JPH03175184A - 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］ この発明は、空調用・冷蔵庫用に用いられるスクロール
圧縮機に関し、特に高圧シェルタイブのスクロール圧縮
機の改良に関するものである。

［従来の技術］ 近年、スクロール圧縮機の中容量から小容量域にかけて
の実用化がめざましいが、−Ｍに小容量になるほど圧縮
部の隙間より漏れる圧縮ガスの量が相対的に大きくなる
ため、この部分をいかにシールするかが重要なポイント
となってくる。圧縮部の隙間は接触シール等を使用して
も実質的には加工精度によって制約を受けるので、それ
以上のシール性能を得ようとすると、油シールに頼らざ
るを得ない。この油シールに必要な油量は、圧縮機の容
量と隙間の絶対値及び使用条件等によって異なってくる
が、小容量になるほど多くの油量を必要とする。油シー
ルに多量の油を必要とする場合、空調・冷蔵庫用に用い
られる冷媒圧縮機においては、−Ｍに潤滑油を油シール
に共用するため、吐出ガスとともに吐出された油を圧縮
機外に持ち出さずに、潤滑シールに再利用する必要があ
るこのため吐出空間で効率よく油分離し、低圧側に戻す
には一般に高圧シェルタイブと呼ばれる、圧縮機密閉容
器（シェルと呼ぶ）内を高圧の吐出ガス雰囲気にして、
シェル内空間全体を油分離空間として使えるようにした
方が都合が良い。更にこの方式にすると、潤滑において
吐出空間と吸入空間の差圧を利用した差圧給油を利用で
き、特に圧縮部とモータを水平においた横置き式圧縮機
において、容積式ポンプを使用しなくてもすむので構造
が簡単となる等の利点がある。

高圧シェルタイブのスクロール圧縮機としては、例えば
特公平１−１２９５１号公報に示すものが知られている
。第８図にその断面側面図を示す。図において、固定ス
クロール（１）は揺動スクロール（２）と組合わさって
圧縮室（１１）を形成している。フレーム（６）は揺動
スクロール（２）を支承するとともに固定スクロール（
１）をボルトで固定している。モータ（８）は主軸（３
）を介して揺動スクロール（２）を駆動する。フレーム
（６）とモータ（８）とはシェル（９）内に固定されて
いる。ここで、ガスは吸入管（９１）より吸引されて圧
縮室（１１）に取り込まれ、吐出ボート（１２）より高
圧となってシェル（９）内の空間（９４）に吐出し、吐
出管（９２）よりシェル（９）外へ排出する。ここで、
シェル（９）内の空間（９４）、（９５）は均圧してい
るので、空間（９５）は高圧となり、シェル底に溜った
油（９３）は加圧され、主軸（３）中に設けられた給油
穴（３３）より差圧により端面（３ｂ）まで持ち上げら
れ、各部を潤滑した後吸入側へ漏洩し、ガスとともに圧
縮室（１１）へ取り込まれ、一部油シールに使われた後
吐出ボート（１２）よりガスとともに排出し、空間（９
４）でガスより分離されて、重力によりシェル底へ戻る
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のスクロール圧縮機は以上にように構成されている
ので、モータ（８）の片側に配設されたフレーム（６）
によって主軸（３）が支承されており、揺動スクロール
（２）の背面は低圧となっているため、主軸（３）の一
端（３ａ）は高圧側に晒されており、他端（３ｂ）は低
圧側にあり、その差圧により主軸（３ンはその端面（３
ｂ）が揺動スクロール（２）の背面に押し付けられて摺
動するため、余分な摺動損失があった。特に、この摺動
損失は高圧縮比運転時やインバータによる高速運転時の
ときほど大きくなり、また小容量機種になるほど相対的
に損失割合が大きくなり、無視できなくなってくる。

一方、主軸の両端を高圧側に均圧させて主軸のスラスト
力をキャンセルさせる方法が考えられるが、この場合揺
動スクロールの背圧が大きくなって圧縮によって揺動ス
クロールをフレーム側に押し付けようとするスラスト力
より逆方向のスラスト力が大きくなって揺動スクロール
を固定スクロール側に押し付けたり、揺動スクロールを
不安定にさせたりして軸受の焼付事故の原因となるなど
問題点を有していた。

この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
で、第１及び第２の軸受の潤滑を安定的に行った上で、
主軸上端が揺動スクロール背面に押し付けられるのを防
止し、かつ゛揺動スクロールが広範囲の運転条件におい
て安定して運転できる高効率で信頼性の高いスクロール
圧縮機を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ この発明に係るスクロール圧縮機は、シェル内を高圧雰
囲気とし、固定及び揺動スクロールによって形成される
圧縮室を駆動するモータをはさんで、圧縮室側に第１の
フレームを反圧縮室側に第２のフレームをそれぞれ配設
し、第１フレームにこれを貫通する第１の軸受を及び第
２のフレームに一端が閉塞し他端が開口する第２の軸受
をそれぞれ設け、第１及び第２の軸受により主軸の両端
を支承するとともに、この両端面に形成される空間を互
いに連通して低圧部に導通させたものである。

〔作用〕

この発明においては、主軸の両端は均圧しているので軸
線方向にスラスト力は生じず、更に低圧側に導通してい
るので両端面もほぼ低圧に均圧している。その結果、揺
動スクロールに連結する第１の軸受端面も低圧となるの
で過大な背圧がかからず、揺動スクロールは安定して回
転運動することができるとともに、各軸受部を通して低
圧側へ差圧給油できる。

〔実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図について説明する。

第１図は横置き形の全密閉冷媒圧縮機に適用した場合の
全断面側面図であり、前記従来のものと同一または相当
部分には同一符号を付して説明を省略する。図において
、（４）はオルダム継手、（５）はスライダー　（６Ａ
）は第１のフレーム、（７）は第２のフレーム、（９Ａ
）は横置き形のシェル、（１０）は吸入空間、（２１）
はスラスト軸受、（２２）は揺動軸受、（３１）は第１
の空間、（３２）は第２の空間、（３３Ａ）は均圧穴、
（３４）はスライダーガイドビン、（５１）はスライダ
ースリット、（６１）は第１の軸受、（６２）は第１の
給油穴、（６３）は周回溝、（６４）、（６５）は連通
路、（７１）は第２の軸受、（７２）は第２の給油穴、
（７３）は周回溝、（７４）、（７５）は連通路、（９
４Ａ）、（９５Ａ）、（９６）はシェル内空間、（９７
）は密封端子である。

固定スクロール（１）は揺動スクロール（２）と組合わ
されて圧縮室（１１）を形成するとともに第１のフレー
ム（６Ａ）に固着されている。揺動スクロール（２）は
スラスト軸受（２１）を介して第１のフレーム（６Ａ）
に支承されるとともに、揺動軸受（２２）に摺動自在に
嵌合されたスライダー（５）を介して主軸（３）に連結
している。このスライダー（５）にはスリット（５１）
が貫通しており、主軸端面に設けられたスライダーガイ
ドビン（３４）に半径方向にスライド可能に嵌合される
ことにより、主軸（３）に対して揺動スクロール（２）
は偏心回転運動をするとともに、その偏心量を可変にで
き、固定スクロール（１）と揺動スクロール（２）の半
径方向密封シールが可能となる。

オルダム継手（４）は、揺動スクロール（２）と第１の
フレーム（６Ａ）との間にあって揺動スクロール（２）
の自動を防止しつつ公転運動を行わせるためのものであ
る。主軸（３）は、第１のフレーム（６Ａ）に設けられ
た第１の軸受（６１）及び第２のフレーム（７）に設け
られた第１の軸受（６１）と実質軸受径の等しい第２の
軸受（７１）を介して、第１のフレーム（６Ａ）及び第
２のフレーム（７）に支承されている。第１のフレーム
（６Ａ）と第２のフレーム（７）とはその間にモータ（
８）をはさんで水平に配設されておリ、各々シェル（９
Ａ）にその外周部をアークスポット等で固着されている
。モータ（８）はそのステータが外周部を同じくシェル
（９Ａ）に焼嵌め等により固着され、ロータは主軸（３
）に同じく固着している。

シェル（９Ａ）はその内部空間を第１のフレーム（６Ａ
）及び第２のフレーム（７）によって（９４Ａ）、（９
５Ａ）、（９６，）に３分割される。そしてこれらの各
部屋は各々のフレームの外周部に設けられた連通路（６
４）、（６５）、（７４）、（７５）によって互いに４
血している。更にシェル（９Ａ）を介して吸入管（９１
）が固定スクロール（１）の吸入空間（１０）に開口し
ており、また吐出管（９２）はシェル（９Ａ）を介して
空間（９４Ａ）に開口している。また密封端子（９７）
が同じくシェル（９Ａ）に配設され、この密封端子（９
７）を介してモータ（８）は外部電源に電気的に接続さ
れている。

シェル（９Ａ）の底部は油溜めとなっており、油（９３
）が一定量貯溜している。前記第１のフレーム（６Ａ）
、第２のフレーム（７）にはそれぞれ給油穴（６２）、
（７２）が設けられており一端がそれぞれ油溜めの油（
９３）中に開口しかつ他端が各々軸受（６１）、（７１
）面内に設けられた周回溝（６３）、（７３）に接続さ
れている。

この様に構成されたスクロール圧縮機において、主軸（
３）の両端面に形成された空間、すなわち揺動スクロー
ル（２）と第１のフレーム（６Ａ）及び主軸（３）端に
よって囲まれた第１の空間（３１）と、第２のフレーム
（７）の一端が閉塞しかつ他端が開口した軸受（７１）
の閉塞端と主軸（３）端によって囲まれた第２の空間（
３２）とを互いに均圧するように主軸（３）の軸線方向
に貫通して上記雨空間（３１）、（３２）を導通させる
均圧穴（３３Ａ）を設けた。更に第１の空間（３１）は
吸入空間（１０）と均圧するようにスラスト軸受（２１
）面上に放射状に給油溝（２１ａ）を設けである。

次に、このようなスクロール圧縮機の動作について説明
する。スクロール圧縮機の圧縮原理については、例えば
特公平１−１２９５１号公報に詳述されているのでここ
では省略する。

モータ（８）に通電されると、モータ（８）はトルクを
発生し、主軸（３）が回転を始める。主軸（３）が回転
すると、スライダー（５）はガイドビン（３４）とスリ
ット（５１）とにより一方向にスライドし、揺動スクロ
ール（２）は固定スクロール（１）に渦巻側面を互いに
当接するようにして偏心回転運動を行い、良く知られた
スクロール圧縮機の作動原理により、吸入管（９１）よ
り吸入されたガスを吸入空間（１０）より圧縮室（１１
）へと導きガスを圧縮し、吐出ボート（１２）より高圧
ガスとなってシェル空間（９４）に排出される。排出さ
れた高圧ガスは吐出管（９２）よりシェル（９Ａ）外へ
出てゆくが、シェル空間（９４Ａ）と（９５Ａ）及び（
９６）は連通路（６４）、（７４）によって均圧される
ので、すべて高圧空間となる。その結果、シェル油溜め
内の油（９３）は加圧されて、各給油穴（６２）。

（７２）を通って吸入空間（１０）へ差圧給油される。

ここで、各給油経路について次に詳述する。

まず、第１の給油穴（６２）を通った油は、軸受（６１
）内に設けられた周回溝（６３）に流入する。その後、
軸受（６１）の軸受隙間を通って軸方向に流れ、これを
潤滑した後、第１の空間（３１）に流入する。ここで折
り返してスライダー（５）と揺動軸受（２２）との間に
設けられた給油通路（図示せず）を通って同じく軸方向
に流れこれを潤滑した後、スラスト軸受（２１）に設け
た給油溝（２１ａ）を通って同じくスラスト軸受（２１
）部を潤滑した後、吸入空間（１０）へと流出する。上
記スラスト軸受給油溝（２１ａ）は第１の空間（３１）
と吸入空間（１０）が連通しかつ十分に均圧する程度の
通路面積を有し、例えば放射状に形成されたものとする
。

また、第２の給油穴（７２）を通った油は、軸受（７１
）内に設けられた周回溝（７３）に流入し、軸受（７１
）の軸受隙間を通って軸方向に流れ、これを潤滑した後
、第２の空間（３２）に流入する。更に油は均圧穴（３
３Ａ）を通って第１の空間（３１）へと流入し、前記し
た第１の給油穴（６２）より流入した油と合流し、以後
同様にして吸入空間（１０）へ流出する。

このようにして吸入空間（１０）へ流出した油は、吸入
管（９１）から吸入されたガスとともに圧縮室（１１）
へ取り込まれ、圧縮される。この時、取り込まれた油の
一部は圧縮室（１１）の各部隙間の油シールに用いられ
る。そして圧縮された高圧ガスとともに吐出ボート（−
１２）より排出され、シェル空間（９４Ａ）でガスと分
離してシェル空間（９４Ａ）の底部に溜まる。前述した
ように空間（９４Ａ）、（９５Ａ）、（９６）は互いに
均圧しているので、油は連通路（６５）、（７５）を通
ってヘッド差がないように流れて、再び給油穴（６２）
、（７２）より吸引されるサイクルをくり返す。

ここで、第１の空間（３１）は前述のスライダー（５）
部の給油通路（図示せず）とスラスト軸受給油溝（２１
ａ）とを介して吸入空間（１０）と十分に均圧しており
、第２の空間（３２）は第１の空間（３１）と均圧穴（
３３Ａ）を介して十分に均圧しているので、第１の空間
（３１）及び第２の空間（３２）はほぼ吸入空間（１０
）の低圧圧力に等しい。すなわち、高圧であるシェル空
間（９５Ａ）と低圧である吸入空間（１０）とは軸受（
６１）、（７１）の各軸受隙間によって絞られることに
なる。また軸受（６１）、（７１）は互いに実質同径と
しているので、高低圧の差圧によるスラスト力は実質主
軸（３）には作用しない。この結果、スラスト力による
主軸（３）の端面での摺動ロスは無くなる。更に第１の
空間（３１）は低圧となるので、揺動スクロール（２）
に加わる背圧は実質すべて低圧となり、圧縮室（１１）
でガスが圧縮されることによるガス圧縮スラスト力の方
が背圧力よりも十分に大きくなり、揺動スクロール（２
）はスラスト軸受（２１）に運転条件に関係なく、安定
して押し付けられて摺動することになり、圧縮時に揺動
スクロール（２）に発生する半径方向力により揺動スク
ロール（２）を軸線に対して径方向に転倒させようとす
るモーメント（転覆モーメント）に十分対抗して揺動ス
クロール（２）を安定して回転させることができる。

ここで、揺動スフクール（２）の安定性について第２図
及び第３図によって説明する。第２図において、揺動ス
クロール（２）に圧縮による半径方向ガス負荷Ｆ３が発
生し、揺動軸受（２２）にその軸受反力ＮＲが作用し、
これら２力は互いにＬ１離間しているので、転覆モーメ
ントＭＲが生じる。ここで渦巻中央部にガス・スラスト
負荷ＦＴが作用しモーメントＭＲに対抗する逆上−１フ
トＭ丁がＭＲ＝Ｌとなるような位置し２の点Ａにスラス
ト軸受反力Ｎアが作用し、力とモーメントとが釣り合っ
て揺動スクロール（２）は傾かない、一方揺動スクロー
ル（２）の背圧が大きくなって、相対的にスラスト負荷
Ｆｔが小さくなってくると、第３図に示すようにＬ＋の
大きさが一定とすると、ＭＴ＜ＭＲとなり、点Ａを支点
として揺動スクロール（２）は傾いてしまう。その結果
、揺動軸受（２２）がスライダー（５）に対して片当た
りして焼付きを生じたり、渦巻先端が局部当たりを生じ
て焼付いたりするこのようにこの発明によれば揺動スク
ロール（２）の背面は常時低圧となるので転覆モーメン
トに対して十分に安定して圧縮機を運転することができ
る。

なお、上記実施例では横置きタイプの圧縮機の例につい
て述べたが、圧縮部とモータとが垂直に配置された、い
わゆる縦置きタイプのものに適用しても良く、更に高低
圧の絞りを軸受隙間で行っているが、他の絞り手段を用
いても良く、同等の効果を奏するものであれば給油経路
が異なるものであってもこの発明に含まれるものである
ことは言うまでもない。

次に、この発明の他の実施例を第４図について説明する
。第４図は縦置き形の全密閉冷媒圧縮機に適用した場合
の全断面側面図であり、第１図の実施例のものと同一ま
たは相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図
において、（９Ｂ）は縦置き形のシェルで、油（９３）
は内部空間（９６）にのみ溜まっている。（６２Ａ）、
（７２Ａ）は内部空間（９６）内の油（９３）を第１、
第２の軸受（６１）、（７１）に導く第１、第２の給油
管である。

このように構成することにより、シェル底部の油（９３
）は第１の給油経路として第２の給油管（７２Ａ）を通
って第２の軸受（７１）にほぼ高圧の状態で導かれる。

この油は第２の軸受（７１）の軸受隙間を通って、主軸
（３）の給油通路となる均圧穴（３３Ａ）に導かれる。

その際に、この高圧の油は軸受′隙間で絞られてほぼ低
圧の状態となる。その後、この油は均圧穴（３３Ａ）を
通って揺動軸受（２２）の潤滑を行い第１の空間（３１
）に導かれ、その後スラスト軸受部（２１）の放射状の
給油溝を通過して最終的には圧縮室（１１）に導かれる
。

また、第２の給油経路として、密閉容器底部の油（９３
）は第１の給油管（６２Ａ）を通って第１の軸受（６１
）にほぼ高圧の状態で導かれる。

この油は第１の軸受（６１）の軸受隙間を通って第１の
空間（３１）に導かれる。その際に、この高圧の油は軸
受隙間で絞られてほぼ低圧の状態となる。その後、この
油は前記した第１の給油経路の油と同様にスラスト軸受
部（２１）を通過して最終的には圧縮室（１１）に導か
れる。

なお、第４図の実施例では第１の軸受（２２）への給油
通路を第１の給油管（６２Ａ）によって主軸（３）の外
部に設けたものを示したが、主軸（３）の内部に均圧穴
（３３Ａ）とは別に高圧油の通る穴を設けてもよい。以
下、主軸（３）にあけた段付きの穴に、パイプを圧入す
ることによって、均圧穴と高圧通路とをパイプの内外に
形成する場合を第５図〜第７図に基いて説明する。図に
おいて、主軸（３）には軸方向に貫通する段付きの穴（
３Ｃ）が設けられている。この段付きの穴（３ｃ）に両
端がカール状の仕切りパイプ（３Ａ）が段をストッパー
として圧入されている。これによって横断面が円の給油
経路としての均圧穴（３３Ｂ）と横断面が同心円の給油
経路としての高圧油通路（６２Ｂ）の２系統の給油経路
を形成している。また、第１のフレーム（６Ａ）の第１
の軸受（６１）の周回溝（６３）に対応する部分の主軸
（３）に第１の横穴（３ｄ）を、また第２のフレーム（
７）の第２の軸受（７１）の周回溝（７３）に対応する
部分の主軸（３）に第２の横穴（３ｅ）をそれぞれ設け
ている。

第５図において、シェル底部の油（９３）は第２の給油
管（７２Ａ）を通って第２の軸受（７１）の周回溝（７
３）にほぼ高圧の状態で導かれるこの油の一部は第１の
給油経路として第２の軸受（７１）の軸受隙間を通って
主軸（３）の均圧穴（３３Ｂ）に導かれる。他方、第２
の軸受（７１）の周回溝（７３）に導かれた残りの油は
、第２の給油経路として主軸（３）の第２の横穴（３ｅ
）と高圧油通路（６２Ｂ）と主軸（３）の第１の横穴（
３ｄ）とを通って、第１の軸受（６１）の周回溝（６３
）にほぼ高圧の状態で導かれる。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明によればシェルを高圧雰囲気と
しモータをはさんで二つのフレームを配設し、主軸の両
端を上記二つのフレームに設けた軸受によって支承する
とともに、一方の軸受を貫通させて主軸の一端を揺動ス
クロールに連結し他方の軸受の一端を閉塞させかつ両端
を低圧側に均圧させるとともに上記軸受を通して低圧側
に差圧給油させるように構成したので、両軸受に安定し
た給油が得られ、また主軸にスラスト力が加わらす揺動
スクロールにも大きな背圧がかからないので、運転条件
に関係なく安定して摺動ロスの少ない高効率運転が可能
になるとともに低コストで信頼性の高いスクロール圧縮
機が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるスクロール圧縮機を
示す断面側面図、第２図及び第３図は揺動スクロールの
転覆モーメントによる安定性を説明する原理図、第４図
はこの発明の他の実施例によるスクロール圧縮機を示す
断面側面図、第５図はこの発明の他の実施例（こよるス
クロール圧縮機の断面側面図、第６図は第５図の主軸の
みを示す断面側面図、第７図は第６図の分解図、第８１
図は従来のスクロール圧縮機の断面側面図を示す。 図において、（１）は固定スクロール、（２）は揺動ス
クロール、（３）は主軸、（６Ａ）は第１のフレーム、
（７）は第２のフレーム、（８）はモータ、（９Ａ）は
シェル、（１１）は圧縮機（２１）はスラスト軸受、（
３１）は第１の空間、（３２）は第２の空間、（３３Ａ
）は均圧穴（６１）は第１の軸受、（６２）’は第１の
給油穴、（７１）は第２の軸受、（７２）は第２の給油
穴、（９３）は油溜めの油である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定スクロール、この固定スクロールとの組合わ
   せにより作動流体を圧縮する圧縮室を形成する揺動スク
   ロール、この揺動スクロールに駆動力を伝達する主軸、
   前記揺動スクロールをスラスト軸受を介して支承すると
   ともに前記主軸を回転自在に支承する軸受を有するフレ
   ーム、前記揺動スクロールを駆動するモータ、及びこれ
   らを収納してその底部の油溜め内に油を有する密閉形式
   のシェルを備え、このシェル内にあって前記圧縮室、フ
   レーム、主軸及びモータが配置され、かつ前記シェル内
   を高圧に保つとともに前記油溜め内の油を高圧部と低圧
   部の差圧を利用して前記フレームの軸受へ給油するスク
   ロール圧縮機において、前記モータをはさみ、前記圧縮
   室側に第１のフレームを反圧縮室側に第２のフレームを
   それぞれ配設し、前記第１のフレームにこれを貫通する
   第１の軸受を前記第２のフレームに一端が閉塞し他端が
   開口する第２の軸受をそれぞれ設け、前記第１及び第２
   の軸受により前記主軸の両端を半径方向に支承し、さら
   に前記第１のフレームと前記主軸の一端及び前記揺動ス
   クロールとにより形成される第１の空間を有すると共に
   前記第２のフレームの軸受閉塞端と前記主軸の他端とに
   より形成される第２の空間を有し、これら第１及び第２
   の空間を連通して前記低圧部に導通させたことを特徴と
   するスクロール圧縮機。
2. （２）第２の軸受を第１の軸受と実質同径とした請求項
   １記載のスクロール圧縮機。
3. （３）圧縮室、フレーム、主軸及びモータが水平に配置
   されるスクロール圧縮機において、 第１及び第２の軸受に一端が開口しかつ油溜め内の油中
   に他端が開口するように前記第１及び第２のフレームに
   それぞれ給油通路を設け、前記各軸受を低圧部に連通さ
   せたことを特徴とする請求項１または２記載のスクロー
   ル圧縮機。
4. （４）揺動スクロールを支承するとともに、圧縮室、フ
   レーム、主軸及びモータが鉛直方向に配置されるスクロ
   ール圧縮機において、 第１及び第２の空間を主軸の軸線方向に貫通して設けた
   均圧穴により連通して低圧部に導通させるとともに、油
   溜め内の油を第１及び第２の軸受に対して高圧の状態で
   導く高圧油通路を設けたことを特徴とする請求項１また
   は２記載のスクロール圧縮機。