JPH09195959A - スクロールコンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 渦巻体の強度不足を低下させることなく小型
化を図ると共に、効率の良い圧縮状態を確保する。 【解決手段】 冷媒、Ｒ３２を含むＨＦＣ系冷媒を用い
ると共に、固定スクロール２３と旋回スクロール２５の
渦巻体２９，３５を、圧力が高くなる渦巻体の中心部か
ら圧入の低い外周部へ向かって、渦巻体の厚さｔと、渦
巻体の渦巻ピッチＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３を徐々に減少する形
状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、空調装
置や冷凍冷蔵庫等に適するスクロールコンプレッサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般にスクロールコンプレッサにあって
は、基板から一体に立上がる連続した渦巻体を有する固
定スクロールと、固定スクロールの渦巻体と噛み合い圧
縮室を形成する連続した渦巻体が基板から一体に立上が
る旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールに対し
て旋回スクロールを旋回運動させることにより渦巻体の
外周端から中心部へ向けて冷媒を圧縮するようになって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スクロールコンプレッ
サは、渦巻体の外周端から中心へ向かって冷媒を圧縮す
る所から、圧力は中心部が高く、外側へ向かって順次低
くなると共に、旋回スクロールには、固定スクロールか
ら軸方向へ離れようとするスラスト力が作用する。この
スラスト力は圧力損失につながるところからできるだけ
小さいことが望ましい。

【０００４】このために、旋回スクロールに旋回運動を
与えるシャットの偏心量を小さくすれば、渦巻体の外径
を小さくでき、小型化とスラスト力の低減につながる。

【０００５】一方、現在使用されているＲ２２等の冷媒
は、地球環境に悪影響を与える所から、Ｒ３２／１２５
等の代替冷媒が用いられ、この代替冷媒は今までのＲ２
２より高圧となっている。

【０００６】したがって、例えば、圧縮容積をかえるこ
となく、シャフトの偏心量を小さくして小型化を図ろう
とすると、ベースから立上がる渦巻体の高さを高くする
必要がある。この場合、前記した如く高圧の冷媒を用い
るため、渦巻体の高さを高くすると、渦巻体の強度不足
が生じるため、渦巻体の板厚をアップしなくてはなら
ず、結果的に渦巻体の外径を小さくできない問題があっ
た。同様にスラスト力についても低減が難しくなる。

【０００７】そこで、この発明は、渦巻体の強度不足を
低下させずに外径を小さくすることが可能になると共
に、スラスト力の低減が図れるようにしたスクロールコ
ンプレッサを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、基板から一体に立上がる連続した渦巻
体を有する固定スクロールと、固定スクロールの渦巻体
と噛み合い圧縮室を形成する連続した渦巻体が基板から
一体に立上がる旋回スクロールとを備え、前記固定スク
ロールに対して旋回スクロールを旋回運動させることに
より渦巻体の外周端から中心部へ向けて冷媒を圧縮する
スクロールコンプレッサにおいて、冷媒にＲ３２を含む
ＨＦＣ系冷媒を用いると共に、固定スクロールと旋回ス
クロールの渦巻体を、渦巻体の中心部から外周部へ向か
って、渦巻体の厚さと、渦巻体の渦巻ピッチを徐々に減
少する形状とする。

【０００９】そして、好ましい実施形態として、ａをイ
ンボリュートの基礎円半径、ｂを渦巻体の厚さ及び渦巻
ピッチを徐々に減少させる係数、ｔを渦巻体の厚さ、θ
を渦巻体の巻き角とした時の渦巻体の内側曲線のＸ方向
及びＹ方向を、

【数５】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｓｉｎθ Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｃｏｓθ の式に基づくインボリュート曲線で、かつ、渦巻体の外
側曲線のＸ方向およびＹ方向を、

【数６】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｓｉｎθ Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｃｏｓθ の式に基づくインボリュート曲線でそれぞれ形成する。

【００１０】あるいは、渦巻体の厚さｔ、インボリュー
トの基礎円半径ａがα＝ｔ／（２・ａ）の時、渦巻体の
内側側曲線のＸ方向及びＹ方向を、

【数７】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｓｉｎ（θ＋α／２） Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−（ａ−ｂ・θ）・θ・ｃｏｓ（θ＋α／２） の式に基づくインボリュート曲線で、かつ、渦巻体の外
側曲線のＸ方向及びＹ方向を、

【数８】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｓｉｎ（θ−α／２） Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−（ａ−ｂ・θ）・θ・ｃｏｓ（θ−α／２） の式に基づくインボリュート曲線でそれぞれ形成する。

【００１１】かかるスクロールコンプレッサによれば、
固定スクロールに対して旋回スクロールが旋回運動する
ことで、渦巻体の外周端から取入れた冷媒を中心部位へ
向けて順次圧縮するようになる。

【００１２】この圧縮作動時において、高圧となる中心
部位は、渦巻体の板厚領域によって強度不足を招来する
ことはない。また外周端に向かって徐々に小さくなる渦
巻ピッチにより外径を小さくすることが可能となり、ス
ラスト力の低減が図れると共に、前記式に基づく加工に
より加工性の良い材料を用いることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４の図面を参照
しながらこの発明を詳細に説明する。

【００１４】図４において、１は吸込管３と吐出管５と
を有する密閉ケースを示しており、密閉ケース１内の下
部に駆動手段となる駆動部７が、上部に圧縮手段となる
圧縮機構部９がそれぞれ設けられている。

【００１５】駆動部７は、主軸１１に固定されたロータ
１３と、フレーム１９を介して密閉ケース１側に固着さ
れたステータ１５とを有し、ステータ１５に電流が流れ
ることでロータ１３を介して前記主軸１１に回転動力が
与えられるようになる。

【００１６】主軸１１は、中心軸心Ｗから所定量偏心す
ると共に、バランサー機能を備えたバランサー軸部２１
が設けられ、密閉ケース１に固着されたフレーム１９に
回転自在に支持されている。

【００１７】一方、圧縮機部９は、固定スクロール２３
と旋回スクロール２５とから成っている。固定スクロー
ル２３は、鋳鉄製で密閉ケース１に固着された基板２７
から渦巻体２９が立上がる形状となっており、内周側
は、内周噛み合い面に、外周側は、外周噛み合い面とな
っている。

【００１８】旋回スクロール２５は、中心部にクランク
軸３１を有する基板３３から一体に渦巻体３５が立上が
る形状となっている。クランク軸３１は前記バランサー
軸部２１の軸穴２１ａに対して回転自在に嵌挿支持さ
れ、主軸１１の中心軸心Ｗに対して所定量偏心ｅしてい
る。

【００１９】旋回スクロール２５は、渦巻体３５の内周
側が、内周噛み合い面に、外周側が、外周噛み合い面と
なっていて、固定スクロール２３の渦巻体２９と１８０
度ずらせて噛み合うことで、渦巻体２９と渦巻体３５と
の間に圧縮室３７が作られるようになっている。この状
態において、渦巻体２９と渦巻体３５は、両渦巻体２
９，３５の基礎円ａの接線Ｚを結んだ線上でほぼ接して
いる。

【００２０】圧縮室３７は、主軸１１のバランサー軸部
２１からの回転動力がオルダム機構３９を介して旋回ス
クロール２５に自転の伴わない旋回運動が与えられるこ
とで、渦巻体２９，３５の吸込口切欠き部４１から冷媒
の取入れが可能となっている。したがって、旋回運動に
対応して圧縮室３７の容積が中心へ向けて順次小さくな
ると共に、中心部位において、圧縮された冷媒は固定ス
クロール２３に設けられた吐出口４３から吐出されるよ
うになる。

【００２１】冷媒は、Ｒ３２を含むＨＦＣ系冷媒が用い
られている。

【００２２】一方、固定スクロール２３の渦巻体２９
と、旋回スクロール２５の渦巻体３５の板厚ｔは、中心
部が厚く、以下外周端へ向かって徐々に板厚ｔが減少す
る形状となっている。

【００２３】また、固定スクロール２３の渦巻体２９
と、旋回スクロール２５の渦巻体３５の渦巻ピッチＰ
は、中心部が大きく、以下外周端へ向かって徐々に渦巻
ピッチＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３が減少する形状となっている。

【００２４】さらに、固定スクロール２３の渦巻体２９
と、旋回スクロール２５の渦巻体３５は、ａをインボリ
コートの基礎円半径、ｂを各渦巻体２９，３５の厚さｔ
及び渦巻ピッチＰを徐々に減少させる係数、ｔを各渦巻
体２９，３５の厚さ、θを各渦巻体２９，３５の巻き角
とした時の渦巻体内側曲線のＸ方向及びＹ方向が

【数９】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋｛（ａ−ｂ・θ）・θ−ｔ／２｝ｓｉｎθ Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−｛（ａ−ｂ・θ）・θ−ｔ／２｝ｃｏｓθ の式に基づくインボリュート曲線で形成されている。

【００２５】同様に、渦巻体外側曲線の方向及びＹ方向
が、

【数１０】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｓｉｎθ Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｃｏｓθ の式に基づくインボリュート曲線で形成されている。こ
れにより、加工性の良い材料を用いることが可能となっ
ている。

【００２６】この場合、各渦巻体２９，３５の厚さｔ、
インボリュートの基礎円半径ａが、α＝ｔ／（２・ａ）
の関係の時、次の式に基づくインボリュート曲線で形成
することも可能である。

【００２７】即ち、渦巻体内側曲線のＸ方向及びＹ方向
にあっては、

【数１１】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｓｉｎ（θ＋α／２） Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｃｏｓ（θ＋α／２） の式に基づいて形成される。

【００２８】また、渦巻体外側曲線のＸ方向およびＹ方
向にあっては、

【数１２】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｓｉｎ（θ−α／２） Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｃｏｓ（θ−α／２） の式に基づいて形成される。

【００２９】なお、図４において、４５は潤滑油を示し
ており、主軸１１に設けられた遠心式潤滑通路４７を介
して回動部に潤滑油４５が供給されるようになってい
る。

【００３０】このように構成されたスクロールコンプレ
ッサによれば、前記式に基づくインボリュートの曲線に
よって加工性のよい材料を用いることができる。一方、
クランク軸３１を介して旋回スクロール２５に旋回運動
が与えられることで、外周の吸込口切欠き部４１から取
り込まれた冷媒は、中心部へ向け徐々に縮小する圧縮室
３７により圧縮され、中心部位の吐出口４３から吐出さ
れるようになる。

【００３１】この圧縮作動時において、高圧となるＲ３
２を含むＨＦＣ系冷媒により中心部位は、大きな差圧が
発生するが、各渦巻体２９，３５の厚い板厚領域によっ
て強度不足を招来することはない。また、外周端に向か
って徐々に小さくなる渦巻ピッチＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３によ
り外径を小さくすることが可能となり、スラスト力の低
減により効率のよい圧縮が得られるようになる。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明のスク
ロールコンプレッサによれば、高圧となるＲ３２を含む
ＨＦＣ系冷媒を用いても、渦巻体の強度不足を低下させ
ることなく渦巻体の外径を小さくすることが可能とな
る。したがって、小型化が図れると共に、スラスト力の
低減を図り効率のよい圧縮が得られる。また、加工性の
良い材料を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるスクロールコンプレッサの固
定スクロールと旋回スクロールの噛み合い状態を示した
説明図。

【図２】固定スクロールの概要平面図。

【図３】旋回スクロールの概要平面図。

【図４】この発明にかかるスクロールコンプレッサの概
要切断面図。

【符号の説明】

２３ 固定スクロール ２５ 旋回スクロール ２９，３５ 渦巻体 ｔ 渦巻体の厚さ Ｐ 渦巻ピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 哲夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 小鮒 照男 東京都港区新橋３丁目３番９号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板から一体に立上がる連続した渦巻体
   を有する固定スクロールと、固定スクロールの渦巻体と
   噛み合い圧縮室を形成する連続した渦巻体が基板から一
   体に立上がる旋回スクロールとを備え、前記固定スクロ
   ールに対して旋回スクロールを旋回運動させることによ
   り渦巻体の外周端から中心部へ向けて冷媒を圧縮するス
   クロールコンプレッサにおいて、冷媒にＲ３２を含むＨ
   ＦＣ系冷媒を用いると共に、固定スクロールと旋回スク
   ロールの渦巻体を、渦巻体の中心部から外周部へ向かっ
   て、渦巻体の厚さと、渦巻体の渦巻ピッチを徐々に減少
   する形状としたことを特徴とするスクロールコンプレッ
   サ。
2. 【請求項２】 渦巻体は、ａをインボリュートの基礎円
   半径、ｂを渦巻体の厚さ及び渦巻ピッチを徐々に減少さ
   せる係数、ｔを渦巻体の厚さ、θを渦巻体の巻き角とし
   た時の渦巻体内側曲線のＸ方向及びＹ方向が 【数１】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｓｉｎθ Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｃｏｓθ の式に基づくインボリュート曲線で、かつ、渦巻体外側
   曲線のＸ方向及びＹ方向が、 【数２】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｓｉｎθ Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−｛（ａ−ｂ・θ）・θ＋ｔ／２｝ｃｏｓθ の式に基づくインボリュート曲線でそれぞれ形成される
   ことを特徴とする請求項１記載のスクロールコンプレッ
   サ。
3. 【請求項３】 渦巻体は、渦巻体の厚さｔ、インボリュ
   ートの基礎円半径ａがα＝ｔ／（２・ａ）の時、渦巻体
   内側側曲線のＸ方向およびＹ方向が、 【数３】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｓｉｎ（θ＋α／２） Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−（ａ−ｂ・θ）・θ・ｃｏｓ（θ＋α／２） の式に基づくインボリュート曲線で、かつ、渦巻体外側
   曲線のＸ方向及びＹ方向が、 【数４】 Ｘ＝ａ・ｃｏｓθ＋（ａ−ｂ・θ）・θ・ｓｉｎ（θ−α／２） Ｙ＝ａ・ｓｉｎθ−（ａ−ｂ・θ）・θ・ｃｏｓ（θ−α／２） の式に基づくインボリュート曲線でそれぞれ形成される
   ことを特徴とする請求項１記載のスクロールコンプレッ
   サ。