JPH01138387A

JPH01138387A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH01138387A
Application number: JP29601487A
Authority: JP
Inventors: Hirokatsu Kosokabe; 弘勝香曽我部; Akio Sakazume; 坂爪　秋郎; Hiroshi Iwata; 博岩田; Masahiro Takebayashi; 昌寛竹林; Hiroaki Matsushima; 弘章松嶋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1987-11-26
Publication date: 1989-05-31
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JP2800144B2

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、冷凍用あるいは空調用として使用されるスク
ロール圧縮機に係り、特に、小形化と信頼性の向上とを
志向したスクロール圧縮機に関するものである。

〔従来の技術〕

スクロール圧縮機は、端板と、この端板と一体にインボ
リュート曲線などで形成されたうず巻状のラップとを有
する一対のスクロール部材を、互いにラップを向かい合
わせて噛み合わせ、一方のスクロール部材、すなわち旋
回スクロール部材を他方のスクロール部材、すなわち固
定スクロール部材に対して見かけ上自転しないように維
持しつつ旋回運動させ、ガスを圧縮するようにしたもの
である。

このようなスクロール圧縮機においては、通常、ラップ
相互の噛み合わせによって形成される圧縮室内のガス圧
力により、旋回運動を行なう旋回スクロール部材へスラ
スト力が働き、これが機械的な摩擦損失の主因をなして
いた。

このスラスト力をなくすために、旋回スクロール部材の
端板の両面にラップを形成し、これらのラップのそれぞ
れと噛み合って圧縮室を形成する固定スクロール部材を
前記スクロール部材の両面側に配設することにより、圧
縮室を背中合せにしてスラスト力を相殺するようにする
とともに、前記旋回スクロール部材の端板の外周部に駆
動機構を設けるようにしたものが、特開昭５１−１０４
６０９号公報に記載されている。

〔発明が解決しようと問題点〕

上記従来技術は、旋回スクロール部材の端板の外周部に
駆動機構を設けているため、スクロール圧縮機の径が大
きくなってしまい、モータの外径を密閉容器の径とする
密閉形スクロール圧縮機（たとえば、冷蔵庫などの家庭
電気品用として使用されているもの）への適用が廻しか
った。また、シール性の低下（固定スクロール部材の変
形によるシール性の低下）の改善、起動時の負荷軽減。

異常過圧縮時の保護といった実用上の問題点についての
解決策も示されておらず、信頼性にも問題点があった。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、両面
にラップを設けた旋回スクロール部材を具備した、小形
で且つ信頼性に優れたスクロール圧縮機の提供を、その
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための本発明に係るスクロール圧
縮機の構成は、両面にうず巻き状のラップを設けた旋回
スクロール部材の両面側に、前記ラップのそれぞれと噛
み合って圧縮室を形成することがぞきるラップを設けた
固定スクロール部材を配設し、圧縮機部木本に吸入口を
設けた圧縮機部と、自転防止装置によって前記旋回スク
ロール部材の自転を防止しながら、該旋回スクロール部
材を、駆動軸によって所定半径の旋回運動をさせ葛こと
により、前記吸入口から両圧縮室へ吸入したガスを圧縮
するようにした駆動部とを、密閉容器内に収納し、この
密閉容器をガスの吐出室にしたスクロール圧縮機におい
て、駆動軸を、旋回スクロール部材の、一方のラップを
設けた面のラップ中心部に穿設した軸受部へ嵌入し、こ
の軸受部近傍に、前記旋回スクロール部材の両面側の圧
縮室同士を連通ずるガス移動通路を穿設し、前記軸受部
を穿設した側と反対側にある固定スクロール部材の中心
部に、ラップを設けた面から背面へ貫通する吐出口を穿
設し、雨固定スクロール部材の背面間を連通せしめる吐
出ガス通路を穿設し、−方の固定スクロール部材を他方
の固定スクロール部材に対して軸方向へ微小量だけ移動
可能にし、自転防止装置を、圧縮渠部本体で前記旋回ス
クロール部材の外周部側面を、該旋回スクロール部材の
旋回運転を許すだけ変位しうるように支持する外周支持
式自転防止装置にしたものである。

さらに詳しくは、両面にラップを有する旋回スクロール
部材の一方のラップ中心部に、駆動軸と嵌まり合う軸受
部を設け、前記ラップ中心部周辺に形成される最内側の
圧縮室と反対側の圧縮室とを結ぶガス移動通路を形成し
、自転防止装置を旋回スクロール部材の外面部に設け、
両固定スクロール部材の背面へ吐出圧力を作用させ、一
方の固定スクロール部材を軸方向へ微小量だけ移動可能
としたものである。

〔作用〕

旋回スクロール部材の一方のラップの中心部を駆動し、
側面部に自転防止装置を設けるようにしたもので、旋回
スクロール部材の端板の外周部に駆動機構をもつ従来の
構成に比べて、スクロール圧縮機の外径を小さくするこ
とができ、小形化が可能となる。また、両固定スクロー
ル部材の背面へ吐出圧力が作用するようにしているため
７、圧縮室内の圧力による固定スクロール部材の変形が
矯正され、クリアランスの増大によるシール性の低下が
なくなる。これに加えて、一方の固定スクロール部材を
軸方向へ微小量だけ移動可能としているため、起動時に
は両固定スクロール部材へ背圧が作用することはなく、
はとんどガスを圧縮しない状態で起動することができ、
徐々に背圧（吐出圧力）が作用して通常の圧縮運転を行
なうようになるので、起動負荷が大幅に軽減される。そ
゛して、油や液体を圧縮して圧縮室内で異常高圧が発生
した場合には、この固定スクロール部材が軸方向へ移動
して圧縮作用を行なわなくなるため、スクロール圧縮機
を破損することがない。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の
縦断面図、第２図は、第１図におけるＡ−Ａ矢視断面図
、第３図は、第１図におけるＢ−Ｂ矢視断面図、第４図
は、第１図におけるＣ−Ｃ矢視断面図、第Ｓ図は、第４
図における支持具の詳細を示すＤ−Ｄ矢視断面図、第６
図は、第１図における圧縮機部の詳細を示す拡大縦断面
図である。

このスクロール圧縮機の概要を、図を用いて説明すると
、これは、両面にうず巻き状のラップ２ｂ、２ｂ’　を
設けた旋回スクロール部材２の両面側に、前記ラップ２
ｂ、２ｂ’のそれぞれと噛み合って圧縮室１７．１７’
　を形成することができるラップ３ｂ、４ｂを設けた固
定スクロール部材３，４を配設し、圧縮機部本体に係る
ケーシング８に吸入口に係る吸込パイプ１１を設けた圧
縮機部Ｓと、自転防止装置によって前記旋回スクロール
部材２の自転を防止しながら、該旋回スクロール部材２
を、駆動軸５によって所定半径εの旋回運動をさせるこ
とにより、前記吸込パイプ１１から両圧葡室Ｌ７，１７
＋へ吸入したガスを圧縮するようにした駆動部Ｍとを、
密閉容器１０内しこ収珀し、二の密閉容器１０をガスの
吐呂室１０ａにしたスクロール圧ａ＠にしたものであっ
て、駆動部５のクランク部５ａを、旋回スクロール部材
２の、一方のラップ２ｂ′を設けた面のラップ中心部に
穿設した軸受部２ｄへ嵌入し、この軸受部２ｄ近傍に、
前記旋回スクロール部材２の両面側の圧縮室１７．１７
’同士を連通するガス蕗勤通路２ｅを穿設し、前記軸受
部２ｄを穿設した側と反対側にある固定スクロール部材
３の中心部に、ラップ３ｂを設けた面から背面へ貫通す
る吐出口３ｃを穿設し、両固定スクロール部材３，４の
背面間を連通せしめる吐出ガス通路１３を穿設し、一方
の固定スクロール部材４を他方の固定スクロール部材３
に対して軸方向へ微小量δ　（たとえば、１５〜１５０
μｍ）だけ移動可能にし、自転防止装置を、ケーシング
８で前記旋回スクロール部材２の外周部側面を、該旋回
スクロール圧材２の旋回運動を許すだけ変位しうるよう
に支持する外周支持式自転防止装置１６にしたスクロー
ル圧：ａ礪１である。

以下、詳細に説明する。

第１図において、２は旋回スクロール部材で、端板２ａ
とその両面に一体に形成されたラップ２ｂ、２ｂ’　と
からなり、ラップ２ｂ’側の中心部には軸受部２ｄが形
成されている。３，４は固定スクロール部材で、各々端
板３ａ、４ａとラップ３ｂ、４ｂとからなるウラツブ２
ｂ、２ｂ、’。

３ｂ、４ｂは、すべて同一のインボリュート曲線で形成
されている。固定スクロール部材３の中心部には吐出口
３ｃが穿設されている。５は、中心に給油孔５ｂを貫通
して穿設した駆動軸であり、その上端にεだけ偏心して
いるクランク部５ａを有し、このクランク部５ａが旋回
スクロール部材２の軸受部２ｄへはめ込まれている。そ
して、この駆動軸５の下端側は駆動部に係るモータ６の
ロータ６ａへ嵌入されている。７は、中央に主軸受７ａ
を形成したメインフレームであり、その主軸受７ａで駆
動軸５を軸支している。８はケーシングであり、このケ
ーシング８．固定スクロール部材３，４とメインフレー
ム７とで旋回スクロール部材２を包囲し、吸込室８ａを
形成している。固定スクロール部材４はメインフレーム
７へはめ込まれており、ピン９で位置決めされている。

１０は密閉容器、１１は吸込パイプ、１２は吐出パイプ
、１３は吐出ガス通路、１４は、密閉容器１０内に貯め
られた潤滑油である。

第２〜４図において、１５は、固定スクロール部材３を
ケーシング８を介してメインフレーム７へ締付は固定し
ている固定ボルトである。

記号ｏ１は固定スクロール中心、○、は旋回スクロール
中心であり、１７．１７’は圧縮室である。

２ｅは、旋回スクロール部材２のラップ２ｂ’の巻き始
めの部分に、端板２ａを貫通して設けられているガス移
動通路である。

第４〜５図において、１６は外周支持式自転防止装置で
あって、これは、ケーシング８で旋回スクロール部材２
の端板２ａの外周部側面を半径εの旋回運動を許すだけ
Ｘ、Ｙ方向へ変位しうるように支持したものである。詳
しくは、ピン部１６ａと、その基部にピン軸と垂直方向
に設けた側板部１６ｂとを有するスライドピンＰの側板
部１６ｂを、ケーシング８の内周側に設けたスライド面
８ｂでＸ方向へ摺動可能に支持し、ピン部１６ａを、旋
回スクロール部材２の端板２ａの半径方向に穿設したス
ライド穴２Ｃへ、圧縮ばね１．６　ｃを介挿してＹ方向
へ摺動可能に嵌入してなる支持具１６Ａと、この支持具
１６Ａと対向して配設した全く同一構成の支持具１６Ｂ
とからなるものである。前記スライドピンＰには、スラ
イド穴１６ｃと吸込室８ａとを連通ずるガス逃がし穴１
６ｄが穿設されている。

このように構成したスクロール圧縮機１の動作を説明す
る。

モータ６へ通電するとロータ６ａが回転し、これに固定
されている駆動軸５が回転する。すなわち外周支持式自
転防止装置１６の自動防止作用（この自転防止作用につ
いては後述する）により。

旋回スクロール部材２が、自転することなく、駆動軸５
のクランク部５ａにより半径εで旋回運動をする。

旋回スクロール部材２が旋回すると、吸込パイプ１１を
経て吸込室８ａへ入り込んだガスは、旋回スクロール部
材２のラップ２ｂと固定スクロール部材３のラップ３ｂ
、および旋回スクロール部材２のラップ２ｂ’　を固定
スクロール部材４のラップ４ｂにより形成される各々の
圧縮室１７゜１７′内に閉じ込められ、回転とともに各
々の圧縮室１７．１７’は体積を縮小してガス圧縮作用
をなす（このガス圧縮時におけるシール性向上作用、起
動負荷軽減作用および異常過圧時の保護作用については
後述する）。圧縮室１７′で圧縮されたガスは、ラップ
２ｂ’の巻き始めの部分に達すると、この部分に形成さ
れたガス移動通路２ｅを通って圧縮室１７へ移動し、さ
らに圧縮されて、吐出口３ｃから密閉容器１０の吐出室
１０ａ内へ吐出される。この圧縮されたガスは吐出ガス
通路１３を通り、モータ６の周囲を通って該モータ６を
冷却し、吐出パイプ１２から外部へ供給される。

ここで、旋回スクロール部材２に働くスラスト力は、ラ
ップ２ｂ＋　２ｂ’およびラップ３ｂ、４ｂともに同一
のインボリュート曲線で形成されているため、圧縮室１
７と１７′の大部分で圧力均衡した状態にある。旋回ス
クロール部材２の片面のラップ２ｂ’が途中でカットさ
れ、そこに軸受部２ｄが設けられていることから多少の
圧力不均衡となるが、この部分は周辺部に比べて面積も
小さく、駆動１ｔｌ１３の給油孔５ｂから軸受部２ｄへ
圧油が流入して吐出圧力が加わ′るため差圧も小さく、
スラスト力としてはほとんど問題にならない゛レベルで
ある。

前記自転防止作用を、第４，５図を用いて説明すると、
旋回スクロール部材２の端板２ａに形成されたスライド
穴２ｃ内に圧縮ばね１６ｃがおかれ、この圧縮ばね１６
ｃによりピン部１６ａは外側へ押圧され、側板部１６ｂ
がケーシング８に形成されたスライド面８ｂと当接した
状態で、矢印で示すＸ方向へ往復運動が可能となる。ま
た、旋回スクロール部材２は、ピン部１６ａに対して矢
印で示すＹ方向へ往復運動が許容されている。これらの
２つの往復運動が組み合わされ、旋回スクロール部材２
は、自転することなしに半径εの旋回運動を行なうこと
ができる。

また、前記シール性向上作用を、第６図を用いて説明す
ると、固定スクロール３，４の背面へ吐出圧力が作用す
るため、固定スクロール部材３゜４は一点鎖線で示すよ
うに（固定スクロール３のみ図示）変形し、中央部付近
ではラップ間のクリアランスを小さくしてシール性を向
上させる。これに対して、従来のように、固定スクロー
ル部材３．４の背面へ圧力がかからない状態では、圧縮
室１７．１７’内の圧力により固定スクロール部材３，
４が破線の如く中央部付近で膨む変形゛を起こしてラッ
プ間のクリアランスが増大し、シール性が悪化して性能
を低下させていた。

最後に、前記起動負荷軽減作用、異常過圧時の保護作用
を、第６図を用いて説明すると、固定スクロール部材４
は、ケーシング８とメインフレーム７との間に置かれ、
軸方向へ微小量δ　（１５〜１５０μｍ程度）だけ移動
可能となっているため、起動前の全部の圧力が均衡した
状態では、固定スクロール部材４．旋回スクロール部材
２が重力によって下方へ下がり、固定スクロール部材４
の端板４ａがメインフレーム７と当接し、また旋回スク
ロール部材２と固定スクロール部材４とが当接り、！方
向のクリアランスがδだけ増大した状態になっている。

したがって、起動時には、雨固定スクロール部材３，４
へ背圧が作用せず、はとんどガス圧縮をしない状態で運
転を開始することができ、運転の経過とともに徐々に背
圧が作用して通常の圧縮運転を行なうようになるので、
モータ６に必要な起動トルクは大幅に軽減される。

また非圧縮媒体である油や液体を吸込んで圧縮し、圧縮
室１７．１７’内に異常高圧が発生した場合には、この
固定スクロール部材４が軸方向へ移動して、圧縮作用を
行なわなくなるため、スロール圧縮機１を破損するなど
の不都合は発生しない。

以上説明した実施例によれば、両面にラップ２ｂ、２ｂ
’　を設けた旋回スクロール部材２の片面側の中心部で
駆動して圧縮運転をすることができるので、スクロール
圧縮機１の小形化が達成され、また両側の固定スクロー
ル部材３，４の背面へ吐出圧力を作用させることにより
シール性が向上し、これに加えて一方の固定スクロール
部材４を軸方向へ微小量δだけ移動可能とすることによ
り、起動時の負荷軽減、異常過圧縮時の保護といった実
用上の問題点が解決され、家庭用電気品などに使用しう
る密閉形スクロール圧縮機を容易に実現することができ
るという効果がある。

なお、本実施例においては、ラップ２ｂ、２ｂ’。

３ｂ、４ｂの形状をすべて同一にしたが、たとえば、軸
受部２ｄを穿設した側のラップ２ｂ’、４ｂのラップ巻
数を５反対側のラップ２ｂ、３ｂよりも密にすれば、旋
回スクロール部材２に作用するスラスト力を完全にゼロ
にすることができる。

さらに、固定スクロール部材４の背面とメインフレーム
７との間にスプリングなどを介在させるようにすれば、
ガス圧縮運転開始時の立ち上がりを、きわめてスムーズ
に行なうことができる。

さらにまた、本実施例においては、外周支持式自転防止
装置１６を、互いに対向して配設した２組１対の支持具
１６Ａ、１６Ｂによって構成するようにしたが、前記支
持具は、旋回スクロール中心Ｏ１に関して対称位置に３
組以上配設するようにしてもよい。また、前記支持具１
６Ａ、１６Ｂを、旋回スクロール中心０１に対して、旋
回スクロール部材２に作用するガス圧縮にともなう自転
モーメントを打ち消す方向に、所定量だけオフセットし
て配設してもよく、このようにすれば、前記文持具１６
Ａ、１６Ｂに作用する摩擦力が減少し、さらに機械効率
を向上させることができるという利点がある。

他の実施例を説明する。

第７図は、本発明の他の実施例に係るスクロール圧縮機
の横断面図（前記実施例の第４図に相当する図）である
。この第７図において、第４自と同一番号を付したもの
は同一部分である。

この実施例の外周支持式自転防止装置１６′は。

前記実施例における外周支持式自転防止装置１６とは逆
に、スライド穴８Ｃをケーシング８に形成し、スライド
面２ｆは旋回スクロール部材２の端板２ａの側面部をカ
ットして形成されている。この場合にも、２つの往復運
転Ｘ方向、Ｙ方向が組み合わされて、旋回スクロール部
材２の自転が防止され、半径εの旋回運転を行なうこと
が可能となる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、両面にラッ
プを設けた旋回スクロール部材を具備した。小形で且つ
信頼性に優れたスクロール圧縮機を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の
縦断面図、第２図は、第１図におけるＡ−Ａ矢視断面図
、第３図は、第１図におけるＢ−Ｂ矢視断面図、第４図
は、第１図におけるＣ−Ｃ矢視断面図、第５図は、第４
図における支持具の詳細を示すＤ−Ｄ矢視断面図、第６
図は、第１図における圧縮機部の詳ａを示す拡大縦所面
図、第７図は、本発明の他の実施例に係るスクロール圧
縮機の横断面図（前記実施例の第４図に相当する図）で
ある。１・・・スクロール圧縮機、２・・・旋回スクロール部
材、２ｂ、２ｂ’　、３ｂ、４ｂ・・・ラップ、２ｄ・
・・軸受部、２ｅ・・・ガス移動通路、３，４・・・固
定スクロール部材、３ｃ・・・吐出口、Ｓ・・・駆動軸
、８・・・ケーシング、１０・・・密閉容器、ｌｏａ・
・・吐出室、１１・・・吸込パイプ、１３・・・吐出ガ
ス通路、１６．１６’・・・外周支持式自転防止装置、
１７．１７’・・・圧縮室、Ｍ・・・駆動部、Ｓ・・・
圧縮機部、δ・・・微小量、Ｅ・・・所定半径。

Claims

【特許請求の範囲】

１．両面にうず巻き状のラツプを設けた旋回スクロール
部材の両面側に、前記ラツプのそれぞれと噛み合つて圧
縮室を形成することができるラップを設けた固定スクロ
ール部材を配設し、圧縮機部本体に吸入口を設けた圧縮
機部と、自転防止装置によつて前記旋回スクロール部材
の自転を防止しながら、該旋回スクロール部材を、駆動
軸によつて所定半径の旋回運動をさせることにより、前
記吸入口から両圧縮室へ吸入したガスを圧縮するように
した駆動部とを、密閉容器内に収納し、この密閉容器を
ガスの吐出室にしたスクロール圧縮機において、駆動軸
を、旋回スクロール部材の、一方のラツプを設けた面の
ラツプ中心部に穿設した軸受部へ嵌入し、この軸受部近
傍に、前記旋回スクロール部材の両面側の圧縮室同士を
連通するガス移動通路を穿設し、前記軸受部を穿設した
側と反対側にある固定スクロール部材の中心部に、ラツ
プを設けた面から背面へ貫通する吐出口を穿設し、両固
定スクロール部材の背面間を連通せしめる吐出ガス通路
を穿設し、一方の固定スクロール部材を他方の固定スク
ロール部材に対して軸方向へ微小量だけ移動可能にし、
自転防止装置を、圧縮機部本体で前記旋回スクロール部
材の外周部側面を、該旋回スクロール部材の旋回運動を
許すだけ変位しうるように支持する外周支持式自転防止
装置にしたことを特徴とするスクロール圧縮機。
２．外周支持式自転防止装置を、ピン部と、その基部に
ピン軸と垂直方向に設けた側板部とを有すスライドピン
の前記側板部を、圧縮機本体に設けたスライド面で摺動
可能に支持し、前記ピン部を、旋回スクロール部材の半
径方向に穿設したスライド穴へ、圧縮ばねを介挿して摺
動可能に嵌入してなる支持具を、前記旋回スクロール部
材の中心に関して対称位置に複数個配設してなる外周支
持式自転防止装置にしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のスクロール圧縮機。