JPH0791380A

JPH0791380A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH0791380A
Application number: JP5236566A
Authority: JP
Inventors: Kiyoharu Ikeda; 清春池田; Hiroshi Ogawa; 博史小川; Yoshihide Ogawa; 喜英小川; Kazuyuki Akiyama; 和之穐山; Fumiaki Sano; 文昭佐野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1995-04-04
Also published as: US5516267A

Abstract

(57)【要約】【構成】第２スクロールの自転を主軸回転方向には拘
束し、主軸反回転方向には拘束範囲を広げる自転拘束手
段と、密閉空間が異常昇圧時に、第１スクロールの渦巻
内向面と第２スクロールの渦巻外向面により形成される
密閉空間の圧力を対向の密閉空間の圧力より大とする圧
縮室トルク形成手段とを備えたスクロール圧縮機。【効果】寝込み状態等の起動時に、異常高圧となった
冷媒圧力をリリーフすることができ、渦巻部材の破損を
防止し、圧縮機の起動性を改善し、信頼性の高い圧縮機
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空調機または冷凍機
等に利用されるスクロール圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１９は特開平３−２３７２８６号公報
に示された従来のスクロール圧縮機を示す断面図であ
る。図において、１は渦巻部分を有する固定スクロー
ル、２は固定スクロール１のほぼ中心に形成された吐出
孔、および２２は吐出弁、３は渦巻部分を有する揺動ス
クロール、４は揺動スクロール３の自転を防止し揺動運
動を与えるオルダムリング、５は揺動スクロール３のス
ラスト荷重をうけるスラストベアリング、６は電動機の
駆動力を伝達するクランク軸（または主軸）、６ａはク
ランク軸６上端に取り付けられた偏心ピン、２１はクラ
ンク軸６の回転動力を偏心回転動力として揺動スクロー
ル３に伝達するドライブブッシュ、７はクランク軸６に
偏心して形成された遠心ポンプ穴、８はオルダムリング
４およびスラストベアリング５を支持する主フレーム、
９は副フレーム、１０はバランスウェイトをそれぞれ示
している。前述の参照符号１〜１０で示される構成部分
はスクロール圧縮機の圧縮要素である。１１はステー
タ、１２はローターをそれぞれ示し、これらの構成部分
は電動機要素である。圧縮要素における固定スクロール
１、主フレーム８および副フレーム９は焼きばめ等によ
り密閉容器１３の内壁に機密に接合され、吐出マフラー
１４と吸入圧力室即ち吸入圧力雰囲気部１５を上下方向
で分割している。さらに、１６は吐出ガス排出のための
吐出管、１７は吸入ガス導入のための吸入管、１８は圧
縮機軸受け等しゅう動部潤滑のための潤滑油をそれぞれ
示している。

【０００３】次に、前述した従来のスクロール圧縮機の
動作について説明する。電動機要素により生じた動力は
クランク軸６により揺動スクロール３に伝達され、固定
スクロール１の互いに組み合わされた一対の渦巻が形成
する圧縮室１９の容積を変化させて、渦巻の外周部より
内周に向かって吸入管１７より吸入された冷媒ガスを吸
入通路２０を通して吸入、圧縮して、高温高圧の吐出ガ
スとして吐出孔２より吐出マフラー１４中に排出し、つ
いで吐出管１６より圧縮機外へと排出する。その際、密
閉容器１３底部の潤滑油１８はクランク軸６の偏心穴７
により遠心力による給油ヘッドを与えられて偏心穴７内
を上昇し軸受け部等のしゅう動部分を潤滑した後、吸入
圧力雰囲気部１５内へ排出されて密閉容器底部に戻る。

【０００４】揺動スクロール３と主フレーム８間には揺
動スクロール３の公転運動を許容するがその自転を阻止
する機構としてのオルダムリング４が配置されている。

【０００５】図２０を用いてオルダムリング４の機能に
ついて説明する。オルダムリング４はドーナツ形状から
なり、主フレーム８の上面と対する面に突起状の第１キ
ー４ｂと揺動スクロール背面に対する面に上記第１キー
と直行する方向に第２キー４ａを備える。主フレーム８
には第１キー４ｂに対応するキー溝８ａ、揺動スクロー
ル３背面には第２キーに対応するキー溝３ａを設けるこ
とで、オルダムリング４はそれぞれの溝に対して往復運
動のみを行い、揺動スクロール３の自転が阻止されるこ
とになる。

【０００６】図２１はスクロール圧縮機における圧縮機
構を軸方向から見たものであるが、揺動スクロール３は
固定スクロール１にその渦巻位相をオルダムリング４に
より１８０度ずらせてかみ合わせ、図１４のクランク軸
６の上端に位置する偏心ピン６ａとこれに取り付けたド
ライブブッシュ２１により所定距離の偏心回転運動を与
えられ、複数個の密閉空間容積を減少させて圧縮作用を
行う。ここで０１は固定スクロール１の中心、０２は揺
動スクロール３の中心を示し、０１０２の距離は揺動
スクロール３の公転半径ｒ０となる。図２１中、固定ス
クロール１と揺動スクロール３の渦巻接触点はＡ１，Ａ
２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６になり、これにより密閉空
間は仕切られている。

【０００７】次にオルダムリング４に作用するモーメン
トについて図２２を用いて説明する。オルダムリング４
は揺動スクロール３の自転を阻止するが、揺動スクロー
ル３を自転させようとするモーメントは冷媒を圧縮する
力の反力により発生する。図２２において冷媒を圧縮す
るのに必要な力の反力Ｆθは主軸中心（または、固定ス
クロール１の中心）０１からみて主軸反回転方向に作用
し、作用点は主軸中心０１とドライブブッシュ２１中心
（または、揺動スクロール３の中心）０２を結ぶ直線上
の中点となる。この力をドライブブッシュ２１（または
揺動スクロール３）中心０２から見ると揺動スクロール
３は主軸６の回転方向と同じ方向に自転のモーメントＭ
を受けることになり、したがってオルダムリング４のキ
ー４ａと４ｂはこの自転を打ち消す方向の面で荷重を受
けることになる。図２２の３０はオルダムリングキー溝
が通常運転時にこの荷重を受け、オルダムリングキーと
キー溝の揺動面となる部分を示したものである。

【０００８】このオルダムリング４の作用により固定ス
クロール１と揺動スクロール３はその相対的位相差を１
８０度に保ちながら圧縮作用を進行させる。図２３はオ
ルダムリングキーとキー溝を拡大したものである。一般
にこのオルダムリングキーとキー溝のクリアランスε
は、加工時の寸法公差の管理内で設定された摺動面嵌合
隙間であり、できるだけ小さな値になるよう厳しく管理
されている。通常運転時、この摺動面におけるキーとキ
ー溝のクリアランスεは、固定スクロール１と揺動スク
ロール３の位相差を狂わせる原因となり、もし２つの渦
巻に位相差が生じると渦巻側面間に隙間ができることか
ら圧縮室の気密性を損ね、性能を低下させるという好ま
しくない結果を起こすことになる。

【０００９】図２４を用いてドライブブッシュ２１を用
いた可変クランク機構について簡単に説明する。スクロ
ール圧縮機の渦巻側面間の半径方向隙間をシールするた
めに、揺動半径（または、揺動スクロール３の公転半
径）ｒ０を可変としたクランクを用いる。図２４におい
て０１は主軸回転中心、０２はドライブブッシュ２１の
中心である。ドライブブッシュ２１はクランク軸６の上
端に位置する偏心ピン６ａに取り付けられている。スク
ロール圧縮機が運転を始めるとドライブブッシュ２１の
中心に冷媒を圧縮しようとする力の反力Ｆθと半径方向
力Ｆｒ（主として遠心力）が作用する。半径方向力Ｆｒ
はクランク半径０１〜０２（または、揺動スクロール３
の公転半径ｒ０）を増大させる作用をし、渦巻側面間の
隙間を自動的にゼロにしようとする。その結果図のＡ１
〜Ａ６は渦巻同士が押しつけ合うように接することにな
り、このシール効果によって性能向上に寄与することが
できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のスクロール圧縮
機は、停止時、特に圧縮機が長時間停止状態にあり、圧
縮機の温度が低い状態では冷凍または空調装置内の冷媒
が液化して圧縮機内部に多量に流入し、圧縮機内部の潤
滑油を溶解した飽和液で多量に滞留した状態（寝込み状
態）となる場合がある。このような状態で圧縮機を起動
すると、飽和液の滞留した空間は吸入圧力空間となって
いるため、起動時の圧力のバランス状態から急激に減圧
されて飽和液の冷媒が急激に気化することと潤滑油の粘
性により発泡状態となり、この冷媒と潤滑油で形成され
た泡が吸入通路２０を通して圧縮室内に吸入される。こ
の際、密閉された圧縮室内で発生する圧力値は、通常の
運転時即ちガス冷媒を圧縮するときの圧力値に比べて数
〜数十倍の値となる。このような異常高圧力が繰り返さ
れると、比較的肉厚の薄い形状で形成される渦巻は最悪
の場合、この圧力負荷に耐えられず破損してしまう恐れ
があった。また、渦巻が破損しないまでも液圧縮による
圧縮負荷が瞬間的に増大し、電動機の駆動トルクが液冷
媒を圧縮するトルクに負けて起動不良等の問題を生じて
いた。さらに、この潤滑油を含んだ多量の液冷媒を圧縮
して圧縮機外に吐出してしまうと圧縮機内の潤滑油量が
減少し、圧縮機しゅう動部への潤滑油供給不良によるし
ゅう動部の異常摩耗や焼き付きを発生させる原因となっ
ていた。

【００１１】本発明は上記のような問題点を解決するた
めに発明されたもので、寝込み起動時に液圧縮による圧
縮室内の異常な圧力上昇を緩和することで渦巻の破損を
防ぎ、また圧縮機の起動性を改善し、信頼性の高いスク
ロール圧縮機を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に関わるスクロ
ール圧縮機は、第２スクロールの自転を主軸回転方向に
は拘束し、主軸反回転方向については、拘束範囲を広げ
る自転拘束手段と、密閉空間が異常昇圧時に、第１スク
ロールの渦巻の内向面と第２スクロールの渦巻外向面に
より形成される密閉空間の圧力を第１スクロールの渦巻
外向面と第２スクロールの渦巻内向面により形成される
密閉空間の圧力より大とする圧縮室トルク形成手段を備
えたものである。

【００１３】

【作用】通常運転時は、第２スクロールは、冷媒の圧縮
反力による主軸回転方向への自転の力を受けるが、自転
拘束手段により自転できず、第１、第２スクロールの両
渦巻歯の組み合せの位相差は１８０度に保持され、通常
の圧縮作用を行う。密閉空間が異常昇圧時には、圧縮室
トルク形成手段により、第１スクロールの渦巻内向面と
第２スクロールの渦巻外向面により形成される密閉空間
の圧力が第１スクロールの渦巻外向面と第２スクロール
の渦巻内向面により形成される密閉空間の圧力より大と
なり、第２スクロールは、主軸反回転方向への自転の力
を受け、自転拘束手段により、ある程度の自転が可能と
なり、この自転により生じた第１、第２スクロールの渦
巻側面間の隙間より、過度に高圧となった冷媒をリリー
フする。

【００１４】

【実施例】

実施例１．実施例１を図１〜図６により説明する。図１
〜図３は高圧冷媒をリリーフする作動原理図、図４は揺
動スクロール３の主軸反回転方向への自転量ψに対する
渦巻側面間隙間δの関係である。図１〜図３において、
図１９および図２０と同一符号は同一または相当部分を
示しその詳細な説明を割愛する。図１〜図３においては
主フレーム８のキー溝８ａ幅を拡大した場合について示
してある。

【００１５】次に動作について説明する。電動機の配置
される空間と圧縮室のある空間は主フレーム８の吸入通
路２０によってのみ通じているので、電動機空間に寝込
んでいた多量の液冷媒と潤滑油の混合物は、起動時に激
しい発泡をともなってこの通路２０及びその開口部２０
１を通過し圧縮室１９に吸入される。スクロール圧縮機
は構造上、相対する三日月型の圧縮室を複数個もってい
るので圧縮室に吸入される冷媒は１８０度反対に位置す
る２つの入り口が存在する。図１に示すように主軸回転
方向を反時計方向とした場合、電動機空間に通じる主フ
レーム吸入通路２０の開口部２０１を、固定スクロール
１内向面と揺動スクロール３外向面により形成される圧
縮室１９２の入り口１９１（以降圧縮室（ア）、入り口
（ア）と称す）に近い場所に配置することにより、発泡
した液リッチな冷媒と潤滑油の混合物はそのほとんどが
入り口（ア）から吸い込まれることになり、一方、これ
と１８０度反対側に形成される同一形状の圧縮室１９４
（以降圧縮室（イ）、およびその入り口１９３を入り口
（イ）と称す）における入り口（イ）から吸入される冷
媒は比較的液比率の低いものとなる。このような比率で
吸入された冷媒は圧縮が進むにつれその圧力値に差が生
じ、その圧力上昇の度合いは液リッチな冷媒が吸入され
た圧縮室（ア）において著しい。ここで揺動スクロール
３に作用する自転モーメントＭを考慮すると、通常運動
時には主軸回転方向に作用しているモーメントが、圧縮
室（ア）の圧力が異常上昇してトルクバランスが崩れる
と主軸反回転方向に作用することになる。この状態を図
５（ａ），（ｂ），（ｃ）により説明すると、通常運転
時は、圧縮室（ア）の圧力と圧縮室（イ）の圧力とは等
しく、圧縮室（ア）から揺動スクロールに作用する力
（Ｆ（ア））は、図５（ａ）において、いま１対の圧縮
室に限って考えると、図５（ａ）中太線で示す領域に図
の方向に等しく作用します。（図中上下方向にも作用す
るがキャンセルされので無視する）このように考えると
左右方向もその大部分がキャンセルされ、残るのは図中
距離ｐ相当分のみとなり、その力を方向はＦ（ア）とな
ります。次に圧縮室（イ）から揺動スクロールに作用す
る力（Ｆ（イ））は、上記と同様に考え、図中太線に作
用する力はトータルでＦ（イ）となります。このように
考えると力のつり合いは図５（ｂ）の様に簡単に示せま
す。この図を揺動スクロール３の中心Ｏ₂ から見ると揺
動スクロールには図方向Ｍのモーメントが作用します。
このモーメントＭは公転方向（主軸回転方向）と同じ方
向に作用することになります。また、圧縮室（ア）の圧
力が異常上昇時には、図５（ａ）において、Ｆ（ア）》
Ｆ（イ）となることと同じで、図５（ｃ）において、Ｏ
₂ まわりのモーメントはＭ’となり公転方向とは反対向
きの方向となります。即ち、主軸反回転方向に作用する
ことになります。通常オルダムリングキーとキー溝はそ
の加工時に許容される公差をのぞいてほぼ同一寸法で形
成されているので、これらの自転モーメントはどちらの
方向に作用してもすべてオルダムリングが吸収し、揺動
スクロール３の自転を防止しているが、本発明のように
反摺動側面のオルダムリングキーとキー溝幅のクリアラ
ンスεを大きくすることで、揺動スクロール３の主軸反
回転方向への自転が可能となる。ここで揺動スクロール
がその公転半径を保ちながら角度ψ自転すると幾何学
上、図２に示すように固定スクロール１と揺動スクロー
ル３の渦巻側面の接点がＡ４〜Ａ６ではδ０だけ離れ
る。δ０は、揺動スクロール３の自転角度をψ、渦巻基
礎円半径をａとすると下式のように表される。 δ０＝ａψ ・・・・・（１）一方、これと１８０度反対に位置する接点Ａ１〜Ａ３に
ついてはδ０だけ干渉しあう位置関係となるが、可変ク
ランク機構を持つスクロール圧縮機の場合は干渉分だけ
ドライブブッシュ２１が公転半径を小さくする方向にδ
０だけ後退することになる（図３）。その結果、δ０分
だけ揺動スクロール３は接点方向（Ａ１〜Ａ３）に平行
移動し、Ａ１〜Ａ３では隙間０で接し、Ａ４〜Ａ６は隙
間がδ１となる。 δ１＝２ａψ ・・・・・（２）したがって上記のような状況では揺動スクロール３が主
軸反回転方向に自転し、生じた渦巻側面隙間δ１より圧
縮室（ア）の異常高圧をリリーフすることが可能とな
る。なお、上記実施例では、可変クランク機構を持つス
クロール圧縮機の場合について述べたが、図６に示す
（図６において、図１９および図２０と同一符号は同一
または相当部分を示す）固定クランク機構のスクロール
圧縮機の場合は、主軸６により揺動スクロールが駆動さ
れる際、一般的に生じる主軸６と揺動スクロールボス部
３０１の間のクリアランスｄｒ分だけ、公転半径を小さ
くし、上記接点Ａ１〜Ａ３の干渉分を解消できる。

【００１６】揺動スクロール３の自転により生じる渦巻
側面隙間は、図４に示すように自転角度ψとすると上記
（２）式となり自転角度ψに比例して大きくなる。つま
り、オルダムリング４の反摺動側のクリアランスを大き
くとるほどリリーフ効果は大きくなることが容易にわか
る。かといって、揺動スクロール３の自転量ψは無制限
にとれるものではなく、実際的にはスクロール圧縮機の
形状、大きさによりおのずと物理的な制約ができる。実
際の圧縮機で物理的に製作可能で、かつ充分なリリーフ
効果を得るには渦巻側面間に生じる隙間の最大量δｍａ
ｘを下式に示す程度の値までとすればよい。 δｍａｘ＝ｒ／２ｒ＝（ｐ−２ｔ）／２上式中、ｒはクランク半径であり、ｐは渦巻ピッチ、ｔ
は渦巻歯厚である。

【００１７】またこの発明に関わるスクロール圧縮機
は、図１〜図３では主フレーム８のキー溝幅の拡大につ
いて説明したが、揺動スクロール３のキー溝幅拡大やオ
ルダムリングキーのキー幅縮小についても同様の効果が
得られる。また、反摺動側面のオルダムリングキーとキ
ー溝幅のクリアランスとを大きくとることができるの
で、加工性が向上する利点がある。

【００１８】実施例２．実施例２を図７〜図１０を用い
て説明する。実施例１では揺動スクロール３の自転によ
り生じる渦巻側面隙間について言及したが、図７を見て
わかるとおり単純に平行拡大されたキー溝８ａでは揺動
スクロール３自転時にオルダムリングキー４ｂとキー溝
８ａが片当たりを起こし、キーとキー溝の接触面積が減
少し、摺動面圧が異常に高くなり、本実施例はこの片当
たりを防止して、キーとキー溝とを面摺動させ、異常摩
耗や焼付を防止したものである。図８はオルダムリング
２１反摺動側のキー溝壁を摺動側面と非平行にしたもの
で、揺動スクロール３の主軸反回転方向への自転時にキ
ーの反摺動側面４２ｂがキー溝の反摺動側面８２ａに平
行な面で接触するように反摺動側面８２ａの角度を工夫
したものである。

【００１９】また、この片当たりはキー溝幅が平行でも
防止することができる。図９はその実施例であるが、オ
ルダムリングキーの反摺動側面４２ｂを図のような角度
を設けることで摺動スクロール自転時のキーとキー溝の
片当たりを防ぐことができる。

【００２０】図１０に示すように反摺動側に接触する面
４１ｂ，８２ａの間に緩衝材を設けることで、摺動スク
ロール自転時のオルダムリングキーとキー溝の衝突によ
る衝撃を緩和することができる。

【００２１】実施例３．実施例３を図１１〜図１２を用
いて説明する。本発明によるスクロール圧縮機は、揺動
スクロール自転時に生じる渦巻側面間の隙間が、相対す
る２つの圧縮室の片側についてのみであるが反摺動面の
形状を工夫することで相対する両方の圧縮室に側面隙間
を設けることができる。図１１（ａ）〜（ｄ）はキー溝
の反摺動側面８２ａに段部８３ａを設けたもので、揺動
スクロールが主軸反回転方向に自転してオルダムリング
キーが反摺動面にあるときはキーの往復運動が反摺動面
に設けた段部８３ａに衝突することで揺動スクロール３
の公転半径を強制的に制限したものである。このように
すると通常運転時には図１１（ａ）に示すように揺動ス
クロール３は所定の公転半径ｒ０を保ちながら運動する
のに対し、揺動スクロール３が自転し反摺動面側でオル
ダムリングキーが摺動する場合は図１１（ｂ）のように
なり、この段部にオルダムリングキーが衝突している間
は揺動スクロールの公転半径ｒが制限され、この制限さ
れた公転半径分（図中ｒ）は、可変クランク機構のドラ
イブブッシュ２１が後退することで、渦巻側面間に生じ
る隙間をさらに大きな値とすることができる。さらに、
揺動スクロールの自転のみによる渦巻側面間隙間δ１
は、図１〜図３中のＡ４〜Ａ６の接触点だけで生じる隙
間であるのに対し、この公転半径を強制的に制限する仕
様ではＡ１〜Ａ３の接触点における渦巻側面隙間をも生
じさせることができる。図１１（ｂ）で示したキー溝の
段８３ａ１つにより生じる渦巻側面隙間はクランク角１
回転当たり図１１（ｃ）の様になるが、キー溝は４つあ
るのでこれらすべてに同様の段を設けることで生じる渦
巻側面隙間は図１１（ｄ）の様になり、リリーフ効果を
さらに高められる。

【００２２】図１２は上記段部の代わりに傾斜面８４ａ
を設けたものである。このようにすることでオルダムリ
ングキーが段部に直接衝突して受ける衝撃を緩和するこ
とができると同時に、揺動スクロール３が自転し、オル
ダムリングキーがキー溝の反摺動面と接触するないな
や、つまり上述のように段部に衝突することを待たずし
て公転半径ｒを強制的に制限することができる。

【００２３】実施例４．実施例４を図１３により説明す
る。図１３は液リッチな発泡冷媒吸入する圧縮室（ア）
とは反対の圧縮室（イ）の入り口（イ）付近に流動抵抗
となる障害物３１を設けたもので、この障害物は固定ス
クロール台板の渦巻側に設け、渦巻巻き終わり位置から
伸開角にして１８０度戻った位置までの間に配置する。
このような障害物３１を設けることで、発泡した液冷媒
が多量に渦巻の配置される空間に流入しても、入り口
（イ）付近で圧縮室（イ）に吸入される液冷媒を絞り作
用によりその流入量を緩和することができる。これに対
し圧縮室（ア）は液リッチな冷媒の圧縮を進行させるの
で、この結果、相対する圧縮室の圧力差は障害物３１が
ない場合よりも大きくなりやすくなる。このように２つ
の圧縮室のトルクバランスを積極的に崩すことでより確
実なリリーフ作動を助長できる。

【００２４】実施例５．実施例５を図１４により説明す
る。図１４（ａ）は横置き型のスクロール圧縮機の断面
図を示したものである。圧縮機構部である渦巻がシェル
上部に配置される縦置き型のスクロール圧縮機に比べて
横置き型のスクロール圧縮機は、冷媒が寝込んだ場合に
圧縮機構部である渦巻が液冷媒に浸る可能性が高い。図
１４（ｂ）は横置き型スクロール圧縮機の圧縮機構部を
示しており、小量の液冷媒の寝込みで渦巻が液冷媒を吸
入しやすい状況になる様子がわかる。このような構造を
持つスクロール圧縮機において、本発明を有効に作用さ
せるために、先の実施例で述べた入り口（ア）を重力方
向に開口させたものである。この状態から圧縮機を起動
させると入り口（ア）は、既に液冷媒に浸ってしまって
いるので起動と同時に圧縮室（ア）の圧力は急激に上昇
し、圧力アンバランスが生じ易い構造となる。圧力アン
バランスが生じれば、本発明のリリーフが行われるので
渦巻は過大な圧力負荷にさらされる危険を回避すること
ができる。

【００２５】実施例６．実施例６を図１５，図１６によ
り説明する。図１５は圧縮室（イ）より吐出マフラー空
間１４にバイパスするバルブ４２（逆止弁）付きの連通
穴４１を１つ以上設けたものであり、図１６はこれを横
方向からみた断面図である。このようなバイパス穴とバ
ルブを設けることで、通常運転時はマフラー１４内の圧
力が圧縮室の圧力よりも高いので圧縮室の機密性はバル
ブにより保たれ、所定の運転状態を持続するのに対し、
液圧縮の際は圧縮室（イ）に吸入された発泡冷媒の圧力
の異常上昇を前期連通穴４１よりバルブ４２を開いて吐
出マフラー空間１４にリリーフする。これに対し、圧縮
室（ア）の圧力は前期連通穴４１を持たないので容積減
少に伴ってその圧力上昇が進行する。このようにして相
対する２つの圧縮室の圧力差を積極的に生じさせ、その
トルクバランスを崩すことで揺動スクロール３に主軸反
回転方向に自転するモーメントを与え、より確実なリリ
ーフ作動を助長できるものである。

【００２６】なお、オルダムリングキーとキー溝の反摺
動面のクリアランスを大きくとる構造を持つスクロール
圧縮機には次のような効果もある。

【００２７】たとえばクランク軸が逆転運転をした場合
には、オルダムリングキーとキー溝は正常運転時の反摺
動面が逆転運転時の摺動面となる。従来のスクロール圧
縮機は逆転運転を起こすと、キーとキー溝のクリアラン
スεがごく小さな値のため、渦巻ｎ位相差が１８０度に
保たれ、渦巻側面間に隙間が生じない。この結果スクロ
ール圧縮機は膨張機として機能し、渦巻中心付近の圧縮
室は限りなく真空状態に近づいてしまう。

【００２８】正常運転時には、冷媒圧縮あるいは渦巻側
面接触により発生する摩擦熱で高温となる渦巻部材を、
循環する冷媒自体の冷却作用である温度以上にならない
ような構造を持つスクロール圧縮機が、逆転運転を起こ
すと、渦巻中央付近の圧縮室が真空に限りなく近い圧力
となるので、この結果揺動スクロール３はこの負圧によ
って軸方向に保ち上げられ、固定スクロール１の渦巻と
歯先接触を起こすことになる。このような逆転時に渦巻
側面や歯先で摩擦熱を発生した場合、真空状態となる圧
縮室には冷媒の循環も存在せず、冷媒自体による冷却作
用もないので渦巻部材温度は上昇する一方である。渦巻
部材の熱による膨張分が、初期に設定した渦巻歯先クリ
アランスの値よりも大きくなると渦巻同士が押しつけ合
うことになり、やがては焼き付いて破損してしまう等の
問題転があった。

【００２９】しかし、本発明のスクロール圧縮機は逆転
運転時に揺動スクロール３にある程度の自転が可能とな
り、渦巻位相差が１８０度からずれて渦巻側面間に隙間
を生じさせることができる。この結果、膨張した冷媒の
一部が再び圧縮室内に残留するため、渦巻中心付近の圧
縮室はその到達真空度が緩和され、微少ながら冷媒の循
環が存在することなる。この作用により渦巻側面接触に
より発生する摩擦熱の冷却が冷媒によって行われる効果
が逆転運転の場合にも損なわれることなく、熱膨張によ
る渦巻破損の危険を回避することができる。

【００３０】図１７は逆転時に渦巻側面間に隙間が生じ
ることで冷媒の流れが生じる様子を示したものであり、
図１８は従来のスクロール圧縮機と本発明のスクロール
圧縮機の起動からの渦巻中心室の真空度の推移、および
渦巻の温度上昇の様子を示したもので、逆転運転時にも
渦巻の温度上昇が緩和されることがわかる。実際に逆回
転するのは、たとえば、圧縮機２ニット取付等のサービ
ス時に、サービス員が電源からの３相交流を正しく配線
せずに、圧縮機が逆回転する場合等があり、この場合、
いずれは異常に気付くが、この異常検知までの時間、圧
縮機は逆回転し続けることになり、この間の耐力が必要
となる。従って、本発明のスクロール圧縮機がより信頼
性の高いものであることがわかる。

【００３１】

【発明の効果】この発明におけるスクロール圧縮機は、
通常運転時は、自転拘束手段により、第１、第２スクロ
ールの両渦巻歯の組み合せの位相差は１８０度に保持さ
れ、第２スクロールは、第１スクロールに対して公転運
転を行ない通常の圧縮動作を行う。異常昇圧時には、圧
縮室トルク形成手段により、第２スクロールは、主軸反
回転方向への自転の力を受け、自転拘束手段によりある
程度の自転が可能となり、この自転で生じた第１、第２
スクロールの渦巻側面隙間より、過度に高圧となった冷
媒をリリーフする。従って、渦巻部材が過大な圧力負荷
にさらされる危険を回避でき、破損を防止でき、寝込み
状態等における圧縮機の起動性を改善し、信頼性の高い
圧縮機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の
要部断面図である。

【図２】この発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の
要部断面図である。

【図３】この発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の
要部断面図である。

【図４】揺動スクロールの自転角と生じる渦巻側面間隙
間を示す説明図である。

【図５】揺動スクロールに作用する自転のモーメントの
方向を説明する図である。

【図６】固定クランク機構のスクロール圧縮機の公転半
径の調整を説明する図である。

【図７】この発明の実施例２を示すキーとキー溝の要部
断面図である。

【図８】この発明の実施例２を示すキーとキー溝の要部
断面図である。

【図９】この発明の実施例２を示すキーとキー溝の要部
断面図である。

【図１０】この発明の実施例２を示すキーとキー溝の要
部断面図である。

【図１１】この発明の実施例３を示すキーとキー溝の要
部断面図である。

【図１２】この発明の実施例３を示すキーとキー溝の要
部断面図である。

【図１３】この発明の実施例４を示すスクロール圧縮機
の要部断面図である。

【図１４】この発明の実施例５を示す横置き型スクロー
ル圧縮機の断面図、圧縮機構部である。

【図１５】この発明の実施例６を示すスクロール圧縮機
の要部断面図である。

【図１６】この発明の実施例６を示すスクロール圧縮機
の要部断面図である。

【図１７】この発明の逆転運転時の状態を示すスクロー
ル圧縮機の要部断面図である。

【図１８】この発明の逆転運転時におけるスクロール圧
縮機の起動からの時間と渦巻中心室の到達真空度、渦巻
部材温度の推移を示した説明図である。

【図１９】従来のスクロール圧縮機の断面図である。

【図２０】従来のスクロール圧縮機におけるオルダムリ
ングの配置を示す説明図である。

【図２１】従来のスクロール圧縮機の圧縮機構を示す要
部断面図である。

【図２２】従来のスクロール圧縮機の通常運転時に揺動
スクロールに作用する自転モーメントを示す説明図であ
る。

【図２３】従来のスクロール圧縮機のキーとキー溝を示
す断面図である。

【図２４】可変クランク機構を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１第１のスクロール３第２のスクロール６主軸（クランク軸）８ａ，３ａオルダム溝４ａ，４ｂオルダム爪１４吐出空間１９密閉空間（圧縮室）１９１第１スクロールの渦巻内向面と第２スクロール
の渦巻外向面により形成される密閉空間の入り口（入り
口（ア））１９２第１スクロールの渦巻内向面と第２スクロール
の渦巻外向面により形成される密閉空間（圧縮室
（ア））１９３第１スクロールの渦巻外向面と第２スクロール
の渦巻内向面により形成される密閉空間の入り口（入り
口（イ））１９４第１スクロールの渦巻外向面と第２スクロール
の渦巻内向面により形成される密閉空間（圧縮室
（イ））２０１吸入通路の開口部３１流動抵抗体３２弾性体４０オルダム継手４１ポート４２バルブ５０自転拘束手段６０圧縮室トルク形成手段７０可変クランク機構８３ａ段部８４ａ傾斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者穐山和之静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機株式会社空調エンジニアリング統括センター内 (72)発明者佐野文昭静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機株式会社空調エンジニアリング統括センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】台板の一方に螺旋形状の渦巻歯を形成し
た第１スクロールと、同じく他の台板の一方に上記第１
スクロールと実質的に同一形状の螺旋形状の渦巻歯を形
成する第２スクロールとが、上記両渦巻歯を組み合せ
て、その相対的位相差を１８０度となるように配置され
て複数の密閉空間を形成し、主軸に駆動された第２スク
ロールが第１スクロールに対して相対的に公転運動を行
うことによって密閉された空間体積を減少させ、圧縮動
作を行うスクロール圧縮機において、上記第２スクロールの自転を主軸回転方向には拘束し、
上記両渦巻歯の組み合せの相対的位相差を、ほぼ１８０
度に保持し、主軸反回転方向については、上記第２スク
ロールの自転の拘束範囲を広げて、上記位相差を変化さ
せる自転拘束手段と、上記密閉空間が異常昇圧時に、第
１スクロールの渦巻内向面と第２スクロールの渦巻外向
面により形成される密閉空間の圧力を第１スクロールの
渦巻外向面と第２スクロールの渦巻内向面により形成さ
れる密閉空間の圧力より大とする圧縮室トルク形成手段
とを備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】上記第２スクロールの公転半径を可変と
する、いわゆる可変クランク機構を備えたことを特徴と
する請求項１のスクロール圧縮機。
【請求項３】自転拘束手段としてオルダム継手を設け
第１スクロールに対する第２スクロールの主軸反回転方
向に自転できる自転拘束手段の拘束範囲を、オルダム継
手の通常機械加工で設定する摺動面嵌合隙間分を越え、
クランク半径の２分の１となる値に相当する隙間分以下
とすることを特徴とする請求項１又は２のスクロール圧
縮機。
【請求項４】自転拘束手段としてオルダム継手を設け
第２スクロールの主軸反回転方向の自転をオルダム溝幅
の拡大、またはオルダム爪幅の縮小のうち少なくとも一
方を講じることにより規制することを特徴とする請求項
１，２又は３のスクロール圧縮機。
【請求項５】第２スクロールが主軸反回転方向に自転
したときに摺動側となるオルダム溝の摺動面とオルダム
爪の摺動面とが互いに平行となり摺動することを特徴と
する請求項４のスクロール圧縮機。
【請求項６】第２スクロールが主軸反回転方向に自転
したときに摺動側となるオルダム溝面に弾性体を設ける
ことを特徴とする請求項４のスクロール圧縮機。
【請求項７】第２スクロールが主軸反回転方向に自転
したときの摺動側となるオルダム溝面に少なくとも１つ
以上の段部を設けることを特徴とする請求項４のスクロ
ール圧縮機。
【請求項８】第２スクロールが主軸反回転方向に自転
したときの摺動側となるオルダム溝面に傾斜面を設ける
ことを特徴とする請求項４のスクロール圧縮機。
【請求項９】圧縮機トルク形成手段として、吸入通路
の開口部を、第１スクロールの渦巻外向面と第２スクロ
ールの渦巻内向面により形成される密閉空間の入口よ
り、第１スクロールの渦巻内向面と第２スクロールの渦
巻外向面により形成される密閉空間の入り口により近い
位置に設けたことを特徴とする請求項１，２又は３のス
クロール圧縮機。
【請求項１０】圧縮室トルク形成手段として第１スク
ロールの渦巻外向面と第２スクロールの渦巻内向面によ
り形成される密閉空間の入り口近傍で、冷媒流路中に流
動抵抗体を設けることを特徴とする請求項１，２又は３
のスクロール圧縮機。
【請求項１１】スクロール圧縮機を横置きタイプと
し、圧縮機トルク形成手段として、第１スクロールの渦
巻内向面と第２スクロールの渦巻外向面により形成され
る密閉空間の入口を、圧縮機水平方向の下半分に位置す
るように配置したことを特徴とする請求項１，２又は３
のスクロール圧縮機。
【請求項１２】圧縮室トルク形成手段として第１スク
ロールの渦巻外向面と第２スクロールの渦巻内向面によ
り形成される密閉空間に吐出空間に連通するバルブ付き
のポートを設けたことを特徴とする請求項１，２又は３
のスクロール圧縮機。