(57)【要約】【課題】スクロール圧縮機の温度上昇や、熱膨張係数が不均一なことによる圧縮隙間の影響による効率低下を防止する。【解決手段】熱膨張係数の大きい旋回スクロール２のラップ高９さを運転時温度上昇による膨張を見こんで、固定スクロール１のラップ高さ８よりも低くする。温度上昇の低い巻き終り側スクロールラップに対して、温度上昇の高い巻き始め側スクロールラップのラップ高さを低く設定すると同時に、シール部材１２を配置して広範な温度範囲で高効率な圧縮機を実現する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した固定スクロールと、同じく鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した旋回スクロールとを、夫々のスクロールラップが互いに噛み合うよう組み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールが自転を拘束された状態で旋回することにより圧縮室が外周側から内周側に向かって移動しながら容積を減じて圧縮動作を行うスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールは前記固定スクロールよりも熱膨張係数が大きな材料からなり、かつ、運転前の常温時において旋回スクロールのラップ高さが固定スクロールのラップ高さよりも低く設定されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した固定スクロールと、同じく鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した旋回スクロールとを、夫々のスクロールラップ同士が噛み合うように組み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールが自転を拘束された状態で偏心回転することにより前記圧縮室が外周側から内周側に向かって移動しながら容積を減じて圧縮動作を行うスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールは前記固定スクロールよりも熱膨張係数が大きな材料からなり、かつ、旋回スクロールの巻き始めから巻き終りを含まない所定の位置までの第１の範囲でスクロールラップ上端面にシール材を配置し、前記第１の範囲の一部を含んでスクロール巻き終わりまで到る第２の範囲を運転前の常温時においてスクロール巻き始めよりラップ高さが高くなるように形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２記載のスクロール圧縮機であって、第２の範囲は、スクロール巻き終り部で他の部分よりもスクロールラップ高さが低くなる様に形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機、冷凍機器等に使用される圧縮機であって、漏れ損失を低減して高効率運転を可能とするスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機としては、鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて円弧状の圧縮室を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転を拘束した状態で旋回運動させることによって圧縮室を外周側から内周に向かって移動させながら容積を減じることで圧縮動作を行わせるものがある。このスクロール圧縮機は旋回スクロールと固定スクロールとの噛み合わせ部から圧縮ガスが漏洩して効率低下の原因となるという問題点を有しており、従来から様々な対策が提案されている（例えば特許文献１参照）。図７は前記特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機を示すものである。
【０００３】
図７において１０は固定スクロール、１０１は固定スクロールラップ、２０は旋回スクロール、２０１は旋回スクロールラップであり、固定スクロールラップ１０１と旋回スクロールラップ２０１は噛み合わされて圧縮室４０を形成している。３０はスクロールラップ間の底面中央部に形成された窪みであり、この窪み３０に滞留した潤滑油が噛み合わされた相手側のスクロールラップ頂面に粘性および遠心力で側面側に寄せられ底面と側面間のコーナー部空間をシールして圧縮ガスの漏洩を減少させている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２９７７６９号公報（第２頁〜３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、スクロール圧縮機は吸入側である外周部では温度上昇が比較的小さく、圧縮工程が進んだ中心部では温度上昇が高くなる為、外周部と中心部で温度差が生じる。このため、前記従来の構成のようにスクロールラップ高さが外周部と中心部とで同じ高さに設定されたものでは、運転による温度上昇でそれぞれのスクロールが熱膨張した結果、中心部では大きく熱膨張し、外周部では比較的熱膨張による寸法変化が小さいので、中心部ではラップ先端面と相手側スクロール底面とは密着しているが、外周部ではラップ先端面と相手側スクロール底面との間に大きな隙間が出来てしまうことになる。この結果、スクロール外周部での漏れが大きくなり、特に現在のインバータ技術により様々な圧縮条件で運転される圧縮機ではある運転条件において極端に圧縮効率を低下させるという問題点を有していた。
【０００６】
また、スクロールラップ先端面と相手側スクロール鏡板との間の隙間から冷媒ガスが漏れるのを防ぐには、スクロールラップの巻き始めから巻き終わりまでの全範囲にわたってスクロールラップ先端面にシール材を設ければ良いが、この種のスクロール圧縮機においては巻き終り部を除いて精度の高いインボリュート曲線で構成し、巻き終り部は直線形状に形成しているため、シール材をこの形状に合わせて形成するにはきわめて精度の高い製造工程を必要とし、生産性やコストの面で困難があり、シール材は巻き始め側から一定の範囲までしか設けることが出来ないという事情があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、運転中の温度上昇による熱膨張の影響で漏れ損失が低下することのなく、運転使用範囲全般において高効率なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの外周側に存在し、吸入部を形成するラップ巻き終り部分において他の部分よりもラップ高さが高くなる部分を設けるように形成したものである。
【０００９】
本構成によって、運転による温度上昇でスクロール外周部と中心部とで温度差が生じ、中心部でより大きく熱膨張した状態でも、外周部と中心部とのラップ高さが同じになるように構成でき、また比較的低温で熱膨張が少なく、吸入部の近くに形成される圧縮室の摺動部分の漏れ損失が大きくなる運転条件においても、吸入部での漏れ損失が低減され様々な運転条件において高効率な圧縮機を実現することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるスクロール型密閉圧縮機の断面図である。
【００１２】
図１において、２は旋回スクロール、１は固定スクロールであり、噛み合わされて圧縮室４０を形成する。３は冷媒を吸入する吸入孔、４は圧縮した冷媒を吐出する吐出孔、５は旋回スクロール２の自転を拘束するオルダム継ぎ手であり、回転軸６が電動機７により駆動されて回転することにより旋回スクロール２が旋回運動することによって圧縮を行う。また１２は旋回スクロールラップ９の上面に勘合されるシール材であり、１３にあるオイルを１４のオイルポンプを用いて回転軸６の内径を通り、旋回スクロール２にあるオイル供給穴１５を通じてシール材１２と旋回スクロール２勘合面に給油を行う。
【００１３】
図２は図１における旋回スクロール２を上面から見た形状を示す図である。図２において、旋回スクロールラップ９の中心側が巻き始め部であり、吐出側となる。旋回スクロールラップ９の外周側は巻き終り部であり吸入側となる。シール材１２は図にあるように旋回スクロールラップ９巻き始め部よりある所定の角度まで設けられている。固定スクロール１と旋回スクロール２は熱膨張率の異なる材料で構成されており、旋回スクロール２の熱膨張率は固定スクロール１の熱膨張率よりも大きいものが用いられており、スクロールラップ９の高さは運転時の温度上昇を考慮し、運転時に巻き始めから巻き終りにかけてのラップ高さを固定スクロールラップ８の高さよりも低く設定している。またシール材１２は構成される圧縮室間の漏れ損失を低減するために設けられており、運転中にはシール材１２に供給されるオイルによって旋回スクロール２の勘合面から浮上する。このように構成することによって、運転中にはそれぞれの熱膨張とシール材１２の浮上により、固定スクロール１との間の隙間を減少させることができ、漏れ損失の低減が可能となる。
【００１４】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における旋回スクロール２３を上面から見た形状を示す図である。図４は図３の旋回スクロール２３について横軸に巻き始めからのスクロールラップ角度を、縦軸に当該角度におけるラップ高さを表した図である。
【００１５】
図３において、旋回スクロールラップ９３の中心側が巻始め部であり、吐出側となる。旋回スクロールラップ９３の外周側は巻き終り部であり吸入側となる。運転による旋回スクロール２３の温度上昇は中心部が最も高くなるため、中心部の熱膨張が最も大きくなる。このため、中心部のラップ高さを基準高さとし、巻き始め部からある角度αまでを基準高さに加工し、αより巻終り部にかけて図４に示すように高さｈだけラップ高さを高く加工することにより特に低速や低温などのシール材１２の浮上が十分でなく、かつラップ部の熱膨張が少なくなり漏れ損失が大きくなる条件においても漏れ損失の低減が可能となるので圧縮機の総合効率が向上する。
【００１６】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における旋回スクロール２５を上面から見た形状を示す図である。図６は図５の旋回スクロール２５について、横軸に巻き始めからのスクロールラップ角度を、縦軸に当該角度におけるラップ高さを表した図である。
【００１７】
図５において、旋回スクロールラップ９５の中心側が巻始め部であり、吐出側となる。旋回スクロールラップ９５の外周側は巻き終り部であり吸入側となる。運転による旋回スクロール２５の温度上昇は中心部が最も高くなるため、中心部の熱膨張が最も大きくなる。このため、中心部のラップ高さを基準高さとし、巻き始め部からある角度αまでを基準高さに加工し、αより巻終り部にかけて図４に示すように高さｈだけラップ高さを高く加工することにより特に低速や低温などのシール材１２の浮上が十分でなく、かつラップ部の熱膨張が少なくなり漏れ損失が大きくなる条件においても漏れ損失の低減が可能となるので圧縮機の総合効率が向上する。更にある角度βより巻き終り部にかけてＩだけラップ高さを低くする。これは前記のようにラップ高さを高くしたために、逆に高速や高温条件で旋回スクロールラップ９５の熱膨張が大きい条件において固定スクロール１の底面に旋回スクロールラップ９５が接触する場合に巻き終り部先端に応力が集中し、摺動損失が増大したり、旋回スクロールラップ９５が破損しないようにするためのものである。これによりあらゆる運転条件において信頼性と性能向上を実現し圧縮機の総合効率が向上する。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスクロール圧縮機によれば、スクロール中心部と外周部の温度上昇の違いによる熱膨張の差による圧縮ガス漏洩を防止し効率の良い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】本発明実施の形態１における圧縮機の断面図
【図２】図１における旋回スクロール２を上面から見た形状を示す図
【図３】本発明実施の形態２における旋回スクロールを示す図
【図４】本発明実施の形態２における旋回スクロールラップ高さを表す図
【図５】本発明実施の形態３における旋回スクロールを示す図
【図６】本発明実施の形態３における旋回スクロールラップ高さを表す図
【図７】従来のスクロール圧縮機を示す図
【符号の説明】
１        固定スクロール
２        旋回スクロール
３        吸入孔
４        吐出孔
５        オルダム継ぎ手
６        回転軸
７        電動機
１０      固定スクロール
２０      旋回スクロール
３０      窪み
４０      圧縮室
１０１    固定スクロールラップ
１０２    旋回スクロールラップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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