JP2005214010A - ヘリウム用スクロール圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ヘリウム用スクロール圧縮装置において、振動および騒音の低減を図り、装置全体としての信頼性の向上を図ること。
【解決手段】
ヘリウム用スクロール圧縮装置９００は、密閉容器１内に圧縮機部、電動機部および潤滑油を収納したスクロール圧縮機１００と、潤滑油を外部へ取り出し油冷却器３３で冷却して圧縮室に注入する油インジェクション配管２００とを備える。圧縮機部は固定スクロールおよび旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、旋回スクロールを旋回運動させて外周部の吸入口より作動ガスを吸入し圧縮室で作動ガスを圧縮して中央部の吐出口より密閉容器内に吐出する構成とする。作動ガスとしてヘリウムガスを使用する。圧縮室への注入部の手前の油インジェクション配管２００に配管振動を吸収可能な配管振動吸収手段７０５、７０６を設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘリウム用スクロール圧縮装置に係り、特に、作動ガスとしてヘリウムガスを用いている超高真空分野のクライオポンプ装置等向けのヘリウム用スクロール圧縮装置に好適なものである。

従来のヘリウム用スクロール圧縮機としては、特開２００３−２７８６７２号公報（特許文献１）に示されたものがある。

このヘリウム用スクロール圧縮機は、密閉容器内に圧縮機部、これを駆動する電動機部および潤滑油を収納すると共に、作動ガスとしてヘリウムガスを使用し、圧縮機部の圧縮室に潤滑油を注入する油注入管を設けている。

そして、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立した固定スクロールと鏡板に渦巻状のラップを直立させた旋回スクロールとをラップを互いに内側にして噛み合わせて圧縮室を形成し、固定スクロールに中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口とを設けている。そして、旋回スクロールを回転軸に連設する偏心機構に係合して固定スクロールに対し旋回運動させることにより、吸入口より圧縮室に作動ガスを吸入し、圧縮室を中心に移動しつつ容積を減少して作動ガスを圧縮し、吐出口より圧縮された作動ガスを密閉容器内に吐出するようになっている。

また、前記油注入管は密閉容器を貫通して固定スクロールの鏡板に設けた油注入用ポートに接続されている。この油注入用ポートの開口部は、固定スクロールのラップ歯溝部のほぼ中央部に設けられると共に、対向した旋回スクロールのラップ歯厚より大きい円形穴に形成されて旋回スクロールの旋回運動により圧縮室とラップ外周部の吸入室とに間欠的に連通されるように構成されている。

さらには、密閉容器内に溜められた潤滑油に連通する油取り出し管と、スクロール圧縮機の圧縮室に連通する油注入管とを備え、この両者の間に油冷却器および絞り手段を接続することにより油インジェクション配管が構成されている。スクロール圧縮機内の底部に溜められた潤滑油は、潤滑油に加えられる吐出圧力と圧縮室の圧力との差圧によって、油取り出し管を通って取り出され、油冷却器で適宜冷却されると共に、絞り手段で減圧され、油注入管からスクロール圧縮機の圧縮室へ注入される。これによって、スクロール圧縮機が冷却され、性能向上および信頼性向上が図られる。

特開２００３−２７８６７２号公報

しかし、上述した従来技術では、圧縮室の変動する圧力により、インジェクション配管を流れる油の流量が変動するため、ザワザワ音、ガサガサ音といった耳障りな騒音と大きな振動が発生する。特に、油インジェクション量を調節するための絞り手段による減圧作用で配管内の圧力脈動が大きくなり、冷却油の流量が大きく変動し、上記耳障りな騒音と振動が増幅されるという問題があった。

上記現象は低い運転圧力比条件において顕著である。それは圧縮室内の圧力脈動が大きくなるためである。圧力比１．７〜２．２など低い運転圧力比域条件にて顕著な圧力脈動幅を呈する。また、油インジェクション量が１５リットル／分流れる１２ＨＰクラスの大形ヘリウム圧縮機においては、油注入管内の圧力脈動幅が大きく、その配管部の振動・騒音が異常に高くなるおそれがあった。

本発明の目的は、振動および騒音の低減を図り、装置全体としての信頼性の向上を図るヘリウム用スクロール圧縮装置を得ることにある。

前記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に圧縮機部、電動機部および潤滑油を収納したスクロール圧縮機と、前記密閉容器内の潤滑油を外部へ取り出し油冷却器で冷却して前記圧縮機部の圧縮室に注入する油インジェクション配管と、を備え、前記圧縮機部は、それぞれ鏡板に渦巻状のラップを直立した固定スクロールおよび旋回スクロールを噛み合わせて前記圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを自転することなく前記固定スクロールに対し旋回運動させ、外周部の吸入口より作動ガスを吸入し前記圧縮室で作動ガスを圧縮して中央部の吐出口より前記密閉容器内に吐出する構成とし、前記作動ガスにヘリウムガスを使用し、前記圧縮室への注入部の手前の前記油インジェクション配管に配管振動を吸収可能な配管振動吸収手段を設けた構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体例は次の通りである。
（１）前記密閉容器の取り出し部の直後の前記油インジェクション配管に配管振動を吸収可能な配管振動吸収手段を設けたこと。
（２）前記配管振動吸収手段はフレキシブル管で構成したこと。
（３）前記油インジェクション配管は油インジェクション量の調節可能な絞り手段を少なくとも二段階に備えたこと。
（４）前記油インジェクション配管は、前記油冷却器と前記スクロール圧縮機との間に配管曲り部を略直角に有し、この配管曲り部よりスクロール圧縮機側に前記配管振動吸収手段を備えた。

本発明のヘリウム用スクロール圧縮装置によれば、振動および騒音の低減を図り、装置全体としての信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明のヘリウム用スクロール圧縮機の複数の実施例を図１から図１５を用いて説明する。

まず、図１を参照しながら第１実施例のヘリウム用スクロール圧縮装置を用いたヘリウム冷凍装置に関して説明する。図１は本発明の第１実施例になるヘリウム用スクロール圧縮装置を備えたヘリウム冷凍装置の構成図である。

ヘリウム冷凍装置は、冷凍サイクルを構成する機器と、スクロール圧縮機１００内の潤滑油２４（図２参照）を外部で冷却してスクロール圧縮機１００の圧縮室に注入するインジェクション配管２００と、スクロール圧縮機１００の回転数を制御する制御装置（図示せず）と、を備えて構成されている。

冷凍サイクルは、スクロール圧縮機１００、油分離器７０、ガス冷却器５００及びヘリウム冷凍機８０を備えて構成されている。これらの機器は、配管３２０、３３０、３４０、３００を介して直列に接続されて作動冷媒を循環させる閉ループとなるように構成されている。また、油分離器７０からガス冷却器５０及び冷凍機８０をバイパスしてスクロール圧縮機１００に油を戻す配管３１０が設けられている。この冷凍サイクルの作動冷媒としてはヘリウムガスが用いられている。

係る冷凍サイクルの動作を説明する。スクロール圧縮機１００から吐出された高温、高圧のヘリウムガスは油分離器７０で油を分離した後、ガス冷却器５０で冷却される。次に、ヘリウムガスはヘリウム冷凍機８０で断熱膨張された後、配管３４０、３００を通して常温の吸入ガスとしてスクロール圧縮機１００に戻される。このようにして、冷凍装置としての機能が得られる。この冷凍サイクルの運転中に油分離器７０で分離された油は、配管３１０を通して圧縮機１００に戻される。

油インジェクション配管２００は、配管振動吸収手段７０６、絞り手段２５７、油ストレーナ５６、油冷却器３３および配管振動吸収手段７０５を備えている。これらの構成要素を、油配管５１〜５４を介して、圧縮機１００の油取り出し管３０と油注入管３１との間に直列に接続することにより、油インジェクション配管２００が構成されている。また、配管振動吸収手段７０５、７０６は、フレキシブル管で構成されている。

係る油インジェンクション配管２００の動作を説明する。スクロール圧縮機１００内の底部に溜められた潤滑油２４は、密閉容器１内で加えられる吐出圧力（高圧圧力）と注入される圧縮室８の圧力（吐出圧力以下の圧力）との差圧によって、図１の点線矢印に示すように流れる。即ち、潤滑油２４は次の通り供給される。差圧により密閉容器１内の底部から油取り出し管３０内に流入して外部へ取り出され、外部の油配管５１を通して取り出し部の直後に設けられた配管振動吸収手段７０６に至る。さらに油配管５２を通して一段目の第１の絞り手段２５７（オリフィスタイプの絞り構造）により減圧された後、油ストレーナ５６で塵埃などが除去され、油冷却器３３で適宜冷却される。さらに油配管５３を通って二段目の第２の絞り手段２５３（オリフィスタイプの絞り構造）により減圧された後、油配管５４を通って圧縮室８への注入部の直前に設けられた配管振動吸収手段７０５に至る。さらに油注入管３１を通してスクロール圧縮機１００の圧縮室８へ注入される。

このようにして、スクロール圧縮機１００が冷却されることにより、スクロール圧縮機１００の性能向上および信頼性の向上を図ることができる。

また、圧縮室８への注入部の手前の油インジェクション配管２００に配管振動を吸収可能な配管振動吸収手段７０５を設けているので、油インジェクション配管部の振動および耳障りな騒音の低減を図ることができる。そして、密閉容器１の取り出し部の直後の油インジェクション配管２００に配管振動を吸収可能な配管振動吸収手段７０６を設けているので、この点からも油インジェクション配管部の振動および耳障りな騒音の低減を図ることができる。なお、配管振動吸収手段７０５、７０６はフレキシブル管で構成されているので、油インジェクション配管２００に簡単に設けることができる。

さらには、油インジェクション配管２００に油インジェクション量の調節可能な絞り手段２５７、２５３を複数段階（本実施例では二段階）に備えているので、油配管内の圧力変動が減衰して圧力脈動幅が小さくなる。このため、油配管内部の呼吸作用に似た油の速度の変動が小さくなり、その結果、配管内の油流動がスムースとなり、従来の耳障りな騒音発生は解消されることになる。また、配管振動も低減される。この配管振動低減作用と騒音低減作用は、高圧側の吐出圧力と下流側の圧縮室８の変動する圧力の差の大きくなる低圧力比条件で機能を発揮する。また、ヘリウム圧縮機１００の油注入管３１の根本部に大きな応力が作用しなくなり、配管亀裂に至ることを未然に防止できる。すなわち、油注入管内の圧力脈動幅が小さくなり、その配管部の振動・騒音が大きく低下し、圧縮機ユニット全体としての信頼性確保・品質改善に効果がある。

このように、本実施例の構成にすることにより、次の効果がある。
（１）油インジェクション配管部の振動が大きく低減し、配管亀裂に至ることを防止できる。
（２）配管振動低減とともに、配管流動にともなう耳障り音の解消、さらに圧縮装置全体の騒音低減が図れる。
（３）圧縮装置の信頼性向上、圧縮装置の品質向上を図ることができる。

次に、図２から図５を参照しながらスクロール圧縮機１００を説明する。図２は図１のヘリウム用スクロール圧縮装置９００に用いるスクロール圧縮機の縦断面図、図３は図２の要部拡大詳細図、図４は図２の左側面図、図５は図２の右側面図である。

スクロール圧縮機１００は、密閉容器１内に圧縮機部と電動機部３とを左右に配置した横型構成である。密閉容器１は、中央ケーシング部１ａと、その両側に溶接して固定されたキャップ部１ｂ、１ｃとから構成されている。密閉容器１内はフレーム１１によって吐出室２ａと電動機室２ｃ、２ｄ、２ｅとに区画されている。また、フレーム１１には電動機部３を支持する筒状の側壁１１ａが形成されている。この側壁１１ａは、２箇所の周縁部がフランンジ状に形成され、その周縁部の外周が密閉容器１に固着され、３つの電動機室２ｃ、２ｄ、２ｅを形成している。電動機部３の電動機ステータ３ａはこの側壁１１ａ内にて支持されている。

圧縮機部は固定スクロール５と旋回スクロール６とフレーム１１とを備えて構成されている。固定スクロール５と旋回スクロール６とは、互いに噛み合わされて配置され、これらの間に密閉空間である圧縮室８が形成される。

固定スクロール５は、円板状の鏡板５ａと、これに直立しインボリウト曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ５ｂ（図６参照）とを備えて構成され、中心部に圧縮室８からの作動ガスを吐出するための吐出口１０が形成されると共に、外周部に圧縮室８へ作動ガスを吸入するための吸入口１４を備えている。吐出口１０は吐出室１ａに開口されている。旋回スクロール６は、円板状の鏡板６ａと、これに直立し固定スクロール５のラップ５ｂと同一形状に形成されたラップ６ｂ（図１０参照）と、鏡板６ａの反ラップ面に形成されたボス部６ｃとを備えて構成されている。

フレーム１１は中央部にコロ軸受で構成された主軸受２６が設けられ、この主軸受２６には回転軸８２が支承されている。回転軸８２の一側には偏心軸８２ａが形成されている。この偏心軸８２ａは、旋回スクロール６のボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。なお、旋回スクロール６のボス部６ｃには旋回軸受３２が設けられているので、偏心軸８２ａはこの旋回軸受３２内に挿入されることとなる。偏心軸８２ａの根本部分にはバランスウエイト９が装着されている。回転軸８２の他側には電動機軸８２ｂが形成されている。電動機軸８２ｂには電動機部３の電動機ロータ３ｂが直結されている。電動機室２ｃ、２ｄ、２ｅ内にあって副軸受２７を支えるサイドカバー２７２が設けられている。電動機軸８２ｂの端部は副軸受２７に支承されている。

フレーム１１には固定スクロール５が複数本のボルト８１によって固定されている。旋回スクロール６は、フレーム１１と旋回スクロール６との間に配置され、オルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構１４によってフレーム１１に支承され、固定スクロール５に対して自転しないで旋回運動をするように構成されている。

固定スクロール５の吸入口１５には密閉容器１を貫通して吸入管１７が接続されている。吸入管１７は、キャップ部１ａの側面上部を水平方向に貫通して外部に突出し、さらに上方に延びてＬ字状に形成されている。吸入管１７は吸入配管１７ａと継パイプ１７ｂとから構成されている。吸入管１７の継パイプ１７ｂと固定スクロール５との間には高圧部と低圧部とをシールするＯリング２１ａが設けられている。また、吸入口１５内には逆止弁１３が設けられている。この逆止弁１３は、圧縮機停止時の回転軸８２の逆転を防止することや、密閉容器１内の潤滑油２４が低圧側に流出するのを防止することなどのために設けられている。

吐出口１０が開口している吐出室２ａは通路１８ａを介して電動機室２ｃ、２ｄ、２ｅと連通されている。この電動機室２ｃ、２ｄ、２ｅは密閉容器１の中央ケーシング部１ｂを貫通する吐出管１９に連通されている。吐出管１９は中央ケーシング部１ｂの最上部より上方に突出されている。従って、吐出管１９と吸入管１７とに冷凍サイクルの配管を同一方向から容易に接続できる。

また、電動機室２ｃは、電動機ステータ３ａとフレーム１１の側壁１１ａとの隙間２０ａおよび電動機ステータ３ａと電動機ロータ３ｂとの隙間２０ｂを介してサイドカバー２７２の内部空間１０９ｂと連通されている。フレーム１１の下端部の矩形状溝部１１ｇ、１１ｋ（図８参照）は、吐出室２ａに溜まった潤滑油２４を電動機室２ｃ側に移動せしめるための連通用油溝である。油面計４５は電動機室２ｄの運転中の油面を管理するためにキャップ部１ｃの側面に取り付けられている。電源部５７は電動機部３に電力を供給するためにキャップ部１ｃの側面に密閉容器１に取り付けられている。

旋回スクロール６の鏡板６ａの背面には、フレーム１１で囲まれた空間７７（以下背圧室と呼ぶ）が形成されている。この背圧室７７には、運転中に旋回スクロール６の鏡板６ａに穿設した細孔６ｅ、６ｆ（図１０参照）を介して吸入圧力と吐出圧力との中間の圧力Ｐｍの作動流体が導入され、旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力が与えられる。

上記構成において、電動機部３に通電されて電動機ロータ３ｂが回転されると、電動機ロータ３ｂに直結した電動機軸８２ｂが回転されて偏心軸８２ａが偏心回転される。これによって、旋回軸受３２を介して旋回スクロール６が旋回運動される。この旋回運動により、圧縮室８は周囲から次第に中心に移動して容積が減少する。これに伴って、作動ガスは吸入管１７から吸入口１５を経て吸入室５fへ入り圧縮室８で圧縮が開始されると共に、主軸受２６および旋回軸受３２を潤滑した油は旋回スクロール６の旋回スクロール鏡板６ａの細穴６ｄ、６ｆから圧縮室８へ流入して前記作動ガスに混入する。この油を含んだ作動ガスは、圧縮室８で圧縮された後に吐出口１０から吐出室２ａへ吐出され、通路１８ａを通って電動機室２ｃへ流入する。なお、図２において、実線の矢印は作動ガスであるヘリウムガスの流れを、破線の矢印は油の流れをそれぞれ示している。

通路１８ａ電動機室２ｃに流入した作動ガス（油を含む）は、電動機室２ｃからサイドカバー２７２を通って電動機室２ｄに至り、さらにはフレーム１１の側壁１１ａの周縁部を通って電動機室２ｅに至る。この過程で、作動ガス中に含まれる油の一部分が分離される。そして、作動ガスは吐出管２０を通って冷凍サイクルへ流出される。なお、分離された油は密閉容器１の底部に留められる。

潤滑油２４は密閉容器１の底部に溜められている。油吸上管９６ｄは、その上端部がサイドカバー２７２の軸受支持部に装着され、その下端部が潤滑油２４内に開口されている。潤滑油２４は、密閉容器１内の電動機室２ｄの高圧圧力と背圧室７７の中間圧力Ｐｍとの差圧により、油吸上管９６ｄを通してサイドカバー２７２と回転軸８２の端部とで形成される空間に吸上げられた後、回転軸８２内の給油穴を流れ、旋回軸受３２、主軸受２６および補助軸受２７へ給油される。主軸受２６および旋回軸受３２へ給油された油は背圧室７７を経て穴６ｅ、６ｆを介して圧縮室８へ注入されて圧縮ガスと混合され、吐出ガスと共に吐出室２ａへ吐出される。

また、密閉容器２のキャップ部１ｂには、油取り出し管３０が貫通して取り付けられている。油取り出し管３０は、その上端部が外部の油配管５１に接続され、その下端部である流入部３０ａが内部の潤滑油２２内に開口されている。油配管５１は油取り出し管３０の接続部からＬ字状に形成されて後方に突出されている。油配管５1には、図５に示すように、配管振動吸収手段７０６が設けられている。この配管振動吸収手段７０６は、密閉容器１から潤滑油２４を取り出す部分の直後に設けられている。

密閉容器２のキャップ部１ａには、圧縮途中の圧縮室８へ油を注入する油注入管３１が貫通して取り付けられている。油注入管３１はＬ字状に形成されて後方に突出されている。キャップ１ａと油注入管３１とを漏れなく一体化するために継ぎ手３１ｆが設けられている。

油配管５１と油注入管３１とは、同一方向突出しているので、油インジェクション配管２００の構成要素（本実施例では配管振動吸収手段７０５、７０６）を容易に接続することができる。

係る構成によって、潤滑油２４は、密閉容器１内の高圧圧力と圧縮室８の中間圧力との差圧によって、油取り出し管３０から油配管５１を通して導かれ、除塵および冷却された後に、油注入管３１を通して圧縮室８内に供給される。

次に、図６から図９を主に参照しながら固定スクロール５および油注入管３１に関して説明する。図６は図２の固定スクロールの平面図、図７は図２の固定スクロールの縦断面図、図８は図２のＡ−Ａ断面図、図９は図２の油注入管の部分断面図である。

固定スクロール５は、その鏡板５ａに、中心部に開口する吐出口１０と、外周部に開口する吸入口１５と、ラップ歯溝部に開口する油注入用ポート２２とが設けられている。吐出口１０は両側から設けられた二つの穴１５ａ、１５ｂから形成されている。固定スクロール５のラップ歯厚ｔは旋回スクロール６のラップ歯厚ｔと同一に設定されている。固定スクロール５のラップ歯溝幅Ｄｔは旋回スクロール６のラップ歯溝幅Ｄｔと同一に設定されている。

油注入用ポート２２は、１個にて両方の圧縮室８へ潤滑油２４を注入できるもので、ラップ歯溝部のほぼ中央部に開口して設けられている。油注入用ポート２２の開口部は、その口径ｄｏが旋回スクロール６のラップ歯厚ｔ（図１０参照）より大きい円形穴に形成されている。これにより、油インジェクション時の油撃現象を抑制できる。

油注入用ポート２２の開口部位置におけるラップ巻き角度（インボリュート伸開角）をλoil、ラップ巻き終り角度（インボリュート伸開角）をλl、円周率をπとしたとき、旋回スクロール６の旋回運動により圧縮室８とラップ外周部の吸入室５ｆとに間欠的に連通されるように、油注入用ポート２２の開口部の位置はλoil／（λl−π）＝０．９０〜０．９５の範囲内に設定されている。この油注入用ポート２２の開口部の位置は、従来技術より圧縮開始側の低圧側に位置をずらしていることが特徴である。具体例としては、λoil＝１４．７ｒａｄ、λl＝１９．２ｒａｄとなる位置設定とすることが好ましい。

油注入管３１は、図２および図９に示すように、密閉容器１を貫通する配管部材３１ａと、固定スクロール６の油注入用ポート２２に係合される継ぎ手部材３１ｂから構成されている。両部材３１ａ、３１ｂは銀ロー付け部３１ｅにて一体化されて油注入管３１を構成している。

継ぎ手部材３１ｂには絞り部３１ｃが形成されている。この絞り部３１ｃは継ぎ手部材３１ｂの外周面から全周にわたって凹部３１ｄを形成することにより構成されている。油注入用ポート２２と係合する油注入管３１の絞り部３１ｃの最少口径Ｄは油注入用ポート２２の開口部の口径ｄｏより小さく設定されている。具体的には、絞り部３１ｃの最少口径Ｄが油注入用ポート２２の開口部の口径ｄｏに対してＤ／ｄｏ＝０．５〜０．６の範囲内となるように設定されている。また、絞り部３１ｃの通路長さＬが前記絞り部３１ｃの最少口径Ｄに対してＬ／Ｄ値がほぼ２以下になるように設定されている。このような絞り手段３１ｃを油インジェクション配管２００の下流部に設ける構造により、圧縮室８側の７〜８ｋｇ／ｃｍ^２という大きな圧力変動を配管部には、１ｋｇ／ｃｍ^２前後と減衰できるものである。その結果、油注入管３１内の圧力脈動を大きく低減し、配管振動を小さくできるものである。また、一方では、給油差圧の小さい低い運転圧力比域においても、冷却用インジェクション油量を確保できる絞り仕様としているので、高い性能、圧力脈動を低下できる機能及び必要冷却油量を確保できる機能の３つの機能面を満足できる。

次に、図１０および図１１を参照しながら旋回スクロール６に関して説明する。図１０は図２の旋回スクロールの平面図、図７は図２の旋回スクロールの縦断面図である。

旋回スクロール６は、円板状の鏡板６ａと、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状に形成されたラップ６ｂと、鏡板の反ラップ面に形成されたボス部６ｃとからなっている。両スクロール５、６のラップ形状としては、ラップ巻き終り角度をλl、ラップ巻き始め角度をλS、旋回半径εｔｈとスクロールラップの基礎円半径ａとの比をα、円周率をπとしたとき、設定容積比ＶｒをＶｒ＝（２λl−４π＋α）／（２λS＋２π＋α）となるように設定し、スクロールラップ部の設定容積比Ｖｒがほぼ２．１のスクロール歯形形状を有するものである。これによって、低い運転圧力比域（主に圧力比１．８〜２．３域）においても圧縮機動力の少ない高い性能が得られる。

次に、本発明の第２実施例について図１２〜図１４を用いて説明する。図１２は本発明の第２実施例のヘリウム用スクロール圧縮装置の要部構成図、図１３は図１２の比較例の要部構成図、図１４は第２実施例およびその比較例の油インジェクション配管の振動値の特性比較図である。この第２実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

この第２実施例は、図１２に示すように、油インジェクション配管２００の外部配管における絞り手段が一つの絞り手段２５３で構成されている。油配管５２は、油配管５１と油ストレーナ５６との間を接続する配管であり、その途中に配管曲り部５２ａを略直角に有し、この配管曲り部５２ａより油配管５１（スクロール圧縮機１００）側に配管振動吸収手段７０２が備えられている。油配管５４は、油抽出配管３１と絞り手段２５３との間を接続する配管であり、その途中に配管曲り部５４ａを略直角に有し、この配管曲り部５４ａより油抽出配管５１（スクロール圧縮機１００）側に配管振動吸収手段７０１が備えられている。

一方、比較例は、図１３に示すように、配管振動吸収手段７０２が油配管５２の配管曲り部５２ａと油ストレーナ５６との間に設けられ、配管振動吸収手段７０１が油配管５３の略直角の配管曲り部５３ａと油冷却器３３との間に設けられている。

この比較例のように配管振動吸収手段７０２、７０１を設けた場合には、油配管内の流動する油の方向変換すること、曲がりによる油流動による流体力が配管に作用する。その結果、図１３に示すように配管５２、５３が大きく上下方向や左右方向に振動することになり、図１４の従来機として示すように大きな振動値となる。そのため、圧縮機１００の油取り出し口５１および油注入管３１の根本部に大きな応力が作用し、配管亀裂に至るおそれがある。

これに対して、この第２実施例のように配管振動吸収手段７０２、７０１を設けた場合には、配管曲り部５２ａ、５４ａに流体力が作用しても、配管振動吸収手段７０２、７０１が油取り出し口５１側および油注入管３１側で配管振動を吸収するので、図１４の本実施例に示すように従来機に対して、１／３〜１／２に振動値を低減できる。これによって、圧縮機１００の油取り出し口５１および油注入管３１の根本部に大きな応力が作用することを防止することができ、配管亀裂を防ぐことができる。

次に、本発明の第３実施例について図１５を用いて説明する。図１５は本発明の第３実施例のヘリウム用スクロール圧縮装置の要部構成図である。この第３実施例は、次に述べる通り第２実施例と相違するものであり、その他の点については第２実施例と基本的には同一である。

この第３実施例では、油注入管３１が直管構造であり、その直近手前に配管振動吸収手段７０５を配置すると共に、油インジェクション量を調節する絞り部を絞り手段２５３、２５７と２段階にして圧力減衰せしめるようにし、さらには油ストレーナを省略したものである。この第３実施例でも第２実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施例になるヘリウム用スクロール圧縮機を備えたヘリウム冷凍装置の構成図である。 本発明の第１実施例になるヘリウム用スクロール圧縮機の縦断面図である。 図２の要部拡大詳細図である。 図２の左側面図である。 図２の右側面図である。 図２の固定スクロールの平面図である。 図２の固定スクロールの縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２の油インジェクション管の部分断面図である。 図２の旋回スクロールの平面図である。 図２の旋回スクロールの縦断面図である。 本発明の第２実施例のヘリウム用スクロール圧縮装置の要部構成図である。 図１２の比較例の要部構成図である。 第２実施例およびその比較例の油インジェクション配管の振動値の特性比較図である。 本発明の第３実施例のヘリウム用スクロール圧縮装置の要部構成図である。

符号の説明

１…密閉容器、２ａ…吐出室、２ｃ、２ｄ、２ｅ…電動機室、３…電動機部、３ａ…電動機ステータ、３ｂ…電動機ロータ、５…固定スクロール、５ａ…固定スクロール鏡板、５ｂ…ラップ、５ｆ…吸入室、６…旋回スクロール、６ａ…旋回スクロール鏡板、６ｂ…ラップ、６ｃ…ボス部、８…圧縮室、１０…吐出口、１１…フレーム、１４…オルダム機構、１５…吸入口、１７…吸入管、１８ａ、１８ｂ…通路、１９…吐出管、２１ａ…Ｏリング、２２…油注入ポート、２４…潤滑油、２６…主軸受、２７…補助軸受、３０…油取り出し管、３０ａ…流入部、３１…油注入管、３１ａ…配管部材、３１ｂ…継ぎ手部材、３１ｃ…絞り部、３１ｄ…凹部、３２…旋回軸受、３３…油冷却器、５０…ガス冷却器、５１〜５４…油配管、５６…油ストレーナ、７０…油分離器、８０…ヘリウム冷凍機、８２…回転軸、８２ａ…偏心軸、８２ｂ…電動機軸、１００…ヘリウム用スクロール圧縮機、２１６…Ｏリング、２５３、２５７…絞り手段、２７２…サイドカバー、３００、３１０、３２０、３３０、３４０…配管、７０１、７０２、７０５、７０６…配管振動吸収手段、９００…ヘリウム用スクロール圧縮装置。

Claims (5)

1. 密閉容器内に圧縮機部、電動機部および潤滑油を収納したスクロール圧縮機と、
   前記密閉容器内の潤滑油を外部へ取り出し油冷却器で冷却して前記圧縮機部の圧縮室に注入する油インジェクション配管と、を備え、
   前記圧縮機部は、それぞれ鏡板に渦巻状のラップを直立した固定スクロールおよび旋回スクロールを噛み合わせて前記圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを自転することなく前記固定スクロールに対し旋回運動させ、外周部の吸入口より作動ガスを吸入し前記圧縮室で作動ガスを圧縮して中央部の吐出口より前記密閉容器内に吐出する構成とし、
   前記作動ガスにヘリウムガスを使用し、
   前記圧縮室への注入部の手前の前記油インジェクション配管に配管振動を吸収可能な配管振動吸収手段を設けたヘリウム用スクロール圧縮装置。
2. 請求項１に記載されたヘリウム用スクロール圧縮装置において、前記密閉容器の取り出し部の直後の前記油インジェクション配管に配管振動を吸収可能な配管振動吸収手段を設けたヘリウム用スクロール圧縮装置。
3. 請求項１または２に記載されたヘリウム用スクロール圧縮装置において、前記配管振動吸収手段はフレキシブル管で構成したヘリウム用スクロール圧縮装置。
4. 請求項１に記載されたヘリウム用スクロール圧縮装置において、前記油インジェクション配管は油インジェクション量の調節可能な絞り手段を少なくとも二段階に備えたヘリウム用スクロール圧縮装置。
5. 請求項１に記載されたヘリウム用スクロール圧縮装置において、前記油インジェクション配管は、前記油冷却器と前記スクロール圧縮機との間に配管曲り部を略直角に有し、この配管曲り部よりスクロール圧縮機側に前記配管振動吸収手段を備えたヘリウム用スクロール圧縮装置。

Images