JPH0626471A - スクロール式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、固定スクロール翼を軸方向に移動可
能に支持することを前提とし、熱膨張差を軸方向ととも
に径方向においても吸収緩和できるようにして、各部品
における異常応力の発生を阻止し、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】通常運転状態で、固定スクロール翼１２に背圧
をかけて軸方向の移動を規制し、圧縮空間ａの異常昇圧
時に、固定スクロール翼１２の軸方向への移動を許容し
て旋回スクロール翼１１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１４と、支持フレー
ム２もしくは別体のガイドリング２７と固定スクロール
翼とのそれぞれに、互いに軸方向に摺動自在であり、か
つ径方向に、互いの熱膨張差を吸収して固定スクロール
翼の軸方向への移動に支障のないように掛合するキー部
２８およびキー溝部２６とからなる支持手段１３を備え
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、固定スク
ロール翼の渦巻状の翼部と、旋回スクロール翼の渦巻状
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、旋回スクロール翼を旋回運
動させて、圧縮空間に被圧縮ガスを吸込み、圧縮して吐
出するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このスクロ
ール式圧縮機の圧縮空間は、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
翼の翼部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、固定スクロール翼を軸方向に
移動可能に支持し、圧縮空間が異常昇圧状態になった
ら、旋回スクロール翼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
ール翼は旋回スクロール翼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、固定スクロール翼を軸方向
に移動自在に支持し、かつ固定スクロール翼の背面側に
ガス圧を生じさせる構成が一般的である。

【０００７】たとえば、特開昭６３−８００８８号公報
や、特開平３−２３７２８３号公報には、コンプライア
ンス機能をなす、固定スクロール翼に対する支持機構の
詳細が開示されている。

【０００８】これは、固定スクロール翼のフランジ部上
下両面を、一対の板ばねで挟着支持し、これらを支持フ
レームに載設する。上記板ばねは、固定スクロール翼を
軸方向に弾性的に支持することとなり、固定スクロール
翼は、圧縮空間に発生するガス圧の影響を受けて、軸方
向への移動が自由である。

【０００９】しかしながら、これらの支持機構による
と、固定スクロール翼を軸方向に移動可能に支持してい
るが、径方向への移動は規制している。そして、各スク
ロール翼および支持フレーム、板ばね等の全ては、ガス
圧縮にともなう高熱発生の影響を受けて熱膨張し易い。

【００１０】したがって、各部品間において、熱膨張差
による寸法ズレの発生がみられる。熱膨張変形は軸方向
ばかりでなく、径方向へも生じ、各部品に応力（ヒズ
ミ）が発生し易い。

【００１１】特に、薄板である板ばねにその影響が顕著
に現れて、極端な場合は、破断の虞れがある。このよう
な傾向は、固定スクロール翼と支持フレームとが異質材
料、たとえばＡｌ材とＦｃ材では、さらに大きくなっ
て、信頼性や性能面で極めて大きな問題となる。

【００１２】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、固定スクロール翼を
軸方向に移動可能に支持することを前提とし、熱膨張差
を軸方向とともに径方向においても吸収緩和できるよう
にして、各部品における異常応力の発生を阻止し、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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明は、固定スクロール翼の渦巻状の翼部と、旋回ス
クロール翼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
クロール翼を旋回運動させて、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であり、
上記固定スクロール翼を軸方向に移動可能に支持する支
持手段と、この固定スクロール翼の背面側にガス圧を作
用させ、通常運転状態では、固定スクロール翼に背圧を
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、固定スクロール翼の軸方向への移動を許容して旋回
スクロール翼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、上記支持手段は、
旋回スクロール翼を旋回自在に支持する支持フレームも
しくは支持フレームとは別体に備えられるリング体と固
定スクロール翼とのそれぞれに、互いに軸方向に摺動自
在であり、かつ径方向に、互いの熱膨張差を吸収する掛
止突部および掛合凹部とからなることを特徴とするスク
ロール式圧縮機である。

【００１４】

【作用】このような構成によれば、運転中における固定
スクロール翼の軸方向への移動を確実になすとともに、
固定スクロール翼と、支持フレームもしくはリング体と
の熱膨張差を、径方向と軸方向とで吸収緩和する。

【００１５】

【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。

【００１６】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
られる副軸受８に回転自在に枢支される。

【００１７】また、密閉ケース１の内底部には潤滑油を
集溜する油溜り部９が形成され、ここに上記回転軸３の
下端部が浸漬される。すなわち、回転軸３の回転にとも
なって、油溜り部９の潤滑油が回転軸３に設けられる給
油機構Ｋに沿って吸い上げられ、上記圧縮機構部４の各
摺動部分への給油がなされるようになっている。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。

【００１８】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
ル翼１１と、この旋回スクロール翼１１と噛合する固定
スクロール翼１２と、この固定スクロール翼１２を軸方
向に移動可能に支持する支持手段１３、および固定スク
ロール翼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。上記オルダムリング１０は、
旋回スクロール翼１１の自転を規制し、旋回運動のみ行
わせる。

【００１９】上記旋回スクロール翼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。

【００２０】上記固定スクロール翼１２は、鏡板部１２
ａと、この鏡板部１２ａの下面側に一体に突設され旋回
スクロール翼１１の翼部１１ｂと噛合する渦巻状の翼部
１２ｂとからなる。

【００２１】これら旋回，固定スクロール翼１１，１２
の鏡板部１１ａ，１２ａと翼部１１ｂ，１２ｂとで、一
対の圧縮空間ａ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。

【００２２】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ａ
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。

【００２３】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。

【００２４】このような固定スクロール翼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。

【００２５】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。

【００２６】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翼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。

【００２７】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、固定スクロール翼１２が背圧板
１８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。

【００２８】固定スクロール翼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ａ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１６
ａ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。一
方、上記固定スクロール翼部１２ｂ周囲には、特に図２
に示すように、９０°間隔を存してフランジ部２５…が
設けられ、ここには、全て掛合凹部であるキー溝部２６
が設けられる。

【００２９】なお説明すれば、キー溝部２６はフランジ
部２５の外周面と上下面とに開口するよう、フランジ部
２５に上下方向に亘って設けられていて、平面視では略
Ｕ字状をなす。

【００３０】２７はガイドリングであって、この下面側
に、９０°間隔を存して掛止突部であるキー部２８…が
一体に突設される。それぞれキー部２８は、キー溝部２
６の上面側から挿入される。

【００３１】上記ガイドリング２７は、キー部２８の半
径方向寸法と一致する半径のリング体であり、このリン
グ自体は固定スクロールフランジ部２５上に載る。キー
部２８に対応する上面からキー部２８下面に貫通する透
孔２９…が設けられ、ここにガイドピン３０が挿入され
る。これらガイドピン３０は、支持フレーム２に設けら
れるねじ孔３１に螺合され、したがってガイドリング２
７を軸方向に変位自在に保持する。

【００３２】さらに、一対のガイドピン３０の近傍には
位置決めピン３１が貫通していて、固定スクロールフラ
ンジ部２５の上面に設けられるピン用孔３２に挿入され
る。上記位置決めピン３１は、圧縮機構部４の組立時
に、ガイドリング２７の位置決めのために用いられるも
のであり、位置決め後は抜き取られる。

【００３３】このようにして、固定スクロール翼１２と
ガイドリング２７を互いに軸方向に移動可能に支持する
とともに、後述するように径方向に、互いの熱膨張差を
吸収して支持する上記支持手段１３が構成される。

【００３４】なお、図１のみに示すように、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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】この冷媒ガスは、旋回スクロール翼１１と
固定スクロール翼１２とで形成される圧縮空間ａの外周
側に吸込まれる。そして、旋回スクロール翼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。

【００３８】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。

【００３９】なお、圧縮空間ａ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、固定スクロール翼１２の
中央部に高圧の背圧をかける。

【００４０】さらに、圧縮空間ａ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翼１２の周端部に中間圧の背圧
をかける。

【００４１】このようにして、通常の運転状態では、背
圧案内手段１４が固定スクロール翼１２に効果的な背圧
をかける。固定スクロール翼１２は、支持手段１３によ
って軸方向へ移動可能に支持されているが、上記背圧案
内手段１４の作用によって軸方向への移動を規制され、
旋回スクロール翼１１との圧縮空間ａを形成するクリア
ランスを最適な状態に保持する。

【００４２】運転条件によっては、圧縮空間ａに液冷媒
を吸い込むことがあり、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ａの圧力が
上回り、固定スクロール翼１２は軸方向に移動する。

【００４３】旋回スクロール翼１１とで形成される圧縮
空間ａのクリアランスが拡大することとなり、圧縮空間
ａの異常高圧ガスを密閉ケース１内へ逃がす。各スクロ
ール翼部１１ｂ，１２ｂのストレスが解消され、いわゆ
るコンプライアンス機能を発揮する。

【００４４】また、この熱影響を直接的に受ける、旋回
スクロール翼１１、固定スクロール翼１２、支持フレー
ム２、ガイドリング２７などは、熱膨張変形を生じる。
すなわち、各部品は軸方向とともに径方向に熱膨張する
が、各部品の材質および容積が異なるところから、その
膨張変形程度は、当然、異なる。

【００４５】図３は、支持手段１３を構成するキー溝部
２６とキー部２８を平面視で示し、互いの掛合部位にお
ける、径方向の熱膨張変形状態を二点鎖線で示す。した
がって、図中実線が変形前の状態である。

【００４６】図４は、支持手段１３を構成するキー溝部
２６とキー部２８を縦断面視で示し、互いの掛合部位に
おける、軸方向と径方向の熱膨張変形状態を二点鎖線で
示す。したがって、図中実線が変形前の状態である。

【００４７】このように、支持手段１３に係わり合う固
定スクロール翼１２と、支持フレーム２およびガイドリ
ング２７が、互いの熱膨張係数の異なる材質から構成さ
れ、熱膨張変形量が相違する。

【００４８】特に、キー溝部２６は平面視で略Ｕ字状に
形成されており、かつ上下面が開放しているので、ここ
に掛合するキー部２８は径方向へ熱膨張変形しても、互
いに何らの支障もなく変形自由である。

【００４９】換言すれば、固定スクロール翼１２とガイ
ドリング２７との熱膨張変形の差Ｓ1 があっても、これ
を完全に吸収する。同様に、固定スクロール翼１２と支
持フレーム２との熱膨張変形の差Ｓ2 があっても、これ
を完全に吸収する。

【００５０】このようにして、支持手段１３に係わり合
う固定スクロール翼１２と、支持フレーム２およびガイ
ドリング２７の径方向への熱膨張変形を吸収できるとと
もに、軸方向への熱膨張変形も吸収でき、コンプライア
ンス機能を確実に発揮できることとなる。

【００５１】なお、上記実施例の支持手段１３において
は、掛合凹部であるキー溝部２６を固定スクロール翼１
２に設け、掛止突部であるキー部２８をガイドリング２
７に設けたが、これに限定されるものではなく、逆に、
固定スクロール翼１２にキー部を、ガイドリング２７に
キー溝部を設けることもでき、同様の作用をなす。さら
にまた、上記ガイドリング２７を必ず備える必要はな
く、支持フレーム２に上記掛止突部もしくは掛合凹部を
設けるようにしてもよい。

【００５２】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。

【００５３】

【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、固定スクロール翼の軸方向への
移動を許容して旋回スクロール翼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、支持フ
レームもしくはリング体と固定スクロール翼とのそれぞ
れに、互いに軸方向に摺動自在であり、かつ径方向に、
互いの熱膨張差を吸収して固定スクロール翼の軸方向へ
の移動に支障のないように掛合する掛止突部および掛合
凹部とからなる支持手段を備えることにより、熱膨張差
を軸方向とともに径方向においても吸収緩和できるよう
にして、各部品における異常応力の発生を阻止し、コン
プライアンス機能を確実に発揮して、信頼性の向上を図
れる効果を奏する。

【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】同実施例の、支持手段の平面図。

【図４】同実施例の、支持手段の側面図。

【符号の説明】

１２…固定スクロール翼、１２ａ…（固定スクロール翼
の）鏡板部、１２ｂ…（固定スクロール翼の）翼部、１
１…旋回スクロール翼、１１ａ…（旋回スクロール翼
の）鏡板部、１１ｂ…（旋回スクロール翼の）翼部、ａ
…圧縮空間、１３…支持手段、２６…掛合凹部（キー溝
部）、２８…掛止突部（キー部）、１４…背圧案内手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロール翼の渦巻状の翼部と、旋回
   スクロール翼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
   スクロール翼を旋回運動させて、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、上記固定スクロール翼を軸方向に移動可能に支持す
   る支持手段を有し、この固定スクロール翼の背面側にガ
   ス圧を作用させ、通常運転状態では、固定スクロール翼
   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、固定スクロール翼の軸方向への移動を許容
   して旋回スクロール翼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を有し、上記支持手
   段は、旋回スクロール翼を旋回自在に支持する支持フレ
   ームもしくは支持フレームとは別体に備えられるリング
   体と、固定スクロール翼とのそれぞれに、互いに軸方向
   に摺動自在であり、かつ径方向に、互いの熱膨張差を吸
   収する掛止突部および掛合凹部とからなることを特徴と
   するスクロール式圧縮機。