JPS61226587A

JPS61226587A - スクロ−ル型圧縮装置

Info

Publication number: JPS61226587A
Application number: JP6695185A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hayano; 早野　誠; Shigemi Nagatomo; 長友　繁美; Kanji Sakata; 坂田　寛二; Hitoshi Hattori; 仁司服部; Mitsuo Hatori; 羽鳥　三男; Naoya Morozumi; 尚哉両角
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1985-03-30
Publication date: 1986-10-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は、密閉ケース内にスクロール型圧縮機構を収容
してなるスクロール型圧縮装置の改良ｔこ関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、低圧の圧縮装置として、スクロール型圧Ｎ装置が
知られている。この圧縮装置は、一対のスクロール翼を
軸方向に組合せて圧縮機構を構成したもので、小型、高
効率、低振動等の利点を備えている。

ところで、このようなスクロール型圧縮装置は、通常、
密閉ケース内のやや上方寄りの位置に上記密閉ケース内
を上下方向に仕切る形態にフレームを固定し、このフレ
ームの上方にスクロール型圧縮機構を配置し、またフレ
ームの下方に上記スクロール型圧縮機構に駆動動力を与
えるモータを配置し、さらに密閉ケースの底部に潤滑油
を収容したものとなっている。スクロール型圧縮醐惰は
、通常、スクロール菌を突設した固定要素と、この固定
要素の下方に配置され上記スクロール翼とかみあうスク
ロール翼の突設された可動要素とで構成されている。そ
して、前記フレームに、軸受孔を上下方向に貫通させて
設け、この軸受孔で前述したモータの回転軸を回転自在
に支持している。

また、回転軸の上端部と前記可動要素との間に偏心連結
機構およびオルダム機構を設け、この偏心連結機構とオ
ルダム機構とで可動要素を自転の伴わない旋回運動させ
るようにしている。このように構成されたスクロール型
圧縮装置にあっては、通常、モータが設置されている部
分の空間を気液分離器として使用するために可動要素の
下面側が低圧雰囲気に、また固定要素の上面側が高圧雰
囲気となる流路構成を採用している。

ところで、このようなスクロール型圧縮装置にあっては
、可動要素のスクロール翼と固定要素の鏡板との間およ
び固定要素のスクロール翼と可動要素の鏡板との間の摺
動損失を低減させるとともにこれらの間のシール性能を
良好にするため、圧縮室の内部に適量の潤滑油を供給す
ることが必要である。このため、従来は、回転軸および
偏心連結機構の潤滑経路にガス供給経路を並存させ、圧
縮室へガス供給する際のガス圧力によって同時に潤滑油
を圧縮室の内部に供給するようにしていた。

ところが、この方式は、潤滑経路に存在する８瀉の油に
よってガスが過熱され、この過熱されたガスが圧縮室の
内部に導入されるため、体積効率が低下する欠点があっ
た。

そこで、このような不具合を解消するため、ガスの吸入
経路を圧縮機構の潤滑経路とは全く異なる位置、例えば
固定要素の側面部に設けたものも提案されている。この
装置によれば、比較的低温のガスを圧縮できることから
、体積効率の向上化が図れ、能力アップが見込まれる。

ところが、この場合には、圧縮室内部へ供給できる油が
密閉容器内部に飛散している潤滑油のみであるため、注
油量が極端に少なくなってしまう。

このため、各スクロール翼と各鏡面との間の潤滑性能お
よびシール性能が低下して、結局、能力低下を招いてい
た。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、可動要素の外面側を低圧雰囲気
として運転されるものにあって、ガス圧縮時の体積効率
の低下を招くことなく、しかも圧縮室に常に適ｌの潤滑
油を供給できるスクロール型圧縮装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、可動要素の背面側の空間を低圧雰囲気とする
とともに固定要素の背面側の空間を高圧雰囲気として運
転されるスクロール型圧縮装置にあって、前記−低圧雰
囲気の空間と吸込室とを連通するガス吸入経路とは異な
る位置に、前記低圧雰囲気の空間と前記吸込室とを連通
ずる注油経路を設けたことを特徴としている。

〔発明の効果〕

上記構成であると、ガスの供給経路と潤滑経路とが分離
されているので、吸入ガスの過熱を抑制でき、圧縮時の
体積効率を向上させることができる。しかも、この発明
によれば、上記ガス供給経路とは別個に吸込室への潤滑
油の注油経路を設けているので、この注油経路を介して
圧縮室へ適量の潤滑油を供給することが可能になる。こ
のため、各スクロール翼と各鏡面との間の１ｌＩＩ滑お
よびシール性能も向上し、結局、これによっても体積効
率が高められる。

したがって、本発明ではこれらの効果が相まって装置の
能力アップを図ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図において、図中１０１は、縦長に形成された密閉
ケースである。この密閉ケース１０１内の上方寄りの位
置にはフレーム１０２が固定されている。

そして、フレーム１０２の上方にスクロール型圧縮機構
鴎工ｔｆｉＷｌ装置され、またフレーム１０２の下方に
上記スクロール型圧縮！ｊｌＩｍ１０３に駆動動力を与
えるためのモータ１０４が固定され、さらに密閉ケース
１０１の底部には潤滑油１０５が収容されている。

スクロール型圧４！ｉ！４４＠１０３は、公知のものと
同様に、固定要素１１１と、この固定要素１１１の下方
に配置された可動要素１１２とで構成されている。

固定要素１１１は、円板状の鏡板１１３と、この鏡板１
１３の一方の面周縁部に突設された環状壁１１４と、こ
の環状壁１１４で囲まれた部分に上記環状壁１１４とほ
ぼ等しい高さに突設されたスクロール翼１１５と、鏡板
１１３のほぼ中央部に設けられた吐出０１１６とで構成
されている。そして、上記鏡板１１３の上面には、前記
吐出口１１６の上面に所定の小空間を形成するとともに
、その側壁部に孔１１１ａを有した気液分離用の小キャ
ップ１１７が固定されている。このように構成された固
定要素１１１は、環状壁１１４およびスクロール翼１１
５の突出方向を下方として上記環状壁１１４の周縁部が
ボルト１１８によってフレーム１０２の上面周縁部に気
密に固定されている。なお、固定時に固定要素１１１の
上面にキャップ１１９が当てがわれ、このキャップ１１
９も前記ボルト１１８によって一体に固定されている。

キャップ１１９は、前記小キャップ１１７を内包すると
ともに、鏡板１１３の上面との間に高圧の空間１２０を
形成するものである。また、その側壁の一部には、後述
する潤滑油を案内するための切欠き１２２が形成されて
いる。一方、可動要素１１２は、前記環状壁１１４の内
径より若干大きい外径の鏡板１２３と、この鏡板１２３
の一方の面に前記スクロール翼１１５の高さとほぼ等し
い高さに突設されたスクロール翼１２４と、鏡板１２３
の他方の図中央部に突設された筒部１２５とで構成され
ている。上記鏡板１２３の周縁部には、鏡板１２３の上
下面を連通ずる油囲制御孔１２６が穿設されている。そ
して、上記のように構成された可動要素１１２は、スク
ロール翼１２４の突出方向を上方として、上記スクロー
ル！１１２４と前記スクロール翼１１５とがかみ合い、
かつ鏡板１２３の周辺部と前記環状壁１１４の端面およ
びスクロールｍ１２４の端面と鏡板１１３およびスクロ
ール翼１１５の端面と鏡板１２３がそれぞれ層接するよ
うに装着され、この装着状態が上記鏡板１２３と前記フ
レーム１０２との間に設けられたオルダム機構１３０に
よって保持されている。

オルダム故構１３０は、鏡板１２３の下面周縁部で、か
つ鏡板１２３の中心を通って描かれる同一線上の２個所
に設けられたキー溝１３）８．１３）ｂと、このキー溝
１３）８．１３）ｂの配列方向と直交する線上で、かつ
フレーム１０２の上面に第４図に示すように設けられた
キー溝１３２ａ、１３２ｂと、第４図に示すように一方
の面に上記キー溝１３）ａ、　１３）ｂに嵌入するキー
１３３ａ、　１３３ｂを有するとともに他方の面に上記
キー溝１３２ａ、　１３２ｂに嵌入するキー１２４ａ、
　１２４ｂを有したリング１３５とで構成されている。

そして、上記リング１３５の両面には、実際には第５図
に示すように摺動抵抗を減少させるための、たとえば網
目状の油溝１３６が形成されている。また、前記各キー
溝１３２ａ、　１３２ｂ、　１３）ａ、　１３）ｂの内
側面には、第６図にキー溝１３２ｂで代表して示すよう
にキーとの摺動面積を減少させるための瓶口段部１３７
が形成されている。

前記フレーム１０２は、前記密閉ケース１０１の側壁内
面を径方向に僅か突出させて形成されたフランジ１０１
ａに固定されており、具体的には第４図に示すように構
成されている。すなわち、フレーム１０２の中心部には
、前記可動要素１１２の筒部１２５の軸心線に対して偏
心した軸受孔１４１が上下方向に貫通して設けられてい
る。また、フレーム１０２の最も外側には、上記軸受孔
１４１と同軸的に筒状体１４０が配置されている。この
筒状体１４０は、密閉ケース１０１の内面との間で所定
の環状空間を形成し得る外径に形成されており、その上
端側に内径が前記環状壁１１４の内径より大きく、かつ
上記環状壁１１４がボルト１１８で締付は固定されると
ころの環状壁１４２を形成し、下端側でモータ１０４を
支持したものとなっている。ｂ記環状壁１４２の内側に
は環状溝１４３を介して前記鏡板１２３の下面周辺部を
受ける環状受は面１４４ａが一段低下して形成され、こ
の内側に前記リング１３５を受ける環状受は面１４４ｂ
がさらに一段低下して形成され、この内側にさらに一段
低下して後述するスラスト力軽減機構１４９を受止める
環状受は面１４４Ｃが形成されている。そして、８受は
面は、放射状に設けられた溝１４５によって周方向に複
数に分割されており、上記溝１４５の少なくとも１つは
フレーム１０２の壁に設けられ内外を直接通じさせる孔
１４Ｇに通じている。また、前記環状壁１４２の外周面
には１周方向に複数の取付は腕１４７が突設されており
、これら取付は腕１４７が前述した密封ケース１０１内
面のフランジ１０１ａの上面にボルト１４８によって固
定されている。なお、前記キー溝１３２ａ、　１３２ｔ
＋は、受は面１４４ｂに形成されている。

上記スラスト力軽減機構１４９の主要部は、具体的には
、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、前記環状受
は面１４４Ｃに嵌入支持される環状体１５０と、この環
状体１５０の上面に刻設された環状溝１５１と、上記上
面で上記環状溝１５１の内側および外側にそれぞれ形成
された上記環状溝１５１よりも浅くて細い環状溝１５２
　、１５３と、これら環状溝１５２　、１５３内に一部
がそれぞれ外方に突出するように装着された、たとえば
四弗化エチレン製のシールリング１５４　、１５５とで
構成されている。そして、シールリング１５４の外周面
下端部には同図（Ｃ）に示すようにテーバ面が形成され
ており、また、シールリング１５５の内周面下端部にも
同様なテーバ面が形成されている。また、前記溝１５１
の周方向４箇所位置には、この溝１５１の深さと同じ深
さで上記溝１５１を前記環状溝１５２　、１５３に連通
させる有底孔１５７が形成されている。

また、前記鏡板１２３の内部にはスラスト力軽減機構１
４９を第１図に示すように装着した状態下で、環状体１
５０と、内側、外側シールリング１５２゜１５３と、鏡
板１２３の下面とで囲まれた環状空間Ｑを常に圧縮室Ｐ
の高圧ボートＳと中圧ボートＳ′とに連通させる孔１５
８　、１５９が形成されている。

前記フレーム１０２の軸受孔１４１には、前記モータ１
０４の回転軸１６０が回転自在に支持されている。

回転軸１６０には、軸受孔１４１の大径部分に位置する
部分に大径部１６１が形成されており、この大径部１６
１に前述した筒部１２５に嵌入する小軸１６２が突設さ
れている。そして、上記回転輪１６０は、その下端が潤
滑油１０７中に侵入する長さに形成されており、その下
端部は密閉ケース１０１の内面に軸受支持材２００を介
して固定された副軸受１６３によって支持されている。

また、回転軸１６０内には遠心ポンプ作用で潤滑油１０
５、を、軸受面や小軸１６２と筒部１２５との嵌合部に
汲み上げる孔１６４が形成されている。この孔１６４の
入口部、つまり回転軸１６０の下端部に位置する部分の
形状は、回転軸１６０の下端面中央部から上方に向けて
延びる部分１６５と、この部分ＩＧ５から半径方向に下
部軸受１６３の内面まで延びる部分１６８と、この部分
１８６から下方へ向けて延びる部分１６７と、この部分
１６７から回転軸１６０の直径より僅かに短い長さだけ
半径方向に延びる部分１６とを組合わせたものとなって
いる。

前記モータ１０４は、回転子１７０を内側に、固定子１
７１を外側に配し、かつ固定子１７０を中間ケース１０
１ａの内面に固定してなるかご形の誘導電動機によって
構成されている。

一方、前記モータ１０４の回転子１７０の上端に突設さ
れたバランスウェイト１７３と、前記フレーム１０２ど
の間にはラチェット式の反転防止機構１７４が設けられ
ている。

さらに、前記密閉ケース１０１の側壁には、同側壁内面
とフレーム１０２の筒状体１４０の外周面の間の環状空
間１８０にガスを供給する吸込管１８１が接続されてお
り、また、固定要素１１１の環状壁１１４とキャップ１
１９とには、該キャップ１１９の外側空間と圧縮室Ｐと
の間を連通する吸込管１８２が接続されており、さらに
キャップ１１９の上部壁と密閉ケース１０１の上部壁と
には、前記空間１２０からの圧縮ガスを吐出させるため
の吐出管１８３が接続されている。

なお、第１図中１８４は、空間１２０内に押し出された
潤滑油をフレーム１０２より下方へ戻すために環状壁１
１４およびフレーム１０２に設けられた孔を示し、１８
５はバランスウェイトを示し、１８Ｇはモータ１０４へ
の給電用接続機構を示し、また１８７は潤滑油を通過さ
せるための孔を示している。

次に上記のように構成された圧縮装置の動作を説明する
。

まず、モータ１０４に給電すると、回転軸１６０が回転
を開始する。この回転は、軸受孔１４１および副軸受１
６３の両軸受によって円滑に保持される。

そして、回転軸１６０の回転力が可動要素１１２に伝え
られる。可動要素１１２の筒部１２５は回転軸１６０に
対して偏心して設けられた小軸１６２と嵌合しており、
しかもオルダム機構１３０によって支持されているので
、この可動要素１１２は自転の伴なわない旋回運動を行
なう。したがって、可動要素１１２に設けられたスクロ
ール翼１２４も旋回運動を行なう。この旋回運動に伴な
って、スクロール翼１１５とスクロールｖＩｔ１２４と
の間に形成された圧縮室Ｐの容積が周期的に小さくなり
、これによって圧縮されたガスが吐出０１１６から吐出
される。吐出された高圧ガスは小キャップ１１７によっ
て形成された間隙〜小キャップ１１７に設けられた孔１
１７８〜高圧空間１２０を介して吐出管１８３から送り
出される。

一方、圧縮室Ｐの周縁部に位置する吸込室Ｒは吸込管１
８２を介して密閉ケース１０１内の環状空間１８０と連
通しているので、上記のよう、に可動要素１１２が旋回
運動すると、吸込室Ｒの容積が周期的に変化することに
よって環状空間１８０のガスは吸込室Ｒの内部に吸込ま
れる。また、吸込管１８２は空＠　１８０を介して吸込
管１８１に通じているので、結局、低圧のガスは上記吸
込管１８１〜空間１８０〜吸込管１８２〜吸込至Ｒを介
して圧縮室Ｐ内の低圧ボートに吸込まれることになり、
ここに圧縮装置のガス吸入経路が確立される。なお、こ
の場合には、吸込管１８１を介して流れ込んだ低圧ガス
中に冷媒等の液が混入していても、この液は環状空間１
８０内を移行する間に下方へ落下し、潤滑油１０５が溜
っている底部へ移行しようとする。モータ１０４は自己
発熱しているので、落下した液は上記熱によってガス化
され、すでにガス化しているものの流れに混入して圧縮
！Ｐ内へと移動する。したがって、空間１８０は気液分
離器と全く同じ作用をしていることになる。

一方、上記のようにモータ１０４が回転すると、潤滑油
１０５の一部は、孔１６４の形状に伴なう遠心ポンプ作
用によって孔１６４内の上方へと汲み上げられる。この
汲み上げられた潤滑油は、軸受孔１４１の内周面を潤滑
した後、小軸１６２と筒部１２５との嵌合部を潤滑し、
続いて孔１８１を介してオルダム機構１３０が設けられ
ている部分を潤滑する。

鏡板１２３の周縁部には油量制御孔１２６が形成されて
いるので、周期的に吸込室Ｒの圧力が鏡面１２３の背面
側空間の圧力よりも低下することによって、上記オルダ
ム機構１３０を潤滑した潤滑油の一部は、上記油量制御
孔１２６を介して吸込室Ｐの内部に吸込まれる。また、
残りの潤滑油は、孔１４６から下方へと：・：ニ下する
。圧縮至Ｐ内に入り込んだ潤滑油は、最終的に吐出口１
１６から排出された後、キャップ１１９に設けられた孔
１２２および孔１８４を介して下方へと流下する。した
がって、吐出管１８３からは潤滑油の混入していない高
圧ガスが吐出されることになる。以上が圧縮室Ｐへの注
油経路である。

このように、本実施例によれば、ガス供給経路が注油経
路とは全く異なる位置に設けられているので、圧縮室Ｐ
内に導かれるガスの過熱を防止でき、圧縮時の体積効率
を向上させることができる。

ところで、一般に、このように固定要素１１１の側面部
からガスを吸入する方式のものは、密閉ケース１０１の
内部に飛散している潤滑油を吸込室Ｒの内部に導くよう
にしているため、圧縮室Ｐ内の注油量が少なくなる欠点
がある。しかしながら、この実施例によれば、可動要素
に設けた油量制御孔１２６が有効に作用して、常に適量
の潤滑油を圧縮室Ｐの内部に供給するので、各スクロー
ル翼１１５　、１２５と各鏡板１１３　、１２３との間
の潤滑およびシール性能が低下することはない。

したがって、これらの効果が相まって、極めて効率の良
い圧縮動作が可能になる。

なお、圧縮’ＪＰ内でのガス圧縮に伴って可動要素１１
２には固定要素１１から離間する向きのスラスト力が作
用するが、これはスラスト力軽減機構１４９によって緩
和される。

以上、本発明の代表的実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、上記実施例では可動要素１１２の鏡板１１３に
油量１ＩＩＩ御孔１２６を設けるようにしたが、第８図
に示すように、固定要素１１１の環状壁１１４に、環状
壁１４２と鏡板１２３とで囲まれた空間と、圧縮室Ｐの
周縁部とを連通ずる油量制御孔２）１を設けるようにし
ても、前述した実施例と同様の効果を奏することができ
る。

また、圧縮室Ｐへの注油手段は油量制陣孔に限定される
ものではなく、例えば第９図に示すように、固定要素１
１１の環状壁１１４の周縁部に設けた切欠き２）２と鏡
面１２３の周縁部との間に形成される間隙を介して注油
を行なわせるようにしても良い。

また、本発明は、可動要素の上側にモータを配置するも
のや、あるいは軸心線を水平にして使用される、いわゆ
る横型のものにも適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るスクロール型圧縮装胃
の縦断面図、第２図は同装置における固定要素の下面図
、第３図は同装置における可動要素の上面図、第４図は
同装置におけるフレームの上部だけを取り出して示す一
部切欠分解斜視図、第５図は同装置におけるオルダム機
構要部の平面図、第６図は同オルダム機構のキー溝の形
状を説明するための図、第７図（ａ）は同装置に組込ま
れたスラスト力軽減機構の平面図、同図（ｂ）は同スラ
スト力軽減機構の縦断面図、同図（Ｃ）は同機構に組込
まれたシールリングを局部的に示す断面図、第８図およ
び第９図は本発明のそれぞれ他の実施例に係るスクロー
ル型圧縮機構の一部を示す縦断面図である。１０１・・・密閉ケース、１０２・・・フレーム、１０
３・・・スクロール型圧縮機構、１０４・・・モータ、
１０５・・・ｍ滑油、１１１・・・固定要素、１１２・
・・可動要素、１１５　、１２４・・・スクロール９９
．１１６・・・吐出口、１２６　、２）１・・・油量制
御孔、１３０・・・オルダム機構、１３９・・・スラス
ト力軽減機構、１４１・・・軸受孔、１５０・・・環状
体、１５１・・・環状溝、１５４・・・内側シールリン
グ、１５５・・・外側シールリング、１５８．１５９・
・・連絡路としての孔、１６０・・・回転軸、１６３・
・・副軸受、１６４・・・遠心ポンプ用の孔、１７０・
・・回転子、１７１・・・固定子、１７４・・・反転防
止渫構、１８０・・・環状空間、１８１　、１８２・・
・吸込管、１８３・・・叱出管、２）２・・・切欠き、
Ｐ・・・圧縮室、Ｑ・・・環状空間、Ｒ・・・吸込室。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図第３図第４図第５図ｊＩ６図第　７　図（α）（Ｃ）第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いが複数箇所で摺接し互いの間で圧縮室および
この圧縮室の周囲に吸込室を構成する形状にそれぞれが
形成されるとともに上記圧縮室内で互いにかみ合うスク
ロール翼をそれぞれが有した固定要素と可動要素とから
なるスクロール型圧縮機構を密閉ケース内に配置し、上
記可動要素の背面側の空間を低圧雰囲気とした条件下で
上記密閉ケース内に設けられたモータの動力で上記可動
要素を自転の伴なわない旋回運動させることによってガ
ス圧縮を行なわせるようにしたスクロール型圧縮装置に
おいて、前記低圧雰囲気の空間と前記吸込室とを連通す
るガス吸入経路とは異なる位置に設けられ、前記低圧雰
囲気の空間と前記吸込室とを連通する注油経路を設けた
ことを特徴とするスクロール型圧縮装置。
（２）前記注油経路は、前記可動要素に設けた油量制御
孔であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
スクロール型圧縮装置。
（３）前記注油経路は、前記固定要素に設けた油量制御
孔であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
スクロール型圧縮装置。
（４）前記注油経路は、前記固定要素および可動要素の
少なくとも一方に設けた切欠きによって前記固定要素と
前記可動要素との間に形成される隙間であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のスクロール型圧縮装
置。