JP4910401B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。

鏡板上に渦巻きラップを形成した固定スクロールと旋回スクロールをかみ合わせ複数の圧縮室を形成し、旋回スクロール背面に一定圧を印加することで固定スクロールラップ上面と旋回スクロール支持円板面とがスラスト摺動し、旋回スクロールに偏心部を有するクランクシャフトを連結させ、オルダムリングを用いて自転を防止し旋回運動をさせることで、中心に向かって容積を減少させながら圧縮を行っていくスクロール圧縮機において、各圧縮室には必ず微小な隙間が存在し、その隙間をオイルにて満たすことで他の圧縮室または吸入室、旋回スクロール背圧室との流体の流通を防止している。

しかし、昨今のインバーター制御化によって運転周波数や温度、圧力などの運転条件は様々に変化し、それに伴ってオイルによるシール性能が不十分な運転条件が発生する。シール性能が低下すると各圧縮室での流体の漏れが大きくなり体積効率の低下や再圧縮による圧縮効率の低下を引き起こす。

特に、低圧縮比の条件では旋回スクロールと固定スクロールとの間の押し付け力が低下し、旋回スクロールが固定スクロールから離れることで大幅な体積効率の低下が生じる。

その対策として、従来から旋回スクロール背圧室を吸入圧力よりもやや高い圧力とすることで旋回スクロールを固定スクロールに強く押し付け、冷媒漏れを抑制している。

しかし、旋回スクロールを強く押し付けるため、逆に高圧縮比、高速条件ではスラスト軸受での損失が増加し、入力上昇の原因となっている。

これらの問題に対する対策として特許文献１に開示されているように図９において固定スクロール１０１のスラスト軸受１０２にリング状の溝１０３を配設し、リング状の溝１０３の外周側角部よりも内側の溝内部と内周側角部よりも内側に位置する摺動面との間の範囲を旋回スクロールラップ支持円板１０４の外周角部が旋回運動するように配置される構成とすることによって、旋回スクロールラップ支持円板１０４の外周角部のエッジ当たりを緩和し、スラスト軸受１０２の摺動損失を低減している。

また、図１０に示す特許文献２のように旋回スクロールのラップ支持円板２０１に傾斜面２０２を設け、固定スクロール２０３の摺動面２０３ａとの間にくさび状隙間２０４を構成することにより、くさび状隙間２０４内部でオイル粘性によるオイル保持量が向上し、摺動面２０３ａへのオイル供給を促進して摺動状態を改善している。
特許第３１３２３３９号公報 特開昭６２−１６５５８９号公報

しかしながら、特許文献１に示すような従来の構成では、固定スクロールのスラスト軸受にリング状の溝を設けることによってスラスト軸受の摺動面積が減少し、スラスト面圧が上昇するために却って入力上昇する可能性がある。

また、スラスト軸受の面積が減少することでシール性が低下し、旋回スクロール背圧室と圧縮室または吸入室との間の冷媒漏れが増大するため、体積効率が低下する可能性が大きくなる。

さらに、特許文献２に示すような従来の構成では、くさび状隙間内部でオイルを保持させるという単純な構成であり、摺動面で動圧を発生させて油膜圧力を上昇させることで流体潤滑状態へ確実に移行させることは望めない。

これら従来の構成では、旋回スクロールラップ支持円板外周部での摺動損失はいくぶん減少させることが可能であるが、旋回スクロールラップ支持円板中心部付近の摺動損失低減には何ら貢献しない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、旋回スクロールが固定スクロールに押し付けられて旋回摺動する摺動面における各エッジ部に微小なテーパを設け、旋回運動によって動圧を発生させることにより、摺動面での油膜圧力を上昇させて流体潤滑に近づけ、摺動損失を低減することが可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、請求項１記載のとおり、旋回スクロールが固定スクロールに押し付けられて旋回摺動する摺動面における各エッジ部に微小なテーパを設けたものである。

従来の構成では旋回スクロールラップ支持円板外周部でのみ摺動損失が低減されていたものが、本構成によれば、旋回スクロールラップ支持円板の外周部、中心部を問わず、各エッジ部で動圧を発生させて油膜圧力を上昇させ、摺動部全体の摺動損失を低減することが可能である。

本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールと固定スクロールの摺動面全体で摺動損失を低減させることにより高効率化が可能である。

第１の発明は、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状の固定スクロールラップに対して、旋回スクロールの一部をなすラップが支持円板上に直立するとともに、固定スクロールラップに類似した形状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に渦巻き形の対称形の一対の圧縮空間を形成し、固定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して旋回スクロールが固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化するスクロール圧縮機であって、旋回スクロールが固定スクロールに押し付けられて旋回摺動する摺動面における各エッジ部に微小なテーパを設けることにより、旋回スクロールが旋回運動をする際にテーパ部で動圧が発生し、油膜圧力上昇による流体潤滑が促進されて摺動面全体の摺動損失低減による高効率化が可能である。

さらにもう一つの効果として、旋回スクロールがすりこぎ運動をしながら旋回している場合には、固定スクロールの摺動面に対して旋回スクロールラップ支持円板外周部のエッジ当たりによる局所摺動を回避することができ、旋回スクロールまたは固定スクロールが軸方向に圧力変形することによる固定スクロールラップ上面エッジの局所摺動も回避することができる。

また、テーパ部では若干の隙間が存在するが、テーパの径方向幅に対して軸方向深さが非常に小さく設定されて漏れ隙間とはなりにくい構成であるとともに、油膜圧力が高く維持されることによってその隙間のオイルシールを行うため、固定スクロールラップの内外壁間および旋回スクロール背面の背圧室と圧縮室との間の冷媒漏れが増加することはない。

第２の発明は、特に、第１の発明のスクロール圧縮機において、テーパを旋回スクロールラップ支持円板の外周エッジ部に設けることにより、旋回スクロールラップ支持円板外周部においてくさび効果による動圧が発生し、油膜圧力の上昇によってラップ支持円板外周部での摺動面の摺動損失を低減することができる。

また、実機運転中には「固定スクロール表裏の圧力差による変形」、「固定スクロールと本体フレームとの締結力による固定スクロールの変形」および「本体フレームが密閉容器に溶接固定されるときに発生する溶接歪に起因する固定スクロールの変形」等が発生し、固定スクロール摺動面が中凹になる場合、旋回スクロールの旋回運動に伴って旋回スクロールラップ支持円板外周部エッジが強く摺動しやすい。

そこで、ラップ支持円板外周エッジ部にテーパが設けられていることでテーパ部が逃しとなり、線当たりによる強い摺動を回避して面当たりを促進し、面圧低下によって摺動損失を低減することも可能である。

テーパの加工を行う際には、ラップ支持円板外周部にリング状にテーパを設けるだけでよいため、旋回スクロールを回転させて外周部を切削または研削する旋削加工や外周部を押し潰してテーパを作る塑性加工等によって容易に加工でき、加工工数を縮小することでコストアップを抑制できる。

第３の発明は、特に、第２の発明のスクロール圧縮機において、テーパを旋回スクロールのラップ支持円板の外周エッジ部のうち、一部の範囲に設けることにより、旋回スクロールが旋回運動を行って圧縮を行う過程において、圧縮室側の合計圧力と背圧室側の合計圧力との差で定義される摺動面のスラスト力が最も大きくなるクランク角で動圧を発生して摺動損失を低減させるとともに、背圧室と圧縮室との間の漏れが発生しやすいクランク角ではシール長を確保することが可能である。

なお、摺動面内のテーパ形状、すなわちテーパの正面視点形状は、ラップ支持円板の中心点と異なる中心点を持つ円弧状テーパとすることで旋削加工や塑性加工等が容易で、加工工数を縮小させることができるし、直線の組み合わせとすることで平面研削加工が可能となり、より精度の高いテーパ断面形状を得ることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明のスクロール圧縮機において、テーパを固定スクロールラップと吸入室とで形成されるラップ溝のエッジ部に設けることにより、旋回スクロールラップ支持円板外周部から中心部にわたって全体的にくさび効果による動圧が発生し、油膜圧力の上昇によって摺動面全体の摺動損失を低減することができる。

また、実機運転中には「固定スクロール表裏の圧力差による変形」、「固定スクロールと本体フレームとの締結力による固定スクロールの変形」および「本体フレームが密閉容器に溶接固定されるときに発生する溶接歪に起因する固定スクロールの変形」等が発生し、固定スクロール摺動面が中凸になる場合と、「旋回スクロール表裏の圧力差による変形」が発生して旋回スクロール摺動面が中凸になる場合に、旋回スクロールの旋回運動に伴って固定スクロールラップ上面エッジが強く摺動しやすい。

そこで、固定スクロールラップ溝エッジ部にテーパが設けられていることでテーパ部が逃しとなり、線当たりによる強い摺動を回避して面当たりを促進し、面圧低下によって摺動損失を低減することも可能である。

なお、固定スクロールの摺動面内にラップ溝とは異なる溝またはザグリ等の凹部がある場合、その凹部のエッジ部にテーパを設けることでも同様の摺動損失低減効果が得られる。

第５の発明は、特に、第４の発明のスクロール圧縮機において、テーパの幅を固定スクロールラップの厚みの１／１０〜１／２に設定することにより、万が一圧縮室内へのオイル供給量が不足してテーパ部での動圧発生が不十分な場合でも、固定スクロールラップ上面を通る圧縮室間の冷媒漏れを最小限に抑えながら、通常のオイル供給量が十分な場合には動圧発生によって摺動損失を確実に低減させることができる。

一般的にテーパの幅が大きければ大きいほど摺動損失低減効果は大きくなり、小さければ小さいほどオイル供給量が不足した運転条件における固定スクロールラップ上面のシール性は確保されやすいため固定スクロールラップの厚みに対するテーパの幅を適正に設定する必要がある。

テーパの幅が固定スクロールラップ厚みの１／１０未満の場合には、固定スクロールラップ上面の摺動面における摺動損失低減効果が非常に薄れるとともに、固定スクロールラップ上面のエッジ部の異常摺動や脱落を防止することを目的として一般的に行われているエッジ部面取りよりもテーパの幅が小さくなりやすく、構成が困難になる。

一方、固定スクロールラップの外壁側、内壁側の両側に同一幅のテーパを設けた場合、テーパの幅が固定スクロールラップ厚みの１／２よりも大きくなると平坦な摺動面が無くなるとともに、固定スクロールラップ上面に常に隙間が開いた状態となってシール性が大幅に低下する。

また、固定スクロールラップ上面の摺動面が線当たりとなるため面圧が増大し、却って摺動損失が大きくなる可能性もある。

第６の発明は、特に、第４または５の発明のスクロール圧縮機において、テーパが固定スクロールラップの巻き方向に対して異なる幅を持つことにより、摺動面のスラスト力が最も大きくなるクランク角で動圧が発生する位置のテーパ幅を大きくとって摺動損失を低減させるとともに、圧縮室間の漏れが発生しやすいクランク角ではシール長を確保するというように、必要な箇所に自由にテーパを設けることができ、全クランク角において最適な摺動面を実現することが可能である。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明のスクロール圧縮機において、テーパ面と摺動面とのなす角度をθ１としたとき、ｔａｎθ１＝１／５０００〜１／５０に設定している。

ｔａｎθ１が大きければ大きいほど加工が容易になって加工工数を低減でき、小さければ小さいほど動圧発生効果が大きくなって摺動損失をより低減できるため、ｔａｎθ１を適正な値に設定することで摺動損失低減による高効率化と加工工数低減によるコストアップ抑制を両立させることが可能である。

ただし、ｔａｎθ１が１／５０００よりも小さくなると加工が非常に困難になると同時
にくさび効果による動圧発生も逆にほとんどなくなるため、何ら利点がない。

一方、ｔａｎθ１が１／５０よりも大きくなると動圧発生効果が全くなくなり、本来の摺動損失低減という狙いを実現できなくなる。

なお、ｔａｎθ１は常に同一である必要はなく、旋回スクロールラップ支持円板の周方向または固定スクロールラップの巻き方向に対して変化させることで所要の効果を得ながら部品の歪みを考慮した最適テーパ形状を設定することが可能であるし、旋回スクロールラップ支持円板の径方向または固定スクロールラップの幅方向に対して変化させることでも同様の効果が得られる。

以下、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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。

図１において、鉄製の密閉容器１の内部全体は吐出管２に連通する高圧雰囲気となり、その中央部に電動機３、上部に圧縮機構が配置され、電動機３の回転子３ａに固定されたクランク軸４の一端を支承する圧縮機構の本体フレーム５が密閉容器１に固定されており、その本体フレーム５に固定スクロール６が取り付けられている。

クランク軸４に設けられた主軸方向の油通路７は、その一端が給油ポンプ装置８に通じ、他端が最終的に旋回スクロール９の偏心軸受１０に通じている。固定スクロール６と噛み合って圧縮室１１を形成する旋回スクロール９は、渦巻き状の旋回スクロールラップ９ａと偏心軸受１０とを直立させたラップ支持円板９ｂとからなり、固定スクロール６と本体フレーム５との間に配置されている。

固定スクロール６は、鏡板６ａと渦巻き状の固定スクロールラップ６ｂとからなり、固定スクロールラップ６ｂの中央部に吐出口１２、外周部に吸入室１３が配置されている。

クランク軸４の主軸から偏心してクランク軸４の上端部に配置された偏心軸１４は、旋回スクロール９の偏心軸受１０と係合摺動すべく構成されている。旋回スクロール９のラップ支持円板９ｂと本体フレーム５に設けられたスラスト軸受１５との間は、油膜形成可能な微小隙間が設けられている。ラップ支持円板９ｂには偏心軸受１０とほぼ同心の環状シール部材１６が遊合状態で装着されており、その環状シール部材１６はその内側の背面室１７と外側の背圧室１８とを仕切っている。

給油ポンプ装置８によって吸い上げられたオイルはクランク軸４の油通路７を通り旋回スクロール９の偏心軸受１０と偏心軸１４との間に形成された軸方向の内部空間１９へ導かれ、一方は旋回スクロール９のラップ支持円板９ｂの背面に設けられた絞り部２０を経由して固定スクロール６と本体フレーム５とによって囲まれて形成される背圧室１８へと通じ、旋回スクロール９を固定スクロールラップ６ｂに押さえつける機能を持った背圧調整弁２１、オイル供給通路２１ａを通って吸入室１３へと導かれる。もう一方は偏心軸受１０、背面室１７、主軸受２２を通り圧縮機構外部へ排出される。

吐出口１２の出口側を開閉する逆止弁装置２３が固定スクロール６の鏡板６ａの平面上に取り付けられており、その逆止弁装置２３は薄鋼板製のリード弁２３ａと弁押さえ２３ｂとからなる。

クランク軸４の下端は密閉容器１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受け２４により軸受けされ、安定に回転することができる。副軸受け２４はジャーナル軸受け構成となっており、給油ポンプ装置８によって吸い上げられたオイルの一部が副軸受け２４へと供給される。

圧縮機構にて圧縮されたガスは圧縮機構外周部付近に設けられた下向きガス流路２５を通り、図示された点線矢印のごとく回転子３ａ上部へと導かれる。ここで主軸受け２２などを潤滑後排出されたオイルと合流し、回転子３ａ内部に設けられた回転子通路３ｂを介して回転子３ａ下部へと到達後、ガスとオイルの混合流が遠心力によって固定子３ｃ下部コイルエンドに衝突し、気液分離される。気液分離後のガスは固定子３ｃ外周に設けられた固定子通路３ｄを介して電動機３上部へと導かれ、圧縮機構に設けられた図示されていない上向きガス流路を通って圧縮機構上側空間へ到達後、吐出管２から密閉容器１外部へと吐出される。

図２は図１における旋回スクロール９の正面図で、ラップ支持円板９ｂの外周部に微小なテーパ９ｃを設けている。

図３は図１における固定スクロール６の正面図で、固定スクロールラップ６ｂと吸入室１３とで形成されたラップ溝６ｃのエッジ部に微小なテーパ６ｄを設けている。また、背圧調整弁２１に設けられたザグリ２１ｂのエッジ部にも微小なテーパ２１ｃが設けられている。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

図１において、吸入圧力よりもやや高めに設定された背圧室１８内部の圧力と吐出圧力に維持された背面室１７内部の圧力とによる軸方向上向きの力は、圧縮室１１の圧力による軸方向下向きの力よりも常に大きくなるように設計され、旋回スクロール９が固定スクロール６から離反することによる体積効率および圧縮効率の低下を防止している。

そのため、旋回スクロールラップ支持円板９ｂは固定スクロール６に常に強く押し付けられた状態となっており、旋回スクロールラップ支持円板９ｂと固定スクロール６との摺動面２６での摺動損失は圧縮機の性能に大きな影響を与えている。

この摺動面２６における理想的な潤滑状態は、旋回スクロールラップ支持円板９ｂと固定スクロール６とが油膜を介して密着して旋回運動を行っている状態であり、摺動面２６内部で十分な油膜圧力が維持されて流体潤滑されるため摺動損失を最低限に抑えることができると同時に、油膜のシール効果によって漏れ損失を最低限に抑えることもできる。

しかしながら、摺動面２６における実際の潤滑状態は、旋回スクロール９と固定スクロール６の加工ばらつきや歪、圧力変形等による摺動面２６の平面度および粗さの悪化、オイルに溶け込んだ冷媒ガスの減圧発泡による摺動面２６内でのガスかみこみ、摺動面２６内局所的温度上昇によるオイル粘度低下、等の要因によって流体潤滑状態を維持することが困難になっており、境界潤滑化によって摩擦係数が増大し、摺動損失を低く維持することができない。

これは、摺動面２６の中でも特にエッジ部において顕著であり、実際の運転時には各エッジ部の摺動状態が特に厳しく、エッジ部での摺動損失増加が大きい。

その原因としては主に二つあり、一つにはエッジ部でのオイル流出が挙げられる。摺動面２６のエッジ部では他端が開放されており、摺動面２６に保持されたオイルが容易に背
圧室１８または圧縮室１１に流出するため、油膜圧力を高く維持できないためである。

二つ目の原因としては、旋回スクロール９または固定スクロール６の圧力変形によるエッジ部の局所摺動が挙げられる。圧力変形によって摺動面２６の平面度が悪化した場合、各エッジ部で支持されることになり、線当たりすることでエッジ部の面圧が上昇し、油膜が形成されにくくなるためである。また、旋回スクロール９がすりこぎ運動した場合のエッジ部局所摺動によっても同様の現象が生じる。

そこで、図２および図３のように、摺動面２６の各エッジ部に微小なテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃを設けることでくさび効果によってエッジ部の油膜圧力を上昇させ、エッジ部でのオイル流出による油膜圧力減少を補って摺動損失を低減させている。

また、旋回スクロール９または固定スクロール６の圧力変形や旋回スクロール９のすりこぎ運動が生じた場合には微小なテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃが逃げとなって局所摺動を回避し、摺動損失を低減させている。

微小なテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃの断面は図４の模式図に示すような形状となっており、摺動面２６に設けられている。図４においてテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃの形状を把握しやすいようにテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃの傾きを実寸よりも大きく表示している。

また、一般的にエッジ部には面取り２７が設けられ、エッジ部の材料脱落を防止するとともに、エッジ部の相手側コーナーの逃げとしているが、テーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃは面取り２７とは全く異なる形状であり、テーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃと面取り２７はそれぞれ独立して設けられている。

テーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃの角度をθ１としたとき、径方向幅Ｗｔと軸方向深さＤｔとの比で定義されるｔａｎθ１は１／５０００〜１／５０に設定している。

ｔａｎθ１が大きければ大きいほど加工が容易になって加工工数を低減でき、小さければ小さいほど動圧発生効果が大きくなって摺動損失をより低減できるため、ｔａｎθ１を適正な値に設定することで摺動損失低減による高効率化と加工工数低減によるコストアップ抑制を両立させることが可能である。

ただし、ｔａｎθ１が１／５０００よりも小さくなると加工が非常に困難になると同時にくさび効果による動圧発生も逆にほとんどなくなるため、何ら利点がない。

一方、ｔａｎθ１が１／５０よりも大きくなると動圧発生効果が全くなくなり、本来の摺動損失低減という狙いを実現できなくなる。

以上のように、摺動面２６の各エッジ部に微小なテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃを設けることにより、エッジ部の油膜圧力の上昇効果および圧力変形時の逃げ効果で摺動面２６の摺動損失を低減し、圧縮機の高効率化が可能である。

なお、本実施例では図４のとおりテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃ断面を一つの直線で構成しているが、複数の直線で構成してもよいし、円弧と組み合わせてもよい。

（実施の形態２）
図５および図６は、本発明の実施の形態２における旋回スクロール９と固定スクロール６の正面図である。

図５では旋回スクロール９のラップ支持円板９ｂ外周部には三日月状のテーパ９ｃが設けられており、図６では固定スクロールラップ６ｂの上面エッジ部および背圧調整弁ザグリ２１ｂのエッジ部にテーパ６ｄ、２１ｃが設けられている。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

旋回スクロールラップ支持円板９ｂには、吸入圧力よりもやや高めに設定された背圧室１８内部の圧力と吐出圧力に維持された背面室１７内部の圧力とによる固定スクロール６へ押さえ付ける力と、圧縮室１１の圧力による固定スクロール６から引き離そうとする力が加わっており、その合力が全クランク角にて固定スクロール６へ押さえ付ける方向に働くように設計されている。

このとき、旋回スクロール９を固定スクロール６へ押さえ付ける力、すなわち摺動面２６でのスラスト力は、例えば図７のようにクランク角によって変化するため、一回転中でも摺動損失が変動することになる。したがって、特にスラスト力の大きいクランク角付近での摺動損失低減が圧縮機の高効率化に対して効果的である。

実施の形態１のようにテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃを摺動面２６の全エッジ部に設けることで一回転中の全てのクランク角で摺動損失を低減させることが可能となるが、極端な運転条件の場合、オイルに溶け込んだ冷媒ガスの減圧発泡によってガスの比率が非常に大きくなったりオイル粘度が極端に低下するなどして、微小な深さのテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃであってもシール性が損なわれる可能性がある。

したがって、非常に広範囲の運転条件で漏れによる大幅な性能低下を抑えながら、所要の運転条件で確実に摺動損失を低減させるにはテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃの設置位置を最適化する必要がある。

これを具体的に説明すると以下のとおりである。

図７の例ではクランク角が約９０°の付近で最もスラスト力が大きいことから、このクランク角でエッジ部の油膜圧力が上昇するようにテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃを設定すべきである。

クランク角が９０°の瞬間、旋回スクロールラップ支持円板９ｂは図８に示した矢印の向きに運動していることから、この運動方向でくさび効果による動圧発生が生じるように図５および図６に示すとおり三日月形状のテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃを設ければよいことになる。

このように一部にテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃを設けることで極端な運転条件時のシール性低下による漏れ損失増大のリスクを最小限に留めることが可能となる。

以上のように、摺動面２６の各エッジ部の一部に微小なテーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃを設けることにより、広範囲の運転条件で冷媒ガスの漏れを抑えながら、所要の運転条件で摺動面２６の摺動損失を効果的に低減し、圧縮機の高効率化が可能である。

なお、図７に示すスラスト力とクランク角の関係は運転条件およびラップのディメンジョンによって変わるため、テーパ６ｄ、９ｃ、２１ｃの設定位置とラップのディメンジョンを適正に設計することによって、所要の運転条件での摺動損失低減と、特に冷媒ガスの漏れが発生しやすい位置でのシール性維持を同時に実現することができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、摺動面における各エッジ部に微小なテーパを設けることにより、旋回スクロールラップ支持円板の外周部、中心部を問わず、各エッジ部で動圧を発生させて油膜圧力を上昇させ、摺動部全体の摺動損失を低減することが可能であり、ＨＦＣ系冷媒やＨＣＦＣ系冷媒を用いたエアーコンディショナー用圧縮機のほかに、自然冷媒ＣＯ₂を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機などの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における縦型スクロール圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における旋回スクロール正面図 本発明の実施の形態１における固定スクロール正面図 本発明の実施の形態１におけるエッジ部断面の模式図 本発明の実施の形態２における旋回スクロール正面図 本発明の実施の形態２における固定スクロール正面図 本発明の実施の形態２におけるクランク角とスラスト力の相関図 本発明の実施の形態２におけるラップ支持円板の運動方向説明図 従来の特許文献１における圧縮機構部拡大断面図 従来の特許文献２における圧縮機構部拡大断面図

符号の説明

６ 固定スクロール
６ａ 鏡板
６ｂ 固定スクロールラップ
６ｄ テーパ
９ 旋回スクロール
９ａ 旋回スクロールラップ
９ｂ ラップ支持円板
９ｃ テーパ
１１ 圧縮室
１２ 吐出口
１３ 吸入室
２１ 背圧調整弁
２１ｃ テーパ
２６ 摺動面

Claims (3)

1. 固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状の固定スクロールラップに対して、旋回スクロールの一部をなすラップが支持円板上に直立するとともに、前記固定スクロールラップに類似した形状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に渦巻き形の対称形の一対の圧縮空間を形成し、前記固定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化するスクロール圧縮機であって、
   前記固定スクロールラップと前記吸入室とで形成されるラップ溝のエッジ部に、テーパが設けられており、
   前記テーパが前記固定スクロールラップの巻き方向に対して異なる幅を持ち、
   前記異なる幅のテーパは、摺動面のスラスト力が最も大きくなるクランク角で動圧が発生する位置に設けられるスクロール圧縮機。
2. 前記テーパの幅が前記固定スクロールラップの厚みの１／１０〜１／２である請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記テーパ面と前記摺動面とのなす角度をθ１としたとき、ｔａｎθ１＝１／５０００〜／５０である請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。

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