JP2018025148A - スクロール型流体機械 - Google Patents

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Yuta Tanaka
雄太 田中
飯塚 二郎
Jiro Iizuka
二郎 飯塚
金敬 宮澤
Kanetaka Miyazawa
金敬 宮澤
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    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
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Abstract

【課題】駆動部の潤滑性能を改善したスクロール型流体機械を提供する。
【解決手段】可動スクロール26の基板30の他面とフロントハウジング4間に配置されたスラストプレート42に対向する位置のフロントハウジング4の側面に形成された吸入ポート49と、支持面31に形成され、吸入ポート49から流入したオイルを含む流体を駆動部15側に案内する吸入側通路47と、支持面31に形成され、駆動部15側からスクロールユニット6側にオイルを含む流体を流出させる吐出側通路48を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、固定スクロールと可動スクロールから成るスクロールユニットを備え、可動スクロールとハウジング間にはスラストプレートを配置して成るスクロール型流体機械に関するものである。
従来より例えばスクロール圧縮機は、双方の歯部(ラップ)を互いにかみ合わせて設けられる固定スクロールと旋回スクロール(可動スクロール)を本体ケース(ハウジング)内に収納し、旋回スクロールと本体ケースの間にはスラストプレートを配置し、クランク軸(駆動部)により旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回公転させることで、両スクロールの歯部間に形成した圧縮室で、冷媒吸入口(吸入ポート)から吸い込んだオイルを含む冷媒(流体)を圧縮するように構成されていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−226147号公報
このようなスクロール圧縮機では、旋回スクロール(可動スクロール)と本体ケース(ハウジング)間にスラストプレートが設けられており、このスラストプレートに対向する位置の本体ケース(ハウジング)の側面に冷媒吸込口(吸入ポート)が形成されていたため、クランク軸(駆動部)側に向かうオイルを含んだ冷媒が通過する隙間がどうしても狭くなり、クランク軸(駆動軸)の潤滑が不十分になると共に、吸入冷媒の圧力損失も大きくなる問題があった。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、駆動部の潤滑性能を改善したスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
本発明のスクロール型流体機械は、それぞれ基板とこの基板の一面に立設された渦巻き状のラップを有し、各ラップ間に圧力室を形成する固定スクロール及び可動スクロールから成るスクロールユニットと、可動スクロールの基板の他面に突設されたボス部に連結された駆動部と、この駆動部を回転自在に支持するハウジングと、このハウジング内の支持面に支持され、可動スクロールの基板の他面とハウジング間に配置されたスラストプレートを備え、可動スクロールを固定スクロールに対して公転旋回させるものであって、スラストプレートに対向する位置のハウジングの側面に形成された吸入ポートと、支持面に形成され、吸入ポートから流入したオイルを含む流体を駆動部側に案内する吸入側通路と、支持面に形成され、駆動部側からスクロールユニット側にオイルを含む流体を流出させる吐出側通路を備えたことを特徴とする。
請求項2の発明のスクロール型流体機械は、上記発明において吸入ポートの流路断面積は、スラストプレートを挟んでスクロールユニット側が駆動部側より大きいことを特徴とする。
請求項3の発明のスクロール型流体機械は、上記各発明において吐出側通路は、駆動部を挟んで吸入側通路の略反対側に形成されていることを特徴とする。
請求項4の発明のスクロール型流体機械は、上記各発明において吐出側通路は、天地方向における上側に配置されていることを特徴とする。
請求項5の発明のスクロール型流体機械は、上記各発明において吸入側通路は、ハウジングの内面に形成された溝にて構成されており、この溝の入口側は幅が広く、出口側は幅が狭く且つ深い形状を呈し、入口側から出口側に渡って流路断面積が一定とされていることを特徴とする。
請求項6の発明のスクロール型流体機械は、上記各発明において吸入側通路及び/又は吐出側通路に対応する位置のスラストプレートには、切欠部が形成されていることを特徴とする。
請求項7の発明のスクロール型流体機械は、上記各発明において吸入側通路及び吐出側通路は、スラストプレートに加わるスラスト荷重が最大となる位置を避けて形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、それぞれ基板とこの基板の一面に立設された渦巻き状のラップを有し、各ラップ間に圧力室を形成する固定スクロール及び可動スクロールから成るスクロールユニットと、可動スクロールの基板の他面に突設されたボス部に連結された駆動部と、この駆動部を回転自在に支持するハウジングと、このハウジング内の支持面に支持され、可動スクロールの基板の他面とハウジング間に配置されたスラストプレートを備え、可動スクロールを固定スクロールに対して公転旋回させるスクロール型流体機械において、スラストプレートに対向する位置のハウジングの側面に吸入ポートを形成し、吸入ポートから流入したオイルを含む流体を駆動部側に案内する吸入側通路を支持面に形成し、駆動部側からスクロールユニット側にオイルを含む流体を流出させる吐出側通路を支持面に形成したので、吸入ポートから流入したオイルを含む流体は、吸入側通路を通って駆動部側に流入し、駆動部を潤滑した後、吐出側通路からスクロールユニット側に流出するようになる。
これにより、スラストプレートに対向する位置に吸入ポートを形成した場合にも、吸入ポートから流入したオイルを含む流体を円滑に駆動部に供給することができるようになり、駆動部の潤滑性能を改善して、スクロール型流体機械の信頼性を向上させることができるようになる。
この場合、請求項2の発明の如く吸入ポートの流路断面積が、スラストプレートを挟んでスクロールユニット側が駆動部側より大きくなるようにすれば、スクロールユニットに吸入される流体の圧力損失も低減することができるようになる。
また、請求項3の発明の如く吐出側通路を、駆動部を挟んで吸入側通路の略反対側に形成すれば、駆動部側に流入したオイルが駆動部を潤滑せずにショートカットしてしまう不都合を回避することができるようになる。
更に、請求項4の発明の如く吐出側通路を、天地方向における上側に配置すれば、駆動部側に流入したオイルが吐出側通路に直ぐに出て行ってしまう不都合を回避し、駆動部をオイルにより十分に潤滑することができるようになる。
特に、請求項5の発明の如く吸入側通路を、ハウジングの内面に形成された溝にて構成し、この溝の形状を、入口側は幅が広く、出口側は幅が狭く且つ深いものとし、入口側から出口側に渡って流路断面積が一定となるようにすれば、駆動部側にオイルを含む流体を円滑に案内しながら、吸入側通路に対応する部分のスラストプレートの変形も抑制することができるようになる。
この場合、請求項6の発明の如く吸入側通路や吐出側通路に対応する位置のスラストプレートに切欠部を形成すれば、オイルを含む流体の流通を円滑化しながら、スラストプレートの変形を一層効果的に回避することができるようになる。
更にまた、請求項7の発明の如く吸入側通路及び吐出側通路を、スラストプレートに加わるスラスト荷重が最大となる位置を避けて形成するようにすれば、スラスト荷重によるスラストプレートの変形をより一層確実に回避することができるようになる。
本発明を適用したスクロール型流体機械の一実施例としてのスクロール型圧縮機の断面図である。 図1のスクロール型圧縮機のリアハウジング及びスクロールユニットを撤去した状態のフロントハウジングを開口端部側から見た図である。 図2からスラストプレートを撤去した状態のフロントハウジングを開口端部側から見た斜視図である。 図3の吸入ポート部分の拡大図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は本発明を適用したスクロール型流体機械の実施例としてのスクロール型圧縮機1の断面図である。実施例のスクロール型圧縮機1は、車両の空調システムの冷媒回路に組み込まれる冷媒圧縮機であり、図示しない車両のエンジンルーム内に取り付けられ、作動流体としての冷媒(流体)を冷媒回路から吸い込んで圧縮し、再び冷媒回路に吐出するものである。スクロール型圧縮機1内には潤滑用のオイルが封入されており、このオイルにより軸受や種々の摺動部分を潤滑する他、摺動面のシールも行う。
実施例のスクロール型圧縮機1は、リアハウジング2と、本発明におけるハウジングとしてのフロントハウジング4を備え、このフロントハウジング4内にスクロールユニット6が収容され、リアハウジング2と、スクロールユニット6を構成する固定スクロール24のフランジ部29と、フロントハウジング4が複数のボルト5により締結され、接合されている。
フロントハウジング4内には駆動軸8が水平に配置されてフロントハウジング4に回転自在に支持されており、この駆動軸8はスクロールユニット6側に位置した大径軸部10と、フロントハウジング4から突出した小径軸部12を有する。大径軸部10はニードル軸受14を介してフロントハウジング4に回転自在に支持され、小径軸部12はボール軸受16を介してフロントハウジング4に回転自在に支持されている。
小径軸部12の突出端には電磁クラッチ18を内蔵した駆動プーリ20が取り付けられており、この駆動プーリ20は軸受22を介してフロントハウジング4に回転自在に支持されている。駆動プーリ20には車両のエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達され、駆動プーリ20の回転は電磁クラッチ18を介して駆動軸8に伝達可能とされている。即ち、エンジンの駆動中、電磁クラッチ18がオン作動されると、駆動軸8は駆動プーリ20と一体的に回転する。
一方、スクロールユニット6は、前述したフランジ部29がリアハウジング2とフロントハウジング4に挟持された固定スクロール24と、この固定スクロール24に対して噛み合うように組み付けられた可動スクロール26を備えて構成されている。固定スクロール24は基板25と、この基板25の一面に立設された渦巻き状のラップ27を備えている。また、基板25の側面は円筒状を呈しており、この側面にはフロントハウジング4の内部に挿入されて嵌合するインロー部28と、このインロー部28のリアハウジング2側から外側に張り出した前記フランジ部29が構成されている。
そして、固定スクロール24は、基板25のインロー部28がフロントハウジング4内に挿入嵌合され、その状態でフランジ部29はフロントハウジング4の開口端部に当接する。尚、図1において37は上記インロー部28の外面とフロントハウジング4の内面間をシールするOリングである。
可動スクロール26は、基板30の一面に立設されて固定スクロール24のラップ27に噛み合う渦巻き状のラップ33を備えている。そして、各ラップ27、33が噛み合ったときに、ラップ33の先端が固定スクロール24の基板25の一面に摺動自在に当接し、ラップ27の先端が可動スクロール26の基板30の一面に摺動自在に当接する。
可動スクロール26は、駆動軸8にて回転駆動されることにより、固定スクロール24に対して公転旋回し、固定スクロール24のラップ27及び可動スクロール26のラップ33が噛み合って協働することにより、その内部にオイルを含む冷媒を圧縮するための圧力室である圧縮室35が形成され、この圧縮室35の容積が固定スクロール24に対する可動スクロール26の公転旋回運動に伴い増減される。
前記可動スクロール26に公転旋回運動を付与するため、可動スクロール26の基板30の他面に突設されたボス32と駆動軸8の大径軸部10とは、クランクピン34、偏心ブッシュ36及びニードル軸受38を介して互いに連結されている。また、偏心ブッシュ36にはカウンターウェイト40が取り付けられている。このような大径軸部10及び小径軸部12を有する駆動軸8と、この駆動部8と共に回転するクランクピン34、偏心ブッシュ36及びカウンターウェイト40により、可動スクロール26を駆動する駆動部15が構成される。
フロントハウジング4内には、支持面31が形成されており、この支持面31には円環状のスラストプレート42が支持される。このスラストプレート42は、可動スクロール26の基板30の他面とフロントハウジング4の支持面31との間に配置されており、可動スクロール26を公転旋回可能に支持する。即ち、フロントハウジング4の支持面31とスラストプレート42が、可動スクロール26を公転旋回可能に支持するスラスト支持部となる。
また、固定スクロール24とリアハウジング2の端壁43との間には吐出室44が形成されている。固定スクロール24の基板25には、圧縮室35と吐出室44とを互いに連通させる吐出孔45が形成されており、吐出室44には吐出孔45を開閉する吐出弁46が配置されている。更に、リアハウジング2には吐出室44に開口する吐出ポート51が形成されている。
尚、図1において61はフロントハウジング4の外側面に形成された取付部であり、62はリアハウジング2の端壁43の外面に形成された取付部である。スクロール型圧縮機1は、この取付部61、62にてボルトによりエンジンルームの所定箇所(取付箇所)に取り付けられる。
ここで、可動スクロール26のスラスト支持部を構成するスラストプレート42と可動スクロール26の基板30に対向する位置のフロントハウジング4の側面には、吸入ポート49が形成されており、それらを跨ぐように配置されている。この場合、吸入ポート49の中心線C1はスラストプレート42よりスクロールユニット6側にオフセットされており、これにより、吸入ポート49の流路断面積は、スラストプレート42を挟んでスクロールユニット6側(49Aで示す)が、駆動部15側(49Bで示す)より大きくなっている。
また、図2はスクロールユニット6を撤去してフロントハウジング4の開口端部を見た図を示しており、図3は更にそれからスラストプレート42を撤去した図を示している。吸入ポート49の内側に対応する位置のフロントハウジング4の支持面31(スラスト支持部を構成する)には、図3に示す如き吸入側通路47が形成されており、更に、駆動部15を挟んでこの吸入側通路47の略反対側となるフロントハウジング4の支持面31には、同じく図3に示す如き吐出側通路48が形成されている。
この場合、吸入側通路47はフロントハウジング4の内面に形成された溝で構成されており、この溝の底面は、駆動部15側に向かうに従ってスクロールユニット6から離間する方向に傾斜している。即ち、吸入ポート49側に位置する溝の入口側47Aの深さD1は浅く、駆動部15側に位置する出口側47Bの深さD2はそれよりも深い形状とされている。また、溝の入口側47Aの幅W1は広く、出口側47Bの幅W2はそれよりも狭くなっており、これにより、吸入側通路47の流路断面積は、入口側47Aから出口側47Bに渡って一定とされている。
一方、吐出側通路48もフロントハウジング4の内面に形成された溝で構成されており、この溝の底面は、駆動部15から離間するに従ってスクロールユニット6に接近する方向に傾斜している。即ち、駆動部15側に位置する溝の入口側48Aの深さは深く、駆動部15から離間する側に位置する溝の出口側48Bの深さは浅くなっている。尚、この吐出側通路48も、溝の入口側48Aの幅を狭く、出口側48Bの幅はそれよりも広くして、上記吸入側通路47と同様にその流路断面積が、入口側48Aから出口側48Bに渡って一定となるようにしても良い。また、この吐出側通路48は、前述した如くスクロール型圧縮機1がエンジンルームに取り付けられた状態で、天地方向における上側(図2に示す如くスクロール型圧縮機1の中心軸、即ち、駆動部15が位置する部分よりも上側)となる位置に配置され、その状態で入口側48Aが低く、出口側48Bが高くなるよう出口側48Bが斜め上向きとなるように形成されている(図2)。
更に、固定スクロール24と可動スクロール26のラップ27、33が離れているところから圧縮室35の圧力が吐出圧に達して吐出し終わるまでの間に、スクロールユニット6の可動スクロール26からスラストプレート42に加わるスラスト荷重が最大となる箇所が存在する。実施例では吸入側通路47と吐出側通路48を、このスラストプレート42に加わるスラスト荷重が最大となる箇所を避けて形成している。
このような吸入側通路47と吐出側通路48が形成された支持面31に、図2に示す如くスラストプレート42が当接されて配置されるものであるが、これら吸入側通路47と吐出側通路48に対応する位置のスラストプレート42には、湾曲して内側(駆動部15側)に切り込まれた切欠部52、53がそれぞれ形成されている。
スクロール型圧縮機1は、駆動軸8の回転に伴い、可動スクロール26が自転すること無く公転旋回運動する。このような可動スクロール26の旋回運動により、フロントハウジング4の側面に形成された吸入ポート49からオイルを含んだ冷媒が吸入される。吸入ポート49からフロントハウジング4内に流入したオイルを含む冷媒は、スラストプレート42があることにより、スクロールユニット6側と駆動部15側とに分流されることになるが、前述した如く吸入ポート49の流路断面積は、スラストプレート42を挟んでスクロールユニット6側(49A)が、駆動部15側(49B)より大きくなっているため、スクロールユニット6側に向かう冷媒(図1中にハッチング付きの矢印で示す)の方が、駆動部15側に向かう冷媒(図1中に白抜き矢印で示す)より多くなる。
そして、スクロールユニット6側に向かったオイルを含む冷媒は、当該スクロールユニット6の外側の圧縮室35に吸入される(吸入工程)。固定スクロール24に対する可動スクロール26の公転旋回運動により、圧縮室35は中央側の吐出孔45に向けて縮小されていくので、冷媒は圧縮される(圧縮工程)。この圧縮された高圧の冷媒が、圧縮室35から吐出孔45、吐出弁46、吐出室44及びリアハウジング2に形成された吐出ポート51を順次経由してスクロール型圧縮機1から吐出される。
一方、駆動部15側に向かったオイルを含む冷媒は、入口側47Aから吸入側通路47内に入り、図1中に白抜き矢印で示す如く当該吸入側通路47内を通ることで駆動部15側に案内され、出口側47Bから同じく白抜き矢印で示す如くフロントハウジング4内の駆動部15(駆動軸8、クランクピン34、偏心ブッシュ36及びカウンターウェイト40)側に流入し、冷媒中のオイルがそれらの摺動部を潤滑する。
そして、駆動部15を潤滑したオイルを含む冷媒は、図1中に白抜き矢印で示す如く駆動部15の周囲を通過した後、入口側48Aから吐出側通路48に入り、この吐出側通路48内を通って出口側48Bからスクロールユニット6側に流出する。そして、スクロールユニット6の外側の圧縮室35に吸入され、圧縮/吐出されることになる。
以上説明した如く、スラストプレート42に対向する位置のフロントハウジング4の側面に吸入ポート49が形成されたスクロール型圧縮機1において、吸入ポート49から流入したオイルを含む冷媒を駆動部15側に案内する吸入側通路47を支持面31に形成し、駆動部15側からスクロールユニット6側にオイルを含む冷媒を流出させる吐出側通路48を支持面31に形成したので、吸入ポート49から流入したオイルを含む冷媒は、吸入側通路47を通って駆動部15側に流入し、駆動部15を潤滑した後、吐出側通路48からスクロールユニット6側に流出するようになる。
これにより、スラストプレート42に対向する位置に吸入ポート49を形成した場合にも、吸入ポート49から流入したオイルを含む冷媒を円滑に駆動部15に供給することができるようになり、駆動部15の潤滑性能を改善して、スクロール型圧縮機1の信頼性を向上させることができるようになる。
この場合、実施例では吸入ポート49の流路断面積が、スラストプレート42を挟んでスクロールユニット6側(49A)が駆動部15側(49B)より大きくなるようにしているので、スクロールユニット6に吸入される冷媒の圧力損失も低減することができるようになる。
また、実施例では吐出側通路48を、駆動部15を挟んで吸入側通路47の略反対側に形成しているので、駆動部15側に流入したオイルが駆動部15を潤滑せずにショートカットしてしまう不都合を回避することができるようになる。更に、実施例では吐出側通路48を、天地方向における上側に配置しているので、駆動部15側に流入したオイルが吐出側通路48に直ぐに出て行ってしまう不都合を回避し、駆動部15をオイルにより十分に潤滑することができるようになる。
特に、吸入側通路47を、フロントハウジング4の内面に形成された溝にて構成しており、吸入側通路47に対向する部分では、スラストプレート42はこの溝の開口を塞ぐかたちで橋のように渡されることになる。一方、圧縮室35内で冷媒が圧縮されることで、スラストプレート42にはスクロールユニット6からスラスト荷重が加わるため、吸入側通路47の方向に橋渡し部分のスラストプレート42が変形してしまう危険性が生じる。
しかしながら、実施例では吸入側通路47の溝の形状を、入口側47Aは幅が広く、出口側47Bは幅が狭く且つ深いものとしているので、橋渡しの幅は小さくなり、吸入側通路47に対応する部分のスラストプレート4の変形は防止若しくは抑制される。他方、吸入側通路47の流路断面積は、入口側47Aから出口側47Bに渡って一定となるように構成しているので、オイルを含む冷媒は支障無く円滑に駆動部15側に案内されるようになる。
更に、実施例では吸入側通路47や吐出側通路48に対応する位置のスラストプレート42に切欠部52、53をそれぞれ形成しているので、吸入側通路47や吐出側通路48に対向する部分で橋渡しとなるスラストプレート42の寸法が縮小される。また、吸入ポート49から流入したオイルを含む冷媒は吸入側通路47の入口側47Aに流入し易くなり、吐出側通路48に流入したオイルを含む冷媒は出口側48Bから流出し易くなる。これらにより、オイルを含む冷媒の流通を円滑化しながら、スラストプレート42の変形を一層効果的に回避することができるようになる。
そして、実施例では前述した如く吸入側通路47及び吐出側通路48を、スラストプレート42に加わるスラスト荷重が最大となる位置を避けて形成しているので、スラスト荷重によるスラストプレート42の変形をより一層確実に回避することができるようになる。
尚、実施例では切欠部52、53を吸入側通路47と吐出側通路48に対応する位置のスラストプレート42にそれぞれ形成したが、それに限らず、何れか一方にのみ形成するものであってもよい。また、実施例ではスクロール型圧縮機に本発明を適用したが、それに限らず、スクロール型膨張機等、種々のスクロール型流体機械に本発明は有効である。
1 スクロール型圧縮機(スクロール型流体機械)
4 フロントハウジング(ハウジング)
6 スクロールユニット
8 駆動軸
14、38 ニードル軸受
15 駆動部
16 ボール軸受
24 固定スクロール
25、30 基板
26 可動スクロール
27、33 ラップ
31 支持面
34 クランクピン
35 圧縮室(圧力室)
36 偏心ブッシュ
40 カウンターウェイト
42 スラストプレート
47 吸入側通路
48 吐出側通路
49 吸入ポート
52、53 切欠部

Claims (7)

  1. それぞれ基板と該基板の一面に立設された渦巻き状のラップを有し、各ラップ間に圧力室を形成する固定スクロール及び可動スクロールから成るスクロールユニットと、前記可動スクロールの基板の他面に突設されたボス部に連結された駆動部と、該駆動部を回転自在に支持するハウジングと、該ハウジング内の支持面に支持され、前記可動スクロールの基板の他面と前記ハウジング間に配置されたスラストプレートを備え、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して公転旋回させるスクロール型流体機械において、
    前記スラストプレートに対向する位置の前記ハウジングの側面に形成された吸入ポートと、
    前記支持面に形成され、前記吸入ポートから流入したオイルを含む流体を前記駆動部側に案内する吸入側通路と、
    前記支持面に形成され、前記駆動部側から前記スクロールユニット側にオイルを含む流体を流出させる吐出側通路を備えたことを特徴とするスクロール型流体機械。
  2. 前記吸入ポートの流路断面積は、前記スラストプレートを挟んで前記スクロールユニット側が前記駆動部側より大きいことを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。
  3. 前記吐出側通路は、前記駆動部を挟んで前記吸入側通路の略反対側に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスクロール型流体機械。
  4. 前記吐出側通路は、天地方向における上側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載のスクロール型流体機械。
  5. 前記吸入側通路は、前記ハウジングの内面に形成された溝にて構成されており、該溝の入口側は幅が広く、出口側は幅が狭く且つ深い形状を呈し、前記入口側から出口側に渡って流路断面積が一定とされていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載のスクロール型流体機械。
  6. 前記吸入側通路及び/又は吐出側通路に対応する位置の前記スラストプレートには、切欠部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載のスクロール型流体機械。
  7. 前記吸入側通路及び前記吐出側通路は、前記スラストプレートに加わるスラスト荷重が最大となる位置を避けて形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載のスクロール型流体機械。
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