JPH03134286A - スクロール型流体装置 - 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、冷凍装置の圧縮機等に用いられるスクロール
型流体装置に関し、特に、ラップ構造に係るものである
。

（従来の技術） 一般に、冷凍装置における圧縮機にはスクロール型流体
装置が用いられているものがあり、このスクロール型流
体装置は、例えば特開昭６３−３６０８４号公報に示さ
れるように、密閉ケーシング内に固定スクロールと公転
スクロールとが収納されていると共に、該固定スクロー
ルおよび公転スクロールは鏡板の前面に各々ラップがイ
ンボリュート曲線状に立設されて成り、両鏡板の前面を
対向させると共に、互いに両ラップを噛合させ、該両ラ
ップの側面を多点接触させて、その接触部間に冷媒の圧
縮室が形成されている。また、該圧縮室にはラップの外
側に形成された冷媒吸込室を介して冷媒吸入路が接続さ
れており、該冷媒吸入路から供給された冷媒は冷媒吸込
室を経て、上記圧縮室内へ導入されるようになっている
。

更に、上記固定スクロールにおける鏡板の略中央部には
冷媒の流出口が開設される一方、上記公転スクロールの
鏡板背面側にはフレームが設けられると共に該背面に、
電動機が取付けられたクランク軸が連接されて該公転ス
クロールが支持されており、該公転スクロールの中心は
クランク軸の軸心より偏心して設けられ、上記クランク
軸の回転により公転スクロールが固定スクロールに対し
て自転することなく公転し、上記圧縮室が収縮されるこ
とで該圧縮室内に導入された流体を圧縮した後、上記流
出口から吐出されるように構成されている。

そこで、上記圧縮室を形成する各スクロールの構成につ
いて詳述すれば、第４図に示すように、各スクロール（
ａ）、（ｂ）のラップ（Ｃ）。

（ｄ）には同一形状でしかも、巻終り端（ｅ）。

（ｆ）の位置が１８０”ずれた相対向位置に位置するよ
うに噛合されており、該ラップ（Ｃ）。

（ｄ）の巻終り端（ｅ）、　　（ｆ）は他方のラップの
外周面（ｇ）、　　（ｈ）との間で流体導入口（ｉ）（
ｊ）が形成されている。即ち、公転スクロール（ａ）の
ラップ（Ｃ）の巻終り端（ｅ）は固定スクロール（ｂ）
の外周面（ｈ）との間で第１導入口（ｉ）を形成してお
り、一方、固定スクロール（ｂ）のラップ（ｄ）の巻終
り端（ｆ）は公転スクロール（ａ）の外周面（ｇ）との
間で第２導入口（ｊ）を形成している。そして、上記第
１導入口（ｉ）に近接した位置には流体吸入路（ｋ）が
配設されており、該流体吸入路（ｋ）から供給された流
体は流体吸込室（１）を介して各流体導入口（ｉ）、（
ｊ）から圧縮室（ｍ）内へ導入されて上述したような圧
縮動作を行っている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述したスクロール型流体装置にあっては、以
下に述べるような課題を有している。

第４図に示すような第１導入口（ｉ）側に流体吸入路（
ｋ）を採用した構成にあっては、流体吸入路（ｋ）から
供給された流体のうち第１導入口（ｉ）より圧縮室（ｍ
）側へ導入される流体は略直接該圧縮室（ｍ）に流入す
るが、第２導入口（ｊ）より圧縮室（ｍ）に導入される
流体は第４図の矢印ＡおよびＢに示すように、各ラップ
（Ｃ）（ｄ）の外周面（ｇ）、　　（ｈ）に沿って移動
した後、第２導入口（ｊ）に達し、該第２導入口（ｊ）
から圧縮室（ｍ）内へ導かれることになる。

その際、圧縮室（ｍ）内では流体が圧縮されることによ
って高温になっており、その熱は上記各ラップ（ｃ）、
（ｄ）や鏡板等を介して吸込室（Ω）に伝達されるので
、上記流体が上記各ラップ（ｃ）（ｄ）の外周面（ｇ）
、　　（ｈ）に沿って流れる際に、加熱されてこの流体
は熱膨張される。そして、この熱膨張による容積効率の
低下に伴い圧縮機の効率が低下するという課題を有して
いるものであった。

そこで、第５図に示すように、固定スクロール（ｂ）の
ラップ外周面（ｈ）側での流体の流通を防止するように
、該ラップ（ｄ）の最外周面より外側を閉塞させるよう
に構成したものもあるが、この構成は、公転運動を行う
公転スクロール（ａ）の外周面（ｇ）には採用すること
ができず、この場合にあっても、公転スクロール（ａ）
の外周面（ｇ）に沿って流通される流体（矢印Ａ）が熱
膨張されてしまう。

また、第６図に示すように、各導入口（ｉ）。

（ｊ）に近接して２箇所に流体吸入路（ｋ）。

（ｋ）を配設させた２ポ一ト式のものがあるが、これで
は、構造が複雑となり、製造コストが高くなるものであ
って、実用性に欠けているものである。また、図示しな
いが、吸込室（Ｌ）の側壁に断熱材等を適用することで
該吸込室Ｃ（１）の断熱を図るように構成することも考
えられるが、流体の加熱を充分抑制できないという問題
があった。

そこで、本発明は、流体吸入路を一箇所に設け、固定ス
クロールおよび公転スクロールのラップを、その各々の
巻終り端が上記流体吸入路の開口近傍に位置するように
構成したことで、流体を直接圧縮室に導くようにして熱
膨張を抑制し、容積効率の向上が図れるスクロール型流
体装置を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明が講じた手段は、
以下に述べるとおりである。

請求項（１１記載の発明にあっては、第１図および第２
図に示すように、ケーシング（２）内に固定スクロール
（７）と公転スクロール（８）とが収納され、該両スク
ロール（７）、（８）は各々の鏡板（７ａ）、（８ａ）
の前面（７ｆ）、（８ｆ）に渦巻状のラップ（７ｂ）、
　　（８ｂ）が立設されて成り、該両ラップ（７ｂ）、
　　（８ｂ）が相互に噛合されて、上記両鏡板（７ａ）
、（８ａ）間には両ラップ（７ｂ）、　　（８ｂ）によ
って流体室（３ａ）が形成されていると共に、上記両鏡
板（７ａ）、　　（８ａ）間の外周部に該流体室（３ａ
）へ流体を導く流体吸入路（５ａ）の一端が開口され、
上記公転スクロール（８）が固定スクロール（７）に対
して自転することなく公転するように構成されたスクロ
ール型流体装置を前提としている。そして、上記固定ス
クロール（７）および公転スクロール（８）のラップ（
７ｂ）、（８ｂ）は、該両ラップ（７ｂ）、　　（８ｂ
）の巻終り端（７ｈ）、（８ｈ）が上記流体吸入路（５
ａ）の開口（５ｂ）近傍に位置するように形成されてい
ることを特徴とする 請求項（２）記載の発明にあっては、第１図に示すよう
に上記請求項（１）記載のスクロール型流体装置におい
て、固定スクロール（７）と公転スクロール（８）との
両鏡板（７ａ）、　　（８ａ）間は該固定スクロール（
７）のラップ（７ｂ）の最外周面（７ｋ）より外側が閉
塞され、流体吸入路（５ａ）が流体室（３ａ）に直接連
通するように形成されていることを特徴とする。

（作用） 上記構成による作用を以下に述べる。

先ず、請求項（１）記載の発明においては、例えばモー
タを駆動させると、公転スクロール（８）が固定スクロ
ール（７）に対して公転運動する一方、流体吸入路（５
ａ）より流体、例えば冷媒が流体室（３ａ）に流入し、
該流体を圧縮して高圧状態にした後、冷媒回路中に吐出
する。この際、固定スクロール（７）および公転スクロ
ール（８）のラップ（７ｂ）、（８ｂ）は、該両ラップ
（７ｂ）（８ｂ）の巻終り端（７ｈ）、　　（８ｈ）が
上記流体吸入路（５ａ）の開口（５ｂ）近傍に位置する
ように形成されていることにより、流体吸入路（５ａ）
から吸入された流体は加熱されることなく各ラップ（７
ｂ）、　　（８ｂ）によって形成される流体室（３ａ）
に速やかに導入し、熱膨張が抑制されて、その容積効率
が向上される。

一方、請求項（２１記載の発明においては、固定スクロ
ール（７）と公転スクロール（８）との両鏡板（７ａ）
、（８ａ）間は該固定スクロール（７）のラップ（７ｂ
）の最外周面（７ｋ）より外側が閉塞され、流体吸入路
（５ａ）が流体室（３ａ）に直接連通ずるように形成さ
れていることで、流体吸入路（５ａ）から吸入された流
体は強制的に流体室（３ａ）へ導入されることになる。

これにより、流体の加熱は確実に防止されることになる
。

（第１実施例） 以下、本発明における第１実施例を図面に沿って説明す
る。

第２図に示すように、（１）はスクロール型圧縮機で、
冷凍機に用いられ、冷媒ガスを高圧に圧縮して吐出して
いる。

該スクロール型圧縮機（１）は、密閉ケーシング（２）
内にスクロール機構（３）と駆動機構（４）とが収納さ
れて構成され、上記密閉ケーシング（２）の側面上部に
は吸入管（５）が、その下方には吐出管（６）が連設さ
れている。そして、上記スクロール機構（３）は固定ス
クロール（７）と公転スクロール（８）とより成り、ま
た、上記駆動機構（４）は電動機（９）とクランク軸（
１０）とにより構成されている。

上記固定スクロール（７）および公転スクロール（８）
は鏡板（７ａ）、　　（８ａ）の前面（７ｆ）（８ｆ）
にラップ（７ｂ）、　　（８ｂ）がインボリュート曲線
状（渦巻状）に立設されて成り、両スクロール（７）、
（８）は鏡板（７ａ）、（８ａ）の前面（７ｆ）、　　
（８ｆ）を対向させて上下に並設され、両ラップ（７ｂ
）、（８ｂ）が噛合されていることで、該両ラップ（７
ｂ）、　　（８ｂ）の側面が多点接触し、その接触部間
に圧縮室（３ａ）が形成されていると共に、固定スクロ
ール（７）の中央部には上記圧縮室（３ａ）と密閉ケー
シング（２）の内部空間（２ａ）を連通ずる冷媒流出口
（７Ｃ）が設けられている。また、該固定スクロール（
７）は鏡板（７ａ）の外周縁にフランジ（７ｄ）が連設
され、該フランジ（７ｄ）にて上記密閉ケーシング（２
）の内周面に固定され、また、上記公転スクロール（８
）の鏡板（８ａ）の背面（８Ｃ）には中央に軸受孔（８
ｄ）が穿設されたスクロール軸（８ｅ）が突設されてい
る。

一方、上記密閉ケーシング（２）の中央部には公転スク
ロール（８）の背面側に位置して支持フレーム（１１）
が固設されると共に、上記クランク軸（１０）が軸受（
１２）、（１２）を介して該支持フレーム（１１）に上
下方向に嵌挿されている。そして、該クランク軸（１０
）はクランク主軸（１０ａ）に電動機（９）が取付けら
れると共に、クランク主軸（１０ａ）の軸心（０２）よ
り偏心して連結ピン（１０ｂ）が突設されて成り、該連
結ピン（１０ｂ）が上記スクロール軸（８ｅ）の軸受孔
（８ｄ）に軸受（８ｋ）を介して嵌入されて該スクロー
ル軸（８ｅ）はその軸心（０１）がクランク主軸（１０
ａ）の軸心（０２）より偏心している。

また、上記支持フレーム（１１）は外周部がケーシング
内周面に固着されて支持されると共に、外周部上面が固
定スクロール（７）のフランジ（７ｄ）の下面に密着さ
れている。そして、該支持フレーム（１１）の上面には
段差部（１１ａ）が形成され、該段差部（１１ａ）に上
記公転スクロール（８）の鏡板（８ａ）が設置されて、
該公転スクロール（８）が支持フレーム（１１）に支持
されている。更に、支持フレーム（１１）の段差部（１
１ａ）と公転スクロール（８）の鏡板（８ａ）との間に
はオイルダム機構（１３）が設けられ、公転スクロール
（８）が固定スクロール（７）に対して自転することな
く公転のみ行うように構成される一方、上記ラップ（７
ｂ）、　　（８ｂ）の外側と固定スクロール（７）のフ
ランジ（７ｄ）との間が冷媒の吸込室（１４）に形成さ
れている。更に、上記支持フレーム（１１）には段差部
（１１ａ）の下方にバランサ室（ｌｌｂ）が形成されて
おり、該バランサ室（１１ｂ）内に位置してバランサ（
１０ｃ）が連結ピン（１０ｂ）の下部に設けられている
。

また、上記固定スクロール（７）のフランジ（７ｄ）と
支持フレーム（１１）との外周縁の一部には固定スクロ
ール（７）の背面側とフレーム背面側である密閉ケーシ
ング（２）の下部空間とを連通ずるように開口部（７ｅ
）、（１１ｃ）が設けられており、該密閉ケーシング（
２）の内部空間（２ａ）全体を同圧空間に形成するよう
に構成されている。また、上記固定スクロール（７）の
フランジ（７ｄ）には上記密閉ケーシング（２）を貫通
する上記吸入管（５）が上記フランジ（７ｄ）に穿設さ
れた冷媒吸入路（５ａ）を介して上記吸込室（１４）に
接続されている。

更に、上記密閉ケーシング（２）内の底部には潤滑油（
Ｌ）の貯留部（２ｂ）が形成される一方、上記クランク
主軸（１０ａ）には下端面（１０ｄ）から連結ピン（１
０ｂ）の上端面（１０ｅ）に亘る給油路（１０ｆ）が穿
設されると共に、上記下端面（１０ｄ）が上記貯留部（
２ｂ）の潤滑油（Ｌ）に浸漬され、該潤滑油（Ｌ）を上
記軸受（１２）、　　（８ｋ）に供給するようにしてい
る。

そして、本発明の特徴とするところは上記各スクロール
（７）、（８）の前面（７ｆ）、　　（８ｆ）に立設さ
れているラップ（７ｂ）、　　（８ｂ）の構造である。

このラップ（７ｂ）、　　（８ｂ）の形状は第１図に示
すように、各スクロール（７）。

（８）の鏡板（７ａ）、　　（８ａ）の前面（７ｆ）。

（８ｆ）においてインボリュート曲線状（渦巻状）に形
成されており、その先端面（７ｇ）、　　（８ｇ）が対
面する鏡板（７ａ）、（８ａ）に当接されて複数の圧縮
室（３ａ）、　　（３ａ）・・・を形成しても）る。更
に、上記固定スクロール（７）のう・ノブ（７ｂ）は、
公転スクロール（８）のう・ツブ（８ｂ）の外側に位置
するように両う・ツブ（７ｂ）。

（８ｂ）が噛合される一方、上記固定スクロール（７）
のラップ（７ｂ）は公転スクロール（８）のラップ（８
ｂ）より略半回転延長されており、両ラップ（７ｂ）、
（８ｂ）の巻終り端（７ｈ）。

（８ｈ）が略同−位置になるように形成されている。更
に、また、各々の巻終り端（７ｈ）、　　（８ｈ）が冷
媒吸入路（５ａ）の開口部（５ｂ）に近接するように配
設されている。また、該う、ノブ（７ｂ）、　　（８ｂ
）の巻終り端（７ｈ）、　　（８ｈ）は他方のラップ（
７ｂ）、　　（８ｂ）との間で流体導入口（７ｊ）、（
８ｊ）が形成されている。即ち、公転スクロール（８）
のラップ（８ｂ）の巻終り端（８ｈ）は固定スクロール
（７）の外周面（７１）との間で第１導入口（８ｊ）を
形成しており、一方、固定スクロール（７）のラップ（
７ｂ）の巻終り端（７ｈ）は公転スクロール（８）の巻
終り端（８ｈ）との間で第２導入口（７ｊ）を形成して
おり、両導入口（７ｊ）、　　（８ｊ）は上記両巻路り
端（７ｈ）、（８ｈ）の位置が近接していることからそ
の開口位置も隣接されて構成されている。

次に、上記構成による本装置の作動について説明する。

先ず、電動機（９）の駆動に伴いクランク軸（１０）が
回転し、この回転によって公転スクロール（８）が固定
スクロール（７）に対して自転することなく公転して吸
入管（５）から吸入された冷媒を冷媒吸入路（５ａ）を
経て上記両スクロール（７）、（８）間に形成される圧
縮室（３ａ）に導入し、該圧縮室（３ａ）内で圧縮して
固定スクロール（７）の冷媒流出口（７ｃ）から流出し
て、密閉ケーシング（２）の内部空間（２ａ）に放出し
た後、吐出管（６）から冷媒回路中に吐出される。この
圧縮動作中において、密閉ケーシング（２）の内部空間
（２ａ）は高圧状態に保たれており、その高圧が密閉ケ
ーシング（２）の貯留部（２ｂ）に貯留されている潤滑
油（Ｌ）の油面に作用している。また、上記吸込室（１
４）より支持フレーム（１１）のバランサ室（１ｌ　ｂ
）に亘っては低圧若しくは中間圧となっていることから
この圧力差によって潤滑油（Ｌ）はクランク軸（１０）
内の給油路（１０ｆ）を経て連結ビン（１０ｂ）の上端
面（１０ｅ）に向かって供給される。そして、この供給
された潤滑油（Ｌ）は軸受（１２）、（８ｋ）を潤滑す
る。

そして、本発明の特徴とする動作は、上記冷媒の吸入時
にある。即ち、上述したように各ラップ（７ｂ）、　　
（８ｂ）の巻終り端（７ｈ）、　　（８ｈ）が共に、冷
媒吸入路（５ａ）の開口（５ｂ）近傍に配設されて、各
導入口（７ｊ）、　　（８ｊ）が隣接して形成されるこ
とから、冷媒吸入路（５ａ）から吸入された冷媒は加熱
されることなしに、速やかに各導入路（７ｊ）、　　（
８ｊ）を経て圧縮室（３ａ）、　　（３ａ）内へ導かれ
、上述した圧縮動作がなされる。

このように、圧縮室（３ａ）内へ導入される冷媒は従来
のようなラップ（７ｂ）、　　（８ｂ）の側面からの受
熱が回避されることで、低温状態のまま圧縮室（３ａ）
に導かれることになり、熱膨張による容積効率の低下が
抑制され、ひいては圧縮機の性能の向上に繋る。

（第２実施例） 次に、本発明の第２実施例について説明する。

本例のものは第３図に示すように、固定スクロール（７
）と公転スクロール（８）との両鏡板（７ａ）、（８ａ
）間において該固定スクロール（７）のラップ（７ｂ）
の最外周面（７ｋ）より外側を閉塞し、該最外周面（７
ｋ）を固定スクロール（７）のフランジ（７ｄ）と一体
的に形成して、上述した第１実施例における吸込室（１
４）を形成することなく、冷媒吸入路（５ａ）が圧縮室
（３ａ）に直接連通ずるように形成されている。

この構成によれば、冷媒吸入路（５ａ）から吸入された
冷媒は強制的に圧縮室（３ａ）、　　（３ａ）内へ導入
されて、スクロール各部からの受熱がより確実に防止さ
れる。

（発明の効果） 上述したように、本発明によれば、以下のような効果を
発揮するものである。

先ず、請求項（１）記載の発明においては、固定スクロ
ールおよび公転スクロールのラップは、該両ラップの巻
終り端が上記流体吸入路の開口近傍に位置するように形
成されていることにより、流体吸入路から吸入された流
体は各ラップによって形成される流体室へ速やかに導か
れ、流体室内の流体やその他各部からの受熱が生じるこ
となく、その容積効率が向上され、駆動効率の向上を図
ることができる。

一方、請求項（２）記載の発明においては、固定スクロ
ールと公転スクロールとの両鏡板間は該固定スクロール
のラップの最外周面より外側が閉塞され、流体吸入路が
流体室に直接連通ずるように形成されていることで、流
体吸入路から吸入された流体は強制的に流体室へ導入さ
れることになり、流体のラップの最外周面との接触は確
実に防止され、上記受熱を抑制して、よりいっそう流体
装置の性能が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は第２図のＩ−Ｉ線に沿った断面図、第２図はスクロ
ール型圧縮機の縦断面図である。 第３図は本発明の第２実施例における第１図相当図であ
る。第４図〜第６図は従来例を示し、第４図は１ボ一ト
式の圧縮機の第１図相当図、第５図は固定スクロールの
外周部を閉塞した構成を採用した圧縮機の第１図相当図
、第６図は２ポ一ト式の圧縮機の第１図相当図である。 （１）・・・スクロール型圧縮機 （２）・・・密閉ケーシング （３ａ）・・・圧縮室（流体室） （５ａ）・・・冷媒吸入路 （７）・・・固定スクロール （８）・・・公転スクロール （７ａ）、（８ａ）・・・鏡板 （７ｂ）、　　（８ｂ）・・・ラップ （７ｆ）、　　（８ｆ）・・・前面 （７ｈ）、　　（８ｈ）・・・巻終り端。 （７ｋ）・・・最外周面 ｊＪ２　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシング（２）内に固定スクロール（７）と公
   転スクロール（８）とが収納され、該両スクロール（７
   ）、（８）は各々の鏡板（７ａ）、（８ａ）の前面（７
   ｆ）、（８ｆ）に渦巻状のラップ（７ｂ）、（８ｂ）が
   立設されて成り、該両ラップ（７ｂ）、（８ｂ）が相互
   に噛合されて、上記両鏡板（７ａ）、（８ａ）間には両
   ラップ（７ｂ）、（８ｂ）によって流体室（３ａ）が形
   成されていると共に、上記両鏡板（７ａ）、（８ａ）間
   の外周部に該流体室（３ａ）へ流体を導く流体吸入路（
   ５ａ）の一端が開口され、上記公転スクロール（８）が
   固定スクロール（７）に対して自転することなく公転す
   るように構成されたスクロール型流体装置において、上
   記固定スクロール（７）および公転スクロール（８）の
   ラップ（７ｂ）、（８ｂ）は、該両ラップ（７ｂ）、（
   ８ｂ）の巻終り端（７ｈ）、（８ｈ）が上記流体吸入路
   （５ａ）の開口（５ｂ）近傍に位置するように形成され
   ていることを特徴とするスクロール型流体装置。
2. （２）上記請求項（１）記載のスクロール型流体装置に
   おいて、固定スクロール（７）と公転スクロール（８）
   との両鏡板（７ａ）、（８ａ）間は該固定スクロール（
   ７）のラップ（７ｂ）の最外周面（７ｋ）より外側が閉
   塞され、流体吸入路（５ａ）が流体室（３ａ）に直接連
   通するように形成されていることを特徴とするスクロー
   ル型流体装置。