JPH0112954B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、固定スクロールと揺動スクロール
とを組合わせて用いるスクロール圧縮機に関し、
特に高圧シエルタイプのスクロール圧縮機の改良
に関するものである。 〔従来の技術〕 この発明の詳細説明に先立つて、まず半円弧を
接続させて形成されるスクロールを用いたスクロ
ール圧縮機の構成とその作用について簡単に述べ
る。 第１図は半円弧を順次に接続させて形成される
スクロールを示している。すなわち、この第１図
において、スクロール１は、点Ｏを中心に半径
（ａ−ｔ）／２および（ａ＋ｔ）／２の各々半円
を描き、続いて前記点Ｏからａ／２だけ離れた点
O′を中心に前記各半円弧の反対側に半径（2a−
ｔ）／２および（2a＋ｔ）／２の各半円を描き、
以下これを繰り返して、この第１図の例では、基
本ピツチａ、歯厚ｔの４つの半円弧群を順次スク
ロール状に接続して形成される。そしてこのよう
な形状構成を以下２巻きのスクロールと呼ぶ。な
おこのスクロール１の最小半円弧の端末は、歯厚
ｔを直径とする半円弧におさめられている。 また第２図は前記第１図に示したスクロールの
１組を組合わせて構成したスクロール圧縮機の作
動の態様を原理的に示しており、この第２図にお
いて、２は固定側スクロール、３はこの固定側ス
クロール２に対称的に組合わされた揺動側スクロ
ールである。 こゝで前記固定側スクロール２は配置位置にお
いて静止固定されていて、その前記点Ｏに対応す
る中心O₁は不動であり、またこの固定側スクロ
ール２に対して揺動側スクロール３は、その組合
わせ配置により、固定側スクロール２との間に、
閉ざされた円弧状空間からなる圧縮室４および５
が形成されている。 そして前記揺動側スクロール３の前記点O′に
対する中心O₂を、前記固定側スクロール２の前
記点O′に対応する不動な点Ａのまわりに、O₂−
Ａの距離をａ／２−ｔに保持し、かつその姿勢を
変えることなく回動、すなわち、揺動あるいは公
転させると、この第２図に0゜、90゜、180゜、270゜の
各角位置で示したように、前記圧縮室４，５は、
一旦外周部に開口されたのち、次第に中心部に向
つて容積を減じてゆき、取扱う圧縮対象が流体で
あれば、点線で示した吐出口３１からその流体を
取出すことができる。なおこの作動に際して、揺
動側スクロール３のスクロール外端中心の点Ｂ
は、固定側スクロール２の前記不動な点Ａと中心
O₁とを結ぶ線Ｄ−D′上の不動な点Ｃのまわりに、
半径ａ／２−ｔの円運動を行なうことになる。 このようにして１組のスクロールの対称的な組
合わせによつて圧縮機を構成できるのである。 ところで、この種のスクロール圧縮機として
は、米国特許第4065279号が知られているが、こ
れによれば、主軸を介して電動モータにより圧縮
部を駆動させるスクロール圧縮機において、圧縮
部を上部に、モータを下部に配置しこれらを密閉
シエル内に収納し、密閉シエル内空間に外部より
吸入ガスを導入し、モータを冷却した後圧縮部に
吸引され圧縮部で圧縮された後、圧縮部吐出口よ
り密閉シエルに接続された吐出管より排出され
る。いわゆる、低圧シニルタイプ冷媒圧縮機が記
載されている。また、各摺動部への給油はシエル
底部に溜められた油に主軸下端部が浸漬され、こ
の主軸中に偏心して軸方向に設けられた給油穴よ
り、軸が回転することによる遠心ポンプ作用によ
つている。 しかし、上記給油穴はその上端部が揺動スクロ
ール結合部に開口しているため効果的なガス抜き
通路が確保できないので、起動時の給油遅れや、
を生じやすく軸受信頼性の低下という問題が生ず
る。更に、遠心ポンプ給油の場合、その給油量
は、軸の回転数が下がると低下していくので、回
転数制御時、その低速回転域は、主軸径によつて
規制を受ける。 〔発明の概要〕 この発明は、圧縮室から吐出された高圧ガスを
シエル内に排出してシエル内を高圧雰囲気にする
と共にシエル底部の油溜めの潤滑油を揺動スクロ
ールの台板の背面側に形成された空間へ、油路及
びクランク軸と揺動スクロールとの結合部を介し
て差圧給油するようにし、かつ、クランク軸を支
承する突出部の軸孔の内周面とクランク軸の外周
面との摺動面を油路に連通する径方向の複数個の
油孔が突出部の端部側で互いに軸線方向に離間し
て穿設して摺動面には差圧力と油孔内の潤滑油に
作用する遠心力とによつて給油するように構成
し、上記欠点を除去すべくなされたものである。 〔発明の実施例〕 この発明のスクロール圧縮機の実施例について
説明する。 第３図ないし第６図は前記した揺動側スクロー
ル３の一実施例を示しており、また第７図および
第８図はこの揺動側スクロール３の支持ならびに
揺動機構の一実施例を示している。 これらの第３図ないし第６図において、揺動側
スクロール３は、揺動スクロール歯６と、この揺
動スクロール歯６を一方の面に突設させた揺動ス
クロール台板７と、他方の面に延長させた揺動ス
クロール軸８と、同様に他方の面に同心円上で等
角間隔をおいて形成された揺動ガイド凹部９と、
揺動スクロールバランサ１０とからなつており、
かつ符号１１は前記揺動スクロール歯６の内面仮
想延長線である。 また第７図および第８図において、前記揺動側
スクロール３の揺動ガイド凹部９に対し、これよ
りも小径の軸端を各々に遊嵌させた各ガイドピン
１２は、本体１３のフランジ部１３ａに前記各凹
部９に対応して形成した各ガイドピン孔１４に支
持されると共に、その先端のスラスト軸受面１５
に前記揺動スクロール台板７が接し、かつ本体１
３中央の突出部１３ｂにその両側に亘つて穿設さ
れた軸孔１６に回転自在に枢支されたクランク軸
１７の偏心孔１８に前記揺動スクロール軸８が枢
支してある。 従つて、クランク軸が回転すると軸孔１６の内
周面とクランク軸１７の外周面との間に摺動面２
４が形成される。１９はクランク軸１７の中心点
Ｊを通つてその一端と偏心孔１８とを連通する油
孔（油路）、２０，２１は油孔１９と摺動面２４
とを連通する径方向の複数個の油孔で、突出部１
３ｂの端部側で互いに軸線方向に離間して穿設さ
れている。２２はスラスト軸受面１５に設けられ
た油溝、２３は偏心孔１８の内面に設けられた油
溝である。 従つてこれらの第３図ないし第８図実施例によ
ると、揺動側スクロール３は、揺動スクロール軸
８がクランク軸１７の偏心孔１８に、また各揺動
ガイド凹部９が各ガイドピン１２に各々拘束され
いているために、クランク軸１７が第９図に示す
ように0゜→90゜→180゜→270゜と回転するにつれて、
揺動スクロール３は前記第２図においても示した
ように、相対姿勢をそのまゝにして揺動を行なう
ことになる。 しかしてこの揺動に際して、クランク軸１７の
中心Ｊと揺動スクロール軸８の中心Ｋとの間隔
は、第２図での説明と同様にａ／２−ｔに保持す
る必要があり、これを実現させるためには、第９
図に示したように、ガイドピン１２の直径をｂと
すると、揺動ガイド凹部９の直径をａ＋ｂ−2tと
しなければならない。 なおまた前記第３図、第５図において、Ｅ〜
E′、Ｆ〜F′およびＧ〜G′は各々基線、Ｋは揺動ス
クロール軸の中心、ｈは揺動スクロール歯高、Ｉ
はバランサのないときの揺動スクロール歯部分の
重心位置である。 すなわち、このようにして少なくとも３個所以
上の揺動ガイド凹部９と、これに遊嵌係合される
各ガイドピン１２とによつて、所期の揺動軌道を
構成できるのである。 こゝで前記第３図ないし第６図実施例の構成に
よる揺動側スクロール３のバランシングについて
みると、図示からも明らかなように、揺動スクロ
ール歯６の部分のみの重心は、基線Ｇ〜G′上の
Ｉ点付近に位置することになる。これはスクロー
ル歯の形状が対称的でないことに基因する。そし
てもしこの揺動側スクロール３を、バランサ１０
の無い状態で前記のように揺動運動させるとする
と、前記第７図および第８図のクランク軸１７の
中心Ｊのまわりに一定偏心位置を占めて回転され
るのではなく、別の中心のまわりに偏心回転運動
を行なうことになるもので、これは揺動側スクロ
ール３が揺動運動を行なうためで、このような場
合にバランジングをとることは非常に困難とな
る。 このために実施例にはバランサ１０を設けて、
これらのスクロール歯６とバランサ１０との合重
心点が揺動スクロール軸の中心Ｋに一致するよう
にさせるもので、これには作動を阻害しないため
に、仮想延長線１１の外側にあつて、スクロール
歯高ｈと同一高さにして高さ方向の重心位置をも
一致させた形状とし、かつその質量を選択すれば
よく、これによつて揺動側スクロール３の全体の
重心がＫに等しくなり、かつクランク軸の中心Ｊ
のまわりにバランシングをとつた偏心回転を行な
わせ得るのである。 つゞいて前記クランク軸１７の詳細は、第１０
図ないし第１２図に示したとおりであつて、軸部
基端側は段付けにより電動機取付け部２６とさ
れ、かつ軸部外周に油溝２７を形成させると共
に、軸先端部の鍔部２８で前記軸孔１６からの脱
落を防止している。従つて、鍔部２８と軸孔１６
との接合面を摺動面としてクランク軸１７が回転
自在なため第１５図に示すように鍔部２８の周囲
に空間２５が形成されている。 ついでまた前記揺動側スクロール３に組合わさ
れる固定側スクロール２の一実施例を第１３図お
よび第１４図に示し、特にその吐出口の位置と大
きさとについて述べる。 これらの第１３図および第１４図において、固
定側スクロール２は、固定スクロール歯２９と、
この固定スクロール歯２９を前記揺動スクロール
歯６に対応して一方の面に突設させた固定スクロ
ール台板３０とからなつており、次に示す位置、
形状および大きさを有する吐出口３１を形成して
ある。こゝで前記固定スクロール歯２９は揺動ス
クロール歯６に等しい歯高ｈとされ、かつ吐出口
３１は中心点から間隔ｃだけ偏心して直径ｄを有
している。 この固定側スクロール２の構成において、吐出
口３１の直径ｄは、前記第２図からも明らかなよ
うに、少なくともスクロール歯厚ｔよりも小さく
して吐出流体のシールを行なえる大きさとし、か
つ第２図圧縮室４内の流体を完全に吐出させるた
めに、その中心は基線Ｎ〜N′上にあつて、内周
の点ｐを固定スクロール歯２９の最内縁に接して
いる必要がある。 すなわち、この吐出口３１の諸元に対する要請
は、スクロール台板３０の中心から所定の間隔ｃ
（ａ／２−ｔ≦ｃ＜ａ−ｔ／２）だけ偏心し、か
つその中心が台板中心とスクロール歯最内縁とを
結ぶ基線Ｎ〜N′上にあり、開口内周の点ｐがス
クロール歯最内縁に接した位置を占めると共に、
直径ｄ（ｄ＝ａ−ｔ−2cあるいは０＜ｄ≦ｔ）を
もつ円形状のものであることにほかならない。 こゝで前述した各構成を組み上げてなるスクロ
ール圧縮機構の一実施例は、第１５図および第１
６図に示すとおりであつて、前記本体１３のフラ
ンジ外縁部にシリンダ３２を配し、このシリンダ
３２には吸入口３３を形成して吸入空間３４に連
通させると共に、固定側スクロール２を合わせて
ボルト穴３５よりボルト３６で結合したものであ
り、このシリンダ３２は固定側および揺動側スク
ロール２，３相互の軸方向高さならびに隙間を調
節して設定する役割りをも果している。Ｐ−P′，
Ｑ−Q′は基線である。 さらにこのように構成されるスクロール圧縮機
構に電動機を組込んで密閉形式としたスクロール
圧縮機を第１７図に示してある。 第１７図は密閉形式のシエル内を吐出側圧力に
保持した、いわゆる高圧シエルタイプの一実施例
によるスクロール圧縮機を示しており、この第１
７図において、電動機を構成するロータ３７は第
８図からも明らかなようにエンドリング３８およ
びバランスウエイト３９を有し、かつステータ４
０はコイルエンド４１を有していて、こゝにいわ
ゆる、カゴ形誘導電動機をなしており、また全体
を密閉するシエル４２の内側上部に周設した取付
けフランジ４３には、前記したスクロール圧縮機
構をその本体１３のフランジ部１３ａを介してボ
ルト３６により取付けると共に、シエル４２を貫
通して導入した吸入管４４を前記吸入口３３に接
続させ、かつシエル４２からは吐出管４５を取出
してあり、さらに前記取付けフランジ４３にシエ
ル内空間４７ａ，４７ｂを連通させる連通口４６
を形成し、シエル内底部の油溜めには潤滑油４８
を貯溜させてある。そして前記ステータ４０のリ
ード線４９はハーメチツク端子５０を介してシエ
ル外部に取出し、このステータ４０をシエル４２
の内面に間隙５１を介して固定させ、かつ前記ロ
ータ３７はステータ４０との間にエアギヤツプ５
２を介して対設されるように、その中心部の取付
け孔５３を前記クランク軸１７の取付け部２６
に、例えば焼嵌めなどにより固定させたものであ
る。 従つてこの第１７図実施例では、電動機への通
電によつてクランク軸１７が回転駆動されると、
偏心孔１８に回転自在に嵌装されている軸８によ
り、揺動側スクロール３がその凹部９を遊嵌係合
させたガイドピン１２に案内されて、前記第２図
に示した揺動運動を行ない、吸入管４４から吸入
空間３４に至つている気体を吸入し、圧縮室４，
５で圧縮して吐出口３１からシエル内空間４７ａ
に吐出させ、かつ吐出管４５より外部に導出でき
るのである。 しかしてこの圧縮作動中、シエル内空間４７ｂ
は連通口４６を介して吐出ガスが流動して吐出圧
の高圧雰囲気になる。従つて、シエル内空間４７
ｂに働いている吐出圧によつて、シエル内底部の
油溜めに貯溜されている潤滑油４８は、単線矢印
に示すように各油路１９，２０，２１および油溝
２２，２３，２７から各潤滑部に供給され、摺動
面での摩耗による損失が少なくなる。すなわち、
油孔１９を通じて揺動スクロール軸８と偏心孔１
８との結合部に至つた潤滑油及び油孔１９から油
孔２０，２１へ至つた潤滑油は、油溝２３及び揺
動スクロール軸８とクランク軸１７の偏心孔１８
との摺動面へ、油溝２７及び本体１３の軸孔１６
の内周面とクランク軸１７の外周面との摺動面２
４へ至る過程において絞られて減圧し、空間２５
は吐出よりも低圧になるので、その差圧によつて
潤滑油が流通する。さらに、空間２５に至つた潤
滑油は、油溝２２及びスラスト軸受面７で絞ら
れ、ある程度の圧力損失を伴なつて最も圧力の低
い吸入空間に至る。 また、摺動面２４へは、上記差圧及び油孔２
０，２１内の潤滑油に作用する遠心力とによつて
給油され、油孔２０，２１間の摺動面２４に充分
に潤滑油が供給される。従つて、油孔２０，２１
間の摺動面２４は潤滑油で満され、油シール膜が
形成されて、突出部１３ｂの端部側摺動面２４隙
間からシエル内空間４７ｂの高圧ガスが侵入しよ
うとしても阻止される。そして、潤滑油は、吸入
気体と一緒に固定および揺動スクロール歯２９，
６間のシールをなしてシエル内空間４７ａに吐出
され、圧縮気体と分離されて再度シエル内底部に
戻る。すなわち、このようにして差圧を利用した
ポンピングにより、油潤滑、油シールおよび油分
離作用を行なう。特に圧縮作動に際して揺動側ス
クロール３には、圧縮室４，５での圧縮作用に伴
なつてその台板７と、本体１３のスラスト軸受面
１５との間にスラスト負荷が発生するが、油溝２
２への給油圧力によつて負荷々重を軽減できるの
である。 なお前記バランスウエイト３９は、クランク軸
１７の回転中心Ｊの回りに偏心運動を行なう揺動
側スクロール３のバランシングを行なう。 また第１９図に示すように、ポンピングのため
には前記油路１９の差圧による給油に加えて、軸
中心の油孔１９内にスクリユウ５５を挿着させ
て、その軸回転に伴なうポンピング作用により潤
滑油の給送を行なわせてもよく、この場合は前記
第１７図実施例と全く同様の作用を得ることがで
きる。 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明では、圧縮室から吐出さ
れた高圧ガスをシエル内に排出してシエル内を高
圧雰囲気にすると共にシエル底部の油溜めの潤滑
油を揺動スクロールの台板の背面側に形成された
空間へ、油路及びクランク軸と揺動スクロールと
の結合部を介して差圧給油するようにしたので、
寸法的規制を受けることもなく、クランク軸径を
小さくできると共に回転数の影響を受けず、安定
した給油を確保できる。さらに、突出部の軸孔の
内周面とクランク軸の外周面との摺動面を油路に
連通する径方向の複数個の油孔が突出部の端部側
で互いに軸線方向に離間して穿設しているので、
摺動面には差圧力と油孔内の潤滑油に作用する遠
心力とによつて給油され、複数個の油孔間の摺動
面に充分に潤滑油が供給されることになる。従つ
て、油孔間の摺動面は潤滑油で満され、油シール
膜が形成されて突出部の端部側摺動面隙間から高
圧ガスが侵入しようとしても阻止できるためガス
侵入による油切れが生じることなく、さらに安定
した摺動面の潤滑油作用を行なわせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は半径の異なる半円弧を順次スクロール
状に接続してなるスクロールの説明図、第２図は
同上１組のスクロールを相互に組合わせて構成す
るスクロール圧縮機構の作動図、第３図および第
４図は揺動側スクロールの平面および底面図、第
５図および第６図は第３図Ｅ−E′およびＦ−Ｈ−
G′部の各々断面図、第７図は揺動側スクロール
の支持ならびに揺動機構を示す要部を縦断した正
面図、第８図は同上支持部の平面図、第９図は揺
動機構の作動図、第１０図、第１１図および第１
２図はクランク軸の側面、断面および端面図、第
１３図は固定側スクロールの平面図、第１４図は
第１３図Ｎ−N′部の断面図、第１５図および第
１６図はスクロール圧縮機構の一実施例による相
互にＰ−P′およびＱ−Q′部の各々側断面および平
断面図、第１７図は高圧シエルタイプの一実施例
によるスクロール圧縮機を示す縦断面図、第１８
図はクランク軸に組合わされる電動機ロータを示
す斜視図、第１９図はスクリユウによる給油方式
を説明する一部断面図である。 １……スクロール、２および３……固定側およ
び揺動側スクロール、４，５……圧縮室、６……
揺動スクロール歯、７……揺動スクロール台板、
８……揺動スクロール軸、１３……本体、１３ａ
……フランジ部、１３ｂ……突出部、１５……ス
ラスト軸受面、１６……軸孔、１７……クランク
軸、１８……偏心孔、１９……油孔（油路）、２
０，２１……油孔、２２，２３，２７……油溝、
２４……摺動面、２５……空間、２８……鍔部、
２９……固定スクロール歯、３０……固定スクロ
ール台板、３１……吐出口、３２……シリンダ、
３３……吸入口、３４……吸入空間、３７……ロ
ータ、４０……ステータ、４２……シエル、４３
……取付けフランジ、４４……吸入管、４５……
吐出管、４６……連通口、４７ａ，４７ｂ……シ
エル内空間、４８……潤滑油。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉シエル４２と、このシエル４２内に取付
   けられたフランジ部１３ａとこのフランジ部１３
   ａ中央から下方に突設されかつ上、下両側に貫通
   する軸孔１６を有する突出部１３ｂとを有する本
   体１３と、この本体１３の軸孔１６内に回転自在
   に挿入され前記突出部１３ｂの部分で支承される
   クランク軸１７と、このクランク軸１７の上端部
   に結合された台板７とスクロール状の歯６とを有
   し前記シエル４２内に収容配置された揺動スクロ
   ール３と、この揺動スクロール台板７に対向する
   台板３０と前記揺動スクロール３の歯６に組合わ
   されて圧縮室４，５を形成するスクロール状の歯
   ２９とを有し前記シエル４２内に配設された固定
   スクロール２とを備え、前記固定スクロール２お
   よび揺動スクロール３は、前記シエル４２底部の
   油溜め内に貯溜されている潤滑油４８の油面より
   も高い位置に配設されるとともに、前記圧縮室
   ４，５から吐出された高圧ガスを前記潤滑油４８
   の油面上方のシエル４２内空間に導入する連通路
   ４６が設けられ、一方前記クランク軸１７には、
   前記揺動スクロール３の台板７下面側に形成され
   る空間２５内に前記クランク軸１７と揺動スクロ
   ール３との結合部を介して一端部が連通し他端部
   が前記油溜め内の潤滑油４８中に開口する油路１
   ９が設けられ、かつこの油路１９を前記突出部１
   ３ｂの軸孔１６内周面とクランク軸１７外周面と
   の摺動面２４に連通させる径方向への複数個の油
   孔２０，２１が前記突出部１３ｂ下端側で互いに
   軸線方向に離間して形成されており、前記揺動ス
   クロール台板７とクランク軸１７との結合部に対
   し前記油路１９内に下端部から導入される前記潤
   滑油４８を、前記空間２５との圧力差により押し
   上げるとともに、前記摺動面２４に対し前記油路
   １９内の潤滑油を、油路１９両端部の圧力差およ
   び前記複数個の油孔２０，２１内の潤滑油に作用
   する遠心力によつて給油するように構成したこと
   を特徴とするスクロール圧縮機。 ２ 摺動面２４は空間２５に連通していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクロー
   ル圧縮機。