JPH0553953B2

JPH0553953B2 -

Info

Publication number: JPH0553953B2
Application number: JP60008982A
Authority: JP
Inventors: Akira Murayama; Hiroaki Kuno; Naoshi Uchikawa; Takahiro Tamura; Takao Mizuno
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-01-23
Filing date: 1985-01-23
Publication date: 1993-08-11
Also published as: DE3601674C2; DE3601674A1; JPS61169686A; US4743181A; KR860005984A; KR890000051B1

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野］本発明はスクロール圧縮機に係り、特に密閉形
で、密閉容器内の低圧の吸入圧となつている構造
において、スクロールに発生するスラスト力を処
理するとともに旋回スクロールの軸受部に給油す
るのに好適な構造に関する。

［発明の背景］スクロール圧縮機は、密閉容器内のモータを収
納するモータ室を、外気の吸入圧に等しい低圧と
なすものと、圧縮機部からの吐出空気を導いて高
圧とするものである。前者は、所謂低圧チヤンバ
方式と呼ばれ、モータ室を吸入空気が通過するた
めに冷却効果が優れており、本発明は、この方式
のスクロール圧縮機を改良しようとするものであ
る。

そして、うず巻き状のラツプを有する旋回スク
ロールと固定スクロールを組み合わせたスクロー
ル圧縮機において、ガスを圧縮すると、圧縮され
たガスにより両スクロールを離そうとする力（ス
ラスト力）が生じる。

このスラスト力に打ち勝ち良好な圧縮運転を続
けるには、旋回スクロールの背面に背面室を設
け、該室内を吸入圧より高圧にすることが考えら
れるが、単にこのような方式では、高圧の背面室
内にある旋回スクロール軸受等に、低圧の吸入圧
であるモータ室内の油を供給することが殆んど不
可能となる。

本発明は、所謂低圧チヤンバ方式と呼ばれるス
クロール圧縮機において、スラスト力の処理や給
油の問題解決を意図する。

ところで、このスラスト力に打ち勝ち、圧縮作
用を継続するために例えば特許第1133517号に記
載のように、旋回スクロールの背面に、他の部分
とシールされた背圧室を設け、この背圧室の空間
を吸入圧力より高く、吐出圧力より低い中間の圧
力とする方法がある。

この方法は、圧縮機部および駆動用モータ部を
密閉容器内に収納し、かつ、容器内を吸入圧力に
する構造にした場合には、この構造のままでは、
旋回スクロール駆動用軸受への給油が問題とな
る。

また、特開昭59−37288号公報に記載のように、
旋回スクロールをすべり軸受を介してフレームで
支承する方法もあるが、すべり軸受に高度な給油
溝を施す必要がある。さらに、該構造のものにお
いては、圧縮ガス圧力によつて、前記すべり軸受
と旋回スクロール鏡板とのギヤツプだけ両スクロ
ールが離れた状態で安定する。

したがつて、この種の構造の場合には、ラツプ
の先端（歯先）のギヤツプを補う為にチツプシー
ルを必要とするなど、複雑な機構を必要とする。

さらに特開昭59−49386号公報によれば、旋回
スクロールをガス圧で支持しているが、容器内は
高圧であり、ガス圧は吐出圧であつて、本発明の
低圧チヤンバ方式とは両極をなすものである。ま
た、シール材としてオルダムリングを利用してい
るが開示される構造及び機能のオルダムリング
に、どのていどのシール性があるかは疑問であ
る。オリダムリングの外側は吸入圧力であるか
ら、シールが十分でないとスラスト力が過大にな
るとともに吐出ガスが吸入側に漏れ込み圧縮機と
して十分に作用しない。

特開昭55−148994号公報の開示技術も、スラス
ト処理は行うが、容器内は高圧であつて、前述同
様、本発明の低圧チヤンバ方式と両極をなす。

さらに、特公昭58−28433号公報及び特開昭54
−139107号公報に記載のものは、ともに本発明と
同様低圧チヤンバ方式に属し、前者は旋回スクロ
ールの支持は機械的であり、後者は、旋回スクロ
ールの支持に吐出圧力のガスが使用されている
が、これらは荷重の伝達や、荷重低減を意図する
ものであり、基本思想は機械的軸受である。

以上のように各種従来技術では、低圧チヤンバ
方式のスクロール圧縮機において、スラスト力の
処理並びに旋回スクロールの軸受等への給油を良
好に行うことができない。

［発明の目的］本発明の目的は、密閉容器内を低圧（吸入圧
力）としたスクロール圧縮機において、簡単な構
造で、旋回スクロールのスラスト力の処理と、旋
回スクロールの軸受への給油を行う構造のスクロ
ール圧縮機を提供することにある。

［発明の構成］上記目的を達成するために、本発明によるスク
ロール圧縮機は、密閉容器内に固定スクロール、
旋回スクロールおよび該旋回スクロールを自転さ
せることなく旋回運動させるオルダムリングを有
する圧縮機部と、仕切壁を有するフレーム部と、
駆動用モータ部とを収納し、該圧縮機部と該駆動
用モータ部を収納するモータ室とを前記仕切壁に
より区画し、圧縮機部の駆動軸を前記フレーム部
に設けた軸受を介して軸受支持するとともにモー
タに連結し、密閉容器内下方部の油を駆動軸に設
けられた給油孔を介して各軸受に給油するように
構成したスクロール圧縮機において、前記モータ
室を吸入圧力の低圧室となし、前記旋回スクロー
ルと駆動軸とが軸受支持される軸受部に給油する
とともに軸受潤滑した後の油を排油する空間を該
軸受の外周側に形成するとともにモータ室に連通
し、その空間の外周側であつて前記オルダムリン
グ径より小径のシール部材で前記排油する空間と
該空間の外側に形成される旋回スクロール鏡板背
面に形成される背面室とを区画し、前記背面室に
両スクロールで形成される圧縮室の圧縮途中の冷
媒ガスを導いたことを特徴とする。

［発明の実施例］密閉容器内のモータ室を吸入圧とした。本発明
によるスクロール圧縮機の一実施例について、第
１図〜第４図により説明する。

第１図において、密閉容器１内に、圧縮機部２
を上方に、駆動用モータ部３を下方に配置して収
納し、密閉容器１の下方底部４は油溜めとして使
用される。

圧縮機部２は旋回スクロール５、固定スクロー
ル６、フレーム部７、クランク軸８、自転防止機
構であるオルダムリング９よりなる。

旋回スクロール５は鏡板５ａ上にうず巻き状の
ラツプ５ｂを有し、鏡板５ａの背面にはクランク
軸８が軸受される軸受５ｃと自転防止機構である
オルダムリング９が設けられる。また、鏡板５ａ
の背面のリング状の溝５ｄにはシール部材５ｅが
設置される。

上記シール部材５ｅは、合成樹脂あるいは金属
材でつくつたものが使用される。また、該シール
部材５ｅの直径は、前記オルダムリング９の直径
より小さく、オルダムリング９の内径の中に配置
されている。また、旋回スクロール５の鏡板５ａ
には、該鏡板５ａの外周に開口し、旋回スクロー
ルと固定スクロールの両ラツプによつて形成され
る圧縮空間２０と連通する連通孔５ｆが貫通して
設けられている。

上記連通孔５ｆは、第２図および第３図に示す
ように対称位置に形成される２ケ所の圧縮空間に
導通している。第２図は最大容積の圧縮空間２０
１を形成する両ラツプの関係位置を示し、第３図
は最小容積の圧縮空間３０１を形成する両ラツプ
の関係位置を示す。第４図は前記第２図および第
３図に示した最大容積から最小容積に容積が変化
していく過程での圧縮空間内の圧力変化と、その
間に連通孔５ｆが導通している関係を表わしてい
る。

すなわち、旋回スクロールのラツプ５ｂの巻き
角をλとしたときの最大容積の圧縮空間２０１を
形成する上記ラツプ５ｂの巻き角をλ_s、最小容積
の圧縮空間３０１を形成する上記ラツプ５ｂの巻
き角をλ_dとする。こうしたとき、上記連通孔５ｆ
に連通により、中間圧力室７ｈ内の圧力は、第４
図のラツプ５ｂの巻き角λからλ＋2πに相当す
る圧力まで変化し、１回転中の平均の圧力はハツ
チング部４０１の面積平均の圧力となる。

第５図は、連通孔５ｆの位置を吐出口側へずら
して設け、最小容積の圧縮空間が吐出側へ導通し
始めたときからあともある時間だけ連通孔５ｆも
吐出圧力側へ導通するようにしたものである。こ
れによれば、ハツチング部５０１の面積平均の圧
力が高くなり、中間圧力室７ｈ内の圧力を更に高
めることができる。

固定スクロールは鏡板６ａ上にうず巻き状のラ
ツプ６ｂを有する該ラツプ６ｂの外周部には吸入
孔６ｃが、ラツプの中心部には密閉容器１の外側
を貫通して設けた吐出管１ｂに接続した吐出孔６
ｄを有する。

フレーム部７はモータ室３０との仕切壁を兼ね
ており、クランク軸８を支承する軸受７ａ，７ｂ
および７ｃを設けたフレーム部材７１と、オルダ
ムリング９を受ける部分７ｄと、前記シール部材
５ｅのシート面７ｅを有する中間壁部材７２とか
らなり、フレーム部材と中間壁部材とは別体に形
成されている。

またフレーム部７は下方に、モータ部３を支承
する脚柱７ｆを有し、モータステータ３ｂをボル
トで固定している。

クランク軸８は下端中心に開口し、軸芯から偏
心して上端に開口する給油孔８ａを有する。

旋回スクロール５と固定スクロール６は互いに
ラツプを内側に向けて組み合わされ、固定スクロ
ール６を中間壁部材７２を介してフレーム部材７
１に固定して、旋回スクロール５を挟持する。

旋回スクロール５の鏡板５ａの背面の外方部に
は、シール部材５ｅと中間壁部材７２と固定スク
ロール６によつて中間圧力室７ｈが形成されてい
る。クランク軸８は仕切壁を構成するフレーム部
材７１で支承され、偏心したクランクピン部８ｂ
は旋回スクロール軸受５ｃにより軸受されてい
る。また、該クランク軸８に下方にはモータロー
タ３ａが嵌入固定されている。

１ａは吸入管で密閉容器１に接続固定されてい
る。また、１０はガス通路で、固定スクロール６
と中間壁部材７２とフレーム部材７１を貫通ある
いは密閉容器１の内壁面との間に形成した凹部と
なつている。

７ｇは連通孔で、仕切壁となるフレーム部材７
１を貫通して設けられており、旋回軸受周囲部空
間７ｉとモータ室３０を連通している。４０は固
定スクロール６の上部に形成された空間で、前記
ガス通路１０を介して前記モータ室３０と連通し
ている。

次にその作用を述べる。

モータを回転させることにより旋回スクロール
５が旋回運動を行なうと、吸入管１ａより吸入さ
れた低温低圧のガスは、モータを冷却した後、通
路１０を通つてて上方に流れ空間４０内に流入
し、固定スクロール６の吸入孔６ｃより吸入さ
れ、両ラツプによつて形成される圧縮空間２０内
で圧縮され、高温高圧ガスとなつて吐出孔６ｄ、
吐出管１ｂより吐出される。吐出された高温高圧
ガスは凝縮器等の高圧機器に圧送される。

中間圧力室７ｈは、両ラツプによつて形成され
る圧縮途中の圧縮空間２０と連通孔５ｆで連通し
ているため、中間圧力室７ｈ内の圧力は平均圧力
となり、吸入圧力より高く、吐出圧力より低い中
間の圧力となり、該中間の圧力は旋回スクロール
の鏡板５ａの背面に作用してガス圧縮による旋回
スクロール５を離そうとするスラスト力に打ち勝
つて、旋回スクロール５を固定スクロール６に適
度の力で押しつける。

旋回軸受の周囲空間７ｉは連通孔７ｇによりモ
ータ室３０内の圧力と同一に保たれているので、
シール部材５ｅの内側の旋回スクロール５の鏡板
５ａの背面は低圧の吸入圧力が作用している。

これにより、密閉容器１の下方底部４の油をク
ランク軸に設けた遠心ポンプ作用によつて給油孔
８ａから旋回スクロール軸受５ｃ及びフレームの
軸受７ａ，７ｂ，７ｃに給油する際、給油孔８ａ
の末端がモータ室３０と同圧の低圧に連通してい
ることにより給油が良好にできる。

オルダムリング９とシール部材５ｅの直径寸法
の関係について考察してみると、互いに相反した
結果となる。

すなわち、オルダムリング９の直径は大きいほ
ど良く、また、シール部材５ｅの直径は小さいほ
ど良い。旋回運動の結果、旋回スクロールに発生
する回転モーメントは、全てオルダムリング９に
設けられているスライドキーとオルダムリングの
切欠き溝の壁面の接触面で受止められる。回転モ
ーメントの反力は、オルダムリング９の半径とそ
の半径で受ける力を乗じた値であるから半径、つ
まりオルダムリング９の直径が大きいほど受け止
める反力は小さくて良い。反力が小さければ壁面
の面圧は小さくなるので、オルダムリング９の摩
耗は少なくなる。また、直径が大きい方が旋回ス
クロールを支持する場合に安定する。

一方、シール部材５ｅの直径は、小さい方がシ
ール面積が小さくなり、ガス洩れ防止に有効であ
る。また、小径にすることにより接触面の摺動速
度が小さくなり、摩耗が少なくなる。

本発明はさらに、第６図に示すように、シール
部材５ｅの入るリング溝５０を中間壁部材７２の
受け部７ｅに設け、旋回スクロール５の鏡板５ａ
の背面５１をシール面として実施することもでき
る。これによれば、旋回スクロール５の鏡板５ａ
に溝を設けないので、旋回スクロールの鏡板の剛
性を向上させることができ、組立が容易となる。

本発明は、さらに第７図に示す他の実施例のよ
うに、モータステータ３ｂをフレーム８０で支承
するとともに、モータロータ３ａと一体にクラン
ク軸８をフレーム８０の上部軸受８２とサイドカ
バー８１底部の下部軸受８３とで支承し、該下部
軸受８３の下にスラスト軸受を兼ねた給油ポンプ
９０を配置することもでき、これによれば、さら
に安定した給油を行うことができる。なお、８４
はガス均圧通路、８６は油通路である。

［発明の効果］本発明によれば、モータ室を吸入圧力の低圧室
となし、前記旋回スクロールと駆動軸とが軸受支
持される軸受部に給油するとともに軸受潤滑した
後の油を排油する空間を該軸受の外周側に形成す
るとともにモータ室に連通し、その空間の外周側
であつて前記オルダムリング径より小径のシール
部材で前記排油する空間と該空間の外側に形成さ
れる旋回スクロール鏡板背面に形成される背面室
とを区画し、前記背面室に両スクロールで形成さ
れる圧縮室の圧縮途中の冷媒ガスを導いたので、
シール部材の外側に区画形成される背面室に圧縮
途中の冷媒ガスによる中間圧が加わることにな
り、それによつて、旋回スクロールを固定スクロ
ールに適当な力で密着することができるので、ラ
ツプ歯先のギヤツプを小さく保つて高い性能を保
持するとともに、旋回スクロール鏡板部の摺動損
失ならびに摩耗を低減できる。また旋回スクロー
ルの軸受周辺は、シール部材により背面室から完
全に隔離されるとともに吸入圧のモータ室に連通
して、吸入圧の低圧となつているので、小さなヘ
ツドで給油を行うことができる。

以上要するに、本発明によれば、密閉容器内を
低圧にしたものにおいて、簡単な構造で旋回スク
ロールのスラスト力の処理と安定した給油ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すスクロール
圧縮機の断面図、第２図および第３図は、両ラツ
プの組合せ状態を表わす平面図、第４図および第
５図はラツプ巻き角と圧力関係曲線図、第６図
は、他の実施例を示す旋回スクロール鏡板背面部
の部分断面図、第７図は、更に他の実施例を示す
スクロール圧縮機の断面図である。１…密閉容器、１ａ…吸入管、１ｂ…吐出管、
２…圧縮機構部、３…モータ、３ａ…ロータ、３
ｂ…ステータ、４…下方底部、５…旋回スクロー
ル、５ａ…鏡板、５ｂ…ラツプ、５ｃ…軸受、５
ｄ，５０，６１…シール部材の挿入溝、５ｅ，６
０…シール部材、５ｆ…連通孔、６…固定スクロ
ール、６ａ…鏡板、６ｂ…ラツプ、６ｃ…吸入
孔、６ｄ…吐出孔、７…フレーム、７１…フレー
ム部材、７２…中間壁部材、７ａ，７ｂ，７ｃ…
軸受、７ｄ…オルダムリング受け面、７ｅ…旋回
スクロール受け面、７ｆ…脚柱、７ｇ…連通孔、
７ｈ…中間圧力室、７ｉ…旋回軸受周囲部、８…
クランク軸、８ａ，８ｂ…給油孔、８ｂ…クラン
クピン、９…オルダムリング、１０…ガス通路、
８１…サイドカバー、９０…給油ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】１密閉容器内に固定スクロール、旋回スクロー
ルおよび該旋回スクロールを自転させることなく
旋回運動させるオルダムリングを有する圧縮機部
と、仕切壁を有するフレーム部と、駆動用モータ
部とを収納し、該圧縮機部と該駆動用モータ部を
収納するモータ室とを前記仕切壁により区画し、
圧縮機部の駆動軸を前記フレーム部に設けた軸受
を介して軸受支持するとともにモータに連結し、
密閉容器内下方部の油を駆動軸に設けられた給油
孔を介して各軸受に給油するように構成したスク
ロール圧縮機において、前記モータ室を吸入圧力の低圧室となし、前記
旋回スクロールと駆動軸とが軸受支持される軸受
部に給油するとともに軸受潤滑した後の油を排油
する空間を該軸受の外周側に形成するとともにモ
ータ室に連通し、その空間の外周側であつて前記
オルダムリング径より小径のシール部材で前記排
油する空間と該空間の外側に形成される旋回スク
ロール鏡板背面に形成される背面室とを区画し、
前記背面室に両スクロールで形成される圧縮室の
圧縮途中の冷媒ガスを導いたことを特徴とするス
クロール圧縮機。２前記シール部材が角型のリングであつて、旋
回スクロールの鏡板あるいは前記中間壁部材上面
に設けた環状溝に嵌入され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。３前記角型のリングが、合成樹脂あるいは金属
材製であることを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載のスクロール圧縮機。４前記圧縮途中の冷媒ガスは、旋回スクロール
の鏡板を貫通した細孔により中間圧力室に導かれ
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。５前記オルダムリングは、前記圧縮機部駆動軸
の軸受を設けたフレーム部とは別体に形成された
中間壁部材上に設けられ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。６前記フレーム部が、吸入圧のモータ室の中で
あつて、低圧ガス通路と油通路と駆動軸の下端に
油ポンプを接続したケーシングであり、外側密閉
容器と二重ケーシングを形成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。７前記外側密閉器が、前記圧縮機部の固定スク
ロールの上部に空間を形成するものであつて、該
空間とモータ室とが通路によつて連通されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のス
クロール圧縮機。