JP3191543B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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大成 小早川
昭三 長谷
定夫 河原
輝行 赤澤
敬 森本
潔 佐野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はスクロール式圧縮機の
羽根間の洩れを低減し性能を向上するためのシール技術
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年のスクロール圧縮機では、高速化の
ため旋回渦巻羽根部品をアルミ等により軽量化し遠心力
による負荷を低減する構成のものが多くみられる。しか
し、これらは一般的に熱膨張係数が大きく、実運転時に
は温度上昇にともない固定渦巻羽根部品と旋回渦巻羽根
部品とで形成される圧縮作業空間の隙間が増大し、洩れ
を増長させて圧縮機の効率を著しく低下させることにな
る。
【0003】また、羽根の軸方向に対する隙間増大に対
してチップシールを設けて回避するものも見られるが、
半径方向の隙間に対しては効果を与えない。また、圧縮
機の保護機構である液圧縮回避機構等を渦巻羽根部品の
軸方向に設けた構造では、チップシールを設けないか、
あるいは一方の渦巻羽根にのみ設ける必要がある。しか
し、これらの構造では羽根先端部からの洩れに対するシ
ールは十分でなく圧縮機の効率を大きく低下させること
になる。そこでこれらの隙間洩れを低減するために油を
注入する方法がいくつか提案されている。
【0004】この従来例として特開昭62−19768
9号公報(スクロール圧縮機)に記載のものがあり、こ
の構成を図5を用いて説明する。
【0005】図において、密閉容器101の内部には、
圧縮機構102を駆動する電動機103の固定子104
が固定され、この電動機103の回転子105に圧縮機
構102を駆動するクランク軸106が結合されてい
る。圧縮機構102は、圧縮要素をなす固定渦巻羽根部
品107と、旋回渦巻羽根部品108の両渦巻羽根部品
と、この旋回渦巻羽根部品108の自転を防止して旋回
のみを行わせる自転拘束部品109、これらを駆動する
クランク軸106および、このクランク軸を支承する軸
受け部品110で構成されている。
【0006】密閉容器101の内部は吐出圧力雰囲気と
なる高圧方式である。111は密閉容器101内の下方
に溜められた油を、圧縮機構102に導入する導入管で
あり、固定渦巻羽根部品107を介して圧縮空間112
に連通するように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な従来の技術では次に述べるような問題点を有してい
た。固定渦巻羽根部品と旋回渦巻羽根部品が異種金属で
構成される場合、運転中の温度上昇時には、その熱膨張
係数の違いにより両渦巻羽根で形成される2つの圧縮室
の半径方向の隙間がそれぞれ異なる事になる。従って、
2つの圧縮室で必要とされるシール用の油の量も異なる
こととなる。しかし、従来の技術では、2つの圧縮室に
それぞれ異なる適量の油を供給することは困難であり、
半径方向の洩れにより圧縮機の性能を低下させていた。
【0008】また、固定渦巻羽根、あるいは旋回渦巻羽
根のいずれか一方の先端にチップシールを設けた場合、
渦巻羽根先端から2つの圧縮室間で相互に洩れ込む量が
異なり、従って、2つの圧縮室でそれぞれシールに必要
な油の量も異なる。
【0009】しかし、従来の技術では、2つの圧縮室に
それぞれ異なる適量の油を供給することは困難であり、
軸方向の洩れにより圧縮機の性能を低下させていた。
【0010】また、従来の技術では、圧縮室に供給する
シール用の油を広範囲に制御することが困難であり、油
不足あるいは油過多になり、圧縮機の性能を著しく低下
させていた。
【0011】また、この導入孔を複数個設けた場合に
は、それぞれ異なる大きさ、位置、絞り機構を設けなけ
ればならなかった。
【0012】
【課題を解決するための手段】以上に述べた従来のスク
ロール圧縮機の課題を解決する為の本願発明の第1の技
術的手段は、密閉容器の内部に電動機と、この電動機で
駆動する圧縮機構を配設し、前記圧縮機構を、固定渦巻
羽根部品と旋回渦巻羽根部品を旋回鏡板の上に形成した
前記固定渦巻羽根部品より熱膨脹係数の大なる旋回渦巻
羽根部品と、この旋回渦巻羽根部品の自転を防止して旋
回のみを行わせる自転拘束部品と、前記旋回渦巻羽根部
品を旋回駆動するクランク軸と、このクランク軸に形成
した主軸を支承する主軸受けを有する軸受け部品を含ん
で構成し、前記旋回鏡板の前記旋回渦巻羽根と反対側の
鏡板背面に、前記クランク軸に設けた偏心駆動係合部に
係合してこの旋回渦巻羽根部品を旋回駆動する旋回駆動
係合部を設け、前記鏡板背面のこの旋回駆動係合部の外
方に前記旋回鏡板背面にかかる圧力を、中心部にかかる
吐出圧力と前記鏡板背面の外周にかかる前記吐出圧力よ
り低い圧力とに仕切る摺動仕切り環を配設し、前記摺動
仕切り環の内方に導入された油を前記渦巻羽根部品で構
成される2つの圧縮室に導入する導入孔、あるいは絞り
機構を介した導入孔を前記旋回渦巻羽根部品に構成する
とともに、前記旋回渦巻羽根の内壁と前記固定渦巻羽根
の外壁で形成される圧縮室への油の導入孔がもう一方の
圧縮室への導入孔より大、あるいは絞り機構の絞り度合
いを小としたことである。
【0013】また、第2の技術的手段として前記固定渦
巻羽根部品、旋回渦巻羽根部品のいずれか一方の渦巻羽
根先端にチップシールを設けるとともに、前記両渦巻羽
根で形成される2つの圧縮室の内、チップシールを設け
た渦巻羽根の外壁ともう一方の渦巻羽根の内壁で形成さ
れる側の圧縮室への油の導入孔の大きさがもう一方の圧
縮室への導入孔に対して小、あるいは、絞り機構の絞り
度合いを大となるようにした。
【0014】また、第3の技術的手段として前記旋回鏡
板に設けた圧縮室への油の導入孔を、前記旋回渦巻羽根
部品の旋回運動にともない、第1の一定区間前記摺動仕
切り環により閉塞し、しかる後第2の一定区間前記摺動
仕切り環の内方に開口するようにした。
【0015】また、前記摺動仕切り環の内方に供給され
た油を前記圧縮室に導入する導入孔を前記旋回鏡板に複
数個設けるとともに、この導入孔の摺動仕切り環の内方
への開口部を、前記旋回渦巻羽根部品の旋回運動にとも
ない前記摺動仕切り環により第1の一定区間閉塞、しか
る後第2の一定区間開放となる位置に設け、前記複数個
の導入孔で第2の一定区間が異なるようにした。
【0016】
【作用】本発明は上記構成を採用することにより、運転
中の温度上昇時に熱膨張により半径方向隙間が増加する
側の圧縮室へ多量の、また、もう一方の圧縮室側へ小量
の油が供給され、それぞれ2つの圧縮室に異なる適量の
油の制御が可能となる。これにより、渦巻羽根の半径方
向の隙間からの洩れが低減されるとともに、高温の油に
よる過熱も低減され、圧縮機の性能が向上できるもので
ある。
【0017】また、前記固定渦巻羽根部品、旋回渦巻羽
根部品のいずれか一方の渦巻羽根先端にチップシールを
設けるとともに、前記両渦巻羽根で形成される2つの圧
縮室の内、チップシールを設けた渦巻羽根の外壁ともう
一方の渦巻羽根の内壁で形成される側の第1の圧縮室へ
の油の導入孔の大きさがもう一方の圧縮室への導入孔に
対して、あるいは、絞り機構の絞り度を小としたこと
により、前記の第1の圧縮室側に多量のシール用油が供
給され、チップシールの無い渦巻羽根先端からの洩れ量
が低減される。つまり、渦巻羽根の軸方向の洩れが低減
され、圧縮機の性能が向上できる。
【0018】また、前記旋回鏡板に設けた圧縮室への油
の導入孔を、前記旋回渦巻羽根部品の旋回運動にともな
い、第1の一定区間前記摺動仕切り環により閉塞し、
かる後第2の一定区間前記摺動仕切り環の内方に開口す
るようにしたことにより、簡単な構造で広範囲に圧縮室
へのシール用油の量を制御可能となり、洩れ、受熱によ
る損失の低減が図れ、圧縮機の性能を向上できる。
【0019】また、前記摺動仕切り環の内方に供給され
た油を前記圧縮室に導入する導入孔を前記旋回鏡板に複
数個設けるとともに、この導入孔の摺動仕切り環の内方
への開口部を、前記旋回渦巻羽根部品の旋回運動にとも
ない前記摺動仕切り環により第1の一定区間では閉塞、
第2の一定区間では開放となる位置に設け、前記複数個
の導入孔で前記第2の一定区間の大きさが異なるように
したことにより、簡単な構造で広範囲に圧縮室へのシー
ル用油を制御できるとともに、2つの圧縮室へ異なる油
量を供給できるため、それぞれ単独に制御可能となり、
効率的な洩れ、受熱損失の低減が図れ圧縮機の性能を向
上できる。
【0020】
【実施例】本発明の第1の実施例として、図1にスクロ
ール圧縮機の縦断面図、図2に部分詳細図、図3に第2
の実施例の部分詳細図、また、図4に第2,第3の実施
例の部分詳細図を示す。
【0021】密閉容器1の内部に圧縮機構2を固定し、
これを駆動する電動機3の固定子4を固定し、この電動
機3の回転子5に圧縮機構2を駆動するクランク軸6を
結合する。圧縮機構2は、固定鏡板8に一体に形成した
固定渦巻羽根9を有する固定渦巻羽根部品10と、この
固定渦巻羽根9と噛み合って複数個の圧縮作業空間14
を形成する旋回渦巻羽根11を旋回鏡板12の上に形成
した旋回渦巻羽根部品13と、この旋回渦巻羽根部品1
3の自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品15
と、この旋回鏡板12の旋回渦巻羽根11の反対側に設
けた旋回駆動係合部16と、クランク軸6の主軸18の
内方に設け、この旋回駆動軸16が嵌入する偏心駆動係
合部17と、このクランク軸6の主軸18を支承する主
軸受け19を有する軸受け部品21と、旋回鏡板12の
背面の旋回鏡板背面20から微小な間隔の隙間をおいて
この旋回渦巻羽根部品13の軸方向の動きを制限する軸
方向移動制限平面23を有する平面板部品24を配置す
る。この平面板部品24に、鏡板背面20にかかる圧力
を中心部にかかる吐出圧力と鏡板背面20にかかる吐出
圧力よりも低い圧力とに仕切る摺動仕切り環25を配設
する。26はクランク軸6の先端に取り付けられた給油
機構で、密閉容器1内に溜められた潤滑油はクランク軸
6に設けられた貫通孔27を通って摺動仕切り環25の
内方に供給される。28は旋回渦巻羽根部品13に設け
られた導入孔であり、2つの圧縮作業空間14にそれぞ
れ第1,第2の連通孔28a,28bで連通している。
【0022】図2に圧縮機構部の部分詳細図を示すが、
斜線は固定渦巻羽根を示している。本図では28bに対
して28aが大きな連通孔となっているが、絞り機構を
介する場合は同一径とし、28a側の絞り度合を小さく
してもよい。
【0023】旋回渦巻羽根11は、固定渦巻羽根9に比
べ熱膨張係数の大なる材料を使用しているため、圧縮機
が運転され圧縮機構部の温度が上昇すると、半径方向隙
間Aは半径方向隙間Bに比べ大きくなる。ところが、シ
ール用の油量は通孔28a,28bの径の違いにより
28a側に多量に供給され、シール性が確保される。
【0024】次に、第2の実施例を示す。一方の渦巻羽
根の先端に軸方向のシールのために、チップシールを設
けた場合を図3で説明する。29はチップシールで本図
では旋回渦巻羽根の先端に設けられている。30a,3
0bは旋回渦巻羽根部品13に設けられた連通孔であ
り、通孔30bは、通孔30aに比べその径が大き
く構成されている。圧縮機が運転されると、圧縮作業空
間では中心部にいくほど圧力が高くなり、その結果、渦
巻羽根先端部、いわゆる軸方向洩れが、図中AからBお
よび、CからDの径路で発生する。しかし、CからDに
至る経路はチップシールによりシールされているため、
洩れ量はほとんどなく、シールに必要な油は少量でよ
い。ところが、AからBに至る経路のシールは油による
しかなく、比較的多量の油が必要となる。
【0025】連通孔30bから供給されるシール用の油
は、30aから供給される油より多く、従って、圧縮作
業空間A内の油は同C内に比べ多くなる。その結果、A
からBに至る経路の洩れ量が低減される。
【0026】次に、第3の実施例について図4を用いて
説明する。図中31a,31bは、旋回渦巻羽根部品3
2に設けられた連通孔であり、摺動仕切り環25の内方
と圧縮作業空間34,35に開口している。この2つの
連通孔の摺動仕切り環側の開口部は、旋回渦巻羽根部品
32の旋回運動にともない、第1の一定区間では摺動仕
切り環25により閉塞し、しかる後第2の一定区間では
開口するように構成されている。従って、この摺動仕切
り環25の内方に開口する区間を適当に選定することに
より、広範囲にシール用の油を制御することができる。
【0027】次に、第4の実施例について同様に図4を
用いて説明する。第3の実施例では、連通孔31a,3
1bが摺動仕切り環25の内方に開口する区間を同一と
したが、第4の実施例では、開口区間をそれぞれの連通
孔で異なるような位置に構成する。この構成により、2
つの圧縮作業空間への供給油量を単独に制御可能とな
る。
【0028】
【発明の効果】本発明の請求項1に係る効果は、上に述
べたように、固定渦巻羽根部品と固定渦巻羽根部品より
熱膨張係数の大なる旋回渦巻羽根部品で構成されるスク
ロール圧縮機の半径方向の隙間をシールする油をそれぞ
れの圧縮室に適正に供給でき、洩れ、受熱損失の低減が
図れる。
【0029】本発明の請求項2に係る効果は、いずれか
一方の渦巻羽根先端にチップシールを設けたスクロール
圧縮機の軸方向隙間のシールに必要な油をそれぞれ適正
に供給でき、洩れ、受熱損失の低減が図れる。
【0030】本発明の請求項3に係る効果は、簡単な構
造で圧縮空間のシールに必要な油を広範囲に制御可能と
なり、性能の向上が図れる。
【0031】本発明の請求項4に係る効果は、簡単な構
成で複数の圧縮空間への油の供給がそれぞれ単独で可能
となるとともに、その量を広範囲に制御可能となり、圧
縮機の性能向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスクロール圧縮機の一実施例の縦
断面図
【図2】同部分詳細図
【図3】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施例の
部分詳細図
【図4】本発明に係るスクロール圧縮機の他の実施例の
部分詳細図
【図5】従来例を示すスクロール圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
1 密閉容器 2 圧縮機構 3 電動機 6 クランク軸 10 固定渦巻羽根部品 11 旋回渦巻羽根 12 旋回鏡板 13 旋回渦巻羽根部品 15 自転拘束部品 16 旋回駆動係合部 17 偏心駆動係合部 18 主軸 19 主軸受け 20 鏡板背面 21 軸受け部品 25 摺動仕切り環 28a,28b,30a,30b,31a,31b 連
通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷 昭三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 河原 定夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 赤澤 輝行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 森本 敬 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 佐野 潔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 18/02 311 F04C 29/02 311

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉容器の内部に電動機と、この電動機
    で駆動する圧縮機構を配設し、前記圧縮機構を、固定渦
    巻羽根部品と旋回渦巻羽根を旋回鏡板の上に形成した前
    記固定渦巻羽根部品より熱膨脹係数の大なる旋回渦巻羽
    根部品と、この旋回渦巻羽根部品の自転を防止して旋回
    のみを行わせる自転拘束部品と、前記旋回渦巻羽根部品
    を旋回駆動するクランク軸と、このクランク軸に形成し
    た主軸を支承する主軸受けを有する軸受け部品を含んで
    構成し、前記旋回鏡板の前記旋回渦巻羽根と反対側の鏡
    板背面に、前記クランク軸に設けた偏心駆動係合部に係
    合してこの旋回渦巻羽根部品を旋回駆動する旋回駆動係
    合部を設け、前記鏡板背面のこの旋回駆動係合部の外方
    に前記旋回鏡板背面にかかる圧力を、中心部にかかる吐
    出圧力と前記鏡板背面の外周にかかる前記吐出圧力より
    低い圧力とに仕切る摺動仕切り環を配設し、前記摺動仕
    切り環の内方に導入された油を前記渦巻羽根部品で構成
    される2つの圧縮室に導入する導入孔、あるいは絞り機
    構を介した導入孔を前記旋回渦巻羽根部品に構成すると
    ともに、前記旋回渦巻羽根の内壁と前記固定渦巻羽根の
    外壁で形成される圧縮室への油の導入孔がもう一方の圧
    縮室への導入孔より大、あるいは絞り機構の絞り度合い
    小としたスクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の密閉型圧縮機であって、
    記固定渦巻羽根部品、旋回渦巻羽根部品のいずれか一方
    の渦巻羽根先端にチップシールを設けるとともに、前記
    両渦巻羽根で形成される2つの圧縮室の内、チップシー
    ルを設けた渦巻羽根の外壁ともう一方の渦巻羽根の内壁
    で形成される側の圧縮室への油の導入孔の大きさがもう
    一方の圧縮室への導入孔に対して小、あるいは、絞り機
    の絞り度合いを大となるようにしたスクロール圧縮
    機。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の密閉型圧縮機であって、
    前記旋回鏡板に設けた圧縮室への油の導入孔を、前記旋
    回渦巻羽根部品の旋回運動にともない、第1の一定区間
    前記摺動仕切り環により閉塞し、第2の一定区間前記摺
    動仕切り環の内方に開口するようにしたスクロール圧縮
    機。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の密閉型圧縮機であって、
    異なる圧縮室に連通する複数の導入孔が配置され、それ
    ぞれの導入孔同士の間で導入孔が閉塞される第1の一定
    区間と開口される第2の一定区間の比率が異なることを
    特徴とするスクロ ール圧縮機。
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