JPH06317269A - 密閉形スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】旋回スクロール部材６のラップ歯先面と固定ス
クロール部材５の歯底面との隙間δ_akをスクロールラッ
プ巻き角度に対して一様に設定し、旋回スクロール６の
鏡板外周部に対してスクロールラップ歯底面５ｎ，６ｎ
に微少な段差をスクロールラップ巻き角度に対して一様
に設け、段差寸法が旋回スクロール部材のラップ歯底面
５ｎ，６ｎと固定スクロール部材５の歯先面との軸方向
隙間δ_asとし、隙間がδ_ak＝δ_as、もしくはδ_ak＞δ_as
の関係とした密閉形スクロール圧縮機。 【効果】固定スクロール部材の鏡板部の圧力などの変形
によるスクロール部材の接触を設定隙間の最適化により
緩和し、圧縮機の性能向上とともに性能のばらつき低減
に効果があり、スクロールの加工法が容易となり、製品
コストが低減される。

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58−
67902 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。
そして、この公知技術は、固定スクロール部材の鏡板部
の圧力などによる変形に起因するスクロール部材の接触
を緩和するため、スクロール部材の外周部より中央部の
隙間を大きくした構造を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公知技術は、スク
ロール部材のラップ外周部の隙間よりラップ中央部の隙
間を大きく設定したテーパ状の隙間分布を形成している
ため、スクロールラップ先端面のテーパ状加工方法が困
難となる。このため、加工時間が多くその分加工コスト
が割高となり、スクロールラップの量産性に限界が生じ
る。また、スクロールラップの先端面のテーパの大きさ
にもばらつきが生じやすく、その結果、圧縮機の性能面
にもばらつきが生じ、圧縮機の品質保持に関しても問題
となる。

【０００４】本発明の目的は上記した課題を解決するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１から図４と図９に示
すように、本発明では、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、密閉容器室を上，下室に区画し、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、ラップを内
側にしてかみ合せ、固定側と旋回側の円板状鏡板の厚さ
が同程度の厚さ寸法にあって、旋回スクロール部材を回
転軸に連設する偏心軸部に係合し、旋回スクロール部材
を自転することなく固定スクロール部材に対して旋回運
動をさせ、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、吸入口よりガス
を吸入し、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、吐出口より
圧縮ガスを上部容器室に吐出し、通路を介して下部容器
室に導びき、吐出管を介して器外に吐出する密閉形スク
ロール圧縮機において、旋回スクロール部材６のラップ
歯先面６ｐと固定スクロール部材５の歯底面５ｎとの隙
間δ_akをスクロールラップ巻き角度（インボリュート伸
開角度，λ）に対して一様に設定し、スラスト摺動部と
なる固定側５ｍと旋回側６ｍのスクロール鏡板外周部に
対して旋回スクロールラップ６ｂの歯底面６ｎに微少な
段差をスクロールラップ巻き角度に対して一様に設け、
段差寸法が旋回スクロール部材６のラップ歯底面６ｎと
固定スクロール部材５の歯先面５ｐとの軸方向隙間δ_as
としたとき、δ_ak＞δ_asの関係、あるいはδ_ak＝δ_asと
同等に設定することを特徴とする。また、図３に示すよ
うに、旋回スクロール部材６のラップ外終端部６ｙから
半周内側のラップ部６ｚまでの外側ラップ曲線６ｆを形
成する側壁面６ｇと係り合う旋回スクロール部材６のラ
ップ歯底面６ｓを、スラスト摺動部となる環状の旋回ス
クロールの鏡板外周部６ｍと同等の高さ、均一な面とす
る。あるいは、旋回スクロールラップの基準高さＨ_soに
対する旋回スクロール部材のラップ歯底面に設けた段差
寸法δ_asとの比である無次元隙間δ_as／Ｈ_soを(１.２〜
３.５)／１０００の範囲に設定したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の作用を図１から図４、及び図９に基づ
いて説明する。図９に示すように、運転状態では、固定
側と旋回側の円板状鏡板の厚さが同程度では、固定スク
ロールの鏡板部（天井板部）は圧力差による荷重や温度
による影響のため、軸方向に十数μｍ前後旋回スクロー
ル側に撓む傾向がある。この変形量に見合った初期隙間
を両スクロールラップ間に設定しているため、この固定
スクロール側の変形により生じるラップ先端と相手とな
る旋回歯底面との接触を緩和することが可能となる。図
１は、ラップ歯底面に段差を設けた旋回スクロール部材
６の斜視図を示す。その段差部を斜線で示す。図２は、
固定スクロール５と旋回スクロール６を噛み合わせた状
態を示す縦断面図である。図２に示すように、隙間がδ
_ak＞δ_asの関係としているので、スクロール鏡板外周部
の固定側５ｍと旋回側６ｍの鏡板面は、スラスト摺動部
としての機能を確実に果たすことができる。旋回スクロ
ール歯先面と固定スクロール歯底面との軸方向隙間（以
後「旋回歯先隙間」δ_akと呼ぶ）は、数μｍから十数μ
ｍ前後の一様な隙間としている。従来技術では、この隙
間が不明確であったためスラスト摺動部としての機能が
十分でなかった。その段差寸法と性能との関係を図６に
示す。旋回スクロールラップの基準高さＨ_soに対する旋
回スクロール部材のラップ歯底面に設けた段差寸法δ_as
との比である無次元隙間δ_as／Ｈ_soを適正に設定するこ
とにより圧縮機の性能をより改善することができる。こ
の範囲は、実験的には、無次元隙間δ_as／Ｈ_so＝（1.2
〜３.５)／１０００の範囲であることが知られた。

【０００７】図６に示すように、旋回スクロール歯底面
の段差寸法（凹部寸法）δ_asを０から大きくすることに
よって、体積効率η_vと全断熱効率η_adoがともに改善さ
れ、旋回スクロールの鏡板変位Ｗｋが減少している。従
来の組立時における初期の軸方向隙間となるδ_asが小さ
いと、変形によって両スクロールのラップ先端面で当り
やすくなって、その結果、旋回スクロールに作用する転
覆モーメントを支持する半径がより小さくなって、旋回
スクロールの鏡板変位Ｗ_k が増加したことによる影響と
考えられる。旋回スクロールが、軸方向に踊り易くなっ
てその鏡板変位がふえると、内部漏れや背圧室から吸入
室への油の漏れによる加熱量が増加する結果、性能が低
下すると判断することができる。旋回スクロールの鏡板
変位が小さくなることが、性能面でよい結果をもたらす
ことが分かった。このように、固定スクロール部材の鏡
板部の圧力などによる変形によるスクロール部材の接触
を設定隙間の最適化により緩和し、設定隙間をスクロー
ルラップ巻き角度に対して一様に設けているため、スク
ロールの加工法が容易となり、歯形精度のばらつきも小
さくなる。従って、圧縮機の性能向上とともに性能のば
らつきの低減にも効果があり、スクロールの加工法が容
易となるため、製品コストがより安価となる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図１から図９にわたって示
す。図１は、旋回スクロール６のラップ歯底面６ｎに段
差を設けた旋回スクロール部材６の斜視図を示す。図２
は、固定スクロール５と旋回スクロール６を噛み合わせ
た状態を示す縦断面図である。ラップの大きさと隙間の
大きさは説明を分かりやすくするため、誇張して示して
いる。図３と図５は、旋回スクロール６の平面図であ
る。また、図４は、図３のＡ−Ｏｍ−Ａでの縦断面図で
ある。図３と図５はともに、旋回スクロール６のラップ
歯底面６ｎに段差を設けた領域を斜線で示している。図
中のＤ_c は、歯溝寸法で、この値は(旋回半径×２)＋ラ
ップ厚さｔで表わされる。図３に示すように、旋回スク
ロール部材６のラップ外終端部６ｙから半周内側のラッ
プ部６ｚの外側ラップ部Ｐ点よりＤ_c 寸法分だけ円弧状
に外方向に延長して段差領域を設定している。一方、６
ｆを形成する側壁面６ｇと係り合う旋回スクロール部材
６のラップ歯底面６ｓは、スラスト摺動部となる環状の
旋回スクロールの鏡板外周部６ｍと同等の高さ、すなわ
ち、均一な面とし、その部分には微少な段差はない。図
５は、図３に示した段差領域に対してさらに、図に示す
ような線分ＯｍＴを半径Ｒ１とする円弧状に半周分段差
領域を増やした実施例である。このため、ラップ外終端
部６ｙの所では部分的に円弧状に段差部を形成してい
る。

【０００９】図６は、本発明の作用効果の説明図であ
る。図７は、旋回スクロール部材のラップ歯底面と固定
スクロール部材の歯先面との隙間δ_asとスクロールラッ
プ巻き角度λとの関係を示す説明図である。

【００１０】図中のλ_L はラップ外終端部６ｙでのスク
ロールラップ巻き角度であり、スクロールラップ巻き終
わり角度である。また、λ₁ はラップ中央部６ｋのラッ
プ巻き始め部におけるスクロールラップ巻き角度であ
り、スクロールラップ巻き始め角度である。旋回スクロ
ール部材のラップ歯底面に設けた段差寸法δ_asは、スク
ロールラップ巻き角度λに対して、３〜８μｍの範囲
に、もしくは１０μｍ前後の一様な値に設定している。
図８は、旋回スクロール部材のラップ歯底先と固定スク
ロール部材の歯底面との隙間δ_akとスクロールラップ巻
き角度λとの関係を示す説明図である。隙間δ_akは、ス
クロールラップ巻き角度λに対して、数μｍから十数μ
ｍ前後の一様な値に設定し、両者の隙間がδ_ak＞δ_asの
関係としている。もしくは、δ_ak＝δ_asの関係としてい
る。この範囲は、前述したように、実用的には、無次元
隙間として表示すると、概ねδ_as／Ｈ_so＝（１.２〜３.
５）／１０００の範囲であることが、実験により確認さ
れた。

【００１１】図９は、本発明の旋回スクロールを組み込
んだ密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。

【００１２】図９に示すように、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。

【００１３】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を互いに噛合せて圧縮室（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
状の鏡板固定スクロ−ル鏡板部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
は円板状の鏡板旋回スクロ−ル鏡板部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。固定側と旋回側の円板状鏡板の厚さが
同程度の厚さ寸法にある。例えば、圧縮機の定格出力が
３.７５ｋＷ の場合、固定側と旋回側の円板状鏡板の厚
さがそれぞれ１３mm，１１mm前後の寸法にある。また、
固定スクロールと旋回スクロールの材質は、ともに鋳鉄
材（ＦＣ２５）を想定している。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１
１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１８
ａ，１８ｂを介して上部電動機室１ｂと連通している。
上部電動室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。

【００１４】なお、２２は密閉容器底部の油溜りを示
す。尚、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２９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。

【００１５】次に図９を用いて潤滑油の流れについて説
明する。

【００１６】潤滑油２２ａは、密閉容器１の下部の油溜
り２２に溜められる。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３２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
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。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
結合して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
２及び主軸受４０のまわりは、旋回鏡板６ａに設けた細
孔６ｄ，６ｅ（図３と図５参照）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２
２ａは、中心縦孔１３内を上昇する。

【００１７】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う。

【００１８】中心縦孔１３内を上昇した潤滑油２２ａ
は、下軸受部９ひいては主軸受４０及び旋回軸受３２へ
給油される。旋回軸受３２へ給油された油は、背圧室４
１に流入し、背圧室４１に流入した油は冷媒ガスと混合
し、フレーム室１１ｍに流動する。旋回スクロールが、
軸方向に踊らなくなって、旋回スクロールの鏡板変位が
小さくなると、内部漏れや背圧室ひいてはフレーム室１
１ｍから吸入室への油の漏れによる加熱量が低減される
結果となり、体積効率などの性能が向上することにな
る。次に背圧室４１に流入した油は背圧孔などを介して
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。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、 （１）圧縮機の性能向上とともに性能のばらつきが低減
される。

【００２０】（２）スクロールの加工法が容易となり、
製品コストがより安価となる。また、スクロールラップ
を製作する量産性が向上する。

【００２１】（３）旋回スクロールの鏡板変位が小さく
なって、旋回スクロールの傾きが小さくなるため、スラ
スト摺動面での片当たりの度合いが低下して、摺動部で
の潤滑性能も改善され、摺動部の摩耗を抑え、焼き付き
を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回スクロールのラップ歯底面に段差を設けた
旋回スクロール部材の斜視図。

【図２】固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせ
た状態を示す縦断面図。

【図３】旋回スクロールの平面図。

【図４】図３のＡ−Ｏｍ−Ａでの縦断面図。

【図５】旋回スクロールの平面図。

【図６】本発明の作用効果の説明図。

【図７】旋回スクロール部材のラップ歯底面と固定スク
ロール部材の歯先面との隙間δ_asとスクロールラップ巻
き角度λとの関係を示す説明図。

【図８】旋回スクロール部材のラップ歯底先と固定スク
ロール部材の歯底面との隙間δ_akとスクロールラップ巻
き角度λとの関係を示す説明図。

【図９】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。

【符号の説明】

１…密閉容器、５…固定スクロール、５ａ…固定スクロ
ール鏡板部、５ａ，６ａ…スクロール鏡板部、５ｎ，６
ｎ…スクロールラップ歯底面、７…圧縮室、１１…フレ
ーム、２２…油溜り、３２…旋回軸受、４０…主軸受。

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、
   密閉容器室を上下室に区画し、前記スクロール圧縮機
   は、固定スクロール部材及び旋回スクロール部材をかみ
   合せ、固定側と旋回側の円板状鏡板の厚さが同程度の厚
   さ寸法にあって、前記旋回スクロール部材を回転軸に連
   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、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
   部容器室に導びき、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
   ラップ歯先面と前記固定スクロール部材の歯底面との隙
   間δ_akをスクロールラップ巻き角度に対して一様に設定
   し、スラスト摺動部となる旋回スクロールの鏡板外周部
   に対してスクロールラップ歯底面に微少な段差をスクロ
   ールラップ巻き角度に対して一様に設け、前記段差寸法
   が前記旋回スクロール部材のラップ歯底面と前記固定ス
   クロール部材の歯先面との軸方向隙間δ_asとしたとき、
   δ_ak＞δ_asの関係としたことを特徴とする密閉形スクロ
   ール圧縮機。