JPH0791383A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 渦巻数が少なくて所定の固有圧縮比が得られ
るスクロール圧縮機を実現し、軸貫通型スクロール圧縮
機においては、従来の欠点である渦巻数の増加をなく
し、細径で高圧力比設計も可能にする。 【構成】 圧縮行程の最終段階において、圧縮室１１ａ
の内周側のシール点が、ラップの巻始め部３ａａと、相
手側ラップの巻始め２ａａから半周外側に設けた角状の
分岐ラップ部２ｂ，３ｂとで形成され、移動距離が少な
くなるようにして、最終的にはラップ２ａ，３ａのほぼ
半周で圧縮室を形成することにより、最小容積を小さく
する。 【効果】 渦巻数を増加させないので、径が小さく、加
工精度が向上し、機械損失や漏れの少ない小型高性能の
圧縮機を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍空調用、空気用その
他のあらゆるスクロール圧縮機に応用可能な、スクロー
ルラップ形状に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール圧縮機のラップ形状
は、圧縮室を形成する渦巻曲線としてインボリュート曲
線を使ったものや、円弧を連結したものや、特開昭５９
−５８１８７に見られるようにインボリュート曲線と円
弧や直線を組み合わせたものなどがあり、該曲線によっ
て決まる圧縮開始時の圧縮室容積と吐出開始時の圧縮室
の容積の比が固有圧縮比となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のスク
ロール圧縮機では、最小密閉容積を形成するラップがほ
ぼ一巻きに渡っていたため、必要な固有圧縮比を確保す
るためにはそれに応じたラップ巻数が必要であった。そ
のため、中央部に大きなクリアランス容積を設けると、
最小閉じ込み室が外周に形成され、その容積が増大する
ので、本構造のスクロール圧縮機において、一定の固有
圧縮比を確保するには、ラップの巻数を外側へ増やさな
ければならない。したがって、特開昭５７−１３１８９
６に見られるような、旋回スクロールを駆動軸が貫通す
る、いわゆる軸貫通型のラップは、旋回スクロールに作
用するガス荷重の高さ位置に軸受けが存在するため、旋
回スクロールを傾かせる力が発生せず、機械損失を小さ
くできる可能性はあるが、スクロールの外径が大きくな
るばかりでなく、ラップの全長も長くなるので、加工時
間が長くなり、精度も落ちるという欠点があった。ま
た、軸が貫通しない構造においても、径が小さく、固有
圧縮比が高い圧縮機を構成することは困難であった。こ
の欠点をなくすためには、巻数が少なくても固有圧縮比
を高く設定できるラップ形状を発見することが課題であ
った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、圧縮行程の
最終段階において、圧縮室の内周側のシール点が、ラッ
プの巻始め部と、相手側ラップの巻始めから半周外側に
設けた角状の分岐ラップ部とで形成されてあまり移動せ
ず、外周側のシール点が駆動軸の回転とほぼ同じ速度で
回転し、中央に移動することにより、最終的には最小密
閉容積がラップのほぼ半周部分で形成されるようにす
る。

【０００５】

【作用】最小密閉空間がラップのほぼ半周で形成される
ため、最小容積を一般のスクロールラップによる最小容
積の約７０％まで小さくすることができ、軸貫通構造
や、細径で固有圧縮比の高い圧縮機を実現することがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７により説
明する。

【０００７】図１は本発明を含む代表的な密閉型スクロ
ール圧縮機の全体構造を示している。密閉容器１内に固
定スクロール２及び旋回スクロール３からなる圧縮部と
旋回スクロール３を駆動するクランク軸４、固定スクロ
ール２と一体に固定されるフレーム５、電動機固定子７
ａ、電動機回転子７ｂが一体となって収納されている。
旋回スクロール３はオルダム継ぎ手６により自転を拘束
され、クランク軸４の回転により偏心軸４ａによって旋
回駆動される。旋回スクロール３の背面には背圧室１７
が設けられ、背圧孔１８で吸入圧力と吐出圧力の中間的
な圧力の圧縮室１１に連通している。背圧室１７の圧力
により、旋回スクロール３は固定スクロール２に適度な
力で押しつけられ、ラップ先端がシールされる。ガスは
吸入管１０から吸入され、圧縮室１１で圧縮されて吐出
孔１２から吐出室１３へ吐出され、連通路１４、容器下
部室１５を経て吐出管１６から密閉容器外へ吐出され
る。軸受や摺動部へは油溜り２０の油が主軸下方から給
油される。

【０００８】図２は本発明の第一の実施例を示し、同図
において、固定スクロール及び旋回スクロールの鏡板又
は端板に設けられた固定スクロールラップ２ａ及び旋回
スクロールラップ３ａの形状を示されている。両ラップ
は基本部分２Ｗ、３Ｗがインボリュート曲線で構成され
ている。固定スクロールラップ２ａの外線巻始め２ａｂ
のインボリュート角をλｆｏ、同内線巻き始め２ａｃの
インボリュート角をλｆｉ、旋回スクロールラップ３ａ
の外線巻き始め３ａｂのインボリュート角をλｍｏ、同
内線巻き始め３ａｃのインボリュート角をλｍｉとする
と、これらのインボリュート角の間には次の関係が設定
される。

【０００９】λｆｏ＝λｆｉ＝λｍｏ＝λｍｉ 巻き始め２ａｂと２ａｃは半円弧２ａｄで接続され、巻
き始め３ａｂと３ａｃは半円弧３ａｄで接続されてい
る。

【００１０】固定スクロールラップの巻始め２ａａから
半周の位置の内面には、分岐ラップ２ｂが突起してお
り、半円弧２ｂａが形成されている。旋回スクロールラ
ップの巻始め３ａａから半周の位置の内面には、分岐ラ
ップ３ｂが突起しており、半円弧３ｂａが形成されてい
る。固定スクロールの半円弧２ａｄと旋回スクロールの
半円弧３ｂａは圧縮行程の最終過程において、吐出直前
の半周の間シール点を形成する。旋回スクロールの半円
弧３ａｄと固定スクロールの半円弧２ｂａも圧縮行程の
最終過程において、吐出直前の半周の間シール点を形成
し、図は対称な最小密閉容積の圧縮室１１ａと１１ｂが
形成されている状態である。

【００１１】図３は本発明の第一の実施例の圧縮、吐出
行程を示す行程図である。旋回スクロールラップ３ａは
時計方向に旋回運動し、は外側の圧縮室の吸入が完了
し圧縮が開始されたところである。は固定スクロール
の半円弧２ａｄと旋回スクロールの半円弧３ｂａ、及
び、旋回スクロールの半円弧３ａｄと固定スクロールの
半円弧２ｂａで内周側のシール点２５ａが形成されたと
ころである。はさらに圧縮が進み、内周側のシール点
２５ａが半円弧に沿ってわずかな距離を移動する間に外
周側のシール点２５ｂは大きな距離を移動し、一番内側
の圧縮室１１ａと１１ｂの容積が急激に小さくなってい
るところである。は中央部の圧縮室１１ａ、１１ｂが
最小密閉容積に達した直後、吐出を開始したところであ
る。中央室１１ｃに流入したガスは、吐出孔１２からス
クロールの外へ吐出される。

【００１２】図２及び図３のラップの固有圧縮比は空調
用に適する２．６で、巻終りの諸元を同じ固有圧縮比と
なる通常のインボリュートラップと同程度に設計したも
のである。通常のインボリュートラップの場合と比べる
と、外径は同じで巻数が少なくて済むので、中央室１１
ｃの容積を非常に大きくすることができ、吐出ポート径
も大きくすることができるから、吐出時の流体抵抗が小
さくなり、性能が向上する。

【００１３】図４は本発明の第二の実施例の固定スクロ
ールラップ２ａ及び旋回スクロールラップ３ａの形状を
示している。固定スクロールのラップ形状は第一の実施
例と同じであるが、旋回スクロールの分岐ラップ３ｂに
連続して軸受ボス３ｄが設けられており、該ボスに軸受
３ｄａが設けられ、旋回スクロールの鏡板を貫通してい
る。本実施例のラップの固有圧縮比は空調用に適する
２．５であり、対称な最小密閉容積の圧縮室１１ａと１
１ｂが形成されている状態である。本実施例では、巻数
が少なくて済むことを利用して、あまり外径を大きくす
ることなく、中央に軸を貫通させるのに十分なスペース
を確保している。したがって、旋回スクロールを傾かせ
る力が発生せず、機械損失が小さい軸貫通型のスクロー
ル圧縮機を小型化することができる。小型化することに
より、加工時間が短くなるので低コスト化でき、精度が
高いから流体的性能を高くできる。すなわち、従来の軸
貫通型スクロールの欠点を解消することができる。

【００１４】図５は図４のラップを組み込んだ圧縮機の
第一の例の断面図を示している。クランク軸４の軸上部
４ｂは固定スクロール２の鏡板に設けられた軸受２ｄに
支持され、偏心軸４ａは旋回スクロール３を貫通して設
けられた軸受３ｄａに嵌合されて、旋回スクロールを駆
動し、軸下部４ｃはフレームの軸受５ａに支持されてい
る。軸上部４ｂは電動機軸２４の下端と結合され、電動
機軸２４の上端は電動機軸受２６に支持されている。

【００１５】図６は図４のラップを組み込んだ圧縮機の
第二の例の断面図を示している。クランク軸４の軸上部
４ｂは固定スクロール２の鏡板２ｃに設けられた吐出孔
兼用の貫通孔２ｅを貫通し、電動機軸２４の下端と結合
された上で、ブラケット１９に設けられた軸受１９ａに
支持され、偏心軸４ａは旋回スクロール３を貫通する軸
受３ｄａに嵌合されて、旋回スクロール３を駆動し、軸
下部４ｃはフレームの軸受５ａに支持されている。電動
機軸２４の上端は電動機軸受２６に支持されている。

【００１６】図５及び図６において、油がクランク軸４
の下端から軸内の給油通路４ｄを通って各軸受に供給さ
れ、軸受潤滑後は軸表面の溝４ｅなどを通って油溜り２
０へ戻る。以上図５、６に示すように、圧縮部を電動機
部の下部に配置する代わりに、圧縮部を上部に配置する
ことができる。

【００１７】図７は本発明の第三の実施例の固定スクロ
ールラップ２ａ及び旋回スクロールラップ３ａの形状を
示している。圧縮機の断面図は第一の実施例と同じであ
る。本実施例では、ラップ形状は第一の実施例と同じで
あるが、巻終りを第一の実施例と同一諸元とした上で、
より内周から巻始めることによって巻数を増やし、固有
圧縮比を冷凍用に適する３．６に設定してある。本実施
例でも、通常のインボリュートラップと比べると、少な
い巻数で高い固有圧縮比を有しており、例えば低圧力比
設計の空調機用圧縮機をラップの巻始め部分の形状変更
のみで高圧力比設計の冷凍機用圧縮機に改変することな
どが容易に行なえる。また、本実施例ではラップ中央部
が肉厚になっているので、強度が高く、圧力差が大きく
ても信頼性が高い圧縮機とすることができる。

【００１８】尚、実施例ではラップの外周部がインボリ
ュート曲線、巻始め部と分岐ラップが半円弧で形成され
ている例を述べたが、曲線をこれに限る必要はなく、旋
回スクロールが旋回運動をするときに、一方のスクロー
ルラップ曲線が他方のスクロールラップ曲線の包絡線に
なっていればどんな曲線でもよい。本発明の本質は、圧
縮行程の最終段階で、圧縮室を形成する２つのシール点
のうち、内周側シール点２５ａの移動速度を小さくし
て、外周側シール点２５ｂだけを速い速度で移動させる
ことにより、少ない回転角で圧縮速度を高め、少ない巻
数で高い固有圧縮比を得ることにある。この目的を達成
するために、ラップの巻始めから半周の位置の内面側
に、相手ラップの巻始め部とシール点を形成する角状の
分岐ラップを設けたところに本発明の特徴がある。

【００１９】また、圧縮機の形式として、高圧方式の密
閉型圧縮機を例にとって説明したが、圧縮機の形式はど
のようなものでもよく、他の方式、例えば低圧方式の密
閉型圧縮機や開放型の圧縮機にも支障なく本発明を適用
することができ、効果は同様である。

【００２０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、少ない巻数で高
い固有圧縮比を得ることができるから、ラップ中央のス
ペースを大きくすることにより、吐出ポートを大きくし
て通路抵抗を小さくて、性能向上を図ることができる。

【００２１】また、旋回スクロールをクランク軸が貫通
している軸貫通型スクロール圧縮機の欠点であった渦巻
数の増加すなわち、径の増大が少なくなり、径が小さ
く、加工精度の高いスクロールラップを提供することが
できるので、旋回スクロールを傾かせる力がなく、機械
損失の小さい、小型で高性能のスクロール圧縮機を実現
することができる。

【００２２】また、ラップ中央巻始め部の形状を変える
だけで空調機用に適合させたり冷凍機用に適合させたり
することが容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一及び第三の実施例の圧縮機の全体の断面
図。

【図２】第一の実施例の固定スクロール及び旋回スクロ
ールのラップ組み合わせ図。

【図３】本発明のラップの圧縮、吐出状況を示す行程
図。。

【図４】第二の実施例の固定スクロール及び旋回スクロ
ールのラップ組み合わせ図。

【図５】第二の実施例の第一の例を示す圧縮機断面図。

【図６】第二の実施例の第二の例を示す圧縮機断面図。

【図７】第三の実施例の固定スクロール及び旋回スクロ
ールのラップ組み合わせ図。

【符号の説明】

１ −−−密閉容器 ２ −−−固定
スクロール ２ａ−−−ラップ ２ａａ−−ラッ
プ巻始め ２ａｂ−−外線巻始め ２ａｃ−−内線
巻始め ２ａｄ−−半円弧 ２ｂ−−−分岐
ラップ ２ｂａ−−半円弧 ２ｃ−−−鏡板 ２ｄ−−−軸受 ２ｅ−−−貫通
孔 ３ −−−旋回スクロール ３ａ−−−ラッ
プ ３ａａ−−ラップ巻始め ３ａｂ−−外線
巻始め ３ａｃ−−内線巻始め ３ａｄ−−半円
弧 ３ｂ−−−分岐ラップ ３ｂａ−−半円
弧 ３ｃ−−−鏡板 ３ｄ−−−軸受
ボス ３ｄａ−−軸受 ４ −−−クラ
ンク軸 ４ａ−−−偏心軸 ４ｂ−−−軸上
部 ４ｃ−−−軸下部 ４ｄ−−−給油
通路 ４ｅ−−−溝 ５ −−−フレ
ーム ５ａ−−−軸受 ６ −−−オル
ダム継ぎ手 ７ −−−電動機 ７ａ−−−固定
子 ７ｂ−−−回転子 ８ −−−上バ
ランスウェイト ９ −−−下バランスウェイト １０ −−−吸入
管 １１ −−−圧縮室 １１ａ−−−圧
縮室 １１ｂ−−−圧縮室 １１ｃ−−−中
央圧縮室 １２ −−−吐出孔 １３ −−−吐
出室 １４ −−−連通路 １５ −−−容
器下部室 １６ −−−吐出管 １７ −−−背
圧室 １８ −−−背圧孔 １９ −−−ブ
ラケット １９ａ−−−軸受 ２０ −−−油
溜り ２１ −−−給油通路 ２２ −−−給
油孔 ２３ −−−給油溝 ２４ −−−電
動機軸 ２５ａ−−−内周側シール点 ２５ｂ−−−外
周側シール点 ２６ −−−電動機軸受

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鏡板に渦巻状のラップを直立させた固定
   スクロール部材と、旋回スクロール部材を互いにラップ
   を向き合わせ、偏心させて組み合わせ、駆動軸が前記旋
   回スクロール部材を自転することなく旋回運動させてガ
   スを圧縮するようにしたスクロール圧縮機において、 固定スクロールのラップ巻始め２ａａから半周の位置
   に、内面に突起した分岐ラップ２ｂを有し、旋回スクロ
   ールのラップ巻始め端３ａａから半周の位置にも、内面
   に突起した分岐ラップ３ｂを有し、圧縮行程の最終過程
   において、前記旋回スクロールの巻始め先端３ａａと前
   記固定スクロールの分岐ラップ２ｂがシール部を形成し
   て圧縮室１１ａを構成し、前記固定スクロールの巻始め
   先端２ａａと前記旋回スクロールの分岐ラップ３ｂがシ
   ール部を形成して圧縮室１１ｂを構成することを特徴と
   するスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 固定スクロールと旋回スクロールのラッ
   プは基本部分がインボリュート曲線で構成されており、
   固定スクロールラップ２ａの外線巻始め２ａｂのインボ
   リュート角をλｆｏ、同内線巻き始め２ａｃのインボリ
   ュート角をλｆｉ、旋回スクロールラップ３ａの外線巻
   き始め３ａｂのインボリュート角をλｍｏ、同内線巻き
   始め３ａｃのインボリュート角をλｍｉとするとき、こ
   れらのインボリュート角の間に次の関係があることを特
   徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。 λｆｏ＝λｆｉ＝λｍｏ＝λｍｉ
3. 【請求項３】 旋回スクロール鏡板３ｃの中央部に、分
   岐ラップ３ｂに連続して鏡板を貫通する軸受ボス３ｄを
   設け、該ボスに設けた軸受３ｄａに、駆動偏心軸を貫通
   させたことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮
   機。
4. 【請求項４】 固定スクロール鏡板２ｃの中央部に貫通
   孔２ｅを設け、駆動軸４ｂを貫通させたことを特徴とす
   る請求項１記載のスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】 固定スクロール鏡板３ｃの中央部に軸受
   ３ｄを設け、駆動軸４ｂを支持したことを特徴とする請
   求項１記載のスクロール圧縮機。