JPH08200248A - スクロール式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、部品点数を少なくして部品費の削減
を得るとともに組立て作業性の向上を図り、しかもコン
プライアンス機能を確実に発揮でき、信頼性の向上を図
ったスクロール式圧縮機を提供する。 【構成】支持フレーム２に対して固定スクロール１２を
軸方向に移動可能に取付ける取付け手段１３は、支持フ
レームのねじ孔３１に螺挿されるねじ部３２ｃ、このね
じ部に連設され、このねじ径よりも大であり、かつ固定
スクロールに設けられるガイド孔３０に緩挿するととも
に、その端部が固定スクロール端面から突出する円柱部
３２ａ、この円柱部に連設され固定スクロール端面と所
定のクリアランスを設定するボルト頭部３２ｂを一体化
した取付けボルト体３２を具備した。

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】この種のスクロール式圧縮機は、図４に示
すように、固定スクロールａの渦巻状の翼部ｂと、旋回
スクロールｃの渦巻状の翼部ｄとを噛合させ、これら翼
部ｂ，ｄと各スクロールの鏡板部ｅ，ｆとで圧縮空間ｇ
を形成し、旋回スクロールｃを旋回運動させて、圧縮空
間ｇに被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐出するようにな
っている。

【０００４】ところで、このスクロール式圧縮機の圧縮
空間ｇは、常に正常な圧力状態になっているとは限らな
い。たとえば、液冷媒を吸い込んで圧縮する、液バック
運転の場合は、圧縮空間が異常昇圧状態に陥る。この状
態が長時間継続すると、各スクロールａ，ｃの翼部ｂ，
ｄに大きなストレスがかかって、ついには破断する虞れ
がある。

【０００５】そこで近時、固定スクロールａを軸方向に
移動可能に支持し、圧縮空間ｇが異常昇圧状態になった
ら、旋回スクロールｃとの間隙を拡大させてガスを逃が
すようにした、いわゆるコンプライアンス機能が採用さ
れるようになった。

【０００６】ただし、通常の運転状態では、固定スクロ
ールａは旋回スクロールｃと通常のクリアランスの保持
をしなければならないので、固定スクロールａを軸方向
に移動自在に支持し、かつこの背面側にガス圧を生じさ
せる構成が一般的である。

【０００７】そして、固定スクロールａを移動自在に支
持するために、固定スクロールフランジ部ｊにガイドピ
ンｐの上部が圧入嵌着され、このピンの下部は支持フレ
ームｈに設けられる切欠きガイドｉ内に緩挿される。

【０００８】さらに、固定スクロールフランジ部ｊの別
位置には、円筒体ｋが緩挿される。この円筒体ｋ下端面
は支持フレームｈ上面に載り、上端面はフランジ部上面
よりも突出するよう、円筒体長さが設定される。

【０００９】円筒体ｋの内径部に取付けボルトｍが挿通
され、支持フレームｈに設けられるねじ孔に螺挿され
る。取付けボルトｍ頭部にはワッシャｎが介在され、上
記円筒体ｋを上端部から下方へ押圧して固定する。この
ことから、固定スクロールａは上下方向に移動自在であ
り、上方への移動量はワッシャｎおよびボルトｍ頭部が
規制する。

【００１０】すなわち、圧縮空間ｇが異常昇圧状態にな
ったら、その圧力で固定スクロールａを上方に移動させ
て旋回スクロールｃとの間隙を拡大させ、圧縮空間のガ
スを逃がす。このときの固定スクロールａの移動量はボ
ルトｍ頭部とワッシャｎとで規制することとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
コンプライアンス機能を備えて、安全性と信頼性を向上
させたスクロール式圧縮機であるが、構成する部品（ガ
イドピンｐ、円筒体ｋ、取付けボルトｍ、ワッシャｎ）
の数が多く、コストに悪影響を与えている。

【００１２】そして、コンプライアンス機能を得るため
の部品点数が多いことは、そのまま圧縮機を組立てる際
の面倒な手間の増大につながり、組立て作業性低下の要
因となっている。

【００１３】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、部品点数を少なくし
て部品費の削減を得るとともに組立て作業性の向上を図
り、しかもコンプライアンス機能を確実に発揮でき、信
頼性の向上を図ったスクロール式圧縮機を提供しようと
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明のスクロール式圧縮機は、請求項１として、支持
フレームに支持する固定スクロールの渦巻状の翼部と、
旋回自在に支持する旋回スクロール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、旋回スクロールを旋回運動させて、圧
縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐出するものに
おいて、上記支持フレームに対して固定スクロールを軸
方向に移動可能に取付ける取付け手段と、この固定スク
ロールの背面側にガス圧を作用させ、通常運転状態では
固定スクロールに背圧をかけて軸方向の移動を規制し、
圧縮空間の異常昇圧時には固定スクロールの軸方向への
移動を許容して旋回スクロールとのクリアランスを広げ
させ、圧縮空間のガスを逃がす背圧案内手段とを具備
し、上記取付け手段は、上記支持フレームに螺挿される
ねじ部、このねじ部に連設され、このねじ径よりも大で
あり、かつ上記固定スクロールに設けられるガイド部に
緩挿するとともに、その一端部が支持フレーム面に当接
し、他端部が固定スクロール端面から突出する円柱部、
この円柱部に連設され固定スクロール端面と所定のクリ
アランスを設定するボルト頭部を一体化した取付けボル
ト体を具備したことを特徴とする。

【００１５】請求項２として、請求項１記載の上記取付
けボルト体は、上記固定スクロールを支持フレームに対
して、少なくとも２か所取付けることを特徴とする。請
求項３として、請求項１記載の上記取付けボルト体は、
そのボルト頭部にフランジを一体に備えたことを特徴と
する。請求項４として、請求項１記載の上記支持フレー
ムの取付けボルト体円柱部が当接する部位は、凹部であ
ることを特徴とする。

【００１６】

【作用】支持フレームに螺挿されるねじ部と、固定スク
ロールに設けられるガイド孔に緩挿し、その端部が固定
スクロール端面から突出する円柱部と、固定スクロール
端面と所定のクリアランスを設定するボルト頭部を一体
化した取付けボルト体である単種類の部品で、圧縮空間
が異常昇圧したときに、固定スクロールの軸方向の移動
を可能にする。

【００１７】

【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。図１に、たとえば冷凍装置に用いられるス
クロール式圧縮機を示す。図中１は密閉ケースであり、
この密閉ケース１内上部に支持フレーム２が設けられ、
回転軸３を回転自在に枢支している。

【００１８】上記回転軸３には、後述する圧縮機構部４
が連結され、下部にはステータ５とロータ６とからなる
電動機部７が設けられる。回転軸３の下端部は電動機部
７から下方に突出していて、上記密閉ケース１に取付け
られる図示しない副軸受に回転自在に枢支される。

【００１９】上記圧縮機構部４は、図１および図２に示
すようになっている。すなわち、上記支持フレーム２に
オルダムリング１０を介して旋回自在に支持される旋回
スクロール１１と、この旋回スクロール１１と噛合する
固定スクロール１２と、この固定スクロール１２を軸方
向に移動可能に支持する取付け手段１３、および固定ス
クロール１２の背面側にガス圧を作用させる背圧案内手
段１４とから構成される。

【００２０】上記旋回スクロール１１は、上記回転軸３
の上端偏心部３ａに掛合するボス部１１ｃを備えた鏡板
部１１ａと、この鏡板部１１ａの上面側に一体に突設さ
れる渦巻状の翼部１１ｂとからなる。

【００２１】上記固定スクロール１２は、鏡板部１２ａ
と、この鏡板部１２ａの下面側に一体に突設され旋回ス
クロール１１の翼部１１ｂと噛合する渦巻状の翼部１２
ｂとからなる。

【００２２】これら旋回，固定スクロール１１，１２の
鏡板部１１ａ，１２ａと翼部１１ｂ，１２ｂとで、一対
の圧縮空間Ｓが形成され、周端部側から被圧縮ガスであ
る冷媒ガスを取り込んで、中心部側に移動するとともに
その容積を縮小させ、圧縮作用を行えるようになってい
る。

【００２３】上記固定スクロ−ル鏡板部１２ａの上面部
は凹陥状に形成され、この中央部には、上記圧縮空間Ｓ
の渦巻き中心部と連通するよう貫通する吐出ポート１５
が設けられる。

【００２４】さらに、固定スクロール鏡板部１２ａ上面
側には、吐出ポート１５を中心として、異なる半径の２
つの突条１６ａ，１６ｂが一体に設けられ、かつこれら
互いの突条１６ａ，１６ｂ間の鏡板部１２ａ部位には、
中間圧導入孔１７が貫通して設けられる。

【００２５】このような固定スクロール１２の上面側に
は、密閉ケース１内部を上端部空間と下部空間とに仕切
る背圧板１８が、突条１６ａ，１６ｂ上端と狭小の間隙
を存して密閉ケース１に取付固定される。

【００２６】この背圧板１８は、中央部に逆止弁１９を
備えた弁座部２０が設けられ、上記吐出ポート１５と連
通する。換言すれば、上記吐出ポート１５は逆止弁１９
を備えた弁座部２０を介して、背圧板１８の上部側空間
と連通する。

【００２７】上記弁座部２０の周囲で、かつ背圧板１８
の下面側には、上記固定スクロール１２に設けられる突
条１６ａ，１６ｂの半径よりも僅かに大きな半径をもっ
て、突条２１ａおよび段部２１ｂが設けられる。

【００２８】隣接する突条１６ａと２１ａ，１６ｂと２
１ｂ間に、それぞれシールリング２２ａ，２２ｂが介在
される。このことから、固定スクロール１２が背圧板１
８との狭小の間隙の範囲内で軸方向に移動しても、隣接
する突条１６ａと２１ａ，１６ｂと２１ｂ相互間におけ
るシールは完全なものとなっている。

【００２９】固定スクロール１２の吐出ポート１５周囲
に設けられる凹陥部と背圧板弁座部２０とで、圧縮空間
Ｓから吐出される高圧ガスが導かれる高圧吐出室２２が
形成され、かつ半径が異り、互いに隣接する突条１６ａ
と２１ａ，１６ｂと２１ｂ相互間に形成される空間部
は、上記中間圧導入孔１７と連通する中間圧室２３とな
り、これらで上記背圧案内手段１４が構成される。

【００３０】つぎに、上記固定スクロール１２に対する
上記取付け手段１３について説明する。この取付け手段
１３は、図１および図２に示すように、ガイドピン２７
と取付けボルト体３２とを備えている。

【００３１】すなわち、固定スクロール鏡板部１２ａ外
周部には、フランジ部２５が設けられ、この上下面に貫
通する複数（４か所）のピン用孔２６…が設けられる。
それぞれのピン用孔２６には、ガイドピン２７の上端部
が圧入固定される。ピン２７下部はフランジ部２５下面
から、固定スクロール１２の軸方向に沿って下方に突出
している。

【００３２】一方、上記支持フレーム２は、その外周部
にフランジ部２ａ，２ａが設けられる。フランジ部２
ａ，２ａには、上下面に貫通する複数（４か所）の掛止
孔２８…が設けられる。

【００３３】上記固定スクロール１２のフランジ部２５
は、支持フレーム２のフランジ部２ａ上に載置され、か
つ固定スクロール１２に突設されるガイドピン２７が支
持フレーム２に設けられる掛止孔２８に挿入される。

【００３４】上記掛止孔２８とガイドピン２７とがなす
クリアランスは極く小さくなるよう寸法設定され、した
がってガイドピン２７およびこれと一体の固定スクロー
ル１２は、掛止孔２８に対して軸方向に移動（滑動）自
在となっている。

【００３５】固定スクロールフランジ部２５で、ピン用
孔２６相互間には、複数（２か所）のガイド孔３０が貫
通して設けられる。これらガイド孔３０と対向する支持
フレームフランジ部２ａ部位には、ねじ孔３１が貫通し
て設けられる。

【００３６】対向するガイド孔３０とねじ孔３１に亘っ
て取付けボルト体３２が挿通される。この取付けボルト
体３２は、円柱部３２ａと、この円柱部の上端部に一体
に連設されるボルト頭部３２ｂと、円柱部の下端部に一
体に連設されるねじ部３２ｃとからなる。

【００３７】上記ボルト頭部３２ｂには、この下端周囲
に突出するフランジ３２ｄが一体に設けられる。円柱部
３２ａの直径は、ねじ部３２ｃのねじ径よりも大に形成
される。

【００３８】そして、支持フレーム２上にガイドピン２
７が圧入された固定スクロール１２を組み込んだ状態
で、取付けボルト体３２がガイド孔３０に緩挿されると
ともに、この下端のねじ部３２ｃが支持フレーム２のね
じ孔３１に螺挿固定される。

【００３９】円柱部３２ａの下端面は支持フレームフラ
ンジ部２ａ面に当接し、かつ円柱部全体がガイド孔３０
に軸方向に沿って移動自在に緩挿される。円柱部３２ａ
の上端面は固定スクロールフランジ部２５上面からわず
かに突出する。

【００４０】すなわち、ボルト頭部３２ｂはフランジ３
２ｄとともに固定スクロールフランジ部２５上面に位置
するのであるが、これらの下面と固定スクロール１２面
とはわずかの間隙を存する状態で取付けボルト体３２の
取付けがなされる。

【００４１】上記間隙は、後述するように、固定スクロ
ール１２の移動量を規制するための所定のクリアランス
から設定される。このように取付けボルト体３２は、円
柱部３２ａと、フランジ３２ｄを一体に備えたボルト頭
部３２ｂと、ねじ部３２ｃとを、全て連設して一体化し
たものであるから、部品点数が少なくてすむとともに、
組立てが容易になって作業性の向上を得る。

【００４２】再び図１に示すように、密閉ケース１の上
部側面には吐出管３３が接続されていて、これは背圧板
１８によって仕切られる密閉ケース１内の上部空間と、
冷凍装置の図示しない凝縮器とを連通する。

【００４３】上記密閉ケース１の下部側面には吸込管３
４が接続されていて、これは背圧板１８によって仕切ら
れる密閉ケース１内の下部空間と、冷凍装置の図示しな
い蒸発器とを連通する。

【００４４】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７に通電して圧縮機
構部４を駆動すると、吸込管３４から低圧の冷媒ガスが
密閉ケース１内に導入され、背圧板１８より下部空間に
充満する。

【００４５】冷媒ガスは、旋回スクロール１１と固定ス
クロール１２とで形成される圧縮空間Ｓの外周側に吸込
まれる。そして、旋回スクロール１１の旋回運動にとも
なって徐々に中心部に移送され、かつ空間容量が減少す
ることにより圧縮される。

【００４６】所定圧まで上昇したところで、吐出ポート
１５から高圧吐出室２２を介して背圧板１８の上部空間
へ吐出され、さらに吐出管３３を介して外部の凝縮器に
導かれる。

【００４７】なお、圧縮空間Ｓでの圧縮作用にともなっ
て、吐出ポート１５から吐出される高圧の冷媒ガスが一
旦高圧吐出室２２に充満して、固定スクロール１２の中
央部に高圧の背圧をかける。

【００４８】さらに、圧縮空間Ｓから中間圧のガスが中
間圧導入孔１７を介して中間圧室２３へ導かれ、ここに
充満して固定スクロール１２の周端部に中間圧の背圧を
かける。

【００４９】このようにして、通常の運転状態では、背
圧案内手段１４が固定スクロール１２に効果的な背圧を
かけ、旋回スクロール１１との圧縮空間Ｓにおける最適
なクリアランスを保持する。

【００５０】運転条件によっては、圧縮空間Ｓに液冷媒
を吸込むことがあり、このときに異常高圧に昇圧する。
背圧案内手段１４の背圧よりも圧縮空間Ｓの圧力が上回
り、固定スクロール１２は軸方向に移動する。

【００５１】さらに述べれば、固定スクロール１２と一
体のガイドピン２７は支持フレーム２に設けられる掛止
孔２８に案内されて浮き上がることとなり、その結果、
旋回スクロール１１とで形成される圧縮空間Ｓのクリア
ランスが拡大する。

【００５２】圧縮空間Ｓの異常高圧ガスは密閉ケース１
内へ逃げて、いわゆるコンプライアンス機能が発揮さ
れ、各スクロール１１，１２の、特に翼部１１ｂ，１２
ｂが受けるストレスが解消される。

【００５３】固定スクロール１２がある程度浮き上がっ
たところで、このフランジ部２５上面が取付けボルト体
３２のボルト頭部３２ｂとフランジ３２ｄとに当接し、
それ以上の浮き上がりが規制される。

【００５４】このとき、取付けボルト体３２の円柱部３
２ａは、固定スクロール１２をガイドする。すなわち、
円柱部３２ａは固定スクロールガイド孔３０に緩挿する
ところから、固定スクロールの上下移動時には上記ガイ
ドピン２７とともにガイドをなし、固定スクロールの安
定した動作を確保する。

【００５５】また、取付けボルト体３２においてボルト
頭部３２ｂの周囲にフランジ３２ｄを一体に備えてある
ので、固定スクロールフランジ部２５と接触する面積を
より広く確保でき、固定スクロールの移動量の規制がよ
り安定する。そして、このような構成から部品点数の低
減と組立て性の容易化をより促進する。

【００５６】また、本発明のようなスクロール式圧縮機
においては、たとえば、圧縮能力を小さくするように変
更した圧縮機を設計し製造する場合、圧縮空間を構成す
る旋回スクロール１１または固定スクロール１２が互い
に噛合する夫々の翼部の長さを小さくすれば、他の構成
部品は何ら変更せずに圧縮能力を簡単に変更することが
可能である。

【００５７】この場合、図３（Ｂ）に示すように、円柱
部３２ａが当接する支持フレーム２のフランジ部２ａ面
を加工して凹部３５を形成する。この凹部３５加工の深
さは、翼部の変更した長さ分に相当させる。

【００５８】これにより、図３（Ｂ）に示すように、変
更した長さ分に相当する寸法差を支持フレーム２のフラ
ンジ部２ａに形成した凹部３５が吸収するので、フラン
ジ円柱部３２ａの軸方向長さ寸法ｌは全く変らず、図３
（Ａ）に採用した取付けボルト体３２をそのまま使用で
き標準化が図れる。

【００５９】したがって、固定スクロール１２の移動量
である隙間Δσを適正に設定できるとともに、円柱部３
２ａの異なる軸方向長さのものを多数備える必要がな
く、部品管理上極めて有効となる。

【００６０】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。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
縮空間の異常昇圧時に、固定スクロールの軸方向への移
動を許容して旋回スクロールとのクリアランスを広げさ
せ圧縮空間のガスを逃して、異常応力の発生を阻止す
る、いわゆるコンプライアンス機能をなすための取付け
手段として、円柱部と、ねじ部と、ボルト頭部とを一体
形成した取付けボルト体を備えたから、部品点数が少な
って部品費の削減が得られ、安価に製造できるととも
に、組立てが容易化して組立て作業性の向上を図れる。
しかも、コンプライアンス機能を確実に発揮でき、信頼
性の向上化を得るなどの効果を奏する。

【００６２】上記取付けボルト体は、固定スクロールを
支持フレームに対して、少なくとも２か所取付けるよう
にしたから、固定スクロールの移動の規制を安定して行
えることとなり、より確実なコンプライアンス機能をな
す。

【００６３】上記取付けボルト体は、そのボルト頭部に
フランジを一体に備えたから、固定スクロールの移動の
規制を安定して行うとともに、部品点数と部品費の削減
および組立て作業性のより一層の向上を図れる。上記支
持フレームの取付けボルト体円柱部が当接する部位を凹
部に形成したから、取付けボルト体の標準化を確保し
て、組立て精度の向上を得られる。

【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
の一部を省略した縦断面図。

【図２】同実施例の、圧縮機構部を分解した斜視図。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は、他の実施例の取付け手段の
縦断面図。

【図４】従来例を示す、スクロール式圧縮機の一部を省
略した縦断面図。

【符号の説明】

２…支持フレーム、１２…固定スクロール、１１…旋回
スクロール、Ｓ…圧縮空間、１３…取付け手段、１４…
背圧案内手段、３２…取付けボルト体、３２ａ…円柱
部、３２ｂ…ボルト頭部、３２ｃ…ねじ部、３２ｄ…フ
ランジ、３０…ガイド孔、３１…ねじ孔、３５…凹部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持フレームに支持する固定スクロールの
   渦巻状の翼部と、旋回自在に支持する旋回スクロールの
   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、旋回スクロールを旋
   回運動させて、圧縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮し
   て吐出するスクロール式圧縮機において、 上記支持フレームに対して固定スクロールを軸方向に移
   動可能に取付ける取付け手段と、 この固定スクロールの背面側にガス圧を作用させ、通常
   運転状態では固定スクロールに背圧をかけて軸方向の移
   動を規制し、圧縮空間の異常昇圧時には固定スクロール
   の軸方向への移動を許容して旋回スクロールとのクリア
   ランスを広げさせ、圧縮空間のガスを逃がす背圧案内手
   段とを具備し、 上記取付け手段は、 上記支持フレームに螺挿されるねじ部、 このねじ部に連設され、このねじ径よりも大であり、か
   つ上記固定スクロールに設けられるガイド部に緩挿する
   とともに、その一端部が支持フレーム面に当接し、他端
   部が固定スクロール端面から突出する円柱部、 この円柱部に連設され固定スクロール端面と所定のクリ
   アランスを設定するボルト頭部を一体化した取付けボル
   ト体を具備したことを特徴とするスクロール式圧縮機。
2. 【請求項２】上記取付けボルト体は、上記固定スクロー
   ルを支持フレームに対して、少なくとも２か所取付ける
   ことを特徴とする請求項１記載のスクロール式圧縮機。
3. 【請求項３】上記取付けボルト体は、そのボルト頭部に
   フランジを一体に備えたことを特徴とする請求項１記載
   のスクロール式圧縮機。
4. 【請求項４】上記支持フレームの取付けボルト体円柱部
   が当接する部位は、凹部であることを特徴とする請求項
   １記載のスクロール式圧縮機。