JPH04255588A - スクロール式圧縮機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば空気調和機の
冷凍サイクルを構成する圧縮機として用いられるスクロ
ール式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば空気調和機の冷凍サイクルを構
成する圧縮機においては、通常のロータリ式圧縮機と比
較して、運動騒音が極めて低く、かつ圧縮効率のよいス
クロール式圧縮機が多用される傾向にある。

【０００３】このスクロール式圧縮機は、たとえば図９
に示すように構成される。すなわち、１は密閉ケースで
あり、この密閉ケース１内に支持フレーム２が、密閉ケ
ース１内を上下部に仕切るように設けられる。

【０００４】上記支持フレーム２の上部には、固定スク
ロール３と旋回スクロール４とを噛合して圧縮室Ｓを形
成するとともに、固定スクロール３側の吐出側空間部を
囲繞し、内部に吐出室５を形成するバルブカバー６とか
らなるスクロール圧縮機構部７が設けられる。

【０００５】上記支持フレーム２の下部には、ステータ
８とロータ９とからなる電動機部１０が設けられる。こ
れらスクロール圧縮機構部７と電動機部１０とは、主軸
１１を介して連設される。

【０００６】このようにして構成される密閉形圧縮機に
おいて、電動機部１０に通電してスクロール圧縮機構部
７を駆動し、吸込管１２ａから被圧縮流体である、たと
えば低圧の冷媒ガスを導入して密閉ケース１内に充満さ
せる。

【０００７】この冷媒ガスは上記スクロール圧縮機構部
７の圧縮室Ｓに吸込まれ、旋回スクロール４の旋回運動
にともなって圧縮される。所定圧まで上昇したところで
吐出室５に吐出され、さらに吐出管１２ｂを介して外部
機器に導かれる。上記電動機部１０は負荷に応じた最適
な運転周波数に制御され、最適な条件での空気調和が可
能である。

【０００８】上記固定スクロール３および旋回スクロー
ル４はともに、鏡板部１３，１４と、この鏡板部１３，
１４に一体的に設けられた渦巻状の翼部１５，１６とか
ら構成される。これら翼部１５，１６相互および上記鏡
板部１３，１４相互で囲繞される空間部が上記圧縮室Ｓ
となる。

【０００９】この種圧縮機において、冷媒ガスの圧縮を
確実に行うためには、圧縮室Ｓを構成する摺動部接触の
シールを確実になす必要がある。このため、図１０に拡
大して示すように、各スクロール３，４の翼部１５，１
６先端部にチップシール１７，１８を設け、このチップ
シール１７，１８端面を対向するスクロール４，３の鏡
板部１４，１３底面に摺接させている。

【００１０】すなわち、上記チップシール１７，１８は
、各スクロール３，４の翼部１５，１６端部に設けられ
るチップシール溝１９，２０に掛合され、翼部１５，１
６からの突出端面が対向する鏡板部１４，１３底面に摺
接することにより、摺動部接触のシールをなし、よって
圧縮室Ｓからのガス漏れを阻止する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このようなスクロール
式圧縮機にとって、特に問題になるのは、上記チップシ
ール１７，１８の突出端面を相手方の鏡板部１４，１３
底面に均一に摺接させることである。

【００１２】すなわち、各チップシール１７，１８は翼
部１５，１６の端面に沿って設けられるところから、極
く細い幅でほとんど線状体に近いとともに、一方は旋回
運動をなす旋回スクロール４に、他方は固定の固定スク
ロ−ル３に備えられ、極めて高速の摺接運動にさらされ
る。

【００１３】このような悪条件の状態を基本として、常
時、かつ均一に、チップシール１７，１８の突出端面を
相手方の鏡板部１４，１３底面に摺接させることは、そ
れなりの対策が必要となる。

【００１４】たとえば、特開昭５９−１７６４８５号公
報においては、シール部材（チップシール）と溝（チッ
プシール溝）の少なくとも一方の渦巻長手方向内端部に
、高圧導入用の切欠きを設けたことを特徴とする発明が
開示されている。

【００１５】すなわち、チップシールの厚みを全体に亘
って薄く形成し、運転中は上記切欠きから高圧ガスを導
入する。この高圧ガスは、チップシールの溝底面とチッ
プシール溝の溝底との間に侵入して、チップシール全体
を浮き上がらせる。上記チップシールに全周に亘って背
圧をかけることとなり、この突出端面が均一に相手方の
鏡板部底面に均一に摺接する。

【００１６】しかしながら、このような構成を上記圧縮
機に適用しても、圧縮機運転にともない、圧縮室Ｓで圧
縮されるガスは高圧になるとともに高温化する。運転時
間が経過すると、圧縮室Ｓを形成する固定スクロール３
および旋回スクロ−ル４の鏡板部１３，１４および翼部
１５，１６も高温化し、ある程度の熱膨張変形が避けら
れない。

【００１７】条件によっては、変形量が大になり、上記
チップシール１７，１８の浮き上がり用のクリアランス
がほとんどなくなる。そしてまた、インボリュート曲線
を描く翼部１５，１６およびチップシール１７，１８の
渦巻始端側の特に端部は、圧縮室Ｓにおける最も圧力の
高くなる部位にあり、同時に最も高温化する部位でもあ
るから、ここでの熱膨張変形は他の部位よりも顕著にな
る。

【００１８】上記チップシール１７，１８の渦巻始端側
の端部は、部分的に大きく熱膨張変形した翼部１５，１
６と鏡板部１３，１４によって、強固に挟み込まれる状
態になる。部分的な異常摩耗が生じるとともに摩擦熱の
影響で温度上昇し、金属疲労の要因となる。

【００１９】それだけに止まらず、翼部１５，１６のチ
ップシール溝１９，２０に沿う側壁の強度が低下し、か
つ高圧導入用の上記切欠きの面積が不足して、チップシ
ール１７，１８の浮上シール性が不足する恐れがある。

【００２０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、圧縮機運転にともな
う熱膨張変形の影響を抑制して、チップシールの均一な
シール性が得られ、チップシール突出端面およびこれと
摺接する鏡板部底面部位における損傷や異常摩耗を阻止
し、耐久性およびシール信頼性の向上化を図ったスクロ
ール式圧縮機を提供しようとするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、互いに、
鏡板部およびこの鏡板部に一体的に設けられた渦巻状の
翼部とからなる固定スクロールと旋回スクロールとを備
え、これら固定スクロールと旋回スクロールの翼部相互
を噛合するとともに上記鏡板部相互で囲繞される圧縮室
を形成するものにおいて、上記各翼部端面にチップシー
ル溝を設け、このチップシール溝にチップシールを掛合
しその端面を対向するスクロールの鏡板部底面に摺接さ
せて圧縮室のシールをなし、上記チップシールの渦巻始
端側に、その溝底面が上記チップシール溝の溝底より離
れるように他部より薄く形成した背圧ガイド部を設けた
ことを特徴とするスクロール式圧縮機である。

【００２２】第２の発明は、互いに、鏡板部およびこの
鏡板部に一体的に設けられた渦巻状の翼部とからなる固
定スクロールと旋回スクロールとを備え、これら固定ス
クロールと旋回スクロールの翼部相互を噛合するととも
に上記鏡板部相互で囲繞される圧縮室を形成するものに
おいて、上記各翼部端面にチップシール溝を設け、この
チップシール溝にチップシールを掛合しその端面を対向
するスクロールの鏡板部底面に摺接させ圧縮室のシール
をなし、上記チップシール溝の渦巻始端側に、溝底深さ
が上記チップシールの溝底面より離れるように他部より
深く形成した背圧ガイド溝部を設けたことを特徴とする
スクロール式圧縮機である。

【００２３】

【作用】上記旋回スクロールが旋回運動を行い、固定ス
クロールとの間に形成される圧縮室にガスを吸込んで圧
縮する。このとき、チップシールはチップシール溝との
間から導かれる高圧の吐出ガスの吐出圧力を受けて浮き
上がり、その突出端面が互いに対向する鏡板部底面に摺
接して圧縮室のシールをなす。

【００２４】また、上記チップシールの渦巻始端側に背
圧ガイド部を設け、もしくは上記チップシール溝の同位
置に背圧ガイド溝部を設けたから、上記翼部と鏡板部の
熱膨張変形にともなうチップシールの挟み込み現象の発
生時において、これら背圧ガイド部もしくはチップシー
ル溝の背圧ガイド溝部に対向するチップシール端部が撓
んで熱膨張吸収をなし、異常摩耗などの不具合発生を阻
止できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明するに、スクロール式圧縮機の基本的な構成は先に
図９にもとづいて説明したので、同図を適用して新たな
説明は省略する。

【００２６】したがって、上記固定スクロール３および
旋回スクロール４の概略構造は、先に図１０に示したも
のと変わりがない。すなわち、固定スクロール３および
旋回スクロール４は、鏡板部１３，１４と、これら鏡板
部１３，１４に設けられる渦巻状の翼部１５，１６から
なる。

【００２７】上記固定スクロール３と旋回スクロール４
の翼部１５，１６相互が噛合され、互いの翼部１５，１
６と鏡板部１３，１４とで囲繞される断面略三ケ月状の
圧縮室Ｓが形成されることには変わりがない。

【００２８】上記翼部１５，１６の端面には、図１ない
し図４に示す、後述するチップシール３０を掛合するチ
ップシール溝１８，１９が設けられる。新たな上記チッ
プシール３０は、翼部１５，１６と同様の渦巻状に形成
される極く細い幅の線状体であり、この突出端面が上記
鏡板部１４，１３底面部位に摺接することは、従来と同
様である。

【００２９】上記チップシール３０には、その渦巻始端
側Ｗに、厚さが他部より薄く形成される段付き状の背圧
ガイド部３１が設けられる。すなわち、チップシール３
０の翼部１５，１６からの突出端面は全周に亘って平坦
状であり、上記背圧ガイド部３１を除く底面はチップシ
ール溝１８，１９の溝底に沿って平坦である。背圧ガイ
ド部３１の溝底面３１ａのみ、チップシール溝１９，２
０の溝底１９ａ，２０ａから離れるよう厚さが変化して
いる。

【００３０】上記背圧ガイド部３１の厚さ寸法ｈは、他
の部分の厚さＨの１／４〜１／２とする。そして、これ
は渦巻始端Ａから始まって、所定の長さ位置まで形成さ
れるが、その終点位置Ｐｚは、図４にのみ示す角度θの
範囲内に設定しなければならない。

【００３１】上記角度θは、渦巻中心線の始点Ｐａと、
渦巻を形成するインボリュート基礎円Ｍの中心Ｏを結ぶ
線を基準とし、背圧ガイド部３１の終点位置Ｐｚからイ
ンボリュート基礎円Ｍに引いた接線Ｎの接点Ｐｂとイン
ボリュート基礎円中心Ｏを結ぶ線のなす角度をいう。後
述する理由から、この角度θの範囲を、　　１８０°≦
θ≦３６０°　　に設定する。

【００３２】しかして、このようにして構成されるチッ
プシール３０を備えた圧縮機を駆動すると、被圧縮ガス
を圧縮室Ｓに吸込んで圧縮し、吐出管１２ｂから外部へ
吐出することは変わりがない。

【００３３】そしてまた、チップシール溝１９，２０と
チップシール３０との間に導かれた高圧の吐出ガスは、
チップシール溝１９，２０の溝底１９ａ，２０ａとチッ
プシール３０全周に亘る溝底面３０ａとの間に入り込ん
で、チップシール３０に背圧を付与し、これを浮き上が
らせる。

【００３４】上記チップシール３０の翼部１５，１６か
らの突出端面は、対向する鏡板部１３，１４底面に確実
に、しかも全周に亘って均一に摺接し、圧縮室Ｓのシー
ルをなす。上記圧縮室Ｓからのガスリークがないから、
圧縮効率が極めてよい。

【００３５】また、圧縮運転によって被圧縮ガスが高温
化し、その影響を受けて圧縮室Ｓが高温となる。上記圧
縮室Ｓを構成する鏡板部１３，１４および翼部１５，１
６も高温化し、その熱影響を受けて熱膨張する。

【００３６】したがって、これら鏡板部１３，１４およ
び翼部１５，１６は、上記チップシール３０に対して、
これを上下方向から挟み込む作用が生じる。特に、圧縮
室Ｓの渦巻始端側Ｗに吐出ポートが設けられるところか
ら、この部分が最も高温化し、他の部分よりもチップシ
ール３０を強く挟み込む。

【００３７】図２に示すように、翼部１５，１６先端面
と鏡板部１３，１４底面との間隔が極めて狭い状態とな
って、これらにチップシール３０が強固に挟み込まれる
。しかしながら、チップシール３０の特に高温となる部
分に設けられる背圧ガイド部３１は肉厚が薄いので、撓
み変形し易い。

【００３８】すなわち、吐出圧力を受けて特に背圧ガイ
ド部３１の摺接面が、鏡板部１３，１４から離れる方向
に撓み変形する。このことから、背圧ガイド部３１以外
の部分も、鏡板１３，１４底面から離れる方向に作用力
を受け、チップシール３０全体が強固に挟み込まれる状
態が解消される。

【００３９】上記鏡板部１３，１４底面に対するチップ
シール３０の突出端面にある程度余裕が生じ、熱膨張変
形があっても、これらの間の良好な摺接関係を保持する
。したがって、異常摩耗を防止することができ、かつ摩
擦熱による温度上昇の加速を阻止できる。

【００４０】上記角度θ（渦巻中心線の始点Ｐａと、イ
ンボリュート基礎円Ｍの中心Ｏを結ぶ線を基準として、
背圧ガイド部３１の終点位置Ｐｚからインボリュート基
礎円Ｍに引いた接線Ｎの接点Ｐｂとインボリュート基礎
円中心Ｏを結ぶ線のなす角度）を種々変え、そのときの
ＣＯＰ（成績係数）を測定した結果を、図５に示す。

【００４１】上記角度θを、１８０°以下とすると、熱
膨張変形の影響を完全に吸収することができず、異常摩
耗などの発生が避けられない。３６０°以上とすると、
上記チップシール３０の溝底面３０ａとチップシール溝
１９，２０の溝底１９ａ，２０ａとの間からのガスリー
クが大きくなり、ＣＯＰが低下する。

【００４２】したがって、先に説明したように、　　１
８０°≦θ≦３６０°　　に設定する必要がある。実験
結果では、略２７０°程度が最も高いＣＯＰを得られる
ことが分かった。

【００４３】なお、上記実施例における背圧ガイド部３
１は、その溝底面３１ａが突出端面と平行の段付き状に
形成したが、これに限定されるものではなく、図６に示
すような形状の背圧ガイド部３１Ａであってもよい。こ
の溝底面３１ｂは、渦巻き始端Ａから終点位置Ｐｚまで
斜めに傾斜する形状である。

【００４４】そしてまた、上記背圧ガイド部３１，３１
Ａに換えて、図７に示すように、チップシール溝１９，
２０の溝底１９ａ，２０ａに設けた背圧ガイド溝部３２
を設けてもよい。

【００４５】上記背圧ガイド溝部３２は、渦巻始端側Ｗ
に設けられることは、上記実施例と同様であり、その溝
底深さが、従来の上記チップシール１７，１８の溝底面
１７ａ，１８ａから離れるように、他部より深く形成さ
れることになる。これに対してチップシール１７，１８
は、全周に亘って同一厚さに形成される。

【００４６】圧縮運転にともなって、チップシール１７
，１８とチップシール溝１９，２０との間から侵入した
高圧の吐出ガスが、チップシール１７，１８に背圧を付
与すること、および熱膨張変形の影響を受けても、背圧
ガイド溝部３２を設けたことにより吐出ガスを導いて、
異常摩耗や摩擦熱による温度上昇の加速を阻止できるこ
とは、変りがない。

【００４７】そしてまた、図８に示すような、チップシ
ール溝１９，２０に設けた背圧ガイド溝部３２Ａ形状が
考えられる。すなわち、この背圧ガイド溝部３２Ａは傾
斜状であって、その作用効果は図７のものと全く変りが
ない。この他、種々の背圧ガイド部および背圧ガイド溝
部形状が考えられ、本発明の要旨を越えない範囲内で変
形実施が可能である。

【００４８】

【発明の効果】第１の発明によれば、チップシールは、
その渦巻始端側に、溝底面がチップシール溝の溝底より
離れるように他部より薄く形成した背圧ガイド部を設け
た。第２の発明によれば、チップシール溝は、その渦巻
始端側に、溝底深さがチップシールの溝底面より離れる
ように他部より深く形成した背圧ガイド溝部を設けた。 いずれにしても、圧縮機運転にともなう翼部および鏡板
部の熱膨張変形を吸収して、チップシールの均一なシー
ル性が得られるとともにう、チップシール突出端面およ
びこれと摺接する鏡板部底面部位における損傷や異常摩
耗を阻止し、耐久性およびシール信頼性の向上化を図れ
るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、チップシールと翼部
および鏡板部の縦断面図。

【図２】同実施例の、図１とは異なる状態の縦断面図。

【図３】同実施例の、固定スクロ−ル翼の下面図。

【図４】同実施例の、図３の一部を拡大した図。

【図５】同実施例の、背圧ガイド部の終点位置に対する
ＣＯＰ特性図。

【図６】本発明の他の実施例を示す、チップシールと翼
部および鏡板部の縦断面図。

【図７】さらに異なる他の実施例の、チップシールと翼
部および鏡板部の縦断面図。

【図８】さらに異なる他の実施例の、チップシールと翼
部および鏡板部の縦断面図。

【図９】本発明の従来例を示す、スクロール翼式圧縮機
の要部縦断面図。

【図１０】同従来例の、固定スクロ−ル翼と旋回スクロ
ール翼の縦断面図。

【符号の説明】

１３，１４…鏡板部、１５，１６…翼部、３…固定スク
ロール、４…旋回スクロール、Ｓ…圧縮室、１９，２０
…チップシール溝、１７，１８，３０…チップシール、
３１，３１Ａ…背圧ガイド部、３２，３２Ａ…背圧ガイ
ド溝部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに、鏡板部およびこの鏡板部に一体的
   に設けられた渦巻状の翼部とからなる固定スクロールと
   旋回スクロールとを備え、これら固定スクロールと旋回
   スクロールの翼部相互を噛合するとともに上記鏡板部相
   互で囲繞される圧縮室を形成するものにおいて、上記各
   翼部端面にチップシール溝を設け、このチップシール溝
   にチップシールを掛合しその端面を対向するスクロール
   の鏡板部底面に摺接させて圧縮室のシールをなし、上記
   チップシールの渦巻始端側に、その溝底面が上記チップ
   シール溝の溝底より離れるように他部より薄く形成した
   背圧ガイド部を設けたことを特徴とするスクロール式圧
   縮機。
2. 【請求項２】互いに、鏡板部およびこの鏡板部に一体的
   に設けられた渦巻状の翼部とからなる固定スクロールと
   旋回スクロールとを備え、これら固定スクロールと旋回
   スクロールの翼部相互を噛合するとともに上記鏡板部相
   互で囲繞される圧縮室を形成するものにおいて、上記各
   翼部端面にチップシール溝を設け、このチップシール溝
   にチップシールを掛合しその端面を対向するスクロール
   の鏡板部底面に摺接させ圧縮室のシールをなし、上記チ
   ップシール溝の渦巻始端側に、溝底深さが上記チップシ
   ールの溝底面より離れるように他部より深く形成した背
   圧ガイド溝部を設けたことを特徴とするスクロール式圧
   縮機。