JPH05149267A - スクロール式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、運転圧縮比条件の変動に拘らず、圧
縮空間で発生するスラスト力とのバランスを確実にと
り、圧縮空間のシール性を高め、摺動損の低減せしめ
て、圧縮性能および信頼性の向上化を得るスクロール式
圧縮機を提供する。 【構成】旋回スクロール翼２８の鏡板部３２背面側に凹
陥部３６ａを設け、この凹陥部に密閉空間部を存してス
ラストリング３０を嵌合し、このスラストリングと凹陥
部とがなす密閉空間部に、圧縮室Ｓで圧縮途中の被圧縮
ガスを導き、旋回スクロール翼とともに旋回運動する中
間圧室３６とした。

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、かつ吸込弁や吐出弁
など不要で部品点数が少なくてすみ、しかも圧縮性能の
よいスクロール式圧縮機が多用される傾向にある。

【０００３】この種のスクロール式圧縮機は、従来、図
３に示すように構成される。

【０００４】図中１は密閉ケースであり、この密閉ケー
ス１内上部に支持フレーム２が設けられ、回転軸３を回
転自在に枢支している。上記回転軸３の上端偏心部には
圧縮機構部４が連結され、下部には電動機部５が設けら
れる。

【０００５】上記圧縮機構部４は、支持フレーム２に取
付け固定される固定スクロール翼６と、回転軸３上端偏
心部に枢支される旋回スクロール翼７と、この旋回スク
ロール翼７の自転を規制して旋回運動のみ行わせるオル
ダムリング８とから構成される。

【０００６】上記固定スクロ−ル翼６の上面中央には吐
出ポート９が設けられ、上面周端部には冷凍サイクルを
構成する図示しない蒸発器と連通し、密閉ケース１上面
を貫通する吸込管１０が接続される。

【０００７】密閉ケース１と、固定スクロール翼６およ
び支持フレーム２周端面一部に間隙が形成され、ガス通
路１１が形成される。密閉ケース１側面には、冷凍サイ
クルを構成する図示しない凝縮器に連通する吐出管１２
が接続される。

【０００８】旋回スクロール翼７の鏡板部には中間圧導
入孔１３が穿設され、支持フレーム２の旋回スクロール
翼７背面側に形成される密閉した凹陥部である中間圧室
１４と連通している。

【０００９】しかして、電動機部５に通電して圧縮機構
部４を駆動すると、吸込管１０から被圧縮ガスである低
圧の冷媒ガスが、図に矢印で示すように、固定スクロー
ル翼６と旋回スクロール翼７との噛合空間からなる圧縮
室Ｓに吸込まれる。

【００１０】上記圧縮室Ｓに吸込まれた冷媒ガスは、旋
回スクロール翼７の旋回運動にともなって中心部に移送
され、かつ空間容量が減少することにより圧縮される。
所定圧まで上昇したところで、吐出ポート９から密閉ケ
ース１内へ吐出され、さらにガス通路１１に沿って導か
れ、吐出管１２から外部の凝縮器に吐出される。

【００１１】一方、圧縮室Ｓにて圧縮途中の冷媒ガスの
一部は、中間圧導入孔１３を介して中間圧室１４に導か
れる。圧縮室Ｓと中間圧室１４とに差圧が生じて、旋回
スクロール翼７はその背面側に大きな圧力を受け、全体
的に浮き上がる。

【００１２】したがって、旋回スクロール翼７と固定ス
クロール翼６とのシールがなされ、圧縮室Ｓからのガス
リークを阻止する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この種のスクロール式
圧縮機においては、圧縮室Ｓのガスリーク防止をなすこ
とは勿論であるが、特に、圧縮機内で発生するスラスト
方向荷重をいかにバランスよく軽減させるかが大きな技
術的課題であり、各スクロール翼６，７相互間のスラス
ト摺動損の軽減化に影響する。上述した中間圧室１４
は、その目的をもって形成される。

【００１４】しかるに、摺動損を軽減するためには、単
に対抗スラスト力（押付け力）を低減させるばかりでな
く、旋回スクロール翼７鏡板部の変形を極力防止するこ
とも重要である。

【００１５】すなわち、旋回スクロール翼７鏡板部が変
形して、集中的な荷重を受けることは、摺動損低減以前
に、円滑な旋回運動が損なわれ、各スクロール翼６，７
翼部相互のかじり事故など、故障原因となる。

【００１６】また、スクロール式圧縮機構の圧縮原理か
ら、一定の圧縮比運転をなすことは周知であるが、この
圧縮機を備える空気調和機などの冷凍サイクル自体は、
運転圧縮比が常に変動する。

【００１７】たとえば、運転圧縮比が低い領域での冷凍
サイクル運転では、圧縮機の吸込圧が高く、その結果、
中間圧室の圧力も上昇して、旋回スクロール翼７の固定
スクロール翼６に対する押付け力が過大になり、事故発
生の要因となる。

【００１８】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、運転圧縮比条件の変
動に拘らず、圧縮空間で発生するスラスト力とのバラン
スを確実にとって、圧縮空間におけるシール性を高め、
摺動損の低減を図って、圧縮性能および信頼性の向上化
を得るスクロール式圧縮機を提供しようとするものであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明は、旋回スクロール翼の鏡板部背面側に凹陥部を
設け、この凹陥部に密閉空間部を存してスラストリング
をスラスト方向に移動可能に嵌合し、このスラストリン
グと凹陥部とがなす密閉空間部に圧縮空間で圧縮途中の
中間圧の被圧縮ガスを導き、旋回スクロール翼とともに
旋回運動する中間圧室としたことを特徴とするスクロー
ル式圧縮機である。

【００２０】

【作用】上記中間圧室が旋回スクロール翼とともに旋回
運動するので、旋回スクロール翼背面側からの押付け力
が圧縮空間で発生するスラスト力と常にバランスをとっ
て対抗し、ズレがない。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面にもとづい
て説明する。

【００２２】図２に一部省略したスクロール式圧縮機を
示し、たとえば空気調和機の冷凍サイクルに用いられる
ものとして説明する。

【００２３】図中２０は密閉ケースであり、この密閉ケ
ース２０内下部に支持フレーム２１が設けられ、回転軸
２２下端部を回転自在に枢支している。上記回転軸２２
下部には後述する圧縮機構部２３が連結され、上部には
図示しない電動機部が設けられる。

【００２４】上記圧縮機構部２３は、支持フレーム２１
に取付け固定される固定スクロール翼２７と、回転軸２
２下端に設けられる偏心穴２２ａに枢支される旋回スク
ロール翼２８と、この旋回スクロール翼２８の自転を規
制し旋回運動のみ行わせるオルダムリング２９およびス
ラストリング３０とから構成される。

【００２５】上記固定スクロール翼２７および旋回スク
ロール翼２８は、互いに、鏡板部３１，３２と、この鏡
板部３１，３２に一体に設けられる渦巻状の翼部（図で
は省略する）とから構成される。

【００２６】これら翼部相互は噛合されるとともに、上
記固定スクロール翼鏡板部３１と上記旋回スクロール翼
鏡板部３２相互とで囲繞される、圧縮空間である圧縮室
Ｓが形成される。

【００２７】上記旋回スクロール翼２８の鏡板部３２背
面側中央には、ボス部３３が一体に突設され、上記回転
軸２２下端の偏心穴２２ａに回転自在に掛合される。ま
た、鏡板部３２中央底面からボス部３３上端に亘って吐
出ポート３４が設けられ、回転軸２２の軸心に沿って設
けられる高圧ガス通路３５に連通している。この高圧ガ
ス通路３５の図示しない上端は、密閉ケース２０内に開
口する。

【００２８】上記旋回スクロール翼２８のボス部３３周
囲には凹陥部３６ａが環状に設けられ、ここに上記スラ
ストリング３０が嵌合される。

【００２９】なお説明すれば、凹陥部３６ａとスラスト
リング３０の摺接面には図示しないシール材が介在さ
れ、スラストリング３０と凹陥部３６ａ底面との間に密
閉した空間部が形成されるとともに、スラストリング３
０はスラスト方向に移動可能である。

【００３０】さらに、凹陥部３６ａ底面と上記圧縮室Ｓ
とは、細孔である中間圧導入孔３７によって連通されて
おり、圧縮室Ｓから圧縮途中の被圧縮ガスを中間圧導入
孔３７から上記凹陥部３６ａ内の密閉した空間部に導か
れるようになっている。

【００３１】そこで、上記スラストリング３０と凹陥部
３６ａとがなす密閉空間部を中間圧室３６と呼ぶ。スラ
ストリング３０は、この圧力を受けて浮き上がり、上端
面は支持フレーム２１下面に形成されるスラストリング
受け部２１ａに摺接する。

【００３２】一方、冷凍サイクルを構成する蒸発器と連
通する吸込管３５が、上記密閉ケース２０側部を貫通し
て、周端側の圧縮室Ｓと連通するよう設けられる。密閉
ケース２０の上端部には、冷凍サイクルを構成する凝縮
器と連通する吐出管が設けられる。（上記蒸発器、凝縮
器、吐出管は、図示しない） しかして、このようにして構成されるスクロール式圧縮
機において、電動機部に通電して圧縮機構部２３を駆動
すると、蒸発器から吸込管３８を介して被圧縮ガスであ
る低圧の冷媒ガスが周端側の圧縮室Ｓに吸込まれる。

【００３３】上記圧縮室Ｓに吸込まれた冷媒ガスは、旋
回スクロール翼２８の旋回運動にともなって中心部に移
送され、かつその空間容量が減少することにより圧縮さ
れる。所定圧まで上昇したところで、吐出ポート３４か
ら吐出され、高圧ガス通路３５を介して密閉ケース２０
内に導びかれ、充満する。さらに吐出管を介して凝縮器
に導かれる。

【００３４】なお、圧縮室Ｓで圧縮途中のガスの一部
は、中間圧導入孔３７を介して中間圧室３６に導かれ
る。この圧力を受けてスラストリング３０は浮き上が
り、旋回スクロール翼２８の旋回運動にともなって、支
持フレーム２１のスラストリング受け部２１ａに摺接す
る。

【００３５】上記旋回スクロール翼鏡板部３２背面側に
おいて、スラストリング３０より内周側、すなわちボス
部３３側の空間部は密閉ケース２０内部と連通するとこ
ろから、吐出圧Ｐｄである高圧となる。

【００３６】スラストリング３０より外周側は、支持フ
レーム２１と固定スクロール翼２７とで囲繞され、かつ
圧縮室Ｓ外周側と連通するところから、ほとんど吸込圧
Ｐｓである低圧となる。

【００３７】図２に、模式的に示すように、下段側の下
部から上方に向かう力である圧縮室Ｓで発生するスラス
ト力ＦS に対して、上段側の上部から下方に向かう力で
あるスラスト力と対抗する旋回スクロール翼鏡板部３２
背面側からの押付け力ＦR がバランスする。

【００３８】すなわち、旋回スクロール翼鏡板部３２背
面側からの押付け力ＦR は、中央部が吐出圧Ｐｄとな
り、その周囲は中間圧Ｐｎ、さらにその周囲は吸込圧Ｐ
ｓとの３段階に形成される。

【００３９】特に、中間圧Ｐｎが作用する部分は、旋回
スクロール翼鏡板部３２背面側に形成された上記中間圧
室３６に現れ、かつここは旋回スクロール翼２８の旋回
運動にともなって位置変動をなす。

【００４０】旋回スクロール翼２８が旋回運動をなすこ
とにより発生するスラスト力ＦS と、上記押付け力ＦR
とが常に正しく対向することとなり、旋回スクロール翼
２８の倒れを防止する。

【００４１】冷凍サイクルとしての運転圧縮比が、より
高圧縮比の運転条件になれば、より吸込圧Ｐｓが低くな
って中間圧室３６から作用する押付け力が減少し、その
逆に、吐出圧Ｐｄを受ける部分の影響度が大になる。ま
た、圧縮比が低い運転条件になれば、吸込圧Ｐｓが高く
なるところから、中間圧室３６内の押付け力が増大し、
吐出圧Ｐｄの影響が減少する。

【００４２】したがって、吐出圧Ｐｄを受ける面積と、
中間圧室３６を形成する面積とをバランスよく設定する
ことにより、常に適度な押付け力ＦR で、各スクロール
翼２７，２８の翼部相互が常に離れないような状態、す
なわち、圧縮室Ｓをシールしてガスリークの防止をなす
とともに、押付け過ぎがない状態で、摺動損の発生がな
く、圧縮損失や機械損失の増大を防ぎ、圧縮性能が向上
する。

【００４３】なお、このようなスクロール式圧縮機は、
必ずしも冷凍サイクルを構成する機器に備えられるもの
に限定されず、他の種類の被圧縮ガスもしくは空気を圧
縮する場合にも用いることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、旋
回スクロール翼の鏡板部背面側に凹陥部を設け、この凹
陥部に密閉空間部を存してスラストリングを嵌合し、こ
のスラストリングと凹陥部とがなす密閉空間部に中間圧
の被圧縮ガスを導き、旋回スクロール翼とともに旋回運
動する中間圧室としたから、固定スクロール翼に対して
旋回スクロール翼は適度な押付け力を作用することとな
り、圧縮空間を確実にシールしてガスリークの防止をな
すとともに、摺動損の発生がなく、圧縮損失や機械損失
の増大を防ぎ、圧縮性能および信頼性の向上を図れるな
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、スクロール式圧縮機
の一部省略した縦断面図。

【図２】同実施例の、圧縮機構部における力の発生状態
を模式的に現した図。

【図３】従来例の、スクロール式圧縮機の一部省略した
縦断面図。

【符号の説明】

２７…固定スクロール翼、２８…旋回スクロール翼、Ｓ
…圧縮空間（圧縮室）、３２…（旋回スクロール翼の）
鏡板部、３６ａ…凹陥部、３０…スラストリング、３６
…中間圧室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹原 豊 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロール翼の渦巻状の翼部と、旋回
   スクロール翼の渦巻状の翼部とを噛合させ、これら翼部
   と各スクロール翼の鏡板部とで圧縮空間を形成し、旋回
   スクロール翼を回転軸の偏心部に掛合して旋回運動さ
   せ、上記圧縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐出
   するスクロール式圧縮機において、上記旋回スクロール
   翼の鏡板部背面側に凹陥部を設け、この凹陥部に密閉空
   間部を存してスラストリングをスラスト方向に移動可能
   に嵌合し、このスラストリングと凹陥部とがなす密閉空
   間部に上記圧縮空間で圧縮途中の中間圧の被圧縮ガスを
   導き、旋回スクロール翼とともに旋回運動する中間圧室
   としたことを特徴とするスクロール式圧縮機。