JPH05332261A - スクロール圧縮機の圧縮部支持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】旋回スクロール３の鏡板３ａ外周部下面とフレ
ーム４の座面の接触によりシールされるシール部３ｂで
密閉される背圧室１１を設け、吐出圧力を高圧源として
差圧により供給され、軸受等を給油した後の油がその中
に流入し、油に溶解していた一部の冷媒がガス化して圧
力が上昇し、背圧室１１の圧力による荷重と圧縮室９側
からの荷重とが釣り合ったとき旋回スクロール３が持ち
上げられ、シール部３ｂの外側の低圧の空間へ油と冷媒
ガスが逃けるようにする。背圧はそれより上昇も下降も
せずにバランスし、旋回スクロール３は流体力で支えら
れる。 【効果】運転条件によらず旋回スクロールの両面の軸方
向荷重が常り釣り合い、鏡板部には機械的押しつけ力が
発生しないので、摺動損失が最小になる。また、背圧室
の圧力が吐出圧力を越えることがないので、どんな条件
でも差圧給油ができ、運転条件として圧力比の制約がな
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は特に冷凍機あるいは空調
機に使用するスクロール圧縮機に係り、特に、高性能化
を図る上で好適な圧縮部の支持機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール圧縮機では、特公昭57
−23793 号公報に見られるように、旋回スクロールを背
圧により固定スクロール側へ密着させ、ラップ先端の隙
間を最初から微小に設定して圧縮室間をシールするもの
があった。この構造では必要な背圧を旋回スクロールの
端板に貫通して設けた背圧ポートを通じて、中間的な圧
力の圧縮室から圧力を導入していた。しかし、背圧の設
定はある標準的な条件で行われるため、その条件からず
れた条件で運転すると、圧縮室の軸方向力が強すぎて旋
回スクロールが固定スクロールから離脱して圧縮室間の
漏れ損失が増大したり、逆に、背圧の方が強すぎて旋回
スクロールの押しつけ力が強すぎ、摺動損失が増加した
りしていた。また、非常に低圧力比の運転では背圧が吐
出圧力よりも高くなり、差圧給油ができなくなるという
欠点があった。その結果、条件によっては性能や信頼性
に悪影響を及ぼす恐れがあった。

【０００３】また、実公平1−43514号公報に見られるよ
うに、旋回スクロールは背面のスラスト軸受で機械的に
指示する方式のものがあった。この方式では、スクロー
ルが互いに離反するため、ラップの先端にシール部材を
装着して隙間の漏れを防止する構造が普通であった。し
かし、スラスト軸受が旋回スクロールの軸方向力を機械
的に受けるため、荷重が大きく、摺動損失が大きかっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の背圧で旋回スク
ロールを支持する構造では、背圧室が連通する圧縮室の
圧力で背圧が決定されるので、条件によっては離脱や押
しつけ過ぎが生じていた。そこで、旋回スクロールの背
圧が、圧縮室側から作用する軸方向力と常にバランスす
る荷重を発生する圧力になるようにして、漏れ損失や摺
動損失を最小にする。

【０００５】また、旋回スクロールの背圧が吐出圧力を
越えないようにして、どんな圧力比でも軸受に給油がで
きるようにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】旋回スクロールの背面外
周部の接触によりシールされる背圧室を設け、この背圧
室は吐出圧力を高圧源として軸受へ差圧給油された油の
排出口に連通し、それ以外にはどこにも連通しないよう
にする。前記シール部より外周側の空間は、低圧力比条
件でも吐出圧力を越えないような吸入圧力に近い低圧の
部分に連通させる。さらに、固定スクロールを軸方向に
固定してスクロールラップ先端にはシール手段を設ける
か、固定スクロールを軸方向に移動可能にしてその背面
に低圧か中間的な圧力と吐出圧力を併用して加える。

【０００７】

【作用】旋回スクロールの背圧室へは軸受から排出され
た油と油に溶解していた冷媒が流入してくるので、圧力
が上昇する。その圧力による押しつけ力が、旋回スクロ
ールが圧縮室側から押される荷重より大きくなると、旋
回スクロールが持ち上げられ、シール部が開いて油及び
冷媒が流出し、圧力はそれ以上上がらない。すなわち、
旋回スクロールは圧縮室側と背圧室側の荷重がバランス
し、スラスト方向の荷重が０になる。

【０００８】背圧室のシール部分より外側の空間は吐出
圧より低くなるように設定されているから、給油差圧が
保たれ、低圧力比でも運転できる。

【０００９】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１に示す。

【００１０】図１は第一の実施例を適用した圧縮機の断
面を示す。密閉容器１内に、固定スクロール２と旋回ス
クロール３が互いのラップを向き合わせて組み合わせら
れている。固定スクロールはフレーム４に組付けられて
おり、フレームにはクランク軸５が支持されている。旋
回スクロール３の軸受部はクランク軸５の偏心ピン部に
嵌合しており、また、オルダムリング６により自転を防
止されている。電動機７により駆動されるクランク軸５
の回転により、旋回スクロール３が旋回運動し、吸入口
８から圧縮室９に吸入されたガスは中心部へ送られて圧
縮され、吐出ポート１０から吐出される。

【００１１】旋回スクロール３の背面には密閉された背
圧室１１が設けられている。背圧室１１には旋回軸受１
２及び主軸受１３の給油排出口が連通している。旋回ス
クロールの鏡板３ａの背面外周部は平滑面になってお
り、フレーム４の上面には鏡板の背面外周部に対応する
位置は同じく平滑面になっている。旋回スクロール３が
フレーム側に押しつけられると、互いの平滑面は密着
し、シール作用が生じる。旋回スクロールの鏡板内には
連通路１４が設けられ、シール部３ｂより外側の空間４
ａと低圧状態の圧縮室とを連通している。このように構
成したスクロール圧縮機において、運転を開始すると、
バランス状態から、吐出圧力は上昇し、吸入圧力は低下
していく。密閉容器１内は吐出圧力になっており、背圧
室１１の圧力より高くなるため、差圧により容器内の油
が給油管１５からクランク軸内の通路を通って旋回軸受
１２，主軸受１３，下軸受１６へ給油される。このう
ち、旋回軸受１２に給油された油と主軸受１３に給油さ
れた油は軸受の隙間を通った後、背圧室１１へ排出され
る。軸受に給油される油には、作動冷媒が溶け込んでい
る。したがって背圧室１１に流入した油が減圧されるこ
とにより、一部の冷媒がガス化する。背圧室に油とガス
が流入する結果、圧力が上昇する。旋回軸受１２のハウ
ジング内は給油される油で満たされており、ほぼ吐出圧
力になっている。ハウジング内の圧力と背圧室の圧力に
よる合成荷重が、圧縮室側から押しつけられる荷重より
大きくなると、旋回スクロール３は押し上げられ、シー
ル部３ｂに隙間が生じ、背圧室１１内の油と冷媒ガスが
外側の空間４ａに抜け、空間からは鏡板内連通路１４を
通って低圧の圧縮室へ逃げる。したがって、背圧室１１
内の圧力はそれ以上上昇しない。このときの背圧室側か
らの荷重は丁度圧縮室側からの荷重とつりあうため、旋
回スクロール３は軸方向のどちらにも機械的に押しつけ
られない。したがって、鏡板摺動部には摩擦損失がほと
んど発生しない。

【００１２】一方、固定スクロール２および旋回スクロ
ールのラップ先端には隙間をシールするためのシール材
１７が設置されている。したがって、わずかな隙間が生
じてもガスがもれることはない。すなわち、鏡板部の摩
擦損失が減少した分だけ圧縮機の効率が向上する。ま
た、背圧室１１内の圧力は吐出圧力を越えないので、ど
んな運転条件でも給油差圧が確保でき、運転範囲の制約
が生じない。

【００１３】本発明の第二の実施例を図２に示す。旋回
スクロールの背面側の構成は第一の実施例と同じである
が、固定スクロールの指示方法とラップ部の構成が異な
っている。固定スクロールは軸方向に移動可能に設置さ
れている。固定スクロールの背面には円筒シール１８が
設けられている。シール部の内部は吐出ガスの通路にな
っており、圧力は吐出圧力である。固定スクロール２の
端板を貫通して連通口１９が設けられており、ラップ側
の吸入室と背面側を連通している。したがって、円筒シ
ール１８より外側の空間は吸入圧力になっている。固定
スクロールは円筒シール内の吐出圧力とシールより外の
吸入圧力の合力で圧縮室側へ押される。この荷重をＦ１
とする。また固定スクロールと旋回スクロールは圧縮室
の圧力分布荷重により互いに離反する方向に押される。
この荷重をＦ２とする。また仮に背圧室１１内の圧力が
全部吐出圧力になったと仮定したときの、旋回スクロー
ル３が圧縮室側へ押される荷重をＦ３とする。このと
き、Ｆ２＜Ｆ１＜Ｆ３となるように円筒シール１８内外
の面積比を設定する。なお望ましくは、Ｆ１はＦ２より
少し大きく、Ｆ３はＦ１よりなるべく大きくなるような
組み合わせとする。

【００１４】このような荷重関係にすると、固定スクロ
ールは旋回スクロールに対し、わずかな力で押しつけら
れる。旋回スクロールの背面には第一の実施例と全く同
じ原理で圧力が作用し、この圧力による荷重がＦ１を越
えようとすると、旋回スクロール３が固定スクロール２
とともに持ち上げられ、シール部３ｂには摩擦損失がほ
とんど発生しない。固定スクロール２と旋回スクロール
３の摺動部も小さな力で押しつけられているので摩擦損
失も小さい。本実施例では、ラップの先端に隙間が生じ
ないから、シール材を装着しなくても良好な圧縮室間の
シールが行える。

【００１５】本実施例でも、摩擦損失が小さく漏れが少
ないので、高効率で、かつ運転範囲に制約のない圧縮機
とすることができる。

【００１６】本発明の第三の実施例を図３に示す。本実
施例は第二の実施例と類似しているが、固定スクロール
の背面の圧力のかけかたが異なっている。固定スクロー
ルは軸方向に移動可能に設置されている。固定スクロー
ルの背面には円筒シール１８が設けられている。シール
部の内部は吐出ガスの通路になっており、圧力は吐出圧
力である。固定スクロール２の端板を貫通して連通口１
９が設けられており、ラップ側の比較的低圧の圧縮室と
背面側を連通している。したがって、円筒シール１８よ
り外側の空間は吸入圧力よりやや高い中間圧力になって
いる。固定スクロールは前記円筒シール内の吐出圧力と
シールより外の中間圧力の合力で圧縮室側へ押される。
この荷重をＦ１とする。また固定スクロールと旋回スク
ロールは圧縮室の圧力分布荷重により互いに離反する方
向に押される。この荷重をＦ２とする。また仮に背圧室
１１内の圧力が全部吐出圧力になったと仮定したとき
の、旋回スクロール３が圧縮室側へ押される荷重をＦ３
とする。このとき、Ｆ２＜Ｆ１＜Ｆ３となるように円筒
シール１８内外の面積比を設定する。なお望ましくは、
Ｆ１はＦ２より少し大きく、Ｆ３はＦ１よりなるべく大
きくなるような組み合わせとする。

【００１７】このような荷重関係にすると、本実施例で
も第二の実施例と同じ効果が得られるので摩擦損失が小
さく、ラップの先端に隙間が生じないから、シール材を
装着しなくても良好な圧縮室間のシールが行える。

【００１８】本実施例でも、摩擦損失が小さく漏れが少
ないので、高効率で、かつ運転範囲に制約のない圧縮機
とすることができる。

【００１９】本発明の第四の実施例を図４に示す。本実
施例でも固定スクロールが軸方向に移動可能に設置され
ており、背面の圧力のかけかたは第二の実施例と同様で
ある。旋回スクロール鏡板背面のシール部３ｂより外側
の空間４ａと、圧縮開始後の圧縮室９が、固定スクロー
ル部材を貫通してパイプ２０で連結されている。パイプ
２０の途中には、空間から圧縮室の方向へのみ流れるこ
とを許す逆止弁２１が装着されている。この構成による
と、圧縮室９内の圧力が空間４ａ内の圧力より低いとき
空間から圧縮室側へガス及び油が流れる。したがって、
空間４ａ内は連通する圧縮室９の圧力変動のほぼ最低の
圧力になる。すなわち、吸入圧力に近い低圧の中間圧力
になる。このようにすれば、旋回スクロールが持ち上げ
られて背圧室１１から油とガスが空間４ａに流入して
も、速やかに圧縮室９へ流れるので、空間４ａ内で攪拌
損失が増加することない。したがって、第二の実施例に
加えて、さらに損失低減の効果が高い。

【００２０】第四の実施例では空間４ａから圧縮室９へ
の連通路を固定スクロール部材を通して設けた例を示し
たが、実施例１〜３に示される旋回スクロールの鏡板内
連通路１４の途中に逆止弁を設けてもよい。

【００２１】本実施例では旋回スクロールの鏡板外周部
下面とフレーム座面の接触によりシールされるシール部
で密閉される背圧室を設け、吐出圧力を高圧源として差
圧により供給され、軸受等を給油した後の油がその中に
流入し、油に溶解していた一部の冷媒がガス化して圧力
が上昇し、背圧室の圧力による荷重と圧縮室側からの荷
重とが釣り合ったとき旋回スクロールが持ち上げられ、
シール部の外側の低圧の空間へ油と冷媒ガスが逃けるよ
うにしたので、背圧はそれより上昇も下降もせずバラン
スし、旋回スクロールは流体力で支えられる。このよう
に、運転条件によらず旋回スクロールの両面の軸方向荷
重が常に釣り合い、鏡板部には機械的押しつけ力が発生
しないので、摺動損失が最小になる。

【００２２】また、シール部より外側の空間は旋回スク
ロールの支持に寄与する必要はなく、圧力は吸入圧力に
近い低圧にすることができる。したがって、圧縮室と連
通させた従来の背圧方式のように、背圧室の圧力が吐出
圧力を越えるようなことがないので、運転条件として、
圧力比の制約がなくなる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、損失の少ない高効率の
圧縮機を提供することができる。また、圧力比の制限な
く運転できるので、空調機あるいは冷凍機の制御も簡単
になり、使い勝手のよい圧縮機となる。さらに冷凍負荷
に応じた条件で運転することにより、消費電力が少な
く、効率の高い空調機あるいは冷凍機を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す圧縮機の断面図。

【図２】本発明の第二の実施例を示す主要部の断面図。

【図３】本発明の第三の実施例を示す主要部の断面図。

【図４】本発明の第四の実施例を示す主要部の断面図。

【符号の説明】

１…密閉容器、２…固定スクロール、３…旋回スクロー
ル、４ａ…空間、５…クランク軸、６…オルダムリン
グ、７…電動機、８…吸入口、９…圧縮室、１０…吐出
ポート、１１…背圧室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】端板に渦巻状のラップを直立させた固定ス
   クロール部材と、同様に形成された旋回スクロール部材
   を互いにラップを向き合わせて組み合わせ、前記旋回ス
   クロール部材を自転することなく旋回運動させてガスを
   圧縮するようにし、前記旋回スクロールの鏡板背面部に
   背圧室を設け、前記背圧室内を中間的な圧力にして前記
   旋回スクロールに軸方向力を付加する方式のスクロール
   圧縮機において、前記旋回スクロールの前記鏡板背面に
   リング状の接触シール面を構成し、前記シール面より外
   周の空間は低圧の部分に連通するとともに、前記シール
   面より内周の空間は吐出圧力を高圧源として差圧給油さ
   れる軸受給油経路の出口にのみ連通することを特徴とす
   るスクロール圧縮機の圧縮部支持機構。