(57)【要約】【課題】非対称形状のスクロール圧縮機での端板シール面の圧力不均一に起因する効率低下を是正し、圧縮効率を向上させる。【解決手段】  固定スクロールの渦巻体の外周に吸込圧に連通する溝を設ける。【選択図】  図２
2006152929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端板とこの端板に立設する渦巻体を有し、自転せずに公転運動する旋回スクロールと、端板とこの端板に立設する渦巻体と、この渦巻体の外側にあって前記旋回スクロールの端板と対向する外周部とを有する固定スクロールとを有し、前記固定スクロールの渦巻体の巻角と前記旋回スクロールの渦巻体の巻角とが異なる非対称スクロール形状を備えたスクロール圧縮機において、
前記固定スクロールの外周部に、前記固定スクロールの渦巻体を囲んで前記固定スクロール端板の吸込部に連通する円周溝を設けたスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷蔵庫及び冷凍・空調用に用いられる冷媒圧縮機を始めとして空気圧縮機、ヘリウム圧縮機等のガス圧縮機に用いられるスクロール圧縮機に係る。
【背景技術】
【０００２】
相対するスクロール渦巻体の形状が対称な形状に対して、一方が他方よりも巻角が大きい、所謂非対称スクロール形状に関する背景技術として、特開昭５６−２０７０１号公報（特許文献1）がある。
【０００３】
スクロール圧縮機では、一方のスクロール例えば旋回スクロールを中心に考えると、その旋回スクロールの外側と内側とで２系統の圧縮室が形成される。特許文献1に示されるように、非対称スクロール形状では、旋回スクロール外側に形成される圧縮室の最外室（最大密閉容積）が、旋回スクロール内側に形成される圧縮室の最外室より大きくなり、旋回スクロール渦巻体の最外周のほぼ全域に渡って形成される。
【０００４】
特許文献1に記載の非対称スクロール形状と同様のスクロール形状を備えた固定スクロール２の平面図を図４に、またそのＣ−Ｃ断面図を図５に示す。
【０００５】
図４に示した点線でなる円１ｄはは旋回スクロール１の端板１ｂの端部を表し、固定スクロール２の渦巻体２ａの外側にあって旋回スクロール１の端板１ｂとが密着する部分を表現する。この密着部分は固定スクロール２の渦巻体２ａの外周部にできるが、場所によりその面積が異なる。
【０００６】
また、非対称スクロール形状では、固定スクロール２の渦巻体２ａの最外周内側は、旋回スクロール１の外側とで圧縮室を形成する。
【０００７】
圧縮機の運転中は、密着部（旋回スクロール１の端板１ｂ）の外縁外側が、旋回スクロール１の反固定スクロール側に設けられた背圧室内の中間圧状態になる。
【０００８】
また、密着部の内側は、非対称スクロールの場合、圧縮室内の圧縮途中の圧力となる。このため、旋回スクロール１の密着部は中間圧と圧縮室圧力の間の漏れを防ぐシール部となる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭56−20701号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非対称スクロール形状の場合、旋回スクロール１外側に形成される圧縮室の最外室（最大密閉容積）が旋回側渦巻体の外周側に形成されるため、前述のシール部は、背圧室内の中間圧と圧縮室内の圧縮途中の圧力との間で行われることとなる。
【００１１】
この場合、圧縮室内の圧力の変動により、シール部の面内の圧力が場所により異なる。また、運転時の圧縮室内圧力の変動により、1回転中にシール部の面内の圧力が変動する。
【００１２】
さらにそのシール部の面積も場所により異なるため、旋回スクロール端板面内の圧力分布が不均一となり、該旋回スクロールを傾かせようとするモーメントが発生する。
【００１３】
このため、旋回スクロール１にはこの圧力変動に起因する傾きや揺動が発生し、圧縮室間の洩れの発生や、圧縮動作の不安定化などによる圧縮効率の低下の問題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題は、固定スクロール渦巻体の外側にあって旋回スクロールの端板と対向する外周部であって、固定スクロールの渦巻体を囲んで固定スクロール端板の吸込部に連通する円周溝を設けることにより解決される。
【００１６】
これにより、旋回スクロール外周側圧縮室の外側に圧力が吸込圧となる溝が形成されるため、旋回スクロール端板のシール圧力は常に吸込圧となり１回転中の変動が発生しない。また、円周溝とすることでシール面積は場所により異なることなく、ほぼ一定となる。
【００１７】
これにより、旋回スクロールに作用する傾きや揺動が低減でき、圧縮室間の洩れの低減や、旋回スクロールの運動の安定化による圧縮効率の向上が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、旋回スクロールの運動が安定し、圧縮室間の洩れが低減することにより、圧縮効率を著しく高めた高性能な非対称スクロール形状を有するスクロール圧縮機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を密閉形スクロール圧縮機に適用した第１の実施例を、図１乃至図３に基づいて説明する。図１は圧縮機の縦断面図、図2は図１のＡ-Ａ縦断面図、図3は図2にある固定スクロール２のＢ-Ｂ断面図である。
【００２０】
図1乃至図３において、旋回スクロール1は旋回側渦巻体１ａと端板１ｂとから構成され、固定スクロール２は固定側渦巻体２ａと端板２ｂと渦巻体２ａの外側にあって旋回スクロールの端板１ａと対向する外周部とから構成されている。
【００２１】
各渦巻体は円のインボリュート曲線で形成されており、両スクロール1、２を互いに噛み合わせて旋回スクロール１渦巻体１ａの巻き終り側ラップの外側で形成される圧縮室Ａと、その内側で形成される圧縮室Ｂとの大きさが異なり、軸の回転に対して位相が約１８０°ずれている非対称スクロール形状である。
【００２２】
次にスクロール圧縮機の構造を説明する。旋回スクロール１は端板１ｂの背面に旋回軸受１ｃを有する。フレーム５の主軸受５ａにより支持されたクランクシャフト６の偏心部６ａが旋回軸受１ｃ挿入されている。
【００２３】
旋回スクロール１とフレーム５との間にはオルダムリング７が配置されており、旋回スクロール１はオルダムリング７により自転運動が拘束され、旋回運動を行なう。
【００２４】
固定スクロール２は、中央近くに吐出ポート８が開口している。固定側渦巻体２aの内側曲線の巻き終りは旋回側渦巻体１ａの巻き終り付近まで約１８０°延長している。そのため、両スクロール1、２を組み合わせて圧縮室を形成するとき、旋回側渦巻体１ａの外側曲線と固定側渦巻体２aの内側曲線によって閉じ込められて形成される圧縮室Ａと、旋回側渦巻体１ａの内側曲線と固定側渦巻体２aの外側曲線によって閉じ込められて形成される圧縮室Ｂは大きさが異なり、クランクシャフトの回転に対して位相が約１８０°ずれて形成される。
【００２５】
差圧制御機構９ａは背圧値を制御する、例えば所定の圧力差で開閉する弁構造を備えていて、固定スクロール２、旋回スクロール１およびフレーム５からなる背圧室９内の圧力を制御する。調整された背圧室９内の圧力により、旋回スクロール１を固定スクロール２に押し付け、両スクロール間に形成された圧縮室の圧力とバランスを取っている。
【００２６】
この差圧制御機構９ａの圧力入口側は背圧室９に、圧力出口側は固定側渦巻体２aの外周に設けた固定外周溝２cに連通している。
【００２７】
この固定外周溝２ｃは図２に示すように、固定側渦巻体２aの外周に設けられており、作動流体の吸込口２ｄに連通している。このため固定外周溝２ｃ内は常に吸込圧となる。
【００２８】
モータ１０はロータとステータからなり、フレーム５の下部でロータはクランクシャフト６に取り付けられている。モータ１０の下部には軸受支持板１１があり、軸受支持板１１に取り付けられた副軸受１２が主軸受とともにクランクシャフト６を支持している。
【００２９】
吸込みパイプ１３は冷媒ガスなどの作動流体を取り入れるためのもので、固定スクロール２に連通している。また、吐出パイプ１４は圧縮した作動流体を圧縮機外へ吐出するためのものである。１５は密閉ケースで旋回スクロール１、固定スクロール２、モータ１０を密閉して収納している。
【００３０】
次に動作を説明する。モータ１０を回転開始させることにより、クランクシャフト６が回転し旋回スクロール１が旋回運動を始める。この動作により、両スクロール渦巻体１ａ、２aが噛み合い、圧縮室Ａ、Ｂを形成する。
【００３１】
冷媒ガスなどの作動流体は吸込みパイプ１３から流入し、圧縮室Ａ、Ｂにて圧縮される。圧縮室Ａ、Ｂはクランクシャフトの回転に従い、中央方向に容積を減少しながら圧縮動作を行い、吐出ポート８から密閉ケース１５内に吐出され、最終的には吐出パイプ１４を通って圧縮機外へ吐出される。
【００３２】
背圧室９の圧力は主軸受５ａ等を潤滑した油に含まれるガスによって上昇し、差圧制御機構９ａによって吸込圧力に対して一定の圧力差となるように制御される。この圧力は吸込み圧と吐出圧の中間の圧力となり、旋回スクロール１を固定スクロール２に押し付ける。
【００３３】
この押し付けにより、旋回スクロール端版１bは固定スクロール２に密着し、この端板１ｂの外周部によって背圧室９内の中間圧と固定外周溝２c内の吸込圧との間のシールを行なう。
【００３４】
非対称スクロール形状の場合、圧縮室Ａの最大密閉空間は旋回側渦巻体１ａの外周側に形成される。しかしながら、固定側渦巻体２aの外周に固定外周溝２ｃを設けることにより、端板１ｂによる圧力のシール部は、図２に示す端板１ｂの外縁１ｄの内側に生じる。図４のシール部分とは異なり、ほぼ円周形状となる。このため場所による変化がほとんど無くなる。
【００３５】
また、圧力のシールは背圧室９内の中間圧と固定外周溝２ｃ内の吸込圧との間で行われることとなる。この場合、圧縮室Ａ内の圧力の変動を受けずに、端板１ｂ内のシール圧力が変動せず、端板１ｂ面内の圧力分布が均一となるため、旋回スクロール１を傾かせようとするモーメントが発生しない。
【００３６】
従って、旋回スクロール２の運動がより安定し、旋回スクロール１の固定スクロール２への押し付けが、より確固としたものとなるため、圧縮室間の洩れが低減し、圧縮効率が向上する。
【００３７】
本発明の一実施例によれば、固定側渦巻体２aの外周に固定外周溝２ｃを設けることにより、旋回スクロール端板１ｂによる圧力のシールは、背圧室９内の中間圧と固定外周溝２ｃ内の吸込圧との間で行われることとなり、端板１ｂ内のシール圧力が殆ど変動せず、端板１ｂ面内のシール部形状およびシール圧力分布が均一となる。
【００３８】
そのため、旋回スクロール１を傾かせようとするモーメントが発生しない。従って、旋回スクロール２の運動が安定し、旋回スクロール１と固定スクロール２の密着が確実なものとなり、圧縮室間の洩れが低減することにより、圧縮効率を著しく高めた高性能なスクロール圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第一の実施例の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図2にある固定スクロールのＢ−Ｂ断面図。
【図４】従来の技術による固定スクロールの平面図。
【図５】図4に示す固定スクロールのＢ−Ｂ断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…旋回スクロ−ル、２…固定スクロ−ル、５…フレーム、６…クランクシャフト、８…吐出ポート、１０…モータ、１３…吸込みパイプ、１４…吐出パイプ、１５…密閉ケース。
【図１】
2006152929.tif 000003
【図２】
2006152929.tif 000004
【図３】
2006152929.tif 000005
【図４】
2006152929.tif 000006
【図５】
2006152929.tif 000007