(57)【要約】【課題】高効率を実現できる非対称ラップ形状のスクロール圧縮機において、低圧縮比でも転覆せず、信頼性の高い圧縮機を提供する。【解決手段】旋回スクロール１３の渦巻きラップ１３ｂの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂの内壁曲線によって、固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂの内壁を形成した、いわゆる非対称ラップ形状を持つ固定スクロール１２となっており、摺動仕切り環７８は、旋回スクロール１３に作用する圧縮室１５からのスラスト方向の力の作用中心点と摺動仕切り環７８の中心点Ｏａがほぼ同一となるように、主軸受部材の中心点Ｏｂよりずらして、主軸受部材１１に設置している。【選択図】図２
2005155329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロール部品及び旋回スクロール部品を噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロール部品を自転拘束機構による自転の拘束のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行い、前記旋回スクロールの鏡板背面側をバックアップする主軸受部材と前記鏡板背面側の中央部に潤滑用オイルにより高圧を与える高圧部と、この高圧部との間を旋回スクロールと合口部を有するリング状の摺動仕切り環によって仕切られ、前記旋回スクロール鏡板背面の外周部に前記高圧部より、低い所定の圧力を印加する背圧空間を設けたスクロール圧縮機において、二酸化炭素を冷媒とし、前記旋回スクロールの渦巻きラップの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた前記固定スクロールの渦巻きラップの内壁曲線によって、前記固定スクロールの渦巻きラップの内壁を形成し、且つ、前記旋回スクロールに作用する前記圧縮室からのスラスト方向の力の作用中心点とほぼ同一となる位置に、前記摺動仕切り環の中心点を位置させて前記主軸受部材に設置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロール部品及び旋回スクロール部品を噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロール部品を自転拘束機構による自転の拘束のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行い、前記旋回スクロールの鏡板背面側をバックアップする主軸受部材と前記鏡板背面側の中央部に潤滑用オイルにより高圧を与える高圧部と、この高圧部との間を旋回スクロールと合口部を有するリング状の摺動仕切り環によって仕切られ、前記旋回スクロール鏡板背面の外周部に前記高圧部より、低い所定の圧力を印加する背圧空間を設けたスクロール圧縮機において、二酸化炭素を冷媒とし、前記旋回スクロールの渦巻きラップの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた前記固定スクロールの渦巻きラップの内壁曲線によって、前記固定スクロールの渦巻きラップの内壁を形成し、且つ、前記旋回スクロールに作用する前記圧縮室からのスラスト方向の力の作用中心点とほぼ同一となる位置に、前記摺動仕切り環の中心点を位置させて前記旋回スクロールの鏡板背面に設置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
高圧部に供給された潤滑油を背圧空間に供給する通路が主軸受部材内部に設けられ、旋回スクロール部品の旋回運動によって通路の一端の開口部がシール部材をまたいで前記高圧部と前記背圧空間側を往復させることにより、間欠的に前記高圧部と前記背圧空間を連通させることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
主軸受部材の少なくとも摺動仕切り環との摺動面がアルミニウム系材料からなることを特徴とする請求項２または３に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷暖房、あるいは冷蔵庫等の冷却装置あるいは、給湯装置に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスクロール圧縮機は、例えば旋回スクロールの渦巻きラップの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた固定スクロールの渦巻きラップの内壁曲線によって、固定スクロールの渦巻きラップの内壁を形成し、ラップ形状を非対称としたもの（例えば、特許文献１参照）や、旋回スクロールの基礎円と同心の摺動仕切り環を設け、その摺動仕切り環を旋回スクロールの鏡板背面に設置したもの（例えば、特許文献２参照）がある。
【特許文献１】特開２０００−９７１７６号公報
【特許文献２】特開平７−２２９４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されているような従来の技術では、固定スクロールの渦巻きラップを、旋回スクロールの渦巻きラップの巻き終わり近くまで伸開させた、非対称ラップ形状であるので、行程容積を大きくとることができ、ラップ高さ、あるいは外形を小さくできる。また、旋回スクロールの渦巻きラップの外壁が側に形成される圧縮室が、作動流体を閉じ込める吸入過程において受熱損失と圧力損失を最小にすることができるので、スクロール圧縮機をコンパクトに形成するとともに、作動流体の吸入過程における損失を小さくすることができる。
【０００４】
しかしながら、旋回スクロールのラップ部の外壁側に形成される圧縮室内の作動流体と、旋回スクロールのラップ部の内壁側に形成される圧縮室内の作動流体は、圧力差をもったまま圧縮されることになる。この圧縮室間の圧力差が旋回スクロールに働く転覆モーメントを増大させる。結果として、低圧縮比の運転条件において転覆し、冷媒循環量の極端な減少を引き起こす。低圧縮比で転覆を抑えるために、旋回スクロールの背面に働く押し付け力を大きくすると、高圧縮比の運転条件において、旋回スクロールに過大な押し付け力が発生し、カジリや異常磨耗を引き起こすといった問題を有していた。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているような構成では、対称ハネには効果があるが、非対称ハネにおいては、旋回スクロールのラップ部の外壁側に形成される圧縮室内の作動流体と、旋回スクロールのラップ部の内壁側に形成される圧縮室内の作動流体が、圧力差をもっているため、旋回スクロールに働く転覆モーメントが増大し、結果として、低圧縮比の運転条件において転覆し、冷媒循環量の極端な減少を引き起こすといった問題を有していた。
【０００６】
特に、二酸化炭素を冷媒として用いた場合、圧縮機の吐出圧力は、フロンを冷媒とする従来の冷凍サイクルの高圧側圧力の約７〜１０倍以上高く、冷媒物性上、運転時の圧縮比が低く、断熱係数が大きいため、転覆モーメントが従来のフロン冷媒よりも大きくなる。このため、旋回スクロール部品が固定スクロール部品から引き離されないだけの背圧を与えると、旋回スクロール部品が固定スクロール部品に強く押し付けられて、スクロール摺動部の異常磨耗や入力増加を招くことになる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、非対称ハネにおいて、低圧縮比でも背圧を上げずに、転覆を防止し、カジリや異常磨耗のない高い信頼性を確保す
るスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、二酸化炭素を冷媒とし、旋回スクロールの渦巻きラップの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた固定スクロールの渦巻きラップの内壁曲線によって、固定スクロールの渦巻きラップの内壁を形成し、且つ、旋回スクロールに作用する圧縮室からのスラスト方向の力の作用中心点とほぼ同一となる位置に、摺動仕切り環の中心点を位置させたものである。
【０００９】
これによって、旋回スクロールのラップ部の外壁側に形成される圧縮室の、作動流体を閉じ込める吸入過程において、圧力損失と受熱損失を小さくしながら、低圧縮比でも転覆せず、高い信頼性を確保するスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスクロール圧縮機は、吸入過程での受熱損失と圧力損失を小さくしながら、低圧縮比でも転覆せず、高効率、高信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、二酸化炭素を冷媒とし、旋回スクロールの渦巻きラップの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた固定スクロールの渦巻きラップの内壁曲線によって、固定スクロールの渦巻きラップの内壁を形成し、且つ、旋回スクロールに作用する圧縮室からのスラスト方向の力の作用中心点とほぼ同一となる位置に、摺動仕切り環の中心点を位置させて主軸受部材に設置することにより、旋回スクロールのラップ部の外壁側に形成される圧縮室の作動流体を閉じ込める吸入過程において、圧力損失と受熱損失を小さくしながら、あまり背圧を高くせずに、低圧縮比でも転覆しないで運転でき、二酸化炭素冷媒を使用しても、スラスト面に過大な面圧が発生しないため、高い信頼性を確保することができる。
【００１２】
第２の発明は、二酸化炭素を冷媒とし、旋回スクロールの渦巻きラップの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた固定スクロールの渦巻きラップの内壁曲線によって、固定スクロールの渦巻きラップの内壁を形成し、且つ、旋回スクロールに作用する圧縮室からのスラスト方向の力の作用中心点とほぼ同一となる位置に、摺動仕切り環の中心点を位置させて旋回スクロールの鏡板背面に設置することにより、旋回スクロールが旋回しても、旋回スクロールの鏡板背面の高圧部分がかかる部分を常に一定にすることができるため、さらに、背圧を高くせずに、低圧縮比でも転覆しないで運転でき、高い信頼性を保することができる。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、高圧部に供給された潤滑油を背圧空間に供給する通路が主軸受部材内部に設けられ、旋回スクロール部品の旋回運動によって主軸受部材内部に設けられた通路の一端の開口部が前記シール部材をまたいで高圧部と背圧空間側を往復させることにより、間欠的に高圧部と背圧空間を連通させることにより、圧縮室に適正な潤滑油の量を供給することが可能で、吸入加熱による性能低下を抑制し、高効率化が実現できる。
【００１４】
第４の発明は、特に第２、３の発明の主軸受部材において、少なくとも摺動仕切り環との摺動面がアルミニウム系材料からなることより、摺動仕切り環との摺動性が良好となるため、摺動仕切り環と主軸受部材とのシール性が向上し、高効率で、高信頼性を得ることができる。
【００１５】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる縦型のスクロール圧縮機の縦断面図、図２は本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の主軸受部材の正面図であり、圧縮対象は二酸化炭素冷媒である。
【００１７】
図１に示すように、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある主軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００１８】
なお、固定スクロール１２は、旋回スクロール１３の渦巻きラップ１３ｂの外壁曲線の巻き終わり端近くまで伸びた固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂの内壁曲線によって、固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂの内壁を形成した、いわゆる非対称ラップ形状となっている。
【００１９】
旋回スクロール１３の背面部分には、主軸受部材１１に配置されている摺動仕切り環７８があり、旋回運動を行いながら摺動仕切り環７８により、摺動仕切り環７８の内側領域である高圧部と、外側領域である高圧と低圧の中間圧に設定された背圧部に仕切られている。この背面の圧力付加により旋回スクロール１３は固定スクロール１２に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。
【００２０】
ここで、摺動仕切り環７８は、図２に示すように、旋回スクロール１３に作用する圧縮室１５からのスラスト方向の力（旋回スクロール１２が固定スクロール１３から引き離されようとする力）の作用中心点と摺動仕切り環７８の中心点Ｏａがほぼ同一となるように、主軸受部材の中心点Ｏｂよりずらして、主軸受部材１１に設置している。
【００２１】
上記構成により、固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂを、旋回スクロール１３の渦巻きラップ１３ｂの巻き終わり近くまで伸開させた非対称ラップ形状としているため、旋回スクロール１３のラップ部１３ｂの外壁側に形成される圧縮室１５の作動流体を閉じ込める吸入過程において、圧力損失と受熱損失を小さくすることができ、高効率化が図られる。また、旋回スクロール１３に作用する旋回スクロール１３が固定スクロール１２から引き離されようとする力の作用中心点と摺動仕切り環７８の中心点がほぼ同一となるように、主軸受部材１１の中心点よりずらして、主軸受部材１１に設置しているため、転覆モーメントを小さくするこができ、結果、あまり背圧を高くせずに、低圧縮比でも転覆しないで運転ができる。また、高圧冷媒である二酸化炭素冷媒を使用しても、背圧が小く設定できるため、スラスト面に過大な面圧が発生せず、スラスト面の高信頼性を確保することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図３に本発明の第２の実施の形態に係わる縦型のスクロール圧縮機の縦断面図の一例、図４に本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の旋回スクロールの正面図を示す
。
【００２３】
図３に示すように、旋回スクロール１３の背面部分には、旋回スクロール１３に配置されている摺動仕切り環７８があり、旋回運動を行いながら摺動仕切り環７８により、摺動仕切り環７８の内側領域である高圧部と、外側領域である高圧と低圧の中間圧に設定された背圧部に仕切られている。この背面の圧力付加により旋回スクロール１３は固定スクロール１２に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。
【００２４】
ここで、摺動仕切り環７８は、図４に示すように、旋回スクロール１３に作用する圧縮室１５からのスラスト方向の力（旋回スクロール１２が固定スクロール１３から引き離されようとする力）の作用中心点と摺動仕切り環７８の中心点Ｏａがほぼ同一となるように、旋回スクロールの中心点Ｏｃよりずらして、旋回スクロール１３の背面部に設置している。
【００２５】
上記構成により、固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂを、旋回スクロール１３の渦巻きラップ１３ｂの巻き終わり近くまで伸開させた非対称ラップ形状としているため、旋回スクロール１３のラップ部１３ｂの外壁側に形成される圧縮室１５の作動流体を閉じ込める吸入過程において、圧力損失と受熱損失を小さくすることができ、高効率化が図られる。また、旋回スクロール１３の背面部に摺動仕切り環７８を設置しているため、旋回スクロール１３が旋回運動しても、旋回スクロール１３の背面部にかかる圧力が常に一定とすることができ、かつ旋回スクロール１３に作用する旋回スクロール１３が固定スクロール１２から引き離されようとする力の作用中心点と摺動仕切り環７８の中心点がほぼ同一となるように、旋回スクロール１３の中心点よりずらして、旋回スクロール１３の背面部に設置しているため、より効果的に旋回スクール１３の旋回により発生する転覆モーメントを小さくするこができ、結果、あまり背圧を高くせずに、低圧縮比でも転覆しないで運転ができる。また、高圧冷媒である二酸化炭素冷媒を使用しても、背圧が小さく設定できるため、スラスト面に過大な面圧が発生せず、スラスト面の高信頼性を確保することができる。
【００２６】
また、図３に示すように、旋回スクロール１３の背面部の高圧部に供給された潤滑油を背圧空間に供給する通路７９を主軸受部材１１の内部に設けることにより、旋回スクロール１３の旋回運動によって主軸受部材１１の内部に設けられた通路の一端の開口部が摺動仕切り環７８をまたいで高圧部と背圧空間側を往復させている。この構成により、間欠的に高圧部と背圧空間が連通し、圧縮室１５に適正な潤滑油の量を供給することが可能で、吸入加熱による性能低下を抑制し、高効率化が実現できる。また、通路７９に絞りを設けると、圧縮機室１５に適量の潤滑油が供給でき、高効率化が図られることは、言うまでもない。
【００２７】
なお、主軸受部材１１において、少なくとも摺動仕切り環７８との摺動面がアルミニウム系材料とすることにより、摺動仕切り環７８との摺動性が良好となるため、摺動仕切り環７８と主軸受部材１１とのシール性が向上し、高効率で、高信頼性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、吸入過程での受熱損失と圧力損失を小さくしながら、低圧縮比でも転覆せず、高効率、高信頼性の実現が可能となるので、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、オイルフリー圧縮機、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の主軸受部材の正面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の旋回スクロールの正面図
【符号の説明】
【００３０】
１      密閉容器
２      圧縮機構
３      電動機
３ａ    固定子
３ｂ    回転子
４      クランク軸
４ａ    主軸部
６      オイル
７      給油機構
１１    主軸受部材
１２    固定スクロール
１２ａ  鏡板
１２ｂ  ラップ
１２ｃ  溝
１３    旋回スクロール
１３ａ  鏡板
１３ｂ  ラップ
１４    自転規制機構
１５    圧縮室
１６    吸入パイプ
１７    吸入口
１８    吐出口
１９    リード弁
２９    背圧室
７８    摺動仕切り環
７９    通路
Ｏａ    摺動仕切り環の中心点
Ｏｂ    主軸受部材の中心点
Ｏｃ    旋回スクロールの中心点
【図１】
2005155329.tif 000003
【図２】
2005155329.tif 000004
【図３】
2005155329.tif 000005
【図４】
2005155329.tif 000006