JPH04255589A - スクロール式圧縮機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば空気調和機の
冷凍サイクルを構成する圧縮機として用いられるスクロ
ール式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、冷房運転と暖房運転の切換え
が可能な空気調和機の冷凍サイクルを構成する圧縮機に
おいては、通常のロータリ式圧縮機と比較して、運動騒
音が極めて低く、かつ圧縮性能のよいスクロール式圧縮
機が多用される傾向にある。

【０００３】この種のスクロール式圧縮機は、通常のロ
ータリ式圧縮機よりも体積効率がよく、圧縮比が変動せ
ず、常に一定を保持するところから、特に暖房運転時な
どの吸込圧力が高い場合に不具合が生じ易い。

【０００４】すなわち、この圧縮機は、同一形状の渦巻
状の翼部を有する固定スクロール翼と旋回スクロール翼
とを互いに噛合し、上記旋回スクロール翼を旋回運動さ
せ、冷媒ガスを吸込んで圧縮する圧縮室を形成するよう
になっている。

【０００５】なお説明すれば、上記固定スクロール翼と
旋回スクロール翼の翼部を互いに噛合することにより、
上記固定スクロール翼の翼部の巻終り端部近傍に設けら
れる吸込ポートから吸込まれる被圧縮ガスを圧縮する第
１の圧縮室と、上記固定スクロール翼の巻終り端部から
１８０°対向した位置に設けられる吸込ポートから吸込
まれる被圧縮ガスを圧縮する第２の圧縮室の、対称な２
つの圧縮室が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、吸込圧力が上昇して高い状態になると、上記翼部
の特に中心部の圧力が極めて高くなり、入力ロスが増大
するばかりでなく、翼部応力が増大して極端な場合は破
損に至る。

【０００７】上記第１，第２の圧縮室は、図１１に示す
ように、圧縮能力寄与率が相違する。すなわち、上記固
定スクロール翼の翼部の巻終り端部に形成される吸込ポ
ートから被圧縮ガスを吸込み圧縮する第１の圧縮室は、
巻終り端部から１８０°対向した位置に設けられる吸込
みポートから被圧縮ガスを吸込み圧縮する第２の圧縮室
よりも、より多くの量の冷媒ガスを吸込み、圧縮するこ
とが可能である。

【０００８】したがって、第１，第２の圧縮室の圧縮能
力寄与率が、概略３：２の割合と、互いに異なる状態に
あるにも拘らず、高い吸込圧力を受けると、その影響で
第１，第２の圧縮室にアンバランス力が発生し、圧縮効
率の低下をきたす。

【０００９】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、各圧縮室相互の圧力
バランスを図って、圧縮比を低下し、高吸込圧力運転時
においても翼部の応力を大幅に低減させ、かつ過圧縮防
止と入力ロスの抑制を可能にたスクロール式圧縮機を提
供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明は、同一形状の渦巻状の翼部を有する固定スクロ
ール翼と旋回スクロール翼とを互いに噛合することによ
り、上記固定スクロール翼の翼部の巻終り端部近傍に設
けられる吸込ポートから吸込まれる被圧縮ガスを圧縮す
る第１の圧縮室と、上記固定スクロール翼の巻終り端部
から１８０°対向した位置に設けられる吸込ポートから
吸込まれる被圧縮ガスを圧縮する第２の圧縮室との、対
称な２つの圧縮室を形成するスクロール式圧縮機におい
て、上記第１の圧縮室と第２の圧縮室にそれぞれレリー
スポートを設け、上記第２の圧縮室に設けられるレリー
スポートの総断面積より、上記第１の圧縮室に設けられ
る上記レリースポートの総断面積を大きくしたことを特
徴とするスクロール式圧縮機である。

【００１１】

【作用】上記固定スクロール翼の翼部の巻終り端部に設
けられる吸込ポートから吸込まれる被圧縮ガスを圧縮す
る第１の圧縮室は、固定スクロール翼の巻終り端部から
１８０°対向した位置に設けられる吸込ポートから吸込
まれる被圧縮ガスを圧縮する第２の圧縮室よりも、本来
、被圧縮ガスの吸込量が多い。

【００１２】これに対して、上記第２の圧縮室に設けら
れるレリースポートの総断面積より、上記第１の圧縮室
に設けられる上記レリースポートの総断面積を大きくし
たから、第１，第２の圧縮室の圧力バランスが図れて、
ガス圧によるアンバランスが解消するとともに、圧縮比
が低くなって高吸込圧力運転時においても翼部応力が大
幅低減し、過圧縮を防止して、入力ロスを抑制できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１に示すように、１は密閉ケースであり、
この密閉ケース１内に支持フレーム２が、密閉ケース１
内を上下部に仕切るように設けられる。

【００１４】上記支持フレーム２の上部には、固定スク
ロール３翼および旋回スクロール翼４と、上記固定スク
ロール翼３側の吐出側空間部を囲繞し、内部に高圧吐出
室５を形成するバルブカバー６を備えたスクロール圧縮
機構部Ｋが設けられる。

【００１５】上記固定スクロール翼３および旋回スクロ
ール翼４はともに、鏡板部７，８と、この鏡板部７，８
に一体的に設けられる渦巻状の翼部９，１０とから構成
される。これら翼部９，１０相互は噛合されるとともに
、上記鏡板部７，８相互とで囲繞される空間部が形成さ
れる。

【００１６】図２に示すように、上記空間部は、１８０
°対向して設けられる吸込ポート１１，１２に対する一
対の圧縮室Ａ，Ｂとなる。すなわち、上記固定スクロー
ル翼３の翼部９の巻終り端部Ｓの近傍に設けられる上記
吸込ポート１１から被圧縮ガスを吸込んで圧縮する第１
の圧縮室Ａと、上記吸込ポート１１から１８０°対向し
た位置に設けられる上記吸込ポート１２から被圧縮ガス
を吸込んで圧縮する第２の圧縮室Ｂが形成される。

【００１７】上記第１，第２の圧縮室Ａ，Ｂは、対称な
形状であり、上記旋回スクロール翼４の旋回運動にとも
なって徐々にその位置が旋回方向に移動するとともに面
積が縮小する。最終的に、各翼部９，１０の渦巻き始端
側に設けられる吐出ポート１３まで移動し、かつ面積が
略ゼロになる。

【００１８】同図に示すように、上記第１の圧縮室Ａと
第２の圧縮室Ｂに、それぞれレリースポート１４…が設
けられる。上記第１の圧縮室Ａには、２このレリースポ
ート１４，１４が設けられ、上記第２の圧縮室Ｂには，
１このレリースポート１４が設けられる。

【００１９】いずれのレリースポート１４…も、開口面
積が同一である。したがって、上記第２の圧縮室Ｂに設
けられるレリースポート１４の総断面積より、上記第１
の圧縮室Ａに設けられる上記レリースポート１４の総断
面積が大になる。

【００２０】再び図１に示すように、上記レリースポー
ト１４…は固定スクロール翼３の鏡板部７を貫通して設
けられ、この鏡板部７に設けられるレリース室１５に連
通している。

【００２１】上記レリース室１５は、その上端開口部を
、上記鏡板部７と上記バルブカバー６のフランジ部との
間に介設される仕切り板１６によって閉塞される。上記
鏡板部７の横断面形状は、図４に示すようになっている
。

【００２２】図中１７は、上記バルブカバー６内の高圧
吐出室５に連通する高圧室であり、１８は吐出ガス通路
である。上記レリース室１５にはレリース管１９が連通
している。上記仕切り板１６は、図５に示すようになっ
ている。図中２０は、高圧ガス導通口である。

【００２３】一方、それぞれの上記レリースポート１４
…は、図３に示すような、上記レリース室１５に設けら
れる弁機構２１によって開閉させられるようになってい
る。すなわち、各レリースポート１４の開口端部に沿っ
て弁座２２が設けられ、ここにレリースポート１４の開
口端部を開閉する逆止弁２３が設けられる。

【００２４】さらに、上記逆止弁２３とは所定間隙を存
した状態で、弁ストッパ２４が設けられ、上記レリース
室１５に高圧がかかった状態で逆止弁２３の開放を阻止
するようになっている。

【００２５】このように、上記弁機構２１は、いわゆる
フリー弁タイプのものとしたが、たとえば逆止弁と弁ス
トッパとを重ね合せ、その一端を弁座に取付け固定する
、いわゆるリード弁タイプのものであってもよい。また
、上記固定スクロール翼３をたとえばアルミニューム系
材料で形成した場合に、上記弁座２２のみ、たとえばＳ
ＣＭなどの異種の対摩耗性材料を使用することも考えら
れる。

【００２６】再び図１に示すように、上記固定スクロー
ル翼３の鏡板部７に設けられる吐出ガス通路１８には吐
出管２５が接続され、これは密閉ケース１から外部に延
出され、図示しない凝縮器と連通される。さらに、上記
密閉ケース１の略中央部には吸込管２６が接続され、こ
こでは図示しない蒸発器と連通される。

【００２７】図６に示すように、圧縮機Ｃの吸込側であ
る上記吸込管２６に、三方弁２７の一方の接続口に接続
されるレリース管２８が接続される。上記三方弁２７の
他方の接続口には、上記レリース管１９が接続され、三
方弁２７の残りの接続口には上記吐出管２５の中途部に
連通するレリースバイパス管２９が接続される。

【００２８】すなわち、上記三方弁２７を、レリース管
１９とレリース管２８とが連通するよう切換えると、第
１，第２の圧縮室Ａ，Ｂで圧縮される冷媒ガスの一部が
各レリースポート１４…からレリース室１５を介して導
かれ、吸込管２６側にレリースされることになる。

【００２９】上記三方弁２７を、レリース管１９とレリ
ースバイパス管２９とが連通するよう切換えると、吐出
管２５から吐出される高圧ガスの一部がレリース室１５
に導かれ、上記弁機構２１を介して各レリースポート１
４…を閉成するようになっている。

【００３０】再び図１に示すように、上記支持フレーム
２の下部には、ステータ３０とロータ３１とからなる電
動機部Ｄが設けられる。この電動機部Ｄと上記スクロー
ル圧縮機構部Ｋとは、主軸３２を介して連設される。

【００３１】なお、上記ステータ３０を支持フレーム２
に取付固定する固定ボルト３３は、ステータ３０ととも
にステー３４を取付け固定して、このステー３４の略中
央部において、上記主軸３２の下端部に設けられるオイ
ルポンプ３５を支持している。そして、上記オイルポン
プ３５には、ロータカバー３６が設けられる。

【００３２】なお説明すれば、図７に拡大して示すよう
に、上記オイルポンプ３５を構成するポンプケース３７
上面に、ロータカバー押さえ３８を介して上記ロータカ
バー３６が取着される。上記ロータカバー３６は断面略
コ字状に形成され、その周端部は、ロータエンドリング
３１ａとステータコイルエンド３０ａとの間に介在して
いる。

【００３３】しかして、このようにして構成されるスク
ロール式圧縮機において、電動機部Ｄに通電してスクロ
ール圧縮機構部Ｋを駆動し、吸込管２６から被圧縮ガス
である低圧の冷媒ガスを導入して密閉ケース１内に充満
させる。

【００３４】この冷媒ガスは、スクロール圧縮機構部Ｋ
を構成する固定スクロール翼３と旋回スクロール翼４と
の間に形成される第１の圧縮室Ａと第２の圧縮室Ｂに、
それぞれ吸込ポート１１，１２を介して吸込まれる。

【００３５】これら第１，第２の圧縮室Ａ，Ｂに吸込ま
れた冷媒ガスは、旋回スクロール翼４の旋回運動にとも
なって圧縮される。所定圧まで上昇したところで高圧吐
出室５に吐出され、さらに吐出管２５を介して外部の凝
縮器に導かれる。上記電動機部Ｄは、負荷に応じた最適
な運転周波数に制御され、最適な条件での空気調和が可
能である。

【００３６】また、特に起動時などは、設定温度により
短時間で到達するよう、高周波数運転をなす自動制御が
なされる。このとき、上記三方弁２７は、レリース管１
９とレリースバイパス管２９とが連通するよう切換えら
れる。

【００３７】上記吐出管２５から吐出される高圧の吐出
ガスの一部は、レリースバイパス管２９から三方弁２７
を介してレリース管１９に導かれ、さらにレリース室１
５において弁機構２１を構成する弁ストッパ２４を押圧
する。

【００３８】上記弁ストッパ２４は逆止弁２３とともに
各レリースポート１４…を一斉に閉成する。このことか
ら、上記第１，第２の圧縮室Ａ，Ｂで圧縮された冷媒ガ
スは、レリースされることなく全て高圧吐出室５に吐出
され、吐出管２５から凝縮器に導かれる冷凍サイクルの
冷媒循環量が増大して、高い圧縮効率を保持する。

【００３９】ある程度時間が経過して、設定温度に近い
状態に室温が安定したら、低周波数運転に徐々に切換わ
り、これとともに三方弁２７はレリース管１９とレリー
ス管２８とが連通するよう切換える。

【００４０】すると、弁機構２１に高圧がかからなくな
るところから、逆止弁２３が開放して、第１，第２の圧
縮室Ａ，Ｂで圧縮途中の冷媒ガスの一部が各レリースポ
ート１４…から導出される。

【００４１】この冷媒ガスは、各レリースポート１４…
からレリース室１５を介してレリース管１９に導かれ、
さらに吸込管２６側にレリースされる。すなわち、冷凍
サイクルの冷媒循環量が減少して、負荷に適合する運転
状態になる。

【００４２】上述したように、上記固定スクロール翼３
の翼部７における巻終り端部Ｓ近傍に設けられる吸込ポ
ート１１から冷媒ガスを吸込む第１の圧縮室Ａに、２こ
のレリースポート１４，１４が設けられ、上記巻終り端
部Ｓから１８０°対向した位置に設けられる吸込ポート
１２から冷媒ガスを吸込む第２の圧縮室Ｂに、１このレ
リースポート１４が設けられる。

【００４３】したがって、上記第２の圧縮室Ｂに設けら
れるレリースポート１４の総断面積より、上記第１の圧
縮室Ａに設けられる上記レリースポート１４の総断面積
が大きい。

【００４４】本来、先に図１１で示したように、第１の
圧縮室Ａの方が第２の圧縮室Ｂよりも圧縮能力寄与率が
大きいが、上記レリースポート１４の総断面積を設定し
た関係で、第１，第２の圧縮室Ａ，Ｂとも圧力バランス
が均衡する。

【００４５】先に図１１に示した圧縮能力寄与率からみ
て、上記第１，第２の圧縮室Ａ，Ｂを等温と仮定した場
合は、図１０（Ａ）に示すように、本発明のようなレリ
ース有りのものは、第１の圧縮室Ａと第２の圧縮室Ｂと
の差圧（Δｐ）をゼロと見なすことができる。これに対
して、従来のレリース無しのものは、第１の圧縮室と第
２の圧縮室との差圧（Δｐ）が、レリース圧力Ｐｍの０
．５倍に比例する。

【００４６】このことから、圧縮比が低くなって、高吸
込圧力運転（たとえば、１０ｋｇ／ｃｍ２　Ｇ程度）の
際においても、図１０（Ｂ）に示すように、翼部が受け
る応力が、従来のレリース無しのものよりも、本発明の
レリース有りのものが約１／３以下に減少する結果が得
られた。（同図における圧力条件は、吸込圧１９ｋｇ／
ｃｍ２　Ｇ、吐出圧２５ｋｇ／ｃｍ２　Ｇである。）

【
００４７】なお上記実施例においては、上記ロータカバ
ー３６をポンプケース３７に一体に取付け、この周端部
をロータエンドリング３１ａとステータコイルエンド３
０ａとの間に介在させた。

【００４８】上記主軸３２の回転にともなって密閉ケー
ス１内底部に集溜する潤滑油の液面が上昇し、上記ロー
タエンドリング３１ａによって攪拌された潤滑油がステ
ータコイルエンド３０ａに力を加わえようとする。しか
しながら、これらの間には上記ロータカバー３６が介在
しているので、潤滑油によるステータコイルエンド３０
ａへの作用力を阻止できる。

【００４９】そしてまた、上記ロータカバー３６を主軸
３２を介さずポンプケース３５と一体化したので、ロー
タカバー３６と主軸３２とが摺動することがなく、した
がって互いの摩耗および摺動ロスをなくして信頼性の向
上化を得られる。

【００５０】また上記実施例においては、複数のレリー
スポート１４…にそれぞれ対応する数の弁機構２１を備
えたが、これに限定されるものではなく、図８に示すよ
うに、上記第１の圧縮室Ａ側に設けられる一対のレリー
スポート１４ａ，１４ａは、そのレリース室１５側の開
口端を互いに近接させ、この開口端側に設けられるレリ
ース合流ポート１４Ｓに合流する。上記レリース合流ポ
ート１４Ｓを同一の弁機構２１Ａで同時に開閉するよう
にしてもよい。

【００５１】同様に、図９に示すように、レリース合流
ポート１４Ｓ以前に完全に合流するレリースポート１４
ｂ，１４ｂであって、上記レリース合流ポート１４Ｓを
同一の弁機構２１Ａで同時に開閉してもよい。いずれに
しても、弁機構２１Ａの数を低減させて、信頼性および
組立性の向上と、取付けスペース低減を得られる。この
他、本発明の要旨を越えない範囲内で種々の変形実施が
可能である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、固定スクロール翼の翼
部の巻終り端部近傍に設けられる吸込ポートから吸込ま
れる被圧縮ガスを圧縮する第１の圧縮室と、上記巻終り
端部から１８０°対向した位置に設けられる吸込ポート
から吸込まれる被圧縮ガスを圧縮する第２の圧縮室を形
成し、上記第２の圧縮室に設けられるレリースポートの
総断面積より、上記第１の圧縮室に設けられる上記レリ
ースポートの総断面積を大きくしたから、第１，第２の
圧縮室の圧力バランスが図れて、ガス圧によるアンバラ
ンスが解消するとともに、圧縮比が低くなって高吸込圧
力運転時においても翼部応力が大幅低減し、過圧縮を防
止して、入力ロスを抑制できるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、スクロール式圧縮機
の縦断面図。

【図２】同実施例の、スクロール圧縮機構部の横断平面
図。

【図３】同実施例の、レリースポート部分の縦断面図。

【図４】同実施例の、固定スクロール翼鏡板部の横断平
面図。

【図５】同実施例の、仕切り板の平面図。

【図６】同実施例の、圧縮機の配管構成図。

【図７】同実施例の、オイルポンプ部の縦断面図。

【図８】本発明の他の実施例を示す、レリースポート部
分の概略縦断面図。

【図９】さらに異なる他の実施例の、レリースポート部
分の概略縦断面図。

【図１０】（Ａ）は、本発明の一実施例と、従来例との
差圧特性図。（Ｂ）は、本発明の一実施例と、従来例と
の翼部応力特性図。

【図１１】本発明の従来例を示す、圧縮室別の圧縮能力
寄与率特性図。

【符号の説明】 ９，１０…翼部、３…固定スクロール翼、４…旋回スク
ロール翼、Ｓ…（固定スクロール翼の翼部の）巻終り端
部、１１…吸込ポート、Ａ…第１の圧縮室、１２…吸込
ポート、Ｂ…第２の圧縮室、１４…レリースポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一形状の渦巻状の翼部を有する固定スク
   ロール翼と旋回スクロール翼とを互いに噛合することに
   より、上記固定スクロール翼の翼部の巻終り端部近傍に
   設けられる吸込ポートから吸込まれる被圧縮ガスを圧縮
   する第１の圧縮室と、上記固定スクロール翼の巻終り端
   部から１８０°対向した位置に設けられる吸込ポートか
   ら吸込まれる被圧縮ガスを圧縮する第２の圧縮室との、
   対称な２つの圧縮室を形成するスクロール式圧縮機にお
   いて、上記第１の圧縮室と第２の圧縮室にそれぞれレリ
   ースポートを設け、上記第２の圧縮室に設けられるレリ
   ースポートの総断面積より、上記第１の圧縮室に設けら
   れる上記レリースポートの総断面積を大きくしたことを
   特徴とするスクロール式圧縮機。