JPH0219678A - 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〕 この発明は、スクロール圧縮機に関するものである。

【従来の技術〕

第５図は例えば特願昭６１−２８３４０６号明細書に提
案された従来の全密閉形冷媒圧縮機からなるスクロール
圧縮機を示すもので、図において、１は固定スクロール
で、台板部１ａの下面に渦巻突起１ｂが設けられている
。２は揺動スクロールで、台板部２ａの上面に渦巻突起
２ｂが設けられており、また台板部２ａの中心部の下部
に揺動軸部２ｃが突出している。５は各渦巻突起１ｂ、
２ｂを組合せて形成された圧縮室、３は各スクロール１
．２の外周に形成された吸入口、４は固定スクロール１
の台板部１ａの中心部に設けられた吐出口、６は主軸で
、上端の大径部６ａに偏心穴６ｂが設けられる。７は偏
心穴６ｂに嵌合され、揺動軸部２Ｃを半径方向に支持す
る揺動軸受、８．９は主軸６を駆動するモータロータお
よびモータステータ、１０は主軸６が駆動したとき揺動
スクロール２が自転しない公転運動をするよう規制する
オルダム継手、１１は各構成部材を収容する密閉容器、
１２は密閉容器１１に固着された吸入管、１３は固定ス
クロール１に固着された吐出管で、吐出口４からの圧縮
ガスを密閉容器１工外に送出する。、２５は固定スクロ
ール１を支持し、また凹部２５ａ内に揺動スクロール２
を揺動自在に支持するとともにオルダム継手１０を設け
、かつ軸受２６を介して主軸６の大径部６ａを回転自在
に支持するブラケットで、返油孔２５ｂおよびガス通路
２５ｃを有している。２７はブラケット２５、モータス
テータ９を支持するとともに主軸６を回転自在に支持す
るブラケットで、返油孔２７ａおよびガス通路２７ｂ、
２７ｃを有している。６ｃは主軸６に偏心貫通して設け
られた偏心給油孔、２８は主軸６の下端に取付けられた
オイルキャップ、２９は潤滑油である。

上記した従来のスクロール圧縮機においては、モータロ
ータ９が回転すると主軸６が回転し、揺動スクロール２
はオルダム継手１０により自転を阻止されながら公転す
る。これにより、吸入管１２からガス通路２７ｃ、２７
ｂ、２５ｃおよび吸入口３を介して圧縮室５に吸入ガス
を取込み、次第に圧縮して吐出口４から吐出管１３に吐
出する。

さらに、同図において、１４は固定スクロール１０台板
部１ａに設けられた流体バイパス孔、１５は流体バイパ
ス孔１４の周囲に形成された弁座、１６は同じく台板部
１ａに設けられた排出孔で、一端は吸入圧空間に通じる
固定スクロール１の外部に開口し、他端は流体バイパス
孔１４の周囲に同心円状に形成したスリット２３と連通
している。

１７はバイパス弁で、例えば冷媒圧縮機の弁材として用
いられる焼入れみがき鋼板等より成る円形の板状弁であ
る。１８は弁座１５の上部を閉塞する弁座栓で、バイパ
ス弁１７のストッパの役目をする。１９は弁座１５と弁
座栓１８の間の弁座空間、２０は弁座栓１８の中央に設
けられた連通孔、２１は図示しない三方電磁弁等の切換
によって吸入圧、吐出圧を導く圧力配管であり、弁座栓
１８の連通孔２０と密閉容器１１の配管孔２２とにロー
付等により固定されている。スクロール圧縮機では固定
スクロールｌと揺動スクロール２とが組合さって対称な
一対の圧縮室５が同時に複数形成されるので、流体バイ
パス孔１４も少くとも１対の圧縮室５に対応して対称な
位置に１対設ける必要がある。

さらに、流体バイパス孔１４の外側に同心円状にスリッ
ト２３を形成し、このスリット２３および弁座空間１９
を介して流体バイパス孔１４と排出孔１６を連通ずるよ
うにする。また、スリット２３には、弁座空間１９が低
圧になった時にバイパス弁１７がスムーズに押し上げら
れて弁座栓１８に密着してバイパス弁１７のバタつきが
防止されるように、コイルばね２４を配設する。

この従来のスクロール圧縮機においては、圧縮機を容量
制御しないで最大能力で運転する場合は、図示しない三
方電磁弁等を切換えて圧力配管２１の外端に吐出圧を導
く、これにより、弁座空間１９の圧力が吐出圧となり、
バイパス弁１７に吐出圧が作用してバイパス弁１７が下
方に押し付けられて弁座１５に密着し、流体バイパス孔
１４とスリット２３と連通ずる排出孔１６がバイパス弁
１７によって同時に閉鎖され、圧縮室５の流体は吐出圧
１４および吐出管１３を介して圧縮機外へ排出される。

又、圧縮機を容量制御する場合は、図示しない三方電磁
弁等の切換によって圧力配管２１の外端に吸入圧を導く
、それにより、弁座空間１９の圧力が吸入圧となる。流
体バイパス孔１４は圧縮室５の圧縮過程の途・中に設け
られているので、流体バイパス孔１４と連通ずる圧縮室
５の圧力は吸入圧力よりも高くなっている。また、コイ
ルばね２４は、前述のとおり、云イパス弁１７を押し上
げるように装着している。従って、バイパス弁１７が上
部に押し上げられ、弁座栓１８に接触して保持・され、
流体バイパス孔１４と排出孔１６は連通し、圧縮室５内
の流体の一部が流体バイパス孔１４および排出孔１６を
通って吸入空間と通じる固定スクロール１の外側へ排出
され、圧縮室５内の圧縮容量が制御される。固定スクロ
ールｌ外へ排出される流体の容量は、流体バイパス孔１
４の径や個数、スリット２３の断面積や個数および排出
孔１６の径と個数および固定スクロール１の渦巻突起１
ｂに対する位置により制御することができる。なお、流
体バイパス孔１４の位置は、固定スクロールｌと揺動ス
クロール２によって流体の閉じ込みが完了して圧縮室５
が形成された最上流位置から圧縮室５が吐出口４と連通
ずる直前の位置までの範囲で移動可能である。

〔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以上のように構成されている
ので、容量制御時の冷媒バイパス量が決定されれば、流
体バイパス孔の位置は定まる。しかしながら、容量制御
時、吸入ガスが閉じ込まれた外側の冷媒ガスは流体バイ
パス孔１４．弁座空間１９．スリット２３および排出孔
１６を通って圧縮室外へ排出されるが、このとき、バイ
パス孔１４の圧縮室側開口部での入口圧損や排出経路（
流体バイパス孔の通路面積が排出経路中で最小となる）
の圧損によって外側の圧縮室内の圧力が吸入ガス圧力よ
り多少増加する。したがって、流体バイパス孔の面積は
、容量制御時にバイパス量を所定に得るためおよびバイ
パスされる冷媒ガスの圧縮を減らすために冷媒がバイパ
ス孔を通ってバイパスするときの流路の圧力損失を小さ
くするように、冷媒の流れの速度が冷媒の音速の０．１
５〜０．３５程度になるように実験的に定められていた
。

この結果、容量制御時のバイパス量を増大しようとする
際にはバイパス孔の面積を増加させる必要があり、この
とき、流体バイパス孔１４を加工性のよい丸孔とした場
合、その直径が揺動スクロール２の渦巻突起幅よりも大
きくなることがあった。

例えば４０％バイパスさせるとして４ｍの渦巻突起の場
合、直径６鵬程度の丸孔となる。

上記のように容量制御時のバイパスされる冷媒が小さな
流れ損失で圧縮室から固定スクロール１の外へ流出する
ように流体バイパス孔の渦巻突起周縁に直交方向の幅を
揺動スクロール渦巻突起の幅より太き（した場合に、容
量制御なしすなわち、最大容量時の運転を考える。この
状態を第３図および第４図に示す、第３図は流体バイパ
ス孔１４と固定スクロール！！動スクロールの渦巻突起
ｌｂ、２ｂおよび圧縮室５の関係を示す横断平面図、第
４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線における拡大断面図である
。これら図においてはバイパス弁１７は閉じて最大容量
運転のモードとなっている。しかしながら、流体バイパ
ス孔１４の渦巻突起周縁に直交方向の幅が揺動スクロー
ル渦巻突起の幅より大きい場合には以下に示すように吐
出口に近い圧縮室５から外側の圧縮室５２へと圧縮され
た冷媒ガスが漏出する。これを第４図によって説明する
。

第３図に示すような位置関係にある固定スクロール、揺
動スクロールの渦巻突起１ｂ、２ｂおよび流体バイパス
孔１４を考えると、吐出口に近い側の圧縮室５１とその
外側の圧縮室５２が流体バイパス孔１４を介して連通し
、−度圧縮された冷媒ガスが低圧側の圧縮室５２へ矢印
で示すように漏出する。これにより、最大運転時には冷
媒ガスの再圧縮が生じ冷媒ガスの圧縮動力が増大し、圧
縮効率が低下するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、最大容量運転時の冷媒ガスの漏れによる圧縮動
力損失の低減を図ると共に、容量制御時のバイパスされ
る冷媒による流体バイパス孔での圧力損失によって生じ
るバイパスされるガス低圧側での圧力増加による圧縮動
力損失を低減し、高効率となるスクロール圧縮機を得る
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るスクロール圧縮機は、台板部の下部に渦
巻突起が設けられるとともに台板部の中６部に吐出口が
設けられた固定スクロールと、台板部上に渦巻突起が設
けられこの渦巻突起が固定スクロールの渦を突起と組合
されて圧縮室を形成する揺動スクロールを備え、揺動ス
クロールの揺動により圧縮室内の流体を圧縮するスクロ
ール圧縮機において、固定スクロールの台板部に設けら
れ吸入圧と吐出圧を切換可能に導入される弁座空間と、
固定スクロールの台板部に設けられ吐出口と連通ずる以
前の圧縮室と弁座空間とを連通ずる流体バイパス孔と、
この流体バイパス孔の外側に形成した同心円状のスリッ
トおよび弁座空間を介して流体バイパス孔と連通ずる固
定スクロール台板部に設けられた排出孔と、弁座空間に
設けられ吐出圧を導入された際に流体バイパス孔と排出
孔を閉塞し、吸入圧を導入された際に流体バイパス孔と
排出孔を開口するバイパス弁と、上記スリット内にバイ
パス弁を押上げるコイル番ホねとを備え、上記流体バイ
パス孔の面積をバイパスされる冷媒ガスの流れの速度が
冷媒の音速に対して０．１５〜０．３５とし、揺動スク
ロール渦巻突起の幅を流体バイパス孔の直径より大きく
し、かつ固定スクロール渦巻突起の幅より広くしたもの
である。

〔作　用〕

この発明においては、容量制御時に流体バイパス孔を通
りバイパスする冷媒ガスの圧力損失を増やすことなく、
最大容量運転時の内側の圧縮室から外側の圧縮室への冷
媒ガスの漏出によるガス圧縮動力を減少させることがで
きる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明によるスクロール圧縮機の第４図と同じ部
分の断面図を示すもので、１は固定スクロールで、その
渦巻突起１ｂの幅をＷ、とし、１４は流体バイパス孔で
、その直径をｄとする。２は揺動スクロールであって、
その渦巻突起２ｂの幅をｗｏとすると、両渦巻突起１ｂ
、２ｂの幅はｗ、、＞ｗ、の関係にある。

第２図は最大容量時での流体バイパス孔１４と揺動スク
ロール渦巻突起２ｂおよび圧縮室５の関係を示す断面図
で、これによれば揺動スクロール渦巻突起２ｂの幅Ｗ、
は流体バイパス孔１４の直径ｄに対して ｗ、＞　ｄ の関係があり、流体バイパス孔１４においては冷媒バイ
パス量が流れたときの流速が冷媒の音速に対して０．１
５〜０．３５となるように定められている。

また、流体バイパス孔１４および固定スクロール１、揺
動スクロール２の組合せにより形成される外側の圧縮室
５２とその一つ内側の圧縮室５１との位置関係を第２図
は示している。この図から明らかなように、内側の圧縮
室５１から外側の圧縮室５２へ圧縮された冷媒ガスが漏
出、膨出することなく、冷媒ガスの再圧縮がないため、
動力損失は抑えられる。

また、この発明では渦巻形状にインボリュートを用いて
おり、両スクロールの渦巻突起１ｂ、２ｂの幅が異なっ
ていても揺動スクロール２の揺動半径を調整して選ぶと
常に渦巻の側面で接触する。

何となれば、固定スクロール外周面と揺動スクロール内
周面のｘ、ｙ座標をＸｔ、ｙｔおよびＸｏ。

ｙＧとしてインボリュートの基礎円半径をａ、固定スク
ロール渦巻突起の幅の歯幅角度をα（ｗ　ｔ　”２０α
）２揺動スクロ一ル渦巻突起の幅の歯幅角度をβ（Ｗ、
＝２０β）、揺動半径をεとし、公転角をｒとすると、
任意のインボリュート角θに対して、 で表わされる。そして、各々をθで偏微分して任意のイ
ンボリュート角での接線の傾きｄｙ／ｄｘは各々 となり、固定、揺動スクロール共に一致している。

また、インボリュートの性質からインボリュート角θを
２π進めたときの渦巻突起同志の距離は２πａであり、
従って公転半径εを、 ２“ａ−２（ａ“°β’　　＝ａ（ｙｃ−６−β）よε
　　＝ すれば、必ず固定、揺動スクロールの渦巻突起は各々外
周および内周また、内周と外周が接触しうる。

さらに、揺動スクロール材をアルミニウムとし、固定ス
クロール材を鋳鉄で作った場合、弾性係数Ｅはアルミニ
ウムが７０００　ｋｇ　／　ｍｄ、鋳鉄が１３０００　
ｋｇ／−程度であるので、渦巻突起の強度を（側面に圧
縮ガスの圧力が作用する）同等にしようとすれば、その
肉厚は断面２次モーメント■が肉厚の３乗に比例し、曲
げ剛さはＥＸＩで表わされるので、上記の数値例ではア
ルミニウム製の揺動スクロールの渦巻突起の肉厚は鋳鉄
製の固定スクロールの渦巻突起の肉厚の１．２３倍とな
る。また比重についてはアルミニウムの２．７に対し鋳
鉄の７．２であるので、肉厚の増加を考えても揺動スク
ロールの重量は従来の鋳鉄製の約Ａとなり、バランスを
とるために主軸やロータに付加するバランサの重量も軽
くなると共に、加振力も減少しより軽量で振動の小さく
、かつ流体バイパス孔の直径ｄより大きな渦巻突起幅Ｗ
０をもつアルミニウム製の揺動スクロールが製作でき、
この種のバイパス方式容量制御機構付きスクロール圧縮
機のように固定スクロールに流体バイパス孔を設けた際
に特に有利となる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、流体バイパス孔
の面積をバイパスされる冷媒ガスの流れの速度が冷媒の
音速に対して０．１５〜０．３５とし、揺動スクロール
渦巻突起の幅を流体バイパス孔の直径より大きくし、固
定スクロール渦巻突起の幅より広くしたので、最大容量
運転時の冷媒ガスの漏れによる圧縮動力損失の低減を図
ることができ、これによって高効率なスクロール圧縮機
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるスクロール圧縮機の
流体バイパス孔付近の断面図、第２図は圧縮室と流体バ
イパス孔および渦巻突起の関係を示す横断平面図、第３
図は従来のスクロール圧縮機における圧縮室と流体バイ
パス孔および渦巻突起の関係を示す横断平面図、第４図
は第３図の■■線における断面図、第５図は従来のスク
ロール圧縮機の断面図である。 １・・・固定スクロール、１ａ・・・台板部、ｉｂ・・
・渦巻突起、２・・・揺動スクロール、２ａ・・・台板
部、２ｂ・・・渦巻突起、４・・・吐出口、５・・・圧
縮室、１４・・・流体バイパス孔、１６・・・排出孔、
１７・・・バイパス弁、１９・・・弁座空間、２３・・
・スリット、２４・・・コイルばね。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　台板部の下部に渦巻突起が設けられるとともに台板部
   の中心部に吐出口が設けられた固定スクロールと、台板
   部上に渦巻突起が設けられこの渦巻突起が固定スクロー
   ルの渦巻突起と組合されて圧縮室を形成する揺動スクロ
   ールを備え、揺動スクロールの揺動により圧縮室内の流
   体を圧縮するスクロール圧縮機において、固定スクロー
   ルの台板部に設けられ吸入圧と吐出圧を切換可能に導入
   される弁座空間と、固定スクロールの台板部に設けられ
   吐出口と連通する以前の圧縮室と弁座空間とを連通する
   流体バイパス孔と、この流体バイパス孔の外側に形成し
   た同心円状のスリットおよび弁座空間を介して流体バイ
   パス孔と連通する固定スクロール台板部に設けられた排
   出孔と、弁座空間に設けられ吐出圧を導入された際に流
   体バイパス体バイパス孔と排出孔を開口するバイパス弁
   と、上記スリット内にバイパス弁を押上げるコイルばね
   とを備え、上記流体バイパス孔の面積をバイパスされる
   冷媒ガスの流れの速度が冷媒の音速に対して０．１５〜
   ０．３５とし、揺動スクロール渦巻突起の幅を流体バイ
   パス孔の直径より大きくし、かつ固定スクロール渦巻突
   起の幅より広くしたことを特徴とするスクロール圧縮機
   。