JP3690645B2

JP3690645B2 - Helium hermetic scroll compressor

Info

Publication number: JP3690645B2
Application number: JP33792199A
Authority: JP
Inventors: 正夫椎林; 康伊豆永
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP2001153072A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受部の潤滑を良くする機構を有する密閉形スクロール圧縮機に係わり、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用ヘリウム圧縮機等に用いて好適な密閉形スクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヘリウムガスを作動ガスとする密閉形スクロール圧縮機において、その密閉容器内を高圧状態に保つ、いわゆる高圧チャンバ方式を採用しかつ油による冷却、いわゆる油注入方式（以下、油インジェクション方式と称する）を採用しているものの中に、例えば特開昭６１−１１２７９４号公報に開示されているように、密閉容器底部内の油を一旦密閉容器外に導き油冷却器を介して再度スクロール圧縮機の圧縮機部へ注入するように構成したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のものは、次のような問題が生じる。すなわち、ヘリウム用圧縮機の場合、冷媒フロン２２のようにはヘリウムガスが油に溶け込むことがないので、油が冷媒により希釈されることがなく、油粘度が高く保持されることとなる。そのため、差圧給油構造をとる軸受部には、低圧圧力比条件など給油のための差圧が数kg／cm² と小さくなる場合、軸受必要油量に対して油量不足となり、その結果軸受部の焼き付き事故を誘発するというヘリウム用圧縮機特有の問題がある。
【０００４】
図１５は、上記従来技術の密閉形スクロール圧縮機の底チャンバ構造を示す。本従来例は、図１５に示すように、油取出管３０の入口部と回転軸１５下端の油吸上管１５ｄの下端部との位置が同一レベルにあったため、油面が異常に低下して油吸上管１５ｄ下端部の位置になると、ガスが油吸上管１５ｄ内にはいり、結果として軸受部に給油がされず焼き付き事故に至るという問題点がある。
【０００５】
本発明は、特に上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであるが、ヘリウム用圧縮機に限らず一般的なスクロール圧縮機に対しても適用できるものであり、その目的は、軸受焼き付き事故を未然に防止してスクロール圧縮機の信頼性が向上できる油インジェクション方式の密閉形スクロール圧縮機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明によるヘリウム用密閉形スクロール圧縮機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明によるヘリウム用密閉形スクロール圧縮機は、
作動ガスがヘリウムガスであり密閉容器内に、圧縮機部と電動機部を収納し、前記圧縮機部は円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合わせ、旋回スクロールを回転軸に連設する偏心機構に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口より作動ガスを吸入し、両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させ容積を減少して前記作動ガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを容器室内に吐出し、さらに吐出管を介し器外に前記作動ガスを吐出すると共に、前記回転軸に対して旋回軸受部と主軸受部と補助軸受部とを有し、旋回スクロールの鏡板の背面に、圧縮機部とフレームで囲まれた背圧室を形成し、該背圧室に旋回スクロールの鏡板に細孔を設け、吸入圧力と吐出圧力との中間圧力が導入され、吐出圧力と該中間圧力との差圧により油溜りの油が油吸上管を介して前記旋回軸受部と補助軸受部及び主軸受部に供給される油通路を回転軸内に備え、作動ヘリウムガスを冷却するための油インジェクション管を密閉容器に貫通して前記固定スクロールの鏡板部に設けた油注入用ポートに接続し、該油注入用ポートの開口部は、前記旋回スクロールのラップ歯先面に対向して開口せしめた油インジェクション機構部を備えたヘリウム用密閉形スクロール圧縮機において、
前記旋回軸受部と係合する偏心軸部の軸受面及び補助軸受部と係合する前記回転軸の軸受面にあって、荷重方向に対して位相角が約９０度進み位置となる軸受面に、軸方向に平行な溝をそれぞれ形成し、偏心軸部の該溝深さが軸径に対して約２〜２．５×１０−３に設定し、一方補助軸受軸部の溝深さは軸径に対して約２．５〜３．０×１０−３に設定し、偏心軸部の該溝深さより補助軸受部の溝深さを大きく設定したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図１４によって詳細に説明する。
【０００８】
図１は、差圧給油方式を用いて主軸受部、補助軸受部及び旋回軸受部に潤滑油を給油するようにした一般的な密閉形スクロール圧縮機の断面図である。同図において、密閉容器１内の上方には圧縮機部２が、下方には電動機部３が収納されている。そして、密閉容器１内は上部空間１ａと中部空間１ｂと下部空間１ｆとに区画されている。圧縮機部２では、固定スクロール５と旋回スクロール６を互いに噛み合せて、圧縮室８が形成されている。
【０００９】
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とからなり、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１４を備えている。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。
【００１０】
フレーム１１は、中央部に補助軸受２６、主軸受２７を形成し、これらの軸受に回転軸１５が支承され、回転軸１５先端の偏心軸１５ａは、上記ボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。また、フレーム１１には、固定スクロール５が複数本のボルトによって固定され、旋回スクロール６は、オルダムリング及びオルダムキーよりなるオルダム機構１２によってフレーム１１に支承され、旋回スクロール６は固定スクロール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。
【００１１】
回転軸１５は、下部に電動機軸１５ｂを一体に連設し、電動機部３と直結している。固定スクロール５の吸入口１４には、密閉容器１を上から貫通して垂直方向の吸入管１７が接続され、吐出口１０が開口している上部空間１ａは、通路１８ａ，１８ｂを介して中部空間１ｂと連通している。この中部空間１ｂは、密閉容器１を側面から貫通する吐出管１９を有している。
【００１２】
また、中部空間１ｂと下部空間１ｆとは、電動機ステータ３ａと密閉容器１の内側壁との間の通路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ及び電動機ステータ３ａと電動機ロータ３ｂとの隙間を介して連通している。なお、９ａと９ｂとは、それぞれ旋回スクロール６の旋回運動に伴い生じる遠心力を相殺するためのバランスウェイトと副ウェイトとである。また、吸入管１７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２１が設けられている。
【００１３】
旋回スクロール６の鏡板の背面には、圧縮機部２とフレーム１１で囲まれた背圧室２３が形成され、この背圧室２３には、旋回スクロール６の鏡板に穿設した細孔６ｄを介し、吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が導入され、旋回スクロール６に対して固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力を与えている。
【００１４】
油２４は、密閉容器１の底部に溜められており、この油２４は、密閉容器１内の高圧圧力と上記背圧室２３の中間圧力との差圧により油吸上管１５ｄへ吸上げられた後、一方は回転軸１５内の中央穴５０を上昇し旋回軸受３２へ、また他方は横穴５１を介して補助軸受２６から円筒コロ軸受である主軸受２７へ給油される。各軸受へ給油された油２４は、前記背圧室２３を経てスクロールラップの圧縮室８へ注入され圧縮ガスと混合し、次いで吐出ガスと共に上部空間１ａへ吐出される。なお、２８は底部に溜められた油２４の油面２４ｄ上に配設されたフォーミング防止用の油板を示す。
【００１５】
図４に示すように、第１の実施例においては、旋回軸受３２の偏心軸１５ａに作用する荷重方向に対して、位相角が約９０度進み位置となる軸受面において、偏心軸１５ａ面に断面弦月状に切欠いた軸方向に平行な溝（以下単に「溝」という）５４を形成し、その深さＬ１は、軸径ｄｍとの比で約２〜２．５×１０^-3に設定する。従来寸法では、空調仕様のため１．５×１０^-3以下であり、同一粘度の場合にはその数値の三乗分の給油量増加を図れる。すなわち、給油通路として軸受隙間部と該溝部を構成するものである。
【００１６】
一方、補助軸受２６と係合する回転軸１５の軸面には、前記偏心軸１５ａ面に設けた軸方向に平行な溝５４と同一方向の位置にあって前記同様の断面弦月状に切欠いた軸方向に平行な溝５３を形成する。その溝５３の深さＬ２は、軸径ｄｓとの比で約２．５〜３×１０^-3前後に設定する。給油差圧が２kg／cm² 前後の小さい場合においても、軸受隙間を広く設定、いいかえれば給油通路を拡大化しているので、従来問題とされていた油量不足を解消して軸受部の焼き付き事故を未然に防止するものである。
【００１７】
図２ないし図９は、第２の実施例である。図２は本発明による油インジェクション方式の密閉形ヘリウム用スクロール圧縮機の縦断面図および注油系統図を示している。図３は、図２の回転軸周辺部を拡大した部分断面図である。図２と図３を基に本実施例を説明する。
【００１８】
図２に示す第２の実施例においては、作動ガスがヘリウムガスであり、該作動ヘリウムガスを冷却するための油を供給する油インジェクション管３１を、密閉容器１に上部から貫通して固定スクロール５の鏡板部５ａに設けた油注入用ポート２２に接続し、該油注入用ポート２２の開口部を、旋回スクロール６のラップ６ｂの歯先面に対向させている。
【００１９】
図２において、密閉容器１内の上方には圧縮機部２が、下方には電動機部３が収納されている。そして、密閉容器１内は上部空間１ａと中部空間１ｂと下部空間１ｆとに区画されている。圧縮機部２では、固定スクロール５と旋回スクロール６を互いに噛み合せて、圧縮室８が形成されている。
【００２０】
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とからなり、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１４を備えている。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。
【００２１】
フレーム１１は、中央部に補助軸受２６、主軸受２７を形成し、これらの軸受に回転軸１５が支承され、回転軸１５先端の偏心軸１５ａは、上記ボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。また、フレーム１１には、固定スクロール５が複数本のボルトによって固定され、旋回スクロール６は、オルダムリング及びオルダムキーよりなるオルダム機構１２によってフレーム１１に支承され、旋回スクロール６は固定スクロール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。
【００２２】
回転軸１５は、下部に電動機軸１５ｂを一体に連設し、電動機部３と直結している。固定スクロール５の吸入口１４には、密閉容器１を上から貫通して垂直方向の吸入管１７が接続され、吐出口１０が開口している上部空間１ａは、通路１８ａ，１８ｂを介して中部空間１ｂと連通している。この中部空間１ｂは、密閉容器１を側面から貫通する吐出管１９を有している。
【００２３】
また、中部空間１ｂと下部空間１ｆとは、電動機ステータ３ａと密閉容器１の内側壁との間の通路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ及び電動機ステータ３ａと電動機ロータ３ｂとの隙間を介して連通している。なお、９ａと９ｂとは、それぞれ旋回スクロール６の旋回運動に伴い生じる遠心力を相殺するためのバランスウェイトと副ウェイトとである。また、吸入管１７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２１が設けられている。
【００２４】
図３に示すように、旋回スクロール６の鏡板の背面には、圧縮機部２とフレーム１１で囲まれた背圧室２３が形成され、この背圧室２３には、旋回スクロール６の鏡板に穿設した細孔６ｄを介し、吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が導入され、旋回スクロール６に対して固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力を与えている。
【００２５】
油２４は、密閉容器１の底部に溜められており、この油２４は、密閉容器１内の高圧圧力と上記背圧室２３の中間圧力との差圧により油吸上管１５ｄへ吸上げられた後、一方は回転軸１５内の中央穴５０を上昇し旋回軸受３２へ、また他方は横穴５１を介して補助軸受２６から円筒コロ軸受である主軸受２７へ給油される。各軸受へ給油された油２４は、前記背圧室２３を経てスクロールラップの圧縮室８へ注入され圧縮ガスと混合し、次いで吐出ガスと共に上部空間１ａへ吐出される。なお、２８は底部に溜められた油２４の油面２４ｄ上に配設されたフォーミング防止用の油板を示す。
【００２６】
前記密閉容器１の底部側面には、該底部の油２４を器外へ取出す油取出管３０が設けられている。また、密閉容器１の上部には、圧縮機部２の圧縮途中の圧縮室８へ油を注入する油インジェクション管３１が設けられている。この油インジェクション管３１は、固定スクロール５の鏡板５ａに穿設した油注入用ポート２２を介して圧縮室８に連通している。
【００２７】
前記油取出管３０と前記油インジェクション管３１とは、油冷却器３３を介設して、油配管３６，３６ａ、絞り部２７１及び油配管３６ｂを介して接続されている。上記構成により、電動機ロータ３ｂに直結した電動機軸１５ｂが回転して偏心軸１５ａが偏心回転すると、旋回軸受３２を介して旋回スクロール６は旋回運動を行う。この旋回運動により、圧縮室８は次第に中心に移動して容積が減少する。
【００２８】
作動ガスは、吸入管１７から吸入口１４を経て吸入室５ｆへ入ると共に、軸受を潤滑した油２４が旋回スクロール６の旋回スクロール鏡板外周部のフレーム室１１ｆから微少隙間等を通して吸入室５ｆへ流入して前記作動ガスに混入する。軸受を経由した油２４と前記した油注入用ポート２２から注入された油２４とを含んだ作動ガスは、前記圧縮室８で圧縮されて吐出口１０から上部空間１ａへ吐出され、通路１８ａ，１８ｂを通って中部空間１ｂへ流入する。
【００２９】
実線の矢印は作動ガスの流れを、破線の矢印は油２４の流れをそれぞれ示している。狭い通路１８ａ，１８ｂから広い空間の中部空間１ｂに流入した作動ガスと油２４は、その流速が急激に低下し、かつ流れ方向が変更するため、ガス中に含まれる油２４の大部分が分離され、作動ガスの一部は通路１８ａ，１８ｂに対向した通路２０ｄ及び下部空間１ｆを通り、再度通路２０ａ，２０ｂ，２０ｃを上昇して、吐出管１９から流出する。
【００３０】
油２４は電動機ロータ３ｂ外周部の通路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを通って流下し、密閉容器１底部に留まる。密閉容器１の底部に溜められた油２４は、密閉容器１内の高圧圧力と油注入用ポート２２と係る圧縮室８の中間圧力との差圧によって油取出管３０の流入部３０ａから該油取出管３０内に流入していく。油取出管３０内へ流入した油は、油管３６を通って油冷却器３３へ至り、ここで適宜冷却された後、油管３６ａ，３６ｂ、油インジェクション管３１及び油注入用ポート２２を経て圧縮室８へ注入される。
【００３１】
圧縮室８へ注入された油２４は、該圧縮室８内において作動ガスの冷却作用及びスクロールラップ先端部等の摺動部を潤滑する役目を果す。そして、この油２４は作動ガスと共に圧縮された後、吐出口１０より上部空間１ａへ吐出され、前述と同様に中部空間１ｂで作動ガスから分離されて密閉容器１の底部に溜まる。
【００３２】
なお、旋回軸受３２、補助軸受２６及び主軸受２７への給油は、密閉容器１内の高圧圧力と背圧室２３内の中間圧力との差圧により、油吸上管１５ｄ及び回転軸１５内の給油通路を介して行われる。７８は、密閉容器１の外壁面に装着した吐出ガスサーモスタットである。７９は、吐出管１９の外壁面に装着した吐出ガスサーモスタットである。
【００３３】
図４ないし図８は、差圧給油構造をとる回転軸１５の第２の実施例である。図４に示すように、旋回軸受３２の偏心軸１５ａに作用する荷重方向に対して、位相角が約９０度進み位置となる軸受面において、偏心軸１５ａ面に軸方向に平行な溝５４を形成し、その深さＬ１は、軸径ｄｍとの比で約２〜２．５×１０^-3に設定する。従来寸法では、空調仕様のため１．５×１０^-3以下であり、同一粘度の場合にはその数値の三乗分の給油量増加を図れる。すなわち、給油通路として軸受隙間部と該溝部を構成するものである。
【００３４】
一方、補助軸受２６と係る軸面には、前記偏心軸１５ａ面に設けた軸方向に平行な溝５４と同一方向の位置にある軸方向に平行な溝５３を形成する。その溝５３の深さＬ２は、軸径ｄｓとの比で約２．５〜３×１０^-3前後に設定する。給油差圧が２kg／cm² 前後の小さい場合においても、ヘリウム用途として軸受隙間を広く設定、いいかえれば給油通路を拡大化し、従来の油量不足を解消して軸受部の焼き付き事故を未然に防止するものである。
【００３５】
図４の破線にて示すように、油２４は、中央穴５０を通って一部の油２４は横穴５１を介して差圧にて軸方向の平行溝５３及び周囲の軸受隙間に流入し、主軸受２７に移動する。次に、バランスウェイト９ａの周囲をぬって背圧室２３に至る。一方、偏心軸１５ａ内の油は、ボス部６ｃ底面部の空間６ｖ（図３参照）に至り、矢印の方向に軸方向の平行溝５４及び周囲の軸受隙間に流入し、背圧室２３側に排出される。
【００３６】
ここで、本発明では、Ｌ１／ｄｍ＜Ｌ２／ｄｓの寸法関係としている。ｄｍ＝ｄｓの場合は、Ｌ１＜Ｌ２の寸法関係となる。旋回軸受３２に対して補助軸受２６への給油量を増やすと、その油が上方部の主軸受２７への冷却作用を促進させ、コロ部の油膜厚さを厚くして摩耗を抑制できる効果が得られる。このことにより、主軸受２７の寿命を大幅に延長することができる。
【００３７】
図９は、本発明の作用と効果を表す説明図である。圧力比が２前後の低い運転圧力比条件域で、従来機における破線の給油量特性に対して、本発明では、約倍の実線の給油量特性となり、運転圧力比範囲の下限値がより低くなって、結果的に運転圧力比範囲が広くなるという効果がある。
【００３８】
図１０以降の実施例は、第３の実施例である。図１０において、底キャップ１ｄの胴体部１ｕにおいて、油吸込配管部３０ｂと油管３６との接続口となる継手部３０ｃを一体とした油取出管３０を設け、該油吸込配管部３０ｂの流入部３０ａが図１０のように上方向に向き、該先端部の位置が、旋回軸受３２、フレーム１１下端部の補助軸受２６への給油のための回転軸１５の下端に設けた油吸上管１５ｄの最下端部の位置より、上方の位置にある。その寸法位置の差を記号ｍ１で示す。
【００３９】
底キャップ１ｄの高さは、例えばＨ１＝４３ｍｍ、油取出管３０の高さは、Ｈ２＝２６ｍｍ、ｍ１＝２０ｍｍの寸法に設定する。例えば、チャンバ内径Ｄｃに対してＨ１／Ｄｃ＝０．２５前後、あるいはＨ２／Ｄｃ＝０．１５前後に設定する。
【００４０】
図１１は、圧縮機が例えば約１０度傾斜し、かつ油面２４ｄが異常に低下した状態における油取出管３０周辺部を拡大した部分縦断面図である。１１２、１１３は、圧縮機の足１２２を支持する防振支持手段である。１１０は、ユニット側の支持台である。
【００４１】
油２４の油面２４ｄの位置が図１１の状態にあっても、補助軸受２６、主軸受２７及び旋回軸受３２への給油は停止されることがなくなる。このため、上記軸受部の焼き付きは防止される。その場合、油取出管３０からガスが抜け出ることになり、油インジェクション管３１には冷却油が供給されなくなる。このため、圧縮室８内のガス温度は異常上昇するも、吐出ガスサーモスタット７９、７８で異常ガス温度を検知して、補助軸受２６、主軸受２７及び旋回軸受３２が焼き付く前に圧縮機を停止することができる。
【００４２】
このように、図１１は、油出口部となる油取出管３０の上方に向いた流入部３０ａが、回転軸１５が約１０度前後軸方向に傾斜しても該先端部の位置が、前記回転軸１５の下端に設けた油吸上管１５ｄの最下端部の位置より、上方の位置にあることを示した実施例である。
【００４３】
図１２は、図２のＡ−Ａ断面図で、図１３は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、図１４は、図２のＣ- Ｃ断面図である。図１４において、電動機部３下端部と油出口部となる油取出管３０との間に、油板２８を圧縮機のケーシング１ｅの内壁面に設け、該油板２８の底チャンバ部１ｕに導く油通路２８ｂ，２８ｃを、電動機ステータ３ａの外周部に設けた通路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの位置の下方向に油２４とガスが流れる通路２０ｄに対して対向しない周方向位置に設定する。
【００４４】
図１２、図１３に示すように、通路２０ｄは、フレーム１１外縁部の通路１８ａ，１８ｂの鉛直方向にある。なお、中央部の穴２８ａは、油吸上管１５ｄの通る穴である。該油板２８の油通路２８ｂ，２８ｃの面積Ｓ１の大きさを、上記電動機ステータ３ａの外周部に設けた通路用切り欠き面積Ｓ２の大きさより同等以上に設定している。
【００４５】
ヘリウム用圧縮機の場合、冷媒フロン２２のようにヘリウムガスが油２４に溶け込むことがないため、油２４が冷媒により希釈されることがなく油粘度が数倍高い。このため、通路２０ｄから落下し油板２８の上に溜まった油２４を底チャンバ部にスムースに戻すために、通路抵抗を大きく減らすことができるように通路面積を空調仕様用スクロール圧縮機の油板２８の構造の場合より大きく確保するものである。例えばＳ１／Ｓ２の比率を約１．３〜１．５倍前後に設定し、上記油通路２８ｂ，２８ｃの大きさを大きく確保するものである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、圧縮機の信頼性が大幅に向上できるとともに、運転圧力比範囲が従来機に対して拡大でき、圧縮機の使い勝手性がよくなるという効果がある。また、主軸受への冷却作用を促進させ、該主軸受の寿命を大幅に延長することができる効果がある。
【００４７】
また、軸受部への給油が確実となり、圧縮機の信頼性がさらに大幅に向上できるとともに、底チャンバの軸方向寸法を小さく設定できるので、圧縮機の小型軽量化ができる効果がある。特に差圧給油構造をとる軸受部には、低圧圧力比条件においても、給油が確実となりその分軸受部の焼き付き事故を引き起こしにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の密閉形スクロール圧縮機の第１の実施例を示す縦断面図。
【図２】本発明の油インジェクション方式の密閉形ヘリウム用スクロール圧縮機の第２の実施例を示す縦断面図、および注油系統図。
【図３】図２の回転軸周辺部を拡大した部分断面図である。
【図４】回転軸の正面図。
【図５】図４のＣ方向から見た図。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図。
【図７】図４のＢ−Ｂ断面図。
【図８】回転軸の平面図。
【図９】本発明の効果を表す説明図。
【図１０】図２の油取出管周辺部を拡大した部分縦断面図である。
【図１１】圧縮機が傾斜した状態における油取出管周辺部を拡大した部分縦断面図。
【図１２】図２のＡ−Ａ断面図。
【図１３】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図１４】図２のＣ−Ｃ断面図。
【図１５】従来技術の底チャンバ構造。
【符号の説明】
１…密閉容器
１ａ…上部空間
１ｂ…中部空間
１ｄ…底キャップ
１ｅ…ケーシング
１ｆ…下部空間
１ｕ…胴体部
２…圧縮機部
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…鏡板
５ｂ…ラップ
５ｆ…吸入室
６…旋回スクロール
６ａ…鏡板
６ｂ…ラップ
６ｃ…ボス部
６ｖ…空間
９ａ…バランスウェイト
９ｂ…副ウェイト
１０…吐出口
１１…フレーム
１１ｆ…フレーム室
１２…オルダム機構
１４…吸入口
１５…回転軸
１５ａ…偏心軸
１５ｂ…電動機軸
１５ｄ…油吸上管
１７…吸入管
１８ａ，１８ｂ…通路
１９…吐出管
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…通路
２１…Ｏリング
２２…油注入用ポート
２３…背圧室
２４…油
２４ｄ…油面
２６…補助軸受
２７…主軸受
２７１…絞り部
２８…油板
２８ａ…穴
２８ｂ…油通路
２８ｃ…油通路
３０…油取出管
３０ａ…流入部
３０ｂ…油吸込配管部
３０ｃ…継手部
３１…油インジェクション管
３２…旋回軸受
３３…油冷却器
３６，３６ａ，３６ｂ…油配管
５３，５４…溝
７８，７９…吐出ガスサーモスタット
１１０…支持台
１１２，１１３…防振支持手段
１２２…足[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hermetic scroll compressor having a mechanism for improving lubrication of a bearing portion, and is particularly suitable for use in a helium compressor for a cryopump apparatus in an ultra-high vacuum field using helium gas as a working gas. The present invention relates to a hermetic scroll compressor.
[0002]
[Prior art]
In a conventional hermetic scroll compressor using helium gas as a working gas, a so-called high-pressure chamber system is employed in which the inside of the hermetic container is kept in a high pressure state, and cooling by oil, a so-called oil injection system (hereinafter referred to as an oil injection system). ), For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-112794, the oil in the bottom of the sealed container is once guided out of the sealed container and again through the oil cooler. There are some which are configured to be injected into the compressor section.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned prior art has the following problems. That is, in the case of the compressor for helium, since helium gas does not dissolve in oil like the refrigerant Freon 22, the oil is not diluted with the refrigerant and the oil viscosity is kept high. Therefore, if the differential pressure for lubrication, such as the low pressure ratio condition, becomes as small as several kg / cm ² for bearings that have a differential pressure lubrication structure, the amount of oil is insufficient relative to the required amount of oil. There is a problem peculiar to helium compressors that induces seizure accidents.
[0004]
FIG. 15 shows a bottom chamber structure of the above-described prior art hermetic scroll compressor. In this conventional example, as shown in FIG. 15, since the position of the inlet portion of the oil take-out pipe 30 and the lower end portion of the oil suction pipe 15d at the lower end of the rotary shaft 15 are at the same level, the oil level is abnormally lowered. When the oil suction pipe 15d is at the lower end, the gas enters the oil suction pipe 15d, and as a result, the bearing portion is not supplied with oil and a seizure accident occurs.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. However, the present invention can be applied not only to a helium compressor but also to a general scroll compressor. An object of the present invention is to provide an oil injection hermetic scroll compressor that can prevent accidents and improve the reliability of the scroll compressor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the sealed scroll compressor for helium according to the present invention is characterized by what is described in each claim, and particularly in claim 1 as an independent claim. A sealed scroll compressor for helium according to the invention is as follows:
The working gas is helium gas, and the compressor part and the electric motor part are housed in a sealed container. The compressor part has a fixed scroll and an orbiting scroll that stand upright with a spiral wrap on a disk-shaped end plate, and the wraps are placed inside each other. The rotating scroll is engaged with an eccentric mechanism connected to the rotating shaft, and the orbiting scroll is rotated with respect to the fixed scroll without rotating. An opening for opening is provided, the working gas is sucked from the suction port, moved to a compression chamber formed by both scrolls to reduce the volume, the working gas is compressed, and the compressed gas is discharged from the discharge port into the container chamber. The working gas is discharged to the outside through a discharge pipe, and has a swivel bearing portion, a main bearing portion, and an auxiliary bearing portion with respect to the rotary shaft, and the back of the end plate of the orbiting scroll. To the back pressure chamber surrounded by the compressor unit and the frame are formed, the pores provided in the end plate of the orbiting scroll to the back pressure chamber, an intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure is introduced, the discharge pressure and the An oil passage in which oil in the oil reservoir is supplied to the slewing bearing portion, auxiliary bearing portion, and main bearing portion via an oil suction pipe by a differential pressure from the intermediate pressure is provided in the rotating shaft to cool the working helium gas. And an oil injection port that penetrates the sealed container and is connected to an oil injection port provided in the end plate portion of the fixed scroll, and the opening of the oil injection port faces the lap tooth tip surface of the orbiting scroll. In a closed scroll compressor for helium equipped with an oil injection mechanism part opened by
On the bearing surface of the eccentric shaft portion that engages with the slewing bearing portion and the bearing surface of the rotary shaft that engages with the auxiliary bearing portion, the phase angle of which is about 90 degrees ahead of the load direction. The grooves parallel to the axial direction are respectively formed, and the groove depth of the eccentric shaft portion is set to about 2 to 2.5 × 10 −3 with respect to the shaft diameter, while the groove depth of the auxiliary bearing shaft portion is It is set to about 2.5 to 3.0 × 10 −3 with respect to the shaft diameter, and the groove depth of the auxiliary bearing portion is set larger than the groove depth of the eccentric shaft portion .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0008]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a general hermetic scroll compressor in which lubricating oil is supplied to a main bearing portion, an auxiliary bearing portion, and a rotary bearing portion using a differential pressure oil supply system. In the figure, the compressor part 2 is accommodated in the upper part of the sealed container 1 and the electric motor part 3 is accommodated in the lower part. The inside of the sealed container 1 is partitioned into an upper space 1a, a middle space 1b, and a lower space 1f. In the compressor section 2, a compression chamber 8 is formed by meshing the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6 with each other.
[0009]
The fixed scroll 5 is composed of a disc-shaped end plate 5a and a wrap 5b which is formed upright and has an involute curve or a curve approximate thereto, and has a discharge port 10 at the center and a suction port 14 at the outer periphery. I have. The orbiting scroll 6 is composed of a disc-shaped end plate 6a, a wrap 6b that stands upright and is formed in the same shape as the wrap of the fixed scroll, and a boss portion 6c formed on the anti-wrap surface of the end plate.
[0010]
The frame 11 is formed with an auxiliary bearing 26 and a main bearing 27 at the center, and the rotary shaft 15 is supported by these bearings. The eccentric shaft 15a at the tip of the rotary shaft 15 is capable of swiveling with the boss portion 6c. Has been inserted. A fixed scroll 5 is fixed to the frame 11 by a plurality of bolts, and the orbiting scroll 6 is supported on the frame 11 by an Oldham mechanism 12 including an Oldham ring and Oldham key. , It is configured to swivel without rotating.
[0011]
The rotating shaft 15 has a motor shaft 15b integrally connected to a lower portion thereof, and is directly connected to the motor portion 3. A vertical suction pipe 17 is connected to the suction port 14 of the fixed scroll 5 through the sealed container 1 from above, and the upper space 1a in which the discharge port 10 is open is formed through the passages 18a and 18b. It communicates with the space 1b. The middle space 1b has a discharge pipe 19 that penetrates the sealed container 1 from the side surface.
[0012]
The middle space 1b and the lower space 1f communicate with each other through passages 20a, 20b, 20c, and 20d between the motor stator 3a and the inner wall of the hermetic container 1, and a gap between the motor stator 3a and the motor rotor 3b. ing. In addition, 9a and 9b are the balance weight and subweight for offsetting the centrifugal force which arises with the turning motion of the turning scroll 6, respectively. An O-ring 21 is provided between the suction pipe 17 and the fixed scroll 5 to seal the high pressure part and the low pressure part.
[0013]
A back pressure chamber 23 surrounded by the compressor unit 2 and the frame 11 is formed on the back surface of the end plate of the orbiting scroll 6. The back pressure chamber 23 has pores 6 d formed in the end plate of the orbiting scroll 6. Accordingly, an intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure is introduced, and an axial application force that presses against the fixed scroll 5 is applied to the orbiting scroll 6.
[0014]
The oil 24 is stored at the bottom of the sealed container 1, and the oil 24 is sucked up to the oil suction pipe 15 d by the differential pressure between the high pressure in the sealed container 1 and the intermediate pressure in the back pressure chamber 23. After that, one is raised through the central hole 50 in the rotary shaft 15 and supplied to the slewing bearing 32, and the other is supplied from the auxiliary bearing 26 to the main bearing 27 which is a cylindrical roller bearing through the lateral hole 51. The oil 24 supplied to each bearing is injected into the compression chamber 8 of the scroll wrap through the back pressure chamber 23 and mixed with the compressed gas, and then discharged into the upper space 1a together with the discharged gas. Reference numeral 28 denotes an oil plate for forming prevention disposed on the oil surface 24d of the oil 24 stored at the bottom.
[0015]
As shown in FIG. 4, in the first embodiment, in the bearing surface where the phase angle is advanced by about 90 degrees with respect to the load direction acting on the eccentric shaft 15a of the slewing bearing 32, the surface of the eccentric shaft 15a A groove 54 (hereinafter simply referred to as a “groove”) that is cut in a chordal cross section is formed, and its depth L1 is about 2 to 2.5 × 10 ⁻³ in ratio to the shaft diameter dm. Set. The conventional size is 1.5 × 10 ⁻³ or less due to air conditioning specifications, and if the viscosity is the same, the amount of oil supply can be increased by the cube of the value. That is, the bearing gap portion and the groove portion are configured as an oil supply passage.
[0016]
On the other hand, the shaft surface of the rotary shaft 15 that engages with the auxiliary bearing 26 is notched in the same cross-sectional chordal shape as in the above-mentioned cross-section, in the same direction as the groove 54 parallel to the axial direction provided on the surface of the eccentric shaft 15a. A groove 53 parallel to the axial direction is formed. The depth L2 of the groove 53 is set to about 2.5 to 3 × 10 ^{−3 in} a ratio with the shaft diameter ds. Even when the oil supply differential pressure is as small as around 2 kg / cm ² , the bearing clearance is set wide, in other words, the oil supply passage is enlarged, so the oil shortage, which has been considered a problem in the past, has been resolved, and the bearing seizure accident has occurred. This is to prevent this.
[0017]
2 to 9 show a second embodiment. FIG. 2 shows a longitudinal sectional view and a lubrication system diagram of an oil injection type sealed scroll for helium according to the present invention. FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of the periphery of the rotating shaft of FIG. The present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0018]
In the second embodiment shown in FIG. 2, the working gas is helium gas, and an oil injection pipe 31 for supplying oil for cooling the working helium gas is passed through the sealed container 1 from above and fixed scroll. The oil injection port 22 is connected to the oil injection port 22 provided on the end plate portion 5a of the fifth end plate, and the opening of the oil injection port 22 is opposed to the tooth tip surface of the wrap 6b of the orbiting scroll 6.
[0019]
In FIG. 2, the compressor part 2 is accommodated in the upper part in the airtight container 1, and the electric motor part 3 is accommodated in the lower part. The inside of the sealed container 1 is partitioned into an upper space 1a, a middle space 1b, and a lower space 1f. In the compressor section 2, a compression chamber 8 is formed by meshing the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6 with each other.
[0020]
The fixed scroll 5 is composed of a disc-shaped end plate 5a and a wrap 5b which is formed upright and has an involute curve or a curve approximate thereto, and has a discharge port 10 at the center and a suction port 14 at the outer periphery. I have. The orbiting scroll 6 is composed of a disc-shaped end plate 6a, a wrap 6b that stands upright and is formed in the same shape as the wrap of the fixed scroll, and a boss portion 6c formed on the anti-wrap surface of the end plate.
[0021]
The frame 11 is formed with an auxiliary bearing 26 and a main bearing 27 at the center, and the rotary shaft 15 is supported by these bearings. The eccentric shaft 15a at the tip of the rotary shaft 15 is capable of swiveling with the boss portion 6c. Has been inserted. A fixed scroll 5 is fixed to the frame 11 by a plurality of bolts, and the orbiting scroll 6 is supported on the frame 11 by an Oldham mechanism 12 including an Oldham ring and Oldham key. , It is configured to swivel without rotating.
[0022]
The rotating shaft 15 has a motor shaft 15b integrally connected to a lower portion thereof, and is directly connected to the motor portion 3. A vertical suction pipe 17 is connected to the suction port 14 of the fixed scroll 5 through the sealed container 1 from above, and the upper space 1a in which the discharge port 10 is open is formed through the passages 18a and 18b. It communicates with the space 1b. The middle space 1b has a discharge pipe 19 that penetrates the sealed container 1 from the side surface.
[0023]
The middle space 1b and the lower space 1f communicate with each other through passages 20a, 20b, 20c, and 20d between the motor stator 3a and the inner wall of the hermetic container 1, and a gap between the motor stator 3a and the motor rotor 3b. ing. In addition, 9a and 9b are the balance weight and subweight for offsetting the centrifugal force which arises with the turning motion of the turning scroll 6, respectively. An O-ring 21 is provided between the suction pipe 17 and the fixed scroll 5 to seal the high pressure part and the low pressure part.
[0024]
As shown in FIG. 3, a back pressure chamber 23 surrounded by the compressor unit 2 and the frame 11 is formed on the back surface of the end plate of the orbiting scroll 6. An intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure is introduced through the bored hole 6d, and an axial application force that presses against the fixed scroll 5 is applied to the orbiting scroll 6.
[0025]
The oil 24 is stored at the bottom of the sealed container 1, and the oil 24 is sucked up to the oil suction pipe 15 d by the differential pressure between the high pressure in the sealed container 1 and the intermediate pressure in the back pressure chamber 23. After that, one is raised through the central hole 50 in the rotary shaft 15 and supplied to the slewing bearing 32, and the other is supplied from the auxiliary bearing 26 to the main bearing 27 which is a cylindrical roller bearing through the lateral hole 51. The oil 24 supplied to each bearing is injected into the compression chamber 8 of the scroll wrap through the back pressure chamber 23 and mixed with the compressed gas, and then discharged into the upper space 1a together with the discharged gas. Reference numeral 28 denotes an oil plate for forming prevention disposed on the oil surface 24d of the oil 24 stored at the bottom.
[0026]
An oil take-out pipe 30 for taking out the oil 24 at the bottom is provided on the side of the bottom of the sealed container 1. An oil injection pipe 31 for injecting oil into the compression chamber 8 in the middle of compression of the compressor unit 2 is provided at the upper part of the sealed container 1. The oil injection pipe 31 communicates with the compression chamber 8 via an oil injection port 22 formed in the end plate 5 a of the fixed scroll 5.
[0027]
The oil take-out pipe 30 and the oil injection pipe 31 are connected via an oil cooler 33 and oil pipes 36 and 36a, a throttle part 271 and an oil pipe 36b. With the above configuration, when the motor shaft 15 b directly connected to the motor rotor 3 b rotates and the eccentric shaft 15 a rotates eccentrically, the orbiting scroll 6 performs a orbiting motion via the orbiting bearing 32. By this turning motion, the compression chamber 8 gradually moves to the center and the volume decreases.
[0028]
The working gas enters the suction chamber 5f from the suction pipe 17 through the suction port 14, and oil 24 that lubricates the bearing flows into the suction chamber 5f from the frame chamber 11f on the outer periphery of the orbiting scroll end plate of the orbiting scroll 6 through a minute gap or the like. And mixed into the working gas. The working gas containing the oil 24 via the bearing and the oil 24 injected from the oil injection port 22 is compressed in the compression chamber 8 and discharged from the discharge port 10 to the upper space 1a. It flows into the middle space 1b through 18b.
[0029]
Solid arrows indicate the flow of working gas, and broken arrows indicate the flow of oil 24. The working gas and the oil 24 that have flowed into the middle space 1b of the wide space from the narrow passages 18a and 18b rapidly decrease in flow velocity and change the flow direction, so that most of the oil 24 contained in the gas is separated. Then, part of the working gas passes through the passage 20d and the lower space 1f facing the passages 18a and 18b, rises again through the passages 20a, 20b and 20c, and flows out from the discharge pipe 19.
[0030]
The oil 24 flows down through the passages 20a, 20b, 20c, and 20d on the outer periphery of the electric motor rotor 3b and stays at the bottom of the sealed container 1. The oil 24 stored at the bottom of the sealed container 1 is discharged from the inflow portion 30a of the oil take-out pipe 30 by the differential pressure between the high pressure in the sealed container 1 and the intermediate pressure in the compression chamber 8 related to the oil injection port 22. It flows into the extraction pipe 30. The oil that has flowed into the oil take-out pipe 30 reaches the oil cooler 33 through the oil pipe 36 and is appropriately cooled, and then passes through the oil pipes 36a and 36b, the oil injection pipe 31 and the oil injection port 22 and is compressed. 8 is injected.
[0031]
The oil 24 injected into the compression chamber 8 serves to cool the working gas in the compression chamber 8 and lubricate sliding portions such as the scroll wrap tip. The oil 24 is compressed together with the working gas, and then discharged from the discharge port 10 to the upper space 1a. The oil 24 is separated from the working gas in the middle space 1b in the same manner as described above, and accumulates at the bottom of the sealed container 1.
[0032]
The slewing bearing 32, the auxiliary bearing 26, and the main bearing 27 are supplied with oil in the oil suction pipe 15 d and the rotary shaft 15 by the differential pressure between the high pressure in the sealed container 1 and the intermediate pressure in the back pressure chamber 23. This is done through the oil supply passage. Reference numeral 78 denotes a discharge gas thermostat attached to the outer wall surface of the sealed container 1. Reference numeral 79 denotes a discharge gas thermostat attached to the outer wall surface of the discharge pipe 19.
[0033]
4 to 8 show a second embodiment of the rotating shaft 15 having a differential pressure oil supply structure. As shown in FIG. 4, a groove 54 parallel to the axial direction is formed on the surface of the eccentric shaft 15a on the bearing surface where the phase angle is advanced by about 90 degrees with respect to the load direction acting on the eccentric shaft 15a of the slewing bearing 32. The depth L1 is set to about 2 to 2.5 × 10 ⁻³ in a ratio with the shaft diameter dm. The conventional size is 1.5 × 10 ⁻³ or less due to air conditioning specifications, and if the viscosity is the same, the amount of oil supply can be increased by the cube of the value. That is, the bearing gap portion and the groove portion are configured as an oil supply passage.
[0034]
On the other hand, on the shaft surface related to the auxiliary bearing 26, a groove 53 parallel to the axial direction is formed at the same position as the groove 54 parallel to the axial direction provided on the surface of the eccentric shaft 15a. The depth L2 of the groove 53 is set to about 2.5 to 3 × 10 ^{−3 in} a ratio with the shaft diameter ds. Even when the oil supply differential pressure is as small as around 2 kg / cm ² , the bearing clearance is set wide for helium applications. In other words, the oil supply passage is expanded to eliminate the conventional oil shortage and prevent the bearing seizure accident. To do.
[0035]
As shown by the broken line in FIG. 4, the oil 24 passes through the central hole 50, and a part of the oil 24 flows into the axial parallel groove 53 and the surrounding bearing gap through the lateral hole 51 by the differential pressure, It moves to the main bearing 27. Next, the periphery of the balance weight 9 a is reached to reach the back pressure chamber 23. On the other hand, the oil in the eccentric shaft 15a reaches the space 6v (see FIG. 3) in the bottom surface portion of the boss portion 6c, flows into the axial parallel groove 54 and the surrounding bearing gap in the direction of the arrow, and is on the back pressure chamber 23 side. To be discharged.
[0036]
Here, in this invention, it is set as the dimension relationship of L1 / dm <L2 / ds. In the case of dm = ds, the dimensional relationship is L1 <L2. When the amount of oil supplied to the auxiliary bearing 26 is increased with respect to the slewing bearing 32, the oil promotes the cooling action to the main bearing 27 in the upper portion, and the effect of suppressing the wear by increasing the oil film thickness of the roller portion. can get. As a result, the life of the main bearing 27 can be greatly extended.
[0037]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation and effect of the present invention. In the low operating pressure ratio condition region where the pressure ratio is around 2, in the present invention, the oil supply amount characteristic of the broken line in the conventional machine is about double the solid oil supply characteristic, and the lower limit value of the operating pressure ratio range is lower. As a result, there is an effect that the operating pressure ratio range is widened.
[0038]
The embodiment after FIG. 10 is a third embodiment. In FIG. 10, in the body part 1u of the bottom cap 1d, there is provided an oil take-out pipe 30 integrally formed with a joint part 30c serving as a connection port between the oil suction pipe part 30b and the oil pipe 36, and an inflow part of the oil suction pipe part 30b. The oil suction pipe 15d provided at the lower end of the rotary shaft 15 for supplying oil to the auxiliary bearing 26 at the lower end of the frame bearing 11 and the frame 11 is positioned at the tip 30a as shown in FIG. It is in a position above the position of the lowermost end of. The difference between the dimensional positions is indicated by symbol m1.
[0039]
For example, the height of the bottom cap 1d is set to H1 = 43 mm, and the height of the oil take-out pipe 30 is set to dimensions H2 = 26 mm and m1 = 20 mm. For example, H1 / Dc = about 0.25 or H2 / Dc = 0.15 is set with respect to the chamber inner diameter Dc.
[0040]
FIG. 11 is a partial vertical cross-sectional view in which the peripheral portion of the oil take-out pipe 30 is enlarged in a state where the compressor is inclined, for example, about 10 degrees and the oil level 24d is abnormally lowered. Reference numerals 112 and 113 denote anti-vibration support means for supporting the legs 122 of the compressor. Reference numeral 110 denotes a unit-side support.
[0041]
Even if the position of the oil surface 24d of the oil 24 is in the state shown in FIG. 11, the oil supply to the auxiliary bearing 26, the main bearing 27, and the swing bearing 32 is not stopped. For this reason, seizure of the bearing portion is prevented. In that case, gas will escape from the oil extraction pipe 30, and cooling oil will not be supplied to the oil injection pipe 31. Therefore, although the gas temperature in the compression chamber 8 rises abnormally, the abnormal gas temperature is detected by the discharge gas thermostats 79 and 78, and the compressor is stopped before the auxiliary bearing 26, the main bearing 27, and the slewing bearing 32 are seized. can do.
[0042]
Thus, FIG. 11 shows that the position of the tip portion of the inflow portion 30a facing upward of the oil extraction pipe 30 serving as the oil outlet portion is the same even if the rotary shaft 15 is inclined about 10 degrees in the longitudinal axis direction. It is the Example which showed that it exists in the upper position rather than the position of the lowest end part of the oil suction pipe 15d provided in the lower end of the rotating shaft 15. FIG.
[0043]
12 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. In FIG. 14, an oil plate 28 is provided on the inner wall surface of the casing 1 e of the compressor between the lower end portion of the electric motor unit 3 and the oil take-out pipe 30 serving as an oil outlet, and is led to the bottom chamber portion 1 u of the oil plate 28. The oil passages 28b and 28c are set at circumferential positions that do not oppose the passages 20d through which the oil 24 and gas flow in the downward direction of the passages 20a, 20b, 20c, and 20d provided in the outer peripheral portion of the motor stator 3a.
[0044]
As shown in FIGS. 12 and 13, the passage 20 d is in the vertical direction of the passages 18 a and 18 b at the outer edge of the frame 11. The central hole 28a is a hole through which the oil suction pipe 15d passes. The size of the area S1 of the oil passages 28b and 28c of the oil plate 28 is set to be equal to or greater than the size of the passage cutout area S2 provided on the outer periphery of the motor stator 3a.
[0045]
In the case of a compressor for helium, helium gas does not dissolve in the oil 24 unlike the refrigerant Freon 22, so that the oil 24 is not diluted with the refrigerant and the oil viscosity is several times higher. Therefore, in order to smoothly return the oil 24 that has fallen from the passage 20d and accumulated on the oil plate 28 to the bottom chamber portion, the passage area is reduced so that the passage resistance can be greatly reduced. It is ensured larger than the structure of the plate 28. For example, the ratio of S1 / S2 is set to about 1.3 to 1.5 times to ensure a large size of the oil passages 28b and 28c.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, the reliability of the compressor can be greatly improved, and the operating pressure ratio range can be expanded with respect to the conventional machine, and the usability of the compressor is improved. Further, the cooling effect on the main bearing can be promoted, and the life of the main bearing can be greatly extended.
[0047]
In addition, the oil supply to the bearing portion is ensured, and the reliability of the compressor can be further greatly improved, and the axial dimension of the bottom chamber can be set small, so that the compressor can be reduced in size and weight. In particular, the bearing portion having the differential pressure lubrication structure is reliably lubricated even under a low pressure ratio condition, and the bearing portion is less likely to be seized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a hermetic scroll compressor according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the oil injection type sealed helium scroll compressor of the present invention, and an oil supply system diagram.
FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of the periphery of a rotating shaft in FIG. 2;
FIG. 4 is a front view of a rotating shaft.
5 is a view seen from the direction C in FIG. 4;
6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 8 is a plan view of a rotation axis.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the effect of the present invention.
10 is a partial vertical cross-sectional view enlarging an oil take-out pipe peripheral portion of FIG. 2;
FIG. 11 is a partial vertical cross-sectional view in which a peripheral portion of the oil take-out pipe is enlarged in a state where the compressor is inclined.
12 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
13 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
14 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 15 is a prior art bottom chamber structure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sealed container 1a ... Upper space 1b ... Middle space 1d ... Bottom cap 1e ... Casing 1f ... Lower space 1u ... Body part 2 ... Compressor part 3 ... Electric motor part 3a ... Electric motor stator 3b ... Electric motor rotor 5 ... Fixed scroll 5a ... End plate 5b ... Lap 5f ... Suction chamber 6 ... Rotating scroll 6a ... End plate 6b ... Lap 6c ... Boss portion 6v ... Space 9a ... Balance weight 9b ... Sub-weight 10 ... Discharge port 11 ... Frame 11f ... Frame chamber 12 ... Oldham mechanism 14 ... Suction port 15 ... Rotating shaft 15a ... Eccentric shaft 15b ... Motor shaft 15d ... Oil suction pipe 17 ... Suction pipe 18a, 18b ... Passage 19 ... Discharge pipes 20a, 20b, 20c, 20d ... Passage 21 ... O-ring 22 ... Oil injection Port 23 ... back pressure chamber 24 ... oil 24d ... oil surface 26 ... auxiliary bearing 27 ... main bearing 271 ... throttle 28 ... oil plate 28a ... hole 28b ... oil passage 2 c ... Oil passage 30 ... Oil take-out pipe 30a ... Inflow part 30b ... Oil suction pipe part 30c ... Joint part 31 ... Oil injection pipe 32 ... Swivel bearing 33 ... Oil coolers 36, 36a, 36b ... Oil pipes 53, 54 ... Groove 78, 79 ... Discharge gas thermostat 110 ... Support base 112, 113 ... Anti-vibration support means 122 ... Foot

Claims

The working gas is helium gas, and the compressor part and the electric motor part are housed in a sealed container. The compressor part has a fixed scroll and an orbiting scroll that stand upright with a spiral wrap on a disk-shaped end plate, and the wraps are placed inside each other. The rotating scroll is engaged with an eccentric mechanism connected to the rotating shaft, and the orbiting scroll is rotated with respect to the fixed scroll without rotating. An opening for opening is provided, the working gas is sucked from the suction port, moved to a compression chamber formed by both scrolls to reduce the volume, the working gas is compressed, and the compressed gas is discharged from the discharge port into the container chamber. The working gas is discharged to the outside through a discharge pipe, and has a swivel bearing portion, a main bearing portion, and an auxiliary bearing portion with respect to the rotary shaft, and the back of the end plate of the orbiting scroll. To the back pressure chamber surrounded by the compressor unit and the frame are formed, the pores provided in the end plate of the orbiting scroll to the back pressure chamber, an intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure is introduced, the discharge pressure and the An oil passage in which oil in the oil reservoir is supplied to the slewing bearing portion, auxiliary bearing portion, and main bearing portion via an oil suction pipe by a differential pressure from the intermediate pressure is provided in the rotating shaft to cool the working helium gas. And an oil injection port that penetrates the sealed container and is connected to an oil injection port provided in the end plate portion of the fixed scroll, and the opening of the oil injection port faces the lap tooth tip surface of the orbiting scroll. In a closed scroll compressor for helium equipped with an oil injection mechanism part opened by
On the bearing surface of the eccentric shaft portion that engages with the slewing bearing portion and the bearing surface of the rotary shaft that engages with the auxiliary bearing portion, the phase angle of which is about 90 degrees ahead of the load direction. The grooves parallel to the axial direction are respectively formed, and the groove depth of the eccentric shaft portion is set to about 2 to 2.5 × 10 −3 with respect to the shaft diameter, while the groove depth of the auxiliary bearing shaft portion is A sealed scroll for helium , characterized in that it is set to about 2.5 to 3.0 × 10 −3 with respect to the shaft diameter, and the groove depth of the auxiliary bearing portion is set larger than the groove depth of the eccentric shaft portion. Compressor.

A main bearing part and an auxiliary bearing part for supporting the rotating shaft are provided inside the frame, a cylindrical roller bearing is used for the main bearing part, and an oil passage is provided for the oil passing through the auxiliary bearing part to lubricate the main bearing part. The helium- enclosed scroll compressor according to claim 1.