JP3111785B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクロール圧縮機につ
いてその負荷軽減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より低振動、低騒音特性を備えたス
クロール圧縮機は、吸入室が外周部にあり、吐出口が渦
巻きの中心部に設けられ、圧縮流体の流れが一方向で往
復動圧縮機や回転式圧縮機のような流体を圧縮するため
の吐出弁を必要とせず圧縮比が一定で、吐出脈動も比較
的小さくて大きな吐出空間を必要としないことが一般に
知られている。

【０００３】また、振動や騒音特性をより一層改善する
ために、圧縮機高速運転時などにおける旋回スクロール
のジャンピング現象を少なくする方策として図３、図４
の構成が考えられている。

【０００４】図３および図４において、駆動シャフト１
００７の先端部の駆動ピン１００７ａに連通する旋回ス
クロール１００１の鏡板１００１ａが固定スクロール１
００２の鏡板１００２ａとフレーム１００８との間に微
小隙間で支持され、圧縮機の始動、停止時、高速運転時
など圧縮負荷や回転部材の慣性力などが変化する際に旋
回スクロール１００１ａがジャンピングするのを阻止
し、旋回スクロール１００１と固定スクロール１００２
との軸方向微小隙間を確保して圧縮室の密封を図り、圧
縮効率を高めると共に、部材間の衝突により生じる異常
音、振動、摺動部耐久性低下を防止する工夫がなされて
いる（特開昭５５−１４２９０２号公報、米国特許３９
９４６３３号公報等）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スクロール圧縮機は圧縮比が一定なために、液圧縮など
により圧縮室内が異常圧力上昇した場合に圧縮室間隙間
を広げて圧縮流体を漏洩させ、圧縮室圧力を降下させる
ことが出来ないので、圧縮負荷の増大、部品の破損、摺
動部耐久性の低下を生じるというスクロール圧縮機特有
の課題がある。

【０００６】また、この液圧縮問題解決のための方策と
して、図５の構成が考えられている。

【０００７】図５においては固定スクロール２００１ｅ
を軸方向に移動可能な構成にし、板バネ２０２３ｅの付
勢力と背圧室２０１５に吐出圧力を導入してその背圧力
とで固定スクロール２００１ｅを旋回スクロール２００
１ｄに押圧し、旋回スクロール２００１ｄと固定スクロ
ール２００１ｅとの間の軸方向隙間を無くして圧縮室の
密封を図り、圧縮効率を高めると共に圧縮室内で液圧縮
が生じた時、固定スクロール２００１ｅが旋回スクロー
ル２００１ｄから軸方向に離反して圧縮室圧力を降下せ
しめて負荷を軽減している（米国特許３６００１１４号
公報）。

【０００８】しかし、固定スクロール２００１ｅを旋回
スクロール２００１ｄに常に押圧する構成では、固定ス
クロール２００１ｅが不要に軸方向移動しないように、
その付勢力を大きくする必要があり両スクロール接触面
の摩擦や摩耗、更には、旋回スクロール２００１ｄの反
固定スクロール側を支持するスラスト荷重支持面の摩擦
・摩耗により耐久性が低下し、入力損失も大きいという
課題があった。

【０００９】上記課題に対し、前述の図３に示されてい
る如く、旋回スクロール１００１の背面室（反圧縮室
側）に流体圧力を導入して旋回スクロール１００１を固
定スクロール１００２の側に押圧（図４参照）し旋回ス
クロール１００１に作用するスラスト荷重を軽減する方
策もあるが、旋回スクロール１００１と固定スクロール
１００２の接触面と駆動ピン１００７ａとの軸方向距離
が大きくなるので旋回スクロール１００１の転覆が生じ
易く、旋回スクロール１００１の旋回運動にこじれが生
じて、入力が増加するという課題があった。

【００１０】また、過負荷防止策として米国特許３８１
７６６４号公報等のような旋回スクロールを駆動軸の主
軸と直角方向に移動させる構成も考えられているが、部
品構成が複雑で振動や騒音特性の改善に難点があり、振
動、騒音特性の改善と過負荷軽減を同時に実現できるス
クロール圧縮機が望まれていた。本発明は、上記従来の
課題に鑑み、固定スクロールと旋回スクロールとの間の
軸方向押し付け力を適正確保して圧縮室を軸方向密封し
て圧縮効率向上を図ることを目的とする共に、圧縮室圧
力異常上昇時には圧縮室軸方向密封を解除して過負荷防
止を図ることも目的とするものである。また本発明は、
固定スクロールと旋回スクロールとの間の適正軸方向隙
間の確保の容易化を図ることを目的とするものである。
また本発明は、簡単な手段で、渦巻中心部の圧力が高い
吐出口近傍の圧縮室軸方向隙間を小さくして圧縮室密封
効果を向上させることを目的とするものである。また本
発明は、旋回スクロールの背面（反圧縮室側）を支持す
るスラスト軸受部への給油を簡易手段で確保することを
目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールの一部
をなす鏡板に対して回転係止されかつ軸方向移動のみを
許容された固定ラップ支持円板と渦巻き状の固定スクロ
ールラップから成る固定スクロール要素に対して、旋回
スクロールの一部をなすラップ支持円板上の旋回スクロ
ールラップを揺動回転自在に噛み合わせ、両スクロール
間に渦巻き形の圧縮空間を形成し、固定スクロール要素
の中心部と鏡板には吐出ポートを設け、固定スクロール
ラップの外側には吸入室を設け、圧縮空間は吸入側より
吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画され
て流体を圧縮するスクロール圧縮機構を形成し、旋回ス
クロールは駆動軸を支承する本体フレームと固定スクロ
ールとの間に配置され、かつ、そのラップ支持円板は反
圧縮室側面を本体フレームに支承され、固定スクロール
要素が鏡板と旋回スクロールとの間に挟まれてかつ軸方
向の微小隙間を維持しながら常に旋回スクロールの方向
に付勢されるべく付勢手段を設けたものである。

【００１２】また本発明のスクロール圧縮機は、固定ス
クロールの一部をなす鏡板に対して回転係止されかつ軸
方向移動のみを許容された固定ラップ支持円板と渦巻き
状の固定スクロールラップから成る固定スクロール要素
に対して、旋回スクロールの一部をなすラップ支持円板
上の旋回スクロールラップを揺動回転自在に噛み合わ
せ、両スクロール間に渦巻き形の圧縮空間を形成し、固
定スクロール要素の中心部と鏡板には吐出ポートを設
け、固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、圧
縮空間は吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個
の圧縮室に区画されて流体を圧縮するスクロール圧縮機
構を形成し、旋回スクロールは駆動軸を支承する本体フ
レームと固定スクロールとの間に配置され、かつ、その
ラップ支持円板は反圧縮室側面を本体フレームに支承さ
れ、固定スクロール要素が鏡板と旋回スクロールとの間
に挟まれてかつ軸方向の微小隙間を維持しながら常に旋
回スクロールの方向に付勢されるべく付勢手段を設ける
と共に、固定スクロール要素が固定スクロールの鏡板と
旋回スクロールとの間に挟まれてかつ軸方向の微小隙間
を維持される手段が、固定スクロール要素の固定ラップ
支持円板が鏡板と本体フレームとの間に挟まれた高さ調
整部材に当接してその軸方向移動を規制されるべく構成
したものである。

【００１３】また本発明のスクロール圧縮機は、固定ス
クロールの一部をなす鏡板に対して回転係止されかつ軸
方向移動のみを許容された固定ラップ支持円板と渦巻き
状の固定スクロールラップから成る固定スクロール要素
に対して、旋回スクロールの一部をなすラップ支持円板
上の旋回スクロールラップを揺動回転自在に噛み合わ
せ、両スクロール間に渦巻き形の圧縮空間を形成し、固
定スクロール要素の中心部と鏡板には吐出ポートを設
け、固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、圧
縮空間は吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個
の圧縮室に区画されて流体を圧縮するスクロール圧縮機
構を形成し、旋回スクロールは駆動軸を支承する本体フ
レームと固定スクロールとの間に配置され、かつ、その
ラップ支持円板は反圧縮室側面を本体フレームに支承さ
れ、固定スクロール要素が鏡板と旋回スクロールとの間
に挟まれてかつ軸方向の微小隙間を維持しながら常に旋
回スクロールの方向に付勢されるべく付勢手段を設ける
と共に、固定スクロール要素が固定スクロールの鏡板と
旋回スクロールとの間に挟まれてかつ軸方向の微小隙間
を維持される手段が、固定スクロール要素の固定ラップ
支持円板が鏡板と本体フレームとの間に挟まれた高さ調
整部材に当接してその軸方向移動を規制されるべく構成
し、固定ラップ支持円板の外周部が高さ調整部材に当接
してその軸方向移動を規制されるべく構成させたもので
ある。

【００１６】また本発明のスクロール圧縮機は、固定ス
クロールの一部をなす鏡板の一面に形成された渦巻き状
の固定スクロールラップに対して旋回スクロールの一部
をなす旋回ラップ支持円板上の旋回スクロールラップを
揺動回転自在に噛み合わせ、両スクロール間に渦巻き形
の圧縮空間を形成し、固定スクロールラップの中心部に
は吐出ポートを設け、固定スクロールラップの外側には
吸入室を設け、圧縮空間は吸入側より吐出側に向けて連
続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮する
スクロール圧縮機構を形成し、旋回スクロールは駆動軸
を支承する本体フレームと固定スクロールとの間に配置
され、旋回ラップ支持円板は本体フレームのスラスト軸
受面に支持され、旋回スクロールの反圧縮側には旋回ラ
ップ支持円板と本体フレームとで形成された背圧室を設
け、圧縮機の吐出側に接続された油分離器と背圧室との
間を油戻し通路で連通させると共に、第２環状溝の外側
のスラスト軸受には油溝を設け、前記油溝と背圧室との
間を絞り通路で連通し、駆動軸と電動機を収納した低圧
側の電動機室と前記油溝とを連通させたものである。

【００１９】

【作用】本発明は上記構成によって、圧縮室圧力が正常
で順次移行する圧縮室の圧縮圧力により旋回スクロール
と固定スクロール要素とが互いに軸方向に離反しようと
するが、旋回スクロールは本体フレームのスラスト軸受
面に支持され、固定スクロール要素の軸方向に作用する
圧縮荷重が固定スクロール要素に作用する付勢力よりも
小さい場合は、旋回スクロールと固定スクロール要素と
の間で軸方向に微小隙間が保たれて圧縮室の密封を維持
し、効率の良い圧縮作用をすると共に、旋回スクロール
は常に本体フレームのスラスト軸受面に支持されて、或
る程度の負荷変動時や加減速運転時、高速運転時でも旋
回スクロールのジャンピングや傾きが防止されて振動の
少ない静粛な圧縮運転を続ける。

【００２０】万一、液圧縮などが生じて瞬時的に圧縮室
圧力が異常上昇した場合は、固定スクロール要素の軸方
向に作用する圧縮荷重が固定スクロール要素に作用する
付勢力よりも大きくなり、固定スクロール要素は固定ス
クロールの鏡板との間の軸方向隙間を小さくする方向に
移動し、旋回スクロールと固定スクロールとの間の軸方
向隙間が大きくなる。その結果、圧縮室の密封が解除し
て圧縮室圧力が降下し、圧縮負荷が軽減し、再び正常な
圧縮運転に復帰して動力損失が低減すると共に、圧縮機
の破損や摺動部の摩耗が防止されて、振動、騒音、耐久
性に優れた効率の良いスクロール圧縮機が提供される。

【００２１】また、本発明は、圧縮室の密封に極めて重
要な固定スクロール要素の固定スクロールラップと旋回
スクロールの旋回スクロールラップの高さ寸法に応じて
高さ調整部材の寸法を調整し圧縮室の微小軸方向隙間を
確保する。

【００２２】また、本発明は、固定スクロール要素がそ
の中心部に位置する背圧室Ｂから吐出室圧力による流体
付勢力を受けて、固定ラップ支持円板の中央部が圧縮室
の側に僅かに変形する。この結果、吐出口Ａ近傍の圧縮
圧力の高い圧縮室の軸方向隙間が小さくなって圧縮室の
密封効果が高まる。

【００２５】また、本発明は、背圧室Ａからスラスト軸
受面を経由するモータ室までの差圧給油経路を簡単な手
段で形成され、この給油通路を流れる潤滑油がスラスト
軸受面へ供給され、摺動部に十分な油膜が形成する。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例のスクロール圧縮機に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００２９】図１，図２において、１は鉄製の密閉ケー
スで、その内部全体は吸入管２に連通する低圧雰囲気と
なり、下部にモータ３、上部に圧縮部を配置し、モータ
３の回転子３ａに固定された駆動軸４を支承する圧縮部
の本体フレーム５にスペーサ６を介して固定スクロール
７が取り付けられている。

【００３０】本体フレーム５は密閉ケース１に固定され
ている。駆動軸４は本体フレーム５の主軸受８と密閉ケ
ース１に取り付けられた補助フレーム８の副軸受９とで
支持されて、その下端にはハネポンプ装置１０が設けら
れており、油溜１１に浸入している。駆動軸４に設けら
れた縦方向の油孔１２は、その一端がハネポンプ装置１
０に通じ、他端が油穴Ａ１２ａと油穴Ｂ１２ｂとに分岐
している。油穴Ａ１２ａは主軸受に通じ、油穴Ｂ１２ｂ
は駆動軸４と旋回スクロール１３とが摺動結合する旋回
軸受１４に通じている。

【００３１】固定スクロール７と噛み合って圧縮室５を
形成する旋回スクロール１３は、渦巻き状の旋回スクロ
ールラップ１３ａと旋回軸受ボス１３ｃとを直立させた
ラップ支持円板１３ｂとから成る。

【００３２】駆動軸４の主軸から偏芯して駆動軸４の上
端に設けられた旋回軸１６に係合する旋回軸受１４を有
する旋回軸受ボス１３ｃの下端には、第１の環状溝１７
が設けられ、その第１の環状溝１７に第１の環状シール
部材１８が装着されている。第１の環状シール部材１８
は本体フレーム５の上部の凹設穴の底面に摺接してい
る。

【００３３】旋回スクロール１３のラップ支持円板１３
ｂを支持する本体フレーム５のスラスト軸受面１９には
第２の環状溝２０が設けられ、その第２の環状溝２０に
第２の環状シール部材２１が装着され、その外側に油溝
２２が設けられている。

【００３４】旋回スクロール１３のラップ支持円板１３
ｂと旋回軸受ボス１３ｃと本体フレーム５とで囲まれた
空間は旋回スクロール１３の背圧室Ａ２３を形成してお
り、第１の環状シール部材１８と第２の環状シール部材
２１とでシールされている。

【００３５】固定スクロール７は旋回スクロール１３と
噛み合って圧縮室１５を形成する固定スクロール要素７
ａと鏡板７ｂとから成り、固定スクロール要素７ａは渦
巻き状の固定スクロールラップ７ｃとそれを支持する固
定ラップ支持円板７ｄと背面ボス部７ｅとから成る。

【００３６】固定ラップ支持円板７ｄに設けられたピン
穴２４には、固定スクロール要素７ａが鏡板７ｂに対し
て軸方向移動するが回転しないように、固定スクロール
７の鏡板７ｂに取り付けられたピン２５の先端が挿入さ
れている。

【００３７】固定スクロール要素７ａと鏡板７ｂとの間
に常に軸方向隙間が生じるように、鏡板７ａに装着され
た複数個のバネ２９によって、固定スクロール要素７ａ
が旋回スクロール１３の側に押圧されると共に、鏡板７
ａの内側に装着されてかつスペーサ６に当接したスペー
サ３０の端面に固定ラップ支持円板７ｄが当接すること
によって、固定スクロール要素７ａの移動が規制され、
固定スクロール要素７ａと旋回スクロール１３との間に
は軸方向接触がないように構成されている。

【００３８】固定スクロール要素７ａの背面ボス部７ｅ
の外周部には環状のシール部材（Ｏーリング）が装着さ
れており、固定ラップ支持円板７ｄと鏡板７ｂの各々の
中央部に設けられた吐出口Ａ２７ａ，２７ｂに通じかつ
固定ラップ支持円板７ｄと鏡板７ｂとで形成される背圧
室Ｂ２８を環状シール部材（Ｏーリング）が固定ラップ
支持円板７ｄの外周部と隔離している。

【００３９】鏡板７ａの吐出口２７ｂの開口端面には逆
止弁３１が配置され、これに隣接して鏡板７ａの上面に
は吐出室３２が配置され、密閉ケース１に取り付けられ
た吐出管３３が吐出室３２に連通している。

【００４０】吐出管３３は圧縮機の外部に配置された油
分離器（図示なし）に配管接続しており、この油分離器
は密閉ケース１を貫通した油戻し管３４を介して旋回ス
クロール１３の背圧室Ａ２３に通じている。

【００４１】固定スクロールラップ１５ａの外周部には
吸入室３８が設けられ、この吸入室３８は吸入管２に通
じている。

【００４２】背圧室Ａ２３は旋回スクロール１３のラッ
プ支持円板１３ｂに設けられた絞り通路を有する２個の
インジェクション穴３９を介して圧縮室１５に通じてい
る。この２個のインジェクション穴３９は、圧縮室１５
の内の対称な圧縮空間に対して吐出口（２７ａ，２７
ｂ）を中心とした非対称位置に設けられている。すなわ
ち、吸入管２やモータ室３７から吸入経路として遠い側
の圧縮空間に対して一方のインジェクション穴３９は吸
入室３８に近い側に設けられている。

【００４３】本体フレーム５のスラスト軸受面１９に設
けられた油溝２２の一端は、本体フレーム５に設けられ
た絞り通路３５を介して背圧室Ａ２３に通じ、油溝２２
の他端は本体フレーム５に設けられた油穴３６を介して
モータ３を収納しているモータ室３７に通じている。

【００４４】固定スクロールラップ７ｃの先端には渦巻
状の溝が設けられ、その溝に渦巻状のシール部材４０が
装着されている。このシール部材４０は旋回スクロール
１３のラップ支持円板１３ｂに接している。

【００４５】一方、旋回スクロール１３の旋回スクロー
ルラップ１３ａの先端は固定スクロール要素７ａの固定
ラップ支持円板７ｄに対して、圧縮室１５の密封が可能
な微小隙間を有している。

【００４６】旋回スクロール自転阻止用のオルダムリン
グ４１は、旋回スクロール１３と本体フレーム５とに噛
み合っている。

【００４７】以上のように構成されたスクロール冷媒圧
縮機について、その動作を説明する。

【００４８】図１，図２において、モータ３によって駆
動軸４が回転駆動すると本体フレーム５のスラスト軸受
面１９に支持された旋回スクロール１３が旋回運動を
し、圧縮機に接続した冷凍サイクルから潤滑油を含んだ
吸入冷媒ガスが、吸入管２を経由して吸入室３８に流入
し、旋回スクロール１３と固定スクロール７との間に形
成された圧縮室１５へと圧縮移送され、中央部の吐出口
Ａ２７ａ，吐出口Ｂ２７ｂを経て吐出室３２へと吐出さ
れる。

【００４９】なお、潤滑油を含んだ吸入冷媒ガスが吸入
室３８に流入する際に、潤滑油の一部がモータ室３７に
流入し、モータ３を冷却しながら流下して底部の油溜１
１に収集する。

【００５０】潤滑油を含んだ吐出冷媒ガスは吐出管３３
を介して圧縮機外部に接続された油分離器（図示なし）
を経て冷凍サイクル配管系へ排出される。

【００５１】油分離器で分離された吐出冷媒ガス中の潤
滑油は油戻し管３４を通じて旋回スクロール１３の背圧
室Ａ２３に戻る。

【００５２】旋回スクロール１３は、固定スクロール７
と噛み合って冷媒ガスを圧縮することによって本体フレ
ーム５のスラスト軸受面１９に押し付けられるが、背圧
室Ａ２３の潤滑油の背圧力によってスラスト荷重を軽減
されるので、摩擦損失が少なくなる。

【００５３】また、吐出口Ａ２７ａ，吐出口Ｂ２７ｂに
通じる固定スクロール要素７ａの背圧室Ｂ２８の吐出ガ
ス圧力とバネ２９とで生じる付勢力によって固定スクロ
ール要素７ａが旋回スクロール１３から離反するのを防
ぎ、圧縮室の密封を確保している。但し、固定スクロー
ル要素７ａがスペーサ３０に軸方向移動を規制されて、
固定スクロール要素７ａと旋回スクロール１３との間で
直接的な軸方向接触はない。

【００５４】背圧室Ａ２３の潤滑油は、本体フレーム５
の絞り通路３５を経て減圧されてスラスト軸受面１９の
油溝２２に流入し、油穴３６を経て低圧側のモータ室３
７に差圧給油され、底部の油溜１１に収集する。この差
圧給油経路を通じて潤滑油の大部分は、スラスト軸受面
１９を潤滑し、残りの潤滑油はオルダムリング４１の摺
動面を潤滑した後、吸入冷媒ガスと共に吸入室３８に流
入する。

【００５５】また、背圧室Ａ２３の潤滑油は、旋回スク
ロール１３のラップ支持円盤１３ｂに設けられたインジ
ェクション穴３９を経て減圧されて圧縮室１５に流入
し、吸入冷媒ガス中の潤滑油と共にその油膜によって圧
縮室隙間を密封する。

【００５６】なお、背圧室Ａ２３の潤滑油圧力による旋
回スクロール１３への付勢力は、旋回スクロール１３に
作用するガス圧縮力よりも小さく設定されており、常に
旋回スクロール１３がスラスト軸受面１９に支持され
て、旋回スクロール１３が駆動軸４の主軸に対して常に
直角な平面上で旋回運動をする。これによって、旋回軸
受１４と旋回軸１６との間には、こじれを生じることも
なく円滑な摺動をなす。

【００５７】モータ室３７の底部の油溜１１の潤滑油
は、駆動軸４の下部に設けられたポンプ装置１０により
油穴１２，油穴Ａ１２ａ，油穴Ｂ１２ｂを順次経由して
主軸受８と旋回軸受１４にそれぞれ給油され、その後、
モータ室３７に戻る。

【００５８】圧縮機の冷時始動後しばらくの間は、吐出
室３２の圧力が圧縮室１５の平均圧力よりも低く、固定
スクロール要素７ａが旋回スクロール１３に向かって付
勢される力よりも、圧縮室１５の側から固定スクロール
要素７ａに作用する力が大きい。その結果、固定スクロ
ール要素７ａは鏡板７ｂの側に後退し、圧縮室１５の軸
方向隙間が大きくなって、圧縮室１５の密封が少し解除
され圧縮室圧力が低くなり、圧縮負荷が軽減する。

【００５９】その後、冷凍サイクルの高圧側圧力が次第
に上昇するに伴い吐出室３２の圧力も高くなって、固定
スクロール要素７ａが旋回スクロール１３に向かって付
勢される力も増し、固定スクロール要素７ａが旋回スク
ロール１３に向かって前進する。そして再び圧縮室１５
の軸方向隙間が密封され、効率の良い圧縮運転が継続す
る。

【００６０】また、冷時始動初期や定常運転時に、瞬時
的な液圧縮が生じた場合には、圧縮室１５の平均圧力が
高くなり過負荷状態となるが、前述との場合と同様に、
固定スクロール要素７ａが旋回スクロール１３に向かっ
て付勢される力よりも、圧縮室１５の側から固定スクロ
ール要素７ａに作用する力が大きくなり、その結果、固
定スクロール要素７ａは鏡板７ｂの側に後退し、圧縮室
１５の軸方向隙間が大きくなって、圧縮室１５の密封が
少し解除され圧縮室圧力が低くなり、圧縮負荷が軽減し
て軸受摺動部の異常摩耗や破損が防がれる。圧縮室１５
の圧力が正常な状態に復帰した後は、前述同様に、再び
圧縮室１５の軸方向隙間が密封される。

【００６１】次に、潤滑油の流れについて説明する。冷
凍サイクル配管系から吸入冷媒ガスと共に吸入管２を通
じて圧縮機に流入した潤滑油は、その一部がモータ室３
７に流入し、残りの潤滑油は吸入冷媒ガスと共に吸入室
３８，圧縮室３５を経て吐出室３２，吐出管３３を通っ
て圧縮機外部の冷凍サイクル配管系に排出される。冷凍
サイクル配管系途中の油分離器で吐出冷媒ガスから分離
した潤滑油は油戻し管３４を経て背圧室Ａ２３に供給さ
れ、その潤滑油圧力によって圧縮負荷が作用する旋回ス
クロール１３のスラスト荷重を軽減し、ラップ支持円盤
１３ｂとスラスト軸受面１９の間の摩擦抵抗が少なくな
る。

【００６２】背圧室Ａの潤滑油は絞り通路３５を経て減
圧されて油溝２２に流入し、スラスト軸受面１９を潤滑
した後、油穴３６を経てモータ室３７に流入する。この
潤滑油は底部の油溜１１に収集する。

【００６３】また、背圧室Ａの潤滑油はラップ支持円盤
１３ｂに設けられたインジェクション穴３９を介して圧
縮室１５にも差圧給油され、圧縮室隙間を密封すると共
に、旋回スクロール１３と固定スクロール要素７ａとの
摺動面を潤滑する。

【００６４】なお、背圧室Ａは第１の環状シール部材１
８と第２の環状シール部材２２によってシールされてい
るが、漏れた多少の潤滑油はスラスト軸受面１９や主軸
受８の摺動部を潤滑する。

【００６５】油溜１１の潤滑油はポンプ装置１０によっ
て油穴Ａ１２ａ，油穴Ｂ１２ｂを経て主軸受８と旋回軸
受１４に給油された後、再び油溜１１に収集する。

【００６６】以上のように上記実施例によれば、固定ス
クロール７の一部をなす鏡板７ｂに対して回転係止され
かつ軸方向移動のみを許容された固定ラップ支持円板７
ｄと渦巻き状の固定スクロールラップ７ｃから成る固定
スクロール要素７ａに対して、旋回スクロール１３の一
部をなすラップ支持円盤１３ｂ上の旋回スクロールラッ
プ１３ａを揺動回転自在に噛み合わせ、両スクロール間
に渦巻き形の圧縮空間を形成し、固定スクロール要素７
ａの中心部と鏡板７ｂには吐出口２７ａ，２７ｂを設
け、固定スクロールラップ７ｃの外側には吸入室３８を
設け、圧縮空間は吸入側より吐出側に向けて連続移行す
る複数個の圧縮室１５に区画されて流体を圧縮するスク
ロール圧縮機構を形成し、旋回スクロール１３は駆動軸
４を支承する本体フレーム５と固定スクロール７との間
に配置され、かつ、そのラップ支持円盤１３ｂは反圧縮
室側面を本体フレーム５に支承され、固定スクロール要
素７ａが鏡板７ｂと旋回スクロール１３との間に挟まれ
てかつ軸方向の微小隙間を維持しながら常に旋回スクロ
ール１３の方向に付勢されるべく付勢手段（吐出口２７
ａ，２７ｂに通じる背圧室Ｂ２８）を設けたことによ
り、圧縮室１５の圧力が正常な運転時には、旋回スクロ
ール１３と固定スクロール要素７ａとの間の圧縮室軸方
向隙間が微小に確保されて、圧縮室１５を充分に密封す
ることができる。また、旋回スクロール１３と固定スク
ロール要素７ａとの軸方向接触がないので、旋回スクロ
ール１３が旋回運動する際の摩擦損失や両スクロール間
の衝突も少なくなる。

【００６７】その結果、圧縮途中の冷媒ガス漏れを防い
で高い圧縮効率の維持と騒音や振動の少ない耐久性に優
れた圧縮機を提供することができる。

【００６８】また、圧縮機冷時始動初期などに冷凍サイ
クルから多量の液冷媒が圧縮機内に帰還し、圧縮過程で
液圧縮が生じて圧縮室圧力が異常上昇を始め、旋回スク
ロール１３から固定スクロール要素７ａを離反させる方
向に作用する軸方向力が一時的に過大になる場合でも、
固定スクロール要素７ａが鏡板７ｂの方へ後退するの
で、固定スクロール要素７ａが旋回スクロール１３との
軸方向隙間を広げて圧縮室の密封を解除し、圧縮室圧力
を瞬時に降圧して圧縮機負荷を軽減し、耐久性を高める
ことができる。

【００６９】また、液圧縮が生じない場合でも、始動初
期は吸入圧力が高いことから、スクロール圧縮機の圧縮
比が一定なために、圧縮室圧力は通常の運転時よりも極
めて高くなるが、固定スクロール要素７ａへの背圧付勢
力を適正設定することにより、固定スクロール要素７ａ
を旋回スクロール１３から後退させて起動初期の負荷を
軽減させることもできる。

【００７０】また、上記実施例によれば、固定スクロー
ル要素７ａが固定スクロール７の鏡板７ｂと旋回スクロ
ール１３との間に挟まれてかつ軸方向の微小隙間を維持
される手段が、固定スクロール要素７ａの固定ラップ支
持円板７ｄが鏡板７ｂと本体フレーム５との間に挟まれ
た高さ調整用のスペーサ３０に当接してその軸方向移動
を規制されるべく構成したことにより、圧縮室１５の密
封に極めて重要な固定スクロール要素７ａの固定スクロ
ールラップ７ｃと旋回スクロール１３の旋回スクロール
ラップ１３ａの高さ寸法に応じてスペーサ３０の高さを
調整し圧縮室１５の微小軸方向隙間を確保することがで
きる。その結果、固定スクロール７と旋回スクロール１
３のコストの低減と圧縮効率を高めることができる。

【００７１】また、上記実施例によれば、固定ラップ支
持円板７ｄの外周部が高さ調整用のスペーサ６に当接し
てその軸方向移動を規制されるべく構成されたことによ
り、固定スクロール要素７ａがその中心部に位置する背
圧室ｂ２８から吐出室圧力によるガス付勢力を受けるの
で、固定ラップ支持円板７ｄの中央部が圧縮室１５の側
に僅かに変形する。この結果、吐出口Ａ２７ａ近傍の圧
縮圧力の高い圧縮室１５の軸方向隙間が小さくなって圧
縮室密封効果が高まる。

【００７２】また、上記実施例によれば、旋回スクロー
ル１３は駆動軸４を支承する本体フレーム５と固定スク
ロール７との間に配置され、旋回ラップ支持円板１３ｂ
は本体フレーム５のスラスト軸受面１９に支持され、旋
回スクロール１３の反圧縮側には旋回ラップ支持円板１
３ｂと本体フレーム５とで形成された背圧室Ａ２３を設
け、圧縮機の吐出側に接続された油分離器（図示なし）
と背圧室Ａ２３との間を油戻し管３４を介した油戻し通
路で連通したことにより、背圧室Ａ２３に高圧潤滑油を
供給し、その圧力で旋回スクロール１３を介してスラス
ト軸受面１９に作用する圧縮荷重を軽減することができ
る。

【００７３】また、上記実施例によれば、旋回スクロー
ルラップ支持円板１３ｂ上に設けた反圧縮室側の旋回軸
受ボス１３ｃには駆動軸４と係合する旋回軸受１４を設
け、その旋回軸受ボス１３ｃの端面に設けられた第１の
環状溝１７に装着した第１の環状シール部材１８と、本
体フレーム５のスラスト軸受面１９に設けられた第２の
環状溝２０に装着した第２の環状シール部材２１とで背
圧室Ａ２３の密封手段を構成したことにより、背圧室Ａ
２３の密封性を高めることができる。その結果、油分離
器から背圧室Ａ２３に戻る油量が少ない場合でも背圧室
Ａ２３周辺の摺動部への冷媒ガスの吹抜けがなく、摺動
部潤滑を阻害することもなく、旋回スクロール１３への
背圧作用を維持することができる。

【００７４】また、上記実施例によれば、第２の環状溝
２０の外側のスラスト軸受面１９には油溝２２を設け、
その油溝２２と背圧室Ａ２３との間を絞り通路３５で連
通し、駆動軸４とモータ３を収納した低圧側のモータ室
３７と油溝３２とを連通させたことにより、背圧室Ａ２
３からスラスト軸受面１９を経由するモータ室３７まで
の差圧給油経路を簡単な手段で形成することができる。
この給油通路はスラスト軸受面１９への充分な潤滑油供
給を実現する。

【００７５】また、上記実施例によれば、背圧室Ａ２３
の圧力は、旋回スクロールラップ支持円板１３ｂが本体
フレーム５のスラスト軸受面１９に支持されるべく設定
されたことにより、旋回スクロール１３が駆動軸４の主
軸に対して常に直角な平面上で旋回運動をすることとな
る。この結果、旋回軸受１４と旋回軸１６との間で、片
当り摺動を生じることがなく、円滑な旋回駆動機構を実
現できる。

【００７６】また、上記実施例によれば、背圧室Ａ２３
と圧縮室１５との間を旋回スクロール１３のラップ支持
円盤１３ｂに設けたインジェクション穴３９で連通させ
たことにより、モータ室３７が吸入圧力に等しい構成の
スクロール圧縮機において、圧縮室１５への潤滑油注入
を省スペースな簡単構成で実現でき、油膜による圧縮室
隙間の密封作用により圧縮効率が高くなる。

【００７７】また、上記実施例では冷媒圧縮機について
説明したが、潤滑油を使用する酸素、窒素、ヘリウムな
どの他の気体圧縮機も同様の作用効果を期待できる。

【００７８】

【発明の効果】以上のように本発明のスクロール圧縮機
は、固定スクロールの一部をなす鏡板に対して回転係止
されかつ軸方向移動のみを許容された固定ラップ支持円
板と渦巻き状の固定スクロールラップから成る固定スク
ロール要素に対して、旋回スクロールの一部をなすラッ
プ支持円板上の旋回スクロールラップを揺動回転自在に
噛み合わせ、両スクロール間に渦巻き形の圧縮空間を形
成し、固定スクロール要素の中心部と鏡板には吐出口を
設け、固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、
圧縮空間は吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数
個の圧縮室に区画されて流体を圧縮するスクロール圧縮
機構を形成し、旋回スクロールは駆動軸を支承する本体
フレームと固定スクロールとの間に配置され、かつ、そ
のラップ支持円板は反圧縮室側面を本体フレームに支承
され、固定スクロール要素が鏡板と旋回スクロールとの
間に挟まれてかつ軸方向の微小隙間を維持しながら常に
旋回スクロールの方向に付勢されるべく付勢手段を設け
たことにより、圧縮室の圧力が正常な運転時には、旋回
スクロールと固定スクロール要素との間の圧縮室軸方向
隙間が微小に確保されて、圧縮室を充分に密封すること
ができる。また、旋回スクロールと固定スクロール要素
との軸方向接触がないので、旋回スクロールが旋回運動
する際の摩擦損失や両スクロール間の衝突も少なくな
る。

【００７９】その結果、圧縮途中の流体漏れを防いで高
い圧縮効率の維持と騒音や振動の少ない耐久性に優れた
圧縮機を提供することができる。

【００８０】また、圧縮機冷時始動初期などに外部配管
系から多量の液流体が圧縮機内に帰還し、圧縮過程で液
圧縮が生じて圧縮室圧力が異常上昇を始め、旋回スクロ
ールから固定スクロール要素を離反させる方向に作用す
る軸方向力が一時的に過大になる場合でも、固定スクロ
ール要素が鏡板の方へ後退するので、固定スクロール要
素が旋回スクロールとの軸方向隙間を広げて圧縮室の密
封を解除し、圧縮室圧力を瞬時に降圧して圧縮機負荷を
軽減し、耐久性を高めることができる。

【００８１】また、液圧縮が生じない場合でも、始動初
期など吸入圧力が高い場合は、スクロール圧縮機の圧縮
比が一定なために、圧縮室圧力は通常の運転時よりも極
めて高くなるが、固定スクロール要素への背圧付勢力を
適正設定することにより、固定スクロール要素を旋回ス
クロールから後退させて起動初期の負荷を軽減させるこ
ともできるので、起動初期の入力を低減することができ
る。また、過負荷を防止できることから、耐久性をより
一層高めることができる。

【００８２】また、本発明は、固定スクロール要素が固
定スクロールの鏡板と旋回スクロールとの間に挟まれて
かつ軸方向の微小隙間を維持される手段が、固定スクロ
ール要素の固定ラップ支持円板が鏡板と本体フレームと
の間に挟まれた高さ調整部材に当接してその軸方向移動
を規制されるべく構成させたことにより、圧縮室の密封
に極めて重要な固定スクロール要素の固定スクロールラ
ップと旋回スクロールの旋回スクロールラップの高さ寸
法に応じて高さ調整部材の寸法を調整し圧縮室の微小軸
方向隙間を確保することができる。その結果、固定スク
ロールと旋回スクロールのコストを低減することができ
る。また、圧縮途中流体の漏れを防いで圧縮効率を高め
ることもできる。

【００８３】また、本発明は、固定ラップ支持円板の外
周部が高さ調整部材に当接してその軸方向移動を規制さ
れるべく構成されたことにより、固定スクロール要素が
その中心部に位置する背圧室Ｂから吐出室圧力による流
体付勢力を受けるので、固定ラップ支持円板の中央部が
圧縮室の側に僅かに変形する。この結果、吐出口Ａ近傍
の圧縮圧力の高い圧縮室の軸方向隙間が小さくなって圧
縮室の密封効果が高まるので、圧縮効率をより一層に向
上することができる。

【００８６】また、本発明は、第２環状溝の外側のスラ
スト軸受には油溝を設け、前記油溝と背圧室との間を絞
り通路で連通し、駆動軸と電動機を収納した低圧側の電
動機室と前記油溝とを連通させたことにより、背圧室Ａ
からスラスト軸受面を経由するモータ室までの差圧給油
経路を簡単な手段で形成することができる。この給油通
路はスラスト軸受面へ充分な潤滑油を供給できるので、
耐久性に優れた圧縮機を低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクロール圧縮機の一実施例の縦断面
図

【図２】動要部拡大縦断面図

【図３】従来のスクロール圧縮機の縦断面図

【図４】同要部拡大縦断面図

【図５】他の従来のスクロール圧縮機の縦断面図

【符号の説明】

３ モータ ４ 駆動軸 ５ 本体フレーム ６ スペーサ ７ 固定スクロール ７ａ 固定スクロール要素 ７ｂ 鏡板 ７ｃ 固定スクロールラップ ７ｄ 固定ラップ支持円板 １３ 旋回スクロール １３ａ 旋回スクロールラップ １３ｂ ラップ支持円盤 １３ｃ 旋回軸受ボス １４ 旋回軸受 １５ 圧縮室 １７ 第１の環状溝 １８ 第１の環状シール部材 １９ スラスト軸受面 ２０ 第２の環状溝 ２１ 第２の環状シール部材 ２２ 油溝 ２３ 背圧室Ａ ２７ａ，２７ｂ 吐出口 ２８ 背圧室Ｂ ３０ スペーサ ３２ 油溝 ３４ 油戻し管 ３５ 絞り通路 ３７ モータ室 ３８ 吸入室 ３９ インジェクション穴

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定スクロールの一部をなす鏡板に対し
   て回転係止され、かつ軸方向移動のみを許容された固定
   ラップ支持円板と渦巻き状の固定スクロールラップから
   なる固定スクロール要素に対し、旋回スクロールの一部
   をなすラップ支持円板上の旋回スクロールラップを揺動
   回転自在に噛み合わせ、両スクロール間に渦巻き形の圧
   縮空間を形成し、前記固定スクロール要素の中心部と前
   記鏡板に吐出ポートを設け、前記固定スクロールラップ
   の外側には吸入室を設けて前記圧縮空間は吸入側より吐
   出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて
   流体を圧縮するスクロール圧縮機構を形成し、前記旋回
   スクロールは駆動軸を支承する本体フレームと前記固定
   スクロールとの間に配置され、かつ前記ラップ支持円板
   は反圧縮室側面を前記本体フレームに支承され、前記固
   定スクロール要素が前記鏡板と前記旋回スクロールとの
   間に挟まれてかつ軸方向の微小隙間を維持しながら常に
   前記旋回スクロールの方向に付勢されるべく付勢手段を
   設けてなるスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 固定スクロール要素が固定スクロールの
   鏡板と旋回スクロールとの間に挟まれてかつ軸方向の微
   小隙間を維持される手段が、前記固定スクロール要素の
   固定ラップ支持円板が前記鏡板と本体フレームとの間に
   挟まれた高さ調整部材に当接してその軸方向移動を規制
   されてなる請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 【請求項３】 固定ラップ支持円板の外周部が高さ調整
   部材に当接してその軸方向移動を規制されてなる請求項
   ２記載のスクロール圧縮機。
4. 【請求項４】 固定スクロールの一部をなす鏡板の一
   面に形成された渦巻き状の固定スクロールラップに対し
   て旋回スクロールの一部をなす旋回ラップ支持円板上の
   旋回スクロールラップを揺動回転自在に噛み合わせ、両
   スクロール間に渦巻き形の圧縮空間を形成し、前記固定
   スクロールラップの中心部には吐出ポートを設け、前記
   固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、前記圧
   縮空間は吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個
   の圧縮室に区画されて流体を圧縮するスクロール圧縮機
   構を形成し、前記旋回スクロールは駆動軸を支承する本
   体フレームと前記固定スクロールとの間に配置され、前
   記旋回ラップ支持円板は前記本体フレームのスラスト軸
   受面に支持され、前記旋回スクロールの反圧縮側には前
   記旋回ラップ支持円板と前記本体フレームとで形成され
   た背圧室を設け、圧縮機の吐出側に接続された油分離器
   と前記背圧室との間を油戻し通路で連通させると共に、
   第２環状溝の外側のスラスト軸受には油溝を設け、前記
   油溝と背圧室との間を絞り通路で連通し、駆動軸と電動
   機を収納した低圧側の電動機室と前記油溝とを連通させ
   てなるスクロール圧縮機。