JPH01121583A

JPH01121583A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH01121583A
Application number: JP62279257A
Authority: JP
Inventors: Masao Shiibayashi; 正夫椎林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1989-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、冷凍空調用・冷蔵庫用等の冷媒圧縮機あるい
はｇ！気気圧圧縮機して用いられるスクロール圧縮機に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来のスクロール圧縮機では、特開昭５９−１１０８８
６号に記載のように、旋回スクロールの鏡板外周部の側
部空間と、旋回スクロール背部の空間（以下、背圧室と
称する。）を連通する給油溝を、７レ一ム台座面側ある
いは、旋回スクロールの鏡板外周部に設け、これにより
、旋回スクロールの側部空間に生じる油圧力及び油圧変
動を抑制し、圧縮機の動力低減作用をもたせていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、駆動周波数の６０）１２前後
の低・中速領域での旋回スクロール鏡板外周部まわりの
油圧変動に伴う動力損失を小さくする効果はあるものの
、該圧縮機が、インバータにより高速運転（例えば圧縮
機の回転数が１０１００ＣＱｒｐ化されると、従来技術
では上記旋回スクロール鏡板外周部まわりの動力損失を
小さく抑えられず、高速時での性能低下が問題となる。

これは、主に、高速化されると鏡板外周部での油圧変動
が依然として存在していること、及び鏡板自体の旋回運
動に伴つ油の攪拌損失が顕著に増加するためである。ま
た、従来技術においては、フレーム台座面の内周部と、
これに対向する旋回スクロール鏡板外周部との径方向で
の最小隙間が２ｇ前後の寸法となっているが、この最小
隙間を小さくしようとすると、上記性能低下がより一層
大きくなるため、該径方向隙間は小さくすることができ
ない。このため、スクロール圧縮機の外径をより小さく
しようとする際の障害となる。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、その目的
とするところは、（１）高速運転時における性能を格段に向上することが
出来、Ｏ）小形、＠量化が可能なスクロール圧縮機を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為、本発明の旋回スクロールは、
鏡板の外周部に溜まった油を完全に背圧側へ排出し得る
構造とする。その具体的な方策としては、旋回スクロー
ル鏡板外周部の円柱状面と、該鏡板の背面との間に、面
取り状の円錐面を形成した。

〔作用〕

上記のよ５に！ｊ取り状の円錐面を設けると、旋回スク
ロール鏡板の外周部は、その断面形状（旋回中心軸を含
む面による断面形状）が横形をなす旋回スクロール鏡板
の外周面に作用する抗力ＤＢは、油の密度をρ０とし、
抵抗係数をＣＤとし、鏡板の厚さ寸法′ｔ−ＨＢとし、
旋回スクロールの旋回速度を■θとして、 ρ０ＤＢｏｃＴ−ＣＤ−ＨＢ−■θ　曲面・・・（１）で表
わされる。

前記の面取り状円錐面を設けることによって上記のＣＤ
の値を略半減することができる。

前記のように構成すると、旋回半径を１とし、７Ｖ−ム
台座面の内周部の直径をＤｆｉとして、前記円！ａ面と
鏡板背面への交線の直径ＤＳｆは、１）ｓｆ　−２ｇ　
（Ｄｆｉ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（２）に設定すると、これにより、旋回スクロールの鏡板背面部金、フレーム
台座面から一部分金より内側に位置せしめ、旋回スクロ
ールの鏡板外周部に溜まった油を完全に、背圧室側に連
続的に排出させるものである。このように、本発明では
、旋回スクロール６の鏡板シート面６にの形状を変えず
に、該外周部での油攪拌損失をなくすよつ図っている。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図から第４図にわたって示す。

第２図と第１図は、本発明の旋回スクロール６の形状？
示す平面図と縦断面図である。

旋回スクロール６の鏡板外周部６ａを微小隙間を保って
挾み込んだスクロール圧縮機において、旋回スクロール
の鏡板外周部の外側面６ｇと背面６ｎと６ｊを形成する
ものである。

これによって、鏡板外側面６ｇを横形のｒｒ面形状とし
、周壁面ｓｇ、ｓｊに作用する抗力を極力小さくするこ
とができる。

従って鏡板背面６ｎのフレーム台座部と摺接する範囲は
、第１図のｌｂ寸法となる。なお旋回スクロール６の背
面には、背面６ｎとフレーム台座面（第３図中の１１ｅ
）との摺動作用を円滑に行わせるため凹部６ｐを形成す
る。６Ｃ，６ｄ（第２図〕は背圧室に中間圧力を導入す
る丸めの細孔である。

５ｇ３図と、第４図は、旋回スクロールが旋回運−する
に伴う、該外周部に溜った油の移動の様子を示す部分断
面図である。第３図は、フレーム台座面の外１ｊｌＱ壁
部１１ｄと、旋回スクロール６の鏡板外周部の外側面（
６ｇ・第１図参照）との距離ｇｆが最小となる角位置で
の旋回スクロール鏡板外周部まわりの部分断面図である
。一方、第４図は上記隙間ｇｆｏが最大となる角位置を
示した説明図である。フレーム台座面１１に設けた油孔
４５ｒｉ、旋回スクロール鏡板外周部６ａの側部空間１
１ｆと、背圧室４１とを連通する孔である。

なお、旋回スクロール６の鏡板外周部に設けた傾斜面６
ｊの大きさは、鏡板厚ＨＢの半分前後に設定され（第１
図において）ｌ　ＯｌＨＢ中０．４〜０゜８）るのが、
鏡板部６ａ自体の剛性等を考慮して適正である。

旋回スクロール外周部の背面部に設は九円錐面（ｔｆｒ
ｒｒ面形状斜面）６ｊの最下端部の位置６ｍと、旋回ス
クロールに対向するフレーム台座面１１ｅの内周部との
位置関係をＤｓｆ−２ｇ＜Ｄｆｉ　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）ここで、Ｄ
ｓｆ　：旋回スクロール背面部に設けた円錐面と背面と
の交線（断面図では傾斜面の最下端部）の直径８：旋回半径Ｄｆｉ　：フレーム台座面の内周部の直径に設定する。

第４図の油の流れに示すように旋回スクロールの鏡板背
面部を、フレーム台座面１１ｅから一部分をより内側に
位置せしめ、旋回スクロールの鏡板外周部１１ｆＫ溜ま
っ九油を完全に、背圧室４１側に排出させることができ
る。

第４図において、フレーム台座部１１６０内端部１１ｍ
と対向する旋回スクロールの鏡板背面部はテーパー面６
ｊを形成しているので、両者のこじり作用、あるいは強
い金属接触を回避することができる。

第５図と第６図は、本実施例の効果を従来側（籍開閉５
９−１１０８８６）と比較して示した説明図である。第
５図に示すように、駆動周波数６Ｑ　Ｈｚ前後では両者
に大きな入力差はないが、高速化してくると、両者に大
きな圧縮機の入力差を生じ、本発明の効果の大きなこと
が解る。

ｖｇｓ図は、旋回スクロールの鏡板外周部の径方向すき
ま（最小すきま）ｇｆと、圧縮機の回転数をパラメータ
にして圧縮機入力（所要動力）との関係を示した説明図
でおる。本実施例では、鏡板外周部の端面形状（ｒｒ面
形状について）を横状とし、実質の径方向隙間を犬とし
ているので、該すきまｇｆをより小さく設定しても、圧
縮機の入力変化は無く、小さい。一方、従来例では、ｇ
ｆに対して入力変化が顕著で、２１寸法が小さくなるほ
ど、また高速回転数であるほど、圧縮機の入力が篩〈な
っている。これは、２１寸法をより小さくすると、従来
例では油攪拌損失が顕著に増加するためである。第６図
から、本発面によれば、上記最小すきまｇｆを数Ｕから
数百μ廊の値前後まで縮少化することが可能となり、こ
の倍数分の寸法だけ、圧縮機の外径をより小さくするこ
とができる。

第７図は、本発明のフレーム台座部の平面図である。４
ａの２ａ所はオルダムリング１２が摺接するキー溝４ｆ
ｔ−有するオルダムポス部である。

従来技術においては、フレーム台座面１１ｅの幅寸法１
ｅは、旋回直径（ｇｘ２．ｏ）分より余俗の寸法を採用
して、ｌｅ申（２，６〜４．０）Ｘ＃　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（４）の大きさに設定していた。こ
れに対して、本発明では、該１ａ寸法は、旋回半径Ｃに
対して径方向すきまｇｆ等を考直して概ねｌｅ＄（１，０〜１．６）Ｘ＃　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（６）の寸法設定が可能となり、１
６寸法として上記（５）式が実用的な値となる。

従って、Ｄｆｉ寸法を従来機に対してより大きく設計す
ることができる。このことは、オルダムリング１２の外
径寸法Ｄｏ　ｌｄ　もより大きく設計することを可能な
らしめ、その結果オルダムリング部体の剛性増大など、
この部分の信頼性の向上を図ることが可能となる。また
側部空間１１ｆから背圧室４１への排油作用が、旋回ス
クロール鏡板外周部で一様にスムースになされるので、
オルダムリング部の摺動部での潤滑がより確実になる。

第８図は、本発明の旋回スクロール６を圧縮機に組込ん
だ場会の全体構造図である。

第８図において、密閉容器１内の上方に圧縮機１００が
、下方に電動機部３が収納されている。

そして、密閉容器１内は上部室＋ａ（吐出室）と電動機
室１ｂ、ｌｃとに区画されている。

圧縮機部１００は固定スクロール部材５と旋回スクロー
ル部材６を互に噛合せて圧縮室（密閉空間）７を形成し
ている。固定スクロール部材５ｒｉ、円板状の鏡板５ａ
と、これに直立しイーＺｎ！Ｊｆウド曲線あるいはこれ
に近似の曲線に形成されたラップ５ｂとからなり、その
中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１６を備えている
。旋回スクロール部材６は円板状の鏡板６ａと、これに
直立し、固定スクロールのラップと同一形状に形成され
たラブプロｂと、鏡板の反ラツプ面に形成されたボス６
Ｃとからなっている。７レーム１１は中央部に軸受部を
形成し、この軸受部に回転軸１４が支承され、回転軸先
端の偏心軸１４ａ１″ｔ１上記ボス６Ｃに旋回運動が可
能なように挿入されているまたフレーム１１には固定ス
クロール部材５が複数本のボルトによって固定され、旋
回スゲロール部材６はオルダムリングおよびオルダム中
−よりなるオルダム機構１２によりてフレーム１１に支
承され、旋回スクロール部材６は固定スクロール部材５
に対して、自転しないで旋回運動をするように形成され
ている。回転軸１４には下部に、ロータ３ｂに固定され
た電動機軸１４ｂを一体に連設し、電動機部３を直結し
ている。固定スクロール部材５の吸入口１６には密閉容
器１を貫通して垂直方向の吸入管１７が接続され、吐出
口１０が開口している上部室１ａは通路１８１．１８ｂ
を介して上部電動機室１ｂと連通している。この上部電
動機室１ｂは電動機ステータ８ａと密閉容器１側壁との
間の通路１９．１９を介して下部電動機室ＩＣに連通し
ている。また上部電動機室１ｂは密閉容器１を貫通する
吐出管２０に連通している。

なお、１ｌａｒ［動機３をフレーム側に固定するための
フレーム足座部である。

２２は密閉容器底部の油溜りを示す。尚図中実線矢印は
冷媒ガスの流れ方向、破線矢印は油の流れ方向を示す。

上記密閉容器１は上部鏡板２ａ％胴体部２ｂ、下部４板
２Ｃで形成されている。主軸受部４０には、油膜切れに
対しては信頼性の高いころがり軸受を用いている。

旋回スクロール部材６の背面とフレーム１１で囲まれた
空間４１（これを「背圧室」と称するンには、旋回、固
定の両スクロールで形成される複数の密閉空間内のガス
圧によるスラスト方向のガス力（この力は、旋回スクロ
ール部材６を下方に押しＦげようとする離反力となる。

）に対抗するため吸入土留（低圧側圧力）と吐出圧力の
中間の圧力（記号ｐｍで示す）が作用する。この中間圧
力の設定は、旋回スクロール６の鏡板６ａに細孔６ｄを
設け、この細孔を介してスクロール内部のガスを背圧室
に導き旋回スクロールの背面にガス力を作用させて行う
。この中間圧力のかけ方は特開昭５３−１１９４１２及
び特開昭５５−３７５２０等にて開示されているので詳
細な説明を省略する。

次に第８図を用いて潤滑油の流れについて説明する。

潤滑油２２は密閉容器１の下部に溜められる。

主軸１４の下端は容器底部の油中に浸漬し、主軸上部に
は偏心軸部＋４ａｔ備え、該偏心軸部１４ａが旋回軸受
３９を介して、スクロール圧縮要素部である旋回スクロ
ール部材６と係合している。

主軸１４には、各軸受部への給油を行うための中心縦孔
１３が主軸下端から主軸の上端面まで形成される。＋３
８は主軸下端と底部２２の油槽部を連ねる揚油管である
。偏心軸部ｉＨの下部には、旋回スクロールボス部６Ｃ
の先端面を対向せる主軸受上部にバランスウェイト８が
、主軸１４と係合し一体化して形成されている。潤滑油
２２ａ内に浸漬された揚油管＋３３の下端は高圧の吐出
圧力Ｐｄの雰囲気にあり他方、下流となる旋回軸受３９
及び主軸受４０のまわりは、中間圧力Ｐｍの雰囲気にあ
るため、（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差によって、容器底部の
？ｇｌ’ｉｔ油２２ａは中２２ａ１３内を上昇する。こ
のように、各軸受部への給油は、中心式給油による差圧
給油法によって行っている。中心縦孔１３内を上昇した
潤滑油２２は、補助軸受９と９′・及び、主軸受４０へ
給油されるとともに偏心軸部１４Ｈの上部空間（旋回ス
クロールボス部６Ｃのボス部底面と偏心軸部１４ａの上
端面との隙間の部分の油圧室を介して旋回軸受部に給油
される。

各軸受部３９．４０に給油された油は、背圧室４１に至
る。背圧室に流入した油は冷媒ガスと混合し、背圧孔５
ｃ、５ｄを介して圧縮室７に流出する。一方背圧室の油
は隣の旋回スクロールの側部空間１１ｆに移動し、再び
背圧室に戻る。

圧縮室に至った油は、冷媒ガスとともに加圧され、固定
スクロール５上方の吐出室１ａさらに電動機室１ｂへと
移動する。この電動機室で冷媒ガスと油は分離され、油
はチャンバ下部に落下し、再び各摺動部に供給される。

第９図は、第８図の旋回スクロール鏡板外周部の周辺の
構造を示す部分断面図である。この場合、フレーム台座
面１１ｅには側部空間１１ｆに溜まった油を背圧室４１
側に戻す放射状の油溝４６を形成している。なお、旋回
スクロール６の鏡板外周部の鏡板シート面６ｋＫは、固
定スクロール５の外縁部にたまった油２２ａを給油孔５
ｋｅ介して、油が供給され、核油にて潤滑している。

第１０図は、（３）式で示した１）ｆｉ寸法、　Ｄｓｆ
寸法及びＣ寸法との関係を示した説明図である。図中の
斜線部Ｒは、側部空間１１ｆに溜まった油が、下方の背
圧室４１に戻る領域を示し、一方、点線部Ｓ領域は、フ
レーム台座面＋１６と旋回スクロール背面のシート部６
ｒとが摺接する領域となる。この場合、旋回スクロール
の起動・停止時の挙動の安定性から、Ｓの領域と関る角
度ＱＯｆＰ（＝β）は、次式を満足することが適度であ
る。

／ＱＯｆＰ＝β”　１８０　＆　　”””””””””
（４）第１１図はその他の実施例を示し、旋回スクロー
ル６の鏡板シート面６にの寸法に比較的予裕のある場合
に好適である。すなわち、旋回スクロールの鏡板外周部
に凸形状とすること、すなわち、鏡板シート面６ｋにも
テーバ状千面６ｑを形成したもので、これまで示した本
発明の実施例と同等の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次の効果がある。

（１）高速運転時の圧縮機の性能を大幅に向上できる。

（２）旋回スクロールの形状がよりｓ紫化されるととも
に、軽量化が図れ、高速時での振動低減、騒音低減への
効果が図れる。

（３）オルダムリング部材の外径を大きくすることが可
能で、該部材の剛性アップと信頼性の向上を図ることが
できる。

（４）圧縮機の外径を従来機に対して数Ｕ縮少すること
ができ、これにより、圧縮機の小形軽量化が図れる。

（５）上記（２）と（４）項から圧縮機の製造コストの
低減を大きく図ることができる。

以上のことから、本発明は、圧縮機の性能向上の他、圧
縮機全体の信頼性向上、小形ｉｔ化及び製造コストの低
廉化など多くの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１０図まで本発明の一実施例を示し、第１
図は縦断面図、第２図は平面図、第３図及び第４図は部
分拡大縦断面図、第５図と第６図とは、従来例と本実施
例との作用の相違を示す図表、第７図はフレーム１１の
横断面図、第８図はスクロール圧式機の全体構造を示す
縦断面図であり、第１０図は、旋回スクロールとフレー
ム台座部との位置関係を示す説明図である。第１１図は
、上記と異なる実施例における旋回スクロールの縦断面
図である。５・・・ｌｆｌ定ス／ロール　　６・・・旋回スクロー
ル３・・・電動機　　１ｂ・・・電動機室　　１４・・
・主軸１７・・・吸入管　　１９・・・吐出管　　２２
・・・油６ｊ・・・旋回スクロール鏡板外周部の円錐面
　　１１ｆ・・・旋回スクロール鏡板外周部の側部空間
。寥づ図一一一１浦の決れ方向６ｏ　　　　ｌｏｏ　　　１４０１９゜、Ｕ動因ヲ支駁
（）４．り察す口ゑ山すきネ　　　７．ｃ１□）１導あ８凹 ←−ヨ由の３駅中。

Claims

【特許請求の範囲】

１．（ａ）鏡板と、これに直立した渦巻状のラップとか
らなる固定スクロール部材、及び鏡板と、これに直立す
る渦巻状のラップとからなる旋回スクロール部材を有し
、（ｂ）上記双方のスクロール部材を互いにラップを内
側にして噛み合わせ、（ｃ）上記双方のスクロール部材
の内の一方が見掛け上自転しないように旋回運動し、（
ｄ）双方のスクロール部材によって形成される密閉空間
を外周側から中心へ移動せしめつゝ容積を減少させて流
体を圧縮する装置であって、（ｅ）固定スクロール部材
を固定する静止部材であるフレームと、該固定スクロー
ル部材との間に、旋回スクロール部材の鏡板を、徴小間
隙を介して挾みこんだ構造のスクロール圧縮機において
、（ｆ）旋回スクロール鏡板外周部の円柱状面と、該鏡板
の背面との間に、面取り状の円錐面を形成したことを特
徴とするスクロール圧縮機。
２．前記円錐面と背面との交線の為す円の直径をＤｓｆ
とし、旋回スクロール部材の鏡板の背面に対向するフレ
ーム台座面の内周部の直径をＤｆｉとし、旋回半径をε
として、Ｄｓｆ−２ε＜Ｄｆｉならしめたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載のスクロール圧縮機。
３．（ａ）鏡板と、これに直立した渦巻状のラップとか
らなる固定スクロール部材、及び鏡板と、これに直立す
る渦巻状のラップとからなる旋回スクロール部材を有し
、（ｂ）上記双方のスクロール部材を互いにラップを内
側にして噛み合わせ、（ｃ）上記双方のスクロール部材
の内の一方が見掛け上自転しないように旋回運動し、（
ｄ）双方のスクロール部材によって形成される密閉空間
を外周側から中心へ移動せしめつゝ容積を減少させて流
体を圧縮する装置であって、（ｅ）固定スクロール部材
を固定する静止部材であるフレームと、該固定スクロー
ル部材との間に、旋回スクロール部材の鏡板を、微小間
隙を介して挾みこんだ構造のスクロール圧縮機において
、旋回スクロール鏡板外周部の背面と対向するフレーム台
座部の半径方向の幅寸法をｌｅとし、旋回半径をεとし
てｌｅ＝（１．０〜１．６）×ε ならしめたことを特徴とするスクロール圧縮機。
４．旋回スクロール鏡板外周部の円柱状面と、該鏡板の
背面との間に面取り状の円錐面を形成したことを特徴と
する特許請求の範囲第３項に記載のスクロール圧縮機。