JP4939493B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、渦巻形状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを備えたスクロール型圧縮機に係り、特に、ラップの先端に設けられるチップシールのシール性を向上させたスクロール型圧縮機に関する。

従来のスクロール型圧縮機としては、例えば、図４〜図６に示すようなものがある（特許文献１参照）。このスクロール型圧縮機は、密閉容器１内に配設される固定スクロール２及び旋回スクロール３を備えている。これら固定スクロール２及び旋回スクロール３の端板２ａ，３ａには、渦巻形状のラップ２ｂ，３ｂがそれぞれ立設されており、当該ラップ２ｂ，３ｂの間には、これらラップ同士を互いに噛み合わせることによって、圧縮室４が形成されている。また、圧縮室４の外周側及び中央箇所には、吸入室５と吐出室６がそれぞれ形成されている。
一方、固定スクロール２の上方に位置する密閉容器１内には、高圧室７が設けられ、該高圧室７は、固定スクロール２に穿設した吐出孔２ｃを介して吐出室６に連通するとともに、密閉容器１の側壁に設けた吐出管１ａに連通している。そして、吸入室５は、密閉容器１の側壁に設けた吸入管１ｂに連通している。

また、旋回スクロール３の下方に位置する密閉容器１内には、フレーム８が設けられ、該フレーム８の中心部には、駆動軸受９が設けられているとともに、該駆動軸受９には、図示しない電動機により駆動されるクランク軸１０が支持されている。このクランク軸１０の上端には、偏心軸受１１が設けられ、該偏心軸受１１には、旋回スクロール３を旋回させる回転軸３ｃが挿入配置されている。

さらに、固定スクロール２及び旋回スクロール３のラップ２ｂ，３ｂの先端と、これに対向する端板２ａ，３ａとの間には、微小な隙間が必ず生じるため、圧縮空気が漏れて、圧縮性能の低下を招くおそれがあった。この対策として、従来から、ラップ２ｂ，３ｂの先端面には、図５及び図６に示すように、チップシール溝２ｄ，３ｄがそれぞれ設けられ、これらチップシール溝２ｄ，３ｄ内には、相手側の旋回スクロール３及び固定スクロール２の端板３ａ，２ａに摺接させるチップシール１２，１３が収容配置されており、これらチップシール１２，１３により端板２ａ，３ａとの間の隙間を塞ぎ、シールするようになっている。
そのため、チップシール１２，１３は、相手側の旋回スクロール３及び固定スクロール２の端板３ａ，２ａに接触している必要があるので、チップシール１２，１３自体に弾力性を持たせたり、あるいはチップシール１２，１３の下側に弾性体を敷いたりして（（特許文献２参照）、当該チップシール１２，１３が端板３ａ，２ａ側に向かって付勢されるように構成されている。

特開２０００−１６１２５８号公報 特開平６−２０７５８８号公報

しかしながら、従来のスクロール型圧縮機にあっては、弾性体などの付勢力によってチップシール１２，１３の先端部分を端板３ａ，２ａの面に押し付けられて常時接触しているので、旋回スクロール３の旋回駆動によりチップシール１２，１３の先端部分が経時的に摩耗したり、変形したりすることになる。その結果、チップシール１２，１３は、相手側の旋回スクロール３及び固定スクロール２の端板３ａ，２ａに接触することができず、端板２ａ，３ａとの間に隙間が生じることになるので、高圧（高段）側の圧縮空気が低圧（低段）の圧縮空間に漏れてしまい、圧縮性能の低下を招くという不具合を有している。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、チップシールを相手側の旋回スクロール及び固定スクロールの端板に常に接触させ、チップシールと端板との間から圧縮空気が漏れるのを防止し、圧縮性能の向上を図ることが可能なスクロール型圧縮機を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、渦巻形状のラップ同士を互いに噛み合わせて圧縮空間を形成する固定スクロール及び旋回スクロールを備え、これら固定スクロール及び旋回スクロールの少なくとも一方のラップの先端面にチップシール溝を設け、該チップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接させるチップシールを配置したスクロール型圧縮機において、前記チップシールを大小異なる幅の２つの別体のシール部材から構成し、前記チップシール溝内で前記小シール部材が前記大シール部材に対して前記チップシール溝の底面側に位置するように前記大小シール部材を重ねて配置し、前記大シール部材と前記チップシール溝の底面との間に圧縮空気が流れ込む空間を形成し、前記大シール部材と前記チップシール溝の底面との間に流れ込んだ前記圧縮空気により前記大シール部材が前記小シール部材に対して浮上するように構成している。

この発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）前記ラップの先端壁には、前記チップシール溝内に貫通する貫通孔が設けられ、該貫通孔より前記圧縮空気が前記チップシール溝の長手方向へ送り込まれるように構成されている。
（２）前記貫通孔は、前記圧縮空気が前記チップシール溝内の前記大シール部材の底面に入り込む位置に設けられている。

また、本発明においては、次のように構成するのが好ましい。
（１）前記大小シール部材のそれぞれは、前記チップシール溝に沿って配置される帯状に一体的に形成されている。
（２）前記大シール部材は、前記チップシール溝に沿って配置される帯状に一体的に形成され、前記小シール部材は、前記チップシール溝に沿って間隔を置いて配置される複数の短冊に形成されている。

上述の如く、本発明に係るスクロール型圧縮機は、渦巻形状のラップ同士を互いに噛み合わせて圧縮空間を形成する固定スクロール及び旋回スクロールを備え、これら固定スクロール及び旋回スクロールの少なくとも一方のラップの先端面にチップシール溝を設け、該チップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接させるチップシールを配置したものであって、前記チップシールを大小異なる幅の２つの別体のシール部材から構成し、前記チップシール溝内で前記小シール部材が前記大シール部材に対して前記チップシール溝の底面側に位置するように前記大小シール部材を重ねて配置し、前記大シール部材と前記チップシール溝の底面との間に圧縮空気が流れ込む空間を形成し、前記大シール部材と前記チップシール溝の底面との間に流れ込んだ前記圧縮空気により前記大シール部材が前記小シール部材に対して浮上するように構成しているので、チップシールを構成する大シール部材を圧縮空気によって相手側のスクロールの端板側に浮上させることが可能となり、チップシールが摩耗しても大シール部材の先端を常に接触させることができる。したがって、本発明のスクロール型圧縮機においては、チップシールと端板との間から圧縮空気が漏れるのを確実に防止し、圧縮性能を向上させることができる。

また、本発明のスクロール型圧縮機において、前記ラップの先端壁には、前記チップシール溝内に貫通する貫通孔が設けられ、該貫通孔より前記圧縮空気が前記チップシール溝の長手方向へ送り込まれるように構成され、さらに、前記貫通孔は、前記圧縮空気が前記チップシール溝内の前記大シール部材の底面に入り込む位置に設けられているので、必要な箇所に圧縮空気を強制的に送り込み、大シール部材を相手側のスクロールの端板側に安定して浮上させることが可能となり、チップシールのシール性をより一層高めることができる。

さらに、本発明のスクロール型圧縮機において、前記大小シール部材のそれぞれは、前記チップシール溝に沿って配置される帯状に一体的に形成され、あるいは、前記大シール部材は、前記チップシール溝に沿って配置される帯状に一体的に形成され、前記小シール部材は、前記チップシール溝に沿って間隔を置いて配置される複数の短冊に形成されているので、大小シール部材を容易に製作することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

［第1実施形態］
図１は、本発明の第1実施形態に係るスクロール型圧縮機に適用されるチップシールの一部斜視図、図２（Ａ）〜（Ｅ）は本実施形態のチップシールが相手側のスクロールの端板に摺接する過程を示す断面図である。なお、図４に示す従来例と同一部位には同一符号を付して説明を省略する。
図1で示される本実施形態のチップシール２１は、大小異なる幅の２つのシール部材２２，２３から構成され、これら大小シール部材２２，２３は、固定スクロール２及び旋回スクロール３のラップ２ｂ，３ｂの先端面に設けた断面略Ｕ字状のチップシール溝２ｄ，３ｄ内に配置されている。しかも、大小シール部材２２，２３は、小シール部材２３がチップシール溝２ｄ，３ｄ内で大シール部材２２に対してチップシール溝２ｄ，３ｄの底面側（図中、下側）に位置するように、重ねて配置されている。

大小シール部材２２，２３の幅寸法とチップシール溝２ｄ，３ｄの幅寸法との関係は、大シール部材２２の幅がチップシール溝２ｄ，３ｄの幅よりもやや小さく、大シール部材２２の側面とシール溝２ｄ，３ｄの内壁面との間に隙間が形成され、高段側からの圧縮空気Ａが大シール部材２２の側面とシール溝２ｄ，３ｄの内壁面との間を通れるように設定されている。また、小シール部材２３の幅は、大シール部材２２の幅よりも小さく、小シール部材２３がスペーサとなり、大シール部材２２の底面とチップシール溝２ｄ，３ｄの底面との間に空間Ｓが形成され、高段側からの圧縮空気Ａが空間Ｓに流れ込み、大シール部材２２が相手側のスクロールの端板へ向かって浮上するように設定されている。

一方、本実施形態の大小シール部材２２，２３は、平面視で渦巻形状のチップシール溝２ｄ，３ｄに沿って配置される帯状に一体的に形成されている。また、大小シール部材２２，２３の上下方向の厚さは、これら両シール部材をチップシール溝２ｄ，３ｄ内に重ねて配置した状態で、チップシール溝２ｄ，３ｄの深さとほぼ一致し、大シール部材２２の上面とチップシール溝２ｄ，３ｄの上面とが面一となるように形成されている。

このように構成された本発明の第1実施形態に係るスクロール型圧縮機においては、図２（Ａ）に示すように、一部のみを示す固定スクロール２及び旋回スクロール３が図示しない密閉容器内に配設され、固定スクロール２のラップ２ｂと旋回スクロール３の端板３ａとが隙間を空けて互いに対向して配置されている（図４及び図５参照）。この状態で本実施形態のスクロール型圧縮機を運転すると、図２（Ｂ）に示すように、ラップ２ｂを隔てて圧縮空気Ａが矢印の如く高段側から低段側の横手方向（チップシール溝２ｄの延在方向と直交する方向）へ流れ、ラップ２ｂの先端を通って漏れようとする。これに伴って、図２（Ｃ）の矢印Ｆで示すように、チップシール溝２ｄ内のチップシール２のうち、大シール部材２２が圧縮空気Ａによって浮上する。

大シール部材２２が浮上すると、図２（Ｄ）に示すように、大シール部材２２の底面とチップシール溝２ｄの底面との間に空間Ｓが形成されることになる。このため、高段側からの圧縮空気Ａが空間Ｓ内に流れ込み、大シール部材２２が相手側の旋回スクロール３の端板３ａへ向かってさらに浮上する。そして、空間Ｓ内に流れ込んだ圧縮空気Ａは、図２（Ｅ）に示すように、大シール部材２２の底面を矢印Ｆ方向へ押圧し（図２（Ｃ）参照）、大シール部材２２の先端面が旋回スクロール３の端板３ａに押し付けられることになり、固定スクロール２のラップ２ｂと旋回スクロール３の端板３ａとの隙間を塞ぎ、圧縮空気Ａの低段側への先端漏れを防ぐことになる。なお、旋回スクロール３のチップシール溝３ｄ内に配置されたチップシール２１の大シール部材２２も同様の動作と作用を行うものである。

このように、本発明の第1実施形態のスクロール型圧縮機によれば、チップシール２１を大小異なる幅の２つのシール部材２２，２３で構成し、チップシール溝２ｄ，３ｄ内で小シール部材２３が大シール部材２２に対してチップシール溝２ｄ，３ｄの底面側に位置すべく大小シール部材２２，２３を重ねて配置して、大シール部材２２の底面とチップシール溝２ｄ，３ｄの底面との間に圧縮空気Ａが流れ込む空間Ｓを形成しているため、例えば、固定スクロール２のチップシール溝２ｄ内の大シール部材２２を高段側の圧縮空気Ａによって対向する相手側の旋回スクロール３の端板３ａ側に浮上させることができる。したがって、スクロール型圧縮機の運転によって経時的にチップシール２１が摩耗しても、大シール部材２２の先端を常に相手側の旋回スクロール３の端板３ａに押し付けて接触させることが可能となり、チップシール２１の大シール部材２２の先端と端板２ａ，３ａとの間から圧縮空気Ａが低段側へ漏れるのを確実に防止でき、スクロール型圧縮機の圧縮性能を向上させることができる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係るスクロール型圧縮機に適用されるチップシールの一部斜視図である。
この第２実施形態においては、上記第１実施形態の構成に貫通孔２４を加えたものである。すなわち、固定スクロール２及び旋回スクロール３のラップ２ｂ，３ｂの先端壁には、チップシール溝２ｄ，３ｄ内に貫通する貫通孔２４が設けられており、この貫通孔２４より高段側の圧縮空気Ａが空間Ｓを経てチップシール溝２ｄ，３ｄの長手方向（延在方向）へ送り込まれるように構成されている。しかも、貫通孔２４は、圧縮空気Ａがチップシール溝２ｄ，３ｄ内の大シール部材２２の底面に入り込む位置に設けられている。その他の構成は上記第１実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示している。

かかる第２実施形態のスクロール型圧縮機によれば、チップシール２１の長手方向の必要な箇所に圧縮空気Ａを強制的に送り込んでいるため、横手方向（チップシール溝２ｄの延在方向と直交する方向）から空間Ｓ内に流れ込んだ圧縮空気Ａと相俟って、大シール部材２２を安定して浮上させることが可能となり、大シール部材２２の先端を相手側のスクロール２，３の端板２ａ，３ａ側にしっかりと押し付けることができ、チップシール２１のシール性をより一層高めることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

例えば、第１実施形態及び第２実施形態においては、チップシール２１の大小シール部材２２，２３が帯状に形成されているが、大シール部材２２は、チップシール溝２ｄ，３ｄに沿って配置される帯状に一体的に形成され、小シール部材２３は、チップシール溝２ｄ，３ｄに沿って間隔を置いて配置される複数の短冊に形成されていても良い。また、第第１実施形態及び第２実施形態において、ラップ２ｂ，３ｂの高段側に面する側壁面にもチップシール溝２ｄ，３ｄ内に貫通する貫通孔が設けられていても良い。

本発明の第1実施形態に係るスクロール型圧縮機に適用されるチップシールの一部を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は上記第１実施形態のチップシールが相手側のスクロールの端板に摺接する過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスクロール型圧縮機に適用されるラップ先端付近のチップシールの一部を示す斜視図である。 従来のスクロール型圧縮機の一部を示す断面図である。 従来のスクロール型圧縮機の要部を拡大して示す断面図である。 従来のスクロール型圧縮機のラップとラップシールを示す分解斜視図である。

符号の説明

２ 固定スクロール
３ 旋回スクロール
２ａ，３ａ 端板
２ｂ，３ｂ ラップ
２ｄ，３ｄ チップシール溝
２１ チップシール
２２ 大シール部材
２３ 小シール部材
２４ 貫通孔
Ａ 圧縮空気
Ｓ 空間

Claims (5)

1. 渦巻形状のラップ同士を互いに噛み合わせて圧縮空間を形成する固定スクロール及び旋回スクロールを備え、これら固定スクロール及び旋回スクロールの少なくとも一方のラップの先端面にチップシール溝を設け、該チップシール溝内に、相手側のスクロールの端板に摺接させるチップシールを配置したスクロール型圧縮機において、前記チップシールを大小異なる幅の２つの別体のシール部材から構成し、前記チップシール溝内で前記小シール部材が前記大シール部材に対して前記チップシール溝の底面側に位置するように前記大小シール部材を重ねて配置し、前記大シール部材と前記チップシール溝の底面との間に圧縮空気が流れ込む空間を形成し、前記大シール部材と前記チップシール溝の底面との間に流れ込んだ前記圧縮空気により前記大シール部材が前記小シール部材に対して浮上するように構成したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記ラップの先端壁には、前記チップシール溝内に貫通する貫通孔が設けられ、該貫通孔より前記圧縮空気が前記チップシール溝の長手方向へ送り込まれるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記貫通孔は、前記圧縮空気が前記チップシール溝内の前記大シール部材の底面に入り込む位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスクロール型圧縮機。
4. 前記大小シール部材のそれぞれは、前記チップシール溝に沿って配置される帯状に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
5. 前記大シール部材は、前記チップシール溝に沿って配置される帯状に一体的に形成され、前記小シール部材は、前記チップシール溝に沿って間隔を置いて配置される複数の短冊に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。

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