JPH0526959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクロール圧縮機、詳しくは固定ス
クロールと公転スクロールとを備え、前記公転ス
クロールの背面側に、吐出側と絞り機構を介して
連通する圧力室を設けて前記公転スクロールを圧
力支持すると共に、前記固定スクロールの吸入側
におけるラツプの巻き角を、前記公転スクロール
の吸入側におけるラツプの巻き角より大きくした
スクロール圧縮機に関する。

（従来の技術） 上記の如く、固定スクロールのラツプの巻き角
を公転スクロールのラツプ巻き角より大きくし
て、前記固定スクロールにおける外周部部材を有
効に利用し、単位吐出量当たりの両スクロールの
大きさを小さくするように成したものは特開昭56
−20701号公報に記載されているようにすでに知
られている。このものを第３，４図に基づいて説
明すると、固定スクロール５０におけるラツプ５
０ａの巻き角を公転スクロール５１におけるラツ
プ５１ａよりも大きくし、これらスクロール５
０，５１によつて形成される２系統の圧縮室のう
ち、一方の第１圧縮室５２の吸入完了時の密封容
積を第２圧縮室５３の吸入完了時の密閉容積より
大きく成し、斯くすることにより、前記した如く
前記固定スクロールの外周部部材５０ｂを有効に
利用して吐出量をアツプできるように成していた
のである。

また、上記従来のものは第４図に示すように公
転スクロール５１の背面側に圧力室５４を設け
て、該圧力室５４に前記圧縮室５２または５３の
中間圧を導き、前記圧力室５４の中間圧により前
記公転スクロール５１を前記固定スクロール５０
側に押圧し、これらスクロール５０，５１のスラ
スト面を、該面に適当なスラスト荷重を与えて摺
接させる如く成している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、以上の如く構成したものは第１、第
２圧縮室５２，５３の吸入完了時の密閉容積が異
なるために、各圧縮室５２，５３で閉じ込み冷媒
量が違い、圧縮過程において前記第１、第２圧縮
室５２，５３の内圧にアンバランスを生じ、これ
ら内圧に起因して前記公転スクロール５１に働く
離脱力、即ち、公転スクロール５１を固定スクロ
ール５０から引き離そうとする力に偏差が生じる
のであつて、この結果、前記公転スクロール５１
にねじれが生じて、該スクロール５１における第
２圧縮室５３側端部が固定スクロール５０から離
れて、該部分で固定スクロール５０と公転スクロ
ール５１とのスラスト面間に間隙ができ、冷媒洩
れを生じる一方、前記公転スクロール５１におけ
る第１圧縮室５２側端部においては両スクロール
５０，５１のスラスト面での接触圧が不必要に高
くなり、前記スラスト面での摩耗が著しく、ま
た、焼付けを生じたりするばかりでなく、動力損
失も増大する問題があつた。

しかして、本発明は、前記圧力室を中間圧に保
持するにあたり、ケーシング内の高圧を絞りを介
して前記圧力室に導くと共に、該圧力室を圧力調
整弁を介して低圧に解放させることにより、この
圧力室を中間圧に保持する一方、前記圧力室から
解放される圧縮冷媒を有効に利用すべく吸入完了
時の密閉容積が小さい側の前記第２圧縮室にイン
ジエクシヨンすると共に、このインジエクシヨン
量に応じて前記第１、第２圧縮室の閉じ込み冷媒
量が等しくなるようにしたもので、目的は、前記
固定スクロールのラツプの巻き角を前記公転スク
ロールのラツプの巻き角より大きく設定すること
により、前記固定スクロールにおける外周部部材
を有効に利用して吐出量をアツプできながら、前
記各スクロール間にねじれ力が働き、前記スラス
ト面間で摩耗、焼付け、動力損失を生じたりする
問題を解決できるようにする点にある。

（問題を解決するための手段） しかして、本発明の構成を第１、第２図に基づ
いて説明すると、固定スクロール２と公転スクロ
ール３とを備え、前記公転スクロール３の背面側
に、吐出側と絞り機構を介して連通する圧力室１
２を設けて、前記公転スクロール３を圧力支持す
ると共に、前記固定スクロール２の吸入側におけ
るラツプ２ａの巻き角を、前記公転スクロール３
の吸入側におけるラツプ３ａの巻き角より大きく
したスクロール圧縮機を形成し、前記圧力室１２
と、前記固定スクロール２と公転スクロール３と
で形成する第１及び第２圧縮室４１，４２のう
ち、吸入完了時密閉容積が大きくなる第１圧縮室
４１に対し密閉容積が小さい第２圧縮室４２であ
つて、圧縮過程の途中の領域との間に、第１圧縮
室４１における圧縮過程の中間圧を背圧する圧力
調整弁１８を介装する連通路１７を設けて、前記
圧力室１２の圧力冷媒を前記第２圧縮室４２に漏
洩させて、前記圧力室１２の圧力調整を行う一
方、公転スクロール３のラツプ３ａの巻き角に対
する前記固定スクロール２のラツプ２ａの巻き角
の増加量を、前記第１圧縮室４１の閉じ込み冷媒
量が、前記圧力室１２から圧縮冷媒を漏洩させた
ときの前記第２圧縮室４２に閉じ込められる冷媒
量と等しくなるごとく設定するのである。

（作用） 前記圧力調整弁１８の作用により、前記圧力室
１２の内圧が、前記圧縮過程の中間圧に基づいて
調節され、このことにより両スクロール２，３間
のスラスト荷重をほぼ一定にできる一方、前記圧
力室１２の圧縮冷媒が吸入完了時の密閉容積が小
さい側の前記第２圧縮室４２に前記連通路１７を
介して押込められることにより、前記第１、第２
圧縮室４１，４２の閉じ込み冷媒量が等しくなつ
て、圧縮過程の内圧がバランスしこの結果、前記
公転スクロール３のねじれも防止できるのであ
る。

（実施例） 以下、本発明を実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図に示すスクロール圧縮機は、冷凍装置の
圧縮機として適用するものであつて、固定スクロ
ール２と公転スクロール３とにより、圧縮要素４
を形成し、該圧縮要素４とモータ５とを密閉ケー
シング１内に上下方向に配設したものである。そ
して、前記公転スクロール３の背面側に前記モー
タ５のロータ５ａに固定するクランク軸６を軸受
メタル７を介して嵌合させ、前記モータ５の駆動
により前記公転スクロール３を前記固定スクロー
ル２に対して公転させる如く成している。

また、前記圧縮要素４における固定スクロール
２に吸入ポート２１と吐出ポート２２とを設け
て、前記吸入ポート２１に吸入管８を接続する一
方、前記吐出ポート２２をケーシング１内に開口
させており、斯くして前記公転スクロール３の公
転により低圧冷媒を前記吸入管８を介して前記圧
縮要素４に吸入し、圧縮して圧縮冷媒を前記吐出
ポート２２からケーシング１内に一旦吐出し、更
に、該ケーシング１に接続される外部吐出管９を
介して機外に吐出する如く成しているのである。

更に、前記圧縮機において、前記圧縮要素４と
モータ５との間に、これら圧縮要素４とモータ５
とを支持する架構１０を、前記ケーシング１に圧
入して固定すると共に、該架構１０における圧縮
要素４側に凹入部１１を形成し、かつ、この凹入
部１１を前記圧縮要素４により閉鎖して、前記公
転スクロール２の背面側に圧力室１２を形成する
のである。

尚、第１図中、１３は前記架構１０に設ける軸
受部で、１４は該軸受部１３に内装す軸受メタ
ル、１５は前記架構１０とクランク軸６との間に
設ける軸受、６ａは前記クランク軸６に設けるバ
ランスウエイト、１６は前記公転スクロール３の
自転を防止するオルダム継手である。

また、前記圧縮要素４は第２図に示すように固
定スクロール２の吸入側におけるラツプ２ａの巻
き角を、公転スクロール３の吸入側におけるラツ
プ３ａの巻き角より大きくして、前記両スクロー
ル２，３により形成される２系統の第１、第２圧
縮室４１，４２のうち、第１圧縮室４１の吸入完
了時の密閉容積を第２圧縮室４２のそれよりも大
きくなるように成し、前記固定スクロール２にお
ける外周部部材２ｂを有効に利用して吐出量をア
ツプできるように成している。

以上の如く構成するスクロール圧縮機におい
て、前記固定スクロール２の形成部材に、前記圧
力室１２と、２つの前記圧縮室４１，４２のうち
吸入完了時の密閉容積が小さい方の第２圧縮室４
２であつて、圧縮過程の中間圧となる領域との間
に連通路１７を設け、この連通路１７に前記圧力
室１２の圧力を調節する圧力調整弁１８を設ける
のである。この圧力調整弁１８は、前記固定スク
ロール２の形成部材内に前記連通路１７の途中に
開口する弁孔１９を形成し、該弁孔１９に前記連
通路１７を開口する弁体２０を内装すると共に、
前記弁孔１９における前記弁体２０の背圧室２３
にこの弁体２０を押圧するコイルばねから成る押
圧体２４を内装したものである。

更に、前記背圧室２３を前記第２圧縮室４３よ
り吸入完了時の密閉容積が大きい前記第１圧縮室
４１の圧縮過程途中の中間圧の領域に中間圧通路
２６を介して連通するのである。

而して、前記中間圧通路２６の前記第１圧縮室
４１への開口位置及び前記押圧体２４のばね力
は、前記圧力室１２の内圧により規定される前記
スクロール２，３間のスラスト荷重が常に所望の
設定値に保持できるように決定するのである。ま
た、前記連通路１７の第２圧縮室４２への開口位
置は、前記圧力室１２の圧力よりも低い中間圧領
域とするのである。

また、本実施例においては、前記圧力室１２を
吐出側に連通させるための通路及びこの通路に介
装する絞り機構として特別な手段は設けていない
が、この圧力差１２は前記架構１０の軸受部１３
における軸受メタル１４とクランク軸６との間の
間隙などを介してケーシング１内（吐出側）と連
通しているのであつて、前記間隙が絞り機構とし
て作用するのである。

更に、本発明の特徴とする点として、前記公転
スクロール３のラツプ３ａの巻き角に対する前記
固定スクロール２のラツプ２ａの巻き角の増加量
を、前記第１圧縮室４１の閉じ込み冷媒量が、前
記圧力室１２から圧縮冷媒を漏洩させて前記第２
圧縮室４２にインジエクシヨンしたときの前記第
２圧縮室４２に閉込められる冷媒量と等しくなる
ように設定するのである。

換言すると、前記固定スクロール２のラツプ２
ａの巻き角の増加量を、定常運転時に前記圧力室
１２の圧力調整のために該圧力室１２から前記第
２圧縮室４２に漏洩させる冷媒量に対応して決定
するのである。

以上の如く構成するスクロール圧縮機の作用を
説明する。

前記モータ５の駆動により圧縮要素４が作用す
ると前記吐出ポート２２からケーシング１内に圧
縮冷媒が吐出され、該ケーシング１内が高圧とな
る。そして、このケーシング１内の圧縮冷媒は前
記した軸受メタル１４とクランク軸６の間の間隙
などを介して前記圧力室１２に流入する。

この時、この圧力室１２の圧力が低く、前記圧
力調整弁１８を開方向に作動させる力が前記第１
圧縮室４１の前記中間圧力と前記押圧体２４で設
定する押圧力との合計の力（以下、基準力とい
う）以下であれば、前記圧力調整弁１８が閉動作
し、前記連通路１７が閉鎖され、このため前記圧
力室１２の圧力は、前記第１圧縮室４１の中間圧
より前記押圧体２４で設定する押圧力に相当の圧
力分だけ高い中間圧に保持されるのである。

即ち、前記圧力室１２の圧力が高くなり前記圧
力調整弁１８を開動作させる力が前記基準力より
高くなると、前記圧力調整弁１８が前記連通路１
７を解放し、該通路１７を介して前記圧力室１２
が前記第１圧縮室４１の中間圧より低い前記第２
圧縮室４２における中間圧領域に連通し、前記圧
力室１２から圧縮冷媒が吸入完了時の密閉容積が
小さい方の前記第２圧縮室４２にインジエクシヨ
ンされる。このとき、前記圧力室１２の圧力が低
下するのであるが、前記圧力調整弁１８を開動作
させる力が前記基準力より低くなれば前記圧力調
整弁１８は閉じるのであるから、前記圧力室１２
の圧力は前記第１圧縮室４１の圧縮過程の中間圧
よりも前記押圧体２４で設定する押圧力に相当の
圧力分だけ高い圧力に常に保持できるのである。
従つて、前記各圧縮室４１，４２の内圧に起因し
て前記両スクロール２，３間に働くスラスト方向
の離脱力は冷凍装置の負荷変動に伴う吸入圧力の
変化に相関して増減するのであるが、上記した如
く前記圧力調整弁１８により前記圧力室１２の内
圧を前記第１圧縮室４１の前記中間圧（この中間
圧は前記離脱力の変化にほぼ比例して増減する）
に応じて調整できるから、前記両スクロール２，
３のスラスト面に働くスラスト荷重が冷凍負荷の
変動による影響を受けるのを少なく、ほぼ一定に
保持できるのである。また、前記圧力調整弁１８
の作用により前記圧力室１２から解放される圧縮
冷媒量は定常運転時には前記絞り機構（軸受メタ
ル１４とクランク軸６との隙間）により規定され
る一定量となるのであるが、この解放する圧縮冷
媒を、第１圧縮室４１に対し吸入完了時の密閉容
積が小さい第２圧縮室４２に前記連通路１７を介
して押込めるようにし、しかも、押込める冷媒量
に応じて、前記スクロール２，３のラツプ２ａ，
３ａの巻き角を前記した如く違えて設定したか
ら、第２圧縮室４２に、第１圧縮室４１に閉じ込
める冷媒量（冷媒重量）と同量の冷媒を閉じ込め
ることができ、この結果、圧縮過程での第１、第
２圧縮室４１，４２の内圧をバランスさせられる
のであり、従つて、これら内圧に起因して前記公
転スクリユー３にねじれを生じさせるような偏荷
重が作用するのを防止できるのである。

また、前記したように前記圧力室１２から解放
される圧縮冷媒を、吸入側ではなく前記第２圧縮
室４２に押込めるようにしたから、下記の効果も
達成できるのである。

前記圧力室１２の圧縮冷媒を低圧である吸入
側に解放すると動力損失が大きくなるが、前記
圧縮冷媒を中間圧領域に解放するようにすれば
それだけ動力損失が少なくできる。

圧縮冷媒は高温となつていることから、この
圧縮冷媒を吸入側に排出すると、吸入側の低圧
冷媒が加熱され容積効率が低下するが、前記圧
縮冷媒を中間圧領域に導くことにより上記した
問題を解消できる。

その上、前記第２圧縮室４２に、該圧縮室４
２の内圧より高い圧力をもつ前記圧力室１２の
圧力を導入するするのであるから、インジエク
シヨン効果があり、吐出量も増大できるのであ
る。

尚、上記実施例において、前記連通路１７の前
記第２圧縮室４２側の開口部は前記公転スクロー
ル３のラツプ先端面の公転により開閉されるもの
であるが、この連通路１７の第２圧縮室４２側開
口部を開口させるタイミングは前記第２圧縮室４
２が吸入完了に伴い閉鎖された後に設定してもよ
いし、また、前記連通路１７から第２圧縮室４２
に流入する圧縮冷媒の流入速度を考慮して前記吸
入完了時よりやゝ以前の時点に設定してもよい。
また、本実施例においては、各軸受における摺接
面への給油は、前記クランク軸６内に、下端を前
記ケーシング１底部に設ける油溜３７に連通し、
上部を分岐して各軸受側に開口する給油通路３８
を形成して、前記クランク軸６の回転により前記
通路３８に生じるポンプ作用及び圧力室１２とケ
ーシング１内との圧力差を利用して行う如く成し
ているのであるが、本実施例は、前記した如く前
記圧力室１２の内圧を、前記油溜３７のあるケー
シング１内の圧力を導いて上昇させるように成し
ているから、起動時に前記圧力室１２の圧力が前
記油溜３８のあるケーシング１内の圧力よりも先
に立上がることがなく、従つて、前記圧力室１２
の内圧に規定される前記給油通路３８の出口側の
圧力を、起動時においても前記油溜３７側の圧力
より低くできるのであつて、この結果、この起動
時においても前記給油通路３８を介して各軸受の
摺接面に十分な潤滑油を確実に供給できるもので
ある。

（発明の効果） 以上のごとく、本発明は吐出側の圧力を導く前
記圧力室１２の内圧を、第１圧縮室４１の中間圧
を背圧とする前記圧力調整弁１８で調整する一
方、該調整弁１８の作用により前記圧力室１２か
ら解放する圧縮冷媒を、第１圧縮室４１に対し吸
入完了時の密閉容積が小さい第２圧縮室４２に押
込むと共に、この圧縮冷媒を押し込んだ第２圧縮
室４２の閉心込み冷媒量と、前記第圧縮室４１の
閉じ込み冷媒量とが等しく成るように、前記固定
スクロール２のラツプ２ａを巻き角を公転スクロ
ール３のラツプ３ａの巻き角より大きく設定した
から、これら第１、第２圧縮室４１，４２の圧縮
過程の内圧がバランスし、この結果、従来と同様
に前記固定スクロール２の外周部部材を有効に利
用して吐出量のアツプが計れながら前記公転スク
ロール２にねじれを生じさせるような偏荷重が作
用するのを防止できるのであり、このことにより
両スクロール２，３のスラスト面間で、間隙がで
きたり、著しい摩耗、焼付け及び動力損失を生じ
る問題を解決でき、しかも、前記第２圧縮室４２
に圧縮冷媒を押込めるので、圧縮冷媒を吸入側に
解放する場合に比較して動力損失を少なくできる
し、容積効率の低下を小さくでき、しかもインジ
エクシヨン効果により吐出量もアツプできるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は
同実施例のスクロール部分の模式横断面図、第３
図は従来例の要部の横断面図、第４図は同要部の
縦断面図である。 ２……固定スクロール、３……公転スクロー
ル、１２……圧力室、１７……連通路、１８……
圧力調整弁、２３……背圧室、２６……中間圧通
路、４１……第１圧縮室、４２……第２圧縮室、
２ａ，３ａ……ラツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定スクロール２と公転スクロール３とを備
   え、前記公転スクロール３の背面側に、吐出側と
   絞り機構を介して連通する圧力室１２を設けて、
   前記公転スクロール３を圧力支持すると共に、前
   記固定スクロール２の吸入側におけるラツプ２ａ
   の巻き角を、前記公転スクロール３の吸入側にお
   けるラツプ３ａの巻き角より大きくしたスクロー
   ル圧縮機において、前記圧力室１２と、前記固定
   スクロール２と公転スクロール３とで形成する第
   １及び第２圧縮室４１，４２のうち、吸入完了時
   密閉容積が大きくなる第１圧縮室４１に対し密閉
   容積が小さい第２圧縮室４２であつて、圧縮過程
   の途中の領域との間に、第１圧縮室４１における
   圧縮過程の中間圧を背圧とする圧力調整弁１８を
   介装する連通路１７を設けて、前記圧力室１２の
   圧力冷媒を前記第２圧縮室４２に漏洩させて、前
   記圧力室１２の圧力調整を行う一方、公転スクロ
   ール３のラツプ３ａの巻き角に対する前記固定ス
   クロール２のラツプ２ａの巻き角の増加量を、前
   記第１圧縮室４１の閉じ込み冷媒量が、前記圧力
   室１２から圧縮冷媒を漏洩させたときの前記第２
   圧縮室４２に閉じ込められる冷媒量と等しくなる
   ごとく設定したことを特徴とするスクロール圧縮
   機。