JPH0359355A

JPH0359355A - スクロール型流体装置及び空気調和装置

Info

Publication number: JPH0359355A
Application number: JP19715489A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fujimoto; 悟藤本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-14
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0737857B2

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、両歯スクロールを備えたスクロール型流体装
置及び該スクロール型流体装置を用いたエアーサイクル
式の空気調和装置に関するものである。

（従来の技術）従来、空気調和装置は冷媒を圧縮及び膨張させて冷凍サ
イクルを構成し、該冷媒と空気とを熱交換して空気調和
を行っていたが、近年、冷媒を用いずに空気を直接圧縮
及び膨張させて冷凍サイクルを構成するエアーサイクル
式の空気調和装置が開発されている。

このエアーサイクル式の空気調和装置には、“エアコン
ビジネス”　（１９７９年２月１５日号）“省エネ時代
の命題”に開示されているように、ケーシング内に複数
のベーンを備えたロータを収納して成るロータリベーン
式流体装置を用い、該ロータリベーン式流体装置に熱交
換器を接続したものがある。そして、上記ロータリベー
ン式流体装置はロータの１回転中における略可半部が圧
縮機構に、他の略可半部が膨張機構に構成されており、
上記ロータを回転させて室内空気を圧縮機構に吸込み、
高温高圧空気に圧縮した後、熱交換器に流して熱交換し
、低温の高圧空気にして膨張機構に導き、膨張させて低
温低圧の空調空気にして室内に吹出すようにしている。

（発明が解決しようとする課題）上述したエアーサイクル式の空気調和装置においては、
ロータリベーン式流体装置を用いているために、ベーン
の先端面がケーシング内周面を常時摺接して移動するこ
とになる。

しかしながら、これではベーンの先端が摩耗し易く、特
に、潤滑が困難であるため、ベーンの寿命が短いという
問題がある。従って、メンテナンスを頻繁に行う必要が
あり、実用面で問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、摺接力を
小さくすることにより、長期間メンテナンスを不要とし
、実用上の問題を解消することを目的とするものである
。

（課題を解決するための手段）上記目的を遠戚するために、本発明が講じた手段は、両
歯スクロールを用いて圧縮手段と膨張手段を構成するこ
とにより、スラス、ト方向力をバランスさせて摺接力を
小さくするようにしたものである。

具体的に、第１図に示すように、請求項（１）に係る発
明が講じた手段は、先ず、基板（３１）の前面に渦巻状
の第１固定ラップ（３２）が立設されて成る第１固定ス
クロール（３）と基板（４１）の前面に渦巻状の第２固
定ラップ（４２）が立設されて成る第２固定スクロール
（４）とが所定間隔を存して互いに前面を対面させて並
設される一方、基板（５１）の両面に渦巻状の第１可動
ラップ（５２）と第２可動ラップ（５３）とが立設され
て成る可動スクロール（５）が上記両固定スクロール（
３）、（４）間に第１可動ラップ（５２）を第１固定ラ
ップ（３２）に、第２可動ラップ（５３）を第２固定ラ
ップ（４２）にそれぞれ鴎合して並設されている。そし
て、上記可動スクロール（５）の中心が両固定スクロー
ル（３）。

（４）の中心より偏心し且つ可動スクロール（５）が自
転することなく公転するように該可動スクロール（５）
を支持する支持手段（６）が設けられると共に、上記可
動スクロール（５）を公転駆動させる駆動手段（７）が
設けられている。更に、上記第１固定スクロール（３）
と可動スクロール（５）との間には、両ラップ（３２）
、　　（５２）の外側に吸込口（２５）が、中央部に吐
出口（２６）がそれぞれ開口されて該吸込口（２５）よ
り流入した流体を両ラップ（３２）、　　（５２）間で
圧縮する圧縮手段（２１）が構成されている。加えて、
上記第２固定スクロール（４）と可動スクロール（５）
との間には、両ラップ（４２）。

（５３）の中央部に吸込口（２７）が、外側に吐出口（
２８）がそれぞれ開口されて該吸込口（２７）より流入
した流体を両ラップ（４２）、　　（５３）間で膨張さ
せる膨張手段（２２）が構成されたスクロール型流体装
置である。

また、請求項（２）に係る発明が講じた手段は、上記請
求項（１）記載のスクロール型流体装置における圧縮手
段（２１）の吸込口（２５）及び膨張手段（２２）の吐
出口（２８）がそれぞれ室内に連通される一方、圧縮手
段（２１）の吐出口（２６）及び膨張手段（２２）の吸
込口（２７）にそれぞれエアー配管（１３）、（１３）
の一端が接続され、該両エアー配管（１３）、（１３）
の他端がそれぞれ熱交換器（１２）に接続されて構成し
た空気調和装置である。

（作用）上記構成により、請求項（１）に係る発明では、駆動手
段（７）を駆動すると、可動スクロール（５）は支持手
段（６）によって両固定スクロール（３）（４）の中心
より偏心して支持されると共に、自転が阻止されている
ので、該可動スクロール（５）は両固定スクロール（３
）、　　（４）に対して該固定スクロール（３）、　　
（４）の中心を中心して公転運動のみを行う。

そして、この可動スクロール（５）における基板（５１
）の片側には圧縮手段（２１）が、他の片側には膨張手
段（２２）が構成されているので、可動スクロール（５
）の公転によって圧縮手段（２１）における両ラップ（
３２）、　　（５２）間には圧縮室（２３）が該ラップ
（３２）、（５２）の外側より形成され、中央に移動し
つつ収縮する一方、上記膨張手段（２３）における両ラ
ップ（４２）、　　（５３）間には膨張室（２４）が該
ラップ（４２）、（５３）の中央より形成され、外側に
移動しつつ膨張する。

この圧縮及び膨張作用により、請求項（２）に係る発明
では、室内空気が吸込口（２５）を経て圧縮室（２３）
に流入し、高温高圧の空気に圧縮されて吐出口（２６）
より吐出し、エアー配管（１３）を介して熱交換器（１
２）に流れる。その後、該熱交換器（１２）において高
温高圧空気は外気等と熱交換して冷却され、低温高圧空
気になり、エアー配管（１３）を介して膨張手段（２２
）に導かれ、吸込口（２７）より膨張室（２４）に流入
し、低温低圧空気になって吐出口（２８）より室内に吹
出すことになる。

（発明の効果）従って、請求項（１）に係る発明によれば、可動スクロ
ール（５）の片側に圧縮手段（２１）を、他の片側に膨
張手段（２２）を構成するようにしたために、可動スク
ロール（５）のスラスト方向がバランスすることになり
、各ラップ（３２）。

（４２）、（５２）、（５３）の基板（３１）。

（４１）、　　（５１）に対する押圧力を著しく軽減す
ることができるので、各ラップ（３２）、（４２）、・
・・の摺接力か小さくなり、先端部の摩耗を小さくする
ことができる。

更に、上記公転スクロール（５）のスラスト方向力がバ
ランスすることにより、摩擦損失が少なく、また、メン
テナンスを長期間不要にすることができる一方、騒音及
び振動を低減することができる他、連続吐出であるので
、過圧縮などの影響が少なく、コンパクトで高速運転を
可能にすることができる。更にまた、上記膨張手段（２
２）で駆動力を回収することができることから、駆動手
段（７）の容量を小さくすることができ、省エネルギー
化を図ることができる。

更に一方、請求項（′２Ｊに係る発明によれば、上述し
たスクロール型流体装置を用いているので、少ないメン
テナンスで空調動作を連続して行うことができることか
ら、冷媒を用いない冷凍サイクルで快適な空調を行うこ
とができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図及び第２図に示すように、（１）はエアーサイク
ル式の空気調和装置であって、空気を直接圧縮及び膨張
させて冷凍サイクルを構成しており、スクロール型流体
装置（１））に熱交換器（１２）がエアー配管（１３）
、　　（１３）によって接続されて構成されている。

上記スクロール型流体装置（１））はケーシング（２）
内に第１固定スクロール（３）と第２固定スクロール（
４）と公転スクロール（５）とが上下方向に並設されて
構成され、該ケーシング（２）は偏平な矩形体に形成さ
れている。そして、上記第１固定スクロール（３）と公
転スクロール（５）の上半部とによって圧縮手段（２１
）が、上記第２固定スクロール（４）と公転スクロール
（５）の下半部とによ・って膨張手段（２２）がそれぞ
れ構成されている。

上記各固定スクロール（３）、（４）は、平板状に形成
された基板（３１）、（４１）の前面（第１固定スクロ
ール（３）では下面、第２固定スクロール（４）では上
面）に渦巻状（インボリュート曲線）の第１固定ラップ
（３２）及び第２固定ラップ（４２）が立設されて形成
されている。

そして、上記各基板（３１）、（４１）はケーシング（
２）の上面板及び下面板を兼用し、また、第１固定ラッ
プ（３２）と第２固定ラップ（４２）とは、同一方向視
において、逆方向に巻回しており、上記各固定スクロー
ル（３）、　　（４）は所定間隔を存して前面を互いに
対面させて上下に並設されている。

上記可動スクロール（５）は、円板状に形成された基板
（５１）の両面（上面及び下面）に渦巻状（インポリコ
ート曲線）の第１可動ラップ（５２）と第２可動ラップ
（５３）とが立設されて両歯スクロールに形成され、該
可動スクロール（５）は基板（５１）が上記両固定スク
ロール（３）。

（４）における各ラップ（３２）、（４２）の先端間に
位置して両固定スクロール（３）、　　（５）間並設さ
れている。そして、上記第１可動ラップ（５２）−と第
２可動ラップ（５３）とは、同一方向視において、逆方
向に巻回しており、該第１可動ラップ（５２）と第１固
定ラップ（３２）とが、また、上記第２可動ラップ（５
３）と第２固定ラップ（４２）とがそれぞれ口麿合され
ると共に、該各ラップ（３２）、　　（４２）、　　（
５２）、　　（５３）は先端面が相対抗する各基板（３
１）、（４１）。

（５１）に接するように設けられている。更に、上記各
ラップ（３２）、　　（４２）、（５２）。

（５３）は喝合する各ラップ（３２）、　　（５２）及
び（４２）、　　（５３）間において側面にて多点接触
し、上記第１固定スクロール（３）と公転スクロール（
５）との基板（３１）、　　（５１）間には両ラップ（
３２）、　　（５２）によって圧縮手段（２１）の圧縮
室（２３）が形成される一方、上記第２固定スクロール
（４）と公転スクロール（５）との基板（４１）、　　
（５１）間には両ラップ（４２）、（５３）によって膨
張手段（２２）の膨張室（２４）が形成されている。

また、上記可動スクロール（５）は支持手段（６）によ
ってケーシング（２）に支持されており、該支持手段（
６）は２つのクランクシャフト（６１）、　　（６１）
と２つの支持シャフト（６２）（６２）とがケーシング
（２）の４つの隅角部に対角線上に位置して設けられ、
該各シャフト（６１）、　　（６２）に可動スクロール
（５）の基板（５１）が連結されて構成されている。上
記各シャフト（６１）、　　（６２）は、第３図にも示
すように、はぼ中央部がコ字状に屈折されて偏心軸部（
６３）、（６４）が形成されて構成される一方、上記ケ
ーシング（２）の上面板及び下面板を形成する各固定ス
クロール（３）、　　（４）の基板（３１）、　　（４
１）には支持用ボス（３３）。

（４３）が形成され、上記各シャフト（６１）。

（６２）の上部及び下部がボス（３３）、　　（４３）
に軸受（６５）、　　（６５）、・・・を介して上下方
向に回転自在に嵌挿支持されている。そして、上記偏心
軸部（６３）、　　（６４）には可動スクロール（５）
の基板（５１）に形成された４つのフランジ（５４）、
（５４）、・・・が軸受（６５）、（６５）、・・・を
介して回転自在に連結され、上記可動スクロール（５）
は該可動スクロール（５）の中心が両固定スクロール（
３）、　　（４）の中心より偏心すると共に、該可動ス
クロール（５）が自転することなく両固定スクロール（
３）、（４）に公転のみ行うように支持されている。

更に、上記クランクシャフト（６１）の下端部はケーシ
ング（２）外に延長され、該クランクシャフト（６１）
の下部には駆動手段であるモータ（７）が取付けられて
いる。該モータ（７）のロータ（７１）はクランクシャ
フト（６１）に取付けられる一方、ステータ（７２）は
モータケース（７３）に取付けられ、該モータケース（
７３）はケーシング（２）の下面に固定され、上記モー
タ（７）は可動スクロール（５）を公転駆動するように
構成されている。

一方、上記ケーシング（２）内には、第１固定スクロー
ル（３）と公転スクロール（５）との基板（３１）、　
　（５１）間及び第２固定スクロール（４）と公転スク
ロール（５）との基板（４１）。

（５２）間に円筒状の隔壁（２ａ）が各ラップ（３２）
、　　（４２）、・・・の外側に位置して設けられ、該
隔壁（２ａ）が圧縮手段（２１）及び膨張手段（２２）
の外周壁を形成している。そして、該圧縮手段（２■）
には吸込口（２５）がケーシグ（２）の側面から隔壁（
２ａ）の内面に亘って形成されると共に、吐出口（２６
）が第１固定スクロール（３）の載板（３１）の中央部
に形成されている。また、上記膨張手段（２２）には吸
込口（２７）が第２固定スクロール（４）の基板（４１
）の中央部に形成されると共に、吐出口（２８）がケー
シング（２）の側面から隔壁（２ａ）の内面に亘って形
成されている。

更に、上記圧縮手段（２１）の吸込口（２５）及び膨張
手段（２２）の吐出口（２８）は室内に連通される一方
、該圧縮手段（２１）の吐出口（２６）及び膨張手段（
２２）の吸込口（２７）には上記エアー配管（１３）、
（１３）の一端が接続されており、該各エアー配管（１
Ｂ）、　　（１３）の他端が上記熱交換器（１２）に接
続されている。

次に、この空気調和装置（１）の空調動作について説明
する。

そこで、先ず、スクロール型流体装置（１））の圧縮及
び膨張動作について第４図及び第５図に基づき説明する
。

該スクロール型流体装置（１））の両モータ（７）、　
　（７）を駆動すると、クランクシャフト（６１）、＜
６１）が回転し、可動スクロール（５）は支持手段（６
）によって自転が阻止されつつ、両固定スクロール（３
）、　　（４）の中心を中心として該両固定スクロール
（３）、　　（４）に対して公転運動のみ行うことにな
る。

この可動スクロール（５）の公転により、圧縮手段（２
１）においては、第４図（ａ）、（ｂ）。

（ｃ）、　　（ｄ）に示すように、第１可動う・ツブ（
５２）が右回転し、両ラップ（３２）、（５２）の外周
端（巻終り端）より圧縮室（２３）が形成され、該圧縮
室（２３〉が中央部（巻始め端）に向って渦巻状に移動
しつつ収縮し、上記側う・ノブ（３２）、（５２）の内
周端（巻始め端）より吐出口（２６）に連通ずる。

一方、同時に膨張手段（２２）においては、第５図（ａ
）、　　（ｂ）、　　（ｃ）、　　（ｄ）に示すように
、第１可動ラップ（５３）は左回転し、両ラップ（４２
）、　　（５３）の内周端（巻始め端）より膨張室（２
４）が形成され、該膨張室（２４）か外側（巻終り端）
に向って渦巻状に移動しつつ膨張し、上記両ラップ（４
２）、　　（５３）の外周端（巻終り端）より吐出口（
２８）に連通ずる。

このスクロール型流体装置（１））の圧縮及び膨張動作
に基づき空調動作を説明する。

先ず、室内空気は圧縮手段（２１）の駆動によって吸込
口（２５）よりケーシング（２）内に流入して両ラップ
（３２）、　　（５２）の外側より圧縮室（２３）に流
入する。そして、上記室内空気は圧縮室（２３）内で圧
縮されて高温高圧空気となり、吐出口（２６）より吐出
してエアー配管（１３）を流れ、熱交換器（１２）に流
入する。

その後、上記高温高圧空気は熱交換器（１２）で外気等
と熱交換して冷却され、低温高圧空気となる。続いて、
この低温高圧空気はエアー配管〔１３）を流れて膨張手
段（２２）に導かれ、吸込口（２７）よりケーシング内
に流入して両ラップ（４２）、（５３）の中央部より膨
張室（２４）に流入する。そして、上記低温高圧空気は
膨張室（２４）内で膨張して低温低圧空気となり、吐出
口（２８）より空調空気として吹出される。

このエアーサイクルを繰り返して室内を空気調和する。

従って、このスクロール型流体装置（１））によれば、
可動スクロール（５）の片側に圧縮手段（２１）を、他
の片側に膨張手段（２２）を構成するようにしたために
、可動スクロール（５）のスラスト方向力（上下方向の
力）がバランスすることになり、各ラップ（３２）、　
　（４２）、　　（５２）、（５３）の基板（３１）、
（４１）、（５１）に対する押圧力を著しく軽減するこ
とができるので、各ラップ（３２）、　　（４２）、・
・・の摺接力が小さくなり、先端部の摩耗を小さくする
ことができる。

更に、上記公転スクロール（５）のスラスト方向力がバ
ランスすることにより、摩擦損失が少なく、また、メン
テナンスを長期間不要にすることができる一方、騒音及
び振動を低減することができる他、連続吐出であるので
、過圧縮などの影響が少なく、コンパクトで高速運転を
可能にすることができる。更にまた、上記膨張手段（２
２）で駆動力を回収することができることから、モータ
（７）の容量を小さくすることができ、省エネルギー化
を図ることができる。

更に一方、上記空気調和装置（１）によれば、上述した
スクロール型流体装置（１））を用いているので、少な
いメンテナンスで空調動作を連続して行うことができる
ことから、冷媒を用いない冷凍サイクルで快適な空調を
行うことができる。

尚、本実施例においてはエアーサイクル式の空気調和装
置（１）について説明したが、本発明のスクロール型流
体装置（１））は他の装置に適用してもよい。

また、本実施例の空気調和装置（１）は室内空気を直接
に吸込み、室内に直接吹出すようにしたが、圧縮手段（
２１）の吸込口（２５）及び膨張手段（２２）の吐出口
（２８）を室内熱交換器などに接続して２次空気などを
冷却するようにしてもよい。

また、支持手段（６）は実施例のものに限られず、可動
スクロール（５）を偏心させ且つ自転しないように支持
するものであればよい。

また、駆動手段は２つのモータ（７）、　　（７）を用
いたが、１つのモータ（７）を用い、他のクランクシャ
フト（６１）にはベルト等で連結するようにしてもよい
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示しており、第１図はスクロ
ール型流体装置を断面にして示す空気調和装置の構成図
、第２図はスクロール型流体装置の断面平面図、第３図
は支持シャフトを示す断面側面図である。第４図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）。（ｄ）は圧縮手段の圧縮動作を示す説明図、第５図（ａ
）、（ｂ）、　　（ｃ）、（ｄ）は膨張手段の膨張動作
を示す説明図である。（１）・・・空気調和装置（２）・・・ケーシング（３）、　　（４）・・・固定スクロール（５）・・・
可動スクロール（６）・・・支持手段（７）・・・モータ（１））・・・スクロール型流体装置（１２）・・・熱交換器（１３）・・・エアー配管（２１）・・・圧縮手段（２２）・・・膨張手段（２５）、（２７）・・・吸入口（２６）、　　（２ｇ）・・・吐出口（３１）、（４１）、（５１）・・・基板（３２）、（
４２）、（５２）、（５３）・・・ラップ特　許　出　願　人　ダイキン工業株式会社ばか２名（１）・空気ｊｌＩ＃ｒＩｓＩＭ（２）・ケーシング＋３１．　　（４）　　・・固定スクロール（５）・可
動スクロール（６）　・支持手段（７）　・モータ（１）１・・・スクロール壱津体ｔａｇ（１２）　・・
熱交ＩＩＩＭ（１３）・・エアー配冑（２１）・圧誼手曖（２２）−・１）ｇ１手段（２５）、　　＋２７）・・吸入口（２６）、（２８）　　・吐出口（３１）、（４１）、（５１）　　・基板（３２）、（
４２）、（５２）、（５３）・ラップ第５図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板（３１）の前面に渦巻状の第１固定ラップ（
３２）が立設されて成る第１固定スクロール（３）と基
板（４１）の前面に渦巻状の第２固定ラップ（４２）が
立設されて成る第２固定スクロール（４）とが所定間隔
を存して互いに前面を対面させて並設される一方、基板
（５１）の両面に渦巻状の第１可動ラップ（５２）と第
２可動ラップ（５３）とが立設されて成る可動スクロー
ル（５）が上記両固定スクロール（３）、（４）間に第
１可動ラップ（５２）を第１固定ラップ（３２）に、第
２可動ラップ（５３）を第２固定ラップ（４２）にそれ
ぞれ噛合して並設され、上記可動スクロール（５）の中心が両固定スクロール（
３）、（４）の中心より偏心し且つ可動スクロール（５
）が自転することなく公転するように該可動スクロール
（５）を支持する支持手段（６）が設けられると共に、
上記可動スクロール（５）を公転駆動させる駆動手段（
７）が設けられ、上記第１固定スクロール（３）と可動スクロール（５）
との間には、両ラップ（３２）、（５２）の外側に吸込
口（２５）が、中央部に吐出口（２６）がそれぞれ開口
されて該吸込口（２５）より流入した流体を両ラップ（
３２）、（５２）間で圧縮する圧縮手段（２１）が構成
される一方、上記第２固定スクロール（４）と可動スクロール（５）
との間には、両ラップ（４２）、（５３）の中央部に吸
込口（２７）が、外側に吐出口（２８）がそれぞれ開口
されて該吸込口（２７）より流入した流体を両ラップ（
４２）、（５３）間で膨張させる膨張手段（２２）が構
成されていることを特徴とするスクロール型流体装置。
（２）請求項（１）記載のスクロール型流体装置におけ
る圧縮手段（２１）の吸込口（２５）及び膨張手段（２
２）の吐出口（２８）がそれぞれ室内に連通される一方
、圧縮手段（２１）の吐出口（２６）及び膨張手段（２
２）の吸込口（２７）にそれぞれエアー配管（１３）、
（１３）の一端が接続され、該両エアー配管（１３）、
（１３）の他端がそれぞれ熱交換器（１２）に接続され
ていることを特徴とする空気調和装置。