JPS60249684A - スクロール圧縮機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はスクロール形流体機械、詳しくは固定スクロー
ルと公転スクロールとを備え、前記公転スクロールの背
面側に、吐出側と連通ずる圧力室を設けて、前記公転ス
クロールを支持する如くシタスクロール形流体悸械に関
する。

（従来の技術） 以上の如く構成するスクロール形流体機械は、特開昭５
０−３２！５↓づ号公報に記載されており、すてに知ら
れている。このものを第３図に基づいて概略説明すると
、内圧を低圧とする密閉ケーシング（６０）内に固定ス
クロール（６１）と公転スクロール（６２）とから成る
圧縮要素（６３）を内装する一方、前記公転スクロール
（６２）における背面の一部を作用面（６２ａ）とし、
該作用面（ｅ　２　ａ）と駆動軸（６９）の下端に設け
る受体（６４）との間に圧力室（６５）を画成して該圧
力室（６５）に通路（６６）を介して圧縮流体（吐出圧
力）を導き、前記圧力室（６５）における前記作用面（
６２ａ）に吐出圧力を作用させて、前記公転スクロール
（６２）を圧縮要素（６３）の内圧（内圧に起因する離
脱力）に抗して固定スクロール（６１）側に押し付ける
如く成し、このことにより、これらスクロール（６１）
（６２）の対向するスラスト面にこのスラスト面を相互
に摺接させるためのスラスト荷重が働くように成してい
たのである。尚、第３図中、（６７）はＯリング、（６
８）は予圧ばねである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、この種流体機械を冷凍装置の圧縮機などのよ
うに吐出圧力が負荷により大きく変動する装置に適用す
ると、この負荷変動により前記公転スクロール（６２）
を固定スクロール（６１）に押圧する押圧力（支持力）
が大きく変動するのであって、このため、例えば低負荷
で吐出圧力が低い時に適当な前記スラスト荷重が得られ
るように前記作用面（６２ａ）の面積を設定しておくと
、高負荷で吐出圧力が高くなった時には前記スラスト荷
重が過大になりすぎて、前記各スクロール（６１）（６
２）のスラスト面間での摺動抵抗が増大し、動力損失が
著しく大きくなったり、摩耗、焼付けを生じたりする問
題を生じていたのである。

而して、本発明は前記両スクロールの相互に働く前記圧
力室の内圧を、圧縮要素における前記中間圧を背圧とす
る圧力調整弁を用いて調節するようにして、前記スラス
ト荷重の大きさを吐出圧力の変化に無関係にはと一定に
保持させ、従来の動力損失、及びスラスト面での焼付け
、摩耗の問題を解決できるようにする点にある。

（問題点を解決するための手段） 而して、本発明は、固定スクロールと公転スクロールと
を備え、前記公転スクロールの背面側に、吐出側と連通
ずる圧力室を設けて、前記公転スクロールを支持するご
とくしたスクロール形流体機械において、前記圧力室と
、吸込側に連通ずる低圧チャンバーとの間にこれら圧力
室と低圧チャンバーとを連通ずる連通路を設けて、この
連通路に、圧力調整弁を設けると共に、この圧力調整弁
の背圧室を、前記固定スクロールと公転スクロールとに
より形成する圧縮室であって、圧縮過程の中間圧となる
領域に開口する中間圧通路に連通させたのである。

（作　用） 以上の如く成すことにより、前記圧力室の内圧が、前記
圧力調整弁の作用により前記中間圧に対応して調整され
るのであって、このため、前記スクロール間のスラスト
荷重の大きさが吐出圧力の変化に無関係となり、しかも
中間圧の変化に対しても無関係にはと一定の安定した値
となるのである。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すスクロール形流体機械は、冷凍装置の圧縮
機として適用するものであって、固定スクロール（２）
と公転スクロール（３）とにより、圧縮要素（４）を形
成し、該圧縮要素（４）とモータ（５）とを密閉ケーシ
ング（１）内に上下方向に配設したものである。そして
、前記公転スクロール（３）の背面に前記モータ（５）
のロータ（５１）に固定するクランク軸（６）を軸受メ
タル（７）を介して嵌合させ、前記モータ（５）の駆動
により前記公転スクロール（３）を固定スクロール（２
）に対して公転させる如く成している。

鳶た、前記圧縮要素（４）における固定スクロール（２
）に吸入ボート（２１）と吐出ボート（２２）とを設け
て、前記吸入ボート（２１）に吸入管（８）を接続する
一方、前記吐出ボー）（２２）をケーシング（１）内に
開口させており、斯くして前記公転スクロール（３）の
公転により低圧ガスを前記吸入管（８）を介して前記圧
縮要素（４）に吸入し、圧縮して圧縮流体を前記吐出ボ
ート（２２）からケーシング（１）内に一旦吐出し、更
に、該ケーシング（１）に接続される外部吐出管（９）
を介して機外に吐出する如く成しているのである。

以」二の如く構成する前記流体機械において、前記圧縮
要素（４）とモータ（５）との間に、これら圧縮要素（
４）とモータ（５）とを支持する架構（１０）を、前記
ケーシング（１）に圧力して固定すると共に、該架構（
１０）における圧縮要素（４）側に凹入部（１１）を形
成し、かつ、この凹入部（１１）を前記圧縮要素（４）
により閉鎖して、前記公転スクロール（２）の背面側に
圧力室（１２）を形成するのである。

尚、第１図中（１３）は前記架構（１０）に設ける軸受
部で、（１４）は該軸受部（１３）に内装する軸受メタ
ル、（１５）は前記架構（１０）とクランク軸（６）と
の間に設ける軸受、（６ａ）は前記クランク軸（６）に
設けるバランスウェイＩ−１，（１Ｂ）は前記公転スク
ロール（３）の自転を防止するオルダム継手である。

更に、前記固定スクロール（２）の部材を利用して前記
圧力室（１２）と前記圧力要素（４）における吸入側と
を連通ずる連通路（１７）を形成し、この連通路（１７
）に圧力調整弁（１８）を介装するのである。この圧力
調整弁（１８）は、前記固定スクロール（２）の形成部
材内に前記連通路（１７）の途中を開口する弁孔（１９
）を形成し、該弁孔（１９）に前記連通路（１７）を開
閉する弁体（２０）を内装すると共に、前記弁孔（１９
）における前記弁体（２０）の背圧室（２３）にこの弁
体（２Ｏ）を押圧するコイルばねから成る押圧体（２４
）を内装したものであって、更に、この圧力調整弁（１
８）の前記背圧室（２３）には、前記公転スクロール（
３）と固定スクロール（２）とにより形成される圧力要
素（４）における圧縮室（２５）であって、圧縮過程の
中間圧となる領域に開口する中間圧通路（２６）を接続
するのである。

尚、本実施例においては、前記圧力室（１２）を吐出側
に連通させるための特別な手段は設けていないが、この
圧力室（１２）は前記架構（１０）の軸受部材（１３）
における軸受メタル（１４）とクランク軸（６）との間
の間隙などを介してケーシング（１）内（吐出側）と連
通している。また、前記架構（１０）に、前記圧力室（
１２）とケーシング（１）内とを連通ずる通路を別途に
設けるようにしてもよい。

また、本実施例は前記連通路（１７）の一端を圧縮要素
（４）の吸入側に直接開口させるようにしたが、この連
通路（１７）の前記一端は低圧である部分（即ち低圧チ
ャンバー）に開口するようにしておけばよい。

以上の如く成して前記圧力調整弁（１８）を作用させ前
記圧力室（１２）内の圧縮流体を吸入側に適宜解放する
ことにより前記圧力室（１２）内の圧力を前記中間圧に
基づいて調整できるように成しているのである。

更に、本実施例において前記公転スクロール（３）の背
面に前記圧力室（１２）に対狗して形成される受圧面（
３ａ）の面積（Ｓ）と、前記中間圧通路（２６）を開口
させる領域における前記圧縮室（２５）の容積（Ｖｓ）
とを適当に設定して、前記固定、公転スクロール（２）
（３）間に働く前記スラスト荷重を、吸入圧力（Ｐｓ）
の変化に対しても無関係に、前記押圧体（２４）のばね
力により設定される一定の力（Ｋ）に保持させる如く成
している点である。

詳しくは、圧縮要素（４）の内圧に起因して前記公転ス
クロール（３）に働く前記離脱力（Ｆｐａ）は、簡単の
ために圧縮要素（４）の吐出口（２２）領域で俄く離脱
力を無視して考えると、 で表わされる。但し、Ａ、Ｖはそれぞれ圧縮室（５）の
区画された各領域における圧力を考慮した該圧縮室（２
５）の、スラスト方向の相当面積及び相当容積、■０は
吸入完了時における圧縮室（２５）の閉じ込み容積であ
る。

一方、前記公転スクロール（３）を固定スクロール（２
）側に押圧する如く働く支持力で裏わ゛される。但−し
、ｖＳは中間吐出通路（２６）を開口させた領域の圧縮
室（２５）の容積（以下中間圧領域容積という）である
。

而して、これら支持力（Ｆｐｓ）と離脱力（Ｆｐａ）と
の比をとると、 となり、上式において、Ａ、Ｖは圧縮機の仕様によりは
と決定されるものであるが、受圧面（３ａ）の面積（Ｓ
）、前記中間圧領域容積（Ｖｓ）はそれぞれ設計におい
て設定できるものであるから、これら受圧面積（Ｓ）及
び中間圧領域容積（Ｖｓ）を となるように設定すれば、前記支持力（ＦｐＳ）と離脱
力（Ｆｐａ）との差は、 Ｆｐｓ−Ｆｐａ＝に となり、つまり吸入圧力（Ｐｓ）の変化に無関係に、常
に、前記抑圧体（２４）のばね力により設定される一定
の力（Ｋ）に保持されるのである。

また、本実施例においては第２図に示すように、前記公
転スクロール（３）の外周に前記固定スクロール（２）
の端面に対向する環状の四部（２７）を設け、かつ、前
記固定スクロール（２）の前記端面にシール面（２８）
を形成する一方、前記凹部（２７）に前記シール面（２
８）に摺接する摺接面をもつ金属又は樹脂製等のシール
リング（２９）を嵌合し、かつ、該リング（２９）を前
記シール面（２８）に押圧する板ばね（３０）を介装さ
せ、斯くして、両スクロール（２）（３）間の軸方向の
隙間をシールし、起動時に両スクロール（２）（３）間
の前記間隙を介して圧力室（１２）が圧縮要素（４）の
吸入側に開放されるのを防止し、この起動時の前記圧力
室（１２）の圧の立上りを良好にできるようにしている
。尚、（３１）は前記シールリング（２９）と公転スク
ロール（３）との間をシールするためのＯリングである
。

以上の如く構成するスクロール形流体機械の作用を説明
する。

前記モータ（５）の駆動により圧縮要素（４）が作用す
ると、前記吐出ボー）　（２２）からケーシング（１）
内に圧縮流体が吐出され、該ケーシング（１）内が高圧
となる。そして、このケーシング（１）内の圧縮流体は
前記した軸受メタル（１４）とクランク軸（６）との間
の隙間などを介して前記圧力室（１２）に流入する。こ
の時、この圧力室（１２）の圧力が前記中間圧と前記押
圧体（２４）で設定する圧力骨との合計の圧力以下であ
れば、前記圧力調整弁（１８）が閉動作し、前記連通路
（１７）が閉鎖され、このため前記圧力室（１２）の圧
力は除々に上昇するのである。

一方、前記圧力室（１２）の圧力が前記中間圧と押圧体
（２４）で設定する圧力骨との合計より高くなると、前
記圧力調整弁（１８）が■ 前記連通路（１７）を開放しね前記圧力室（１２）が低
圧側に連通し、該圧力室（１２）の圧力が低下するので
ある。

斯くして、前記圧力室（１２）の圧力は前記中間圧より
も前記抑圧体（２４）で設定する圧力器だけ高い圧力に
常に保持できるのである。

以上の如く、圧力室（１２）の内圧を吐出圧力と無関係
に、かつ、前記中間圧に追随して調節できるから、前記
スラスト荷重の大きさを負荷変動に対し安定させられる
のであり、しかも、前記した如く前記公転スクロール（
３）の受圧面（３ａ）の面積及び前記中間圧通路（２６
）の前記圧力室（２５）への開口位置、従って、前記中
間圧通路（２６）が開口する領域の前記圧縮室（２５）
の容積を適当に調節したから、前記スラスト荷重を吸入
圧力の変化にも無関係に一定とすることができるのであ
る。

尚、本実施例においては、各軸受における摺接面への給
油は、前記クランク軸（６）内に、下端を前記ケーシン
グ（１）底部に形成する油溜（３７）に連通し、上部を
分岐して各軸受側に開口する給油通路（３８）を形成し
て、前記クランク軸（６）の回転により前記通路（３ｇ
”）に生じるポンプ作用及び圧力室とケーシング内の差
圧を利用して行う如く成しているのであるが、本実施例
は、前記した如く前記圧力室（１２）の内圧を、前記油
溜（３７）のあるケーシング（１）内の圧力を導いて上
昇させるように成しているから、起動時に前記圧力室（
１２）の圧が前記油溜（３７）のあるケーシング（１）
内の圧よりも先に立上がるこきがなく、従って、前記圧
力室（１２）の内圧に規定される前記給油通路（３８）
の出口側の圧力が、起動時においても前記油溜（３７）
側の圧力より低くできるのであって、この結果、この起
動時においても前記給油通′路（３８）を介して各軸受
の摺接面に十分な潤滑油を確実に供給できるのである。

■ （発明の効果） 以上の如く、本発明は前記中間圧を背圧とす、る圧力調
整弁（１８）を用いて前記圧力室（１２）の圧力を制御
するようにしたから、前記各スクロール（２）（３）間
のスラスト荷重の大きさを、吐出圧力の変化とは炉無関
係に、かつ、吸入圧力の変化に対しても適正な値に安定
させることができるのであり、従って、両スクロール（
２）（３）のスラスト面間での焼付け、摩耗や過大な摺
動抵抗による動力損失を確実に防止できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は同実施例
のシールリング部分の部分拡大断面図、第３図は従来例
の説明図である。 （２）・・・・・・固定スクロール （３）・・・・・・公転スクロール （１２）・・・・・・圧力室 （１７）・・・・・・連通路 （１８）・・・・・・圧力調整弁 （２３）・・・・・・背圧室 （２５）・・・・・・圧縮室 （２６）・・・・・・中間圧通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　固定スクロール（２）と公転スクロール（３）
   とを備え、前記公転スクロール（３）の背面側に、吐出
   側と連通ずる圧力室（１２）を設けて、前記公転スクロ
   ール（３）を支持するごとくしたスクロール形流体機械
   において、前記圧力室（１２）と、吸込側に連通ずる低
   圧チャンバーとの間にこれら圧力室（１２）と低圧チャ
   ンバーとを連通ずる連通路（１７）を設けて、この連通
   路（１７）に、圧力調整弁（１８）を設けると共に、こ
   の圧力調整弁（１８）の背圧室（２３）を、前記固定ス
   クロール（２）と公転スクロール（３）とにより形成す
   る圧縮室（２５）であって、圧縮過程の中間圧となる領
   域に開口する中間圧通路（２６）に連通させたことを特
   徴とするスクロール形流体機械。