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JP2002005046A - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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Publication number
JP2002005046A
JP2002005046A JP2000188198A JP2000188198A JP2002005046A JP 2002005046 A JP2002005046 A JP 2002005046A JP 2000188198 A JP2000188198 A JP 2000188198A JP 2000188198 A JP2000188198 A JP 2000188198A JP 2002005046 A JP2002005046 A JP 2002005046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
wall
end plate
pressure chamber
orbiting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000188198A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahide Ito
隆英 伊藤
Chikako Sasagawa
千賀子 笹川
Susumu Matsuda
進 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000188198A priority Critical patent/JP2002005046A/ja
Priority to PCT/JP2001/005243 priority patent/WO2001098661A1/ja
Priority to US10/049,903 priority patent/US20020114719A1/en
Priority to CNB018017401A priority patent/CN1159529C/zh
Priority to EP01941106A priority patent/EP1293674B1/en
Priority to DE60108871T priority patent/DE60108871T2/de
Priority to KR10-2002-7002197A priority patent/KR100436221B1/ko
Publication of JP2002005046A publication Critical patent/JP2002005046A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
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    • F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
    • F04C18/0276—Different wall heights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008—Hermetic pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005—Axial sealings for working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C28/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • F04C28/265—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels being obtained by displacing a lateral sealing face

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体の漏れを防止することができるスクロー
ル圧縮機を提供すること。 【解決手段】 固定スクロール１２の端板１２ａの他側
面側に背圧室ＨＲが形成され、背圧室ＨＲに圧縮流体が
導入されることにより固定スクロール１２を旋回スクロ
ール１３に押しつける。さらに、固定スクロール１２と
旋回スクロール１３の端板１２ａ、１３ａには段差部が
設けられ、固定スクロール１２と旋回スクロール１３の
壁体１２ｂ、１３ｂの上縁は段付き形状とされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置や冷
凍装置等に具備されるスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】スクロール圧縮機は、固定スクロールと
旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを組み合わせ
て配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転
旋回運動させることで壁体間に形成される圧縮室の容積
を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮を行うもので
ある。
【０００３】スクロール圧縮機の設計上の圧縮比は、圧
縮室の最小容積（壁体どうしのかみ合いが外れて圧縮室
が消滅する直前の容積）に対する、圧縮室の最大容積
（壁体どうしがかみ合って圧縮室が形成された時点の容
積）の比であり、次式（I）で表される。 Ｖi＝｛Ａ(θsuc)・Ｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌ｝＝Ａ(θsuc)／Ａ(θtop) … （I） (I)式において、Ａ(θ)は旋回スクロールの旋回角θに
応じて容積を変化させる圧縮室の旋回面に平行な断面積
を表す関数、θsucは圧縮室が最大容積となるときの旋
回スクロールの旋回角、θtopは圧縮室が最小容積とな
るときの旋回スクロールの旋回角、Ｌは壁体どうしのラ
ップ（重なり）長である。
【０００４】従来、スクロール圧縮機の圧縮比Ｖiの向
上を図るには、両スクロールの壁体の巻き数を増やして
最大容積時の圧縮室の断面積Ａ(θ)を大きくする手法が
採られてきた。しかしながら、壁体の巻き数を増やす従
来の手法ではスクロールの外形が拡大して圧縮機自体が
大型化するため、大きさの制限が厳しい自動車用等の空
気調和装置には採用し難いという問題点があった。
【０００５】上記の問題点を解決すべく、特公昭60-179
56号には、以下に示す技術が提案されている。図１２
(a)に示したものは固定スクロール５０であり、端板５
０ａと、端板５０ａの一側面に立設された渦巻き状の壁
体５０ｂとを備えている。また、(b)に示したものは旋
回スクロール５１である。旋回スクロール５１も、固定
スクロール５０と同様に端板５１ａと、端板５１ａの一
側面に立設された渦巻き状の壁体５１ｂとを備えてい
る。
【０００６】固定スクロール５０および旋回スクロール
５１の端板５０ａ、５１ａの側面に、壁体５０ｂ、５１
ｂの渦巻の外終端からπ(rad)に位置して、中心部側が
高く外終端側が低い段差部５２，５２が形成されてい
る。さらに、この端板５０ａ、５１ａの段差部５２、５
２に対応して、両スクロール５０，５１が備える壁体５
０ｂ，５１ｂの渦巻き状の上縁に中心部側が低く外終端
側が高い段差部５３、５３が形成されている。また、壁
体５０ｂ、５１ｂの上縁には、気密性を高めるチップシ
ール５４，５６が配設されている。
【０００７】上記のようなスクロール圧縮機において、
固定スクロール５０と旋回スクロール５１のそれぞれの
壁体５０ｂ、５１ｂをかみ合わせ、最大容積の圧縮室Ｐ
が形成された状態が図１３(a)であり、圧縮室Ｐについ
て、渦巻方向に沿った断面図が図１３(b)である。図１
３(b)からわかるように、段差部５２よりも外終端側に
おけるラップ長Ｌ１は内側のラップ長Ｌｓより長く形成
されている。このため、ラップ長が一様である場合と比
較すると、段差部５２より外側のラップ長が長い分だけ
圧縮室Ｐの最大容積が大きくなることがわかる。したが
って、壁体の巻き数を増やさなくても、設計上の圧縮比
を向上させることが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスクロール圧縮機においては、図１４に示すよう
に、旋回スクロール５１の位相によっては、段差部５３
近傍のチップシール５６が固定スクロール５０の端板５
０ａから離間してしまう（図の符号ａで示した部位）。
固定スクロール５０側のチップシール５４も同様に、段
差部５２の近傍において、旋回スクロール５１の端板５
１ａから離間してしまう。このため、チップシール５
４，５６がそれぞれ壁体５０ｂ、５１ｂから落下してし
まったり、チップシール５４，５６の折損を招き、段差
部分で流体の漏れが発生してしまうという問題点があっ
た。
【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、流体の漏れを防止することができるスクロール
圧縮機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のスクロ
ール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁
体を有する固定スクロールと、端板の一側面に立設され
た渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしを噛み合わ
せて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された
旋回スクロールと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と旋回スクロールの少なくともいず
れか一方のスクロールの端板の他側面側に背圧室が形成
され、該背圧室に前記両スクロールにより圧縮された流
体が導入されることにより前記一方のスクロールが他方
のスクロール側に押しつけられる構成とされ、さらに、
前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいず
れか一方のスクロールの端板には、前記一側面に、その
高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で
低くなるよう形成された段差部が設けられ、前記固定ス
クロールと旋回スクロールのいずれか他方のスクロール
の壁体の上縁は、前記端板の段差部に対応し、複数の部
位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外
終端側で高くなる段付き形状とされたことを特徴とす
る。
【００１１】このスクロール圧縮機においては、背圧室
に導入された圧縮流体によって、一方のスクロールが他
方のスクロールに押しつけられる。このため、従来のよ
うにチップシールを用いずとも圧縮室がシールされ、圧
縮室内の流体の漏れを防止することができる。したがっ
て、チップシールと端板が離間することによって生ずる
チップシールの落下、折損等の問題が発生することもな
い。
【００１２】請求項２に記載のスクロール圧縮機は、請
求項１に記載のスクロール圧縮機において、前記固定ス
クロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の
スクロールを他方のスクロールに押しつける弾性体が設
けられていることを特徴とする。
【００１３】このスクロール圧縮機においては、弾性体
により一方のスクロールが他方のスクロールに押しつけ
られるため、流体の漏れが防止される。
【００１４】請求項３に記載のスクロール圧縮機は、請
求項１または２に記載のスクロール圧縮機において、前
記背圧室は、前記固定スクロールの前記他側面側に形成
されていることを特徴とする。
【００１５】このスクロール圧縮機においては、固定ス
クロールが旋回スクロール側に押しつけられることによ
り、圧縮室がシールされる。
【００１６】請求項４に記載のスクロール圧縮機は、請
求項１または２に記載のスクロール圧縮機において、前
記背圧室は、前記旋回スクロールの前記他側面側に形成
されていることを特徴とする。
【００１７】このスクロール圧縮機においては、旋回ス
クロールが固定スクロール側に押しつけられることによ
り、圧縮室がシールされる。
【００１８】請求項５に記載のスクロール圧縮機は、請
求項４に記載のスクロール圧縮機において、前記旋回ス
クロールの端板の前記他側面側に嵌合して公転旋回運動
するベアリング部材が設けられ、前記背圧室は、前記旋
回スクロールと前記ベアリング部材との間に形成されて
いることを特徴とする。
【００１９】このスクロール圧縮機においては、背圧室
に導入された圧縮流体が、旋回スクロールとベアリング
部材との間を押し広げようとする圧力を作用する。これ
により、旋回スクロールが固定スクロール側に押し付け
られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明に係るスクロール圧縮機の
実施形態を図１ないし図９に示して説明する。図１は、
本発明の一実施形態として示した背圧型のスクロール圧
縮機の構成を示している。図中の符号１は密閉状態のハ
ウジング、２はハウジング１内を高圧室ＨＲと低圧室Ｌ
Ｒとに分離するディスチャージカバー、５はフレーム、
６は吸入管、７は吐出管、８はモータ、９は回転シャフ
ト、１０は自転阻止機構である。
【００２１】そして、符号１２は固定スクロール、１３
は固定スクロール１２に噛み合う旋回スクロールであ
る。図２に示すように、固定スクロール１２は端板１２
ａの一側面に渦巻き状の壁体１２ｂが立設された構成と
なっている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１
２と同様に端板１３ａの一側面に渦巻き状の壁体１３ｂ
が立設された構成となっており、特に壁体１３ｂは固定
スクロール１２側の壁体１２ｂと実質的に同一形状をな
している。旋回スクロール１３は固定スクロール１２に
対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ１８０゜だけ
位相をずらした状態で、壁体１２ｂ，１３ｂどうしをか
み合わせて組み付けられている。このような背圧型のス
クロール型流体機械では、固定スクロール１２がボルト
等によりフレーム５に完全に固定されておらず、規制さ
れた範囲内において可動である。
【００２２】旋回スクロール１３の背面側には円筒状の
ボスＡが形成され、ボスＡには、モータ４で駆動される
回転シャフト９の上端に設けられて旋回運動する偏心ピ
ン９ａが挿入されている。これにより、旋回スクロール
１３は固定スクロール１２に対して旋回運動されるとと
もに、自転阻止機構１０の作用によりその自転が阻止さ
れている。一方、固定スクロール１２は、ハウジング１
に固定されたフレーム５に対して支持バネ（弾性体）１
１を介して浮上自在に支持されているとともに旋回スク
ロール１３側に押しつけられている。端板３ａの背面中
央には圧縮された流体の吐出ポート１５が設けられてい
る。また、吐出ポート１５の周囲には、固定スクロール
１２の端板１２ａの背面より突出する円筒フランジ１６
が設けられ、該円筒フランジ１６はディスチャージカバ
ー２側の円筒フランジ１７に嵌合している。これらの円
筒フランジ１６，１７が嵌合する部分には、高圧室ＨＲ
と低圧室ＬＲとを分離し、固定スクロール１２の背面に
高い圧力（背圧）をかけて押し下げる必要があるため、
シール部材１８によるシール構造が採用されている。こ
のシール部材１５は、Ｕ字形の断面形状を有している。
この場合の高圧室ＨＲは、固定スクロール１２の背面に
高圧の吐出圧力を作用させる背圧室としても機能してい
る。
【００２３】固定スクロール１２の端板１２ａには、壁
体１２ｂが立設された一側面に、壁体１２ｂの渦方向に
沿って中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成され
た段差部４２を備えている。旋回スクロール１３側の端
板１３ａも端板１２ａと同様に、壁体１３ｂが立設され
た一側面に、壁体１３ｂの渦方向に沿って中心部側で高
く外終端側で低くなるよう形成された段差部４３を備え
ている。各段差部４２，４３は、それぞれ壁体１２ｂ、
壁体１３ｂの渦巻中心を基準として、各壁体１２ｂ、１
３ｂの外終端からπ(rad)進んだ位置に設けられてい
る。
【００２４】端板１２ａの底面は、段差部４２が形成さ
れていることにより、中心部よりに設けられた底の浅い
底面１２ｆと外終端よりに設けられた底の深い底面１２
ｇの２つの部位に分けられている。隣り合う底面１２
ｆ，１２ｇ間には、段差部４２を構成し、前記底面１２
ｆ，１２ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面１２ｈが存
在している。端板１３ａの底面も端板１２ａと同様に、
段差部４３が形成されていることにより、中心部よりに
設けられた底の浅い底面１３ｆと外終端よりに設けられ
た底の深い底面１３ｇの２つの部位に分けられている。
隣り合う底面１３ｆ，１３ｇ間には、段差部４３を構成
し、前記底面１３ｆ，１３ｇを繋いで垂直に切り立つ連
結壁面１３ｈが存在している。
【００２５】また、固定スクロール１２側の壁体１２ｂ
は、旋回スクロール１３の段差部４３に対応し、その渦
巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心部
側で低く外終端側で高い段付き形状となっている。旋回
スクロール１３側の壁体１３ｂも壁体１２ｂと同様に、
固定スクロール１２の段差部４２に対応し、渦巻き状の
上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心部側で低く
外終端側で高い段付き形状となっている。
【００２６】具体的には、壁体１２ｂの上縁は、中心部
寄りに設けられた低位の上縁１２ｃと外終端寄りに設け
られた高位の上縁１２ｄの２つの部位に分けられ、隣り
合う上縁１２ｃ，１２ｄ間には、両者を繋いで旋回面に
垂直な連結縁１２ｅが存在している。壁体１３ｂの上縁
も壁体１２ｂと同様に、中心部寄りに設けられた低位の
上縁１３ｃと外終端寄りに設けられた高位の上縁１３ｄ
の２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１３ｃ，１３ｄ
間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１３ｅとが
存在している。
【００２７】連結縁１２ｅは、壁体１２ｂを旋回スクロ
ール１３の方向から見ると壁体１２ｂの内外両側面に滑
らかに連続し壁体１２ｂの肉厚に等しい直径を有する半
円形をなしており、連結縁１３ｅも連結縁１２ｅと同様
に、壁体１３ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体１３
ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
【００２８】また、連結壁面１２ｈは、端板１２ａを旋
回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に伴って連結
縁１３ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしており、連
結壁面１３ｈも連結壁面１２ｈと同様に、連結縁１２ｅ
が描く包絡線に一致する円弧をなしている。なお、本例
の固定スクロール１２の壁体１２ｂ及び旋回スクロール
１３の壁体１３ｂの上縁には、チップシールが設けられ
ておらず、壁体１２ｂ、１３ｂの端面が端板１２ａ、１
３ａに押圧されることにより後述の圧縮室Ｃの密閉が行
われる。
【００２９】図４に示すように、壁体１２ｂにおいて上
縁１２ｃと連結縁１２ｅとが突き合う部分には、肉盛り
したようにリブ１２ｉが設けられている。リブ１２ｉ
は、応力集中を避けるため上縁１２ｃと連結縁１２ｅと
を滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に
形成されている。壁体１３ｂにおいて上縁１３ｃ，１３
ｅが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３
ｉが設けられている。
【００３０】端板１２ａにおいて底面１２ｇと連結壁面
１２ｈとが突き合う部分にも、肉盛りしたようにリブ１
２ｊが設けられている。リブ１２ｊは、応力集中を避け
るため底面１２ｇと連結壁面１２ｈとを滑らかに連続す
る凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。
端板１３ａにおいて底面１３ｇと連結壁面１３ｈとが突
き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｊが設
けられている。
【００３１】壁体１２ｂにおいて上縁１２ｄと連結縁１
２ｅが突き合う部分、および壁体１３ｂにおいて上縁１
３ｄと連結縁１３ｅが突き合う部分は、組み付け時にリ
ブ１３ｊ，１２ｊとの干渉を避けるためにそれぞれ面取
りされている。
【００３２】固定スクロール１２に旋回スクロール１３
を組み付けると、低位の上縁１３ｃが底の浅い底面１２
ｆに当接し、高位の上縁１３ｄが底の深い底面１２ｇに
当接する。同時に、低位の上縁１２ｃが底の浅い底面１
３ｆに当接し、高位の上縁１２ｄが底の深い底面１３ｇ
に当接する。これにより、両スクロール間には向かい合
う端板１２ａ，１３ａと壁体１２ｂ，１３ｂとに区画さ
れて圧縮室Ｃが形成される。
【００３３】圧縮室Ｃは旋回スクロール１３の公転旋回
運動に伴い外終端から中心部に向けて移動するが、連結
縁１２ｅは、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２
ｅよりも外終端寄りに存在する間は壁体１２を挟んで隣
接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏
れが生じないように連結壁面１３ｈに摺接し、壁体１２
ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外終端寄りに
存在しない間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共
に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１３ｈ
には摺接しないようになっている。
【００３４】連結縁１３ｅも同様に、壁体１２ｂ，１３
ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外終端寄りに存在する
間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状
態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１
２ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１
３ｅよりも外終端寄りに存在しない間は壁体１３を挟ん
で隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を
図るべく連結壁面１２ｈには摺接しないようになってい
る。なお、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、および連結
縁１３ｅと連結壁面１２ｈの摺接は、旋回スクロール１
３が１／２回転する間で同期して起こる。
【００３５】上記のように構成されたスクロール圧縮機
の駆動時における流体圧縮の過程を図５ないし図８に示
して順に説明する。図５に示す状態では、壁体１２ｂの
外終端が壁体１３ｂの外側面に当接するとともに、壁体
１３ｂの外終端が壁体１２ｂの外側面に当接し、端板１
２ａ，１３ａ、壁体１２ｂ，１３ｂ間に流体が封入さ
れ、スクロール圧縮機構の中心を挟んで正対した位置
に、最大容積の圧縮室Ｃが２つ形成される。この時点で
は、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連
結壁面１２ｈは摺接しているが、直後に離間する。
【００３６】図５の状態から旋回スクロール１３がπ／
２だけ旋回し図６に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃ
が密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容
積を減少させて流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮
室Ｃ０も密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、
漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過
程において、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１
３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が解消され、隣接
する二つの圧縮室Ｃが均圧される。
【００３７】図６の状態から旋回スクロール１３がπ／
２だけ旋回し図７に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃ
が密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容
積を減少させてさらに流体を圧縮し、圧縮室Ｃ０も密閉
状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減
少させて引き続き流体を圧縮する。この過程においては
連結縁１２ｅは連結壁面１３ｈに、連結縁１３ｅは連結
壁面１２ｈにそれぞれに摺接を開始する。
【００３８】図７に示す状態では、外終端に近い壁体１
２ｂの内側面とその内方に位置する壁体１３ｂの外側面
との間には後に圧縮室となる開放空間Ｃ１が形成され、
同じく外終端に近い壁体１３ｂの内側面とその内方に位
置する壁体１２ｂの外側面との間にも後に圧縮室となる
開放空間Ｃ１が形成され、開放空間Ｃ１には低圧室ＬＲ
から低圧の流体が流入する。
【００３９】図７の状態から旋回スクロール１３がπ／
２だけ旋回し図８に示す状態に至る過程では、開放空間
Ｃ１が大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心
部に向けて進行し、開放空間Ｃ１に先行する圧縮室Ｃも
中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧
縮する。
【００４０】図８の状態から旋回スクロール１３がさら
にπ／２だけ旋回し再び図５に示す状態に至る過程で
は、空間Ｃ１がさらに大きさを拡大しながらスクロール
圧縮機構の中心部に向けて進行し、空間Ｃ１に先行する
圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行
し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。そして、図
５の状態に至ると、図８に示す圧縮室Ｃが図５に示す圧
縮室Ｃ０に相当し、図８に示す空間Ｃ１が図５に示す圧
縮室Ｃに相当することとなる。その後圧縮を続けること
により、圧縮室Ｃは最小容積となり、流体は圧縮室Ｃか
ら吐出される。
【００４１】吐出した流体は、高圧室ＨＲに導入され
る。そして固定スクロール１２が高圧の背圧を受けて旋
回スクロール１３側に押し付けられ、また、シール部材
１５においては、高圧の流体がＵ字部の内側に導入され
ることにより差圧で拡幅され、シール面が円筒フランジ
１６，１７の垂直面に向けて押圧されることにより高圧
室ＨＲと低圧室ＬＲのシールが行われる。
【００４２】次に、圧縮室Ｃの形状変化について説明す
る。最大容積から最小容積に至る圧縮室Ｃの大きさの変
遷は、図５における圧縮室Ｃ→図７における圧縮室Ｃ→
図５における圧縮室Ｃ０→図８における圧縮室Ｃ０と見
なせる。ここで、それぞれの状態における圧縮室を展開
した形状を図９に示す。
【００４３】最大容積となる（ａ）の状態では、圧縮室
は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をな
す。その幅は、スクロール圧縮機構の外終端側では底面
１２ｇから上縁１２ｄまでの壁体１２ｂの高さ（もしく
は底面１３ｇから上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）
にほぼ等しいラップ長Ｌｌとなり、中心部側では底面１
２ｆから上縁１２ｄまでの高さ（もしくは底面１３ｆか
ら上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラ
ップ長Ｌｓ（＜Ｌｌ）となる。
【００４４】（ｂ）の状態においても、圧縮室は旋回軸
方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなす。その幅
は、スクロール圧縮機構の外終端側ではラップ長Ｌｓと
なり、中心部側では底面１２ｆから上縁１２ｃまでの高
さ（もしくは底面１３ｆから上縁１３ｃまでの壁体１３
ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｓｓ（＜Ｌｓ）とな
る。
【００４５】さらに圧縮が進むと、（ｃ）に示すように
圧縮室はその幅が均一のラップ長Ｌｓｓとなる。そして
（ｄ）に示すようにその長さが最小となることにより、
圧縮室は最小容積となる。
【００４６】上記スクロール圧縮機においては、圧縮室
の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の減
少のみによって引き起こされるのではなく、図９に示し
たように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによっ
て相乗的に引き起こされる。
【００４７】したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き
形状とし、スクロール圧縮機構の外終端寄りと中心部寄
りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮
室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたり
することで、壁体どうしのラップ長が一定である従来の
スクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることがで
きる。そして、背圧を高圧室ＨＲに導入することで、固
定スクロール１２を旋回スクロール１３に押しつける。
このため、チップシールを用いずとも圧縮室Ｃのシール
が行われ、チップシールの落下や折損が発生することも
なく、効率のよい圧縮を行うことができる。
【００４８】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。なお、上記第１の実施形態と同一の構成につい
ては、同一の符号を用いてその説明を省略する。図１０
に示したものは本例にかかるスクロール圧縮機である。
図中、符号２１は密閉状のハウジングであり、下部に吸
入管２３、上部に吐出管２５を有している。ハウジング
２１内には、上部に駆動部２７が、下部に圧縮機部２９
がそれぞれ設けられている。駆動部２７は、主軸２８に
固着されたロータ２７ａと、ハウジング２１に固着され
たステータ２７ｂとを備えている。主軸２８は、主軸受
け３０により回転自在に支持されており、ステータ２７
ｂに電流が流れることでロータ２７ａを介して前記主軸
２８に回転動力が与えられるようになっている。
【００４９】圧縮機部２９は固定スクロール３１と旋回
スクロール３２とからなっている。固定スクロール３１
の端板は、ハウジング２１に固定されている。旋回スク
ロール３２の端板中央には圧縮された流体の吐出ポート
３３が設けられている（なお、本例は上記第１の実施形
態とは異なり、固定スクロール３１には吐出ポート（図
１の符号１５参照）は設けられていない）。旋回スクロ
ール３２の背面側には、吐出ポート３３開口部を取り囲
んで円筒状のボスＡが形成され、このボスＡに主軸２８
の偏心部２８ａが挿入されている。固定スクロール３１
と旋回スクロール３２のその他の構成は、上記第１の実
施形態における固定スクロール１２及び旋回スクロール
１３と同様であり、端板に段差部４２，４３が形成さ
れ、また、段付き形状の壁体１２ｂ，１３ｂを備えてい
る。
【００５０】主軸２８には、連通孔３４が軸方向に貫通
状態に設けられており、吐出ポート３３と吐出管２５と
を連通している。また、旋回スクロール３２と主軸受け
３０との間には、ハウジング２１内を高圧室（背圧室）
ＨＲと低圧室ＬＲとに分離・シールする環状のシール部
材３５が設けられている。高圧室ＨＲは、旋回スクロー
ル３２背面側の吐出ポート３３開口周囲に形成される。
【００５１】このスクロール圧縮機においては、旋回ス
クロール３２を公転旋回運動させると、圧縮室Ｃが外終
端から中心部に向けて移動しつつ、漸次容積を減少させ
て流体を圧縮する。流体の圧縮行程は上記第１の実施形
態と同一であるが、圧縮された流体は、吐出ポート３３
を介して旋回スクロール３２の背面側に形成された高圧
室ＨＲに導入される。そして旋回スクロール３２が高圧
の背圧を受けて固定スクロール３１側に押し当てられ
る。
【００５２】本例のスクロール圧縮機においては、圧縮
室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の
減少のみによって引き起こされるのではなく、図９に示
したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによ
って相乗的に引き起こされる。
【００５３】したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き
形状とし、スクロール圧縮機構の外終端寄りと中心部寄
りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮
室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたり
することで、壁体どうしのラップ長が一定である従来の
スクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることがで
きる。そして、背圧を高圧室ＨＲに導入することで、旋
回スクロール３２を固定スクロール３１に押しつける。
このため、チップシールを用いずとも圧縮室Ｃのシール
が行われ、チップシールの落下や折損が発生することも
なく、効率のよい圧縮を行うことができる。
【００５４】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。なお、上記第１の実施形態と同一の構成につい
ては、同一の符号を用いてその説明を省略する。図１１
において、符号１３’は固定スクロール１２に噛み合わ
せられた旋回スクロールである。旋回スクロール１３’
は端板１３ａ’と、端板１３ａ’一側面に立設された壁
体１３ｂとにより構成されている。端板１３ａ’以外は
上記第１の実施形態の旋回スクロール１３と同一の構成
である。旋回スクロール１３’の端板１３ａ’には、背
面側（端板１３ａ’の他側面側）に環状溝４５が形成さ
れている。この環状溝４５には、ベアリング部材４６が
嵌合している。ベアリング部材４６には、環状溝４５に
対応する環状突起４６ａが形成されており、この環状突
起４６ａが環状溝４５に嵌合している。環状突起４６ａ
と環状溝４５とのシール面にはシール部材４７が設けら
れていることにより、旋回スクロール１３’とベアリン
グ部材４６との間の隙間を、中心部側の高圧室（背圧
室）ＨＲ’と外側の低圧室ＬＲとに分離している。そし
て、端板１３ａ ’には、高圧室ＨＲ’と圧縮室Ｃとを
連通する連通孔４８が形成されている。
【００５５】ベアリング部材４６には環状突起４６ａと
逆側に延びる円筒状のボスＡが形成され、このボスＡに
回転シャフト９の上端に設けられて旋回運動する偏心ピ
ン９ａが挿入されている。また、ベアリング部材４６は
自転阻止機構１０によりその自転が阻止された状態で支
持されている。これにより、ベアリング部材４６は回転
シャフト９の回転により公転旋回運動され、その運動が
旋回スクロール１３’に伝達して旋回スクロール１３’
が公転旋回運動するようになっている。
【００５６】このスクロール圧縮機においては、旋回ス
クロール１３’を公転旋回運動させると、圧縮室Ｃが外
終端から中心部に向けて移動しつつ、漸次容積を減少さ
せて流体を圧縮する。流体の圧縮行程は上記第１の実施
形態と同一であるが、圧縮された流体は吐出ポート１５
から吐出されると共に、連通孔４８を介して高圧室Ｈ
Ｒ’に導入される。高圧室ＨＲ’に導入された高圧流体
は、旋回スクロール１３’とベアリング部材４６とを互
いに離間させるように圧力を作用し、これにより旋回ス
クロール１３’が固定スクロール１２に押し当てられ
る。
【００５７】本例のスクロール圧縮機においては、圧縮
室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の
減少のみによって引き起こされるのではなく、図９に示
したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによ
って相乗的に引き起こされる。
【００５８】したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き
形状とし、スクロール圧縮機構の外終端寄りと中心部寄
りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮
室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたり
することで、壁体どうしのラップ長が一定である従来の
スクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることがで
きる。そして、背圧を高圧室ＨＲ’に導入することで、
固定スクロール１２と旋回スクロール１３’とが互いに
押しつけられる。このため、チップシールを用いずとも
圧縮室Ｃのシールが行われ、チップシールの落下や折損
が発生することもなく、効率のよい圧縮を行うことがで
きる。
【００５９】なお、上記実施形態においては連結縁１２
ｅ，１３ｅが旋回スクロール１３の旋回面に垂直に形成
され、これに対応して連結壁面１２ｈ，１３ｈも旋回面
に垂直に形成されているが、連結縁１２ｅ，１３ｅ、連
結壁面１２ｈ，１３ｈは互いの対応関係を守っていれば
旋回面に垂直である必要はなく、例えば旋回面に対して
傾斜するように形成しても構わない。また、連結縁１２
ｅ，１３ｅは半円形をなしている必要はなく、いかなる
形状であってもよい。この場合、連結縁１２ｅ，１３ｅ
が描く包絡線は円弧とはならないので、連結壁面１２
ｈ、１３ｈも円弧にはならなくなる。さらにまた、段差
部４２，４３の形成箇所もそれぞれ１箇所でなくてもよ
く、それぞれ複数箇所に設けられていてよい。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスクロー
ル圧縮機においては、背圧室に導入された圧縮流体によ
って、一方のスクロールが他方のスクロールに押しつけ
られる。このため、従来のチップシールを用いずとも圧
縮室がシールされるから、チップシールの落下、折損が
発生することもなく、流体の漏れを防止しして効率よく
圧縮を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態として示したスクロ
ール圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図２】 同スクロール圧縮機に用いられる固定スクロ
ールの斜視図である。
【図３】 同スクロール圧縮機に用いられる旋回スクロ
ールの斜視図である。
【図４】 同固定スクロールまたは旋回スクロールの渦
に沿った断面図である。
【図５】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧
縮の過程を示す図である。
【図６】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧
縮の過程を示す図である。
【図７】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧
縮の過程を示す図である。
【図８】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧
縮の過程を示す図である。
【図９】 同スクロール圧縮機の圧縮室を展開した形状
を示す図である。
【図１０】 本発明の第２の実施形態として示したスク
ロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図１１】 本発明の第３の実施形態として示したスク
ロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図１２】 従来のスクロール圧縮機に用いられる固定
スクロール及び旋回スクロールの斜視図である。
【図１３】 従来のスクロール圧縮機において、最大容
積時の圧縮室を示す図である。
【図１４】 従来のスクロール圧縮機の段差部近傍にお
けるチップシールの摺接状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１２ 固定スクロール １２ａ 端板 １２ｂ 壁体 １３ 旋回スクロール １３’ 旋回スクロール １３ａ 端板 １３ａ’ 端板 １３ｂ 壁体 ３１ 固定スクロール ３２ 旋回スクロール ４２ 段差部 ４３ 段差部 ４６ ベアリング部材 ＨＲ 高圧室（背圧室）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 進 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA04 AA12 BB15 BB25 BB28 CC02 CC03 CC04 CC05 CC06 CC07 CC21 CC24 CC25

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 端板の一側面に立設された渦巻き状の壁
    体を有する固定スクロールと、 端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記
    各壁体どうしを噛み合わせて自転を阻止されつつ公転旋
    回運動可能に支持された旋回スクロールとを備えたスク
    ロール圧縮機において、 前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいず
    れか一方のスクロールの端板の他側面側に背圧室が形成
    され、該背圧室に前記両スクロールにより圧縮された流
    体が導入されることにより前記一方のスクロールが他方
    のスクロール側に押しつけられる構成とされ、 さらに、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なく
    ともいずれか一方のスクロールの端板には、前記一側面
    に、その高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外
    終端側で低くなるよう形成された段差部が設けられ、前
    記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方のス
    クロールの壁体の上縁は、前記端板の段差部に対応し、
    複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側
    で低く外終端側で高くなる段付き形状とされたことを特
    徴とするスクロール圧縮機。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のスクロール圧縮機にお
    いて、 前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいず
    れか一方のスクロールを他方のスクロールに押しつける
    弾性体が設けられていることを特徴とするスクロール圧
    縮機。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のスクロール圧
    縮機において、 前記背圧室は、前記固定スクロールの前記他側面側に形
    成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
  4. 【請求項４】 請求項１または２に記載のスクロール圧
    縮機において、 前記背圧室は、前記旋回スクロールの前記他側面側に形
    成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のスクロール圧縮機にお
    いて、 前記旋回スクロールの端板の前記他側面側に嵌合して公
    転旋回運動するベアリング部材が設けられ、前記背圧室
    は、前記旋回スクロールと前記ベアリング部材との間に
    形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
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