JPS6365187A - 密閉形スクロ−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１！」用分野〕 本発明は、冷凍、仝開用の冷媒圧縮機あるいは仝架用圧
縮機として用いられる密閉形スクロール圧縮機のスクロ
ール部材の歯形構造（こ関するものである。

し従来の技術〕　　。

従来の装置は、特開昭６０＝２４８８８９号に記載のよ
う（こ、密閉容器内が高謳、高圧の４囲気にある高圧チ
ャンバ方式で、旋回スクロールの親板背面を高圧と低圧
の中間圧力で支持°する密閉形スクロール圧縮機：こお
いては、周囲の圧力（こよって固定スクロールの鏡板部
と旋回スクロールの鏡板部が軸方向に弾性変形する。

その変形状態を第８刃を参照して説明する。従来のスク
ロール圧縮機では、両スクロールのラップｙ５５ｂ、６
ｂの歯の高さが一様な高さに設定されている。このため
、固定スクロールの円板状の鏡板部５ａけ中央部に下方
向（こ最大変位を伴い、との九め固定スクロールの中央
部のラップ歯先面と旋回スクロールの中央部の歯溝底ｔ
ｉ４ｏｂとが強い接触を起し、また固定スクロールの中
央部４の Ｑａの歯溝底面とこれ）こ対向する旋回スフローへラッ
プ歯先面とが価い接触が起きる。他方、スクロールラッ
プの外縁部のラップ先端部４１ａ、４１ｂには図に示す
ような軸方向隙間が生じる結果となる。

（発明が解決しようとする問題点〕 上述したよう（こ、両スクロールの池数中央部）こけ、
強い局部荷重が作用すること、また、スクロールラップ
部の外周部で（ヴ軸力向隙ｉＦ＋１が大きくなるため、
圧縮機の機械的性能（全断熱効率）が低下すること、及
び体積効率が低下するなど、圧縮圧の性能が低下すると
いう問題がある。また、スクロール中央部のラップ先端
部の接触は機械により異なるなめ、局部接触荷重そのも
のも変化し、この事が圧縮性化のバラツキとなって表わ
れ、製品の品質面でも問題がある。

（問題点を解決するための手段〕 上記目的は、旋回及び固定スクロールの説板中央部の歯
溝底面を、同歯溝底面より外周部の歯溝低面より僅少寸
法だけ深くして段付部を形成すること（こより達成され
る。

（作用〕 上記溝間により、組立時では鏡板部中央部でのラップ先
端面にけ段差分の軸方向隙間が有するが、圧縮機運転鏝
の実働状態（こおいてに、固定スクロールの変形により
上記静的隙間−せばまり実質ラップ先端面部の軸方向隙
間は極少（こなる。

スフロート圧縮蝋などの容積形圧縮（次では、圧縮作動
室をシールする部材間のクリアランスけ。

υ°雨れを防止する上からなるべく小さいほど良いとさ
れているが、密閉形スクロール圧縮機の場合、初期設定
時の軸方向クリアランスが小さすき゛ると前述のラップ
先端と歯溝面が接触する問題点が生じる。

本発明でく、スクロール部材の圧力ｌこよる変形を考慮
して、組立時の初期クリアランスと成る範囲に設定して
、上記スクロール部材で生じる局部的な軸方向接触を避
けることができる。

（実りｌｆクリ〕 以下、本発明の一部施ｙ＋＋　１！を第１図にもとすき
説明する。

第１図に示すスクロール圧縮機は、密閉容器１内（こ、
圧縮機部２と図示されていない電動機部が収納されてい
る。圧縮１戊部２け固定スクロール部材５を旋回スクロ
ール部材６を互に噛合せて圧縮室（密閉仝１ｖＩ）９が
形成される。画定スクロール部材５は、円板上の成板５
ａと、これに直立しインポリウド曲線あるいはこれに近
似の曲線に形成されたラップ５ｂとからなり、その中心
部に吐出口１０、外周部に吸入口（図示せず）を備えて
いる。旋回スクロール部材６は円板状の絶版６ａと、こ
れに直立し固定スクロールのラップと同−形成されたラ
ップ６ｂと、鏡板の反ラツプ面に形成されたボス６Ｃと
からなっている。フレーム１１は中央部に軸受部１１ａ
を形成し、この軸受部に回転軸１４が支承され、回転軸
先四の偏心軸１４ａｒｉ、上記ボス５ｃｌこ旋回運動が
可能なように挿入されている。またフレーム１１（こけ
固定スクロール部材５が複数本のボルトによって固定さ
れ。

旋回スクロール部材６はオルダム機構１２ｉこよってフ
レーム１１に支承され、旋回スクロール部材６は固定ス
クロール部材５（こ対して、自転しないで旋回運動をす
るよう（こ形成されている。回転軸１４には下部に電動
機部を直結している。固定スクロール部付５の吸入口に
は街閉容器ｌを貫通して及入管（図示せず）が接続され
、吐出口１０が開口している吐出室ｉ　ａａａ路１５を
介して下部室１ｂを連通し、更に、密閉容器１を頁通す
る吐出管（図示せず）に連通している。

他方、旋回スクロール部材６の背面とフレーム１１で囲
まれた仝間２０（これを「背圧室」と称する）には、旋
回、固定の両スクロールで形成される複数の冶閉仝間内
のガス圧によるスラスト方向のガス力（このカヒよ、旋
回スクロール部材６に下方に押し下げようとする離反力
となる。）；こ対抗するため吸入圧力（低ＥＥ側圧力）
と吐出圧力Ｏ中間の圧力が作用する。この中間圧力の設
定（ま旋回スクロール６の鏡板６ａｉこ細孔２１を設け
、この細孔２１を介してスクロール内部のガス分背圧室
２０）こ導き、旋回スクロールの背面にガスを作用させ
て行う。上記背圧は旋回スクロール部材６を固定スクロ
ール部材５に押し付け、下部室（糸間空間）のシールと
共に、両スクロール部材の外周部の平板ｊでちる睨板面
のシール？も行う。上記旋回及び両足スクロール６．５
の挽板６ａ、５ａの中央部の歯溝、底叩部４９．５３は
他の台：５分より少許溝を深く形成している。

第２図は、旋回スクロール６の９板６ａのラップ歯底面
６Ｃの中央部の歯溝４９部分の深さを、ｔＩｉ１溝外周
部６ｄｌこ対して僅小寸法分だけ採＜設定した歯溝形状
の平面図である。この場合スクロールラップ６ｂの巻数
は約３巻程度で、中央部の溝深さの深い範囲は、スクロ
ールラップの巻き始めから約１巻きから１．５巻きの範
囲までが適当で、図では約１．３巻きの範囲までを示し
ている。

点４６はカッタの〃ロエ中心で、刀ロエ始めの位置を示
す。溝加工用のカッターの径は、歯溝寸法ｐと等しく設
定している。必中の破線４８はカッターの軌跡を示し、
点４７は段付き加工部の終りの位置を示し、円弧部６ｐ
がその境である。従って、中央の段付部を形成するため
のカッターの〃ロ工範囲も約１．３巻の渦の軌跡をたど
ることになる。

第８図は、第１図の旋回スクロールｉこ対向する、固定
スクロールの平面図で、固定スクロール５測にもラップ
渦底面の中央部を段付き刀ロエする。

点５０′ｒｉカッタの山王中心で、力ｌ工始めの位置を
示す。図中の破線５２はカッターの軌跡で、スクロール
ラップの形状と同一のインボリュート曲線を描いている
。点５Ｈ：を段付き３０１部の終わりの位置を示し、円
弧部５ｐがその境である。中央部の歯溝部５８はラップ
外周部の歯溝部５ｄ、５　ｄ’に対して僅小寸法分だけ
深くなっている。該段差寸法は、１０数ミクロン０後が
実用的であろう。

第４図は、第２図の■−ＩＶ線矢視断面図を示し、旋回
スクロール６の中央部の歯溝底面４９は、鏡板部６ａの
外周部６　ｄ（ツノ＊工基準面）に対し、てΔｉ１の寸
法分だけ低く設定している。この場合、旋回スクロール
の歯先面６ｎ９は一様な高さｈｓ（こなるよう（こ／Ｊ
ロエしている。２（べ背圧室２０（こ中間圧力を導入す
る丸めの背圧孔である。

第５図は、固定スクロール５の縦断面図でちる。固定ス
クロール５の中央部の歯溝底面５３げ、歯溝外周部５ｄ
、５ｄに対して△ｈ２の寸法分だけ低く設定している。

なお、固定スクロール５の歯先面５ｎ（那工基準面）′
ｒ！、一様な面を保つように那工する。上記、旋回スク
ロールの段差寸法Δｈ１と固定スクロール側の段差寸法
分△ｈ２とは、概略Δｈ１鴫Δｈ２の関保があり、載設
差寸法は、固定スクロールの鏡板部変形をノＪｕ味して
、１０ミクロンから２０ミクロン前後の寸去が過度であ
る。

歯溝１底而の段付′、Ｉロエ部４９．５３の範囲・＝円
板状の鏡板部の大きさに対して、概路次の比率で決めら
れよう。

’ｊｄ＝（キ０．４〜０．５）・ｌｓｉ・・・・・・（
１）ここで、Ｙ″ｄ９段付ノ几工部の最外部の半径只８
１：固定スクロールの吸入室５ｆを形成する鏡板部内壁
５ｙの半径 なお、第２図中のＯｍは旋回スクロール６の鏡板部の中
心であり、第８図のＯｆの記号は固定スクロール鏡板部
５＆の中心を示す。（１）式に示すようｌこ、役付部の
範囲は、半径比（吸入室内径基準）で０．５前後となる
。

第６因は、本発明の固定と旋回スクロールを組み合わせ
て、初期設定時（組立時）での軸方向隙間の分布を、ス
クロールラップ巻き角度（インボリュートの伸開角）を
横座標（こして示したものでちる。図に示したように旋
回スクロール側と、固定スクロール側の歯底面には階段
状の歯形曲線を呈し、段差寸法Δｈｌ、Δｈ２分が概ね
そのまま両スクロールラップ間の軸方向隙間（静的隙間
）を呈すふ結果と々る。スクロールラップの外周部は冷
媒ガスの吸入行程がなされる範囲があり、本発明の段差
部の境界位ｔ５ｐ、６ｐａ、必ず吸入行程の終了する位
置（ｑ点）よりもスクロールラップ角度としてより小さ
い巻き角度の位置（スクロール中心部へ寄る位置）に設
定することが前提となる。すなわち、段差部の境界位置
５ｐ、６ｐはスクロールラップ巻き角度として、次の範
囲に限定される。

（八ｓ＋２７Ｌ）＜入ｐ　＜　（１ｅ−２Ｌ　）　−−
（２ここで、へ８−スクロールラップ巻き始まり角度（
ｒａｄ） 八〇　・スクロールラップ巻き終わり角度（ｒａｄ　） 八、二段差力ｌ工部の悦界部５ｐ、６ｐでのスクロール
ラップ巻き角度 （ｒａｄ） 冗　１円周率 このように、組立時での、両スクロールラップ間の軸方
向隙間の設定法として、従来では一様隙間ｆこよったの
に対して、本発明では段付隙間を比較的広範囲で設定す
る歯形形状としていることを等徴二している。

第７図−１固定スクロールの悦板部の圧力による変形量
（軸方向変位置）と、スクロールラップ巻き角度を横座
標にして表現したものである。図（こ示すように、固定
スクロールＯ変位置にスクロールラップ巻き角度として
１Ｑｒａｄ近傍まで平担な変形モードを呈しており、こ
の都０まで両スクロールラップ同志での接触が起こり得
ることを示すもので、本発明が段付き部の範囲として、
前記（１）式と（２）式で限定した理由は、上記固にス
クロールの変形モードＥこよる。

このように、本発明では、固定スクロールの鏡板部の圧
力（こよる変形から、両スクロールラップ部の先端面に
強い局部耐重が作用し、これ（こ伴う臓械摩ＷＡｆＱ失
の謂〃１と、両スクロールラップ間ので１れを防止する
ため、旋回スクロールと固定スクロールのも！板中央部
の歯ζ歯底面（こ、スクロールラップ外周部の歯溝底面
に対して、僅少寸法分だけ溝を一様に深く設定して段付
部を形成し、上記ラップ中央部での局部金属接触を緩和
するものである０ また、戻坂部の中央部シこ凹部を設定するここにより、
スクロールラップｉｉｌ志の軸方内当たりがラップ部会
面１０わたって均等な洸たり（＠い接触）を呈する結果
となる。そのため、冷媒ガスの吸入行程のなされるスク
ロールラップ外周部でのラップ同志の軽い接触ができる
よう（こなり、実質この部分の軸方向隙間はせばまり圧
ａ機の容積効率が改善されるっ （発明の効果〕 本発明によｎば、ラップ先端部の・涯い播趨を避けるこ
とができるので、その部分の４擦損失分低減し、数パー
セントの圧動」戎の全４熱効ぶが向上する。

また、従来機では、問題点で述べたよう（こ圧縮機の容
積効率が低下する問題があるが、本＠明で呂、両スクロ
ールのＣ体的２ｉ：軸力内当たりが改善するので、圧縮
機の容積効率が２〜３％向上する−！た、従来機では、
ラップ先端部の強い接触荷重（こよる損失のため、圧８
機の性能（主に全断熱効〕）にバラツキが大きいという
問題があったが、本発明によれば、核うップ接触曲重を
は城ないし解消することにより、１４ＮＵのバラツキを
従来或］こ比べて、約半分；こすることができ、製品の
晶質が向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す密閉形スクロール圧縮
機の部分縦断面図、第２図は第１図の旋回スクロールの
平面図、第３図は同じく固定スクロールの平面図、第４
図（１旋回スクロールの断面図で第２図■−■線矢視断
面図、第５図は固定スクロール断面図、第６図は両スク
ロール？組合せたときの軸方向間の分布を示す説明図、
第７図は固定スクロールの変形モードを示す説明図であ
る。第８図は従来の密閉形スクロール圧縮機の部分縦断
面図である。 ５・・・固定スクロール　５ａ・・・鏡板部　６・・旋
回スクロール　６ａ・・東板部　４９・・・旋回スフロ
ー７５の鏡板中央部の歯、、背低（ｉｉ部　５３・・・
固定スクロールの鏡板中央部の臼溝底ｔｉｎ部 代理人　弁理士　小　川　勝　男 鈷　”ｅｔｃ！ｒ　　　　　’へ 貼喝鳴寸　簡 ≧二 ５ぺ Ｓα　匂４ル祁　　夕３　佃ル１叶部４填前面部不刹刀 ！３　・　中央＊、ｔｉｉ：４＊面屯ｐみＭ 竿７閏 乎８日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機をフレー
   ムに支承した回転軸を介して連設して収納すると共に、
   密閉容器室を上部室と電動機室とに区画し、スクロール
   圧縮機は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定
   スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラップを互
   に内側にして噛合せ、旋回スクロール部材を回転軸に連
   設する偏心軸部に係合し、旋回スクロール部材を自転す
   ることなく固定スクロール部材に対し旋回運動させ、固
   定スクロール部材には中心部に開口する吐出口と、外周
   部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、
   両スクロール部材にて形成される圧縮空間を中心に移動
   させ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガス
   を上部容器室に吐出し、通路を介し電動機室に導びき、
   吐出管を介し器外に吐出する密閉形スクロール圧縮機に
   おいて、旋回スクロール及び固定スクロールの鏡板中央
   部の歯溝底面を、それより外周部の歯溝底面より少許溝
   を深くして段付部を形成してなることを特徴とする密閉
   形スクロール圧縮機。
2. ２．旋回及び固定スクロール歯溝底面の段差部の段差寸
   法が、ほぼ１０ミクロン乃至２０ミクロンの僅少寸法で
   ある特許請求の範囲第１項記載の密閉形スクロール圧縮
   機。
3. ３．固定及び旋回スクロールの歯溝底面の段付加工部の
   範囲として、 Ｖ＿ｄ＝（０．４〜０．５）・Ｒ＿ｓ＿ｉ ここで、Ｖ＿ｄ；段付加工部の最外部の半径Ｒ＿ｓ＿ｉ
   ；吸入室を形成する固定スクロールの鏡板内壁面の半径 の寸法関係にある特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の密閉形スクロール圧縮機。
4. ４．同定及び旋回の両スクロールの歯溝底面の段付部と
   ラップ外周部の歯溝底面との境界部の位置が、スクロー
   ルラップ巻き角度として （λ＿ｓ＋２π）＜λ＿ｐ＜（λ＿ｅ−２π）ここで、
   λ＿ｓ：スクロールラップ巻始まり角度λ＿ｐ：段差部
   の境界部でのスクロールラップ巻き角度 π：円周率 λ＿ｅ：スクロールラップ巻終り角度 の範囲にある特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   密閉形スクロール圧縮機。