JPH0670436B2

JPH0670436B2 - スクロ−ル流体機械

Info

Publication number: JPH0670436B2
Application number: JP16711186A
Authority: JP
Inventors: 正木村; 正浩杉原; 努稲葉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPS6321378A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、揺動スクロールに公転運動のみを与えるオ
ルダム継手を備えたスクロール流体機械に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

この発明の説明に入る前に、スクロール流体機械の原理
について簡単に述べる。

第４図はスクロール流体機械を圧縮機として用いた場合
の基本的な構成要素と圧縮原理を示しており、同図にお
いて、（１）は固定スクロール、（２）は揺動スクロー
ル、（３）は吸入室、（４）は吐出ポート、（５）は圧
縮室である。また、Ｏは固定スクロール（１）の中心で
ある。

上記固定スクロール（１）及び揺動スクロール（２）は
同一形状で巻方向が互いに反対の渦巻（1a）（2a）を有
し、これらの渦巻（1a）（2a）の形状は従来から知られ
ている如く、インボリユート曲線，円弧等から構成され
ている。

次に動作について説明する。上記固定スクロール（１）
は空間に対して静止しており、揺動スクロール（２）は
固定スクロール（１）に対して180゜位相のずれた状態
で組合わされ、固定スクロール（１）の中心Ｏのまわり
を自転しない公転運動を行ない、第４図（ａ）〜（ｄ）
に示す如く０゜,90゜,180゜,270゜のように運動する。
図中、第４図（ａ）に示す０゜の状態で吸入室（３）の
ガスの閉じ込みが完了し、渦巻（1a）（2a）間に圧縮室
（５）が形成される。そして、揺動スクロール（２）の
運動に伴い、圧縮室（５）は順次その容積を減じ、その
中のガスは圧縮されて固定スクロール（１）の中心部に
設けられた吐出ポート（４）より排出される。

スクロール圧縮機の名前で知られている装置の概略は以
上のようである。

第６図は例えば、特願昭59−64586に開示されるスクロ
ール圧縮機を全密閉形冷媒圧縮機に応用した場合の従来
の実施例を示す断面図、第５図は第６図に示すスクロー
ル圧縮機の要部断面図である。これらの図において、
（１）は渦巻（1a）を台板（1b）の一側に備えた固定ス
クロール、（２）は渦巻（2a）を台板（2b）の一側に備
えた揺動スクロール、（３）は吸入口（吸入室）、
（４）は吐出ポート、（５）は両渦巻（1a）（2a）を互
いに組合わせた時、両渦巻（1a）（2a）間に形成される
圧縮室、（６）は主軸、（７）は吸込口（８）を有し、
主軸下端と所定空隙をもつて主軸下端を覆うように装着
されたオイルキャップ、（９），（10）は軸受フレーム
で軸受フレーム（９）には揺動スクロール（２）が揺動
可能に収納される窪部（11）を有する。（12）はオルダ
ム継手で、環状のオルダムリング（12a）とこのリング
（12a）の上面，下面に互いに直交するように設けられ
たそれぞれ一対の第１及び第２の爪（13）（14）からな
り、第１の爪（13）は揺動スクロール（２）の台板（2
b）の下面に設けられた一対の第１の溝（15）に、また
第２の爪（14）は第５図及び第６図に示すように軸受フ
レーム（９）の窪部（11）に設けられた一対の溝（16）
にそれぞれ摺動可能に挿入されることにより、揺動スク
ロール（２）に公転運動のみを行なうように揺動スクロ
ール（２）と軸受フレーム（９）を連結している。さら
に上記オルダムリング（12a）は揺動スクロール（２）
の台板（2b）と軸受フレーム（９）の窪部（11）の間及
び爪（13）（14）と溝（15）（16）の間の相互間の隙間
が微少になるように配設され、オルダムリング（12a）
の内周側における第１の空間（17）と外周側における第
２の空間（18）を隔絶している。（19）は軸受フレーム
（９）に設けられた返油孔で、オルダム継手（12）の運
動軌跡範囲内に設けられている。（20）はモータ・ロー
タ、（21）はモータ・ステータ、（22）はシエル、（2
3）はシエル（22）の底部に設けた油溜め、（24）は吸
入管、（25）は吐出管、（26）は主軸（６）に対して偏
心し、かつ台板（2b）の他側に設けられた揺動スクロー
ル軸（2c）と回動自在に嵌入された揺動スクロール軸受
で、主軸（６）の大径部（6a）に形成した偏心穴（27）
に配設されている。（28）は主軸（６）の大径部（6a）
を支承する第１の主軸受、（29）は主軸（６）の小径部
（6b）を支承する第２の主軸受、（30）は揺動スクロー
ル（２）の台板（2b）を支承する第１のスラスト軸受で
揺動スクロール（２）の台板（2b）の中心部側を支承す
るように第１の主軸受（26）に近接して軸受フレーム
（９）に設けられている。（31）は主軸（６）を支承す
る第２のスラスト軸受で軸受フレーム（10）に設けられ
ている。（32）は主軸（６）下端に開口部（33）を有
し、主軸（６）内にその軸心より偏心して設けられた給
油孔で、各軸受（26）（28）（29）（30）へ連通してい
る。（34）は主軸（６）内に設けられたガス抜き穴、
（35）は軸受フレーム（10）に設けられた返油孔であ
る。

このような状態で、固定スクロール（１）は軸受フレー
ム（９）（10）と共にボルトなどになり共締めされる。
また、モータ・ロータ（20）は主軸（６）に、モータ・
ステータ（21）は軸受フレーム（10）に、圧入，焼嵌
め、またはねじ止めなどによつて固定されている。更に
オイルキヤツプ（７）は主軸（６）に圧入，焼嵌めなど
により収容固定されている。

モータ・ロータ（20）が回転すると、主軸（６）を介し
てオルダム継手（12）の第１及び第２の爪（13）（14）
が第１及び第２の溝（15）（16）内を摺動して揺動スク
ロール（２）は自転防止されながら公転運動を始め、第
４図で説明した作動原理により圧縮が開始する。この
時、冷媒ガスは吸入管（24）よりシエル（22）内に吸入
され実線矢印に示すように軸受フレーム（10）とモータ
・ステータ（21）との間、モータ・ロータ（20）とモー
タ・ステータ（21）との間のエアギヤツプなどを通過し
てモータを冷却した後、シエル（22）と軸受フレーム
（９）（10）との間を通つて固定スクロール（１）に設
けた吸入口（３）より圧縮室（５）へ取り込まれ圧縮さ
れる。圧縮されたガスは、吐出ポート（４）を経て吐出
管（25）より圧縮機外へ排出される。また、潤滑油は、
油溜め（23）より破線矢印で示すように主軸（６）に配
設されたオイルキヤツプ（７）及び給油孔（32）による
遠心ポンプ作用によりオイル・キヤツプ（７）の吸込口
（８）及び給油孔（32）を通して各軸受（26），（29）
を給油し、さらに軸受（26）からは軸受（28）（30）
（31）の順に給油される。潤滑に使用された油は、主に
軸受フレーム（９），（10）に設けられた返油孔（1
9），（35）を通つて油溜め（15）に戻される。前記軸
受（30）等から漏れ出た油が直接吸入口（吸入室）
（３）へ吸引されないようオルダムリング（12a）の上
面と摺動スクロール（２）の台板（2b）下面の隙間を微
少にし常にオーバラツプさせ、かつ爪（13）（14）と溝
（15）（16）の隙間を微少になるよう配設したことによ
り吸入口（吸入室）（３）と摺動機構部とを分離してい
る。また、主軸（６）に設けられたガス抜き穴（34）は
作動時、オイル・キヤツプ（７）内のガスを迅速に軸外
へ排出し、ポンプ効率を高めるためのものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

固定スクロール（１）の外周部に設けた吸入口は性能低
下を生じさせない為、出来る限り圧損を小さく押える必
要がある。しかしながら、冷媒を用いた空調用あるいは
冷凍用の圧縮機としてスクロール流体機械を用いた場
合、冷媒のシエル内への寝込は避けられず、このまま起
動させた場合、異常に吐出圧力が上昇し、圧縮機の破損
あるいは回路の安全装置，圧力開閉器等を作動させる
為、吸入口の圧損を大きくし異常圧力上昇を押える必要
もあつた。従つて、両者が相反する為、どちらかを犠牲
にせざるを得なかつた。また、同時に吸入口の圧損を大
きくすると渦巻に吸入される流体圧が圧損分だけシエル
内圧より下がる為、シエル内圧とほぼ同圧の各軸受を潤
滑し軸受フレーム窪部に流出した潤滑油は圧縮室へ取り
込まれ易くなり、油上りが増加する現象も引き起こし
た。

この発明は、このような問題点を解決する為になされた
もので、性能及び油上りを変えないで冷媒の寝込起動時
における吐出側の異常圧力上昇を低減することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わるスクロール流体機械は、固定スクロー
ルの外枠に設けた吸入口に冷媒寝込起動時に起こる異常
吐出圧力上昇を低減させるべく最小限の絞りを設け、か
つ軸受フレームの外枠にシエル内の低圧空間と、軸受フ
レーム窪部，揺動スクロール台板の外周壁及び固定スク
ロールの渦巻側の端面とから成るオルダム外周室を均圧
させるべく導通孔を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、固定スクロール外枠に設けた吸入
口（以下、第１吸入通路と呼ぶ）に絞りをつけているの
で、シエル内に冷媒が多量に寝込んだ場合の起動の際で
も、吸入室に取込む量はこの圧損分だけ減少させること
が出来る。従つて、冷媒寝込時の起動時に冷媒の多量取
込によつて起こる異常吐出圧力上昇は防止することがで
きる。

また、軸受フレームの外枠にシエル内低圧空間と連通す
る導通孔（以下、第２吸入通路と呼ぶ）を設け、第１吸
入通路及び第２吸入通路の最小面積をS₁,S₂とした時、1
0≦S₁／S₂≦15なる関係に設定したことにより、前記し
た第１吸入通路の絞りによる性能低下を緩和させると共
に同絞りによる吸入室の圧力低下によつて起こる油潤滑
量増加を防止する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すスクロール流体装置
の断面図であり、（１）〜（35）は上記従来装置と全く
同一または相当するものである。固定スクロール（１）
に設けられた吸入口（３）は従来のものより通路面積が
小さくなつている。（36）は軸受フレーム（９）に設け
られシエル内低圧空間とオルダム外周第２の空間を連通
している導通孔であり、軸受フレーム（９）の側壁（9
a）に数個設けられている。

上記のように構成されたスクロール流体装置を特に冷凍
用あるいは空調用の冷媒を用いた圧縮機として利用した
場合について説明する。モータ・ロータ（６）が回転し
始めると前述したように主軸（６）を介して揺動スクロ
ール（２）が公転運動を始め吸入口（３）を通る第１の
吸入通路（実線矢印→で示す）と導通孔（36）を通る第
２の吸入通路（破線矢印‐‐→で示す）より冷媒を吸入
し圧縮室（５）へ送り順次その容積を減じ、吐出ポート
（４）より排出される。冷媒がシエル内へ多量寝込んで
いる場合の起動に際しても、第２の吸入通路の正弦的な
絞り作用で、一挙に多量の冷媒を圧縮室に送り込むこと
なく安定した起動を行なうことが出来る。

また、油回路については、前述したようにオイルキヤツ
プ（７）で吸い上げた油は各軸受を潤滑した後オルダム
内側の第１の空間（17）に排出されるが、吸入口（３）
に通じるオルダム外側の第２の空間（18）は導通孔（3
6）により低圧空間と均圧している為、殆んど圧力差が
無いので第１の空間（17）に溜つた油が第２の空間（1
8）に漏れることなく返油孔（19）に排出され油溜め（2
3）へ戻ることになる。

これらの作用を第２図の原理図を用いて説明する。すな
わち、同図において、（ａ）は固定スクロール上方から
主要部を見た図で、実線で囲まれた斜線部は固定スクロ
ール、破線は軸受フレーム（９）で側壁に導通孔（36）
をもつ、（21b），（22b）は揺動スクロール台板で紙上
における上下方向の動き得る範囲を示したものであり、
Ｏは軸受フレームの中心、O₁は揺動スクロール台板（21
b）の中心、O₂は同（22b）の中心を示す。ｅは主軸のク
ランク半径である。第２図（ｂ）は第２図（ａ）の平面
図を固定スクロール（１）の吸入口（3a）（3b）の中心
線より割つた断面図であり、破線矢印は固定スクロール
吸入口（3b）に吸込まれるガス流れを、実線矢印は軸受
フレーム（９）に設けた導通孔（36）から吸込まれるガ
ス流れを示す。導通孔（36）はシエル内低圧空間→オル
ダム外周空間→吸入口（３）を連通させる第２吸入通路
を形成している。この最小隙間は固定スクロールに設け
た第１吸入通路（3a）（3b）と軸受フレーム（９）及び
揺動スクロール台板（2b）とから決まり、その最小隙間
の通路面積は、固定スクロールに設けた吸入口の巾をW,
揺動スクロール台板外周と軸受フレーム窪部内周の最小
隙間をh₀,揺動スクロール台板外周の半径r₁,軸受フレー
ムの窪部内周の半径をr₂,揺動半径をe,揺動スクロール
の公転角をθ（rad）とし、θ＝０゜の軸線は吸入口の
中央を通るものとすれば、その面積S₂はと表わされるから、θ＝0.πで最小，最大値をとること
になり、正弦的な通路面積変化を与える。この第２吸入
通路と第１吸入通路の関係は異常吐出圧上昇の防止効
果，性能，油上り等の点から最適値が与えられる。実験
ベースから求めた特性を第３図に示す。図において、横
軸は、第１吸入通路と第２吸入通路の最小断面積比で、
前者の最小断面積をS₁,後者のそれをS₂とする。縦軸に
おいて、は寝込起動時の吐出圧が異常上昇する許容液
量を示し、このラインより上方では吐出圧が異常に上が
り高圧圧力開閉器等を作動させる。許容冷媒量にはシエ
ル内容量との比（無次元数）を用いている。は性能、
は油上りを示す。これによると、性能を高く、油上り
を低くするにはS₁／S₂≧10となるが、一方異常吐出圧上
昇を押えるにはS₁／S₂≦15となる。従つて、性能を高
く、油上りを低く維持し、寝込起動時における吐出の異
常圧力上昇を押えるには10≦S₁／S₂≦15なる関係にS₁,S
₂を設定すれば良い。本実施例はS₁,S₂を10≦S₁／S₂≦15
に設定している。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、軸受フレームの側壁に
シエル内空間とオルダム外側の空間を連通させる導通孔
を設け、第１吸入通路と第２吸入通路の最小断面積比を
10≦S₁／S₂≦15なる関係に設定したことにより潤滑油の
流体回路への漏油を減らし、また冷媒寝込み起動時にお
ける異常吐出圧上昇を固定スクロールの吸入口を絞るこ
とにより低減させた場合の性能低下を防ぐという効果を
奏す。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すスクロール流体装置
の断面図、第２図はこの発明の原理を示す原理図、第３
図はこの発明に関する実験データ、第４図はスクロール
圧縮機の作動原理図、第５図は従来のスクロール流体装
置の要部断面図、第６図は従来のスクロール流体装置の
断面図である。図において、（１）は固定スクロール、（２）は揺動ス
クロール、（３）は吸入口、（９）は軸受フレーム、
（11）は軸受フレーム窪部、（12）はオルダム継手、
（17）はオルダム内側第１空間、（18）はオルダム外側
第２空間、（19）は返油孔、（36）は導通孔である。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの渦巻（1a）（2a）を有し、これ
らの渦巻（1a）（2a）を互いに組合せることにより上記
渦巻（1a）（2a）間に圧縮室（５）を形成する固定スク
ロール（１）及び揺動スクロール（２）と、上記固定ス
クロール（１）の渦巻（1a）外周部に設けた吸入口
（３）と、揺動スクロール軸受（26）を介して上記揺動
スクロール（２）を駆動させ、上記吸入口（３）から吸
入された流体を圧縮させる主軸（６）と、この主軸
（６）を駆動させるモータ（20）（21）と、上記揺動ス
クロール（２）の台板（2b）下面を支承するスラスト軸
受け（30）及び上記主軸（６）を支承する主軸受（28）
（29）を有する軸受フレーム（９）と、環状のリング部
及びこのリング部の上下面にそれぞれ互いに直交するよ
うに設けられた第１及び第２の爪（13）（14）を有し、
上記スラスト軸受（30）の外方において、上記第１及び
第２の爪（13）（14）を介して上記揺動スクロール
（２）の台板（2b）下面及び軸受フレーム（９）と揺動
可能に結合されかつ上記揺動スクロール（２）に公転運
動のみを付与するオルダム継手（12）と、底部に油溜め
（23）を有し、上記固定スクロール（１）及び揺動スク
ロール（２）を上部に上記モータ（20）（21）を下部に
配設させて上記主軸（６）の下端が油溜め（23）内の潤
滑油中に浸漬するように収納するシェル（22）と、上記
主軸（６）中に形成され油溜め（23）内の潤滑油を吸引
して上記各軸へ供給する給油孔（32）と、常に上記オル
ダム継手の運動軌跡範囲内に位置するように上記軸受フ
レーム（９）に設けられ、上記スラスト軸受（30）を潤
滑したのちの潤滑油を上記油溜め（23）内に返油する返
油孔（19）を備え、上記オルダム継手（12）のリング部
により上記返油孔（19）と上記圧縮室（５）への吸入口
（３）側を隔絶したスクロール流体機械において、上記
軸受フレーム（９）に導通孔（36）を設けることにより
上記シェル（22）内の低圧空間と、上記軸受フレーム
（９）の窪部（11）、上記オルダムリング（12a）、上
記揺動スクロール（２）の台板（2b）及び上記固定スク
ロール（１）の下面等により囲まれる吸入口（３）側の
空間とを導通し、さらに、上記固定スクロール（１）の
渦巻（1a）外周部に設けた吸入口（３）と、上記軸受フ
レーム（９）側壁の導通孔（36）の最小断面積をそれぞ
れS₁,S₂とすると10≦S₁／S₂≦15の範囲でS₁,S₂を設定し
たことを特徴とするスクロール流体機械。