JPH0610850A - 密閉形スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】旋回スクロール６の鏡板外周部の背面側に固定
スクロール５側への押し付け手段として、旋回ボス部底
面部には高圧油による油圧力を、それより外方部には旋
回スクロール６の鏡板部に背面側の背圧室とスクロール
ラップ側の圧縮室とを連通する細孔を単数個設け、圧縮
室は吸入室と間欠的に連絡した位置関係にあり、細孔に
よるガス力を付与し、さらに、旋回スクロール６の鏡板
外周部の背面側に高圧油による油圧力を付与したこと、
あるいは旋回スクロール６の鏡板外周部の背面側に固定
スクロール５側に押し付け可能な弾性体５１，５２を組
付けた。 【効果】広い圧力比の運転範囲で、圧縮機の性能を大幅
に向上でき、従来機に対して運転できる圧力比範囲が広
くとれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調用・冷蔵庫用
等の冷媒用圧縮機として用いられる密閉形スクロール圧
縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉形スクロール圧縮機は、特開昭59−
141793号公報で開示されているように、スクロール圧縮
機構部で圧縮された冷媒ガスは、上部の吐出室から連通
路を介して電動機室に至る。次いで冷媒ガスは、電動機
の周囲を通って、圧縮機の吐出管から外部に流出する。
特開昭59−141793号公報では、密閉容器内部が、高圧の
雰囲気にある高圧チャンバ構造を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、旋
回スクロール部材の鏡板外周部の背面側に固定スクロー
ル部材側への押し付け手段として、主に旋回スクロール
部材の鏡板部に背面側の背圧室とスクロールラップ側の
圧縮室とを連通する細孔を複数個設けて、この細孔によ
るガス力を付与している。また、旋回スクロール部材の
鏡板外周部の固定スクロール部材と対向した摺動面に高
圧油を供給して、その部分の摩擦損失の低減を図ってい
る。このような従来機では、図１１と図１２の破線で示
すように、圧力比１５前後の高い運転圧力比になると、
旋回スクロールから固定スクロール側への正味の押し付
け力が不足して、それ以上の運転圧力比の条件では運転
ができなくなるという課題がある。これは、正味の押し
付け力は圧力比が高くなるほど小さくなるためである。
また、摺動面に高圧油を供給した構成などにより、その
油圧力の分必要な押し付け力が付加され、旋回鏡板の背
面部からの中間圧力のガス圧による押し付け力を増加す
るため、その中間圧力の値が大きくなる。そのため、運
転圧力比の下限値が２前後と高い値となり、低い運転圧
力比の領域での制約が存在するという課題がある。ま
た、旋回スクロールから固定スクロール側への正味の押
し付け力が全体的に大きいため、摺動面での摩擦損失が
依然として大きく、省エネルギの観点からも広い運転領
域での圧縮機の性能向上をさらに図る必要がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、旋回スクロール部材の鏡板外周部の背面
側に固定スクロール部材側への押し付け手段として、旋
回ボス部底面部には高圧油による油圧力を、それより外
方部には、旋回軸受の外周部となる鏡板背面の空間に吸
入圧力に近い中間圧力を作用させるため、旋回スクロー
ル部材の鏡板部に背面側の背圧室とスクロールラップ側
の圧縮室とを連通する細孔を複数個あるいは単数個設
け、前記圧縮室は吸入室と間欠的に連絡した位置関係に
あり、前記細孔によるガス力を付与し、さらに、旋回ス
クロール部材の鏡板外周部の背面側に高圧油による油圧
力を付与したこと、あるいは旋回スクロール部材の鏡板
外周部の背面側に固定スクロール部材側に押し付け可能
な弾性体を組付けたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明では、図１６に示すように、圧縮室内部
のガス圧によるガス力Ｆａに対して、旋回スクロールの
鏡板背面側から旋回ボス部底面部には高圧油による油圧
力Ｆｏ１と、それより外方部には、吸入圧力に近い中間
圧力のガス圧による力Ｆｂ１と、さらに旋回スクロール
部材の鏡板外周部の背面側の力Ｆｏ２の組合わせた合力
とで対抗した力関係にしている。力Ｆｏ２は、板ばね部
材５１などの弾性体による力であってもよいし、油圧力
フォイルであってもよい。すなわち、本発明では機械的
な押し付け力を設定した構造としている。図１１と図１
２は、本発明の作用と効果を説明するための説明図であ
る。図１１は、旋回スクロールの正味の押し付け力Ｆｂ
ｏの変化を従来機と本発明と比較して示す。図１１か
ら、本発明では、押し付け力Ｆｂｏが高い圧力比でも或
る一定の力を有しているものの、従来機では、漸減した
変化となる。このため、本発明は、従来機に対して高い
圧力比範囲まで運転が可能となる。押し付け力Ｆｂｏが
あまりに小さくなると、旋回スクロールが軸方向に変位
し、固定側から離れてガスを圧縮しなくなるからであ
る。すなわち、高い圧力比の運転条件で、旋回スクロー
ル部材の鏡板外周部の背面側に固定スクロール部材側に
押し付け可能な環状の波板ばね材などを組付けることに
より、旋回スクロールが軸方向に僅かに変位したとき、
その変位量に応じて、上記波板ばね材が作動せしめるこ
とができ、そのときに押し付け力として付加することが
できるものである。図１２は、運転できる圧力比の範囲
を従来機と本発明と比較して示したものである。中間穴
６ｅ，６ｆが吸入圧力に近い中間圧力のガス圧となる位
置（鏡板部）に設定しているため、運転できる下限の圧
力比は従来機よりも低下する。従来機の背圧室の圧力Ｐ
ｂは、吸入圧力Ｐｓとの比でＰｂ／Ｐｓ＝１.８ 前後で
あり、一方、本発明ではＰｂ／Ｐｓ＝１.２ 前後となっ
て、その圧力比の差の分、本発明では従来機に対して、
低い圧力比域での運転範囲が広まることとなる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図１から図１６にわたって
示す。図１と図２は、旋回スクロールの平面図と縦断面
図である。旋回スクロール部材の鏡板外周部の背面側に
固定スクロール部材側への押し付け手段として、旋回ボ
ス部底面部６ｐには高圧油による油圧力を（図７にて説
明する）、それより外方部には、旋回軸受の外周部とな
る鏡板背面の空間に吸入圧力に近い中間圧力を作用させ
る。このため、旋回スクロール部材の鏡板部６ａに背面
側の背圧室４１とスクロールラップ側の圧縮室７とを連
通する細孔６ｅを単数個設け、細孔６ｅによるガス力を
付与する。図１０に示すように、細孔６ｅと係合した圧
縮室７は吸入室５ｆと間欠的に連絡した位置関係にあ
り、背圧室４１の圧力はむしろ吸入圧力に近い圧力とな
る。旋回スクロール６の鏡板外周部６ｋの背面側に図３
に示す弾性体となる板ばね部材５１を組み込んでいる。
板ばね部材５１は、軸方向に僅かに変形し、板ばね部材
５１の上下端面部５１ａ，５１ｂで数十ｋｇのスラスト
力を受けるものである。板ばね部材５１は、旋回スクロ
ール６の鏡板外周部６ｋの背面側とフレーム台座面４ｂ
とで微小隙間でもって挟み込まれている。板ばね部材５
１は、波板状に構成しているため、上下の凸凹の空間部
５１Ｃは、図４の破線の油の流れ方向で示すように、鏡
板外周部（フレーム室）４ｆ（図７と図１４に示した旋
回スクロール６の鏡板外周部６ｋの空間）に溜った油を
背圧室４１へスムーズに逃すことができる油通路とな
る。フレーム室４ｆの油を排除することによってその部
分の油撹拌による損失を小さくする効果がある。図５と
図６は、弾性体である板ばね部材５２の平面図と部分断
面図である。両図に示すように、板ばね部材５２は、環
状をなしてはいるものの軸方向の変位を容易にするため
帯状部材とし、その両端面５２ｄに隙間Ｌｏを設けてい
る。なお、軸方向に移動可能な板ばね部材５２のリフト
量は約１mm前後あるいは０.３mm 前後の微小量となる。
図６に示すように、板ばね部材５２の上端面部５２ａは
半円弧状の形状にして、旋回スクロール６の鏡板外周部
６ｋの背面側にスラスト力を与えやすいようにしてい
る。

【０００７】図７は、本発明の旋回スクロール６の鏡板
外周部６ｋの背面側に弾性体となる板ばね部材５１を組
み込んだ場合の圧縮機の全体構成を示す密閉形スクロー
ル圧縮機の縦断面図である。

【０００８】図７において、密閉容器１内の上方に圧縮
機部１００が、下方に電動機部３が収納されている。そ
して、密閉容器１内は上部室１ａ（吐出室）と電動機室
１ｂ，１ｃとに区画されている。

【０００９】圧縮機部１００は固定スクロール部材５と
旋回スクロール部材６を互に噛み合わせて圧縮室（密閉
空間）７を形成している。固定スクロール部材５は、円
板状の鏡板５ａと、これに直立しインボリュート曲線あ
るいはこれに近似の曲線に形成されたラップ５ｂとから
なり、その中心部に吐出口１０，外周部に吸入口１６を
備えている。旋回スクロール部材６は円板状の鏡板６ａ
と、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状
に形成されたラップ６ｂと、鏡板の反ラップ面に形成さ
れたボス６ｃからなっている。フレーム１１は中央部に
軸受部を形成し、この軸受部に回転軸１４が支承され、
回転軸先端の偏心軸１４ａは、ボス６ｃに旋回運動が可
能なように挿入されている。またフレーム１１には固定
スクロール部材５が複数本のボルトによって固定され、
旋回スクロール部材６はオルダムリングおよびオルダム
キーよりなるオルダム機構１２によってフレーム１１に
支承され、旋回スクロール部材６は固定スクロール部材
５に対して、自転しないで旋回運動をするように形成さ
れている。回転軸１４には下部に、ロータ３ｂに固定さ
れた電動機軸１４ｂを一体に連設し、電動機部３を直結
している。固定スクロール部材５の吸入口１６には密閉
容器１を貫通して垂直方向の吸入管１７が接続され、吐
出口１０が開口している上部室１ａは通路１８ａ，１８
ｂを介して上部電動機室１ｂと連通している。この上部
電動機室１ｂは電動機ステータ３ａと密閉容器１側壁と
の間の通路１９を介して下部電動機室１ｃに連通してい
る。また上部電動機室１ｂは密閉容器１を貫通する吐出
管２０に連通している。

【００１０】なお、２２は密閉容器底部の油溜りを示
す。なお図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向，破線矢印
は油の流れ方向を示す。なお、８と２１は、旋回スクロ
ール６の旋回運動に伴う遠心力を相殺するための第一と
第二のバランスウエイトである。

【００１１】次に図７を用いて潤滑油の流れについて説
明する。

【００１２】潤滑油２２ａは、密閉容器１の下部に油溜
り２２として溜められる。回転軸１４の下端は偏心軸部
（クランクピン）１４ａを備え、偏心軸部１４ａが旋回
スクロール６の鏡板６ａのボス部６ｃ内の旋回軸受３９
を介して、スクロール圧縮要素部である旋回スクロール
６と係合している。回転軸14には、各軸受部への給油を
行なうための中心縦孔１３が回転軸１４の下端から上端
面まで形成される。

【００１３】１３ａは、回転軸１４の下端と底部油溜り
２２を連ねる揚油管である。偏心軸部１４ａの下部に
は、旋回スクロール６のボス部６ｃの先端面と対向する
主軸受４０の上部にバランスウエイト８が回転軸１４と
結合し一体化して形成されている。潤滑油２２ａの油溜
り２２内に浸漬けされた揚油管１３ａの下端は高圧の吐
出圧力Ｐｄを受けており、一方、下流となる旋回軸受３
９及び主軸受４０のまわりは、旋回鏡板６ａに設けた細
孔６ｅにより圧縮途中の圧力である中間圧力Ｐｍを受け
ているため、（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差によって、容器底
部の油溜り２２中の潤滑油２２ａは、中心縦孔１３内を
上昇する。

【００１４】このように、各軸受部への給油を、中心縦
孔給油による差圧給油法によって行なう。

【００１５】中心縦孔１３内を上昇した潤滑油２２ａ
は、補助軸受９，主軸受４０及び旋回軸受３９へ給油さ
れる。旋回軸受３９と主軸受４０に給油された油は、背
圧室４１に流入し、旋回スクロール６の鏡板外周部６ｋ
の背面側の板ばね部材５１の周辺部を潤滑する。次に、
背圧室４１に流入した油は背圧孔６ｅを介して圧縮室７
に流出する。圧縮室７に至った油は、冷媒ガスとともに
加圧され、固定スクロール５上方の吐出室１ａさらに電
動機室１ｂへと移動する。この電動機室１ｂと下方の空
間１ｃで冷媒ガスと油は分離され、油は密閉容器１の下
部の油溜り２２に落下し、再び各摺動部に供給される。

【００１６】なお、旋回スクロール６に軽量材質である
アルミニウム合金を使用すれば、圧縮機の高速化のため
には有利となる。すなわち、旋回軸受部に作用する遠心
力の軽減化に伴い軸受損失の低下など性能向上にさらに
一層有効となるためである。図８と図９は、旋回スクロ
ールの平面図と縦断面図である。旋回スクロール部材の
鏡板外周部の背面側に固定スクロール部材側への押し付
け手段として、旋回軸受３９の外周部となる鏡板背面の
空間に吸入圧力に近い中間圧力を作用させるため、旋回
スクロール部材の鏡板部６ａに背面側の背圧室４１とス
クロールラップ側の圧縮室７とを連通する細孔６ｆを単
数個設け、細孔６ｅによるガス力を付与する。図８に示
すように、細孔６ｆはスクロールラップ外終端部６ｑの
ラップ歯溝の中央部に設けている。また、旋回スクロー
ル６の鏡板外周部６ｋの背面側に弾性体となるばね部材
５３を周上に組み込んでいる。ばね部材５３は、板ばね
部材５１と同様に軸方向に僅かに変形し、ばね部材５３
の上下端面部で数十ｋｇのスラスト力を受けるものであ
る。図１０は、両スクロール部材５，６を噛み合わせた
ときの平面図である。図１３はフレーム台座面の形状を
示す平面図で、図１４はフレーム台座面のまわりの構造
を示す部分断面図である。図１３と図１４の油溝形状
は、三角溝４４（４４ａ，４４ｂ）の間を深さの浅いポ
ケット状の溝４３（４３ａから４３ｄ）を設けたもので
ある。これらの油溝は、フレーム台座面４ｂの部分での
油の保持を良くして、油膜による旋回スクロールの傾き
に伴う動圧作用を発生せしめ、その油圧力フォイルを生
起させて旋回スクロールの背面からの押し付け力とす
る。またこの周辺部での摺動摩擦による摩擦損失の低減
を図っている。三角溝４４（４４ａ，４４ｂ）へは、屈
折通路４５で吐出室１ａに溜った油２２ａを供給する。
図１５では、旋回スクロール部材６の鏡板外周部６ｋの
背面側に固定スクロール部材５側に押し付け可能な油圧
力フォイルを付与するため、旋回スクロール部材の鏡板
外周部の背面側に対向したフレーム台座面４ｂに環状の
油溝４２を形成し、固定スクロール鏡板部５ａの外縁部
に溜る油２２ａを屈折通路４５を介してフレーム台座面
の油溝部４２に高圧油を供給している。この構造によ
り、フレーム台座面４ｂに油圧分布を作用させる。図１
３から図１５では、旋回スクロールの鏡板背面部に弾性
体となる板ばね部材５１，５２を備えておらず、油圧分
布による力フォイルにより、旋回スクロールを上方向に
押し上げるものである。力フォイルは、数十ｋｇの力で
よい。図１６は、旋回スクロールの上下方向に作用する
力関係の様子を示すための旋回スクロールの縦断面図で
ある。圧縮室内部のガス圧によるガス力Ｆａに対して、
旋回スクロールの鏡板背面側から旋回ボス部底面部には
高圧油による油圧力Ｆｏ１を、それより外方部には、旋
回軸受の外周部となる鏡板背面の空間に吸入圧力に近い
中間圧力が作用しており、このガス圧による力Ｆｂ１
と、さらに旋回スクロール部材の鏡板外周部の背面側に
固定スクロール部材側に押し付け可能な弾性体による力
Ｆｏ２の組合わせ，合力とで対抗している。前述したよ
うに、力Ｆｏ２は、弾性体による力であってもよいし、
油圧力フォイルであってもよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。

【００１８】(１) 広い圧力比の運転範囲において、圧
縮機の性能を大幅に向上できる。とともに、高速域での
運転範囲が広くとれる。

【００１９】(２) 従来機に対して運転できる圧力比範
囲が広くとれ、特に低い運転圧力比域での運転範囲が広
まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回スクロールの平面図。

【図２】旋回スクロールの縦断面図。

【図３】弾性体となる板ばね部材の平面図。

【図４】弾性体である板ばね部材の部分断面図。

【図５】弾性体となる板ばね部材の平面図。

【図６】弾性体である板ばね部材の部分断面図。

【図７】本発明の全体構成を示す密閉形スクロール圧縮
機の縦断面図。

【図８】旋回スクロールの平面図。

【図９】旋回スクロールの縦断面図。

【図１０】両スクロール部材を噛み合わせたときの平面
図。

【図１１】本発明の作用と効果を説明するための説明
図。

【図１２】本発明の作用と効果を説明するための説明
図。

【図１３】フレーム台座面の形状を示す平面図。

【図１４】フレーム台座面のまわりの構造を示す部分断
面図。

【図１５】フレーム台座面に油圧分布を作用させるため
の油通路を表すための構造を示す部分縦断面図。

【図１６】旋回スクロールの上下方向に作用する力関係
の様子を示すための旋回スクロールの縦断面図。

【符号の説明】

１ｂ…電動機室、３…電動機、４…フレーム台座面、５
…固定スクロール、６…旋回スクロール、６ｅ，６ｆ…
背圧孔、２２ａ…油、４２，４３…油溝、５１，５２…
弾性体となる板ばね部材、５３…ばね部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機
   をフレームに支承した回転軸を介して連設して収納し、
   前記密閉容器室を上下室に区画し、前記スクロール圧縮
   機は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スク
   ロール部材及び旋回スクロール部材を、前記ラップを内
   側にして噛み合わせ、前記旋回スクロール部材を前記回
   転軸に連設する偏心軸部に係合し、前記旋回スクロール
   部材を自転することなく前記固定スクロール部材に対し
   旋回運動させ、前記固定スクロール部材には中心部に開
   口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、前記吸
   入口よりガスを吸入し、前記両スクロール部材で形成さ
   れる圧縮空間を中心に移動させ容積を減少してガスを圧
   縮し、前記吐出口より圧縮ガスを上部容器室に吐出し、
   通路を介し下部容器室に導き、吐出管を介し器外に吐出
   する密閉形スクロール圧縮機において、 前記旋回スクロール部材の旋回軸受と係合する前記回転
   軸の上端面に、高圧油を作用せしめ、前記旋回軸受の外
   周部となる鏡板背面の空間に吸入圧力に近い中間圧力を
   作用させるため、前記旋回スクロール部材の鏡板の背面
   側の前記背圧室とスクロールラップ側の圧縮室とを連通
   する細孔を複数個設け、前記圧縮室は吸入室と間欠的に
   連絡するとともに、前記旋回スクロール部材の鏡板外周
   部の背面側に前記固定スクロール部材側に押し付け可能
   な弾性体を組付けたことを特徴とする密閉形スクロール
   圧縮機。