JPH05149268A - スクロール式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、翼部の高さ寸法を部分的に最適値に
設定し、チップシールを必要箇所のみに備えて、シール
性を向上させ、必要な加工手間を低減させて作業性の向
上化およびコストの低減化に寄与するスクロール式圧縮
機を提供する。 【構成】固定スクロール翼１７と旋回スクロール翼１８
とを噛合させ、これらの圧縮空間Ｓで圧縮作用をなし、
圧縮空間の被圧縮ガス一部を旋回スクロール翼鏡板部背
面側空間部に導き、旋回スクロール翼を固定スクロール
翼側に押し付て圧縮空間のシールをなし、各スクロール
翼の翼部２５，２６相互の先端は、巻き始め端ａから所
定範囲Ｌは、翼部先端が直接相手方の鏡板部底面に摺接
するよう最適高さ寸法ｈに設定し、この範囲端から巻き
終り端ｅに亘って相手方の鏡板部底面に摺接するチップ
シール３０を設けた。

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、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、かつ吸込弁や吐出弁
など不要で部品点数が少なくてすみ、しかも圧縮性能の
よいスクロール式圧縮機が多用される傾向にある。

【０００３】この種の圧縮機は、密閉ケース内に、鏡板
部およびこの鏡板部に一体に突設される渦巻状の翼部と
からなる固定スクロール翼と、この固定スクロール翼の
翼部と噛合する渦巻状の翼部およびこの翼部と一体に設
けられる鏡板部とからなる旋回スクロール翼が収容され
る。

【０００４】上記旋回スクロール翼は旋回運動自在に枢
支され、これらの鏡板部および翼部で囲繞される圧縮空
間が形成される。旋回スクロール翼の旋回運動にともな
って、圧縮空間の外側から被圧縮ガスである冷媒ガスが
吸い込まれ、この圧縮空間が中心部方向に移動し、かつ
空間容量が減少することにより圧縮される。圧縮空間
が、最も中心部に移動したとき、この空間容量が最も小
さくなり、冷媒ガスは所定圧まで圧縮されて、圧縮空間
外部に吐出される。

【０００５】なお、このような圧縮作用にともなって上
記旋回スクロール翼の鏡板部はスラスト方向の荷重を受
け、この背面側は軸受け部材等に強く摺接する。したが
って、旋回スクロール翼の翼部先端と鏡板部底面は、固
定スクロール翼の鏡板部底面と翼部先端から離間する方
向に移動しようとする。

【０００６】そのまま離間すると、これらの隙間から圧
縮途中の被圧縮ガスが漏れるので、何らかの手段で、旋
回スクロール翼と固定スクロール翼とのシールをしなけ
ればならない。

【０００７】そこで、一般的に用いられるのは、上記旋
回スクロール鏡板部背面側に吸込圧よりも高い圧力を作
用させる、たとえば中間圧付与手段がある。これは、旋
回スクロール翼の鏡板部に細孔を貫通して穿設し、圧縮
空間で圧縮途中の被圧縮ガスの一部を上記細孔を介して
旋回スクロール翼鏡板部背面側に形成される空間部に導
く。

【０００８】旋回スクロール翼鏡板部背面側は中間圧と
なり、圧縮空間に対する圧力差が生じて、旋回スクロー
ル翼は固定スクロール翼側に押し付けられる。したがっ
て、互いのスクロール翼の翼部先端は相手方の鏡板部底
面に常に摺接して、圧縮空間のシールをなす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】具体的な従来例を、図
４に示す。

【００１０】図中１は固定スクロール翼であり、２は旋
回スクロール翼である。それぞれ、スクロール翼１，２
は、渦巻状の翼部３，４と、この翼部３，４と一体の鏡
板部５，６とから構成される。

【００１１】上記固定スクロール翼１の鏡板部５略中央
には吐出ポート７が設けられ、各翼部３，４を噛合する
ことによって形成される圧縮空間Ｓの、最も高圧部分と
なる中央部と連通する。また、旋回スクロール翼２の鏡
板部６には細孔８が貫通して穿設され、上記圧縮空間Ｓ
と旋回スクロール翼鏡板部６背面側に形成される密閉空
間部９とを連通する。

【００１２】したがって、圧縮空間Ｓで圧縮される被圧
縮ガスの一部は、細孔８を介して旋回スクロール翼鏡板
部６背面側の密閉空間部９に導かれ、圧縮空間Ｓとの圧
力差から旋回スクロール翼２を浮き上がらせ、翼部３，
４先端と相手方の鏡板部６，５底面との間のとのシール
をなす。

【００１３】このようなスクロール式圧縮機において
は、圧縮空間Ｓで圧縮される被圧縮ガスは高圧高温化す
る。ただし、圧力温度上昇の状態は、全ての圧縮空間Ｓ
に亘って均一ではなく、吐出ポート７が設けられる圧縮
空間Ｓの中心部が最も高圧高温となり、周辺部になるに
したがってその程度が低くなる。

【００１４】各スクロール翼１，２は金属材からなり、
特に翼部３，４自体の肉厚はさほど厚くはない。そのた
め、翼部３，４は熱影響を受け易く、圧縮空間Ｓ中心部
を形成する巻き始め端側が特に高温化し、大きく熱膨張
変形し易い。

【００１５】その結果、同図で極端な状態で示すよう
に、各スクロール翼翼部３，４は、圧縮空間Ｓ中心部で
ある巻き始め端側が他の部分よりも大きく熱膨張変形す
る。ここでは相手方の鏡板部６，５底面に確実に摺接し
て、部分的なシール性を得られる。

【００１６】しかしながら、翼部３，４の巻き始め端側
を除く、巻き終り端部にかけては、熱膨張変形量が小さ
く、相手方の鏡板部６，５底面との間に狭小の隙間が生
じる恐れがあり、先に説明したような圧縮空間Ｓからの
ガス漏れに繋がる。

【００１７】したがって、このスクロール式圧縮機を、
たとえば冷凍サイクル装置に組み込む以前に長時間運転
を継続して、翼部３，４の巻き始め端が他の部分と同一
になるまで強制的に摩耗させる。あるいは、翼部３，４
の巻き始め端の高さ寸法を、予め他の部分よりも低くな
るよう加工して、熱膨張変形をした状態で同一となるよ
う設定する。

【００１８】このような手段を採用すると、手間がかか
って作業性が悪く、コストに悪影響があるばかりか、あ
くまで一次的な対策に過ぎず、圧縮機の圧縮比や温度条
件が変化すると翼部の熱膨張変化に差が生じて、圧縮空
間に対するシール性が低下する不具合がある。

【００１９】一方、スクロール式圧縮機によっては、上
記旋回スクロール翼鏡板部背面側に中間圧を付与する手
段に代えて、各翼部の先端に沿ってチップシールを設
け、このチップシール端面を相手方の鏡板部底面に当接
させ、シールを行う構成のものもある。

【００２０】この場合は、シール溝底部とチップシール
との間にスプリングなど弾性体を介在させて、チップシ
ールを弾性的に押圧することにより、翼部の熱膨張変形
に拘りなく、確実にシールできる。ただし、翼部先端の
全長に亘ってチップシールを掛合するためのシール溝を
設けなければならず、極めて手間がかかりコストに悪影
響を与えている。

【００２１】したがって、上記中間圧付与手段とチップ
シールの効果的な組み合わせができれば、加工手間を軽
減させた上で、精度の高いシールをなし、圧縮機の圧縮
性能向上を図れることとなる。

【００２２】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、翼部の高さ寸法を部
分的に最適値に設定するとともにチップシールを必要箇
所のみに備えることにより、シール性を向上させ、必要
な加工手間を低減させて作業性の向上化とコストの低減
化に寄与するスクロール式圧縮機を提供しようとするも
のである。

【００２３】

【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、固定スクロール翼の渦巻状の翼部と、旋回ス
クロール翼の渦巻状の翼部とを噛合させ、これら翼部と
各スクロール翼の鏡板部とで圧縮空間を形成して、旋回
スクロール翼の旋回運動にともなって上記圧縮空間に被
圧縮ガスを吸込み、かつ圧縮して吐出させ、上記旋回ス
クロール翼鏡板部背面側空間部に吸込圧よりも高い圧力
を作用させ互いの圧力差により旋回スクロール翼を固定
スクロール翼側に押し付けて圧縮空間のシールをなすス
クロール式圧縮機において、固定スクロール翼と旋回ス
クロール翼の翼部相互の先端は、巻き始め端から所定範
囲は、翼部先端が直接相手方の鏡板部底面に摺接するよ
う翼部の高さ寸法を設定し、この範囲端から翼部の巻き
終り端に亘って相手方の鏡板部底面に摺接するチップシ
ールを設けたことを特徴とするスクロール式圧縮機であ
る。

【００２４】

【作用】圧縮空間の中心部付近は周辺部に比べて高温
で、翼部の熱膨張変形が大であり、ここでは翼部先端が
直接相手方の鏡板部底面に摺接してシールし、摺接面積
を大きくとって面圧低下を得る。

【００２５】周辺部は、翼部先端に設けたチップシール
が、相手方の鏡板部底面に摺接して確実にシールする。
このチップシールを掛合するための溝の長さを全長に亘
って設ける必要がなく、溝加工長さが短縮する。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面にもとづい
て説明する。

【００２７】図３に示すように、図中１０は密閉ケース
であり、この密閉ケース１０内上部に支持フレーム１１
が設けられ、回転軸１２を回転自在に枢支している。上
記回転軸１２の上部には後述するスクロール圧縮機構部
１３が設けられ、下部にはステータ１４とロータ１５と
からなる電動機部１６が設けられる。

【００２８】上記スクロール圧縮機構部１３は、上記支
持フレーム１１に取付け固定される固定スクロール翼１
７および上記回転軸１２上端の偏心部１２ａに枢支され
る旋回スクロール翼１８と、旋回スクロール翼１８の自
転を規制し旋回運動のみ行わせるオルダム機構１９とか
ら構成される。

【００２９】上記旋回スクロール翼１８を支持する支持
フレーム１１の回転軸１２周囲には凹陥部が設けられ、
旋回スクロール翼１８背面側とで囲繞される後述する中
間圧室Ｒが形成される。

【００３０】上記密閉ケース１側部には、図示しない蒸
発器と連通する吸込管２０が貫通していて、この開口端
は上記固定スクロール翼１７の側部を貫通し、固定スク
ロール翼１７と旋回スクロール翼１８とで囲繞される圧
縮室Ｓの外周側に対向している。

【００３１】上記固定スクロ−ル翼１７の中央部には吐
出ポート２１が設けられ、密閉ケース１０上部内に開口
する。上記固定スクロール翼１７および支持フレーム１
１の密閉ケース１０嵌合面には、これらの上下端面に亘
って貫通する高圧連通路２２が設けられ、密閉ケース１
０上部と密閉ケース１０周壁に設けられる吐出管２３と
連通する。この吐出管２３は、図示しない凝縮器と連通
する。

【００３２】図１に示すように、上記固定スクロール翼
１７および旋回スクロール翼１８はともに、鏡板部２
４，２５と、この鏡板部２４，２５に一体的に設けられ
る渦巻状の翼部２６，２７とから構成される。翼部２
６，２７相互は噛合されるとともに、これらと鏡板部２
４，２５相互とで囲繞される圧縮空間Ｓが形成される。
上記旋回スクロール翼鏡板部２５には、細孔２８が上下
方向に貫通して設けられ、上記圧縮空間Ｓと中間圧室Ｒ
とを連通する。

【００３３】固定スクロール翼１７と旋回スクロール翼
１８の互いの翼部２６，２７先端は、一部を除いてチッ
プシール３０，３０が設けられる。すなわち、固定スク
ロール翼１７の鏡板部２４中央に貫通して設けられる吐
出ポート２１近傍は、後述するように、圧縮状態で互い
の翼部２６，２７先端が相手方の鏡板部２５，２４底面
に当接する最適高さ寸法ｈが設定される。

【００３４】このような翼部２６，２７先端が鏡板部２
５，２４底面に直接摺接する部位を除いて、翼部２６，
２７先端にはチップシール３０，３０が設けられ、この
端面が相手方の鏡板部２５，２４底面に摺接するように
なっている。

【００３５】ここでは図示しないが、チップシール３
０，３０底面と、このチップシール３０，３０を掛合す
る翼部２６，２７先端に設けられるシール溝３１，３１
底面との間には、スプリングなど弾性体を介在させて、
チップシール３０，３０先端部が弾性的に鏡板部２４，
２５底面に当接するような構造としてもよい。

【００３６】なお説明すれば、同図および図２に示すよ
うに、翼部２６，２７の巻き始め端ａから3/4 〜１巻程
度の範囲Ｌ内で高さ寸法ｈを最適に設定し、この範囲Ｌ
端から巻き終り端部ｅに亘って上記チップシール３０を
設けることとする。

【００３７】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１６に通電してスク
ロール圧縮機構部１３を駆動すると、吸込管２０から被
圧縮ガスである低圧の冷媒ガスが導入され、固定スクロ
ール翼１７と旋回スクロール翼１８とによって囲繞され
る圧縮空間Ｓの外周側に吸込まれる。

【００３８】上記圧縮空間Ｓに吸込まれた冷媒ガスは、
旋回スクロール翼１８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、吐出ポート２１から
密閉ケース１０内上部へ吐出され、さらに高圧連通路２
２を介して密閉ケース１０内下部に充満する。この高圧
の冷媒ガスは、吐出管２３を介して外部の凝縮器に導か
れる。上記電動機部１６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をなす。

【００３９】また、上記圧縮空間Ｓにおいて圧縮途中の
冷媒ガス一部は、細孔２８を介して中間圧室Ｒに導か
れ、ここに充満する。この中間圧室Ｒと圧縮空間Ｓとの
差圧から、旋回スクロール翼鏡板部２５背面側は圧力を
受けて全体的に浮き上がる。

【００４０】特に、圧縮空間Ｓの吐出ポート２１付近は
高温となる。具体的に述べれば、圧縮空間Ｓと吐出ポー
ト２１とが連通した状態で、所定圧まで圧縮上昇した被
圧縮ガスが吐出ポート２１から吐出される。ただし、圧
縮空間Ｓの全ての被圧縮ガスが同時に吐出ポート２１か
ら吐出されることはなく、その一部は翼部２６，２７の
巻き始め端ａから3/4 〜１巻き程度のところ（範囲Ｌと
一致）まで逆流する傾向にある。

【００４１】したがって、この範囲Ｌにおける翼部２
６，２７は極めて高熱にさらされて熱膨張変形が大であ
るが、この変形を予め見込んだ最適高さ寸法ｈに設定し
てあるので、互いの翼部２６，２７先端は相手方の鏡板
部２５，２４底面に均一に摺接する。翼部２６，２７先
端全ての摺接であるので、充分な摺動面積およびシール
面積を確保して、差圧が大きい部分でありながら確実な
シールをなす。

【００４２】中心部と比較して温度が低く、熱膨張変形
が少ない周辺部においては、翼部２６，２７先端に設け
たチップシール３０，３０が相手方の鏡板部２５，２４
底面に摺接する。したがって、旋回スクロール翼１８の
円滑な旋回運動を助成するとともに圧縮空間Ｓに対する
確実なシールがなされる。

【００４３】チップシール３０を掛合するためのシール
溝３１を、翼部２６，２７の全長に亘って設ける必要が
なく、その分材料的に節約できるとともに加工手間が軽
減する。

【００４４】なお、上記実施例においては、旋回スクロ
ール翼鏡板部２５背面側に中間圧を付与するようにした
が、これに限定されるものではなく、たとえば、吐出圧
を直接付与してもよく、要は、吸込圧よりも高い圧力を
作用させればよい。

【００４５】そして、これら圧力を旋回スクロール翼鏡
板部２５背面側に均一にかけることに限定されず、たと
えば吐出圧と中間圧を部分的に、同時にかけるようにし
てもよい。

【００４６】上記スクロール式圧縮機は、必ずしも冷凍
サイクルを構成する機器に備えられるものに限定され
ず、他の種類の被圧縮ガスもしくは空気を圧縮する場合
にも用いることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
定スクロール翼と旋回スクロール翼の翼部相互の先端
は、巻き始め端から所定範囲内において、翼部先端が直
接相手方の鏡板部底面に摺接するよう翼部の高さ寸法を
設定し、この範囲端から巻き終り端に亘って相手方の鏡
板部底面に摺接するチップシールを設けたから、翼部の
高さ寸法を部分的にみ最適値に設定すればよく、チップ
シールの必要箇所が短縮して、シール性の向上化と、必
要な加工手間の低減による作業性の向上化およびコスト
の低減化に寄与す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
要部の縦断面図。

【図２】同実施例の、固定，旋回スクロール翼の平面
図。

【図３】同実施例の、スクロール式圧縮機の一部省略し
た縦断面図。

【図４】従来例の、スクロール式圧縮機要部の縦断面
図。

【符号の説明】

１７…固定スクロール翼、２６…（固定スクロール翼
の）翼部、２４…（固定スクロール翼の）鏡板部、１８
…旋回スクロール翼、２７…（旋回スクロール翼の）翼
部、２５…（旋回スクロール翼の）鏡板部、Ｓ…圧縮空
間、Ｒ…中間圧室、ａ…巻き始め端、ｅ…巻き終り端，
３０…チップシール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロール翼の渦巻状の翼部と、旋回
   スクロール翼の渦巻状の翼部とを噛合させ、これら翼部
   と各スクロール翼の鏡板部とで圧縮空間を形成して、旋
   回スクロール翼の旋回運動にともなって上記圧縮空間に
   被圧縮ガスを吸込み、かつ圧縮して吐出させ、上記旋回
   スクロール翼鏡板部背面側空間部に吸込圧よりも高い圧
   力を作用させ互いの圧力差により旋回スクロール翼を固
   定スクロール翼側に押し付けて圧縮空間のシールをなす
   スクロール式圧縮機において、固定スクロール翼と旋回
   スクロール翼の翼部相互の先端は、巻き始め端から所定
   範囲は、翼部先端が直接相手方の鏡板部底面に摺接する
   よう翼部の高さ寸法を設定し、この範囲端から翼部の巻
   き終り端に亘って相手方の鏡板部底面に摺接するチップ
   シールを設けたことを特徴とするスクロール式圧縮機。