JPH01187387A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、業務用、および家庭用の空調機等に使用され
るスクロール圧縮機に関するものである。

従来の技術 冷凍用の電動圧縮機としては、圧縮部がレシプロ式のも
の、ロータリ式のものが広く知られ、いずれの方式も、
家庭用、業務用の空調分野で使用されている。ところが
、世在は、コスト、性能面等でレシプロ式は劣るため、
国内市場では次第に使用されなくなってきてる。そして
、スクロール式がその低騒音、低振動という特徴を生か
して一部レシプロ式やロータリ式に代わって実用化され
てきている。

以下、第４図から第１０図において従来技術について説
明する。

第４図〜第８図において、密閉容器１の内部には、渦巻
き形状のランプ部２ｃ、２ｄをそれぞれ有する固定スク
ロール２ａと可動スクロール２ｂをある隙間０で噛みあ
わせて複数個の密閉空間２ｅを形成する圧縮機構２と、
密閉容器１内に設けられかつ、固定スクロール２ａの反
うップ部２ｃ側に圧縮された高圧冷媒ガスを一旦溜める
吐出チャンバ１５と、可動スクロール２ｂを支えるスラ
スト軸受３、可動スクロール２ｂの自転を拘束するオル
ダムリング２０、スラスト軸受３とオルダムリング２０
を支承する軸受部品４を上部に設けている。そして、両
ランプ部２ｃ、２ｂの端部には同じく渦巻き形状をした
シール溝２ｆ。

２ｇを設けて、それぞれにシール材２ｈ、２Ｊを挿入し
ている。

可動スクロール２ｂの軸をクランク軸５の端部５ａに設
けられた穴部５ｂの偏心軸受６に挿入して可動スクロー
ル２ｂをクランク軸５により旋回駆動させる。クランク
軸５には電動機７の回転子７ａが取り付けられており、
密閉容器１に焼ばめ固定された固定子７ｂと共に軸受部
品４の下部に配設されている。クランク軸５は軸受部品
４の主軸受８ａと副軸受８ｂとで支えられている。

密閉容器１の下方底部には、潤滑油９を貯溜する油ｔご
め１０が設けられ、又密閉容器１の側部にはガスの吸入
管１１が設けられている。そして、油だめ１０に吸入側
のガス圧力が作用する構成となっている。軸受部品４に
は、主軸受８ａ、副軸受８ｂ、偏心軸受６、スラスト軸
受３、オルダムリング２０などを潤滑、冷却した潤滑油
９が排出する油排出孔１２が設けられている。スラスト
軸受３には圧縮機構２と連通して潤滑油９を一部分かま
す連通溝３ａを有している。クランク軸５には潤滑油９
を各軸受部、即ち主軸受８ａ、副軸受８ｂ、偏心軸受６
、スラスト軸受３へ供給する為の偏心した貫通孔１３を
設け、かつクランク軸５の下端には油ガイド１４を圧入
または、焼きばめ固定して取付け、潤滑油９を吸上げる
ようにして潤滑回路を構成している。

１５は密閉容器１の一部である上シェル１ａと固定スク
ロール２ａとの間に設けられた吐出チャンバであり、圧
縮機構２で圧縮された冷媒ガスを一時的に溜める吐出マ
フラの役目をする。１６は密閉容器１の外へ圧縮冷媒ガ
スを出す吐出管であり、吐出チャンバ１５内の高圧ガス
と油だめ１０に作用する低圧ガスとは、スペーサ１７で
仕切られており、スペーサ１７を介して固定スクロール
２ａと軸受部品４とがボルトで連結されている。

このスペーサ１７は、その全周が密閉容器１に溶接固定
されている。１８は固定子７ａに設けた切欠部で、油排
出孔１２から排出された潤滑油９を油だめ１０に戻す。

１９は停止時に可動スクロール２ｂが逆転するのを防ぐ
ための逆止弁、２１は圧縮機構２へ低圧冷媒ガスを吸い
込ませる軸受部品４に設けた吸入口である。

次に上記従来構成からなる圧縮機の作用を説明する。

低圧冷媒ガス（図示せず）は吸入管１１より密閉容器１
内へ戻り、一部は電動機７を冷却しながら、また大部分
の低圧冷媒ガスは、軸受部品４の吸入口２１より圧縮機
構２へ導かれる。固定スクロール２ａに対して可動スク
ロール２ｂが旋回運動することにより、吸入された低圧
冷媒ガスが複数個の密閉空間２ｅで圧縮されて高圧ガス
になり、−旦吐出チャンバ１５へ入る。そして、吐出管
１６より密閉容器１外へ吐出し、再び低圧ガスを吸入管
１１より戻して冷媒ガスを循環させ、周知の圧縮サイク
ルを構成する。この場合、吸入冷媒ガスには若干の潤滑
油９も含まれており、この潤滑油９の一部を吸入口２１
より圧縮機構２へ導き、この潤滑油９に密閉空間２ｅの
隙間Ｃをシールする働きをさせるとともに、密閉空間内
２ｅの冷媒ガスが隙間Ｃからの洩れを更に少なくするた
めにシール溝２ｆ、２ｇを設けてシール材２１ｍ、２Ｊ
を挿入している。

一方、油ガイド１４で吸上げられた潤滑油９は、クラン
ク軸５の偏心した貫通孔１３の中を遠心力で上昇し、一
部は副軸受８ｂを潤滑、冷却して油排出孔１２へ向かい
、主流は偏心軸受６、スラスト軸受３、主軸受８ａへと
順次流れて副軸受８ｂからの潤滑油９と合流して油排出
孔１２から固定子７ｂ上部へ排出し、固定子７ｂの切欠
部１８を通って油だめ１ｏにもどる潤滑回路を形成して
いる。この時、この潤滑回路から一部バイパスしてスラ
スト軸受３の連通溝３ａから圧縮機構２へ潤滑油９が流
れてゆき、圧縮機構２の密閉空間２ｅの隙間Ｃのシール
の役割を果たす。

また、上記構成とは別に、第９、第１０図に示すように
、固定スクロール２ａのランプ部２ｃではなく周辺部２
４に環状溝２５を設けて、その中に磁石２６を埋め込み
、磁性流体２３を封入した構成も知られている（例えば
特開昭５７−６８５７８号公報）。

ところがこれは、可動スクロール２ｂの周辺平坦部と固
定スクロール２ａの周辺部２４との両スクロール２ａ、
２ｂ相互の摺動面部からのガス洩れを防止する目的のも
のであり、可動スクロール２ｂの反うンプ部２ｄ側の背
面圧力が吸入圧力より高く設定し、可動スクロール２ｂ
を固定スクロール２ａに押し付けて、圧縮機構２内の冷
媒ガス圧力によるスラスト力を軽減するものである。

発明が解決しようとする課題 この従来のスクロール圧縮機の問題点の一つは、圧縮機
構内の密閉空間での冷媒ガスの洩れを少なく抑えないと
、効率がダウンしてしまうことである。即ち、ロータリ
式と違ってスクロール式は、冷媒ガスが約２回転生の回
転で１圧縮サイクルが完了する構成であるので、圧縮過
程がゆるやかである。そのため、冷媒が隙間から洩れる
時間が長く、かつシール部分も多いので冷媒の洩れる箇
所が多く、効率が低下しやすい。

一般に圧縮機構のシールは潤滑油に負うところが多く、
圧縮機構に潤滑油をかまさねば洩れが極端に多くなり、
効率がダウンしてしまう。しかし、かといって圧縮機構
へ潤滑油をかまし過ぎると、吐出ガスと共に密閉容器か
ら外部へ吐出されてしまい、油だめの潤滑油が減って軸
受部への潤滑に支障をきたしたり、密閉容器外の熱交換
器の伝熱性能が潤滑油のために低下したりする問題があ
り、圧縮機構への潤滑油のかまし量は極めて難しかった
。

特に従来例のように可動スクロールの背面に吸入ガスが
作用するようないわゆる低圧タイプの圧縮機では、密閉
空間内の冷媒ガス圧力のために、両スクロール間の隙間
が運転時に更に拡り易く、その部分からの冷媒ガスの洩
れが多かった。

したがって、従来例のようにラップ部の端部にわざわざ
シール溝を設けてシール材を挿入し、洩れを少なくしな
ければならなかった。

ところが、゛このシール材を採用する場合でも、多くの
課題を有していた。即ち、シール溝の加工とシール材の
成形には洩れを少なくするため、高い加工精度を必要と
するだけでなく、細い径で長い渦巻き形状のシール材で
、かつ十分な耐久性を有するものを選定することが困難
であった。又、たとえシール材を挿入する場合でも、幾
分かの隙間を設ける必要があり、そこから若干洩れも発
生し、洩れを最小限に抑えることはできなかった。

本発明は、上記従来の課題解決を目的の一つとするもの
である。

課題を解決するための手段　　′ 上記課題を解決するために本発明は、圧縮機構へ潤滑油
をかますこと無く両スクロールのラップ部に磁化された
粉末などを含有する磁性流体を付着させて両スクロール
間の端面の隙間を磁性流体でシールして圧縮空間からの
冷媒の洩れを少なくし、かつラップ部に付着せずに冷媒
ガスと共に吐出された一部の磁性流体を吐出チャンバ内
で回収して圧縮機構へ戻す手段を設けたものである。

作　　用 本発明の技術的手段により、固定スクロールに対しであ
る隙間をもって噛み合わされた可動スクロールが旋回運
動することにより、吸入された冷媒ガスが密閉空間内で
圧縮されて高圧ガスになる。

このとき、圧縮機構に封入された磁性流体が固定スクロ
ール、及び可動スクロールのラップ部に付着されており
、従って両スクロール間の隙間が、磁性流体でシールさ
れるので、圧縮空間からの冷媒の洩れが極めて少なくな
る。ランプ部に付着せずに冷媒ガスと共に吐出チャンバ
へ吐出された一部の磁性流体は吐出チャンバの貯溜槽に
溜り、この貯溜槽から貯溜槽と圧縮機構とを連絡する連
通穴を通って圧縮機構へ戻り、圧縮機構を磁性流体でシ
ールする。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面により説明する。

第１図は本発明のスクロール圧縮機の縦断面図、第２図
は同圧縮機の主要部品の組付は図を示し、第３図は同圧
縮機のラップ部の一実施例を示す。

ここで、第１図の本発明のスクロール圧縮機の縦断面図
は、第４図の従来のスクロール圧縮機の縦断面図とほぼ
同一であるので、同一機能部品については、同一番号を
使用し、構成と作用の説明も従来例との相違する点を説
明する。

同図において密閉容器１の内部には、渦巻き形状のラッ
プ２ｃ、２ｄをそれぞれ有する固定スクロール２暑と、
可動スクロール２ｂとを隙間Ｃで噛み合わせて複数個の
密閉空間２ｅを形成する圧縮機構２と、固定スクロール
２ａの反ラップ部２ｃ側に圧縮された高圧冷媒ガスを一
旦溜める密閉容器１内に設けた吐出チャンバ１５と、可
動スクロール２ｂを支えるスラスト軸受３、可動スクロ
ール２ｂの自転を拘束するオルダムリング２０、スラス
ト軸受３とオルダムリング２０を支承する軸受部品４を
上部に設けている。そして、両ラップ部２ｃ、２ｂを予
め磁化させて磁性流体２３を付着させている。２７は吐
出チャンバ１５内に取り付けたセパレータであり、磁性
流体２３と冷媒ガスとを分離するもので、本実施例の場
合編目状のワイヤで構成されている。

可動スクロール２ｂの軸をクランク軸５の端部５ａに設
けられた穴部５ｂの偏心軸受６に挿入し、可動スクロー
ル２ｂをクランク軸５により旋回、駆動させる。クラン
ク軸５は軸受部品４の主軸受８ａと副軸受８ｂとで支え
られている。

密閉容器１の下方底部には、潤滑油９を貯溜する油だめ
１０が設けられ、又密閉容器１の側部にはガスの吸入管
１１が設けられている。そして、油だめ１０に吸入側の
ガス圧力が作用する構成となっている。軸受部品４には
主軸受８ａ、副軸受８ｂ、偏心軸受６、スラスト軸受３
、オルダムリング２０などを潤滑し、冷却した潤滑油９
が排出する油排出孔１２が設けられている。スラスト軸
受３の摺動面には潤滑油９を供給する環状溝３ｂを設け
ているが、圧縮機構２と連通して潤滑油９の一部を圧縮
機構２へ流すような溝は有していない。クランク軸５に
は、潤滑油９を軸受部品４の主軸受８ａ、副軸受８ｂや
偏心軸受６、スラスト軸受３へ供給する偏心した貫通孔
１３を設け、かつクランク軸５の下端には、油ガイド１
４を圧入または、焼きばめ固定して取付け、潤滑油９を
吸上げるようにして潤滑回路を構成している。

２８は密閉容器１と固定スクロール２ａとの間で形成さ
れた貯溜槽で、各ランプ部２ｃ、２ｄで付着しなかった
磁性流体２Ｇが吐出チャンバ１５内でセパレータ２７で
捕獲されて溜るところである。２９は貯溜槽２８から圧
縮機構２へ通じる固定スクロール２ａに設けた連通穴で
ある。

磁性流体２３は基本的には液体のような動きをし、潤滑
油より粘性が高く、磁性流体２３の中の粉末（図示せず
）が磁化されたラップ部２ｃ。

２ｄにしっかりと付着しようとするので、その粉末と流
体（潤滑油と同一成分にしても良い）との粘着力によっ
て、磁性流体２３全体があたかも一つの塊のごとく動き
、隙間Ｃを第３図の如くシールする働きをする。

上記構成において、本発明のスクロール圧縮機の動作を
説明する。

油ガイド１４で吸上げられた潤滑油９は、クランク軸５
の偏心した貫通孔１３の中を遠心力で上昇し、一部は副
軸受８ｂを潤滑、冷却して油排出孔１２へ向かい、主流
は偏心軸受６、スラスト軸受３、主軸受８ａへと順次流
れて副軸受８ｂからの潤滑油９と合流して油排出孔１２
から固定子７ｂ上部へ排出し、固定子７ｂの切欠部１８
を通って油だめ１０にもどる潤滑回路を形成している。

この時、この潤滑回路から殆ど圧縮機構２へは潤滑油９
は導入されない。

可動スクロール２ｂの旋回運動により、密閉空間２ｅが
圧縮されてゆくので、密閉空間２ｅ内の冷媒ガス（図示
せず）の圧力は次第に増加する。

そして、各密閉空間２０間の冷媒ガスの差圧が隙間Ｃに
かかる。しかし、スクロール圧縮機の密閉空間２ｅは第
６図に示すように、多くの密閉空間２ｅを有していて徐
々に圧縮されてゆくので、レシプロ式や、ロークリ式に
比べて差圧はそれ程大きくない。

従って、圧縮機構２に封入された磁性流体２３が各ラッ
プ部２ｃ、２ｄに付着されており、従って両スクロール
間の隙間Ｃが、磁性流体２３でシールされるので、複数
の密閉空間２ｅからの冷媒ガスの洩れが極めて少なくな
る。

またラップ部２ｃ、２ｄに付着せずに冷媒ガスと共に吐
出チャンバ１５へ吐出された場合は、セパレータ２７で
冷媒ガスと分離され、冷媒ガスは吐出管１６から密閉容
器１の外へ吐出され、磁性流体２３は吐出チャンバ１５
内の貯溜槽２８に溜る。貯溜槽２８には高圧の冷媒ガス
圧力が作用し、圧縮機構２の人口には吸入圧力が作用す
るのでこの貯溜槽２８から連通穴２９を通って磁性流体
２３が圧縮機構２へ戻る。そして吸入冷媒ガスが密閉空
間２ｅに吸入される時にラップ部２ｃ。

２ｄに付着する。磁性流体２３は潤滑油９に比べて粘性
が高いのでセパレータ２７で殆んど回収され、貯溜槽２
８に貯まり、密閉容器１外へ出ていかない。

このように、従来は潤滑油９で各軸受部への給油、冷却
を行なうと同時に、圧縮機構２でのシールにも利用して
いたものを、各軸受部への潤滑は潤滑油９で行ない、圧
縮機構２でのシールには磁性流体２３で別々に行なう。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
のシール方法に比べて密閉空間からの冷媒の洩れを最小
限に防止でき、性能低下を防ぐことができる。つまり、
従来のような潤滑油に比べて、粘性の高い磁性流体でシ
ールし、ラップ部に付着して両スクロール間の隙間を埋
めるので、シール性が高く密閉空間からの冷媒ガスの洩
れが少ない。また、従来のように、シール溝を高い精度
で加工したり、シール材を挿入する必要もないのでコス
トが安くつく。更にまた、従来のシール材によるシール
方法の場合、シール材とスクロールの底面との接触によ
る機械摩擦損失は無視できないが、本発明のように、磁
性流体によるシールであるので機械摩擦損失が殆ど無視
でき、性能向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスクロール圧縮機の一実施例を示す縦
断面図、第２図は同圧縮機の主要部品の分解斜視図、第
３図は同圧縮機のラップ部の拡大断面図、第４図は従来
のスクロール圧縮機の縦断面図、第５図は同圧縮機の主
要部品の分解斜視図、第６図は同圧縮機の両スクロール
の噛合い状態を示す平面図、第７図は同圧縮機のシール
材の斜視図、第８図は同圧縮機のシール材をシール溝に
挿入した状態を示す要部断面図、第９図、第１０図はそ
れぞれ他の従来例を示すスクロール圧縮機の固定スクロ
ール部の断面図および平面図である。 １・・・・・密閉容器、２・・・・・・圧縮機構、２ａ
・・・・・固定スクロール、２ｂ・・・・可動スクロー
ル、２ｃ。 ２ｄ・・・・・ラップ部、２ｅ・・・・密閉空間、３・
・・・・スラスト軸受、４　・・・・軸受部品、５・・
・クランク軸、７・・・・電動機、９・・・・・潤滑油
、１０・・・・油だめ、１５　・・・吐出チャンバ、２
０・・・・・オルダムリング、２３・・・・・磁性流体
、２８・・・・貯溜槽、２９・・・・・連通穴。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２が
一可動スクロール ３−一一ヌラヌト軸支 ４−＃Ｆ叉部品 ５−　クランク軸 第２図 ２３−滋稚流体 ？８−Ｊｒ’ｉ’眉１ 第３図 第４図 第５図 第６図 寓７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉容器の内部に、渦巻き形状のラップ部をそれぞれ有
   する固定スクロールと可動スクロールとを噛みあわせて
   複数個の密閉空間を形成する圧縮機構と、前記密閉容器
   内に設けられ、かつ前記固定スクロールの反ラップ部側
   に圧縮された高圧ガスを一旦溜める吐出チャンバと、前
   記可動スクロールを支えるスラスト軸受と、前記可動ス
   クロールの自転を拘束するオルダムリングと、前記スラ
   スト軸受とオルダムリングを支承する軸受部品と、前記
   可動スクロールの軸が嵌合する偏心軸受を端部に具備し
   て前記可動スクロールを旋回駆動させるクランク軸と、
   前記クランク軸に取付けた回転子、そして固定子からな
   る電動機と、潤滑油を貯溜する油だめと、前記潤滑油が
   前記油だめから吸上げられ、前記クランク軸を支承する
   軸受部品の軸受部、前記偏心軸受、スラスト軸受、オル
   ダムリングなどを潤滑して前記油だめに戻る潤滑回路と
   、前記各ラップ部に付着させた磁性流体と、前記吐出チ
   ャンバ内に設けられ、かつ前記圧縮機構から一部吐出さ
   れた磁性流体を回収して貯溜する貯溜槽と、この貯溜槽
   から前記圧縮機構へ通じる連通穴とをそれぞれ具備した
   スクロール圧縮機。