ_r×Ｌ₁、Ｍ₂＝Ｆ_a×Ｌ₂とすると、旋回スクロールの転倒を防止するためには、
Ｆ_oil＜Ｆ_a―Ｆ_r×Ｌ₁／Ｌ₂
を満たすように設定すればよい。
【００２９】
次に、本発明に係るスクロール圧縮機の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図８は、本例にかかるスラスト板１９’の上面図である。図において、符号６０は圧力ポケット４１の外側に位置して該圧力ポケット４１を取り囲んで設けられた低圧溝である。この低圧溝は、連通溝６１により低圧の冷媒ガスが導入されるようになっている。図９に圧力ポケット４１周辺の圧力分布を示した。図３と比較するとわかるように、低圧溝６０が圧力分布の限界となり、旋回スクロール９に圧力を作用する面積が減少する。圧力ポケット４１と低圧溝６０との距離は、圧力ポケット４１が旋回スクロール９を押し戻す押圧力が適切となるように設定されている。
【００３０】
このように構成されたスクロール圧縮機においては、低圧溝６０が設けられていることにより、高圧油による旋回スクロール９への押圧力Ｆ_oilを抑えることができる。これは、面圧を下げるために端板径を大きくした場合でも、圧力ポケット４１による押し戻しすぎを防止することができる為、特に有効である。
また、低圧溝６０が圧力ポケット４１よりも外側に設けられていることにより、以下の効果を得ることができる。
旋回スクロール９の端板１７は、中心側ほど圧縮室内の高圧ガスによる面圧分布が高い。このため、図１０のように内側ほど端板１７に高い圧力が作用する。このため、圧力ポケット４１を中心に近い位置に設けることで、面圧の高い旋回スクロール９中心部の荷重を効果的に軽減することができる。
また、仮に低圧溝６０が圧力ポケット４１より内側にある場合、外周側には図１０のように旋回スクロール端板１７とスラスト板１９との間に隙間が発生する場合があり、圧力ポケット４１内の高圧油が漏れるおそれがある。本例では、圧力ポケット４１が低圧溝６０の内側に位置しているため、高圧油の漏れを抑えることができる。
【００３１】
なお、上記各実施形態において、圧力ポケット４１はスラスト板１９、または、旋回スクロール９の端板１９側のどちら側に設けても良い。
また、上記各実施形態では、スクロール圧縮機を、ＣＯ₂を作動ガスとするＣＯ₂サイクルに適用したが、これに限らず、通常のフロン等を作動ガスとする蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したとおりに構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
まず、高圧流体を圧力ポケットに供給することにより、旋回スクロールのスラスト荷重を低減して機械効率の向上を図ることができる。また、旋回スクロールはスラスト部材から浮き上がらないため、圧力ポケット内の高圧流体の漏れを防止することができる。
【００３３】
また、圧力ポケットに導入された高圧流体は、低圧溝を限界として圧力分布が制限されるため、圧力ポケットによる旋回スクロールの押し戻しすぎを防止することができる。
【００３４】
さらに、圧縮室内の高圧ガスによる面圧分布が高い旋回スクロール中心側に圧力ポケットが位置するため、面圧の高い中心部の荷重を効果的に低減することができる。また、圧力ポケットが内側に位置しているため、高圧流体の漏れを押えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクロール圧縮機の一実施形態の縦断面図である。
【図２】図１に示したスラスト板およびその近傍の拡大図である。
【図３】本発明に係るスクロール圧縮機の圧力ポケット部の圧力分布を示す部分拡大図である。
【図４】旋回スクロールおよびスラスト板に作用する力を示す図である。
【図５】旋回スクロールおよびスラスト板に作用する力を示す図である。
【図６】旋回スクロールおよびスラスト板に作用する力を示す図である。
【図７】旋回スクロールに作用するモーメントを示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態として示したスクロール圧縮機が備える旋回スクロールのスラスト板を示す平面図である。
【図９】同スクロール圧縮機の圧力ポケット部の圧力分布を示す部分拡大図である。
【図１０】圧縮室内の高圧ガスによる押圧力を示した図である。
【図１１】蒸気圧縮式冷凍サイクルを示す模式図である。
【図１２】ＣＯ₂のモエリエ線図である。
【符号の説明】
８固定スクロール
９旋回スクロール
１７旋回スクロール端板
１９、１９’ スラスト板（スラスト部材）
４１圧力ポケット
６０低圧溝

Claims

ケーシング内に、端板の一面側に渦巻状突起が形成された固定スクロールと、端板の一面側に渦巻状突起が設けられかつこの渦巻状突起が前記固定スクロールの前記渦巻状突起と組み合わされて渦巻状の圧縮室を形成する旋回スクロールとを備え、前記旋回スクロールの旋回に伴い、導入した作動ガスを前記圧縮室内で圧縮した後に吐出するスクロール圧縮機において、
前記旋回スクロールの前記端板の背面側に、これをスラスト支持するためのスラスト部材を対向配置させ、このスラスト部材または前記旋回スクロール端板のいずれか一方には、前記スラスト部材または前記旋回スクロール端板のいずれか他方との対向面に高圧流体が導入される圧力ポケットが形成され、
前記圧力ポケットは、前記旋回スクロールの旋回中心軸を取り囲んで設けられた環状溝であり、該圧力ポケット内の高圧流体が前記旋回スクロールに作用する押圧力は、前記旋回スクロールが前記スラスト部材に作用する押圧力よりもよりも小さくなるように設定されることにより、旋回スクロールがスラスト板から浮き上がることが抑制され、
前記スラスト部材と前記旋回スクロール端板のいずれか一方には、前記圧力ポケットから所定距離を隔てて低圧溝が形成され、前記低圧溝は、前記圧力ポケットをさらに取り囲んで設けられた環状溝であるとともに、
該低圧溝の外周側の部分にも、前記旋回スクロールと前記スラスト板とが摺動する面が形成されていて、前記旋回スクロールは、前記スラスト板と重なり合う面の全幅に亘って前記スラスト板に摺動可能に支持されていることを特徴とするスクロール圧縮機。