JPH02275085A - スクロール圧縮機 - Google Patents

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、空調用スクロール圧縮機における広範囲な容
量制御を容易にするラップ外周部のラップ間隙間形状に
関する。

〔従来の技術〕

従来、スクロール圧縮機では圧縮室からのガスの漏れを
少なくしてなるべく体積効率を高くするために、ラップ
間の軸方向隙間や径方向隙間を極力小さくするようにし
ていた。ただし、運転時には圧力や熱膨張によるスクロ
ール部材の変形によりラップ間の隙間は組み立て時とは
異なる。そこで、実際に運転されている状態において当
たりが少なく隙間も小さくなるようなラップ形状を与え
る方法が特公昭５８−６０７５号に示されている。ラッ
プは圧力および熱膨張により中央部がお互いに内側へせ
り出すような変形をする。したがって、前記従来の方法
は、あらかじめラップ中央部の軸方向隙間を外周部の隙
間より大きくするものであった。この方法は低速回転に
おいてもラップの先端の当たりをなりシ、ガスの漏れを
少なくして体積効率を向上させるのに効果がある。

一方、最近では回転速度変化による容量制御が一般的に
なったが、容量制御幅を広げるにはより広い回転数範囲
で運転する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は損失の少ないラップ形状とすることに努
力したものであり、ガスの漏れをなるべく少なくするこ
とに配慮がなされていた。しかし。

このような圧縮機を用いて容量制御幅を広げることを回
転速度の変化のみで行うならば、非常に広い回転数範囲
が要求される。それは、ガスの漏れをなるべく少なくし
たスクロール圧縮機では低速になっても体積効率が低下
せず、容量は回転数に比例するからである。すなわち容
量制御幅にほぼ等しい回転数変化幅が要求される。した
がって最高回転数を低く抑えようとすると、最低回転数
が非常に低くなってしまう。

あまり低速になると軸受の油膜形成に悪影響を及ぼすよ
うになり、あまり高速になると軸受や摺動部の滑り速度
が速くなり、摩擦損失が増加したり、発熱による焼付き
を生じやすくなる。

回転数変化幅をあまり広げないで容量制御幅を広げる方
法として、バイアス弁などを設けるなどして、機械的に
流電を制御する方法もあるが、構造が複雑になり１部品
点数も増加してコスト、信頼性の面からも好ましくない
。

本発明は、構造を複雑にしたり１部品点数を増加したり
することなく、あまり回転数変化幅を広げないで容量制
御幅を広くするスクロール圧縮機を実現することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、低速になると
吸入終了後、圧縮工程に入った圧縮室から吸入室への漏
れの割合が多くなるようにして。

故意に体積効率が低くなるようにする。

そのためには、ラップの最外周部の軸方向隙間あるいは
径方向隙間を内周部の前記隙間より若干大きくしておき
、低速になると隙間の油のシール性能が低下して漏れが
多くなり、高速になるとシール油膜の形成が良好になっ
て漏れが少なくなるようにする。このようにしておくと
回転数変化幅以上に流電を変化させることができるので
、回転数変化幅は容量制御幅より狭くすることができる
。

ラップ最外周部の軸方向隙間を若干大きくする方法とし
ては、ラップ先端を内周部よりやや低く形成する方法や
、相手スクロールの歯底を少し掘り下げる方法などが考
えられる。ラップの最外周部の径方向隙間を若干大きく
する方法としては、最外周部の外線を理論線よりやや内
側に形成するか、最外周部の内線を理論線よりやや外側
に形成する方法がある。

その他の方法としては、全体的に軸方向隙間を少し大き
く形成しておき、最外周部を除く内周部にのみ軸方向シ
ール手段を用いる方法もある。

いずれの場合においても、最外周部の隙間の大きさは、
低回転速度運転のときには差圧による隙間の油の移動速
度のほうが摺動速度より大きく、高回転速度運転のとき
には逆に摺動速度のほうが差圧による隙間の油の移動速
度より大きくなるようにする。

〔作用〕

最外周部の軸方向あるいは径方向隙間を内周部よりわず
かに大きく形成して、低回転速度においてはシール油膜
が切れやすく、高回転速度においてはシール油膜の形成
が良好になる程度にしたので、低回転速度のときは最外
周圧縮室からの吸入室への漏れが多く１体積効率が低く
なる。また高回転速度のときは上記の漏れが少なくなり
、体積効率が高くなる。その結果、回転速度の変化幅よ
り広い流量変化幅を実現することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の第一の実施例を第１図乃至第３図を参照
して説明する。

第３図に示すスクロール圧縮機は、密閉容器１内に、圧
縮機部２と電動機部３が収納されている。

圧縮機部２は固定スクロール部材４と旋回スクロール部
材５を互に噛合せて圧縮室（密閉空間）９が形成される
。固定スクロール部材４は１円盤状の鏡板４ａと、これ
に直立しインポリウド曲線あるいはこれに近似の曲線を
形成されたラップ４ｂとからなり、その中心部に吐出口
１０、外周部に吸入ロアを備えている。旋回スクロール
部材５は、円盤状の鏡板５ａ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ップ５ｂと
、ボス５ｃとからなっている。フレーム１１は。

中央部に軸受部１１ａを形成し、この軸受部に回転＠１
４が支承され、回転軸先端の偏心軸１４ａは、上記ボス
５ｃ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４が複数本のボルト
によって固定され、旋回スクロール部材５はオルダムリ
ングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構１２によ
ってフレーム１１に支承され、旋回スクロール部材５は
固定スクロール部材４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０回転軸１４には下部に電
動機部３を直結している。

固定スクロール部材４の吸入ロアには密閉容器１を貫通
して吸入管１７が接続され、前記吐出口１ｏが開口する
吐出室１ａは通路１８ａ、１８ｂを介して下部室１ｂと
連通し、さらに密閉容器１を貫通する吐出口１９に連通
している。

旋回スクロール部材５の背面とフレーム１１で囲まれた
空間（以下背圧室と称す）２０には、旋回、固定の両ス
クロール部材で形成される複数の圧縮室９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５を下方に押し下げようとする離反力となる。）に
対抗するため吸入圧力（低圧側圧力）と吐出圧力の中間
の圧力が作用する。この中間圧力の設定は旋回スクロー
ル５に鏡板５ａに細孔（図示せず）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２０に導き、旋回
スクロールの背面にガス圧を作用させて行う。

回転軸１４及び偏心軸１４ａには各軸受部へ給油を行う
ための給油孔（図示せず）が回転軸１４の下端に突出し
た給油管１４ｂから偏心軸１４ａの上端面まで穿設され
、給油管１４ｂは密閉容器１内部の潤滑油６内に浸漬さ
れている。

上記構造のスクロール圧縮機では、電動機３を直結した
回転軸１４の回転により、偏心軸１４ａが偏心回転する
ことにより、ボス５ｃを介し、旋回スクロール部材５は
旋回運動をする。この旋回運動により、圧縮室９は次第
に中心に移動して容積が減少する。低温低圧の冷媒ガス
は吸入管１７から吸入ロアを経て固定スクロール内の外
周部の吸入室８は入り、上記のように圧縮されて圧力を
高中央の吐出口１０から吐出室１ａに吐出される。

この高温高圧の冷媒ガスは通路１８ａ、１８ｂを介し下
部室１ｂに流入し、ついで吐出管１９から外部へ吐出さ
れる。

第１図に本実施例の圧縮部のみを取り出して示す、また
、第２図にその旋回スクロールの上面図を示す０便宜上
、固定スクロールのラップ４ｂは内周部４ｂ−ｉと外周
部４　ｂ　−ｏに分け、旋回スクロールのラップ５ｂも
内周部５　ｂ　−ｉと外周部５　ｂ　−ｏに分ける。ラ
ップ外周部４ｂ−〇および５ｂ−ｏは内周部４ｂ−ｉお
よび５ｂ−ｉよりわずかに歯高を低く形成されている。

歯高を低くするのはラップの外周端から一周以内の適切
な長さの部分である。このように形成した固定スクロー
ル４および旋回スクロール５を組み合わせると。

内周部にはラップ端はほぼ隙間の無い圧縮室が形成され
、外周部にはラップ端にわずかの隙間ｇｌを持った圧縮
室が形成される。ラップ端に隙間のない圧縮室は高速時
にも低速時にも良好にガスをシールし、ラップ端にわず
かの隙間ｇｌを持つ圧縮室は摺動速度によってシール性
能が変化する。

すなわち高速時には隙間の油膜の形成状態が良好になる
ため良好にガスをシールし、低速時には圧力差によって
前記油膜が切れやすくなるためガスが漏れやすくなる。

本実施例の圧縮機の回転速度を変化させて容量、制御を
行うと高速回転のときにはラップの外周部４ｂ−ｏ、５
ｂ−ｏも良好にシールされるため理論押しのけ址に対す
る体積効率が高くなる。一方低速回転のときにはラップ
外周部の漏れ、すなわち最外周の圧縮室から吸入室への
逃げが多くなるため、前記体積効率が低下する。すなわ
ち圧縮機の回転数を変化させた場合、流量は回転数比以
上に変化することになる。逆に要求さ胆る流景比に対し
実際に変化させる回転数比は小さくてすむことになる。

圧縮機の回転数をあまり高くすると軸受かと摩擦部分の
損失が増えて圧縮機の効率が低下するばかりか、温度が
上昇して荷重が過大になったときや潤滑状態が悪くなっ
たときに焼き付きや固渋を起こしやすくなり、信頼性を
低下する。また、圧縮機の回転数をあまり低くすると遠
心力を利用して給油する部分の給油址が低下して潤滑不
良を起こしたり、すべり軸受では油膜の形成状態が悪く
なり金属接触を起こして磨耗が進行したりしてやはり信
頼性が低下する０本実施例の圧縮機は、なるべく回転数
比を小さくして前記問題を少なくし、しかも十分な容量
制御幅を確保できるものである。

なお、ラップの内周部は低速時にも良好にガスをシール
するので、圧縮空間の漏れは増加せず、圧縮損失は増加
しない。

第４図および第５図に本発明の他の実施例を示す０便宜
上、固定スクロールの歯底を内周部４ｄ−１と外周部４
ｄ−０に分け、旋回スクロールの歯底も内周部５ｄ−ｉ
と外周部５ｄ−ｏに分ける。

歯底外周部４ｄ−ｏおよび５ｄ−０は内周部４ｄ−ｉお
よび５ｄ−ｉよりわずかに深く形成されている。歯底を
深くするのはラップの外周端から一周以内の適切な長さ
の部分の内周側である。このように形成した固定スクロ
ール４および旋回スクロール５を組み合わせると、内周
部にはラップ端にほぼ隙間の無い圧縮室が形成され、外
周部にはラップ端にわがかの隙間ｇ２を持った圧縮室が
形成される。したがって本実施例の圧縮機の作用は第１
図および第２図の実施例のものと同じになる。

第６図および第７図に本発明のさらに別の実施例を示す
６便宜上、固定スクロールのラップ４ｂは内周部４ｂ−
ｉと外周部４ｂ−ｏに分け、旋回スクロールのラップ５
ｂも内周部５ｂ−ｉと外周部５　ｂ　−ｏに分ける。ラ
ップ外周部４ｂ−ｏおよび５ｂ−ｏは内周部４ｂ−ｉお
よび５ｂ−ｉより、わずかにラップ外周の曲線が理論曲
＃Ｉ（二点Ｉｉｎ線で示す）より内側に形成されている
。ラップ外周の曲線を理論曲線より内側に形成するのは
ラップの外周端から一周以内の適切な長さの部分である
。

このように形成した固定スクロール４および旋回スクロ
ール５を組み合わせると、内周部にはラップ壁シール部
分にほぼ隙間の無い圧縮室が形成され、外周部にはラッ
プ壁シール部分にわずかの隙間ｇ８を持った圧縮室が形
成される。したがって本実施例の圧縮機の作用は第１図
および第２図の実施例のものと同じになる。

第８図に第７図と類似の別の実施例を示す、第７図では
ラップの外周部５　ｂ　−ｏの外周曲線を理論曲線より
わずかに内側に形成したのに対し、本実施例ではラップ
の外周部５ｂ−ｏの内周曲線を理論曲線（二点鎖線で示
す）よりわずかに外側に形成している。固定スクロール
は図示しないがまったく同様に形成する０本実施例の圧
縮機の作用は第６図および第７図の実施例のものと同じ
になる。

以上のすべての実施例において、ラップ外周部の隙間を
大きくする部分は他と接触しないので面積度はあまり厳
しくなく１面が多少粗くても良い。

したがって、機械加工の場合は比較的ラフな加工で良く
、精密成型ができれば機械加工を省略することもできる
。このことは本発明が圧縮機の性能および信頼性のみな
らず生産コストを低減する効果をもっていることを表し
ている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、流量変化幅を回転数の変化幅以上にで
きるので、広い容斌制御幅を得ることができる。最大容
意時にも最高回転数をあまり高くしないですむので、軸
受なとの摩擦損失が小さく、効率を高くすることができ
、また、軸受の焼付きや固渋が発生しにくい、また、最
小容量時にも最低回転数をあまり低くする必要がないの
で、遠心力を利用したポンプの給油量不足による軸受の
潤滑不良が発生しに（い、また、圧縮室間の漏れも少な
く、効率を高く保つことができる。

以上のように１本発明によれば、性能が良く、信頼性の
高い圧縮機を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧縮部の縦断面図、第２図
は同実施例の旋回スクロールの上面図、第３図は同実施
例の圧縮機全体の縦断面図である。 第４図は本発明の別の実施例の圧縮部の縦断面図、第５
図は同実施例の旋回スクロールの上面図である。第６図
はさらに別の実施例の圧縮部の縦断面図、第７図は同実
施例のラップ部の平面図、第８図は第７図と類似の別の
実施例のラップ部の平面図である。 ４・・・固定スクロール、４ｂ・・・固定スクロールラ
ップ、５・・・旋回スクロール、５ｂ・・・旋回スクロ
ールラップ−ｇｌｙｇ２・・・最外周部の軸方向隙間、
　ｇａＹ　ｊ　国 ■　３　図 ｖ　Ｚ　図 ７−　暖人口 ９−　圧〜諷 ｌρ−σ±出コ ■ 図 第６図 纂 凹 ダ７ 図 第 凹 ｔ−１ ｇ２−−一畢りト凋音ＰｔｒＪ！＾方向済間ｌ３−−−
ｋＡ用奮ル加盃方向隙ｔｑ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．鏡板に渦巻き状のラツプを直立して設けた固定スク
   ロール部材および旋回スクロール部材をラツプを互いに
   内側にして噛み合わせ、フレームで固定スクロール部材
   を支持し、旋回スクロール部材をフレームに支承された
   回転軸に連接された偏心軸部に係合し、旋回スクロール
   部材を自転することなく固定スクロール部材に対して旋
   回運動させ、固定スクロール部材には中心部に開口する
   吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガ
   スを吸入し、両スクロール部材にて形成される密閉空間
   を中心に移動させ、容積を減少してガスを圧縮し、吐出
   口よリ圧縮ガスを吐出するスクロール圧縮機において、
   ラツプに沿つて外周から一巻以内の範囲の軸方向隙間あ
   るいは径方向隙間をそれより内周部の軸方向隙間あるい
   は径方向隙間より大きくしたことを特徴とするスクロー
   ル圧縮機。
2. ２．前記外周部の軸方向隙間あるいは径方向隙間は圧縮
   機運転時における固定スクロールと旋回スクロールの相
   対速度がある速度より高速のときは隙間内の油が絶えず
   供給されることにより、圧縮室間の差圧による油膜切れ
   をおこさず、油膜の形成が良好であり、前記ある速度よ
   り低速になるにしたがつて圧縮室間の差圧により油膜切
   れをおこす度合いが多くなり、ガスの漏れ量が増大して
   いくような隙間であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載スクロール圧縮機。