JPH09296786A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮される冷媒ガスの吐出抵抗を小さくし、
過圧縮時の冷媒ガスの再膨張を少なくし、対になってい
る圧縮室の吐出タイミングを合わせて圧縮ロスを低減
し、簡便な手段で、より高性能、低騒音，低振動のスク
ロ−ル圧縮機を提供する。 【解決手段】 それぞれの端板３ａ，４ａ上の渦巻状ラ
ップ３ｂ，４ｂを噛み合わせて圧縮室５を形成する固定
スクロール３および旋回スクロール４と、クランク軸６
と、クランク軸６を回転させる軸受８を具備するフレー
ム７と、旋回スクロールの自転防止手段１５とを備えた
スクロール圧縮機において、旋回スクロール４の渦巻中
心付近に設けられる掘り込み部は、奥側が小径の円錐状
凹部４１あるいは球形状凹部４２である。また、固定ス
クロール３に設けられた吐出口３ｃは、旋回スクロール
４に設けられた円錐状凹部４１の径よりも大きい径とな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール圧縮機
に係り、特に、簡便な手段で信頼性の向上、高効率化を
図るのに好適なスクロール圧縮機に関するもので、空気
調和機、冷蔵庫等に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール圧縮機における全体構
成、旋回スクロールの掘り込みの構成に関して、図９な
いし図１１を参照して説明する。図９は、従来のスクロ
ール圧縮機の縦断面図、図１０は、従来のスクロール圧
縮機の旋回スクロールの断面図、図１１は、従来のスク
ロール圧縮機の他の旋回スクロ−ルの断面図である。

【０００３】図９に示す従来のスクロール圧縮機は、密
閉ケース１内に圧縮機構部２と電動機部１０とが収納さ
れたもので、固定スクロール３は、端板３ａ上に渦巻状
のラップ３ｂが直立したものであり、旋回スクロール４
は、端板４ａ上に渦巻状のラップ４ｂが直立したもの
で、互いにラップを内側に向けて噛みあわせることによ
り圧縮室５を形成している。

【０００４】圧縮室５は、吸込管２０から吸い込まれた
冷媒ガスが、旋回スクロール４の揺動回転により容積を
徐々に減少しながら中央に向い、その圧縮された冷媒ガ
スを、旋回スクロール４の中央部付近に設けられた円柱
状凹部４ｄ（図１０参照）を介し、中央の吐出ポート３
ｃから密閉ケース１内に吐出する。この圧縮された冷媒
ガスは、吐出管２１から機外の冷凍サイクル配管へ送り
出される。

【０００５】電動機１０は、ステータ１１とロータ１２
とから構成されている。６は、電動機１０の回転力を伝
達し旋回スクロール４を公転させるクランク軸、７は、
このクランク軸６を回転させる主軸受８を具備するフレ
ーム、９は、固定された軸受ハウジング１３に設けられ
た副軸受である。ロータ１２に結合されたクランク軸６
は、電動機１０の両側に設けられた主軸受８と副軸受９
とで支持されており、副軸受９は、自動調芯可能な球面
軸受となっている。

【０００６】図１０に示すように、旋回スクロール４の
渦巻中心付近の端板４ａには、掘り込み部に係る円筒状
の凹部４ｄが設けられている。また、別の従来例ではこ
の円筒状の凹部４ｄが形成されていないものもある。さ
らに、固定スクロール３に設けられている圧縮された冷
媒ガスを吐出するための吐出口３ｃの穴径は、旋回スク
ロール４に設けられている円筒状の凹部４ｄと略同一径
となっている。掘り込み形状については、図１０に示す
ような円筒形状のもののほか、例えば、特開平３−３９
９０号公報に記載されているように、図１１に示すよう
な台形断面形状の凹部４ｅの例がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術の圧縮
機構造においては、旋回スクロ−ルの渦巻中心付近に設
けられた、円筒状凹部の断面形状が正方形あるいは長方
形および台形であるため、圧縮された冷媒ガスを吐出口
３ｃから吐き出す際、凹部の角部において冷媒の流れ方
が滑らかでなく、流路抵抗が大きくなり、性能を悪くさ
せる要因となっていた。また、正方形、長方形断面の円
筒状凹部は、ガスの圧縮過程において圧縮されないデッ
ドボリュウムになり性能を悪くさせる要因となってい
た。

【０００８】さらに、加工性を考えた場合、旋回スクロ
ールの渦巻中心付近に設ける円筒状の凹部は、凹部加工
面と旋回スクロール底部面が直角となり、バリが発生し
やすいという問題があった。また、渦巻の中心付近に凹
部を設けているため、直立している渦巻状ラップが視界
を遮り、肉眼でバリが見えにくく、バリ取り作業が困難
であるという問題もあった。

【０００９】また、別の従来例のように旋回スクロール
の中央付近に凹部がない場合には、デッドボリュウムが
小さいという利点がある一方で、２つの相対した圧縮室
が最小密閉空間を形成した直後、吐出口から吐出する
際、２つの圧縮室と開放する部屋へ連通する通路面積が
同一にならず、吐出タイミングがずれ、旋回スクロール
を軸方向に揺動させ、旋回，固定スクロール間のラップ
先端と歯底間の摺動部のクリアランスを増加させ、その
部分から圧縮された冷媒ガスが洩れてしまい性能の悪化
を促し、振動，騒音が増加してしまうという問題があっ
た。

【００１０】さらに、従来は、固定スクロールに設けた
吐出口径と旋回スクロールに設けた円筒状凹部の内径と
が略同一であるが、性能向上を考えた場合、吐出口径は
できるだけ大きくし、旋回スクロールに設けた凹部は、
圧縮できないデッドボリュウムとなるため、できるだけ
小さくすることが望ましく性能面で若干劣るという問題
があった。

【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、圧
縮される冷媒ガスの流れを滑らかにし吐出抵抗を小さく
し、過圧縮時の冷媒ガスの再膨張を少なくするととも
に、対になっている圧縮室の吐出タイミングを合わせて
圧縮ロスを低減し、性能の向上、騒音振動の発生を防
ぎ、さらに、旋回スクロール中央部に設ける凹部をバリ
の発生しにくい形状とし、加工性を良好なものとするこ
とができ、簡便な手段で、安価でより高性能、低騒音，
低振動のスクロール圧縮機を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスクロール圧縮機の構成は、密閉容器
内に、電動機と該電動機に連結された圧縮機構部とを収
納するものであって、圧縮機構部は、それぞれの端板上
に渦巻状のラップを有し、それぞれのラップを噛みあわ
せて圧縮室を形成する固定スクロールおよび旋回スクロ
ールと、前記旋回スクロールの自転防止手段と、電動機
の回転力を伝達し旋回スクロールに旋回運動を与えるク
ランク軸と、このクランク軸を回転させる軸受を具備す
るフレームとを備え、前記固定スクロールには圧縮され
た冷媒ガスを吐き出すための吐出口を設け、前記旋回ス
クロールの端板上の渦巻の中心近傍に前記圧縮室に通じ
る掘り込みを設けてなるスクロール圧縮機において、前
記旋回スクロールの掘り込みの断面形状を、当該掘り込
みの奥側が小径となる略円錐状あるいは略球形状とした
ものである。また、さらに固定スクロールに設けた吐出
口は、旋回スクロールに設けた凹部の径よりも大きい径
となっている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図８を参照して説明する。 〔実施の形態 １〕本発明の第一の実施の形態を図１，
２，３，６，７を参照して説明する。図１は、本発明の
一実施の形態を示す旋回スクロールの渦巻中央付近に円
錐形状凹部を設けたスクロール圧縮機の縦断面図、図２
は、図１のスクロール圧縮機の旋回スクロールの断面
図、図３は、図２の平面図、図６は、本発明を適用する
スクロール圧縮機の圧縮機構部の断面斜視図、７は、本
発明を適用するスクロール圧縮機の圧縮原理を示した説
明図である。図中、図９と同一符号のものは、従来技術
と同一または相当部分を示している。

【００１４】図１において、１は密閉ケース、２は、密
閉ケス１内の上部に収納された圧縮機構部、３は、端板
３ａ上に渦巻状のラップ３ｂが直立した固定スクロー
ル、４は、端板４ａ上に渦巻状のラップ４ｂが直立した
旋回スクロールであり、固定スクロール３と旋回スクロ
−ル４とはそれぞれのラップ３ｂ，４ｂを互いに内側に
向けて噛みあわせ圧縮室５を形成している。

【００１５】圧縮室５は、吸込管２０，吸込口３０（図
６参照）から吸い込まれた冷媒ガスが旋回スクロール４
の揺動回転により容積を徐々に減少しながら中央に向
い、その圧縮された冷媒ガスを、旋回スクロール４の中
央部付近に設けられた円錐状凹部４１を介し、中央の吐
出ポート３ｃから密閉ケース１内に吐出するものであ
る。この圧縮された冷媒ガスは、吐出管２１から機外の
冷凍サイクル配管へ送り出される。

【００１６】６はクランク軸で、その偏心部６ａ（偏心
量ε）を旋回スクロール４のボス部に嵌入させ、電動機
１０の回転力を伝達し旋回スクロール４を公転させるも
のである。旋回スクロール４は、オルダムリング１５
（図６参照）の作用で自転が防止されている。７は、旋
回スクロール４を収納し、固定スクロール３を周辺にて
ボルト１６で締結する固定されたフレーム、８は、フレ
ーム７に具備されクランク軸６を回転自在に支持する主
軸受、９は、前記主軸受８に対し反電動機側に位置する
副軸受、１３は、副軸受９の軸受ハウジングである。

【００１７】電動機１０は、ステ−タ１１とロータ１２
とからなり、ロータ１２に結合されたクランク軸６は、
電動機１０の両側に設けられた主軸受８と副軸受９とで
支持される構成となっている。主軸受８は、内径面が一
般的なストレート形状のすべり軸受であり、副軸受９
は、内径面が自動調芯形状（略球面形状）をしたすべり
軸受である。

【００１８】このように、スクロール圧縮機の一般的な
構成は、密閉ケース１内に、電動機１０と該電動機１０
に連結された圧縮機構部２とを収納するものであって、
この圧縮機構部２は、それぞれの端板３ａ，４ａ上に渦
巻状のラップ３ｂ，４ｂを有し、それぞれのラップ３
ｂ，４ｂを噛みあわせて圧縮室５を形成する固定スクロ
ール３および旋回スクロール４と、前記旋回スクロール
４の自転防止手段に係るオルダムリング１５と、電動機
１０の回転力を伝達し旋回スクロール４に旋回運動を与
えるクランク軸６と、このクランク軸６を回転させる主
軸受８を具備するフレーム７とを備えたたものである。

【００１９】次に、図６，７を参照して、スクロール圧
縮機の基本構成と原理を説明する。図６には、圧縮機機
構部の基本構成を示しており、冷媒ガスは、固定スクロ
ール３と旋回スクロール４の各渦巻状ラップ３ｂ，４ｂ
と、その渦巻状ラップ３ｂ，４ｂを保持する端板３ａ，
４ａの間に形成される空間で圧縮される。

【００２０】固定スクロール３は、外周部に吸込口３
０、端板３ａの中心部に吐出口３ｃを有し、その外周部
で、静止部品であるフレーム７に固定されている。旋回
スクロール４は、クランク軸６の回転に伴い偏心量を旋
回半径とする旋回運動（公転）を行う。この運動は旋回
スクロール４が自転せずに姿勢を一定に保ったまま、そ
の中心を固定スクロールの中心の周りに円軌道運転させ
る運動である。オルダムリング１５は、この旋回スクロ
ール４の自転を防止する部品であり、上面の突起が旋回
スクロール背面のキー溝に、下面の突起がフレーム７の
キー溝に組み入れられている。

【００２１】次に、図７を参照して圧縮原理を説明す
る。固定スクロール３と旋回スクロール４の渦巻状のラ
ップ３ｂ，４ｂは基本的に鏡面対称の同形であり、位相
が１８０°ずれた状態で、かつ、それぞれの渦巻きの中
心が旋回半径分（偏心量分）離した状態で組み合わされ
ている。この結果、図７に黒，白で示す二つのラップ３
ｂ，４ｂは複数点で接触（近接）し両ラップ３ｂ，４ｂ
間に複数の圧縮室５が形成される。

【００２２】図７は、左上の図（ａ）がラップ３ｂ，４
ｂ外周部の圧縮室５が閉じた吸い込み完了状態を示し、
旋回スクロール４の中心が時計周りに円軌道運動すると
きの様子を回転各９０°おきに（ｂ），（ｃ），（ｄ）
に示している。これによって、圧縮室５がラップ３ｂ，
４ｂ中心部へ向かって体積を縮小しながら移動する圧縮
機構となっている。

【００２３】次に、本発明の特徴となるところを説明す
る。図２に示すように、旋回スクロール４にはラップ４
ｂの中心付近の端板４ａ上に、掘り込みである円錐状凹
部４１が形成されている。この円錐状凹部４１は、掘り
込みの奥側が小径となる略円錐状に形成されている。そ
の円錐形状は、頂角部を出来るだけ、大きな半径の球形
状とし角部にならないような加工をすることが望まし
い。

【００２４】圧縮される冷媒ガスを、前記円錐状凹部４
１のテーパ部分に沿わせて流すことにより、吐出抵抗を
小さくし、過圧縮時の冷媒ガスの再膨張を少なくすると
ともに、図７（ｂ）に５−１，５−２に示す如く対にな
っている圧縮室５（５−１，５−２の総称）の吐出タイ
ミングを合わせ、圧縮ロスを低減し、性能の向上、騒音
振動の発生を防ぐことができる。さらに、旋回スクロー
ル４の中央部近傍に設けた円錐状凹部４１をバリの発生
しにくい形状とし、加工性を良好なものとすることがで
き、簡便な手段で安価でより高性能、低騒音，低振動の
スクロール圧縮機を提供することができる。

【００２５】〔実施の形態 ２〕図４は、本発明の他の
実施の形態を示す旋回スクロールの断面図、図５は、図
４の平面図である。図４に示す掘り込み部は、該掘り込
みの奥側が小径となる略球形状凹部４２となっている。
凹部が円錐状でなく球形状でも先の実施の形態と同様の
効果が得られる。これは、正方形、長方形や台形断面に
比べ、凹部が円錐形状あるいは球形状の方が角部が少な
く乱流等の発生が抑制できるため、流路抵抗の低減が可
能となるものである。

【００２６】〔実施の形態 ３〕図８は、本発明のさら
に他の実施の形態を示す圧縮機構部の断面図である。図
８に示す圧縮機構部において、固定スクロール３に設け
られた吐出ポート３ｃは、旋回スクロール４の端板４ａ
上の渦巻の中心近傍にに設けられた円錐状凹部４１の径
よりも大きい径で構成されている。これによって、ガス
を吐出する際の吐出抵抗を少なくでき、また、圧縮でき
ないデッドボリュウムを最小限にし、かつ、過圧縮時の
再膨張も少なくでき、簡便な手段で安価でより高性能、
低騒音，低振動のスクロール圧縮機を提供することがで
きる。

【００２７】上述の実施の形態では、旋回スクロールの
掘り込みの断面形状を、当該掘り込みの奥側が小径とな
る略円錐状あるいは略球形状とした例と、この例に加え
て、旋回スクロールに設けた掘り込み部の径よりも、固
定スクロールに設けた吐出口の径を大きくした例とを説
明した。旋回スクロールの掘り込みの断面形状が正方形
あるいは長方形および台形である従来の円筒状凹部であ
るものについて、旋回スクロールに設けた掘り込み部の
径よりも、固定スクロールに設けた吐出口の径を大きく
した場合も、それ相応にガスを吐出する際の吐出抵抗を
少なくでき、効果が期待されるものである。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、圧縮される冷媒ガスの流れを滑らかにし吐出抵抗
を小さくし、過圧縮時の冷媒ガスの再膨張を少なくする
とともに、対になっている圧縮室の吐出タイミングを合
わせて圧縮ロスを低減し、性能の向上、騒音振動の発生
を防ぎ、さらに、旋回スクロール中央部に設ける凹部を
バリの発生しにくい形状とし、加工性を良好なものとす
ることができ、簡便な手段で安価でより高性能、低騒音
低振動のスクロール圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す旋回スクロールの
渦巻中央付近に円錐形状凹部を設けたスクロール圧縮機
の縦断面図である。

【図２】図１のスクロール圧縮機の旋回スクロールの断
面図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す旋回スクロール
の断面図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】本発明を適用するスクロール圧縮機の圧縮機構
部の断面斜視図である。

【図７】本発明を適用するスクロール圧縮機の圧縮原理
を示した説明図である。

【図８】本発明のさらに他の実施の形態を示す圧縮機構
部の断面図である。

【図９】従来のスクロール圧縮機の縦断面図である。

【図１０】従来のスクロール圧縮機の旋回スクロールの
断面図である。

【図１１】従来のスクロール圧縮機の他の旋回スクロー
ルの断面図である。

【符号の説明】

１…密閉ケース、２…圧縮機構部、３…固定スクロー
ル、４…旋回スクロール、３ａ，４ａ…端板、３ｂ，４
ｂ…ラップ、３ｃ…吐出口、５…圧縮室、６…クランク
軸、７…フレーム、８…主軸受、９…副軸受、１０…電
動機、１１…ステータ、１２…ロータ、４１…円錐状凹
部、４２…球形状凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若菜 竜也 栃木県下都賀郡大平町大字富田709番地の ２ 株式会社日立栃木エレクトロニクス内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内に、電動機と該電動機に連結
   された圧縮機構部とを収納するものであって、 圧縮機構部は、それぞれの端板上に渦巻状のラップを有
   し、それぞれのラップを噛みあわせて圧縮室を形成する
   固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋回スク
   ロールの自転防止手段と、電動機の回転力を伝達し旋回
   スクロールに旋回運動を与えるクランク軸と、このクラ
   ンク軸を回転させる軸受を具備するフレームとを備え、 前記固定スクロールには圧縮された冷媒ガスを吐き出す
   ための吐出口を設け、前記旋回スクロールの端板上の渦
   巻の中心近傍に前記圧縮室に通じる掘り込みを設けてな
   るスクロール圧縮機において、 前記旋回スクロールの掘り込みの断面形状を、当該掘り
   込みの奥側が小径となる略円錐状あるいは略球形状とし
   たことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 密閉容器内に、電動機と該電動機に連結
   された圧縮機構部とを収納するものであって、 圧縮機構部は、それぞれの端板上に渦巻状のラップを有
   し、それぞれのラップを噛みあわせて圧縮室を形成する
   固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋回スク
   ロールの自転防止手段と、電動機の回転力を伝達し旋回
   スクロールに旋回運動を与えるクランク軸と、このクラ
   ンク軸を回転させる軸受を具備するフレームとを備え、 前記固定スクロールには圧縮された冷媒ガスを吐き出す
   ための吐出口を設け、前記旋回スクロールの端板上の渦
   巻の中心近傍に前記圧縮室に通じる掘り込みを設けてな
   るスクロール圧縮機において、 前記旋回スクロールに設けた掘り込み部の径よりも、固
   定スクロールに設けた吐出口の径を大きくしたことを特
   徴とするスクロール圧縮機。
3. 【請求項３】 密閉容器内に、電動機と該電動機に連結
   された圧縮機構部とを収納するものであって、 圧縮機構部は、それぞれの端板上に渦巻状のラップを有
   し、それぞれのラップを噛みあわせて圧縮室を形成する
   固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋回スク
   ロールの自転防止手段と、電動機の回転力を伝達し旋回
   スクロールに旋回運動を与えるクランク軸と、このクラ
   ンク軸を回転させる軸受を具備するフレームとを備え、 前記固定スクロールには圧縮された冷媒ガスを吐き出す
   ための吐出口を設け、前記旋回スクロールの端板上の渦
   巻の中心近傍に前記圧縮室に通じる掘り込みを設けてな
   るスクロール圧縮機において、 前記旋回スクロールの掘り込みの断面形状を、当該掘り
   込みの奥側が小径となる略円錐状あるいは略球形状にす
   るとともに、 前記旋回スクロールに設けた掘り込み部の径よりも、固
   定スクロールに設けた吐出口の径を大きくしたことを特
   徴とするスクロール圧縮機。